JP2020524818A - オートフォーカスおよび光学画像安定化を含む光学装置特にカメラ - Google Patents

オートフォーカスおよび光学画像安定化を含む光学装置特にカメラ Download PDF

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Abstract

光学装置1は、流体レンズを形成する容器2であり、透明で弾性的に拡張可能な膜10と、膜10に面する透明な光学要素20と、光学要素20および膜10を接続する壁部材3とを含み、流体Fで満たされた容積Vを囲む容器2、膜10の曲率調整可能領域10cを画定するために膜10と接触するレンズ成形部11であり、領域10cは光学要素20に面するレンズ成形部11、軸方向に延びるレンズ鏡筒50であり、レンズ鏡筒50によって保持される少なくとも1つの剛性レンズ51が配置される開口部50cを囲むレンズ鏡筒50、曲率調整可能領域10cの曲率とともに流体レンズ2の焦点距離を調整するために、レンズ成形部11を容器2に対して軸方向に沿って移動させるボイスコイルモータ5であり、可動部6上に配置された少なくとも1つのコイル30、31と、モータホルダ7上に配置された複数の磁気構造40、41とを含むボイスコイルモータ5、を含む。【選択図】図1

Description

本発明は、請求項1の前文に記載の光学装置に関する。
上述の種類の光学装置は、通常、透明で弾性的に拡張可能な膜と、膜に対向するまたは面する光学要素と、壁部材と、を備え、光学要素および膜は、容積を有する容器が形成されるように壁部材に接続され、少なくとも膜、光学要素、および壁部材が前記容積、前記容積内に存在する流体、および前記容積から外を向く膜の外側に接触するレンズ成形部材を画定する。
上記に基づいて、本発明の根底にある課題は、簡単かつ効果的な方法で(例えば、画像安定化の目的で)装置の焦点距離を調整でき、光線方向を調整できる光学装置を提供することである。
この課題は、請求項1の特徴を有する光学装置によって解決される。
光学装置の好ましい実施形態は、対応する従属請求項に記載されており、以下に説明される。
請求項1によれば、光学装置であって、
−流体レンズを形成する容器であって、容器は、透明で弾性的に拡張可能な膜と、膜に面する透明な光学要素と、壁部材と、を含み、光学要素および膜は壁部材に接続され、容器は流体で満たされた容積を囲む、容器、
−膜の曲率調整可能領域を画定するために膜と接触するレンズ成形部であって、曲率調整可能領域は光学要素に面する、レンズ成形部、
−軸方向に延びる円周状のレンズ鏡筒であって、このレンズ鏡筒は、レンズ鏡筒によって保持される少なくとも1つの剛性レンズが配置される開口部を囲む、円周状のレンズ鏡筒、
−曲率調整可能領域の曲率とともに流体レンズの焦点距離を調整するために、レンズ成形部を容器に対して軸方向に沿って移動させるように設計されたボイスコイルモータであって、ボイスコイルモータは、可動部上に配置された少なくとも1つのコイルと、モータホルダ上に配置された複数の磁気構造と、を含み、可動部は、可動部が軸方向に沿って移動できるようにバネ構造を介してモータホルダに移動可能に取り付けられ、レンズ成形部は、可動部に取り付けられる、ボイスコイルモータ、を含む、光学装置が開示される。
特に、前記少なくとも1つの剛性レンズは、光が容器を(光学要素、流体、および曲率調整可能領域を介して)および次いで少なくとも1つの剛性レンズ鏡筒(またはレンズ鏡筒に保持された剛性レンズのスタック)を通過できて、レンズ鏡筒の前に配置された画像センサ(すなわち、レンズ鏡筒は、画像センサと容器との間に配置される)(以下も参照)に衝突するように、容器/流体レンズに軸方向に面する。
さらに、膜が前記曲率調整可能領域の曲率を調整するために弾性変形できるという事実により、前記容器とその中に存在する流体は焦点調整可能(または調整可能)レンズを形成し、容器/流体レンズの焦点距離はレンズ成形部を軸方向に沿って移動することで調整でき、目的の焦点距離を実現する。特に、光学装置は、容器/流体レンズの焦点距離を所望の焦点距離に自動的に調整するために、レンズ成形部のこの軸方向の動きを制御するオートフォーカス機能を含む。
特に、レンズ成形部が膜に接触するという事実は、レンズ成形部が別の材料層(例えば、接着剤などによって形成される)を介して直接または間接的に膜に接触することを意味し得る。レンズ成形部はさらに、膜に直接結合することにより、または接着層などの別の材料層を介して、膜に取り付けることができる。
特に、流体は、膜に加えられる圧力(または力)を調整することにより(例えば、レンズ成形部を介して)膜の曲率を調整できるように容積内に存在する。特に、流体は容積を完全に満たす。
特に、レンズ成形部が調整可能な曲率を有する膜の領域を定義する概念は、レンズ成形部が、膜に取り付けられるかまたは膜に接触することにより、膜の弾性的に拡張可能な(例えば円形)領域を区切ることを意味し得る。特に前記領域は、レンズ成形部(特に、レンズ成形リングの、以下も参照)の(例えば、円周状の)内縁まで延びている。この領域は、光が流体レンズのこの領域を通過し、この領域の曲率の影響を受けるので、光学的にアクティブな領域と呼ばれてもよい。
レンズ成形部が容器に向かって移動することにより、レンズ成形部が(特にそのレンズ成形リングを介して)膜を押すと、容器内の流体の本質的に一定の体積により流体の圧力が増加し、膜を膨張させ、および膜の前記曲率調整可能領域の前記曲率を増加させる。同様に、レンズ成形部が膜をより小さく押スかまたは膜を引っ張ることでさえ、流体の圧力が低下し、膜を収縮させ、膜の曲率調整可能領域の曲率を減少させる。それにより、曲率が大きくなるということは、膜の前記領域がより顕著な凸状の膨らみを生じる可能性があること、または膜の前記領域が凹状または平坦な状態から凸状に変化することを意味する。同様に、湾曲の減少は、膜の前記領域が顕著な凸状態からそれほど顕著でない凸状態、さらには平坦または凹状態に変化すること、または平坦または凹状態からさらに顕著な凹状態に変化することを意味する。
膜は、ガラス、ポリマー、エラストマー、プラスチック、またはその他の透明で伸縮性または柔軟性のある材料の少なくとも1つで作成できる。例えば、膜は、PDMSとしても知られているポリ(ジメチルシロキサン)などのシリコーン系ポリマー、またはPETまたは2軸配向ポリエチレンテレフタレート(例えば、「マイラー」)などのポリエステル材料から作られてもよい。。
さらに、膜はコーティングを含むことができる。さらに、膜は構造化することもでき、例えば、構造化された表面を含むか、膜全体に可変の厚さまたは剛性を有する。
さらに、前記流体は、好ましくは、液体金属、ゲル、液体、気体、あるいは任意の変形可能な透明な吸収材料または反射材料を含む。たとえば、流体は、シリコーンオイル(たとえば、ビスフェニルプロピルジメチコン)でってもよい。さらに、流体は、過フッ素化ポリエーテル(PFPE)不活性流体などのフッ素化ポリマーを含んでもよい。
さらに、光学要素および/またはレンズ鏡筒内の少なくとも1つの剛性レンズは、膜と比較して剛性であることが好ましい。
特に、本発明の実施形態によれば、バネ構造は、可動部の上部、特に上側に取り付けられる。特に、前記上側は、画像センサまたはレンズ鏡筒から離れる方向を向いている。
ここで、特に、可動部の上部は、特に光学装置の画像センサのより近くに配置された可動部の下部に比べて容器により近い配置の可動部の部分である(以下も参照)。
さらに、本発明の実施形態によれば、バネ構造は、前記複数の磁気構造に含まれる磁気構造を介してモータホルダに接続される。特に、すべての磁気構造は、バネ構造の固定領域として使用できる。特に、バネ構造は、別個のバネ要素で構成することができ、各バネ要素は、可動要素を磁気構造に接続する。
さらに、本発明の実施形態によれば、バネ構造は、それぞれの磁気構造の上側に接続される。さらに、各別個のばね要素は、それぞれ関連する磁気構造の上側に接続することができる。
ここで、特に、それぞれの磁気構造の上側は、それぞれの磁気構造の底側よりも容器に近い側に配置されたそれぞれの磁気構造の側であり、底側は上側とは反対側を向き、底側は、特に上側よりも光学装置の画像センサの近くに配置される(以下も参照)。
さらに、本発明の一実施形態によれば、可動部は、レンズ鏡筒の周りに延びる円周状部材であり、円筒形状を備えてもよい。特に、可動部は、レンズ鏡筒を円周状に取り囲んでいる。
さらに、本発明の一実施形態によれば、容器はモータホルダに取り付けられる。特に、モータホルダは、モータホルダの上壁に容器を受け入れるための開口部を形成し、容器は、この開口部の円周状の境界領域に取り付けられている。
さらに、本発明の別の実施形態によれば、容器はレンズ鏡筒に取り付けられる。ここで、一実施形態によれば、レンズ鏡筒は、レンズ鏡筒の上側から突出する突出部を備え、容器は前記突出部に取り付けられ、それぞれの突出部は、レンズ成形部の関連する凹部を通って延びる。
さらに、本発明の実施形態によれば、モータホルダは、特に可動部およびレンズ鏡筒を囲む円周状の側壁を形成するように互いに接続された4つの側壁部を備え、前記側壁部は、特に、前記容器が配置される前記中央開口部を含む頂壁により接続される。特に、上記も参照して、容器は、開口部の境界領域またはレンズ鏡筒の前記突出部に接続することができる。後者の場合、開口部の境界領域と容器との間に隙間が存在する可能性がある。さらに、特に、各2つの隣接する側壁部は、モータホルダの内側に出会ってコーナ領域を形成する。特に、この内側は可動部またはレンズ鏡筒の外側に面している。
また、本発明の一実施形態によれば、光学装置は、軸方向においてレンズ鏡筒に面する画像センサを備える。特に、画像センサは、容器およびレンズ鏡筒の少なくとも1つの剛性レンズを通って進む光を受け入れるように構成される。画像センサは、CMOS、CCD、アバランシェダイオードアレイ、NMOS、網膜、またはその他の光センサのいずれかである。
さらに、本発明の一実施形態によれば、少なくとも1つのコイルは、可動部に取り付けられた円周状の第1のコイルである。特に、第1のコイルは、レンズ鏡筒とは反対側の可動部の外側に配置されている。さらに、第1のコイルは、可動部の周りを環状に延びている。
特に、第1のコイルは導電性コイルであり、コイル軸の周りに巻かれているか、または延びている導体を含む。円周状の第1のコイルの場合、前記コイル軸は前記軸方向と平行に走る(または一致する)。すなわち、コイルは、前記軸方向に垂直に走る平面内で可動部(およびレンズ鏡筒)の周りに延びる。
