JP4068086B2

JP4068086B2 - 静電アクチュエータおよび撮像装置

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Publication number: JP4068086B2
Application number: JP2004278274A
Authority: JP
Inventors: 敏克秋葉; 康男嶋; 雅之関村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: US20060066174A1; JP2006094657A

Description

本発明は、静電アクチュエータおよび静電アクチュエータを用いてレンズを駆動する撮像装置に関する。

近年、携帯電話等のモバイル機器にズーム機能やオートフォーカス機能を有する撮像装置を組み込むことが検討されている。このような撮像装置ではレンズを駆動することで焦点やピントを調節して、最終的にセンサに結像させる。このようにレンズを光軸方向に駆動する駆動源としては、静電アクチュエータが用いられる場合がある。

撮像装置は、レンズを駆動することでズーム倍率やピントを調整するものである。静電アクチュエータは、固定子と可動子とを備えており、可動子はレンズを保持している。

固定子は、固定子枠の上下内壁にそれぞれ取付けられた駆動用電極基板と保持用電極基板とを備えている。また、可動子は、一対の電極基板の間を数μｍのギャップをもってレンズの軸方向に沿って往復動可能となるように配置されている。駆動用電極基板には、可動子を駆動するための駆動用電極を有している。また、保持用電極基板には、可動子を保持するための保持用電極を有している。

このような構成をした撮像装置においては、固定子の電極基板の電極にスイッチング回路を用いて所定の順序で電圧を供給することで、可動子を静電気力で駆動するようにしている。（特許文献１）
特開２００３−９５５０公報図３

しかし、従来の撮像装置は、可動子の有する残留応力や温度変化、湿度変化により、可動子が変形してしまう。可動子が変形すると、駆動用電極と可動子が接触し、駆動用電極と可動子とが短絡し、撮像装置を破損してしまう場合がある。

本発明は、このような事情を鑑みてされたもので、可動子が変形してしまった場合に、撮像装置が破壊してしまう可能性を低減する静電アクチュエータおよび撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の静電アクチュエータは、固定子と、前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた可動子と、前記固定子に設けられた２つの基板と、一方の前記基板に設けられ、前記可動子を吸引保持するための保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた駆動用電極と、前記可動子の前記駆動用電極と対向する位置に、前記可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた可動子側駆動用電極と、他方の前記基板に設けられた第１の凸部と、前記可動子が前記所定方向に移動する際、前記駆動用電極と前記可動子側駆動用電極との間に間隙を有するように、前記可動子の前記第１の凸部と対向する位置に設けられた第２の凸部と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、固定子と、前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた可動子と、前記固定子に設けられた２つの基板と、一方の前記基板に設けられ、前記可動子を吸引保持するための保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた駆動用電極と、前記可動子の前記駆動用電極と対向する位置に、前記可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた可動子側駆動用電極と、他方の前記基板に設けられた第１の凸部と、前記可動子が前記所定方向に移動する際、前記駆動用電極と前記可動子側駆動用電極との間に間隙を有するように、前記可動子の前記第１の凸部と対向する位置に設けられた第２の凸部と、前記可動子に設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、前記レンズによって結像された被写体の像を検出するための撮像素子部と、を有することを特徴とする。

可動子が変形してしまった場合に、撮像装置が破壊してしまう可能性を低減する静電アクチュエータおよび撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る静電アクチュエータを用いた撮像装置１０を一部切欠して示す斜視図、図２は撮像装置１０を示す分解斜視図、図３は駆動用電極基板４２（他方の基板）と、保持用電極基板４３（一方の基板）を模式的に示す平面図、図４は駆動用電極基板４２および保持用電極基板４３の製造工程を模式的に示す断面図、図５は第１の可動子５０の拡大図、図６はズームレンズユニット（静電アクチュエータ）３０を模式的に示す縦断面図である。これらの図中矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、特に矢印Ｘは貫通部の貫通方向（所定方向）であり、すなわち第１及び第２の可動子５０、６０の移動方向（光軸方向）である。また、実施の形態の説明において、図１に示すＺの矢印方向を仮に上方向として説明する。

