(57)【要約】【課題】本発明は、新たな構造の屈曲振動型圧電モータを適用することによって、空間が限られた構造体内で精密な線形動作を生成させうるレンズ駆動ユニット及びこれを備えるカメラモジュールを提供する。【解決手段】本発明のレンズ駆動ユニット１００は、その内部にレンズ１１１を保持するレンズキャリア１１０と、前記レンズキャリアの側面に少なくとも一部が露出して設けられ、前記レンズに対して実質的に垂直方向に延在する軸状ガイド部１１２と、前記軸状ガイド部と接触して配置される圧電素子を有し、圧電素子の曲げ運動によって前記レンズキャリアを前記軸状ガイド部の延在方向に沿って移動させる圧電駆動部１２０とを備える。【選択図】図１
2010097216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ駆動ユニットであって、
その内部にレンズを保持するレンズキャリアと、
前記レンズキャリアの側面に少なくとも一部が露出して設けられ、前記レンズに対して実質的に垂直方向に延在する軸状ガイド部と、
前記軸状ガイド部と接触して配置される圧電素子を有し、該圧電素子の曲げ運動によって前記レンズキャリアを前記軸状ガイド部の延在方向に沿って移動させる圧電駆動部とを備えるレンズ駆動ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記圧電駆動部が、
前記軸状ガイド部に対して実質的に垂直方向に延在する第１圧電素子及び第２圧電素子と、
前記第１圧電素子と前記第２圧電素子との間に介在され、前記軸状ガイド部に対して実質的に垂直方向に延在する弾性素子と、
前記弾性素子の中央部に位置し、前記軸状ガイド部と接触する接触部と
を備えることを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子が実質的に同一の長さを有し、
前記弾性素子が前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子よりも長い長さを有することを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項４】
請求項２に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記弾性素子の両端部を支持する駆動部ホルダーをさらに備えることを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記弾性素子の曲げ運動時に、前記弾性素子における前記駆動部ホルダーに支持されている部分が前記駆動部ホルダーにおける前記弾性素子を支持する部分と摺動接触することを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項６】
請求項４に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記駆動部ホルダーに設置され、前記接触部を前記軸状ガイド部に弾性的に密着させる少なくとも１つの側方ばねを備えることを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項７】
請求項２に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記第１圧電素子または前記第２圧電素子に設置され、前記圧電素子の曲げ運動に対する復原力を提供する上下ばねを備えることを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項８】
請求項１に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記レンズキャリアの側面と対向してかつ前記軸状ガイド部と離間して設けられ、前記レンズキャリアを前記軸状ガイド部の延在方向にガイドするボールベアリングをさらに備えることを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項９】
請求項８に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記レンズキャリアの側面に前記軸状ガイド部と離間して設けられ、前記ボールベアリングを前記軸状ガイド部の延在方向にガイドするボールベアリング溝をさらに備えることを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項１０】
請求項９に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記ボールベアリング溝が、前記レンズキャリアに対して前記軸状ガイド部と対称な位置に形成されることを特徴とする請求項９に記載のレンズ駆動ユニット。
【請求項１１】
請求項９に記載のレンズ駆動ユニットであって、
複数の前記ボールベアリング溝が、前記軸状ガイド部に対して互いに対称となる位置に形成されることを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項１２】
請求項１に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記圧電駆動部が、前記圧電素子の反復的な曲げ運動によって前記レンズキャリアを移動させることを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項１３】
