一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，包括鏡頭座以及透鏡組，所述透鏡組中的透鏡依次同軸設(shè)置于鏡頭座的內(nèi)腔中，所述透鏡組中的一片透鏡設(shè)置于MEMS微平臺(tái)的鏡架上，所述MEMS微平臺(tái)與設(shè)置于其底部的電路板連接，所述電路板與外部電路電連接，所述透鏡隨著鏡架沿光軸方向上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)變焦。該結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、變焦能力強(qiáng)，且能夠大大減小結(jié)構(gòu)尺寸，降低驅(qū)動(dòng)功率及裝配難度，實(shí)現(xiàn)單片透鏡更加快速精確的線性移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)對(duì)焦，可以將微型自動(dòng)對(duì)焦鏡頭應(yīng)用于更加廣泛的系統(tǒng)中。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦的成像方法及設(shè)備。
技術(shù)介紹
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)電話的結(jié)構(gòu)越來(lái)越小，微型照相鏡頭已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話中，還可以用于便攜式電腦攝像頭、PDA、安防和監(jiān)控系統(tǒng)中。現(xiàn)在用于移動(dòng)電話的微照相鏡頭大都是固定焦距的，而這要求照相鏡頭有足夠小的光圈以便提供足夠的景深，來(lái)使焦距適合于大范圍的成像距離，但是縮小光圈限制了照相鏡頭在弱光環(huán)境下的使用；而通過(guò)移動(dòng)透鏡或透鏡組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，可以避免上述問(wèn)題。但傳統(tǒng)機(jī)械式對(duì)焦驅(qū)動(dòng)裝置體積大，所需驅(qū)動(dòng)能量高，同時(shí)對(duì)焦速度也較慢。 外國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?33788A1)公開(kāi)了一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)微鏡與生產(chǎn)微鏡的加工方法，由一個(gè)鏡面與四個(gè)驅(qū)動(dòng)臂構(gòu)成，其驅(qū)動(dòng)臂采用多層材料組成，施加電壓與驅(qū)動(dòng)臂，其材料隨著膨脹，并向膨脹系數(shù)小的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鏡面運(yùn)動(dòng)。MEMS驅(qū)動(dòng)相比于傳統(tǒng)機(jī)械或音圈壓電驅(qū)動(dòng)方式相比具有更加顯著的優(yōu)勢(shì)，更加準(zhǔn)確的線性移動(dòng)，降低驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度，增加循環(huán)使用壽命，可進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)對(duì)焦，對(duì)磁快門(mén)無(wú)干擾，減小裝配復(fù)雜性。若使用MEMS驅(qū)動(dòng)透鏡來(lái)移動(dòng)透鏡組中的一片透鏡實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，可以大大減小自對(duì)焦鏡頭的體積，并可以極大的降低其驅(qū)動(dòng)電壓，其電壓僅有幾伏，同時(shí)還極大的提高了對(duì)焦速度。隨著集成技術(shù)的提高，MEMS制造工藝也日趨成熟，更加便于自動(dòng)對(duì)焦鏡頭微型化,降低生產(chǎn)成本，同時(shí)保證成像質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)為解決上述問(wèn)題，提出一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、變焦能力強(qiáng)，且能夠大大減小結(jié)構(gòu)尺寸，降低驅(qū)動(dòng)功率及裝配難度，實(shí)現(xiàn)單片透鏡更加快速精確的線性移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)對(duì)焦，可以將微型自動(dòng)對(duì)焦鏡頭應(yīng)用于更加廣泛的系統(tǒng)中。為達(dá)此目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用以下技術(shù)方案—種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，包括鏡頭座以及透鏡組，所述透鏡組中的透鏡依次同軸設(shè)置于鏡頭座的內(nèi)腔中，所述透鏡組中的一片透鏡設(shè)置于MEMS微平臺(tái)的鏡架上，所述MEMS微平臺(tái)與設(shè)置于其底部的電路板連接，所述電路板與外部電路電連接。進(jìn)一步地，所述MEMS微平臺(tái)包括內(nèi)部設(shè)置有通孔的基座，設(shè)置于所述基座內(nèi)部的鏡架，以及連接于所述基座與鏡架之間的驅(qū)動(dòng)臂。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)臂包括第一驅(qū)動(dòng)臂、第二驅(qū)動(dòng)臂、第三驅(qū)動(dòng)臂以及第四驅(qū)動(dòng)臂，所述第一驅(qū)動(dòng)臂、第二驅(qū)動(dòng)臂、第三驅(qū)動(dòng)臂以及第四驅(qū)動(dòng)臂分別連接于所述基座內(nèi)部的四條邊或四個(gè)角點(diǎn)處。