撮像装置１０は、ズームレンズユニット３０に設けられた後述するレンズ５４、６４によって結像された被写体の像を検出する。撮像装置１０は、撮像素子部２０と、ズームレンズユニット３０とを備えている。撮像素子部２０は、基板２１と、この基板２１上に配置されたＣＣＤ等のセンサ２２及び制御用の電子部品２３とを備えている。電子部品２３には、駆動制御回路２４が組み込まれている。

ズームレンズユニット３０は、筒状のカバー３１と、固定子４０と、第１の可動子５０と、第２の可動子６０とを備えている。第１の可動子５０、第２の可動子６０は、互いに離間して光軸方向Ｘに沿って移動可能に固定子枠４１（後述）内に挿入されている。

固定子４０は、貫通部を有する中空の直方体形状の枠体なる固定子枠４１を備えている。この固定子枠４１は、上方内面４１ａおよび下方内面４１ｂを有している。上方内面４１ａには、第１の可動子５０、第２の可動子６０を駆動するための駆動用電極基板４２が取付けられている。さらに、下方内面４１ｂには、可動子５０、６０をその位置に保持するための保持用電極基板４３が取付けられている。

駆動用電極基板４２は、図３に示すように絶縁性材料基板表面に所望の形状にパターニングして形成され、移動方向Ｘに対して直交するＹ方向に延伸する複数の電極群からなる駆動用電極４２ａ〜４２ｄが並列されている。絶縁性材料基板には、例えばガラス板や、表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハ、アラミドやガラスエポキシなどのプリント配線板用の絶縁基板を用いることができる。なお、各電極の幅は数μｍから数十μｍ程度であり、各電極間の間隔は数μｍから数十μｍ程度であり、電極は、一定のピッチで配列されている。ここで一定のピッチとは、加工の際に生じる加工誤差を含んでいる。

駆動用電極４２ａ〜４２ｄは、電子部品２３の駆動制御回路２４に接続され、駆動制御回路２４からの制御電圧信号が入力されて駆動される。すなわち、電圧信号は、各グループの駆動用電極４２ａ〜４２ｄに独立して印加される。例えば、駆動用電極４２ａに電圧が印加される場合には、駆動用電極基板４２上の全てのグループの駆動用電極４２ａに対応する凸部に電圧信号が印加される。ここで駆動用電極４２ａはチャンネル１（ｃｈ１）、駆動用電極４２ｂはチャンネル２（ｃｈ２）、駆動用電極４２ｃはチャンネル３（ｃｈ３）、駆動用電極４２ｄはチャンネル４（ｃｈ４）に該当する。

駆動用電極基板４２には、ストッパ４２ｅ（第１の凸部）が設けられている。ストッパ４２ｅは、駆動用電極基板４２の駆動用電極４２ａ〜４２ｄを有する面に設けられている。また、ストッパ４２ｅは、駆動用電極４２ａ〜４２ｄよりも高さが高くなるように設けられている。

駆動用電極基板４２の製造工程を図４に示す。まず図４（ａ）に示すように、例えばシリコンウェーハなどの基材４２ｆの一部に、例えばＲＩＥ等のエッチング方法を用いて凹部を形成する。この凹部には、後述する工程にて駆動用電極基板の駆動用電極４２ａ〜４２ｄと駆動制御回路２４とを接続する配線部分が設けられ、配線部分と第１の可動子５０、第２の可動子６０とが接触してしまうことを防止している。

次に、図４（ｂ）に示すように、たとえばＳｉＯ_２などの絶縁層４２ｇを形成する。絶縁層４２ｇはこの後に設けられる他の層と基材４２ｆとの密着力を向上させるために設けられている。また、基材４２ｆがシリコンウェーハの場合、基材４２ｆとこの後に設けられる他の層とを絶縁するために設けられている。絶縁層４２ｇは、例えば酸化炉を用いてシリコンウェーハ表面を酸化させることにより形成することができる。

続いて、図４（ｃ）に示すように、絶縁層４２ｇに導電層４２ｈを選択的に形成する。導電層４２ｈは、例えばスパッタ法を用いてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕの層を堆積した後、導電層４２ｈの必要な部分の表面に露光現像技術を用いてレジスト層を形成し、ＲＩＥ等のエッチング方法を用いてパターンニング、レジスト除去することにより形成することができる。

