JP2007181260A - 駆動ユニット及びカメラモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】電気機械変換素子の伸縮方向における小型化を可能とした駆動ユニット及びカメラモジュールを提供する。
【解決手段】電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子(電歪素子7)と、該電歪素子7の伸縮方向の一端側に固定された摩擦係合部材9と、該摩擦係合部材9によって摩擦係合される被駆動部4Aと、該被駆動部4Aに固定された移動体である撮像レンズユニット1とを備え、摩擦係合部材9が電歪素子7の伸縮方向に略平行に延在する柱状をなし、該摩擦係合部材9が電歪素子7の軸延長線上から外れた位置に配置されるように、電歪素子7と摩擦係合部材9が剛体からなる結合部材8を介して固定された構成とする。
【選択図】図1
【解決手段】電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子(電歪素子7)と、該電歪素子7の伸縮方向の一端側に固定された摩擦係合部材9と、該摩擦係合部材9によって摩擦係合される被駆動部4Aと、該被駆動部4Aに固定された移動体である撮像レンズユニット1とを備え、摩擦係合部材9が電歪素子7の伸縮方向に略平行に延在する柱状をなし、該摩擦係合部材9が電歪素子7の軸延長線上から外れた位置に配置されるように、電歪素子7と摩擦係合部材9が剛体からなる結合部材8を介して固定された構成とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子を用いた駆動ユニット及びカメラモジュールに関し、特に電気機械変換素子の伸縮方向における小型化を図った駆動ユニット及びカメラモジュールに関する。
近年、情報機器の精密化が進んでおり、サブミクロンオーダー或いはナノメーターオーダーの微小な移動距離が必要とされる駆動ユニットの需要が高まっている。一般的に用いられている駆動ユニットとして、電気エネルギーの供給によって変形する電気機械変換素子を利用し、往復運動又は伸縮運動する駆動軸に対して、スライダを該駆動軸に沿って移動可能に摩擦係合し、駆動軸を前後非対称に駆動させることによって、スライダを任意の前後方向に移動させるリニアアクチュエータが存在する。このような摩擦駆動型の駆動ユニットは、低速であるが高トルクで応答性・制御性に優れ、微小な位置決めが可能、無通電時に保持トルク(または保持力)を有する、静粛性に優れる、小型・軽量であるなどの利点を有しており、例えばカメラモジュールにおけるオートフォーカスや焦点距離の変化(ズーム)などのように幅広い分野で利用されている。
上記したような駆動ユニットが非特許文献1等に開示されている。これは図8に示されるように、固定部材51に固定された電歪素子52と、該電歪素子52の一端側に取付けられた摩擦係合部材53と、該摩擦係合部材53の摩擦部位に対して摺動可能に係合された移動体54とから構成されたアクチュエータである。このようなアクチュエータの動作原理は、電歪素子52に電圧を印加してノコギリ波状若しくは矩形状の電圧波形を入力することにより電歪素子52の伸縮を制御し、電歪素子52を緩慢に伸ばすと移動体54は摩擦のため一緒に動き、電歪素子52を急速に縮めると移動体54は慣性により摩擦部が滑り、ほぼその位置にとどまり、これを繰り返すことにより移動体54は移動する。また、電歪素子52を急速に伸ばし、緩慢に縮める動作を繰り返すことで、逆方向へ動作する。
これにより、従来汎用されていた電磁モータ等のアクチュエータよりも高精度で且つ小型化された駆動ユニットとすることが可能である。
これにより、従来汎用されていた電磁モータ等のアクチュエータよりも高精度で且つ小型化された駆動ユニットとすることが可能である。
「超小型圧電アクチュエータ(SIDM)の開発」、コニカミノルタテクノロジーレポート vol.1(2004)
しかしながら、非特許文献1等に記載されるような電歪素子を用いた従来の駆動ユニットでは、電歪素子の伸縮方向の延長線上に長軸状の摩擦係合部材を配置しているため、電歪素子の伸縮方向の小型化には限界があった。そのため、カメラモジュールにおけるAF機能、ズーム機能等に適用した場合、電歪素子と駆動軸の長さを確保しなければならないため光軸方向の薄型化には限界があり、また電歪素子と駆動軸を同軸上に配置する必要があるため、他の部品のレイアウトが制限されてしまうという問題があった。
従って本発明においては、電気機械変換素子の伸縮方向における小型化を可能とし、且つ構成部品の配置構成に自由度を与えることが可能な駆動ユニット及びカメラモジュールを提供することを目的とする。
従って本発明においては、電気機械変換素子の伸縮方向における小型化を可能とし、且つ構成部品の配置構成に自由度を与えることが可能な駆動ユニット及びカメラモジュールを提供することを目的とする。
