(57)【要約】  光学レンズの移動速度を安定化し得る簡単な構造のレンズ駆動機構を持つレンズモジュールを提供するために、このレンズモジュールは、磁石４へ吸着可能な移動体５を装着したレンズホルダ６（略図する光学レンズが装着される）をハウジング７にガイドピン８を用いて装着すると共に、圧電セラミック素子３の変位発生方向（長手方向）の一方側を磁石４、他方側をハウジング７に接着し、移動体５と磁石４とが磁力により吸着される構造であり、移動体５を支持したレンズホルダ６がガイドピン８に移動可能に支持される。磁石４の磁化方向は、光学レンズの光軸方向とほぼ直交してその半径方向にあり、圧電セラミック素子３で発生する振動により磁石４を振動させ、且つ磁石４の振動を駆動力として移動体５を駆動することによりレンズホルダ６を光軸方向に沿って移動させるレンズ駆動機構を有する。
2008038636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動素子としての電気／機械変換素子の一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定された駆動体と、
前記磁石に対して吸着可能な材質から成る移動部材と、
前記移動部材と一体に形成されたレンズホルダと、
前記レンズホルダに支持又は一体に形成された光学レンズとを備え、
前記磁石の磁化方向は、前記光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、該光学レンズの半径方向又は外周方向であり、
更に、前記電気／機械変換素子で発生する振動により前記磁石を振動させ、且つ該磁石の振動を駆動力として前記移動部材を駆動することにより前記レンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能のレンズ駆動機構を備えたことを特徴とするレンズモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズモジュールにおいて、前記電気／機械変換素子における伸びの速度と縮みの速度とを異ならせるように、前記電気／機械変換素子に電圧を印加して前記磁石を振動させることにより前記移動部材を駆動することを特徴とするレンズモジュール。
【請求項３】
請求項１又は２の何れか一つに記載のレンズモジュールにおいて、前記電気／機械変換素子の他端と前記静止部材との間には、重錘部材、あるいは重錘部材と振動抑制部材とが配設されたことを特徴とするレンズモジュール。
【請求項４】
第１の駆動素子としての第１の電気／機械変換素子の変位発生方向の一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定され、第２の駆動素子としての第２の電気／機械変換素子の一端側が前記磁石の前記第１の電気／機械変換素子の変位発生方向と直交する方向に接着され、他端側が前記静止部材に固定された駆動体と、
前記磁石に対して吸着可能な材質から成る円筒形状の移動部材と、
前記移動部材と一体に形成された第１のレンズホルダと、
前記第１のレンズホルダに支持又は一体に形成された第１の光学レンズと、
前記移動部材の回転運動によって前記移動部材の光軸方向に移動可能に支持されている第２のレンズホルダと、
前記第２のレンズホルダに支持又は一体に形成された第２の光学レンズとを備え、
前記磁石の磁化方向は、前記第１および第２の光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、前記第１および第２の光学レンズの半径方向又は外周方向であり、
更に、前記第１の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記光軸方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を前記光軸方向に駆動することにより前記第１および第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能と、
前記第２の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記移動部材の外周方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を回転することにより前記第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能とを有するレンズ駆動機構を備えたことを特徴とするレンズモジュール。
【請求項５】
第１の駆動素子としての第１の電気／機械変換素子の変位発生方向の一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定され、第２の駆動素子としての第２の電気／機械変換素子の他端側が前記磁石の前記第１の電気／機械変換素子の変位発生方向と直交する方向に接着され、他端側が重錘部材に固定された駆動体と、
前記磁石に対して吸着可能な材質から成る円筒形状の移動部材と、
前記移動部材に一体に形成された第１のレンズホルダと、
前記第１のレンズホルダに支持又は一体に形成された第１の光学レンズと、
前記移動部材の回転運動に対して前記移動部材の光軸方向に移動可能に支持されている第２のレンズホルダと、
前記第２のレンズホルダに支持又は一体に形成された第２の光学レンズとを備え、
前記磁石の磁化方向は、前記第１および第２の光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、前記第１および第２の光学レンズの半径方向又は外周方向であり、
更に、前記第１の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記光軸方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を前記光軸方向に駆動することにより前記第１および第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能と、
前記第２の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記移動部材の外周方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を回転することにより前記第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能とを有するレンズ駆動機構を備えたことを特徴とするレンズモジュール。
【請求項６】
