(57)【要約】  本発明は、カメラモジュールのための自動合焦アクチュエータであって、自動合焦アクチュエータが、作動要素としての少なくとも１つの形状記憶合金製ワイヤ（４）と、固定式支持部材（１）と可動式レンズ担体（２）との間に取り付けられている少なくとも２つの弾性復帰要素（３）とを備えており、形状記憶合金製ワイヤ（４）が、自動合焦アクチュエータの光軸に対して平行な方向にのみ復帰力を作用させる弾性復帰要素（３）を介して、間接的にレンズ担体（２）を駆動する、自動合焦アクチュエータに関する。
2020518862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定式支持部材（１；１´）と、
光軸（Ａ）に沿って移動するように前記固定式支持部材（１；１´）に滑動可能に受容されている可動式レンズ担体（２；２´）と、
前記可動式レンズ担体（２；２´）を前記光軸（Ａ）に沿って第１の方向に移動させるように活性化されるように配置されている１つ以上の形状記憶合金製ワイヤ（４；７）と、
前記光軸（Ａ）のみに対して平行とされる復帰力を、前記形状記憶合金製ワイヤ（４；７）の活性化によって決定される前記第１の方向の反対方向である第２の方向に作用させるように、前記固定式支持部材（１；１´）と前記可動式レンズ担体（２；２´）との間に取り付けられている第１の弾性復帰要素（３；５；６；８）と、
前記第１の弾性復帰要素（３；５；６；８）と同一とされる少なくとも１つの第２の弾性復帰要素（３；５；６；８）であって、前記固定式支持部材（１；１´）と前記可動式レンズ担体（２；２´）との間に取り付けられており、且つ、前記光軸（Ａ）に関して対称な位置それぞれに配置されている少なくとも１つの前記第２の弾性復帰要素（３；５；６；８）と、
を備えているカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータにおいて、
１つ以上の前記形状記憶合金製ワイヤ（４；７）がそれぞれ、前記可動式レンズ担体（２；２´）が前記第１の弾性復帰要素及び前記第２の弾性復帰要素（３；５；６；８）を貫通して移動するように、前記第１の弾性復帰要素及び前記第２の弾性復帰要素（３；５；６；８）のうち一の弾性復帰要素に直接固定されている第１の端部と、前記第１の端部に固定されている前記一の弾性復帰要素（３；５；６；８）、他の弾性復帰要素（３；５；６；８）、又は前記固定式支持部材（１；１´）に直接固定されている第２の端部とを有していることを特徴とするカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項２】
前記固定式支持部材（１；１´）と前記可動式レンズ担体（２；２´）とが、前記光軸（Ａ）に対して垂直な平面内において略正方形状又は略矩形状とされ、前記固定式支持部材（１；１´）と前記可動式レンズ担体（２；２´）とが、前記光軸（Ａ）に対して平行に延在している、好ましくは前記固定式支持部材（１；１´）の角部に形成されている少なくとも４つの案内ポスト（１ａ；１ａ´）を介して、滑動可能に結合されており、
前記案内ポスト（１ａ；１ａ´）が、回転部材が前記固定式支持部材（１；１´）と前記可動式レンズ担体（２；２´）との間に配置されていない状態で、好ましくは０．０８°の最大傾斜を担保する寸法公差で、前記可動式レンズ担体（２；２´）に形成されている対応溝（２ａ；２ａ´）に係合することを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項３】
前記固定式支持部材（１；１´）が、ポリブチレン・テレフタレートから作られており、
前記可動式レンズ担体（２；２´）が、ポリオキシメチレン共重合体から作られており、
前記案内ポスト（１ａ；１ａ´）が、金属から作れていることを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項４】
前記カメラモジュールのための自動合焦アクチュエータが、二組に分かれて配置されている４つの同一の前記弾性復帰要素（３；５）を含んでおり、
組それぞれの２つの前記弾性復帰要素（３；５）が、前記光軸（Ａ）に関して対称に配置された状態で、前記光軸（Ａ）に対して平行な共通する平面に配置されており、
２つの直線状の前記形状記憶合金製ワイヤ（４）が、同一の組の２つの前記弾性復帰要素（３；５）の間に、好ましく水平に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項５】
前記弾性復帰要素（３）それぞれが、好ましくは金属から作られている可撓性ストリップを含んでおり、
前記可撓性ストリップが、比較的低い位置の最外側部分において前記固定式支持部材（１；１´）に固定されている第１の端部（３ａ）と、比較的高い位置の最内側部分において前記可動式レンズ担体（２；２´）に固定されている第２の端部（３ｂ）とを備えていることを特徴とする請求項４に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項６】
前記弾性復帰要素（３）が、前記可撓性ストリップの前記第１の端部（３ａ）の取付位置から、少なくとも前記形状記憶合金製ワイヤ（４）が活性化されていない場合に前記可撓性ストリップの前記第２の端部（３ｂ）の前記取付位置が配置される高さに至るまで、略垂直に延在している直立部（３ｃ）を含んでおり、
前記形状記憶合金製ワイヤ（４）が、前記高さにおいて前記直立部（３ｃ）同士の間に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項７】
前記弾性復帰要素それぞれが、自身の端部（５ｂ）に対して最も外側の位置に頂点（５ａ）を備えている水平Ｖ字状可撓性コネクタ（５）から成ることを特徴とする請求項４に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項８】
