УСТРОЙСТВО ПРИВОДА ЛИНЗЫ, ЛИНЗОВЫЙ МОДУЛЬ И УСТРОЙСТВО ДАТЧИКА ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G02B7/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству привода линзы, включающему в себя полимерный приводной элемент, линзовый модуль и устройство датчика изображения, выполненное с таким устройством привода линзы.

Уровень техники

В последние годы значительно улучшены рабочие характеристики портативных электронных устройств, такие как мобильные телефоны, персональные компьютеры (ПК) или PDA (персональные карманные компьютеры), и в настоящее время популярны те из них, у которых есть функция изображения, выполняемая с помощью линзового модуля. В таких портативных электронных устройствах, фокусировка и изменение масштаба изображения выполняется путем перемещения линзы в линзовом модуле в направлении его оптической оси.

Ранее для перемещения линзы в линзовом модуле обычно использовалось средство, использующее в качестве секции привода шаговый двигатель. Однако, исходя из уменьшения размеров, недавно была разработана секция привода, в которой используется полимерный приводной элемент (например, см. №2006-293006, JP 2006-172635). Полимерный приводной элемент включает в себя пленку на основе ионно-обменной смолы, расположенную, например, между двумя электродами. В этом полимерном приводном элементе благодаря разности потенциалов между двумя электродами, пленка на основе ионно-обменной смолы смещается в направлении, перпендикулярном поверхности пленки.

Сущность изобретения

В линзовом модуле, описанном в приведенных выше источниках информации, полимерный приводной элемент используется для привода линзы, которая выполнена с возможностью перемещения с помощью направляющей, направляющего элемента (направляющей секции) и т.п. вдоль оптической оси (параллельно оптической оси). Однако с помощью этого средства операция перемещения линзы не выполняется постоянно, так как крутящий момент (усилие привода) полимерного приводного элемента не является достаточно большим по значению по отношению к трению направляющей секции. Более конкретно, линза с трудом перемещается до тех пор, пока усилие привода не достигнет определенного значения (порогового значения), но в момент, когда это значение превышено, она начинает перемещаться рывками и также после этого перемещается нестабильно (нелинейно) в ответ на любое увеличение усилия привода.

С учетом этого предложено размещение пары полимерных приводных элементов в виде плоских пластин, расположенных напротив друг друга в направлении оптической оси линзы (параллельно расположению плоских пластин). Однако этот способ имеет недостаток, связанный с перемещением линзы вдоль ее оптической оси при сохранении ее в параллельном состоянии. То есть, линза сможет работать, не оставаясь в параллельном состоянии по отношению к оптической оси.

С другой стороны, в линзовом модуле, описанном в, приведенных выше источниках информации, линза перемещается в направлении ее оптической оси через комбинацию набора полимерных приводных элементов с различными направлениями изгиба. Однако в этом средстве к тому же, когда между таким набором полимерных приводных элементов наблюдается нестабильность работы (изменения по величине деформации), которая возникает из-за изменений характеристик или т.п., это затрудняет перемещение линзы в направлении ее оптической оси. То есть, возможны случаи, когда линза не будет перемещаться параллельно по отношению к оптической оси, или линза будет наклонена по отношению к оптической оси.

В известном устройстве привода линзы, как таковом, использующем полимерный приводной элемент, перемещение линзы с достаточной точностью в направлении ее оптической оси было затруднительно, и, таким образом, существовала потребность в усовершенствовании средства.

Настоящее изобретение предложено с учетом этих недостатков, и его задача заключается в том, чтобы выполнить устройство привода линзы, в котором линза может перемещаться с хорошей точностью в направлении ее оптической оси, линзовый модуль и устройство датчика изображения, выполненное с таким устройством привода линзы.

Устройство привода линзы настоящего изобретения включает в себя элемент для удержания линзы, удерживающий линзу, множество полимерных приводных элементов, каждый из которых имеет поверхность возбуждения, перпендикулярную к оптической оси линзы, и расположен таким способом, что поверхности возбуждения расположены напротив друг к другу вдоль оптической оси линз, фиксирующий элемент, фиксирующий непосредственно или опосредованно конец каждого из множества полимерных приводных элементов, и соединительный элемент, связывающий другой конец каждого множества полимерных приводных элементов и конечный участок элемента для удержания линзы.

Линзовый модуль настоящего изобретения включает в себя линзу и устройство привода линзы настоящего изобретения, описанные выше.

Устройство датчика изображения настоящего изобретения включает в себя линзу, элемент датчика изображения, получающий сигнал датчика изображения в результате формирования изображения с помощью этой линзы, и устройство привода линзы изобретения, описанного выше.

С помощью устройства привода линзы, линзового модуля и устройства датчика изображения изобретения линза может перемещаться вдоль направления ее оптической оси, посредством элемента для удержания линзы, который приводится в движение с помощью множества приводных элементов. В это время, с помощью элемента для удержания линзы, который приводится в движение посредством соединительного элемента, линза приводится в движение с большей легкостью в направлении ее оптической оси при сохранении параллельного состояния.

С помощью устройства привода линзы, линзового модуля и устройства датчика изображения изобретения, соединительный элемент, описанный выше, предпочтительно имеет механическую жесткость такую же или ниже, чем у каждого полимерного приводного элемента. При использовании такой конфигурации, в соединительном элементе возникает, соответственно, гибкость, и он изгибается в направлении, противоположном к направлению изгиба каждого из полимерных приводных элементов. Поэтому форма в поперечном сечении кронштейна, выполненного с помощью полимерных приводов и соединительного элемента, должна представлять собой S-образную кривую. В результате, линза будет перемещаться с гораздо большей легкостью в направлении ее оптической оси, оставаясь в параллельном состоянии.

