驱动设备、透镜模块及摄像单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及能够抑制随周围环境的特性降低的驱动设备等。所述驱动设备包括一个或多个聚合物致动器设备，所述聚合物致动器设备均是通过使用离子交换树脂构成的，且所述离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。即使在具有低湿度、高温度等的环境下仍能够抑制离子交换树脂中的离子导电性的降低。
【专利说明】驱动设备、透镜模块及摄像单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用聚合物致动器设备的驱动设备以及包含此驱动设备的透镜模块和摄像单元。
【背景技术】
[0002]近几年，诸如移动电话、个人计算机(PC)和个人数字助理等移动电子装置的高功能性得到显著提升，且具有透镜模块并因此具有摄像功能的移动电子装置变得普遍。在这种移动电子装置中，通过沿透镜模块中的透镜的光轴方向移动该透镜来进行聚焦和缩放。
[0003]该透镜模块中的透镜通常使用音圈马达、步进马达等作为驱动部进行移动。另一方面，最近在减小体积方面开发出被用作驱动部的预定致动器设备。这种致动器设备的示例可包括聚合物致动器设备(见专利文献1-3)。此聚合物致动器设备例如具有夹持在一对电极之间的离子交换树脂膜。在该聚合物致动器设备中，在该对电极之间出现电势差，且离子交换树脂膜相应地在垂直于膜表面的方向上发生位移。
[0004]引用文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:未经审查的日本专利申请2007-143300
[0007]专利文献2:未经审查的日本专利申请2011-11549
[0008]专利文献3:未经审查的日本专利申请2006-311630
【发明内容】
[0009]顺便一提，这种聚合物致动器设备可根据周围环境发生特性下降。因此，期望提出一种能够抑制此特性下降的方法。
[0010]因此，期望提供一种能够抑制随周围环境的特性降低的驱动设备、透镜模块和摄
像单元。
[0011]本发明实施例的一种驱动设备包括一个或多个聚合物致动器设备，所述聚合物致动器设备均是通过使用离子交换树脂构成的，且所述离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。
[0012]本发明实施例的透镜模块包括透镜和用于驱动所述透镜的本发明实施例的上述驱动设备。
[0013]本发明实施例中的摄像单元包括透镜、构造为通过所述透镜获取摄像信号的摄像器件以及用于驱动所述透镜的本发明实施例的上述驱动设备。
[0014]在本发明各实施例的驱动单元、透镜模块和摄像单元中，聚合物致动器设备中的离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。因此，即使在具有低湿度、高温等的环境下，也能够抑制离子交换树脂的离子导电性降低。
[0015]在本发明各实施例的驱动单元、透镜模块和摄像单元中，聚合物致动器设备中的离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。因此，即使在具有低湿度、高温等的环境下，也能够抑制离子传导性降低。由此，能够抑制由周围环境导致的特性降低(例如在低湿度环境下驱动单元的响应速度降低，在存储在高温环境下之后驱动单元的位移量降低)。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是说明根据本发明实施例的设置有摄像单元的电子装置的构造示例的立体图。
[0017]图2是沿不同方向说明图1所示的电子装置的立体图。
[0018]图3是说明图2所示的摄像单元的主要部分构造的立体图。
[0019]图4是说明图3所示的透镜模块的分解立体图。
[0020]图5是说明图3所示的透镜模块的侧面构造和平面构造的示意图。
[0021]图6是说明图3所示的聚合物致动器设备的详细结构的剖面图。
[0022]图7是说明图3所示的聚合物致动器设备、固定件和固定电极中每一者的一部分的详细结构的剖面图。
[002 3]图8是说明聚合物致动器设备在高温环境下的存储时间与位移量之间关系的特性图。
[0024]图9是用于解释图3所示的聚合物致动器设备的基本操作的示意性剖面图。
[0025]图10是说明图3所示的透镜模块的操作的示意性侧视图。
[0026]图11是说明示例I和2以及比较例I和2的响应速度的实验结果的图表。
[0027]图12是说明示例I和2以及比较例I和2的活化能的计算结果的图表。
