[发明专利]基于IPMC驱动器的手机镜头自动变焦装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种镜头自动变焦装置，具体涉及一种利用离子聚合物金属复合材料（Ionic Polymer-Metal Composites，IPMC材料）作为驱动部件，树脂材料作为结构体，采用封装工艺制备的用于手机摄像镜头光学自动变焦的装置。

背景技术

在光学镜头变焦驱动系统中，直线运动的微小型驱动元件发挥着重要作用。目前，手机摄像头的调焦方式因光学系统的不同而各有差异，实际应用中的光学镜头驱动系统中的调焦元件主要有音圈马达（Voice Coil Motor,VCM）（专利文献200810303388.7）、步进马达（专利文献201010299770.2）和超声波马达（专利文献200410078781.2）等。在驱动过程中，VCM结构复杂，行程受电流控制，功耗较大且容易发热，影响器件寿命，而步进马达与超声波马达在机械结构或控制回路等方面存在着缺陷。

新兴的电活性聚合材料(Electroactive polymers，简称EAP)是一种新型功能材料。作为一种典型的电激活材料，IPMC在外加电激励下可产生大变形，当激励撤除后，它又能恢复到原始的形状尺寸；此外，该材料在外力作用下发生形变，在一定条件下能产生相应的电信号。相对于传统智能材料，IPMC材料具有质量轻、运动灵活、能耗低、易于成形以及经受大变形而不易疲劳损伤等突出优点，使其迅速成为智能材料领域内的一个研究热点。因此，IPMC材料作为光学镜头致动器能够克服传统驱动方式所带来的不足。

目前，国外一些企业及研究机构已经对以IPMC材料为基础的微小型致动器应用到光学镜头驱动器上进行了初步研究。日本EAMEX公司开发了一种用于手机镜头变焦控制的IPMC微小型致动器，韩国电子通讯研究院的Hyung-Kun Lee等人研制了具有自动变焦功能的手机镜头成像装置。另外，韩国延世大学的Sung-Joo Kim等人利用离子溶液作为溶剂，改善了IPMC的性能，在此基础上研制了一套用于自动变焦系统的IPMC驱动装置。然而，这些研究工作均侧重于实现装置聚焦功能，较少涉及驱动器结构设计及优化问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用IPMC驱动的能够实现手机摄像镜头光学变焦的装置，

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种基于IPMC驱动器的手机镜头自动变焦装置，其特征在于，包括处于同一中心轴线上的底座、一对电极、IPMC驱动器和盖板，所述底座由底部结构与上部圆形凸台构成，底座内部为上下直通的圆柱空腔，圆形凸台外侧对称开有外卡槽；所述电极为带有侧耳的环状电极片，设置在圆形凸台端部，两电极的侧耳相互成180°；所述IPMC驱动器为圆形片，包括靠近外周部分的边缘约束区和其他部分的自由区，边缘约束区置于两个环状电极片之间，自由区嵌入光学镜头；所述盖板外部为短圆柱体，内部为半封闭腔体，其形状与底座圆形凸台的形状相配合，该半封闭腔体内壁对称设有内卡槽直通至盖板下端并水平拐出形成阶梯状卡槽；将盖板装配到底座上，使半封闭空腔与底座凸台配合连接，底座凸台端部距盖板半封闭空腔下面的距离不大于两片电极与IPMC驱动器的厚度之和。

上述方案中，所述IPMC驱动器，其自由区形状为瓣形、环形或类似结构。所述自由区直径限定为2-6mm。所述瓣形数目限定为4-12个。

所述底座底部结构为方形，其两侧对称设有带通孔的凸耳；所述盖板短圆柱体外侧也对称设有带通孔的凸耳，所述底座底部方形两侧凸耳与盖板外两侧凸耳相互对应，用螺栓连接。

所述底座底部方形两侧凸耳与外卡槽在平面上刚好相差90°；所述盖板外两侧凸耳与阶梯状卡槽在平面上也刚好相差90°。

本发明手机镜头自动变焦装置的优点是，根据IPMC材料的变形特点，采用智能IPMC材料作为直线驱动器；设计了新颖的驱动结构，镶嵌镜头的活动区设计有梅花瓣状使IPMC内部变形部分成周向对称分布，有利于直线驱动的稳定。本发明结构简单，制作过程方便，如果能够普及使用，将降低手机摄像头驱动元件的能耗及结构复杂问题，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明手机摄像头光学聚焦和变焦装置的装配图。

图2为图1中底座的俯视图。

图3为图1中盖板的俯视图。

图4为图1中的IPMC驱动器示意图。其中：a）为瓣形驱动器；b）为环形驱动器。