CN101206376A - 装配机械光圈与快门的超小型照相机模块 - Google Patents

Abstract

一种装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，它的光量调节器包括：设有贯通孔的基板；有开口孔，在开口孔的一侧设有驱动磁铁、两侧设有至少一对快门连接柱的快门驱动板；由带有与快门连接柱相连的滑槽的至少一对的光圈盘构成并根据快门连接柱的操作开闭贯通孔的光圈部；用连接装置与基板组装，形成与基板相同位置和大小的贯通孔，具有驱动磁铁，使快门驱动板移位的盖片；用于保持光圈部的机械光圈与快门驱动板的快门的一定移位的闭锁装置。本发明不仅可利用机械快门及光圈来调整进入图像传感器的光量，提高画面质量，还可利用电磁力来实现，减小***的体积。本发明在驱动方式上附加了闭锁功能，能以低电耗保持机械光圈与快门的一定移位。

Description

装配机械光圈与快门的超小型照相机模块

技术领域

本发明涉及超小型照相机模块，尤其涉及包括装配机械光圈与快门、具有可以保持上述机械光圈与快门的一定移位的闭锁装置，不仅可以提高画面质量，还可利用电磁力来实现，可以明显减小整个***的体积，可应用于需要安装超小型照相机模块的便携式终端机等多种设备上的超小型照相机模块。

背景技术

近来，随着通信技术及数字信息处理技术的发展，集信息处理、计算、通信和图像信息输出输入等多种功能于一体的便携式终端技术取得新的进展。

以具有数码照相机和通信功能的PDA和具有数码照相机和PDA功能的手机为例，随着数码照相机技术和信息存储能力的发展，装配高标准的数码照相机模块(digital camera module)将逐渐普及。

以此为基础的各种技术的发展，安装在便携式终端机上的数码照相机模块内使用了百万像素(mega pixel)级图像传感器(image sensor)，伴随着光学缩放(optical zoom)、自动调焦(Auto focus)功能的使用，机械快门(mechanicalshutter)及机械光圈(mechanical iris)功能的重要性更加突出。

上述CCD采用的扫描动作方式有隔行扫描(interlaced scan)和逐行扫描(progressive scan)两种。

上述隔行式作为现有的视频用CCD所使用的方式，画像要经过两次扫描。如果分两次扫描，一次扫描完成之后到第二次扫描之前，还会有光继续进入，造成影像画面质量低劣。

因此，为了获得高画质的影像，必须要考虑运用机械快门在两次扫描的步骤中完全阻断光源的过程。

与此不同，在35万像素级数码照相机成为主流的时期，采用的是一次性扫描全部像素的逐行扫描方式。这种方式的优点是没有因时间间隔而产生的误差，所以可以不用机械快门，只用电子快门即可控制。

然而在现有的300万像素以上的数码照相机中，再次采用了在相同大小的CCD情况下可以获得更多光量、画质更加鲜亮的隔行扫描方式。

在这种情况下，如上所述，只用电子快门不可能获得所期待的画面质量，所以正在积极进行试图采用机械快门的技术研发。

上述机械快门像人眨眼睛一样，在照相的瞬间，实际上关闭阻隔幕，遮挡住不必要的光，具有将画面质量提高一个层次的功能。因此在电灯或太阳等强烈的反射光下进行拍照时，可以用软件或硬件消除画面上出现的竖直线条的污点(Smear)现象，获得画质更鲜明的照片。

采用上述机械光圈时，可以调整进入的光量，和机械快门一起利用适当的伸出值来获得鲜明的画质。也可以调整景深，超小型照相机模块也能与普通照相机一样，拍摄出反映摄影师主观思想的各种氛围的照片。

另外，采用机械光圈结构的照相机具有减小因通过镜头的中心部位进来的光与通过镜头周边部位进来的光之间的差异而产生的像差变小的功能，所以可以通过调小光圈的方式来挡住从镜头的周边部位进来的光，将镜头中心部位的光主要用于影像，获得像差小、画质鲜明的照片。

