(57)【要約】過度なそして損傷を与える変位からセラミックアクチュエータ２１を保護するハウジング２０が、アクチュエータ２１の固定端と移動端との間で、アクチュエータの少なくとも１つの部分と接触することによって、アクチュエータ２１の動作を制限するように設けられた保護構造２５を具備する。アクチュエータによって駆動される小型カメラ用のレンズホルダ１２０のための浮動支持システムが、ハウジング１１０とレンズホルダ１２０との間に連結された平行四辺形状に揺動自在に連結されたリンク１３２〜１３５を具備する。
2006519579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの固定端と移動端との間で前記アクチュエータの少なくとも１つの部分と接触することにより、前記アクチュエータの動作範囲を限定するように配設された保護構造を具備したセラミックアクチュエータ用ハウジング。
【請求項２】
前記保護構造が、前記アクチュエータの前記少なくとも１つの部分と接触するように配設された少なくとも１つの柔軟な部分を具備する請求項１に記載のハウジング。
【請求項３】
前記少なくとも１つの柔軟な部分は剛性部材上に設けられ、前記柔軟な部分および前記剛性部材が共に同じ成形プロセス中に形成される請求項２に記載のハウジング。
【請求項４】
前記保護構造が、前記アクチュエータの変位の基準範囲の外側に配設されている請求項１〜３の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項５】
前記保護構造が、前記アクチュエータの変位の基準範囲によって規定される輪郭に沿った複数の点において前記アクチュエータに接触する請求項４に記載のハウジング。
【請求項６】
前記保護構造が、前記アクチュエータの１つの部分に接触するように配設された少なくとも１つの分離した要素を具備する請求項１〜５の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項７】
前記保護構造が、前記アクチュエータの各複数の部分に接触するように配設された複数の前記分離した要素を具備する請求項６に記載のハウジング。
【請求項８】
前記分離した要素が弾性部材である請求項７に記載のハウジング。
【請求項９】
前記固定端と移動端の間で前記アクチュエータの実質的に全長に亘って前記分離した要素が配設されている請求項７または８に記載のハウジング。
【請求項１０】
前記保護構造が、前記アクチュエータに沿って前記アクチュエータの部分に接触する連続表面を具備する請求項１〜５の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項１１】
前記アクチュエータの前記移動端の変位限界に配設された停止部を更に具備する請求項１〜１０の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項１２】
前記アクチュエータが、湾曲した軸線周りに螺条に延びるベンダーである請求項１〜１１の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項１３】
前記アクチュエータによって駆動されるレンズ系を更に具備する請求項１〜１２の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項１４】
支持構造と、少なくとも１つのレンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを前記支持構造に対して移動可能に前記支持構造に取付けるための浮動支持装置と、前記レンズホルダを駆動するアクチュエータとを具備するカメラにおいて、
前記浮動支持装置が、第１の端部において前記支持構造に揺動自在に連結され、かつ、他の第２の端部において前記レンズホルダに揺動自在に連結された２つのリンク要素を具備するカメラ。
【請求項１５】
前記リンク要素が、前記支持構造と前記レンズホルダとの間で互いに平行に延在している請求項１４に記載のカメラ。
【請求項１６】
前記浮動支持装置が、
前記リンク要素の各々の第１の端部が揺動自在に連結され、かつ、前記支持構造に取着された第１の取付部材と、
前記リンク要素の各々の第２の端部が揺動自在に連結され、かつ、前記レンズホルダに取着された第２の取付部材とを更に具備する請求項１４または１５に記載のカメラ。
【請求項１７】
前記２つのリンク要素および前記第１と第２の取付部材が、連続する一体的な材料から形成されている請求項１６に記載のカメラ。
【請求項１８】
前記リンク要素および前記取付部材が、前記連続する一体的な材料において、他の部分よりも薄く形成された部分によって連結されている請求項１７に記載のカメラ。
【請求項１９】
前記リンク要素の厚さは、前記揺動自在な連結部に向けて薄くなっている請求項１４〜１８の何れか１項に記載のカメラ。
【請求項２０】
