駆動装置、カメラモジュールおよび電子機器
【課題】付勢手段の当接部材と駆動軸との当接による駆動軸の摩耗を低減することができて、耐久性の向上を図ることができるとともに、付勢手段の弾性部材と当接部材との位置を安定化させて、性能を安定化させることができる駆動装置、カメラモジュールおよび電子機器を提供する。
【解決手段】当接部材４５０ｐは、当接部４５２ｐとこの当接部４５２ｐの背面に一体に形成された突出部４５３ｐとからなる。当接部４５２ｐの前面は横断面形状がく字状に形成されており、この前面のうちのハ字状に配置された部分が駆動軸４４の外周面に当接する２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐとなっている。当接部４５２ｐの背面の中央部から円柱状の突出部４５３ｐが後方に向かって突出している。この突出部４５３ｐは、ばね４５ｑの一端部分の内側に挿入されている。
【解決手段】当接部材４５０ｐは、当接部４５２ｐとこの当接部４５２ｐの背面に一体に形成された突出部４５３ｐとからなる。当接部４５２ｐの前面は横断面形状がく字状に形成されており、この前面のうちのハ字状に配置された部分が駆動軸４４の外周面に当接する２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐとなっている。当接部４５２ｐの背面の中央部から円柱状の突出部４５３ｐが後方に向かって突出している。この突出部４５３ｐは、ばね４５ｑの一端部分の内側に挿入されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、この駆動装置を用いたカメラモジュールおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ等の撮像装置は多種多様な製品に組み込まれており、携帯電話、ノートパソコン等といった小型な電子機器にカメラを実装する場合、カメラ自体の小型化が強く要望されている。このため、カメラのオートフォーカスレンズに用いられるレンズを移動させるアクチュエータについても、小型化が強く望まれている。
【０００３】
このような小型化が可能アクチュエータ（駆動装置）としては、従来、圧電素子の駆動によりレンズを移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
以下、特許文献１に記載の駆動装置およびカメラモジュールについて、図９から図１６を参照しつつ説明する。
図９から図１６はカメラモジュールを示す図であって、図９は斜視図であり、図１０は部分分解斜視図であり、図１１はレンズユニットの斜視図であり、図１２はカメラモジュールの平面図であり、図１３は図１２のｘ１３−ｘ１３線に沿う断面図であり、図１４は図１２のｘ１４−ｘ１４線に沿う断面図であり、図１５はレンズユニットの側面図であり、図１６は図１５のｘ１６−ｘ１６に沿う断面図である。
【０００４】
図９および図１１から図１４に示すように、カメラモジュール（カメラ部品）１５０は、配線基板１０、コネクタ１１、撮像素子１２、透明基板１３、筐体２０、レンズユニット（レンズ部品）３０および蓋５０を備えている。
図９、図１１および図１３に示すように、コネクタ１１は、配線基板１０上の一端部に設けられている。配線基板１０上の他端部には、撮像素子１２、透明基板１３、筐体２０、レンズユニット３０および蓋５０がこの順で設けられている。透明基板１３と撮像素子１２とは貼り合わされて撮像モジュールを構成している。筐体２０は、移動する移動側部材としてのレンズユニット３０（または後述のレンズＬ１〜Ｌ３）に対して、移動しない固定側部材として機能する。
【０００５】
配線基板１０は、可撓性を有するシート状の配線基板である。この配線基板１０は、撮像素子１２に入力する制御信号および撮像素子１２から出力されるビデオ信号の伝送路として機能する。また、配線基板１０は、ピエゾ素子４２に入力する駆動電圧の伝送路として機能する。
コネクタ１１は、カメラモジュール１５０を本体機器に電気的および機械的に固定するための接続部分を形成する。
【０００６】
撮像素子１２は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサといった一般的な固体撮像素子である。この撮像素子１２は、マトリクス状に配置された複数の画素を備えており、各画素で光電変換をすることにより入力像を像データに変換して出力する。
透明基板１３は、入力光に対して実質的に透明な板状部材である。この透明基板１３の平面視形状は方形である。透明基板１３の背面には、撮像素子１２がバンプ接続されている。
【０００７】
図１３に示すように、筐体２０の下部空間には、透明基板１３が収納され、上部空間にレンズユニット３０が収納されている。筐体２０の内部に外来光が侵入することを抑制するために、筐体２０の下端面は、黒色の接着剤により配線基板１０に固定されている。筐体２０は、例えば、黒色の樹脂が成形されて形成されている。
【０００８】
図１０に示すように、レンズユニット３０は、レンズホルダ（レンズ保持体）３１、ピエゾ素子（圧電素子）４２、駆動軸４４およびリンク部材（軸保持部）４５を備えている。
図１３に示すように、レンズホルダ３１の内部には、複数個のレンズＬ１〜Ｌ３が圧入されて収納されている。なお、レンズホルダ３１の上板部には、開口ＯＰ２が形成されている。レンズホルダ３１の上板部は、光学的に絞りとして機能する。
【０００９】
レンズホルダ３１の外周面には、レンズＬ１〜Ｌ３の光軸ＡＸ方向に所定の間隔をおいて２つの支持板３２ａ、３２ｂが形成されている。支持板３２ａ、３２ｂは、レンズホルダ３１の外側に延出する延在部となっている。支持板３２ａ、３２ｂに形成された孔に駆動軸４４を圧入（圧力をかけて嵌め込む）ことで、支持板３２ａ、３２ｂに駆動軸４４が固定されている。
【００１０】
支持板３２ａ、３２ｂの間には、リンク部材４５（４５ｈ）が駆動軸４４に係合されて設けられており、これにより駆動軸４４を介して、支持板３２ａ、３２ｂとリンク部材４５とが連結されている。駆動軸４４は、リンク部材４５にレンズの光軸ＡＸに沿って摺動可能な状態で係合している。すなわち、駆動軸４４は、リンク部材４５に摩擦係合している。駆動軸４４の一端面には、ピエゾ素子４２が接着剤により固定されている。これにより、ピエゾ素子４２の駆動により、一体的に固定されたレンズホルダ３１、ピエゾ素子４２および駆動軸４４が、リンク部材４５に対してレンズの光軸ＡＸに沿って摺動移動可能となっている。そして、これらの部材の一体的な移動により、撮像素子１２の撮像面に対するレンズＬ１〜Ｌ３の高さ位置を調整することで、所望の被写体像を撮像素子１２の撮像面に結像させることができるようになっている。
【００１１】
ピエゾ素子４２は、セラミックス層（圧電層）が積層された一般的な圧電素子である。ピエゾ素子４２の側面には、一対の電極が形成される。例えば、一方の電極を接地させた状態で、他方の電極に駆動電圧を印加することによって、ピエゾ素子４２はレンズの光軸方向に伸縮する。リンク部材４５は筐体２０に固定されているので、ピエゾ素子４２で生じた振動によって、ピエゾ素子４２、駆動軸４４およびレンズホルダ３１がリンク部材４５に対して移動する。
【００１２】
駆動軸４４は、ガラス状炭素、繊維強化樹脂、エポキシ樹脂等を成形して形成すると良い。材料としては、黒鉛を含有するガラス状炭素複合材、カーボンを含有する繊維強化樹脂やガラス、カーボンを含有するエポキシ樹脂複合材を用いるのが特に好ましい。
【００１３】
また、透明基板１３の背面には、配線パターンが予め形成されている。透明基板１３と撮像素子１２との間には、複数の半田バンプ（不図示）が設けられている。すなわち、撮像素子１２は、透明基板１３にバンプ実装されている。撮像素子１２は、半田バンプを介して透明基板１３に機械的に固定されるとともに、半田バンプを介して透明基板１３の配線に電気的に接続される。なお、撮像素子１２の受光面は、透明基板１３側に配置されている。
