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液晶马达技术与优势详解

2015-03-09 10:23:46 慧眼网

2014年12月份,中国移动白皮书出台,其中对摄像头明确规定,后置摄像头物理像素不低于5M,同时支持2*2CM的二维码扫描。所以在对于500万像素自动对焦摄像头,如何选择既有较好的自动对焦效果,又有较好的成本优势的摄像头,就摆在各手机厂商的面前。小编今天介绍一个新的选择,液晶马达摄像头。       

小编先给大家讲述一下液晶马达的原理,然后再介绍下液晶马达与常规VCM马达的一些差别与优势。

液晶简介:

向列型液晶(NLC)是由瘦长型或碟形的分子所构成的液体。通常那些分子能像液体般的移动,但它们的轴都指向同一个固定方向,也就是向列型液晶的光轴,由于液晶分子的长的像棒状,也称为分子长轴。这种现象使得这种液体在光学上具有水晶般的异向性或双折射性(即方向性信赖),所以才称它们为液晶。

当任意偏振的光(例如阳光)进入像NLC这种会双折射的材质时,我们可以把光的传输过程分为快线性偏振分量(称为“平常光”)与慢性偏振分量(称为“异常光”)。“平常光”是指其分量垂直于光轴的,对应的折射率简称为“no”; “异常光”其分量是平行于光轴的,对应的折射系数简称为“ne”。双折射率为上述两个折射率的差值,n= ne- no。

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由于NLC会双折射,因此当光入射液晶时,便会受到两个折射率的影响,造成在垂直光轴与平行光轴的光速会有所不同。若光的行进方向与光轴平行时的速度,小于垂直于光轴方向的速度时,这意味着平行光轴的折射率大于垂直方向的折射率(因为折射率与光速成反比),也就是ne- no>0,所以双折射率>0,反之,亦然。

液晶马达的工作原理:分子驱动更快捷

如下图所示,一般显示器的液晶板是由夹在两个透明导电层(电极)之间的NLC分子所组成,而导电层通常是由沉积在玻璃基板上的铟锡氧化物(ITO)所制成。透明导电层上涂有指向涂料(通常是通过磨刷处理过的聚酰亚胺),以提供NLC分子“断电”时的初始位置及角度。

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对透明电极提供电力信号(电压),NLC层内就会形成电场。对介电异向性为正的NLC,电场就会引动它的电偶极,使NLC的指向转为与电场一致。电场的强度决定了分子的旋转角度,同时也决定了旋转时在同一平面上偏振的光线折射率。但是,整个液晶面板内的NLC分子旋转是一致的,它表现得像个均匀的玻璃平面,除了折射率改变以外,不会对焦。

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Lens Vector公司在透明的ITO电极之间采用了专利的控制机制HiddenLayer,而得以靠电力的变化来对焦光线。HiddenLayer包含了两种商用材料Mat1、Mat2,它们的光学特性相同(折射率),但电气特性不同(介电质)。对透明电极发出电力信号,Mat1和Mat2不同的介电质就会使电场强度随着空间坐标而变化,NLC分子会依照局部电场的强度比例来旋转,并在NLC分子内形成梯度式折射率。电子信号强度的不同,会改变可调式透镜组件内的折射率梯度,因而形成不同的光学功率与可调式透镜。

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单一可调式透镜元件只对一个偏振分量的光产生对焦,而对直角(直角光)偏振分量不产生光学作用,因此,Lens Vector自动对焦透镜(LVAF)是由两个彼此相连、直角动向的可调式透镜所组成。当LVAF发出信号,两个NLC液晶板里就会产生相同的电场分布,并形成相同的折射率梯度。如此一来,两个可调式透镜组件就会以同步的方式对两个直角偏振分量产生作用,并使可调式透镜得以对焦,而不受入射光偏振的影响。

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由于跟透镜的焦距比起来,LVAF的两个可调式透镜组件隔得很近, 因此垂直与水平偏振图像等于是重叠在一起。LVAF对于图像质量几乎没有影响。

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液晶马达的五大优势

1.功耗低,摄像模组结构简单。常温下,液晶马达加热圈不需要加热时,才7Mw。采用液晶马达的摄像头模组结构比VCM马达要简单得多,组装生产也方便。

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2.可靠性高。VCM马达由于有螺纹,在组装过程中,容易由于螺纹不匹配而造成不良,也会有碎屑掉进芯片里形成不良,在使用过程中,由于马达卡壳造成无法对焦。而液晶马达则完全没有上述问题。液晶马达在组装中,采用定焦模组的组装工艺,不担心粉尘的问题,而且靠导电银胶固定,强度很高,不怕拉把、跌落、滚筒,粉尘等测试。液晶马达对焦次数超过600万次以上,没有VCM马达金属疲劳、对焦不准的问题。

3.对焦速度快,一致性高。众所周知,VCM马达对焦过程中,由于马达震荡的原因,会存在磁滞的现象,而液晶马达没有磁滞的现象,对焦一次到位,对焦速度可媲美闭环马达,且没有卡壳的现象。另外,最近流行的双摄像头,如果采用液晶马达来做,可以有效地避免两个VCM马达磁场的干扰,而且对焦时的一致性高,可以节省采用闭环马达的成本。

4.体积小、省空间。可实现6.5*6.5MM的自动对焦模组尺寸(VCM马达的自动对焦模组尺寸是8.5*8.5MM),可以帮助缩小线路板的大小,在智能手机设计上,节省更多的空间。

5.低成本且产能充足。以5M自动对焦摄像头马达来计,液晶马达比VCM马达单体成本要低;而且液晶马达的锁附成本比VCM要低且容易;加上模组生产可以实现自动化,能减少人工的成本及人为的误差。在人力成本高企的今天,常规低像素VCM马达的利润越来越薄,厂商已将产能转向利润更高的高像素VCM马达,而液晶马达由于采用了半导体液晶面板的生产方式,产能的扩充非常容易,因此在供应上要占有更大的优势。

目前已可量产的是5M的液晶马达,国内手机厂商即将量产上市采用液晶马达的手机产品,通过对Lens Vector公司的沟通得知,对于未来液晶马达的研究及发展,主要有以下几方面:锁定中高端手机市场,使用1/3″的sensor的摄像头,向8M、13M摄像头匹配;薄型化,现在的液晶马达厚度是0.49MM,未来可以做到0.3MM,更加减少摄像头的高度;对焦速度更快,匹配PDAF芯片,替代高成本的闭环马达,实现快速对焦;继续保持低成本的优势。

市场竞争激烈,低端手机利润越来越薄的今天,液晶马达的量产,无疑为低像素自动对焦摄像头又增加了一个新的选择。


标签:液晶马达 VCM
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