CN107577025B - 透镜驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抑制致动器发生倾斜的情况的透镜驱动装置。在透镜驱动装置中，在透镜框体由于来自透镜驱动装置外部的冲击等而相对于基座部件在与致动器的伸缩方向相交叉的方向上变位的情况下，致动器的驱动轴会抵接于第一侧壁部、柱部，由此，抑制致动器相对于基座部件倾斜的情况。
Description
技术领域
本发明涉及透镜驱动装置。
背景技术
以往，作为用于搭载在手机等上的摄像装置的透镜驱动装置中的一种，已知有采用平滑冲击驱动机构(Smooth Impact Drive Mechanism，“SIDM”为注册商标)的透镜驱动装置。
采用平滑冲击驱动机构的透镜驱动装置在例如专利文献1中有所公开。日本专利特开2015-089183号公报(专利文献1)所公开的透镜驱动装置具有一端被固定在透镜驱动装置的基座部件上的致动器、与该致动器的另一端接合的驱动轴、以及摩擦卡合于该驱动轴的外周的摩擦卡合单元，该透镜驱动装置将致动器的伸缩传递到驱动轴，并利用致动器的伸展时与收缩时的速度差，驱动通过指定的摩擦力接合于该驱动轴的摩擦卡合单元。
上述摩擦卡合单元包含透镜框体，上述透镜框体嵌入有具有与上述伸缩方向平行的光轴的透镜，通过使上述摩擦卡合单元在致动器的伸缩方向上进退，透镜框体也发生进退。
在上述透镜驱动装置中，可能会发生由于来自装置外部的冲击等，摩擦卡合单元的透镜框体相对于基座部件在与摩擦卡合单元的进退方向相交叉的方向上变位从而推压驱动轴的情况。在这种情况下，压电致动器会相对于基座部件倾斜。
发明内容
根据本发明，提供一种抑制致动器发生倾斜的情况的透镜驱动装置。
本发明的一个技术方案所涉及的透镜驱动装置具有：致动器、基座部件、摩擦卡合部件、透镜框体以及倾斜限制部，上述致动器包含压电元件，并且可相对一个方向伸缩；上述基座部件在致动器的伸缩方向上的一端将致动器固定；上述摩擦卡合部件与致动器的伸缩方向上的另一端的外周摩擦卡合；上述透镜框体安装于摩擦卡合部件；从致动器的伸缩方向来看，上述倾斜限制部配置在相对于致动器的轴线而与致动器的另一端与摩擦卡合部件的一端的接触位置相对的位置，并与致动器的另一端仅隔开指定间隔。
在上述透镜驱动装置中，如果在致动器伸缩时使之产生伸展时与收缩时的速度差，则与致动器的另一端的外周摩擦卡合的摩擦卡合部件在致动器的伸缩方向上被驱动。此外，伴随着摩擦卡合部件的驱动，安装于摩擦卡合部件的透镜框体也在致动器的伸缩方向上被驱动。
在透镜框体由于来自透镜驱动装置外部的冲击等而相对于基座部件在与致动器的伸缩方向相交叉的方向上变位的情况下，致动器的另一端会抵接于倾斜限制部，由此，抑制致动器相对于基座部件倾斜的情况。
在本发明的另一技术方案所涉及的透镜驱动装置中，摩擦卡合部件在其一端侧具有保持于透镜框体的滑块部和向该滑块部施力的弹簧部，在滑块部和弹簧部之间夹持致动器的另一端并与之摩擦卡合。
在本发明的另一技术方案所涉及的透镜驱动装置中，致动器的另一端和摩擦卡合部件的滑块部在第1接触位置以及第2接触位置接触，并具有第1倾斜限制部和第2倾斜限制部，上述第1倾斜限制部配置在相对于致动器的轴线而与第1接触位置相对的位置，上述第2倾斜限制部配置在相对于致动器的轴线而与第2接触位置相对的位置。
在本发明的另一技术方案所涉及的透镜驱动装置中，第1倾斜限制部位于由摩擦卡合部件的滑块部、弹簧部以及致动器包围而成的区域。
