(57)【要約】 【課題】  駆動体の屈曲振動を抑制し、高画素イメージセンサを用いた場合であっても画質の劣化を生じることのない、アクチュエータおよびレンズモジュールを提供すること。【解決手段】  駆動体を構成する電気機械変換素子１１と磁石１２に関して、電気機械変換素子１１の振動方向に垂直な面内で両者の重心が重なるように構成する。この場合に両者の重心の振動方向への延長は、ともに電気機械変換素子１１のハウジング１５への接着面においてはその中央の点に位置することとなり、これにより磁石１２の主要な振動方向に直交する向きの副次的な振動成分である、磁石１２の屈曲振動を抑制することができる。このため画素ピッチが従来よりも狭い、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの場合であっても、屈曲振動が原因となる画質の劣化の発生を防ぐことができる。【選択図】  図１
2009186976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の振動方向の一端に固定されてなる磁石と、
前記磁石に吸着可能な材質からなり前記磁石に吸着保持される移動部材を備え、
前記電気機械変換素子にて発生する振動により前記磁石を振動させ、該振動により前記移動部材を移動させるアクチュエータであって、
前記磁石と前記電気機械変換素子の両者の重心の位置を前記振動方向に垂直な面内で重なるようにしたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の振動方向の一端に固定されてなる磁石と、
前記磁石に吸着可能な材質からなり前記磁石に吸着保持される移動部材を備え、
前記電気機械変換素子にて発生する振動により前記磁石を振動させ、該振動により前記移動部材を移動させるアクチュエータであって、
前記電気機械変換素子の振動方向に垂直な面内における前記電気機械変換素子と前記磁石との重心間の距離をＲ（ｍｍ）、
前記電気機械変換素子の振動方向における長さをＬ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ×Ｌ≦０．２（ｍｍ2）
となることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の振動方向の一端に固定されてなる磁石と、
前記磁石に吸着可能な材質からなり前記磁石に吸着保持される移動部材を備え、
前記電気機械変換素子にて発生する振動により前記磁石を振動させ、該振動により前記移動部材を移動させるアクチュエータであって、
前記電気機械変換素子の他方の端に、重錘部材および／又は振動抑制部材が固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記重錘部材と前記振動抑制部材のうち、前記電気機械変換素子に近い側に前記重錘部材を、前記電気機械変換素子から遠い側に前記振動抑制部材を配置したことを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記重錘部材が前記磁石よりも質量が大であることを特徴とする請求項３ないし請求項４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記振動抑制部材が衝撃吸収ゴムからなることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記磁石および前記移動部材の少なくとも一方の表面に、クロムコート処理、ニッケルコート処理、含フッ素ニッケルコート処理、セラミックコート処理、およびダイヤモンドライクカーボンコート処理の中から選択されるいずれかのコート処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記コート処理が、少なくとも前記移動部材の表面に施されていることを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記移動部材が、磁性を有するステンレス材よりなることを特徴とする請求項７ないし請求項８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記電気機械変換素子が、圧電積層セラミック素子からなることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記磁石がネオジム磁石であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
ハウジングを有し、
前記ハウジングに固定されてなる電気機械変換素子と前記電気機械変換素子の振動方向の一端に固定されてなる磁石と前記磁石に吸着可能な材質からなり前記磁石に吸着保持される移動部材からなるアクチュエータを有し、
前記移動部材と共に移動可能なレンズホルダを備え、
前記アクチュエータの前記電気機械変換素子にて発生する振動により前記磁石を振動させ前記磁石の振動により前記移動部材を前記レンズホルダとともに移動させるレンズモジュールであって、
前記磁石と前記電気機械変換素子の両者の重心の位置を前記振動方向に垂直な面内で重なるようにしたことを特徴とするレンズモジュール。
【請求項１３】
ハウジングを有し、
前記ハウジングに固定されてなる電気機械変換素子と前記電気機械変換素子の振動方向の一端に固定されてなる磁石と前記磁石に吸着可能な材質からなり前記磁石に吸着保持される移動部材からなるアクチュエータを有し、
前記移動部材と共に移動可能なレンズホルダを備え、
前記アクチュエータの前記電気機械変換素子にて発生する振動により前記磁石を振動させ、前記磁石の振動により前記移動部材を前記レンズホルダとともに移動させるレンズモジュールであって、
前記電気機械変換素子の振動方向に垂直な面内における前記電気機械変換素子と前記磁石との重心間の距離をＲ（ｍｍ）、
前記電気機械変換素子の振動方向における長さをＬ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ×Ｌ≦０．２（ｍｍ2）
となることを特徴とするレンズモジュール。
【請求項１４】
ハウジングを有し、
電気機械変換素子と前記電気機械変換素子の振動方向の一端に固定されてなる磁石と前記磁石に吸着可能な材質からなり前記磁石に吸着保持される移動部材からなるアクチュエータを有し、
前記移動部材と共に移動可能なレンズホルダを備え、
前記アクチュエータの前記電気機械変換素子にて発生する振動により前記磁石を振動させ、前記磁石の振動により前記移動部材を前記レンズホルダとともに移動させるレンズモジュールであって、
前記電気機械変換素子の他方の端が、重錘部材および振動抑制部材を介して前記ハウジングに固定されてなることを特徴とする請求項１２ないし請求項１３のいずれか一項に記載のレンズモジュール。
【請求項１５】
前記重錘部材と前記振動抑制部材のうち、前記電気機械変換素子に近い側に前記重錘部材を、前記ハウジングに近い側に前記振動抑制部材を互いに配置したことを特徴とする請求項１４に記載のレンズモジュール。
【請求項１６】
前記重錘部材が前記磁石よりも質量が大であることを特徴とする請求項１４ないし請求項１５のいずれか一項に記載のレンズモジュール。
【請求項１７】
前記振動抑制部材が衝撃吸収ゴムからなることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
【請求項１８】
前記磁石および前記移動部材の少なくとも一方の表面に、クロムコート処理、ニッケルコート処理、含フッ素ニッケルコート処理、セラミックコート処理、およびダイヤモンドライクカーボンコート処理の中から選択されるいずれかのコート処理が施されていることを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
