(57)【要約】【課題】簡易な構造で無電力での位置保持が可能であり、かつ、振動や衝撃に対して強い駆動装置を実現する。【解決手段】レンズ駆動装置（１）は、レンズ（２・２ａ）を保持するレンズバレル（３）と、圧電素子を有し、電圧印加後の無電圧状態において前記圧電素子に残留する歪みにより、レンズ（２・２ａ）の光軸方向の所望の位置に、レンズバレル（３）を駆動させる圧電アクチュエータ（４）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持する保持部と、
圧電素子を有し、電圧印加後の無電圧状態において前記圧電素子に残留する歪みにより、前記レンズの光軸方向の所望の位置に、前記保持部を駆動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記歪みを増大させて前記保持部を駆動させる変位拡大機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記圧電素子の歪み量の温度特性は、所定の温度範囲において、前記レンズの焦点距離の温度特性を相殺する温度特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記圧電素子の圧電定数が５００ｐｍ／Ｖ以上であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記圧電素子は、単層型圧電素子であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記圧電素子は、積層型圧電素子であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記圧電素子は、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
撮像素子が設けられている基板と、
前記基板に対して光が入射する方向とは反対側に設けられているベースと
を備え、
前記圧電素子は、前記基板を貫通し、前記圧電素子の一端は前記ベースに固定されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動装置を備えてい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】
本発明は駆動装置、及びカメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話に代表されるモバイル向けカメラモジュールの駆動装置（アクチュエータ）として、コイルの電磁変換作用を利用して駆動力を得るＶＣＭ（Voice Coil Motor）が広く用いられている。ＶＣＭによる駆動装置を用いる場合、無電力状態での駆動対象の初期位置を定める必要があるため、位置駆動対象であるレンズがばねにより支持される必要がある。また、モバイル向けの小型のＶＣＭアクチュエータでは推力を大きく得ることができないため、ガラスレンズ等の重いレンズを備えたカメラモジュールには、ＶＣＭによる駆動装置を用いることができない。また、ＶＣＭによる駆動装置では、振動等の外乱に対して影響を受けやすいという問題があった。
【０００３】
このような問題から、圧電素子を駆動することでレンズを変位させる駆動装置が提案されている。例えば、特許文献１に開示されている駆動装置では、モータの代わりに駆動力発生源として圧電素子を使用し、該圧電素子の伸びの速度と縮みの速度とを異ならせるように圧電素子に電圧を印加する手段を設ける。
【０００４】
また、上記駆動装置では、圧電素子に固定されている駆動棒を介して、この駆動棒に摺動可能な状態で係合したレンズ鏡筒を変位させる。さらに、上記駆動装置では、レンズ鏡筒と駆動棒との間の摩擦、及びレンズ鏡筒の慣性によって、レンズ鏡筒の位置が圧電素子の伸縮状況に応じて変化する。例えば、圧電素子が短時間で伸長した場合、レンズ鏡筒は実質的に変位しない。圧電素子が比較的長い時間で伸長した場合、レンズ鏡筒は変位する。逆に、圧電素子が短時間で収縮した場合、レンズ鏡筒は実質的に変位しない。圧電素子が比較的長い時間で収縮した場合、レンズ鏡筒は変位する。
【０００５】