請求項５に記載のレンズモジュールにおいて、前記重錘部材が更に前記静止部材に固定されたことを特徴とするレンズモジュール。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか一つに記載のレンズモジュールにおいて、前記第１の電気／機械変換素子における伸びの速度と縮みの速度とを異ならせるように、前記第１の電気／機械変換素子に電圧を印加して前記磁石を振動させることにより前記移動部材を駆動することを特徴とするレンズモジュール。
【請求項８】
請求項４〜７の何れか一つに記載のレンズモジュールにおいて、前記第２の電気／機械変換素子における伸びの速度と縮みの速度とを異ならせるように、前記第２の電気／機械変換素子に電圧を印加して前記磁石を振動させることにより前記移動部材を駆動することを特徴とするレンズモジュール。
【請求項９】
請求項４〜８の何れか一つに記載のレンズモジュールにおいて、前記第１の電気／機械変換素子の他端と前記静止部材との間には、重錘部材あるいは重錘部材と振動抑制部材とが配設されたことを特徴とするレンズモジュール。
【請求項１０】
請求項４〜９の何れか一つに記載のレンズモジュールにおいて、前記第２の電気／機械変換素子の他端と前記静止部材との間、あるいは前記重錘部材と前記静止部材との間には、振動抑制部材が配設されたことを特徴とするレンズモジュール。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一つに記載のレンズモジュールにおいて、前記電気／機械変換素子は、積層型圧電セラミック素子であることを特徴とするレンズモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてデジタルビデオカメラ，デジタルカメラ，携帯電話機用カメラ等への適用が好適なレンズモジュールであって、詳しくはオートフォーカスやズーム機構を有する光学機器への適用が好適であると共に、所定の方向に移動する光学レンズを備えたレンズモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラにオートフォーカスやズーム機能を持たせるためには、光軸に沿って光学レンズを移動させる機構が必要であり、一般には電磁式のモータを用いた方法が知られている。【０００３】
ところが、近年のデジタルカメラやカメラ付き携帯電話機に代表される光学機器では、小型化が急速に進み、それに伴って電磁式のモータから圧電素子等の電気／機械変換素子による光学レンズの移動方法を用いる技術が提案され、主流になりつつある。【０００４】
こうした周知技術としては、例えば、被駆動物体若しくは被駆動物体に連結されている部材に摩擦係合されると共に、静止部材に移動可能に支持されている駆動部材と、駆動部材に一端が固定されると共に、他端が動かぬように静止部材等に固定された圧電素子と、圧電素子に伸びの速度と縮みの速度とを異ならせるように電圧を印加する圧電素子駆動手段とを有する駆動装置（特許文献１、参照）、磁性材料を用いた駆動部材と、駆動部材を励磁する励磁部材を有して駆動部材により駆動される可動レンズ群枠とを備え、駆動部材が電気／機械エネルギー変換素子により駆動される駆動機構（特許文献２、参照）、電気／機械変換素子に結合され、これと共に変位する駆動部材に被駆動部材を摩擦結合して成る駆動機構を備えた駆動装置であって、駆動部材と被駆動部材とを摩擦係合するための押圧力を付与する手段として、磁石を用いたもの（特許文献３参照）、圧電素子の一端に固定された振動軸と、この振動軸に摩擦保合される衝突子とを備え、振動軸を圧電素子で駆動することによって衝突子を駆動する駆動機構であって、振動軸を磁石としたもの（特許文献４参照）が挙げられる。【０００５】
【特許文献１】特許第２６３３０６６号（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平１０−１０４０１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開平７−２７４５４６号公報（特許請求の範囲、段落［００３３］）
【特許文献４】特開平７−１３０６１  号公報（段落［００３３］〜［００３８］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した電気／機械変換素子による光学レンズの移動方法を用いた周知技術の場合、何れにおいても構造上の問題がある。【０００７】
具体的に言えば、特許文献１に開示されている方法の場合、駆動部材を静止部材に対して移動可能に支持する構造が必要であると共に、板バネ等の弾性部材を用いて駆動部材と被駆動物体を摩擦係合する必要があるため、レンズモジュールの構造が複雑になるばかりでなく、摩擦力の制御が困難であるため、被駆動物体の移動速度がばらついてしまうという問題がある。【０００８】
又、特許文献２に開示されている方法の場合、励磁部材の磁化方向が定かでなく、例えば励磁部材の磁化方向が光学レンズの移動方向と一致していると、光学レンズの位置によっては励磁部材と磁性材料である駆動部材とで形成される磁気回路において磁束分布が上下非対称となることにより、レンズ繰り出し時とレンズ繰り込み時との移動速度に顕著な差を生じてしまうという問題がある。【０００９】
更に、特許文献３に開示されている方法の場合、光学レンズを移動させる移動軸が他の部材と実質的に摩擦係合している箇所が多いため、摩擦係合部分の摩擦力を制御するのが煩雑となることにより、光学レンズを安定駆動させることが困難であるという問題がある。【００１０】
加えて、特許文献４に開示されている方法の場合、磁石である駆動軸と摩擦係合する衝突子の接触部分の形状が円弧状の溝となっており、摩擦係合時の摩擦係数に関係する表面状態を管理することが困難であるため、同様の構造をレンズ駆動へ展開しようとすると、光学レンズの精密な位置決めが困難になってしまうという問題がある。【００１１】
又、カメラにオートフォーカスとズーム機能を同時に持たせるためには、少なくとも２つのレンズを独立に駆動する必要があり、レンズを駆動する駆動装置が２つ必要になる。そのため、上述した周知技術を用いてオートフォーカスとズーム機能を同時に実現しようとすると、カメラが複雑化かつ大型化するという問題がある。【００１２】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、光学レンズの移動速度を安定化し得る簡単な構造のレンズ駆動機構を持つレンズモジュールを提供することにある。又、オートフォーカスとズーム機能を同時に持つ、簡単な構造で小型のレンズモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第1の態様によれば、駆動素子としての電気／機械変換素子の一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定された駆動体と、前記磁石に対して吸着可能な材質から成る移動部材と、前記移動部材と一体に形成されたレンズホルダと、前記レンズホルダに支持又は一体に形成された光学レンズとを備え、前記磁石の磁化方向は、前記光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、該光学レンズの半径方向又は外周方向であり、更に、前記電気／機械変換素子で発生する振動により前記磁石を振動させ、且つ該磁石の振動を駆動力として前記移動部材を駆動することにより前記レンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能のレンズ駆動機構を備えたことを特徴とするレンズモジュールが得られる。【００１４】
