アクチュエータ、駆動装置、および撮像装置
【課題】熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータ、ならびに該アクチュエータを用いた駆動装置および撮像装置を提供する。
【解決手段】アクチュエータは、第１層と、該第１層よりも大きな熱膨張率を持つ第２層と、第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ第３層とを含む複数層が積層されるとともに、加熱に応じて変形する可動部を備える。また、該アクチュエータは、第３層と一体的に構成されるか、または第３層と接触するように構成され、且つ第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ熱伝導部を含む放熱領域を有するとともに、可動部が固定される固定部を備える。
【解決手段】アクチュエータは、第１層と、該第１層よりも大きな熱膨張率を持つ第２層と、第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ第３層とを含む複数層が積層されるとともに、加熱に応じて変形する可動部を備える。また、該アクチュエータは、第３層と一体的に構成されるか、または第３層と接触するように構成され、且つ第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ熱伝導部を含む放熱領域を有するとともに、可動部が固定される固定部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、ならびに該アクチュエータを用いた駆動装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等に搭載されるマイクロカメラユニット（ＭＣＵ）については、小型化および薄型化が要求される。従来、このようなＭＣＵにおいて、レンズを移動させることで所謂オートフォーカス（ＡＦ）制御を行うためのアクチュエータとしては、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が主流となっている。しかし、ＶＣＭを用いて更なるＭＣＵの薄型化を図ることは難しい。
【０００３】
そこで、アクチュエータの小型化を実現するために、いわゆるバイメタルを用いたアクチュエータを採用することが考えられる。このバイメタルは、熱に応じて駆動するため、消費電力が大きく、応答性が低いといった面から、アクチュエータに対する採用が見送られてきた。ところが、ＭＣＵの小型化によって、消費電力および応答性に係るデメリットが緩和される傾向にあり、バイメタルを用いたアクチュエータが採用されたカメラモジュールが提案されている（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９３２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バイメタルでは、２層を構成する素材の熱膨張率の差が大きいほど、大きな変位が得られる。そして、熱膨張率の差を大きくするための素材の組合せとしては、例えば、相対的に熱膨張率が高い２０Ｎｉ−６Ｍｎ−Ｆｅと、相対的に熱膨張率が低い３６Ｎｉ−Ｆｅとの組合せが挙げられる。
【０００６】
しかしながら、これらバイメタルに適した素材については、熱伝導率が低いため、バイメタルにおいて、加熱に応じて一旦上昇した温度が簡単には下がらず、冷却時における応答速度の低下を招く。従って、ＭＣＵの光学レンズを移動させる際に、一方向に移動させた光学レンズを逆方向に移動させるためには、ある程度長い時間を要する。その結果、ＡＦ制御を短時間で行うことができない。また、ＡＦ制御を行う際には、光学レンズを合焦位置に停止させるために、サーボ制御が行われるが、バイメタルの冷却時の応答性の低さから、光学レンズの位置を所望の位置に短時間で停止させることが難しい。
【０００７】
そして、このようなバイメタルの冷却時における応答性の改善については、上記特許文献１の技術では全く考慮されていない。なお、このような問題は、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じるアクチュエータ一般に共通する。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータ、ならびに該アクチュエータを用いた駆動装置および撮像装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の態様に係るアクチュエータは、第１層と、該第１層よりも大きな熱膨張率を持つ第２層と、第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ第３層とを含む複数層が積層されるとともに、加熱に応じて変形する可動部を備える。また、前記アクチュエータは、前記第３層と一体的に構成されるか、または前記第３層と接触するように構成され、且つ前記第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ熱伝導部を含む放熱領域を有するとともに、前記可動部が固定される固定部を備える。
【００１０】
第２の態様に係るアクチュエータは、第１の態様に係るアクチュエータであって、前記第３層が、前記第１層と前記第２層との間に設けられる。
【００１１】
第３の態様に係るアクチュエータは、第１または第２の態様に係るアクチュエータであって、前記放熱領域が、前記可動部の第１熱容量よりも大きな第２熱容量を有する。
【００１２】
第４の態様に係るアクチュエータは、第３の態様に係るアクチュエータであって、前記放熱領域が、前記可動部の第１表面積よりも大きな第２表面積を有する。
【００１３】
第５の態様に係るアクチュエータは、第１から第４の何れか１つの態様に係るアクチュエータであって、前記第３層が、銅、ニッケル、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つの素材によって構成される。
【００１４】
第６の態様に係るアクチュエータは、第１から第５の何れか１つの態様に係るアクチュエータであって、前記熱伝導部が、銅、ニッケル、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つの素材によって構成される。
【００１５】
第７の態様に係るアクチュエータは、第１から第６の何れか１つの態様に係るアクチュエータであって、前記複数層が、パターンニングされたヒータ層を更に含む。
【００１６】
第８の態様に係る駆動装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係るアクチュエータと、前記放熱領域に対して接合される隣接層と、前記アクチュエータによって移動される対象である移動対象物とを備える。
【００１７】
第９の態様に係る駆動装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係るアクチュエータと、前記可動部の変形によって移動される対象である移動対象物とを備える。
【００１８】
第１０の態様に係る撮像装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係るアクチュエータと、撮像素子と、被写体からの光を前記撮像素子まで導く光学系とを備え、前記撮像素子および前記光学系のうちの少なくとも一方が、前記可動部の変形によって移動される。
【発明の効果】
【００１９】
第１から第７の何れの態様に係るアクチュエータによっても、熱伝導率が大きな第３層から熱伝導部への熱伝導により、可動部の冷却速度が高められるため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを提供することができる。
【００２０】
第２の態様に係るアクチュエータによれば、可動部が変形可能な量を確保しつつ、可動部の冷却速度を高めることができる。
【００２１】
第３および第４の何れの態様に係るアクチュエータによっても、可動部の冷却速度をより高めることができる。
【００２２】
第８の態様に係る駆動装置によれば、隣接層を介した放熱により、可動部の冷却速度を高めることができる。
【００２３】
第９の態様に係る駆動装置によれば、熱伝導率が大きな第３層から熱伝導部への熱伝導により、可動部の冷却速度が高められるため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを用いた駆動装置を提供することができる。
【００２４】
第１０の態様に係る撮像装置によれば、熱伝導率が大きな第３層から熱伝導部への熱伝導により、可動部の冷却速度が高められるため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを用いた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一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示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る第１の筐体に着目した断面模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカメラモジュールの断面模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るカメラモジュールを側方から見た外観図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るカメラモジュールを側方から見た外観図である。
【図６】レンズ群の断面模式図である。
【図７】レンズ群の断面模式図である。
【図８】第１レンズ構成層を下方から見た外観図である。
【図９】第２レンズ構成層を上方から見た外観図である。
【図１０】スペーサ層の形状を説明するための図である。
【図１１】レンズ位置調整層を上方から見た外観図である。
【図１２】レンズ位置調整層の断面模式図である。
【図１３】アクチュエータ層を上方から見た外観図である。
【図１４】アクチュエータ層を側方から見た外観図である。
【図１５】アクチュエータ層の層構造を説明するための図である。
【図１６】アクチュエータ層を構成する高熱膨張層の形状を示す図である。
【図１７】アクチュエータ層を構成する熱伝導層の形状を示す図である。
【図１８】アクチュエータ層を構成する低熱膨張層の形状を示す図である。
【図１９】アクチュエータ層を構成する絶縁層の形状を示す図である。
【図２０】アクチュエータ層を構成するヒータ層の形状を示す図である。
【図２１】アクチュエータ層の詳細な構成を示す上面外観図である。
【図２２】可動部の動作例を説明するための図である。
【図２３】可動部の動作例を説明するための図である。
【図２４】第２平行ばねを下方から見た外観図である。
【図２５】レンズ群に装着された第２平行ばねを示す図である。
【図２６】第１平行ばねを下方から見た外観図である。
【図２７】レンズ群に装着された第１平行ばねを示す図である。
【図２８】カメラモジュールの製造工程を示すフローチャートである。
【図２９】準備されたシート等を積層させて接合する様子を模式的に示す図である。
【図３０】自然冷却によるレンズ位置の経時的な変化を示す図である。
【図３１】本発明の一変形例に係る撮像素子を移動させる態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
＜(1)携帯電話機の概略構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るカメラモジュール５００を搭載した携帯電話機１００の概略構成を示す模式図である。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。
【００２８】
図１で示されるように、携帯電話機１００は、折り畳み式の携帯電話機として構成され、第１の筐体２００と、第２の筐体３００と、ヒンジ部４００とを有する。第１の筐体２００および第２の筐体３００は、それぞれ板状の略直方体の形状を有し、各種電子部材を格納する筐体としての役割を有する。具体的には、第１の筐体２００は、カメラモジュール５００および表示ディスプレイを有し、第２の筐体３００は、携帯電話機１００を電気的に制御する制御部とボタン等の操作部材とを有する。なお、ヒンジ部４００は、第１の筐体２００と第２の筐体３００とを回動可能に接続する。このため、携帯電話機１００は、折り畳み可能となっている。
【００２９】
また、第１の筐体２００には、電流供給ドライバ６００、電気抵抗検出部７００、およびコントラスト検出部８００が搭載されている。電流供給ドライバ６００は、カメラモジュール５００のヒータ層１５５（図２０）への電流の供給を制御する。電気抵抗検出部７００は、ヒータ層１５５における電気抵抗を検出する。コントラスト検出部８００は、カメラモジュール５００の撮像素子１８１（図３）で得られる画像信号についてコントラストを検出する。また、第２の筐体３００には、携帯電話機１００の全体の動作を統括制御する回路基板上に合焦制御部３１０が搭載されている。合焦制御部３１０は、電気抵抗検出部７００およびコントラスト検出部８００からの信号の入力に応じて、電流供給ドライバ６００を介したヒータ層１５５への電流の供給量を制御することで、カメラモジュール５００の合焦状態を調整するＡＦ制御を実行する。
【００３０】
図２は、携帯電話機１００のうちの第１の筐体２００に着目した断面模式図である。図１および図２で示されるように、カメラモジュール５００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、所謂マイクロカメラユニット（ＭＣＵ）となっている。
【００３１】
以下、カメラモジュール５００の構成、カメラモジュール５００の製造工程、カメラモジュール５００におけるＡＦ制御、およびカメラモジュール５００における応答性について順次説明する。
【００３２】
＜(2)カメラモジュールの構成＞
図３は、カメラモジュール５００の断面模式図であり、図３の矢印ＡＲ１の示す方向が＋Ｚ方向に対応する。なお、図３以降の図面においても、方位関係の明確化のために、＋Ｚ方向に対応する方向を示す矢印ＡＲ１が適宜付されている。また、図４および図５は、カメラモジュール５００を側方から見た側面図である。
【００３３】
図３で示されるように、カメラモジュール５００は、撮影光学系としてのレンズ群２０が移動可能に設けられている光学ユニットＫＢと、被写体像に関する撮影画像を取得する撮像部ＰＢとを有している。
【００３４】
撮像部ＰＢは、例えば、ＣＯＭＳセンサまたはＣＣＤセンサ等の撮像素子１８１を有する撮像素子層１８と、カバーガラス層１７とが＋Ｚ方向にこの順序で積層された構成を有する。なお、カバーガラス層１７が、赤外線（ＩＲ）をカットするフィルタ層を含むようにしても良い。
【００３５】
光学ユニットＫＢは、蓋層１０、第１枠層１１、第１平行ばね（上層平行ばね）１２、第２枠層１３、第２平行ばね（下層平行ばね）１４、アクチュエータ層１５、レンズ位置調整層１６、およびレンズ群２０を備える。蓋層１０、第１枠層１１、第１平行ばね１２、第２枠層１３、第２平行ばね１４、アクチュエータ層１５、レンズ位置調整層１６、およびレンズ群２０は、いずれもウエハ状態（ウエハレベルで）製作される。これらの製作工程については後述する。
【００３６】
光学ユニットＫＢでは、レンズ位置調整層１６、アクチュエータ層１５、第２平行ばね１４、第２枠層１３、第１平行ばね１２、第１枠層１１、および蓋層１０が＋Ｚ方向にこの順序で積層され、第２平行ばね１４と第１平行ばね１２との間にレンズ群２０が保持される。そして、第１平行ばね１２と第２平行ばね１４とアクチュエータ層１５とが互いに協働することで、レンズ群２０をＺ軸に沿った方向に移動させる。
【００３７】
カメラモジュール５００では、蓋層１０、第１および第２枠層１１，１３、レンズ位置調整層１６、カバーガラス層１７、および撮像素子層１８が、レンズ群２０に対する固定部となる。また、カメラモジュール５００および光学ユニットＫＢは、ウエハ状態（ウエハレベルで）製作され、その４つの側面（図４および図５のＺ軸に平行な側面）が、ダイシングによって形成された切断面となっている。そして、この切断面では、光学ユニットＫＢおよび撮像部ＰＢを構成する複数層の積層構造が露出している。
【００３８】
ここで、レンズ群２０は、固定部に結合された第１および第２平行ばね１２，１４によって支持される。より詳細には、レンズ群２０の−Ｚ側（撮像素子１８１が配置される側）におけるアクチュエータ層１５と該レンズ群２０との間には、第２平行ばね１４が介挿される。また、レンズ群２０の＋Ｚ側（蓋層１０が配置される側）における第１枠層１１と該レンズ群２０との間には、第１平行ばね１２が介挿される。つまり、レンズ群２０は、第１平行ばね１２と第２平行ばね１４とによって挟まれている。ここでは、第１および第２平行ばね１２，１４によってレンズ群２０が挟持されるため、レンズ群２０の移動に拘わらず、レンズ群２０の姿勢が保持され、レンズ群２０の光軸が略一定に保持される。
【００３９】
また、第１および第２平行ばね１２，１４は、移動対象物であるレンズ群２０が＋Ｚ方向に移動する際に、レンズ群２０の移動方向（すなわち＋Ｚ方向）とは反対方向の力を、該レンズ群２０に対して付与する。なお、レンズ群２０が−Ｚ方向に移動する際には、第１および第２平行ばね１２，１４がレンズ群２０に対して付与する力の方向は、レンズ群２０の移動方向（すなわち−Ｚ方向）と一致する。
【００４０】
