CN1752788A - 变焦透镜单元和摄像设备 - Google Patents

Abstract

在一种变焦透镜单元中，一个基片装有：第一驱动电极，用来驱动一个第一可动部件；和第二驱动电极，用来驱动一个第二可动部件。一个凹下部分形成在第一可动部件中，面对着第二驱动电极。一个凹下部分也形成在第二可动部件中，面对着第一驱动电极。第一和第二可动部件能被独立地控制，以实现一种变焦操作。

Description

变焦透镜单元和摄像设备

相关申请的交叉引用

本申请基于和要求来自提交于2004年9月24日的以前日本专利申请No.2004-278272的优先权的益处，该日本专利申请的整个内容包括在这里以供参考。

技术领域

本发明涉及利用静电执行器来驱动透镜的一种变焦透镜单元和一种摄像设备，并且更具体地说，涉及利用静电执行器独立地控制和驱动各个可动部件的一种变焦透镜单元和一种摄像设备，在这些可动部件中提供透镜。

背景技术

在最近几年，已经进行了多种努力，以把具有变焦功能的照相机单元并入诸如蜂窝电话之类的移动设备中。在这样的照相机单元中，沿光轴驱动透镜，以把焦点调节成最终在传感器上形成图像。已经进行了把静电执行器用作驱动源的尝试，该驱动源驱动透镜跨过光轴。

在一种变焦透镜单元中，透镜被独立地驱动，以调节透镜***的变焦比例系数。在一种利用静电执行器的变焦透镜单元中，静电执行器包括一个定子和第一和第二可动部件。第一和第二可动部件保持相应透镜并且被独立地驱动。

定子包括安装在一个定子框架的相对内表面上的一个驱动电极基片和一个保持电极基片。而且，第一和第二可动部件如此布置，使在每个可动部件与成对电极基片的对应一个之间有几微米的间隙。第一和第二可动部件在成对电极基片之间往复运动，并且也沿透镜的轴线方向运动。保持电极基片装有用来保持第一可动部件的一个第一保持电极和用来保持第二可动部件的一个第二保持电极。

按上述构造的一种变焦透镜单元公开在提交于2003年9月29日、Koga等的日本专利申请KOKAI公报No.2004-126009和对应美国专利申请No.10/672,409中。在这些文件中，第一和第二可动部件通过用作切换电路被静电驱动，以按预定顺序把电压供给到定子的成对电极基片的电极。在常规变焦透镜单元中，通过使可动部件之一由保持电极基片保持，电压以预定顺序供给到驱动电极基片，以驱动另一个可动部件。因而，变焦透镜单元只能交替地运动多个可动部件。

在变焦透镜单元中，为了改变变焦比例系数，每个透镜必须遵循基于特定透镜设计的变焦曲线。如果遵循变焦曲线，则交替地驱动来自不同组的透镜不是优选的。交替驱动透镜不可避免地使多个可动部件的位置临时偏离变焦曲线。就是说，在变焦操作期间物体离开焦点，导致模糊的图像。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种变焦透镜单元以及包括该变焦透镜单元的一种摄像设备，该变焦透镜单元阻止在变焦操作期间物体离开焦点。

根据本发明的第一方面，提供有一种变焦透镜单元，包括：

定子框架；

第一可动部件，具有第一凹下部分并且容纳在定子框架中，该第一可动部件在定子框架中被引导，可沿预定方向上运动；

第二可动部件，具有第二凹下部分并且容纳在定子框架中，该第二可动部件在定子框架中被引导，可独立于第一可动部件的运动沿所述预定方向上运动；

第一和第二透镜，分别安装在第一和第二可动部件上，物体的图像由第一和第二透镜传递；

第一和第二基片，布置在定子框架中，并彼此面对着；

第一保持电极，提供在第一基片上，以吸引和保持第一可动部件；

第二保持电极，提供在第一基片上，以吸引和保持第二可动部件；

第一驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片上，以驱动第一可动部件，第一驱动电极布置成面对着第二凹下部分；及

第二驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片上，以驱动第二可动部件，第二驱动电极与第一驱动电极电分离并且布置成面对着第一凹下部分。

根据本发明的第二方面，提供有一种变焦透镜单元，包括：

定子框架；

第一可动部件，具有第一凹下部分并且容纳在定子框架中，该第一可动部件在定子框架中被引导，可沿一预定方向上运动；

第二可动部件，具有第二凹下部分并且容纳在定子框架中，该第二可动部件在定子框架中被引导，可独立于第一可动部件的运动沿所述预定方向上运动；

第一和第二透镜，分别安装在第一和第二可动部件上，物体的图像由第一和第二透镜传递；

第一和第二基片，布置在定子框架中，彼此面对着；

第一保持电极，提供在第一基片上，以吸引和保持第二可动部件；

第二保持电极，提供在第二基片上，以吸引和保持第一可动部件；

第一驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片上，以驱动第二可动部件，第一驱动电极与第二保持电极电分离并且布置成面对着第一凹下部分；及

第二驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第一基片上，以驱动第一可动部件，第二驱动电极与第一保持电极电分离并且布置成面对着第二凹下部分。

根据本发明的第三方面，提供有一种变焦透镜单元，包括：

定子框架；

第一可动部件，容纳在定子框架中，该第一可动部件在定子框架中被引导，可在预定方向上运动；

第二可动部件，容纳在定子框架中，该第二可动部件在定子框架中被引导，可独立于第一可动部件在所述预定方向上运动；

第一和第二透镜，分别安装在第一和第二可动部件上，物体的图像由第一和第二透镜传递；

第一和第二基片，布置在定子框架中，并彼此面对着，第二基片具有一个包括第一、第二及第三区域的表面，第一区域被限定在一个第一可动部件运动的范围内，第二区域被限定在一个第二可动部件运动的范围内，及第三区域被限定在第一和第二区域之间的一个第一和第二可动部件分别可运动的范围内；

