TWI447466B - 攝像裝置 - Google Patents

Description

攝像裝置

本發明係關於一種安裝於行動電話等之上而使用的小型攝像裝置。

先前，安裝於行動電話等之上而使用之小型相機模組，為實現焦點調整或放大率變化，係使用步進馬達、音圈馬達或壓電馬達使透鏡驅動。然而，因該等構造複雜，謀求小型化會有限制，且尚有成本高此一缺點。因此，作為簡易、小型而低成本之致動器，例如有使用文獻1所揭示之形狀記憶致動器之小型相機模組。該致動器係使U字狀之形狀記憶合金之中央的彎曲部接觸於設於透鏡固持器之單側的透鏡引導部，並藉由通電過熱使透鏡固持器沿導軌滑動。

然而，根據前述日本特開2003-111458號公報中揭示之先前技術，由於無致動器之冷卻機構，伴隨致動器之冷卻之驅動中的應答特性差，且致動器與印刷佈線基板係以直接焊錫而固定，因此並無印刷基板之安裝位置之自由度，其結果使得相機模組的安裝面積增大。且存在因對於致動器通電過熱而使致動器產生熱膨脹，導致致動器與焊錫之接觸劣化之缺點。

又，於前述日本特開2009-41545號公報中揭示之先前技術，由於係將發熱的形狀記憶合金與攝像元件密閉於透鏡固持器內，因此存在形狀記憶致動器之放熱劣化以致冷卻 時之應答性差，且攝像元件之温度亦上升，雜訊位準升高，從而產生畫質劣化此一缺點。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2003-111458號公報

[專利文獻2]日本特開2009-41545號公報

本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種具備可實現相機模組小型化之致動器的可靠性高的相機模組。

為解決上述問題，本發明之致動器裝置之特徵為包含：透鏡框體；可滑動地安裝於形成於該框體之中央之軸上之透鏡固持器；以經常按壓前述透鏡固持器之方式安裝之板片彈簧；支撐前述透鏡固持器，且形成於前述透鏡固持器之周圍之透鏡固持器的支持樑；作動機構，其係使用通電加熱型之熱膨脹、收縮之致動器，該致動器係以使端子位於前述透鏡框體之一側部之兩端部而抗著施加於前述透鏡固持器上之來自前述板片彈簧之力而推舉，成V字形之方式而安裝；及一端面倒角為圓錐狀之導電性金屬銷；且，該相機模組係於形成於前述透鏡框體之圓筒形的孔部插入金屬銷，使其與前述致動器接觸，且藉由預壓進行金屬銷與形狀記憶致動器的電性接觸，再將前述致動器固定於前 述框體上。

本發明之致動器裝置進而於上述相機模組中，具有如下特徵：前述金屬銷之一端係經由焊錫等接著劑而與形成於印刷佈線基板上之電性佈線圖案電性連接，且自印刷佈線基板對形狀記憶致動器進行驅動電流的注入。又，將於形狀記憶致動器產生之熱經由作為良好熱傳導體之前述金屬銷與前述焊錫，熱傳導至印刷佈線基板，藉此可實現形狀記憶致動器之良好的放熱特性與佈線的小型化。

本發明之致動器裝置進而於上述相機模組中，具有如下特徵：前述致動器例如係離子傳導高分子致動器等之電壓驅動型者。

本發明之致動器裝置進而於上述相機模組中，具有如下特徵：前述金屬銷之一端係與上述板片彈簧熱性連接，且藉由將形狀記憶致動器所產生之熱經由作為良好熱傳導體之前述金屬銷而熱傳導至前述板片彈簧，可實現形狀記憶致動器之良好放熱特性。