また、本発明の第２の態様によれば、第１の駆動素子としての第１の電気／機械変換素子の変位発生方向の一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定され、第２の駆動素子としての第２の電気／機械変換素子の一端側が前記磁石の前記第１の電気／機械変換素子の変位発生方向と直交する方向に接着され、他端側が前記静止部材に固定された駆動体と、前記磁石に対して吸着可能な材質から成る円筒形状の移動部材と、前記移動部材と一体に形成された第１のレンズホルダと、前記第１のレンズホルダに支持又は一体に形成された第１の光学レンズと、前記移動部材の回転運動によって前記移動部材の光軸方向に移動可能に支持されている第２のレンズホルダと、前記第２のレンズホルダに支持又は一体に形成された第２の光学レンズとを備え、前記磁石の磁化方向は、前記第１および第２の光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、前記第１および第２の光学レンズの半径方向又は外周方向であり、更に、前記第１の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記光軸方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を前記光軸方向に駆動することにより前記第１および第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能と、前記第２の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記移動部材の外周方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を回転することにより前記第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能とを有するレンズ駆動機構を備えたことを特徴とするレンズモジュールが得られる。【００１５】
また、本発明の第３の態様によれば、第１の駆動素子としての第１の電気／機械変換素子の変位発生方向の一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定され、第２の駆動素子としての第２の電気／機械変換素子の他端側が前記磁石の前記第１の電気／機械変換素子の変位発生方向と直交する方向に接着され、他端側が重錘部材に固定された駆動体と、前記磁石に対して吸着可能な材質から成る円筒形状の移動部材と、前記移動部材に一体に形成された第１のレンズホルダと、前記第１のレンズホルダに支持又は一体に形成された第１の光学レンズと、前記移動部材の回転運動に対して前記移動部材の光軸方向に移動可能に支持されている第２のレンズホルダと、前記第２のレンズホルダに支持又は一体に形成された第２の光学レンズとを備え、前記磁石の磁化方向は、前記第１および第２の光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、前記第１および第２の光学レンズの半径方向又は外周方向であり、更に、前記第１の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記光軸方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を前記光軸方向に駆動することにより前記第１および第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能と、前記第２の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記移動部材の外周方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を回転することにより前記第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能とを有するレンズ駆動機構を備えたことを特徴とするレンズモジュールが得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のレンズモジュールの場合、駆動素子としての電気／  機械変換素子における一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定された駆動体においての磁石から発生する磁力により、磁石に対して吸着可能な材質から成る移動部材を吸着係合させ、磁石の磁化方向を光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、光学レンズの半径方向或いは外周方向としたレンズ駆動機構を持たせ、電気／機械変換素子で発生する振動により磁石を振動させ、且つ磁石の振動を駆動力として移動部材を駆動することによりレンズホルダを光軸方向に沿って移動させる機能を得ているため、電気／機械変換素子の振動から発生する駆動力を移動部材へ安定して伝えることができるようになり、光学レンズの移動速度のばらつきを周知技術の場合と比べて小さくすることができる。又、本発明のレンズモジュールでは、一つの駆動体により、２つのレンズを独立で駆動することが可能なため、周知技術に比較して小型で簡単な構造でオートフォーカスとズーム機能を実現することができる。又、本発明のレンズモジュールでは、板バネ等の弾性部材が不要で摩擦係合部分が少ないため、部品点数が少なく非常に簡単で安定した構造となり、組み立てを容易にして低コストで行うことができることにより、小型のオートフォーカスやズーム機構を有するレンズモジュールへの適用が好適となる。