【請求項１９】
前記コート処理が少なくとも前記移動部材の表面に施されていることを特徴とする請求項１８に記載のレンズモジュール。
【請求項２０】
前記移動部材が磁性を有するステンレス材よりなることを特徴とする請求項１８ないし  請求項１９のいずれか一項に記載のレンズモジュール。
【請求項２１】
前記電気機械変換素子が圧電積層セラミック素子からなることを特徴とする請求項１３ないし２０のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
【請求項２２】
前記移動部材が円輪状をなしており、前記移動部材がレンズホルダに固定されていることを特徴とする請求項１３ないし２１のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
【請求項２３】
前記レンズホルダにレンズが支持されるか、もしくは前記レンズホルダとレンズとが一体に構成されていることを特徴とする請求項２２に記載のレンズモジュール。
【請求項２４】
前記磁石がネオジム磁石であることを特徴とする請求項１３ないし２３のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換素子を用いた所定の方向に精度良く移動するアクチュエータおよびそれを用いた所定の方向に移動する光学レンズを備えるレンズモジュールに係り、とくにデジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、あるいは携帯電話が備えるカメラ装置に適用することが好適なレンズモジュールに関するもので、さらに詳しくは、オートフォーカス機能やズーム機能を備えるカメラ装置に好適なレンズモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ装置がオートフォーカス機能やズーム機能を備えるためには、入射光の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、このような機構を実現する方法として、電磁式のモータを駆動素子として用いる方法が従来から知られている。しかし近年、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話に見られるように機器の小型化が急速に進んでおり、それに伴って電磁式のモータではなく、圧電素子に代表される電気機械変換素子を駆動素子として用いるレンズ移動の方法が提案されている。
【０００３】
電気機械変換素子を駆動素子として用いた従来例として、例えば特許文献１に記載の方法がある。特許文献１は、装置作動時の振動音が聞えない電気−機械変換素子を使用した駆動装置を提供するものである。そのための構成は、以下のようになっている。圧接ばねにより摩擦板が駆動軸を被駆動部材との間に挟む方向に押圧されるので、駆動軸は被駆動部材及び摩擦板と面接触し、接触面に適当な摩擦力を発生させる。鋸歯状波の駆動パルスを印加された圧電素子の緩やかな厚み方向の伸び変位では、駆動軸は所定の方向へ緩やかに変位し被駆動部材は駆動軸と共に実質的に移動する。また、圧電素子の急速な厚み方向の縮み変位では駆動軸は所定の方向と反対方向へ急速に移動するが、被駆動部材及び摩擦板はその慣性力が摩擦力に打ち勝ち、実質的にその位置に留まり移動しない。可聴周波数以上の周波数の駆動パルスを使用するので駆動時の振動音が人間の耳に聞えるおそれがないというものである。特許文献１の第２実施例においては、この駆動装置をズームレンズ機構に応用した例が示されており、摩擦板を永久磁石とし、被駆動部材であるズームレンズ鏡筒を磁性材料としたものが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７４５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図３に本発明の基となるレンズモジュールの構成例を示す。図３に示すレンズモジュールは、ハウジングに一端が固定された駆動素子である電気機械変換素子と、電気機械変換素子の他端に固定された磁石とよりなる駆動体と、磁石によって吸着可能な材質からなる移動部材と、移動部材に一体化されたレンズホルダとを備えたレンズモジュールであって、レンズホルダは内部に光学レンズを支持するか、もしくは光学レンズとレンズホルダとが一体に構成されていて、レンズモジュールは内蔵する光学レンズをその光軸方向に移動可能に支持する構成となっている。
【０００６】
図３のレンズモジュールの構成について、さらに図面を参照しながら説明する。図３（ａ）はレンズモジュールの上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃにおける断面図である。図３において、円輪状をなす移動部材３３は磁石３２に吸着される素材からなるもので、円筒構造を有するレンズホルダ３４の外側に固定されていて、両者は一体に図３（ｂ）の上下方向に移動可能である。レンズホルダ３４の内側には図示しない１枚もしくは複数枚の光学レンズが存在しており、これらの光学レンズはレンズホルダ３４の内側に支持固定されており、光学レンズとレンズホルダ３４とは、一体に移動可能である。なおレンズホルダ３４の内側の各光学レンズの光軸の向きは、いずれも図３（ｂ）の上下方向である。
【０００７】
レンズモジュールの最外部に位置し、上面図の外形がほぼ正方形のハウジング３５の内側には、図３（ａ）に示すように合計３本のガイドピン３６が設けられている。レンズホルダ３４は、これら３本のガイドピン３６に沿って、図３（ｂ）の上下方向に移動できるように支えられている。ガイドピン３６によってレンズホルダ３４の移動方向が上下方向のみに制限されているために、レンズホルダ３４がチルト（傾斜）を生じたり、回転したりすることはない。またハウジング３５の四隅のうちガイドピン３６が存在しない領域には、磁石３２および電気機械変換素子３１からなる駆動体が設けられている。図３（ｂ）においてこの駆動体の下部に配置される電気機械変換素子３１は、その下側の一端においてハウジング３５に固定されており、上側の一端は磁石３２に固定されている。磁石３２としては一般に希土類磁石が使用される。
【０００８】
また図３（ｂ）において、磁石３２の右端は磁力によって移動部材３３の外側側面を吸着している。電気機械変換素子３１には一般にセラミックからなる圧電素子が用いられ、その駆動により図３（ｂ）の上下方向、即ち電気機械変換素子３１が伸縮する向きに振動し、一体に固定された磁石３２を同じく上下方向に振動させる。この磁石３２の振動によって、移動部材３３と一体になったレンズホルダ３４は図３（ｂ）の上下方向に移動することとなり、これによりレンズホルダ３４の内部に存在する光学レンズの光軸方向の位置を、所望の位置まで移動させることができる。なおハウジング３５には図３（ｂ）の上下方向に口径や形状の異なる複数種類のザグリもしくは貫通孔が設けられているが、中央部の最も口径の小さい領域は円筒形状の貫通孔であり、直上のレンズホルダ３４の下方への抜け落ちを防ぐために設けられている。
【０００９】
また本発明の基となるレンズモジュールにおけるハウジング３５の最下部のザグリは四隅を落とした正方形であるが、この形状はハウジング３５の直下に配置されるイメージセンサなどとの結合を考慮して決定されたものである。なお図３（ｂ）において、ハウジング３５の中央上部に見えているのは内壁に設けられたザグリの部分であり、そこにはレンズホルダ３４に隠れて見えないものの、ガイドピン３６が設置されている。また中央下部に見えているのはハウジング３５の最下部のザグリのうちの、隅の部分である。
【００１０】
