摄像头模块自动对焦致动器及其控制方法技术

一种用于摄像头模块的自动对焦致动器及其控制方法，自动对焦致动器包括有作为致动元件的形状记忆合金线(17)以及至少4个作为滑动辅助件的球形件(14)，并且自动对焦致动器包括复位弹性元件(13)，该复位弹性元件安装在自动对焦壳体(12)与透镜架之间并且仅在光轴方向上施加力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摄像头模块自动对焦致动器及其控制方法
本专利技术涉及新颖的且经改进的摄像头模块自动对焦(AF)致动器及其控制方法，其中，该摄像头模块自动对焦致动器包括有作为致动元件的形状记忆合金(SMA)线，并且特别地与移动电话的摄像头模块有关。
技术介绍
一般来说，使用形状记忆合金线作为致动元件相对于其它致动系统而言在重量、功耗、成本方面提供了各种优点。而且在摄像头模块领域中已认识到这些优点，并且这些优点已成为许多专利申请的主题，比如国际专利申请WO2007/113478、WO2011/122438和美国专利8159762，这些专利申请全都描述了具有形状记忆合金线的摄像头模块，其中，形状记忆合金线与透镜保持器(在本领域中有时被称为透镜镜筒)接触并固定至摄像头模块壳体。通过焦耳效应进行的形状记忆合金线的受控加热引起形状记忆合金线的收缩以及透镜保持器相对于壳体的移动。以上引用的两个国际专利申请并未解决壳体与透镜镜筒之间的摩擦现象以及在致动器使用寿命上的相关问题，而这方面在美国专利8159762中借助于置于壳体与镜筒之间的滚动构件和施加具有与光轴垂直的分量的力以确保滚动构件与透镜镜筒之间的接触的倾斜的复位弹簧而被加入。尽管该解决方案是在摩擦力控制方面的改进，但是该相当大且恒定的垂直分量本身对结构产生应力，并且在经常使用的致动系统中，比如在摄像头模块AF中，该垂直分量可能导致过早出现故障或者导致要通过使用升级部件、例如通过使用比所需线材更粗的线材来进行补偿。另一方面，与光轴垂直的该力分量的存在是该现有技术致动器的突出特征，其被包含在US8159762的独立权利要求的特征部分中。另一缺点与这些机械结构的制造相关联，这些机械结构无法通过将元件叠置于彼此之上来制造，而是需要制造子组件并将子组件相互联接。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中在解决基于SMA的自动对焦致动器中的摩擦力方面仍存在的缺点，并且本专利技术的第一方面在于一种摄像头模块自动对焦致动器，该摄像头模块自动对焦致动器包括：-壳体，-可动透镜架，该可动透镜架具有突出部，该突出部具有顶端以用于容置形状记忆合金线，-形状记忆合金线，-至少四个球形件，-底板，-两个电端子，所述两个电端子与突出部的顶端处于不同高度，-复位弹性元件，并且在该致动器中：-底板和壳体固定至彼此，从而限定自动对焦主体，-所述两个电端子固定到自动对焦主体上，-形状记忆合金线与透镜架的突出部的顶端接触，并且形状记忆合金的末端锁定至位于主体上的两个电端子，-壳体和可动透镜架通过至少两个侧槽被对准，所述至少两个侧槽限定用于容纳并保持球形件的至少两个导引槽，-复位弹性元件安装在壳体与透镜架之间，复位弹性元件仅在光轴方向上施加力。按照以上描述，所述两个电端子固定并保持至主体(壳体+底板)上，因此这些元件可以等效地固定到壳体上或固定到底板上，但还是要求与透镜架的突出部的顶端处于不同高度。根据本专利技术的摄像头模块AF致动器的最常见变型之一是设想设置有柔性印刷电路板(FPC)，该柔性印刷电路板与磁体和霍尔传感器一起提供与透镜架的位移和位置有关的信息。要强调的是，这些元件是可选的，原因在于可以采用其它等效技术方案，比如采用形状记忆合金的电阻反馈，如例如在申请号为WO2008/099156的国际专利中所描述的。