專利名稱：驅動單元及其制造方法、透鏡模塊和圖像拾取單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用預定致動裝置的驅動單元、制造驅動單元的方法，和包括這樣的驅動單元的透鏡模塊和圖像拾取單元。
背景技術：
最近，移動電子設備，諸如移動電話、個人電腦(PC)和PDA (個人數字助理)已經顯著地獲得高功能，且移動電子設備通常通過提供透鏡模塊而設有圖像拾取功能。這樣的移動電子設備通過使得透鏡模塊中的透鏡沿其光軸移動來執行諸如聚焦和變焦的操作。一直以來，通常使用例如音圈電機、步進電機等作為驅動部分來執行透鏡模塊中的透鏡的移動。另一方面，最近，利用預定致動裝置作為驅動部的那些透鏡在減小尺寸方面已經有了進展。這樣的致動裝置的實例包括聚合物致動裝置(見專利文獻I和2)，壓電裝置和雙金屬裝置。在這些裝置中，聚合物致動裝置可以是例如其中離子交換樹脂膜夾持在一對電極之間裝置。在這樣的聚合物致動裝置中，在一對電極之間產生電位差，由此，離子交換樹脂膜在垂直于膜平面的方向上位移。[引文列表][專利文獻][專利文獻I]日本未審查專利申請公開第2006-293006號[專利文獻2]日本未審查專利申請公開第2006-172635號
發明內容
通常，使用如上所述的致動裝置的驅動單元是懸臂致動器，其通過固定其第一端部(固定部)而位移其第二端部(可移動部)來對驅動目標進行驅動。近年來，就這樣的懸臂制動器的設計自由度而言，期望盡可能減小懸臂的寬度(在垂直于從制動器裝置第一端向第二端延伸的方向的方向上的長度)。然而，由于必須通過懸臂來支撐驅動目標，所以必須確保一定寬度來使得致動裝置具有足夠的強度(機械強度)來支撐驅動目標。因此，在減小懸臂的寬度方向上的尺寸上存在限制。因此，期望提出能夠在保持驅動特性的同時減小尺寸的驅動單元。鑒于前述問題做出了本發明，且本發明的目的在于提供一種能夠在保持驅動特性的同時減小尺寸的驅動單元、制造驅動單元的方法、透鏡模塊和圖像拾取單元。根據本發明的實施方式的驅動單元包括:固定構件；致動裝置，具有由固定構件直接或間接固定的第一端部；和加強構件，設置在致動裝置的一部分或全部上。根據本發明的實施方式的透鏡模塊包括:透鏡；和驅動透鏡的根據本發明實施方式的上述驅動單元。根據本發明的實施方式的圖像拾取單元包括:透鏡；圖像拾取裝置，獲取從通過透鏡成像而獲得的圖像拾取信號；以及根據本發明實施方式的上述驅動單元，驅動透鏡。一種制造根據本發明的實施方式的驅動單元的方法包括:形成致動裝置；在致動裝置的一部分或全部上形成加強構件；以及由固定構件直接或間接固定致動裝置的第一端部。在根據本發明的實施方式的驅動單元、制造驅動單元的方法、透鏡模塊和圖像拾取單元中，加強構件設置在致動裝置的一部分或全部上。因此，即使當致動裝置的寬度(在垂直于從致動裝置的第一端向第二端延伸的方向的方向上的長度)變窄時，也可保證致動裝置的機械強度。根據本發明的實施方式的驅動單元、制造驅動單元的方法、透鏡模塊和圖像拾取單元，加強構件設置在致動裝置的一部分或全部上。因此，在將致動裝置的寬度設置為窄的同時可確保致動裝置的機械強度。因此，在保持驅動特性的同時可減少尺寸。
圖1是示出根據本發明的實施方式的驅動單元的概略配置的示意性平面圖。圖2是示出圖1中所示的驅動單元的側面配置的示意圖。圖3是示出圖1中所示的致動裝置(聚合物致動裝置)的詳細配置的截面圖。圖4是用于說明有關圖3中所示的聚合物致動裝置的基本操作的示意性截面圖。圖5是示出根據比較實例I的驅動單元的概略配置和操作的示意圖。圖6是示出根據比較實例2的驅動單元的概略配置和操作的示意圖。圖7是示出根據變形I和2的驅動單元的概略配置的示意性平面圖。圖8是示出根據變形3的用作致動裝置的壓電裝置的概略配置和操作的示意圖。圖9是示出根據變形4的用作致動裝置的雙金屬裝置的概略配置和操作的示意圖。圖10是示出根據實施方式和變形的任一個的驅動單元的應用實例I的包括圖像拾取單元的電子設備的配置實例的透視圖。圖11是從不同方向示出圖10中所示的電子設備的透視圖。圖12是示出圖11中所示的圖像拾取單元的主要部分配置的透視圖。圖13是示出圖12中所示的透鏡模塊的分解透視圖。圖14是示出圖12中所示的透鏡模塊的側面配置和平面配置的示意圖。圖15是圖13中示出的致動裝置(聚合物致動裝置)、固定構件和固定電極的一部分的詳細配置的截面圖。圖12是示出圖12中所示的透鏡模塊的操作的側面示意圖。圖17示出根據變形3的透鏡模塊的側面配置和平面配置的示意圖。圖18是示出根據應用實例2的透鏡模塊的側面配置和平面配置的示意圖。圖19以處理順序示出制造圖18中示出的透鏡模塊中的驅動單元的方法的透視圖。圖20是每個都示出圖19中示出的處理之后的處理的透視圖、平面圖和側面圖。
具體實施例方式將在下面參照附圖詳細描述在本發明的實施方式。將以以下順序來給出說明。1.實施方式(使用聚合物致動裝置作為致動裝置的實例)
