透镜模块和电子装置的制作方法

专利名称：透镜模块和电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及透镜模块和电子装置，更具体地涉及具有当施加电力时 沿光轴方向前后移动光学元件功能的透镜模块，以及在机壳上装着透镜 模块的电子装置。
背景技术：
在移动电话和其它电子装置中设置的一些照相机没有自动对焦 (autofocus， AF)功能，这类照相机被称作固定焦点照相机(fixed-focus camera)并且设置有控制杆。所述控制杆通过例如凸轮结构等在对应于标 准成像模式的焦点位置与对应于近拍成像模式(macro-imaging mode)的 焦点位置之间进行切换，其中近拍成像模式例如用在条形码识别等中。 用户使用控制杆将透镜保持件沿光轴方向手动移动(例如见 JP-A-2006-276200 ， JP-A-2006-039480 ， JP-A-2005-352287 ， JP-A-2005-300606,禾卩JP-A-2005-1572卯)。在这种手动切换的照相机中，在近拍成像模式中用户有时将透镜位 置错误地设为对应无穷远。为了解决该问题，需要一种复杂的控制系统 (例如见JP-A-2008-072465)。此外，由于切换开关暴露在外部，因而难以 使开关防水，并且受面积和位置的限制，开关的实现需要高精确度的安 装技术(例如见JP-A-2007-074583)。作为下一代作动器，提出了离子导电聚合物(ion-conducting polymer) 作动器，这不仅用电动透镜驱动代替了上述手动透镜驱动，还满足了设 在移动电话中的照相机模块的诸如尺寸减小、省电、成本降低和方便安 装等要求(例如见日本专利No.2,768，869)。在离 子交换膜和电极上的聚合物材料形成。在操作中，对离子交换膜施加电 势差会使阳离子交换膜或聚合物材料涂层弯曲或变形，并因而起到作动 器的作用。近年来，提出了在移动电话或其它移动装置中设置的照相机模块中 利用上述类型的离子导电聚合物作动器的透镜保持件的驱动机构。还提出了具有类似结构的照相机模块(例如见JP-A-2006-301202 ， JP-A-2007-206362， JP-A-2007-139862和JP-A-2007-097259)。然而，当使用离子导电聚合物作动器或任何其它压电器件驱动透镜 时，为了将透镜保持在固定位置，必须持续向离子导电聚合物作动器施 加电力。在长时期施加电力的情况下，由于电荷泄露或其它因素引起的 作动器的形状保持能力不稳定而难以保持所述位置。发明内容鉴于上述问题，本发明的目的在于，在施加电力时使光学元件前后 移动的机构中，提供一种用于可靠地保持光学元件的位置的技术。本发明实施例提供了一种透镜模块，所述透镜模块包括将目标聚 焦到成像器件上的光学元件；当施加电力时使所述光学元件沿光轴方向 前后移动的驱动器；以及当所述驱动器使所述光学元件前后移动时在沿 所述光轴方向的至少两个位置保持所述光学元件的保持部。在上述的本发明实施例中，通过向所述驱动器施加电力使所述光学 元件沿光轴方向前后移动。然后所述保持部沿光轴方向保持所述光学元 件的位置。也就是说，所述保持部将所述光学元件保持在沿所述光轴方 向的至少两个位置上。因此，即使当停止向所述驱动器施加电力时也能 保持所述光学元件的位置。优选由所述保持部产生并用于保持所述光学元件的保持力小于当向 所述驱动器施加电力时由所述驱动器产生的驱动力，而所述保持力大于 当停止向所述驱动器施加电力时产生的所述驱动器的复位力。因此，当向所述驱动器施加电力时产生的所述驱动器的驱动力克服所述保持部的 保持力从而移动所述光学元件的位置，而当停止电力施加时所述保持部 能保持所述光学元件的位置。
优选所述驱动器包括压电器件，所述压电器件的移位方向通过改变 向所述驱动器施加的电压的极性来控制。这样，对施加的电压极性的控 制使得所述光学元件的移动方向被控制。所述压电器件的示例可包括离 子导电聚合物作动器和双压电晶片型压电器件。
优选所述保持部包括凸起和至少两个凹槽，所述凸起设在前后移动 的所述光学元件的外周表面上或者保持所述光学元件的保持件的外周表 面上，所述至少两个凹槽设在用于安装所述光学元件或者所述保持件的 壳体的内周表面上与上述凸起相对应的位置。
优选将所述光学元件或者保持所述光学元件的所述保持件利用夹物 模压装在设于所述驱动器的孔中。优选所述透镜模块还包括对供给所述 驱动器的电力进行控制的控制器。
本发明的另一实施例提供了一种电子装置，所述电子装置包括透 镜模块，该透镜模块的结构如上所述；安装所述透镜模块的机壳和设置 在所述机壳上的输入单元，所述输入单元接收要向所述透镜模块中的所 述驱动器供电的指令。
在上述本发明的电子装置的实施例中，当所述输入单元接收指令时， 根据所述指令向所述透镜模块中的驱动器供电，能够前后移动所述光学 元件。然后所述保持部能够将所述光学元件保持在沿所述光轴方向的至 少两个位置上。当所述保持部保持所述光学元件的位置时，即使停止向 所述驱动器施加电力时也能可靠地保持所述光学元件的位置。