第一保持电极，提供在第一基片上，以吸引和保持第一可动部件；

第二保持电极，提供在第一基片上，以吸引和保持第二可动部件，第二保持电极与第一保持电极电分离；

第一驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片的第一区域中，以驱动第一可动部件；

第二驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片的第二区域中，以驱动第二可动部件，第二驱动电极与第一驱动电极电分离；及

第三驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片的第三区域中，以选择性地驱动第一和第二可动部件，第三驱动电极与第一和第二驱动电极电分离。

附图说明

图1是透视图，示意表示包括根据本发明第一实施例的一种变焦透镜单元的一种摄像设备；

图2是分解透视图，示意表示在图1中表示的摄像设备；

图3A和3B是平面图和前视图，分别示意表示在图1中表示的变焦透镜单元的第一可动部件的顶部表面和侧表面；

图3C是平面图，示意表示在图1中表示的变焦透镜单元中在定子的内部顶部表面上的电极的一种布置；

图3D和3E是平面图，分别示意表示在图1中表示的变焦透镜单元的第二可动部件的前部表面和顶部表面；

图4是平面图，示意表示在图1中表示的变焦透镜单元中在定子的内部底部表面上的电极的一种布置；

图5是变焦曲线图，表示与运动有关的可动部件的位置与在图1和2中表示的变焦透镜单元中的变焦比例系数之间的关系；

图6是剖视图，示意表示在图1和2中表示的变焦透镜单元中的电极的布置和它们之间的连接；

图7是变焦曲线图，线性近似地表示在变焦比与同在图1和2中表示的变焦透镜单元中的第一可动部件运动量相对应的运动步数之间的关系；

图8是变焦曲线图，二次近似地表示在变焦比与同在图1和2中表示的变焦透镜单元中的第一可动部件运动量相对应的运动步数之间的关系；

图9是变焦曲线图，线性近似地表示在变焦比与同在图1和2中表示的变焦透镜单元中的第二可动部件运动量相对应的运动步数之间的关系；

图10是变焦曲线图，二次近似地表示在变焦比与同在图1和2中表示的变焦透镜单元中的第二可动部件运动量相对应的运动步数之间的关系；

图11A和11B是平面图，示意表示在根据本发明第二实施例的变焦透镜单元中的第一可动部件的顶部表面和前部表面；

图11C是平面图，示意表示在根据本发明第二实施例的变焦透镜单元中在定子的内部顶部表面上的电极的一种布置；

图11D和11E是平面图，分别示意表示根据本发明第二实施例的变焦透镜单元的第二可动部件的前部表面和顶部表面；

图12A是平面图，示意表示在图11A和11B中表示的第一可动部件的顶部表面；

图12B是平面图，示意表示在图1中表示的定子的内部顶部表面上的电极的一种布置；

图12C是平面图，示意表示在图11D和11E中表示的第二可动部件的顶部表面；

图13A和13B是平面图，示意表示在根据本发明第三实施例的变焦透镜单元中的第一可动部件的顶部表面和前部表面；

图13C是平面图，示意表示在根据本发明第三实施例的变焦透镜单元中在定子的内部顶部表面上的电极的一种布置；

图13D和13E是平面图，示意表示在根据本发明第三实施例的变焦透镜单元中的第二可动部件的前部表面和顶部表面；

图14是平面图，示意表示在图13C中表示的定子的内部底部表面上的电极的一种布置；及

图15A和15B是平面图，表示在图13A至14中表示的变焦透镜单元的变焦比与在定子的内部底部表面上的电极布置中的第一和第二可动部件的运动范围之间的关系。

具体实施方式

参照附图，将给出根据本发明实施例的一种变焦透镜单元和一种摄像设备的描述。

(第一实施例)

图1是部分剖开的透视图，表示一种包括根据本发明第一实施例的一种变焦透镜单元的摄像设备。图2是分解透视图，表示在图1中表示的摄像设备。图3A至3E是平面图，示意表示在图1和2中表示的一个第一可动部件50、一个驱动电极基片42、及一个第二可动部件60。图4是平面图，示意表示在图1和2中表示的一个保持电极基片43。图5是变焦曲线图，表示与运动有关的第一和第二可动部件的位置与在变焦透镜单元中的变焦比例系数之间的关系。图6是竖直剖视图，示意表示在图1中表示的变焦透镜单元。在图1至6中，箭头X、Y、及Z表示彼此正交的方向。箭头X对应于凹腔部分透入的方向(预定方向)，即第一和第二可动部件50和60被运动的方向。箭头X也与光轴的方向相对应。而且，在下面描述的实施例中，在图1中的箭头Z与向上方向相对应。

如图1和2中表示的那样，摄像设备10包括：一个变焦透镜单元30，它使用一个变焦比例系数传输物体的图像；和一个摄像元件部件20，它拍摄所传输的物体图像。摄像元件部件20包括一个基片21、及布置在基片21上的一个诸如CCD之类的光学传感器22和一个控制电子部分23。一个驱动控制电路24配备在电子部分23中以驱动变焦透镜单元30，电子部分23包括下面描述的静电执行器(electrostaticactuator)。

如图1和2中所示，变焦透镜单元30包括：一个圆筒形壳31，内部具有沿方向X延伸的空腔部分；一个定子40，固定在空腔部分中；及在定子40内独立驱动的一个第一可动部件50和一个第二可动部件60。第一和第二可动部件50和60***和布置在一个定子框架41中，在彼此分离时，可沿光轴方向X运动。

定子40包括定子框架41，定子框架41具有带有一个空腔部分的一个空心平行六面体框架。定子框架41具有彼此相对的一个上部内表面41A和一个下部内表面41B。一个驱动电极基片42安装在上部内表面41A上，以驱动第一和第二可动部件50和60。另外，一个保持电极基片43安装在下部内表面41B上，以把可动部件50和60保持在特定位置处。

