(57)【要約】【課題】小型化された安価なレンズ駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るレンズ駆動装置は、二つのレンズ部３１３，３１８を動作させるレンズ駆動装置１１であって、二つのレンズ部３１３，３１８の配置方向に延在した円筒状形状を有し、二つのレンズ部３１３，３１８を動作させるための回転駆動力を発生させるピエゾ素子と、当該ピエゾ素子が構成する円筒状形状のそれぞれの端面に摺動可能に圧接され、ピエゾ素子３１７の回転駆動力によって回転する二つのロータ３１４，３１９と、当該二つのロータ３１４，３１９の回転それぞれを制動する二つのブレーキ３１６，３２１とを備え、二つのレンズ部３１３，３１８は、ロータ３１４，３１９の回転によって変位駆動するものである。【選択図】  図３
2007306660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの部材を動作させるピエゾアクチュエータであって、
前記二つの部材の配置方向に延在した円筒状形状を有し、前記二つの部材を動作させるための回転駆動力を発生させるピエゾ素子と、
当該ピエゾ素子が構成する円筒状形状のそれぞれの端面に摺動可能に圧接され、前記回転駆動力によって回転する二つのロータと、
当該二つのロータの回転それぞれを制動する二つのブレーキとを備え、
前記二つの部材は、前記ロータの回転によって変位駆動するピエゾアクチュエータ。
【請求項２】
前記二つのブレーキは、前記二つの部材の動作に応じて、前記ロータに当接した状態を解除又は維持することを特徴とする請求項１に記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項３】
前記二つの部材のうち、動作する一方の部材を保持するロータに当接したブレーキは、当該ロータに当接した状態を解除し、
動作しない他方の部材を保持するロータに当接したブレーキは、当該ロータに当接した状態を維持することを特徴とする請求項１又は２に記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項４】
前記ロータは、前記ピエゾ素子の長手方向を軸として回動可能に前記ピエゾ素子の端面に圧接され、
前記部材は、前記ロータによって、前記ピエゾ素子の長手方向を軸として螺動可能に保持されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項５】
前記部材は、前記ピエゾ素子の端面から内部に嵌め込まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項６】
前記二つの部材は、前記円筒状のピエゾ素子の内部において対向した状態で嵌め込まれることを特徴とする請求項６に記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項７】
前記二つのロータそれぞれを前記ピエゾ素子の両端面に圧接するためのベアリングと、
当該ベアリングを前記ロータに押付ける弾性部材とを、さらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項８】
前記部材はレンズ部であり、
当該二つのレンズ部を請求項１乃至８のいずれかに記載のピエゾアクチュエータによって駆動するレンズ駆動装置。
【請求項９】
前記二つのレンズ部とは異なる他のレンズ部を、さらに有し、
前記二つのレンズ部の一方は、前記他のレンズ部の焦点距離を調整するためのレンズ部であり、
前記二つのレンズ部の他方は、前記他のレンズ部のピントを調整するためのレンズ部であることを特徴とする請求項９に記載のレンズ駆動装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の二つのレンズ部とレンズ駆動装置とを備えた携帯機器。
【請求項１１】
前記ピエゾ素子及び前記二つのブレーキの動作制御を行う制御部とを、さらに備え、
当該制御部は、前記二つのレンズ部の動作に応じて、前記二つのブレーキに対して、それぞれがロータに当接した状態を解除又は維持させることを特徴とする請求項１０に記載の携帯機器。
【請求項１２】
前記制御部は、
動作する一方のレンズ部を保持するロータに当接したブレーキに対して、当該ロータに当接した状態を解除させ、