【００１４】
また、筐体２０の上部空間および下部空間を隔てる隔壁部２２の背面側には、リブ（位置規制部）２２ａ、２２ｂが形成されており、これにより筐体２０を透明基板１３上に配置するときに上方から透明基板１３を押さえ込み、透明基板１３を好適に位置決めすることができる。また、隔壁部２２には、上下の空間を光学的に連絡するための開口ＯＰ１が形成されている。
【００１５】
また、配線基板１０の下には、黒色のポリイミド等の樹脂材料からなる補強板１５が設けられており、これによりカメラモジュール１５０の内部に外来光が入射することを抑制することができるとともに、可撓性の配線基板１０を補強することができる。
また、筐体２０の上部には蓋５０がネジ等によって取り付けられ、これにより筐体２０の上部空間に配置されたレンズユニット３０を筐体２０内に閉じ込めることができる。
【００１６】
図１４および図１６に示すように、リンク部材４５は、リンク本体４５ｈ、押え板（板状部材、当接部材）４５ｐ、ばね（弾性部材）４５ｑおよび押え板（板状部材）４５ｒを備えている。
図１６に示すように、リンク本体４５ｈは、輪状部（軸保持部）４５ｈ１および収納部４５ｈ２を備えている。輪状部４５ｈ１は、駆動軸４４が挿通される開口を有し、この開口に挿通された駆動軸４４を囲む輪状部分である。収納部４５ｈ２は、輪状部４５ｈ１に連結した残りの部分であり、この収納部４５ｈ２に、駆動軸４４を向かって押え板４５ｐ、ばね４５ｑおよび押え板４５ｒがこの順に押し込まれる。押え板４５ｒは、リンク本体４５ｈ２に接着剤等により固定される。なお、付勢手段は、少なくともばね４５ｑを含んで形成される。
【００１７】
ばね４５ｑは、一般的なコイルばねである。リンク本体４５ｈは、例えば、樹脂が成形されて形成される。押え板４５ｐ、４５ｒは、例えば、金属板または樹脂板のプレス成形によって形成される。
ばね４５ｑは、レンズホルダ３１から見た駆動軸４４の配置方向（軸線Ｌｘ１に沿う方向）に対して９０度を成す方向（軸線Ｌｘ２に沿う方向）へ押え板４５ｐを付勢する。これにより、リンク部材４５の配置スペースを効果的に小さくすることができ、カメラモジュール１５０の小型化を図ることができる。なお、軸線Ｌｘ１と軸線Ｌｘ２とが成す角度は９０度には限られない。軸線Ｌｘ１と軸線Ｌｘ２とが成す角度を、４５〜１３５度としても良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１０−２１０７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、ピエゾ素子を活用したアクチュエータ（駆動装置）では、ピエゾ素子に連結される駆動軸を摺動可能な状態で保持する必要がある。移動側部材のスムーズな移動を実現するためには、駆動軸と駆動軸を保持する部分との間を適当な力で係合させる必要がある。このため、図１４に示すように、押え板４５ｐがばね４５ｑによって駆動軸４４側へ付勢され、これにより駆動軸４４が押え板４５ｐによって押圧され、リンク部材４５に当接する。その結果、駆動軸４４は、リンク部材４５と押え板４５ｐとの間に挟持された状態になる。換言すると、駆動軸４４にリンク部材４５および押え板４５ｐが摩擦係合した状態になる。
【００２０】
しかしながら、図１７に示すように、特許文献１では、押え板（当接部材）４５ｐが平板状に形成されているので、押え板４５ｐの平面状の当接面と横断面形状が円形の駆動軸４４の外周面とが平面視において１個所で当接し、このため応力が集中して、駆動軸４４の摩耗が早く進行するという問題がある。駆動軸４４の摩耗が進行すると、ばね４５ｑによる荷重が変化して、駆動軸４４とリンク部材４５との摩擦力が変化し、駆動装置の性能が変化してしまう。
【００２１】
また、図１８の（ａ）、（ｂ）に示すように、押え板４５ｐが平板状に形成されているので、ばね４５ｑがガイドされないため、ばね４５が押え板４５ｐに対して左右に動いてしまい、このためばね４５ｑが押え板４５ｐを押圧する位置がバラツキ、一定でない。その結果、ばね４５ｑによる荷重が変化して一定でないので、駆動軸４４とリンク部材４５との摩擦力が一定せず、駆動装置の所定の性能が得られない虞がある。
また、図１９の（ａ）、（ｂ）に示すように、ばね４５が押え板４５ｐに対して上下に動くと、押え板４５ｐと駆動軸４４との駆動軸の軸方向の接触が点接触に近づくため、大きな応力集中が発生し、駆動軸４４の摩耗が激しくなる虞がある。
【００２２】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、付勢手段の当接部材と駆動軸との当接による駆動軸の摩耗を低減することができて、耐久性の向上を図ることができるとともに、付勢手段の弾性部材と当接部材との位置を安定化させて、性能を安定化させることができる駆動装置、この駆動装置を用いたカメラモジュールおよび電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、圧電素子の駆動に応じて固定側部材に対して移動側部材を変位させる駆動装置であって、前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸が、付勢手段により当該駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記固定側部材および前記移動側部材のいずれか一方に係合しており、前記駆動軸は、横断面形状が円形に形成され、前記付勢手段は、前記駆動軸の外周面に当接する当接部材と当該当接部材を背面側から前記駆動軸に向かって付勢する弾性部材とを備えている駆動装置において、前記当接部材は、ハ字状に配置された２つの当接面と、前記弾性部材が内側または外側に挿入されて前記弾性部材を前記駆動軸に向かうように案内する突出部とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、当接部材の当接部が２つの当接面を備えているので、駆動軸の外周面に２つの当接面の２個所で当接するため、各当接個所に作用する弾性部材の荷重を低減することができ、駆動軸の摩耗を低減することができる。したがって、ばねによる荷重が早期に変化することがないので、駆動軸と軸保持部との摩擦力が早期に変化せず、駆動装置の性能が早期に変化するのを防ぐことができる。
【００２５】
また、当接部材が突出部を備えているので、突出部により弾性部材が案内（ガイド）される。このため、弾性部材が当接部材に対して動かず固定されるので、弾性部材が当接部材を押圧する位置が一定となる。したがって、弾性部材による荷重を一定にでき、駆動軸と軸保持部との摩擦力を一定にすることができ、駆動装置の性能を安定させることができる。
【００２６】
また、突出部により弾性部材が当接部材に対して動かず固定されるので、弾性部材が当接部材に対して動いて偏った位置で当接部材を押圧して当接面の一部が駆動軸の外周面から離れることを防止できる。したがって、弾性部材が当接部材に対して動いて偏った位置で当接部材を押圧することによって、駆動軸の外周面と当接面との当接部に大きな応力集中が発生するのを防止することができる。
【００２７】
また、弾性部材が駆動軸に向かうように案内（ガイド）されるので、弾性部材の付勢力（荷重）の方向が駆動軸に向かうようになっている。これにより、駆動軸に対する当接部材の横方向位置のバラツキ（横振れ）を抑止できる。また、駆動軸の外周面にハ字状に配置された２つの当接面の２個所で当接するため、これによっても駆動軸に対する当接部材の横方向位置のバラツキ（横振れ）を抑止できる。
【００２８】
また、ハ字状に配置された２つの当接面と弾性部材をガイドする突出部とを組み合わせることで、当接部の中央部の強度を確保しつつ、小型化を図ることができる。
【００２９】
また、本発明のカメラモジュールは、前記移動側部材がレンズを保持したレンズ保持体である前記駆動装置と、前記レンズを介して入力する像を撮像する撮像手段とを備えている。
