(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのレンズの光軸に直交する移動を可能にするように少なくとも１つのレンズを備えるカメラレンズ要素を懸架するためのサスペンションシステムであって、
支持構造と、
光軸を有する少なくとも１つのレンズを備えるカメラレンズ要素と、
前記支持構造と前記カメラレンズ要素との間に配設され、前記光軸に直交する前記支持構造に対する前記カメラレンズ要素の移動を可能にする少なくとも１つのボールと、
前記支持構造と前記カメラレンズ要素との間に接続された少なくとも１つの可撓体を備える偏倚構成であって、前記支持構造および前記カメラレンズ要素を前記少なくとも１つのボールに反して偏倚すると共に、前記光軸に直交する前記支持構造に対する前記カメラレンズ要素の前記移動を可能にし、前記カメラレンズ要素を中心位置のまわりの任意の方向から該中心位置に向けて偏倚する側方向偏倚力を提供するように構成されている前記偏倚構成と、
側方向作動構成と
を備え、
前記側方向作動構成は、ある構成において前記支持構造と前記カメラレンズ要素との間に接続された複数の形状記憶合金アクチュエータワイヤを備え、前記構成において、前記形状記憶合金アクチュエータワイヤは、選択駆動時に、前記少なくとも１つのレンズの前記光軸に直交する任意の方向に前記支持構造に対して前記カメラレンズ要素を移動させるように構成されている、サスペンションシステム。
【請求項２】
前記光軸に直交する前記少なくとも１つの可撓体の平均幅が、前記光軸に平行な前記少なくとも１つの可撓体の平均厚さよりも大きい、請求項１に記載のサスペンションシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの可撓体が、その弛緩状態から偏向され、それにより前負荷力を提供し、前記前負荷力が、前記支持構造および前記カメラレンズ要素を前記少なくとも１つのボールに反して偏倚する、請求項１または２に記載のサスペンションシステム。
【請求項４】
前記光軸に直交する方向で求めた前記少なくとも１つの可撓体の端部間の距離が、前記光軸に平行な方向で求めた前記少なくとも１つの可撓体の端部間の距離よりも大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの可撓体が、前記少なくとも１つの可撓体の端部間で測定したときに前記光軸の周りで少なくとも９０°延びる、請求項１から４のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの可撓体の長さが、前記光軸に直交する前記少なくとも１つの可撓体の平均幅よりも大きい、請求項１から５のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項７】
前記偏倚構成が複数の可撓体を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項８】
前記支持構造の一部を成す支持アセンブリと、前記カメラレンズ要素の一部を成す移動アセンブリとを備え、前記支持アセンブリと前記移動アセンブリとがそれぞれ積層構造を有し、前記少なくとも１つの可撓体が、前記支持アセンブリと前記移動アセンブリとの間に接続される、請求項１から６のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項９】
前記支持構造に取り付けられた前記少なくとも１つの可撓体の一端にあるベース取付部と、前記カメラレンズ要素に取り付けられた前記少なくとも１つの可撓体の他端にある移動取付部とをさらに備え、前記少なくとも１つの可撓体と、前記ベース取付部と前記移動取付部とが、シート材から一体に形成される、請求項１から８のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項１０】
前記支持構造が、シート材から形成された支持プレートを備え、前記支持プレートに前記ベース取付部が取り付けられ、前記カメラレンズ要素が、シート材から形成された移動プレートを備え、前記移動プレートに前記移動取付部が取り付けられる、請求項９に記載のサスペンションシステム。
【請求項１１】
前記支持プレートと積層された少なくとも１つの電気絶縁層と、前記移動プレートと積層された少なくとも１つの電気絶縁層とをさらに備える、請求項１０に記載のサスペンションシステム。
【請求項１２】
前記支持プレートおよび移動プレートがそれぞれ、前記形状記憶合金アクチュエータワイヤを圧着する圧着部を有するように形取られる、請求項１０または１１に記載のサスペンションシステム。
【請求項１３】
前記支持プレートが、異なる形状記憶合金アクチュエータワイヤにそれぞれ圧着される少なくとも２つの電気的に隔離された部分に分割される、請求項１２に記載のサスペンションシステム。
【請求項１４】
前記複数の形状記憶合金アクチュエータワイヤが、計４本の形状記憶合金ワイヤからなり、前記支持プレートが、異なる形状記憶合金アクチュエータワイヤに圧着された４つの電気的に隔離された部分に分割される、請求項１３に記載のサスペンションシステム。
【請求項１５】
前記支持プレートと積層されたシート材から形成された軸受プレートをさらに備え、前記軸受プレートが少なくとも１つのボールを支承する、請求項１０から１４のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項１６】
前記軸受プレートが、前記支持プレートに対して前記カメラレンズ要素と反対側にあり、前記支持プレートが、前記または各ボールのためのアパーチャを有し、前記アパーチャを通して前記軸受プレートが前記少なくとも１つのボールに係合する、請求項１５に記載のサスペンションシステム。
【請求項１７】
前記移動プレートが、各形状記憶合金アクチュエータワイヤを圧着する圧着部を備えるように形取られた単一のプレートである、請求項１０から１６のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項１８】
前記移動取付部が、前記移動プレートと積層されたプレートである、請求項１０から１７のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項１９】
前記移動取付部が、前記少なくとも１つのボールを支承する、請求項１８に記載のサスペンションシステム。
【請求項２０】
前記移動取付部が、それぞれ異なる可撓体に接続された２つの電気的に隔離された部分に分割され、前記部分の少なくとも１つが前記移動プレートに電気的に接続される、請求項１０から１９のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの可撓体を介して前記支持構造から前記カメラレンズ要素に電気的接続が形成される、請求項１から２０のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの可撓体を介して前記形状記憶合金アクチュエータワイヤへの電気的接続が形成されている、請求項２１に記載のサスペンションシステム。
【請求項２３】
前記形状記憶合金アクチュエータワイヤのための駆動信号を発生するための側方向制御回路をさらに備え、前記可撓体の少なくとも１つを介して前記側方向制御回路から前記形状記憶合金アクチュエータワイヤへの電気的接続が形成される、請求項２２に記載のサスペンションシステム。
【請求項２４】
前記カメラレンズ要素が、
レンズキャリッジと、
１つまたは複数のレンズの少なくとも１つが前記レンズキャリッジに対して前記光軸に沿って移動可能であるように、前記レンズキャリッジに支持された１つまたは複数のレンズと、
前記レンズキャリッジに対する前記光軸に沿った前記１つまたは複数のレンズの前記少なくとも１つの移動を駆動するように構成された軸方向作動構成と、
前記少なくとも１つの可撓体を介して前記軸方向作動構成へ形成された電気的接続と
を備える、請求項２１から２３のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項２５】
前記軸方向作動構成のための駆動信号を発生するための軸方向制御回路をさらに備え、前記可撓体の少なくとも２つを介して前記軸方向制御回路から前記軸方向作動構成への電気的接続が形成される、請求項２４に記載のサスペンションシステム。
【請求項２６】
