CN104698721B - 镜头驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有可以通过科学手段防止由于抖动造成图像晃动模糊的镜头驱动装置。该镜头驱动装置包括外壳、可在外壳内沿着光轴方向移动的镜头筒、环绕镜头筒设置并可沿着垂直于光轴方向移动的永磁体安装座以及用于当永磁体安装座发生垂直于所述光轴的方向上的位移时，将永磁体安装座拉回既定位置的OIS弹性组件。为实现光学防抖功能，在镜头抖动后利用OIS弹性组件的弹性回复力使镜头复归默认位置，具有反应灵敏、可靠性好的优点。无需感应镜头抖动的霍尔传感器，因此，使降低了制造成本，缩小了体积。无需吊线等配件，因而使装配更加容易且生产效率得以提高。

Description

镜头驱动装置
【技术领域】
本发明涉及一种照相机的镜头模组，它对因抖动而引起的图像晃动具有光学修正功能。
【背景技术】
近来，除便携式照相机外，类似于智能手机、平板电脑的便携式终端也配置了高性能的镜头模组。便携式终端上配置的高性能镜头模组，一般具有自动调焦功能(autofocusing)及光学防抖功能(OIS:optical image stabilization)。光学防抖功能(OIS)能减少因外部震动或使用者的手颤动而造成的照片摇晃。光学防抖功能分为“使镜头沿着垂直于镜头光轴的方向移动”的镜片偏移方式(lens shift type)，以及“使图像传感器(image sensor)沿着垂直于镜头光轴的方向移动的”的图像传感器偏移方式(imagesensor shift type)。一般来说，便携式终端多采用配备了“镜片偏移式”光学防抖功能的镜头模组。
具备“镜片偏移式”光学防抖功能的镜头模组，在拍照之后必须让镜头迅速复归到基准支点(即原位)上。相关技术的光学防抖镜头模组，依靠霍尔传感器(hall sensor)来测定镜头的位置偏移量，并供给防抖线圈(防抖线圈)合适的电流，以便使镜头复归原位。随之而来的问题是，霍尔传感器会造成镜头模组的成本上升，而且这种镜头模组的结构通常比较复杂，因此难以实现镜头模组的小型化。此外，镜头复归原位这一动作靠电路控制来实现，因此复位会有延迟，可靠性也比较低。
再则，相关技术的光学防抖镜头模组，为实现自动调焦功能，必须供给AF线圈(coil)适当的电流以实现镜头的升降运动。为了在镜头模组的外部给AF线圈供电，必须有吊线(suspension wire)一类的部件。但是，在很多部件依次串叠组合的过程中，加入吊线是非常困难的，因而加大了镜头模组的装配难度，致使生产效率低下。
因此，有必要提供一种新型的镜头驱动装置。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种防抖功能卓越、装配简单、成本低廉的镜头驱动装置。
本发明的技术方案如下：一种镜头驱动装置，其包括：
外壳，所述外壳包括底座、与所述底座盖接的上盖以及由所述底座和上盖形成的收容空间；
永磁体安装座，设于所述底座上；
永磁体，固定安装于所述永磁体安装座上；
镜头筒，用于收容镜片组，可沿所述镜片组的光轴方向移动并设于所述永磁体安装座内；
驱动线圈，缠绕于所述镜头筒的外周面上，并与固定于所述永磁体安装座上的永磁体相对；
防抖线圈，与所述永磁体安装座上的永磁体相对；
弹性组件，用于当所述镜头筒沿着所述光轴方向运动时将所述镜头筒拉回原位，与所述镜头筒相连；
该镜头驱动装置还包括用于当所述永磁体安装座发生垂直于所述光轴的方向上的位移时，将所述永磁体安装座拉回既定位置的OIS弹性组件，所述OIS弹性组件固定于所述永磁体安装座朝向所述上盖的表面上并与所述底座相连。