本発明の基となるレンズモジュールには、なお以下の３つの課題がある。第１の課題は、駆動体における屈曲振動の発生である。屈曲振動とは、図３（ｂ）において上下方向に振動する駆動体における、左右方向の振動成分である。圧電素子である電気機械変換素子３１の振動モードは図３（ｂ）の上下方向のみであるが、図３（ｂ）によれば、電気機械変換素子３１に対してその上方に固定された磁石３２は左右対称ではなく、右方向にやや突出している。つまり磁石３２の振動方向に垂直な面内における重心は、電気機械変換素子３１の磁石３２への接着面に対してその中央ではなく、右方向にややずれた位置にある。このため電気機械変換素子３１の上下方向の伸縮により駆動体が振動する際には、その振動に左右方向の振動成分が加わることとなり、この振動成分が屈曲振動と呼ばれている。駆動体の静止時に磁石３２と移動部材３３との吸着面に磁石３２が押し付けられる力は磁石３２による吸着力のみであり、常に一定の大きさの力であるが、この屈曲振動による力が加わると、駆動体の振動時に吸着面に磁石３２が押し付けられる力の大きさは複雑に変化することとなる。
【００１１】
駆動体の振動によってレンズホルダ３４が図３（ｂ）の上下方向に移動する理由は、レンズホルダ３４の外縁に固定された移動部材が、磁石３２の吸着力により発生する摩擦力に抗して磁石３２の吸着面を上下方向に滑りながら、磁石３２に対して相対的に移動するように駆動されるためである。ここで駆動体に屈曲振動が生じると、移動部材３３を介してレンズホルダ３４に対して図３（ｂ）の左右方向の振動が加えられることとなる。この屈曲振動による光学レンズの振動の大きさは非常に小さいため、従来のレンズモジュールではとくに問題とならなかった。しかし近年は、画素ピッチが従来よりも大幅に狭い、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの開発が進められており、それに伴い、より高精度なレンズの位置決めが可能なレンズモジュールへの要求が増加している。高画素イメージセンサを用いる光学系に、このような電気機械変換素子を用いたレンズの駆動装置を適用する際には、屈曲振動が原因のレンズの僅かな振動であっても画質の劣化の原因となる場合がある。従って、駆動体に屈曲振動がほとんど発生することのない、電気機械変換素子を用いたレンズの駆動装置の新規な構成が求められていた。
【００１２】
また、第２の課題は、電気機械変換素子３１の伸縮による振動がハウジング３５にも伝達されることである。図３（ｂ）のレンズモジュールの構成の場合は、電気機械変換素子３１の下側の端部が直接ハウジング３５に固定されているため、電気機械変換素子３１にて発生する上下方向の振動がハウジング３５にも伝わり、ハウジング３５の下方に固定されている図示しないイメージセンサにも、その振動の一部が伝達されることとなる。この振動の大きさは非常に小さいので、従来のイメージセンサを用いる際にはとくに問題はない。しかし画素ピッチが従来よりも狭い、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの場合には、微妙な振動であっても画質の劣化の原因となる場合が考えられ、そのためハウジング３５に伝わる振動を減少させることが可能な、電気機械変換素子を用いたレンズの駆動装置の新規な構成が求められていた。
【００１３】
さらに、第３の課題は、駆動体を構成する磁石３２とレンズホルダ３４の外縁に固定された移動部材３３との吸着面における、摺動による磨耗の発生である。図３のレンズモジュールでは、磁石３２が移動部材３３を吸着しつつ、両者の吸着面において、移動部材３３を摺動により磁石３２に対して相対的に移動させる方式であるため、磁石３２と移動部材３３との吸着面には摩擦による磨耗が発生する可能性がある。もし磨耗の発生により吸着面の状態が変化すると、吸着面の摩擦係数も変化して、移動部材３３に伝達される駆動力が変動を受け、移動部材３３の駆動速度が変化することとなる。そのため、レンズホルダ３４の高精度な位置制御が困難となってしまう。
【００１４】
従来はこの吸着面における磁石３２と移動部材３３の磨耗を防ぐために、磁石３２と移動部材３３の双方に硬度の高い材料を用いていた。磁石３２としては希土類磁石の中でも比較的硬度の高いＳｍＣｏ（サマリウムコバルト）磁石などを用い、また移動部材３３には高硬度のニッケル合金を用いるなどの対策を講じていた。しかしこのような高硬度の素材を選定することによる課題の解決方法では、軟質ではあるが、より高磁力の磁石を用いてレンズホルダ３４の小型化を図ることや、軟質であるために加工が容易で、しかもより安価な移動部材を採用することなどができなくなる。従ってレンズホルダ３４の設計の自由度が狭くなることや、低コスト化が妨げられるなどの問題が生じていた。
【００１５】
本発明は、これら３つの課題をそれぞれ解決し、高画素イメージセンサを用いた、より高精度なレンズの位置決め特性を要求される用途にも使用可能であって、しかも摺動部材である磁石や移動部材の材質に制限を受けることのない、優れたレンズモジュールの構成を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記第１の課題を解決するために、本発明では、駆動体を構成する互いに固定された電気機械変換素子と磁石において、電気機械変換素子の振動方向に垂直な面内で、両者の重心の位置が重なるようにする。すなわち、電気機械変換素子と磁石の重心は、振動方向に平行な同一平面内に存在することとなる。そして、電気機械変換素子と磁石からなる駆動体の重心位置を振動方向に平行に延長すると、電気機械変換素子のハウジングへの接着面においてはその中央の点に位置することとなり、この場合には磁石の主要な振動方向に直交する向きの、副次的な振動成分が非常に小さくなる。
【００１７】
従って、本発明によるレンズモジュールにおいては、磁石が電気機械変換素子の振動方向に沿って平行な同一直線上を往復振動するようになるため、磁石に生じる屈曲振動を抑制することができる。このためレンズホルダにもレンズの光軸に垂直な向きの微細な振動がほとんど伝達されることがなく、従って画素ピッチが従来よりも狭い、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの場合であっても、屈曲振動が原因となる画質の劣化の発生を防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明によるアクチュエータは、上記のレンズモジュールに用いられるものであって、
電気機械変換素子の振動方向の一端に固定されてなる磁石と、磁石に吸着可能な材質からなり磁石に吸着保持される移動部材を備え、電気機械変換素子にて発生する振動により磁石を振動させ、その振動により移動部材を移動させるアクチュエータであって、駆動体を構成する互いに固定された電気機械変換素子と磁石の、電気機械変換素子の振動方向に垂直な面内で、両者の重心の位置が重なるようにする。
【００１９】
また、電気機械変換素子と磁石の重心位置については、電気機械変換素子の振動方向に垂直な面内における両者の重心間の距離をＲ（ｍｍ）、電気機械変換素子の振動方向における長さをＬ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ×Ｌ≦０．２（ｍｍ2）
であっても効果は得られる。
【００２０】
また、前記第２の課題の解決のためには、駆動体のハウジングへの固定部における電気機械変換素子とハウジングとの間に、重錘部材または振動抑制部材、あるいはそれらの両方を介在させることとする。このうち重錘部材は、質量の比較的大きな材料によるおもりであり、磁石よりも大きな質量を有していることが望ましい。この重錘部材は、磁石と電気機械変換素子からなる駆動体と、ハウジングとの間に取り付けられることによって、駆動体全体の振動における支点のような役割を果たし、結果としてハウジング側に伝わる振動の振幅（強度）を低減させる働きをする。前述のアクチュエータのみを取り出しても、同じ構成、すなわち、電気機械変換素子の磁石でない他の端に重錘部材または振動抑制部材、あるいはそれらの両方を固定することが望ましい。
