TW201340701A - 照相機模組及照相機裝置 - Google Patents

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TW201340701A
TW201340701A TW102107082A TW102107082A TW201340701A TW 201340701 A TW201340701 A TW 201340701A TW 102107082 A TW102107082 A TW 102107082A TW 102107082 A TW102107082 A TW 102107082A TW 201340701 A TW201340701 A TW 201340701A
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Toshihiro Furusawa
Yoshihito Higashitsutsumi
Yoshiteru Kamatani
Yukihisa Kinugasa
Hideo Kawabe
Takehisa Ishida
Yusaku Kato
Nobuyuki Nagai
Masayoshi Morita
Hiroyuki Yamagishi
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Sony Corp
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Abstract

本發明之照相機模組包含：透鏡；攝像元件，其配置於上述透鏡之光軸上；及致動器部，其使上述攝像元件於上述透鏡之光軸方向往返移動；且上述致動器部包含：可動接頭部，其上固定有上述攝像元件；平行連桿機構部，其具有安裝於上述可動接頭部之可動端部、及安裝端部；及可動子，其能夠與施加之電壓之位準對應之移位量進行移位，並且可對上述可動接頭部與上述平行連桿機構部之上述可動端部之結合區域部傳遞上述移位運動地結合。

Description

照相機模組及照相機裝置
本發明係關於一種可使影像感測器沿光軸方向運動而進行焦點調整之照相機模組及照相機裝置。
行動電話等移動機器中使用之照相機模組之自動聚焦機構通常為使透鏡移動之方式，用以進行該移動之各種致動器亦以透鏡驅動為前提而進行開發。
另一方面，作為照相機之性能，為了高感度化，而產生使透鏡之孔徑儘可能大之要求，但由於作為模組而追求小型化，因此透鏡驅動式之致動器已變得無法應對。
圖1係表示通常之VCM(音圈馬達：Voice Coil Motor)致動器方式之小型照相機模組之圖。
圖1之照相機模組1包含藉由複數片透鏡形成之透鏡系統2、一致地保持透鏡系統2之光軸之透鏡固持器(lens holder)3、包含配置於透鏡固持器3之外周側之磁軛、磁體、線圈之VCM致動器4。
照相機模組1具有如下構造：影像感測器5係貼附於配置於照相機模組1之殼體6之底面6B上之基板7，透鏡系統2係藉由VCM致動器4而沿光軸方向移動。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開昭59-011071號公報
然而，於上述構造中，因裝入VCM機構而使得透鏡之大小受到限制。
例如，於在8.5 mm×8.5 mm之大小之照相機模組中，使用包含VCM之通常之透鏡驅動式致動器之情形時，透鏡之大小上限大致為直徑6.5 mm為止。
作為市場之要求，藉由將該透鏡孔徑設為7 mm或7.5 mm，而可追求更高感度之性能，但仍未提出可應對於此之現實之致動器。
代替驅動透鏡，固定透鏡而使影像感測器移動之方式亦自先前以來一直存在(參照日本專利特開昭59-011071號公報(專利文獻1))。
然而，於搭載於近來之移動機器之小型照相機模組中，自透鏡至影像感測器之空間狹窄，於此配置現有致動器並使影像感測器移動之事情於物理上極其困難。
因此，較理想為提供一種可使影像感測器移動，並且可搭載孔徑較大之透鏡或變焦透鏡(zoom)等大型透鏡之照相機模組及照相機裝置。
本發明之一實施形態之第1態樣之照相機模組包含：透鏡；攝像元件，其配置於上述透鏡之光軸上；及致動器部，其使上述攝像元件於上述透鏡之光軸方向往返移動；且上述致動器部包含：可動接頭部，其上固定有上述攝像元件；平行連桿機構部，其具有安裝於上述可動接頭部之可動端部、及安裝端部；以及可動子，其能夠與施加之電壓之位準對應之移位量進行移位，並且可對上述可動接頭部與上述平行連桿機構部之上述可動端部之結合區域部傳遞上述移位運動地結合。
