CN101122662A - 微型激励器及自动对焦镜头模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微型激励器。该微型激励器包括多个层叠设置的激励单元，该激励单元包括：一固定部；多个装设在该固定部上的第一驱动单元及第二驱动单元。该第一驱动单元和第二驱动单元分别包括沿远离固定部的方向层叠设置在固定部一侧的第一驱动片和第二驱动片。该第一驱动单元的第一驱动片的热膨胀系数大于第二驱动片的热膨胀系数，该第二驱动单元的第一驱动片的热膨胀系数小于第二驱动片的热膨胀系数。该第二驱动单元的第二驱动片和层叠设置在该激励单元上的激励单元的固定部相连。

Description

微型激励器及自动对焦镜头模组
技术领域
本发明涉及一种微型激励器(Actuator)，及一种使用该微型激励器实现自动对焦功能的镜头模组。
背景技术
自动对焦技术已广泛应用在相机，摄像机以及影像扫描等取像领域。自动对焦技术使得镜头模组能根据物体的远近，自动调整镜头模组的对焦透镜组的位置，以使得镜头模组的成像平面上的成像清晰。
自动对焦方式大致可分为主动式自动对焦和被动式自动对焦两类。主动式自动对焦主要是利用发射红外线或超声波量度被摄物的距离，自动对焦镜头模组根据所获得的距离资料驱动透镜组来调节像距，从而完成自动对焦。被动式自动对焦主要是通过接受来自被摄物的光线，以电子视测或相位差检测的方式完成自动对焦。
目前，常用的具有自动对焦功能的镜头模组通常包括：成像光学元件；影像传感器，如电荷耦合器件(Charge CoupledDevice，CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器；控制单元，如数字信号处理芯片(Digital Signal Processor，DSP)，图像信号处理芯片(Image Signal Processor，ISP)等；及激励单元。成像光学元件通常包括滤光片及对焦透镜组。激励单元包括步进马达及其驱动电路，该激励单元接受控制单元的控制，驱动成像光学元件中的对焦透镜组进行位置调节，最终使影像传感器输出准确对焦的影像。
对于该种传统的可自动对焦镜头模组，其通常需要通过设置多个传动机构如二至三个齿轮传动机构，来将步进马达的旋转运动转换成线性运动。然而，该种设置使得该种镜头模组的尺寸较大，难以满足当前手机用摄像镜头等便携式取像装置短、小、轻、薄的发展趋势。
有鉴于此，提供一种微型激励器以及使用该微型激励器的自动对焦镜头模组实为必要。
发明内容
以下将以实施例说明一种微型激励器及一种使用该微型激励器的自动对焦镜头模组。
一种微型激励器，其包括多个层叠设置的激励单元，该激励单元包括：一固定部；多个装设在该固定部上的第一驱动单元及第二驱动单元。该第一驱动单元和第二驱动单元分别包括沿远离固定部的方向层叠设置在固定部一侧的第一驱动片和第二驱动片。该第一驱动单元的第一驱动片的热膨胀系数大于第二驱动片的热膨胀系数，该第二驱动单元的第一驱动片的热膨胀系数小于第二驱动片的热膨胀系数。该第二驱动单元的第二驱动片和层叠设置在该激励单元上的激励单元的固定部相连。
一种自动对焦镜头模组，其包括一个内镜筒及一个外镜筒，该内镜筒设于该外镜筒内。该内镜筒内收容有透镜组，用于将被摄物体进行光学成像。所述外镜筒内收容有一个影像传感器，其设于所述透镜组的像侧，用于感测所述光学成像以输出电子影像信号。该自动对焦镜头模组还包括一个微型激励器，该微型激励器包括多个层叠设置的激励单元，该激励单元包括：一固定部；多个装设在该固定部上的第一驱动单元及第二驱动单元。该第一驱动单元和第二驱动单元分别包括沿远离固定部的方向层叠设置在固定部一侧的第一驱动片和第二驱动片。该第一驱动单元的第一驱动片的热膨胀系数大于第二驱动片的热膨胀系数，该第二驱动单元的第一驱动片的热膨胀系数小于第二驱动片的热膨胀系数。该第二驱动单元的第二驱动片和层叠设置在该激励单元上的激励单元的固定部相连。