動作しない他方のレンズ部を保持するロータに当接したブレーキに対して、当該ロータに当接した状態を維持させることを特徴とする請求項１１に記載の携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾ素子を用いてピエゾアクチュエータ、レンズ駆動装置及び携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フィルムカメラやデジタルカメラ等のカメラには、レンズを自動で動かすためのレンズ駆動装置が搭載され、各種のレンズ駆動装置が開発されている。図６に、ステッピングモータを用いた従来のレンズ駆動装置が示されている。
図６に示すように、従来のレンズ駆動装置９００には、焦点距離（拡大倍率）を調整するズーム機構とピントを自動で調整するオートフォーカス機構とが設けられている。これらの機構にはそれぞれ、ステッピングモータ９０１，９０２が設けられ、それぞれのステッピングモータ９０１，９０２のモータ軸には、ギア９０３，９０４が取付けられている。ズームレンズとオートフォーカスレンズの各レンズ９０５，９０６にはギア受け９０７，９０８が組み込まれ、これらギア受けは各モータ軸に取付けられたギア９０３，９０４に嵌合している。従来のレンズ駆動装置９００では、ズーム機構とオートフォーカス機構それぞれのモータ９０１，９０２が回転することによって各レンズ９０５，９０６が駆動する。また、各レンズ９０５，９０６は、レンズ押さえ軸９０９によって軸支されている。
【０００３】
近年、携帯電話機や携帯端末等の小型端末にカメラが搭載されているため、カメラの小型化が要求され、レンズ駆動装置のモータの大きさや配置が小型化の重要な要素となっている。ステッピングモータを用いた従来のレンズ駆動装置では、ズーム機構、オートフォーカス機構それぞれに対して高価なステッピングモータが一対必要になる。また、ステッピングモータ自体の小型化には限界があり、部品配置の観点からもアクチュエータの小型化に限界がある。さらに、小型化に着目して部品配置を構成すると、ステッピングモータからの動力を伝達するための部品が増加するため、各機構の構成が複雑になる。それ故、ステッピングモータを用いた従来のレンズ駆動装置では、高価なだけでなく小型化にも限界がある。
【０００４】
そこで、レンズ駆動装置の小型化を図るために、ステッピングモータを用いることなく、ピエゾ素子を用いたレンズ駆動装置が開発されている（例えば、特許文献１，２，３等参照）。例えば、特許文献１に開示のレンズ駆動装置は、ピエゾ素子を一つ用いて一つのレンズを駆動する。これに対して、複数のピエゾ素子を用いて複数のレンズを別個に駆動させることもできる。この場合にもまた、ステッピングモータを用いたレンズ駆動装置と同様に、ズーム機構、オートフォーカス機構のそれぞれに、一対のピエゾアクチュエータが設けられている。この複数のピエゾ素子を用いる場合には、ステッピングモータを用いた場合と同様に、一つのピエゾ素子を用いる場合に比べても高価となり、レンズ駆動装置の構成が複雑となるために小型化に限界がある。
【特許文献１】特開２００３−３３０５４号公報
【特許文献２】特開２００２−３０３７７５号公報
【特許文献３】特願平９−２９８８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来のレンズ駆動装置では、ピエゾアクチュエータを用いたとしても、小型化、コストの低減に限界があるという問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、小型化された安価なピエゾアクチュエータ、レンズ駆動装置及び携帯機器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】
本発明に係るピエゾアクチュエータは、二つの部材を動作させるピエゾアクチュエータであって、前記二つの部材の配置方向に延在した円筒状形状を有し、前記二つの部材を動作させるための回転駆動力を発生させるピエゾ素子と、当該ピエゾ素子が構成する円筒状形状のそれぞれの端面に摺動可能に圧接され、前記回転駆動力によって回転する二つのロータと、当該二つのロータの回転それぞれを制動する二つのブレーキとを備え、前記二つの部材は、前記ロータの回転によって変位駆動するものである。
このような構成において、一つのピエゾ素子を用いて二つの部材を動かすことができるので、安価なアクチュエータを実現することができる。さらに、二つの部材、これを保持する二つのロータがピエゾ素子の両端面に配置されているので、ピエゾ素子の大きさ程度に小型化することが可能である。これによって、小型化された安価なピエゾアクチュエータを実現することができる。