本發明之一實施形態之第2態樣之照相機裝置包含拍攝被攝體像之照相機模組，上述照相機模組包含：透鏡；攝像元件，其配置於上 述透鏡之光軸上；及致動器部，其使上述攝像元件於上述透鏡之光軸方向往返移動；且上述致動器部包含：可動接頭部，其上固定有上述攝像元件；平行連桿機構部，其具有安裝於上述可動接頭部之可動端部、及安裝端部；以及可動子，其能夠與施加之電壓之位準對應之移位量進行移位，並且可對上述可動接頭部與上述平行連桿機構部之上述可動端部之結合區域部傳遞上述移位運動地結合。
根據本發明之一實施形態，可使影像感測器移動，並且可搭載孔徑較大之透鏡或變焦透鏡等大型透鏡。
1、100A、210‧‧‧照相機模組
2‧‧‧透鏡系統
3‧‧‧透鏡固持器
4‧‧‧VCM致動器
5‧‧‧影像感測器
6、110‧‧‧殼體
6B‧‧‧底面
7‧‧‧基板
100‧‧‧照相機模組
110a‧‧‧第1端部
110b‧‧‧第2端部
111‧‧‧開口
112‧‧‧底部
112a‧‧‧外表面部
112b‧‧‧內表面
120‧‧‧透鏡
130‧‧‧攝像元件
131‧‧‧攝像面
132‧‧‧支撐基板
132a‧‧‧開口部
132b、132c‧‧‧基板面
140‧‧‧致動器部
141‧‧‧可動接頭部
142‧‧‧平行連桿機構部
142A‧‧‧可動端部
142B‧‧‧安裝端部
143‧‧‧可動子
143A‧‧‧結合端部
143B‧‧‧固定端部
143S‧‧‧電活性聚合物片材
144‧‧‧固定接頭部
145‧‧‧柔性纜線
150‧‧‧主基板
160‧‧‧高導熱體片材
170‧‧‧高分子致動器
171‧‧‧離子導電性高分子膜
172-1、172-2‧‧‧電極膜
173-1、173-2‧‧‧導線
180‧‧‧控制系統
181‧‧‧測量部
182‧‧‧控制部
190‧‧‧位置檢測感測器
200‧‧‧照相機裝置
220‧‧‧驅動電路
230‧‧‧信號處理電路
1421、1422‧‧‧板彈簧
ANT1、ANT2‧‧‧天線
DRV‧‧‧驅動電壓
E‧‧‧電源
EL1、EL2‧‧‧電極
OBJS‧‧‧被攝體側
OX‧‧‧光軸
PS1‧‧‧第1位置
PS2‧‧‧第2位置
SRCP1‧‧‧收發晶片
ST1、ST2、ST3‧‧‧狀態
TMG‧‧‧時序信號
圖1係表示通常之VCM(音圈馬達)致動器方式之小型照相機模組之圖。
圖2係表示本實施形態之照相機模組之構成例之圖。
圖3係表示本實施形態之照相機模組之另一構成例之圖。
圖4A係模式性地表示本實施形態之攝像元件藉由致動器部進行往返移動之情況之圖，且係表示微距攝影(Macro photography)時之攝像元件之位置之圖。
圖4B係表示無限遠攝影之情形時之攝像元件之位置之圖。
圖5A係用以說明本實施形態之致動器部之構成之圖，且係自攝像元件之支撐基板之上表面側觀察致動器部之立體圖。
圖5B係自稍上方之側方觀察致動器部之立體圖。
圖5C係自稍下方之側方觀察致動器部之立體圖。
圖5D係自稍下方側觀察致動器部之立體圖。
圖6係表示本實施形態之作為EAP(Electro-active polymer，電活性聚合物)片材之高分子致動器之構成例之剖面圖。
圖7A係用以說明本實施形態之高分子致動器之動作原理之第1圖，且係表示對左側之電極膜施加有正電位，對右側之電極膜施加有 負電位之情形之圖。
圖7B係表示於2片電極膜不存在電位差之情形之圖。
圖7C係表示對左側之電極膜施加有負電位，對右側之電極膜施加有正電位之情形之圖。
圖8A係用以說明本實施形態之高分子致動器之動作原理之第2圖，且係表示於2片電極膜不存在電位差之情形之圖。
圖8B係表示對左側之電極膜施加有正電位，對右側之電極膜施加有負電位之情形之圖。
圖8C係表示對左側之電極膜施加有負電位，對右側之電極膜施加有正電位之情形之圖。
圖9係表示對本實施形態之可動子之電極施加驅動電壓的驅動控制系統之基本構成例之方塊圖。
圖10係用以說明本實施形態之可動子(EAP片材)之較佳配置例之圖。
圖11係表示應用本發明之實施形態之照相機模組的照相機裝置之構成之一例之圖。
以下，將本發明之實施形態與圖式建立關聯而進行說明。
再者，說明係依照以下順序進行。
1.照相機模組之構成例
2.致動器部之構成例
3.照相機裝置之構成例
<1.照相機模組之構成例>
圖2係表示本實施形態之照相機模組之構成例之圖。
本照相機模組100係包含殼體110、透鏡120、攝像元件130、及致動器部140而構成。
殼體110係構成為於一端部(第1端部)110a側形成有開口111，且另一端部(第2端部)110b及側部閉塞之筒狀。
於殼體110之內部，自形成有開口111之一端部(第1端部)110a至中央部以使光軸OX與殼體110之軸一致之方式固定有透鏡120。
再者，殼體110之形成有開口111之一端部(第1端部)110a係攝像對象之被攝體側OBJS。
