(57)【要約】可変焦点レンズパッケージであって、レンズ部材を用いて閉鎖され且つ封止リングを用いて封止された通し穴を有する環状の本体を備える。通し穴は、メニスカスによって分離された一定量の水とオイルで満たされる。種々のレンズパッケージ素子が、締め付けユニットを用いて互いに関して固定される。この構成により、非常に小型で且つ頑丈なレンズパッケージが、得られる。本体の表面の一部分が、導電層で被覆される。メニスカスの形状は、この導電層と水との間の電圧の影響を受けて可変である。このような方法で、メニスカスは、調節可能な焦点を有するレンズとして適用可能である。
2007519970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変焦点レンズパッケージであって：
本体を通る光路を設けるために通し穴が設けられる該本体と；
前記通し穴を閉鎖し前記光路において光透過性であるカバーと；
該カバーにより取り囲まれた流体チャンバ及び前記本体の前記通し穴の内面により含有され、非混和性であり、且つメニスカスを越えて接触する、絶縁性流体及び導電性流体と；
前記導電性流体と接触する前記本体の前記表面の少なくとも一部分を被覆する絶縁層と；
前記流体チャンバを封止する封止手段と；
前記本体、前記カバー及び締め付け力の行使を受けて互いに関する前記封止手段を固定する締め付け手段と、
を有し、
前記本体の少なくとも表面層は導電性材料を有し、
前記メニスカスの形状は前記本体の導電性表面と当該導電性流体との間の電圧印加を受けて可変である、
ところの、可変焦点レンズパッケージ。
【請求項２】
前記締め付け手段は前記本体の前記導電性表面の少なくとも１つ及び前記導電性流体に接触する、
請求項１による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項３】
前記締め付け手段は少なくとも１つの締め付けユニットを有し、該締め付けユニットはリング及び該リングの外周から延在する締め付けアームを有する、
請求項２による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項４】
前記カバーの少なくとも１つはレンズとして機能できる、
請求項１乃至３のいずれか一項による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項５】
レンズとして機能できる前記カバーはガラスのベース板及び該ベース板に取り付けられるプラスチックレンズ本体を有する、
請求項４による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項６】
前記絶縁性流体と前記導電性流体との間の前記メニスカスに関して、レンズとして機能できる前記カバーを整合させる整合手段を有する、
請求項４又は５による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項７】
前記整合手段はレンズとして機能できる前記カバーに設けられる環状の位置決め部材を有する、
請求項６による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項８】
前記封止手段は好ましくはゴムを有する少なくとも１つの封止リングを有する、
請求項１乃至７のいずれか一項による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項９】
部分的に可撓性であり且つ前記流体チャンバの周辺の一部である少なくとも１つの拡張部材を有し、該拡張部材は前記流体の容積の差を前記流体チャンバ内を支配する圧力を実質的に固定されたレベルで保つことによって補償することができる、
請求項１乃至８のいずれか一項による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項１０】
前記拡張部材は前記封止手段を有する、
請求項９による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項１１】
可変焦点レンズパッケージであって：
本体を通る光路を設けるために通し穴が設けられる該本体と；
前記通し穴を閉鎖し前記光路において光透過性であるカバーと；
該カバーにより取り囲まれた流体チャンバ及び前記本体の前記通し穴の内面により含有され、非混和性であり、且つメニスカスを越えて接触する、絶縁性流体及び導電性流体と；
前記導電性流体と接触する前記本体の前記表面の少なくとも一部分を被覆する絶縁層と；
前記流体チャンバを封止する封止手段と；
を有し、
前記本体の少なくとも表面層は導電性材料を有し、
前記メニスカスの形状は前記本体の導電性表面と当該導電性流体との間の電圧印加を受けて可変であり、
前記カバーの少なくとも１つはレンズとして機能できる、
ところの、可変焦点レンズパッケージ。
【請求項１２】
レンズとして機能できる前記カバーはガラスのベース板及び該ベース板に取り付けられるプラスチックレンズ本体を有する、
請求項１１による可変焦点レンズパッケージ。
【請求項１３】
可変焦点レンズパッケージであって：
本体を通る光路を設けるために通し穴が設けられる該本体と；
前記通し穴を閉鎖し前記光路において光透過性であるカバーと；
該カバーにより取り囲まれた流体チャンバ及び前記本体の前記通し穴の内面により含有され、非混和性であり、且つメニスカスを越えて接触する、絶縁性流体及び導電性流体と；
前記導電性流体と接触する前記本体の前記表面の少なくとも一部分を被覆する絶縁層と；
前記流体チャンバを封止する封止手段と；
電圧を印加する２つの電気コネクタと、
を有し、
前記本体の少なくとも表面層は導電性材料を有し、
前記メニスカスの形状は前記本体の導電性表面と当該導電性流体との間の電圧印加を受けて可変であり、
前記電圧を印加する２つの電気コネクタの少なくとも一部分は当該可変焦点レンズパッケージの外側に配置され、１つの電気コネクタが前記導電性流体と接触し、且つ前記本体は別の電気コネクタとして働く、
ところの可変焦点レンズパッケージ。