さらに、本発明の実施形態によれば、4つの第1の磁気構造が円周状のコイルに面する(前記軸方向に垂直に延びる平面内で)ように、前記複数の磁気構造は、モータホルダに取り付けられ、円周状の第1のコイルに沿って配置された4つの第1の磁気構造を備える。特に、4つの第1の磁気構造は、可動部の前記外側に面するモータホルダの内側に配置される。さらに、特に、第1の磁気構造は、永久磁石によって各々形成される。特に、軸方向を含む平面において、磁化は、光学装置の軸方向または光軸に向かって(または離れて)指す。特に、磁化は軸方向に垂直に走る。
さらに、本発明の一実施形態によれば、4つの第1の磁気構造の各々は、モータホルダの関連するコーナ領域に配置される。あるいは、4つの第1の磁気構造の各々は、関連する側壁部の内側に、特に、モータホルダの円周に関して中心に配置され、円周は軸方向に垂直に延びる。
さらに、本発明の一実施形態によれば、前記複数の磁気構造は、4つの第2の磁気構造が円周状のコイルに面するように(前記軸方向に垂直に延びる平面内で)、モータホルダに取り付けられ、円周状の第1のコイルに沿って配置された4つの第2の磁気構造をさらに備える。特に、4つの第2の磁気構造は、可動部の前記外側に面するモータホルダの内側にも配置される。また、ここで、各第2の磁気構造は、永久磁石を備えてもよい。特に、軸方向を含む平面内で、それぞれの永久磁石の磁化は、光学装置の軸方向または光軸に向かって(または離れるように)向いていてもよい。特に、磁化は軸方向に垂直に走る。
電流が周囲の第1のコイルに適用される場合、第1のコイルの電流の方向に応じて可動部およびそれとともにレンズ成形部が軸方向に沿って容器に向かってまたは容器から離れるように移動し、それにより膜の前記曲率調整可能領域の曲率を調整する(および容器/流体レンズの焦点距離)ように、第1のコイルは、電流の方向および大きさ(磁気構造の特定の磁化のための)に応じて、第1および特に第2の磁気構造と相互作用する。
さらに、本発明の実施形態によれば、各第1の磁気構造は、関連する側壁部の内側に配置され、各第2の磁気構造は、モータホルダの関連するコーナ領域に配置される。
さらに、本発明の一実施形態によれば、光学装置は、光学画像安定化(OIS)を達成するために、前記軸方向に垂直な平面内で画像センサを移動させるように設計される。これは特に、光学装置(カメラなど)が(突然の)望ましくない動きを受けたときに、画像センサによって生成された画像を安定させるために、光学装置は、OIS機能を備えて前記平面内の前記動きを制御することを意味する。
したがって、光学装置のオートフォーカス(AF)に使用できるレンズ整形部の軸方向の動きに加えて、同時に、レンズ整形部の軸方向の動きとは無関係に行うことができる画像センサの横方向の動きは、OISを実行できる。
あるいは、画像センサの横方向の動きの代わりに、画像センサを固定することができ、次いで光学装置は、レンズ成形部の軸方向の動きを生成することに加えて、OISを達成するために軸方向に対して可動部およびレンズ成形部を独立して傾けるように設計される。傾斜運動により、容器は、プリズムまたはくさびのように作用する形状に形成できるため、容器は、軸方向に関してレンズ成形部の傾斜角度に応じて調整可能な方法で容器を通過する光線を画像センサに向けて偏向できる。
さらに、傾けるとき、ボイスコイルモータは、好ましくは流体内の圧力が一定に保たれるように制御されるように設計され、その結果、壁部材/光学要素を傾けたときに膜の曲率は一定に保たれる。
さらに、同じ構造を使用して、(OISの代わりに)イメージシフトを使用した超解像イメージングを行うことができる。特に携帯電話の現在のカメラの光学解像度は、画像センサで使用可能なピクセル数によって制限される。光学ズームの実装は難しく、高価であり、大容量が必要である。特に、サブピクセル単位で画像をシフトし、画像後処理を行うことにより、画像の解像度を4倍または9倍以上高めることができ、2倍または3倍またはさらに高いズーム率になる。
ボイスコイルモータの可動部およびレンズ成形部の上述の傾斜は、周囲の第1のコイルに加えて4つの第2のコイルを有するボイスコイルモータを含む光学装置によって達成することができ、第2のコイルは、可動部の下部にある第1のコイルの下に配置され、その下部は前記上部に(例えば一体的に)接続される。
特に、第2のコイルは導電性コイルであり、各第2のコイルは、コイル軸の周りに巻かれたまたは延びる導体を含む。ここで、第2のコイルのそれぞれのコイル軸は、可動部の外側に垂直(normal)に、または軸方向に垂直(perpendicular)に延びる(可動部が軸方向に対して傾斜せず、軸方向に整列している場合)。
さらに、本発明の実施形態によれば、前記4つの第2の磁気構造は各々上部磁石および下部磁石を備え、上部磁石は、下部磁石の上に配置され(軸方向に関して、下部磁石は容器からさらに離れている)、各上部磁石は、(軸方向に垂直に延びる平面内で)関連する第2のコイルの上部に面し、各下部磁石は、関連する第2のコイルの下部に(平面内で)面している。
特に、各第2の磁気構造の上部磁石および下部磁石は、関連する第2のコイルのコイル軸と整列した磁化を含む。さらに、特に、それぞれの上部磁石および下部磁石の磁化は、反平行である。特に、上部磁石の磁化は、鏡筒の方を向き、下部磁石の磁化は、鏡筒から離れる方を向く(またはその逆)。特に、軸方向を含む平面では、磁化は、軸方向/光軸に向かって(または離れて)向いてもよい。特に、磁化は、軸方向/光軸に垂直に延びてもよい。
第2のコイルに適切な電流を加えると、第2のコイルは、第2の磁気構造の関連する磁石と相互作用し、前記電流が対応して制御されると、可動部が光軸に対して傾斜する。同時に、レンズ成形部の前記軸方向の動きは、第1の磁気構造、特に第2の磁気構造の上部磁石との円周状の第1のコイルの相互作用を使用して生成することができる。
上記の実施形態では、レンズ成形部の軸方向の動きを生成するための第1の磁気構造(例えば永久磁石)および第2の磁気構造の上部磁石と相互作用する円周状の第1のコイル、ならびに、膜/容器の対応する変形が容器を通過する光線の偏向を画像センサに向かってもたらすように、可動部を軸方向に対して傾けるための第2の磁気構造を有する一方、前記第1の磁気構造を必要としない以下に説明される代替実施形態がある。
ここで、本発明のこの代替実施形態では、光学装置/ボイスコイルモータは、可動部、特にレンズ鏡筒とは反対側を向く可動部の外側に配置される4つのコイルを備える。
特に、これらのコイルは導電性コイルであり、各コイルは、コイル軸の周りに巻かれるかまたは延びる導体を含む。ここで、そのようなコイルのそれぞれのコイル軸は、可動部の前記外側に垂直に、または軸方向に垂直に延びる(可動部が軸方向に対して傾斜せず、軸方向に整列している場合)。
さらに、特に、前記4つのコイルの各々は、関連する磁気構造(ここでは4つの磁気構造)と相互作用し、これらの磁気構造の各々は、モータホルダ上(特に、可動部の前記外側に面するモータホルダの内側)に配置される。さらに、特に、上記の4つの磁気構造の各々は、前述のように上部磁石および下部磁石を備え、上部磁石は下部磁石の上に配置され(したがって、軸方向に関して、下部磁石は容器からさらに離れ)、各上部磁石は、(前記軸方向に垂直に延びる平面内で)関連するコイルの上部に面し、各下部磁石は(前記平面内で)関連するコイルの下部に面する。
特に、各磁気構造の上部磁石および下部磁石は、反対方向の磁化を含む。特に、軸方向/光軸を含む平面では、上部磁石の磁化は光軸の方向を指し、下部磁石の磁化は光軸/軸方向から離れる方向を指す。特に、それぞれのコイル軸は、関連する磁気構造の磁化と整列している。
上記の実施形態では、可動部がバネ構造を介して上部でモータホルダに接続されているという事実は、可動部の下部に配置された第2のコイルを使用する可動部の傾斜に十分なレバーが提供されることを有利に意味する。したがって、傾斜/OIS機能に必要な力は比較的小さいだけである。
さらに、可動部の上部に第1のコイルを配置すると、横方向の位置安定性が向上し、レンズ成形部の軸方向の動き(AF)と可動部の傾斜運動(OIS)との間のクロストークが少なくなる。特に、第1のコイルは、可動部の傾斜にもかかわらず、それぞれの磁気構造に対してほぼ同じ距離に留まる。
さらに、本発明の実施形態によれば、光学装置は、第1のコイルおよび第2のコイルに適用される電流を制御するためのドライバを備え、前記ドライバは、第1のコイルに電流を適用するための第1のチャネルと、2つの対向する第2のコイルに電流を適用するための第2のチャネルであって、対向する第2のコイルに供給される電流は同じ大きさで反対の符号を有する、第2のチャネルと、他の2つの対向する第2のコイルに電流を適用するための第3のチャネルであって、他の対向する第2のコイルに供給される電流は同じ大きさで反対の符号を有する、第3のチャネルと、を備える。
したがって、このような3チャネルドライバを使用すると、円周状の第1のコイル(AF)および4つの第2のコイル(OIS)の場合、レンズ成形部の軸方向の動きおよび同時に可動部/レンズ成形部の傾斜を制御することができる。
さらに、前記第1のコイルが省略され、4つのコイルが可動部/レンズ成形部の軸方向運動ならびに傾斜運動を生成するために使用される場合、光学装置は、さらなる実施形態によれば、前記コイルに適用される電流を制御するための駆動回路を備え、前記ドライバは、各コイルに電流を適用するための4つのチャネルを備え、各コイルは独立して制御されることができる。ここで、選択されたコイルに対応する電流を適用することにより、前記軸方向の動きおよび前記傾斜運動を実現できるように、各コイルは個別に制御できる。
本発明のさらに別の実施形態によれば、レンズ成形部は、環状取付構造から突出するレンズ成形リングを備え、前記取付構造は、レンズ成形リングが周囲に延びる中央開口部を備える。
さらに、本発明の実施形態によれば、前記取付構造は、容器をレンズ鏡筒に取り付ける実施形態で使用される、レンズ鏡筒の前記突出部が貫通する前記凹部(例えば、貫通穴)を含む。
特に、各凹部は、取付構造の外縁に沿って延びる湾曲した細長い貫通穴として形成することができる。
さらに、本発明の一実施形態によれば、レンズ成形リングを膜にプラズマ結合することができる。
さらに、本発明の一実施形態によれば、容器がモータホルダに取り付けられる場合、レンズ成形部の取付構造は、中央開口部から離れた凹部を含まなくてもよい。
さらに、本発明の一実施形態によれば、取付構造は、中央開口部を画定する周縁部を備え、この周縁部は、取付構造の第1の円周面および隣接する第2の円周面によって形成され、これらの円周面は、前記周縁部を形成するために出会い、これらの円周面の各々は凹形状を備えてもよい。これにより、迷光を減らすことができる。特に、光軸に平行な円筒形の壁は、迷光を画像センサに向かって反射する。周縁部は光バッフルとして作用し、視野外からの迷光はほとんどが光学装置/カメラモジュールから反射され、画像センサへは反射されない。