本發明之致動器裝置進而於上述相機模組中，具有如下特徵：係將前述透鏡固持器的支持樑配置於透鏡固持器的上面，將前述致動器配置於透鏡中心附近。

本發明之致動器裝置進而於前述相機模組中，具有如下特徵：係經由導電性接著劑等之導電性物質，進行前述致動器與前述金屬銷之電性連接。

本發明之致動器裝置進而於前述相機模組中，具有如下特徵：前述透鏡固持器及支持樑為良好熱傳導性者。

本發明之致動器裝置進而於前述相機模組中，具有如下特徵：前述致動器係使用高分子致動器。

本發明之致動器裝置進而於前述相機模組中，具有如下特徵：前述致動器係使用形狀記憶合金。

本發明之致動器裝置進而於前述相機模組中，具有如下特徵：前述致動器係使用通電過熱型的高分子致動器。

如上所述，根據本發明之攝像裝置，在使用先前通電加熱型的形狀記憶致動器之相機模組中，應答速度係取決於形狀記憶致動器的放熱速度，且形狀記憶致動器與通電用電極之連接部在通電時之膨脹率差較大，於連接部會出現接觸不良之問題，但藉由將前述導電性金屬銷壓入貫通前述致動器的凹槽構造中，可進行金屬銷與形狀記憶致動器之電性接觸，進而可將前述致動器固定於前述框體上。

又，由於前述金屬銷之一端係經由焊錫等之接著劑而與形成於印刷佈線基板上的電氣佈線圖案電性連接，故可進行形狀記憶致動器之佈線構造之小型的緊湊安裝，再者，藉由將形狀記憶致動器所產生之熱經由作為良好熱傳導體之前述金屬銷與前述焊錫而熱傳導至印刷佈線基板，可實現形狀記憶致動器之良好的放熱特性，故而可提高應答速度。

以下，玆使用本發明之實施例之圖進行說明。

[實施例1]

圖1係說明本發明之第1實施形態之相機模組的基本構成之圖。又，圖2係說明圖1之虛線A-A’之垂直剖面形狀之圖，圖3係說明圖1之虛線B-B’之水平剖面形狀之圖，圖4係將圖3之虛線包圍之R1的區域放大之圖。

在圖1中，1係印刷佈線基板，2係透鏡框體，2a係形狀記憶致動器導線的插入孔，3係對透鏡固持器予以加壓的板片彈簧，4係固定透鏡7之透鏡固持器，5係同時發揮形狀記憶致動器6之固定與導線之作用的金屬銷。在圖2中，8係紅外線遮斷濾光器，9係攝像元件，13係使上述金屬銷與印刷佈線結合之焊錫，F1係於上述形狀記憶致動器6產生之熱的流動。在圖4中，10係上述金屬銷與形狀記憶致動器6的接觸點，11係在上述金屬銷壓彎形狀記憶致動器之時，容許形狀記憶致動器的變形，藉而固定形狀記憶致動器之凹槽構造。在圖5中，5a係上述金屬銷之單端面經倒角之面。

前述中，透鏡7包含複數個透鏡，其等係插入並接著固定於透鏡固持器4上。又，將形狀記憶致動器6自形成於透鏡框體2的兩端之形狀記憶導線插入孔2a插入，且將前端倒角5a之金屬銷5插入形成於透鏡框體2上之金屬銷的插入孔11a中，藉此可容易地插入金屬銷5，且，所插入之金屬銷5係與形狀記憶致動器6壓接，並電性、熱性連接，故在形狀記憶致動器6膨脹、收縮之驅動過程中與金屬銷5的接觸較為安定。再者，藉由利用焊錫13使金屬銷5與印刷佈線基板1結合，而使形狀記憶致動器6與印刷佈線基板1良 好地電性、熱性連接。

又，形狀記憶致動器6係利用金屬銷5而接受朝形狀記憶合金的變形用凹槽11b彎曲之變形，形狀記憶致動器6係固定於透鏡框體2上。

接著，圖7(a)係圖1中用以說明之除板片彈簧3以外而表示之圖，其係自一方向以形狀記憶致動器6按壓透鏡固持器的支持樑12a，另一方面，自前述相反方向以板片彈簧3的環狀接觸部14按壓透鏡固持器接觸面15，藉由該等力之平衡而決定透鏡固持器4的位置。形狀記憶致動器6係藉由通過金屬銷5使電流流動而引起依存於電流值之發熱而膨脹或收縮，而使按壓透鏡固持器4之力產生變化。

自形狀記憶致動器6產生之熱係傳導至金屬銷5，並自印刷佈線基板1進行放熱，以此藉由發熱與放熱之平衡來決定透鏡固持器4之變位量。圖6之實線L1係顯示形狀記憶致動器6之放熱特性之圖，若因透鏡框體2之熱傳導率提高等以致放熱能力升高，則如虛線L2所示般，可使形狀記憶致動器6之温度更迅速地降低，其結果可使透鏡固持器4更迅速地變位。

