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CN113495339A - 镜头驱动装置 - Google Patents

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CN113495339A
CN113495339A CN202110892085.9A CN202110892085A CN113495339A CN 113495339 A CN113495339 A CN 113495339A CN 202110892085 A CN202110892085 A CN 202110892085A CN 113495339 A CN113495339 A CN 113495339A
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鲍和平
彭坤
林聪�
刘富泉
吕新科
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Henan Hozel Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种镜头驱动装置，包括相互独立的底座、第一载体、第二载体、第三载体、第一压电驱动机构、第二压电驱动机构以及第三压电驱动机构，第一载体设置于底座上，第二载体设置第一载体上，第三载体设置于第二载体内，以及第一压电驱动机构和第二压电驱动机构分别用于驱动第一载体和第二载体在垂直于光轴的平面上沿相互垂直的第一方向和第二方向运动，第三压电驱动机构用于驱动第三载体沿光轴方向运动。本发明采用全新的压电驱动方式实现镜头的三个方向的运动，从而实现沿光轴方向的自动对焦功能，以及沿垂直于光轴方向的第一方向和第二方向的运动实现光学防抖功能，性能可靠。

Description

镜头驱动装置
技术领域
本发明涉及光学成像领域，具体涉及一种镜头驱动装置。
背景技术
传动的镜头驱动装置的电机通常安装在手机摄像模组内并且通常采用磁石与线圈的电磁组合进行驱动，产生磁场干扰诸如手机内部的其他电子元器件。此外，还通常采用悬丝、簧片等辅助，本身存在金属疲劳，受到冲击后会产生金属变形等不可逆的形变问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种镜头驱动装置，以解决上述现有技术中存在的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种镜头驱动装置，所述镜头驱动装置包括相互独立的底座、第一载体、第二载体、第三载体、第一压电驱动机构、第二压电驱动机构以及第三压电驱动机构，所述第一载体设置于所述底座上，所述第二载体设置所述第一载体上，所述第三载体设置于所述第二载体内，以及所述第一压电驱动机构和所述第二压电驱动机构分别用于驱动所述第一载体和所述第二载体在垂直于光轴的平面上沿相互垂直的第一方向和第二方向运动，所述第三压电驱动机构用于驱动所述第三载体沿光轴方向运动。
在一个实施例中，所述镜头驱动装置设置成：所述第一载体沿所述第一方向运动时，所述第一载体、第二载体以及第三载体相对固定；所述第二载体沿所述第二方向运动时，所述第二载体和所述第三载体相对固定；以及所述第三载体沿光轴方向运动时，所述底座、第一载体和第二载体相对固定。
在一个实施例中，所述第一载体具有第一高度h1，所述第二载体具有第二高度h2，所述第三载体具有第三高度h3，其中，所述第一高度h1，第二高度h2以及第三高度h3具有以下关系：
h3＜h1，所述第三载体的运动行程h满足以下关系：h≦h1-h3；或
h3＜h2，所述第三载体的运动行程h满足以下关系：h≦h2-h3。
在一个实施例中，所述第一压电驱动机构包括第一质量块、第一压电元件、第一摩擦件以及第一夹持件，所述第一质量块和第一压电元件安装于所述底座上，所述第一夹持件安装于所述第一载体上并与所述第一摩擦件摩擦配合，所述第一摩擦件布置在所述第一夹持件内并在端部与所述第一压电元件配合以在所述第一压电元件通电时驱动所述第一载体运动。
