駆動装置、画像取得装置、電子機器、及び駆動装置の制御方法
【課題】移動後のレンズ保持体の位置に誤差が生じることを抑制すること。
【解決手段】駆動装置１５０は、駆動電圧に応じて伸縮するピエゾ素子５０と、ピエゾ素子５０で生じる振動を受ける伝達軸５１と、伝達軸５１が摺動可能な状態で、伝達軸５１が係合された筐体２０と、少なくとも１つのレンズを保持すると共に、ピエゾ素子５０及び伝達軸５１に同調して筐体２０に対して変位するレンズホルダ３１と、ピエゾ素子５０に対して駆動電圧を供給する駆動電圧生成回路８２と、を備える。駆動電圧生成回路８２は、少なくとも第１及び第２周期で間欠的に生成されるスイッチングパルスに基づいてピエゾ素子５０に対して駆動電圧を供給し、スイッチングパルスは、時間的に分断されることなく第１周期から第２周期へ変更される。
【解決手段】駆動装置１５０は、駆動電圧に応じて伸縮するピエゾ素子５０と、ピエゾ素子５０で生じる振動を受ける伝達軸５１と、伝達軸５１が摺動可能な状態で、伝達軸５１が係合された筐体２０と、少なくとも１つのレンズを保持すると共に、ピエゾ素子５０及び伝達軸５１に同調して筐体２０に対して変位するレンズホルダ３１と、ピエゾ素子５０に対して駆動電圧を供給する駆動電圧生成回路８２と、を備える。駆動電圧生成回路８２は、少なくとも第１及び第２周期で間欠的に生成されるスイッチングパルスに基づいてピエゾ素子５０に対して駆動電圧を供給し、スイッチングパルスは、時間的に分断されることなく第１周期から第２周期へ変更される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、画像取得装置、電子機器、及び駆動装置の制御方法に関する。
【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いる。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も強く要求される。
【０００３】
カメラ内にはオートフォーカスレンズが組み込まれる場合がある。この場合、レンズを変位させるアクチュエータの小型化が強く望まれている。小型なアクチュエータとしては、圧電素子を駆動することで移動対象物を変位させるものが知られている。
【０００４】
特許文献１には、駆動時の振動を抑制することができ、信頼性の高い光学素子送り装置が開示されている。具体的には、駆動制御部は、駆動終わり付近の駆動速度をそれより前の駆動速度よりも遅くすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特に、レンズホルダ、ピエゾ素子、及び伝達軸が同調して変位するタイプのアクチュエータにおいては、レンズホルダの移動開始時、レンズホルダの移動量にロスが生じてしまう場合がある。具体的には、図３２に示すように、所定の駆動条件にてレンズホルダの駆動を開始すると、移動開始時にレンズホルダが十分に変位せず、移動ロスが生じてしまう場合がある。なお、移動中のレンズホルダを精度良く停止させることも容易ではなく、レンズホルダの移動停止時にも、レンズホルダの移動量にロスが生じてしまう場合がある。
【０００７】
所望の位置、例えば、合焦位置までレンズホルダを移動させる場合、一回の移動指示では、レンズホルダが合焦位置を通り過ぎたり、合焦位置まで到達しなかったりしてしまう場合がある。この場合、何度かレンズホルダの移動制御を実行することが必要になる。レンズホルダの位置を初期化しないかぎり、レンズホルダの移動指示の回数が増加するに従って、上述の理由によって、レンズホルダの現在位置に含まれる誤差は増大してしまう。
【０００８】
所望の位置に対してレンズホルダを配置するためには、所望の位置に近接するに従ってレンズホルダの移動速度を低速化させ、フィードバック制御によりレンズホルダの位置を適切に制御することが考えられる。しかしながら、レンズホルダの移動速度を変更する際にレンズホルダが停止してしまうと、上述の理由によって、やはりレンズホルダの現在位置には誤差が生じてしまうことになる。
【０００９】
レンズホルダの現在位置に含まれる誤差が増大してしまうと、レンズホルダを合焦位置に移動させることに時間を要し、ひいては、このアクチュエータが組み込まれたカメラモジュールの性能が劣化してしまうおそれがある。
【００１０】
上述の説明から明らかなように、移動後のレンズ保持体の位置に誤差が生じることを抑制することが強く求められている。特に、速度変更を伴って移動した後のレンズ保持体の位置に誤差が生じることを抑制することが強く求められている。本発明は、移動後のレンズ保持体の位置に誤差が生じることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る駆動装置は、駆動電圧に応じて伸縮する圧電素子と、前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸と、前記駆動軸が摺動可能な状態で、前記駆動軸が係合された固定側部材と、少なくとも１つのレンズを保持すると共に、前記圧電素子及び前記駆動軸に同調して前記固定側部材に対して変位するレンズ保持体と、前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給する駆動電圧供給部と、を備える駆動装置であって、前記駆動電圧供給部は、少なくとも第１及び第２周期で間欠的に生成されるスイッチングパルスに基づいて前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給し、前記スイッチングパルスは、時間的に分断されることなく第１周期から第２周期へ変更される。
【００１２】
スイッチングパルスは、少なくとも第１及び第２周期で間欠的に供給されると共に、時間的に分断されることなく第１周期から第２周期へ変更される。従って、移動対象物であるレンズ保持体は、時間的に分断されることなく速度変更され、かつ、時間的に分断されることなく所望の方向への移動を継続する。レンズ保持体が停止状態になることを極力避けることによって、レンズ保持体の位置に誤差が生じることを効果的に抑制することができる。
【００１３】
前記駆動電圧は、第１及び第２電圧レベル間を振幅する、と良い。
【００１４】
前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に短い時間に前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して変位し、前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に長い時間かけて前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して実質的に変位しない、と良い。
【００１５】
前記駆動電圧供給部は、前記スイッチングパルスを生成するスイッチングパルス生成部と、前記スイッチングパルスに応じて動作状態が決定される複数のスイッチング素子を含む駆動電圧生成部と、を備える、と良い。
【００１６】
前記駆動電圧供給部の動作状態を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、目標位置に近づくに従って前記レンズ保持体が徐々に減速するように、前記駆動電圧供給部を制御する、と良い。
【００１７】
本発明に係る画像取得装置は、上記いずれか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。
【００１８】
本発明に係る電子機器は、上記の画像取得装置を備える。
【００１９】
本発明に係る駆動装置の制御方法は、駆動電圧に応じて伸縮する圧電素子と、前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸と、前記駆動軸が摺動可能な状態で、前記駆動軸が係合された固定側部材と、少なくとも１つのレンズを保持すると共に、前記圧電素子及び前記駆動軸に同調して前記固定側部材に対して変位するレンズ保持体と、前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給する駆動電圧供給部とを備える駆動装置の制御方法であって、少なくとも第１及び第２周期で間欠的にスイッチングパルスを供給するステップと、供給される前記スイッチングパルスに基づいて前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給するステップと、時間的な間隔を設けずに前記スイッチングパルスの周期を第１周期から第２周期へ変更するステップと、を備える。
【００２０】
第１及び第２電圧レベル間を相対的に短い時間に前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して変位し、前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に長い時間かけて前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して実質的に変位しない、と良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、移動後のレンズ保持体の位置に誤差が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る撮像モジュールの概略的な構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る筐体の概略的な斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るレンズユニットの概略的な斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な分解斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な斜視図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な側面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な斜視図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な上面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係るレンズユニットの概略的な側面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態に係るレンズユニットの概略的な断面模式図である。
【図１４】本発明の第１実施形態に係る筐体に対する軸保持部の取付方法を示す概略的な斜視図である。
【図１５】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な部分上面図である。
【図１６】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な上面図である。
【図１７】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な断面模式図である。
【図１８】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な断面模式図である。
【図１９】本発明の第１実施形態に係る携帯電話の概略的な模式図である。
【図２０】本発明の第１実施形態に係る駆動装置を駆動するための駆動部の構成を示す概略的なブロック図である。
【図２１】本発明の第１実施形態に係る駆動電圧生成回路の概略的な回路図である。
【図２２】本発明の第１実施形態に係る駆動電圧生成回路の動作を説明するための表である。
【図２３】本発明の第１実施形態に係る各波形とレンズの移動状態との関係を示す概略的なタイミングチャートである。
【図２４】本発明の第１実施形態に係るピエゾ素子の伸縮とレンズホルダの変位との関係を示す概略的な説明図である。
【図２５】本発明の第１実施形態に係るスイッチングパルスのデューティー比の調整がレンズホルダの変位に与える影響を説明するための説明図である。
【図２６】本発明の第１実施形態に係るアクチュエータの動作状態を評価した結果を示す表である。
【図２７】本発明の第１実施形態に係るレンズホルダの移動速度の変更を示すタイミングチャートである。
【図２８】比較例に係るレンズホルダの移動速度の変更を示すタイミングチャートである。
【図２９】比較例に係るカメラモジュールを示す概略図である。
【図３０】比較例に係るアクチュエータの動作状態を評価した結果を示す表である。
【図３１】アクチュエータのタイプ毎のレンズ移動特性を示す説明図である。
【図３２】レンズホルダの移動開始時の動作ロスを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。
【００２４】
〔第１実施形態〕
以下、図１乃至図３１を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２５】
図１及び図２に示すように、カメラモジュール（画像取得装置）１５０は、配線基板１０、コネクタ１１、撮像モジュール１２、筐体（外囲器）２０、レンズユニット（レンズ部品）３０、及び蓋６０（外囲器）を有する。図３に示すように、撮像モジュール１２は、透明基板１３ａ、及びイメージセンサ（撮像素子、撮像手段）１３ｂを有する。イメージセンサ１３ｂの上面には、撮像領域１３ｃが配置されている。
【００２６】
図１に示すように、配線基板１０の一端にはコネクタ１１が配置されている。配線基板１０の他端には、撮像モジュール１２が配置されている。撮像モジュール１２上には、筐体２０、レンズユニット３０、及び蓋６０が、この順で配置される。筐体２０は、移動対象物であるレンズＬ１〜Ｌ３（図１７参照）からみて移動しない固定側部材として機能する。蓋６０、撮像モジュール１２、及び配線基板１０も、同様に、固定側部材として機能する。
【００２７】
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。配線基板１０は、イメージセンサ１３ｂに入力する制御信号、及びイメージセンサ１３ｂから出力されるビデオ信号の伝送路として機能する。配線基板１０は、ピエゾ素子５０に入力する駆動電圧の伝送路として機能する。
【００２８】
コネクタ１１は、カメラモジュール１５０を本体機器に電気的及び機械的に接続するための部分である。
【００２９】
撮像モジュール１２は、上述のように、透明基板１３ａ及びイメージセンサ１３ｂを有する。
【００３０】
透明基板１３ａは、入力光に対して実質的に透明な板状部材である。透明基板１３ａの上面視形状は方形である。透明基板１３ａの背面には、イメージセンサ１３ｂがバンプ接続している。
【００３１】
イメージセンサ１３ｂ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イメージセンサである。イメージセンサ１３ｂの撮像領域１３ｃには、ＸＺ平面にてマトリクス状に配置された複数の画素を有する。各画素は、光電変換によって、入力光の光量に応じた電荷を蓄積する。各画素に蓄積された電荷は、転送制御によって各画素から読み出されて、後続の回路に供給される。
【００３２】
筐体２０は、配線基板１０上に実装される。筐体２０は、撮像モジュール１２を下部空間で収納し、レンズユニット３０を上部空間で収納する。筐体２０の採用により、カメラ機能のモジュール化を図ることができる。筐体２０の下端面は、黒色の接着剤を介して配線基板１０に固定されている。これによって、筐体２０の内部に外来光が侵入することを抑制することができる。なお、筐体２０は、例えば、黒色樹脂の成型により製造される。
【００３３】
蓋６０は、筐体２０に対して取り付けられる。これによって、レンズユニット３０は筐体２０内に閉じ込められる。蓋６０は、好適には、ネジによって筐体２０に取り付けられる。蓋６０を筐体２０に対して接着固定するのではなく、ネジで固定することによって、筐体２０に対する蓋６０の着脱が可能になる。これによって、動作テストで不良と判定されたカメラモジュール１５０の不良原因をテスト後に取り除くこと等が可能になる。例えば、イメージセンサ１３ｂの撮像面上に入り込んだゴミを動作テスト後に取り除くことでカメラモジュールの歩留まりを向上させることができる。なお、蓋６０は、例えば、樹脂がモールド成形されて製造される。
【００３４】
図４に示すように、筐体２０は、側壁（側壁部）２１、隔壁（隔壁部）２２、梁部２３、梁部２４、レール（ガイド部）２５、台座（台座部）２６、孔部２７、ガイド柱２８、及び引出口２９を有する。
【００３５】