【請求項１４】
カメラモジュールと、
請求項１乃至１３のいずれか一項による可変焦点レンズパッケージと、
を有するカメラ。
【請求項１５】
請求項１４によるカメラを有し、且つ更に
入力手段、情報処理手段、及び表示手段、
を有する可搬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変焦点レンズパッケージであって、
本体を通る光路を設けるために通し穴が設けられる該本体と；
前記通し穴を閉鎖し前記光路において光透過性であるカバーと；
該カバーにより取り囲まれた流体チャンバ及び前記本体の前記通し穴の内面により含有され、非混和性であり、且つメニスカスを越えて接触する、絶縁性流体及び導電性流体と；
前記導電性流体と接触する前記本体の前記表面の少なくとも一部分を被覆する絶縁層と；
を有し、
前記本体の少なくとも表面層は導電性材料を有し、
前記メニスカスの形状は前記本体の導電性表面と当該導電性流体との間の電圧印加を受けて可変である、
ところの、可変焦点レンズパッケージに係る。
【背景技術】
【０００２】
２つの流体間のメニスカスによって光が屈折される可変焦点レンズパッケージであって、メニスカスの形状は、電圧の影響を受けて可変であることが知られている。概して、このような可変焦点レンズパッケージは、光を通過させる通し穴が設けられ、通し穴は、両端で閉鎖され、それによって流体を含有する閉鎖された流体チャンバが、得られる。流体のうち１つは、絶縁性特性を有し、一方、別の流体は、導電性特性を有する。これら複数の流体は、非混和性であり、且つメニスカスによって分離された２つの流体の本体を形成する傾向がある。機能上、これら複数の流体は、異なった屈折率を有する。
【０００３】
電圧を印加する目的で、可変焦点レンズパッケージは、少なくとも一部分がレンズパッケージの外側で配置された２つの電気コネクタを備える。第１の電気コネクタは、導電性流体から分離されるのに対し、第２の電気コネクタは、導電性流体と直接接触するか、又は導電性流体に容量結合される。
【０００４】
国際公開パンフレット第０３／０６９３８０号は、通し穴の内面が疎水性の流体接触層によって被覆される、可変焦点レンズパッケージを開示する。電圧が印加されないとき、絶縁性流体に関する流体接触層の濡れ性は、導電性流体に関する流体接触層の濡れ性とは異なる。エレクトロウェッティングと称される効果により、導電性流体に関する流体接触層の濡れ性は、第1のコネクタと第２のコネクタとの間の電圧印加を受けて可変である。流体接触層の濡れ性が変化すると、流体接触層と２つの流体との間の接触する線で、メニスカスの接触角度が変化する。それによって、メニスカスの形状が、調節される。それ故、メニスカスの形状は、印加電圧に依存する。
【０００５】
可変焦点レンズを提供するためにエレクトロウェッティング効果を適用することは、比較的新しい技法であるが、相当数の可変焦点レンズパッケージが、既に開発されてきた。
【特許文献１】国際公開パンフレット第０３／０６９３８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、新規に設計され、小型で且つ頑丈な可変焦点レンズパッケージをもたらすことを目的とする。特に、本発明による可変焦点レンズパッケージは、携帯電話への適用に適していなければならず、且つしたがって、かかる適用に関連した全ての要件を満たすことができなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
定められた目的を、可変焦点レンズパッケージによって達成する。可変焦点レンズパッケージは：
本体を通る光路を設けるために通し穴が設けられる該本体と；
前記通し穴を閉鎖し前記光路において光透過性であるカバーと；
該カバーにより取り囲まれた流体チャンバ及び前記本体の前記通し穴の内面により含有され、非混和性であり、且つメニスカスを越えて接触する、絶縁性流体及び導電性流体と；
前記導電性流体と接触する前記本体の前記表面の少なくとも一部分を被覆する絶縁層と；
前記流体チャンバを封止する封止手段と；
前記本体、前記カバー及び締め付け力の行使を受けて互いに関する前記封止手段を固定する締め付け手段と、
を有し、
前記本体の少なくとも表面層は導電性材料を有し、
前記メニスカスの形状は前記本体の導電性表面と当該導電性流体との間の電圧印加を受けて可変である、
ところの、可変焦点レンズパッケージ、である。
【０００８】
本発明による可変焦点レンズパッケージにおいて、流体チャンバが、分離された封止手段を用いることにより封止される。封止手段は、流体が、流体チャンバから本体と被膜との間の空間を通って漏れないよう防ぐ。本発明の重要な態様によれば、可変焦点レンズパッケージは、本体を固定する締め付け手段、カバー、及び締め付け力の行使を受けての互いに関する封止手段、を含む。
【０００９】
本発明による可変焦点レンズパッケージの設計は、比較的単純であり、その結果、頑丈なレンズパッケージが得られ、レンズパッケージの製造が比較的簡単である。締め付け手段の存在により、本体、カバー、及び封止手段を結合するためのはんだ付け技法は、必要ない。
【００１０】
更に、可変焦点レンズパッケージの組み立てが行われるまえに、本体の表面の少なくとも一部分を被覆する絶縁層が、適用されてもよい。それにより、絶縁層の適用中、レンズパッケージの他の素子を封止する対策は、必要ではない。
【００１１】
本発明による可変焦点レンズパッケージの重要な利点は、締め付け手段が、種々のレンズパッケージ素子を締め付けるだけでなく、レンズパッケージの１つのコネクタ又は両方のコネクタさえも構成するよう配置されてもよいことである。たとえば、可変焦点レンズパッケージの両方のコネクタを構成するため、締め付け手段は、一方で導電性流体に、且つもう一方で本体の導電性表面と接触する。このような場合、可変焦点レンズパッケージにおける短絡回路を防ぐため、締め付け手段が、２つの分離された部分を含む必要があることは明らかである。更に、締め付け手段が、コネクタとして機能できるように導電性材料を含む必要があることは明らかである。
