(57)【要約】  連結板１９とカバー部２１との間に、自然長よりも圧縮された状態で付勢ばね２０が介挿されている。付勢ばね２０は、その復元力によりレンズユニット１６を−Ｚ側に付勢し、レンズユニット１６の−Ｚ側の面を固定枠部１５の当接部１５１に当接させる。アクチュエータ１８が所定の温度以下のときには、アクチュエータ１８に発生する力に付勢ばね２０の付勢力が勝り、レンズユニット１６は移動しない。アクチュエータ１８を所定の温度以上に加熱すると、レンズユニット１６は＋Ｚ方向に連続的に移動する。これにより、環境温度の変化によるレンズの移動を防止することができる。
2009154090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
熱膨張率の異なる少なくとも２つの層を有し、温度の変化により変形して、前記固定部に固定された一の部位に対して他の部位である作用点が変位するアクチュエータと、
前記作用点に直接的または間接的に連結され、前記作用点の変位に伴い移動するレンズと、
温度上昇時の前記レンズの移動の向きと反対の向きに前記レンズを付勢することにより、周囲温度を含む所定の温度範囲における前記レンズの位置を所定の位置に規制する規制部と、
を備えることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ駆動装置であって、
前記規制部は、
前記固定部上または前記固定部に固定された部材上に形成された当接部と、
前記レンズまたは前記レンズを含むユニットを付勢して前記当接部に当接させる付勢部と、
を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレンズ駆動装置であって、
前記付勢部は、コイルばねであることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載のレンズ駆動装置であって、
前記レンズまたは前記レンズを含むユニットを弾性支持する一対の平行ばねを更に備え、
前記付勢部は、前記一対の平行ばねにより前記レンズまたは前記レンズを含むユニットを付勢することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項５】
請求項１に記載のレンズ駆動装置であって、
同一の温度−変位特性を有し、温度の変化により前記作用点が互いに反対の向きに変位する一対の前記アクチュエータを備え、
周囲温度の上昇時には、一方の前記アクチュエータが、他方の前記アクチュエータによる前記レンズの移動の向きと反対の向きに前記レンズを付勢することにより、周囲温度を含む所定の温度範囲における前記レンズの位置を所定の位置に規制することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレンズ駆動装置であって、
前記一対のアクチュエータのそれぞれに設けられたヒータと、
前記一対のヒータに対して選択的に通電する通電部と、
を更に備えることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレンズ駆動装置と、
前記レンズを介して取り込まれた光を撮影する撮像センサ部と、
を備えることを特徴とするカメラユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機などに搭載されるマイクロカメラユニット（ＭＣＵ）や、光ディスク装置の光ピックアップユニットなどに使用されるレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機に搭載される小型のカメラユニットは、オートフォーカス等の機能を実現するために、レンズを移動させるレンズ駆動機構を備えている。このような小型のカメラユニットに使用されるレンズ駆動機構として、近年、いわゆるバイメタルアクチュエータを使用したレンズ駆動機構の開発が行われている。バイメタルアクチュエータは、熱膨張率の異なる２つの金属層を有し、加熱により２つの金属層を異なる膨張量で膨張させて、固定端に対して自由端を変位させるものである。【０００３】
バイメタルアクチュエータは、構造が簡易なため小型化や薄型化が容易であり、また、比較的大きな変位量や発生力を得ることができる。特に、小型のバイメタルアクチュエータでは消費電力も小さく抑えることができるため、小型のレンズ駆動機構にバイメタルアクチュエータを使用する利点は大きい。【０００４】
バイメタルアクチュエータを使用して光学機器のレンズを移動させる従来の技術については、例えば、特許文献１，２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８１２３１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９３２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バイメタルアクチュエータは、温度の変化に従って変位量や発生力を連続的に変化させるものであるため、レンズ駆動機構に使用される場合には、環境温度の変化によるレンズの移動が問題となる。すなわち、バイメタルアクチュエータを積極的に加熱していないときにも、環境温度の変化によりバイメタルアクチュエータが変形し、レンズを移動させてしまうという問題がある。【０００７】
