JP5500179B2 - 光学ユニット、および撮像ユニット - Google Patents

Description

本発明は、光学部材、ならびに該光学部材を搭載する光学ユニットおよび撮像ユニットに関する。

従来より、携帯電話機に内蔵される小型のカメラモジュール（例えば、ＭＣＵ：マイクロカメラユニット）が知られている。該ＭＣＵに対しては、オートフォーカス（ＡＦ）、ズーム、手振れ補正等を含む各種機能の搭載と、小型化および薄型化の実現といった相反する要求がある。また、いわゆる光ピックアップ用の光学系を移動させる装置に対しても、移動の補正機能の搭載と、小型化および薄型化の実現といった相反する要求がある。

従って、微小な部材を精度良く組み立てる技術が求められ、例えば、光ピックアップ用の光学系の周囲に配されるフレーム状の固定部と、光学系を支持する弾性部材とが、一体的に成型される技術が提案されている（例えば、特許文献１〜４）。該技術により、部品点数の削減と、組み立ておよび接着の工程の削減と、組み立て精度の向上とが図られる。

特許第４０７６７０３号公報 特開２００６−１２３４２号公報 特開２００４−３１９０００号公報 特開２００２−１５０５８３号公報

しかしながら、上記特許文献１〜４の技術では、光学系等の移動対象物が微小になれば、該移動対象物と弾性部材との接合部分も微小になるため、移動対象物を弾性部材に対して精度良く取り付けることが難しくなる。また、移動対象物の可動時には、弾性部材が弾性変形されつつ移動対象物と弾性部材との接合部分に大きな負荷が掛かるため、接合部分が微小になれば、必要な取り付け強度の確保も困難となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光学系が弾性部材によって支持される壊れ難い構成を容易かつ精度良く作製可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の態様に係る光学ユニットは、弾性部材と、光学レンズ部と、を有し、前記弾性部材の一部が前記光学レンズ部に埋め込まれていることで、前記弾性部材が前記光学レンズ部に固定されている光学部材と、前記弾性部材のうちの前記一部とは異なる他の一部が固定されている基準部と、を備えており、前記弾性部材と前記光学レンズ部とが一体成形によって相互に固定されており、前記弾性部材が、板状のバネ部材を含んでおり、前記基準部が、前記光学レンズ部の光軸に沿って貫通する中空部分をそれぞれ有し且つ前記光軸に沿った方向に積層されている第１枠層および第２枠層を有しており、前記第１枠層および前記第２枠層が形成する前記光軸に沿って貫通する中空部分の空間に前記光学レンズ部が配置されることで、前記第１枠層および前記第２枠層によって、前記光学レンズ部が前記光軸の側方から囲まれ、前記第１枠層および前記第２枠層が、前記弾性部材の前記他の一部を挟持している状態で相互に接合されており、前記光学レンズ部が、前記空間において、前記弾性部材を弾性変形させつつ、前記基準部に対して前記光軸に沿った方向に相対的に移動する。

第２の態様に係る光学ユニットは、第１の態様に係る光学ユニットであって、前記一部が前記光学レンズ部を形成するための樹脂に埋没した状態で、該樹脂の圧縮成形が行われることによって、前記一部が前記光学レンズ部に対して固定される。

第３の態様に係る光学ユニットは、第１または第２の態様に係る光学ユニットであって、前記弾性部材が、前記光学レンズ部に埋め込まれ且つ該光学レンズ部の光軸が通る貫通孔を有し、前記貫通孔が、光学的な絞りとしての役割を果たす。

第４の態様に係る光学ユニットは、第３の態様に係る光学ユニットであって、前記弾性部材のうちの前記貫通孔を形成している内縁近傍の部分が、前記光学レンズ部の光の入射面とコバとの間に配置されている。

第５の態様に係る撮像ユニットは、第１から第４の何れか１つの態様に係る光学ユニットと、被写体からの光を、前記光学レンズ部を介して受光する撮像素子と、を備え、前記光学レンズ部が、前記基準部に対して相対的に移動することで、前記光学レンズ部と前記撮像素子との離隔距離が変更される。

第６の態様に係る撮像ユニットは、第５の態様に係る撮像ユニットであって、携帯電話機に搭載される小型の撮像ユニットを含んでいる。

第１から第４の何れの態様に係る光学ユニットによっても、弾性部材に対して光学レンズ部を取り付ける工程が不要となるため、光学系が弾性部材によって支持される壊れ難い構成を容易かつ精度良く作製することが可能となる。また、基準部に対して光学系が相対的に移動する壊れ難い構成を、容易かつ精度良く作製することができる。

第３および第４の何れの態様に係る光学ユニットによっても、大型化を招くことなく、光学部材の高機能化が図られる。また、例えば、他の部材との組合せの自由度が向上するとともに、他の部材との組合せによって作製される装置を構成する部品点数が削減される。

第４の態様に係る光学ユニットによれば、コバにおける不要な光の反射が抑制される。また、例えば、コバにおける不要な光の反射を抑制するための別途の処理の省略が可能となるため、光学部材を容易に作製することができる。

