CN102200672A - 照相机模块和成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照相机模块和成像装置，该照相机模块包括：镜筒；可移动透镜，提供为在光轴方向上在镜筒中可移动；成像部件，摄取通过可移动透镜看到的物体的图像；以及致动器，改变可移动透镜和成像部件之间的距离，其中致动器具有提供在其一端的第一供电端子以及提供在其另一端的第二供电端子，第一端子附接在可移动透镜所在的一侧，第二端子附接在镜筒所在的一侧，致动器在电力提供给第一和第二端子的每一个时弯曲且改变可移动透镜和成像部件之间的距离，而且，第一和第二端子的每一个在对其供电时弯曲且改变该可移动透镜和该成像部件之间的距离。

Description

照相机模块和成像装置

技术领域

本发明涉及结合在移动终端以及其他小型电子设备中的照相机模块和成像装置，具体地涉及通过简化可移动透镜致动器的构造而减小尺寸的照相机模块和成像装置。

背景技术

小而薄的照相机模块结合在移动电话、PDA(个人数字助理)和其他小型信息处理设备中。需要该类型的照相机模块更小且更薄，从而满足这样的小型信息处理设备的尺寸和厚度进一步减小的要求。为了实现尺寸和厚度的减小，某些照相机模块采用聚合物致动器作为可移动透镜致动器(见JP-A-2006-293007)。

为了在光轴方向上在照相机模块中移动聚焦透镜或者任何其他可移动透镜，需要典型地增加致动器的推力和响应速度的大小。作用在致动器上的负荷例如在下面的情形中增加：在可移动透镜的重量增加时；在可滑动构件的反作用力增加时；以及在弹簧的弹性增加时。特别是，在考虑透镜的偏心时，必须采用轴(shaft)支撑可移动透镜，使得透镜可以在光轴方向上移动。在此情况下，轴和可移动透镜侧的滑动孔之间的摩擦力也增加。

为了驱动照相机模块中的可移动透镜，必须输出大于或等于上述负荷的推力。例如，同时还希望以很快的驱动响应速度实现自动聚焦。

然而，聚合物致动器具有小的推力，这是因为该致动器自身性质较软。聚合物致动器的响应速度与给其提供的电压成比例，但是由于分布在聚合物致动器的膜上的电阻，施加的电压随着距电压供给点的距离而减小，导致响应速度的降低。

日本特开2006-293007号公报没有解决上述问题，因为它采用具有两个轴的结构。在此情况下，响应速度下降，这是因为摩擦力产生在轴和透镜保持件的滑动孔之间，并且电力仅供给到聚合物致动器的一侧。

发明内容

所希望的是提供能够改善聚焦透镜或者任何其他可移动透镜的响应速度的照相机模块和成像装置。

根据本发明的实施例，所提供的照相机模块包括：镜筒；可移动透镜，提供为在光轴方向上在镜筒中可移动；成像部件，摄取通过可移动透镜看到的物体的图像；以及致动器，改变可移动透镜和成像部件之间的距离。

致动器具有提供在其一端的第一供电端子以及提供在其另一端的第二供电端子。第一端子附接在可移动透镜所在的一侧，并且第二端子附接在镜筒所在的一侧。

致动器在电力提供给第一和第二端子的每一个时弯曲，并且改变可移动透镜和成像部件之间的距离。

致动器将镜筒与可移动透镜至少在两个以上位置处连接。

根据本发明的另一个实施例，所提供的成像装置包括：镜筒；可移动透镜，提供为在光轴方向上在镜筒中可移动；成像部件，摄取通过可移动透镜看到的物体的图像；以及致动器，改变可移动透镜和成像部件之间的距离。

致动器具有提供在其一端的第一供电端子以及提供在其另一端的第二供电端子。第一端子附接在可移动透镜所在的一侧，并且第二端子附接在镜筒所在的一侧。

致动器在给第一和第二端子的每一个供电时弯曲，并且改变可移动透镜和成像部件之间的距离。

上述的致动器例如可以是聚合物致动器。

根据本发明上述的实施例，采用多个致动器，并且电力通过相对侧上设置的第一和第二端子提供给致动器的每一个。因此，上述采用致动器的可移动透镜移动机构可以小于现有技术中采用音圈马达的移动机构。此外，移动机构的响应速度相对于透镜保持件沿着轴滑动的情况可以得到改善。