多组电极42A至42D形成在驱动电极基片42的表面的中央区域中，驱动电极基片42由绝缘材料制成，如图3C中所示；电极以希望形状制造，并且驱动第一可动部件50。电极42A至42D在与运动方向X正交的方向Y上延伸，并且被布置成在运动方向X上平行。驱动电极42A至42D布置在基片表面的中央区域中，以便驱动第一可动部件50。绝缘材料基片可以是例如一块玻璃板、或用于印刷电路板的绝缘基片，如具有热氧化膜形成在其表面上的硅晶片、芳族聚酰胺、或玻璃环氧树脂。每个电极具有几微米至几十微米的宽度。在电极之间的空隙是几微米至几十微米。电极42A至42D以固定节距布置。在本说明书中使用的术语“固定节距”包括在加工期间可能出现的加工误差。

多组电极42E至42H形成在驱动电极基片42的相对侧上的区域中，以驱动第二可动部件60。电极42E至42H在与运动方向X正交的方向Y上延伸。驱动电极42A至42D被平行地布置在基片表面的相对侧上的区域中。每个电极具有几微米至几十微米的宽度。在电极之间的空隙是几微米至几十微米。电极以固定节距布置。

较小的电极节距提高了第一和第二可动部件50和60的最小运动分辨率。然而，过小的节距要求第一和第二可动部件50和60及驱动电极42A至42H非常精确地加工。这增加成本。例如，如果驱动电极基片42由一个有热氧化膜在其表面上的硅晶片构成，则驱动电极42A至42D的每一个具有约12μm的宽度、约4μm的空隙、及约16μm的节距。

其中布置驱动电极42A至42D的驱动基片42的中央区域规定成具有与第一可动部件50的运动范围相对应的预定长度。在其中布置驱动电极42E至42H的驱动基片42的相对两侧上的区域规定成具有与第二可动部件60的运动范围相对应的预定长度。另外，驱动电极42A至42H的表面覆盖有一个绝缘膜(未表示)，使这些表面变平滑。

另外，驱动电极42A至42H连接到电子部分23的驱动控制电路24上。驱动控制电路24把一个控制电压信号输入到用于驱动的驱动电极42A至42H。就是说，电压信号独立地施加到每个组中的驱动电极42A至42H上。例如，如果电压施加到驱动电极42A上，则电压信号施加到与在驱动电极基片42上的所有组中的驱动电极42A相对应的凸起部分上。在这种情况下，驱动电极42A与通道1(ch1)相对应，驱动电极42B与通道2(ch2)相对应，驱动电极42C与通道3(ch3)相对应，及驱动电极42D与通道4(ch4)相对应。驱动电极42E与通道5(ch5)相对应，驱动电极42F与通道6(ch6)相对应，驱动电极42G与通道7(ch7)相对应，及驱动电极42H与通道8(ch8)相对应。驱动电极42A至42D属于用来驱动第一可动部件50的第一驱动电极的组。驱动电极42E至42H属于用来驱动第二可动部件60的第二驱动电极。

通过把希望的形状制造在绝缘材料基片的表面上形成保持电极基片43，如图4中所示。一个条式电极43A(第一保持电极)和一个条式电极43B(第二保持电极)平行地形成在第一和第二可动部件50和60的运动范围上；条式电极43A与第一可动部件50的第一可动部件电极53相对应，并且条式电极43B与第二可动部件60的第二可动部件电极63(下面描述)相对应。绝缘材料基片可以是例如一块玻璃板、或一个用于印刷电路板的绝缘基片，如具有热氧化膜形成在其表面上的硅晶片、芳族聚酰胺、或玻璃环氧树脂。在这种情况下，用于第二可动部件的条式电极43B与通道9(ch9)相对应。用于第一可动部件的条式电极43A与通道10(ch10)相对应。条式电极43A和43B被电独立地布置，从而独立地控制第一和第二可动部件50和60。

第一可动部件50包括一个大体上为平行六面体的支撑件51，该支撑件51由一种导体材料形成并且具有开放的空心部分，该空心部分在方向X上延伸，如图1和2中所示。支撑件51能通过例如物理磨削或化学蚀刻一种导体材料而形成。可选择地，支撑件51能通过注射成型一种传导材料形成。可动部件驱动电极52形成在与电极42A至42D有关的支撑件51的顶部表面上，如图3A中所示。第一可动部件电极53形成在与条式电极43A有关的支撑件51的底部表面上。另外，一个透镜54被固定到空心部分上。

在可动部件驱动电极52中，多个突起状条与第一可动部件50的运动方向X相正交地延伸，如图3A中所示。所述条在运动方向X上平行地布置。所述条与形成在电极52的表面上的凹下和凸起部分相对应。在条之间的空隙被设置为例如约32μm。凸起部分的高度设置为离在凹下部分中的表面约10μm。这个高度可以是至少10μm，并因而可以大于10μm。可动部件驱动电极52的凸起的宽度是驱动电极42A至42H的节距的两倍。可动部件驱动电极52的凹下的底部表面规定成具有等于驱动电极42A至42H的两倍节距的宽度。如果驱动电极基片42由一个有热氧化膜形成在其表面上的硅晶片构成，则可动部件驱动电极52的凸起和凹下以约64μm的节距布置。

台阶55提供在其中在支撑件51上形成可动部件驱动电极52的区域的相对两侧上，构成第一可动部件50。台阶55提供成相对着驱动电极42E至42H，以在电极52与电极42E至42H之间形成一个足够的间隙。提供这个间隙的台阶55的深度离可动部件驱动电极52的凸起部分是约10μm。这个深度可以是至少10μm，并因而可以大于10μm。