更に、本発明のレンズモジュールでは、電気／機械変換素子の他端と静止部材との間に重錘部材、あるいは重錘部材と振動抑制部材とを配設しているため、電気／機械変換素子の発生する振動がハウジング等に漏れることを防止できることにより、イメージセンサの撮像特性を落とさずにオートフォーカスやズーム機構を有するレンズモジュールへの適用が好適となる。加えて、本発明のレンズモジュールでは、駆動素子としての電気／機械変換素子を積層型圧電セラミックによる圧電セラミック素子としているため、レンズ駆動機構では低電圧・低電力で十分なレンズ駆動力が得られるようになる。しかも、特許文献１，２のような駆動軸（ロッド）が無いため、駆動軸による振動減衰がなく、駆動エネルギーロスを生じない安定した移動が可能となる。即ち、本発明のレンズモジュールによれば、光学レンズをその光軸方向に沿って安定して移動させることができ、組み立てが容易でばらつきも少なく、小型化が容易であることにより、特に携帯電話機のカメラやデジタルスチールカメラのオートフォーカスやズーム機能付きレンズモジュールとしての利用が好適となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のレンズモジュールの第１の最良の形態に係る要部となる駆動体の概略構成の一例を示したもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の白矢印で示す右側方向からの端面図である。
【図２】本発明のレンズモジュールの第１の最良の形態に係る要部となる駆動体の概略構成の他例を示したもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の白矢印で示す右側方向からの端面図である。
【図３】本発明のレンズモジュールの第２の最良の形態に係る要部となる駆動体の概略構成の一例を示したもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の白矢印で示す右側方向からの端面図である。
【図４】本発明のレンズモジュールの第３の最良の形態に係る要部となる駆動体の概略構成の一例を示したもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の白矢印で示す右側方向からの端面図である。
【図５】本発明の実施例１に係るレンズモジュールの基本構成を示したもので、（ａ）は上面方向からの外観平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線方向における側面断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係るレンズモジュールの基本構成を示したもので、（ａ）は上面方向からの外観平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向における側面断面図である。
【図７】図３（ａ），（ｂ）に示す実施例１及び図４（ａ），（ｂ）に示す実施例２に係るレンズモジュールに備えられる圧電セラミック素子の時間に対する駆動電圧，圧電セラミック素子の変位量，移動体の移動量の関係を示したタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施例３に係るレンズモジュールの基本構成を示したもので、（ａ）は上面方向からの外観平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線方向における側面断面図である。
【図９】本発明の実施例３に係るレンズモジュールの移動体の構成を示す一例で、（ａ）は移動体１８の上面方向からの外観平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線方向における側面図、（ｃ）は斜視図である。
【図１０】本発明の実施例４に係るレンズモジュールの基本構成を示したもので、（ａ）は上面方向からの外観平面図，（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線方向における側面断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１，３，１２，１３，１５，１６，２０，２１    圧電セラミック素子
２，２′，４，４′，１１，１４，１９    磁石
５，５′，１８    移動体
６，６′    レンズホルダ
２４  第１のレンズホルダ
２３  第２のレンズホルダ
７，７′    ハウジング
８，８′    ガイドピン
９、１７    重錘部材
１０    振動減衰部材
１００，１０１，１０２，１０３    レンズモジュール
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第１の最良の形態に係るレンズモジュールは、駆動素子としての電気／機械変換素子の一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定された駆動体と、前記磁石に対して吸着可能な材質から成る移動部材と、前記移動部材と一体に形成されたレンズホルダと、前記レンズホルダに支持又は一体に形成された光学レンズとを備え、前記磁石の磁化方向は、前記光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、該光学レンズの半径方向又は外周方向であり、更に、前記電気／機械変換素子で発生する振動により前記磁石を振動させ、且つ該磁石の振動を駆動力として前記移動部材を駆動することにより前記レンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能のレンズ駆動機構を持つものである。【００２０】
ここで、本発明において、上記レンズモジュールにおいて、前記電気／機械変換素子における伸びの速度と縮みの速度とを異ならせるように、前記電気／機械変換素子に電圧を印加して前記磁石を振動させることにより移動部材を駆動することが好ましい。【００２１】
また、本発明によれば、上記何れかのレンズモジュールにおいて、前記電気／機械変換素子の他端と前記静止部材との間には、重錘部材、あるいは重錘部材と振動抑制部材とが配設されることが好ましい。【００２２】
