CN101964864B - 相机模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种相机模组，包括镜头模组、影像感测器及快门装置，该影像感测器及快门装置的中心均位于镜头模组的光轴上。该快门装置包括框架，收容于该框架内的电致伸缩单元。该电致伸缩单元包括第一电致伸缩聚合物层、两个柔性电极层、两个第二电致伸缩聚合物层。该第一电致伸缩聚合物层沿镜头模组光轴方向的厚度大于该第二电致伸缩聚合物层沿镜头模组光轴方向的厚度。该电致伸缩单元的中心开设有一贯穿该第一电致伸缩聚合物层、两个柔性电极层与两个第二电致伸缩聚合物层的通孔。当施加于电致伸缩单元的两个柔性电极层的电压改变时，该电致伸缩单元沿垂直于镜头模组光轴方向伸展或收缩，从而改变该通孔的大小以调节透过该通孔的通光量。

Description

相机模组
技术领域
本发明涉及相机模组技术，特别涉及一种具有电致伸缩聚合物快门装置的相机模组。
背景技术
快门装置是相机模组上控制感光元件(如感光片、影像感测器等)有效曝光时间的一种装置，比如，快门速度为1/2秒时，表示感光元件曝光的时间为1/2。拍摄前，该快门装置是关闭的，其可防止相机模组内的感光元件曝光；拍摄时，调整好快门速度，按下快门释放按钮(即拍照按钮)，在快门开启与闭合的间隙间，让光线通过快门装置到达感光元件，使感光元件获得正确的曝光。具体请参阅Myung-Jin Chung等人2007年10月在Control，Automation and Systems.2007.ICCAS’07.International Conference on(Page(s)：2319-2322)上发表的论文Development of Compact Camera Module HavingAuto Focus Actuator and Mechanical Shutter System for Mobile Phone。
常见的相机模组的快门装置主要包括电子快门和机械快门。其中，电子快门是用电路控制快门线圈磁铁的原理来控制快门时间；机械快门是利用齿轮传动控制快门时间。然而，电子快门和机械快门均需要通过设计复杂、精密的机械连接传动结构控制开门的开启与关闭，其价格昂贵，在工作过程中会因零件间的摩擦而发出噪声，且其响应速度较慢，影响相机模组的成像质量。
因此，有必要提供一种具有结构简单、无噪声、且响应速度较快的快门装置的相机模组
发明内容
下面将以具体实施例说明一种相机模组。
一种相机模组，包括镜头模组、影像感测器及快门装置，该影像感测器及快门装置的中心均位于镜头模组的光轴上，该快门装置包括框架，收容于该框架内的电致伸缩单元，该电致伸缩单元包括第一电致伸缩聚合物层、分别设在该第一电致伸缩聚合物层相对两表面上的两个柔性电极层、以及分别设在该两个柔性电极层远离该第一电致伸缩聚合物层的相背离的两个表面上的两个第二电致伸缩聚合物层，该第一电致伸缩聚合物层沿镜头模组光轴方向的厚度大于该第二电致伸缩聚合物层沿镜头模组光轴方向的厚度，该电致伸缩单元的中心开设有一贯穿该第一电致伸缩聚合物层、两个柔性电极层与两个第二电致伸缩聚合物层的通孔，该通孔的中心轴与镜头模组的光轴同轴，当施加于该电致伸缩单元的两个柔性电极层之间的电压改变时，该电致伸缩单元沿垂直于镜头模组光轴方向伸展或收缩，从而改变该通孔的大小以调节透过该通孔的通光量。
相对于现有技术，本技术方案的相机模组的快门装置包括框架与收容于框架内的电致伸缩单元，且该电致伸缩单元包括第一电致伸缩聚合物层、两个柔性电极层与两个第二电致伸缩聚合物层，电致伸缩单元中心开设一通孔，通过施加于该两个柔性电极层的电压的改变以控制该通孔的大小，其结构简单、无噪声、且响应速度较快；并且，两个柔性电极层设于第一电致伸缩聚合物层相对的两表面，且两个柔性电极层两侧均设有一个比第一电致伸缩聚合物层的厚度薄的第二电致伸缩聚合物层，该两个第二电致伸缩聚合物层可有效隔离两个柔性电极层与外界的接触，避免该两个柔性电极层被外界潮湿的空气氧化而影响其导电性能，且较薄第二电致伸缩聚合物层对快门装置的响应速度影响不大，从而提高该快门装置的使用寿命与响应的稳定性和精确度。
附图说明
图1是本技术方案第一实施例提供的相机模组的示意图。
图2是图1的相机模组的快门装置的快门开启时的示意图。
图3是图2的快门装置的电致伸缩单元的示意图。
图4是图1的相机模组的快门装置的快门关闭时的示意图。
图5是图4的快门装置的电致伸缩单元的示意图。
图6是本技术方案第二实施例提供的相机模组的快门装置的示意图。
图7是图6的快门装置的电致伸缩单元的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本技术方案的相机模组作进一步详细说明。
请参阅图1，本技术方案第一实施例提供一种相机模组100。相机模组100包括镜头模组10、影像感测器20及快门装置30。影像感测器20及快门装置30的中心均位于镜头模组10的光轴上。