前記水平Ｖ字状可撓性コネクタ（５）それぞれの前記端部（５ｂ）が、垂直方向において位置合わせされた位置において、前記固定式支持部材（１；１´）と前記可動式レンズ担体（２；２´）に接続されており、
前記形状記憶合金製ワイヤ（４）それぞれが、前記組それぞれの２つの前記水平Ｖ字状可撓性コネクタ（５）の前記頂点（５ａ）同士の間に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項９】
前記カメラモジュールのための自動合焦アクチュエータが、前記固定式支持部材（１；１´）に固定されていると共に前記可動式レンズ担体（２；２´）に固定された頂部頂点（６ｂ）と垂直方向において位置合わせされている底部頂点（６ａ）を具備する、２つの同一の菱形状弾性復帰要素（６）と、前記菱形状弾性復帰要素（６）のうち一方の菱形状弾性復帰要素の内部に、好ましくは２つの水平方向において位置合わせされている中間頂点（６ｃ）の間にそれぞれ取り付けられている２つの前記形状記憶合金製ワイヤ（４）とを含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項１０】
前記カメラモジュールのための自動合焦アクチュエータが、水平Ｖ字状可撓性コネクタ（５）から成る４つの同一の前記弾性復帰要素を含んでおり、
前記水平Ｖ字状可撓性コネクタ（５）が、自身の端部（５ｂ）に対して最も外側の位置に頂点（５ａ）を具備し、
４つの同一の前記弾性復帰要素が、二組に分かれて配置されており、組それぞれの２つの前記弾性復帰要素が、前記光軸（Ａ）に関して対称に取り付けられた構成で、前記光軸（Ａ）を含む共通平面に配置されており、
単一の形状記憶合金製ワイヤ（７）が、４つのすべての前記弾性復帰要素を前記カメラモジュールのための自動合焦アクチュエータの周囲に沿って逐次的に接続するために水平に取り付けられている前記カメラモジュールのための自動合焦アクチュエータを含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項１１】
前記水平Ｖ字状可撓性コネクタ（５）それぞれの前記端部（５ｂ）が、垂直方向において位置合わせされた位置において、前記固定式支持部材（１；１´）及び前記可動式レンズ担体（２；２´）に接続されており、
前記形状記憶合金製ワイヤ（７）が、４つの前記水平Ｖ字状可撓性コネクタ（５）の前記頂点（５ａ）同士の間に取り付けられていることを特徴とする請求項１０に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項１２】
前記カメラモジュールのための自動合焦アクチュエータが、２つの同一のレバー−ロッド式弾性復帰要素（８）であって、前記固定式支持部材（１；１´）に回動可能に支持されるレバー（８ａ）と、前記可動式レンズ担体（２；２´）の水平な中央部分において前記レバー（８ａ）と前記可動式レンズ担体（２；２´）との間で回動されるロッド（８ｂ）とをそれぞれ含んでいる、前記レバー−ロッド式弾性復帰要素（８）と、前記固定式支持部材（１；１´）と前記レバー（８ａ）との間に固定されている前記形状記憶合金製ワイヤ（４）であって、前記固定式支持部材（１；１´）と前記可動式レンズ担体（２；２´）と前記レバー（８ａ）と前記ロッド（８ｂ）との間における回動式接続部（９ａ，９ｂ，９ｃ）が、少なくとも１つの前記回動式接続部（９ａ，９ｂ，９ｃ）が捩じりバネとして機能するようにプラスチック材料から作られた膜状ヒンジとして構成されている、前記回動式接続部（９ａ，９ｂ，９ｃ）とを含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項１３】
前記カメラモジュールのための自動合焦アクチュエータが静止位置に位置している場合に、前記レバー（８）が、前記固定式支持部材（１；１´）の基部から前記可動式レンズ担体（２；２´）の頂縁部に至るまで、前記カメラモジュールのための自動合焦アクチュエータの中央に関する第１の側に延在している直立部（１ｂ）の頂部に配置されている前記回動式接続部（９ａ）を介して回動可能に前記固定式支持部材（１；１´）に略水平に支持されており、且つ、前記ロッド（８ｂ）が、前記可動式レンズ担体（２；２´）の水平方向における中央部分と前記回動式接続部（９ａ）に関して前記第１の側の反対側に位置する第２の側に配置されている前記レバー（８ａ）の端部との間において、略垂直方向に回動され、
前記形状記憶合金製ワイヤ（４）が、前記第２の側に位置する前記固定式支持部材（１；１´）の角部と前記回動式接続部（９ａ）に関する前記第１の側に位置する前記レバー（８）の端部との間に固定されており、
前記形状記憶合金製ワイヤ（４）が、前記回動式接続部（９ａ）の下方を通過していることを特徴とする請求項１２に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項１４】
前記形状記憶合金製ワイヤ（４；７）が、好ましくは一方の端部に、通常アクチュエータ動作において高剛性な接続部材として機能するような構成を有しているバネを含んでおり、
前記バネが、前記形状記憶合金製ワイヤ（４；７）が移動不能な前記可動式レンズ担体２；２´）を強制的に動作させる場合に前記形状記憶合金製ワイヤ（４；７）の収縮を吸収するのに十分な長さを有しているフェイルセーフ部材として機能することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【請求項１５】
前記弾性復帰要素（３；５；６；８）が、好ましくは１４ＧＰａ〜１５ＧＰａの縦弾性係数を有するガラス繊維強化プラスチックから作られていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つ以上の形状記憶合金製ワイヤをアクチュエータ要素として具備するカメラモジュールのための、特に携帯電話のカメラモジュールに関連する新規の且つ改良された自動焦点（ＡＦ）アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、形状記憶合金製ワイヤをアクチュエータ要素として利用することは、重量、電力消費、コストの観点において、他のアクチュエータ要素に対して様々な利点を有している。