【０００７】
また、前記二つのブレーキは、前記二つの部材の動作に応じて、前記ロータに当接した状態を解除又は維持する。
【０００８】
またさらに、前記二つの部材のうち、動作する一方の部材を保持するロータに当接したブレーキは、当該ロータに当接した状態を解除し、動作しない他方の部材を保持するロータに当接したブレーキは、当該ロータに当接した状態を維持する。
【０００９】
好ましくは、前記ロータは、前記ピエゾ素子の長手方向を軸として回動可能に前記ピエゾ素子の端面に圧接され、前記部材は、前記ロータによって、前記ピエゾ素子の長手方向を軸として螺動可能に保持される。
【００１０】
さらに、前記部材は、前記ピエゾ素子の端面から内部に嵌め込まれる。
【００１１】
さらにまた、前記二つの部材は、前記円筒状のピエゾ素子の内部において対向した状態で嵌め込まれる。
【００１２】
さらに好適には、本発明に係るピエゾアクチュエータは、前記二つのロータそれぞれを前記ピエゾ素子の両端面に圧接するためのベアリングと、当該ベアリングを前記ロータに押付ける弾性部材とを備えたものである。
【００１３】
本発明に係るレンズ駆動装置は、前記部材はレンズ部であり、当該二つのレンズ部をこのようなピエゾアクチュエータによって駆動するものである。このような構成では、小型化された安価なレンズ駆動装置を実現することができる。
【００１４】
さらに、前記二つのレンズ部とは異なる他のレンズ部を有し、前記二つのレンズ部の一方は、前記他のレンズ部の焦点距離を調整するためのレンズ部であり、前記二つのレンズ部の他方は、前記他のレンズ部のピントを調整するためのレンズ部である。
【００１５】
本発明に係る携帯機器は、このような二つのレンズ部とレンズ駆動装置とを備えたものである。このような構成では、小型化された安価なレンズ駆動装置を実現することができる。
【００１６】
さらに、前記ピエゾ素子及び前記二つのブレーキの動作制御を行う制御部とを備え、当該制御部は、当該制御部は、前記二つのレンズ部の動作に応じて、前記二つのブレーキに対して、それぞれがロータに当接した状態を解除又は維持させる。
【００１７】
また、前記制御部は、動作する一方のレンズ部を保持するロータに当接したブレーキに対して、当該ロータに当接した状態を解除させ、動作しない他方のレンズ部を保持するロータに当接したブレーキに対して、当該ロータに当接した状態を維持させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、小型化された安価なピエゾアクチュエータ、レンズ駆動装置及び携帯機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係るアクチュエータは、一つのピエゾ素子を用いて二つの部材を変位駆動させるものであり、特に、これら二つの部材を別個に駆動可能なものである。本実施形態では、このアクチュエータが適用されたレンズ駆動装置について説明し、本発明に係る携帯機器の好適な例としてデジタルカメラを用いて説明する。また、本発明に係るレンズ駆動装置の好適な例として、ズームレンズとオートフォーカスレンズとを別個に駆動するカメラ用のレンズ駆動装置を用いて説明する。なお、以下では、単語"ズーム"を記号"ＺＭ"によって略記し、単語"オートフォーカス"を記号"ＡＦ"によって略記することがある。
以下、本発明に係るデジタルカメラについて図を参照しながら説明する。
【００２０】
まず、図１を用いて、本発明に係るデジタルカメラの概略構成について説明する。図１は、本発明に係るデジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本発明に係るデジタルカメラ１は、レンズ駆動装置１１、ＣＣＤ１２、ＣＣＤドライバ１３、イメージプロセッサ１４、ＤＲＡＭ１５、メモリカード１６、液晶ディスプレイ１７、電源１８、ＣＰＵ１９、フラッシュメモリ２０、操作ボタン２１、内部バス２２を有する。
【００２１】
