CN102457133A - 振动致动器组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种振动致动器组件，该振动致动器组件包括：振动板；至少一个振动器，位于振动板上，并在将电信号施加于其上时振动；振动轴，振动轴的一端连接到振动板；转子，位于振动轴的外侧上以与振动轴的外表面接触，并通过振动轴的振动而运动；弹性加压器，位于振动轴的另一端，并朝着振动板对转子弹性地加压。

Description

振动致动器组件

本申请要求于2010年10月27日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0105382号韩国专利申请的优先权，该申请公开的全部内容通过引用被包含于此。

技术领域

实施例涉及一种振动致动器组件，更具体地讲，涉及这样一种振动致动器组件，通过该振动致动器组件，减少了噪声和振动的产生、通过利用紧凑的结构产生强大的驱动力并可实现精确的位置控制。

背景技术

具有诸如透镜的光学元件的光学系统包括用于使透镜运动的透镜驱动装置。透镜驱动装置使透镜运动以改变透镜之间的相对距离，从而实现变焦功能或自动聚焦功能。

透镜驱动装置可包括诸如步进电机的驱动单元。在这种情况下，由于使用减速齿轮和凸轮来将步进电机的旋转运动变成直线运动，因此透镜驱动装置的体积会增加，并且透镜驱动装置的结构会变复杂。另外，在正向旋转或反向旋转的过程中，可能会产生步进误差，功耗可能会变高，并且可能会由于齿隙(backlash)而产生高的电流和热。

近来，根据压电效应而操作以使光学系统的透镜运动的压电装置已被广泛使用。可通过利用压电装置来制造小型的驱动电机。

然而，由于包括这种压电装置的传统的光学系统还包括将压电装置的运动变成用于使透镜运动的驱动力的元件(例如，齿轮或凸轮)，因此传统的光学系统可能会具有复杂的结构，并且可能会由于元件之间的运动误差而难以实现准确的位置控制。

发明内容

实施例可提供一种振动致动器组件，由此可减少噪声和振动的产生。

实施例还可提供一种振动致动器组件，由此可通过利用紧凑的结构来产生强大的驱动力，并可实现精确的位置控制。

实施例还可提供一种振动致动器组件，该振动致动器组件能够通过利用连接到借助于振动器而进行振动的振动板的振动轴移动转子来实现精确的位置控制。

根据实施例，提供一种振动致动器组件。该振动致动器组件包括：振动板；至少一个振动器，位于振动板上，并在将电信号施加于其上时振动；振动轴，振动轴的一端连接到振动板；转子，位于振动轴的外侧上以与振动轴的外表面接触，并通过振动轴的振动而运动；弹性加压器，位于振动轴的另一端，并朝着振动板对转子弹性地加压。