側壁２１は、側壁２１ａ〜２１ｄが連続した上面視正方形状の筒状部分である。側壁２１の壁厚は、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍに設定されている。隔壁２２は、側壁２１から内側へ延在する板状部分である。隔壁２２の壁厚は、側壁２１と同様、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍに設定されている。隔壁２２によって、レンズユニット３０用の収納空間と撮像モジュール１２用の収納空間が筐体２０内に形成される。なお、隔壁２２には、上下の収納空間を光学的に接続するための開口ＯＰ２が設けられている。
【００３６】
隔壁２２には、後述の軸保持部４０（図５、６参照）が載置される台座２６が設けられている。台座２６には、孔部２７が設けられている。なお、孔部２７は、開口ＯＰ２よりも側壁２１に対して近接配置されている。孔部２７ａは、側壁２１の端部近傍に設けられている。孔部２７ｂは、側壁２１ａと側壁２１ｄの間の内隅近傍に設けられている。
【００３７】
側壁２１の強度を高めるため、側壁２１ａと側壁２１ｂ間の内隅には、梁部２３が設けられている。梁部２３は、端部２３ａ、平板部２３ｂ、及び端部２３ｃを有する。平板部２３ｂから見て、端部２３ａは、側壁２１ａに向かって延在し、側壁２１ａに対して連結する。平板部２３ｂから見て、端部２３ｃは、側壁２１ｂに向かって延在し、側壁２１ｂに対して連結する。なお、梁部２３は、隔壁２２の上面に対して連結している。また、梁部２３と側壁２１ａ、２１ｂ間には空間が形成されている。
【００３８】
側壁２１の強度を高めるため、側壁２１ｃと側壁２１ｄ間の内隅には、梁部２４が設けられている。梁部２４は、基部２４ａ、胴部２４ｂ、及び端部２４ｃを有する。
【００３９】
基部２４ａの基端は、側壁２１ｃに対して連結している。基部２４ａの先端は、胴部２４ｂの基端に連結している。基部２４ａは、側壁２１ｃから離間する方向へ延在する。胴部２４ｂは、レンズユニット３０の外周に沿って延在する。端部２４ｃも、同様に、レンズユニット３０の外周に沿って延在する。胴部２４ｂは、基部２４ａ及び端部２４ｃよりも肉厚である。これによって、筐体２０の成型時、押し出しピン等によって筐体２０を金型から簡易に離脱させることができる。なお、梁部２４は、隔壁２２に対して連結している。梁部２４と側壁２１ｃ、２１ｄ間には空間が形成されている。
【００４０】
レール２５は、側壁２１ｂと側壁２１ｃ間の隅部に配置されている。レール２５は、側壁２１に沿って延在する柱状体である。レール２５によってレンズユニット３０の移動が安定化される。
【００４１】
側壁２１ｄの内側には、ガイド柱（配線案内部）２８が設けられている。ガイド柱２８は、側壁２１ｄに沿って延在する柱状体である。ガイド柱２８と側壁２１ｄ間に配線が位置決めされる。ガイド柱２８は、筐体２０内に引かれる配線を位置決めするための部材である。
【００４２】
側壁２１ｃには、引出口２９が設けられる。筐体２０内の配線は、ガイド柱２８と側壁２１ｄの間、梁部２４と側壁２１ｄの間、梁部２４と側壁２１ｃ間を引き回され、引出口２９を介して筐体２０外へ引き出され、配線基板１０に対して接続される。
【００４３】
図５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）５０、伝達軸（駆動軸）５１、及び軸保持部４０を有する。
【００４４】
レンズホルダ３１は、円筒状の部材であり、レンズＬ１〜Ｌ４を保持している（図１７参照）。レンズホルダ３１の上板部には、開口ＯＰ１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。レンズホルダ３１の外周には、伝達軸５１が連結した連結部３２が設けられている。連結部３２は、伝達軸５１を固定支持する支持板３２ａ、３２ｂを有する。なお、軸保持部４０を含めないで、レンズユニット３０と把握しても良い。
【００４５】
レンズユニット３０は、ピエゾ素子５０の駆動に応じて、ｙ軸（レンズＬ１〜Ｌ３の光軸に一致する軸線）に沿って移動可能である。但し、軸保持部４０は、筐体２０に対して固定されており、ピエゾ素子５０の駆動に応じて移動することはない。イメージセンサ１３ｂの撮像面に対するレンズＬ１〜Ｌ３の配置高さを調整することで、意図したように被写体像をイメージセンサ１３ｂの撮像面に結像させることができる。
【００４６】
ピエゾ素子５０及び伝達軸５１は、接着剤を介して互いに固着している。伝達軸５１は、レンズホルダ３１に対して連結部３２を介して連結されている。具体的には、伝達軸５１は、連結部３２の支持板３２ａ、３２ｂの開口に対して圧入されている。
【００４７】
ピエゾ素子５０を筐体２０に対して固定する場合、筐体２０の平坦面に対してピエゾ素子５０が傾斜して配置されてしまう場合がある。また、伝達軸５１を筐体２０に対して固定する場合も同様である。本実施形態では、レンズホルダ３１に対して伝達軸５１を固定し、レンズホルダ３１に対して伝達軸５１を介してピエゾ素子５０を固定する。従って、筐体２０に対するピエゾ素子５０及び伝達軸５１の配置誤差が問題となることはない。
【００４８】
レンズホルダ３１、ピエゾ素子５０、及び伝達軸５１は、相対的な位置関係が固定されており、固定側部材として機能する軸保持部４０に対して相対的に移動可能となっている。
【００４９】
ピエゾ素子５０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５０の側面は、一対の電極端子として機能する。例えば、一方の電極端子を接地させた状態で、他方の電極端子に駆動電圧を印加することによってピエゾ素子５０はＹ軸方向に伸縮する。
【００５０】
伝達軸５１は、ｙ軸方向を長手方向とする棒状体である。伝達軸５１は、接着剤を介して、ピエゾ素子５０の上面に固定されている。なお、接着剤以外の方法で、伝達軸５１をピエゾ素子５０に対して固定しても構わない。ピエゾ素子５０と伝達軸５１を連結させる方法は任意であり、伝達軸５１とピエゾ素子５０とを嵌め合いにより互いに連結させても良い。
【００５１】
伝達軸５１は、ピエゾ素子５０で生じた振動を軸保持部４０に伝達する。軸保持部４０は、摺動可能な状態で伝達軸５１を保持し、かつ筐体２０に対して固定されている。従って、ピエゾ素子５０で生じた振動によって、ピエゾ素子５０、伝達軸５１、及びレンズホルダ３１が、筐体２０及び軸保持部４０に対して変位する。
【００５２】
伝達軸５１は、軽量でかつ剛性が高いことが望ましい。伝達軸５１は、比重２．１以下の材料からなる。より好ましくは、伝達軸５１は、比重２．１以下であり、弾性率２０ＧＰａ以上の材料からなる。更に好ましくは、伝達軸５１は、比重２．１以下であり、弾性率３０ＧＰａ以上の材料からなる。これによって、共振周波数を高周波側へシフトさせることができ、連続した使用可能周波数帯域を得ることができる。
【００５３】
伝達軸５１は、ガラス状炭素、繊維強化樹脂、エポキシ樹脂から成型すると良い。特に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が特に好ましい。
【００５４】
レンズホルダ３１の外周面には、レール受け部３５が設けられている。レール受け部３５は、筐体２０に設けられたレール２５を受け入れる。レール受け部３５をレール２５に嵌め合わせることによって、レンズホルダ３１の移動が安定化される。
【００５５】
レンズホルダ３１の外周面には、外側へ延出する支持板３２ａ、３２ｂが、ｙ軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。支持板３２ａ、３２ｂには、伝達軸５１が挿入される開口が形成されている。なお、支持板３２ａ、３２ｂは、レンズホルダ３１と別体としても良い。
【００５６】
支持板３２ａは、伝達軸５１を固定支持する。支持板３２ａに形成された開口は、伝達軸５１の径よりも僅かに狭い。支持板３２ａに形成された開口に圧力をかけて伝達軸５１を嵌め込むことによって、支持板３２ａに対して伝達軸５１を固定することができる。支持板３２ｂの孔径も、支持板３２ａと同様である。
【００５７】
上述の構成を採用することによって、支持板３２ａ、３２ｂで伝達軸５１をきつく保持することができる。換言すれば、伝達軸５１と支持板３２ａ、３２ｂ夫々間の振動伝達度を高くすることができる。このようにして、レンズホルダ３１を効率的に変位させることが可能になる。
【００５８】
圧入以外の方法を採用する場合、接着剤を適切に選定することで上述の場合と同様の効果を得ることができる。例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤を採用すると良い。
【００５９】
支持板３２ａ、３２ｂ間には、軸保持部４０が配置されている。これらの組立て方法は任意である。例えば、支持板３２ａ、３２ｂ間に軸保持部４０を配置した状態で、これらの部材に対して伝達軸５１を挿入する。
【００６０】
支持板３２ａ、３２ｂ間に軸保持部４０を配置することで、レンズホルダ３１の移動範囲を規制することができる。但し、このような２点支持に限らず、支持板３２ａ及び支持板３２ｂの一方で伝達軸５１を支持しても良い。
【００６１】
軸保持部４０は、ｙ軸に沿って摺動可能な状態で伝達軸５１を保持している。軸保持部４０と伝達軸５１とは、互いに摩擦係合状態にある。軸保持部４０の構成については後述する。
【００６２】
上述のように、レンズホルダ３１は、レンズＬ１〜Ｌ３を保持する。レンズＬ１は、調芯工程を経てレンズホルダ３１内に配置されている。レンズＬ２、レンズＬ３は、調芯工程を経ることなく、レンズホルダ３１内に配置される。つまり、レンズＬ１は、レンズＬ２、Ｌ３と比較して、高い位置精度が要求されるレンズである。
【００６３】
レンズホルダ３１に対するレンズＬ１〜Ｌ３の組み込み方法は任意である。例えば、レンズＬ３、及びレンズＬ２をこの順で積層し、レンズＬ２上にてレンズＬ１を調芯し、レンズＬ３、レンズＬ２、及びレンズＬ１を接着固定し、その後、レンズＬ１〜Ｌ３の積層体をレンズホルダ３１内に圧入すると良い。なお、圧入以外の方法でレンズホルダ３１に対してレンズＬ１〜Ｌ３を組み入れても良い。
【００６４】
図６乃至図１１を参照して、軸保持部４０の構成について説明する。図６及び図７に示すように、軸保持部４０は、本体部４１、押え板（板状部材）４２、ばね（弾性体）４３、及び押え板（板状部材）４４を有する。伝達軸５１から離間する方向に、押え板４２、バネ４３、押え板４４がこの順で配置される。
【００６５】
本体部４１には、空間４１ａ、空間４１ｂが形成されている。空間４１ａは、押え板４２及びバネ４３を収納する。空間４１ｂは、押え板４４を収納する。また、本体部４１は、凸部４５ａ、４５ｂを有する。
【００６６】
押え板４２は、左端部４２ａ、胴部４２ｂ、及び右端部４２ｃを有する板状部材である。バネ４３は、一般的なコイル状バネである。押え板４４は、矩形状の板状部材である。
【００６７】
本体部４１に形成された空間内に、押え板４２、バネ４３、及び押え板４４が順に押し込まれる。本体部４１に形成された空間４１ａに、押え板４２及びバネ４３が収納される。本体部４１に形成された空間４１ｂに、押え板４４が収納される。
【００６８】
本体部４１に対して押え板４４を接着固定することで、押え板４２、バネ４３、及び押え板４４が位置決めされる。具体的には、バネ４３は、押え板４４によって本体部４１の空間内に閉じ込められ、抑え板４２を伝達軸５１側へ付勢する。押え板４２は、バネ４３によって伝達軸５１側へ付勢される。伝達軸５１は、押え板４２を介してバネ４３により内側へ付勢され、本体部４１と押え板４２との間に挟持された状態になる。換言すると、伝達軸５１と軸保持部４０とが互いに摩擦係合した状態になる。
【００６９】
押え板４２の端部のｙ軸に沿う幅を狭くすることによって、本体部４１のｙ軸に沿う幅が大きくなることを抑制しつつ、本体部４１の内部での押え板４２の上下の変位を規制することができる。本体部４１の高さ（ｙ軸に沿う幅）を抑えることによって、レンズユニット３０の移動範囲を十分に確保することができる。
【００７０】
押え板４２は、好ましくは、金属材料からなる。例えば、亜鉛合金、アルミ合金等の金属材料で、押え板４２を形成すると良い。これによって、伝達軸５１と押え板４２間の摩擦により、押え板４２から磨耗粉が生じることを効果的に抑制できる。
【００７１】
バネ４３の径は、押え板４２の幅と略同一又は若干小さい。なお、バネ４３の具体的な構成は任意であり、他の種類の弾性体（板ばね、樹脂製ゴム等）を利用しても良い。本体部４１は、樹脂が金型で成形されて製造される。例えば、押え板４２、４４は、金属板又は樹脂板のプレス成型によって製造される。
【００７２】
なお、本体部４１は、好適には、金属材料からなる。本体部４１が樹脂の場合、伝達軸５１との摩擦により磨耗粉が発生する場合がある。このような問題が生じることを回避するために、ここでは、亜鉛合金の成形により本体部４１を製造している。なお、亜鉛合金に限らず、アルミ合金、その他の金属材料を採用しても良い。
【００７３】
図８乃至図１０に示すように、軸保持部４０は、薄肉部４１ｐ及び厚肉部４１ｑを有する。薄肉部４１ｐの厚み（ｙ軸に沿う幅）ＴＨ１は、厚肉部４１ｑの厚み（ｙ軸に沿う幅）ＴＨ２よりも小さい。軸保持部４０は、薄肉部４１ｐの部分で伝達軸５１を保持し、厚肉部４１ｑの部分で筐体２０に対して固定される。この構成を採用することによって、レンズユニット３０の移動範囲を十分に確保しつつ、筐体２０に対して軸保持部４０を安定して固定させることができる。
【００７４】
薄肉部４１ｐには、伝達軸５１が挿通される開口ＯＰ１０が設けられている。また、薄肉部４１ｐには、押え板４２の端部４２ａ、４２ｃが嵌め合わされ、押え板４２の移動をガイドするガイド溝４１ｇが設けられている。厚肉部４１ｑの下面には、上述の凸部４５ａ、４５ｂが設けられている。厚肉部４１ｑの上面には、筐体２０の側壁２１に対応して設けられた側壁４１ｒが設けられている。筐体２０に対して軸保持部４０を固定させたとき、筐体２０の側壁２１と軸保持部４０の側壁４１ｒとが連続することによって、筐体２０に対する蓋６０の固定を安定化し、筐体２０の外部から内部へのゴミの侵入を効果的に抑制することができる。
【００７５】
図１１に示すように、開口ＯＰ１０が形成された薄肉部４１ｐの内側面には、伝達軸５１に向かって突出する突出部４７ａ、４７ｂが設けられている。各突出部４７ａ、４７ｂは、本体部４１の開口部の内側面を部分的に平坦面とすることによって形成される。
【００７６】
伝達軸５１は、本体部４１と押え板４２との間で、押え板４２、突出部４７ａ、及び突出部４７ｂにより３点で当接保持される。これによって、伝達軸５１を安定して保持することができる。なお、３点の当接点は、ほぼ等しい間隔にあり、１２０度だけ順にずらして配置されている。これにより、伝達軸５１をより安定して保持することができる。
【００７７】
図１２にレンズユニット３０の側面図を示し、図１３にレンズユニット３０の概略断面図を示す。
【００７８】
図１３に示すように、押え板４４の軸線Ｌｘ１に沿う幅は、押え板４２の軸線Ｌｘ１に沿う幅よりも狭い。これによって、筐体２０の内側面に対してより近い位置にバネ４３を配置することが可能となり、カメラモジュール１５０の小型化を図ることができる。
【００７９】
バネ４３は、レンズホルダ３１から見た伝達軸５１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４２を付勢する。これによって、軸保持部４０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。
【００８０】
図１４に模式的に示すように、軸保持部４０は、筐体２０に対して取り付けられる。筐体２０の隔壁２２に設けられた台座２６の上面（取付面）には、孔部２７ａ、２７ｂが設けられている。また、軸保持部４０の本体部４１の下面には、凸部４５ａ、４５ｂが設けられている。隔壁２２の孔部２７ａに対して本体部４１の凸部４５ａが嵌め込まれる。同様に、隔壁２２の孔部２７ｂに対して本体部４１の凸部４５ｂが嵌め込まれる。本実施形態では、本体部４１の下面と台座２６の上面間の面接触によって、軸保持部４０を高精度に位置決めすることができる。
【００８１】
なお、筐体２０の側壁２１には、切欠き部２１ｅが設けられている。筐体２０と軸保持部４０間の空間に樹脂を注入することによって、筐体２０に対して軸保持部４０を固着させることができる。
【００８２】
本実施形態では、筐体２０の隔壁２２に対して軸保持部４０を載置し、孔部２７と凸部４５との嵌め合いによって両者を固定する。この構成を採用することによって、筐体２０の側壁２１に対して軸保持部４０を固定する際に問題となる側壁２１の反りの問題を回避することができる。隔壁２２は、側壁２１と同様に薄肉の板状部分であるが、側壁２１と比較して長さが短く、側壁２１のように反りが生じることはないためである。
【００８３】
本実施形態では、隔壁２２に対して台座２６を設け、台座２６上に軸保持部４０を固定する。この構成を採用することによって、台座２６の上面と軸保持部４０の面間の面接触によって、筐体２０に対して軸保持部４０を安定載置することが可能になる。台座２６の上面を高精度に成型し、軸保持部４０の実装面を高精度に成型することによって、軸保持部４０の位置安定性を効果的に高めることができる。
【００８４】