前記偏倚構成が、少なくとも１つの可撓体を含み、前記支持構造が、弾性部材をさらに備え、前記弾性部材が、前記ボールまたは各ボールに係合し、そのボールを前記カメラレンズ要素に反して偏倚するように構成される、請求項１から２５のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのボールの数が、３以上である、請求項１から２６のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのボールの数が、３である、請求項２７に記載のサスペンションシステム。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのレンズが、大きくとも１０ｍｍの直径を有する、請求項１から２８のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項３０】
前記支持構造に取り付けられたイメージセンサをさらに備え、前記カメラレンズ要素が、前記イメージセンサ上に像を合焦するように構成される、請求項１から２９のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項３１】
前記カメラレンズ要素が、
レンズキャリッジと、
１つまたは複数のレンズの少なくとも１つが前記レンズキャリッジに対して前記光軸に沿って移動可能であるように、前記レンズキャリッジに支持された１つまたは複数のレンズと、
前記レンズキャリッジに対する前記光軸に沿った前記１つまたは複数のレンズの前記少なくとも１つの移動を駆動するように構成された軸方向作動構成と
を備える、請求項１から３０のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項３２】
前記複数の形状記憶合金アクチュエータワイヤが、計４本の形状記憶合金アクチュエータワイヤからなる、請求項１から３１のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項３３】
前記側方向作動構成のための駆動信号を発生するための側方向制御回路をさらに備える、請求項１から３２のいずれか一項に記載のサスペンションシステム。
【請求項３４】
前記システムの振動を表す出力信号を発生するように構成された振動センサをさらに備え、
前記側方向制御回路が、前記カメラレンズ要素によって合焦される像を安定させるように前記カメラレンズ要素の移動を駆動するために、前記振動センサの前記出力信号に応答して、前記形状記憶合金アクチュエータワイヤのための駆動信号を発生するように構成される、請求項３３に記載のサスペンションシステム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸に直交する移動を可能にする様式でのカメラレンズ要素のサスペンションに関する。そのような移動を利用して、イメージセンサ上にカメラレンズ要素によって合焦される像の手振れ補正（ＯＩＳ）を提供することができる。
【背景技術】
【０００２】
ＯＩＳの目的は、カメラの振れ、すなわち典型的にはユーザの手の振れによって引き起こされるカメラ装置の振動を補償することである。カメラの振れは、イメージセンサによって捕捉される像の質を劣化させる。ＯＩＳは、典型的には、ジャイロスコープセンサなどの振動センサによって振動を検出すること、および、検出された信号に基づいて、カメラ装置を調節して振動を補償する作動構成を制御することを含む。カメラ装置を調節するためのいくつかの技法が知られている。
【０００３】
１つのタイプのＯＩＳ技法では、捕捉された像が処理される。しかし、これはかなりの処理能力を要する。
【０００４】
別のタイプの技法では、カメラの光学システムが機械的に調節される。このタイプの技法のいくつかの例は、以下のようなものである。
【０００５】
知られており、デジタルスチルカメラなど比較的大きなカメラ装置で良好に適用される多くの機械的ＯＩＳ技法は、小型化が難しい。カメラは、様々なポータブル電子機器、例えば移動電話やタブレットコンピュータにおいて非常に一般的なものとなっており、多くのそのような用途においてカメラの小型化が重要である。小型カメラ装置内の構成要素の非常に密集したパッケージングにより、望みのパッケージ内へのＯＩＳアクチュエータの追加は非常に難しい。
【０００６】
ＷＯ−２０１０／０２９３１６とＷＯ−２０１０／０８９５２９は共に、カメラの光学システムが機械的に調節されるタイプの代替技法を開示する。この技法では、イメージセンサと、イメージセンサ上に像を合焦するためのレンズシステムとを備えるカメラユニットが、２つの概念上の軸線の周りでカメラの支持構造に対して傾けられ、これらの軸線は、互いに垂直であり、かつレンズシステムの光軸に垂直である。ＷＯ−２０１０／０２９３１６およびＷＯ−２０１０／０８９５２９は、特に、カメラユニットのチルティングを駆動するように構成された複数のＳＭＡアクチュエータを備える作動構成を開示する。ＷＯ−２０１１／１０４５１８は、カメラユニットのチルティングを駆動することによってカメラ内でＯＩＳを提供するためにＳＭＡアクチュエータワイヤが使用されるが、さらなる自由度を有するＳＭＡ作動装置を開示する。そのようなカメラでは、カメラユニット全体のチルティングを可能にするために、十分な間隙を設ける必要がある。
【０００７】
カメラのための全体的なパッケージのサイズを減少させるために、少なくとも１つのレンズの光軸に直交するカメラレンズ要素の移動によってＯＩＳを提供することが考えられている。カメラレンズ要素のみが移動され、その側方向移動はカメラ全体をチルトするよりも小さい間隙しか必要としないので、これは、カメラのための全体的なパッケージのサイズを減少させる可能性を有する。そのようなタイプのＯＩＳを本明細書では「ＯＩＳシフト」と呼ぶ。
【０００８】
側方向にのみ移動が駆動され、したがって作動構成は一般に、光軸に沿ってカメラレンズ要素を位置させるようには動作しないので、ＯＩＳシフト装置は、何らかの形態のサスペンションシステムを必要とする。
【０００９】
有用なサスペンションシステムは、望ましくは、光軸に直交する支持構造に対するカメラレンズ要素の移動を可能にするが、光軸に沿った移動を防止する。既知のサスペンションシステムの一例は、例えばワイヤからなる複数のビームを備え、ビームは光軸に平行に延び、したがって、光軸に直交する移動は、ビームの撓みによって対処される。しかし、そのようなサスペンションは、光軸に直交する可能な移動量を制限され、例えば、カメラが落とされた場合に生じることがある異常負荷の際に損傷を受けやすい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、少なくとも１つのレンズの光軸に直交する移動を可能にするように少なくとも１つのレンズを備えるカメラレンズ要素を懸架するためのサスペンションシステムであって、支持構造と、光軸を有する少なくとも１つのレンズを備えるカメラレンズ要素と、支持構造とカメラレンズ要素との間に配設され、光軸に直交する支持構造に対するカメラレンズ要素の移動を可能にする少なくとも１つのボールと、支持構造とカメラレンズ要素との間に接続された偏倚構成であって、支持構造およびカメラレンズ要素を少なくとも１つのボールに反して偏倚すると共に、光軸に直交する支持構造に対するカメラレンズ要素の移動を可能にする偏倚構成とを備えるサスペンションシステムが提供される。
【００１１】
本発明によるサスペンションシステムは、少なくとも１つのボールと、偏倚構成とを使用し、偏倚構成は、支持構造とカメラレンズ要素との間に接続され、典型的には光軸に平行に、支持構造およびカメラレンズ要素をボールに反して偏倚させる。このようにすると、カメラレンズ要素は、ボールに対して効果的に保持され、それにより、支持構造に対する光軸に沿った移動を制約される。それと同時に、ボールは、光軸に直交する支持構造に対するカメラレンズ要素の移動を支承する。偏倚要素は、そのような移動を可能にするように選択される。その結果、サスペンションシステムが、ほとんど抵抗を受けずに光軸に直交する移動を可能にすると共に、偏倚要素が、サスペンションシステムを異常負荷に対して頑強にする。
【００１２】
いくつかの利点は、例えば１つまたは複数のレンズが大きくとも１０ｍｍの直径を有する小型カメラで特に有益である。
【００１３】
サスペンションシステムは、支持構造にイメージセンサが取り付けられたカメラで使用することができる。
【００１４】
少なくとも１つのレンズの光軸に直交する任意の方向に支持構造に対して可動要素を移動させるように構成された側方向作動構成が提供される。任意の適切な作動構成を適用することができるが、特定の利点は、支持構造とカメラレンズ要素との間に接続された複数のＳＭＡアクチュエータワイヤを備える側方向作動構成によって実現される。ＳＭＡアクチュエータワイヤは、選択駆動時に、少なくとも１つのレンズの光軸に直交する任意の方向に支持構造に対して可動要素を移動させるような構成で接続することができる。
【００１５】