これにより、特許文献１に開示されている駆動装置は、重いレンズを備えたカメラモジュールに用いられることが可能であり、振動等の外乱に対して影響を受けにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−６９０７０号公報（１９９０年３月４日発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている駆動装置では、以下のような問題がある。すなわち、レンズ鏡筒と駆動棒との間等の摩擦により、駆動するときに振動や音が発生する。このため、カメラモジュールに上記駆動装置を用いると、カメラモジュールの撮影者に不快感を与えたり、動画撮影時にその音を記録することになる。また、上記駆動装置は複雑な構造であるため、落下の衝撃に弱い。さらに、上記駆動装置は、摩擦によって無電力でのレンズ鏡筒の位置の定常保持が可能であるが、摩擦力によって上記位置が保持されているだけであるため、保持力が小さい。このため、上記駆動装置は、落下や振動で容易にレンズの位置が変化する。
【０００８】
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無電力での位置保持が可能であり、かつ、簡易な構造で振動や衝撃に対して強い駆動装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る駆動装置は、レンズを保持する保持部と、圧電素子を有し、電圧印加後の無電圧状態において前記圧電素子に残留する歪み（変位）により、前記レンズの光軸方向の所望の位置に、前記保持部を駆動させる駆動部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、無電力での位置保持が可能であり、かつ、簡易な構造で振動や衝撃に対して強い駆動装置を実現する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係るレンズ駆動装置の断面図である。
【図２】圧電素子における電界と歪みとの関係を示すグラフである。
【図３】レンズの焦点距離の温度特性を示すグラフである。
【図４】圧電素子の温度特性を示すグラフである。
【図５】は電圧に対する圧電素子の変位量を示すグラフである。
【図６】上記レンズ駆動装置の変位拡大機構の概略図である。
【図７】（ａ）は本発明の実施形態２に係るレンズ駆動装置における単層型圧電素子を示す模式図であり、（ｂ）は上記レンズ駆動装置における積層型圧電素子を示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態３に係るレンズ駆動装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（レンズ駆動装置の概要）
本発明の一実施形態において、レンズ駆動装置１（駆動装置）は、図１に示すように、レンズ２、レンズ２ａ、レンズバレル３（保持部）、圧電アクチュエータ４（圧電素子、駆動部）、及び固定部５０を備えている。なお、以下の説明では、便宜上、レンズ２側を上方、基板９側を下方とする。図１は、本発明の実施形態１に係るレンズ駆動装置１の断面図である。
【００１４】
（レンズ、及びレンズバレル）
レンズバレル３は、レンズ２・２ａを保持する。レンズバレル３は、後述する圧電アクチュエータ４により、レンズ２・２ａと共に、レンズ２・２ａの光軸方向に変位する。
【００１５】
レンズ２は、その外縁をレンズバレル３の上方に固定されている。また、レンズ２ａは、その外縁をレンズバレル３の側面下方に固定されている。図１では簡易的に、最前のレンズ２と最後の２ａの２枚のみを表しているが、レンズバレル３が保持するレンズの枚数、及び、レンズの形状は、これに限定されない。レンズバレル３が保持するレンズは３枚以上であってもよく、それぞれのレンズ形状も自由に変えることができる。
【００１６】
レンズ２及びレンズ２ａは両方とも、それぞれの光軸がレンズバレル３の軸心に一致するように、レンズバレル３に固定されている。また、レンズ２の光軸とレンズ２ａの光軸とは一致している。
【００１７】
レンズバレル３は、円筒形状の部材であり、レンズバレル３を上から見ると環状になっている。レンズバレル３の上方の外縁には、レンズバレル３の軸心から外側に向かう方向にフランジ部３１が延伸している。
【００１８】
フランジ部３１には、レンズ２の光軸方向と平行な方向にレンズバレル３を貫通する２つの孔（図示なし）が形成されている。また、上記２つの孔は、フランジ部３１において、レンズバレル３の軸心を中心として、略点対称となる位置に設けられている。
【００１９】
２つの孔には、それぞれ、圧電アクチュエータ４、または、ガイド５が挿入されている。圧電アクチュエータ４の上端部とレンズバレル３とは、圧電アクチュエータ４の上端部が挿入されている孔の内周面において固定されている。一方、ガイド５とレンズバレル３とは固定されておらず、ガイド５がレンズバレル３の孔に摺動可能に挿入されているだけである。これにより、レンズバレル３は、圧電アクチュエータ４の変位に合わせて、摩擦なく上下方向に移動する。
【００２０】
（固定部）
固定部５０は、ガイド５、ベース６、センサーカバー７、イメージセンサー８（撮像素子）、及び基板９で構成されている。
【００２１】
ガイド５は、レンズバレル３がレンズ２・２ａの光軸方向に変位するときに、レンズバレル３が傾くことを抑制する。ガイド５は、上下方向（レンズ２の光軸方向）に延伸している棒状の部材である。ガイド５は、上端部がレンズバレル３の孔に挿入されており、下端がベース６に固定されている。また、ガイド５とレンズバレル３とは接着されておらず、レンズバレル３がレンズ２の光軸方向に摩擦を発生することなく移動することができる。レンズバレル３の孔とガイド５には、摩擦を発生することなくレンズバレル３を移動するために、例えばボールガイド等のガイド構造を用いることが好ましい。
【００２２】
ベース６は、レンズバレル３及び圧電アクチュエータ４の下方に配置される部材である。ベース６は、中央部分に上下方向に貫通した開口部を有する。ベース６の上面には、圧電アクチュエータ４及びガイド５の下端が固定されている。
【００２３】
センサーカバー７は、基板９の上面において、ベース６の開口部に対応する箇所に設けられており、その内部にはイメージセンサー８が設けられている。センサーカバー７は、イメージセンサー８への異物付着を防止するカバーの役割を果たしている。
【００２４】
イメージセンサー８は、基板９の上面において、ベース６の開口部に対応する箇所に設けられており、センサーカバー７により上から覆われている。イメージセンサー８は、レンズ２及びレンズ２ａを介して入射された光を電気信号に変換する。また、イメージセンサー８の中心は、レンズ２及びレンズ２ａの光軸と一致している。
【００２５】
基板９の中央部には、イメージセンサー８が設けられており、イメージセンサー８を上から覆うようにセンサーカバー７が設けられている。
【００２６】
（圧電アクチュエータ）
圧電アクチュエータ４は固定部５０に一端が固定され、固定部５０に対して、レンズバレル３をレンズ２・２ａの光軸方向に変位させる。また、圧電アクチュエータ４は、圧電素子で構成されており、電圧印加後の無電圧状態において前記圧電素子に残留する歪み（圧電素子に残留する変形）により、レンズ２・２ａの光軸方向の所望の位置に、レンズバレル３を駆動させる。圧電アクチュエータ４は、上記電圧印加後の無電圧状態において、上記残留する歪みにより、光軸方向の所望の位置にレンズバレル３を保持する。
【００２７】
具体的には、圧電アクチュエータ４は、上下方向（レンズ２の光軸方向）に延伸している。圧電アクチュエータ４の下端はベース６の上面に固定されている。また、圧電アクチュエータ４は、ベース６において、レンズ２の光軸を中心として、ガイド５と略点対称となる位置に固定されている。
【００２８】
圧電アクチュエータ４の上端部には、レンズバレル３が固定されている。例えば、レンズバレル３と圧電アクチュエータ４との間は、接着剤等で固定されている。レンズバレル３と圧電アクチュエータ４とが固定されているので、レンズバレル３が変位する際に、レンズバレル３と圧電アクチュエータ４との間に摩擦が発生しないため、振動を発生させずにレンズ２及びレンズ２ａの位置を変位させることができる。また、レンズ駆動装置１は、簡易な構造であり、かつ変位が圧電素子の歪み（変形）に起因するため、振動や衝撃に対して強いものとなる。
【００２９】
圧電アクチュエータ４には、圧電素子が用いられており、例えば、優れた圧電特性を持ち、圧電素子の材料としては最も一般的であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、Lead Zirconate Titanate）系の材料が用いられている。本発明のレンズ駆動装置１を用いたカメラモジュールは携帯電話やスマートフォン用のカメラとして適用されてもよいが、高い信頼性と低消費電力を特徴とするため、アクションカメラやウェアラブルカメラ、またはドローン用カメラとして適用されることがより効果的である。
【００３０】
圧電アクチュエータ４は、上述したように、上端部がレンズバレル３の孔を通っており、下端がベース６に固定されている。圧電アクチュエータ４は、電圧を印加されることでベース６に固定されていない上端部が変位する。さらに、電圧印加後の無電圧状態において圧電素子に残留する歪みにより、レンズ２・２ａの光軸方向の所望の位置に、レンズバレル３を変位させ、その位置にレンズバレル３を保持する。これにより、圧電アクチュエータ４は、レンズバレル３を、レンズ２・２ａの光軸方向の所望の位置に変位させることができる。