そして、図４（ｄ）に示すように、選択的に導電層４２ｈが設けられた絶縁層４２ｇに、絶縁層４２ｉを形成する。絶縁層４２ｉには、後に設けられる導電層４２ｊと接続するためのビアホール４２ｋが設けられている。絶縁層４２ｉは、例えばＴＥＯＳやＳｉＨ_４を用いたＣＶＤ法により、ＳｉＯ_２膜を堆積し形成することができる。また、ビアホール４２ｋは、絶縁層４２ｉの必要な部分の表面に露光現像技術を用いてレジスト層を形成し、ＲＩＥ等のエッチング技術を用いてパターンニング、レジスト除去することにより形成することができる。

図４（ｅ）に示すように、絶縁層４２ｉに導電層４２ｊを選択的に形成する。導電層４２ｊは、例えばスパッタ法を用いてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕの層を堆積した後、導電層４２ｊの必要な部分の表面に露光現像技術を用いてレジスト層を形成し、ＲＩＥ等のエッチング方法を用いてパターンニング、レジスト除去することにより形成することができる。

図４（ｆ）に示すように、選択的に導電層４２ｊが設けられた絶縁層４２ｉに、絶縁層４２ｌを形成する。絶縁層４２ｌは、例えばＴＥＯＳやＳｉＨ_４を用いたＣＶＤ法により、ＳｉＯ_２膜を堆積し形成することができる。

さらに、図４（ｇ）に示すように、絶縁層４２ｌに、絶縁層４２ｍを形成する。絶縁層４２ｍはストッパ４２ｅに相当する部分に選択的に設けられている。絶縁層４２ｍは、例えばＣＶＤ法により、ＳｉＮ膜を堆積し形成することができる。絶縁層４２ｍは、絶縁層４２ｍの必要な部分の表面に露光現像技術を用いてレジスト層を形成し、ＲＩＥ等のエッチング技術を用いてパターンニング、レジスト除去することにより形成することができる。

最後に、図４（ｈ）に示すように、選択的に絶縁層４２ｍが設けられた絶縁層４２ｌに、表面保護層４２ｎを形成し、駆動用電極基板４２の形状となるようにダイシング法を用いてシリコンウェーハを切削、分割する。表面保護層４２ｎは、例えばＣＶＤ法により、ＳｉＮ膜を堆積し形成することができる。

なお、各層の厚さは、例えば基材４２ｆは７２５μｍ、絶縁層４２ｇ／絶縁層４２ｉは１．１μｍ、導電層４２ｈ／導電層４２ｊは０．６μｍ、絶縁層４２ｌは０．５μｍ、絶縁層４２ｍ／絶縁層４２ｎは０．５５μｍである。また、基材４２ｆに設けられた凹部の深さは、例えば０．６μｍである。

保持用電極基板４３は、図３に示すように絶縁性材料基板表面に所望の形状にパターニングして形成され、第１の可動子５０の第１可動子電極５３（後述）に対応するストライプ電極４３ａ（第１の保持用電極）と、第２の可動子６０の第２可動子電極６３（後述）に対応するストライプ電極４３ｂ（第２の保持用電極）が並行に形成されている。例えばガラス板や、表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハ、アラミドやガラスエポキシなどのプリント配線板用の絶縁基板を用いることができる。ここで第２可動子用ストライプ電極４３ｂはチャンネル５（ｃｈ５）、第１可動子用ストライプ電極４３ａはチャンネル６（ｃｈ６）に該当する。また、これらストライプ電極４３ａ、４３ｂは、第１及び第２の可動子５０、６０を独立して制御されるように電気的に独立して配置される。

保持用電極基板４３には、駆動用電極基板４２と同様にストッパ４３ｅが設けられている。なお、保持用電極基板４３の製造工程は、駆動用電極基板４２と同様の工程を用いて製造することができるため、その詳細な説明を省略する。

第１の可動子５０は、中空部を有する導電材料で形成された略直方体の支持体５１とを備えている。支持体５１は、例えば導電性材料を物理的な研削により、または化学的なエッチングにより形成することができる。また、導電性樹脂を射出成型して成型して形成することもできる。この支持体５１の上面には可動子側駆動用電極５２が形成され、下面には第１可動子電極５３が形成されている。さらに、中空部にはレンズ５４が固定されている。