【具体实施方式】
[0028]下面将参考随附附图详细说明本发明的实施例。注意，以下述顺序进行说明。
[0029]1.实施例(使用聚合物致动器设备的驱动设备的示例)
[0030]2.变化例
[0031]〈实施例〉
[0032]设置有摄像单元的电子装置的示意性构造
[0033]图1和图2分别是说明具有摄像功能的移动电话(移动电话8)的示意性构造的立体图，该移动电话是根据本发明实施例的设置有摄像单元(稍后所述的摄像单元2)的电子装置的示例。移动电话8具有两个外壳81A和81B，这两个外壳81A和81B通过未图示的铰链机构可折叠地彼此接合。
[0034]如图1所示，在外壳81A的一个表面上设置有各种操作键82，且在该表面的下端处设置有麦克风83。操作键82用于接收用户的预定操作，以输入信息。麦克风83用于在呼叫和诸如此类的期间输入用户的声音。
[0035]如图1所示，在外壳81B的一个表面上布置有使用液晶显示面板或诸如此类的显示部84，且在该表面的上端处设置有扬声器85。例如，在显示部84上显示诸如无线电波接收状态、电池量、通话对方的电话号码、记录为电话号码薄的内容(诸如对方的电话号码和姓名)、发信历史和收信历史等各种信息。扬声器85用于在呼叫等期间输出通话对方的声
曰?[0036]如图2所示，在外壳8IA的另一表面上设置有玻璃盖86，且在外壳8IA中的对应于玻璃盖86的位置处设置有摄像单元2。摄像单元2由设置在物体侧(玻璃盖86侧)上的透镜模块4和设置在图像侧(外壳81A的内侧)上的摄像器件3构成。摄像器件3用于获取由透镜模块4中的透镜(稍后所述的透镜40)摄像的摄像信号。摄像器件3由安装有例如电荷连接器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像传感器构成。
[0037]摄像单元2和透镜模块4的构造
[0038]图3是说明摄像单元2的主要部分的构造的立体图，而图4是说明摄像单元2中的透镜模块4的构造的分解立体图。此外，图5示意性地说明了透镜模块4的示意性构造，其中㈧是侧视图(Z-X侧视图)，且⑶是平面图(X-Y平面图)。
[0039]透镜模块4沿着光轴Zl (沿着Z轴的正向)从图像侧(摄像器件3侧)到物体侧依次包括支撑件11、聚合物致动器设备131、透镜保持件14和透镜40、以及聚合物致动器设备132。顺带一提，在图3中省略了透镜40的图示。透镜模块4还包括固定件12、连接件151A、151B、152A和152B、固定电极130A和130B、按压件16以及霍尔器件(Hall device) 17A和17B。注意，透镜模块4中除了透镜40之外的部件对应于本发明中的“驱动设备(透镜驱动设备)”的具体示例。
[0040]支撑件11是用于支撑整个透镜模块4的基底部件(基体)，且由诸如液晶聚合物等硬树脂(hard resin)材料形成。
[0041]固定件12是用于固定聚合物致动器设备131和132中每者的一端的部件，且由诸如液晶聚合物等硬树脂材料形成。固定件12由如下三个部件形成，即下部固定件12D、中心(中间)固定件12C和上部固定件12U，这三个部件从图像侧(图3和图4的下侧)向物体侧(上侧)布置。聚合物致动器设备131的一端与固定电极130A、130B中每者的一端被夹持在下部固定件12D和中心固定件12C之间。另一方面,聚合物致动器设备132的一端与固定电极130AU30B中每者的另一端被夹持在中心固定件12C和上部固定电极12U之间。此外，在中心固定件12C中形成有用于部分地夹持透镜保持件14的一部分(稍后所述的保持部14B的一部分)的开口 12C0。因此，透镜保持件14的该部分变得可在开口 12C0中移动，这能够有效地使用该空间并使透镜模块4的尺寸减小。
[0042]固定电极130A和130B用于将来自电压供应装置(稍后所述的电压供应部19)的驱动电压Vd提供到聚合物致动器设备131和132中的电极膜(稍后所述的电极膜52A和52B)。固定电极130A和130B中每者由金(Au)或镀金金属等形成，并形成为类字母“U”的形状。因此，固定电极130A和130B分别从上侧和下侧夹持中心固定件12C(沿Z轴的两侧上的表面)，从而通过少量的布线并行地向所述一对聚合物致动器设备131和132施加相同电压。此外，在固定电极130A和130B都由镀金金属形成的情况下,能够防止由于表面氧化等导致的接触电阻劣化。
[0043]透镜保持件14用于保持透镜40，并由诸如液晶聚合物等硬树脂材料形成。透镜保持件14设置为使得其中心位于光轴Zl上，并包含用于保持透镜40的环形保持部14B以及用于保持该保持部14B并将保持部14B与稍后所述的连接件151A、151B、152A和152B相连接的结合部14A。另外，保持部14B布置在聚合物致动器设备对131和132各自的驱动表面之间。
