微型激勵器及自動對焦鏡頭模組的製作方法

2023-05-03 00:44:31 5

專利名稱：微型激勵器及自動對焦鏡頭模組的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微型激勵器(Actuator)，及一種使用該微型 激勵器實現自動對焦功能的鏡頭模組。
背景技術：
自動對焦技術已廣泛應用在相機，攝像機以及影像掃描等 取像領域。自動對焦技術使得鏡頭模組能根據物體的遠近，自 動調整鏡頭模組的對焦透鏡組的位置，以使得鏡頭模組的成像 平面上的成清晰。自動對焦方式大致可分為主動式自動對焦和被動式自動對 焦兩類。主動式自動對焦主要是利用發射紅外線或超聲波量度 被攝物的距離，自動對焦鏡頭模組根據所獲得的距離資料驅動 透鏡組來調節像距，從而完成自動對焦。被動式自動對焦主要 是通過接受來自被攝物的光線，以電子視測或相位差檢測的方 式完成自動對焦。目前，常用的具有自動對焦功能的鏡頭模組通常包括成 像光學元件；影像傳感器，如電荷耦合器件(Charge Coupled Device ， CCD)傳感器或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)傳感器；控制單元，如數字 信號處理晶片(Digital Signal Processor, DSP),圖像信號處理芯 片(Image Signal Processor, ISP)等；及激勵單元。成像光學元件 通常包括濾光片及對焦透鏡組。激勵單元包括步進馬達及其驅 動電路，該激勵單元接受控制單元的控制，驅動成像光學元件 中的對焦透鏡組進行位置調節，最終使影像傳感器輸出準確對 焦的影像。對於該種傳統的可自動對焦鏡頭模組，其通常需要通過設 置多個傳動機構如二至三個齒輪傳動機構，來將步進馬達的旋
轉運動轉換成線性運動。然而，該種設置使得該種鏡頭模組的 尺寸較大，難以滿足當前手機用攝像鏡頭等可攜式取像裝置短、 小、輕、薄的發展趨勢。有鑑於此，提供 一 種微型激勵器以及使用該微型激勵器的 自動對焦鏡頭模組實為必要。發明內容以下將以實施例說明 一 種微型激勵器及 一 種使用該微型激 勵器的自動對焦鏡頭模組。一種微型激勵器，其包括多個層疊設置的激勵單元，該激勵單元包括 一固定部；多個裝設在該固定部上的第一驅動單 元及第二驅動單元。該第 一 驅動單元和第二驅動單元分別包括 沿遠離固定部的方向層疊設置在固定部 一 側的第 一 驅動片和第 二驅動片。該第 一 驅動單元的第 一 驅動片的熱膨脹係數大於第 二驅動片的熱膨脹係數，該第二驅動單元的第 一 驅動片的熱膨 脹係數小於第二驅動片的熱膨脹係數。該第二驅動單元的第二 驅動片和層疊設置在該激勵單元上的激勵單元的固定部相連。一種自動對焦鏡頭模組，其包括一個內鏡筒及一個外鏡筒， 該內鏡筒設於該外鏡筒內。該內鏡筒內收容有透鏡組，用於將 被攝物體進行光學成像。所述外鏡筒內收容有一個影像傳感器， 其設於所述透鏡組的像側，用於感測所述光學成像以輸出電子 影像信號。該自動對焦鏡頭模組還包括 一 個微型激勵器，該微 型激勵器包括多個層疊設置的激勵單元，該激勵單元包括一 固定部；多個裝設在該固定部上的第一驅動單元及第二驅動單 元。該第 一 驅動單元和第二驅動單元分別包括沿遠離固定部的 方向層疊設置在固定部 一 側的第 一 驅動片和第二驅動片。該第 一驅動單元的第 一 驅動片的熱膨脹係數大於第二驅動片的熱膨脹係數，該第二驅動單元的第 一 驅動片的熱膨脹係數小於第二 驅動片的熱膨脹係數。該第二驅動單元的第二驅動片和層疊設 置在該激勵單元上的激勵單元的固定部相連。
上述微型激勵器包括多個層疊設置的激勵單元從而使得其結構較為緊湊；所述自動對焦鏡頭模組採用所述微型激勵器作 為鏡頭組的激勵單元，使該自動對焦鏡頭模組的結構較為緊湊； 微型激勵器可將自身的移動量傳遞給內鏡筒，由於透鏡組收容 在所述內鏡筒內，所以該移動量經由內鏡筒傳遞給透鏡組以實 現鏡頭模組的自動對焦。