なお、このような問題は、２つの金属層を積層させたバイメタルアクチュエータだけではなく、熱膨張率の異なる２つの層を積層させたアクチュエータ一般に発生し得る問題である。また、このような問題は、携帯電話機用のカメラユニットに使用されるレンズ駆動装置だけではなく、光学機器のレンズを移動させるためのレンズ駆動装置一般に発生し得る問題である。【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、環境温度の変化によるレンズの移動を防止することができるレンズ駆動装置およびカメラユニット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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、固定部と、熱膨張率の異なる少なくとも２つの層を有し、温度の変化により変形して、前記固定部に固定された一の部位に対して他の部位である作用点が変位するアクチュエータと、前記作用点に直接的または間接的に連結され、前記作用点の変位に伴い移動するレンズと、温度上昇時の前記レンズの移動の向きと反対の向きに前記レンズを付勢することにより、周囲温度を含む所定の温度範囲における前記レンズの位置を所定の位置に規制する規制部と、を備えることを特徴とする。【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置であって、前記規制部は、前記固定部上または前記固定部に固定された部材上に形成された当接部と、前記レンズまたは前記レンズを含むユニットを付勢して前記当接部に当接させる付勢部と、を有することを特徴とする。【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のレンズ駆動装置であって、前記付勢部は、コイルばねであることを特徴とする。【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載のレンズ駆動装置であって、前記レンズまたは前記レンズを含むユニットを弾性支持する一対の平行ばねを更に備え、前記付勢部は、前記一対の平行ばねにより前記レンズまたは前記レンズを含むユニットを付勢することを特徴とする。【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置であって、同一の温度−変位特性を有し、温度の変化により前記作用点が互いに反対の向きに変位する一対の前記アクチュエータを備え、周囲温度の上昇時には、一方の前記アクチュエータが、他方の前記アクチュエータによる前記レンズの移動の向きと反対の向きに前記レンズを付勢することにより、周囲温度を含む所定の温度範囲における前記レンズの位置を所定の位置に規制することを特徴とする。【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のレンズ駆動装置であって、前記一対のアクチュエータのそれぞれに設けられたヒータと、前記一対のヒータに対して選択的に通電する通電部と、を更に備えることを特徴とする。【００１５】
請求項７に係る発明は、カメラユニットであって、請求項１から請求項６までのいずれかに記載のレンズ駆動装置と、前記レンズを介して取り込まれた光を撮影する撮像センサ部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜７に記載の発明によれば、レンズ駆動装置は、温度上昇時のレンズの移動の向きと反対の向きにレンズを付勢することにより、周囲温度を含む所定の温度範囲におけるレンズの位置を所定の位置に規制する規制部を備える。このため、環境温度の変化によるレンズの移動を防止することができる。【００１７】
特に、請求項２に記載の発明によれば、規制部は、固定部上または固定部に固定された部材上に形成された当接部と、レンズまたはレンズを含むユニットを付勢して当接部に当接させる付勢部と、を有する。このため、レンズの位置を当接部に当接した位置に安定して規制することができる。【００１８】
特に、請求項３に記載の発明によれば、付勢部は、コイルばねである。このため、レンズに対して安定した付勢力を与えることができる。【００１９】
特に、請求項４に記載の発明によれば、レンズ駆動装置は、レンズまたはレンズを含むユニットを弾性支持する一対の平行ばねを更に備え、付勢部は、一対の平行ばねによりレンズまたはレンズを含むユニットを付勢する。すなわち、平行ばねを付勢部として利用するため、平行ばねとは別個に付勢部を設ける必要はなく、レンズ駆動装置の構成を簡略化することができる。【００２０】
特に、請求項５に記載の発明によれば、レンズ駆動装置は、同一の温度−変位特性を有し、温度の変化により作用点が互いに反対の向きに変位する一対のアクチュエータを備え、周囲温度の上昇時には、一方のアクチュエータが、他方のアクチュエータによるレンズの移動の向きと反対の向きにレンズを付勢することにより、周囲温度を含む所定の温度範囲におけるレンズの位置を所定の位置に規制する。このため、当接部を設けることなく、環境温度の変化によるレンズの移動を防止することができる。【００２１】
特に、請求項６に記載の発明によれば、レンズ駆動装置は、一対のアクチュエータのそれぞれに設けられたヒータと、一対のヒータに対して選択的に通電する通電部と、を更に備える。このため、レンズを２方向に応答性よく移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】カメラユニットを搭載した携帯電話機の概略図である。
【図２】画像取得再生部の部分断面図である。
【図３】カメラユニットの分解斜視図である。
【図４】光軸を含む平面でカメラユニットを切断した断面図である。
【図５】第１および第２の平行ばねの機能を模式的に示した図である。
