專利名稱：透鏡機(jī)構(gòu)及成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有聚合物致動(dòng)器元件(polymer actuator element)的透鏡機(jī)構(gòu)和 成像裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)包括個(gè)人計(jì)算機(jī)和PDA的便攜式電子裝置在性能方面進(jìn)步顯著。通常，這 些設(shè)備因?yàn)橛邪哥R單元的透鏡機(jī)構(gòu)而具有成像功能。在這些裝置中，透鏡機(jī)構(gòu)的透鏡 單元作為一個(gè)可移動(dòng)的部件，沿光軸移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)聚焦和變焦。人們普遍使用音圈電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部來(lái)移動(dòng)透鏡單元。但是，近來(lái) 出現(xiàn)了利用聚合物致動(dòng)器元件作為驅(qū)動(dòng)部的透鏡機(jī)構(gòu)，使其尺寸更加小巧(參見(jiàn)如日本專 利公開(kāi)第2006-293007號(hào)文件(以下稱專利文件1)和日本專利公開(kāi)第2007-151221號(hào)文 件(以下稱專利文件2))。聚合物致動(dòng)器元件包括例如夾在一對(duì)電極中間的離子交換樹(shù)脂。 由于成對(duì)的電極間產(chǎn)生電勢(shì)差，故將這種聚合物致動(dòng)器元件在與離子交換樹(shù)脂膜表面垂直 的方向上偏移。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文件1和2所公開(kāi)的透鏡機(jī)構(gòu)中，透鏡單元與聚合物致動(dòng)器元件沿光 軸并列設(shè)置，從而使聚合物致動(dòng)器元件沿光軸對(duì)透鏡單元施加驅(qū)動(dòng)力。這就導(dǎo)致了依賴于 透鏡機(jī)構(gòu)的狀態(tài)由于透鏡單元的重量而施加至聚合物致動(dòng)器元件的負(fù)荷(load)的差別。 例如，如果透鏡機(jī)構(gòu)處于光軸是垂直的狀態(tài)(聚合物致動(dòng)器元件和透鏡單元垂直并排的狀 態(tài))，透鏡單元下移所需的驅(qū)動(dòng)力相對(duì)較小。但是，由于透鏡單元的重量，上移透鏡單元需要 較大的驅(qū)動(dòng)力。相反，如果透鏡機(jī)構(gòu)處于光軸是水平的狀態(tài)(聚合物致動(dòng)器元件和透鏡單 元水平并排的狀態(tài))，則不論透鏡單元朝兩個(gè)方向中的哪個(gè)方向沿光軸移動(dòng)，透鏡單元的重 量都不會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生影響。因此，必須根據(jù)透鏡機(jī)構(gòu)的狀態(tài)來(lái)控制由聚合物致動(dòng)器元件施加的驅(qū)動(dòng)力，以在 任何狀態(tài)下提供在相同的移動(dòng)量。但是，提供這樣的控制機(jī)構(gòu)與減小尺寸相沖突，從而使其 變得不切實(shí)際。另一方面，根據(jù)透鏡機(jī)構(gòu)的狀態(tài)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)力的失敗導(dǎo)致了根據(jù)透鏡機(jī)構(gòu) 的狀態(tài)而給出的驅(qū)動(dòng)力所產(chǎn)生的透鏡單元的移動(dòng)量的偏差。這就使精確聚焦和變焦變得很 困難，從而造成光學(xué)性能上的缺陷。因此，期望一種盡管構(gòu)成簡(jiǎn)單但無(wú)論透鏡機(jī)構(gòu)狀態(tài)如何 都能以高精度移動(dòng)透鏡單元的透鏡機(jī)構(gòu)。考慮到上述情況，本發(fā)明首先需要提供一種盡管構(gòu)成簡(jiǎn)單但無(wú)論透鏡機(jī)構(gòu)狀態(tài)如 何都能夠以高精度移動(dòng)其透鏡的透鏡機(jī)構(gòu)。另外，本發(fā)明其次需要提供一種具有上述能夠表現(xiàn)出優(yōu)良成像性能的透鏡機(jī)構(gòu)的成像裝置。