圖1是本發明第一實施例微型激勵器的結構示意圖。圖2是圖1所示微型激勵器的局部剖面圖。圖3是圖1所示微型激勵器中激勵單元的電路連接控制俯視圖。圖4是本發明第二實施例微型激勵器的結構示意圖。 圖5是圖4中微型激勵器沿剖線V-V的剖視圖。 圖6是圖4所示微型激勵器中激勵單元的電路連接控制俯 視圖。圖7是本發明實施例自動對焦鏡頭模組的截面示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進 一 步詳細說明。請同時參考圖1和圖2，本發明第一實施例的微型激勵器 10包括多個層疊設置的激勵單元100。所述激勵單元100包括 一個環形的固定部110，及裝設在該固定部110上的多個第一驅 動單元120及多個第二驅動單元130。所述第一驅動單元120裝設在該固定部110上，即該第一 驅動單元120的一端為固定端並與該固定部110固定連接，該 第 一 驅動單元120的另 一 端則為可動端。在此，所述第 一 驅動 單元1 20的排布方式優選為均勻的排布在該固定部110上。所述第一驅動單元120包括沿遠離且垂直於固定部110的 方向依次層疊設置在固定部110 —側的第 一 驅動片12 1和第二
驅動片 122。在本實施例中，在第 一 驅動片 121和第二驅動片 122之間還夾設有一介電層123。所述第一驅動單元120為長條薄片狀，具有可撓性。所述 第一驅動單元120的第一驅動片121的熱膨脹係數大於第二驅 動片122的熱膨脹係數。所述第 一驅動單元120的第 一驅動片121和第二驅動片122 可採用金屬、導電陶瓷或其複合材料。在本實施例中，所述第 一驅動單元120的第一驅動片121和第二驅動片122均為金屬 材質。在本實施例中，所述第一驅動單元120的可動端可採用破 壞衝壓的方式使得第 一驅動片121和第二驅動片122相導通。 所述第一驅動單元120可動端的第二驅動片122與層疊設置在 該激勵單元IOO上的激勵單元IOO的固定部IIO固定連接。當然，所述第一驅動單元120可動端的第二驅動片122也 可不與層疊設置該激勵單元IOO上的激勵單元IOO的固定部110 固定連接，僅抵靠在層疊設置在該激勵單元100上的激勵單元 100的固定部110。請參考圖3，多個層疊設置的激勵單元100所包括的第 一驅 動單元120電性連接，再均與一控制器140電性連接。控制器 140可以輸出電流加熱上述第 一驅動單元120所包括的第 一驅動 片121和第二驅動片122,並可控制所述第 一驅動片121和第二 驅動片122的熱膨脹程度。所述第二驅動單元130和第一驅動單元120的結構和工作 原理基本相同。所述第二驅動單元130的第一驅動片131的熱 膨脹係數小於第二驅動片13 1的熱膨脹係數。所述第一驅動單元120的第二驅動片122與所述第二驅動 單元130的第一驅動片131材質相同，例如選用金屬銅；所述 第一驅動單元120的第一驅動片121與所述第二驅動單元130 的第二驅動片132材質相同，例如選用金屬鋁。在本實施例中，所述第二驅動單元130可動端的第二驅動 片1 3 1和層疊設置在該激勵單元1 00上的激勵單元1 00的固定 部110固定連接；第 一 驅動單元1 20和第二驅動單元1 30相互 間隔且均勻的排布在該固定部110上。所述微型激勵器10的工作方式簡述如下在一 工作時段，所述控制器140輸出電流至各激勵單元100 所包括的第一驅動單元120以對其進行加熱，由於第一驅動片 121的熱膨脹係數大於第二驅動片122的熱膨脹係數，因此第一 驅動片121的伸長量比第二驅動片122的大，從而該激勵單元 100可動端移動使得層疊設置在該激勵單元100上的激勵單元 1 00向遠離該激勵單元1 00所包括的固定部110 —側移動，此時 與層疊設置在該激勵單元100上的固定部110相連的各具撓性 的第二驅動單元130的可動端也被迫向遠離固定部110 —側方 向移動。上述激勵單元100移動的距離由控制器140來控制， 比如控制輸出電流的大小、持續時間等；各激勵單元100移動 距離的總和即為微型激勵器10的總輸出位移量。若需要將已移動的激勵單元100縮回，控制器140停止向 第一驅動單元120輸入電流，而向各激勵單元100所包括的第 二驅動單元130輸入電流以對其進行加熱，由於第 一 驅動片131 的熱膨脹係數小於第二驅動片1 32的熱膨脹係數，因此第二驅 動片132的伸長量比第 一驅動片131的大，所以激勵單元100 將被拉回 一 定距離。