附图说明

图1是移动电话的透视图；

图2是应用本发明的照相机模块的透视图；

图3是应用本发明的照相机模块的横截面图；

图4是应用本发明的照相机模块且示出聚合物致动器的弯曲状态的纵向截面图；

图5A是本发明中采用的两端提供有端子的聚合物致动器的透视图，而图5B示出了聚合物致动器纵向方向上的电压特性；

图6A是仅其一端提供有端子的聚合物致动器的透视图，而图6B示出了聚合物致动器纵向方向上的电压特性；

图7是示出如何附接聚合物致动器的示例的截面图；

图8是示出图7所示的聚合物致动器在一个方向上变形的截面图；

图9是示出图4所示的聚合物致动器的延伸状态的截面图；

图10A示出了施加给图4和9所示的聚合物致动器的第一和第二端子的电压极性，图10B示出了聚合物致动器的弯曲状态，而图10C示出了聚合物致动器的延伸状态；

图11是应用本发明的照相机模块的变型的横截面图；

图12是应用本发明的照相机模块的变型的纵向截面图，并且示出了聚合物致动器的弯曲状态；

图13是应用本发明的照相机模块的变型的纵向截面图，并且示出了聚合物致动器的延伸状态；以及

图14是示出聚合物致动器的变型的透视图。

具体实施方式

将参考附图描述应用本发明且结合在移动电话中的照相机模块。描述将按下述顺序进行：

1.移动电话的描述

2.照相机模块的描述

2-1.第一实施例

2-2.第二实施例

2-3.聚合物致动器的变化

3.变化

(1.移动电话的描述)

结合根据本发明实施例的照相机模块的移动电话1包括第一外壳2和第二外壳3，它们通过铰链(hinge)4彼此连接，从而所得到的结构是可折叠的，如图1所示。扬声器5、显示器6和天线7提供在第一外壳2中。天线7是可延伸的。诸如按钮和旋转式拨号盘的各种操作部件8、8、...和麦克风9提供在第二外壳3中。照相机模块10并入铰链4中。在这些操作部件8、8、...中，预定的按钮用作图像摄取操作部件8。按压该操作部件8起动照相机模块10，并且允许使用者摄取图像。

照相机模块10不是必须设置在铰链4中，而是可以设置在第一外壳2或第二外壳3中。此外，移动电话1可以包括多个照相机模块10。就是说，移动电话1是也可用作成像装置的电子设备。

(2.照相机模块的描述)

(2-1.第一实施例)

照相机模块10包括透镜镜筒(lens barrel)11，如图2至4所示。透镜镜筒11由前镜筒12和后镜筒13形成。前镜筒12具有设置在其中的成像透镜14，后镜筒13具有设置在其中的成像部件15，成像部件15的光轴与由多个透镜形成的透镜14的光轴一致。成像部件15是CCD(电荷耦合装置)传感器或者CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器。成像部件15例如固定在后镜筒13的连接凹部16中。应当注意的是，成像透镜14在本发明中不是必须的。

成像透镜14设置在前镜筒12中，成像透镜14的光轴与成像部件15的光轴一致，成像透镜14由包括是可移动透镜的聚焦透镜17的多个透镜形成，且聚焦透镜17保持在透镜保持件18中。透镜保持件18保持聚焦透镜17，且利用致动器在光轴方向上移动，接下来将描述致动器。

致动器是聚合物致动器21a。聚合物致动器21a由聚合物膜22以及设置在其上的端子23和24形成，如图5A所示。当电压通过端子23和24在厚度方向上施加给聚合物膜22时，聚合物膜22变形。就是说，当电压施加给由离子交换树脂制作的聚合物膜22时，聚合物电解质中的阳离子朝着阴极运动，前表面和后表面之间所形成的膨胀差导致聚合物膜22变形。聚合物膜22可以构造为其厚度越大导致越大的生成力。此外，聚合物膜22变形的方向可以通过转换施加电压的极性而改变。

