(57)【要約】【課題】変形特性を維持しつつ環境変化に起因した形状変化を抑制することが可能なポリマー素子等を提供する。【解決手段】ポリマー素子は、一対の電極層と、これら一対の電極層の間に挿設された高分子層と、一対の電極層の間において各電極層から離間配置され、高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層とを備えている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極層と、
前記一対の電極層の間に挿設された高分子層と、
前記一対の電極層の間において各電極層から離間配置され、前記高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層と
を備えたポリマー素子。
【請求項２】
前記伸縮抑制層は、前記高分子層における厚み方向の中央付近に配置されている
請求項１に記載のポリマー素子。
【請求項３】
前記一対の電極層のうちの一方の電極層から前記伸縮抑制層までの離間距離と、他方の電極層から前記伸縮抑制層までの離間距離とが、互いに略等しい
請求項２に記載のポリマー素子。
【請求項４】
前記伸縮抑制層は、イオン伝導性を有する
請求項１に記載のポリマー素子。
【請求項５】
前記伸縮抑制層が、繊維状膜または多孔質膜とイオン導電性樹脂とからなる
請求項４に記載のポリマー素子。
【請求項６】
前記伸縮抑制層が、前記高分子層の形成領域のうちの少なくとも一部に配置されている
請求項１に記載のポリマー素子。
【請求項７】
前記伸縮抑制層は、前記形成領域内で略等方的に部分配置されている
請求項６に記載のポリマー素子。
【請求項８】
前記伸縮抑制層が、前記形成領域内で所定方向に沿って延在する異方性形状からなる
請求項６に記載のポリマー素子。
【請求項９】
前記伸縮抑制層が複数層の積層構造からなり、
伸縮抑制作用が相対的に大きい高伸縮抑制方向が、前記積層構造全体として複数種類設けられている
請求項１に記載のポリマー素子。
【請求項１０】
前記複数種類の高伸縮抑制方向が、全体として略等方的となっている
請求項９に記載のポリマー素子。
【請求項１１】
前記積層構造が３層以上からなり、
前記積層構造における外側層と中間層とで、前記高伸縮抑制方向が互いに異なる
請求項９に記載のポリマー素子。
【請求項１２】
所定方向に沿って延在する異方性形状からなり、
前記伸縮抑制層において伸縮抑制作用が相対的に大きい高伸縮抑制方向と、前記所定方向とが、互いに略等しい
請求項１に記載のポリマー素子。
【請求項１３】
前記伸縮抑制層は、前記高分子層における層内方向の伸縮を抑制する
請求項１に記載のポリマー素子。
【請求項１４】
前記伸縮抑制層は、前記高分子層と比べ、線膨張係数が低く、かつ、ヤング率が高い
請求項１３に記載のポリマー素子。
【請求項１５】
ポリマーアクチュエータ素子またはポリマーセンサ素子として構成されている
請求項１に記載のポリマー素子。
【請求項１６】
前記ポリマーアクチュエータ素子は、レンズまたは撮像素子を駆動するものである
請求項１５に記載のポリマー素子。
【請求項１７】
レンズと、
ポリマー素子を用いて構成され、前記レンズを駆動する駆動装置と
を備え、
前記ポリマー素子は、
一対の電極層と、
前記一対の電極層の間に挿設された高分子層と、
前記一対の電極層の間において各電極層から離間配置され、前記高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層と
を有するレンズモジュール。
【請求項１８】
レンズと、
前記レンズにより結像されてなる撮像信号を取得する撮像素子と、
ポリマー素子を用いて構成され、前記レンズまたは前記撮像素子を駆動する駆動装置と
を備え、
前記ポリマー素子は、
一対の電極層と、
前記一対の電極層の間に挿設された高分子層と、
前記一対の電極層の間において各電極層から離間配置され、前記高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層と
を有する撮像装置。
【請求項１９】
一対の電極層を形成する工程と、
前記一対の電極層の間に高分子層を設ける工程と、
前記高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層を、前記一対の電極層の間において各電極層から離間配置させる工程と
を含むポリマー素子の製造方法。
【請求項２０】
繊維状膜または多孔質膜に対してイオン伝導性樹脂を含浸させることにより、前記伸縮抑制層を形成する
請求項１９に記載のポリマー素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一対の電極層間に高分子層を挿設してなるポリマー素子およびその製造方法、ならびにそのようなポリマー素子を備えたレンズモジュールおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば携帯電話やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、あるいはＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯型電子機器の高機能化が著しく進んでおり、レンズモジュールを搭載することにより撮像機能を備えたものが一般的となっている。このような携帯型電子機器においては、レンズモジュール内のレンズをその光軸方向へ移動させることにより、フォーカシングやズーミングが行われる。
【０００３】
従来、レンズモジュール内のレンズの移動は、ボイスコイルモータやステッピングモータなどを駆動部として行う方法が一般的であった。一方で、最近では、コンパクト化の観点から、所定のアクチュエータ素子を駆動部として利用したものが開発されている。そのようなアクチュエータ素子としては、例えば、ポリマーアクチュエータ素子（特許文献１参照）が挙げられる。ポリマーアクチュエータ素子は、一対の電極層間に高分子層（イオン交換樹脂膜等）を挟むようにしたものである。このポリマーアクチュエータ素子では、一対の電極間に電位差が生じることにより、イオン交換樹脂膜が膜面に対して直交する方向へ変位するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３８９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなポリマーアクチュエータ素子を含むポリマー素子では一般に、周囲の環境変化に起因して形状変化（寸法変化）が生じてしまう。また、このようなポリマー素子では、その変形特性（湾曲特性）を低下させない（維持する）ようにすることも重要である。したがって、変形特性を維持しつつ環境変化に起因した形状変化を抑制することを可能とするポリマー素子の提案が望まれる。
【０００６】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、変形特性を維持しつつ環境変化に起因した形状変化を抑制することが可能なポリマー素子およびその製造方法、ならびにレンズモジュールおよび撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のポリマー素子は、一対の電極層と、これら一対の電極層の間に挿設された高分子層と、一対の電極層の間において各電極層から離間配置され、高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層とを備えたものである。
【０００８】
本開示のポリマー素子の製造方法は、一対の電極層を形成する工程と、これら一対の電極層の間に高分子層を設ける工程と、高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層を一対の電極層の間において各電極層から離間配置させる工程とを含むようにしたものである。
【０００９】
本開示のレンズモジュールは、レンズと、上記本開示のポリマー素子を用いて構成され、このレンズを駆動する駆動装置とを備えたものである。
【００１０】
本開示の撮像装置は、レンズと、このレンズにより結像されてなる撮像信号を取得する撮像素子と、上記本開示のポリマー素子を用いて構成され、レンズまたは撮像素子を駆動する駆動装置とを備えたものである。
【００１１】
本開示のポリマー素子およびその製造方法、ならびにレンズモジュールおよび撮像装置では、高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層が設けられることにより、環境変化に起因したポリマー素子の形状変化が抑制される。また、この伸縮抑制層が各電極層から離間配置されることにより、ポリマー素子の変形動作が妨げられにくくなる（伸縮抑制層の存在による変形動作の阻害が抑えられる）。
【発明の効果】
【００１２】
本開示のポリマー素子およびその製造方法、レンズモジュールならびに撮像装置によれば、伸縮抑制層を各電極層から離間配置させるようにしたので、高分子層の伸縮を抑制しつつ、ポリマー素子の変形動作が妨げられにくくすることができる。よって、変形特性を維持しつつ、環境変化に起因した形状変化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一実施の形態に係るポリマー素子の構成例を表す断面図である。
【図２】図１に示したポリマー素子の積層構造を模式的に表す斜視図である。
【図３Ａ】ポリマー素子の基本動作について説明するための模式断面図である。
