光学デバイス、および撮像ユニット
【課題】環境温度に拘わらず良好かつ安定した光学特性の実現が可能な可変焦点レンズを用いた光学デバイス、および該光学デバイスを搭載した撮像ユニットを提供する。
【解決手段】光学デバイスは、レンズ部とアクチュエータ部とを備える。そして、レンズ部は、透明な弾性体を用いて構成されるとともに、対向する２つの表面を有する。また、アクチュエータ部は、加熱に応じた変形によってレンズ部を押圧することにより、該レンズ部の２つの表面のうちの少なくとも一方の表面を変形させることで、該レンズ部の屈折力を変化させる。
【解決手段】光学デバイスは、レンズ部とアクチュエータ部とを備える。そして、レンズ部は、透明な弾性体を用いて構成されるとともに、対向する２つの表面を有する。また、アクチュエータ部は、加熱に応じた変形によってレンズ部を押圧することにより、該レンズ部の２つの表面のうちの少なくとも一方の表面を変形させることで、該レンズ部の屈折力を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイス、および該光学デバイスを搭載する撮像ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の小型の電子機器には、小型のカメラユニット（ＭＣＵ）が頻繁に搭載される。該ＭＣＵについては、離隔距離が異なる被写体に対して合焦させるオートフォーカス（ＡＦ）機能を有するものが実現されている。そして、該ＡＦ機能については、撮像センサを基準としてレンズ群を相対的に移動させる方式が一般的に採用される。
【０００３】
ところで、焦点距離が一定であるレンズ（固定焦点レンズ）と、屈折力の変更によって焦点距離が可変であるレンズ（可変焦点レンズ）とを組み合わせ、可変焦点レンズの屈折力の変更によってＡＦ機能を実現する方式が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
該可変焦点レンズを用いる方式では、レンズ群を移動させる方式と比較して、レンズ群の姿勢を保持する平行ばね等の弾性部材が不要であるため、耐衝撃性に優れる。また、固定焦点レンズの設計の自由度も低下させずに汎用的な設計も可能となる。
【０００５】
該可変焦点レンズとしては、水や油等の液体を用いたタイプ（例えば、非特許文献２）や、ゲル状またはゴム状の透明の弾性体（透明弾性体）を用いたタイプ（例えば、非特許文献１，３）等が提案されている。
【０００６】
但し、該可変焦点レンズについては、ＭＣＵの姿勢の変化に対する形状の安定性、製造の容易性、リフロー方式のはんだ付けへの対応等といった種々の観点から、透明弾性体を用いたタイプが採用されることが好ましい。
【０００７】
なお、透明弾性体を用いた可変焦点レンズでは、中央部に貫通孔を有する駆動部によって透明弾性体が押圧され、光学面を形成する表面が上記貫通孔から突出するように透明弾性体の表面の曲率が変更されることで、屈折力が変更される。そして、可変焦点レンズにおいて所望の光学性能を得るためには、駆動部の押圧によって貫通孔から突出される透明弾性体の表面（突出面）の形状が球面状となることが好ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】”ゲル可変レンズ ”、［online］、イーメックス株式会社ホームページ、［平成21年10月28日検索］、インターネット〈URL：http://www.eamex.co.jp/product.html#gl〉
【非特許文献２】”technology-overview ”、［online］、Varioptic社ホームページ、［平成21年10月28日検索］、インターネット〈URL：http://www.varioptic.com/en/tech/technology-overview.php〉
【非特許文献３】”Products”、［online］、poLight社ホームページ、［平成21年10月28日検索］、インターネット〈URL：http://www.polight.no/?docid=2〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、可変焦点レンズを構成する透明弾性体は、ゲル状やゴム状のものであり、該透明弾性体の弾性率は、周囲の温度（環境温度）によって左右され易い。つまり、突出面の形状を決定するパラメータとして、弾性率が大きなウエイトを占める。
【００１０】
従って、環境温度の変化に応じて弾性率が変化すると、可変焦点レンズでは、光軸からの距離に応じて突出面の曲率が変化し、該突出面の形状の崩れによって光学性能が低下する。
【００１１】
なお、透明弾性体については、環境温度の低下に応じて弾性率が上昇し、特にガラス転移点近傍の低温では弾性率が顕著に増加する。このため、環境温度の低下に応じて、透明弾性体の変形に要するエネルギー消費量の増大も招く。
【００１２】
また、環境温度の変化に伴う弾性率の変化は、透明弾性体だけに限られず、該透明弾性体を変形させる駆動部にも生じ得る。例えば、上記非特許文献１の技術では、環境温度に応じて駆動部としての高分子アクチュエータの硬さが変化する。また、上記非特許文献３の技術では、駆動部としての圧電フィルムが有機材料で構成されていれば、環境温度に応じて該圧電フィルムの硬さが変化する。このため、駆動部が生じる駆動力が環境温度に応じて変化し、可変焦点レンズの光学性能の変動を招く。なお、環境温度の低下に応じて、駆動部の変形に要するエネルギー消費量の増大も招く。
【００１３】
上記問題は、ＡＦ機能を実現するための可変焦点レンズに限られず、ズーム機能その他の用途に用いられる可変焦点レンズ一般に共通する。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、環境温度に拘わらず良好かつ安定した光学特性の実現が可能な可変焦点レンズを用いた光学デバイス、および該光学デバイスを搭載した撮像ユニット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】
【００１５】
上記課題を解決するために、第１の態様に係る光学デバイスは、透明な弾性体を用いて構成され、且つ対向する２つの表面を有するレンズ部と、加熱に応じた変形によって前記レンズ部を押圧することにより、前記２つの表面のうちの少なくとも一方の表面を変形させることで、前記レンズ部の屈折力を変化させるアクチュエータ部と、を備える。
【００１６】
第２の態様に係る光学デバイスは、第１の態様に係る光学デバイスであって、前記アクチュエータ部が、バイメタルおよび形状記憶合金のうちの少なくとも一方を用いて構成される。
【００１７】
第３の態様に係る光学デバイスは、第１または第２の態様に係る光学デバイスであって、前記アクチュエータ部が、前記レンズ部に対して密着する。
【００１８】
第４の態様に係る光学デバイスは、第１から第３の何れか１つの態様に係る光学デバイスであって、前記アクチュエータ部が、前記レンズ部を押圧する環状の押圧部を有する。
【００１９】
第５の態様に係る光学デバイスは、第１から第４の何れか１つの態様に係る光学デバイスであって、前記透明な弾性体が、加熱に応じて弾性率が低下する特性を有する。
【００２０】
第６の態様に係る光学デバイスは、第１から第５の何れか１つの態様に係る光学デバイスであって、前記アクチュエータ部および前記レンズ部が、加熱によって、略一定温度に保持された基準状態に設定される。
【００２１】
第７の態様に係る撮像ユニットは、第１から第６の何れか１つの態様に係る光学デバイスと、前記レンズ部を通過した被写体からの光を受光する撮像素子と、を備える。
【発明の効果】
【００２２】
第１から第６の何れの態様に係る光学デバイスによっても、環境温度に拘わらず良好かつ安定した光学特性の実現が可能な可変焦点レンズを用いた光学デバイスが提供される。
【００２３】
第３の態様に係る光学デバイスによれば、アクチュエータ部からレンズ部に対して伝熱され易いため、可変焦点レンズにおける迅速かつ良好な光学特性の実現が可能となる。
【００２４】
第４の態様に係る光学デバイスによれば、アクチュエータ部からレンズ部に対して、より均一に熱および力が付与されるため、可変焦点レンズの光学特性が更に向上する。
【００２５】
第５の態様に係る光学デバイスによれば、レンズ部の屈折力が変化すべきでない場面では、弾性体の弾性率が高く維持され、レンズ部の屈折力が変化すべき場面では、アクチュエータ部からの伝熱によって弾性体の弾性率が低下するため、レンズ部の変形による屈折力の変化が容易に可能となる。その結果、アクチュエータ部によってレンズ部を押圧するために要するエネルギーの消費量が低減される。
【００２６】
第６の態様に係る光学デバイスによれば、レンズ部の屈折力が変化すべきでない場面において、レンズ部の屈折力を略一定に保持および安定化させることが可能となる。
【００２７】
第７の態様に係る撮像ユニットによれば、環境温度に拘わらず良好かつ安定した光学特性の実現が可能な可変焦点レンズを含む光学デバイスを搭載した撮像ユニットが提供される。このため、例えば、合焦制御の高精度化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施形態に係る携帯電話機の概略構成を示す模式図である。
【図２】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】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】一実施形態に係る可変焦点レンズ部の外観を示す下面模式図である。
【図５】一実施形態に係る可変焦点レンズ部の断面模式図である。
【図６】一実施形態に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図７】一実施形態に係るアクチュエータ部の断面構造を示す模式図である。
【図８】一実施形態に係る可変焦点レンズ部の表面形状の変形態様を示す図である。
【図９】透明弾性体の弾性率の違いによる突出面の形状の解析結果を示す図である。
【図１０】透明弾性体の弾性率の違いによる突出面の形状の解析結果を示す図である。
【図１１】第１変形例に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図１２】第１変形例に係るアクチュエータ部の断面模式図である。
【図１３】第２変形例に係るアクチュエータ部の上面模式図である。
【図１４】第２変形例に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図１５】第３変形例に係るアクチュエータ部の上面模式図である。
【図１６】第３変形例に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図１７】第４変形例に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図１８】第５変形例に係るアクチュエータ部の断面構造を示す模式図である。
【図１９】第５変形例に係る可変焦点レンズ部の表面形状の変形態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
＜(1)携帯電話機の概略構成＞
図１は、一実施形態に係るカメラモジュール５を搭載した携帯電話機１の概略構成を示す模式図である。なお、図１および図１以降の他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軸が適宜付される。
【００３１】
図１で示されるように、携帯電話機１は、折り畳み式の携帯電話機として構成され、ヒンジ部４によって、第１の筐体２と第２の筐体３とが回動可能に接続される。第１の筐体２は、カメラモジュール５および表示ディスプレイを有し、第２の筐体３は、携帯電話機１を電気的に制御する制御部と各種ボタン等を含む操作部材とを有する。
【００３２】
また、第１の筐体２には、電気抵抗検出部７とコントラスト検出部８とが搭載される。電気抵抗検出部７は、アクチュエータ部１４（図３）に係る電気抵抗を検出する。コントラスト検出部８は、撮像素子３２ｉ（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。
【００３３】
また、第２の筐体３には、合焦制御部９が搭載される。合焦制御部９は、電気抵抗検出部７およびコントラスト検出部８からの信号の入力に応じて、アクチュエータ部１４への電流の供給を制御する。該制御によって、カメラモジュール５の合焦状態を調整するオートフォーカス（ＡＦ）機能が実現される。ここでは、アクチュエータ部１４における変形と電気抵抗とが一義的に決まることが利用されて、コントラストのピーク値に合わせた状態にアクチュエータ部１４が設定される所謂コントラスト方式のＡＦ制御が行われる。
【００３４】
図２は、第１の筐体２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５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ユニット、すなわちマイクロカメラユニット（ＭＣＵ）となっている。
【００３５】
＜(2)カメラモジュール＞
＜(2-1)カメラモジュールの基本構成＞
図３は、一実施形態に係るカメラモジュール５の基本構成を示す断面模式図である。
【００３６】
図３で示されるように、カメラモジュール５は、可変焦点レンズ部１０と、固定焦点レンズ部２０と、撮像センサ部３０とが、−Ｚ方向にこの順番で結合されて構成される。そして、可変焦点レンズ部１０と固定焦点レンズ部２０とは光軸Ａｘが共通であり、被写体からの光が、光学デバイスとしての可変焦点レンズ部１０と固定焦点レンズ部２０とを順に透過して、撮像センサ部３０に照射される。
【００３７】
可変焦点レンズ部１０は、ガラス板１１、フレーム部１２、透明弾性体１３、アクチュエータ部１４、および規制板１５を備える。透明弾性体１３は、アクチュエータ部１４の駆動に応じて変形し、該透明弾性体１３のうちの固定焦点レンズ部２０側の表面の形状（具体的には、曲率）が変化することで、該透明弾性体１３の屈折力が変化する。そして、カメラモジュール５と被写体との距離に応じて透明弾性体１３の屈折力を変化させる動作により、該可変焦点レンズ部１０の焦点の調整、ひいてはＡＦ制御が可能となる。
【００３８】
