JP2011059395A - レンズ駆動装置、画像取得装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動軸が軸ブレすることに起因して取得画像の品質が劣化することを抑制すること。
【解決手段】複数のレンズＬ１〜Ｌ３を保持したレンズホルダ３１と、駆動電圧に応じて伸縮するピエゾ素子４２と、ピエゾ素子４２で生じる振動を受ける伝達軸４４と、レンズホルダ３１に対して伝達軸４４が連結した連結部３２と、摺動可能な状態で伝達軸４４を保持する軸保持部４５と、を備え、連結部３２は、複数のレンズＬ１〜Ｌ３のうち最も位置精度が要求されるレンズＬ１に対応づけて配置されている。
【選択図】図１２

Description

本発明は、レンズ駆動装置、画像取得装置、及び電子機器に関する。

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。

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。特許文献１では、板ばねでピエゾ素子を付勢して、ピエゾ素子と軸部材とを互いに係合させる方式が開示されている。

特開２００６−１７８４９０号公報

レンズホルダに同調して駆動軸及び伝達軸が変位するタイプのアクチュエータでは、摺動可能な状態で駆動軸を安定保持することが要求される。しかしながら、アクチュエータの動作中、駆動軸が軸ブレすることに起因して、レンズを介して取得する像の品質が劣化してしまうおそれがある。例えば、駆動軸をバネ等で付勢することで駆動軸を保持する場合、レンズホルダの移動開始又は停止時にレンズホルダの重さが軸保持部に対して作用し、軸保持部を中心として駆動軸が揺れ、レンズホルダのレンズの光軸が所定の軸線から傾斜し、取得像の品質が劣化してしまうおそれがある。

上述の説明から明らかなように、本発明は、駆動軸が軸ブレすることに起因して取得画像の品質が劣化することを抑制することを目的とする。

本発明に係るレンズ駆動装置は、複数のレンズを保持したレンズ保持体と、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、前記レンズ保持体に対して前記駆動軸が連結した連結部と、摺動可能な状態で前記駆動軸を保持する軸保持部と、を備え、前記連結部は、複数の前記レンズのうち最も位置精度が要求される第１レンズに対応づけて配置されている。この構成を採用することによって、駆動軸が軸ブレすることに起因して取得画像の品質が劣化することを抑制することができる。

前記第１レンズは、他のレンズと比較して最も物体側に配置されており、前記連結部は、前記圧電素子よりも物体側に配置されている、と良い。

前記連結部は、前記駆動軸を固定支持した複数の支持部を備え、前記軸保持部は、複数の前記支持部間に配置されている、と良い。

前記軸保持部は、前記駆動軸の付勢に基づいて前記駆動軸を保持している、と良い。

前記駆動軸及び前記圧電素子は、前記レンズ保持体の移動方向へ前記レンズ保持体よりも突出していない、と良い。

前記レンズ保持体を外囲すると共に、前記軸保持部が設けられた外囲器を更に備え、前記軸保持体は、前記外囲器の外周面の一部を構成する、と良い。

前記駆動軸は、比重２．１以下の材料で構成されている、と良い。前記駆動軸は、弾性率２０ＧＰａ以上の材料で構成されている、と良い。

デューティー比が１０％以下のパルス信号に基づいて、前記駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路を更に備える、と良い。

前記駆動電圧生成回路は、前記パルス信号を生成するパルス信号生成回路と、前記パルス信号生成回路の出力に応じて動作状態が決定付けられる複数のスイッチング素子と、を備える、と良い。

前記レンズ保持体は、前記駆動電圧の電圧値が相対的に短時間に第１電圧レベルと第２電圧レベル間を変化する第１期間に前記軸保持部に対して変位し、前記駆動電圧の電圧値が相対的に長い時間をかけて前記第１電圧レベルと前記第２電圧レベル間を変化する第２期間に前記軸保持部に対して実質的に変位しない、と良い。

本発明に係る画像取得装置は、上記いずれかに記載のレンズ駆動装置と、複数の前記レンズ夫々を介して入力する像を撮像する撮像手段と、を備える。

本発明に係る電子機器は、上記した画像取得装置を備える。

本発明によれば、駆動軸が軸ブレすることに起因して取得画像の品質が劣化することを抑制することができる。

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。 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。 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。 本発明の第１実施形態に係るレンズユニットに含まれる伝達軸の材料が共振周波数に与える影響を説明するための概略的な説明図である。 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。 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図である。 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図である。 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図である。 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。 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。 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。 本発明の第１実施形態に係るレンズユニットにおける連結部の配置位置を説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態に係る駆動装置の構成を示す概略的なブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る駆動波形を示す概略的な波形図である。 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。 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。 本発明の第１実施形態に係る電圧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。 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。 本発明の第１実施形態に係るスイッチング信号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。 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。 比較例に係るカメラモジュールを示す概略図である。 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。 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。 本発明の第１実施形態に係る伝達軸の構成材料毎の物性を示す表である。 本発明の第１実施形態に係る伝達軸の構成材料毎の物性及び駆動装置に組み込んだ場合の評価結果を示す表である。 実施例に係る駆動装置の評価結果を説明するための説明図である。 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。