【図３Ｂ】ポリマー素子の基本動作について説明するための他の模式断面図である。
【図３Ｃ】ポリマー素子の基本動作について説明するための他の模式断面図である。
【図４】比較例１に係るポリマー素子の構成を表す断面図である。
【図５】比較例２に係るポリマー素子の構成を表す断面図である。
【図６】図１に示したポリマー素子の作用について説明するための模式断面図である。
【図７】実施例に係るポリマー素子の構成例を表す模式断面図である。
【図８】比較例１に係るポリマー素子の構成例を表す模式断面図である。
【図９】比較例３に係るポリマー素子の構成例を表す模式断面図である。
【図１０】実施例および比較例１，３に係る面内寸法変化量を表す特性図である。
【図１１】実施例および比較例１，３に係る変形量を表す特性図である。
【図１２】変形例１に係るポリマー素子の構成例を模式的に表す斜視図である。
【図１３】変形例２に係るポリマー素子の構成例を模式的に表す斜視図である。
【図１４Ａ】図１３に示したポリマー素子の作用について説明するための模式断面図である。
【図１４Ｂ】図１３に示したポリマー素子の作用について説明するための他の模式断面図である。
【図１５】変形例３に係るポリマー素子の構成例を模式的に表す斜視図である。
【図１６】変形例４に係るポリマー素子の構成例を模式的に表す斜視図である。
【図１７】変形例５に係るポリマー素子の構成例を模式的に表す斜視図である。
【図１８】適用例１に係る電子機器としての携帯電話機の構成例を表す斜視図である。
【図１９】図１８に示した携帯電話機を異なる方向から表した斜視図である。
【図２０】図１９に示した撮像装置の概略構成例を表す斜視図である。
【図２１】図２０に示したレンズモジュールの構成例を表す分解斜視図である。
【図２２Ａ】図２０に示したレンズモジュールの動作例について説明するための模式図である。
【図２２Ｂ】図２０に示したレンズモジュールの動作例について説明するための他の模式図である。
【図２３】適用例２に係る撮像装置の概略構成例を表す側面図である。
【図２４Ａ】図２３に示した撮像装置の動作例について説明するための模式図である。
【図２４Ｂ】図２３に示した撮像装置の動作例について説明するための他の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（アクチュエータ素子またはセンサー素子として用いた場合の例）
２．変形例
変形例１〜５（伸縮抑制層の他の構成例）
３．適用例
適用例１（レンズを駆動する駆動装置を備えた撮像装置への適用例）
適用例２（撮像素子を駆動する駆動装置を備えた撮像装置への適用例）
４．その他の変形例
【００１５】
＜実施の形態＞
［ポリマー素子１の構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係るポリマー素子（ポリマー素子１）の断面構成例（Ｚ−Ｘ断面構成例）を表したものである。また、図２は、このポリマー素子１における積層構造を、模式的に斜視図および分解斜視図で表わしたものである。ポリマー素子１は、後述するように、例えばポリマーアクチュエータ素子またはポリマーセンサ素子等として機能するものである。
【００１６】
このポリマー素子１は、高分子層１０の両面に配置された一対の電極層１２Ａ，１２Ｂと、高分子層１０内に配置された伸縮抑制層１１と、を含む断面構造を有している。換言すると、ポリマー素子１は、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂと、これら電極層１２Ａ，１２Ｂの間に挿設された高分子層１０および伸縮抑制層１１とを有している。なお、このようなポリマー素子１の周囲が、高弾性を有する材料（例えばポリウレタンなど）からなる絶縁性の保護膜によって覆われているようにしてもよい。
【００１７】
（高分子層１０）
高分子層１０は、例えばイオン物質が含浸されたイオン導電性高分子化合物膜からなる。ここで言う「イオン物質」とは、高分子層１０内を伝導することが可能なイオン全般を指している。具体的には、水素イオンや金属イオン単体、またはそれら陽イオンおよび／または陰イオンと極性溶媒とを含むもの、あるいはイミダゾリウム塩などのそれ自体が液状である陽イオンおよび／または陰イオンを含むものを意味する。前者としては、例えば、陽イオンおよび／または陰イオンに極性溶媒が溶媒和したものが挙げられ、後者としては、例えばイオン液体が挙げられる。
【００１８】
この高分子層１０を構成する材料としては、例えばフッ素樹脂あるいは炭化水素系などを骨格としたイオン交換樹脂が挙げられる。このイオン交換樹脂としては、陽イオン物質が含浸される場合には陽イオン交換樹脂が好ましく、陰イオン物質が含浸される場合には陰イオン交換樹脂が好ましい。
【００１９】
陽イオン交換樹脂としては、例えば、スルホン酸基あるいはカルボキシル基などの酸性基が導入されたものが挙げられる。具体的には、酸性基を有するポリエチレン、酸性基を有するポリスチレンあるいは酸性基を有するフッ素樹脂などである。中でも、陽イオン交換樹脂としては、スルホン酸基あるいはカルボン酸基を有するフッ素樹脂が好ましく、例えばナフィオン（デュポン株式会社製）が挙げられる。
【００２０】
高分子層１０に含浸されている陽イオン物質としては、有機や無機など、その種類を問わない。例えば、金属イオン単体、金属イオンと水とを含むもの、有機陽イオンと水とを含むもの、あるいはイオン液体など種々の形態が応用可能である。金属イオンとしては、例えば、ナトリウムイオン（Ｎａ+）、カリウムイオン（Ｋ+）、リチウムイオン（Ｌｉ+）あるいはマグネシウムイオン（Ｍｇ2+）などの軽金属イオンが挙げられる。また、有機陽イオンとしては、例えば、アルキルアンモニウムイオンなどが挙げられる。これらの陽イオンは、高分子層１０中において水和物として存在している。よって、陽イオンと水とを含む陽イオン物質が高分子層１０中に含浸されている場合には、ポリマー素子１では、水の揮発を抑制するために全体として封止されていることが好ましい。
【００２１】
イオン液体とは、常温溶融塩とも言われるものであり、燃性および揮発性が低い陽イオンと陰イオンとを含んでいる。イオン液体としては、例えば、イミダゾリウム環系化合物、ピリジニウム環系化合物あるいは脂肪族系化合物などが挙げられる。
【００２２】
中でも、陽イオン物質は、イオン液体であることが好ましい。揮発性が低いため、高温雰囲気中あるいは真空中においてもポリマー素子１が良好に動作するからである。
【００２３】
（電極層１２Ａ，１２Ｂ）
電極層１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、１種あるいは２種以上の導電性材料を含んでいる。これら電極層１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、導電性材料粉末同士がイオン導電性高分子により結着されたものが好ましい。電極層１２Ａ，１２Ｂの柔軟性が高まるからである。導電性材料粉末としてはカーボン粉末が好ましい。導電性が高く、比表面積が大きいため、より大きい変形量が得られるからである。カーボン粉末としては、ケッチェンブラックが好ましい。イオン導電性高分子としては、上記した高分子層１０の構成材料と同様のものが好ましい。
【００２４】
電極層１２Ａ，１２Ｂは、例えば、以下のようにして形成される。すなわち、分散媒に導電性材料粉末とイオン導電性高分子とを分散させた塗料を、高分子層１０の両面に塗布したのち、乾燥させる。また、導電性材料粉末とイオン導電性高分子とを含むフィルム状のものを、高分子層１０の両面に圧着するようにしてもよい。
【００２５】
電極層１２Ａ，１２Ｂは、多層構造になっていてもよく、その場合、高分子層１０の側から順に、導電性材料粉末同士がイオン導電性高分子により結着された層と金属層とが積層された構造を有していることが好ましい。これにより、電極層１２Ａ，１２Ｂの面内方向において電位がより均一な値に近づき、より優れた変形性能を得られるからである。金属層を構成する材料としては、金あるいは白金などの貴金属が挙げられる。金属層の厚さは任意であるが、電極層１２Ａ，１２Ｂに電位が均一になるように連続膜となっていることが好ましい。金属層を形成する方法としては、めっき法、蒸着法あるいはスパッタ法などが挙げられる。
【００２６】
（伸縮抑制層１１）
伸縮抑制層１１は、高分子層１０における層内（面内）方向の伸縮を抑制する機能（例えば、高分子層１０の体積変化率を５％未満に抑える機能）を有する層である。この伸縮抑制層１１は、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間において、各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置されている。具体的には、この例では、伸縮抑制層１１は、高分子層１０における厚み方向の中央付近に配置されている。すなわち、電極層１２Ａから伸縮抑制層１１までの離間距離ｄ１Ａと、電極層１２Ｂから伸縮抑制層１１までの離間距離ｄ１Ｂとが、互いに略等しく（ｄ１Ａ≒ｄ１Ｂ）、望ましくは等しく（ｄ１Ａ＝ｄ１Ｂ）なっている。つまり、この例ではポリマー素子１は、厚み方向に沿って対称の構造（上下対称の構造）となっている。
【００２７】
