JP2008211864A - 駆動装置、撮像ユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立て誤差の発生を防止することが可能な技術を提供する。
【解決手段】可動部７を駆動させる駆動装置は、固定部５ａと移動部５ｂとを有する駆動部５と、駆動部５から与えられる駆動変位に応じて可動部７に変位を伝達する変位伝達部６とを備え、変位伝達部６と当該変位伝達部６に結合された移動部５ｂとは、一体的に成型される。
【選択図】図３

Description

本発明は、被駆動体を移動させる駆動機構に関する。

近年、マイクロカメラユニット（Micro Camera Unit：ＭＣＵ）を搭載することによって、撮影機能が付加された小型の電子機器（例えば携帯電話）が急速に普及している。これに伴い、ＭＣＵ向けのＡＦ機構またはズーム機構に用いられる駆動装置の小型化が進んでいる。

駆動装置の小型化を実現するために、半導体の微細加工技術を駆使して作製されたＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)を用いた駆動装置が存在する。例えば、非特許文献１においては、高分子樹脂（ポリマー）ＭＥＭＳの応用例として、ＰＤＭＳ(Polydimethylsiloxane)で構成された被駆動体（ここではレンズ）を垂直方向に駆動させる駆動装置が提案されている。

倉林活夫 "MEMSアプリケーション(4) 「ポリマーMEMS」をSi上に形成 柔軟・透明を生かしバイオ・光へ" NIKKEI MICRODEVICES 2005年5月 No.239 P71-76

このような駆動装置を構成する部品は、２０点程度存在し、各部品を接合している部分も同程度存在する。このため、駆動装置の小型化が進むにつれて、これらの接合を精度良く行うことは困難となり、組み立て誤差が発生するという問題がある。

そこで、本発明は、組み立て誤差の発生を防止することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、被駆動体を駆動せさる駆動装置であって、駆動部と、前記駆動部から与えられる駆動変位に応じて、前記被駆動体に変位を伝達する変位伝達部とを備え、前記駆動部は、前記変位伝達部に結合された移動部と、前記移動部に対向して配置される固定部とを有し、前記変位伝達部と前記移動部とは、一体的に成型されることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る駆動装置において、前記被駆動体と前記変位伝達部と前記移動部とは、一体的に成型されることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る駆動装置において、前記変位伝達部に結合された弾性部材を有し、前記弾性部材によって前記変位伝達部を弾性的に支持する支持部をさらに備え、前記変位伝達部は、前記支持部との結合部位を支点としつつ前記弾性部材の弾性力に抗して傾動する長尺部を有し、前記長尺部の傾動による梃子作用によって前記駆動変位が拡大され、前記被駆動体は、当該拡大された変位によって移動されることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記駆動部と前記被駆動体とは、前記長尺部の一端側の第１部位と、他端側の第２部位とにそれぞれ連結されており、前記結合部位は前記長尺部の前記第１部位と前記第２部位との間で、かつ前記第１部位寄りに設定されていることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る駆動装置において、それぞれが前記駆動部と前記変位伝達部とを有する単位駆動機構を複数組備え、単一の被駆動体の複数箇所に前記複数の単位駆動機構の長尺部がそれぞれ結合されることにより、前記単一の被駆動体が前記複数の単位駆動機構の並列的な協働によって移動可能とされていることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、被駆動体を駆動させる駆動装置であって、前記被駆動体の外周側に配置されたフレーム材と、前記被駆動体と前記フレーム材とを連結する連結部材と、前記フレーム材に結合された駆動部と、固定点と前記フレーム材との間に介挿された弾性部材とを有してなる単位駆動機構を１つ以上備え、前記駆動部は、前記フレーム材に結合される移動櫛歯電極と、前記移動櫛歯電極に交互配置される固定櫛歯電極とを有し、前記フレーム材と前記移動櫛歯電極とは、一体的に成型されることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る駆動装置において、前記被駆動体と前記連結部材と前記フレーム材と前記移動櫛歯電極とは、一体的に成型されることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明に係る駆動装置において、前記被駆動体と前記連結部材と前記フレーム材と前記移動櫛歯電極と前記弾性部材とは、一体的に成型されることを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項６から請求項８のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記駆動部から与えられる駆動変位が、前記弾性部材との結合部位を支点とした前記フレーム材の梃子作用によって、前記弾性部材の弾性変形に抗しつつ前記フレーム材および前記連結部材を介して前記被駆動体の変位へと拡大されることを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、請求項６から請求項９のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記弾性部材は、前記駆動部から駆動変位が与えられたときに弾性的なねじり変形を生じることを特徴とする。

また、請求項１１の発明は、請求項６から請求項１０のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記連結部材は、前記駆動部から駆動変位が与えられたときに弾性的な曲げ変形を生じることを特徴とする。

また、請求項１２の発明は、請求項１から請求項１１のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記駆動部は、静電アクチュエータであることを特徴とする。