[0044]聚合物致动器设备131和132均具有与透镜40的光轴Zl正交的驱动表面(该驱动表面位于X-Y平面上)，并且被布置成使得驱动表面沿着光轴Zl彼此面对。聚合物致动器设备131和132中的每者用于通过稍后所述的连接件151A、151B、152A和152B沿着光轴Zl驱动透镜保持件14(和透镜40)。如图5的(B)所示，聚合物致动器设备131和132中的每者具有位于固定件12侧的宽部(具有宽度W21)和位于可移动侧(连接件151AU51B、152A和152B侧)的窄部(具有宽度W22)。稍后将说明聚合物致动器设备131和132的详细结构(图6和图7)。
[0045]连接件151A、151B、152A和152B中的每一者用于将聚合物致动器设备131和132中的每一者的另一端和结合部14A的端部连接(结合)在一起。具体地，连接件151A和151B中的每一者将结合部14A的下端与聚合物致动器设备131的另一端连接在一起，连接件152A和152B中的每一者将结合部14A的上端与聚合物致动器设备132的另一端连接在一起。连接件151A、151B、152A和152B中的每一者由诸如聚酰亚胺膜等柔性膜(flexiblefilm)形成，且理想地期望由刚度(抗弯刚度)等于或小于(优选相同或低于)聚合物致动器设备131和132中的每者的刚度的软材料形成。因此，能够产生连接件151A、151B、152A和152B在与聚合物致动器设备131和132的弯曲方向相反的方向上弯曲的柔韧度，且由聚合物致动器设备131和132与连接件151A、151B、152A和152B构成的悬臂的剖面形状形成S形曲线。由此，结合部14A变得可沿着Z轴方向平行地移动，从而保持部14B (和透镜40)在维持与支撑件11平行的状态的同时在Z轴方向上受到驱动。顺便一提，例如，可使用弹簧常数作为上述刚度(抗弯刚度)。
[0046]霍尔器件17A和17B中每一者用于检测透镜保持件14的移动，且其示例可包括霍尔器件和磁体的组合。
[0047]如图5的(A)所示，电压供应部19将驱动电压Vd提供到聚合物致动器设备131和132以驱动聚合物致动器设备131和132 (使其变形)。该电压供应部19由使用例如半导体器件的电子电路构成。注意，稍后将详细说明通过电压供应部19驱动聚合物致动器设备131和132的操作(图8)。
[0048]聚合物致动器设备131和132的具体结构
[0049]接下来，参考图6和图7说明聚合物致动器设备131和132的详细结构。图6说明聚合物致动器设备131和132的剖面结构(Z-X剖面结构)。
[0050]在聚合物致动器设备131和132中的每者的剖面结构中，一对电极膜52A和52B形成在离子导电性聚合物化合物膜51 (在下文中简称为聚合物化合物膜51)的两个表面上。换句话说，聚合物致动器设备131和132均具有一对电极膜52A和52B以及夹持在电极膜52A和52B之间的聚合物化合物膜51。注意，聚合物致动器设备131和132和电极膜52A和52B的周围覆盖有由高弹性材料(诸如聚氨酯)形成的绝缘保护膜。
[0051]在此情况下，如图7中的剖面图(Z-X剖面图)所示，在聚合物致动器设备131中，电极膜52A在下部固定件12D侧电连接到固定电极130B，而电极膜52B在中心固定件12C侧电连接到固定电极130A。另一方面，在聚合物致动器设备132中，电极膜52A在中心固定件12C侧电连接到固定电极130A，而电极膜52B在上部固定件12U侧电连接到固定电极130B。顺便一提，虽然图7未图示，但从下部固定件12D侧的固定电极130B到上部固定件12U侧的固定电极130B的部件和电极都由按压件16(板簧)以恒定压力夹持并固定。由此，即使聚合物致动器设备131和132被施加较大力，也能够防止它们损坏，且在聚合物致动器设备131和132变形的情况下能够获得稳定的电连接。
[0052]当在电极膜52A和52B之间产生预定电势差时，聚合物化合物膜51弯曲。聚合物化合物膜51浸溃有离子性物质(ionic substance) 0此处使用的术语“离子性物质”是指能够在聚合物化合物膜51中进行传输的一般离子，且具体地指包含极性溶剂以及氢简单离子(simple hydrogen ion)、金属简单离子(simple metal ion)或这些阳离子和/或阴离子的物质、或者包含诸如咪唑盐等阳离子和/或阴离子的液体物质。前者的示例可包括通过将极性溶剂作为溶剂来溶解阳离子和/或阴离子而形成的物质，而后者的示例可包括离子液体。
