(57)【要約】【課題】小型で且つ設置面積が小さいリニアモータ、そのリニアモータを搭載したレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話を提供する。【解決手段】本発明のリニアモータ７において、振動部材２３は、軸部材固定部２５と弾性変形可能な振動板部２７とを有し、振動板部２７は振動面が軸部材２１の軸線方向に沿って設けてあり、圧電素子２９は振動板部２７の振動面に固定してあり、圧電素子２９にパルス電流を供給することにより圧電素子が膨張又は縮小すると振動板部２７が弾性変形して軸部材２１の軸線と交差する方向（Ｅ）に突出又は凹み振動板部が弾性復帰することを繰り返して、軸部材固定部２５を軸線方向（Ｆ）に振動させて移動体３を軸部材に沿って移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と、軸部材の側面に摩擦係合する移動体と、軸部材の端が固定され且つ圧電素子を有する振動部材とを備え、基板に固定するリニアモータであって、振動部材は軸部材固定部と弾性変形可能な振動板部とを有し、振動板部は振動面が軸部材の軸線方向に沿って設けてあり、圧電素子は振動板部の振動面に固定してあり、圧電素子にパルス電流を供給することにより圧電素子が膨張又は縮小すると振動板部が弾性変形して軸部材の軸線と交差する方向に突出又は凹み振動板部が弾性復帰することを繰り返して、軸部材固定部を軸線方向に振動させて移動体を軸部材に沿って移動させることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
振動板部は複数であり、各振動板部は互いに対向配置してあり且つ基板側の端を基板に設けた嵌合部に嵌合固定してあることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
基板には振動部材を支持する支持部材が設けてあり、支持部材は振動板部間に配置して軸部材固定部に当接し且つ軸部材の軸線方向の寸法を変えて弾性変形することを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
振動部材は金属板製であり、金属板を折り曲げて、軸部材固定部と振動板部とを形成してあることを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のリニアモータを２つ備え、一方の移動体は光軸方向に沿って移動自在な光学ズームレンズホルダであり、他方の移動体は光学フォーカスレンズホルダであり、軸部材は光学ズームレンズホルダが摩擦係合するズームレンズ用軸部材と、フォーカスレンズホルダが摩擦係合するフォーカスレンズ用軸部材であり、各軸部材の振動により、光学ズームレンズ及びフォーカスレンズを所定位置に直線移動させ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を搭載したカメラ。
【請求項７】
請求項６に記載のカメラを搭載したカメラ付き携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸部材を軸部材の軸線方向に振動させることにより軸部材の側面に摩擦係合した移動体を軸線方向に移動するリニアモータ、及びそのリニアモータを用いたレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、軸部材の側面に移動体を摩擦係合し、軸部材の端を振動部材に固定して振動部材に設けた圧電素子にパルス電流を供給することにより、軸部材を軸線方向に振動させて、移動体を直線移動させるリニアモータが開示されている。
【０００３】
この特許文献１のリニアモータでは、振動部材は板状を成し、振動部材の一側面に軸部材を固定し、他側面に圧電素子を固定することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５１６６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術では、圧電素子を固定する振動部材の一側面に軸部材の端を固定しているので、振動部材の振動面と軸部材の軸線とは直交した位置関係になっている。従って、リニアモータを取付ける基板には、振動面の面積以上の設置スペースが必要になり、リニアモータの設置面積が大きくなるという問題がある。特に、所定の振幅の振動を得るためには、振動面を大きく取る必要があるから、リニアモータの設置には所定面積以上の面積が要求される。
【０００６】
一方、近年は、リニアモータにおいて、小型化の要求と共に設置面積を小さくする要求が高い。
【０００７】