【０００３】
これら利点は、カメラモジュールの分野においても既に認識されており、例えば特許文献１、特許文献２、及び特許文献３のような、様々な特許出願の主題とされる。これら特許文献すべてが、レンズ担体（当該技術分野ではレンズバレルとも呼称される）と接触しており且つカメラモジュールハウジング又は支持部材に固定されている、形状記憶合金製ワイヤを具備するカメラモジュールを記載している。形状記憶合金（ＳＭＡ）製ワイヤのジュール効果による制御された加熱によって、レンズ担体がハウジングに対して移動される。形状記憶合金製ワイヤの長さに応じて、光軸に沿った成分を有する張力が作用されるからである。
【０００４】
ＳＭＡワイヤの長さ変化が、ＳＭＡ材料自体の物理的特性によって、ＳＭＡワイヤの長さの約２％〜８％の僅かな変化に制限されるので、ＳＭＡワイヤが移動方向に対して平行に配置されている場合には、レンズ担体が十分な程度に移動することは困難である。理論上、十分な長さのワイヤを利用することによって移動の任意の程度が実現可能とされるが、このことは、作動装置が許容することができない大きさになることを示唆している。
【０００５】
しかしながら、ＳＭＡワイヤの長さを光軸に対して鋭角に配置させることによって、ＳＭＡワイヤの長さの所定の変化に対する光軸に沿った移動の程度が大きくなる。このことは、光軸に沿った移動の程度が光軸に沿って分解されたＳＭＡワイヤの実際の長さ変化より大きくなるように、ＳＭＡワイヤの長さ変化がＳＭＡワイヤの配向を変化させるので、ＳＭＡワイヤが斜めに配向されていることによって、ギヤリングが効果的に実現されるからである。
【０００６】
例えば特許文献４は、作動装置の制限された大きさについての実際的な制約の範囲内で、光軸に沿ったレンズ担体の移動の程度を最大化することに関連している。当該特許文献で提案される解決手段は、２つの長さを有する一組のＳＭＡワイヤであって、共通する箇所でレンズ担体又は支持部材に結合されており、且つ、光軸に関する径方向で見ると異符号の光軸に対して鋭角で当該共通する箇所から延在している一組のＳＭＡワイヤを利用することである。
【０００７】
ワイヤの鋭角が、上述のギヤリングの効果を生み出し、光軸に沿って延在しているワイヤと比較して移動の程度を高めることができる。しかしながら、ＳＭＡワイヤの長さを光軸に対して鋭角に配置させることは、ＳＭＡワイヤが光軸に対して垂直な成分を有する軸外力を発生させ、レンズ担体を横方向に変位又は傾斜させる点において不利である。
【０００８】
レンズ担体を支持部材に支持すると共に光軸に沿ったレンズ担体の移動を案内するための懸架システムは、このような軸外力に耐えることができるように構成されているが、懸架システムは、高い摩擦力を有しており、小型ではないという傾向にある。例えば、このような懸架システムのうち一のタイプは、軸受要素と軌道との間における反作用によって発生する軸外抵抗によって、可動軸受要素が軌道に接触すると共に軌道に沿って走行する軸受とされるが、軸受は、比較的大きい摩擦力を有する比較的大型の懸架システムのうち一のタイプとされる。
【０００９】
特許文献１及び２は、ハウジングとレンズ担体との間における摩擦現象とアクチュエータの耐用寿命に関する関連する課題とを解消していないが、このような状況は、代わりに特許文献３では、ハウジングとレンズ担体との間に挿置されている転がり軸受と、転動部材とレンズ担体との間における接触を確保するための光軸に対して垂直な成分を有する復帰力とによって認識されている。上述の大型化の問題に加えて、このような顕著に大きく且つ一定の垂直成分は、構造体に負荷を発生させるので、例えばＡＦカメラモジュールのような高頻度で利用される作動システムでは、早期故障となるか、又は改良された構成部品を利用することによって、例えば必要以上に大きいワイヤを利用することによって補修することになる。
【００１０】
他の欠点は、幾つかの要素の製造及び相互結合と転動部材の正確な位置決めとを必要とする、このような機械的構造の製造に関連する。これにより、アクチュエータの製造コストは一層高くなるが、アクチュエータの信頼性は低下する。適切に協働することが要求される部品が多く存在し、これら多くの部品に関連する問題が、アクチュエータの性能に影響を及ぼすか、アクチュエータの故障を招くからである。
【００１１】
代替的な構成は、ベースから延在している円筒状部材を具備する当該ベースであって、円筒状部材の壁に形成されていると共に円筒状部材の内部に滑動可能に取り付けられたレンズ担体の光軸に対して平行に延在している２つの対向するスリットを備えている当該ベースを含んでいるＡＦカメラモジュールを表わす特許文献５に開示されている。２つの支持バーが、スリットの上方の位置において円筒状部材の上側端部から外方に突出しており、フックバーが、スリット同士の中間において円筒状部材の外周から突出している。突起は、スリットを貫通して円筒状部材の外部に延在するように、レンズ担体の外周に形成されており、導電性材料に形成されたバネが、その下側端部がベースの頂面に固定されており且つその上側端部が突起に固定されている状態において、突起の外側端部分に据え付けられている。
【００１２】
さらに、ＳＭＡワイヤの第１の端部及び第２の端部それぞれが、突起に接続されており、電力がバネに供給された場合に電流がＳＭＡワイヤに沿って流れるように当該バネに電気的に接続されているので、ＳＭＡワイヤが短くなる。ＳＭＡワイヤは、一方の突起に固定されている第１の端部から一方の端部の上方に位置する支持バーに至るまで延在しているが、フックバーに至るまで下方に延在するように当該支持バーにおいて下方に屈曲されており、ＳＭＡワイヤは、他方の反対側の支持バーに至るまで上方に延在するように復帰バーを中心として上方に屈曲されている。ＳＭＡワイヤは、ＳＭＡワイヤの第２の端部が当該突起に固定されるように他方の突起に至るまで下方に延在している。