附图说明将借助于以下附图对本专利技术进行进一步的说明，在附图中：·图1和图2是构成根据本专利技术的第一实施方式的AF致动器的元件的竖向分解立体图；·图3是图1和图2的AF致动器处于组装状态的正面透视图；·图4是图3的AF致动器的从上方观察的截面图；·图5是图3的AF致动器的优选变型的从上方观察的截面图；·图6是构成根据本专利技术的第二实施方式的AF致动器的元件的竖向分解立体图，其中，所述元件中的一个元件的细节被放大；·图7是图6的AF致动器在没有顶部元件和底部元件的情况下的处于组装状态的仰视图；·图8是图7的AF致动器的仰视立体图；·图9是图7的AF致动器的优选变型的俯视图；·图10是图9的AF致动器的沿箭头A的方向观察的透视图；以及·图11和图12是图9的AF致动器的沿箭头A的方向观察的局部放大视图，其示出了滚动构件处于AF致动器的两个极限位置的细节。在以上附图中，元件的尺寸和尺寸比可能不是准确的，并且在一些情况下，比如例如关于形状记忆合金线的直径，其已被改变以加强对附图的理解。具体实施方式图1(正视图)和图2(侧视图)中示出了根据本专利技术的AF致动器10的第一实施方式中所包括的元件的立体图。在这种图示中，元件被竖向分开以允许对其进行辨认。特别地，AF致动器10包括屏蔽罩11、壳体12、复位弹簧13、两组滚动球形件14、可动透镜架15、磁体16、形状记忆合金线17、两个端子18、底板19、柔性印刷电路板(FPC)191以及霍尔传感器192。可动透镜架15设置有用于容置形状记忆合金线17的前突出部20，在这种情况下，该突出部具有下顶端21，并且形状记忆合金线17通过由布置在更高高度处(沿着光轴)的两个端子18产生的约束作用而被保持在下顶端21的下面。变型设想使用上顶端，其中，形状记忆合金线保持在上顶端的上面，且端子布置在更低高度处。壳体12和可动透镜架15分别具有侧槽100、100’和侧槽101、101’，侧槽100、100’和侧槽101、101’以成对——100-101和100’-101’——的方式竖向对准并且限定用于保持球形件14的两个导引槽。这些元件已在图1和图2的立体图中示出，并且壳体12上的侧槽100-100’能够在从上方观察的视图(参见下面的图4)中很好地认出。图1和图2中示出的AF结构包括用于检测可动透镜架15的位置的元件，例如磁体16和霍尔传感器192，虽然磁体16和霍尔传感器192代表根据本专利技术的AF致动器的优选实施方式，但磁体16和霍尔传感器192完全是可选的。图3示出了已组装的致动器10的正面透视图，已组装的致动器10包括磁体16以及呈片簧形式的复位弹簧13的优选构型，其中，磁体16的N-S极被标示出，片簧具有圆形接触点131以对透镜架15施加分布力。在休止状态下，致动器处于所谓的无限远焦点位置；当形状记忆合金线17被通过的电流加热时，形状记忆合金线17缩短并将力施加到透镜架15上，从而使透镜架15向上移动，使得透镜聚焦直至所谓的微距位置(即，聚焦在邻近平面上)。当电流供给停止时，施加与SMA牵引力相反的竖向回复力的复位弹性元件13将透镜架15往回推动至无限远位置。无限远和微距表示两个AF极限位置并且因此与AF致动器应能够实现的调整量相对应。还设置有位置传感器和读出器以在AF致动器操作期间确定准确的平衡位置，还可以是由锚固至透镜架15的磁体16以及附接至FPC板191的霍尔传感器192例示的情况(图2)。FPC板将根据霍尔传感器读数而通过端子18向SMA线17提供电流以通过焦耳效应来启用SMA线17。着重强调的是，就根据本专利技术的第一实施方式的AF致动器构型而言，复位弹性器件13仅在竖向方向上施加力，并且是AF致动器的几何结构确保了球形件对准且被限制在导引槽中。如关于图1和图2所提及的，还可以适当地采用倒置构型，即，上顶端和下端子；在这种情况下，复位弹性元件由于形状记忆合金线将施加向下的牵引力(相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像头模块自动对焦致动器(10；60；90)，包括：‑壳体(12；62；92)，‑可动透镜架(15；65；95)，所述可动透镜架(15；65；95)具有突出部(20；70；100)，所述突出部(20；70；100)具有顶端(21；71；101)以用于容置形状记忆合金线(17；67；97)，‑形状记忆合金线(17；67；97)，‑至少四个球形件(14；64；94、94’)，‑底板(19；69；99)，‑两个电端子(18；68、68’；98、98’)，所述两个电端子(18；68、68’；98、98’)与所述突出部的所述顶端(