アクチュエータ、および駆動装置
【課題】熱効率の改善によって駆動力の発生における応答性を向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】固定部と、一端が該固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を備えるアクチュエータにおいて、該可動部が、一端が固定部に固設され、且つ上記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて上記一方向に膨張または収縮する駆動部層とを含む複数層が積層されて形成される。そして、該可動部が、上記一端とは反対側の他端近傍に断熱部材を有するようにしている。
【解決手段】固定部と、一端が該固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を備えるアクチュエータにおいて、該可動部が、一端が固定部に固設され、且つ上記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて上記一方向に膨張または収縮する駆動部層とを含む複数層が積層されて形成される。そして、該可動部が、上記一端とは反対側の他端近傍に断熱部材を有するようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、および駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ズーム機能やオートフォーカス（ＡＦ）機能を有するカメラモジュールが搭載された携帯電話機が市販されている。このカメラモジュールでは、光学レンズを移動させるための小型のアクチュエータが必要とされる。そして、カメラモジュールの更なる小型化が指向される中、アクチュエータについても更なる小型化が要求されている。
【０００３】
このアクチュエータについては、熱膨張率の異なる２種類の金属材料を薄膜化して貼り合わせたアクチュエータ（薄膜バイメタルアクチュエータ）や、シリコン（Ｓｉ）や金属などの基板上に薄膜化した形状記憶合金（ＳＭＡ）を形成したアクチュエータ（薄膜形状記憶合金アクチュエータ）などがある（例えば、特許文献１など）。そして、これらのアクチュエータは、熱を付与することで薄板状の可動部が曲がることで駆動力を発生させるタイプのアクチュエータ（熱駆動型のベント型薄膜アクチュエータ）であり、アクチュエータ素子の大幅な薄膜化および小型化が可能であるという点で近年注目されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８１２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記熱駆動型のベント型薄膜アクチュエータについては、被駆動体への熱伝達によって、駆動力を発生させる際の熱効率が低下し、応答性の低下や消費電力の増大を招いていた。特に、カメラモジュールなどに採用することを想定すると、アクチュエータには高い応答性が要求される。このため、熱効率の悪さに起因した応答性の低さが大きな障害となって、熱駆動型のベント型薄膜アクチュエータを、カメラモジュールに適用することができなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱効率の改善によって駆動力の発生における応答性を向上させることができる技術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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、固定部と、一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を備え、前記可動部が、一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層とを含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍に断熱部材を有することを特徴とするアクチュエータである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のアクチュエータであって、前記複数層が、前記駆動部層を加熱する加熱部層を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のアクチュエータであって、前記支持層が、シリコンを用いて構成されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載のアクチュエータであって、前記支持層が、金属材料を用いて構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４の何れかに記載のアクチュエータであって、前記駆動部層が、前記支持層を構成する素材とは熱膨張率が異なる金属材料を用いて構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のアクチュエータであって、前記駆動部層が、形状記憶合金を用いて構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６の何れかに記載のアクチュエータであって、前記断熱部材が、発泡材料を用いて構成されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８の発明は、請求項１から請求項６の何れかに記載のアクチュエータであって、前記断熱部材が、内部に空気層を含む多層膜を用いて構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９の発明は、請求項１から請求項８の何れかに記載のアクチュエータと、前記断熱部材において前記可動部と当接する被駆動体とを備え、前記可動部の前記他端の変位によって前記被駆動体を移動させることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０の発明は、アクチュエータと、被駆動体とを備え、前記アクチュエータが、固定部と、一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を有し、前記可動部が、一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層と、を含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍において断熱部材を介して前記被駆動体に当接することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１から請求項１０の何れに記載の発明によっても、加熱による駆動部層の膨張または収縮に応じて変位する可動部の他端近傍を、断熱部材を介して被駆動体に当接させることで、熱効率の改善によって駆動力の発生における応答性を向上させることができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、加熱部層で発せられた熱が被駆動体側に逃げないため、熱効率の改善が図られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、微細な加工技術が確立されているシリコンを素材として用いることで、微細かつ高精度の支持層の製造が容易となる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、金属材料の圧延などの工程によって薄型の支持層を容易に製造することができる。
【００２１】
請求項５および請求項６の何れに記載の発明によっても、駆動部層と支持層との間における熱膨張の差を利用して、可動部の曲げによる変位を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
＜１．携帯電話機の概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るカメラモジュール４００を搭載した携帯電話機１００の概略構成を例示する模式図である。なお、図１および図１以降の図では方位関係を明確化するために、ＸＹＺの相互に直交する３軸が適宜付されている。
【００２４】
図１(ａ)で示すように、携帯電話機１００は、画像取得再生部２００と本体部３００とを備える。画像取得再生部２００は、カメラモジュール４００や表示ディスプレイ（不図示）を有し、本体部３００は、携帯電話機１００の全体を制御する制御部とテンキーなどの各種ボタン（不図示）とを有する。なお、画像取得再生部２００と本体部３００とが、回動可能なヒンジ部によって連結され、携帯電話機１００が折り畳み可能となっている。
【００２５】
図１(ｂ)は、携帯電話機１００のうちの画像取得再生部２００に着目した断面模式図である。図１(ａ)，(ｂ)で示すように、カメラモジュール４００は、ＸＹ断面のサイズが約５ｍｍ四方であり、厚さ（Ｚ方向の奥行き）が約３ｍｍ程度である小型の撮像装置、すなわち所謂マイクロカメラユニット(ＭＣＵ)となっている。
【００２６】
＜２．カメラモジュールの構成＞
図２は、カメラモジュール４００の構成例を模式的に示す分解斜視図である。図２で示すように、カメラモジュール４００は、撮像素子層１０、撮像センサホルダ層２０、赤外カットフィルタ層３０、第１レンズ層４０、第２レンズ層５０、アクチュエータ層６０、平行バネ下層７０、第３レンズ層８０、平行バネ上層９０、および保護層ＣＢの１０層がこの順番で積層されて形成されている。そして、該１０層に含まれる相互に隣接する各２層の間が、エポキシ樹脂などの樹脂によって接合されており、各層間に樹脂が介在している。また、各層１０〜９０，ＣＢは、±Ｚ方向の面において略同一の矩形状（ここでは、一辺が約５ｍｍの正方形）の外形を有する。なお、後述するが、第３レンズ層８０については、カメラモジュール４００の製造途中で、連結部が図中の太破線で描かれた部分８４ａ，８４ｂで切断され、枠部Ｆ８とレンズ部８１とが分離された状態となる（図４(ｂ)参照）。
【００２７】
＜２−１．各層の構成＞
図３および図４は、撮像素子層１０、撮像センサホルダ層２０、赤外カットフィルタ層３０、第１レンズ層４０、第２レンズ層５０、アクチュエータ層６０、平行バネ下層７０、第３レンズ層８０、平行バネ上層９０、および保護層ＣＢの構成例をそれぞれ示す平面図である。
【００２８】
○撮像素子層１０：
図３(ａ)で示すように、撮像素子層１０は、例えば、ＣＯＭＳセンサまたはＣＣＤセンサなどで形成される撮像素子部１１、その周辺回路、および撮像素子部１１を囲む外周部Ｆ１を備えるチップである。なお、ここでは図示を省略しているが、撮像素子層１０の裏面（−Ｚ側の面）には、撮像素子部１１に対する信号の付与、および撮像素子部１１からの信号の読み出しを行うための配線を接続するための各種端子が設けられる。更に、撮像素子部１１の＋Ｚ側の面は、被写体からの光を受光する面（撮像面）として機能し、外周部Ｆ１が、撮像素子層１０の＋Ｚ側に隣接する撮像センサホルダ層２０に対して接合される。
【００２９】
○撮像センサホルダ層２０：
図３(ｂ)で示すように、撮像センサホルダ層２０は、例えば、樹脂などの素材によって形成され、接合によって取り付けられる撮像素子層１０を保持するチップである。具体的には、撮像センサホルダ層２０の略中央には、断面が略正方形の開口２１がＺ方向に沿って設けられ、該開口２１の断面は＋Ｚ側に行くに従って小さくなる。なお、図３(ｂ)の破線で描かれた四角形は、−Ｚ側の面における開口２１の外縁を示す。更に、撮像センサホルダ層２０の外周部の−Ｚ側の面が隣接する撮像素子層１０と接合され、該外周部の＋Ｚ側の面が隣接する赤外カットフィルタ層３０と接合される。
【００３０】
○赤外カットフィルタ層３０：
図３(ｃ)で示すように、赤外カットフィルタ層３０は、透明基板上に屈折率の異なる透明薄膜が多層化されて構成された赤外線をカットするフィルタのチップである。具体的には、赤外カットフィルタ層３０は、例えば、ガラスまたは透明樹脂で構成される基板の上面に屈折率の異なる多数の透明薄膜をスパッタリングなどで形成したもので、薄膜の厚みおよび屈折率の組合せにより、透過する光の波長帯が制御される。例えば、赤外カットフィルタ層３０としては、６００ｎｍ以上の波長帯の光を遮断するものが好ましい。更に、赤外カットフィルタ層３０の外周部の−Ｚ側の面が隣接する撮像センサホルダ層２０と接合され、該外周部の＋Ｚ側の面が隣接する第１レンズ層４０と接合される。
【００３１】
○第１レンズ層４０：
図３(ｄ)で示すように、第１レンズ層４０は、正のレンズパワーを有する光学レンズからなるレンズ部４１と、該レンズ部４１を囲み且つ該第１レンズ層４０の外周部を構成する枠部Ｆ４とが同一の素材で一体成型されて形成されたチップである。そして、第１レンズ層４０を構成する素材としては、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。なお、レンズ部４１は、第１〜３レンズ層４０，５０，８０による焦点が撮像素子部１１に対応したものとなるように光を屈折させる光学レンズとなっている。更に、枠部Ｆ４の−Ｚ側の面が隣接する赤外カットフィルタ層３０と接合され、該枠部Ｆ４の＋Ｚ側の面が隣接する第２レンズ層５０と接合される。
【００３２】
○第２レンズ層５０：
図３(ｅ)で示すように、第２レンズ層５０は、負のレンズパワーを有する光学レンズからなるレンズ部５１と、該レンズ部５１を囲み且つ該第２レンズ層５０の外周部を構成する枠部Ｆ５とが同一の素材で一体成型されて形成されたチップである。そして、第２レンズ層５０を構成する素材としては、第１レンズ層４０と同様に、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。なお、レンズ部５１は、レンズ部４１と同様に、第１〜３レンズ層４０，５０，８０による焦点が撮像素子部１１に対応したものとなるように光を屈折させる光学レンズとなっている。更に、枠部Ｆ５の−Ｚ側の面が隣接する第１レンズ層４０（具体的には、枠部Ｆ４）と接合され、該枠部Ｆ５の＋Ｚ側の面が隣接するアクチュエータ層６０と接合される。
【００３３】
○アクチュエータ層６０：
図３(ｆ)で示すように、アクチュエータ層６０は、撮像素子層１０の撮像面側に配置されるとともに、第３レンズ層８０のレンズ部８１を移動させる薄板状の第１および第２可動部６１，６２を備えるチップである。また、アクチュエータ層６０は、外周部を構成する枠部Ｆ６を備え、該枠部Ｆ６の内側の中空部分に対して該枠部Ｆ６から２枚の板状の第１および第２可動部６１，６２が突設されている。ここでは、２枚の第１および第２可動部６１，６２は、一端がそれぞれ枠部Ｆ６に固設され、且つＹ方向に延設されており、枠部Ｆ６が２枚の第１および第２可動部６１，６２を囲むように形成されている。そして、枠部Ｆ６は、携帯電話機１００の画像取得再生部２００の筐体に対してカメラモジュール４００が固定されている部分（本発明の「固定部」に相当する）を構成する。
【００３４】
より具体的には、枠部Ｆ６は、Ｘ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材と、Ｙ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材とからなる４枚の板状部材がロの字型に配置されて形成される。また、該４枚の板状部材のうちの１枚の板状部材（ここでは、−Ｙ側の板状部材）が形成する枠部Ｆ６の内縁のうち、−Ｘ側の端部（一端）近傍の所定部（一方所定部）に第１可動部６１の一端が固設され、＋Ｘ側の端部（他端）近傍の所定部（他方所定部）に第２可動部６２の一端が固設される。つまり、２枚の第１および第２可動部６１，６２の各一端が枠部Ｆ６に対して固定された端部（固定端）となり、２枚の第１および第２可動部６１，６２の各他端が枠部Ｆ６に対する相対的な位置が自由に変更される端部（自由端）となっている。更に、枠部Ｆ６の−Ｚ側の面が隣接する第２レンズ層５０（具体的には、枠部Ｆ５）と接合され、該枠部Ｆ６の＋Ｚ側の面が隣接する平行バネ下層７０と接合される。
【００３５】
また、第１および第２可動部６１，６２は、それぞれアクチュエータ素子として構成されている。第１および第２可動部６１，６２の詳細な構成ならびに動作については後述する。
【００３６】
○平行バネ下層７０：
図４(ａ)で示すように、平行バネ下層７０は、りん青銅などの金属材料で構成され、枠部Ｆ７と、弾性部７１とを有するチップであり、バネ機構を形成する層（弾性層）となっている。枠部Ｆ７は、平行バネ下層７０の外周部を構成する。そして、枠部Ｆ７の−Ｚ側の面が隣接するアクチュエータ層６０（具体的には、枠部Ｆ６）と接合され、該枠部Ｆ７の＋Ｚ側の面が隣接する第３レンズ層８０と接合される。弾性部７１は、３つの略直線状に伸びる板状部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃがコの字型に連結されて形成され、３つの板状部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃのうちの両側の２本の板状部材７１ａ，７１ｃの各一端、すなわち弾性部７１の両端が、枠部Ｆ７の２箇所に固設される。ここでは、弾性部７１は、枠部Ｆ７の内側の中空部分に配置されるため、枠部Ｆ７が、弾性部７１を囲むように形成される。
【００３７】
より具体的には、枠部Ｆ７は、枠部Ｆ６と同様に、Ｘ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材と、Ｙ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材とからなる４枚の板状部材がロの字型に配置されて形成される。また、該４枚の板状部材のうちの１枚の板状部材（ここでは、−Ｙ側の板状部材）が形成する枠部Ｆ７の内縁のうち、−Ｘ側の端部（一端）近傍の所定部（一方所定部）に弾性部７１の一端（具体的には、板状部材７１ａの一端）が固設され、＋Ｘ側の端部（他端）近傍の所定部（他方所定部）に弾性部７１の他端（具体的には、板状部材７１ｃの一端）が固設される。
【００３８】
また、弾性部７１を構成する３つの板状部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃのうち、両側の２つの板状部材７１ａ，７１ｃの下面（−Ｚ側の面）が、第１および第２可動部６１，６２の上面（＋Ｚ側の面）に当接する。
【００３９】
○第３レンズ層８０：
図４(ｂ)で示すように、第３レンズ層８０は、枠部Ｆ８と、レンズ部８１と、レンズ保持部８３とを有するチップである。この第３レンズ層８０を構成する素材としては、第１および第２レンズ層４０，５０と同様に、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。
【００４０】