第５および第６の何れの態様に係る撮像ユニットによっても、撮像素子と光学系との離隔距離が変更可能な壊れ難い構成を、容易かつ精度良く作製することができる。

図１は、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は、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は、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は、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模式図である。 図５は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の構成を示す模式図である。 図６は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の構成を示す模式図である。 図７は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の構成を示す模式図である。 図８は、一実施形態に係る第１バネ板部の構成を示す模式図である。 図９は、一実施形態に係る第１バネ板部の構成を示す模式図である。 図１０は、一実施形態に係る第２レンズ構成部の構成を示す模式図である。 図１１は、一実施形態に係る第２レンズ構成部の構成を示す模式図である。 図１２は、一実施形態に係る第２バネ板部の構成を示す模式図である。 図１３は、一実施形態に係る第２バネ板部の構成を示す模式図である。 図１４は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の作製方法を例示する図である。 図１５は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の作製方法を例示する図である。 図１６は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の作製方法を例示する図である。 図１７は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の作製方法を例示する図である。 図１８は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の作製方法を例示する図である。 図１９は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の作製方法を例示する図である。 図２０は、一実施形態に係るバネ付きレンズ部材の作製方法を例示する図である。 図２１は、一実施形態に係る第１枠層の外観構成を示す模式図である。 図２２は、一実施形態に係る第１枠層の外観構成を示す模式図である。 図２３は、一実施形態に係る第１枠層の外観構成を示す模式図である。 図２４は、一実施形態に係る第２枠層の外観構成を示す模式図である。 図２５は、一実施形態に係る第２枠層の外観構成を示す模式図である。 図２６は、一実施形態に係る第２枠層の外観構成を示す模式図である。 図２７は、一実施形態に係るアクチュエータ層の外観構成を示す模式図である。 図２８は、一実施形態に係るアクチュエータ層を側方から見た外観模式図である。 図２９は、一実施形態に係るアクチュエータ層の構成を示す断面模式図である。 図３０は、一実施形態に係るアクチュエータ層の外観構成を示す模式図である。 図３１は、一実施形態に係るアクチュエータ層の動作を説明するための図である。 図３２は、一実施形態に係るレンズ位置調整層の外観構成を示す模式図である。 図３３は、一実施形態に係るレンズ位置調整層の構造を示す断面模式図である。 図３４は、一変形例に係るバネ付きレンズ部材の外観構成を示す模式図である。 図３５は、一変形例に係るバネ付きレンズ部材の構造を示す断面模式図である。

以下、一実施形態を図面に基づいて説明する。

＜(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。

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。

また、第１の筐体２には、電流供給ドライバ６と電気抵抗検出部７とコントラスト検出部８とが搭載される。電流供給ドライバ６は、カメラモジュール５のヒータ層１４５（図３０等参照）への電流の供給を制御する。電気抵抗検出部７は、ヒータ層１４５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１７１（図３等参照）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から入力される信号に応じて、アクチュエータ層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、アクチュエータ層１４における変形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、いわゆるコントラスト方式のＡＦ制御が行われる。

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。

＜(2)カメラモジュールの構成＞
＜(2-1)カメラモジュールの基本構成＞
図３は、カメラモジュール５の概略的な構成を示す断面模式図であり、図４は、カメラモジュール５を側方から見た模式図である。

図３で示されるように、カメラモジュール５は、小型の撮像ユニットであり、光学ユニット５ｋと撮像部５ｐとを有する。

撮像部５ｐは、例えば、ＣＣＤセンサ等の撮像素子１７１を有する撮像素子層１７と、カバーガラス層１６とが＋Ｚ方向にこの順序で積層された構成を有する。

光学ユニット５ｋは、蓋層１１、第１枠層１２、第２枠層１３、アクチュエータ層１４、およびレンズ位置調整層１５が、−Ｚ方向にこの順序で積層されて構成される基準部と、光学部材としてのバネ付きレンズ部材２０とを有する。該基準部は、第１の筐体２に対して固定される固定部としての役割を果たす。

バネ付きレンズ部材２０は、弾性部材としての第１および第２バネ板部２２，２４と、第１〜３レンズ構成部２１，２３，２５によって構成される光学レンズ部２０Ｌｚとを有する。該バネ付きレンズ部材２０では、第１および第２バネ板部２２，２４の一部が、光学レンズ部２０Ｌｚに対して固定されるとともに、第１および第２バネ板部２２，２４のうちの他の一部が固定部に対して固定される。

具体的には、第１バネ板部２２の第１〜４腕部２２１〜２２４（図５等参照）の各一端部と第２バネ板部２４の第５〜８腕部２４５〜２４８（図５等参照）の各一端部とが、第１枠層１２と第２枠層１３との間で挟持される。つまり、光学レンズ部２０Ｌｚが、固定部に各一端部が固定された第１〜８腕部２２１〜２２４，２４５〜２４８を有する第１および第２バネ板部２２，２４によって支持される。

そして、第３レンズ構成部２５に設けられる突起部２５１，２５２が、アクチュエータ層１４によって押し上げられることで、第１〜８腕部２２１〜２２４，２４５〜２４８が弾性変形を生じつつ、固定部に対して光学レンズ部２０Ｌｚが光軸５ａｘ（ここでは、Ｚ軸）に沿って相対的に移動する。

ここで、第１および第２バネ板部２２，２４は、光学レンズ部２０Ｌｚが＋Ｚ方向に移動する際に、弾性変形しつつ、光学レンズ部２０Ｌｚの移動方向（＋Ｚ方向）とは反対方向の力を、該光学レンズ部２０Ｌｚに対して付与する。一方、光学レンズ部２０Ｌｚが−Ｚ方向に移動する際には、第１および第２バネ板部２２，２４が光学レンズ部２０Ｌｚに対して付与する力の方向は、光学レンズ部２０Ｌｚの移動方向（−Ｚ方向）と一致する。