側方向作動構成のための駆動信号を発生するための側方向制御回路を提供することができる。ＯＩＳを提供するために、さらに、カメラの振動を表す出力信号を発生するように構成された振動センサを提供することができる。この場合、側方向制御回路は、カメラレンズ要素によって合焦される像を安定させるようにカメラレンズ要素の移動を駆動するために、振動センサの出力信号に応答して、ＳＭＡアクチュエータワイヤのための駆動信号を発生するように構成することができる。
【００１６】
軸方向偏倚に加えて、偏倚構成は、側方向偏倚力を提供するように構成することができ、側方向偏倚力が、カメラレンズ要素を中心位置に向けて偏倚する。これは、カメラレンズ要素の移動の駆動がないときに、カメラレンズ要素が中心位置に向かう傾向があるという利点を提供する。これは、カメラレンズ要素を組み込むカメラが、カメラレンズ要素が駆動されない場合、例えば故障時や節電動作モードの場合に機能性を保つことができるという効果を有する。
【００１７】
偏倚構成は、少なくとも１つの可撓体、好ましくは複数の可撓体を備えることができる。可撓体の使用は、いくつかの利点を提供する。可撓体は、支持構造およびカメラレンズ要素を少なくとも１つのボールに反して偏倚させるという望ましい機能的効果を提供するように簡便に設計することができると共に、光軸に直交する支持構造に対するカメラレンズ要素の移動を可能にする。また、可撓体も、カメラレンズ要素を中心位置に向けて偏倚する側方向偏倚力を提供するように簡便に設計することができる。さらに、可撓体は、コンパクトで軽量の機械的構造をこれらの機能に与えることが可能である。
【００１８】
そのような可撓体は、以下のようないくつかの有利な特徴を有することができる。
【００１９】
光軸に直交する少なくとも１つの可撓体の平均幅は、光軸に平行な少なくとも１つの可撓体の平均厚さよりも大きくてよい。
【００２０】
少なくとも１つの可撓体は、その弛緩状態から偏向されるように構成することができ、それにより前負荷力を提供し、前負荷力が、支持構造およびカメラレンズ要素を少なくとも１つのボールに反して偏倚する。
【００２１】
光軸に直交する方向で求めた少なくとも１つの可撓体の端部間の距離は、光軸に平行な方向で求めた少なくとも１つの可撓体の端部間の距離よりも大きくてよい。
【００２２】
少なくとも１つの可撓体は、少なくとも１つの可撓体の端部間で測定したときに光軸の周りで少なくとも９０°延びることがある。
【００２３】
少なくとも１つの可撓体の長さは、光軸に直交する少なくとも１つの可撓体の平均幅よりも大きくてよい。
【００２４】
任意の組合せで適用され得るこれらの各特徴は、側方向移動を可能にするように、望ましくは比較的低い側方向偏倚力に対して、偏倚力を高めるという利点を提供する。
【００２５】
少なくとも１つの可撓体は、シート材から形成することができ、さらに、支持構造に取り付けられた少なくとも１つの可撓体の一端にあるベース取付部と、カメラレンズ要素に取り付けられた少なくとも１つの可撓体の他端にある移動取付部とを備える。
【００２６】
支持構造は、シート材から形成された支持プレートを備えることがあり、支持プレートにベース取付部が取り付けられ、カメラレンズ要素は、シート材から形成された移動プレートを備えることがあり、移動プレートに移動取付部が取り付けられる。
【００２７】
サスペンションシステムは、支持構造の一部を成す支持アセンブリと、カメラレンズ要素の一部を成す移動アセンブリとを備えることがあり、支持アセンブリと移動アセンブリとがそれぞれ積層構造を有し、少なくとも１つの可撓体が、支持アセンブリと移動アセンブリとの間に接続される。そのような積層構造の使用は、製造が容易な、コンパクトな構成を提供する。
【００２８】
支持プレートおよび移動プレートのためにシート材を使用することは、製造が容易な、コンパクトな構造を提供する。これはさらに、支持プレートおよび／または移動プレートのシート材を他のシート材と積層させて、所望の機械的および／または電気的特性を提供することを可能にする。支持プレートおよび移動プレートに関する有利な構造のいくつかの例は、以下のようなものである。
【００２９】
側方向作動構成が提供され、側方向作動構成が、ある構成で支持構造とカメラレンズ要素との間に接続された複数のＳＭＡアクチュエータワイヤを備え、上記構成において、ＳＭＡアクチュエータワイヤが、選択駆動時に、少なくとも１つのレンズの光軸に直交する任意の方向に支持構造に対して可動要素を移動させるように構成される場合、支持プレートおよび移動プレートはそれぞれ、シート材から形成され、ＳＭＡアクチュエータワイヤを圧着する圧着部を有するように形取られることがある。これは、簡便であって製造が容易な機械的構造を用いてＳＭＡアクチュエータワイヤを取り付けることを可能にする。
【００３０】
さらに、支持プレートは、異なるＳＭＡアクチュエータワイヤにそれぞれ圧着される少なくとも２つの電気的に隔離された部分に分割することができる。このようにして、支持プレートは、ＳＭＡアクチュエータワイヤを取り付けると共に、支持構造でのＳＭＡアクチュエータワイヤの静止端部への電気的接続を提供するという二重の目的を提供することができる。例えば、計４本のＳＭＡワイヤが存在する場合、支持プレートは、４つの電気的に隔離された部分に分割されることがあり、各部分は、異なるＳＭＡアクチュエータワイヤに圧着されて、各ＳＭＡアクチュエータワイヤの独立作動のための接続を提供する。
【００３１】
シート材から形成された軸受プレートは、支持プレートと積層されることがあり、軸受プレートは、少なくとも１つのボールを支承する。軸受プレートは、軸受機能に適した特性を備えられることがある。その場合、軸受プレートは、支持プレートに対してカメラレンズ要素と反対側に提供されることがあり、支持プレートは、上記または各ボールに関するアパーチャを有し、アパーチャを通して少なくとも１つのボールが軸受プレートに係合する。この構造では、支持プレートのアパーチャは、ボールを側方で位置決めして保定する。
【００３２】
移動プレートは、各ＳＭＡアクチュエータワイヤを圧着する圧着部を備えるように形取られた単一のプレートでよい。この場合、移動プレートは、全てのＳＭＡアクチュエータワイヤに共通の電気的接続を提供することができる。
【００３３】
移動取付部は、移動プレートと積層されたプレートでよい。その場合、移動取付部は、少なくとも１つのボールを支承することができる。
【００３４】
移動取付部は、それぞれ異なる可撓体に接続された少なくとも２つの電気的に隔離された部分に分割することができ、上記部分の少なくとも１つが移動プレートに電気的に接続される。このようにすると、移動取付部は、可撓体を接続すると共に、カメラレンズ要素でのＳＭＡアクチュエータワイヤの移動端部への電気的接続を提供するという二重の目的を提供することができる。
【００３５】
典型的には、構成要素間の電気的隔離を提供するために、１つまたは複数の電気絶縁層を支持プレートと積層させることができ、および／または１つまたは複数の電気絶縁層を移動プレートと積層させることができる。
【００３６】
少なくとも１つの可撓体を介して支持構造からカメラレンズ要素に電気的接続を形成することができる。これは、可撓体の使用にさらなる利点を提供する。なぜなら、可撓体は、望みの機械的機能を提供すると共に、支持構造への電気的接続を提供するという二重の目的を果たすことができるからである。個別の電気的接続の提供は、ワイヤまたは他の導電性要素を必要とし、これは、可撓体の機械的性能に影響を及ぼす危険がある。さらに、可撓体は、それらの性質上、細長いので、電気的接続を提供するのに本来的に適している。
【００３７】
電気的接続は、少なくとも１つの可撓体を介していくつかの方法で提供することができ、それらの方法のいくつかの例は、以下のようなものである。
【００３８】
側方向作動構成が提供され、側方向作動構成が、ある構成で支持構造とカメラレンズ要素との間に接続された複数のＳＭＡアクチュエータワイヤを備え、上記構成において、ＳＭＡアクチュエータワイヤが、選択駆動時に、少なくとも１つのレンズの光軸に直交する任意の方向に支持構造に対して可動要素を移動させるように構成される場合、少なくとも１つの可撓体を介してＳＭＡアクチュエータワイヤへの電気的接続を形成することができる。そのような電気的接続は、ＳＭＡアクチュエータワイヤのための駆動信号を発生するための側方向制御回路から形成することができる。
【００３９】
カメラレンズ要素が、レンズキャリッジと、１つまたは複数のレンズの少なくとも１つがレンズキャリッジに対して光軸に沿って移動可能であるようにレンズキャリッジに支持された１つまたは複数のレンズと、レンズキャリッジに対する光軸に沿った１つまたは複数のレンズの少なくとも１つの移動を駆動するように構成された軸方向作動構成とを備える場合、少なくとも１つの可撓体を介して軸方向作動構成への電気的接続を形成することができる。そのような電気的接続は、回路を完成するために、可撓体の少なくとも２つを介して、軸方向作動構成のための駆動信号を発生するための軸方向制御回路から形成することができる。そのような軸方向移動は、フォーカスまたはズームを提供することができる。
