CN101587223A - 氧化锌纳米线驱动器及采用其的镜头模组、相机模组 - Google Patents

氧化锌纳米线驱动器及采用其的镜头模组、相机模组 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种氧化锌纳米线驱动器，其包括：一第一电极；一第二电极，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加一个电压时，在所述第一电极与所述第二电极之间产生一电场，所述电场具有一电场强度方向；及一设置在所述第一电极与所述第二电极之间的氧化锌纳米线膜层，所述氧化锌纳米线膜层的氧化锌纳米线中心轴线与所述电场强度方向平行，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加一个电压时，所述氧化锌纳米线膜层沿着所述电场强度方向延伸，从而驱动所述第二电极向着远离所述第一电极的方向移动。上述氧化锌纳米线驱动器为线性运动，不必利用传动机构来将旋转运动转换成线性运动，故没有背隙。

Description

氧化锌纳米线驱动器及采用其的镜头模组、相机模组
技术领域
本发明涉及一种驱动器，尤其涉及一种用于镜头模组、相机模组的驱动器。
背景技术
随着光学成像技术的发展，镜头模组在各种成像装置如数码相机、摄像机中得到广泛应用(请参见Capturing images with digital still cameras，Micro，IEEE Volume：18，issue：6，Nov.-Dec.1998 Page(s)：14-19)。整合有镜头模组的手机、笔记本等便携式电子装置，更是得到众多消费者的青睐。
常用镜头模组的对焦及变焦等功能通常是采用驱动器来实现的。传统的驱动器包括步进马达等。对于采用此种传统驱动器的镜头模组，其通常需要通过设置多个传动机构如两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，所述种设置使得所述种镜头模组的尺寸较大，难以满足当前便携式电子装置轻、薄、短、小的发展趋势；并且，由于所述多个传动机构在机械运动的传递过程中会造成背隙(Backlash)，进而会导致精度不高。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种新驱动器，从而减小镜头模组的尺寸，并提高镜头模组对焦等的精度。
一种氧化锌纳米线驱动器，其包括：一第一电极；一第二电极，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加一个电压时，在所述第一电极与所述第二电极之间产生一电场，所述电场具有一电场强度方向；及一设置在所述第一电极与所述第二电极之间的氧化锌纳米线膜层，所述氧化锌纳米线膜层的氧化锌纳米线中心轴线与所述电场强度方向平行，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加一个电压时，所述氧化锌纳米线膜层沿着所述电场强度方向延伸，从而驱动所述第二电极向着远离所述第一电极的方向移动。
一种镜头模组，其包括：一镜筒；一设置在所述镜筒内的第一镜片，所述第一镜片包括第一光学部及环绕所述第一光学部的第一支撑部；及一设置在所述镜筒内的第二镜片，所述第二镜片包括第二光学部及环绕所述第二光学部的第二支撑部；至少一上述氧化锌纳米线驱动器，所述氧化锌纳米线驱动器设置在所述第一支撑部与所述第二支撑部之间，用于驱动所述第二镜片相对于所述第一镜片移动。
一种相机模组，其包括：一镜筒；一设置在所述镜筒内的至少一镜片；一镜座；一设置在所述镜座内的一影像感测器；至少一上述氧化锌纳米线驱动器，所述氧化锌纳米线驱动器设置在所述镜筒与所述镜座之间，用于驱动所述镜筒相对于所述镜座移动。
相对于现有技术，上述氧化锌纳米线驱动器为线性运动，不必利用传动机构来将旋转运动转换成线性运动，故没有背隙。所以采用氧化锌纳米线驱动器的镜头模组和相机模组尺寸较小，且精度较高。
附图说明
图1是本发明第一实施例氧化锌纳米线驱动器的剖面示意图。
图2是本发明第二实施例氧化锌纳米线驱动系统的示意图。
图3是本发明第三实施例镜头模组的剖面示意图。