このように、光学ユニット５ｋは、光学レンズ部２０Ｌｚを光軸方向（＋Ｚ方向）に変位させることが可能な移動機構として機能する。

なお、光学ユニット５ｋでは、第１バネ板部２２と第２バネ板部２４とは、Ｚ方向に離隔されており、光学レンズ部２０Ｌｚの移動時には、該第１および第２バネ板部２２，２４によって、光学レンズ部２０Ｌｚの姿勢および光軸が略一定に保持される。

また、光学ユニット５ｋでは、光学レンズ部２０Ｌｚ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）において、第１および第２バネ板部２２，２４の弾性力によって光学レンズ部２０Ｌｚが、レンズ位置調整層１５の突起部１５２の上端面に対して押し付けられる。このため、該光学レンズ部２０Ｌｚがレンズ位置調整層１５によっても支持される。その結果、カメラモジュール５に対して強い衝撃が付与されても、光学レンズ部２０Ｌｚの姿勢が保持される。

なお、非駆動状態では、光学レンズ部２０ＬｚがＺ軸に沿って変位可能な範囲（変位可能範囲）の最も−Ｚ側の基準位置に配置されて静止する。該基準位置は、例えば、撮像素子１７１の＋Ｚ側の面上において多数の画素回路が配列されている領域（画素配列領域）に光学レンズ部２０Ｌｚの焦点が配置されるような位置に設定される。

また、図４で示されるように、カメラモジュール５は、Ｚ軸に平行な４つの側面を有し、該４つの側面のうちの−Ｙ側の１つの側面に、薄型の導電部材である側面配線５ｓが設けられる。該側面配線５ｓは、撮像素子層１７を介して、アクチュエータ層１４（具体的には、ヒータ層１４５）と、電流供給ドライバ６および電気抵抗検出部７とを電気的に接続する。

＜(2-2)バネ付きレンズ部材＞
ここで、バネ付きレンズ部材２０の構成および作製方法について順次に説明する。

＜(2-2-1)バネ付きレンズ部材の構成＞
図５は、バネ付きレンズ部材２０の外観を＋Ｚ側から見た模式図である。また、図６は、バネ付きレンズ部材２０の外観を−Ｚ側から見た模式図である。更に、図７は、バネ付きレンズ部材２０の外観を側方（＋Ｘ側）から見た模式図である。

図５〜図７で示されるように、バネ付きレンズ部材２０は、第１〜３レンズ構成部２１，２３，２５によって構成される透明の光学レンズ部２０Ｌｚと、弾性部材としての第１および第２バネ板部２２，２４とを備える。

具体的には、＋Ｚ側から−Ｚ側に向けて、第１レンズ構成部２１、第１バネ板部２２、第２レンズ構成部２３、第２バネ板部２４、および第３レンズ構成部２５が、この順番に配置されて一体的に構成される。

第１レンズ構成部２１は、光学レンズ部２０Ｌｚの最も＋Ｚ側の部分を構成し、外周および外周近傍を形成する平板状の部分（平坦部）２１ｏと、被写体からの光が入射され且つ＋Ｚ側に突出される曲面（入射面）を形成する部分（凸部）２１ｇとを有する。

第１バネ板部２２は、図８および図９で示されるように、板状のバネとしての役割を果たす部材（バネ部材）である。

該第１バネ板部２２は、略中央に円形の貫通孔２２ｈが形成されるとともに第１〜４角部を有する矩形且つ環状の中央リング部２２０と、第１角部から＋Ｙ方向に延設される第１腕部２２１と、第２角部から＋Ｙ方向に延設される第２腕部２２２と、第３角部から−Ｙ方向に延設される第３腕部２２３と、第４角部に−Ｙ方向に延設される第４腕部２２４とを備える。なお、貫通孔２２ｈの略中央を光軸５ａｘが通る。

第２レンズ構成部２３は、図１０および図１１で示されるように、円柱状の透明の部分であり、板状のガラスからの切り出し、または樹脂の成形によって製作される。

第２バネ板部２４は、図１２および図１３で示されるように、第１バネ板部２２と同様に、板状のバネとしての役割を果たす部材（バネ部材）である。

該第２バネ板部２４は、略中央に円形の貫通孔２４ｈが形成されるとともに第５〜８角部を有する矩形且つ環状の中央リング部２４０と、第５角部から−Ｘ方向に延設される第５腕部２４５と、第６角部から＋Ｘ方向に延設される第６腕部２４６と、第７角部から＋Ｘ方向に延設される第７腕部２４７と、第８角部から−Ｘ方向に延設される第８腕部２４８とを備える。なお、貫通孔２４ｈの略中央を光軸５ａｘが通る。

該第１および第２バネ板部２２，２４は、例えば、りん青銅またはステンレス等の板に対するプレス加工やエッチング等が施されることで製作される。

また、図８、図９、図１２、および図１３では、第１〜８腕部２２１〜２２４，２４５〜２４８が、外縁が矩形の平板であったが、これに限られず、例えば、蛇行するように延設される平板であっても良い。このような構成により、第１〜８腕部２２１〜２２４，２４５〜２４８の変形の自由度が高まり、光学レンズ部２０Ｌｚの変位可能範囲が拡がる。