【００１３】
従って、電流がＳＭＡワイヤに印可されることによってＳＭＡワイヤの長さが減少した場合には、突起がスリットに沿って上方に移動するので、レンズ担体が上方に移動する。このような状態において、ＳＭＡワイヤに印可される電流が遮断された場合に、バネの復元力によって突起が下方に移動され、これによりレンズ担体が下方に移動される。
【００１４】
このような配置では、ＳＭＡワイヤは、光軸に対して垂直な成分を有する軸外力を発生させない。軸外力は、ベースと一体化されている支持バー及びフックバーに作用するからである。しかしながら、これらバーの周りに３回屈曲されたＳＭＡワイヤの蛇行経路は、応力及び摩擦力がこれら屈曲位置に集中するので、カメラモジュールの信頼性及び有効性に悪影響を及ぼす。
【００１５】
レンズ担体が光軸に沿って変位可能な距離を増大させることを目的とした他の代替的な配置は、特許文献６に開示されている。当該特許文献は、光軸に関して対向する支持部材に配置された共通する電極同士の間に固定されている２つの対称的なＳＭＡワイヤを利用する解決手段を開示している。非活性状態では、ＳＭＡワイヤは、光軸を含む平面内において弓状の又は屈曲した構成を有しており、活性化された場合においてのみ、平坦な構成（光軸に対して垂直な構成）に到達する。ＳＭＡワイヤが不活性化された場合におけるレンズ担体の復帰運動は、レンズ担体を支持部材に接続している弾性変形可能部材によって実現される。
【００１６】
また、当該解決手段では、ＳＭＡワイヤが、支持部材をレンズ担体に接続させており、応力集中を示す中央部分において９０°屈曲された状態において、光軸に対して垂直な平面における経路に追従する。
【００１７】
特許文献７は、幾分類似するＡＦ機構を開示している。基部プレートとレンズ担体及び駆動アームを具備する頂部プレートとを含んおり、レンズ担体が、基部プレートと頂部プレートとの間で移動可能とされ、且つ、頂部バネによって基部プレートに向かって付勢され、駆動アームが、レンズ担体を保持するパンタグラフ式構造体を有している。単一のＳＭＡワイヤが、四角状のリングのように形成されており、四角状のリングの第１の２つの対向する角部に配置された駆動アームの２つの変位入力部の上に、且つ、ＳＭＡワイヤの両端が固定された第４の角部に対抗する第３の角部において頂部プレートと基部プレートとの間に取り付けられた引張ガイドの周りに延在している。
【００１８】
ＳＭＡワイヤの長さが短縮されるように電流がＳＭＡワイヤに印可された場合に、このような短縮をさせる力が、２つの変位入力部に作用し、駆動アームを圧縮するための圧縮力に変換される。引張ガイドと他方の２つの対向する角部に位置する電極とが移動することができないので、駆動アームは、頂部バネの付勢力に抗して、光軸の方向においてレンズを上方に押す。言うまでもなく、ＳＭＡワイヤが不活性化された場合に、レンズ担体が、頂部バネによって基部プレートに向かって下方に押し戻される。
【００１９】
従って、このような解決手段であっても、ＳＭＡワイヤは、（駆動アームを介して）支持部材（支持プレート）をレンズ担体に接続しており、応力集中を示す中央部分（引張ガイド）で９０°に屈曲された状態で、光軸に対して垂直な平面内の経路に追従する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】国際公報第２００７／１１３４７８号パンプレット
【特許文献２】国際公報第２０１１／１２２４３８号パンプレット
【特許文献３】米国特許第８１５９７６２号明細書
【特許文献４】欧州特許第１９９９５０７号明細書
【特許文献５】国際公開第２００８／１１７９５８号パンフレット
【特許文献６】日本国特許第５３０４８９６号明細書
【特許文献７】欧州特許第２００３４８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従って、本発明の目的は、レンズ担体の移動を最大にする小型構造を提供しつつ、ＳＭＡベースの自動合焦におけるコスト、複雑さ、信頼性、応力集中、及び摩擦力の観点で、従来技術に依然として存在する欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
当該目的は、請求項１に記載の特徴を有するカメラモジュールのための自動合焦アクチュエータによって達成される。
【００２３】
本明細書では、“実質的に（substantially）”との用語は、例えば幅、長さ、厚さ、直径等のような構成パラメータを含む標準的な製造誤差、一般に５％未満の誤差のような最小の変化が存在することを示すものである。
【００２４】
このようなアクチュエータの構造の第１の重要な利点は、構造体に負荷をかけると共に移動の際に高い摩擦力を発生させる不安定な軸外力を実質的に発生させることなく、活性化されたＳＭＡワイヤの長さの変化を完全に有効活用し且つ増大させることができることである。これにより、従来技術における回転部材を省くことができる。
【００２５】
第２の重要な利点は、ＳＭＡワイヤが、ＳＭＡワイヤが活性化されている際にＳＭＡワイヤに応力集中を発生させる変形しない部材の周りで屈曲しないことである。これにより、アクチュエータの信頼性及び耐用寿命を高めることができる。
【００２６】
第３の利点は、このようなアクチュエータの構造が一層単純化されることである。これにより、より少ない部品点数で頑丈な部品を用いることができるので、製造コストが安くなり、信頼性を高めることができる。
【００２７】
更なる他の利点は、レンズ担体及び支持部材のための材料を慎重に選択する結果として得られる。当該材料は、レンズ担体を支持部材で滑らかに滑動させることを確実にする。これにより、低い摩擦力、低い粒子発生、低いスティックスリップ、落下試験に対する高い耐性、及び動的な傾斜に対する耐性を得ることができる。