枠部Ｆ８は、第３レンズ層８０の外周部を構成する。具体的には、枠部Ｆ８は、Ｘ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材と、Ｙ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材とからなる４枚の板状部材がロの字型に配置されて形成される。そして、枠部Ｆ８の内側に形成される中空部分に、レンズ部８１およびレンズ保持部８３が配置され、レンズ部８１およびレンズ保持部８３が枠部Ｆ８に囲まれた状態となっている。また、枠部Ｆ８の−Ｚ側の面が隣接する平行バネ下層７０（具体的には、枠部Ｆ７）と接合され、該枠部Ｆ８の＋Ｚ側の面が隣接する平行バネ上層９０と接合される。
【００４１】
レンズ部８１は、撮像素子部１１からの距離が変更可能な光学レンズであり、ここでは、正のレンズパワーを有する。レンズ保持部８３は、レンズ部８１を保持し、平行バネ下層７０の弾性部７１と、後述する平行バネ上層９０の弾性部９１とによって挟持される。具体的には、例えば、レンズ保持部８３は、レンズ部８１と一体的に成型され、レンズ保持部８３の＋Ｙ側の端部のうち、−Ｚ側の面に弾性部７１が接合され、＋Ｚ側の面に弾性部９１が接合される。
【００４２】
なお、第３レンズ層８０については、カメラモジュール４００の製造途中で、図４(ｂ)で示すように、連結部が図中の太破線で描かれた部分８４ａ，８４ｂで切断されて、枠部Ｆ８と、レンズ部８１およびレンズ保持部８３とが分離された状態となり、第３レンズ層８０が形成される。
【００４３】
○平行バネ上層９０：
図４(ｃ)で示すように、平行バネ上層９０は、平行バネ下層７０と同様な構成を有し、りん青銅などの金属材料で構成され、枠部Ｆ９と、弾性部９１とを有するチップであり、バネ機構を形成する層（弾性層）となっている。枠部Ｆ９は、平行バネ上層９０の外周部を構成する。そして、枠部Ｆ９の−Ｚ側の面が隣接する第３レンズ層８０（具体的には、枠部Ｆ８）と接合され、該枠部Ｆ９の＋Ｚ側の面が隣接する保護層ＣＢと接合される。弾性部９１は、弾性部７１と同様に、３つの略直線状に伸びる板状部材９１ａ，９１ｂ，９１ｃがコの字型に連結されて形成され、３つの板状部材９１ａ，９１ｂ，９１ｃのうちの両側の２本の板状部材９１ａ，９１ｃの各一端、すなわち弾性部９１の両端が、枠部Ｆ９の２箇所に固設される。ここでは、弾性部９１は、枠部Ｆ９の内側の中空部分に配置されるため、枠部Ｆ９が、弾性部９１を囲むように形成されている。枠部Ｆ９のより具体的な構成については、上述した枠部Ｆ７と同様となるため、ここでは、説明を省略する。
【００４４】
なお、弾性部９１を構成する３つの板状部材９１ａ，９１ｂ，９１ｃのうち、中央の１つの板状部材９１ｂの下面（−Ｚ側の面）が、レンズ保持部８３に接合されることで、レンズ保持部８３が、弾性部７１と弾性部９１とによって挟持される。
【００４５】
○保護層ＣＢ：
図４(ｄ)で示すように、保護層ＣＢは、盤面が略正方形の板状の透明部材であり、例えば、樹脂やガラスなどによって構成される。そして、保護層ＣＢの外周部の−Ｚ側の面が隣接する平行バネ上層９０（具体的には、枠部Ｆ９）と接合される。保護層ＣＢの外周部は、例えば、外周に沿って凸形状を持つ構造にして、凸形状の上端面で平行バネ上層９０と接合するようにしても良い。
【００４６】
＜２−２．アクチュエータ層の詳細な構成＞
図５は、図３(ｆ)の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面模式図である。図５で示すように、アクチュエータ層６０は、−Ｚ側から＋Ｚ側に向けて、支持基板層６０１、加熱部層６０２、駆動部層６０３、および、断熱部材層６０４がこの順番で積層されて構成される。
【００４７】
図６は、断熱部材層６０４の具体的な構成例を示す模式図である。図６(ａ)では、内部に微細な空房が多数分散されている発泡材料によって断熱部材層６０４が構成されている例が示されている。また、図６(ｂ)では、Ｚ軸に沿った方向（Ｚ軸方向）に複数の層状の空房（空気層）が適度な間隔を有して配置されて断熱部材層６０４が構成されている例が示されている。つまり、断熱部材層６０４が、内部に空気層を含む多層膜を用いて構成されている。
【００４８】
図７から図１０は、アクチュエータ層６０の詳細な構成を説明するための図である。図７から図１０では、アクチュエータ層６０を構成する各部を＋Ｚ方向から見た平面図が示されている。
【００４９】
図７で示すように、支持基板層６０１は、枠部Ｆ６１と、第１および第２突設部６１１，６１２とを有する板状の部材によって構成され、例えば、適度な剛性を有する素材（例えば、シリコンなど）で構成される。枠部Ｆ６１は、枠部Ｆ６に対応する部分であり、第２レンズ層５０に対して接合されて固定される。第１突設部６１１は、枠部Ｆ６１の一方所定部から＋Ｙ方向に突設される板状の部分であり、第２突設部６１２は、枠部Ｆ６１の他方所定部から＋Ｙ方向に突設される板状の部分である。つまり、この支持基板層６０１では、第１および第２突設部６１１，６１２の各一端（具体的には、短辺の一方）が枠部Ｆ６１に固設されて固定端となり、第１および第２突設部６１１，６１２がそれぞれＹ軸に沿って延設され、第１および第２突設部６１１，６１２の各他端（具体的には、短辺の他方）が自由端となっている。なお、第１および第２突設部６１１，６１２は、本発明の「支持層」に相当する。また、枠部Ｆ６１が第１および第２突設部６１１，６１２を囲むように形成されている。
【００５０】
図８で示すように、加熱部層６０２は、支持基板層６０１上に薄膜状に形成されており、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、導電部６２３とを備える。
【００５１】
具体的には、第１加熱ヒータ部６２１は、枠部Ｆ６１上および第１突設部６１１上の一端から他端近傍を経て再度一端側の枠部Ｆ６１上に至るまで設けられている線状の部分である。また、第２加熱ヒータ部６２２も、第１加熱ヒータ部６２１と同様に、枠部Ｆ６１上および第２突設部６１２上の一端から他端近傍を経て再度一端側の枠部Ｆ６１上に至るまで設けられている線状の部分である。つまり、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２は、第１および第２突設部６１１，６１２上のほぼ全域に渡って配設されている。そして、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２は、抵抗が比較的高い導電体である金属、例えば、白金（Ｐｔ）やタングステン（Ｗ）などの素材で構成される。
【００５２】
また、導電部６２３は、電気伝導性が良好な銅などの金属によって構成され、第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃを有する。第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃは、それぞれ枠部Ｆ６１上に配設される。そして、第１導電部６２３ａは、第１加熱ヒータ部６２１の一端に対して電気的に接続され、且つカメラモジュール４００の外部から配線が電気的に接続される電極である。また、第３導電部６２３ｃは、第２加熱ヒータ部６２２の一端に対して電気的に接続され、且つカメラモジュール４００の外部から配線が電気的に接続される電極である。さらに、第２導電部６２３ｂは、第１加熱ヒータ部６２１の他端と、第２加熱ヒータ部６２２の他端とを電気的に接続するものである。
【００５３】
図９で示すように、駆動部層６０３は、加熱部層６０２上に薄膜状に形成されており、第１および第２駆動部６３１，６３２を備える。具体的には、第１駆動部６３１は、第１導電部６２３ａ、第１加熱ヒータ部６２１、および第２導電部６２３ｂの第１加熱ヒータ部６２１側の部分を覆うように形成されており、枠部Ｆ６１上から第１突設部６１１上の全域を覆うように形成されている。つまり、第１加熱ヒータ部６２１の大部分が、第１突設部６１１と第１駆動部６３１とに挟まれる。また、第２駆動部６３２は、第３導電部６２３ｃ、第２加熱ヒータ部６２２、および第２導電部６２３ｂの第２加熱ヒータ部６２２側の部分を覆うように形成されており、枠部Ｆ６１上から第２突設部６１２上の全域を覆うように形成されている。つまり、第２加熱ヒータ部６２２の大部分が、第２突設部６１２と第２駆動部６３２とに挟まれる。
【００５４】
また、第１および第２駆動部６３１，６３２は、第１および第２突設部６１１，６１２を構成する素材とは熱膨張率が異なる金属材料を用いて構成されている。ここでは、第１および第２駆動部６３１，６３２を構成する金属材料として、所定温度（変態点）以下で変形しても、該所定温度以上で加熱すると元の形状に回復する性質を持った合金（形状記憶合金）が採用されている。つまり、第１および第２駆動部６３１，６３２は、加熱されると、Ｙ軸に略平行な延設方向に収縮変形を起こす。そして、この形状記憶合金は、一般的には、温度変化に対する収縮変形の度合いを熱膨張率に換算すると、通常の金属材料の熱膨張率よりも数１００倍程度の収縮率を有する。
【００５５】
図１０で示すように、断熱部材層６０４は、第１駆動部６３１の＋Ｚ側に設けられる第１断熱部材６４１と、第２駆動部６３２の＋Ｚ側に設けられる第２断熱部材６４２とを備えて構成される。別の観点から言えば、第１断熱部材６４１が第１可動部６１の自由端近傍に設けられるとともに、第２断熱部材６４２が第２可動部６２の自由端近傍に設けられ、第１および第２断熱部材６４１，６４２が、弾性部７１を構成する２つの板状部材７１ａ，７１ｃの下面に対して当接する。この第１および第２断熱部材６４１，６４２は、例えば、ある程度薄い形状を有し、内部に微細な空房を有するように樹脂またはセラミックスなどで構成される。第１および第２断熱部材６４１，６４２の熱伝導率は、駆動部層６０３の熱伝導率よりも低く設定されている。具体的には、第１および第２断熱部材６４１，６４２の熱伝導率は、熱伝導率が約４．０Ｗ／(ｍ・Ｋ)であるジルコニア（ＺｒＯ2）などのセラミックスや、熱伝導率が約０．０３５Ｗ／(ｍ・Ｋ)である発泡ポリイミドなどの発泡性の樹脂材料などによって構成される。
【００５６】
＜２−３．アクチュエータ層の動作＞
図１１は、アクチュエータ層６０に電圧を印加するための電気回路を例示する図である。図１１で示すように、第１導電部６２３ａには配線Ｃａの一端が電気的に接続され、該配線Ｃａの他端が電源Ｐｓの負極に対して電気的に接続される。そして、配線Ｃｂの一端が電源Ｐｓの正極に対して電気的に接続され、該配線Ｃｂの他端がスイッチＳｗの第１端子Ｔａに対して電気的に接続される。また、第３導電部６２３ｃには配線Ｃｃの一端が電気的に接続され、該配線Ｃｃの他端がスイッチＳｗの第２端子Ｔｂに対して電気的に接続される。
【００５７】
ここで、第１および第２可動部６１，６２の動作について説明する。図１２は、第１および第２可動部６１，６２の動作を説明するための図であり、図５と同様に、図３(ｆ)の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面模式図である。
【００５８】
図５では、第１および第２可動部６１，６２が変形していない状態（初期状態）が示されている。初期状態では、スイッチＳｗの第１端子Ｔａと第２端子Ｔｂとが電気的に接続されておらず、第１および第２突設部６１１，６１２の弾性力によって、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１，６３２とがほぼ平坦な状態とされ、第１および第２可動部６１，６２がほぼ平坦な形状を呈する。なお、このとき、第１および第２可動部６１，６２は、第１および第２断熱部材６４１，６４２が弾性部７１の−Ｚ側の面に当接する。
【００５９】
図５で示した初期状態から、スイッチＳｗの第１端子Ｔａと第２端子Ｔｂとが電気的に接続されると、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２に電圧が印加され、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２に電流が流れて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２が自身のジュール熱によって加熱される。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２が延設方向に若干熱膨張するのに対して、第１および第２駆動部６３１，６３２が延設方向（Ｙ方向）に収縮する。その結果、図１２で示すように、枠部Ｆ６に対する第１および第２可動部６１，６２の自由端の相対的な位置が、上方（＋Ｚ方向）にシフトするように、第１および第２可動部６１，６２が変形する。なお、このとき、第１および第２断熱部材６４１，６４２によって弾性部７１の−Ｚ側の面が押されるため、弾性部７１，９１とレンズ部８１とが、第１および第２可動部６１，６２によって＋Ｚ方向に押される。
【００６０】
一方、スイッチＳｗの第１端子Ｔａと第２端子Ｔｂとが電気的に接続された状態から、第１端子Ｔａと第２端子Ｔｂとが電気的に接続されていない状態に移行した場合には、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１，６３２とが自然冷却される。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２などの弾性力によって、第１および第２駆動部６３１，６３２が、延設方向（Ｙ方向）に伸ばされる。つまり、第１および第２突設部６１１，６１２と第１および第２駆動部６３１，６３２とが、平坦な状態へと戻っていく。その結果、図５で示すように、第１および第２可動部６１，６２が変形していない状態（初期状態）となる。
【００６１】
このような第１および第２可動部６１，６２の自由端が、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の加熱に応じて変位することと、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の冷却に応じて初期状態へ戻ることとが、適宜繰り返されることで、アクチュエータ層６０が、レンズ部８１をＺ軸に対して略平行に移動させるアクチュエータとして機能する。
【００６２】
＜２−４．カメラモジュールの完成型の構造＞
図１３および図１４は、カメラモジュール４００の構造を例示する図である。具体的には、図１３は、カメラモジュール４００を保護層ＣＢ側（上方）から見た平面図であり、図１４は、図１３の切断面線XIV−XIVから見た断面模式図である。なお、図１３および図１４では、アクチュエータ層６０の第１，３導電部６２３ａ，６２３ｃに対して外部から電気的に接続される配線Ｃａ〜Ｃｃ、スイッチＳｗ、および電源Ｐｓについては図示が省略されている。
【００６３】
図１４で示すように、撮像素子層１０、撮像センサホルダ層２０、赤外カットフィルタ層３０、第１レンズ層４０、第２レンズ層５０、アクチュエータ層６０、平行バネ下層７０、第３レンズ層８０、平行バネ上層９０、および保護層ＣＢの１０層がこの順番で積層されてカメラモジュール４００が形成されている。なお、このカメラモジュール４００は、例えば、微細装置の集積化のために使用されるマイクロマシニング(micromachining)技法により製作される。この技法は、半導体加工技術の一種として、一般にＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)と称される。なお、ＭＥＭＳという加工技術の名称が使用される分野としては、半導体工程、特に、集積回路技術を応用したマイクロマシニング技術を利用してサイズがμｍオーダーのマイクロセンサ、アクチュエータ、および電気機械的構造物を製作する分野が含まれる。
【００６４】
＜２−５．レンズ部の駆動の態様＞
図１５および図１６は、第３レンズ層８０に含まれるレンズ部８１の駆動態様を説明するための図である。図１５および図１６では、レンズ部８１と弾性部７１，９１の状態を側方から見た模式図が示されている。なお、実際にはレンズ保持部８３を弾性部７１，９１が挟持しているが、図１５および図１６では、説明の簡略化のために、弾性部７１，９１がレンズ部８１を点Ｐｕ，Ｐｄで保持しているように示されている。また、図１５では、弾性部７１，９１が変形していない状態（初期状態）が示され、図１６では、弾性部７１，９１が変形している状態（変形状態）が示されている。さらに、図１５および図１６では、アクチュエータ層６０の変位状態についても併せて模式的に示されている。
【００６５】
上述したように、弾性部７１，９１は、ともに同様な構成を有し、それぞれ同様に枠部Ｆ７，Ｆ９に対して２箇所で固設される。そして、第１および第２可動部６１，６２の変形により、板状部材７１ｂが上昇するように弾性部７１が変形する際には、レンズ部８１を介して弾性部９１も同様に変形する。このとき、レンズ部８１が、所定距離離隔して並設される板状部材７１ａ，９１ａおよび板状部材７１ｃ，９１ｃによって挟持された状態と同視することができ、板状部材７１ａ，９１ａおよび板状部材７１ｃ，９１ｃが略同一のタイミングで略同一の変形を行う。このため、レンズ部８１は、光軸が傾くことなく、上下方向（ここでは、Ｚ軸方向）に移動する。すなわち、レンズ部８１の光軸の方向がずれることなく、レンズ部８１と撮像素子部１１との距離が変更される。その結果、撮像素子部１１とレンズ部８１との距離が変更され、焦点調整が実行される。
【００６６】
このように、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位によって移動される被駆動体には、弾性部７１，９１およびレンズ部８１が含まれる。そして、ここでは、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２への通電量が制御されることで、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の加熱状態が制御され、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位量も制御される。
【００６７】
また、第１および第２可動部６１，６２の曲げに応じて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２も曲がり、この変形に応じて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の抵抗値が変化する。これは、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の温度と自由端の変位量とが対応し、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の温度と抵抗値とが対応するためである。そこで、例えば、配線Ｃａ〜Ｃｃの少なくとも何れか１つの配線を流れる電流を検出する電流計を設ける。そして、該電流計による検出値によって、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の抵抗値をモニタリングすることで、間接的に、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位、すなわちレンズ部８１の移動状態（位置情報）を検出することができる。したがって、この位置情報に応じて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２への通電量が制御されるフィードバック制御も可能である。