請同時參考圖4和圖5,本發明第二實施例的微型激勵器 20和本發明第 一 實施例的微型激勵器1 0基本相同，不同之處在 於激勵單元200所包括的第 一 驅動單元220及第二驅動單元 230均為弧形薄片狀；該第 一驅動單元220及第二驅動單元230 的一端為固定端並分別與固定部210固定連接，該第一驅動單 元220及第二驅動單元230的另 一 端則為可動端，且該第 一 驅 動單元220及第二驅動單元230的可動端分別連接一導電體 250,該導電體250分別與對應的第 一驅動單元220和第二驅動 單元230所包括的第 一驅動片221、 231和第二驅動片222、 232 相連，且同時與層疊i殳置在該激厲力單元200上的激店力單元200 的固定部210固定連接。請參考圖6，本發明第二實施例的微型激勵器20和本發明 第 一 實施例的微型激勵器10的工作方式基本相同，不同之處在 於控制器140輸出電流至各第 一 驅動單元220所包括的導電 體250,從而各導電體250的溫度會升高，導電體250再將熱量 傳導至與其相連的第 一驅動片221和第二驅動片222;若需要將 已移動的激勵單元200縮回，控制器140停止向第 一 驅動單元 220輸入電流，而向各激勵單元200所包括的第二驅動單元230 所包括的導電體250輸入電流，從而溫度升高的導電體250將 熱量再傳導至與其相連的第 一驅動片231和第二驅動片232。請參考圖7,本發明實施例提供的自動對焦鏡頭模組30包 括一個內鏡筒31， 一個外鏡筒32及一個微型激勵器10。該內 鏡筒31裝設在該外鏡筒32內，上述微型激勵器10設於該外鏡 筒32內且分別與該外鏡筒32和該內鏡筒3 1相連。該內鏡筒31具有一個階梯形通孔37,在該階梯形通孔37 內從物側至像側依次收容有透鏡組33，以及一個濾光片35，該 透鏡組3 3所包括的透鏡經由固持機構3 8固持在一起。所述外 鏡筒32內收容有一個影像傳感器34,其設於所述透鏡組3 3的 像側，為防止影像傳感器34被汙染，可採用 一個透明板36將 影像傳感器34封蓋住。該微型激勵器10用於將所述透鏡組33 驅動至目標對焦位置。所述階梯形通孔37可用於控制經由被攝物體反射而入射至 內鏡筒31內的光線的入射角。所述透鏡組33用於對被攝物體進行光學成像，其所包括的 透鏡可全為塑膠透鏡，也可部分為塑膠透鏡，部分為玻璃透鏡。 優選的，該透鏡均為非球面透鏡。該透鏡組33中透鏡的數目不 限於本實施例中的三個，其可為兩個，四個或更多。所述濾光片35可為紅外截止濾波片。所述影像傳感器20用於接收被攝物體經由透鏡組33的光
學成像，並將該光學成像轉換成相應的電子影像信號作為輸出信號。該影像傳感器34可選用電荷耦合器件(Charge Coupled Device,簡稱 CCD)或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor,簡稱CMOS)。 該影像傳 感器34的解析度可為1.3百萬像素，2百萬像素，3百萬像素或 更高。通常的，當影像傳感器33的解析度為3百萬像素及以上 時，相應的，該透鏡組33可設置有4片或更多片非球面透鏡。所述微型激勵器10分別與該外鏡筒32和該內鏡筒31相連， 可以採用膠合方式，即所述微型激勵器1 0所包括的層疊設置在 最靠近像側的激勵單元1 00的固定部110與內鏡筒3 1相連接， 層疊設置在最遠離像側的激勵單元100的第一驅動單元120及 第二驅動單元130的第二驅動片122、 132與外鏡筒32相連接。通過控制器140控制微型激勵器10的移動量從而可將該移 動量傳遞給內鏡筒31。由於透鏡組33收容在該內鏡筒31內， 所以該移動量經由內鏡筒31傳遞給透鏡組33以實現鏡頭模組 30的自動對焦。由於本發明實施例的自動對焦鏡頭模組30採用結構較簡單 的微型激勵器1 0 ，使得自動對焦鏡頭模組30省掉了結構較大的 部分，從而該自動對焦鏡頭模組30的結構較為緊湊。可以理解的是，所述微型激勵器10所包括的層疊設置在最 靠近像側的激勵單元100的固定部110與外鏡筒32相連接，層 疊設置在最遠離像側的激勵單元100的第一驅動單元120及第 二驅動單元130的第二驅動片122、 132與內鏡筒31相連接， 同樣可以實現鏡頭模組30的自動對焦。在此，本發明實施例的自動對焦鏡頭模組30所採用的微型 激勵器10也可用上述微型激勵器20來替換，同樣可以實現鏡 頭模組30的自動對焦。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化。 故，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要 求保護的範圍之內。