在聚合物致动器21a中，第一端子23和第二端子24提供在聚合物膜22的纵向端，如图5A所示，聚合物膜22基本上具有矩形带状形状。第一端子23由夹着聚合物膜22一端的一对电极23a、23a形成，并且第二端子24由夹着聚合物膜22另一端的一对电极24a、24a形成。

当端子25仅提供在聚合物膜22的一端，并且端子25由夹着聚合物膜22的一对电极25a、25a形成时，如图6A所示，施加给聚合物膜22的电压具有如图6B所示的特性。就是说，因为聚合物膜22在其整个表面具有膜电阻，所以施加给聚合物膜22的电压随着其在纵向方向上距端子25的距离而逐渐减小，因此其响应速度也随着其在纵向方向上距端子25的距离而逐渐减小。就是说，当电压施加给聚合物膜22的端部时，在纵向方向上对聚合物膜22的全体响应速度不均匀。

为了解决该问题，在本发明中，第一端子23和第二端子24提供在聚合物膜22的各端。当第一端子23和第二端子24提供在聚合物膜22的各端，并且相同的电压施加给第一和第二端子23、24时，聚合物膜22的纵向方向上的电压减小量降低，如图5B所示，由此可以改善聚合物膜22的响应速度。

聚焦透镜17典型地附接到透镜保持件18，如图7和8所示。在本实施例中，采用两个聚合物致动器21a，其每一个都具有第一端子23和第二端子24。聚合物致动器21a、21a设置在透镜保持件18的附接聚焦透镜17的相反侧，并且支撑透镜保持件18。第一端子23由第一连接部分26保持，第一连接部分26形成在附接有聚焦透镜17的透镜保持件18的外表面上，并且第二端子24由第二连接部分27保持，第二连接部分27形成在前镜筒12的内周表面上。第一和第二连接部分26、27每一个的结构都不限于特定的一种，例如，可以是第一或第二端子23或24用粘合剂固定在凹部中的结构。第一连接部分26可以形成在透镜保持件18的任何位置，并且第二连接部分27也可以形成在前镜筒12的内周表面的任何位置。设置在第一端子23上的一对电极23a、23a和设置在第二端子24上的一对电极24a、24a分别连接到供电配线23b和24b。电力可以采用柔性配线板或者通过配线接合供给到该成对的电极23a、23a及24a、24a。聚合物致动器21a不必根据电压被控制，而是可以根据电流被控制。

在此情况下，当具有相同极性的电压施加给第一和第二端子23、24上设置的电极23a、23a和24a、24a时，聚合物膜22、22以相同的方式变形，如图8所示。聚合物膜22、22变形的方向与光轴方向一致，其基本上垂直于聚合物膜22从前镜筒12的内周表面延伸的方向。因此，由透镜保持件18保持的聚焦透镜17沿着光轴前后运动。透镜保持件18因其自身重量而倾向于下降，但是可以通过给第一端子23和第二端子24事先施加初始电压而保持为例如垂直于前镜筒12的内周表面。聚合物致动器21a、21a变形的方向可以通过转换施加给第一和第二端子23、24的电压的极性而改变。

在图7和8所示的示例中，所用聚合物致动器21a的数量应当至少为两个，但是不限于特定的数量。聚合物致动器21a的数量较大便可以更加稳定地支撑透镜保持件18。就是说，如图3所示，两个聚合物致动器21a、21a可以设置为沿着基本上具有矩形截面形状的前镜筒12的对角线之一(图3中的线A)，或者四个聚合物致动器21a可以设置为沿着两个对角线(图3中的线A和B)。透镜保持件18可以通过等间隔设置三个或更多聚合物致动器21a而被更加稳定地被支撑。

如上所述，聚合物膜22、22变形的方向与光轴方向一致，其垂直于聚合物膜22从前镜筒12的内周表面延伸的方向，如图7和8所示。聚合物膜22、22的每一个延伸在垂直于光轴的方向上，例如，具有在透镜保持件18所在的一侧的第一端子23。结果，除了附接有聚焦透镜17的透镜保持件18的重量外，第一端子23的重量也作用在聚合物膜22、22的每一个上，并且最终的重量会防止透镜保持件18在光轴方向上变形。此外，当连接到第二端子24的供电配线24b长度不足时，限制了变形量。另一方面，充分的长度会使得难以使配线24b走线到一对电极24a、24a。