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。

〔第１実施形態〕
以下、図１乃至図２７を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。

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、透明基板（平板部材）１３、筐体（外囲器）２０、レンズユニット（レンズ部品）３０、及び蓋５０（外囲器）を有する。図６及び図７に示すように、カメラモジュール１５０は、イメージセンサ（撮像素子、撮像手段）１２を更に備える。

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、イメージセンサ１２、及び透明基板１３が配置されている。イメージセンサ１２上には、透明基板１３、筐体２０、レンズユニット３０、及び蓋５０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５参照）からみて移動しない固定側部材として機能する。

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１２に入力する制御信号、及びイメージセンサ１２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及び機械的に固定するための接続部分を形成する。

イメージセンサ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イメージセンサである。イメージセンサ１２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。各画素で光電変換をすることによって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。透明基板１３の上面視形状は方形である。透明基板１３の背面には、イメージセンサ１２がバンプ接続している。

筐体２０は、配線基板１０上に実装される。筐体２０は、透明基板１３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、黒色の接着剤を介して配線基板１０に固定されている。筐体２０は、例えば、黒色の樹脂がモールド成形されて製造される。

蓋５０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５０は、好適には、ネジによって筐体２０に取り付けられる。蓋５０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５０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１２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５０は、例えば、樹脂がモールド成形されて製造される。

図３に示すように、レンズユニット３０は、レンズホルダ（保持体）３１、ピエゾ素子（圧電素子）４２、伝達軸（駆動軸）４４、及び軸保持部４５を有する。レンズホルダ３１は、レンズＬ１〜Ｌ３を保持している（図５参照）。レンズホルダ３１の外周には、伝達軸４４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４４を固定支持する支持板３２ａ、３２ｂを有する。なお、軸保持部４５を含めないで、レンズユニット３０と把握しても良い。

レンズユニット３０は、ピエゾ素子４２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４５は、筐体２０に対して固定されており、ピエゾ素子４２の駆動に応じて移動することはない。イメージセンサ１２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１２の撮像面に結像させることができる。

伝達軸４４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。軸保持部４５は、ｙ軸に沿って摺動可能な状態で伝達軸４４を保持している。伝達軸４４と軸保持部４５とは、互いに摩擦係合状態にある。

ピエゾ素子４２及び伝達軸４４は、接着剤を介して互いに固着している。伝達軸４４は、レンズホルダ３１に対して固設されている。具体的には、伝達軸４４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。ピエゾ素子４２を筐体２０に対して固定する場合には、筐体２０に対してピエゾ素子４２を適切に配置することができない場合がある。また、伝達軸４４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４４を固定する。従って、筐体２０に対するピエゾ素子４２又は伝達軸４４の配置誤差が問題となることはない。

レンズホルダ３１、ピエゾ素子４２、及び伝達軸４４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４５に対して相対的に移動可能となっている。

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４２はＹ軸方向に伸縮する。なお、ピエゾ素子４２に対するリード線７２の接続態様については後述する。

伝達軸４４は、ｙ軸方向を長手方向とする棒状体である。伝達軸４４は、接着剤を介して、ピエゾ素子４２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４４をピエゾ素子４２に対して固定しても構わない。なお、ピエゾ素子４２と伝達軸４４を連結させる方法は任意である。両者の嵌め合いによって、伝達軸４４とピエゾ素子４２とを連結させても良い。

伝達軸４４は、ピエゾ素子４２で生じた振動を軸保持部４５に伝達する。軸保持部４５は、摺動可能な状態で伝達軸４４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４２で生じた振動によって、ピエゾ素子４２、伝達軸４４、及びレンズホルダ３１が、筐体２０及び軸保持部４５に対して変位する。

伝達軸４４は、軽量でかつ剛性が高いことが望ましい。伝達軸４４は、比重２．１以下の材料からなる。より好ましくは、伝達軸４４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４４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。

伝達軸４４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。

図４に示す材料で伝達軸４４を形成し、試作した伝達軸４４の固有の共振周波数を測定した。なお、本願でいう固有の共振周波数とは、伝達軸４４それ自体が有する固有の共振周波数である。具体的には、伝達軸４４を宙吊り状態とし、伝達軸４４に電圧波形を入力することで、伝達軸４４の固有の共振周波数は測定される。