特に、第1の面は、縁部からレンズ成形リングの正面側に延び、一方、第2の面は、前記縁部から取付構造の底側に延びる。
さらに、本発明の一実施形態によれば、取付構造は、膜を保護するために膜の環状部分を覆い、この環状部分は、膜の前記湾曲調整可能領域を取り囲む。
さらに、本発明の実施形態によれば、取付構造の外縁領域は、可動部の内側から突出する可動部の固定領域に取り付けられる。特に、前記内側はレンズ鏡筒に面している。
特に、一実施形態では、底側がレンズ鏡筒および/または画像センサに面する外縁領域/取付構造の底側は、固定領域の上側に接合され、固定領域の上側は、レンズ鏡筒から離れる方を向く。ここで、接着剤ラインを縁領域/取付構造の上側に配置することができ、後者を可動部に結合することができる。
さらに、代替の実施形態では、上側がレンズ鏡筒および/または画像センサから離れる方を向く外縁領域/取付構造の上側は、レンズに面する固定領域の底側に結合される。
さらに、本発明のさらに別の実施形態によれば、壁部材および光学要素は、互いに接続される別個の部品である。あるいは、壁部材は、光学要素と一体的に形成される。ここで、壁部材および光学要素は、1つの連続した部分を形成する。
壁部材は、金属、シリコン、ガラス、プラスチック、ポリマーから形成することができる。それは、(例えばガラスの)平らな窓、レンズ、鏡、屈折構造、回折構造および/または反射構造を有する微細構造要素を含むことができ、または形成することができる。
壁部材および光学要素が互いに一体的に接続される場合、壁部材および光学要素は、特に、ガラス、または透明なプラスチックまたはポリマーから形成される。
特に、前記光学要素は、剛性レンズ、特に収束レンズを形成することができる。さらに、剛性レンズは平凸レンズでありえる。特に、光学要素は、前記膜から離れて面する凸面領域を備えてもよい。
さらに、本発明の実施形態によれば、壁部材は、(軸方向に垂直に延びる平面に関して)円形の周辺部、正方形の周辺部、六角形の周辺部のうちの1つを含む。これは、軸方向に容器を見たときに、容器が円形、正方形、または六角形のフットプリントを含むことを意味する。
さらに、膜から離れて面する光学要素の外面および/または膜に面する光学要素の内面は、反射防止コーティングを含むことができる。
さらに、フレア、迷光またはゴーストライトを低減するために、膜は反射防止コーティングを含むことができる。反射防止コーティングは、サブ波長ナノ構造層、1つまたは複数の屈折率整合層、または別の適切なコーティングからなることができる。
さらに、一実施形態によれば、容器の透明部分(例えば、ガラス窓)は、(外側の媒体、主に空気に面する)外面に反射防止コーティングを有することができ、(容器内の流体/液体に面する)内面に反射防止コーティングを追加的に有することができる。あるいは、容器のこの透明な部分の内面または外面は、赤外光を拒否するコーティングを有することができ、したがってIRフィルタとして作用する。特に、画像センサの前にあるIRフィルタは省略できる。
さらに、本発明の一実施形態によれば、可動部の空間位置を測定するために、光学装置は、少なくとも第1および第2の誘導測定コイルを備える。
特に、本発明の実施形態によれば、第1および第2の誘導測定コイルは各々、関連する第2の磁気構造の周りに延び、前記第2の磁気構造は(可動要素の周辺方向に関して)隣接する第2の磁気構造である。したがって、可動部が軸方向に沿って傾斜および/または移動する場合、関連するコイルまたは第2のコイルがそれぞれの測定コイルに対して移動すると、それぞれの測定コイルを通る磁気流れが変化し、それぞれの測定コイルに対応する電圧信号を生成する。これらの信号から、可動部の空間位置を導出できる。これらの信号は、可動部の軸方向および/または傾斜運動、さらに焦点距離および光線偏向の閉ループ制御のためのフィードバック信号として使用できる。
また、円周状の第1のコイルを省略する実施形態の場合、第1および第2の誘導測定コイルは各々、関連する磁気構造の周りに延びてもよく、前記磁気構造は、隣接する磁気構造である(可動要素の周辺方向に関して)。
さらに、本発明の代替実施形態によれば、第1の誘導測定コイルは、2つの対向する第2の磁気構造の下に延び、第2の誘導測定コイルは、他の2つの他の対向する第2の磁気構造の下に延びる。ここで、誘導測定コイルは各々、軸方向に垂直に延びる平面内に延びている。さらに、特に、測定コイルは、それぞれの対向するコイルの下に延びるフレックスPCBに統合することができる。ここで、特に、下は、第2の磁気構造が、前記軸方向に関して誘導測定コイルと容器との間に配置されることを意味する。
繰り返しになるが、円周状の第1のコイルが省略される場合、第1の誘導測定コイルはまた、2つの対向する磁気構造の下に延び、第2の誘導測定コイルは、他の2つの対向する磁気構造の下に延びる。また、ここでは、誘導測定コイルは各々、軸方向に垂直に延びる平面内に延びていてもよい。さらに、特に、誘導測定コイルはまた、それぞれの対向するコイルの下に延びるフレックスPCBに統合することもできる。また、ここで、特に、下は、磁気構造が、前記軸方向に関して誘導測定コイルと容器との間に配置されることを意味する。
さらに、本発明のさらに別の実施形態によれば、第1の誘導測定コイルは、第2の磁気構造の下に延び、第2の誘導測定コイルは、隣接する第2の磁気構造の下に延びる。ここで、誘導測定コイルは各々、軸方向に垂直に延びる平面内で延びることができる。さらに、特に、誘導測定コイルは、それぞれの第2の磁気構造の下に延びるフレックスPCBに統合することができる。また、ここで、特に、下は、それぞれの第2の磁気構造が、前記軸方向に関してそれぞれの誘導測定コイルと容器との間に配置されることを意味する。
さらに、本発明の実施形態によれば、円周状の第1のコイルがない場合、第1誘導測定コイルは、磁気構造の下に延び、第2誘導測定コイルは、隣接する磁気構造の下に延びる。ここで、誘導測定コイルは各々、軸方向に垂直に延びる平面内で延びることができる。さらに、特に、誘導測定コイルは、それぞれのコイルの下に延びるフレックスPCBに統合できる。また、ここで、特に、下は、それぞれの磁気構造が、前記軸方向に関してそれぞれの誘導測定コイルと容器との間に配置されることを意味する。
さらに、本発明のさらに別の実施形態によれば、流体レンズ/容器の膜は、2μm以上の厚さおよび/または100μm以下の厚さを含む。さらに、本発明の実施形態によれば、膜は、100%以下の予ひずみを含む。この割合は、膜/材料の元の長さ(半径など)に関連している。特に、前記予ひずみは、すべての半径方向に実行される。例えば、予ひずみが100%に達する場合、材料の元の半径は、予ひずみのために2倍になる。
さらに、本発明の実施形態によれば、膜は、壁部材の底側に接続された円周状の境界領域を備え、その底側はレンズ成形部に面し、複数の変形可能なストッパがレンズ整形部の取付構造の上側に配置される、これにより、壁部材とレンズ成形部の取付構造との間で圧搾されることに対して膜の境界領域を保護するために、レンズ整形部が容器に向かって移動するときに、膜の境界領域は、ストッパに接触できる。
さらに、本発明の一実施形態によれば、光学装置は、軸方向に沿ったレンズ成形部のおよび/または可動部の動きならびに前記軸方向に垂直に延びる平面におけるレンズ成形部のおよび/または可動部の動きを制限するための(すなわち、すべての空間方向の制約)複数のストッパを備える。
さらに、本発明の実施形態によれば、光学装置は、容器に向けて軸方向に沿ったレンズ成形部の動きならびに前記軸方向に垂直に延びる平面におけるレンズ成形部の動きを制限するために、取付構造の周囲にストッパを備える。
さらに、本発明の実施形態によれば、レンズ鏡筒の上側は、容器およびレンズ成形部に面し、レンズ鏡筒の上側は、容器から離れる軸方向に沿ったレンズ成形部の動きを制限するためのストッパを形成する。
さらに、本発明の実施形態によれば、膜は、曲率調整可能領域がレンズ鏡筒の少なくとも1つの剛性レンズに向かって最大限に膨らみ、レンズ鏡筒の第1の剛性レンズ(すなわち、レンズ鏡筒の最上部のレンズ、すなわち、軸方向で容器に最も近いレンズ)を形成する完全に偏向された状態を含み、膜の曲率調整可能領域と第1の剛性レンズとの間に軸方向における所定の安全クリアランスが提供されるように、容器は、レンズ鏡筒に対して配置される。
さらに、本発明の一実施形態によれば、画像センサは、円周状の側壁を含む画像センサキャリアに取り付けられ、側壁は、レンズ鏡筒の端部の雄ねじと係合する雌ねじを含み、その結果、レンズ鏡筒と画像センサとの間の軸方向の距離を調整できる。
本発明のさらなる特徴および利点ならびに本発明の実施形態は、図面を参照して以下に説明される。
図1は、容器(流体レンズ)と、流体レンズを通過する光線の焦点距離および偏向を調整するために容器の膜に作用するレンズ成形部とを有する、本発明による光学装置の概略的断面図を示す。 図2は、容器(流体レンズ)と、流体レンズを通過する光線の焦点距離および偏向を調整するために容器の膜に作用するレンズ成形部とを有する、本発明による光学装置の概略的断面図を示す。 図3は、容器(流体レンズ)と、流体レンズを通過する光線の焦点距離および偏向を調整するために容器の膜に作用するレンズ成形部とを有する、本発明による光学装置の概略的断面図を示す。 図4は、本発明による光学装置のさらなる実施形態の概略的断面図である。 図5は、本発明による光学装置のさらなる実施形態の概略的断面図である。 図6は、本発明による光学装置のさらなる実施形態の概略的断面図である。 図7は、図4〜図6に示される種類の光学装置の斜視図を示す。 図8は、本発明による光学装置の別の実施形態の概略的断面図を示す。 図9は、本発明による光学装置のコイルおよび磁気構造の構成の概略的上面図を示す。 図10は、本発明による光学装置のコイルおよび磁気構造の構成の概略的上面図を示す。 図11は、本発明による光学装置のコイルおよび磁気構造の構成の概略的上面図を示す。 図12は、本発明による光学装置のコイルおよび磁気構造の構成の概略的上面図を示す。 図13は、本発明による光学装置のコイルおよび磁気構造の構成の概略的上面図を示す。 図14は、コイルに供給される電流をそれぞれ制御するためのドライバを含む、本発明による光学装置の概略的上面図を示す。 図15は、コイルに供給される電流をそれぞれ制御するためのドライバを含む、本発明による光学装置の概略的上面図を示す。 図16は、本発明による光学装置のレンズ成形部の断面図を示す。 