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定される結合部材と、該結合部材に固定される摩擦係合部材と、該摩擦係合部材と摩擦係合して前記電気機械変換素子の伸縮によりその伸縮方向に沿って移動する被駆動部と、該被駆動部と一体に形成された移動体と、からなり、
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする。
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする。
また、電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定される結合部材と、該結合部材に固定される摩擦係合部材と、該摩擦係合部材と摩擦係合して前記電気機械変換素子の伸縮によりその伸縮方向に沿って移動する被駆動部と、該被駆動部と別体で形成され被駆動部に対して一体的に移動可能な移動体と、からなり、
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする。
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、結合部材を介して摩擦係合部材を電気機械変換素子の軸延長線とは異なる位置に配置するようにしたため、伸縮方向の小型化が可能となり低背な駆動ユニットとすることができる。また、摩擦係合部材は電気機械変換素子の軸延長線以外で且つ伸縮方向に略平行であれば何れに配置してもよく、これにより他の部品のレイアウトが自在にできるようになる。さらに、摩擦係合部材を電気機械変換素子の伸縮方向に略平行に配置することにより、駆動力を効率良く伝達することができる。
尚、電気機械変換素子とは、電圧の印加により伸縮運動する電歪素子、或いは電流の供給により発生させた磁界によって伸縮運動する磁歪素子などが挙げられる。また、結合部材を構成する剛体は、電気機械変換素子の伸縮に対してたわみを生じない程度の剛性を有する。結合部材を剛体で構成することにより電気機械変換素子と摩擦係合部材が精度良く平行状態を保て、且つ効率良く駆動力を伝達できるようにする。
本発明において、被駆動部を移動体と一体に形成する場合は、部品点数を減らすことができ、組み立てが容易となり、また動作時の揺動によるぶれも生じないため、同軸性を高く保てる。
一方、移動体を被駆動部と別体で形成してこれらを固定する場合は、部品の製造が容易であるためコストを低減できる。
尚、電気機械変換素子とは、電圧の印加により伸縮運動する電歪素子、或いは電流の供給により発生させた磁界によって伸縮運動する磁歪素子などが挙げられる。また、結合部材を構成する剛体は、電気機械変換素子の伸縮に対してたわみを生じない程度の剛性を有する。結合部材を剛体で構成することにより電気機械変換素子と摩擦係合部材が精度良く平行状態を保て、且つ効率良く駆動力を伝達できるようにする。
本発明において、被駆動部を移動体と一体に形成する場合は、部品点数を減らすことができ、組み立てが容易となり、また動作時の揺動によるぶれも生じないため、同軸性を高く保てる。
一方、移動体を被駆動部と別体で形成してこれらを固定する場合は、部品の製造が容易であるためコストを低減できる。
また、前記被駆動部と前記移動体が別体で構成され、該被駆動部と移動体が押圧部材によって固定されていることを特徴とする。
さらに、前記押圧部材と前記被駆動部と前記移動体の夫々の接触面のうち少なくとも何れかの接触面が、凸球面と凹球面が嵌合した球面台座であることを特徴とする。これにより、電気機械変換素子の組み込みばらつき、部品ばらつき、伸縮に伴うぶれなどに関わらず、移動体の同軸性を確保することができ、高精度の駆動ユニットを提供できる。
さらに、前記押圧部材と前記被駆動部と前記移動体の夫々の接触面のうち少なくとも何れかの接触面が、凸球面と凹球面が嵌合した球面台座であることを特徴とする。これにより、電気機械変換素子の組み込みばらつき、部品ばらつき、伸縮に伴うぶれなどに関わらず、移動体の同軸性を確保することができ、高精度の駆動ユニットを提供できる。
また、前記被駆動部の外周側から該被駆動部と前記摩擦係合部材との摩擦摺動面に対して押圧力を加える押圧部材を備えたことを特徴とする。
これにより、摩擦係合部材と被駆動部の摩擦摺動面に適切な押圧力を加えることができ、摩擦力を制御し易くなり、延いては移動体の円滑な駆動且つ高精度な位置決めが可能となる。
これにより、摩擦係合部材と被駆動部の摩擦摺動面に適切な押圧力を加えることができ、摩擦力を制御し易くなり、延いては移動体の円滑な駆動且つ高精度な位置決めが可能となる。
さらに、前記駆動ユニットの固定部位に設けられたガイド軸と、前記移動体に固定された前記被駆動部と離間した位置に設けられ前記ガイド軸を摺動支持するガイド軸支持部とからなる倒れ防止機構を備えたことを特徴とする。
これによれば、摩擦係合部材と倒れ防止機構とにより移動体が2点支持され、移動体の同軸性を確保し、高精度の駆動ユニットとすることができる。
これによれば、摩擦係合部材と倒れ防止機構とにより移動体が2点支持され、移動体の同軸性を確保し、高精度の駆動ユニットとすることができる。