また、本発明の電子機器は、前記カメラモジュールを備えている。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、付勢手段の当接部材と駆動軸との当接による駆動軸の摩耗を低減することができて、耐久性の向上を図ることができる。また、付勢手段の弾性部材と当接部材との位置を安定化させて、性能安定化させることができる。さらに、付勢手段の当接部材の強度を確保しつつ、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る付勢手段の当接部材およびばねと駆動軸との関係を示す図であって、平面図である。
【図２】同、側面図である。
【図３】携帯電話の開いた状態の平面図である。
【図４】携帯電話の閉じた状態の平面図である。
【図５】駆動装置のブロック図である。
【図６】駆動波形の印加方法を示すタイミングチャートである。
【図７】当接部材の当接部、突出部およびばねの長さの関係を示す側面図である。
【図８】異なる駆動方式の駆動装置を用いたカメラモジュールを示す模式図である。
【図９】従来のカメラモジュールを示す図であって、斜視図である。
【図１０】同、部分分解斜視図である。
【図１１】同、レンズユニットの斜視図である。
【図１２】同、平面図である。
【図１３】同、図１２のｘ１３−ｘ１３線に沿う断面図である。
【図１４】同、図１２のｘ１４−ｘ１４線に沿う断面図である。
【図１５】同、レンズユニットの側面図である。
【図１６】同、図１５のｘ１６−ｘ１６に沿う断面図である。
【図１７】従来の付勢手段の押え板（当接部材）およびばねと駆動軸との関係を示す図であって、平面図である。
【図１８】同、ばねが押え板に対して左右に動いた状態を示す平面図である。
【図１９】同、ばねが押え板に対して上限に動いた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、駆動軸を押圧する付勢手段の当接部材の構成にあり、その他の構成および作用は前述した図９から図１６の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図９から図１６と同一の符号を付して説明を省略するかまたは簡潔に説明するに留める。
【００３３】
図１および図２に示すように、本発明の実施形態に係るカメラモジュール１５０の付勢手段は、当接部材（押え板）４５０ｐとばね（弾性部材）４５ｑとを備えている。本実施の形態では、図９から図１６に示す駆動装置において、付勢手段の押え板４５ｐに代えて当接部材（押え板）４５０ｐを用い、その他の構成は図９から図１６に示す駆動装置と同様である。
【００３４】
当接部材４５０ｐは、当接部４５２ｐとこの当接部４５２ｐの背面（後面）に一体に形成された突出部４５３ｐとからなる。当接部４５２ｐの前面は横断面形状がく字状に形成されており、この前面のうちのハ字状に配置された部分が駆動軸４４の外周面に当接する２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐとなっている。駆動軸４４の外周面は各当接面４５５ｐの１個所に上下方向に線上に当接する。
【００３５】
当接部４５２ｐの背面は平面に形成されており、この背面の中央部から円柱状の突出部４５３ｐが後方に向かって突出している。この突出部４５３ｐは、ばね４５ｑの一端部分の内側に挿入されており、ばね４５ｑの一端は当接部４５２ｐの背面に当接している。突出部４５３ｐは、ばね４５ｑを駆動軸４４に向かうように案内しており、これによりばね４５ｑの付勢力（荷重）の方向が駆動軸４４に向かうようになっている。
【００３６】
当接部材４５０ｐは、アルミニウム合金や亜鉛合金等の硬度の低い材料により形成される。この場合、当接部材４５０ｐの材料の硬度は、例えば、ビッカース硬さで１５０Ｈｖ程度以下が好ましく、さらには１００Ｈｖ程度以下がより好ましい。
【００３７】
次に、このように構成されたカメラモジュール１５０が搭載された携帯電話について説明する。
図３に示すように、携帯電話（電子機器）９０は、蓋９１と本体９２とがヒンジ９３により開閉自在に連結されて構成されている。蓋９１の内面には、表示部９４が設けられており、この表示部９４には、着信相手を特定する情報（名前、電話番号）、携帯電話９０の記憶部に格納されたアドレス帳等が表示される。本体９２の内面には、複数のボタン９５が設けられており、操作者はこのボタン９５を操作することによって、アドレス帳を開いたり、電話を掛けたり、マナーモードに設定したりする。また、携帯電話９０の操作者は、このボタン９５を操作することにより、携帯電話９０内のカメラモジュール１５０を起動する。
【００３８】
図４に示すように、蓋９１の外面には、表示領域９６が形成されており、この表示領域９６に設けられたＬＥＤが発光することで着信状態を操作者に報知することができる。また、蓋９１の外面の領域９７には、カメラモジュール１５０が組み込まれている。
【００３９】
次に、カメラモジュール１５０を動作させるためのシステム構成（アクチュエータの駆動部の構成）について説明する。
図５に示すように、コントローラ８０の出力は、駆動電圧生成回路８１に接続され、この駆動電圧生成回路８１の出力は、ピエゾ素子８２に接続される。
【００４０】
コントローラ８０は、携帯電話９０内に組み込まれたＣＰＵであり、プログラムを実行して様々な指令を生成する。コントローラ８０は、操作者による携帯電話９０の操作により、カメラモジュールの機能を活性化する。駆動電圧生成回路８１は、コントローラ８０からの制御信号により、ピエゾ素子８２に印加される駆動電圧を生成する。このとき、カメラモジュール１５０のオートフォーカス機能はオン状態にあり、また撮像素子も撮像モードになっている。なお、ピエゾ素子８２は、上述のピエゾ素子４２に対応する。
【００４１】
次に、カメラモジュール１５０の動作について説明する。
ここでは、ノコギリ歯波形の駆動電圧をピエゾ素子４２に印加する。なお、駆動電圧の波形は、ノコギリ歯状に限定されず、他の波形でも良い。
まず、図６（ａ）に示す駆動波形をピエゾ素子４２に印加する場合について説明する。なお、図６（ａ）において、駆動波形は、立ち上がり期間ＴＲ１は、立ち下がり期間ＴＲ２に比べて短い。
駆動波形の立ち上がり期間ＴＲ１に、レンズホルダ３１は前方に移動（変位）する。他方、駆動波形の立ち下がり期間ＴＲ２に、レンズホルダ３１は移動しない。このように、立ち上がり期間ＴＲ１が立ち下がり期間ＴＲ２よりも短い駆動波形をピエゾ素子４２に印加することにより、レンズホルダ３１を順方向（撮影対象側）に移動させることができる。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示す駆動波形をピエゾ素子４２に印加する場合について説明する。なお、図６（ｂ）において、駆動波形は、立ち上がり期間ＴＲ３は、立ち下がり期間ＴＲ４に比べて長い。
駆動波形の立ち上がり期間ＴＲ３に、レンズホルダ３１は移動（変位）しない。他方、駆動波形の立ち下がり期間ＴＲ４に、レンズホルダ３１は後方に移動する。立ち上がり期間ＴＲ３が立ち下がり期間ＴＲ４よりも長い駆動波形をピエゾ素子４２に印加することにより、レンズホルダ３１を逆方向（撮像素子側）に移動させることができる。駆動波形は、立上がり信号の立上がり期間をｔ１、立下り信号の立下り期間をｔ２とした場合、次の関係式を満足すると良い。
Ｍｉｎ（Ｔ１、Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）≦０．１