镜头模组10包括镜座11、镜筒12、镜片组13。镜筒12通过螺纹配合旋合于镜座11。镜片组13收容于镜筒12内。本实施例中，镜座11内开设有第一收容孔111与第二收容孔112。镜筒12通过设置于其外壁的外螺纹及第一收容孔111内壁的内螺纹与镜座11间相旋合固定。镜筒12开设有收容孔121。镜片组13包括两个镜片，两个镜片依次设置在收容孔121内。
影像感测器20收容于第二收容孔112内。影像感测器20靠近镜片组13的一侧设有一透明板21。透明板21主要用于保护影像感测器20，防止灰尘进入到影像感测器20内，以使影像感测器20具有良好的成像品质。
请进一步参阅图25，快门装置30包括框架32和电致伸缩单元34。电致伸缩单元34收容于框架32内。本实施例中，电致伸缩单元34在垂直于镜头模组10光轴方向的截面为正方形。
具体地，框架32包括上框321与下框322。上框321具有一个与镜头模组10光轴平行的顶板323，下框322具有一个与镜头模组10光轴平行的底板324，顶板323与底板324相对。框架32的中心开设有贯穿顶板323与底板324且与镜头模组10的光轴相对应的通光孔302。通光孔302的大小对应于拍照时快门装置30开启的最大通光口径。上框321与下框322组合后形成一个收容腔304。收容腔304用于收容电致伸缩单元34，以可保护支撑电致伸缩单元34。当然，框架32也可以在电致伸缩单元34制作完成后一体形成于电致伸缩单元34***。
电致伸缩单元34包括第一电致伸缩聚合物层341、两个柔性电极层342和两个第二电致伸缩聚合物层343。第一电致伸缩聚合物层341具有相对的第一表面3411和第二表面3412。两个柔性电极层342分别设在第一电致伸缩聚合物层341相对的第一表面3411与第二表面3412上。两个柔性电极层342分别具有远离第一电致伸缩聚合物层341的相背离的表面3421。两个第二电致动聚合物层343分别设在两个柔性电极层342远离第一电致伸缩聚合物层341的相背离的两个表面3421上。第一电致伸缩聚合物层341沿镜头模组10光轴方向的厚度大于该第二电致伸缩聚合物层342沿镜头模组10光轴方向的厚度。优选地，第一电致伸缩聚合物层341沿镜头模组10光轴方向的厚度为0.2-0.8mm之间的任一数值，第二电致伸缩聚合物层343沿镜头模组10光轴方向的厚度为0.02-0.15mm之间的任一数值。柔性电极层342沿镜头模组10光轴方向的厚度优选为10-200μm之间的任一数值。
电致伸缩单元34的中心开设有一贯穿第一电致伸缩聚合物层341、两个柔性电极层342与两个第二电致伸缩聚合物层343的通孔305。通孔305的中心轴与镜头模组10的光轴同轴。当施加于电致伸缩单元34的两个柔性电极层342之间的电压改变时，电致伸缩单元34沿垂直于镜头模组10光轴方向伸展或收缩，从而改变通孔305的大小以调节透过通孔305的通光量。
优选地，第一电致伸缩聚合物层341与第二电致伸缩聚合物层343可选自硅树脂(Silicone)、聚氨酯弹性体(Polyurethane Elastomer)或丙烯酸弹性体(AcrylicElastomer)等具有电致伸缩效应的材料。可以选择的是，第一电致伸缩聚合物层341与第二电致伸缩聚合物层343既可选择同一种材料，也可选择不同的材料。柔性电极层342可选用碳胶、金胶、银胶、铜胶等导电胶以旋涂或印刷的方法，或者选用石墨微粒以喷涂的方法，或者选用铂以溅镀的方法，或者选用具有高弹性的碳纳米管薄膜以粘贴的方法形成于第一电致伸缩聚合物层341相对的第一表面3411与第二表面3412上。第二电致伸缩聚合物层343可通过涂布或粘贴的方法形成于两个柔性电极层342远离第一电致伸缩聚合物层341的相背离的两个表面3421上。
一般地，当给两个柔性电极层342通以4-7V的电压时，电致伸缩单元34可产生大约5-20％的应变量，电致伸缩单元的响应时间一般在几毫秒到几微秒之间，其响应速度较快。例如，当快门装置30的通光孔302的直径为2mm时，电致伸缩单元34的外径大约为10-40mm即可，当给电致伸缩单元34施加某一特定电压时，电致伸缩单元34的通孔305可接近消失的程度，从而达到快门关闭的目的。当然，为了保证电致伸缩单元34的通孔305完全关闭，电致伸缩单元34的设计外径可适当增大。可以理解的是，电致伸缩单元34的外径可根据具体的第一电致伸缩聚合物层341、柔性电极层342、第二电致伸缩聚合物层342所选用的材料、厚度，以及通光孔302的大小进行设计，使得电致伸缩单元34可有效控制通孔305的开启与关闭，从而控制通过通光孔302的通光量。