なお、可変焦点レンズ部１０は、固定焦点レンズ部２０に対して、光軸Ａｘが共通となるように位置および傾きが調整された上で樹脂等を用いて接着される。
【００３９】
固定焦点レンズ部２０は、中空部分を有するフレーム部２３と、該フレーム部２３の内側に対して固定される第１および第２光学レンズ２１，２２とを有する。該第１および第２光学レンズ２１，２２は、フレーム部２３の中空部分において−Ｚ方向にこの順番で配置される。該固定焦点レンズ部２０は、いわゆる平行光が入射した場合に、撮像センサ部３０の撮像素子３２ｉの撮像面上に集光（結像）させる固定の焦点距離を有する。
【００４０】
撮像センサ部３０は、カバーガラス３１、撮像部３２、およびセンサ基板３３を備える。カバーガラス３１は、平板状のガラスによって構成される。撮像部３２は、可変焦点レンズ部１０と固定焦点レンズ部２０とカバーガラス３１とを順に通過した被写体からの光を受光して、被写体に係る光学像を電気信号に変換する撮像素子３２ｉを有する。
【００４１】
センサ基板３３は、撮像素子３２ｉと外部回路等との間における電気信号の送受信を行う各種配線および端子部等を有する。また、該センサ基板３３は、アクチュエータ部１４の動作を制御する駆動回路（ドライバＩＣ）を有し、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）４０によってアクチュエータ部１４に対して電気的に接続される。なお、該ドライバＩＣには、アクチュエータ部１４に対する電流の供給を制御するドライバ等が含まれる。
【００４２】
＜(2-2)可変焦点レンズ部の基本構成＞
図４は、可変焦点レンズ部１０に着目して、該可変焦点レンズ部１０を下方（ここでは−Ｚ側）から見た模式図である。図４では、アクチュエータ部１４の外縁が破線で示される。図５は、可変焦点レンズ部１０の切断面Ｖ−Ｖ（図４）にて矢印方向に見た可変焦点レンズ部１０の断面模式図である。なお、以下では、可変焦点レンズ部１０を構成する各部については、−Ｚ側の面を一主面と称し、＋Ｚ側の面を他主面と称する。
【００４３】
図４および図５で示されるように、可変焦点レンズ部１０は、筒状のフレーム部１２の中空部分に、ガラス板１１、透明弾性体１３、アクチュエータ部１４、および規制板１５が、−Ｚ方向にこの順番で配置されて構成される。
【００４４】
ガラス板１１は、透明かつ平板状のガラス板である。
【００４５】
フレーム部１２は、外縁が略正方形の筒状の部材であり、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等の耐熱性を有する樹脂によって構成される。該フレーム部１２の中空部分のうちの被写体側の部分を塞ぐように、ガラス板１１が配置されるとともに該フレーム部１２に対して接着等によって固定される。
【００４６】
透明弾性体１３は、透明であり且つ弾性を有する素材を用いて主要部が構成されるとともに、固定焦点レンズ部２０側の表面（つまり一主面）１３ｓに、主要部を構成する素材よりも硬い素材からなる透明膜が形成されて構成される。該透明弾性体１３を主に構成する素材としては、例えば、シリコーン等からなる透明であり且つ弾性を有するゴム状またはゲル状の素材等が挙げられ、加熱に応じて弾性率が低下する特性を有する。
【００４７】
表面１３ｓに設けられる透明膜は、アクチュエータ部１４による押圧によって表面１３ｓが変形する際に、該表面１３ｓが球面状に近い形状を形成する目的で設けられる。但し、該透明膜は、表面１３ｓの変形を阻害しない程度の厚さ（例えば、１０μｍ程度の厚さ）を有し、ガラスや二酸化珪素等の素材によって構成される。
【００４８】
なお、ガラスの透明膜は、例えば、スプレー装置を利用した塗布等によって形成可能である。また、二酸化珪素の透明膜は、例えば、スパッタリングまたはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等を用いた化学気相蒸着（ＣＶＤ）等によって形成可能である。
【００４９】
透明弾性体１３のうちの透明膜を除く部分（主要部）は、例えば、フレーム部１２とガラス板１１とが結合されて形成される一方向が開放される器に液体状の素材が注入されて、熱や紫外線等で硬化させることで形成可能である。また、透明弾性体１３に相当するシートが一旦形成され、該シートに対する打ち抜き加工によって透明弾性体１３が形成されて、フレーム部１２とガラス板１１とが結合されて形成される器に嵌め込まれても良い。
【００５０】
ここでは、ガラス板１１と透明弾性体１３とが、１つの光学レンズを形成する。レンズ部としての該光学レンズでは、ガラス板１１の上面（つまり他主面）と透明弾性体１３の下面（表面１３ｓ）とが対向し、それぞれ被写体からの光が入射する面（入射面）と出射する面（出射面）の役割を果たす。
【００５１】
なお、ここでは、透明弾性体１３が、主要部の表面に透明膜が形成されて構成されたが、これに限られない。例えば、透明であり且つ弾性を有する２層が積層されて構成されても良い。具体的には、相対的に軟質なシリコーンの層の下面（固定焦点レンズ部２０側の面）に相対的に硬質なシリコーンの層が積層されて構成されても良い。このとき、相対的に硬質なシリコーンの層が、固定焦点レンズ部２０側の表面を形成する。
【００５２】
アクチュエータ部１４は、外縁および内縁が略円形で且つ略平板状の形状を有する。別の観点から言えば、アクチュエータ部１４は、中央部に貫通孔１４ｈ（図６）を有する円盤状の形状を有する。アクチュエータ部１４は、フレーム部１２の中空部分に嵌合されることで、該フレーム部１２に対して固定される。また、該アクチュエータ部１４の他主面（＋Ｚ側の面）が、透明弾性体１３の一主面に対して密着するように配置される。
【００５３】
図６は、アクチュエータ部１４に着目して、該アクチュエータ部１４を下方（ここでは−Ｚ側）から見た下面模式図である。更に、図７は、アクチュエータ部１４の切断面VII−VII（図６）にて矢印方向に見たアクチュエータ部１４の断面模式図である。
【００５４】
アクチュエータ部１４は、ヒータ部１４１、絶縁層１４２、高熱膨張層１４３、低熱膨張層１４４、および電極部Ｐ１，Ｐ２を備える。
【００５５】
高熱膨張層１４３は、低熱膨張層１４４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。該高熱膨張層１４３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・マンガン合金等が挙げられる。
【００５６】
低熱膨張層１４４は、高熱膨張層１４３を構成する素材よりも小さな熱膨張率を持つ素材によって構成される。該低熱膨張層１４４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・ニッケル合金等が挙げられる。
【００５７】
そして、高熱膨張層１４３と低熱膨張層１４４とがＺ方向にこの順番で積層されることで、異なる熱膨張率の素材が積層されて構成される所謂バイメタルの構造が形成される。該バイメタルは、温度の変化に応じて、高熱膨張層１４３と低熱膨張層１４４との間における熱膨張率（線膨張係数）の差によって一方向に曲がる変形を生じる。
【００５８】
絶縁層１４２は、高熱膨張層１４３の一主面上に形成され、シリカ（二酸化珪素）等の絶縁体によって構成される薄膜である。
【００５９】
ヒータ部１４１は、バイメタルの温度を上昇させることで該バイメタルを変形させるために設けられる。該ヒータ部１４１は、絶縁層１４２の一主面上にパターンニングされ、導電材料（例えば、金等の金属）によって構成される。該ヒータ部１４１は、幅が狭く、比較的高い電気抵抗を有し、通電に応じて自身のジュール熱によって発熱する。
【００６０】
なお、ヒータ部１４１は、バイメタルをより均一に加熱するために、図６で示されるように、例えば、多重の同心円状に配設される一本の配線によって形成されることが好ましい。このように、ヒータ部１４１が、絶縁層１４２の一主面の広範囲に配設されることで、該ヒータ部１４１で発生する熱がバイメタルに対して均一且つ効率良く伝えられる。また、ヒータ部１４１は、所定の電圧で所定のジュール熱が発生するように、長さ、線幅、厚さ、および素材の比抵抗等によって、電気抵抗が調整される。
【００６１】
電極部Ｐ１，Ｐ２は、ＦＰＣ４０がはんだや導電性を有する接着剤等によって電気的に接続されるパッドである。そして、電極部Ｐ１が、ヒータ部１４１の一端部に対して電気的に接続されるとともに、電極部Ｐ２が、ヒータ部１４１の他端部に対して電気的に接続される。このため、ＦＰＣ４０および電極部Ｐ１，Ｐ２を介して、ヒータ部１４１の両端に対して電圧が印加されることで、ヒータ部１４１に対して電流が流される。
【００６２】
上記構成を有するアクチュエータ部１４は、例えば、次の工程(Ｉ)〜(VI)が順次に行われることで作製される。
【００６３】
(Ｉ)圧接または圧延によって高熱膨張層と低熱膨張層とが積層された２層構造のバイメタルの薄板材が製作される。(II)バイメタルの円盤状の平板の一主面に対してＣＶＤ等の方法によって絶縁層が成膜される。(III)絶縁層の一主面に対してフォトリソグラフィ技術によってレジストパターンが形成される。(IV)レジストパターンが形成された絶縁層上に、蒸着またはスパッタリング等によって導電材料の膜が形成される。(Ｖ)リフトオフ法によるレジストパターンの除去によって、ヒータ部１４１と電極部Ｐ１，Ｐ２とに相当する部分が同時に形成される。なお、スクリーン印刷等によって、ヒータ部１４１と電極部Ｐ１，Ｐ２とに相当する部分がパターンニングされても良い。(VI)エッチングまたはプレスによって貫通孔１４ｈが形成されるとともに、所定サイズの円盤状に切り出される。
【００６４】
規制板１５は、アクチュエータ部１４と比較して剛性の高いステンレス等の金属によって構成される板状の部材である。該規制板１５は、フレーム部１２に対して接着等によって固定されるとともに、アクチュエータ部１４の外周部および外周部近傍の一主面に対して当接する。また、規制板１５は、アクチュエータ部１４のうちの外周部および外周部近傍を除く部分の一主面を−Ｚ方向に露出させるような貫通孔を有する。
【００６５】
規制板１５の存在によって、アクチュエータ部１４の外周部および外周部近傍は、厚さ方向の位置が規制される。このため、アクチュエータ部１４が変形して駆動力を発生させる際には、規制板１５は、その駆動力の反力を受けて、該アクチュエータ部１４の外周部近傍の姿勢を略同一に維持する一方で、該アクチュエータ部１４の内縁側の部分を相対的に変形可能とする。
【００６６】
＜(2-3)可変焦点レンズ部の基本動作＞
図８は、可変焦点レンズ部１０の基本動作を説明するための図である。図８では、図５で示された断面に対応する可変焦点レンズ部１０の断面模式図が示されている。
【００６７】
図５で示されるように、アクチュエータ部１４は、常温（例えば、２５℃付近の室温）で平板状となるように製造される。つまり、アクチュエータ部１４は、ヒータ部１４１が通電されていない状態（無通電状態）では、透明弾性体１３を押圧によって押し込まない。従って、アクチュエータ部１４が無通電状態にある場合には、図５で示されるように、透明弾性体１３の表面１３ｓは、略平面状の形状を有する。このとき、可変焦点レンズ部１０は、被写体からの光の進行方向を殆ど変化させず、固定焦点レンズ部２０の固定の焦点距離に応じて、カメラモジュール５が無限遠に存在する被写体に対して合焦する。
【００６８】
一方、ヒータ部１４１の両端に電圧が印加される状態（通電状態）となると、該ヒータ部１４１が電流の流れに応じて発熱し、アクチュエータ部１４の温度が上昇する。ここで、アクチュエータ部１４は、規制板１５によって外縁近傍の部分の姿勢が規制されるため、図８で示されるように、内縁側の部分が環状の押圧部として透明弾性体１３を押圧しつつ該透明弾性体１３を押し込むように変形する。このとき、透明弾性体１３は、アクチュエータ部１４の貫通孔１４ｈから突出するように変形し、該透明弾性体１３の表面１３ｓが略球面状の部分（突出面）を形成する。すなわち、ガラス板１１と透明弾性体１３とが形成する光学レンズの屈折力が変化する。
【００６９】
また、ヒータ部１４１における通電が停止されて、無通電状態となると、アクチュエータ部１４では、主に規制板１５および空気等に対する放熱によって温度が低下する。このとき、該アクチュエータ部１４では、温度の低下とともに変形量が減少し、常温まで冷却されると、図５で示されるように、該アクチュエータ部１４は、略平板状に戻る。
【００７０】
ここで、アクチュエータ部１４の変形量は、温度に略比例する。このため、ヒータ部１４１を流れる電流量によって該変形量が調整されることで、表面１３ｓの突出面に係る曲率が制御される。つまり、ガラス板１１と透明弾性体１３とが形成する光学レンズの屈折力は、自由自在に制御可能である。
【００７１】
なお、突出面に係る曲率半径が大きければ大きい程、カメラモジュール５から遠距離に位置する被写体に対して合焦し、該曲率半径が小さければ小さい程、カメラモジュール５から近距離に位置する被写体に対して合焦する。
【００７２】
また、ヒータ部１４１の抵抗値は、温度変化によるヒータ部１４１の変形に比例して変化するため、アクチュエータ部１４の変形量とヒータ部１４１の電気抵抗とが略比例関係を有する。従って、電気抵抗検出部７によってヒータ部１４１の電気抵抗が検出され、該電気抵抗の調整に応じて、アクチュエータ部１４の変形量、ひいては表面１３ｓの突出面に係る曲率が制御される。
【００７３】
例えば、ヒータ部１４１の電気抵抗のモニタリングに応じた該ヒータ部１４１への通電の有無の切り替えによって、表面１３ｓの突出面に係る曲率、すなわちガラス板１１と透明弾性体１３とが形成する光学レンズの屈折力が、目標値となるように制御される。
【００７４】
＜(2-4)可変焦点レンズ部のバイメタルに係る工夫＞
カメラモジュール５は、例えば、−２０〜７０℃程度の温度範囲（使用環境温度範囲）の環境で使用されることが想定される。そして、該使用環境温度範囲では、バイメタルが変形する虞もある。しかしながら、使用環境温度範囲における意図しない表面１３ｓの変形は、カメラモジュール５の光学性能にとって好ましくない。
【００７５】
そこで、本実施形態に係るアクチュエータ部１４を構成するバイメタルについては、使用環境温度範囲では殆ど変形しないように設計されることが好ましい。例えば、使用環境温度範囲の最も高温（例えば、７０℃）よりも十分高い温度の範囲（例えば、１５０〜２５０℃）で、該バイメタルが大きな曲げ変形を生じるように設計されることが好ましい。該設計は、例えば、厚み等を含むサイズおよび素材等の組合せによって実現される。