【００６８】
なお、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位を、レンズ部８１の移動に対して正確に反映させるためには、第１および第２断熱部材６４１，６４２は、硬く、変形し難いものであることが好ましい。
【００６９】
＜３．カメラモジュールの製造工程＞
図１７は、カメラモジュール４００の製造工程の手順を例示するフローチャートである。図１７で示すように、(工程Ａ)複数のシートの準備（ステップＳ１）、(工程Ｂ)複数のシートの接合（ステップＳ２）、(工程Ｃ)ダイシング（ステップＳ３）、(工程Ｄ)光軸の偏芯の検査（ステップＳ４）、および(工程Ｅ)撮像素子層の結合（ステップＳ５）が順次に行われることで、カメラモジュール４００が製造される。以下、各工程について簡単に説明する。
【００７０】
○複数のシートの準備（工程Ａ）：
図１８および図１９は、準備する９枚のシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢの構成例を示す平面図である。ここでは、各シートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢが、円盤状である例を示して説明する。
【００７１】
図１８(ａ)は、図３(ｂ)で示した撮像センサホルダ層２０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（撮像センサホルダシート）Ｕ２を例示する図である。この撮像センサホルダシートＵ２は、例えば、樹脂材料を素材として、金属金型を用いたプレス加工によって製作される。
【００７２】
図１８(ｂ)は、図３(ｃ)で示した赤外カットフィルタ層３０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数配列されたシート（赤外カットフィルタシート）Ｕ３を例示する図である。この赤外カットフィルタシートＵ３は、例えば、透明基板上に屈折率の異なる透明薄膜を多層化することで製作される。具体的には、まず、フィルタの基板となるガラスあるいは透明樹脂の基板を用意し、該基板の上面に屈折率の異なる透明薄膜をスパッタリングや蒸着などの手法によって多数積層させることで製作される。なお、透明薄膜の厚みや屈折率の組合せを適宜変更することで、透過する光の波長帯が設定される。ここでは、例えば、６００ｎｍ以上の波長帯の光を透過させないように設定することで、赤外光が遮断される。
【００７３】
図１８(ｃ)は、図３(ｄ)で示した第１レンズ層４０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（第１レンズシート）Ｕ４を例示する図であり、図１８(ｄ)は、図３(ｅ)で示した第２レンズ層５０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（第２レンズシート）Ｕ５を例示する図である。第１および第２レンズシートＵ４，Ｕ５は、例えば、フェノール系の樹脂、アクリル系の樹脂、または光学ガラスを素材として、成型またはエッチングなどの手法で製作される。なお、カメラモジュール４００に絞りを形成する場合は、例えば、第２レンズ層５０などに、シャドウマスクを用いて遮光材料の薄膜を形成したり、別途黒色に色づけされた樹脂材料などで絞りを形成すれば良い。
【００７４】
図１８(ｅ)は、図３(ｆ)で示したアクチュエータ層６０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（アクチュエータシート）Ｕ６を例示する図である。アクチュエータシートＵ６は、例えば、マイクロマシニング技術を利用した以下の工程(Ｉ)〜(Ｖ)によって製作される。なお、ここでは、アクチュエータシートＵ６の各アクチュエータ層６０の製作に着目した説明を行う。
【００７５】
（Ｉ）第１および第２突設部６１１，６１２の厚みの設計値と同じ厚みの活性層が形成されたＳＯＩ(Silicon on Insulator)ウエハを準備する。このＳＯＩウエハは、基板ウエハ上に、分離酸化層（ＢＯＸ層：BuriedOxide層）、および活性層（ＳＯＩ層）がこの順番で積層したものである。そして、ＳＯＩウエハの活性層側にフォトリソグラフィによって所望パターンのレジストを形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などを用いて、活性層を枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の形状に加工する。なお、このとき、分離酸化層、および基板ウエハも、枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の形状に加工しても良い。
【００７６】
（II）フォトリソグラフィによって、工程（Ｉ）で形成された枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の上面においてレジストを第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２のパターンに形成する。そして、レジストのパターンの上から、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の素材となる抵抗が比較的大きな金属である白金(Ｐｔ)やタングステン(Ｗ)を、スパッタリングや蒸着などの手法で膜状に堆積させることで、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２を形成する。レジストは、酸素プラズマアッシングなどの手法で除去される。また、フォトリソグラフィによって、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２が形成された枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の上面においてレジストを第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃのパターンに形成する。そして、レジストのパターンの上から、第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃの素材となる金属（例えば、銅）を、スパッタリングや蒸着などの手法で膜状に堆積させることで、第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃを形成する。レジストは、酸素プラズマアッシングなどの手法で除去される。この工程により、加熱部層６０２が形成される。
【００７７】
（III）フォトリソグラフィによって、加熱部層６０２が形成された枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の上面においてレジストを第１および第２駆動部６３１，６３２のパターンで形成する。そして、レジストのパターンの上から、第１および第２駆動部６３１，６３２の素材となる金属（ここでは、アルミニウムや亜鉛など）を、スパッタリングや蒸着などの手法で膜状に堆積させることで、第１および第２駆動部６３１，６３２を形成する。レジストは、酸素プラズマアッシングなどの手法で除去される。この工程により、駆動部層６０３が形成される。
【００７８】
（IV）第１および第２駆動部６３１，６３２の上面のうち、自由端となる端部側に、第１および第２断熱部材６４１，６４２をそれぞれ貼り付ける。ここでは、上述したように、第１および第２断熱部材６４１，６４２は、発泡性の樹脂材料やセラミックスなどといった熱伝導率の低い素材で構成される。
【００７９】
（Ｖ）フォトリソグラフィによって、第１および第２駆動部６３１，６３２の上面側から表面保護用のフォトレジストを塗布した後に、フッ酸（ＨＦ）を用いて分離酸化層のエッチングを行う。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１，６３２と、第１および第２断熱部材６４１，６４２とが積層した部分が、分離酸化層を介した基板ウエハの表面による保持から解放されて、第１および第２可動部６１，６２が形成される。
【００８０】
なお、第１，３導電部６２３ａ，６２３ｃに対して、配線Ｃａ，Ｃｃを電気的に接続し易くするために、第１，３導電部６２３ａ，６２３ｃの端部に適宜端子部を設けることが好ましい。
【００８１】
図１８(ｆ)は、図４(ａ)で示した平行バネ下層７０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（平行バネ下シート）Ｕ７を例示する図であり、図１９(ｂ)は、図４(ｃ)で示した平行バネ上層９０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（平行バネ上シート）Ｕ９を例示する図である。平行バネ下シートＵ７および平行バネ上シートＵ９は、りん青銅などの金属材料の薄板に対して、例えばエッチングなどを施すことで製作される。
【００８２】
図１９(ａ)は、図４(ｂ)で示した第３レンズ層８０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（第３レンズシート）Ｕ８を例示する図である。第３レンズシートＵ８は、例えば、フェノール系の樹脂、アクリル系の樹脂、または光学ガラスを素材として、成型およびエッチングなどの手法で製作される。第３レンズシートＵ８では、各チップにおいて、枠部Ｆ８と、レンズ部８１と、レンズ保持部８３とが樹脂などの同一素材によって一体的に形成される。また、図４(ｂ)で示したように、２本の連結部により、レンズ部８１を保持するレンズ保持部８３と、枠部Ｆ８とが連結されて、レンズ部８１が支持された状態となっている。なお、第３レンズ層８０がカメラモジュール４００に適用されることを考慮すると、第３レンズ層８０のうちのレンズ部８１以外の部分は、光を遮断することが好ましい。
【００８３】
図１９(ｃ)は、図４(ｄ)で示した保護層ＣＢに相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（保護シート）ＵＣＢを例示する図である。保護シートＵＣＢは、例えば、透明の材料である樹脂（またはガラス）を所望の厚みとし、適宜エッチングを施すことで製作された平板状のシートである。
【００８４】
なお、ここで準備される９枚のシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢには、シートの接合工程における位置合わせのためのマーク（アライメントマーク）が、略同一の位置に付される。アライメントマークとしては、例えば、十字のマークなどが挙げられ、各シートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢの上面の外周部近傍であって比較的離隔した２箇所以上の位置に設けられることが好ましい。
【００８５】
○複数のシートの接合（工程Ｂ）：
図２０は、複数のシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢを順次に積層させて接合する工程を模式的に示す図である。
【００８６】
まず、撮像センサホルダシートＵ２、赤外カットフィルタシートＵ３、第１レンズシートＵ４、および第２レンズシートＵ５について、シートＵ２〜Ｕ５の各チップが、それぞれ直上に積層されるように、シート形状のまま位置合わせ（アライメント）が行われる。なお、レンズ部４１，５１，８１によって形成される光学系の精度を保つためには、３つのレンズ部４１，５１，８１の光軸のズレ量（すなわち偏芯精度）が５μｍ以内であることが望ましい。
【００８７】
具体的には、公知のアライナー装置に、まず、撮像センサホルダシートＵ２および赤外カットフィルタシートＵ３がセットされ、予め形成しておいたアライメントマークを用いたアライメントが行われる。この際、事前に、撮像センサホルダシートＵ２と赤外カットフィルタシートＵ３とが接合される面（接合面）に、いわゆるエポキシ樹脂系の接着剤、または紫外線硬化接着剤が塗布されており、両シートＵ２，Ｕ３が接合される。なお、接合面にＯ2プラズマを照射することで、接合面を活性化して、両シートＵ２，Ｕ３を直接接合する方法を用いても良い。但し、複数層を短時間で簡単に接合して、カメラモジュール４００の生産性の向上と製造コストの低減とを図ることを考慮すれば、上記樹脂の接着剤を用いる方が好ましい。
【００８８】
続いて、上記と同様なアライメントならびに接合方法により、赤外カットフィルタシートＵ３上に第１レンズシートＵ４が接合され、更に、第１レンズシートＵ４上に第２レンズシートＵ５が接合される。
【００８９】
次に、４つのシートＵ２〜Ｕ５が積層されて形成された積層体の上面に対して、アクチュエータシートＵ６、平行バネ下シートＵ７、第３レンズシートＵ８、および平行バネ上シートＵ９がこの順番で積層および接合される。アライメントならびに接合方法については、上述したシートＵ２，Ｕ３に係る手法と同様であり、このとき、シートＵ２〜Ｕ９の各チップが、それぞれ直上に積層される。ここでは、例えば、第３レンズシートＵ８の枠部Ｆ８に相当する部分が、平行バネ下シートＵ７および平行バネ上シートＵ９と接合される。
【００９０】
また、この際、第３レンズシートＵ８のレンズ部８１が、平行バネ下シートＵ７の弾性部７１を介して、アクチュエータシートＵ６の第１および第２可動部６１，６２によって支持された状態となる。また、シートＵ７〜Ｕ９が積層されて結合されることで、レンズ保持部８３が上下面から弾性部７１，９１によって挟持され、弾性部７１，９１によってレンズ部８１が支持された状態となる。このとき、第３レンズシートＵ８の各チップにおいて、枠部Ｆ８とレンズ部８１とをレンズ保持部８３を介して連結する連結部がいわゆるフェムト秒レーザなどによって切断され、枠部Ｆ８とレンズ部８１とが分離される。なお、ここでは、各連結部が枠部Ｆ８側の一部分８４ａ，８４ｂ（図４(ｂ)の太破線部）で切断される。
【００９１】
このように、複数のチップが形成されたシートの状態で、各チップのレンズ部８１が弾性部７１，９１によって支持された後に、レンズ部８１が移動可能な状態とされる。このため、レンズ部８１と第１および第２可動部６１，６２との位置合わせを精度良く行うことができる。すなわち、例えば、各光学ユニット（後述）におけるレンズ部の光軸の偏芯などを防ぐことが可能となる。
【００９２】
最後に、平行バネ上シートＵ９の上面に対して、保護シートＵＣＢが、上述した手法と同様な方法で、アライメントされて接合される。このとき、９つのシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢが積層した部材（積層部材）が形成される。
【００９３】
○ダイシング（工程Ｃ）：
９つのシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢが積層されて形成された積層部材が、ダイシング装置によってチップ毎に切り離されて、９つの層２０〜９０，ＣＢが積層された光学系のユニット（光学ユニット）が多数生成される。
【００９４】
○光軸の偏芯の検査（工程Ｄ）：
上記ダイシングによって生成された多数の光学ユニットについて、レンズ偏芯測定機によって、３つのレンズ部４１，５１，８１の光軸のズレ量（すなわち偏芯）が所定の許容値域範囲（例えば、５μｍ以内）に入っているのか否か検査される。一般に、カメラモジュール４００を構成する部品のうち、最も高価となるのは撮像素子層１０である。そして、光軸の偏芯が所定の許容値域範囲から外れたカメラモジュール４００は、不良品として扱われる。このため、光学ユニットの段階で不良品と良品とが選別され、良品に対してのみ撮像素子層１０を取り付けることで、カメラモジュール４００の製造コストならびに資源の無駄使いの低減が図られる。
【００９５】
○撮像素子層の結合（工程Ｅ）：
光軸の偏芯の検査によって良品であると判別された各光学ユニットの下面（具体的には、撮像センサホルダ層２０の裏面）に対して、撮像素子層１０のチップが、いわゆるエポキシ樹脂系の接着剤、または紫外線硬化接着剤を用いた接合によって取り付けられて、カメラモジュール４００が完成される。このとき、各カメラモジュール４００のアクチュエータ層６０の第１および第３導電部６２３ａ，６２３ｃに対して、配線Ｃａ〜Ｃｂ、スイッチＳｗ、および電源Ｐｓが外部から電気的に接続される。
【００９６】
以上のように、本発明の実施形態に係るカメラモジュール４００では、加熱による駆動部層６０３の収縮に応じて変位する第１および第２可動部６１，６２の自由端近傍が、第１および第２断熱部材６４１，６４２を介して被駆動体に当接される。このため、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位を生じさせるために加熱部層６０２で発せられた熱が第１および第２可動部６１，６２から被駆動体へ伝達されることが抑制される。その結果、熱効率の改善が図られ、比較的短時間で第１および第２駆動部６３１，６３２が熱せられることで、駆動力の発生の指示から実際に駆動力が発生するまでの時間が短縮される。すなわち、駆動力の発生における応答性が向上する。
【００９７】
＜変形例＞
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００９８】
◎例えば、上記実施形態では、アクチュエータ層６０が、支持基板層６０１、加熱部層６０２、駆動部層６０３、および断熱部材層６０４の複数層が順に積層されて形成されたが、これに限られない。例えば、駆動部層６０３の熱膨張率を、支持基板層６０１の熱膨張率よりも大きくして、複数層の順番を異ならせても良い。以下、具体例を示して説明する。
【００９９】
図２１および図２２は、複数層の積層順を異ならせた具体例（ここでは、アクチュエータ層６０Ａ）を説明するための図である。なお、本明細書では、上記実施形態に係るカメラモジュール４００のうち、アクチュエータ層６０をアクチュエータ層６０Ａに変更したものをカメラモジュール４００Ａとし、携帯電話機１００のうち、画像取得再生部２００をカメラモジュール４００Ａを搭載する画像取得再生部２００Ａに変更したものを携帯電話機１００Ａとする。図２１および図２２では、図５および図１２と同様に、図３(ｆ)の切断面線Ｖ−Ｖから見たアクチュエータ層６０Ａの断面模式図が示されている。
【０１００】
アクチュエータ層６０Ａは、駆動部層６０３Ａ、加熱部層６０２Ａ、支持基板層６０１Ａ、および断熱部材層６０４Ａがこの順番で積層されて構成される。駆動部層６０３Ａ、加熱部層６０２Ａ、および支持基板層６０１Ａが積層されて形成される構造は、上記実施形態に係る支持基板層６０１、加熱部層６０２、および駆動部層６０３が積層されて形成される構造が上下反転されたものとなっている。そして、断熱部材層６０４Ａが、支持基板層６０１Ａの＋Ｚ側の面の自由端近傍に設けられて、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａが構成される。
