JP2010066458A - アクチュエータ、および駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定部と、一端が該固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を備えるアクチュエータにおいて、該可動部が、一端が固定部に固設され、且つ上記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて上記一方向に膨張または収縮する駆動部層とを含む複数層が積層されて形成される。そして、該可動部が、上記一端とは反対側の他端近傍に断熱部材を有するようにしている。
【選択図】図5
Description
図1は、本発明の実施形態に係るカメラモジュール400を搭載した携帯電話機100の概略構成を例示する模式図である。なお、図1および図1以降の図では方位関係を明確化するために、XYZの相互に直交する3軸が適宜付されている。
図2は、カメラモジュール400の構成例を模式的に示す分解斜視図である。図2で示すように、カメラモジュール400は、撮像素子層10、撮像センサホルダ層20、赤外カットフィルタ層30、第1レンズ層40、第2レンズ層50、アクチュエータ層60、平行バネ下層70、第3レンズ層80、平行バネ上層90、および保護層CBの10層がこの順番で積層されて形成されている。そして、該10層に含まれる相互に隣接する各2層の間が、エポキシ樹脂などの樹脂によって接合されており、各層間に樹脂が介在している。また、各層10〜90,CBは、±Z方向の面において略同一の矩形状(ここでは、一辺が約5mmの正方形)の外形を有する。なお、後述するが、第3レンズ層80については、カメラモジュール400の製造途中で、連結部が図中の太破線で描かれた部分84a,84bで切断され、枠部F8とレンズ部81とが分離された状態となる(図4(b)参照)。
図3および図4は、撮像素子層10、撮像センサホルダ層20、赤外カットフィルタ層30、第1レンズ層40、第2レンズ層50、アクチュエータ層60、平行バネ下層70、第3レンズ層80、平行バネ上層90、および保護層CBの構成例をそれぞれ示す平面図である。
図3(a)で示すように、撮像素子層10は、例えば、COMSセンサまたはCCDセンサなどで形成される撮像素子部11、その周辺回路、および撮像素子部11を囲む外周部F1を備えるチップである。なお、ここでは図示を省略しているが、撮像素子層10の裏面(−Z側の面)には、撮像素子部11に対する信号の付与、および撮像素子部11からの信号の読み出しを行うための配線を接続するための各種端子が設けられる。更に、撮像素子部11の+Z側の面は、被写体からの光を受光する面(撮像面)として機能し、外周部F1が、撮像素子層10の+Z側に隣接する撮像センサホルダ層20に対して接合される。
図3(b)で示すように、撮像センサホルダ層20は、例えば、樹脂などの素材によって形成され、接合によって取り付けられる撮像素子層10を保持するチップである。具体的には、撮像センサホルダ層20の略中央には、断面が略正方形の開口21がZ方向に沿って設けられ、該開口21の断面は+Z側に行くに従って小さくなる。なお、図3(b)の破線で描かれた四角形は、−Z側の面における開口21の外縁を示す。更に、撮像センサホルダ層20の外周部の−Z側の面が隣接する撮像素子層10と接合され、該外周部の+Z側の面が隣接する赤外カットフィルタ層30と接合される。
図3(c)で示すように、赤外カットフィルタ層30は、透明基板上に屈折率の異なる透明薄膜が多層化されて構成された赤外線をカットするフィルタのチップである。具体的には、赤外カットフィルタ層30は、例えば、ガラスまたは透明樹脂で構成される基板の上面に屈折率の異なる多数の透明薄膜をスパッタリングなどで形成したもので、薄膜の厚みおよび屈折率の組合せにより、透過する光の波長帯が制御される。例えば、赤外カットフィルタ層30としては、600nm以上の波長帯の光を遮断するものが好ましい。更に、赤外カットフィルタ層30の外周部の−Z側の面が隣接する撮像センサホルダ層20と接合され、該外周部の+Z側の面が隣接する第1レンズ層40と接合される。
図3(d)で示すように、第1レンズ層40は、正のレンズパワーを有する光学レンズからなるレンズ部41と、該レンズ部41を囲み且つ該第1レンズ層40の外周部を構成する枠部F4とが同一の素材で一体成型されて形成されたチップである。そして、第1レンズ層40を構成する素材としては、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。なお、レンズ部41は、第1〜3レンズ層40,50,80による焦点が撮像素子部11に対応したものとなるように光を屈折させる光学レンズとなっている。更に、枠部F4の−Z側の面が隣接する赤外カットフィルタ層30と接合され、該枠部F4の+Z側の面が隣接する第2レンズ層50と接合される。
図3(e)で示すように、第2レンズ層50は、負のレンズパワーを有する光学レンズからなるレンズ部51と、該レンズ部51を囲み且つ該第2レンズ層50の外周部を構成する枠部F5とが同一の素材で一体成型されて形成されたチップである。そして、第2レンズ層50を構成する素材としては、第1レンズ層40と同様に、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。なお、レンズ部51は、レンズ部41と同様に、第1〜3レンズ層40,50,80による焦点が撮像素子部11に対応したものとなるように光を屈折させる光学レンズとなっている。更に、枠部F5の−Z側の面が隣接する第1レンズ層40(具体的には、枠部F4)と接合され、該枠部F5の+Z側の面が隣接するアクチュエータ層60と接合される。
