(57)【要約】【課題】例えば、撮像装置に組み入れた場合に、撮像装置の狭額縁化、および耐衝撃性を確保することができる、従来と比較して簡単な構成のアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータ１は、第１部材２と、上記第１部材２の内側に配置された第２部材３と、上記第１部材２および第２部材３を連結する連結部４とを備え、上記連結部４は、当該連結部４を屈曲することによって上記第１部材２と第２部材３との相対位置を変化させる形状記憶合金７を備えている。形状記憶合金７を通電加熱し、連結部４を屈曲させることにより、第２部材３を第１部材２に対して変位させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、
上記第１部材の内側に配置された第２部材と、
上記第１部材および第２部材を連結する連結部とを備え、
上記連結部は、当該連結部を屈曲することによって上記第１部材と第２部材との相対位置を変化させる形状記憶合金を備えていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
上記連結部は、上記第２部材の中心点若しくは中心点を通る線に対して対称に、かつ、互いに均等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
上記連結部の個数が偶数であることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
上記第１部材および第２部材には形状記憶合金に通電する電極が形成され、
上記連結部の個数が少なくとも４以上の偶数であり、第１部材→連結部→第２部材→連結部→第１部材の順に流れる電流経路が複数並列に形成されるように、形状記憶合金が上記電極に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
上記第１部材に形成される電極が２つであることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
上記第１部材および第２部材には形状記憶合金に通電する電極が形成され、
形状記憶合金に流れる電流経路が全て直列となるように、形状記憶合金が上記電極に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
上記第２部材が環状であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のアクチュエータに光学素子が設けられていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項９】
請求項８に記載の光学ユニットが有する光学素子はレンズであり、
上記光学ユニットと、上記レンズと光軸を一つにする固定レンズとを備えることを特徴とするレンズユニット。
【請求項１０】
上記固定レンズを複数備え、当該固定レンズは上記レンズの前後に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のレンズユニット。
【請求項１１】
請求項８に記載の光学ユニット、若しくは、請求項９または１０に記載のレンズユニットのうち何れか一つと、撮像素子とを備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１〜７の何れか１項に記載のアクチュエータ、請求項８に記載の光学ユニット、請求項９または１０に記載のレンズユニット、若しくは、請求項１１に記載の撮像装置のうち何れか一つを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
絶縁基板上に形状記憶合金層を形成する工程と、
上記形状記憶合金層上に、形状記憶合金に通電する電極を形成する工程と、
上記絶縁基板をアクチュエータの形状に切断する工程と、
を有することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、撮像装置におけるレンズ駆動機構、特に焦点微調整用レンズ駆動機構等に用いられるアクチュエータ、並びに、当該アクチュエータを用いた光学ユニット、レンズユニット、撮像装置、電子機器、およびアクチュエータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置が有する撮像光学系には、一般に複数のレンズが設けられている。そして、撮像光学系は、それら複数のレンズの１枚または全てを光軸方向に沿って移動させることによって、焦点調節を行う構成となっている。レンズを光軸方向に移動させるためのレンズ駆動機構として、特許文献１には、圧電素子を用いたレンズ駆動機構が開示されている。当該レンズ駆動機構の構成および動作原理について、次に述べる。
【０００３】
ピント調整用レンズの外周域に複数の支持腕が均等に配置されており、当該支持腕によってレンズが保持されている。支持腕の片面または両面には圧電素子が固着されている。そして、圧電素子に電圧を印加したときの圧電素子の変形力によって支持腕を屈曲させ、レンズを光軸方向に移動させる。圧電素子に印加する電圧の大きさを制御することにより、支持腕の屈曲量が調節されるので、レンズの移動量を制御することができる。