【００２８】
本発明におけるＡＦアクチュエータのこれら利点及び他の利点については、当業者であれば、添付図面を参照しつつ、様々な実施例の以下の詳細な説明から理解可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１ａ】本発明におけるＡＦアクチュエータの支持部材及びレンズ担体を滑動可能に結合するための実施可能な構成の斜視図である。
【図１ｂ】本発明におけるＡＦアクチュエータの支持部材及びレンズ担体を滑動可能に結合するための実施可能な構成の斜視図である。
【図２ａ】非活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第１の実施例の正面図である。
【図２ｂ】活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第１の実施例の正面図である。
【図３ａ】非活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第２の実施例の斜視図である。
【図３ｂ】活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第２の実施例の斜視図である。
【図４ａ】非活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第３の実施例の正面図である。
【図４ｂ】活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第３の実施例の正面図である。
【図５ａ】非活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第４の実施例の正面図である。
【図５ｂ】活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第４の実施例の正面図である。
【図６ａ】非活性化状態の単一のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第５の実施例の斜視図である。
【図６ｂ】活性化状態の単一のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第５の実施例の斜視図である。
【図７ａ】非活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第６の実施例の正面図である。
【図７ｂ】活性化状態のＳＭＡワイヤを具備するＡＦアクチュエータの第６の実施例の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
上記図面では、構成要素の寸法及び寸法比は正確でない場合があり、幾つかの実施例では図面の理解を高めるために、例えば形状記憶合金製ワイヤの直径に関して変更されている場合がある。
【００３１】
図１ａ及び図１ｂはそれぞれ、固定式支持部材１，１′と、ＡＦアクチュエータの光軸に沿って往復運動するために固定式支持部材１，１′によって支持且つ案内される可動式レンズ担体２，２′と、を滑動可能に結合するための２つの実施可能な装置についての、分解された状態の斜視図及び組み立てられた状態の斜視図である。
【００３２】
一般に、固定式支持部材１，１′と可動式レンズ担体２，２′とは、プラスチック材料から作られており、光軸に対して垂直な平面において略正方形状の形状とされ、固定式支持部材１，１′から光軸に対して平行に延在しており且つレンズ担体２，２′に形成された対応溝２ａ，２ａ′に係合している少なくとも４つの案内ポスト１ａ，１ａ′を介して、滑動可能に結合されている。案内ポスト／対応溝の結合は、アクチュエータの大きさを最小限度に抑えるために、好ましくはアクチュエータの角部に形成されている。例えば、アクチュエータは、二重光（double optics）で利用する場合には矩形状の形状を有しており、さらなる結合が、２つのレンズ群の間において長辺側に設けられている。
【００３３】
固定式支持部材１，１′と可動式レンズ担体２，２′とは、固定式支持部材に結合された場合にレンズ担体の最大傾斜が０．０８°であることを保証する寸法公差を実現するために、（抵抗、滑り因子、及び温度安定性に関して）プラスチック材料を入念に選定した上で、高精度の型を利用して射出成形されている。図１ａに表わす構成と図１ｂに表わす構成との差異は、第一に、案内ポスト１ａが固定式支持部材に一体的に成形されており、ひいてはプラスチック材料から作られていることであり、第二に、案内ポスト１ａ′が固定式支持部材１′に圧入された金属製プレートであって、温度安定性を有すると共に最良の滑り因子を提供する金属製プレートであることである。
【００３４】
図２ａ及び図２ｂ、図３ａ及び図３ｂ、図５ａ及び図５ｂ、並びに図７ａ及び図７ｂは、図１ａに表わす固定式支持部材１とレンズ担体２とが滑動可能に結合されている、本発明におけるアクチュエータの４つの異なる実施例を表わす。しかしながら、図１ｂに表わす固定式支持部材１′とレンズ担体２′とが滑動可能に結合されている類似する実施例を想到することができることは明白である。
【００３５】
プラスチック材料は、上述の利点を、すなわち摩擦が低いこと、粒子の発生が低く抑えられること、スティックスリップが小さいこと、及び落下試験についての抵抗が高いことを提供するように選定される。これにより、固定式支持部材と可動式レンズ担体との間に配置されている、引用された従来技術に基づくアクチュエータに設けられた転動要素を省略することに貢献することができる。出願人は、固定式支持部材をポリブチレン・テレフタレート（例えばCelanese CorporationのCelanex（登録商標）2002-2）から作ること、且つ、可動式レンズ担体をポリオキシメチレン共重合体（例えばCelanese CorporationのHostaform（登録商標）C 27021）から作ることが、材料の良好な組み合わせであることを発見した。