請求項１に記載のレンズ駆動ユニットであって、
前記レンズキャリアの側面から側方に延在する延長ウィングと、
前記レンズキャリアの外部に設置されたセンサーによって前記レンズキャリアの移動を検出するために、前記延長ウィングの下面に設置された反射板と
をさらに備えることを特徴とするレンズ駆動ユニット。
【請求項１４】
カメラモジュールであって、
その内部にレンズを保持するレンズキャリアと、
前記レンズキャリアの側面に少なくとも一部が露出して設けられ、前記レンズに対して実質的に垂直方向に延在する軸状ガイド部と、
前記軸状ガイド部と接触して配置される圧電素子を有し、該圧電素子の曲げ運動によって前記レンズキャリアを前記軸状ガイド部の延在方向に沿って移動させる圧電駆動部と、
前記レンズキャリアを少なくとも一方向に移動可能に収容するモジュールベースと
を備えるカメラモジュール。
【請求項１５】
請求項１４に記載のカメラモジュールであって、
前記圧電駆動部が、
前記軸状ガイド部に対して実質的に垂直方向に延在する第１圧電素子及び第２圧電素子と、
前記第１圧電素子と前記第２圧電素子との間に介在され、前記軸状ガイド部に対して実質的に垂直方向に延在する弾性素子と、
前記弾性素子の中央部に位置し、前記軸状ガイド部と接触する接触部と
を備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項１６】
請求項１４に記載のカメラモジュールであって、
前記モジュールベースに設置され、前記弾性素子の両端部を支持する駆動部ホルダーをさらに備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項１７】
請求項１６に記載のカメラモジュールであって、
前記弾性素子の曲げ運動時に、前記弾性素子における前記駆動部ホルダーに支持されている部分が前記駆動部ホルダーにおける前記弾性素子を支持する部分と摺動接触することを特徴とするカメラモジュール。
【請求項１８】
請求項１６に記載のカメラモジュールであって、
前記駆動部ホルダーに設置され、前記接触部を前記軸状ガイド部に弾性的に密着させる少なくとも１つの側方ばねを備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項１９】
請求項１８に記載のカメラモジュールであって、
前記第１圧電素子または前記第２圧電素子に設置され、前記圧電素子の曲げ運動に対する復原力を提供する上下ばねを備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２０】
請求項１８に記載のカメラモジュールであって、
前記レンズキャリアと前記モジュールベースとの間に、前記レンズキャリアの側面と対向してかつ前記軸状ガイド部と離間して設けられ、前記レンズキャリアを前記軸状ガイド部の延在方向にガイドするボールベアリングをさらに備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２１】
請求項２０に記載のカメラモジュールであって、
前記レンズキャリアの側面に前記軸状ガイド部と離間して設けられ、前記ボールベアリングを前記軸状ガイド部の延在方向にガイドするボールベアリング溝をさらに備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２２】
請求項２１に記載のカメラモジュールであって、
前記ボールベアリング溝が、前記レンズキャリアに対して前記軸状ガイド部と対称となる位置に形成されることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２３】
請求項２２に記載のカメラモジュールであって、
複数の前記ボールベアリング溝が、前記軸状ガイド部に対して互いに対称となる位置に形成されることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２４】
請求項２１に記載のカメラモジュールであって、
前記モジュールベースに設置され、前記ボールベアリングの前記モジュールベースに対する相対位置を規定するボールガイドをさらに備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２５】
請求項１４に記載のカメラモジュールであって、
前記圧電駆動部が、前記圧電素子の反復的な曲げ運動によって前記レンズキャリアを移動させることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２６】
請求項１４に記載のカメラモジュールであって、
前記モジュールベースに結合され、その内部に前記レンズキャリア及び前記圧電駆動部を収納するカバーと、
前記モジュールベースにおける前記カバーが結合される面の反対側の面に結合される回路基板と、
前記回路基板における前記モジュールベースが結合される面に装着される撮像素子と
を備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２７】
請求項１４に記載のカメラモジュールであって、
前記レンズキャリアの側面から側方に延在する延長ウィングと、