前記リンク要素がプラスチック材料から形成されている請求項１４〜１９の何れか１項に記載のカメラ。
【請求項２１】
前記リンク要素は、前記レンズホルダの外周面に沿って延びる軸線を中心に揺動するように前記レンズホルダに連結されている請求項１４〜２０の何れか１項に記載のカメラ。
【請求項２２】
前記リンク要素は、前記レンズホルダの直径の１／１０を越える長さに亘って前記支持構造および前記レンズホルダに揺動自在に連結されている請求項１４〜２１の何れか１項に記載のカメラ。
【請求項２３】
前記アクチュエータが、単一の切れ目を除いて前記レンズホルダの周囲に延設され、前記浮動支持装置が前記切れ目に配設されている請求項１４〜２２の何れか１項に記載のカメラ。
【請求項２４】
前記浮動支持装置が、前記レンズホルダの中心線を中心とした９０°を越えない角度範囲内で前記支持構造および前記レンズホルダを連結する請求項１４〜２３の何れか１項に記載のカメラ。
【請求項２５】
前記レンズホルダが前記浮動支持装置およびアクチュエータによってのみ前記ハウジングに支持連結されている請求項２４に記載のカメラ。
【請求項２６】
前記リンク要素が前記揺動端周りに２０°を越えない範囲で揺動可能となっている請求項１４〜２５の何れか１項に記載のカメラ。
【請求項２７】
前記アクチュエータが、電気作動式のアクチュエータである請求項１４〜２６の何れか１項に記載のカメラ。
【請求項２８】
前記アクチュエータがセラミックアクチュエータである請求項２７に記載のカメラ。
【請求項２９】
前記アクチュエータが、湾曲した軸線周りに螺条に延びるベンダーである請求項２７または２８に記載のカメラ。
【請求項３０】
前記支持構造が、請求項１〜１３の何れか１項に記載のハウジングである請求項１４〜２９の何れか１項に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクチュエータに関し、特に電気作動式とすることができるセラミックアクチュエータ、例えば圧電アクチュエータに関する。１つの特徴では、本発明は、こうしたアクチュエータ用ハウジングに関し、該ハウジングは、アクチュエータがレンズホルダを駆動するカメラに応用することができる。他の特徴では、本発明はアクチュエータがレンズホルダを駆動するカメラのための浮動支持装置(suspension)に関する。これらの特徴は双方とも携帯データ処理装置または通信装置の小型カメラに応用可能である。
【背景技術】
【０００２】
圧電ベンダー、その他のジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミックベースの材料から形成される電気作動式のベンダーが、多くの応用例で用いられている。これらは、例えば（無害の）多層材料を高温で焼結して最終的な形状とすることによって形成される。
【０００３】
こうしたアクチュエータに関しては、多数の形態が周知となっている。例えば、WO-01/47041またはＤＨピアス(D. H. Pearce)等のセンサとアクチュエータ (Sensors and Actuator) A100 (2002) の２８１頁〜２８６頁に記載されているように、それ自体湾曲した所定の軸線周りに螺旋状に延設されている圧電ベンダーテープから成る構造を用いることによって、近時、比較的大きな直線変位を達成している。こうした装置は、センチメートルのオーダの有効長に対してミリメートルオーダの変位を提供可能である。
【０００４】
セラミックアクチュエータの製造方法は周知であるが、その材料の脆弱性のために、応用範囲は限られている。従って、例えば硬質表面へ落下したときに生じる急激な衝撃に対するセラミックアクチュエータの感受性を低減するセラミックアクチュエータ用のハウジングを提供することが望まれている。
【０００５】
それとは別に、近年、携帯情報端末いわゆるＰＤＡおよび携帯電話が著しく普及し、画像センサとしてＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）センサを利用したデジタル小型カメラやデジタルビデオユニットを備えた製品の数が増加している。比較的小さな有効画像検知面を備えた画像センサを用いて、こうしたデジタルカメラ等を小型化する場合、光学系もまた小さくする必要がある。
【０００６】
焦点合わせやズームを行うために、こうした小型カメラの所定の容積内に補助駆動モータを配置しなければならない。既に存在するカメラは、種々の公知となっている電動コイルモータに依存しているが、レンズ系のための小型駆動装置として、多くの他のアクチュエータが提案されている。これらの新しい駆動装置は、例えば圧電材料、圧電抵抗材料、電気歪み材料、磁気歪み材料等の電気作動式の材料から成るアクチュエータ、典型的にはセラミックアクチュエータを含んでいる。
【０００７】