図3(f)で示すように、アクチュエータ層60は、撮像素子層10の撮像面側に配置されるとともに、第3レンズ層80のレンズ部81を移動させる薄板状の第1および第2可動部61,62を備えるチップである。また、アクチュエータ層60は、外周部を構成する枠部F6を備え、該枠部F6の内側の中空部分に対して該枠部F6から2枚の板状の第1および第2可動部61,62が突設されている。ここでは、2枚の第1および第2可動部61,62は、一端がそれぞれ枠部F6に固設され、且つY方向に延設されており、枠部F6が2枚の第1および第2可動部61,62を囲むように形成されている。そして、枠部F6は、携帯電話機100の画像取得再生部200の筐体に対してカメラモジュール400が固定されている部分(本発明の「固定部」に相当する)を構成する。
図4(a)で示すように、平行バネ下層70は、りん青銅などの金属材料で構成され、枠部F7と、弾性部71とを有するチップであり、バネ機構を形成する層(弾性層)となっている。枠部F7は、平行バネ下層70の外周部を構成する。そして、枠部F7の−Z側の面が隣接するアクチュエータ層60(具体的には、枠部F6)と接合され、該枠部F7の+Z側の面が隣接する第3レンズ層80と接合される。弾性部71は、3つの略直線状に伸びる板状部材71a,71b,71cがコの字型に連結されて形成され、3つの板状部材71a,71b,71cのうちの両側の2本の板状部材71a,71cの各一端、すなわち弾性部71の両端が、枠部F7の2箇所に固設される。ここでは、弾性部71は、枠部F7の内側の中空部分に配置されるため、枠部F7が、弾性部71を囲むように形成される。
図4(b)で示すように、第3レンズ層80は、枠部F8と、レンズ部81と、レンズ保持部83とを有するチップである。この第3レンズ層80を構成する素材としては、第1および第2レンズ層40,50と同様に、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。
図4(c)で示すように、平行バネ上層90は、平行バネ下層70と同様な構成を有し、りん青銅などの金属材料で構成され、枠部F9と、弾性部91とを有するチップであり、バネ機構を形成する層(弾性層)となっている。枠部F9は、平行バネ上層90の外周部を構成する。そして、枠部F9の−Z側の面が隣接する第3レンズ層80(具体的には、枠部F8)と接合され、該枠部F9の+Z側の面が隣接する保護層CBと接合される。弾性部91は、弾性部71と同様に、3つの略直線状に伸びる板状部材91a,91b,91cがコの字型に連結されて形成され、3つの板状部材91a,91b,91cのうちの両側の2本の板状部材91a,91cの各一端、すなわち弾性部91の両端が、枠部F9の2箇所に固設される。ここでは、弾性部91は、枠部F9の内側の中空部分に配置されるため、枠部F9が、弾性部91を囲むように形成されている。枠部F9のより具体的な構成については、上述した枠部F7と同様となるため、ここでは、説明を省略する。
図4(d)で示すように、保護層CBは、盤面が略正方形の板状の透明部材であり、例えば、樹脂やガラスなどによって構成される。そして、保護層CBの外周部の−Z側の面が隣接する平行バネ上層90(具体的には、枠部F9)と接合される。保護層CBの外周部は、例えば、外周に沿って凸形状を持つ構造にして、凸形状の上端面で平行バネ上層90と接合するようにしても良い。
図5は、図3(f)の切断面線V−Vから見た断面模式図である。図5で示すように、アクチュエータ層60は、−Z側から+Z側に向けて、支持基板層601、加熱部層602、駆動部層603、および、断熱部材層604がこの順番で積層されて構成される。
図11は、アクチュエータ層60に電圧を印加するための電気回路を例示する図である。図11で示すように、第1導電部623aには配線Caの一端が電気的に接続され、該配線Caの他端が電源Psの負極に対して電気的に接続される。そして、配線Cbの一端が電源Psの正極に対して電気的に接続され、該配線Cbの他端がスイッチSwの第1端子Taに対して電気的に接続される。また、第3導電部623cには配線Ccの一端が電気的に接続され、該配線Ccの他端がスイッチSwの第2端子Tbに対して電気的に接続される。
図13および図14は、カメラモジュール400の構造を例示する図である。具体的には、図13は、カメラモジュール400を保護層CB側(上方)から見た平面図であり、図14は、図13の切断面線XIV−XIVから見た断面模式図である。なお、図13および図14では、アクチュエータ層60の第1,3導電部623a,623cに対して外部から電気的に接続される配線Ca〜Cc、スイッチSw、および電源Psについては図示が省略されている。
図15および図16は、第3レンズ層80に含まれるレンズ部81の駆動態様を説明するための図である。図15および図16では、レンズ部81と弾性部71,91の状態を側方から見た模式図が示されている。なお、実際にはレンズ保持部83を弾性部71,91が挟持しているが、図15および図16では、説明の簡略化のために、弾性部71,91がレンズ部81を点Pu,Pdで保持しているように示されている。また、図15では、弾性部71,91が変形していない状態(初期状態)が示され、図16では、弾性部71,91が変形している状態(変形状態)が示されている。さらに、図15および図16では、アクチュエータ層60の変位状態についても併せて模式的に示されている。
図17は、カメラモジュール400の製造工程の手順を例示するフローチャートである。図17で示すように、(工程A)複数のシートの準備(ステップS1)、(工程B)複数のシートの接合(ステップS2)、(工程C)ダイシング(ステップS3)、(工程D)光軸の偏芯の検査(ステップS4)、および(工程E)撮像素子層の結合(ステップS5)が順次に行われることで、カメラモジュール400が製造される。以下、各工程について簡単に説明する。