第一可动部件电极53在第一可动部件50的运动方向上延伸，并且相对着电极43A，如图4所示。在第一可动部件电极53中，多个突起状条平行地形成在方向Y上。在这种情况下，第一可动部件电极53与通道11(ch11)相对应。

第二可动部件60包括一个大体上为平行六面体的支撑件61，该支撑件61由一种导体材料形成并且具有空心部分，如图1和2中所示。支撑件61能通过例如物理磨削或化学蚀刻一种导体材料而形成。可选择地，支撑件61能通过注射成型一种导体材料形成。可动部件驱动电极62形成在支撑件61的顶部表面上。第二可动部件电极63形成在支撑件61的底部表面上。另外，一个透镜64被固定到空心部分上。

可动部件驱动电极62形成在第二可动部件60的顶部表面上，如图3E中所示。可动部件驱动电极62形成为多个条，这些条由在运动方向X上布置的凹下和凸起构成。所述条通过蚀刻像凸起那样形成，并与第二可动部件60的运动方向X相正交地延伸，如图3A中所示。在各条之间的空隙例如是约32μm。凸起部分的高度离在凹下部分中的表面是约10μm。这个高度可以是至少10μm，并因而可以大于10μm。就是说，可动部件驱动电极62的凸起的宽度是驱动电极42A至42H的节距的两倍。而且，可动部件驱动电极62的凹下的底部表面具有等于驱动电极42A至42H的两倍节距的宽度。如果例如驱动电极基片42由一个有热氧化膜形成在其表面上的硅晶片构成，则可动部件驱动电极62的凸起和凹下以约64μm的节距布置。

一个凹下部分65形成在支撑件61上的区域之间，在这些区域中提供可动部件驱动电极62，如图3D中所示。凹下部分65提供成相对着驱动电极42A至42D，以在凹下部分65与电极42A至42D之间形成一个足够的间隙。凹下部分65的深度离可动部件驱动电极62的凸起部分是约10μm。这个深度可以是至少10μm，并因而可以大于10μm。

在第二可动部件电极63中，多个突起状条通过蚀刻形成，并在第一可动部件50的运动方向上延伸和相对着电极43B并且沿方向Y平行。在这种情况下，第二可动部件电极63与通道12(ch12)相对应。

电极如图6中所示被驱动，以改变透镜54在第一可动部件50中和透镜64在第二可动部件60中的以上布置，如在图5中由变焦曲线I或II表示的那样。由两个透镜组成的一种透镜***在广角侧和远侧之间变焦。物体然后按照变焦焦距被聚焦。图5表示在变焦比与在方向X上第一和第二可动部件50和60的中心位置之间的关系。

明确地说，第一可动部件50的变焦比由第一可动部件50的运动距离和与如表1中所示的运动距离相对应的步数确定。

表1(第一可动部件50)

变焦比(X轴)	运动距离	步数(Y轴)
			1.00	0.000	0
1.19	0.675	42
			1.38	1.282	80
1.57	1.813	113
			1.76	2.278	142
1.95	2.688	168
			2.14	3.053	191
2.24	3.222	201
			2.43	3.539	221

通过把来自表1的变焦比画在X轴上并且把来自表1的步数画在Y轴上得到在图7中表示的曲线III。通过线性和二次逼近来自表1的步数得到表2。通过画出表2得到在图7中表示的曲线IV和在图8中表示的曲线V。

           表2

线性逼近	二次逼近
		0	0
32	41
		65	78
97	112
		130	142
162	168
		195	191
212	202
		244	219

具体地说，第二可动部件60的变焦比由第二可动部件60的运动距离和与运动距离相对应的步数确定，如表3中所示。

表3(第二可动部件60)

变焦比(X轴)	运动距离	步数(Y轴)
			1.00	0.000	0
1.19	1.000	63
			1.38	1.670	104
1.57	2.110	132
			1.76	2.374	148
1.95	2.494	156
			2.14	2.486	155
2.24	2.436	152
			2.43	2.240	140

通过把来自表3的变焦比画在X轴上并且把来自表3的步数画在Y轴上得到在图9中表示的曲线VI。通过线性和二次逼近来自表3的步数得到表4。通过画出表4得到在图9中表示的曲线VII和在图10中表示的曲线VIII。

          表4

线性逼近	二次逼近
		0	0
52	60
		93	103
124	132
		144	148
153	155
		152	153
147	150
		130	140

如图7至10中所示，在广角侧与远侧之间的变焦期间，通过沿方向X运动第一和第二可动部件50和60的中心使变焦比按图7中所示变化。尽管第一和第二可动部件50和60理想地按图7至10中所示运动，但可以使用近似公式来简单地计算运动距离。图7和8表示用来计算第一可动部件50的运动距离的近似公式的两个例子。图9和10表示用来计算第二可动部件60的运动距离的逼近公式的两个例子。表2和4表示使用逼近公式计算的运动步数。

在按上述构造的摄像设备10中，按如下描述的那样驱动第一和第二可动部件50和60。

对于第一可动部件50，一个电位差施加在驱动电极42A至42D与可动部件电极52之间。一个电位差也施加在条式电极43A与第一可动部件电极53之间。然后，在驱动电极42A至42D与可动部件电极52之间和在条式电极43A与第一可动部件电极53之间产生一个静电力；一个力施加在使电极彼此吸引的方向上。如在提交于2003年9月29日、Koga等的日本专利申请KOKAI公报No.2004-126009和对应美国专利申请No.10/672,409中公开的那样，通过切换提供电位差的驱动电极42A至42D和条式电极43A能使第一可动部件50的位置运动。美国专利申请No.10/672,409的内容并入本说明书中，并且省略其描述。