【図６】アクチュエータの駆動部の断面図である。
【図７】アクチュエータを撮像センサ側から見た図である。
【図８】アクチュエータの一対の駆動部の温度と、各駆動部の先端部の変位量との関係を、概略的に示した図である。
【図９】第２実施形態に係るカメラユニットの断面図である。
【図１０】第３実施形態に係るカメラユニットの断面図である。
【図１１】変形例に係るカメラユニットの断面図である。
【図１２】変形例に係るカメラユニットの断面図である。
【図１３】変形例に係るカメラユニットの断面図である。
【図１４】光ピックアップユニットの例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において参照する図１〜図１４のうち、図１〜図４，図６，図７，図９〜図１３には、各部の位置関係や動作方向を明確化するために、カメラユニット１の光軸Ａに沿った方向をＺ軸方向とする共通のＸＹＺ直交座標系が示されている。
【００２４】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．携帯電話機の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るカメラユニット１を搭載した携帯電話機１００の概略図である。図１に示したように、携帯電話機１００は、主として、画像取得再生部１１０と本体部１２０とを備えている。画像取得再生部１１０と本体部１２０とは、回動可能なヒンジ部１３０を介して連結され、ヒンジ部１３０により折り畳み可能となっている。画像取得再生部１１０は、カメラユニット１や、図１において背面側に位置するディスプレイ部を有する。また、本体部１２０は、テンキーなどの各種操作キーや、携帯電話機１００の全体を制御する制御部を有する。
【００２５】
図２は、画像取得再生部１１０の部分断面図である。図２に示したように、カメラユニット１は、その光軸Ａに沿って被写体側が画像取得再生部１１０の外部を向くような姿勢で、画像取得再生部１１０に組み込まれている。カメラユニット１は、例えば、ＸＹ断面のサイズが約５ｍｍ四方程度であり、Ｚ軸方向の厚みが３ｍｍ程度の小型の撮像装置、すなわち、いわゆるマイクロカメラユニット（ＭＣＵ）となっている。
【００２６】
＜１−２．カメラユニットの構成＞
図３は、カメラユニット１の分解斜視図である。また、図４（ａ）および図４（ｂ）は、光軸Ａを含む平面でカメラユニット１を切断した断面図である。図３、図４（ａ）、および図４（ｂ）に示したように、カメラユニット１は、主として、撮像センサ部１１、外枠部１２、赤外カットフィルタ部１３、第１の平行ばね１４、固定枠部１５、レンズユニット１６、第２の平行ばね１７、アクチュエータ１８、連結板１９、付勢ばね２０、およびカバー部２１を備えている。
【００２７】
撮像センサ部１１は、被写体側から入射した光を撮影するための撮像素子（例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ）を備えたチップである。撮像センサ部１１の裏面（−Ｚ側の面）には、撮像センサ部１１への駆動信号の付与や撮像センサ部１１からの検出信号の読み出しを行うための各種端子（図示省略）が設けられている。
【００２８】
外枠部１２は、撮像センサ部１１、赤外カットフィルタ部１３、第１の平行ばね１４、固定枠部１５、レンズユニット１６、第２の平行ばね１７、アクチュエータ１８、連結板１９、および付勢ばね２０を内部に収容する略筒状の部材である。外枠部１２は、例えば、樹脂により形成される。図４に示したように、外枠部１２の＋Ｚ側および−Ｚ側の端部は、カバー部２１および撮像センサ部１１によりそれぞれ封止され、これにより、外枠部１２の内部空間は塵や外力から保護される。
【００２９】
赤外カットフィルタ部１３は、被写体側から入射した赤外線を除去するフィルタ膜を備えたチップである。赤外カットフィルタ部１３は、例えば、ガラスまたは透明樹脂により構成された基板の上面に屈折率の異なる複数枚の薄膜をスパッタなどにより形成したものである。赤外カットフィルタ部１３は、複数枚の薄膜の厚みや屈折率により、特定の波長帯の光を遮断する役割を果たす。
【００３０】
固定枠部１５は、第１の平行ばね１４、第２の平行ばね１７、およびアクチュエータ１８を固定し、これらの相互の位置関係を規制する略筒状の部材である。固定枠部１５は、例えば、樹脂により形成される。固定枠部１５の外側の面は、外枠部１２の内側の面に、例えば接着剤により固定される。また、固定枠部１５の内側には、第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７が固定され、固定枠部１５の被写体側の面には、アクチュエータ１８が固定される。
【００３１】
また、固定枠部１５の−Ｚ側の端部には、内側（光軸Ａに接近する方向）へ向けて突出し、その＋Ｚ側の面がレンズユニット１６の−Ｚ側の面に当接する当接部１５１が形成されている。当接部１５１は、レンズユニット１６の−Ｚ側の面に当接することにより、レンズユニット１６が撮像センサ部１１に対して所定の距離以下に接近することを禁止する役割を果たす。
【００３２】
図４に示したように、固定枠部１５には、Ｚ軸方向にのびる貫通電極１５２が、インサート成型により埋設されている。貫通電極１５２の−Ｚ側の端部は、携帯電話機１００の内部の電気配線にはんだ等により接続される。また、貫通電極１５２の＋Ｚ側の端部は、アクチュエータ１８の後述するヒータ層１８２ｂ，１８３ｂに、後述する電極パッド１８２ｅ，１８３ｅを介して接続される。
【００３３】
