JP2008187839A - 圧電素子を用いた駆動機構と該駆動機構を用いたカメラモジュール、及び該カメラモジュールを備えた携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子を用いた小型の駆動機構と、該駆動機構を用いたカメラモジュール及び携帯端末を提供。
【解決手段】板状に延在した圧電素子を厚さ方向に積層した駆動部材３１、３２の長手方向略中央に、駆動ヘッド３１０、３２０を設けて連動レバー３３を挟み、連動レバー３３の一端にカムスロープ２２を当接させる。このうち駆動ヘッド３２０は、連動レバー３３におけるカムスロープ２２との当接側に設けられ、駆動ヘッド３１０は、連動レバー３３を挟んで駆動ヘッド３２０とカムスロープ２２との間に対応する位置に設けられて、駆動ヘッド３１０、３２０とカムスロープ２２とで連動レバー３３を３点支持し、駆動部材３１、３２の駆動で長手方向に移動する連動レバー３３によりカムスロープ２２を、連動レバー３３の延在方向と直交する方向へ移動させるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電素子を用いた駆動機構と該駆動機構を用いた携帯電話などの携帯端末に用いられるカメラモジュール、及び該カメラモジュールを備えた携帯端末に係り、特に、ピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子を用いて小型に構成した駆動機構と、その駆動機構を用いてレンズを光軸方向に移動させるようにし、小型に構成したカメラモジュールと、そのカメラモジュールを備えた携帯端末に関するものである。

最近の携帯電話などの携帯端末に使われるカメラモジュールは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子の高画素化に伴ない、通常の電子カメラ（デジカメ）と同様な、高速、高精度なオートフォーカス（ＡＦ）機能や焦点距離の変化（ズーム）機能が要求され、さらに携帯端末そのものの小型化、軽量化によって、必然的にカメラモジュールも小型化、軽量化が望まれている。

オートフォーカスや焦点距離の変化（ズーム）機構を備えたカメラモジュールにおいては、レンズ群を光軸方向に移動させることが必要であり、そのため従来では、円筒カムやリードスクリューをモータで駆動し、オートフォーカス用レンズ群とズームレンズ群とを移動させてオートフォーカスやズーミングを実現していた。しかしながらモータを用いた場合、回転子とその周囲に電磁石や永久磁石が必要であって軸方向長さを短くしたとしても、円柱形状部分が不可欠であるからカメラモジュールを小型化する上でのネックとなり、さらに騒音なども発生する。

そのため、駆動源としてピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子を用い、こういったオートフォーカスやズーミングを実現するカメラモジュールが種々提案され、本願出願人も、例えば特許文献１、特許文献２などにおいて、圧電セラミック（ピエゾ素子）を用いた摩擦駆動型の駆動源を用いたカメラモジュールを提案してきた。

これら特許文献１、特許文献２などに用いられる圧電セラミック（ピエゾ素子）を用いた摩擦駆動型の駆動源は、例えば特許文献３に示されているように、略長方形の板状外形の圧電セラミック（ピエゾ素子）における、長手方向と短手方向で形成される第１面の相対する辺の中心同士を結んで４ブロックに区切り、ブロック毎に電極を設けると共に対角線方向に配置された電極をワイヤで結び、さらに、第１面に対して反対側となる第２面の全面に一つの電極を設けてある。

また、短手方向の第３面には、比較的堅いセラミックの作動部であるスペーサが、例えば接合剤によって辺の略中央付近に取り付けられ、相対的に移動させる物体と係合するようになっている。さらにこの圧電セラミック（ピエゾ素子）は、周囲に固定された一対の支持体と、バネ付きの支持体によって変形可能に支持され、第１面における長手方向に並んだ一対の電極に正の電圧を、隣接する一対の電極に負の電圧を印加すると、正の電圧を印加した側が負の電圧を印加した側より長くなり、バネ付きの支持体で支持されていることで変形が可能なため、スペーサが係合している物体の負の電圧を印加した側に移動する。

そして、電圧が印加されなくなると圧電セラミック（ピエゾ素子）は元の状態に戻るが、このとき、例えば立ち下がり時間が立ち上がり時間より少なくとも４倍程度長い非対称の電圧パルスを電極に印加すると、圧電セラミック（ピエゾ素子）におけるスペーサと物体との摩擦により、パルスの立ち下がり時にスペーサと物体が係合したままスペーサが最初の位置に戻り、そのため、パルスの立ち上がり時の変位分、スペーサと物体が相対的に移動して、これを繰り返すことで、スペーサと物体とは相対的に逆の方向に移動することになる。