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態にあっては、当接部材４５０ｐの当接部４５２ｐが２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐを備えているので、駆動軸４４の外周面に２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐの２個所で当接するため、各当接個所に作用するばね４５ｑの荷重を低減することができ、駆動軸４４の摩耗を低減することができる。したがって、ばね４５ｑによる荷重が早期に変化することがないので、駆動軸４４とリンク部材４５との摩擦力が早期に変化せず、駆動装置の性能が早期に変化するのを防ぐことができる。
【００４４】
また、当接部材４５０ｐが突出部４５３ｐを備えているので、突出部４５３ｐによりばね４５ｑが案内（ガイド）され、このためばね４５ｑが当接部材４５０ｐに対して動かず固定され、ばね４５ｑが当接部材４５０ｐを押圧する位置が一定となる。その結果、ばね４５ｑによる荷重を一定にでき、駆動軸４４とリンク部材４５との摩擦力を一定にすることができ、駆動装置の性能を安定させることができる。
【００４５】
また、突出部４５３ｐによりばね４５ｑが当接部材４５０ｐに対して動かず固定されるので、ばね４５ｑが当接部材４５０ｐに対して動いて偏った位置で当接部材４５０ｐを押圧して当接面４５５ｐの一部が駆動軸４４の外周面から離れることを防止できる。このように、ばね４５ｑが当接部材４５０ｐに対して動いて偏った位置で当接部材４５０ｐを押圧することによって、駆動軸４４の外周面と当接面４５５ｐとの当接部に大きな応力集中が発生するのを防止することができる。
【００４６】
また、ばね４５ｑが駆動軸４４に向かうように案内（ガイド）されるので、ばね４５ｑの付勢力（荷重）の方向が駆動軸４４に向かうようになっている。これにより、駆動軸４４に対する当接部材４５０ｐの横方向位置のバラツキ（横振れ）を抑止できる。
また、駆動軸４４の外周面にハ字状に配置された２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐの２個所で当接するため、これによっても駆動軸４４に対する当接部材４５０ｐの横方向位置のバラツキ（横振れ）を抑止できる。
【００４７】
また、図７の（ｂ）に示すように、ハ字状に配置された２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐを形成するために、当接部４５２ｐの前面を横断面形状がく字状になるように形成すると、前面の中央部で前面と背面との間の厚さが薄くなる。そして、この部分の強度を確保するためにこの部分の厚さをある程度確保しようとすると、図７の（ｃ）に示すように、当接部４５２ｐが厚くなってしまい、このため当接部４５２ｐとばね４５ｑとを合わせた長さも大きくなってしまう。
【００４８】
これに対して、本実施形態では、図７の（ａ）に示すように、突出部４５３ｐが設けられているので、当接部４５２ｐの前面の中央部で前面と背面との間の厚さを薄くしたままで、当接部４５２ｐの前面の中央部の前後方向の厚さを厚くすることができる。このため、図７の（ａ）と（ｃ）を比較して分かるように、当接部４５２ｐとばね４５ｑとを合わせた当接部４５２ｐの前後方向の長さは、当接部４５２ｐの前面の中央部で前面と背面との間の厚さを厚くした長さｍの分だけ、突出部４５３ｐを設けた本実施形態の方が短くすることができる。このように、ハ字状に配置された２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐとばね４５ｑをガイドする突出部４５３ｐとを組み合わせることで、当接部の中央部の強度を確保しつつ、小型化を図ることができる。
【００４９】
また、当接部材４５０ｐをアルミニウム合金等の硬度の低い材料により形成したので、駆動時４４の摩耗を低減することができ、また当接部材４５０ｐを鍛造プレス等で安価に製造できる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上記実施の形態では、当接部材４５０ｐの突出部４５３ｐを円柱状に形成し、この突出部４５３ｐをばね４５ｑの内側に挿入するようにしたが、これに代えて突出部を円筒状に形成し、この円柱状の突出部をばね４５ｑの外側に挿入するようにしても良く、要は突出部は、ばね４５ｑ（弾性部材）が内側または外側に挿入されてばね４５ｑを駆動軸に向かうように案内するようになっていれば良い。
【００５１】
また、上記実施の形態では、当接部４５２ｐの前面を横断面形状がく字状に形成したが、これに限らず、例えば、当接部４５２ｐの前面を横断面形状が皿状になるように形成しても良く、要は駆動軸４４に当接する当接面がハ字状に配置された２つの当接面となるようにすれば良い。さらに、当接面は平面ではなく、円弧面等の曲面に形成されていても良く、さらには当接面に、駆動軸に直交あるいは交差する突状等が間隔をおいて複数形成されていても良い。
【００５２】
また、ピエゾ素子と駆動軸間の連結方法は、接着剤による方法に限らず、嵌め合い等その他方法でも良く、さらにはそれらの間に他の部材を介在させても良い。
また、この駆動装置は、上述のレンズホルダに限らず、他の種々の移動側部材に適用することができる。
【００５３】
また、駆動装置の動作原理は上述にものに限られない。例えば、図８に示すカメラモジュール１００に含まれる駆動装置に、上記の実施形態で示した駆動装置とは異なる動作原理で動作するが、この駆動装置に対しても、本発明を適用することができる。
【００５４】
図８に示すように、カメラモジュール１００は、筐体２０に連結部３２が設けられている。具体的には、筐体２０に一組の支持板３２ａ、３２ｂが設けられている。これらの一組の支持板３２ａ、３２ｂには、駆動軸４４が圧入されて固定される。駆動軸４４には、ピエゾ素子４２は固定されている。また、一組の支持板３２ａ、３２ｂ間には、レンズホルダ３１に一体的に設けられた軸保持部４５が配置されている。この軸保持部４５に、上述の本発明の実施形態と同様の付勢手段が設けられ、これにより軸保持部４５は、駆動軸４４が摺動可能な状態で駆動軸４４を保持している。そして、ピエゾ素子４２の駆動により、駆動軸４４上をレンズホルダ３１が移動する。なお、筐体２０にはレール２５が形成され、このレール２５にレンズホルダ３１の外周に形成されたレール受け部３５が上下移動可能に嵌合されており、これによりレンズホルダ３１の上下移動を案内している。
【００５５】
なお、この駆動装置においては、駆動軸４４と筐体２０とが連結部３２（支持板３２ａ、３２ｂ）によって連結されているが、ピエゾ素子４２と筐体２０が連結部によって連結されていても良く、さらに固定方法は弾性部材を介して連結されていてもよい。また、連結部３２を設けずに、ピエゾ素子４２と駆動軸４４の連結体を筐体２０に直接あるいは弾性部材を介して固定してもよい。要は、筐体２０に、ピエゾ素子４２と駆動軸４４との連結体が直接または間接的に固定されていれば良い。
【符号の説明】
【００５６】
１５０ カメラモジュール
３１ レンズホルダ（レンズ保持体）
４２ ピエゾ素子
４４ 駆動軸
４５ リンク部材
４５ｈ リンク本体
４５ｑ ばね（弾性部材）
４５ｒ 押え板
８２ ピエゾ素子
９０ 携帯電話（電子機器）
Ｌ１〜Ｌ３ レンズ
４５０ｐ 当接部材（押え板）
４５２ｐ 当接部
４５３ｐ 突出部
４５５ｐ 当接面
１００ カメラモジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、この駆動装置を用いたカメラモジュールおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ等の撮像装置は多種多様な製品に組み込まれており、携帯電話、ノートパソコン等といった小型な電子機器にカメラを実装する場合、カメラ自体の小型化が強く要望されている。このため、カメラのオートフォーカスレンズに用いられるレンズを移動させるアクチュエータについても、小型化が強く望まれている。
【０００３】
このような小型化が可能アクチュエータ（駆動装置）としては、従来、圧電素子の駆動によりレンズを移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