また、請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記被駆動体は、透過性を有する部材によって構成されることを特徴とする。

また、請求項１４の発明は、請求項１から請求項１３のいずれかの発明に係る駆動装置において、前記被駆動体はレンズであることを特徴とする。

また、請求項１５の発明は、撮像ユニットであって、請求項１４の発明に係る駆動装置と撮影光学系から入射される被写体像が結像される撮像素子とを備えることを特徴とする。

また、請求項１６の発明は、請求項１５の発明に係る撮像ユニットにおいて、前記駆動装置の前記駆動部は、撮影光学系とともに単一のハウジングの内部空間に配置されることを特徴とする。

また、請求項１７の発明は、撮像装置であって、請求項１５または請求項１６の発明に係る撮像ユニットを備えることを特徴とする。

請求項１から請求項５に記載の発明によれば、変位伝達部と当該変位伝達部に結合された移動部とは、一体的に成型されるので、組み立て誤差の発生を防止することが可能となる。

また、請求項６から請求項１７に記載の発明によれば、フレーム材と当該フレーム材に結合される移動櫛歯電極とは、一体的に成型されるので、組み立て誤差の発生を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

＜１．実施形態＞
＜１−１．静電アクチュエータについて＞
図１は、静電作用を利用したアクチュエータ（静電アクチュエータ）の構成および動作の第１の状況を示す図である。図１（ａ）は、静電アクチュエータの上面図であり、図１（ｂ）は、静電アクチュエータの側面図である。

また図２は、静電アクチュエータの構成および動作の第２の状況を示す図である。図２（ａ）は、静電アクチュエータの上面図である。また、図２（ｂ）は、静電アクチュエータの側面図であり、図２（ｃ）は、電圧印加時の静電アクチュエータの側面図である。

本実施形態では、駆動装置の駆動部に静電アクチュエータを採用するが、静電アクチュエータは、図１（ａ）に示されるように、櫛歯部分が互い違いに配置（交互配置）された、第１の櫛歯電極１０１と第２の櫛歯電極１０２とによって構成され、２つの櫛歯電極間に印加される電圧によって生じる静電気力を駆動源とする。このような静電アクチュエータは、２つの櫛歯電極の相対的な位置に応じて異なる方向の力を発生させる。なお、図中にＸＹＺ直角座標系が記入されているが、Ｘ軸方向は第１の櫛歯電極１０１の各歯が伸びる方向に相当し、Ｙ軸方向は２つの櫛歯電極１０１，１０２の歯間溝に沿った方向に相当し、Ｚ軸方向は第１の櫛歯電極１０１の各歯が並ぶ方向に相当する。

例えば、図１（ｂ）に示されるように、固定された第１の櫛歯電極（「固定櫛部」または「固定部」とも称する）１０１と移動可能な第２の櫛歯電極（「移動櫛部」または「移動部」とも称する）１０２との櫛歯面が互いにＹ軸方向にズレなく配置されている状態の移動櫛部１０２の動きについて説明する。この状態において、スイッチＳＷが接続され２つの櫛歯電極間に電圧が印加されると、固定櫛部１０１と移動櫛部１０２との間にはＸ方向の引力が発生する。Ｘ方向に伸びる弾性材で形成された支持部材１０３ａを介して、固定材１０４に接続された移動櫛部１０２は、この引力によって＋Ｘ方向に移動する。そして、スイッチＳＷが切断されると、固定櫛部１０１と移動櫛部１０２との間に発生していた引力は消滅し、支持部材１０３ａの弾性力によって移動櫛部１０２は、−Ｘ方向に復帰する。このように互いの櫛歯面がＹ軸方向にズレなく配置されている状態においては、櫛歯電極間に印加する電圧を制御することによって、移動櫛部１０２を、矢印ＨＹａに示すようにＸ方向に移動させることができる。

次に、図１（ｂ）のように櫛歯面がＹ軸方向にズレなく配置された状態ではなく、図２（ｂ）に示すように移動櫛部１０２の櫛歯面が固定櫛部１０１の櫛歯面に対して＋Ｙ方向に平行移動された状態（「櫛歯面をズラして配置した状態」とも称する）の移動櫛部１０２の動きについて説明する。ただし、図２における支持部材１０３ｂは、図１の支持部材１０３ａとは異なり、上面図視においても直線状である。この状態において、スイッチＳＷが接続され２つの櫛歯電極間に電圧が印加されると、固定櫛部１０１と移動櫛部１０２との間にはＸ方向の引力およびＹ方向の引力が発生する。これによって、棒状の支持部材１０３ｂを介して固定材１０４に接続された移動櫛部１０２は、＋Ｘ方向の力Ｆｘと−Ｙ方向の力Ｆｙとを受ける。支持部材１０３ｂは曲げ弾性を有しつつも実質的な伸縮弾性は持たない形状または材質で形成されている。このため、移動櫛部１０２は−Ｘ方向には移動しないが、−Ｙ方向の力Ｆｙを受けることによって、支持部材１０３ｂをたわませながら、略−Ｙ方向に移動する（図２（ｃ）参照）。そして、スイッチＳＷが切断されると、固定櫛部１０１と移動櫛部１０２との間に発生していた引力は消滅し、支持部材１０３ｂの曲げ弾性力によって移動櫛部１０２は、略＋Ｙ方向に復帰する。このように２つの櫛歯面がＹ軸方向にズレなく配置された状態から移動櫛部１０２の櫛歯面が固定櫛部１０１の櫛歯面に対して＋Ｙ方向に平行移動した状態においては、櫛歯電極間に印加する電圧を制御することによって、移動櫛部１０２を、矢印ＨＹｂに示すように回転移動（回動）させることができる。

