驱动装置、图像获取装置及电子设备的制作方法

专利名称：驱动装置、图像获取装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及驱动装置、图像获取装置及电子设备。
背景技术：
近年来，摄像机等摄像装置被组装在各种产品中。在将摄像机安装在便携式电话、 笔记本电脑等小型电子设备上的情况下，强烈要求摄像机自身的小型化。有在摄像机内组装自动调焦透镜的情况。在该情况下，强烈期望使透镜位移的促 动器的小型化。作为小型的促动器，众所周知的有通过驱动压电元件而使移动对象物位移 的结构(参照专利文献1)。在该促动器中，通过与压电元件连接的轴，将伴随对压电元件施 加电压波形而产生的振动传递给以可滑动的状态配合在该轴上的透镜镜筒。通过适当地设 定施加在压电元件上的电压波形的波形，使压电元件的伸长速度与收缩速度不同。通过透 镜镜筒与轴间的摩擦、以及透镜镜筒的惯性，透镜镜筒根据压电元件的伸缩状况而位移或 不位移。例如，在压电元件在短时间内伸长的情况下，透镜镜筒实质上没有位移。在压电元 件在比较长的时间内伸长的情况下，透镜镜筒位移。相反地，在压电元件在短时间内收缩的 情况下，透镜镜筒实质上没有位移。在压电元件在比较长的时间内收缩的情况下，透镜镜筒 位移。通过连续地对压电元件施加规定的电压波形(例如，锯齿状的电压波形)，能够使 透镜镜筒在透镜镜筒所配合的轴上向期望的方向移动。在专利文献1中，公开有利用特殊的机架支撑压电元件及与压电元件连接的驱动 轴的结构。在专利文献2中，公开有安装重锤而形成驱动装置的结构。在专利文献3中也 公开有相同的驱动装置。在专利文献4中，公开有利用板簧对压电元件加力并使压电元件 与轴构件互相配合的类型的驱动装置(参照专利文献4的图10)。现有技术文献专利文献专利文献1 特开2006-91210号公报专利文献2 专利第2625567号公报专利文献3 特开2002-95274号公报专利文献4 特开2006-178490号公报但是，在为了实现自动调焦功能或变焦距功能而驱动上述促动器并使透镜位移的 情况下，一般以一定的频率驱动压电元件。在将与驱动轴连接的压电元件固定在固定侧构件上而构成摄像机组件的情况下， 由于压电元件与固定侧构件的连接，固定侧构件也进行共振。存在多个共振频率的结果，产 生移动对象物的位移量难以控制的频率范围(共振频率范围)。另外，该共振频率范围依赖 于固定侧构件的形状、重量及压电元件与固定侧构件间的粘结状态，根据组装驱动装置的 产品而不同。若规定的驱动频率进入上述共振频率范围，则有难以正确地控制促动器的危险。换言之，对产品组装促动器之后，才可判断促动器能否正常地起作用。根据驱动频率的 设定错误，存在导致产品的成品率下降的危险。另外，在实现变焦距功能的情况下，有时需要使作为移动对象物的透镜的移动速 度从高速变化到低速。移动速度的变化通过改变压电元件的驱动频率而实现。也就是说， 在高速移动的情况下，以高频率驱动压电元件。为了低速移动，以低频率驱动压电元件。由 于为了实现变焦距机构，使用的频带宽，因此使用频率范围与上述那样的共振频带重合的 可能性更显著地增大。在这种情况下，难以正确地控制变焦距机构。另外，该问题通过不将压电元件固定在固定侧构件上，而将驱动轴的没有固定压 电元件的一侧的端部固定在固定侧构件上，从而可得到些许的改善。但是，没有从根本上解 决上述问题。从上述说明明显可以看出，强烈期望实现减少对固定侧构件的共振的担心、可简 单地设定施加在压电元件上的驱动波形的频率的驱动装置。

发明内容
本发明是为了解决这种问题点而完成的，其目的在于实现减少对固定侧构件的共 振的担心、可更简单地设定施加在压电元件上的驱动波形的频率的驱动装置。本发明的驱动装置具备根据驱动电压而伸缩的压电元件；接受由上述压电元件 产生的振动的驱动轴；以上述驱动轴能够沿上述驱动轴的长度方向滑动的状态保持上述驱 动轴的固定侧构件；根据上述压电元件的驱动，与上述压电元件及上述驱动轴一起相对于 上述固定侧构件位移的移动对象物，上述压电元件及上述驱动轴在上述压电元件从上述固 定侧构件分隔的状态下，根据上述压电元件的驱动而向上述移动对象物的移动方向与上述 移动对象物同步地移动。优选上述压电元件及上述驱动轴没有向上述移动对象物的移动方向侧比上述移 动对象物突出。优选上述固定侧构件具备保持上述驱动轴的轴保持部；以及固定有上述轴保持 部的主体部。优选上述轴保持部能够相对于上述主体部装卸。优选上述主体部是封装上述移动对象物的管壳。优选上述轴保持部与上述主体部通过结构上的嵌合而互相结合。优选上述轴保持部与上述主体部一体地成形。优选上述移动对象物具有至少一个固定支撑上述驱动轴的支撑部。优选上述移动对象物具有多个固定支撑上述驱动轴的支撑部。优选上述轴保持部配置在多个上述支撑部之间。优选通过上述支撑部与上述轴保持 部的抵接，限制上述移动对象物的移动范围。优选上述驱动轴由比重为2. 1以下的材料构成。优选上述驱动轴由比重为2. 1以 下且弹性模量为20GPa以上的材料构成。优选上述驱动轴由从玻璃状碳、至少含有石墨的 玻璃状碳复合物、含有碳的纤维强化树脂以及含有玻璃或碳的环氧树脂复合材料的组中选 择的至少一种材料构成。 优选上述压电元件及上述驱动轴互相连接。