【００７６】
なお、バイメタルは、常温よりも低温の環境では、加熱時とは反対方向に曲げ変形を生じるが、このとき、他の部品等と干渉しないように設計されることが好ましい。
【００７７】
＜(2-5)可変焦点レンズ部の透明弾性体に係る工夫＞
表面１３ｓの変形の態様は、透明弾性体１３の弾性率、厚さ、貫通孔１４ｈの径、および透明膜の硬さと厚さ等の各種パラメータに応じて変化する。
【００７８】
但し、貫通孔１４ｈの径については、光学系の有効径によって制約を受けるため、変更可能な自由度は小さい。また、透明弾性体１３の厚さについては、カメラモジュール５では、可変焦点レンズ部１０が固定焦点レンズ部２０の前面に配置されるため、透明弾性体１３の厚さは極力薄い方が好ましい。しかし、表面１３ｓの突出面が球面状に近い形状となるためには、透明弾性体１３の厚みがある程度厚い方が有利であり、カメラモジュール５の薄型化の要請に反する。
【００７９】
上記種々の制約が存在する中で、表面１３ｓの突出面を球面状に近づけるためには、透明弾性体１３を厚くする代わりに、透明弾性体１３の弾性率が低減されることが好ましい。
【００８０】
図９および図１０は、透明弾性体１３の弾性率の違いに応じた突出面の形状を有限要素法を用いた解析によって求めた結果を示す図である。ここでは、アクチュエータ部１４の貫通孔１４ｈの内径が３ｍｍであるものとし、透明弾性体１３が、弾性率が相互に異なる上層シリコーン層と下層シリコーン層とがこの順番で＋Ｚ側から順に積層された構造を有するものと仮定して解析を行った。
【００８１】
具体的には、図９で示される解析結果については、上層および下層シリコーン層の厚みがそれぞれ０．２５ｍｍであるとともに、上層シリコーン層の弾性率が０．７７ＭＰａであり且つ下層シリコーン層の弾性率が７．７ＭＰａである透明弾性体（実験例１）について求められた。また、図１０で示される解析結果については、上層および下層シリコーン層の厚みが上記具体例１のものと同様であるが、上層および下層シリコーン層の弾性率が上記実験例１の２倍とされた透明弾性体（実験例２）について求められた。
【００８２】
図９および図１０では、横軸が突出面の曲率半径ｘを示し、縦軸が光軸Ａｘからの距離Ｒを示す。そして、透明弾性体がアクチュエータ部によって所定の力で押圧される場合についての解析結果が、黒塗りの菱形の点で示されている。
【００８３】
図９で示されるように、実験例１については、光軸Ａｘからの距離に拘わらず突出面の曲率半径ｘが略一定であり、ほぼ理想的な球面形状が得られる。
【００８４】
これに対して、図１０で示されるように、実験例２については、光軸Ａｘから離れるに従って突出面の曲率半径ｘが小さくなり、該突出面が台形状に近い形状を示す。このような突出面の形状は、光学レンズの光学特性の低下を招き、ひいてはカメラモジュール５で得られる画像の歪みと解像度の低下等を招く。
【００８５】
上記解析結果より、透明弾性体１３の弾性率の低減が、表面１３ｓの突出面を球面状に近づけることに対して有効であることが分かる。
【００８６】
但し、仮に透明弾性体１３の弾性率が常温において低ければ、カメラモジュール５の姿勢によって、突出面の形状の崩れによって光学レンズにおける光学性能の低下を招く。また、リフロー方式のはんだ付けにおける加熱によって透明弾性体１３の特性が劣化する可能性もある。
【００８７】
そこで、透明弾性体１３の主要部には、耐熱性を有するとともに、温度上昇に応じて弾性率が低下する素材が適用されることが好ましい。ここで言う耐熱性には、リフロー方式のはんだ付けにおける加熱温度、および透明弾性体１３の変形時におけるアクチュエータ部１４の加熱温度に拘わらず、弾性等を含む各種特性が劣化しない性能が含まれる。
【００８８】
このような構成が採用されれば、加熱に応じてアクチュエータ部１４が変形する際に、透明弾性体１３のうちのアクチュエータ部１４と接触する部分およびその付近が加熱されて弾性率が低下する。これにより、表面１３ｓの形状を変更したい場面で弾性率を低下させることで、突出面の形状が球面状に近づくとともに、押圧力の低減によるエネルギー効率の向上も図られる。
【００８９】
また、ヒータ部１４１が無通電状態にある場合には、透明弾性体１３の弾性率が比較的高くなる。このため、カメラモジュール５の姿勢によって、表面１３ｓの形状の崩れによって光学レンズの光学性能が低下する不具合も抑制される。
【００９０】
但し、環境温度の変化に応じて透明弾性体１３の弾性率は変化し得る。このため、環境温度の変化に応じて、表面１３ｓの形状の微小変化により、光学レンズにおける光学性能が若干低下し得る。
【００９１】
したがって、使用環境温度範囲では透明弾性体１３の弾性率が殆ど変化しないように設定されることが好ましい。そして、バイメタルについては、上述したように、使用環境温度範囲では殆ど変形せず、使用環境温度範囲よりも十分高温において大きく変形するように設定されることが好ましい。例えば、透明弾性体１３を変形させる温度域を、使用環境温度よりも極力高く且つ広く設定すれば良い。
【００９２】
このような構成では、バイメタルの変形に応じて突出面を変形させる際には、透明弾性体１３がバイメタルからの伝熱によって使用環境温度範囲よりも十分高い温度範囲まで加熱され、該透明弾性体１３の弾性率が低減される。つまり、使用環境温度範囲では、透明弾性体１３の高い弾性率が確保され、突出面の形状変化に対する環境温度の影響が非常に小さくなる。このため、環境温度に応じた光学レンズの光学性能の劣化が抑制される。
【００９３】
そして、バイメタルの温度と変形量とが比例し、バイメタルが或る温度に設定されれば、伝熱に応じて透明弾性体１３の温度と弾性率とがほぼ一義的に決まる。詳細には、突出面の変形させる際には、バイメタルは使用環境温度範囲よりも十分高い温度範囲まで加熱される。このとき、バイメタルは、アクチュエータ部１４から透明弾性体１３への伝熱も含めた温度分布を有する。従って、バイメタルを変形させるためにアクチュエータ部１４が所定温度まで加熱される際には、環境温度に拘わらず、透明弾性体１３も所定温度まで加熱される。更に、透明弾性体１３の弾性率の温度特性に拘わらず、透明弾性体１３の弾性率が所定温度に応じたものに維持される。その結果、バイメタルの温度を或る温度に設定すれば、一義的に突出面の形状が或る形状となり、光学レンズの光学特性の安定性が確保される。
【００９４】
また、透明弾性体１３の温度が使用環境温度範囲内にある場合に、光学レンズの光学性能を更に安定させるためには、透明弾性体１３の温度が略一定に保持されることが好ましい。該温度制御は、例えば、カメラモジュール５が起動されると、ヒータ部１４１への通電が開始されて、環境温度に拘わらず、使用環境温度範囲の最も高温側の所定温度（例えば、７０℃）にヒータ部１４１が保持されることで実現される。なお、使用環境温度範囲を若干超え且つバイメタルが殆ど変形しない所定温度（例えば、８０℃）に保持されても良い。
【００９５】
換言すれば、カメラモジュール５を無限遠に存在する被写体に対して合焦させる際には、透明弾性体１３およびアクチュエータ部１４が、加熱によって略一定温度に保持される基準の状態（基準状態）に設定されることが好ましい。該設定により、本実施形態に係る可変焦点レンズ部１０では、常に良好な光学特性が得られる。
【００９６】
＜(3)一実施形態のまとめ＞
以上のように、本実施形態に係る可変焦点レンズ部１０によれば、バイメタルを変形させるためにアクチュエータ部１４が所定温度まで加熱される際には、環境温度に拘わらず、透明弾性体１３も所定温度まで加熱される。そして、透明弾性体１３の弾性率の温度特性に拘わらず、透明弾性体１３の弾性率が所定温度に応じたものに維持される。その結果、バイメタルの温度を或る温度に設定すれば、一義的に突出面の形状が或る形状となり、光学レンズの光学特性の安定性が確保される。
【００９７】
したがって、環境温度に拘わらず良好かつ安定した光学特性の実現が可能な可変焦点レンズを用いた光学デバイスが実現される。そして、該光学デバイスが搭載されたカメラモジュール５では、例えば、合焦精度の高精度化が図られる。
【００９８】
また、アクチュエータ部１４と透明弾性体１３とが密着している構成により、アクチュエータ部１４から透明弾性体１３に対する伝熱が容易となる。その結果、可変焦点レンズにおける迅速かつ良好な光学特性の実現が可能となる。
【００９９】
また、アクチュエータ部１４のうちの透明弾性体１３を押圧する部分が、突出面を囲むように環状に設けられる構成により、アクチュエータ部１４から透明弾性体１３に対して均一に熱および力が付与される。その結果、可変焦点レンズの光学特性が更に向上する。
【０１００】
また、透明弾性体１３が加熱に応じて弾性率が低下する素材を用いて構成されることで、アクチュエータ部１４を変形させる際の熱によって透明弾性体１３の弾性率も低下する。その結果、アクチュエータ部１４の駆動に対する負荷も低減されるため、アクチュエータ部１４によって透明弾性体１３を押圧するために要するエネルギーの消費量が低減される。また、透明弾性体１３を薄くしても該透明弾性体１３の突出面が理想的な曲面からなる略球面状に設定され易くなる。
【０１０１】
また、光学レンズの屈折力が変化すべきでない場面では、透明弾性体１３およびアクチュエータ部１４が、加熱によって使用環境温度範囲の最も高温側の所定温度付近等における略一定温度に保持された基準状態に設定されれば、光学レンズの屈折力を略一定に保持および安定化させることが可能となる。
【０１０２】
＜(4)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。
【０１０３】
◎例えば、上記一実施形態では、加熱に応じて変形する構成としてバイメタルが採用されたが、これに限られない。例えば、形状記憶合金（ＳＭＡ）が採用されても良い。すなわち、アクチュエータ部が、バイメタルおよびＳＭＡのうちの少なくとも一方を用いて構成されても良い。
【０１０４】
ここで、ＳＭＡが採用されたアクチュエータ部の具体例（具体的には、第１変形例〜第３変形例）を挙げて説明する。
【０１０５】
＜(4-1)第１変形例＞
図１１は、第１変形例に係るアクチュエータ部１４Ａの下面模式図である。図１２は、アクチュエータ部１４Ａの切断面XII−XII（図１１）にて矢印方向に見たアクチュエータ部１４Ａの断面模式図である。
【０１０６】
図１１および図１２で示されるように、第１変形例に係るアクチュエータ部１４Ａは、上記一実施形態に係るアクチュエータ部１４と比較して、絶縁層１４２と高熱膨張層１４３と低熱膨張層１４４とからなる３層の構造が、ベース層１４５とＳＭＡ層１４６とからなる２層の構造に置換されたものである。
【０１０７】
なお、第１変形例では、アクチュエータ部１４のアクチュエータ部１４Ａへの置換に伴って、一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０、カメラモジュール５、第１の筐体２、および携帯電話機１が、それぞれ可変焦点レンズ部１０Ａ、カメラモジュール５Ａ、第１の筐体２Ａ、および携帯電話機１Ａに変更される。
【０１０８】
ベース層１４５は、例えば、シリコン（Ｓｉ）製のウエハによって構成され、中央部に貫通孔１４ｈを形成する円盤状の形状を有する。
【０１０９】
ＳＭＡ層１４６は、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ合金等のＳＭＡによって構成され、中央部に貫通孔１４ｈを形成する円盤状の形状を有し、所定温度に加熱されると内縁側が上方に変位するような形状（記憶形状）を記憶している。
【０１１０】
該アクチュエータ部１４Ａは、例えば、次の工程(IA)〜(VIIIA)が順次に行われることで作製される。
【０１１１】
(IA)シリコン製の平板（シリコン平板）の一方の主面に対して、スパッタリング等によってＳＭＡ膜が成膜される。(IIA) 所定温度（例えば７００℃）まで加熱されることでＳＭＡ膜に係る形状が記憶される熱処理（記憶熱処理）が施される。(IIIA)冷却されることで、ＳＭＡの線膨張係数がシリコンの線膨張係数よりも大きなことから、ＳＭＡ層１４６に対応するＳＭＡ膜が常温のマルテンサイトの状態でベース層１４５に対応するシリコン平板の弾性力によって引き伸ばされた状態となる。(IVA)ＳＭＡ膜の一主面に対してフォトリソグラフィ技術によってレジストパターンが形成される。(VA)レジストパターンが形成されたＳＭＡ膜上に蒸着またはスパッタリング等によって導電材料の膜が形成される。(VIA)リフトオフ法によるレジストパターンの除去によってヒータ部１４１と電極部Ｐ１，Ｐ２とに相当する部分が同時に形成される。(VIIA)フォトリソグラフィ技術によるレジストパターンの形成とエッチングとによって、ＳＭＡ膜が所定形状に加工されることで、ＳＭＡ層１４６が形成される。(VIIIA)フォトリソグラフィ技術によるレジストパターンの形成とエッチングとによって、シリコン平板が貫通孔１４ｈおよび外縁形状を有する所定形状に加工されることで、ベース層１４５が形成される。
【０１１２】
そして、アクチュエータ部１４Ａは、ヒータ部１４１に対する通電に応じて加熱され、ＳＭＡ層１４６が変態温度を超えてオーストナイトに変態することで、ＳＭＡ層１４６が収縮する。このとき、図８で示されたアクチュエータ部１４と同様に、ベース層１４５がＳＭＡ層１４６とともに貫通孔１４ｈ側が上方に変位するように変形することで、透明弾性体１３が押圧されて、表面１３ｓが突出面を形成する。なお、ヒータ部１４１に対する通電が停止されて、ＳＭＡ層１４６の温度が変態温度を下回ると、ベース層１４５およびＳＭＡ層１４６は、元の平坦な形状に戻る。
【０１１３】
このような第１変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ａでは、アクチュエータ部１４Ａが透明弾性体１３と密着しているため、該アクチュエータ部１４Ａの熱が透明弾性体１３に対して効率良く伝達される。そして、ＳＭＡ層１４６の変態温度が使用環境温度範囲よりも高くなるようにＳＭＡの組成等が調整されることで、上記一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０と同様に、使用環境温度範囲における透明弾性体１３の変形が抑制される。