レンズ駆動装置１１は、後に詳細に説明するが、被写体に対して、ＡＦ駆動機構１１１によって自動でフォーカスを合わせたり、ＺＭ駆動機構１１２によってズームを調整したりする。レンズ駆動装置１１は光学レンズを介して被写体の像をＣＣＤ１２に投影し、ＣＣＤ１２は投影された被写体の像を映像信号としてＣＣＤドライバ１３に入力する。ＣＣＤドライバ１３は、Ａ／Ｄ変換により入力された映像信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号をイメージプロセッサ１４に入力する。イメージプロセッサ１４は、入力されたデジタル信号をＤＲＡＭ１５に入力し、画像データを一時的にＤＲＡＭ１５に記録する。
【００２２】
イメージセンサプロセッサ１４は、一時的に記録した画像データをＤＲＡＭ１５から読み込んで色調補正等の画像処理を行う。イメージセンサプロセッサ１４は、処理した画像データを圧縮してメモリカード１６に記録するとともに、この画像データを液晶ディスプレイ１７に表示させる。これらの各装置の駆動電力は電源１８から供給され、各種処理の処理制御はＣＰＵ１９によって行われる。ＣＰＵ１９は、画像処理や圧縮のプログラム、レンズ駆動のプログラム等の各種プログラムをフラッシュメモリ２０から読み込み、操作ボタン２１からの入力に基づいて各装置の処理制御を行う。また、各種データの転送は、バス２２を介して行われる。
【００２３】
続いて、図２，３を用いて、本発明に係るレンズ駆動装置１１の具体構成について説明する。
図２に、本発明に係るレンズ駆動装置の物理構成の分解斜視図が示されている。図２に示すように、レンズ駆動装置１１は、ハウジング３１０、押え蓋３１１、固定レンズ部３１２、ＡＦレンズ部３１３、ＡＦロータ３１４、ＡＦベアリング３１５、ＡＦブレーキ３１６、ピエゾ素子３１７、ＺＭレンズ部３１８、ＺＭロータ３１９、ＺＭベアリング３２０、ＺＭブレーキ３２１、圧力受板３２２、加圧バネ３２３を有する。
【００２４】
ハウジング３１０は、各部材を収納する筐体の主たる部分であり、その内側に収納部３３１が設けられている。この収納部３３１は、例えば略円柱状の空間であり、ハウジング３１０の上面付近にネジ溝を有する。また、図示しないが、ハウジング３１０の底部に、光が通過する貫通孔が設けられている。
押え蓋３１１は、ハウジング３１０の収納部３３１を閉じる外蓋であり、ハウジング３１０とともにレンズ駆動装置１１の筐体を構成している。押え蓋３１１は、収納部３３１の断面とほぼ同じ大きさを有し、例えば略ドーナツ状の板状部材とすることができる。この押え蓋３１１は、その外周面にネジ溝を有する。
固定レンズ部３１２は、ハウジング３１０に対して固定されたレンズ部分である。固定レンズ部３１２は、略円柱状の形状を有し、各種の光学レンズ３４１が樹脂部３４２によってモールドされた構成を有する。この樹脂部３４２は、その外周に沿ってネジ溝を有する。
【００２５】
ＡＦレンズ部３１３は、ハウジング３１０内で可動なレンズ部分であり、固定レンズ部３１２との距離を調整することによってピントを調整する。ＡＦレンズ部３１３は、固定レンズ部３１２と同様に、略円柱状の形状を有し、各種の光学レンズ３５１が樹脂部３５２によってモールドされた構成を有する。この樹脂部３５２はその外周に沿ってネジ溝を有し、このネジ溝は外周に部分的に配設されている。
【００２６】
ＡＦロータ３１４は、略リング状の金属パイプから構成され、後述するピエゾ素子３１７の略ドーナツ状の端面とほぼ同じ大きさである。ＡＦロータ３１４は、その内周に沿ったネジ溝を有する。ＡＦベアリング３１５は、略球状の金属部材であり、所定の方向に可動に押えるための部材である。ＡＦブレーキ３１６は、ＡＦロータ３１４の回転を制動する制動手段の一例であり、例えば、ゴム等から構成されている。図２には、一例として、ＡＦベアリング３１５、ＡＦブレーキ３１６がそれぞれ４個配設された場合が図示されている。また、図２には図示しないが、ＡＦブレーキ３１６は、これを駆動するためのブレーキ機構に連結されている。
【００２７】
ピエゾ素子３１７は、加えられた電圧によって伸縮するいわゆる電歪素子であり、レンズ駆動装置１１を駆動するための駆動力を発生させる。ピエゾ素子３１７は、略円筒状の形状を有し、後述するように、その外周に沿って４分割となるように長手方向に溝が形成されている。この４分割された部分には、電圧の極性が周期的にスイッチングされた交番電圧が印加され、これによって、ピエゾ素子３１７は共振状態に励振して公転トルクを発生させる。
【００２８】
ＺＭレンズ部３１８は、ＡＦレンズ部３１３と同様に、ハウジング３１０内で可動なレンズ部分であり、固定レンズ部３１２との距離を調整することによって焦点距離を変化させる。ＺＭレンズ部３１８もまた、固定レンズ部３１２と同様に、各種の光学レンズ３６１が樹脂部３６２によってモールドされ、略円柱状の形状を有する。この樹脂部３６２はその外周に沿ってネジ溝を有し、このネジ溝は外周に部分的に配設されている。