比較的大きな直線変位を有した小型の電気作動式アクチュエータが、例えば、WO-01/47041またはＤＨピアス(D. H. Pearce)等のセンサとアクチュエータ (Sensors and Actuator) A100 (2002) の２８１頁〜２８６頁に記載されているように、それ自体湾曲した所定の軸線周りに螺旋状に延設されている圧電ベンダーテープから成る構造を用いて形成されている。こうした装置は、センチメートルのオーダの有効長に対してミリメートルオーダの変位を提供可能である。これら装置は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミックベースの材料から成る多層材料を高温で焼結して最終的な形状とすることによって形成される。こうしたアクチュエータをレンズ系の駆動モータとして使用することがWO-02/103451に提案されている。
【０００８】
小型カメラの小さな容積に駆動装置を適合させる際、レンズホルダの動作を規制するレンズ浮動支持システム(suspension system)もまた進化しなければならない。小型カメラ、特に、電気作動式のトランスデューサによって駆動させるカメラに適したレンズ浮動支持システムは、理想的には、所望の動作方向への低いスチフネス、抵抗力または摩擦力を有し、他の全ての方向への高いスチフネスを有している。
【０００９】
【特許文献１】WO-01/47041
【特許文献２】WO-02/103451
【非特許文献１】ＤＨピアス(D. H. Pearce)等著；センサとアクチュエータ (Sensors and Actuator) A100 (2002)
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、アクチュエータと接触することにより、ベンダーの固定端と移動端の双方から離間したベンダーの部分の動作範囲を限定する柔軟材料を好ましく備えた保護構造を具備したセラミックアクチュエータ用ハウジングが提供される。
【００１１】
アクチュエータは、典型的に固定端または固定端部および移動端または移動端部で作動する。固定端は、ハウジングに取着され、或いは、ハウジングに形成されたベース部に取付けられる。アクチュエータの移動端は、アクチュエータの固定端に対して最も大きく変位するアクチュエータの部分である。本発明の第１の特徴の重要な特徴は、保護構造が、アクチュエータの２つの端部の間で、アクチュエータの１または複数の部分と接触することによって、アクチュエータの変位の範囲を限定する点である。こうして、アクチュエータが作動したときに、アクチュエータは保護構造と接触するまで変位範囲内で移動可能となり、その意味で接触との語は理解されるべきである。こうした保護構造は、例えば硬質表面へ落下したときに生じる急激な衝撃に対して、損傷を生じうるアクチュエータの過度な変位を防止することによってアクチュエータを保護する。
【００１２】
前記アクチュエータは、直線を描く移動端部を有した直動アクチュエータとすることができる。
【００１３】
前記保護構造は、前記アクチュエータの変位の基準範囲の外側に有利に配置することができる。アクチュエータの変位の基準範囲は、正常動作状態でアクチュエータによって示される変位である。変位の基準範囲の限界によって面または包絡面が規定され、その外側に保護構造が配置される。
【００１４】
保護構造は、変位の基準範囲の限界によって規定される輪郭に有利に合致するようにしてもよい。例えば、保護構造は、アクチュエータ沿いの異なる複数の点における変位の基準範囲の限界から概ね一定の距離を有するように設けてもい。
【００１５】
保護構造の１つの実施形態では、前記保護構造は、前記アクチュエータの部分に接触するように配設された２またはそれ以上の分離した要素、例えば、衝突に際してアクチュエータからエネルギを吸収する機械的バネ構造等の弾性部材を具備する。
【００１６】
他の実施形態では、前記保護構造は、前記アクチュエータ沿いに延在する部分に接触する連続表面を具備する。
【００１７】
望ましくは、前記保護構造において前記アクチュエータに接触する部分は、アクチュエータの運動エネルギを吸収可能なように、弾性を有することによって或いは柔軟材料から形成することによって柔軟にする。
【００１８】
本発明の保護ハウジングは、例えばプラスチック材料から成形することによって容易に製造可能である。保護構造は、有利にハウジングと一体的に成形することができる。柔軟な層を備える場合には、該柔軟な層は保護構造に接着することにより取着することができる。代替的に、柔軟な層は、２段ショット成形法によって、ハウジングに組み込むことができる。２段ショット成形法では、同一の型内で柔軟な層とハウジングとが異なる材料によって成形される。弾性梁等の弾性構造がハウジングと一体的に成形することができる。代替的に、例えば、光化学エッチングによってバネ構造を薄い金属シートから切り出し、必要に応じて適切な形状に曲げて、好ましくはハウジングに一体成形された位置決めピンによって、ハウジングに固定してもよい。