优选上述移动对象物是保持了透镜的透镜保持体。本发明的图像获取装置具备上述驱动装置与对通过上述透镜输入的像进行摄像 的摄像部。本发明的电子设备具备上述图像获取装置。

本发明的驱动装置具备固定侧构件；压电元件；接受由上述压电元件产生的振 动的驱动轴；固定有上述压电元件及上述驱动轴的至少一方，并根据上述压电元件的驱动 而位移的移动对象物，上述驱动轴以能够沿着该驱动轴的长度方向滑动的状态与上述固定 侧构件配合，上述压电元件及上述驱动轴根据上述压电元件的驱动而相对于上述固定侧构 件位移，上述移动对象物与上述压电元件及上述驱动轴一起相对于上述固定侧构件位移。本发明的效果如下。根据本发明，能够实现减少对固定侧构件的共振的担心、可简单地设定施加在压 电元件上的驱动波形的频率的驱动装置。


图1是本发明的第一实施方式的摄像机组件的概略分解立体图。图2是本发明的第一实施方式的摄像机组件的概略局部立体图。图3是本发明的第一实施方式的完成状态的摄像机组件的概略立体图。图4是本发明的第一实施方式的机箱的概略立体图。图5是本发明的第一实施方式的透镜单元的概略立体图。图6是本发明的第一实施方式的盖的概略立体图。图7是本发明的第一实施方式的透镜单元的概略俯视图。图8是表示本发明的第一实施方式的透镜单元的概略剖面结构的模式图。图9是用于说明本发明的第一实施方式的相对于机箱安装透镜单元的方法的说 明图。图10是本发明的第一实施方式的透镜单元的侧视图。图11是表示本发明的第一实施方式的透镜单元的概略剖面结构的模式图。图12是表示本发明的第一实施方式的摄像机组件的概略剖面结构的模式图。图13是表示本发明的第一实施方式的便携式电话的结构的模式图。图14是表示本发明的第一实施方式的便携式电话的正面结构的模式图。图15是表示本发明的第一实施方式的用于驱动促动器的驱动部的结构的方框 图。图16A是表示施加在本发明的第一实施方式的压电元件上的电压波形的概略波 形图。图16B是表示施加在本发明的第一实施方式的压电元件上的电压波形的概略波 形图。图17A是用于说明本发明的第一实施方式的摄像机组件的制造方法的概略工序 图。图17B是用于说明本发明的第一实施方式的摄像机组件的制造方法的概略工序 图。
图17C是用于说明本发明的第一实施方式的摄像机组件的制造方法的概略工序 图。图17D 是用于说明本发明的第一实施方式的摄像机组件的制造方法的概略工序 图。图18是用于说明本发明的第一实施方式的驱动装置的特性的概略曲线图。图19A是表示本发明的第二实施方式的摄像机组件的结构的概略模式图。图19B是表示本发明的第二实施方式的摄像机组件的结构的概略模式图。图20是表示本发明的第三实施方式的摄像机组件的结构的概略模式图。图21A是表示本发明的第三实施方式的摄像机组件的轴保持部的结构的概略模 式图。图21B是表示本发明的第三实施方式的摄像机组件的轴保持部的结构的概略模 式图。
具体实施例方式下面，一边参照图，一边对本发明的实施方式进行说明。另外，各实施方式为了说 明上的方便而简化。因为图是简略的，因此不能以图的记载为根据而狭隘地解释本发明的 技术范围。图是用于专门说明技术事项的，没有反映图示的要素的正确的大小等。相同的 要素标记为相同的符号，并省略重复的说明。表示上下左右之类的方向的词汇是以主视图 的情况为前提而使用的。第一实施方式下面，参照图1至图18，对本发明的第一实施方式进行说明。如图1至图3所示，摄像机组件(图像获取装置)150具有柔性电路板10、连接器 11、图像传感器(摄像部、摄像机构)12、透明基板13、机箱(主体部、管壳)20、透镜单元(透 镜部件)30、盖50及螺钉55。在柔性电路板10的一端配置有连接器11。在柔性电路板10的另一端配置有安装 在透明基板1313上的图像传感器12。在图像传感器12上以方形的透明基板13、机箱20、 透镜单元30、盖50及螺钉55的顺序配置这些部件。另外，机箱20的下端面通过黑色的粘 合剂固定在柔性电路板10上。由此，能够抑制外来光侵入机箱20的内部。另外，机箱20 作为相对于移动的构件处于不移动的状态(固定状态)的固定侧构件起作用。为了说明上的方便，参照图4至图6，预先对机箱20、透镜单元30、盖50的结构进 行说明。如图4所示，机箱20具有侧部21a、21b、21c及隔壁22，具有缺少上表面及四侧面 中的一面的长方体形状。通过隔壁22，在机箱20内形成容纳图像传感器12的下部空间SPl 及容纳透镜单元30的上部空间SP2。隔壁22具有用于使通过透镜单元30所保持的透镜输入的像在图像传感器12的 摄像面上成像的开口 0P1。通过开口 0P1，下部空间SPl与上部空间SP2可在光学上连接。 开口 OPl只要是光学意义上的开口即可，也可以不形成物理性的孔。在侧部21a、21b、21c的上端部形成有对盖50进行定位的槽26。在侧部21a与侧 部21b的边界部分23a上形成有拧入螺钉55的螺纹孔0H。在侧部21b与侧部21c的边界部分23b上形成有导轨24。在侧部21a的内侧面的上端部分上形成有接受部25。另外，导 轨24沿着y轴延伸，作为引导透镜座31的移动的引导部起作用。