図17は、レンズ鏡筒からの突出部を受け入れるための凹部を含む、図16に示すレンズ成形部の斜視図を示す。 図18は、図16および図17に示すレンズ成形部の斜視図および断面図を示す。 図19は、例えば、図1〜図3に示す実施形態において使用できる、突出凹部のない代替レンズ成形部の斜視図を示す。 図20は、本発明による光学装置のレンズ成形部とボイスコイルモータの可動部との間の接続の詳細を示す図である。 図21は、本発明による光学装置のレンズ成形部とボイスコイルモータの可動部との間の接続の詳細を示す図である。 図22は、本発明による光学装置のボイスコイルモータのレンズ成形部と可動部との間の接続の詳細を示す図である。 図23は、容器の別個の壁部材に接続された光学要素を有する、本発明による光学装置の容器(流体レンズ)の概略的断面図を示す。 図24は、光学要素が壁部材に一体的に接続されている、本発明による光学装置の容器(流体レンズ)の概略的断面図を示す。 図25は、異なる周辺輪郭を含む本発明による光学装置の容器の概略的上面図を示す。 図26は、異なる周辺輪郭を含む本発明による光学装置の容器の概略的上面図を示す。 図27は、異なる周辺輪郭を含む本発明による光学装置の容器の概略的上面図を示す。 図28は、本発明による光学装置の容器の概略的断面図を示す。 図29は、レンズ成形部が迷光を低減するための凹面によって形成された中央開口部の鋭いエッジを含む、本発明による光学装置の容器の概略的断面図を示す。 図30は、磁気構造に関して誘導測定コイルを配置する方法を示す。 図31は、磁気構造に関して誘導測定コイルを配置する方法を示す。 図32は、磁気構造に関して誘導測定コイルを配置する方法を示す。 図33は、磁気構造に関して誘導測定コイルを配置する方法を示す。 図34は、膜を保護するためにレンズ成形部の取付構造上に配置されたストッパを示す。 図35は、膜を保護するためにレンズ成形部の取付構造上に配置されたストッパを示す。 図36は、AFおよびOIS処置時のレンズ成形部のさまざまな動きを示す。 図37は、AFおよびOIS処置時のレンズ成形部のさまざまな動きを示す。 図38は、レンズ成形部の動きを制限するためのストッパの概略的断面図を示す。 図39は、図34および図35に示される種類のストッパならびにレンズ成形部の動きを制限するためのさらなるストッパの概略的断面図を示す。 図40は、レンズ成形部の異なる状態に対する様々な距離および角度を示す。 図41は、レンズ鏡筒の図1のレンズと完全に湾曲した膜との間の最小クリアランスを示す。
図1〜図3および図4〜図7は、本発明による光学装置1の異なる実施形態を示す。そのような光学装置1は、オートフォーカス(AF)および光学画像安定化(OIS)を提供するためにカメラで使用することができる。光学装置1は、流体レンズを形成する少なくとも容器2を備え、容器2は、透明かつ弾性的に拡張可能な膜10と、膜10に面する透明な光学要素20(例えばガラス板またはレンズ)と、壁部材とを備え、光学要素20および膜10は壁部材3に接続され、前記容器2は流体Fで満たされた容積Vを封入する。装置1は、レンズ成形部11であって、前記膜10と接触して、膜10の曲率調整可能領域10cを画定し、領域10cは前記光学要素20に面する、レンズ成形部11と、軸方向z(光軸)に延びる円周状のレンズ鏡筒50と、をさらに備える。レンズ鏡筒50は開口部50cを囲み、開口部50cには、レンズ鏡筒50によって保持される少なくとも1つの剛性レンズ51が配置されている。少なくとも1つの剛性レンズ51は、軸方向zにおいて容器/流体レンズ2に面している。特に、光学装置1はカメラを構成することができる。ここで、光学装置1はまた、レンズ鏡筒の端部上に形成されたレンズ鏡筒50の雄ねじ53と係合する雌ねじ92が形成された円周状の側壁91を含む画像センサキャリア90によって担持される画像センサ9を含む。したがって、レンズ鏡筒を画像センサキャリア90にねじ込むことにより、画像センサ9とレンズ鏡筒との間の距離を調整/較正することができる。
さらに、装置1は、前記領域10cの湾曲およびそれとともに流体レンズ2の焦点距離を調整するように、前記容器2に対して少なくとも前記軸方向zに沿ってレンズ成形部11を移動させるように設計されたボイスコイルモータ5を備え、ボイスコイルモータ5は、可動部6上に配置された少なくとも1つのコイル30またはいくつかのコイル30、31と、モータホルダ7上に配置された複数の磁気構造40、41とを備え、前記可動部6は、前記軸方向zに沿って移動できるように、バネ構造8を介してモータホルダ7に移動可能に取り付けられている。さらに、レンズ成形部11は、ボイスコイルモータ5を使用して作動できるように、前記可動部6に取り付けられている。
図1〜図3に示す実施形態では、バネ構造8は、一方の側で可動部6の上部6c(ここでは上側)に取り付けられ、他方の側で、第2の磁気構造41を介してモータホルダ7に(すなわち各磁気構造41の上側41aaに)取り付けられている。
特に、可動部6は、レンズ鏡筒50の周りに延びる円周状部材であり、したがって、レンズ鏡筒50を円周状に取り囲む(軸方向zに垂直に走る)。
図1〜図3に示す実施形態では、容器2は、モータホルダ7に取り付けられている。ここで、モータホルダ7は、容器2を受け入れるための開口部70を形成し、この開口部70は、前記開口部70の円周状の境界領域71に取り付けられている。
モータホルダ7は、互いに接続されて円周状の側壁を形成する4つの側壁部700を含むことができ(図9〜図13も参照)、前記側壁部700は、前記容器2が配置される中央開口部70を含む頂壁701によって接続され、容器2は、開口部70の境界領域71に接続されている。さらに、各2つの隣接する側壁部700は、モータホルダ7の内側7a上でコーナ領域702に出会って形成し、内側7aは可動部6の外側6aに面している。外側6aは、レンズ鏡筒50とは反対側を向いている。
詳細には、レンズ成形部11を軸方向に(すなわち、前記軸方向zに前後に)移動させるために、図1〜図3に示す実施形態によるボイスコイルモータ5は、可動部6の外側6aに取り付けられ、可動部6およびレンズ鏡筒50の周りに環状に延びる導電性の円周状の第1のコイル30を含む。第1のコイル30は、軸方向zと一致するコイル軸zの周りに巻かれるかまたは延びる導体を含む。
第1のコイル30は、図1〜図3には示されていないが図7ならびに図12および図13からわかる少なくとも4つの第1の磁気構造40と相互作用するように構成される。第1の磁気構造は、図7に示されるように永久磁石40によって形成されてもよい。特に、4つの第1の磁気構造40が各々、前記軸方向zならびに可動部6の外側6aに垂直に延在する平面内で円周状の第1のコイル30に面するように、前記第1の磁気構造40は、モータホルダ7に取り付けられ、円周状の第1のコイル30に沿ってモータホルダ7の内側7aに配置される。特に、それぞれの第1の磁気構造/永久磁石40の磁化は、軸方向/光軸zに垂直に延び、軸方向/光軸zを含む平面内で、光学装置1の/光軸zに向かって(または離れて)指すことができる。
さらに、図1〜図3に示す光学装置は、4つの第2の磁気構造41(図7も参照)を含み、これらも、4つの第2の磁気構造41が円周状のコイル30に面するように、モータホルダ7に取り付けられ、円周状の第1のコイル30に沿って配置される。4つの第2の磁気構造41も、モータホルダ7の内側7aに配置され、可動部6の前記外側6aにも面している。しかしながら、第1の磁気構造40は、モータホルダのそれぞれの側壁部700に配置される一方、第2の磁気構造は、特に、図9〜図13と一緒に以下でさらに説明されるように、2つの出会う壁部700によって形成される関連するコーナ領域702に各々配置される。
さらに、図1〜図3に示すように、前記4つの第2の磁気構造41は各々、上部磁石41aおよび下部磁石41bを備え、上部磁石41aは、軸方向zに関して下部磁石41bの上に配置され、下部磁石41bは、容器2からさらに離れている。さらに、各上部磁石41aは、前記第1のコイル30のそばで、関連する導電性の第2のコイル31の上部31aに面し、一方、対応する下部磁石41bは、それぞれの第2のコイル31の下部31bに面する。図1〜図3からわかるように、ボイスコイルモータ5の第2のコイル31は、可動部6の下部6d上で第1のコイル30より下に配置されている。さらに、各第2のコイル31は、コイル軸A(図7参照)の周りに巻かれるかまたは延びる導体を備え、第2のコイル31のそれぞれのコイル軸Aは、可動部6の前記外側6aに垂直に延びるか、または軸方向zに垂直に(可動部6が軸方向zに対して傾斜していないが軸方向zに整列している場合)延びる。それぞれのコイル軸Aに関して、各第2の磁気構造41の上部磁石41aおよび下部磁石41bは、関連する第2のコイル31のコイル軸Aと整列する磁化(図1〜図3に矢印で表される)を含む。さらに、特に、上部磁石41aおよび下部磁石41bのそれぞれの磁化は、反平行である。特に、軸方向/光軸zを含む平面において、上部磁石41aの磁化はレンズ鏡筒50の方を指し、下部磁石41bの磁化はレンズ鏡筒50から離れる方向を指し得る(またはその逆)。特に、上部磁石41aおよび下部磁石41bの磁化は、光軸/軸方向zに垂直である。
第1のコイル30に適用される電流の方向および大きさに応じて、第1のコイル30は、第1の磁気構造40および第2の磁気構造41の上部磁石41bと相互作用し、軸方向zの上方に移動する(図2に示すように)か、または、モータホルダ7に固定された前記磁気構造40、41に対して下向き(図2から図1への遷移)に移動する。第1のコイル30は、ボイスコイルモータの可動部6上に配置されているので、ボイスコイルモータは、復元力を提供し、可動部6の上部6cに取り付けられたレンズ成形部11を連れて行くバネ構造8の作用に抗して上下に移動する。レンズ成形部11が可動部6とともに容器2に向かって上/下に移動する場合、図2に示すように、レンズ成形部11は膜10を押し、曲率調整可能領域10cをさらに膨らませる。
適切な電流を第2のコイル31に適用することにより、可動部6は、軸方向zに垂直に延びる2つの独立した軸の周りに傾斜することができる。このような傾斜を図3に示す。ここで、図3に示される第2のコイル31は、関連する第2の磁気構造41から離れるように移動する。さらに(図3には示されていない)、図3に示される第2のコイル31に対向するさらなる第2のコイル31は、同時に、図3に示される第2の磁気構造に対向する別の第2の磁気構造41に近づくように移動する(例えば、以下でさらに説明する図9〜図13参照)。