進而，於殼體110內，攝像元件130可沿光軸OX方向移動地配置於較中央靠另一端部(第2端部)110b側。
而且，於殼體110內，以攝像元件130為中心，於與透鏡120之配置側為相反側之另一端部(第2端部)110b側配置有致動器部140。
如圖2所示，殼體110中，作為另一端部(第2端部)110b之底部112之外表面部112a例如係搭置於安裝側(照相機裝置側)之主基板150。
透鏡120係藉由1片或複數片光學透鏡而形成，使被攝體側OBJS之被攝體像於攝像元件130之攝像面上成像。
透鏡120之周緣部係相對於殼體110之內側壁而固定。
即，本實施形態之照相機模組100具有亦可不於殼體110內另外設置透鏡固持器之構成。
於未圖示之另一實施例中，亦有如下情況：特意包含透鏡固持器，並於其外周設置公螺紋部，而設為可相對未圖示之殼體母螺紋部旋轉之構造。藉此，藉由使透鏡固持器旋轉，而可細微地調整透鏡與影像感測器之初始位置。
攝像元件130於攝像面131顯像藉由透鏡120形成之被攝體側OBJS之被攝體像，並進行光電轉換。
攝像元件130係藉由CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧半導體)影像感測器等固體攝像元件而形成。
攝像元件130相對於支撐基板132，以使攝像面131垂直於透鏡120之光軸OX之方式安裝。
於圖2之構成中，攝像元件130係以使攝像面131位於形成於支撐基板132之中央部之開口部132a之方式，安裝於支撐基板132之與透鏡120之配置側為相反側之基板面132b。
再者，攝像元件130相對於該支撐基板132之安裝構造並不限定於圖2之構成例，例如，亦可如圖3所示，應用安裝於支撐基板132之透鏡120之配置側之基板面132c之構成。
本實施形態中之攝像元件130如下文詳細敍述般，藉由致動器部140之移動控制，於光軸OX方向上在第1位置與第2位置間之特定範圍內進行往返移動。
圖4A及圖4B係模式性地表示本實施形態之攝像元件藉由致動器部而進行往返移動之情況之圖。
圖4A表示所謂微距攝影時之攝像元件130之位置，圖4B表示無限遠攝影之情形時之攝像元件130之位置。
再者，圖4A及圖4B係利用圖3之構成之模式圖，但基本上於圖2之構成中亦相同。
本實施形態之攝像元件130係藉由利用致動器部140進行之移動控制，而如圖4A及圖4B所示，於光軸OX方向上之第1位置PS1與第2位置PS2間進行往返移動。
基本上，攝像元件130係於第1位置PS1與第2位置PS2間線性地受到位置控制。
再者，於圖4A及圖4B之例中，將位置控制之對象設為攝像元件130之攝像面131。但其僅為一例，亦可為支撐基板面等成為指標之部分。
又，於本實施形態中，於攝像元件130搭載有無線傳輸功能。
例如，於形成於支撐基板132上之天線ANT1與形成於模組之殼體110之底部112之天線ANT2之間，進行毫米波等無線信號之收發。
攝像元件(影像感測器)130之對象側之收發晶片SRCP1既存在配置於安裝側之主基板150之情形，亦存在配置於模組內之情形。
<2.致動器部之構成例>
此處，對本實施形態之致動器部之構成進行詳細敍述。
致動器部140如上所述使攝像元件130於透鏡120之光軸OX之方向上之第1位置PS1與第2位置PS2間進行往返移動。
圖5A~圖5D係用以說明本實施形態之致動器部之構成之圖。
圖5A表示自攝像元件130之支撐基板132之上表面側觀察致動器部140之立體圖。圖5B表示自稍上方之側方觀察致動器部140之立體圖，圖5C表示自稍下方之側方觀察致動器部140之立體圖。圖5D表示自稍下方側觀察致動器部140之立體圖。
圖5A~圖5D表示圖2之攝像元件之安裝構造作為例，但於圖4A及圖4B之安裝構造之情形時致動器部之構成亦相同。
致動器部140係包含可動接頭部141、平行連桿機構部142、及可動子143而構成。
可動接頭部141係固定有攝像元件130之一端部，於本例中固定有支撐基板132之一端部，且藉由致動器部140之移動控制而可沿光軸OX方向移動地配置。
平行連桿機構部142之一端部(可動端部；於圖例中為右端側)142A係安裝於可動接頭部141，另一端部(安裝端部；於圖例中為左端側)142B係固定，具有將攝像元件130保持於與可動接頭部141之移動連動之目標位置之功能。
如圖2、圖3、圖4A、圖4B及圖5A~圖5D所示，平行連桿機構部142係藉由以隔開間隔而相互對向之方式平行地配置、且無中央部之 所謂中空之2片板彈簧1421、1422而形成。
於平行連桿機構部142之一端部(可動端部)142A中，2片板彈簧1421、1422之一端部係安裝於可動接頭部141，於平行連桿機構部142之另一端部(安裝端部)142B中，2片板彈簧1421、1422之另一端部於殼體110中以攝像元件130為中心而固定於相反側(第2端部110b側)。