【００２１】
さらに、重錘部材とハウジングの間に振動抑制部材を設けることにより、ハウジング側に伝わる振動をさらに低減させることとする。この振動抑制部材は振動を吸収する役割を有する軟質の部材であり、衝撃吸収ゴムなどが適している。この重錘部材と衝撃吸収ゴムをセットで駆動体とハウジングの間に介在させることにより、ハウジング側に伝達される電気機械変換素子による振動を著しく低減させることができ、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの場合であっても、ハウジングの振動が原因となる画質の劣化の発生を防ぐことができる。アクチュエータに対しても、電気機械変換素子に重錘部材を固定しさらに重錘部材に振動抑制部材を設けることが望ましい。
【００２２】
さらに、前記第３の課題の解決のためには、駆動体を構成する磁石と、レンズホルダの外縁に固定された移動部材の吸着面のいずれか一方、もしくは双方に、その表面を硬化させるためのコート処理（被覆処理）を施して、長期使用による両者の摺動面における磨耗の増加を防止することとする。例えば高磁力の磁石としてはネオジム磁石が知られているが、ネオジム磁石は未処理の状態では一般に比較的軟質の素材であるので、未処理のままで移動部材との長期にわたる摺動を繰り返した場合はその表面に磨耗が生じ、摺動面での摩擦力の増加によって移動速度が遅くなる場合があった。一方、磁石の摺動相手である移動部材でも摺動面の問題は同様である。例えば磁気吸着性を有するステンレス材であるＳＵＳ４３０ステンレスは、その価格や加工容易性の面から移動部材の素材としては好適な材料であるが、その硬度は他のニッケル合金などに比較すると低く、この材料の使用には摺動による磨耗発生の問題があった。アクチュエータに対しても同様である。
【００２３】
これらの比較的軟質な磁石や移動部材の表面に高硬度のコート処理を行って、長期間の摺動によっても磨耗が生じないように加工することにより、磁石や移動部材の材質として高硬度の素材を選定しなくても、長期にわたるレンズホルダの高精度な位置制御を可能にすることができる。部材の表面に施す高硬度のコート処理は、磁石と移動部材のうち、少なくともより軟質な部材の表面、もしくは両方の表面に施す必要がある。コート処理の目的はこれら部材の表面の硬化による磨耗の低減であるから、少なくともコート処理によって、被覆される部材よりも高硬度の表面が得られる必要があり、処理方法としてはクロムコート処理、ニッケルコート処理、含フッ素ニッケルコート処理、セラミックコート処理、およびダイヤモンドライクカーボンコート処理が適している。
【００２４】
従って、磁石や移動部材としてネオジム磁石やＳＵＳ４３０ステンレスなどのような軟質の材料を用いた場合であっても、これらのコート処理を施して表面を硬化させた場合には、レンズモジュールの摺動部材として使用するために十分な耐摩耗性を得ることができる。この場合は長期に渡り、レンズホルダの高精度な位置制御を維持し続けることが可能となる。またこのときには磁石や移動部材の材料として、その硬度によらずに好適な材質を自在に選択することができるので、レンズモジュールの設計における自由度が上がることとなり、その小型化や低コスト化を図ることが可能となる。アクチュエータに対しても同様の構成とすることが望ましい。
【００２５】
即ち、本発明は、ハウジングを有し、前記ハウジングに固定されてなる電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の振動方向の一方端に固定されてなる磁石と、前記磁石に吸着可能な材質からなり、前記磁石に吸着保持される移動部材と、前記移動部材とともに移動可能なレンズホルダとを備え、前記電気機械変換素子にて発生する振動により前記磁石を振動させ、前記磁石の振動により前記移動部材を前記レンズホルダとともに移動させるレンズモジュールであって、前記磁石と前記電気機械変換素子の両者の重心の位置を振動方向に垂直な面内で重なるようにするレンズモジュールである。
【００２６】
また、磁石と電気機械変換素子の両者の重心の位置が振動方向に垂直な面内で重ならないまでも、電気機械変換素子の振動方向に垂直な面内における両者の重心間の距離をＲ（ｍｍ）、電気機械変換素子の振動方向における長さをＬ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ×Ｌ≦０．２（ｍｍ2）
としたレンズモジュールである。
【００２７】
また、本発明は、ハウジングを有し、電気機械変換素子を備え、前記電気機械変換素子の一方の端に固定されてなる磁石と、前記磁石に吸着可能な材質からなり、前記磁石に吸着保持される移動部材と、前記移動部材とともに移動可能なレンズホルダとを備え、前記電気機械変換素子にて発生する振動により前記磁石を振動させ、前記磁石の振動により前記移動部材を前記レンズホルダとともに移動させるレンズモジュールであって、前記磁石と前記電気機械変換素子の両者の重心の位置を振動方向に垂直な面内で重なるようにし、前記電気機械変換素子の他方の端が、重錘部材および振動抑制部材を介して前記ハウジングに固定されてなるレンズモジュールである。
【００２８】
さらに、本発明は、前記重錘部材と前記振動抑制部材のうち、前記電気機械変換素子に近い側に前記重錘部材を、前記ハウジングに近い側に前記振動抑制部材を互いに配置したレンズモジュールである。
【００２９】
さらに、本発明は、前記重錘部材が前記磁石よりも質量が大であるレンズモジュールである。
【００３０】
さらに、本発明は、前記振動抑制部材が衝撃吸収ゴムからなるレンズモジュールである。
【００３１】
さらに、本発明は、前記磁石および前記移動部材の少なくとも一方の表面に、クロムコート処理、ニッケルコート処理、含フッ素ニッケルコート処理、セラミックコート処理、およびダイヤモンドライクカーボンコート処理の中から選択されるいずれかのコート処理が施されているレンズモジュールである。
【００３２】
さらに、本発明は、前記コート処理が少なくとも前記移動部材の表面に施されているレンズモジュールである。
【００３３】
さらに、本発明は、前記移動部材が磁性を有するステンレス材よりなるレンズモジュールである。
【００３４】
さらに、本発明は、前記電気機械変換素子が圧電積層セラミック素子からなるレンズモジュールである。
【００３５】
さらに、本発明は、前記移動部材が円輪状をなしており、前記移動部材がレンズホルダに固定されているレンズモジュールである。
【００３６】
さらに、本発明は、前記レンズホルダにレンズが支持されるか、もしくは前記レンズホルダとレンズとが一体に構成されているレンズモジュールである。
【００３７】
さらに、本発明は、前記磁石がネオジム磁石であるレンズモジュールである。
【００３８】
また、本発明は、電気機械変換素子とその一端に固定される磁石と、磁石に吸着保持される移動部材とからなるアクチュエータについても、同様の構成としたものである。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によるアクチュエータおよびそれを用いたレンズモジュールでは、まず駆動体を構成する互いに固定された電気機械変換素子と磁石において、電気機械変換素子の振動方向に垂直な面内における、両者の重心を互いに一致させることとする。このことにより、磁石に生じる屈曲振動を抑制することができ、それによって画素ピッチが従来よりも狭い、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの場合であっても、屈曲振動が原因となる画質の劣化の発生を防ぐことができる。