如图5所示，透镜单元30包括透镜Ll L4 (参照图8)、透镜座(透镜保持体)31、 压电元件42、传动轴(驱动轴)44及轴保持部(联杆构件、配合部)45。透镜座31在内部 容纳透镜Ll L4。在透镜座31的外周配置有一端固定有压电元件42的传动轴44及与 传动轴44配合的轴保持部45。在透镜座31的外周面上一体地形成有支撑板(支撑部)32 及导轨接受部35。支撑板32设在形成于透镜座31的外周面上的平坦面31a上。通过将传 动轴44嵌入形成于支撑板32上的孔，将传动轴44固定在透镜座31上。另外，驱动装置构 成为包含机箱20、透镜座31、压电元件42、传动轴44及轴保持部45。压电元件42及传动轴44互相固定。传动轴44固定在透镜座31上。轴保持部45 以可沿y轴滑动的状态保持传动轴44。换言之，轴保持部45与传动轴44为互相摩擦配合 的状态。相对位置关系处于互相固定的关系的透镜、透镜座31、压电元件42及传动轴44可 理解为相对于轴保持部45及机箱20相对地移动的移动对象物。与此相对，轴保持部45及 机箱20可作为固定侧构件来理解。如图6所示，盖50是具有顶板51及侧板52并封闭机箱20的上面与一侧面的L字 状构件。在顶板51上形成有可局部地容纳透镜座31的前端部分的开口 0P3。由此，可抑制 摄像机组件150的厚度的增加，并能够使其沿透镜单元30的y轴位移。另外，在顶板51上 形成有螺钉55插通的孔(未图示)。与螺钉55插通的孔的配置位置对应，在顶板51上形 成有壁厚薄的薄壁部53。由此，能够抑制由螺钉55的头部引起的摄像机组件的厚度增加。返回图1至图3进行说明。另外，也适当地参照图4至图6。柔性电路板10是具有挠性的板状的电路板。柔性电路板10作为输入图像传感器 12的控制信号及从图像传感器12输出的视频信号的传送路径起作用。另外，柔性电路板 10作为输入压电元件42中的电压脉冲的传送路径起作用。连接器11形成用于电及机械地将摄像机组件150固定在主体设备上的连接部分。图像传感器 12 是 CCD (Charge Coupled Device)传感器、CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)传感器之类的普通的固体摄像元件。图像传感器12具有在 XZ平面上矩阵状地配置的多个像素。通过利用各像素进行光电转换而将输入图像转换为图 像数据并输出。透明基板13是相对于输入光实质上透明的玻璃板。在透明基板13的背面(出射 面)上通过凸起安装有图像传感器12。图像传感器12的受光面12a配置在透明基板13 侧。在透明基板13的背面预先形成有配线图案。在透明基板13与图像传感器12之间配 置有多个焊锡凸起。配线图案与图像传感器12的电极间通过位于它们之间的焊锡凸起进 行电连接。通过安装在图像传感器12上的电极位置上的焊锡凸起，图像传感器12固定在 透明基板13上并与透明基板13的电极(垫片)电连接。图像传感器12与透明基板13之间的距离(分隔距离)由焊锡凸起的大小决定。 控制焊锡凸起的大小是容易的。因此，通过适当地控制焊锡凸起的大小，可正确地进行图像 传感器12与透明基板13的定位。另外，因为通过多个焊锡凸起定位，因此，摄像元件12与 透明基板13之间的间隔距离为平均化。在透明基板13与柔性电路板10之间配置有焊锡凸起。通过该焊锡凸起，可确保透明基板13与柔性电路板10之间的电连接。另外，通过该焊锡凸起，可在图像传感器12 与柔性电路板10之间确保空间。换言之，该焊锡凸起作为用于在图像传感器12与柔性电 路板10之间形成空间的衬垫起作用。机箱20配置在图像传感器12上。机箱20在下部空间SPl中容纳图像传感器12， 在上部空间SP2中容纳透镜单元30。形成下部空间SPl的机箱20的侧壁部分的底面部(底 端面)通过黑色的粘合剂固定在柔性电路板10上。通过采用机箱20，能够实现摄像机功能 的组件化。另外，机箱20例如通过黑色的树脂模制成形而制造。透镜单元30保持透镜Ll L4 (参照图8)。透镜单元30可沿y轴(与透镜Ll L4的光轴一致的轴线)移动(但是，轴保持部45除外)。通过调整透镜Ll L4相对于图 像传感器12的摄像面的配置高度，能够使被摄像体在图像传感器12的摄像面上适当地成像。盖50相对于安装有透镜单元30的机箱20安装。由此，能够将配置在机箱20的 上部空间SP2中的透镜单元30封闭在机箱20内。盖50通过螺钉55安装在机箱20上。通过不是将盖50粘结固定在机箱20上，而 是用螺钉55固定，从而盖50可相对于机箱20装卸。由此，可在测试后消除由动作测试判 断为不良的摄像机组件150的不良原因等。例如，通过在动作测试后除掉进入图像传感器 12的摄像面上的灰尘，能够提高摄像机组件的成品率。另外，盖50例如由树脂模制成形而 制造。接着，参照图7及图8，对透镜单元30的结构具体地进行说明。另外，图8表示以 图7所示的虚拟轴线剖切透镜单元30的概略剖面结构。如图7所示，在透镜座31的外周上形成有支撑板32及导轨接受部35。通过利用支撑板32a、32b隔着轴保持部45而固定支撑传动轴44，能够限制轴保持 部45的移动范围(透镜座31的移动范围)。