上述微型激励器包括多个层叠设置的激励单元从而使得其结构较为紧凑；所述自动对焦镜头模组采用所述微型激励器作为镜头组的激励单元，使该自动对焦镜头模组的结构较为紧凑；微型激励器可将自身的移动量传递给内镜筒，由于透镜组收容在所述内镜筒内，所以该移动量经由内镜筒传递给透镜组以实现镜头模组的自动对焦。
附图说明
图1是本发明第一实施例微型激励器的结构示意图。
图2是图1所示微型激励器的局部剖面图。
图3是图1所示微型激励器中激励单元的电路连接控制俯视图。
图4是本发明第二实施例微型激励器的结构示意图。
图5是图4中微型激励器沿剖线V-V的剖视图。
图6是图4所示微型激励器中激励单元的电路连接控制俯视图。
图7是本发明实施例自动对焦镜头模组的截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
请同时参考图1和图2，本发明第一实施例的微型激励器10包括多个层叠设置的激励单元100。所述激励单元100包括一个环形的固定部110，及装设在该固定部110上的多个第一驱动单元120及多个第二驱动单元130。
所述第一驱动单元120装设在该固定部110上，即该第一驱动单元120的一端为固定端并与该固定部110固定连接，该第一驱动单元120的另一端则为可动端。在此，所述第一驱动单元120的排布方式优选为均匀的排布在该固定部110上。
所述第一驱动单元120包括沿远离且垂直于固定部110的方向依次层叠设置在固定部110一侧的第一驱动片121和第二驱动片122。在本实施例中，在第一驱动片121和第二驱动片122之间还夹设有一介电层123。
所述第一驱动单元120为长条薄片状，具有可挠性。所述第一驱动单元120的第一驱动片121的热膨胀系数大于第二驱动片122的热膨胀系数。
所述第一驱动单元120的第一驱动片121和第二驱动片122可采用金属、导电陶瓷或其复合材料。在本实施例中，所述第一驱动单元120的第一驱动片121和第二驱动片122均为金属材质。
在本实施例中，所述第一驱动单元120的可动端可采用破坏冲压的方式使得第一驱动片121和第二驱动片122相导通。所述第一驱动单元120可动端的第二驱动片122与层叠设置在该激励单元100上的激励单元100的固定部110固定连接。
当然，所述第一驱动单元120可动端的第二驱动片122也可不与层叠设置该激励单元100上的激励单元100的固定部110固定连接，仅抵靠在层叠设置在该激励单元100上的激励单元100的固定部110。
请参考图3，多个层叠设置的激励单元100所包括的第一驱动单元120电性连接，再均与一控制器140电性连接。控制器140可以输出电流加热上述第一驱动单元120所包括的第一驱动片121和第二驱动片122，并可控制所述第一驱动片121和第二驱动片122的热膨胀程度。
所述第二驱动单元130和第一驱动单元120的结构和工作原理基本相同。所述第二驱动单元130的第一驱动片131的热膨胀系数小于第二驱动片131的热膨胀系数。
所述第一驱动单元120的第二驱动片122与所述第二驱动单元130的第一驱动片131材质相同，例如选用金属铜；所述第一驱动单元120的第一驱动片121与所述第二驱动单元130的第二驱动片132材质相同，例如选用金属铝。
在本实施例中，所述第二驱动单元130可动端的第二驱动片131和层叠设置在该激励单元100上的激励单元100的固定部110固定连接；第一驱动单元120和第二驱动单元130相互间隔且均匀的排布在该固定部110上。
所述微型激励器10的工作方式简述如下：
在一工作时段，所述控制器140输出电流至各激励单元100所包括的第一驱动单元120以对其进行加热，由于第一驱动片121的热膨胀系数大于第二驱动片122的热膨胀系数，因此第一驱动片121的伸长量比第二驱动片122的大，从而该激励单元100可动端移动使得层叠设置在该激励单元100上的激励单元100向远离该激励单元100所包括的固定部110一侧移动，此时与层叠设置在该激励单元100上的固定部110相连的各具挠性的第二驱动单元130的可动端也被迫向远离固定部110一侧方向移动。上述激励单元100移动的距离由控制器140来控制，比如控制输出电流的大小、持续时间等；各激励单元100移动距离的总和即为微型激励器10的总输出位移量。