【００２９】
ＺＭロータ３１９は、ＡＦロータ３１４と同様に、略リング状の金属パイプから構成され、ピエゾ素子３１７の略ドーナツ状の端面とほぼ同じ大きさである。ＺＭロータ３１９は、その内周に沿ったネジ溝を有する。ＺＭベアリング３２０は、ＡＦベアリング３１５と同様に、略球状の金属部材であり、所定の方向に可動に押えるための部材である。ＺＭブレーキ３２１は、ＡＦブレーキ３１６と同様に。ＺＭロータ３２１の回転を制動する制動手段の一例であり、例えば、ゴム等から構成されている。図２には、一例として、ＺＭベアリング３２０、ＺＭブレーキ３２１がそれぞれ４個配設された場合が図示されている。また、図２には図示しないが、ＺＭブレーキ３２１は、これを駆動するためのブレーキ機構に連結されている。
【００３０】
圧力受板３２２は、押え蓋３１１が外蓋であるのに対して内蓋として機能する。圧力受板３２２は、例えば、押え蓋３１１とほぼ同じ大きさを有し、例えば略ドーナツ状の板状部材とすることができる。加圧バネ３２３は、略ドーナツ状の形状を有し、弾性力を伝達する弾性手段の一例であり、例えば、波打ったワッシャーのような板バネ等から構成されている。
【００３１】
図３に、本発明に係るレンズ駆動装置１１の全体構成の断面図が示されている。
図３に示すように、固定レンズ部３１２は、ハウジング３１０の収納部３３１の底部に固定されている。詳細には、固定レンズ部３１２の樹脂部３４２が収納部３３１の底部に形成された窪み部３３２に嵌め込まれている。このとき、固定レンズ部３１２は、光学レンズ３４１の光軸が収納部３３１の長手方向となるように固定されている。ＡＦベアリング３１５は、この窪み部３３２の周辺に載置され、換言すれば、固定レンズ部３１２を囲繞している。ＡＦロータ３１４は、このＡＦベアリング３１５上に載置されている。このとき、ＡＦロータ３１４は、ＡＦベアリング３１５によって、その外周方向に回動自在に固定されている。
【００３２】
ピエゾ素子３１７は、ＡＦロータ３１４上に載置され、ＡＦロータ３１４に当接している。すなわち、ＡＦロータ３１４は、ピエゾ素子３１７に対して摺動可能に取付けられている。ＡＦレンズ部３１３は、ＡＦロータ３１４の内側に螺動可能に取付けられている。詳細には、ＡＦレンズ部３１３の樹脂部３５２のネジ溝が、ＡＦロータ３１４内周のネジ溝に嵌め込まれネジ止めされている。それとともに、ＡＦレンズ部３１３は、ピエゾ素子３１７の内側に嵌め込まれている。従って、ピエゾ素子３１７は、ＡＦレンズ部３１３のレンズ鏡筒として機能としている。ＡＦレンズ部３１３は、光学レンズ３５１の光軸がピエゾ素子３１７の長手方向となるように固定されている。
ＡＦブレーキ３１６は、ハウジング３１０に可動に取付けられ、ＡＦロータ３１４を囲繞している。詳細には、ＡＦブレーキ３１６は、ＡＦロータ３１４の外周近傍に配置され、ハウジング３１０から突出した状態でＡＦロータ３１４に当接可能な位置に配設されている。
【００３３】
このように、ＡＦレンズ部３１３、ＡＦロータ３１４、ＡＦベアリング３１５、ＡＦブレーキ３１６、ピエゾ素子３１７によって、ＡＦ駆動機構１１１が構成されている。ＺＭ駆動機構１１２は、ＡＦ駆動機構１１１と同様に、ピエゾ素子３１７、ＺＭレンズ部３１８、ＺＭロータ３１９、ＺＭベアリング３２０、ＺＭブレーキ３２１によって構成されている。特に、各駆動機構１１１，１１２は、ピエゾ素子３１７を共有している。具体的には、ＺＭ駆動機構１１２は、次のようにＡＦ駆動機構１１１と上下に対称に配置されている。
【００３４】
ＺＭロータ３１９は、ピエゾ素子３１７上に載置され、ピエゾ素子３１７に当接している。すなわち、ＺＭロータ３１９は、ピエゾ素子３１７に対して摺動可能に取付けられている。ＺＭレンズ部３１８の樹脂部３６２は、このＺＭロータ３１９内側にネジ止めされ、それとともにピエゾ素子１１３の内側に嵌め込まれている。従って、ピエゾ素子３１７は、ＺＭレンズ部３１８のレンズ鏡筒としても機能としている。ＺＭレンズ部３１８は、この状態でＡＦレンズ部３１３と対向し、光学レンズ３６１の光軸がピエゾ素子３１７の長手方向となるように固定されている。ＺＭベアリング３２０はＺＭロータ３１９上に載置され、ＺＭロータ３１９はＺＭベアリング３２０によって外周方向に回動自在に固定されている。
【００３５】