【０１０１】
また、支持基板層６０１Ａ、加熱部層６０２Ａ、および断熱部材層６０４Ａについては、上記実施形態に係る支持基板層６０１、加熱部層６０２、および断熱部材層６０４と同様な構造および素材でそれぞれ構成されている。但し、駆動部層６０３Ａについては、駆動部層６０３の第１および第２駆動部６３１，６３２と構造は同様であるものの、素材が変更された第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａによって構成されている。具体的には、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａは、第１および第２突設部６１１，６１２を構成する素材とは熱膨張率が異なる金属材料を用いて構成されている。例えば、第１および第２突設部６１１，６１２が、シリコンによって形成されている場合には、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの素材としては、シリコンと比較して熱膨張率が大きなアルミニウムや亜鉛などが挙げられる。
【０１０２】
なお、シリコンの熱膨張率は、３．４×１０-6／Ｋであり、アルミニウムの熱膨張率は、２３×１０-6／Ｋであり、亜鉛の熱膨張率は、２６×１０-6／Ｋである。また、インバーなどの熱膨張率が他の金属と比較して小さな素材を用いて第１および第２突設部６１１，６１２が構成されている場合には、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａを構成する素材としては、種々の金属の採用が可能であり、例えば、アルミニウムや亜鉛などを採用すれば良い。
【０１０３】
ここで、上記の如く構成されたアクチュエータ層６０Ａの動作について、図２１および図２２を参照しつつ説明する。但し、上記実施形態と同様な構成については、同じ符号を使用して説明する。
【０１０４】
図２１では、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａが変形していない状態（初期状態）が示されている。初期状態では、第１および第２突設部６１１，６１２の弾性力によって、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａとがほぼ平坦な状態とされ、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａがほぼ平坦な形状を呈する。なお、このとき、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａは、第１および第２断熱部材６４１，６４２が弾性部７１の−Ｚ側の面に当接する。
【０１０５】
図２１で示した初期状態から、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２に電圧が印加され、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２に電流が流れて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２が自身のジュール熱によって加熱される。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａとが略均一に加熱され、素材の熱膨張率の差に起因して、第１および第２突設部６１１，６１２よりも、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの方が延設方向（Ｙ方向）に大きく膨張する。つまり、第１および第２突設部６１１，６１２の延設距離と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの延設距離との差が大きくなる。その結果、図２２で示すように、枠部Ｆ６に対する第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａの自由端の相対的な位置が、上方（＋Ｚ方向）にシフトするように、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａが変形する。
【０１０６】
一方、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２による加熱が終了されると、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａとが自然冷却される。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａとが略均一に冷却され、第１および第２突設部６１１，６１２の延設距離と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの延設距離との差が小さくなる。その結果、図２１で示すように、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａが変形していない状態（初期状態）となる。
【０１０７】
このような構成によっても、駆動部層６０３Ａと支持基板層６０１Ａとの間における熱膨張の差を利用して、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａの曲げによる変位を発生させることができる。したがって、駆動部層６０３，６０３Ａは、加熱に応じて一方向に膨張または収縮するものであれば良い。
【０１０８】
なお、第１および第２突設部６１１，６１２の素材と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの素材との間で、熱膨張率の差を大きくすることで、印加する熱量当たりの変位量を大きくするようにしても良い。また、上記実施形態と同様に、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の抵抗値をモニタリングすることで、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａの変位量について、フィードバック制御を行っても良い。
【０１０９】
◎また、上記実施形態では、第１および第２突設部６１１，６１２が、シリコンを用いて構成されたが、これに限られず、例えば、熱膨張率が比較的小さな金属を用いて構成されても良い。但し、上記実施形態のように、第１および第２突設部６１１，６１２の素材として、微細な加工技術が確立されているシリコンを素材として用いることで、微細かつ高精度の支持基板層の製造が容易となる。その一方で、第１および第２突設部６１１，６１２の素材として、金属材料を用いた場合には、金属材料の圧延などの工程によって薄型の第１および第２突設部６１１，６１２を容易に製造することができる。
【０１１０】
◎また、上記実施形態では、第１および第２断熱部材６４１，６４２が、発泡性の樹脂材料やセラミックスなどといった熱伝導率の低い素材で構成されたが、これに限られない。例えば、熱伝導を阻害する介在物（例えば、シリコンなど）を母材中に分散させた素材によって構成されても、第１および第２断熱部材６４１，６４２の熱伝導率を低下させることができる。
【０１１１】
◎また、上記実施形態では、加熱部層６０２が通電に応じて発熱することで、駆動部層６０３が加熱されて収縮したが、これに限られない。例えば、加熱部層６０２を設ける代わりに、形状記憶合金で構成された駆動部層６０３を加熱部層６０２の機能を併せ持つものとしても良い。すなわち、第１および第２突設部と、形状記憶合金で構成された第１および第２駆動部と、第１および第２断熱部材とが積層されて第１および第２可動部が構成されても良い。このような構成では、第１および第２駆動部自身が通電に応じて発熱して収縮することで、第１および第２可動部の自由端の変位が生じる。
【０１１２】
◎また、上記実施形態では、第１および第２可動部６１，６２の内部に熱を発生させる加熱部層６０２を含んでいたが、これに限られない。例えば、アクチュエータ層６０に隣接する第２レンズ層５０など、その他の層に熱を発生させる部分が形成されても良い。但し、熱効率の向上を図るためには、第１および第２可動部６１，６２の内部に熱を発生させる加熱部層６０２が含まれることが好ましい。
【０１１３】
◎また、上記実施形態では、アクチュエータ層６０において、２枚の第１および第２可動部６１，６２が設けられたが、これに限られず、少なくとも、第１および第２可動部６１，６２のうちの一方が設けられれば良い。
【０１１４】
◎また、上記実施形態では、弾性部７１，９１がそれぞれ枠部Ｆ７，Ｆ９の２箇所に固設されたが、これに限られず、種々の構成を採用しても良い。但し、上述の如くレンズ部８１の光軸を傾けることなく、レンズ部８１を移動させるためには、弾性部７１，９１がそれぞれ枠部Ｆ７，Ｆ９の２箇所以上で固設されることが好ましい。また、弾性部７１，９１の態様としては、例えば、弾性部７１，９１をそれぞれ中央部分で２分割して、２分割された弾性部７１の一方および他方の一端を枠部Ｆ７にそれぞれ固設することで合計２箇所に固設するとともに、２分割された弾性部９１の一方および他方の一端を枠部Ｆ９にそれぞれ固設することで合計２箇所に固設するような構成も考えられる。
【０１１５】
◎また、上記実施形態では、第１および第２可動部６１，６２によって移動される対象物（被駆動体）が、携帯電話機１００に搭載されるカメラモジュール４００のオートフォーカス装置を構成する光学レンズであったが、これに限られない。例えば、デジタルカメラ（撮像装置）に搭載されるオートフォーカス装置を構成する各部であっても良い。
【０１１６】
具体例としては、図２３で示すように、撮像素子１１ａがデジタルカメラ８００の筐体に対して光軸Ａｘに沿って前後に摺動可能に構成され、撮像素子１１ａの背面に断熱部材が当接するように上記実施形態に係るアクチュエータ層６０と同様な構成を有するアクチュエータ６５０が設けられる構成が考えられる。このような構成では、アクチュエータ６５０の動作に応じて撮像素子１１ａが光軸Ａｘに沿って前後に移動されて、光学レンズＬｚと撮像素子１１ａとの距離が変更されることで、オートフォーカス制御が実現される。
【０１１７】
また、図２４で示すように、デジタルカメラ９００に固設された撮像レンズの筐体に対して光学レンズＬｚが光軸Ａｘに沿って前後に摺動可能に構成され、光学レンズＬｚの背面に断熱部材が当接するように上記実施形態に係るアクチュエータ層６０と同様な構成を有するアクチュエータ６６０が設けられる構成が考えられる。このような構成では、アクチュエータ６６０の動作に応じて、光学レンズＬｚが光軸Ａｘに沿って前後に移動されて、光学レンズＬｚと撮像素子１１ａとの距離が変更されることで、オートフォーカス制御が実現される。
【０１１８】
◎また、上記実施形態では、第１および第２可動部６１，６２によって移動される対象物（被駆動体）が、オートフォーカス装置を構成する光学レンズであったが、これに限られない。例えば、被駆動体は、手振れ補正機構を構成する光学レンズや光ピックアップ装置を構成する光学レンズなど、その他の光学レンズであっても良いし、更に、光学レンズ以外の種々の小型の被駆動体であっても良い。つまり、本発明は、被駆動体を移動させるアクチュエータ一般に適用することができる。なお、手振れ補正機構としては、例えば、第１および第２可動部の動きにより、被駆動体である光学レンズが上下左右に２次元的に駆動する構成を挙げることができる。
【０１１９】
ここで、本発明を適用して製造されたアクチュエータを含む具体例について簡単に説明する。図２５は、対物レンズ７０５を移動させるアクチュエータを含む光ピックアップ装置７００の構成例を示す断面模式図である。
【０１２０】
光ピックアップ装置７００は、光源７０１から射出される光ビームを光ディスク７０６の情報記録面７０７に集光させ、該情報記録面７０７で反射される光ビームを受光素子７０８で受光して、情報を読み取るものである。そして、この光ピックアップ装置７００では、情報記録面７０７の形状に合わせて、光ビームのフォーカス位置を調節する必要がある。そこで、本具体例に係る光ピックアップ装置７００には、上記実施形態に係るアクチュエータ層６０、平行バネ下層７０、および平行バネ上層９０を用いて対物レンズ７０５を駆動することで光ビームの焦点を調節する駆動装置が搭載されている。
【０１２１】
図２５で示すように、光源７０１から射出された光ビームは、ビームスプリッター７０２を透過し、コリメータレンズ７０３で略平行光とされ、反射プリズム７０４にて反射されて、対物レンズ７０５に入射する。そして、対物レンズ７０５を保持する部分が、平行バネ下層７０の弾性部７１と、平行バネ上層９０の弾性部９１とによって挟持され、弾性部７１の下面にアクチュエータ層６０の第１および第２可動部６１，６２が当接されている。このため、第１および第２可動部６１，６２の変形により、弾性部７１の押し上げ、ならびに弾性部７１の弾性力による押し下げが生じ、対物レンズ７０５が光軸に沿って上下に駆動可能とされている。また、対物レンズ７０５で屈折された光は、光ディスク７０６に入射し、情報記録面７０７に集光される。そして、情報記録面７０７で反射された光は、入射してきた光路を逆に辿り、ビームスプリッター７０２で反射されて受光素子７０８に至る。
【０１２２】
◎また、上記実施形態では、第１および第２断熱部材６４１，６４２が第１および第２可動部６１，６２に含まれていたが、これに限られない。例えば、被駆動体のうち、アクチュエータ層の可動部と当接する箇所に断熱部材が設けられても良い。すなわち、アクチュエータ層の可動部が断熱部材を介して被駆動体に当接すれば良い。換言すれば、アクチュエータ層の可動部と被駆動体との間に断熱部材が介在すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の実施形態に係るカメラモジュールを搭載した携帯電話機の概略構成を例示する模式図である。
【図２】カメラモジュールの構成例を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】カメラモジュールを構成する各層の構成例をそれぞれ示す平面図である。
【図４】カメラモジュールを構成する各層の構成例をそれぞれ示す平面図である。
【図５】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図６】断熱部材の具体例を示す図である。
【図７】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図８】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図９】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図１０】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図１１】アクチュエータ層に電圧を印加するための電気回路を例示する図である。
【図１２】可動部の動作を説明するための図である。
【図１３】カメラモジュールの構造を示す図である。
【図１４】カメラモジュールの構造を示す図である。
【図１５】第３レンズ層に含まれるレンズ部の駆動態様を説明するための図である。
【図１６】第３レンズ層に含まれるレンズ部の駆動態様を説明するための図である。
【図１７】カメラモジュールの製造工程の手順を例示するフローチャートである。
【図１８】準備するシートの構成例を示す平面図である。
【図１９】準備するシートの構成例を示す平面図である。
【図２０】複数のシートを順次に積層させて接合する工程を模式的に示す図である。
【図２１】変形例に係る可動部の構成および動作を説明するための図である。
【図２２】変形例に係る可動部の構成および動作を説明するための図である。
【図２３】撮像素子を移動させるアクチュエータを含む撮像装置を示す図である。
【図２４】光学レンズを移動させるアクチュエータを含む撮像装置を示す図である。
【図２５】対物レンズを移動させるアクチュエータを含む光ピックアップ装置の構成例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０ 撮像素子層
１１ 撮像素子部
１１ａ 撮像素子
２０ 撮像センサホルダ層
３０ 赤外カットフィルタ層
４０ 第１レンズ層
４１，５１，８１ レンズ部
５０ 第２レンズ層
６０ アクチュエータ層
６１ 第１可動部
６２ 第２可動部
７０ 平行バネ下層
８０ 第３レンズ層
９０ 平行バネ上層
１００，１００Ａ 携帯電話機
４００，４００Ａ カメラモジュール
６０１，６０１Ａ 支持基板層
６０２，６０２Ａ 加熱部層
６０３，６０３Ａ 駆動部層
６０４，６０４Ａ 断熱部材層
６１１ 第１突設部
６１２ 第２突設部
６２１ 第１加熱ヒータ部
６２２ 第２加熱ヒータ部
６３１，６３１Ａ 第１駆動部
６３２，６３２Ａ 第２駆動部
６４１ 第１断熱部材
６４２ 第２断熱部材
６５０，６６０ アクチュエータ
７００ 光ピックアップ装置
８００，９００ デジタルカメラ
ＣＢ 保護層
Ｆ６，Ｆ６１ 枠部
Ｌｚ 光学レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、および駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ズーム機能やオートフォーカス（ＡＦ）機能を有するカメラモジュールが搭載された携帯電話機が市販されている。このカメラモジュールでは、光学レンズを移動させるための小型のアクチュエータが必要とされる。そして、カメラモジュールの更なる小型化が指向される中、アクチュエータについても更なる小型化が要求されている。
【０００３】