图4是本发明第四实施例相机模组的剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明第一实施例的氧化锌纳米线驱动器10包括第一电极102，氧化锌纳米线膜层104，第二电极106。所述氧化锌纳米线膜层104设置在所述第一电极102与所述第二电极106之间。优选地，所述氧化锌纳米线膜层104相对的两个表面分别与第一电极102与第二电极106接触，可以进一步缩小所述氧化锌纳米线驱动器10的体积。
所述第一电极102与所述第二电极106用于在氧化锌纳米线膜层104的相对的两侧施加一个电压，从而形成电场。在本实施例中，第一电极102与第二电极106为平板电极，第一电极102与第二电极106两个相向的表面为一平面。第一电极102与第二电极106之间各处电场强度E的方向基本都与第一电极102的表面垂直，即基本都与Z轴平行。在电场的作用下，氧化锌纳米线膜层104沿着Z轴方向延伸，从而驱动第一电极102相对于第二电极106移动。假设第二电极106固定时，氧化锌纳米线膜层104驱动第一电极102沿着Z轴正方向移动。当撤开电压时，氧化锌纳米线膜层104恢复到初始厚度，第一电极102返回至相对于第二电极106的初始位置。施加电压的范围可以是0.1V-100V，优选地，施加电压的范围是0.5V-4V。氧化锌纳米线驱动器10的行程是50μm-500μm，优选地100μm-400μm。也就是说，第一电极102相对于第二电极106移动的最大距离是50μm-500μm，优选地100μm-400μm。
第一电极102与第二电极106可以采用以下材料制成：铝、铜、银、铜铝合金、银铜合金等。氧化锌纳米线膜层104的厚度可以是0.1mm-10cm。氧化锌纳米线的中心轴线与第一电极102的表面垂直。也就是说，氧化锌纳米线的中心轴线与第一电极102与第二电极106之间电场强度E的方向平行。氧化锌纳米线具有高弹性模量(Elastic Modulus)，具有氧化锌纳米线膜层104的氧化锌纳米线驱动器10的可靠性高。而且，氧化锌纳米线驱动器10为线性运动，不必利用传动机构来将旋转运动转换成线性运动。
上述氧化锌纳米线驱动器10可以采用以下方法制造：
步骤一，生长氧化锌纳米线阵列。
氧化锌纳米线阵列可以采用以下方法生长：提供一硅基底；将一层厚度约为10纳米的催化剂沉积于所述硅基底表面，催化剂可以是金或铜等；在890℃下通入保护气体，使氧化锌粉料和石墨粉源片充分反应，使氧化锌纳米线阵列从基底上长出。氧化锌纳米线的半径约为50至150nm。
步骤二，使用拉伸工具将氧化锌纳米线阵列从基底上拉出。
步骤三，将氧化锌纳米线阵列直接放置在第一电极102的表面，形成氧化锌纳米线膜层104。
步骤四，将第二电极106放置在氧化锌纳米线膜层104的表面，并且压实，可以得到如图1所示的氧化锌纳米线驱动器10。
请参阅图2，本发明第二实施例的氧化锌纳米线驱动系统30包括氧化锌纳米线驱动器20，驱动电路304，控制器306。
氧化锌纳米线驱动器20与氧化锌纳米线驱动器10类似，氧化锌纳米线驱动器20包括第一电极202，第二电极206，及设置在第一电极202与第二电极206之间的氧化锌纳米线膜层204，区别在于：第一电极202上设置有驱动器头(Actuator Head)208。在氧化锌纳米线膜层204的相对的两侧施加一个电压，氧化锌纳米线膜层204沿着Z轴方向延伸，第二电极206是固定的，氧化锌纳米线膜层204驱动第一电极202沿着Z轴正方向移动，进而驱动驱动器头208沿着Z轴正方向移动。
驱动电路304的输入端与控制器306电连接，驱动电路304的输出端分别与第一电极202、第二电极206电连接。驱动电路304用于在第一电极202、第二电极206之间施加一个直流电压。
氧化锌纳米线驱动系统30的工作原理如下所述：假设第二电极206是固定的，控制器306根据驱动器头208(或第一电极202)需要移动的距离发送一个信号给驱动电路304，驱动电路304根据所述信号在第一电极202与第二电极206之间施加一个电压。在电压的作用下，氧化锌纳米线膜层204沿着Z轴方向延伸，氧化锌纳米线膜层204驱动驱动器头208及第一电极202沿着Z轴正方向移动所需要的距离。