【００３６】
本発明におけるアクチュエータについての図２ａ及び図２ｂに表わす第１の実施例は、２つの組を形成して配置されている４つの同一の弾性復帰要素３を含んでいる。組それぞれの２つの弾性復帰要素３は、光軸Ａに対して平行とされる共通平面に包含されており、取付装置が、光軸Ａに関して対称に配置されており、２つの直線状の形状記憶合金製ワイヤ４それぞれが、同一の組の２つの弾性復帰要素３の間に好ましくは水平に取り付けられている。これら図面の正面図は、関連する形状記憶合金製ワイヤ４を具備する弾性復帰要素３から成る一の組のみを表わすが、アクチュエータの反対側も同様に構成されている。
【００３７】
弾性復帰要素３それぞれが、好ましくは金属製の可撓性ストリップを含んでおり、可撓性ストリップが、側最外部分において固定式支持部材１に固定されている第１の端部３ａと、上側最内部分において可動式レンズ担体２に固定されている状態で取り付けられている第２の端部３ｂとを備えている。より具体的には、第１の端部３ａが、固定式支持部材１に滑動可能に取り付けられており、第２の端部３ｂは、可動式レンズ担体２の底縁部に沿って配置された中央ソケット２ｂにおいて可動式レンズ担体２に係止されている。
【００３８】
図２ａに表わす静止状態では、アクチュエータは、いわゆる無限焦点位置に位置しており、形状記憶合金製ワイヤ４が通電によって加熱された場合に、形状記憶合金製ワイヤ４が短縮され、互いに対して接近するように引っ張り合っている弾性復帰要素３を介してレンズ担体２に力を作用させるので、レンズ担体２が上方に移動され、これによりレンズが図２ｂに表わすいわゆるマクロ位置で合焦する（すなわち、直近の平面に合焦する）ようになる。無限焦点位置とマクロ位置とは、２つのＡＦ端位置を表わしているので、ＡＦアクチュエータが実現可能な調整量に対応している。
【００３９】
電流の供給が停止された場合に、同一の弾性復帰要素３がＳＭＡトラクションに対向する垂直方向復帰力を作用させているので、レンズ担体２を無限焦点位置に引き戻す。本発明におけるこのようなＡＦアクチュエータの構成によって、弾性復帰要素３が、軸外力の発生を防止するように、光軸に対して平行とされる方向のみに力を作用させることは重要である。
【００４０】
位置センサ及び読み出し体、例えばレンズ担体２に設けられた磁石と支持部材１に設けられたホールセンサとが、ＡＦアクチュエータの動作中に正確な平衡位置を決定するために設けられている。また、ホールセンサ読み出し体によるジュール効果を介してＳＭＡワイヤ４を活性化するために、制御ユニット、例えば可撓性を有するプリント回路基板がＳＭＡワイヤ４の端子を通じて電流をＳＭＡワイヤ４に供給することができる。
【００４１】
さらに、ＳＭＡワイヤ４は、図示の如く弾性復帰要素３の第１の端部３ａに近接した位置において弾性復帰要素３に接続されているが、ＳＭＡワイヤ４が、支持部材１に固定可能とされる弾性復帰要素３の中央近くの比較的高い位置にも配置されている（すなわち、第１の端部３ａは支持部材１に滑動可能に取り付けられていない）ことに留意すべきである。これにより、レンズ担体２が垂直方向に変位し、その結果として、ＳＭＡワイヤ４の端部同士の間に含められる弾性復帰要素３の中央部分のみが変形する。
【００４２】
図３ａ及び図３ｂに表わす第２の実施例は、このような装置の変形例を表わす。当該変形例では、第１の端部３ａが支持部材１に沿って滑動しないが、内方に回動可能とされる。より具体的には、当該実施例では、弾性復帰要素３は、一層傾斜した状態で取り付けられているので、弾性復帰要素３それぞれの第２の端部３ｂは、レンズ担体２の頂縁部に沿って配置された中央ソケット２Ｂにおいて、レンズ担体２に係止されている。さらに、弾性復帰要素３それぞれは、形状記憶合金製ワイヤ４が活性化されていない場合に、第１の端部３ａの取付位置から、少なくとも第２の端部３ｂの取付位置が配置されている高さに至るまで略垂直方向に延在している直立部３ｃをさらに含んでいる。第２の端部３ｂは、上述の高さにおいて、直立部３ｃ同士の間に取り付けられている（すなわち、図３ａでは、ＳＭＡワイヤ４は第２の端部３ｂと水平方向において位置合わせされている）。
【００４３】
第２の実施例の動作は、第１の実施例の動作と実質的に同一である。すなわち、形状記憶合金製ワイヤ４が通電によって加熱された場合に、形状記憶合金製ワイヤ４が短縮され、第１の端部３ａを内方に回動させひいては接近するように移動させることによって、中央ソケット２を通じて上方に移動されるレンズ担体２に力を作用させるように内方に回動する直立部３ｃを互いに対して接近するように引っ張り合う（図３ｂ参照）。ＳＭＡワイヤ４が不活性化された場合に、弾性復帰要素３が、図３ａに表わす静止位置に至るまでレンズ担体２を引き戻す。
【００４４】
図４ａ及び図４ｂに概略的に表わす第３の実施例では、弾性復帰要素の形状が相違する。相違点とは、弾性復帰要素５それぞれが、好ましくは垂直方向に位置合わせされた位置において支持部材１及びレンズ担体２に接続されている端部５ｂに対する最外側部分に頂点５ａを具備する水平Ｖ字状可撓性コネクタから構成されていることである。また、形状記憶合金製ワイヤ４は、好ましくは組それぞれの２つの水平Ｖ字状可撓性コネクタ５の頂点５ａ同士の間に取り付けられているが、異なる高さで水平に取り付けるか、傾斜した状態で取り付けることもできる。
【００４５】
第３の実施例の動作は、第１の実施例及び第２の実施例の動作と実質的に同一である。すなわち、形状記憶合金製ワイヤ４が通電によって加熱された場合に、形状記憶合金製ワイヤ４が短縮され、頂点５ａを互いに接近するように引っ張り、これにより水平Ｖ字状可撓性コネクタのＶの形状が広げられ、レンズ担体２が端部５ｂを通じて上方に移動される（図４ｂ参照）。ＳＭＡワイヤ４が不活性化されると、弾性復帰要素５が、レンズ担体２を図４ａに表わす静止位置に至るまで引き戻す。