在一个实施例中，所述第二压电驱动机构包括第二质量块、第二压电元件、第二摩擦件以及第二夹持件，所述第二质量块和所述第二压电元件安装于所述第一载体上，所述第二夹持件固定安装于所述第二载体上，所述第二摩擦件布置在所述第二夹持件内并在端部与所述第二压电元件配合以在所述第二压电元件通电时驱动所述第二载体运动。
在一个实施例中，所述第三压电驱动机构包括第三质量块、第三压电元件、第三摩擦件以及第三夹持件，所述第三质量块和所述第三压电元件安装于所述底座上，所述第三夹持件固定安装于所述第三载体上，所述第三摩擦件布置在所述第三夹持件内并在端部与所述第三压电元件配合以在所述第三压电元件通电时驱动所述第三载体运动。
在一个实施例中，所述第一载体与底座之间通过第一导向件连接，以及所述第二载体与所述第一载体之间通过第二导向件连接。
在一个实施例中，所述第一导向件为第一导线杆，所述第一导向杆固定设置于所述底座上，所述第一载体设有与所述第一导向杆配合的第一导向槽；以及所述第二导向件为第二导向杆，所述第二导向杆固定设置于所述第一载体上，所述第二载体设有与所述第二导向杆配合的第二导向槽。
在一个实施例中，所述第一载体上的导向杆与所述第一压电机构分别设置于所述底座的相对的两个角部，所述第二载体的所述第二压电机构与所述第二导向杆分别设置于所述第一载体的相对的两个角部。
在一个实施例中，所述第二载体具有第二圆筒主体，所述第三载体具有第三圆筒主体，所述第三圆筒主体安装于所述第二圆筒主体内以及所述第三圆筒主体的外表面与所述第二圆筒主体的外表面配合并在所述第三载体运动时对所述第三载体进行导向。
在一个实施例中，所述第一方向、第二方向以及光轴方向分别设有位置传感器和对应的感应磁石，以分别检测所述第一载体、第二载体以及第三载体在第一方向、第二方向以及光轴方向的位移。
在一个实施例中，所述镜头驱动装置还包括第一电路板、第二电路板以及第三电路板，所述第一电路板、第二电路板以及第三电路板分别布置在所述镜头驱动装置的三个侧部并分别为所述第一压电元件、第二压电元件以及第三压电元件供电。
本发明彻底摒弃传统的电磁驱动方式，而是采用全新的压电驱动方式实现镜头的三个方向的运动，从而实现沿光轴方向的自动对焦(AF)功能，以及沿垂直于光轴方向的第一方向和第二方向的运动实现光学防抖(即OIS)功能，性能可靠，稳定性高，具有极高的商业利用价值和广阔的商业应用场景。
附图说明
图1是本发明一个实施例的镜头驱动装置的立体分解图。
图2是图1的镜头驱动装置的立体图，其中外壳已移除。
图3是图1的镜头驱动装置的第一载体和第二载体组装在一起的立体图。
图4是图1的镜头驱动装置的底座第二载体和第三载体组装在一起的立体图。
图5是图1的镜头驱动装置的底座的立体图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
图1是本发明一个实施例的镜头驱动装置100的立体分解图。如图1所示，镜头驱动装置100包括相互独立的底座10、第一载体20、第二载体30、第三载体40、第一压电驱动机构50、第二压电驱动机构60以及第三压电驱动机构70。相互独立指的是，底座10、第一载体20、第二载体30、第三载体40、第一压电驱动机构50、第二压电驱动机构60以及第三压电驱动机构70任意两个或多个之间不是一体结构，而是可以独立运动和单独制造的部件。其中，第一载体20设置于底座10上，第二载体30设置第一载体10上，第三载体40设置于第二载体30内。第一压电驱动机构50和第二压电驱动机构60分别用于驱动第一载体20和第二载体30在垂直于光轴的平面上沿相互垂直的第一方向和第二方向运动，第三压电驱动机构40用于驱动第三载体40沿光轴方向运动。
需要说明的是，本发明利用三个压电驱动机构，即第一压电驱动机构50、第二压电驱动机构60以及第三压电驱动机构70来独立驱动三个载体(即第一载体20、第二载体30以及第三载体40)独立运动，在保证各自最大运动范围的同时，还便于制造和加工，同时本发明彻底摒弃传统的电磁驱动方式，而是采用全新的压电驱动方式实现镜头的三个方向的运动，从而实现沿光轴方向的自动对焦(AF)功能，以及沿垂直于光轴方向的第一方向和第二方向的运动实现光学防抖(即OIS)功能。具有极高的商业利用价值和广阔的商业应用场景。