また、本発明の第２の最良の形態に係るレンズモジュールは、第１の駆動素子としての第１の電気／機械変換素子の変位発生方向の一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定され、第２の駆動素子としての第２の電気／機械変換素子の一端側が前記磁石の前記第１の電気／機械変換素子の変位発生方向と直交する方向に接着され、他端側が前記静止部材に固定された駆動体と、前記磁石に対して吸着可能な材質から成る円筒形状の移動部材と、前記移動部材と一体に形成された第１のレンズホルダと、前記第１のレンズホルダに支持又は一体に形成された第１の光学レンズと、前記移動部材の回転運動によって前記移動部材の光軸方向に移動可能に支持されている第２のレンズホルダと、前記第２のレンズホルダに支持又は一体に形成された第２の光学レンズとを備え、前記磁石の磁化方向は、前記第１および第２の光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、前記第１および第２の光学レンズの半径方向又は外周方向であり、更に、前記第１の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記光軸方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を前記光軸方向に駆動することにより前記第１および第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能と、前記第２の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記移動部材の外周方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を回転することにより前記第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能とを有するレンズ駆動機構を持つものである。【００２３】
また、本発明の第３の最良の形態に係るレンズモジュールは、第１の駆動素子としての第１の電気／機械変換素子の変位発生方向の一端側が磁石に接着され、他端側が静止部材に固定され、第２の駆動素子としての第２の電気／機械変換素子の他端側が前記磁石の前記第１の電気／機械変換素子の変位発生方向と直交する方向に接着され、他端側が重錘部材に固定された駆動体と、前記磁石に対して吸着可能な材質から成る円筒形状の移動部材と、前記移動部材に一体に形成された第１のレンズホルダと、前記第１のレンズホルダに支持又は一体に形成された第１の光学レンズと、前記移動部材の回転運動に対して前記移動部材の光軸方向に移動可能に支持されている第２のレンズホルダと、前記第２のレンズホルダに支持又は一体に形成された第２の光学レンズとを備え、前記磁石の磁化方向は、前記第１および第２の光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、前記第１および第２の光学レンズの半径方向又は外周方向であり、更に、前記第１の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記光軸方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を前記光軸方向に駆動することにより前記第１および第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能と、前記第２の駆動素子で発生する振動により前記磁石を前記移動部材の外周方向に振動させ、且つ前記磁石の振動を駆動力として前記移動部材を回転することにより前記第２のレンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる機能とを有するレンズ駆動機構を備えたことを特徴とするレンズモジュールが得られる。【００２４】
但し、上記レンズモジュールの場合、電気／機械変換素子における伸びの速度と縮みの速度とを異ならせるように、電気／機械変換素子に電圧を印加して磁石を振動させることにより移動部材を駆動することが好ましい。【００２５】
又、上記レンズモジュールの場合、電気／機械変換素子の他端と静止部材との間には、重錘部材を配設してもよく、さらに前記重錘部材と前記静止部材との間には、振動抑制部材を配設してもよい。【００２６】
また、上記レンズモジュールの場合、電気／機械変換素子を積層型圧電セラミック素子とすることが好ましい。【００２７】
また、本発明の何れかのレンズモジュールにおいて、前記第１の電気／機械変換素子における伸びの速度と縮みの速度とを異ならせるように、前記第１の電気／機械変換素子に電圧を印加して前記磁石を振動させることにより前記移動部材を駆動することが好ましい。【００２８】
また、本発明のいずれかのレンズモジュールにおいて、前記第２の電気／機械変換素子における伸びの速度と縮みの速度とを異ならせるように、前記第２の電気／機械変換素子に電圧を印加して前記磁石を振動させることにより前記移動部材を駆動することが好ましい。【００２９】
また、本発明の何れかのレンズモジュールにおいて、前記第１の電気／機械変換素子の他端と前記静止部材との間には、重錘部材、あるいは重錘部材と振動抑制部材とが配設されることが好ましい。【００３０】
さらに、本発明の何れかのレンズモジュールにおいて、前記第２の電気／機械変換素子の他端と前記静止部材との間、あるいは前記重錘部材と前記静止部材との間には、振動抑制部材が配設されることが好ましい。【００３１】
さらに、本発明について図面を用いてさらに詳しく説明する。【００３２】
図１は、本発明の第１の最良の形態に係るレンズモジュールの要部となる駆動体の概略構成の一例を示したもので、（ａ）は側面図に関するもの，図（ｂ）は同図（ａ）の白矢印で示す右側方向からの端面図に関するものである。【００３３】
この駆動体は、駆動素子である電気／機械変換素子としての積層型圧電セラミックによる圧電セラミック素子１の変位発生方向（長手方向）の一端側（一端面側）に磁石２をエポキシ樹脂等を用いて接着して成るものである。【００３４】
図１（ａ）及び（ｂ）に示す駆動体の場合、磁石２の極性については、図１（ａ）を参照すれば、圧電セラミック素子１の長手方向とは垂直な白矢印の方向における右側がＳ極、左側がＮ極となっているため、図１（ｂ）に示される端面側がＳ極となっている。尚、磁石２の極性については、他の形態へと変形することも可能である。【００３５】
図２は、本発明の第１の最良の形態に係るレンズモジュールの要部となる駆動体の概略構成の他例を示したもので、（ａ）は側面図に関するもの，（ｂ）は（ａ）の白矢印で示す右側方向からの端面図に関するものである。【００３６】
この駆動体についても、圧電セラミック素子１の変位発生方向（長手方向）の一端側（一端面側）に磁石２′をエポキシ樹脂等を用いて接着して成るものである。但し、図２（ａ）及び（ｂ）に示す駆動体の場合、磁石２′の極性については、図２（ａ）を参照すれば、圧電セラミック素子１の長手方向とは垂直な白矢印の方向に沿った紙面手前側の側面がＮ極、これに対向する奥側の側面がＳ極となっているため、図２（ｂ）に示される端面側では左側がＮ極、右側がＳ極となっている。【００３７】