図４に示すように、ガラス状炭素、エポキシ樹脂、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス（ＳＵＳ）、燐青銅、ポリアセタールの順で、伝達軸固有の共振周波数が低くなる。上述のようにガラス状炭素が成形された伝達軸４４によれば、スイッチング信号の周波数帯域を拡大することができた。従って、同様の結果を得るためには、伝達軸４４の固有の共振周波数が２００Ｈｚ以上に設定すれば良いことが推測できる。このように伝達軸４４の固有の共振周波数が２００Ｈｚ以上（より好ましくは共振周波数が２２０Ｈｚ以上、更に好ましくは共振周波数が２４０以上、更に好ましくは２７０Ｈｚ以上）の場合、スイッチング信号の周波数帯域を拡大できると推測できる。

図３に戻り説明する。レンズホルダ３１は、レンズＬ１〜Ｌ３を保持する筒状部材である。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。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４４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。

支持板３２ａ、３２ｂ間には、軸保持部４５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４５を配置した状態で、これらの部材に対して伝達軸４４を挿入する。

支持板３２ａ、３２ｂ間に軸保持部４５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４４を支持しても良い。

支持板３２ａは、伝達軸４４を固定支持する。支持板３２ａに形成された開口は、伝達軸４４の径よりも僅かに広い。支持板３２ｂの孔径は、支持板３２ａと同様とするか、僅かに狭くし、これに伝達軸４４を圧入しても良い。

上述の構成を採用することによって、支持板３２ａ又は支持板３２ｂでレンズＬ１にあわせて伝達軸４４を位置調整することができる。このようにして、レンズホルダ３１を効率的に光軸合わせすることが可能になる。

位置合わせ後、接着剤を適切に選定し、支持板３２と伝達軸４４間を固着すると良い。例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤を採用すると良い。

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。

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。軸保持部４５の構成については後述する。

図５乃至図７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、図６は、カメラモジュール１５０のｘ６−ｘ６間の概略的な断面図である。図７は、ｘ７−ｘ７間の概略的な断面図である。

図６及び図７に示すように、ピエゾ素子４２と伝達軸４４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。

イメージセンサ１２は、透明基板１３に対してバンプ実装されている。透明基板１３とイメージセンサ１２間には、複数の半田バンプ（不図示）が配置される。透明基板１３に半田バンプを形成し、この上にイメージセンサ１２を実装することで、透明基板１３とイメージセンサ１２とが積層される。なお、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。このようにして、イメージセンサ１２と透明基板１３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１２の撮像面（受光面）は、透明基板１３側に配置されている。

イメージセンサ１２と透明基板１３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１２と透明基板１３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１２と透明基板１３との離間距離が平均化される。

透明基板１３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１３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１２は、透明基板１３を介して、配線基板１０に対して電気的に接続される。

透明基板１３と配線基板１０間の半田バンプによって、イメージセンサ１２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１３と配線基板１０間の半田バンプは、イメージセンサ１２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。

筐体２０の上部空間及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が形成されている。これによって、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。なお、リブ２２ａ、２２ｂを設けずに直接的に筐体２０で上方向から透明基板１３の配置位置を規制しても良い。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。開口ＯＰ１は、光学的な意味での開口であれば足りる。

透明基板１３を好適に位置決めするために、透明基板１３の側面に対向するリブ（不図示）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１３上に配置するときに、好適に横方向から透明基板１３の配置位置を規制することができ、透明基板１３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１３の配置位置を規制しても良い。

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。

図８乃至図１１を参照して更に説明する。

図８及び図９に示すように、軸保持部４５は、本体部４５ｈ、押え板（板状部材）４５ｐ、ばね（弾性体）４５ｑ、及び押え板（板状部材）４５ｒを有する。伝達軸４４から離間する方向に、押え板４５ｐ、ばね４５ｑ、押え板４５ｒがこの順で配置される。

ばね４５ｑは、一般的なコイルバネである。ばね４５ｑの径は、押え板４５ｐの径と略同一又は若干小さい。なお、ばね４５ｑ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４５ｈは、樹脂が金型で成形されて製造される。例えば、押え板４５ｐ、４５ｒは、金属板又は樹脂板のプレス成型によって製造される。

図８に示すように、押え板４５ｐの軸線Ｌｘ１に沿う幅、押え板４５ｒ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ばね４５ｑ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。

ばね４５ｑは、レンズホルダ３１から見た伝達軸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。これによって、軸保持部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。

図９に示すように、本体部４５ｈに形成された空間内に、押え板４５ｐ、ばね４５ｑ、及び押え板４５ｒが順に押し込まれる。本体部４５ｈに形成された開口部４５ｈ７に、押え板４５ｐ及びばね４５ｑが収納される。本体部４５ｈに形成された開口部４５ｈ８に、押え板４５ｒが収納される。本体部４５ｈに対して押え板４５ｒを接着固定することで、押え板４５ｐ、ばね４５ｑ、及び押え板４５ｒが位置決めされる。

具体的には、ばね４５ｑは、押え板４５ｒによって本体部４５ｈの空間内に閉じ込められ、抑え板４５ｐを伝達軸４４側へ付勢する。押え板４５ｐは、ばね４５ｑによって伝達軸４４側へ付勢される。伝達軸４４は、押え板４５ｐによって押圧され、突出部４５ｈ３、４５ｈ４に当接する。伝達軸４４は、本体部４５ｈと押え板４５ｐとの間に挟持された状態になる。換言すると、伝達軸４４と軸保持部４５とが互いに摩擦係合した状態になる。

図９に示すように、押え板４５ｐは、左端部４５ｐ３、胴部４５ｐ４、及び右端部４５ｐ５を有する板状部材である。左端部４５ｐ３と右端部４５ｐ５とによって、本体部４５ｈの開口部４５ｈ７に収納された押え板４５ｐの上下（ｙ軸方向）の変位が規制される。左端部４５ｐ３と右端部４５ｐ５は、胴部４５ｐ４よりもｙ軸に沿う幅が狭い。これによって、本体部４５ｈのｙ軸に沿う幅が大きくなることを抑制することができる。本体部４５ｈ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。

なお、押え板４５ｐは、好ましくは、金属材料からなる、と良い。例えば、亜鉛合金、アルミ合金等の金属材料で、押え板４５ｐを形成すると良い。これによって、伝達軸４４と押え板４５ｐ間の摩擦により、押え板４５ｐから磨耗粉が生じることを効果的に抑制できる。

図１０に示すように、本体部４５ｈは、輪状部（軸保持部）４５ｈ１、及び収納部４５ｈ２を有する。輪状部４５ｈ１は、伝達軸４４が挿通される開口を有し、この開口に挿通された伝達軸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る。

輪状部４５ｈ１の内側面には、伝達軸４４に向かって突出する突出部４５ｈ３、４５ｈ４が形成されている。各突出部４５ｈ３、４５ｈ４は、輪状部４５ｈ１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。突出部４５ｈ３、４５ｈ４が樹脂の場合、伝達軸４４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４５ｈ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。

図１０に示すように、伝達軸４４は、本体部４５ｈと押え板４５ｐとの間で、押え板４５ｐ、突出部４５ｈ３、及び突出部４５ｈ４により３点で当接保持される。これによって、伝達軸４４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４４をより安定して保持することができる。

図１０に示すように、本体部４５ｈには、レンズホルダ３１の外周面に応じた曲面４５ｈ２ａが形成されている。これによって、本体部４５ｈの大きさをある程度確保しつつ、レンズホルダ３１を筐体２０に対してより近接して配置することができる。本体部４５ｈには、伝達軸４４から離間する方向に延在するテール部４５ｈ２ｂを有する。テール部４５ｈ２ｂと筐体２０間の嵌め合いによって、本体部４５ｈは筐体２０に対して固定される。

図１１に示すように、軸保持部４５は、筐体２０に対して取り付けられる。筐体２０の内側面には、突起２６ａ、２６ｂが形成されている。上述のテール部４５ｈ２ｂは、突起２６ａ、２６ｂ間に嵌め込まれる。筐体２０に対して軸保持部４５を嵌め合いによって固定することによって、筐体２０に対して軸保持部４５を強固に固定することができる。なお、通常の接着剤を用いて、筐体２０に対して軸保持部４５を固定しても良い。

筐体２０の側壁は、部分的に除去されている。本体部４５ｈを筐体２０に対して取り付けることによって、本体部４５ｈの外側面が筐体２０の外側面と面一となる。このような構成を採用することによって、レンズホルダ３１を筐体２０に対して近接配置することができる。これによって、カメラモジュール１５０の小型化を効果的に図ることができる。なお、図１０から明らかなように、筐体２０の側壁部に形成された開口の幅（ｘ軸に沿う幅）よりも、筐体２０の外側面に面一となる本体部４５ｈの部分の幅（ｘ軸に沿う幅）は広い。これによって、筐体２０の側壁部に開口を形成した場合であっても、外部から異物から筐体２０内に入り込むことを効果的に抑制することができる。

なお、インサート成形を採用することによって、軸保持部４５と筐体２０とを一体的に成形することもできる。この方法では、レンズユニット３０の組み立て完成後に筐体２０を金型で成形する際、金型の一部にレンズユニット３０の軸保持部４５を埋め込み、筐体２０とレンズユニット３０を一体成形する。この場合、上述の嵌合による取り付けよりも筐体２０に対するレンズユニット３０の位置精度を高めることができる。

図１１に示すように、筐体２０は、等しい横幅及び縦幅を有する。筐体２０の上面視形状は正方形状となる。そして、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４５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。

なお、図１１に示すように、筐体２０には、レンズユニット３０の変位を案内するレール２４が形成されている。レンズホルダ３１の外周に形成されたレール受け部３５にレール２４は受け入れられ、筐体２０に対してレンズホルダ３１が摺動可能に当接する。ピエゾ素子４２の駆動に応じて、レンズホルダ３１は、レール２４にガイドされて安定して変位することができる。