为了解决该问题，照相机模块10中的聚合物致动器21a不是如图7和8所示进行提供，而是提供为如图4和9所示。

就是说，聚合物致动器21a、21a弯曲并且设置在保持聚焦透镜17的透镜保持件18和前镜筒12的上部12a之间。图4和9中也采用两个聚合物致动器21a，这两个聚合物致动器21a的每一个都具有第一端子23和第二端子24。聚合物致动器21a、21a附接到前镜筒12的上部12a，支撑附接有聚焦透镜17的透镜保持件18。而且，在该示例中，聚合物致动器21a的数量应当至少为两个，但是不限于特定的数量。透镜保持件18可以通过等间隔地设置聚合物致动器21a而被稳定地支撑。

第一端子23的每一个都由第一连接部分28保持，第一连接部分28形成在透镜保持件18的附接有聚焦透镜17的上部18a上。第二端子24的每一个都由第二连接部分29保持，第二连接部分29形成在前镜筒12的上部12a的内表面上。第一和第二连接部分28、29的每一个的结构不限于特定的结构，例如，可以是第一端子23或第二端子24用粘合剂固定在凹部中的结构。第一连接部分28可以形成在透镜保持件18的任何位置，并且第二连接部分29不必形成在特定位置，而是可以形成在前镜筒12的任何位置。第一端子23上设置的一对电极23a、23a和第二端子24上设置的一对电极24a、24a分别连接到供电配线23b和24b。

电力可以采用柔性配线板或者通过配线接合而提供给各对电极23a、23a和24a、24a。聚合物致动器21a不必根据电压被控制，而是可以根据电流被控制。

在图4和9所示的照相机模块10中，在没有电压施加给第一和第二端子23、24时，透镜保持件18因其自身重量而下降，如图9所示。聚合物致动器21a、21a在给其施加预定的电压时在弯曲的聚合物膜22、22延伸的方向上变形。当聚合物致动器21a、21a的延伸量最大时，透镜保持件18的下端邻接后镜筒13中成像部件15周围的邻接部分31。透镜保持件18的下端邻接该邻接部分31的位置是透镜保持件18的原点。

当具有第一极性的相同电压施加给聚合物致动器21a、21a的第一端子23和第二端子24时，弯曲的聚合物膜22、22在它们可弯曲的方向上变形，如图4、10A和10B所示。因此，透镜保持件18保持的聚焦透镜17在远离成像部件15的方向上移动。

另一方面，当具有与第一极性相反极性的第二极性的相同电压施加给聚合物致动器21a、21a的第一和第二端子23、24时，弯曲的聚合物膜22、22在它们可延伸的方向上变形，如图9、10A和10C所示。因此，透镜保持件18保持的聚焦透镜17可以在朝着成像部件15的方向上移动。

在该示例中，施加给聚合物致动器21a、21a的电压极性在原则上相同，并且聚焦透镜17的行程可以通过改变所施加电压的大小进行控制。

如此构造的照相机模块10采用两个聚合物致动器21a、21a，并且电压施加到聚合物致动器21a的每一个的两侧。结果，在照相机模块10中，可以减小因整个聚合物膜22表面的膜电阻导致的电压减小，因此可以改善聚合物致动器21a的响应速度。此外，在图4、9和10A至10C所示的示例中，聚合物致动器21a、21a构造为弯曲的聚合物膜22将透镜保持件18连接到前镜筒12。在如此构造的照相机模块10中，不仅可以在聚合物致动器变形时减小作用于其上的负荷量，进而可改善其响应速度，而且还可以简化配线。

在如此构造的照相机模块10中，透镜保持件18可以用透镜保持件18下面提供的弹簧或者任何其他合适的弹性构件弹性地向上支撑。弹性构件例如可以是后镜筒13和透镜保持件18之间设置的由稍后描述的板簧或者盘簧(coil spring)或者任何其他合适的部件形成的弹性支撑构件。

(2-2第二实施例)

本实施例中描述的照相机模块10构造为聚合物致动器21a、21a是弯曲的，并且设置在保持聚焦透镜17的透镜保持件18和后镜筒13之间，如图11和12所示。而且，在该示例中，聚合物致动器21a的数量应当至少为两个，但是不限于特定的数量。透镜保持件18可以通过等间隔地设置聚合物致动器21a而被稳定地支撑。