【００３１】
圧電素子において、その材料は、圧電定数が高いことが望ましく、具体的には圧電定数が５００ｐｍ／Ｖ以上であるソフト型圧電セラミックスの圧電材料を選定することが好ましい。圧電定数の値が大きいほど、少ない電圧でより大きく圧電素子を変位させることができるため、必要な消費電力を低減させることができる。また、ソフト型圧電セラミックスは、残留する歪みの発生原因である特性のヒステリシスが、一般的に大きい材料であることが知られている。
【００３２】
また、本実施形態では、圧電アクチュエータ４とレンズバレル３とがレンズバレル３の孔で固定されている。そのため、レンズ駆動装置１の製造時において、所定の位置にレンズ２・２ａの位置を定めた後に、レンズバレル３と圧電アクチュエータ４とを接着材等で固定させることができるので、上記製造時におけるレンズ２・２ａの初期位置の調整も可能となる。
【００３３】
また、本発明をカメラモジュールに適用させ、レンズ駆動装置１を備えたカメラモジュールとして実施してもよい。
【００３４】
（残留歪について）
次に、残留歪による光軸方向の所定位置にレンズバレル３を保持する原理について、図２に基づいて説明する。図２は、圧電素子における電界と歪みとの関係を示すグラフである。図２の横軸は、圧電素子に印加する電界の強さを示し、図２の横軸は、圧電素子の歪みを示す。圧電素子の歪みとは、例えば、圧電素子の１点に注目した場合、圧電素子における基準点に対する上記１点の位置の変位量である。プラスに位置するほど圧電素子が伸びたことを示し、マイナスに位置するほど圧電素子が縮んだことを示す。破線１０は、圧電素子の臨界（抗電界−Ｅｃ１、Ｅｃ１）における、電界に対する歪みを示している。実線１１は、本願の圧電素子における、電界に対する歪みを示している。なお、「圧電素子に電界を印加する」と、「圧電素子に電圧を印加する」とは、同様の意味を示す。また、破線１０、及び点Ａ〜Ｆについての説明は、省略する。
【００３５】
圧電素子は、図２に示すように、電界を印加される前の電界を印加していない状態（電界が０の状態）である状態１と、電界を印加した後に電界を印加しなくなった状態（電界を印加した後、電界を０に戻した状態）である状態２とを比較すると、ヒステリシスにより、残留歪が生じる（歪みが残留する）。つまり、圧電素子の１点に注目した場合、状態１と状態２とで上記１点の位置を比較すると、位置が変化する（変位する）。
【００３６】
具体的には、本願の圧電素子では、点Ｊの状態（状態１）から電界−Ｅｃ２を印加すると、点Ｊから点Ｈに移り、その後、電界の印加をやめると（状態２）、点Ｉに移る。つまり、状態１と状態２とを比較すると、状態１では点Ｊであったのに対し、状態２では点Ｉへと変位する。
【００３７】
また、点Ｉの状態（状態１）から電界Ｅｃ２を印加すると、点Ｉから点Ｋに移り、その後、電界の印加をやめると（状態２）、点Ｊに移る。つまり、状態１と状態２とを比較すると、状態１では点Ｉであったのに対し、状態２では点Ｊへと変位する。
【００３８】
このときの点Ｉと点Ｊとの間の差は残留歪である。このように、点Ｊ、点Ｈ、点Ｉ、点Ｋを順に辿るように電界を変化させると、ヒステリシスにより電界が０であっても、状態１と状態２との間で残留歪分の変位が生じる。
【００３９】
言い換えると、圧電素子をプラスとマイナス（圧電素子が伸びる方向と圧電素子が縮む方向）との双方向に変位させることで、無電圧で残留歪が発生する。
【００４０】
残留歪は、圧電アクチュエータの特性と印加する電圧の強さに基づき決定されるものである。言い換えると、同じ圧電アクチュエータを使用するのであれば、印加する電圧に対して、残留歪は１対１で対応する。したがって、例えば、電圧と、採用する圧電素子の各電圧に対する残留歪と、を対応させたテーブルを予め作成しておくことで、レンズ駆動装置１は、レンズバレル３の駆動を制御することができる。具体的には、レンズバレル３を変位させる際、レンズ駆動装置１は、上記テーブルを参照し、変位させたいレンズバレル３の変位量に対応する電圧を取得し、その電圧を圧電素子に印加する。これにより、レンズバレル３を所望の位置に駆動することができる。
【００４１】
なお、レンズバレル３を変位させた後、レンズバレル３を初期の位置（変位が０の位置）に戻す場合は、０に近い小さい電圧を、プラスとマイナスとで交互に印加することにより、変位を０に近づけることができる。
【００４２】