【００１９】
本発明は、特に、上述し、また、WO-01/47041またはＤＨピアス(D. H. Pearce)等のセンサとアクチュエータ (Sensors and Actuator) A100 (2002) の２８１頁〜２８６頁に記載されているような、比較的大きな変位が可能なアクチュエータを収納するために有利に用いることができる。と言うのは、こうしたアクチュエータは、特に急激な衝撃から損傷を受けるからである。
【００２０】
本発明の第２の特徴によれば、支持構造(support structure)と、少なくとも１つのレンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを前記支持構造に取付けるための浮動支持装置と、前記レンズホルダを駆動するアクチュエータとを具備するカメラにおいて、前記浮動支持装置が、第１の端部において前記支持構造に揺動自在に連結され、かつ、他の第２の端部において前記レンズホルダに揺動自在に連結された２つのリンク要素を具備するカメラが提供される。
【００２１】
こうした浮動支持装置は、所望の動作方向への低いスチフネス、抵抗力または摩擦力を有し、他の全ての方向への高いスチフネスを有している。従って、該浮動支持装置は、小型カメラ、特に電気作動式のアクチュエータによって駆動されるカメラに適している。
【００２２】
前記浮動支持システムは、好ましくは、４つのバー部材を有した４リンク式の浮動支持装置であって、前記リンク要素の各々の第１の端部が揺動自在に連結され、かつ、前記支持構造に取着された第１の取付部材と、前記リンク要素の各々の第２の端部が揺動自在に連結され、かつ、前記レンズホルダに取着された第２の取付部材とを更に具備する。この種の浮動支持システムは、プラスチック材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド（ナイロン）を含む群から選択されるプラスチック材料から、一体的に成形される。有利なように、リンク要素の厚さは、前記揺動自在な連結部に向けて薄くして、リンク要素の中央部分が前記揺動連結部またはヒンジ部分の近傍よりも厚くなるようにする。
【００２３】
浮動支持装置の揺動連結部は、レンズホルダの外周に沿って有利に延設されている。
【００２４】
好ましくは、浮動支持装置の揺動連結部は、レンズホルダの直径の１／１０、より好ましくは、１／３または１／２を越える長さに亘って延設されている。この長さが短い浮動支持装置と比較して、この特徴によれば、本浮動支持装置は大きく変形することなく一層大きなねじり力を受けることができる。
【００２５】
好ましい実施形態では、アクチュエータは、単一の切れ目を除いて前記レンズホルダの周囲に延設され、前記浮動支持装置が前記切れ目に配設されている。この実施形態では、浮動支持装置は、その一側においてレンズホルダを支持し、或いは、円筒状のレンズホルダに関して１つの扇形内で支持する。この扇形は、レンズホルダに位置する最も長い揺動連結部の端部を、レンズホルダの中心に関して測定したときに、好ましくは中心角が９０°よりも小さくする。その結果、レンズホルダは、アクチュエータによる浮動支持効果を排除しつつ、その外周の１／４以下の範囲で浮動支持される。
【００２６】
本発明の変形例では、揺動連結部の周囲での回転動作が２０°よりも小さく制限される。と言うのは、その結果、レンズホルダの動作は、最大変位と等価な範囲に限定され、アクチュエータの保護作用が改善されるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明のこれらの特徴および他の特徴を説明する。
【００２８】
図１Ａには、ハウジング１０の略示縦断面が図示されている。ハウジング１０内には、層状に形成された圧電ベンダー（可撓体）１１が配設されている。該圧電ベンダーは、圧電材料から成る２つの層を備えた従来の構造を有しており、該圧電材料の２つの層は、作動電圧を受けるために用いられる電極（図示せず）を有している。作動電圧によって、上記２つの層は、その長さを異にするように同時に変化して、ベンダー１１が撓むようになっている。ベンダー１１の第１の端部１１１がハウジングに固定されている。ベンダー１１の先端（遠位の端部）１１２には、負荷１２が取着されている。ベンダー１１が付勢されたときに、ベンダー１１の先端１１２の移動方向が矢印１３によって示されている。ベンダー１１が正常動作する際のベンダー１１の変位の上限および下限が破線１４１、１４２により示されている。
【００２９】
ハウジングの新規な特徴は、ベンダー１１のための保護構造を形成する６つの保護要素１５である。保護要素１５は、ハウジング１０から基準変位の限界を示す破線１４１、１４２の近傍まで延在している。保護要素１５は柔軟な発泡層１５１を備えた柱状部材(post)またはブレードより成る。該保護要素は、ベンダ１１が移動したときに最初に接触するようにベンダー１１に対面する部位に配設されている。