若需要将已移动的激励单元100缩回，控制器140停止向第一驱动单元120输入电流，而向各激励单元100所包括的第二驱动单元130输入电流以对其进行加热，由于第一驱动片131的热膨胀系数小于第二驱动片132的热膨胀系数，因此第二驱动片132的伸长量比第一驱动片131的大，所以激励单元100将被拉回一定距离。
请同时参考图4和图5，本发明第二实施例的微型激励器20和本发明第一实施例的微型激励器10基本相同，不同之处在于：激励单元200所包括的第一驱动单元220及第二驱动单元230均为弧形薄片状；该第一驱动单元220及第二驱动单元230的一端为固定端并分别与固定部210固定连接，该第一驱动单元220及第二驱动单元230的另一端则为可动端，且该第一驱动单元220及第二驱动单元230的可动端分别连接一导电体250，该导电体250分别与对应的第一驱动单元220和第二驱动单元230所包括的第一驱动片221、231和第二驱动片222、232相连，且同时与层叠设置在该激励单元200上的激励单元200的固定部210固定连接。
请参考图6，本发明第二实施例的微型激励器20和本发明第一实施例的微型激励器10的工作方式基本相同，不同之处在于：控制器140输出电流至各第一驱动单元220所包括的导电体250，从而各导电体250的温度会升高，导电体250再将热量传导至与其相连的第一驱动片221和第二驱动片222；若需要将已移动的激励单元200缩回，控制器140停止向第一驱动单元220输入电流，而向各激励单元200所包括的第二驱动单元230所包括的导电体250输入电流，从而温度升高的导电体250将热量再传导至与其相连的第一驱动片231和第二驱动片232。
请参考图7，本发明实施例提供的自动对焦镜头模组30包括一个内镜筒31，一个外镜筒32及一个微型激励器10。该内镜筒31装设在该外镜筒32内，上述微型激励器10设于该外镜筒32内且分别与该外镜筒32和该内镜筒31相连。
该内镜筒31具有一个阶梯形通孔37，在该阶梯形通孔37内从物侧至像侧依次收容有透镜组33，以及一个滤光片35，该透镜组33所包括的透镜经由固持机构38固持在一起。所述外镜筒32内收容有一个影像传感器34，其设于所述透镜组33的像侧，为防止影像传感器34被污染，可采用一个透明板36将影像传感器34封盖住。该微型激励器10用于将所述透镜组33驱动至目标对焦位置。
所述阶梯形通孔37可用于控制经由被摄物体反射而入射至内镜筒31内的光线的入射角。
所述透镜组33用于对被摄物体进行光学成像，其所包括的透镜可全为塑胶透镜，也可部分为塑胶透镜，部分为玻璃透镜。优选的，该透镜均为非球面透镜。该透镜组33中透镜的数目不限于本实施例中的三个，其可为两个，四个或更多。
所述滤光片35可为红外截止滤波片。
所述影像传感器20用于接收被摄物体经由透镜组33的光学成像，并将该光学成像转换成相应的电子影像信号作为输出信号。该影像传感器34可选用电荷耦合器件(Charge CoupledDevice，简称CCD)或互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor Transistor，简称CMOS)。该影像传感器34的分辨率可为1.3百万像素，2百万像素，3百万像素或更高。通常的，当影像传感器33的分辨率为3百万像素及以上时，相应的，该透镜组33可设置有4片或更多片非球面透镜。
所述微型激励器10分别与该外镜筒32和该内镜筒31相连，可以采用胶合方式，即所述微型激励器10所包括的层叠设置在最靠近像侧的激励单元100的固定部110与内镜筒31相连接，层叠设置在最远离像侧的激励单元100的第一驱动单元120及第二驱动单元130的第二驱动片122、132与外镜筒32相连接。
通过控制器140控制微型激励器10的移动量从而可将该移动量传递给内镜筒31。由于透镜组33收容在该内镜筒31内，所以该移动量经由内镜筒31传递给透镜组33以实现镜头模组30的自动对焦。
由于本发明实施例的自动对焦镜头模组30采用结构较简单的微型激励器10，使得自动对焦镜头模组30省掉了结构较大的部分，从而该自动对焦镜头模组30的结构较为紧凑。
可以理解的是，所述微型激励器10所包括的层叠设置在最靠近像侧的激励单元100的固定部110与外镜筒32相连接，层叠设置在最远离像侧的激励单元100的第一驱动单元120及第二驱动单元130的第二驱动片122、132与内镜筒31相连接，同样可以实现镜头模组30的自动对焦。
在此，本发明实施例的自动对焦镜头模组30所采用的微型激励器10也可用上述微型激励器20来替换，同样可以实现镜头模组30的自动对焦。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。故，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种微型激励器，其特征在于，包括多个层叠设置的激励单元，该激励单元包括：一固定部；装设在该固定部上的多个第一驱动单元及多个第二驱动单元，该第一驱动单元和第二驱动单元分别包括沿远离该固定部的方向层叠设置在该固定部一侧的第一驱动片和第二驱动片，该第一驱动单元的第一驱动片的热膨胀系数大于其第二驱动片的热膨胀系数，该第二驱动单元的第一驱动片的热膨胀系数小于其第二驱动片的热膨胀系数，该第二驱动单元的第二驱动片和层叠设置在该激励单元上的激励单元的固定部相连。
2.如权利要求1所述的微型激励器，其特征在于：该第一驱动单元和第二驱动单元相互间隔排布在该固定部上，该第一驱动单元的第二驱动片和层叠设置在该激励单元上的激励单元的固定部固定连接。
3.如权利要求1所述的微型激励器，其特征在于：该第一驱动单元包括一与其第一驱动片和第二驱动片相连的导电体，该第二驱动单元包括一与其第一驱动片和第二驱动片相连的导电体。
4.如权利要求1所述的微型激励器，其特征在于：该第一驱动单元和第二驱动单元的第一驱动片和第二驱动片之间均设置有一介电层。
5.如权利要求1所述的微型激励器，其特征在于：该第一驱动单元和第二驱动单元的第一驱动片和第二驱动片均为长条薄片状或弧形薄片状，该第一驱动单元的第一驱动片和第二驱动片相导通，该第二驱动单元的第一驱动片和第二驱动片相导通。
6.如权利要求1所述的微型激励器，其特征在于：该第一驱动单元和第二驱动单元的第一驱动片和第二驱动片的材质均为金属或导电陶瓷。
7.如权利要求1所述的微型激励器，其特征在于：该第一驱动单元的第二驱动片和该第二驱动单元的第一驱动片材质相同，该第一驱动单元的第一驱动片和该第二驱动单元的第二驱动片材质相同。
8.如权利要求1所述的微型激励器，其特征在于：多个层叠设置的激励单元所包括的第一驱动单元之间互相电性连接，再均与一控制器电性连接，多个层叠设置的激励单元所包括的第二驱动单元之间互相电性连接，再均与该控制器电性连接。
9.一种自动对焦镜头模组，其包括一个内镜筒及一个外镜筒，该内镜筒设于该外镜筒内，该内镜筒内收容有透镜组，用于将被摄物体进行光学成像，所述外镜筒内收容有一个影像传感器，其设于所述透镜组的像侧，用于感测所述光学成像以输出电子影像信号，其特征在于，该自动对焦镜头模组还包括一个如权利要求1～8任意一项所述的微型激励器，该微型激励器用于激励该内镜筒相对该外镜筒移动。
10.如权利要求9所述的自动对焦镜头模组，其特征在于：所述微型激励器所包括的层叠设置在最靠近像侧的激励单元的固定部与内镜筒相连接，层叠设置在最远离像侧的激励单元的第一驱动单元及第二驱动单元的第二驱动片与外镜筒相连接。
11.如权利要求9所述的自动对焦镜头模组，其特征在于：所述微型激励器与该外镜筒和该内镜筒的连接方式采用胶合方式。
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