前記延長ウィングの下面に設置された反射板と、
前記モジュールベースにおける前記反射板と対向する位置に設置され、前記反射板と協働して前記レンズキャリアの移動を検出するセンサーと
をさらに備えることを特徴とするカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ駆動ユニット及びこれを備えるカメラモジュールに係り、さらに詳細には、自動焦点調節機能またはズーム機能を具現するために、空間が限られた構造体内で精密な線形動作を生成させうる屈曲振動型圧電モータを利用するレンズ駆動ユニット及びこれを備えるカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近になって、携帯電話のような携帯用電子機器に採用されるカメラモジュールのうち、自動焦点調節（Auto Focusing：ＡＦ）またはズーム調節機能を有するカメラモジュールが次第に増加している。携帯電話に採用されるカメラモジュールは、その体積が非常に小さくなければならず、厚さも薄くなければならない。それは、カメラモジュールが厚くなるにつれて、携帯電話も厚くなるからである。
【０００３】
ズームまたは自動焦点調節のためには、レンズを支持するレンズバレルをガイド部に沿って移動させねばならない。このような駆動装置としてステッピングモータや圧電モータが利用されうる。ステッピングモータは、入力パルスから変換されたステップ波形で駆動され、直流電源を用いて電子回路によって制御及び作動され、短距離の位置制御において高速応答を示しうる。
【０００４】
しかしながら、ステッピングモータは、減速ギア、連結部品及びモータ自体のサイズに起因して多数の部品を必要とするため、作動モジュールのサイズが大きくなりうる。また、部品数が増加することにより、製造コストも上昇しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、新しい構造の屈曲振動型圧電モータを適用することによって空間が限られた構造体内で精密な線形動作を生成させうるレンズ駆動ユニット、及びこれを備えるカメラモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、その内部にレンズを保持するレンズキャリアと、前記レンズキャリアの側面に少なくとも一部が露出して設けられ、前記レンズに対して実質的に垂直方向に延在する軸状ガイド部と、前記軸状ガイド部と接触して配置される圧電素子を有し、該圧電素子の曲げ運動によって前記レンズキャリアを前記軸状ガイド部の延在方向に沿って移動させる圧電駆動部とを備えるレンズ駆動ユニットを提供する。
【０００７】
前記圧電駆動部が、前記軸状ガイド部に対して実質的に垂直方向に延在する第１圧電素子及び第２圧電素子と、前記第１圧電素子と前記第２圧電素子との間に介在され、前記軸状ガイド部に対して実質的に垂直方向に延在する弾性素子と、前記弾性素子の中央部に位置し、前記軸状ガイド部と接触する接触部とを備えうる。
【０００８】
前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子が実質的に同一の長さを有し、前記弾性素子が前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子よりも長い長さを有しうる。
【０００９】
前記弾性素子の両端部を支持する駆動部ホルダーをさらに備えうる。
【００１０】
前記弾性素子の曲げ運動時に、前記弾性素子における前記駆動部ホルダーに支持されている部分が前記駆動部ホルダーにおける前記弾性素子を支持する部分と摺動接触しうる。
【００１１】
前記駆動部ホルダーに設置され、前記接触部を前記軸状ガイド部に弾性的に密着させる少なくとも１つの側方ばねを備えうる。
【００１２】
前記第１圧電素子または前記第２圧電素子に設置され、前記圧電素子の曲げ運動に対する復原力を提供する上下ばねを備えうる。
【００１３】
前記レンズキャリアの側面と対向してかつ前記軸状ガイド部と離間して設けられ、前記レンズキャリアを前記軸状ガイド部の延在方向にガイドするボールベアリングをさらに備えうる。
【００１４】
前記レンズキャリアの側面に前記軸状ガイド部と離間して設けられ、前記ボールベアリングを前記軸状ガイド部の延在方向にガイドするボールベアリング溝をさらに備えうる。
【００１５】
前記ボールベアリング溝が、前記レンズキャリアに対して前記軸状ガイド部と対称な位置に形成されうる。
【００１６】
複数の前記ボールベアリング溝が、前記軸状ガイド部に対して互いに対称となる位置に形成されうる。
【００１７】
前記圧電駆動部が、前記圧電素子の反復的な曲げ運動によって前記レンズキャリアを移動させうる。
【００１８】
前記レンズキャリアの側面から側方に延在する延長ウィングと、前記レンズキャリアの外部に設置されたセンサーによって前記レンズキャリアの移動を検出するために、前記延長ウィングの下面に設置された反射板とをさらに備えうる。
【００１９】
本発明の他の態様は、前記レンズ駆動ユニットを備えるカメラモジュールを提供する。
【００２０】