【００４０】
より良く理解できるように、本発明の一実施形態を、添付図面を参照して非限定的な例として以下に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】カメラ装置の概略断面図である。
【図２】第１の構成でのカメラ装置のサスペンションシステムの斜視図である。
【図３】図２のサスペンションシステムの連続積層構成要素の斜視図である。
【図４】図２のサスペンションシステムの連続積層構成要素の斜視図である。
【図５】図２のサスペンションシステムの連続積層構成要素の斜視図である。
【図６】図２のサスペンションシステムの連続積層構成要素の斜視図である。
【図７】図２のサスペンションシステムの連続積層構成要素の斜視図である。
【図８】図２のサスペンションシステムの連続積層構成要素の斜視図である。
【図９】図２のサスペンションシステムの連続積層構成要素の斜視図である。
【図１０】図２のサスペンションシステムの連続積層構成要素の斜視図である。
【図１１】第２の構成でのサスペンションシステムの斜視図である。
【図１２】図１１のサスペンションシステムの支持アセンブリの斜視図である。
【図１３】図１２の支持アセンブリの下面の斜視図である。
【図１４】図１２の支持アセンブリの弾性部材の断面図である。
【図１５】図１２の支持アセンブリの弾性部材の断面図である。
【図１６】第３の構成でのサスペンションシステムの斜視図である。
【図１７】図１６のサスペンションシステムの支持アセンブリの連続積層構成要素の斜視図である。
【図１８】図１６のサスペンションシステムの支持アセンブリの連続積層構成要素の斜視図である。
【図１９】図１６のサスペンションシステムの支持アセンブリの連続積層構成要素の斜視図である。
【図２０】図１６のサスペンションシステムの支持アセンブリの連続積層構成要素の斜視図である。
【図２１】サスペンションシステムの様々な構成に関連付けられる制御回路の回路図である。
【図２２】サスペンションシステムの様々な構成に関連付けられる制御回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明によるサスペンションシステム４０を組み込むカメラ装置１が図１に示されている。図１は、光軸Ｏに沿って取った断面図である。カメラ装置１は、移動電話やタブレットコンピュータなどのポータブル電子デバイスに組み込むことができる。したがって、小型化が、重要な設計基準である。
【００４３】
カメラ装置１は、以下に詳細に述べる、サスペンションシステム４０によって支持構造４上に懸架されたカメラレンズ要素２０を備える。
【００４４】
支持構造４は、その基部５の前側でイメージセンサ６を支持するカメラ支持体である。基部５の裏側には、ＩＣ（集積回路）チップ３０と、ジャイロスコープセンサ３１とが取り付けられている。また、支持構造４は、基部５から前方に突出するカン７を備えて、カメラ装置１の他の構成要素を囲包して保護する。
【００４５】
カメラレンズ要素２０は、光軸Ｏに沿って配置された２つのレンズ２２を支持する円筒体の形態でのレンズキャリッジ２１を備えるが、一般に、１つまたは複数の任意の数のレンズ２２を提供することができる。カメラ装置１は小型カメラであり、レンズ２２は、大きくとも１０ｍｍの直径を有する。
【００４６】
カメラレンズ要素２０は、イメージセンサ６上に像を合焦するように配置される。イメージセンサ６は、像を捕捉し、任意の適切なタイプのものでよく、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）デバイスでよい。
【００４７】
レンズ２２は、レンズキャリッジ２１に対して固定することができるが、この例では、例えばフォーカスやズームを提供するためにレンズ２２がレンズキャリッジ２１に対して光軸Ｏに沿って移動可能であるようにレンズキャリッジ２１に支持される。特に、レンズ２２はレンズホルダ２３に固定され、レンズホルダ２３は、レンズキャリッジ２１に対して光軸Ｏに沿って移動可能である。この例では全てのレンズ２２がレンズホルダ２３に固定されているが、一般に、レンズ２２の１つまたは複数をレンズキャリッジ２１に固定し、したがってレンズキャリッジ２１に対して光軸Ｏに沿って移動できないようにすることができ、レンズ２２の少なくとも１つはレンズホルダ２３に固定しておく。
【００４８】
レンズキャリッジ２１とレンズホルダ２３との間に提供される軸方向作動構成２４は、レンズキャリッジ２１に対する光軸Ｏに沿ったレンズホルダ２１およびレンズ２２の移動を駆動するように構成される。軸方向作動構成２４は、図１には概略的に示されており、任意の適切なタイプのものでよく、例えば、参照により本明細書に組み込むＷＯ−２００７／１１３４７８に記載されているように、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、またはＳＭＡアクチュエータワイヤの構成でよい。
【００４９】
以下に述べるように、サスペンションシステム４０は、光軸Ｏに直交する支持構造４に対するカメラレンズ要素２０の移動を可能にするようにカメラレンズ要素２０を懸架する。したがって、カメラレンズ要素２０は、可動要素である。動作時、カメラレンズ要素２０は、イメージセンサ６に対して、ＸおよびＹとして示される２つの直交方向で光軸Ｏに直交に移動され、その結果、イメージセンサ６上の像も移動される。これは、ＯＩＳを提供するために使用され、例えば手振れによって引き起こされるカメラ装置１の像移動を補償する。
【００５０】
例えばＷＯ−２０１０／０２９３１６およびＷＯ−２０１０／０８９５２９に開示されているようなＯＩＳ機能を提供するためにＳＭＡアクチュエータワイヤを使用する多くの既知の構成では、ＯＩＳは、カメラレンズ要素およびイメージセンサを含むカメラユニット全体をチルトすることによって提供される。イメージセンサに対するカメラレンズ要素の位置合わせは小型カメラでは難しく、製造公差が非常に厳しいので、ユーザの手振れを補償するこの方法は、基本的には最良のＯＩＳ性能を提供する。さらに、補償されるユーザの手振れは本質的にはカメラのチルトであり、したがって補償もカメラをチルトすべきであると直観的に分かる。しかし、この例では、ＯＩＳは、いくつかの他の問題を緩和するために異なる方法で行われる。
【００５１】
第１の問題は、「カメラチルト」法では、イメージセンサが固定カメラ構造に対して移動していることである。これは、イメージセンサからカメラの固定構造へ、および移動電話マザーボード上への電気的接続ラインの引き回しを非常に難しくする。このことに関する解決策は、接続ラインを引き回すためのフレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）に主に関わるものであるが、ＦＰＣ設計は、多数の接続ラインおよび高いデータレートによる問題がある。したがって、イメージセンサが静止および固定していることが非常に望ましい。
【００５２】
第２の問題は、カメラチルト法が、周囲の支持構造の内部で傾かなければならない支持構造を有する、少なくともレンズおよびイメージセンサを備えるカメラ構造が存在することを示唆することである。カメラは有限のフットプリントを有するので、カメラのチルトは、ＯＩＳカメラのカメラの厚さ（高さ）を、ＯＩＳを備えない同等のカメラよりも大きくしなければならないことを意味する。移動電話では、カメラの高さを最小限にすることが非常に望ましい。
【００５３】
第３の問題は、カメラ全体をチルトすることにより、ＯＩＳを備えないカメラのフットプリントに比べてカメラのフットプリントを増加させることなくチルティングアクチュエータをパッケージングするのが難しいことである。
【００５４】
したがって、この例では、カメラレンズ要素２０は、どちらも光軸Ｏに垂直な２つの直交方向に線形で移動され、これは、ＯＩＳシフトの一例である。得られる像補償は、ユーザの手振れの影響を完全には元に戻さないが、上述した制約の下では性能は十分に良いと考えられ、特に、カメラ装置１のサイズを、チルトを使用する装置に比べて減少させることが可能になる。
【００５５】
サスペンションシステム４０について以下に詳細に述べる。サスペンションシステム４０に関するいくつかの代替構成を述べる。
【００５６】