所述弹性加压器可包括：支撑件，结合到振动轴的另一端；弹性构件，弹性构件的一端与支撑件接触，弹性构件的另一端与转子接触。

所述振动致动器组件还可包括位于弹性构件和转子之间的第一中间板。

所述振动致动器组件还可包括位于转子和振动板之间的第二中间板。

所述振动致动器组件还可包括运动单元，所述运动单元与转子的外表面接触，并根据在转子和运动单元之间产生的摩擦力而沿着转子运动。

所述转子可包括位于所述转子的外表面上的螺旋表面。

所述振动轴可包括从所述振动轴的外表面向外突出的突出单元，并且转子与突出单元的外端接触。

所述振动轴可包括从所述振动轴的外表面向外突出的突出单元，并且转子可包括与突出单元接触的夹紧单元。

所述突出单元可包括沿着振动轴的延伸方向具有斜坡的斜坡单元，并且转子可包括与突出单元的斜坡单元对应的斜坡单元。

所述振动致动器组件还可包括外支撑单元，通过将外支撑单元的一端连接到振动轴的端部并将外支撑单元的另一端连接到振动板来支撑振动板和转子。

所述振动致动器组件还可包括位于外支撑单元和振动板之间的缓冲构件。

所述外支撑单元可包括朝着振动板突出的突起，所述振动板可包括该突起被插入于其中的凹槽，并且所述突起可支撑振动板。

所述至少一个振动器可包括压电装置。

附图说明

通过参照附图详细描述示例性实施例，上述及其他特点和优点将会变得更加清楚，在附图中：

图1是示出根据实施例的振动致动器组件的分解透视图；

图2是示出图1的振动致动器组件的装配状态的透视图；

图3是图2的振动致动器组件的振动器的示意图；

图4是图3的振动器的示意图；

图5是图3的振动器在操作时的位移曲线图；

图6是根据实施例的振动致动器组件的侧剖视图；

图7是根据另一实施例的振动致动器组件的侧剖视图；

图8是根据另一实施例的振动致动器组件的侧剖视图；

图9是根据另一实施例的振动致动器组件的侧剖视图；

图10是根据实施例的具有图9的振动致动器组件的光学系统的透视图。

具体实施方式

以下，将参照附图更加充分地描述根据实施例的振动致动器组件的结构和操作。

图1是示出根据实施例的振动致动器组件的分解透视图，图2是示出图1的振动致动器组件的装配状态的透视图。

图1和图2的振动致动器组件可包括：振动板(diaphragm)10；至少一个振动器20，可使振动板10振动；振动轴30，振动轴30的一端31可被连接到振动板10；转子40，可被设置在振动轴30的外侧上，使得转子40能够运动；弹性加压器50，可被安装在振动轴30的另一端32，以对转子40加压。

振动器20可被设置在振动板10的侧部，并可在将电信号施加于其上时振动。当振动器20振动时，振动板10可通过振动器20而进行振动。在示出的实施例中，振动器20可被设置在振动板10的侧部，但是振动器20的位置不限于此，并且振动器20可被设置在振动板10的后部或前部。

振动器20可包括压电装置。该压电装置可具有其中多个电极可彼此堆叠的堆叠型(stacked type)，或者可具有单层型(single layer type)。当将交流电(AC)供应到所述压电装置时，所述压电装置可根据供应的AC的驱动波形而产生振动。振动器20可包括当将电流供应于其上时振动的任何其他部件来代替所述压电装置。

振动器20可包括第一装置21和第二装置22。第一装置21和第二装置22可在将具有不同相位的电流供应于其上时独立地振动。振动器20可包括两个装置(即，第一装置21和第二装置22)，但是振动器20可仅包括一个装置。换句话说，可通过在振动板10上设置一个压电装置并控制供应到该压电装置的电流来实现振动板10的振动运动。

振动板10和振动轴30可被一体地制造。例如，可切割金属材料(例如，钢、不锈钢或铝)并对其进行加工，以制造如图1中所示可被形成为一体的振动板10和振动轴30。

可选地，振动板10和振动轴30可被分开制造然后被装配在一起。换句话说，可通过对板状材料进行加工来制造振动板10，并可通过对杆状材料进行加工来制造振动轴30。可在振动轴30的一端31的外表面上形成有螺旋表面(screw surface)，并可在振动板10中形成可与振动轴30的一端31的螺旋表面接合的螺孔，从而通过螺纹连接将振动板10与振动轴30连接。可选地，可通过利用结合单元(例如，铆钉或螺栓)或者焊接方法将振动轴30与振动板10结合。

振动板10和振动轴30可由金属材料(例如，铁、铝或不锈钢)或者具有足够的硬度的塑性材料形成。

由于振动轴30的一端31可被连接到振动板10，因此振动板10的振动可被直接传递到振动轴30。

转子40可被设置在振动轴30的外侧上，以与振动轴30的外表面的至少一部分接触。弹性加压器50可以以预定力朝着振动板10对转子40弹性地加压。弹性加压器50可被结合到振动轴30的另一端32。

弹性加压器50可朝着振动板10对转子40加压，但是转子40的位置可相对于振动轴30而变化。换句话说，如果通过振动轴30的振动而从振动轴30传递到转子40的摩擦力大于由于弹性加压器50对转子40加压而产生的摩擦力，则转子40可相对于振动轴30旋转。

弹性加压器50可包括：支撑件51，可被结合到振动轴30的另一端32；弹性构件52，弹性构件52的一端可与支撑件51接触，弹性构件52的另一端可与转子40接触。

支撑件51可包括螺旋槽53，并且支撑件51可被旋入到可形成在振动轴30的另一端32的外表面上的螺旋表面33。压缩螺旋弹簧可被用作弹性构件52，但是可使用具有弹性的任何其他机械元件，例如，具有板状的板簧、橡胶或者使用气体或液体的流体弹簧。

第一中间板61可被设置在弹性构件52和转子40之间。另外，第二中间板62可被设置在转子40和振动板10之间。第一中间板61和第二中间板62可防止在转子40相对于振动轴30运动时由于部件之间的摩擦而导致的磨损，同时稳定地保持由弹性构件52施加到转子40的弹力。垫圈可被用作第一中间板61和第二中间板62。