21；71；101)处于不同高度，‑复位弹性元件(13；63；93)，并且在所述致动器(10；60；90)中：‑所述底板(19；69；99)和所述壳体(12；62；92)固定至彼此，从而限定自动对焦主体，‑所述两个电端子(18；68、68’；98、98’)固定到所述自动对焦主体上，‑所述形状记忆合金线(17；67；97)与所述透镜架的所述突出部的所述顶端(21；71；101)接触，并且所述形状记忆合金线(17；67；97)的末端锁定至位于所述主体上的所述两个电端子(18；68、68’；98、98’)，‑所述壳体(12；62；92)和所述可动透镜架(15；65；95)通过至少两个侧槽(100、100’；101、101’)被对准，所述至少两个侧槽(100、100’；101、101’)限定用于容纳并保持所述球形件(14；64；94、94’)的至少两个导引槽，‑所述复位弹性元件(13；63；93)安装在所述壳体(12；62；92)与所述透镜架(15；65；95)之间，其特征在于，所述复位弹性元件(13；63；93)仅在光轴方向上施加力。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.12 IT MI2014A001945;2015.01.09 IT MI2015A01.一种摄像头模块自动对焦致动器(10；60；90)，包括：-壳体(12；62；92)，-可动透镜架(15；65；95)，所述可动透镜架(15；65；95)具有突出部(20；70；100)，所述突出部(20；70；100)具有顶端(21；71；101)以用于容置形状记忆合金线(17；67；97)，-形状记忆合金线(17；67；97)，-至少四个球形件(14；64；94、94’)，-底板(19；69；99)，-两个电端子(18；68、68’；98、98’)，所述两个电端子(18；68、68’；98、98’)与所述突出部的所述顶端(21；71；101)处于不同高度，-复位弹性元件(13；63；93)，并且在所述致动器(10；60；90)中：-所述底板(19；69；99)和所述壳体(12；62；92)固定至彼此，从而限定自动对焦主体，-所述两个电端子(18；68、68’；98、98’)固定到所述自动对焦主体上，-所述形状记忆合金线(17；67；97)与所述透镜架的所述突出部的所述顶端(21；71；101)接触，并且所述形状记忆合金线(17；67；97)的末端锁定至位于所述主体上的所述两个电端子(18；68、68’；98、98’)，-所述壳体(12；62；92)和所述可动透镜架(15；65；95)通过至少两个侧槽(100、100’；101、101’)被对准，所述至少两个侧槽(100、100’；101、101’)限定用于容纳并保持所述球形件(14；64；94、94’)的至少两个导引槽，-所述复位弹性元件(13；63；93)安装在所述壳体(12；62；92)与所述透镜架(15；65；95)之间，其特征在于，所述复位弹性元件(13；63；93)仅在光轴方向上施加力。2.根据权利要求1所述的摄像头模块自动对焦致动器(10)，其中，所述两个电端子(18)位于所述自动对焦主体的同一个面上。3.根据权利要求1所述的摄像头模块自动对焦致动器(60；90)，其中，所述两个电端子(68、68’；98、98’)位于所述自动对焦主体的两个相邻面上。4.根据前述权利要求中的任一项所述的摄像头模块自动对焦致动器(10；60)，其中，所述导引槽的数目是二。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的摄像头模块自动对焦致动器(90)，其中，所述导引槽的数目是四。6.根据前述权利要求中的任一项所述的摄像头模块自动对焦致动器(10；60；90)，还包括挠曲件(600)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木祐亮，马库斯·克普费尔，罗马里科·佩里，汤姆·尼古拉森，艾利克斯·陈，
申请(专利权)人：艾斯科技公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE