CN101728971B - 压电式运动系统及具有所述压电式运动系统的镜头驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压电式运动系统，包括振动体、运动体、压电陶瓷片、及固定外壳，所述振动体包括内桶、外桶，所述运动体固定收容于振动体的内桶内，所述外桶包括端壁及从端壁的靠外侧部分延伸的侧壁，一连接部固定连接内桶与外桶端壁的靠内侧部分，所述压电陶瓷片贴置于所述振动体外桶的端壁，所述外桶可滑动地连接至固定外壳，压电陶瓷片工作时，所述振动体及运动体依靠所述外桶与固定外壳之间的摩擦力和惯性驱动力可选择性地沿两相反方向中的一方向相对所述固定外壳运动。本发明还提供一种应用前述压电式运动系统的镜头驱动装置，本发明的镜头驱动装置，结构简单、噪声小，不受电磁干扰。

Description

压电式运动系统及具有所述压电式运动系统的镜头驱动装置
技术领域
本发明涉及一种压电式运动系统及具有所述运动系统的镜头驱动装置。 
背景技术
随着便携式摄像装置如照相手机的普及及其功能的多样化，具有自动对焦镜头的便携式摄像装置将会拥有越来越宽广的市场前景。现有市面上的自动对焦便携式摄像装置通常使用的是电磁感应电机，它具有转速大、效率高等优点，但不足的是定位精度不高，不能快速自锁，难于微型化等等，不适于目前便携式摄像装置摄像头越做越小的流行趋势。 
压电陶瓷片具有定位精度高，低速大转矩，结构简单，无电磁干扰等优点，目前正开始广泛应用于自动对焦便携式摄像装置摄像头模组。而其中主要的两种驱动方式为共振驱动和惯性驱动。共振驱动的优势在于速度快，效率高，但缺点在于过热、噪音、粉尘等一系列问题。 
因此，有必要开发一种新型的可克服以上问题的镜头驱动装置。 
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种压电式运动系统，包括振动体、运动体、压电陶瓷片、及固定外壳，所述振动体包括内桶、外桶，所述运动体固定收容于振动体的内桶内，所述外桶包括端壁及从端壁的靠外侧部分延伸的侧壁，一连接部固定连接内桶与外桶端壁的靠内侧部分，所述压电陶瓷片贴置于所述振动体外桶的端壁，所述外桶可滑动地连接至固定外壳，压电陶瓷片工作时，所述振动体及运动体依靠所述外桶与固定外壳之间的摩擦力和惯性驱动力沿两相反方向中的一方向相对所述固定外壳运动。 
本发明还提供一种镜头驱动装置，包括振子、及收容所述振子于其内的安装座，其特征在于：所述振子包括镜头、镜头架、压电陶瓷片，所述镜头架包括内桶、外桶，所述镜头固定收容于镜头架的内桶内，所述外桶包括端壁及从端壁的靠外侧部分延伸的侧壁，一连接部固定连接内桶与外桶端壁的靠内侧部分，所述压电陶瓷片贴置于所述外桶的端壁，所述外桶与安装座可滑动地连接，压电陶瓷片工作时，所述振子依靠所述外桶与安装座之间的摩擦力和惯性驱动力相对所述安装座前进或后退。 
本发明进一步的改进在于：所述压电陶瓷片使用的驱动信号为锯齿波或者带脉宽调制的方波信号。 
本发明所举实施例具有的有益效果是：本发明的镜头驱动装置，由于采用压电方式驱动，结构简单、噪音小、不受电磁干扰。 
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。 
附图中， 
图1所示为根据本发明一实施例的压电式运动系统的剖视示意图； 
图2A-2B所示为根据本发明一实施例的压电式运动系统的压电陶瓷片的驱动信号电压示意图； 
图3所示为根据本发明一实施例的应用前述压电式运动系统的镜头驱动装置的立体爆炸图； 
图4所示为本发明一实施例的镜头驱动装置的振子的爆炸图； 
图5所示为图3的镜头驱动装置的剖视示意图； 
图6所示为图3的镜头驱动装置沿对角线的剖视示意图。 
具体实施方式
请参阅图1，根据本发明一实施例的压电式运动系统包括振动体10、运动体20、及压电陶瓷片30。 