そこで、本発明は、小型で且つ設置面積が小さいリニアモータ、そのリニアモータを搭載したレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、軸部材と、軸部材の側面に摩擦係合する移動体と、軸部材の端が固定され且つ圧電素子を有する振動部材とを備え、基板に固定するリニアモータであって、振動部材は軸部材固定部と弾性変形可能な振動板部とを有し、振動板部は振動面が軸部材の軸線方向に沿って設けてあり、圧電素子は振動板部の振動面に固定してあり、圧電素子にパルス電流を供給することにより圧電素子が膨張又は縮小すると振動板部が弾性変形して軸部材の軸線と交差する方向に突出又は凹み振動板部が弾性復帰することを繰り返して、軸部材固定部を軸線方向に振動させて移動体を軸部材に沿って移動させることを特徴とするリニアモータである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、振動板部は複数であり、各振動板部は互いに対向配置してあり且つ基板側の端を基板に設けた嵌合部に嵌合固定してあることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、基板には振動部材を支持する支持部材が設けてあり、支持部材は振動板部間に配置して軸部材固定部に当接し且つ軸部材の軸線方向の寸法を変えて弾性変形することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、振動部材は金属板製であり、金属板を折り曲げて、軸部材固定部と振動板部とを形成してあることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のリニアモータを２つ備え、一方の移動体は光軸方向に沿って移動自在な光学ズームレンズホルダであり、他方の移動体は光学フォーカスレンズホルダであり、軸部材は光学ズームレンズホルダが摩擦係合するズームレンズ用軸部材と、フォーカスレンズホルダが摩擦係合するフォーカスレンズ用軸部材であり、各軸部材の振動により、光学ズームレンズ及びフォーカスレンズを所定位置に直線移動させることを特徴とするレンズ駆動装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のレンズ駆動装置を搭載したカメラである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のカメラを搭載したカメラ付き携帯電話である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、振動部材において、圧電素子を取付ける振動板部の振動面を軸部材の軸線方向に沿って設け、圧電素子にパルス電流を供給することにより振動板部を変形させ、これにより軸部材固定部を軸線方向に振動させているので、振動板部（振動面）の面積と関係なく、リニアモータを基板に設置することができるから、リニアモータの設置面積を小さくすることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、対向配置した振動板部を基板に嵌合固定するので、簡易な構成で容易に基板に取付けることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の作用効果を得ることができると共に、基板に対して軸部材固定部を支持する支持部材を振動板部間に設けているので、支持部材の設置スペースを別途設けることなく、振動部材を安定に支持することができる。支持部材は軸部材の軸線方向に弾性変形可能であるから、振動板部が変形して基板と軸部材固定部との間の寸法が小さくなっても支障なく軸部材固定部を支持することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の作用効果を奏すると共に、振動部材を簡単に形成でき、製造が容易である。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４の何れか一項に記載の作用効果を奏するレンズ駆動装置を提供できる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の作用効果を奏するカメラを提供できる。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の作用効果を奏するカメラ付き形態電話を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、まず図１〜図４を参照して第１実施の形態について説明する。図１は第１実施の形態に係るリニアモータの断面図であり、（ａ）は振動板部が弾性変形する前の状態又は振動板部が弾性復帰した状態を示し、（ｂ）は振動部材が弾性変形した状態を示し、図２は図１に示すリニアモータを基板に取付ける前の状態を示す斜視図であり、図３は第１実施の形態に係るリニアモータを用いたレンズ駆動装置の断面図であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。