【０１１４】
また、アクチュエータ部１４Ａおよび透明弾性体１３の温度が、使用環境温度範囲の最も高温側の略一定の所定温度に保持されるか、または使用環境温度範囲を若干超え且つ変態温度以下の略一定の所定温度に保持されることで、光学レンズの光学性能が更に安定化される効果も得られる。
【０１１５】
なお、ＳＭＡについては、組成の調整によって、変態温度を容易に使用環境温度範囲よりも高温に設定可能である。このため、環境温度に拘わらず光学レンズの光学特性を安定化させる設計が容易であると言える。但し、バイメタルを用いた上記一実施形態に係るアクチュエータ部１４については、過加熱によって記憶形状が失われる不具合を考慮しなくとも良いといった面で設計の自由度が高い。
【０１１６】
＜(4-2)第２変形例＞
上記第１変形例に係るアクチュエータ部１４Ａでは、ヒータ部１４１への通電によって加熱を行ったが、第２変形例に係るアクチュエータ部１４Ｂでは、ヒータ部１４１が設けられず、ＳＭＡに対して直接電流が流されることで加熱が行われる。
【０１１７】
図１３は、第２変形例に係るアクチュエータ部１４Ｂの上面模式図であり、図１４は、第２変形例に係るアクチュエータ部１４Ｂの下面模式図である。
【０１１８】
なお、第２変形例では、第１変形例と比較して、アクチュエータ部１４Ａのアクチュエータ部１４Ｂへの置換に伴って、第１変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ａ、カメラモジュール５Ａ、第１の筐体２Ａ、および携帯電話機１Ａが、それぞれ可変焦点レンズ部１０Ｂ、カメラモジュール５Ｂ、第１の筐体２Ｂ、および携帯電話機１Ｂに変更される。
【０１１９】
図１３および図１４で示されるように、アクチュエータ部１４Ｂは、ベース層１４５ＢとＳＭＡ層１４６Ｂとが積層されて構成される。
【０１２０】
ベース層１４５Ｂは、上記第１変形例に係るベース層１４５と比較して、貫通電極Ｅ１Ｂ，Ｅ２Ｂが設けられる比較的小さな２つの貫通孔を更に有する。
【０１２１】
ＳＭＡ層１４６Ｂは、上記第１変形例に係るＳＭＡ層１４６と比較して、貫通電極Ｅ１Ｂが設けられる部分と貫通電極Ｅ２Ｂが設けられる部分との間に隙間を有する。具体的には、ＳＭＡ層１４６Ｂは、Ｃの字型に設けられている。
【０１２２】
そして、ＦＰＣ４０が、電極部Ｐ１Ｂ，Ｐ２Ｂに対してそれぞれ電気的に接続される。また、電極部Ｐ１Ｂが、貫通電極Ｅ１Ｂを介してＳＭＡ層１４６Ｂの一端に対して電気的に接続されるとともに、電極部Ｐ２Ｂが、貫通電極Ｅ２Ｂを介してＳＭＡ層１４６Ｂの他端に対して電気的に接続される。このため、電極部Ｐ１Ｂと電極部Ｐ２Ｂとの間に電圧が印加されることで、ＳＭＡ層１４６Ｂに電流が流れ、該ＳＭＡ層１４６Ｂは、自身のジュール熱の発生によって加熱される。
【０１２３】
ここで、貫通電極Ｅ１Ｂ，Ｅ２Ｂが設けられる貫通孔は、例えば、エッチングまたはプレスによって形成される。また、ＳＭＡ層１４６Ｂは、例えば、フォトリソグラフィ技術によるレジストパターンの形成、ＳＭＡのスパッタリング、およびリフトオフ法によるレジストパターンの除去からなる工程等によって形成される。貫通電極Ｅ１Ｂ，Ｅ２Ｂについては、例えば、フォトリソグラフィ技術によるレジストパターンの形成、導電材料の塗布、およびレジストパターンの除去からなる工程等によって形成される。
【０１２４】
第２変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｂでは、ＳＭＡ層１４６Ｂに対する通電に応じて該ＳＭＡ層１４６Ｂが加熱され、ＳＭＡ層１４６Ｂが変態温度を超えてオーストナイトに変態することで、ＳＭＡ層１４６Ｂが収縮する。このとき、ベース層１４５ＢがＳＭＡ層１４６Ｂとともに貫通孔１４ｈ側が上方に変位するように変形することで、透明弾性体１３が押圧されて、表面１３ｓが突出面を形成する。なお、ＳＭＡ層１４６Ｂに対する通電が停止されて、ＳＭＡ層１４６Ｂの温度が変態温度を下回ると、ベース層１４５ＢおよびＳＭＡ層１４６Ｂは、元の平坦な形状に戻る。
【０１２５】
上記構成を有する可変焦点レンズ部１０Ｂによっても、上記第１変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ａと同様な効果が得られる。
【０１２６】
＜(4-3)第３変形例＞
第３変形例に係るアクチュエータ部１４Ｃは、上記第２変形例に係るアクチュエータ部１４Ｂと比較して、ＳＭＡ層１４６Ｂが、配設パターンの異なるＳＭＡ層１４６Ｃに置換され、ベース層１４５Ｂが、貫通電極が形成される貫通孔の配置が異なるベース層１４５Ｃに置換され、貫通電極Ｅ１Ｂ，Ｅ２Ｂが、配置の異なる貫通電極Ｅ１Ｃ，Ｅ２Ｃに置換されるとともに、電極部Ｐ１Ｂ，Ｐ２Ｂが、形状の異なる電極部Ｐ１Ｃ，Ｐ２Ｃに置換されたものである。
【０１２７】
図１５は、第３変形例に係るアクチュエータ部１４Ｃの上面模式図であり、図１６は、第３変形例に係るアクチュエータ部１４Ｃの下面模式図である。
【０１２８】
なお、第３変形例では、第２変形例と比較して、アクチュエータ部１４Ｂのアクチュエータ部１４Ｃへの置換に伴って、第２変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｂ、カメラモジュール５Ｂ、第１の筐体２Ｂ、および携帯電話機１Ｂが、それぞれ可変焦点レンズ部１０Ｃ、カメラモジュール５Ｃ、第１の筐体２Ｃ、および携帯電話機１Ｃに変更される。
【０１２９】
図１５および図１６で示されるように、ＳＭＡ層１４６Ｃは、抵抗値を所定値に調整し易くするために、同心円状に一筆書きのパターンによって形成される。なお、ＦＰＣ４０が、電極部Ｐ１Ｃ，Ｐ２Ｃに対して電気的に接続され、電極部Ｐ１Ｃが、貫通電極Ｅ１Ｃを介して、ＳＭＡ層１４６Ｃの一端部に対して電気的に接続されるとともに、電極部Ｐ２Ｃが、貫通電極Ｅ２Ｃを介して、ＳＭＡ層１４６Ｃの他端部に対して電気的に接続される。
【０１３０】
第３変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｃでは、上記第２変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｂと同様な動作の実行が可能である。そして、該構成を有する可変焦点レンズ部１０Ｃによっても、上記第１および第２変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ａ，１０Ｂと同様な効果が得られる。
【０１３１】
＜(4-4)第４変形例＞
図１７は、第４変形例に係るアクチュエータ部１４Ｄの下面模式図である。
【０１３２】
図１７で示されるように、第４変形例に係るアクチュエータ部１４Ｄは、上記一実施形態に係るアクチュエータ部１４と比較して、絶縁層１４２、高熱膨張層１４３、および低熱膨張層１４４からなる３層の平板状の構造に、複数の貫通孔１４ｄｈが設けられたものとなっている。図１７では、複数の貫通孔１４ｄｈの追加に伴って、上記一実施形態に係る絶縁層１４２が、絶縁層１４２Ｄに置換されて示されている。
【０１３３】
なお、第４変形例では、上記一実施形態と比較して、アクチュエータ部１４のアクチュエータ部１４Ｄへの置換に伴って、一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０、カメラモジュール５、第１の筐体２、および携帯電話機１が、それぞれ可変焦点レンズ部１０Ｄ、カメラモジュール５Ｄ、第１の筐体２Ｄ、および携帯電話機１Ｄに変更される。
【０１３４】
上記構成が採用されることで、第４変形例に係るアクチュエータ部１４Ｄの熱容量が、上記一実施形態に係るアクチュエータ部１４の熱容量よりも低減される。これにより、アクチュエータ部１４Ｄを動作させる際の消費電力が低減される。
【０１３５】
＜(4-5)第５変形例＞
上記一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０では、アクチュエータ部１４の駆動に応じて、透明弾性体１３の一方の主面である表面１３ｓが変形可能であったが、これに限られない。例えば、透明弾性部の対向する２つの主面（すなわち、被写体からの光の入射面と出射面）の双方が変形可能であっても良い。
【０１３６】
図１８は、第５変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｅの断面模式図である。なお、図１８では、図５で示された断面に対応する可変焦点レンズ部１０Ｅの断面模式図が示されている。
【０１３７】
図１８で示されるように、第５変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｅは、上記一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０（図５）と比較して、ガラス板１１が取り除かれ、フレーム部１２が、透明弾性体１３Ｅの上面の外周部近傍を上方からも覆うフレーム部１２Ｅに置換されるとともに、透明弾性体１３が、対向する２つの主面が、それぞれ表面１３ｓと同様な透明膜によって覆われた透明弾性体１３Ｅに置換されたものである。
【０１３８】
なお、透明弾性体１３Ｅのうちの透明膜を除く部分（主要部）は、例えば、フレーム部１２Ｅと、該フレーム部１２Ｅの中空部分の一端を仮に塞ぐ治具とによって形成される一方向が開放される器に液体状の素材が注入されて、熱や紫外線等で硬化させることで形成可能である。
【０１３９】
また、第５変形例では、上記一実施形態と比較して、可変焦点レンズ部１０の可変焦点レンズ部１０Ｅへの置換に伴って、一実施形態に係るカメラモジュール５、第１の筐体２、および携帯電話機１が、それぞれカメラモジュール５Ｅ、第１の筐体２Ｅ、および携帯電話機１Ｅに変更される。
【０１４０】
第５変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｅでは、図１９で示されるように、アクチュエータ部１４の変形によって透明弾性体１３Ｅが押圧されると、該透明弾性体１３Ｅの対向する２つの主面、すなわち被写体からの光の入射面１３ｕｓと出射面１３ｂｓとがそれぞれ突出するように変形する。
【０１４１】
そして、該構成を有する可変焦点レンズ部１０Ｅによっても、上記一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０と同様な効果が得られる。したがって、加熱に応じたアクチュエータ部による光学レンズの押圧によって、該光学レンズの対向する２つの表面のうちの少なくとも一方の表面が変形されれば良い。
【０１４２】
＜(4-6)その他の変形例＞
◎上記一実施形態では、アクチュエータ部１４のうちの透明弾性体１３を押圧する押圧部が環状であったが、これに限られない。例えば、複数個のいわゆる片持ち梁が放射状に設けられるとともに、該複数個の片持ち梁がその周囲から支持されるようなアクチュエータ部が採用されても良い。但し、アクチュエータ部から透明弾性体１３に対して、より均一に力と熱とを伝えるためには、透明弾性体１３を押圧する押圧部が、上記一実施形態のように環状であることが好ましい。
【０１４３】
◎また、上記一実施形態では、アクチュエータ部１４が透明弾性体１３に対して密着していたが、これに限られない。例えば、アクチュエータ部１４から透明弾性体１３に対して力と熱とが伝えられる程度に、アクチュエータ部１４と透明弾性体１３とが接触していれば良い。但し、熱効率および駆動力の伝達効率等の観点から言えば、アクチュエータ部１４と透明弾性体１３とが、上記一実施形態のように、密着していることが好ましい。
【０１４４】
◎また、上記一実施形態では、可変焦点レンズ部１０によってＡＦ機能が実現されたが、これに限られない。例えば、可変焦点レンズ部１０が、ズーム機能等といったその他の機能を実現するために適用されても良い。すなわち、本発明の技術的思想は、種々の用途に用いられる可変焦点レンズ一般に適用可能である。
【０１４５】
◎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】
【０１４６】
５，５Ａ〜５Ｅ カメラモジュール
１０，１０Ａ〜１０Ｅ 可変焦点レンズ部
１３，１３Ｅ 透明弾性体
１３ｂｓ 出射面
１３ｓ 表面
１３ｕｓ 入射面
１４，１４Ａ〜１４Ｄ アクチュエータ部
１４ｈ 貫通孔
３２ｉ 撮像素子
１４１ ヒータ部
１４２ 絶縁層
１４３ 高熱膨張層
１４４ 低熱膨張層
１４５，１４５Ｂ，１４５Ｃ ベース層
１４６，１４６Ｂ，１４６Ｃ ＳＭＡ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイス、および該光学デバイスを搭載する撮像ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の小型の電子機器には、小型のカメラユニット（ＭＣＵ）が頻繁に搭載される。該ＭＣＵについては、離隔距離が異なる被写体に対して合焦させるオートフォーカス（ＡＦ）機能を有するものが実現されている。そして、該ＡＦ機能については、撮像センサを基準としてレンズ群を相対的に移動させる方式が一般的に採用される。
【０００３】
ところで、焦点距離が一定であるレンズ（固定焦点レンズ）と、屈折力の変更によって焦点距離が可変であるレンズ（可変焦点レンズ）とを組み合わせ、可変焦点レンズの屈折力の変更によってＡＦ機能を実現する方式が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
該可変焦点レンズを用いる方式では、レンズ群を移動させる方式と比較して、レンズ群の姿勢を保持する平行ばね等の弾性部材が不要であるため、耐衝撃性に優れる。また、固定焦点レンズの設計の自由度も低下させずに汎用的な設計も可能となる。
【０００５】
該可変焦点レンズとしては、水や油等の液体を用いたタイプ（例えば、非特許文献２）や、ゲル状またはゴム状の透明の弾性体（透明弾性体）を用いたタイプ（例えば、非特許文献１，３）等が提案されている。
【０００６】
但し、該可変焦点レンズについては、ＭＣＵの姿勢の変化に対する形状の安定性、製造の容易性、リフロー方式のはんだ付けへの対応等といった種々の観点から、透明弾性体を用いたタイプが採用されることが好ましい。
【０００７】
