TWI420232B - 相機模組 - Google Patents

Description

相機模組

本發明涉及相機模組技術，特別涉及一種具有電致伸縮聚合物快門裝置之相機模組。

快門裝置係相機模組上控制感光元件（如感光片、影像感測器等）有效曝光時間之一種裝置，比如，快門速度為1/2秒時，表示感光元件曝光之時間為1/2。拍攝前，該快門裝置關閉，其可防止相機模組內之感光元件曝光；拍攝時，調整好快門速度，按下快門釋放按鈕（即拍照按鈕），在快門開啟與閉合之間隙間，讓光線藉由快門裝置到達感光元件，使感光元件獲得正確之曝光。具體請參閱Myung-Jin Chung等人2007年10月在Control, Automation and Systems, 2007. ICCAS '07. International Conference on（Page(s):2319 – 2322）上發表之論文Development of Compact Camera Module Having Auto Focus Actuator and Mechanical Shutter System for Mobile Phone。

常見之相機模組之快門裝置主要包括電子快門與機械快門。其中，電子快門係用電路控制快門線圈磁鐵之原理來控制快門時間；機械快門係利用齒輪傳動控制快門時間。然而，電子快門與機械快門均需要藉由設計複雜、精密之機械連接傳動結構控制開門之開啟與關閉，其價格昂貴，在工作過程中會因零件間之摩擦而發出雜訊，且其響應速度較慢，影響相機模組之成像品質。

因此，有必要提供一種具有結構簡單、無雜訊、且響應速度較快之快門裝置之相機模組。

下面將以具體實施例說明一種相機模組。

一種相機模組，包括鏡頭模組、影像感測器及快門裝置，該影像感測器及快門裝置之中心均位於鏡頭模組光軸，該快門裝置包括框架，收容於該框架內之電致伸縮單元，該電致伸縮單元包括第一電致伸縮聚合物層、分別設在該第一電致伸縮聚合物層相對兩表面上之兩個柔性電極層、以及分別設在該兩個柔性電極層遠離該第一電致伸縮聚合物層之相背離之兩個表面上之兩個第二電致伸縮聚合物層，該第一電致伸縮聚合物層沿鏡頭模組光軸方向之厚度大於該第二電致伸縮聚合物層沿鏡頭模組光軸方向之厚度，該電致伸縮單元之中心開設有一貫穿該第一電致伸縮聚合物層、兩個柔性電極層與兩個第二電致伸縮聚合物層之通孔，該通孔之中心軸與鏡頭模組之光軸同軸，當施加於該電致伸縮單元之兩個柔性電極層之間之電壓改變時，該電致伸縮單元沿垂直於鏡頭模組光軸方向伸展或收縮，從而改變該通孔之大小以調節透過該通孔之通光量。

相較於先前技術，本技術方案之相機模組之快門裝置包括框架與收容於框架內之電致伸縮單元，且該電致伸縮單元包括第一電致伸縮聚合物層、兩個柔性電極層與兩個第二電致伸縮聚合物層，電致伸縮單元中心開設一通孔，藉由施加於該兩個柔性電極層之電壓之改變以控制該通孔之大小，其結構簡單、無雜訊、且響應速度較快；並且，兩個柔性電極層設於第一電致伸縮聚合物層相對之兩表面，且兩個柔性電極層兩側均設有一個比第一電致伸縮聚合物層之厚度薄之第二電致伸縮聚合物層，該兩個第二電致伸縮聚合物層可有效隔離兩個柔性電極層與外界之接觸，避免該兩個柔性電極層被外界潮濕之空氣氧化而影響其導電性能，且較薄第二電致伸縮聚合物層對快門裝置之響應速度影響不大，從而提高該快門裝置之使用壽命與響應之穩定性與精確度。

下面將結合附圖與實施例對本技術方案之相機模組作進一步詳細說明。

請參閱圖1，本技術方案第一實施例提供一種相機模組100。相機模組100包括鏡頭模組10、影像感測器20及快門裝置30。影像感測器20及快門裝置30之中心均位於鏡頭模組10之光軸上。

鏡頭模組10包括鏡座11、鏡筒12、鏡片組13。鏡筒12藉由螺紋配合旋合於鏡座11。鏡片組13收容於鏡筒12內。本實施例中，鏡座11內開設有第一收容孔111與第二收容孔112。鏡筒12藉由設置於其外壁之外螺紋及第一收容孔111內壁之內螺紋與鏡座11間相旋合固定。鏡筒12開設有收容孔121。鏡片組13包括兩個鏡片，兩個鏡片依次設置在收容孔121內。

影像感測器20收容於第二收容孔112內。影像感測器20靠近鏡片組13之一側設有一透明板21。透明板21主要用於保護影像感測器20，防止灰塵進入到影像感測器20內，以使影像感測器20具有良好之成像品質。

請進一步參閱圖2-5，快門裝置30包括框架32與電致伸縮單元34。電致伸縮單元34收容於框架32內。本實施例中，電致伸縮單元34在垂直於鏡頭模組10光軸方向之截面為正方形。