本実施形態では、側壁２１の近傍に台座２６を配置する。これによって、軸保持部４０の安定性を効果的に高めることができる。筐体２０の隅部付近では、側壁２１ａ、２１ｄに対して隔壁２２が連結しており、隔壁２２に反り等の変形が生じる可能性は少ないためである。
【００８５】
図１４に示すように筐体２０に対して軸保持部４０を取り付けることによって、図１５に示すように筐体２０の側壁２１に設けられた切欠き部２１ｅに対して本体部４１が嵌め込まれる。このようにして、筐体２０の小型化を効果的に図ることができる。なお、図１５に示すように、筐体２０の外側から筐体２０及び軸保持部４０に対してシール部材７０を貼り付けることによって、外部から筐体２０内へのゴミが入り込むことを効果的に抑制することができる。シール部材７０は、例えば、可撓性を有する黒色のテープである。
【００８６】
図１５に示すように、筐体２０は、等しい横幅及び縦幅を有する。つまり、幅Ｗ１＝幅Ｗ２であり、筐体２０の上面視形状は正方形状となる。この場合、レンズの光軸は、筐体２０の対角線の交点近傍に設定される。これによって、筐体２０に位置決めによって、簡易にレンズの光軸を位置決めすることができる。なお、発明者らの試作結果によると、上述の軸保持部４０の採用によって、従来よりも筐体２０の縦幅及び横幅を効果的に縮小することができた。
【００８７】
また、図１１に示すように、軸保持部４０が配置された筐体２０の隅部の隣の隅部に対して引出口２９を設ける。これによって、筐体２０内で引きまわれるリード線の長さを効果的に短くすることができる。
【００８８】
図１６乃至図１８を参照して、カメラモジュール１５０の構成について更に説明する。なお、尚、図１６は、カメラモジュール１５０の上面図である。図１７は、カメラモジュール１５０のｘ１７−ｘ１７間の概略的な断面図である。図１８は、カメラモジュール１５０のｘ１８−ｘ１８間の概略的な断面図である。
【００８９】
図１７及び図１８に示すように、ピエゾ素子５０と伝達軸５１の積層体の高さ（ｙ軸に沿う幅）は、レンズホルダ３１の高さ（ｙ軸に沿う幅）以下である。これによって、レンズホルダ３１の移動範囲を確保するために、筐体２０の高さ（ｙ軸に沿う幅）を増加させることを効果的に抑制することができる。結果的に、カメラモジュール１５０の低背化を図ることができる。
【００９０】
イメージセンサ１３ｂは、透明基板１３ａに対してバンプ実装されている。透明基板１３ａとイメージセンサ１３ｂ間には、複数の半田バンプ（不図示）が配置される。透明基板１３ａに対して半田バンプを形成し、この上にイメージセンサ１３ｂを実装することで、透明基板１３ａとイメージセンサ１３ｂとが積層される。なお、透明基板１３ａの背面には、配線パターンが予め形成されている。このようにして、イメージセンサ１３ｂと透明基板１３ａ間の位置が固定され、かつ両者間の電気的な接続が確保される。なお、イメージセンサ１３ｂの撮像面は、透明基板１３ａ側に配置されている。
【００９１】
イメージセンサ１３ｂと透明基板１３ａとの間の距離（離間距離）は、上述の半田バンプの大きさによって決定される。半田バンプの大きさを適宜制御することで、イメージセンサ１３ｂと透明基板１３ａとの位置決めを正確に行うことが可能である。また、複数の半田バンプにより位置決めすることから、イメージセンサ１３ｂと透明基板１３ａとの離間距離が平均化される。
【００９２】
透明基板１３ａは、配線基板１０に対してバンプ接続される。つまり、透明基板１３ａは、半田バンプを介して配線基板１０に固定されると共に電気的に接続される。このようにして、イメージセンサ１３ｂは、透明基板１３ａを介して、配線基板１０に対して電気的に接続される。
【００９３】
透明基板１３ａと配線基板１０間の半田バンプによって、イメージセンサ１３ｂと配線基板１０間にスペースが確保される。換言すると、透明基板１３ａと配線基板１０間の半田バンプは、イメージセンサ１３ｂと配線基板１０間に空間を形成するためのスペーサとして機能している。
【００９４】
筐体２０の上部空間及び下部空間を隔てる隔壁２２の背面側には、リブ（位置規制部）が形成されている。これによって、筐体２０を透明基板１３ａ上に配置するときに上方から透明基板１３ａを押さえ込み、透明基板１３ａを好適に位置決めすることができる。
【００９５】
透明基板１３ａを好適に位置決めするために、透明基板１３ａの側面に対向するリブを筐体２０に形成させても良い。これによって、筐体２０を透明基板１３ａ上に配置するときに、好適に横方向から透明基板１３ａの配置位置を規制することができ、透明基板１３ａを好適に位置決めすることができる。なお、このようなリブを設けずに直接的に筐体２０で横方向から透明基板１３ａの配置位置を規制しても良い。
【００９６】
配線基板１０の下には、補強板１５が配置されている。補強板１５は、ポリイミド等の樹脂材料からなる。補強板１５は、黒色である。補強板１５を配置することで、カメラモジュール１５０の内部に外来光が入射することを好適に抑制することができる。なお、外来光の悪影響を更に抑制するため、黒色の配線基板１０を採用している。
【００９７】
次に、図１９乃至図２０を参照して更に説明する。
【００９８】
カメラモジュール１５０は、図１９に示す携帯電話９０内に搭載される。携帯電話９０は、上側本体９１、下側本体９２、及びヒンジ９３を有する。上側本体９１と下側本体９２とは、共にプラスチック製の平板部材であって、ヒンジ９３を介して連結される。上側本体９１と下側本体９２とはヒンジ９３によって開閉自在に構成される。上側本体９１と下側本体９２とが閉じた状態のとき、携帯電話９０は上側本体９１と下側本体９２とが重ね合わされた平板状の部材になる。
【００９９】
上側本体９１は、その内面に表示部９４を有する。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情報等が表示される。表示部９４の下には液晶表示装置が組み込まれている。
【０１００】
下側本体９２は、その内面に複数のボタン９５を有する。携帯電話９０の操作者は、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し、携帯電話９０を意図したように操作する。携帯電話９０の操作者は、このボタン９５を操作することに基づいて、携帯電話９０内のカメラモジュール１５０を起動する。
【０１０１】
図２０を参照して、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２０に示すように、画像取得部８０の出力は、コントローラ（制御部）８１に接続される。コントローラ８１の出力は、駆動電圧生成回路（駆動電圧供給部）８２に接続される。駆動電圧生成回路８２の出力は、振動源８３に接続される。なお、画像取得部８０は、上述のイメージセンサ１３ｂに等しい。振動源８３は、上述のピエゾ素子５０に等しい。
【０１０２】
コントローラ８１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８１は、操作者による携帯電話９０の操作に応じて、カメラモジュールの機能を活性化する。
【０１０３】
コントローラ８１は、レンズホルダ３１の移動速度を調整する機能を有する。コントローラ８１は、画像取得部８０から伝送される画像に対する処理に基づいて、レンズホルダ３１が合焦位置にあるか否かを判断し、また、レンズホルダ３１を合焦状態とするために、レンズホルダ３１の移動方向、移動量を算出する。コントローラ８１は、合焦位置から離れた位置から合焦位置へレンズホルダ３１を移動させる場合、レンズホルダ３１が高速に移動するように駆動電圧生成回路８２を制御する。コントローラ８１は、合焦位置に近い距離内で合焦位置へレンズホルダ３１を移動させる場合、レンズホルダ３１が低速で移動するように駆動電圧生成回路８２を制御する。駆動電圧生成回路８２は、コントローラ８１から供給される制御信号に応じて、振動源８３に対して駆動電圧を供給する。後述の実施例において、コントローラ８１の具体的な動作内容を説明する。
【０１０４】
図２１及び図２２を参照して、駆動電圧生成回路８２の構成及びその動作について説明する。
【０１０５】
図２１に示すように、駆動電圧生成回路（駆動電圧供給部）８２は、スイッチングパルス生成回路（スイッチングパルス生成部）８５、及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を含む駆動電圧生成部を有する。なお、駆動電圧生成部は、電流源ＣＳ１、ＣＳ２、及び電源ＰＳを更に有する。
【０１０６】
スイッチングパルス生成回路８５には、コントローラ８１の出力が接続される。スイッチングパルス生成回路８５は、コントローラ８１から伝送される制御信号に応じた周波数のスイッチングパルスを生成してスイッチＳＷ１〜ＳＷ４へ供給する。スイッチングパルスに応じて各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が制御されることで、駆動電圧生成部は、ピエゾ素子５０に対して駆動電圧を供給する。
【０１０７】
電源ＰＳと接地電位ＧＮＤ間には、スイッチＳＷ１、電流源ＣＳ１、及びスイッチＳＷ２が直列に接続される。電源ＰＳと接地電位ＧＮＤ間には、スイッチＳＷ３、電流源ＣＳ２、及びスイッチＳＷ４が直列に接続される。電流源ＣＳ１とスイッチＳＷ２間の節点は、スイッチＳＷ３と電流源ＣＳ２間の節点に接続される。また、電流源ＣＳ１とスイッチＳＷ２間の節点及びスイッチＳＷ３と電流源ＣＳ２間の節点は、ピエゾ素子ＰＺの一端に接続される。ピエゾ素子ＰＺの他端は、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４、及び接地電位ＧＮＤに接続される。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ等のスイッチング素子である。
【０１０８】
図２２に示すように、スイッチングパルス生成回路８５は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の動作状態を制御する。スイッチングパルス生成回路８５は、端子Ｔ１〜Ｔ４を有する。各端子Ｔ１〜Ｔ４から出力されるスイッチングパルスＶＳ１〜ＶＳ４によってスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の動作状態が決定付けられる。例えば、スイッチングパルスがハイレベルのとき、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオン状態となる。スイッチングパルスがローレベルのとき、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフ状態となる。
【０１０９】
図２２に示す第１状態のとき、ピエゾ素子ＰＺは電流源ＣＳ１によって急速に充電される。第２状態のとき、ピエゾ素子ＰＺは、緩慢に放電する。第３状態のとき、ピエゾ素子ＰＺは、電流源ＣＳ１、ＣＳ２によって、緩慢に充電される。第４状態のとき、ピエゾ素子ＰＺは、急速に放電する。第１状態と第２状態間を繰り返し切り替えることで、レンズホルダ３１は順方向（物体側）一方側に変位する。第３状態と第４状態間を繰り返し切り替えることで、レンズホルダ３１は逆方向（撮像素子側）に変位する。
【０１１０】
図２３乃至図２８を参照して、更に説明する。
【０１１１】
図２３に示すように、スイッチングパルス生成回路８５の端子Ｔ１からのスイッチングパルスＶＳ１がスイッチＳＷ１に供給され、端子Ｔ２からのスイッチングパルスＶＳ２がスイッチＳＷ２に供給される。これに応じて駆動電圧ＶＷ１がピエゾ素子ＰＺに印加される。これに応じて、レンズホルダ３１は、順方向に変位する。図２３では、レンズホルダ３１の変位を矢印で模式的に示している。すなわち、レンズホルダ３１は、時刻ｔ１と時刻ｔ２間に変位し、時刻ｔ２と時刻ｔ３間には変位しない。他の期間についても同様である。
【０１１２】
なお、スイッチングパルスＶＳ１とスイッチングパルスＶＳ２は、互いに反転した関係にある。一方のスイッチングパルスは、他方のスイッチングパルスを反転して生成すれば良いため、スイッチングパルス生成回路８５の回路構成を簡素化することができる。また、時刻ｔ１と時刻ｔ２間の時間間隔は、時刻ｔ２と時刻ｔ３間の時間間隔よりも十分に短い。この点は、後述のデューティー比に関する説明から明らかである。
【０１１３】
本実施形態では、スイッチングパルスＶＳ１、ＶＳ２に含まれるスイッチングパルスＳＰの供給時期に対応する時期にレンズホルダ３１は変位する。発明者らの検討によれば、図２４に示すように、ピエゾ素子５０の伸縮とレンズホルダ３１の変位とが連関している。時刻ｔ２０（図２３の時刻ｔ１に対応）と時刻ｔ２１（図２３の時刻ｔ２に対応）間は、駆動電圧ＶＷ１は急峻に立ち上がる。駆動電圧ＶＷ１の立ち上がりに応じて、ピエゾ素子ＰＺは伸張する。ピエゾ素子ＰＺの伸張に応じてレンズホルダ３１は軸保持部４０から離間する方向に変位する。時刻ｔ２１〜時刻ｔ２５（図２３の時刻ｔ３に対応）の間は、駆動電圧ＶＷ１は緩慢に立ち下がる。駆動電圧ＶＷ１の立ち下がりに応じて、ピエゾ素子５０は、比較的緩慢に収縮する。このとき、ピエゾ素子ＰＺは、その慣性によってその場に居留まる。なお、スイッチングパルスは高周波であるため、レンズホルダ３１は、時刻ｔ２〜ｔ３間も移動力を保持している。
【０１１４】
本実施形態に係るアクチュエータでは、ピエゾ素子５０が急激に伸張するとき、レンズホルダ３１が軸保持部４０に対して変位する。換言すると、ピエゾ素子５０が緩慢に収縮するとき、レンズホルダ３１は、軸保持部４０に対して変位しない。この場合、レンズホルダ３１を効率的に変位させるためには、スイッチングパルスＳＰのパルス幅を狭めることによってピエゾ素子５０を短時間に伸張させると良いと言える。ピエゾ素子５０に蓄積された電流の放電時間を確保することが必要である点を考慮すれば、スイッチングパルスのデューティー比を小さく設定すると良いと言える。
【０１１５】
より具体的には、図２５に示すように、スイッチングパルスのデューティー比をα％からβ％（但し、β％＜α％とする）に設定することによって、レンズホルダ３１を効率的に変位させることができる。レンズホルダ３１をより効率的に変位させることで、レンズホルダ３１をより高速に変位させることが可能になる。なお、デューティー比Ｄは、パルス幅／周期によって算出することができる。図２５（ａ）に示すように、ｔａ／Ｔａ＝αにより算出される。図２５（ｂ）に示すように、ｔｂ／Ｔｂ＝βにより算出される。ｔａ、ｔｂは、パルス幅である。Ｔａ、Ｔｂは、周期である。
【０１１６】
図２６を参照して、スイッチングパルスの設定について説明する。なお、図２６では、スイッチングパルスのデューティー比を４％〜４０％の範囲とした。また、スイッチングパルスの周波数帯は、４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚとした。デューティー比を２％以下とすると、ピエゾ素子に印加される駆動電圧のレベルが低下することが予想される。従って、ここでは、デューティー比を２％以上の値（つまり、最低デューティー比＝４％）とした。
【０１１７】
なお、試験結果については、○△×の三段階で評価している。○＞△＞×の順でアクチュエータの特性が良くなる。○の場合、アクチュエータは動作速度１ｍｍ／ｓ以上の高速度で問題なく動作する。△の場合、○の場合と比較して、アクチュエータの動作特性が劣化する。×の場合、アクチュエータの通常の動作を確保することが難しい。
【０１１８】
図２６に示すように、本実施形態に係るアクチュエータの試作評価結果によれば、スイッチングパルスのデューティー比Ｄが２５％であれば、適切な周波数を選定することを条件としてアクチュエータを通常動作させることができる。デューティー比Ｄが３０％を超える場合と比較して、駆動電圧の波形が急峻になり、効率的にレンズホルダ３１を変位させることが可能になる。
【０１１９】
より好ましくは、スイッチングパルスのデューティー比Ｄは、２０％であれば良い。これによって、上述と同様の効果に加えて、選択可能な周波数帯域を拡大することができる。選択可能な周波数帯域の拡大によって設計時の自由度が向上する。また、実際に生成されるスイッチングパルスの周波数の変動による悪影響（歩留まりの劣化等）を回避することができる。
【０１２０】
更により好ましくは、スイッチングパルスのデューティー比Ｄを、１５％以下、１０％以下、８％以下、又は６％以下とすると良い。選択可能な周波数帯域を更に拡大することができ、上述と同様の効果を得ることができる。なお、図２６に示す結果は、順方向へのレンズホルダ３１の変位を前提としている。逆方向へレンズホルダ３１を変位させる場合、デューティー比Ｄは異なる値となる。例えば、順方向時に適用されるデューティー比Ｄ＝１０％と同様の結果を得るため、逆方向時にはデューティー比Ｄ＝９０％と設定する。
【０１２１】