可動子側駆動用電極５２の表面には、ストッパ５５ａ（第２の凸部）が設けられている。第１の可動子５０が光軸方向Ｘに移動する際、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間に間隙を有するように、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパ５５ａは設けられている。

駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間の間隙の設計値は、第１の可動子５０が光軸方向Ｘに移動する際に最も小さい場合で３μｍ、最も大きい場合で１５μｍである。なお、ここで設計値とは、支持体５１や駆動用電極基板４２、保持用電極基板４３の加工、およびこれらの組立の際に生じる誤差を含まない設計値である。例えば、前述の駆動用電極基板４２、保持用電極基板４３の製造方法を用いた場合、ストッパ５５ａの可動子側駆動用電極５２の表面からの高さは、１．０μｍから３．０μｍ程度が適している。

支持体５１の表面には、ストッパ５５ｂが設けられている。第１の可動子５０が光軸方向Ｘに移動する際、ストライプ電極４３ａ、４３ｂと第１可動子電極５３との間に間隙を有するように、ストッパ４３ｅと対向する位置に、ストッパ５５ｂは設けられている。

導電性樹脂には、例えば導電性ＰＰＳ、導電性ＰＳ樹脂を用いることができる。特に導電性ＰＰＳ樹脂は、その電気特性や成形性から支持体５１の材質として好ましい。また、導電性ＰＰＳ樹脂には、摩擦係数を低減するためのフッ素系材料（例えばＰＴＦＥ）やチタン酸カリウム、オイル、カーボンファイバーを添加することが好ましい。フッ素系材料やチタン酸カリウム、オイル、カーボンファイバーはいずれか１つを添加しても構わないが、複数（例えばＰＴＦＥとオイル）添加しても構わない。

可動子側駆動用電極５２は、第１の可動子５０の移動方向Ｘに直交するように突起状の複数のストライプが延出され、移動方向Ｘに並列されて凹凸部が形成されている。その間隔は例えば３２μｍ程度であり、凸部の高さは凹部の底面から高さ１０μｍ程度を有している。この高さは最低１０μｍあればよく、それ以上深くても構わない。すなわち、可動子側駆動用電極５２の凸の幅は、駆動用電極基板４２ａ〜４２ｄのピッチの倍に等しく、また、可動子側駆動用電極５２の凹の底面は、駆動用電極基板４２ａ〜４２ｄのピッチの倍と等しい幅を有している。例えば、駆動用電極基板４２に表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハを用いる場合、可動子側駆動用電極５２の凹或いは凸は、ほぼ６４μｍのピッチで配列されている。

第１可動子電極５３は、第１の可動子５０の移動方向Ｘに延出され、Ｙ方向に並列されるようにエッチングにより突起状の複数のストライプが形成されている。ここで第１可動子電極５３はチャンネル７（ｃｈ７）に該当する。

第２の可動子６０は、中空部を有する導電材料で形成された略直方体の支持体６１とを備えている。支持体６１は、例えば導電性材料を物理的な研削により、または化学的なエッチングにより形成することができる。また、導電性樹脂を射出成型して成型して形成することもできる。この支持体６１の上面には可動子側駆動用電極６２が形成され、下面には第２可動子電極６３が形成されている。さらに、中空部にはレンズ６４が固定されている。

可動子側駆動用電極６２は、第２の可動子６０の移動方向Ｘに直交するようにエッチングにより突起状の複数のストライプが延出され、移動方向Ｘに並列されて凹凸部が形成されている。その間隔は例えば３２μｍ程度であり、凸部の高さは凹部の底面から高さ１０μｍ程度を有している。この高さは最低１０μｍあればよく、それ以上深くても構わない。すなわち、可動子側駆動用電極６２の凸の幅は、駆動用電極基板４２ａ〜４２ｄのピッチの倍に等しく、また、可動子側駆動用電極６２の凹の底面は、駆動用電極基板４２ａ〜４２ｄのピッチの倍と等しい幅を有している。例えば、駆動用電極基板４２に表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハを用いる場合、可動子側駆動用電極６２の凹或いは凸は、ほぼ６４μｍのピッチで配列されている。