因此，机械光圈正在被开发成为追求高画质的百万像素照相机必备的配件。

为了将机械快门及光圈的功能应用到超小型数码照相机模块上，需要有相对体积小，能满足快速机动、低能耗、大移位等性能的驱动器。

特别是随着图像尺寸的增大，要求驱动器要能适应所需移位的增加。而现有技术的普通电磁驱动器(magnetic actuator)需要大量配件，所以在价格与大小方面具有局限性，移位增加有限；只能利用开、关驱动，所以在实现与现有的机械光圈相同的功能方面存在不足之处。

另外，用步进马达(stepping motor)等进行旋转运动的驱动器来移动可动部，因为在传送动力的过程中使用齿轮，所以配件多且构造复杂。

另外，存在响应速度慢、齿轮部产生摩擦和噪音等缺点。在采用上述方式的机械快门及光圈驱动器时，因为结构复杂，难以制造廉价的驱动器，而且在小型化方面，尺寸受到限制。

发明内容

本发明正是为解决上述问题而提出的。本发明的目的在于：提供一种装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其中机械快门及光圈使用细微精密加工技术或显微机械加工技术制作的VCM(Voice Coil Motor：音圈马达)式的线性驱动器，通过安装上述机械快门及光圈来改善画面质量，根据快门及光圈和光学模块的配置方法可以制作成各种结构的照相机模块。

本发明的另一目的在于：提供一种装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，集成上述超小型机械快门及光圈，实现照相机的轻量化和小型化。

本发明的另一目的还在于：提供一种装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，在驱动方式上，增加闭锁功能，以低电量来保持机械光圈与快门的一般性移位。

为了实现上述目的，本发明的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块由以下几个部分组成：由一个以上用于获取拍摄对象影像的镜头组成的镜头组合；将通过上述镜头的上述影像转换为电子信号的图像传感器；与上述图像传感器相连的***电路部；通过控制入射面积和入射时间，可以调整通过上述镜头组合到达图像传感器的影像光量的光量调节器，本发明的所述的光量调节器由以下几个部分组成：具有贯通孔的基板；设置在上述基板上，包括固定的比上述贯通孔更大的开口孔(hole)、在上述开口孔的一侧形成的驱动磁铁、设在上述开口孔两侧的一对以上的快门连接柱的快门驱动板；位于上述快门驱动板上面，根据上述快门连接柱的动作开闭贯通孔的光圈部；位于上述光圈部上面，和上述基板相连，在与上述基板的贯通孔相对应位置上形成贯通孔，安装有使上述驱动磁铁产生磁力，使上述快门驱动板移位的驱动线圈的盖片；用来保持上述光圈部的机械光圈与快门驱动板的快门的一定移位的闭锁装置。

上述驱动磁铁上产生磁力的特征在于：是通过电源所提供的电力来实现的。

上述光圈部的特征在于：由具有至少一对的和快门连接柱相连的滑槽的光圈盘构成。

上述闭锁装置可以由多种形态构成。第一种，上述闭锁装置是一端固定在互相相对的基板或快门驱动板一面上的弹性体。因此，上述弹性体在基板和快门驱动板之间产生一定大小的摩擦力，当上述摩擦力小于上述驱动磁铁和驱动线圈产生的驱动力时，光圈部和快门驱动板得以驱动。

上述弹性体最好是板状弹簧。

第二种，上述闭锁装置是在与快门驱动板相对的基板的一侧设置的磁性金属薄片。因此，上述驱动磁铁和磁性金属薄片之间产生的引力使驱动磁铁和基板之间产生一定大小的摩擦力。当驱动磁铁和驱动线圈产生的驱动力大于上述摩擦力时，光圈部和快门驱动板得以驱动。

第三种，上述闭锁装置是一面附在基板或快门驱动板上，另一面凭借摩擦力与快门驱动板或基板相接触的电致伸缩元件或磁弹性元件。因此，当施加上述电场或磁场时，上述电致伸缩元件或磁弹性元件变形，摩擦力消失，因而光圈部和快门驱动板得以驱动。