また、印加された電圧によって櫛歯電極間に発生する力は、櫛歯の数に比例して大きくなり、また、印加する電圧の２乗に比例して大きくなる。一方、櫛歯電極間に発生する力は、櫛歯間の距離に反比例し、櫛歯間の距離が大きくなると小さくなる。なお、各櫛歯は、接触による短絡を防止するために、各櫛歯電極間の距離が等しくなるように互いの中立位置に配置される。また、設計時において、各櫛歯に対して剛性を持たせる等の工夫が施される。

＜１−２．駆動装置について＞
＜１−２−１．構成＞
次に、本実施形態に係る駆動装置１について説明する。図３は、本実施形態に係る駆動装置１の機能ブロック図である。

図３に示されるように、駆動装置１は、駆動部５と変位伝達部６と可動部７とを有している。

駆動部５は、変位（「駆動変位」とも称する）を発生させ、当該駆動変位を変位伝達部６に与える機能を有している。本実施形態では、駆動部５として固定部５ａと移動部５ｂとを備える上述の静電アクチュエータを採用し、櫛歯電極間に電圧を印加することによって駆動変位を発生させる。なお、駆動部５に用いる静電アクチュエータにおいては、移動櫛部の櫛歯面と固定櫛部の櫛歯面とを互いにズラして配置するものとする。

変位伝達部６は、変位拡大機構８を有し、駆動部５より与えられた駆動変位を大きく（拡大）した出力変位を生成し、当該出力変位を可動部７に伝達する機能を有している。

可動部７は、上記の出力変位に応じて所定方向に移動される。なお、本実施形態における可動部７には、被駆動体としてレンズが採用される。

このような各機能部を有する駆動装置１においては、図３の破線ＨＬで囲まれる領域に存在する移動部５ｂと変位伝達部６と可動部（被駆動体）７とは一体的に成型される。詳細は、後述する。

次に、上記各機能部を備える駆動装置１の具体的構成について説明する。図４は、駆動装置１の上面図である。図５は、図４のＡ方向からみた場合の駆動前の初期状態における駆動装置１の側面図である。

図４に示すように、駆動装置１は、可動部７の外周に沿って可動部７から離隔配置された略矩形のフレーム構造ＦＲを有している。このフレーム構造ＦＲは半割されており、そのうちの１つ（図中の上半部）に相当する第１のフレーム１１と他の１つ（図中の下半部）に相当する第２のフレーム２１とが可動部７の対称線Ｃ−Ｃに関して対称的に配置されている。駆動装置１はまた、このフレーム構造ＦＲを介して可動部７を駆動するための駆動部５として４つの静電アクチュエータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有している。各静電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄは、固定櫛部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄと、それら固定櫛部１０１ａ〜１０１ｄにそれぞれ対向する移動櫛部１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄとをそれぞれ有し、各櫛歯電極間に印加される電圧に応じた駆動変位をそれぞれ発生させる。

フレーム構造ＦＲは図３の変位伝達部６の要素となっているが、以下では、第１のフレーム１１の構造および機能について詳述する。第２のフレーム２１も第１のフレーム１１と同様の構造および機能を有している。

第１のフレーム１１は、横辺部１１Ｌと、この横辺の両側に連続する一対の縦辺部１１Ｈとによって形成されている。また、第１のフレーム１１は、一端がそれぞれ固定された第１の支持部材１３ａと第２の支持部材１３ｂとによって、一対の縦辺１１Ｈのそれぞれの中点よりも対称線Ｃ−Ｃ寄りの部位が支持されている。

第１の支持部材１３ａおよび第２の支持部材１３ｂは第１のフレーム１１と一体形成され、第１のフレーム１１に比べて細く（或いは厚さを薄く）設計されている。これによって、これらの支持部材１３ａ，１３ｂは、第１のフレーム１１に比べて弾性的にねじり変形し易い弾性部材として形成される。

また、第１のフレーム１１の両端には、それぞれ静電アクチュエータ１０ａ，１０ｂが接続され、各静電アクチュエータ１０ａ，１０ｂからの駆動変位が第１のフレーム１１に与えられる。各静電アクチュエータ１０ａ，１０ｂのそれぞれの櫛歯電極の歯間溝が図４のＹ方向に沿って伸びていることにより、図２（ａ）と同様の原理によって、各静電アクチュエータ１０ａ，１０ｂは縦辺１１ＨをＹ方向に駆動することができる。