ただし、例えば、固定部５０側に、ホール素子等の磁気的変位検出素子を設け、さらに、レンズバレル３の上記磁気的変位検出素子と対抗する位置に、永久磁石等の磁気発生原を設けることで、レンズバレル３の変位を監視する閉ループ制御を構成してもよい。変位の閉ループ制御を構成することで、レンズバレル３を変位ごとに初期の位置に戻す手順が省略できる上、レンズバレル３の変位をより正確かつ高精度に行うことができる。
【００４３】
圧電アクチュエータ４には、駆動力の発生源として圧電素子を用い、圧電素子を上下方向に変位させる。また、圧電アクチュエータ４は、残留歪を利用してレンズ２及びレンズ２ａの位置を所望の位置に保持する。これにより、レンズ駆動装置１は、電圧の印加を必要としないでレンズバレル３の位置を保持することができる。圧電素子の電圧の印加方法について、詳しくは後述する。
【００４４】
（レンズと圧電アクチュエータとの温度特性について）
レンズ２・２ａ、および圧電アクチュエータ４の温度特性について、図３及び図４に基づき説明する。図３は、レンズの焦点距離の温度特性を示すグラフである。図４は、圧電素子の温度特性を示すグラフである。図４において、圧電素子に印加している電圧は、直流電圧１５０Ｖである。なお、以下では、説明を簡単にするために、レンズ２ａとして、図３に示す温度特性を持ったレンズを採用し、レンズ駆動装置１にレンズ２ａのみが備えられているものとして説明する。
【００４５】
レンズ２ａを構成する材料が温度変化により線形的に膨張すると、レンズ２ａの焦点距離が変動する。このように、レンズ２ａの焦点距離が変動した場合、レンズ駆動装置１は、圧電アクチュエータ４を用いて合焦する必要がある。特に携帯電話のように密閉された電子機器は高温になりやすく、常温から高温（２５度以上）における焦点距離の変化が、重要である。
【００４６】
温度が上昇していくにつれて、レンズ２ａが線形膨張すると、図３に示すように、レンズ２ａの焦点をイメージセンサー８に合わせるために必要なフランジバックの変化量は大きくなる。フランジバックとは、レンズ２ａの下端とイメージセンサー８の上面との間の距離である。
【００４７】
圧電アクチュエータ４としては、圧電素子の変位量（歪み量）の温度特性が、所定の温度範囲において、レンズ２ａの焦点距離の温度特性を相殺する温度特性を有する圧電素子を採用することが望ましい。
【００４８】
具体的に、圧電アクチュエータ４に用いる圧電素子を、図４に示す圧電素子１２〜１５の中から選択する場合について説明する。この場合、圧電素子１２〜１５の中から、温度特性の変位量が、レンズ２ａの焦点距離の温度特性、すなわち、温度変化に対するフランジバックの変化量を最も相殺する圧電素子が選択されればよい。
【００４９】
圧電素子１２〜１５の変位量の温度特性は、図４に示すように、個体差があるものの、低温側から温度が上がるにつれ増加し、ある点をピークにして、高温になるにつれ減少する。したがって、ピーク以降の圧電素子１２〜１５は、レンズ２ａの温度特性を相殺（低減）できる。常温から高温（２５度から５０度）において、圧電素子１２〜１５の中では、圧電素子１２の温度特性が、レンズ２ａの温度特性を最も相殺できるので、圧電アクチュエータ４に用いる圧電素子として、圧電素子１２が選択されればよい。
【００５０】
レンズ２ａの焦点距離の温度特性と圧電素子の温度特性とが相殺されることにより、圧電素子による温度変化に対するレンズ２ａの焦点距離の制御が容易となり、レンズ駆動装置１の消費電力を低減させることができる。
【００５１】
（圧電素子への電圧の印加方法）
圧電アクチュエータ４に用いられる圧電素子への電圧の印加方法について、図５に基づいて説明する。図５は、電圧に対する圧電素子の変位を示すグラフである。図５の横軸は時間を示し、図５の縦軸は、破線１６に対しては圧電素子の変位量を示し、実線１７に対しては、圧電素子に印加する電圧を示す。
【００５２】
図５に示すように、圧電素子は、電圧が印加されると変位する。また、図５に示すように、圧電素子が電圧を印加された後、印加する電圧が０になっても圧電素子の変位が残留する。この残留した圧電素子の変位が残留歪である。
【００５３】
レンズ駆動装置１は、例えば、圧電素子において変位Ｐ１を変位させたい場合、圧電素子に、残留歪がＰ１となる電圧Ｅｃ３を印加し、その後、圧電素子に印加する電圧を０にする。
【００５４】
また、圧電素子において変位Ｐ２を変位させたい場合、圧電素子に、残留歪がＰ２となる電圧Ｅｃ４を印加し、その後、圧電素子に印加する電圧を０にする。この場合、例えば、圧電素子が変位Ｐ１である状態で、電圧Ｅｃ４を印加しても、圧電素子の変位はＰ２となる。
【００５５】