【特許文献１】特開平１０−３０１０１３号公報（１９９８年１１月１３日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術は、以下の問題点を有している。
【０００５】
先ず、圧電素子を構成する圧電体のひずみ量は０．１％以下であるため、圧電素子の応力および屈曲量は小さく、レンズ駆動機構であるアクチュエータの変位幅を大きくするには、支持腕の長さをできる限り伸ばさなければならない。そのため、支持腕の長さが極端に長くなり、撮像装置の狭額縁化、および耐衝撃性を確保することに不向きである。また、圧電素子の変形には８〜１５Ｖの比較的大きい印加電圧が要求されるため、ドライバＩＣや電源を撮像装置に別途、搭載しなければならない。
【０００６】
さらに、支持腕の全ての圧電素子にリード線を配線しなければならないため、配線が煩雑になり、リード線と支持腕との接触によるアクチュエータの変位機能障害が生じるリスクが高くなる。また、上記リスクを回避するためには、支持腕とリード線との間にクリアランスを設けなければならず、撮像装置の低背化に不向きである。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、例えば、従来と比較して簡単な構成で、撮像装置の狭額縁化、および耐衝撃性を確保することができるアクチュエータを提供することにある。また、本発明の他の目的は、当該アクチュエータを用いた光学ユニット、レンズユニット、撮像装置、電子機器、およびアクチュエータの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るアクチュエータは、上記課題を解決するために、第１部材と、上記第１部材の内側に配置された第２部材と、上記第１部材および第２部材を連結する連結部とを備え、上記連結部は、当該連結部を屈曲することによって上記第１部材と第２部材との相対位置を変化させる形状記憶合金を備えていることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、形状記憶合金を例えば通電することによって加熱することにより、連結部を屈曲させることができるので、第１部材と第２部材との相対位置を変化させること、具体的には、第１部材が存在する平面に対して垂直な方向に第２部材を移動させることができる。
【００１０】
そして、上記の構成によれば、形状記憶合金のひずみ量が従来の圧電体に比べて大きい（１〜１０％）ので、形状記憶合金の大きな変形力を利用することにより、従来の圧電体では不可能であった大きな変位量をより簡単な構造によって得ることができる。それゆえ、アクチュエータの設計の自由度を大きくすることが可能である。また、上記形状記憶合金を屈曲させるのに利用するのは通電によるジュール熱であるため、圧電体と比べてずっと小さい電圧（〜３Ｖ）で駆動可能となる。従って、高電圧印加用ドライバＩＣや電源等を別途設置することが不要となり、アクチュエータの構成を簡単にかつ小型化することができる。つまり、従来と比較して簡単な構成のアクチュエータを提供することができる。このため、例えば、上記アクチュエータを撮像装置に組み入れた場合には、撮像装置の狭額縁化、および耐衝撃性を確保することができる。
【００１１】
本発明に係るアクチュエータの上記連結部は、上記第２部材の中心点若しくは中心点を通る線に対して対称に、かつ、互いに均等間隔に配置されていることがより好ましい。
【００１２】
上記の構成によれば、上記第２部材の中心点若しくは中心点を通る線に対して対称に、かつ、互いに均等に、連結部を屈曲させることができるので、第１部材と第２部材との相対位置を、傾きや偏心をより一層生じることなく変化させることができる。
【００１３】
本発明に係るアクチュエータは、上記連結部の個数が偶数であることがより好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、連結部を均等間隔に配置し易いので、第１部材と第２部材との相対位置を、傾きや偏心をより一層生じることなく変化させることができる。
【００１５】
本発明に係るアクチュエータは、上記第１部材および第２部材には形状記憶合金に通電する電極が形成され、上記連結部の個数が少なくとも４以上の偶数であり、第１部材→連結部→第２部材→連結部→第１部材の順に流れる電流経路が複数並列に形成されるように、形状記憶合金が上記電極に接続されていることがより好ましい。また、上記第１部材に形成される電極が２つであることがより好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、形状記憶合金の電気抵抗が均一であり、例えば上記第１部材に形成される電極に共通の端子から電力を供給すれば、全ての形状記憶合金に同一の電圧を印加することができるため、同一の発熱量になる。従って、全ての形状記憶合金が同一の温度になるため、全ての形状記憶合金の屈曲量を同一にすることができる。
【００１７】