第１のフレーム１１において、静電アクチュエータ１０ａの接続端ＰＦａを始点として、第１の支持部材１３ａによる支持点（「結合部位」とも称する）ＢＰａを介して延びる第１の長尺部１２ａは第１のフレーム１１の縦辺部１１Ｈのひとつに相当し、第１のフレーム１１の変位拡大機構８（図３）の要素となっている。具体的には、図５に示されるように第１の長尺部１２ａは、支持点ＢＰａを支点として、ＸＹ平面内を傾動可能に構成され、また、支持点ＢＰａは、第１の長尺部１２ａの中点と第１の長尺部１２ａの一端ＰＦａとの間に設けられている。このため、第１の長尺部１２ａは、いわゆる梃子の原理を利用して、第１の長尺部１２ａの一端（接続端ＰＦａ）に与えられる駆動変位を第１の長尺部１２ａの他端ＰＥａにおいて拡大して出力することが可能となる。なお、詳細は後述する。

また、第１のフレーム１１において、静電アクチュエータ１０ｂの接続端ＰＦｂを始点として、第２の支持部材１３ｂによる支持点（結合部位）ＢＰｂを介して延びる第２の長尺部１２ｂも第１のフレーム１１の縦辺部１１Ｈの他のひとつに相当し、第１のフレーム１１と同様に第１のフレーム１１の変位拡大機構８（図３）の要素となっている。

また、第１のフレーム１１の横辺部１１Ｌの略中心は、第１の連結部材１４によって可動部７と連結されている。第１の連結部材１４は、曲げ弾性を持つ材質で形成されるとともに、第１のフレーム１１に比べて細く（或いは厚さを薄く）設計されている。このような相対的なサイズ選択によって第１の連結部材１４は、第１のフレーム１１に比べて弾性変形し易くなっている。また、第１のフレーム１１と第１の連結部材１４と支持部材１０３ａ，１０３ｂとは、駆動部５より与えられた駆動変位を可動部７に伝える変位伝達部６として機能している。

第２のフレーム２１は、上述の第１のフレーム１１と同様の構成を有し、変位拡大機構８の要素となっている。簡単には、第２のフレーム２１は、第３の支持部材１３ｃと第４の支持部材１３ｄとによって支持されている。また、第２のフレーム２１の両端には、静電アクチュエータ１０ｃ，１０ｄがそれぞれ接続されている。そして、第２のフレーム２１は、支持点（結合部位）ＢＰｃと支持点（結合部位）ＢＰｄとをそれぞれ支点とする第３の長尺部１２ｃと第４の長尺部１２ｄとを有している。これらの長尺部１２ｃ，１２ｄは、ＸＹ平面内を傾動可能な変位拡大機構８の要素となっている。

また、第２のフレーム２１は、第２の連結部材１５によって可動部７と連結されている。第２の連結部材１５は、第２のフレーム２１に比べて細く（或いは厚さを薄く）設計されており、第２のフレーム２１に比べて弾性変形し易くなっている。そして、上記第１の連結部材１４と当該第２の連結部材１５とは、互いに対向する位置（対称位置）において可動部７を保持するように構成されている。

以上のように、可動部７の対称線Ｃ−Ｃを境界とする上半部と下半部とは対称的な構成となっており、それぞれが単位駆動機構となっている。この実施形態では２つの単位駆動機構を可動部７に関して対称配置していることになるが、可動部７を移動させる機能そのものはそれぞれのひとつの単位駆動機構が有している。また、駆動装置１では、４つの静電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄのうち、２つの単位駆動機構の相互間で互いに対応する静電アクチュエータは互いに隣接して配置されている（詳細には、図４における静電アクチュエータ１０ａと静電アクチュエータ１０ｃおよび静電アクチュエータ１０ｂと静電アクチュエータ１０ｄ）。これによれば、駆動部５のコンパクト化が可能となる。

また、駆動装置１の２つの単位駆動機構と可動部７とは、半導体の集積回路作成技術であるマイクロマシニング（Micromachining）技術を用いて製作される。マイクロマシニング技術は、微細な３次元構造体を精密に加工することが可能な技術であり、微細な部品を組み立てられた状態で一括形成することができる。

本実施形態では、２つの単位駆動機構のうち固定櫛部１０１ａ〜１０１ｄを除いた部位（「動作部」とも称する）９と可動部７とは一体的に成型される。図６は、動作部９および可動部７の製作工程を示す図である。図７は、一体的に成型された動作部９（詳細には、移動櫛部１０２ａ〜１０２ｄ、第１のフレーム１１、第２のフレーム１２、支持部材１３ａ〜１３ｄおよび連結部材１４，１５）と可動部７とを示す図である。