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡機(jī)構(gòu)包括以下組件(A)基體；(B)固定至基體上的導(dǎo)引部件；(C)透鏡保持部件，用于支撐透鏡，并且該透鏡保持部件被導(dǎo)弓I部件以沿光軸直線 移動(dòng)的方式支撐；(D)旋轉(zhuǎn)部件，用于在與透鏡保持部件的一部分接合的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得透鏡保持部 件沿光軸直線移動(dòng)；以及(E)聚合物致動(dòng)器元件，每個(gè)聚合物致動(dòng)器元件具有固定至基體或?qū)б考系?一端，以及與旋轉(zhuǎn)部件的一部分接合以使得旋轉(zhuǎn)部件在與光軸垂直的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的另一 端。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的成像裝置包括外殼及上述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡機(jī)構(gòu)。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的透鏡機(jī)構(gòu)和成像裝置中，聚合物致動(dòng)器元件使旋轉(zhuǎn)部件 在垂直于光軸的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而引起透鏡保持部件沿光軸直線移動(dòng)。這使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，施加至聚合物致動(dòng)器元件的負(fù)荷不會(huì)根據(jù)透鏡機(jī)構(gòu)的狀態(tài)而改變。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡機(jī)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)力由聚合物致動(dòng)器元件以與光軸方向垂直 的方向施加至旋轉(zhuǎn)部件。這就使得不論透鏡機(jī)構(gòu)的狀態(tài)如何，都可以精確地將透鏡保持部 件沿光軸移動(dòng)到給定位置。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置包括上述透鏡機(jī)構(gòu)，因而允許更加精確的聚焦及變 焦并表現(xiàn)出優(yōu)良的光學(xué)性能。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置整體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是示出了圖1所示的透鏡機(jī)構(gòu)的總體構(gòu)成的透視圖；圖3是以分解圖的方式示出了圖1所示的透鏡機(jī)構(gòu)部件的分解透視圖；圖4是示出了圖1中所示的透鏡機(jī)構(gòu)中的聚合物致動(dòng)器元件的主要元件的詳細(xì)構(gòu) 成的放大剖視圖；圖5A和圖5B是用來(lái)描述聚合物致動(dòng)器元件操作的剖面示意圖；圖6A和圖6B是用來(lái)描述圖1所示的透鏡機(jī)構(gòu)操作的透視圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的模式(以下稱為實(shí)施例)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。{成像裝置的構(gòu)成}首先將參照?qǐng)D1描述具有作為本發(fā)明實(shí)施例透鏡機(jī)構(gòu)的成像裝置。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置總體構(gòu)成的示意圖。該成像裝置對(duì)應(yīng) 于諸如小型照相機(jī)或具有成像功能的移動(dòng)電話便等攜式電子裝置。應(yīng)該注意的是，在本說(shuō) 明書(shū)中，將從給定的目標(biāo)(given target)看去的物側(cè)(圖1中頁(yè)面的左側(cè))稱作正面，而 將像側(cè)(圖1中頁(yè)面的右側(cè))稱作背面。這個(gè)成像裝置包括在外殼1內(nèi)的透鏡機(jī)構(gòu)2和成 像元件3。透鏡機(jī)構(gòu)2和成像元件3從物側(cè)順序排列。