第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７は、レンズユニット１６を光軸Ａに沿って変位可能に支持するための弾性支持部である。第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７は、固定枠部１５に固定される固定部１４ａ，１７ａと、固定部１４ａ，１７ａの内側に配置されてレンズユニット１６に固定される移動部１４ｂ，１７ｂとを有する。第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７は、例えば、プレス加工やエッチングにより形成された１枚の金属（ステンレス等）製の薄板である。移動部１４ｂ，１７ｂは、固定部１４ａ，１７ａに対して弾性的に変位可能となっている。また、固定部１４ａ，１７ａは、固定枠部１５の内側に、例えば接着剤により固定されており、移動部１４ｂ，１７ｂは、レンズユニット１６の外側面に、例えば接着剤により固定されている。
【００３４】
なお、図３においては、第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７は、斜め方向に各々の移動部１４ｂ，１７ｂが配置されるような形状となっており、固定部１４ａ，１７ａと移動部１４ｂ，１７ｂは近接した位置に配置されているが、図４（ａ）および図４（ｂ）においては、移動部１４ｂ，１７ｂの移動の様子を明示するため、第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７の各々の中央位置に移動部１４ｂ，１７ｂを描いている。
【００３５】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７の機能を模式的に示した図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示したように、レンズユニット１６は、第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７のそれぞれの移動部１４ｂ，１７ｂに固定されている。第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７は、互いに平行状態を維持しつつ変形する、いわゆる平行リンクを構成する。このため、レンズユニット１６に光軸Ａに沿った方向の力が作用したときには、レンズユニット１６は、傾斜することなく光軸Ａに沿って移動する（図５（ｂ）の状態）。
【００３６】
図３および図４に戻る。レンズユニット１６は、複数枚のレンズとレンズホルダとを有する光学ユニットである。レンズユニット１６の内部に保持される複数枚のレンズは、透明樹脂やガラスなどにより構成され、被写体側から入射した光を撮像センサ部１１上に結像させる役割を果たす。レンズユニット１６の外周面には、外側（光軸Ａから遠ざかる方向）へ向けて突出する突出部が形成され、当該突出部の−Ｚ側の面および＋Ｚ側の面に、第１の平行ばね１４および第２の平行ばね１７の各々の移動部１４ｂ，１７ｂが固定されている。
【００３７】
アクチュエータ１８は、レンズユニット１６にＺ軸方向の力を与えてレンズユニット１６を移動させるための部材である。アクチュエータ１８は、固定枠部１５に固定される固定部１８１と、固定部１８１の＋Ｙ側および−Ｙ側においてそれぞれ−Ｘ側および＋Ｘ側に向けてのびた一対の梁状の駆動部１８２，１８３とを有する。固定部１８１は、固定枠部１５の＋Ｚ側の面に、例えば接着剤により固定される。
【００３８】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、アクチュエータ１８の駆動部１８２をＸＺ面と平行な平面に沿って切断した断面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示したように、アクチュエータ１８の駆動部１８２は、シリコン層１８２ａ、ヒータ層１８２ｂ、絶縁層１８２ｃ、および金属層１８２ｄをＺ軸方向に積層した構造となっている。
【００３９】
シリコン層１８２ａは、金属層１８２ｄよりも熱膨張率の低いシリコンを主成分とする基板である。シリコン層１８２ａの−Ｚ側の面には、ヒータ層１８２ｂが、蒸着やスパッタ等により形成されている。ヒータ層１８２ｂは、通電によりジュール熱が発生する白金等の金属材料により構成される。ヒータ層１８２ｂの−Ｚ側の面には、絶縁層１８２ｃが、例えば、ＣＶＤやスパッタにより形成されている。絶縁層１８２ｃは、ヒータ層１８２ｂと金属層１８２ｄとを電気的に絶縁可能な二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）等の材料により構成される。
【００４０】
また、絶縁層１８２ｃの−Ｚ側の面には、金属層１８２ｄが形成されている。金属層１８２ｄは、シリコン層１８２ａよりも熱膨張率が大きくかつ製造容易な材料、例えば、アルミニウム、ニッケル、あるいは亜鉛により構成される。アルミニウムを使用する場合には、金属層１８２ｄは、蒸着やスパッタにより絶縁層１８２ｃの−Ｚ側に形成される。また、ニッケル又は亜鉛を使用する場合には、金属層１８２ｄは、蒸着、スパッタ、あるいは電気めっきにより絶縁層１８２ｃの−Ｚ側に形成される。
【００４１】
固定枠部１５内の貫通電極１５２の＋Ｚ側の端部は、電極パッド１８２ｅを介して駆動部１８２のヒータ層１８２ｂに接続されている。貫通電極１５２と電極パッド１８２ｅとを安定して接触させるために、貫通電極１５２と電極パッド１８２ｅとは、例えば、はんだや導電性接着剤により接続される。