本発明に係るアクチュエータは、上記第１部材および第２部材には形状記憶合金に通電する電極が形成され、形状記憶合金に流れる電流経路が全て直列となるように、形状記憶合金が上記電極に接続されていることがより好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、上記第１部材に形成される電極に電力を供給する端子を２つにすることができ、かつ、全ての形状記憶合金に同一の電流を通電することができるため、同一の発熱量になる。従って、全ての形状記憶合金が同一の温度になるため、全ての形状記憶合金の屈曲量を同一にすることができる。また、全ての形状記憶合金が直列接続されていることから、それぞれの形状記憶合金が通電されたときの抵抗率の変化は、各抵抗率の変化の総和として外部から観察される。このため、抵抗値制御において変化進行度の検出精度、例えば、マルテンサイト相体積分率の検出精度を向上させることができる。
【００１９】
本発明に係るアクチュエータは、第２部材が環状であることがより好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、例えばアクチュエータに設けられる光学素子の相対位置の精度を向上させることができる。
【００２１】
本発明に係る光学ユニットは、上記課題を解決するために、上記アクチュエータに光学素子が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、光学素子の相対位置の精度を向上させることができる。
【００２３】
本発明に係るレンズユニットは、上記課題を解決するために、上記光学ユニットが有する光学素子はレンズであり、上記光学ユニットと、上記レンズと光軸を一つにする固定レンズとを備えることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、レンズの位置を調整することにより、焦点の微調節を行なうことができる。
【００２５】
本発明に係るレンズユニットは、上記固定レンズを複数備え、当該固定レンズは上記レンズの前後に配置されていることがより好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、アクチュエータをレンズユニット内部に組み込むことができるので、レンズユニットの低背化を可能にすることができる。
【００２７】
本発明に係る撮像装置は、上記課題を解決するために、上記光学ユニット、若しくは、上記レンズユニットのうち何れか一つと、撮像素子とを備えていることを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、形状記憶合金を備えたアクチュエータを用いてレンズの位置を調整することにより、焦点の微調節を行なうことができるので、撮像装置の狭額縁化、および耐衝撃性を確保することができる。また、形状記憶合金を備えたアクチュエータを用いて焦点の微調節を行なうので、レンズの移動時に機械音が発生しない。このため、音声記録を含む動画撮影を行なう撮像装置に特に好適である。
【００２９】
本発明に係る電子機器は、上記課題を解決するために、上記アクチュエータ、上記光学ユニット、上記レンズユニット、若しくは、上記撮像装置のうち何れか一つを備えていることを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、携帯機器をはじめとする電子機器の小型化、狭額縁化、および耐衝撃性を確保することができる。
【００３１】
本発明に係るアクチュエータの製造方法は、上記課題を解決するために、絶縁基板上に形状記憶合金層を形成する工程と、上記形状記憶合金層上に、形状記憶合金に通電する電極を形成する工程と、上記絶縁基板をアクチュエータの形状に切断する工程と、を有することを特徴としている。
【００３２】
上記の構成によれば、アクチュエータを薄型化することができると共に、アクチュエータを一括大量生産することが可能になる。従って、アクチュエータの製造コストを大幅に下げることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係るアクチュエータは、第１部材と、上記第１部材の内側に配置された第２部材と、上記第１部材および第２部材を連結する連結部とを備え、上記連結部は、当該連結部を屈曲することによって上記第１部材と第２部材との相対位置を変化させる形状記憶合金を備えている。
【００３４】
これにより、アクチュエータの構成を簡単にかつ小型化することができる。つまり、従来と比較して簡単な構成のアクチュエータを提供することができるという効果を奏する。また、例えば、上記アクチュエータを撮像装置に組み入れた場合には、撮像装置の狭額縁化、および耐衝撃性を確保することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の実施形態について、図１ないし図１１に基づいて説明すると、以下の通りである。
〔実施の形態１〕
図１は本発明のアクチュエータの基本的な構成を示す平面図である。図１に示すように、本発明のアクチュエータ１は、第１部材２と、第１部材の内側に配置された第２部材３と、第１部材２と第２部材３とを連結する複数本の連結部４…と、連結部４の表面の一部または全体に形成された形状記憶合金７とから構成されている。本発明のアクチュエータ１は、形状記憶合金７を通電加熱することにより、連結部４が屈曲し、第１部材２と第２部材３との相対位置が変化するようになっている。