本願出願人が提案した特許文献１、特許文献２に示されたカメラモジュールは、このように構成したピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子を駆動源として用い、例えば特許文献１に示されたカメラモジュールでは、レンズホルダに係合し、光軸と平行に設けられたリードスクリューにローターを取り付け、これも光軸と平行に設けられたピエゾ素子のスペーサでこのローターの側面を駆動してリードスクリューを回転させ、レンズホルダを光軸方向に駆動できるようにしている。

また、特許文献２に示されたカメラモジュールでは、レンズ保持部を光軸を中心に略対称的、且つ、平行に配置した複数のガイド軸部材で光軸方向に移動可能に保持し、これら軸部材に作動部が当接するようピエゾ素子の長手方向を光軸方向に対して直角にレンズ保持部に取り付け、ピエゾ素子の駆動によってレンズ保持部を軸部材に対して相対的に移動させて、光軸方向に駆動できるようにしている。

また、圧電セラミック（ピエゾ素子）を用いた摩擦駆動型の駆動源としては、前記した特許文献３に示されたような形態のものだけでなく、例えば特許文献４には、２つの圧電素子を互いに直交するように配置し、圧電素子の交差部に設けられて回転可能なロータの円筒面に当接したチップ部材を楕円軌跡を描くように駆動し、それによってロータを回転させるようにした圧電アクチュエータが示されている。

また、特許文献５、特許文献６には、圧電材料、電歪材料、反強誘電材料などの、電流または電圧が加えられることでその形状を変化させる板状部材で形成し、２つの直列に接続された屈曲部と中央部に設けた駆動パッドとから成る駆動部材と、この駆動部材本体の長手方向に対して平行に延びて駆動パッドが押し当てられたレールとで構成され、駆動部材に加えられる進行波エネルギーにより、駆動パッドが楕円状の運動をすることで駆動部材がレールに対して相対的に移動するようになっている、近共振電気機械モータが示されている。

特開２００６−９８５７５号公報 特開２００６−９８６００号公報 特許第２９８０５４１号公報 特開２０００−１３９０８６号公報 特表２００５−５３０４７５号公報 Ｐｕｂ，Ｎｏ．；ＵＳ ２００５／０１３４１４６号公報

しかしながら、特許文献１に示されたカメラモジュールは、光軸と平行に設けられたリードスクリューと、そのリードスクリューに取り付けられてピエゾ素子のスペーサで駆動されるローターとが存在し、ローターの径だけカメラモジュールの幅または奥行きが大きくなる。また、特許文献２に示されたカメラモジュールでも、やはり光軸を中心にレンズ保持部に対して略対称的で平行に配置した軸部材と、その軸部材に作動部が当接するピエゾ素子との存在で、それだけカメラモジュールの幅または奥行きが大きくなって、より一層の小型化を妨げている。また、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６は、それぞれピエゾ素子を用いた駆動部材が示されているだけであり、しかもその駆動部材は、移動体を何らかの形で保持する機構が必要で、それだけ摩擦力が大きく、ピエゾ素子による駆動力を大きくしないと肝心の被駆動体を動かす力が弱くなって、効率的な駆動ができない。またこれらの文献には、カメラモジュールに用いられる構成が示されているわけではない。

そのため本発明においては、ピエゾ素子（ＰＺＴ）等の圧電素子を用い、カメラモジュールに組み込んでもカメラモジュールの小型化を妨げないようにすると共に、移動体の動作を妨げる摩擦力を極力小さくして圧電素子の駆動力を有効に利用できるようにした小型の駆動機構と、該駆動機構を用いてレンズを光軸方向に移動させるようにして小型で軽量に構成したカメラモジュールと、そのカメラモジュールを備えた携帯端末を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明になる圧電素子を用いた駆動機構は、
板状に延在した圧電素子を厚さ方向に積層して形成した駆動部材と、
該駆動部材の表層の長手方向略中央に設けられた駆動ヘッドと、
一対の前記駆動部材における前記駆動ヘッドで挟まれて前記駆動部材の長手方向に延在され、前記駆動ヘッドから駆動力を受けて移動する移動体と、
該移動体の一端に当接したカムスロープと、
前記一対の駆動ヘッドにおける一の駆動ヘッドを移動体側に押圧する弾性部材と、
前記カムスロープを移動体側に押圧する弾性部材と、からなり、
前記一の駆動ヘッドは前記移動体におけるカムスロープとの当接側に設けられ、他の駆動ヘッドは前記移動体を挟んで前記一の駆動ヘッドの逆側における、前記一の駆動ヘッドとカムスロープとの間に対応する位置に位置し、
前記移動体を前記一対の駆動ヘッドと前記カムスロープとで３点支持し、前記一対の駆動部材の駆動により、前記移動体を長手方向に移動させて前記カムスロープを、前記移動体の延在方向と直交する方向へ移動させることを特徴とする。

