專利名稱：透鏡驅動裝置、透鏡模塊和圖像拾取裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及包括聚合物致動器元件的透鏡(lens)驅動裝置，以及設置有這種透鏡驅動裝置的透鏡模塊圖像拾取(image pickup)裝置。
背景技術：
近年來，諸如移動電話、個人電腦(PC)或PDA(個人數字助理)的便攜式電子裝置在性能上已顯著提高，并且現在流行那些利用設置的透鏡模塊而具有成像功能的便攜式電子裝置。在這種便攜式電子裝置中，通過在透鏡的光軸方向上移動透鏡模塊中的透鏡來執行聚焦和變焦。先前，為了移動透鏡模塊中的透鏡，通常使用的方法是利用音圈電機或步進電機作為驅動部。然而，為了減小尺寸，目前開發的方法是使用聚合物致動器元件作為驅動部 (例如，參見專利文獻1和幻。聚合物致動器元件例如是以下元件，其包括夾在電極對之間的離子交換樹脂膜。在該聚合物致動器元件中，由于電極對之間的電勢差，因此離子交換樹脂膜在垂直于膜表面的方向上位移。引用列表專利文獻1 日本未經審查的專利申請公開第2006-293006號專利文獻2 日本未經審查的專利申請公開第2006-172635號
發明內容
在本申請中，對于上述專利文獻1中的透鏡模塊，使用聚合物致動器元件從而驅動被配置為通過引導器、引導銷(引導部分)或其他元件沿光軸(平行于光軸)移動的透鏡。然而，對于該技術，透鏡的移動操作不能連貫地執行，原因在于聚合物致動器元件的扭矩(驅動力)的值相對于引導部的摩擦力來說不夠大。特別地，難以移動透鏡，直到驅動力具有某一值(閾值)為止，但是一旦超過該值則該透鏡就突然移動，并且此后響應于驅動力的任何增加，該透鏡還會不穩定(非線性)地移動。考慮到上述問題，提出了以下技術，即放置一對平板聚合物致動器元件，使其在透鏡的光軸方向上彼此相對(平行平板模式)。然而，該技術所具有的難點在于將透鏡沿其光軸移動的同時保持透鏡處于平行狀態。換句話說，透鏡可能不會平行于光軸進行操作。另一方面，對于上述專利文獻2中的透鏡模塊，通過一組不同彎曲方向的聚合物致動器元件的組合使透鏡在其光軸方向上移動。然而，同樣對于該技術，當在該組聚合物致動器元件之間觀察到特性或其他事項的變化引起的運行非連貫性(變形量的變化)時，導致難以在透鏡的光軸方向上移動透鏡。換句話說，可能存在以下情況，即透鏡未平行于光軸移動，或透鏡相對于光軸傾斜。同樣地，對于先前使用聚合物致動器元件的透鏡驅動裝置，以良好的精確度在透鏡的光軸方向上移動透鏡是困難的，因此存在對于改進技術的需求。考慮到上述問題提出本發明，并且其目的是提供能夠以良好的精確度在透鏡的光軸方向上移動透鏡的透鏡驅動裝置、以及設置有這種透鏡驅動裝置的透鏡模塊和圖像拾取裝置。本發明的透鏡驅動裝置包括透鏡保持件，用于保持透鏡；多個聚合物致動器元件，其中多個聚合物致動器元件中的每一個均具有垂直于透鏡的光軸的驅動面，并且以驅動面沿透鏡的光軸彼此相對的方式布置；固定件，直接或間接地固定多個聚合物致動器元件中每一個的一端；以及連結件，連結多個聚合物致動器元件中每一個的另一端以及透鏡保持件的端部。本發明的透鏡模塊包括本發明的上述透鏡驅動裝置和透鏡。本發明的圖像拾取裝置包括透鏡、圖像拾取元件和本發明上述的透鏡驅動裝置， 其中圖像拾取元件獲取作為透鏡的圖像形成的結果的圖像拾取信號。對于本發明的透鏡驅動裝置、透鏡模塊和圖像拾取裝置，通過由多個聚合物致動器元件驅動的透鏡保持件，透鏡變得能夠沿其光軸的方向移動。此時，通過由連結件驅動的透鏡保持件，更易于在透鏡的光軸方向驅動透鏡并且同時保持平行狀態。對于本發明的透鏡驅動裝置、透鏡模塊和圖像拾取裝置，優選地，上述連結件所具有的剛性等于或低于每個聚合物致動器元件的剛性。如果是這樣的構造，則因此產生彈性， 用于使連結件在與每個聚合物致動器元件的彎曲方向相對的方向上彎曲。因此，由聚合物致動器和連結件構造的懸臂的橫截面形狀呈現S形曲線。因此，將更容易地在透鏡的光軸的方向上移動透鏡，并且同時保持處于平行狀態。根據本發明的透鏡驅動裝置、透鏡模塊和圖像拾取裝置，通過多個聚合物致動器元件，經由連結件驅動透鏡保持件，從而能夠以良好的精確度在透鏡的光軸方向上移動透
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圖1是示出了設置有根據本發明實施方式的圖像拾取裝置的電子裝置的示例性構造的透視圖。圖2是示出了圖1所示的電子裝置的不同方向的透視圖。圖3是示出了圖2中所示的圖像拾取裝置的主要部分的示例性構造的透視圖。圖4是圖3中所示的透鏡模塊的分解透視圖。圖5是示出了固定件和聚合物致動器元件的示例性詳細局部構造的示意性橫截面圖。圖6是示出了聚合物致動器元件的示例性詳細構造的橫截面圖。圖7是示出了聚合物致動器元件、固定件以及固定電極的詳細局部構造的橫截面圖。圖8是示出了聚合體致動器元件的其他示例性形狀的平面視角示意圖。圖9是示出了霍爾元件的另一示例性布置構造的示意性橫截面圖。圖10是用于解釋聚合物致動器元件的基本操作的示意性橫截面圖。圖11是用于解釋根據比較實施例1的透鏡模塊的構造和操作的示意圖。圖12是用于解釋根據比較實施例2的透鏡模塊的構造和操作的示意圖。圖13是用于解釋根據比較實施例3的透鏡模塊的構造和操作的示意圖。
圖14是用于圖解圖3所示實施方式中的透鏡模塊操作的透視圖。
具體實施例方式下文中，將參考附圖詳細描述本發明的實施方式。本文中，將以下列順序做出描述。1.實施方式(示例性透鏡驅動裝置或其他設置有用于在一對聚合物致動器元件與透鏡保持件之間連結的連結件的裝置)2.改進的實施例<實施方式>[設置有圖像拾取裝置的電子裝置的示意性構造]圖1和圖2都是示出了作為設置有根據本發明實施方式的圖像拾取裝置(將稍后描述的圖像拾取裝置幻的電子裝置的實施例、提供了成像功能的移動電話(移動電話1) 的示意性構造的透視圖。在該移動電話1中，兩個底架IlA和IlB經由未示出的鉸鏈機構彼此連結，從而自由折疊。如圖1所示，在底架IlA的一側表面上，布置了多個不同的操作鍵12，并且在其下方端部布置麥克風13。操作鍵12用于響應于用戶的預定操作來輸入信息。例如，麥克風 13用于在通話期間輸入用戶的語音。在底架IlB的一側表面上，如圖1所示，布置使用液晶顯示面板或其他事物的顯示部14，并且在其上方端部布置揚聲器15。配置顯示部14，以便顯示各種類型的信息，諸如無線電波的接收狀況、電池的剩余電量、電話另一端的人的電話號碼、作為電話號簿列出的詳情(電話另一端的人的電話號碼、他或她的姓名以及其他信息)、呼出記錄、以及呼入記錄。 例如，揚聲器15用于在通話期間輸出電話另一端的人的聲音或其他事物。如圖2所示，在底架IlA的另一側表面上布置防護玻璃罩16，并且在底架IlA內部、對應于防護玻璃罩16的位置布置圖像拾取裝置2。通過透鏡模塊4和圖像拾取元件3 構造圖像拾取裝置，其中透鏡模塊4布置在物體側(防護玻璃罩16側)，圖像拾取元件3布置在圖像側(底架IlA的內部側)。圖像拾取元件3是這樣的元件，其獲得作為透鏡模塊4 內部的透鏡(稍后將描述的透鏡48)圖像形成的結果的圖像拾取信號。例如，通過結合了電荷耦合裝置(CCD)或CMOS (互補型金屬氧化物半導體)的圖像傳感器構造圖像拾取元件 3。[圖像拾取裝置2的構造]圖3是示出了圖像拾取裝置2的主要部分構造的透視圖，圖4是示出了在該圖像拾取裝置2中的透鏡模塊4構造的分解透視圖。沿光軸Zl (沿Z軸的正向)按照從圖像側 (圖像拾取元件3側)至物體側的順序，透鏡模塊4依次設置有支撐件41、聚合物致動器元件441、透鏡保持件43、透鏡48以及聚合物致動器元件442。注意，在圖3中，透鏡48未示出。透鏡模塊4還設置有固定件42，連結件451A、451B、452A和452B，固定電極440A和 440B，保持件46，以及霍爾元件47A和47B。此處，包括透鏡模塊4中除了透鏡48以外部件的裝置對應于本發明的“透鏡驅動裝置”的特定實施例。支撐件41為基底件(底座)，用于全面支撐透鏡模塊4，并且該支撐件由諸如液晶聚合物的硬樹脂材料制成。