更に、レンズ群２０が＋Ｚ方向に移動していない非駆動状態（例えば駆動前の静止状態）では、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力によってレンズ群２０がレンズ位置調整層１６の突起部１６２の上端面に対して押し付けられ、レンズ群２０がレンズ位置調整層１６によっても支持される。そして、この非駆動状態では、レンズ群２０がＺ軸に沿って変位可能な範囲（変位可能範囲）の最も−Ｚ側の所定位置に配置されて静止する。
【００４１】
なお、この所定位置は、例えば、撮像素子１８１において多数の画素回路が配列されている＋Ｚ側の面（以下「撮像面」とも称する）上に光学ユニットＫＢの焦点が配置されるような位置に設定される。ここで言う光学ユニットＫＢの焦点とは、＋Ｚ側から平行光線を光学ユニットＫＢに入射したときに、該光学ユニットＫＢから射出される光線が一点に集まる点のことを言う。
【００４２】
また、上述したように、非駆動状態では、レンズ群２０は、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力によってレンズ位置調整層１６に対して押し付けられるため、カメラモジュール５００に対して強い衝撃が付与されても、レンズ群２０の姿勢が保持される。
【００４３】
アクチュエータとしてのアクチュエータ層１５は、＋Ｚ方向への駆動変位を発生させる可動部１５ａ，１５ｂ（図１３）を有し、レンズ群２０の−Ｚ側に配置されている。可動部１５ａ，１５ｂは、レンズ群２０の−Ｚ側に突出した第１突起部２０１と接触し、可動部１５ａ，１５ｂで生じる駆動変位は、第１突起部２０１を介してレンズ群２０に伝達される。つまり、アクチュエータ層１５は、移動対象物であるレンズ群２０を所定方向（ここでは、＋Ｚ方向）に移動させる。なお、可動部１５ａ，１５ｂにおける＋Ｚ方向への駆動変位が小さくなっていく場面では、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力によって、レンズ群２０が所定方向とは反対方向（−Ｚ方向）に移動する。
【００４４】
側面配線２１は、カメラモジュール５００の４つの側面のうちの１つの側面に配設される薄型の導電部材である。側面配線２１は、図４および図５で示されるように、撮像素子層１８を介して、ヒータ層１５５（図２０）と、電流供給ドライバ６００および電気抵抗検出部７００とを電気的に接続する。なお、側面配線２１と第２平行ばね１４とが短絡しないように、第２平行ばね１４と側面配線２１との間に絶縁部１４ｅｐが設けられる。
【００４５】
上述したように、カメラモジュール５００では、移動対象物であるレンズ群２０が、該レンズ群２０を介して互いに対向する位置に配置された第１および第２平行ばね１２，１４と結合され、該第１および第２平行ばね１２，１４がレンズ群２０に垂直な方向（＋Ｚ方向）に弾性変形しつつ、レンズ群２０の姿勢を保持する。そして、レンズ群２０は、アクチュエータ層１５の可動部１５ａ，１５ｂから駆動力を受けて、その位置をＺ軸に沿って変位させる。従って、カメラモジュール５００に設けられた光学ユニットＫＢは、レンズ群２０を該レンズ群２０の光軸方向（＋Ｚ方向）に変位させることができ、レンズ群２０を変位させる駆動装置としてカメラモジュール５００を機能させる。
【００４６】
＜(2-1)レンズ群について＞
レンズ群２０は、ガラス基板を基材としてウエハレベルで作製され、例えば、２枚以上のレンズを重ね合わせて成形される。本実施形態では、２枚の光学レンズを重ね合わせてレンズ群２０が構成される場合について例示する。なお、本実施形態では、レンズ群２０は、被写体からの光を撮像素子１８１に導く撮像レンズとして機能する。
【００４７】
図６および図７は、レンズ群２０の断面模式図であり、矢印ＡＲ２の示す方向が＋Ｚ方向に対応する。図８は、レンズ群２０を下方（−Ｚ側）から見たレンズ群２０の下面外観図であり、図９は、レンズ群２０を上方（＋Ｚ側）から見たレンズ群２０の上面外観図である。
【００４８】
図６および図７で示されるように、レンズ群２０は、第１レンズＧ１を有する第１レンズ構成層ＬＹ１と、第２レンズＧ２を有する第２レンズ構成層ＬＹ２と、スペーサ層ＲＢとを備える。そして、第１レンズ構成層ＬＹ１と第２レンズ構成層ＬＹ２とが、スペーサ層ＲＢを介して結合される。ここでは、第１および第２レンズ構成層ＬＹ１，ＬＹ２の非レンズ部の外縁が略正方形の形状を有する。
【００４９】
また、図６から図８で示されるように、第１レンズＧ１を有する第１レンズ構成層ＬＹ１の一方主面（ここでは、−Ｚ側）には、レンズとして機能しない非レンズ部に第１突起部２０１が設けられる。更に、図６，図７および図９で示されるように、第２レンズＧ２を有する第２レンズ構成層ＬＹ２の一方主面（ここでは、＋Ｚ側）には、レンズとして機能しない非レンズ部に第２突起部２０２が設けられる。
【００５０】
また、図１０は、スペーサ層ＲＢの形状に着目して、スペーサ層ＲＢを上方（＋Ｚ側）から見た図である。図１０で示されるように、スペーサ層ＲＢは、第１および第２レンズ構成層ＬＹ１，ＬＹ２の非レンズ部の外縁に沿って設けられ、ＸＹ断面の外縁および内縁の形状が矩形である環状の構成を有する。そして、レンズ群２０の光軸が、Ｚ軸に沿った方向に設定される。
【００５１】
＜(2-2)各機能層について＞
以下では、カメラモジュール５００を構成する各機能層の詳細について説明する。なお、各機能層については、−Ｚ側の面を一主面と称し、＋Ｚ側の面を他主面と称する。
【００５２】
＜(2-2-1)撮像素子層＞
図３で示されるように、撮像素子層１８は、光学ユニットＫＢを通過した被写体からの光を受光して、被写体の像に関する画像信号を生成する撮像素子１８１、その周辺回路、および撮像素子１８１を囲む外周部を備える部材である。また、撮像素子１８１は、多数の画素回路が配列されて構成される。なお、撮像素子層１８の一主面（−Ｚ側の面）には、リフロー方式によるはんだ付けを行うためのはんだボールＨＢが設けられている。また、ここでは図示を省略しているが、撮像素子層１８の一主面には、撮像素子１８１に対する信号の付与、および該撮像素子１８１からの信号の読み出しを行う配線を接続するための各種端子が設けられる。
【００５３】
なお、電流供給ドライバ６００、電気抵抗検出部７００、およびコントラスト検出部８００が、撮像素子層１８に形成され、側面配線２１が、ダイシングによって切断されたカメラモジュール５００の側面にパターンニングされることで、電流供給ドライバ６００および電気抵抗検出部７００が、アクチュエータ層１５に対して電気的に接続されても良い。更に、アクチュエータ層１５の動作を制御する合焦制御部３１０が、撮像素子層１８に形成されても良い。また、電流供給ドライバ６００、電気抵抗検出部７００、およびコントラスト検出部８００が、例えば、第２の筐体３００の回路基板上に設けられ、リフロー方式によるはんだ付けによって、コントラスト検出部８００が、撮像素子層１８に対して電気的に接続されるとともに、撮像素子層１８を介して、電流供給ドライバ６００および電気抵抗検出部７００が、アクチュエータ層１５に対して電気的に接続されても良い。
【００５４】
＜(2-2-2)カバーガラス層＞
図３で示されるように、カバーガラス層１７は、略平板状であり且つＸＹ断面が略正方形の形状を有し、透明なガラス等によって構成される。このカバーガラス層１７は、撮像素子層１８の他主面（＋Ｚ側の面）に対して接合され、撮像素子１８１を保護する機能を有する。なお、カバーガラス層１７が撮像素子層１８上に接合された状態で撮像素子基板１７８を構成する。
【００５５】
＜(2-2-3)レンズ位置調整層＞
レンズ位置調整層１６は、樹脂材料を用いて構成されるとともに、撮像素子１８１とレンズ群２０との間に配設され、且つ撮像素子１８１とレンズ群２０との距離を調整する部材である。具体的には、レンズ位置調整層１６は、非駆動状態におけるレンズ群２０の位置（初期位置）を規定する。なお、レンズ位置調整層１６は、例えば、樹脂をエッチングする手法等を用いて生成される。
【００５６】
図１１は、レンズ位置調整層１６を上方（＋Ｚ側）から見たレンズ位置調整層１６の上面図である。図１１は、レンズ位置調整層１６の切断面XII−XIIにて矢印方向に見たレンズ位置調整層１６の断面図である。図１１および図１２で示されるように、レンズ位置調整層１６は、枠体１６１と突起部１６２とを備える。
【００５７】
枠体１６１は、レンズ位置調整層１６の外周部分を構成する略矩形の環状の部分であり、ＸＹ平面に略平行な板状の形状を有する。そして、枠体１６１は、Ｚ軸に沿った方向に貫通する孔（貫通孔）１６Ｈを形成し、枠体１６１を構成する＋Ｙ側の板状の部材および−Ｙ側の板状の部材は、各板状の部分の下部から貫通孔１６Ｈ側に出っ張った部分（凸部）１６１Ｔをそれぞれ有する。また、枠体１６１の一主面は、隣接するカバーガラス層１７に対して接合され、枠体１６１の他主面は、隣接するアクチュエータ層１５（詳細には、アクチュエータ層１５の枠体１５ｆ（図１３））と接合される。
【００５８】
突起部１６２は、枠体１６１に設けられる凸部１６１Ｔの内縁近傍において上方（＋Ｚ方向）に向けて立設される。この突起部１６２は、ＸＺ平面に略平行で且つ略長方形の盤面を有する板状の部分であり、突起部１６２の長手方向がＸ軸に略平行な方向とされ、突起部１６２の短手方向がＺ軸に略平行な方向とされている。そして、突起部１６２の＋Ｚ側の端面は、レンズ群２０が当接することで、該レンズ群２０を初期位置に配置する機能を有する。
【００５９】
また、図１１では、撮像素子１８１を構成する複数の画素回路が配列される領域（画素配列領域）、すなわち撮像素子１８１の前面（撮像面）の外縁が破線で示されている。図１１で示されるように、撮像面は、（短辺の長さ）：（長辺の長さ）：（対角線の長さ）＝３：４：５の関係が成立するように構成される。そして、突起部１６２は、被写体からレンズ群２０を介して撮像素子１８１の画素配列領域に至る光路を、該画素配列領域の幅が最も狭い方向において挟む位置に配設されている。つまり、撮影への悪影響、および装置の大型化を招かないように、突起部１６２が設置される。
【００６０】
＜(2-2-4)アクチュエータ層＞
図１３は、アクチュエータ層１５を上方（＋Ｚ側）から見た該アクチュエータ層１５の上面図である。図１４は、アクチュエータ層１５を側方から見た該アクチュエータ層１５の側面図である。図１５は、アクチュエータ層１５の層構造を概略的に示す図である。図１６から図２０は、アクチュエータ層１５を構成する各層の構成を示す図である。
【００６１】
図１３で示されるように、アクチュエータ層１５は、外周部を構成する枠体１５ｆと、枠体１５ｆの内側の中空部分に対して枠体１５ｆから突設される２枚の板状の可動部１５ａおよび１５ｂとを備える。つまり、可動部１５ａ，１５ｂが固定部としての枠体１５ｆに対して固定される。そして、枠体１５ｆの一主面は、隣接するレンズ位置調整層１６（具体的には、枠体１６１）に対して接合され、枠体１５ｆの他主面は、隣接する第２平行ばね１４（具体的には、固定枠体１４１（図２４））と接合される。
【００６２】
また、図１５で示されるように、アクチュエータ層１５は、高熱膨張層１５１（図１６）、熱伝導層１５２（図１７）、低熱膨張層１５３（図１８）、絶縁層１５４（図１９）、およびヒータ層１５５（図２０）が、−Ｚ側から＋Ｚ側に向けてこの順番に積層されて構成される。すなわち、可動部１５ａ，１５ｂでは、いわゆるバイメタル（Bi-metallic strip）が採用されている。なお、ここでは、図示を省略するが、ヒータ層１５５と第２平行ばね１４との短絡を防止する目的で、ヒータ層１５５の上面（＋Ｚ側の面）に絶縁膜が形成されることが好ましい。
【００６３】
高熱膨張層１５１は、図１６で示されるように、枠体１５ｆを構成する枠部１５１ｆと、枠部１５１ｆの内側の中空部分に対して枠部１５１ｆから突設される２枚の板状の突設部１５１ａ，１５１ｂを備える。ここでは、突設部１５１ａが可動部１５ａを構成するとともに、突設部１５１ｂが可動部１５ｂを構成する。また、高熱膨張層１５１は、低熱膨張層１５３を構成する素材よりも大きな熱膨張率を持つ素材によって構成される。この高熱膨張層１５１を構成する素材としては、例えば、熱膨張率が２０×１０-6／℃である鉄・ニッケル・マンガン合金、熱膨張率が３０×１０-6／℃であるマンガン・銅・ニッケル合金、熱膨張率が１８×１０-6／℃である鉄・ニッケル・クロム合金、および熱膨張率が１８×１０-6／℃である鉄・モリブデン・ニッケル合金のうちの何れか１つの素材であれば良い。但し、これらの素材の熱伝導率は、比較的低く、例えば、鉄・ニッケル・マンガン合金の熱伝導率は、約８．８Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1である。
【００６４】
熱伝導層１５２は、図１７で示されるように、高熱膨張層１５１と同様に、枠体１５ｆを構成する枠部１５２ｆと、枠部１５２ｆの内側の中空部分に対して枠部１５２ｆから突設される２枚の板状の突設部１５２ａ，１５２ｂを備える。また、熱伝導層１５２は、高熱膨張層１５１および低熱膨張層１５３を構成する素材よりも大きな熱伝導率を持つ素材によって構成される。この熱伝導層１５２を構成する素材としては、例えば、熱伝導率が１０５．５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1である銅および銅合金、熱伝導率が２０４Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であるアルミニウム、ならびに熱伝導率が９０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であるニッケルのうちの何れか１つの素材であれば良い。
【００６５】
低熱膨張層１５３は、図１８で示されるように、高熱膨張層１５１と同様に、枠体１５ｆを構成する枠部１５３ｆと、枠部１５３ｆの内側の中空部分に対して枠部１５３ｆから突設される２枚の板状の突設部１５３ａ，１５３ｂを備える。ここでは、突設部１５３ａが可動部１５ａを構成するとともに、突設部１５３ｂが可動部１５ｂを構成する。この低熱膨張層１５３を構成する素材としては、例えば、熱膨張率が１．１×１０-6／℃である鉄・ニッケル合金が採用されることが好ましい。但し、この素材の熱伝導率は、比較的低く、約８．８Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1である。
【００６６】
絶縁層１５４は、図１９で示されるように、高熱膨張層１５１と同様に、枠体１５ｆを構成する枠部１５４ｆと、枠部１５４ｆの内側の中空部分に対して枠部１５４ｆから突設される２つの突設部１５４ａ，１５４ｂを備える。ここでは、突設部１５４ａが可動部１５ａを構成するとともに、突設部１５４ｂが可動部１５ｂを構成する。そして、絶縁層１５４は、シリカ（二酸化珪素）等の絶縁体によって構成される。
【００６７】
ヒータ層１５５は、絶縁層１５４上にパターンニングされ、白金等の抵抗率が高い導電性を有する金属等によって構成される。そして、図２０で示されるように、ヒータ層１５５では、配線部１５５１、ヒータ部１５５ｂ、配線部１５５２、ヒータ部１５５ａ、および配線部１５５３がこの順番で延設され、順次に電気的に接続される。そして、配線部１５５１，１５５２，１５５３が、枠体１５ｆを構成し、ヒータ部１５５ａが、可動部１５ａを構成し、ヒータ部１５５ｂが、可動部１５ｂを構成する。
【００６８】
また、配線部１５５１，１５５２，１５５３は、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂと比較して、幅が広く、電気抵抗が低くなるように構成される。従って、ヒータ層１５５の一端（ここでは、配線部１５５１の−Ｙ側の端面）と他端（ここでは、配線部１５５３の−Ｙ側の端面）との間に電圧が印加されると、電気抵抗が高いヒータ部１５５ａ，１５５ｂが、自身のジュール熱によって発熱する。つまり、発熱部としてのヒータ部１５５ａ，１５５ｂが電流の供給に応じて発熱する。なお、配線部１５５１，１５５２，１５５３については、低消費電力化の観点から言えば、金や銅等の抵抗率が低い導電性を有する金属等によって構成されることが望ましい。
【００６９】
このアクチュエータ層１５については、まず、該アクチュエータ層１５に相当するチップが所定配列で形成されるシート（アクチュエータ層シート）が生成され、その後、該アクチュエータ層シートが、後述するダイシング工程によってアクチュエータ層１５の形に分割される。アクチュエータ層シートについては、例えば、次の様な工程で製作される。まず、高熱膨張層１５１の素材の板と、熱伝導層１５２の素材の板と、低熱膨張層１５３の素材の板とが、この順番で重ねられた状態で圧接または圧延されることで、３層構造の薄板が作成される。次に、該３層構造の薄板が所定の形状にカットされ、カット後の薄板（３層薄板）上に、プラズマＣＶＤ等によって絶縁層１５４に対応するシリコン酸化膜が成膜される。その次に、シリコン酸化膜上において、(ｉ)フォトリソグラフィ技術による所望のパターンのレジスト膜の形成、(ii)蒸着（またはスパッタリング）等による金属膜（白金、銅、金等）の生成、および(iii)リフトオフ法等による不要な部分（レジスト膜等）の除去、が適宜順次に実行されることで、ヒータ層１５５に対応する配線パターンが形成される。なお、ヒータ層１５５に対応する配線パターンについては、スクリーン印刷等によって形成されても良い。そして、最後に、エッチングまたはプレス等によって、各アクチュエータ層１５のチップに対応する可動部１５ａ，１５ｂの形状、すなわち中空部分が形成される。
【００７０】