以下、特許文献１に記載の駆動装置およびカメラモジュールについて、図９から図１６を参照しつつ説明する。
図９から図１６はカメラモジュールを示す図であって、図９は斜視図であり、図１０は部分分解斜視図であり、図１１はレンズユニットの斜視図であり、図１２はカメラモジュールの平面図であり、図１３は図１２のｘ１３−ｘ１３線に沿う断面図であり、図１４は図１２のｘ１４−ｘ１４線に沿う断面図であり、図１５はレンズユニットの側面図であり、図１６は図１５のｘ１６−ｘ１６に沿う断面図である。
【０００４】
図９および図１１から図１４に示すように、カメラモジュール（カメラ部品）１５０は、配線基板１０、コネクタ１１、撮像素子１２、透明基板１３、筐体２０、レンズユニット（レンズ部品）３０および蓋５０を備えている。
図９、図１１および図１３に示すように、コネクタ１１は、配線基板１０上の一端部に設けられている。配線基板１０上の他端部には、撮像素子１２、透明基板１３、筐体２０、レンズユニット３０および蓋５０がこの順で設けられている。透明基板１３と撮像素子１２とは貼り合わされて撮像モジュールを構成している。筐体２０は、移動する移動側部材としてのレンズユニット３０（または後述のレンズＬ１〜Ｌ３）に対して、移動しない固定側部材として機能する。
【０００５】
配線基板１０は、可撓性を有するシート状の配線基板である。この配線基板１０は、撮像素子１２に入力する制御信号および撮像素子１２から出力されるビデオ信号の伝送路として機能する。また、配線基板１０は、ピエゾ素子４２に入力する駆動電圧の伝送路として機能する。
コネクタ１１は、カメラモジュール１５０を本体機器に電気的および機械的に固定するための接続部分を形成する。
【０００６】
撮像素子１２は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサといった一般的な固体撮像素子である。この撮像素子１２は、マトリクス状に配置された複数の画素を備えており、各画素で光電変換をすることにより入力像を像データに変換して出力する。
透明基板１３は、入力光に対して実質的に透明な板状部材である。この透明基板１３の平面視形状は方形である。透明基板１３の背面には、撮像素子１２がバンプ接続されている。
【０００７】
図１３に示すように、筐体２０の下部空間には、透明基板１３が収納され、上部空間にレンズユニット３０が収納されている。筐体２０の内部に外来光が侵入することを抑制するために、筐体２０の下端面は、黒色の接着剤により配線基板１０に固定されている。筐体２０は、例えば、黒色の樹脂が成形されて形成されている。
【０００８】
図１０に示すように、レンズユニット３０は、レンズホルダ（レンズ保持体）３１、ピエゾ素子（圧電素子）４２、駆動軸４４およびリンク部材（軸保持部）４５を備えている。
図１３に示すように、レンズホルダ３１の内部には、複数個のレンズＬ１〜Ｌ３が圧入されて収納されている。なお、レンズホルダ３１の上板部には、開口ＯＰ２が形成されている。レンズホルダ３１の上板部は、光学的に絞りとして機能する。
【０００９】
レンズホルダ３１の外周面には、レンズＬ１〜Ｌ３の光軸ＡＸ方向に所定の間隔をおいて２つの支持板３２ａ、３２ｂが形成されている。支持板３２ａ、３２ｂは、レンズホルダ３１の外側に延出する延在部となっている。支持板３２ａ、３２ｂに形成された孔に駆動軸４４を圧入（圧力をかけて嵌め込む）ことで、支持板３２ａ、３２ｂに駆動軸４４が固定されている。
【００１０】
支持板３２ａ、３２ｂの間には、リンク部材４５（４５ｈ）が駆動軸４４に係合されて設けられており、これにより駆動軸４４を介して、支持板３２ａ、３２ｂとリンク部材４５とが連結されている。駆動軸４４は、リンク部材４５にレンズの光軸ＡＸに沿って摺動可能な状態で係合している。すなわち、駆動軸４４は、リンク部材４５に摩擦係合している。駆動軸４４の一端面には、ピエゾ素子４２が接着剤により固定されている。これにより、ピエゾ素子４２の駆動により、一体的に固定されたレンズホルダ３１、ピエゾ素子４２および駆動軸４４が、リンク部材４５に対してレンズの光軸ＡＸに沿って摺動移動可能となっている。そして、これらの部材の一体的な移動により、撮像素子１２の撮像面に対するレンズＬ１〜Ｌ３の高さ位置を調整することで、所望の被写体像を撮像素子１２の撮像面に結像させることができるようになっている。
【００１１】
ピエゾ素子４２は、セラミックス層（圧電層）が積層された一般的な圧電素子である。ピエゾ素子４２の側面には、一対の電極が形成される。例えば、一方の電極を接地させた状態で、他方の電極に駆動電圧を印加することによって、ピエゾ素子４２はレンズの光軸方向に伸縮する。リンク部材４５は筐体２０に固定されているので、ピエゾ素子４２で生じた振動によって、ピエゾ素子４２、駆動軸４４およびレンズホルダ３１がリンク部材４５に対して移動する。
【００１２】
駆動軸４４は、ガラス状炭素、繊維強化樹脂、エポキシ樹脂等を成形して形成すると良い。材料としては、黒鉛を含有するガラス状炭素複合材、カーボンを含有する繊維強化樹脂やガラス、カーボンを含有するエポキシ樹脂複合材を用いるのが特に好ましい。
【００１３】
また、透明基板１３の背面には、配線パターンが予め形成されている。透明基板１３と撮像素子１２との間には、複数の半田バンプ（不図示）が設けられている。すなわち、撮像素子１２は、透明基板１３にバンプ実装されている。撮像素子１２は、半田バンプを介して透明基板１３に機械的に固定されるとともに、半田バンプを介して透明基板１３の配線に電気的に接続される。なお、撮像素子１２の受光面は、透明基板１３側に配置されている。
【００１４】
また、筐体２０の上部空間および下部空間を隔てる隔壁部２２の背面側には、リブ（位置規制部）２２ａ、２２ｂが形成されており、これにより筐体２０を透明基板１３上に配置するときに上方から透明基板１３を押さえ込み、透明基板１３を好適に位置決めすることができる。また、隔壁部２２には、上下の空間を光学的に連絡するための開口ＯＰ１が形成されている。
【００１５】
また、配線基板１０の下には、黒色のポリイミド等の樹脂材料からなる補強板１５が設けられており、これによりカメラモジュール１５０の内部に外来光が入射することを抑制することができるとともに、可撓性の配線基板１０を補強することができる。
また、筐体２０の上部には蓋５０がネジ等によって取り付けられ、これにより筐体２０の上部空間に配置されたレンズユニット３０を筐体２０内に閉じ込めることができる。
【００１６】
図１４および図１６に示すように、リンク部材４５は、リンク本体４５ｈ、押え板（板状部材、当接部材）４５ｐ、ばね（弾性部材）４５ｑおよび押え板（板状部材）４５ｒを備えている。
図１６に示すように、リンク本体４５ｈは、輪状部（軸保持部）４５ｈ１および収納部４５ｈ２を備えている。輪状部４５ｈ１は、駆動軸４４が挿通される開口を有し、この開口に挿通された駆動軸４４を囲む輪状部分である。収納部４５ｈ２は、輪状部４５ｈ１に連結した残りの部分であり、この収納部４５ｈ２に、駆動軸４４を向かって押え板４５ｐ、ばね４５ｑおよび押え板４５ｒがこの順に押し込まれる。押え板４５ｒは、リンク本体４５ｈ２に接着剤等により固定される。なお、付勢手段は、少なくともばね４５ｑを含んで形成される。
【００１７】
ばね４５ｑは、一般的なコイルばねである。リンク本体４５ｈは、例えば、樹脂が成形されて形成される。押え板４５ｐ、４５ｒは、例えば、金属板または樹脂板のプレス成形によって形成される。
