JP2003032537A - 撮像素子移動装置及び電子カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化・薄型化に適した撮像素子移動装置で
あって、撮像素子を大きく移動させることが可能な撮像
素子移動装置を提供する。 【解決手段】 レンズ系を介して得られる光学像を撮像
する撮像素子１１と、配線材として撮像素子１１に接続
されるとともに、撮像素子１１を定位置に付勢するフレ
キシブル・プリント基板１２ａ及び１２ｂと、発生した
変位を、フレキシブル・プリント基板１２ａ及び１２ｂ
を介して撮像素子１１に伝達することにより撮像素子１
１を光学軸方向に移動させる圧電アクチュエータ１３ａ
及び１３ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子カメラ等にお
いて撮像素子を移動させて焦点を調節する装置に関し、
特に、小型化かつ薄型化に適した撮像素子移動装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等
の電子カメラは、さらなる小型化・薄型化が望まれてい
る。例えば、携帯電話機やＰＤＡ（携帯情報端末）等に
電子カメラを組み込み、音声や文字データだけでなく、
映像や画像についてもリアルタイムに送受信したいとの
要望がある。

【０００３】電子カメラの小型化を図る従来の技術とし
て、例えば、特開平５−４８９５７号公報に開示された
「ビデオカメラ」がある。このビデオカメラは、フォー
カスレンズを動かす代わりに、圧電アクチュエータによ
って撮像素子を光学軸方向に移動させることで合焦を行
っている。これによって、合焦のための駆動機構が不要
となり、部品点数が少なくなるために、ビデオカメラの
小型化が図られるというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、圧電アクチュエータによって直接、
撮像素子を移動させているので、圧電アクチュエータが
発生した変位量だけ撮像素子を移動させるに止まり、そ
の移動距離が充分ではないという問題がある。そのため
に、合焦の能力が限定され、適用可能なレンズの種類
（焦点距離の範囲）が限られたものとなり、電子カメラ
の用途も限定されてしまう。

【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に鑑
みてなされてものであり、小型化・薄型化に適した撮像
素子移動装置であって、圧電アクチュエータによって直
接、撮像素子を移動させる場合よりも大きな距離を移動
させることが可能な撮像素子移動装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る撮像素子移動装置は、レンズ系を介し
て得られる光学像を撮像する撮像素子と、配線材として
前記撮像素子に接続されるとともに、前記撮像素子を定
位置に付勢するフレキシブル回路基板と、発生した変位
を、前記フレキシブル回路基板を介して前記撮像素子に
伝達することにより前記撮像素子を光学軸方向に移動さ
せる圧電アクチュエータとを備えることを特徴とする。

【０００７】そして、前記圧電アクチュエータは、その
一部が前記フレキシブル回路基板に固定され、前記フレ
キシブル回路基板をたわみ板として変形させることによ
り前記撮像素子を移動させる。

【０００８】また、前記圧電アクチュエータは、２以上
の独立した部分圧電アクチュエータの集まりからなり、
前記撮像素子移動装置は、さらに、光学軸に対する前記
撮像素子の撮像面の向きを検知する方向センサーと、前
記撮像素子の撮像面が光学軸と直交するように、前記方
向センサーからの信号に基づいて、前記２以上の部分圧
電アクチュエータそれぞれを独立して駆動する信号を発
生する駆動制御回路とを備えてもよい。

【０００９】さらに、本発明は、上記撮像素子移動装置
と、前記撮像素子移動装置の圧電アクチュエータを駆動
する信号を発生する駆動回路と、シャッターボタンと、
前記シャッターボタンが押下されたときに、前記撮像素
子移動装置の撮像素子が合焦位置に移動するように前記
駆動回路から前記信号を発生させた後に、前記撮像素子
に結像された光学像を読み出す制御回路とを備えること
を特徴とする電子カメラとして実現してもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１
の実施の形態における撮像素子移動装置１０の外観図で
ある。この撮像素子移動装置１０は、圧電アクチュエー
タによって間接的に撮像素子を移動させることによって
広い範囲にわたって焦点調節を行う小型（例えば、約１
ｃｍ四方）の撮像装置であり、図１（ａ）の斜視図に示
されるように、ＣＣＤやＣＭＯＳ受像素子（イメージセ
ンサ）等の撮像素子１１と、その電気接続用フレキシブ
ル・プリント基板１２ａ及び１２ｂと、撮像素子１１を
光学軸方向に移動させる駆動体である圧電アクチュエー
タ１３ａ及び１３ｂと、圧電アクチュエータ１３ａ及び
１３ｂの変位をフレキシブル・プリント基板１２ａ及び
１２ｂに伝達する滑り部材１４ａ及び１４ｂと、フレキ
シブル・プリント基板１２ａ及び１２ｂを滑り部材１４
ａ及び１４ｂに押さえて固定しておくための押さえ板１
７ａ及び１７ｂと、圧電アクチュエータ１３ａ及び１３
ｂの中心位置を固定しておく載置台としての突起部１５
と、ベース基板１６ａ及び１６ｂとから構成されてい
る。