各構成において、サスペンションシステム４０は、（ａ）支持構造４の一部を形成し、基部５に接続された支持アセンブリ５０と、（ｂ）カメラレンズ要素２０の一部を形成し、レンズキャリッジ２１に接続された移動アセンブリ６０とを備える。各構成において、移動アセンブリ６０は、複数のボール７５および複数の可撓体６７によって支持アセンブリ５０に支持される。各構成が、３つのボール７５を有する。一般に任意の数のボール７５を提供することができるが、移動アセンブリ６０と支持アセンブリ５０の相対的な傾きを防止するためには、少なくとも３つのボール７５を提供することが好ましい。傾かないように移動要素３を支持するには３つのボール７５で十分であり、３つのボール７５の提供は、各ボール７５と共通の平面内で点接触を保つのに必要な公差を緩和するという利点を有する。３つ以上のボール、例えば４つのボールを使用することも可能であり、これは、対称的な設計を可能にする。
【００５７】
支持アセンブリ５０および移動アセンブリ６０の各構成要素は、光軸Ｏと位置合わせされた中心アパーチャを設けられ、この中心アパーチャは、カメラレンズ要素２０からイメージセンサ６への光の通過を可能にする。
【００５８】
各構成において、支持構造４に対するカメラレンズ要素２０の移動は、支持アセンブリ５０と移動アセンブリ６０との間、したがって支持構造４とカメラレンズ要素２０との間に接続された複数のＳＭＡアクチュエータワイヤ８０を備える側方向作動構成によって駆動される。
【００５９】
ボール７５は、回転軸受として作用し、球状でよく、または一般に、支持アセンブリ５０および移動アセンブリ６０を支承する湾曲面を有する任意の回転要素でよく、動作中に前後左右に回ることが可能である。
【００６０】
ボール７５、可撓体６７、およびＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、図１には概略的に示されているが、さらなる図面で詳細に示す。
【００６１】
サスペンションシステム４０の第１の構成が、図２〜図１０に示されている。この構成では、移動アセンブリ６０と支持アセンブリ５０はそれぞれ積層構成を有し、積層構成は、それらのアセンブリをコンパクトにし、製造を容易にする。
【００６２】
サスペンションシステム４０は、以下で述べるように、複数の絶縁体層を備える。これらはそれぞれ、任意の適切な電気絶縁材料、例えばカプトン（これは、印刷回路で一般に使用されるポリイミド材料である）などのポリマー材料から形成することができる。
【００６３】
以下で述べるように、接着剤を使用して、積層された様々な層を結合する。接着剤は、任意の適切な形態でよく、例えば、接着剤含浸カプトン、または結合される表面間にある両面接着剤でよい。
【００６４】
以下に述べるように、積層構成における様々な構成要素は、シート材から形成される。これらの構成要素は、より大きなシートから製造することができる。形取りは、切断、または代替として穴開け、エッチング、もしくは打ち抜きによって行うことができる。
【００６５】
全体的なサスペンションシステム４０が図２に示されており、図２は、圧着部５１によって支持アセンブリ５０に、および圧着部６１によって移動アセンブリ６０に接続された４本のＳＭＡアクチュエータワイヤ８０を示す。各ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、張力下で保持され、それにより、支持アセンブリ５０と移動アセンブリ６０との間で光軸Ｏに垂直な方向に力を加える。以下にさらに述べるように、動作時、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、光軸Ｏに直交する任意の方向に支持構造４に対してカメラレンズ要素２０を移動させるように選択的に駆動される。
【００６６】
分かりやすくするために、積層構成でのサスペンションシステム４０の連続する構成要素が図３〜図１０に示されており、次に述べる。
【００６７】
図３に示されるように、支持アセンブリ５０は、シート材から形成された軸受プレート５２を備える。軸受プレート５２は、ボール７５を支承する目的を有する。軸受プレート５２は、効率的な軸受を提供するのに適した材料、好ましくは金属など比較的堅い材料、例えばステンレス鋼などの鋼から構成される。軸受プレート５２は、支持構造４の基部５に取り付けられる支持アセンブリ５０の構成要素である。
【００６８】
図４に示されるように、第１の絶縁体層５３が、軸受プレート５２の上面に積層される。第１の絶縁体層５３は、シート材から形成され、軸受プレート５２と同様の形状である。第１の絶縁体層５３は、各ボール７５に関して１つずつ、３つのアパーチャ５３ａを有し、アパーチャ５３ａを通ってボール７５が軸受プレート５２に係合する。
【００６９】
図５に示されるように、支持アセンブリ５０の支持プレート５５が、第１の絶縁体層５３の上面に、したがって軸受プレート５２に積層される。支持プレート５５は、シート材から形成される。支持プレート５５は、４つの圧着部５１を形成するように形取られ、圧着部５１は、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の静止端部を圧着する。支持プレート５５は、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０への機械的および電気的接続を提供するのに適した材料、典型的には金属、例えばリン青銅から形成される。
【００７０】
支持プレート５５は、ギャップ５８によって、４つの電気的に隔離された部分５７に分割され、各部分５７が、それぞれ異なる１本のＳＭＡアクチュエータワイヤ８０に圧着された１つの圧着部５１を含む。これは、支持プレート５５の部分５７を介してＳＭＡアクチュエータワイヤ８０への個別の電気的接続を形成することを可能にし、それにより、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０が個別に駆動されるようにする。支持プレート５５の部分５７は、軸受プレート５２によって一体に保持される。
【００７１】
圧着部５１は、圧着部５１が位置される支持プレート５５の隅を屈曲させることによって、支持プレート５５の残りの部分から突き出るように形成される。このように圧着部５１を突き出させる目的は、それらをカメラレンズ要素２０上の圧着部４１と同じ高さに配置することであり、それによりＳＭＡワイヤ８０が光軸Ｏに垂直になる。有利には、圧着部５１は、正確な屈曲を容易にするために、支持プレート５５の２つの向かい合う隅にわたる対角線の周りで屈曲させることができる。次いで、支持プレート５５の２つの向かい合う隅それぞれを分割して、２つの圧着部５１を提供することができ、これらが次いで、ＳＭＡワイヤ８０の上に屈曲されて、機械的な電気的接続部を提供する。
【００７２】
支持プレート５５は、各ボール７５に関して１つずつ、第１の絶縁体層５３のアパーチャ５３ａと位置合わせされた３つのアパーチャ５６を有する。したがって、軸受プレート５２は、支持プレート５５に対してカメラレンズ要素２０と反対側にあり、ボール７５は、アパーチャ５６を通って軸受プレート５２に係合する。その結果、アパーチャ５６は、ボール７５を側方で位置決めして保定する。小型カメラでのＯＩＳに関して、典型的には±７５ミクロンの側方向移動が必要とされる。アパーチャ５６は、それよりも大きい間隙をボール７５の全周で有するように形成され、典型的には、ボール７５の全側面で１５０ミクロンの間隙を有することがある。通常動作時、ボール７５は、カメラレンズ要素２０と支持構造４との間に保持され、光軸Ｏに平行な方向での移動はほとんどまたは全く可能でない。
【００７３】
図６に示されるように、第２の絶縁体層５９が、支持プレート５５の上面に積層される。第２の絶縁体層５９は、シート材から形成され、支持プレート５５と同様の形状であるが、ギャップ５８を有さない。図７に示されるように、第２の絶縁体層５９は、各ボール７５に関して１つずつ、アパーチャ５６に位置合わせされた３つのアパーチャ５９ａを有し、アパーチャ５６内に配設されたボール７５は、アパーチャ５９ａを通って軸受プレート５２に係合する。
【００７４】
第２の絶縁体層５９は、ＩＣ回路３０を含めたカメラ装置１の様々な構成要素への電気的接続部を含むフレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）を担持する。第２の絶縁体層５９は、その下面に、各ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０に駆動信号を提供するための４つの部分５７それぞれへの接続部を有する。また、第２の絶縁体層５９は、以下で述べるように、カメラレンズ要素２０の構成要素に接続される。
【００７５】