具体的な製作工程としては、まず、マイクロマシニング技術を用いて、珪素（Ｓｉ）、ガラス状カーボンまたはＳＵＳ材等の材料が加工され、可動部７および動作部９についての型（「インプリント型」とも称する）ＫＩが製作される（図６（ａ）参照）。なお、図６においては、図示簡単化のために可動部７についてのインプリント型ＫＩのみを示しているが、動作部９についてのインプリント型もマイクロマシニング技術によって可動部７と一体的に製作される。

次に、インプリント型を用いたインプリント法によって、動作部９および可動部７が一体的に成型される。具体的には、図６（ｂ）に示すように、インプリント型を加熱しながら成型材料ＳＤをインプリント型に加圧（型押し）することによって、動作部９および可動部７（図６（ｂ）では可動部７）を一体的に成型する。

そして、成型された動作部９および可動部７は、冷却されてインプリント型から解放される（図６（ｃ）参照）。

このような製作工程を経てることによって、図７の斜線ハッチングで示される動作部９と可動部７とは、一体的に製作（成型）される。なお、本実施形態では、被駆動体がレンズであることから、成型材料ＳＤとしては、透過性を有し光学機能を持たせることが可能な材料が採用される。より詳細には、ＰＤＭＳまたはメタクリル系樹脂（polymethyl methacrylate：ＰＭＭＡ）等が、成型材料ＳＤとして採用される。

また、動作部９における移動櫛部１０２ａ〜１０２ｄと、上記の手法と同様の手法により別途製作された静電アクチュエータの固定櫛部１０１ａ〜１０１ｄとは、スパッタリング法または蒸着法等によってその表面に導電性のある金属等の薄膜が形成され、通電可能な状態に加工される。そして、固定櫛部１０１ａ〜１０１ｄ側または移動櫛部１０２ａ〜１０２ｄ側のいずれか一方側が接地され、他方側に電圧が印加される。

以上のように、駆動装置１の動作部９と可動部７とは一体的に成型されるので、動作部９および可動部７を部品から組み立てた場合に発生する組み立て誤差を防止することが可能となる。また、動作部９および可動部７の組み立て工程を省略することが可能となるので、製作過程におけるコストダウンを図ることができる。

＜１−２−２．動作＞
次に、上述の構成を有する駆動装置１の動作について説明する。図８は、図４のＡ方向からみた場合の駆動状態における駆動装置１の側面図である。図９は、駆動装置１の初期状態と駆動状態とを示す図である。

図５に示される駆動前の初期状態において、静電アクチュエータ１０ａからの−Ｙ方向の力Ｆａｙが第１の長尺部１２ａの一端ＰＦａ側に加えられると、第１の長尺部１２ａは、弾性変形可能な第１の支持部材１３ａにねじれを発生させながら、支持部材１３ａの弾性力に抗して支持点ＢＰａを中心にＸＹ面内で回転（回動）する。端的に言えば、第１の長尺部１２ａの一端ＰＦａは−Ｙ方向に変位し、第１の長尺部１２ａの他端ＰＥａは＋Ｙ方向に変位する。

このとき、静電アクチュエータ１０ａによって第１の長尺部１２ａの一端ＰＦａ側に与えられた駆動変位は、梃子の原理を利用した変位拡大機構８によって拡大（増大）されて、第１の長尺部１２ａの他端ＰＥａ側に出力される。すなわち、第１の長尺部１２ａの他端ＰＥａ側に出力される変位（出力変位）は、駆動変位よりも大きくなる。

また同様に、静電アクチュエータ１０ｃからの−Ｙ方向の力Ｆｃｙが第３の長尺部１２ｃの一端ＰＦｃ側に加えられると、第３の長尺部１２ｃは、弾性変形可能な第３の支持部材１３ｃにねじれを発生させながら、支持点ＢＰｃを中心にして回転する。端的に言えば、第３の長尺部１２ｃの一端ＰＦｃは−Ｙ方向に変位し、第３の長尺部１２ｃの他端ＰＥｃは＋Ｙ方向に変位する。これによって、第３の長尺部１２ｃの他端ＰＥｃ側からは、第３の長尺部１２ｃの一端ＰＦｃに与えられた駆動変位よりも拡大された変位が出力される。

また、図５においては図示されていない第２の長尺部１２ｂおよび第３の長尺部１２ｄも、それぞれ静電アクチュエータ１０ｂ，１０ｄからの力を受けて傾動し、各長尺部１２ｂ，１２ｄの他端ＰＥｂ，ＰＥｄからは、各長尺部１２ｂ，１２ｄの一端ＰＥｂ，ＰＥｄに与えられた駆動変位よりも拡大された変位が出力される。

そして、第１のフレーム１１における２つの長尺部１２ａ，１２ｂの各他端ＰＥａ，ＰＥｂにおいて生じた出力変位は、第１の連結部材１４を介して可動部７に伝達されるとともに、第２のフレーム２１における２つの長尺部１２ｃ，１２ｄの各他端ＰＥｃ，ＰＥｄ側において生じた出力変位は、第２の連結部材１５を介して可動部７に伝達される。可動部７は、出力変位の増加にともなって、図８に示されるように＋Ｙ方向へと移動する。