また、この伸縮抑制層１１は、この例では、高分子層１０の形成領域（Ｘ−Ｙ平面内）の全領域に配置されている。したがって、図２に示したように、高分子層１０が、電極層１２Ａ側の高分子層１０Ａと、電極層１２Ｂ側の高分子層１０Ｂとに分断された構成となっている。換言すると、電極層１２Ａ，１２Ｂ間には、電極層１２Ａ側から順に高分子層１０Ａ、伸縮抑制層１１および高分子層１０Ｂが積層されてなる積層構造が挿設されている。なお、伸縮抑制層１１の厚みは、例えば、この積層構造全体の厚みの１／３以下程度であり、高分子層１０Ａ，１０Ｂの厚み（上記した離間距離ｄ１Ａ，ｄ１Ｂに対応）はそれぞれ、例えば１０μｍ以上である。
【００２８】
伸縮抑制層１１は、高分子層１０と比べ、線膨張係数および面積膨張率（＝（含水状態時の面積／乾燥状態時の面積−１）×１００）が低く、かつ、ヤング率が高い材料からなる。具体的には、伸縮抑制層１１は、線膨張係数＝１０×１０-6〜５０×１０-6（／℃）程度であると共に、面積膨張率＝０〜５（％）程度であり、かつ、ヤング率＝１〜１０（ＧＰａ）程度の材料からなる。なお、これに対して高分子層１０は、線膨張係数＝１００×１０-6（／℃）程度であると共に、面積膨張率＝１０（％）以上であり、かつ、ヤング率＝０．２〜０．５（ＧＰａ）程度の材料からなる。また、この伸縮抑制層１１は、後述するように、イオン伝導性を有する材料からなることが好ましい。このような伸縮抑制層１１は、例えば、空隙を有する繊維状膜または多孔質膜において、それらの空隙にイオン伝導性樹脂が含浸された膜からなる。具体的には、伸縮抑制層１１としては、例えば、ガラスペーパー（ガラス繊維を例えば紙等のように漉いてなる繊維状膜；例えば空隙率≧８０％のもの）、ガラスフレーク（鱗片状のガラス）、アラミド繊維、ポリエステル繊維、セルロース、アクリル繊維、フッ素樹脂繊維、ポリオレフィン繊維等の材料、またはそれらのうちの任意の組み合わせを用いることが可能である。
【００２９】
［ポリマー素子１の製造方法］
本実施の形態のポリマー素子１は、例えば次のようにして製造することができる。すなわち、まず、前述した材料からなる一対の電極層１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ、前述した手法を用いて形成する。また、前述した材料からなる高分子層１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ形成する。
【００３０】
また、例えば図２中に示したように、前述した繊維状膜（例えばガラスペーパー）または多孔質膜に対してイオン伝導性樹脂を含浸させることにより、伸縮抑制層１１を形成する。なお、この手法の代わりに、例えば、伸縮抑制機能を有する材料（高分子層１０Ａ，１０Ｂと比べて線膨張係数が低く、かつ、ヤング率が高い材料）をイオン伝導性樹脂に分散させることにより、伸縮抑制層１１を形成するようにしてもよい。
【００３１】
続いて、このようにして形成した電極層１２Ａ，１２Ｂ、高分子層１０Ａ，１０Ｂおよび伸縮抑制層１１をそれぞれ、図２に示した積層順にて積層（ラミネート）させる。つまり、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間に高分子層１０Ａ，１０Ｂを配置させると共に、これら高分子層１０Ａ，１０Ｂの間に伸縮抑制層１１を配置させ、この伸縮抑制層１１を一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間において各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置させる。以上により、図１および図２に示したポリマー素子１が完成する。なお、このようなラミネート手法の他にも、例えば各層を重ね塗り（塗布→乾燥→硬化の繰り返し）することで、ポリマー素子１を製造するようにしてもよい。
【００３２】
［ポリマー素子１の作用・効果］
（Ａ．ポリマーアクチュエータ素子として機能する場合の基本動作）
本実施の形態のポリマー素子１では、電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の電位差が生じると、以下の原理にて、高分子層１０において変形（湾曲）が生じる。つまり、この場合には、ポリマー素子１がポリマーアクチュエータ素子として機能することになる。
【００３３】
図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃは、このポリマー素子１の動作（ポリマーアクチュエータ素子としての動作）を、断面図（Ｚ−Ｘ断面図）を用いて模式的に表したものである。以下、これら図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃを参照して、ポリマーアクチュエータ素子としての動作について、高分子層１０に含浸されている前述の陽イオン物質の種類に応じて場合分けをしつつ説明する。
【００３４】
まず、この陽イオン物質として、陽イオンと極性溶媒とを含むものを用いた場合について説明する。
【００３５】
この場合、電圧無印加状態におけるポリマー素子１は、陽イオン物質が高分子層１０中にほぼ均一に分散することから、湾曲することなく平面状となる（図３Ａ）。ここで、図３Ｂ中に示した電圧機能部９（この場合、電圧供給部）によって電圧印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を開始する）と、ポリマー素子１は以下のような挙動を示す。すなわち、例えば電極層１２Ａがマイナスの電位、電極層１２Ｂがプラスの電位となるように電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の駆動用電圧Ｖｄを印加すると（図３Ａ中の矢印「＋Ｖ」を参照）、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で電極層１２Ａ側に移動する。この際、高分子層１０中では陰イオンがほとんど移動できないため、高分子層１０では、電極層１２Ａ側が膨潤し、電極層１２Ｂ側が収縮する。これにより、ポリマー素子１は全体として、図３Ｂ中の矢印「＋Ｚ」で示したように、電極層１２Ｂ側に湾曲する。
【００３６】
こののち、電極層１２Ａ，１２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とする（駆動用電圧Ｖｄの印加を停止する）と、高分子層１０中において電極層１２Ａ側に偏っていた陽イオン物質（陽イオンおよび極性溶媒）が拡散し、図３Ａに示した状態に戻る。
【００３７】
また、図３Ａに示した電圧無印加状態から、電極層１２Ａがプラスの電位、電極層１２Ｂがマイナスの電位となるように、電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の駆動電圧Ｖｄを印加すると（図３Ｃ中の矢印「−Ｖ」を参照）、以下のようになる。すなわち、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で、電極層１２Ｂ側に移動する。この場合、高分子層１０では、電極層１２Ａ側が収縮し、電極層１２Ｂ側が膨潤する。これにより、ポリマー素子１は全体として、図３Ｃ中の矢印「−Ｚ」で示したように、電極層１２Ａ側に湾曲する。
【００３８】
なお、この場合も、電極層１２Ａ，１２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とすると、高分子層１０中において電極層１２Ｂ側に偏っていた陽イオン物質が拡散し、図３Ａに示した状態に戻る。
【００３９】
次に、陽イオン物質として、液状の陽イオンを含むものであるイオン液体を用いた場合について説明する。
【００４０】
この場合においても、電圧無印加状態では、イオン液体が高分子層１０中にほぼ均一に分散しているので、ポリマー素子１は、図３Ａに示した平面状となる。ここで、電圧機能部９（電圧供給部）によって電圧印加状態とすると、ポリマー素子１は以下のような挙動を示す。すなわち、例えば電極層１２Ａがマイナスの電位、電極層１２Ｂがプラスの電位となるように電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の駆動電圧Ｖｄを印加すると、イオン液体のうちの陽イオンが電極層１２Ａ側に移動し、陰イオンは陽イオン交換膜である高分子層１０中を移動できない。このため高分子層１０では、その電極層１２Ａ側が膨潤し、電極層１２Ｂ側が収縮する。これにより、ポリマー素子１は全体として、図３Ｂ中の矢印「＋Ｚ」で示したように、電極層１２Ｂ側に湾曲する。
【００４１】
こののち、電極層１２Ａ，１２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とすると、高分子層１０中において電極層１２Ａ側に偏っていた陽イオンが拡散し、図３Ａに示した状態に戻る。
【００４２】
また、図３Ａに示した電圧無印加状態から、電極層１２Ａがプラスの電位、電極層１２Ｂがマイナスの電位となるように、電極層１２Ａ，１２Ｂの間に所定の駆動電圧Ｖｄを印加すると、イオン液体のうちの陽イオンが電極層１２Ｂ側に移動する。この場合、高分子層１０では、電極層１２Ａ側が収縮し、電極層１２Ｂ側が膨潤する。これにより、ポリマー素子１は全体として、図３Ｃ中の矢印「−Ｚ」で示したように、電極層１２Ａ側に湾曲する。
【００４３】
なお、この場合も、電極層１２Ａ，１２Ｂの間の電位差を無くして電圧無印加状態とすると、高分子層１０中において電極層１２Ｂ側に偏っていた陽イオンが拡散し、図３Ａに示した状態に戻る。
【００４４】
（Ｂ．ポリマーセンサ素子として機能する場合の基本動作）