さらにまた、前記摩擦係合部材の一端側と、前記駆動ユニットの固定部位に設けられ前記一端側を摺動支持する摩擦係合部材支持部とからなる倒れ防止機構を備えたことを特徴とする。
このように、摩擦係合部材の一端側にガイド機能を持たせることにより、移動体の同軸性を確保し、高精度の駆動ユニットとすることができる。
このように、摩擦係合部材の一端側にガイド機能を持たせることにより、移動体の同軸性を確保し、高精度の駆動ユニットとすることができる。
また、カメラモジュールの発明として、電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定される結合部材と、該結合部材に固定される摩擦係合部材と、該摩擦係合部材と摩擦係合して前記電気機械変換素子の伸縮によりその伸縮方向に沿って移動する被駆動部と、該被駆動部と一体に形成された光学系と、からなり、
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする。
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする。
また、電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定される結合部材と、該結合部材に固定される摩擦係合部材と、該摩擦係合部材と摩擦係合して前記電気機械変換素子の伸縮によりその伸縮方向に沿って移動する被駆動部と、該被駆動部と別体で形成され被駆動部に対して一体的に移動可能な光学系と、からなり、
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、光軸方向が従来より小型化されたカメラモジュールを提供することができ、延いてはデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の装置の薄型化が可能となる。
さらに、前記摩擦係合部材が、前記結合部材より電気機械変換素子側に位置することを特徴とする。このように、摩擦係合部材の固定部位を電気機械変換素子側に位置させ、摩擦係合部材の伸縮に伴い往復動する結合部材を光学系側に位置させることにより、各部材の連結部を簡素化でき、より小型化されたカメラモジュールを提供できる。
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、光軸方向が従来より小型化されたカメラモジュールを提供することができ、延いてはデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の装置の薄型化が可能となる。
さらに、前記摩擦係合部材が、前記結合部材より電気機械変換素子側に位置することを特徴とする。このように、摩擦係合部材の固定部位を電気機械変換素子側に位置させ、摩擦係合部材の伸縮に伴い往復動する結合部材を光学系側に位置させることにより、各部材の連結部を簡素化でき、より小型化されたカメラモジュールを提供できる。
以上記載のごとく本発明によれば、結合部材により摩擦係合部材を電気機械変換素子の軸延長線とは異なる位置に配置するようにしたため、伸縮方向の小型化が可能となり、低背な駆動ユニットとすることができる。また、摩擦係合部材は電気機械変換素子の軸延長線以外で且つ伸縮方向に略平行であれば何れに配置してもよく、これにより他の部品のレイアウトが自在にできるようになる。
また、移動体の倒れ防止機構を設けることにより、移動体の同軸性を確保し、高精度の駆動ユニットとすることができる。
さらに、カメラモジュールに適用することにより、光軸方向が従来より小型化されたカメラモジュールを提供することができ、延いてはデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の装置の薄型化が可能となる。
また、移動体の倒れ防止機構を設けることにより、移動体の同軸性を確保し、高精度の駆動ユニットとすることができる。
さらに、カメラモジュールに適用することにより、光軸方向が従来より小型化されたカメラモジュールを提供することができ、延いてはデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の装置の薄型化が可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1は本実施例1に係るカメラモジュールの分解斜視図、図2は本実施例1に係るカメラモジュールの斜視図、図3は本実施例1に係るカメラモジュールの側断面図、図4は本実施例2に係るカメラモジュールの分解斜視図、図5は本実施例2に係るカメラモジュールの斜視図、図6は本実施例2に係るカメラモジュールの要部拡大図、図7は本実施例2に係るカメラモジュールの側断面図である。
尚、本実施例では、一例として移動体に光学系を適用したカメラモジュールにつき説明、図示してあるが、これに限定されるものではなく、高精度な位置決めが必要とされるリニアアクチュエータとしての駆動ユニット全般に適用できる。