运动单元70可被安装在转子40的外表面上。由于运动单元70可被设置在转子40的外侧上以与转子40接触，因此当转子40旋转时可在转子40与运动单元70之间产生摩擦。可在转子40的外表面上形成有螺旋表面41，并且可在运动单元70的内表面上形成可被旋入到转子40的螺旋表面41的螺纹71。因此，当转子40旋转时，运动单元70可沿着转子40运动。

可将转子40与运动单元70结合的结构不限于上述结构，除使用螺旋表面41的结合结构以外，还可使用用于将转子40的旋转运动转换成运动单元70的直线运动的另外的机械元件。例如，滚珠丝杠结构或齿轮组件可被用在转子40和运动单元70之间。

图3是用于描述图2的振动致动器组件的振动器20的操作原理的示意图。

可被设置在振动板10的外侧上的振动器20可包括：第一装置21，相对于振动板10沿水平方向隔开；第二装置22，相对于振动板10沿竖直方向隔开。电流可从电源91被供应到第一装置21和第二装置22。电源91的电流可通过相位变换器92被变换成具有不同相位的两种电信号，因此，具有不同相位的电流可分别被供应到第一装置21和第二装置22。当仅将电流供应到第一装置21时，振动板10可沿图3中的左右方向振动。当仅将电流供应到第二装置22时，振动板10可沿图3中的上下方向振动。

图4是用于描述图3的振动器20如何操作的示例的示意图。

如图4中所示，当将相位差为大约90°的电流供应到第一装置21和第二装置22以利用谐振现象来使转子40运动时，随着振动板10在改变其形状的同时振动，振动轴30可沿由箭头A指示的方向旋转。

振动轴30可根据振动板10的振动通过放大变形运动(transformationmotion)而摩擦转子40，从而将动力传递给转子40。

图5是图3的振动器20在操作时的位移曲线图。图5的曲线图示出了根据振动板10振动时在振动轴30中产生的振动运动的频率的位移。

参照图5，振动轴30的振动运动的位移(当振动轴30不振动时，振动轴30的端部相对于振动轴30的中心点的位置的变化)的最大值的附近值可对应于振动运动的谐振点。可通过控制供应到振动器20的电流使得振动器20在谐振点处实现数百赫兹的频率范围内的运动，由此来调节转子40的旋转速度。

图6是根据实施例的振动致动器组件的侧剖视图。

图6的振动致动器组件可包括：振动板110；至少一个振动器120，可使振动板110振动；振动轴130，可被连接到振动板110；转子140，可被设置在振动轴130的外侧上，使得转子140能够运动；弹性加压器150，可对转子140加压。

与图1的弹性加压器50类似，弹性加压器150可包括：支撑件151，可被结合到振动轴130；弹性构件152，可被支撑件151支撑并可对转子140加压。

在示出的实施例中，使振动轴130与转子140接触的方法可与之前的实施例中的方法不同。振动轴130可包括可从振动轴130的外表面向外突出的多个突出单元135。转子140可与所述多个突出单元135中的一个或多个突出单元135的外端接触。突出单元135的数量是非限制性的，并且可在振动轴130的外侧上仅形成有一个突出单元135。

根据从振动板110接收的振动，振动轴130可沿着振动轴130的延伸方向或者沿着与振动轴130平行的方向变形。所述多个突出单元135可根据振动轴130的运动而有效地传递动力。换句话说，当上部的突出单元135与转子140隔开以使上部的突出单元135不与转子140接触时，下部的突出单元135可与转子140接触，反之亦然。因此，振动轴130可始终与转子140接触并可将驱动力传递给转子140。

图7是根据另一实施例的振动致动器组件的侧剖视图。

根据图7的振动致动器组件，一个突出单元135可被安装在振动轴130的外侧上。突出单元135可通过与转子140的内表面接触而将振动轴130的振动传递给转子140。转子140可包括夹紧单元(jaw unit)145，通过沿厚度方向去除转子140的一部分而形成夹紧单元145。

转子140的夹紧单元145可与突出单元135的至少一个表面接触，因此，可有效地保持振动轴130和转子140之间的接触。换句话说，由于夹紧单元145可将由弹性加压器150施加到转子140的加压力传递给突出单元135，因此可在突出单元135和夹紧单元145之间产生强大的摩擦力。

图8是根据另一实施例的振动致动器组件的侧剖视图。

在图8的振动致动器组件中，在振动轴130的外表面上突出的突出单元135可包括斜坡单元139，斜坡单元139可沿着振动轴130的延伸方向形成斜坡。另外，转子140可包括斜坡单元149，斜坡单元149可沿着转子140的延伸方向形成斜坡，以与突出单元135的斜坡单元139相对应。