第四种，上述闭锁装置是设置在与快门驱动板相对的基板一面上，多个按一定间隔排成一列的产生电磁力或静电的装置。因此，如果从外部在一定时间内施加大于妨碍驱动的力量，则可以调节光圈部及快门驱动板在设备预先设定的有限移动间隔内移动。

第五种，上述闭锁装置包括：在快门驱动板或基板一面上形成的、该面有多个连续凹槽的母榫；在基板或快门驱动板的一面形成的、该面有能卡入上述母榫凹槽内的、由至少1个突起形成的公榫。

本发明的效果：

本发明的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块与现有的电子快门不同，它不仅可以利用机械快门及光圈调节进入图像传感器的光量来改善画面质量，而且也可以利用电磁力来改善画面质量。因此可以明显地减小整个***的体积，可应用于需要安装超小型照相机模块的携式终端等多种设备上。

另外，本发明在驱动方式上附加了闭锁功能，从而能以低电耗保持机械光圈与快门的一般性移位。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1是普通超小型照相机模块的构造模式图；

图2是本发明适用的超小型照相机模块的光量调节器的斜视图；

图3是图2的光量调节器的分解斜视图；

图4是说明本发明的超小型照相机模块上的光量调节器的操作方法的概念图；

图5是本发明的第1实施例所包含的保持上述机械光圈与快门的一定移位的闭锁装置的模式图；

图6a与图6b是本发明的第2实施例所包含的保持上述机械光圈与快门的一定移位的闭锁装置的构造模式图；

图7是本发明的第3实施例所包含的保持上述机械光圈与快门的一定移位的闭锁装置的构造模式图；

图8是本发明的第4实施例所包含的保持上述机械光圈与快门的一定移位的闭锁装置的构造模式图；

图9a与图9b是本发明的第5实施例所包含的保持上述机械光圈与快门的一定移位的闭锁装置的构造模式图。

附图中主要部分的符号说明：

1、2：镜头群组合体      3、4：光学配件

10：基座                20：盖片

21：驱动线圈            23：贯通孔

24：光圈部              25：开口孔

26：快门驱动板          27：滑槽

28：基板                29：连接孔

30：连接柱              31：驱动磁铁

32：快门连接柱          33：磁性金属薄片

34：公榫                34a：突起

35：母榫                35a：凹槽

36：弹性体              37、38：驱动部或固定部

39：电致伸缩元件或磁弹性元件

40：产生电磁力或静电的装置

51：垂直阻力            52：摩擦力

53：驱动力              54：外部驱动力(电场或磁场)

100：图像传感器         101：***电路部

102：图像传感器

具体实施方式

下面参照附图对本发明的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块的实施例进行详细说明。

图1是普通超小型照相机模块的构造模式图。

采用普通CMOS或CCD图像传感器的照相机由图像传感器100、周边电路部101和由一个以上的镜头组成的镜头群组合体1构成。

所以如图1左侧的(a)所示，普通超小型照相机模块由以下几个部分构成：镜头群组合体1；安装上述镜头群组合体1的基座10；设在上述镜头群组合体1的下方，接收上述镜头群组合体1获得的影像的图像传感器100以及与上述图像传感器100相连，掌握图像传感器100信息的***电路部101。

最近，安装在便携式终端机上的数码照相机模块使用百万像素(Mega Pixel)级图像传感器(Image Sensor)，为了获得高画质影像及附加额外的简易功能，能否采用集多个镜头群、光学缩放(Optical Zoom)、自动调焦(Auto Focus)功能于一体的多个光学配件正日益突出。

所以，如图1右侧的(b)所示，除上述镜头群组合体2之外，还包括一个以上的光学配件3、4，光学配件3、4包括另外的镜头组合及(或者)光圈与快门。最下方设置图像传感器102。

但是，对于超小型数码照相机模块来说，一方面照相机模块相对于整机所占的体积相对要较小，另一方面又必须具备快速机动、低能耗、大移位等功能，所以现有技术的由步进马达(stepping motor)等进行旋转运动的驱动器驱动可动部，存在着配件数量多且构造复杂和因马达尺寸导致体积增大的缺点。