【００２３】
本実施の形態に係るレンズ駆動装置１は、携帯電話に組み込まれた光学ズーム付きオートフォーカスデジタルカメラのレンズ駆動装置である。
【００２４】
レンズ駆動装置１は、図３及び図４に示すように、レンズの光軸方向に沿って移動可能に設けたズームレンズホルダ３及びフォーカスレンズホルダ５と、ズームレンズホルダ３を駆動するズームレンズ駆動用リニアモータ（リニアモータ）７と、フォーカスレンズホルダ５を駆動するフォーカスレンズ駆動用リニアモータ（リニアモータ）９とを備えている。
【００２５】
ズームレンズホルダ３は、本実施の形態では光学ズームレンズ１４を保持しており、フォーカスレンズホルダ５は、フォーカスレンズ１６を保持しており、光学ズームレンズ１４とフォーカスレンズ１６とは光軸を同一にしてあり、光軸上には結象位置に画像センサ１１が設けてある。
【００２６】
ズームレンズ駆動用リニアモータ７とフォーカスレンズ駆動用リニアモータ９とは、共に本発明に係るリニアモータであり、各々略同じ構成であるから、ズームレンズ駆動用リニアモータ７（以下単に、「リニアモータ」という）を説明してフォーカスレンズ駆動用リニアモータ９には同一作用効果を奏する部分には同一の符号を付することによりその部分の説明を省略する。
【００２７】
リニアモータ７は、軸部材（駆動軸）２１と、軸部材２１の端が固定された振動部材２３とを有しており、軸部材２１の側面にはズームレンズホルダ３が摩擦係合してあり、振動部材２３は筺体１３の基底（基板）１５に固定してある。
【００２８】
図１及び図２に示すように、振動部材２３は、本実施の形態では金属（銅）板を断面コ字形状に折り曲げて形成しており、軸部材固定部２５と、対向した振動板部２７、２７とが一体に形成されている。軸部材固定部２５には、軸部材２１の基端が固定されており、振動板部２７、２７は各端２７ａを、基底１５に予め形成された嵌合溝２４に嵌め込まれて嵌合固定されている。
【００２９】
振動板部２７、２７は、板面（振動面）が軸部材２１の軸線Ｆに沿って設けてあり、図１に矢印Ｅで示すように、互いに対向する方向（軸部材の軸線Ｆと交差する方向）に弾性変形可能になっている。
【００３０】
振動板部２７、２７の各一側の板面には、圧電素子（ピエゾ素子）２９が接着固定されている。本実施の形態では、圧電素子２９は振動板部２７、２７の互い向き合う面と反対側の板面に固定されている。
【００３１】
圧電素子２９は板状であり、パルス電流を供給する電源制御部３１に接続してあり、圧電素子２９にパルス電流を供給すると、圧電素子２９が膨張（又は縮小）することにより、図１（ｂ）に示すように、振動板部２７が弾性変形して軸線Ｆと交差する方向Ｅに突出し、図１（ａ）に示すように、反力で元の位置に戻ることによる変形を繰り返して振動する。
【００３２】
このような振動板部２７の弾性変形（図１（ｂ））と復帰（図１（ａ））とにより、基底１５に対する軸部材固定部２５の位置Ｇ、Ｈが変化して振動する。従って、軸部材固定部２５がＧ、Ｈ間で軸部材２１の軸線方向に振動し、ズームレンズホルダ３が光軸方向（軸部材２１の軸線方向）に移動する。尚、本実施の形態では、前側は光学ズームの望遠側であり、後側は光学ズームの拡大側である。
【００３３】
振動板部２７、２７間には、軟質樹脂等の弾性を有する樹脂材からできている支持部材３３が設けてあり、この支持部材３３は基底１５の嵌合溝２４、２４間に設けて、先端が軸部材固定部２５に当接して軸部材固定部２５を支持している。
【００３４】
図３に示すように、軸部材２１の先端部２１ｂは、保持部材３４に挿通して筺体１３に取付けてあり、軸部材２１の先端２１ｂは光軸方向に移動自在になっている。図４に示すように、筺体１３は縦断面が矩形であり、矩形の対向する角部に、ズームレンズ駆動用リニアモータ７の軸部材２１とフォーカスレンズ駆動用リニアモータ９の軸部材（駆動軸）２１とが配置されており、ズームレンズホルダ３は一端部５１がズームレンズ駆動用リニアモータ７の軸部材２１にねじ５３で圧接して摩擦係合し、他端部５５がフォーカスレンズ駆動用リニアモータ９の軸部材２１に係合して移動が案内されている。同様に、フォーカスレンズホルダ５も一端がズームレンズ駆動用リニアモータ７の軸部材２１に摩擦係合し、他端がズームレンズ駆動用リニアモータ７の軸部材２１に係合して移動が案内されている。
【００３５】