ＺＭブレーキ３２１は、ハウジング３１０に可動に取付けられている。ＺＭブレーキ３２１は、ＺＭロータ３１９を囲繞し、ＺＭロータ３１９の外周近傍に配置されている。このとき、ＺＭブレーキ３２１は、ハウジング３１０から突出した状態でＺＭロータ３１９に当接可能な位置に配設されている。
【００３６】
圧力受板３２２はＺＭベアリング３２０上に載置され、加圧バネ３２３は圧力受板３２２上に配設されている。押え蓋３１１は、加圧バネ３２３上に取付けられ、収納部３３１の内壁に設けられたネジ溝に螺着されている。このとき、押え蓋３１１は、収納部３３１のネジ溝に締結され、加圧バネ３２３を圧力受板３２２に向かって押圧した状態を維持している。従って、加圧バネ３２３は圧力受板３２２を押圧し、圧力受板３２２はこの加圧バネ３２３からの弾性力をＺＭベアリング３２０に伝達してＺＭロータ３１９を押圧している。
ＺＭロータ３１９は、ＺＭロータ３１９によって押圧されると、この押圧力によってピエゾ素子３１７を押圧する。従って、ＺＭロータ３１９は、ピエゾ素子３１７に圧接されている。このピエゾ素子３１７はさらにＡＦロータ３１４を押圧するので、ＡＦロータ３１４もまたピエゾ素子３１７に圧接されている。ＡＦロータ３１４は、ハウジング３１０底面上のＡＦベアリング３１５によって支持されている。このように、押え蓋３１１がハウジング３１０に取付けられることによって、収納部３３１内の各部材は圧力受板３２２と収納部３１１底面との間で押圧され、圧接した状態で維持されている。
【００３７】
さらに続いて、図４を用いて、本発明に係るレンズ駆動装置１１の内部構成について説明する。図４は、本発明に係るレンズ駆動装置１１の内部構成を示す模式図である。
図４に示すように、レンズ駆動装置１１は、ＡＦレンズ駆動部４１、ＺＭレンズ駆動部４２、電源部４３、操作部４４、記憶部４５、制御部４６、ピエゾ素子３１７を有する。
ＡＦレンズ駆動部４１は、ＡＦレンズ部３１３、ＡＦロータ３１４、ＡＦブレーキ３１６から構成され、ＡＦレンズ部３１３を駆動する機能を有する。ＺＭレンズ駆動部４２は、ＺＭレンズ部３１８、ＺＭロータ３１９、ＺＭブレーキ３２１から構成され、ＺＭレンズ部３１８を駆動する機能を有する。
電源部４３は、デンタルカメラ１の電源１８等から構成され、電源を供給する機能を有する。操作部４４は、デジタルカメラ１の各種操作ボタン等から構成され、レンズ駆動装置１１の各種動作を操作する機能を有する。
【００３８】
記憶部４５は、デジタルカメラ１のＤＲＡＭ１５、フラッシュメモリ２０等から構成され、レンズ駆動装置１の各種処理に必要なプログラムやデータを記憶する機能を有する。具体的には、記憶部４５には、ＡＦレンズ部３１３のピントの調整処理、ＺＭレンズ部３１８の焦点距離の調整処理を制御するためのプログラム、これらに用いられるデータ等が格納されている。より詳細には、この格納されたデータの一例として、各レンズ部３１３，３１８の移動距離と各ロータ３１４，３１９の回転数とが関連付けられて格納され、このロータ３１４，３１９の回転数とピエゾ素子３１７の駆動電圧とが関連付けられて格納されている。
制御部４６は、デジタルカメラ１のＣＰＵ１１やイメージプロセッサ１４等、レンズ駆動装置１１の各種処理を制御する機能を有する。制御部４６は、ピエゾ素子３１７の４分割された各部分に電気的に接続されている。このとき、ピエゾ素子３１７の４分割された各部分は並列に接続され、制御部４６は、ピエゾ素子３１７の４分割された各部分に電圧を切替えて印加するスイッチング手段としても機能する。
【００３９】
次に、本発明に係るレンズ駆動装置１１のレンズ駆動について説明する。
まず、適宜図２，３を参照しながら、レンズ駆動装置１１の駆動機構について説明する。
レンズ駆動装置１１が駆動していない初期状態では、ＺＭブレーキ３２１はＺＭロータ３１９に当接している。ＡＦブレーキ３１６もまた、この初期状態では、ＡＦロータ３１４に当接している。これによって、両ロータ３１４，３１９は、ピエゾ素子３１７に対して外周方向に回転しないように固定されている。このとき、両ロータ３１４，３１９は、ピエゾ素子３１７に圧接されているので、ピエゾ素子３１７の長手方向には固定されている。従って、両ロータ３１４，３１９はそれぞれ、ピエゾ素子３１７と両ベアリング３１６，３２１との間で動かないように固定されている。それにともない、ピエゾ素子３１７は両ロータ１３４，３１９の間で固定され、両レンズ部３１３，３１８もまたピエゾ素子３１７に対して固定されている。