透鏡機(jī)構(gòu)2和成像元件3被固定到設(shè)置在它們之間的支撐基板4上。另外，成像 元件3還被固定到在支撐基底4相對(duì)側(cè)上的電路基板5上。另一方面，防護(hù)玻璃CG沿著光 軸Zl被安裝到透鏡機(jī)構(gòu)2的物體側(cè)上的外殼1中。例如，可以將結(jié)合有CCD(電荷耦合器 件)或CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的圖像傳感器用作為成像元件3。圖2是示出了透鏡機(jī)構(gòu)2的總體構(gòu)成的透視圖。圖3是以分解圖的方式示出了 透鏡機(jī)構(gòu)2部件的分解透視圖。如圖2和圖3所示，透鏡機(jī)構(gòu)2包括透鏡保持部件(lens holding member) 11、導(dǎo)引部件(guide member) 12、旋轉(zhuǎn)部件13及聚合物致動(dòng)器元件14。透 鏡保持部件11、導(dǎo)引部件12和旋轉(zhuǎn)部件13以這樣的順序從內(nèi)側(cè)以彼此重疊的方式排列。透鏡保持部件11支撐一個(gè)或多個(gè)透鏡L，并具有例如圓柱形突起部112，該突起部 垂直設(shè)置在圓柱本體部111的外表面上。透鏡保持部件11在成像操作中沿透鏡L的光軸 直線移動(dòng)。優(yōu)選地，應(yīng)該提供多個(gè)突起部112，且同樣的突起部112應(yīng)該沿圓柱本體部111 的圓周方向(圍繞光軸Zl的方向)均勻設(shè)置。這樣做的原因在于在透鏡保持部件11直 線移動(dòng)時(shí)提供了相對(duì)于光軸Zl更小的傾斜度，從而保證了更加穩(wěn)定的直線運(yùn)動(dòng)。需要注意 的是，在圖1 圖3中，三個(gè)突起部112均勻設(shè)置，從而各部分具有120度的中心角。導(dǎo)引部件12經(jīng)由例如支撐基板4固定在外殼1上，并以允許透鏡保持部件11沿 透鏡的光軸Zl直線移動(dòng)的這種方式來(lái)支撐透鏡保持部件11。導(dǎo)引部件12具有圓柱形本體 部121，其以使本體部121的內(nèi)表面與透鏡保持部件11的本體部111外表面相對(duì)的這種方 式設(shè)置。本體部121中設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)凹口 122?？?122沿光軸Zl延伸并與透鏡保持部 件11的突起部112對(duì)準(zhǔn)。以與透鏡保持部件11的突起部112相同的數(shù)量設(shè)置凹口 122，從 而每個(gè)凹口 122與突起部112中的一個(gè)接合。也就是說(shuō)，各個(gè)突起部112的側(cè)面在保持與 凹口 122的內(nèi)壁表面接觸的同時(shí)沿凹口 122的延伸方向滑動(dòng)，從而允許透鏡保持部件11沿 光軸Zl直線移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)部件13具有設(shè)置在筒狀本體部131中的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口 132。每個(gè)開(kāi)口 132 具有凸輪面(cam face) 132S。本體部131繞光軸Zl旋轉(zhuǎn)。每個(gè)開(kāi)口 132的凸輪面132S與 突起部112中的一個(gè)的側(cè)面112S相接觸。在存在多個(gè)開(kāi)口 132的情況下，這些開(kāi)口沿本體 部131的圓周方向(圍繞光軸Zl的方向)被均勻地配置。開(kāi)口 132沿本體部131的圓周 方向延伸，并且其位置沿著光軸Zl變化。結(jié)果，一方面，旋轉(zhuǎn)部件13的轉(zhuǎn)動(dòng)使與開(kāi)口 132 接合的突起部112沿光軸Zl移動(dòng)。另一方面，由于與導(dǎo)引部件12的凹口 122接合，突起部 112的移動(dòng)被限制在不同于沿光軸Zl的方向上。另外，旋轉(zhuǎn)部件13的本體部131具有一 個(gè)或多個(gè)凹口 133。每個(gè)凹口 133例如沿直徑方向切穿本體部131，并沿光軸Zl從本體部 131的下端(背面邊緣)向上端(正面邊緣)沿光軸Zl延伸。每個(gè)聚合物致動(dòng)器元件14包括離子導(dǎo)電高分子化合物膜(ionconductive polymer compound film) 141 (以下簡(jiǎn)稱為高分子化合物膜141)及一對(duì)電極膜142A和 142B，每個(gè)電極膜142A和142B粘結(jié)至高分子化合物膜141的一側(cè)。