2.變形變形I和2 (其中加強層具有寬的寬度部和窄的寬度部的實例)變形3 (使用壓電裝置作為致動裝置的實例)變形4 (使用雙金屬裝置作為致動裝置的實例)3.應用實例I和2 (其中驅動單元被應用于透鏡模塊和圖像拾取單元的實例)[實施方式][驅動單元I的一般配置]圖1以平面圖(XY平面圖，俯視圖)示意性地示出根據本發明的驅動單元(驅動單元I)的概略配置。此外，圖2的部分(A)示意性地示出驅動單元I的側面配置(ZX側面配置)。圖2的部分(B)示出圖2的部分(A)的放大部分(由符號Pl指定的區域的附近)。驅動單元I是(在這個實例中沿Z軸)驅動驅動目標9的懸臂致動器。驅動單元I包括支撐構件11、固定構件12、致動裝置13、加強層18 (加強構件)和供電部19。支撐構件11為整體支撐驅動單元I的基座構件(基座)。在本實例中，支撐構件11被布置為在XY平面上延伸。支撐構件11可例如由諸如液晶聚合物的硬樹脂材料形成。固定構件12是固定致動裝置13的第一端部(固定部)，并在Z軸方向上位于支撐構件11上的構件。固定構件12也可例如由諸如液晶聚合物的硬樹脂材料形成。致動裝置13是沿Z軸驅動驅動目標9的裝置。在本實例中，致動裝置13由板狀(薄板狀)聚合物致動裝置構成。在致動裝置13中，從第一端(更接近固定構件12)到第二端部(更接近驅動目標9，更接近可移動部)的長度為LI。此外，在本實例中，關于致動裝置13的寬度，更接近固定構件12的部分的寬度Wll大于更接近驅動目標9的部分的寬度W12(W1DW12)。換言之，致動裝置13具有更接近固定構件12的寬的寬度部，并具有更接近驅動目標9的窄的寬度部。應注意:隨后將對由聚合物致動裝置(圖3)構成的致動裝置13的詳細配置給出說明。加強層18是通過設置在致動裝置13的一部分或全部上來加強致動裝置13的強度(機械強度)的構件。在本實例中，加強層18被設置在致動裝置13的正面和背面(一對主表面)上。然而，加強層18可設置在致動裝置13的正面和背面之一上。優選的是，上述加強層18可以被設置在例如致動裝置13的上述窄的寬度部(具有寬度W12的部分)的部分或全部上。這樣做的一個原因在于，致動裝置13的窄的寬度部對如后面將要描述的裝置的位移(變形)的貢獻相對較小。在本實例中，加強層18不僅設置在致動裝置13的窄的寬度部上，而且也設置在上述寬的寬度部(具有寬度Wll的部分)的部分或全部上。具體而言，加強層18從致動裝置13窄的寬度部至寬的寬度部被連續地(整體)設置。上述加強層18可由例如諸如聚酰亞胺(PI)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的樹脂材料形成。供電部19將驅動電壓Vd供應至致動裝置13，從而驅動(變形)致動裝置13。前述供電部19可包括，例如，使用諸如半導體裝置的組件的電路。應注意:隨后將對驅動致動裝置13 (聚合物致動裝置)(圖4)的供電部19的具體操作中給出說明。[致動裝置13的詳細配置]接下來，將參照圖3對由聚合物致動裝置構成的致動裝置13的詳細配置給出描述。圖3示出致動裝置13的截面配置(Z-X截面配置)。致動裝置13具有其中一對電極膜52A和52B形成于離子導電性聚合物化合物膜51 (在下文中，簡稱為“聚合物化合物膜51”)的兩個面上的截面結構。換言之，致動裝置13包括一對電極膜52A和52B和插入電極膜52A和52B之間的聚合物化合物膜51。應注意:致動裝置13和電極膜52A和52B的周圍可覆蓋由具有高彈性的材料(諸如聚氨酯)形成的絕緣保護膜。聚合物化合物膜51響應于電極膜52A和52B之間的預定電位差的產生而彎曲。聚合物化合物膜51浸有離子物質。“離子物質”在本文中是指可在聚合物化合物膜51內移動的一般離子。具體而言，“離子物質”在本文中是指包括極性溶劑以及例如，氫離子，金屬離子的單質或其陽離子和/或陰離子的物質，并指包括其本身為諸如咪唑鹽的液體的陽離子和/或陰離子的物質。前者的實例包括其中極性溶劑被溶劑化在陽離子和/或陰離子中的物質。后者的實例包括離子液體。構成聚合物化合物膜51的材料的實例包括離子交換樹脂，其包括例如，作為其骨架的氟樹脂或烴系。作為離子交換樹脂，當聚合物化合物膜51浸有陽離子物質時，陽離子交換樹脂是優選的，且當聚合物化合物膜51浸有陰離子物質時，陰離子交換樹脂是優選的。陰離子交換樹脂的實例包括諸如磺酸基(sufonic acid group)和羧基的酸基被引入其中的樹脂，具體為，包括酸基的聚乙烯、包括酸基的聚苯乙烯，和包括酸基的氟樹脂。具體地，包括磺酸基或羧基的氟樹脂優選作為陽離子交換樹脂，例如全氟磺酸(Nafion)(可從 E.1.du Pont de Nemoursand Company 公司購得)。浸潰聚合物化合物膜51的陽離子物質可以是任何類型，例如，可以是有機的或無機的。也可以使用各種材料，例如，金屬離子的單質，包括金屬離子和水的物質，包括有機陽離子和水、離子液體等的物質。金屬離子的實例包括輕金屬離子，諸如鈉離子(Na+)、鉀離子(K+)、鋰離子(Li+)和鎂離子(Mg2+)。此外，有機陽離子的實例包括烷基銨離子。前述陽離子作為水合物存在于聚合物化合物膜51中。因此，優選的是陽離子物質作為一個整體被密封，當聚合物化合物膜51浸有包括陽離子和水的陽離子物質時以抑制致動裝置13中的水的揮發。離子液體可以是所謂的室溫熔融鹽，并包括具有低燃燒性和低揮發性的陽離子和陰離子。離子液體的實例包括咪唑環系化合物(imidazolium-ring-based compound)、卩比唳環系化合物(pirydinium-ring-based compound)和脂肪族化合物(aliphatic compound)。特別地，由于離子液體具有低揮發性，所以陽離子物質優選是離子液體，因此，致動裝置13甚至在高溫環境或在真空中也能順利地操作。彼此面對而使得聚合物化合物膜51介于其間的電極膜52A和52B的每個都包括一種或多種導電材料。電極膜52A和52B每個都優選地由通過離子導電聚合物結合在一起的導電材料粉末形成，這可以增加電極膜52A和52B的柔韌性。導電材料粉末優選為碳粉。其中一個原因在于，由于碳粉具有高的導電性和大的比表面積，所以可獲得更大量的變形。科琴(Ketjen)黑優選作為碳粉。類似于構成上述聚合物化合物膜51的那些材料的材料優選作為離子導電聚合物。例如，電極膜52A和52B可以如下形成。即，其中導電材料粉末和離子導電聚合物被分散在分散介質中的涂料被涂敷至聚合物化合物膜51的兩面，并被干燥。因此，包括導電材料粉末和離子導電聚合物的膜狀組件可被卷曲到聚合物化合物膜51的兩個面上。