（変形例）
本発明の実施形態１の変形例について、図６に基づいて説明する。図６は、レンズ駆動装置１の変位拡大機構６０の概略図である。本変形例では、レンズ駆動装置１は、圧電アクチュエータ４の代わりに変位拡大機構６０を備えている。
【００５６】
変位拡大機構６０は、図６に示すように、圧電素子４０、保持部材６１、第１拡大部材６２、および、第２拡大部材６３を備えている。
【００５７】
変位拡大機構６０において、圧電素子４０がｘ方向（両矢印の方向）に、変位ｘ１（図示なし）だけ伸びた場合を考えると、圧電素子４０の変位ｘ１は、両端の保持部材６１を介して第１拡大部材６２に伝達され、第１拡大部材６２の屈曲状態を伸ばす。これにより、第１拡大部材６２の中央部に設けられた第２拡大部材６３は、ｙ方向（片矢印の方向）に変位ｘ２（図示なし）だけ座屈変位する。その結果、変位拡大機構６０は、変位ｘ１を変位ｘ２に拡大することができ、例えば、変位ｘ２を、変位ｘ１の約１０倍程度に拡大（増大）することができる。
【００５８】
レンズ駆動装置１は、例えば、下部に、圧電アクチュエータ４、及び変位拡大機構を設け、上部に可動部としてレンズバレル３を設けた構造とすることができる。変位拡大機構６０を備えることで、少ない電圧でより大きくレンズバレル３を変位させることができるので、必要な消費電力を低減させることができる。
【００５９】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態３について、図７に基づいて説明する。図７の（ａ）は本発明の実施形態２に係るレンズ駆動装置における単層型圧電素子４１を示す模式図であり、図７の（ｂ）は本発明の実施形態２に係るレンズ駆動装置における積層型圧電素子４２を示す模式図である。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００６０】
圧電アクチュエータ４には、図７の（ａ）に示すような単層型圧電素子４１を用いてもよく、また、図７の（ｂ）に示すような積層型圧電素子４２を用いてもよい。
【００６１】
具体的には、電源１８により電圧を印加され、駆動力の発生源として用いられる圧電素子には、最も単純な構造である圧電アクチュエータである単層型（単板型）圧電素子を用いてもよい。単層型圧電素子を用いることで、低コストでレンズ駆動装置を実現することができる。また、単層型圧電素子の構造が単純であるため、振動や衝撃に強くなる。
【００６２】
それに対して、圧電素子として、積層型圧電素子を用いると、変位あたりの駆動電圧を小さくすることができる。また、本願においては圧電素子に残留歪が発生しやすいソフト型圧電セラミックスを用いることが望ましいが、ハード型圧電セラミックスを組み合わせることで、ソフト型材で残留歪が発生する際のオーバーシュートをハード型材で抑制することができる。
【００６３】
また、本発明のレンズ駆動装置１を用いたカメラモジュールのサイズによっては、圧電アクチュエータ４にユニモルフ型やバイモルフ型に代表される屈曲型圧電素子を用いることができ、目的に応じた圧電素子を適用することができる。
【００６４】
〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図８に基づいて説明する。図８は、本発明の実施形態３に係るレンズ駆動装置１ａの断面図である。
【００６５】
本発明の一実施形態において、レンズ駆動装置１ａは、レンズ駆動装置１と比較して、レンズバレル３ａ、圧電アクチュエータ４ａ、及びガイド５ａに変更したこと、また、キャリア１９及び第２ベース２０を追加したこと以外は、レンズ駆動装置１と同じである。レンズバレル３ａ、圧電アクチュエータ４ａ、及びガイド５ａはそれぞれ、レンズバレル３、圧電アクチュエータ４、及びガイド５とは異なるものである。レンズバレル３ａは、レンズバレル３と異なり、フランジ部を備えていない。圧電アクチュエータ４ａ及びガイド５ａには、圧電アクチュエータ４、ガイド５と比べて長いものを用いられる。なお、第１ベース６ａは、ベース６と同一のものである。
【００６６】
実施形態３において、固定部５０ａは、ガイド５ａ、第１ベース６ａ、センサーカバー７、イメージセンサー８、基板９、及び第２ベース２０で構成されている。
【００６７】