在本发明的另一技术方案所涉及的透镜驱动装置中，第1倾斜限制部具有面向致动器的另一端的外周面的第1相对面，该第1相对面具有沿着外周面的形状的形状。
在本发明的另一技术方案所涉及的透镜驱动装置中，第1倾斜限制部具有面向摩擦卡合部件的第2相对面，该第2相对面具有沿着摩擦卡合部件的形状的形状。
在本发明的另一技术方案所涉及的透镜驱动装置中，第1倾斜限制部与摩擦卡合部件仅隔开指定间隔。
在本发明的另一技术方案所涉及的透镜驱动装置中，第1倾斜限制部以及第2倾斜限制部的结构材料与基座部件的结构材料相同。
在本发明的另一技术方案所涉及的透镜驱动装置中，第1倾斜限制部以及第2倾斜限制部与基座部件一体设置。
在本发明的另一技术方案所涉及的透镜驱动装置中，摩擦卡合部件的一端在与致动器的伸缩方向正交的方向上延伸，同时，与致动器的另一端的外周摩擦卡合，以应该安装的透镜的光轴与致动器的伸缩方向相平行的朝向将透镜框体安装于摩擦卡合部件的另一端。
附图说明
图1为表示一个实施方式所涉及的透镜驱动装置的分解立体图。
图2为图1所示的透镜驱动部的分解立体图。
图3为向基座部件安装致动器的形态的示意图。
图4为表示图3所示的致动器的侧面图。
图5为表示未变位状态下的驱动轴的位置关系的俯视图。
图6为表示变位状态下的驱动轴的俯视图。
图7为表示变位状态下的驱动轴的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。在说明中，对相同的部件或者具有相同功能的部件使用相同的符号，并省略重复说明。
如图1所示，透镜驱动装置1具有透镜驱动部2和覆盖透镜驱动部2的盖3，并具有作为应该安装的透镜L的光轴的透镜光轴Z1。
如图2所示，透镜驱动部2具有基座部件10、致动器20和摩擦卡合单元30。
基座部件10具有底部11、第一侧壁部12a、第二侧壁部12b，第三侧壁部12c以及第四侧壁部12d。底部11在俯视图中呈矩形形状。在底部11的中心部分形成有在俯视图中为正圆形状的开口11e。基座部件10例如由树脂材料(液晶聚合物等)构成，该树脂材料包含由玻璃或者无机材料等构成的填料。基座部件10例如能够通过注射成型来形成。
基座部件10的底部11具有第1角部11a、第2角部11b、第3角部11c以及第4角部11d。第1角部11a和第2角部11b相互位于对角位置，第3角部11c和第4角部11d相互位于对角位置。
各侧壁部12a～12d分别从底部11的第1～第4角部11a～11d开始竖立设置。各侧壁部12a～12d以与底部11相同的材料构成，并与底部11一体设置。
在第二侧壁部12b的内侧，在与后述透镜框体40的第一突出部42相对应的位置形成有缺口部13。
如图3所示，在第1角部11a的比第一侧壁部12a更靠近内侧的位置设有致动器保持部14，该致动器保持部14用于收纳致动器20的基座部件10侧的端部。致动器保持部14在俯视图中为矩形的槽。
在第1角部11a的第一侧壁部12a的附近，在夹于后述摩擦卡合部件50的弹簧部52和轴支承部54之间的位置设有竖立设置于基座部件10的柱部15。柱部15是以与基座部件10相同的材料构成的，其与基座部件10一体设置。
在此，参照图4对致动器20的结构进行说明。
如图4所示，致动器20包含棱柱状的压电元件22、与压电元件22的顶面22a接合的驱动轴24和与压电元件22的底面22b接合的配重部26。压电元件22与驱动轴24以及配重部26的接合可使用环氧粘合剂等粘合剂。