【００３０】
ベンダー１１はハウジング１０内で衝撃力を受けるとき、ベンダー１１の質量と負荷との組合せ荷重によって、ベンダー１１を通常の変位限界を超えて移動して、ベンダー１１のセラミック材料にひび割れが生じることもある。支持要素１５は、然しながら、セラミック材料が損傷する前にベンダー１１が少なくとも１つの該要素に接触するように配設されている。ベンダー１１に蓄積されている運動エネルギは、発泡要素１５１によって吸収される。
【００３１】
図１Ａに類似する構成を図１Ｂに示す。この変形例では、然しながら、保護構造１５は異なる形態を有しており、特に、該保護構造は横方向に延在して、通常の変位線１４１、１４２に概ね一致する連続面を形成している。発泡層１５１は、図１Ａの例と同様に、保護構造１５に急激に接触することによる衝撃からベンダー１１を保護する。
【００３２】
図２Ａ、２Ｂは、保護ハウジング２０を有したカメラ集成体の鉛直断面（図２Ａ）および水平断面（図２Ｂ）を示している。
【００３３】
この例では、アクチュエータ２１は、例えばバイモルフから成る圧電複層ベンダーテープを具備している。このベンダーテープは、例えばWO-01/47041またはＤＨピアス(D. H. Pearce)等のセンサとアクチュエータ (Sensors and Actuator) A100 (2002) の２８１頁〜２８６頁に記載されているように、それ自体湾曲した所定の軸線周りに螺旋状に延設されている。上記２つの文献は、本明細書と一体をなすものとして参照し、その開示内容は、本発明に適用するものとする。特に、アクチュエータ２１は、第１の軸線（副軸と称する）の周囲に螺旋状に巻設されたテープを具備している。この螺旋に巻設された部分は、更に、コイル状に巻かれて３／４周の第２の巻線が形成される。この第２の巻線の中心軸線を主軸と称する。第１の巻線は主巻線または主螺旋として知られている。本実施形態では、第２巻線は約３／４周巻かれているが、一般的には、第２の巻線はどのような曲線であっても、また、１周を越えて巻かれて螺旋つまり第２の螺旋を形成するようにしてもよい。従って、第２の巻線は、通常、副曲線と称される。前記テープは、作動時に、副軸周りに撓むように構成される。副軸周りの螺旋状に湾曲しているために、前記撓みによって、アクチュエータ２１は副軸周りに捻れる。主軸周りに湾曲しているために、前記捻れによってアクチュエータ２１の端部２１１、２１２が相対的に変位する。
【００３４】
アクチュエータ２１の近位の端部２１１はハウジング２０に固定されている。その先端（遠位の端部）２１２には、ハウジングの中心に位置するレンズ胴２２が取付けられている。従って、アクチュエータ２１が作動すると、レンズ胴２２がハウジング２１に対して移動する。この種のレンズ支持、駆動システムはWO-02/103451およびWO-03/048831に開示されており、これらの文献は、本明細書と一体をなすものとして参照し、その開示内容は、本発明に適用するものとする。
【００３５】
本例のハウジングは、アクチュエータ２１の上下に該アクチュエータ２１の基準変位の上限および下限、つまり、アクチュエータ２１の正常動作の間に生じる変位に概ね沿って配設された２つの斜面または傾斜部から成る保護構造２５を具備しており、これによって、アクチュエータ２１の動作を制限するようになっている。この保護構造２５は、アクチュエータ２１に接触するように、アクチュエータ２１に対面する発泡層２５１によって被覆されている。
【００３６】
ハウジング２０は終端停止部２０１を有し、該終端停止部は、レンズ胴２２の動作を制限する。こうして、レンズ胴２２が終端停止部２０１に当接したときの衝撃の発生に際して、アクチュエータ２１は、両端において瞬間的にハウジング２０に固定される。このとき、固定端２１１、２１２の間では、然しながら、アクチュエータ２１の他の部分は動作を継続しているので、保護構造２５を備えていない場合には、そのセラミック材料が損傷する可能性がある。然しながら、アクチュエータ２１は、その中間部分が保護構造２５に接触するので、アクチュエータ２１の動作が制限され、アクチュエータ２１の運動エネルギは発泡層２５１によって吸収され、損傷の可能性が最終的に低減される。
【００３７】
保護構造２５、２５１は、衝突に際して、アクチュエータ２１が概ね均等に接触する形状に形成されている。例えば、アクチュエータ２１の副曲線の上方および下方で半周状に撓んでいてもよい。保護構造の接触面は凸状として、アクチュエータの外周面との一層広い接触面を提供するようにしてもよい。以下の表を参照して、連続的な或いは準連続的な支持の利点を示す。この表は、分離した保護構造の要素間のアクチュエータセクションの距離（すなわち、隣接する要素間の相対的な間隔）と、損傷するまでにアクチュエータセクションに印加することができる最大停止力とをまとめたものである。
【００３８】