【００３６】
本発明のアクチュエータ１は、絶縁基板上に形状記憶合金層を形成する工程と、上記形状記憶合金層上に、形状記憶合金に通電する電極を形成する工程と、上記絶縁基板をアクチュエータの形状に切断する工程と、を有する製造方法によって製造される。
【００３７】
図２には本発明のアクチュエータ１の製造方法、即ち成膜の順序を示している。尚、図２中ではより簡明な説明を行うために基板はアクチュエータの形状になっているが、実際には凹凸や打抜きの無い平板において行われる。当該基板は、後述する全ての膜が成膜された後に例えばプレス加工されることによって、アクチュエータの形状となる。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、先ず、基板１２の表面を洗浄し、所定の位置にフォトエッチングを行う。次に、図２（ｂ）に示すように、基板１２上に絶縁膜１３を成膜する。これにより、絶縁基板が形成される。尚、基板１２が絶縁性を有する場合には、絶縁膜１３を成膜する工程を省略することもできる。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁膜１３上における所定の位置に、形状記憶合金７をパターン成膜する。その後、図２（ｄ）に示すように、形状記憶合金７上における所定の位置に、電極１４をパターン成膜する。最後に、例えばプレス加工によって、基板１２をアクチュエータの形状に打抜く。
【００４０】
図３（ａ）は、アクチュエータの平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＹ−Ｙ’断面をアクチュエータの中心方向に向かって見た断面図である。図３（ｂ）に示すように、アクチュエータ１は、その断面が基板１２、絶縁膜１３、形状記憶合金７、電極１４の４層構造となっている。
【００４１】
尚、以下の説明においては、形状記憶合金７における電極１４が成膜されていない部分を形状記憶合金部（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）と称する。また、各電極１４を区別する場合には電極１４ａ，１４ｂ等と記し、各電力供給部５を区別する場合には電力供給部５ａ，５ｂ等と記す。さらに、連結部４上に形成された電極を電極４ａ，４ａ’，４ｂ，４ｂ’，４ｃ，４ｃ’，４ｄ，４ｄ’と記す場合がある。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、上記構成のアクチュエータ１は、第１部材２の電極１４ａに形状記憶合金部７ａ，７ｂが電気的に接続されており、第１部材２の電極１４ｂに形状記憶合金部７ｃ，７ｄが電気的に接続されており、第２部材３の電極にこれら形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが電気的に接続されている。
【００４３】
連結部４は、第２部材３の中心点若しくは中心点を通る線に対して対称に、かつ、互いに均等間隔に配置されていることが望ましい。これにより、全ての形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを均一に加熱して全ての連結部４…の屈曲量を均一にすれば、上記第２部材３の中心点若しくは中心点を通る線に対して対称に、かつ、互いに均等に、連結部４…を屈曲させることができるので、第２部材３を、傾きや偏心を生じることなく、第１部材２に対して垂直な方向へ変位させることができる。
【００４４】
連結部４の本数は偶数であることがより好ましく、２，４，６本であることがさらに好ましい。これにより、通電時に形状記憶合金７に流れる電流値を均等にすることが容易になるため、形状記憶合金７の加熱量が同一になり、連結部４の屈曲量を同一にすることが容易になる。変位量の確保と耐落下衝撃性とを両立させるという観点からみると、連結部４の本数は４本であることがより望ましい。
【００４５】
尚、電極１４ａ，１４ｂに電力を供給する電力供給部５ａ，５ｂは、連結部４・４の略中間点に配置されていることが望ましい。これにより、形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄへ通電する電極１４ａ，１４ｂの電気抵抗値を均等にすることができる。
【００４６】
図５は本発明のアクチュエータにおける発生応力を説明するグラフである。形状記憶合金７を通電加熱させると、形状記憶合金７はオーステナイト相（Ａ相、高温相）となり、形状記憶合金７の剛性が増加し、形状記憶合金７の剛性が連結部４を構成する基板１２の剛性に勝るため、アクチュエータ１は形状を復元するように変位する。
【００４７】
形状記憶合金７を冷却させると、形状記憶合金７はマルテンサイト相（Ｍ相、低温相）となり、形状記憶合金７の剛性が減少し、形状記憶合金７の剛性が連結部４を構成する基板１２の剛性に負けるため、アクチュエータ１の変位は元に戻る。さらに、形状記憶合金７の加熱温度を調節することにより、形状記憶合金７のマルテンサイト相（Ｍ相）とオーステナイト相（Ａ相）との割合を制御することができる。