第２可動子電極６３は、第１の可動子５０の移動方向Ｘに延出され、Ｙ方向に並列されるようにエッチングにより突起状の複数のストライプが形成されている。ここで第２可動子電極６３はチャンネル８（ｃｈ８）に該当する。

上述した第１の可動子５０のレンズ５４及び第２の可動子６０のレンズ６４の配置が変えられることによって両者で構成されるレンズ系は、ワイド及びテレ間でズームされ、また被写体に対してピントが合わせられる。

このように構成された撮像装置１０は、次のようにして第１及び第２の可動子５０、６０の駆動が行われる。

第１の可動子５０は、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側電極５２の間に、またストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との間に電位差を設ける。すると駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側電極５２の間に、またストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との間に静電気力により吸引方向の力が生じる。公知の手順（例えば特開２００４−１２６００９号公報段落００３７乃至００４９）にて、電位差を設ける駆動用電極４２ａ〜４２ｄ、ストライプ電極４３ａを切り替えることにより、第１の可動子５０の位置を移動させることができる。

一方、第２の可動子６０は、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側電極６２の間に、またストライプ電極４３ｂと第２可動子電極６３との間に電位差を設ける。すると駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側電極６２の間に、またストライプ電極４３ｂと第２可動子電極６３との間に静電気力により吸引方向の力が生じる。第１の可動子５０と同様、公知の手順にて、電位差を設ける駆動用電極４２ａ〜４２ｄ、ストライプ電極４３ｂを切り替えることにより、第２の可動子６０の位置を移動させることができる。

また、第１の可動子５０を保持する場合、ストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との間に電位差を設ける。ストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との間に静電気力により吸引方向の力が生じ、第１の可動子５０を保持することができる。第２の可動子６０を保持する場合、第１の可動子５０と同様にストライプ電極４３ｂと第２可動子電極６３との間に電位差を設ける。

このようにしてできた撮像装置１０およびズームレンズユニット３０は、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパ５５ａが設けられている。従って、第１の可動子５０の有する残留応力や温度変化、湿度変化により、第１の可動子５０が変形してしまっても、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子５０とが接触し、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子５０とが短絡し、撮像装置１０を破損してしまう可能性を低減できる。

また、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパ５５ａが設けられているため、ストッパ４２ｅとストッパ５５ａの寸法誤差が非常に小さい。ストッパ４２ｅのみが設けられている場合、またはストッパ５５ａのみが設けられている場合、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子５０との接触を回避しようとしてストッパ４２ｅまたはストッパ５５ａの高さを高くすると、その寸法誤差も大きくなってしまう。

例えば、ストッパ４２ｅは例えば図４に示すような薄膜工程を用いて設けられる。ストッパ４２ｅを高くするためには１層あたりの膜厚を大きくする、または薄膜の層数を多くする必要がある。しかし、１層あたりの膜厚を大きくしたり、または薄膜の層数を多くしたりすると、ストッパ４２ｅの高さの誤差が大きくなる上、膜応力により駆動用電極基板４２が反ってしまい、結果的に、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子５０とが接触してしまう危険性が高くなる。

また例えば、ストッパ５５ａは例えばＰＰＳ等の導電性樹脂を用いて射出成型により設けられる。射出成型における寸法寸法誤差の一つに成型収縮があるが、成型収縮は成型物の寸法の比で発生する。すなわち、より高いストッパ５５ａには、より大きい成型収縮が発生してしまい、結果的に、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子５０とが接触してしまう危険性が高くなる。

従って、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパ５５ａを設けると、ストッパ４２ｅとストッパ５５ａの寸法誤差が非常に小さくなる。第１の可動子５０の有する残留応力や温度変化、湿度変化により、可動子が変形してしまっても、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子５０とが接触し、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子５０とが短絡し、撮像装置１０を破損してしまう可能性を低減できる。

また、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間の間隙の設計値は、第１の可動子５０が光軸方向Ｘに移動する際に最も小さい場合で３μｍである。従って、第１の可動子５０の有する残留応力や温度変化、湿度変化により、可動子が変形してしまっても、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子とが接触し、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子５０とが短絡し、撮像装置１０を破損してしまう可能性を低減できる。

