CN109561241A - 驱动机构、马达及对应的摄像模组 - Google Patents

Abstract

驱动机构、马达及对应的摄像模组。本发明提供了一种驱动机构，包括：导向管，其呈螺旋盘绕状；以及形状记忆合金线，其布置于所述套管中，并且其一端固定，另一端适于连接至被驱动元件。本发明还提供了相应的马达和摄像模组。本发明结构紧凑；能够避让SMA产生更大的收缩位移达到大行程的效果；能够避免电磁不兼容的问题；能够提高结构的稳定性，提高产品的使用寿命；能够提高产品的一致性和稳定性。

Description

驱动机构、马达及对应的摄像模组

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体地说，本发明涉及驱动机构、马达及对应的摄像模组的解决方案。

背景技术

音圈电机(Voice Coil Motor，缩写为VCM)是一种常见的用于光学组件的马达。其主要原理是在一个永久磁场内，通过改变马达内线圈的直流电流大小，来控制弹簧片的拉伸位置，从而带动上下运动。目前，摄像模组(例如手机摄像模组)中已广泛的使用VCM实现自动对焦功能，通过VCM可以调节镜头的位置，呈现清晰的图像。

随着摄像头模组的像素越来越高，手机设计的厚度越来越薄，双摄像头的使用越来越广泛，使用的镜头尺寸重量也在相应的增加，这对VCM提出了更高的要求。目前VCM的发展遇到了以下的问题：

1.在要求VCM往小尺寸发展的同时要保证越来越大的驱动力量，所以就进一步限制磁场的推力，导致行程小，线性度不好等问题。

2.在设计双摄像头结构的时候由于产品本身的磁场问题产生磁干扰，所以对于产品的尺寸减小是存在困难的。

另一方面，由于形状记忆合金推力大，无磁干扰的特点，目前已有把此项技术运用到用于光学组件的马达的结构设计中。形状记忆合金(Shape Memory Alloys，缩写为SMA)具有形状记忆效应。例如，一种SMA在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料，即拥有“记忆"效应的合金。SMA的形状记忆效应源于热弹性马氏体相变，这种马氏体一旦形成，就会随着温度下降而继续生长，如果温度上升它又会减少，以完全相反的过程消失。两项自由能之差作为相变驱动力。两项自由能相等的温度T0称为平衡温度。只有当温度低于平衡温度T0时才会产生马氏体相变，反之，只有当温度高于平衡温度T0时才会发生逆相变。在SMA中，马氏体相变不仅由温度引起，也可以由应力引起，这种由应力引起的马氏体相变叫做应力诱发马氏体相变，且相变温度同应力呈线性关系。

然而，现有技术中基于SMA驱动的马达还存在SMA线所占用的空间较大、马达行程小等亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种能够克服现有技术的上述至少一个缺陷的解决方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种驱动机构，包括：