【００４６】
組それぞれの２つの弾性復帰要素５の正確な形状及び位置が、２つの弾性復帰要素５が近接し、及び/又は、Ｖの形状の辺が長くなる点において、アクチュエータの特定の要件に従って明確に変化する。
【００４７】
この点において、このような装置の変形例は、図５ａ及び図５ｂの第４の実施例に表わされている。端部５ｂが組それぞれの２つの弾性復帰要素５が単一の菱形状弾性要素６として一体化されるように接触する。より具体的には、当該実施例は、２つの同一の菱形状弾性復帰要素６及び２つの直線状の形状記憶合金製ワイヤ４のみを含んでいる。菱形状弾性復帰要素６は、支持部材１に固定された底部頂点６ａを有しており、底部頂点６ａは、レンズ担体２の頂縁部に近接した状態でレンズ担体２に固定された頂部頂点６ｂに垂直方向に位置合わせされている。形状記憶合金製ワイヤ４それぞれが、好ましくは２つの水平方向において位置合わせされた中間頂点６ｃ同士の間で、一方の菱形状弾性復帰要素６の内部に取り付けられている（しかしながら、形状記憶合金製ワイヤ４は、異なる高さにおいて水平に取り付けられているか、又は傾斜した状態で取り付けられている場合もある）。
【００４８】
第４の実施例の動作は、第３の実施例の動作と実質的に同一である。すなわち、形状記憶合金製ワイヤ４が通電によって加熱された場合に、形状記憶合金製ワイヤ４が短縮され、中間頂点６ｃを互いに対して接近するように引っ張り、これにより菱形状弾性復帰要素６の菱形状が幅狭且つ背高となり、レンズ担体２が頂部頂点６ｂを通じて上方に移動される（図５ｂ参照）。ＳＭＡワイヤ４が不活性化されると、菱形状弾性復帰要素６は、レンズ担体２を図５ａに表わす静止位置に至るまで引き戻す。
【００４９】
第３の実施例で弾性復帰要素として利用される同一の４つの水平Ｖ字状可撓性コネクタ５は、図６ａ及び図６ｂに表わす第５の実施例でも利用されるが、異なる配置を有している。実際には、第３の実施例では、このような水平Ｖ字状可撓性コネクタ５が、組それぞれの２つの弾性復帰要素が光軸に対して平行とされる共通平面に包含された状態で、二組で配置されている一方、第５の実施例では、水平Ｖ字状可撓性コネクタ５は、組それぞれの２つの弾性復帰要素が共通平面に包含された状態で、二組で配置されているが、共通平面が光軸を含んでいる（すなわち、２つの共通平面が光軸で交差している）。
【００５０】
レンズ担体（図示しない）が組それぞれの２つの弾性復帰要素５の間に配置されているので、この場合には、ＳＭＡワイヤを組それぞれの２つの弾性復帰要素５の頂点５ａの間に配置させることができない。これにより、単一の形状記憶合金製ワイヤ７が、４つすべての弾性復帰要素５の頂点５ａをアクチュエータの周囲に沿って逐次的に接続するように、水平に取り付けられている（しかしながら、形状記憶合金製ワイヤ７が、異なる高さで水平に取り付けられている場合もある）。
【００５１】
言うまでもなく、第５の実施例の動作は、第３の実施例の動作と実質的に同一である。すなわち、形状記憶合金製ワイヤ７が通電によって加熱された場合に、形状記憶合金製ワイヤ７が短縮され、４つすべての頂点５ａを光軸に向かって引っ張るので、頂点５ａは互いに対して接近し、これにより弾性復帰要素５それぞれのＶ字形状が広げられ、レンズ担体２は端部５ｂを通じて上方に移動される（図６ｂ参照）。ＳＭＡワイヤ７が不活性化されると、弾性復帰要素５はレンズ担体２を図６ａに表わす静止位置に至るまで引き戻す。
【００５２】
第５の実施例がＥＰ２００３４８９に開示される解決手段とは異なる方法で動作することに留意すべきである。ＳＭＡワイヤは、復帰力を発生させるようには貢献しない駆動アームのパンタグラフ構造体に作用するが、このような解決手段は、重ね合されたバネだけでは実現することはできない。ＳＭＡワイヤは、ワイヤの長さの減少が２つの対向する降伏した変位入力部に伝達するように、降伏していない張力ガイドの周りに屈曲される。
【００５３】
最後になる図７ａ及び図７ｂに表わす第６の実施例は、第６の実施例が２つの同一のレバー−ロッド式弾性復帰要素８及び２つの直線状の形状記憶合金製ワイヤ４のみを含んでいる点において、第４の実施例に類似している。レバー−ロッド式弾性復帰要素８それぞれは、支持部材１に回動可能に支持されるレバー８ａと、レンズ担体２の中央部分においてレバー８ａとレンズ担体２との間で回動されるロッド８ｂとを含んでいる。これら要素の間の回動式接続部９ａ，９ｂ，９ｃは、プラスチック材料から作られたフィルムヒンジであって、ＳＭＡワイヤ４が不活性化されると復帰力を発揮するように捩じりバネとして機能するフィルムヒンジを通じて実現されている。
【００５４】
図示の実施例では、図７ａに表わす静止位置を参照すると、レバー８ａは、アクチュエータの中央の左側に延在している直立部１ｂの頂部に配置された第１のピボット９ａを介して、支持部材１の基部からレンズ担体２の頂縁部に至るまで、略水平に回動可能に支持部材１に支持されている。さらに、ロッド８ｂは、第２のピボット９ｂを介したレバー８ａの右端と第３のピボット９ｃを介したレンズ担体２の水平中央部分との間で略垂直方向に回動される。一方、ＳＭＡワイヤ４は、ＳＭＡワイヤ４の伸長を最大にするように、案内ポスト１ａの基部に近接した支持部材１の右側の角部とレバー８ａの左端との間に固定されている。
【００５５】
上記に鑑みて、第６の実施例の動作について容易に理解することができる。形状記憶合金製ワイヤ４が通電によって加熱された場合に、形状記憶合金製ワイヤ４は短縮され、第１のピボット９ａの下方を通過する作用線においてレバー８ａの左端を引っ張る。これにより、レバー８ａが反時計回りに回転するので、レンズ担体２がロッド８ｂを通じて上方に移動され、第３のピボット９ｃを中心とする反時計周りの回転が僅かに発生する（図７ｂ参照）。ＳＭＡワイヤ４が不活性化されると、弾性復帰要素８は、３つのピボット９ａ，９ｂ，９ｃにおける捩じりバネの作用を通じて、レンズ担体２を図７ａに表わす静止位置に至るまで引き戻すので、レバー８ａ及びロッド８ｂが逆回転される。捩じりバネの力に従って、且つ、レンズ担体２を静止位置に復帰させる際に克服すべき摩擦量に従って、２つ又は１つの捩じりバネのみが必要とされる。