また、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間に間隙の設計値は、第１の可動子５０が光軸方向Ｘに移動する際に最も大きい場合で１５μｍである。従って、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間に発生する吸引力が大きい。すなわち、第１の可動子５０を吸引するための十分力を有しているので、第１の可動子５０の移動がよりスムーズとなる。

また、ストッパ４３ｅと対向する位置に、ストッパ５５ｂが設けられている。ストッパ４２ｅおよびストッパ５５ａと同様の理由により、第１の可動子５０の有する残留応力や温度変化、湿度変化により、可動子が変形してしまっても、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子５０とが接触し、ストライプ電極４３ａと第１の可動子５０とが短絡し、撮像装置１０を破損してしまう可能性を低減できる。

また、ストッパ４３ｅと対向する位置に、ストッパ５５ｂが設けられている。ストッパ４２ｅおよびストッパ５５ａと同様の理由により、第１の可動子５０の移動がよりスムーズとなる。

なお、第１の実施の形態では、第１の可動子５０にのみストッパ５５ａ及び５５ｂが設けられている実施の形態を説明したが、第２の可動子６０にもストッパを設けても構わない。

具体的には、可動子側駆動用電極６２の表面にも、ストッパを設けてもよい。第２の可動子６０が光軸方向Ｘに移動する際、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極６２との間に間隙を有するように、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパを設けることができる。

駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極６２との間に間隙の設計値は、第２の可動子６０が光軸方向Ｘに移動する際に最も小さい場合で３μｍ、最も大きい場合で１５μｍである。なお、ここで設計値とは、支持体６１や駆動用電極基板４２、保持用電極基板４３の加工、およびこれらの組立の際に生じる誤差を含まない設計値である。例えば、前述の駆動用電極基板４２、保持用電極基板４３の製造方法を用いた場合、ストッパの可動子側駆動用電極６２の表面からの高さは、１．０μｍから３．０μｍ程度が適している。

さらに、支持体６１の表面にも、ストッパを設けてもよい。第２の可動子６０が光軸方向Ｘに移動する際、ストライプ電極４３ａ、４３ｂと第２可動子電極６３との間に間隙を有するように、ストッパ４３ｅと対向する位置に、ストッパを設けることができる。

（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２の実施の形態に係る静電アクチュエータを用いた撮像装置１０の第１の可動子１５０を模式的に示す斜視図である。なお、図１に示す第１の実施の形態の各部と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略する。

第１の可動子１５０は、第１の実施の形態の第１の可動子５０と同様に、中空部を有する導電材料で形成された略直方体の支持体１５１とを備えている。支持体１５１は、例えば導電性材料を物理的な研削により、または化学的なエッチングにより形成することができる。また、導電性樹脂を射出成型して成型して形成することもできる。

可動子側駆動用電極５２の表面には、ストッパ１５５ａ（第２の凸部）が設けられている。第１の可動子１５０が光軸方向Ｘに移動する際、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間に間隙を有するように、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパ１５５ａは設けられている。

ストッパ１５５ａは、支持体１５１の光軸方向Ｘが長手方向となるように設けられている。また、ストッパ１５５ａは、複数の可動子側駆動用電極５２の間を連結するように設けられている。

駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間に間隙の設計値は、第１の可動子１５０が光軸方向Ｘに移動する際に最も小さい場合で３μｍ、最も大きい場合で１５μｍである。なお、ここで設計値とは、支持体１５１や駆動用電極基板４２、保持用電極基板４３の加工、およびこれらの組立の際に生じる誤差を含まない設計値である。例えば、前述の駆動用電極基板４２、保持用電極基板４３の製造方法を用いた場合、ストッパ１５５ａの可動子側駆動用電極５２の表面からの高さは、１．０μｍから３．０μｍ程度が適している。

このようにしてできた撮像装置１０およびズームレンズユニット３０は、第１の実施の形態と同様に、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパ１５５ａが設けられている。従って、第１の可動子１５０の有する残留応力や温度変化、湿度変化により、第１の可動子１５０が変形してしまっても、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子１５０とが接触し、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子１５０とが短絡し、撮像装置１０を破損してしまう可能性を低減できる。