优选的，所述OIS弹性组件包括至少一对板簧组件，每一个所述板簧组件包括第一板簧和与所述第一板簧相连的第二板簧，所述第一板簧包括与所述底座相连的第一外端、远离所述第一外端且与所述底座相连的第二外端以及连接所述第一外端和第二外端的第一横梁；
所述第二板簧包括与所述永磁体安装座相连的第三外端、远离所述第三外端且与所述永磁体安装座相连的第四外端以及连接所述第三外端和第四外端的第二横梁；
所述第一横梁和所述第二横梁之间设有两端分别与所述第一横梁和第二横梁相连的连接部，当所述永磁体安装座发生垂直于所述光轴的方向上的位移时，所述第二横梁以所述连接部为中心向着将所述永磁体安装座拉回既定位置的方向扭转弯曲。
优选的，所述永磁体安装座向所述底座的方向延伸有若干个柱体，相邻两个柱体两两形成用于安装所述永磁体的安装位。
优选的，该镜头驱动装置还包括设于所述上盖和所述永磁体安装座之间的顶盖以及设于所述上盖和顶盖之间的垫片。
优选的，该镜头驱动装置还包括设于所述顶盖和永磁体安装座之间、并贯通所述OIS弹性组件和上弹性组件的承重钢珠，所述承重钢珠可在垂直于光轴的平面上旋转移动以降低所述永磁体安装座在该平面方向移动所产生的摩擦。
优选的，所述永磁体安装座朝向所述上盖的表面开设有用于收容所述承重钢珠的球安装槽，所述顶盖与所述承重钢珠的对应位置设有收容槽。
优选的，所述收容槽的内径略大于所述承重钢珠的直径。
优选的，所述弹性组件包括上弹性组件和下弹性组件，所述上弹性组件固定安装于所述镜头筒朝向所述上盖的表面上并与所述永磁体安装座朝向所述上盖的表面相连，所述下弹性组件固定安装于所述镜头筒朝向所述底座的表面上并与所述永磁体安装座朝向所述底座的表面相连。
优选的，所述上弹性组件包括4个首尾相接的平板弹簧，任意所述平板弹簧均包括第一端部、远离所述第一端部的第二端部以及连接所述第一端部和第二端部的连接横梁，所述第一端部与所述永磁体安装座朝向所述上盖的表面相连，所述第二端部与所述镜头筒朝向所述上盖的表面相连。
优选的，所述下弹性组件具有环形悬臂以及以所述环形悬臂的中心呈中心对称分布的弹力臂，所述弹力臂具有与所述环形悬臂固定的固定端、远离所述固定端的自由端以及连接所述固定端和自由端的连接臂，所述固定端与所述镜头筒朝向所述底座的表面相连，所述自由端与所述永磁体安装座朝向所述底座的表面相连。
优选的，该镜头驱动装置还包括用于限制所述镜头筒沿着所述光轴向下移动的下盖，所述下盖设于所述下弹性组件与所述底座之间。
本发明的镜头驱动装置，为实现光学防抖功能，在镜头抖动后利用OIS弹性组件的弹性回复力使镜头复归默认位置，具有反应灵敏、可靠性好的优点。而且本发明的镜头驱动装置不需要无需感应镜头抖动的霍尔传感器，因此，使降低了制造成本，缩小了体积。
此外，本发明的镜头驱动装置可以依次装配镜头筒、永磁体安装座、上弹性组件以及OIS弹性组件，通过OIS弹性组件和上弹性组件给驱动线圈供电，无需吊线等配件，因而使装配更加容易且生产效率得以提高。
【附图说明】
图1为本发明一种镜头驱动装置的结构示意图；
图2为本发明的镜头驱动装置仰视时的结构拆分图；
图3为本发明的镜头驱动装置俯视时的结构拆分图；
图4为本发明的镜头驱动装置去掉上盖和顶盖之后的结构示意图；
图5为本发明的镜头驱动装置中永磁体安装座沿着X轴的负方向移动时，OIS弹性组件的弹性变形图；
图6为发明的镜头驱动装置中永磁体安装座沿着X轴的正方向移动时，OIS弹性组件的弹性变形图；
图7为发明的镜头驱动装置中永磁体安装座沿着Y轴的负方向移动时，OIS弹性组件的弹性变形图；
图8为发明的镜头驱动装置中永磁体安装座沿着Y轴的正方向移动时，OIS弹性组件的弹性变形图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