このとき、第１の連結部材１４および第２の連結部材１５は、可動部７の＋Ｙ方向への移動にともなって、弾性変形しながら可動部７を保持する。これによって、駆動装置１の円滑な動作が可能となる。

具体的には、上述のように各長尺部１２ａ〜１２ｄは、駆動の際には各支持点ＢＰａ〜ＢＰｄを中心にした回転移動を行う。このため、各長尺部１２ａ〜１２ｄの他端ＰＥａ〜ＰＥｄにおいて発生する出力変位は、Ｘ方向の変位ＱＸとＹ方向の変位ＱＹとを含んだものとなる。

例えば、図９に示される駆動状態において、第１の長尺部１２ａと第２の長尺部１２ｂとによって発生する出力変位（第１の出力変位）は、矢印ＡＲ１のように表される。当該第１の出力変位は、−Ｘ方向の変位ＱＸ１と＋Ｙ方向の変位ＱＹ１とによって表すことができる。また、図９に示される駆動状態において、第３の長尺部１２ｃと第４の長尺部１２ｄとによって発生する出力変位（第２の出力変位）は、矢印ＡＲ２のように表される。当該第２の出力変位は、＋Ｘ方向の変位ＱＸ２と−Ｙ方向の変位ＱＹ２とによって表すことができる。

このように、第１のフレーム１１における第１の出力変位と、第２のフレーム２１における第２の出力変位とは、それぞれ−Ｘ方向の変位ＱＸ１と＋Ｘ方向の変位ＱＸ２とを有している。このため、図９の駆動状態においては、第１の長尺部１２ａの他端ＰＥａと第３の長尺部１２ｃの他端ＰＥｃとの間の距離は、図５の初期状態における距離と比較して短くなる。したがって、上述のような変位拡大機構８を用いた駆動装置１においては、第１の連結部材１４と第２の連結部材１５とをフレームに比べて弾性変形し易く設計し、動作の際に２つの連結部材を弾性変形させる（ここでは曲げ変形を生じさせる）ことによって、駆動によって生じるＸ方向の変位を吸収し、駆動装置１における２つの単位駆動機構の並列的な協働による動作を円滑にしている。

また、上記のように駆動装置１では、第１の連結部材１４と第２の連結部材１５とが、互いに対向する位置において可動部７を狭持している。これによれば、第１の連結部材１４から可動部７に加えられる−Ｘ方向の力Ｆ１４と第２の連結部材１５から可動部７に加えられる＋Ｘ方向の力Ｆ１５とを同一直線上において互いに向き合う方向から可動部７に加えることが可能になる（図４参照）。したがって、動作中の第１の連結部材１４からの力Ｆ１４と第２の連結部材１５からの力Ｆ１５とによって可動部７のバランス（均衡）を乱すことなく、可動部７の姿勢を保ったまま（維持したまま）で可動部７をＹ方向へとＸ軸に平行に移動させることができる。

上述のように、出力変位の増加にともなって＋Ｙ方向へと移動する可動部７は、各静電アクチュエータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄからの力と、各長尺部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの傾動によって生じる各支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄのねじれの復元力とが釣り合う位置において停止する。例えば、櫛歯電極間への電圧の印加を停止すると、ねじれを生じていた各支持部材１３ａ〜１３ｄの復元力によって、可動部７は元の位置に復帰する。したがって、本実施形態では、静電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄにおいて発生する力は、櫛歯電極間へ印加する電圧の２乗に比例して大きくなることから、駆動装置１では、印加する電圧を制御することによって、可動部７の変位（移動量）を調整することが可能となる。

以上のように、駆動装置１は、静電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄからの駆動変位を拡大して、可動部７をＹ方向へとＸ軸と平行に移動させることができる。これによれば、駆動部５の駆動変位が小さい場合も、可動部７において十分な移動量を確保することが可能となる。また、駆動部５として静電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄを用いることによれば、駆動部５にステッピングモータ等を用いる場合に比べて、駆動部５のための固有空間を確保する必要がないため、駆動装置１を小型化することが可能となる。

また、本実施形態では、連結部材１４，１５を結ぶ方向を上下方向としたとき、複数の単位駆動機構を上下対称配置し、さらに各単位駆動機構を連結部材１４，１５とフレーム１１，１２との結合点に関して左右対称な構造とすることによって、同じ電圧をそれぞれの静電アクチュエータ１０ａ〜１０ｄに与えることにより、可動部７の姿勢を変化させずに可動部７を移動させることができる。

＜２．適用例＞
次に、上記の実施形態の駆動装置１の適用例ついて説明する。

駆動装置１の適用例としては上記駆動装置１をＡＦ機構に採用した撮像ユニットがあり、また、その撮像ユニットを設けた撮像装置の一種としての折りたたみ式携帯電話がある。図１０は、撮像ユニット３０Ａを示す図である。図１１は、撮像ユニット３０Ａを備える折りたたみ式携帯電話を示す図である。