根据本发明的上述各实施例，在施加电力时使光学元件前后移动的 机构中，即使停止施加电力时也能可靠地保持所述光学元件的位置。


图1是说明了实施例的透镜模块构造的示例的分解立体图2是从面对离子导电聚合物作动器的一个电极一侧看该离子导电聚合物作动器的正面图3是从面对另一个离子导电聚合物作动器的一个电极一侧看该另
一个离子导电聚合物作动器的正面图4表示了离子导电聚合物作动器如何变形；
图5是示出从入射光的方向看装有透镜保持件的壳体的顶面图； 图6示出了装配好的透镜模块；
图7表示了用于驱动离子导电聚合物作动器的电路图8A和图8B是表示保持部的动作的示意性截面图9是表示保持部构造的(第一)示例的部分截面图IO是表示保持部构造的另一(第二)示例的部分截面图11是表示保持部构造的又一(第三)示例的部分截面图12是表示保持部构造的再一(第四)示例的部分截面图13是表示保持部构造的又一(第五)示例的部分截面图14是从面对另一示例的离子导电聚合物作动器的一个电极一侧 看该离子导电聚合物作动器的正面图15是表示凹槽的正面图16是示出具有多个保持位置的保持部的示例的部分截面图17是示出两对保持部和离子导电聚合物作动器形成双重结构的 示例的部分截面图；以及
图18表示了作为应用本实施例透镜模块的电子装置的示例的移动 电话。
具体实施例方式
下面说明实现本发明的最佳实施方式(下文称作实施例)。在本实施 例中，参照将透镜模块应用到设置在移动终端中的电动聚焦转换照相机 模块的情况进行说明。按照下面的顺序进行说明
71. 透镜模块的构造
2. 保持部的实施例
3. 离子导电聚合物作动器的另一示例
4. 其它实施例
5. 实施例的效果
6. 电子装置的示例
l.透镜模块的构造 [组件结构〗
图1是说明本实施例的透镜模块构造的示例的分解立体图。本实施
例的透镜模块1包括透镜(光学元件)10、离子导电聚合物作动器(驱动器) 11和保持部12，透镜IO将目标聚焦到成像器件IOO上，离子导电聚合 物作动器11在施加电力时使透镜沿光轴方向前后移动，保持部12在离 子导电聚合物作动器11使透镜IO前后移动时将透镜IO保持在沿光轴方 向的至少两个位置上。
下面参照离子导电聚合物作动器11作为驱动器的情况说明本实施 例。然而，驱动器可以是诸如双压电晶片型压电器件等任何压电器件。
透镜模块1装配在壳体50内。在壳体50的前面设置有前盖60，在 壳体50的后面设置有安装了成像器件100的基板70。
前盖60由导电不锈钢(conductive stainless steel， SUS)或者任何其它 适当材料制成，由此前盖60用作电接地、保护透镜模块1的内部结构并 具有适当的机械强度。前盖60的材料不限于特定的某种，可以是实现上 述功能的任何材料。
在移动电话或者任何其它电子装置中设置透镜模块1之后，从外侧 可以看见前盖60的顶面。因此，前盖60的表面最好进行涂黑或任何其 它适当工艺从而使环境光的反射量降低。表面处理和颜色不限于特定的和颜色。 [透镜保持件]
透镜10由透镜保持件13来保持。透镜保持件13不仅用来安装透镜 10，如果必要还可以安装其它光学元件，如反射镜、棱镜、衍射光栅、
分束器、IR截止滤镜(IR-cutmter)、 ND滤光片、液体透镜、变形反射镜、 光学特性可变膜、偏光膜、偏光器和双折射板等。
透镜保持件13由树脂或任何其它适当材料制成，并且例如用模具模 制。透镜保持件13的材料和用于模制该透镜保持件13的方法不限于特 定的某种，可以是实现与透镜保持件13 —样的功能的任何材料和方法。 安装于透镜保持件13中的光学元件的光学响应波长范围包括从电波至高 能量光子的全部电磁波。
透镜保持件13可以是与光学元件分离的组件，也可以与透镜10等 其它光学元件做成一体。可选择地，透镜本身还可以作为保持件。艮P， 本实施例的透镜保持件13可以是下列形式之一透镜保持件13是独立 于光学元件的组件；透镜保持件13与光学元件一体；透镜本身用作保持 件。
当施加电力时，作为驱动器示例的离子导电聚合物作动器11使透镜 保持件13沿光轴方向前后移动。在离子导电聚合物作动器11的大体中 心部设有孔，并且例如通过夹物模压将透镜保持件13装入该孔。透镜保 持件13可以通过装配或者使用粘合剂来代替夹物模压进行安装。
下面说明作为透镜保持件13的驱动源的离子导电聚合物作动器11 的形状。图2是从面对离子导电聚合物作动器的一个电极的一侧看该离 子导电聚合物作动器的正面图。离子导电聚合物作动器11在平面图上具 有矩形形状，并具有设在四个角上的孔lla，当离子导电聚合物作动器 11安装到壳体上时孔lla与壳体中的销子相配合。当离子导电聚合物作 动器11安装至壳体上时，孔lla和销子使离子导电聚合物作动器11定 位，例如防止它转动，并且固定离子导电聚合物作动器11的外部框架。孔lla的形状、数量、尺寸和位置不限于上述那些。