但是，没有局限于这种两点支撑，也可以构成 为，采用将传动轴44只机械地固定在支撑板32a上的一点支撑，从而限制联杆部45的移动 范围的上限。在支撑板32a上机械地固定有传动轴44。形成于支撑板32a上的孔比传动轴44 的直径稍窄。通过施加压力将传动轴44嵌入到形成于支撑板32a上的孔，能够将传动轴44 机械地固定在支撑板32上。在支撑板32b上机械地固定有传动轴44。形成于支撑板32b 上的孔比传动轴44的直径稍窄。通过施加压力将传动轴44嵌入到形成于支撑板32b上的 孔，能够将传动轴44机械地固定在支撑板32b上。通过利用支撑板32a、32b紧紧地保持传 动轴44，能够提高传动轴44与支撑板32a、32b各个间的振动传递度。这样一来，可有效地 使透镜座31位移。也可使支撑板32b的开口直径比支撑板32a的开口直径大，通过硅系粘合剂粘结 传动轴44与支撑板32b。由此，能够弹性地固定支撑板32b与传动轴44。作为其他方法， 也可使支撑板32b的开口直径比支撑板32a的开口直径稍大，并将传动轴44压入。另外， 作为其他方法，也可在支撑板32b与传动轴44之间通过0型环互相固定。也可利用支撑板32a紧紧地保持传动轴44，并利用支撑板32b宽松地保持传动轴 44。在该情况下，传动轴44与支撑板32a之间的振动传递度高，传动轴44与支撑板32b之 间的振动传递度低。在此，将前者称为强固定，将后者称为弱固定。
在采用压入以外的方法的情况下，可通过适当地选择粘合剂来实现上述弱固定及 强固定。例如，为了实现强固定采用热固性粘合剂，为了实现弱固定采用硅系粘合剂。在该 情况下，也可将支撑板32a、32b的开口直径设定为相同直径。另外，在强固定的情况下，在将由压电元件产生的振动强度设为100%的情况下， 支撑板32a接受其90%的强度的振动。在弱固定的情况下，支撑板32b接受由压电元件42 产生的振动强度的70%的强度的振动。在此，将传递由压电元件42产生的振动强度的80% 以上的振动那样的固定方法定义为强固定，将传递小于由压电元件42产生的振动强度的 80%的振动那样的固定方法定义为弱固定。导轨接收部35是向外侧突出的凸状体，具有与导轨24的形状相应的凹陷35a。导 轨24的表面与凹陷35a的表面35b接触。通过导轨24与导轨接受部35之间的接触，在透 镜座31沿y轴位移时产生摩擦。由此，能够使透镜座31的移动稳定化。如图8所示，透镜座31容纳透镜Ll L4。压入透镜Ll 透镜L4并以规定的精 度相对于透镜座31定位。另外，也可采用压入以外的方法相对于透镜座31固定透镜。另 外，在透镜座31的上板上形成有开口 0P2。透镜座31的上板作为光学式光圈起作用。在透镜座31的外周面上形成有在y轴方向隔开规定的间隔配置的两个支撑板 32a、32b。支撑板32a、32b是向透镜座31的外侧延伸的板状部分。在支撑板32a、32b之间配置有与传动轴33配合的轴保持部45。在支撑板32a、 32b、轴保持部45的各构件上形成有插通传动轴33的孔。在将轴保持部45配置在支撑板 32a、32b之间的状态下，将传动轴44插入这些构件。由此，如图8所示，通过传动轴44，连 接透镜座31与轴保持部45。在轴保持部45上形成的孔与传动轴44的直径实质上一致。通过将传动轴44插 入到在轴保持部45上形成的孔中，轴保持部45可沿y轴滑动地与传动轴44配合。另外， 轴保持部45与传动轴44处于接触状态，在传动轴44要相对于轴保持部45位移的情况下， 在轴保持部45与传动轴44上产生摩擦。压电元件42是层叠了陶瓷层(压电层)的普通的压电元件。在压电元件42的侧 面形成有一对电极43 (参照图5)。例如，通过在使一个电极43接地的状态下对另一个电极 43施加电压脉冲，从而使压电元件42在Y轴方向上伸缩。传动轴44固定在压电元件42的上表面上。具体地说，在将传动轴44的下端面载 置在压电元件42的上表面上的状态下，通过粘合剂将传动轴44固定在压电元件42上。另 外，也可以利用粘合剂以外的方法将传动轴44固定在压电元件42上。例如，也可在压电元 件42上准备具有与压电元件相同的截面形状、且在上部具有能嵌合传动轴的凹部的配件， 并使该配件介于其间，从而连接传动轴与压电元件。传动轴44将由压电元件42产生的振动传递到轴保持部45上。轴保持部45机械 地固定在机箱20上。因此，传动轴44通过轴保持部45将由压电元件42产生的振动传递 到机箱20上，由于轴保持部45固定在机箱20上，因此由压电元件42产生的振动使压电元 件42及固定在压电元件42上的传动轴44与透镜座31自身相对于轴保持部45移动。期 望传动轴44重量轻且刚性强。传动轴44是例如将碳、铍等成形而制造的。另外，经实验确 认，玻璃状碳(非结晶碳)等碳系材料与环氧系的热固性树脂系材料作为材料是最合适的。在此，参照图9，对将透镜单元30安装在机箱20中的方法进行说明。