前記カメラモジュールは、その内部にレンズを保持するレンズキャリアと、前記レンズキャリアの側面に少なくとも一部が露出して設けられ、前記レンズに対して実質的に垂直方向に延在する軸状ガイド部と、前記軸状ガイド部と接触して配置される圧電素子を有し、該圧電素子の曲げ運動によって前記レンズキャリアを前記軸状ガイド部の延在方向に沿って移動させる圧電駆動部と、前記レンズキャリアを少なくとも一方向に移動可能に収容するモジュールベースとを備えうる。
【００２１】
また、前記カメラモジュールは、前記モジュールベースに結合され、その内部に前記レンズキャリア及び前記圧電駆動部を収納するカバーと、前記モジュールベースにおける前記カバーが結合される面の反対側の面に結合される回路基板と、前記回路基板における前記モジュールベースが結合される面に装着される撮像素子とを備えうる。
【００２２】
また、前記カメラモジュールは、前記レンズキャリアの側面から側方に延在する延長ウィングと、前記延長ウィングの下面に設置された反射板と、前記モジュールベースにおける前記反射板と対向する位置に設置され、前記反射板と協働して前記レンズキャリアの移動を検出するセンサーとをさらに備えうる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によるレンズ駆動ユニット及びこれを備えるカメラモジュールによれば、新たな構造の屈曲振動型圧電モータを適用することによって、空間が限られた構造体内で精密な線形動作を生成させうる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による望ましい実施形態のレンズ駆動ユニットの概略斜視図である。
【図２】図１のレンズ駆動ユニットの分解斜視図である。
【図３】図１のレンズ駆動ユニットに含まれる圧電駆動部の概略斜視図である。
【図４】図１のレンズ駆動ユニットに含まれる駆動部ホルダーによって圧電駆動部が支持された状態を示す概略図である。
【図５】図１のレンズ駆動ユニットに含まれる駆動部ホルダーの斜視図である。
【図６】圧電駆動部の駆動原理を説明するための図である
【図７】圧電駆動部によってレンズキャリアを移動させる原理を説明するための図である。
【図８】レンズキャリアを移動させるために圧電駆動部に印加される駆動波形を示す図である。
【図９】図１に示したレンズ駆動ユニット１００を備えるカメラモジュール１０の外観斜視図である。
【図１０】図９に示したカメラモジュール１０の分解斜視図である。
【図１１】図９に示したカメラモジュール１０に含まれるカバー３００の内部における圧電駆動部１２０が設置される位置を示す概略図である
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１には、本発明の望ましい実施形態である、レンズ駆動ユニット１００の斜視図が示されている。図２には、図１のレンズ駆動ユニット１００の分解斜視図が示されている。図３には、図１のレンズ駆動ユニット１００に含まれる圧電駆動部１２０の斜視図が示されている。
【００２７】
図１ないし図３を参照すれば、本発明によるレンズ駆動ユニット１００は、レンズキャリア１１０と、圧電駆動部１２０とを備えうる。
【００２８】
レンズキャリア１１０は、その内部にレンズ１１１を保持するものであって、軸状ガイド部１１２を備えうる。軸状ガイド部１１２は、少なくともその一部が外部に露出されており、レンズ１１１に対して実質的に垂直方向に延存するように配置されうる。なお、軸状ガイド部は、軸体でも突条でも良い。
【００２９】
軸状ガイド部１１２は、レンズキャリア１１０の側面にレンズキャリア１１０の高さ方向（図１における上下方向）に延存するように、一体的に取り付けまたは設置されうる。
【００３０】
圧電駆動部１２０は、圧電素子１２１，１２２の曲げ運動によってその中央部が軸状ガイド部１１２と接触することにより、軸状ガイド部１１２を軸状ガイド部１１２の延存方向に移動させうる。
【００３１】
したがって、圧電駆動部１２０が軸状ガイド部１１２と部分的に接触しており、かつ圧電素子１２１，１２２が曲げ運動を反復的に行うので、圧電駆動部１２０の一部と軸状ガイド部１１２との間の反復的な摩擦運動及び摺動運動に従って、圧電駆動部１２０がレンズキャリア１１０をレンズ１１１の軸方向に移動させることができる。
【００３２】
本実施形態では、圧電駆動部１２０としてバイモルフ型の圧電駆動部を使用しうる。このために、圧電駆動部１２０は、チタン酸ジルコン酸鉛からなる２つの圧電素子と、圧電素子間に介在される１つの金属性弾性体とから構成されうる。２個の圧電素子の収縮及び膨脹によって曲げ運動が発生し、その曲げ運動による線形運動及び慣性運動によって、圧電駆動部１２０がレンズキャリア１１０を移動させうる。
【００３３】
このために、圧電駆動部１２０は、第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、弾性素子１２３、及び接触部１２４を備えうる。
【００３４】
第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２は、軸状ガイド部１１２に対して実質的に垂直方向に延存しうる。接触部１２４は、弾性素子１２３の中央部に位置し、軸状ガイド部１１２と接触しうる。
【００３５】
弾性素子１２３は、第１圧電素子１２１と第２圧電素子１２２との間に介在され、軸状ガイド部１１２に対して実質的に垂直方向に延存しうる。本実施形態では、第１圧電素子１２１は弾性素子１２３の上面に配置され、第２圧電素子１２２は弾性素子１２３の下面に配置される。