В соответствии с устройством привода линзы, линзовым модулем и устройством датчика изображения настоящего изобретения, элемент для удержания линзы приводится в движение с помощью множества полимерных приводных элементов посредством соединительного элемента так, что это позволяет линзе перемещаться с хорошей точностью в направлении ее оптической оси.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема вида в перспективе, показывающая конфигурацию электронного устройства, выполненного с помощью устройства датчика изображения, согласно настоящему варианту осуществления изобретения.

Фиг.2 - вид в перспективе электронного устройства, показанного на фиг.1 с другой стороны.

Фиг.3 - схема вида в перспективе, показывающая конфигурацию основной части устройства датчика изображения, изображенного на фиг.2.

Фиг.4 - вид в перспективе и в разобранном виде линзового модуля, показанного на фиг.3.

Фиг.5 - схема в поперечном сечении, показывающая детальную частичную конфигурацию фиксирующего элемента и полимерного приводного элемента.

Фиг.6 - схема в поперечном сечении, показывающая детальную конфигурацию полимерного приводного элемента.

Фиг.7 - схема в поперечном сечении, показывающая детальную частичную конфигурацию полимерного приводного элемента, фиксирующего элемента и фиксированного электрода.

Фиг.8 - схемы, показывающие другие формы полимерного приводного элемента в планарном виде.

Фиг.9 - схема в поперечном сечении, показывающая другую конфигурацию размещения элемента Холла.

Фиг.10 - схемы в поперечном сечении, поясняющие основной принцип работы полимерного приводного элемента.

Фиг.11 - схема, поясняющая конфигурацию и работу линзового модуля, согласно сравнительному примеру 1.

Фиг.12 - схема, поясняющая конфигурацию и работу линзового модуля, согласно сравнительному примеру 2.

Фиг.13 - схема, поясняющая конфигурацию и работу линзового модуля, согласно сравнительному примеру 3.

Фиг.14 - виды в перспективе для иллюстрации работы линзового модуля в варианте осуществления, показанном на фиг.3.

Подробное описание изобретения

Ниже представлено подробное описание варианта осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. Описание будет приведено в следующем порядке.

1. Вариант осуществления (устройство привода линзы или т.п., выполненное с соединительным элементом для связи между парой полимерных приводных элементов и элементом для удержания линзы)

2. Модифицированные примеры

Вариант осуществления

Схематичная конфигурация электронного устройства, выполненного с устройством датчика изображения

Фиг.1 и 2 изображают схемы видов в перспективе, показывающие схематичную конфигурацию мобильного телефона, выполненного с функцией изображения (мобильный телефон 1) в виде электронного устройства, выполненного с устройством датчика изображения (устройством 2 датчика изображения, которое будет объяснено ниже), согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В этом мобильном телефоне 1, два корпуса 11А и 11В связаны друг с другом с возможностью свободного складывания/раскладывания посредством петельного механизма, который не показан.

Как показано на фиг.1, на поверхности корпуса 11А на одной стороне расположено множество различных операционных кнопок 12, и на нижнем его конечном участке расположен микрофон 13. Операционные кнопки 12 служат для ввода информации в ответ на предопределенную операцию пользователя. Микрофон 13 служит для ввода голоса пользователя во время, например, телефонного разговора.

На поверхности корпуса 11В на одной стороне, как показано на фиг.1, расположена секция 14 устройства отображения, использующая жидкокристаллическую панель отображения или т.п., и на верхнем его конечном участке расположен громкоговоритель 15. Секция 14 устройства отображения выполнена с возможностью отображать различные типы информации, такие как статус приема радиоволн, оставшуюся величину заряда аккумулятора, телефонный номер человека на другом конце телефона, подробности, перечисленные в виде директории телефона (номер телефона, человека на другом конце телефона, его или ее имя и т.п.), историю исходящих вызовов и историю входящих вызовов, например. Громкоговоритель 15 служит для вывода голоса человека или т.п. на другом конце телефона во время, например, телефонного разговора.

Как показано на фиг.2, на поверхности корпуса 11А на обратной стороне расположено защитное стекло 16, и в положении, соответствующем защитному стеклу 16, расположенному внутри корпуса 11А, расположено устройство 2 датчика изображения. Это устройство датчика изображения выполнено с помощью линзового модуля 4, расположенного на стороне объекта (на стороне защитного стекла 16), и элемента 3 датчика изображения, расположенного на стороне изображения (на внутренней стороне корпуса 11А). Элемент 3 датчика изображения представляет собой элемент, который принимает сигнал датчика изображения в результате формирования изображения с помощью линзы (линзы 48, которая будет описана ниже), расположенной внутри линзового модуля 4. Элемент 3 датчика изображения выполнен с помощью датчика изображения включающего в свой состав, например, прибор с зарядовой связью (ПЗС) или КМОП (комплиментарный металло-оксидный полупроводник).

Конфигурация устройства 2 датчика изображения

Фиг.3 - вид в перспективе, показывающий конфигурацию основной части устройства 2 датчика изображения, и фиг.4 - вид в перспективе и в разобранном виде, показывающий конфигурацию линзового модуля 4 в этом устройстве 2 датчика изображения. Линзовый модуль 4 содержит в порядке, начиная со стороны изображения (со стороны элемента 3 датчика изображения) до стороны объекта вдоль оптической оси Z1 (вдоль прямого направления по оси Z), опорный элемент 41, полимерный приводной элемент 441, элемент 43 для удержания линзы, линзу 48 и полимерный приводной элемент 442. Следует отметить, что на фиг.3 линза 48 не показана. Этот линзовый модуль 4 также выполнен с фиксирующим элементом 42, соединительными элементами 451А, 451В, 452А и 452В, фиксированными электродами 440А и 440В, элементом 46 удержания и элементами 47А и 47В Холла. В этом случае, линзовый модуль 4 включает в себя эти компоненты за исключением линзы 48, которая соответствует конкретному примеру "устройства привода линзы" изобретения.