图2是本发明适用的超小型照相机模块的光量调节器的斜视图，图3是图2的光量调节器的分解斜视图。

本发明的光量调节器是采用图1的镜头群组合体的一部分或超小型照相机模块构造的一部分，具有调节影像光量的作用。使用的配件数量少于使用现有马达的机械快门及光圈产品，具有体积小的优点。

如图2及图3所示，本发明的光量调节器由以下几部分构成：具有贯通孔23和连接孔29的基板28；置于基板28上面，具有设置驱动磁铁31的开口孔25和快门连接柱32的快门驱动板26；置于快门驱动板26上面，设有滑槽27的光圈部24；置于光圈部24上面包括与上述基板28组合而成的连接柱30、贯通孔23和驱动线圈21的盖片20。

上述贯通孔23设置在与基板28、光圈部24和基板28相同的对应位置上。在上述快门驱动板26上形成面积大于上述贯通孔23的矩形开口孔25，上述开口孔25的下面部分设有驱动磁铁31。

上述基板28的连接孔29与盖片20的连接柱30相连接，也可以将上述连接孔29设在上述盖片20上，连接柱30设在上述基板28上。

当然，用连接柱30之外的其它连接装置，例如用铆钉也可以连接。

在本发明的一个实施例中，连接孔29和连接柱30设置在上述基板28和盖片20的上部两侧及上述贯通孔23的下面。

上述快门驱动板26和上述光圈部24的上部两侧做成斜角，以免受到上述连接柱30的妨碍。

上述快门驱动板26设有快门连接柱32，它受到上述光圈部24的滑槽27的制约。

设置在上述快门驱动板26上的驱动磁铁31位于与上述盖片20的驱动线圈21之间磁力最大的位置。

上述光圈部24是由相互对称的2个光圈盘迭加而成，上述2个光圈盘之间的间隔达到最大时，上述贯通孔23呈完全松开状态；上述2个光圈盘之间的间隔达到最小时，上述贯通孔23呈闭锁状态。

调整上述2个光圈盘之间的间隔是根据上述快门驱动板26的快门连接柱32在上述2个光圈盘上各自形成的滑槽27上垂直移动来实现的。

如上所述，上述光圈盘不止1对，可能由2对以上组成。

上述快门连接柱32的垂直移动是由驱动磁铁31和驱动线圈21来实现的。

上述盖片20上部设有贯通孔23，下部设有驱动线圈21。

图4是说明本发明的超小型照相机模块上的光量调节器的操作方法的概念图。

本发明的光量调节器利用驱动线圈21和驱动磁铁31之间产生的电磁力，由位于贯通孔23周围的光圈部24来开闭上述贯通孔23，其中图4中的(a)为贯通孔23开的状态；图4中的(b)为贯通孔23闭的状态。

即，向上述驱动线圈21提供电流时，快门驱动板26利用上述驱动线圈21和驱动磁铁31间产生的电磁力F沿上下方向做直线运动，位于贯通孔23周围的光圈部24的2个光圈盘利用设成垂直于快门驱动板26的快门连接柱32以及滑槽27来闭锁或打开贯通孔23。

因此，上述光量调节器由上述驱动线圈21控制电流来调节光量，从而可以调节影像在图像传感器出现的时间，起到快门及光圈的作用。

本发明的光圈与快门装置可以用于除小型照相机以外的必须调节和控制光量的所有光学设备。

本发明为了保持上述光圈部的机械光圈与快门驱动板的快门的一定移位，形成多种形态的闭锁装置。下面参照图5至图9对上述闭锁装置进行更加详细的说明。

以下，本发明将上述基板28及盖片20命名为“固定部”，上述快门驱动板26及光圈部24命名为“驱动部”。

图5是本发明的第1实施例所包含的保持上述机械光圈与快门的一定移位的闭锁装置的模式图；

如图5所示，上述闭锁装置是一端设置(固定)在上述驱动部或固定部37的一面上的弹性体36。例如上述弹性体36可以设在与上述快门驱动板26一面相对的基板28的一面上，或者设在与上述基板28一面相对的快门驱动板26的一面上。