【００１２】
本発明を、図面を参照しながらより詳細に説明する。類似する部品は、同じ参照符号により表示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の第１の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの本体１０を線図的に示す。図１において、明瞭にするために、本体１０の一部分を取り出して示す。
【００１４】
本体１０は、環状で、且つ通し穴１１を備える。示される例において、通し穴１１は、円形の横断面を有する円筒として形作られる。
【００１５】
本体１０の内側部分１２が、中空円筒のように形作られる。本体１０の下側及び上側の両方で、本体１０の外側部分が、べベル面１３を備える。更に、本体１０の下側及び上側の両方で、本体１０の外周と内周との間の位置で、環状の肉厚部１４が、提供される。
【００１６】
本体１０は、たとえば銅素子であってもよい。少なくとも、本体１０の内側部分１２の内面１５は、複数の被膜が設けられる。第１の被膜は、たとえば酸化粗銅を含んでもよく、第２の被膜は、たとえばパリレンのような絶縁性材料を含んでもよく、第３の被膜は、たとえば疎水性層を含んでもよい。
【００１７】
本体１０の形状に関する詳細は、本体１０を備える第１の可変焦点レンズパッケージの組み立て工程についての役割を果たし、一方、本体１０の材料及び層に関する詳細は、第１の可変焦点レンズパッケージの機能についての役割を果たす。第１の可変焦点レンズパッケージの組み立て工程及び第１の可変焦点レンズパッケージの機能の両方が、以下に考察される。
【００１８】
図２は、本発明の第１の好ましい実施形態による第１の可変焦点レンズパッケージの締め付けユニット２０を、線図的に示す。図２では、明瞭にするために、締め付けユニット２０の一部分を取り出して示す。
【００１９】
締め付けユニット２０は、リング２１及びリング２１の外周から延在する複数の締め付けアーム２２を備える。締め付けアーム２２の端部が、折り曲げ部分２３で設けられる。図２において、締め付けアーム２２は、リング２１に略垂直に延在する位置に示される。この締め付けユニット２０の外観は、締め付けユニット２０の初期形状に基づいて得られる。締め付けユニット２０の締め付けアーム２２は、リング２１と同じ平面に全体に延在し、折り曲げ部分２３を得るように締め付けアーム２２の端部を折り曲げることによって、且つ締め付けアーム２２の方向をリング２１に関して変えることによって、全体に延在する。説明した初期形状に基づき、示される締め付けユニット２０の外観を得るため、締め付けユニット２０が、折り曲げ可能な材料を含むことが重要であることは明らかである。
【００２０】
示される例において、締め付けユニット２０は、第１の可変焦点レンズパッケージの１つのコネクタを構成するよう意図される。したがって、締め付けユニット２０は、導電性材料を含む。更に、示される例において、締め付けユニット２０は、２つの締め付けアーム２２を備える。２つの締め付けアーム２２は、締め付けアーム２２の大部分よりもリング２１の反対側に折り曲げられている。これらの２つのアーム２２のうち１つは、第１の可変焦点レンズパッケージの第１のコネクタアーム２４を構成するよう意図される。締め付けユニット２０が、コネクタとして配置され且つ適用される方法を、以下に説明する。
【００２１】
図３〜図６が、本発明の第１の好ましい実施形態による、可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を示す。以下に、組み立てのステップを列挙する。
【００２２】
第1の組み立てステップの間、下部レンズ部材３０が、締め付けユニット２０のリング２１の上部に設置される。下部レンズ部材３０は、円形の周を有し、下部レンズ部材３０の直径は、締め付けユニット２０のリング２１の外径に実質的に対応し、それにより下部レンズ部材３０が、締め付けユニット２０の締め付けアーム２２を用いることでリング２１と整合する。
【００２３】
下部レンズ部材３０は、レンズ本体３１、及びレンズ本体３１を支持する段付ベース板３２を備える。レンズ本体３１は、ベース板３２の最高段３３上にある。示される例において、下部レンズ部材３０は、更に最下段３５、及び最高段３３と最下段３５との間のレベルにある中間ステップ３４を備える。少なくともレンズ本体３１は、光透過性である。下部レンズ部材３０の上面３６が、導電性材料の層、たとえば金属を含む層でもたらされる。
【００２４】
図３は、第1の組み立てステップの後で得られるレンズパッケージ素子２０、３０の全体を示す。
【００２５】
第２の組み立てステップの間、コネクタ部材４０が、リング４１、及びリング４１の外周から延在する２本のアーム４２を備える。コネクタ部材４０は、下部レンズ部材３０の上部に設置される。この工程において、コネクタ部材４０のリング４１が、下部レンズ部材３０の導電層に接触することが確実にされる。コネクタ部材４０の２本のアーム４２のうち１本は、第１の可変焦点レンズパッケージの第２のコネクタアーム４３を構成するよう意図される。コネクタ部材４０が、コネクタとして実際に機能できるように、コネクタ部材４０は、金属等の導電性材料を含む。
【００２６】
締め付けユニット２０のように、コネクタ部材４０は、初期形状に基づいて製造されてもよく、コネクタ部材４０のコネクタアーム４２は、リング４１と同じ平面に全体に延在する。
【００２７】
コネクタ部材４０のリング４１の外径が、下部レンズ部材３０の直径と実質的に対応する。コネクタ部材４０のリング４１は、下部レンズ部材３０の最下段３５上に位置する。リング４１の内径が、中間ステップ３４の外径に適合し、リング４１が、遊びが存在することなく中間ステップ３４を囲繞できるようにする。このような方法で、コネクタ部材４０は、下部レンズ部材３０と整合する。
【００２８】