【００４０】
レンズ駆動装置１１が駆動状態となってピントを調整する場合には、ＡＦレンズ部３１３が動き、その位置調整が行われる。具体的には、ＡＦブレーキ３１３が突出状態を解除することによって引っ込み、ＡＦロータ３１４が回動可能となる。これに対して、ＺＭブレーキ３２１は突出した状態を維持し、ＺＭロータ３１９に当接している。そのため、ＺＭロータ３１９はピエゾ素子３１７に対して回転することができない。このとき、ＺＭロータ３１９は、ピエゾ素子３１７に圧接しているので、ピエゾ素子３１７とＺＭベアリング３２０との間で固定されている。従って、ＡＦレンズ部３１３を動かす場合には、ＺＭロータ３１９はピエゾ素子３１７とともにステータとして機能する。
【００４１】
ピエゾ素子３１７は、後に詳細に説明するように、この状態でＡＦロータ３１４を回転させる。ＡＦロータ３１４は、これにともなってＡＦレンズ部３１３に対しても回転する。このとき、ＡＦロータ３１４は、長手方向（光軸方向）においてピエゾ素子３１７とＡＦベアリング３１６との間で固定されている。一方、ＡＦレンズ部３１３は、ＡＦロータ３１４にネジ止めされている。それ故、ＡＦロータ３１４の回転力は直線方向への駆動力に変えられ、ＡＦレンズ部３１３は、ピエゾ素子３１７の長手方向に直線移動する。これによって、固定レンズ部３１２との間の距離が調整され、ピントの調整が行われる。その後、ピント調整が完了すると、ＡＦブレーキ３１３がハウジング３１０から突出し、ＡＦロータ３１４がＡＦレンズ部３１３に当接する。これによって、ＡＦレンズ部３１３は回転できない初期状態に戻る。
【００４２】
レンズ駆動装置１１が駆動状態となって焦点距離を調整する場合にも、ＡＦレンズ部３１３と同様に、ＺＭレンズ部３１８が動き、その位置調整が行われる。具体的には、ＺＭブレーキ３２１が突出状態を解除することによって引っ込み、ＺＭロータ３１９が回動可能となる。これに対して、ＡＦブレーキ３１６は突出した状態を維持し、ＡＦロータ３１４に当接している。そのため、ＡＦロータ３１４はピエゾ素子３１７に対して回転することができない。このとき、ＡＦロータ３１４は、ピエゾ素子３１７とＡＦベアリング３１５との間で固定されている。従って、ＺＭレンズ部３１８を動かす場合には、ＡＦロータ３１４はピエゾ素子３１７とともにステータとして機能する。
【００４３】
ピエゾ素子３１７は、この状態でＺＭロータ３１９を回転させる。ＺＭロータ３１９は、これにともなってＺＭレンズ部３１８に対しても回転する。このとき、ＺＭロータ３１９は、ピエゾ素子３１７とＺＭベアリング３２０との間で固定されている。ＺＭレンズ部３１８は、ＺＭロータ３１９にネジ止めされている。それ故、ＺＭロータ３１９の回転力は直線方向への駆動力に変えられ、ＺＭレンズ部３１９は、ピエゾ素子３１７の長手方向に直線移動する。これによって、固定レンズ部３１２との間の距離が調整され、焦点距離の調整が行われる。その後、ピント調整が完了すると、ＺＭブレーキ３２１がハウジング３１０から突出し、ＺＭロータ３１９がＺＭレンズ部３１８に当接する。これによって、ＺＭレンズ部３１８は回転できない初期状態に戻る。
【００４４】
続いて、適宜図４を参照しながら、レンズ駆動装置１１のピエゾ素子３１７の駆動について説明する。
制御部４６は、電源部４３から供給された電力によって動作を開始し、この電力供給にともなって記憶部４５から各種プログラムやデータを読み込んでスタンバイする。操作部４４が使用者によって操作されると、制御部４６に対して操作入力信号を出力する。制御部４６は、この操作入力信号に応じてレンズ駆動部４１，４２、ピエゾ素子３１７に対して各種制御信号を出力する。
【００４５】
具体的には、制御部４６は、ＡＦレンズ部３１３を動作させる場合には、ＡＦレンズ駆動部４１に対して、ＡＦブレーキ３１６の動作制御を行うＡＦブレーキ制御信号を入力する。ＡＦレンズ駆動部４１は、入力されたＡＦブレーキ制御信号に基づいて、ＡＦロータ３１４に当接したＡＦブレーキ３１６を引き込め、この当接状態を解除する。それとともに、制御部４６は、ピエゾ素子３１７に対して駆動電圧を入力する。図５の波形図に、ピエゾ素子３１７に入力される駆動電圧の一構成例が示されている。
【００４６】
制御部４６は、ピエゾ素子３１７の４分割された各部分に、位相が異なる４つの交流電圧（Ａ相電圧、Ｂ相電圧、Ｃ相電圧、Ｄ相電圧）を印加する。図５に示すように、Ｂ相電圧の位相はＡ相電圧の位相に対して９０°シフトしている。Ｃ相電圧の位相は、Ａ相電圧の位相に対して１８０°シフトし、Ｄ相電圧の位相はＡ相電圧の位相に対して２７０°シフトしている。すなわち、Ａ相電圧、Ｂ相電圧、Ｃ相電圧、Ｄ相電圧の各位相は順に９０°づつシフトしている。