【００４２】
貫通電極１５２を介してヒータ層１８２ｂに電圧を与えると、ヒータ層１８２ｂにはその抵抗値に応じた電流が流れ、ヒータ層１８２ｂは発熱する。そして、ヒータ層１８２ｂにおいて発生した熱がシリコン層１８２ａと金属層１８２ｄとに伝導し、シリコン層１８２ａと金属層１８２ｄとをそれぞれ加熱する。このとき、金属層１８２ｄはシリコン層１８２ａよりも熱膨張率が大きいため、金属層１８２ｄはシリコン層１８２ａよりも大きく膨張する。その結果、図６（ｂ）に示したように、駆動部１８２が湾曲し、駆動部１８２の先端部（作用点）１８２Ａが＋Ｚ側に変位する。
【００４３】
なお、図６（ａ）および図６（ｂ）は、アクチュエータ１８の一方の駆動部１８２の構成を示しているが、アクチュエータ１８の他方の駆動部１８３も同等の構成を有する。
【００４４】
図７は、アクチュエータ１８を−Ｚ側から見た図である。図７に示したように、駆動部１８２のヒータ層１８２ｂと駆動部１８３のヒータ層１８３ｂとは、固定部１８１の−Ｚ側の面に沿って形成された導電部１８１ａを介して電気的に接続されている。貫通電極１５２から与えられる電流は、２つの駆動部１８２，１８３のヒータ層１８２ｂ，１８３ｂに順次に供給され、各ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂを発熱させる。
【００４５】
ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂの発熱により駆動部１８２，１８３が湾曲すると、図６（ｂ）に示したように、ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂ自体も湾曲する。このとき、ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂの断面積（ＹＺ平面に沿った断面積）は縮小し、ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂの電流経路は伸長するため、ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂの電気抵抗値は増大する。アクチュエータ１８の駆動回路（図示省略）には、このようなヒータ層１８２ｂ，１８３ｂの電気抵抗値の変動を検出する検出器が設けられている。アクチュエータ１８の駆動回路は、ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂの電気抵抗値の変動を検出しつつ、ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂに供給する電流値を制御することにより、駆動部１８２，１８３の先端部１８２Ａ，１８３Ａの変位量を制御する。
【００４６】
なお、駆動部１８２，１８３の変形をより良好に検出するために、ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂの電流経路は、各駆動部１８２，１８３の長手方向（Ｘ軸方向）に大きくとることが望ましい。例えば、ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂの電流経路を、各駆動部１８２，１８３の＋Ｘ側および−Ｘ側の端部付近において折り返した折れ線状の経路とすればよい。
【００４７】
図３および図４に戻る。連結板１９は、アクチュエータ１８の２つの駆動部１８２，１８３の各先端部１８２Ａ，１８３Ａと、レンズユニット１６とを連結する中継部材である。連結板１９は、円板形状の中央部１９１と、中央部１９１からのびる一対の脚部１９２，１９３とを有する。中央部１９１は、レンズユニット１６の＋Ｚ側の面に固定されている。また、一対の脚部１９２，１９３は、駆動部１８２，１８３の各先端部１８２Ａ，１８３Ａに結合されている。このため、アクチュエータ１８の一対の先端部１８２Ａ，１８３Ａが＋Ｚ側に変位すると、連結板１９およびレンズユニット１６も一体的に＋Ｚ側に移動する。
【００４８】
アクチュエータ１８の一対の先端部１８２Ａ，１８３Ａと連結板１９の一対の脚部１９２，１９３との結合を維持しつつ、一対の先端部１８２Ａ，１８３Ａを良好に変位させるために、一対の先端部１８２Ａ，１８３Ａと一対の脚部１９２，１９３とは、例えばシリコンゴムを用いた弾性接着により結合されている。但し、一対の脚部１９２，１９３自体が弾性変形可能なものであれば、一対の先端部１８２Ａ，１８３Ａと一対の脚部１９２，１９３とは、それぞれ固定的に結合されていてもよい。
【００４９】
付勢ばね２０は、螺旋状の金属線により構成されたいわゆるコイルばねである。付勢ばね２０は、連結板１９とカバー部２１との間に、自然長よりも圧縮された状態で介挿されている。このため、付勢ばね２０は、その復元力により、連結板１９、アクチュエータ１８の一対の駆動部１８２，１８３、およびレンズユニット１６を−Ｚ側に付勢する。レンズユニット１６は、アクチュエータ１８に所定値以上の電流が供給されていないときには、付勢ばね２０の付勢力により、−Ｚ側の面が固定枠部１５の当接部１５１に当接した状態とされる。
【００５０】
＜１−３．カメラユニットの動作＞
カメラユニット１は、オートフォーカスの実行時などに、レンズユニット１６を最適なフォーカス位置に移動させる動作を行う。以下では、このようなレンズユニット１６を移動させる動作について、説明する。
【００５１】