レンズバレル３ａ及びキャリア１９は、共に円筒形状の部材である。レンズバレル３ａ及びキャリア１９を上から見ると環状になっている。キャリア１９の上方の外縁には、キャリア１９の軸心から外側に向かう方向にフランジ部１９１が延伸している。そのフランジ部１９１には、レンズ２の光軸方向と平行な方向にキャリア１９を貫通する孔（図示なし）が形成されている。上記孔には、ガイド５ａの上端部が挿入されている。ガイド５ａとキャリア１９とは固定されず、ガイド５ａがキャリア１９の孔に摺動可能に挿入されている。また、フランジ部１９１において、キャリア１９の軸心を中心として、点対称となる位置には、フランジ部１９１の下面に圧電アクチュエータ４ａの上端が固定されている。キャリア１９と圧電アクチュエータ４ａとの間は、例えば、接着剤等で固定されている。これにより、レンズバレル３ａは、圧電アクチュエータ４ａの変位に合わせて、摩擦を発生することなく上下方向に移動する。
【００６８】
図８に示すように、レンズバレル３ａの外周面は、キャリア１９の内周面に固定されている。レンズバレル３ａの上面には、レンズ２の外縁が固定されている。また、レンズバレル３ａの側面下方には、レンズ２ａの外縁が固定されている。
【００６９】
圧電アクチュエータ４ａは、その下端部が第１ベース６ａ及び基板９を貫通しており、圧電アクチュエータ４ａの下端は、第２ベース２０の上面に固定されている。第２ベース２０は、基板９の光が入射する方向とは反対側に設けられており、レンズ駆動装置１ａの土台として設けられているものである。
【００７０】
これにより、圧電アクチュエータ４ａには、実施形態１のレンズ駆動装置１に用いられている圧電アクチュエータ４よりも、上下方向に長いものを用いることができる。そのため、圧電アクチュエータ４と比べて、圧電アクチュエータ４ａでは、その最大の変位量を大きくすることができる。
【００７１】
ガイド５ａは、キャリア１９を保持するためのものである。ガイド５ａは、上端部がキャリア１９の孔を通っており、キャリア１９の下端が第１ベース６ａ及び基板９を貫通して第２ベース２０の上面に固定されている。また、ガイド５ａとキャリア１９とは固定されておらず、キャリア１９がレンズ２の光軸方向に摩擦なく移動することができるようになっている。つまり、キャリア１９は、圧電アクチュエータ４ａの変位に合わせて、上下方向に移動する。キャリア１９の孔とガイド５ａには、摩擦を発生することなくキャリア１９を移動するために、例えばボールガイド等のガイド構造を用いることが好ましい。
【００７２】
また、基板９と第２ベース２０との間に隙間が形成されていてもよい。これにより、圧電アクチュエータ４ａに、より上下方向の長いものを用いることができるので、レンズ２及びレンズ２ａの位置をより大きく変位させることができる。また、上記隙間は、本発明の実施形態１の変形例と併せることで、変位拡大機構６０を収納する領域として利用することができる。
【００７３】
また、レンズ２及びレンズ２ａはレンズ群であってもよい。言い換えると、レンズ２及びレンズ２ａはそれぞれ１枚のレンズではなく、複数のレンズであってもよい。レンズ駆動装置１ａでは、レンズ群が２つ以上に分かれていてもよく、レンズバレル３ａには複数のレンズ群が固定されていてもよい。圧電アクチュエータ４ａが変位し、レンズ群の一部が変位することで、インナーフォーカスまたはリアフォーカスを可能とする。
【００７４】
なお、レンズ駆動装置１ａのように、キャリア１９を設けることでレンズ２及びレンズ２ａの初期位置の調整（プリフォーカス）が容易になる。例えば、キャリア１９とレンズバレル３ａにネジ構造を設けることで、レンズバレル３ａを回転させるだけで、レンズ２ａのプリフォーカスを行うことができる。
【００７５】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る駆動装置（レンズ駆動装置１、１ａ）は、レンズ（２・２ａ）を保持する保持部（レンズバレル３・３ａ）と、圧電素子を有し、電圧印加後の無電圧状態において前記圧電素子に残留する歪みにより前記レンズの光軸方向の所望の位置に前記保持部を駆動させる駆動部（圧電アクチュエータ４・４ａ）とを備えることを特徴とする。
【００７６】
上記の構成によれば、圧電素子における電圧印加の前後において、圧電素子に残留する歪みにより、保持部はレンズの光軸方向の所望の位置に駆動される。そのため、無電力であっても、保持部が所望の位置に保持される。また、保持部は圧電素子に残留する歪みにより位置を保持されているため、簡易な構造で振動や衝撃に対して強いものとなる。その結果、駆動装置は、無電力での位置保持が可能であり、かつ、簡易な構造で振動や衝撃に対して強い駆動装置を実現することができる。
【００７７】
本発明の態様２に係る駆動装置（レンズ駆動装置１・１ａ）は、上記態様１において、前記歪みを増大させて前記保持部を駆動させる変位拡大機構をさらに備えていることが好ましい。