压电元件22由压电材料构成，作为压电材料，能够使用锆钛酸铅(即PZT)、水晶、铌酸锂(LiNbO3)、铌钽酸钾(K(Ta,Nb)O3)、钛酸钡(BaTiO3)、钽酸锂(LiTaO3)以及钛酸锶(SrTiO3)等无机压电材料。压电元件22能够设为由上述压电材料构成的多个压电层和多个电极层交替层压而成的层压结构。
在压电元件22设有分别从相对的一对侧面22c、22d延伸到底面22b的一对电极23A、23B。电极23A、23B能够通过Ag的溅射等来设置。如果通过一对电极23A、23B向压电元件22施加电压，则压电元件22会被调整(压电陶瓷的极化等)为在其轴线(图4的Z2轴线)的方向上伸长或者收缩。由此，通过控制在一对电极23A、23B之间施加的电压，能够控制压电元件22的伸缩。
压电元件22只要为可在一个方向上伸缩的形状，则不局限于棱柱状，也可为圆柱状等。
驱动轴24是由包含碳纤维等纤维的复合树脂材料构成的。驱动轴24为宽度宽于压电元件22的圆柱状，其与压电元件22的Z2轴线轴向对准。
配重部26是由钨或钨合金等高比重的材料形成，其被设计成比驱动轴24更重。通过使配重部26比驱动轴24更重，在压电元件22伸缩时，能够使配重部26难以变位，而使驱动轴24更高效地变位。配重部26为矩形平板状，其与压电元件22的Z2轴线轴向对准。在配重部26设有从压电元件22一侧的端面26a分别延伸至一个侧面26b的一对电极27A、27B。在一对电极27A、27B中，电极27A与设于压电元件22的一方的电极23A电连接，电极27B与设于压电元件22的另一方的电极23B电连接。
返回图3，基座部件10的致动器保持部14被设计为能够收容上述致动器20的配重部26全体的形状和尺寸。致动器保持部14的深度被设计为比致动器20的配重部26的高度更深，以使致动器20的配重部26难以脱离。致动器20的轴线Z2被设计为当致动器20被配置在基座部件10的致动器保持部14时该轴线Z2与透镜驱动装置1的透镜光轴Z1平行。
在基座部件10设有从致动器保持部14的一个内侧面14a向外部引出的一对端子电极16A、16B。当致动器20的配重部16被收容在致动器保持部14时，端子电极16A、16B与配重部26的电极27A、27B电连接。致动器保持部14的一对端子电极16A、16B经由设置在基座部件10的缺口部18被引出到与透镜驱动装置1的外部控制电路连接的一对外部端子电极17A、17B。由此，被输入到一对外部端子电极17A、17B之间的电压信号经由致动器保持部14的端子电极16A、16B被输入到致动器20的端子电极23A、23B之间，从而使致动器20进行伸缩。
摩擦卡合单元30包含透镜框体40和与上述致动器20摩擦卡合的摩擦卡合部件50。
透镜框体40是圆管状的部件，定向在透镜光轴Z1的方向上。透镜框体40以被第一侧壁部12a、第二侧壁部12b、第三侧壁部12c以及第四侧壁部12d包围的方式配置在基座部件10的底部11上。透镜框体40在其中央具有开口41，透镜L能够沿透镜光轴Z1的方向安装于开口41。透镜L既可以是由多个透镜构成的透镜单元，也可以是单一的透镜。透镜框体40的开口41的尺寸与底部11的开口11e大致相同。