如图9所示，轴保持部45具有内端被曲面加工而形成的曲面45a。另外，轴保持部 具有在外端侧设置的凸缘46(46a、46b)。另外，轴保持部45例如是SUS等金属部件。如上所述，在机箱20上形成有接受部25。接受部25由机箱20的内壁的凹部构 成。接受部25敞开上方以使轴保持部45可嵌入。如图9所示，通过将轴保持部45的外端部分嵌入接受部25中，将轴保持部45机械 地固定在机箱20上。在此，在机箱20上形成有用于限制嵌入接受部25中的轴保持部45的 配置位置的突片27(27a、27b)。因此，通过将轴保持部45嵌入接受部25，利用突片27限制 向凸缘46的内侧方向的移动，从而能够将轴保持部45可靠地定位在机箱20上并固定。另 外，在将轴保持部45嵌入接受部25中后，可通过涂敷粘合剂将轴保持部45固定在机箱20 上。另外，也可以不在机箱20上设置接受部25，而直接将联杆构件45固定在机箱20的内 壁面上。另外，通过使用嵌入成形之类的制造方法，也能够使轴保持部45与机箱20 —体地 成形。这是在透镜单元30的组装完成后利用模具使机箱20成形时，将透镜单元30的联杆 构件45埋入该模具的局部而一体成形的方法。在该情况下，与基于上述嵌合的安装相比， 能够提高透镜单元30相对于机箱20的位置精度。接着，参照图10及图11，进一步对透镜单元30的结构进行说明。另外，图11是沿 着图10的虚拟线的概略剖面模式图。如图11所示，在透镜座31上形成有平坦面31a。另外，在轴保持部45的内端形成 有曲面45a。通过在透镜座31上形成平坦面31a，可容许轴保持部45在XZ平面内移动，从 而可容易地组装透镜单元30。参照图12，对摄像机组件150的概略剖面结构进行说明。如图12所示，在隔壁22 的背面侧形成有肋(位置限制部)22a、22b。由此，在将机箱20配置在透明基板13上时，能 够将透明基板13从上方适当地压入，从而能够使透明基板13适当地定位。另外，也可以不 设置该肋22a、22b，而是直接利用机箱20从上方限制透明基板13的配置位置。为了适当地对透明基板13进行定位，也可在机箱20上形成与透明基板13的侧面 相对的肋(未图示)。由此，在将机箱20配置在透明基板13上时，能够适当地从横向限制 透明基板13的配置位置，从而能够适当地对透明基板13进行定位。另外，也可以不设置这 种肋，而是直接利用机箱20从横向限制透明基板13的配置位置。另外，如图12所示，在柔性电路板10的下方配置有加强板15。加强板15由聚酰 亚胺等树脂材料构成。加强板15是黑色的。通过配置加强体15，能够适当地抑制外来光入 射到摄像机组件150的内部。另外，在此，为了进一步抑制外来光的坏影响，采用黑色的柔 性电路板10。虽然在图12中省略图示，但图像传感器12通过凸起(焊锡凸起等)与在透明基 板13上形成的配线连接。在图12中，省略该凸起的图示。接着，参照图13至图16，对摄像机组件150的动作进行说明。首先，参照图13及图14，对组装有摄像机组件150的便携式电话的结构进行说明。摄像机组件150组装在图13所示的便携式电话(电子设备)90上。如图13所示，便携式电话90具有上侧主体(第一构件)91、下侧主体(第二构 件)92及铰链93。上侧主体91与下侧主体92都是塑料制的平板构件，通过铰链93连接。 上侧主体91与下侧主体92通过铰链93而开关自由地构成。在上侧主体91与下侧主体92
11为关闭状态时，便携式电话90成为上侧主体91与下侧主体92重叠的平板状的构件。上侧主体91在其内表面上具有显示部94。在显示部94上显示特定来电来信对方 的信息(名字、电话号码)、存储在便携式电话90的存储部中的地址簿等。在显示部94的 下方组装有液晶显示装置。下侧主体92在其内表面上具有多个按钮95。便携式电话90的操作者通过操作按 钮95，有意识地操作便携式电话90进行打开地址簿、打电话、设定为振动模式等。便携式电 话90的操作者通过操作该按钮95，起动便携式电话90内的摄像机组件150。图14表示便携式电话90的正面(上表面)的结构。如图14所示，在上侧主体91 的正面上形成有显示区域96。通过配置在显示区域96上的LED发光，能够告知操作者来电 来信状态。在上侧主体91的正面的区域97组装上述摄像机组件150。接着，参照图15，对用于使摄像机组件150工作的系统结构(促动器的驱动部的 结构)进行说明。如图15所示，控制器80的输出与脉冲生成电路81连接。脉冲生成电路 81的输出与振动源82连接。另外，振动源82与上述压电元件42对应。控制器80是利用组装在便携式电话90内的CPU执行程序而实现功能。控制器80 根据操作者对便携式电话90的操作，激活摄像机组件的功能。脉冲生成电路81根据来自 控制器80的控制信号，产生用于驱动振动源82的驱动信号。此时，摄像机组件的自动调焦 功能为开启状态，而且，图像传感器也处于摄像状态。在以上述点为前提的基础上，参照图16A及B，对摄像机组件150的动作(尤其是 使其透镜座31位移的动作)进行说明。在此，对压电元件42施加锯齿波形的驱动电压。另 外，锯齿波形的驱动电压的生成方法如果使用通常的电路技术则能够容易地实现。驱动电 压波形不限于锯齿波形，也可采用其他波形。首先，对将图16A所示的驱动电压施加在压电元件42上的情况进行说明。另外， 在图16A所示的情况下，驱动电压波形的下降期间TR2比其上升期间TRl短。