於平行連桿機構部142之另一端部(安裝端部)142B中，2片板彈簧1421、1422之另一端部於圖2及圖5A~圖5D之例中，安裝於殼體110之接近內側壁之底部112之區域。
再者，於平行連桿機構部142之另一端部(安裝端部)142B中，2片板彈簧1421、1422之另一端部例如亦可如圖3、圖4A及圖4B所示，以固定在固定於殼體110之底部112之固定接頭部144之方式構成。
可動子143之一端部(結合端部)143A對可動接頭部141與平行連桿機構部142之一端部(可動端部)142A之結合區域部可傳遞移位運動地結合。
於本實施形態中，可動子143之一端部(結合端部)143A係經由電源配線用柔性纜線(flexible cable)145而安裝於可動接頭部141。
可動子143與施加於電極之驅動電壓DRV之位準對應之移位量進行移位，從而使攝像元件130於光軸方向上之第1位置PS1與第2位置PS2間進行往返運動。
可動子143之另一端部(固定端部)143B係與用以施加電壓之電極EL1、EL2共同固定於殼體110之底部112之內表面112b。
如此，致動器部140中，可動接頭部141係配置於攝像元件130及支撐基板132之側方，平行連桿機構部142於光軸OX方向上，以攝像元件130為中心配置於相反側之另一端部側(第2端部110b側)。
而且，可動子143係配置於較平行連桿機構部142更靠另一端部側(底部側，即第2端部110b側)。
可動子143係由片狀之電活性聚合物(EAP)片材143S形成。
EAP片材143S如於下文作為高分子致動器所說明般，為以電極層夾入離子交換樹脂之構造，雖為約0.1 mm之較薄之片材，但具有於兩面間施加電壓而彎曲之性質。
藉由使用該彎曲作為用以使攝像元件130移動之推力，而可實現極其狹窄之空間內之致動器。
如圖5D所示，本實施形態之EAP片材143S中，例如電極側之另一端部(固定端部)143B側之寬度形成得較寬，而一端部(結合端部)143A側之寬度形成得較窄。
即，EAP片材143S具有電極側(固定端部143B側)之寬度較寬而相反側(結合端部143A側)之寬度較窄之梯形、或三角形之形狀，具有保持維持EAP之推力同時使面積較小之構成。
又，於致動器部140中，在其配置區域中，攝像元件130與殼體110之另一端部(底部，即第2端部110b)之間係以由石墨等形成之具有散熱功能之高導熱體片材160橋接連接。
即，如圖5A~圖5D所示，高導熱體片材160係穿過板彈簧1421、1422之中空部分而與攝像元件130(支撐基板132)接觸或接近地配置，側方彎折而自EAP片材143S之側部延伸。
再者，該高導熱體片材160係作為攝像元件130之電源接地配線而共用。
於本實施形態中，作為可動部143之EAP片材143S係藉由竿狀或片狀之可動子即高分子(聚合物)致動器形成。
高分子致動器包含含浸有陽離子物質之離子導電性高分子膜、及分別設置於離子導電性高分子膜之兩面之電極膜，藉由對電極膜間施加電壓而使離子導電性高分子膜撓曲(彎曲)或變形。
如上所述，高分子致動器之一端部(結合端部)143A係相對於可動 接頭部141與平行連桿機構部142之結合區域部可傳遞移位運動地結合。
高分子致動器之另一端部(固定端部)143B係與電極EL1、EL2共同固定於殼體110之底部112。
例如，藉由對該電極EL1、EL2施加驅動電壓DRV，而使高分子致動器撓曲(彎曲)，藉此，使攝像元件130沿光軸OX之方向進行往返運動從而實現自動聚焦之機構。
以下，對本實施形態之作為EAP片材之高分子致動器之構成進行說明。
圖6係表示本實施形態之作為EAP片材之高分子致動器之構成例之剖面圖。
如圖6所示，高分子致動器170包含含浸有陽離子物質之離子導電性高分子膜(離子導電性高分子薄膜)171、及分別設置於離子導電性高分子膜171之兩面之電極膜172-1、172-2。
高分子致動器170包含分別電性連接於電極膜172-1、172-2之導線173-1、173-2。
高分子致動器170藉由自1對導線173-1、173-2對電極膜172-1、172-2間施加電壓而使離子導電性高分子膜171撓曲(彎曲)或變形。
離子導電性高分子膜171包含以氟樹脂、烴系等作為骨架之離子交換樹脂，呈具有正背2個主面之形狀。作為該形狀，例如可列舉短條形狀、圓盤形狀、圓柱形狀、及圓筒形狀等。
又，作為離子交換樹脂，可為陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂中之任一者，其中較佳為陽離子交換樹脂。
作為陽離子交換樹脂可列舉於聚乙烯、聚苯乙烯、氟樹脂等中導入磺酸基、羧基等官能基者，尤佳為於氟樹脂中導入磺酸基、羧基等官能基之陽離子交換樹脂。