圖4示出了聚合物致動(dòng) 器元件14的主要元件的詳細(xì)構(gòu)成。由于高分子化合物膜141的變形(彎曲)，聚合物致動(dòng) 器元件14起到使旋轉(zhuǎn)部件13在垂直于光軸Zl的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。例如，聚合物致動(dòng)器 元件14為條狀，并且具有夾在一對(duì)電極41A和41B之間并固定在支撐基板4上的縱向端。 電極41A和41B垂直設(shè)置在支撐基板4上。另一方面，聚合物致動(dòng)器元件14具有與形成在 旋轉(zhuǎn)部件13的本體部131中的凹口 133之一接合的另一個(gè)縱向端。每個(gè)電極41A和41B由例如薄銅板制成，例如，電極41A粘結(jié)至電極膜142A，例如，電極41B粘結(jié)至電極膜142B。 另外，每個(gè)電極41A和41B均通過(guò)未示出的布線連接至形成在電路基板5上的的驅(qū)動(dòng)電路 (未示出)，從而將給定的電壓施加到一對(duì)電極膜142A和142B之間。當(dāng)在電極膜142A和 142B之間出現(xiàn)給定電勢(shì)差時(shí)，高分子化合物膜141彎曲?？梢杂镁哂懈邚椥缘慕^緣保護(hù)膜 (例如聚亞胺酯)覆蓋聚合物致動(dòng)器元件14及電極41A和41B。高分子化合物膜141浸漬有陽(yáng)離子物質(zhì)。這里，術(shù)語(yǔ)“陽(yáng)離子物質(zhì)”是指含有陽(yáng)離 子和極性溶劑的物質(zhì)或含有液態(tài)形式的陽(yáng)離子的物質(zhì)。含有陽(yáng)離子和極性溶劑的物質(zhì)是那 些其中的陽(yáng)離子被極性溶劑溶解的物質(zhì)。另一方面，液態(tài)形式的陽(yáng)離子是那些組成離子液 體的陽(yáng)離子。含有液態(tài)形式的陽(yáng)離子物質(zhì)是離子液體。組成高分子化合物膜141的材料是具有氟樹(shù)脂或烴基(hydrocarbon-based)樹(shù)脂 作為骨架的離子交換樹(shù)脂。這些離子交換樹(shù)脂是陰離子交換樹(shù)脂、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂以及陰 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。在這些類型的交換樹(shù)脂中，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是優(yōu)選的。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是那些其中引入了諸如磺酸基酸性基團(tuán)或羧基酸性基團(tuán)的酸性 基團(tuán)的交換樹(shù)脂。更具體地，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂包括具有酸性基團(tuán)的聚乙烯、具有酸性基團(tuán)的 聚苯乙烯或具有酸性基團(tuán)的氟樹(shù)脂。其中，具有磺酸基酸性基團(tuán)或羧基酸性基團(tuán)的氟樹(shù)脂 是優(yōu)選的。尤其優(yōu)選全氟磺酸樹(shù)脂(Nafion)(杜邦株式會(huì)社(DuPontKabushiki Kaisha) 制造)。優(yōu)選地，浸漬在高分子化合物膜141中的陽(yáng)離子物質(zhì)應(yīng)該是含有金屬離子和水的 物質(zhì)、含有有機(jī)陽(yáng)離子和水的物質(zhì)或離子液體。金屬離子是諸如鈉離子(Na+)、鉀離子(K+)、 鋰離子(Li+)和鎂離子(Mg2+)的輕金屬離子。另一方面，有機(jī)陽(yáng)離子為烷基銨離子。這些 陽(yáng)離子作為水合物(hydrate)存在于高分子化合物膜141中。因此，如果離子導(dǎo)電高分子 化合物膜141浸漬有含有陽(yáng)離子和水的陽(yáng)離子物質(zhì)，優(yōu)選地，應(yīng)該總體密封聚合物致動(dòng)器 元件14，以抑制水分蒸發(fā)。離子液體也稱為室溫溶融鹽，包含低可燃性和揮發(fā)性的陽(yáng)離子和陰離子。在離 子液體中，組成離子液體的陽(yáng)離子的離子半徑大于陰離子。