ばね４５ｑは、レンズホルダ３１から見た駆動軸４４の配置方向（軸線Ｌｘ１に沿う方向）に対して９０度を成す方向（軸線Ｌｘ２に沿う方向）へ押え板４５ｐを付勢する。これにより、リンク部材４５の配置スペースを効果的に小さくすることができ、カメラモジュール１５０の小型化を図ることができる。なお、軸線Ｌｘ１と軸線Ｌｘ２とが成す角度は９０度には限られない。軸線Ｌｘ１と軸線Ｌｘ２とが成す角度を、４５〜１３５度としても良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１０−２１０７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、ピエゾ素子を活用したアクチュエータ（駆動装置）では、ピエゾ素子に連結される駆動軸を摺動可能な状態で保持する必要がある。移動側部材のスムーズな移動を実現するためには、駆動軸と駆動軸を保持する部分との間を適当な力で係合させる必要がある。このため、図１４に示すように、押え板４５ｐがばね４５ｑによって駆動軸４４側へ付勢され、これにより駆動軸４４が押え板４５ｐによって押圧され、リンク部材４５に当接する。その結果、駆動軸４４は、リンク部材４５と押え板４５ｐとの間に挟持された状態になる。換言すると、駆動軸４４にリンク部材４５および押え板４５ｐが摩擦係合した状態になる。
【００２０】
しかしながら、図１７に示すように、特許文献１では、押え板（当接部材）４５ｐが平板状に形成されているので、押え板４５ｐの平面状の当接面と横断面形状が円形の駆動軸４４の外周面とが平面視において１個所で当接し、このため応力が集中して、駆動軸４４の摩耗が早く進行するという問題がある。駆動軸４４の摩耗が進行すると、ばね４５ｑによる荷重が変化して、駆動軸４４とリンク部材４５との摩擦力が変化し、駆動装置の性能が変化してしまう。
【００２１】
また、図１８の（ａ）、（ｂ）に示すように、押え板４５ｐが平板状に形成されているので、ばね４５ｑがガイドされないため、ばね４５が押え板４５ｐに対して左右に動いてしまい、このためばね４５ｑが押え板４５ｐを押圧する位置がバラツキ、一定でない。その結果、ばね４５ｑによる荷重が変化して一定でないので、駆動軸４４とリンク部材４５との摩擦力が一定せず、駆動装置の所定の性能が得られない虞がある。
また、図１９の（ａ）、（ｂ）に示すように、ばね４５が押え板４５ｐに対して上下に動くと、押え板４５ｐと駆動軸４４との駆動軸の軸方向の接触が点接触に近づくため、大きな応力集中が発生し、駆動軸４４の摩耗が激しくなる虞がある。
【００２２】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、付勢手段の当接部材と駆動軸との当接による駆動軸の摩耗を低減することができて、耐久性の向上を図ることができるとともに、付勢手段の弾性部材と当接部材との位置を安定化させて、性能を安定化させることができる駆動装置、この駆動装置を用いたカメラモジュールおよび電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、圧電素子の駆動に応じて固定側部材に対して移動側部材を変位させる駆動装置であって、前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸が、付勢手段により当該駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記固定側部材および前記移動側部材のいずれか一方に係合しており、前記駆動軸は、横断面形状が円形に形成され、前記付勢手段は、前記駆動軸の外周面に当接する当接部材と当該当接部材を背面側から前記駆動軸に向かって付勢する弾性部材とを備えている駆動装置において、前記当接部材は、ハ字状に配置された２つの当接面と、前記弾性部材が内側または外側に挿入されて前記弾性部材を前記駆動軸に向かうように案内する突出部とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、当接部材の当接部が２つの当接面を備えているので、駆動軸の外周面に２つの当接面の２個所で当接するため、各当接個所に作用する弾性部材の荷重を低減することができ、駆動軸の摩耗を低減することができる。したがって、ばねによる荷重が早期に変化することがないので、駆動軸と軸保持部との摩擦力が早期に変化せず、駆動装置の性能が早期に変化するのを防ぐことができる。
【００２５】
また、当接部材が突出部を備えているので、突出部により弾性部材が案内（ガイド）される。このため、弾性部材が当接部材に対して動かず固定されるので、弾性部材が当接部材を押圧する位置が一定となる。したがって、弾性部材による荷重を一定にでき、駆動軸と軸保持部との摩擦力を一定にすることができ、駆動装置の性能を安定させることができる。
【００２６】
また、突出部により弾性部材が当接部材に対して動かず固定されるので、弾性部材が当接部材に対して動いて偏った位置で当接部材を押圧して当接面の一部が駆動軸の外周面から離れることを防止できる。したがって、弾性部材が当接部材に対して動いて偏った位置で当接部材を押圧することによって、駆動軸の外周面と当接面との当接部に大きな応力集中が発生するのを防止することができる。
【００２７】
また、弾性部材が駆動軸に向かうように案内（ガイド）されるので、弾性部材の付勢力（荷重）の方向が駆動軸に向かうようになっている。これにより、駆動軸に対する当接部材の横方向位置のバラツキ（横振れ）を抑止できる。また、駆動軸の外周面にハ字状に配置された２つの当接面の２個所で当接するため、これによっても駆動軸に対する当接部材の横方向位置のバラツキ（横振れ）を抑止できる。
【００２８】
また、ハ字状に配置された２つの当接面と弾性部材をガイドする突出部とを組み合わせることで、当接部の中央部の強度を確保しつつ、小型化を図ることができる。
【００２９】
また、本発明のカメラモジュールは、前記移動側部材がレンズを保持したレンズ保持体である前記駆動装置と、前記レンズを介して入力する像を撮像する撮像手段とを備えている。
また、本発明の電子機器は、前記カメラモジュールを備えている。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、付勢手段の当接部材と駆動軸との当接による駆動軸の摩耗を低減することができて、耐久性の向上を図ることができる。また、付勢手段の弾性部材と当接部材との位置を安定化させて、性能安定化させることができる。さらに、付勢手段の当接部材の強度を確保しつつ、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る付勢手段の当接部材およびばねと駆動軸との関係を示す図であって、平面図である。
【図２】同、側面図である。
【図３】携帯電話の開いた状態の平面図である。
【図４】携帯電話の閉じた状態の平面図である。
【図５】駆動装置のブロック図である。
【図６】駆動波形の印加方法を示すタイミングチャートである。
【図７】当接部材の当接部、突出部およびばねの長さの関係を示す側面図である。
【図８】異なる駆動方式の駆動装置を用いたカメラモジュールを示す模式図である。
【図９】従来のカメラモジュールを示す図であって、斜視図である。
【図１０】同、部分分解斜視図である。
【図１１】同、レンズユニットの斜視図である。
【図１２】同、平面図である。
【図１３】同、図１２のｘ１３−ｘ１３線に沿う断面図である。
【図１４】同、図１２のｘ１４−ｘ１４線に沿う断面図である。
【図１５】同、レンズユニットの側面図である。
【図１６】同、図１５のｘ１６−ｘ１６に沿う断面図である。
【図１７】従来の付勢手段の押え板（当接部材）およびばねと駆動軸との関係を示す図であって、平面図である。
【図１８】同、ばねが押え板に対して左右に動いた状態を示す平面図である。
【図１９】同、ばねが押え板に対して上限に動いた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、駆動軸を押圧する付勢手段の当接部材の構成にあり、その他の構成および作用は前述した図９から図１６の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図９から図１６と同一の符号を付して説明を省略するかまたは簡潔に説明するに留める。
【００３３】