また、筺体１３にはレンズの光軸方向に沿って異なる磁極を交互に配置した磁極部材５７が設けてあり、ズームレンズホルダ３及びフォーカスレンズホルダ５には、磁界強度を検知するＭＲセンサ５９が設けてあり、各ホルダの基準位置（又は初期位置）からの移動量及び移動方向を検知可能になっている。
【００３６】
次に、本実施の形態に係るレンズ駆動装置の作用効果を説明する。図１（ａ）に示す状態において、電源制御部３１から圧電素子２９にパルス電流を供給すると、圧電素子２９が膨張することにより、図１（ｂ）に示すように、対向する振動板部２７、２７が互いに離れる方向に突出して弾性変形して、次に、図１（ａ）に示すように、反力で元の位置に戻ることによる変形を繰り返して振動する。尚、ズームレンズホルダ３が前進する場合（軸部材２１の先端２１ｂ側に移動する場合）には、振動板部２７が反力で戻るときよりも圧電素子２９の膨張により変形の方が早く行われる。
【００３７】
このような一対の振動板部２７、２７の弾性変形（図１（ｂ））と復帰（図１（ａ））とにより、基底１５に対する軸部材固定部２５の位置Ｇ、Ｈが変化して振動する。即ち、軸部材固定部２５がＧ、Ｈ間で軸部材２１の軸線方向に振動し、ズームレンズホルダ３が光軸方向（軸部材２１の軸線方向）に移動する。尚、図９に示すように、ズームレンズホルダ３を前進させる場合には、図９（ａ）に示すように電圧を徐々に下げる波形のパルス電流とし、後退させる場合には、図９（ｂ）に示すうように電圧を徐々に上げる波形のパルス電流とすることにより、ズームレンズホルダ３の移動方向を反対方向にすることができる。
【００３８】
本実施の形態によれば、振動部材２３において、軸部材固定部２５から振動板部２７、２７の振動面を軸部材２１の軸線方向に沿って配置して、振動板部２７の端２７ａを基底１５に固定しているので、振動板部２７の面積や圧電素子２９の面積と関係なく、リニアモータ７を基底１５に設置することができるから、基底１５に対するリニアモータ７の設置面積を小さくすることができる。特に、リニアモータ７を基底１５に設置する面積は、対向する振動板部２７、２７間の寸法分があれば良いので、対向する振動板部２７、２７間の寸法を小さくすれば、リニアモータ７の設置スペースを更に小さくできる。
【００３９】
振動部材２３は、振動板部２７に圧電素子２９を固定するだけの構成であるから、簡易な構成で且つ製造が容易である。
【００４０】
リニアモータ７の固定は、振動板部２７の端２７ａを基底１５に設けた嵌合溝２４に嵌合固定するだけであるから、簡易な構成で安定に取付けることができる。
【００４１】
振動部材２３は、基底１５に固定した支持部材３３により支持してあるので、更に安定に保持することができる。しかも、支持部材３３を振動板部２７、２７間に設けているので、支持部材３３を設けてもリニアモータ７の設置スペースを増加させることなく、振動部材２３を支持することができる。支持部材３３は軸部材２１の軸線方向に弾性変形可能であるから、振動板部２７、２７が変形して基低１５と軸部材固定部２５との間の寸法が変化しても支障なく軸部材固定部２５を支持することができる。
【００４２】
本実施の形態では、振動部材２３は一枚の金属板を断面略コ字形状に折り曲げて、軸部材固定部２５と振動板部２７、２７とを形成してあるので、振動部材２３を簡単に形成でき、製造が容易である。
【００４３】
次に、本発明の他の実施の形態を説明するが、以下に説明する他の実施の形態において、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では上述した第１実施の形態と主に異なる点のみを説明する。
【００４４】
第２実施の形態に係るリニアモータ７は、図５及び図６に示すように、振動部材２３を四角筒状に形成し、軸部材固定部２５の隣に対向して位置する壁部を振動板部２７、２７とし、軸部材固定部２５に対向する壁部２６を基底１５に固定したものである。また、この実施の形態では、支持部材３３を設けていない。
【００４５】
この第２実施の形態によれば、支持部材３３による作用効果を除いて、上述した第１実施の形態と略同様な作用効果を奏すると共に、振動部材２３は予め四角筒状に形成したものを切断して用いることができ、製造が容易である。また、基底１５に軸部材固定部２５と対向する壁部２６を接着固定することにより、筺体１３に容易に取付けできる。
【００４６】
図７の（ａ）〜（ｃ）に他の実施の形態に係るリニアモータを示す。尚、図７の（ａ）〜（ｃ）に示す実施の形態では、何れも支持部材を設けていない。図７（ａ）に示す第３実施の形態では、振動部材２３において、軸部材固定部２５と、振動板部２７とを別部材として固定したものであり、振動板部２７の端を折り曲げて取付代３７を設けている。この第３実施の形態によれば、上述した第２実施の形態と同様な作用効果を奏することができると共に、振動部材２３を折り曲げ形成していないので、折り曲げ精度が要求されないから、製造し易い。