第３の組み立てステップの間、下部封止リング５０が、コネクタ部材４０のリング４１の上部に部分的に設置され、且つ下部レンズ部材３０のベース板３２の中間ステップ３４上に部分的に設置される。下部封止リング５０は、たとえばゴムでできている。下部封止リング５０の内周と下部レンズ部材３０のベース板３２の最高段３３との間の環状の空間５１が得られるよう、下部封止リング５０の寸法を、選択する。
【００２９】
図４は、第３の組み立てステップ後に得られる、レンズパッケージ素子２０、３０、４０、５０の全体を示す。
【００３０】
第４の組み立てステップの間、本体１０は、下部封止リング５０の上部に設置される。この工程において、本体１０は、下部レンズ部材３０と整合し、下部レンズ部材３０のベース板３２の最高段３３が、本体１０の通し穴１１内に遊びが存在することなく受容されるように整合される。本体１０の内側部分１２の下部分が、環状の空間５１内に受容される。更に、本体１０の下側に存在する肉厚部１４は、下部封止リング５０内に押し付けられる。
【００３１】
第５の組み立てステップの間、締め付けユニット２０の複数の締め付けアーム２２が、下部レンズ部材３０、コネクタ部材４０、下部封止リング５０、及び締め付けアーム２２の折り曲げ部分２３と締め付けユニット２０のリング２１との間の本体１０を締め付けるように、折り曲げられる。この工程において、締め付けアーム２２の折り曲げ部分２３の端部は、本体１０の上側で、べベル面１３によって、案内される。べベル面１３上に存在している如何なる被膜の場合をも、折り曲げ部分２３の端部は、これら被膜を引っかけて（scratch  through）、結果として、銅の本体１０自体と直接接触する状態になる。
【００３２】
図５は、第５の組み立てステップ後に得られる、レンズパッケージ素子１０、２０、３０、４０、５０の全体を示す。
【００３３】
第６の組み立てステップの間、所定の量の導電性流体が、開口容器内に入れられる。開口容器は、下部レンズ部材３０の上面３６及び本体１０の通し穴１１の内面１５によって範囲を定められる。導電性流体は、たとえば塩溶液を含有する水を含むことができる。この塩溶液を含有する水を、以降「水」と呼ぶ。
【００３４】
第７の組み立てステップの間、先の段落で説明した開口容器は更に、絶縁性流体で満たされる。この絶縁性流体は、たとえばシリコーンオイル又はアルカンを含むことができ、以降、「オイル」と呼ぶ。オイルと水は、混ざることはない。その代わり、オイル及び水は、本体１０の通し穴１１内に２つの分離された流体の本体を構成する。機能上、オイル及び水は、異なった屈折率を有する。オイル及び水の密度は、好ましくは等しく、それにより可変焦点レンズパッケージの動作が、可変焦点レンズパッケージの方向によって影響されないようにする。換言すれば、それによりレンズパッケージの動作が、オイルと水との間の重力効果によって影響を受けないようにする。
【００３５】
第８の組み立てステップの間、上部封止リング６０が、本体１０の上部に設置される。下部封止リング５０のように、上部封止リング６０は、たとえばゴムでできている。上部封止リング６０の寸法は、上部封止リング６０が、内側部分１２とべベル面１３との間に存在する本体１０の環状の領域を被覆することができるよう、選択される。この工程において、本体１０の上側に存在する肉厚部１４が、上部封止リング６０内に押し付けられる。
【００３６】
第９の組み立てステップの間、上部レンズ部材７０が、上部封止リング６０の上部に設置される。この工程において、上部レンズ部材７０の中心部分７１が、遊びが存在することなく本体１０の通し穴１１内に挿入される。それにより、上部レンズ部材７０は、本体１０と整合し、結果として、下部レンズ部材３０と整合する。下側で、上部レンズ部材７０は、疎水性の被膜で被覆される。この被膜によって、オイルのなかで溶解される水（water  dissolved  in  the  oil）が、液滴を発生させることを防ぐ。任意に、上側で、上部レンズ部材７０は、金属保護リング７２を備える。
【００３７】
第１０の組み立てステップの間、下部レンズ部材３０の締め付けに未だ用いられていなかった締め付けユニット２０の締め付けアーム２２、コネクタ部材４０、下部封止リング５０及び締め付けユニット２０のリング２１を背にした本体１０が、折り曲げられて、下部レンズ部材３０、コネクタ部材４０、下部封止リング５０、本体１０、上部封止リング６０、上部レンズ部材７０、及び、任意に、締め付けアーム２２の折り曲げ部分２３と締め付けユニット２０のリング２１との間の保護リング７２、の積み重ね全体等を締め付けるようにする。
【００３８】
１０回の組み立てステップの結果が、本発明の第１の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージ１である。図６において、この第１の可変焦点レンズパッケージ１が、示される。
【００３９】
図７において、筒（barrel）８０が示され、第１の可変焦点レンズパッケージ１が、筒８０内に収容される。第１の可変焦点レンズパッケージ１に加えて、筒８０は、２つのレンズ部材８１、８２を収容する。レンズ部材８１、８２は、第１の可変焦点レンズパッケージ１の下に設置される。図７において、明瞭にするために、第１の可変焦点レンズパッケージ１の一部分、筒８０及びレンズ部材８１、８２を取り出して示す。
【００４０】
第１の可変焦点レンズパッケージ１及びレンズ部材８１、８２を含有する筒８０は、携帯電話の適用に適した頑丈なユニットを構成する。図８は、筒８０及びカメラモジュール９０の組み合わせを線図的に示す。第１のコネクタアーム２４及び第２のコネクタアーム４３を備える第１の可変焦点レンズパッケージ１の複数のコネクタを用いることによって、レンズパッケージ１は、カメラモジュール９０に接続される。カメラモジュール９０は、駆動部及びレンズパッケージ１のための追加のコンポーネントを装備している。第１の可変焦点レンズパッケージ１とカメラモジュール９０との間の電気接続は、如何なる適切な方法で実現されてもよく、たとえば、はんだ付け、溶接、締め付け又は接着によって実現されてもよい。
【００４１】