Опорный элемент 41 представляет собой элемент основания (подложку), предназначенную для поддержки линзового модуля 4 во всей своей полноте, и состоит из материала на основе твердой смолы, такой как, например, жидкокристаллический полимер.

Фиксирующий элемент 42 представляет собой элемент, предназначенный непосредственно для фиксации одного конца полимерного приводного элемента 441 и одного конца полимерного приводного элемента 442, и состоит из материала на основе твердой смолы такой, например, как жидкокристаллический полимер. Этот фиксирующий элемент 42 выполнен с тремя элементами: элемент 42D для фиксации нижнего участка, элемент 42С для фиксации центрального участка (среднего участка) и элемент 42U для фиксации верхнего участка, которые расположены в направлении от стороны изображения (нижняя сторона на фиг.3 и 4) до стороны объекта (верхняя сторона). Между элементом 42D для фиксации нижнего участка и элементом 42С послойно расположены и позиционированы конец полимерного приводного элемента 441, конец фиксирующего электрода 440А и конец фиксирующего электрода 440В. С другой стороны между элементов для фиксации центрального участка и электродом 42U для фиксации верхнего участка послойно расположены и позиционированы конец полимерного приводного элемента 442, другой конец фиксирующего электрода 440А и конец фиксирующего электрода 440В. Более того, к центральному фиксирующему элементу 42С, расположенному среди них, выполнено отверстие 42С0 для частичного послойного расположения части элемента 43 для удержания линзы (части секции 43В удержания, что будет описано ниже). Таким образом, часть элемента 43 для удержания линзы может перемещаться внутри этого отверстия 43С0, и, таким образом, можно использовать пространство с хорошей эффективностью с тем, чтобы можно было попытаться уменьшить размер линзового модуля 4.

Следует отметить, что элемент 42D для фиксации нижнего участка, центральный фиксирующий элемент 42С и элемент 42U для фиксации верхнего участка, как таковые, предпочтительно имеют такую форму в поперечном сечении, которая схематично показана, например, на схеме в поперечном сечении фиг.5 (схема в поперечном сечении Z-X). То есть, полимерные приводные элементы 441 и 442, предпочтительно, имеют фаску на угловых участках (краевых участках) на стороне деформации (изгиба) (на стороне перемещающихся концов) так, как будет описано ниже. В результате, полимерные приводные элементы 441 и 442 могут перемещаться с большей легкостью при изгибе, и можно уменьшить истирание и износ его угловых участков так, чтобы увеличился срок службы полимерных приводных элементов 441 и 442.

Фиксированные электроды 440А и 440В представляют собой электроды для обеспечения подачи питания на электродные пленки (электродные пленки 52А и 52В) полимерных приводных элементов 441 и 442, которые будут описаны ниже, из средства прикладывания напряжения (средства 6 прикладывания напряжения, которые будут описаны ниже), которые не показаны. Каждый из этих фиксированных электродов 440А и 440В изготовлен из золота (Аи) или металла, покрытого золотом, например, и имеют U-образную форму. Как таковые, фиксированные электроды 440А и 440В расположены между верхним и нижним участками (двумя боковыми поверхностями вдоль направления оси Z) центрального фиксирующего элемента 42С, таким образом позволяя прикладывать одинаковый уровень напряжения параллельно к паре полимерных приводных элементов 441 и 442 с меньшими межсоединениями. Более того, когда фиксированные электроды 440А и 440В изготовлены каждый в отдельности из металлического материала, покрытого золотом, можно избежать повышение сопротивления контактов и их ухудшения за счет, например, поверхностного окисления.

Элемент 43 для удержания линзы представляет собой элемент, удерживающий линзу 48, и изготовлен из материала на основе твердой смолы, такой как, например, жидкокристаллический полимер. Этот элемент 43 для удержания линзы расположен так, чтобы его центр проходил по оптической оси Z1, и выполнен так, чтобы включать в себя кольцеобразную секцию 43В удержания, которая удерживает линзу 48, и соединительную секцию 43А. Соединительная секция 43А поддерживает секцию 43В удержания и соединяет секцию 43В удержания с соединительными элементами 451А, 451В, 452А и 452В, которые будут описаны ниже. Более того, секция 43В удержания расположена между поверхностями возбуждения пар полимерных приводных элементов 441 и 442, которые будут описаны ниже.

Полимерные приводные элементы 441 и 442

Полимерные приводные элементы 441 и 442 имеют в отдельности поверхность возбуждения (поверхность возбуждения на плоскости X-Y), ортогональную к оптической оси Z1 линзы 48, и расположены так, что их поверхности возбуждения расположены напротив друг друга вдоль этой оптической оси Z1. Полимерные приводные элементы 441 и 442 предназначены в отдельности для возбуждения элемента 43 для удержания линзы (и линзы 48) вдоль оптической оси Z1 посредством соединительных элементов 451А, 451В, 452А и 452В, которые описаны ниже.

Как показано на фиг.6, эти полимерные приводные элементы 441 и 442 имеют в отдельности конфигурацию в поперечном сечении, в котором обе поверхности ион-проводящие полимерные композитные пленки 51 (здесь и далее просто называется как полимерная композитная пленка 51), соответственно, соединены с парой электродных пленок 52А и 52В. Другими словами, каждый из полимерных приводных элементов 441 и 442 имеет пару электродных пленок 52А и 52В, и полимерную композитную плену 51, размещенную путем вставки между этими электродными пленками 52А и 52В. В этом случае следует отметить, что полимерные приводные элементы 441 и 442 и электродные пленки 52А и 52В можно закрыть повсюду изоляционной защитной пленкой, изготовленной из материала с высокой эластичностью (например, полиуретан).