形成在振动轴130的突出单元135上的斜坡单元139以及转子140的斜坡单元149可稳定地保持振动轴130和转子140之间的接触，从而改善由于摩擦而产生的动力传递效果。

图9是根据另一实施例的振动致动器组件201的侧剖视图，图10是根据实施例的包括图9的振动致动器组件201的光学系统的透视图。

图9和图10的振动致动器组件201可包括：振动板210；至少一个振动器220，可使振动板210振动；振动轴230，可被连接到振动板210；转子240，可被设置在振动轴230的外侧上，使得转子240能够运动；弹性加压器250，可对转子240加压；外支撑单元280，可通过将一端281结合到振动轴230的端部232并将另一端282结合到振动板210来支撑振动板210和转子240。

由于弹性加压器250可被设置在外支撑单元280的一端281和转子240之间，因此可朝着振动板210对转子240加压。第一中间板261可被安装在弹性加压器250和转子240之间。另外，第二中间板262可被安装在转子240和振动板210之间。

振动板210可被设置于其中的凹槽285可形成在外支撑单元280的另一端282中。可朝着振动板210突出的突起287可形成在外支撑单元280的凹槽285中。由于振动板210可包括突起287可被插入于其中的凹槽217，因此振动板210可被外支撑单元280的突起287支撑。

振动器220可被设置在振动板210的侧部上，并可在将电信号施加于其上时振动。当振动器220振动时，振动板210可根据振动器220而振动。缓冲构件288可被设置在外支撑单元280的凹槽285和振动板210之间。当振动板210由于振动器220而改变其形状时，缓冲构件288可吸收在振动板210与外支撑单元280碰撞时所产生的冲击。

可沿着转子240运动的运动单元270可被设置在转子240的外侧上。在转子240的外表面上形成有螺旋表面241，并且可在运动单元270的内表面上形成可被旋入到转子240的螺旋表面241的螺纹271。

运动单元270可被安装在透镜架3的外侧上。透镜架3可支撑透镜2并可沿着导轨4和5滑动。当转子240旋转时，驱动力可被传递到被旋入到转子240的运动单元270，并因此可使透镜架3沿着导轨4和5滑动。

通过利用振动致动器组件201，通过控制振动器220而产生的振动可经由振动板210和振动轴230被传递到转子240，并可通过转子240的旋转运动来精确地调节透镜2的位置。由于振动致动器组件201的结构可比使用步进电机或者诸如齿轮或凸轮的元件的传统的振动致动器组件的结构简单，因此可减小元件之间的误差。此外，可实现紧凑的设计，并可显著减少噪声和振动。

根据上述实施例的振动致动器组件，可通过利用连接到由于振动器而振动的振动板的振动轴使转子运动来实现精确的位置控制。另外，由于振动致动器组件的结构比传统的振动致动器组件的结构简单，因此可减小元件之间产生的误差，可实现紧凑的设计，并可显著减少噪声和振动。

在此描述的设备可包括处理器、用于存储将由处理器执行的程序数据的存储器、诸如盘驱动器的永久存储器、用于与外部装置进行通信的通信端口以及包括显示器、键盘等的用户界面装置。当涉及软件模块时，这些软件模块可被存储为可由非临时性计算机可读介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、CD-ROM、DVD、磁带、硬盘、软盘以及光学数据存储装置上的处理器执行的程序指令或计算机可读代码。计算机可读记录介质还可分布在网络连接的计算机系统上，从而以分布式方式存储并执行计算机可读代码。该介质可被计算机读取，可被存储在存储器中并可被处理器执行。

在此所引用的包括公布、专利申请和专利的全部参考文献均以引用的方式被包含于此，该引用的程度如同已单独地及具体地将各个参考文献所指示的内容通过引用被包含于此并在此以其整体进行阐述。

为了增进对本发明的原理的理解，已经对附图中示出的实施例进行了描述，并且特定的语言已被用于描述这些实施例。然而，该特定的语言并不意在限制本发明的范围，本发明应该被解释为包括本领域的普通技术人员通常会想到的所有实施例。在此使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意在成为本发明的示例性实施例的限制。

可以以功能块组件和各种处理步骤的形式来描述本发明。可通过被构造为执行特定功能的任意数目的硬件和/或软件组件来实现这样的功能块。例如，本发明可使用各种集成电路组件，例如，存储器元件、处理元件、逻辑元件、查找表等，它们可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行各种功能。类似地，在使用软件编程或软件元件来实现本发明的元件的情况下，可通过使用任何编程语言或脚本语言(例如，C、C++、Java、汇编语言等)以及由数据结构、对象、进程、例程或其他编程元件的任意组合所实现的各种算法来实现本发明。可在算法中实现功能方面，在一个或多个处理器上执行所述算法。此外，本发明可使用用于电子器件配置、信号处理和/或控制、数据处理等的任意数目的传统技术。词语“机构”和“元件”被广泛使用并不限于机械式实施例或物理实施例，而可包括结合处理器的软件例程等。另外，利用在此公开的内容，本发明所属领域的普通编程人员能够容易地实现用于实现和使用本发明的功能性程序、代码和代码段。