所述振动体10为双层结构，包括内桶12、外桶14及连接内桶12与外桶14的连接部16。所述内桶12包括底壁122及从底壁122外周缘沿轴向延伸的侧壁124，所述底壁122中央位置处开设有一开孔；所述外桶14包括底壁142及从底壁142周缘沿轴向延伸的侧壁144，所述底壁142中央位置处开设有一开孔；所述连接部16为圆筒状，连接内桶12底壁122开孔的周缘与外桶14底壁142开孔的周缘，所述内桶与外桶的侧壁皆垂直于其端壁。
在本实施例中，所述运动体20为圆柱状，固定收容于所述振动体10的内桶12内。 
所述压电陶瓷片30为圆环状，中央设开口，沿轴向极化，通电后可沿径向收缩或伸展。所述压电陶瓷片30可通过粘贴等方式固定贴置于振动体10的外桶14底壁142的外表面上，压电陶瓷片30的开口与振动体10的开孔对应。在本实施例中，由于压电陶瓷片30的整个上表面被固定至振动体10的外桶14底壁142，而振动体10由刚性材料制成，压电陶瓷片30通电后，其沿径向的伸缩运动将受阻，从而产生翘曲变形，具体表现为：中央部位(靠近开口部分)向上/下而周边部位向下/上翘曲变形，从而带动振动体10的内桶12向上/下运动，外桶14向下/上运动。 
所述压电式运动系统可滑动地收容于一相对固定壳体40内，所述壳体40与振动体10的外桶14侧壁144外表面之间设有若干弹性装置42，所述弹性装置42与振动体10的外桶14侧壁144之间的静摩擦力可支撑整个压电式运动系统相对壳体40静止。 
如图2A所示的驱动信号连接至压电陶瓷片30的两接线端。当没有任何驱动信号作用于压电陶瓷片30上时，压电陶瓷片30处于自由状态。当驱动信号电压沿上升沿ab缓慢上升时，压电陶瓷片30发生翘曲变形，振动体10的外桶14克服其与弹性装置42之间的摩擦力向上/下振动；当驱动信号电压沿下降沿bc骤然下降时，压电陶瓷片30骤然恢复形变，振动体10的外桶14在惯性作用下继续沿着原来的方向运动或保持在原有位置附近，振动体10的内桶12和运动体20由于未受约束，因而被迫向上/下运动，以便压电陶瓷片30恢复形变。这样，在一个驱动脉冲的作用下，微观上整个运动系统向上/下移动了一小段距离，在驱动脉冲序列的作用下，可以实现运动系统的连续单向运动。通过改变驱动信号的形态，将缓慢上升骤然下降的驱动信号转换成骤然上升缓慢下降的驱动信号，如图2B所示的驱动信号，可以实现运动系统的反方向连续运动。 
可以理解地，所述压电陶瓷片30还可以接其他形式的驱动信号，如带PWM(脉宽调制)的方波信号，只要驱动信号可使所述压电陶瓷片30缓慢变形、快速恢复形变即可。 
请一并参阅图3至图6，所述镜头驱动装置包括振子、支架70、壳体80、上盖板91、下盖板92、导向机构93；振子包括镜头50、镜头架60、压 电陶瓷片100；支架70、壳体80、上下盖板91、92形成收容振子的安装座。 
所述镜头架60为双层结构，包括内桶62、外桶64及连接内桶62与外桶64的连接部66。所述内桶62包括底壁622及从底壁622周缘沿轴向延伸的侧壁624，所述底壁622中央位置处开设有一通光孔；所述外桶64包括底壁642及从底壁642周缘沿轴向延伸的侧壁644，所述底壁642中央位置处开设有一通光孔；所述连接部16为圆筒状，连接内桶62底壁622通光孔的周缘与外桶64底壁642通光孔的周缘。 
环形状的压电陶瓷片100固定贴置于镜头架60外桶64端壁的通光孔周围，压电陶瓷片100对应镜头架60的通光孔处亦开设有通光孔。 