照相机模块10包括弹性支撑构件41，以使透镜保持件18邻接后镜筒13中的成像部件15周围的部分。弹性支撑构件41例如为板簧，其包括环形部分42和连接部分43，环形部分42支撑由透镜保持件18保持的聚焦透镜17周围的部分，连接部分43将环形部分42连接到前镜筒12的内壁。环形部分42例如用粘合剂固定到透镜保持件18的上部18a在聚焦透镜17周围的部分。与环形部分42一体延伸的每个连接部分43的端部用粘合剂或者通过将该端部接合在内壁的接合槽中而固定到前镜筒12的内壁。弹性支撑构件41推动透镜保持件18从而使其邻接后镜筒13中的成像部件15周围的邻接部分31。在照相机模块10中，透镜保持件18的下端邻接后镜筒13中的成像部件15周围的邻接部分31的位置因此是透镜保持件18的原点。

聚合物致动器21a的每一个的第一端子23插入到附接有聚焦透镜17的透镜保持件18上形成的第一连接部分28中且保持在第一连接部分28中。类似地，第二端子24插入到后镜筒13中的成像部件15周围的部分中形成的第二连接部分29中且保持在第二连接部分29中。第一和第二连接部分28、29的每一个的结构不限于特定的结构，例如，可以构造为第一端子23或第二端子24用粘合剂固定在凹部中。第一连接部分28可以形成在透镜保持件18的任何位置，并且第二连接部分29不必形成在特定的位置，而是可以形成在后镜筒13中的任何位置。第一端子23上设置的一对电极23a、23a和第二端子24上设置的一对电极24a、24a分别连接到供电配线23b和24b。电力可以采用柔性配线板或者通过配线接合提供给该成对的电极23a、23a和24a、24a。聚合物致动器21a不必根据电压被控制，而是可以根据电流被控制。

在如此构造的照相机模块10中，当具有第一极性的相同电压施加给聚合物致动器21a、21a的第一和第二端子23、24时，弯曲的聚合物膜22、22在它们可弯曲的方向上变形，如图12所示。透镜保持件18保持的聚焦透镜17因此而朝着成像部件15的方向移动并且变形，例如，直到聚焦透镜17邻接该邻接部分31。因为弹性支撑构件41推动透镜保持件18而使其邻接该邻接部分31，所以透镜保持件18可以定位在其原点。

另一方面，当具有与第一极性相反的第二极性的相同电压施加给聚合物致动器21a、21a的第一和第二端子23、24时，弯曲的聚合物膜22、22在它们可延伸的方向上变形，如图13所示。透镜保持件18因此可以克服弹性支撑构件41的推力而移动，并且由透镜保持件18保持的聚焦透镜17可以在远离成像部件15的方向上运动。

如此构造的如图12和13所示的照相机模块10也采用两个聚合物致动器21a、21a，并且电压施加给聚合物致动器21a的每一个的两侧。结果，在照相机模块10中，可以减小因聚合物膜22表面的膜电阻导致的电压降低，从而可以改善聚合物致动器21a的响应速度。此外，因为聚合物致动器21a、21a构造为弯曲的聚合物膜22、22将透镜保持件18连接到后镜筒13，所以，不仅可以减小聚合物致动器变形时作用于其上的负荷量，且从而可改善其响应速度，而且可以简化配线。

在图12和13所示的照相机模块10中，可以省略使透镜保持件18邻接后镜筒13中的成像部件15周围部分的弹性支撑构件41。

(2-3聚合物致动器的变化)

上述聚合物致动器21a的每一个都具有带状形状，但是作为选择其可以具有桶状形状，其中其在高度方向上的中间部分的直径大于其他部分，并且形成具有彼此面对的侧表面的开口，如图14所示。桶状聚合物致动器21b构造为第一端子23提供在每个侧表面的一端，并且第二端子24提供在侧表面的每一个的另一端。第一端子23具有一对电极23a，并且第二端子24具有一对电极24a。聚合物致动器21b具有弯曲的周侧表面，以与带状聚合物致动器21a在聚焦透镜17周围提供成环形形状的情况相同的方式工作。采用桶状聚合物致动器21b允许透镜保持件18比采用几个带状聚合物致动器21a的情况更加稳定地被支撑。桶状聚合物致动器21b可以用在第一和第二实施例中描述的照相机模块10中。