离子导电聚合物作动器11的外部框架具有矩形形状，并且外部框架 的角部被倒角处理。该形状是考虑了壳体形状的容易安装的形状，但是， 该形状根据安装区域的形状也可以是圆形或多边形，并且外部框架的尺 寸不限于特定的某种。
离子导电聚合物作动器11的圆形切口 llb与透镜保持件接触，具有 通过夹物模压法埋入透镜保持件的区域或者具有当使用粘合剂接合离子 导电聚合物作动器11和透镜保持件时用于粘合的边缘部分。该区域由图
2中的虚线表示。该区域可包括圆形或多边形的子切口从而提高接合强 度。
图3是从面对另一个离子导电聚合物作动器的一个电极一侧看该另 一个离子导电聚合物作动器的正面图。图3所示的在未安装透镜保持件 的部分设置了子切口，与图2所示的未设置子切口的结构相比，优点是 改善了离子导电聚合物作动器11的挠性，并增加了离子导电聚合物作动 器11的行程。子切口 llc的数量、位置和形状不限于图3所示的那样， 可以使用能够改善离子导电聚合物作动器ll的挠性并增加离子导电聚合 物作动器11的行程的任何其它数量、位置和形状。
在离子导电聚合物作动器ll的中心内部框架中的切口 llb的形状用 于装入透镜保持件。切口 lib的形状符合透镜保持件的外部形状从而方 便进行接合操作。切口 lib的形状和详细尺寸不限于特定的某种，并且 该形状根据接合区域的形状可以是三角形、矩形或多边形的。
离子导电聚合物作动器11的厚度根据驱动透镜保持件所必需的推 力来设定。当向具有上述形状的离子导电聚合物作动器11施加电压时， 平行板离子导电聚合物作动器11的中心部变形为图4所示的形状，即根 据电压的极性中心部凸起或凹入的形状。这里，固定于壳体的离子导电 聚合物作动器11的外部框架作为支点，并且与透镜保持件接合的内部框 架作为作用点，因而透镜保持件即透镜在光轴方向上线性地移动。
如图1所示，在透镜保持件13的外周表面上设有凸起121。各凸起
10121布置在面对形成在壳体50内表面上的至少两个凹槽122的位置。例如，凸起121的数量为三，并且三个凸起121例如以120度的角间距设置在圆形透镜保持件13的外周表面上。透镜保持件13上的各凸起121和壳体50中相应的凹槽122形成保持部12。
由保持部12形成的机构将由离子导电聚合物作动器11驱动的透镜保持件13沿光轴方向保持在特定位置上。这样，透镜10的焦点位置被精确并可再现地引导，并且相对于光轴方向长时间保持透镜10的姿势。
具体地，当离子导电聚合物作动器11使透镜保持件13沿光轴方向前后移动时，透镜保持件13上的各凸起121进入壳体50中相应的凹槽122之一中，从而保持透镜保持件13的位置。也就是说，当向离子导电聚合物作动器11施加电压时，透镜保持件13根据离子导电聚合物作动器11的变形量沿光轴方向移动，并且透镜保持件13上的各凸起121在壳体50中的相应的两个凹槽122之间的凸出部上方移动并进入相邻凹槽122。
由保持部12产生然后用于保持透镜保持件(包括光学元件)13的保持力小于向离子导电聚合物作动器ll施加电力时该离子导电聚合物作动器11产生的驱动力，但该保持力大于停止施加电力时产生的离子导电聚合物作动器ll的复位力。因此，当向离子导电聚合物作动器11施加电力时，离子导电聚合物作动器11的驱动力克服保持部12的保持力而改变透镜保持件13的位置，并且当停止施加电力时，保持部12能保持透镜保持件13的位置。
在本实施例中，在透镜保持件13上形成的各凸起121和在壳体50上形成的相应凹槽122形成保持部12。可选择地，可在透镜保持件13上形成凹槽并且在壳体50上形成凸起。此外，在本实施例中，虽然形成保持部12的凸起121和凹槽122分别形成在透镜保持件13的外周表面和壳体50的内表面的三个位置处，但凸起121和凹槽122的数量和位置不限于特定的某种，可以是让透镜保持件13被精确并可再现地引导至特定位置且相对于光轴方向长时间地保持透镜保持件13的姿势的任何数量和位置。[壳体]
图5是示出从入射光的方向看时安装了透镜保持件的壳体的顶面图。壳体50上设有供电端子T，该供电端子T被夹物模压在端子T与离子导电聚合物作动器接触的位置上。端子T沿壳体50的侧壁延伸到壳体50的较低端而进行电连接，在把基板70装到壳体50上时，端子T与基板70 (见图l)上的端子接触。在图5所示的示例中，虽然端子T形成在一侧的两个角上，但端子的设置位置、端子的形状和端子的材料不限于特定的某种，而是可以使用能够实现供电功能的任何位置、形状和材料。
尽管未图示，必要时还可以添加具有电接地功能的端子。在壳体50内部的四个角设有销子P。销子P与在离子导电聚合物作动器的四个角处形成的孔接合，固定离子导电聚合物作动器，防止离子导电聚合物作动器转动。销子P的数量、形状和尺寸不限于特定的某种，而是可以使用能够实现固定离子导电聚合物作动器并防止离子导电聚合物作动器转动的功能的任何数量、形状和尺寸的销子。