【００４７】
この９０°ずつシフトした位相を有する４つの交流電圧がピエゾ素子３１７に印加されることによって、ピエゾ素子３１７の４分割された各部分で異なった公転振動が発生する。詳細には、隣接した一組の部分同士が同じ公転振動を発生させ、これら一組の部分が回転するように公転振動が発生する。ＡＦロータ３１４がピエゾ素子３１７に圧接しているので、ＡＦロータ３１４の重心がピエゾ素子３１７端面の中心周りを回転するように共振する。これによって、ＡＦロータ３１４に回転トルクが発生し、フラフープのように偏心しながらピエゾ素子３１７に対して公転する。ＡＦレンズ駆動部４１は、このようにＡＦロータ３１４を励振させながら回転させ、ＡＦレンズ部３１３を螺動させる。
【００４８】
制御部４６は、ＺＭレンズ部３１８を動作させる場合にも、ＡＦレンズ駆動部４１と同様にＺＭレンズ駆動部４２を駆動させる。具体的には、制御部２６は、ＺＭレンズ駆動部４２に対して、ＺＭブレーキ３２１の動作制御を行うＺＭブレーキ制御信号を入力する。それとともに、制御部４６は、ＡＦレンズ駆動部４１と同様に、ピエゾ素子３１７に対して、位相が異なった４つの交流電圧を入力する。これによって、ＺＭレンズ駆動部４２は、ＺＭレンズ部３１８を回転動作させ、ＺＭレンズ部３１８を螺動させる。
【００４９】
以上のように、本発明に係るデジタルカメラ１は、一つのピエゾ素子３１７を用いて二つのレンズ部３１３，３１８を別個に駆動させるレンズ駆動装置１１を有する。両レンズ部３１３，３１８を駆動するためのピエゾ素子３１７が一つであるため、小型化された安価なレンズ駆動装置１１を実現することができる。それ故、このようなレンズ駆動装置１１を有するデジタルカメラ１もまた小型化することができ、そのコストを低減することができる。
【００５０】
尚、本実施形態においては、二つのレンズ部３１３，３１８を変位駆動させるレンズ駆動装置を用いて説明したが、これに限らず、本発明に係るアクチュエータは、ロータ３１４，３１９に部材を取付けて直線変位させることなく回転させる装置にも適用することができる。また、本発明で部材の変位駆動は、部材を直線変位させることだけでなく、部材を回転させることも含む。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るデジタルカメラの一構成例を示す概略模式図である。
【図２】本発明に係るレンズ駆動装置の外観構成の一例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明に係るレンズ駆動装置の構成の一例を示す断面図である。
【図４】本発明に係るレンズ駆動装置の内部構成の一例を示す模式図である。
【図５】本発明に係るレンズ駆動装置のピエゾ素子への印加電圧の一例を示す波形図である。
【図６】従来のレンズ駆動装置の構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…デジタルカメラ、１１…レンズ駆動装置、
１１１…オートフォーカス駆動機構、１１２…ズーム駆動機構、
１２…ＣＣＤ、１３…ＣＣＤドライバ、１４…イメージプロセッサ、１５…ＤＲＡＭ、
１６…メモリカード、１７…液晶ディスプレイ、１８…電源、１９…ＣＰＵ、
２０…フラッシュメモリ、２１…操作ボタン
３１０…ハウジング、３３１…収納部、３３２…窪み部、３１１…押え蓋、
３１２…固定レンズ、３４１…光学レンズ、３４２…樹脂部、
３１３…オートフォーカスレンズ部、３５１…光学レンズ、３５２…樹脂部、
３１４…オートフォーカスロータ、３１５…オートフォーカスベアリング、
３１６…オートフォーカスブレーキ、３１７…ピエゾ素子、
３１８…ズームレンズ部、３６１…光学レンズ、３６２…樹脂部、
３１９…ズームロータ、３２０…ズームベアリング、３２１…ズームブレーキ、
３２２…圧力受板、３２３…加圧バネ
４１…オートフォーカス駆動部、４２…ズーム駆動部、４３…電源部、
４４…操作部、４５…記憶部、４６…制御部
【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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