また、この駆動機構を組み込んだカメラモジュールは、
少なくとも１つ以上の光学レンズと、
前記光学レンズにより光像が結像される撮像素子と、
前記光学レンズを光軸方向に移動可能に保持したレンズ保持体と、
前記レンズ保持体に固設され、光軸方向と直行する面に対して傾斜を有するカムスロープと、
板状に延在した圧電素子を厚さ方向に積層し、前記延在方向を光軸方向に対して略直交する方向として形成した駆動部材と、
該駆動部材の表層の長手方向略中央に設けられた駆動ヘッドと、
一対の前記駆動部材における前記駆動ヘッドで挟まれて前記駆動部材の長手方向に延在され、一端が前記カムスロープに当接した移動体と、
前記一対の駆動ヘッドにおける一の駆動ヘッドを移動体側に押圧する弾性部材と、
前記カムスロープを移動体側に押圧する弾性部材と、
からなり、
前記一の駆動ヘッドは前記移動体におけるカムスロープとの当接側に設けられ、他の駆動ヘッドは前記移動体を挟んで前記一の駆動ヘッドの逆側における、前記一の駆動ヘッドとカムスロープとの間に対応する位置に位置し、
前記移動体を前記一対の駆動ヘッドと前記カムスロープとで３点支持し、前記一対の駆動部材の駆動により前記移動体を長手方向に移動させ、前記カムスロープを固設した前記レンズ保持体を光軸方向に移動させることを特徴とする。

さらに、このカメラモジュールを組み込んだ携帯端末は、
少なくとも１つ以上の光学レンズと、
前記光学レンズにより光像が結像される撮像素子と、
前記光学レンズを光軸方向に移動可能に保持したレンズ保持体と、
前記レンズ保持体に固設され、光軸方向と直行する面に対して傾斜を有するカムスロープと、
板状に延在した圧電素子を厚さ方向に積層し、前記延在方向を光軸方向に対して略直交する方向として形成した駆動部材と、
該駆動部材の表層の長手方向略中央に設けられた駆動ヘッドと、
一対の前記駆動部材における前記駆動ヘッドで挟まれて前記駆動部材の長手方向に延在され、一端が前記カムスロープに当接した移動体と、
前記一対の駆動ヘッドにおける一の駆動ヘッドを移動体側に押圧する弾性部材と、
前記カムスロープを移動体側に押圧する弾性部材と、からなり、
前記一の駆動ヘッドは前記移動体におけるカムスロープとの当接側に設けられ、他の駆動ヘッドは前記移動体を挟んで前記一の駆動ヘッドの逆側における、前記一の駆動ヘッドとカムスロープとの間に対応する位置に位置し、
前記移動体を前記一対の駆動ヘッドと前記カムスロープとで３点支持し、前記一対の駆動部材の駆動により前記移動体を長手方向に移動させ、前記カムスロープを固設した前記レンズ保持体を光軸方向に移動させるカメラモジュールと、
該カメラモジュールが装着されたケース体と、
該ケース体に設けられ、前記カメラモジュールを操作する操作部とを有することを特徴とする。

このように移動体の一端をカムスロープに当接させ、さらに一対の駆動ヘッドで挟むと共に、一の駆動ヘッドは移動体におけるカムスロープとの当接側に設け、他の駆動ヘッドは移動体を挟んで前記一の駆動ヘッドの逆側における、前記一の駆動ヘッドとカムスロープとの間に対応する位置に位置させて、一対の駆動ヘッドとカムスロープとで３点支持することで、それ以外の移動体を何らかの形で保持する機構が不要になって、それだけ摩擦力が小さくなり、圧電素子による駆動力を有効に利用できる小型の駆動機構を構成できる。