还需要说明的是，本发明的光轴方向指的是沿镜头的光轴方向，即光在镜头内的传播方向。本发明的镜头主要安装于第三载体40内，第三压电驱动机构70也是直接驱动第三载体40沿光轴方向运动以实现光学变焦。而光学防抖功能则通过第一载体和第二载体带动第三载体在垂直于光轴的第一方向和第二方向运动实现。
也就是说，可选地，本发明的镜头驱动装置设置成，第一载体20沿所述第一方向运动时，第一载体20、第二载体30以及第三载体40相对固定，从而通过第一载体20的运动可以带动第二载体30和第三载体40进而带动镜头沿第一方向运动，而当第二载体30沿所述第二方向运动时，第二载体30和第三载体40相对固定，从而通过第二载体30的运动带动第三载体40运动进而带动安装于第三载体40内镜头运动，以实现光学变焦功能，而第三载体40沿光轴方向运动时，底座10、第一载体20以及第二载体30相对固定，从而第三载体40在第二载体30内沿光轴方向运动以实现变焦功能。
需要注意的是，可选地，本发明的第一载体20具有第一高度h1，第二载体30具有第二高度h2，第三载体40具有第三高度h3，其中第一高度h1、第二高度h2以及第三高度h3具有以下两种情况：第一、h3＜h1，第三载体40的运动行程h满足以下关系：h≦h1-h3。第二、h3＜h2，所述第三载体的运动行程h满足以下关系：h≦h2-h3。也就是说，第三载体40沿光轴方向的运动范围不会超过第一载体20或第二载体30的高度，从而防止第三载体沿光轴方向运动时与外壳等部件碰撞。
下面参照图2-4对发明一个实施例的第一压电驱动机构50、第二压电驱动机构60以及第三压电驱动机构70进行详细说明，需要注意的是，以下描述的第一压电驱动机构50、第二压电驱动机构60以及第三压电驱动机构70可以是同一个实施例的结构，也可以是不同的实施例中的结构，也就是说，本发明的镜头驱动装置100可以仅仅是第一压电驱动机构50、第二压电驱动机构60以及第三压电驱动机构70采用以下任意结构，也可以是第一压电驱动机构50、第二压电驱动机构60以及第三压电驱动机构70的任意两个，例如第一压电驱动机构50和第二压电驱动机构60、第二压电驱动机构60和第三压电驱动机构70或第一压电驱动机构50和第三压电驱动机构70采用以下描述的结构。
如图2-4所示，第一压电驱动机构50包括第一质量块51、第一压电元件52、第一摩擦件53以及第一夹持件54。第一质量块51和第一压电元件52安装在底座10上，第一夹持件54固定安装于第一载体20上并与第一摩擦件53摩擦配合，第一摩擦件53布置在第一夹持件54内并在端部与第一压电元件52配合以在第一压电元件52通电时驱动第一载体20运动，第一质量块51设置于第一压电元件54的后方并限制第一压电元件54沿与第一方向相反的方向运动。第一压电元件52例如可以压电陶瓷制成，其在通电时可以高频振动从而驱动第一摩擦件53高频振动，并通过第一摩擦件53与第一夹持件54的配合驱动第一夹持件54进而驱动第一载体20运动。可选地，在底座10上还设置有第一挡板55，第一挡板55形成半包围结构对第一质量块51和第一压电元件52进行包围遮挡。
第二压电驱动机构60包括第二质量块61、第二压电元件62、第二摩擦件63以及第二夹持件64。第二质量块61和第二压电元件62安装于第一载体20上，第二夹持件64固定安装于第二载体30上，第二摩擦件63布置在第二夹持件64内并在端部与第二压电元件62配合以在第二压电元件62通电时驱动第二载体30运动。第二压电元件62例如可以压电陶瓷制成，其在通电时可以高频振动从而驱动第二摩擦件63高频振动，并通过第二摩擦件63与第二夹持件64的配合驱动第二夹持件64进而驱动第二载体30运动。可选地，在第一载体20上还设置有第二挡板65，第二挡板65形成半包围结构对第二质量块61和第二压电元件62进行包围遮挡。