図3に示すようにレンズ成形部11を傾けると、容器2が変形し、容器2を通過する光Lが偏向される。したがって、可動部6/レンズ整形部11をそれ相応に傾けることにより、レンズ鏡筒50の前方に配置された画像センサ9に光線Lが当たる位置をシフトさせることができる。これにより、光学画像安定化OISを行うことができる。つまり、光学装置1の突然の望ましくない動きに起因して画像センサに当たる光の位置がシフトした場合、そのシフトを補正するようにそれぞれの光線を偏向することができる。同時に、流体レンズ/容器2の焦点距離は、光学装置1のオートフォーカス(AF)を提供するために使用できる可動部6/レンズ整形部の軸方向zの独立した軸方向の動きによって調整することができる。
一般に、両方の場合(軸方向の移動および傾斜)、それぞれのコイル30、31および関連する磁気構造40、41によって生成される力は、光軸/軸方向zに平行に作用する。軸方向の動きの場合、すべての力ベクトルは同じ方向(軸方向zに沿って上向きまたは下向き)を指す一方、コイル31および関連する磁気構造41によって生成される力は、対向するコイル31磁気構造41ペア(それぞれのコイル31の電流の方向に依存する)のための上向き(軸方向に平行)または下向きを指すことができる。特に、対向するコイル31が反対の電流方向を含む場合、生成される(ローレンツ)力は反対方向を指す。したがって、対応するトルクが可動部6に作用し、可動部6はそれに応じて傾く。
第1のコイル30(AF)が可動部6の上部6c上に位置するという事実は、横方向の位置安定性の向上およびAFとOISとの間のクロストークの減少をもたらす。なぜなら、OlSの傾きにも関わらず、第1の磁気構造40および第2の磁気構造41の上部磁石41aに対して第1のコイル30はほぼ同じ距離のままであるからである。
さらに、可動部6の上部6a、特に上側、に固定されているバネ構造8は、可動部6を傾けるのに必要な力を小さくする(OIS)。最後に、第2の(OIS)コイル31は、可動部6の下部6dに配置され、可動部6/レンズ成形部11を傾けるための良好な長いレバーアームを提供する。
特に、図1〜図3に示す実施形態に関して、レンズ成形部11は、図19に示すように形成することができ、環状取付構造111から突出するレンズ成形リング112を備え、前記取付構造111は、中央開口部110を備え、その周りにレンズ成形リング112が延在する。開口部110は、光Lがレンズ鏡筒50/剛性レンズ51および画像センサ9に向かってレンズ成形部11を通過することを可能にする。
レンズ成形リング112は、膜10に作用し、したがって膜10の曲率調整可能領域10cならびにこの領域10cの曲率(およびそれにより流体レンズ/容器2の焦点距離)を定義/画定する面側112aを備える。特に、レンズ成形リング112/面側112aは、膜10にプラズマ結合することができる。取付構造111は、膜10の一部(例えば、環状部10b)を覆い、したがって膜10を保護する。
図29にさらに示されるように、迷光の影響を低減するために、取付構造111は、取付構造111の前記中央開口部110を画定する周縁部111bを任意に備えてよく、周縁部111bは、取付構造111の第1の円周面114aと、隣接する第2の円周面114bとによって形成され、これらの面114a、114bは、鋭角エッジ111bを形成するために出会い、これらの面14a、114bの各々は、凹形状を含む。特に、第1の面114aは、縁部111bからレンズ成形リング112の前記面側112aまで延び、一方、第2の面114bは、前記縁部111bから取付構造111の底側111cまで延びる。。
さらに、図23および図24に示すように、すべての実施形態において、容器2は、図23に示されるように別個の壁部材3および光学要素20、あるいは、光学要素20と一体に形成される壁部材3、のいずれかを含むことができる。さらに、すべての実施形態において、容器2は、円形の輪郭または周辺Uを有してもよく、これはまた、正方形(図26参照)または六角形(図27参照)を有してもよい。さらに、図28に示すように、すべての実施形態(特に図23および図24)において、膜10から離れて面している光学要素20の外面20a、および/または膜10に面している光学要素20の内面20bは、反射防止コーティングを含むことができる。あるいは、光学要素20の内面20bまたは外面20a/容器2の透明部分は、赤外光(IR)を拒絶し、したがって、IRフィルタ、特に画像センサ9の正面のIRフィルタを置き換えるIRフィルタとして機能する、コーティングを有することができる。
さらに、フレア、迷光またはゴースト光を低減するために、膜10は反射防止コーティングを含むことができる。 反射防止コーティングは、サブ波長ナノ構造層、1つまたは複数の屈折率整合層、または別の適切なコーティングから構成することができる。
図1〜図3の実施形態では、容器2はモータホルダ7の上壁701を介してモータホルダ7に取り付けられている一方、図4〜図7は代替実施形態を示し、図1〜図3では、容器2はモータホルダ7の上壁701の開口部70にまだ配置されているのに対して、容器2は、モータホルダ7の上壁701に直接取り付けられておらず、レンズ鏡筒50に取り付けられている。このため、レンズ鏡筒50は、レンズ鏡筒50の上側50aから突出する突出部52を備える(上側50aは、少なくとも1つの剛性レンズ51が載るレンズ鏡筒50の中央開口部50cを囲む)。ここで、各突出部52は、図16〜図18に示すように、レンズ成形部11の取付構造11内に形成された凹部113を通って延び、すなわち、レンズ成形部11は上述のように形成することができるが、ここでは、レンズ成形部11がボイスコイルモータの可動部6によりまだ移動可能である一方、レンズ成形部11は、突出部52が容器2に接続できるようにするための貫通孔の形態の前記凹部113を備える。
図7は、容器2が前記突出部52に取り付けられている光学装置1の斜視図を示し、突出部52がレンズ成形部11の凹部113からどのように突出するかを示す。
特に、バネ構造8は、第2の磁気構造41ごとに、可動部6に接続する第1の固定構造8aならびに、それぞれの第2の磁気構造41の上側41aaに接続する第2の固定構造8cを備えてよく、図7に示されるように、それぞれの第1および第2の固定構造は、蛇行形状を備え得るバネアーム8bによって接続される。このようなバネ構造8は、図1〜図3に示す実施形態でも使用できることに留意されたい。
さらに、図4〜図7に示す実施形態に関するレンズ成形部11をモータホルダに接続する様々な方法が図20〜図22に概略的に示されている(しかしながら、これらの特徴は、図1〜図3の実施形態にも適用できる)。
図20によれば、取付構造111の外縁領域111aは、可動部6の固定領域6eに取り付けられ、固定領域6eは、可動部6の内側6bから突出しており、内側6bは、レンズ鏡筒50に面している。ここで、特に、レンズ鏡筒50および/または画像センサ9に面している、外縁領域111a/取付構造111の底側111cは、固定領域6eの上側6fに結合され、固定領域6eの上側6fは、レンズ鏡筒50から離れて面している。
図21にさらに示されるように、接着剤ライン13は、縁領域111a/取付構造111の上側111d上に配置されることができ、後者を可動部6に結合することができる。
あるいは、図22に示すように、レンズ鏡筒50および/または画像センサ9から離れて面している、外縁領域111a/取付構造体111の上側111dは、固定領域6eの底側6gに結合され、底側6gはレンズ鏡筒50に面している。
図1〜図7は、ボイスコイルモータ5の可動部6を適宜傾けることによりOISを達成できる光学装置の実施形態を示す一方、図8は、磁石40がコイル30に面し、前記コイル30における電流の方向に依存してコイル30/可動部6/レンズ成形部11の上下運動を生成するように、円周状のコイル30と、コイル30に沿って配置された永久磁石40の形態の4つの磁気構造40を使用して、可動部6の軸方向の動き(例えば、AFを実行する)が上記のように行われる実施形態を示すが、ここで、OISは、軸方向zに垂直な平面内でレンズ鏡筒50に対して画像センサ9自体を動かすことによって行われる。画像センサ9のそのような動きは、形状記憶合金モータまたは別の適切なアクチュエータなどの適切なアクチュエータ93を使用して生成することができる。
図9および図10は、図1〜図7に示す実施形態において可動部6/レンズ成形部11を傾斜させるために使用する第2の磁気構造41の配置を説明するために本発明による光学装置1の実施形態の概略的上面図を示す。レンズ成形部11の軸方向(AF)移動は、4つの第2の磁気構造41(その後、磁気構造として示される)だけでも達成できるので、これらの実施形態の円周状のコイル30は、省略されてもよいことに留意されたい。
図9に示されるように、図1〜図7に示されるように各々下部および上部磁石41a、41bを含んでよい第2の磁気構造41は、モータホルダ7のコーナ領域702に配置され、モータホルダの2つの出会い側壁部700によってそれぞれ形成される。したがって、4つの第2の磁気構造は、対角線上に対向する第2の磁気構造41の2つのペアを形成する。
したがって、対角線方向に対向するコイル31を作動させることにより、可動部6/レンズ成形部11は、点線として示される軸A’および/または軸A’’の周りに傾斜させることができる。磁気構造41(および関連するコイル31)のこの配置は、図1〜図7に示される実施形態に使用される。
しかし、図10に示すように、各(第2の)磁気構造41が側壁部700上に配置され、第2の磁気構造41が対向する磁気構造41の2つのペアを再び形成する代替構成も使用され得る。また、ここでは、対向するコイル31を作動させることにより、可動部6/レンズ成形部11は、軸A’および/または軸A’’の周りに傾斜させることができる。
すでに上で示したように、これらの構成(すなわち、図9および図10)は、図11〜図13に示すように、軸方向zにおける可動部6の軸方向の動きを実現するために、前記円周状の第1のコイル30によって補足することができる。しかしながら、レンズ成形部11の軸方向の移動は、図9または図10に示されるすべてのコイルに同じ方向で同時に電流を適用することにより、第1のコイル30なしでも達成することができる(たとえば、すべてのコイル31に独立して電流を供給する4チャネルドライバを使用)。次に、コイル31および関連する磁気構造41によって生成されるすべての力は、同じ方向(軸方向/光軸zに平行)を指す。
図11は、円周状のコイル30に関連して図9に示されている磁気構造41の構成を示す。レンズ成形部11の傾斜の代わりに画像センサ9が横方向に移動する場合(上記参照)、磁気構造41は単一の磁石41であり得て、そうでない場合、磁気構造は、各々上部磁石41aおよび下部磁石41bを含み得る。後者の場合、磁気構造41は、関連するコイル31と一緒に使用して、レンズ成形部11を軸方向に移動させ(AF)、レンズ成形部11を傾けることができる(OIS)。