В этом случае, как показано на схеме в поперечном сечении (схема в поперечном сечении Z-X) фиг.7, в полимерном приводном элементе 441, электродная пленка 52А электрически подсоединена к фиксированному электроду 440В на стороне элемента 42D для фиксации нижнего участка, и электродная пленка 52В электрически подсоединена к фиксированному электроду 440АВ на стороне центрального фиксирующего элемента 42С. С другой стороны, в полимерном приводном элементе 442, электродная пленка 52А электрически подсоединена к фиксированному электроду 440А на стороне центрального фиксирующего элемента 42С, и электродная пленка 52В электрически подсоединена к фиксированному электроду 440В на стороне элемента 42U для фиксации верхнего участка. Следует отметить, что хотя на фиг.7 не показаны элементы/электроды от фиксированного электрода 440В на стороне элемента 42D для фиксации нижнего участка до фиксированного электрода 440В на стороне элемента 42U для фиксации верхнего участка зафиксированы в отдельности таким образом, чтобы располагаться послойно с помощью элемента 46 удержания (пластинчатой пружины), показанного на фиг.4 с определенным давлением. В результате, полимерные приводные элементы 441 и 442 не разрушаются даже при большом усилии, и любое стабильное электрическое соединение можно установить после деформации этих полимерных приводных элементов 441 и 442.

Полимерная композитная пленка 51 должна изгибаться в случае, когда электродная пленка 52А и 52В имеют предопределенную разность потенциалов между ними. Эта полимерная композитная пленка 51 насыщается ионным веществом. "Ионное вещество" относится здесь к иону, который в основном обеспечивает электрическую проводимость в полимерной композитной пленке 51 и, в частности, означает один ион водорода, один ион металла или включает в себя катионы и/или анионы как таковые и полярный растворитель или включает в себя катионы или анионы, каждый из которых находится в форме жидкости, такой как соль имидазола. Упомянутые выше служат примером одной, в результате, сольватации полярного растворителя с помощью катионов и/или анионов, например, у упомянутые выше служат примером жидкости, содержащей ионы, например.

Примером материала, образующего полимерную композитную пленку 51, служит фторосодержащая смола или ионообменная смола с углеводородным скелетом, например. Аналогично, ионный обменный смоле, как таковой, катионно-обменная смола является предпочтительной в случае, когда катионное вещество насыщается, и когда анионное вещество насыщается, анионно-катионная смола является предпочтительной.

Так как, катионно-обменная смола, которая служит в качестве примера, является смолой, в которую введена кислотная группа, такая как сульфокислотная группа или карбоксильная группа. Более конкретно, примером является полиэтилен с кислотной группой, полистирол с кислотной группой, фторсодержащая смола с кислотной группой или другие. Среди всех, в качестве катионно-обменной смолы, фоторосодержащая смола с сульфокислотной группой или кислотная группа карбоксила является предпочтительной, и примером является Nation (изготовленная Du Font Kabushiki Kaisha).

Катионное вещество, которое насыщается в полимерной композитной пленке 51, не ограничивается типом, таким как органический или неорганический. Например, различные типы форм применимы, включая единичный ион металла, включая ионы металлов и воду, включая органические катионы и воду, или ионную жидкость. Примером ионов металлов служит ионы легких металлов, включая ионы натрия (Na⁺), ионы калия (Ка⁺), ионы лития (Li⁺), ионы магния (Mg⁺) и другие. Более того, в качестве примеров органических катионов служат ионы алкиламмония или другие. Такие катионы существуют в виде гидроокиси в полимерной композитной пленке 51. Соответственно, когда полимерная композитная пленка 50 насыщается катионным веществом, включая катионы и воду, полимерные приводные элементы 441 и 442, предпочтительно, герметизируются в своей целостности для предотвращения испарения воды.

Ионная жидкость представляет собой жидкость, которая также называется как расплав соли при температуре окружающей среды, и включает в себя катионы и анионы с низкой воспламеняемостью и испаряемостью. Ионная жидкость включает в себя, например, циклическое соединение имидазола, циклическое соединение пиридина или алифатическое соединение.

В частности, катионное вещество является, предпочтительно, ионной жидкостью. Из-за его низкого улетучивания, полимерные приводные элементы 441 и 442 работают удовлетворительно даже в атмосфере с высокой температурой или в вакууме.

Электродные пленки 52А и 52В, расположенные напротив друг друга с полимерной композитной пленкой 51, расположенной между ними, включает в себя каждое один или два или более проводящих материалов. Электродные пленки 52А и 52В представляют собой, предпочтительно, электродные пленки, в которых порошок с проводящим материалом является слипшимся с ионо-проводящими полимерами. Причина этого состоит в том, что электродная пленка 52А и 52В имеют повышенную гибкость. В качестве порошка проводящего материала предпочтительным является углеродный порошок. Причина этого состоит в том, что полученная в результате величина деформации может быть больше из-за высокой проводимости и большой конкретной ее поверхности. В качестве углеродного порошка, предпочтительным является Ketjen Black. В качестве ионо-проводящих полимеров, предпочтительным является полимер, подобный композиционному материалу полимерной композитной пленке 51, описанной выше.

Электродные пленки 52А и 52В образованы так, например, как описано ниже. Материал покрытия, в котором проводящий порошковый материал и проводящие полимеры диспергированы в дисперсионной среде, наносят на обе поверхности полимерной композитной пленки 51, и затем высушивают. С другой стороны, материал покрытия пленки, включающий в себя проводящий порошковый материал и ионно-проводящие полимеры можно соединить при сжатий под давлением обе поверхности полимерной композитной пленки 51.

Электродные пленки 52А и 52В могут иметь многослойную структуру, и если дело обстоит именно так, ламинатная структура может, предпочтительно, включать в себя, в порядке, начиная со стороны полимерной композитной пленки 51, слой, в котором проводящий порошковый материал связан вместе с помощью ионно-проводящих полимеров и слоя металла. Причина в этом случае состоит в том, что, таким образом, потенциал принимает более равномерные значения в направлении внутрь плоскости электродных пленок 52А и 52В, и полученные в результате возможности деформации могут стать значительно больше. В качестве примера материала, образующего металлический слой, служит благородный металл, такой как золото, платина и т.п. Толщина металлического слоя является произвольной, но для достижения равномерного потенциала на электродных пленках 52А и 52В предпочтительной является пленка с постоянной толщиной. В качестве примера способа формирования такого металлического слоя служит металлизация, осаждение из паровой фазы, напыление и т.п.

Размер (ширина и длина) полимерной композитной пленки 51 может быть произвольным, установленным в соответствии с размером или весом элемента 43 для удержания линзы, или необходимой величиной смещения, например, полимерной композитной пленки 51. Величина смещения полимерной композитной пленки 51 устанавливается в соответствии с требуемой величиной перемещения вдоль оптической оси Z1 элемента 43 для удержания линзы.

Кроме того, предпочтительно, чтобы каждый из полимерных приводных элементов 441 и 442 имел такую планарную форму (планарную форму в плоскости XY), как схематично показано, например, на фиг.8(А - С). То есть, предпочтительно, чтобы каждый из полимерных приводных элементов 441 и 442 был выполнен с помощью фиксирующей секции 44А, которая является участком, прикрепленным к фиксирующему элементу 42, и парой выступающих секций 44В1 и 44В2. Выступающая секция 44В1 и 44В2 выполнена, соответственно, на обоих концах фиксирующей секции 44А (на обоих концах вдоль направления оси Y в этом примере), и образует поверхность возбуждения. Более конкретно, как показано, например, на фиг.8(А), предпочтительно, чтобы каждый из полимерных приводных элементов 441 и 442 имел "U”-образную форму на планарном виде. Поэтому, таким образом, в полимерных приводных элементах 441 и 442 уменьшается или исчезает изменение параллельности на поверхности возбуждения. С другой стороны, как показано на фиг.8(В), например, можно выполнить отверстие (в этом примере круглое отверстие), соответствующее форме элемента 43 для удержания линзы. В результате, зазор между линзой 48 и элементом 43 для удержания линзы можно использовать с хорошей эффективностью, и крутящий момент (усилие привода) величина смещения с помощью полимерных приводных элементов 441 и 442 можно увеличить до максимального значения. Более того, как показано, например, на фиг.8(С), выступающая секция 44В1 и 44В2 можно постепенно уменьшить по ширине, начиная со стороны фиксирующей секции 44А до стороны окончания концевых частей. Другими словами, ширина стороны основания каждой из выступающих секций 44В1 и 44В2 может быть приблизительно одинаковой или шире, чем ширина стороны окончания концевой части. В результате, резонансную частоту полимерных приводных элементов 441 и 442 можно установить высокой, таким образом позволяя увеличить диапазон частот, пригодных для автоматического управления и пространство в угле можно использовать с хорошей эффективностью. В это время, так как величина усилия привода за счет действия полимерных приводных элементов 441 и 442 определяется в основном с помощью ширины стороны основания даже в случае, если ширина стороны окончания концевой части уменьшена, то вряд ли пожертвуют усилием привода.

Соединительные элементы 451А, 451В, 452А и 452В

Каждый из соединительных элементов 451А, 451В, 452А и 452В, показанные на фиг.3 и 4, представляют собой элемент для связи (соединения) другого конца каждого из полимерных приводных элементов 441 и 442 с конечными участками соединительной секции 43А элемента 43 для удержания линзы. Более конкретно, соединительные элементы 451А, 451В, 452А и 452В в этом примере служат для установления связи между четырьмя углами соединительной секции 43А и двух пар выступающих секций 44В 1 и 44В2 в полимерных приводных элементах 441 и 442. Эти соединительные элементы 451А, 451В, 452А и 452В изготовлены из гибкой пленки, такой как, например, полиимидная пленка, и, предпочтительно, изготовлена из гибкого материала с упругостью, приблизительно такой же как или меньшей, чем у каждого из полимерных приводных элементов 441 и 442. Поэтому, таким образом, хотя детали будут описаны ниже, секция 43В удержания (и линза 48) будут приводиться в движение более легко в направлении оси Z, оставаясь при этом в параллельном состоянии по отношению к опорному элементу 41, линза 48 будет перемещаться с гораздо большей легкостью вдоль ее оптической оси Z1. Кроме того, соединительные элементы 451А, 451В, 452А и 452В, предпочтительно, имеют теплостойкость вплоть до температуры приблизительно 200°С или выше, например, поэтому, таким образом, предотвращают изменение характеристик даже при высокотемпературном процессе таком, например, как процесс при пайке оплавлением.

В этом случае, в качестве упругости, описанной выше, например, можно использовать жесткость пружины. Эта жесткость пружины выражена с помощью следующих уравнений (1) и (2). Следует отметить, в этих уравнениях «Е» обозначает модуль Юнга (кг/см²), i - осевой момент инерции сечения (=bh³/12 (см⁴)), b обозначает ширину (см), h обозначает толщину (см) и l обозначает длину (см), соответственно. В качестве примера, например, в полимерных приводных элементах 441 и 442, жесткость пружины k, когда длина 1=5 мм, ширина b=1 мм и толщина b=0,1 мм будет равна 3×5×10³×0,1×(0,01)³/12/(0,05)³=1×10^-3 из следующего уравнения (1). Более того, в этом случае, в соединительных элементах 451А, 451В, 452А и 452В, каждый из которых изготовлен из полиимидной (каптоновой) пленки, с длиной l=1 мм и шириной b=1 мм, толщина h для того, чтобы иметь жесткость пружины k приблизительно такую же как у полимерных приводных элементов 441 и 442, вычислены ниже с использованием уравнения (1). То есть, это будет (толщина h полимерных приводных элементов 441 и 442)/(модули «Е» Юнга каптоновой пленки/модуль Е Юнга полимерных приводных элементов 441 и 442)/(длина l полимерных приводных элементов 441 и 442/длина l каптоновой пленки)³=0,1×(5×10³)/(3×10⁴)/5³=0,013. Следует отметить, в частности, полимерные приводные элементы 441 и 442 могут иметь толщину h приблизительно 110-120 мкм, и каптоновая пленка может иметь толщину h приблизительно 15 мкм. Как таковая жесткость пружины k в качестве образцовой упругости соединительных элементов 451А, 451В, 452А и 452В составляют, предпочтительно, приблизительно 1×10³.