上述の通り、アクチュエータ１８への給電がされていないときには、レンズユニット１６は、付勢ばね２０の付勢力により固定枠部１５の当接部１５１に押し付けられている。すなわち、レンズユニット１６の−Ｚ側の面が当接部１５１の＋Ｚ側の面に当接した状態で、レンズユニット１６は静止している（図４（ａ）の状態）。
【００５２】
レンズユニット１６を移動させるときには、貫通電極１５２を介してアクチュエータ１８の各ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂに電流を供給する。ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂは、供給された電流値に応じて発熱し、アクチュエータ１８の各駆動部１８２，１８３を加熱する。そして、アクチュエータ１８の各駆動部１８２，１８３が所定の温度より高い温度に加熱されると、各駆動部１８２，１８３は、付勢ばね２０の付勢力に抗して変形し、連結板１９およびレンズユニット１６を一体として＋Ｚ側に変位させる（図４（ｂ）の状態）。
【００５３】
図８は、アクチュエータ１８の一対の駆動部１８２，１８３の温度と、各駆動部１８２，１８３の先端部１８２Ａ，１８３Ａの変位量との関係を、概略的に示した図である。図８に示したように、駆動部１８２，１８３の温度がＴ１以下のときには、先端部１８２Ａ，１８３Ａに発生する力の合力に付勢ばね２０の付勢力が勝り、各駆動部１８２，１８３の先端部１８２Ａ，１８３Ａは変位しない。このときには、レンズユニット１６は、当接部１５１に当接した状態のまま静止している。
【００５４】
駆動部１８２，１８３の温度がＴ１を超えると、先端部１８２Ａ，１８３Ａに発生する力の合力が付勢ばね２０の付勢力に勝り、各駆動部１８２，１８３の先端部１８２Ａ，１８３Ａが温度に応じて＋Ｚ側へ連続的に変位する。これにより、連結板１９およびレンズユニット１６が、＋Ｚ側へ連続的に移動する。
【００５５】
本実施形態では、カメラユニット１の使用環境における温度の上限値（例えば、６０℃）よりも温度Ｔ１が高くなるように、付勢ばね２０のばね係数とアクチュエータ１８の変位特性とが設定（選定）されている。このため、環境温度の変化により各駆動部１８２，１８３の先端部１８２Ａ，１８３Ａが変位することはない。それゆえ、環境温度の変化によりレンズユニット１６が移動することもない。すなわち、周囲温度を含む所定の温度範囲において、レンズユニット１６の位置は所定の位置に規制される。
【００５６】
オートフォーカス動作を行うときには、電流を供給してアクチュエータ１８の各駆動部１８２，１８３の温度をＴ１以上に上昇させることにより、まず、レンズユニット１６を最大限に移動（フルストローク駆動）させる。また、レンズユニット１６を移動させつつ撮像センサ部１１により撮影された画像のコントラスト等から焦点位置を判定し、レンズユニット１６の最適フォーカス位置を算出する。アクチュエータ１８の駆動回路は、ヒータ層１８２ｂ，１８３ｂの抵抗値を参照しつつヒータ層１８２ｂ，１８３ｂへ供給する電流値をフィードバック制御し、レンズユニット１６が最適フォーカス位置に移動するように、アクチュエータ１８の先端部１８２Ａ，１８３Ａを変位させる。
【００５７】
撮影後、アクチュエータ１８への電流の供給が停止されると、駆動部１８２，１８３が冷却されて、各駆動部１８２，１８３の先端部１８２Ａ，１８３Ａは、変位前の位置に戻る。これにより、レンズユニット１６も、再び当接部１５１に当接した状態（標準状態）に戻る。本実施形態では、付勢ばね２０の付勢力がレンズユニット１６の−Ｚ側への移動を補助するため、レンズユニット１６は、高い応答性をもって標準状態に戻ることができる。
【００５８】
本実施形態では、上記のカメラユニット１において、第１の平行ばね１４、固定枠部１５、レンズユニット１６、第２の平行ばね１７、アクチュエータ１８、連結板１９、および付勢ばね２０が、レンズ駆動装置を構成している。但し、本発明のレンズ駆動装置は、このような部材群により構成される形態に限定されるものではない。
【００５９】
＜２．第２実施形態＞
図９は、本発明の第２実施形態に係るカメラユニット２の断面図である。第２実施形態のカメラユニット２は、付勢ばね２０を備えていない点と、第１および第２の平行ばね１４，１７を予め付勢させている点が、第１実施形態のカメラユニット１と異なり、他の部位については、第１実施形態のカメラユニット１とほぼ同等の構成を有する。このため、以下では、主に第１実施形態との相違点について説明し、第１実施形態と共通する部分については図９中に第１実施形態と同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００６０】
図９に示したように、本実施形態では、第１および第２の平行ばね１４，１７の各移動部１４ｂ，１７ｂは、＋Ｚ側に変位した状態でレンズユニット１６に固定されている。このため、第１および第２の平行ばね１４，１７の各移動部１４ｂ，１７ｂは、その復元力により、レンズユニット１６を常時−Ｚ側に付勢する。すなわち、本実施形態のカメラユニット１は、第１実施形態の付勢ばね２０の代わりに、第１および第２の平行ばね１４，１７によってレンズユニット１６を−Ｚ側に付勢するようになっている。
【００６１】
従って、アクチュエータ１８に所定値以上の電流が供給されていないときには、レンズユニット１６は、第１および第２の平行ばね１４，１７の付勢力により固定枠部１５の当接部１５１に押し付けられている。すなわち、レンズユニット１６の−Ｚ側の面を当接部１５１の＋Ｚ側の面に当接させた状態で、レンズユニット１６は静止している（図９の状態）。アクチュエータ１８に所定値以上の電流を供給し、各駆動部１８２，１８３が所定の温度Ｔ１より高い温度に加熱されると、各駆動部１８２，１８３は、第１および第２の平行ばね１４，１７の付勢力に抗して変形し、連結板１９およびレンズユニット１６を一体として＋Ｚ側に変位させる。