本実施形態では、スイッチングパルスのデューティー比Ｄを小さく設定することで、レンズホルダ３１を効率的に変位させることができることに加えて、選択可能な周波数帯域を顕著に拡大することができる。選択可能な周波数帯域の拡大によって設計時の自由度が向上する。また、実際に生成されるスイッチングパルスの周波数の変動による悪影響（歩留まりの劣化等）を回避することができる。スイッチングパルスＶＳ１、ＶＳ２を高周波帯域に設定すれば、従来よりも高速にレンズホルダ３１を変位させることができる。これによって、アクチュエータの動作特性を向上させることができる。
【０１２２】
図２７を参照して、コントローラ８１の指令に基づいてレンズホルダ３１の移動速度が変更される過程について説明する。なお、コントローラ８１は、画像取得部８０から伝送される画像データに基づいて、合焦位置に対するレンズホルダ３１の現在位置を算出し、レンズホルダ３１の移動方向、移動速度を駆動電圧生成回路８２に指示する。駆動電圧生成回路８２は、コントローラ８１からの指令に基づいて、所定の周波数のスイッチングパルスを生成し、これを所定のスイッチング素子に供給し、これにより振動源８３に対して駆動電圧を供給する。
【０１２３】
図２７に示すように、レンズホルダ３１は、時刻ｔ３０まで高速に連続移動し、時刻ｔ３０をすぎると低速に連続移動する。本実施形態では、レンズホルダ３１が合焦位置から遠い位置にあるとき、はじめにレンズホルダ３１を高速移動させ、レンズホルダ３１が合焦位置に近くなるとレンズホルダ３１を低速移動させる。これによって、合焦に要する時間を全体として短縮することができる。なお、レンズホルダ３１を低速移動させることによって、レンズホルダ３１が合焦位置にあるか否かの判断をより確実に行うことが可能になる。
【０１２４】
時刻ｔ３０まで、コントローラ８１の指令に基づいて、スイッチングパルス生成回路８５は、図２３で説明したように、スイッチングパルスをスイッチＳＷ１、ＳＷ２へ供給する。スイッチングパルスは、デューティー比１０％であり、周波数１２０ｋＨｚである。
【０１２５】
時刻ｔ３０を経過すると、コントローラ８１の指令に基づいて、スイッチングパルス生成回路８５は、図２３で説明したように、周波数が異なるスイッチングパルスをスイッチＳＷ１、ＳＷ２へ供給する。時刻ｔ３０以降のスイッチングパルスは、デューティー比７％であり、周波数８０ｋＨｚである。
【０１２６】
本実施形態では、スイッチングパルスの周波数を変調することによってレンズホルダ３１の移動速度を変更する。このとき、時間的な間隔を設けることなく、スイッチングパルスの周波数を変更する。つまり、周波数１２０ｋＨｚ期間（高速移動期間）と周波数８０ｋＨｚ期間（低速移動期間）の間に時間的な間隔を設けない。レンズホルダ３１は、スイッチングパルスの周波数の変更時点で一度完全に停止することなく、スイッチングパルスの変更時点の前後に亘って継続的に移動している状態を保持する。図３２を参照して説明したように、レンズホルダ３１が完全に停止した状態となると、レンズホルダ３１の初期移動時に移動ロスが生じてしまい、移動後のレンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまう。本実施形態では、スイッチングパルスの周波数変調を時間的な間隔を設けずに実行する。これによって、移動後のレンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまうことを抑制することができる。
【０１２７】
図２８に参考例の場合を示す。図２８に示す参考例の場合、スイッチングパルスの周波数を変調することなく、単位時間当たりのスイッチングパルスのパルス数の変更に基づいて、レンズホルダ３１の位置を調整する。この場合には、時刻ｔ３５まではレンズホルダ３１は移動状態を保持するが、時刻ｔ３５をすぎると、スイッチングパルスの供給停止に応じて、レンズホルダ３１も完全に停止してしまう。スイッチングパルス数によってレンズホルダ３１の移動量をある程度想定することができるが、冒頭で説明したように、移動開始時、移動停止時には、レンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまう場合がある。この結果、レンズホルダ３１を合焦状態とするために、レンズホルダ３１の物体側への移動、結像面側への移動を繰り返すことが必要になってしまう場合もあり得る。
【０１２８】
本実施形態では、レンズホルダ３１が合焦位置に近接するに応じて、その移動速度をスイッチングパルスの周波数変調によって低速とし、かつ周波数変調時に時間的な間隔を設けない。これによって、速度変更の前後の期間に亘ってレンズホルダ３１を移動状態として、レンズホルダ３１を完全に停止させることを回避する。これによって、レンズホルダ３１の移動量にロスが生じることを効果的に抑制し、レンズホルダ３１をより高精度に変位させることを実現することができる。なお、本実施形態では、スイッチングパルスの周波数の選択範囲が拡大されているため、レンズホルダ３１の移動速度を広範囲で変更することができる。
【０１２９】
本実施形態では、レンズホルダ３１には、ピエゾ素子５０及び伝達軸５１が取り付けられている。移動対象物の重量が重くなると、その位置を高精度に制御することは容易ではなくなる場合がある。本実施形態のように、レンズホルダ３１、ピエゾ素子５０、及び伝達軸５１が共に変位するタイプのアクチュエータでは、上述のように、スイッチングパルスの周波数変調により、レンズホルダ３１の移動速度を調整し、かつ、移動速度の変更時に時間的な間隔を設けないことは、移動後のレンズホルダ３１の位置精度を高めるうえで非常に有効である。
【０１３０】
次に、図２９及び図３０を参照して、比較例について説明する。なお、図３０では、図２６の場合と同様にして、アクチュエータの動作結果を評価している。なお、比較例の場合も、図２１と同様の回路を採用するものとする。
【０１３１】
図２９に比較例に係るカメラモジュールを示す。図２９に示すように、可動部ＭＵは、レンズホルダ３１と軸保持部４０で形成される。ピエゾ素子５０は、配線基板１０に対して固定されている。伝達軸５１は、ピエゾ素子５０に対して固定されている。ピエゾ素子５０の駆動に応じて、レンズホルダ３１と軸保持部４０とが共に移動する。
【０１３２】
比較例と本実施形態とを比較した場合、ノコギリ歯状の駆動電圧ＶＷ１でピエゾ素子ＰＺを駆動する点は一致する。しかしながら、両者の間では、駆動電圧ＶＷ１の波形とレンズホルダ３１が変位するタイミングとの関係が異なる。すなわち、本実施形態の場合には、駆動電圧ＶＷ１の波形が短時間で変化する時にレンズホルダ３１が変位するが、比較例の場合、駆動電圧ＶＷ１の波形が緩慢に変化する時にレンズホルダ３１が変位する。従って、比較例の場合には、駆動電圧ＶＷ１の波形が緩慢に変化する期間を十分に確保することが要求される。この場合、スイッチングパルスのデューティー比を小さく設定することに意義はない。比較例の場合、駆動電圧ＶＷ１の波形が急峻に変化する場合、レンズホルダ３１は実質的に変位しないためである。
【０１３３】
図３０に示すように、比較例の場合、スイッチングパルスのデューティー比の選択範囲が狭い。また、スイッチングパルスの周波数の選択範囲が狭い。選択可能な周波数帯域が狭いのは、比較例の場合、ピエゾ素子５０が筐体２０に連結し、筐体２０を含む系によって共振が生じるためである。
【０１３４】
図３１に示すように、本実施形態の場合、比較例の場合と比較して、所望のデューティー比にスイッチングパルスを設定した条件で、スイッチングパルスの周波数帯域を拡大することができる。これは、本実施形態の場合、共振周波数が高周波側にシフトしているためである。本実施形態では、比較例の場合と比較して、スイッチングパルスをより高い周波数に設定することができる。これによって、レンズホルダ３１をより高速に変位させることができる。
【０１３５】
選択可能な周波数帯域が狭い場合には、ピエゾ素子単体特性のバラツキ、アクチュエータの動作環境の変化などによって動作周波数が選択した周波数帯域からはずれるような原因によって、レンズホルダ３１を変位させることが困難になるおそれがある。他方、本実施形態では、選択可能な周波数帯域自体が拡大されている。従って、何らかの予期しない原因によって選択した周波数が共振周波数帯に含まれることを効果的に抑制することができる。
【０１３６】
共振周波数は、筐体の形状、重量、及び圧電素子と筐体間の接着状態に依存する。駆動装置が組み込まれる製品ごとに共振周波数が異なる場合がある。共振周波数が存在する帯域では、アクチュエータを正確に制御することが困難になるおそれがある。換言すると、アクチュエータが正常に機能するか否かの判断は、製品にアクチュエータを組み込むことを待たなければならない。スイッチングパルスの周波数の設定誤りによっては、製品の歩留まりが低下してしまうおそれがある。本実施形態では、このような問題が生じることも効果的に抑制することができる。
【０１３７】
［実施例１］
本実施例では、レンズホルダ３１を目標位置に向けて高速移動させ、レンズホルダ３１が目標位置を通過した後、レンズホルダ３１を反対方向へ低速移動させ、レンズホルダ３１を目標位置に配置する。これによってレンズホルダ３１を短時間で所望の位置に配置することが可能になる。
【０１３８】
レンズホルダ３１の移動制御は、プログラムによって実現することができる。具体的には、コントローラ８１は、駆動電圧生成回路８２に対してスイッチングパルスの周波数を指定することによって、レンズホルダ３１の移動速度を制御する。
【０１３９】
まず、コントローラ８１は、レンズホルダ３１を目標位置に向けて高速移動させるように、駆動電圧生成回路８２を制御する。次に、コントローラ８１は、画像取得部８０の出力に基づいて、レンズホルダ３１が目標位置を通過したことを検出する。次に、コントローラ８１は、レンズホルダ３１が反対方向へ低速移動するように、駆動電圧生成回路８２を制御する。次に、コントローラ８１は、レンズホルダ３１が目標位置に到達したか否かを判定する。
【０１４０】
レンズホルダ３１が目標位置を通過したか否かは、プログラムの判定処理により実現することが可能である。例えば、異なるタイミング間で取得した画像の品質を比較評価することにより、レンズホルダ３１が目標位置を通過したか否かを判定することができる。
【０１４１】
本実施例においても、スイッチングパルスの周波数を時分割することなく変更し、レンズホルダ３１の移動速度を変更する。これによって、移動後のレンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまうことを抑制することができる。
【０１４２】
［実施例２］
本実施例では、レンズホルダ３１を目標位置に向けて高速移動させ、レンズホルダ３１が目標位置に近づくに応じて、レンズホルダ３１の移動速度を遅くし、レンズホルダ３１を目標位置にて停止させる。これによってレンズホルダ３１を短時間で所望の位置に配置することが可能になる。
【０１４３】
レンズホルダ３１の移動制御は、実施例１と同様に、プログラムによって実現することができる。レンズホルダ３１と目標位置間の距離は、プログラムによる判定処理によって検出することが可能である。例えば、周波数１２０ｋＨｚ、デューティー比１０％から、周波数８０ｋＨｚ、デューティー比７０％へ徐々にスイッチングパルスを変更すると良い。周波数、デューティー比の具体的な数値は任意であり、これらの条件を適切に設定することによって、レンズホルダ３１の移動速度がゼロとなるまで滑らかにレンズホルダ３１を減速させることができる。
【０１４４】
このようにレンズホルダ３１の移動状態をプログラム制御することによって、目標位置に近づくに従ってレンズホルダ３１が徐々に減速させることが可能になる。なお、本実施例においても、スイッチングパルスの周波数を時分割することなく変更し、レンズホルダ３１の移動速度を変更する。これによって、移動後のレンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまうことを抑制することができる。
【０１４５】
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。駆動部のシステム構成は任意である。スイッチングパルスを生成する回路をＣＰＵに内蔵させても良い。実施例では、レンズホルダ３１の速度制御を、スイッチングパルスの周波数及びデューティー比の双方を変更することにより実現したが、いずれか一方のみを変更することによっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１４６】
１５０ カメラモジュール
１０ 配線基板
１１ コネクタ
１２ 撮像モジュール
１３ａ 透明基板
１３ｂ イメージセンサ
１３ｃ 撮像領域
１５ 補強板
２０ 筐体
２１ 側壁
２２ 隔壁
２３ 梁部
２４ 梁部
２５ レール
２６ 台座
２７ 孔部
２８ ガイド柱
２９ 引出口
３０ レンズユニット
３１ レンズホルダ
３２ 連結部
３５ レール受け部
４０ 軸保持部
４１ 本体部
４２ 押さえ板
４３ バネ
４４ 押さえ板
４５ 凸部
４７ 突出部
５０ ピエゾ素子
５１ 伝達軸
６０ 蓋
７０ シール部材
８０ 画像取得部
８１ コントローラ
８２ 駆動電圧生成回路
８３ 振動源
８５ スイッチングパルス生成回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、画像取得装置、電子機器、及び駆動装置の制御方法に関する。
【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いる。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も強く要求される。
【０００３】
カメラ内にはオートフォーカスレンズが組み込まれる場合がある。この場合、レンズを変位させるアクチュエータの小型化が強く望まれている。小型なアクチュエータとしては、圧電素子を駆動することで移動対象物を変位させるものが知られている。
【０００４】
特許文献１には、駆動時の振動を抑制することができ、信頼性の高い光学素子送り装置が開示されている。具体的には、駆動制御部は、駆動終わり付近の駆動速度をそれより前の駆動速度よりも遅くすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特に、レンズホルダ、ピエゾ素子、及び伝達軸が同調して変位するタイプのアクチュエータにおいては、レンズホルダの移動開始時、レンズホルダの移動量にロスが生じてしまう場合がある。具体的には、図３２に示すように、所定の駆動条件にてレンズホルダの駆動を開始すると、移動開始時にレンズホルダが十分に変位せず、移動ロスが生じてしまう場合がある。なお、移動中のレンズホルダを精度良く停止させることも容易ではなく、レンズホルダの移動停止時にも、レンズホルダの移動量にロスが生じてしまう場合がある。
【０００７】
所望の位置、例えば、合焦位置までレンズホルダを移動させる場合、一回の移動指示では、レンズホルダが合焦位置を通り過ぎたり、合焦位置まで到達しなかったりしてしまう場合がある。この場合、何度かレンズホルダの移動制御を実行することが必要になる。レンズホルダの位置を初期化しないかぎり、レンズホルダの移動指示の回数が増加するに従って、上述の理由によって、レンズホルダの現在位置に含まれる誤差は増大してしまう。
【０００８】
所望の位置に対してレンズホルダを配置するためには、所望の位置に近接するに従ってレンズホルダの移動速度を低速化させ、フィードバック制御によりレンズホルダの位置を適切に制御することが考えられる。しかしながら、レンズホルダの移動速度を変更する際にレンズホルダが停止してしまうと、上述の理由によって、やはりレンズホルダの現在位置には誤差が生じてしまうことになる。
【０００９】
レンズホルダの現在位置に含まれる誤差が増大してしまうと、レンズホルダを合焦位置に移動させることに時間を要し、ひいては、このアクチュエータが組み込まれたカメラモジュールの性能が劣化してしまうおそれがある。
【００１０】
上述の説明から明らかなように、移動後のレンズ保持体の位置に誤差が生じることを抑制することが強く求められている。特に、速度変更を伴って移動した後のレンズ保持体の位置に誤差が生じることを抑制することが強く求められている。本発明は、移動後のレンズ保持体の位置に誤差が生じることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る駆動装置は、駆動電圧に応じて伸縮する圧電素子と、前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸と、前記駆動軸が摺動可能な状態で、前記駆動軸が係合された固定側部材と、少なくとも１つのレンズを保持すると共に、前記圧電素子及び前記駆動軸に同調して前記固定側部材に対して変位するレンズ保持体と、前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給する駆動電圧供給部と、を備える駆動装置であって、前記駆動電圧供給部は、少なくとも第１及び第２周期で間欠的に生成されるスイッチングパルスに基づいて前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給し、前記スイッチングパルスは、時間的に分断されることなく第１周期から第２周期へ変更される。