在透镜框体40的外周面设有嵌入上述致动器部件10的第二侧壁部12b的缺口部13的第一突出部42。第一突出部42的形状以及尺寸虽然与缺口部13的形状以及尺寸大致相同，但是缺口部13的形状以及尺寸稍大，从而能够将第一突出部42嵌入缺口部13。通过透镜框体40的第一突出部42与第二侧壁部12b的缺口部13的嵌合，能够抑制透镜框体40绕透镜光轴Z1的旋转。
此外，在透镜框体40的外周面设有收容后述摩擦卡合部件50的后端部50b，并对摩擦卡合部件50进行定位固定的固定部43。
进而，在透镜框体40的外周面的靠近基座部件10的第一侧壁部12a的位置设有第二突出部44，摩擦卡合部件50的前端部50a与上述第二突出部44抵接并被定位。
摩擦卡合部件50是有弹性的带状金属制部件，其沿着透镜框体40的外周面配置。摩擦卡合部件50具有与致动器20摩擦卡合的前端部50a和作为固定在透镜框体40的固定部43的固定端的后端部50b。摩擦卡合部件50的至少前端部被配置成与透镜光轴Z1以及致动器20的轴线Z2正交。摩擦卡合部件50能够通过对一张金属板材进行冲裁加工以及弯曲加工等而得到。
在摩擦卡合部件50中，其前端部50a产生分支，形成从宽度方向上的中央部分沿着摩擦卡合部件50的延伸方向呈直线状延伸的I字状的弹簧部52，以及从宽度方向上的两端部分沿着透镜框体40的外周面延伸的U字状的轴支承部(滑块部)54。
轴支承部54的前端部54a沿着由透镜框体40的外周面和第二突出部44界定的大致直角状的角部，弯曲成大致直角状。并且，致动器20的驱动轴24被夹于弹簧部52的自由端52a和轴支承部54的前端54a之间，并受到利用弹簧部52的弹性沿从弹簧部52向轴支承部54的方向的施力，因此，摩擦卡合部件50与致动器20的驱动轴24摩擦卡合。
接着，参照图5对致动器20的驱动轴24的位置关系进行更详细的说明。
如图5所示，致动器20的驱动轴24在与弹簧部52的自由端52a的接触位置C1、夹住轴支承部54的弯曲部的两个接触位置C2、C3合计3点处被夹持。摩擦卡合部件50通过在三处将驱动轴24夹住，唯一地确定在俯视图下(即，从压电元件22的Z2轴线方向观察)驱动轴24的位置。
并且，上述基座部件10的第一侧壁部12a配置于在俯视图下相对于致动器20的Z2轴线而与接触位置C2相对的位置。第一侧壁部12a与致动器20的驱动轴24仅隔开指定间隔。
此外，上述基座部件10的柱部15配置于在俯视图下由摩擦卡合部件50的分支成Y字状的弹簧部52、轴支承部54和致动器20的驱动轴24界定的区域内，并配置于相对于致动器20的Z2轴线而与接触位置C3相对的位置。柱部15具有朝向摩擦卡合部件50的分支位置逐渐变细的大致三角形的截面，并具有与截面形状的三角形的各边相对应的3个侧面15a、15b、15c。侧面(第1相对面)15a是朝向驱动轴24侧的面，与驱动轴24的外周面相对。侧面15a具有沿着驱动轴24的外周面形状的形状，具体而言，其以沿着驱动轴24的外周面的弯曲而向内侧凹陷的方式弯曲。侧面15b、15c(第2相对面)是面向摩擦卡合部件50侧的面，侧面15b与轴支承部54相对，侧面15c与弹簧部52相对。侧面15b、15c各自具有沿着摩擦卡合部件50的形状，具体而言，沿着摩擦卡合部件50的轴支承部54以及弹簧部52而呈平面状。柱部15的各侧面15a、15b、15c与致动器20的驱动轴24、摩擦卡合部件50的轴支承部54以及弹簧部52各自仅隔开指定间隔。
在此，安装有透镜L的透镜框体40的比重高于致动器20，因此如果透镜框体40变位，则伴随着该变位的推压力会被施加于致动器20。更详细地说，该推压力会从摩擦卡合部件50与驱动轴24的接触位置C2、C3传递到驱动轴24。透镜框体40的上述变位可能由于例如来自装置外部的冲击等而产生。