【００３６】
第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２は、実質的に同一の長さを有しうる。弾性素子１２３は、第１圧電素子１２１と第２圧電素子１２２との間に配置されうる。弾性素子１２３は、第１圧電素子１２１または第２圧電素子１２２よりも長い長さを有しうる。弾性素子１２３の露出した部分は、駆動部１３０によって支持されうる。
【００３７】
第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、及び弾性素子１２３は、実質的に同じ幅を有しうる。圧電駆動部１２０は、バイモルフ型の薄いベルト状に形成されうるので、モジュールベース２００の内面と円筒形のレンズキャリア１１０の側面との間の空間に配置されうる（図１０参照）。
【００３８】
すなわち、レンズキャリア１１０の駆動部としてバイモルフ型の圧電駆動部を使用することによって、モジュールベース２００（図１０）の内部にレンズキャリア１１０が収容される構造で、レンズキャリア１１０の側面とモジュールベース２００の内面との間の空間に圧電駆動部１２０を配置することができる。
【００３９】
したがって、本発明によるレンズ駆動ユニット１００は、レンズキャリア１１０の側面とモジュールベース２００の内面との間の限られた空間に、レンズキャリア１１０の圧電駆動部１２０を配置することができる。したがって、本発明によるレンズ駆動ユニット１００は、限られた空間を有効活用することができる。
【００４０】
本発明によるレンズ駆動ユニット１００は、弾性素子１２３の両端部を支持するための駆動部ホルダー１３０をさらに備えうる。駆動部ホルダー１３０がレンズ駆動ユニット１００を支持するモジュールベース２００に取り付けられ、圧電駆動部１２０によってレンズキャリア１１０を支持し、レンズ駆動ユニット１００をモジュールベース２００（図１０）に対して移動させうる。
【００４１】
さらに詳細には、駆動部ホルダー１３０によって圧電駆動部１２０の両端部が支持され、電源の印加によって第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２が膨脹または収縮させられる。それにより圧電駆動部１２０は曲げ運動を行い、その曲げ運動によって圧電駆動部１２０の中央部が軸状ガイド部１１２に沿って上向きまたは下向きに直線運動する。
【００４２】
接触部１２４は、弾性素子１２３の中央部に位置し、軸状ガイド部１１２と接触している。したがって、圧電駆動部１２０の曲げ運動によって直線運動する接触部１２４が軸状ガイド部１１２を押すことにより、レンズキャリア１１０を移動させることができる。
【００４３】
このために、圧電駆動部１２０がレンズキャリア１１０を弾性的に支持できるように、レンズ駆動ユニット１００は、側方ばね１４１及び下面ばね（上下ばね）１４２を備えうる。
【００４４】
接触部１２４を軸状ガイド部１１２に弾性的に密着させるように、側方ばね１４１は駆動部ホルダー１３０に設置されうる。また、圧電駆動部１２０によってレンズキャリア１１０の側面を弾性的に支持されるように、側方ばね１４１はモジュールベース２００の内面と駆動部ホルダー１３０との間に設置されうる。
【００４５】
このために、駆動部ホルダー１３０における側方ばね１４１が設置される位置に、側方ばね１４１が挿入される突出部である第１部材１３１を備えうる。
【００４６】
下面ばね（上下ばね）１４２は、圧電素子１２０の曲げ運動に対して復原力を提供できるように、第１圧電素子１２１または第２圧電素子１２２側に設置されうる。図示された本実施形態では、下面ばね１４２が第２圧電素子１２２の下側に設置されうる。
【００４７】
このために、駆動部ホルダー１３０の下面ばね１４２が設置される位置に、下面ばね１４２が挿入される突出部である第２部材１３２を備えうる。すなわち、第２部材１３２は、駆動部ホルダー１３０における第２圧電素子１２２が設置される面に、突出して形成されうる。
【００４８】
このとき、下面ばね１４２は、駆動部ホルダー１３０の内面と第２圧電素子１２２との間に設置される。圧電駆動部１２０が下向きの曲げ運動を行う場合、下面ばね１４２は圧縮されて上向きの復原力を提供する。また、圧電駆動部１２０が上向きの曲げ運動を行う場合、下面ばね１４２は伸張されて下向きの復原力を提供する。
【００４９】
一方、レンズ駆動ユニット１００は、レンズキャリア１１０をガイドするボールベアリング１５１をさらに備えうる。ボールベアリング１５１は、レンズキャリア１１０の側面と対向して、かつ軸状ガイド部１１２と離間して配置され、レンズキャリア１１０を軸状ガイド部１１２が延在する方向にガイドする。すなわち、レンズキャリア１１０がレンズ１１１の軸方向に移動するとき、レンズキャリア１１０はボールベアリング１５１によってガイドされうる。
【００５０】
このために、ボールベアリング１５１は、モジュールベース２００内でレンズキャリア１１０を安定的に支持するため、及び、レンズ１１１の水平度をより安定的に維持するために、２つ以上の軸に沿って移動されうる。複数のボールベアリング１５１は、１つの軸に対して、互いに所定間隔離間して配置されうる。
【００５１】
また、レンズキャリア１１０の側面には、複数のボールベアリング溝１１３が形成されうる。ボールベアリング溝１１３は、軸状ガイド部１１２と離間しており、ボールベアリング１５１をガイドできるように軸状ガイド部１１２が延びる方向に延在している。
【００５２】
すなわち、レンズキャリア１１０がモジュールベース２００に対して移動するとき、レンズキャリア１１０は、ボールベアリング溝１１３に沿って転がるボールベアリング１５１によってモジュールベース２００に対して点接触しうる。
【００５３】
このために、レンズキャリア１１０がモジュールベース２００によって安定的に支持され、かつレンズ１１１の水平度がより安定的に維持されるようにするために、軸状ガイド部１１２が延びる方向に延在する複数のボールベアリング溝１１３が、軸状ガイド部１１２と離間して形成されうる。
【００５４】
このとき、１つのボールベアリング溝１１３を形成する場合、ボールベアリング溝１１３は、レンズキャリア１１０に対して軸状ガイド部１１２と対称な位置となるように、軸状ガイド部１１２の反対側に形成されることが望ましい。また、複数のボールベアリング溝１１３を形成する場合は、軸状ガイド部１１２に対して互いに対称となる位置に形成されることが望ましい。ボールベアリング溝１１３は、ボールベアリング１５１を効率的に支持できるように、Ｖ字状の断面形状を有することが望ましい。
【００５５】
ボールベアリング１５１は、モジュールベース２００の内面に回転可能に固定されることが望ましい。このために、モジュールベース２００とレンズキャリア１１０との間に複数のボールガイド１５２が設けられ、ボールガイド１５２によって、モジュールベース２００内面におけるボールベアリング１５１の位置が固定されうる。
【００５６】
このために、ボールガイド１５２には、ボールベアリング１５１が挿入され、ボールベアリング１５１の一部がレンズキャリア１１０に向かって露出させる挿入孔が形成されうる。また、ボールガイド１５２は、ボールベアリング溝１１３が形成される位置に配置されうる。したがって、ボールガイド１５２の数は、ボールベアリング溝１１３の数と同一でありうる。
【００５７】
一方、モジュールベース２００に対するレンズキャリア１１０の位置を検出する必要がある。このために、レンズキャリア１１０には、反射板１１５が設置され、モジュールベース２００には、反射板１１５の位置を認識できるセンサーが備えられうる。
【００５８】
このために、レンズキャリア１１０には、その側面から側方に水平に延出する延長ウィング１１４が備えられ、延長ウィング１１４の下面に反射板１１５が設置されうる。そして、反射板１１５から離間して設置されたセンサーによって、レンズキャリア１１０の移動を検出しうる。センサーは、モジュールベース２００に設置されうる。センサーは、発光部と受光部とを備えるフォトリフレクタ２１０でありうる。
【００５９】
モジュールベース２００に設置されたフォトリフレクタ２１０の発光部から出射された光が反射板１１５で反射されて受光部に入力されることによって、フォトリフレクタ２１０に対する反射板１１５の位置が認識されうる。したがって、フォトリフレクタ２１０によって、モジュールベース２００に対するレンズキャリア１１０の相対位置を認識することができる。
【００６０】
具体的には、反射板１１５を延長ウィング１１４に水平に設置し、フォトリフレクタ２１０を反射板１１５と対応する位置に水平に設置することにより、フォトリフレクタ２１０の受光部に入力した光の光度に基づいてフォトリフレクタ２１０に対する反射板１１５の位置を認識することができる。
【００６１】
このとき、レンズキャリア１１０が移動して反射板１１５がフォトリフレクタ２１０から遠ざかった場合、受光部に入力した光の強度は弱くなる。また、レンズキャリア１１０が移動して反射板１１５がフォトリフレクタ２１０に近づいた場合、受光部に入力した光の強度は強くなる。
【００６２】
本発明によるレンズ駆動ユニット１００では、レンズキャリア１１０は、側方ばね１４１によって弾性的に支持され、かつ、ボールベアリング１５１及びボールベアリング溝１１３によってガイドされている。したがって、レンズキャリア１１０はモジュールベース２００内で安定的に支持され、レンズ１１１の水平度はより安定的に維持される。
【００６３】
より詳細には、圧電駆動部１２０によって駆動される部分である軸状ガイド部１１２と、レンズキャリア１１０がモジュールベース２００によって支持される部分であるボールベアリング溝１１３とを互いに対称な位置に配置することによって、レンズキャリア１１０の線形移動時及び停止時に、レンズキャリア１１０をモジュールベース２００の底面に設置された撮像素子５００と水平にさせることができる。
【００６４】
図４には、動部ホルダー１３０によって圧電駆動部１２０を支持している状態が図示されている。図５には、駆動部ホルダー１３０が図示されている。
【００６５】
図４及び図５を参照すれば、駆動部ホルダー１３０は、弾性素子１２３の両端部を支持している。弾性素子１２３が曲げ運動を行った際、弾性素子１２３における駆動部ホルダー１３０に支持されている部分が、駆動部ホルダー１３０における弾性素子１２３を支持している部分と摺動接触しうる。
【００６６】
すなわち、駆動部ホルダー１３０に支持されている弾性素子１２３の両端部は駆動部ホルダー１３０に固定されていないので、弾性素子１２３は曲げ運動をより柔軟に行うことができる。