このアクチュエータについては、熱膨張率の異なる２種類の金属材料を薄膜化して貼り合わせたアクチュエータ（薄膜バイメタルアクチュエータ）や、シリコン（Ｓｉ）や金属などの基板上に薄膜化した形状記憶合金（ＳＭＡ）を形成したアクチュエータ（薄膜形状記憶合金アクチュエータ）などがある（例えば、特許文献１など）。そして、これらのアクチュエータは、熱を付与することで薄板状の可動部が曲がることで駆動力を発生させるタイプのアクチュエータ（熱駆動型のベント型薄膜アクチュエータ）であり、アクチュエータ素子の大幅な薄膜化および小型化が可能であるという点で近年注目されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８１２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記熱駆動型のベント型薄膜アクチュエータについては、被駆動体への熱伝達によって、駆動力を発生させる際の熱効率が低下し、応答性の低下や消費電力の増大を招いていた。特に、カメラモジュールなどに採用することを想定すると、アクチュエータには高い応答性が要求される。このため、熱効率の悪さに起因した応答性の低さが大きな障害となって、熱駆動型のベント型薄膜アクチュエータを、カメラモジュールに適用することができなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱効率の改善によって駆動力の発生における応答性を向上させることができる技術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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、固定部と、一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を備え、前記可動部が、一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層とを含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍に断熱部材を有することを特徴とするアクチュエータである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のアクチュエータであって、前記複数層が、前記駆動部層を加熱する加熱部層を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のアクチュエータであって、前記支持層が、シリコンを用いて構成されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載のアクチュエータであって、前記支持層が、金属材料を用いて構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４の何れかに記載のアクチュエータであって、前記駆動部層が、前記支持層を構成する素材とは熱膨張率が異なる金属材料を用いて構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のアクチュエータであって、前記駆動部層が、形状記憶合金を用いて構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６の何れかに記載のアクチュエータであって、前記断熱部材が、発泡材料を用いて構成されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８の発明は、請求項１から請求項６の何れかに記載のアクチュエータであって、前記断熱部材が、内部に空気層を含む多層膜を用いて構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９の発明は、請求項１から請求項８の何れかに記載のアクチュエータと、前記断熱部材において前記可動部と当接する被駆動体とを備え、前記可動部の前記他端の変位によって前記被駆動体を移動させることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０の発明は、アクチュエータと、被駆動体とを備え、前記アクチュエータが、固定部と、一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を有し、前記可動部が、一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層と、を含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍において断熱部材を介して前記被駆動体に当接することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１から請求項１０の何れに記載の発明によっても、加熱による駆動部層の膨張または収縮に応じて変位する可動部の他端近傍を、断熱部材を介して被駆動体に当接させることで、熱効率の改善によって駆動力の発生における応答性を向上させることができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、加熱部層で発せられた熱が被駆動体側に逃げないため、熱効率の改善が図られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、微細な加工技術が確立されているシリコンを素材として用いることで、微細かつ高精度の支持層の製造が容易となる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、金属材料の圧延などの工程によって薄型の支持層を容易に製造することができる。
【００２１】
請求項５および請求項６の何れに記載の発明によっても、駆動部層と支持層との間における熱膨張の差を利用して、可動部の曲げによる変位を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
＜１．携帯電話機の概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るカメラモジュール４００を搭載した携帯電話機１００の概略構成を例示する模式図である。なお、図１および図１以降の図では方位関係を明確化するために、ＸＹＺの相互に直交する３軸が適宜付されている。
【００２４】
図１(ａ)で示すように、携帯電話機１００は、画像取得再生部２００と本体部３００とを備える。画像取得再生部２００は、カメラモジュール４００や表示ディスプレイ（不図示）を有し、本体部３００は、携帯電話機１００の全体を制御する制御部とテンキーなどの各種ボタン（不図示）とを有する。なお、画像取得再生部２００と本体部３００とが、回動可能なヒンジ部によって連結され、携帯電話機１００が折り畳み可能となっている。
【００２５】
図１(ｂ)は、携帯電話機１００のうちの画像取得再生部２００に着目した断面模式図である。図１(ａ)，(ｂ)で示すように、カメラモジュール４００は、ＸＹ断面のサイズが約５ｍｍ四方であり、厚さ（Ｚ方向の奥行き）が約３ｍｍ程度である小型の撮像装置、すなわち所謂マイクロカメラユニット(ＭＣＵ)となっている。
【００２６】
＜２．カメラモジュールの構成＞
図２は、カメラモジュール４００の構成例を模式的に示す分解斜視図である。図２で示すように、カメラモジュール４００は、撮像素子層１０、撮像センサホルダ層２０、赤外カットフィルタ層３０、第１レンズ層４０、第２レンズ層５０、アクチュエータ層６０、平行バネ下層７０、第３レンズ層８０、平行バネ上層９０、および保護層ＣＢの１０層がこの順番で積層されて形成されている。そして、該１０層に含まれる相互に隣接する各２層の間が、エポキシ樹脂などの樹脂によって接合されており、各層間に樹脂が介在している。また、各層１０〜９０，ＣＢは、±Ｚ方向の面において略同一の矩形状（ここでは、一辺が約５ｍｍの正方形）の外形を有する。なお、後述するが、第３レンズ層８０については、カメラモジュール４００の製造途中で、連結部が図中の太破線で描かれた部分８４ａ，８４ｂで切断され、枠部Ｆ８とレンズ部８１とが分離された状態となる（図４(ｂ)参照）。
【００２７】
＜２−１．各層の構成＞
図３および図４は、撮像素子層１０、撮像センサホルダ層２０、赤外カットフィルタ層３０、第１レンズ層４０、第２レンズ層５０、アクチュエータ層６０、平行バネ下層７０、第３レンズ層８０、平行バネ上層９０、および保護層ＣＢの構成例をそれぞれ示す平面図である。
【００２８】
○撮像素子層１０：
図３(ａ)で示すように、撮像素子層１０は、例えば、ＣＯＭＳセンサまたはＣＣＤセンサなどで形成される撮像素子部１１、その周辺回路、および撮像素子部１１を囲む外周部Ｆ１を備えるチップである。なお、ここでは図示を省略しているが、撮像素子層１０の裏面（−Ｚ側の面）には、撮像素子部１１に対する信号の付与、および撮像素子部１１からの信号の読み出しを行うための配線を接続するための各種端子が設けられる。更に、撮像素子部１１の＋Ｚ側の面は、被写体からの光を受光する面（撮像面）として機能し、外周部Ｆ１が、撮像素子層１０の＋Ｚ側に隣接する撮像センサホルダ層２０に対して接合される。
【００２９】
○撮像センサホルダ層２０：
図３(ｂ)で示すように、撮像センサホルダ層２０は、例えば、樹脂などの素材によって形成され、接合によって取り付けられる撮像素子層１０を保持するチップである。具体的には、撮像センサホルダ層２０の略中央には、断面が略正方形の開口２１がＺ方向に沿って設けられ、該開口２１の断面は＋Ｚ側に行くに従って小さくなる。なお、図３(ｂ)の破線で描かれた四角形は、−Ｚ側の面における開口２１の外縁を示す。更に、撮像センサホルダ層２０の外周部の−Ｚ側の面が隣接する撮像素子層１０と接合され、該外周部の＋Ｚ側の面が隣接する赤外カットフィルタ層３０と接合される。
【００３０】
○赤外カットフィルタ層３０：
図３(ｃ)で示すように、赤外カットフィルタ層３０は、透明基板上に屈折率の異なる透明薄膜が多層化されて構成された赤外線をカットするフィルタのチップである。具体的には、赤外カットフィルタ層３０は、例えば、ガラスまたは透明樹脂で構成される基板の上面に屈折率の異なる多数の透明薄膜をスパッタリングなどで形成したもので、薄膜の厚みおよび屈折率の組合せにより、透過する光の波長帯が制御される。例えば、赤外カットフィルタ層３０としては、６００ｎｍ以上の波長帯の光を遮断するものが好ましい。更に、赤外カットフィルタ層３０の外周部の−Ｚ側の面が隣接する撮像センサホルダ層２０と接合され、該外周部の＋Ｚ側の面が隣接する第１レンズ層４０と接合される。
【００３１】
○第１レンズ層４０：
図３(ｄ)で示すように、第１レンズ層４０は、正のレンズパワーを有する光学レンズからなるレンズ部４１と、該レンズ部４１を囲み且つ該第１レンズ層４０の外周部を構成する枠部Ｆ４とが同一の素材で一体成型されて形成されたチップである。そして、第１レンズ層４０を構成する素材としては、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。なお、レンズ部４１は、第１〜３レンズ層４０，５０，８０による焦点が撮像素子部１１に対応したものとなるように光を屈折させる光学レンズとなっている。更に、枠部Ｆ４の−Ｚ側の面が隣接する赤外カットフィルタ層３０と接合され、該枠部Ｆ４の＋Ｚ側の面が隣接する第２レンズ層５０と接合される。
【００３２】
○第２レンズ層５０：
図３(ｅ)で示すように、第２レンズ層５０は、負のレンズパワーを有する光学レンズからなるレンズ部５１と、該レンズ部５１を囲み且つ該第２レンズ層５０の外周部を構成する枠部Ｆ５とが同一の素材で一体成型されて形成されたチップである。そして、第２レンズ層５０を構成する素材としては、第１レンズ層４０と同様に、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。なお、レンズ部５１は、レンズ部４１と同様に、第１〜３レンズ層４０，５０，８０による焦点が撮像素子部１１に対応したものとなるように光を屈折させる光学レンズとなっている。更に、枠部Ｆ５の−Ｚ側の面が隣接する第１レンズ層４０（具体的には、枠部Ｆ４）と接合され、該枠部Ｆ５の＋Ｚ側の面が隣接するアクチュエータ層６０と接合される。
【００３３】
○アクチュエータ層６０：
図３(ｆ)で示すように、アクチュエータ層６０は、撮像素子層１０の撮像面側に配置されるとともに、第３レンズ層８０のレンズ部８１を移動させる薄板状の第１および第２可動部６１，６２を備えるチップである。また、アクチュエータ層６０は、外周部を構成する枠部Ｆ６を備え、該枠部Ｆ６の内側の中空部分に対して該枠部Ｆ６から２枚の板状の第１および第２可動部６１，６２が突設されている。ここでは、２枚の第１および第２可動部６１，６２は、一端がそれぞれ枠部Ｆ６に固設され、且つＹ方向に延設されており、枠部Ｆ６が２枚の第１および第２可動部６１，６２を囲むように形成されている。そして、枠部Ｆ６は、携帯電話機１００の画像取得再生部２００の筐体に対してカメラモジュール４００が固定されている部分（本発明の「固定部」に相当する）を構成する。
【００３４】
より具体的には、枠部Ｆ６は、Ｘ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材と、Ｙ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材とからなる４枚の板状部材がロの字型に配置されて形成される。また、該４枚の板状部材のうちの１枚の板状部材（ここでは、−Ｙ側の板状部材）が形成する枠部Ｆ６の内縁のうち、−Ｘ側の端部（一端）近傍の所定部（一方所定部）に第１可動部６１の一端が固設され、＋Ｘ側の端部（他端）近傍の所定部（他方所定部）に第２可動部６２の一端が固設される。つまり、２枚の第１および第２可動部６１，６２の各一端が枠部Ｆ６に対して固定された端部（固定端）となり、２枚の第１および第２可動部６１，６２の各他端が枠部Ｆ６に対する相対的な位置が自由に変更される端部（自由端）となっている。更に、枠部Ｆ６の−Ｚ側の面が隣接する第２レンズ層５０（具体的には、枠部Ｆ５）と接合され、該枠部Ｆ６の＋Ｚ側の面が隣接する平行バネ下層７０と接合される。
【００３５】
また、第１および第２可動部６１，６２は、それぞれアクチュエータ素子として構成されている。第１および第２可動部６１，６２の詳細な構成ならびに動作については後述する。
【００３６】
○平行バネ下層７０：
図４(ａ)で示すように、平行バネ下層７０は、りん青銅などの金属材料で構成され、枠部Ｆ７と、弾性部７１とを有するチップであり、バネ機構を形成する層（弾性層）となっている。枠部Ｆ７は、平行バネ下層７０の外周部を構成する。そして、枠部Ｆ７の−Ｚ側の面が隣接するアクチュエータ層６０（具体的には、枠部Ｆ６）と接合され、該枠部Ｆ７の＋Ｚ側の面が隣接する第３レンズ層８０と接合される。弾性部７１は、３つの略直線状に伸びる板状部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃがコの字型に連結されて形成され、３つの板状部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃのうちの両側の２本の板状部材７１ａ，７１ｃの各一端、すなわち弾性部７１の両端が、枠部Ｆ７の２箇所に固設される。ここでは、弾性部７１は、枠部Ｆ７の内側の中空部分に配置されるため、枠部Ｆ７が、弾性部７１を囲むように形成される。
【００３７】
より具体的には、枠部Ｆ７は、枠部Ｆ６と同様に、Ｘ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材と、Ｙ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材とからなる４枚の板状部材がロの字型に配置されて形成される。また、該４枚の板状部材のうちの１枚の板状部材（ここでは、−Ｙ側の板状部材）が形成する枠部Ｆ７の内縁のうち、−Ｘ側の端部（一端）近傍の所定部（一方所定部）に弾性部７１の一端（具体的には、板状部材７１ａの一端）が固設され、＋Ｘ側の端部（他端）近傍の所定部（他方所定部）に弾性部７１の他端（具体的には、板状部材７１ｃの一端）が固設される。
【００３８】
また、弾性部７１を構成する３つの板状部材７１ａ，７１ｂ，７１ｃのうち、両側の２つの板状部材７１ａ，７１ｃの下面（−Ｚ側の面）が、第１および第２可動部６１，６２の上面（＋Ｚ側の面）に当接する。
【００３９】
○第３レンズ層８０：
図４(ｂ)で示すように、第３レンズ層８０は、枠部Ｆ８と、レンズ部８１と、レンズ保持部８３とを有するチップである。この第３レンズ層８０を構成する素材としては、第１および第２レンズ層４０，５０と同様に、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。
【００４０】
枠部Ｆ８は、第３レンズ層８０の外周部を構成する。具体的には、枠部Ｆ８は、Ｘ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材と、Ｙ軸に対して平行に延設され且つ相互に対向する２辺を成す２枚の板状部材とからなる４枚の板状部材がロの字型に配置されて形成される。そして、枠部Ｆ８の内側に形成される中空部分に、レンズ部８１およびレンズ保持部８３が配置され、レンズ部８１およびレンズ保持部８３が枠部Ｆ８に囲まれた状態となっている。また、枠部Ｆ８の−Ｚ側の面が隣接する平行バネ下層７０（具体的には、枠部Ｆ７）と接合され、該枠部Ｆ８の＋Ｚ側の面が隣接する平行バネ上層９０と接合される。
【００４１】
レンズ部８１は、撮像素子部１１からの距離が変更可能な光学レンズであり、ここでは、正のレンズパワーを有する。レンズ保持部８３は、レンズ部８１を保持し、平行バネ下層７０の弾性部７１と、後述する平行バネ上層９０の弾性部９１とによって挟持される。具体的には、例えば、レンズ保持部８３は、レンズ部８１と一体的に成型され、レンズ保持部８３の＋Ｙ側の端部のうち、−Ｚ側の面に弾性部７１が接合され、＋Ｚ側の面に弾性部９１が接合される。
【００４２】
なお、第３レンズ層８０については、カメラモジュール４００の製造途中で、図４(ｂ)で示すように、連結部が図中の太破線で描かれた部分８４ａ，８４ｂで切断されて、枠部Ｆ８と、レンズ部８１およびレンズ保持部８３とが分離された状態となり、第３レンズ層８０が形成される。
【００４３】
○平行バネ上層９０：
図４(ｃ)で示すように、平行バネ上層９０は、平行バネ下層７０と同様な構成を有し、りん青銅などの金属材料で構成され、枠部Ｆ９と、弾性部９１とを有するチップであり、バネ機構を形成する層（弾性層）となっている。枠部Ｆ９は、平行バネ上層９０の外周部を構成する。そして、枠部Ｆ９の−Ｚ側の面が隣接する第３レンズ層８０（具体的には、枠部Ｆ８）と接合され、該枠部Ｆ９の＋Ｚ側の面が隣接する保護層ＣＢと接合される。弾性部９１は、弾性部７１と同様に、３つの略直線状に伸びる板状部材９１ａ，９１ｂ，９１ｃがコの字型に連結されて形成され、３つの板状部材９１ａ，９１ｂ，９１ｃのうちの両側の２本の板状部材９１ａ，９１ｃの各一端、すなわち弾性部９１の両端が、枠部Ｆ９の２箇所に固設される。ここでは、弾性部９１は、枠部Ｆ９の内側の中空部分に配置されるため、枠部Ｆ９が、弾性部９１を囲むように形成されている。枠部Ｆ９のより具体的な構成については、上述した枠部Ｆ７と同様となるため、ここでは、説明を省略する。
【００４４】
なお、弾性部９１を構成する３つの板状部材９１ａ，９１ｂ，９１ｃのうち、中央の１つの板状部材９１ｂの下面（−Ｚ側の面）が、レンズ保持部８３に接合されることで、レンズ保持部８３が、弾性部７１と弾性部９１とによって挟持される。
【００４５】
○保護層ＣＢ：
図４(ｄ)で示すように、保護層ＣＢは、盤面が略正方形の板状の透明部材であり、例えば、樹脂やガラスなどによって構成される。そして、保護層ＣＢの外周部の−Ｚ側の面が隣接する平行バネ上層９０（具体的には、枠部Ｆ９）と接合される。保護層ＣＢの外周部は、例えば、外周に沿って凸形状を持つ構造にして、凸形状の上端面で平行バネ上層９０と接合するようにしても良い。
【００４６】
＜２−２．アクチュエータ層の詳細な構成＞
図５は、図３(ｆ)の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面模式図である。図５で示すように、アクチュエータ層６０は、−Ｚ側から＋Ｚ側に向けて、支持基板層６０１、加熱部層６０２、駆動部層６０３、および、断熱部材層６０４がこの順番で積層されて構成される。
【００４７】