【００１１】ベース基板１６ａ及び１６ｂは、エポキシ
樹脂等の電気絶縁体であり、ベース基板１６ｂの裏面に
は、図１（ｂ）に示されるように、電気接続用の端子が
プリントされている。これらの端子は、ベース基板１６
ｂに形成されたスルーホールを経て、フレキシブル・プ
リント基板１２ａ及び１２ｂ内の配線や、圧電アクチュ
エータ１３ａ及び１３ｂへの配線ケーブル等に接続され
ている。

【００１２】撮像素子１１は、左右に分割して配線を引
き出している２つのフレキシブル・プリント基板１２
ａ、１２ｂの付勢力によって定位置に保持されている。
撮像素子１１から左右に延びた２つのフレキシブル・プ
リント基板１２ａ及び１２ｂは、折り返すように曲げら
れ、その端部が２枚のベース基板１６ａ及び１６ｂに挟
まれて圧着固定されるとともに、その配線の途中におい
て、押さえ板１７ａ及び１７ｂと滑り部材１４ａ及び１
４ｂとに挟まれて固定されている。

【００１３】２つの圧電アクチュエータ１３ａ及び１３
ｂは、積層型の圧電セラミック等であり、電圧が印加さ
れると積層方向に変位を生じる。これらの圧電アクチュ
エータ１３ａ及び１３ｂは、その中心部に、ベース基板
１６ａに固定された突起部１５と噛み合う凹部を有し、
その両端は、滑り部材１４ａ及び１４ｂの側面に接着剤
等で固定されている。

【００１４】滑り部材１４ａ及び１４ｂは、プラスチッ
ク等からなる柱状体であり、その内側面において圧電ア
クチュエータ１３ａ及び１３ｂの端部と固定され、その
上面においてフレキシブル・プリント基板１２ａ及び１
２ｂと固定されているが、その底面においては、ベース
基板１６ａと固定されていない。したがって、滑り部材
１４ａ及び１４ｂは、圧電アクチュエータ１３ａ及び１
３ｂの伸縮運動に連動して、ベース基板１６ａの上面を
滑るようにスライド移動する。

【００１５】図２は、このような構成を有する撮像素子
移動装置１０による焦点調節の動作を説明する図であ
る。図２（ａ）は、圧電アクチュエータ１３ａ及び１３
ｂに電圧が印加されていないアイドル状態における撮像
素子移動装置１０の正面図であり、図２（ｂ）は、圧電
アクチュエータ１３ａ及び１３ｂに電圧が印加され、圧
電アクチュエータ１３ａ及び１３ｂが縮む方向に変位を
生じたときの撮像素子移動装置１０の正面図である。

【００１６】図２（ｂ）に示されるように、電圧が印加
され、圧電アクチュエータ１３ａ及び１３ｂが積層方向
に縮んだ場合には、圧電アクチュエータ１３ａ及び１３
ｂの中央部が突起部１５によって固定されているため
に、圧電アクチュエータ１３ａ及び１３ｂの両端に固定
されていた滑り部材１４ａ及び１４ｂが中央部（突起部
１５）に向けて等しい移動量だけスライド移動する。こ
れら２つの滑り部材１４ａ及び１４ｂが近づくように移
動することで、フレキシブル・プリント基板１２ａ及び
１２ｂがたわみ、撮像素子１１は、上方に押し出される
（光学軸方向のレンズ系に近づく）。

【００１７】つまり、滑り部材１４ａ及び１４ｂがフレ
キシブル・プリント基板１２ａ及び１２ｂを長手方向に
押し縮めように圧迫するので、その長手方向と直交する
光学軸方向に、フレキシブル・プリント基板１２ａ及び
１２ｂが押し出され、変位量が増幅される。これによっ
て、圧電アクチュエータ１３ａ及び１３ｂによる微小な
変位が増幅されて撮像素子１１を移動させることとな
り、圧電アクチュエータによって直接、撮像素子を移動
させる従来の技術に比べ、広い範囲にわたって焦点距離
が変化するレンズ系に対応した焦点調節が可能となる。

【００１８】図３は、この撮像素子移動装置１０の２つ
の圧電アクチュエータ１３ａ及び１３ｂの配置及び電気
的な接続を示す図である。２つの圧電アクチュエータ１
３ａ及び１３ｂは、それぞれ、厚み方向に分極したセラ
ミック板を積み重ねて一体化したものであり、隣り合っ
たセラミック板では分極方向が互いに１８０度異なって
いる。各セラミック板は電気的には並列接続されてお
り、積層軸方向に生じる変位（例えば、数十μｍ）が利
用される。