【００４０】
また、駆動体のハウジングへの固定部における電気機械変換素子とハウジングとの間に、重錘部材と振動抑制部材を介在させることとする。これによってハウジング側に伝達される電気機械変換素子による振動を著しく低減させることができるため、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの場合であっても、ハウジングの振動が原因となる画質の劣化の発生を防ぐことができる。
【００４１】
さらに、駆動体を構成する磁石とレンズホルダの外縁に固定された移動部材の吸着面のいずれか一方、もしくは双方に、その表面を硬化させるためのコート処理を施して、両者の摺動面における磨耗の長期的な増加を防止することとする。磁石や移動部材に対してコート処理を施して表面を硬化させた場合には、その材質によらず、レンズモジュールの摺動部材として使用するために十分な耐摩耗性を得ることができ、従って長期に渡ってレンズホルダの高精度な位置制御を維持し続けることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に本発明のレンズモジュールを実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。また、電気機械変換素子とその一端に固定される磁石と、磁石に吸着保持される移動部材とからなるアクチュエータの実施の形態についても、同様のものである。
【００４３】
図１および図２は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュールの構成の例を図示したものである。このうち図１は、本発明に係るレンズモジュールの第１の課題の解決手段を実施した場合の例について示す図であり、図１（ａ）はその上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。図１において、移動部材１３は、図３に示したレンズモジュールの場合と同じく円輪状であり、磁石１２に吸着される素材からなるものである。この移動部材１３は円筒構造を有するレンズホルダ１４の外側に固定されていて、両者は一体に図１（ｂ）の上下方向に移動可能である。このレンズホルダ１４の内側にはさらに図示しない１枚もしくは複数枚の光学レンズが存在していて、これらの光学レンズは円筒構造のレンズホルダ１４の内側に支持固定されており、レンズホルダ１４と一体に移動可能である。なおレンズホルダ１４の内側にある各光学レンズの光軸の向きは、いずれも図１（ｂ）の上下方向である。
【００４４】
このレンズモジュールの外形を構成するハウジング１５の外形は、四隅を落とした正方形であるが、その内側には図１（ｂ）に示すように、上下方向に口径や形状の異なる複数種類のザグリもしくは貫通孔が設けられている。このうち中央部の最も口径の小さい領域は円筒形状の貫通孔であり、その直上にはやはり円筒形状のやや広いザグリが設けられている。この直上のザグリにはレンズホルダ１４が挿入され、ハウジング１５の３箇所の隅部のザグリの空間に設けられた３本のガイドピン１６により支持されている。また中央部の最も口径の小さい貫通孔は、レンズホルダ１４が図１（ｂ）の下方に抜け落ちることを防ぐために設けられたものである。
【００４５】
さらにハウジング１５の最下部のザグリは四隅を落とした正方形であるが、この形状はハウジング１５の重量軽減のために薄肉にすることや、レンズモジュールの直下に配置されるイメージセンサなどとの結合を考慮して決定されたものである。なお図１（ｂ）において、ハウジング１５の中央上部に見えているのは内壁に設けられたザグリの部分であり、そこにはレンズホルダ１４に隠れて見えないものの、ガイドピン１６が設置されている。また中央下部に見えているのはハウジング１５の最下部のザグリのうちの、隅の部分である。
【００４６】
図１（ａ）に示す上面図において、レンズホルダ１４は３本のガイドピン１６によって支持されているために、図１（ｂ）の上下方向にのみ移動可能となっている。この上下方向のみへの移動方向の制限のために、レンズホルダ１４がチルトを生じたり、あるいは回転したりすることはない。またハウジング１５の四隅のうち、ガイドピン１６が存在しない領域には、磁石１２および電気機械変換素子１１からなる駆動体が設けられている。
【００４７】
図１（ｂ）において、この駆動体の下部を構成する電気機械変換素子１１は、その下側の一端においてハウジング１５に直接固定されており、上側の一端は磁石１２に固定されている。ここで図１（ｂ）において、磁石１２の右端はレンズホルダ１４の側に電気機械変換素子１１よりも突出しており、磁力によって移動部材１３の外側側面を吸着している。一方、磁石１２の左端も同様に電気機械変換素子１１よりも突出していて、電気機械変換素子１１の中心軸に対して磁石１２は左右対称な位置に配置されている。なお磁石１２の移動部材１３に対する吸着面、および移動部材１３の吸着される面は、両者の摺動によって面内にキズや剥離が発生することを防ぐために、互いにできるだけ平滑な面としておくことが望ましい。
【００４８】
電気機械変換素子１１が駆動すると、図１（ｂ）の上下方向、即ち電気機械変換素子１１が伸縮する向きに振動し、一体に固定された磁石１２を同じく上下方向に振動させる。この際に電気機械変換素子１１と磁石１２は、図１（ｂ）の左右方向で互いに対称な形状となるように構成されている。また、この事情は図１（ｂ）の紙面に垂直な奥行き方向でも同様であり、電気機械変換素子１１および磁石１２は奥行き方向においてもやはり前後で対称となるように構成されている。このことから、電気機械変換素子１１および磁石１２のそれぞれの重心は、図１（ｂ）の上下方向の互いに共通する中心軸上にあって、駆動体はこの中心軸方向にのみ振動することとなる。
【００４９】
従って磁石１２には、上下方向の振動に直交する向きの振動である屈曲振動がほとんど発生せず、レンズの光軸に垂直な向きの振動はレンズホルダ１４にほとんど伝達されることがない。従って画素ピッチが従来よりも狭い、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールを用いた場合であっても、屈曲振動が原因となる画質の劣化の発生を防ぐことができる。なお電気機械変換素子１１としては一般に圧電素子が適しており、圧電積層セラミック素子などの使用が好適である。
【００５０】
また図２は、本発明に係るレンズモジュールの第２の課題の解決手段を実施した場合の例について示す図であり、図２（ａ）はその上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂにおける断面図である。図２において、電気機械変換素子２１、磁石２２、移動部材２３、レンズホルダ２４、ハウジング２５、およびガイドピン２６の各構成は図１の場合と同様であり、図２においても図１にて示した駆動体での図の左右方向、奥行き方向における対称形状が、同じく適用された場合を示している。
【００５１】
図２に示した場合の例での図１の例との違いは、図２（ｂ）において、ハウジング２５とその上方の電気機械変換素子２１の間に、上から順に重錘部材２８および振動抑制部材２７を配置したことである。このうち重錘部材２８は、電気機械変換素子２１による図２（ｂ）の上下方向の振動をできるだけ下方のハウジング２５側に伝達させないことが目的であるから、比較的比重の大きい金属材料にて構成することが適当であり、とくに磁石１２よりも大きな質量とすることが重要である。また重錘部材２８の形状は任意であるが、レンズモジュールの小型化のためには、必要な質量を確保しつつできるだけ図２（ｂ）の上下方向の厚みを薄くすることが求められるので、ハウジング２５に設けられたこの領域のザグリの形状に合わせて、電気機械変換素子２１の断面よりも大きな形状とすることが望ましい。