また、本実施の形態のポリマー素子１では、逆に、高分子層１０が厚み方向と直交する方向（ここではＺ軸方向）へ変形（湾曲）すると、以下の原理にて、電極層１２Ａと電極層１２Ｂとの間に電圧（起電力）が生じる。つまり、この場合には、ポリマー素子１がポリマーセンサ素子（例えば、速度センサや加速度センサ等）として機能することになる。以下、図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃを参照して、このポリマーセンサ素子としての動作について、上記と同様に陽イオン物質の種類に応じて場合分けをしつつ説明する。
【００４５】
まず、この陽イオン物質として、陽イオンと極性溶媒とを含むものを用いた場合について説明する。
【００４６】
この場合、まず、例えばポリマー素子１自身が直線運動も回転運動もしておらず、加速度および角加速度が生じていないときには、ポリマー素子１にはこれらに起因した力が加わっていない。したがって、ポリマー素子１は、変形（湾曲）することなく平面状となっている（図３Ａ）。そのため、陽イオン物質が高分子層１０中にほぼ均一に分散することから、電極層１２Ａ，１２Ｂ間には電位差が発生せず、ポリマー素子１において検出される電圧は０（ゼロ）Ｖとなる。
【００４７】
ここで、例えばポリマー素子１自身が直線運動または回転運動をすることにより、加速度または角加速度が生じると、ポリマー素子１にはこれらに起因した力が加わるため、ポリマー素子１が変形（湾曲）する（図３Ｂ，図３Ｃ）。
【００４８】
例えば、図３Ｂに示したように、ポリマー素子１がＺ軸上の正方向（電極層１２Ｂ側）に変形した場合には、高分子層１０では、電極層１２Ｂ側が収縮し、電極層１２Ａ側が膨潤することになる。すると、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で電極層１２Ａ側に移動するため、陽イオンは、電極層１２Ａ側で密の状態となる一方、電極層１２Ｂ側で疎の状態となる。したがって、この場合、ポリマー素子１には、電極層１２Ｂ側よりも電極層１２Ａ側において電位が高い電圧Ｖが発生する。つまり、この場合には、図３Ｂにおける括弧書中の矢印「−Ｖ」で示したように、電極層１２Ａ，１２Ｂに接続された電圧機能部９（この場合、電圧計）において、負極性の電圧（−Ｖ）が検出される。
【００４９】
一方、図３Ｃに示したように、ポリマー素子１がＺ軸上の負方向（電極層１２Ａ側）に変形した場合には、高分子層１０では逆に、電極層１２Ａ側が収縮し、電極層１２Ｂ側が膨潤することになる。すると、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で電極層１２Ｂ側に移動するため、陽イオンは、電極層１２Ｂ側で密の状態となる一方、電極層１２Ａ側で疎の状態となる。したがって、この場合、ポリマー素子１には、電極層１２Ａ側よりも電極層１２Ｂ側において電位が高い電圧Ｖが発生する。つまり、この場合には、図３Ｃにおける括弧書中の矢印「＋Ｖ」で示したように、電極層１２Ａ，１２Ｂに接続された電圧機能部９（電圧計）において、正極性の電圧（＋Ｖ）が検出される。
【００５０】
次に、陽イオン物質として、液状の陽イオンを含むものであるイオン液体を用いた場合について説明する。
【００５１】
この場合においても、まず、例えばポリマー素子１自身が直線運動も回転運動もしておらず、加速度および角加速度が生じていないときには、ポリマー素子１は、変形することなく平面状となっている（図３Ａ）。そのため、イオン液体が高分子層１０中にほぼ均一に分散することから、電極層１２Ａ，１２Ｂ間には電位差が発生せず、ポリマー素子１において検出される電圧は０Ｖとなる。
【００５２】
ここで、例えばポリマー素子１自身が直線運動または回転運動をすることにより、加速度または角加速度が生じると、上記の場合と同様にして、ポリマー素子１が変形する（図３Ｂ，図３Ｃ）。
【００５３】
例えば、図３Ｂに示したように、ポリマー素子１がＺ軸上の正方向（電極層１２Ｂ側）に変形した場合には、高分子層１０では、電極層１２Ｂ側が収縮し、電極層１２Ａ側が膨潤することになる。すると、高分子層１０が陽イオン交換膜である場合、イオン液体を構成する陽イオンは膜中を移動して電極層１２Ａ側に移動することできるが、陰イオンは官能基に阻まれて移動することができない。したがって、この場合、ポリマー素子１には、電極層１２Ｂ側よりも電極層１２Ａ側において電位が高い電圧Ｖが発生する。つまり、この場合にも、図３Ｂにおける括弧書中の矢印「−Ｖ」で示したように、電極層１２Ａ，１２Ｂに接続された電圧機能部９（電圧計）において、負極性の電圧（−Ｖ）が検出される。
【００５４】
一方、図３Ｃに示したように、ポリマー素子１がＺ軸上の負方向（電極層１２Ａ側）に変形した場合には、高分子層１０では逆に、電極層１２Ａ側が収縮し、電極層１２Ｂ側が膨潤することになる。すると、上記と同様の理由により、イオン液体のうちの陽イオンが電極層１２Ｂ側に移動する。したがって、この場合、ポリマー素子１には、電極層１２Ａ側よりも電極層１２Ｂ側において電位が高い電圧Ｖが発生する。つまり、この場合には、図３Ｃにおける括弧書中の矢印「＋Ｖ」で示したように、電極層１２Ａ，１２Ｂに接続された電圧機能部９（電圧計）において、正極性の電圧（＋Ｖ）が検出される。
【００５５】
（Ｃ．伸縮抑制層１１の作用）
続いて、本実施の形態のポリマー素子１における伸縮抑制層１１の作用について、比較例（比較例１，２）と比較しつつ詳細に説明する。図４は、比較例１に係るポリマー素子（ポリマー素子１０１）の断面構成（Ｚ−Ｘ断面構成）を表したものであり、図５は、比較例２に係るポリマー素子（ポリマー素子２０１）の断面構成（Ｚ−Ｘ断面構成）を表したものである。
【００５６】
（比較例１）
まず、図４に示した比較例１のポリマー素子１０１では、本実施の形態のポリマー素子１とは異なり、伸縮抑制層１１が設けられていない。したがって、このポリマー素子１０１では、周囲の環境変化（温度や湿度等の変化）に起因して、形状変化（寸法変化）が生じてしまう。具体的には、図４中の矢印で示したように、周囲の環境変化に起因して高分子層１０が層内方向（この例ではＸ−Ｙ面内方向）に沿って伸び縮みし、その結果、ポリマー素子１０１全体としての特性（変形特性等）が劣化してしまうことになる。
【００５７】
（比較例２）
一方、図５に示した比較例２のポリマー素子２０１では、上記比較例１とは異なり、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間に伸縮抑制層１１が設けられている。したがって、このポリマー素子２０１ではポリマー素子１０１と比べ、周囲の環境変化に起因した形状変化が抑えられる。具体的には、図５中の矢印および×印で示したように、周囲の環境変化に起因した高分子層１０の層内方向に沿った伸び縮みが抑えられ、その結果、ポリマー素子２０１全体としての変形特性等の劣化が抑制される。
【００５８】
ところが、このポリマー素子２０１では、本実施の形態のポリマー素子１とは異なり、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの層間が全てこの伸縮抑制層１１となっている。つまり、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間において伸縮抑制層１１が各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置されているポリマー素子１とは異なり、ポリマー素子２０１では、伸縮抑制層１１と各電極層１２Ａ，１２Ｂとが離間せずに接触している。したがって、周囲の環境変化に起因した形状変化は抑えられるものの、このポリマー素子２０１の本来の動作である変形動作（湾曲動作）が妨げられてしまう。具体的には、伸縮抑制層１１が一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの層間全てに設けられているため、電極層１２Ａ，１２Ｂの伸縮が過剰に抑えられてしまい、ポリマー素子２０１の変形動作が阻害されてしまう。このようにして比較例２においても、ポリマー素子２０１全体としての変形特性等が劣化してしまうことになる。
【００５９】
（本実施の形態）
これに対して本実施の形態のポリマー素子１では、図１および図２に示したように、まず上記比較例２と同様に、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間に伸縮抑制層１１が設けられている。したがって、このポリマー素子１においてもポリマー素子２０１と同様に、周囲の環境変化に起因した形状変化が抑えられる。具体的には、図６中の矢印および×印で示したように、周囲の環境変化に起因した高分子層１０の層内方向に沿った伸び縮みが抑えられ、その結果、ポリマー素子１全体としての変形特性等の劣化が抑制される。
【００６０】
また、このポリマー素子１では上記比較例２とは異なり、上記したように、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間において、伸縮抑制層１１が各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置されている。これにより、ポリマー素子１ではポリマー素子２０１と比べ、ポリマー素子１の変形動作が妨げられにくくなる（伸縮抑制層１１の存在による変形動作の阻害が抑えられる）。つまり、伸縮抑制層１１が各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置されているため、電極層１２Ａ，１２Ｂの伸縮への影響が低減し、ポリマー素子１が変形（湾曲）し易い構造となる。