导向管，其呈螺旋盘绕状；以及

形状记忆合金线，其布置于所述套管中，并且其一端固定，另一端适于连接至被驱动元件。

其中，所述导向管为套管，所述套管安装在一平面上，所述形状记忆合金线从所述套管中穿过。

其中，所述导向管包括：基片，其表面上形成螺旋盘绕状的凹槽；以及盖板，其安装在所述基片上并覆盖所述凹槽。

其中，所述驱动机构还包括控制电路，所述控制电路通过改变所述形状记忆合金线的温度来使所述形状记忆合金线伸长或缩短，进而驱动所述被驱动元件移动。

其中，所述导向管的内侧面光滑，或者所述导向管和所述形状记忆合金线之间具有润滑介质。

其中，所述导向管采用电绝缘材料制作。

其中，所述导向管采用隔热材料制作。

其中，所述形状记忆合金线具有非伸缩段，所述形状记忆合金线通过所述非伸缩段固定到所述被驱动元件。

根据本发明的另一方面，还提供了一种马达，其包括前述的驱动机构。

其中，所述马达还包括筒状载体，所述被驱动元件为所述载体。

其中，所述马达还包括：支架，其围绕在所述载体外侧；以及簧片，所述载体通过所述簧片与所述支架弹性连接。

其中，所述形状记忆合金线的一端连接至所述载体，使得所述形状记忆合金线的伸长或缩短带动所述载体沿着该载体的轴线方向移动。

其中，所述支架具有侧壁，所述驱动机构安装在所述侧壁的内侧面。

根据本发明的又一方面，还提供了一种摄像模组，所述摄像模组包括前述的马达。

其中，所述摄像模组还包括镜头，所述镜头同轴地安装于所述载体。

其中，所述镜头的外侧与所述载体的内侧机械连接。

其中，所述镜头的外侧与所述载体的内侧螺纹连接。

其中，所述摄像模组还包括感光组件，所述马达的所述支架固定在所述感光组件上。

其中，所述形状记忆合金线的一端连接至所述载体，使得所述形状记忆合金线的伸长或缩短带动所述镜头沿着光轴方向移动，进而改变所述镜头与所述感光组件之间的在光轴方向上的相对距离。

根据本发明的再一方面，还提供了一种驱动机构，包括：

具有至少一导向壁的导向结构；以及

形状记忆合金线，其布置于所述导向结构中并呈螺旋状，并且其一端固定，另一端适于连接至被驱动元件。

其中，所述导向结构为形成在基片表面上的呈螺旋盘绕状的凹槽。

其中，所述导向结构为形成在圆筒或圆柱体外表面上的呈螺纹状的凹槽。

与现有技术相比，本发明具有下列至少一个技术效果：

1、与传统SMA方案相比，本发明结构紧凑，有助于减小驱动机构和马达的体积，增加马达载体的行程。

2、本发明的驱动机构有助于实现摄像模组的小型化。

3、本发明的驱动机构有助于为摄像模组的马达提供较大的行程。

4、与音圈马达相比，本发明能够避免电磁不兼容的问题。

5、本发明可利用螺旋形状让SMA线在有限的空间里面形成盘旋的结构，让SMA产生更大的收缩位移达到大行程的效果。

6、本发明可利用套筒的结构保护SMA线，避免外力的冲击，提高结构的稳定性，提高产品的使用寿命。

7、本发明可以让SMA的收缩方向沿着套筒的轨迹，提高产品的一致性和稳定性。

附图说明

在参考附图中示出示例性实施例。本文中公开的实施例和附图应被视作说明性的，而非限制性的。

图1示出了本发明一个实施例的驱动机构；

图2示出了图1实施例的侧视图；

图3示出了图2中示出的A-A剖面的剖面图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一主体也可被称作第二主体。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了本发明一个实施例的驱动机构，该驱动机构包括套管101和从所述套管101中穿过的形状记忆合金线102(形状记忆合金的英文名为Shape Memory Alloys，缩写为SMA)。所述套管101呈螺旋盘绕状并固定在一安装平面上。图2示出了图1实施例的侧视图，可以看出所述套管101固定在一平面上。进一步地，图3示出了图2中示出的A-A剖面的剖面图，可以看出，形状记忆合金线102穿过所述套管101并在所述套管101的引导下也呈螺旋盘绕状。

参考图1～图3，形状记忆合金线102的一端103固定在安装平面上，另一端104适于连接至被驱动元件。这样，可以通过改变所述形状记忆合金线的温度来使所述形状记忆合金线伸长或缩短，进而驱动所述被驱动元件移动。并且，相对于传统的基于形状记忆合金线的驱动机构，本实施例的形状记忆合金线呈螺旋状，其结构紧凑，有助于减小驱动机构和相应马达的体积，增加马达载体的行程。

在一个实施例中，所述套管101采用电绝缘材料制作。在固定至所述安装平面后，套管101呈蚊香片状或呈中空的蚊香片状。所述驱动机构还包括控制电路，所述控制电路通过改变所述形状记忆合金线102的温度来使所述形状记忆合金线102伸长或缩短，进而驱动所述被驱动元件移动。

在一个实施例中，所述套管101的内侧面光滑，以降低套管101与形状记忆合金线102之间接触面的摩擦力，进而避免或降低该摩擦力对所述形状记忆合金线102伸缩的阻碍。

在另一实施例中，还可以套管101中加入润滑介质，通过该润滑介质降低套管与形状记忆合金线102之间的摩擦力，进而避免或降低该摩擦力对所述形状记忆合金线102伸缩的阻碍。