電極膜172(172-1、172-2)之特徵在於包含碳粉末與離子導電性樹脂，且碳粉末彼此係經由離子導電性樹脂而結合。
碳粉末係具有導電性之碳黑之微細粉末，比表面積越大作為電極膜172與離子導電性高分子膜171接觸之表面積越大，從而可獲得更大之變形量。例如較佳為科琴黑(Ketjen black)。又，離子導電性樹脂亦可為與構成離子導電性高分子膜171之材料相同者。
又，電極膜172(172-1、172-2)係將包含離子導電性樹脂成分與碳粉末之塗料塗佈於離子導電性高分子膜171上而形成。或，電極膜172(172-1、172-2)係將包含碳粉末與離子導電性樹脂之導電膜壓接於離子導電性高分子膜171上而形成。
無論哪種方法均可簡單地於短時間內形成電極膜172。
再者，至少於離子導電性高分子膜171中含浸有陽離子物質，但所謂陽離子物質較佳為水及金屬離子、水及有機離子、離子液體中之任一者。
此處，所謂金屬離子例如可列舉鈉離子、鉀離子、鋰離子、及鎂離子等。又，所謂有機離子例如可列舉烷基銨離子等。
該等離子作為水合物而存在於離子導電性高分子膜171中。於離子導電性高分子膜171包含水及金屬離子、或水及有機離子而成為含水狀態之情形時，高分子致動器170較佳為係以使該水不會從中揮發之方式密封。
又，所謂離子液體，係由亦稱為常溫熔融鹽之不燃性、非揮發性之離子組成之溶劑，例如可使用咪唑鎓環系化合物、吡啶鎓環系化合物、及脂肪族系化合物。
於在離子導電性高分子膜171中含浸有離子液體之情形時，即便於高溫或真空中亦可無需擔心揮發而使用高分子致動器170。
於圖7A~圖7C及圖8A~圖8C中表示本實施形態之高分子致動器 170之動作原理。此處以於離子導電性高分子膜171中含浸有鈉離子者為例進行說明。
於圖7A及圖8B中，自電源E通過導線173-1、173-2而對圖中左側之高分子致動器170之電極膜172-1施加有正電位，對圖中右側之電極膜172-2施加有負電位。
藉由該電位差，於高分子致動器170之離子導電性高分子膜171中，鈉離子水合物被吸引而移動至施加有負電位之側(圖中右側)之電極膜172-2。藉此，集中於電極膜172-2之附近而使該區域體積膨脹。
另一方面，施加有正電位之側(圖中左側)之電極膜172-1附近之鈉水合物濃度減少，而使該區域體積收縮。
其結果為，於離子導電性高分子膜171之2片電極膜172-1、172-2附近區域之間產生體積差，使離子導電性高分子膜151向圖中左側彎曲。
於該情形時，例如攝像元件130朝向第2位置PS2於光軸OX方向移動。
於圖7B及圖8A中，不存在自電源E施加電壓，2片電極膜172-1、172-2無電位差。其結果為，離子導電性高分子膜171之2片電極膜172-1、172-2附近區域之間無體積差，離子導電性高分子膜171不進行彎曲而保持筆直之狀態。
於該情形時，攝像元件130保持於原來之穩定位置。
或者，攝像元件130自第1位置PS1或第2位置PS2恢復至穩定位置。
於圖7C及圖8C中，自電源E通過導線173-1、173-2對圖中左側之高分子致動器170之電極膜172-1施加有負電位，對圖中右側之電極膜172-2施加有正電位。即，電壓施加方法與圖7A及圖8B之情形相反。
藉由該電位差，於高分子致動器170之離子導電性高分子膜171中，施加有負電位之側(圖中左側)之電極膜172-1之附近區域體積膨 脹。而且，施加有正電位之側(圖中右側)之電極膜172-2附近區域體積收縮。
其結果為，離子導電性高分子膜171向圖中右側彎曲。
於該情形時，例如攝像元件130朝向第1位置PS1於光軸OX方向移動。
關於該高分子致動器170之變形性能(變形量及/或變形速度)，可調整碳粉末之比表面積、碳粉末與離子導電性樹脂之固形物成分重量比、2片電極膜152之厚度中之任一者而進行控制。
又，藉由調整電極膜172之厚度與離子導電性高分子膜171之厚度之比，亦可控制高分子致動器170之變形性能(變形量及/或變形速度)。
再者，施加於具有上述構成之可動子143之電極之驅動電壓DRV係藉由驅動控制系統而施加。
圖9係表示對本實施形態之可動子143之電極施加驅動電壓之驅動控制系統之基本構成例之方塊圖。
圖9之控制系統180包含測量部181及控制部182。
測量部181測量攝像元件130與殼體110之另一端部(第2端部)110b、例如與底部112之間之距離。
控制部182根據藉由測量部181獲得之移動距離資訊與藉由攝像元件130獲得之信號資訊，對施加至可動子143之電壓賦予反饋而進行被攝體之聚焦控制。
於以上之構成中，若對可動子(EAP片材)143施加電壓，則與該電壓之大小對應之EAP之彎曲會推起或下壓攝像元件130。此時，由於形成有包含板彈簧1421、1422等之平行連桿機構部142，因此攝像元件130可極其平行地移動。
於實際之被攝體聚焦動作中，根據來自配置於支撐基板132等之 光反射器(Photo Reflector)等位置檢測感測器190(圖2)之資訊、及來自攝像元件130之圖像信號而適當地設定對可動子143之施加電壓DRV。
藉此，直至可聚焦之位置為止使攝像元件130移動至所期望之位置。
本實施形態中，於實際之具體構造中，進而研究有以下方面。
可動子(EAP片材)143通常對兩面之電極層間施加1 V以內之電壓，但為了使攝像元件130之移動量變大，即，為了使可動子(EAP)143之彎曲之振幅變大，使用正電壓與負電壓較為有效。
例如，若對以1 V具有0.2 mm之振幅之EAP施加±1 V，則分別向反方向彎曲，可獲得合計0.4 mm之振幅。
然而，於將此應用於本實施形態之照相機模組100之情形時，較理想為預先使可動子(EAP片材)143之另一端部(固定端部)143B自模組之殼體110之底面上浮0.2 mm，不利於模組之低高度化。
因此，如圖10所示，預先對可動子(EAP片材)143賦予翹曲之特性。
其為以適當之曲率強制地彎曲EAP，並進行特定之高溫處理而獲得之形狀。
藉此，即便施加電壓為零，可動子(EAP片材)143亦已具有0.2 mm之移位(圖10之狀態ST1)。
然後，藉由+電壓之施加時(圖10之狀態ST2之狀態)與-電壓施加時(圖10之狀態ST3)，分別獲得+0.2 mm及-0.2 mm之振幅，即獲得合計0.4 mm之振幅。
於施加-1 V時，可動子(EAP片材)143成為平貼於模組之殼體110之底部112之內表面(底面)112b之形狀，從而非常有利於模組之低高度化。
如此，於本實施形態中，可動子(EAP片材)143係預先包含物理 翹曲而形成。
而且，亦能夠以如下方式配置：即便施加電壓為零，可動子143之一端部亦處於離開殼體110之另一端部之浮起位置(圖10之狀態ST1)，以該浮起位置(圖10之狀態ST1)為往返移動之中點，於施加正電壓之情形時與施加負電壓之情形時向雙向進行移位。
又，作為使攝像元件(影像感測器)懸浮於空中之危害，有散熱處理之難度。
近來之攝像元件因像素數增大與伴隨於此之驅動頻率之増加，而消耗電力增大，如何散發攝像元件發出之熱成為課題。
於通常之透鏡驅動式AF(Auto Focus，自動聚焦)中，可通過安裝有攝像元件之基板於模組底面側散熱，但如本實施形態般，於攝像元件懸浮於空中之狀態下，有散熱受到抑制之虞。
作為該對策，於本實施形態中，如圖5D所示，將如石墨片材之高導熱體片材160連接於攝像元件130與模組之殼體110之底部112之內表面(底面)112b之間。
此處使用之石墨片材僅數十微米薄，不會妨礙攝像元件130之動作，但能夠以較高之效率使攝像元件130之熱於模組底面部側散發。
如以上說明般，根據本實施形態，可獲得以下效果。
於小型照相機模組中，可實現現有之AF致動器難以實現之影像感測器驅動式之AF致動器。
藉此，不受透鏡之形狀或重量之制約。例如，亦可簡單地於8.5 mm×8.5 mm之模組尺寸安裝直徑為8 mm之透鏡，並可簡單地藉由明亮之透鏡實現高感度化。
又，亦可不擔心致動器之推力地搭載玻璃透鏡或變焦透鏡等重量較大之透鏡。
進而，今後，藉由晶圓級(wafer level)之製法，透鏡不僅有通常 之圓形，亦會出現方形之透鏡，即使是此種不適合旋轉之形狀亦可無問題地搭載。
由於無需用以使複數片透鏡一體化之透鏡筒，因此亦對成本方面或模組形狀之小型化有利。
除此以外，用以使較輕之影像感測器移動之推力與先前相比只要相當低即可，因此有利於低消耗電力。根據以極普通之模組為例之粗略估計，若為影像感測器則移動之對象之重量成為透鏡時之大致一半，估計能量消耗亦僅需一半。
於商品企畫方面亦有優點。於單眼反光照相機中通常為更換透鏡，但於移動機器中，亦可實現由顧客更換透鏡之新概念。
具有此種效果之照相機模組可應用作為搭載於行動電話機等之數位照相機等之照相機模組(包含光學系統與攝像元件之模組)。
<3.照相機裝置之構成例>
圖11係表示應用本實施形態之照相機模組的照相機裝置之構成之一例之圖。
本照相機裝置200係如圖11所示，作為將入射光導引至像素區域(成像被攝體像)之光學系統，例如包含使入射光(像光)成像於攝像元件之攝像面上之照相機模組210。應用本實施形態之照相機模組100、100A作為照相機模組210。
進而，照相機裝置200包含驅動照相機模組210之致動器部之驅動電路(DRC)220、及處理照相機模組210之攝像元件之輸出信號之信號處理電路(PRC)230。
驅動電路220相當於圖9之驅動控制系統，生成驅動電壓DRV並供給至致動器部，該驅動電壓DRV係用以藉由照相機模組210之致動器部而使攝像元件可沿光軸方向進行往返運動地進行驅動控制。