对于第二可动部件60，一个电位差施加在驱动电极42E至42H与可动部件电极62之间。一个电位差也施加在条式电极43B与第二可动部件电极63之间。然后，在驱动电极42E至42H与可动部件电极62之间和在条式电极43B与第二可动部件电极63之间产生一个静电力；一个力施加在使电极彼此吸引的方向上。如在第一可动部件50的情况下那样，通过切换提供电位差的驱动电极42E至42H和条式电极43B能使第二可动部件60的位置运动，如在日本专利申请KOKAI公报No.2004-126009中公开的那样。

而且，为了保持第一可动部件50，一个电位差施加在条式电极43A与第一可动部件电极53之间。然后，在条式电极43A与第一可动部件电极53之间产生一个静电力；一个力施加在使电极彼此吸引的方向上。为了保持第二可动部件60，一个电位差施加在条式电极43B与第二可动部件电极63之间。

按上述构造的摄像设备10和变焦透镜单元30具有台阶55。因而，在驱动电极42E至42H与可动部件电极52和支撑件51之间都有一个长距离。因此，在驱动电极42E至42H与可动部件电极52和支撑件51之间施加的吸引力都要远比在可动部件电极52与驱动电极42A至42D之间施加的吸引力弱。在驱动电极42E至42H与可动部件电极52和支撑件51之间施加的吸引力都远比在条式电极43A与第一可动部件电极53之间施加的吸引力弱。因此，在驱动电极42E至42H与可动部件电极52和支撑件51之间施加的吸引力都不妨碍第一可动部件50的运动和保持。

此外，凹下部分65的存在导致在驱动电极42E至42H与可动部件电极62和支撑件61之间都获得长距离。因而，在驱动电极42A至42D与可动部件电极62和支撑件61之间施加的吸引力都远比在可动部件电极62与驱动电极42E至42H之间施加的吸引力弱。在驱动电极42A至42D与可动部件电极62和支撑件61之间施加的吸引力都远比在条式电极43B与第二可动部件电极63之间施加的吸引力弱。因此，在驱动电极42A至42D与可动部件电极62和支撑件61之间施加的吸引力都不妨碍第一可动部件50的运动和保持。

就是说，第一和第二可动部件50和60能独立地控制。在本说明书中所使用的术语“独立控制”是指在不同方向上或以不同速度运动第一和第二可动部件50和60、以不同加速度改变第一和第二可动部件50和60的速度、或只运动第一和第二可动部件50和60之一的能力。第一和第二可动部件50和60能按照在图5和6中表示的变焦曲线或逼近变焦曲线的近似公式运动。这使得能够减小在变焦操作期间物体离开焦点的程度。

(第二实施例)

图11A至11D示意表示在摄像设备10中一个电极基片143及第一和第二可动部件50和60的内部顶部表面结构，在该摄像设备10中包括根据本发明第二实施例的一种变焦透镜单元。图12A至12C示意表示在摄像设备10中一个电极基片142及第一和第二可动部件50和60的内部底部表面结构，在该摄像设备10中包括根据本发明第二实施例的变焦透镜单元。

多组驱动电极42A至42D形成在驱动电极基片142的表面上，驱动电极基片142由绝缘材料制成，如图12B中所示；电极以希望形状制造。为了驱动第一可动部件50，驱动电极42A至42D在与运动方向X正交的方向Y上延伸，并且被布置成在运动方向X上平行。像在图1中表示的驱动电极基片42一样，绝缘材料基片可以是例如一块玻璃板、或用于印刷电路板的绝缘基片，如具有热氧化膜形成在其表面上的硅晶片、芳族聚酰胺、或玻璃环氧树脂。每个电极具有几微米至几十微米的宽度。在电极之间的空隙是几微米至几十微米。电极以固定节距布置。

除驱动电极42A至42D之外，条式电极43B平行地布置在电极基片142上，并且相对着第二可动部件60的第二可动部件电极63，以便保持第二可动部件电极63。

多组驱动电极42E至42H形成在驱动电极基片143的表面上，驱动电极基片143由绝缘材料制成，如图11C中所示；电极以希望形状制成。为了驱动第一可动部件50，驱动电极42E至42H在与运动方向X正交的方向Y上延伸，并且被平行地布置。像在图1中表示的驱动电极基片42一样，绝缘材料基片可以是例如一块玻璃板、或用于印刷电路板的绝缘基片，如具有热氧化膜形成在其表面上的硅晶片、芳族聚酰胺、或玻璃环氧树脂。每个电极具有几微米至几十微米的宽度。在电极之间的空隙是几微米至几十微米。电极以固定节距布置。

除驱动电极42E至42H之外，与第一可动部件50的第一可动部件电极53相对应的条式电极43A平行地布置在电极基片143上，以便保持第二可动部件60。驱动电极42A至42H及条式电极43A和43B与在图1中表示的、在第一实施例中描述的那些结构、使用方法及操作方面相同，而仅在安装位置和尺寸方面与它们不同。

按上述构造的摄像设备10和变焦透镜单元30具有台阶55。因而，可动部件电极52没有处于与驱动电极42E至42H相对的位置，在支撑件51与驱动电极42E至42H之间有一个间隙，即一个足够的距离。因此，在可动部件电极52与驱动电极42E至42H之间和在支撑件51与驱动电极42E至42H之间施加的吸引力远比在可动部件电极52与驱动电极42A至42D之间施加的吸引力弱。在可动部件电极52与驱动电极42E至42H之间和在支撑件51与驱动电极42E至42H之间施加的吸引力远比在条式电极43A与第一可动部件电极53之间施加的吸引力弱。因此，在可动部件电极52与驱动电极42E至42H之间和在支撑51与驱动电极42E至42H之间施加的吸引力不妨碍第一可动部件50的运动和保持。