電極膜52A和52B中的每個都可具有多層結構。在這種情況下，優選的是電極膜52A和52B中的每個都具有這樣的結構，其中，包括由離子導電聚合物結合在一起的導電材料粉末的層和金屬層從聚合物化合物膜51依次層疊。這允許電位在電極膜52A和52B的面內方向上更接近均勻值，從而獲得更優良的變形性能。構成金屬層的材料的實例包括諸如黃金和鉬金的貴金屬。金屬層可具有任意厚度。然而，金屬膜優選為連續膜，以便電位在電極膜52A和52B中是均勻的。形成金屬膜的方法的實例包括化學電鍍、沉積和濺射。可根據諸如驅動目標9的尺寸和重量以及聚合物化合物膜51中必要的位移量(變形量)來適當設置聚合物化合物膜51的尺寸(寬度和長度)。可根據驅動目標9的必要位移量(沿Z軸方向的移動量)來設置聚合物化合物膜51的位移量。[制造驅動單元I的方法]例如，本實施方式的驅動單元I可如下制造。即，首先，形成致動裝置13。具體而言，在本實例中，形成由具有上述結構的聚合物致動裝置構成的致動裝置13。接下來，例如，使用粘接劑等，通過將由前述材料構成的加強層18附接于其上而在致動裝置13的一部分或全部上形成加強層18。隨后，致動裝置13的第一端部通過位于支撐構件11上的固定構件12固定。此外，還附接構成電壓供應部19的預定電路(諸如半導體芯片)。因此，完成圖1和2中所示的驅動單元I。[驅動單元I的功能和效果]接下來，將給出本實施方式的驅動單元I的功能和效果的描述。[1.致動裝置13的操作]首先，將參照圖4給出由聚合物致動裝置構成的致動裝置13的操作。圖4以截面圖示意性地示出致動裝置13的操作。首先，將描述使用包括陽離子和極性溶劑的物質作為陽離子物質的情況。在這種情況下，沒有電壓施加的致動裝置13不彎曲，并具有平面形狀，原因是陽離子物質幾乎均勻地分散在聚合物化合物膜51中(圖4中的部分(A))。在本文中，當在圖4的部分(B)中供電部19施加電壓(開始施加驅動電壓Vd)，致動裝置13的行為如下。SP，例如，當預定驅動電壓Vd施加在電極膜52A和52B之間，從而使得電極膜52A具有負電位而電極膜52B具有正電位時，陽離子朝向電極膜52A移動而由極性溶劑溶解。此時，陰離子聚合物化合物膜51內幾乎不移動。因此，聚合物化合物膜51的電極膜52A側膨脹，而其電極膜52B側收縮。因此，致動器13整體朝向電極膜52B彎曲，如圖4的部分(B)中所示。此后，當電極膜52A和52B之間的電位差被消除，以成為無電壓施加狀態(停止施加驅動電壓Vd),已朝向聚合物化合物膜51中的電極膜52A傾斜的陽離子物質(陽離子和極性溶劑)擴散，并返回圖4的部分(A)中所示的狀態。此外，當預定驅動電壓Vd在圖4的部分(A)所示的無電壓施加狀態下被施加在電極膜52A和52B之間，從而使得電極膜52A具有正電位，而電極膜52B具有負電位時，陽離子朝向電極膜52B移動而由極性溶劑溶解。在這種情況下，聚合物化合物膜51的電極膜52A側收縮，而其薄膜52B側溶脹。因此，致動裝置13整體朝向電極膜52A彎曲。隨后，將描述使用包括液體陽離子的離子液體作為陽離子物質的情況。同樣在這種情況下，沒有電壓施加的致動裝置13具有圖4的部分(A)所示的平面形狀，原因是離子液體幾乎均勻地分散在聚合物化合物薄膜51中。在本文中，當供電部19施加電壓(開始驅動電壓Vd的施加)時，致動裝置13的行為如下。即，例如，當預定驅動電壓Vd施加在電極膜52A和52B之間，從而使得電極膜52A具有負電位而電極膜52B具有正電位時，離子液體中的陽離子朝向電極膜52A移動。然而，陰離子在作為陽離子交換膜的聚合物化合物膜51內是不可移動的。因此，聚合物化合物膜51的電極膜52A側膨脹，而其電極膜52B側收縮。因此，致動器13整體朝向電極膜52B彎曲，如圖4的部分(B)所示。此后，當電極膜52A和52B之間的電位差被消除，以成為無電壓施加狀態(停止施加驅動電壓Vd),已朝向聚合物化合物膜51中的電極膜52A傾斜的陽離子擴散，并返回圖4的部分(A)所示的狀態。此外，當預定驅動電壓Vd在圖4的部分(A)所示的無電壓施加狀態下被施加在電極膜52A和52B之間，從而使得電極膜52A具有正電位而電極膜52B具有負電位時，離子液體中的陽離子朝向電極膜52B移動。在這種情況下，聚合物化合物膜51的電極膜52A側收縮，而其薄膜52B側溶脹。因此，致動裝置13整體朝向電極膜52A彎曲。[2.驅動單元I的操作]在驅動單元I中，驅動目標9根據致動裝置13的上述變形(彎曲)而被驅動。因此，驅動目標9沿圖2的部分(A)中的箭頭所示的Z軸變得可移動。在本文中，將與比較實例相比來詳細描述驅動單元I的特征部分的功能和效果。圖5示意性地示出根據比較實例I的驅動單元(驅動單元101)的概略配置和操作。部分(A)示出其平面配置(X-Y平面配置、頂面配置)而部分(B)示出其側面配置(Z-X側面配置)。此夕卜，圖6示意性地示出根據比較實例2的驅動單元(驅動單元201)的概略配置和操作。部分(A)示出其平面配置(X-Y平面配置、頂面配置)而部分(B)示出其側面配置(Z-X側面配置)。[比較實例I]首先，圖5中示出的比較實例I的驅動單元101不包括加強層18，這不同于本實施方式I的驅動單元。此外，在驅動單元101中，致動裝置103從更接近驅動目標9的部分至更接近固定構件12的部分具有均勻的(相同的)的寬度W101。換言之，致動裝置103的寬度WlOl整體大于本實施方式的致動裝置13的寬度(特別是窄的寬度部的寬度W12)