図６は、断熱部材層６０４の具体的な構成例を示す模式図である。図６(ａ)では、内部に微細な空房が多数分散されている発泡材料によって断熱部材層６０４が構成されている例が示されている。また、図６(ｂ)では、Ｚ軸に沿った方向（Ｚ軸方向）に複数の層状の空房（空気層）が適度な間隔を有して配置されて断熱部材層６０４が構成されている例が示されている。つまり、断熱部材層６０４が、内部に空気層を含む多層膜を用いて構成されている。
【００４８】
図７から図１０は、アクチュエータ層６０の詳細な構成を説明するための図である。図７から図１０では、アクチュエータ層６０を構成する各部を＋Ｚ方向から見た平面図が示されている。
【００４９】
図７で示すように、支持基板層６０１は、枠部Ｆ６１と、第１および第２突設部６１１，６１２とを有する板状の部材によって構成され、例えば、適度な剛性を有する素材（例えば、シリコンなど）で構成される。枠部Ｆ６１は、枠部Ｆ６に対応する部分であり、第２レンズ層５０に対して接合されて固定される。第１突設部６１１は、枠部Ｆ６１の一方所定部から＋Ｙ方向に突設される板状の部分であり、第２突設部６１２は、枠部Ｆ６１の他方所定部から＋Ｙ方向に突設される板状の部分である。つまり、この支持基板層６０１では、第１および第２突設部６１１，６１２の各一端（具体的には、短辺の一方）が枠部Ｆ６１に固設されて固定端となり、第１および第２突設部６１１，６１２がそれぞれＹ軸に沿って延設され、第１および第２突設部６１１，６１２の各他端（具体的には、短辺の他方）が自由端となっている。なお、第１および第２突設部６１１，６１２は、本発明の「支持層」に相当する。また、枠部Ｆ６１が第１および第２突設部６１１，６１２を囲むように形成されている。
【００５０】
図８で示すように、加熱部層６０２は、支持基板層６０１上に薄膜状に形成されており、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、導電部６２３とを備える。
【００５１】
具体的には、第１加熱ヒータ部６２１は、枠部Ｆ６１上および第１突設部６１１上の一端から他端近傍を経て再度一端側の枠部Ｆ６１上に至るまで設けられている線状の部分である。また、第２加熱ヒータ部６２２も、第１加熱ヒータ部６２１と同様に、枠部Ｆ６１上および第２突設部６１２上の一端から他端近傍を経て再度一端側の枠部Ｆ６１上に至るまで設けられている線状の部分である。つまり、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２は、第１および第２突設部６１１，６１２上のほぼ全域に渡って配設されている。そして、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２は、抵抗が比較的高い導電体である金属、例えば、白金（Ｐｔ）やタングステン（Ｗ）などの素材で構成される。
【００５２】
また、導電部６２３は、電気伝導性が良好な銅などの金属によって構成され、第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃを有する。第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃは、それぞれ枠部Ｆ６１上に配設される。そして、第１導電部６２３ａは、第１加熱ヒータ部６２１の一端に対して電気的に接続され、且つカメラモジュール４００の外部から配線が電気的に接続される電極である。また、第３導電部６２３ｃは、第２加熱ヒータ部６２２の一端に対して電気的に接続され、且つカメラモジュール４００の外部から配線が電気的に接続される電極である。さらに、第２導電部６２３ｂは、第１加熱ヒータ部６２１の他端と、第２加熱ヒータ部６２２の他端とを電気的に接続するものである。
【００５３】
図９で示すように、駆動部層６０３は、加熱部層６０２上に薄膜状に形成されており、第１および第２駆動部６３１，６３２を備える。具体的には、第１駆動部６３１は、第１導電部６２３ａ、第１加熱ヒータ部６２１、および第２導電部６２３ｂの第１加熱ヒータ部６２１側の部分を覆うように形成されており、枠部Ｆ６１上から第１突設部６１１上の全域を覆うように形成されている。つまり、第１加熱ヒータ部６２１の大部分が、第１突設部６１１と第１駆動部６３１とに挟まれる。また、第２駆動部６３２は、第３導電部６２３ｃ、第２加熱ヒータ部６２２、および第２導電部６２３ｂの第２加熱ヒータ部６２２側の部分を覆うように形成されており、枠部Ｆ６１上から第２突設部６１２上の全域を覆うように形成されている。つまり、第２加熱ヒータ部６２２の大部分が、第２突設部６１２と第２駆動部６３２とに挟まれる。
【００５４】
また、第１および第２駆動部６３１，６３２は、第１および第２突設部６１１，６１２を構成する素材とは熱膨張率が異なる金属材料を用いて構成されている。ここでは、第１および第２駆動部６３１，６３２を構成する金属材料として、所定温度（変態点）以下で変形しても、該所定温度以上で加熱すると元の形状に回復する性質を持った合金（形状記憶合金）が採用されている。つまり、第１および第２駆動部６３１，６３２は、加熱されると、Ｙ軸に略平行な延設方向に収縮変形を起こす。そして、この形状記憶合金は、一般的には、温度変化に対する収縮変形の度合いを熱膨張率に換算すると、通常の金属材料の熱膨張率よりも数１００倍程度の収縮率を有する。
【００５５】
図１０で示すように、断熱部材層６０４は、第１駆動部６３１の＋Ｚ側に設けられる第１断熱部材６４１と、第２駆動部６３２の＋Ｚ側に設けられる第２断熱部材６４２とを備えて構成される。別の観点から言えば、第１断熱部材６４１が第１可動部６１の自由端近傍に設けられるとともに、第２断熱部材６４２が第２可動部６２の自由端近傍に設けられ、第１および第２断熱部材６４１，６４２が、弾性部７１を構成する２つの板状部材７１ａ，７１ｃの下面に対して当接する。この第１および第２断熱部材６４１，６４２は、例えば、ある程度薄い形状を有し、内部に微細な空房を有するように樹脂またはセラミックスなどで構成される。第１および第２断熱部材６４１，６４２の熱伝導率は、駆動部層６０３の熱伝導率よりも低く設定されている。具体的には、第１および第２断熱部材６４１，６４２の熱伝導率は、熱伝導率が約４．０Ｗ／(ｍ・Ｋ)であるジルコニア（ＺｒＯ2）などのセラミックスや、熱伝導率が約０．０３５Ｗ／(ｍ・Ｋ)である発泡ポリイミドなどの発泡性の樹脂材料などによって構成される。
【００５６】
＜２−３．アクチュエータ層の動作＞
図１１は、アクチュエータ層６０に電圧を印加するための電気回路を例示する図である。図１１で示すように、第１導電部６２３ａには配線Ｃａの一端が電気的に接続され、該配線Ｃａの他端が電源Ｐｓの負極に対して電気的に接続される。そして、配線Ｃｂの一端が電源Ｐｓの正極に対して電気的に接続され、該配線Ｃｂの他端がスイッチＳｗの第１端子Ｔａに対して電気的に接続される。また、第３導電部６２３ｃには配線Ｃｃの一端が電気的に接続され、該配線Ｃｃの他端がスイッチＳｗの第２端子Ｔｂに対して電気的に接続される。
【００５７】
ここで、第１および第２可動部６１，６２の動作について説明する。図１２は、第１および第２可動部６１，６２の動作を説明するための図であり、図５と同様に、図３(ｆ)の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面模式図である。
【００５８】
図５では、第１および第２可動部６１，６２が変形していない状態（初期状態）が示されている。初期状態では、スイッチＳｗの第１端子Ｔａと第２端子Ｔｂとが電気的に接続されておらず、第１および第２突設部６１１，６１２の弾性力によって、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１，６３２とがほぼ平坦な状態とされ、第１および第２可動部６１，６２がほぼ平坦な形状を呈する。なお、このとき、第１および第２可動部６１，６２は、第１および第２断熱部材６４１，６４２が弾性部７１の−Ｚ側の面に当接する。
【００５９】
図５で示した初期状態から、スイッチＳｗの第１端子Ｔａと第２端子Ｔｂとが電気的に接続されると、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２に電圧が印加され、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２に電流が流れて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２が自身のジュール熱によって加熱される。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２が延設方向に若干熱膨張するのに対して、第１および第２駆動部６３１，６３２が延設方向（Ｙ方向）に収縮する。その結果、図１２で示すように、枠部Ｆ６に対する第１および第２可動部６１，６２の自由端の相対的な位置が、上方（＋Ｚ方向）にシフトするように、第１および第２可動部６１，６２が変形する。なお、このとき、第１および第２断熱部材６４１，６４２によって弾性部７１の−Ｚ側の面が押されるため、弾性部７１，９１とレンズ部８１とが、第１および第２可動部６１，６２によって＋Ｚ方向に押される。
【００６０】
一方、スイッチＳｗの第１端子Ｔａと第２端子Ｔｂとが電気的に接続された状態から、第１端子Ｔａと第２端子Ｔｂとが電気的に接続されていない状態に移行した場合には、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１，６３２とが自然冷却される。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２などの弾性力によって、第１および第２駆動部６３１，６３２が、延設方向（Ｙ方向）に伸ばされる。つまり、第１および第２突設部６１１，６１２と第１および第２駆動部６３１，６３２とが、平坦な状態へと戻っていく。その結果、図５で示すように、第１および第２可動部６１，６２が変形していない状態（初期状態）となる。
【００６１】
このような第１および第２可動部６１，６２の自由端が、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の加熱に応じて変位することと、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の冷却に応じて初期状態へ戻ることとが、適宜繰り返されることで、アクチュエータ層６０が、レンズ部８１をＺ軸に対して略平行に移動させるアクチュエータとして機能する。
【００６２】
＜２−４．カメラモジュールの完成型の構造＞
図１３および図１４は、カメラモジュール４００の構造を例示する図である。具体的には、図１３は、カメラモジュール４００を保護層ＣＢ側（上方）から見た平面図であり、図１４は、図１３の切断面線XIV−XIVから見た断面模式図である。なお、図１３および図１４では、アクチュエータ層６０の第１，３導電部６２３ａ，６２３ｃに対して外部から電気的に接続される配線Ｃａ〜Ｃｃ、スイッチＳｗ、および電源Ｐｓについては図示が省略されている。
【００６３】
図１４で示すように、撮像素子層１０、撮像センサホルダ層２０、赤外カットフィルタ層３０、第１レンズ層４０、第２レンズ層５０、アクチュエータ層６０、平行バネ下層７０、第３レンズ層８０、平行バネ上層９０、および保護層ＣＢの１０層がこの順番で積層されてカメラモジュール４００が形成されている。なお、このカメラモジュール４００は、例えば、微細装置の集積化のために使用されるマイクロマシニング(micromachining)技法により製作される。この技法は、半導体加工技術の一種として、一般にＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)と称される。なお、ＭＥＭＳという加工技術の名称が使用される分野としては、半導体工程、特に、集積回路技術を応用したマイクロマシニング技術を利用してサイズがμｍオーダーのマイクロセンサ、アクチュエータ、および電気機械的構造物を製作する分野が含まれる。
【００６４】
＜２−５．レンズ部の駆動の態様＞
図１５および図１６は、第３レンズ層８０に含まれるレンズ部８１の駆動態様を説明するための図である。図１５および図１６では、レンズ部８１と弾性部７１，９１の状態を側方から見た模式図が示されている。なお、実際にはレンズ保持部８３を弾性部７１，９１が挟持しているが、図１５および図１６では、説明の簡略化のために、弾性部７１，９１がレンズ部８１を点Ｐｕ，Ｐｄで保持しているように示されている。また、図１５では、弾性部７１，９１が変形していない状態（初期状態）が示され、図１６では、弾性部７１，９１が変形している状態（変形状態）が示されている。さらに、図１５および図１６では、アクチュエータ層６０の変位状態についても併せて模式的に示されている。
【００６５】
上述したように、弾性部７１，９１は、ともに同様な構成を有し、それぞれ同様に枠部Ｆ７，Ｆ９に対して２箇所で固設される。そして、第１および第２可動部６１，６２の変形により、板状部材７１ｂが上昇するように弾性部７１が変形する際には、レンズ部８１を介して弾性部９１も同様に変形する。このとき、レンズ部８１が、所定距離離隔して並設される板状部材７１ａ，９１ａおよび板状部材７１ｃ，９１ｃによって挟持された状態と同視することができ、板状部材７１ａ，９１ａおよび板状部材７１ｃ，９１ｃが略同一のタイミングで略同一の変形を行う。このため、レンズ部８１は、光軸が傾くことなく、上下方向（ここでは、Ｚ軸方向）に移動する。すなわち、レンズ部８１の光軸の方向がずれることなく、レンズ部８１と撮像素子部１１との距離が変更される。その結果、撮像素子部１１とレンズ部８１との距離が変更され、焦点調整が実行される。
【００６６】
このように、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位によって移動される被駆動体には、弾性部７１，９１およびレンズ部８１が含まれる。そして、ここでは、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２への通電量が制御されることで、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の加熱状態が制御され、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位量も制御される。
【００６７】
また、第１および第２可動部６１，６２の曲げに応じて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２も曲がり、この変形に応じて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の抵抗値が変化する。これは、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の温度と自由端の変位量とが対応し、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の温度と抵抗値とが対応するためである。そこで、例えば、配線Ｃａ〜Ｃｃの少なくとも何れか１つの配線を流れる電流を検出する電流計を設ける。そして、該電流計による検出値によって、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の抵抗値をモニタリングすることで、間接的に、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位、すなわちレンズ部８１の移動状態（位置情報）を検出することができる。したがって、この位置情報に応じて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２への通電量が制御されるフィードバック制御も可能である。
【００６８】
なお、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位を、レンズ部８１の移動に対して正確に反映させるためには、第１および第２断熱部材６４１，６４２は、硬く、変形し難いものであることが好ましい。
【００６９】
＜３．カメラモジュールの製造工程＞
図１７は、カメラモジュール４００の製造工程の手順を例示するフローチャートである。図１７で示すように、(工程Ａ)複数のシートの準備（ステップＳ１）、(工程Ｂ)複数のシートの接合（ステップＳ２）、(工程Ｃ)ダイシング（ステップＳ３）、(工程Ｄ)光軸の偏芯の検査（ステップＳ４）、および(工程Ｅ)撮像素子層の結合（ステップＳ５）が順次に行われることで、カメラモジュール４００が製造される。以下、各工程について簡単に説明する。
【００７０】
○複数のシートの準備（工程Ａ）：
図１８および図１９は、準備する９枚のシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢの構成例を示す平面図である。ここでは、各シートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢが、円盤状である例を示して説明する。
【００７１】
図１８(ａ)は、図３(ｂ)で示した撮像センサホルダ層２０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（撮像センサホルダシート）Ｕ２を例示する図である。この撮像センサホルダシートＵ２は、例えば、樹脂材料を素材として、金属金型を用いたプレス加工によって製作される。
【００７２】
図１８(ｂ)は、図３(ｃ)で示した赤外カットフィルタ層３０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数配列されたシート（赤外カットフィルタシート）Ｕ３を例示する図である。この赤外カットフィルタシートＵ３は、例えば、透明基板上に屈折率の異なる透明薄膜を多層化することで製作される。具体的には、まず、フィルタの基板となるガラスあるいは透明樹脂の基板を用意し、該基板の上面に屈折率の異なる透明薄膜をスパッタリングや蒸着などの手法によって多数積層させることで製作される。なお、透明薄膜の厚みや屈折率の組合せを適宜変更することで、透過する光の波長帯が設定される。ここでは、例えば、６００ｎｍ以上の波長帯の光を透過させないように設定することで、赤外光が遮断される。
【００７３】
図１８(ｃ)は、図３(ｄ)で示した第１レンズ層４０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（第１レンズシート）Ｕ４を例示する図であり、図１８(ｄ)は、図３(ｅ)で示した第２レンズ層５０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（第２レンズシート）Ｕ５を例示する図である。第１および第２レンズシートＵ４，Ｕ５は、例えば、フェノール系の樹脂、アクリル系の樹脂、または光学ガラスを素材として、成型またはエッチングなどの手法で製作される。なお、カメラモジュール４００に絞りを形成する場合は、例えば、第２レンズ層５０などに、シャドウマスクを用いて遮光材料の薄膜を形成したり、別途黒色に色づけされた樹脂材料などで絞りを形成すれば良い。
【００７４】