前述中，形狀記憶致動器6可為廣為人知之形狀記憶合金或高分子致動器。又，支撐透鏡固持器之樑亦可為例如圖8(b)所示之在透鏡固持器4之透鏡固持器接觸面15附近與樑12d成為一體之構造。

[實施例2]

就實施形態2進行說明。

實施形態2係與實施形態1之放熱方法不同者。以下，說明與實施形態1不同之構造。

實施形態2為將圖2所示之實施形態1之金屬銷5與板片彈簧3熱性連接，實施例1中圖6之實線L1所示之形狀記憶致動器6的温度之時間應答特性之形狀記憶致動器6，除了經由先前之金屬銷5僅由印刷佈線基板1實現之放熱機構之外，還藉由將所產生之熱經由金屬銷5對於良好熱電導體的板片彈簧3進行熱傳導放熱而提高放熱特性，其結果如圖6之虛線L2所示，使致動器的應答速度提高。另，傳導至板片彈簧3之熱係與外界大氣接觸而放熱。

另，金屬銷5與板片彈簧3係介隔例如板片彈簧之絕緣膜或電性絕緣性放熱潤滑油而進行連接，故有與實施例1大致相同之小型化與良好的應答速度並存之特徵。

[實施例3]

就實施形態3進行說明。

實施形態3與實施形態1及實施例2之致動器係不同者。雖實施例3在例如配置、外觀上與實施例1之圖1大致相同，但形狀記憶致動器6係利用以離子傳導高分子致動器等之電壓施加所產生之電場而膨脹、收縮的致動器，特性上具有發熱量小，具有不必太顧慮放熱此一特徵。

[實施例4]

就實施形態4進行說明。

實施形態4與實施形態1及實施例2之相機模組中之前述致動器的配置不同。以下，就與實施形態1及實施形態2不 同之配置進行說明。

圖7(a)與圖7(b)分別是為說明實施形態1與實施形態4，不含前述板片彈簧而表示的相機模組。實施例1中，支撐透鏡固持器之樑12a係形成於透鏡固持器外周，而在實施例4中係形成於透鏡固持器上部之具有透鏡固持器接觸面15之環狀部分的外周。因此，前述形狀記憶致動器6與伴隨其之金屬銷5，相較於實施形態1及實施形態2的配置，將有因配置於更靠近透鏡7中心而可實現小型化此一特徵。又，前述透鏡固持器如圖8(a)與圖8(b)所示，亦可為將支撐透鏡固持器之樑12c、12d配置於固持器內部之構造。因此，前述形狀記憶致動器6與伴隨其之金屬銷5相較於前述配置，將有可配置於更靠近透鏡7中心而實現小型化此一特徵。

另，支撐透鏡固持器之樑亦可為在例如圖8(a)所示之在透鏡固持器4之透鏡固持器接觸面15附近與樑12c成為一體之構造。

[實施例5]

就實施形態5進行說明。

實施形態5係與實施形態1之形狀記憶致動器6之固定法不同者。以下，說明與實施形態1不同之點。圖12係顯示實施形態5中與圖3相同的水平剖面之圖。圖12所示之實施形態5係介隔導電性之板或接著劑16等之導電性物質而進行形狀記憶致動器6與金屬銷5的電性、熱性連接。因此，於實施例5中無需將金屬銷5與形狀記憶致動器6相接，故 例如本實施例5中，金屬銷5之位置相較於實施形態1，將有可配置於更接近於透鏡中心等而提高各個零件配置之自由度的特徵。

[實施例6]

就實施形態6進行說明。

實施形態6與實施形態1之透鏡固持器4或透鏡固持器4與透鏡框體2的材料不同。以下，說明與實施形態1不同之點。實施例6中，透鏡固持器4或透鏡固持器4與透鏡框體2係添加有例如比一般樹脂之熱傳導率高2位數左右之氧化鋁(Al₂O₃)或二氧化矽(SiO₂)般之無機陶瓷的填充粉末之高熱傳導率且電性絕緣性的材料，樑12a為與成為形狀記憶致動器6的中央部最高溫之區域接觸、熱傳導，而可有效地對透鏡固持器4進行熱傳導。同樣，透鏡框體2亦係藉由熱傳導將源自形狀記憶致動器6之發熱予以放熱，故而有應答速度提高之特徵。