図８に示されるように、移動アセンブリ６０の第１の層は、移動プレート６２である。移動アセンブリ６０が支持アセンブリ５０に対して移動できるようにするために、移動プレート６２と第２の絶縁体層５９とが離間されている。移動プレート６２は、カメラレンズ要素２０のレンズキャリッジ２１に取り付けられた移動アセンブリ６０の構成要素である。移動プレート６２は、シート材から形成される。移動プレート６２は、４つの圧着部６１を形成するように形取られ、圧着部６１は、各ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の移動端部を圧着する。移動プレート６２は、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０への機械的および電気的接続を提供するのに適した材料、典型的には金属、例えばリン青銅から形成される。
【００７６】
移動プレート６２は単一のプレートとして形成されるので、４つの圧着部６１と、各ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の移動端部とが共通に電気的に接続される。以下で述べるように、移動プレート６２から第２の絶縁体層５９のＦＰＣに電気的接続が形成される。原理的には、支持プレート５５と同様に、移動プレート６２は、４つの電気的に隔離された部分に分割することができ、各部分が、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の異なる１つに圧着された圧着部６１の１つを含み、望みであれば、例えば各ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０に対する駆動信号を隔離するために、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０に対する個別の電気的接続が形成される。
【００７７】
移動プレート６２は、ボール７５のための空間を提供する切欠き６３を有する。
【００７８】
図９に示されるように、第３の絶縁体層６４が、移動プレート６２の上面に積層される。第３の絶縁体層６４は、シート材から形成され、移動プレート６２と同様の形状であり、切欠き６３と位置合わせされた切欠き６５を有して、ボール７５のための空間を提供する。
【００７９】
図１０に示されるように、移動アセンブリ６０の最終層は、可撓性要素６６である。可撓性要素６６は、シート材から形成され、２つの可撓体６７を備え、各可撓体６７が、ベース取付部６８と移動取付部６９との間に延在する。
【００８０】
ベース取付部６８は、各可撓体６７の静止端部にある２つの比較的小さいパッド７２の形態を取り、これらのパッド７２は互いに電気的に隔離されている（パッド７２の一方のみが図１０で見られるが、可撓性要素６６は対称的である）。したがって、各パッド７２が、可撓体６７のシート材と同じシート材から一体形成される。パッド７２は、第２の絶縁体層５９に取り付けられ、したがって、支持プレート５５および全体として支持構造４に取り付けられる。パッド７２はそれぞれ、第２の絶縁体層５９のＦＰＣに電気的に接続される。パッド７２は、はんだ付けによって取り付けることができ、このはんだ付けは、機械的接続と電気的接続の両方を提供する。
【００８１】
可撓体６７の移動端部にある移動取付部６９は、移動プレート６２に積層されることによって移動プレート６２に取り付けられたプレートであり、したがって、全体としてカメラレンズ要素２０に取り付けられる。移動取付部６９は、ボール７５を支承する。このようにして、ボール７５は、支持構造４とカメラレンズ要素２０との間に配設され、回転軸受として働き、光軸Ｏに直交する支持構造４に対するカメラレンズ要素２０の移動を可能にする。
【００８２】
移動取付部６９は、ギャップ７１によって２つの電気的に隔離された部分７０に分割され、各部分７０が異なる可撓体６７に接続される。したがって、各部分７０は、可撓体６７のシート材と同じシート材から一体形成される。部分７０は、移動プレート６２によって一体に保持される。これにより、各可撓体６７およびパッド７２によって、第２の絶縁体層５９のＦＰＣから移動取付部６９の部分７０への個別の電気的接続が形成され、部分７０は、それら自体、カメラレンズ要素２０の構成要素に電気的に接続される。
【００８３】
移動取付部６９の部分７０の１つは、移動取付部６９および移動プレート６２の縁部に折り重ねられたタブ７３によって移動プレート６２に電気的に接続される。動作時、この接続は、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０に関する固定電位、例えば接地を提供されることがある。移動取付部６９の部分７０はどちらも、軸方向作動構成２４に電気的に接続されて、軸方向作動構成２４に駆動信号を提供するための回路を完成する。したがって、固定電位を与えられた接続は、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０と軸方向作動構成２４との両方に使用される。
【００８４】
したがって、可撓体６７は、以下に述べるような機械的機能を提供すると共に、支持構造４からカメラレンズ要素２０への電気的接続を提供するという二重の目的を有する。
【００８５】
可撓体６７は、それらの機械的機能を提供するために以下のように構成される。各可撓体６７は、支持構造４とカメラレンズ要素２０との間に接続された細長いビームである。可撓体６７の長さは、光軸Ｏに直交するそれらの平均幅よりも大きい。
【００８６】
可撓体６７は、それらの固有の弾性により、支持構造４およびカメラレンズ要素２０をボール７５に反して偏倚し、偏倚力は、光軸に平行に加えられる。これは、ボール７５との接触を保つ。それと同時に、可撓体６７は、光軸Ｏに直交する支持構造４に対するカメラレンズ要素２０の前記移動を可能にするように側方向に偏向されることがあり、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０によって駆動されるＯＩＳ機能を可能にする。
【００８７】
可撓体６７は、やはりそれらの固有の弾性により、中心位置に向けてカメラレンズ要素２０を偏倚する側方向偏倚力を提供する。その結果、カメラレンズ要素２０の側方向移動の駆動がない場合、カメラレンズ要素２０は、中心位置に向かう傾向がある。したがって、カメラ装置１は、ＯＩＳが提供されない場合、例えば故障時や節電動作モードの場合に機能性を保つ。
【００８８】
可撓体６７は、光軸Ｏに沿ったボール７５に対する適切な保定力を提供するため、およびまた側方向偏倚力によって側方向移動を可能にするために、以下のように設計される。側方向偏倚力の大きさは、ＯＩＳを妨げないように十分に低く保たれるが、駆動がない場合にカメラレンズ要素２０を中心に寄せるのに十分に高いものである。
【００８９】
各可撓体６７は、光軸に直交する平均幅が光軸に平行なその平均厚さ（可撓性要素６６が形成されるシート材の厚さ）よりも大きい断面を有する。各可撓体６７は、光軸Ｏの周りでＬ字形に延び、一般に、可撓体６７の端部間で測定したときに、角度的な広がりが少なくとも９０°であることが望ましい。
【００９０】
サスペンションシステム４０の製造済み状態において、可撓体６７は、それらの弛緩状態から偏向されて前負荷力を提供し、この前負荷力は、支持構造２およびカメラレンズ要素２０をボール７５に反して偏倚する。これは、図２および図１０で見ることができる。可撓性要素６６がシート材から形成され、それにより、ベース取付部６８と移動取付部６９がそれらの弛緩状態で同一平面上にあることに留意されたい。それにも関わらず、光軸Ｏに直交する方向で求められる各可撓体６７の端部間の距離（すなわち可撓体の長さ）は、光軸Ｏに平行な方向で求められる各可撓体６７の端部間の距離よりも大きい。
【００９１】
各可撓体６７、ならびにそれに関連するベース取付部６８および移動取付部６９の部分は、構造が同一であり、光軸Ｏの周りに対称的に配置されて平衡力を提供し、望ましくないトルクを生じない。
【００９２】
可撓性要素６７は、良好な軸受を提供し、可撓体に関する望ましい機械的特性を提供し、かつ可撓体を介して電気的接続を形成することができるように導電性を有する適切な材料から形成される。典型的には、材料は、比較的高い歩留まりを有する金属、例えばステンレス鋼などの鋼である。
【００９３】
第１の構成でのサスペンションシステム４０に関する製造プロセスは比較的容易である。なぜなら、このプロセスは、１つの平坦な層を別の平坦な層の上に敷いて接着することによる積層の単純な構築を含むからである。
【００９４】
ベース取付部６８および移動取付部６９の分割は、各可撓体が、個別の構成要素として、部分７０の１つおよびパッド７２の１つと一体にシート材から形成されることを意味する。製造中、これらの構成要素はそれぞれ、単一の材料シートから製造されることがある。同様に、支持プレート５５も、単一の材料シートから製造されることがある。
【００９５】