【００１９】これら２つの圧電アクチュエータ１３ａ及
び１３ｂは、積層軸方向に平行するように配置され、そ
れぞれ、独立した駆動信号（電圧）が印加される。これ
は、圧電アクチュエータ１３ａ及び１３ｂそれぞれでの
発生変位を独立させることで、撮像素子１１の傾き（平
行度）を調整し、撮像素子１１の撮像面を光学軸に直交
させる制御を可能にするためである。

【００２０】図４は、本発明の第２の実施の形態におけ
る撮像素子移動装置２０の外観図である。この撮像素子
移動装置２０は、図１に示された第１の実施の形態にお
ける撮像素子移動装置１０に、シャフト機構（２つのシ
ャフト２２ａ及び２２ｂ、４つのシャフト支持部２１ａ
〜２１ｄ）を付加したものに相当する。このシャフト機
構は、滑り部材１４ａ及び１４ｂがベース基板１６ａ上
をスライド移動する際の移動軸を固定しておくものであ
り、ベース基板１６ａに固定されていない可動部分（圧
電アクチュエータ１３ａ及び１３ｂ、滑り部材１４ａ及
び１４ｂ等）が伸縮運動したときにベース基板１６ａか
ら浮き上がってしまうこと等を防いでいる。

【００２１】２本のシャフト２２ａ及び２２ｂは、プラ
スチック等の棒体であり、滑り部材１４ａ及び１４ｂを
遊貫（遊びがある状態で貫通）し、その両端が、シャフ
ト支持部２１ａ・２１ｃ及び２１ｂ・２１ｄの内側面に
設けられた凹部で軸支されている。

【００２２】図５（ａ）は、図４に示された撮像素子移
動装置２０の正面図、図５（ｂ）は、平面図、図５
（ｃ）は、滑り部材１４ａ（１４ｂ）の平面図、図５
（ｄ）は、滑り部材１４ａ（１４ｂ）の側面図である。
なお、滑り部材１４ａ（１４ｂ）の貫通孔は、図５
（ｄ）に示されるように、シャフト２２ａ及び２２ｂと
密着しているのではなく、２つの圧電アクチュエータ１
３ａ及び１３ｂが異なる変位を発生した場合に滑り部材
１４ａ及び１４ｂが傾くことを考慮し、ベース基板１６
ａと平行する方向に、遊びを有している。

【００２３】図６は、本発明の第３の実施の形態におけ
る撮像素子移動装置３０の外観図である。この撮像素子
移動装置３０は、図４に示された第２の実施の形態にお
ける撮像素子移動装置２０に、渡し板３１等からなる２
種類のセンサー（撮像素子１１の平行度及び移動量を計
測するセンサー）を付加したものに相当する。なお、撮
像素子１１の平行度とは、撮像素子１１の撮像面が光学
軸と直交している程度をいい、撮像素子１１の移動量と
は、撮像素子１１の光学軸上の移動量をいう。

【００２４】渡し板３１は、エポキシ樹脂等の電気絶縁
基板であり、フレキシブル・プリント基板１２ａ及び１
２ｂの長手方向（図示されたＸ軸方向）と直交する方向
（図示されたＹ軸方向）に、撮像素子１１と圧電アクチ
ュエータ１３ａ及び１３ｂとの隙間空間を貫通するとと
もに、その両端が直角に折り曲げられ、ベース基板１６
ａ及び１６ｂの側面に接着材等で固定されている。

【００２５】図７（ａ）は、図６に示された撮像素子移
動装置３０のＡＡ切断面（光学軸を通り、かつ、Ｙ軸に
平行な切断面）での断面図である。なお、この断面図で
は、渡し板３１よりも下方の構成要素は、その図示が省
略されている。

【００２６】撮像素子１１の裏面（あるいは、撮像素子
１１の底面にフレキシブル・プリント基板が貼り付けら
れている場合には、そのフレキシブル・プリント基板の
裏面）と渡し板３１の上面それぞれの３箇所に、銅箔等
の電極が向かい合って貼り付けられ、これによって、Ｙ
軸方向に等間隔で並ぶ３つのコンデンサ３２ａ〜３２ｃ
が形成されている。

【００２７】３つのコンデンサ３２ａ〜３２ｃは、電極
間距離に依存して容量が変化することを利用した距離
（位置）センサーとしての機能を果たしている。具体的
には、コンデンサ３２ａとコンデンサ３２ｃは、Ｙ軸方
向における撮像素子１１の平行度を検出するセンサーの
役割を果たし、一方、コンデンサ３２ｂは、撮像素子１
１の光学軸方向における変位量を検出するセンサーの役
割を果たしている。