$$Жесткость\text{ пружины k}=\left(3EI/L^3\right)\left(\text{1}\right)$$

$$Жесткость\text{ при изгибе равна EI}\left(\text{кг}\cdot с{м}^2\right)\left(\text{2}\right)$$

Элементы 47А и 47В Холла, показанные на фиг.3 и 4, представляют собой элемент для использования обнаружения величины перемещения элемента 43 для удержания линзы и являются примером комбинации элемента Холла и магнита. Более конкретно, как показано на фиг.9, например, когда эти элементы Холла являются комбинацией элемента 47А Холла и магнитом 47В, магнит 47В можно выполнить внутри соединительной секции 43А. В этом случае, отсутствует необходимость в таком пространстве, как показано на фиг.3 и 4, для обеспечения магнита 47В, так что можно выполнить попытку уменьшения размера и увеличить чувствительность.

Действия и эффекты устройства 2 датчика изображения.

Ниже приведено описание действия и эффектов устройства 2 датчика изображения в этом варианте осуществления.

1. Работа полимерных приводных элементов 441 и 442

Прежде всего, со ссылкой на фиг.10 описана работа полимерных приводов 441 и 442. Фиг.10 изображает схему, показывающую работу полимерных приводных элементов 441 и 442 с использованием их видов в поперечном сечении.

Прежде всего, описан случай использования, в качестве катионного вещества, включающего в себя катионы и полярный растворитель.

В этом случае, полимерные приводные элементы 441 и 442 в состоянии, когда напряжение не прикладывается, не изгибаются, а остаются плоскими, так как катионное вещество диспергировано почти равномерно в полимерной композитной пленке 51 (фиг.10(А)). В этом случае, когда состояние изменяется, и прикладывается напряжение с использованием средства 6 приложения напряжения, полимерные приводные элементы 441 и 442 действуют так, как описано ниже. То есть, когда предопределенный уровень напряжения возбуждения прикладывается между электродными пленками 52А и 52В таким способом, что электродная пленка 52 находится под отрицательным потенциалом, и электродная пленка 52 находится под положительным потенциалом, катионы перемещаются на сторону электродной пленки 52А в состоянии сольватации с полярным растворителем. В это время, так как анионы могут с трудом перемещаться в полимерной композитной пленке 51, сторона электродной пленки 52А набухает, а сторона электродной пленки 52В дает усадку. В результате, полимерные приводные элементы 441 и 442 изгибаются в своей целостности к стороне электродной пленки 52В, как показано на фиг.10(В). После этого, когда состояние изменяется и напряжение не прикладывается за счет устранения разности потенциалов между электродными пленками 52А и 52В, катионное вещество (катионы и полярный растворитель), которые не равномерно диспергируются к стороне электродной пленки 52А в полимерной композитной пленке 51, начинает диспергировать, и возвращается в состояние, показанное на фиг.10(А). Более того, из состояния без прикладывания напряжения, показанного на фиг.10(А), когда предопределенный уровень напряжения возбуждения прикладывается между электродными пленками 52А и 52В таким способом, что электродная пленка 52А находится под положительным потенциалом, а электродная пленка 52В находится под отрицательным потенциалом, катионы перемещаются к стороне электродной пленки 52В в состоянии сольватации с полярным растворителем. В этом случае, в полимерной композитной пленке 51, так как сторона электродной пленки 52А дает усадку, и сторона электродной пленки 52В набухает, полимерные приводные элементы 441 и 442 изгибаются в своей целостности к стороне электродной пленки 52А.

Ниже приводится описание случая использования, в качестве катионного вещества, ионной жидкости, включающей в себя катионы в форме жидкости.

Подобным образом в этом случае, состояние, когда напряжение не прикладывается, так как ионная жидкость диспергируется почти неравномерно в полимерную композитную пленку 51, полимерные приводные элементы 441 и 442 становятся плоскими в планарном виде, как показано на фиг.10(А). В этом случае, когда состояние изменяется и напряжение прикладывается с использованием средства 6 приложения напряжения, полимерные приводные элементы 441 и 442 действуют так, как показано ниже. То есть, когда предопределенный уровень напряжения возбуждения прикладывается между электродными пленками 52А и 52В таким способом, что электродная пленка 52А находится под отрицательным потенциалом, а электродная пленка 52В находится под положительным потенциалом, катионы в ионной жидкости перемещаются к стороне электродной пленки 52, а анионы не могут перемещаться в полимерной композитной пленке 51, представляющей собой катионо-обменную пленку. Поэтому, в полимерной композитной пленке 51, ее сторона электродной пленки 52А набухает, и ее сторона электродной пленки 52В дает усадку. В результате, полимерные и приводные элементы 441 и 442 изгибаются в своей целостности на стороне электродной пленки 52В, как показано на фиг.10В. Поэтому, когда состояние изменяется и напряжение не прикладывается за счет устранения разности потенциалов между электродными пленками 52А и 52В, катионы, которые неравномерно диспергируют к стороне электродной пленки 52А в полимерной компзитеной пленке 51А, начинает диспергировать и возвращается обратно в состояние, показанное на фиг.10(А). Более того, из состояния, когда напряжение не прикладывается, показанное на фиг.10(А), когда предопределенный уровень напряжения возбуждения прикладывается между электродными пленками 52А и 52В таким способом, что электродная пленка 52А находится под положительным потенциалом и электродная пленка 52В находится под отрицательным потенциалом, катионы в ионной жидкости перемещаются к стороне электродной пленки 52В. В этом случае, в полимерной композитной пленке 51, так как сторона электродной пленки 52А дает усадку, и сторона электродной пленки 52В набухает, полимерные приводные элементы 441 и 442 изгибаются в своей целостности к стороне электродной пленки 52А.