在本实施例中，所述壳体80为方形；所述支架70由四个横截面为近似L形的立柱72组成，分别安装于壳体80的四个角处，所述立柱72的内表面为弧面，分别位于同心圆的不同位置上。所述镜头50固定收容于镜头架60的内桶62内，所述镜头架60与镜头50的组合体安装于壳体80内，所述镜头架60外桶64的外表面与立柱72的弧形内表面配合；导向机构93包括两组滚珠，两立柱72的内表面分别开设有导槽72a，所述滚珠夹持于立柱72的导槽72a与镜头架60外桶64之间，用于导引镜头50与镜头架60于壳体80内的运动；弹性装置95设置于所述镜头架60外桶64侧壁的外表面与立柱72之间用于产生摩擦力；上下盖板91、92分别固定安装于壳体80的上下端，上盖板91开设有通光孔，以便光线可通过上盖板91的通光孔、压电陶瓷片100的通光孔、镜头架的通光孔后进入镜头50。 
在上述的镜头驱动装置中，镜头50相当于前述压电式运动系统的运动体20，镜头架60相当于振动体10，立柱70及外壳80相当于固定壳体40，当给压电陶瓷片100施加缓慢上升/下降、骤然下降/上升等可使压电陶瓷片100缓慢变形、快速恢复形变的驱动信号时，振子可沿壳体80内壁前进/后退。 
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种压电式运动系统，包括振动体、运动体、压电陶瓷片、及固定外壳，其特征在于：所述振动体包括内桶、外桶，所述运动体固定收容于振动体的内桶内，所述外桶包括端壁及从端壁的靠外侧部分延伸的侧壁，一连接部固定连接内桶与外桶端壁的靠内侧部分，所述压电陶瓷片贴置于所述振动体外桶的端壁，所述外桶可滑动地连接至固定外壳，压电陶瓷片工作时，所述振动体及运动体依靠所述外桶与固定外壳之间的摩擦力和惯性驱动力可选择性地沿两相反方向中的一方向相对所述固定外壳运动。
2.如权利要求1所述的压电式运动系统，其特征在于：所述振动体外桶的侧壁与固定外壳之间设有若干弹性装置，所述摩擦力产生于所述振动体外桶的侧壁与所述弹性装置之间。
3.如权利要求1所述的压电式运动系统，其特征在于：所述内桶包括端壁及从端壁靠外侧部分延伸的侧壁，所述内桶端壁的靠内侧部分设有开孔，所述外桶端壁的靠内侧部分亦设有开孔，所述连接部连接内桶端壁的开孔周缘与外桶端壁的开孔周缘。
4.如权利要求1至3任一项所述的压电式运动系统，其特征在于：所述压电陶瓷片使用的驱动信号为锯齿波或者带脉宽调制的方波信号。
5.一种镜头驱动装置，包括振子、及收容所述振子于其内的安装座，其特征在于：所述振子包括镜头、镜头架、压电陶瓷片，所述镜头架包括内桶、外桶，所述镜头固定收容于镜头架的内桶内，所述外桶包括端壁及从端壁的靠外侧部分延伸的侧壁，一连接部固定连接内桶与外桶端壁的靠内侧部分，所述压电陶瓷片贴置于所述外桶的端壁，所述外桶与安装座可滑动地连接，压电陶瓷片工作时，所述振子依靠所述外桶与安装座之间的摩擦力和惯性驱动力可相对所述安装座前进或后退。
6.如权利要求5所述的镜头驱动装置，其特征在于：所述镜头架外桶的侧壁与安装座之间设有若干弹性装置用以产生所述摩擦力。
7.如权利要求6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一导向机构，设置于镜头架外桶侧壁与安装座之间用于引导所述振子的运动。
8.如权利要求7所述的镜头驱动装置，其特征在于：所述安装座包括一方形壳体，和若干安装于所述壳体内的角处的立柱，所述立柱的内表面为弧形并与镜头架外桶侧壁的外表面配合，所述导向机构设置于镜头架外桶侧壁的外表面与立柱之间。
9.如权利要求8所述的镜头驱动装置，其特征在于：至少一立柱的内表面开设有导槽，所述导向机构包括至少一组滚珠，夹持于所述立柱的导槽与镜头架外桶的侧壁之间。
10.如权利要求5-9任一项所述的镜头驱动装置，其特征在于：所述内桶包括端壁及从端壁延伸的侧壁，所述内桶与外桶的端壁及压电陶瓷片皆开设有通光孔，所述连接部连接于内桶与外桶端壁的通光孔周缘之间。
11.如权利要求10所述的镜头驱动装置，其特征在于：所述压电陶瓷片使用的驱动信号为锯齿波或者带脉宽调制的方波信号。
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