附图符号51为垂直阻力。

上述弹性体36最好为板状弹簧。

给基板28和快门驱动板26之间因上述弹性体36而产生一定大小的摩擦力52，当上述驱动磁铁31和驱动线圈21产生的驱动力53大于上述摩擦力52时，光圈部24和快门驱动板26得以驱动。

图6a与图6b是本发明的第2实施例所包含的保持上述机械光圈与快门的一定移位的闭锁装置的构造模式图；

如图6a及图6b所示，上述闭锁装置是在与快门驱动板26相对的基板28的一面形成的磁性金属薄片33。因此，上述驱动磁铁31和磁性金属薄片33间产生的引力使驱动磁铁31和基板28之间产生一定大小的摩擦力。驱动磁铁31和驱动线圈21产生的驱动力大于上述摩擦力时，可以驱动光圈部24和快门驱动板26，保持机械光圈与快门在一定范围。

图6b的左侧图是本发明的磁性金属薄片33形成前的磁通量分布图，图6b的右侧图是本发明的磁性金属薄片33形成后的磁通量分布图。如图6b的右侧图所示，如果设置磁性金属薄片33，则驱动磁铁31因磁性金属薄片33产生沿垂直方向牵引的力(引力)(垂直阻力)，驱动磁铁31和磁性金属薄片33之间分布的磁通量多于图6a。

本发明也可以采用能产生静电的电极代替上述磁性金属薄片33，利用向电极间施加电压时所产生的静电力来实现。

图7是本发明的第3实施例所包含的保持机械光圈与快门的一定移位的闭锁装置的构造模式图。

如图7所示，上述闭锁装置是一面附加在驱动部或固定部38上(图中未示)，另一面利用摩擦力与驱动部或固定部38相接触的电致伸缩元件或磁弹性元件39。

上述电致伸缩元件或磁弹性元件39是放入各个电场或磁场内时，形态沿一定方向发生变化的元件，利用这一点调节外部电场或磁场，可以形成能控制驱动部移动的闭锁装置。

因此，如果向上述电致伸缩元件或磁弹性元件39施加电场或磁场，则上述电致伸缩元件或磁弹性元件39发生变形，摩擦力消失，光圈部24和快门驱动板26得以驱动。

即，如图7的左侧图所示，在施加电场或磁场前，电致伸缩元件或磁弹性元件39的一面安装在驱动部或可动部(图中未示)(例如图3中的基板)上，电致伸缩元件或磁弹性元件39的另一面和可动部或驱动部38(例如图3中的快门驱动板)的侧面接触，利用摩擦力来固定。

此后，如图7的右侧图所示，施加电场或磁场时，由于驱动力53和外部驱动力54的作用，上述电致伸缩元件或磁弹性元件39形态发生变化，上述摩擦力消失。因此，光圈部24和快门驱动板26得以驱动。图8是本发明的第4实施例所包含的将保持机械光圈与快门保持在一定范围的闭锁装置的构造模式图。

如图8所示，上述闭锁装置是在驱动部或固定部38(图中未示)(例如图3中的基板)的一面上由多个按一定间隔排成一列的、产生电磁力或静电的装置40。所以如果一定时间内从外部施加大于妨碍驱动的力量，则可以调节驱动板在设备预先设定的有限移动间隔内移动。利用这一点可以形成按一定间隔控制移动的装置。附图符号51为垂直阻力，52为摩擦力，53为驱动力。

图9a与图9b是本发明的第5实施例所包含的保持机械光圈与快门在一定范围的闭锁装置的构造模式图。

如图9a及图9b所示，上述闭锁装置包括以下两部分：在驱动部或固定部(图中未示)(例如图3的基板28)上形成的、该面有多个连续凹槽35a的母榫35；在固定部或驱动部(图中未示)(例如图3的快门驱动板26)上形成的、该面有能卡入上述母榫35的凹槽35a内的、由1个以上的突起34a形成的公榫34。

