CN101526661A - 镜头模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镜头模组，其包括收容有镜片的镜筒、镜座及驱动装置，驱动装置与镜筒相连，驱动装置包括零阶杠杆及压电元件，零阶杠杆具有一个固定端、一个与固定端相对的移动端及一个位于固定端与移动端之间的连接部，固定端相对镜座固定，压电元件支撑于镜座与零阶杠杆的连接部之间，具有沿镜片光轴方向发生形变的能力，用于使零阶杠杆移动端连同镜筒相对镜座沿镜片光轴方向移动。对压电元件施加较小电压，也会使镜筒有较大位移。故，镜筒具有较大位移时，需要较少的能量。

Description

镜头模组

技术领域

本发明涉及一种镜头模组，尤其涉及一种可调焦的镜头模组。

背景技术

随着通讯技术的快速发展，数码相机已被人们广泛地应用于手机等便携式电子设备中(请参见Development of compact camera module having auto focus actuator andmechanical shutter system for mobile phone，Control，Automation and Systems，2007.ICCAS’07.International Conference on 17-20 Oct.2007 Page(s)：2319-2322)。然而数码相机的镜头模组在组装后，受各部件制造工艺限制，镜头焦距难免存在误差，必须经调整、校对，方可使影像传感器输出清晰的影像。

目前，常用步进马达驱动收容有镜片的镜筒或镜片沿光轴方向移动来调焦。然而，步进马达工作时电能消耗较大，而手机等便携式电子设备的电能储备又极为有限，因而其将极大地缩短便携式电子设备的待机时间，从而影响便携式电子设备的基本功能的运用。

发明内容

有鉴于此，提供一种驱动镜筒或镜片时，需较少能量的镜头模组实为必要。

一种镜头模组，包括一个收容有镜片的镜筒、一个镜座及一个驱动装置，所述驱动装置与所述镜筒相连，所述驱动装置包括一个零阶杠杆及一个压电元件，所述零阶杠杆具有一个固定端、一个与所述固定端相对的移动端及一个位于所述固定端与所述移动端之间的连接部，所述固定端相对所述镜座固定，所述压电元件支撑于所述镜座与所述零阶杠杆的连接部之间，具有沿镜片光轴方向发生形变的能力，用于使所述零阶杠杆移动端连同所述镜筒相对所述镜座沿镜片光轴方向移动。

一种镜头模组，包括一个镜片、一个收容有所述镜片的镜筒及一个驱动装置，所述驱动装置与所述镜片相连，所述镜筒内具有一个用来承载所述驱动装置的承载体，所述驱动装置包括一个零阶杠杆及一个压电元件，所述零阶杠杆具有一个固定端、一个与所述固定端相对的移动端及一个位于所述固定端与所述移动端之间的连接部，所述固定端相对所述承载体固定，所述压电元件支撑于所述承载体与所述零阶杠杆连接部之间，具有沿镜片光轴方向发生形变的能力，用于使所述零阶杠杆移动端连同所述镜片相对所述承载体沿所述镜片光轴方向移动。

与现有技术相比，本发明所提供的镜头模组中与收容有镜片的所述镜筒或所述镜片相连的所述驱动装置具有所述零阶杠杆，所述零阶杠杆的固定端相对所述镜座固定，与所述镜筒或所述镜片相连的所述移动端相对所述镜座移动，即，所述零阶杠杆可以以其固定端为支点进行旋转，而所述压电元件支撑于所述镜座与所述零阶杠杆之间，对所述压电元件施加较小的电压，所述压电元件沿平行于镜片光轴方向就会伸长或者缩短，从而带动所述移动端以其固定端为支点进行旋转，根据三角形相似的基本原理可知，所述压电元件沿平行于镜片光轴方向产生较小的伸长或者缩短量也会使得所述镜筒或所述镜片沿平行于镜片光轴方向具有较大的位移，故，所述镜筒或所述镜片具有较大位移时，需要较少的能量。

附图说明

图1是本发明第一实施例中镜头模组的结构示意图。

图2是本发明第一实施例中镜头模组的分解示意图

图3是本发明第一实施例中驱动装置的示意图。

图4是本发明第二实施例中镜头模组的示意图。

图5是本发明第二实施例中承载体、第一镜片及驱动装置的结构示意图。

图6是本发明第三实施例中镜头模组的驱动装置的示意图，该驱动装置具有零阶杠杆。

图7是本发明第四实施例中镜头模组的驱动装置的示意图，该驱动装置具有零阶杠杆及一个与零阶杠杆相连的第一杠杆。

图8是本发明第五实施例中镜头模组的驱动装置的示意图，该驱动装置具有零阶杠杆及一个与零阶杠杆相连的第一杠杆。

具体实施方式

请一并参考图1及图2，其为本发明第一实施例提供的镜头模组10。该镜头模组10包括：镜筒20、镜座30及两个驱动装置40。

该镜筒20用于收容至少一个镜片21。镜片21的光轴记为OO′，且该镜筒20的外壁下端为光滑表面，上端具有两个对称的沿镜筒20径向且向镜筒20外凸出的的镜筒连接部22。