離子液體為咪唑環(huán)基化合 物(imidazolium ring-basedcompounds)、口比口定環(huán)基化合物(pyridinium ring-based compounds)以及月旨肪方矣化合物(aliphatic compounds)。首先，優(yōu)選地，陽(yáng)離子物質(zhì)應(yīng)該是離子液體。這是因?yàn)?，由于離子液體的低揮發(fā)性， 聚合物致動(dòng)器元件14在高溫環(huán)境或真空中能夠良好地運(yùn)行。彼此相對(duì)且具有設(shè)置在其間的高分子化合物膜141的電極膜142A和142B各自含 有一種或兩種或多種不同的導(dǎo)電材料。優(yōu)選地，電極膜142A和142B應(yīng)該由通過(guò)導(dǎo)電聚合 物結(jié)合在一起的導(dǎo)電金屬粉末構(gòu)成，因?yàn)檫@使得電極膜142A和142B具有改善的柔韌性。 優(yōu)選地，導(dǎo)電材料粉末應(yīng)該是碳粉，這是因?yàn)樘挤鄣母邔?dǎo)電性和大的比表面積(specific surface area)使得碳粉能夠產(chǎn)生大的形變。優(yōu)選地，應(yīng)該使用科琴炭黑(Ketjen Black) 作為碳粉。另一方面，優(yōu)選地，與構(gòu)成高分子化合物膜141同樣的材料應(yīng)該用作導(dǎo)電聚合 物。例如，電極膜142A和142B的形成如下所述。也就是說(shuō)，將通過(guò)將導(dǎo)電材料粉末和 導(dǎo)電聚合物分散在分散介質(zhì)中制備的涂料涂覆在高分子化合物膜141的兩側(cè)，然后使其干 燥?？蛇x地，將含有導(dǎo)電材料粉末和導(dǎo)電聚合物的膜壓接在高分子化合物膜141的每一側(cè)。
電極膜142A和142B可以是多層的。在這種情況下，優(yōu)選地，應(yīng)該從面向高分子化 合物膜141側(cè)以由導(dǎo)電聚合物結(jié)合在一起的導(dǎo)電材料粉末形成的一層和是金屬層的另一 層這樣的順序來(lái)層疊這些層。原因在于，這在電極膜142A和142B的面內(nèi)方向上提供了更 加均一的電位，因而導(dǎo)致了更好的變形性能。在構(gòu)成金屬層的材料中有金和鉬。盡管金屬 層的厚度是任意的，但優(yōu)選地，金屬層應(yīng)該是連續(xù)的，以在電極膜142A和142B中提供均一 的電位。在用來(lái)形成金屬層的方法中有電鍍、氣相沉積和濺射。需要注意的是，如果在聚合物致動(dòng)器元件14中使用含有陽(yáng)離子和極性溶劑的陽(yáng) 離子物質(zhì)，則高分子化合物膜141幾乎不含陰離子。高分子化合物膜141的大小(長(zhǎng)和寬)可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)定，例如根據(jù)旋轉(zhuǎn)部件 13的大小(外徑和內(nèi)徑)和重量或根據(jù)高分子化合物膜141所需的位移量。高分子化合物 膜141的位移量根據(jù)透鏡保持部件11沿光軸Zl所需的移動(dòng)量，即旋轉(zhuǎn)部件13的可移動(dòng)范 圍(旋轉(zhuǎn)角的幅度)，來(lái)設(shè)定。[聚合物致動(dòng)器元件的操作]以下將參照?qǐng)D5A和圖5B對(duì)聚合物致動(dòng)器元件14的操作原理進(jìn)行說(shuō)明。圖5A示 出了電極膜142A和142B之間未施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)(未施加電壓的狀態(tài))聚合物致動(dòng)器元件 14的剖面結(jié)構(gòu)。另一方面，圖5B示出了電極膜142A和142B之間施加了驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)(施加 電壓的狀態(tài))聚合物致動(dòng)器元件14的剖面結(jié)構(gòu)。(施加電壓的狀態(tài))首先，對(duì)使用含有陽(yáng)離子和極性溶劑的陽(yáng)離子物質(zhì)的情況進(jìn)行描述。在這種情況下，當(dāng)未將電壓施加至聚合物致動(dòng)器元件14時(shí)，陽(yáng)離子物質(zhì)或多或少 均勻地分布在高分子化合物膜141中。結(jié)果，聚合物致動(dòng)器元件14保持平展而沒(méi)有彎曲 (圖5A)。這里，當(dāng)由電壓施加模塊(voltage application block) 6施加電壓時(shí)，聚合物致 動(dòng)器元件14有如下表現(xiàn)。