【００５２】
一方、図２（ｂ）において重錘部材２８の下方に設けられる振動抑制部材２７は、重錘部材２８の効果によって振幅が小さくなった振動をさらに吸収し、ハウジング２５の側に伝達される振動を微小なものとするための軟質の部材である。その材質としては衝撃吸収ゴムと称される、振動の吸収特性がとくに優れた部材が適当である。振動抑制部材２７の形状についてはとくに限定されないが、ハウジング２５において重錘部材２８を支持する役割を有することから、重錘部材２８と同じかそれよりも大きな形状とすることが望ましく、少なくとも重錘部材２８よりも極端に小さな形状とすることは好ましくない。またその厚みは、重錘部材２８を介して伝達される振動を十分に余裕を持って吸収できる程度とすることが好ましく、電気機械変換素子２１にて発生する振動の振幅の１００倍程度以上とすることが望ましい。従って、もし電気機械変換素子２１における発生振動の変位量が１μｍ程度の場合には、１００μｍ程度以上の厚みとすれば十分である。
【００５３】
なお、図１および図２に示した例では、同時に本発明に係るレンズモジュールの第３の課題の解決手段を実施してもよく、その場合には磁石および移動部材の少なくともいずれか一方の表面には、クロムコート処理、ニッケルコート処理、含フッ素ニッケルコート処理、セラミックコート処理、およびダイヤモンドライクカーボンコート処理の中から選択される、いずれかのコート処理が施されることとなる。磁石もしくは移動部材の表面にこのような高硬度のコート処理が施される場合は、磁石や移動部材として耐摩耗性の低い、軟質の部材を用いることができる。この場合には例えば磁石として高磁力のネオジム磁石を用いることや、移動部材として加工が容易で安価な材料である、ＳＵＳ４３０ステンレスを採用することが可能である。従って部材の硬度によらずに好適な材質を自在に選択することができることから、レンズモジュールの摺動面での耐摩耗性を確保したままで、その小型化や低コスト化を図ることが可能となる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明に係る実施例および比較例について説明する。なお以下の実施例および比較例のうち、実施例１，２，３，４，５および比較例１は本発明の第１の課題の解決手段に係るものであり、また実施例６および比較例２は本発明の第２の課題の解決手段に係るもの、さらに実施例７〜１１および比較例３，４は本発明の第３の課題の解決手段に係るものである。各実施例および比較例では実際に各々の条件に基づいてレンズモジュールをそれぞれ作製し、各種評価を行っている。
【００５５】
（実施例１，２、比較例１）
図１に示す形状のポリカーボネートを材質とするハウジングを作製し、その所定位置にＳＵＳ３０４ステンレスによる３本のガイドピンを固定した。一方、電気機械変換素子として、寸法形状が図１（ｂ）において左右０．９ｍｍ、奥行き０．９ｍｍ、高さ１．４ｍｍの直方体である圧電積層セラミック素子を準備した。この圧電積層セラミック素子の振動の向きは図１（ｂ）の高さ方向であり、±３Ｖの電圧を印加した場合に約０．１μｍの変位量（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ）を発生する。また磁石として、寸法形状が図１（ｂ）において左右１．５ｍｍ、奥行き１．０ｍｍ、高さ１．３５ｍｍの直方体であるＳｍＣｏ磁石を準備し、電気機械変換素子と磁石のそれぞれの重心位置が図１（ｂ）における水平方向の面内で互いに一致するように、両者をエポキシ樹脂で接着して駆動体を構成した。
【００５６】
この磁石の磁化方向は図１（ｂ）の左右方向であり、その右端面が磁気吸着機能を備えている。さらに、前記ハウジングの図１（ｂ）に示される位置に、この駆動体の下端である電気機械変換素子の底面をエポキシ樹脂にて接着した。なお磁石の移動部材に対する吸着面は、研磨によって平滑な面としており、磁石と移動部材との摺動によってもキズや剥離が発生しにくいように形成している。なお本実施例ではこの吸着面を平坦面としているが、円輪状の移動部材の曲率に合わせた、湾曲した凹面としても構わない。
【００５７】
また、硬質の磁気吸着金属材料であるパーマロイを材質とする、外径８．５ｍｍ、内径７．５ｍｍ、高さ１．５ｍｍの移動部材を作製した。この移動部材の外側の曲面は研磨によって平滑な面としており、磁石による吸着によってキズや剥離が発生しにくいように構成されている。またポリカーボネートを材質とする図１に示す形状のレンズホルダを作製して、そこに移動部材をエポキシ樹脂で接着した。さらに図１に図示しない光学レンズを作製し、レンズホルダの内側の円筒形状の領域に固定した。最後にレンズホルダをハウジングに固定された３本のガイドピンに挿入し、磁石がレンズホルダに取り付けられた移動部材を吸着するように構成した。このようにして合計３個の同一形状のレンズモジュールを作製し、これらを実施例１とした。ここで実施例１における３個のレンズモジュールを、それぞれＮｏ．１〜Ｎｏ．３と名付けている。
【００５８】
一方、図２に示す形状のレンズモジュールを同様に合計３個作製し、これらを実施例２とした。実施例２の駆動体を構成する電気機械変換素子や磁石、およびレンズホルダや移動部材、ガイドピンの材質や形状は実施例１の場合と全く同一である。実施例１の場合との相違はハウジングと駆動体との接続部の構成のみであり、駆動体とハウジングの間に図２（ｂ）の上から順に重錘部材、振動抑制部材がそれぞれ挿入されている。このうち重錘部材はＳＵＳ３０４ステンレスを材質とし、厚みが１．２ｍｍの金属製の板状材で、図２（ａ）に示すような半月形の形状のものを用いた。その質量は磁石よりも重くする必要があり、実施例２の場合はＳｍＣｏ磁石の約２倍の質量としている。また振動抑制部材としては衝撃吸収ゴムである、厚みが０．１ｍｍの商品名：ミヤフリーク（宮坂ゴム株式会社製）を用いた。これらの重錘部材と振動抑制部材を、ハウジングの所定のザグリ面および電気機械変換素子の底面の間にエポキシ樹脂によりそれぞれ接着して一体化させた。なお実施例２における３個のレンズモジュールを、実施例１の場合と同様に、それぞれＮｏ．１〜Ｎｏ．３と名付けている。
【００５９】
さらに、図３に示す従来の形状のレンズモジュールを同様に合計３個作製し、これらを比較例１とした。比較例１の電気機械変換素子、レンズホルダや移動部材、ハウジングおよびガイドピンの材質や形状などは実施例１の場合と全く同一である。しかし実施例１の場合とは磁石の寸法が異なっており、材質はＳｍＣｏ磁石で同じであるが、その寸法形状は図３（ｂ）において左右方向１．２ｍｍ、奥行き１．０ｍｍ、高さ１．３５ｍｍの直方体である。図３（ｂ）に示すように、比較例１における磁石はその下方にある電気機械変換素子の位置と比べて右方向に偏って配置されており、このため比較例１における電気機械変換素子と磁石のそれぞれの重心位置は、図３（ｂ）における水平方向の面内で互いに一致してはいない。このように、磁石の位置が電気機械変換素子に対して図３（ｂ）において左右対称ではないことが、実施例１の場合との相違となっている。なお比較例１における３個のレンズモジュールを、実施例１の場合と同様に、それぞれＮｏ．１〜Ｎｏ．３と名付けている。
【００６０】
これらの実施例１，２および比較例１における、レンズモジュールを構成する電気機械変換素子の各試料に対し、それぞれ±３Ｖの交流電圧を印加して、そのレンズホルダを光軸方向（図１（ｂ）、図２（ｂ）、図３（ｂ）における図の上下方向）に往復移動させた。この往復移動の際の、各々の駆動体に生じる屈曲振動モードの発生変位量を測定した。この測定は、各試料の磁石上の１点が、前記往復移動の際に、各々の図の左右方向に振動する変位量の平均値を試料ごとに測定したものである。変位量の測定にはレーザードップラー振動変位計を用い、各試料とも光軸方向の往復運動を１０回ずつ行い、この１０回の往復運動での変位量の平均値をそれぞれ求めている。実施例１，２および比較例１における、各試料での変位量とそれら３個の試料の平均値を、以下の表１に記す。
