[發明專利]攝像頭模組鏡筒步進運動的實現方法、模組及便攜設備

有效

• 申請號: 201310016158.3
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103076707A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 趙立新
• 申請（專利權）人: 格科微電子(上海)有限公司
• 主分類號: G03B13/34
• 分類號: G03B13/34;G03B17/04;G02B7/04;H02K33/18
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及一種微型可伸縮攝像頭模組鏡筒步進運動的實現方法，并涉及基于這種方法的攝像頭模組，所述攝像頭模組可以通過所述步進運動實現鏡筒的伸縮和/或對焦功能

背景技術

微型攝像頭模組(CCM，compact?camera?module)由攝像頭芯片和成像鏡片組組成，成像鏡片組置于模組的鏡筒中，鏡筒位置和感光芯片的有機配合才能獲取高品質的圖像或視頻。現代的手持設備，一方面為了美觀的需要被設計得越來越薄，微型攝像頭模組的高度也隨之越來越低，對應鏡片組總高度降低；另一方面為了圖像品質的需要，感光芯片的感光面對角線尺寸越來越大，兩方面的因素都會導致對應的模組中的鏡片組主入射角變大，使圖像品質降低。如何保障鏡片組的主入射角不變，加大感光芯片尺寸，并滿足更薄機身的手持設備外觀設計要求一直是手持設備設計行業研究的問題。數碼相機尤其是超薄的數碼相機采用伸縮鏡片組來解決這個問題。數碼相機的伸縮鏡片組是通過旋轉方式驅動，采用了結構相對龐大的諸如螺紋/螺母結構、齒輪傳輸結構、或是渦輪渦桿結構等機械傳動結構，這樣的結構無法放置在像手機、筆記本電腦、Pad等更薄的設備中。而現有輕薄型設備中普遍使用的音圈電機，其鏡筒無法伸出模組外，只能用做自動聚焦，工作時不能實現鏡片組伸縮的功能，因而無法解決上述攝像頭模組高度越來越低而帶來的問題。

可見，輕薄型電子設備需要有一種新的微型攝像頭模組來解決上述矛盾，而采用這種方法做成的微型攝像頭模組要求結構簡單，微型攝像頭模組在不拍照時高度滿足設備高度要求。微型攝像頭模組在拍照時伸出鏡頭，伸出鏡片組的附加的高度能保證鏡片組的主入射角不變，從而保證拍照的圖像品質；而且微型攝像頭模組還需要能夠提供微米量級的步進運動來實現對焦功能。

發明內容

可見，現有技術受結構限制不能解決輕薄型電子設備的外觀與圖像品質之間的矛盾。

針對上述技術的缺點，本發明提供了一種新的微型攝像頭模組結構及其驅動鏡筒步進運動的實現方法。這種方法的特點包括：

(1)微型攝像頭模組采用直線驅動，在任何時候鏡片組沿光軸方向只受通電線圈在磁場中的安培力，鏡筒與接觸件間的摩擦力和鏡筒重力沿運動方向的分力；

(2)微型攝像頭模組不工作時鏡片組在模組內，模組高度低；在工作時鏡片組伸出模組，提供額外的高度，保證了鏡片組的主入射角不變；

(3)通過測量模組中線圈在磁場中運動時產生的感應電勢的方向和大小，計算出與該線圈相連接的鏡片組的運動參數，如鏡片組的速度，鏡片組運動的方向等；

(4)通過在模組線圈中施加一定大小和方向的電流來得到控制鏡片組運動的安培力；

(5)鏡片組只在光軸的徑向有支撐，在軸向沒有支撐；

(6)當需要鏡片組伸出時，鏡片組被安培力驅動，鏡片組與接觸件間產生相對滑動，鏡片組到達目標位置，鏡片組依賴這種相對滑動實現伸出和縮回來改變鏡片組的高度；

(7)當模組接近對焦位置時，鏡片組在外界的激勵下發生了一定的振動，通過控制施加在模組線圈上的電流，得到與鏡片組振動同相位的安培力，導致鏡片組與彈性體間在所需要的運動方向上發生相對滑動。

(8)鏡片組的振動和每次的相對滑動都被控制小于100微米量級，這種受控的振動加滑動使微型模組實現了一定精度的可重復的步進運動，從而實現對焦功能。

根據本發明的一個方面，提供了一種驅動攝像頭模組鏡筒步進運動的實現方法，所述模組包括彈性體、鏡筒、線圈和永磁體，

所述模組鏡筒步進運動的實現方法包括：

a.所述彈性體夾持著所述鏡筒，所述彈性體的徑向形變為所述鏡筒施加徑向正壓力，通過所述正壓力在所述彈性體與所述鏡筒的接觸面上產生軸向摩擦力，所述摩擦力可以幫助所述鏡筒相對所述模組保持靜止狀態；

b.在動圈模式下，所述線圈與所述鏡筒連接，所述永磁體固定在所述模組中；在動磁模式下，所述永磁體與所述鏡筒連接，所述線圈固定在所述模組中，在所述兩種模式下，給所述線圈通入電流，所述鏡筒都將受到沿光軸方向的電磁力，作為所述鏡筒沿光軸方向做直線運動的驅動力，通過改變所述線圈中的電流，從而改變所述驅動力，使所述模組實現步進運動。

在本發明的該方面中，采用摩擦力來固定鏡筒，消除了對軸向彈簧和彈片的需求，也就消除了軸向彈簧和彈片對鏡筒的行程的約束，允許鏡筒伸出攝像頭模組。由于模組鏡筒是步進運動，而判斷合焦需要一定處理時間，提高了對焦的準確性。