【００６１】
更に、伸縮抑制層１１がイオン導電性を有する場合には、図６中の破線の矢印で示したように、高分子層１０内のイオンの移動に対する阻害が、低減もしくは回避される。したがって、この場合には、ポリマー素子１全体としての変形特性等の劣化が更に抑制される。
【００６２】
以上のように本実施の形態では、高分子層１０の伸縮を抑制する伸縮抑制層１１を、各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置させるようにしたので、高分子層１０の伸縮を抑制しつつ、ポリマー素子１の変形動作が妨げられにくくすることができる。よって、変形特性を維持しつつ、環境変化に起因した形状変化を抑制することが可能となる。
【００６３】
また、この伸縮抑制層１１が高分子層１０における厚み方向の中央付近に配置されているようにしたので、静止時（非変形動作時）における高分子層１０の反り（電極層１２Ａ側または電極層１２Ｂ側への反り）を防止することも可能となる。
【００６４】
［実施例］
次いで、本実施の形態における具体的な実施例について、比較例（比較例１，３）と比較しつつ説明する。ここで、実施例および比較例１，３の各条件は、以下の通りである。
【００６５】
（実施例：図７）
・電極層１２Ａ，１２Ｂ  …カーボン粉末（濃度＝４０重量％）、膜厚＝２５μｍ
・高分子層１０および伸縮抑制層１１  …基材としてナフィオン（登録商標）を使用
・伸縮抑制層１１Ａ，１１Ｂ  …ガラスペーパー（空隙率＝９０％、ガラス繊維径＝１μｍ）を含有、膜厚＝各々２５μｍ
・高分子層１０Ａ，１０Ｂ  …ガラスペーパー（空隙率＝９０％、ガラス繊維径＝１μｍ）を非含有、膜厚＝各々２５μｍ
・伸縮抑制層１１Ａ，１１Ｂが各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置
【００６６】
（比較例１：図８）
・電極層１２Ａ，１２Ｂ  …カーボン粉末（濃度＝４０重量％）、膜厚＝２５μｍ
・高分子層１０Ａ〜１０Ｄ  …基材としてナフィオン（登録商標）を使用、ガラスペーパー（空隙率＝９０％、ガラス繊維径＝１μｍ）を非含有、膜厚＝各々２５μｍ
・伸縮抑制層１１が無し
【００６７】
（比較例３：図９）
・電極層１２Ａ，１２Ｂ  …カーボン粉末（濃度＝４０重量％）、膜厚＝２５μｍ
・高分子層１０および伸縮抑制層１１  …基材としてナフィオン（登録商標）を使用
・伸縮抑制層１１Ａ，１１Ｂ  …ガラスペーパー（空隙率＝９０％、ガラス繊維径＝１μｍ）を含有、膜厚＝各々２５μｍ
・高分子層１０Ａ，１０Ｂ  …ガラスペーパー（空隙率＝９０％、ガラス繊維径＝１μｍ）を非含有、膜厚＝各々２５μｍ
・伸縮抑制層１１Ａ，１１Ｂが各電極層１２Ａ，１２Ｂと接触配置
【００６８】
ここで、図１０は、実施例および比較例１，３に係る各ポリマー素子１，１０１，３０１において、高分子層１０の面内寸法変化量（Ｘ−Ｙ面内での寸法変化量）を表したものである。この図１０により、伸縮抑制層１１が設けられていない比較例１と比べ、伸縮抑制層１１が設けられている実施例および比較例３ではそれぞれ、面内寸法変化量が約１／５に減少していることが分かる。つまり、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間に伸縮抑制層１１を設けることで、周囲の環境変化に起因した形状変化が抑えられることが確認された。
【００６９】
また、図１１は、実施例および比較例１，３に係る各ポリマー素子１，１０１，３０１において、高分子層１０の変形量（Ｚ軸方向に沿った湾曲量）を表したものである。この図１１により、伸縮抑制層１１Ａ，１１Ｂが各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置されている実施例では、伸縮抑制層１１Ａ，１１Ｂが各電極層１２Ａ，１２Ｂと接触配置されている比較例３と比べ、変形量が約１．５倍に増加していることが分かる。また、この実施例では、伸縮抑制層１１自体が設けられていない比較例１と略同等の変形量が得られていることも分かる。つまり、伸縮抑制層１１を各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置することで、ポリマー素子１の変形動作が妨げられにくくなり（伸縮抑制層１１の存在による変形動作の阻害が抑えられ）、伸縮抑制層１１が無い場合と略同等の変形特性が維持されることが確認された。
【００７０】
＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１〜５）について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７１】
［変形例１］
図１２は、変形例１に係るポリマー素子（ポリマー素子１Ａ）の構成例を、模式的に斜視図および分解斜視図で表わしたものである。本変形例のポリマー素子１Ａは、上記実施の形態のポリマー素子１において、伸縮抑制層１１を複数層（この例では２層）の積層構造とすると共に伸縮抑制の方向を複数種類設けたものに対応しており、他の構成は同様となっている。
【００７２】
具体的には、このポリマー素子１Ａでは、伸縮抑制層１１が、電極層１２Ａ側の伸縮抑制層１１１と電極層１２Ｂ側の伸縮抑制層１１２との２層の積層構造になっている。また、これら伸縮抑制層１１１，１１２の積層構造全体として、伸縮抑制作用が相対的に大きい高伸縮抑制方向が複数種類（この例では２種類）設けられている。より具体的には、伸縮抑制層１１１では、高伸縮抑制方向ＭＤ１がＹ軸方向に沿っていると共に、伸縮抑制層１１２では、高伸縮抑制方向ＭＤ２がＸ軸方向に沿っている。つまり、高伸縮抑制方向ＭＤ１，ＭＤ２はＸ−Ｙ平面内で互いに直交しており、伸縮抑制層１１１，１１２の積層構造全体として、これら２種類の高伸縮抑制方向ＭＤ１，ＭＤ２が略等方的になっている。なお、この「高伸縮抑制方向」とは、換言すると、引っ張り強度が相対的に大きい方向であり、各伸縮抑制層を成膜する際のマシンディレクションと一致するようになっている。
【００７３】
このような構成の本変形例においても、基本的には上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。
【００７４】
［変形例２］
図１３は、変形例２に係るポリマー素子（ポリマー素子１Ｂ）の構成例を、模式的に斜視図および分解斜視図で表わしたものである。本変形例のポリマー素子１Ｂは、上記比較例１と同様に、実施の形態のポリマー素子１において、伸縮抑制層１１を複数層（この例では３層）の積層構造とすると共に伸縮抑制の方向を複数種類設けたものに対応しており、他の構成は同様となっている。
【００７５】
ただし、このポリマー素子１Ｂではポリマー素子１Ａとは異なり、３層以上（この例では３層）の積層構造における外側層と中間層とで、上記した高伸縮抑制方向が互いに異なるようにしている。
【００７６】
具体的には、このポリマー素子１Ｂでは、伸縮抑制層１１が、電極層１２Ａ側の伸縮抑制層１１１（外側層）と、電極層１２Ｂ側の伸縮抑制層１１３（外側層）と、これら伸縮抑制層１１１，１１３の間に位置する伸縮抑制層１１２（中間層）との３層の積層構造になっている。また、これら伸縮抑制層１１１，１１２，１１３の積層構造全体として、伸縮抑制作用が相対的に大きい高伸縮抑制方向が複数種類（この例では２種類）設けられている。より具体的には、伸縮抑制層１１１，１１３では、高伸縮抑制方向ＭＤ１，ＭＤ３がそれぞれＸ軸方向に沿っていると共に、伸縮抑制層１１２では、高伸縮抑制方向ＭＤ２がＹ軸方向に沿っている。つまり、上記したように、外側層である伸縮抑制層１１１，１１３における高伸縮抑制方向ＭＤ１，ＭＤ３と、中間層である伸縮抑制層１１２における高伸縮抑制方向ＭＤ２とが、互いに異なっている（この例ではＸ−Ｙ平面内で互いに直交している）。なお、図１３中に示した破線の方向は、伸縮抑制作用が相対的に小さい低伸縮抑制方向（高伸縮抑制方向とＸ―Ｙ平面内で直交する方向）を意味しており、以下同様である。
【００７７】
これによりポリマー素子１Ｂでは、積層面（Ｘ−Ｙ平面）内で変形（湾曲）し易い方向と変形しにくい方向とを個別に規定することが可能となる。具体的には、例えば図１４Ａに示したように、Ｙ−Ｚ断面で見ると、外側層である伸縮抑制層１１１，１１３ではそれぞれ、低伸縮抑制方向がＹ軸方向に沿っている一方、中間層である伸縮抑制層１１２では、高伸縮抑制方向ＭＤ２がＹ軸方向に沿っている。したがって、電極層１２Ａ，１２ＢはＹ軸方向に沿って相対的に変形し易くなる。一方、例えば図１４Ｂに示したように、Ｚ−Ｘ断面で見ると、外側層である伸縮抑制層１１１，１１３では、高伸縮抑制方向ＭＤ１，ＭＤ３がそれぞれＸ軸方向に沿っている一方、中間層である伸縮抑制層１１２では、低伸縮抑制方向がＸ軸方向に沿っている。したがって、電極層１２Ａ，１２ＢはＸ軸方向に沿って相対的に変形しにくくなる。
【００７８】
このようにして本変形例では、基本的には上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能であると共に、積層面内で変形し易い方向と変形しにくい方向とを個別に規定することも可能となる。
【００７９】
［変形例３，４］