第３レンズ構成部２５は、光学レンズ部２０Ｌｚの−Ｚ側に配置され、外周および外周近傍を形成する平板状の部分（平坦部）２５ｏと、被写体からの光が出射され且つ−Ｚ側に突出される曲面（出射面）を形成する部分（凸部）２５ｇと、平坦部２５ｏの−Ｚ側の面に設けられる２本の突起部２５１，２５２とを有する。

なお、第１〜３レンズ構成部２５は、後述するリフロー方式の半田づけに適用可能な耐熱性に優れた透明の樹脂（高耐熱透明樹脂）等によって構成されることが好ましい。

＜(2-2-2)バネ付きレンズ部材の作製方法＞
図１４〜図２０は、バネ付きレンズ部材２０の作製方法を説明するための図である。以下の工程(Ｉ)〜(VI)が順次に行われることで、バネ付きレンズ部材２０が完成される。

(Ｉ)図１４および図１５で示されるように、第２レンズ構成部２３の一主面上に第１バネ板部２２が載置される。このとき、第２レンズ構成部２３の一主面によって、貫通孔２２ｈが一方から塞がれる。

(II)図１６で示されるように、第２レンズ構成部２３の一主面のうち、貫通孔２２ｈを介して露出している部分に、樹脂２１Ｌが滴下される。なお、該樹脂２１Ｌとしては、熱に応じて硬化する樹脂（熱硬化樹脂）または紫外線に応じて硬化する樹脂（ＵＶ硬化樹脂）等が挙げられる。

(III)図１７で示されるように、工程(II)で滴下された樹脂２１Ｌが、金型２１０によって押下される。このとき、第１バネ板部２２の中央リング部２２０の内縁部および内縁部近傍の部分が、第１レンズ構成部２１を形成するための樹脂に埋没した状態で、該樹脂の圧縮成形が行われる。そして、ここでは、熱の付与または紫外線の照射によって樹脂の硬化が促進され、凸部２１ｇおよび平坦部２１ｏが形成される。

(IV)図１８で示されるように、第２レンズ構成部２３の他主面上に第２バネ板部２４が載置される。このとき、第２レンズ構成部２３の他主面によって、貫通孔２４ｈが他方から塞がれる。

(Ｖ)図１９で示されるように、第２レンズ構成部２３の他主面のうち、貫通孔２４ｈを介して露出している部分に、樹脂２５Ｌが滴下される。該樹脂２５Ｌとしては、例えば、第１レンズ構成部２１を構成する樹脂と同様なものが採用される。

(VI)図２０で示されるように、工程(Ｖ)で滴下された樹脂２５Ｌが、金型２５０によって押下される。このとき、第２バネ板部２４の中央リング部２４０の内縁部および内縁部近傍の部分が、第３レンズ構成部２５を形成するための樹脂に埋没した状態で、該樹脂の圧縮成形が行われる。そして、ここでは、熱の付与または紫外線の照射によって樹脂の硬化が促進され、凸部２５ｇ、平坦部２５ｏ、および突起部２５１，２５２が形成される。

上記工程(Ｉ)〜(VI)によって、第１〜３レンズ構成部２１，２３，２５によって構成される光学レンズ部２０Ｌｚに、第１バネ板部２２の一部および第２バネ板部２４の一部がそれぞれ埋め込まれて固定される。換言すれば、第１および第２バネ板部２２，２４と光学レンズ部２０Ｌｚとがいわゆる一体成形によって相互に固定される。その結果、光学レンズ部２０Ｌｚと第１および第２バネ板部２２，２４とが一体的に構成されるバネ付きレンズ部材２０が完成される。

＜(2-3)カメラモジュールの各機能層＞
以下、カメラモジュール５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。

＜(2-3-1)蓋層＞
蓋層１１は、ＸＹ断面の外縁が略正方形であるとともに、ＸＹ平面に略平行な盤面を有する板状の部材である。該蓋層１１は、ガラス板等の透明な素材によって構成される。

＜(2-3-2)第１枠層＞
図２１は、第１枠層１２を＋Ｚ側から見た模式図であり、図２２は、該第１枠層１２を＋Ｘ側から見た模式図であり、図２３は、該第１枠層１２を−Ｙ側から見た模式図である。なお、図２１〜図２３の何れの図も、第１枠層１２に着目して示されている。

図２１〜図２３で示されるように、第１枠層１２は、ＸＹ断面の外縁および内縁がそれぞれ略矩形である環状の部材であり、Ｚ軸に沿って貫通する中空部分１２ｈを形成する。

また、第１枠層１２の＋Ｚ側の端面は略平坦である。その一方で、第１枠層１２の−Ｚ側の端面は、段差を有する。具体的には、該第１枠層１２の４つの側面をそれぞれ構成する第１〜４板状部１２１〜１２４のうちの−Ｘ側および＋Ｘ側の第１，３板状部１２１，１２３の方が、＋Ｙ側および−Ｙ側の第２，４板状部１２２，１２４よりも−Ｚ方向への延設距離が長い。

そして、第１板状部１２１の−Ｚ側の端面に、第５腕部２４５が固定される浅い溝部１２４５と、第８腕部２４８が固定される浅い溝部１２４８とが設けられる。第２板状部１２２の−Ｚ側の端面に、第１腕部２２１が固定される浅い溝部１２２１と、第２腕部２２２が固定される浅い溝部１２２２とが設けられる。

