CN101435907B - 镜片驱动装置及镜头模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种镜片驱动装置，其包括一基板、一导引装置、两个具有弹性的薄板片形式的半导体悬臂梁、以及若干热驱动器。所述导引装置承载至少一镜片，且包括有两个相对设置的导引杆。该两个悬臂梁一端与基板相连，另一端分别与两个导引杆相连。每一个该热驱动器均具有一热臂及一冷臂，每一个该热驱动器的热臂及冷臂分别具有一固定于所述基板上的固定端，以及一与该固定端相对的自由端，热臂与冷臂的自由端相互连接后与所述导引杆相连，每一个该热驱动器的热臂与冷臂排列方向与所述至少一镜片光轴方向相同，在热膨胀作用下，热臂向冷臂弯曲，从而促使所述导引装置沿所述至少一镜片光轴方向移动。本发明还提供使用所述镜片驱动装置的镜头模组。

Description

镜片驱动装置及镜头模组
技术领域
本发明涉及一种镜片驱动装置，以及涉及一种使用该镜片驱动装置的镜头模组。
背景技术
相机模组，通常包括至少一镜头模组以及一与镜头模组相对设置的影像感测器，在各种用途的摄像装置中得到广泛的应用，相机模组内置于各种便携式电子装置，例如手机、摄录机、电脑中，更是得到众多消费者的青睐。
镜头模组通常包括一镜筒及容置于镜筒内的若干镜片、光圈片等元件。如《光电工程》2003年2月，第30卷第1期上发表的《用步进电机实现连续变焦距光学镜头的变焦控制》一文所述，目前光学镜头变焦主要是采用凸轮机构或步进电机来驱动镜片移动，然而，凸轮机构设计复杂、步进电机重量、体积均较大，而且也耗费较大电量。
发明内容
有鉴于此，提供一种避免使用凸轮机构或步进电机的镜片驱动装置，以及使用该镜片驱动装置的镜头模组实为必要。
一种镜片驱动装置，其包括一基板、一导引装置、两个具有弹性的薄板片形式的半导体悬臂梁、以及若干热驱动器。所述导引装置用于承载至少一镜片，所述导引装置包括有两个相对设置的导引杆，该两个导引杆相背离的表面上开设有若干第一凹槽。该两个具有弹性的薄板片形式的半导体悬臂梁的一端均与所述基板连接，另一端分别与所述两个导引杆的相应位置连接。所述若干热驱动器与所述两个导引杆相连。每一个该热驱动器均具有一热臂及一冷臂，每一个该热驱动器的热臂及冷臂分别具有一固定于所述基板上的固定端，以及一与该固定端相对的自由端，每一个该热驱动器的热臂与冷臂的自由端相互连接后收容入所述导引杆的一第一凹槽中，每一个该热驱动器的热臂与冷臂排列方向与所述至少一镜片光轴方向相同，在热膨胀作用下，热臂向冷臂弯曲，从而促使所述导引装置沿所述至少一镜片光轴方向移动。
一种镜头模组，其包括一镜筒、至少一镜片、一基板、一导引装置、两个具有弹性的薄板片形式的半导体悬臂梁、以及若干热驱动器。所述导引装置承载所述至少一镜片，所述导引装置包括有两个相对设置的导引杆，该两个导引杆相背离的表面上开设有若干第一凹槽。该两个具有弹性的薄板片形式的半导体悬臂梁的一端均与所述基板连接，另一端分别与所述两个导引杆的相应位置连接。所述若干热驱动器与所述两个导引杆相连。所述若干热驱动器与所述两个导引杆相连。每一个该热驱动器均具有一热臂及一冷臂，每一个该热驱动器的热臂及冷臂分别具有一固定于所述基板上的固定端，以及一与该固定端相对的自由端，每一个该热驱动器的热臂与冷臂的自由端相互连接后收容入所述导引杆的一第一凹槽中，每一个该热驱动器的热臂与冷臂排列方向与所述至少一镜片光轴方向相同，在热膨胀作用下，热臂向冷臂弯曲，从而促使所述导引装置沿所述至少一镜片光轴方向移动。
与现有技术相比，所述镜片驱动装置中，所述若干热驱动器构成一阵列，其自由端均与导引杆相连，热驱动器阵列受热后，其热臂均比冷臂膨胀量大，从而热臂均向冷臂弯曲，如此推动导引杆移动，即带动镜片移动，实现对单个镜片的驱动。该镜片驱动装置可以驱动镜片进行对焦或变焦，从而镜头模组对焦或变焦可以避免使用凸轮机构或步进电机。
附图说明
图1是本发明的第一实施例提供的镜头模组示意图。
图2是本发明的第二实施例提供的镜头模组示意图。
图3是本发明的第三实施例提供的镜头模组局部剖示图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的镜片驱动装置及镜头模组作进一步详细说明。
请参阅图1，本发明的第一实施例提供的镜头模组100包括一第一镜片10，以及一用于驱动该第一镜片10的镜片驱动装置20。
所述第一镜片10可以由塑料或玻璃制成，且可以为球面镜片或非球面镜片。所述第一镜片10边缘对称延伸出两个突出结构12。
所述镜片驱动装置20包括一平板状硅基板22、两个导引杆26、两个多晶硅悬臂梁27以及若干热驱动器28(Thermal Actuator)。所述两个导引杆26相对设置，所述两个导引杆26在其相背离的表面上开设有若干第一凹槽260，在其相对的表面上分别开设有一第二凹槽262。所述两个导引杆26的第二凹槽262作为镜片承载部，所述第一镜片10的两个突出结构12分别嵌入该两个第二凹槽262中。所述两个多晶硅悬臂梁27应用表面微机械(SurfaceMicromachining)加工而成，其一端与所述硅基板22键合，另一端与所述两个导引杆26相连。所述若干热驱动器28由多晶硅材质应用表面微机械加工而成，所述若干热驱动器28均具有一热臂282及一冷臂284，且热臂282比冷臂284宽度尺寸窄，每一个该热驱动器28的热臂282及冷臂284的一端作为固定端与所述硅基板22键合并电性连接，另一端作为自由端且相互连接后收容入所述两个导引杆26的一第一凹槽260中。所述若干热驱动器28构成一驱动器阵列，若干热驱动器28的所有热臂282均位于同一侧，所有冷臂284均位于同一侧，热臂282与冷臂284排列方向与所述第一镜片10的光轴方向相同。
由于所述若干热驱动器28的热臂282比冷臂284窄，因而热臂282比冷臂284电阻高，当热臂282及冷臂284分别通入一电流时，热臂282比冷臂284产生的热要多，因而热臂282比冷臂284膨胀量大。而由于热臂282与冷臂284的一端均固定在所述硅基板22上，另一端连接在一起，因此膨胀量大的热臂282均向冷臂284弯曲，从而产生推动所述两个导引杆26移动的作用力，如此带所述第一镜片10移动。通过改变所述若干热驱动器28的热臂282及冷臂284的材质电阻率或通过改变电流，可以控制热臂282向冷臂284弯曲的程度，也即控制两个导引杆26及第一镜片10可以移动的距离。所述两个多晶硅悬臂梁27为薄板片形式，具有弹性，且其比螺旋线圈形式的弹簧弹性系数稳定。所述两个多晶硅悬臂梁27可以使所述两个导引杆26及第一镜片10沿该第一镜片10的光轴方向移动，不会偏斜。
当所述若干热驱动器28没有电流通过时，所述热臂282及冷臂284逐渐恢复平衡状态，从而带动所述两个导引杆26及第一镜片10回复至先前位置。所述镜片驱动装置20从而实现移动第一镜片10的目的。
可以理解的是，上述两个多晶硅悬臂梁27也可以由其它半导体材料制成的悬臂梁所取代。上述两个导引杆26可以整合成一个较宽的导引杆形式。该一个较宽的导引杆同样与多个热驱动器28配合。
请参阅图2，为本发明的第二实施例提供的镜头模组200示意图。所述镜头模组200与镜头模组100基本相同，而区别在于：镜头模组200的镜片驱动装置20a中，使用一与两个导引杆26a连接的中空圆筒264作为镜片承载部。该中空圆筒264两相对内壁分别开设有一沟槽266，用于与第一镜片10a的两突出结构12a配合。
所述中空圆筒264内还可以装设入一光圈片、一滤光片以及其它光学镜片等(图未示)。所述镜头模组100及200均可以直接整合到一相机本体(图未示)中，所述镜片驱动装置20及20a用于驱动第一镜片10及10a相对相机本体内影像感测元件移动，从而实现对焦驱动。
请参阅图3，为本发明的第三实施例提供的镜头模组300示意图。所述镜头模组300包括一第一镜片10b及用于驱动该第一镜片10b的镜片驱动装置20b，一第二镜片30，以及一镜筒40。
所述镜片驱动装置20b包括有硅基板22b、导引杆26b、多晶硅悬臂梁27b以及热驱动器28b。所述镜片驱动装置20b与上述镜片驱动装置20a基本相同，而区别在于：硅基板22b为与镜筒40内壁相适应的圆筒形状且两端开口；两个导引杆26b与中空圆筒264b一体成型，多晶硅悬臂梁27b与中空圆筒264b连接。所述硅基板22b贴附固定在镜筒40内。所述第二镜片30直接固定在所述镜筒40内，并与所述第一镜片10b光轴对准。所述镜片驱动装置20b驱动第一镜片10b移动，从而整个镜头模组300可以实现变焦。所述镜头模组300可以整合到一相机本体(图未示)中。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种镜片驱动装置，其包括：
一基板；
一导引装置，其用于承载至少一镜片，所述导引装置包括有两个相对设置的导引杆，该两个导引杆相背离的表面上开设有若干第一凹槽；
两个具有弹性的薄板片形式的半导体悬臂梁，该两个具有弹性的薄板片形式的半导体悬臂梁的一端均与所述基板连接，另一端分别与所述两个导引杆的相应位置连接；以及
若干热驱动器与所述两个导引杆相连，每一个该热驱动器均具有一热臂及一冷臂，每一个该热驱动器的热臂及冷臂分别具有一固定于所述基板上的固定端，以及一与该固定端相对的自由端，每一个该热驱动器的热臂与冷臂的自由端相互连接后收容入所述导引杆的一第一凹槽中，每一个该热驱动器的热臂与冷臂排列方向与所述至少一镜片光轴方向相同，在热膨胀作用下，热臂向冷臂弯曲，从而促使所述导引装置沿所述至少一镜片光轴方向移动。
2.如权利要求1所述的镜片驱动装置，其特征在于，所述基板为平板状或圆筒状。
3.如权利要求1所述的镜片驱动装置，其特征在于，所述两个导引杆相对的表面上分别开设有至少一第二凹槽，所述至少一镜片两相对侧壁分别延伸出一突出结构，该两个突出结构分别嵌入所述两个导引杆的第二凹槽中。
4.如权利要求1所述的镜片驱动装置，其特征在于，所述导引装置还包括一连接该两个导引杆的两端开口的中空圆筒，所述至少一镜片收容在该中空圆筒中。
5.一种镜头模组，其包括一镜筒及至少一镜片，其特征在于，还包括收容于所述镜筒中的以下元件：
一基板；
一导引装置，其用于承载所述至少一镜片，所述导引装置包括有两个相对设置的导引杆，该两个导引杆相背离的表面上开设有若干第一凹槽；
两个具有弹性的薄板片形式的半导体悬臂梁，该两个具有弹性的薄板片形式的半导体悬臂梁的一端均与所述基板连接，另一端分别与所述两个导引杆的相应位置连接；以及
若干热驱动器，每一个该热驱动器均具有一热臂及一冷臂，每一个该热驱动器的热臂及冷臂分别具有一固定于所述基板上的固定端，以及一与该固定端相对的自由端，每一个该热驱动器的热臂与冷臂的自由端相互连接后收容入所述导引杆的一第一凹槽中，每一个该热驱动器的热臂与冷臂排列方向与所述至少一镜片光轴方向相同，在热膨胀作用下，热臂向冷臂弯曲，从而促使所述导引装置沿所述至少一镜片光轴方向移动。
6.如权利要求5所述的镜头模组，其特征在于，所述基板为平板状或圆筒状。
7.如权利要求5所述的镜头模组，其特征在于，所述两个导引杆相对的表面上分别开设有至少一第二凹槽，所述至少一镜片两相对侧壁分别延伸出一突出结构，该两个突出结构分别嵌入所述两个导引杆的第二凹槽中。
8.如权利要求5所述的镜头模组，其特征在于，所述导引装置还包括一连接该两个导引杆的两端开口的中空圆筒，所述至少一镜片收容在该中空圆筒中。
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