第三压电驱动机构70包括第三质量块71、第三压电元件72、第三摩擦件73以及第三夹持件74，第三质量块71和第三压电元件72安装于底座10上，第三夹持件74固定安装于第三载体40上，第三摩擦件73布置在第三夹持件74内并在端部与第三压电元件72配合以在第三压电元件72通电时驱动第三载体40运动。第三压电元件72例如可以压电陶瓷制成，其在通电时可以高频振动从而驱动第三摩擦件73高频振动，并通过第三摩擦件73与第三夹持件74的配合驱动第三夹持件74进而驱动第三载体40运动。可选地，在第底座10上还设置有第三挡板75，第三挡板75形成半包围结构对第三质量块71和第三压电元件72进行包围遮挡。可选地，第三夹持件74通过连接板76固定安装于第三载体40上。
继续参照图2-4，可选地，第一载体20与底座10之间通过第一导向件21连接，以及第二载体30与第一载体20之间通过第二导向件31连接，例如第一导向件21可以是第一导线杆，第一导向杆固定设置于底座10上，第一载体20设有与第一导向杆配合的第一导向槽22。第一导向件21可滑动地安装于第一导向槽22内。第二导向件31可以是第二导向杆，第二导向杆固定设置于第一载体20上，第二载体30设有与第二导向件31配合的第二导向槽32。第二导向件31可滑动地安装于第二导向槽32内。
可选地，第一载体20上的第一导向件21与第一压电驱动机构50分别设置于底座10的相对的两个角部，第二载体30的第二压电驱动机构60与第二导向件31分别设置于第一载体20的相对的两个角部。从而保证在第一载体20在沿第一方向运动的过程平稳运动，以及第二载体30在沿第二方向运动时平稳运动。
参照图2，第二载体30具有第二圆筒主体33，第三载体40具有第三圆筒主体43，第三圆筒主体43安装于第二圆筒主体33内以及第三圆筒主体43的外表面与第二圆筒主体33的内表面配合并在第三载体40运动时对第三载体40进行导向，通过该设置方式，可以保证在不使用第三导向件的情况下，确保第三载体40沿光轴方向稳定运动。
在一个实施例中，第一方向、第二方向以及光轴方向分别设有位置传感器和对应的感应磁石，以分别检测所述第一载体、第二载体以及第三载体在第一方向、第二方向以及光轴方向的位移。例如，参照图4，沿光轴方向设有位置传感器82和感应磁石81，位置传感器82例如可以是霍尔传感器，并设置于第二载体30上，感应磁石81设置于第三载体40上并与位置传感器82配合，从而检测第三载体40的位置。需要注意的是，也可以是感应磁石81设置于第二载体上，位置传感器82设置于第三载体40上。沿第一方向和第二方向的设置方式与此类似，不再详述。
参照图5，在一个实施例中，镜头驱动装置100还可以包括第一电路板91、第二电路板92以及第三电路板93，第一电路板91、第二电路板92以及第三电路板93分别布置在镜头驱动装置的三个侧部并分别为第一压电元件52、第二压电元件62以及第三压电元件72供电。第一电路板91、第二电路板92以及第三电路板93优选为柔性电路板。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (12)

1.一种镜头驱动装置，其特征在于，所述镜头驱动装置包括相互独立的底座、第一载体、第二载体、第三载体、第一压电驱动机构、第二压电驱动机构以及第三压电驱动机构，
所述第一载体设置于所述底座上，所述第二载体设置所述第一载体上，所述第三载体设置于所述第二载体内，以及
所述第一压电驱动机构和所述第二压电驱动机构分别用于驱动所述第一载体和所述第二载体在垂直于光轴的平面上沿相互垂直的第一方向和第二方向运动，所述第三压电驱动机构用于驱动所述第三载体沿光轴方向运动。
2.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述镜头驱动装置设置成：所述第一载体沿所述第一方向运动时，所述第一载体、第二载体以及第三载体相对固定；所述第二载体沿所述第二方向运动时，所述第二载体和所述第三载体相对固定；以及所述第三载体沿光轴方向运动时，所述底座、第一载体和第二载体相对固定。