该镜座30具有一个光滑的内表面301且该内表面301与镜筒20的外壁相配合，使得该镜筒20可在镜座30内沿光轴OO′方向移动。

请参考图3，该驱动装置40具有零阶杠杆41a、第一杠杆41b及第二杠杆41c，通过枢轴连接方式与零阶杠杆41a、第一杠杆41b与第二杠杆41c分别连接的零阶支座42a、第一支座42b与第二支座42c，一底板43，零阶压电元件44a，第一压电元件44b及第二压电元件44c。

该零阶杠杆41a、第一杠杆41b及第三杠杆41c大体上呈折线形，分别具有零阶固定端411a、第一固定端411b与第二固定端411c，分别与零阶固定端411a、第一固定端411b与第二固定端411c相对的零阶移动端412a、第一移动端412b与第二移动端412c及位于零阶固定端411a与零阶移动端412a之间的零阶连接部413a、位于第一固定端411b与第一移动端412b之间的第一连接部413b及位于第二固定端411c与第二移动端412c之间的第二连接部413c。

零阶固定端411a、第一固定端411b及第二固定端411c分别与零阶支座42a、第一支座42b与第二支座42c的一端通过枢轴连接方式相连，零阶移动端412a通过第一支座42b的另一端与第一固定端411b相连，第一移动端412b通过第二支座42c的另一端与第二固定端411c相连，第二移动端412c与镜筒连接部22相连，使得零阶移动端412a、第一移动端412b与第二移动端412c分别以零阶支座42a、第一支座42b与第二支座42c为支点进行旋转时，带动镜筒20沿光轴OO′方向移动。

该底板43设有两个臂431a与431b。在臂431a与431b上沿臂长方向分别开设凹形导槽4311a与4311b，且凹形导槽4311a与4311b的槽孔相对。臂431a与431b及底板43可以一体成型，也可单独成型，再通过胶合粘结或螺接或其他固接方法固接为一体。本实施例中，臂431a与431b及底板43是一体成型的。

通过零阶支座42a的另一端将零阶固定端411a与底板43相连。而凹形导槽4311a与4311b应以零阶杠杆41a、第一杠杆41b与第二杠杆41c以零阶支座42a、第一支座42b与第二支座42c为支点进行旋转时，零阶移动端412a、第一移动端412b与第二移动端412c可沿凹形导槽4311a与4311b移动来设计。

零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c皆通过电致伸缩材料(例如压电陶瓷、锆钛酸铅镧陶瓷、氧化锌、氮化铝、聚偏二氟乙烯等)制得。零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c为片状或柱状或其它几何形状，根据所应用的具体情况可选用不同形状的零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c。本实施例中，零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c皆由压电陶瓷制得，形状相同且均为柱状。

将零阶压电元件44a固设于零阶连接部413a与底板43之间，第一压电元件44b固设于零阶移动端412a与第一连接部413b之间，第二压电元件44c固设于第一移动端412b与第二连接部413c与之间，从而形成驱动镜筒20的驱动装置40。

对零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c施加电压时，零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c会产生机械形变。根据三角形相似的基本原理可知，零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c沿光轴OO′方向具有较小的伸长或者缩短量也会使得零阶移动端412a、第一移动端412b与第二移动端412c沿光轴OO′方向具有较大的位移，从而使得镜筒20沿光轴OO′方向具有较大的位移。

当驱动装置40驱动镜筒20时，对零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c施加电压，零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c发生机械形变，从而驱动零阶移动端412a、第一移动端412b与第二移动端412c沿凹形导槽4311a与4311b移动，从而带动镜筒20沿光轴OO′方向移动。

为了防止该驱动装置40在驱动范围之外驱动镜筒20，凹形导槽4311a上还设置有一个用于检测第二移动端412c位置的位置感测器4312。该位置感测器4312具有一光发射器43121及一与光发射器43121相对设置的光接收器43122。其中，该光发射器43121位于凹形导槽4311a的一个内侧面上，且其位置为第二移动端412c沿凹形导槽4311a背离底板43移动的最远处，该光接收器43122位于凹形导槽4311a的另一个内侧面上，且与光发射器43121相对。

如果施加电压过大，使得位置感测器4312检测到第二移动端412c沿凹形导槽4311a背离底板43移动至或者超过该位置感测器4312处，则停止对零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c施加电压，此时零阶压电元件44a、第一压电元件44b与第二压电元件44c恢复至原始长度，带动第二移动端412c恢复到原始位置，继而施加较小电压进行驱动，从而可防止在驱动范围之外驱动镜筒20。

组装镜头模组10时，将装有镜片21的镜筒20置入镜座30内，将两个驱动装置40通过胶合粘结方法固接在镜座30上且其凹形导槽4311a及4311b均与光轴OO′平行，最后将两个驱动装置40的两个第二移动端412c分别与镜筒20的两个镜筒连接部22通过胶合粘结方法固接在一起。在两个驱动装置40的驱动下，该镜筒20可在镜座30内沿光轴OO′方向移动。

可以理解，该驱动装置40也可以没有底板43，此时，该驱动装置40中的零阶压电元件44a直接固接于镜座30与零阶连接部413a之间，零阶支座42a的一端与镜座30固接，另一端通过枢轴连接方式与零阶固定端411a枢接，两个臂431a与431b的一端也直接与镜座30固接。同样还可以理解，该驱动装置40也可以没有底板43，没有臂431a与431b，此时，该驱动装置40中的零阶压电元件44a直接固接于镜座30与零阶连接部413a之间，零阶支座42a的一端与镜座30固接，另一端通过枢轴连接方式与零阶固定端411a枢接，不限于本实施例，只要此时的驱动装置40可线性地驱动镜筒20即可。

请一并参考图4及图5，其为本发明第二实施例提供的镜头模组10a。该镜头模组10a包括：镜筒20a、镜座30a、两个驱动装置40a及承载驱动装置40a的承载体50。

该镜筒20a具有外螺纹201。镜筒20a用于收容至少一个镜片组202。该镜片组202的光轴记为AO′，其具有收容于第一镜片框203内的第一镜片2021及收容于第二镜片框204内的第二镜片2022。

该第一镜片框203具有两个对称的沿第一镜片框203径向且向第一镜片框203凸出的第一镜片框连接部2031。该两个第一镜片框连接部2031通过胶合粘接方法分别与两个驱动装置40a固接在一起。在驱动装置40a的驱动下，第一镜片2021可沿光轴AO′方向移动。第二镜片框204具有两个对称的沿第二镜片框204的径向且向第二镜片框204凸出的连接部2041。该连接部2041通过胶合粘接方法与镜筒20a固定连接在一起。

该镜座30a具有与外螺纹201相配合的内螺纹302。

该驱动装置40a与驱动装置40的结构相同，在这里不再详述。

该承载体50为几何中心开设有圆形通孔的圆形塑料板，其通过胶合粘接方法固定在镜筒20a的内壁上。

可以理解，该承载体50也可以为几何中心具有方形通孔的的圆形塑料板，不限于本实施例，只要该承载体50可用来承载驱动装置40a，且不阻挡通过镜片组202的光线入射到影像感测器(图未示)即可。同样还可以理解，该承载体50可与镜筒20a一体成型，不限于本实施例，只要该镜筒20a内具有承载驱动装置40a的载体即可。

组装镜头模组10a时，将承载体50通过胶合粘接方法固定在镜筒20a的内壁上，将驱动装置40a通过胶合粘结方法固定在承载体50上，将收容有第一镜片2021的第一镜片框203通过胶合粘接方法与两个驱动装置40a固接在一起，将收容有第二镜片2022的第二镜片框204通过胶合粘接方法固定在镜筒20a的内壁上，最后将收容有镜片组202的镜筒20a与镜座30a通过内螺纹302及外螺纹201螺接在一起形成镜头模组10a。在两个驱动装置40a的驱动下，第一镜片2021可沿光轴AO′方向移动。

请参阅图6，其为本发明第三实施例提供的镜头模组(图未示)中的驱动装置40b。该镜头模组与镜头模组10的结构基本相同，不同之处在于：该镜头模组中的驱动装置40b与镜头模组10的驱动装置40不同，该驱动装置40b具有一个零阶杠杆410、一个零阶支座420、一个零阶压电元件440及一个底板430b，零阶杠杆410通过零阶支座420与底板430b相连，零阶压电元件440固接于底板430b与零阶杠杆410之间。

请参阅图7，其为本发明第四实施例提供的镜头模组(图未示)中的驱动装置40c。该镜头模组与镜头模组10a的结构基本相同，不同之处在于：该镜头模组中的驱动装置40c与镜头模组10a的驱动装置40a不同，该驱动装置40c具有零阶杠杆4100a与第一杠杆4100b，零阶支座4200a与第一支座4200b，一个底板430c及零阶压电元件4400a与第一压电元件4400b，第一杠杆4100b通过第一支座4200b与零阶杠杆4100a相连，零阶杠杆4100a通过零阶支座4200a与底板430c相连，第一压电元件4400b固接于零阶杠杆4100a与第一杠杆4100b之间，零阶压电元件4400a固接于零阶杠杆4100a与底板430c之间。