本发明的具备自动调焦(AF:auto focusing)和光学防抖(OIS:optical imagestabilization)功能的镜头驱动装置10可被应用于智能手机、平板电脑等便携式移动终端。如图1所示，并参见图2和图3。该镜头驱动装置10包括外壳11、镜头筒30、永磁体安装座40、永磁体50、驱动线圈39、防抖线圈52、电路板54、顶盖124、下盖57、弹性组件、OIS弹性组件80及钢珠120(bearing ball)。
外壳11具备底座12和盖接在底座12上的上盖20，上盖20和底座12围设形成了一收容空间。底座12为一个矩形框体结构，其包括主体部17、由主体部17围成的第二透光孔13以及从主体部17的四个角位处朝上盖20方向延伸形成的柱体15。4个柱体15的上端面上凸出形成有连接榫16。
上盖20包括矩形的上壁25和自上壁25向下弯折延伸的四个侧壁23。上壁25的中央形成有第一透光孔21。
镜头筒30为一个中央具有镜片收容孔31的环状部件，镜片组可收容于镜片收容孔31内，其可以在外壳11的收容空间内沿着光轴方向，即图中的Z轴方向升降。镜头筒30具有外表面32，驱动线圈(coil)(39)缠绕于镜头筒30的外表面32上。
永磁体安装座40为一个环绕着镜头筒30的矩形框体，其可以在外壳11的收容空间内沿着垂直于光轴的方向，即XY平面方向移动。永磁体安装座40包括分别位于四个角位处的安装柱41。
任意相邻两个安装柱41两两形成了4个安装位，四个永磁体50分别镶嵌在4个安装位内。4个永磁体50位于外壳11内部，并与上盖20的4个侧壁23的内表面相对。电路板54固定安装于上盖20的侧壁23的内表面上，4个缠绕的防抖线圈52电连接于电路板54上，并分别与4个永磁体50相对。
下盖57为具有第四透光孔58的矩形框体，安装在底座12的主体部17和镜头筒30之间，用于对镜头筒30沿着Z轴负方向的位移起限位作用。下盖57位于主体部17上，其在四个角位处分别具有连接孔59，镜头筒30朝向下盖57的表面的四个角位处分别具有连接柱34，连接柱34收容于连接孔59内。
电路板54有一侧下端向外壳11外部延伸，与外接电源(无图示)连接。OIS弹性组件80由导电性材料制成，可以在内部形成通电的电极和导电层。OIS弹性组件80可以和上弹性组件70电连接，上弹性组件70可以和驱动线圈39的电连接。
镜头驱动装置(10)可以依次装配镜头筒30、永磁体安装座40、上弹性组件70及OIS弹性组件80。通过OIS弹性组件80和上弹性组件70向驱动线圈39供电，可以省略吊线(suspension wire)一类的配件，从而简化了装配，提高产量。
但值得注意的是，防抖线圈52和驱动线圈39的供电方式不应局限于上述实施例。例如，下弹性组件65也由导电材料制成，可以与驱动线圈39的端部以及电路板54的电连接，因此，从外壳11外部，通过电路板54给防抖线圈52供电，并通过下弹性组件65向驱动线圈39供电，这样的通电方式也是可以的。
顶盖124为中间具有第三透光孔125的矩形框体，安装在上盖20的上壁25内部和永磁体安装座40之间。顶盖124朝向底座12的四个角位处分别设有连接槽128以及用于收容钢珠120的收容槽126，底座12的4个柱体15上端的连接榫16分别与4个连接槽128卡接。
弹性组件具有限制镜头筒30因意外的冲击或者震动产生的超出设定的位移的作用，其包括上弹性组件70和下弹性组件65。镜头筒30在沿着与光轴平行方向，即与Z轴平行的方向上移动，且超出设定的移动范围时，上弹性组件70和下弹性组件65可以提供弹性回复力从而使镜头筒30回到设定的位置。上弹性组件70安装在OIS弹性组件80和镜头筒30的上端面之间，下弹性组件65安装在下盖57和镜头筒30的下端面之间。