図２１は、アクチュエータ層１５を上方（＋Ｚ側）から見た該アクチュエータ層１５の詳細な構成を示す上面図である。図２１で示されるように、アクチュエータ層１５の他主面（＋Ｚ側の面）には、ヒータ層１５５が形成される。詳細には、ヒータ部１５５ａが、可動部１５ａのうちの枠体１５ｆに固定される一端部（固定端）から、該可動部１５ａの他端部（自由端）ＦＴ近傍にかけて延設されるとともに、自由端ＦＴ近傍で折り返されて、自由端ＦＴ近傍から固定端にかけて延設される。同様に、ヒータ部１５５ｂが、可動部１５ｂのうちの枠体１５ｆに固定される一端部（固定端）から、該可動部１５ｂの他端部（自由端）ＦＴ近傍にかけて延設されるとともに、自由端ＦＴ近傍で折り返されて、自由端ＦＴから固定端にかけて延設される。また、ヒータ層１５５の一端（具体的には、配線部１５５１の−Ｙ側の端面）と他端（配線部１５５３の−Ｙ側の端面）が、ダイシング工程において、カメラモジュール５００の側面に露出する。この露出するヒータ層１５５の一端および他端に対しては、側面配線２１（図３から図５）が設けられることで、該側面配線２１を介して電圧および電流が供給される。
【００７１】
図２２および図２３は、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂの発熱に応じて可動部１５ａ，１５ｂが変形する態様を示す模式図である。なお、可動部１５ａ，１５ｂの変形の態様は、それぞれ同様であるから、図２２および図２３では、可動部１５ａの変形の態様が一例として示されており、ここでは、可動部１５ａの変形の態様を例にとって説明する。
【００７２】
図２２で示されるように、ヒータ部１５５ａが発熱していない状態では、可動部１５ａが平坦な形状を有する。これに対して、図２３で示されるように、ヒータ部１５５ａに対する通電に応答した発熱により、高熱膨張層１５１の突設部１５１ａが、低熱膨張層１５３の突設部１５３ａよりも大きく膨張する。ここでは、ヒータ部１５５ａの発熱による熱量が、突設部１５３ａから周辺の雰囲気および枠体１５ｆに対して放出される熱量を上回ることで、可動部１５ａの温度が上昇する。なお、可動部１５ａの厚みを３０〜５０μｍ程度と非常に薄くしておくと、可動部１５ａの温度が比較的短時間で上昇する。そして、可動部１５ａの温度が上昇すると、突設部１５１ａと突設部１５３ａとの間の膨張の違いによって、可動部１５ａが反るような変形を生じて、自由端ＦＴの上方（＋Ｚ方向）への変位が発生する。
【００７３】
一方、ヒータ部１５５ａに対する通電が停止されると、可動部１５ａの熱が熱伝導層１５２の存在によって枠体１５ｆに急速に伝わり、枠体１５ｆからの放熱によって、可動部１５ａが急速に冷却される。このとき、自由端ＦＴの上方（＋Ｚ方向）への変位が低減されていき、図２２で示されるように、可動部１５ａが平坦な形状に戻る。
【００７４】
このようなアクチュエータ層１５では、熱伝導層１５２が、可動部１５ａ，１５ｂを構成する突設部１５２ａ，１５２ｂと、枠体１５ｆを構成する熱伝導部としての枠部１５２ｆとが一体的に構成されている。このため、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂの発熱によって可動部１５ａ，１５ｂが加熱されている状態から、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂの発熱が終了されると、可動部１５ａ，１５ｂの熱が熱伝導層１５２を介して枠体１５ｆに迅速に伝わる。このとき、可動部１５ａ，１５ｂの表面からだけでなく、枠体１５ｆの表面からも放熱される。そして、枠体１５ｆは、アクチュエータ層１５とそれぞれ隣接する機能層（隣接層）である第２平行ばね１４およびレンズ位置調整層１６と接合される。このため、枠体１５ｆおよび隣接層を介した放熱が促進され、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高まる。つまり、枠体１５ｆが、可動部１５ａ，１５ｂの冷却を促進するために熱を放散させる領域（放熱領域）として働く。
【００７５】
なお、放熱領域における放熱を促進して、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度をより高めるためには、可動部１５ａ，１５ｂの熱が放熱領域に十分吸収されるように、可動部１５ａ，１５ｂの熱容量よりも、枠体１５ｆの熱容量の方が大きくなるように設定されることが好ましい。すなわち、可動部１５ａ，１５ｂの体積よりも、放熱領域としての枠体１５ｆの体積の方が大きくなるように設定されることが好ましい。そして、ここでは、可動部１５ａ，１５ｂおよび枠体１５ｆの厚みが一定であるから、可動部１５ａ，１５ｂの表面積よりも、枠体１５ｆの表面積の方が大きくなるように設定されることが好ましい。
【００７６】
また、アクチュエータ層１５では、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間に熱伝導層１５２が設けられる。このため、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３の熱が、熱伝導層１５２に対して容易に伝達され、可動部１５ａ，１５ｂの冷却が促進される。更に、このような熱伝導層１５２の存在により、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間隔が確保されることで、突設部１５１ａと突設部１５３ａとの間の膨張の違いによる可動部１５ａ，１５ｂの反りが促進される。すなわち、少ない加熱で自由端ＦＴの変位を大きくすることが可能となる。したがって、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間に熱伝導層１５２が設けられることで、可動部１５ａ，１５ｂの変形可能な量が確保されつつ、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高められる。
【００７７】
更に、アクチュエータ層１５については、加熱速度と冷却速度と消費電力とを総合的に判断すると、高熱膨張層１５１の厚みと熱伝導層１５２の厚みと低熱膨張層１５３の厚みとが、２：１：２の関係を有するような形態が好ましい。
【００７８】
＜(2-2-5)第２平行ばね＞
図２４は、第２平行ばね１４を下方（−Ｚ方向）から見た該第２平行ばね１４の下面外観図である。図２５は、レンズ群２０に接合された第２平行ばね１４を示す図である。図２４で示されるように、第２平行ばね１４は、固定枠体１４１と、弾性部１４２とを有する弾性部材であり、ばね機構を形成する層（弾性層）となっている。なお、第２平行ばね１４の素材としては、例えば、ＳＵＳ系の金属材料またはりん青銅等が採用される。
【００７９】
固定枠体１４１は、第２平行ばね１４の外周部を構成し、隣接するアクチュエータ層１５の枠体１５ｆと接合される。ここで、アクチュエータ層１５のヒータ層１５５と、第２平行ばね１４との間隔は、通常は、１０ｕｍ程度しかない。このため、ヒータ層１５５に電圧および電流を供給する側面配線２１を、例えば、印刷などによって撮像素子層１８からアクチュエータ層１５にわたって単に設けると、側面配線２１が、固定枠体１４１にまでかかってしまう。つまり、側面配線２１と第２平行ばね１４とが短絡してしまう。
【００８０】
そこで、この短絡を防ぐ目的で、第２平行ばね１４の固定枠体１４１の４隅の近傍の外縁に窪んだ切り欠き部１４３が設けられる。この切り欠き部１４３には、第２枠層１３と第２平行ばね１４とが接合される際、および第２平行ばね１４とアクチュエータ層１５とが接合される際に、接合に用いられるエポキシ系の樹脂等の接着剤が充填されることで、絶縁部１４ｅｐ（図３から図５）が形成される。この絶縁部１４ｅｐの存在により、側面配線２１と第２平行ばね１４とが接触することによる不要な短絡が防止される。
【００８１】
弾性部１４２は、固定枠体１４１との接続部ＰＧ１と、レンズ群２０との接合部ＰＧ２とを有し、接続部ＰＧ１と接合部ＰＧ２とが板状部材ＥＢで繋がれる。そして、図２５で示されるように、第２平行ばね１４は、弾性部１４２に設けられる接合部ＰＧ２においてレンズ群２０と接合される。ここでは、第１突起部２０１は、第２平行ばね１４の固定枠体１４１と板状部材ＥＢとの隙間を通って、アクチュエータ層１５の自由端ＦＴと当接する。つまり、第２平行ばね１４は、レンズ群２０の第１突起部２０１と接触しないような形状を有する。
【００８２】
そして、レンズ群２０が固定枠体１４１に対して＋Ｚ方向に移動されるにつれて、接続部ＰＧ１と接合部ＰＧ２とのＺ方向の位置がずれ、板状部材ＥＢは曲げ変形（たわみ変形）を生じて湾曲する。つまり、第２平行ばね１４は、板状部材ＥＢの弾性変形によって、レンズ群２０の光軸方向（±Ｚ方向）に弾性変形可能であり、ばね機構として機能する。
【００８３】
なお、第２平行ばね１４は、ＳＵＳ系の金属材料またはりん青銅等を用いて作製される。例えば、ＳＵＳ系の金属材料で第２平行ばね１４が作製される場合は、フォトリソグラフィ技術により、平行ばねの形状のレジストが金属材料上にパターンニングされ、塩化鉄系のエッチング液に浸してウエットエッチングが行われることで、平行ばねのパターンが形成される。
【００８４】
＜(2-2-6)第２枠層＞
図３で示されるように、第２枠層１３は、ＸＹ断面の外縁および内縁がそれぞれ略矩形状であるリング状の部材であり、Ｚ軸に沿って貫通する中空部分を形成する。第２枠層１３は、中空部分にレンズ群２０が配置されることで、該レンズ群２０を側方から囲む。なお、第２枠層１３を構成する素材としては、樹脂やガラス等が挙げられ、第２枠層１３は、金属金型を用いたいわゆるプレス法や射出成型法等によって製作される。そして、第２枠層１３の−Ｚ側に位置する下端面（一主面）は、隣接する第２平行ばね１４の固定枠体１４１と接合される。また、第２枠層の＋Ｚ側に位置する上端面（他主面）は、隣接する第１平行ばね１２（詳細には、第１平行ばね１２の固定枠体１２１（図２６））と接合される。
【００８５】
＜(2-2-7)第１平行ばね＞
図２６は、第１平行ばね１２を下方（−Ｚ方向）から見た該第１平行ばね１２の下面外観図である。図２６で示されるように、第１平行ばね１２は、切り欠き部１４３が設けられていないことを除いて、第２平行ばね１４と同様の構成および機能を有する弾性部材であり、固定枠体１２１と弾性部１２２とを備える。そして、固定枠体１２１の一主面は、隣接する第２枠層１３の他主面と接合され、固定枠体１２１の他主面は、隣接する第１枠層１１（詳細には、第１枠層１１の−Ｚ側の下端面）と接合される。
【００８６】
図２７は、レンズ群２０に接合された第１平行ばね１２を示す図である。図２７で示されるように、弾性部１２２に設けられた接合部ＰＧ２は、レンズ群２０の突起部２０２の＋Ｚ側の上端面と接合される。このため、固定枠体１２１に対してレンズ群２０が＋Ｚ方向に相対的に移動されると、板状部材ＥＢにおいて弾性変形が発生し、第１平行ばね１２が、ばね機構として機能する。
【００８７】
＜(2-2-8)第１枠層＞
図３で示されるように、第１枠層１１は、第２枠層１３と同様に、ＸＹ断面の外縁および内縁がそれぞれ略矩形状であるリング状の部材であり、Ｚ軸に沿って貫通する中空部分を形成する。第１枠層１１の中空部分は、レンズ群２０が＋Ｚ方向に移動される際に、弾性変形する板状部材ＥＢおよび突起部２０２が移動可能な空間となる。なお、第１枠層１１は、第２枠層１３と同様な素材および製作方法によって形成される。そして、第１枠層１１の−Ｚ側に位置する下端面（一主面）は、隣接する第１平行ばね１２の固定枠体１２１と接合される。また、第１枠層の＋Ｚ側に位置する上端面（他端面）は、隣接する蓋層１０（詳細には、蓋層の外周部近傍）と接合される。
【００８８】
＜(2-2-9)蓋層＞
図３で示されるように、蓋層１０は、ＸＹ断面の外縁が略正方形であるとともに、略中央にＺ軸に平行な方向に貫通する孔（貫通孔）１０Ｈを有し、ＸＹ平面に略平行な盤面を有する板状の部材である。貫通孔１０Ｈは、被写体からの光をレンズ群２０を介して撮像素子１８１に導くための孔であり、この蓋層１０は、平板状の樹脂材料をプレス加工する手法、あるいは樹脂材料をパターニングした後にエッチングする手法によって、貫通孔１０Ｈが形成されて製作される。
【００８９】
なお、図３では、図示が省略されているが、蓋層１０の貫通孔１０Ｈからカメラモジュール５００の内部にゴミ等が侵入しないように、蓋層１０の上面（他主面）側には、適宜ガラス等で構成される透明な保護層が設けられる。
【００９０】
＜(3)カメラモジュールにおけるＡＦ制御＞
図１で示されるように、第１の筐体２００には、電流供給ドライバ６００、電気抵抗検出部７００、およびコントラスト検出部８００が搭載されるとともに、第２の筐体３００には、合焦制御部３１０が搭載される。電気抵抗検出部７００は、ヒータ層１５５の電気抵抗を検出し、該電気抵抗を示す信号を合焦制御部３１０に対して出力する。合焦制御部３１０は、ヒータ層１５５の電気抵抗に基づいて、可動部１５ａ，１５ｂの変形（具体的には、自由端ＦＴの変位）を検出する。この自由端ＦＴの変位の検出については、ヒータ層１５５（具体的には、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂ）における形状と電気抵抗との関係が一義的に決まることが利用されて実行される。そして、合焦制御部３１０は、自由端ＦＴの変位を検出しつつ、電流供給ドライバ６００を介してヒータ層１５５に供給する電流を制御することで、可動部１５ａ，１５ｂの変形量、すなわち自由端ＦＴの変位を制御する。このとき、自由端ＦＴによる第１突起部２０１の押し上げにより、レンズ群２０が＋Ｚ方向に移動されることで、レンズ群２０と撮像素子１８１との離隔距離が変更されて、光学ユニットＫＢの焦点の位置が変更される。
【００９１】
また、コントラスト検出部８００は、撮像素子１８１で得られる画像信号について、コントラストを検出する。例えば、隣接画素間の階調値の差分を画像全体について積算した数値が、コントラストを示す評価値として検出される。このコントラストを示す評価値を示す信号は、合焦制御部３１０に対して出力される。
【００９２】
ＡＦ制御を行う際には、合焦制御部３１０の制御により、まず、レンズ群２０と撮像素子１８１との離隔距離が予め設定された多段階の離隔距離に順次に設定され、各離隔距離に設定される状態で撮像素子１８１によって画像信号が取得される。換言すれば、レンズ群２０の＋Ｚ方向への繰り出し位置が、予め設定された多段階の位置に設定されるとともに、各繰り出し位置にレンズ群２０が配置される時点において撮像素子１８１によって画像信号が取得される。なお、このとき、合焦制御部３１０が、電気抵抗検出部７００で検出されるヒータ層１５５の電気抵抗をモニタリングしつつ、電流供給ドライバ６００を介したヒータ層１５５への電流の供給を制御することで、レンズ群２０の繰り出し位置が変更される。
【００９３】
次に、合焦制御部３１０が、コントラスト検出部８００によって各繰り出し位置について検出されたコントラストを示す評価値に基づいて、コントラストを示す評価値が最大となる繰り出し位置を検出する。このコントラストを示す評価値が最大となる繰り出し位置にレンズ群２０が配置されている状態が、被写体に合焦している状態に相当する。そして、合焦制御部３１０の制御により、レンズ群２０がコントラストを示す評価値が最大となる繰り出し位置まで移動されることで、カメラモジュール５００における被写体に対する合焦が実現される。すなわち、ＡＦ制御が実現される。
【００９４】
ここで、アクチュエータ層１５で採用されているバイメタルは、温度に比例した自由端ＦＴの変位を生じようとする。従って、何らの工夫もなされていなければ、環境温度の変化に応答して、自由端ＦＴが変位してしまう。例えば、携帯電話機等では、一般的に、−２０〜＋７０℃程度の温度範囲（使用環境温度範囲）で使用されることが想定される。このため、このような使用環境温度範囲で、意図しない変位が自由端ＦＴに生じると、レンズ群２０が勝手に移動してしまい、所望の位置に該レンズ群２０を停止させることができない。しかしながら、上述したように、非駆動状態では、レンズ群２０は、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力によってレンズ位置調整層１６に対して押し付けられるため、使用環境温度範囲内では、自由端ＦＴが、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力に抗して変位しないように設計される。なお、このような工夫の他に、使用環境温度範囲内で自由端ＦＴが変位する際には、自由端ＦＴが第１突起部２０１とは接触しないように、可動部１５ａ，１５ｂが空振りする空隙を自由端ＦＴと第１突起部２０１との間に設けても良い。
【００９５】
＜(4)カメラモジュールの製造工程＞
ここで、カメラモジュール５００の製造工程について簡単に説明する。図２８は、カメラモジュール５００の製造工程を示すフローチャートである。図２８で示されるように、（工程Ａ）レンズ群２０の生成（ステップＳＰ１）、（工程Ｂ）シートの準備（ステップＳＰ２）、（工程Ｃ）組み立て治具の準備（ステップＳＰ３）、（工程Ｄ）シートの第１の接合（ステップＳＰ４）、（工程Ｅ）レンズ群２０の取り付け（ステップＳＰ５）、（工程Ｆ）シートの第２の接合（ステップＳＰ６）、（工程Ｇ）撮像素子基板１７８の取り付け（ステップＳＰ７）、および（工程Ｈ）ダイシング（ステップＳＰ８）が順次に行われて、カメラモジュール５００が製造される。
【００９６】
＜(4-1)レンズ群の生成（工程Ａ）＞