図12は、例えば図7のような磁気構造40の配置を示す。これらの磁気構造40は各々、モータホルダ7の側壁部700上に配置され、それぞれ単一の永久磁石40によって形成されてもよい。軸方向/光軸zを含む平面では、磁化は軸方向/光軸zに向かって(またはその代わりに)向く。特に、磁化は軸方向/光軸zに垂直に延びる。
画像センサ9が(レンズ成形部11を傾ける代わりに)横方向に移動する場合、さらなる磁気構造は不要である。
図13は、図7にも示されるような磁気構造40、41の配置を示す。ここで、単一の永久磁石40であり得る第1の磁気構造40は、モータホルダの側壁部700上に配置され、一方、第2の磁気構造41は、モータホルダ7のコーナ領域702に配置され、各々、図1〜図7に示すように下部磁石41bの上に上部磁石41aを備えることができる。
図14は、上部磁石41aおよび下部磁石41bを含む4つの磁気構造41を有する光学装置1の場合、駆動回路12を使用してコイル31を駆動する可能性を示す。磁気構造41の各々は、図1〜図7に関連して説明したように、関連するコイル31に面している。4チャネルドライバの関連チャネルC1、C2、C3、またはC4を介して各コイル31に独立して電流を適用することにより、可動部6/レンズ成形部11を傾けるように(例えばOIS用)、ならびに可動部6/レンズ成形部11を軸方向に移動させるように(例えばAF用)、コイルを制御することができる。
あるいは、図15は、例えば、図1〜図7の実施形態に対応する光学装置の第1のコイル30および第2のコイル31を制御するために使用することができる3チャネルドライバ12を示す。ここで、前記ドライバ12は、第1のコイル30に電流を流すための第1のチャネルC1と、2つの対向する第2のコイル31、31’に同じ大きさで反対の符号の電流を流すための第2のチャネルC2と、他の2つの対向する第2のコイル31、31’に同じ大きさで反対の符号の電流を流すための第3のチャネルC3とを備える。これにより、レンズ成形部11を軸方向zに動かし、同時に傾けることができる。
可動部6/レンズ成形部11の移動(すなわち、軸方向の移動および/または傾斜)を制御するために、閉ループ制御を採用することができる。閉ループ制御のためのフィードバック信号は、図30〜図33示されるように、少なくとも2つの誘導測定コイル61、62によって提供されることができる。
図30は、上記の円周状の第1のコイル30ならびに、上部および下部磁石41a、41bを含む4つの(第2の)磁気構造41(その磁気構造は各々第2のコイル31に面している)を有する光学装置1の斜視図を示す。コイル30、31および磁気構造41のこの構成に関して、図31〜33は、第1および第2の誘導測定コイル61、62を配置する異なる可能性を示す。
図31によれば、第1の誘導測定コイル61は、2つの対向する第2の磁気構造41、41’の下に延びてよく、第2の誘導測定コイル62は、他の2つの対向する第2の磁気構造41、41’の下に延びてよい。特に、誘導測定コイル61、62は各々、軸方向zに垂直に延びる平面内に延びる。さらに、特に、測定コイル61、62は、それぞれの対向する第2の磁気構造41、41’の下に延びるフレックスPCBに統合することができる。
あるいは、図32によれば、第1および第2の誘導測定コイル61、62は各々、軸方向zに平行に延びる平面内において関連する第2の磁気構造41の周りに延びることができ、前記第2の磁気構造41は、可動要素の円周に対して磁気構造41に隣接している。
あるいは、図33によれば、第1の誘導測定コイル61は磁気構造41の下に延びることができる一方、第2の誘導測定62コイルは隣接する磁気構造41の下に延びる。ここで、誘導測定コイル61、62も各々、軸方向zに垂直に延びる平面内で延びる。さらに、特に、誘導測定コイル61、62は、それぞれの第2の磁気構造41の下に延びるフレックスPCBに統合することができる。
さらに、光学機器1を、特に機械的衝撃から保護するために、後者は、レンズ成形部11の動きを制限するためのストッパを備えてもよい。図36は、機械的衝撃に起因するレンズ成形部の可能な動きを示し、図37は、レンズ成形部11の傾斜運動の場合の状況を示す。
図34〜図35に示すように、膜10は、壁部材3の底側に接続された円周状の境界領域10aを含み、その底側はレンズ成形部11に面し、複数の変形可能なストッパ80がレンズ成形部11の取付構造111の上側111d上に配置され、これにより、レンズ10成形部11が容器2に向かって移動するとき、膜10の前記境界領域10aは、前記ストッパ80に接触することができる。これにより、膜10の境界領域10aは、壁部材3とレンズ成形部11の取付構造111との間で圧搾されることから保護される。特に、変形可能なストッパ80は、分配システムによって自動的に配置され得る接着剤の隆起であり得る。
さらに、図39に示されるように、前記ストッパ80は、軸方向zに沿ったレンズ成形部11の移動を制限するために、さらなるストッパ50a、81とともに、すなわち前記ストッパ80により、ならびにレンズ鏡筒50の上側50aにより、ならびにレンズ成形部11の周辺に配置されたストッパ81により達成される前記軸方向zに垂直に延びる平面内において、使用することができる。
図38は、図39に対してわずかに異なる設計を示し、ここでは、膜の境界領域10aを保護するストッパ80が省略されて、レンズ成形部11の周囲のストッパ81に置き換えられ、ストッパ81は、容器2に向かう軸方向zのレンズ成形部の動きも制限するように構成される。
さらに、図40は、膜10に対するレンズ成形部11の異なる状態を示す。
特に、「状態1」は、レンズ成形部11のニュートラル状態(電流オフ)を特徴づける一方、「状態2」は、レンズ成形部が容器に最も近く、膜10の曲率調整可能領域10cが完全に膨らんでいる(フルオートフォーカス)ことを特徴付ける。さらに、「状態3」は、レンズ整形部11の最大傾斜αならびにフルオートフォーカスの状態を特徴付ける。
この点に関して、図40には以下のパラメータが示される。a:オートフォーカスのための必要なz方向の最大レンズシェーパーストローク。
本発明の一例では、3.0mmから40ジオプタの焦点力(25mmの焦点距離)のクリアアパーチャ直径を有する流体レンズを集束するために、a=0.08mmを有する。
α:光学画像安定化のためのxまたはy周りの機械的最大傾斜角(最大オートフォーカス時)。
本発明の例では、補償のために、すなわち1°の運動(OIS)を補正するためにαa=3°を有する。
b:最大画像安定化傾斜角から生じるz方向の最大ストローク。
c:容器2の高さ。
本発明の一例では、40ジオプタの焦点力(25mmの焦点距離)に焦点を合わせることができる3.0mmのクリアアパーチャ直径を有する流体レンズの場合、cは0.25mmから0.30mmの範囲にある。
d:レンズ成形部11の高さ。
本発明の一例では、40ジオプタの焦点力(25mmの焦点距離)に焦点を合わせることができる3.0mmのクリアアパーチャ直径を有する液体レンズの場合、c=0.20mmである。
e:レンズシェーピングリング112の外側半径と容器の内側半径との間の半径方向の隙間。
f:x方向およびy方向における取付構造111の外側半径と機械的ストッパ81との間の半径方向の隙間。
r:容器の外側半径。
本発明の例では、40ジオプタの焦点力(25mmの焦点距離)に焦点を合わせることができる3.0mmのクリアアパーチャ直径を有する流体レンズの場合、rは6mmと9.5mmとの間である。
特に、光学装置1は、好ましくは、上記の量に関して以下の関係にしたがう。
−dはcよりも小さい。
−bはr*tan(α)に等しい。
−a+bはdよりも小さい。
−fはeよりも小さい。
最後に、図41は、曲率調整可能領域10cがレンズ鏡筒50の少なくとも1つの剛性レンズ51に向かって最大限に膨らんだ完全に偏向した状態の本発明による光学装置1の膜10を示し、これは、レンズ鏡筒50の第1の剛性レンズ51(すなわち、容器2に最も近いレンズ鏡筒50の最上部のレンズ51)を形成し、容器2は、好ましくは、レンズ鏡筒50に対して配置され、膜10の曲率調整可能領域10cと第1の剛性レンズ51との間には、軸方向zにおいて所定の安全な隙間Dが設けられている。

Claims (46)

  1. 光学装置(1)であって、
    −流体レンズを形成する容器(2)であって、前記容器(2)は、透明で弾性的に拡張可能な膜(10)と、前記膜(10)に面する透明な光学要素(20)と、壁部材(3)と、を含み、前記光学要素(20)および前記膜(10)は前記壁部材に接続され、前記容器(2)は流体(F)で満たされた容積(V)を囲む、容器(2)、
    −前記膜(10)の曲率調整可能領域(10c)を画定するために前記膜(10)と接触するレンズ成形部(11)であって、前記曲率調整可能領域(10c)は前記光学要素(20)に面する、レンズ成形部(11)、
    −軸方向(z)に延びる円周状のレンズ鏡筒(50)であって、このレンズ鏡筒(50)は、レンズ鏡筒(50)によって保持される少なくとも1つの剛性レンズ(51)が配置される開口部(50c)を囲む、円周状のレンズ鏡筒(50)、
    −前記曲率調整可能領域(10c)の曲率とともに前記流体レンズ(2)の焦点距離を調整するために、前記レンズ成形部(11)を前記容器(2)に対して軸方向(z)に沿って移動させるように設計されたボイスコイルモータ(5)であって、前記ボイスコイルモータ(5)は、可動部(6)上に配置された少なくとも1つのコイル(30、31)と、モータホルダ(7)上に配置された複数の磁気構造(40、41)と、を含み、前記可動部(6)は、前記可動部(6)が前記軸方向(z)に沿って移動できるようにバネ構造(8)を介して前記モータホルダ(7)に移動可能に取り付けられ、前記レンズ成形部(11)は、前記可動部(6)に取り付けられる、ボイスコイルモータ(5)、を含む、光学装置(1)。
  2. 前記バネ構造(8)は、前記可動部(6)の上部(6c)に取り付けられることを特徴とする、請求項1に記載の光学装置。
  3. 前記バネ構造(8)は、前記複数の磁気構造に含まれる磁気構造(41)を介して前記モータホルダ(7)に接続されることを特徴とする、請求項1または2に記載の光学装置。
  4. 前記バネ構造(8)は、それぞれの磁気構造(41)の上側(41aa)に接続されることを特徴とする、請求項3に記載の光学装置。