【００２８】図７（ｂ）は、これらのコンデンサ３２ａ
〜３２ｃをセンサーして撮像素子１１の平行度及び変位
量を計測する回路の例である。ここでは、定電流源及び
差動増幅器等を用いて２つの容量電圧変換器３３ａ及び
３３ｃと加算器３４を構成することで、２つのコンデン
サ３２ａ及び３２ｃの容量差に相当する電圧を方向信
号、即ち、撮像素子１１のＹ軸方向における平行度を示
す信号として出力している。同様に、１つの容量電圧変
換器３３ｂを用いることで、コンデンサ３２ｂの容量に
相当する電圧を変位信号、即ち、撮像素子１１の光学軸
方向における位置を示す信号として出力している。

【００２９】このようにして得られた方向信号の大きさ
に依存させて２つの圧電アクチュエータ１３ａ及び１３
ｂそれぞれに印加する電圧を決定することで、撮像素子
１１をＹ軸方向について平行に保持することが可能とな
る。

【００３０】図８（ａ）は、本発明の第４の実施の形態
における撮像素子移動装置４０の外観図である。この撮
像素子移動装置４０は、Ｙ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向
についても撮像素子１１の傾きを調整することが可能な
装置であり、撮像素子１１の４辺から四方に分割して
（点対称に）配線を引き出している４つのフレキシブル
・プリント基板１２ａ〜１２ｄと、それらフレキシブル
・プリント基板１２ａ〜１２ｄに挟持して固定された４
組の滑り部材４１ａ〜４１ｄ及び押さえ板４２ａ〜４２
ｄ等を備える。

【００３１】図８（ｂ）は、この撮像素子移動装置４０
の平面図（ここでは、撮像素子１１とフレキシブル・プ
リント基板１２ａ〜１２ｄの図示が省略されている）で
ある。ベース基板１６ａの中心部には、正四角柱の突起
部４４が固着されている。その突起部４４の４つの側面
には、積層型の圧電アクチュエータ４３ａ〜４３ｄの一
端が固定され、各圧電アクチュエータ４３ａ〜４３ｄの
他端（先端）には、滑り部材４１ａ〜４１ｄが固定され
ている。

【００３２】４つの圧電アクチュエータ４３ａ〜４３ｄ
は、それぞれ別個の駆動信号によって駆動されるよう
に、独立した配線が施されている。これによって、４つ
の圧電アクチュエータ４３ａ〜４３ｄを独立に駆動する
ことで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２次元について、撮像
素子１１の傾きを調整し、より完全な平行度を維持する
制御が可能となる。

【００３３】なお、このような４つの独立した圧電アク
チュエータは、積層型に限られるものではなく、バイモ
ルフ型であってもよい。図９は、バイモルフ型の４組の
圧電アクチュエータ５５ａ及び５５ｂ、５６ａ及び５６
ｂ、５７ａ及び５７ｂ、５８ａ及び５８ｂを備える撮像
素子移動装置５０の構成例を示す。図９（ａ）は、その
撮像素子移動装置５０の平面図（ここでは、撮像素子１
１の図示が省略されている）であり、図９（ｂ）は、図
９（ａ）に示された撮像素子移動装置５０のＢＢ切断面
での断面図であって、４組の圧電アクチュエータ５５ａ
〜５８ｂに電圧が印加されていないとき、図９（ｃ）
は、４組の圧電アクチュエータ５５ａ〜５８ｂに電圧が
印加され、撮像素子１１が持ち上げられたときの同断面
図である。

【００３４】４組の圧電アクチュエータ５５ａ及び５５
ｂ、５６ａ及び５６ｂ、５７ａ及び５７ｂ、５８ａ及び
５８ｂは、一端が突起部５３に固定され、他端（先端）
が自由端（片持ち）となって撮像素子１１を支えてお
り、卍型に配置されている。これは、限られた空間に、
ストロークの長い４組のバイモルフ型圧電アクチュエー
タを収納させるためであり、小さいサイズ（体積）であ
りながら大きな変位（例えば、１００μｍ等の増幅され
た変位）を発生することが可能となる。

【００３５】なお、これら圧電アクチュエータの各スト
ロークを構成している直線部分は、図９（ｃ）に示され
るように、電圧が印加されたときに、Ｓ字状にたわむよ
うに、長手方向の中間位置を境に、分極方向の異なる圧
電セラミックがつなぎ合わされている。このようなＳ字
駆動によって、電圧が印加されたときに、圧電アクチュ
エータの各ストロークの先端がねじれてしまうことが防
止され、撮像素子１１は、その平行度を保持したまま上
方に持ち上げられる。