図１５は、変形例３に係るポリマー素子（ポリマー素子１Ｃ）の構成例を、模式的に斜視図および分解斜視図で表わしたものである。また、図１６は、変形例４に係るポリマー素子（ポリマー素子１Ｄ）の構成例を、模式的に斜視図および分解斜視図で表わしたものである。これらのポリマー素子１Ｃ，１Ｄではそれぞれ、これまでに説明したポリマー素子１，１Ａ，１Ｂとは異なり、伸縮抑制層１１Ｃ，１１Ｄがそれぞれ、高分子層１０の形成領域（Ｘ−Ｙ平面内）のうちの一部分のみに配置されている。なお、他の構成については、基本的にはポリマー素子１と同様となっている。
【００８０】
具体的には、図１５に示したポリマー素子１Ｃでは、高分子層１０の形成領域において、伸縮抑制層１１Ｃが全体として格子状に配置されている。換言すると、伸縮抑制層１１Ｃには、複数の矩形状の開口が全体としてマトリクス状に形成されている。このようにして伸縮抑制層１１Ｃは、高分子層１０の形成領域内で略等方的に部分配置されている。
【００８１】
また、図１６に示したポリマー素子１Ｄでは、高分子層１０の形成領域において、伸縮抑制層１１Ｄが全体として網目状に配置されている。換言すると、伸縮抑制層１１Ｃには、複数の円形状の開口が全体として２次元的に形成されている。このようにして伸縮抑制層１１Ｄもまた、高分子層１０の形成領域内で略等方的に部分配置されている。
【００８２】
このようにして本変形例では、基本的には上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能であると共に、以下の効果も得ることが可能となる。すなわち、伸縮抑制層１１Ｃ，１１Ｄをそれぞれ、高分子層１０の形成領域のうちの一部分のみに配置するようにしたので、高分子層１０内のイオンをより伝導し易くすることが可能となる。
【００８３】
［変形例５］
図１７は、変形例５に係るポリマー素子（ポリマー素子１Ｅ）の構成例を、模式的に斜視図および分解斜視図で表わしたものである。本変形例のポリマー素子１Ｅもまた、上記変形例３，４と同様に、伸縮抑制層１１Ｅが、高分子層１０の形成領域（Ｘ−Ｙ平面内）のうちの一部分のみに配置されている。なお、他の構成については、基本的にはポリマー素子１と同様となっている。
【００８４】
ただし、このポリマー素子１Ｅではポリマー素子１Ｃ，１Ｄとは異なり、伸縮抑制層１１Ｅが、高分子層１０の形成領域内で所定方向（この例ではＹ軸方向）に沿って延在する異方性形状（この例では矩形状）からなる。つまり、この高分子層１０の形成領域では、Ｙ軸方向に沿って延在する伸縮抑制層１１Ｅと、この伸縮抑制層１１Ｅが配置されていない領域（高分子層１０Ｃ）とが、Ｘ軸方向に沿って交互に配置され、全体としてストライプ状となっている。
【００８５】
このような構成によりポリマー素子１Ｅでは、基本的には上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能であると共に、以下の効果も得ることが可能となる。すなわち、前述した変形例２と同様に、高分子層１０の形成面（Ｘ−Ｙ平面）内で、変形し易い方向（この例ではＸ軸方向）と変形しにくい方向（この例ではＹ軸方向）とを個別に規定することが可能となる。
【００８６】
＜適用例＞
続いて、上記実施の形態および変形例１〜５に係るポリマー素子の適用例（撮像装置への適用例；適用例１，２）について説明する。
【００８７】
［適用例１］
（携帯電話機８の構成）
図１８および図１９は、上記実施の形態等のポリマー素子の適用例１に係る撮像装置を備えた電子機器の一例として、撮像機能付き携帯電話機（携帯電話機８）の概略構成を斜視図で表わしたものある。この携帯電話機８では、２つの筐体８１Ａ，８１Ｂ同士が、図示しないヒンジ機構を介して折り畳み自在に連結されている。
【００８８】
図１８に示したように、筐体８１Ａの一方側の面には、各種の操作キー８２が複数配設されると共に、その下端部にマイクロフォン８３が配設されている。操作キー８２は使用者（ユーザ）による所定の操作を受け付けて情報を入力するためのものである。マイクロフォン８３は、通話時等における使用者の音声を入力するためのものである。
【００８９】
筐体８１Ｂの一方側の面には、図１８に示したように、液晶表示パネル等を用いた表示部８４が配設されると共に、その上端部には、スピーカー８５が配設されている。表示部８４には、例えば、電波の受信状況や電池残量、通話相手の電話番号、電話帳として登録されている内容（相手先の電話番号や氏名等）、発信履歴、着信履歴等の各種の情報が表示されるようになっている。スピーカー８５は、通話時等における通話相手の音声等を出力するためのものである。
【００９０】
図１９に示したように、筐体８１Ａの他方側の面にはカバーガラス８６が配設されていると共に、筐体８１Ａ内部のカバーバラス８６に対応する位置に撮像装置２が設けられている。この撮像装置２は、物体側（カバーガラス８６側）に配置されたレンズモジュール４と、像側（筐体８１Ａの内部側）に配置された撮像素子３とにより構成されている。撮像素子３は、レンズモジュール４内のレンズ（後述するレンズ４０）により結像されてなる撮像信号を取得する素子である。この撮像素子３は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を搭載したイメージセンサからなる。
【００９１】
（撮像装置２の構成）
図２０は、撮像装置２の概略構成例を斜視図で表したものであり、図２１は、この撮像装置２におけるレンズモジュール４の構成を分解斜視図で表したものである。
【００９２】
レンズモジュール４は、光軸Ｚ１に沿って像側（撮像素子３の撮像面３０側）から物体側へと順に（Ｚ軸上の正方向に沿って）、支持部材５１、ポリマーアクチュエータ素子５３１、レンズ保持部材５４およびレンズ４０、ならびにポリマーアクチュエータ素子５３２を備えている。なお、図２０では、レンズ４０の図示を省略している。このレンズモジュール４はまた、固定用部材５２、連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂ、固定電極５３０Ａ，５３０Ｂ、押え部材５６およびホール素子５７Ａ，５７Ｂを備えている。なお、これらのレンズモジュール４の部材のうちのレンズ４０を除いたものが、本開示における「レンズを駆動する駆動装置」（レンズ駆動装置）の一具体例に対応している。
【００９３】
支持部材５１は、レンズモジュール４全体を支持するためのベース部材（基体）である。
【００９４】
固定用部材５２は、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２の一端をそれぞれ固定するための部材である。この固定用部材５２は、像側（図１２および図１３における下側）から物体側（上側）へと向けて配置された、下部固定用部材５２Ｄ、中央（中部）固定用部材５２Ｃおよび上部固定用部材５２Ｕの３つの部材からなる。下部固定用部材５２Ｄと中央固定用部材５２Ｃとの間には、ポリマーアクチュエータ素子５３１の一端および固定電極５３０Ａ，５３０Ｂの一端がそれぞれ、挟み込まれて配置されている。一方、中央固定用部材５２Ｃと上部固定用電極５２Ｕとの間には、ポリマーアクチュエータ素子５３２の一端および固定電極５３０Ａ，５３０Ｂの他端がそれぞれ、挟み込まれて配置されている。また、これらのうちの中央固定用部材５２Ｃには、レンズ保持部材５４の一部（後述する保持部５４Ｂの一部）を部分的に挟み込むための開口５２Ｃ０が形成されている。これにより、レンズ保持部材５４の一部がこの開口５２Ｃ０内を移動できるようになるため、スペースを有効活用することができ、レンズモジュール４の小型化を図ることが可能となる。
【００９５】
固定電極５３０Ａ，５３０Ｂは、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２における電極層（前述した電極層１２Ａ，１２Ｂ）に対して、後述する電圧供給部５９からの駆動用電圧Ｖｄ（図２２Ａ，図２２Ｂ）を供給するための電極である。これらの固定電極５３０Ａ，５３０Ｂはそれぞれ、例えば金（Ａｕ）もしくは金めっきされた金属等からなり、Ｕの字状となっている。これにより、固定電極５３０Ａ，５３０Ｂはそれぞれ、中央固定用部材５２Ｃの上下（Ｚ軸に沿った両側面）を挟み込むようになっており、一対のポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２に対して少ない配線で並列に同じ電圧を印加することが可能となっている。また、固定電極５３０Ａ，５３０Ｂを金めっきされた金属材料から構成した場合、表面の酸化等による接触抵抗の劣化を防ぐことができる。
【００９６】
レンズ保持部材５４は、レンズ４０を保持するための部材であり、例えば液晶ポリマー等の硬質な樹脂材料からなる。このレンズ保持部材５４は、中心が光軸Ｚ１上になるようにして配置され、レンズ４０を保持する環状の保持部５４Ｂと、この保持部５４Ｂを支持すると共に保持部５４Ｂと後述する連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂとを接続する接続部５４Ａとからなる。また、保持部５４Ｂは、一対のポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２における後述する駆動面同士の間に配置されている。
【００９７】
ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２はそれぞれ、レンズ４０の光軸Ｚ１と直交する駆動面（Ｘ−Ｙ平面上の駆動面）を有し、この光軸Ｚ１に沿って駆動面同士が対向するように配置されている。これらのポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２はそれぞれ、レンズ保持部材５４（およびレンズ４０）を、後述する連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂを介して光軸Ｚ１に沿って駆動するためのものである。また、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２はそれぞれ、上記実施の形態等に係るポリマー素子１，１Ａ〜１Ｅのうちのいずれかを用いて構成されている。
【００９８】
ここで、図２０に示したように、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２はそれぞれ、所定方向（この例ではＸ軸方向）に沿って延在する異方性形状からなる。そして、これらポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２の伸縮抑制層１１等における高伸縮抑制方向ＭＤと、上記所定方向（異方性形状の延在方向）とが、互いに略等しく（この例では、いずれもＸ軸方向）なっている。これにより、高分子層１０の形成面（Ｘ−Ｙ平面）内で、この高分子層１０が相対的に寸法変化しにくい方向（伸縮抑制作用が相対的に大きい方向；この例ではＸ軸方向）を規定することが可能となる。したがって、この例では、以下の効果が得られる。すなわち、この場合、高分子層１０が特にＸ軸方向に伸びてしまうと、レンズ４０の位置がずれてしまうと共に、レンズ保持部材５４と周りの壁との間隔が狭い場合には、高分子層１０の寸法変化によりその壁と干渉してしまうおそれがある。そのため、上記のように、高分子層１０が相対的に寸法変化しにくい方向をＸ軸方向に規定することで、これらの不具合を回避することが可能となる。なお、この例では、高分子層１０がＹ軸方向に伸びたとしても、それほど悪影響は生じない。
【００９９】
また、図２１に示したように、ポリマーアクチュエータ素子５３１では、例えば、電極層５２Ａが、下部固定用部材５２Ｄ側の固定電極５３０Ｂと電気的に接続され、電極層５２Ｂが、中央固定用部材５２Ｃ側の固定電極５３０ＡＢと電気的に接続されている。一方、ポリマーアクチュエータ素子５３２では、例えば、電極層５２Ａが、中央固定用部材５２Ｃ側の固定電極５３０Ａと電気的に接続され、電極層５２Ｂが、上部固定用部材５２Ｕ側の固定電極５３０Ｂと電気的に接続されている。また、下部固定用部材５２Ｄ側の固定電極５３０Ｂから上部固定用部材５２Ｕ側の固定電極５３０Ｂまでの各部材・電極はそれぞれ、押え部材４６（板ばね）によって一定の圧力で挟み込まれるようにして固定されている。これにより、大きな力を与えてもポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２を破壊することがなく、これらのポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２が変形した際も安定して電気的な接続が可能となる。
【０１００】
連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂはそれぞれ、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２の各他端と、接続部５４Ａの端部との間を互いに連結（接続）するための部材である。具体的には、連結部材５５１Ａ，５５１Ｂはそれぞれ、接続部５４Ａの下端部とポリマーアクチュエータ素子５３１の他端との間を連結し、連結部材５５２Ａ，５５２Ｂはそれぞれ、接続部５４Ａの上端部とポリマーアクチュエータ素子５３２の他端との間を連結している。これらの連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂはそれぞれ、例えばポリイミドフィルム等のフレキシブルフィルムからなり、各ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２と同等以下（好ましくは同一以下）の剛性（曲げ剛性）を有する柔軟な材料からなることが望ましい。これにより、連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂが、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２の湾曲方向とは逆方向に湾曲する自由度が生まれる。したがって、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２と連結部材５５１Ａ，５５１Ｂ，５５２Ａ，５５２Ｂとからなる片持ち梁における断面形状が、Ｓ字状の曲線を描くようになる。その結果、接続部５４ＡがＺ軸方向に沿って平行移動することが可能となり、保持部５４Ｂ（およびレンズ４０）が支持部材５１に対して平行状態を保ったまま、Ｚ軸方向に駆動されるようになる。なお、上記した剛性（曲げ剛性）としては、例えばバネ定数を用いることができる。
【０１０１】
（レンズモジュール４の動作）
図２２Ａ，図２２Ｂはそれぞれ、レンズモジュール４の概略構成例を側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で模式的に表したものであり、図２２Ａは動作前の状態を、図２２Ｂは動作後の状態をそれぞれ示している。
【０１０２】
このレンズモジュール４では、電圧供給部５９からポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２に対して駆動用電圧Ｖｄが供給されると、前述した原理にて、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２の他端側がそれぞれ、Ｚ軸方向に沿って湾曲する。これにより、これらポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２によってレンズ保持部材５４が駆動され、レンズ４０がその光軸Ｚ１に沿って移動可能となる（図２２Ｂ中の矢印参照）。このようにしてレンズモジュール４では、ポリマーアクチュエータ素子５３１，５３２を用いた駆動装置（レンズ駆動装置）によって、レンズ４０がその光軸Ｚ１に沿って駆動される。つまり、レンズモジュール４内のレンズ４０がその光軸Ｚ１に沿って移動し、フォーカシングやズーミングが行われる。
【０１０３】
［適用例２］
続いて、上記実施の形態等のポリマー素子の適用例２に係る撮像装置（カメラモジュール）について説明する。本適用例に係る撮像装置もまた、例えば前述した図１８，図１９に示したような、撮像機能付き携帯電話機８に内蔵されるようになっている。ただし、適用例１の撮像装置２では、ポリマー素子（ポリマーアクチュエータ素子）をレンズ駆動装置として用いていたのに対し、本適用例の撮像装置では以下説明するように、撮像素子３を駆動するための駆動装置として用いている。
【０１０４】
（撮像装置２Ａの構成）
図２３は、本適用例に係る撮像装置（撮像装置２Ａ）の概略構成例を、側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で表したものである。この撮像装置２Ａは、基板６０上に、各種部材を保持するためのハウジング６１を備えている。
【０１０５】
このハウジング６１には、レンズ４０を配置するための開口部６１１が形成されていると共に、一対の側壁部６１３Ａ，６１３Ｂと、基板６０上に位置する底部６１２とが設けられている。側壁部６１３Ａには一対の板ばね６２１，６２１の一端側が固定されており、これら板ばね６２１，６２１の他端側には、接続部５４Ａおよび支持部６４を介して撮像素子３が配置されている。また、底部６１２上にはポリマーアクチュエータ素子６３の一端側が固定されており、このポリマーアクチュエータ素子６３の他端側は支持部６４の底面に固定されている。なお、この底部６１２上にはホール素子５７Ａも配置されていると共に、接続部５４Ａ上におけるホール素子５７Ａの対向位置には、ホール素子５７Ｂが配置されている。
【０１０６】
なお、これらの撮像装置２Ａの部材のうち、底部６１２、側壁部６１３Ａ、板ばね６２１，６２２、ポリマーアクチュエータ素子６３、支持部６４および接続部５４Ａが主に、本開示における「撮像素子を駆動する駆動装置」（撮像素子駆動装置）の一具体例に対応している。
【０１０７】
ポリマーアクチュエータ素子６３は、上記したように、撮像素子３を駆動するためのものであり、上記実施の形態等に係るポリマー素子１，１Ａ〜１Ｅのうちのいずれかを用いて構成されている。
【０１０８】
ここで、このポリマーアクチュエータ素子６３もまた、所定方向（この例ではＸ軸方向）に沿って延在する異方性形状からなる。そして、図２３中には図示されていないが、このポリマーアクチュエータ素子６３の伸縮抑制層１１等における高伸縮抑制方向ＭＤと、上記所定方向（異方性形状の延在方向）とが、互いに略等しく（この例では、いずれもＸ軸方向）なっている。したがって、本適用例においても、高分子層１０が相対的に寸法変化しにくい方向（この例ではＸ軸方向）を規定することができ、上記適用例１の場合と同様の効果が得られる。
【０１０９】
（撮像装置２Ａの動作）
図２４Ａ，図２４Ｂはそれぞれ、撮像装置２Ａの一部（上記した撮像素子駆動装置）を側面図（Ｚ−Ｘ側面図）で模式的に表したものであり、図２４Ａは動作前の状態を、図２４Ｂは動作後の状態をそれぞれ示している。
【０１１０】