【００１２】
スイッチングパルスは、少なくとも第１及び第２周期で間欠的に供給されると共に、時間的に分断されることなく第１周期から第２周期へ変更される。従って、移動対象物であるレンズ保持体は、時間的に分断されることなく速度変更され、かつ、時間的に分断されることなく所望の方向への移動を継続する。レンズ保持体が停止状態になることを極力避けることによって、レンズ保持体の位置に誤差が生じることを効果的に抑制することができる。
【００１３】
前記駆動電圧は、第１及び第２電圧レベル間を振幅する、と良い。
【００１４】
前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に短い時間に前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して変位し、前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に長い時間かけて前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して実質的に変位しない、と良い。
【００１５】
前記駆動電圧供給部は、前記スイッチングパルスを生成するスイッチングパルス生成部と、前記スイッチングパルスに応じて動作状態が決定される複数のスイッチング素子を含む駆動電圧生成部と、を備える、と良い。
【００１６】
前記駆動電圧供給部の動作状態を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、目標位置に近づくに従って前記レンズ保持体が徐々に減速するように、前記駆動電圧供給部を制御する、と良い。
【００１７】
本発明に係る画像取得装置は、上記いずれか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。
【００１８】
本発明に係る電子機器は、上記の画像取得装置を備える。
【００１９】
本発明に係る駆動装置の制御方法は、駆動電圧に応じて伸縮する圧電素子と、前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸と、前記駆動軸が摺動可能な状態で、前記駆動軸が係合された固定側部材と、少なくとも１つのレンズを保持すると共に、前記圧電素子及び前記駆動軸に同調して前記固定側部材に対して変位するレンズ保持体と、前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給する駆動電圧供給部とを備える駆動装置の制御方法であって、少なくとも第１及び第２周期で間欠的にスイッチングパルスを供給するステップと、供給される前記スイッチングパルスに基づいて前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給するステップと、時間的な間隔を設けずに前記スイッチングパルスの周期を第１周期から第２周期へ変更するステップと、を備える。
【００２０】
第１及び第２電圧レベル間を相対的に短い時間に前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して変位し、前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に長い時間かけて前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して実質的に変位しない、と良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、移動後のレンズ保持体の位置に誤差が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る撮像モジュールの概略的な構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る筐体の概略的な斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るレンズユニットの概略的な斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な分解斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な斜視図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な側面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な斜視図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る軸保持部の概略的な上面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係るレンズユニットの概略的な側面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態に係るレンズユニットの概略的な断面模式図である。
【図１４】本発明の第１実施形態に係る筐体に対する軸保持部の取付方法を示す概略的な斜視図である。
【図１５】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な部分上面図である。
【図１６】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な上面図である。
【図１７】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な断面模式図である。
【図１８】本発明の第１実施形態に係るカメラモジュールの概略的な断面模式図である。
【図１９】本発明の第１実施形態に係る携帯電話の概略的な模式図である。
【図２０】本発明の第１実施形態に係る駆動装置を駆動するための駆動部の構成を示す概略的なブロック図である。
【図２１】本発明の第１実施形態に係る駆動電圧生成回路の概略的な回路図である。
【図２２】本発明の第１実施形態に係る駆動電圧生成回路の動作を説明するための表である。
【図２３】本発明の第１実施形態に係る各波形とレンズの移動状態との関係を示す概略的なタイミングチャートである。
【図２４】本発明の第１実施形態に係るピエゾ素子の伸縮とレンズホルダの変位との関係を示す概略的な説明図である。
【図２５】本発明の第１実施形態に係るスイッチングパルスのデューティー比の調整がレンズホルダの変位に与える影響を説明するための説明図である。
【図２６】本発明の第１実施形態に係るアクチュエータの動作状態を評価した結果を示す表である。
【図２７】本発明の第１実施形態に係るレンズホルダの移動速度の変更を示すタイミングチャートである。
【図２８】比較例に係るレンズホルダの移動速度の変更を示すタイミングチャートである。
【図２９】比較例に係るカメラモジュールを示す概略図である。
【図３０】比較例に係るアクチュエータの動作状態を評価した結果を示す表である。
【図３１】アクチュエータのタイプ毎のレンズ移動特性を示す説明図である。
【図３２】レンズホルダの移動開始時の動作ロスを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。
【００２４】
〔第１実施形態〕
以下、図１乃至図３１を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２５】
図１及び図２に示すように、カメラモジュール（画像取得装置）１５０は、配線基板１０、コネクタ１１、撮像モジュール１２、筐体（外囲器）２０、レンズユニット（レンズ部品）３０、及び蓋６０（外囲器）を有する。図３に示すように、撮像モジュール１２は、透明基板１３ａ、及びイメージセンサ（撮像素子、撮像手段）１３ｂを有する。イメージセンサ１３ｂの上面には、撮像領域１３ｃが配置されている。
【００２６】
図１に示すように、配線基板１０の一端にはコネクタ１１が配置されている。配線基板１０の他端には、撮像モジュール１２が配置されている。撮像モジュール１２上には、筐体２０、レンズユニット３０、及び蓋６０が、この順で配置される。筐体２０は、移動対象物であるレンズＬ１〜Ｌ３（図１７参照）からみて移動しない固定側部材として機能する。蓋６０、撮像モジュール１２、及び配線基板１０も、同様に、固定側部材として機能する。
【００２７】
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。配線基板１０は、イメージセンサ１３ｂに入力する制御信号、及びイメージセンサ１３ｂから出力されるビデオ信号の伝送路として機能する。配線基板１０は、ピエゾ素子５０に入力する駆動電圧の伝送路として機能する。
【００２８】
コネクタ１１は、カメラモジュール１５０を本体機器に電気的及び機械的に接続するための部分である。
【００２９】
撮像モジュール１２は、上述のように、透明基板１３ａ及びイメージセンサ１３ｂを有する。
【００３０】
透明基板１３ａは、入力光に対して実質的に透明な板状部材である。透明基板１３ａの上面視形状は方形である。透明基板１３ａの背面には、イメージセンサ１３ｂがバンプ接続している。
【００３１】
イメージセンサ１３ｂ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イメージセンサである。イメージセンサ１３ｂの撮像領域１３ｃには、ＸＺ平面にてマトリクス状に配置された複数の画素を有する。各画素は、光電変換によって、入力光の光量に応じた電荷を蓄積する。各画素に蓄積された電荷は、転送制御によって各画素から読み出されて、後続の回路に供給される。
【００３２】
筐体２０は、配線基板１０上に実装される。筐体２０は、撮像モジュール１２を下部空間で収納し、レンズユニット３０を上部空間で収納する。筐体２０の採用により、カメラ機能のモジュール化を図ることができる。筐体２０の下端面は、黒色の接着剤を介して配線基板１０に固定されている。これによって、筐体２０の内部に外来光が侵入することを抑制することができる。なお、筐体２０は、例えば、黒色樹脂の成型により製造される。
【００３３】
蓋６０は、筐体２０に対して取り付けられる。これによって、レンズユニット３０は筐体２０内に閉じ込められる。蓋６０は、好適には、ネジによって筐体２０に取り付けられる。蓋６０を筐体２０に対して接着固定するのではなく、ネジで固定することによって、筐体２０に対する蓋６０の着脱が可能になる。これによって、動作テストで不良と判定されたカメラモジュール１５０の不良原因をテスト後に取り除くこと等が可能になる。例えば、イメージセンサ１３ｂの撮像面上に入り込んだゴミを動作テスト後に取り除くことでカメラモジュールの歩留まりを向上させることができる。なお、蓋６０は、例えば、樹脂がモールド成形されて製造される。
【００３４】
図４に示すように、筐体２０は、側壁（側壁部）２１、隔壁（隔壁部）２２、梁部２３、梁部２４、レール（ガイド部）２５、台座（台座部）２６、孔部２７、ガイド柱２８、及び引出口２９を有する。
【００３５】
側壁２１は、側壁２１ａ〜２１ｄが連続した上面視正方形状の筒状部分である。側壁２１の壁厚は、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍに設定されている。隔壁２２は、側壁２１から内側へ延在する板状部分である。隔壁２２の壁厚は、側壁２１と同様、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍに設定されている。隔壁２２によって、レンズユニット３０用の収納空間と撮像モジュール１２用の収納空間が筐体２０内に形成される。なお、隔壁２２には、上下の収納空間を光学的に接続するための開口ＯＰ２が設けられている。
【００３６】
隔壁２２には、後述の軸保持部４０（図５、６参照）が載置される台座２６が設けられている。台座２６には、孔部２７が設けられている。なお、孔部２７は、開口ＯＰ２よりも側壁２１に対して近接配置されている。孔部２７ａは、側壁２１の端部近傍に設けられている。孔部２７ｂは、側壁２１ａと側壁２１ｄの間の内隅近傍に設けられている。
【００３７】
側壁２１の強度を高めるため、側壁２１ａと側壁２１ｂ間の内隅には、梁部２３が設けられている。梁部２３は、端部２３ａ、平板部２３ｂ、及び端部２３ｃを有する。平板部２３ｂから見て、端部２３ａは、側壁２１ａに向かって延在し、側壁２１ａに対して連結する。平板部２３ｂから見て、端部２３ｃは、側壁２１ｂに向かって延在し、側壁２１ｂに対して連結する。なお、梁部２３は、隔壁２２の上面に対して連結している。また、梁部２３と側壁２１ａ、２１ｂ間には空間が形成されている。
【００３８】
側壁２１の強度を高めるため、側壁２１ｃと側壁２１ｄ間の内隅には、梁部２４が設けられている。梁部２４は、基部２４ａ、胴部２４ｂ、及び端部２４ｃを有する。
【００３９】
基部２４ａの基端は、側壁２１ｃに対して連結している。基部２４ａの先端は、胴部２４ｂの基端に連結している。基部２４ａは、側壁２１ｃから離間する方向へ延在する。胴部２４ｂは、レンズユニット３０の外周に沿って延在する。端部２４ｃも、同様に、レンズユニット３０の外周に沿って延在する。胴部２４ｂは、基部２４ａ及び端部２４ｃよりも肉厚である。これによって、筐体２０の成型時、押し出しピン等によって筐体２０を金型から簡易に離脱させることができる。なお、梁部２４は、隔壁２２に対して連結している。梁部２４と側壁２１ｃ、２１ｄ間には空間が形成されている。
【００４０】
レール２５は、側壁２１ｂと側壁２１ｃ間の隅部に配置されている。レール２５は、側壁２１に沿って延在する柱状体である。レール２５によってレンズユニット３０の移動が安定化される。
【００４１】
側壁２１ｄの内側には、ガイド柱（配線案内部）２８が設けられている。ガイド柱２８は、側壁２１ｄに沿って延在する柱状体である。ガイド柱２８と側壁２１ｄ間に配線が位置決めされる。ガイド柱２８は、筐体２０内に引かれる配線を位置決めするための部材である。
【００４２】
側壁２１ｃには、引出口２９が設けられる。筐体２０内の配線は、ガイド柱２８と側壁２１ｄの間、梁部２４と側壁２１ｄの間、梁部２４と側壁２１ｃ間を引き回され、引出口２９を介して筐体２０外へ引き出され、配線基板１０に対して接続される。
【００４３】
図５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）５０、伝達軸（駆動軸）５１、及び軸保持部４０を有する。
【００４４】
レンズホルダ３１は、円筒状の部材であり、レンズＬ１〜Ｌ４を保持している（図１７参照）。レンズホルダ３１の上板部には、開口ＯＰ１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。レンズホルダ３１の外周には、伝達軸５１が連結した連結部３２が設けられている。連結部３２は、伝達軸５１を固定支持する支持板３２ａ、３２ｂを有する。なお、軸保持部４０を含めないで、レンズユニット３０と把握しても良い。
【００４５】
レンズユニット３０は、ピエゾ素子５０の駆動に応じて、ｙ軸（レンズＬ１〜Ｌ３の光軸に一致する軸線）に沿って移動可能である。但し、軸保持部４０は、筐体２０に対して固定されており、ピエゾ素子５０の駆動に応じて移動することはない。イメージセンサ１３ｂの撮像面に対するレンズＬ１〜Ｌ３の配置高さを調整することで、意図したように被写体像をイメージセンサ１３ｂの撮像面に結像させることができる。
【００４６】
ピエゾ素子５０及び伝達軸５１は、接着剤を介して互いに固着している。伝達軸５１は、レンズホルダ３１に対して連結部３２を介して連結されている。具体的には、伝達軸５１は、連結部３２の支持板３２ａ、３２ｂの開口に対して圧入されている。
【００４７】
ピエゾ素子５０を筐体２０に対して固定する場合、筐体２０の平坦面に対してピエゾ素子５０が傾斜して配置されてしまう場合がある。また、伝達軸５１を筐体２０に対して固定する場合も同様である。本実施形態では、レンズホルダ３１に対して伝達軸５１を固定し、レンズホルダ３１に対して伝達軸５１を介してピエゾ素子５０を固定する。従って、筐体２０に対するピエゾ素子５０及び伝達軸５１の配置誤差が問題となることはない。
【００４８】
レンズホルダ３１、ピエゾ素子５０、及び伝達軸５１は、相対的な位置関係が固定されており、固定側部材として機能する軸保持部４０に対して相対的に移動可能となっている。
【００４９】
ピエゾ素子５０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５０の側面は、一対の電極端子として機能する。例えば、一方の電極端子を接地させた状態で、他方の電極端子に駆動電圧を印加することによってピエゾ素子５０はＹ軸方向に伸縮する。
【００５０】