何れにしても、圧電セラミック素子１については、所定の変位を発生できれば材質や構造を適宜選択できるものであるが、ここではレンズモジュールを携帯電話機のカメラモジュールやデジタルスチールカメラへの利用を想定し、その駆動電圧が数Ｖ〜十数Ｖ程度の範囲と低電圧で駆動される必要があることを考慮し、積層型圧電セラミックを用いるものとする。【００３８】
圧電セラミック素子１の製造方法については、一般的な方法を採用すれば良く、例えばドクターブレード法等で所定の厚さのセラミックグリーンシートを作製し、それに対してスクリーン印刷法等で所定の形状にＡｇ／ＰｄペーストやＣｕペーストを内部電極として印刷した後、トリミングを経て所定枚数積層するようにしてから、熱プレスを施した後に所定の形状に打ち抜き、脱バインダ，焼結の工程を経て積層型圧電セラミックとして製造すれば良い。【００３９】
磁石２，２′の材質は特に限定されないが、小型化を進めた場合にも十分な吸着力を確保するため、ネオジウム系磁石やサマリウムコバルト系磁石を用いれば良い。磁石２，２′の磁化方向は、Ｎ極及びＳ極を光学レンズの光軸方向と直交する方向に配置させる。これにより、磁石２と移動部材とで形成される磁気回路での磁束分布を光学レンズの移動方向に対して対称に形成することができるため、光学レンズの移動方向とその逆側の方向での駆動力の差を生じることが無く、光学レンズを安定して駆動させることができる。【００４０】
図３は、本発明の第２の最良の形態に係るレンズモジュールの要部となる駆動体の概略構成の一例を示したもので、（ａ）は側面図に関するもの，（ｂ）は同図（ａ）の白矢印で示す右側方向からの端面図に関するものである。【００４１】
この駆動体は、第１の駆動素子である電気／機械変換素子としての積層型圧電セラミックによる圧電セラミック素子１２の変位発生方向（長手方向）の一端側（一端面側）に磁石１１をエポキシ樹脂等を用いて接着している。さらに別の圧電セラミック素子１３の変位発生方向（長手方向）の一端側（一端面側）を磁石１１にエポキシ樹脂等を用いて接着している。ここで、２つのセラミック素子の接着位置は、それぞれの変位発生方向が直交するように配置している。この場合の磁石１１の極性については、圧電セラミック素子１２からみて、図１の場合と同一である。【００４２】
図４は、本発明の第３の最良の形態に係るレンズモジュールの要部となる駆動体の概略構成の一例を示したもので、（ａ）は側面図に関するもの，（ｂ）は（ａ）の白矢印で示す右側方向からの端面図に関するものである。【００４３】
この駆動体は、図６の場合と同様に、２つの圧電セラミック素子１５，１６を磁石１４にエポキシ樹脂等を用いて接着している。さらに、圧電セラミック素子１６の他端側には、重錘部材１７をエポキシ樹脂等を用いて接着している。この場合の磁石１４の極性については、圧電セラミック素子１５からみて、図１の場合と同一である。【００４４】
重錘部材１７の材質は特に限定されず、磁石との重量バランスから決定すればよい。ステンレスなどの鉄系材料のほかに、タングステン合金などの密度の大きい金属材料が好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下は、幾つかの実施例と比較例とを挙げ、本発明のレンズモジュールについて、図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは勿論である。【００４６】
（実施例１）
図５は、本発明の実施例１に係るレンズモジュールの基本構成を示したもので、（ａ）は上面方向からの外観平面図に関するもの，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線方向における側面断面図に関するものである。【００４７】
このレンズモジュールにおいては、駆動体として図１（ａ），（ｂ）に示したタイプのものを用いており、磁石４へ吸着可能な材質から成る移動部材としての移動体５を装着したレンズホルダ６をハウジング７に対してガイドピン８を用いて装着すると共に、積層型圧電セラミックによる圧電セラミック素子３の変位発生方向（長手方向）の一方の端面側を磁石４に接着し、且つ他方の端面側を静止部材であるハウジング７に接着し、磁石４に対して吸着可能な材質から成る移動部材としての移動体５と磁石４とが磁力により吸着される構造となっている他、移動体５を支持したレンズホルダ６がチルト或いは回転防止のためにガイドピン８に移動可能に支持されている。【００４８】
尚、レンズホルダ６には、所定の光学レンズが配置されるが、ここではその光学レンズを略図している。又、ここで移動体５とレンズホルダ６とは別部材としたが、同一部材として同じ材質により一体化して形成することもできる。磁石４の磁化方向は、図５（ｂ）に示されるように、移動体５に接する側がＳ極、その逆側がＮ極となるように磁化されている。即ち、磁石４の磁化方向は、レンズホルダ６の中央部分に装着される図示されない光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、光学レンズの半径方向となっている。【００４９】
この実施例１に係るレンズモジュールの場合、圧電セラミック素子３で発生する振動により磁石４を振動させ、且つ磁石４の振動を駆動力として移動体５を駆動することによりレンズホルダ６を光軸方向に沿って移動させる機能のレンズ駆動機構を有するものである。【００５０】
因みに、実施例１に係るレンズモジュールにおいては、圧電セラミック素子３  から発生する振動がハウジング７にも伝わるため、カメラモジュールとして適用すれば、図示されないイメージセンサが振動ノイズ等の影響を受けることがある。【００５１】
ここで、実施例１に係るレンズモジュールの具体例を説明する。圧電セラミック素子３としては、断面寸法が縦１．０ｍｍ×横１．０ｍｍ、高さ２．０ｍｍの圧電積層型セラミックとし、±３Ｖの印加電圧に対して大略０．１μｍの変位を発生するものを用いている。この圧電セラミック素子３の一方の端面側に対して断面寸法が縦１．２ｍｍ×横１．５ｍｍ、高さ１．０ｍｍのネオジウム系磁石を熱硬化性エポキシ樹脂で接着して駆動体とし、図５（ａ）及び（ｂ）に示されるような形状のポリカーボネートを材質とするハウジング７を作成した後、圧電セラミック素子３の他方の端面側を図５（ｂ）に示される位置にエポキシ樹脂で接着した。【００５２】
次に、ＳＵＳ４３０の材質による外形８．５ｍｍ，内径７．５ｍｍ，高さ１．５ｍｍの移動体５を作成し、この移動体５をポリカーボネートを材質とするレンズホルダ６にエポキシ樹脂で接着した。又、ＳＵＳ３０４の材質によるカイドピン８にレンズホルダ６を支持すると共に、磁石４と移動体５とを磁力により吸着することにより、図５（ａ）及び（ｂ）に示した構造の実施例１に係るレンズモジュールを５個作製した。【００５３】