２つの支持要素間の                    最大力                  距離
支持されていない部分の
長さ（相対単位）                      （Ｎ）                （ｍｍ）
４                          ０．３５                  ７．３
３                          ０．４６                  ４．１
２                          ０．７                    １．８
１                          １．４                    ０．４５
【００３９】
表から、停止距離を計算することができる。表から、破壊点に達することなくアクチュエータを停止させるためには、接点が近い方が、そして限界での連続的な接触が良いことは明らかである。
【００４０】
図３は、保護ハウジング内の更に他のカメラ集成体の鉛直断面である。このカメラ集成体は、図２Ａ、２Ｂに類似しており、共通する構成要素には同じ参照番号を付してその説明を省略する。カメラ集成体は、図２Ａと同種のアクチュエータ２１を有している。アクチュエータ２１は、レンズ胴２２およびハウジング（取付部は図示していない）に取着されている。本実施形態では、ハウジングは２つの部分、すなわち下ハウジング２６と上ハウジング２７とを具備している。透明カバー２２１および画像センサ２２２が、上下ハウジング２７、２６の各々内においてレンズ胴２２の上下に配設されている。ハウジング部２６、２７および保護構造２５は、アクチュエータ２１の上方および下方に延設された傾面または傾斜部の形態を呈し、柔軟材料２５１が同アクチュエータに対面している。下ハウジング２８には、柔軟なパッド２８１から成る補助保護構造が設けられており、側方への動作に対する保護を提供する。
【００４１】
ハウジングの部分２６、２７は、２つのショット成形プロセスによって製造され、ハウジング部分２６、２７および柔軟材料２５１および柔軟パッド２８１は、同一の成形プロセス中に一体成形される。例えば、上ハウジング２７は、まず、所定の樹脂で適当な型内に第１のショット成形することにより柔軟パッド２５１を形成し、次いで、異なる樹脂で第２のショット成形することによって形成することできる。下ハウジング２６も同様に２つのショット成形、つまり、柔軟パッド２５１、２８１のためのショット成形と、剛性のハウジング構造体２６のためのショット成形によって成形することができる。
【００４２】
図３は、また、レンズ−アクチュエータ系の更に他の保護構造を示しており、レンズ胴のための終端停止部２０１、集成体全体のための終端停止部２０２、レンズ胴の周囲に配設された保護パッド２０３が設けられている。これらの補助保護構造は、上記と同様に、ハウジングまたはレンズ胴要素と一体的に取付けることができる。図３の集成体は、機能要素（アクチュエータ２１およびレンズ胴２２）のための広範な衝撃保護を提供し、容易かつ安価に大量生産することが可能である。
【００４３】
図４〜図７を参照すると、図２、３に示した保護構造２５に替えて使用できる代替保護構造の斜視図が示されている。特に、図２、３の柔軟な発泡層２５１が、複数の分離して配置された機械的なバネ構造から成る弾性要素によって置換されている。この弾性要素は、衝突に際して移動するアクチュエータからエネルギを除去する。図４〜図７には下保護構造が示されており、下保護構造に対して上保護構造が鏡像配置されている。
【００４４】
図４は、こうした保護構造３５の部分斜視図であり、ハウジング３０内に配設されたバネ構造３５１を具備している。該バネ構造は、図２の保護構造と同様に、セラミックアクチュエータおよびレンズ胴から成る集成体（図示せず）を保護する。該バネ構造は既述した斜面内に配設されており、アクチュエータに接触してエネルギを吸収する柔軟な複数の梁突起部を具備している。
【００４５】
図５は、更に他の実施形態の部分斜視図であって、バネ構造４５１は、ハウジング４０内に配設された保護構造４５の斜面に沿って櫛状に配設された柔軟な複数の梁または指部を具備している。図面には少数の指部４５１しか図示されていないが、指部４５１は保護構造４５の全長に亘って配設されている。
【００４６】
図６は、更に他の実施形態の部分斜視図であって、（ハウジング５０内に配設された保護構造５５に配設された）バネ構造５５１の柔軟な複数の梁または指部はＳ形を呈している。この形状により、前記指部は、図５の指部よりも長くすることが可能となる。
【００４７】
図７は、更に他の実施形態の部分斜視図であって、バネ構造６５１は凹部を有し、コイル状のセラミックアクチュエータと接触したときに、荷重を一層広い面積に分散するようになっている。前記凹部は、セラミックアクチュエータの曲面に整合するように形成されている。凹部を有した指部６５１は、ハウジング６０内で保護構造６５の全長に亘って配設されており、図面には３つの指部のみが図示されている。