  5. 前記可動部(6)は、前記レンズ鏡筒(50)の周りに延びる円周状部材であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学装置。
  6. 前記容器(2)は、前記モータホルダ(7)に取り付けられていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学装置。
  7. 前記容器(2)は、前記レンズ鏡筒(50)に取り付けられていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学装置。
  8. 前記レンズ鏡筒(50)は、前記レンズ鏡筒(50)の上側(50a)から突出する突出部(52)を含み、前記容器(2)は、前記突出部(52)に取り付けられ、それぞれの前記突出部(52)は、前記レンズ成形部(11)の関連する凹部(113)を通って延びることを特徴とする、請求項7に記載の光学装置。
  9. 前記モータホルダ(7)は、円周状の側壁を形成するために互いに接続される4つの側壁部(700)を含み、各2つの隣接する側壁部(700)は、前記モータホルダ(7)の内側(7a)で出会ってコーナ領域(702)を形成することを特徴とする、請求項8に記載の光学装置。
  10. 前記光学装置(1)は、前記軸方向(z)において前記レンズ鏡筒(50)に面する画像センサ(9)を含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学装置。
  11. 前記少なくとも1つのコイルは、前記可動部(6)に取り付けられて、前記可動部(6)の周りに延びる円周状の第1のコイル(30)であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学装置。
  12. 前記複数の磁気構造は、前記モータホルダ(7)に取り付けられ、円周状の前記第1のコイル(30)に沿って配置された4つの第1の磁気構造(40)を含み、4つの前記第1の磁気構造(40)は、円周状の前記第1のコイル(30)に面することを特徴とする、請求項11に記載の光学装置。
  13. 4つの前記第1の磁気構造(40)の各々は、関連するコーナ領域(702)に配置されること、または、4つの前記第1の磁気構造(40)の各々は、関連する側壁部(700)の内側(7a)に配置されることを特徴とする、請求項9または12に記載の光学装置。
  14. 前記複数の磁気構造は、前記モータホルダ(7)に取り付けられ、円周状の前記第1のコイル(30)に沿って配置された4つの第2の磁気構造(41)を含み、4つの前記第2の磁気構造(41)は、円周状の前記第1のコイル(30)に面することを特徴とする、請求項12に記載の光学装置。
  15. 各第2の磁気構造(41)は関連するコーナ領域(702)に配置される一方、各第1の磁気構造(40)は、関連する側壁部(700)の内側(7a)上に配置されることを特徴とする、請求項9または14に記載の光学装置。
  16. 前記光学装置(1)は、前記軸方向(z)に垂直な平面内において前記画像センサ(9)を移動させるように設計されることを特徴とする、請求項10に記載の、または請求項10を参照するときの請求項11〜15のいずれか一項に記載の光学装置。
  17. 前記ボイスコイルモータ(5)は、前記可動部(6)の下部(6d)で前記第1のコイル(30)の下に配置される4つの第2のコイル(41)を含み、前記下部(6d)は前記上部(6c)に接続されていることを特徴とする、請求項2または請求項11〜15のいずれか一項に記載の光学装置。
  18. 4つの前記第2の磁気構造(41)は各々上部磁石(41a)および下部磁石(41b)を含み、前記上部磁石(41a)は、前記下部磁石(41b)の上部に配置され、各上部磁石(41a)は、関連する第2のコイル(31)の上部(31a)に面し、各下部磁石(41b)は、関連する第2のコイル(31)の下部(31b)に面していることを特徴とする、請求項14または17に記載の光学装置。
  19. 前記少なくとも1つのコイルは、前記ボイスコイルモータ(5)に含まれる4つのコイル(31)のうちの1つであり、4つのコイル(31)は前記可動部(6)に配置されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学装置。
  20. 前記複数の磁気構造は4つの磁気構造(41)によって形成され、これらの磁気構造(41)の各々は前記モータホルダ(7)に配置され、4つの前記磁気構造(41)の各々は、上部磁石(41a)および下部磁石(41b)を含み、前記上部磁石(41a)は前記下部磁石(41b)の上に配置され、各上部磁石(41a))は、関連するコイル(31)の上部(31a)に面し、各下部磁石(41b)は、関連するコイル(31)の下部(31b)に面していることを特徴とする、請求項19に記載の光学装置。
  21. 前記光学装置(1)は、特に、容器(2)を通過する光を偏向させるためのプリズムに容器(2)を形成するように、前記軸方向(z)に対して前記可動部(6)とともに前記レンズ成形部(11)を傾斜させるように設計されることを特徴とする、請求項1〜15、17〜20のいずれか一項に記載の光学装置。
  22. 前記光学装置(1)は、前記第1のコイル(30)および前記第2のコイル(31)に適用される電流を制御するための駆動回路(12)を含み、前記駆動回路(12)は、第1のコイル(30)に電流を適用するための第1のチャネル(C1)と、2つの対向する第2のコイル(31、31’)に電流を適用するための第2のチャネル(C2)であって、前記対向する第2のコイル(31、31’)に供給される電流は同じ大きさで反対の符号を有する、第2のチャネル(C2)と、他の2つの対向する第2のコイル(31、31’)に電流を適用するための第3のチャネル(C3)であって、前記他の対向する第2のコイル(31、31’)に供給される電流は同じ大きさで反対の符号を有する、第3のチャネル(C3)と、を含むことを特徴とする、請求項11または17に記載の光学装置。
  23. 前記光学装置(1)は、前記コイル(31)に適用される電流を制御するための駆動回路(12)を含み、前記駆動回路(12)は、各コイル(31)に電流を適用するために4つのチャネル(C1、C2、C3、C4)を含むことを特徴とする、請求項19に記載の光学装置。
  24. 前記レンズ成形部(11)は、前記レンズ成形部(11)の環状取付構造(111)から突出するレンズ成形リング(112)を含み、前記取付構造(111)は、周りに前記レンズ成形リング(112)が延びる中央開口部(110)を含むことを特徴とする、請求項1〜23のいずれか一項に記載の光学装置。
  25. 前記取付構造(111)は、前記凹部(113)を含むことを特徴とする、請求項8または24に記載の光学装置。
  26. 前記取付構造(111)は、前記中央開口部(110)を画定する周縁部(111b)を含み、この周縁部(111b)は、前記取付構造(111)の第1の円周面(114a)および隣接する第2の円周面(114b)によって形成され、これらの円周面(114a、114b)は、前記周縁部(111b)を形成するために出会い、特にこれらの円周面(114a、114b)の各々は凹形状を含むことを特徴とする、請求項24または25に記載の光学装置。
  27. 前記取付構造(111)は、前記膜(10)を保護するために前記膜(10)の環状部分(10b)を覆い、この環状部分(10b)は、前記膜(10)の前記曲率調整可能領域(10c)を取り囲むことを特徴とする、請求項24〜26のいずれか一項に記載の光学装置。
  28. 前記取付構造(111)の外縁領域(111a)は、前記可動部(6)の内側(6b)から突出する前記可動部(6)の固定領域(6e)に取り付けられていることを特徴とする、請求項24〜27のいずれか一項に記載の光学装置。
  29. 前記壁部材(3)および前記光学要素(20)は、互いに接続される別個の部品であること、または、前記壁部材(3)は、前記光学要素(20)と一体に形成されることを特徴とする、請求項1〜28のいずれか一項に記載の光学装置。
  30. 前記壁部材(3)は、円形の周辺部(U)、正方形の周辺部(U)、六角形の周辺部(U)のうちの1つを含むことを特徴とする、請求項1〜29のいずれか一項に記載の光学装置。
  31. 前記可動部(6)の空間位置を測定するために、前記光学装置(1)は、少なくとも第1および第2の誘導測定コイル(61、62)を含むことを特徴とする、請求項1〜30のいずれか一項に記載の光学装置。
  32. 前記第1および第2の誘導測定コイル(61、62)は各々、関連する第2の磁気構造(41)の周りに延び、前記第2の磁気構造(41)は、隣接する第2の磁気構造(41)であることを特徴とする、請求項14または31に記載の光学装置。
  33. 前記第1および第2の誘導測定コイル(61、62)は各々、関連する磁気構造(41)の周りに延び、前記磁気構造(41)は、隣接する磁気構造(61、62)であることを特徴とする、請求項20または31に記載の光学装置。
  34. 前記第1の誘導測定コイル(61)は、2つの対向する第2の磁気構造(41、41’)の下に延び、前記第2の誘導測定コイル(62)は、他の2つの対向する第2の磁気構造(41、41’)の下に延びることを特徴とする、請求項14または31に記載の光学装置。
  35. 前記第1の誘導測定コイル(61)は、2つの対向する磁気構造(41、41’)の下に延び、前記第2の誘導測定コイル(62)は、他の2つの対向する磁気構造(41、41’)の下に延びることを特徴とする、請求項20または31に記載の光学装置。
  36. 前記第1の誘導測定コイル(61)は、第2の磁気構造(41)の下に延び、前記第2の誘導測定コイル(62)は、隣接する第2の磁気構造(41)の下に延びることを特徴とする、請求項14または31に記載の光学装置。
  37. 前記第1の誘導測定コイル(61)は、磁気構造(41)の下に延び、前記第2の誘導測定コイル(61)は、隣接する磁気構造(41)の下に延びることを特徴とする、請求項20または31に記載の光学装置。
  38. 前記膜(10)は、100μm以下の厚さを有し、特に前記厚さは2μm以上であること、および/または、前記膜(10)は、100%以下の予ひずみを含み、特に前記予ひずみは10%から100%、特に30%から100%、特に10%から30%の範囲にあることを特徴とする、請求項1〜37のいずれか一項に記載の光学装置。