図６に示す可変焦点レンズパッケージ１は、一連の３つのレンズを備える。第１の可変焦点レンズパッケージ１上に当たった光は、レンズパッケージ１を通る光路をたどり、光は、上部レンズ部材７０、オイル、水及びこれら２つの流体の間のメニスカス、及び下部レンズ部材３０を通過する。オイルと水との間にあるメニスカスの形状を変更することによって、光を集束させることが、可能である。メニスカスの形状を変更する方法を、以下に説明する。
【００４２】
第１のコネクタアーム２４は、締め付けユニット２０のリング２１、及び本体１０の上側でべベル面１３に接触している締め付けアーム２２を通って、銅本体１０に接続される。第２のコネクタアーム４３は、下部レンズ部材３０の上面３６にもたらされた導電性材料の層を通って、水に接続される。コネクタアーム２４、４３間に電圧が印加されないとき、本体１０の通し穴１１の内面１５上の疎水性層（オイルに関する）の濡れ性は、水に関する上記層の濡れ性とは異なる。エレクトロウェッティングと称される効果により、水に関する疎水性層の濡れ性は、コネクタアーム２４、４３間の電圧印加を受けて可変である。疎水性層の濡れ性が変化すると、疎水性層と２つの流体との間の接触線で、オイルと水との間にあるメニスカスの接触角度が変化する。接触線により、メニスカスの形状が調節される。それ故、メニスカスの形状は、印加電圧に依存する。メニスカスは、光路に位置し且つ光を屈折させるため、このメニスカスを、可変焦点を有するレンズとして考えてもよい。
【００４３】
第１の可変焦点レンズパッケージ１が携帯電話における適用に適するよう、種々のパッケージ素子の寸法が、比較的小さい必要がある。たとえば、本体１０の内径は３ｍｍ、本体１０の外径は６ｍｍ、及び本体１０の高さは、１ｍｍである。
【００４４】
図９は、本発明の第２の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージ２を線図的に示す。
【００４５】
第２の可変焦点レンズパッケージ２は、プラスチックの環状の本体１０を備え、プラスチックの環状の本体１０は、金属のような導電性材料を含む層によって少なくとも部分的に被覆される。導電層は、パリレンのような絶縁性材料を含む層によって、被覆される。一方、絶縁性層は、疎水性の材料を含む層によって被覆される。本体１０の一部分を被覆する３つの層は、図９において、参照符号１６によって示される比較的濃い線によって線図的に示される。
【００４６】
第１の可変焦点レンズパッケージ１の本体１０のように、第２の可変焦点レンズパッケージ２の本体１０は、複数のべベル面１３を含む。べベル面１３は、外側部分にある。更に、下側で、本体１０は、環状の開先１７を設ける。上側で、本体１０は、２つの平面環状部分１８、１９を備える。ここで、内側環状部分１８が、本体１０の内周から本体１０の外周の方向に延び、外側環状部分１９が、内周と外周との間の位置に位置している。外側環状部分１９は、内側環状部分１８よりも高いレベルにあり、環状部分１８、１９間の変わり目が、直立壁４６により形成される。
【００４７】
本体１０の通し穴１１が、下部レンズ部材３０及び上部レンズ部材７０を用いることによって、閉鎖される。下部レンズ部材３０は、本体１０の下側にあり、上部レンズ部材７０は、本体１０の上側にある。レンズ部材３０、７０の両方は、いわゆるレプリカレンズとして形成される。このようなレンズは、ガラスのベース板３２、７４及びプラスチックレンズ本体３１、７５を備え、それ自体は知られている方法で製造され、プラスチックをモールディングするモールド、及びモールド内のプラスチックを硬化させる紫外光の使用とともに、製造される。図９において、レンズ部材３０、７０のレンズ本体３１、７５の中心部分は、図示されない。何故なら、レンズ本体３１、７５の厳密な形状は、本発明の観点とは関連しないからである。下部レンズ部材３０の上面３６が、層３７によって被覆される。層３７は、親水性且つ導電性で、たとえば金属を含む。
【００４８】
第２の可変焦点レンズパッケージ２は、下部封止リング５０及び上部封止リング６０を備える。下部封止リング５０及び上部封止リング６０は、本体１０の通し穴１１の内面１５によって範囲を定められた流体チャンバ８５、上部レンズ部材７０の下面７６、及び下部レンズ部材３０の上面３６を封止するためのものである。上部封止リング６０は、本体１０の内側環状部分１８と上部レンズ部材７０のベース板７４との間にあり、一方、下部封止リング５０は、本体１０の下側で開先１７にあり、且つ下部レンズ部材３０の上面３６に接触する。
【００４９】
本発明の重要な態様によれば、下部レンズ部材３０の上面３６及び上部レンズ部材７０の下面７６の両方で、位置決めリング３８、７７が、レンズ部材３０、７０上に配置される。位置決めリング３８、７７は、レンズ部材３０、７０を互いに対し且つ本体１０の通し穴１１に関し整合させる役割を果たす。一方では、下部レンズ部材３０が本体１０に関して設置されるとき、下部位置決めリング３８の外周が、遊びが存在することなく開先１７の外壁４５に接触するよう、下部位置決めリング３８の外径を選択する。このような方法で、下部レンズ部材３０のレンズ本体３１の中心軸線は、本体１０の通し穴１１の中心軸線と厳密に整合する。その一方で、上部レンズ部材７０が本体１０に関して設置されるとき、上部位置決めリング７７の外周が、遊びが存在することなく直立壁４６に接触するように、上部位置決めリング７７の外径を、選択する。このような方法で、上部レンズ部材７０のレンズ本体７５の中心軸線は、本体１０の通し穴１１の中心軸線と厳密に整合し、結果として、下部レンズ部材３０のレンズ本体３１の中心軸線とも厳密に整合する。
【００５０】
種々のレンズパッケージ素子１０、３０、５０、６０、７０を互いに対して固定するために、２つの締め付けユニット２０a、２０ｂが、設けられる。締め付けユニット２０a、２０ｂは、リング２１a、２１ｂ、及びリング２１a、２１ｂの外周から延在する複数の締め付けアーム２２ａ、２２ｂを備える。締め付けアーム２２ａ、２２ｂの端部は、折り曲げ部分２３ａ、２３ｂを設ける。
【００５１】