図１および図２に示すように、本発明の実施形態に係るカメラモジュール１５０の付勢手段は、当接部材（押え板）４５０ｐとばね（弾性部材）４５ｑとを備えている。本実施の形態では、図９から図１６に示す駆動装置において、付勢手段の押え板４５ｐに代えて当接部材（押え板）４５０ｐを用い、その他の構成は図９から図１６に示す駆動装置と同様である。
【００３４】
当接部材４５０ｐは、当接部４５２ｐとこの当接部４５２ｐの背面（後面）に一体に形成された突出部４５３ｐとからなる。当接部４５２ｐの前面は横断面形状がく字状に形成されており、この前面のうちのハ字状に配置された部分が駆動軸４４の外周面に当接する２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐとなっている。駆動軸４４の外周面は各当接面４５５ｐの１個所に上下方向に線上に当接する。
【００３５】
当接部４５２ｐの背面は平面に形成されており、この背面の中央部から円柱状の突出部４５３ｐが後方に向かって突出している。この突出部４５３ｐは、ばね４５ｑの一端部分の内側に挿入されており、ばね４５ｑの一端は当接部４５２ｐの背面に当接している。突出部４５３ｐは、ばね４５ｑを駆動軸４４に向かうように案内しており、これによりばね４５ｑの付勢力（荷重）の方向が駆動軸４４に向かうようになっている。
【００３６】
当接部材４５０ｐは、アルミニウム合金や亜鉛合金等の硬度の低い材料により形成される。この場合、当接部材４５０ｐの材料の硬度は、例えば、ビッカース硬さで１５０Ｈｖ程度以下が好ましく、さらには１００Ｈｖ程度以下がより好ましい。
【００３７】
次に、このように構成されたカメラモジュール１５０が搭載された携帯電話について説明する。
図３に示すように、携帯電話（電子機器）９０は、蓋９１と本体９２とがヒンジ９３により開閉自在に連結されて構成されている。蓋９１の内面には、表示部９４が設けられており、この表示部９４には、着信相手を特定する情報（名前、電話番号）、携帯電話９０の記憶部に格納されたアドレス帳等が表示される。本体９２の内面には、複数のボタン９５が設けられており、操作者はこのボタン９５を操作することによって、アドレス帳を開いたり、電話を掛けたり、マナーモードに設定したりする。また、携帯電話９０の操作者は、このボタン９５を操作することにより、携帯電話９０内のカメラモジュール１５０を起動する。
【００３８】
図４に示すように、蓋９１の外面には、表示領域９６が形成されており、この表示領域９６に設けられたＬＥＤが発光することで着信状態を操作者に報知することができる。また、蓋９１の外面の領域９７には、カメラモジュール１５０が組み込まれている。
【００３９】
次に、カメラモジュール１５０を動作させるためのシステム構成（アクチュエータの駆動部の構成）について説明する。
図５に示すように、コントローラ８０の出力は、駆動電圧生成回路８１に接続され、この駆動電圧生成回路８１の出力は、ピエゾ素子８２に接続される。
【００４０】
コントローラ８０は、携帯電話９０内に組み込まれたＣＰＵであり、プログラムを実行して様々な指令を生成する。コントローラ８０は、操作者による携帯電話９０の操作により、カメラモジュールの機能を活性化する。駆動電圧生成回路８１は、コントローラ８０からの制御信号により、ピエゾ素子８２に印加される駆動電圧を生成する。このとき、カメラモジュール１５０のオートフォーカス機能はオン状態にあり、また撮像素子も撮像モードになっている。なお、ピエゾ素子８２は、上述のピエゾ素子４２に対応する。
【００４１】
次に、カメラモジュール１５０の動作について説明する。
ここでは、ノコギリ歯波形の駆動電圧をピエゾ素子４２に印加する。なお、駆動電圧の波形は、ノコギリ歯状に限定されず、他の波形でも良い。
まず、図６（ａ）に示す駆動波形をピエゾ素子４２に印加する場合について説明する。なお、図６（ａ）において、駆動波形は、立ち上がり期間ＴＲ１は、立ち下がり期間ＴＲ２に比べて短い。
駆動波形の立ち上がり期間ＴＲ１に、レンズホルダ３１は前方に移動（変位）する。他方、駆動波形の立ち下がり期間ＴＲ２に、レンズホルダ３１は移動しない。このように、立ち上がり期間ＴＲ１が立ち下がり期間ＴＲ２よりも短い駆動波形をピエゾ素子４２に印加することにより、レンズホルダ３１を順方向（撮影対象側）に移動させることができる。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示す駆動波形をピエゾ素子４２に印加する場合について説明する。なお、図６（ｂ）において、駆動波形は、立ち上がり期間ＴＲ３は、立ち下がり期間ＴＲ４に比べて長い。
駆動波形の立ち上がり期間ＴＲ３に、レンズホルダ３１は移動（変位）しない。他方、駆動波形の立ち下がり期間ＴＲ４に、レンズホルダ３１は後方に移動する。立ち上がり期間ＴＲ３が立ち下がり期間ＴＲ４よりも長い駆動波形をピエゾ素子４２に印加することにより、レンズホルダ３１を逆方向（撮像素子側）に移動させることができる。駆動波形は、立上がり信号の立上がり期間をｔ１、立下り信号の立下り期間をｔ２とした場合、次の関係式を満足すると良い。
Ｍｉｎ（Ｔ１、Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）≦０．１
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態にあっては、当接部材４５０ｐの当接部４５２ｐが２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐを備えているので、駆動軸４４の外周面に２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐの２個所で当接するため、各当接個所に作用するばね４５ｑの荷重を低減することができ、駆動軸４４の摩耗を低減することができる。したがって、ばね４５ｑによる荷重が早期に変化することがないので、駆動軸４４とリンク部材４５との摩擦力が早期に変化せず、駆動装置の性能が早期に変化するのを防ぐことができる。
【００４４】
また、当接部材４５０ｐが突出部４５３ｐを備えているので、突出部４５３ｐによりばね４５ｑが案内（ガイド）され、このためばね４５ｑが当接部材４５０ｐに対して動かず固定され、ばね４５ｑが当接部材４５０ｐを押圧する位置が一定となる。その結果、ばね４５ｑによる荷重を一定にでき、駆動軸４４とリンク部材４５との摩擦力を一定にすることができ、駆動装置の性能を安定させることができる。
【００４５】
また、突出部４５３ｐによりばね４５ｑが当接部材４５０ｐに対して動かず固定されるので、ばね４５ｑが当接部材４５０ｐに対して動いて偏った位置で当接部材４５０ｐを押圧して当接面４５５ｐの一部が駆動軸４４の外周面から離れることを防止できる。このように、ばね４５ｑが当接部材４５０ｐに対して動いて偏った位置で当接部材４５０ｐを押圧することによって、駆動軸４４の外周面と当接面４５５ｐとの当接部に大きな応力集中が発生するのを防止することができる。
【００４６】
また、ばね４５ｑが駆動軸４４に向かうように案内（ガイド）されるので、ばね４５ｑの付勢力（荷重）の方向が駆動軸４４に向かうようになっている。これにより、駆動軸４４に対する当接部材４５０ｐの横方向位置のバラツキ（横振れ）を抑止できる。
また、駆動軸４４の外周面にハ字状に配置された２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐの２個所で当接するため、これによっても駆動軸４４に対する当接部材４５０ｐの横方向位置のバラツキ（横振れ）を抑止できる。
【００４７】
また、図７の（ｂ）に示すように、ハ字状に配置された２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐを形成するために、当接部４５２ｐの前面を横断面形状がく字状になるように形成すると、前面の中央部で前面と背面との間の厚さが薄くなる。そして、この部分の強度を確保するためにこの部分の厚さをある程度確保しようとすると、図７の（ｃ）に示すように、当接部４５２ｐが厚くなってしまい、このため当接部４５２ｐとばね４５ｑとを合わせた長さも大きくなってしまう。