図１０に示されるように、撮像ユニット３０Ａは、パッケージ（箱体：ハウジング）３５と保護ガラス３６とを有している。パッケージ３５と保護ガラス３６とは、密封空間を形成し、撮像ユニット３０Ａは、当該密封空間（内部空間）において撮像素子３１と撮影光学系としてのズームレンズ３２を被駆動体とする駆動装置１と固定レンズ３７とを備えている。

撮像素子（例えばＣＣＤ）３１は、Ｒ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の原色透過フィルターがピクセル単位に市松状に配列(ベイヤー配列)されたエリアセンサとして構成され、被写体像に係る画像信号（画像）を取得する撮像手段として機能する。また、撮像素子３１は、パッケージ３５内の保護ガラスから入射される被写体像が結像される位置に配置される。本実施形態では、図１０に示すように、パッケージ３５を構成する面のうち、保護ガラス３６に対向する面に配置される。

ズームレンズ３２を被駆動体とする駆動装置１は、密封空間内において保護ガラス３６と固定レンズ３７との間に存在する固設部３３に据え付けられる。ズームレンズ３２は、駆動装置１の動作によって、両矢印ＨＷのように光軸Ｌ方向に移動される。

このような構成を有する撮像ユニット３０Ａにおいては、櫛歯電極間へ印加する電圧を制御することによって、ズームレンズ３２を光軸Ｌ方向に移動させて、焦点調整が行われる。

また、パッケージ３５と保護ガラス３６とによって形成される空間へのゴミの侵入を防止するために、撮像ユニット３０Ａの組み立ては、例えばクリーンルーム（或いはクリーンベンチ）において行われる。さらに、撮像ユニット３０Ａは、密封空間を形成することによって、駆動装置１の駆動部５に用いられる静電アクチュエータへのゴミの侵入を防ぎ、静電アクチュエータを保護している。また、撮像ユニット３０Ａでは、密封空間を形成することによって空気の対流がなくなるため、駆動装置１に対する負荷のばらつきを低減することができる。

以上のように、撮像ユニット３０Ａにおいては、駆動装置１の駆動部５は撮影光学系とともにパッケージ３５と保護ガラス３６との内部空間に配置されるため、駆動部５のための固有空間を確保する必要がなく、撮像ユニット３０Ａを小型化することが可能となる。

また、撮像ユニット３０Ａは、マイクロカメラユニット（ＭＣＵ）として、図１１に示される携帯電話７０等の小型電子機器（撮像装置）に搭載される。携帯電話７０は、カメラレンズ部７１と外部表示部７２と撮影用ライト７３とを備えている。撮像ユニット３０Ａは、カメラレンズ部７１から導かれる被写体像を取得可能なように携帯電話７０に内蔵されている。

このように、小型化が可能な駆動装置１は、例えば、ＭＣＵ内の部品（ここでは撮影光学系におけるレンズ）を駆動させる駆動装置として採用され、ＭＣＵのさらなる小型化を可能にする。

＜３．変形例＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は、上記に説明した内容に限定されるものではない。

例えば、上記適用例における撮像ユニット３０Ａにおいて、撮像素子３１の位置を測定する位置センサをさらに備える構成としてもよい。図１２は、位置センサＰＳｅを備える撮像ユニット３０Ｂを示す図である。

具体的には、図１２に示されるように、撮像ユニット３０Ｂの密封空間において、可動部７の位置を測定する位置センサＰＳｅを配置し、当該位置センサＰＳｅから可動部７の位置（測定位置）を取得する。そして、当該位置情報と、印加電圧より換算して取得される可動部７の位置（換算位置）とを比較して、可動部７の現在位置を補正する。詳細には、測定位置と換算位置とが異なっている場合は、測定位置が換算位置と合致するように印加電圧を修正して、可動部７の現在位置を補正するようなフィードバック制御がなされる。

これによれば、駆動装置１の動作精度が悪化する状況においても、適切な焦点調整を行うことが可能となる。なお、位置センサＰＳｅとしては、例えば、測距対象物に照射したレーザの反射光を用いて測距対象物までの距離を測定するセンサを採用することができる。

また、上記実施形態においては、動作部９および可動部７の成型材料ＳＤとして、一律に透過性を有する材料を用いていたがこれに限定されない。具体的には、可動部７の成型材料として透過性を有する材料を使用し、動作部９の成型材料として透過性を有しない材料を使用することによって、動作部９と可動部７とを、一体的に成型してもよい。