Кроме того, в этом случае, предпочтительно, чтобы к электродным пленкам 52А и 52В прикладывалось напряжение, равное или выше, чем выдерживаемое напряжение полимерных приводных элементов 441 и 442 (например, приблизительно 3В) в течение продолжительного времени (например, около одной секунды). Поэтому, таким образом, можно увеличить срок службы полимерных приводных элементов 441 и 442.

2. Работа устройства 2 датчика изображения

Далее, со ссылкой на фиг.11-14, работа устройства 2 датчика изображения в своей целостности будет подробно описана по сравнению с примерами (сравнительными примерами 1-3). В этом случае, фиг.11-13 изображают конфигурацию и работу линзовых модулей (линзовых модулей 100-300) в устройствах датчиков изображения в сравнительном примере 1 - сравнительном примере 3, соответственно. С другой стороны, фиг.14 изображает с помощью соответствующей схемы работу линзового модуля 4 в устройстве 2 датчика изображения в варианте осуществления, и А изображает состояние перед работой, и В изображает состояние после работы.

Сравнительный пример 1

В линзовом модуле 100, согласно сравнительному примеру 1, показанному на фиг.11(А), использующему направляющие секции 101А, 101В, 102А и 102В, элемент 103 для удержания и линза 104 перемещаются вдоль ее оптической оси Z1 (параллельно оптической оси Z1). Более конкретно, с помощью полимерного приводного элемента 105, сформированного как плоская пластина, элемент 103 для удержания линзы должен изгибаться.

Однако в линзовом модуле 100, крутящий момент (усилие привода) полимерного приводного элемента 105 не имеет достаточно большого значения по сравнению с трением с направляющими секциями 101А, 101В, 102А и 102В. Поэтому в этом сравнительном примере 1, операция перемещения линзы 104 выполняется непостоянно. Более конкретно, как показано на фиг.11В, например, линза с трудом перемещается до тех пор, пока усилие привода не примет определенное значение (пороговое значение Tth), но в момент, когда пороговое значение Tth превышено, резко перемещается и также после этого перемещается нестабильно (нелинейно) в ответ на любое увеличение усилия привода, например.

Сравнительный пример 2

С другой стороны, в линзовом модуле 200 в сравнительном примере 2, показанном на фиг.12, вдоль направления оптической оси Z1 линзы 204, пара плоских полимерных приводных элементов 205А и 205В расположена напротив друг друга в вертикальном направлении элемента 203 для удержания линзы (режим параллельной пластины). Такой линзовый модуль 200, однако, имеет затруднение при перемещении линзы 204 вдоль ее оптической оси Z1 при сохранении ее в параллельном состоянии. То есть, линза 204 может работать параллельно по отношению к своей оптической оси Z1.

Сравнительный пример 3

С другой стороны, в линзовом модуле 300 в сравнительном примере 3, показанном на фиг.13, как показано на чертеже, набор полимерных приводных элементов 305А и 305В объединены вместе, которые имеют различные направления изгиба за счет изменения полярности прикладываемого напряжения. Как таковые, элемент 303 удержания линзы и линза 304 перемещаются в направлении в своей оптической оси Z1.

Однако также в этом линзовом модуле 300, когда непоследовательность операций (изменение по величине деформации), которое возникает из-за изменений характеристик или т.п., наблюдается между таким набором полимерных приводных элементов 305А и 305В, это вызывает трудность перемещения линзы 304 в направлении ее оптической оси Z1. То есть, возможны случаи, где линза 304 не перемещается параллельно по отношению к своей оптической оси Z1, или линза 304 наклонена по отношению к своей оптической оси 21.

В этих линзовых модулях 100-300, как таковых, в сравнительных примерах 1-3 (устройства привода линзы, использующие полимерные приводные элементы, согласно сравнительным примерам 1-3), перемещение линзы с хорошей точностью в направлении ее оптической оси Z1 является затруднительным.

Вариант осуществления

С другой стороны, в линзовом модуле 4 в устройстве 2 датчика изображения, вариант осуществления, как показано на фиг.3 и 4, и фиг.14(А), описанный выше, с помощью элемента 43 для удержания линзы, который приводится в действие парой полимерных приводных элементов 441 и 442, линза 48 может перемещаться вдоль своей оптической оси Z1. В это время, элемент 43 для удержания линзы приводится в движение посредством соединительных элементов 451А, 451В, 452А и 452В. Как таковая, как показано на фиг.14(В), например, секция 43В удержания (и линза 48) должны приводиться в движение с большей легкостью в направлении оси Z, оставаясь при этом в параллельном состоянии по отношению к опорному элементу 41, то есть, линза 48 должна перемещаться с большей легкостью вдоль своей оптической Z1.

Более того, особенно в этом варианте осуществления, эти соединительные элементы 451А, 451В, 452А и 452В имеют упругость такую же или ниже, чем у каждого полимерных приводных элементов 441 и 442.

Затем, полимерные приводные элементы 441 и 442 расположены в одинаковом направлении, это, соответственно, дает гибкость соединительным элементам 451А, 451В, 452А и 452В, позволяя изгибаться в направлении, противоположном направлению изгиба полимерных приводных элементов 441 и 442. Поэтому форма в поперечном сечении у кронштейна, выполнена с помощью полимерных приводов 441 и 442, и соединительных элементов 451А, 451В, 452А и 452В, должна быть представлена в виде S-образной кривой. В результате, соединительная секция 43А становится способной перемещаться параллельно вдоль направления оси Z, и секция 43В удержания (и линза 48) будут приводиться в движение с большей легкостью в направлении оси Z, оставаясь при этом в параллельном состоянии по отношению к опорному элементу 41, линза 48 будет перемещаться с большей легкостью вдоль своей оптической оси Z1.