[0053]用于构成聚合物化合物膜51的材料的示例可包括含氟树脂(fluorine resin)和具有烃骨架的离子交换树脂(ion-exchange resin)。作为离子交换树脂,阳离子交换树脂在浸溃有阳离子物质的情况下是优选的，而阴离子交换树脂在浸溃有阴离子物质的情况下是优选的。
[0054]阳离子交换树脂的示例可包括如下树脂，在该树脂中引入有诸如磺酸基和羧基等酸性基团。阳离子交换树脂的具体示例可包括具有酸性基团的聚乙烯、具有酸性基团的聚苯乙烯和具有酸性基团的含氟树脂。在这些树脂之中，具有磺酸基或羧基的含氟树脂优选作为阳离子交换树脂，其示例可包括Nafion (由DuPont株式会社制造)。
[0055]浸溃到聚合物化合物膜51中的阳离子物质的类型可以是有机物或无机物，而没有限制。例如，可将诸如金属简单离子、含有金属离子和水的物质以及含有有机阳离子和水的物质应用为阳离子物质。金属离子的示例可包括诸如锂离子(Li+)等轻金属离子。此外，有机阳离子的示例可包括烷基铵离子(alkylammonium ion)。另外，阳离子的示例可包括诸如氢离子(H+)等阳离子。这些阳离子作为水合物存在于聚合物化合物膜51中。因此，当包含阳离子和水的阳离子物质浸溃到聚合物化合物膜51时，优选地将阳离子物质整体密封，以防止水在聚合物致动器设备131和132中挥发。
[0056]彼此相对地将聚合物化合物膜51夹持在中间的电极膜52A和52B包含一种或多种导电性材料。用于形成电极膜52A和52B的材料可优选是用离子导电性聚合物粘合成的导电性材料粉末。原因在于，增强了电极膜52A和52B的柔性。优选使用碳粉作为导电性材料粉末。原因在于，碳粉具有高的导电性和大的比表面积(specific surface area),且因此可获得较大的变形量。优选使用科琴黑(Ketjen black)作为碳粉。与上述聚合物化合物膜51的材料类似的材料(在此示例中为包含离子交换树脂的材料)优选用作离子导电性聚合物。
[0057]例如，电极膜52A和52B以下述方式形成。将通过将导电性材料粉末和离子导电性聚合物分散在分散介质中而形成的涂料涂布在聚合物化合物膜51的两个表面上，并然后干燥。或者，可通过压力将含有导电性材料粉末和离子导电性聚合物的膜材料结合在聚合物化合物膜51的两个表面上。
[0058]电极膜52A和52B中的每者可具有多层结构，且在此情况下该结构是通过从聚合物化合物膜51侧依次堆叠由通过用离子导电性聚合物粘合导电性材料粉末形成的层以及金属层而形成的。原因在于，基于该结构，电极膜52A和52B的面内方向(in-plandirection)中的电势接近于均匀值，且可获得较好的变形特性。用于构成金属层的材料的示例可包括诸如金和钼等贵金属。虽然金属层的厚度可以任意设置，但金属层可优选是连续膜，使得电极膜52A和52B的电势变得一致。用于形成金属膜的方法的示例可包括电镀、蒸发和溅射。
[0059]聚合物化合物膜51的尺寸(宽度和长度)可根据驱动对象(在此示例中为透镜保持件43等)的尺寸和重量或聚合物化合物膜51所需的位移(变形量)被任意设置。例如，根据驱动对象的期望位移(沿着Z轴方向的移动)设置聚合物化合物膜51的位移。
[0060]离子交换树脂的详细构造
[0061]在此情况下，本实施例的聚合物致动器设备131和132使用包含离子(操作离子)的离子交换树脂构成，该离子交换树脂的操作离子具有等于或小于预定阈值的活化能(activation energy)。具体地,这种包含操作离子的离子交换树脂用于上述电极膜52A和52B以及聚合物化合物膜51中的一者或多者，且期望地用于电极膜52A和52B以及聚合物化合物膜51中的每者(全部)。更具体地，在聚合物致动器设备131和132中每一者具有三层结构(即，由包含导电性材料和离子交换树脂的混合层形成的电极膜52A、包含离子交换树脂的聚合物化合物膜51和由包含导电性材料和离子交换树脂的混合层形成的电极膜52B)的情况下，这种包含操作离子的离子交换树脂用于这三层中的一层或多层，且期望地用于三层中的所有层。[0062]上述活化能表示操作离子从离子导电性树脂中的一个官能团移动到另一官能团所需的能量。此外，在本文中使用的“活化能”是指预定的低湿度环境(例如，稍后所述的相对湿度为30%的环境)下的活化能。虽然下文没有详细说明，但此活化能可期望地等于或低于0.25 [eV]，更期望地等于或低于0.20 [eV]，进一步更期望地等于或低于0.10 [eV]。另外，虽然下文也没有详细说明，但具有此类值的活化能的操作离子的示例(在此为阳离子的示例)可包括氢离子(H+)和锂离子(Li+)。具体地，锂离子是具有0.20 [eV]以下的活化能的操作离子的示例，而氢离子是具有0.10[eV]以下的活化能的操作离子的示例。