また、前記特許文献５、６に示されているように、駆動ヘッドで移動体を挟むと移動体を移動させる力が安定すると共に強くなり、それだけ強力に移動体を移動させることができる。従って、このように構成した駆動機構で移動体を移動させてレンズ保持体を光軸方向に移動させることで、特許文献１、２に示されたカメラモジュールのように、ローターやレンズ保持部に対して略対称的で平行に配置した軸部材等が不要であるから、カメラモジュールと該カメラモジュールを備えた携帯端末を小型で軽量に構成することができる。

そして、前記駆動ヘッドは前記移動体と線接触するよう構成されていることで、駆動ヘッドと移動体との摩擦面積が多くなり、摺動トルクが大きくなって駆動力のロスが少なくなると共に、停止時の保持力も強くできるようになる。

また、前記一対の駆動部材は、それぞれ前記駆動ヘッドを設けた面とは逆の面の長手方向両端近傍を２点支持され、前記一の駆動ヘッドを移動体側に押圧する弾性部材は、前記一の駆動部材を２点支持する部材を兼ねていることで、特別な支持部材を設けずに一対の駆動部材を支持することが可能となる。

さらに、前記カメラモジュールは、光軸に平行なガイド軸がカメラモジュール筐体の４隅のいずれかに設置され、前記レンズ保持体は該ガイド軸を挿通させるガイド孔を有して前記レンズ保持体の光軸方向移動を行えるようにしたことが、本発明の好適な実施形態である。

以上記載のごとく本発明になる圧電素子を用いた駆動機構は、移動体を駆動ヘッドとカムスロープとで３点支持、それ以外の移動体保持機構を不要としたから、それだけ摩擦力が小さくなり、圧電素子による駆動力を有効に利用できる小型の駆動機構を構成できる。

また、駆動ヘッドで移動体を挟むと移動体を移動させる力が安定すると共に強くなり、それだけ強力に移動体を移動させることができる。従って、このように構成した駆動機構で移動体を移動させてレンズ保持体を光軸方向に移動させることで、従来技術のようにローターやレンズ保持部に対して略対称的で光軸に平行に配置した複数のガイド軸部材等が不要であるから、カメラモジュールとカメラモジュールを備えた携帯端末を小型で軽量に構成することができる。

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、形状、その相対的配置等は、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、実施例１の実施形態になるカメラモジュール１の（Ａ）が上面図、（Ｂ）が右側面図、（Ｃ）が正面図、（Ｄ）が外観斜視図である。図１においてカメラモジュール１は略長方体形状に形成され、その上面にレンズユニット２のレンズ２０を露出させる開口を有したカバー５と、レンズユニット２の光軸方向移動を行うための駆動機構３（図１には図示せず）や、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子を配したセンサユニット６（図１には図示せず）を下部に収容した、駆動機構フレーム４とで構成されている。

図２はカメラモジュール１の分解斜視図であり、図３は図１（Ａ）にＡ−Ａ’で示した位置の矢印方向から見た断面図、図４は実施形態になるカメラモジュールのレンズユニットとその光軸方向移動機構の、（Ａ）が上面図、（Ｂ）が（Ａ）におけるＢ−Ｂ’位置の矢示方向から見た断面図である。以下、実施形態になるカメラモジュール１の説明を、単焦点の光学レンズ系を有するカメラモジュール１のオートフォーカス機構を例に説明するが、本発明はそれだけに限らず、ズームレンズ等にも応用できることは明らかである。

図中、同一構成要素には同一番号が付されている。まず図２の分解斜視図について、構成要素のそれぞれを上から順に説明すると、５は前記したようにカメラモジュール１の上面を覆うカバー、２はレンズユニットで、中央部にレンズ２０を収容し、その側部には、ガイド軸４１に挿通させるガイド軸穴を有した軸受部２１がガイド軸４１方向に張り出して設けられ、さらにその軸受部２１に、このレンズユニット２を光軸方向に移動させるため、圧電素子（駆動部材）３１、３２の延在方向と同方向に延在し、光軸方向と直交する面に対して傾斜を有したカムスロープ２２などが一体となっている。