此外，可动部件60具有凹下部分65。因而，可动部件电极62没有处于与驱动电极42A至42D相对的位置。在支撑件61与驱动电极42A至42D之间有一个间隙，即一个足够的距离。因此，在可动部件电极62与驱动电极42A至42D之间和在支撑件61与驱动电极42A至42D之间施加的吸引力远比在可动部件电极62与驱动电极42E至42H之间施加的吸引力弱。在可动部件电极62与驱动电极42A至42D之间和在支撑件61与驱动电极42A至42D之间施加的吸引力远比在条式电极43B与第二可动部件电极63之间施加的吸引力弱。因此，在驱动电极42A至42D与可动部件电极62和支撑件61之间施加的吸引力都不妨碍第一可动部件50的运动和保持。

以上结构能够使第一和第二可动部件50和60被独立地控制。在本说明书中所使用的术语“独立控制”是指在不同方向上或以不同速度运动第一和第二可动部件50和60、以不同加速度改变第一和第二可动部件50和60的速度、或只运动第一和第二可动部件50和60之一的能力。第一和第二可动部件50和60能按照在图7至10中表示的变焦曲线或逼近变焦曲线的近似公式运动。这使得能够减小在变焦操作期间物体离开焦点的程度。

而且，与第一实施例相比，本实施例能这样布局驱动电极42A至42H，即，使得电极占据较大面积。这是因为，其中能布置驱动电极42E至42H的电极基片142和143上的面积，在当驱动电极42A至42D和条式电极43B提供在基片之一上、同时驱动电极42E至42H和条式电极43A提供在另一个基片上时，比在当所有驱动电极42A至42H具有比条式电极43A和43B稀疏的导电部分时大。原因在下面描述。理想地，用于每个通道的驱动电极42A至42H的面积与用于每个通道的条式电极43A和43B的面积的比值是1∶1。驱动电极42A至42H的每一个都由一个电极部分和一个空隙部分构成。如果线和空隙(电极部分与空隙部分的比值)是3∶1，那么为了提供与条式电极43A和43B的面积具有相同面积的驱动电极42A至42H，必须为驱动电极42A至42H提供约1.3倍大的专用面积。这增加了其中能布置驱动电极42A至42H的面积。

如果驱动电极42A至42H布局成具有较大面积，则能使用一个较小的电位差来在驱动电极42A至42D与可动部件电极52之间和在驱动电极42E至42H与可动部件电极62之间施加吸引力。这使得能够减小摄像设备10和变焦透镜单元30的功率消耗。

(第三实施例)

图13A至13E示意表示在使用根据本发明第三实施例的一种变焦透镜单元的摄像设备10中一个驱动电极基片242及第一和第二可动部件50和60的内部顶部表面结构。图14示意表示在使用根据本发明第三实施例的变焦透镜单元的摄像设备10中保持电极基片43的内部底部表面结构。图15A和15B示意表示在使用根据本发明第三实施例的变焦透镜单元的摄像设备10中驱动电极基片242的操作范围。在图中，箭头X、Y、及Z表示彼此正交的方向。箭头X对应于凹腔部分透入的方向(预定方向)，即第一和第二可动部件50和60被运动的方向。在图13A至15B中，与在图1至6中表示的那些相同元件具有相同的附图标记，并且省略其描述。

多组驱动电极242A至242L形成在驱动电极基片242的表面上，驱动电极基片242由玻璃板制成，如图13C中所示；电极以希望形状制成。为了驱动第一和第二可动部件50和60，驱动电极242A至242L在与运动方向X正交的方向Y上延伸，并且被平行地布置。每个电极具有几微米至几十微米的宽度。在电极之间的空隙是几微米至几十微米。电极以固定节距布置。

现在，将给出驱动电极242A至242L的平行图案的描述。对于驱动电极242A至242L，驱动电极242A至242D顺序布置在远离传感器22的一个区域中(242A、242B、242C、242D、242A、242B、...)。然后，驱动电极242E至242H顺序布置在靠近传感器22的一个区域中(242E、242F、242G、242H、242E、242F、...)。最后，顺序布置驱动电极242I至242L(242I、242J、242K、242L、242I、242J、...)。

驱动电极242A至242D与用来驱动第一可动部件50的第一驱动电极相对应。驱动电极242I至242L与用来驱动第二可动部件60的第二驱动电极相对应，驱动电极242E至242H也与用于驱动第一可动部件50或第二可动部件60的第三驱动电极对应。

使用驱动电极242A至242H能使第一可动部件50按照在图7或8中表示的变焦曲线运动。使用驱动电极242E至242L能使第二可动部件60按照在图9或10中表示的变焦曲线运动。

驱动电极242E至242H布置成，当第一和第二可动部件50和60按照在图7至10中表示的变焦曲线运动时，防止第一和第二可动部件50和60同时位于与驱动电极242E至242H相对应的位置处。这里，防止了同时位于是指，第一和第二可动部件50和60的仅一个的至少部分位于与驱动电极242E至242H相对应的位置处，或者其上提供可动部件电极52或62的表面的面积小于30％，而其上提供另一个可动部件电极52或62的表面的面积是至少30％，可动部件电极52或62分别提供在第一或第二可动部件50或60上，第一或第二可动部件50或60位于与驱动电极242E至242H相对应的位置处。

在广角侧与远侧之间的变焦期间，第一和第二可动部件50和60按照在图7至10中表示的变焦曲线运动。在广角区域与中间区域(中部)之间的变焦期间，使用驱动电极242A至242H使第一可动部件50运动。使用驱动电极242I至242L使第二可动部件60运动。