図１８(ｅ)は、図３(ｆ)で示したアクチュエータ層６０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（アクチュエータシート）Ｕ６を例示する図である。アクチュエータシートＵ６は、例えば、マイクロマシニング技術を利用した以下の工程(Ｉ)〜(Ｖ)によって製作される。なお、ここでは、アクチュエータシートＵ６の各アクチュエータ層６０の製作に着目した説明を行う。
【００７５】
（Ｉ）第１および第２突設部６１１，６１２の厚みの設計値と同じ厚みの活性層が形成されたＳＯＩ(Silicon on Insulator)ウエハを準備する。このＳＯＩウエハは、基板ウエハ上に、分離酸化層（ＢＯＸ層：BuriedOxide層）、および活性層（ＳＯＩ層）がこの順番で積層したものである。そして、ＳＯＩウエハの活性層側にフォトリソグラフィによって所望パターンのレジストを形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などを用いて、活性層を枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の形状に加工する。なお、このとき、分離酸化層、および基板ウエハも、枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の形状に加工しても良い。
【００７６】
（II）フォトリソグラフィによって、工程（Ｉ）で形成された枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の上面においてレジストを第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２のパターンに形成する。そして、レジストのパターンの上から、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の素材となる抵抗が比較的大きな金属である白金(Ｐｔ)やタングステン(Ｗ)を、スパッタリングや蒸着などの手法で膜状に堆積させることで、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２を形成する。レジストは、酸素プラズマアッシングなどの手法で除去される。また、フォトリソグラフィによって、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２が形成された枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の上面においてレジストを第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃのパターンに形成する。そして、レジストのパターンの上から、第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃの素材となる金属（例えば、銅）を、スパッタリングや蒸着などの手法で膜状に堆積させることで、第１〜３導電部６２３ａ〜６２３ｃを形成する。レジストは、酸素プラズマアッシングなどの手法で除去される。この工程により、加熱部層６０２が形成される。
【００７７】
（III）フォトリソグラフィによって、加熱部層６０２が形成された枠部Ｆ６１と第１および第２突設部６１１，６１２の上面においてレジストを第１および第２駆動部６３１，６３２のパターンで形成する。そして、レジストのパターンの上から、第１および第２駆動部６３１，６３２の素材となる金属（ここでは、アルミニウムや亜鉛など）を、スパッタリングや蒸着などの手法で膜状に堆積させることで、第１および第２駆動部６３１，６３２を形成する。レジストは、酸素プラズマアッシングなどの手法で除去される。この工程により、駆動部層６０３が形成される。
【００７８】
（IV）第１および第２駆動部６３１，６３２の上面のうち、自由端となる端部側に、第１および第２断熱部材６４１，６４２をそれぞれ貼り付ける。ここでは、上述したように、第１および第２断熱部材６４１，６４２は、発泡性の樹脂材料やセラミックスなどといった熱伝導率の低い素材で構成される。
【００７９】
（Ｖ）フォトリソグラフィによって、第１および第２駆動部６３１，６３２の上面側から表面保護用のフォトレジストを塗布した後に、フッ酸（ＨＦ）を用いて分離酸化層のエッチングを行う。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１，６３２と、第１および第２断熱部材６４１，６４２とが積層した部分が、分離酸化層を介した基板ウエハの表面による保持から解放されて、第１および第２可動部６１，６２が形成される。
【００８０】
なお、第１，３導電部６２３ａ，６２３ｃに対して、配線Ｃａ，Ｃｃを電気的に接続し易くするために、第１，３導電部６２３ａ，６２３ｃの端部に適宜端子部を設けることが好ましい。
【００８１】
図１８(ｆ)は、図４(ａ)で示した平行バネ下層７０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（平行バネ下シート）Ｕ７を例示する図であり、図１９(ｂ)は、図４(ｃ)で示した平行バネ上層９０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（平行バネ上シート）Ｕ９を例示する図である。平行バネ下シートＵ７および平行バネ上シートＵ９は、りん青銅などの金属材料の薄板に対して、例えばエッチングなどを施すことで製作される。
【００８２】
図１９(ａ)は、図４(ｂ)で示した第３レンズ層８０に相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（第３レンズシート）Ｕ８を例示する図である。第３レンズシートＵ８は、例えば、フェノール系の樹脂、アクリル系の樹脂、または光学ガラスを素材として、成型およびエッチングなどの手法で製作される。第３レンズシートＵ８では、各チップにおいて、枠部Ｆ８と、レンズ部８１と、レンズ保持部８３とが樹脂などの同一素材によって一体的に形成される。また、図４(ｂ)で示したように、２本の連結部により、レンズ部８１を保持するレンズ保持部８３と、枠部Ｆ８とが連結されて、レンズ部８１が支持された状態となっている。なお、第３レンズ層８０がカメラモジュール４００に適用されることを考慮すると、第３レンズ層８０のうちのレンズ部８１以外の部分は、光を遮断することが好ましい。
【００８３】
図１９(ｃ)は、図４(ｄ)で示した保護層ＣＢに相当するチップが所定配列（ここでは、マトリックス状の所定配列）で多数形成されたシート（保護シート）ＵＣＢを例示する図である。保護シートＵＣＢは、例えば、透明の材料である樹脂（またはガラス）を所望の厚みとし、適宜エッチングを施すことで製作された平板状のシートである。
【００８４】
なお、ここで準備される９枚のシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢには、シートの接合工程における位置合わせのためのマーク（アライメントマーク）が、略同一の位置に付される。アライメントマークとしては、例えば、十字のマークなどが挙げられ、各シートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢの上面の外周部近傍であって比較的離隔した２箇所以上の位置に設けられることが好ましい。
【００８５】
○複数のシートの接合（工程Ｂ）：
図２０は、複数のシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢを順次に積層させて接合する工程を模式的に示す図である。
【００８６】
まず、撮像センサホルダシートＵ２、赤外カットフィルタシートＵ３、第１レンズシートＵ４、および第２レンズシートＵ５について、シートＵ２〜Ｕ５の各チップが、それぞれ直上に積層されるように、シート形状のまま位置合わせ（アライメント）が行われる。なお、レンズ部４１，５１，８１によって形成される光学系の精度を保つためには、３つのレンズ部４１，５１，８１の光軸のズレ量（すなわち偏芯精度）が５μｍ以内であることが望ましい。
【００８７】
具体的には、公知のアライナー装置に、まず、撮像センサホルダシートＵ２および赤外カットフィルタシートＵ３がセットされ、予め形成しておいたアライメントマークを用いたアライメントが行われる。この際、事前に、撮像センサホルダシートＵ２と赤外カットフィルタシートＵ３とが接合される面（接合面）に、いわゆるエポキシ樹脂系の接着剤、または紫外線硬化接着剤が塗布されており、両シートＵ２，Ｕ３が接合される。なお、接合面にＯ2プラズマを照射することで、接合面を活性化して、両シートＵ２，Ｕ３を直接接合する方法を用いても良い。但し、複数層を短時間で簡単に接合して、カメラモジュール４００の生産性の向上と製造コストの低減とを図ることを考慮すれば、上記樹脂の接着剤を用いる方が好ましい。
【００８８】
続いて、上記と同様なアライメントならびに接合方法により、赤外カットフィルタシートＵ３上に第１レンズシートＵ４が接合され、更に、第１レンズシートＵ４上に第２レンズシートＵ５が接合される。
【００８９】
次に、４つのシートＵ２〜Ｕ５が積層されて形成された積層体の上面に対して、アクチュエータシートＵ６、平行バネ下シートＵ７、第３レンズシートＵ８、および平行バネ上シートＵ９がこの順番で積層および接合される。アライメントならびに接合方法については、上述したシートＵ２，Ｕ３に係る手法と同様であり、このとき、シートＵ２〜Ｕ９の各チップが、それぞれ直上に積層される。ここでは、例えば、第３レンズシートＵ８の枠部Ｆ８に相当する部分が、平行バネ下シートＵ７および平行バネ上シートＵ９と接合される。
【００９０】
また、この際、第３レンズシートＵ８のレンズ部８１が、平行バネ下シートＵ７の弾性部７１を介して、アクチュエータシートＵ６の第１および第２可動部６１，６２によって支持された状態となる。また、シートＵ７〜Ｕ９が積層されて結合されることで、レンズ保持部８３が上下面から弾性部７１，９１によって挟持され、弾性部７１，９１によってレンズ部８１が支持された状態となる。このとき、第３レンズシートＵ８の各チップにおいて、枠部Ｆ８とレンズ部８１とをレンズ保持部８３を介して連結する連結部がいわゆるフェムト秒レーザなどによって切断され、枠部Ｆ８とレンズ部８１とが分離される。なお、ここでは、各連結部が枠部Ｆ８側の一部分８４ａ，８４ｂ（図４(ｂ)の太破線部）で切断される。
【００９１】
このように、複数のチップが形成されたシートの状態で、各チップのレンズ部８１が弾性部７１，９１によって支持された後に、レンズ部８１が移動可能な状態とされる。このため、レンズ部８１と第１および第２可動部６１，６２との位置合わせを精度良く行うことができる。すなわち、例えば、各光学ユニット（後述）におけるレンズ部の光軸の偏芯などを防ぐことが可能となる。
【００９２】
最後に、平行バネ上シートＵ９の上面に対して、保護シートＵＣＢが、上述した手法と同様な方法で、アライメントされて接合される。このとき、９つのシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢが積層した部材（積層部材）が形成される。
【００９３】
○ダイシング（工程Ｃ）：
９つのシートＵ２〜Ｕ９，ＵＣＢが積層されて形成された積層部材が、ダイシング装置によってチップ毎に切り離されて、９つの層２０〜９０，ＣＢが積層された光学系のユニット（光学ユニット）が多数生成される。
【００９４】
○光軸の偏芯の検査（工程Ｄ）：
上記ダイシングによって生成された多数の光学ユニットについて、レンズ偏芯測定機によって、３つのレンズ部４１，５１，８１の光軸のズレ量（すなわち偏芯）が所定の許容値域範囲（例えば、５μｍ以内）に入っているのか否か検査される。一般に、カメラモジュール４００を構成する部品のうち、最も高価となるのは撮像素子層１０である。そして、光軸の偏芯が所定の許容値域範囲から外れたカメラモジュール４００は、不良品として扱われる。このため、光学ユニットの段階で不良品と良品とが選別され、良品に対してのみ撮像素子層１０を取り付けることで、カメラモジュール４００の製造コストならびに資源の無駄使いの低減が図られる。
【００９５】
○撮像素子層の結合（工程Ｅ）：
光軸の偏芯の検査によって良品であると判別された各光学ユニットの下面（具体的には、撮像センサホルダ層２０の裏面）に対して、撮像素子層１０のチップが、いわゆるエポキシ樹脂系の接着剤、または紫外線硬化接着剤を用いた接合によって取り付けられて、カメラモジュール４００が完成される。このとき、各カメラモジュール４００のアクチュエータ層６０の第１および第３導電部６２３ａ，６２３ｃに対して、配線Ｃａ〜Ｃｂ、スイッチＳｗ、および電源Ｐｓが外部から電気的に接続される。
【００９６】
以上のように、本発明の実施形態に係るカメラモジュール４００では、加熱による駆動部層６０３の収縮に応じて変位する第１および第２可動部６１，６２の自由端近傍が、第１および第２断熱部材６４１，６４２を介して被駆動体に当接される。このため、第１および第２可動部６１，６２の自由端の変位を生じさせるために加熱部層６０２で発せられた熱が第１および第２可動部６１，６２から被駆動体へ伝達されることが抑制される。その結果、熱効率の改善が図られ、比較的短時間で第１および第２駆動部６３１，６３２が熱せられることで、駆動力の発生の指示から実際に駆動力が発生するまでの時間が短縮される。すなわち、駆動力の発生における応答性が向上する。
【００９７】
＜変形例＞
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００９８】
◎例えば、上記実施形態では、アクチュエータ層６０が、支持基板層６０１、加熱部層６０２、駆動部層６０３、および断熱部材層６０４の複数層が順に積層されて形成されたが、これに限られない。例えば、駆動部層６０３の熱膨張率を、支持基板層６０１の熱膨張率よりも大きくして、複数層の順番を異ならせても良い。以下、具体例を示して説明する。
【００９９】
図２１および図２２は、複数層の積層順を異ならせた具体例（ここでは、アクチュエータ層６０Ａ）を説明するための図である。なお、本明細書では、上記実施形態に係るカメラモジュール４００のうち、アクチュエータ層６０をアクチュエータ層６０Ａに変更したものをカメラモジュール４００Ａとし、携帯電話機１００のうち、画像取得再生部２００をカメラモジュール４００Ａを搭載する画像取得再生部２００Ａに変更したものを携帯電話機１００Ａとする。図２１および図２２では、図５および図１２と同様に、図３(ｆ)の切断面線Ｖ−Ｖから見たアクチュエータ層６０Ａの断面模式図が示されている。
【０１００】
アクチュエータ層６０Ａは、駆動部層６０３Ａ、加熱部層６０２Ａ、支持基板層６０１Ａ、および断熱部材層６０４Ａがこの順番で積層されて構成される。駆動部層６０３Ａ、加熱部層６０２Ａ、および支持基板層６０１Ａが積層されて形成される構造は、上記実施形態に係る支持基板層６０１、加熱部層６０２、および駆動部層６０３が積層されて形成される構造が上下反転されたものとなっている。そして、断熱部材層６０４Ａが、支持基板層６０１Ａの＋Ｚ側の面の自由端近傍に設けられて、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａが構成される。
【０１０１】
また、支持基板層６０１Ａ、加熱部層６０２Ａ、および断熱部材層６０４Ａについては、上記実施形態に係る支持基板層６０１、加熱部層６０２、および断熱部材層６０４と同様な構造および素材でそれぞれ構成されている。但し、駆動部層６０３Ａについては、駆動部層６０３の第１および第２駆動部６３１，６３２と構造は同様であるものの、素材が変更された第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａによって構成されている。具体的には、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａは、第１および第２突設部６１１，６１２を構成する素材とは熱膨張率が異なる金属材料を用いて構成されている。例えば、第１および第２突設部６１１，６１２が、シリコンによって形成されている場合には、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの素材としては、シリコンと比較して熱膨張率が大きなアルミニウムや亜鉛などが挙げられる。
【０１０２】
なお、シリコンの熱膨張率は、３．４×１０-6／Ｋであり、アルミニウムの熱膨張率は、２３×１０-6／Ｋであり、亜鉛の熱膨張率は、２６×１０-6／Ｋである。また、インバーなどの熱膨張率が他の金属と比較して小さな素材を用いて第１および第２突設部６１１，６１２が構成されている場合には、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａを構成する素材としては、種々の金属の採用が可能であり、例えば、アルミニウムや亜鉛などを採用すれば良い。
【０１０３】
ここで、上記の如く構成されたアクチュエータ層６０Ａの動作について、図２１および図２２を参照しつつ説明する。但し、上記実施形態と同様な構成については、同じ符号を使用して説明する。
【０１０４】
図２１では、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａが変形していない状態（初期状態）が示されている。初期状態では、第１および第２突設部６１１，６１２の弾性力によって、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａとがほぼ平坦な状態とされ、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａがほぼ平坦な形状を呈する。なお、このとき、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａは、第１および第２断熱部材６４１，６４２が弾性部７１の−Ｚ側の面に当接する。
【０１０５】
図２１で示した初期状態から、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２に電圧が印加され、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２に電流が流れて、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２が自身のジュール熱によって加熱される。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａとが略均一に加熱され、素材の熱膨張率の差に起因して、第１および第２突設部６１１，６１２よりも、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの方が延設方向（Ｙ方向）に大きく膨張する。つまり、第１および第２突設部６１１，６１２の延設距離と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの延設距離との差が大きくなる。その結果、図２２で示すように、枠部Ｆ６に対する第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａの自由端の相対的な位置が、上方（＋Ｚ方向）にシフトするように、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａが変形する。