３は駆動機構で、この駆動機構３は、一対の圧電素子（駆動部材）３１、３２と連動レバー（移動体）３３、圧電素子３２を連動レバー３３側に押圧する圧電素子片寄せバネ３５等で構成されている。このうち、圧電素子３１、３２には長手方向略中央に駆動ヘッド３１０、３２０が設けられ、連動レバー３３ともども、レンズ２０の光軸に直交する方向に延在されている。そして後記するように、圧電素子３１、３２の駆動ヘッド３１０と３２０とは、駆動ヘッド３２０が連動レバー３３におけるカムスロープ２２との当接側に設けられ、駆動ヘッド３１０が、連動レバー３３を挟んで駆動ヘッド３２０とカムスロープ２２との間に対応する位置に位置するよう、互いにずれるよう圧電素子３１、３２が配されて連動レバー３３を挟んでいる。

またカムスロープ２２は、連動レバー３３と一端側が当接しながら、レンズユニット２がスプリング４２によってセンサユニット６と離れる方向に押圧されているため、連動レバー３３側に押圧されており、それによって連動レバー３３は、駆動ヘッド３１０、３２０とカムスロープ２２とで３点支持され、圧電素子３１、３２と平行に保たれている。そして、連動レバー３３がその延在方向に移動することで、カムスロープ２２を押し、レンズユニット２を光軸方向に移動させるわけである。

また、駆動機構フレーム４には、圧電素子片寄せバネ３５、圧電素子３２を収容する圧電素子収容部４３や、レンズユニット２の光軸方向移動をガイドし、レンズユニット２をセンサユニット６と離れる方向に押圧するスプリング４２が挿通されたガイド軸４１が設けられ、また、図上、最下部にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子を配したセンサユニット６が嵌め込まれるようになっている。

駆動機構３を構成する圧電素子３１、３２は、前記特許文献５、特許文献６に示されているように、板状に形成されて厚さ方向に積層され、表層における長手方向略中央に駆動ヘッド３１０、３２０が設けられたものを用いるが、図５を用い、この圧電素子の構造概略と、電圧印加により圧電素子がどのような挙動をするかを説明する。

図５（Ａ）において１２０は、板状の圧電素子１２１、１２２が積層された圧電素子（駆動部材）で、一表層における長手方向略中央に、例えば半楕円柱形状に形成された駆動ヘッド１２３が設けられている。１２４、１２５は、図示されていない被駆動体に半楕円柱形状駆動ヘッド１２３を押しつけるための弾性体からなる支持部である。

そして、この圧電素子１２０の半楕円柱形状駆動ヘッド１２３が設けられた側の圧電素子１２１における、表層の全面にＶｃｃを印加すると共に逆側の圧電素子１２２における表層の全面をＧｎｄ（アース）とし、長手方向両端のＡ、Ｂに、（Ｆ）に示したように位相をπ／２だけずらした進行波を印加してやると、圧電素子１２０が両端Ａ、Ｂに印加される電圧により（Ｂ）に示したように、Ａ＝Ｖｃｃ、Ｂ＝Ｖｃｃの場合は半楕円柱形状駆動ヘッド１２３側が凸に、（Ｃ）のようにＡ＝Ｖｃｃ、Ｂ＝Ｇｎｄの場合は図上半楕円柱形状駆動ヘッド１２３より左側が凸に、右側が凹になり、（Ｄ）に示したようにＡ＝Ｇｎｄ、Ｂ＝Ｇｎｄの場合は半楕円柱形状駆動ヘッド１２３側が凹に、（Ｅ）のようにＡ＝Ｇｎｄ、Ｂ＝Ｖｃｃの場合は図上半楕円柱形状駆動ヘッド１２３より左側が凹に、右側が凸になって、半楕円柱形状駆動ヘッド１２３の頂点が疑似円運動を行う。なお、ここで言う擬似円運動とは、完全な円形運動ではないが、楕円運動や多角形運動等、それに類する軌跡を描く運動のことを言う。

そのため、半楕円柱形状駆動ヘッド１２３が押しつけられた図示していない被駆動体は、図上左右いずれかに送られることになる。この場合、図５（Ｆ）に示した進行波のずれる方向を逆にすると、擬似円運動の方向が逆になって被駆動体は逆に送られる。なお、半楕円柱形状駆動ヘッド１２３が被駆動体に対し線接触するような形状・構造とすると、摩擦面積が多くなり、摺動トルクが大きくて駆動力のロスも少なく、停止時の保持力も強くできる駆動機構とすることができる。また、被駆動体における半楕円柱形状駆動ヘッド１２３が接触する部分の表面粗さを粗くし、摩擦係数を高くしたほうがより大きな効果が望め、さらに印加する進行波は正弦波に限らず、矩形波、三角波などでもよい。