【００４８】
図５には形状記憶合金のひずみε−応力σの特性と、アクチュエータの動作点での変化の様子とが示されている。形状記憶合金の動作特性は、アクチュエータの負荷曲線と形状記憶合金の特性曲線との交点で表される。形状記憶合金を加熱すると、形状記憶合金の温度Ｔが上昇するに従い、形状記憶合金の結晶構造に占めるオーステナイト相の割合が増加していき、剛性が大きくなり、特性曲線はグラフの左上（Ｔ＝Ａｆ；ひずみεＡ ，応力σＡ ）へ向けてシフトしていく。一方、形状記憶合金を自然放熱などによって冷却すると、形状記憶合金の温度Ｔが低下するに従い、形状記憶合金の結晶構造に占めるマルテンサイト相の割合が増加していき、剛性が小さくなり、特性曲線はグラフの右下（Ｔ＝Ｍｆ；ひずみεＭ ，応力σＭ ）へ向けてシフトしていく。そのため、アクチュエータの動作点は、温度に応じて負荷曲線上（Ａｆ，Ｍｆ間）を移動していく。
【００４９】
従って、形状記憶合金に通電する電流値を制御して、形状記憶合金の温度を調節すれば、剛性が低いマルテンサイト相と剛性が高いオーステナイト相との割合を制御することができ、形状記憶合金のひずみ量または発生する応力を調節することができる。このような手法により、ひずみ量または発生する応力を任意に選択することができるため、アクチュエータの変位量を制御して任意に調節することができる。このため、アクチュエータを、例えば撮像装置における焦点微調整用レンズ駆動機構等に用いられるアクチュエータとして使用することができる。
【００５０】
アクチュエータの変位量を任意に調節するための制御方法としては、例えば、形状記憶合金の電気抵抗値を検出することにより、マルテンサイト相とオーステナイト相との割合を認識し、印加する電圧のパターンを制御する方法や、形状記憶合金の温度を検出することにより、マルテンサイト相とオーステナイト相との割合を認識し、印加する電圧のパターンを制御する方法等が挙げられる。
【００５１】
アクチュエータ１の変位量は当然ながらその構成材料に大いに左右される。基板１２として望ましい材料は、アクチュエータとして動作させるときの形状記憶合金７のバイアスばねとして使用することができる材料である。例えば、形状記憶合金７の冷却速度を速めて応答速度を向上させるという観点から、熱伝導度が比較的高い金属であるＢｅＣｕが望ましい。ＢｅＣｕの厚さは１０〜１００μｍであることが望ましいが、３０μｍであればより好適である。当該厚さであれば、一般に板ばねとして広く用いられているＢｅＣｕ薄板を転用することができるため、材料費やパターニング時のマスク費を低減することができる。
【００５２】
絶縁膜１３として望ましい材料は、例えば、ＳｉＯ２ である。厚さは０．５〜５μｍであることが望ましい。これよりも厚いと、屈曲が阻害されるおそれがある。一方、これよりも薄いと、電気的に絶縁することができない場合がある。絶縁膜１３のより好ましい厚さは１〜２μｍである。これにより、絶縁性と屈曲性とのバランスを良好に保つことができる。
【００５３】
電極１４として望ましい材料は、例えば、Ｃｕである。厚さは０．１〜１μｍであることが望ましい。これよりも厚いと、屈曲が阻害されるおそれがある。一方、これよりも薄いと、電気抵抗が増加し、形状記憶合金７だけを集中して加熱することができない場合がある。電極１４のより好ましい厚さは０．５μｍである。これにより、導電性と屈曲性とのバランスを良好に保つことができる。
【００５４】
連結部４の幅は、０．１ｍｍ〜２ｍｍであることが望ましい。これよりも細いと、落下時の耐衝撃性を確保することができない場合がある。一方、これよりも太いと、アクチュエータを用いた例えば撮像装置の狭額縁化に適さない場合がある。
【００５５】
形状記憶合金７として望ましい材料は、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ系等の２元系合金や、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｘ系等の３元系合金である。温度ヒステリシスを低減するという観点から、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金がより望ましい。形状記憶合金７の厚さは１〜１０μｍであることが望ましい。これよりも厚いと、熱容量が増加するため、消費電力が増加したり、応答速度が低下したりする問題が生じるおそれがある。一方、これよりも薄いと、充分な変形力を得ることができないおそれがある。形状記憶合金７のより望ましい厚さは３〜５μｍである。この場合には、応答速度と変形力とのバランスを良好に保つことができる。
【００５６】
形状記憶合金の材料の特性は、一般に、ひずみ量が５％程度、発生する応力が５００ＭＰａ程度であり、従来用いられている圧電体の材料の特性と比べて１桁以上優れた性能を有している。このため、アクチュエータの変形力の発生源として形状記憶合金を用いることにより、アクチュエータの変位量が増大し、アクチュエータの設計の自由度を大きくすることができるという利点がある。例えば、圧電体を用いた従来のアクチュエータの場合には小さな変位量しか得られないのに対し、形状記憶合金を用いる本発明のアクチュエータの場合には同一寸法でより大きな変位量を得ることができる。