在一个实施例中，所述套管101采用隔热材料制作，以便更好地控制所述形状记忆合金线102的温度，进而获得所需的形状记忆合金线102的长度方向上的伸长量和缩短量。

在一个实施例中，所述驱动机构还包括基片，所述安装平面为所述基片的一个表面。

在一个实施例中，形状记忆合金线的直径为25～150微米。

进一步地，在一个实施例中所述形状记忆合金线的两端做钝化处理，从而在所述形状记忆合金线的两端获得指定工作温度下不发生伸缩的非伸缩段。所述形状记忆合金线通过其两端非伸缩段固定到马达载体等被驱动元件上以及安装平面上，以避免形状记忆合金线的固定部分反复收缩变形而导致的老化失效。该实施例中，对形状记忆合金线两端的钝化处理可以是化学处理、电处理和热处理，也可以在拉丝工艺中直接对部分记忆合金丝掺杂干扰元素，改变其元素配比从而获得一段在指定工作温度不发生收缩的非伸缩段。

根据本发明的另一个实施例，还提供了另一种驱动机构，该驱动机构包括基片和形状记忆合金线。其中，基片表面具有凹槽，该凹槽在俯视角度上呈螺旋盘绕状。所述形状记忆合金线置于该凹槽中，并沿着该凹槽布置成螺旋盘绕状。形状记忆合金线的一端固定在所述基片上，另一端适于连接至被驱动元件。这样，可以通过改变所述形状记忆合金线的温度来使所述形状记忆合金线伸长或缩短，进而驱动所述被驱动元件移动。并且，相对于传统的基于形状记忆合金线的驱动机构，本实施例的形状记忆合金线呈螺旋状，其结构紧凑，有助于减小驱动机构和相应马达的体积，增加马达载体的行程。

在一个实施例中，所述基片采用电绝缘材料制作。所述凹槽通过激光蚀刻工艺在基片表面形成。凹槽的宽度可以是几十到几百微米。需要注意，激光刻蚀仅是可选用的凹槽制作工艺之一，在其它实施例中，还可以采用化学蚀刻、化镀加成、电镀加成等方式在基片表面形成所述凹槽。

在一个实施例中，所述驱动机构还包括控制电路，所述控制电路通过改变所述形状记忆合金线的温度来使所述形状记忆合金线伸长或缩短，进而驱动所述被驱动元件移动。

在一个实施例中，所述凹槽的内侧面光滑，以降低套管与形状记忆合金线之间接触面的摩擦力，进而避免或降低该摩擦力对所述形状记忆合金线伸缩的阻碍。

在另一实施例中，所述凹槽中可以加入润滑介质，通过该润滑介质降低套管与形状记忆合金线之间的摩擦力，进而避免或降低该摩擦力对所述形状记忆合金线伸缩的阻碍。

在一个实施例中，所述基片采用隔热材料制作，以便更好地控制所述形状记忆合金线的温度，进而获得所需的形状记忆合金线长度方向上的伸长量和缩短量。

进一步地，在一个实施例中，还可以在前述实施例的基础上，将所述凹槽封闭，例如在所述基片上安装(例如通过贴附的方式安装)覆盖所述凹槽的盖板，从而形成封闭的螺旋盘绕状导向管。

进一步地，本发明还提供了一种马达，该马达包括筒状载体、围绕在所述载体外侧的支架、将所述载体和所述支架弹性连接的簧片，以及前述实施例中的驱动机构。

其中，所述驱动机构中的所述形状记忆合金线的一端连接至所述载体，使得所述形状记忆合金线的伸长或缩短带动所述载体沿着该载体的轴线方向移动。

在一个实施例中，所述支架具有侧壁，当所述驱动机构不具有基片时，所述侧壁的内侧面提供所述安装平面。在另一个实施例中，所述驱动机构还包括固定在所述支架上的基片，所述安装平面为所述基片的一个表面。所述基片通过所述安装平面以外的另一表面贴附在所述支架的侧壁的内侧面。

进一步地，本发明还提供了一种对应的摄像模组，该摄像模组包括马达和镜头，所述镜头同轴地安装于所述载体。所述马达中包括基于形状记忆合金线的驱动机构。该马达中具有螺旋盘绕状导向管。形状记忆合金线穿过所述螺旋盘绕状导向管。