図1は本実施例1に係るカメラモジュールの分解斜視図、図2は本実施例1に係るカメラモジュールの斜視図、図3は本実施例1に係るカメラモジュールの側断面図、図4は本実施例2に係るカメラモジュールの分解斜視図、図5は本実施例2に係るカメラモジュールの斜視図、図6は本実施例2に係るカメラモジュールの要部拡大図、図7は本実施例2に係るカメラモジュールの側断面図である。
尚、本実施例では、一例として移動体に光学系を適用したカメラモジュールにつき説明、図示してあるが、これに限定されるものではなく、高精度な位置決めが必要とされるリニアアクチュエータとしての駆動ユニット全般に適用できる。
図1乃至図3に示されるように、本実施例に係る駆動ユニットは、撮像レンズユニット1等の移動体と、該移動体に固定された被駆動部材4Aと、該被駆動部材4Aと摩擦係合する摩擦係合部材9と、電歪素子7等の電気機械変換素子と、摩擦係合部材9と電歪素子7を連結する剛体からなる結合部材8と、移動体1と被駆動部材4Aを押圧固定する押圧部材5Aと、を主要構成とする。さらにこれらのカメラモジュールは、ケーシング10に収納される。該ケーシング10の底面には撮像素子14を備えた底面カバー13が取付けられ、側面には撮像レンズユニット1の位置を検出する位置検出センサ15が取付けられている。
本実施例では、電気機械変換素子(電歪素子7)と結合部材8と摩擦係合部材9とが一体化されて電歪ユニット6が形成されている。
電気機械変換素子は、本実施例では電歪素子7を例に挙げているが、電気入力により所定方向に伸縮運動する部材であれば何れでもよく、電歪素子または磁歪素子を用いることができる。電歪素子7の一端はケーシング10に固定されており、他端側には摩擦係合部材9が結合部材8を介して固定されている。夫々の結合面は接着或いは圧入(埋め込み)などにより固定される。結合部材8は剛体からなり、電歪素子7の伸縮に対してたわみを生じない程度の剛性を有するものとする。結合部材8を剛体で構成することにより電歪素子7と摩擦係合部材9が精度良く平行状態を保てるようになる。特に、本実施例の結合部材8に好適に利用できる剛体としては、弾性率が10×1010Pa以上の剛性を有するものが好ましい。
摩擦係合部材9は柱状をなし、電歪素子7の一端側に固定されながらも、結合部材8により電歪素子7の軸延長線上から外れた位置に、該電歪素子7の伸縮方向に略平行に配置されるようになっている。具体的には図示されるごとく、電歪素子7と、該電歪素子7の側方でこれに平行配置された摩擦係合部材9と、電歪素子7と摩擦係合部材9の同側の一端を板状の結合部材8で連結固定したコの字状の電歪ユニット6とすることが好ましい。
電気機械変換素子は、本実施例では電歪素子7を例に挙げているが、電気入力により所定方向に伸縮運動する部材であれば何れでもよく、電歪素子または磁歪素子を用いることができる。電歪素子7の一端はケーシング10に固定されており、他端側には摩擦係合部材9が結合部材8を介して固定されている。夫々の結合面は接着或いは圧入(埋め込み)などにより固定される。結合部材8は剛体からなり、電歪素子7の伸縮に対してたわみを生じない程度の剛性を有するものとする。結合部材8を剛体で構成することにより電歪素子7と摩擦係合部材9が精度良く平行状態を保てるようになる。特に、本実施例の結合部材8に好適に利用できる剛体としては、弾性率が10×1010Pa以上の剛性を有するものが好ましい。
摩擦係合部材9は柱状をなし、電歪素子7の一端側に固定されながらも、結合部材8により電歪素子7の軸延長線上から外れた位置に、該電歪素子7の伸縮方向に略平行に配置されるようになっている。具体的には図示されるごとく、電歪素子7と、該電歪素子7の側方でこれに平行配置された摩擦係合部材9と、電歪素子7と摩擦係合部材9の同側の一端を板状の結合部材8で連結固定したコの字状の電歪ユニット6とすることが好ましい。
移動体である撮像レンズユニット1は、撮像レンズと該レンズを保持するレンズ保持枠とから構成される。この場合、撮像レンズユニット1を光軸方向に微小移動させることにより、オートフォーカスや焦点距離の変化(ズーム)を行う。さらに、該撮像レンズユニット1には、その外周面に、ガイド支持部2と取付部3が設けられている。
取付部3は、撮像レンズユニット1と一体的に構成されており、別体で構成される被駆動部材4Aと撮像レンズユニット1とを押圧部材5Aにより固定するために用いられる。
ガイド軸支持部2は、ケーシング10に固定されたガイド軸11の径と略同一の径を有する穴部が形成され、該穴部内面とガイド軸11が摺動するようになっている。
取付部3は、撮像レンズユニット1と一体的に構成されており、別体で構成される被駆動部材4Aと撮像レンズユニット1とを押圧部材5Aにより固定するために用いられる。
ガイド軸支持部2は、ケーシング10に固定されたガイド軸11の径と略同一の径を有する穴部が形成され、該穴部内面とガイド軸11が摺動するようになっている。
被駆動部材4Aは、摩擦係合部材9の径と略同一の径を有する穴部が形成された略直方体状をなし、該穴部内面と摩擦係合部材9の外周面が摩擦摺動するようになっている。被駆動部材4Aの穴部内周面は、摩擦係合部材9の外周面から一定の摩擦力を受けるように表面処理されている。