图6表示在透镜框体40产生朝向开口41的半径方向的变位而使驱动轴24在接触位置C2处被推压时的状态。
此时，在接触位置从C2变位至C2’的同时，致动器20的驱动轴24朝向透镜框体40的开口41的半径方向变位。由于致动器20的配重部26被固定于基座部件10的致动器保持部14，因此如果驱动轴24相对基座部件10相对地变位，则致动器20会发生倾斜。但是，驱动轴24只会变位至与位于驱动轴24的变位方向上的第一侧壁部12a接触(即，只会以驱动轴24与第一侧壁部12a的间隔距离发生变位)，其一旦与第一侧壁部12a接触，则在此以上的变位会被抑制。即使在驱动轴24与第一侧壁部12a接触时(即，最大变位时)，摩擦卡合部件50的轴支承部54与柱部15的第2相对面15b也隔开，轴支承部54不会接触柱部15的第2相对面15b。如以上所述，通过抑制驱动轴24的变位，致动器20的倾斜得到抑制。
图7表示在透镜框体40产生朝向开口41的圆周方向的变位而使驱动轴24在接触位置C3处被推压时的状态。
此时，在接触位置从C3变位至C3’的同时，致动器20的驱动轴24朝向透镜框体40的开口41的圆周方向变位。由于致动器20的配重部26被固定于基座部件10的致动器保持部14，因此如果驱动轴24相对基座部件10相对地变位，则致动器20会发生倾斜。但是，驱动轴24只会变位至与位于驱动轴24的位移方向上的柱部15的第1相对面15a接触(即，只会以驱动轴24与柱部15的间隔距离发生变位)，其一旦与柱部15接触，则在此以上的变位会被抑制，同时，致动器20的倾斜也得到抑制。
如在上文中所说明，在透镜驱动装置1中，具有：致动器20、基座部件10、摩擦卡合部件50、透镜框体40、第一侧壁部12a(第2倾斜限制部)以及柱部15(第1倾斜限制部)。上述致动器20包含压电元件22，并且可相对Z2轴方向伸缩；上述基座部件10在配重部26处将致动器20固定，上述配重部26位于致动器20的伸缩方向上的一端；作为上述摩擦卡合部件50的一端的前端部50a与驱动轴24的外周摩擦卡合，上述驱动轴24位于致动器20的伸缩方向上的另一端，该前端部50a在与致动器20的伸缩方向正交的方向上延伸；以应该安装的透镜L的光轴Z1与致动器20的伸缩方向平行的朝向将上述透镜框体40安装于后端部50b，该后端部50b为摩擦卡合部件50的另一端；从致动器20的伸缩方向来看，上述第一侧壁部12a以及柱部15配置在相对于致动器20的Z2轴线而与接触位置C2(第2接触位置)以及接触位置C3(第1接触位置)分别相对的位置，并与致动器20的驱动轴24仅隔开指定间隔，上述接触位置C2和接触位置C3为致动器20的驱动轴24与摩擦卡合部件50的前端部50a的接触位置。
在透镜驱动装置1中，如果在致动器20伸缩时使之产生伸展时与收缩时的速度差，则摩擦卡合于致动器20的驱动轴24的外周的摩擦卡合部件50在致动器20的伸缩方向上被驱动。此外，在透镜框体40中，伴随着摩擦卡合部件50的驱动，安装于摩擦卡合部件50的后端部50b的透镜框体40也在致动器20的伸缩方向(Z2方向)上被驱动。由于以应该安装的透镜L的光轴Z1与致动器20的伸缩方向平行的朝向来安装透镜框体40，因此能够在透镜L的光轴Z1方向上驱动透镜。