【００６１】
【表１】
2009186976.tif 000003
【００６２】
表１によると、従来例である比較例１におけるレンズモジュールにおいて、各試料の平均で５６．３ｎｍであった屈曲振動モードの発生変位量が、実施例１の場合は平均で１６．２ｎｍ、実施例２の場合には２１．０ｎｍにまで減少している。従来用いられていたイメージセンサでは、隣り合う画素どうしの間隔の最小値は約２μｍ程度である。一般にイメージセンサにおいて、画像の劣化が生じない、レンズ系における光軸に垂直な面内での変位量の許容値は、経験的に画素どうしの間隔の２０分の１程度とされている。つまり従来のイメージセンサの場合は、光軸に垂直な面内でのレンズ系の変位量の許容範囲の値は１００ｎｍ程度であり、比較例１において使用したレンズ系であっても十分に使用可能であった。
【００６３】
しかし、近年開発が進められている高画素イメージセンサの場合には、隣り合う画素どうしの間隔が１μｍ程度の素子の開発も想定されている。この場合のレンズ系の変位量の許容範囲は５０ｎｍ程度となるので、比較例１における従来のレンズモジュールでは対応することができなかった。しかし、本発明の実施例１および実施例２の場合の屈曲振動モードの発生変位量は、いずれも５０ｎｍを大幅に下回っているので、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの光学系にも問題なく適用することができる。なお、表１によると、実施例２の場合の屈曲振動モードの発生変位量は実施例１の場合を若干上回っている。このことは実施例２の場合には実施例１の場合よりも駆動体に微小な屈曲振動がやや多く発生することを示しているが、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの光学系に適用するにおいて、障害となる程の大きさではない。
【００６４】
（実施例３、４、５）
図１に示す形状のレンズモジュールを合計３６個作製し、これらを実施例３、４、５とした。屈曲振動モードの発生変位量は、主に電気機械変換素子の振動方向における長さに対して依存性が大きい。よって、振動方向の長さＬ（ｍｍ）が異なる３種類の電気機械変換素子を用いてレンズモジュールを試作した。実施例３は高さＬ＝１．０ｍｍ、実施例４は高さＬ＝１．４ｍｍ、実施例５は高さＬ＝１．６ｍｍである。また、実施例３、４、５はそれぞれ、図１（ｂ）における水平方向の面内において、電気機械変換素子の重心と磁石の重心との距離Ｒ（ｍｍ）が、Ｒ＝０、０．１、０．２、０．３ｍｍの４水準のモジュールで構成され、各水準ごとに３個のモジュール、従って各実施例ごとに１２個のモジュールを作製した。実施例３、４、５における磁石、およびレンズホルダや移動部材、ガイドピンの材質や形状などは実施例１の場合と同一である。
【００６５】
表２に実施例３、４、５において試作したモジュールの各水準と試作個数を示す。ここで、Ｒの単位はｍｍである。
【００６６】
【表２】
2009186976.tif 000004
【００６７】
これらの実施例３、４、５における、レンズモジュールを構成する電気機械変換素子の各試料に対し、それぞれ±３Ｖの交流電圧を印加して、そのレンズホルダを光軸方向（図１（ｂ）における図の上下方向）に往復移動させた。この往復移動の際の、各々の駆動体に生じる屈曲振動モードの発生変位量を測定した。この測定は、各試料の磁石上の１点が、前記往復移動の際に、各々の図の左右方向に振動する変位量の平均値を試料ごとに測定したものである。変位量の測定にはレーザードップラー振動変位計を用い、各試料とも光軸方向の往復運動を１０回ずつ行い、この１０回の往復運動での変位量の平均値をそれぞれ求めている。実施例３，４、５における、各試料での変位量とＲ（ｍｍ）×Ｌ（ｍｍ）の値との関係を図４に示す。なお、図４のＲ×Ｌの単位は、ｍｍ2である。
【００６８】
図４によると、屈曲振動モードの発生変位量はＲ×Ｌの値にほぼ比例することが判る。また、Ｒ×Ｌ＝０．２（ｍｍ2）以下の領域においては、屈曲振動モードの発生変位量が５０ｎｍ以下に抑制されていることから、Ｒ×Ｌ≦０．２（ｍｍ2）となるように電気機械変換素子と磁石の重心位置を設定することにより、高画素イメージセンサを用いたレンズモジュールの光学系においても問題なく適用することが可能となる。
【００６９】
（実施例６、比較例２）
前記実施例２におけるＮｏ．１〜Ｎｏ．３の計３個の試料を実施例６、同じく前記比較例１におけるＮｏ．１〜Ｎｏ．３の計３個の試料を比較例２として、駆動体の上下方向の振動によってレンズホルダを移動させる際に、ハウジングに伝達される上下方向の振動の変位量をそれぞれ測定した。ここでハウジング上の測定位置は、図２（ｂ）および図３（ｂ）における、各ハウジングの最下部に設けられた、四隅を落とした正方形のザグリの頂部の平坦な領域である。この変位量の測定にはレーザードップラー振動変位計を用い、各試料とも光軸方向の往復運動を１０回ずつ行い、この１０回の往復運動における変位量（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ）の平均値をそれぞれ求めている。実施例３および比較例２における、各試料での変位量とそれら３個の試料の平均値を、以下の表３に記す。
【００７０】
【表３】
2009186976.tif 000005
【００７１】
表３によると、従来例である比較例２のレンズモジュールにおいて、各試料の平均で１１４．０ｎｍであったハウジングの振動の変位量が、実施例６の場合は平均で３６．２ｎｍにまで減少している。この振動はハウジングを固定する支持手段を通じて、間接的にハウジングの下方に設置されたイメージセンサにも伝達される。ハウジングとイメージセンサの間にはいくつかの振動の減衰をもたらす機構が存在するため、比較例２における平均で１１４．０ｎｍの変位量が、そのままの大きさでイメージセンサを光軸に垂直な向き（横方向）に振動させることはない。しかしハウジングの振動の幾ばくかはイメージセンサにも伝達されるので、イメージセンサは多少ではあるが光軸方向に対して横向きに振動することとなる。
【００７２】
比較例２の場合は、従来のイメージセンサを用いる限り、許容される横向きの振動の変位量は前述の通り１００ｎｍ程度である。ハウジングからイメージセンサに伝達される際に、振動が実際にはかなり減衰することを考慮すると、比較例２でのハウジングにおける１１４．０ｎｍの振動の変位量は十分に許容できる値である。しかし近年開発されつつある高画素イメージセンサを用いる場合は、許容される横向きの振動の変位量は５０ｎｍ程度であるので、重錘部材および振動抑制部材を用いない場合には、このイメージセンサの振動の変位量の許容値を必ずしも満足できるとは限らない。しかし本発明による実施例６の場合は、ハウジングの上下方向の振動による変位量の平均値が３６．２ｎｍと５０ｎｍよりもすでに小さい値となっている。ハウジングからイメージセンサに伝達される振動の変位量が３６．２ｎｍよりも増加することは考えにくいので、この場合は重錘部材および振動抑制部材の使用によって、高画素イメージセンサを用いる場合であっても、十分な振動抑制効果を得ることが可能と考えられる。
【００７３】
（実施例７〜１１、比較例３，４）