【００５７】
図４は上記構成のアクチュエータの駆動方法、即ち形状記憶合金７に通電加熱する導通方法を説明するものであり、図４（ａ）は平面図であって電流の流れを示している。図４（ａ）に示すように、第１部材２に設けられた電力供給部５ａ，５ｂ間に電圧を印加すると、電流１５の半分は、電力供給部５ａ→第１部材２の電極１４ａ→連結部４の電極４ａ→形状記憶合金部７ａ→連結部４の電極４ａ’→第２部材３の電極→連結部４の電極４ｄ→形状記憶合金部７ｄ→連結部４の電極４ｄ’→第１部材２の電極１４ｂ→電力供給部５ｂの経路で流れる。それと並列に、電流１５の残りの半分は、電力供給部５ａ→第１部材２の電極１４ａ→連結部４の電極４ｂ→形状記憶合金部７ｂ→連結部４の電極４ｂ’→第２部材３の電極→連結部４の電極４ｃ→形状記憶合金部７ｃ→連結部４の電極４ｃ’→第１部材２の電極１４ｂ→電力供給部５ｂの経路で流れる。図４（ｂ）は等価回路図であり、Ｒ７ａ，Ｒ７ｂ，Ｒ７ｃ，Ｒ７ｄは形状記憶合金部７ａ〜７ｄの電気抵抗値を示す。
【００５８】
上記の接続方法によれば、各部の電気抵抗値が２つの経路で同一であるため、全ての形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに均一に電圧を印加することができ、全ての形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの発熱量、即ち温度を同一にすることができる。よって、連結部４…の屈曲量を均一にすることができ、傾きや偏心を抑制することができる。さらに、形状記憶合金７自体が通電時の配線となるため、個々の形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを通電加熱するための内部リード配線が不要である。それゆえ、アクチュエータ１にクリアランスを余分に設ける必要が無いため、例えばレンズユニットや撮像装置に組み込んだ場合の低背化に好適である。
【００５９】
そして、連結部４に形成される電極が形状記憶合金７を被覆する面積を大きくすることにより、加熱される形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの体積を小さくすることができるため、熱容量が減少し、アクチュエータ１の動作を高速化することができる。
（変形例１）
図６は上記アクチュエータ１の変形例を示す平面図である。当該アクチュエータ１は、第２部材３が環状ではなく、アクチュエータとしての機能を有しかつ電極を形成するのに必要な部分だけを残した構成となっている。これにより、アクチュエータの軽量化を図ることができる。変形例に係るアクチュエータ１の材質、構造、導通の経路、機能、特徴、効果等は、実施の形態１に係るアクチュエータ１と同じであるため、同一の機能を有する部材には同一の参照符号を付記し、その説明を省略する。
【００６０】
また、アクチュエータ１は、第１部材２が環状ではなく、アクチュエータとしての機能を有しかつ電極を形成するのに必要な部分だけを残した構成となっていてもよい。さらに、アクチュエータ１は、第１部材２および第２部材３が環状ではなく、アクチュエータとしての機能を有しかつ電極を形成するのに必要な部分だけを残した構成となっていてもよい。
【００６１】
尚、本実施の形態においては、第１部材２および第２部材３は環状であるが、環状に限らず、多角形であってもよい。但し、アクチュエータ１を用いてレンズを駆動する場合には、落下に対する耐衝撃性を確保するために環状のほうが望ましい。また、形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは扇形（円弧状）に限らず、長方形（直線状）であっても構わない。
〔実施の形態２〕
図７（ａ）は、本実施の形態に係るアクチュエータ１の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＺ−Ｚ’断面をアクチュエータの中心方向に向かって見た断面図である。当該アクチュエータ１は、第１部材２に形成された電極１４ｆと電極１４ｇとで全ての形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが直列接続されている、即ち、上記構成のアクチュエータ１は、第１部材２の電極１４ｆに形状記憶合金部７ｂが電気的に接続されており、第２部材３の電極１４ｃに形状記憶合金部７ｂ，７ａが電気的に接続されており、第１部材２の電極１４ｅに形状記憶合金部７ａ，７ｄが電気的に接続されており、第２部材３の電極１４ｄに形状記憶合金部７ｄ，７ｃが電気的に接続されており、第１部材２の電極１４ｇに形状記憶合金部７ｃが電気的に接続されている。本実施の形態に係るアクチュエータ１の材質、構造、機能、特徴、効果等は実施の形態１に係るアクチュエータ１と同じであるため、同一の機能を有する部材には同一の参照符号を付記し、その説明を省略する。
【００６２】