在驱动电压的上升期间TR1，透镜座31没有位移。在驱动电压波形的下降期间 TR2，透镜座31向后方位移。通过将下降期间TR2比上升期间TRl短的波形的驱动电压施 加在压电元件42上，能够使透镜座31向后方(图像传感器侧)位移。接着，对将图16B所示的驱动电压施加在压电元件42上的情况进行说明。另外， 在图16B所示的情况下，驱动电压波形的上升期间TR3比其下降期间TR4短。在电压波形的上升期间TR3，透镜座31向前方位移。另一方面，在电压波形的下降 期间TR4，透镜座31没有位移。通过将上升期间TR3比下降期间TR4短的波形的驱动电压 施加在压电元件42上，能够使透镜座31向前方(物体侧)位移。从上述说明明显可以看出，在本实施方式中，将传动轴44直接固定在透镜座31 上。通过将与传动轴44配合的轴保持部45固定在机箱20上，能够简单地将透镜单元30 安装在机箱20上。也就是说，能够使促动器相对于摄像机组件150的组装简单化。换言之，在本实施方式中，采用下述结构，通过压电元件42的驱动，从机箱20观 察，透镜座31、压电元件42及传动轴44 一起位移。由此，与以往相比，能够使摄像机组件 150的组装简单化。在将传动轴44直接固定在透镜座31上的情况下，能够高精度地定位两者并固定。 因此，与以往相比，还能够提高传动轴44相对于透镜座31的安装的精度。
另外，在本实施方式中，在摄像机组件150处于组装状态时，压电元件42由传动轴 44悬挂，处于悬空在上部空间SP2内的状态。换言之，压电元件42没有直接地与机箱20抵 接。由此，能够省略用于固定压电元件42的结构，从而能够实现摄像机组件150的小型化。 另外，不需要用于固定压电元件42的工序(粘结到机箱上的工序、重锤配置在传动轴上的 工序等)，从而能够实现透镜单元30 (摄像机组件150)的低价格化。即使将压电元件42设为悬空状态，也不妨碍透镜座31的位移。一般认为，为了有 效地使移动对象物位移，需要将作为振动源起作用的压电元件42机械地固定在其他构件 (机箱等)上，并使传动轴44为自由状态。根据本发明者的研究，明确了即使通过压电元件 42自身的重量而将压电元件42固定在空间内，也不妨碍促动器的功能。因此，即使将压电 元件42设为悬空状态，也不妨碍使透镜座31位移。参照图17A至图17D，对透镜单元30的组装、将透镜单元30安装在机箱20上的工 序进行说明。首先，如图17A所示，将传动轴44载置在压电元件42的上表面上，并粘合固定两 者。另外，在压电元件42的侧面通过蒸镀等预先形成电极43。接着，如图17B所示，将轴保持部45配置在透镜座31的支撑板32a、32b之间。接着，如图17C所示，将在下端固定压电元件42的传动轴44插通到支撑板32b的 孔、轴保持部45的孔及支撑板32a的孔中。另外，由此，传动轴44成为固定在支撑板32a、 32b上的状态。轴保持部45以可滑动的状态与传动轴44配合。接着，如图17D所示，将透镜单元30固定在机箱20上。这样一来，组装了摄像机 组件150的主要部分。另外，摄像机组件150整体的组装方法是任意的。例如，预先将连接器11与图像 传感器12固定在柔性电路板10上。接着，将机箱20固定在柔性电路板10上。接着，将如 上组装的透镜单元30固定在机箱20上。接着，将盖50安装在机箱20上。并且，利用螺钉 55将盖50固定在机箱20上。最后，图18表示不同结构的驱动装置其压电元件42的驱动频率与位移量的关系。 在图18中，将本实施方式的情况作为(1)完全自由的情况，将在固定侧构件上固定压电元 件的结构例作为(2)压电固定的情况，将一端固定有压电元件的驱动轴的另一端固定在固 定侧构件上的结构例作为(3)轴固定的情况。横轴为对压电元件的驱动频率，纵轴为压电元件42的端部或传动轴44的端部相 对于驱动频率的位移量。由此，在压电固定的情况下，在从0到70Hz的宽范围内，由于共振而位移量不稳 定。在轴固定的情况下，发现有一些改善，但在从0到50Hz的范围内，由于共振而位移量不 稳定。在完全自由的情况下，可看出在全部的频率中位移量一定，可得到非常稳定的输出。 这是因为在完全自由的情况下，成为问题的共振频率移动到在曲线图中未图示的高频带。在本实施方式中，压电元件42及传动轴44的两方没有直接固定在作为固定侧构 件的机箱20上。因此，不考虑机箱20的共振而只考虑从压电元件42及传动轴44传导的 固有共振，便能够适当地设定对压电元件42的驱动频率。因此，驱动部件的制造者方可与 驱动装置相对于主体的组装状态无关地设定适当的驱动频率。通过设定适当的驱动频率， 能够有效地抑制最终产品的成品率的恶化。