この撮像装置２Ａでは、電圧供給部（図示せず）からポリマーアクチュエータ素子６３に対して駆動用電圧Ｖｄが供給されると、前述した原理にて、ポリマーアクチュエータ素子６３の他端側がそれぞれ、Ｚ軸方向に沿って湾曲する。これにより、このポリマーアクチュエータ素子６３によって接続部５４Ａが駆動され、撮像素子３がレンズ４０の光軸Ｚ１に沿って移動可能となる（図２４Ｂ中の矢印参照）。このようにして撮像装置２Ａでは、ポリマーアクチュエータ素子６３を用いた駆動装置（撮像素子駆動装置）によって、撮像素子３がレンズ４０の光軸Ｚ１に沿って駆動される。これにより、レンズ４０と撮像素子３との相対的な距離が変化することで、フォーカシングやズーミングが行われる。
【０１１１】
＜その他の変形例＞
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【０１１２】
例えば、上記実施の形態等では、伸縮抑制層が、高分子層１０における厚み方向の中央付近に配置されている場合について説明したが、この場合には限られない。すなわち、例えば、電極層１２Ａから伸縮抑制層までの離間距離ｄ１Ａと、電極層１２Ｂから伸縮抑制層までの離間距離ｄ１Ｂとが、互いに等しくない（ｄ１Ａ＜ｄ１Ｂまたはｄ１Ａ＞ｄ１Ｂ）構造（上下非対称の構造）としてもよい。換言すると、一対の電極層１２Ａ，１２Ｂの間において、伸縮抑制層が各電極層１２Ａ，１２Ｂから離間配置されているようにすれば、高分子層１０における厚み方向の中央付近からずれて配置するようにしてもよい。
【０１１３】
更に、ポリマー素子および撮像装置内の他の部材における形状や材料等については、上記実施の形態等で説明したものには限定されず、また、ポリマー素子の積層構造についても、上記実施の形態等で説明したものには限定されず、適宜変更可能である。
【０１１４】
加えて、上記実施の形態等では、ポリマー素子がポリマーアクチュエータ素子またはポリマーセンサ素子として構成されている場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られない。すなわち、本開示のポリマー素子は、例えば電気二重層キャパシタ等の他の素子にも適用することが可能である。
【０１１５】
また、上記実施の形態等では、本開示の駆動装置の一例として、主に、駆動対象物であるレンズをその光軸に沿って駆動するレンズ駆動装置を挙げて説明したが、その場合には限られず、例えば、レンズ駆動装置がレンズをその光軸と直交する方向に沿って駆動するようにしてもよい。また、本開示の駆動装置は、そのようなレンズ駆動装置や撮像素子駆動装置以外にも、例えば絞り（特開２００８−２５９３８１号公報等参照）等の他の駆動対象物を駆動する駆動装置等にも適用することが可能である。更に、本開示の駆動装置、レンズモジュールおよび撮像装置は、上記実施の形態で説明した携帯電話機以外にも、種々の電子機器に適用することが可能である。
【０１１６】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
一対の電極層と、
前記一対の電極層の間に挿設された高分子層と、
前記一対の電極層の間において各電極層から離間配置され、前記高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層と
を備えたポリマー素子。
（２）
前記伸縮抑制層は、前記高分子層における厚み方向の中央付近に配置されている
上記（１）に記載のポリマー素子。
（３）
前記一対の電極層のうちの一方の電極層から前記伸縮抑制層までの離間距離と、他方の電極層から前記伸縮抑制層までの離間距離とが、互いに略等しい
上記（２）に記載のポリマー素子。
（４）
前記伸縮抑制層は、イオン伝導性を有する
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のポリマー素子。
（５）
前記伸縮抑制層が、繊維状膜または多孔質膜とイオン導電性樹脂とからなる
上記（４）に記載のポリマー素子。
（６）
前記伸縮抑制層が、前記高分子層の形成領域のうちの少なくとも一部に配置されている
上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のポリマー素子。
（７）
前記伸縮抑制層は、前記形成領域内で略等方的に部分配置されている
上記（６）に記載のポリマー素子。
（８）
前記伸縮抑制層が、前記形成領域内で所定方向に沿って延在する異方性形状からなる
上記（６）に記載のポリマー素子。
（９）
前記伸縮抑制層が複数層の積層構造からなり、
伸縮抑制作用が相対的に大きい高伸縮抑制方向が、前記積層構造全体として複数種類設けられている
上記（１）ないし（８）のいずれかに記載のポリマー素子。
（１０）
前記複数種類の高伸縮抑制方向が、全体として略等方的となっている
上記（９）に記載のポリマー素子。
（１１）
前記積層構造が３層以上からなり、
前記積層構造における外側層と中間層とで、前記高伸縮抑制方向が互いに異なる
上記（９）に記載のポリマー素子。
（１２）
所定方向に沿って延在する異方性形状からなり、
前記伸縮抑制層において伸縮抑制作用が相対的に大きい高伸縮抑制方向と、前記所定方向とが、互いに略等しい
上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載のポリマー素子。
（１３）
前記伸縮抑制層は、前記高分子層における層内方向の伸縮を抑制する
上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載のポリマー素子。
（１４）
前記伸縮抑制層は、前記高分子層と比べ、線膨張係数が低く、かつ、ヤング率が高い
上記（１３）に記載のポリマー素子。
（１５）
ポリマーアクチュエータ素子またはポリマーセンサ素子として構成されている
上記（１）ないし（１４）のいずれかに記載のポリマー素子。
（１６）
前記ポリマーアクチュエータ素子は、レンズまたは撮像素子を駆動するものである
上記（１５）に記載のポリマー素子。
（１７）
レンズと、
ポリマー素子を用いて構成され、前記レンズを駆動する駆動装置と
を備え、
前記ポリマー素子は、
一対の電極層と、
前記一対の電極層の間に挿設された高分子層と、
前記一対の電極層の間において各電極層から離間配置され、前記高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層と
を有するレンズモジュール。
（１８）
レンズと、
前記レンズにより結像されてなる撮像信号を取得する撮像素子と、
ポリマー素子を用いて構成され、前記レンズまたは前記撮像素子を駆動する駆動装置と
を備え、
前記ポリマー素子は、
一対の電極層と、
前記一対の電極層の間に挿設された高分子層と、
前記一対の電極層の間において各電極層から離間配置され、前記高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層と
を有する撮像装置。
（１９）
一対の電極層を形成する工程と、
前記一対の電極層の間に高分子層を設ける工程と、
前記高分子層の伸縮を抑制する伸縮抑制層を、前記一対の電極層の間において各電極層から離間配置させる工程と
を含むポリマー素子の製造方法。
（２０）
繊維状膜または多孔質膜に対してイオン伝導性樹脂を含浸させることにより、前記伸縮抑制層を形成する
上記（１９）に記載のポリマー素子の製造方法。
【符号の説明】
【０１１７】
１，１Ａ〜１Ｅ…ポリマー素子、１０，１０Ａ〜１０Ｄ…高分子層、１１，１１Ａ〜１１Ｅ，１１１〜１１３…伸縮抑制層、１２Ａ，１２Ｂ…電極層、２，２Ａ…撮像装置、３…撮像素子、３０…撮像面、４…レンズモジュール、４０…レンズ、５３１，５３２，６３…ポリマーアクチュエータ素子、８…携帯電話機、ｄ１Ａ，ｄ１Ｂ…離間距離、ＭＤ，ＭＤ１〜ＭＤ３…高伸縮抑制方向、Ｚ１…光軸。
【図１】
2014215488.tif 000003
【図２】
2014215488.tif 000004
【図３Ａ】
2014215488.tif 000005
【図３Ｂ】
2014215488.tif 000006
【図３Ｃ】
2014215488.tif 000007
【図４】
2014215488.tif 000008
【図５】
2014215488.tif 000009
【図６】
2014215488.tif 000010
【図７】
2014215488.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014215488.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014215488.tif 000017
【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
2014215488.tif 000019
【図１５】
2014215488.tif 000020
【図１６】
2014215488.tif 000021
【図１７】
2014215488.tif 000022
【図１８】
2014215488.tif 000023
【図１９】
2014215488.tif 000024
【図２０】
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【図２１】
2014215488.tif 000026
【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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