【００５６】
レバー８ａが第２のピボット９ｂを介して直接、レンズ担体２に回動可能に支持されるので、ロッド８ｂ及び第３のピボット９ｃを省略可能であることに留意すべきである。しかしながら、レバー８ａが第１のピボット９ａを中心として回転する結果として、第２のピボット９ｂが僅かに水平方向に変位することに起因して、軸外力及び捩じり効果がレンズ担体２に発生するので、ロッド８ｂを設けることが、弾性復帰要素８の完全な軸力を得るために必要とされる。
【００５７】
上記に鑑みて、言うまでもなく、本発明のすべての実施例では、第５の実施例を除いて、１つ以上のＳＭＡワイヤ４が、最大の信頼性及び有効性を備えた非常に単純な直線状の構成を有している。第５の実施例であっても、環状のＳＭＡワイヤ７は、ＳＭＡワイヤが活性化された場合であっても応力集中を発生させない降伏している弾性復帰要素５の周りに屈曲されている。
【００５８】
本発明におけるＡＦアクチュエータは、特定のタイプの形状記憶合金製ワイヤに限定される訳ではなく、ジュール効果によって活性化される任意の形状記憶合金製ワイヤであれば有効活用することができる。Nitinol（登録商標）として当該技術分野で広く知られているＮｉ−Ｔｉ合金で作られた形状記憶合金製ワイヤを利用することが望ましい。当該形状記憶合金製ワイヤは、１０μｍ〜２００μｍ（好ましくは３０μｍ〜７５μｍ）の範囲の直径を有しており、例えばSAES Getters S.p.A.によってSmartflex（登録商標）として市販されている。
【００５９】
第３〜第５の実施例で利用されるＶ字状可撓性コネクタ５及び菱形状弾性復帰要素６の材料に関しては、当該材料は、ＳＭＡワイヤによって引っ張られた場合に大きく変形しないような十分な耐性を有していれば、任意の材料で良い。好ましい材料としては、繊維ガラス強化プラスチック（ＦＲＰ）、すなわち強化繊維が特にガラス繊維である場合の繊維強化プラスチックのタイプ、最も好ましくは１４ＧＰａ〜１５ＧＰａの縦弾性係数を有するタイプが挙げられる。
【００６０】
また、好ましくは、本発明におけるＡＦアクチュエータは、好ましくは形状記憶合金製ワイヤ４の一端において形状記憶合金製ワイヤ４それぞれに、通常アクチュエータ動作において高剛性な接続部材として機能するような堅さを有しているバネ（図示しない）を設けることによって、機械的故障に対する信頼性及び耐性を確保するための安全機能を含んでいる。しかしながら、バネは、形状記憶合金製ワイヤ４が移動することができないレンズ担体２に載置された状態で強制的に動作される場合に、形状記憶合金製ワイヤ４の収縮を吸収するのに十分な長さを有しているフェイルセーフ部材として機能する。例えば、形状記憶合金製ワイヤ４が４５０ＭＰａ未満の応力に耐えることができる場合には、バネは、応力レベルが４５０ＭＰａに到達すると動作開始するように選定されるので、このような応力レベルに到達する前には、バネは著しく長い訳ではない。
【００６１】
類似する安全機能が、ＳＭＡ部分に固定することによって接続されている弾性部分を組み込むことによって、第５の実施例の単一の“環状の”ＳＭＡワイヤ７に適用可能であることに留意すべきである。
【００６２】
本発明におけるアクチュエータの上述した図示の実施例が様々な変形例に適用可能な例であることは明白である。特に、支持部材１，１′とレンズ担体２，２′との滑動可能な結合部の正確な形状及び位置は若干変更可能であり、構造の対称性が維持される限り、弾性復帰要素３，５，６，８の形状及び位置も若干変更可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１      固定式支持部材
１ａ    案内ポスト
１ｂ    直立部
１′    固定式支持部材
１ａ′  案内ポスト
２      可動式レンズ担体
２ａ    対応溝
２ｂ    中央ソケット
２′    可動式レンズ担体
２ａ′  対応溝
３      弾性復帰要素
３ａ    第１の端部
３ｂ    第２の端部
３ｃ    直立部
４      形状記憶合金製ワイヤ
５      弾性復帰要素
５ａ    頂点
５ｂ    端部
６      菱形状弾性復帰要素
６ａ    底部頂点
６ｂ    頂部頂点
６ｃ    中間頂点
７      形状記憶合金製ワイヤ
８      レバーロッド弾性復帰要素
８ａ    レバー
８ｂ    ロッド
９ａ    回動式接続部（第１のピボット）
９ｂ    回動式接続部（第２のピボット）
９ｃ    回動式接続部（第３のピボット）
【図１ａ】
2020518862.tif 000003
【図１ｂ】
2020518862.tif 000004
【図２ａ】
2020518862.tif 000005
【図２ｂ】
2020518862.tif 000006
【図３ａ】
2020518862.tif 000007
【図３ｂ】
2020518862.tif 000008
【図４ａ】
2020518862.tif 000009
【図４ｂ】
2020518862.tif 000010
【図５ａ】
2020518862.tif 000011
【図５ｂ】
2020518862.tif 000012
【図６ａ】
2020518862.tif 000013
【図６ｂ】
2020518862.tif 000014
【図７ａ】
2020518862.tif 000015
【図７ｂ】
2020518862.tif 000016
【国際調査報告】
2020518862.tif 000017
2020518862.tif 000018
2020518862.tif 000019