また、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパ１５５ａが設けられているため、ストッパ４２ｅとストッパ１５５ａの寸法誤差が非常に小さい。ストッパ４２ｅまたはストッパ１５５ａの寸法誤差が大きい場合、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子１５０とが接触してしまう危険性が高い。ストッパ４２ｅのみが設けられている場合、またはストッパ１５５ａのみが設けられている場合、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子１５０との接触を回避しようとしてストッパ４２ｅまたはストッパ１５５ａの高さを高くすると、その寸法誤差も大きくなってしまう。

例えば、ストッパ４２ｅは図４に示すような薄膜工程を用いて設けられる。ストッパ４２ｅを高くするためには１層あたりの膜厚を大きくする、または薄膜の層数を多くする必要がある。しかし、１層あたりの膜厚を大きくしたり、または薄膜の層数を多くしたりすると、ストッパ４２ｅの高さの誤差が大きくなる上、膜応力により駆動用電極基板４２が反ってしまい、結果的に、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子１５０とが接触してしまう危険性が高くなる。

また例えば、ストッパ１５５ａは例えばＰＰＳ等の導電性樹脂を用いて射出成型により設けられる。射出成型における寸法寸法誤差の一つに成型収縮があるが、成型収縮は成型物の寸法の比で発生する。すなわち、より高いストッパ１５５ａには、より大きい成型収縮が発生してしまい、結果的に、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子１５０とが接触してしまう危険性が高くなる。

従って、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパ１５５ａを設けると、ストッパ４２ｅとストッパ１５５ａの寸法誤差が非常に小さくなる。第１の可動子１５０の有する残留応力や温度変化、湿度変化により、可動子が変形してしまっても、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子１５０とが接触し、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子１５０とが短絡し、撮像装置１０を破損してしまう可能性を低減できる。

また、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間に間隙の設計値は、第１の可動子１５０が光軸方向Ｘに移動する際に最も小さい場合で３μｍである。従って、第１の可動子１５０の有する残留応力や温度変化、湿度変化により、可動子が変形してしまっても、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子とが接触し、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと第１の可動子１５０とが短絡し、撮像装置１０を破損してしまう可能性を低減できる。

また、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間の間隙の設計値は、第１の可動子１５０が光軸方向Ｘに移動する際に最も大きい場合で１５μｍである。従って、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極５２との間に発生する吸引力が大きい。すなわち、第１の可動子１５０を吸引するための十分力を有しているので、第１の可動子１５０の移動がよりスムーズとなる。

また、ストッパ１５５ａが複数の可動子側駆動用電極５２の間を連結するように設けられているため、支持体１５１は光軸方向Ｘが曲線となる方向の曲げに対する剛性が向上する。

支持体１５１は、例えば射出成型などの時に発生する内部応力を有している。可動子側駆動用電極５２は、移動方向Ｘに並列された凹凸形状を有している。従って、支持体１５１は、その内部応力によって光軸方向Ｘが曲線となる方向に反ってしまう場合がある。しかし、ストッパ１５５ａが複数の可動子側駆動用電極５２の間を連結するように設けられているので、ストッパ１５５ａにより支持体１５１は補強され、支持体１５１は光軸方向Ｘが曲線となる方向の曲げに対する剛性が向上する。

なお、第２の実施の形態では、第１の可動子１５０にのみストッパ１５５ａが設けられている実施の形態を説明したが、第２の可動子６０にもストッパを設けても構わない。

具体的には、支持体６１の表面にも、ストッパを設けてもよい。第２の可動子６０が光軸方向Ｘに移動する際、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側駆動用電極６２との間に間隙を有するように、ストッパ４２ｅと対向する位置に、ストッパを設けることができる。

さらに、第２可動子電極６３の表面にも、ストッパを設けてもよい。第２の可動子６０が光軸方向Ｘに移動する際、ストライプ電極４３ａ、４３ｂと第２可動子電極６３との間に間隙を有するように、ストッパ４３ｅと対向する位置に、ストッパを設けることができる。