伝達軸５１は、ｙ軸方向を長手方向とする棒状体である。伝達軸５１は、接着剤を介して、ピエゾ素子５０の上面に固定されている。なお、接着剤以外の方法で、伝達軸５１をピエゾ素子５０に対して固定しても構わない。ピエゾ素子５０と伝達軸５１を連結させる方法は任意であり、伝達軸５１とピエゾ素子５０とを嵌め合いにより互いに連結させても良い。
【００５１】
伝達軸５１は、ピエゾ素子５０で生じた振動を軸保持部４０に伝達する。軸保持部４０は、摺動可能な状態で伝達軸５１を保持し、かつ筐体２０に対して固定されている。従って、ピエゾ素子５０で生じた振動によって、ピエゾ素子５０、伝達軸５１、及びレンズホルダ３１が、筐体２０及び軸保持部４０に対して変位する。
【００５２】
伝達軸５１は、軽量でかつ剛性が高いことが望ましい。伝達軸５１は、比重２．１以下の材料からなる。より好ましくは、伝達軸５１は、比重２．１以下であり、弾性率２０ＧＰａ以上の材料からなる。更に好ましくは、伝達軸５１は、比重２．１以下であり、弾性率３０ＧＰａ以上の材料からなる。これによって、共振周波数を高周波側へシフトさせることができ、連続した使用可能周波数帯域を得ることができる。
【００５３】
伝達軸５１は、ガラス状炭素、繊維強化樹脂、エポキシ樹脂から成型すると良い。特に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が特に好ましい。
【００５４】
レンズホルダ３１の外周面には、レール受け部３５が設けられている。レール受け部３５は、筐体２０に設けられたレール２５を受け入れる。レール受け部３５をレール２５に嵌め合わせることによって、レンズホルダ３１の移動が安定化される。
【００５５】
レンズホルダ３１の外周面には、外側へ延出する支持板３２ａ、３２ｂが、ｙ軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。支持板３２ａ、３２ｂには、伝達軸５１が挿入される開口が形成されている。なお、支持板３２ａ、３２ｂは、レンズホルダ３１と別体としても良い。
【００５６】
支持板３２ａは、伝達軸５１を固定支持する。支持板３２ａに形成された開口は、伝達軸５１の径よりも僅かに狭い。支持板３２ａに形成された開口に圧力をかけて伝達軸５１を嵌め込むことによって、支持板３２ａに対して伝達軸５１を固定することができる。支持板３２ｂの孔径も、支持板３２ａと同様である。
【００５７】
上述の構成を採用することによって、支持板３２ａ、３２ｂで伝達軸５１をきつく保持することができる。換言すれば、伝達軸５１と支持板３２ａ、３２ｂ夫々間の振動伝達度を高くすることができる。このようにして、レンズホルダ３１を効率的に変位させることが可能になる。
【００５８】
圧入以外の方法を採用する場合、接着剤を適切に選定することで上述の場合と同様の効果を得ることができる。例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤を採用すると良い。
【００５９】
支持板３２ａ、３２ｂ間には、軸保持部４０が配置されている。これらの組立て方法は任意である。例えば、支持板３２ａ、３２ｂ間に軸保持部４０を配置した状態で、これらの部材に対して伝達軸５１を挿入する。
【００６０】
支持板３２ａ、３２ｂ間に軸保持部４０を配置することで、レンズホルダ３１の移動範囲を規制することができる。但し、このような２点支持に限らず、支持板３２ａ及び支持板３２ｂの一方で伝達軸５１を支持しても良い。
【００６１】
軸保持部４０は、ｙ軸に沿って摺動可能な状態で伝達軸５１を保持している。軸保持部４０と伝達軸５１とは、互いに摩擦係合状態にある。軸保持部４０の構成については後述する。
【００６２】
上述のように、レンズホルダ３１は、レンズＬ１〜Ｌ３を保持する。レンズＬ１は、調芯工程を経てレンズホルダ３１内に配置されている。レンズＬ２、レンズＬ３は、調芯工程を経ることなく、レンズホルダ３１内に配置される。つまり、レンズＬ１は、レンズＬ２、Ｌ３と比較して、高い位置精度が要求されるレンズである。
【００６３】
レンズホルダ３１に対するレンズＬ１〜Ｌ３の組み込み方法は任意である。例えば、レンズＬ３、及びレンズＬ２をこの順で積層し、レンズＬ２上にてレンズＬ１を調芯し、レンズＬ３、レンズＬ２、及びレンズＬ１を接着固定し、その後、レンズＬ１〜Ｌ３の積層体をレンズホルダ３１内に圧入すると良い。なお、圧入以外の方法でレンズホルダ３１に対してレンズＬ１〜Ｌ３を組み入れても良い。
【００６４】
図６乃至図１１を参照して、軸保持部４０の構成について説明する。図６及び図７に示すように、軸保持部４０は、本体部４１、押え板（板状部材）４２、ばね（弾性体）４３、及び押え板（板状部材）４４を有する。伝達軸５１から離間する方向に、押え板４２、バネ４３、押え板４４がこの順で配置される。
【００６５】
本体部４１には、空間４１ａ、空間４１ｂが形成されている。空間４１ａは、押え板４２及びバネ４３を収納する。空間４１ｂは、押え板４４を収納する。また、本体部４１は、凸部４５ａ、４５ｂを有する。
【００６６】
押え板４２は、左端部４２ａ、胴部４２ｂ、及び右端部４２ｃを有する板状部材である。バネ４３は、一般的なコイル状バネである。押え板４４は、矩形状の板状部材である。
【００６７】
本体部４１に形成された空間内に、押え板４２、バネ４３、及び押え板４４が順に押し込まれる。本体部４１に形成された空間４１ａに、押え板４２及びバネ４３が収納される。本体部４１に形成された空間４１ｂに、押え板４４が収納される。
【００６８】
本体部４１に対して押え板４４を接着固定することで、押え板４２、バネ４３、及び押え板４４が位置決めされる。具体的には、バネ４３は、押え板４４によって本体部４１の空間内に閉じ込められ、抑え板４２を伝達軸５１側へ付勢する。押え板４２は、バネ４３によって伝達軸５１側へ付勢される。伝達軸５１は、押え板４２を介してバネ４３により内側へ付勢され、本体部４１と押え板４２との間に挟持された状態になる。換言すると、伝達軸５１と軸保持部４０とが互いに摩擦係合した状態になる。
【００６９】
押え板４２の端部のｙ軸に沿う幅を狭くすることによって、本体部４１のｙ軸に沿う幅が大きくなることを抑制しつつ、本体部４１の内部での押え板４２の上下の変位を規制することができる。本体部４１の高さ（ｙ軸に沿う幅）を抑えることによって、レンズユニット３０の移動範囲を十分に確保することができる。
【００７０】
押え板４２は、好ましくは、金属材料からなる。例えば、亜鉛合金、アルミ合金等の金属材料で、押え板４２を形成すると良い。これによって、伝達軸５１と押え板４２間の摩擦により、押え板４２から磨耗粉が生じることを効果的に抑制できる。
【００７１】
バネ４３の径は、押え板４２の幅と略同一又は若干小さい。なお、バネ４３の具体的な構成は任意であり、他の種類の弾性体（板ばね、樹脂製ゴム等）を利用しても良い。本体部４１は、樹脂が金型で成形されて製造される。例えば、押え板４２、４４は、金属板又は樹脂板のプレス成型によって製造される。
【００７２】
なお、本体部４１は、好適には、金属材料からなる。本体部４１が樹脂の場合、伝達軸５１との摩擦により磨耗粉が発生する場合がある。このような問題が生じることを回避するために、ここでは、亜鉛合金の成形により本体部４１を製造している。なお、亜鉛合金に限らず、アルミ合金、その他の金属材料を採用しても良い。
【００７３】
図８乃至図１０に示すように、軸保持部４０は、薄肉部４１ｐ及び厚肉部４１ｑを有する。薄肉部４１ｐの厚み（ｙ軸に沿う幅）ＴＨ１は、厚肉部４１ｑの厚み（ｙ軸に沿う幅）ＴＨ２よりも小さい。軸保持部４０は、薄肉部４１ｐの部分で伝達軸５１を保持し、厚肉部４１ｑの部分で筐体２０に対して固定される。この構成を採用することによって、レンズユニット３０の移動範囲を十分に確保しつつ、筐体２０に対して軸保持部４０を安定して固定させることができる。
【００７４】
薄肉部４１ｐには、伝達軸５１が挿通される開口ＯＰ１０が設けられている。また、薄肉部４１ｐには、押え板４２の端部４２ａ、４２ｃが嵌め合わされ、押え板４２の移動をガイドするガイド溝４１ｇが設けられている。厚肉部４１ｑの下面には、上述の凸部４５ａ、４５ｂが設けられている。厚肉部４１ｑの上面には、筐体２０の側壁２１に対応して設けられた側壁４１ｒが設けられている。筐体２０に対して軸保持部４０を固定させたとき、筐体２０の側壁２１と軸保持部４０の側壁４１ｒとが連続することによって、筐体２０に対する蓋６０の固定を安定化し、筐体２０の外部から内部へのゴミの侵入を効果的に抑制することができる。
【００７５】
図１１に示すように、開口ＯＰ１０が形成された薄肉部４１ｐの内側面には、伝達軸５１に向かって突出する突出部４７ａ、４７ｂが設けられている。各突出部４７ａ、４７ｂは、本体部４１の開口部の内側面を部分的に平坦面とすることによって形成される。
【００７６】
伝達軸５１は、本体部４１と押え板４２との間で、押え板４２、突出部４７ａ、及び突出部４７ｂにより３点で当接保持される。これによって、伝達軸５１を安定して保持することができる。なお、３点の当接点は、ほぼ等しい間隔にあり、１２０度だけ順にずらして配置されている。これにより、伝達軸５１をより安定して保持することができる。
【００７７】
図１２にレンズユニット３０の側面図を示し、図１３にレンズユニット３０の概略断面図を示す。
【００７８】
図１３に示すように、押え板４４の軸線Ｌｘ１に沿う幅は、押え板４２の軸線Ｌｘ１に沿う幅よりも狭い。これによって、筐体２０の内側面に対してより近い位置にバネ４３を配置することが可能となり、カメラモジュール１５０の小型化を図ることができる。
【００７９】
バネ４３は、レンズホルダ３１から見た伝達軸５１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４２を付勢する。これによって、軸保持部４０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。
【００８０】
図１４に模式的に示すように、軸保持部４０は、筐体２０に対して取り付けられる。筐体２０の隔壁２２に設けられた台座２６の上面（取付面）には、孔部２７ａ、２７ｂが設けられている。また、軸保持部４０の本体部４１の下面には、凸部４５ａ、４５ｂが設けられている。隔壁２２の孔部２７ａに対して本体部４１の凸部４５ａが嵌め込まれる。同様に、隔壁２２の孔部２７ｂに対して本体部４１の凸部４５ｂが嵌め込まれる。本実施形態では、本体部４１の下面と台座２６の上面間の面接触によって、軸保持部４０を高精度に位置決めすることができる。
【００８１】
なお、筐体２０の側壁２１には、切欠き部２１ｅが設けられている。筐体２０と軸保持部４０間の空間に樹脂を注入することによって、筐体２０に対して軸保持部４０を固着させることができる。
【００８２】
本実施形態では、筐体２０の隔壁２２に対して軸保持部４０を載置し、孔部２７と凸部４５との嵌め合いによって両者を固定する。この構成を採用することによって、筐体２０の側壁２１に対して軸保持部４０を固定する際に問題となる側壁２１の反りの問題を回避することができる。隔壁２２は、側壁２１と同様に薄肉の板状部分であるが、側壁２１と比較して長さが短く、側壁２１のように反りが生じることはないためである。
【００８３】
本実施形態では、隔壁２２に対して台座２６を設け、台座２６上に軸保持部４０を固定する。この構成を採用することによって、台座２６の上面と軸保持部４０の面間の面接触によって、筐体２０に対して軸保持部４０を安定載置することが可能になる。台座２６の上面を高精度に成型し、軸保持部４０の実装面を高精度に成型することによって、軸保持部４０の位置安定性を効果的に高めることができる。
【００８４】
本実施形態では、側壁２１の近傍に台座２６を配置する。これによって、軸保持部４０の安定性を効果的に高めることができる。筐体２０の隅部付近では、側壁２１ａ、２１ｄに対して隔壁２２が連結しており、隔壁２２に反り等の変形が生じる可能性は少ないためである。
【００８５】
図１４に示すように筐体２０に対して軸保持部４０を取り付けることによって、図１５に示すように筐体２０の側壁２１に設けられた切欠き部２１ｅに対して本体部４１が嵌め込まれる。このようにして、筐体２０の小型化を効果的に図ることができる。なお、図１５に示すように、筐体２０の外側から筐体２０及び軸保持部４０に対してシール部材７０を貼り付けることによって、外部から筐体２０内へのゴミが入り込むことを効果的に抑制することができる。シール部材７０は、例えば、可撓性を有する黒色のテープである。
【００８６】
図１５に示すように、筐体２０は、等しい横幅及び縦幅を有する。つまり、幅Ｗ１＝幅Ｗ２であり、筐体２０の上面視形状は正方形状となる。この場合、レンズの光軸は、筐体２０の対角線の交点近傍に設定される。これによって、筐体２０に位置決めによって、簡易にレンズの光軸を位置決めすることができる。なお、発明者らの試作結果によると、上述の軸保持部４０の採用によって、従来よりも筐体２０の縦幅及び横幅を効果的に縮小することができた。
【００８７】
また、図１１に示すように、軸保持部４０が配置された筐体２０の隅部の隣の隅部に対して引出口２９を設ける。これによって、筐体２０内で引きまわれるリード線の長さを効果的に短くすることができる。
【００８８】
図１６乃至図１８を参照して、カメラモジュール１５０の構成について更に説明する。なお、尚、図１６は、カメラモジュール１５０の上面図である。図１７は、カメラモジュール１５０のｘ１７−ｘ１７間の概略的な断面図である。図１８は、カメラモジュール１５０のｘ１８−ｘ１８間の概略的な断面図である。
【００８９】
図１７及び図１８に示すように、ピエゾ素子５０と伝達軸５１の積層体の高さ（ｙ軸に沿う幅）は、レンズホルダ３１の高さ（ｙ軸に沿う幅）以下である。これによって、レンズホルダ３１の移動範囲を確保するために、筐体２０の高さ（ｙ軸に沿う幅）を増加させることを効果的に抑制することができる。結果的に、カメラモジュール１５０の低背化を図ることができる。
【００９０】
イメージセンサ１３ｂは、透明基板１３ａに対してバンプ実装されている。透明基板１３ａとイメージセンサ１３ｂ間には、複数の半田バンプ（不図示）が配置される。透明基板１３ａに対して半田バンプを形成し、この上にイメージセンサ１３ｂを実装することで、透明基板１３ａとイメージセンサ１３ｂとが積層される。なお、透明基板１３ａの背面には、配線パターンが予め形成されている。このようにして、イメージセンサ１３ｂと透明基板１３ａ間の位置が固定され、かつ両者間の電気的な接続が確保される。なお、イメージセンサ１３ｂの撮像面は、透明基板１３ａ側に配置されている。
【００９１】
イメージセンサ１３ｂと透明基板１３ａとの間の距離（離間距離）は、上述の半田バンプの大きさによって決定される。半田バンプの大きさを適宜制御することで、イメージセンサ１３ｂと透明基板１３ａとの位置決めを正確に行うことが可能である。また、複数の半田バンプにより位置決めすることから、イメージセンサ１３ｂと透明基板１３ａとの離間距離が平均化される。
【００９２】
透明基板１３ａは、配線基板１０に対してバンプ接続される。つまり、透明基板１３ａは、半田バンプを介して配線基板１０に固定されると共に電気的に接続される。このようにして、イメージセンサ１３ｂは、透明基板１３ａを介して、配線基板１０に対して電気的に接続される。
【００９３】
透明基板１３ａと配線基板１０間の半田バンプによって、イメージセンサ１３ｂと配線基板１０間にスペースが確保される。換言すると、透明基板１３ａと配線基板１０間の半田バンプは、イメージセンサ１３ｂと配線基板１０間に空間を形成するためのスペーサとして機能している。
【００９４】
筐体２０の上部空間及び下部空間を隔てる隔壁２２の背面側には、リブ（位置規制部）が形成されている。これによって、筐体２０を透明基板１３ａ上に配置するときに上方から透明基板１３ａを押さえ込み、透明基板１３ａを好適に位置決めすることができる。
【００９５】
透明基板１３ａを好適に位置決めするために、透明基板１３ａの側面に対向するリブを筐体２０に形成させても良い。これによって、筐体２０を透明基板１３ａ上に配置するときに、好適に横方向から透明基板１３ａの配置位置を規制することができ、透明基板１３ａを好適に位置決めすることができる。なお、このようなリブを設けずに直接的に筐体２０で横方向から透明基板１３ａの配置位置を規制しても良い。
【００９６】
配線基板１０の下には、補強板１５が配置されている。補強板１５は、ポリイミド等の樹脂材料からなる。補強板１５は、黒色である。補強板１５を配置することで、カメラモジュール１５０の内部に外来光が入射することを好適に抑制することができる。なお、外来光の悪影響を更に抑制するため、黒色の配線基板１０を採用している。
【００９７】
次に、図１９乃至図２０を参照して更に説明する。
【００９８】
カメラモジュール１５０は、図１９に示す携帯電話９０内に搭載される。携帯電話９０は、上側本体９１、下側本体９２、及びヒンジ９３を有する。上側本体９１と下側本体９２とは、共にプラスチック製の平板部材であって、ヒンジ９３を介して連結される。上側本体９１と下側本体９２とはヒンジ９３によって開閉自在に構成される。上側本体９１と下側本体９２とが閉じた状態のとき、携帯電話９０は上側本体９１と下側本体９２とが重ね合わされた平板状の部材になる。