【００３６】また、バイモルフ型の圧電アクチュエータ
を用いた他の例として、図１０（ａ）の平面図（ここで
は、撮像素子１１の図示が省略されている）及び図１０
（ｂ）の正面図に示された撮像素子移動装置６０として
もよい。この撮像素子移動装置６０は、図１に示された
第１の実施の形態における撮像素子移動装置１０におけ
る２つの積層型圧電アクチュエータ１３ａ及び１３ｂを
２組のバイモルフ型圧電アクチュエータ６１ａ及び６１
ｂ、６２ａ及び６２ｂに置き換えた構造を有する。ここ
では、バイモルフ型圧電アクチュエータ６１ａ及び６１
ｂ、６２ａ及び６２ｂは、背面が突起部６３に固定さ
れ、Ｓ字駆動によって、光学軸と直交する方向に変位を
発生し、押し部材６４ａ〜６４ｄを介して滑り部材１４
ａ及び１４ｂを移動させ、さらにフレキシブル・プリン
ト基板１２ａ及び１２ｂを介して撮像素子１１を光学軸
方向に移動させる。

【００３７】さらに、バイモルフ型の圧電アクチュエー
タを用いた他の例として、図１１（ａ）の平面図（ここ
では、撮像素子１１の図示が省略されている）及び図１
１（ｂ）の正面図に示される撮像素子移動装置７０とし
てもよい。ここでは、４組の圧電アクチュエータ７１ａ
及び７１ｂ、７２ａ及び７２ｂ、７３ａ及び７３ｂ、７
４ａ及び７４ｂが、それぞれ、支柱７５、７６、７７、
７８に支えられて固定され、他端が自由端（片持ち）と
なって変位を発生し、挟み板７９ａ〜７９ｄで固定され
たフレキシブル・プリント基板１２ａ及び１２ｂの撓み
具合を変化させる。つまり、圧電アクチュエータ７１ａ
及び７１ｂ、７２ａ及び７２ｂ、７３ａ及び７３ｂ、７
４ａ及び７４ｂは、光学軸と平行する方向に変位を発生
し、フレキシブル・プリント基板１２ａ及び１２ｂを介
して、撮像素子１１を光学軸方向に移動させる。このと
き、フレキシブル・プリント基板１２ａ及び１２ｂは、
Ｓ字状に大きく撓んだ状態から、少しだけ撓んだ状態に
引き伸ばされるので（角度変化が利用され）、圧電アク
チュエータ７１ａ及び７１ｂ、７２ａ及び７２ｂ、７３
ａ及び７３ｂ、７４ａ及び７４ｂの先端部での変位が増
幅され、撮像素子１１が大きく持ち上げられる。

【００３８】図１２は、以上のような本発明に係る撮像
素子移動装置１０〜７０を電子機器に適用した例を示す
図である。図１２（ａ）は、本発明に係る撮像素子移動
装置を備えた電子カメラが組み込まれた携帯電話機８０
の外観図であり、液晶表示画面の上部に、光学像を取り
込む電子カメラのレンズ８１が設けられている。図１２
（ｂ）は、本発明に係る撮像素子移動装置を備えた電子
カメラが組み込まれたＰＤＡ（携帯情報端末）９０の外
観図であり、液晶表示画面の上部に、光学像を取り込む
電子カメラのレンズ９１が設けられている。

【００３９】図１３は、図１２（ｂ）に示されたＰＤＡ
９０の構成（電子カメラに関連する要素だけ）を示す図
である。このＰＤＡ９０は、第３の実施の形態における
撮像素子移動装置３０と、レンズ９１と、ＬＣＤ９２
と、シャッターボタン９３と、駆動回路９４と、制御回
路９５と、メモリ９６とからなる電子カメラを備える。

【００４０】レンズ９１は、フォーカスレンズやズーム
レンズ等であり、ＬＣＤ９２は、液晶表示装置であり、
シャッターボタン９３は、押しボタンであり、メモリ９
６は、画像データを保存する半導体メモリカード等であ
る。

【００４１】駆動回路９４は、Ｄ／Ａ変換器や電圧源回
路等からなり、制御回路９５からの指示に基づいて、撮
像素子移動装置３０の２つの圧電アクチュエータ１３ａ
及び１３ｂそれぞれに駆動信号１及び２を出力すること
で、撮像素子１１を光学軸方向に前後移動させて焦点調
節をしたり、撮像素子１１が光学軸に対して直交するよ
うに平行度を維持したりする。

【００４２】制御回路９５は、ＣＰＵ、プログラムを格
納したＲＯＭ及びＡ／Ｄ変換器等からなり、撮像素子１
１からの方向信号に基づいて（方向信号の大きさがゼロ
となるように）、駆動回路９４から出力される２つの駆
動信号１及び２のバランスについての指示を駆動回路９
４に与えたり、撮像素子１１からの変位信号に基づい
て、合焦のための指示を駆動回路９４に与えたり、シャ
ッターボタン９３からの押下信号に基づいて、撮像素子
１１に結像された画像を画像信号として読み出し、デジ
タルＲＧＢ等の画像データに変換してメモリ９６に格納
したり、メモリ９６に格納された画像データを読み出し
てＬＣＤ９２に転送したりする。