被駆動部材4Aと取付部3は、少なくとも一部の面が互いに重ね合わされ、押圧部材5Aにより固定されている。押圧部材5Aとしては、取付部3の一面と被駆動部材4Aの一面を押圧して固定するコの字状の板ばねであることが好ましい。これにより、被駆動部材4Aと撮像レンズユニット1は一体的に移動する構成となる。
被駆動部材4Aと取付部3は、少なくとも一部の面が互いに重ね合わされ、押圧部材5Aにより固定されている。押圧部材5Aとしては、取付部3の一面と被駆動部材4Aの一面を押圧して固定するコの字状の板ばねであることが好ましい。これにより、被駆動部材4Aと撮像レンズユニット1は一体的に移動する構成となる。
また、これらの構成部材からなる駆動ユニットはケーシング10に収納され、該ケーシング10の底面に取付けられる底面カバー13には撮像素子14が備えられている。該撮像素子14は、撮像レンズユニット1により光像が結像され、結像された光像に応じた信号を出力する素子であり、CCDやCMOSセンサ等が挙げられる。また、ケーシング10の側面には撮像レンズユニット1の位置を検出する位置検出センサ15が備えられている。該位置検出センサ15が検出した撮像レンズユニット1の位置に基づき、電歪素子7に電圧を印加する電気系統を制御して撮像レンズユニット1を適宜移動させる。
本構成に示した駆動ユニットを備えるカメラモジュールは、電歪素子7の急峻な体積変化と、該電歪素子7に連結した摩擦係合部材9と撮像レンズユニット1に固定化された被駆動部材4Aの慣性と摩擦力を利用することにより、小型で高精度の駆動を可能とし、レンズの位置決めを精密に行うことを可能としている。
電歪素子7によるレンズの移動動作の駆動原理は、以下のようになる。
電歪素子7が急速に伸びた場合に、該電歪素子7に連結された摩擦係合部材9は同時に急速に移動し、柱状の摩擦係合部材9の外周面と、撮像レンズユニット1に連結された被駆動部材4Aの穴部内周面が滑って、撮像レンズユニット1自体は略その位置にとどまり、摩擦係合部材9のみが移動する。その後電歪素子7をゆっくり縮ませると、摩擦係合部材9の外周面と被駆動部材4Aの内周面との面摩擦により被駆動部材4Aが撮像レンズユニット1を伴ってZ軸−方向(図2参照)に動く。この伸縮動作を繰り返すことによって撮像レンズユニット1はZ軸−方向に変位する。同様に、電歪素子7をゆっくり伸ばした後に急速に縮ませると、撮像レンズユニット1は逆にZ軸+方向(図2参照)に進む。このとき、電歪素子7を変位させるためには、不図示の回路基盤によって電歪素子7に矩形波若しくはノコギリ波状の非対称の電圧波形を入力して制御する。
電歪素子7によるレンズの移動動作の駆動原理は、以下のようになる。
電歪素子7が急速に伸びた場合に、該電歪素子7に連結された摩擦係合部材9は同時に急速に移動し、柱状の摩擦係合部材9の外周面と、撮像レンズユニット1に連結された被駆動部材4Aの穴部内周面が滑って、撮像レンズユニット1自体は略その位置にとどまり、摩擦係合部材9のみが移動する。その後電歪素子7をゆっくり縮ませると、摩擦係合部材9の外周面と被駆動部材4Aの内周面との面摩擦により被駆動部材4Aが撮像レンズユニット1を伴ってZ軸−方向(図2参照)に動く。この伸縮動作を繰り返すことによって撮像レンズユニット1はZ軸−方向に変位する。同様に、電歪素子7をゆっくり伸ばした後に急速に縮ませると、撮像レンズユニット1は逆にZ軸+方向(図2参照)に進む。このとき、電歪素子7を変位させるためには、不図示の回路基盤によって電歪素子7に矩形波若しくはノコギリ波状の非対称の電圧波形を入力して制御する。
具体的には、例えば立ち下がり時間が立ち上がり時間より長い非対称の電圧パルスを電歪素子7に印加すると、摩擦係合部材9の内周面と被駆動部材4Aの外周面の摩擦によってパルスの立ち下がり時に摩擦係合部材9と被駆動部材4Aが係合したまま出発位置に戻り、そのためパルスの立ち上がり時の変位分、摩擦係合部材9と被駆動部材4Aが相対的に移動する。また、上記電圧の立ち上がり・立下り時間を逆に印加すると、この電歪素子7は逆の順序で変形し、従って、摩擦係合部材9と被駆動部材4Aは相対的に逆の方向に移動する。撮像レンズユニット1の変位幅は、摩擦係合部材9の長さにより自在に設定可能である。被摩擦係合部材9の長さに基づき設定される変位幅の範囲内であれば撮像レンズユニット1は微小移動が可能となる。
このように電歪素子は、連続的に変形が生じるような信号電圧を与えることで、摩擦係合部材9の外周面と被駆動部材4Aの内周面との間の面摩擦によって相対的な位置を変位させていくため、応答性、制御性に優れた微小な位置決めが可能で、無通電時に保持トルク(または保持力)を有する、静粛性に優れる、小型・軽量であるなどの利点を有する駆動源となる。このとき、ケーシング10側面に設けられた位置検出センサ15により検出した位置に基づき制御を行っている。
本構成では、結合部材8を介してコの字状に摩擦係合部材9を配し、摩擦係合部材9を電歪素子7の軸延長線とは異なる位置に配置するようにしたため、伸縮方向の小型化が可能となり、低背な駆動ユニットとすることができる。また、摩擦係合部材9は電歪素子7の軸延長線以外で且つ伸縮方向に略平行であれば何れに配置してもよく、これにより他の部品のレイアウトが自在にできるようになる。
さらに、本実施例のごとく駆動ユニットをカメラモジュールに適用することにより、光軸方向が従来より小型化されたカメラモジュールを提供することができ、延いてはデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の装置を薄型化することが可能となる。
さらに、本実施例のごとく駆動ユニットをカメラモジュールに適用することにより、光軸方向が従来より小型化されたカメラモジュールを提供することができ、延いてはデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の装置を薄型化することが可能となる。
また、図3に示すように、被駆動部材4Aと取付部3と押圧部材5Aの夫々の接触面のうち少なくとも何れかの接触面を、凸球面と凹球面が嵌合した球面台座とすることが好ましい。即ち、被駆動部材4Aと取付部3の接触面30を球面台座にするとともに、被駆動部材4Aと押圧部材5Aの接触面40を球面台座にする。これにより、電歪ユニット6の組み込みばらつき、伸縮に伴うぶれなどに関わらず、撮像レンズユニット1の同軸性を確保することができ、高精度の駆動ユニットを提供できる。
また、本実施例のようなカメラモジュールにおいて、レンズの片ボケを防止するためには、撮像素子14の受光面の垂線とレンズの光軸は極力傾きが無い(例えば0.05度以内)ように保証されなければならない。そこで、ガイド軸11とガイド軸支持部2からなる倒れ防止機構を備える。倒れ防止機構は、ケーシング10に固定され光軸に平行に延設されるガイド軸11と、撮像レンズユニット1に固定されガイド軸11に対して摺動可能に支持するガイド軸支持部2から構成される。ガイド軸支持部2は被駆動部材4Aとは離間して設けられるとよい。ガイド軸11とガイド軸支持部2の摺動部は、駆動に影響を与えない範囲で隙間が小さいほどレンズと撮像素子14の受光面の垂線との倒れを少なくでき、性能の良いカメラモジュールを得ることができる。即ち、前記ガイド軸支持部2はガイド軸11に整合する形状、大きさの穴部2aを有し、該穴部2aにガイド軸11が摺動可能になっており、このケーシング10に設けられたガイド軸11を、撮像レンズユニット1に固定されたガイド軸支持部2で受けることにより軸の倒れを防止するようになっている。
さらに、倒れ防止機構の別の構成として、図7(図1乃至図3には図示略)に示されるように、結合部材8に固定されてない側の摩擦係合部材9の一端側と、ケーシング10に設けられ前記一端側を摺動支持する摩擦係合部材支持部12とからなる倒れ防止機構を備えるようにしても良い。
撮像素子14はケーシング10に固定され、ケーシング10の下側(底面カバー13側)に設けられた摩擦係合部材支持部12は摩擦係合部材9の一端と摺動するが、ガイド軸11及びガイド軸支持部2と同様に、この摺動部は駆動に影響を与えない範囲で隙間が小さいほどレンズと撮像素子14の受光面の垂線との倒れを少なくでき、性能の良いカメラモジュールを得ることができる。即ち、前記摩擦係合部材支持部12は柱状の摩擦係合部材9の一端に整合する形状、大きさの穴部12aを有し、該穴部12aに摩擦係合部材9の一端が摺動可能になっており、このケーシング10に設けられた摩擦係合部材支持部12で摩擦係合部材9の一端を受けることにより軸の倒れを防止するようになっている。摩擦係合部材支持部12と摩擦係合部材9の一端との重なりは、摩擦係合部材9が駆動しても外れないように設定する。また、摩擦係合部材9と被駆動部材4Aの係合部においても倒れが少ないほど運動の伝達効率がよくなる。摩擦係合部材9の倒れがなければ、調整して電歪素子5を組込む等の煩わしさを無くすことができる。
本実施例のカメラモジュールは、上記した2つの倒れ防止機構のうち何れか一方若しくは両方を備えた構成とすることが好ましい。
撮像素子14はケーシング10に固定され、ケーシング10の下側(底面カバー13側)に設けられた摩擦係合部材支持部12は摩擦係合部材9の一端と摺動するが、ガイド軸11及びガイド軸支持部2と同様に、この摺動部は駆動に影響を与えない範囲で隙間が小さいほどレンズと撮像素子14の受光面の垂線との倒れを少なくでき、性能の良いカメラモジュールを得ることができる。即ち、前記摩擦係合部材支持部12は柱状の摩擦係合部材9の一端に整合する形状、大きさの穴部12aを有し、該穴部12aに摩擦係合部材9の一端が摺動可能になっており、このケーシング10に設けられた摩擦係合部材支持部12で摩擦係合部材9の一端を受けることにより軸の倒れを防止するようになっている。摩擦係合部材支持部12と摩擦係合部材9の一端との重なりは、摩擦係合部材9が駆動しても外れないように設定する。また、摩擦係合部材9と被駆動部材4Aの係合部においても倒れが少ないほど運動の伝達効率がよくなる。摩擦係合部材9の倒れがなければ、調整して電歪素子5を組込む等の煩わしさを無くすことができる。
本実施例のカメラモジュールは、上記した2つの倒れ防止機構のうち何れか一方若しくは両方を備えた構成とすることが好ましい。