【００４８】
これに対して、本実施形態では、図７の（ａ）に示すように、突出部４５３ｐが設けられているので、当接部４５２ｐの前面の中央部で前面と背面との間の厚さを薄くしたままで、当接部４５２ｐの前面の中央部の前後方向の厚さを厚くすることができる。このため、図７の（ａ）と（ｃ）を比較して分かるように、当接部４５２ｐとばね４５ｑとを合わせた当接部４５２ｐの前後方向の長さは、当接部４５２ｐの前面の中央部で前面と背面との間の厚さを厚くした長さｍの分だけ、突出部４５３ｐを設けた本実施形態の方が短くすることができる。このように、ハ字状に配置された２つの当接面４５５ｐ、４５５ｐとばね４５ｑをガイドする突出部４５３ｐとを組み合わせることで、当接部の中央部の強度を確保しつつ、小型化を図ることができる。
【００４９】
また、当接部材４５０ｐをアルミニウム合金等の硬度の低い材料により形成したので、駆動時４４の摩耗を低減することができ、また当接部材４５０ｐを鍛造プレス等で安価に製造できる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上記実施の形態では、当接部材４５０ｐの突出部４５３ｐを円柱状に形成し、この突出部４５３ｐをばね４５ｑの内側に挿入するようにしたが、これに代えて突出部を円筒状に形成し、この円柱状の突出部をばね４５ｑの外側に挿入するようにしても良く、要は突出部は、ばね４５ｑ（弾性部材）が内側または外側に挿入されてばね４５ｑを駆動軸に向かうように案内するようになっていれば良い。
【００５１】
また、上記実施の形態では、当接部４５２ｐの前面を横断面形状がく字状に形成したが、これに限らず、例えば、当接部４５２ｐの前面を横断面形状が皿状になるように形成しても良く、要は駆動軸４４に当接する当接面がハ字状に配置された２つの当接面となるようにすれば良い。さらに、当接面は平面ではなく、円弧面等の曲面に形成されていても良く、さらには当接面に、駆動軸に直交あるいは交差する突状等が間隔をおいて複数形成されていても良い。
【００５２】
また、ピエゾ素子と駆動軸間の連結方法は、接着剤による方法に限らず、嵌め合い等その他方法でも良く、さらにはそれらの間に他の部材を介在させても良い。
また、この駆動装置は、上述のレンズホルダに限らず、他の種々の移動側部材に適用することができる。
【００５３】
また、駆動装置の動作原理は上述にものに限られない。例えば、図８に示すカメラモジュール１００に含まれる駆動装置に、上記の実施形態で示した駆動装置とは異なる動作原理で動作するが、この駆動装置に対しても、本発明を適用することができる。
【００５４】
図８に示すように、カメラモジュール１００は、筐体２０に連結部３２が設けられている。具体的には、筐体２０に一組の支持板３２ａ、３２ｂが設けられている。これらの一組の支持板３２ａ、３２ｂには、駆動軸４４が圧入されて固定される。駆動軸４４には、ピエゾ素子４２は固定されている。また、一組の支持板３２ａ、３２ｂ間には、レンズホルダ３１に一体的に設けられた軸保持部４５が配置されている。この軸保持部４５に、上述の本発明の実施形態と同様の付勢手段が設けられ、これにより軸保持部４５は、駆動軸４４が摺動可能な状態で駆動軸４４を保持している。そして、ピエゾ素子４２の駆動により、駆動軸４４上をレンズホルダ３１が移動する。なお、筐体２０にはレール２５が形成され、このレール２５にレンズホルダ３１の外周に形成されたレール受け部３５が上下移動可能に嵌合されており、これによりレンズホルダ３１の上下移動を案内している。
【００５５】
なお、この駆動装置においては、駆動軸４４と筐体２０とが連結部３２（支持板３２ａ、３２ｂ）によって連結されているが、ピエゾ素子４２と筐体２０が連結部によって連結されていても良く、さらに固定方法は弾性部材を介して連結されていてもよい。また、連結部３２を設けずに、ピエゾ素子４２と駆動軸４４の連結体を筐体２０に直接あるいは弾性部材を介して固定してもよい。要は、筐体２０に、ピエゾ素子４２と駆動軸４４との連結体が直接または間接的に固定されていれば良い。
【符号の説明】
【００５６】
１５０ カメラモジュール
３１ レンズホルダ（レンズ保持体）
４２ ピエゾ素子
４４ 駆動軸
４５ リンク部材
４５ｈ リンク本体
４５ｑ ばね（弾性部材）
４５ｒ 押え板
８２ ピエゾ素子
９０ 携帯電話（電子機器）
Ｌ１〜Ｌ３ レンズ
４５０ｐ 当接部材（押え板）
４５２ｐ 当接部
４５３ｐ 突出部
４５５ｐ 当接面
１００ カメラモジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子の駆動により固定側部材に対して移動側部材を移動させる駆動装置であって、
前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸が、付勢手段により当該駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記固定側部材および前記移動側部材のいずれか一方に係合しており、前記駆動軸は、横断面形状が円形に形成され、前記付勢手段は、前記駆動軸の外周面に当接する当接部材と当該当接部材を背面側から前記駆動軸に向かって付勢する弾性部材とを備えている駆動装置において、
前記当接部材は、ハ字状に配置された２つの当接面と、前記弾性部材が内側または外側に挿入されて前記弾性部材を前記駆動軸に向かうように案内する突出部とを備えている、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記移動側部材は、レンズを保持したレンズ保持体であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動装置と、前記レンズを介して入力する像を撮像する撮像手段と、を備えるカメラモジュール。
【請求項４】
請求項３に記載のカメラモジュールを備える電子機器。
【請求項１】
圧電素子の駆動により固定側部材に対して移動側部材を移動させる駆動装置であって、
前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸が、付勢手段により当該駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記固定側部材および前記移動側部材のいずれか一方に係合しており、前記駆動軸は、横断面形状が円形に形成され、前記付勢手段は、前記駆動軸の外周面に当接する当接部材と当該当接部材を背面側から前記駆動軸に向かって付勢する弾性部材とを備えている駆動装置において、
前記当接部材は、ハ字状に配置された２つの当接面と、前記弾性部材が内側または外側に挿入されて前記弾性部材を前記駆動軸に向かうように案内する突出部とを備えている、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記移動側部材は、レンズを保持したレンズ保持体であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動装置と、前記レンズを介して入力する像を撮像する撮像手段と、を備えるカメラモジュール。
【請求項４】
請求項３に記載のカメラモジュールを備える電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−７２９１１（Ｐ２０１３−７２９１１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１００９６（Ｐ２０１１−２１００９６）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
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