また、第３板状部１２３の−Ｚ側の端面には、第６腕部２４６が固定される浅い溝部１２４６と、第７腕部２４７が固定される浅い溝部１２４７とが設けられる。第４板状部１２４の−Ｚ側の端面には、第３腕部２２３が固定される浅い溝部１２２３と、第４腕部２２４が固定される浅い溝部１２２４とが設けられる。

第１枠層１２を構成する素材としては、樹脂やガラス等が挙げられ、該第１枠層１２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１枠層１２の＋Ｚ側の端面（一主面）は、隣接する蓋層１１の外周部近傍に対して接着剤等によって接合される。また、第１枠層１２の−Ｚ側の端面（他主面）は、第１および第２バネ板部２２，２４の第１〜８腕部２２１〜２２４，２４５〜２４８が、第１枠層１２と第２枠層１３とによって挟持されるように、第２枠層１３の＋Ｚ側の端面（一主面）に対して接着剤等によって接合される。

＜(2-3-3)第２枠層＞
図２４は、第２枠層１３を＋Ｚ側から見た模式図であり、図２５は、該第２枠層１３を＋Ｘ側から見た模式図であり、図２６は、該第２枠層１３を−Ｙ側から見た模式図である。なお、図２４〜図２６の何れの図も、第２枠層１３に着目して示されている。

図２４〜図２６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である環状の部材であり、Ｚ軸に沿って貫通する中空部分１３ｈを形成する。

また、第２枠層１３の−Ｚ側の端面は略平坦である。その一方で、第２枠層１３の＋Ｚ側の端面は、段差を有する。具体的には、該第２枠層１３の４つの側面をそれぞれ構成する第１〜４板状部１３１〜１３４のうちの−Ｘ側および＋Ｘ側の第１，３板状部１３１，１３３の方が、＋Ｙ側および−Ｙ側の第２，４板状部１３２，１３４よりも＋Ｚ方向への延設距離が短い。

第２枠層１３は、例えば、第１枠層１２と同様な素材および方法によって製作される。

そして、第２枠層１３の＋Ｚ側の端面（一主面）は、第１および第２バネ板部２２，２４の第１〜８腕部２２１〜２２４，２４５〜２４８が、第１枠層１２と第２枠層１３とによって挟持されるように、隣接する第１枠層１２の−Ｚ側の端面（他主面）に対して接着剤等によって接合される。また、第２枠層１３の−Ｚ側の端面（他主面）は、隣接するアクチュエータ層１４（具体的には、図２７の枠体１４ｆ）の＋Ｚ側の一主面に対して接着剤等によって接合される。

なお、第１および第２枠層１２，１３が形成する中空部分１２ｈ，１３ｈに光学レンズ部２０Ｌｚが配置され、該光学レンズ部２０Ｌｚが、第１および第２枠層１２，１３によって側方から囲まれる。そして、該中空部分１２ｈ，１３ｈの空間が、光学レンズ部２０ＬｚがＺ軸に沿った方向に変位可能な空間となる。

＜(2-3-4)アクチュエータ層＞
図２７は、アクチュエータ層１４を＋Ｚ側から見た該アクチュエータ層１４の構成を示す模式図である。図２８は、アクチュエータ層１４を＋Ｘ側から見た該アクチュエータ層１４の構成を示す模式図である。

図２７および図２８で示されるように、アクチュエータ層１４は、外周部を構成する枠体１４ｆと、該枠体１４ｆの内側の中空部分に対して枠体１４ｆから突設される２枚の板状の可動部１４ａ，１４ｂとを備える。つまり、各可動部１４ａ，１４ｂは、基準部を構成する枠体１４ｆに対して一端が固定された片持ち梁の構成を有する。そして、枠体１４ｆの一主面は、隣接する第２枠層１３の他主面に対して接合され、枠体１４ｆの他主面は、隣接するレンズ位置調整層１５の枠体１５１（図３２）に対して接合される。

図２９は、アクチュエータ層１４の切断面XXIX−XXIXにて矢印方向に見たアクチュエータ層１４の断面を模式的に示す図である。図３０は、アクチュエータ層１４を−Ｚ側から見た該アクチュエータ層１４の構成を示す模式図である。

図２９で示されるように、アクチュエータ層１４は、低熱膨張層１４１、熱伝導層１４２、高熱膨張層１４３、絶縁層１４４、およびヒータ層１４５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。つまり、アクチュエータ層１４は、温度変化に対する変形の度合いが相互に異なる低熱膨張層１４１と高熱膨張層１４３とを含む複数層が積層された所謂バイメタル（Bi-metallic strip）としての板状の構成を有する。

低熱膨張層１４１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１４１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。但し、該素材の熱伝導率は、比較的低く、約８．８Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1である。

熱伝導層１４２は、低熱膨張層１４１および高熱膨張層１４３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。該熱伝導層１４２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等が挙げられる。

高熱膨張層１４３は、低熱膨張層１４１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。但し、該素材の熱伝導率は比較的低く、約８．８Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1である。

絶縁層１４４は、シリカ（二酸化珪素）等の絶縁体によって構成される。

ヒータ層１４５は、絶縁層１４４の他主面上にパターンニングされ、例えば、金等の金属によって構成される。詳細には、図３０で示されるように、ヒータ層１４５は、電極部１４５Ｅａ，１４５Ｅｂ、ヒータ部１４５ａ，１４５ｂ、および配線部１４５１〜１４５３を有する。

電極部１４５Ｅａ，１４５Ｅｂは、枠体１４ｆの隣り合う２つの角部近傍に設けられる。そして、電極部１４５Ｅａ，１４５Ｅｂは、側面配線５ｓに対してそれぞれ電気的に接続され、電極部１４５Ｅａと電極部１４５Ｅｂとの間に電圧の印加が可能である。