(W101>W12)o在這樣的懸臂致動器中，考慮到設計的自由度(結構上的尺寸減小)，優選的是例如，允許懸臂的寬度為盡可能小。然而，在比較實例I的驅動單元101中，由于致動裝置103的寬度WlOl大(寬)，所以難以整體來減小驅動單元101的結構的尺寸(以提高設計自由度)。[比較實例2]另一方面，在圖6所示的比較實例2的驅動單元202中，致動裝置13如本實施方式的驅動單元中那樣，包括更接近固定構件12的寬的寬度部(具有寬度W11)，并包括更接近驅動目標9的窄的寬度部(具有寬度W12)。因此，與比較實例I的上述驅動單元101相t匕，允許整體減小驅動單元201的結構的尺寸(以提高設計自由度)。然而，比較實例2的驅動單元201不包括加強層18，這不同于本實例I的驅動單元。因此，由于懸臂的小的寬度(寬度W12)，所以難以確保致動裝置13的強度(機械強度)。因此，例如可能存在致動裝置13不能充分驅動(在Z軸的正方向(向上方向)上位移，在本實例中)驅動目標9的情況，如圖6的部分(B)所示。換言之，必須提供具有足夠的強度(機械強度)的制動器裝置13以通過確保一定的寬度(因為其是必須的)來支撐驅動目標9。如上所述，在上述比較實例I和2的驅動單元101和201中，難以減小尺寸(提高設計自由度)的同時保持(優良的)驅動特性。另一方面，在本實施方式的驅動單元I中，加強層18設置在致動裝置13的一部分或全部上，如圖1和圖2中所示。因此，甚至在致動裝置13的寬度(特別是窄的寬度部的寬度Wl2)變窄時，也確保了致動裝置13的機械強度。此外，關于在本實施方式的驅動單元I中設置加強層18的位置，可以如下。S卩，首先，在致動裝置13中，固定部(參見由圖2的部分(A)中的符號Pll所示的區域)在變形時具有比可移動部(參見由圖2的部分(A)中的符號P12所示的區域)大的曲率。此外，考慮到由于梁的長度而引起的位移擴大效應，固定部對于在致動裝置13的前端(驅動目標9的附近)的位移比可移動部貢獻的更多。因此，固定部對于致動裝置13的位移(變形)貢獻較大，對位移貢獻相對少的部分(諸如P12附近)對驅動目標9的位移量的影響小，即使該部分由加強層18限制。另一方面，當充分確保懸臂致動器的剛性(可彎曲剛性)時，致動裝置13的可生成力根據固定部的增加寬度(本實例中的寬的寬度部的寬度Wl I)(基本上與其成正t匕)增加。從上述可以說，優選的是，例如在懸臂的中間部分(P12附近)或前端上設置加強層18，并允許致動裝置13的固定部(寬的寬度部分)的寬度Wll足夠大。原因之一在于，這允許設置除了固定部之外的部分(窄的寬度部)的寬度W12為極其小，而同時充分確保了致動裝置13的機械強度。如上所述，在本實施方式中，加強層18設置在致動裝置13的一部分或全部上。因此，可確保致動裝置13的機械強度，同時可將其寬度(特別是窄的寬度部的寬度W12)設置為窄。因此，可實現尺寸減少，同時保持驅動特性，并提高設計自由度。此外，聚合物致動裝置被特別用作致動裝置13。因此，可與使用其它方案的致動裝置(諸如后面描述的壓電裝置和雙金屬裝置)的情況相比，可獲得下面的優點。即，驅動電壓Vd被抑制為低，因此，可降低電功率消耗。此外，可實現低成本制造。[變形]隨后，將描述上述實施方式的變形(變形I至4)。應注意的是:與實施方式中的那些相同的組件由相同的標號指定，且將適當地省略其描述。[變形I 和 2]圖1的部分(A)以平面圖(X-Y平面圖，俯視圖)示意性地示出根據變形I的驅動單元(驅動單元1A)的概略配置。此外，圖7的部分(B)以平面圖(X-Y平面圖，俯視圖)示意性地示出根據變形2的驅動單元(驅動單元2A)的概略配置。圖7的部分(A)中所示的變形I的驅動單元IA分別包括加強層13A和18A而不是在上述實施方式的驅動單元I中的致動裝置13和加強層18。驅動單元IA的其它結構類似于上述實施方式的驅動單元I的那些結構。致動裝置13A包括更接近固定構件12的寬的寬度部(具有寬度Wll)和更接近驅動目標9的窄的寬度部(具有寬度W12)，如上述實施方式的致動裝置13。此外，加強層18A具有寬度與致動裝置13A的窄的寬度部和寬的寬度部一致的形狀。換言之，加強層18A也具有更接近固定構件12的寬的寬度部18A1并包括更接近驅動目標9的窄的寬度部18A2。應注意:在這個實例中，寬的寬度部18A1的平面形狀為矩形。另一方面，圖7的部分(B)所示的變形2的驅動單元IB分別包括致動裝置13B和加強層18B而不是在上述實施方式的驅動單元I中的致動裝置13和加強層18。驅動單元IB的其它結構類似于上述實施方式的驅動單元I的那些結構。致動裝置13B包括更接近固定構件12的寬的寬度部(具有寬度Wll)和更接近驅動目標9的窄的寬度部(具有寬度W12)，如致動裝置13。