即，例如，當(dāng)將給定驅(qū)動(dòng)電壓施加至電極膜142A和142B之間時(shí)， 假設(shè)電極膜142A為負(fù)電位，而電極膜142B為正電位，則陽(yáng)離子向電極膜142A遷移并被極 性溶劑溶解。此時(shí)，高分子化合物膜141幾乎不含陰離子。因此，在高分子化合物膜141中， 電極膜142A膨脹而電極膜142B收縮。這就導(dǎo)致了聚合物致動(dòng)器元件14總體朝向電極膜 142B彎曲，如圖5所示。當(dāng)去除電極膜142A和142B之間的電位差從而沒(méi)有電壓施加在其 間時(shí)，高分子化合物膜141中朝向電極膜142A非均勻分布的陽(yáng)離子物質(zhì)(陽(yáng)離子和極性溶 劑)分散開(kāi)來(lái)，使高分子化合物膜141恢復(fù)到圖5A所示的原始形狀。另一方面，例如，在高 分子化合物膜141處于圖5A所示的未施加電壓的狀態(tài)，當(dāng)將給定的驅(qū)動(dòng)電壓施加至電極膜 142A和142B之間時(shí)，假設(shè)電極膜142A為正電位，而電極膜142B為負(fù)電位，則陽(yáng)離子向電極 膜142B遷移并被極性溶劑溶解。在這種情況下，在高分子化合物膜141中，電極膜142A收 縮而電極膜142B膨脹。這導(dǎo)致了聚合物致動(dòng)器元件14總體朝向電極膜142A彎曲。接下來(lái)將對(duì)其中使用含有液態(tài)形式的陽(yáng)離子的離子液體作為陽(yáng)離子物質(zhì)的情況 進(jìn)行描述。在這種情況下，當(dāng)沒(méi)有電壓施加至高分子化合物膜141時(shí)，由于離子液體或多或 少均勻地分布在高分子化合物膜141中，所以，聚合物致動(dòng)器元件14也如圖5A所示保持平 展。這里，當(dāng)通過(guò)電壓施加模塊6施加電壓時(shí)，聚合物致動(dòng)器元件14有如下表現(xiàn)。S卩，例 如，當(dāng)將給定電壓施加至電極膜142A和142B之間時(shí)，假設(shè)電極膜142A為負(fù)電位，而電極 膜142B為正電位，則離子液體中的陽(yáng)離子向電極膜142A遷移，而陰離子向電極膜142B遷移。這里，組成離子液體的陽(yáng)離子的離子半徑大于陰離子。因此，在高分子化合物膜141中， 電極膜142A膨脹而電極膜142B收縮。這就導(dǎo)致了聚合物致動(dòng)器元件14總體朝向電極膜 142B彎曲，如圖5B所示。然后，當(dāng)去除電極膜142A和142B之間的電位差從而沒(méi)有電壓施 加在其間時(shí)，高分子化合物膜141中朝向電極膜142A非均勻分布的陽(yáng)離子分散開(kāi)來(lái)，使上 述膜141恢復(fù)到圖5A所示的原始形狀。另一方面，例如，在高分子化合物膜141處于圖5A 所示的未施加電壓的狀態(tài)，當(dāng)將給定驅(qū)動(dòng)電壓施加至電極膜142A和142B之間時(shí)，假設(shè)電極 膜142A為正電位，而電極膜142B為負(fù)電位，離子液體中的陽(yáng)離子向電極膜142B遷移，而陰 離子向電極膜142A遷移。在這種情況下，在高分子化合物膜141中，電極膜142A收縮而電 極膜142B膨脹。這就導(dǎo)致了聚合物致動(dòng)器元件14總體朝向電極膜142A彎曲。{成像裝置的操作}在本成像裝置中，聚合物致動(dòng)器元件14由形成在電路基板5上的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)， 從而在垂直于光軸Zl的方向上對(duì)旋轉(zhuǎn)部件13施加驅(qū)動(dòng)力。作為由該驅(qū)動(dòng)力使旋轉(zhuǎn)部件13 相對(duì)于光軸Zl轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，透鏡L和成像元件3之間的間隔發(fā)生改變。例如，當(dāng)聚合物致動(dòng) 器元件14如圖6A所示向電極41B(向電極膜142B)彎曲，從而從物側(cè)看去旋轉(zhuǎn)部件13逆 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，突起部112通過(guò)開(kāi)口 132沿光軸Zl向像側(cè)移動(dòng)。突起部112和用來(lái)支撐透鏡 L的本體部111整體形成了透鏡保持部件11。