下部締め付けユニット２０ａが、本体１０を背にした下部レンズ部材３０を締め付けるように配置される。下部封止リング５０は、下部レンズ部材３０と本体１０との間に締め付けられる。第２の可変焦点レンズパッケージ２の組み立ての間、締め付けアーム２２ａの折り曲げ部分２３ａの端部は、本体１０の上側で、べベル面１３によって案内される。この工程において、折り曲げ部分２３の端部は、疎水性層及び絶縁性層を引っ掻いて通り、結果として、導電層と直接接触する状態になる。
【００５２】
上部締め付けユニット２０bが、本体１０を背にした上部レンズ部材７０を締め付けるよう、配置される。ここで、上部封止リング６０は、上部レンズ部材７０と本体１０との間に締め付けられる。締め付けアーム２２ｂの折り曲げ部分２３ｂの端部は、層３７と接触する。層３７は、下部レンズ部材３０の上面３６を被覆する。示される例において、折り曲げ部分２３ｂの端部は、複数の弾性フィンガ２５を備える。弾性フィンガ２５は、外向きに反発するように付勢され、それにより端部は、本体１０の下側にあるべベル面１３と下部レンズ部材３０の上面３６との間に強固に締め付けられる。このような方法で、折り曲げ部分２３ｂの端部と下部レンズ部材３０の上面３６を被覆する層３７との間の接触が、保証される。
【００５３】
第１の可変焦点レンズパッケージ１のように、第２の可変焦点レンズパッケージ２は、或る量の水８６及び或る量のオイル８７を含む。水８６及びオイル８７は、流体チャンバ８５内に存在し、水８６は、流体チャンバ８５の下側に位置し、オイル８７は、流体チャンバ８５の上側に位置する。水８６及びオイル８７は、メニスカス８８によって分離される。このメニスカス８８の形状は、本体１０の導電層と水８６との間の電圧の影響を受けて可変であり、水に関する疎水性層の濡れ性が、電圧の印加を受けて可変であるのと同様である。第２の可変焦点レンズパッケージ２において、電圧を供給する複数のコネクタが、締め付けユニット２０a、２０ｂによって構成される。この点において、完全にするために、下部締め付けユニット２０ａの締め付けアーム２２ａの折り曲げ部分２３ａの端部が、本体１０の導電層と接触し、且つ上部締め付けユニット２０bの締め付けアーム２２ｂの折り曲げ部分２３ｂの端部が、下部レンズ部材３０の導電層３７を通って水８６と接触していることに留意されたい。
【００５４】
上部封止リング６０は、弾性リング６５によって包囲される。弾性リング６５は、たとえば金属でできている。上部封止リング６０及び包囲する弾性リング６５は、たとえば拡大したり縮小したりできるよう配置される。この方法で、上部封止リング６０及び包囲する弾性リング６５は、水８６及びオイル８７の容積の差を補償することができる。補償は、流体チャンバ８５の内部を支配する圧力を実質的に固定されたレベルで保つことによって行われる。水８６及びオイル８７の容積の差は、第２の可変焦点レンズパッケージ２の動作の間に起こる場合があり、たとえば温度の影響を受けて起こり得る。水８６及びオイル８７の容積の差が補償されない場合、これらの流体８６、８７に生じる気泡が、第２の可変焦点レンズパッケージ２の動作を妨げ、このレンズパッケージ２が役に立たなくなるまで、動作を妨げる。
【００５５】
第２の可変焦点レンズパッケージ２が、いくつかのステップにおいて組み立てられる。そのステップは、以下に列挙される。組み立ては、図１０に示す下部締め付けユニット２０ａから始める。
【００５６】
第１の組み立てステップの間、下部レンズ部材３０は、下部締め付けユニット２０ａのリング２１ａの上部に設置される。この工程において、下部レンズ部材３０のベース板３２は、下部締め付けユニット２０ａの締め付けアーム２２ａ間に位置している。
【００５７】
図１１において、第１の組み立てステップ後に得られる、レンズパッケージ素子２０ａ、３０の全体を示す。
【００５８】
第２の組み立てステップの間、下部封止リング５０は、本体１０の下側にある開先１７に位置している。続いて、本体１０は、下部レンズ部材３０に関して設置され、下部位置決めリング３８の外周は、開先１７の外壁４５に接触する。それによって、本体１０の位置が、下部レンズ部材３０に関して横方向に固定される。
【００５９】
第３の組み立てステップの間、下部締め付けユニット２０ａは、本体１０及び下部レンズ部材３０周りに折れ曲がり、下部締め付けユニット２０ａのリング２１aは、下部レンズ部材３０の下面３９に置かれている。締め付けアーム２２ａの折り曲げ部分２３ａは、本体１０の上側で、べベル面１３を越えた位置に置かれる。この工程において、締め付けアーム２２ａの折り曲げ部分２３ａの端部は、本体１０の上側で、べベル面１３によって案内され、折り曲げ部分２３の端部は、疎水性層及び絶縁性層を引っ掻いて通り、結果として、導電層と直接接触する状態になる。
【００６０】
図１２は、第３の組み立てステップ後に得られる、レンズパッケージ素子１０、２０ａ、３０、５０の全体を示す。
【００６１】
第４の組み立てステップの間、所定の量の水８６が、下部レンズ部材３０の上面３６及び本体１０の通し穴１１の内面１５によって範囲を定められた開口容器に入れられる。続いて、開口容器は、更にオイルで満たされる。
【００６２】
第５の組み立てステップの間、上部封止リング６０及び弾性リング６５は、本体１０の上側で、内側環状部分１８の上部に設置される。続いて、上部レンズ部材７０は、本体１０に関して設置され、上部位置決めリング７７の外周は、直立壁４６に接触し、それにより上部レンズ部材７０の位置は、本体１０に関して横方向に固定される。
【００６３】
図１３は、第５の組み立てステップ後に得られる、レンズパッケージ素子１０、２０ａ、３０、５０、６０、６５、７０の全体を示す。
【００６４】
第６の組み立てステップの間、上部締め付けユニット２０bが設置され、本体１０及び上部レンズ部材７０周りに折れ曲がり、上部締め付けユニット２０bのリング２１bは、上部レンズ部材７０の上面７８に置かれ、締め付けアーム２２ｂの折り曲げ部分２３ｂは、本体１０の下側にあるべベル面１３と下部レンズ部材３０の上面３６との間に締め付けられる。結果として、折り曲げ部分２３ｂの端部が、下部レンズ部材３０の導電層３７と直接接触する状態になる。
【００６５】