此外，加強層18B具有寬度與致動裝置13B的窄的寬度部和寬的寬度部一致的形狀。換言之，加強層18B也具有更接近固定構件12的寬的寬度部18B1并包括更接近驅動目標9的窄的寬度部18B2。應注意:在這個實例中，寬的寬度部18B1的平面形狀為三角形(三角形狀，其寬度從更接近固定構件12的部分朝向更接近驅動目標9的部分逐漸變窄)。如上所述，在變形I和2中，加強層18A和18B每個都具有寬度與其在致動裝置13A和13B中的窄的寬度部和寬的寬度部一致的形狀。因此，即使當驅動目標是9特別重時，也可以很容易地確保致動裝置13A和13B的機械強度。[變形3]圖8以透視圖示意性地示出根據變形3的應用于驅動單元的致動裝置(致動裝置13C)的概略配置和操作。本變形的驅動單元包括由壓電裝置構成的致動裝置13C (這將在下面描述)，而不是由聚合物致動裝置構成的致動裝置13 (上面實施方式中描述的)。壓電裝置包括在X-Y平面上延伸的導電板61、布置在導電板61的兩個面上的一對壓電體62A和62B,和固定導電板61和壓電體62A和62B的第一端部的一對固定構件63A和 63B。導電板61例如可由諸如磷青銅的材料形成。壓電體62A和62B的每個都可由例如諸如鋯酸鉛鈦酸(PZT)的壓電材料形成。應注意:沿其厚度方向(Z軸方向)對壓電體62A和62B的每個執行預定的極化處理，且壓電體62A和62B具有在該方向上被定向的偏振方向。當預定驅動電壓Vd被施加至壓電體62A和62B的每個時，由具有上述配置的壓電裝置構成的致動裝置13C的操作如下。即，壓電體(在本實例中為壓電體62A)沿X軸方向延伸，另一方面，另一壓電體(在本實例中為壓電體62B)沿X軸方向縮小。結果，致動裝置13C整體沿其厚度方向(Z軸方向)彎曲(曲折)，并在Z軸方向上生成變形量d。應注意:當驅動電壓Vd的極性反轉時，可以得到與此對應的相反方向上的變形量d。因此，通過施加驅動電壓Vd而使壓電裝置作為致動裝置。因此，在使用前述雙金屬裝置作為制動裝置13C的本變形的驅動單元中，根據類似于上述實施方式的那些功能的功能獲得了類似于上述實施方式的那些功能的效果。[變形4]圖9根據變形4的以側面圖(Z-X側面圖)示意性地示出應用于驅動單元的致動裝置(致動裝置13D)的概略配置和操作。部分(A)示出操作之前的狀態,而部分(B)示出操作之后的狀態。本變形的驅動單元包括由在下面描述的雙金屬裝置的構成的致動裝置13D，而不是由上述實施方式中描述的聚合物致動裝置構成的致動裝置13。雙金屬裝置包括在XY平面上延伸的一對金屬板(具有不同熱膨脹率的高膨脹金屬板72A和低膨脹金屬板72B)和固定金屬板的第一端部的一對固定件73A和73B。高膨脹金屬板72A和低膨脹金屬板72B彼此附接，以形成疊層結構。高膨脹金屬板72A和低膨脹金屬板72B的每個可由例如其中諸如錳(Mn)、鉻(Cr)和銅(Cu)的金屬被添加到鐵(Fe)和鎳(Ni)的合金中的材料形成。通過區別添加到合金中的前述金屬量來區別高膨脹金屬板72A和低膨脹金屬板72B的熱膨脹率。與圖9的部分(A)所示的平坦狀態(之前操作狀態)相比，當將由具有上述配置的雙金屬裝置構成的致動裝置13D置入的高溫狀態下時，高膨脹金屬板72A比低膨脹金屬板72B膨脹更多。結果，致動裝置13D整體沿其厚度方向(Z軸方向)彎曲(曲折)，并在Z軸方向上生成變形量d。因此，通過使用諸如加熱器(未示出)的加熱部件改變高膨脹金屬板72A和低膨脹金屬板72B的溫度，雙金屬裝置用作制動裝置。因此，在使用前述雙金屬裝置作為制動裝置13D的本變形的驅動單元中，根據類似于上述實施方式的那些功能的功能獲得了類似于上述實施方式的那些功能的效果。[應用實例]隨后，將給出根據前述實施方式和變形I至4的驅動單元的應用實例(對透鏡模塊和圖像拾取單元的應用實例:應用實例I和2)的描述。[應用實例I][移動電話8的配置]圖10和圖11每個都以透視圖示出根據上述實施方式等的驅動單元的應用實例I的作為具有圖像拾取單元的電子設備的實例的圖像拾取功能的移動電話(移動電話8)的概略配置。在移動電話8中，兩個殼體81A和81B以可折疊的方式通過未示出的鉸鏈結構彼此連接。如圖10所示，多個不同操作鍵82設置在殼體81A的一側上的表面上，麥克風83設置在殼體81A的底端。操作鍵82通過用戶接收預定操作，并用于輸入信息。麥克風83在電話呼叫等期間用于輸入用戶聲音。如10圖所示，使用液晶顯示面板等的顯示部分84設置在殼體81B的一側上的表面上，且揚聲器85設置在殼體81B的頂端。顯示部分84可顯示，例如，各種信息，諸如無線電波接收狀態、電池的剩余量、打電話的那個人的電話號碼、存儲在電話簿(對方的電話號碼、姓名等沖的內容，以及打出和所接的電話列表。揚聲器85在打電話等期間輸出打電話
的人的聲首等。如圖11所示，防護玻璃罩86設置在殼體81A的另一側上的表面上，而圖像拾取單元2設置在對應于防護玻璃罩86位置的位置處的殼體81A中。圖像拾取單元2包括根據設置在更接近對象(防護玻璃罩86)的本應用實例的透鏡模塊4，并包括設置在更接近圖像(在殼體81A的內部)的區域中的圖像拾取裝置3。圖像拾取裝置3是獲取由通過透鏡模塊4中的透鏡(后面描述的透鏡40)成像產生的圖像拾取信號的裝置。圖像拾取裝置3由設有例如電荷耦合器件(CCD)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)等的圖像傳感器構成。[圖像拾取單元2的配置]圖12以透視圖示出圖像拾取單元2的主要部分配置。圖13以分解透視圖示出圖像拾取單元2中的透鏡模塊4的配置。此外，圖14通過部分(A)中的(Z-X側面圖)和部分(B)中的(X-Y平面圖)示意性地示出透鏡模塊4的概略配置。透鏡模塊4從圖像(圖像拾取裝置3)向對象(沿Z軸的正方向)沿光軸Zl依次包括支撐構件11、加強層181、致動裝置131、透鏡保持構件14和透鏡40、加強層182和致動裝置132。應注意:在圖12中省略了透鏡40的圖示。透鏡模塊4還包括固定構件12、耦接構件151A、151B、152A和152B、固定電極130A和130B、穩定構件16和孔器件17A和17B。應注意:除了透鏡40之外的透鏡模塊4的前述構件對應于本發明的“透鏡驅動單元”的具體實例。支撐構件11為整體支撐透鏡模塊4的基座材料(基座)。在本實例中，固定構件12是固定致動裝置131和132的每個的第一端的構件。固定構件12包括三個構件，S卩，下部固定構件12D、中心(中間)固定構件12C和上部固定構件12U，這三個構件從圖像(圖12和圖13中的底部部分)朝向對象(圖12和圖13中的上部部分)布置。致動裝置131的第一端和固定電極130A和130B的第一端插入在下部固定構件12D和中心固定構件12C之間。另一方面，致動裝置132的第一端和固定電極130A和130B的第二端插入在中心固定構件12C和上部固定電極12U之間。此外，允許透鏡保持構件14的部分(后面描述的保持部14B的一部分)被部分地插入的開口 12C0形成在上述的中心固定構件12C中。這允許透鏡保持構件14的部分在開口 12C0內移動。因此，空間被有效地利用，且可減少透鏡模塊4的尺寸。固定電極130A和130B為向致動裝置131和132中的電極膜(前述電極膜52A和52B)提供從前述供電部19接收的驅動電壓Vd的電極。固定電極130A和130B可由，例如，金(Au)、鍍金的金屬等形成，并具有U狀形狀。因此，固定電極130A和130B的每個均夾置中心固定構件12C的頂部和底部(沿Z軸方向的兩側面)，并被允許以少量配線向一對致動裝置131和132提供并聯的相同電壓。此外，當固定電極130A和130B由鍍金的金屬材料構成時，可防止由于諸如表面氧化的因素引起的接觸電阻的劣化。透鏡保持構件14是保持透鏡40的構件。透鏡保持構件14可由例如諸如液晶聚合物的硬樹脂材料形成。透鏡保持構件14被設置為使得其中心處于光軸Zl上。透鏡保持構件14包括保持透鏡40的圓形保持部14B，并包括連接部14A，其支撐保持部14B并將保持部14B連接至后述的耦接構件151A、151B、152A和152B。此外，保持部14B被布置在一對致動裝置131和132的后述的驅動面之間。致動裝置131和132的每個都具有垂直于透鏡40的光軸Zl的驅動面(X_Y平面上的驅動面)致動裝置131和132被布置為使得驅動面沿光軸Zl彼此面對。致動裝置131和132的每個都通過后述的耦接構件151A、151B、152A和152B沿光軸Zl驅動透鏡保持構件14 (和透鏡40)。此外，在本實例中，致動裝置131和132的每個都由前述聚合物致動裝置構成。在如圖14的部分(B)所示的本實例中，致動裝置131和132包括更接近固定構件12的寬的寬度部(具有寬度W21)和在可移動部(更接近耦接構件151A、151B、152A和152B)中的窄的寬度部分(具有寬度W22)。在本文中，如在圖15中的截面圖(Z-X截面圖)所示，在致動裝置131中，電極膜52A電連接至其下部固定構件12D上的固定電極130B，且電極膜52B電連接至其中心固定構件12C側上的固定電極130A。另一方面，在致動裝置132中，電極膜52A電連接至其中心固定構件12C側上的固定電極130A，且電極膜52B電連接至其上部固定構件12U側上的固定電極130B。應注意:雖然圖15中未示出，但是從更接近下部固定構件12D的固定電極130B到更接近上部固定構件2U的固定電極130B的構件和電極中的每個以一定壓力通過圖13中所示的穩定構件16 (板簧)來夾置和固定。因此，甚至當較大力施加于其上時致動裝置131和132也不會被破壞，且甚至當致動裝置131和132變形時也會允許穩定的電連接。在本實例中，加強層181和182每個都對應于上述實施方式中描述的加強層18，并被選擇地設置在平板狀致動裝置131和132的一個面(背面)上。然而，上述加強層181和182可設置在致動裝置131和132的兩面(正面和背面)上。耦接構件151A、151B、152A和152B每個都為耦接(連接)連接部14A的端部和各個致動裝置131和132的第二端的構件。具體而言，耦接構件151A和151B的每個都耦接連接部14A的下端和致動裝置131的第二端。耦接構件152A和152B每個都耦接連接部分14A的上端和致動裝置132的第二端。耦接構件151A、151B、152A和152B的每個都可由諸如聚酰亞胺膜的柔性膜形成，并優選由其剛性幾乎等于或小于(優選地，等于或小于)各個致動裝置131和132的剛性的柔性材料形成。因此，提供了耦接構件151A、151B、152A和152B在相對于致動裝置131和132的彎曲方向的方向上的彎曲自由度。因此，由致動裝置131和132和耦接構件151A、151B、152A和152B構成的懸臂的截面形狀具有S狀曲線。結果，允許連接部14A沿Z軸方向平行移動，且保持部14B (和透鏡40)在Z軸方向被驅動，同時相對于支撐構件11保持平行狀態。