【００９９】
上側本体９１は、その内面に表示部９４を有する。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情報等が表示される。表示部９４の下には液晶表示装置が組み込まれている。
【０１００】
下側本体９２は、その内面に複数のボタン９５を有する。携帯電話９０の操作者は、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し、携帯電話９０を意図したように操作する。携帯電話９０の操作者は、このボタン９５を操作することに基づいて、携帯電話９０内のカメラモジュール１５０を起動する。
【０１０１】
図２０を参照して、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２０に示すように、画像取得部８０の出力は、コントローラ（制御部）８１に接続される。コントローラ８１の出力は、駆動電圧生成回路（駆動電圧供給部）８２に接続される。駆動電圧生成回路８２の出力は、振動源８３に接続される。なお、画像取得部８０は、上述のイメージセンサ１３ｂに等しい。振動源８３は、上述のピエゾ素子５０に等しい。
【０１０２】
コントローラ８１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８１は、操作者による携帯電話９０の操作に応じて、カメラモジュールの機能を活性化する。
【０１０３】
コントローラ８１は、レンズホルダ３１の移動速度を調整する機能を有する。コントローラ８１は、画像取得部８０から伝送される画像に対する処理に基づいて、レンズホルダ３１が合焦位置にあるか否かを判断し、また、レンズホルダ３１を合焦状態とするために、レンズホルダ３１の移動方向、移動量を算出する。コントローラ８１は、合焦位置から離れた位置から合焦位置へレンズホルダ３１を移動させる場合、レンズホルダ３１が高速に移動するように駆動電圧生成回路８２を制御する。コントローラ８１は、合焦位置に近い距離内で合焦位置へレンズホルダ３１を移動させる場合、レンズホルダ３１が低速で移動するように駆動電圧生成回路８２を制御する。駆動電圧生成回路８２は、コントローラ８１から供給される制御信号に応じて、振動源８３に対して駆動電圧を供給する。後述の実施例において、コントローラ８１の具体的な動作内容を説明する。
【０１０４】
図２１及び図２２を参照して、駆動電圧生成回路８２の構成及びその動作について説明する。
【０１０５】
図２１に示すように、駆動電圧生成回路（駆動電圧供給部）８２は、スイッチングパルス生成回路（スイッチングパルス生成部）８５、及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を含む駆動電圧生成部を有する。なお、駆動電圧生成部は、電流源ＣＳ１、ＣＳ２、及び電源ＰＳを更に有する。
【０１０６】
スイッチングパルス生成回路８５には、コントローラ８１の出力が接続される。スイッチングパルス生成回路８５は、コントローラ８１から伝送される制御信号に応じた周波数のスイッチングパルスを生成してスイッチＳＷ１〜ＳＷ４へ供給する。スイッチングパルスに応じて各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が制御されることで、駆動電圧生成部は、ピエゾ素子５０に対して駆動電圧を供給する。
【０１０７】
電源ＰＳと接地電位ＧＮＤ間には、スイッチＳＷ１、電流源ＣＳ１、及びスイッチＳＷ２が直列に接続される。電源ＰＳと接地電位ＧＮＤ間には、スイッチＳＷ３、電流源ＣＳ２、及びスイッチＳＷ４が直列に接続される。電流源ＣＳ１とスイッチＳＷ２間の節点は、スイッチＳＷ３と電流源ＣＳ２間の節点に接続される。また、電流源ＣＳ１とスイッチＳＷ２間の節点及びスイッチＳＷ３と電流源ＣＳ２間の節点は、ピエゾ素子ＰＺの一端に接続される。ピエゾ素子ＰＺの他端は、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４、及び接地電位ＧＮＤに接続される。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ等のスイッチング素子である。
【０１０８】
図２２に示すように、スイッチングパルス生成回路８５は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の動作状態を制御する。スイッチングパルス生成回路８５は、端子Ｔ１〜Ｔ４を有する。各端子Ｔ１〜Ｔ４から出力されるスイッチングパルスＶＳ１〜ＶＳ４によってスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の動作状態が決定付けられる。例えば、スイッチングパルスがハイレベルのとき、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオン状態となる。スイッチングパルスがローレベルのとき、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフ状態となる。
【０１０９】
図２２に示す第１状態のとき、ピエゾ素子ＰＺは電流源ＣＳ１によって急速に充電される。第２状態のとき、ピエゾ素子ＰＺは、緩慢に放電する。第３状態のとき、ピエゾ素子ＰＺは、電流源ＣＳ１、ＣＳ２によって、緩慢に充電される。第４状態のとき、ピエゾ素子ＰＺは、急速に放電する。第１状態と第２状態間を繰り返し切り替えることで、レンズホルダ３１は順方向（物体側）一方側に変位する。第３状態と第４状態間を繰り返し切り替えることで、レンズホルダ３１は逆方向（撮像素子側）に変位する。
【０１１０】
図２３乃至図２８を参照して、更に説明する。
【０１１１】
図２３に示すように、スイッチングパルス生成回路８５の端子Ｔ１からのスイッチングパルスＶＳ１がスイッチＳＷ１に供給され、端子Ｔ２からのスイッチングパルスＶＳ２がスイッチＳＷ２に供給される。これに応じて駆動電圧ＶＷ１がピエゾ素子ＰＺに印加される。これに応じて、レンズホルダ３１は、順方向に変位する。図２３では、レンズホルダ３１の変位を矢印で模式的に示している。すなわち、レンズホルダ３１は、時刻ｔ１と時刻ｔ２間に変位し、時刻ｔ２と時刻ｔ３間には変位しない。他の期間についても同様である。
【０１１２】
なお、スイッチングパルスＶＳ１とスイッチングパルスＶＳ２は、互いに反転した関係にある。一方のスイッチングパルスは、他方のスイッチングパルスを反転して生成すれば良いため、スイッチングパルス生成回路８５の回路構成を簡素化することができる。また、時刻ｔ１と時刻ｔ２間の時間間隔は、時刻ｔ２と時刻ｔ３間の時間間隔よりも十分に短い。この点は、後述のデューティー比に関する説明から明らかである。
【０１１３】
本実施形態では、スイッチングパルスＶＳ１、ＶＳ２に含まれるスイッチングパルスＳＰの供給時期に対応する時期にレンズホルダ３１は変位する。発明者らの検討によれば、図２４に示すように、ピエゾ素子５０の伸縮とレンズホルダ３１の変位とが連関している。時刻ｔ２０（図２３の時刻ｔ１に対応）と時刻ｔ２１（図２３の時刻ｔ２に対応）間は、駆動電圧ＶＷ１は急峻に立ち上がる。駆動電圧ＶＷ１の立ち上がりに応じて、ピエゾ素子ＰＺは伸張する。ピエゾ素子ＰＺの伸張に応じてレンズホルダ３１は軸保持部４０から離間する方向に変位する。時刻ｔ２１〜時刻ｔ２５（図２３の時刻ｔ３に対応）の間は、駆動電圧ＶＷ１は緩慢に立ち下がる。駆動電圧ＶＷ１の立ち下がりに応じて、ピエゾ素子５０は、比較的緩慢に収縮する。このとき、ピエゾ素子ＰＺは、その慣性によってその場に居留まる。なお、スイッチングパルスは高周波であるため、レンズホルダ３１は、時刻ｔ２〜ｔ３間も移動力を保持している。
【０１１４】
本実施形態に係るアクチュエータでは、ピエゾ素子５０が急激に伸張するとき、レンズホルダ３１が軸保持部４０に対して変位する。換言すると、ピエゾ素子５０が緩慢に収縮するとき、レンズホルダ３１は、軸保持部４０に対して変位しない。この場合、レンズホルダ３１を効率的に変位させるためには、スイッチングパルスＳＰのパルス幅を狭めることによってピエゾ素子５０を短時間に伸張させると良いと言える。ピエゾ素子５０に蓄積された電流の放電時間を確保することが必要である点を考慮すれば、スイッチングパルスのデューティー比を小さく設定すると良いと言える。
【０１１５】
より具体的には、図２５に示すように、スイッチングパルスのデューティー比をα％からβ％（但し、β％＜α％とする）に設定することによって、レンズホルダ３１を効率的に変位させることができる。レンズホルダ３１をより効率的に変位させることで、レンズホルダ３１をより高速に変位させることが可能になる。なお、デューティー比Ｄは、パルス幅／周期によって算出することができる。図２５（ａ）に示すように、ｔａ／Ｔａ＝αにより算出される。図２５（ｂ）に示すように、ｔｂ／Ｔｂ＝βにより算出される。ｔａ、ｔｂは、パルス幅である。Ｔａ、Ｔｂは、周期である。
【０１１６】
図２６を参照して、スイッチングパルスの設定について説明する。なお、図２６では、スイッチングパルスのデューティー比を４％〜４０％の範囲とした。また、スイッチングパルスの周波数帯は、４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚとした。デューティー比を２％以下とすると、ピエゾ素子に印加される駆動電圧のレベルが低下することが予想される。従って、ここでは、デューティー比を２％以上の値（つまり、最低デューティー比＝４％）とした。
【０１１７】
なお、試験結果については、○△×の三段階で評価している。○＞△＞×の順でアクチュエータの特性が良くなる。○の場合、アクチュエータは動作速度１ｍｍ／ｓ以上の高速度で問題なく動作する。△の場合、○の場合と比較して、アクチュエータの動作特性が劣化する。×の場合、アクチュエータの通常の動作を確保することが難しい。
【０１１８】
図２６に示すように、本実施形態に係るアクチュエータの試作評価結果によれば、スイッチングパルスのデューティー比Ｄが２５％であれば、適切な周波数を選定することを条件としてアクチュエータを通常動作させることができる。デューティー比Ｄが３０％を超える場合と比較して、駆動電圧の波形が急峻になり、効率的にレンズホルダ３１を変位させることが可能になる。
【０１１９】
より好ましくは、スイッチングパルスのデューティー比Ｄは、２０％であれば良い。これによって、上述と同様の効果に加えて、選択可能な周波数帯域を拡大することができる。選択可能な周波数帯域の拡大によって設計時の自由度が向上する。また、実際に生成されるスイッチングパルスの周波数の変動による悪影響（歩留まりの劣化等）を回避することができる。
【０１２０】
更により好ましくは、スイッチングパルスのデューティー比Ｄを、１５％以下、１０％以下、８％以下、又は６％以下とすると良い。選択可能な周波数帯域を更に拡大することができ、上述と同様の効果を得ることができる。なお、図２６に示す結果は、順方向へのレンズホルダ３１の変位を前提としている。逆方向へレンズホルダ３１を変位させる場合、デューティー比Ｄは異なる値となる。例えば、順方向時に適用されるデューティー比Ｄ＝１０％と同様の結果を得るため、逆方向時にはデューティー比Ｄ＝９０％と設定する。
【０１２１】
本実施形態では、スイッチングパルスのデューティー比Ｄを小さく設定することで、レンズホルダ３１を効率的に変位させることができることに加えて、選択可能な周波数帯域を顕著に拡大することができる。選択可能な周波数帯域の拡大によって設計時の自由度が向上する。また、実際に生成されるスイッチングパルスの周波数の変動による悪影響（歩留まりの劣化等）を回避することができる。スイッチングパルスＶＳ１、ＶＳ２を高周波帯域に設定すれば、従来よりも高速にレンズホルダ３１を変位させることができる。これによって、アクチュエータの動作特性を向上させることができる。
【０１２２】
図２７を参照して、コントローラ８１の指令に基づいてレンズホルダ３１の移動速度が変更される過程について説明する。なお、コントローラ８１は、画像取得部８０から伝送される画像データに基づいて、合焦位置に対するレンズホルダ３１の現在位置を算出し、レンズホルダ３１の移動方向、移動速度を駆動電圧生成回路８２に指示する。駆動電圧生成回路８２は、コントローラ８１からの指令に基づいて、所定の周波数のスイッチングパルスを生成し、これを所定のスイッチング素子に供給し、これにより振動源８３に対して駆動電圧を供給する。
【０１２３】
図２７に示すように、レンズホルダ３１は、時刻ｔ３０まで高速に連続移動し、時刻ｔ３０をすぎると低速に連続移動する。本実施形態では、レンズホルダ３１が合焦位置から遠い位置にあるとき、はじめにレンズホルダ３１を高速移動させ、レンズホルダ３１が合焦位置に近くなるとレンズホルダ３１を低速移動させる。これによって、合焦に要する時間を全体として短縮することができる。なお、レンズホルダ３１を低速移動させることによって、レンズホルダ３１が合焦位置にあるか否かの判断をより確実に行うことが可能になる。
【０１２４】
時刻ｔ３０まで、コントローラ８１の指令に基づいて、スイッチングパルス生成回路８５は、図２３で説明したように、スイッチングパルスをスイッチＳＷ１、ＳＷ２へ供給する。スイッチングパルスは、デューティー比１０％であり、周波数１２０ｋＨｚである。
【０１２５】
時刻ｔ３０を経過すると、コントローラ８１の指令に基づいて、スイッチングパルス生成回路８５は、図２３で説明したように、周波数が異なるスイッチングパルスをスイッチＳＷ１、ＳＷ２へ供給する。時刻ｔ３０以降のスイッチングパルスは、デューティー比７％であり、周波数８０ｋＨｚである。
【０１２６】
本実施形態では、スイッチングパルスの周波数を変調することによってレンズホルダ３１の移動速度を変更する。このとき、時間的な間隔を設けることなく、スイッチングパルスの周波数を変更する。つまり、周波数１２０ｋＨｚ期間（高速移動期間）と周波数８０ｋＨｚ期間（低速移動期間）の間に時間的な間隔を設けない。レンズホルダ３１は、スイッチングパルスの周波数の変更時点で一度完全に停止することなく、スイッチングパルスの変更時点の前後に亘って継続的に移動している状態を保持する。図３２を参照して説明したように、レンズホルダ３１が完全に停止した状態となると、レンズホルダ３１の初期移動時に移動ロスが生じてしまい、移動後のレンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまう。本実施形態では、スイッチングパルスの周波数変調を時間的な間隔を設けずに実行する。これによって、移動後のレンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまうことを抑制することができる。
【０１２７】
図２８に参考例の場合を示す。図２８に示す参考例の場合、スイッチングパルスの周波数を変調することなく、単位時間当たりのスイッチングパルスのパルス数の変更に基づいて、レンズホルダ３１の位置を調整する。この場合には、時刻ｔ３５まではレンズホルダ３１は移動状態を保持するが、時刻ｔ３５をすぎると、スイッチングパルスの供給停止に応じて、レンズホルダ３１も完全に停止してしまう。スイッチングパルス数によってレンズホルダ３１の移動量をある程度想定することができるが、冒頭で説明したように、移動開始時、移動停止時には、レンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまう場合がある。この結果、レンズホルダ３１を合焦状態とするために、レンズホルダ３１の物体側への移動、結像面側への移動を繰り返すことが必要になってしまう場合もあり得る。
【０１２８】
本実施形態では、レンズホルダ３１が合焦位置に近接するに応じて、その移動速度をスイッチングパルスの周波数変調によって低速とし、かつ周波数変調時に時間的な間隔を設けない。これによって、速度変更の前後の期間に亘ってレンズホルダ３１を移動状態として、レンズホルダ３１を完全に停止させることを回避する。これによって、レンズホルダ３１の移動量にロスが生じることを効果的に抑制し、レンズホルダ３１をより高精度に変位させることを実現することができる。なお、本実施形態では、スイッチングパルスの周波数の選択範囲が拡大されているため、レンズホルダ３１の移動速度を広範囲で変更することができる。
【０１２９】
本実施形態では、レンズホルダ３１には、ピエゾ素子５０及び伝達軸５１が取り付けられている。移動対象物の重量が重くなると、その位置を高精度に制御することは容易ではなくなる場合がある。本実施形態のように、レンズホルダ３１、ピエゾ素子５０、及び伝達軸５１が共に変位するタイプのアクチュエータでは、上述のように、スイッチングパルスの周波数変調により、レンズホルダ３１の移動速度を調整し、かつ、移動速度の変更時に時間的な間隔を設けないことは、移動後のレンズホルダ３１の位置精度を高めるうえで非常に有効である。
【０１３０】
次に、図２９及び図３０を参照して、比較例について説明する。なお、図３０では、図２６の場合と同様にして、アクチュエータの動作結果を評価している。なお、比較例の場合も、図２１と同様の回路を採用するものとする。