図4乃至図7に本実施例2に係る駆動ユニットを示す。尚、本実施例2において、上記した実施例1と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
本実施例2に係る駆動ユニットは、撮像レンズユニット1と、該撮像レンズユニット1に固定された被駆動部4Bと、該被駆動部4Bと摩擦係合する摩擦係合部材9と、電歪素子7と、摩擦係合部材9と電歪素子7を連結する剛体からなる結合部材8と、被駆動部4Bの外周側から摩擦摺動面に対して押圧力を付与する押圧部材5Bと、を主要構成とする。さらにこれらのカメラモジュールは、ケーシング10に収納される、該ケーシング10の底面には撮像素子14を備えた底面カバー13が取付けられ、側面には撮像レンズユニット1の位置を検出する位置検出センサ15が取付けられている。
本実施例2に係る駆動ユニットは、撮像レンズユニット1と、該撮像レンズユニット1に固定された被駆動部4Bと、該被駆動部4Bと摩擦係合する摩擦係合部材9と、電歪素子7と、摩擦係合部材9と電歪素子7を連結する剛体からなる結合部材8と、被駆動部4Bの外周側から摩擦摺動面に対して押圧力を付与する押圧部材5Bと、を主要構成とする。さらにこれらのカメラモジュールは、ケーシング10に収納される、該ケーシング10の底面には撮像素子14を備えた底面カバー13が取付けられ、側面には撮像レンズユニット1の位置を検出する位置検出センサ15が取付けられている。
被駆動部4Bは、撮像レンズユニット1に直接的に固定若しくは該ユニット1と一体的に構成された略直方体状をなし、摩擦係合部材9の径と略同一の径を有する穴部が形成されている。該穴部は切り欠きが形成され開放されていることが好ましい。被駆動部4Bの穴部内周面は、摩擦係合部材9の外周面から一定の摩擦力を受けるように表面処理されている。該穴部内面と摩擦係合部材9は摩擦摺動するようになっている。
また、押圧部材5Bにより被駆動部4Bの切り欠きが存在しない側面を押圧している。図6に示されるように、押圧部材5Bはコの字状とし、被駆動部4Bの3側面を囲繞して摩擦係合部材9と被駆動部4Bの摩擦摺動面に所定の圧力を付与する構成とすることが好ましい。これにより、摩擦係合部材9と被駆動部4Bの摩擦摺動面に適切な押圧力を加えることができ、摩擦力を制御し易くなり、延いては撮像レンズユニット1の円滑な駆動且つ高精度な位置決めが可能となる。
また、押圧部材5Bにより被駆動部4Bの切り欠きが存在しない側面を押圧している。図6に示されるように、押圧部材5Bはコの字状とし、被駆動部4Bの3側面を囲繞して摩擦係合部材9と被駆動部4Bの摩擦摺動面に所定の圧力を付与する構成とすることが好ましい。これにより、摩擦係合部材9と被駆動部4Bの摩擦摺動面に適切な押圧力を加えることができ、摩擦力を制御し易くなり、延いては撮像レンズユニット1の円滑な駆動且つ高精度な位置決めが可能となる。
また、実施例1と同様に、ケーシング10に設けられたガイド軸11と、撮像レンズユニット1に設けられたガイド軸支持部2により倒れ防止機構が設けられていることが好ましい。
さらに、倒れ防止機構の別の構成として、結合部材8に固定されてない側の摩擦係合部材9の一端と、ケーシング10に設けられ前記一端を摺動支持する摩擦係合部材支持部12とからなる倒れ防止機構を備えるようにしても良い。
これらの倒れ防止機構のうち、少なくとも一の機構を備えることが好ましく、これにより撮像レンズユニット1の同軸性を確保し、高精度の駆動ユニットとすることができる。
さらに、倒れ防止機構の別の構成として、結合部材8に固定されてない側の摩擦係合部材9の一端と、ケーシング10に設けられ前記一端を摺動支持する摩擦係合部材支持部12とからなる倒れ防止機構を備えるようにしても良い。
これらの倒れ防止機構のうち、少なくとも一の機構を備えることが好ましく、これにより撮像レンズユニット1の同軸性を確保し、高精度の駆動ユニットとすることができる。
本発明は駆動方向に対して小型化が可能であるため、オートフォーカス(AF)機能やズーム機能を組み込んだカメラモジュールを薄型化して構成することが可能となり、各種の小型携帯端末におけるカメラモジュールとして最適である。
1 撮像レンズユニット
2 ガイド軸支持部
3 取付部
4A 被駆動部材
4B 被駆動部
5A、5B 押圧部材
6 電歪ユニット
7 電歪素子
8 結合部材
9 摩擦係合部材
10 ケーシング
11 ガイド軸
12 摩擦係合部材支持部
13 底面カバー
14 撮像素子
15 位置検出センサ
2 ガイド軸支持部
3 取付部
4A 被駆動部材
4B 被駆動部
5A、5B 押圧部材
6 電歪ユニット
7 電歪素子
8 結合部材
9 摩擦係合部材
10 ケーシング
11 ガイド軸
12 摩擦係合部材支持部
13 底面カバー
14 撮像素子
15 位置検出センサ
Claims (10)
- 電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定される結合部材と、該結合部材に固定される摩擦係合部材と、該摩擦係合部材と摩擦係合して前記電気機械変換素子の伸縮によりその伸縮方向に沿って移動する被駆動部と、該被駆動部と一体に形成された移動体と、からなり、