図６は、このように長手方向略中央に駆動ヘッド１２３を設けた板状圧電素子１２１、１２２で構成される駆動部材を、２つ用いた本発明の駆動機構の概念図である。この図６に示した駆動機構では、板状圧電素子１２１、１２２のそれぞれ略中央に設けられた駆動ヘッド１２３_１、１２３_２で移動体１２６を挟み、さらに移動体１２６の一端は、矢印１２９_１方向の押圧力が加えられて移動体１２６の延在方向に対して角度を有した１２７で示すスロープが設けられている。なお、それぞれの板状圧電素子１２１、１２２には、図示はされていないが、前記図５（Ａ）に１２４、１２５で示した支持部が、少なくとも一方を弾性体として設けられている。

そして駆動ヘッド１２３_１、１２３_２は、この図６から明らかなように、駆動ヘッド１２３_１が駆動ヘッド１２３_２よりスロープ１２７側に設けられている。そのため、このスロープ１２７に前記したように矢印１２９_１方向の押圧力が加えられていることで、この矢印１２９_１方向の押圧力と、前記した図示されていない図５（Ａ）に１２４、１２５で示した弾性体からなる支持部における押圧力を釣り合わせることで、移動体１２６は駆動ヘッド１２３_１、１２３_２とスロープ１２７とで３点支持され、板状圧電素子１２１、１２２と平行に保たれている。

この状態で、それぞれの駆動部材１２１、１２２に図５で説明したような位相をπ／２だけずらした進行波を印加すると、移動体１２６の両側から同期して移動体１２６を矢印１２８_１、或いは１２８_２の方向に移動させる力が加えられる。そのため、例えばスロープ１２７を矢印１２９_１方向に押圧する力に抗して矢印１２９_２方向に移動させることで、移動体１２６の延在方向（矢印１２８_１、或いは１２８_２の方向）への移動を、その延在方向とは直交する方向の移動力とすることができる。

前記した特許文献５には、板状圧電素子１２１、１２２で構成される駆動部材を２つ用い、それぞれの駆動部材の駆動ヘッドが移動体１２６における駆動ヘッドの接触面に平行な中心の面に対し、対象となる位置に配して移動体１２６を挟んだ構成が示されているが、このように構成した場合、移動体１２６の少なくとも一端を軸受けのような構造で保持しないと駆動部材と平行に移動することができない。

しかし軸受けのような構造を設けると、当然のことながらそれだけ摩擦力が増える。それに対して図６に示した構成では、移動体１２６は駆動ヘッド１２３_１、１２３_２、スロープ１２７で３点支持され、それ以外の部材を移動体１２６に接触させる必要はないから、その分摩擦力が少なくなり、小さな力で移動体１２６を動かすことができる。

実施形態のカメラモジュール１は、このような考え方に従って構成した駆動機構３により、レンズユニット２を光軸方向に移動させるものである。すなわち、図３、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したように、実施形態になるカメラモジュール１の駆動機構３を構成する圧電素子３１の駆動ヘッド３１０は、圧電素子３２の駆動ヘッド３２０よりスロープ２２側に設けられている。そしてこのスロープ２２は、レンズユニット２に設けられた軸受部２１に一体に設けられ、さらに軸受部２１には、スプリング４２（図２、図３、図４（Ｂ）参照）でセンサユニット６と離れる方向に押圧力が与えられている。

一方圧電素子３２は、スプリング４２の押圧力に相当する弾性力を有した圧電素子片寄せバネ３５で、連動レバー３３方向への押圧力が加えられているため、駆動ヘッド３１０、３２０で挟まれた連動レバー３３は、これら駆動ヘッド３１０、３２０とカムスロープ２２とで３点支持され、圧電素子３１、３２と平行に保たれている。そのため、前記したように連動レバー３３には、駆動ヘッド３１０、３２０とカムスロープ２２以外の部材が接触しないから、その分摩擦力が少なくなり、小さな力で連動レバー３３を動かすことができる。

なお、圧電素子３２と圧電素子片寄せバネ３５とは、図２、図３における圧電素子収容部４３に延在方向両側を規制されながら収容され、図４（Ｂ）から明らかなように、圧電素子３２は圧電素子片寄せバネ３５の圧電素子押さえ突起３５１によって２点支持され、連動レバー３３方向に押圧されている。一方の圧電素子３１は、カバー５の内部に設けられた圧電素子収容部５２に、延在方向両側を規制されながら圧電素子支持突起５１で２点支持されて収容され、圧電素子片寄せバネ３５、スプリング４２の押圧力を受けて保持されている。