[實施例7]

就實施形態7進行說明。

實施形態7與實施形態1相同之處係形狀記憶致動器6為形狀記憶合金。形狀記憶合金如圖9所示，係以臨限值電流I_th1及I_th2為邊界依存於驅動電流而發生較大的長度變化。因此，圖10(a)所示之將使用形狀記憶合金之形狀記憶致動器6之兩端固定，且於致動器中央配置透鏡固持器之支持樑12a之V字型的致動器之構造中，伴隨著因電流施加而使形狀記憶致動器6的長度減少，透鏡固持器之支持樑 12a之位置的變位會相對長度減少率而變為圖10(b)之L3的實線所示之特性。由該等特性來看，使用形狀記憶合金之致動器會有在當驅動電流超過臨限值I_th1時，致動器之變位將大幅增大之特徵。又，形狀記憶合金係藉由通電加熱電流而引起長度減少，並藉由放熱而返回至先前之長度之類型的致動器。因此，如圖11所示，因依存致動器之長度而蓄積於致動器中之熱量增加，故放熱所需時間增加，且應答速度減慢。另一方面，依存於致動器之長度，變位量會增大。因此，速度與變位量成為相反的關係，只要是滿足必要變位量之致動器長度，則以儘可能短的致動器在放熱時更能加快該致動器的速度，其結果有可實現小型化之特徵。

[實施例8]

就實施形態8進行說明。

實施形態8與實施形態7之形狀記憶致動器6之基本特性相同，其係通電加熱型的高分子致動器。以下說明與實施形態7不同之點。通電加熱型之高分子致動器係由導電性高分子構成，且依存於流動的電流值而膨脹。因此，於如圖7所示之形狀記憶致動器般之線狀形態中，會產生依存於電流值之長度增加之情事。因此，有相對驅動電流值之致動器之變位會與實施例7中所記載之形狀記憶合金之致動器的變位方向相反，且成為圖10之L4所示之虛線顯示的應變與致動器之變位之關係的特徵。又，因高分子致動器可利用塗布技術製作，故有可以低成本實現任意形狀之特 徵。

1‧‧‧印刷佈線基板

2‧‧‧透鏡框體

2a‧‧‧形狀記憶導線插入孔

3‧‧‧板片彈簧

4‧‧‧透鏡固持器

5‧‧‧金屬銷

6‧‧‧形狀記憶致動器

7‧‧‧透鏡

8‧‧‧濾光器

9‧‧‧攝像元件

10‧‧‧金屬銷與形狀記憶致動器之接觸點

11‧‧‧形狀記憶合金之應變用之凹槽

11a‧‧‧金屬銷插入孔

11b‧‧‧應變凹槽

12a、12b、12c、12d‧‧‧樑

13‧‧‧焊錫

14‧‧‧板片彈簧接觸部

15‧‧‧透鏡固持器接觸面

16‧‧‧導電性接著劑

圖1係顯示第1實施形態之相機模組構造的說明圖。

圖2係顯示第1實施形態之相機模組中之A-A’線的剖面構造之說明圖。

圖3係顯示第1實施形態之相機模組中之B-B’線的剖面構造之說明圖。

圖4係顯示第1實施形態之相機模組中之B-B’線之剖面構造之形狀記憶致動器的固定部之說明圖。

圖5係顯示第1實施形態之金屬銷構造的說明圖。

圖6係顯示表示第2實施形態之利用金屬銷之放熱特性提高之致動器的温度與時間關係的說明圖。

圖7(a)、(b)係顯示第1實施形態與第4實施形態之致動器與金屬探針之配置的說明圖。

圖8(a)、(b)係顯示第1實施形態與第4實施形態之透鏡固持器之支持樑構造的說明圖。

圖9係顯示第7實施形態之形狀記憶合金的電流與應變的特性之說明圖。

圖10(a)、(b)係顯示第1實施形態之致動器的配置、與實施形態7及實施形態8的致動器之應變與變位之關係的說明圖。

圖11係顯示第1實施形態之致動器之長度與放熱時間，變位量與放熱時之致動器之速度的關係的說明圖。

圖12係第5實施形態之相機模組之水平剖面圖。

1‧‧‧印刷佈線基板

2‧‧‧透鏡框體

3‧‧‧板片彈簧

4‧‧‧透鏡固持器

5‧‧‧金屬銷

6‧‧‧形狀記憶致動器

7‧‧‧透鏡

8‧‧‧濾光器

9‧‧‧攝像元件

11a‧‧‧金屬銷插入孔

13‧‧‧焊錫

F1‧‧‧於形狀記憶致動器所產生之熱的流動

Claims (20)