请参阅图67，本技术方案第二实施例提供的相机模组与第一实施例提供的相机模组100大致相同，其不同之处在于，快门装置230的框架232采用透光材料制作形成。透光框架232一体形成，框架232可将电致伸缩单元234密封于其内部。由于透光框架232具有较好的透光性能，因此透光框架232可不必开设通光孔。从而，该框架232可更好地保护收容于其内部的电致伸缩单元234，使电致伸缩单元234免受外界污染，更好地保证电致伸缩单元234的伸展与收缩性能。并且，透光框架232可直接用作影像感测器的透明板以保护影像感测器。本实施例中，电致伸缩单元234在垂直于镜头模组光轴方向的截面为圆形。
可以理解的是，该相机模组100的电致伸缩单元34在垂直于镜头模组100光轴方向的截面还可以为其它形状，例如可以为矩形、三角形、多边形等形状，只要电致伸缩单元100的通孔305为圆形即可。
相对于现有技术，本技术方案的相机模组100的快门装置30包括框架32与收容于框架32内的电致伸缩单元34，且该电致伸缩单元34包括第一电致伸缩聚合物层341、两个柔性电极层342与两个第二电致伸缩聚合物层343，电致伸缩单元34中心开设一通孔305，通过施加于该两个柔性电极层342的电压的改变以控制该通孔305的大小，其结构简单、无噪声、且响应速度较快；并且，两个柔性电极层342设于第一电致伸缩聚合物层341相对的两表面3411、3412，且两个柔性电极层342两侧均设有一个比第一电致伸缩聚合物层341的厚度薄的第二电致伸缩聚合物层343，该两个第二电致伸缩聚合物层343可有效隔离两个柔性电极层342与外界的接触，避免该两个柔性电极层342被外界潮湿的空气氧化而影响其导电性能，且较薄第二电致伸缩聚合物层343对快门装置30的响应速度影响不大，从而提高该快门装置30的使用寿命与响应的稳定性和精确度。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本技术方案的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本技术方案权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种相机模组，包括镜头模组、影像感测器及快门装置，该影像感测器及快门装置的中心均位于镜头模组的光轴上，其特征在于，该快门装置包括框架，收容于该框架内的电致伸缩单元，该电致伸缩单元包括第一电致伸缩聚合物层、分别设在该第一电致伸缩聚合物层相对两表面上的两个柔性电极层、以及分别设在该两个柔性电极层远离该第一电致伸缩聚合物层的相背离的两个表面上的两个第二电致伸缩聚合物层，该第一电致伸缩聚合物层的该相对两表面与该镜头模组的光轴垂直且该第一电致伸缩聚合物层的中心位于该镜头模组的光轴上，该第一电致伸缩聚合物层沿镜头模组光轴方向的厚度大于该第二电致伸缩聚合物层沿镜头模组光轴方向的厚度，该电致伸缩单元的中心开设有一贯穿该第一电致伸缩聚合物层、两个柔性电极层与两个第二电致伸缩聚合物层的通孔，该通孔的中心轴与镜头模组的光轴同轴，当施加于该电致伸缩单元的两个柔性电极层之间的电压改变时，该电致伸缩单元沿垂直于镜头模组光轴方向伸展或收缩，从而改变该通孔的大小以调节透过该通孔的通光量。
2.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该第一电致伸缩聚合物层的厚度介于0.2-0.8mm之间，该第二电致伸缩聚合物层的厚度介于0.02-0.15mm之间。
3.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该柔性电极层沿镜头模组光轴方向的厚度介于10-200μm之间。
4.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该第一电致伸缩聚合物层的材料与该第二电致伸缩聚合物层的材质不同。
5.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该框架的中心开设有与镜头模组的光轴相对应的通光孔。
6.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该框架采用透光材料制作形成。
7.如权利要求6所述的相机模组，其特征在于，该框架为一体形成，该框架将电致伸缩单元密封于其内部。
8.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该第一电致伸缩聚合物层、第二电致伸缩聚合物层的材质选自硅树脂、聚氨酯弹性体或丙烯酸弹性体。
9.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该柔性电极层选用碳胶、金胶、银胶、铜胶以旋涂或印刷的方法，或者选用石墨微粒以喷涂的方法，或者选用铂以溅镀的方法，或者选用具有高弹性的碳纳米管薄膜以粘贴的方法形成于第一电致伸缩聚合物层相对的两个表面上。
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