また、図１１に示すように、ここでは、筐体２０に対して金属板（固定配線部）７１を設け、ピエゾ素子４２と金属板７１間をリード線７２で接続する。これによって、リード線７２の長さを短くし、金属板７１に対してリード線７２の端部を簡易に半田付けすることができる。筐体２０の内部から外部へリード線７２を引き出す必要がないため、リード線７２の引き回しに要する時間を効果的に短縮することができる。圧電素子４２を配置した隅部の隣の隅部に金属板７１を配置することによって、リード線７２の長さを効果的に短くすることができる。

図１２を参照して、連結部３２の配置位置について説明する。

本実施形態では、軸保持部４５を中心として伝達軸４４が傾斜してしまう可能性がある。このような場合、レンズＬ１〜Ｌ３の光軸も、同様に、傾斜してしまう可能性がある。レンズＬ１は、調芯工程を経てレンズホルダ３１内に位置決めされたものである。従って、レンズＬ１の相対位置がずれると、取得画像の品質が劣化してしまうおそれがある。

なお、軸保持部４５は、上述のように伝達軸４４の付勢に基づいて、伝達軸４４を保持している。従って、アクチュエータの動作時、図１２に模式的に示すように、伝達軸４４が揺動してしまうことが懸念される。本実施形態では、装置の小型化のために、レンズホルダ３１から見た伝達軸４４の配置方向に対して９０度を成す方向へ押え板４５ｐを付勢する。従って、軸保持部４５を中心として伝達軸４４が傾斜してしまいやすい。

本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、レンズＬ１に対応づけて連結部３２を配置する。これによって、軸保持部４５を中心として伝達軸４４が傾斜することに伴って、取得画像の品質が劣化することを効果的に抑制することができる。なお、図１２（ａ）に示すとき、レンズＬ１は、支持板３２ａと支持板３２ｂ間に配置されている。

図１２（ｂ）に示す場合、連結部３２は、レンズＬ１に対応づけて配置されていない。この場合、軸保持部４５を中心として伝達軸４４が傾斜してしまうことに伴って、取得画像の品質が劣化してしまうおそれがある。

本実施形態では、上述のように、レンズＬ１に対応づけて連結部３２を配置する。これによって、軸保持部４５を中心として伝達軸４４が傾斜したとしても、レンズＬ１が大きく変位してしまうことを抑制することができる。レンズＬ１の相対位置が大きく変化することを抑制することで、取得画像の品質が劣化してしまうことを効果的に抑制することができる。このように、軸保持部４５を中心とした伝達軸４４の軸ブレに対する耐性をアクチュエータに具備させることができる。

次に、図１３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１３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に接続される。駆動電圧生成回路８１の出力は、振動源８２に接続される。なお、振動源８２は、上述のピエゾ素子４２に等しい。

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の操作に応じて、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からの制御信号に応じて、振動源８２に印加される駆動電圧を生成する。このとき、カメラモジュールのオートフォーカス機能はオン状態にあり、またイメージセンサも撮像モードになっている。なお、振動源８２は、上述のピエゾ素子４２に対応する。

上述の点を前提としたうえで、図１４を参照して、カメラモジュール１５０の動作（特にそのレンズホルダ３１を変位させる動作）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、駆動電圧の波形は任意であり、ノコギリ歯状に限定されるべきではない。

はじめに、図１４（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１４（ａ）に示す場合、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は変位しない。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ってレンズホルダ３１を順方向（物体側）に変位させることができる。

次に、図１４（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１４（ｂ）に示す場合、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は後方に変位する。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って、レンズホルダ３１を逆方向（イメージセンサ側）に変位させることができる。駆動波形は、立上り信号の立上り期間を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

図１５及び図１６を参照して、駆動電圧生成回路８１の回路及びその動作について説明する。

図１５に示すように、駆動電圧生成回路８１は、スイッチング信号生成回路（パルス信号生成回路）８５、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４、電流源ＣＳ１、ＣＳ２、及び電源ＰＳを有する。なお、スイッチング信号生成回路８５には、コントローラ８０の出力が接続される。

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。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の動作状態は、図１６に示すようにスイッチング信号生成回路８５によって制御される。スイッチング信号生成回路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信号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、スイッチング信号がハイレベルのとき、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオン状態となる。スイッチング信号がローレベルのとき、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフ状態となる。

図１６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。

図１７乃至図２０を参照してアクチュエータの動作制御について更に説明する。

図１７に示すように、スイッチング信号生成回路８５の端子Ｔ１からのスイッチング信号ＶＳ１がスイッチＳＷ１に供給され、端子Ｔ２からのスイッチング信号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１７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。

なお、スイッチング信号ＶＳ１とスイッチング信号ＶＳ２は、互いに反転した関係にある。一方のスイッチング信号は、他方のスイッチング信号を反転して生成すれば良いため、スイッチング信号生成回路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。