なお、透明弾性体を用いた可変焦点レンズでは、中央部に貫通孔を有する駆動部によって透明弾性体が押圧され、光学面を形成する表面が上記貫通孔から突出するように透明弾性体の表面の曲率が変更されることで、屈折力が変更される。そして、可変焦点レンズにおいて所望の光学性能を得るためには、駆動部の押圧によって貫通孔から突出される透明弾性体の表面（突出面）の形状が球面状となることが好ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】”ゲル可変レンズ ”、［online］、イーメックス株式会社ホームページ、［平成21年10月28日検索］、インターネット〈URL：http://www.eamex.co.jp/product.html#gl〉
【非特許文献２】”technology-overview ”、［online］、Varioptic社ホームページ、［平成21年10月28日検索］、インターネット〈URL：http://www.varioptic.com/en/tech/technology-overview.php〉
【非特許文献３】”Products”、［online］、poLight社ホームページ、［平成21年10月28日検索］、インターネット〈URL：http://www.polight.no/?docid=2〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、可変焦点レンズを構成する透明弾性体は、ゲル状やゴム状のものであり、該透明弾性体の弾性率は、周囲の温度（環境温度）によって左右され易い。つまり、突出面の形状を決定するパラメータとして、弾性率が大きなウエイトを占める。
【００１０】
従って、環境温度の変化に応じて弾性率が変化すると、可変焦点レンズでは、光軸からの距離に応じて突出面の曲率が変化し、該突出面の形状の崩れによって光学性能が低下する。
【００１１】
なお、透明弾性体については、環境温度の低下に応じて弾性率が上昇し、特にガラス転移点近傍の低温では弾性率が顕著に増加する。このため、環境温度の低下に応じて、透明弾性体の変形に要するエネルギー消費量の増大も招く。
【００１２】
また、環境温度の変化に伴う弾性率の変化は、透明弾性体だけに限られず、該透明弾性体を変形させる駆動部にも生じ得る。例えば、上記非特許文献１の技術では、環境温度に応じて駆動部としての高分子アクチュエータの硬さが変化する。また、上記非特許文献３の技術では、駆動部としての圧電フィルムが有機材料で構成されていれば、環境温度に応じて該圧電フィルムの硬さが変化する。このため、駆動部が生じる駆動力が環境温度に応じて変化し、可変焦点レンズの光学性能の変動を招く。なお、環境温度の低下に応じて、駆動部の変形に要するエネルギー消費量の増大も招く。
【００１３】
上記問題は、ＡＦ機能を実現するための可変焦点レンズに限られず、ズーム機能その他の用途に用いられる可変焦点レンズ一般に共通する。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、環境温度に拘わらず良好かつ安定した光学特性の実現が可能な可変焦点レンズを用いた光学デバイス、および該光学デバイスを搭載した撮像ユニット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】
【００１５】
上記課題を解決するために、第１の態様に係る光学デバイスは、透明な弾性体を用いて構成され、且つ対向する２つの表面を有するレンズ部と、加熱に応じた変形によって前記レンズ部を押圧することにより、前記２つの表面のうちの少なくとも一方の表面を変形させることで、前記レンズ部の屈折力を変化させるアクチュエータ部と、を備える。
【００１６】
第２の態様に係る光学デバイスは、第１の態様に係る光学デバイスであって、前記アクチュエータ部が、バイメタルおよび形状記憶合金のうちの少なくとも一方を用いて構成される。
【００１７】
第３の態様に係る光学デバイスは、第１または第２の態様に係る光学デバイスであって、前記アクチュエータ部が、前記レンズ部に対して密着する。
【００１８】
第４の態様に係る光学デバイスは、第１から第３の何れか１つの態様に係る光学デバイスであって、前記アクチュエータ部が、前記レンズ部を押圧する環状の押圧部を有する。
【００１９】
第５の態様に係る光学デバイスは、第１から第４の何れか１つの態様に係る光学デバイスであって、前記透明な弾性体が、加熱に応じて弾性率が低下する特性を有する。
【００２０】
第６の態様に係る光学デバイスは、第１から第５の何れか１つの態様に係る光学デバイスであって、前記アクチュエータ部および前記レンズ部が、加熱によって、略一定温度に保持された基準状態に設定される。
【００２１】
第７の態様に係る撮像ユニットは、第１から第６の何れか１つの態様に係る光学デバイスと、前記レンズ部を通過した被写体からの光を受光する撮像素子と、を備える。
【発明の効果】
【００２２】
第１から第６の何れの態様に係る光学デバイスによっても、環境温度に拘わらず良好かつ安定した光学特性の実現が可能な可変焦点レンズを用いた光学デバイスが提供される。
【００２３】
第３の態様に係る光学デバイスによれば、アクチュエータ部からレンズ部に対して伝熱され易いため、可変焦点レンズにおける迅速かつ良好な光学特性の実現が可能となる。
【００２４】
第４の態様に係る光学デバイスによれば、アクチュエータ部からレンズ部に対して、より均一に熱および力が付与されるため、可変焦点レンズの光学特性が更に向上する。
【００２５】
第５の態様に係る光学デバイスによれば、レンズ部の屈折力が変化すべきでない場面では、弾性体の弾性率が高く維持され、レンズ部の屈折力が変化すべき場面では、アクチュエータ部からの伝熱によって弾性体の弾性率が低下するため、レンズ部の変形による屈折力の変化が容易に可能となる。その結果、アクチュエータ部によってレンズ部を押圧するために要するエネルギーの消費量が低減される。
【００２６】
第６の態様に係る光学デバイスによれば、レンズ部の屈折力が変化すべきでない場面において、レンズ部の屈折力を略一定に保持および安定化させることが可能となる。
【００２７】
第７の態様に係る撮像ユニットによれば、環境温度に拘わらず良好かつ安定した光学特性の実現が可能な可変焦点レンズを含む光学デバイスを搭載した撮像ユニットが提供される。このため、例えば、合焦制御の高精度化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施形態に係る携帯電話機の概略構成を示す模式図である。
【図２】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】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】一実施形態に係る可変焦点レンズ部の外観を示す下面模式図である。
【図５】一実施形態に係る可変焦点レンズ部の断面模式図である。
【図６】一実施形態に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図７】一実施形態に係るアクチュエータ部の断面構造を示す模式図である。
【図８】一実施形態に係る可変焦点レンズ部の表面形状の変形態様を示す図である。
【図９】透明弾性体の弾性率の違いによる突出面の形状の解析結果を示す図である。
【図１０】透明弾性体の弾性率の違いによる突出面の形状の解析結果を示す図である。
【図１１】第１変形例に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図１２】第１変形例に係るアクチュエータ部の断面模式図である。
【図１３】第２変形例に係るアクチュエータ部の上面模式図である。
【図１４】第２変形例に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図１５】第３変形例に係るアクチュエータ部の上面模式図である。
【図１６】第３変形例に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図１７】第４変形例に係るアクチュエータ部の下面模式図である。
【図１８】第５変形例に係るアクチュエータ部の断面構造を示す模式図である。
【図１９】第５変形例に係る可変焦点レンズ部の表面形状の変形態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
＜(1)携帯電話機の概略構成＞
図１は、一実施形態に係るカメラモジュール５を搭載した携帯電話機１の概略構成を示す模式図である。なお、図１および図１以降の他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軸が適宜付される。
【００３１】
図１で示されるように、携帯電話機１は、折り畳み式の携帯電話機として構成され、ヒンジ部４によって、第１の筐体２と第２の筐体３とが回動可能に接続される。第１の筐体２は、カメラモジュール５および表示ディスプレイを有し、第２の筐体３は、携帯電話機１を電気的に制御する制御部と各種ボタン等を含む操作部材とを有する。
【００３２】
また、第１の筐体２には、電気抵抗検出部７とコントラスト検出部８とが搭載される。電気抵抗検出部７は、アクチュエータ部１４（図３）に係る電気抵抗を検出する。コントラスト検出部８は、撮像素子３２ｉ（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。
【００３３】
また、第２の筐体３には、合焦制御部９が搭載される。合焦制御部９は、電気抵抗検出部７およびコントラスト検出部８からの信号の入力に応じて、アクチュエータ部１４への電流の供給を制御する。該制御によって、カメラモジュール５の合焦状態を調整するオートフォーカス（ＡＦ）機能が実現される。ここでは、アクチュエータ部１４における変形と電気抵抗とが一義的に決まることが利用されて、コントラストのピーク値に合わせた状態にアクチュエータ部１４が設定される所謂コントラスト方式のＡＦ制御が行われる。
【００３４】
図２は、第１の筐体２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５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ユニット、すなわちマイクロカメラユニット（ＭＣＵ）となっている。
【００３５】
＜(2)カメラモジュール＞
＜(2-1)カメラモジュールの基本構成＞
図３は、一実施形態に係るカメラモジュール５の基本構成を示す断面模式図である。
【００３６】
図３で示されるように、カメラモジュール５は、可変焦点レンズ部１０と、固定焦点レンズ部２０と、撮像センサ部３０とが、−Ｚ方向にこの順番で結合されて構成される。そして、可変焦点レンズ部１０と固定焦点レンズ部２０とは光軸Ａｘが共通であり、被写体からの光が、光学デバイスとしての可変焦点レンズ部１０と固定焦点レンズ部２０とを順に透過して、撮像センサ部３０に照射される。
【００３７】
可変焦点レンズ部１０は、ガラス板１１、フレーム部１２、透明弾性体１３、アクチュエータ部１４、および規制板１５を備える。透明弾性体１３は、アクチュエータ部１４の駆動に応じて変形し、該透明弾性体１３のうちの固定焦点レンズ部２０側の表面の形状（具体的には、曲率）が変化することで、該透明弾性体１３の屈折力が変化する。そして、カメラモジュール５と被写体との距離に応じて透明弾性体１３の屈折力を変化させる動作により、該可変焦点レンズ部１０の焦点の調整、ひいてはＡＦ制御が可能となる。
【００３８】
なお、可変焦点レンズ部１０は、固定焦点レンズ部２０に対して、光軸Ａｘが共通となるように位置および傾きが調整された上で樹脂等を用いて接着される。
【００３９】
固定焦点レンズ部２０は、中空部分を有するフレーム部２３と、該フレーム部２３の内側に対して固定される第１および第２光学レンズ２１，２２とを有する。該第１および第２光学レンズ２１，２２は、フレーム部２３の中空部分において−Ｚ方向にこの順番で配置される。該固定焦点レンズ部２０は、いわゆる平行光が入射した場合に、撮像センサ部３０の撮像素子３２ｉの撮像面上に集光（結像）させる固定の焦点距離を有する。
【００４０】
撮像センサ部３０は、カバーガラス３１、撮像部３２、およびセンサ基板３３を備える。カバーガラス３１は、平板状のガラスによって構成される。撮像部３２は、可変焦点レンズ部１０と固定焦点レンズ部２０とカバーガラス３１とを順に通過した被写体からの光を受光して、被写体に係る光学像を電気信号に変換する撮像素子３２ｉを有する。
【００４１】
センサ基板３３は、撮像素子３２ｉと外部回路等との間における電気信号の送受信を行う各種配線および端子部等を有する。また、該センサ基板３３は、アクチュエータ部１４の動作を制御する駆動回路（ドライバＩＣ）を有し、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）４０によってアクチュエータ部１４に対して電気的に接続される。なお、該ドライバＩＣには、アクチュエータ部１４に対する電流の供給を制御するドライバ等が含まれる。
【００４２】
＜(2-2)可変焦点レンズ部の基本構成＞
図４は、可変焦点レンズ部１０に着目して、該可変焦点レンズ部１０を下方（ここでは−Ｚ側）から見た模式図である。図４では、アクチュエータ部１４の外縁が破線で示される。図５は、可変焦点レンズ部１０の切断面Ｖ−Ｖ（図４）にて矢印方向に見た可変焦点レンズ部１０の断面模式図である。なお、以下では、可変焦点レンズ部１０を構成する各部については、−Ｚ側の面を一主面と称し、＋Ｚ側の面を他主面と称する。
【００４３】
図４および図５で示されるように、可変焦点レンズ部１０は、筒状のフレーム部１２の中空部分に、ガラス板１１、透明弾性体１３、アクチュエータ部１４、および規制板１５が、−Ｚ方向にこの順番で配置されて構成される。
【００４４】
ガラス板１１は、透明かつ平板状のガラス板である。
【００４５】
フレーム部１２は、外縁が略正方形の筒状の部材であり、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等の耐熱性を有する樹脂によって構成される。該フレーム部１２の中空部分のうちの被写体側の部分を塞ぐように、ガラス板１１が配置されるとともに該フレーム部１２に対して接着等によって固定される。
【００４６】