ステップＳＰ１では、レンズ群２０が生成される。ここでは、まず、多数のレンズ群２０がマトリックス状に配列されたウエハ（以下「レンズ群ウエハ」とも称する）が製作され、ダイシングにより、多数のレンズ群２０が個片化されて、多数のレンズ群２０が製作される。レンズ群ウエハは、多数の第１レンズ構成層ＬＹ１が配列されたウエハ（第１レンズ構成層ウエハ）と、多数のスペーサ層ＲＢが配列されたウエハ（スペーサ層ウエハ）と、多数の第２レンズ構成層ＬＹ２が配列されたウエハ（第２レンズ構成層ウエハ）とが積層されて、相互に接合されることで製作される。
【００９７】
＜(4-2)シートの準備（工程Ｂ）＞
ステップＳＰ２では、カメラモジュール５００を構成する各機能層に係るシートが、層ごとに形成される。なお、ここでは、ウエハレベルの円盤状のシートが準備される。機能層ごとのシートには、該機能層に係る部材に相当するチップがマトリクス状に所定配列で多数形成される。具体的には、ステップＳＰ２では、蓋層１０、第１枠層１１、第１平行ばね１２、第２枠層１３、第２平行ばね１４、アクチュエータ層１５、およびレンズ位置調整層１６といった各機能層に係るチップがそれぞれ所定配列で多数形成された各シートＵ１０〜Ｕ１６、ならびにカバーガラス層１７と撮像素子層１８とが接合されて形成される撮像素子基板１７８に係るチップを含むシート（撮像素子基板シート）Ｕ１７８がそれぞれ準備される。つまり、８枚のシートＵ１０〜１６，Ｕ１７８が準備される。
【００９８】
＜(4-3)組み立て治具の準備（工程Ｃ）＞
ステップＳＰ３では、組み立て治具が準備される。この組み立て治具は、平板状の基台上に略同一の形状を有する多数の突起部が所定配列で設けられて構成される。なお、組み立て治具には、２カ所以上の所定の箇所に位置合わせのためのアライメントマークが形成される。また、突起部の上面は、平板状の基台の主面に対して略平行となるように構成される。なお、該上面上で各カメラモジュール５００に相当するユニットが製作される。
【００９９】
＜(4-4)シートの第１の接合（工程Ｄ）＞
ステップＳＰ４では、準備された８枚のシートＵ１０〜１６，Ｕ１７８のうちの３枚のシートＵ１１〜Ｕ１３が接合される。ここでは、第１枠層シートＵ１１、第１平行ばねシートＵ１２、および第２枠層シートＵ１３について、各シートＵ１１〜Ｕ１３に含まれる各チップが互い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。そして、各シートＵ１１〜Ｕ１３が接着剤等を用いて接合される。
【０１００】
図２９は、ステップＳ４で３枚のシートＵ１１〜Ｕ１３が積層されて接合される様子、ステップＳ５でレンズ群２０が取り付けられる様子、ステップＳ６で４枚のシートＵ１０，Ｕ１４〜Ｕ１６が積層されて接合される様子、およびステップＳＰ７で撮像素子基板シートＵ１７８が接合される様子を合わせて模式的に示す図である。
【０１０１】
＜(4-5)レンズ群の取り付け（工程Ｅ）＞
ステップＳＰ５では、ステップＳＰ４で製作されたユニットの各第２枠層１３の中空部分に、ステップＳＰ１で生成されたレンズ群２０が、所定のマウンターによって取り付けられる。つまり、格子状の形状を有する第２枠層シートＵ１３の各空隙に、レンズ群２０がそれぞれ挿入される。ここでは、レンズ群２０が接合部ＰＧ２に対して押し付けられつつ、第２突起部２０２の端面が、接合部ＰＧ２の一主面側に対して接合される。なお、この接合手法としては、紫外線の照射によって硬化する接着剤（紫外線硬化接着剤）を用いて接合する手法等が挙げられる。
【０１０２】
＜(4-6)シートの第２の接合（工程Ｆ）＞
ステップＳＰ６では、ステップＳＰ２で準備された８枚のシートＵ１０〜１６，Ｕ１７８のうちの４枚のシートＵ１０，Ｕ１４〜Ｕ１６が接合される。具体的には、ステップＳＰ６では、ステップＳＰ５までに生成されたユニットの一主面側に対して、第２平行ばねシートＵ１４、およびアクチュエータ層シートＵ１５に含まれる各チップが、第２枠層シートＵ１３に含まれる各チップに対してそれぞれ積層されるように、シート形状のまま位置合わせ（アライメント）が行われる。そして、各シートＵ１４，Ｕ１５が順次に接着剤等を用いて接合される。
【０１０３】
また、第１枠層シートＵ１１の他主面側に対して、蓋層シートＵ１０に含まれる各チップが、第１枠層シートＵ１１に含まれる各チップに対してそれぞれ積層されるように、シート形状のまま位置合わせ（アライメント）が行われる。そして、この状態で、第１枠層シートＵ１１の他主面側に対して、蓋層シートＵ１０が接着剤等を用いて接合される。
【０１０４】
更に、アクチュエータ層シートＵ１５の一主面側に対して、レンズ位置調整層シートＵ１６に含まれる各チップが、アクチュエータ層シートＵ１５に含まれる各チップに対してそれぞれ積層されるように、シート形状のまま位置合わせ（アライメント）が行われる。そして、この状態で、アクチュエータ層シートＵ１５の一主面側に対して、レンズ位置調整層シートＵ１６が接着剤等を用いて接合される。
【０１０５】
＜(4-7)撮像素子基板の取り付け（工程Ｇ）＞
ステップＳＰ７では、ステップＳＰ６までにレンズ位置調整層１６が接合されて形成されたユニットのレンズ位置調整層１６の枠体１６１に対して、撮像素子基板１７８の外周部が接合されるように、レンズ位置調整層シートＵ１６の一主面に対して、撮像素子基板シートＵ１７８の他主面が接合される。
【０１０６】
＜(4-8)ダイシング（工程Ｈ）＞
ステップＳＰ８では、多数のレンズ群２０がそれぞれ挿入され、８つのシートＵ１０〜Ｕ１６，Ｕ１７８が積層されて形成された積層部材が、ダイシングテープ等で保護された後、ダイシング装置によってチップ毎に切り離される。このとき、多数のカメラモジュール５００が完成される。なお、このダイシング工程の途中で、側面配線２１が形成される。具体的には、一方向に沿ったダイシングが行われた時点で、各カメラモジュール５００の側面に相当する切断面において、各ヒータ層１５５が露出する。このため、切断面に側面配線２１を形成するための導電材料が塗布され、その後、他方向に沿ったダイシングが行われることで、多数のカメラモジュール５００が完成される。
【０１０７】
＜(5)カメラモジュールの応答性＞
図３０は、カメラモジュール５００の応答性、具体的には、バイメタルの自然冷却時における時間経過とレンズ群２０の位置の変化との関係についての測定結果を例示する図である。図３０では、横軸に時間経過が示されるとともに、縦軸にレンズ群２０の繰り出し位置（レンズ位置）が示されている。そして、図３０では、本実施形態に係る熱伝導層１５２が設けられるカメラモジュール５００についての測定結果が黒塗りの四角のプロットと太線とで示され、比較例として、熱伝導層１５２が設けられていないカメラモジュールについての測定結果が黒塗りの丸いプロットと破線とで示されている。
【０１０８】
詳細には、ここでは、本実施形態に係るカメラモジュール５００については、高熱膨張層１５１の厚みと熱伝導層１５２の厚みと低熱膨張層１５３の厚みとが、２：１：２の関係を有するとともに、該３層の厚みが合計で約３０μｍとなるように設定された。一方、比較例に係るカメラモジュールについては、高熱膨張層の厚みと低熱膨張層の厚みとが、１：１の関係を有するとともに、該２層の厚みが合計で約３０μｍとなるように設定された。つまり、本実施形態および比較例ともに、バイメタルの厚みが一定となるように設定された。
【０１０９】
また、ここでは、レンズ群２０がレンズ位置調整層１６に押し付けられている所定位置を基準として、該レンズ群２０が＋Ｚ方向に約２００μｍ繰り出された位置に配置されている状態から、ヒータ層１５５への通電加熱が停止されることでバイメタルが自然冷却されてレンズ群２０がレンズ位置調整層１６に当接する状態までに至る時間経過とレンズ群２０の繰り出し位置との関係が測定された。
【０１１０】
図３０で示されるように、比較例に係るカメラモジュールでは、レンズ群２０が−Ｚ方向に２００μｍ移動されるのに約１秒の時間を要したのに対して、本実施形態に係るカメラモジュール５００では、レンズ群２０が−Ｚ方向に２００μｍ移動されるのに約０．５秒の時間を要した。すなわち、熱伝導層１５２の存在により、バイメタルの冷却時におけるレンズ群２０の移動速度が、約２倍にまで高められたことが分かった。
【０１１１】
以上のように、本発明の一実施形態に係るカメラモジュール５００を搭載した携帯電話機１００では、熱伝導率が大きな突設部１５２ａ，１５２ｂから熱伝導部としての枠部１５２ｆへの熱伝導により、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高められる。このため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを提供することができる。また、アクチュエータ層１５のうちの隣接する層と接合される固定部としての枠体１５ｆを放熱領域とすることで、放熱を目的とした別部材を設けることなく、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度を高めることができる。したがって、空間を有効利用した構成となり、小型でありながらも高性能のアクチュエータが実現される。
【０１１２】
＜(6)変形例＞
なお、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。
【０１１３】
◎例えば、上記一実施形態では、熱伝導層１５２が、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間に配置されたが、これに限られない。例えば、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間に絶縁層が設けられ、熱伝導層１５２が、高熱膨張層１５１のうちの低熱膨張層１５３が設けられる側でない一主面側に設けられたり、低熱膨張層１５３のうちの高熱膨張層１５１が設けられる側でない他主面側に設けられても良い。すなわち、高熱膨張層と低熱膨張層と熱伝導層とが積層される順番に拘わらず、可動部が、高熱膨張層と低熱膨張層と熱伝導層とを含む複数層が積層されて構成されれば良い。
【０１１４】
◎また、上記一実施形態では、熱伝導層１５２において、突設部１５２ａ，１５２ｂと、枠部１５２ｆとが同じ素材で一体的に構成されたが、これに限られない。例えば、突設部１５２ａ，１５２ｂと、枠部１５２ｆとが異なる素材を用いて構成され、突設部１５２ａ，１５２ｂと、枠部１５２ｆとが相互に接触することで、上記一実施形態に係る熱伝導層１５２と同様な機能が実現されても良い。なお、このような構成を採用する場合には、枠部１５２ｆを構成する素材が、高熱膨張層１５１および低熱膨張層１５３を構成する素材よりも大きな熱伝導率を有していれば良い。
【０１１５】
◎また、上記一実施形態では、アクチュエータ層１５にヒータ層１５５が設けられたが、これに限られない。例えば、アクチュエータ層１５にヒータ層１５５が設けられず、例えば、アクチュエータ層１５と近接する他の層にヒータ層が設けられても良い。
【０１１６】
◎また、上記一実施形態では、レンズ群２０の移動を規制する部材として、板状の第１および第２平行ばね１２，１４が採用されたが、これに限られない。例えば、つる巻き状のばね等を含む各種弾性部材が採用されても良い。
【０１１７】
◎また、上記一実施形態では、可動部１５ａ，１５ｂによって移動される対象物（移動対象物）が、光学系としてのレンズ群２０であったが、これに限られない。例えば、撮像素子等のその他の部材を移動対象物としても良い。例えば、被写体からの光を撮像素子に導く光学系にあたるレンズ群２０Ａを固定し、上記一実施形態においてレンズ群２０を移動させるための構成と同様な構成によって撮像素子層をＺ方向に移動させても良い。
【０１１８】
図３１は、レンズ群２０Ａを固定して、該レンズ群２０Ａの光軸Ａｘに沿った方向に撮像素子層１８Ａを前後に移動させる一態様の概念図を例示する図である。図３１では、撮像素子層１８Ａを光軸Ａｘに沿って前後に移動させる撮像部ＰＢＡが描かれている。このような構成では、アクチュエータ層の動作に応じて撮像素子層１８Ａが光軸Ａｘに沿って前後に移動されて、レンズ群２０Ａと撮像素子層１８Ａとの距離が変更されることで、ＡＦ制御が実現される。このように、可動部１５ａ，１５ｂの曲げ変形に応じて撮像素子および光学系のうちの少なくとも一方が移動されれば、ＡＦ制御が実現される。そして、何れの構成であっても、上記一実施形態と同様に、熱伝導率が大きな突設部１５２ａ，１５２ｂから熱伝導部としての枠部１５２ｆへの熱伝導により、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高められる。このため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを用いた撮像装置が実現されることになる。
【０１１９】
また、アクチュエータによって移動される対象物（移動対象物）は、光学系や撮像素子等といった撮像装置を構成する要素に限られない。例えば、移動対象物は、光ピックアップレンズの対物レンズ等といったその他のものであっても良い。すなわち、本発明は、アクチュエータと、該アクチュエータの曲げ変形に応じて移動対象物が移動される駆動装置一般に適用することができる。そして、このような駆動装置では、上記一実施形態と同様に、熱伝導率が大きな突設部１５２ａ，１５２ｂから熱伝導部としての枠部１５２ｆへの熱伝導により、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高められる。このため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを用いた駆動装置が実現されることになる。
【０１２０】
◎また、上記一実施形態では、携帯電話機１００にカメラモジュール５００が搭載されたが、該カメラモジュール５００と同様な構成をコンパクトタイプのデジタルカメラに搭載しても良い。
【０１２１】
◎また、上記一実施形態では、２本の可動部１５ａ，１５ｂが設けられたが、これに限られず、可動部は、１本でも良いし、３本以上であっても良い。
【０１２２】
◎また、上記一実施形態では、可動部１５ａ，１５ｂが、その一端が枠体１５ｆに対して固定された、いわゆる片持ち梁の構成を有していたが、これに限られない。例えば、可動部の両端が枠体に対して固定された、いわゆる両持ち梁の構成を有するものも考えられる。
【０１２３】
◎なお、上記一実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【０１２４】
１２ 第１平行ばね
１４ 第２平行ばね
１５ アクチュエータ層
１５ａ，１５ｂ 可動部
１５ｆ 枠体
１６ レンズ位置調整層
１８，１８Ａ 撮像素子層
２０，２０Ａ レンズ群
２１ 側面配線
１００ 携帯電話機
１５１ 高熱膨張層
１５１ａ，１５１ｂ，１５２ａ，１５２ｂ，１５３ａ，１５３ｂ，１５４ａ，１５４ｂ，１５５ａ，１５５ｂ 突設部
１５１ｆ，１５２ｆ，１５３ｆ，１５４ｆ，１５５ｆ 枠部
１５２ 熱伝導層
１５３ 低熱膨張層
１５４ 絶縁層
１５５ ヒータ層
１５５１，１５５２，１５５３ 配線部
１５５ａ，１５５ｂ ヒータ部
１８１ 撮像素子
５００ カメラモジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、ならびに該アクチュエータを用いた駆動装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等に搭載されるマイクロカメラユニット（ＭＣＵ）については、小型化および薄型化が要求される。従来、このようなＭＣＵにおいて、レンズを移動させることで所謂オートフォーカス（ＡＦ）制御を行うためのアクチュエータとしては、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が主流となっている。しかし、ＶＣＭを用いて更なるＭＣＵの薄型化を図ることは難しい。
【０００３】
そこで、アクチュエータの小型化を実現するために、いわゆるバイメタルを用いたアクチュエータを採用することが考えられる。このバイメタルは、熱に応じて駆動するため、消費電力が大きく、応答性が低いといった面から、アクチュエータに対する採用が見送られてきた。ところが、ＭＣＵの小型化によって、消費電力および応答性に係るデメリットが緩和される傾向にあり、バイメタルを用いたアクチュエータが採用されたカメラモジュールが提案されている（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９３２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バイメタルでは、２層を構成する素材の熱膨張率の差が大きいほど、大きな変位が得られる。そして、熱膨張率の差を大きくするための素材の組合せとしては、例えば、相対的に熱膨張率が高い２０Ｎｉ−６Ｍｎ−Ｆｅと、相対的に熱膨張率が低い３６Ｎｉ−Ｆｅとの組合せが挙げられる。
【０００６】
しかしながら、これらバイメタルに適した素材については、熱伝導率が低いため、バイメタルにおいて、加熱に応じて一旦上昇した温度が簡単には下がらず、冷却時における応答速度の低下を招く。従って、ＭＣＵの光学レンズを移動させる際に、一方向に移動させた光学レンズを逆方向に移動させるためには、ある程度長い時間を要する。その結果、ＡＦ制御を短時間で行うことができない。また、ＡＦ制御を行う際には、光学レンズを合焦位置に停止させるために、サーボ制御が行われるが、バイメタルの冷却時の応答性の低さから、光学レンズの位置を所望の位置に短時間で停止させることが難しい。
【０００７】