静電アクチュエータの構成および動作を示す図である。 静電アクチュエータの構成および動作を示す図である。 実施形態に係る駆動装置の機能ブロック図である。 駆動装置の上面図である。 駆動前の初期状態における駆動装置の側面図である。 動作部および可動部の製作工程を示す図である。 一体的に成型された動作部と可動部とを示す図である。 駆動状態における駆動装置の側面図である。 駆動装置の初期状態と駆動状態とを示す図である。 撮像ユニットを示す図である。 撮像ユニットを備える折りたたみ式携帯電話を示す図である。 位置センサを備える撮像ユニットを示す図である。

符号の説明

１ 駆動装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 静電アクチュエータ
１１ 第１のフレーム
２１ 第２のフレーム
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 長尺部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 支持部材
１４ 第１の連結部材
１５ 第２の連結部材

Claims (17)

1. 被駆動体を駆動せさる駆動装置であって、
   駆動部と、
   前記駆動部から与えられる駆動変位に応じて、前記被駆動体に変位を伝達する変位伝達部と、
   を備え、
   前記駆動部は、
   前記変位伝達部に結合された移動部と、
   前記移動部に対向して配置される固定部と、
   を有し、
   前記変位伝達部と前記移動部とは、一体的に成型されることを特徴とする駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置において、
   前記被駆動体と前記変位伝達部と前記移動部とは、一体的に成型されることを特徴とする駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の駆動装置において、
   前記変位伝達部に結合された弾性部材を有し、前記弾性部材によって前記変位伝達部を弾性的に支持する支持部、
   をさらに備え、
   前記変位伝達部は、
   前記支持部との結合部位を支点としつつ前記弾性部材の弾性力に抗して傾動する長尺部、
   を有し、
   前記長尺部の傾動による梃子作用によって前記駆動変位が拡大され、
   前記被駆動体は、当該拡大された変位によって移動されることを特徴とする駆動装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の駆動装置において、
   前記駆動部と前記被駆動体とは、前記長尺部の一端側の第１部位と、他端側の第２部位とにそれぞれ連結されており、
   前記結合部位は前記長尺部の前記第１部位と前記第２部位との間で、かつ前記第１部位寄りに設定されていることを特徴とする駆動装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の駆動装置において、
   それぞれが前記駆動部と前記変位伝達部とを有する単位駆動機構を複数組備え、
   単一の被駆動体の複数箇所に前記複数の単位駆動機構の長尺部がそれぞれ結合されることにより、前記単一の被駆動体が前記複数の単位駆動機構の並列的な協働によって移動可能とされていることを特徴とする駆動装置。
6. 被駆動体を駆動させる駆動装置であって、
   前記被駆動体の外周側に配置されたフレーム材と、
   前記被駆動体と前記フレーム材とを連結する連結部材と、
   前記フレーム材に結合された駆動部と、
   固定点と前記フレーム材との間に介挿された弾性部材と、
   を有してなる単位駆動機構を１つ以上備え、
   前記駆動部は、
   前記フレーム材に結合される移動櫛歯電極と、
   前記移動櫛歯電極に交互配置される固定櫛歯電極と、
   を有し、
   前記フレーム材と前記移動櫛歯電極とは、一体的に成型されることを特徴とする駆動装置。
7. 請求項６に記載の駆動装置において、
   前記被駆動体と前記連結部材と前記フレーム材と前記移動櫛歯電極とは、一体的に成型されることを特徴とする駆動装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の駆動装置において、
   前記被駆動体と前記連結部材と前記フレーム材と前記移動櫛歯電極と前記弾性部材とは、一体的に成型されることを特徴とする駆動装置。
9. 請求項６から請求項８のいずれかに記載の駆動装置において、
   前記駆動部から与えられる駆動変位が、前記弾性部材との結合部位を支点とした前記フレーム材の梃子作用によって、前記弾性部材の弾性変形に抗しつつ前記フレーム材および前記連結部材を介して前記被駆動体の変位へと拡大されることを特徴とする駆動装置。
10. 請求項６から請求項９のいずれかに記載の駆動装置において、
    前記弾性部材は、前記駆動部から駆動変位が与えられたときに弾性的なねじり変形を生じることを特徴とする駆動装置。
11. 請求項６から請求項１０のいずれかに記載の駆動装置において、
    前記連結部材は、前記駆動部から駆動変位が与えられたときに弾性的な曲げ変形を生じることを特徴とする駆動装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の駆動装置において、
    前記駆動部は、静電アクチュエータであることを特徴とする駆動装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の駆動装置において、
    前記被駆動体は、透過性を有する部材によって構成されることを特徴とする駆動装置。
14. 請求項１から請求項１３のいずれかに記載の駆動装置において、
    前記被駆動体はレンズであることを特徴する駆動装置。
15. 請求項１４に記載の駆動装置と撮影光学系から入射される被写体像が結像される撮像素子とを備える撮像ユニット。
16. 請求項１５に記載の撮像ユニットにおいて、
    前記駆動装置の前記駆動部は、撮影光学系とともに単一のハウジングの内部空間に配置されることを特徴とする撮像ユニット。
17. 請求項１５または請求項１６に記載の撮像ユニットを備える撮像装置。

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