另外，对本实施方式的传动轴与上述共振频率的关系进行详细叙述。传动轴44是 棒状体，将由压电元件42产生的振动传递给透镜座31。期望传动轴44重量轻且刚性强。 通过使传动轴44轻量化，能够将共振频率设定在高频带。并且，可将用于驱动压电元件42 的开关信号设定在更高的频率。通过提高传动轴44的刚性也能够得到相同的效果。另外， 通过实现传动轴44的轻量化，也能够实现传动轴44的位移的高速化。传动轴44由比重为 2. 1以下的材料构成。更优选传动轴44由比重为2. 1以下且弹性模量为20GPa以上的材 料构成。再优选传动轴44由比重为2. 1以下且弹性模量为30GPa以上的材料构成。如果 指明具体的材料，则传动轴44由玻璃状碳、至少含有石墨的玻璃状碳复合物、含有碳的纤 维强化树脂、或含有玻璃或碳的环氧树脂复合材料构成。由此，能够使共振频率位移到高频 带，提高动作稳定性，也可实现高速驱动。另外，只要共振频率为220KHz以上就足够了，在 本实施方式中为290GHz。第二实施方式参照图19A及图19B对本发明的第二实施方式进行说明。图19A所示的摄像机组 件150与第一实施方式的摄像机组件相对应，将压电元件42设在物体侧这一点与第一实施 方式不同。图19B所示的摄像机组件150与本实施方式的摄像机组件相对应。从图19A与图19B的比较可以明显看出，在本实施方式中，压电元件42固定在透 镜座31上。具体地说，压电元件42固定在透镜座31的支撑板32上。即使是这种情况，也 能够得到与第一实施方式相同的效果。只要将压电元件42固定在支撑板32上即可，从而 可简单地组装摄像机组件150。第三实施方式参照图20至图21B对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式作为第一实 施方式的变形例，在形成于隔壁部22上的开口 0P2上设有红外截止滤光片55。通过遮断近 红外线、红外线之类的非可视光线，能够有效地抑制噪音成分重叠在由图像传感器12所摄 的像上。另外，轴保持部45利用弹簧的弹性力保持传动轴44。即使是这种情况也能够得到 与第一实施方式相同的效果。如图20所示，在本实施方式中，压电元件42及传动轴44的连接体沿着y轴的宽 度Ta是透镜座31沿着y轴的宽度Tb以下。换言之，在设Ta为由压电元件及传动轴构成 的连接体沿y轴的宽度、设Tb为透镜座沿着y轴的宽度时，满足Ta ^ Tb。另外，在图6所 示的透镜座31为最靠近物体侧的状态时，盖50的下表面与压电元件42的上表面间的间隔 Tc是盖50的上表面与透镜座31的上表面间的间隔Td以下。换言之，在设Tc为盖的下表 面与压电元件42的上表面间的间隔、设Td为盖的上表面与透镜座31的上表面间的间隔 时，满足Tc ^ Td0通过如此设定，能够有效地使摄像机组件150薄型化。另外，通过轴保持部45与 平板部32a之间的抵接，能够限制透镜座31的物体侧的位置。另外，通过轴保持部45与平 板部32b之间的抵接，能够限制透镜座31的图像传感器侧的位置。通过适当地设定轴保持 部45的位置，在没有隔壁部22的情况下也能够设定为不与图像传感器12抵接。另外，通 过将与透镜单元31连接或一体化的平板部32、传动轴44及压电元件42的上端与下端配置 在透镜座31的上端与下端之间，换言之，通过在透镜的光轴方向，在透镜单元31的全长范 围内配置传动轴44及压电元件42，可降低摄像机组件的高度，从而能够实现小型化。
另外，在盖50上没有形成可接受透镜座31的开口 OPl的情况下，上述间隔Td相 当于盖50的下表面与透镜座31的上表面间的间隔。图21A及图21B是表示由轴保持部45保持传动轴44的状态的模式图。轴保持部 45具有接受传动轴44的轴承部。轴保持部45通过利用后述的加力机构对轴承部所接受的 传动轴44加力而保持。如图21A所示，轴保持部45在形成于平板部48上的开口内具有压板(推压构 件)49(49a、49b)及弹簧(加力构件、弹性构件)47。根据弹簧47的弹性力将传动轴44夹 在压板49a与压板49b之间，从而传动轴44与轴保持部45成为摩擦配合状态。另外，弹簧 47的具体的结构是任意的，也可以采用板簧、橡胶等其他弹性构件。如图21B所示，压板49a是俯视形状为 < 字状的构件。压板49a利用两点与传动 轴44抵接。压板49a最好由金属构成。由此，通过传动轴44与压板49a间的摩擦，能够有 效地抑制由压板49a产生灰尘。压板49b具有与压板49a相同的结构。在压板49a与传动 轴44之间形成有空间0P6。在压板49b与传动轴44间形成有空间0P5。另外，对在本实施 方式中所示的轴保持部的结构及摄像机组件的小型化的想法当然可适用于将压电元件设 在像侧的第一实施方式。本发明的技术范围没有限定于上述实施方式。各实施方式可相互组合。透镜单元 30的具体用途是任意的。摄像机组件150的具体用途是任意的。透镜单元30及摄像机组 件150的具体的组装方法是任意的。透镜单元30、摄像机组件150所包含的构件的具体的 材料等可适当选择。移动对象物没有限制于透镜座，也可以是光间等其他部件。也就是说， 移动对象物是任意的，不限于透镜等光学部件，也可以是其他种类的部件。驱动装置的具体 用途是任意的，可组装在摄像机组件以外的其他装置上。产业上的可利用性如下。本发明例如能够应用于在主体装置上组装的驱动装置。符号说明150-摄像机组件，10-柔性电路板，11-连接器，12-图像传感器，20-机箱，22-隔 壁，24-导轨，25-接受部，26-槽，27-突片，29-隔壁，30-透镜单元，31-透镜座，31a-平坦 面，32-支撑板，33-传动轴，35-导轨接受部，42-压电元件，43-电极，44-传动轴，45-轴保 持部，46-凸缘，50-盖，51-顶板，52-侧板，53-薄壁部，55-螺钉，80-控制器，81-脉冲生成 电路，82-振动源，L1-L4-透镜，OH-螺纹孔，0P1-0P3-开口，SPl-下部空间，SP2-上部空 间。