如图l所示，成像器件IOO是利用光电转换型光电二极管或光电转换型光电导体的器件，并且若器件具有光电转换功能，可以使用任何电荷转移方法，可以设置或可以不设置电信号处理功能。成像器件100不限于光子响应成像器件，还可以是热响应成像器件。成像器件100的光学响应波长范围不限于可见光，而是包括从电波到高能量光子的全部电磁波。成像器件100中的布线层最好包括电路(控制器)，该电路改变施加至作动器的电压的极性。控制器可设在成像器件100中，或者可以安装在基板70上作为独立电路。
在基板70上最好安装多种组件，例如，不仅有成像器件IOO，还有电信号处理所需的电容器、电阻器、存储器和晶体管以及用于转换施加至作动器的电压极性的驱动器。在基板70的后表面上形成有被连接至作为外部界面的挠性基板或插口的焊盘。焊盘的数量和各焊盘的形状不限于特定的某种，可以使用能够实现连接功能的任何数量和形状。作为与外界的界面的挠性基板可以集成在基板70上。
成像器件100和基板70例如通过粘合剂相互接合。通过具有电荷传 输通道功能的键合线将成像器件100和基板70布线接合，或者通过焊盘 等适当组件利用倒装焊接法将它们电连接。
图6示出了装配好的透镜模块，并且是示出内部主要部分剖面的局 部剖视图。下面参照图6和图1说明装配过程。首先，以离子导电聚合 物作动器11与透镜保持件13的台阶部接触的方式进行夹物模压。当使 用粘合剂进行接合操作时，将粘合剂涂敷至透镜保持件13的台阶部，然 后将加工好的离子导电聚合物作动器11装在透镜保持件13上，所述加 工指的是根据透镜保持件13的小直径部形成离子导电聚合物作动器11 的内径。然后固化粘合剂。
接着，将接合有离子导电聚合物作动器11的透镜保持件13装配在 壳体50中。在装配操作中，在透镜保持件13的外周表面上形成的凸起 121被首先定位为与在壳体50的内壁上形成的凹槽/凸出结构位置错开， 即不会相互干扰。在此状态下，把透镜保持件13推进壳体50。在此过程 中，尽管外部框架为矩形形状的离子导电聚合物作动器11的四个角干扰 壳体50的框架，但由于离子导电聚合物作动器11具有挠性而不会发生 问题。
当在透镜保持件13的外周表面上形成的凸起121到达壳体50的内 壁上形成的凹槽/凸出结构时，转动透镜保持件13使透镜保持件13上的 凸起121与壳体50中的凹槽/凸出结构的凹槽122对准。同时，使在壳 体50中形成的销子P插入到设在离子导电聚合物作动器11的四个角处 的孔lla中。然后用粘合剂将四个角处的销子P和孔lla粘合起来。
此后，在壳体50上装上前盖60,并使用粘合剂或者任何其它适当 固定方法将二者接合起来。然后将安装了成像器件100的基板70装到壳 体50的底部(后部)。为了使成像器件100与透镜10的光轴对准(align)， 操作员最好边检验图像边调整X、 Y和Z的位置关系。可选择地，可在 壳体50或者基板70上设置专门的记号，并且可基于机械精度进行校准。在壳体50的下端(后端)设有用夹物模压法形成的供电端子T'。
供电端子T，通过埋入壳体50的布线与壳体50的内台阶部表面上的端子 T(见图5)电连接。当离子导电聚合物作动器11装到壳体50上时，端子 T与离子导电聚合物作动器11的端子接触，因此可与位于壳体50下端 的供电端子T'电连接。最好利用焊接或使用导电粘合剂将夹物模压在壳 体50上的供电端子T'与基板70上的端子接合起来，但可以使用能够实 现导电功能的任何接合方法。
图7显示了用于驱动离子导电聚合物作动器的电路。四个场效应晶 体管(Field Effect Transistor, FET) 91、 92、 101和102连接在电源Vdd 和地之间。在四个FET之中，相对于离子导电聚合物作动器在电源一侧 并联连接两个FET91和101，而相对于离子导电聚合物作动器在地一侧 并联连接另外两个FET 92和102。
要改变透镜保持件13的位置时，用户利用软件或硬件输入单元进行 指示。由输入单元接收的指令例如被送至设置在成像器件100中的控制 器。控制器根据指令来控制流过FET的电流。
例如，当透镜保持件13位于对应无穷远的焦点位置，但用户想将透 镜保持件13移动到对应近拍成像的焦点位置时，用户按此(下文称作"近 拍成像模式")进行指示并且输入单元接收该指令。输入单元接收的指令 例如被送至设置在成像器件100中的控制器。该控制器根据该指令控制 流过FET的电流。
当指令转换为近拍成像模式时，控制器控制电源打开FET 91和92 并关闭FET101和102，从而离子导电聚合物作动器11产生图4所示的 移位，于是透镜保持件13移动到对应近拍成像的焦点位置。