具體地，框架32包括上框321與下框322。上框321具有一個與鏡頭模組10光軸平行之頂板323，下框322具有一個與鏡頭模組10光軸平行之底板324，頂板323與底板324相對。框架32之中心開設有貫穿頂板323與底板324且與鏡頭模組10之光軸相對應之通光孔302。通光孔302之大小對應於拍照時快門裝置30開啟之最大通光口徑。上框321與下框322組合後形成一個收容腔304。收容腔304用於收容電致伸縮單元34，以可保護支撐電致伸縮單元34。當然，框架32亦可以在電致伸縮單元34製作完成後一體形成於電致伸縮單元34週邊。

電致伸縮單元34包括第一電致伸縮聚合物層341、兩個柔性電極層342與兩個第二電致伸縮聚合物層343。第一電致伸縮聚合物層341具有相對之第一表面3411與第二表面3412。兩個柔性電極層342分別設在第一電致伸縮聚合物層341相對之第一表面3411與第二表面3412上。兩個柔性電極層342分別具有遠離第一電致伸縮聚合物層341之相背離之表面3421。兩個第二電致動聚合物層343分別設在兩個柔性電極層342遠離第一電致伸縮聚合物層341之相背離之兩個表面3421上。第一電致伸縮聚合物層341沿鏡頭模組10光軸方向之厚度大於該第二電致伸縮聚合物層342沿鏡頭模組10光軸方向之厚度。優選地，第一電致伸縮聚合物層341沿鏡頭模組10光軸方向之厚度為0.2-0.8mm之間之任一數值，第二電致伸縮聚合物層343沿鏡頭模組10光軸方向之厚度為0.02-0.15mm之間之任一數值。柔性電極層342沿鏡頭模組10光軸方向之厚度優選為10-200μm之間之任一數值。

電致伸縮單元34之中心開設有一貫穿第一電致伸縮聚合物層341、兩個柔性電極層342與兩個第二電致伸縮聚合物層343之通孔305。通孔305之中心軸與鏡頭模組10之光軸同軸。當施加於電致伸縮單元34之兩個柔性電極層342之間之電壓改變時，電致伸縮單元34沿垂直於鏡頭模組10光軸方向伸展或收縮，從而改變通孔305之大小以調節透過通孔305之通光量。

優選地，第一電致伸縮聚合物層341與第二電致伸縮聚合物層343可選自矽樹脂（Silicone）、聚氨酯彈性體（Polyurethane Elastomer）或丙烯酸彈性體（Acrylic Elastomer）等具有電致伸縮效應之材料。此外，第一電致伸縮聚合物層341與第二電致伸縮聚合物層343既可選擇同一種材料，亦可選擇不同之材料。柔性電極層342可選用碳膠、金膠、銀膠、銅膠等導電膠以旋塗或印刷之方法，或者選用石墨微粒以噴塗之方法，或者選用鉑以濺鍍之方法，或者選用具有高彈性之奈米碳管薄膜以黏貼之方法形成於第一電致伸縮聚合物層341相對之第一表面3411與第二表面3412上。第二電致伸縮聚合物層343可藉由塗佈或黏貼之方法形成於兩個柔性電極層342遠離第一電致伸縮聚合物層341之相背離之兩個表面3421上。

一般地，當給兩個柔性電極層342通以4-7V之電壓時，電致伸縮單元34可產生大約5-20%之應變量，電致伸縮單元之響應時間一般在幾毫秒到幾微秒之間，其響應速度較快。例如，當快門裝置30之通光孔302之直徑為2mm時，電致伸縮單元34之外徑大約為10-40mm即可，當給電致伸縮單元34施加某一特定電壓時，電致伸縮單元34之通孔305可接近消失之程度，從而達到快門關閉之目地。當然，為保證電致伸縮單元34之通孔305完全關閉，電致伸縮單元34之設計外徑可適當增大。此外，電致伸縮單元34之外徑可根據具體之第一電致伸縮聚合物層341、柔性電極層342、第二電致伸縮聚合物層342所選用之材料、厚度，以及通光孔302之大小進行設計，使得電致伸縮單元34可有效控制通孔305之開啟與關閉，從而控制透過通光孔302之通光量。

請參閱圖6-7，本技術方案第二實施例提供之相機模組與第一實施例提供之相機模組100大致相同，其不同之處在於，快門裝置230之框架232採用透光材料製作形成。透光框架232一體形成，框架232可將電致伸縮單元234密封於其內部。由於透光框架232具有較好之透光性能，因此透光框架232可不必開設通光孔。從而，該框架232可更好地保護收容於其內部之電致伸縮單元234，使電致伸縮單元234免受外界污染，更好地保證電致伸縮單元234之伸展與收縮性能。並且，透光框架232可直接用作影像感測器之透明板以保護影像感測器。本實施例中，電致伸縮單元234在垂直於鏡頭模組光軸方向之截面為圓形。