なお、詳述した各実施の形態の説明及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が可能である。

例えば、図５に示す第１の実施の形態のストッパ５５ａは、第１の可動子５０の角部に設けられている例を図示している。しかし、例えば図８に示すように、第１の可動子５０の支持体２５１の角部以外の場所に、ストッパ２５５ａが設けられていても構わない。また、そのストッパ５５ａの数も４つの例を図示しているが、第１の可動子５０の動きを阻害しない限り、特に４つでなくても構わない。すなわちストッパ５５ａは、ストッパ４２ｅと対向する位置であれば、第１の可動子５０のどの部分に設けることができる。

本発明による静電アクチュエータを用いた撮像装置の第１の実施の形態を示す斜視図本発明による静電アクチュエータを用いた撮像装置の第１の実施の形態を示す分解斜視図本発明による静電アクチュエータを用いた撮像装置の第１の実施の形態の駆動用電極基板と保持用電極基板を示す平面図本発明による静電アクチュエータを用いた撮像装置の第１の実施の形態の駆動用電極基板と保持用電極基板の製造工程を示す断面図本発明による静電アクチュエータを用いた撮像装置の第１の実施の形態の第１の可動子を示す図本発明による静電アクチュエータを用いた撮像装置の第１の実施の形態の静電アクチュエータを示す断面図本発明による静電アクチュエータを用いた撮像装置の第２の実施の形態を示す図本発明による静電アクチュエータを用いた撮像装置の第１実施の形態の変形例を示す図

符号の説明

１０撮像装置
２０撮像素子部
２１基板
２２センサ
２３電子部品
２４駆動制御回路
３０ズームレンズユニット
３１カバー
４０固定子
４１固定子枠
４１ａ上方内面
４１ｂ下方内面
４２駆動用電極基板
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ駆動用電極
４２ｅストッパ
４２ｆ基材
４２ｇ絶縁層
４２ｈ導電層
４２ｉ絶縁層
４２ｊ導電層
４２ｋビアホール
４２ｌ絶縁層
４２ｍ絶縁層
４２ｎ表面保護層
４３保持用電極基板
４３ａストライプ電極
４３ｂストライプ電極
４３ｅストッパ
５０、１５０第１の可動子
５１、１５１、２５１支持体
５２可動子側駆動用電極
５３第１可動子電極
５４レンズ
５５ａ、１５５ａ、２５５ａストッパ
５５ｂストッパ
６０第２の可動子
６１支持体
６２可動子側駆動用電極
６３第２可動子電極
６４レンズ

Claims

固定子と、
前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた可動子と、
前記固定子に設けられた基板と、
前記基板に設けられ、前記所定方向に対して直交する方向に延伸する複数の電極群が前記所定方向に一定のピッチで設けられた駆動用電極と、
前記可動子の前記駆動用電極と対向する位置に、前記所定方向に対して直交する複数の電極群が前記所定方向に一定のピッチで設けられた可動子側駆動用電極と、
前記可動子側駆動用電極における前記複数の電極群の少なくとも1つの電極の端部に形成された一対の第１の凸部と、
前記基板上の前記駆動用電極を間に挟む位置に、前記所定方向に延設された一対の第２の凸部とを具備し、
前記可動子が前記所定方向に移動する際、前記第１の凸部が常に前記第２の凸部上に対向することを特徴とする静電アクチュエータ。
固定子と、
前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた可動子と、
前記固定子に設けられた基板と、
前記基板に設けられ、前記所定方向に対して直交する方向に延伸する複数の電極群が前記所定方向に一定のピッチで設けられた駆動用電極と、
前記可動子の前記駆動用電極と対向する位置に、前記所定方向に対して直交する複数の電極群が前記所定方向に一定のピッチで設けられた可動子側駆動用電極と、
前記可動子側駆動用電極における前記複数の電極群の少なくとも1つの電極の端部に形成された一対の第１の凸部と、
前記基板上の前記駆動用電極を間に挟む位置に、前記所定方向に延設された一対の第２の凸部と、
前記可動子に設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、
前記レンズによって結像された前記被写体の像を検出するための撮像素子部とを具備し、
前記可動子が前記所定方向に移動する際、前記第１の凸部が常に前記第２の凸部上に対向することを特徴とする撮像装置。