透明弾性体１３は、透明であり且つ弾性を有する素材を用いて主要部が構成されるとともに、固定焦点レンズ部２０側の表面（つまり一主面）１３ｓに、主要部を構成する素材よりも硬い素材からなる透明膜が形成されて構成される。該透明弾性体１３を主に構成する素材としては、例えば、シリコーン等からなる透明であり且つ弾性を有するゴム状またはゲル状の素材等が挙げられ、加熱に応じて弾性率が低下する特性を有する。
【００４７】
表面１３ｓに設けられる透明膜は、アクチュエータ部１４による押圧によって表面１３ｓが変形する際に、該表面１３ｓが球面状に近い形状を形成する目的で設けられる。但し、該透明膜は、表面１３ｓの変形を阻害しない程度の厚さ（例えば、１０μｍ程度の厚さ）を有し、ガラスや二酸化珪素等の素材によって構成される。
【００４８】
なお、ガラスの透明膜は、例えば、スプレー装置を利用した塗布等によって形成可能である。また、二酸化珪素の透明膜は、例えば、スパッタリングまたはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等を用いた化学気相蒸着（ＣＶＤ）等によって形成可能である。
【００４９】
透明弾性体１３のうちの透明膜を除く部分（主要部）は、例えば、フレーム部１２とガラス板１１とが結合されて形成される一方向が開放される器に液体状の素材が注入されて、熱や紫外線等で硬化させることで形成可能である。また、透明弾性体１３に相当するシートが一旦形成され、該シートに対する打ち抜き加工によって透明弾性体１３が形成されて、フレーム部１２とガラス板１１とが結合されて形成される器に嵌め込まれても良い。
【００５０】
ここでは、ガラス板１１と透明弾性体１３とが、１つの光学レンズを形成する。レンズ部としての該光学レンズでは、ガラス板１１の上面（つまり他主面）と透明弾性体１３の下面（表面１３ｓ）とが対向し、それぞれ被写体からの光が入射する面（入射面）と出射する面（出射面）の役割を果たす。
【００５１】
なお、ここでは、透明弾性体１３が、主要部の表面に透明膜が形成されて構成されたが、これに限られない。例えば、透明であり且つ弾性を有する２層が積層されて構成されても良い。具体的には、相対的に軟質なシリコーンの層の下面（固定焦点レンズ部２０側の面）に相対的に硬質なシリコーンの層が積層されて構成されても良い。このとき、相対的に硬質なシリコーンの層が、固定焦点レンズ部２０側の表面を形成する。
【００５２】
アクチュエータ部１４は、外縁および内縁が略円形で且つ略平板状の形状を有する。別の観点から言えば、アクチュエータ部１４は、中央部に貫通孔１４ｈ（図６）を有する円盤状の形状を有する。アクチュエータ部１４は、フレーム部１２の中空部分に嵌合されることで、該フレーム部１２に対して固定される。また、該アクチュエータ部１４の他主面（＋Ｚ側の面）が、透明弾性体１３の一主面に対して密着するように配置される。
【００５３】
図６は、アクチュエータ部１４に着目して、該アクチュエータ部１４を下方（ここでは−Ｚ側）から見た下面模式図である。更に、図７は、アクチュエータ部１４の切断面VII−VII（図６）にて矢印方向に見たアクチュエータ部１４の断面模式図である。
【００５４】
アクチュエータ部１４は、ヒータ部１４１、絶縁層１４２、高熱膨張層１４３、低熱膨張層１４４、および電極部Ｐ１，Ｐ２を備える。
【００５５】
高熱膨張層１４３は、低熱膨張層１４４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。該高熱膨張層１４３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・マンガン合金等が挙げられる。
【００５６】
低熱膨張層１４４は、高熱膨張層１４３を構成する素材よりも小さな熱膨張率を持つ素材によって構成される。該低熱膨張層１４４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・ニッケル合金等が挙げられる。
【００５７】
そして、高熱膨張層１４３と低熱膨張層１４４とがＺ方向にこの順番で積層されることで、異なる熱膨張率の素材が積層されて構成される所謂バイメタルの構造が形成される。該バイメタルは、温度の変化に応じて、高熱膨張層１４３と低熱膨張層１４４との間における熱膨張率（線膨張係数）の差によって一方向に曲がる変形を生じる。
【００５８】
絶縁層１４２は、高熱膨張層１４３の一主面上に形成され、シリカ（二酸化珪素）等の絶縁体によって構成される薄膜である。
【００５９】
ヒータ部１４１は、バイメタルの温度を上昇させることで該バイメタルを変形させるために設けられる。該ヒータ部１４１は、絶縁層１４２の一主面上にパターンニングされ、導電材料（例えば、金等の金属）によって構成される。該ヒータ部１４１は、幅が狭く、比較的高い電気抵抗を有し、通電に応じて自身のジュール熱によって発熱する。
【００６０】
なお、ヒータ部１４１は、バイメタルをより均一に加熱するために、図６で示されるように、例えば、多重の同心円状に配設される一本の配線によって形成されることが好ましい。このように、ヒータ部１４１が、絶縁層１４２の一主面の広範囲に配設されることで、該ヒータ部１４１で発生する熱がバイメタルに対して均一且つ効率良く伝えられる。また、ヒータ部１４１は、所定の電圧で所定のジュール熱が発生するように、長さ、線幅、厚さ、および素材の比抵抗等によって、電気抵抗が調整される。
【００６１】
電極部Ｐ１，Ｐ２は、ＦＰＣ４０がはんだや導電性を有する接着剤等によって電気的に接続されるパッドである。そして、電極部Ｐ１が、ヒータ部１４１の一端部に対して電気的に接続されるとともに、電極部Ｐ２が、ヒータ部１４１の他端部に対して電気的に接続される。このため、ＦＰＣ４０および電極部Ｐ１，Ｐ２を介して、ヒータ部１４１の両端に対して電圧が印加されることで、ヒータ部１４１に対して電流が流される。
【００６２】
上記構成を有するアクチュエータ部１４は、例えば、次の工程(Ｉ)〜(VI)が順次に行われることで作製される。
【００６３】
(Ｉ)圧接または圧延によって高熱膨張層と低熱膨張層とが積層された２層構造のバイメタルの薄板材が製作される。(II)バイメタルの円盤状の平板の一主面に対してＣＶＤ等の方法によって絶縁層が成膜される。(III)絶縁層の一主面に対してフォトリソグラフィ技術によってレジストパターンが形成される。(IV)レジストパターンが形成された絶縁層上に、蒸着またはスパッタリング等によって導電材料の膜が形成される。(Ｖ)リフトオフ法によるレジストパターンの除去によって、ヒータ部１４１と電極部Ｐ１，Ｐ２とに相当する部分が同時に形成される。なお、スクリーン印刷等によって、ヒータ部１４１と電極部Ｐ１，Ｐ２とに相当する部分がパターンニングされても良い。(VI)エッチングまたはプレスによって貫通孔１４ｈが形成されるとともに、所定サイズの円盤状に切り出される。
【００６４】
規制板１５は、アクチュエータ部１４と比較して剛性の高いステンレス等の金属によって構成される板状の部材である。該規制板１５は、フレーム部１２に対して接着等によって固定されるとともに、アクチュエータ部１４の外周部および外周部近傍の一主面に対して当接する。また、規制板１５は、アクチュエータ部１４のうちの外周部および外周部近傍を除く部分の一主面を−Ｚ方向に露出させるような貫通孔を有する。
【００６５】
規制板１５の存在によって、アクチュエータ部１４の外周部および外周部近傍は、厚さ方向の位置が規制される。このため、アクチュエータ部１４が変形して駆動力を発生させる際には、規制板１５は、その駆動力の反力を受けて、該アクチュエータ部１４の外周部近傍の姿勢を略同一に維持する一方で、該アクチュエータ部１４の内縁側の部分を相対的に変形可能とする。
【００６６】
＜(2-3)可変焦点レンズ部の基本動作＞
図８は、可変焦点レンズ部１０の基本動作を説明するための図である。図８では、図５で示された断面に対応する可変焦点レンズ部１０の断面模式図が示されている。
【００６７】
図５で示されるように、アクチュエータ部１４は、常温（例えば、２５℃付近の室温）で平板状となるように製造される。つまり、アクチュエータ部１４は、ヒータ部１４１が通電されていない状態（無通電状態）では、透明弾性体１３を押圧によって押し込まない。従って、アクチュエータ部１４が無通電状態にある場合には、図５で示されるように、透明弾性体１３の表面１３ｓは、略平面状の形状を有する。このとき、可変焦点レンズ部１０は、被写体からの光の進行方向を殆ど変化させず、固定焦点レンズ部２０の固定の焦点距離に応じて、カメラモジュール５が無限遠に存在する被写体に対して合焦する。
【００６８】
一方、ヒータ部１４１の両端に電圧が印加される状態（通電状態）となると、該ヒータ部１４１が電流の流れに応じて発熱し、アクチュエータ部１４の温度が上昇する。ここで、アクチュエータ部１４は、規制板１５によって外縁近傍の部分の姿勢が規制されるため、図８で示されるように、内縁側の部分が環状の押圧部として透明弾性体１３を押圧しつつ該透明弾性体１３を押し込むように変形する。このとき、透明弾性体１３は、アクチュエータ部１４の貫通孔１４ｈから突出するように変形し、該透明弾性体１３の表面１３ｓが略球面状の部分（突出面）を形成する。すなわち、ガラス板１１と透明弾性体１３とが形成する光学レンズの屈折力が変化する。
【００６９】
また、ヒータ部１４１における通電が停止されて、無通電状態となると、アクチュエータ部１４では、主に規制板１５および空気等に対する放熱によって温度が低下する。このとき、該アクチュエータ部１４では、温度の低下とともに変形量が減少し、常温まで冷却されると、図５で示されるように、該アクチュエータ部１４は、略平板状に戻る。
【００７０】
ここで、アクチュエータ部１４の変形量は、温度に略比例する。このため、ヒータ部１４１を流れる電流量によって該変形量が調整されることで、表面１３ｓの突出面に係る曲率が制御される。つまり、ガラス板１１と透明弾性体１３とが形成する光学レンズの屈折力は、自由自在に制御可能である。
【００７１】
なお、突出面に係る曲率半径が大きければ大きい程、カメラモジュール５から遠距離に位置する被写体に対して合焦し、該曲率半径が小さければ小さい程、カメラモジュール５から近距離に位置する被写体に対して合焦する。
【００７２】
また、ヒータ部１４１の抵抗値は、温度変化によるヒータ部１４１の変形に比例して変化するため、アクチュエータ部１４の変形量とヒータ部１４１の電気抵抗とが略比例関係を有する。従って、電気抵抗検出部７によってヒータ部１４１の電気抵抗が検出され、該電気抵抗の調整に応じて、アクチュエータ部１４の変形量、ひいては表面１３ｓの突出面に係る曲率が制御される。
【００７３】
例えば、ヒータ部１４１の電気抵抗のモニタリングに応じた該ヒータ部１４１への通電の有無の切り替えによって、表面１３ｓの突出面に係る曲率、すなわちガラス板１１と透明弾性体１３とが形成する光学レンズの屈折力が、目標値となるように制御される。
【００７４】
＜(2-4)可変焦点レンズ部のバイメタルに係る工夫＞
カメラモジュール５は、例えば、−２０〜７０℃程度の温度範囲（使用環境温度範囲）の環境で使用されることが想定される。そして、該使用環境温度範囲では、バイメタルが変形する虞もある。しかしながら、使用環境温度範囲における意図しない表面１３ｓの変形は、カメラモジュール５の光学性能にとって好ましくない。
【００７５】
そこで、本実施形態に係るアクチュエータ部１４を構成するバイメタルについては、使用環境温度範囲では殆ど変形しないように設計されることが好ましい。例えば、使用環境温度範囲の最も高温（例えば、７０℃）よりも十分高い温度の範囲（例えば、１５０〜２５０℃）で、該バイメタルが大きな曲げ変形を生じるように設計されることが好ましい。該設計は、例えば、厚み等を含むサイズおよび素材等の組合せによって実現される。
【００７６】
なお、バイメタルは、常温よりも低温の環境では、加熱時とは反対方向に曲げ変形を生じるが、このとき、他の部品等と干渉しないように設計されることが好ましい。
【００７７】
＜(2-5)可変焦点レンズ部の透明弾性体に係る工夫＞
表面１３ｓの変形の態様は、透明弾性体１３の弾性率、厚さ、貫通孔１４ｈの径、および透明膜の硬さと厚さ等の各種パラメータに応じて変化する。
【００７８】
但し、貫通孔１４ｈの径については、光学系の有効径によって制約を受けるため、変更可能な自由度は小さい。また、透明弾性体１３の厚さについては、カメラモジュール５では、可変焦点レンズ部１０が固定焦点レンズ部２０の前面に配置されるため、透明弾性体１３の厚さは極力薄い方が好ましい。しかし、表面１３ｓの突出面が球面状に近い形状となるためには、透明弾性体１３の厚みがある程度厚い方が有利であり、カメラモジュール５の薄型化の要請に反する。
【００７９】
上記種々の制約が存在する中で、表面１３ｓの突出面を球面状に近づけるためには、透明弾性体１３を厚くする代わりに、透明弾性体１３の弾性率が低減されることが好ましい。
【００８０】
図９および図１０は、透明弾性体１３の弾性率の違いに応じた突出面の形状を有限要素法を用いた解析によって求めた結果を示す図である。ここでは、アクチュエータ部１４の貫通孔１４ｈの内径が３ｍｍであるものとし、透明弾性体１３が、弾性率が相互に異なる上層シリコーン層と下層シリコーン層とがこの順番で＋Ｚ側から順に積層された構造を有するものと仮定して解析を行った。
【００８１】
具体的には、図９で示される解析結果については、上層および下層シリコーン層の厚みがそれぞれ０．２５ｍｍであるとともに、上層シリコーン層の弾性率が０．７７ＭＰａであり且つ下層シリコーン層の弾性率が７．７ＭＰａである透明弾性体（実験例１）について求められた。また、図１０で示される解析結果については、上層および下層シリコーン層の厚みが上記具体例１のものと同様であるが、上層および下層シリコーン層の弾性率が上記実験例１の２倍とされた透明弾性体（実験例２）について求められた。
【００８２】
図９および図１０では、横軸が突出面の曲率半径ｘを示し、縦軸が光軸Ａｘからの距離Ｒを示す。そして、透明弾性体がアクチュエータ部によって所定の力で押圧される場合についての解析結果が、黒塗りの菱形の点で示されている。
【００８３】
図９で示されるように、実験例１については、光軸Ａｘからの距離に拘わらず突出面の曲率半径ｘが略一定であり、ほぼ理想的な球面形状が得られる。
【００８４】
これに対して、図１０で示されるように、実験例２については、光軸Ａｘから離れるに従って突出面の曲率半径ｘが小さくなり、該突出面が台形状に近い形状を示す。このような突出面の形状は、光学レンズの光学特性の低下を招き、ひいてはカメラモジュール５で得られる画像の歪みと解像度の低下等を招く。