尚、これらの実施例１に係るレンズモジュールの場合、レンズホルダ６の移動ストロークは何れも約０．５ｍｍとなるが、移動体５の高さを大きくすることにより、ストロークを更に大きくすることも可能である。【００５４】
（実施例２）
図６は、本発明の実施例２に係るレンズモジュールの基本構成を示したもので、（ａ）は上面方向からの外観平面図に関するもの，（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向における側面断面図に関するものである。【００５５】
このレンズモジュールにおいては、駆動体として図２（ａ），（ｂ）に示したタイプのものを用いており、実施例１の場合の構造で考えられるハウジング７に対する振動が漏れないようにしたもので、基本構造上では実施例１の場合と比べ、磁石４′へ吸着可能な材質から成る移動部材としての移動体５′を装着したレンズホルダ６′をハウジング７′に対してガイドピン８′を用いて装着すると共に、積層型圧電セラミックによる圧電セラミック素子３の変位発生方向（長手方向）の一方の端面側を磁石４′に接着し、且つ他方の端面側をハウジング７′に接着し、移動体５′と磁石４′とが磁力により吸着される構造となっている点が共通している。【００５６】
但し、この実施例２に係るレンズモジュールの場合、実施例１の場合の構造と比べ、レンズホルダ６′は、その局所に矩形状の移動体５′を接着固定するようになっており、ハウジング７′自体についても高背のガイドピン８を取り付けられるように底部が肉薄タイプのものとなっている他、圧電セラミック素子３とハウジング７′との間に重錘部材９と振動減衰材から成る振動減衰部材１０とが配設され、更に磁石４′の磁化方向が図４（ａ）に示されるように、移動体５′の外周方向に沿って片面側がＮ極、もう片面側がＳ極となるように光学レンズの外周方向へ磁化されている点が相違している。【００５７】
この実施例２に係るレンズモジュールにおいても、圧電セラミック素子３で発生する振動により磁石４′を振動させ、且つ磁石４′の振動を駆動力として移動体５′を駆動することによりレンズホルダ６′を光軸方向に沿って移動させる機能のレンズ駆動機構を有するものである。但し、ここでは圧電セラミック素子３から発生する振動が磁石４′と重錘部材９とに伝わるが、重錘部材９とハウジング７′との間に振動減衰部材１０を設けたことにより、ハウジング７′への振動漏れが抑制されるため、カメラモジュールとして適用しても、図示されないイメージセンサの撮像特性への影響を格段に小さくすることができる。【００５８】
実施例２において、圧電セラミック素子３とハウジング７′との間に重錘部材９と振動減衰材から成る振動減衰部材１０とを配設することで、ハウジング７への振動の漏れを抑えているが、重錘部材９のみを配設することでも振動の漏れを抑えることは可能である。重錘部材９を圧電セラミック素子３に接着することで、磁石４′と圧電セラミック素子３と重錘部材９との重心の位置が重錘部材９側に移動するため、結果として圧電セラミック素子３の振動のほとんどを磁石４′側に発生させることも可能である。【００５９】
すなわち、磁石４′と圧電セラミック素子３と重錘部材９の密度と寸法から、ハウジング７への振動の漏れ量が決まるが、レンズモジュールで要求される性能に応じて振動減衰部材１０の有無および配置を決定すればよい。【００６０】
因みに、図６（ａ）及び（ｂ）に示す移動体５′は矩形状の板材をレンズホルダ６′に接着する構造として説明したが、これらを実施例１の場合の形状構造（移動体５，レンズホルダ６）としても、同等の効果が得られる。【００６１】
この実施例２に係るレンズモジュールについても、重錘部材９の材質をＳＵＳ３０４で縦１．５ｍｍ×横１．５ｍｍ×厚さ１ｍｍの形状のものを用いると共に、振動減衰部材１０をミヤフリーク（宮坂ゴム株式会社製、厚み０．５ｍｍ）を用い、実施例１の場合と同様に図６（ａ）及び（ｂ）に示す構造のレンズモジュールを５個作製した。【００６２】
以下は、実施例１，２に係るレンズモジュールのレンズ駆動機構の働きについて説明する。【００６３】
図７は、上述した実施例１及び実施例２に係るレンズモジュールに備えられる圧電セラミック素子３の時間に対する駆動電圧，圧電セラミック素子３の変位量，移動体５，５′の移動量の関係を示したタイミングチャートである。【００６４】
これらのレンズモジュールでは、圧電セラミック素子３の高さを１．５〜２ｍｍ程度とすると、共振周波数が３００ｋＨｚ程度以上となるので、圧電セラミック素子３への交流印加電圧（駆動電圧）の周波数を２０〜３０ｋＨｚ程度とすると、高調波成分の影響を殆ど無視できるため、入力電圧波形と出力変位波形とが相似形となる。【００６５】
図７に示されるように三角波状の入力電圧（駆動電圧）波形について、傾きが異なる時間ｔ１，ｔ２をｔｌ＞ｔ２なる関係となるように設定すると、圧電セラミック素子３の変位量は時間ｔ１をかけてゆっくりと伸び、時間ｔ２で急速に縮む。ここで、移動体５，５′と磁石４，４′との間に発生する最大静止摩擦力以上の加速度が得られるように時間ｔ２を設定すれば、時間ｔ１では移動体５，５′と圧電セラミック素子３とは共に移動し、時間ｔ２では移動体５，５′と圧電セラミック素子３との間で滑りが生じる。これを連続的に繰り返せば、移動体５，５′とレンズホルダ６，６′とは静止部材（ハウジング７，７′）に対して一方向に移動する。【００６６】
そこで、時間ｔ１と時間ｔ２とを用いてデューテイ比をデューテイ比＝ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）なる関係式で定義すると、デューテイ比を変化させることで移動体５，５′の速度や移動方向を制御することができる。【００６７】
ここでは、図７に示されるように三角波状の入力電圧（駆動電圧）の波形を与えた場合について説明したが、各部品形状に応じて周波数を調整した矩形波状の入力電圧（駆動電圧）を印加するようにしても同様に圧電セラミック素子３を駆動することができる。【００６８】
（比較例）
比較例では、実施例２の場合と同様な構造であって、磁石４′の磁化方向を圧電セラミック素子３の長手方向（モジュールの背高方向を示す上下方向）として着磁した構造のレンズモジュールを５個作製した。【００６９】
そこで、上述した実施例１，２並びに比較例に係る各レンズモジュール（それぞれ試料Ｎｏ．１〜５）における圧電セラミック素子３に対して、±３Ｖの交流電圧を印加してドップラー振動計を用いてレンズホルダ６，６′の移動速度を測定したところ、表１に示すような結果となった。【００７０】
【表１】
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【００７１】