上弹性组件70包括4个首尾相接的平板弹簧71，4个首尾相接的平板弹簧71围成了一个矩形。每个平板弹簧71都具有第一端部72和第二端部76，第一端部72与永磁体安装座40的上端面连接，第二端部76与镜头筒30的上端面连接，两个端部通过连接横梁78相连，第一端部72上还设有收容承重钢珠102的通孔73。具体来说，永磁体安装座40朝向上盖20的表面的四个角位处分别形成有连接凸起45，而第一端部72上形成有与连接凸起45配合的连接通孔74，连接通孔74分别位于通孔73的两侧。另外，在镜头筒30朝向上盖20的表面与第二端部76对应的位置分别形成有与第二端部76卡合相连的连接凸块33。
下弹性组件65包括环形悬臂66以及以环形悬臂为中心呈中心对称分布的弹力臂67。每一个弹力臂67均具有与环形悬臂66固定的固定端68、远离固定端68的自由端69以及连接固定端68和自由端69的连接臂70。固定端68上设有与镜头筒30相连的连接孔71，镜头筒30上设有与连接孔71卡合相连的连接柱34。自由端69设有与永磁体安装座40相连的通孔72，永磁体安装座40的4个柱体41的下端面上设有与通孔72卡合相连的凸出部46。
OIS弹性组件80安装在顶盖124和上弹性组件70之间。OIS弹性组件80可以在永磁体安装座40在XY平面上移动时，限制永磁体安装座40的移动范围。此外，永磁体安装座40在XY平面上移动，一旦脱离既定的位置时，OIS弹性组件80产生的弹性回复力将会使永磁体安装座40回到既定的位置。
OIS弹性组件80包括一对结构完全相同的板簧组件。每一个板簧组件均包括第一板簧81和与第一板簧81相连的第二板簧101。第一板簧81包括第一外端82、远离第一外端82的第二外端84以及连接第一外端82和第二外端84的第一横梁86。第二板簧101包括第三外端102、远离第三外端102的第四外端104以及连接第三外端102和第四外端104的第二横梁106。第一横梁86和第二横梁106在中央通过连接部96相连。
具体来讲，第一外端82和第二外端84上均开设有第一安装孔83，第三外端102和第四外端104的中央开设有用于收容钢珠120的收容孔88，收容孔88的两侧分别开设有第二安装孔89。第一外端82和第二外端84上的第一安装孔83与底座12上的连接榫16卡合连接，第三外端102和第四外端104上的第二安装孔89与永磁体安装座40上的连接凸起45卡合连接。
另一方面，4个承重钢珠120安装在永磁体安装座40和顶盖124之间，当永磁体安装座40在XY平面上移动时，承重钢珠120可以起到降低摩擦的作用。此外，为了使4个承重钢珠120不脱离预定的位置，在永磁体安装座40的4个角位处还分别设有球安装槽43。承重钢珠120的上部收容于顶盖128的收容槽126内，其可以XY平面内旋转移动，那么可以理解的，安装槽126的内径要比承重钢珠120的直径大。
不同于传统的导轨式的球安装槽，顶盖128的收容槽126以及永磁体安装座40的球安装槽43均未在X方向或Y方向延伸。因此，当防抖线圈52引入电流，永磁体安装座40在洛伦兹力的作用下在XY平面方向运动时，永磁体安装座40的复位路径不存在迂回，而是以最短路径快速到达指定位置。
为了实现自动调焦的功能，镜头驱动装置10的操作方式如下所述。电流流过驱动线圈39，永磁体50和驱动线圈39之间产生洛伦兹力，依靠该洛伦兹力使镜头筒30在外壳11内沿着光轴的方向上下移动。驱动线圈30上流过的电流停止时，镜头筒30依靠上弹性组件70以及下弹性组件65的弹性回复力回到初始位置。