磁石としてネオジム磁石を用い、また移動部材としてＳＵＳ４３０ステンレスを用いて前記実施例２の場合と同じ形状のレンズモジュールを合計６個作製した。ここで各々の磁石の吸着面と、円輪状の移動部材の外側の表面には、まず十分に研磨を行い、摺動時の摩擦の原因となる要素の排除に努めた。次いで各６個中、１個ずつを除いた５組の磁石および移動部材にそれぞれ表面にコート処理を施し、各部材の表面硬度の強化を行った。
【００７４】
計６個のネオジム磁石のうち、５個の表面には全面に電解めっき法によるニッケルコート処理を施し、残りの１個は未処理とした。また計６個の移動部材には、それぞれ表面にクロムコート処理、ニッケルコート処理、含フッ素ニッケルコート処理、セラミックコート処理、およびダイヤモンドライクカーボンコート処理を１個ずつ施し、残りの１個は未処理とした。これらの表面処理は、ニッケルコート処理については電解めっき法、含フッ素ニッケルコート処理については無電解めっき法、クロムコート処理、セラミックコート処理およびダイヤモンドライクカーボンコート処理については物理気相成長法による表面コート処理をそれぞれ実施している。
【００７５】
磁石および移動部材にそれぞれ表面コート処理を施して作製した計５個のレンズモジュールを、それぞれ実施例７〜１１とした。実施例７〜１１におけるネオジム磁石の表面コート処理は全てニッケルコート処理であり、またＳＵＳ４３０ステンレスによる移動部材の表面コート処理は、実施例７の場合がクロムコート処理、実施例８がニッケルコート処理、実施例９が含フッ素ニッケルコート処理、実施例１０がセラミックコート処理、実施例１１がダイヤモンドライクカーボンコート処理である。さらに表面がそれぞれ未処理のネオジム磁石とＳＵＳ４３０ステンレスによる移動部材を用いて作製したレンズモジュールを１個作製し、比較例３とした。一方、実施例２と同じく磁石としてＳｍＣｏ磁石を用い、また移動部材としてパーマロイを用いて、両者の表面にそれぞれ研磨処理を施し、表面コート処理を行っていないレンズモジュールを１個用意し、比較例４とした。
【００７６】
これら実施例７〜１１および比較例３，４の各レンズモジュールに対して、その圧電積層セラミック素子に±３Ｖの交流電圧を印加することにより、各々のレンズホルダがハウジングに対して約０．５ｍｍの距離を繰り返し往復移動する動作を実施させた。その上で、各レンズモジュールの往復運動に要する時間が、初期の速度の２倍以上に増加するまでの往復回数をそれぞれ測定した。
【００７７】
一般に、レンズホルダの往復移動に要する時間は、往復回数の増加に伴って初期の速度から徐々に増加していくが、その増加の割合は非常にゆっくりとしたものである。しかし磁石の吸着面と移動部材の摺動面のいずれかの面にキズなどが生じるか、表面のコート処理に剥離などが発生すると、往復移動の所要時間は急激に増加し始めることとなり、レンズホルダの高精度な位置制御が困難となってしまう。レンズホルダの往復運動に要する時間が初期の速度の２倍に増加したときは、この往復移動の時間の急激な増加が始まった直後であると考えられるので、このときまでの往復移動の累積の回数を、レンズホルダの摺動におけるレンズモジュールの寿命と見なすことができる。レンズモジュールが組み込まれる機器である、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話などの製品寿命から見て、このレンズホルダの往復運動による寿命は５万回程度あれば使用上十分であることが分かっている。表４に、実施例７〜１１および比較例３，４の各試料における、レンズホルダの往復運動に要する時間が初期の速度の２倍に増加するまでの往復回数の値をそれぞれ記す。
【００７８】
【表４】
2009186976.tif 000006
【００７９】
表４によると、実施例７〜１１に示されるように、ネオジム磁石を用い、移動部材としてＳＵＳ４３０ステンレスを用いた場合は、その両方に何らかの表面コート処理を行ったときに、いずれも５万回以上の往復回数を得ることができた。これらの表面コート処理は、クロムコート処理、ニッケルコート処理、含フッ素ニッケルコート処理、セラミックコート処理、ダイヤモンドライクカーボンコート処理のいずれであっても構わない。一方、比較例３のように、ネオジム磁石とＳＵＳ４３０ステンレスの移動部材の表面にいずれもコート処理を施していない場合には、レンズホルダが行うことのできる往復回数が１，７２３回という非常に少ない回数となってしまう。これはネオジム磁石とＳＵＳ４３０ステンレスの両方がいずれも比較的軟質の材料であるために、少ない往復回数で両者の摺動面に磨耗が発生することが原因であり、このような軟質の材料を用いる場合には、表面を硬化させる何らかの表面コート処理が必要であることを示している。
【００８０】
また比較例４の場合のように、磁石および移動部材の両者がいずれも高硬度の材料である場合には、両者の摺動面にとくに表面コート処理を実施しなくても、５万回以上の十分なレンズホルダの往復回数を得ることができる。ただしこの場合は、予め磁石と移動部材の両者の摺動面に十分な研磨を施しておくことが重要である。
【００８１】
以上説明したように、本発明の実施の形態に基づくレンズモジュールでは、まず電気機械変換素子と磁石において、電気機械変換素子の振動方向に垂直な面内における両者の重心を互いに一致させることとしている。また、ハウジングへの固定部における、電気機械変換素子とハウジングとの間に重錘部材と振動抑制部材を介在させることとしている。さらに磁石と移動部材の吸着面のいずれか一方、もしくは双方に、その表面を硬化させるためのコート処理を施すこととしている。これらの改良により、高画素イメージセンサを用いた場合でもレンズホルダの駆動による僅かな振動による画質の劣化を防止し、また使用上十分な期間に渡るレンズホルダの高精度な位置制御を可能としている。また、上記の各実施例の説明は、本発明の実施の形態に係る場合の効果について説明するためのものであって、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは請求の範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成は上記の実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００８２】
また、電気機械変換素子とその一端に固定される磁石と、磁石に吸着保持される移動部材とからなるアクチュエータについても、これら実施例に同じである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係るレンズモジュールの第１の課題の解決手段を実施した場合の例について示す図。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａにおける断面図。
【図２】本発明に係るレンズモジュールの第２の課題の解決手段を実施した場合の例について示す図。図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂにおける断面図。
【図３】本発明の基となるレンズモジュールの構成例を示す図。図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃにおける断面図。
【図４】屈曲振動モードの発生変位量について示す図。
【符号の説明】
【００８４】
１１，２１，３１    電気機械変換素子
１２，２２，３２    磁石
１３，２３，３３    移動部材
１４，２４，３４    レンズホルダ
１５，２５，３５    ハウジング
１６，２６，３６    ガイドピン
２７    振動抑制部材
２８    重錘部材
【図１】
2009186976.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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