【０１０６】
一方、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２による加熱が終了されると、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａとが自然冷却される。このとき、第１および第２突設部６１１，６１２と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａとが略均一に冷却され、第１および第２突設部６１１，６１２の延設距離と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの延設距離との差が小さくなる。その結果、図２１で示すように、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａが変形していない状態（初期状態）となる。
【０１０７】
このような構成によっても、駆動部層６０３Ａと支持基板層６０１Ａとの間における熱膨張の差を利用して、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａの曲げによる変位を発生させることができる。したがって、駆動部層６０３，６０３Ａは、加熱に応じて一方向に膨張または収縮するものであれば良い。
【０１０８】
なお、第１および第２突設部６１１，６１２の素材と、第１および第２駆動部６３１Ａ，６３２Ａの素材との間で、熱膨張率の差を大きくすることで、印加する熱量当たりの変位量を大きくするようにしても良い。また、上記実施形態と同様に、第１および第２加熱ヒータ部６２１，６２２の抵抗値をモニタリングすることで、第１および第２可動部６１Ａ，６２Ａの変位量について、フィードバック制御を行っても良い。
【０１０９】
◎また、上記実施形態では、第１および第２突設部６１１，６１２が、シリコンを用いて構成されたが、これに限られず、例えば、熱膨張率が比較的小さな金属を用いて構成されても良い。但し、上記実施形態のように、第１および第２突設部６１１，６１２の素材として、微細な加工技術が確立されているシリコンを素材として用いることで、微細かつ高精度の支持基板層の製造が容易となる。その一方で、第１および第２突設部６１１，６１２の素材として、金属材料を用いた場合には、金属材料の圧延などの工程によって薄型の第１および第２突設部６１１，６１２を容易に製造することができる。
【０１１０】
◎また、上記実施形態では、第１および第２断熱部材６４１，６４２が、発泡性の樹脂材料やセラミックスなどといった熱伝導率の低い素材で構成されたが、これに限られない。例えば、熱伝導を阻害する介在物（例えば、シリコンなど）を母材中に分散させた素材によって構成されても、第１および第２断熱部材６４１，６４２の熱伝導率を低下させることができる。
【０１１１】
◎また、上記実施形態では、加熱部層６０２が通電に応じて発熱することで、駆動部層６０３が加熱されて収縮したが、これに限られない。例えば、加熱部層６０２を設ける代わりに、形状記憶合金で構成された駆動部層６０３を加熱部層６０２の機能を併せ持つものとしても良い。すなわち、第１および第２突設部と、形状記憶合金で構成された第１および第２駆動部と、第１および第２断熱部材とが積層されて第１および第２可動部が構成されても良い。このような構成では、第１および第２駆動部自身が通電に応じて発熱して収縮することで、第１および第２可動部の自由端の変位が生じる。
【０１１２】
◎また、上記実施形態では、第１および第２可動部６１，６２の内部に熱を発生させる加熱部層６０２を含んでいたが、これに限られない。例えば、アクチュエータ層６０に隣接する第２レンズ層５０など、その他の層に熱を発生させる部分が形成されても良い。但し、熱効率の向上を図るためには、第１および第２可動部６１，６２の内部に熱を発生させる加熱部層６０２が含まれることが好ましい。
【０１１３】
◎また、上記実施形態では、アクチュエータ層６０において、２枚の第１および第２可動部６１，６２が設けられたが、これに限られず、少なくとも、第１および第２可動部６１，６２のうちの一方が設けられれば良い。
【０１１４】
◎また、上記実施形態では、弾性部７１，９１がそれぞれ枠部Ｆ７，Ｆ９の２箇所に固設されたが、これに限られず、種々の構成を採用しても良い。但し、上述の如くレンズ部８１の光軸を傾けることなく、レンズ部８１を移動させるためには、弾性部７１，９１がそれぞれ枠部Ｆ７，Ｆ９の２箇所以上で固設されることが好ましい。また、弾性部７１，９１の態様としては、例えば、弾性部７１，９１をそれぞれ中央部分で２分割して、２分割された弾性部７１の一方および他方の一端を枠部Ｆ７にそれぞれ固設することで合計２箇所に固設するとともに、２分割された弾性部９１の一方および他方の一端を枠部Ｆ９にそれぞれ固設することで合計２箇所に固設するような構成も考えられる。
【０１１５】
◎また、上記実施形態では、第１および第２可動部６１，６２によって移動される対象物（被駆動体）が、携帯電話機１００に搭載されるカメラモジュール４００のオートフォーカス装置を構成する光学レンズであったが、これに限られない。例えば、デジタルカメラ（撮像装置）に搭載されるオートフォーカス装置を構成する各部であっても良い。
【０１１６】
具体例としては、図２３で示すように、撮像素子１１ａがデジタルカメラ８００の筐体に対して光軸Ａｘに沿って前後に摺動可能に構成され、撮像素子１１ａの背面に断熱部材が当接するように上記実施形態に係るアクチュエータ層６０と同様な構成を有するアクチュエータ６５０が設けられる構成が考えられる。このような構成では、アクチュエータ６５０の動作に応じて撮像素子１１ａが光軸Ａｘに沿って前後に移動されて、光学レンズＬｚと撮像素子１１ａとの距離が変更されることで、オートフォーカス制御が実現される。
【０１１７】
また、図２４で示すように、デジタルカメラ９００に固設された撮像レンズの筐体に対して光学レンズＬｚが光軸Ａｘに沿って前後に摺動可能に構成され、光学レンズＬｚの背面に断熱部材が当接するように上記実施形態に係るアクチュエータ層６０と同様な構成を有するアクチュエータ６６０が設けられる構成が考えられる。このような構成では、アクチュエータ６６０の動作に応じて、光学レンズＬｚが光軸Ａｘに沿って前後に移動されて、光学レンズＬｚと撮像素子１１ａとの距離が変更されることで、オートフォーカス制御が実現される。
【０１１８】
◎また、上記実施形態では、第１および第２可動部６１，６２によって移動される対象物（被駆動体）が、オートフォーカス装置を構成する光学レンズであったが、これに限られない。例えば、被駆動体は、手振れ補正機構を構成する光学レンズや光ピックアップ装置を構成する光学レンズなど、その他の光学レンズであっても良いし、更に、光学レンズ以外の種々の小型の被駆動体であっても良い。つまり、本発明は、被駆動体を移動させるアクチュエータ一般に適用することができる。なお、手振れ補正機構としては、例えば、第１および第２可動部の動きにより、被駆動体である光学レンズが上下左右に２次元的に駆動する構成を挙げることができる。
【０１１９】
ここで、本発明を適用して製造されたアクチュエータを含む具体例について簡単に説明する。図２５は、対物レンズ７０５を移動させるアクチュエータを含む光ピックアップ装置７００の構成例を示す断面模式図である。
【０１２０】
光ピックアップ装置７００は、光源７０１から射出される光ビームを光ディスク７０６の情報記録面７０７に集光させ、該情報記録面７０７で反射される光ビームを受光素子７０８で受光して、情報を読み取るものである。そして、この光ピックアップ装置７００では、情報記録面７０７の形状に合わせて、光ビームのフォーカス位置を調節する必要がある。そこで、本具体例に係る光ピックアップ装置７００には、上記実施形態に係るアクチュエータ層６０、平行バネ下層７０、および平行バネ上層９０を用いて対物レンズ７０５を駆動することで光ビームの焦点を調節する駆動装置が搭載されている。
【０１２１】
図２５で示すように、光源７０１から射出された光ビームは、ビームスプリッター７０２を透過し、コリメータレンズ７０３で略平行光とされ、反射プリズム７０４にて反射されて、対物レンズ７０５に入射する。そして、対物レンズ７０５を保持する部分が、平行バネ下層７０の弾性部７１と、平行バネ上層９０の弾性部９１とによって挟持され、弾性部７１の下面にアクチュエータ層６０の第１および第２可動部６１，６２が当接されている。このため、第１および第２可動部６１，６２の変形により、弾性部７１の押し上げ、ならびに弾性部７１の弾性力による押し下げが生じ、対物レンズ７０５が光軸に沿って上下に駆動可能とされている。また、対物レンズ７０５で屈折された光は、光ディスク７０６に入射し、情報記録面７０７に集光される。そして、情報記録面７０７で反射された光は、入射してきた光路を逆に辿り、ビームスプリッター７０２で反射されて受光素子７０８に至る。
【０１２２】
◎また、上記実施形態では、第１および第２断熱部材６４１，６４２が第１および第２可動部６１，６２に含まれていたが、これに限られない。例えば、被駆動体のうち、アクチュエータ層の可動部と当接する箇所に断熱部材が設けられても良い。すなわち、アクチュエータ層の可動部が断熱部材を介して被駆動体に当接すれば良い。換言すれば、アクチュエータ層の可動部と被駆動体との間に断熱部材が介在すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の実施形態に係るカメラモジュールを搭載した携帯電話機の概略構成を例示する模式図である。
【図２】カメラモジュールの構成例を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】カメラモジュールを構成する各層の構成例をそれぞれ示す平面図である。
【図４】カメラモジュールを構成する各層の構成例をそれぞれ示す平面図である。
【図５】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図６】断熱部材の具体例を示す図である。
【図７】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図８】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図９】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図１０】アクチュエータ層の詳細な構成を説明するための図である。
【図１１】アクチュエータ層に電圧を印加するための電気回路を例示する図である。
【図１２】可動部の動作を説明するための図である。
【図１３】カメラモジュールの構造を示す図である。
【図１４】カメラモジュールの構造を示す図である。
【図１５】第３レンズ層に含まれるレンズ部の駆動態様を説明するための図である。
【図１６】第３レンズ層に含まれるレンズ部の駆動態様を説明するための図である。
【図１７】カメラモジュールの製造工程の手順を例示するフローチャートである。
【図１８】準備するシートの構成例を示す平面図である。
【図１９】準備するシートの構成例を示す平面図である。
【図２０】複数のシートを順次に積層させて接合する工程を模式的に示す図である。
【図２１】変形例に係る可動部の構成および動作を説明するための図である。
【図２２】変形例に係る可動部の構成および動作を説明するための図である。
【図２３】撮像素子を移動させるアクチュエータを含む撮像装置を示す図である。
【図２４】光学レンズを移動させるアクチュエータを含む撮像装置を示す図である。
【図２５】対物レンズを移動させるアクチュエータを含む光ピックアップ装置の構成例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０ 撮像素子層
１１ 撮像素子部
１１ａ 撮像素子
２０ 撮像センサホルダ層
３０ 赤外カットフィルタ層
４０ 第１レンズ層
４１，５１，８１ レンズ部
５０ 第２レンズ層
６０ アクチュエータ層
６１ 第１可動部
６２ 第２可動部
７０ 平行バネ下層
８０ 第３レンズ層
９０ 平行バネ上層
１００，１００Ａ 携帯電話機
４００，４００Ａ カメラモジュール
６０１，６０１Ａ 支持基板層
６０２，６０２Ａ 加熱部層
６０３，６０３Ａ 駆動部層
６０４，６０４Ａ 断熱部材層
６１１ 第１突設部
６１２ 第２突設部
６２１ 第１加熱ヒータ部
６２２ 第２加熱ヒータ部
６３１，６３１Ａ 第１駆動部
６３２，６３２Ａ 第２駆動部
６４１ 第１断熱部材
６４２ 第２断熱部材
６５０，６６０ アクチュエータ
７００ 光ピックアップ装置
８００，９００ デジタルカメラ
ＣＢ 保護層
Ｆ６，Ｆ６１ 枠部
Ｌｚ 光学レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、
を備え、
前記可動部が、
一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層とを含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍に断熱部材を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータであって、
前記複数層が、
前記駆動部層を加熱する加熱部層を含むことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータであって、
前記支持層が、
シリコンを用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータであって、
前記支持層が、
金属材料を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載のアクチュエータであって、
前記駆動部層が、
前記支持層を構成する素材とは熱膨張率が異なる金属材料を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載のアクチュエータであって、
前記駆動部層が、
形状記憶合金を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載のアクチュエータであって、
前記断熱部材が、
発泡材料を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１から請求項６の何れかに記載のアクチュエータであって、
前記断熱部材が、
内部に空気層を含む多層膜を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れかに記載のアクチュエータと、
前記断熱部材において前記可動部と当接する被駆動体と、
を備え、
前記可動部の前記他端の変位によって前記被駆動体を移動させることを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
アクチュエータと、
被駆動体と、
を備え、
前記アクチュエータが、
固定部と、一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を有し、
前記可動部が、
一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層と、を含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍において断熱部材を介して前記被駆動体に当接することを特徴とする駆動装置。
【請求項１】
固定部と、
一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、
を備え、
前記可動部が、
一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層とを含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍に断熱部材を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータであって、
前記複数層が、
前記駆動部層を加熱する加熱部層を含むことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータであって、
前記支持層が、
シリコンを用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータであって、
前記支持層が、
金属材料を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載のアクチュエータであって、
前記駆動部層が、
前記支持層を構成する素材とは熱膨張率が異なる金属材料を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載のアクチュエータであって、
前記駆動部層が、
形状記憶合金を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載のアクチュエータであって、
前記断熱部材が、
発泡材料を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１から請求項６の何れかに記載のアクチュエータであって、
前記断熱部材が、
内部に空気層を含む多層膜を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れかに記載のアクチュエータと、
前記断熱部材において前記可動部と当接する被駆動体と、
を備え、
前記可動部の前記他端の変位によって前記被駆動体を移動させることを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
アクチュエータと、
被駆動体と、
を備え、
前記アクチュエータが、
固定部と、一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を有し、
前記可動部が、
一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層と、を含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍において断熱部材を介して前記被駆動体に当接することを特徴とする駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１０−６６４５８（Ｐ２０１０−６６４５８Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３２０５８（Ｐ２００８−２３２０５８）
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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