[0063]离子交换树脂中的操作离子的活化能(离子传导中的活化能)Ea限定如下。首先，聚合物致动器设备131和132中每者的响应速度V由下述使用离子交换树脂中的操作离子的活化能Ea的表达式(I)限定(阿伦尼乌斯(Arrhenius)定律。顺便一提,在表达式
(I)中，A是独立于温度的常数(频率因子)，R是气体常数，且T是绝对温度。通过对表达式(I)的两侧取对数(1ge=In)而获得下述表达式(2)。换句话说，从如下曲线图(阿伦尼乌斯曲线)中的直线的斜率的绝对值获得了活化能Ea:在该曲线图中，气体常数R和绝对温度T的乘积的倒数被表示在横轴上，而响应速度的对数(InV)被表示在纵轴上。顺便一提，从表达式(2)可以看出，InA可从阿伦尼乌斯曲线上的纵轴的截距获得。
[0064][数值表达式I]
V = Ae ST.* * * * (I)
[0065]Ij
InV =--Ea + InA* * * * * (2)
?RT
[0066]注意，在本实施例中，包含具有上述活化能的操作离子的离子交换树脂中的离子交换当量(EW(equivalent weight)值)期望等于或低于800 [g/eq]。在此构造中，虽然下文没有详细说明，但可防止响应速度在低湿度下降低，且同时可在高温下长期保存之后有效防止位移量降低。图8说明了在EW值为780[g/eq]和1100[g/eq]的情况下使用氢离子作为操作离子并在85°C的温度和50%RH的湿度下保存100小时的致动器装置的位移降低测
量结果。
[0067]摄像单元2的功能和效果
[0068]接着，说明本实施例的摄像单元2的功能和效果。
[0069](1.聚合物致动器设备131和132的操作)
[0070]首先，参考图9说明聚合物致动器设备131和132的操作。图9是示意性说明聚合物致动器设备131和132的操作的剖面图。注意，作为示例，说明了将含有阳离子和极性溶剂的物质用于阳离子物质的情况。
[0071]在此情况下，由于阳离子物质均匀分散在聚合物化合物膜51中，所以处于无电压施加状态的聚合物致动器设备131和132均具有无弯曲的平面形状(图9的(A))。当如图9的(B)所示，通过电压供应部19建立(开始施加驱动电压Vd)电压施加状态时，聚合物致动器设备131和132进行下述表现。具体地，例如，当将预定驱动电压Vd施加在电极膜52A和52B之间使得电极膜52A具有负电势而电极膜52B具有正电势时，阳离子在溶解于极性溶剂的状态下移动到电极膜52A侧。此时，阴离子难于在聚合物化合物膜51中移动，聚合物化合物膜51的电极膜52A侧鼓起，且聚合物化合物膜51的电极膜52B侧收缩。由此，如图9的(B)所示，聚合物致动器设备131和132作为整体朝向电极膜52B侧弯曲。
[0072]此后，当电极膜52A和52B之间的电势差消除，以建立无电压施加状态(停止施加驱动电压Vd)时，聚合物化合物膜51中的被偏置在电极膜52A侧上的阳离子物质(阳离子和极性溶剂)分散，且聚合物致动器膜131和132返回到图9的(A)所示的状态。
[0073]另外，当从图9的(A)所示的无电压施加状态开始，预定驱动电压Vd施加在电极膜52A和52B之间使得电极膜52A具有正电势而电极膜52B具有负电势时，阳离子在溶解于极性溶剂的状态下移动到电极膜52B侧。在此情况下，在聚合物化合物膜51中，电极膜52A收缩且电极膜52B鼓起。由此，聚合物致动器膜131和132作为整体朝向电极膜52A侧弯曲。
[0074](2.透镜模块4的操作)
[0075]随后，参考图10说明整个摄像单元2 (透镜模块4)的操作。图10是说明摄像单元2中的透镜模块4的操作的侧视图(Z-X侧视图)，其中(A)说明操作前的状态，且(B)说明操作后的状态。
[0076]如图10的(A)和(B)(箭头)所示，在透镜模块4中，通过一对聚合物致动器设备131和132驱动透镜保持件14，以使透镜40可沿着光轴Zl移动。在透镜模块4中，以上述方式由使用聚合物致动器设备131和132的驱动设备(透镜驱动设备)沿着光轴Zl驱动透镜40。
[0077](3.离子交换树脂的功能)
[0078]顺便一提，如上所述，聚合物致动器设备的利用离子在离子导电性树脂(离子交换树脂)中的移动现象进行操作的特性通常随着周围环境而降低。
[0079]特性降低的具体示例可包括在低湿度环境(干燥环境)下响应速度降低。这是由离子交换树脂的离子传导性在低湿度环境下降低引起的。作为应对该降低的对策，为了防止离子交换树脂变干，可以想到使用不透湿膜(moisture-1mpermeable film)来堆叠整个聚合物制动器设备的方法、在水溶液中使用聚合物致动器设备的方法或类似方法。然而，通过此方法，不利之处在于，可能抑制聚合物致动器设备的操作或限制其使用环境。另外，虽然可想到使用很难蒸发的离子液体作为操作离子的方法，但如稍后所述的比较例2所述，该方法也不足以抑制响应速度在低湿度环境下降低的情况。
