[发明专利]摄像头模组镜筒步进运动的实现方法、模组及便携设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型可伸缩摄像头模组镜筒步进运动的实现方法，并涉及基于这种方法的摄像头模组，所述摄像头模组可以通过所述步进运动实现镜筒的伸缩和/或对焦功能

背景技术

微型摄像头模组(CCM，compact camera module)由摄像头芯片和成像镜片组组成，成像镜片组置于模组的镜筒中，镜筒位置和感光芯片的有机配合才能获取高品质的图像或视频。现代的手持设备，一方面为了美观的需要被设计得越来越薄，微型摄像头模组的高度也随之越来越低，对应镜片组总高度降低；另一方面为了图像品质的需要，感光芯片的感光面对角线尺寸越来越大，两方面的因素都会导致对应的模组中的镜片组主入射角变大，使图像品质降低。如何保障镜片组的主入射角不变，加大感光芯片尺寸，并满足更薄机身的手持设备外观设计要求一直是手持设备设计行业研究的问题。数码相机尤其是超薄的数码相机采用伸缩镜片组来解决这个问题。数码相机的伸缩镜片组是通过旋转方式驱动，采用了结构相对庞大的诸如螺纹/螺母结构、齿轮传输结构、或是涡轮涡杆结构等机械传动结构，这样的结构无法放置在像手机、笔记本电脑、Pad等更薄的设备中。而现有轻薄型设备中普遍使用的音圈电机，其镜筒无法伸出模组外，只能用做自动聚焦，工作时不能实现镜片组伸缩的功能，因而无法解决上述摄像头模组高度越来越低而带来的问题。

可见，轻薄型电子设备需要有一种新的微型摄像头模组来解决上述矛盾，而采用这种方法做成的微型摄像头模组要求结构简单，微型摄像头模组在不拍照时高度满足设备高度要求。微型摄像头模组在拍照时伸出镜头，伸出镜片组的附加的高度能保证镜片组的主入射角不变，从而保证拍照的图像品质；而且微型摄像头模组还需要能够提供微米量级的步进运动来实现对焦功能。

发明内容

可见，现有技术受结构限制不能解决轻薄型电子设备的外观与图像品质之间的矛盾。

针对上述技术的缺点，本发明提供了一种新的微型摄像头模组结构及其驱动镜筒步进运动的实现方法。这种方法的特点包括：

(1)微型摄像头模组采用直线驱动，在任何时候镜片组沿光轴方向只受通电线圈在磁场中的安培力，镜筒与接触件间的摩擦力和镜筒重力沿运动方向的分力；

(2)微型摄像头模组不工作时镜片组在模组内，模组高度低；在工作时镜片组伸出模组，提供额外的高度，保证了镜片组的主入射角不变；

(3)通过测量模组中线圈在磁场中运动时产生的感应电势的方向和大小，计算出与该线圈相连接的镜片组的运动参数，如镜片组的速度，镜片组运动的方向等；

(4)通过在模组线圈中施加一定大小和方向的电流来得到控制镜片组运动的安培力；

(5)镜片组只在光轴的径向有支撑，在轴向没有支撑；

(6)当需要镜片组伸出时，镜片组被安培力驱动，镜片组与接触件间产生相对滑动，镜片组到达目标位置，镜片组依赖这种相对滑动实现伸出和缩回来改变镜片组的高度；

(7)当模组接近对焦位置时，镜片组在外界的激励下发生了一定的振动，通过控制施加在模组线圈上的电流，得到与镜片组振动同相位的安培力，导致镜片组与弹性体间在所需要的运动方向上发生相对滑动。

(8)镜片组的振动和每次的相对滑动都被控制小于100微米量级，这种受控的振动加滑动使微型模组实现了一定精度的可重复的步进运动，从而实现对焦功能。

根据本发明的一个方面，提供了一种驱动摄像头模组镜筒步进运动的实现方法，所述模组包括弹性体、镜筒、线圈和永磁体，

所述模组镜筒步进运动的实现方法包括：

a.所述弹性体夹持着所述镜筒，所述弹性体的径向形变为所述镜筒施加径向正压力，通过所述正压力在所述弹性体与所述镜筒的接触面上产生轴向摩擦力，所述摩擦力可以帮助所述镜筒相对所述模组保持静止状态；

b.在动圈模式下，所述线圈与所述镜筒连接，所述永磁体固定在所述模组中；在动磁模式下，所述永磁体与所述镜筒连接，所述线圈固定在所述模组中，在所述两种模式下，给所述线圈通入电流，所述镜筒都将受到沿光轴方向的电磁力，作为所述镜筒沿光轴方向做直线运动的驱动力，通过改变所述线圈中的电流，从而改变所述驱动力，使所述模组实现步进运动。

在本发明的该方面中，采用摩擦力来固定镜筒，消除了对轴向弹簧和弹片的需求，也就消除了轴向弹簧和弹片对镜筒的行程的约束，允许镜筒伸出摄像头模组。由于模组镜筒是步进运动，而判断合焦需要一定处理时间，提高了对焦的准确性。