權利要求
1. 一種微型激勵器，其特徵在於，包括多個層疊設置的激勵單元，該激勵單元包括 一固定部；裝設在該固定部上的多個 第一驅動單元及多個第二驅動單元，該第一驅動單元和第二驅動單元分別包括沿遠離該固定部的方向層疊設置在該固 定部一側的第一驅動片和第二驅動片，該第一驅動單元的第一驅動片的熱膨脹係數大於其第二驅動片的熱膨脹係數，該 第二驅動單元的第 一 驅動片的熱膨脹係數小於其第二驅動片的熱膨脹係數，該第二驅動單元的第二驅動片和層疊設置在該激勵單元上的激勵單元的固定部相連。
2. 如權利要求1所述的微型激勵器，其特徵在於該第一驅動 單元和第二驅動單元相互間隔排布在該固定部上，該第 一 驅 動單元的第二驅動片和層疊設置在該激勵單元上的激勵單 元的固定部固定連接。
3. 如權利要求1所述的微型激勵器，其特徵在於該第一驅動單元包括一與其第一驅動片和第二驅動片相連的導電體，該 第二驅動單元包括 一 與其第 一 驅動片和第二驅動片相連的導電體。
4. 如權利要求1所述的微型激勵器，其特徵在於該第一驅動 單元和第二驅動單元的第 一 驅動片和第二驅動片之間均設置有一介電層。
5. 如權利要求1所述的微型激勵器，其特徵在於該第一驅動 單元和第二驅動單元的第一驅動片和第二驅動片均為長條薄片狀或弧形薄片狀，該第一驅動單元的第一驅動片和第二 驅動片相導通，該第二驅動單元的第 一驅動片和第二驅動片 相導通。
6. 如權利要求1所述的微型激勵器，其特徵在於該第一驅動 單元和第二驅動單元的第一驅動片和第二驅動片的材質均為金屬或導電陶瓷。
7. 如權利要求1所述的微型激勵器，其特徵在於該第一驅動 單元的第二驅動片和該第二驅動單元的第 一 驅動片材質相 同，該第一驅動單元的第一驅動片和該第二驅動單元的第二 驅動片材質相同。
8. 如權利要求1所述的微型激勵器，其特徵在於多個層疊設 置的激勵單元所包括的第 一驅動單元之間互相電性連接，再 均與一控制器電性連接，多個層疊設置的激勵單元所包括的 第二驅動單元之間互相電性連接，再均與該控制器電性連接。
9. 一種自動對焦鏡頭模組，其包括一個內鏡筒及一個外鏡筒， 該內鏡筒設於該外鏡筒內，該內鏡筒內收容有透鏡組，用於 將被攝物體進行光學成像，所述外鏡筒內收容有一個影像傳 感器，其設於所述透鏡組的像側，用於感測所述光學成像以 輸出電子影像信號，其特徵在於，該自動對焦鏡頭模組還包 括一個如權利要求1 8任意一項所述的微型激勵器，該微型 激勵器用於激勵該內鏡筒相對該外鏡筒移動。
10. 如權利要求9所述的自動對焦鏡頭模組，其特徵在於所述 微型激勵器所包括的層疊設置在最靠近像側的激勵單元的固 定部與內鏡筒相連接，層疊設置在最遠離像側的激勵單元的 第 一 驅動單元及第二驅動單元的第二驅動片與外鏡筒相連接。
11. 如權利要求9所述的自動對焦鏡頭模組，其特徵在於所述 微型激勵器與該外鏡筒和該內鏡筒的連接方式採用膠合方 式。
全文摘要
本發明涉及一種微型激勵器。該微型激勵器包括多個層疊設置的激勵單元，該激勵單元包括一固定部；多個裝設在該固定部上的第一驅動單元及第二驅動單元。該第一驅動單元和第二驅動單元分別包括沿遠離固定部的方向層疊設置在固定部一側的第一驅動片和第二驅動片。該第一驅動單元的第一驅動片的熱膨脹係數大於第二驅動片的熱膨脹係數，該第二驅動單元的第一驅動片的熱膨脹係數小於第二驅動片的熱膨脹係數。該第二驅動單元的第二驅動片和層疊設置在該激勵單元上的激勵單元的固定部相連。
文檔編號G03B13/36GK101122662SQ20061006207
公開日2008年2月13日 申請日期2006年8月11日 優先權日2006年8月11日
發明者張仁淙 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司;鴻海精密工業股份有限公司