  39. 前記膜(10)は、前記壁部材(3)の底側に接続された円周状の境界領域(10a)を含み、その底側は前記レンズ成形部(11)に面し、複数の変形可能なストッパ(80)が前記レンズ成形部(11)の取付構造(111)の上側(111d)に配置され、その結果、前記膜(10)の前記境界領域(10a)を保護するために、前記レンズ成形部(11)が前記容器(2)に向かって移動するとき、前記膜(10)の前記境界領域(10a)は、前記ストッパ(80)に接触することができることを特徴とする、請求項1〜38のいずれか一項に記載の光学装置。
  40. 前記光学装置(1)は、前記軸方向(z)に沿ったならびに前記軸方向(z)に垂直に延びる平面における前記レンズ成形部(11)のおよび/または前記可動部(6)の動きを制限するための複数のストッパ(80、81、50a)を含むことを特徴とする、請求項1〜39のいずれか一項に記載の光学装置。
  41. 前記光学装置(1)は、前記容器(2)に向けて前記軸方向(z)に沿ったならびに前記軸方向(z)に垂直に延びる平面における前記レンズ成形部(11)の動きを制限するために、前記取付構造(111)の周辺にストッパ(80、81)を含むことを特徴とする、請求項1〜40のいずれか一項に記載の光学装置。
  42. 前記容器(2)および前記レンズ成形部(11)に面する前記レンズ鏡筒(50)の上側(50a)は、前記容器(2)から離れる前記軸方向(z)に沿った前記レンズ成形部(11)の動きを制限するためのストッパを形成することを特徴とする、請求項1〜41のいずれか一項に記載の光学装置。
  43. 前記膜(10)は、前記曲率調整可能領域(10c)が前記レンズ鏡筒(50)の少なくとも1つの剛性レンズ(51)に向けて最大に膨らんで、前記レンズ鏡筒(50)の第1の剛性レンズ(51)を形成する完全に偏向された状態を含み、前記膜(10)の前記曲率調整可能領域(10c)と前記第1の剛性レンズ(51)との間に前記軸方向(z)における所定の安全クリアランス(D)が提供されるように、前記容器(2)は、前記レンズ鏡筒(50)に対して配置されることを特徴とする、請求項1〜42のいずれか一項に記載の光学装置。
  44. 前記画像センサ(9)は、円周状の側壁(91)を含む画像センサキャリア(90)に取り付けられ、前記側壁(91)は、前記レンズ鏡筒(50)の端部の雄ねじ(53)と係合する雌ねじ(92)を含み、その結果、前記レンズ鏡筒(50)と前記画像センサ(9)との間の前記軸方向(z)の距離を調整することができることを特徴とする、請求項1〜43のいずれか一項に記載の光学装置。
  45. 前記光学要素(20)は、前記光学要素(20)の外面(20a)上に反射防止コーティング、および/または、前記光学要素(20)の内面(20b)上に反射防止コーティングを含み、この内面(20b)は流体(F)に面していることを特徴とする、請求項1〜44のいずれか一項に記載の光学装置。
  46. 前記光学要素(20)は、前記光学要素(20)の外面(20a)上に反射防止コーティング、および/または、前記光学要素(20)の内面(20b)上に反射防止コーティングを含み、この内面(20b)は流体(F)に面し、それぞれのコーティングは赤外線を排除するように適合されていることを特徴とする、請求項1〜45のいずれか一項に記載の光学装置。

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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6889378B2 (ja) 2018-11-29 2021-06-18 ミツミ電機株式会社 カメラモジュール、カメラ搭載装置及びカメラモジュールのキャリブレーション方法
EP3702822B1 (en) * 2018-12-27 2022-10-12 Tdk Taiwan Corp. Optical system
US11586006B2 (en) * 2018-12-27 2023-02-21 Tdk Taiwan Corp. Reflective element driving module
EP4130836A3 (en) 2018-12-27 2023-05-24 Tdk Taiwan Corp. Optical system
CN109975973B (zh) * 2019-02-28 2020-08-07 华为技术有限公司 驱动液体镜头的音圈马达及具有音圈马达的镜头组件
CN110967783B (zh) * 2019-04-18 2021-06-01 华为技术有限公司 驱动液态镜头的马达组件、摄像头模组和电子设备
EP3969953A1 (en) * 2019-07-01 2022-03-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical device with a shape memory alloy based actuator for a tunable lens
CN112737271B (zh) * 2019-10-28 2022-10-11 华为技术有限公司 马达、摄像模组及移动终端
WO2021158082A1 (ko) * 2020-02-06 2021-08-12 엘지이노텍 주식회사 카메라 장치
US11212447B1 (en) * 2020-06-29 2021-12-28 Western Digital Technologies, Inc. Optical devices for tilt in camera systems
US11172131B1 (en) 2020-06-29 2021-11-09 Western Digital Technologies, Inc. Optical devices for tilt in camera systems
US11277565B2 (en) * 2020-06-29 2022-03-15 Western Digital Technologies, Inc. Optical devices for independent movement control of lenses and image sensors in camera systems
US11277566B2 (en) 2020-06-29 2022-03-15 Western Digital Technologies, Inc. Optical devices for independent movement control of lenses and image sensors in camera systems
TWI777542B (zh) * 2020-12-23 2022-09-11 大立光電股份有限公司 成像鏡頭與電子裝置
CN112822355B (zh) * 2020-12-28 2023-02-24 维沃移动通信有限公司 镜头组件和电子设备
CN214591601U (zh) * 2021-02-26 2021-11-02 北京小米移动软件有限公司 摄像头模组及电子设备
DE102021126358B3 (de) 2021-10-12 2023-03-16 Lpkf Laser & Electronics Aktiengesellschaft Optischer Bildstabilisator sowie ein damit ausgestattetes mobiles Gerät und Verfahren zur Herstellung
GB2616298A (en) * 2022-03-03 2023-09-06 Cambridge Mechatronics Ltd SMA actuator assembly

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010513952A (ja) * 2006-12-15 2010-04-30 ハンド ヘルド プロダクツ インコーポレーティッド 変形可能なレンズ要素よりなる装置、および方法
JP2012520486A (ja) * 2009-03-13 2012-09-06 ノウルズ エレクトロニクス リミテッド ライアビリティ カンパニー レンズ組立て装置及び方法
WO2015063233A2 (en) * 2013-11-01 2015-05-07 Optotune Ag Tunable optical device
JP2016535294A (ja) * 2013-10-08 2016-11-10 オプトチューン アクチェンゲゼルシャフト 調整可能なレンズ装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2009468B1 (en) * 2007-06-29 2011-10-19 Varioptic Electrowetting device with polymer electrode
EP2034338A1 (en) * 2007-08-11 2009-03-11 ETH Zurich Liquid Lens System
US8320229B2 (en) * 2009-11-12 2012-11-27 Hitachi Consumer Electronics Co., Ltd. Variable mirror actuator and optical disc drive
JP2011253586A (ja) 2010-06-02 2011-12-15 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 光ディスク装置
US10082638B2 (en) * 2015-09-21 2018-09-25 Lg Innotek Co., Ltd. Lens driving unit, and a camera module and an optical appliance including the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010513952A (ja) * 2006-12-15 2010-04-30 ハンド ヘルド プロダクツ インコーポレーティッド 変形可能なレンズ要素よりなる装置、および方法
JP2012520486A (ja) * 2009-03-13 2012-09-06 ノウルズ エレクトロニクス リミテッド ライアビリティ カンパニー レンズ組立て装置及び方法
JP2016535294A (ja) * 2013-10-08 2016-11-10 オプトチューン アクチェンゲゼルシャフト 調整可能なレンズ装置
WO2015063233A2 (en) * 2013-11-01 2015-05-07 Optotune Ag Tunable optical device

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