所述镜头的外侧与所述载体的内侧机械连接(例如所述镜头的外侧与所述载体的内侧螺纹连接)。所述摄像模组还包括感光组件，所述马达的所述支架固定在所述感光组件上。

形状记忆合金线的一端固定在马达或者感光组件所提供的安装平面上，另一端连接至马达载体，使得所述形状记忆合金线的伸长或缩短带动所述镜头沿着光轴方向移动，进而改变所述镜头与所述感光组件之间的在光轴方向上的相对距离。

进一步地，所述驱动机构还可以采用螺纹状的导向结构。例如，在一个实施例中，所述驱动机构包括圆筒和形状记忆合金线。其中，所述圆筒的外侧面形成螺纹状的凹槽，所述形状记忆合金线置于所述螺纹状的凹槽中。形状记忆合金线的一端固定在该圆筒上或者其它固定面上，另一端适于连接至被驱动元件。这样，通过改变所述形状记忆合金线的温度来使所述形状记忆合金线伸长或缩短，从而驱动所述被驱动元件移动。并且，相对于传统的基于形状记忆合金线的驱动机构，本实施例的形状记忆合金线呈螺旋状，其结构紧凑，有助于减小驱动机构和相应马达的体积，增加马达载体的行程。需要注意，在另一实施例中，所述圆筒也可以用外表面具有螺纹状凹槽的圆柱体替代。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (16)

1.一种驱动机构，其特征在于，包括：

导向管，其呈螺旋盘绕状；以及

形状记忆合金线，其布置于所述套管中，并且其一端固定，另一端适于连接至被驱动元件。

2.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述导向管为套管，所述套管安装在一平面上，所述形状记忆合金线从所述套管中穿过。

3.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述导向管包括：

基片，其表面上形成螺旋盘绕状的凹槽；以及

盖板，其安装在所述基片上并覆盖所述凹槽。

4.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构还包括控制电路，所述控制电路通过改变所述形状记忆合金线的温度来使所述形状记忆合金线伸长或缩短，进而驱动所述被驱动元件移动。

5.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述导向管的内侧面光滑，或者所述导向管和所述形状记忆合金线之间具有润滑介质。

6.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述导向管采用电绝缘材料制作。

7.根据权利要求6所述的驱动机构，其特征在于，所述导向管采用隔热材料制作。

8.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述形状记忆合金线具有非伸缩段，所述形状记忆合金线通过所述非伸缩段固定到所述被驱动元件。

9.一种马达，其特征在于，包括权利要求1～8中任意一项所述的驱动机构。

10.根据权利要求9所述的马达，其特征在于，所述马达还包括：

筒状载体；

支架，其围绕在所述载体外侧；以及

簧片，所述载体通过所述簧片与所述支架弹性连接。所述被驱动元件为所述载体；

其中，所述被驱动元件为所述载体。

11.根据权利要求10所述的马达，其特征在于，所述形状记忆合金线的一端连接至所述载体，使得所述形状记忆合金线的伸长或缩短带动所述载体沿着该载体的轴线方向移动。

12.一种摄像模组，其特征在于，所述摄像模组包括权利要求9～11中任意一项所述的马达；

所述摄像模组还包括镜头，所述镜头同轴地安装于所述载体。

13.根据权利要求12所述的马达，其特征在于，所述形状记忆合金线的一端连接至所述载体，使得所述形状记忆合金线的伸长或缩短带动所述镜头沿着光轴方向移动，进而改变所述镜头与所述感光组件之间的在光轴方向上的相对距离。

14.一种驱动机构，其特征在于，包括：

具有至少一导向壁的导向结构；以及

形状记忆合金线，其布置于所述导向结构中并呈螺旋状，并且其一端固定，另一端适于连接至被驱动元件。

15.根据权利要求14所述的马达，其特征在于，所述导向结构为形成在基片表面上的呈螺旋盘绕状的凹槽。

16.根据权利要求14所述的马达，其特征在于，所述导向结构为形成在圆筒或圆柱体外表面上的呈螺纹状的凹槽。