在此示出和描述的具体实施方式为本发明的说明性示例，并不意在以任何方式另外限制本发明的范围。为了简要，可不对传统的电子器件、控制系统、系统的软件开发和其他功能方面(及该系统的单独操作组件的组件)进行详细描述。此外，示出的各附图中所示的连接线或连接器意在表示各元件之间的示例性功能关系和/或物理连接或逻辑连接。应该注意的是，在实际装置中，可存在多种可选的或附加的功能关系、物理连接或逻辑连接。此外，除非元件被特别地描述为“必要的”或“关键的”，否则没有任何项目或组件对实施本发明是必要的。

在描述本发明的上下文中(尤其是在权利要求的上下文中)所使用的单数形式及类似的指示物应该被解释为包括单数形式和复数形式。还应当认识到，在此所使用的术语“包含”、“包括”和“具有”意在被特别地解释为本领域的开放式术语。此外，应该理解的是，尽管在此可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语限制，这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。此外，除非在此另有指示，否则在此列举的数值范围仅意在用作单独地指出落在该范围内的各个独立的数值的一种简略的方法，并且各个独立的数值被包含在说明书中，如同已在此单独地列举。最后，除非在此另有指示或者通过上下文另外清楚地否定，否则在此所描述的所有方法的步骤均可以以任何合适的顺序执行。除非另有声明，否则任何和全部示例的使用或者在此提供的示例性语言(如“例如”)仅意在更好地阐明本发明，并不限制本发明的范围。本领域技术人员将容易明白的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行多种变型和调整。因此，本发明的范围不是由本发明的具体实施方式限定而是由权利要求限定，该范围内的所有差异均将被解释为包括在本发明中。

Claims (13)

1.一种振动致动器组件，包括：

振动板；

至少一个振动器，设置在振动板上，并在将电信号施加于其上时振动；

振动轴，振动轴的一端结合到振动板；

转子，设置在振动轴的外侧上以与振动轴的外表面接触，并通过振动轴的振动而运动；

弹性加压器，设置在振动轴的另一端，并朝着振动板对转子弹性地加压。

2.根据权利要求1所述的振动致动器组件，其中，所述弹性加压器包括：支撑件，结合到振动轴的另一端；弹性构件，弹性构件的一端与支撑件接触，弹性构件的另一端与转子接触。

3.根据权利要求2所述的振动致动器组件，所述振动致动器组件还包括设置在弹性构件和转子之间的第一中间板。

4.根据权利要求3所述的振动致动器组件，所述振动致动器组件还包括设置在转子和振动板之间的第二中间板。

5.根据权利要求1所述的振动致动器组件，所述振动致动器组件还包括运动单元，所述运动单元与转子的外表面接触，并根据在转子和运动单元之间产生的摩擦力而沿着转子运动。

6.根据权利要求1所述的振动致动器组件，其中，所述转子包括位于所述转子的外表面上的螺旋表面。

7.根据权利要求1所述的振动致动器组件，其中，所述振动轴包括从所述振动轴的外表面向外突出的突出单元，并且转子与突出单元的外端接触。

8.根据权利要求1所述的振动致动器组件，其中，所述振动轴包括从所述振动轴的外表面向外突出的突出单元，并且转子包括与突出单元接触的夹紧单元。

9.根据权利要求8所述的振动致动器组件，其中，所述突出单元包括沿着振动轴的延伸方向具有斜坡的斜坡单元，并且转子包括与突出单元的斜坡单元对应的斜坡单元。

10.根据权利要求1所述的振动致动器组件，所述振动致动器组件还包括外支撑单元，通过将外支撑单元的一端结合到振动轴的端部并将外支撑单元的另一端结合到振动板来支撑振动板和转子。

11.根据权利要求10所述的振动致动器组件，所述振动致动器组件还包括设置在外支撑单元和振动板之间的缓冲构件。

12.根据权利要求10所述的振动致动器组件，其中，所述外支撑单元包括朝着振动板突出的突起，所述振动板包括该突起被插入于其中的凹槽，并且所述突起支撑振动板。

13.根据权利要求1所述的振动致动器组件，其中，所述至少一个振动器包括压电装置。

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