有利には、支持アセンブリ５０と移動アセンブリ６０はそれぞれ個別に形成することができ、その後、可撓性要素６６のパッド７２を第２の絶縁体層５９に取り付けることによって一体に接続することができる。これら２つのアセンブリ５０と６０を個別に製造する利点は、品質および歩留まりを改良することである。なぜなら、各アセンブリ５０および６０を、最終的な組立ての前に試験して、基準に達していない部品を排除することができるからである。
【００９６】
サスペンションシステム４０の積層構成は、サイズを減少し、製造を容易にするという利点を提供する。例えば、精密な位置付け機構を用いたプラスチック成形の必要をなくすことができる。全ての構成要素が平坦であり、シート材から形成され、そのようなシート材は、容易に入手可能であり、正確に平坦であり、正確に寸法設定されている。これは、公差および歩留まりの面で利益を有する。サスペンションシステム４０の高さは、主にボール７５の高さによって決定される。なぜなら、全ての他の構成要素は、軸受プレート５２と移動取付部６９との間に挟まれるからである。０．６ｍｍ、さらには０．５ｍｍ程の小さいボール７５が入手可能であって使用することができ、サスペンションシステム４０全体が、約０．８ｍｍ〜１ｍｍの高さを実現できるようにする。
【００９７】
サスペンションシステム４０に関する代替構成について以下に述べる。これらの構成は、第１の構成と比べると変更されているが、いくつかの要素を共通に含む。簡潔にするために、共通の要素の説明は繰り返さない。共通の要素は、同じ参照番号が付され、以下の変更点を除いて上述したのと同じ構成を有する。
【００９８】
第２の構成が、図１１〜図１５に示されている。
【００９９】
第２の構成では、移動アセンブリ６０は先と同様の構成を有し、その移動プレート６２が図１１に示されているが、支持アセンブリ５０は、本体９０を備え、本体９０は、図１２に示されるように、材料の比較的厚いブロックである。
【０１００】
本体９０は、３つの凹部９１を形成され、凹部９１はそれぞれボール７５を位置して保定する。本体９０は、さらに、各凹部９１に関して１つずつ弾性部材９２を備え、これらの弾性部材９２は、支持アセンブリ５０の下面を示す図１３に示されるように、それぞれの形取られた移動止め９３内でヒートステーク９４によって本体９０の後面に取り付けられるが、任意の他の適切な手段を提供することもできる。弾性部材９２は、所望の弾性を有する任意の適切な材料、典型的には金属、例えばステンレス鋼などの鋼から形成される。弾性部材９２は、シートから切り出すことによって製造することができる。
【０１０１】
弾性部材９２は、保定タブ９５を設けられ、保定タブ９５は、例えば屈曲によって形成されて、凹部の側面の周りに延在する。保定タブ９５は、ボール７５を凹部９１の内部に保定する。代替として、本体９０を隅まで延ばすことによってボール７５を保定することができ、これは、単純であるという利点を有するが、より場所を取るという欠点を有する。
【０１０２】
各弾性部材９２は、それぞれの凹部９１の裏面に被さり、凹部９１の中に位置されたボール７５に係合する。したがって、弾性部材９２は、それらの固有の弾性により、ボール７５をカメラレンズ要素２０に反して偏倚するように配置される。
【０１０３】
凹部９１内のボール７５は、移動プレート６２がほとんど抵抗を受けずに側方向に移動できるようにする。小型カメラでのＯＩＳに関して、典型的には±７５ミクロンの側方向移動が必要とされる。凹部９１は、これよりも大きな間隙をボール７５の全周で有するように形成され、典型的には、１５０ミクロンの間隙をボール７５の全側部５で有することがある。通常動作時、ボール７５は、カメラレンズ要素２０と弾性部材９２との間に保持され、光軸Ｏに平行な方向への移動はほとんどまたは全く可能でない。
【０１０４】
弾性部材９２は、カメラ装置１が固い表面に落とされたときなど、異常負荷状況下での衝撃を和らげる働きをする。落とされた状況では、大きな力が発生されることがあり、これは、損壊または故障を引き起こすことがある。特に、ボール７５とその支持部との点接触は、ボールまたは支持部の損壊を生じる可能性がある異常に大きい負荷がその点で発生されることがあるので、脆弱である。したがって、弾性部材９２は、負荷を吸収するために偏向するように設計される。
【０１０５】
図１４は、凹部９１内のボール７５を通る概略断面図であり、弾性部材９２がボール７５に係合し、カメラレンズ要素２０の移動プレート６２に反してボール７５を偏倚させる様子を示す。弾性部材９２に前負荷することによって、さらに良い性能を実現することができる。図１５は、弾性部材９２が前負荷される代替実施形態での、凹部９１内のボール７５を通る概略断面図である。この例では、組立て済み状態での弾性部材９２は、その平坦な弛緩状態から湾曲されている。したがって、弾性部材９２は、ボール７５に対してより大きい偏倚力を及ぼす。前負荷未満の小さい負荷は弾性部材９２を偏向させないので、これは、通常動作中にボール７５を安定に保つ助けとなる。しかし、衝撃を受けた状況では、前負荷が克服され、損壊を防止するために弾性部材９２が偏向する。
【０１０６】
弾性部材９２は、第２の支持アセンブリ５０が本体９０を備える第２の構成の一部を成すが、第１の構成を同様に変更して、同様に機能する弾性部材９２を含むこともできる。
【０１０７】
サスペンションシステム４０の第３の構成が、図１６〜図１８に示されている。
【０１０８】
図１６に示されるように、第３の構成では、支持アセンブリ５０は、第２の構成と同様の本体９０を備えるが、図１７に示されるように、移動アセンブリ６０の可撓性要素６６は、３つの可撓体６７を備える変更された構成を有し、移動取付部６９は、それぞれ異なる可撓体６７に接続された３つの電気的に隔離された部分７０に分割される。可撓性要素６６は異なる形状であるが、第１の構成と同様の構成要素および機能を有する。
【０１０９】
移動取付部６９の３つの電気的に隔離された部分７０のうちの２つは、部分７０の屈曲部分によって形成された直立部９６を設けられ、直立部９６は、上方向に突出し、軸方向作動構成２４に電気的に接続される。移動取付部６９の残りの部分７０は、例えば予め切り抜かれた穴またはバイア９７にはんだを塗布することによって、移動プレート６２に電気的に接続される。この構成での移動プレート６２は、移動取付部６９の上に積層され、それらの間に第３の絶縁体層６４が積層される。
【０１１０】
直立部９６の提供に対する代替形態として、移動アセンブリ６０は、図１９および図２０に示される構成を有することもあり、この構成は、軸方向作動構成２４がＶＣＭを採用するときに使用することを意図されている。
【０１１１】
図１９に示されるように、第４の絶縁体層９８が、移動取付部６９の上面に積層される。第４の絶縁体層９８は、シート材から形成され、移動取付部６９と同様の形状である。
【０１１２】
図２０に示されるように、インターフェースプレート９９が、第４の絶縁体層９８の上面に積層される。インターフェースプレート９９は、ＶＣＭを採用する軸方向作動構成２４のベースで見られる典型的な形状に適合するように、概して正方形の外側領域を有する。
【０１１３】
インターフェースプレート９９は、ギャップ８６によって、２つの電気的に隔離された部分８５に分割され、各部分８５が、例えば予め切り抜かれた穴またはバイア８７にはんだを塗布することによって、移動取付部６９の部分７０の異なる１つに電気的に接続され、それぞれ、軸方向作動構成２４に駆動信号を供給するために軸方向作動構成２４に電気的に接続される。
【０１１４】
支持構造４０とカメラレンズ要素２０との間に接続されたＳＭＡアクチュエータワイヤ８０によって提供される側方向作動構成を以下に述べる。
【０１１５】
各ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、光軸Ｏに垂直に延在し、張力下で保持され、それにより、光軸Ｏに垂直な方向で支持構造４とカメラレンズ要素２０との間に力を加える。動作時、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の選択駆動により、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、光軸Ｏに直交する任意の方向に支持構造４に対してカメラレンズ要素２０を移動させる。代替形態として、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、光軸Ｏに直交する平面に対して非ゼロ角度で傾けて配置されることがあり、この角度は好ましくは小さい。ＳＭＡワイヤ８０が光軸Ｏに垂直であるか、光軸Ｏに対して垂直な平面に対して小さな角度で傾けられているかに関わらず、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の構成は、特に光軸Ｏに沿った方向で非常にコンパクトにすることができる。