在中间区域(中部)与远侧之间的变焦期间，使用驱动电极242A至242D使第一可动部件50运动。使用驱动电极242E至242L使第二可动部件60运动。

驱动电极242A至242L与在表示在图1中的第一实施例中描述的那些，在结构、使用的方法、及操作方面相同，而仅在安装位置和尺寸方面与它们不同。

驱动电极242E至242H布置成，当第一和第二可动部件50和60按照在图7至10中表示的变焦曲线运动时，防止第一和第二可动部件50和60同时位于与驱动电极242E至242H相对应的位置处。因而，在驱动第二可动部件60的驱动电极(242E至242L或242I至242L)与可动部件电极52和支撑件51之间有一个长距离。因此，在驱动第二可动部件60的驱动电极与可动部件电极52和支撑件51之间施加的吸引力都远比在可动部件电极52与驱动第一可动部件50的驱动电极(242A至242D或242A至242H)之间施加的吸引力弱。

而且，在驱动第二可动部件60的驱动电极与可动部件电极52和支撑件51之间施加的吸引力都远比在条式电极43A与第一可动部件电极53之间施加的吸引力弱。因此，在驱动第二可动部件60的驱动电极与可动部件电极52和支撑51之间施加的吸引力都不妨碍第一可动部件50的运动和保持。

此外，驱动电极242E至242H布置成，当第一和第二可动部件50和60按照在图5和6中表示的变焦曲线运动时，防止第一和第二可动部件50和60同时位于与驱动电极242E至242H相对应的位置处。因而，在驱动第一可动部件50的驱动电极(242A至242H或242A至242D)与可动部件电极62和支撑件61之间都有一个长距离。因此，在驱动第一可动部件50的驱动电极与可动部件电极62和支撑件61之间施加的吸引力都远比在可动部件电极62与驱动第二可动部件60的驱动电极(242E至242L或242I至242L)之间施加的吸引力弱。

而且，在驱动第一可动部件50的驱动电极与可动部件电极62和支撑件61之间施加的吸引力都远比在条式电极43B与第二可动部件电极63之间施加的吸引力弱。因此，在驱动第一可动部件50的驱动电极与可动部件电极62和支撑件61之间施加的吸引力都不妨碍第一可动部件50的运动和保持。

就是说，第一和第二可动部件50和60能独立地控制。术语“独立控制”是指在不同方向上或以不同速度运动第一和第二可动部件50和60、以不同加速度改变第一和第二可动部件50和60的速度、或只运动第一和第二可动部件50和60之一的能力。第一和第二可动部件50和60能按照在图7至10中表示的变焦曲线或逼近变焦曲线的近似公式运动。这使得能够减小在变焦操作期间物体离开焦点的程度。

而且，与第二实施例相比，本实施例能使得驱动电极242A至242L布置成电极占据较大面积。这是因为，具有比条式电极43A和43B稀疏的导电部分的驱动电极242A至242L不必布置在与条式电极43A和43B或运动方向A相正交的方向Y上。

如果驱动电极242A至242L布局成具有较大面积，则能使用一个较小的电位差来在驱动电极242A至242H与可动部件电极52之间和在驱动电极242E至242L与可动部件电极62之间施加吸引力。这使得能够减小摄像设备10和变焦透镜单元30的功率消耗。

另外，与第一和第二实施例相比，本实施例不需要台阶55或65。这使第一和第二可动部件50和60容易加工。因此有能改进摄像设备10和变焦透镜单元30的批量生产率。

如上所述，本发明能提供一种在变焦操作期间阻碍物体离开焦点的变焦透镜单元、以及一种包括该变焦透镜单的摄像设备。

另外的优点和修改对于本领域的技术人员是容易想到的。因此，本发明在其广义方面不限于在这里表示和描述的特定细节和代表性实施例。因而，不脱离由附属权利要求书和其等效物限定的一般发明性概念的精神或范围，可以进行各种修改。

Claims (18)

1.一种变焦透镜单元，包括：

定子框架；

第一可动部件，具有第一凹下部分并且容纳在定子框架中，该第一可动部件在定子框架中被引导，可沿预定方向上运动；

第二可动部件，具有第二凹下部分并且容纳在定子框架中，该第二可动部件在定子框架中被引导，可独立于第一可动部件的运动沿所述预定方向上运动；

第一和第二透镜，分别安装在第一和第二可动部件上，物体的图像由第一和第二透镜传递；

第一和第二基片，布置在定子框架中，并彼此面对着；

第一保持电极，提供在第一基片上，以吸引和保持第一可动部件；

第二保持电极，提供在第一基片上，以吸引和保持第二可动部件；

第一驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片上，以驱动第一可动部件，第一驱动电极布置成面对着第二凹下部分；及

第二驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片上，以驱动第二可动部件，第二驱动电极与第一驱动电极电分离并且布置成面对着第一凹下部分。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜单元，其特征在于，第二基片具有包括第一中央区域和第一外侧区域的表面，第一中央区域被限定在一个第一运动范围内，第一可动部件在该第一运动范围内运动，第一外侧区域被限定在第二运动范围内，第二可动部件在该第二运动范围内运动，第一驱动电极沿所述预定方向布置在第一中央区域中，第二驱动电极沿所述预定方向布置在第一外侧区域中。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜单元，其特征在于，第一基片具有包括第二中央区域和第二外侧区域的表面，第二中央区域被限定在第一运动范围内，第一可动部件在该第一运动范围内运动，第二外侧区域被限定在第二运动范围内，第二可动部件在该第二运动范围内运动，第一保持电极沿所述预定方向在第二中央区域中延伸，第二保持电极沿所述预定方向在第二外侧区域中延伸。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜单元，其特征在于，第一和第二可动部件被运动，以把第一和第二透镜布置在预定位置中，在该预定位置中，第一和第二透镜形成一个具有预定变焦比的变焦透镜***。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜单元，其中，第一驱动电极在所述预定方向上以固定节距提供，并且第二驱动电极在所述预定方向上以固定节距提供。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜单元，其特征在于，第二基片具有一个包括第一和第二外侧区域及位于第一和第二外侧区域之间的第一中央区域的表面，该第一中央区域限定在第一运动范围内，第一可动部件在所述第一运动范围内运动，第一和第二外侧区域限定在第二运动范围内，第二可动部件在该第二运动范围内运动，第一驱动电极沿着所述预定方向布置在所述第一中央区域，第二驱动电极沿着所述预定方向布置在所述第一和第二外侧区域中。