そして、このようなバイメタルの冷却時における応答性の改善については、上記特許文献１の技術では全く考慮されていない。なお、このような問題は、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じるアクチュエータ一般に共通する。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータ、ならびに該アクチュエータを用いた駆動装置および撮像装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の態様に係るアクチュエータは、第１層と、該第１層よりも大きな熱膨張率を持つ第２層と、第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ第３層とを含む複数層が積層されるとともに、加熱に応じて変形する可動部を備える。また、前記アクチュエータは、前記第３層と一体的に構成されるか、または前記第３層と接触するように構成され、且つ前記第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ熱伝導部を含む放熱領域を有するとともに、前記可動部が固定される固定部を備える。
【００１０】
第２の態様に係るアクチュエータは、第１の態様に係るアクチュエータであって、前記第３層が、前記第１層と前記第２層との間に設けられる。
【００１１】
第３の態様に係るアクチュエータは、第１または第２の態様に係るアクチュエータであって、前記放熱領域が、前記可動部の第１熱容量よりも大きな第２熱容量を有する。
【００１２】
第４の態様に係るアクチュエータは、第３の態様に係るアクチュエータであって、前記放熱領域が、前記可動部の第１表面積よりも大きな第２表面積を有する。
【００１３】
第５の態様に係るアクチュエータは、第１から第４の何れか１つの態様に係るアクチュエータであって、前記第３層が、銅、ニッケル、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つの素材によって構成される。
【００１４】
第６の態様に係るアクチュエータは、第１から第５の何れか１つの態様に係るアクチュエータであって、前記熱伝導部が、銅、ニッケル、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つの素材によって構成される。
【００１５】
第７の態様に係るアクチュエータは、第１から第６の何れか１つの態様に係るアクチュエータであって、前記複数層が、パターンニングされたヒータ層を更に含む。
【００１６】
第８の態様に係る駆動装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係るアクチュエータと、前記放熱領域に対して接合される隣接層と、前記アクチュエータによって移動される対象である移動対象物とを備える。
【００１７】
第９の態様に係る駆動装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係るアクチュエータと、前記可動部の変形によって移動される対象である移動対象物とを備える。
【００１８】
第１０の態様に係る撮像装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係るアクチュエータと、撮像素子と、被写体からの光を前記撮像素子まで導く光学系とを備え、前記撮像素子および前記光学系のうちの少なくとも一方が、前記可動部の変形によって移動される。
【発明の効果】
【００１９】
第１から第７の何れの態様に係るアクチュエータによっても、熱伝導率が大きな第３層から熱伝導部への熱伝導により、可動部の冷却速度が高められるため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを提供することができる。
【００２０】
第２の態様に係るアクチュエータによれば、可動部が変形可能な量を確保しつつ、可動部の冷却速度を高めることができる。
【００２１】
第３および第４の何れの態様に係るアクチュエータによっても、可動部の冷却速度をより高めることができる。
【００２２】
第８の態様に係る駆動装置によれば、隣接層を介した放熱により、可動部の冷却速度を高めることができる。
【００２３】
第９の態様に係る駆動装置によれば、熱伝導率が大きな第３層から熱伝導部への熱伝導により、可動部の冷却速度が高められるため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを用いた駆動装置を提供することができる。
【００２４】
第１０の態様に係る撮像装置によれば、熱伝導率が大きな第３層から熱伝導部への熱伝導により、可動部の冷却速度が高められるため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを用いた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一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示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る第１の筐体に着目した断面模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカメラモジュールの断面模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るカメラモジュールを側方から見た外観図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るカメラモジュールを側方から見た外観図である。
【図６】レンズ群の断面模式図である。
【図７】レンズ群の断面模式図である。
【図８】第１レンズ構成層を下方から見た外観図である。
【図９】第２レンズ構成層を上方から見た外観図である。
【図１０】スペーサ層の形状を説明するための図である。
【図１１】レンズ位置調整層を上方から見た外観図である。
【図１２】レンズ位置調整層の断面模式図である。
【図１３】アクチュエータ層を上方から見た外観図である。
【図１４】アクチュエータ層を側方から見た外観図である。
【図１５】アクチュエータ層の層構造を説明するための図である。
【図１６】アクチュエータ層を構成する高熱膨張層の形状を示す図である。
【図１７】アクチュエータ層を構成する熱伝導層の形状を示す図である。
【図１８】アクチュエータ層を構成する低熱膨張層の形状を示す図である。
【図１９】アクチュエータ層を構成する絶縁層の形状を示す図である。
【図２０】アクチュエータ層を構成するヒータ層の形状を示す図である。
【図２１】アクチュエータ層の詳細な構成を示す上面外観図である。
【図２２】可動部の動作例を説明するための図である。
【図２３】可動部の動作例を説明するための図である。
【図２４】第２平行ばねを下方から見た外観図である。
【図２５】レンズ群に装着された第２平行ばねを示す図である。
【図２６】第１平行ばねを下方から見た外観図である。
【図２７】レンズ群に装着された第１平行ばねを示す図である。
【図２８】カメラモジュールの製造工程を示すフローチャートである。
【図２９】準備されたシート等を積層させて接合する様子を模式的に示す図である。
【図３０】自然冷却によるレンズ位置の経時的な変化を示す図である。
【図３１】本発明の一変形例に係る撮像素子を移動させる態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
＜(1)携帯電話機の概略構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るカメラモジュール５００を搭載した携帯電話機１００の概略構成を示す模式図である。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。
【００２８】
図１で示されるように、携帯電話機１００は、折り畳み式の携帯電話機として構成され、第１の筐体２００と、第２の筐体３００と、ヒンジ部４００とを有する。第１の筐体２００および第２の筐体３００は、それぞれ板状の略直方体の形状を有し、各種電子部材を格納する筐体としての役割を有する。具体的には、第１の筐体２００は、カメラモジュール５００および表示ディスプレイを有し、第２の筐体３００は、携帯電話機１００を電気的に制御する制御部とボタン等の操作部材とを有する。なお、ヒンジ部４００は、第１の筐体２００と第２の筐体３００とを回動可能に接続する。このため、携帯電話機１００は、折り畳み可能となっている。
【００２９】
また、第１の筐体２００には、電流供給ドライバ６００、電気抵抗検出部７００、およびコントラスト検出部８００が搭載されている。電流供給ドライバ６００は、カメラモジュール５００のヒータ層１５５（図２０）への電流の供給を制御する。電気抵抗検出部７００は、ヒータ層１５５における電気抵抗を検出する。コントラスト検出部８００は、カメラモジュール５００の撮像素子１８１（図３）で得られる画像信号についてコントラストを検出する。また、第２の筐体３００には、携帯電話機１００の全体の動作を統括制御する回路基板上に合焦制御部３１０が搭載されている。合焦制御部３１０は、電気抵抗検出部７００およびコントラスト検出部８００からの信号の入力に応じて、電流供給ドライバ６００を介したヒータ層１５５への電流の供給量を制御することで、カメラモジュール５００の合焦状態を調整するＡＦ制御を実行する。
【００３０】
図２は、携帯電話機１００のうちの第１の筐体２００に着目した断面模式図である。図１および図２で示されるように、カメラモジュール５００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、所謂マイクロカメラユニット（ＭＣＵ）となっている。
【００３１】
以下、カメラモジュール５００の構成、カメラモジュール５００の製造工程、カメラモジュール５００におけるＡＦ制御、およびカメラモジュール５００における応答性について順次説明する。
【００３２】
＜(2)カメラモジュールの構成＞
図３は、カメラモジュール５００の断面模式図であり、図３の矢印ＡＲ１の示す方向が＋Ｚ方向に対応する。なお、図３以降の図面においても、方位関係の明確化のために、＋Ｚ方向に対応する方向を示す矢印ＡＲ１が適宜付されている。また、図４および図５は、カメラモジュール５００を側方から見た側面図である。
【００３３】
図３で示されるように、カメラモジュール５００は、撮影光学系としてのレンズ群２０が移動可能に設けられている光学ユニットＫＢと、被写体像に関する撮影画像を取得する撮像部ＰＢとを有している。
【００３４】
撮像部ＰＢは、例えば、ＣＯＭＳセンサまたはＣＣＤセンサ等の撮像素子１８１を有する撮像素子層１８と、カバーガラス層１７とが＋Ｚ方向にこの順序で積層された構成を有する。なお、カバーガラス層１７が、赤外線（ＩＲ）をカットするフィルタ層を含むようにしても良い。
【００３５】
光学ユニットＫＢは、蓋層１０、第１枠層１１、第１平行ばね（上層平行ばね）１２、第２枠層１３、第２平行ばね（下層平行ばね）１４、アクチュエータ層１５、レンズ位置調整層１６、およびレンズ群２０を備える。蓋層１０、第１枠層１１、第１平行ばね１２、第２枠層１３、第２平行ばね１４、アクチュエータ層１５、レンズ位置調整層１６、およびレンズ群２０は、いずれもウエハ状態（ウエハレベルで）製作される。これらの製作工程については後述する。
【００３６】
光学ユニットＫＢでは、レンズ位置調整層１６、アクチュエータ層１５、第２平行ばね１４、第２枠層１３、第１平行ばね１２、第１枠層１１、および蓋層１０が＋Ｚ方向にこの順序で積層され、第２平行ばね１４と第１平行ばね１２との間にレンズ群２０が保持される。そして、第１平行ばね１２と第２平行ばね１４とアクチュエータ層１５とが互いに協働することで、レンズ群２０をＺ軸に沿った方向に移動させる。
【００３７】
カメラモジュール５００では、蓋層１０、第１および第２枠層１１，１３、レンズ位置調整層１６、カバーガラス層１７、および撮像素子層１８が、レンズ群２０に対する固定部となる。また、カメラモジュール５００および光学ユニットＫＢは、ウエハ状態（ウエハレベルで）製作され、その４つの側面（図４および図５のＺ軸に平行な側面）が、ダイシングによって形成された切断面となっている。そして、この切断面では、光学ユニットＫＢおよび撮像部ＰＢを構成する複数層の積層構造が露出している。
【００３８】
ここで、レンズ群２０は、固定部に結合された第１および第２平行ばね１２，１４によって支持される。より詳細には、レンズ群２０の−Ｚ側（撮像素子１８１が配置される側）におけるアクチュエータ層１５と該レンズ群２０との間には、第２平行ばね１４が介挿される。また、レンズ群２０の＋Ｚ側（蓋層１０が配置される側）における第１枠層１１と該レンズ群２０との間には、第１平行ばね１２が介挿される。つまり、レンズ群２０は、第１平行ばね１２と第２平行ばね１４とによって挟まれている。ここでは、第１および第２平行ばね１２，１４によってレンズ群２０が挟持されるため、レンズ群２０の移動に拘わらず、レンズ群２０の姿勢が保持され、レンズ群２０の光軸が略一定に保持される。
【００３９】
また、第１および第２平行ばね１２，１４は、移動対象物であるレンズ群２０が＋Ｚ方向に移動する際に、レンズ群２０の移動方向（すなわち＋Ｚ方向）とは反対方向の力を、該レンズ群２０に対して付与する。なお、レンズ群２０が−Ｚ方向に移動する際には、第１および第２平行ばね１２，１４がレンズ群２０に対して付与する力の方向は、レンズ群２０の移動方向（すなわち−Ｚ方向）と一致する。
【００４０】
更に、レンズ群２０が＋Ｚ方向に移動していない非駆動状態（例えば駆動前の静止状態）では、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力によってレンズ群２０がレンズ位置調整層１６の突起部１６２の上端面に対して押し付けられ、レンズ群２０がレンズ位置調整層１６によっても支持される。そして、この非駆動状態では、レンズ群２０がＺ軸に沿って変位可能な範囲（変位可能範囲）の最も−Ｚ側の所定位置に配置されて静止する。
【００４１】
なお、この所定位置は、例えば、撮像素子１８１において多数の画素回路が配列されている＋Ｚ側の面（以下「撮像面」とも称する）上に光学ユニットＫＢの焦点が配置されるような位置に設定される。ここで言う光学ユニットＫＢの焦点とは、＋Ｚ側から平行光線を光学ユニットＫＢに入射したときに、該光学ユニットＫＢから射出される光線が一点に集まる点のことを言う。
【００４２】
また、上述したように、非駆動状態では、レンズ群２０は、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力によってレンズ位置調整層１６に対して押し付けられるため、カメラモジュール５００に対して強い衝撃が付与されても、レンズ群２０の姿勢が保持される。
【００４３】
アクチュエータとしてのアクチュエータ層１５は、＋Ｚ方向への駆動変位を発生させる可動部１５ａ，１５ｂ（図１３）を有し、レンズ群２０の−Ｚ側に配置されている。可動部１５ａ，１５ｂは、レンズ群２０の−Ｚ側に突出した第１突起部２０１と接触し、可動部１５ａ，１５ｂで生じる駆動変位は、第１突起部２０１を介してレンズ群２０に伝達される。つまり、アクチュエータ層１５は、移動対象物であるレンズ群２０を所定方向（ここでは、＋Ｚ方向）に移動させる。なお、可動部１５ａ，１５ｂにおける＋Ｚ方向への駆動変位が小さくなっていく場面では、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力によって、レンズ群２０が所定方向とは反対方向（−Ｚ方向）に移動する。
【００４４】
側面配線２１は、カメラモジュール５００の４つの側面のうちの１つの側面に配設される薄型の導電部材である。側面配線２１は、図４および図５で示されるように、撮像素子層１８を介して、ヒータ層１５５（図２０）と、電流供給ドライバ６００および電気抵抗検出部７００とを電気的に接続する。なお、側面配線２１と第２平行ばね１４とが短絡しないように、第２平行ばね１４と側面配線２１との間に絶縁部１４ｅｐが設けられる。
【００４５】
上述したように、カメラモジュール５００では、移動対象物であるレンズ群２０が、該レンズ群２０を介して互いに対向する位置に配置された第１および第２平行ばね１２，１４と結合され、該第１および第２平行ばね１２，１４がレンズ群２０に垂直な方向（＋Ｚ方向）に弾性変形しつつ、レンズ群２０の姿勢を保持する。そして、レンズ群２０は、アクチュエータ層１５の可動部１５ａ，１５ｂから駆動力を受けて、その位置をＺ軸に沿って変位させる。従って、カメラモジュール５００に設けられた光学ユニットＫＢは、レンズ群２０を該レンズ群２０の光軸方向（＋Ｚ方向）に変位させることができ、レンズ群２０を変位させる駆動装置としてカメラモジュール５００を機能させる。
【００４６】
＜(2-1)レンズ群について＞
レンズ群２０は、ガラス基板を基材としてウエハレベルで作製され、例えば、２枚以上のレンズを重ね合わせて成形される。本実施形態では、２枚の光学レンズを重ね合わせてレンズ群２０が構成される場合について例示する。なお、本実施形態では、レンズ群２０は、被写体からの光を撮像素子１８１に導く撮像レンズとして機能する。
【００４７】
図６および図７は、レンズ群２０の断面模式図であり、矢印ＡＲ２の示す方向が＋Ｚ方向に対応する。図８は、レンズ群２０を下方（−Ｚ側）から見たレンズ群２０の下面外観図であり、図９は、レンズ群２０を上方（＋Ｚ側）から見たレンズ群２０の上面外観図である。
【００４８】