(3.变化)

上面的实施例已经参考照相机模块10结合在移动电话1中的情况进行了描述。根据本发明任何一个实施例的照相机模块10也可以结合在各种小型便携式的电子设备中。

上面的实施例已经参考聚焦透镜17设置在透镜保持件18中的情况进行了描述。透镜保持件18作为选择可以保持变焦镜头。此外，透镜镜筒可以构造为多个聚合物致动器21a支撑保持聚焦透镜17的透镜保持件18，并且其他的多个聚合物致动器21a支撑保持变焦镜头的透镜保持件。

上面的实施例也已经参考聚合物致动器21a支撑透镜保持件的情况进行了描述。本发明还可应用于压电装置用作致动器以支撑透镜镜筒中的透镜保持件的情况。

此外，为了将致动器附接到可移动透镜，诸如聚合物致动器21a的致动器可以不必通过透镜保持件附接，而是可以直接附接到从透镜周围突出的法兰或者任何其他适合的部分。

本申请包含与2010年3月25日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP 2010-069892中公开的相关的主题，其全部内容通过引用结合于此。

本领域的技术人员应当理解，在权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。

Claims (6)

1.一种照相机模块，包括：

镜筒；

可移动透镜，提供为在所述镜筒中沿光轴方向可移动；

成像部件，摄取通过所述可移动透镜看到的对象的图像；以及

致动器，改变所述可移动透镜和所述成像部件之间的距离，

其中所述致动器具有提供在其一端的第一供电端子以及提供在其另一端的第二供电端子，所述第一供电端子附接在所述可移动透镜所在的一侧，所述第二供电端子附接在所述镜筒所在的一侧，

所述致动器在电力供给到所述第一供电端子和第二供电端子的每一个时弯曲，且所述致动器改变所述可移动透镜和所述成像部件之间的距离，而且

所述第一供电端子和第二供电端子的每一个在被提供电力时弯曲且改变所述可移动透镜和所述成像部件之间的距离。

2.根据权利要求1所述的照相机模块，

其中所述致动器是膜状聚合物致动器，当电力提供给所述聚合物致动器时所述聚合物致动器弯曲，

提供在所述一端的所述第一供电端子和提供在所述另一端的所述第二供电端子的每一个都由在所述致动器的厚度方向上彼此面对的电极对形成，并且

预定的电压施加在所述电极对之间。

3.根据权利要求2所述的照相机模块，

其中以所述第一供电端子附接在所述可移动透镜所在的一侧且所述第二供电端子附接在所述镜筒所在的一侧的方式，所述致动器弯曲和附接。

4.根据权利要求3所述的照相机模块，

其中所述致动器在所述镜筒中设置在所述可移动透镜的要成像的光的入射侧，并且

所述第一供电端子附接在所述可移动透镜所在的一侧，而所述第二供电端子附接在所述镜筒所在的一侧。

5.根据权利要求3所述的照相机模块，

其中所述致动器在所述镜筒中设置在所述可移动透镜和所述成像部件之间，并且

所述第一供电端子附接在所述可移动透镜所在的一侧，而所述第二供电端子附接在所述镜筒所在的一侧。

6.一种成像装置，包括：

镜筒；

可移动透镜，提供为在所述镜筒中沿光轴方向可移动；

成像部件，摄取通过所述可移动透镜看到的对象的图像；以及

致动器，改变所述可移动透镜和所述成像部件之间的距离，

其中所述致动器具有提供在其一端的第一供电端子以及提供在其另一端的第二供电端子，所述第一供电端子附接在所述可移动透镜所在的一侧，所述第二供电端子附接在所述镜筒所在的一侧，

所述致动器在电力提供给所述第一供电端子和所述第二供电端子的每一个时弯曲，并且所述致动器改变所述可移动透镜和所述成像部件之间的距离，而且

所述第一供电端子和所述第二供电端子的每一个在被提供电力时弯曲且改变所述可移动透镜和所述成像部件之间的距离。

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