【００４３】なお、制御回路９５は、シャッターボタン
９３が半分だけ押下されたときに、駆動回路９４を制御
することによって撮像素子１１を前後移動させて焦点調
節を行い、その後、シャッターボタン９３が完全に押下
されたときに、撮像素子１１からの画像信号を取り込ん
でいる。これによって、シャッターボタン９３を押下す
る１つの動作だけで、自動焦点調節と画像取り込みの２
つの動作を連動させることができる。

【００４４】以上のように、本発明に係る撮像素子移動
装置によれば、フレキシブル・プリント基板が３つの役
割、即ち、(i)撮像素子からの配線の引き出しと、(ii)
圧電アクチュエータが発生した変位を増幅して撮像素子
に伝達する役割と、(iii)圧電アクチュエータを定位置
に付勢しておくバネ部材としての役割とを果たしてい
る。これによって、簡易な構造であるにも拘わらず、撮
像素子を大きく移動させることができるとともに、撮像
素子の向き等を安定化させることができ、小型で、か
つ、広い範囲にわたって正確な焦点調節ができる電子カ
メラが実現される。

【００４５】以上、本発明に係る撮像素子移動装置につ
いて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、こ
れらの実施の形態に限定されるものではない。

【００４６】例えば、図２に示された撮像素子移動装置
１０では、電圧の印加によって圧電アクチュエータ１３
ａ及び１３ｂが収縮し、それによって、撮像素子１１が
前面に押し出され、レンズ系に近い位置に移動したが、
逆の方向に移動させる構造としてもよい。例えば、図２
（ｂ）に示された状態がアイドル状態（圧電アクチュエ
ータ１３ａ及び１３ｂに電圧が印加されていない状態）
とし、図２（ａ）に示された状態が駆動状態（圧電アク
チュエータ１３ａ及び１３ｂに電圧が印加されている状
態）となるように、フレキシブル・プリント基板１２ａ
及び１２ｂの取り付け状態や印加電圧の極性等を変更す
ることができる。

【００４７】また、第１〜第４の実施の形態における特
徴を任意に組み合わせることで、さらに異なる形態の撮
像素子移動装置が実現される。例えば、図８に示された
撮像素子移動装置４０に、図６に示された渡し板３１を
付加し、撮像素子１１のＸ軸及びＹ軸方向の傾きを検出
する４つのコンデンサを設けることによって、撮像素子
１１の傾きを高い精度で検出し、より完全な平行度を保
持する制御が可能となる。

【００４８】また、撮像素子の傾きや移動量（位置）に
ついては、コンデンサをセンサーとする電気的な検出方
式だけでなく、光の反射による光学的な検出方式や、撮
像素子からの画像信号に含まれる周波数成分による検出
方式等を採用してもよい。そして、これら各種センサー
を撮像素子上に搭載し、さらなる小型化を図ってもよ
い。

【００４９】また、フレキシブル・プリント基板やベー
ス基板の空き領域に、各種検出回路、駆動回路、制御回
路等を形成しておいたり、メモリＩＣ等を搭載しておい
たりすることで、電子カメラとして必要な機能を併せ持
つ高機能でコンパクトな撮像素子移動装置（電子カメラ
モジュール）を実現することもできる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る撮像素子移動装置は、レンズ系を介して得られる
光学像を撮像する撮像素子と、配線材として前記撮像素
子に接続されるとともに、前記撮像素子を定位置に付勢
するフレキシブル回路基板と、発生した変位を、前記フ
レキシブル回路基板を介して前記撮像素子に伝達するこ
とにより前記撮像素子を光学軸方向に移動させる圧電ア
クチュエータとを備えることを特徴とする。これによっ
て、フレキシブル回路基板は、配線材とバネ材とを兼ね
備えることとなり、撮像素子移動装置のコンパクト化が
図られる。

【００５１】そして、前記圧電アクチュエータは、その
一部が前記フレキシブル回路基板に固定され、前記フレ
キシブル回路基板をたわみ板として変形させることによ
り前記撮像素子を移動させる。これによって、圧電アク
チュエータが発生した変位は、フレキシブル回路基板に
よって増幅されて撮像素子に伝達されるので、合焦能力
の高い撮像素子移動装置が実現される。

【００５２】また、前記圧電アクチュエータは、２以上
の独立した部分圧電アクチュエータの集まりからなり、
前記撮像素子移動装置は、さらに、光学軸に対する前記
撮像素子の撮像面の向きを検知する方向センサーと、前
記撮像素子の撮像面が光学軸と直交するように、前記方
向センサーからの信号に基づいて、前記２以上の部分圧
電アクチュエータそれぞれを独立して駆動する信号を発
生する駆動制御回路とを備える構成としてもよい。これ
によって、撮像素子の位置に拘わらず、常に撮像面を光
学軸と直交させることが可能となり、高い精度での焦点
調節が可能となる。