【００８５】
上記解析結果より、透明弾性体１３の弾性率の低減が、表面１３ｓの突出面を球面状に近づけることに対して有効であることが分かる。
【００８６】
但し、仮に透明弾性体１３の弾性率が常温において低ければ、カメラモジュール５の姿勢によって、突出面の形状の崩れによって光学レンズにおける光学性能の低下を招く。また、リフロー方式のはんだ付けにおける加熱によって透明弾性体１３の特性が劣化する可能性もある。
【００８７】
そこで、透明弾性体１３の主要部には、耐熱性を有するとともに、温度上昇に応じて弾性率が低下する素材が適用されることが好ましい。ここで言う耐熱性には、リフロー方式のはんだ付けにおける加熱温度、および透明弾性体１３の変形時におけるアクチュエータ部１４の加熱温度に拘わらず、弾性等を含む各種特性が劣化しない性能が含まれる。
【００８８】
このような構成が採用されれば、加熱に応じてアクチュエータ部１４が変形する際に、透明弾性体１３のうちのアクチュエータ部１４と接触する部分およびその付近が加熱されて弾性率が低下する。これにより、表面１３ｓの形状を変更したい場面で弾性率を低下させることで、突出面の形状が球面状に近づくとともに、押圧力の低減によるエネルギー効率の向上も図られる。
【００８９】
また、ヒータ部１４１が無通電状態にある場合には、透明弾性体１３の弾性率が比較的高くなる。このため、カメラモジュール５の姿勢によって、表面１３ｓの形状の崩れによって光学レンズの光学性能が低下する不具合も抑制される。
【００９０】
但し、環境温度の変化に応じて透明弾性体１３の弾性率は変化し得る。このため、環境温度の変化に応じて、表面１３ｓの形状の微小変化により、光学レンズにおける光学性能が若干低下し得る。
【００９１】
したがって、使用環境温度範囲では透明弾性体１３の弾性率が殆ど変化しないように設定されることが好ましい。そして、バイメタルについては、上述したように、使用環境温度範囲では殆ど変形せず、使用環境温度範囲よりも十分高温において大きく変形するように設定されることが好ましい。例えば、透明弾性体１３を変形させる温度域を、使用環境温度よりも極力高く且つ広く設定すれば良い。
【００９２】
このような構成では、バイメタルの変形に応じて突出面を変形させる際には、透明弾性体１３がバイメタルからの伝熱によって使用環境温度範囲よりも十分高い温度範囲まで加熱され、該透明弾性体１３の弾性率が低減される。つまり、使用環境温度範囲では、透明弾性体１３の高い弾性率が確保され、突出面の形状変化に対する環境温度の影響が非常に小さくなる。このため、環境温度に応じた光学レンズの光学性能の劣化が抑制される。
【００９３】
そして、バイメタルの温度と変形量とが比例し、バイメタルが或る温度に設定されれば、伝熱に応じて透明弾性体１３の温度と弾性率とがほぼ一義的に決まる。詳細には、突出面の変形させる際には、バイメタルは使用環境温度範囲よりも十分高い温度範囲まで加熱される。このとき、バイメタルは、アクチュエータ部１４から透明弾性体１３への伝熱も含めた温度分布を有する。従って、バイメタルを変形させるためにアクチュエータ部１４が所定温度まで加熱される際には、環境温度に拘わらず、透明弾性体１３も所定温度まで加熱される。更に、透明弾性体１３の弾性率の温度特性に拘わらず、透明弾性体１３の弾性率が所定温度に応じたものに維持される。その結果、バイメタルの温度を或る温度に設定すれば、一義的に突出面の形状が或る形状となり、光学レンズの光学特性の安定性が確保される。
【００９４】
また、透明弾性体１３の温度が使用環境温度範囲内にある場合に、光学レンズの光学性能を更に安定させるためには、透明弾性体１３の温度が略一定に保持されることが好ましい。該温度制御は、例えば、カメラモジュール５が起動されると、ヒータ部１４１への通電が開始されて、環境温度に拘わらず、使用環境温度範囲の最も高温側の所定温度（例えば、７０℃）にヒータ部１４１が保持されることで実現される。なお、使用環境温度範囲を若干超え且つバイメタルが殆ど変形しない所定温度（例えば、８０℃）に保持されても良い。
【００９５】
換言すれば、カメラモジュール５を無限遠に存在する被写体に対して合焦させる際には、透明弾性体１３およびアクチュエータ部１４が、加熱によって略一定温度に保持される基準の状態（基準状態）に設定されることが好ましい。該設定により、本実施形態に係る可変焦点レンズ部１０では、常に良好な光学特性が得られる。
【００９６】
＜(3)一実施形態のまとめ＞
以上のように、本実施形態に係る可変焦点レンズ部１０によれば、バイメタルを変形させるためにアクチュエータ部１４が所定温度まで加熱される際には、環境温度に拘わらず、透明弾性体１３も所定温度まで加熱される。そして、透明弾性体１３の弾性率の温度特性に拘わらず、透明弾性体１３の弾性率が所定温度に応じたものに維持される。その結果、バイメタルの温度を或る温度に設定すれば、一義的に突出面の形状が或る形状となり、光学レンズの光学特性の安定性が確保される。
【００９７】
したがって、環境温度に拘わらず良好かつ安定した光学特性の実現が可能な可変焦点レンズを用いた光学デバイスが実現される。そして、該光学デバイスが搭載されたカメラモジュール５では、例えば、合焦精度の高精度化が図られる。
【００９８】
また、アクチュエータ部１４と透明弾性体１３とが密着している構成により、アクチュエータ部１４から透明弾性体１３に対する伝熱が容易となる。その結果、可変焦点レンズにおける迅速かつ良好な光学特性の実現が可能となる。
【００９９】
また、アクチュエータ部１４のうちの透明弾性体１３を押圧する部分が、突出面を囲むように環状に設けられる構成により、アクチュエータ部１４から透明弾性体１３に対して均一に熱および力が付与される。その結果、可変焦点レンズの光学特性が更に向上する。
【０１００】
また、透明弾性体１３が加熱に応じて弾性率が低下する素材を用いて構成されることで、アクチュエータ部１４を変形させる際の熱によって透明弾性体１３の弾性率も低下する。その結果、アクチュエータ部１４の駆動に対する負荷も低減されるため、アクチュエータ部１４によって透明弾性体１３を押圧するために要するエネルギーの消費量が低減される。また、透明弾性体１３を薄くしても該透明弾性体１３の突出面が理想的な曲面からなる略球面状に設定され易くなる。
【０１０１】
また、光学レンズの屈折力が変化すべきでない場面では、透明弾性体１３およびアクチュエータ部１４が、加熱によって使用環境温度範囲の最も高温側の所定温度付近等における略一定温度に保持された基準状態に設定されれば、光学レンズの屈折力を略一定に保持および安定化させることが可能となる。
【０１０２】
＜(4)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。
【０１０３】
◎例えば、上記一実施形態では、加熱に応じて変形する構成としてバイメタルが採用されたが、これに限られない。例えば、形状記憶合金（ＳＭＡ）が採用されても良い。すなわち、アクチュエータ部が、バイメタルおよびＳＭＡのうちの少なくとも一方を用いて構成されても良い。
【０１０４】
ここで、ＳＭＡが採用されたアクチュエータ部の具体例（具体的には、第１変形例〜第３変形例）を挙げて説明する。
【０１０５】
＜(4-1)第１変形例＞
図１１は、第１変形例に係るアクチュエータ部１４Ａの下面模式図である。図１２は、アクチュエータ部１４Ａの切断面XII−XII（図１１）にて矢印方向に見たアクチュエータ部１４Ａの断面模式図である。
【０１０６】
図１１および図１２で示されるように、第１変形例に係るアクチュエータ部１４Ａは、上記一実施形態に係るアクチュエータ部１４と比較して、絶縁層１４２と高熱膨張層１４３と低熱膨張層１４４とからなる３層の構造が、ベース層１４５とＳＭＡ層１４６とからなる２層の構造に置換されたものである。
【０１０７】
なお、第１変形例では、アクチュエータ部１４のアクチュエータ部１４Ａへの置換に伴って、一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０、カメラモジュール５、第１の筐体２、および携帯電話機１が、それぞれ可変焦点レンズ部１０Ａ、カメラモジュール５Ａ、第１の筐体２Ａ、および携帯電話機１Ａに変更される。
【０１０８】
ベース層１４５は、例えば、シリコン（Ｓｉ）製のウエハによって構成され、中央部に貫通孔１４ｈを形成する円盤状の形状を有する。
【０１０９】
ＳＭＡ層１４６は、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ合金等のＳＭＡによって構成され、中央部に貫通孔１４ｈを形成する円盤状の形状を有し、所定温度に加熱されると内縁側が上方に変位するような形状（記憶形状）を記憶している。
【０１１０】
該アクチュエータ部１４Ａは、例えば、次の工程(IA)〜(VIIIA)が順次に行われることで作製される。
【０１１１】
(IA)シリコン製の平板（シリコン平板）の一方の主面に対して、スパッタリング等によってＳＭＡ膜が成膜される。(IIA) 所定温度（例えば７００℃）まで加熱されることでＳＭＡ膜に係る形状が記憶される熱処理（記憶熱処理）が施される。(IIIA)冷却されることで、ＳＭＡの線膨張係数がシリコンの線膨張係数よりも大きなことから、ＳＭＡ層１４６に対応するＳＭＡ膜が常温のマルテンサイトの状態でベース層１４５に対応するシリコン平板の弾性力によって引き伸ばされた状態となる。(IVA)ＳＭＡ膜の一主面に対してフォトリソグラフィ技術によってレジストパターンが形成される。(VA)レジストパターンが形成されたＳＭＡ膜上に蒸着またはスパッタリング等によって導電材料の膜が形成される。(VIA)リフトオフ法によるレジストパターンの除去によってヒータ部１４１と電極部Ｐ１，Ｐ２とに相当する部分が同時に形成される。(VIIA)フォトリソグラフィ技術によるレジストパターンの形成とエッチングとによって、ＳＭＡ膜が所定形状に加工されることで、ＳＭＡ層１４６が形成される。(VIIIA)フォトリソグラフィ技術によるレジストパターンの形成とエッチングとによって、シリコン平板が貫通孔１４ｈおよび外縁形状を有する所定形状に加工されることで、ベース層１４５が形成される。
【０１１２】
そして、アクチュエータ部１４Ａは、ヒータ部１４１に対する通電に応じて加熱され、ＳＭＡ層１４６が変態温度を超えてオーストナイトに変態することで、ＳＭＡ層１４６が収縮する。このとき、図８で示されたアクチュエータ部１４と同様に、ベース層１４５がＳＭＡ層１４６とともに貫通孔１４ｈ側が上方に変位するように変形することで、透明弾性体１３が押圧されて、表面１３ｓが突出面を形成する。なお、ヒータ部１４１に対する通電が停止されて、ＳＭＡ層１４６の温度が変態温度を下回ると、ベース層１４５およびＳＭＡ層１４６は、元の平坦な形状に戻る。
【０１１３】
このような第１変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ａでは、アクチュエータ部１４Ａが透明弾性体１３と密着しているため、該アクチュエータ部１４Ａの熱が透明弾性体１３に対して効率良く伝達される。そして、ＳＭＡ層１４６の変態温度が使用環境温度範囲よりも高くなるようにＳＭＡの組成等が調整されることで、上記一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０と同様に、使用環境温度範囲における透明弾性体１３の変形が抑制される。
【０１１４】
また、アクチュエータ部１４Ａおよび透明弾性体１３の温度が、使用環境温度範囲の最も高温側の略一定の所定温度に保持されるか、または使用環境温度範囲を若干超え且つ変態温度以下の略一定の所定温度に保持されることで、光学レンズの光学性能が更に安定化される効果も得られる。
【０１１５】
なお、ＳＭＡについては、組成の調整によって、変態温度を容易に使用環境温度範囲よりも高温に設定可能である。このため、環境温度に拘わらず光学レンズの光学特性を安定化させる設計が容易であると言える。但し、バイメタルを用いた上記一実施形態に係るアクチュエータ部１４については、過加熱によって記憶形状が失われる不具合を考慮しなくとも良いといった面で設計の自由度が高い。
【０１１６】
＜(4-2)第２変形例＞
上記第１変形例に係るアクチュエータ部１４Ａでは、ヒータ部１４１への通電によって加熱を行ったが、第２変形例に係るアクチュエータ部１４Ｂでは、ヒータ部１４１が設けられず、ＳＭＡに対して直接電流が流されることで加熱が行われる。
【０１１７】
図１３は、第２変形例に係るアクチュエータ部１４Ｂの上面模式図であり、図１４は、第２変形例に係るアクチュエータ部１４Ｂの下面模式図である。
【０１１８】
なお、第２変形例では、第１変形例と比較して、アクチュエータ部１４Ａのアクチュエータ部１４Ｂへの置換に伴って、第１変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ａ、カメラモジュール５Ａ、第１の筐体２Ａ、および携帯電話機１Ａが、それぞれ可変焦点レンズ部１０Ｂ、カメラモジュール５Ｂ、第１の筐体２Ｂ、および携帯電話機１Ｂに変更される。
【０１１９】
図１３および図１４で示されるように、アクチュエータ部１４Ｂは、ベース層１４５ＢとＳＭＡ層１４６Ｂとが積層されて構成される。
【０１２０】
ベース層１４５Ｂは、上記第１変形例に係るベース層１４５と比較して、貫通電極Ｅ１Ｂ，Ｅ２Ｂが設けられる比較的小さな２つの貫通孔を更に有する。
【０１２１】
ＳＭＡ層１４６Ｂは、上記第１変形例に係るＳＭＡ層１４６と比較して、貫通電極Ｅ１Ｂが設けられる部分と貫通電極Ｅ２Ｂが設けられる部分との間に隙間を有する。具体的には、ＳＭＡ層１４６Ｂは、Ｃの字型に設けられている。
【０１２２】
そして、ＦＰＣ４０が、電極部Ｐ１Ｂ，Ｐ２Ｂに対してそれぞれ電気的に接続される。また、電極部Ｐ１Ｂが、貫通電極Ｅ１Ｂを介してＳＭＡ層１４６Ｂの一端に対して電気的に接続されるとともに、電極部Ｐ２Ｂが、貫通電極Ｅ２Ｂを介してＳＭＡ層１４６Ｂの他端に対して電気的に接続される。このため、電極部Ｐ１Ｂと電極部Ｐ２Ｂとの間に電圧が印加されることで、ＳＭＡ層１４６Ｂに電流が流れ、該ＳＭＡ層１４６Ｂは、自身のジュール熱の発生によって加熱される。
【０１２３】