図６および図７で示されるように、レンズ群２０は、第１レンズＧ１を有する第１レンズ構成層ＬＹ１と、第２レンズＧ２を有する第２レンズ構成層ＬＹ２と、スペーサ層ＲＢとを備える。そして、第１レンズ構成層ＬＹ１と第２レンズ構成層ＬＹ２とが、スペーサ層ＲＢを介して結合される。ここでは、第１および第２レンズ構成層ＬＹ１，ＬＹ２の非レンズ部の外縁が略正方形の形状を有する。
【００４９】
また、図６から図８で示されるように、第１レンズＧ１を有する第１レンズ構成層ＬＹ１の一方主面（ここでは、−Ｚ側）には、レンズとして機能しない非レンズ部に第１突起部２０１が設けられる。更に、図６，図７および図９で示されるように、第２レンズＧ２を有する第２レンズ構成層ＬＹ２の一方主面（ここでは、＋Ｚ側）には、レンズとして機能しない非レンズ部に第２突起部２０２が設けられる。
【００５０】
また、図１０は、スペーサ層ＲＢの形状に着目して、スペーサ層ＲＢを上方（＋Ｚ側）から見た図である。図１０で示されるように、スペーサ層ＲＢは、第１および第２レンズ構成層ＬＹ１，ＬＹ２の非レンズ部の外縁に沿って設けられ、ＸＹ断面の外縁および内縁の形状が矩形である環状の構成を有する。そして、レンズ群２０の光軸が、Ｚ軸に沿った方向に設定される。
【００５１】
＜(2-2)各機能層について＞
以下では、カメラモジュール５００を構成する各機能層の詳細について説明する。なお、各機能層については、−Ｚ側の面を一主面と称し、＋Ｚ側の面を他主面と称する。
【００５２】
＜(2-2-1)撮像素子層＞
図３で示されるように、撮像素子層１８は、光学ユニットＫＢを通過した被写体からの光を受光して、被写体の像に関する画像信号を生成する撮像素子１８１、その周辺回路、および撮像素子１８１を囲む外周部を備える部材である。また、撮像素子１８１は、多数の画素回路が配列されて構成される。なお、撮像素子層１８の一主面（−Ｚ側の面）には、リフロー方式によるはんだ付けを行うためのはんだボールＨＢが設けられている。また、ここでは図示を省略しているが、撮像素子層１８の一主面には、撮像素子１８１に対する信号の付与、および該撮像素子１８１からの信号の読み出しを行う配線を接続するための各種端子が設けられる。
【００５３】
なお、電流供給ドライバ６００、電気抵抗検出部７００、およびコントラスト検出部８００が、撮像素子層１８に形成され、側面配線２１が、ダイシングによって切断されたカメラモジュール５００の側面にパターンニングされることで、電流供給ドライバ６００および電気抵抗検出部７００が、アクチュエータ層１５に対して電気的に接続されても良い。更に、アクチュエータ層１５の動作を制御する合焦制御部３１０が、撮像素子層１８に形成されても良い。また、電流供給ドライバ６００、電気抵抗検出部７００、およびコントラスト検出部８００が、例えば、第２の筐体３００の回路基板上に設けられ、リフロー方式によるはんだ付けによって、コントラスト検出部８００が、撮像素子層１８に対して電気的に接続されるとともに、撮像素子層１８を介して、電流供給ドライバ６００および電気抵抗検出部７００が、アクチュエータ層１５に対して電気的に接続されても良い。
【００５４】
＜(2-2-2)カバーガラス層＞
図３で示されるように、カバーガラス層１７は、略平板状であり且つＸＹ断面が略正方形の形状を有し、透明なガラス等によって構成される。このカバーガラス層１７は、撮像素子層１８の他主面（＋Ｚ側の面）に対して接合され、撮像素子１８１を保護する機能を有する。なお、カバーガラス層１７が撮像素子層１８上に接合された状態で撮像素子基板１７８を構成する。
【００５５】
＜(2-2-3)レンズ位置調整層＞
レンズ位置調整層１６は、樹脂材料を用いて構成されるとともに、撮像素子１８１とレンズ群２０との間に配設され、且つ撮像素子１８１とレンズ群２０との距離を調整する部材である。具体的には、レンズ位置調整層１６は、非駆動状態におけるレンズ群２０の位置（初期位置）を規定する。なお、レンズ位置調整層１６は、例えば、樹脂をエッチングする手法等を用いて生成される。
【００５６】
図１１は、レンズ位置調整層１６を上方（＋Ｚ側）から見たレンズ位置調整層１６の上面図である。図１１は、レンズ位置調整層１６の切断面XII−XIIにて矢印方向に見たレンズ位置調整層１６の断面図である。図１１および図１２で示されるように、レンズ位置調整層１６は、枠体１６１と突起部１６２とを備える。
【００５７】
枠体１６１は、レンズ位置調整層１６の外周部分を構成する略矩形の環状の部分であり、ＸＹ平面に略平行な板状の形状を有する。そして、枠体１６１は、Ｚ軸に沿った方向に貫通する孔（貫通孔）１６Ｈを形成し、枠体１６１を構成する＋Ｙ側の板状の部材および−Ｙ側の板状の部材は、各板状の部分の下部から貫通孔１６Ｈ側に出っ張った部分（凸部）１６１Ｔをそれぞれ有する。また、枠体１６１の一主面は、隣接するカバーガラス層１７に対して接合され、枠体１６１の他主面は、隣接するアクチュエータ層１５（詳細には、アクチュエータ層１５の枠体１５ｆ（図１３））と接合される。
【００５８】
突起部１６２は、枠体１６１に設けられる凸部１６１Ｔの内縁近傍において上方（＋Ｚ方向）に向けて立設される。この突起部１６２は、ＸＺ平面に略平行で且つ略長方形の盤面を有する板状の部分であり、突起部１６２の長手方向がＸ軸に略平行な方向とされ、突起部１６２の短手方向がＺ軸に略平行な方向とされている。そして、突起部１６２の＋Ｚ側の端面は、レンズ群２０が当接することで、該レンズ群２０を初期位置に配置する機能を有する。
【００５９】
また、図１１では、撮像素子１８１を構成する複数の画素回路が配列される領域（画素配列領域）、すなわち撮像素子１８１の前面（撮像面）の外縁が破線で示されている。図１１で示されるように、撮像面は、（短辺の長さ）：（長辺の長さ）：（対角線の長さ）＝３：４：５の関係が成立するように構成される。そして、突起部１６２は、被写体からレンズ群２０を介して撮像素子１８１の画素配列領域に至る光路を、該画素配列領域の幅が最も狭い方向において挟む位置に配設されている。つまり、撮影への悪影響、および装置の大型化を招かないように、突起部１６２が設置される。
【００６０】
＜(2-2-4)アクチュエータ層＞
図１３は、アクチュエータ層１５を上方（＋Ｚ側）から見た該アクチュエータ層１５の上面図である。図１４は、アクチュエータ層１５を側方から見た該アクチュエータ層１５の側面図である。図１５は、アクチュエータ層１５の層構造を概略的に示す図である。図１６から図２０は、アクチュエータ層１５を構成する各層の構成を示す図である。
【００６１】
図１３で示されるように、アクチュエータ層１５は、外周部を構成する枠体１５ｆと、枠体１５ｆの内側の中空部分に対して枠体１５ｆから突設される２枚の板状の可動部１５ａおよび１５ｂとを備える。つまり、可動部１５ａ，１５ｂが固定部としての枠体１５ｆに対して固定される。そして、枠体１５ｆの一主面は、隣接するレンズ位置調整層１６（具体的には、枠体１６１）に対して接合され、枠体１５ｆの他主面は、隣接する第２平行ばね１４（具体的には、固定枠体１４１（図２４））と接合される。
【００６２】
また、図１５で示されるように、アクチュエータ層１５は、高熱膨張層１５１（図１６）、熱伝導層１５２（図１７）、低熱膨張層１５３（図１８）、絶縁層１５４（図１９）、およびヒータ層１５５（図２０）が、−Ｚ側から＋Ｚ側に向けてこの順番に積層されて構成される。すなわち、可動部１５ａ，１５ｂでは、いわゆるバイメタル（Bi-metallic strip）が採用されている。なお、ここでは、図示を省略するが、ヒータ層１５５と第２平行ばね１４との短絡を防止する目的で、ヒータ層１５５の上面（＋Ｚ側の面）に絶縁膜が形成されることが好ましい。
【００６３】
高熱膨張層１５１は、図１６で示されるように、枠体１５ｆを構成する枠部１５１ｆと、枠部１５１ｆの内側の中空部分に対して枠部１５１ｆから突設される２枚の板状の突設部１５１ａ，１５１ｂを備える。ここでは、突設部１５１ａが可動部１５ａを構成するとともに、突設部１５１ｂが可動部１５ｂを構成する。また、高熱膨張層１５１は、低熱膨張層１５３を構成する素材よりも大きな熱膨張率を持つ素材によって構成される。この高熱膨張層１５１を構成する素材としては、例えば、熱膨張率が２０×１０-6／℃である鉄・ニッケル・マンガン合金、熱膨張率が３０×１０-6／℃であるマンガン・銅・ニッケル合金、熱膨張率が１８×１０-6／℃である鉄・ニッケル・クロム合金、および熱膨張率が１８×１０-6／℃である鉄・モリブデン・ニッケル合金のうちの何れか１つの素材であれば良い。但し、これらの素材の熱伝導率は、比較的低く、例えば、鉄・ニッケル・マンガン合金の熱伝導率は、約８．８Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1である。
【００６４】
熱伝導層１５２は、図１７で示されるように、高熱膨張層１５１と同様に、枠体１５ｆを構成する枠部１５２ｆと、枠部１５２ｆの内側の中空部分に対して枠部１５２ｆから突設される２枚の板状の突設部１５２ａ，１５２ｂを備える。また、熱伝導層１５２は、高熱膨張層１５１および低熱膨張層１５３を構成する素材よりも大きな熱伝導率を持つ素材によって構成される。この熱伝導層１５２を構成する素材としては、例えば、熱伝導率が１０５．５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1である銅および銅合金、熱伝導率が２０４Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であるアルミニウム、ならびに熱伝導率が９０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であるニッケルのうちの何れか１つの素材であれば良い。
【００６５】
低熱膨張層１５３は、図１８で示されるように、高熱膨張層１５１と同様に、枠体１５ｆを構成する枠部１５３ｆと、枠部１５３ｆの内側の中空部分に対して枠部１５３ｆから突設される２枚の板状の突設部１５３ａ，１５３ｂを備える。ここでは、突設部１５３ａが可動部１５ａを構成するとともに、突設部１５３ｂが可動部１５ｂを構成する。この低熱膨張層１５３を構成する素材としては、例えば、熱膨張率が１．１×１０-6／℃である鉄・ニッケル合金が採用されることが好ましい。但し、この素材の熱伝導率は、比較的低く、約８．８Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1である。
【００６６】
絶縁層１５４は、図１９で示されるように、高熱膨張層１５１と同様に、枠体１５ｆを構成する枠部１５４ｆと、枠部１５４ｆの内側の中空部分に対して枠部１５４ｆから突設される２つの突設部１５４ａ，１５４ｂを備える。ここでは、突設部１５４ａが可動部１５ａを構成するとともに、突設部１５４ｂが可動部１５ｂを構成する。そして、絶縁層１５４は、シリカ（二酸化珪素）等の絶縁体によって構成される。
【００６７】
ヒータ層１５５は、絶縁層１５４上にパターンニングされ、白金等の抵抗率が高い導電性を有する金属等によって構成される。そして、図２０で示されるように、ヒータ層１５５では、配線部１５５１、ヒータ部１５５ｂ、配線部１５５２、ヒータ部１５５ａ、および配線部１５５３がこの順番で延設され、順次に電気的に接続される。そして、配線部１５５１，１５５２，１５５３が、枠体１５ｆを構成し、ヒータ部１５５ａが、可動部１５ａを構成し、ヒータ部１５５ｂが、可動部１５ｂを構成する。
【００６８】
また、配線部１５５１，１５５２，１５５３は、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂと比較して、幅が広く、電気抵抗が低くなるように構成される。従って、ヒータ層１５５の一端（ここでは、配線部１５５１の−Ｙ側の端面）と他端（ここでは、配線部１５５３の−Ｙ側の端面）との間に電圧が印加されると、電気抵抗が高いヒータ部１５５ａ，１５５ｂが、自身のジュール熱によって発熱する。つまり、発熱部としてのヒータ部１５５ａ，１５５ｂが電流の供給に応じて発熱する。なお、配線部１５５１，１５５２，１５５３については、低消費電力化の観点から言えば、金や銅等の抵抗率が低い導電性を有する金属等によって構成されることが望ましい。
【００６９】
このアクチュエータ層１５については、まず、該アクチュエータ層１５に相当するチップが所定配列で形成されるシート（アクチュエータ層シート）が生成され、その後、該アクチュエータ層シートが、後述するダイシング工程によってアクチュエータ層１５の形に分割される。アクチュエータ層シートについては、例えば、次の様な工程で製作される。まず、高熱膨張層１５１の素材の板と、熱伝導層１５２の素材の板と、低熱膨張層１５３の素材の板とが、この順番で重ねられた状態で圧接または圧延されることで、３層構造の薄板が作成される。次に、該３層構造の薄板が所定の形状にカットされ、カット後の薄板（３層薄板）上に、プラズマＣＶＤ等によって絶縁層１５４に対応するシリコン酸化膜が成膜される。その次に、シリコン酸化膜上において、(ｉ)フォトリソグラフィ技術による所望のパターンのレジスト膜の形成、(ii)蒸着（またはスパッタリング）等による金属膜（白金、銅、金等）の生成、および(iii)リフトオフ法等による不要な部分（レジスト膜等）の除去、が適宜順次に実行されることで、ヒータ層１５５に対応する配線パターンが形成される。なお、ヒータ層１５５に対応する配線パターンについては、スクリーン印刷等によって形成されても良い。そして、最後に、エッチングまたはプレス等によって、各アクチュエータ層１５のチップに対応する可動部１５ａ，１５ｂの形状、すなわち中空部分が形成される。
【００７０】
図２１は、アクチュエータ層１５を上方（＋Ｚ側）から見た該アクチュエータ層１５の詳細な構成を示す上面図である。図２１で示されるように、アクチュエータ層１５の他主面（＋Ｚ側の面）には、ヒータ層１５５が形成される。詳細には、ヒータ部１５５ａが、可動部１５ａのうちの枠体１５ｆに固定される一端部（固定端）から、該可動部１５ａの他端部（自由端）ＦＴ近傍にかけて延設されるとともに、自由端ＦＴ近傍で折り返されて、自由端ＦＴ近傍から固定端にかけて延設される。同様に、ヒータ部１５５ｂが、可動部１５ｂのうちの枠体１５ｆに固定される一端部（固定端）から、該可動部１５ｂの他端部（自由端）ＦＴ近傍にかけて延設されるとともに、自由端ＦＴ近傍で折り返されて、自由端ＦＴから固定端にかけて延設される。また、ヒータ層１５５の一端（具体的には、配線部１５５１の−Ｙ側の端面）と他端（配線部１５５３の−Ｙ側の端面）が、ダイシング工程において、カメラモジュール５００の側面に露出する。この露出するヒータ層１５５の一端および他端に対しては、側面配線２１（図３から図５）が設けられることで、該側面配線２１を介して電圧および電流が供給される。
【００７１】
図２２および図２３は、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂの発熱に応じて可動部１５ａ，１５ｂが変形する態様を示す模式図である。なお、可動部１５ａ，１５ｂの変形の態様は、それぞれ同様であるから、図２２および図２３では、可動部１５ａの変形の態様が一例として示されており、ここでは、可動部１５ａの変形の態様を例にとって説明する。
【００７２】
図２２で示されるように、ヒータ部１５５ａが発熱していない状態では、可動部１５ａが平坦な形状を有する。これに対して、図２３で示されるように、ヒータ部１５５ａに対する通電に応答した発熱により、高熱膨張層１５１の突設部１５１ａが、低熱膨張層１５３の突設部１５３ａよりも大きく膨張する。ここでは、ヒータ部１５５ａの発熱による熱量が、突設部１５３ａから周辺の雰囲気および枠体１５ｆに対して放出される熱量を上回ることで、可動部１５ａの温度が上昇する。なお、可動部１５ａの厚みを３０〜５０μｍ程度と非常に薄くしておくと、可動部１５ａの温度が比較的短時間で上昇する。そして、可動部１５ａの温度が上昇すると、突設部１５１ａと突設部１５３ａとの間の膨張の違いによって、可動部１５ａが反るような変形を生じて、自由端ＦＴの上方（＋Ｚ方向）への変位が発生する。
【００７３】
一方、ヒータ部１５５ａに対する通電が停止されると、可動部１５ａの熱が熱伝導層１５２の存在によって枠体１５ｆに急速に伝わり、枠体１５ｆからの放熱によって、可動部１５ａが急速に冷却される。このとき、自由端ＦＴの上方（＋Ｚ方向）への変位が低減されていき、図２２で示されるように、可動部１５ａが平坦な形状に戻る。
【００７４】
このようなアクチュエータ層１５では、熱伝導層１５２が、可動部１５ａ，１５ｂを構成する突設部１５２ａ，１５２ｂと、枠体１５ｆを構成する熱伝導部としての枠部１５２ｆとが一体的に構成されている。このため、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂの発熱によって可動部１５ａ，１５ｂが加熱されている状態から、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂの発熱が終了されると、可動部１５ａ，１５ｂの熱が熱伝導層１５２を介して枠体１５ｆに迅速に伝わる。このとき、可動部１５ａ，１５ｂの表面からだけでなく、枠体１５ｆの表面からも放熱される。そして、枠体１５ｆは、アクチュエータ層１５とそれぞれ隣接する機能層（隣接層）である第２平行ばね１４およびレンズ位置調整層１６と接合される。このため、枠体１５ｆおよび隣接層を介した放熱が促進され、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高まる。つまり、枠体１５ｆが、可動部１５ａ，１５ｂの冷却を促進するために熱を放散させる領域（放熱領域）として働く。
【００７５】