在透镜框体40由于来自透镜驱动装置1的外部的冲击等而相对基座部件10在与致动器20的伸缩方向交叉的方向上变位的情况下，致动器20的驱动轴24会与第一侧壁部12a、柱部15抵接，由此，抑制致动器20相对基座部件10倾斜的情况。
如果致动器20相对基座部件10显著倾斜，则有可能产生致动器20的配重部26从致动器保持部14脱离，或随着透镜L的光轴Z1相对与透镜驱动装置1相对配置的图像传感器倾斜而发生的画质降低等不良情况。
并且，作为倾斜调整部的第一侧壁部12a以及柱部15既可以与基座部件10一体设置，也可以作为其它部件设置于基座部件10。
此外，透镜驱动装置1也可以为仅具有第一侧壁部12a以及柱部15中的任一方作为倾斜限制部的形态。在倾斜限制部为多个的情况下，能够抑制驱动轴24在多个方向上的变位，从而能够更有效地抑制致动器20的倾斜。
Claims (9)
1.一种透镜驱动装置，其具有：
致动器，所述致动器包含压电元件，并且可相对一个方向伸缩；
基座部件，所述基座部件在所述致动器的伸缩方向上的一端将所述致动器固定；
摩擦卡合部件，所述摩擦卡合部件与所述致动器的伸缩方向上的另一端的外周摩擦卡合；
透镜框体，所述透镜框体安装于所述摩擦卡合部件；以及，
倾斜限制部，从所述致动器的伸缩方向来看，所述倾斜限制部配置在相对于所述致动器的轴线而与所述致动器的所述另一端与所述摩擦卡合部件的一端的接触位置相对的位置，并与所述致动器的所述另一端仅隔开指定间隔，
所述摩擦卡合部件在其所述一端侧具有保持于所述透镜框体的滑块部，
所述致动器的所述另一端与所述摩擦卡合部件的所述滑块部在第1接触位置以及第2接触位置上接触，
所述透镜驱动装置还具有：
第1倾斜限制部，所述第1倾斜限制部配置在相对于所述致动器的轴线而与所述第1接触位置相对的位置；以及，
第2倾斜限制部，所述第2倾斜限制部配置在相对于所述致动器的轴线而与所述第2接触位置相对的位置。
2.如权利要求1所述的透镜驱动装置，其中，
所述摩擦卡合部件在其所述一端侧还具有向所述滑块部施力的弹簧部，在所述滑块部和所述弹簧部之间夹持所述致动器的所述另一端并与之摩擦卡合。
3.如权利要求2所述的透镜驱动装置，其中，
所述第1倾斜限制部位于由所述摩擦卡合部件的所述滑块部、所述弹簧部以及所述致动器包围而成的区域。
4.如权利要求3所述的透镜驱动装置，其中，
所述第1倾斜限制部具有面向所述致动器的所述另一端的外周面的第1相对面，该第1相对面具有沿着所述外周面的形状的形状。
5.如权利要求3所述的透镜驱动装置，其中，
所述第1倾斜限制部具有面向所述摩擦卡合部件的第2相对面，该第2相对面具有沿着所述摩擦卡合部件的形状的形状。
6.如权利要求3所述的透镜驱动装置，其中，
所述第1倾斜限制部与所述摩擦卡合部件仅隔开指定间隔。
7.如权利要求1所述的透镜驱动装置，其中，
所述第1倾斜限制部以及所述第2倾斜限制部的结构材料与所述基座部件的结构材料相同。
8.如权利要求7所述的透镜驱动装置，其中，
所述第1倾斜限制部以及所述第2倾斜限制部与所述基座部件一体设置。
9.如权利要求1所述的透镜驱动装置，其中，
所述摩擦卡合部件的一端在与所述致动器的伸缩方向正交的方向上延伸，同时，与所述致动器的另一端的外周摩擦卡合，
以应该安装的透镜的光轴与所述致动器的伸缩方向相平行的朝向将所述透镜框体安装于所述摩擦卡合部件的另一端。
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