本実施形態では、スイッチング信号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１８に示すように、ピエゾ素子４２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１７の時刻ｔ１に対応）と時刻ｔ２１（図１７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４５から離間する方向に変位する。時刻ｔ２１以降時刻ｔ２５（図１７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４２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。

本実施形態に係るアクチュエータでは、ピエゾ素子４２が急激に伸張するとき、レンズホルダ３１が軸保持部４５に対して変位する。換言すると、ピエゾ素子４２が緩慢に収縮するとき、レンズホルダ３１は、軸保持部４５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４２を短時間に伸張させると良いと言える。ピエゾ素子４２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、スイッチング信号のデューティー比を小さく設定すると良いと言える。

より具体的には、図１９に示すように、スイッチング信号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１９（ａ）に示すように、ｔａ／Ｔａ＝αにより算出される。図１９（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。

図２０を参照して、スイッチング信号の設定について説明する。なお、図２０では、スイッチング信号のデューティー比を４％〜４０％の範囲とした。また、スイッチング信号の周波数帯は、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。

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。

図２０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、スイッチング信号のデューティー比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。

より好ましくは、スイッチング信号のデューティー比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信号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。

更により好ましくは、スイッチング信号のデューティー比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２０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。

本実施形態では、スイッチング信号のデューティー比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信号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。スイッチング信号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。

なお、図１７に模式的に示すように、デューティー比Ｄは、Ｄ＝Ｄ２／Ｄ１×１００によって算出される。但し、Ｄ２は、スイッチングパルスＳＰのパルス幅に対応する。Ｄ１は、スイッチングパルスＳＰの周期に対応する。

以下、図２１及び図２２を参照して、比較例について説明する。なお、図２２では、図２０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１５と同様の回路を採用するものとする。

図２１に比較例に係るカメラモジュールを示す。図２１に示すように、可動部ＭＵは、レンズホルダ３１と軸保持部４５で形成される。ピエゾ素子４２は、実装基板１０に対して固定されている。伝達軸４４は、ピエゾ素子４２に対して固定されている。ピエゾ素子４２の駆動に応じて、レンズホルダ３１と軸保持部４５とが共に移動する。

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、スイッチング信号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。

図２２に示すように、比較例の場合、スイッチング信号のデューティー比の選択範囲が狭い。また、スイッチング信号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４２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。

図２３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信号を設定した条件で、スイッチング信号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、スイッチング信号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。

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。

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。スイッチング信号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。

次に、図２４乃至図２６を参照して、伝達軸４４の構成について更に説明する。

図２４に示すように、本実施形態では、比重２．１以下の材料で伝達軸４４を形成する。具体的には、ガラス状炭素、ＣＦＲＰ、エポキシ樹脂で伝達軸４４を形成する。これによって、次に説明するように駆動装置の特性を向上させることができる。

実施例として、図２５に示す各材料で伝達軸４４を製造し、これを駆動装置に組み込んだ。なお、本実施例に係る測定条件は次のとおりである。φ１．０ｍｍ、長さ５ｍｍの伝達軸４４を採用した。縦１．２０ｍｍ、横１．２０ｍｍ、高１．２ｍｍ、重さ０．０１ｇのピエゾ素子４２を採用した。伝達軸４４とピエゾ素子４２は接着剤で固定した。なお、伝達軸４４には、レンズホルダ３１を取り付けなかった。伝達軸４４にレンズホルダ３１を取り付ける場合、共振点が変化することが予測されるが、この場合であっても、以下の説明と同様の結論を導くことができると推測できる。

ＣＦＲＰからなる伝達軸４４は、カーボン炭素繊維にプラスチック材料を含浸し、引き抜き、又は押し出し成形をし、その後、研磨、切断により製造した。カーボングラファイト（ガラス状炭素と黒鉛の複合体）からなる伝達軸４４は、プラスチック成形後、高温過熱で炭化し、その後、切断することにより製造した（特許文献６参照）。エポキシ樹脂からなる伝達軸４４は射出成形により製造した。なお、伝達軸４４の製造方法は任意であり、他の製造方法を採用しても良い。

図２５に示すように、共振点が２２０Ｈｚ以上の材料は、ガラス状炭素、ガラス状炭素複合材（黒鉛を含有する）、炭素繊維強化樹脂、エポキシ樹脂復号剤（カーボンフィラーを含有する）、エポキシ樹脂複合材（ガラスビーズを含有する）、及びアルミニウムであった。なお、ここでいう共振点は、駆動装置に組み込んだ状態でピエゾ素子４２を駆動して測定されるものである。

共振周波数が高周波数側にシフトしているか否かという観点から考察すると、比重が小さい材料のほうが共振周波数を高周波側にシフトさせることに効果的であると考えられる。但し、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタールは例外である。