なお、放熱領域における放熱を促進して、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度をより高めるためには、可動部１５ａ，１５ｂの熱が放熱領域に十分吸収されるように、可動部１５ａ，１５ｂの熱容量よりも、枠体１５ｆの熱容量の方が大きくなるように設定されることが好ましい。すなわち、可動部１５ａ，１５ｂの体積よりも、放熱領域としての枠体１５ｆの体積の方が大きくなるように設定されることが好ましい。そして、ここでは、可動部１５ａ，１５ｂおよび枠体１５ｆの厚みが一定であるから、可動部１５ａ，１５ｂの表面積よりも、枠体１５ｆの表面積の方が大きくなるように設定されることが好ましい。
【００７６】
また、アクチュエータ層１５では、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間に熱伝導層１５２が設けられる。このため、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３の熱が、熱伝導層１５２に対して容易に伝達され、可動部１５ａ，１５ｂの冷却が促進される。更に、このような熱伝導層１５２の存在により、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間隔が確保されることで、突設部１５１ａと突設部１５３ａとの間の膨張の違いによる可動部１５ａ，１５ｂの反りが促進される。すなわち、少ない加熱で自由端ＦＴの変位を大きくすることが可能となる。したがって、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間に熱伝導層１５２が設けられることで、可動部１５ａ，１５ｂの変形可能な量が確保されつつ、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高められる。
【００７７】
更に、アクチュエータ層１５については、加熱速度と冷却速度と消費電力とを総合的に判断すると、高熱膨張層１５１の厚みと熱伝導層１５２の厚みと低熱膨張層１５３の厚みとが、２：１：２の関係を有するような形態が好ましい。
【００７８】
＜(2-2-5)第２平行ばね＞
図２４は、第２平行ばね１４を下方（−Ｚ方向）から見た該第２平行ばね１４の下面外観図である。図２５は、レンズ群２０に接合された第２平行ばね１４を示す図である。図２４で示されるように、第２平行ばね１４は、固定枠体１４１と、弾性部１４２とを有する弾性部材であり、ばね機構を形成する層（弾性層）となっている。なお、第２平行ばね１４の素材としては、例えば、ＳＵＳ系の金属材料またはりん青銅等が採用される。
【００７９】
固定枠体１４１は、第２平行ばね１４の外周部を構成し、隣接するアクチュエータ層１５の枠体１５ｆと接合される。ここで、アクチュエータ層１５のヒータ層１５５と、第２平行ばね１４との間隔は、通常は、１０ｕｍ程度しかない。このため、ヒータ層１５５に電圧および電流を供給する側面配線２１を、例えば、印刷などによって撮像素子層１８からアクチュエータ層１５にわたって単に設けると、側面配線２１が、固定枠体１４１にまでかかってしまう。つまり、側面配線２１と第２平行ばね１４とが短絡してしまう。
【００８０】
そこで、この短絡を防ぐ目的で、第２平行ばね１４の固定枠体１４１の４隅の近傍の外縁に窪んだ切り欠き部１４３が設けられる。この切り欠き部１４３には、第２枠層１３と第２平行ばね１４とが接合される際、および第２平行ばね１４とアクチュエータ層１５とが接合される際に、接合に用いられるエポキシ系の樹脂等の接着剤が充填されることで、絶縁部１４ｅｐ（図３から図５）が形成される。この絶縁部１４ｅｐの存在により、側面配線２１と第２平行ばね１４とが接触することによる不要な短絡が防止される。
【００８１】
弾性部１４２は、固定枠体１４１との接続部ＰＧ１と、レンズ群２０との接合部ＰＧ２とを有し、接続部ＰＧ１と接合部ＰＧ２とが板状部材ＥＢで繋がれる。そして、図２５で示されるように、第２平行ばね１４は、弾性部１４２に設けられる接合部ＰＧ２においてレンズ群２０と接合される。ここでは、第１突起部２０１は、第２平行ばね１４の固定枠体１４１と板状部材ＥＢとの隙間を通って、アクチュエータ層１５の自由端ＦＴと当接する。つまり、第２平行ばね１４は、レンズ群２０の第１突起部２０１と接触しないような形状を有する。
【００８２】
そして、レンズ群２０が固定枠体１４１に対して＋Ｚ方向に移動されるにつれて、接続部ＰＧ１と接合部ＰＧ２とのＺ方向の位置がずれ、板状部材ＥＢは曲げ変形（たわみ変形）を生じて湾曲する。つまり、第２平行ばね１４は、板状部材ＥＢの弾性変形によって、レンズ群２０の光軸方向（±Ｚ方向）に弾性変形可能であり、ばね機構として機能する。
【００８３】
なお、第２平行ばね１４は、ＳＵＳ系の金属材料またはりん青銅等を用いて作製される。例えば、ＳＵＳ系の金属材料で第２平行ばね１４が作製される場合は、フォトリソグラフィ技術により、平行ばねの形状のレジストが金属材料上にパターンニングされ、塩化鉄系のエッチング液に浸してウエットエッチングが行われることで、平行ばねのパターンが形成される。
【００８４】
＜(2-2-6)第２枠層＞
図３で示されるように、第２枠層１３は、ＸＹ断面の外縁および内縁がそれぞれ略矩形状であるリング状の部材であり、Ｚ軸に沿って貫通する中空部分を形成する。第２枠層１３は、中空部分にレンズ群２０が配置されることで、該レンズ群２０を側方から囲む。なお、第２枠層１３を構成する素材としては、樹脂やガラス等が挙げられ、第２枠層１３は、金属金型を用いたいわゆるプレス法や射出成型法等によって製作される。そして、第２枠層１３の−Ｚ側に位置する下端面（一主面）は、隣接する第２平行ばね１４の固定枠体１４１と接合される。また、第２枠層の＋Ｚ側に位置する上端面（他主面）は、隣接する第１平行ばね１２（詳細には、第１平行ばね１２の固定枠体１２１（図２６））と接合される。
【００８５】
＜(2-2-7)第１平行ばね＞
図２６は、第１平行ばね１２を下方（−Ｚ方向）から見た該第１平行ばね１２の下面外観図である。図２６で示されるように、第１平行ばね１２は、切り欠き部１４３が設けられていないことを除いて、第２平行ばね１４と同様の構成および機能を有する弾性部材であり、固定枠体１２１と弾性部１２２とを備える。そして、固定枠体１２１の一主面は、隣接する第２枠層１３の他主面と接合され、固定枠体１２１の他主面は、隣接する第１枠層１１（詳細には、第１枠層１１の−Ｚ側の下端面）と接合される。
【００８６】
図２７は、レンズ群２０に接合された第１平行ばね１２を示す図である。図２７で示されるように、弾性部１２２に設けられた接合部ＰＧ２は、レンズ群２０の突起部２０２の＋Ｚ側の上端面と接合される。このため、固定枠体１２１に対してレンズ群２０が＋Ｚ方向に相対的に移動されると、板状部材ＥＢにおいて弾性変形が発生し、第１平行ばね１２が、ばね機構として機能する。
【００８７】
＜(2-2-8)第１枠層＞
図３で示されるように、第１枠層１１は、第２枠層１３と同様に、ＸＹ断面の外縁および内縁がそれぞれ略矩形状であるリング状の部材であり、Ｚ軸に沿って貫通する中空部分を形成する。第１枠層１１の中空部分は、レンズ群２０が＋Ｚ方向に移動される際に、弾性変形する板状部材ＥＢおよび突起部２０２が移動可能な空間となる。なお、第１枠層１１は、第２枠層１３と同様な素材および製作方法によって形成される。そして、第１枠層１１の−Ｚ側に位置する下端面（一主面）は、隣接する第１平行ばね１２の固定枠体１２１と接合される。また、第１枠層の＋Ｚ側に位置する上端面（他端面）は、隣接する蓋層１０（詳細には、蓋層の外周部近傍）と接合される。
【００８８】
＜(2-2-9)蓋層＞
図３で示されるように、蓋層１０は、ＸＹ断面の外縁が略正方形であるとともに、略中央にＺ軸に平行な方向に貫通する孔（貫通孔）１０Ｈを有し、ＸＹ平面に略平行な盤面を有する板状の部材である。貫通孔１０Ｈは、被写体からの光をレンズ群２０を介して撮像素子１８１に導くための孔であり、この蓋層１０は、平板状の樹脂材料をプレス加工する手法、あるいは樹脂材料をパターニングした後にエッチングする手法によって、貫通孔１０Ｈが形成されて製作される。
【００８９】
なお、図３では、図示が省略されているが、蓋層１０の貫通孔１０Ｈからカメラモジュール５００の内部にゴミ等が侵入しないように、蓋層１０の上面（他主面）側には、適宜ガラス等で構成される透明な保護層が設けられる。
【００９０】
＜(3)カメラモジュールにおけるＡＦ制御＞
図１で示されるように、第１の筐体２００には、電流供給ドライバ６００、電気抵抗検出部７００、およびコントラスト検出部８００が搭載されるとともに、第２の筐体３００には、合焦制御部３１０が搭載される。電気抵抗検出部７００は、ヒータ層１５５の電気抵抗を検出し、該電気抵抗を示す信号を合焦制御部３１０に対して出力する。合焦制御部３１０は、ヒータ層１５５の電気抵抗に基づいて、可動部１５ａ，１５ｂの変形（具体的には、自由端ＦＴの変位）を検出する。この自由端ＦＴの変位の検出については、ヒータ層１５５（具体的には、ヒータ部１５５ａ，１５５ｂ）における形状と電気抵抗との関係が一義的に決まることが利用されて実行される。そして、合焦制御部３１０は、自由端ＦＴの変位を検出しつつ、電流供給ドライバ６００を介してヒータ層１５５に供給する電流を制御することで、可動部１５ａ，１５ｂの変形量、すなわち自由端ＦＴの変位を制御する。このとき、自由端ＦＴによる第１突起部２０１の押し上げにより、レンズ群２０が＋Ｚ方向に移動されることで、レンズ群２０と撮像素子１８１との離隔距離が変更されて、光学ユニットＫＢの焦点の位置が変更される。
【００９１】
また、コントラスト検出部８００は、撮像素子１８１で得られる画像信号について、コントラストを検出する。例えば、隣接画素間の階調値の差分を画像全体について積算した数値が、コントラストを示す評価値として検出される。このコントラストを示す評価値を示す信号は、合焦制御部３１０に対して出力される。
【００９２】
ＡＦ制御を行う際には、合焦制御部３１０の制御により、まず、レンズ群２０と撮像素子１８１との離隔距離が予め設定された多段階の離隔距離に順次に設定され、各離隔距離に設定される状態で撮像素子１８１によって画像信号が取得される。換言すれば、レンズ群２０の＋Ｚ方向への繰り出し位置が、予め設定された多段階の位置に設定されるとともに、各繰り出し位置にレンズ群２０が配置される時点において撮像素子１８１によって画像信号が取得される。なお、このとき、合焦制御部３１０が、電気抵抗検出部７００で検出されるヒータ層１５５の電気抵抗をモニタリングしつつ、電流供給ドライバ６００を介したヒータ層１５５への電流の供給を制御することで、レンズ群２０の繰り出し位置が変更される。
【００９３】
次に、合焦制御部３１０が、コントラスト検出部８００によって各繰り出し位置について検出されたコントラストを示す評価値に基づいて、コントラストを示す評価値が最大となる繰り出し位置を検出する。このコントラストを示す評価値が最大となる繰り出し位置にレンズ群２０が配置されている状態が、被写体に合焦している状態に相当する。そして、合焦制御部３１０の制御により、レンズ群２０がコントラストを示す評価値が最大となる繰り出し位置まで移動されることで、カメラモジュール５００における被写体に対する合焦が実現される。すなわち、ＡＦ制御が実現される。
【００９４】
ここで、アクチュエータ層１５で採用されているバイメタルは、温度に比例した自由端ＦＴの変位を生じようとする。従って、何らの工夫もなされていなければ、環境温度の変化に応答して、自由端ＦＴが変位してしまう。例えば、携帯電話機等では、一般的に、−２０〜＋７０℃程度の温度範囲（使用環境温度範囲）で使用されることが想定される。このため、このような使用環境温度範囲で、意図しない変位が自由端ＦＴに生じると、レンズ群２０が勝手に移動してしまい、所望の位置に該レンズ群２０を停止させることができない。しかしながら、上述したように、非駆動状態では、レンズ群２０は、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力によってレンズ位置調整層１６に対して押し付けられるため、使用環境温度範囲内では、自由端ＦＴが、第１および第２平行ばね１２，１４の弾性力に抗して変位しないように設計される。なお、このような工夫の他に、使用環境温度範囲内で自由端ＦＴが変位する際には、自由端ＦＴが第１突起部２０１とは接触しないように、可動部１５ａ，１５ｂが空振りする空隙を自由端ＦＴと第１突起部２０１との間に設けても良い。
【００９５】
＜(4)カメラモジュールの製造工程＞
ここで、カメラモジュール５００の製造工程について簡単に説明する。図２８は、カメラモジュール５００の製造工程を示すフローチャートである。図２８で示されるように、（工程Ａ）レンズ群２０の生成（ステップＳＰ１）、（工程Ｂ）シートの準備（ステップＳＰ２）、（工程Ｃ）組み立て治具の準備（ステップＳＰ３）、（工程Ｄ）シートの第１の接合（ステップＳＰ４）、（工程Ｅ）レンズ群２０の取り付け（ステップＳＰ５）、（工程Ｆ）シートの第２の接合（ステップＳＰ６）、（工程Ｇ）撮像素子基板１７８の取り付け（ステップＳＰ７）、および（工程Ｈ）ダイシング（ステップＳＰ８）が順次に行われて、カメラモジュール５００が製造される。
【００９６】
＜(4-1)レンズ群の生成（工程Ａ）＞
ステップＳＰ１では、レンズ群２０が生成される。ここでは、まず、多数のレンズ群２０がマトリックス状に配列されたウエハ（以下「レンズ群ウエハ」とも称する）が製作され、ダイシングにより、多数のレンズ群２０が個片化されて、多数のレンズ群２０が製作される。レンズ群ウエハは、多数の第１レンズ構成層ＬＹ１が配列されたウエハ（第１レンズ構成層ウエハ）と、多数のスペーサ層ＲＢが配列されたウエハ（スペーサ層ウエハ）と、多数の第２レンズ構成層ＬＹ２が配列されたウエハ（第２レンズ構成層ウエハ）とが積層されて、相互に接合されることで製作される。
【００９７】
＜(4-2)シートの準備（工程Ｂ）＞
ステップＳＰ２では、カメラモジュール５００を構成する各機能層に係るシートが、層ごとに形成される。なお、ここでは、ウエハレベルの円盤状のシートが準備される。機能層ごとのシートには、該機能層に係る部材に相当するチップがマトリクス状に所定配列で多数形成される。具体的には、ステップＳＰ２では、蓋層１０、第１枠層１１、第１平行ばね１２、第２枠層１３、第２平行ばね１４、アクチュエータ層１５、およびレンズ位置調整層１６といった各機能層に係るチップがそれぞれ所定配列で多数形成された各シートＵ１０〜Ｕ１６、ならびにカバーガラス層１７と撮像素子層１８とが接合されて形成される撮像素子基板１７８に係るチップを含むシート（撮像素子基板シート）Ｕ１７８がそれぞれ準備される。つまり、８枚のシートＵ１０〜１６，Ｕ１７８が準備される。
【００９８】
＜(4-3)組み立て治具の準備（工程Ｃ）＞
ステップＳＰ３では、組み立て治具が準備される。この組み立て治具は、平板状の基台上に略同一の形状を有する多数の突起部が所定配列で設けられて構成される。なお、組み立て治具には、２カ所以上の所定の箇所に位置合わせのためのアライメントマークが形成される。また、突起部の上面は、平板状の基台の主面に対して略平行となるように構成される。なお、該上面上で各カメラモジュール５００に相当するユニットが製作される。
【００９９】
＜(4-4)シートの第１の接合（工程Ｄ）＞
ステップＳＰ４では、準備された８枚のシートＵ１０〜１６，Ｕ１７８のうちの３枚のシートＵ１１〜Ｕ１３が接合される。ここでは、第１枠層シートＵ１１、第１平行ばねシートＵ１２、および第２枠層シートＵ１３について、各シートＵ１１〜Ｕ１３に含まれる各チップが互い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。そして、各シートＵ１１〜Ｕ１３が接着剤等を用いて接合される。
【０１００】
図２９は、ステップＳ４で３枚のシートＵ１１〜Ｕ１３が積層されて接合される様子、ステップＳ５でレンズ群２０が取り付けられる様子、ステップＳ６で４枚のシートＵ１０，Ｕ１４〜Ｕ１６が積層されて接合される様子、およびステップＳＰ７で撮像素子基板シートＵ１７８が接合される様子を合わせて模式的に示す図である。
【０１０１】
＜(4-5)レンズ群の取り付け（工程Ｅ）＞
ステップＳＰ５では、ステップＳＰ４で製作されたユニットの各第２枠層１３の中空部分に、ステップＳＰ１で生成されたレンズ群２０が、所定のマウンターによって取り付けられる。つまり、格子状の形状を有する第２枠層シートＵ１３の各空隙に、レンズ群２０がそれぞれ挿入される。ここでは、レンズ群２０が接合部ＰＧ２に対して押し付けられつつ、第２突起部２０２の端面が、接合部ＰＧ２の一主面側に対して接合される。なお、この接合手法としては、紫外線の照射によって硬化する接着剤（紫外線硬化接着剤）を用いて接合する手法等が挙げられる。
【０１０２】
＜(4-6)シートの第２の接合（工程Ｆ）＞
ステップＳＰ６では、ステップＳＰ２で準備された８枚のシートＵ１０〜１６，Ｕ１７８のうちの４枚のシートＵ１０，Ｕ１４〜Ｕ１６が接合される。具体的には、ステップＳＰ６では、ステップＳＰ５までに生成されたユニットの一主面側に対して、第２平行ばねシートＵ１４、およびアクチュエータ層シートＵ１５に含まれる各チップが、第２枠層シートＵ１３に含まれる各チップに対してそれぞれ積層されるように、シート形状のまま位置合わせ（アライメント）が行われる。そして、各シートＵ１４，Ｕ１５が順次に接着剤等を用いて接合される。
【０１０３】
また、第１枠層シートＵ１１の他主面側に対して、蓋層シートＵ１０に含まれる各チップが、第１枠層シートＵ１１に含まれる各チップに対してそれぞれ積層されるように、シート形状のまま位置合わせ（アライメント）が行われる。そして、この状態で、第１枠層シートＵ１１の他主面側に対して、蓋層シートＵ１０が接着剤等を用いて接合される。