驅動電路220包含時序產生器(timing generator)(未圖示)，該時序 產生器生成驅動照相機模組210內之電路之包含起動脈衝或時鐘脈衝之各種時序信號，並以特定之時序信號TMG驅動照相機模組210。
又，信號處理電路230對照相機模組210之輸出信號實施特定之信號處理。
藉由信號處理電路230處理之圖像信號例如記錄於記憶體等記錄媒體中。記錄於記錄媒體中之圖像資訊係藉由印表機等而予以硬拷貝(hard copy)。又，將以信號處理電路230處理之圖像信號作為動態圖像放映於包含液晶顯示器等之監視器上。
如上所述，藉由於數位靜態照相機(digital still camera)等攝像裝置中搭載上述照相機模組作為照相機模組，而可較強地承受來自外部之衝擊，且長年劣化之虞較低，從而可實現高精度之照相機。
再者，本技術可採用如下構成。
(1)一種照相機模組，其包含：透鏡；攝像元件，其配置於上述透鏡之光軸上；及致動器部，其使上述攝像元件於上述透鏡之光軸方向往返移動；且上述致動器部包含：可動接頭部，其上固定有上述攝像元件；平行連桿機構部，其具有安裝於上述可動接頭部之可動端部、及安裝端部；以及可動子，其能夠與施加之電壓之位準對應之移位量進行移位，並且可對上述可動接頭部與上述平行連桿機構部之上述可動端部之結合區域部傳遞上述移位運動地結合。
(2)如上述(1)記載之照相機模組，其包含：殼體，該殼體具有第1端部及第2端部； 上述透鏡係配置於上述殼體之上述第1端部側，上述攝像元件及上述致動器部係配置於上述殼體之上述第2端部側。
(3)如上述(2)記載之照相機模組，其中上述平行連桿機構部包含隔開間隔而相互對向配置之2片板彈簧，於上述可動端部中該2片板彈簧之一端部安裝於上述可動接頭部，且於上述安裝端部中上述2片板彈簧之另一端部固定於上述殼體之上述第2端部側。
(4)如上述(2)或(3)記載之照相機模組，其中上述致動器部進而包含：電極，其對上述可動子施加上述電壓；且上述可動子包含：固定端部，其與上述電極一同相對於上述殼體之上述第2端部側固定；及結合端部，其結合於上述結合區域部。
(5)如上述(4)記載之照相機模組，其中上述可動子包含片狀之電活性聚合物(EAP)片材，且上述EAP片材之上述固定端部側之寬度較寬，上述結合端部側之寬度較窄。
(6)如上述(5)記載之照相機模組，其中上述EAP片材包含物理翹曲，且當施加電壓為零時上述結合端部位於自上述殼體之上述第2端部離開之浮起位置，以上述浮起位置作為往返移動之中點，於施加正電壓之情形時與施加負電壓之情形時可於雙向移位。
(7)如上述(2)至(6)中任一項記載之照相機模組，其中上述攝像元件與上述殼體之上述第2端部之間係以具有散熱功能之高導熱體片材橋接連接。
(8)如上述(7)記載之照相機模組，其中上述高導熱體片材係共用作為上述攝像元件之電源接地配線。
(9)如上述(2)至(8)中任一項記載之照相機模組，其包含：測量部，其測量上述攝像元件與上述殼體之上述第2端部之間之距離；及控制部，其根據藉由上述測量部獲得之移動距離資訊與藉由上述攝像元件獲得之信號資訊，對施加於上述可動子之電壓賦予反饋而進行被攝體之聚焦控制。
(10)如上述(1)至(9)中任一項記載之照相機模組，其中上述攝像元件具有無線傳輸拍攝所得之資訊之無線傳輸功能。
(11)如上述(1)至(10)中任一項記載之照相機模組，其中上述攝像元件安裝於支撐基板上，且該支撐基板之一部分固定於上述可動接頭部。
(12)一種照相機裝置，其包含：照相機模組，其拍攝被攝體像；且上述照相機模組包含：透鏡；攝像元件，其配置於上述透鏡之光軸上；及致動器部，其使上述攝像元件於上述透鏡之光軸方向往返移動；且上述致動器部包含：可動接頭部，其上固定有上述攝像元件；平行連桿機構部，其具有安裝於上述可動接頭部之可動端部、及安裝端部；以及可動子，其能夠與施加之電壓之位準對應之移位量進行移位，並且可對上述可動接頭部與上述平行連桿機構部之上述可動端部之結合區域部傳遞上述移位運動地結合。
(13)如上述(12)記載之照相機裝置，其包含： 殼體，其具有第1端部及第2端部；上述透鏡係配置於上述殼體之上述第1端部側，上述攝像元件及上述致動器部係配置於上述殼體之上述第2端部側。
(14)如上述(13)記載之照相機裝置，其進而包含：驅動部，其驅動控制上述照相機模組；及信號處理部，其處理藉由上述照相機模組而獲得之信號；且上述驅動部包含：測量部，其測量上述攝像元件與上述殼體之上述第2端部之間之距離；及控制部，其根據藉由上述測量部獲得之移動距離資訊與藉由上述攝像元件獲得之信號資訊，對施加於上述可動子之電壓賦予反饋而進行被攝體之聚焦控制。