また、同様に、共振周波数が高周波数側にシフトしているか否かという観点から考察すると、弾性率が２０２５ＧＰａ以上の材料のほうが共振周波数を高周波側にシフトさせることに効果的であると考えられる。なお、上述のポリブチレンテレフタレート、ポリアセタールの弾性率は、２０２５ＧＰａ以下である。

図２５に示す各材料で形成した伝達軸４４が組み込まれた駆動装置の動作特性を図２５に示すように◎、○、×の三段階で評価した。なお、◎＞○＞×という関係で駆動装置の動作は良好と評価している。

二重丸◎で示した材料で伝達軸４４を形成した場合、図２６（ａ）に示すように、スイッチング信号のデューティー比の範囲及び周波数帯を広く確保できる。但し、図２６（ａ）では、動作確認が取れた範囲を点線で概略的な囲っている。この点は、図２６（ｂ）でも同様である。また、４４条件個の駆動装置のサンプルのうち、１０条件個以上の駆動装置で動作が確認できれば二重丸◎と評価している。

図２６（ａ）に示すようにスイッチング信号の周波数帯が高周波帯に拡大することで、移動対象物を高速に変位させることができる。また、スイッチング信号の周波数帯が高周波側に拡大することで、スイッチング信号の周波数の変動により駆動装置が動作不良となることを抑制し、駆動装置の信頼性を高めることができる。

図２６（ａ）に示すようにデューティー比の範囲が拡大することで、回路設計時の自由度を高めることができる。また、デューティー比の範囲が拡大することで、デューティー比が意図せずにシフトした際に駆動装置が動作不良となることを抑制し、駆動装置の信頼性を高めることができる。

丸○で示した材料で伝達軸４４を形成した場合、図２６（ｂ）に示すように、図２６（ａ）の場合と比較して、スイッチング信号のデューティー比の範囲及び周波数帯が狭くなる。なお、ここでは、４４条件個の駆動装置のサンプルのうち、１条件個以上１０個条件未満の駆動装置で動作が確認できれば丸○と評価している。バツ×と評価されている場合は、４４個の駆動装置のサンプルのうち、１つも動作確認ができなかった場合である。

比重２．１以下の材料で伝達軸４４を形成すると、駆動装置の特性を良好に設定することができる。より好ましくは、比重２．１以下、弾性率２０２５ＧＰａ以上の材料で伝達軸４４を形成すると良い。更に好ましくは、比重２．１以下、弾性率３０ＧＰａ以上の材料で伝達軸４４を形成すると良い。更に好ましくは、比重１．７以下、弾性率３０ＧＰａ以上の材料で伝達軸４４を形成すると良い。

これによって、共振周波数を高周波側にシフトさせ、駆動装置の動作特性を向上させることが可能になる。具体的には、スイッチング信号をより高周波に設定することで、高速に移動対象物（レンズ）を変位させることが可能になる。

最後に、図２７を参照してカメラモジュール１５０の動作について説明する。

カメラモジュール１５０は、図２７に示す携帯電話（電子機器）９０に組み込まれる。図２７に示すように、携帯電話９０は、上側本体（第１部材）９１、下側本体（第２部材）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。

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帳等が表示される。表示部９４の下には液晶表示装置が組み込まれている。

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。

本実施形態では、上述のように、レンズＬ１に対応づけて連結部３２を配置する。これによって、軸保持部４５を中心として伝達軸４４が傾斜したとしても、取得画像の品質が劣化してしまうことを効果的に抑制することができる。このように、軸保持部４５を中心とした伝達軸４４の軸ブレに対する耐性をレンズ駆動装置に具備させることができる。

また、本実施形態では、ピエゾ素子４２の駆動に応じて、筐体２０からみて、レンズホルダ３１、ピエゾ素子４２、及び伝達軸４４を一緒に変位させる構成を採用する。この場合、伝達軸４４に摩擦係合した軸保持部４５を筐体２０に嵌め込むことで、レンズユニット３０を筐体２０に対して取り付ける。これによって、カメラモジュール１５０の組み立てを簡素化することができる。また、レンズユニット３０単位での商品化を実現することができる。

また、本実施形態では、カメラモジュール１５０が組み立てられた状態のとき、ピエゾ素子４２は伝達軸４４により支持され、筐体２０の上部空間内で宙吊り状態にある。換言すると、ピエゾ素子４２は、筐体２０に対して直接的に当接していない。これによって、ピエゾ素子４２を固定するための構造を省略することができ、カメラモジュール１５０の小型化を図ることができる。また、ピエゾ素子４２を固定させるための工程（筐体への接着工程、伝達軸への錘の配置工程等）を不要にすることができる。