【０１１６】
ＳＭＡ材料は、加熱時に、ＳＭＡ材料を収縮させる固体状態相変化を受けるという特性を有する。低温では、ＳＭＡ材料は、マルテンサイト相に転移する。高温では、ＳＭＡはオーステナイト相に転移し、これは、ＳＭＡ材料を収縮させる変形を引き起こす。ＳＭＡ結晶構造の転移温度の統計的な広がりにより、相変化は、ある温度範囲にわたって生じる。したがって、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の加熱により、それらの長さは減少する。
【０１１７】
ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、任意の適切なＳＭＡ材料、例えばニチノールまたは別のチタン合金ＳＭＡ材料から形成することができる。有利には、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の材料組成および前処理は、ある温度範囲にわたって相変化を提供するように選択され、この温度範囲は、予想される通常動作中の周囲温度よりも高く、位置的制御の度合いを最大にするようにできるだけ広い。
【０１１８】
ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の加熱時、内部の応力が増加し、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０が収縮して、カメラレンズ要素２０の移動を引き起こす。マルテンサイト相からオーステナイト相へのＳＭＡ材料の転移を生じる温度範囲を超えてＳＭＡの温度が上昇するとき、ある範囲の移動が生じる。逆に、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の１つの冷却時には、内部の応力が減少し、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、それと向かい合うＳＭＡアクチュエータワイヤ８０からの力を受けて伸張する。これにより、カメラレンズ要素２０が逆方向に移動する。
【０１１９】
図２に示されるように、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、光軸Ｏの周りの異なる角度位置でループ状の構成を有し、互いに垂直な２対の向かい合うＳＭＡアクチュエータワイヤ８０を提供する。したがって、向かい合うＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の各対は、選択駆動時に、光軸Ｏに直交する２つの垂直な方向ＸとＹの一方でカメラレンズ要素２０を移動させることが可能である。その結果、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０は、光軸Ｏに直交する２つの方向で、ある移動範囲内の任意の位置に、支持構造４に対してカメラレンズ要素２０を移動させるように選択的に駆動させることが可能である。移動範囲の大きさは、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の幾何形状、およびそれらの通常動作パラメータ範囲内での収縮の範囲に応じて決まる。
【０１２０】
光軸Ｏに垂直な支持構造４に対するカメラレンズ要素２０の位置は、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の温度を選択的に変えることによって制御される。これは、ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０を通して、抵抗加熱を提供する選択駆動信号を送ることによって実現される。加熱は、駆動電流によって直接行われる。冷却は、伝導、対流、および周囲への放射によってカメラレンズ要素２０が冷却されるように駆動電流を減少または停止させることによって行われる。
【０１２１】
カメラ装置に関する制御回路が図２１および図２２に示されており、以下に述べる。
【０１２２】
図２１に示される回路は、２つの可撓体６７を含むサスペンションシステム４０の第１の構成に関連付けられる。
【０１２３】
ジャイロスコープセンサ３１は、振動センサであり、カメラ装置１が受ける振動を検出し、カメラレンズ要素２０の角速度を表す信号を出力する。ジャイロスコープセンサ３１は、典型的には、互いに垂直な、かつ光軸Ｏに垂直な２つの軸の周りでの振動を検出するための１対の小型ジャイロスコープであるが、一般に、多数のジャイロスコープまたは他のタイプの振動センサを使用することができる。
【０１２４】
ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０のための駆動信号を発生するために、ＩＣチップ３０内に実装された側方向制御回路３２が構成される。これらの駆動信号は、ジャイロスコープセンサ３１の出力信号に応答して発生されて、カメラレンズ要素２０の移動を駆動して、イメージセンサ６上にカメラレンズ要素２０によって合焦される像を安定させ、それによりＯＩＳを提供する。
【０１２５】
側方向制御回路３２は、駆動信号を提供するために、特に支持プレート５５の部分５７を介して、支持構造４にある各ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の静止端部に電気的に接続される。それぞれの駆動信号のための回路を完成するために、各ＳＭＡアクチュエータワイヤ８０の移動端部は、移動プレート６２および第１の可撓体６７ａを介して接地（または一般に任意の固定電位）に電気的に接続される。
【０１２６】
駆動信号は、例えば、ＰＣＴ／ＧＢ２０１３／０５１３２５；ＰＣＴ／ＧＢ２０１３／０５２９５９；ＷＯ−２０１２／０６６２８５；ＷＯ−２０１２／０２０２１２；ＷＯ−２０１１／１０４５１８；ＷＯ−２０１２／０３８７０３；ＷＯ−２０１０／０８９５２９；またはＷＯ−２０１００２９３１６の任意のものに開示される抵抗フィードバック制御技法を使用して発生させることができる。上記の各特許文献を参照により本明細書に組み込む。
【０１２７】
軸方向作動構成２４のための駆動信号を発生するために、ＩＣチップ３０に実装された軸方向制御回路３３が構成される。これらの駆動信号は、ユーザ入力に基づいて発生させることができ、または、例えば軸方向移動がカメラレンズ要素２０のフォーカスを変える場合には、オートフォーカスルーチンを使用して自動的に発生させることができる。
【０１２８】
軸方向制御回路３３は、駆動信号を提供するために、第２の可撓体６７ｂを介して軸方向作動構成２４に電気的に接続される。駆動信号のための回路を完成するために、軸方向作動構成２４も、第１の可撓体６７ａを介して接地（または一般に任意の固定電位）に電気的に接続される。
【０１２９】
したがって、第１の可撓体６７ａは、軸方向および側方向駆動信号のための回路の一部を成す。制御に干渉し得るクロストークをこれが生じる虞がある場合、特に任意の駆動信号がパルス幅変調される場合、サスペンションシステム４０の第２および第３の構成におけるように、追加の可撓体６７を使用して軸方向および側方向駆動信号を分離することができる。この場合、制御回路は、図２２に示される形態を取ることができる。これは、以下のことを除いて図２１のものと同一である。第１の可撓体６７ａは、側方向制御回路３２および移動プレート６２に接続されて、側方向駆動信号のための回路を完成する。軸方向作動構成２４は、第１の可撓体６７ａに接続されずに、第２の可撓体６７ｂおよび第３の可撓体６７ｃを介して側方向制御回路３３に接続される。
【符号の説明】
【０１３０】
１  カメラ装置
４  指示構造
５  基部
６  イメージセンサ
７  カン
２０  カメラレンズ要素
２１  レンズキャリッジ
２２  レンズ
２３  レンズホルダ
２４  軸方向作動構成
３０  ＩＣチップ
３１  ジャイロスコープセンサ
４０  サスペンションシステム
５０  支持アセンブリ
５１  圧着部
５２  軸受プレート
５３  絶縁体層
５３ａ  アパーチャ
５５  支持プレート
５６  アパーチャ
５８  ギャップ
５９  絶縁体層
６０  移動アセンブリ
６１  圧着部
６２  移動プレート
６３  切欠き
６５  切欠き
６６  可撓性要素
６７  可撓体
６８  ベース取付部
６９  移動取付部
７２  パッド
７５  ボール
８０  ＳＭＡアクチュエータワイヤ
Ｏ  光軸
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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