【０１３１】
図２９に比較例に係るカメラモジュールを示す。図２９に示すように、可動部ＭＵは、レンズホルダ３１と軸保持部４０で形成される。ピエゾ素子５０は、配線基板１０に対して固定されている。伝達軸５１は、ピエゾ素子５０に対して固定されている。ピエゾ素子５０の駆動に応じて、レンズホルダ３１と軸保持部４０とが共に移動する。
【０１３２】
比較例と本実施形態とを比較した場合、ノコギリ歯状の駆動電圧ＶＷ１でピエゾ素子ＰＺを駆動する点は一致する。しかしながら、両者の間では、駆動電圧ＶＷ１の波形とレンズホルダ３１が変位するタイミングとの関係が異なる。すなわち、本実施形態の場合には、駆動電圧ＶＷ１の波形が短時間で変化する時にレンズホルダ３１が変位するが、比較例の場合、駆動電圧ＶＷ１の波形が緩慢に変化する時にレンズホルダ３１が変位する。従って、比較例の場合には、駆動電圧ＶＷ１の波形が緩慢に変化する期間を十分に確保することが要求される。この場合、スイッチングパルスのデューティー比を小さく設定することに意義はない。比較例の場合、駆動電圧ＶＷ１の波形が急峻に変化する場合、レンズホルダ３１は実質的に変位しないためである。
【０１３３】
図３０に示すように、比較例の場合、スイッチングパルスのデューティー比の選択範囲が狭い。また、スイッチングパルスの周波数の選択範囲が狭い。選択可能な周波数帯域が狭いのは、比較例の場合、ピエゾ素子５０が筐体２０に連結し、筐体２０を含む系によって共振が生じるためである。
【０１３４】
図３１に示すように、本実施形態の場合、比較例の場合と比較して、所望のデューティー比にスイッチングパルスを設定した条件で、スイッチングパルスの周波数帯域を拡大することができる。これは、本実施形態の場合、共振周波数が高周波側にシフトしているためである。本実施形態では、比較例の場合と比較して、スイッチングパルスをより高い周波数に設定することができる。これによって、レンズホルダ３１をより高速に変位させることができる。
【０１３５】
選択可能な周波数帯域が狭い場合には、ピエゾ素子単体特性のバラツキ、アクチュエータの動作環境の変化などによって動作周波数が選択した周波数帯域からはずれるような原因によって、レンズホルダ３１を変位させることが困難になるおそれがある。他方、本実施形態では、選択可能な周波数帯域自体が拡大されている。従って、何らかの予期しない原因によって選択した周波数が共振周波数帯に含まれることを効果的に抑制することができる。
【０１３６】
共振周波数は、筐体の形状、重量、及び圧電素子と筐体間の接着状態に依存する。駆動装置が組み込まれる製品ごとに共振周波数が異なる場合がある。共振周波数が存在する帯域では、アクチュエータを正確に制御することが困難になるおそれがある。換言すると、アクチュエータが正常に機能するか否かの判断は、製品にアクチュエータを組み込むことを待たなければならない。スイッチングパルスの周波数の設定誤りによっては、製品の歩留まりが低下してしまうおそれがある。本実施形態では、このような問題が生じることも効果的に抑制することができる。
【０１３７】
［実施例１］
本実施例では、レンズホルダ３１を目標位置に向けて高速移動させ、レンズホルダ３１が目標位置を通過した後、レンズホルダ３１を反対方向へ低速移動させ、レンズホルダ３１を目標位置に配置する。これによってレンズホルダ３１を短時間で所望の位置に配置することが可能になる。
【０１３８】
レンズホルダ３１の移動制御は、プログラムによって実現することができる。具体的には、コントローラ８１は、駆動電圧生成回路８２に対してスイッチングパルスの周波数を指定することによって、レンズホルダ３１の移動速度を制御する。
【０１３９】
まず、コントローラ８１は、レンズホルダ３１を目標位置に向けて高速移動させるように、駆動電圧生成回路８２を制御する。次に、コントローラ８１は、画像取得部８０の出力に基づいて、レンズホルダ３１が目標位置を通過したことを検出する。次に、コントローラ８１は、レンズホルダ３１が反対方向へ低速移動するように、駆動電圧生成回路８２を制御する。次に、コントローラ８１は、レンズホルダ３１が目標位置に到達したか否かを判定する。
【０１４０】
レンズホルダ３１が目標位置を通過したか否かは、プログラムの判定処理により実現することが可能である。例えば、異なるタイミング間で取得した画像の品質を比較評価することにより、レンズホルダ３１が目標位置を通過したか否かを判定することができる。
【０１４１】
本実施例においても、スイッチングパルスの周波数を時分割することなく変更し、レンズホルダ３１の移動速度を変更する。これによって、移動後のレンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまうことを抑制することができる。
【０１４２】
［実施例２］
本実施例では、レンズホルダ３１を目標位置に向けて高速移動させ、レンズホルダ３１が目標位置に近づくに応じて、レンズホルダ３１の移動速度を遅くし、レンズホルダ３１を目標位置にて停止させる。これによってレンズホルダ３１を短時間で所望の位置に配置することが可能になる。
【０１４３】
レンズホルダ３１の移動制御は、実施例１と同様に、プログラムによって実現することができる。レンズホルダ３１と目標位置間の距離は、プログラムによる判定処理によって検出することが可能である。例えば、周波数１２０ｋＨｚ、デューティー比１０％から、周波数８０ｋＨｚ、デューティー比７０％へ徐々にスイッチングパルスを変更すると良い。周波数、デューティー比の具体的な数値は任意であり、これらの条件を適切に設定することによって、レンズホルダ３１の移動速度がゼロとなるまで滑らかにレンズホルダ３１を減速させることができる。
【０１４４】
このようにレンズホルダ３１の移動状態をプログラム制御することによって、目標位置に近づくに従ってレンズホルダ３１が徐々に減速させることが可能になる。なお、本実施例においても、スイッチングパルスの周波数を時分割することなく変更し、レンズホルダ３１の移動速度を変更する。これによって、移動後のレンズホルダ３１の位置に誤差が生じてしまうことを抑制することができる。
【０１４５】
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。駆動部のシステム構成は任意である。スイッチングパルスを生成する回路をＣＰＵに内蔵させても良い。実施例では、レンズホルダ３１の速度制御を、スイッチングパルスの周波数及びデューティー比の双方を変更することにより実現したが、いずれか一方のみを変更することによっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１４６】
１５０ カメラモジュール
１０ 配線基板
１１ コネクタ
１２ 撮像モジュール
１３ａ 透明基板
１３ｂ イメージセンサ
１３ｃ 撮像領域
１５ 補強板
２０ 筐体
２１ 側壁
２２ 隔壁
２３ 梁部
２４ 梁部
２５ レール
２６ 台座
２７ 孔部
２８ ガイド柱
２９ 引出口
３０ レンズユニット
３１ レンズホルダ
３２ 連結部
３５ レール受け部
４０ 軸保持部
４１ 本体部
４２ 押さえ板
４３ バネ
４４ 押さえ板
４５ 凸部
４７ 突出部
５０ ピエゾ素子
５１ 伝達軸
６０ 蓋
７０ シール部材
８０ 画像取得部
８１ コントローラ
８２ 駆動電圧生成回路
８３ 振動源
８５ スイッチングパルス生成回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧に応じて伸縮する圧電素子と、
前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸と、
前記駆動軸が摺動可能な状態で、前記駆動軸が係合された固定側部材と、
少なくとも１つのレンズを保持すると共に、前記圧電素子及び前記駆動軸に同調して前記固定側部材に対して変位するレンズ保持体と、
前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給する駆動電圧供給部と、
を備える駆動装置であって、
前記駆動電圧供給部は、少なくとも第１及び第２周期で間欠的に生成されるスイッチングパルスに基づいて前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給し、
前記スイッチングパルスは、時間的に分断されることなく第１周期から第２周期へ変更される、駆動装置。
【請求項２】
前記駆動電圧は、第１及び第２電圧レベル間を振幅す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】
前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に短い時間に前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して変位し、
前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に長い時間かけて前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して実質的に変位しないことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動電圧供給部は、
前記スイッチングパルスを生成するスイッチングパルス生成部と、
前記スイッチングパルスに応じて動作状態が決定される複数のスイッチング素子を含む駆動電圧生成部と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記駆動電圧供給部の動作状態を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、目標位置に近づくに従って前記レンズ保持体が徐々に減速するように、前記駆動電圧供給部を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項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、
を備える画像取得装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像取得装置を備える電子機器。
【請求項８】
駆動電圧に応じて伸縮する圧電素子と、
前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸と、
前記駆動軸が摺動可能な状態で、前記駆動軸が係合された固定側部材と、
少なくとも１つのレンズを保持すると共に、前記圧電素子及び前記駆動軸に同調して前記固定側部材に対して変位するレンズ保持体と、
前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給する駆動電圧供給部と、
を備える駆動装置の制御方法であって、
少なくとも第１及び第２周期で間欠的にスイッチングパルスを供給するステップと、
供給される前記スイッチングパルスに基づいて前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給するステップと、
時間的な間隔を設けずに前記スイッチングパルスの周期を第１周期から第２周期へ変更するステップと、
を備える駆動装置の制御方法。
【請求項９】
第１及び第２電圧レベル間を相対的に短い時間に前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して変位し、
前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に長い時間かけて前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して実質的に変位しないことを特徴とする請求項８に記載の駆動装置の制御方法。
【請求項１】
駆動電圧に応じて伸縮する圧電素子と、
前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸と、
前記駆動軸が摺動可能な状態で、前記駆動軸が係合された固定側部材と、
少なくとも１つのレンズを保持すると共に、前記圧電素子及び前記駆動軸に同調して前記固定側部材に対して変位するレンズ保持体と、
前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給する駆動電圧供給部と、
を備える駆動装置であって、
前記駆動電圧供給部は、少なくとも第１及び第２周期で間欠的に生成されるスイッチングパルスに基づいて前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給し、
前記スイッチングパルスは、時間的に分断されることなく第１周期から第２周期へ変更される、駆動装置。
【請求項２】
前記駆動電圧は、第１及び第２電圧レベル間を振幅す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】
前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に短い時間に前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して変位し、
前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に長い時間かけて前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して実質的に変位しないことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動電圧供給部は、
前記スイッチングパルスを生成するスイッチングパルス生成部と、
前記スイッチングパルスに応じて動作状態が決定される複数のスイッチング素子を含む駆動電圧生成部と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記駆動電圧供給部の動作状態を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、目標位置に近づくに従って前記レンズ保持体が徐々に減速するように、前記駆動電圧供給部を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項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、
を備える画像取得装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像取得装置を備える電子機器。
【請求項８】
駆動電圧に応じて伸縮する圧電素子と、
前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸と、
前記駆動軸が摺動可能な状態で、前記駆動軸が係合された固定側部材と、
少なくとも１つのレンズを保持すると共に、前記圧電素子及び前記駆動軸に同調して前記固定側部材に対して変位するレンズ保持体と、
前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給する駆動電圧供給部と、
を備える駆動装置の制御方法であって、
少なくとも第１及び第２周期で間欠的にスイッチングパルスを供給するステップと、
供給される前記スイッチングパルスに基づいて前記圧電素子に対して前記駆動電圧を供給するステップと、
時間的な間隔を設けずに前記スイッチングパルスの周期を第１周期から第２周期へ変更するステップと、
を備える駆動装置の制御方法。
【請求項９】
第１及び第２電圧レベル間を相対的に短い時間に前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して変位し、
前記第１及び第２電圧レベル間を相対的に長い時間かけて前記駆動電圧が振幅するとき、前記レンズ保持体は前記固定側部材に対して実質的に変位しないことを特徴とする請求項８に記載の駆動装置の制御方法。
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２０１１−６１９７７（Ｐ２０１１−６１９７７Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９２７１（Ｐ２００９−２０９２７１）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【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２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【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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