図７は、以上説明してきたカメラモジュールを組み込んだ携帯端末の一例としての携帯電話機１００を示した図である。この図７において（Ａ）は表示部１０１を閉じてカメラモジュール１のレンズユニット２が判る状態を示し、（Ｂ）は表示部１０１を開いて操作部１１０に設けられた操作釦１１１を操作できる状態を示している。

図中１０２は、操作部１１０に設けられた操作釦１１１が操作できる（Ｂ）の状態のとき、種々の情報を表示する第１の表示装置であり、１０４は（Ａ）のように操作釦１１１が操作できない状態のとき、メール着信などを知らせる第２の表示装置で、１１２は表示部１０１と操作部１１０を開閉するためのヒンジ機構である。このうち、表示部１０１と操作部１１０はそれぞれケース体を構成する。

表示部１０１には、１０３で示した位置に、以上説明してきたカメラモジュールのレンズユニット２を露出させる穴が設けられ、カメラモジュールの本体はその中に収容されている。そして、操作部１１０の所定の操作釦１１１を操作すると、カメラモジュールによって撮像が行われ、撮像された画像は、例えば、第１の表示装置１０２上に表示される。なお、図示はしないが、操作部１１０にはバッテリー及び通信部等が収納されており、さらに、表示部１０１の厚さ寸法は、略カメラモジュール１の高さに規制されている。

以上種々述べてきたように本実施形態によれば、レンズ光軸方向に駆動する駆動機構を小型に、安価に構成でき、小型で軽量に構成できるカメラモジュール及びこのカメラモジュールを備えた携帯端末を提供することができる。

実施形態になるカメラモジュールの（Ａ）が上面図、（Ｂ）が右側面図、（Ｃ）が正面図、（Ｄ）が外観斜視図である。 実施形態になるカメラモジュールの分解斜視図である。 図１（Ａ）にＡ−Ａ’で示した位置の矢印方向から見た断面図である。 実施形態になるカメラモジュールのレンズユニットとその光軸方向移動機構の、（Ａ）が上面図、（Ｂ）が（Ａ）におけるがＢ−Ｂ’位置の矢示方向から見た断面図である。 実施形態になる圧電素子を用いた駆動機構を構成する圧電素子（駆動部材）の構造概略と、電圧印加により圧電素子がどのような挙動をするかを説明するための図である。 長手方向略中央に駆動ヘッドを設けた板状圧電素子で構成される駆動部材を２つ用意し、それぞれの駆動部材の駆動ヘッドを移動体を挟むようにした場合の概念図である。 実施形態のカメラモジュールが組み込まれた携帯端末の一例としての形態電話機を概略的に示す図である。

符号の説明

１ カメラモジュール
２ レンズユニット
２０ レンズ
２１ 軸受部
２２ カムスロープ
３ 駆動機構
３１、３２ 圧電素子
３１０、３２０ 駆動ヘッド
３３ 連動レバー
３５ 圧電素子片寄せバネ
３５１ 圧電素子押さえ突起
４ 駆動機構フレーム
４１ ガイド軸
４２ スプリング
４３ 圧電素子収容部
５ カバー
５１ 圧電素子支持突起
５２ 圧電素子収容部
６ センサユニット

Claims (8)