【００４８】
図２〜図７の実施形態は、柔軟な構造体の例であって、本発明の範囲に含まれる種々の他の例があることは言うまでもない。
【００４９】
図８Ａには、小型カメラのためのカメラハウジング１００が図示されている。ハウジング１００は、中心開口部または中心小孔１０２を有した上蓋１０１を具備している。中心開口部は、外部の光をハウジング１００の内部に導入する通路を提供する。該開口部は光学フィルタによってカバーされる。ハウジング１００の下方部分は、下蓋１０３とベースプレート１０４を具備している。ベースプレートには、画像を取り込んでカメラの他の部分へ送信するためのＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子の画像センサー（図示せず）が他の回路と共に配設されている。
【００５０】
ハウジング１００の一方の側部には、後述する浮動支持システムのための取付部となるアンカープレート１０５が配設されている。他のプレート１０６は、圧電アクチュエータ１１０の固定端１１１を取付けるために使用される。
【００５１】
ハウジング１００は、後述するようにレンズホルダ１２０のための支持構造として作用する。図８Ｂを参照すると、上蓋１０１を取り外したハウジング１００が図示されており、レンズホルダ（すなわちレンズ胴）１２０が露出して第１の上レンズ１２１が示されている。レンズホルダ１２０は概ね円筒状の形状を有しているが、一方の側部１２２に沿って平坦化されて浮動支持装置１３０のための取付面となっている。レンズホルダ１２０は、焦点合わせのために、ハウジング１００に対して軸方向に移動可能となっている。
【００５２】
アクチュエータ１１０は、例えばバイモルフから成る圧電複層ベンダーテープを具備している。このベンダーテープは、例えばWO-01/47041またはＤＨピアス(D. H. Pearce)等のセンサとアクチュエータ (Sensors and Actuator) A100 (2002) の２８１頁〜２８６頁に記載されているように、それ自体湾曲した所定の軸線周りに螺旋状に延設されている。上記２つの文献は、本明細書と一体をなすものとして参照し、その開示内容は、本発明に適用するものとする。特に、アクチュエータ１１０は、第１の軸線（副軸と称する）の周囲に螺旋状に巻設されたテープを具備している。この螺旋に巻設された部分は、更に、コイル状に巻かれて３／４周の第２の巻線が形成される。この第２の巻線の中心軸線を主軸と称する。第１の巻線は主巻線または主螺旋として知られている。本実施形態では、第２巻線は約３／４周巻かれているが、一般的には、第２の巻線はどのような曲線であっても、また、１周を越えて巻かれて螺旋つまり第２の螺旋を形成するようにしてもよい。従って、第２の巻線は、通常、副曲線と称される。前記テープは、作動時に、副軸周りに撓むように構成される。副軸周りの螺旋状に湾曲しているために、前記撓みによって、アクチュエータ２１は副軸周りに捻れる。主軸周りに湾曲しているために、前記捻れによってアクチュエータ２１の端部２１１、２１２が相対的に変位する。
【００５３】
レンズホルダ１２０は、小孔１１０の中心に配置される。アクチュエータ１１０の移動端１１２がレンズホルダ１２０の高さ方向の中心点または中心領域において同レンズホルダ１２０に取着される。こうして、アクチュエータ１１０が作動すると、レンズホルダ１２０がハウジング１００に対して移動する。この種のレンズ支持、駆動システムはWO-02/103451に開示されており、この文献は、本明細書と一体をなすものとして参照し、その開示内容は、本発明に適用するものとする。
【００５４】
アクチュエータ１１０の固定端１１１は平坦部となっており、該平坦部は、アクチュエータ１１０をハウジング１００に連結するタブとして作用する。該タブの下面には電気接点パッド１１３が設けられており、該パッドは基板１０６の対応の接点に半田付されている。これらの接点を通じて、外部の制御信号または制御電圧レベルがアクチュエータ１１０の電極に印加される。
【００５５】
浮動支持装置１３０の断面図である図９Ａを参照して、以下、浮動支持装置１３０について説明する。
【００５６】
浮動支持装置１３０は、後述するように、平行四辺形に互いに揺動自在に連結された４つのバー部材を具備した４リンク装置の形態を有している。第１のリンクは、ハウジング１０１、１０３に固定された第１の取付部材１３２である。第２のリンクは、レンズホルダ１２０に固定された第２の取付部材１３４である。残りの２つのリンクはリンク要素１３３、１３５である。該リンク要素は、第１と第２の取付部材１３２、１３４の間で互いに平行に延設され、かつ、後述するように、第１と第２の取付部材１３２、１３４に揺動自在に連結されている。リンク１３２〜１３５は、連続的な一体材料から形成されている。各リンク１３２〜１３５を形成する連続的な一体材料は、隣接するリンク１３２〜１３５の各対を連結する部分に向かって細くなるように形成されており、各リンク１３２〜１３５の中央部分は比較的剛性を保ったまま、２つの隣接するリンクを連結する薄い架橋部が形成される。その結果、浮動支持装置１３０およびリンク１３２〜１３５は、所望の方向のレンズホルダ１２０の動作に対して僅かに、そして他の方向の動作に対して一層大きく抵抗する。リンク１３２〜１３５および従って隣接するリンク１３２〜１３５の各対を連結する部分は、約４ｍｍの幅を有し、レンズホルダ１２０の呼び直径は９．５ｍｍであり、こうしてレンズ胴の回転動作または傾斜動作が効果的に防止される。