镜头驱动装置10还可以包括陀螺仪(未图示)。镜头驱动装置10通过陀螺仪感应抖动，防抖线圈52上流过电流，永磁体50和防抖线圈52之间产生的洛伦兹力使镜头筒30在与光轴垂直的平面上，向着减少图像传感器(无图示)上的图像模糊的位置移动。当防抖线圈52上流过的电流停止时，永磁体安装座40及被它支撑的镜头筒30依靠OIS弹性组件80的弹性回复原位置。
图5至图8为OIS弹性组件80的平面图。图5及图6分别展示了当永磁体安装座40自默认位置上向X轴负方向及正方向稍微移动时，OIS弹性组件80的弯曲状态图。图7及图8分别展示了当永磁体安装座40自默认位置上向Y轴负方向及正方向稍微移动时，OIS弹性组件80的弯曲状态图。当永磁体安装座40脱离默认位置时，第二板弹簧101的第二横梁106以连接部96为中心弯曲。抖动消除或者摄影完成后，防抖线圈52上的电流停止时，弯曲的第二横梁106回复到原位，借由此永磁体安装座40被拉回到原位。
具体地说，如图5所示，在永磁体安装座40在既定位置上向X轴负方向移动时，位于图上方的第二板簧101的第三外端102向着远离位于图下方的第二板簧的第三外端的方向移动，而位于图上方的第二板簧101的第四外端104向着靠近位于图下方的第二板簧的第四外端的方向移动。与此同时，位于图下方的第二板簧的第三外端向着远离位于图上方的第二板簧101的第三外端102移动，而位于下方的第二板簧的第四外端向着靠近位于图上方的第二板簧101的第四外端104移动。
如图6所示，永磁体安装座40在既定位置上向X轴负方向移动时，位于图上方的第二板簧101的第三外端102向着靠近位于图下方的第二板簧的第三外端的方向移动，而位于图上方的第二板簧101的第四外端104向着远离位于图下方的第二板簧的第四外端的方向移动。与此同时，位于图下方的第二板簧的第三外端向着靠近位于图上方的第二板簧101的第三外端102移动，而位于下方的第二板簧的第四外端向着远离位于图上方的第二板簧101的第四外端104移动。
如图7所示，永磁体安装座40在既定位置上向Y轴负方向移动时，位于图上方的第二板簧101的第三外端102向着靠近位于图下方的第二板簧的第三外端的方向移动，而位于图上方的第二板簧101的第四外端104向着靠近位于图下方的第二板簧的第四外端的方向移动。与此同时，位于图下方的第二板簧的第三外端向着远离位于图上方的第二板簧101的第三外端102移动，而位于下方的第二板簧的第四外端向着远离位于图上方的第二板簧101的第四外端104移动。
如图8所示，永磁体安装座40在既定位置上向Y轴正方向移动时，位于图上方的第二板簧101的第三外端102向着远离位于图下方的第二板簧的第三外端的方向移动，而位于图上方的第二板簧101的第四外端104向着远离位于图下方的第二板簧的第四外端的方向移动。与此同时，位于图下方的第二板簧的第三外端向着靠近位于图上方的第二板簧101的第三外端102移动，而位于下方的第二板簧的第四外端向着靠近位于图上方的第二板簧101的第四外端104移动。
另外，本发明的镜头模组无需设置霍尔图像传感器，在需要辅助性的测定镜头位置的时候，可以设置霍尔图像传感器。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种镜头驱动装置，其包括：
外壳，所述外壳包括底座、与所述底座盖接的上盖以及由所述底座和上盖形成的收容空间；
永磁体安装座，设于所述底座上；
永磁体，固定安装于所述永磁体安装座上；
镜头筒，用于收容镜片组，可沿所述镜片组的光轴方向移动并设于所述永磁体安装座内；
驱动线圈，缠绕于所述镜头筒的外周面上，并与固定于所述永磁体安装座上的永磁体相对；