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)臂為多層折疊結(jié)構(gòu)，且多層結(jié)構(gòu)中每層材料的熱膨脹系數(shù)不同，所述驅(qū)動(dòng)臂的工作方式采用為電熱方式工作。進(jìn)一步地，所述鏡架的驅(qū)動(dòng)為靜電驅(qū)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)或電熱驅(qū)動(dòng)，優(yōu)選的，所述鏡架的驅(qū)動(dòng)方式為采用電熱驅(qū)動(dòng)。進(jìn)一步地，所述MEMS微平臺(tái)與電路板采用倒裝焊方式實(shí)現(xiàn)電連接，所述MEMS微平臺(tái)的引腳與電路板的焊盤(pán)之間利用導(dǎo)電膠或焊料連接，所述電路板的第二級(jí)焊盤(pán)采用連接線與外部電路電連接。進(jìn)一步地,所述MEMS微平臺(tái)與電路板采用連接線連接方式實(shí)現(xiàn)電連接；所述連接線連接MEMS微平臺(tái)的引腳與所述電路板的第一級(jí)焊盤(pán)，所述電路板的第二級(jí)焊盤(pán)采用連 接線與外部電路電連接。進(jìn)一步地，所述電路板為PCB或陶瓷材料電路板，所述電路板上設(shè)置有用于透光的通孔，所述通孔與透鏡組相對(duì)應(yīng)設(shè)置。進(jìn)一步地，所述電路板為透光的玻璃材料或其他可透光的材質(zhì)電路板。進(jìn)一步地，所述電路板的內(nèi)部掩埋有導(dǎo)電線或?qū)щ娭＿M(jìn)一步地，所述連接線為金線、鋁線或其他材料的連接導(dǎo)線。進(jìn)一步地，所述MEMS微平臺(tái)設(shè)置于所述透鏡組的最上端的透鏡處。進(jìn)一步地，所述MEMS微平臺(tái)設(shè)置于所述透鏡組的最下端的透鏡處。進(jìn)一步地，所述MEMS微平臺(tái)設(shè)置于所述透鏡組的中間的一個(gè)透鏡處。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果為本專(zhuān)利技術(shù)中將透鏡組中的任意一片透鏡設(shè)置在MEMS微平臺(tái)的鏡架上，通過(guò)電熱驅(qū)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)MEMS微平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)臂，并帶動(dòng)其鏡架以及其上的鏡片作線性運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦；通過(guò)給四個(gè)驅(qū)動(dòng)臂施加不同的電壓可以實(shí)現(xiàn)透鏡的微調(diào)整，提高了透鏡的光學(xué)性能；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體尺寸小，移動(dòng)部件的重量輕，從而降低驅(qū)動(dòng)能量，使透鏡的線性移動(dòng)更加準(zhǔn)確快速，重復(fù)性好;MEMS適合于大批量生產(chǎn)，適用于微型化產(chǎn)品，可以減小功耗，便于生產(chǎn)并能降低生產(chǎn)成本。附圖說(shuō)明圖I是本專(zhuān)利技術(shù)一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭剖視圖；圖2是本專(zhuān)利技術(shù)MEMS微平臺(tái)位于透鏡組的最上端透鏡處時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本專(zhuān)利技術(shù)MEMS微平臺(tái)位于透鏡組的中間一透鏡處時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖I中自動(dòng)對(duì)焦鏡頭的MEMS微平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖I中自動(dòng)對(duì)焦鏡頭的MEMS微平臺(tái)與透鏡組合示意圖；圖6是圖4中MEMS微平臺(tái)倒裝焊連接示意圖；圖7是圖4中MEMS微平臺(tái)連接線連接示意圖。其中I、鏡頭座；2、第一透鏡；3、第二透鏡；4、第三透鏡；5、第四透鏡；6、電路板；7、MEMS微鏡平臺(tái)；8、引腳；34、可移動(dòng)透鏡；51、連接線；52、MEMS微平臺(tái)引腳；61、第一級(jí)焊盤(pán)；62、第二級(jí)焊盤(pán)；71、基座；72、鏡架；73、第一驅(qū)動(dòng)臂；74、第二驅(qū)動(dòng)臂；75、第三驅(qū)動(dòng)臂；76、第四驅(qū)動(dòng)臂。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案。如圖I至7所示的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，包括鏡頭座I以及透鏡組，所述透鏡組中的透鏡依次同軸設(shè)置于鏡頭座I的內(nèi)腔中，所述透鏡組中的一片透鏡設(shè)置于MEMS微平臺(tái)7的鏡架72上，所述MEMS微平臺(tái)7與設(shè)置于其底部的電路板6連接，所述電路板6與外部電路電連接。優(yōu)選的，于本實(shí)施例中，透鏡組包括第一透鏡2、第二透鏡3、第三透鏡4及第四透鏡5四個(gè)透鏡。如圖I所示，在本實(shí)施例中，MEMS微平臺(tái)7設(shè)置于透鏡組中的最下端的第四透鏡5處，將第四透鏡5設(shè)置在MEMS微平臺(tái)7上，MEMS微平臺(tái)7與底部的電路板6直接電連接；但MEMS微平臺(tái)7的位置并不僅限于此，如圖2所示，MEMS微平臺(tái)7還可以設(shè)置在透鏡組中的最上端的第一透鏡2處，將第一透鏡2設(shè)置在MEMS微平臺(tái)7上，又如圖3所示，MEMS微·平臺(tái)7還可以設(shè)置在透鏡組中的第二透鏡3或者第三透鏡4處，MEMS微平臺(tái)可以通過(guò)設(shè)置在鏡頭座I中的引線8與電路板6或外部電路實(shí)現(xiàn)電連接。