ピエゾ素子４２を宙吊り状態にしたとしてもレンズホルダ３１の変位は妨げられない。一般的に、効率的に移動対象物を変位させるためには、振動源として機能するピエゾ素子４２を他の部材（筐体等）に機械的に固定し、伝達軸４４をフリーな状態にすることが必要と考えられている。本発明者らの検討により、ピエゾ素子４２自身の重さによってピエゾ素子４２が空間内で固定されているとみなしたとしてもアクチュエータの機能は妨げられないことが明らかになった。従って、ピエゾ素子４２を宙吊り状態にしたとしてもレンズホルダ３１を変位させることは妨げられない。

本実施形態では、配線基板１０に対する筐体２０の実装時、金属板７１は、配線基板１０の配線パッドに対して接続される。従って、金属板７１と配線基板１０間の電気的な接続は簡易に確保することができる。別途、配線基板１０に対して金属板７１を半田付けしても良い。予め配線基板１０又は金属板７１に半田を塗布しておき、配線基板１０上に筐体２０を実装した状態で過熱し、配線基板１０に対して金属板７１を半田付けしても良い。

本実施形態では、ピエゾ素子４２が配置されない筐体２０の隅部に対して金属板７１を配置する。これによって、金属板７１の配置に伴い筐体２０が大型化することを回避することができる。更に、本実施形態では、ピエゾ素子４２が配置された筐体２０の隅部の隣の隅部に対して金属板７１を配置する。これによって、リード線７２の長さを極力短くすることができる。

本実施形態では、ピエゾ素子４２の駆動に応じてピエゾ素子４２自体が変位する。ピエゾ素子４２に一端が固着したリード線７２も、ピエゾ素子４２の駆動に応じて変位する。従って、ピエゾ素子４２が変位する範囲に応じた遊びの長さをリード線７２に持たせると良い。

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。

１５０ カメラモジュール

１０ 配線基板
１１ コネクタ
１２ イメージセンサ
１３ 透明基板
１５ 補強板
２０ 筐体
２２ 隔壁部
２２ａ リブ
２４ レール
２６ａ 突起

３０ レンズユニット
３１ レンズホルダ
３２ 平板部
３２ａ 支持板
３２ｂ 支持板
３３ 伝達軸
３５ レール受け部
４２ ピエゾ素子
４４ 伝達軸
４５ 軸保持部
４５ｈ 本体部
４５ｈ１ 輪状部
４５ｈ２ 収納部
４５ｈ２ａ 曲面
４５ｈ２ｂ テール部
４５ｈ３ 突出部
４５ｈ４ 突出部
４５ｈ７ 開口部
４５ｈ８ 開口部
４５ｐ 押え板
４５ｐ３ 左端部
４５ｐ４ 胴部
４５ｐ５ 右端部
４５ｒ 押え板

５０ 蓋

７１ 金属板
７２ リード線

８０ コントローラ
８１ 駆動電圧生成回路
８２ 振動源
８５ スイッチング信号生成回路

Claims (13)

1. 複数のレンズを保持したレンズ保持体と、
   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、
   前記レンズ保持体に対して前記駆動軸が連結した連結部と、
   摺動可能な状態で前記駆動軸を保持する軸保持部と、
   を備え、
   前記連結部は、複数の前記レンズのうち最も位置精度が要求される第１レンズに対応づけて配置されている、レンズ駆動装置。
2. 前記第１レンズは、他のレンズと比較して最も物体側に配置されており、
   前記連結部は、前記圧電素子よりも物体側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記連結部は、前記駆動軸を固定支持した複数の支持部を備え、
   前記軸保持部は、複数の前記支持部間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記軸保持部は、前記駆動軸の付勢に基づいて前記駆動軸を保持してい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レンズ駆動装置。
5. 前記駆動軸及び前記圧電素子は、前記レンズ保持体の移動方向へ前記レンズ保持体よりも突出していない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レンズ駆動装置。
6. 前記レンズ保持体を外囲すると共に、前記軸保持部が設けられた外囲器を更に備え、
   前記軸保持体は、前記外囲器の外周面の一部を構成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
7. 前記駆動軸は、比重２．１以下の材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
8. 前記駆動軸は、弾性率２０ＧＰａ以上の材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
9. デューティー比が１０％以下のパルス信号に基づいて、前記駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路を更に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
10. 前記駆動電圧生成回路は、
    前記パルス信号を生成するパルス信号生成回路と、
    前記パルス信号生成回路の出力に応じて動作状態が決定付けられる複数のスイッチング素子と、
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
11. 前記レンズ保持体は、前記駆動電圧の電圧値が相対的に短時間に第１電圧レベルと第２電圧レベル間を変化する第１期間に前記軸保持部に対して変位し、前記駆動電圧の電圧値が相対的に長い時間をかけて前記第１電圧レベルと前記第２電圧レベル間を変化する第２期間に前記軸保持部に対して実質的に変位しないことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置と、
    複数の前記レンズ夫々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。
13. 請求項１２に記載の画像取得装置を備える電子機器。

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