ここで、貫通電極Ｅ１Ｂ，Ｅ２Ｂが設けられる貫通孔は、例えば、エッチングまたはプレスによって形成される。また、ＳＭＡ層１４６Ｂは、例えば、フォトリソグラフィ技術によるレジストパターンの形成、ＳＭＡのスパッタリング、およびリフトオフ法によるレジストパターンの除去からなる工程等によって形成される。貫通電極Ｅ１Ｂ，Ｅ２Ｂについては、例えば、フォトリソグラフィ技術によるレジストパターンの形成、導電材料の塗布、およびレジストパターンの除去からなる工程等によって形成される。
【０１２４】
第２変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｂでは、ＳＭＡ層１４６Ｂに対する通電に応じて該ＳＭＡ層１４６Ｂが加熱され、ＳＭＡ層１４６Ｂが変態温度を超えてオーストナイトに変態することで、ＳＭＡ層１４６Ｂが収縮する。このとき、ベース層１４５ＢがＳＭＡ層１４６Ｂとともに貫通孔１４ｈ側が上方に変位するように変形することで、透明弾性体１３が押圧されて、表面１３ｓが突出面を形成する。なお、ＳＭＡ層１４６Ｂに対する通電が停止されて、ＳＭＡ層１４６Ｂの温度が変態温度を下回ると、ベース層１４５ＢおよびＳＭＡ層１４６Ｂは、元の平坦な形状に戻る。
【０１２５】
上記構成を有する可変焦点レンズ部１０Ｂによっても、上記第１変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ａと同様な効果が得られる。
【０１２６】
＜(4-3)第３変形例＞
第３変形例に係るアクチュエータ部１４Ｃは、上記第２変形例に係るアクチュエータ部１４Ｂと比較して、ＳＭＡ層１４６Ｂが、配設パターンの異なるＳＭＡ層１４６Ｃに置換され、ベース層１４５Ｂが、貫通電極が形成される貫通孔の配置が異なるベース層１４５Ｃに置換され、貫通電極Ｅ１Ｂ，Ｅ２Ｂが、配置の異なる貫通電極Ｅ１Ｃ，Ｅ２Ｃに置換されるとともに、電極部Ｐ１Ｂ，Ｐ２Ｂが、形状の異なる電極部Ｐ１Ｃ，Ｐ２Ｃに置換されたものである。
【０１２７】
図１５は、第３変形例に係るアクチュエータ部１４Ｃの上面模式図であり、図１６は、第３変形例に係るアクチュエータ部１４Ｃの下面模式図である。
【０１２８】
なお、第３変形例では、第２変形例と比較して、アクチュエータ部１４Ｂのアクチュエータ部１４Ｃへの置換に伴って、第２変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｂ、カメラモジュール５Ｂ、第１の筐体２Ｂ、および携帯電話機１Ｂが、それぞれ可変焦点レンズ部１０Ｃ、カメラモジュール５Ｃ、第１の筐体２Ｃ、および携帯電話機１Ｃに変更される。
【０１２９】
図１５および図１６で示されるように、ＳＭＡ層１４６Ｃは、抵抗値を所定値に調整し易くするために、同心円状に一筆書きのパターンによって形成される。なお、ＦＰＣ４０が、電極部Ｐ１Ｃ，Ｐ２Ｃに対して電気的に接続され、電極部Ｐ１Ｃが、貫通電極Ｅ１Ｃを介して、ＳＭＡ層１４６Ｃの一端部に対して電気的に接続されるとともに、電極部Ｐ２Ｃが、貫通電極Ｅ２Ｃを介して、ＳＭＡ層１４６Ｃの他端部に対して電気的に接続される。
【０１３０】
第３変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｃでは、上記第２変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｂと同様な動作の実行が可能である。そして、該構成を有する可変焦点レンズ部１０Ｃによっても、上記第１および第２変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ａ，１０Ｂと同様な効果が得られる。
【０１３１】
＜(4-4)第４変形例＞
図１７は、第４変形例に係るアクチュエータ部１４Ｄの下面模式図である。
【０１３２】
図１７で示されるように、第４変形例に係るアクチュエータ部１４Ｄは、上記一実施形態に係るアクチュエータ部１４と比較して、絶縁層１４２、高熱膨張層１４３、および低熱膨張層１４４からなる３層の平板状の構造に、複数の貫通孔１４ｄｈが設けられたものとなっている。図１７では、複数の貫通孔１４ｄｈの追加に伴って、上記一実施形態に係る絶縁層１４２が、絶縁層１４２Ｄに置換されて示されている。
【０１３３】
なお、第４変形例では、上記一実施形態と比較して、アクチュエータ部１４のアクチュエータ部１４Ｄへの置換に伴って、一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０、カメラモジュール５、第１の筐体２、および携帯電話機１が、それぞれ可変焦点レンズ部１０Ｄ、カメラモジュール５Ｄ、第１の筐体２Ｄ、および携帯電話機１Ｄに変更される。
【０１３４】
上記構成が採用されることで、第４変形例に係るアクチュエータ部１４Ｄの熱容量が、上記一実施形態に係るアクチュエータ部１４の熱容量よりも低減される。これにより、アクチュエータ部１４Ｄを動作させる際の消費電力が低減される。
【０１３５】
＜(4-5)第５変形例＞
上記一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０では、アクチュエータ部１４の駆動に応じて、透明弾性体１３の一方の主面である表面１３ｓが変形可能であったが、これに限られない。例えば、透明弾性部の対向する２つの主面（すなわち、被写体からの光の入射面と出射面）の双方が変形可能であっても良い。
【０１３６】
図１８は、第５変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｅの断面模式図である。なお、図１８では、図５で示された断面に対応する可変焦点レンズ部１０Ｅの断面模式図が示されている。
【０１３７】
図１８で示されるように、第５変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｅは、上記一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０（図５）と比較して、ガラス板１１が取り除かれ、フレーム部１２が、透明弾性体１３Ｅの上面の外周部近傍を上方からも覆うフレーム部１２Ｅに置換されるとともに、透明弾性体１３が、対向する２つの主面が、それぞれ表面１３ｓと同様な透明膜によって覆われた透明弾性体１３Ｅに置換されたものである。
【０１３８】
なお、透明弾性体１３Ｅのうちの透明膜を除く部分（主要部）は、例えば、フレーム部１２Ｅと、該フレーム部１２Ｅの中空部分の一端を仮に塞ぐ治具とによって形成される一方向が開放される器に液体状の素材が注入されて、熱や紫外線等で硬化させることで形成可能である。
【０１３９】
また、第５変形例では、上記一実施形態と比較して、可変焦点レンズ部１０の可変焦点レンズ部１０Ｅへの置換に伴って、一実施形態に係るカメラモジュール５、第１の筐体２、および携帯電話機１が、それぞれカメラモジュール５Ｅ、第１の筐体２Ｅ、および携帯電話機１Ｅに変更される。
【０１４０】
第５変形例に係る可変焦点レンズ部１０Ｅでは、図１９で示されるように、アクチュエータ部１４の変形によって透明弾性体１３Ｅが押圧されると、該透明弾性体１３Ｅの対向する２つの主面、すなわち被写体からの光の入射面１３ｕｓと出射面１３ｂｓとがそれぞれ突出するように変形する。
【０１４１】
そして、該構成を有する可変焦点レンズ部１０Ｅによっても、上記一実施形態に係る可変焦点レンズ部１０と同様な効果が得られる。したがって、加熱に応じたアクチュエータ部による光学レンズの押圧によって、該光学レンズの対向する２つの表面のうちの少なくとも一方の表面が変形されれば良い。
【０１４２】
＜(4-6)その他の変形例＞
◎上記一実施形態では、アクチュエータ部１４のうちの透明弾性体１３を押圧する押圧部が環状であったが、これに限られない。例えば、複数個のいわゆる片持ち梁が放射状に設けられるとともに、該複数個の片持ち梁がその周囲から支持されるようなアクチュエータ部が採用されても良い。但し、アクチュエータ部から透明弾性体１３に対して、より均一に力と熱とを伝えるためには、透明弾性体１３を押圧する押圧部が、上記一実施形態のように環状であることが好ましい。
【０１４３】
◎また、上記一実施形態では、アクチュエータ部１４が透明弾性体１３に対して密着していたが、これに限られない。例えば、アクチュエータ部１４から透明弾性体１３に対して力と熱とが伝えられる程度に、アクチュエータ部１４と透明弾性体１３とが接触していれば良い。但し、熱効率および駆動力の伝達効率等の観点から言えば、アクチュエータ部１４と透明弾性体１３とが、上記一実施形態のように、密着していることが好ましい。
【０１４４】
◎また、上記一実施形態では、可変焦点レンズ部１０によってＡＦ機能が実現されたが、これに限られない。例えば、可変焦点レンズ部１０が、ズーム機能等といったその他の機能を実現するために適用されても良い。すなわち、本発明の技術的思想は、種々の用途に用いられる可変焦点レンズ一般に適用可能である。
【０１４５】
◎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】
【０１４６】
５，５Ａ〜５Ｅ カメラモジュール
１０，１０Ａ〜１０Ｅ 可変焦点レンズ部
１３，１３Ｅ 透明弾性体
１３ｂｓ 出射面
１３ｓ 表面
１３ｕｓ 入射面
１４，１４Ａ〜１４Ｄ アクチュエータ部
１４ｈ 貫通孔
３２ｉ 撮像素子
１４１ ヒータ部
１４２ 絶縁層
１４３ 高熱膨張層
１４４ 低熱膨張層
１４５，１４５Ｂ，１４５Ｃ ベース層
１４６，１４６Ｂ，１４６Ｃ ＳＭＡ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な弾性体を用いて構成され、且つ対向する２つの表面を有するレンズ部と、
加熱に応じた変形によって前記レンズ部を押圧することにより、前記２つの表面のうちの少なくとも一方の表面を変形させることで、前記レンズ部の屈折力を変化させるアクチュエータ部と、
を備えることを特徴とする光学デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光学デバイスであって、
前記アクチュエータ部が、
バイメタルおよび形状記憶合金のうちの少なくとも一方を用いて構成されることを特徴とする光学デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学デバイスであって、
前記アクチュエータ部が、
前記レンズ部に対して密着することを特徴とする光学デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の光学デバイスであって、
前記アクチュエータ部が、
前記レンズ部を押圧する環状の押圧部を有することを特徴とする光学デバイス。
【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光学デバイスであって、
前記透明な弾性体が、
加熱に応じて弾性率が低下する特性を有することを特徴とする光学デバイス。
【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光学デバイスであって、
前記アクチュエータ部および前記レンズ部が、
加熱によって、略一定温度に保持された基準状態に設定されることを特徴とする光学デバイス。
【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光学デバイスと、
前記レンズ部を通過した被写体からの光を受光する撮像素子と、
を備えることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項１】
透明な弾性体を用いて構成され、且つ対向する２つの表面を有するレンズ部と、
加熱に応じた変形によって前記レンズ部を押圧することにより、前記２つの表面のうちの少なくとも一方の表面を変形させることで、前記レンズ部の屈折力を変化させるアクチュエータ部と、
を備えることを特徴とする光学デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光学デバイスであって、
前記アクチュエータ部が、
バイメタルおよび形状記憶合金のうちの少なくとも一方を用いて構成されることを特徴とする光学デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学デバイスであって、
前記アクチュエータ部が、
前記レンズ部に対して密着することを特徴とする光学デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の光学デバイスであって、
前記アクチュエータ部が、
前記レンズ部を押圧する環状の押圧部を有することを特徴とする光学デバイス。
【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光学デバイスであって、
前記透明な弾性体が、
加熱に応じて弾性率が低下する特性を有することを特徴とする光学デバイス。
【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光学デバイスであって、
前記アクチュエータ部および前記レンズ部が、
加熱によって、略一定温度に保持された基準状態に設定されることを特徴とする光学デバイス。
【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光学デバイスと、
前記レンズ部を通過した被写体からの光を受光する撮像素子と、
を備えることを特徴とする撮像ユニット。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１１２７５７（Ｐ２０１１−１１２７５７Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６７２５９（Ｐ２００９−２６７２５９）
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【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２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【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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