図18および図19は、準備する9枚のシートU2〜U9,UCBの構成例を示す平面図である。ここでは、各シートU2〜U9,UCBが、円盤状である例を示して説明する。
図20は、複数のシートU2〜U9,UCBを順次に積層させて接合する工程を模式的に示す図である。
9つのシートU2〜U9,UCBが積層されて形成された積層部材が、ダイシング装置によってチップ毎に切り離されて、9つの層20〜90,CBが積層された光学系のユニット(光学ユニット)が多数生成される。
上記ダイシングによって生成された多数の光学ユニットについて、レンズ偏芯測定機によって、3つのレンズ部41,51,81の光軸のズレ量(すなわち偏芯)が所定の許容値域範囲(例えば、5μm以内)に入っているのか否か検査される。一般に、カメラモジュール400を構成する部品のうち、最も高価となるのは撮像素子層10である。そして、光軸の偏芯が所定の許容値域範囲から外れたカメラモジュール400は、不良品として扱われる。このため、光学ユニットの段階で不良品と良品とが選別され、良品に対してのみ撮像素子層10を取り付けることで、カメラモジュール400の製造コストならびに資源の無駄使いの低減が図られる。
光軸の偏芯の検査によって良品であると判別された各光学ユニットの下面(具体的には、撮像センサホルダ層20の裏面)に対して、撮像素子層10のチップが、いわゆるエポキシ樹脂系の接着剤、または紫外線硬化接着剤を用いた接合によって取り付けられて、カメラモジュール400が完成される。このとき、各カメラモジュール400のアクチュエータ層60の第1および第3導電部623a,623cに対して、配線Ca〜Cb、スイッチSw、および電源Psが外部から電気的に接続される。
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。
11 撮像素子部
11a 撮像素子
20 撮像センサホルダ層
30 赤外カットフィルタ層
40 第1レンズ層
41,51,81 レンズ部
50 第2レンズ層
60 アクチュエータ層
61 第1可動部
62 第2可動部
70 平行バネ下層
80 第3レンズ層
90 平行バネ上層
100,100A 携帯電話機
400,400A カメラモジュール
601,601A 支持基板層
602,602A 加熱部層
603,603A 駆動部層
604,604A 断熱部材層
611 第1突設部
612 第2突設部
621 第1加熱ヒータ部
622 第2加熱ヒータ部
631,631A 第1駆動部
632,632A 第2駆動部
641 第1断熱部材
642 第2断熱部材
650,660 アクチュエータ
700 光ピックアップ装置
800,900 デジタルカメラ
CB 保護層
F6,F61 枠部
Lz 光学レンズ
Claims (10)
- 固定部と、
一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、
を備え、
前記可動部が、
一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層とを含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍に断熱部材を有することを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1に記載のアクチュエータであって、
前記複数層が、
前記駆動部層を加熱する加熱部層を含むことを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1または請求項2に記載のアクチュエータであって、
前記支持層が、
シリコンを用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1または請求項2に記載のアクチュエータであって、
前記支持層が、
金属材料を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1から請求項4の何れかに記載のアクチュエータであって、
前記駆動部層が、
前記支持層を構成する素材とは熱膨張率が異なる金属材料を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項5に記載のアクチュエータであって、
前記駆動部層が、
形状記憶合金を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1から請求項6の何れかに記載のアクチュエータであって、
前記断熱部材が、
発泡材料を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1から請求項6の何れかに記載のアクチュエータであって、
前記断熱部材が、
内部に空気層を含む多層膜を用いて構成されることを特徴とするアクチュエータ。 - 請求項1から請求項8の何れかに記載のアクチュエータと、
前記断熱部材において前記可動部と当接する被駆動体と、
を備え、
前記可動部の前記他端の変位によって前記被駆動体を移動させることを特徴とする駆動装置。 - アクチュエータと、
被駆動体と、
を備え、
前記アクチュエータが、
固定部と、一端が前記固定部に固設され、且つ一方向に延設される板状の可動部と、を有し、
前記可動部が、
一端が前記固定部に固設され、且つ前記一方向に延設される板状の支持層と、加熱に応じて前記一方向に膨張または収縮する駆動部層と、を含む複数層が積層されて形成されるとともに、前記一端とは反対側の他端近傍において断熱部材を介して前記被駆動体に当接することを特徴とする駆動装置。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120605 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121120 |