図８は本実施の形態に係るアクチュエータの駆動方法、即ち形状記憶合金７に通電加熱する導通方法を説明するものであり、図８（ａ）は平面図であって電流の流れを示している。図８（ａ）に示すように、第１部材２に設けられた電力供給部５ｃ，５ｄ間に電圧を印加すると、電流１５は、電力供給部５ｃ→第１部材の電極１４ｆ→連結部４の電極４ｂ→形状記憶合金部７ｂ→連結部４の電極４ｂ’→第２部材の電極１４ｃ→連結部４の電極４ａ’→形状記憶合金部７ａ→連結部４の電極４ａ→第１部材２の電極１４ｅ→連結部４の電極４ｄ’→形状記憶合金部７ｄ→連結部４の電極４ｄ→第２部材３の電極１４ｄ→連結部４の電極４ｃ→形状記憶合金部７ｃ→連結部４の電極４ｃ’→第１部材２の電極１４ｇ→電極供給部５ｄの経路で流れる。図８（ｂ）は等価回路図である。
【００６３】
上記の接続方法によれば、全ての形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを直列接続することにより、形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに通電する電流を同一にすることができ、形状記憶合金部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの温度を同一にすることができる。よって、連結部４…の屈曲量を均一にすることができる。これにより、第２部材３が変位したときの傾きや偏心を抑制することができる。
【００６４】
さらに、形状記憶合金部が全て直列接続されていることから、通電加熱のために利用できる電流値が小さい場合であっても、全ての形状記憶合金部を充分に通電加熱することができる。このため、電流駆動能力が小さいドライバＩＣでもアクチュエータ１を駆動することが可能になる。
【００６５】
また、全ての形状記憶合金部が直列接続されていることから、それぞれの形状記憶合金部が通電されたときの抵抗率の変化は、各抵抗率の変化の総和として外部から観察される。このため、抵抗値制御において変化進行度の検出精度、例えば、マルテンサイト相体積分率の検出精度を向上させることができる。
【００６６】
尚、本実施の形態のアクチュエータを製造する方法は、実施の形態１のアクチュエータを製造する方法と同じである。
（変形例２）
図９は上記アクチュエータ１の変形例を示す平面図である。当該アクチュエータ１は、第２部材３が環状ではなく、アクチュエータとしての機能を有しかつ電極を形成するのに必要な部分だけを残した構成となっている。これにより、アクチュエータの軽量化を図ることができる。変形例に係るアクチュエータ１の材質、構造、導通の経路、機能、特徴、効果等は、実施の形態２に係るアクチュエータ１と同じであるため、同一の機能を有する部材には同一の参照符号を付記し、その説明を省略する。
【００６７】
また、アクチュエータ１は、第１部材２が環状ではなく、アクチュエータとしての機能を有しかつ電極を形成するのに必要な部分だけを残した構成となっていてもよい。さらに、アクチュエータ１は、第１部材２および第２部材３が環状ではなく、アクチュエータとしての機能を有しかつ電極を形成するのに必要な部分だけを残した構成となっていてもよい。
〔実施の形態３〕
図１０は本発明の実施の形態３における光学ユニットの変位を説明するものであり、当該光学ユニットは上述したアクチュエータ１の第２部材３上に、光学素子であるレンズ２０が設けられてなっている。本実施の形態におけるアクチュエータの材質、構造、機能、特徴、効果等は上述したアクチュエータ１と同じであるため、同一の機能を有する部材には同一の参照符号を付記し、その説明を省略する。
【００６８】
図１０（ａ）は形状記憶合金に通電加熱した場合の光学ユニットの変位を示す側面図であり、図１０（ｂ）は形状記憶合金を冷却した場合の光学ユニットの変位を示す側面図であり、図１０（ｃ）は通電する電流値Ｉの大きさに対するレンズの光軸方向における変位量Ｚの大きさを示すグラフである。
【００６９】
アクチュエータの連結部４の表面に設けられている形状記憶合金に通電加熱することにより、連結部４が屈曲するため、図１０（ａ）に示すように、第２部材３が第１部材２に対して変位する。これにより、第２部材３上に設けられているレンズ２０をその光軸方向に変位させることができるため、レンズ２０の相対位置の精度を向上させることができ、光学ユニットのオートフォーカス機構に好適である。
〔実施の形態４〕
図１１は本発明の実施の形態４における撮像装置の概略の構成を示す側面図である。当該撮像装置は、上述したアクチュエータ１にレンズ２０が設けられてなる光学ユニットと、上記レンズ２０と光軸を一つにする固定レンズ２３・２３とを備えるレンズユニット、および、撮像素子２２とを備えている。本実施の形態におけるアクチュエータの材質、構造、機能、特徴、効果等は上述したアクチュエータ１と同じであるため、同一の機能を有する部材には同一の参照符号を付記し、その説明を省略する。
【００７０】
固定レンズ２３・２３はレンズ２０の前後に固定配置、撮像素子２２は端部に固定されている。尚、固定レンズ２３の枚数は２枚に限らず、３枚以上であってもよい。また、レンズ２０は１枚に限らず、複数枚のレンズをそれぞれのアクチュエータに取り付けたレンズ群の構造でも構わない。
【００７１】