Как описано выше, в этом варианте осуществления, с помощью пары полимерных приводных элементов 441 и 442, элемент 43 для удержания линзы приводится в движение посредством соединительных элементов 451А, 451В, 452А и 452В так, чтобы линза 48 могла перемещаться с хорошей точностью в направлении своей оптической оси Z1. В результате, фокусировку, изменение масштаба изображения можно выполнить с хорошей точностью, позволяя таким образом добиться достаточно высоких оптических характеристик.

Модифицированные примеры

Хотя настоящее изобретение описано по существу с помощью варианта осуществления, настоящее изобретение не ограничено этим вариантом осуществления, и могут быть предложены различные другие модификации.

Например, в вышеприведенном варианте осуществления, описан случай, предусматривающий пару полимерных приводных элементов, но не обязательно ограничиваться парой, а можно выполнить множество из трех полимерных приводных элементов. Более того, форма полимерных приводных элементов не ограничена формой, описанной в приведенном выше варианте осуществления, и также их многослойная конфигурация не ограничена конфигурацией, описанной в приведенном выше варианте осуществления, и при необходимости они поддаются изменениям. Кроме того, форма, материал и т.п. каждого из элементов в линзовом модуле (в устройстве привода линзы) не ограничены теми, которые описаны в вышеприведенном варианте осуществления. Например, в некоторых случаях, соединительные элементы могут быть изготовлены из материала, имеющего упругость выше, чем у каждого из полимерных приводных элементов. Кроме того, в приведенном выше варианте осуществления и других, описан случай, где одна конечная сторона приводного элемента непосредственно фиксируется с помощью фиксирующего элемента 42, но этот случай не является ограничительным. То есть, конечная сторона приводного элемента может быть прикреплена непосредственно (посредством зафиксированного электрода или т.п.) с помощью фиксирующего элемента 42.

Устройство привода линзы, линзовый модуль и устройство датчика изображения настоящего изобретения применимы не только к мобильному телефону, описанному в вышеприведенном варианте осуществления, но также к различным другим электронным устройствам.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и направлено на создание привода линзы, в котором линза может перемещаться с хорошей точностью в направлении ее оптической оси, что обеспечивается за счет того, что устройство привода линзы содержит элемент для удержания линзы, несколько полимерных приводных элементов, каждый из которых имеет поверхность возбуждения, ортогональную оптической оси линзы, и которые установлены так, что поверхности соответствующие возбуждения расположены напротив друг друга вдоль оптической оси линзы, а также элемент, фиксирующий непосредственно или опосредованно один конец каждого из полимерных приводных элементов, и соединительный элемент, связывающий другой конец каждого из полимерных приводных элементов и концевой участок элемента для удержания линзы. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Устройство привода линзы, содержащее элемент для удержания линзы, несколько полимерных приводных элементов, каждый из которых имеет поверхность возбуждения, ортогональную оптической оси линзы, и которые установлены так, что соответствующие поверхности возбуждения расположены напротив друг друга вдоль оптической оси линзы, элемент, фиксирующий непосредственно или опосредованно один конец каждого из полимерных приводных элементов, и соединительный элемент, связывающий другой конец каждого из полимерных приводных элементов и концевой участок элемента для удержания линзы.

2. Устройство по п.1, в котором элемент для удержания линзы включает в себя секцию удержания, удерживающую линзу, и соединительную секцию, поддерживающую секцию удержания и соединяющую секцию удержания и соединительный элемент, при этом секция удержания расположена между поверхностями возбуждения полимерных приводных элементов.

3. Устройство по п.2, в котором фиксирующий элемент выполнен с отверстием для частичного размещения секции удержания.

4. Устройство по любому одном из пп.1-3, в котором каждый из полимерных приводных элементов включает в себя фиксирующую секцию, установленную на фиксирующем элементе, и пару выступающих секций, выполненных на обоих концевых участках фиксирующей секции, образующих поверхность возбуждения.

5. Устройство по п.4, в котором каждая из выступающих секций имеет ширину, постепенно сужающуюся от стороны фиксирующей секции до стороны окончания концевой части.

6. Устройство по любому одному из пп.1-3, в котором на угловом участке фиксирующего элемента с перемещаемой стороны полимерных приводных элементов выполнена фаска.

7. Устройство по любому одному из пп.1-3, в котором соединительный элемент имеет упругость такую же или ниже, чем у каждого из полимерных приводных элементов.

8. Устройство по п.1, в котором соединительный элемент изготовлен из гибкой пленки.

9. Устройство по п.1, в котором каждый из полимерных приводных элементов включает в себя пару электродных пленок и полимерную композитную пленку, размещенную путем вставки между парой электродных пленок.

10. Линзовый модуль, содержащий линзу, элемент для удержания линзы, удерживающий линзу, несколько полимерных приводных элементов, каждый из которых имеет поверхность возбуждения, ортогональную оптической оси линзы, и которые установлены так, что соответствующие поверхности возбуждения расположены напротив друг друга вдоль оптической оси линзы, элемент, фиксирующий непосредственно или опосредованно один конец каждого из полимерных приводных элементов, и соединительный элемент, связывающий другой конец каждого из полимерных приводных элементов и концевой участок элемента для удержания линзы.

11. Устройство датчика изображения, содержащее линзу, элемент для удержания линзы, элемент датчика изображения, получающий сигнал датчика изображения в качестве результата формирования изображения с помощью линзы, несколько полимерных приводных элементов, каждый из которых имеет поверхность возбуждения, ортогональную оптической оси линзы, и которые установлены так, что соответствующие поверхности возбуждения расположены напротив друг друга вдоль оптической оси линзы, элемент, фиксирующий непосредственно или опосредованно один конец каждого из полимерных приводных элементов, и соединительный элемент, связывающий другой конец каждого из полимерных приводных элементов и концевой участок элемента для удержания линзы.