【００６２】
本実施形態では、第１および第２の平行ばね１４，１７とは別個に付勢ばね２０を設ける必要がないため、カメラユニット２の構成を簡略化することができる。
【００６３】
＜３．第３実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係るカメラユニット３の断面図である。第３実施形態のカメラユニット３は、付勢ばね２０を備えていない点と、２つのアクチュエータ１８，２２および２つの連結板１９，２３を備えている点が、第１実施形態のカメラユニット１と異なり、他の部位については、第１実施形態のカメラユニット１とほぼ同等の構成を有する。このため、以下では、主に第１実施形態との相違点について説明し、第１実施形態と共通する部分については図１０中に第１実施形態と同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００６４】
図１０に示したように、本実施形態のカメラユニット３は、２つのアクチュエータ１８，２２を備えている。アクチュエータ２２は、固定枠部１５の−Ｚ側の面に固定される固定部２２１と、連結板２３に固定される一対の駆動部（図１０では一方の駆動部２２２のみ図示。）とを有する。また、アクチュエータ２２の一対の駆動部は、アクチュエータ１８の一対の駆動部１８２，１８３と同一の温度−変位特性を有し、温度上昇時の変位の向きは、アクチュエータ１８の一対の駆動部１８２，１８３の変位の向き（＋Ｚ側）と反対の向き（−Ｚ側）となっている。
【００６５】
このようなカメラユニット３において、環境温度が上昇したときには、アクチュエータ１８とアクチュエータ２２とは、互いに反対の向きに同一の力を発生させる。このため、レンズユニット１６は、２つのアクチュエータ１８，２２からそれぞれ＋Ｚ側と−Ｚ側とに等しい力を受けて釣り合い、移動することなく静止状態を維持する。すなわち、本実施形態では、環境温度が変化したときに、２つのアクチュエータ１８，２２が、互いに他方のアクチュエータによるレンズユニット１６の移動の向きと反対の向きにレンズを付勢し、それにより、レンズユニット１６の位置を規制する。
【００６６】
オートフォーカス時などに、レンズユニット１６を積極的に＋Ｚ側に移動させたいときには、アクチュエータ１８のみに電流を供給すればよい。また、撮影後に、レンズユニット１６を積極的に元の位置に戻したいときには、アクチュエータ１８への電流の供給を停止して、アクチュエータ２２のみに電流を供給すればよい。アクチュエータ２２には、必ずしもヒータ層を設ける必要はないが、ヒータ層を設けておけば、上記のように−Ｚ側にもレンズユニット１６を積極的に移動させることができるため、レンズユニット１６の移動応答性が向上する。
【００６７】
＜４．変形例＞
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００６８】
上記の各実施形態では、カメラユニット１〜３は、いずれも一対の平行ばね１４，１７を備え、これによりＺ軸方向に移動する際のレンズユニット１６の傾斜を防止していた。しかしながら、平行ばね１４，１７を一方のみとし、一方の平行ばね１４（または１７）とアクチュエータ１８とにより、レンズユニット１６の傾斜を防止するようにしてもよい。図１１および図１２は、それぞれ、第１実施形態のカメラユニット１および第２実施形態のカメラユニット２において、平行ばね１７を排除した場合の断面図である。
【００６９】
また、平行ばね１４，１７をいずれも排除し、一対のアクチュエータ１８，２２によりレンズユニット１６の傾斜を防止するようにしてもよい。図１３は、第３実施形態のカメラユニット３において、平行ばね１４，１７をいずれも排除した場合の断面図である。図１１〜図１３のように、平行ばね１４，１７の一方あるいは両方を排除すれば、カメラユニット１〜３の構造が簡素化するため、製造コストを低減させることができる。
【００７０】
また、上記の各実施形態では、アクチュエータ１８は、熱膨張率の異なるシリコン層１８２ａと金属層１８２ｄとを有するものであったが、本発明のアクチュエータは、熱膨張率の異なる２種類の金属層を有するものであってもよい。例えば、上記のシリコン層１８２ａを、インバー（鉄とニッケルの合金）などの定熱膨張率の金属により形成された金属層に置き換えてもよい。このようにすれば、圧延などの製造方法を採用することが可能となるため、製造コストを低減させることができる。
【００７１】
また、上記の各実施形態では、レンズユニット１６は、連結板１９を介してアクチュエータ１８の一対の駆動部１８２，１８３に間接的に固定されていたが、レンズユニット１６は、アクチュエータ１８の一対の駆動部１８２，１８３に直接的に固定されていてもよい。
【００７２】
また、上記の各実施形態では、アクチュエータ１８によりレンズユニット１６の全体をＺ軸方向に移動させていたが、アクチュエータ１８により単体のレンズをＺ軸方向に移動させるようにしてもよい。
【００７３】
また、上記の各実施形態では、レンズユニット１６を−Ｚ側に付勢しておき、オートフォーカス時にレンズユニット１６を＋Ｚ側に移動させていたが、レンズユニット１６を＋Ｚ側に付勢しておき、オートフォーカス時にレンズユニット１６を−Ｚ側に移動させるようにしてもよい。
【００７４】