请参阅图3，本发明第三实施例的镜头模组40包括镜筒402及设置在镜筒402内的第一镜片404、多个氧化锌纳米线驱动器10、第二镜片406。第一镜片404通过胶水等固定设置在镜筒402内，第二镜片406可移动地设置在镜筒402内。第一镜片404包括第一光学部4042及环绕在第一光学部4042外围的第一支撑部4044。第二镜片406包括第二光学部4062及环绕在第二光学部4062外围的第二支撑部4064。氧化锌纳米线驱动器10设置在第一支撑部4044与第二支撑部4064之间，第一电极102、第二电极106分别与第一支撑部4044、第二支撑部4064固定连接，例如粘结。氧化锌纳米线驱动器10用于驱动第二镜片406沿着Z轴负方向移动，从而改变第一镜片404与第二镜片406之间的距离，进而改变镜头模组40的焦距，实现变焦功能。
氧化锌纳米线驱动器10为线性运动，不必利用传动机构来将旋转运动转换成线性运动，故没有背隙。所以采用氧化锌纳米线驱动器10的镜头模组40尺寸较小，且精度较高。
请参阅图4，本发明第四实施例的相机模组60包括镜筒602、第一镜片604、间隔环606、第二镜片608、多个氧化锌纳米线驱动器10、镜座610及影像感测器612。镜筒602及设置在其内的第一镜片604、间隔环606、第二镜片608构成一个镜头模组。镜筒602的侧壁向外弯曲出一环状突起部6022。影像感测器612设置在镜座610内。多个氧化锌纳米线驱动器10设置在镜座610的一个端部及突起6022之间，第一电极102、第二电极106分别与环状突起部6022、镜座610固定连接，例如粘结。氧化锌纳米线驱动器10用于驱动镜头模组沿着Z轴正方向移动，从而改变镜头模组与影像感测器612的距离，进而实现相机模组60的对焦。
氧化锌纳米线驱动器10为线性运动，不必利用传动机构来将旋转运动转换成线性运动，故没有背隙。所以采用氧化锌纳米线驱动器10的相机模组60尺寸较小，且精度较高。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，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 (8)

1.一种氧化锌纳米线驱动器，其包括：
一第一电极；
一第二电极，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加一个电压时，在所述第一电极与所述第二电极之间产生一电场，所述电场具有一电场强度方向；及
一设置在所述第一电极与所述第二电极之间的氧化锌纳米线膜层，所述氧化锌纳米线膜层的氧化锌纳米线中心轴线与所述电场强度方向平行，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加一个电压时，所述氧化锌纳米线膜层沿着所述电场强度方向延伸，从而驱动所述第二电极向着远离所述第一电极的方向移动。
2.如权利要求1所述的氧化锌纳米线驱动器，其特征在于，所述氧化锌纳米线的半径为50至150纳米。
3.如权利要求1所述的氧化锌纳米线驱动器，其特征在于，所述第一电极的表面为一平面，且所述电场强度方向与所述第一电极的表面垂直。
4.一种镜头模组，其包括：
一镜筒；
一设置在所述镜筒内的第一镜片，所述第一镜片包括第一光学部及环绕所述第一光学部的第一支撑部；及
一设置在所述镜筒内的第二镜片，所述第二镜片包括第二光学部及环绕所述第二光学部的第二支撑部，其特征在于，所述镜头模组进一步包括至少一如权利要求1至3任一项所述的氧化锌纳米线驱动器，所述氧化锌纳米线驱动器设置在所述第一支撑部与所述第二支撑部之间，用于驱动所述第二镜片相对于所述第一镜片移动。
5.如权利要求4所述的镜头模组，其特征在于，所述第一镜片固定设置在所述镜筒内，所述第二镜片可滑动地设置在所述镜筒内，所述第一电极、所述第二电极分别与所述第一支撑部、所述第二支撑部固定连接。
6.一种相机模组，其包括：
一镜筒；
一设置在所述镜筒内的至少一镜片；
一镜座；
一设置在所述镜座内的一影像感测器，其特征在于，所述相机模组进一步包括至少一如权利要求1至3任一项所述的氧化锌纳米线驱动器，所述氧化锌纳米线驱动器设置在所述镜筒与所述镜座之间，用于驱动所述镜筒相对于所述镜座移动。
7.如权利要求6所述的相机模组，其特征在于，所述镜筒的侧壁向外延伸出一环状突起部，所述氧化锌纳米线驱动器设置在所述环状突起部和所述镜座的一端部之间。
8.如权利要求6所述的相机模组，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极分别与所述环状突起部、所述镜座的一端部固定连接。
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