[0080]聚合物致动器设备的上述随周围环境的特性降低包括在高温环境下存储之后位移量(变形量)降低。该情况被认为是由离子交换树脂中的官能团的脱水反应引起的变性(Shigeaki Morita and Kuniyuki Kitagawa, ^Temperature-dependentstructure changes in Nafion ionomer studied by PCMW2D IR correlationspectroscopy", Journal of Molecular Structure, 974 (2010),第 56_59 页)。已知的是，当官能团由于脱水反应而变性时，官能团不再对离子传导起作用。另一方面，当用于离子传导的官能团的数量小于某个量时，离子传导性由于官能团之间的较大距离而不利地快速降低。
[0081]因此，如上所述，本实施例中的聚合物致动器设备131和132均是通过使用包含具有等于或小于预定阈值的活化能的离子(操作离子)的离子交换树脂构成。具体地，这种包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子的离子交换树脂用于电极膜52A和52B以及聚合物化合物膜51中的一者或多者，且期望地用于电极膜52A和52B以及聚合物化合物膜51中的每一者(全部)。
[0082]由此，能够抑制离子传导所需的最小能量。因此，在低湿度环境下也能够获得等同于通常湿度环境下响应速度的响应速度。此外，即使正常操作的官能团之间的距离在高温环境下存储之后由于变性引起的官能团数量减少而增加，也能够以相对较低的能量维持离子传导。另外，在一起使用具有800[g/eq]以下的EW值的离子交换树脂的情况下，即，在使用每单位重量的官能团数量大于预定量的离子交换树脂的情况下，能够实现下述情况。即使在高温环境下变性的官 能团的数量增加，仍存在一定数量的正常操作的官能团。因此，能够有效地防止离子传导性大幅降低。
[0083]如上所述，在本实施例的聚合物致动器设备131和132中，甚至在上述具有低湿度、高温等的环境下，也能够抑制离子交换树脂中的离子传导性的降低。因此，在聚合物致动器设备131和132中，能够抑制随周围环境的特性降低(例如，如上所述，低湿度环境下的响应速度降低，以及在存储在高温环境下之后位移量降低)。
[0084](4.示例)
[0085]通过与比较例(比较例I和2)进行比较的方式来说明此聚合物致动器设备131和132的具体示例(示例I和2)。
[0086]图11的(A)-⑶说明示例I和2以及比较例I和2的响应速度的实验结果。具体地，图11的(A)说明使用氢离子(H+)作为聚合物致动器设备131和132的离子交换树脂中的操作离子的示例(示例I)的(1000/绝对温度T)和响应速度V之间的关系(阿伦尼乌斯曲线)。图11的⑶说明使用锂离子(Li+)作为离子交换树脂中的操作离子的示例(示例2)的阿伦尼乌斯曲线。另一方面，图11的(C)使用钠离子(Na+)作为离子交换树脂中的操作离子的比较例(比较例I)的阿伦尼乌斯曲线。图11的⑶使用EMIM(1-乙基1-3-甲基咪唑)离子(EMM+)作为离子交换树脂中的操作离子的比较例(比较例2)的阿伦尼乌斯曲线。注意，当将IV电压施加到空气相对湿度为30%的环境下的聚合物致动器设备时，使用具有2_的宽度和5_的有效长度的聚合物致动器设备的前端处(5_的有效长度的位置处)的值作为响应速度V(平均响应速度)。
[0087]图12的㈧说明在相对湿度为30%且温度为的25°C的环境下操作离子的活化能Ea(30)，该活化能是使用上述表达式(I)和(2)从图11的(A)-(D)所示的每一个阿伦尼乌斯曲线中的直线的斜率获得的。此外，图12的⑶说明在相对湿度为30%且温度为的25°C的环境下操作离子的活化能Ea(30)和每一聚合物致动器设备的响应速度V(30)之间的关
系O
[0088]从图12的㈧和⑶发现，聚合物致动器设备的响应速度V (30)随着操作离子的活化能Ea(30)变小而增加。另一方面，例如，对于如图4所示的用途，限制了聚合物致动器设备的可容许有效长度和可容许位移量以及透镜的可容许全行程(full-stroke)移动时间。更具体地，在移动电话的普通摄像器件中，在总体尺寸方面，聚合物致动器设备的有效长度可期望地约为5mm，且在焦点的必要调整控制条件方面，聚合物致动器设备的位移量可期望地约为0.3_。另外，在完成调整控制焦点的必要可容许时间方面，透镜的全行程移动时间可期望地等于或小于I秒。因此，聚合物致动器设备的响应速度可期望地为0.3mm/秒以上。