アクチュエータの連結部４の表面に設けられている形状記憶合金に通電加熱することにより、連結部４が屈曲するため、第２部材３上に設けられているレンズ２０をその光軸方向に変位させることができる。即ち、レンズ２０を、撮像素子２２に対して変位させることができる。本発明に係る撮像装置は、光学ユニットをレンズバレル内部に組み込むこと、即ち内蔵式構造を取り入れることができるため、レンズユニットの小型化、狭額縁化、低背化に特に好適である。
【００７２】
本発明に係る撮像装置、つまりカメラモジュールは、例えば、単焦点レンズ用オートフォーカス機構付きカメラ、ズームレンズ用オートフォーカス機構付きカメラ、動画撮影用オートフォーカス機構付きカメラ等に好適に用いられる。
【００７３】
本発明に係る撮像装置は、形状記憶合金を備えたアクチュエータを用い、通電加熱することによってアクチュエータを駆動して焦点の微調節を行なうので、小型モータを利用してレンズを移動させる従来の構成とは異なり、レンズの移動時に機械音が発生しない。このため、音声記録を含む動画撮影を行なう撮像装置に特に好適である。
〔実施の形態５〕
本発明の実施の形態５における電子機器は、上述した撮像装置と、画像を保存するための記録媒体とを備えている。当該電子機器としては、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ノートパソコン、車載カメラ等が挙げられる。
【００７４】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明によれば、例えば、撮像装置に組み入れた場合に、撮像装置の狭額縁化、および耐衝撃性を確保することができる、従来と比較して簡単な構成のアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアクチュエータの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるアクチュエータの製造方法を示す平面図である。図２（ａ）は基板を示し、図２（ｂ）は絶縁膜を成膜した状態を示し、図２（ｃ）は形状記憶合金を成膜した状態を示し、図２（ｄ）は電極を成膜した状態を示す。
【図３】本発明の実施の形態１におけるアクチュエータを示すものであり、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＹ−Ｙ’断面をアクチュエータの中心方向に向かって見た断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるアクチュエータの駆動方法を説明するものであり、図４（ａ）は平面図であって電流の流れを示しており、図４（ｂ）は等価回路である。
【図５】本発明のアクチュエータにおける発生応力を説明するグラフである。
【図６】本発明の実施の形態１におけるアクチュエータの変形例を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるアクチュエータを示すものであり、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＺ−Ｚ’断面をアクチュエータの中心方向に向かって見た断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２におけるアクチュエータの駆動方法を説明するものであり、図８（ａ）は平面図であって電流の流れを示しており、図８（ｂ）は等価回路である。
【図９】本発明の実施の形態２におけるアクチュエータの変形例を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における光学ユニットの変位を説明するものであり、図１０（ａ）は形状記憶合金に通電加熱した場合の光学ユニットの変位を示す側面図であり、図１０（ｂ）は形状記憶合金を冷却した場合の光学ユニットの変位を示す側面図であり、図１０（ｃ）は通電する電流値の大きさに対するレンズの光軸方向における変位量の大きさを示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態４における撮像装置の概略の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１    アクチュエータ
２    第１部材
３    第２部材
４    連結部
４ａ，４ａ’，４ｂ，４ｂ’，４ｃ，４ｃ’，４ｄ，４ｄ’  連結部の電極
５    電力供給部
５ａ，５ｂ  電力供給部
７    形状記憶合金
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  形状記憶合金部
１２    基板
１３    絶縁膜
１４    電極
１４ａ，１４ｂ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ  第１部材の電極
１４ｃ，１４ｄ  第２部材の電極
１５    電流
２０    レンズ（光学素子）
２２    撮像素子
２３    固定レンズ
Ｒ７ａ，Ｒ７ｂ，Ｒ７ｃ，Ｒ７ｄ  形状記憶合金部の電気抵抗値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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