【００５３】以上のように、本発明により、簡易な構造
であるにも拘わらず、撮像素子を大きく移動させること
が可能な撮像素子移動装置が実現され、特に、携帯用電
子機器に組み込む小型・薄型で、かつ、高機能な電子カ
メラに適用することができ、その実用的価値は極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における撮像素子移
動装置の外観図である。

【図２】（ａ）は、同撮像素子移動装置の圧電アクチュ
エータに電圧が印加されていないアイドル状態、（ｂ）
は、圧電アクチュエータに電圧が印加され駆動されたと
きの状態を示す。

【図３】同撮像素子移動装置の２つの圧電アクチュエー
タの配置及び電気的な接続を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における撮像素子移
動装置の外観図である。

【図５】（ａ）は、同撮像素子移動装置の正面図、
（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、その滑り部材の平面図、
（ｄ）は、その滑り部材の側面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態における撮像素子移
動装置の外観図である。

【図７】（ａ）は、図６におけるＡＡ切断面での断面
図、（ｂ）は、（ａ）に示されたコンデンサをセンサー
して撮像素子の平行度及び変位量を計測する回路の例で
ある。

【図８】（ａ）は、本発明の第４の実施の形態における
撮像素子移動装置の外観図、（ｂ）は、その内部の平面
図である。

【図９】バイモルフ型の４組の圧電アクチュエータを備
える撮像素子移動装置の構成例であり、（ａ）は、その
内部の平面図、（ｂ）は、４組の圧電アクチュエータに
電圧が印加されていないときの、（ａ）におけるＢＢ切
断面での断面図、（ｃ）は、４組の圧電アクチュエータ
に電圧が印加され、撮像素子が持ち上げられたときの同
断面図である。

【図１０】バイモルフ型の圧電アクチュエータを備える
別の撮像素子移動装置の構成例であり、（ａ）は、その
内部の平面図、（ｂ）は、その正面図である。

【図１１】バイモルフ型の圧電アクチュエータを備える
さらに別の撮像素子移動装置の構成例であり、（ａ）
は、その内部の平面図、（ｂ）は、その正面図である。

【図１２】本発明に係る撮像素子移動装置の電子機器へ
の適用例を示し、（ａ）は、撮像素子移動装置を備える
電子カメラが組み込まれた携帯電話機の外観図であり、
（ｂ）は、撮像素子移動装置を備える電子カメラが組み
込まれたＰＤＡ（携帯情報端末）の外観図である。

【図１３】同ＰＤＡの構成（電子カメラに関連する要素
だけ）を示す図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０ 撮像素
子移動装置 １１ 撮像素子 １２、１２ａ〜１２ｄ プリント基板 １３ａ、１３ｂ、４３ａ〜４３ｄ 積層型の圧電アクチ
ュエータ １４ａ、１４ｂ、４１ａ〜４１ｄ 滑り部材 １５、４４、５３、６３ 突起部 １６ａ、１６ｂ ベース基板 １７ａ、１７ｂ、４２ａ〜４２ｄ 押さえ板 ２１ａ〜２１ｄ シャフト支持部 ２２ａ、２１ｂ シャフト ３１ 渡し板 ３２ａ〜３２ｃ コンデンサ ３３ａ〜３３ｃ 容量電圧変換器 ３４ 加算器 ５５ａ、５５ｂ、５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂ、５
８ａ、５８ｂ、６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、７１
ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂ、７４
ａ、７４ｂ バイモルフ型の圧電アクチュエータ ６４ａ〜６４ｄ 押し部材 ７５〜７８ 支柱 ７９ａ〜７９ｄ 挟み板 ８０ 携帯電話機 ８１ レンズ ９０ ＰＤＡ ９１ レンズ ９２ ＬＣＤ ９３ シャッターボタン ９４ 駆動回路 ９５ 制御回路 ９６ メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 13/36 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｄ ５Ｃ０２４ 17/02 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｐ Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｎ Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ 5/335 3/04 // Ｈ０４Ｎ 101:00 Ｆターム(参考） 2H011 AA03 CA00 CA12 2H051 AA00 EA25 FA02 FA07 FA08 FA19 GB15 2H100 BB06 BB11 4M118 BA10 FA06 HA25 HA27 5C022 AA13 AB44 AB46 AC42 AC54 AC70 AC77 5C024 BX01 CY49 EX22 EX23 EX42 HX01