表１では、ストローク０．５ｍｍを上下動させた場合の平均移動速度を示しているが、印加した交流電圧の条件として駆動周波数２５ｋＨｚで電圧波形をデューティ比９０％，１０％の三角波状とすることにより、レンズホルダ６，６′を往復移動させてそれぞれの移動速度を測定したもので、移動方向としてレンズホルダ６，６′が上に移動する場合を上昇（ｍｍ／ｓｅｃ）、下に移動する場合を下降（ｍｍ／ｓｅｃ）としている。【００７２】
上記表１からは、実施例１に係る各レンズモジュールの場合には、レンズホルダ６の上昇速度と下降速度との比が０．９５２〜１．０２５の範囲であり、実施例２に係る各レンズモジュールの場合には、レンズホルダ６′の上昇速度と下降速度との比が０．８４８〜０．８８４の範囲であることにより、実施例２の場合には下り側の速度が実施例１の場合と比べて大きくなっているが、速度差は概ね１４％以内に収まっていることが判る。これに対して、比較例に係る各レンズモジュールの場合には、レンズホルダ６′の上昇速度と下降速度との比が０．４５６〜０．５０６の範囲であり、５０％以上の速度差が出ていることが判る。【００７３】
従って、実施例１，２に係る各レンズモジュールは、比較例に係る各レンズモジュールと比べ、レンズホルダ６，６′の往復速度に大きな差が無く、且つ速度のばらつきが非常に小さいことを確認できた。【００７４】
（実施例３）
図８は、本発明の実施例３に係るレンズモジュールの基本構成を示したもので、同図（ａ）は上面方向からの外観平面図に関するもの，  同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ  線方向における側面断面図に関するものである。【００７５】
このレンズモジュール１０２においては、駆動体として図６（ａ），（ｂ）に示したタイプのものを用いており、磁石１９へ吸着可能な材質から成る移動部材としての移動体１８を装着した第１のレンズホルダ２４と、移動体１８の軸方向（光軸と一致）の回転に対して軸方向に沿って移動可能支持されている第２のレンズホルダ２３とが、実施例１、２と同様に磁石１９の磁力により吸着される構造となっている。【００７６】
ここで、圧電セラミック素子２０の一端側は静止部材としてのハウジング２５に接着され、他端が磁石１９に接着されている。また、圧電セラミック２１の一端側は静止部材としてのハウジング２５に接着され、他端が磁石１９に接着されている。すなわち、第１の駆動素子としての圧電セラミック素子２０の変位発生方向と、第２の駆動素子としての圧電セラミック素子２１の変位発生方向とは、略直交する方向でそれぞれ磁石１９に接着されている。また、圧電セラミック素子２０の振動方向は、レンズホルダ２３と２４の光軸に沿っており、さらに、圧電セラミック素子２１の振動方向は、移動体１８の周方向に沿っている。【００７７】
実施例３において、磁石１９の磁化方向は、実施例１の場合と同様に、移動体１８に接する側がＳ極、その逆側がＮ極となるように磁化されている。即ち、磁石１９の磁化方向は、レンズホルダ２４と２３の中央部分に装着される図示されない光学レンズの光軸方向とほぼ直交すると共に、光学レンズの半径方向となっている。【００７８】
圧電素子２０を振動させることで、磁石１９を光軸方向に振動させ、移動体１８を光軸に沿って駆動することで、レンズホルダ２３と２４を同時に光軸方向に移動させる。圧電素子２１を振動させることで、磁石１９を移動体１８の周方向に振動させ、移動体１８を回転させる。移動体１８の回転により、第２のレンズホルダ２３だけを光軸方向に移動させる。【００７９】
ガイドピン２２は、ハウジング２５に接着あるいは圧入などにより固定されている。第２のレンズホルダ２３は、移動部材１８が回転可能に支持されていると同時に、ガイドピン２２に移動可能に支持されている。【００８０】
移動体１８の回転により、第２のレンズホルダ２３を光軸に沿って移動させる構造としては、リードスクリューなどの構造を用いればよい。図９（ａ）は移動体１８の上面方向からの外観平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線方向における側面断面図、（ｃ）は斜視図である。【００８１】
この場合の移動体１８は円筒形状であり、リードスクリュー構造をとるために２本の溝を設けている。第２のレンズホルダ２３は移動体１８の溝に沿って装着され、ガイドピン２２に移動可能に支持されることで、移動体１８の回転に対してレンズホルダ２３は軸方向に移動する。【００８２】
この実施例３に係るレンズモジュールの場合、圧電セラミック素子２０で発生する振動により磁石１９を光軸方向に振動させ、且つ磁石１９の振動を駆動力として移動体２３を駆動することによりレンズホルダ２４とレンズホルダ２３を光軸方向に沿って移動させる機能のレンズ駆動機構を有するものである。同時に、圧電セラミック素子２１で発生する振動により磁石１９を移動体１８の周方向に沿って振動させ、且つ磁石１９の振動を駆動力として移動体１８を回転することによりレンズホルダ２３のみを光軸方向に沿って移動させる機能のレンズ駆動機能を有するものである。すなわち、実施例３に係るレンズモジュールにおいては、オートフォーカスとズーム機能を一つの駆動体で実現することができる。【００８３】
（実施例４）
図１０は、本発明の実施例４に係るレンズモジュールの基本構成を示したもので、図（ａ）は上面方向からの外観平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線方向における側面断面図である。【００８４】
実施例４に係るレンズモジュールは、実施例３の場合と同様に、オートフォーカスとズーム機能を一つの駆動体で実現可能である。この場合、圧電セラミック素子２１の端面に重錘部材２６を接着することで静止部材としてのハウジング２５への接着なしでも全く同等の機能を持たせることができ、構造をさらに簡略化することが可能である。【００８５】
また、実施例３及び４において、ハウジングへ接着している圧電セラミック素子とハウジングの間に、実施例２の場合同様、重錘部材あるいは重錘部材と振動減衰部材を配設することで、ハウジングへの振動漏れを防止することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上の説明の通り、本発明に係るレンズモジュールは、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話機用カメラ等のオートフォーカスやズーム機構を有する光学機器に適用される。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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