６つの組み立てステップの結果が、本発明の第２の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージ２である。この第２の可変焦点レンズパッケージ２の線図的な斜視図を、図１４に示す。このレンズパッケージ２の焦点は、このレンズパッケージ２の複数のコネクタを通じて電圧を印加することによって変更できる。コネクタは、締め付けユニット２０a、２０ｂによって構成される。
【００６６】
まとめると、第２の可変焦点レンズパッケージ２を、以下のように説明することができる。第２の可変焦点レンズパッケージ２は、通し穴１１を有する環状の本体１０を備え、通し穴１１は、レンズ部材３０、７０によって閉鎖され、且つ封止リング５０、６０の手段によって封止される。通し穴１１は、一定量の水８６及びオイル８７で満たされ、水８６及びオイル８７は、メニスカス８８によって分離される。種々のレンズパッケージ素子が、締め付けユニット２０a、２０ｂを用いて互いに関して固定される。この構成により、非常に小型で且つ頑丈なレンズパッケージ２が、得られる。
【００６７】
本体１０の表面の一部分が、導電層で被膜される。メニスカス８８の形状は、導電層と水８６との間の電圧の影響を受けて可変である。このような方法で、メニスカス８８は、調節可能な焦点を有するレンズとして適用可能である。
【００６８】
図１５は、本発明の第３の実施形態による可変焦点レンズパッケージ３の斜視図を線図的に示し、可変焦点レンズパッケージ３は、第２の可変焦点レンズパッケージ２と非常に類似している。２つの可変焦点レンズパッケージ２、３間に該当する違いは、第３の可変焦点レンズパッケージ３が、下部レンズ部材３０の導電層３７に接触するコネクタ部材４０を、追加で備えることである。結果として、第３の可変焦点レンズパッケージ３の複数のコネクタは、下部締め付けユニット２０ａ及びコネクタ部材４０によって構成される。第３の可変焦点レンズパッケージ３において、弾性フィンガ２５は省略されることが明らかである。弾性フィンガ２５は、第２の可変焦点レンズパッケージ２の上部締め付けユニット２０bの締め付けアーム２２ｂの折り曲げ部分２３ｂの端部で存在する。
【００６９】
第１の可変焦点レンズパッケージ１のコネクタ部材４０のように、第３の可変焦点レンズパッケージ３のコネクタ部材４０は、リング４１及びリング４１の外周から延在する２本のアーム４２を備える。
【００７０】
コネクタ部材４０の存在、及び上部締め付けユニット２０bの締め付けアーム２２ｂの折り曲げ部分２３ｂの端部と下部レンズ部材３０の導電層３７との間の接触がないことを除けば、第３の可変焦点レンズパッケージ３と第２の可変焦点レンズパッケージ２との間に構造的相違はない。
【００７１】
当業者であれば、本発明の範囲は前述した例に限定されず、幾つかの修正及び変更が、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく可能であることが明らかであろう。
【００７２】
たとえば、可変焦点レンズパッケージ１、２、３、の流体チャンバ８５を封止するために、示されるゴム封止リング５０、６０以外の他の手段、たとえばO―リングを適用することが可能であることは明らかである。
【００７３】
締め付けユニット２０を、可変焦点レンズパッケージ１、２、３のコネクタとして適用する必要はない。但し、締め付けユニット２０を適用することは、非常に有効な選択である。本発明の範囲内では、追加のコネクタを配置することが可能であり、そのうちの１つのコネクタが本体１０の導電性部分と接触し、且つそのうちの別のコネクタが、可変焦点レンズパッケージ１、２、３の流体チャンバ８５内の水８６と接触する。
【００７４】
レンズ部材３０、７０のベース板３２、７４は、如何なる適切な形状をも有してもよく、たとえば方形又は六角形状であってもよい。後者は、示される第２の可変焦点レンズパッケージ２及び示される可変焦点レンズパッケージ３の場合である。締め付けユニット２０の形状、特に締め付けアーム２２の位置は、ベース板３２、７４の形状に適合される。
【００７５】
本発明による可変焦点レンズパッケージ１、２、３の示される実施形態において、下部レンズ部材３０及び上部レンズ部材７０が適用され、それによりレンズパッケージ１、２、３は、実際に一連の３つのレンズを備える。追加のレンズを適用する必要はない。その代わり、少なくとも１つのレンズ部材３０、７０を、光を集束する機能のないカバーに取り替えることもできる。
【００７６】
水８６及びオイル８７の容積の差を補償するため、種々の解決法が存在する。つまり、解決法とは、拡張部材の適用である。第２の可変焦点レンズパッケージ２及び第３の可変焦点レンズパッケージ３に適用される解決法は、上部封止リング６０を包囲する弾性リング６５を備える。別の実施可能な解決法は、本体１０に配置された窪み（recess）及び窪みを被覆する薄膜を含み、薄膜は、少なくとも部分的に可撓性である。
【００７７】
図１６は、本発明の第４の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージ４の断面及びレンズパッケージ４の下に配置された２つの通常のプラスチックレンズ部材８１、８２の分解図を線図的に示す。
【００７８】
上述したレンズパッケージ１、２、３のように、第４のレンズパッケージ４は、下部レンズ部材３０、通し穴１１を有する本体１０、下部封止リング５０及び上部封止リング６０並びに上部レンズ部材７０を備え、下部レンズ部材３０の上面３６は、導電層３７によって被覆される。更に、上述したレンズパッケージ１、２、３のように、第４のレンズパッケージ４は、一定量の水及びオイル（図１６に図示せず）を含み、水及びオイルは、メニスカスによって分離され、メニスカスの形状は、本体１０と水との間の電圧の影響を受けて可変である。
【００７９】