此外，該相機模組100之電致伸縮單元34在垂直於鏡頭模組100光軸方向之截面還可以為其他形狀，例如可以為矩形、三角形、多邊形等形狀，只要電致伸縮單元100之通孔305為圓形即可。

相較於先前技術，本技術方案之相機模組100之快門裝置30包括框架32與收容於框架32內之電致伸縮單元34，且該電致伸縮單元34包括第一電致伸縮聚合物層341、兩個柔性電極層342與兩個第二電致伸縮聚合物層343，電致伸縮單元34中心開設一通孔305，藉由施加於該兩個柔性電極層342之電壓之改變以控制該通孔305之大小，其結構簡單、無雜訊、且響應速度較快；並且，兩個柔性電極層342設於第一電致伸縮聚合物層341相對之兩表面3411、3412，且兩個柔性電極層342兩側均設有一個比第一電致伸縮聚合物層341之厚度薄之第二電致伸縮聚合物層343，該兩個第二電致伸縮聚合物層343可有效隔離兩個柔性電極層342與外界之接觸，避免該兩個柔性電極層342被外界潮濕之空氣氧化而影響其導電性能，且較薄第二電致伸縮聚合物層343對快門裝置30之響應速度影響不大，從而提高該快門裝置30之使用壽命與響應之穩定性與精確度。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧相機模組
10‧‧‧鏡頭模組
20‧‧‧影像感測器
30、230‧‧‧快門裝置
11‧‧‧鏡座
12‧‧‧鏡筒
13‧‧‧鏡片組
111‧‧‧第一收容孔
112‧‧‧第二收容孔
121‧‧‧收容孔
21‧‧‧透明板
32、232‧‧‧框架
34、234‧‧‧電致伸縮單元
321‧‧‧上框
322‧‧‧下框
323‧‧‧頂板
324‧‧‧底板
302‧‧‧通光孔
304‧‧‧收容腔
341‧‧‧第一電致伸縮聚合物層
342‧‧‧柔性電極層
343‧‧‧第二電致伸縮聚合物層
3411‧‧‧第一表面
3412‧‧‧第二表面
3421‧‧‧表面
305‧‧‧通孔

圖1係本技術方案第一實施例提供之相機模組之示意圖。

圖2係圖1之相機模組之快門裝置之快門開啟時之示意圖。

圖3係圖2之快門裝置之電致伸縮單元之示意圖。

圖4係圖1之相機模組之快門裝置之快門關閉時之示意圖。

圖5係圖4之快門裝置之電致伸縮單元之示意圖。

圖6係本技術方案第二實施例提供之相機模組之快門裝置之示意圖。

圖7係圖6之快門裝置之電致伸縮單元之示意圖。

100‧‧‧相機模組

10‧‧‧鏡頭模組

20‧‧‧影像感測器

30‧‧‧快門裝置

11‧‧‧鏡座

12‧‧‧鏡筒

13‧‧‧鏡片組

111‧‧‧第一收容孔

112‧‧‧第二收容孔

121‧‧‧收容孔

21‧‧‧透明板

Claims (8)

1. 一種相機模組，包括鏡頭模組、影像感測器及快門裝置，該影像感測器及快門裝置之中心均位於鏡頭模組光軸，其中，該快門裝置包括框架，收容於該框架內之電致伸縮單元，該電致伸縮單元包括第一電致伸縮聚合物層、分別設在該第一電致伸縮聚合物層相對兩表面上之兩個柔性電極層、以及分別設在該兩個柔性電極層遠離該第一電致伸縮聚合物層之相背離之兩個表面上之兩個第二電致伸縮聚合物層，該第一電致伸縮聚合物層沿鏡頭模組光軸方向之厚度大於該第二電致伸縮聚合物層沿鏡頭模組光軸方向之厚度，該電致伸縮單元之中心開設有一貫穿該第一電致伸縮聚合物層、兩個柔性電極層與兩個第二電致伸縮聚合物層之通孔，該通孔之中心軸與鏡頭模組之光軸同軸，當施加於該電致伸縮單元之兩個柔性電極層之間之電壓改變時，該電致伸縮單元沿垂直於鏡頭模組光軸方向伸展或收縮，從而改變該通孔之大小以調節透過該通孔之通光量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該第一電致伸縮聚合物層之厚度介於0.2-0.8mm之間，該第二電致伸縮聚合物層之厚度介於0.02-0.15mm之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該柔性電極層沿鏡頭模組光軸方向之厚度介於10-200μm之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該第一電致伸縮聚合物層之材料與該第二電致伸縮聚合物層之材質不同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該框架之中心開設有與鏡頭模組之光軸相對應之通光孔。
6. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該框架採用透光材料製作形成。
7. 如申請專利範圍第6項所述之相機模組，其中，該框架為一體形成，該框架將電致伸縮單元密封於其內部。
8. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該第一電致伸縮聚合物層、第二電致伸縮聚合物層之材質選自矽樹脂、聚氨酯彈性體或丙烯酸彈性體。