[0089]为满足上述条件示例，需要获得比比较例I和2中的响应速度更大的响应速度V(30)。因此，结果发现，如同示例I和2，使用包含具有等于或低于0.25[eV]的活化能Ea(30)的操作离子的离子交换树脂是有效的。另外，在提高响应速度V(30)方面，期望将具有0.20 [eV]以下的活化能Ea (30)的氢离子(H+)(示例I)或锂离子(Li+)(示例2)用作操作离子。另外，在提高响应速度V(30)方面，更期望的是将具有0.10[eV]以下的活化能Ea(30)的氢离子(H+)(示例I)用作操作离子。
[0090]如上所述，在本实施例中，聚合物致动器设备131和132中的离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。因此，能够在具有低湿度、高温等的环境下抑制离子导电性的降低。由此，能够抑制由于周围环境导致的特性降低(例如在低湿度环境下驱动设备的响应速度降低、在存储在高温环境下之后驱动设备的位移量降低)。
[0091]〈变化例〉
[0092]如上所述，虽然参考实施例和示例说明了本发明的技术，但该技术并不限于此，也可进行各种变化。
[0093]例如，在上述实施例等中，作为示例主要说明了阳离子导电性树脂和阳离子的组合。然而这种结合并不限于此。换句话说，只要聚合物致动器设备131和132中的离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子，即使通过阴离子传导树脂和阴离子的结合，也能够获得与上述实施例等类似的效果。
[0094]另外，可根据环境省略上述实施例等中说明的结合部14A以及连接件151A、151B、152A和152B。另外，在上述实施例等中，已经说明了聚合物致动器设备131和132中每者的一端由固定件12直接固定的示例。然而，该构造不限于此。另外，聚合物致动器设备的一端可通过固定件间接地(通过固定电极等)固定。
[0095]另外，在上述实施例等中，已经说明了设置一对聚合物致动器设备的示例。然而，聚合物致动器设备的数量并不限于一对，另外也可以设置一个或三个以上的聚合物致动器设备。
[0096]此外，聚合物致动器设备的形状并不限于上述实施例等的说明，其层叠结构也并不限于上述实施例等的说明。聚合物致动器设备的形状和层叠结构可进行适应性的修改。另外，透镜模块(驱动设备)中的每一部件的形状、材料等也并不限于上述实施例等的说明。
[0097]另外，在上述实施例等中，已经将用于沿着光轴驱动透镜的透镜驱动设备作为本发明的驱动设备的示例。然而，本发明的驱动设备不限于此，例如，透镜驱动设备可沿着垂直于其光轴的方向驱动透镜。另外，本发明的实施例的驱动设备可应用于除透镜驱动设备之外的用于驱动光圈(见未经审查的日本专利申请2008-259381)的驱动设备等中。另外，本发明的各实施例的驱动设备、透镜模块和摄像单元除了上述实施例等说明的移动电话之夕卜，还可应用于各种电子装置。
[0098]注意，本发明可如下构造。
[0099](I) 一种驱动设备，其包括:
[0100]一个或多个聚合物致动器设备，所述聚合物致动器设备均是通过使用离子交换树脂构成的，
[0101]其中，所述离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。
[0102](2)根据⑴所述的驱动设备，其中，
[0103]每个所述聚合物致动器设备包括一对电极膜和插入在所述一对电极膜之间的聚合物膜，且
[0104]所述离子交换树脂用于所述一对电极膜和所述聚合物膜中的一者或多者。
[0105](3)根据(2)所述的驱动设备，其中，所述离子交换树脂用于所述一对电极膜和所述聚合物膜中的每一者。
[0106](4)根据(3)所述的驱动设备，其中，所述聚合物膜中的所述操作离子的所述活化能低于每个所述电极膜中的所述操作离子的所述活化能。
[0107](5)根据(3)所述的驱动设备，其中，所述离子交换树脂选择性地用于所述聚合物膜。
[0108](6)根据(1)-(5)中任一项所述的驱动设备，其中，所述操作离子的所述活化能等于或低于0.25 [eV]。
[0109](7)根据(6)所述的驱动设备，其中，所述操作离子的所述活化能等于或低于0.20[eV]。
[0110](8)根据(J)所述的驱动设备，其中，所述操作离子的所述活化能等于或低于0.10[eV]。
[0111](9)根据(1)-(5)中任一项所述的驱动设备，其中，所述操作离子是氢离子(H+)或锂离子(Li+)。