如圖4所示，MEMS微平臺(tái)7包括內(nèi)部設(shè)置有通孔的基座71，該基座71為正方形，其內(nèi)部設(shè)置有鏡架72，鏡架72與基座71之間通過(guò)驅(qū)動(dòng)臂連接，且鏡架2的內(nèi)部設(shè)置有孔，用于放置可移動(dòng)透鏡34，其中，可移動(dòng)透鏡34為透鏡組中的一片透鏡，即為第一透鏡2、第二透鏡3、第三透鏡4及第四透鏡5四個(gè)透鏡中的任意一片透鏡，優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，可移動(dòng)透鏡34即為第四透鏡5。在本專(zhuān)利技術(shù)中，驅(qū)動(dòng)臂包括第一驅(qū)動(dòng)臂73、第二驅(qū)動(dòng)臂74、第三驅(qū)動(dòng)臂75以及第四驅(qū)動(dòng)臂76，其中，第一驅(qū)動(dòng)臂73、第二驅(qū)動(dòng)臂74、第三驅(qū)動(dòng)臂75以及第四驅(qū)動(dòng)臂76分別連接于基座71內(nèi)部的四條邊或四個(gè)角點(diǎn)處；優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，第一驅(qū)動(dòng)臂73、第二驅(qū)動(dòng)臂74、第三驅(qū)動(dòng)臂75以及第四驅(qū)動(dòng)臂76分別連接于基座71四條邊的內(nèi)部，且四個(gè)驅(qū)動(dòng)臂位于同一平面內(nèi)，其由雙層結(jié)構(gòu)組成，且雙層結(jié)構(gòu)中的各層材料的熱膨脹系數(shù)不同，驅(qū)動(dòng)臂的工作方式為電熱方式，用于驅(qū)動(dòng)鏡架72。進(jìn)一步地，鏡架72的驅(qū)動(dòng)方式為靜電驅(qū)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)或電熱驅(qū)動(dòng)，優(yōu)選的，于本專(zhuān)利技術(shù)中，所述鏡架72的驅(qū)動(dòng)方式為電熱驅(qū)動(dòng)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，包括鏡頭座（1）以及透鏡組，所述透鏡組中的透鏡依次同軸設(shè)置于鏡頭座（1）的內(nèi)腔中，其特征在于：所述透鏡組中的一片透鏡設(shè)置于MEMS微平臺(tái)（7）的鏡架（72）上，所述MEMS微平臺(tái)（7）與設(shè)置于其底部的電路板（6）連接，所述電路板（6）與外部電路電連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，包括鏡頭座(I)以及透鏡組，所述透鏡組中的透鏡依次同軸設(shè)置于鏡頭座(I)的內(nèi)腔中，其特征在于所述透鏡組中的一片透鏡設(shè)置于MEMS微平臺(tái)(7 )的鏡架(72 )上，所述MEMS微平臺(tái)(7 )與設(shè)置于其底部的電路板(6 )連接，所述電路板(6)與外部電路電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的 一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，其特征在于所述MEMS微平臺(tái)(7)包括內(nèi)部設(shè)置有通孔的基座(71)，設(shè)置于所述基座(71)內(nèi)部的鏡架(72)，以及連接于所述基座(71)與鏡架(72)之間的驅(qū)動(dòng)臂。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)臂包括第一驅(qū)動(dòng)臂(73)、第二驅(qū)動(dòng)臂(74)、第三驅(qū)動(dòng)臂(75)以及第四驅(qū)動(dòng)臂(76)，所述第一驅(qū)動(dòng)臂(73)、第二驅(qū)動(dòng)臂(74)、第三驅(qū)動(dòng)臂(75)以及第四驅(qū)動(dòng)臂(76)分別連接于所述基座(71)內(nèi)部的四條邊或四個(gè)角點(diǎn)處。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)臂為多層折疊結(jié)構(gòu)，且多層結(jié)構(gòu)中每層材料的熱膨脹系數(shù)不同，所述驅(qū)動(dòng)臂的工作方式為電熱方式。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭,其特征在于所述鏡架(72)的驅(qū)動(dòng)為靜電驅(qū)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)或電熱驅(qū)動(dòng)，優(yōu)選的，所述鏡架(72)的驅(qū)動(dòng)方式為電熱驅(qū)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭，其特征在于所述MEMS微平臺(tái)(7 )與電路板(6 )采用倒裝焊方式實(shí)現(xiàn)電連接，所述MEMS微平臺(tái)(7 )的引腳與電路板(6)的焊盤(pán)...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王元光，謝會(huì)開(kāi)，陳巧，蘭樹(shù)明，傅霖來(lái)，王東琳，丁金玲，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：無(wú)錫微奧科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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