请参阅图8，其为本发明第五实施例提供的镜头模组(图未示)中的驱动装置40d。该驱动装置40d与驱动装置40c的结构基本相同，具有零阶杠杆41000a、第一杠杆41000b、零阶支座42000a及一个底板430d，该零阶杠杆41000a具有零阶固定端41001a及零阶移动端41002a，该第一杠杆41000b具有第一固定端41001b，不同之处在于：该零阶移动端41002a与第一固定端41001b之间不是通过第一支座相连，而是通过枢轴直接相连。

可以理解，该驱动装置40d也可以没有零阶支座42000a，不限于本实施例，只要该零阶杠杆41000a的零阶固定端41001a与底板430d相枢接即可。

可以理解，驱动装置的个数也以为一个、三个或四个等，不限于本实施例，只要可驱动镜筒或第一镜片沿光轴OO′或AO′方向移动即可。

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)

1.一种镜头模组，包括一个收容有镜片的镜筒、一个镜座及一个驱动装置，所述驱动装置与所述镜筒相连，其特征在于，所述驱动装置包括一个零阶杠杆及一个压电元件，所述零阶杠杆具有一个固定端、一个与所述固定端相对的移动端及一个位于所述固定端与所述移动端之间的连接部，所述固定端相对所述镜座固定，所述压电元件支撑于所述镜座与所述零阶杠杆的连接部之间，具有沿镜片光轴方向发生形变的能力，用于使所述零阶杠杆移动端连同所述镜筒相对所述镜座沿镜片光轴方向移动。

2.如权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述驱动装置进一步包括沿镜片光轴方向排列且头尾顺次相连的N个杠杆，其中N为自然数，与所述零阶杠杆相邻的杠杆的一端与所述零阶杠杆移动端相连，每相邻两杠杆之间设有一个压电元件。

3.如权利要求2所述的镜头模组，其特征在于，所述零阶杠杆固定端与所述镜座之间设有一零阶支座，所述零阶支座的一端相对所述镜座固定，另一端与所述零阶杠杆固定端枢接，每相邻两杠杆之间设有一第一支座，所述第一支座的一端相对两相邻杠杆中靠近所述镜座的杠杆固定，另一端与两相邻杠杆中远离所述镜座的杠杆枢接。

4.如权利要求3所述的镜头模组，其特征在于，所述驱动装置进一步包括与所述零阶支座的一端相固接的底板，所述底板相对所述镜座固定。

5.如权利要求4所述的镜头模组，其特征在于，所述底板设有两个平行的臂，两个所述臂上沿臂长方向分别开设凹形导槽，且两个所述凹形导槽的槽孔相对，所述杠杆、所述压电元件及所述支座均位于两个所述槽孔之间，且处于同一平面中。

6.一种镜头模组，包括一个镜片、一个收容有所述镜片的镜筒及一个驱动装置，所述驱动装置与所述镜片相连，其特征在于，所述镜筒内具有一个相对所述镜筒固定的承载体，所述承载体用来承载所述驱动装置，所述驱动装置包括一个零阶杠杆及一个压电元件，所述零阶杠杆具有一个固定端、一个与所述固定端相对的移动端及一个位于所述固定端与所述移动端之间的连接部，所述固定端相对所述承载体固定，所述压电元件支撑于所述承载体与所述零阶杠杆连接部之间，具有沿镜片光轴方向发生形变的能力，用于使所述零阶杠杆移动端连同所述镜片相对所述承载体沿所述镜片光轴方向移动。

7.如权利要求6所述的镜头模组，其特征在于，所述驱动装置进一步包括沿镜片光轴方向排列且头尾顺次相连的N个杠杆，其中N为自然数，与所述零阶杠杆相邻的杠杆的一端与所述零阶杠杆移动端相连，每相邻两杠杆之间设有一个压电元件。

8.如权利要求7所述的镜头模组，其特征在于，所述零阶杠杆固定端与所述承载体之间设有一零阶支座，所述零阶支座的一端相对所述承载体固定，另一端与所述零阶杠杆固定端枢接，每相邻两杠杆之间设有一第一支座，所述第一支座的一端相对两相邻杠杆中靠近所述承载体的杠杆固定，另一端与两相邻杠杆中远离所述承载体的杠杆枢接。

9.如权利要求8所述的镜头模组，其特征在于，所述驱动装置进一步包括与所述零阶支座的一端相固接的底板，所述底板相对所述承载体固定。

10.如权利要求9所述的镜头模组，其特征在于，所述底板设有两个平行的臂，两个所述臂上沿臂长方向分别开设凹形导槽，且两个所述凹形导槽的槽孔相对，所述杠杆、所述压电元件及所述支座均位于两个所述槽孔之间，且处于同一平面中。

11.如权利要求6所述的镜头模组，其特征在于，所述承载体为几何中心开设有圆形或方形通孔的圆形塑料板。

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