固定件42用于直接固定聚合物致動器元件441的一端以及聚合物致動器元件442 的一端，并且該固定件由諸如液晶聚合物的硬樹脂材料制成。該固定件42由從圖像側(圖 3和圖4中的下側)朝著物體側(上側)布置的以下三個件構成下部固定件42D、中心(中部)固定件42C、以及上部固定件42U。在下部固定件42D和中心固定件42C之間，夾入并放置聚合物致動器元件441的一端、固定電極440A的一端以及固定電極440B的一端。另一方面，在中心固定件42C和上部固定件42U之間，夾入并放置聚合物致動器元件442的一端、固定電極440A的另一端以及固定電極440B的另一端。此外，為了部分地夾住透鏡保持件43的一部分(稍后將描述的保持部43B的一部分)，在上述部件的中心固定件42C中形成開口 42C0。因此，透鏡保持件43的一部分變得能夠在開口 43C0內部移動，并因此能夠高效利用空間，以便能夠嘗試減小透鏡模塊4的尺寸。注意，下部固定件42D、中心固定件42C以及上部固定件42U同樣優選地具有諸如由圖5的橫截面圖(Z-X橫截面圖)示意性示出的橫截面形狀。即，如下所述，下部固定件 42D、中心固定件42C以及上部固定件42U優選地在相應于聚合物致動器元件441和442變形(彎曲)側(移動末端側)的角部分(邊緣部分)有斜面。因此，當彎曲時聚合物致動器元件441和442將變得能夠更易于移動，并且能夠降低由角部分引起的刮擦和磨損，從而聚合物致動器元件441和442的耐久性增加。固定電極440A和440B用于向稍后描述的聚合物致動器元件441和442的電極膜 (電極膜52A和52B)提供來自未示出的電壓施加設備(稍后將描述的電壓施加設備6)的電壓。例如，這些固定電極440A和440B都由金(Au)或鍍金金屬制成，并且都成U形。同樣，固定電極440A和440B都夾住中心固定件42C的上部和下部(沿Z軸方向的兩側表面)， 因而能夠以較少的配線向一對聚合物致動器元件441和442并聯地施加相同電平的電壓。 此外，當固定電極440A和440B都由鍍金金屬材料制成時，例如能夠通過表面氧化防止接觸電阻劣化。透鏡保持件43用于保持透鏡48，并且例如由硬樹脂材料(諸如液晶聚合物)制成。布置該透鏡保持件43使得其中心靠近光軸Zl，并且該透鏡保持件被配置為包括用于保持透鏡48的環形保持部43B，以及連接部43A。連接部43A支撐保持部43B，并且連接保持部43B以及稍后描述的連結件451A、451B、452A和452B。此外，保持部4 布置在稍后描述的一對聚合物致動器元件441和442的驅動面之間。(聚合物致動器元件441和442)聚合物致動器元件441和442都具有垂直于透鏡48的光軸Zl的驅動面(X_Y平面上的驅動面)，并且被布置為驅動面沿該光軸Zl彼此相對。聚合物致動器元件441和442 都用于經由稍后描述的連結件451Α、451Β、452Α和452Β沿光軸Zl驅動透鏡保持件43 (以及透鏡48)。如圖6所示，這些聚合物致動器元件441和442都分別具有以下橫截面構造，在該構造中離子導電聚合物化合物膜51 (下文中，簡稱為聚合物化合物膜51)的兩側表面附有一對電極膜52Α和52Β。換句話說，聚合物致動器元件441和442每個都有一對電極膜52Α 和52Β，并且聚合物化合物膜51通過插入而置于電極膜52Α和52Β之間。在此注意，聚合物致動器元件441和442以及電極膜52Α和52Β周圍可涂覆有由具有高彈性的材料(例如， 聚亞安酯)制成的絕緣保護膜。
在此，如圖7的橫截面圖(Z-X橫截面圖)所示，在聚合物致動器元件441中，電極膜52A電連接至下部固定件42D側上的固定電極440B，電極膜52B電連接至中心固定件 42C側上的固定電極440A。另一方面，在聚合物致動器元件442中，電極膜52A電連接至中心固定件42C側上的固定電極440A，電極膜52B電連接至上部固定件42U側上的固定電極 440B。注意，雖然圖7未示出，但從下部固定件42D側上的固定電極440B到上部固定件42U 側上的固定電極440B的件/電極每個都固定為由圖4所示的保持件46(板簧)以一定的壓力夾住。結果，即使以很大的力也不能損壞聚合物致動器元件441和442，并且在這些聚合物致動器元件441和442變形后能夠建立任何穩定的電連接。當電極膜52A和52B之間具有預定的電勢差時，聚合物化合物膜51彎曲。聚合物化合物膜51注入有離子物質。“離子物質”在此大體上指代允許在聚合物化合物膜51中進行傳導的離子，并且特別地，意指單氫離子、單金屬離子，或者包括陽離子和/或陰離子以及極性溶劑的物質、或者包括處于諸如咪唑啉鹽的液體形式的陽離子和/或陰離子的物質。前者示例為陽離子和/或陰離子與極性溶劑溶液化的產物，后者示例為離子性液體。形成聚合物化合物膜51的材料例如為具有烴骨架的氟樹脂或離子交換樹脂。對于離子交換樹脂，當注入陽離子物質時陽離子交換樹脂是優選的，當注入陰離子物質時陰離子交換樹脂是優選的。對于陽離子交換樹脂，示例的樹脂是在其中引入諸如磺酸基或羧基的酸性團。特別地，示例為具有酸性團的聚乙烯、具有酸性團的聚苯乙烯、具有酸基團的氟樹脂等。在其中，對于陽離子交換樹脂，具有磺酸基或羧酸基的氟樹脂是優選的，示例為Nafion(Du Pont Kabushiki Kaisha 制造)。注入聚合物化合物膜51中的陽離子物質不受諸如有機或無機的類型限制。例如， 各種形式類型的離子都是適用的，包括單金屬離子、包括金屬離子和水的物質、包括有機陽離子和水的物質、或離子液體。金屬離子示例為輕金屬離子，包括鈉離子(Na+)、鉀離子 (K+)、鋰離子(Li+)、鎂離子(Mg+)等。此外，對于有機陽離子，示例為烷基銨離子等。這種陽離子作為聚合物化合物膜51中的氫氧化物存在。因此，當在聚合物化合物膜51中注入包括陽離子和水的陽離子物質時，為了防止水揮發，優選地全面密封聚合物致動器元件441 和 442。離子液體也被稱為室溫熔融鹽，并且包括具有低可燃性和低揮發性的陽離子和陰離子。離子液體例如包括咪唑環化合物、吡啶環化合物或脂族化合物。特別地，陽離子物質優選為離子液體。因為其低揮發性，所以即使在高溫氣氛或在真空中，聚合物致動器元件441和442也令人滿意地運行。聚合物化合物膜51介于其間、彼此相對的電極膜52A和52B中的每個都包括一種或兩種以上的導電材料。電極膜52A和52B優選為以下膜，在該膜中由離子導電聚合物將導電材料粉末粘合在一起。這是因為電極膜52A和52B的彈性增加。對于導電材料粉末， 碳粉是優選的。這是因為利用其較高的導電性以及較大的比表面，產生的變形量能夠更大。 對于碳粉，科琴炭黑是優選的。對于離子導電聚合物，類似上述聚合物化合物膜51的組成材料的材料是優選的。例如，如下形成電極膜52A和52B。將其中導電材料粉末和導電聚合物在分散媒介中分散的涂覆材料涂在聚合物化合物膜51的兩個表面上，然后進行干燥。可替換地，可將一種包括導電材料粉末和離子導電聚合物的薄膜形狀的材料壓接(pressure-bonded)至聚合物化合物膜51的兩表面。電極膜52A和52B可為多層結構，并且如果為該情況，可優選層狀結構，該層狀結構從聚合物化合物膜51側依次包括由離子導電聚合物將導電材料粉末粘合在一起的層， 以及金屬層。因此，由于電勢在電極膜52A和52B的平面內的方向上具有更均勻的值，進而產生的變形能力可以更出色。對于構成金屬層的材料，示例為貴金屬，諸如金、鉬等。金屬層為任意厚度，但是為了實現對于電極膜52A和52B的均勻電勢，連續膜是優選的。對于形成這種金屬層的方法，示例為電鍍、汽相沉積、濺鍍等。例如，可以根據透鏡保持件43的尺寸或重量、或聚合物化合物膜51的所需位移量來隨意設置聚合物化合物膜51的尺寸(寬度和長度)。根據透鏡保持件43沿光軸Zl的需求移動量來設置聚合物化合物膜51的位移量。另外，優選地，聚合物致動器元件441和442每個都具有例如圖8㈧至圖8 (C)中示意性示出的平面形狀(X-Y平面形狀)。即，優選地，聚合物致動器元件441和442每個都由作為固定至固定件42部分的固定部44A以及一對突出部44B1和44B2構造。突出部 44B1和44B2分別設置在固定部44A的兩端(在該實施例中，沿Y軸方向的兩端)，并且構造驅動面。具體地，例如圖8 (A)所示，優選地，聚合物致動器元件441和442每個都在平面視角中成“U形”形狀。因此，在聚合物致動器元件441和442中，降低或避免了在驅動面中的平行變異。可替換地，例如圖8(B)所示，可設置對應于透鏡保持件43形狀的開口(在該例子中為圓形開口)。因此，能夠充分使用透鏡48和透鏡保持件43之間的間隙，并且能夠最大化聚合物致動器元件441和442的扭矩(驅動力)以及位移量。此外，例如圖8(C)所示，突出部44B1和44B2的寬度可從固定部44A側朝著頂端側逐漸變小。換句話說，每個突出部44B1和44B2的基底側寬度可約等于或寬于頂端側寬度。因此，能夠將聚合物致動器元件441和442的諧振頻率設置較高，因此能夠增加對于自動控制可用的頻率范圍，并且能夠充分使用邊角的空間。此時，由于聚合物致動器元件441和442的驅動力幅值主要由基底側寬度確定，因此即使縮小頂端側寬度，也基本不損失驅動力。(連結件 451Α、4δ1Β、452Α 和 452Β)圖3和圖4中示出的連結件451Α、451Β、452Α和452Β每個都用于將每個聚合物致動器元件441和442的另一端連結(連接)至透鏡保持件43中的連接部43Α的端部。具體地，在該實施例中的連結件451Α、451Β、452Α和452Β每個都用于建立連接部43Α的四個角與聚合物致動器元件441及442中的兩對突出部44Β1和44Β2之間的連結。例如，這些連結件451Α、451Β、452Α和452Β每個都由諸如聚酰亞胺膜的柔性膜制成，并且優選地，每個都由所具有的剛性與每個聚合物致動器元件441和442的剛性相同或更低的柔性材料制成。這是因為，雖然稍后將描述細節，但是保持部43Β(以及透鏡48)將因此更易于在Z軸方向上驅動，同時保持相對于支撐件41的平行狀態(將更易于沿透鏡48的光軸Zl移動透鏡)。另外，連結件451Α、451Β、452Α和452Β優選地具有例如高達200°C或更高溫度的耐熱性。這是因為，即使利用諸如回流工藝的高溫處理，也能因此防止特性變化。本文中，對于上述剛性，例如能夠使用彈簧常數。由以下等式⑴和⑵表示彈簧常數。注意，分別在這些等式中，E表示楊氏模量(kg/cm2)，I表示面積二次矩(=1^712) (cm4)，b表示寬度(cm)，h表示厚度(cm)，L表示長度(cm)。例如，作為具體實施例，在聚合物致動器元件441和442中，當長度L = 5cm,寬度b = Imm,厚度h = 0. Imm時，通過等式 (1)，彈簧常數 K 將為 3 X 5 X IO3 X 0. 1 X (0. 01) 3/12/ (0. 5)3 = 1 X 10_3。此外，在該情況下， 在每個都由具有長度L= 1mm，寬度b = Imm的Kapton膜制成的連結件451A、451B、452A和 452B中，為了使所具有的彈簧常數K與聚合物致動器441和442的彈簧常數K大致相同，使用等式(1)如下計算厚度h。S卩，其將為(聚合物致動器元件441和442的厚度h)/(Kapton 膜的楊氏模量E/聚合物致動器元件441和442的楊氏模量E) / (聚合物致動器元件441和 442 的長度 L/Kapton 膜的長度 L)3 = 0. 1 X (5 X IO3) / (3 X IO4) /53 = 0. 013。注意，實際上， 聚合物致動器元件441和442可以具有約為110 μ m至120 μ m的厚度h，Kapton膜可以具有約為15 μ m的厚度h。同樣，例如作為連結件451A、451B、452A和452B的示例性剛性，彈簧常數K優選約為1X103。彈性常數K= (3EI/L3)··· (1)抗撓剛度=EI(kg · cm2). . . (2)圖3和圖4中所示的霍爾元件47A和47B每個都用于檢測透鏡保持件43的移動量，并且每個都示例為霍爾元件和磁體的組合。具體地，例如圖9所示，當這些霍爾元件是霍爾元件47A和磁體47B的組合時，可以將磁體47B設置在連接部43A內部。在該情況下， 不需要如圖3和圖4所示用于設置磁體47B的空間，從而能夠嘗試減小尺寸并增加靈敏度。[圖像拾取裝置2的動作和效果]接下來，描述該實施方式中的圖像拾取裝置2的動作和效果。(1.聚合物致動器元件441和442的運行)首先，參考圖10，描述了聚合物致動器441和442的運行。圖10是示出了使用聚合物致動器441和442的橫截面圖來示意性示出其運行的圖示。首先描述的是使用包括陽離子和極性溶劑作為陽離子物質的情況。在該情況下，聚合物致動器441和442處于未施加電壓的狀態，并且未彎曲而是平直的，原因在于陽離子物質在聚合物化合物膜51中基本上均勻分散(圖10(A))。此處，當使用電壓施加設備6將該狀態變為施加電壓時，聚合物致動器441和442的表現如下。即， 當按照電極膜52A為負電勢而電極膜52B為正電勢的方式在電極膜52A和52B之間施加預定電平的驅動電壓時，在通過極性溶劑而溶液化的狀態中，陽離子移動至電極膜52側。此時，由于陰離子難以在聚合物化合物膜51中移動，所以在聚合物化合物膜51中電極膜52A 側膨脹而電極膜52B側縮小。因此，如圖10⑶所示，聚合物致動器元件441和442完全向電極膜52B側彎曲。隨后，當通過消除電極膜52A和52B之間的電勢差而將該狀態變為未施加電壓時，不均勻分布到聚合物化合物膜51中的電極膜52A側的陽離子物質(陽離子和極性溶劑)開始分散，進而回到圖10(A)所示的狀態。此外，從圖10(A)所示的未施加電壓狀態，當按照電極膜52A為正電勢而電極膜52B為負電勢的方式在電極膜52A和52B之間施加預定電平的驅動電壓時，在通過極性溶劑而溶液化的狀態中，陽離子被移動至電極膜52B 一側。在該情況下，在聚合物化合物膜51中，由于電極膜52A側縮小，電極膜52B側膨脹， 所以聚合物致動器元件441和442全部向電極膜52A —側彎曲。接下來，描述的是使用包括液體形式的陽離子的離子液體作為陽離子物質的情況。類似地，在該情況下，在未施加電壓的狀態中，由于離子液體幾乎在聚合物化合物膜51中均勻分布，所以聚合物致動器441和442在平面視角內變為平直的，如圖10(A)所示。此處，當使用電壓施加設備6將該狀態變為施加電壓時，聚合物致動器441和442的表現如下。換句話說，當按照電極膜52A為負電勢而電極膜52B為正電勢的方式在電極膜52A 和52B之間施加預定電平的驅動電壓時，離子液體中的陽離子移動至電極膜52A—側，但是陰離子在作為陽離子交換膜的聚合物化合物膜51中不能移動。因此，在聚合物化合物膜51 中，其電極膜52A側膨脹，并且其電極膜52B側縮小。因此，如圖10(B)所示，聚合物致動器元件441和442完全向電極膜52B側彎曲。隨后，當通過消除電極膜52A和52B之間的電勢差將該狀態變為未施加電壓時，不均勻分布在聚合化合物51中的電極膜52A側的陽離子開始分散，進而回到圖10(A)所示的狀態。此外，從圖10(A)所示的未施加電壓狀態，當按照電極膜52A為正電勢而電極膜52B為負電勢的方式在電極膜52A和52B之間施加預定電平的驅動電壓時，離子液體中的陽離子移動至電極膜52B—側。在該情況下，在聚合物化合物膜51中，由于電極膜52A側縮小，電極膜52B側膨脹，所以聚合物致動器元件441和442 全部向電極膜52A —側彎曲。另外，在該情況下，優選地，不向電極膜52A和52B長時間(例如大約1秒)施加等于或高于聚合物致動器元件441和442的耐受電壓(例如大約3V)的電壓。這是因為， 因此能夠增加聚合物致動器元件441和442的耐久性。(2.圖像拾取裝置2的運行)接下來，參考圖11至圖14，將對比幾個比較實施例(比較實施例1至幻詳細描述圖像拾取裝置2的全部運行。此處，圖11至圖13每一幅都分別示出比較實施例1至比較實施例3中的圖像拾取裝置中的透鏡模塊(透鏡模塊100至300)的構造和運行。另一方面，圖14通過透視圖示出了在該實施方式中的圖像拾取裝置2的透鏡模塊4的運行，并且 (A)示出運行前的狀態，(B)示出運行后的狀態。(比較實施例1)在根據圖11㈧所示的比較實施例1的透鏡模塊100中，使用引導部101A、101B、 102A和102B，將透鏡保持件103和透鏡104沿其光軸Zl (平行于光軸Zl)移動。具體地， 通過平板狀的聚合物致動器元件105，驅動透鏡保持件103。然而，在該透鏡模塊100中，聚合物致動器元件105的扭矩(驅動力)的值對于引導部101A、101B、102A和102B的摩擦力來說不夠大。因此，在該比較實施例1中，透鏡104 的移動操作執行地不連貫。具體地，例如圖Il(B)所示，透鏡難以移動，直到驅動力具有某一值(閾值Tth)為止，但是一旦超過該閾值Tth，就突然移動，并且此后例如響應于驅動力的任何增加會不穩定(非線性)移動。(比較實施例2)另一方面，在圖12所示的比較實施例2中的透鏡模塊200中，沿透鏡204的光軸 Zl的方向，一對扁平狀聚合物致動器元件205A和205B在垂直于透鏡保持件203的方向上彼此相對布置(平行平板模式)。然而，這種透鏡模塊200難以在沿其光軸Z1移動的同時保持其處于平行狀態。即， 透鏡204可能不會平行于其光軸Zl運行。(比較實施例3)另一方面，在圖13所示的比較實施例3中的透鏡模塊300中，如圖所示，一組聚合物致動器元件305A和305B組合在一起，通過改變施加電壓的極性使其具有不同的彎曲方向。同樣地，透鏡保持件303和透鏡304在其光軸Zl的方向上移動。然而，同樣在該透鏡模塊300中，當在這樣一組聚合物致動器元件305A和305B之間觀察到由特性或其他條件改變引起的操作不連貫(變形量的改變)時，引起難以在透鏡 304的光軸Zl方向上移動透鏡。即，可能是以下情況，透鏡304不平行于其光軸Zl移動，或者透鏡304對于其光軸Zl傾斜。同樣地，在比較實施例1至3中的這些透鏡模塊100至300(使用根據比較實施例 1至3的聚合物致動器元件的透鏡驅動裝置)中，難以在透鏡的光軸Zl方向上以良好的精確度移動透鏡。(實施方式)另一方面，如圖3和圖4以及圖14㈧所示，如上所述，在實施方式的圖像拾取裝置2中的透鏡模塊4中，通過由一對聚合物致動器元件441和442驅動的透鏡保持件43，透鏡48變得能夠沿其光軸Zl移動。此時，經由連結件451A、451B、452A和452B驅動透鏡保持件43。同樣地，例如圖14(B)所示，更易于在Z軸方向上驅動保持部43B(以及透鏡48)， 同時保持相對于支撐件41的平行狀態。即，更易于沿透鏡48的光軸Zl移動透鏡。此外，尤其在實施方式中，這些連結件451A、451B、452A和452B具有與每個聚合物致動器元件441和442的剛性相同或更低的剛性。然后，每個聚合物致動器元件441和442 都在相同方向上布置。因此產生連結件451A、451B、452A和452B在與聚合物致動器元件 441和442的彎曲方向相反的方向上彎曲的彈性。因此，由聚合物致動器元件441和442以及連結件451A、451B、452A和452B構造的懸臂的橫截面形狀呈現S形曲線。結果，連接部 43A變得能夠沿Z軸方向平行移動，并且更易于在Z軸方向驅動保持部4 (以及透鏡48)， 同時保持相對于支撐件41的平行狀態(將更易于沿透鏡48的光軸Zl移動透鏡)。如上所述，在實施方式中，通過一對聚合物致動器元件441和442，經連結件451A、 451B、452A和452B驅動透鏡保持件43，以便能夠在透鏡48的光軸Zl方向以良好的精確度移動透鏡。結果，能夠以良好的精確度執行聚焦和變焦等，因而能夠獲得足夠的光學性能。(改進實施例)同樣地，雖然通過實施方式描述本發明，但是本發明不限于該實施方式，并且能夠設想各種其他改進。例如，在上述實施方式中，其描述的是設置一對聚合物致動器元件的情況，但是沒有必要限于一對，而是可設置多個三個以上的聚合物致動器元件。此外，聚合物致動器元件的形狀不限于上述實施方式中描述的形狀，并且其層狀構造也不限于上述實施方式中描述的構造，而是可以適當改變。此外，透鏡模塊(透鏡驅動裝置)中的每個件的形狀、材料等不限于上述實施方式中描述的那些。例如，在一些情況下，每個連結件都可由具有比每個聚合物致動器元件的剛性更大的剛性的材料制成。此外， 在上述實施方式和其他例子中，其描述的是致動器元件的一端側直接由固定件42固定的情況，但是不限于該情況。即，致動器元件的一端側可由固定件42間接(經由固定電極或其他元件)固定。本發明的透鏡驅動裝置、透鏡模塊和圖像拾取裝置不僅適用于上述實施方式中的移動電話，也適用于各種其他電子裝置。
權利要求
1.一種透鏡驅動裝置，包括 保持透鏡的透鏡保持件；多個聚合物致動器元件，每個都具有垂直于所述透鏡的光軸的驅動面，并且所述聚合物致動器元件以所述驅動面沿所述透鏡的所述光軸彼此相對的方式布置；固定件，直接或間接固定所述多個聚合物致動器元件的每一個的一端；以及連結件，將所述多個聚合物致動器元件的每一個的另一端與所述透鏡保持件的端部連結。
2.根據權利要求1所述的透鏡驅動裝置，其中 所述透鏡保持件包括保持部，保持所述透鏡；以及連接部，用于支撐所述保持部，并且連接所述保持部與所述連結件，以及所述保持部布置在所述聚合物致動器元件的所述驅動面之間。
3.根據權利要求2所述的透鏡驅動裝置，其中所述固定件形成有開口，所述開口用于部分地夾住所述保持部。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的透鏡驅動裝置，其中 每個所述聚合物致動器元件都包括固定部，固定至所述固定件；以及設置在所述固定部的兩個端部上的一對突出部，構成所述驅動面。
5.根據權利要求4所述的透鏡驅動裝置，其中所述突出部每個都具有從所述固定部側至頂端側逐漸變窄的寬度。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的透鏡驅動裝置，其中在所述固定件中、相應于所述聚合物致動器元件的可移動端側的角部是斜面。
7.根據權利要求1至3中任一項所述的透鏡驅動裝置，其中所述連結件具有與每個所述聚合物致動器元件的剛性相同或更低的剛性。
8.根據權利要求1所述的透鏡驅動裝置，其中 所述連結件由柔性膜制成。
9.根據權利要求1所述的透鏡驅動裝置，其中 所述聚合物致動器元件每個都包括一對電極膜；以及聚合物化合物膜，布置為插在所述一對電極膜之間。
10.一種透鏡模塊，包括 透鏡；保持所述透鏡的透鏡保持件；多個聚合物致動器元件，每個都具有垂直于所述透鏡的光軸的驅動面，并且所述聚合物致動器元件以所述驅動面沿所述透鏡的所述光軸彼此相對的方式布置；固定件，直接或間接固定所述多個聚合物致動器元件的每一個的一端；以及連結件，將所述多個聚合物致動器元件的每一個的另一端與所述透鏡保持件的端部連結。
11.一種圖像拾取裝置，包括透鏡；保持所述透鏡的透鏡保持件；圖像拾取元件，獲取由所述透鏡的成像所得到的圖像拾取信號； 多個聚合物致動器元件，每個都具有垂直于所述透鏡的光軸的驅動面，并且所述聚合物致動器元件以所述驅動面沿所述透鏡的所述光軸彼此相對的方式布置；固定件，直接或間接固定所述多個聚合物致動器元件的每一個的一端；以及連結件，將所述多個聚合物致動器元件的每一個的另一端與所述透鏡保持件的端部連
全文摘要
本發明提供了一種能夠在透鏡的光軸方向上以良好的精確度移動透鏡的透鏡驅動裝置，以及設置有這種透鏡驅動裝置的透鏡模塊和圖像拾取裝置。通過一對聚合物致動器元件441和442，經連結件451A、451B、452A和452B驅動透鏡保持件43。結果，透鏡48能夠在其光軸Z1的方向以良好的精確度移動。另外，優選地，連結件451A、451B、452A和452B具有與每個聚合物致動器元件441和442的剛性相同或更低的剛性。
文檔編號H02N11/00GK102439503SQ201080022379
公開日2012年5月2日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年3月29日
發明者加藤祐作, 永井信之, 石田武久, 蒲谷美輝 申請人:索尼公司