自然地，透鏡保持部件11因此相對(duì)于導(dǎo)引部 件12和旋轉(zhuǎn)部件13向像側(cè)移動(dòng)。導(dǎo)引部件12和旋轉(zhuǎn)部件13沿光軸Zl的位置相對(duì)于固 定在支撐基板4上的成像元件3不變。結(jié)果，透鏡保持部件11相對(duì)于成像元件3向像側(cè)移 動(dòng)。此時(shí)，每個(gè)突起部112的側(cè)面與凹口 122的內(nèi)壁表面接觸，因而使透鏡保持部件11沿 光軸Zl直線移動(dòng)而無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)。相反，如圖6B所示，當(dāng)高分子化合物膜141向電極41A彎曲(向電極膜142A)，從 而從物側(cè)看去旋轉(zhuǎn)部件13順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，突起部112通過(guò)開(kāi)口 132沿光軸Zl向物側(cè)移動(dòng)。 結(jié)果，透鏡保持部件11相對(duì)于成像元件3向物側(cè)移動(dòng)。在這種情況下，透鏡保持部件11也 沿光軸Zl直線移動(dòng)而無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置中，透鏡機(jī)構(gòu)2的聚合物致動(dòng)器元件14 以垂直于光軸Zl的方向?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)力于施加至旋轉(zhuǎn)部件13。這就使得不論透鏡機(jī)構(gòu)2的狀態(tài) 如何，都可以以高精度將透鏡保持部件11沿光軸Zl移動(dòng)都到給定位置，因而允許更加精確 的聚焦和變焦并表現(xiàn)出優(yōu)良的光學(xué)性能。另外，透鏡保持部件11由導(dǎo)引部件12支撐，因而 允許其沿光軸Zl直線移動(dòng)而無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)。這就防止了由于透鏡L的轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致的像差變化， 因此允許相對(duì)容易的像差校正。更進(jìn)一步說(shuō)，導(dǎo)引部件12和旋轉(zhuǎn)部件13分別具有中心位于光軸Zl的筒狀本體部 121和131。配置本體部121和131，使得本體部121圍繞透鏡保持部件11，依次地，本體部 131圍繞透鏡本體部121。這樣的設(shè)置防止了透鏡機(jī)構(gòu)2在垂直于光軸Zl的平面內(nèi)的擴(kuò)張 (占用更大面積)，因而提供透鏡機(jī)構(gòu)2的更加小巧的總體設(shè)計(jì)。雖然以上已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限制于這些實(shí) 施例，而是可以通過(guò)不同的方式修改。例如，在上述實(shí)施例中，突起部設(shè)置在透鏡保持部件 的外表面，在透鏡保持部件的外側(cè)，按以下順序配置兩個(gè)部件，即，具有用來(lái)與突起部接合 的凹口的導(dǎo)引部件以及具有用來(lái)與突起部接觸的凸輪表面的旋轉(zhuǎn)部件。但是，本發(fā)明可以 有其它實(shí)施例。
另外，雖然以上實(shí)施方式中描述了聚合物致動(dòng)器元件的形狀為矩形的情況，但是 上述元件的形狀不限于此。例如，上述元件可以是橢圓形、三角形或多邊形。更進(jìn)一步，聚合 物致動(dòng)器元件相對(duì)于旋轉(zhuǎn)部件的位置或方向可以適當(dāng)改變。在這種情況下，如果設(shè)置聚合 物致動(dòng)器元件使得其縱向垂直于旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，則可以擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍。 更進(jìn)一步，雖然在上述實(shí)施方式中設(shè)置了多個(gè)聚合物致動(dòng)器元件，但只需要設(shè)置至少一個(gè) 聚合物致動(dòng)器元件。另一方面，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)部件上的具有凸輪表面的開(kāi)口的形狀、位置和數(shù)量也不限 制于上述實(shí)施例中的那些，而是可以適當(dāng)改變的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在本發(fā)明所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，根 據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以進(jìn)行各種修改、組合、再組合以及變形。