示される例において、下部レンズ部材３０は、３つの層を有するレプリカレンズを備える。レプリカレンズは、ガラスのベース板３２を備え、ガラスのベース板３２は、プラスチック下部レンズ層３１ａとプラスチック上部レンズ層３１ｂとの間に挟まれる。プラスチック下部レンズ層３１ａの中心部分は、凹レンズ本体を構成し、プラスチック上部レンズ層３１ｂの中心部分は、凸レンズ本体を構成する。更に、示される例において、上部レンズ部材７０もまた、レプリカレンズを備える。上部レンズ部材７０のこのレプリカレンズは、ガラスのベース板７４及びプラスチック上部レンズ層７５を備え、上部レンズ部材７０の中心部分は、凸レンズ本体を構成する。
【００８０】
第４の可変焦点レンズパッケージ４の重要な特徴は、本体１０自体が、レンズパッケージ４の電気コネクタとして用いられてもよいことであり、本体１０と接触する追加の素子が、適用される必要はない。本体１０と下部レンズ部材３０の層３７との間の短絡回路（short  circuiting）を防ぐために、本体１０の下面２６は、絶縁性層２７により被覆され、少なくとも本体１０が下部レンズ部材３０上に静止する領域で被覆される。示される本体１０は、本体１０の内側部分１２の端部で下部レンズ部材３０の上面３６に接触しないように設計される。
【００８１】
本体１０は、下部レンズ部材３０を固定する締め付けアーム（図１６には図示せず）を備えてもよい。しかしながら、本体１０を背にした下部レンズ部材３０を締め付ける締め付け手段を提供することもまた可能であり、締め付け手段は、本体１０の一体部分として形成するものではない。上部レンズ部材７０は、本体１０に関して如何なる適切な方法で固定されてもよく、たとえば締め付け手段によっても固定されてもよい。
【００８２】
本体１０によって構成されるコネクタのほかに、第４の可変焦点レンズパッケージ４は、別のコネクタ（図１６には図示せず）を含む必要がある、別のコネクタは、下部レンズ部材３０の導電層３７と接触する。この層３７を通じて水と接触する目的のためである。このコネクタは、如何なる適切な方法において形作られ且つ配置されてもよく、コネクタが、本体１０に接触しないことが重要である。
【００８３】
可変焦点レンズパッケージ１、２、３、４は、携帯電話及びデジタル記録機器に用いられる光学走査装置のような可搬装置において適用されてもよい。
【００８４】
複数のレンズパッケージ１、２、３、４は、１つの行に位置していてもよく、レンズパッケージ１、２、３、４の通し穴１１は、ズームレンズを作成するために互いに関して整合する。
【００８５】
本発明によるレンズパッケージ１、２、３、４は、特に、カメラにおける適用のために意図され、更に、イメージセンサ及び相互接続する本体を備える。相互接続する本体は、相互接続する本体の第１表面及び第２表面上に配置された導電性トラックを備え、且つ導電性トラックは、たとえばイメージセンサ及び可変焦点レンズパッケージ１、２、３、４の両方との間で接続を確立できるように、駆動電子機器に、したがって、即ち接触パッドに形作られる。この点において、可変焦点レンズパッケージ１、２、３、４とカメラモジュール９０との組み合わせが、第１のレンズパッケージ１に関してすでに説明されたことを留意されたい。
【００８６】
カメラは、上述した可搬装置の一部であってもよく、更に入力手段、情報処理手段及び表示手段を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの本体の斜視図を線図的に示すものであり、本体の一部分を取り出して示す。
【図２】本発明の第１の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの締め付けユニットの斜視図を線図的に示すものであり、締め付けユニットの一部分を、取り出して示す。
【図３】本発明の第１の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を、線図的に示す。
【図４】本発明の第１の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を、線図的に示す。
【図５】本発明の第１の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を、線図的に示す。
【図６】本発明の第１の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を、線図的に示す。
【図７】本発明の第１の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージを含有する筒及び他の光学素子の斜視図を線図的に示し、筒内の筒及び素子の一部分を、取り出して示す。
【図８】図７に示す筒の斜視図及び筒が嵌め込まれたカメラモジュールを、線図的に示す。
【図９】本発明の第２の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの断面図を線図的に示す。
【図１０】本発明の第２の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を線図的に示す。
【図１１】本発明の第２の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を線図的に示す。
【図１２】本発明の第２の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を線図的に示す。
【図１３】本発明の第２の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を線図的に示す。
【図１４】本発明の第２の好ましい実施形態による可変焦点レンズパッケージの組み立て方法を線図的に示す。
【図１５】本発明の第３の実施形態による可変焦点レンズパッケージの斜視図を線図的に示す。
【図１６】本発明の第４の実施形態による可変焦点レンズパッケージの断面の分解図及び２つのレンズ部材を線図的に示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2007519970.tif 000019
2007519970.tif 000020
2007519970.tif 000021