【００６７】
このために、駆動部ホルダー１３０における弾性素子１２３を支持する部分に接触部１３３が設けられうる。弾性素子１２３が曲げ運動を行った際、弾性素子１２３における駆動部ホルダー１３０によって支持される部分と、駆動部ホルダー１３０における弾性素子１２３を支持する部分（接触部１３３）とが線接触または点接触することによって、両者は摺動的に接触しうる。
【００６８】
図６は、圧電駆動部１２０の駆動原理を説明するための図である。図７は、圧電駆動部１２０によってレンズキャリア１１０を移動させる原理を説明するための図である。図８は、レンズキャリア１１０を移動させるために圧電駆動部１２０に印加される駆動波形を示す図である。
【００６９】
図６ないし図８を参照すれば、圧電駆動部１２０は、長軸を有する超薄型圧電素子である第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２と、弾性素子１２３とを含むバイモルフ型に形成されている。弾性素子１２３の幅は第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２の幅と同一であり、弾性素子１２３の長軸方向の長さは第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２の長さよりも長い。第１圧電素子１２１は弾性素子１２３の上面に密着し、第２圧電素子１２２は弾性素子１２３の下面に密着しており、全体としてサンドウィッチ構造を形成している。
【００７０】
第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）から形成されうるか、または多層型に形成されうる。あるいは、第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２は、圧電整数が相対的に高い単結晶のＰＭＮ−ＰＴ（ニオブ酸鉛マグネシウム‐チタン酸鉛）から形成されうる。
【００７１】
レンズキャリア１１０には、第１圧電素子１２１と第２圧電素子１２２との間に配置された弾性素子１２３の高さ方向（図１における上下方向）に、軸状ガイド部１１２が取り付けられうる。
【００７２】
効率的な駆動のために、第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２は互いに電気的に並列に接続されうる。このとき、第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２が同一の誘電方向を維持し、第１圧電素子１２１及び第２圧電素子１２２の電極には電圧が印加され、導電性金属から作成された弾性素子１２３はグラウンド接続されうる。
【００７３】
圧電駆動部１２０に電圧が並列に印加されると、電圧方向と同一の誘電方向を有する圧電材料は収縮し、電圧方向と逆の誘電方向を有する圧電材料は膨脹する。圧電駆動部１２０の両端部が支持されているので、圧電駆動部１２０は曲げ変形を起こし、圧電駆動部１２０の中央軸に沿って最大変位を発生させうる。共振周波数と速度成分が異なる任意の波形を有する交流電圧を印加すれば、圧電駆動部１２０の中央軸が軸状ガイド部１１２の軸方向に反復的に曲げ変形をする。
【００７４】
図６を参照して、第１圧電素子１２１は膨脹するが、第２圧電素子１２２は収縮する。このことにより、両端部が支持されている圧電駆動部１２０は、第１圧電素子１２１に向かう方向１２１ａに曲げ変形を起こす。
【００７５】
このとき、圧電駆動部１２０の接触部１２４が軸状ガイド部１１２の軸方向への曲げ変形を反復的に行う。そのため、接触部１２４と軸状ガイド部１１２との摩擦及び摺動運動が反復され、圧電駆動部１２０から軸状ガイド部１１２に直接的に力が伝達される。そして、印加波形による慣性によって、レンズ群の線形運動が発生しうる。
【００７６】
図７を参照して、駆動方向１６１は、圧電駆動部１２０の駆動方向であり、運動方向１６２は、圧電駆動部１２０によってレンズキャリア１１０が移動される方向である。圧電駆動部１２０には、図８に示すような駆動波形を有する電圧が印加されうる。
【００７７】
駆動波形は、第１段階１７１と第２段階１７２とを含む単位三角波の繰り返しから成る。圧電駆動部１２０は、連続的な単位三角波の和によって駆動されうる。第１段階１７１は、直線的に増加するランプ波形であり、第２段階１７２は、直角降下する波形である。
【００７８】
第１段階１７１の駆動によって接触部１２４と軸状ガイド部１１２との間には摩擦運動が発生し、それにより、レンズキャリア１１０が一方向に移動されうる。また、第２段階１７２の駆動によって、接触部１２４と軸状ガイド部１１２との間に摺動運動が発生しうる。それぞれの単位三角波による移動が重畳され、レンズキャリア１１０が所望通りに移動されうる。
【００７９】
図９は、図１に示したレンズ駆動ユニット１００を備えるカメラモジュール１０の外観斜視図である。図１０は、図９に示したカメラモジュール１０の分解斜視図である。図１１は、図９に示したカメラモジュール１０に含まれるカバー３００の内部における圧電駆動部１２０が設置される位置を示す概略図である。
【００８０】
図９ないし図１１を参照すれば、本発明によるカメラモジュール１０は、図１に示したレンズ駆動ユニット１００と、モジュールベース２００と、カバー３００と、回路基板４００と、撮像素子５００とを備えうる。