如图9b所示，公榫34的突起34a每卡入母榫35的凹槽35a一次，就可以按阶段调整机械光圈与快门的移位。

如上述的所述，本发明为了保持上述机械光圈与快门的一定移位，设置闭锁装置，从而可以尽可能地减小电耗。

具备本发明的技术领域常识的人员可以在不脱离本发明的技术思想范围内，进行多种置换、变形、变更。但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (13)

1.一种装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，由以下几个部分组成：由一个以上用于获取拍摄对象影像的镜头组成的镜头组合；将通过上述镜头的上述影像转换为电子信号的图像传感器；与上述图像传感器相连的***电路部；通过控制入射面积和入射时间，可以调整通过上述镜头组合到达图像传感器的影像光量的光量调节器，其特征在于所述的光量调节器由以下几个部分构成：

基板，设有贯通孔；

快门驱动板，设置在上述基板上面，有固定的比上述贯通孔更大的开口孔，上述开口孔的一侧设有驱动磁铁、上述开口孔两侧设有一对以上的快门连接柱；

光圈部，位于上述快门驱动板上面，设有按上述快门连接柱的动作开关的贯通孔；

盖片，位于上述光圈部上面，与上述基板相连，在与上述基板贯通孔的相同位置上形成贯通孔，设有使上述驱动磁铁产生磁力，使上述快门驱动板移位的驱动线圈；

用于保持上述光圈部的机械光圈与上述快门驱动板的快门的一定移位的闭锁装置。

2.如权利要求1所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

所述光圈部是由至少1对的具有与快门连接柱相连的滑槽的光圈盘构成。

3.如权利要求1所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

所述驱动磁铁上磁力的产生是依靠电源所提供电力来实现的。

4.如权利要求1至3中任一项权利要求所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

所述闭锁装置是一端固定在互相相对的基板或快门驱动板一面上的弹性体。

5.如权利要求4所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

所述弹性体在所述基板和快门驱动板之间产生一定大小的摩擦力，当上述摩擦力小于上述驱动磁铁和驱动线圈产生的驱动力时，所述光圈部和快门驱动板得以驱动。

6.如权利要求4所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

所述弹性体为板状弹簧。

7.如权利要求1至3中任一项权利要求所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

上述闭锁装置是在与所述快门驱动板相对的基板的一侧设置的磁性金属薄片。

8.如权利要求7所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

所述驱动磁铁和磁性金属薄片之间产生的引力使所述驱动磁铁和基板之间产生一定大小的摩擦力，当驱动磁铁和驱动线圈产生的驱动力大于上述摩擦力时，光圈部和快门驱动板得以驱动。

9.如权利要求1至3中任意一项权利要求所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

所述闭锁装置是一面附在所述基板或快门驱动板上，另一面凭借摩擦力与所述快门驱动板或基板相接触的电致伸缩元件或磁弹性元件。

10.如权利要求9所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

当施加上述电场或磁场时，上述电致伸缩元件或磁弹性元件变形，摩擦力消失，因而所述光圈部和快门驱动板得以驱动。

11.如权利要求1至3中任一项权利要求所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

所述闭锁装置是设置在与快门驱动板相对的基板一面上的多个按一定间隔排成一列的产生电磁力或静电的装置。

12.如权利要求11所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

所述产生电磁力或静电的装置当从外部在一定时间内施加大于妨碍驱动的力量时，则可以调节所述光圈部及快门驱动板在设备预先设定的有限移动间隔内移动。

13.如权利要求1至3中任一项权利要求所述的装配机械光圈与快门的超小型照相机模块，其特征在于：

上述闭锁装置包括：

在所述快门驱动板或基板一面上形成，该面有多个连续凹槽的母榫；

在所述基板或快门驱动板的一面形成，该面有能卡入上述母榫凹槽内的、由至少1个的突起形成的公榫。

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