防抖线圈，与所述永磁体安装座上的永磁体相对；
弹性组件，用于当所述镜头筒沿着所述光轴方向运动时将所述镜头筒拉回原位，与所述镜头筒相连；
其特征在于，该镜头驱动装置还包括用于当所述永磁体安装座发生垂直于所述光轴的方向上的位移时，将所述永磁体安装座拉回既定位置的OIS弹性组件，所述OIS弹性组件固定于所述永磁体安装座朝向所述上盖的表面上并与所述底座相连，所述OIS弹性组件包括至少一对板簧组件，每一个所述板簧组件包括第一板簧和与所述第一板簧相连的第二板簧，所述第一板簧包括与所述底座相连的第一外端、远离所述第一外端且与所述底座相连的第二外端以及连接所述第一外端和第二外端的第一横梁；
所述第二板簧包括与所述永磁体安装座相连的第三外端、远离所述第三外端且与所述永磁体安装座相连的第四外端以及连接所述第三外端和第四外端的第二横梁；
所述第一横梁和所述第二横梁之间设有两端分别与所述第一横梁和第二横梁相连的连接部，当所述永磁体安装座发生垂直于所述光轴的方向上的位移时，所述第二横梁以所述连接部为中心向着将所述永磁体安装座拉回既定位置的方向扭转弯曲，
所述弹性组件包括上弹性组件和下弹性组件，所述上弹性组件固定安装于所述镜头筒朝向所述上盖的表面上并与所述永磁体安装座朝向所述上盖的表面相连，所述下弹性组件固定安装于所述镜头筒朝向所述底座的表面上并与所述永磁体安装座朝向所述底座的表面相连，所述上弹性组件包括与所述永磁体安装座朝向所述上盖的表面相连的第一端部、远离所述第一端部的与所述镜头筒朝向所述上盖的表面相连的第二端部以及连接所述第一端部和第二端部的连接横梁，所述第二板簧的第三外端和第四外端分别固定于相邻的两个第一端部的朝向所述上盖的表面上，所述第三外端和所述第一端部设有对应的第一通孔，所述第四外端和所述第一端部设有对应的第二通孔，所述镜头驱动装置还包括设于所述上盖和所述永磁体安装座之间的顶盖，以及分别收容于所述第一通孔和所述第二通孔的夹设于所述永磁体安装座和所述顶盖之间的承重钢珠。
2.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述永磁体安装座向所述底座的方向延伸有若干个柱体，相邻两个柱体两两形成用于安装所述永磁体的安装位。
3.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，该镜头驱动装置还包括设于所述上盖和顶盖之间的垫片。
4.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述永磁体安装座朝向所述上盖的表面开设有用于收容所述承重钢珠的球安装槽，所述顶盖与所述承重钢珠的对应位置设有收容槽。
5.根据权利要求4所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述收容槽的内径略大于所述承重钢珠的直径。
6.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，所述下弹性组件具有环形悬臂以及以所述环形悬臂的中心呈中心对称分布的弹力臂，所述弹力臂具有与所述环形悬臂固定的固定端、远离所述固定端的自由端以及连接所述固定端和自由端的连接臂，所述固定端与所述镜头筒朝向所述底座的表面相连，所述自由端与所述永磁体安装座朝向所述底座的表面相连。
7.根据权利要求1所述的镜头驱动装置，其特征在于，该镜头驱动装置还包括用于限制所述镜头筒沿着所述光轴向下移动的下盖，所述下盖设于所述下弹性组件与所述底座之间。
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