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする駆動ユニット。 - 電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定される結合部材と、該結合部材に固定される摩擦係合部材と、該摩擦係合部材と摩擦係合して前記電気機械変換素子の伸縮によりその伸縮方向に沿って移動する被駆動部と、該被駆動部と別体で形成され被駆動部に対して一体的に移動可能な移動体と、からなり、
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とする駆動ユニット。 - 前記被駆動部と前記移動体が押圧部材によって固定されていることを特徴とする請求項2記載の駆動ユニット。
- 前記押圧部材と前記被駆動部と前記移動体の夫々の接触面のうち少なくとも何れかの接触面が、凸球面と凹球面が嵌合した球面台座であることを特徴とする請求項3記載の駆動ユニット。
- 前記被駆動部の外周側から該被駆動部と前記摩擦係合部材との摩擦摺動面に対して押圧力を加える押圧部材を備えたことを特徴とする請求項1若しくは2記載の駆動ユニット。
- 前記駆動ユニットの固定部位に設けられたガイド軸と、前記移動体に固定された前記被駆動部と離間した位置に設けられ前記ガイド軸を摺動支持するガイド軸支持部とからなる倒れ防止機構を備えたことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の駆動ユニット。
- 前記摩擦係合部材の一端側と、前記駆動ユニットの固定部位に設けられ前記一端側を摺動支持する摩擦係合部材支持部とからなる倒れ防止機構を備えたことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の駆動ユニット。
- 電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定される結合部材と、該結合部材に固定される摩擦係合部材と、該摩擦係合部材と摩擦係合して前記電気機械変換素子の伸縮によりその伸縮方向に沿って移動する被駆動部と、該被駆動部と一体に形成された光学系と、からなり、
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とするカメラモジュール。 - 電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の伸縮方向の一端に固定される結合部材と、該結合部材に固定される摩擦係合部材と、該摩擦係合部材と摩擦係合して前記電気機械変換素子の伸縮によりその伸縮方向に沿って移動する被駆動部と、該被駆動部と別体で形成され被駆動部に対して一体的に移動可能な光学系と、からなり、
前記摩擦係合部材は柱状をなし、前記電気機械変換素子の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ前記伸縮方向に略平行に延在するように配置されたことを特徴とするカメラモジュール。 - 前記摩擦係合部材が、前記結合部材より電気機械変換素子側に位置することを特徴とする請求項8若しくは9記載のカメラモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005374567A JP2007181260A (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 駆動ユニット及びカメラモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005374567A JP2007181260A (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 駆動ユニット及びカメラモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007181260A true JP2007181260A (ja) | 2007-07-12 |
Family
ID=38305849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005374567A Pending JP2007181260A (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 駆動ユニット及びカメラモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007181260A (ja) |
-
2005
- 2005-12-27 JP JP2005374567A patent/JP2007181260A/ja active Pending
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