【００８１】
モジュールベース２００は、その内部に、レンズキャリア１１０を少なくとも一方向に移動可能に収納しうる。カバー３００は、モジュールベース２００に結合され、その内部に、レンズキャリア１１０及び圧電駆動部１２０を収納しうる。
【００８２】
回路基板４００は、モジュールベース２００におけるカバー３００が結合される面と反対側の面に結合されうる。撮像素子５００は、回路基板４００におけるモジュールベース２００が結合される面に設置されうる。
【００８３】
また、本発明によるカメラモジュール１０は、赤外線遮断フィルタ６００をさらに備えうる。赤外線遮断フィルタ６００は、撮像素子５００におけるレンズ１１１側の面に直接的に取り付けられ、入射光の赤外線成分を遮断する。
【００８４】
レンズキャリア１１０には、反射板１１５（図１参照）が設置され、モジュールベース２００には、反射板１１５の位置を検出するためのセンサー２１０が設置される。このために、レンズキャリア１１０には、側面から側方に水平に延出する延長ウィング１１４が備えられ、延長ウィング１１４の下面に反射板１１５が設置されうる。
【００８５】
モジュールベース２００は、反射板１１５と対応する位置に設置され、レンズキャリア１１０の移動を感知するセンサーを備えうる。このとき、センサーは、発光部と受光部とを備えるフォトリフレクタ２１０でありうる。
【００８６】
モジュールベース２００に設置されたフォトリフレクタ２１０の発光部から出射された光が反射板１１５で反射されて受光部に入力されることによって、フォトリフレクタ２１０に対する反射板１１５の位置が認識されうる。したがって、フォトリフレクタ２１０によって、モジュールベース２００に対するレンズキャリア１１０の相対位置を認識することができる。
【００８７】
具体的には、反射板１１５を延長ウィング１１４に水平に設置し、フォトリフレクタ２１０を反射板１１５と対応する位置に水平に設置することにより、フォトリフレクタ２１０の受光部に入力した光の光度に基づいてフォトリフレクタ２１０に対する反射板１１５の位置を認識することができる。
【００８８】
また、駆動部ホルダー１３０には、第１部材１３１及び第２部材１３２が備えられうる。第１部材１３１は、側方ばね１４１が挿入される突出部であり、駆動部ホルダー１３０における側方ばね１４１が設置される位置に設置される。第２部材１３２は、下面ばね１４２が挿入される突出部であり、駆動部ホルダー１３０における下面ばね１４２が設置される位置に設置される。
【００８９】
また、モジュールベース２００には、第１挿入溝２２０が備えられうる。第１挿入溝２２０は、側方ばね１４１が挿入される挿入溝であり、モジュールベース２００の側方ばね１４１が設置される位置に形成される。第１挿入溝２２０には、側方ばね１４１を支持するための突出部（図示せず）が形成されうる。
【００９０】
本発明によるカメラモジュール１０は、レンズキャリア１１０の駆動部としてバイモルフ型の圧電駆動部を使用することによって、モジュールベース２００の内部にレンズキャリア１１０が収容される構造で、レンズキャリア１１０の側面とモジュールベース２００の内面との間の空間に圧電駆動部１２０を配置することができる。
【００９１】
すなわち、レンズキャリア１１０の側面とモジュールベース２００の内面との間の限られた空間（図１１において点線で示した部分）に、レンズキャリア１１０の駆動部１２０を配置することができる。したがって、本発明によるカメラモジュール１０は、レンズ駆動ユニット１００によって、限られた空間を有効活用することができる。
【００９２】
また、レンズキャリア１１０を側方ばね１４１によって弾性的に支持しかつボールベアリング１５１及びボールベアリング溝１１３によってガイドすることによって、レンズキャリア１１０をモジュールベース２００によって安定的に支持することができるので、レンズ１１１の水平度はより安定的に維持されうる。
【００９３】
本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、携帯電話のような携帯用電子機器関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１００        レンズ駆動ユニット
１１０        レンズキャリア
１１１        レンズ
１１２        軸状ガイド部
１１３        ボールベアリング溝
１１４        延長ウィング
１１５        反射板
１２０        圧電駆動部
１３０        駆動部ホルダー
１３１        第１部材
１３２        第２部材
１４１        側方ばね
１４２        下面ばね
１５１        ボールベアリング
１５２        ボールガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010097216.tif 000009
【図８】
2010097216.tif 000010
【図９】
2010097216.tif 000011
【図１０】
2010097216.tif 000012
【図１１】
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