1. 板状に延在した圧電素子を厚さ方向に積層して形成した駆動部材と、
   該駆動部材の表層の長手方向略中央に設けられた駆動ヘッドと、
   一対の前記駆動部材における前記駆動ヘッドで挟まれて前記駆動部材の長手方向に延在され、前記駆動ヘッドから駆動力を受けて移動する移動体と、
   該移動体の一端に当接したカムスロープと、
   前記一対の駆動ヘッドにおける一の駆動ヘッドを移動体側に押圧する弾性部材と、
   前記カムスロープを移動体側に押圧する弾性部材と、からなり、
   前記一の駆動ヘッドは前記移動体におけるカムスロープとの当接側に設けられ、他の駆動ヘッドは前記移動体を挟んで前記一の駆動ヘッドの逆側における、前記一の駆動ヘッドとカムスロープとの間に対応する位置に位置し、
   前記移動体を前記一対の駆動ヘッドと前記カムスロープとで３点支持し、前記一対の駆動部材の駆動により、前記移動体を長手方向に移動させて前記カムスロープを、前記移動体の延在方向と直交する方向へ移動させることを特徴とする駆動機構。
2. 前記駆動ヘッドは前記移動体と線接触するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載した駆動機構。
3. 前記一対の駆動部材は、それぞれ前記駆動ヘッドを設けた面とは逆の面の長手方向両端近傍を２点支持され、前記一の駆動ヘッドを移動体側に押圧する弾性部材は、前記一の駆動部材を２点支持する部材を兼ねていることを特徴とする請求項１または２に記載した駆動機構。
4. 少なくとも１つ以上の光学レンズと、
   前記光学レンズにより光像が結像される撮像素子と、
   前記光学レンズを光軸方向に移動可能に保持したレンズ保持体と、
   前記レンズ保持体に固設され、光軸方向と直行する面に対して傾斜を有するカムスロープと、
   板状に延在した圧電素子を厚さ方向に積層し、前記延在方向を光軸方向に対して略直交する方向として形成した駆動部材と、
   該駆動部材の表層の長手方向略中央に設けられた駆動ヘッドと、
   一対の前記駆動部材における前記駆動ヘッドで挟まれて前記駆動部材の長手方向に延在され、一端が前記カムスロープに当接した移動体と、
   前記一対の駆動ヘッドにおける一の駆動ヘッドを移動体側に押圧する弾性部材と、
   前記カムスロープを移動体側に押圧する弾性部材と、
   からなり、
   前記一の駆動ヘッドは前記移動体におけるカムスロープとの当接側に設けられ、他の駆動ヘッドは前記移動体を挟んで前記一の駆動ヘッドの逆側における、前記一の駆動ヘッドとカムスロープとの間に対応する位置に位置し、
   前記移動体を前記一対の駆動ヘッドと前記カムスロープとで３点支持し、前記一対の駆動部材の駆動により前記移動体を長手方向に移動させ、前記カムスロープを固設した前記レンズ保持体を光軸方向に移動させることを特徴とするカメラモジュール。
5. 前記駆動ヘッドは前記移動体と線接触するよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載したカメラモジュール。
6. 前記一対の駆動部材は、それぞれ前記駆動ヘッドを設けた面とは逆の面の長手方向両端近傍を２点支持され、前記一の駆動ヘッドを移動体側に押圧する弾性部材は、前記一の駆動部材を２点支持する部材を兼ねていることを特徴とする請求項４または５に記載したカメラモジュール。
7. 前記カメラモジュールは、光軸に平行なガイド軸がカメラモジュール筐体の４隅のいずれかに設置され、前記レンズ保持体は該ガイド軸を挿通させるガイド孔を有して前記レンズ保持体の光軸方向移動を行えるようにしたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載したカメラモジュール。
8. 少なくとも１つ以上の光学レンズと、
   前記光学レンズにより光像が結像される撮像素子と、
   前記光学レンズを光軸方向に移動可能に保持したレンズ保持体と、
   前記レンズ保持体に固設され、光軸方向と直行する面に対して傾斜を有するカムスロープと、
   板状に延在した圧電素子を厚さ方向に積層し、前記延在方向を光軸方向に対して略直交する方向として形成した駆動部材と、
   該駆動部材の表層の長手方向略中央に設けられた駆動ヘッドと、
   一対の前記駆動部材における前記駆動ヘッドで挟まれて前記駆動部材の長手方向に延在され、一端が前記カムスロープに当接した移動体と、
   前記一対の駆動ヘッドにおける一の駆動ヘッドを移動体側に押圧する弾性部材と、
   前記カムスロープを移動体側に押圧する弾性部材と、からなり、
   前記一の駆動ヘッドは前記移動体におけるカムスロープとの当接側に設けられ、他の駆動ヘッドは前記移動体を挟んで前記一の駆動ヘッドの逆側における、前記一の駆動ヘッドとカムスロープとの間に対応する位置に位置し、
   前記移動体を前記一対の駆動ヘッドと前記カムスロープとで３点支持し、前記一対の駆動部材の駆動により前記移動体を長手方向に移動させ、前記カムスロープを固設した前記レンズ保持体を光軸方向に移動させるカメラモジュールと、
   該カメラモジュールが装着されたケース体と、
   該ケース体に設けられ、前記カメラモジュールを操作する操作部とを有することを特徴とする携帯端末。

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