權(quán)利要求
一種透鏡機(jī)構(gòu)，包括基體；固定在所述基體上的導(dǎo)引部件；透鏡保持部件，用來(lái)支撐透鏡，所述透鏡保持部件被所述導(dǎo)引部件以沿光軸直線移動(dòng)的方式支撐；旋轉(zhuǎn)部件，用于在與所述透鏡保持部件的一部分接合的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述透鏡保持部件沿所述光軸直線移動(dòng)；以及聚合物致動(dòng)器元件，每個(gè)所述聚合物致動(dòng)器元件具有固定至所述基板或所述導(dǎo)引部件上的一端，以及與所述旋轉(zhuǎn)部件的一部分接合以使得所述旋轉(zhuǎn)部件在與所述光軸垂直的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)所述聚合物致動(dòng)器元件包括離子導(dǎo)電高分子化合物膜，所述離子導(dǎo)電高分子化合 物膜包括夾在一對(duì)電極之間的陽(yáng)離子物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡機(jī)構(gòu)，其中所述透鏡保持部件在其外表面上具有突起部，以及所述旋轉(zhuǎn)部件具有凸輪表面，每個(gè)所述凸輪表面與所述突起部之一接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡機(jī)構(gòu)，其中所述導(dǎo)引部件具有凹口，每個(gè)所述凹口與所述透鏡保持部件的所述突起部之一接合并 沿所述光軸延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡機(jī)構(gòu)，其中所述旋轉(zhuǎn)部件是適于繞所述光軸轉(zhuǎn)動(dòng)的筒狀部件。
6.一種成像裝置，包括 外殼，以及透鏡機(jī)構(gòu)，所述透鏡機(jī)構(gòu)包括基體；固定至所述基體上的導(dǎo)引部件；透鏡保持部件，用于支撐透鏡，并且所述透鏡保持部件被所述透鏡導(dǎo)引部件以沿光軸 直線移動(dòng)的方式支撐；旋轉(zhuǎn)部件，用于在與所述透鏡保持部件的一部分接合的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述透鏡保持 部件沿所述光軸直線移動(dòng)；以及聚合物致動(dòng)器元件，每個(gè)所述聚合物致動(dòng)器元件具有固定至所述基體或所述導(dǎo)引部件 上的一端，以及與所述旋轉(zhuǎn)部件的一部分接合以使得所述旋轉(zhuǎn)部件在與所述光軸垂直的平 面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的另一端。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種透鏡機(jī)構(gòu)和成像裝置，該透鏡機(jī)構(gòu)包括基體；固定至基體上的導(dǎo)引部件；透鏡保持部件，用于支撐透鏡，并且該透鏡保持部件由導(dǎo)引部件以沿光軸直線移動(dòng)的方式支撐；旋轉(zhuǎn)部件，用于在與透鏡保持部件的一部分接合的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得透鏡保持部件沿光軸直線移動(dòng)；以及聚合物致動(dòng)器元件，每個(gè)該元件具有固定在基板或?qū)б考系囊欢?，以及與旋轉(zhuǎn)部件的一部分接合以使得旋轉(zhuǎn)部件在與光軸垂直的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的另一端。
文檔編號(hào)G02B7/04GK101893747SQ20101018049
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者村上一臣, 永井信之, 菅澤昌之 申請(qǐng)人:索尼公司