权利要求
1.一种驱动装置，其特征在于，具备根据驱动电压而伸缩的压电元件； 接受由上述压电元件产生的振动的驱动轴；以上述驱动轴能够沿上述驱动轴的长度方向滑动的状态保持上述驱动轴的固定侧构 件；以及根据上述压电元件的驱动，与上述压电元件及上述驱动轴一起相对于上述固定侧构件 位移的移动对象物，上述压电元件及上述驱动轴在上述压电元件从上述固定侧构件分隔的状态下，根据上 述压电元件的驱动而向上述移动对象物的移动方向与上述移动对象物同步地移动。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，上述压电元件及上述驱动轴没有向上述移动对象物的移动方向侧比上述移动对象物 突出。
3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于， 上述固定侧构件具备保持上述驱动轴的轴保持部；以及 固定有上述轴保持部的主体部。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于， 上述轴保持部能够相对于上述主体部装卸。
5.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于， 上述主体部是封装上述移动对象物的管壳。
6.根据权利要求4或5所述的驱动装置，其特征在于， 上述轴保持部与上述主体部通过结构上的嵌合互相结合。
7.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于， 上述轴保持部与上述主体部一体地成形。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的驱动装置，其特征在于， 上述移动对象物具有至少一个固定支撑上述驱动轴的支撑部。
9.根据权利要求1 7中任一项所述的驱动装置，其特征在于， 上述移动对象物具有多个固定支撑上述驱动轴的支撑部。
10.根据权利要求9所述的驱动装置，其特征在于， 上述轴保持部配置在多个上述支撑部之间。
11.根据权利要求10所述的驱动装置，其特征在于，通过上述支撑部与上述轴保持部的抵接，限制上述移动对象物的移动范围。
12.根据权利要求1 11中任一项所述的驱动装置，其特征在于， 上述驱动轴由比重为2. 1以下的材料构成。
13.根据权利要求1 11中任一项所述的驱动装置，其特征在于， 上述驱动轴由比重为2. 1以下且弹性模量为20GPa以上的材料构成。
14.根据权利要求1 11中任一项所述的驱动装置，其特征在于，上述驱动轴由从玻璃状碳、至少含有石墨的玻璃状碳复合物、含有碳的纤维强化树脂 以及含有玻璃或碳的环氧树脂复合材料的组中选择的至少一种材料构成。
15.根据权利要求1 14中任一项所述的驱动装置，其特征在于， 上述压电元件及上述驱动轴互相连接。
16.根据权利要求1 14中任一项所述的驱动装置，其特征在于， 上述移动对象物是保持了透镜的透镜保持体。
17.一种图像获取装置，其特征在于， 具备权利要求16所述的驱动装置；以及 对通过上述透镜输入的像进行摄像的摄像机构。
18.一种电子设备，其特征在于， 具备权利要求17所述的图像获取装置。
19.一种驱动装置，其特征在于， 具备固定侧构件；压电元件；接受由上述压电元件产生的振动的驱动轴；以及固定有上述压电元件及上述驱动轴的至少一方，并根据上述压电元件的驱动而位移的 移动对象物，上述驱动轴以能够沿着该驱动轴的长度方向滑动的状态与上述固定侧构件配合， 上述压电元件及上述驱动轴根据上述压电元件的驱动而相对于上述固定侧构件位移， 上述移动对象物与上述压电元件及上述驱动轴一起相对于上述固定侧构件位移。
全文摘要
本发明实现减少对固定侧构件的共振的担心、可简单地设定施加在压电元件上的驱动波形的频率的驱动装置。该驱动装置具备根据驱动电压而伸缩的压电元件(42)；接受由压电元件(42)产生的振动的传动轴(44)；以传动轴(44)能够沿传动轴(44)的长度方向滑动的状态保持传动轴(44)的固定侧构件；根据压电元件(42)的驱动，与压电元件(42)及传动轴(44)一起相对于固定侧构件位移的透镜座(31)，压电元件(42)及传动轴(44)在压电元件(42)从固定侧构件分隔的状态下，根据压电元件(42)的驱动而向透镜座(31)的移动方向与透镜座(31)同步地移动。通过采用该结构，不考虑固定侧构件的共振，能简单地设定施加在压电元件(42)上的驱动波形的频率。
文档编号H04N5/225GK102105829SQ20098012867
公开日2011年6月22日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年7月25日
发明者信太郁夫, 川村等, 田口圭佑, 莲田大, 谷学, 青木进 申请人:日立麦克赛尔株式会社