ヒータ部１４５ａは、可動部１４ａを構成し、該可動部１４ａのうちの枠体１４ｆに固定される一端部（固定端）近傍から、該可動部１４ａの他端部（自由端）ＦＴａ近傍にがけて延設され、該自由端ＦＴａ近傍で折り返されて、固定端近傍まで延設される。

ヒータ部１４５ｂは、可動部１４ｂを構成し、該可動部１４ｂのうちの枠体１４ｆに固定される一端部（固定端）近傍から、該可動部１４ｂの他端部（自由端）ＦＴｂ近傍にがけて延設され、該自由端ＦＴｂ近傍で折り返されて、固定端近傍まで延設される。

配線部１４５１〜１４５３は、ヒータ部１４５ａ，１４５ｂ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。

該ヒータ層１４５では、電極部１４５Ｅａと電極部１４５Ｅｂとの間に、ヒータ部１４５ａと配線部１４５１とからなる配線と、配線部１４５２とヒータ部１４５ｂと配線部１４５３とからなる配線とが電気的に並列に接続される。そして、電極部１４５Ｅａと電極部１４５Ｅｂとの間に電圧が印加されると、電気抵抗が相対的に高いヒータ部１４５ａ，１４５ｂが、電流の供給に応じて自身のジュール熱によって発熱する。

図３１は、ヒータ部１４５ａ，１４５ｂの発熱に応じた可動部１４ａ，１４ｂの変形態様を示す断面模式図である。図３１は、図２９で示されるアクチュエータ層１４の断面図に対応する。なお、可動部１４ａ，１４ｂの変形の態様は、それぞれ同様であるため、ここでは、可動部１４ａの変形の態様を例示して説明する。図２９および図３１では、可動部１４ａの変形の態様が示されている。

図２９で示されるように、ヒータ部１４５ａが発熱していない状態では、可動部１４ａが略平坦な形状を有する。これに対して、ヒータ部１４５ａに対する通電に応答した該ヒータ部１４５ａにおける発熱により、可動部１４ａの温度が上昇する。このとき、低熱膨張層１４１と高熱膨張層１４３との間における膨張の違いによって、図３１で示されるように、可動部１４ａが反るような変形が生じて、自由端ＦＴａが＋Ｚ方向へ変位する。

このようにして、可動部１４ａ，１４ｂでは、温度変化に応じて固定部を基準とした変形が生じて、駆動力を発生させる。

一方、ヒータ部１４５ａに対する通電が停止されると、可動部１４ａの熱が熱伝導層１４２の存在によって枠体１４ｆに急速に伝わるとともに、枠体１４ｆからの放熱によって、可動部１４ａが急冷される。このとき、自由端ＦＴａにおける＋Ｚ方向への変位が低減されていき、図２９で示されるように、可動部１４ａが略平坦な形状に戻る。

なお、アクチュエータ層１４については、圧延等を用いて作製されるバイメタル、ならびにフォトリソグラフィ技術等を用いたレジストパターンの形成、エッチング、およびスパッタリング（または蒸着）等を用いて形成可能である。

＜(2-3-5)レンズ位置調整層＞
レンズ位置調整層１５は、撮像素子１７１とバネ付きレンズ部材２０との間に配設され、且つ撮像素子１７１と光学レンズ部２０Ｌｚとの離隔距離を調整する。具体的には、レンズ位置調整層１５は、非駆動状態における光学レンズ部２０Ｌｚの位置（初期位置）を規定する。なお、レンズ位置調整層１５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。

図３２は、レンズ位置調整層１５を＋Ｚ側から見たレンズ位置調整層１５の模式図である。図３３は、レンズ位置調整層１５の切断面XXXIII−XXXIIIにて矢印方向に見たレンズ位置調整層１５の断面図である。図３２および図３３で示されるように、レンズ位置調整層１５は、枠体１５１と突起部１５２とを備える。

枠体１５１は、レンズ位置調整層１５の外周部分を構成する略矩形且つ環状の部分であり、ＸＹ平面に略平行な板状の形状を有する。また、枠体１５１は、Ｚ軸に沿った方向に貫通する貫通孔１５ｈを形成し、枠体１５１を構成する＋Ｙ側および−Ｙ側の２つの板状の部材は、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）１５１ｔをそれぞれ有する。また、枠体１５１の一主面は、隣接するアクチュエータ層１４の枠体１４ｆの他主面と接合され、枠体１５１の他主面は、隣接するカバーガラス層１６の外周部近傍の他主面に対して接合される。

突起部１５２は、凸部１５１ｔの内縁近傍において＋Ｚ方向に向けて立設される。該突起部１５２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、長手方向がＸ軸に略平行な方向とされ、短手方向がＺ軸に略平行な方向とされる。そして、突起部１５２の＋Ｚ側の端面（一主面）に、光学レンズ部２０Ｌｚが当接することで、該光学レンズ部２０Ｌｚが初期位置に配置される。

なお、図３２で示されるように、突起部１５２は、被写体から光学レンズ部２０Ｌｚを介して撮像素子１７１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る。

＜(2-3-6)カバーガラス層＞
図３で示されるように、カバーガラス層１６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。該カバーガラス層１６は、撮像素子層１７の一主面に対して接合され、撮像素子１７１を保護する。