應注意:例如，彈簧常數可用作上述剛性(彎曲剛性)。 在本文中，優選的是滿足以下表達式(1)，其中，SI是致動裝置131和132的剛性(彎曲剛性)，且S2是加強層181和182的剛性(彎曲剛性)。這允許致動裝置131和132的寬度被設置為較小，且透鏡模塊4的尺寸被設置為較小。此外，更優選的是，除了滿足表達式(I)之外，還滿足以下表達式(2)和(3)，其中，S3是耦接構件151A、151B、152A和152B的剛性(彎曲剛性)。這允許致動裝置131和132的寬度被進一步設置為較小，且透鏡模塊4的尺寸被進一步設置為較小。S2>S1 …(I)S2>S3…(2)SI 彡 S3…(3)[透鏡模塊4的功能和效果]圖16以透視圖示出透鏡模塊4的操作。部分(A)示出操作之前的狀態，而部分(B)示出操作之后的狀態。在透鏡模塊4中，如圖16的部分(A)和(B)(圖中的箭頭)所示，一對致動裝置131和132驅動透鏡保持部件14，因此，允許透鏡40沿其光軸Zl移動。因此，在透鏡模塊4中，通過使用致動裝置131和132的驅動單元(透鏡驅動單元)使透鏡40沿其光軸Zl被驅動。在本文中，同樣在本應由實例中，以類似于上述實施方式的方式使加強層181和182設置在致動裝置131和132的一部分或全部上。因此，即使當致動裝置131和132的寬度(特別是，窄的寬度部分的寬度W22)如圖14部分(B)所示變窄時，也可確保致動裝置131和132的機械強度。因此，致動裝置131和132的面積減小，因此，具有較大直徑的光學裝置(在本實例中，為具有較大直徑Rl的透鏡40)被允許設置在透鏡模塊4中。另一方面，在根據圖17的部分(A)和(B)中示出的比較實例3的透鏡模塊(透鏡模塊304)中，并沒有設置如本應用實例中的加強層。因此，致動裝置302的面積很大。具體而言，更接近固定構件12的寬的寬度部(具有寬度W301)和可移動部分(更接近耦接構件151A、151B、152A和152B)中的窄的寬度部(具有寬度W302)大于致動裝置131和132的寬度W21和W22。因此，光學裝置的直徑(在本實例中為透鏡340的直徑R301)在根據比較實例3中的透鏡模塊304中比根據本應用實例的透鏡模塊4中更小(RDR301)。換言之，在比較實例3中，難以在透鏡模塊304中提供具有大直徑的光學裝置。[應用實例2][透鏡模塊4A的配置]圖18以部分(A)中的側面圖(Z-X側面圖)和部分(B)中的平面圖(X-Y平面圖)示意性地示出根據應用實例2的透鏡模塊4A的概略配置。本應用實例的透鏡模塊4A包括加強層181A、181B、182A和182B，而不是上述應用實施方式I的透鏡模塊4中的加強層181和182。此外，在透鏡模塊4A中，耦接構件151A、151B、152A和152B在X軸方向上的長度被設置為比致動裝置131和132的臂的長度(X軸方向上的長度)長，不同于上述應用實例I中的情況。在該實例中，加強層181A、181B、182A和182B對應于在上述實施方式中描述的加強層18并被設置在平板狀致動裝置131和132的兩個表面(正面和背面)上。[制造透鏡模塊4A中的透鏡驅動模塊的方法]本應用實例的透鏡模塊4A中的那些中的透鏡驅動單元(致動裝置131和132，耦接構件151A、151B、152A和152B，和加強層181A、181B、182A和182B)可以制造如下。圖19和圖20以透視圖、平面圖(X-Y平面圖)和側面圖(Z-X側面圖)示出透鏡驅動單元部分的處理的實例。首先，如圖19的部分(A)所示，以預定空間布置構成致動裝置131和132的致動裝置130和構成耦接構件151A、151B、152A和152B的低剛性層150 (例如，由表現出剛性S3的前述材料形成的層)。隨后，如圖19的部分(B)所示，例如使用粘接劑等將構成加強層181A和182A的高剛性層180A (例如，由表現出剛性S2的前述材料形成的層)附接在致動裝置130和低剛性層150的一個表面(正面)上。隨后，如圖19的部分(C)所示，以類似的方式使用粘接劑等將構成加強層181B和182B的高剛性層180B(例如，由表現出剛性S2的前述材料形成的層)附接在致動裝置130和低剛性層150的另一個表面(正面)上。因此，構成加強層的高剛性層180A和180B形成于致動裝置130上。此后，通過使用例如沖壓、激光束等的處理將圖20的部分(A)中的由虛線所示的區域機械地切割。換言之，致動裝置130、低剛性層150，高剛性層180A和180B被以預定形狀切割。因此，在圖18中所示的透鏡模塊4A中的透鏡驅動裝置完成位如圖20的部分(B)所示。同樣在具有上述配置的本應用實例的透鏡模塊4A中，根據類似于上述應用實例I的那些功能的功能獲得了類似于上述應用實例I的那些功能的效果。換言之，致動裝置131和132的面積減小，因此，具有大直徑的光學裝置(具有大直徑Rl的透鏡40)被允許設置在透鏡模塊4A中。[其它變形]已經參照實施方式、變形和應用實例作為實例在上文中描述了本發明。然而，本發明不限于上述實施方式等，且可進行各種變形。例如，在一些情況下，可不設置在上述實施方式等中描述的連接部14A和耦接構件151A、151B、152A和152B。此外，已經在上述實施方式等中給出了其中致動裝置的第一端部被固定構件直接固定的情況的描述；然而，這不是限制性的。換言之，致動裝置的第一端部可由固定構件間接(通過諸如固定電極的組件)固定。