【０１０４】
更に、アクチュエータ層シートＵ１５の一主面側に対して、レンズ位置調整層シートＵ１６に含まれる各チップが、アクチュエータ層シートＵ１５に含まれる各チップに対してそれぞれ積層されるように、シート形状のまま位置合わせ（アライメント）が行われる。そして、この状態で、アクチュエータ層シートＵ１５の一主面側に対して、レンズ位置調整層シートＵ１６が接着剤等を用いて接合される。
【０１０５】
＜(4-7)撮像素子基板の取り付け（工程Ｇ）＞
ステップＳＰ７では、ステップＳＰ６までにレンズ位置調整層１６が接合されて形成されたユニットのレンズ位置調整層１６の枠体１６１に対して、撮像素子基板１７８の外周部が接合されるように、レンズ位置調整層シートＵ１６の一主面に対して、撮像素子基板シートＵ１７８の他主面が接合される。
【０１０６】
＜(4-8)ダイシング（工程Ｈ）＞
ステップＳＰ８では、多数のレンズ群２０がそれぞれ挿入され、８つのシートＵ１０〜Ｕ１６，Ｕ１７８が積層されて形成された積層部材が、ダイシングテープ等で保護された後、ダイシング装置によってチップ毎に切り離される。このとき、多数のカメラモジュール５００が完成される。なお、このダイシング工程の途中で、側面配線２１が形成される。具体的には、一方向に沿ったダイシングが行われた時点で、各カメラモジュール５００の側面に相当する切断面において、各ヒータ層１５５が露出する。このため、切断面に側面配線２１を形成するための導電材料が塗布され、その後、他方向に沿ったダイシングが行われることで、多数のカメラモジュール５００が完成される。
【０１０７】
＜(5)カメラモジュールの応答性＞
図３０は、カメラモジュール５００の応答性、具体的には、バイメタルの自然冷却時における時間経過とレンズ群２０の位置の変化との関係についての測定結果を例示する図である。図３０では、横軸に時間経過が示されるとともに、縦軸にレンズ群２０の繰り出し位置（レンズ位置）が示されている。そして、図３０では、本実施形態に係る熱伝導層１５２が設けられるカメラモジュール５００についての測定結果が黒塗りの四角のプロットと太線とで示され、比較例として、熱伝導層１５２が設けられていないカメラモジュールについての測定結果が黒塗りの丸いプロットと破線とで示されている。
【０１０８】
詳細には、ここでは、本実施形態に係るカメラモジュール５００については、高熱膨張層１５１の厚みと熱伝導層１５２の厚みと低熱膨張層１５３の厚みとが、２：１：２の関係を有するとともに、該３層の厚みが合計で約３０μｍとなるように設定された。一方、比較例に係るカメラモジュールについては、高熱膨張層の厚みと低熱膨張層の厚みとが、１：１の関係を有するとともに、該２層の厚みが合計で約３０μｍとなるように設定された。つまり、本実施形態および比較例ともに、バイメタルの厚みが一定となるように設定された。
【０１０９】
また、ここでは、レンズ群２０がレンズ位置調整層１６に押し付けられている所定位置を基準として、該レンズ群２０が＋Ｚ方向に約２００μｍ繰り出された位置に配置されている状態から、ヒータ層１５５への通電加熱が停止されることでバイメタルが自然冷却されてレンズ群２０がレンズ位置調整層１６に当接する状態までに至る時間経過とレンズ群２０の繰り出し位置との関係が測定された。
【０１１０】
図３０で示されるように、比較例に係るカメラモジュールでは、レンズ群２０が−Ｚ方向に２００μｍ移動されるのに約１秒の時間を要したのに対して、本実施形態に係るカメラモジュール５００では、レンズ群２０が−Ｚ方向に２００μｍ移動されるのに約０．５秒の時間を要した。すなわち、熱伝導層１５２の存在により、バイメタルの冷却時におけるレンズ群２０の移動速度が、約２倍にまで高められたことが分かった。
【０１１１】
以上のように、本発明の一実施形態に係るカメラモジュール５００を搭載した携帯電話機１００では、熱伝導率が大きな突設部１５２ａ，１５２ｂから熱伝導部としての枠部１５２ｆへの熱伝導により、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高められる。このため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを提供することができる。また、アクチュエータ層１５のうちの隣接する層と接合される固定部としての枠体１５ｆを放熱領域とすることで、放熱を目的とした別部材を設けることなく、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度を高めることができる。したがって、空間を有効利用した構成となり、小型でありながらも高性能のアクチュエータが実現される。
【０１１２】
＜(6)変形例＞
なお、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。
【０１１３】
◎例えば、上記一実施形態では、熱伝導層１５２が、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間に配置されたが、これに限られない。例えば、高熱膨張層１５１と低熱膨張層１５３との間に絶縁層が設けられ、熱伝導層１５２が、高熱膨張層１５１のうちの低熱膨張層１５３が設けられる側でない一主面側に設けられたり、低熱膨張層１５３のうちの高熱膨張層１５１が設けられる側でない他主面側に設けられても良い。すなわち、高熱膨張層と低熱膨張層と熱伝導層とが積層される順番に拘わらず、可動部が、高熱膨張層と低熱膨張層と熱伝導層とを含む複数層が積層されて構成されれば良い。
【０１１４】
◎また、上記一実施形態では、熱伝導層１５２において、突設部１５２ａ，１５２ｂと、枠部１５２ｆとが同じ素材で一体的に構成されたが、これに限られない。例えば、突設部１５２ａ，１５２ｂと、枠部１５２ｆとが異なる素材を用いて構成され、突設部１５２ａ，１５２ｂと、枠部１５２ｆとが相互に接触することで、上記一実施形態に係る熱伝導層１５２と同様な機能が実現されても良い。なお、このような構成を採用する場合には、枠部１５２ｆを構成する素材が、高熱膨張層１５１および低熱膨張層１５３を構成する素材よりも大きな熱伝導率を有していれば良い。
【０１１５】
◎また、上記一実施形態では、アクチュエータ層１５にヒータ層１５５が設けられたが、これに限られない。例えば、アクチュエータ層１５にヒータ層１５５が設けられず、例えば、アクチュエータ層１５と近接する他の層にヒータ層が設けられても良い。
【０１１６】
◎また、上記一実施形態では、レンズ群２０の移動を規制する部材として、板状の第１および第２平行ばね１２，１４が採用されたが、これに限られない。例えば、つる巻き状のばね等を含む各種弾性部材が採用されても良い。
【０１１７】
◎また、上記一実施形態では、可動部１５ａ，１５ｂによって移動される対象物（移動対象物）が、光学系としてのレンズ群２０であったが、これに限られない。例えば、撮像素子等のその他の部材を移動対象物としても良い。例えば、被写体からの光を撮像素子に導く光学系にあたるレンズ群２０Ａを固定し、上記一実施形態においてレンズ群２０を移動させるための構成と同様な構成によって撮像素子層をＺ方向に移動させても良い。
【０１１８】
図３１は、レンズ群２０Ａを固定して、該レンズ群２０Ａの光軸Ａｘに沿った方向に撮像素子層１８Ａを前後に移動させる一態様の概念図を例示する図である。図３１では、撮像素子層１８Ａを光軸Ａｘに沿って前後に移動させる撮像部ＰＢＡが描かれている。このような構成では、アクチュエータ層の動作に応じて撮像素子層１８Ａが光軸Ａｘに沿って前後に移動されて、レンズ群２０Ａと撮像素子層１８Ａとの距離が変更されることで、ＡＦ制御が実現される。このように、可動部１５ａ，１５ｂの曲げ変形に応じて撮像素子および光学系のうちの少なくとも一方が移動されれば、ＡＦ制御が実現される。そして、何れの構成であっても、上記一実施形態と同様に、熱伝導率が大きな突設部１５２ａ，１５２ｂから熱伝導部としての枠部１５２ｆへの熱伝導により、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高められる。このため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを用いた撮像装置が実現されることになる。
【０１１９】
また、アクチュエータによって移動される対象物（移動対象物）は、光学系や撮像素子等といった撮像装置を構成する要素に限られない。例えば、移動対象物は、光ピックアップレンズの対物レンズ等といったその他のものであっても良い。すなわち、本発明は、アクチュエータと、該アクチュエータの曲げ変形に応じて移動対象物が移動される駆動装置一般に適用することができる。そして、このような駆動装置では、上記一実施形態と同様に、熱伝導率が大きな突設部１５２ａ，１５２ｂから熱伝導部としての枠部１５２ｆへの熱伝導により、可動部１５ａ，１５ｂの冷却速度が高められる。このため、熱膨張率の相違を利用した湾曲によって駆動力を生じる応答性が良好なアクチュエータを用いた駆動装置が実現されることになる。
【０１２０】
◎また、上記一実施形態では、携帯電話機１００にカメラモジュール５００が搭載されたが、該カメラモジュール５００と同様な構成をコンパクトタイプのデジタルカメラに搭載しても良い。
【０１２１】
◎また、上記一実施形態では、２本の可動部１５ａ，１５ｂが設けられたが、これに限られず、可動部は、１本でも良いし、３本以上であっても良い。
【０１２２】
◎また、上記一実施形態では、可動部１５ａ，１５ｂが、その一端が枠体１５ｆに対して固定された、いわゆる片持ち梁の構成を有していたが、これに限られない。例えば、可動部の両端が枠体に対して固定された、いわゆる両持ち梁の構成を有するものも考えられる。
【０１２３】
◎なお、上記一実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【０１２４】
１２ 第１平行ばね
１４ 第２平行ばね
１５ アクチュエータ層
１５ａ，１５ｂ 可動部
１５ｆ 枠体
１６ レンズ位置調整層
１８，１８Ａ 撮像素子層
２０，２０Ａ レンズ群
２１ 側面配線
１００ 携帯電話機
１５１ 高熱膨張層
１５１ａ，１５１ｂ，１５２ａ，１５２ｂ，１５３ａ，１５３ｂ，１５４ａ，１５４ｂ，１５５ａ，１５５ｂ 突設部
１５１ｆ，１５２ｆ，１５３ｆ，１５４ｆ，１５５ｆ 枠部
１５２ 熱伝導層
１５３ 低熱膨張層
１５４ 絶縁層
１５５ ヒータ層
１５５１，１５５２，１５５３ 配線部
１５５ａ，１５５ｂ ヒータ部
１８１ 撮像素子
５００ カメラモジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層と、該第１層よりも大きな熱膨張率を持つ第２層と、前記第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ第３層とを含む複数層が積層されるとともに、加熱に応じて変形する可動部と、
前記第３層と一体的に構成されるか、または前記第３層と接触するように構成され、且つ前記第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ熱伝導部を含む放熱領域を有するとともに、前記可動部が固定される固定部と、
を備え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、
前記第３層が、
前記第１層と前記第２層との間に設けられる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、
前記放熱領域が、
前記可動部の第１熱容量よりも大きな第２熱容量を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載のアクチュエータであって、
前記放熱領域が、
前記可動部の第１表面積よりも大きな第２表面積を有す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１つの請求項に記載のアクチュエータであって、
前記第３層が、
銅、ニッケル、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つの素材によっ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１から請求項５の何れか１つの請求項に記載のアクチュエータであって、
前記熱伝導部が、
銅、ニッケル、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つの素材によっ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１つの請求項に記載のアクチュエータであって、
前記複数層が、
パターンニングされたヒータ層を更に含む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７の何れか１つの請求項に記載のアクチュエータと、
前記放熱領域に対して接合される隣接層と、
前記アクチュエータによって移動される対象である移動対象物と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載のアクチュエータと、
前記可動部の変形によって移動される対象である移動対象物と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載のアクチュエータと、
撮像素子と、
被写体からの光を前記撮像素子まで導く光学系と、
を備え、
前記撮像素子および前記光学系のうちの少なくとも一方が、前記可動部の変形によって移動されることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
第１層と、該第１層よりも大きな熱膨張率を持つ第２層と、前記第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ第３層とを含む複数層が積層されるとともに、加熱に応じて変形する可動部と、
前記第３層と一体的に構成されるか、または前記第３層と接触するように構成され、且つ前記第１および第２層よりも大きな熱伝導率を持つ熱伝導部を含む放熱領域を有するとともに、前記可動部が固定される固定部と、
を備え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、
前記第３層が、
前記第１層と前記第２層との間に設けられる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、
前記放熱領域が、
前記可動部の第１熱容量よりも大きな第２熱容量を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載のアクチュエータであって、
前記放熱領域が、
前記可動部の第１表面積よりも大きな第２表面積を有す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１つの請求項に記載のアクチュエータであって、
前記第３層が、
銅、ニッケル、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つの素材によっ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１から請求項５の何れか１つの請求項に記載のアクチュエータであって、
前記熱伝導部が、
銅、ニッケル、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つの素材によっ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１つの請求項に記載のアクチュエータであって、
前記複数層が、
パターンニングされたヒータ層を更に含む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７の何れか１つの請求項に記載のアクチュエータと、
前記放熱領域に対して接合される隣接層と、
前記アクチュエータによって移動される対象である移動対象物と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載のアクチュエータと、
前記可動部の変形によって移動される対象である移動対象物と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載のアクチュエータと、
撮像素子と、
被写体からの光を前記撮像素子まで導く光学系と、
を備え、
前記撮像素子および前記光学系のうちの少なくとも一方が、前記可動部の変形によって移動されることを特徴とする撮像装置。
【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２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【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２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１０−２５００３９（Ｐ２０１０−２５００３９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８６７２（Ｐ２００９−９８６７２）
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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