7.一种摄像设备，包括根据权利要求1所述的变焦透镜单元。

8.一种变焦透镜单元，包括：

定子框架；

第一可动部件，具有第一凹下部分并且容纳在定子框架中，该第一可动部件在定子框架中被引导，可沿一预定方向上运动；

第二可动部件，具有第二凹下部分并且容纳在定子框架中，该第二可动部件在定子框架中被引导，可独立于第一可动部件的运动沿所述预定方向上运动；

第一和第二透镜，分别安装在第一和第二可动部件上，物体的图像由第一和第二透镜传递；

第一和第二基片，布置在定子框架中，彼此面对着；

第一保持电极，提供在第一基片(142)上，以吸引和保持第二可动部件；

第二保持电极，提供在第二基片上，以吸引和保持第一可动部件；

第一驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片上，以驱动第二可动部件，第一驱动电极与第二保持电极电分离并且布置成面对着第一凹下部分；及

第二驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第一基片上，以驱动第一可动部件，第二驱动电极与第一保持电极电分离并且布置成面对着第二凹下部分。

9.根据权利要求8所述的变焦透镜单元，其特征在于，第一基片具有包括第一中央区域和第一外侧区域的表面，第一中央区域被限定在一个第一运动范围内，第一可动部件在该第一运动范围内运动，第一外侧区域被限定在一个第二运动范围内，第二可动部件在该第二运动范围内运动，第二驱动电极布置在第一中央区域中，及第一保持电极布置在第一外侧区域中。

10.根据权利要求8所述的变焦透镜单元，其特征在于，第二基片具有包括第二中央区域和第二外侧区域的表面，第二中央区域被限定在第二运动范围内，第二可动部件在该第二运动范围内运动，第二外侧区域被限定在第一运动范围内，第一可动部件在该第一运动范围内运动，第一驱动电极布置在第二中央区域中，及第二保持电极在第二外侧区域中延伸。

11.根据权利要求8所述的变焦透镜单元，其特征在于，第一和第二可动部件被运动，以把第一和第二透镜布置在预定位置中，在该预定位置中，第一和第二透镜形成一个具有预定变焦比的变焦透镜***。

12.根据权利要求8所述的变焦透镜单元，其中，第一驱动电极以固定节距提供，并且第二驱动电极以固定节距提供。

13.根据权利要求8所述的变焦透镜单元，还包括：

另外一个第一保持电极，提供在第一基片上以吸引和保持第二可动部件；和

另外一个第二保持电极，提供在第二基片上，以吸引和保持第一可动部件；

其中，第一基片具有一个包括第一和第二外侧区域及位于第一和第二外侧区域之间的第一中央区域的表面，第一中央区域限定在第一运动范围内，第一可动部件在所述第一运动范围内运动，第一和第二外侧区域限定在第二运动范围内，第二可动部件在该第二运动范围内运动，第二驱动电极沿着所述预定方向布置在第一中央区域中，第一保持电极沿着所述预定方向布置在第一和第二外侧区域中，第二基片具有一个包括第三和第四外侧区域及位于第三和第四外侧区域之间的第二中央区域，该第二中央区域限定在第二运动范围内，第二可动部件在该第二运动范围内运动，第三和第四外侧区域限定在第一运动范围内，第一可动部件在该第一运动范围内运动，第一驱动电极沿着所述预定方向布置在第二中央区域，第二保持电极沿着所述预定方向布置在第一和第二外侧区域。

14.一种摄像设备，包括根据权利要求8所述的变焦透镜单元。

15.一种变焦透镜单元，包括：

定子框架；

第一可动部件，容纳在定子框架中，该第一可动部件在定子框架中被引导，可在预定方向上运动；

第二可动部件，容纳在定子框架中，该第二可动部件在定子框架中被引导，可独立于第一可动部件在所述预定方向上运动；

第一和第二透镜，分别安装在第一和第二可动部件上，物体的图像由第一和第二透镜传递；

第一和第二基片，布置在定子框架中，并彼此面对着，第二基片具有一个包括第一、第二及第三区域的表面，第一区域被限定在一个第一可动部件运动的范围内，第二区域被限定在一个第二可动部件运动的范围内，及第三区域被限定在第一和第二区域之间的一个第一和第二可动部件分别可运动的范围内；

第一保持电极，提供在第一基片上，以吸引和保持第一可动部件；

第二保持电极，提供在第一基片上，以吸引和保持第二可动部件，第二保持电极与第一保持电极电分离；

第一驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片的第一区域中，以驱动第一可动部件；

第二驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片的第二区域中，以驱动第二可动部件，第二驱动电极与第一驱动电极电分离；及

第三驱动电极，在所述预定方向上以预定节距提供在第二基片的第三区域中，以选择性地驱动第一和第二可动部件，第三驱动电极与第一和第二驱动电极电分离。

16.根据权利要求15所述的变焦透镜单元，其特征在于，第一基片具有包括第一中央区域和第一外侧区域的表面，第一中央区域被限定在第一运动范围内，第一可动部件在该第一运动范围内运动，第一外侧区域被限定在第二运动范围内，第二可动部件在该第二运动范围内运动，第一保持电极在第一中央区域中延伸，及第二保持电极在第一外侧区域中延伸。

17.根据权利要求15所述的变焦透镜单元，其中，第一和第二可动部件被运动，以把第一和第二透镜布置在预定位置中，在该预定位置中，第一和第二透镜形成一个具有预定变焦比的变焦透镜***。

18.一种摄像设备，包括根据权利要求15所述的变焦透镜单元。

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