此外，已在上述實施方式等中主要給出了其中設置了一對致動裝置的情況的描述。然而，致動裝置不一定是一對，也可設置一個或三個或更多個致動裝置。此外，每個致動裝置的形狀并不限于上述實施方式等中描述的那些。各致動裝置的疊層結構的也不限于上述實施方式等中描述的那些，并且可以適當地改變。此外，例如，在透鏡模塊(驅動單元)中的每個構件的形狀、材料等并不限于上述實施方式等中描述的那些。例如，加強構件的形狀并不限于在上述實施方式等中描述的形狀(諸如層狀結構(加強層))，并且可為其它形狀。此外，沿其光軸驅動透鏡的透鏡驅動單元已在上述實施方式等中被描述為本發明的驅動單元的實例。然而，并不限于這種情況，例如，透鏡驅動單元可沿垂直于其光軸的方向驅動透鏡。此外，本發明的驅動單元適用于除了那些上述透鏡驅動單元以外的那些，諸如驅動光圈等的驅動單元(參見日本未審專利申請公開第2008-25938號I等)。此外，本發明的驅動單元、透鏡模塊和圖像拾取單元適用于除了上述實施方式等中描述的移動電話之外的各種電子設備。
權利要求
1.一種驅動單元，包括: 固定構件； 致動裝置，具有由所述固定構件直接或間接固定的第一端部；以及 加強構件，設置在所述致動裝置的一部分或全部上。
2.根據權利要求1所述的驅動單元，其中， 所述致動裝置包括在所述第一端部中的寬的寬度部并包括在第二端部中的窄的寬度部；以及 所述加強構件設置在所述窄的寬度部的部分或全部上。
3.根據權利要求2所述的驅動單元，其中，所述加強構件還設置在所述寬的寬度部的部分或全部上。
4.根據權利要求3所述的驅動單元，其中，所述加強構件從所述窄的寬度部至所述寬的寬度部連續地設置。
5.根據權利要求4所述的驅動單元，其中，所述加強構件具有寬度與所述致動裝置的所述寬的寬度部和所述窄的寬度部一致的形狀。
6.根據權利要求1至權利要求5中任一項所述的驅動單元，其中，所述驅動單元是驅動透鏡的透鏡驅動單元。
7.根據權利要求6所述的驅動單元，還包括: 透鏡保持構件，保持所述透鏡；以及 耦接構件，耦接多個所述致動裝置中的每個的所述第二端部和所述透鏡保持部件的端部，其中， 每個都具有垂直于所述透鏡的光軸的驅動面的所述多個致動裝置被布置為允許所述驅動面沿所述透鏡的所述光軸彼此面對，以及 所述多個制動裝置中的每個的所述第一端部由所述固定構件固定。
8.根據權利要求7所述的驅動單元，其中，滿足S2>S1，其中，SI是所述致動裝置的剛度，且S2是所述加強構件的剛度。
9.根據權利要求8所述的驅動單元，其中，進一步滿足S2>S3和SI> S3，其中，S3是所述耦接構件的剛度。
10.根據權利要求7所述的驅動單元，其中， 所述透鏡保持構件包括: 保持部，保持所述透鏡，以及 連接部，支承所述保持部并將所述保持部連接至所述耦接構件，以及 所述保持部被布置在所述致動裝置的所述驅動面之間。
11.根據權利要求10所述的驅動單元，其中，允許所述保持部部分地插入的開口形成于所述固定構件中。
12.根據權利要求1至權利要求5中任一項所述的驅動單元，其中，滿足S2>S1，其中，SI是所述致動裝置的剛度且S2是加強構件的剛度。
13.根據權利要求1至權利要求5中任一項所述的驅動單元，其中 所述致動裝置具有 平板狀的形狀，所述平板狀的形狀具有彼此面對的一對主表面，以及加強層被設置為在所述一對主表面中的一者或兩者上的加強構件。
14.根據權利要求1至權利要求5中任一項所述的驅動單元，其中，所述致動裝置是聚合物致動裝置。
15.根據權利要求14所述的驅動單元，其中， 所述聚合物致動裝置包括 一對電極膜，以及 插入所述一對電極膜之間的聚合物膜。
16.根據權利要求1至權利要求5中任一項所述的驅動單元，其中，所述致動裝置是壓電裝置和雙金屬裝置中的一種。
17.—種透鏡模塊,包括: 透鏡；以及 驅動單元，驅動所述透鏡，其中， 所述驅動單元包括: 固定構件， 致動裝置，具有由所述固定構件直接或間接固定的第一端部，以及， 加強構件，設置在所述致動裝置的一部分或全部上。
18.一種圖像拾取單元，包括: 透鏡； 圖像拾取裝置，獲取通過所述透鏡成像而獲得的圖像拾取信號；以及 驅動單元，驅動所述透鏡，其中， 所述驅動單元包括: 固定構件， 致動裝置，具有由所述固定構件直接或間接固定的第一端部，以及 加強構件，設置在所述致動裝置的一部分或全部上。
19.一種制造驅動單元的方法，所述方法包括: 形成致動裝置； 在所述致動裝置的一部分或全部上形成加強構件；以及 由所述固定構件直接或間接固定所述致動裝置的第一端部。
20.根據權利要求19所述的方法，其中， 所述形成所述 加強構件包括: 在所述致動裝置上形成加強層，以及 將所述致動裝置和所述加強層的每個切割成預定形狀。
全文摘要
提供了一種能夠在保持驅動特性的同時減小尺寸的驅動單元及其制造方法、透鏡模塊和圖像拾取單元。驅動單元(1)包括固定構件(12)；致動裝置(13)，具有由所述固定構件(12)直接或間接固定的第一端部；和加強構件(加強層18)，設置在所述致動裝置(13)的一部分或全部上。即使當所述致動裝置(13)的寬度(例如，寬度W12)變窄時，也能夠通過上述加強構件(18)來確保所述致動裝置(13)的機械強度。
文檔編號H02N11/00GK103190072SQ201180053219
公開日2013年7月3日 申請日期2011年11月2日 優先權日2010年11月12日
發明者石田武久, 永井信之, 加藤祐作 申請人:索尼公司