1. 一種相機模組，其特徵為包含：透鏡框體；可滑動移動地安裝於形成於該框體之中央之軸上之透鏡固持器；以經常按壓前述透鏡固持器之方式安裝之板片彈簧；支撐前述透鏡固持器，且形成於前述透鏡固持器周圍之透鏡固持器的支持樑；作動機構，其係使用通電加熱型之熱膨脹、收縮致動器，該致動器係以使端子位於前述透鏡框體之一側部之兩端部而抵抗施加於前述透鏡固持器上之來自前述板片彈簧之力而推舉，成V字形之方式而安裝；及一端面倒角為圓錐狀之導電性金屬銷；且該相機模組係於形成於前述透鏡框體之圓筒狀的孔部插入金屬銷，使其與前述致動器接觸，且藉由預壓進行金屬銷與致動器的電性接觸，及將前述致動器固定於前述框體上。
2. 如請求項1之相機模組，其中前述金屬銷之一端係經由焊錫等之接著劑而與形成於印刷佈線基板上之電性佈線圖案電性連接，且自印刷佈線基板對前述致動器進行貫通透鏡框體之驅動電流的注入，於前述致動器所產生之熱係經由導電性之前述金屬銷與前述焊錫而熱傳導至印刷佈線基板。
3. 如請求項1之相機模組，其中前述致動器為電壓驅動型。
4. 如請求項1之相機模組，其中前述致動器為離子傳導高分子致動器。
5. 如請求項1之相機模組，其中前述金屬銷之一端係與上述板片彈簧熱性連接，於前述致動器產生之熱係經由前述金屬銷而被熱傳導至前述板片彈簧，並放熱。
6. 如請求項1之相機模組，其中係將前述透鏡固持器的支持樑配置於透鏡固持器的上面，將前述致動器配置於透鏡中心附近。
7. 如請求項1之相機模組，其中係經由導電性接著劑等之導電性物質進行前述致動器與前述金屬銷之電性連接。
8. 如請求項1之相機模組，其中係經由導電性接著劑進行前述致動器與前述金屬銷之電性連接。
9. 如請求項1之相機模組，其中前述透鏡固持器或前述透鏡固持器與前述透鏡框體係電性絕緣且將自致動器產生之熱進行熱傳導，並放熱。
10. 如請求項1之相機模組，其中前述致動器係使用形狀記憶合金。
11. 如請求項1之相機模組，其中前述致動器係使用通電過熱型之高分子致動器。
12. 如請求項2之相機模組，其中前述致動器為電壓驅動型。
13. 如請求項2之相機模組，其中前述致動器為離子傳導高分子致動器。
14. 如請求項2之相機模組，其中前述金屬銷之一端係與上述板片彈簧熱性連接，於前述致動器產生之熱係經由前述金屬銷而被熱傳導至前述板片彈簧，並放熱。
15. 如請求項2之相機模組，其中係將前述透鏡固持器的支持樑配置於透鏡固持器的上面，將前述致動器配置於透鏡中心附近。
16. 如請求項2之相機模組，其中係經由導電性接著劑等之導電性物質進行前述致動器與前述金屬銷之電性連接。
17. 如請求項2之相機模組，其中係經由導電性接著劑進行前述致動器與前述金屬銷之電性連接。
18. 如請求項2之相機模組，其中前述透鏡固持器或前述透鏡固持器與前述透鏡框體係電性絕緣且將自致動器產生之熱進行熱傳導，並放熱。
19. 如請求項2之相機模組，其中前述致動器係使用形狀記憶合金。
20. 如請求項2之相機模組，其中前述致動器係使用通電過熱型之高分子致動器。