【００４７】
図７（ｂ）に示す第４実施の形態では、軸部材固定部２５とこれに対向する底部３９を樹脂製として、対向する面に各々振動板部２７を嵌合固定する嵌合溝４１を形成して、板状の振動板部２７を嵌合固定したものである。
【００４８】
この第４実施の形態によれば、上述した第３実施の形態と同様な作用効果を奏すると共に、板状の振動板部２７を底部３９と軸部材固定部２５とに設けた嵌合溝４１に嵌合固定して組立てできるから、更に、製造が容易である。
【００４９】
図７（ｃ）に示す第５実施の形態は、第４実施の形態に対して軸部材固定部２５を金属板として、一端を振動板部２７の嵌合溝４１に嵌合固定すると共に、他端を基底の嵌合溝２４に嵌合固定したものである。また、第５実施の形態では、各振動板部２７には、その両面に圧電素子２９ａ、２９ｂを取付けてある。これらの圧電素子２９ａ、２９ｂは一方が、通電により膨張し他方が収縮するようにすることにより、振動の振幅を高めることができる。また、移動体の往復移動に合わせて、一方２９ａを移動体の前進用、他方２９ｂを後退用として、各々に予め波形や周期等を設定したパルス電流を供給するようにしても良い。
【００５０】
図８に示す第６実施の形態は、軸部材固定部２５の四方に振動板部２７を設けて、４つの各振動板部２７に圧電素子２９を固定したものである。この第６実施の形態では、各４つの圧電素子２９に同時に同じ波形のパルス電流を供給して軸部材固定部２５の振幅（図１のＧＨ間距離）を大きくすることができる。また、対向する振動板部２７ａ、２７ｂと、２７ｃ、２７ｄとの各組毎に分け、一方の対向する振動板部２７ａ、２７ｂの圧電素子２９には移動体の前進用のパルス電流を供給し、他方の対向する振動板部２７ｃ、２７ｄの圧電素子２９には後退用のパルス電流を供給して、ズームレンズホルダの前進と後退とに分けて振動板部２７ａ、２７ｂと、振動板部２７ｃ、２７ｄを振動させるようにしてもよい。
【００５１】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００５２】
例えば、移動体は、ズームレンズホルダ３又はフォーカスレンズホルダ５に限らず、直線移動するものであれば、光ピックアップ装置のレンズや精密機械に設けた移動体の駆動に用いるものであっても良い。
【００５３】
圧電素子２９の大きさや形状は特に制限されず、例えば、平面視四角に限らず、円形や楕円形状であっても良い。
【００５４】
支持部材３３は、軟質弾性樹脂に限らず、バネであってもよい。また、第２〜第６実施例に支持部材３３を設けるものであっても良い。
【００５５】
移動体（ズームレンズホルダ）３を前進及び後退させるために、圧電素子に供給するパルス電流は、図９に示す波形に限らず、他の波形、例えば矩形波においてデューティ比を変えたり、パルス電流の周期や圧電素子の極性を換えるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１実施の形態に係るリニアモータの断面図であり、（ａ）は振動板部が弾性変形する前の状態又は振動板部が弾性復帰した状態を示し、（ｂ）は圧電素子の振動部材が弾性変形した状態を示す図である。
【図２】図１に示すリニアモータを基底に取付ける前の状態を示す斜視図である。
【図３】第１実施の形態に係るリニアモータを用いたレンズ駆動装置の断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】第２実施の形態に係るリニアモータを基底に取付けた状態を示す縦断面図である。
【図６】第２実施の形態に係るリニアモータを基底に取付けた状態を示す斜視図である。
【図７】他の実施の形態に係るリニアモータを基底に取付けた状態を示す断面図であり、（ａ）は第３実施の形態に係るリニアモータの図であり、（ｂ）は第４実施の形態に係るリニアモータの図であり、（ｃ）は第５実施の形態に係るリニアモータの図である。
【図８】第６実施の形態に係るリニアモータの斜視図である。
【図９】圧電素子に供給されるパルス電流の波形の一例を示す図である。
【００５７】
１      レンズ駆動装置
３      ズームレンズホルダ（移動体）
５      フォーカスレンズホルダ（移動体）
７      ズームレンズホルダ駆動手段（リニアモータ）
９      フォーカスレンズホルダ駆動手段（リニアモータ）
１５    基底（基板）
２１    軸部材
２３    振動部材
２５    軸部材固定部
２７    振動板部
２９    圧電素子
３３    支持部材
【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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