＜(2-3-7)撮像素子層＞
図３で示されるように、撮像素子層１７は、光学ユニット５ｋ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１７１、その周辺回路、および撮像素子１７１を囲む外周部を備える。なお、撮像素子層１７の他主面（−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５ｈｂが設けられる。また、撮像素子層１７の他主面には、撮像素子１７１に対する信号の付与、および該撮像素子１７１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。

例えば、電流供給ドライバ６、電気抵抗検出部７、およびコントラスト検出部８が、例えば、第１の筐体２の回路基板上に設けられる。そして、リフロー方式によるカメラモジュール５のはんだ付けによって、コントラスト検出部８が、撮像素子層１７に対して電気的に接続されるとともに、撮像素子層１７を介して、電流供給ドライバ６および電気抵抗検出部７が、アクチュエータ層１４に対して電気的に接続される。

＜(3)カメラモジュールの動作＞
電気抵抗検出部７は、ヒータ層１４５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９に対して出力する。

合焦制御部９は、ヒータ層１４５の電気抵抗に基づいて、可動部１４ａ，１４ｂの変形（具体的には、自由端ＦＴａ，ＦＴｂの変位）を検出する。該自由端ＦＴａ，ＦＴｂの変位の検出については、ヒータ層１４５（具体的には、ヒータ部１４５ａ，１４５ｂ）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る。

そして、合焦制御部９は、自由端ＦＴａ，ＦＴｂの変位を検出しつつ、電流供給ドライバ６を介してヒータ層１４５に供給する電流を制御することで、可動部１４ａ，１４ｂの変形量、すなわち自由端ＦＴａ，ＦＴｂの変位を制御する。このとき、自由端ＦＴａ，ＦＴｂが突起部２５１，２５２を押すことで、固定部に対して光学レンズ部２０Ｌｚが相対的に＋Ｚ方向に移動されるとともに、光学レンズ部２０Ｌｚと撮像素子１７１との離隔距離が変更される。その結果、光学ユニット５ｋの焦点の位置が変更される。

また、コントラスト検出部８は、撮像素子１７１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。該コントラストを示す評価値を示す信号は、合焦制御部９に対して出力される。

ＡＦ制御を行う際には、合焦制御部９の制御により、まず、光学レンズ部２０Ｌｚと撮像素子１７１との離隔距離が予め設定された多段階の離隔距離（すなわち光学レンズ部２０Ｌｚの繰り出し位置）に順次に設定される。そして、光学レンズ部２０Ｌｚが各繰り出し位置に設定される状態で撮像素子１７１によって画像信号が取得される。このとき、合焦制御部９が、電気抵抗検出部７で検出されるヒータ層１４５の電気抵抗をモニタリングしつつ、電流供給ドライバ６を介したヒータ層１４５への電流の供給を制御することで、光学レンズ部２０Ｌｚの繰り出し位置が変更される。

次に、合焦制御部９が、コントラスト検出部８によって検出された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。該評価値が最大となる繰り出し位置に光学レンズ部２０Ｌｚ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９の制御により、光学レンズ部２０Ｌｚ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５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。

なお、非駆動状態では、上述したように、第１および第２バネ板部２２，２４の弾性力によって光学レンズ部２０Ｌｚが、レンズ位置調整層１５の突起部１５２の上端面に対して押し付けられる。このため、携帯電話機等が一般に使用される−２０〜＋７０℃程度の温度範囲（使用環境温度範囲）内では、自由端ＦＴａ，ＦＴｂが、第１および第２バネ板部２２，２４の弾性力に抗して変位しないように設計される。

＜(4)一実施形態のまとめ＞
以上のように、本実施形態に係るバネ付きレンズ部材２０が採用されれば、弾性部材に対して光学レンズ部を接着等で取り付ける工程が不要となる。このため、光学系が弾性部材によって支持される壊れ難い構成が、容易かつ精度良く作製される。その結果、該バネ付きレンズ部材２０が搭載された光学ユニットおよび撮像ユニットについても、基準部に対して光学系が相対的に移動する壊れ難い構成が、容易かつ精度良く作製される。

＜(5)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。

◎例えば、上記一実施形態では、第１バネ板部２２が、光学レンズ部２０Ｌｚを支持する弾性部材として使用されたが、これに限られず、例えば、貫通孔２２ｈの径が適宜調整されることで光学的な絞りとしての役割を果たす第１バネ板部２２Ａとされても良い。

図３４は、一変形例に係る第１バネ板部２２Ａが採用されたバネ付きレンズ部材２０Ａの外観を＋Ｚ側から見た模式図である。図３５は、バネ付きレンズ部材２０Ａの切断面XXXV−XXXVにて矢印方向に見たバネ付きレンズ部材２０Ａの断面を示す模式図である。なお、図３５では、光路の外縁が破線で示されている。

一変形例に係るバネ付きレンズ部材２０Ａは、上記一実施形態に係るバネ付きレンズ部材２０と比較して、第１バネ板部２２Ａの採用に応じて、光学レンズ部２０Ｌｚが、光学レンズ部２０ＬｚＡに置換されるとともに、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、カメラモジュール５Ａ、第１の筐体２Ａ、および携帯電話機１Ａに置換されたものとなる。

このように、第１バネ板部２２Ａに光学的な絞りとしての機能を持たせることで、別途に光学的な絞りを設ける必要性がなくなる。このため、カメラモジュールの大型化を招くことなく、光学部材の高機能化が図られる。