[0112](10)根据(1)-(9)中任一项所述的驱动设备，其中，所述活化能是预定的低湿度环境下的活化能。
[0113](11)根据(10)所述的驱动设备，其中，所述低湿度环境是具有相对湿度为30%的环境。
[0114](12)根据(I)-(Il)中任一项所述的驱动设备，其中，所述离子交换树的离子交换大小重量(EW值)等于或低于800 [g/eq]。
[0115](13)根据(1)-(12)中任一项所述的驱动设备，其中，所述驱动设备构造为用于驱动透镜的透镜驱动设备。
[0116](14) 一种透镜模块，其包括:
[0117]透镜；以及
[0118]驱动设备，其构造为用于驱动所述透镜，
[0119]其中，所述驱动设备包括一个或多个聚合物致动器设备，所述聚合物致动器设备均是通过使用离子交换树脂构成的，且
[0120]所述离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。
[0121](15) —种摄像单元，其包括:
[0122]透镜；
[0123]摄像器件，其构造为通过所述透镜获取摄像信号；以及
[0124]驱动设备，其构造为用于驱动所述透镜，
[0125]其中，所述驱动设备包括一个或多个聚合物致动器设备，所述聚合物致动器设备均是通过使用离子交换树脂构成的，且
[0126]所述离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。
[0127]本申请包含与2011年8月11日向日本专利局提交的日本在先专利申请2011-175616的公开内容相关的主题，并要求其优先权，将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
【权利要求】
1.一种驱动设备,其包括: 一个或多个聚合物致动器设备，所述聚合物致动器设备均是通过使用离子交换树脂构成的，其中，所述离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。
2.根据权利要求1所述的驱动设备，其中， 每个所述聚合物致动器设备包括一对电极膜和插入在所述一对电极膜之间的聚合物膜，且 所述离子交换树脂用于所述一对电极膜和所述聚合物膜中的一者或多者。
3.根据权利要求2所述的驱动设备，其中，所述离子交换树脂用于所述一对电极膜和所述聚合物膜中的每一者。
4.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述操作离子的所述活化能等于或低于0.25[eV]。
5.根据权利要求4所述的驱动设备，其中，所述操作离子的所述活化能等于或低于0.20[eV]。
6.根据权利要求5所述的驱动设备，其中，所述操作离子的所述活化能等于或低于0.10[eV]。
7.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述操作离子是氢离子(H+)或锂离子(Li+)。
8.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述活化能是预定的低湿度环境下的活化倉泛。
9.根据权利要求8所述的驱动设备，其中，所述低湿度环境是具有相对湿度为30%的环境。
10.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述离子交换树的离子交换当量(EW值)等于或低于800 [g/eq]。
11.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述驱动设备被构造为用于驱动透镜的透镜驱动设备。
12.一种透镜模块，其包括: 透镜；以及 驱动设备，其构造为用于驱动所述透镜， 其中，所述驱动设备包括一个或多个聚合物致动器设备，所述聚合物致动器设备均是通过使用离子交换树脂构成的，且 所述离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。
13.一种摄像单元，其包括: 透镜； 摄像器件，其构造为通过所述透镜获取摄像信号；以及 驱动设备，其构造为用于驱动所述透镜， 其中，所述驱动设备包括一个或多个聚合物致动器设备，所述聚合物致动器设备均是通过使用离子交换树脂构成的，且 所述离子交换树脂包含具有等于或小于预定阈值的活化能的操作离子。
【文档编号】G02B7/04GK103718078SQ201280037196
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年8月2日 优先权日:2011年8月11日
【发明者】石田武久, 永井信之, 加藤祐作 申请人:索尼公司