【００７８】
上記の構成によれば、圧電素子に残留する歪みを増大させる変位拡大機構を設けることで、少ない電圧でより大きく圧電素子を変位させることができるため、必要な消費電力を低減させることができる。
【００７９】
本発明の態様３に係る駆動装置（レンズ駆動装置１・１ａ）は、上記態様１または２において、前記圧電素子の歪み量の温度特性は、所定の温度範囲において、前記レンズ（２・２ａ）の焦点距離の温度特性を相殺する温度特性を有することが好ましい。
【００８０】
上記の構成によれば、圧電素子（圧電アクチュエータ４・４ａ）の歪み量の温度特性は、レンズの焦点距離の温度特性を相殺するため、圧電素子による温度変化に対するレンズの焦点距離の制御が容易となり、消費電力を低減させることができる。
【００８１】
本発明の態様４に係る駆動装置（レンズ駆動装置１、１ａ）は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記圧電素子（圧電アクチュエータ４・４ａ）は、圧電定数が５００ｐｍ／Ｖ以上であることが好ましい。
【００８２】
上記の構成によれば、圧電定数が５００ｐｍ／Ｖ以上であり、圧電定数の値が大きいほど、少ない電圧でより大きく圧電素子を変位させることができるため、必要な消費電力を低減させることができる。
【００８３】
本発明の態様５に係る駆動装置（レンズ駆動装置１・１ａ）は、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記圧電素子（圧電アクチュエータ４・４ａ）は、単層型圧電素子であることが好ましい。
【００８４】
上記の構成によれば、低コストで駆動装置を実現することができる。また、単板型圧電素子の構造が単純であるため、レンズ駆動装置は、振動や衝撃に強くなる。
【００８５】
本発明の態様６に係る駆動装置（レンズ駆動装置１・１ａ）は、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記圧電素子（圧電アクチュエータ４・４ａ）は、積層型圧電素子であることが好ましい。
【００８６】
上記の構成によれば、圧電素子に積層型圧電素子が用いられているため、変位あたりの駆動電圧を小さくすることができる。
【００８７】
本発明の態様７に係る駆動装置（レンズ駆動装置１・１ａ）は、上記態様１から６のいずれかにおいて、前記圧電素子（圧電アクチュエータ４・４ａ）は、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料からなっていてもよい。
【００８８】
上記構成によれば、優れた圧電特性を持つチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電素子で駆動装置を構成することができる。
【００８９】
本発明の態様８に係る駆動装置（レンズ駆動装置１ａ）は、上記態様１から７のいずれかにおいて、撮像素子（イメージセンサー８）が設けられている基板（９）と、前記基板に対して光が入射する方向とは反対側に設けられているベース（第２ベース２０）と、を備え、前記圧電素子（圧電アクチュエータ４ａ）は、前記基板を貫通し、前記圧電素子の一端は前記ベースに固定されていることが好ましい。
【００９０】
上記の構成によれば、圧電素子が基板を貫通させて基板に対して光が入射する方向とは反対側に設けられているベースに固定されるため、より長い圧電素子を用いることができ、レンズの位置をより大きく変位させることができる。
【００９１】
本発明の態様９に係るカメラモジュールは、上記態様１から８のいずれかにおいて、前記駆動装置（レンズ駆動装置１・１ａ）を備えていることが好ましい。
【００９２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１、１ａ  レンズ駆動装置（駆動装置）
２、２ａ  レンズ
３、３ａ  レンズバレル（保持部）
３１、１９１  フランジ部
４、４ａ  圧電アクチュエータ（圧電素子、駆動部）
５、５ａ  ガイド
６  ベース
６ａ  第１ベース
７  センサーカバー
８  イメージセンサー（撮像素子）
９  基板
１８  電源
１９  キャリア（保持部）
２０  第２ベース（ベース）
４１  単層型圧電素子
４２  積層型圧電素子
５０、５０ａ  固定部
６０  変位拡大機構
【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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