3.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述第一载体具有第一高度h1，所述第二载体具有第二高度h2，所述第三载体具有第三高度h3，其中，所述第一高度h1，第二高度h2以及第三高度h3具有以下关系：
h3＜h1，所述第三载体的运动行程h满足以下关系：h≦h1-h3；或
h3＜h2，所述第三载体的运动行程h满足以下关系：h≦h2-h3。
4.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述第一压电驱动机构包括第一质量块、第一压电元件、第一摩擦件以及第一夹持件，所述第一质量块和第一压电元件安装于所述底座上，所述第一夹持件安装于所述第一载体上并与所述第一摩擦件摩擦配合，所述第一摩擦件布置在所述第一夹持件内并在端部与所述第一压电元件配合以在所述第一压电元件通电时驱动所述第一载体运动。
5.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述第二压电驱动机构包括第二质量块、第二压电元件、第二摩擦件以及第二夹持件，所述第二质量块和所述第二压电元件安装于所述第一载体上，所述第二夹持件固定安装于所述第二载体上，所述第二摩擦件布置在所述第二夹持件内并在端部与所述第二压电元件配合以在所述第二压电元件通电时驱动所述第二载体运动。
6.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述第三压电驱动机构包括第三质量块、第三压电元件、第三摩擦件以及第三夹持件，所述第三质量块和所述第三压电元件安装于所述底座上，所述第三夹持件固定安装于所述第三载体上，所述第三摩擦件布置在所述第三夹持件内并在端部与所述第三压电元件配合以在所述第三压电元件通电时驱动所述第三载体运动。
7.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述第一载体与底座之间通过第一导向件连接，以及所述第二载体与所述第一载体之间通过第二导向件连接。
8.根据权利要求7所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述第一导向件为第一导线杆，所述第一导向杆固定设置于所述底座上，所述第一载体设有与所述第一导向杆配合的第一导向槽；以及所述第二导向件为第二导向杆，所述第二导向杆固定设置于所述第一载体上，所述第二载体设有与所述第二导向杆配合的第二导向槽。
9.根据权利要求7所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述第一载体上的导向杆与所述第一压电机构分别设置于所述底座的相对的两个角部，所述第二载体的所述第二压电机构与所述第二导向杆分别设置于所述第一载体的相对的两个角部。
10.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述第二载体具有第二圆筒主体，所述第三载体具有第三圆筒主体，所述第三圆筒主体安装于所述第二圆筒主体内以及所述第三圆筒主体的外表面与所述第二圆筒主体的外表面配合并在所述第三载体运动时对所述第三载体进行导向。
11.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述第一方向、第二方向以及光轴方向分别设有位置传感器和对应的感应磁石，以分别检测所述第一载体、第二载体以及第三载体在第一方向、第二方向以及光轴方向的位移。
12.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述镜头驱动装置还包括第一电路板、第二电路板以及第三电路板，所述第一电路板、第二电路板以及第三电路板分别布置在所述镜头驱动装置的三个侧部并分别为所述第一压电元件、第二压电元件以及第三压电元件供电。
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