また、上記の各実施形態では、固定枠部１５上に当接部１５１が形成されていたが、当接部１５１は、アクチュエータ１８が固定される固定枠部１５に対して相対位置が変化しない部位であればよい。従って、例えば、固定枠部１５に固定された他の部材上に当接部１５１が形成されていてもよい。
【００７５】
また、上記の各実施形態では、レンズユニット１６を移動させたいときにのみアクチュエータ１８に電流を供給していたが、非移動時のアクチュエータ１８に対して待機電流を供給するようにしてもよい。待機電流により、アクチュエータ１８の一対の駆動部１８２，１８３を温度Ｔ１に近い温度にまで予熱しておけば、アクチュエータ１８の移動応答性を向上させることができる。
【００７６】
また、上記の各実施形態では、アクチュエータ１８に供給される電流の大きさによりアクチュエータ１８の温度を制御していたが、アクチュエータ１８に対してパルス電流を与え、パルス電流の波数によりアクチュエータ１８の温度を制御（デューティ制御）するようにしてもよい。
【００７７】
また、上記の各実施形態では、カメラユニット１〜３に搭載されるレンズ駆動機構について説明したが、光ディスク装置の光ピックアップユニットに同様のレンズ駆動機構を適用してもよい。
【００７８】
図１４は、本発明を適用した光ピックアップユニットの例を示した図である。図１４の光ピックアップユニットは、主として、光源２４と、ビームスプリッタ２５と、コリメータレンズ２６と、反射プリズム２７と、対物レンズ２８と、受光素子２９とを備えている。光源２４から出射された光ビームは、ビームスプリッタ２５を通過し、コリメータレンズ２６によって平行光とされて、反射プリズム２７に入射する。また、反射プリズム２７において反射した光ビームは、対物レンズ２８により光ディスク３０の記録面に集光照射される。
【００７９】
図１４の光ピックアップユニットは、対物レンズ２８を光軸方向に移動させるためのレンズ駆動機構３１を備えている。レンズ駆動機構３１は、対物レンズ２８に接続された一対の平行ばね３１１，３１２と、温度の変化により変形するアクチュエータ３１３とを有する。また、アクチュエータ３１３の駆動部３１３ａと固定設置された枠体３２との間には、付勢ばね３３が自然長よりも圧縮された状態で介挿されている。付勢ばね３３は、アクチュエータ３１３の変位の向きと逆の向きにアクチュエータ３１３および対物レンズ２８を付勢し、枠体３２に形成された当接部３２１に対物レンズ２８を当接させることにより、対物レンズ２８の位置を規制する。これにより、環境温度の変化による対物レンズ２８の移動が防止される。
【符号の説明】
【００８０】
１〜３  カメラユニット
１１  撮像センサ部
１２  外枠部
１３  赤外カットフィルタ部
１４  第１の平行ばね
１５  固定枠部
１６  レンズユニット
１７  第２の平行ばね
１８，２２，３１３  アクチュエータ
１９，２３  連結板
２０  付勢ばね
２１  カバー部
１００  携帯電話機
１５１  当接部
１８１，２２１  固定部
１８２，１８３，２２２，２２３，３１３ａ  駆動部
１８２Ａ，１８３Ａ  先端部
１８２ａ  シリコン層
１８２ｂ  ヒータ層
１８２ｄ  金属層
Ａ  光軸
【図１】
2009154090.tif 000003
【図２】
2009154090.tif 000004
【図３】
2009154090.tif 000005
【図４】
2009154090.tif 000006
【図５】
2009154090.tif 000007
【図６】
2009154090.tif 000008
【図７】
2009154090.tif 000009
【図８】
2009154090.tif 000010
【図９】
2009154090.tif 000011
【図１０】
2009154090.tif 000012
【図１１】
2009154090.tif 000013
【図１２】
2009154090.tif 000014
【図１３】
2009154090.tif 000015
【図１４】
2009154090.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月9日(2010.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、レンズ駆動装置であって、固定部と、熱膨張率の異なる少なくとも２つの層を有し、温度の変化により変形して、前記固定部に固定された一の部位に対して他の部位である作用点が変位するアクチュエータと、前記作用点に直接的または間接的に連結され、前記作用点の変位に伴い移動するレンズと、温度上昇時の前記レンズの移動の向きと反対の向きに前記レンズを付勢することにより、周囲温度を含む所定の温度範囲における前記レンズの位置を所定の位置に規制する規制部と、を備えることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載のレンズ駆動装置と、
前記レンズを介して取り込まれた光を撮影する撮像センサ部と、
を備えることを特徴とするカメラユニット。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2009154090.tif 000017
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2009154090.tif 000018
【国際調査報告】
2009154090.tif 000019
2009154090.tif 000020
2009154090.tif 000021
2009154090.tif 000022