此后，当用户想将在对应近拍成像的焦点位置的透镜保持件B移动 到对应无穷远的焦点位置时，用户按此(下文称作"正常模式")进行指示 并且输入单元接收该指令。输入单元接收的指令例如被送至设置在成像 器件100中的控制器。控制器根据该指令控制流过FET的电流。当指令转换为正常模式时，控制器控制电源打开FET101和102并 关闭FET 91和92。在此情况下施加的电压的极性与转换为近拍成像模 式中使用的电压极性相反，并且移位的离子导电聚合物作动器11的形状 与图4所示的形状颠倒。这样，透镜保持件就移动到对应无穷远的焦点 位置。
控制器能够以上述方式驱动FET而与透镜保持件13的位置无关。 例如，当发出的指令是转换至正常模式时，即使透镜保持件13己经被保 持在对应于正常模式的位置上，也以用于要转换至正常模式的方式驱动 FET。相反地，当发出的指令为转换至近拍成像模式时，即使透镜保持 件13已经被保持在对应于近拍成像模式的位置上，也以用于要转换至近 拍成像模式的方式驱动FET。由此，可省去进行控制之前检测当前透镜 保持件的位置的时间。
图8A和图8B是显示保持部的动作的示意性截面图。图8A示出了 保持在对应于正常模式的位置的透镜保持件，图8B示出了保持在对应于 近拍成像模式的位置的透镜保持件。当控制器根据上述驱动操作进行向 正常模式的转换时，离子导电聚合物作动器11驱动透镜保持件13并将 透镜保持件13移动到图8A所示的位置。在此状态下，透镜保持件13 上的各凸起121进入壳体50中相应的两个凹槽122的下部凹槽122中， 并且透镜保持件13被保持在那个位置。透镜保持件13被保持在此状态 时，即使停止向离子导电聚合物作动器11施加电力，由于保持部12的 保持力超过离子导电聚合物作动器11的复位力，因而使透镜保持件13 保持在原来的位置。
当控制器进行向近拍成像模式的转换时，离子导电聚合物作动器 11驱动透镜保持件13并将透镜保持件13移动到图8B所示的位置。当 将透镜保持件13从对应于正常模式的位置移动到对应于近拍成像模式 的位置时，透镜保持件13上的各凸起121从壳体50的下部凹槽122 越过凸出部进入到上部凹槽122中。也就是说，由于当向离子导电聚 合物作动器11施加电力时作用在透镜保持件13上的驱动力超过保持 部12的保持力，因而透镜保持件13的位置改变。 一旦透镜保持件13被保持，由于保持部12的保持力超过离子导电聚合物作动器11的复 位力，在上述的状态下即使停止向离子导电聚合物作动器11的施加电 力，透镜保持件B也被保持在原来的位置。
2.保持部的实施例
图9~图13是说明保持部结构示例的部分截面图。在这里，对于保
持部的结构来说，只要可以将透镜保持件引导到特定位置并能可靠地保 持在该位置，则也可更换壳体和透镜保持件的结构。
图9示出了利用模制成型形成在壳体50的内壁上的作为保持部12 的一部分的凹槽122(凹槽/凸出部)的示例。在图9中，虽然壳体50内壁 上的各对凹槽122之间的凸出部的端部和透镜保持件13上相应的凸起 121的端部具有圆柱形状，但为了使用于保持透镜保持件13的保持力和 用于驱动透镜保持件13的力最优化，该形状可由多边形或自由形态曲线 形成，并且详细的尺寸不限于特定的某种。
图10示出了作为保持部12的一部分的在壳体50内壁上的各凹槽/ 凸出部由片弹簧123形成的示例。成"山"字形的片弹簧123在片弹簧 123 "山"字边界两侧形成凹槽122，并且透镜保持件13上相应的凸起 121进入一个凹槽122中。在图10中，虽然在壳体50内壁上设置的片弹 簧123中心的凸出部的端部和透镜保持件13上凸起121的端部具有圆柱 形状，但为了使用于保持透镜保持件13的保持力和用于驱动透镜保持件 13的力最优化，该形状可由多边形或自由形态曲线形成。此外，片弹簧 123的弹力和详细尺寸不限于特定的某种。
图ll示出了在壳体50内壁上由磁铁124形成的保持部12的示例。 在图11中，设置在壳体50内壁上的四个磁铁124的极性从上到下依次 变化如下(+)—(-)">(+)">( )，并且透镜保持件13上两个磁铁125的极 性从上到下依次变化如下(-)—(+)。在保持着透镜保持件13的各位置， 壳体50内壁上磁铁124的磁极性与透镜保持件13上磁铁125的磁极性 相反，从而产生吸引力。另一方面，在保持着透镜保持件13的位置之间 的位置中，壳体50内壁上磁铁124的磁极性与透镜保持件13上磁铁125
16的磁极性相同，从而产生排斥力。值得注意的是，磁铁124和125的极 性顺序可以颠倒。为了优化用于保持透镜保持件13的力和用于驱动透镜 保持件13的力，磁铁124和125的形状、类型、磁力和详细尺寸不限于 特定的某种。
图12示出了在壳体50内壁上由弹性体制成的凹槽/凸出部形成相应 的保持部12的示例。设置在壳体50内壁上的弹性体凸起126始终干扰 形成在透镜保持件13上的相应的凸起121，并且壳体50内壁上的凸起 126被移到两侧中的任一侧上。由弹性体的弹力产生并试图使凸起126 返回至初始位置的复位力将透镜保持件13保持在特定位置。为了优化用 于保持透镜保持件13的力和用于驱动透镜保持件13的力，凸起126和 121的端部形状、凸起126的弹性体材料以及凸起126和121的详细尺寸 不限于特定的某种。
图13示出了穿过壳体50内壁由弹簧针(spring probe) 127形成的各 凹槽/凸出部形成相应的保持部12的示例。穿过壳体50内壁设置的弹簧 针127通过弹簧128的推压力向外凸出，而当透镜保持件13经过时，该 弹簧针127在垂直于侧面的方向上縮回。透镜保持件13经过相应的凸起 121之后，弹簧针127被推出去并且该弹簧针127保持透镜保持件13的 位置。为了优化用于保持透镜保持件13的力和用于驱动透镜保持件13 的力，弹簧针127端部的形状、弹簧128的弹力和弹簧探针127的形状 的详细尺寸不限于特定的某种。
3.离子导电聚合物作动器的另一示例
下面说明离子导电聚合物作动器的另一示例。图14是从面对另一示 例的离子导电聚合物作动器的一个电极的一侧看该离子导电聚合物作动 器的正面图。离子导电聚合物作动器11在平面图上具有矩形形状并具有 设在四个角上的孔lla，当离子导电聚合物作动器11与壳体装配时壳体 中的销子与孔lla相配合。由此，将离子导电聚合物作动器11安装至壳
体时可以定位，例如防止离子导电聚合物作动器ll转动，并且可固定离 子导电聚合物作动器11的外部框架。孔lla的形状、数量、尺寸和位置不限于上述那些。
离子导电聚合物作动器11的外部框架具有矩形形状，并且外部框架 的角被倒角处理。考虑壳体形状，该倒角的矩形形状容易安装，并且该 形状根据安装区域的形状可以是圆形或多边形，外部框架的尺寸也不限 于特定的某种。
离子导电聚合物作动器ll的与透镜保持件接触的圆形切口 Ub具有 以夹物模压方法埋入透镜保持件的区域或者具有当使用粘合剂接合离子 导电聚合物作动器ll和透镜保持件时用于粘合的边缘部分。该区域由图 14中的虚线表示。该区域可包括圆形或多边形的子切口以提高接合强度 (见图3)。
离子导电聚合物作动器11具有子切口 lld，在异于中心圆形切口的
部分中形成螺旋臂。当向离子导电聚合物作动器11施加电压而产生如图
4所示的移位凸出时，螺旋臂沿离子导电聚合物作动器11的中心部产生 扭矩，然后离子导电聚合物作动器ll被转动并向上或向下移位。在此过 程中，固定在离子导电聚合物作动器11中心部的透镜保持件同时被转动 并向上或向下移位。
在离子导电聚合物作动器ll的中心内部框架中切口 llb的形状用来 装入透镜保持件。切口 lib的形状符合透镜保持件的外部形状从而易于 进行接合操作。因此，切口 lib的形状和详细尺寸不限于特定的某种， 并且该形状根据接合区域的形状可以是三角形、矩形或多边形的。
离子导电聚合物作动器11的厚度根据驱动透镜保持件所需的推力 来设定。当向具有上述形状的离子导电聚合物作动器11施加电压时，平 行板离子导电聚合物作动器11的中心部变为图4所示的形状，即根据电 压的极性变为凸起或凹入的形状。这里，固定于壳体的离子导电聚合物 作动器11的外部框架作为支点，并且与透镜保持件接合的内部框架作为 作用点，因而透镜保持件即透镜绕光轴转动并在光轴方向上线性地移动。
利用离子导电聚合物作动器11使得透镜保持件绕光轴转动并在光 轴方向上线性地移动。为此，壳体一侧的凹槽具有图15所示的形状，设 在透镜保持件的外周表面上的凸起和保持部的一部分进入该壳体一侧的凹槽。图15是说明根据本实施例的离子导电聚合物作动器设计的凹槽的
正面图。也就是说，在用于保持透镜保持件的位置的上部凹槽122与下 部凹槽122之间设有倾斜通道122a。形成在透镜保持件的外周表面上的 凸起121在转动的同时沿通道122a在上部凹槽122与下部凹槽122之间 移动。
上述任何示例的凹槽122设在倾斜通道122a的两端，从而产生用于 保持透镜保持件的力并调节上下方向的行程。上述机构将经离子导电聚 合物作动器驱动的透镜保持件精确并可再现地引向特定焦点位置，并相 对于光轴方向长时间保持透镜保持件的姿势。
在本示例中，虽然凸起121形成在透镜保持件13上并且凹槽122和 倾斜通道122a形成在壳体50中，但凹槽和倾斜通道也可形成在透镜保 持件13上并且凸起可形成在壳体50中。此外，在本示例中假设任何图 9 图13所示的三个保持部形成在透镜保持件的外周表面与壳体内壁之 间的倾斜通道122a的两端。然而，保持部的数量和位置不限于特定的某 种，可以使用能够实现将透镜保持件精确并可再现地引向特定焦点位置 并相对于光轴方向长时间保持透镜保持件的姿势的功能的任何数量和位 置。
4.其它实施例
图16和图17表示了在壳体侧面上形成的保持部结构的其它示例。 图16示出了保持部具有多个保持位置的示例。也就是说，例如根据离子 导电聚合物作动器11的驱动行程设置三个凹槽122。在透镜保持件13 上的各凸起121进入三个凹槽122的任何一个的结构中，对应三个凹槽 122的位置存在多个透镜保持件13的保持位置。也就是说，透镜的焦点 位置能够在三个焦点位置之间转换。
虽然在上述示例中保持透镜保持件13的位置的数量为三个，但视需 要可设置更多凹槽122从而设定更多数量的保持透镜保持件13的位置。 此外，各保持部12的图17示出了两对保持部和离子导电聚合物作动器形成双重结构的
示例。该结构包括外部透镜保持件13-1和内部透镜保持件13-2。外部离 子导电聚合物作动器11-1驱动外部透镜保持件13-1，并且内部离子导电 聚合物作动器11-2驱动内部透镜保持件13-2。
也就是说，外部离子导电聚合物作动器11-1设在壳体50与外部透 镜保持件13-1之间。内部离子导电聚合物作动器11-2设在外部透镜保持 件13-1的内壁与内部透镜保持件13-2之间。
因此，当外部离子导电聚合物作动器11-1驱动外部透镜保持件13-1 时，外部透镜保持件13-1与内部透镜保持件13-2 —起沿光轴方向前后移 动。另一方面，当内部离子导电聚合物作动器11-2驱动内部透镜保持件 13-2时，仅内部透镜保持件13-2沿光轴方向前后移动。也就是说，外部 离子导电聚合物作动器11-1驱动整个透镜，但内部离子导电聚合物作动 器11-2驱动部分透镜。
设在外部透镜保持件13-1的外周表面上的各凸起121和设在壳体50 内壁上的相应凹槽122形成外部保持部12-1。此外，设在内部透镜保持 件13-2的外周表面上的各凸起121和设在外部透镜保持件13-1内壁上的 相应凹槽122形成内部保持部12-2。各外部保持部12-1根据相应凹槽122 的位置和数量分段保持外部透镜保持件13-1的位置，而各内部保持部 12-2根据相应凹槽122的位置和数量分段保持内部透镜保持件13-2的位 置。
外部离子导电聚合物作动器U-l的推力和各外部保持部12-1的保 持力被设为明显大于或者小于内部离子导电聚合物作动器11-2的推力和 内部保持部12-2的保持力。
上述双重结构使外部透镜保持件13-1和内部透镜保持件13-2移动， 因而，例如不仅能够转换正常模式和近拍成像模式，还能合并透镜放大 倍率转换机构。也就是说，外部透镜保持件13-1的移动即整个透镜的移 动被用于在正常模式与近拍成像模式之间转换成像模式。另一方面，内 部透镜保持件13-2的移动即整个透镜的部分透镜的移动被用于改变放大 倍率。值得注意的是，保持部12-1和12-2的结构不限于图17所示的结构，保持部12-1和12-2的各结构还可以是图9 图13所示的任何结构。 5.实施例的效果
在现有技术的透镜模块中，使用螺旋弹簧、片弹簧或任何其它适当 组件沿光轴按压透镜保持件从而将透镜保持件保持在对应于正常模式或 近拍成像模式的焦点位置上，并且使用离子导电聚合物作动器在与弹簧 力相反的方向上驱动透镜保持件。在此情况下，为了将透镜保持件保持 在与弹簧力相反一侧的焦点位置上，需要持续向离子导电聚合物作动器 施加电力，结果使电力消耗增加。此外，当长时间将透镜保持件保持在 与弹簧力相反一侧的焦点位置上时，由于电荷泄露或其它因素而引起的 作动器形状保持能力的不稳定性，可能引起弹簧力与作动器的推力之间 的失衡，因此透镜保持件可能不会保持在固定位置上。
例如，在用弹簧力将透镜保持件确保在对应无穷远的焦点位置上而 用离子导电聚合物作动器将透镜保持件保持在对应近拍成像模式的焦点 位置上的结构中，在景深浅的近拍成像模式中图像趋向于失焦，导致下
面的现象条形码一一其是近拍成像模式中的常见拍摄目标一一可能不
被识别，以及即使用户确信拍到了对焦图像但实际上获得了失焦图像(被 称作模糊的图像)。
在本实施例中，能够解决透镜保持件的驱动电力消耗问题和位置保 持问题等上述问题。此外，在本实施例中，由于根据选择正常模式或近 拍成像模式时发出的模式选择指令(例如，模式选择时钟)来驱动透镜保持 件，因而在透镜保持件的位置与选择的模式之间不会产生冲突。
具体地，本实施例能提供下面的效果
(1) 由于仅当转换模式时需要向离子导电聚合物作动器施加电力，因 而用于驱动操作所必需的电力消耗能够比现有技术所必需的电力消耗 低。
(2) 驱动源能够仅由使用离子导电聚合物作动器、双压电晶片型压电 器件或任何其它适当压电器件之一的作动器形成。(3) 由于保持部能够机械地确定透镜保持件的位置，因而透镜保持件 位置的再现性和稳定性能够高于现有技术的。
(4) 该结构比现有技术的结构简单，这有利于减小尺寸和装配。
(5) 不需要导轴来移动透镜。
(6) 仅需要一种模式的指令(透镜驱动时钟)来进行正常模式与近拍成
像模式之间的切换，而与透镜位置无关。也就是说，用户不会在正常模 式下错误读取条形码，而这可能在手动操作中发生，或者不需要巧妙地 避免这种错误。
6.电子装置的示例
图18表示应用了本实施例透镜模块的电子装置示例的移动电话。移 动电话1000包括机壳1001，该机壳1001不仅设有显示器1002、拨号键 (未图示)、麦克风(未图示)和扬声器(未图示)，内部还安装了包含通信电 路的多个电路。显示器1002可以设在前后两面上或者仅设在前面。拨号 键可以是硬键或者是在显示器1002上显示的软键。
近年来，安装照相机功能的模块很多。在图18所示的示例中，机壳 1001具有镜头开口 1003并且安装了透镜模块1。在镜头开口 1003的附 近设有用于在正常模式与近拍成像模式之间切换成像模式的滑动开关 1004。根据滑动开关1004的操作，透镜模块1中的透镜沿光轴方向前后 移动从而在对应正常模式的焦点位置与对应近拍成像模式的焦点位置之 间切换焦点位置。
本实施例的透镜模块1适用于实现移动电话1000的照相机功能。因 此，当切换滑动开关1004时，控制器以向透镜模块1中的离子导电聚合 物作动器施加具有预定极性的电压的方式控制驱动电路。
利用本实施例的透镜模块1以电信号的方式将滑动开关的动作向控 制器传送，从而来改变透镜的位置。也就是说，由于不需要任何将滑动 开关1004的操作传送至透镜的机械机构就能转换透镜的位置，因而能简 化该机构。此外，由于将滑动开关1004的操作传送至透镜时不需要机械
22机构，因而机壳IOOI有更好的防水性。
在本实施例中，虽然用设在机壳1001上的滑动开关1004来在正常 模式与近拍成像模式之间切换成像模式，但也可使用软件处理来切换成 像模式。也就是说，执行用于接收正常模式与近拍成像模式之间的转换 操作的结果的软件程序，并且使用拨号键或任何其它适当组件选择显示 器1002上的指令按钮。然后软件程序接收选择操作的结果并将指令发送 至用于控制离子导电聚合物作动器的控制器，并且该控制器控制驱动电 路。这种结构不需要滑动开关1004，由于不需要在机壳1001中留孔来放 置滑动开关1004，因而能够减少部件的数量并能进一步提高防水性。
在上述说明中应用于移动电话1000上的本实施例的透镜模块1也可 应用至其它电子装置。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发 明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及 改变。
权利要求
1.一种透镜模块，所述透镜模块包括将目标聚焦到成像器件上的光学元件；当施加电力时使所述光学元件沿光轴方向前后移动的驱动器；以及当所述驱动器使所述光学元件前后移动时在沿所述光轴方向的至少两个位置保持所述光学元件的保持部。
2. 如权利要求l所述的透镜模块，其中，由所述保持部产生并用于保持所述光学元件的保持力小于当向所述驱动器施加电力时由所述驱动器产生的驱动力，而所述保持力大于当停止向所述驱动器施加电力时产生的所述驱动器的复位力。
3. 如权利要求1或2所述的透镜模块，其中，所述驱动器包括压电器件，所述压电器件的移位方向通过改变向所述驱动器施加的电压的极性来控制。
4. 如权利要求3所述的透镜模块，其中，所述保持部包括凸起和至少两个凹槽，所述凸起设在前后移动的所述光学元件的外周表面上或者保持所述光学元件的保持件的外周表面上，所述至少两个凹槽设在安装所述光学元件或者所述保持件的壳体的内周表面上与所述凸起相对应的位置。
5. 如权利要求3所述的透镜模块，其中，所述光学元件或者保持所述光学元件的所述保持件是利用夹物模压装在设于所述驱动器的孔中的。
6. 如权利要求3所述的透镜模块，还包括根据外部指令对供给所述驱动器的电力进行控制的控制器。
7. 如权利要求1或2所述的透镜模块，其中，其中，所述保持部包括凸起和至少两个凹槽，所述凸起设在前后移动的所述光学元件的外周表面上或者保持所述光学元件的保持件的外周表面上，所述至少两个凹槽设在安装所述光学元件或者所述保持件的壳体的内周表面上与所述凸起相对应的位置。
8. 如权利要求1或2所述的透镜模块，其中，所述光学元件或者保持所述光学元件的所述保持件是利用夹物模压装在设于所述驱动器的孔中的。
9. 如权利要求1或2所述的透镜模块，还包括根据外部指令对供给所述驱动器的电力进行控制的控制器。
10. —种电子装置，所述电子装置包括透镜模块，所述透镜模块为上述权利要求l-9之一所述的透镜模块;安装所述透镜模块的机壳；以及设置在所述机壳上的输入单元，所述输入单元接收要向所述透镜模块中的所述驱动器供电的指令。
全文摘要
本发明涉及一种透镜模块和具有该透镜模块的电子装置。所述透镜模块包括将目标聚焦到成像器件上的光学元件；当施加电力时使所述光学元件沿光轴方向前后移动的驱动器；以及当所述驱动器使所述光学元件前后移动时在沿所述光轴方向的至少两个位置保持所述光学元件的保持部。如此，在施加电力使光学元件前后移动的机构中，本发明的透镜模块和电子装置能够可靠地保持光学元件的位置。
文档编号G02B7/04GK101676758SQ20091017670
公开日2010年3月24日 申请日期2009年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者蒲谷美辉, 金宇征 申请人:索尼株式会社