また、例えば、他の部材との組合せの自由度が向上するとともに、他の部材との組合せによって作製される装置を構成する部品点数が削減される。したがって、カメラモジュールの製造における自由度の向上、高効率化、および低コスト化が図られる。

なお、第１バネ板部２２Ａの光学的な絞りとしての性能を向上させるためには、第１バネ板部２２Ａの内縁が薄く且つ尖った形状とされることが好ましい。

ところで、一般的には、光学レンズ部に入射した光が、該光学レンズ部の側面の光軸と略平行な面（コバ）の内部において反射されることで、撮像素子に不要な光が照射されて、撮像画像にゴースト等を生じさせる虞がある。

この点について、本変形例に係るバネ付きレンズ部材２０Ａでは、第１バネ板部２２Ａのうちの貫通孔を形成する内縁近傍の部分が、光学レンズ部２０ＬｚＡの光の入射面とコバとの間に配置される。このため、貫通孔の径が適宜調整されることで、被写体からの光が光学レンズ部２０ＬｚＡにおける入射面からコバに至る経路が、第１バネ板部２２Ａによって遮断される。

上記構成により、コバにおける不要な光の反射が抑制される。また、例えば、コバにおける不要な光の反射を抑制するための別途の処理の省略が可能となるため、光学部材を容易に作製することができる。

◎また、上記一実施形態では、第１〜３レンズ構成部２１，２３，２５が、例えば、高耐熱透明樹脂等によって構成されるものとして説明されたが、第１〜３レンズ構成部２１，２３，２５を構成する素材は、同一素材であっても良いし、別の素材であっても良い。例えば、第２レンズ構成部２３のみが、ガラスで構成されても良い。

◎また、上記一実施形態では、移動対象となる部分（移動対象部）が、光学レンズ部２０Ｌｚ，２０ＬｚＡであったが、これに限られない。例えば、移動対象部としては、いわゆる光ピックアップに適用される光学系であっても良い。つまり、本発明の技術的思想は、移動可能な光学系を有する各種装置等に適用可能である。

◎また、上記一実施形態では、バネ付きレンズ部材２０が２つの弾性部材（第１および第２バネ板部２２，２４）を有していたが、これに限られず、例えば、弾性部材は１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。但し、光学レンズ部２０Ｌｚの姿勢の安定化の観点から言えば、弾性部材の数が多い方が好ましい。

◎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。

１，１Ａ 携帯電話機
５，５Ａ カメラモジュール
５ａｘ 光軸
５ｋ 光学ユニット
５ｐ 撮像部
１２ 第１枠層
１３ 第２枠層
１４ アクチュエータ層
１４ａ，１４ｂ 可動部
２０，２０Ａ ばね付きレンズ部材
２０Ｌｚ，２０ＬｚＡ 光学レンズ部
２２，２２Ａ 第１バネ板部
２２ｈ，２４ｈ 貫通孔
２４ 第２バネ板部
１７１ 撮像素子

Claims (6)

1. 弾性部材と、光学レンズ部と、を有し、前記弾性部材の一部が前記光学レンズ部に埋め込まれていることで、前記弾性部材が前記光学レンズ部に固定されている光学部材と、
   前記弾性部材のうちの前記一部とは異なる他の一部が固定されている基準部と、
   を備えており、
   前記弾性部材と前記光学レンズ部とが一体成形によって相互に固定されており、
   前記弾性部材が、
   板状のバネ部材を含んでおり、
   前記基準部が、
   前記光学レンズ部の光軸に沿って貫通する中空部分をそれぞれ有し且つ前記光軸に沿った方向に積層されている第１枠層および第２枠層を有しており、
   前記第１枠層および前記第２枠層が形成する前記光軸に沿って貫通する中空部分の空間に前記光学レンズ部が配置されることで、前記第１枠層および前記第２枠層によって、前記光学レンズ部が前記光軸の側方から囲まれ、
   前記第１枠層および前記第２枠層が、前記弾性部材の前記他の一部を挟持している状態で相互に接合されており、
   前記光学レンズ部が、
   前記空間において、前記弾性部材を弾性変形させつつ、前記基準部に対して前記光軸に沿った方向に相対的に移動することを特徴とする光学ユニット。
2. 請求項１に記載の光学ユニットであって、
   前記一部が前記光学レンズ部を形成するための樹脂に埋没した状態で、該樹脂の圧縮成形が行われることによって、前記一部が前記光学レンズ部に対して固定されることを特徴とする光学ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の光学ユニットであって、
   前記弾性部材が、
   前記光学レンズ部に埋め込まれ且つ該光学レンズ部の光軸が通る貫通孔を有し、
   前記貫通孔が、
   光学的な絞りとしての役割を果たすことを特徴とする光学ユニット。
4. 請求項３に記載の光学ユニットであって、
   前記弾性部材のうちの前記貫通孔を形成している内縁近傍の部分が、
   前記光学レンズ部の光の入射面とコバとの間に配置されていることを特徴とする光学ユニット。
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ユニットと、
   被写体からの光を、前記光学レンズ部を介して受光する撮像素子と、
   を備え、
   前記光学レンズ部が、前記基準部に対して相対的に移動することで、前記光学レンズ部と前記撮像素子との離隔距離が変更されることを特徴とする撮像ユニット。
6. 請求項５に記載の撮像ユニットであって、
   携帯電話機に搭載される小型の撮像ユニットを含んでいることを特徴とする撮像ユニット。

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