【００５７】
隣接するリンク１３２〜１３５の各対を連結する部分の各々は、レンズホルダ１２０の外周に沿う相対回転の方向に直線的に延びて捻れ力に抵抗する。この抵抗がなければ浮動支持されるカメラが傾斜してしまう。隣接するリンク１３２〜１３５の各対を連結する部分の長さは、上記の例では、レンズホルダの直径の約１／３〜１／２である。
【００５８】
浮動支持装置１００は、好ましくは、ポリプロピレンから一体成形される。他の適当なプラスチック材料には、ポリエチレンやポリアミド（ナイロン）が含まれる。代替的に、金属または合金から形成しても良い。浮動支持装置は、鋳造または射出成形によって形成することができる。
【００５９】
レンズホルダ１２０は、浮動支持装置１３０およびアクチュエータ１１０によってのみ浮動支持されている。この系は、更に、ガイドレールやポスト等の潜在的な摩擦源がなく、アクチュエータが発揮すべき力の大きさが低減される。浮動支持装置１３０が、中心を見込む角度が９０°よりも狭い扇形の範囲で排他的にレンズホルダ１２０に連結され、かつ、アクチュエータ１１０および浮動支持装置１３０が、中心を見込む角度が１２０°よりも狭い扇形の範囲でレンズホルダ１２０に連結されている場合であっても、レンズホルダ１２０の傾きは、ＶＧＡまたはＳＶＧＡの品質の画像生成に要求される限界内に収まることが分った。
【００６０】
このカメラ集成体は、また、図２、３を参照して説明した保護構造と同種の保護構造、すなわち、図９Ａ、９Ｂにおいて、アクチュエータ１１０の周囲においてハウジング１００の内面に接着された発泡ポリウレタンから成る柔軟な層１０８を有している。図２Ａ、２Ｂを参照して説明したのと同様に、層１０８は、急激な衝撃力、特に、該衝撃力が浮動支持装置１３０によって拘束されていない方向へアクチュエータ１１０を加速した場合に、アクチュエータ１１０を保護するようになっている。図９Ａ、９Ｂにおいて、この方向は、紙面内における上下方向となっている。付勢されていないアクチュエータ１１０と発泡層１０８との間の距離は、アクチュエータの移動端へ向けて大きくなっており、カメラが正常動作する間の、アクチュエータの基準変位を阻害しないようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１Ａ】本発明の１つの例によるハウジング内に配設されたセラミックベンダーの略示断面図である。
【図１Ｂ】本発明の他の例によるハウジング内に配設されたセラミックベンダーの略示断面図である。
【図２Ａ】本発明の１つの例によるハウジング内に配設されたレンズ系を支持する超螺旋構造のベンダーの略示断面図である。
【図２Ｂ】本発明の１つの例によるハウジング内に配設されたレンズ系を支持する超螺旋構造のベンダーの略示頂面図である。
【図３】本発明の１つの例によるハウジング内に配設されたレンズ系を支持する超螺旋構造のベンダーの略示断面図である。
【図４】本発明の１つの例による柔軟な梁を備えた保護構造の略示斜視図である。
【図５】本発明の１つの例による柔軟な梁を備えた保護構造の略示斜視図である。
【図６】本発明の１つの例による他の形状の柔軟な梁を備えた保護構造の略示斜視図である。
【図７】本発明の１つの例による凹所を有した柔軟な梁を備えた保護構造の略示斜視図である。
【図８Ａ】カメラハウジングの斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ａのカメラハウジングの上蓋を取り外して示す斜視図である。
【図９Ａ】図８のカメラハウジングの略示断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの断面に対して垂直な平面で切断した図８のカメラハウジングの略示断面図である。
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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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【国際調査報告】
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