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズ系を介して得られる光学像を撮像
   する撮像素子と、 配線材として前記撮像素子に接続されるとともに、前記
   撮像素子を定位置に付勢するフレキシブル回路基板と、 発生した変位を、前記フレキシブル回路基板を介して前
   記撮像素子に伝達することにより前記撮像素子を光学軸
   方向に移動させる圧電アクチュエータとを備えることを
   特徴とする撮像素子移動装置。
2. 【請求項２】 前記圧電アクチュエータは、その一部が
   前記フレキシブル回路基板に固定され、前記フレキシブ
   ル回路基板をたわみ板として変形させることにより前記
   撮像素子を移動させることを特徴とする請求項１記載の
   撮像素子移動装置。
3. 【請求項３】 前記フレキシブル回路基板は、１８０度
   異なる２つの方向に前記撮像素子からの配線を引き出す
   第１及び第２フレキシブル回路基板からなり、 前記圧電アクチュエータは、積層型の柱状体であり、そ
   の両端が、それぞれ、前記第１及び第２フレキシブル回
   路基板に固定されていることを特徴とする請求項２記載
   の撮像素子移動装置。
4. 【請求項４】 前記圧電アクチュエータは、光学軸と直
   交する方向に変位を発生することにより、前記第１及び
   第２のフレキシブル回路基板を変形させることを特徴と
   する請求項３記載の撮像素子移動装置。
5. 【請求項５】 前記圧電アクチュエータは、その積層方
   向における中央部が固定され、その両端において等しい
   変位を発生することを特徴とする請求項４記載の撮像素
   子移動装置。
6. 【請求項６】 前記撮像素子は、前記圧電アクチュエー
   タに電圧が印加されていないときに、前記フレキシブル
   回路基板により、レンズ系に最も近い位置に保持されて
   いることを特徴とする請求項１記載の撮像素子移動装
   置。
7. 【請求項７】 前記撮像素子は、前記圧電アクチュエー
   タに電圧が印加されていないときに、前記フレキシブル
   回路基板により、レンズ系に最も遠い位置に保持されて
   いることを特徴とする請求項１記載の撮像素子移動装
   置。
8. 【請求項８】 前記圧電アクチュエータは、２以上の独
   立した部分圧電アクチュエータの集まりからなり、 前記撮像素子移動装置は、さらに、 前記２以上の部分圧電アクチュエータそれぞれを独立し
   て駆動する信号を発生する駆動回路を備えることを特徴
   とする請求項１記載の撮像素子移動装置。
9. 【請求項９】 前記２以上の部分圧電アクチュエータ
   は、平行する方向に変位を発生するように配置されてい
   ることを特徴とする請求項８記載の撮像素子移動装置。
10. 【請求項１０】 前記撮像素子移動装置は、さらに、 光学軸に対する前記撮像素子の撮像面の向きを検知する
    方向センサーを備えることを特徴とする請求項１記載の
    撮像素子移動装置。
11. 【請求項１１】 前記圧電アクチュエータは、２以上の
    独立した部分圧電アクチュエータの集まりからなり、 前記撮像素子移動装置は、さらに、 光学軸に対する前記撮像素子の撮像面の向きを検知する
    方向センサーと、 前記撮像素子の撮像面が光学軸と直交するように、前記
    方向センサーからの信号に基づいて、前記２以上の部分
    圧電アクチュエータそれぞれを独立して駆動する信号を
    発生する駆動制御回路とを備えることを特徴とする請求
    項１記載の撮像素子移動装置。
12. 【請求項１２】 前記撮像素子からの配線は、前記フレ
    キシブル回路基板により、点対称に分割されていること
    を特徴とする請求項１記載の撮像素子移動装置。
13. 【請求項１３】 前記撮像素子からの配線は、前記フレ
    キシブル回路基板により、同一平面上の４つの方向に分
    割されていることを特徴とする請求項１２記載の撮像素
    子移動装置。
14. 【請求項１４】 前記撮像素子移動装置は、さらに、 前記撮像素子の光学軸方向における変位量を検知する変
    位センサーを備えることを特徴とする請求項１記載の撮
    像素子移動装置。
15. 【請求項１５】 前記変位センサーは、前記撮像素子上
    に搭載されていることを特徴とする請求項１４記載の撮
    像素子移動装置。
16. 【請求項１６】 前記圧電アクチュエータは、バイモル
    フ型の圧電セラミックからなることを特徴とする請求項
    １記載の撮像素子移動装置。
17. 【請求項１７】 前記撮像素子は、ＣＣＤであることを
    特徴とする請求項１記載の撮像素子移動装置。
18. 【請求項１８】 前記撮像素子は、Ｃ−ＭＯＳ受像素子
    であることを特徴とする請求項１記載の撮像素子移動装
    置。
19. 【請求項１９】 請求項１記載の撮像素子移動装置と、 前記撮像素子移動装置の圧電アクチュエータを駆動する
    信号を発生する駆動回路と、 シャッターボタンと、 前記シャッターボタンが押下されたときに、前記撮像素
    子移動装置の撮像素子が合焦位置に移動するように前記
    駆動回路から前記信号を発生させた後に、前記撮像素子
    に結像された光学像を読み出す制御回路とを備えること
    を特徴とする電子カメラ。