本申請案係基於2012年3月23日在日本專利廳申請之日本專利申請編號2012-067290號且主張其優先權者，該申請之所有內容藉由參照而引用於本申請案中。
本領域技術人員可根據設計上之條件或其他因素而想到各種修正、組合、子組合、及變更，但知悉其等包含於隨附之申請專利範圍及其均等物之範圍中。
100‧‧‧照相機模組
110‧‧‧殼體
110a‧‧‧第1端部
110b‧‧‧第2端部
111‧‧‧開口
112‧‧‧底部
112a‧‧‧外表面部
112b‧‧‧內表面
120‧‧‧透鏡
130‧‧‧攝像元件
131‧‧‧攝像面
132‧‧‧支撐基板
132a‧‧‧開口部
132b‧‧‧基板面
140‧‧‧致動器部
141‧‧‧可動接頭部
142‧‧‧平行連桿機構部
150‧‧‧主基板
190‧‧‧位置檢測感測器
1421、1422‧‧‧板彈簧
ANT1、ANT2‧‧‧天線
EL1、EL2‧‧‧電極
OBJS‧‧‧被攝體側
OX‧‧‧光軸
SRCP1‧‧‧收發晶片

Claims (14)

  1. 一種照相機模組，其包含：透鏡；攝像元件，其配置於上述透鏡之光軸上；及致動器部，其使上述攝像元件於上述透鏡之光軸方向往返移動；且上述致動器部包含：可動接頭部，其上固定有上述攝像元件；平行連桿機構部，其具有安裝於上述可動接頭部之可動端部、及安裝端部；以及可動子，其能夠與施加之電壓之位準對應之移位量進行移位，並且可對上述可動接頭部與上述平行連桿機構部之上述可動端部之結合區域部傳遞上述移位運動地結合。
  2. 如請求項1之照相機模組，其包含：殼體，其具有第1端部及第2端部；且上述透鏡配置於上述殼體之上述第1端部側，上述攝像元件及上述致動器部配置於上述殼體之上述第2端部側。
  3. 如請求項2之照相機模組，其中上述平行連桿機構部包含隔開間隔而相互對向配置之2片板彈簧，於上述可動端部中該2片板彈簧之一端部安裝於上述可動接頭部，且於上述安裝端部中上述2片板彈簧之另一端部固定於上述殼體之上述第2端部側。
  4. 如請求項2之照相機模組，其中上述致動器部進而包含：電極，其對上述可動子施加上述電壓；且上述可動子包含： 固定端部，其與上述電極一同相對於上述殼體之上述第2端部側固定；及結合端部，其結合於上述結合區域部。
  5. 如請求項4之照相機模組，其中上述可動子包含片狀之電活性聚合物(EAP)片材，且上述EAP片材之上述固定端部側之寬度較寬，上述結合端部側之寬度較窄。
  6. 如請求項5之照相機模組，其中上述EAP片材包含物理翹曲，且當施加電壓為零時上述結合端部位於自上述殼體之上述第2端部離開之浮起位置，以上述浮起位置作為往返移動之中點，於施加正電壓之情形時與施加負電壓之情形時可於雙向移位。
  7. 如請求項2之照相機模組，其中上述攝像元件與上述殼體之上述第2端部之間係以具有散熱功能之高導熱體片材橋接連接。
  8. 如請求項7之照相機模組，其中上述高導熱體片材係共用作為上述攝像元件之電源接地配線。
  9. 如請求項2之照相機模組，其包含：測量部，其測量上述攝像元件與上述殼體之上述第2端部之間之距離；及控制部，其根據藉由上述測量部獲得之移動距離資訊與藉由上述攝像元件獲得之信號資訊，對施加於上述可動子之電壓賦予反饋而進行被攝體之聚焦控制。
  10. 如請求項1之照相機模組，其中上述攝像元件具有無線傳輸拍攝所得之資訊之無線傳輸功能。
  11. 如請求項1之照相機模組，其中上述攝像元件安裝於支撐基板上，且該支撐基板之一部分固定於上述可動接頭部。
  12. 一種照相機裝置，其包含：照相機模組，其拍攝被攝體像；且 上述照相機模組包含：透鏡；攝像元件，其配置於上述透鏡之光軸上；及致動器部，其使上述攝像元件於上述透鏡之光軸方向往返移動；且上述致動器部包含：可動接頭部，其上固定有上述攝像元件；平行連桿機構部，其具有安裝於上述可動接頭部之可動端部、及安裝端部；以及可動子，其能夠與施加之電壓之位準對應之移位量進行移位，並且可對上述可動接頭部與上述平行連桿機構部之上述可動端部之結合區域部傳遞上述移位運動地結合。
  13. 如請求項12之照相機裝置，其包含：殼體，其具有第1端部及第2端部；且上述透鏡配置於上述殼體之上述第1端部側，上述攝像元件及上述致動器部配置於上述殼體之上述第2端部側。
  14. 如請求項13之照相機裝置，其進而包含：驅動部，其驅動控制上述照相機模組；及信號處理部，其處理藉由上述照相機模組而獲得之信號；且上述驅動部包含：測量部，其測量上述攝像元件與上述殼體之上述第2端部之間之距離；及控制部，其根據藉由上述測量部獲得之移動距離資訊與藉由上述攝像元件獲得之信號資訊，對施加於上述可動子之電壓賦予反饋而進行被攝體之聚焦控制。
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