CN110824810A - 压电usm的透镜驱动装置、相机装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种自动对焦用压电USM的透镜驱动装置，包括：透镜支撑部，透镜支撑部用于保持至少一个摄像用透镜；以及压电USM部，包括第一压电USM部及第二压电USM部，第一压电USM部及第二压电USM部用于在透镜的光轴方向中使得透镜支撑部移动至透镜的焦点位置，其中，第一压电USM部及第二压电USM部分别设置在透镜支撑部的第一对角线的相对角部位置处，第一对角线通过透镜的光轴中心，并且第一压电USM部及第二压电USM部的施力中心点位于第一对角线上，以及第一压电USM部对透镜支撑部的施力方向与第一对角线偏离5°至20°，第二压电USM部对透镜支撑部的施力方向与第一对角线偏离5°至20°。本公开还提供了一种相机装置及电子设备。
Description
技术领域
本公开涉及一种压电USM的透镜驱动装置、相机装置及电子设备。
背景技术
目前，安装至移动电话及平板终端的相机模块中，由于需要使用高分辨率的图像传感器，导致成像镜头或透镜的直径增加，这样透镜和透镜支撑架的重量增加。
在现有的采用VCM(音圈电机)方式的自动对焦用致动器中，为了提供必须的驱动力，需要采用多个压电USM装置的致动器。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种透镜驱动装置及相机装置。
根据本公开的一个方面，一种自动对焦用压电USM的透镜驱动装置，包括：
透镜支撑部，所述透镜支撑部用于保持至少一个摄像用透镜；以及
压电USM部，包括第一压电USM部及第二压电USM部，所述第一压电USM部及第二压电USM部用于在所述透镜的光轴方向中使得所述透镜支撑部移动至所述透镜的焦点位置，
其中，所述第一压电USM部及第二压电USM部分别设置在所述透镜支撑部的第一对角线的相对角部位置处，所述第一对角线通过所述透镜的光轴中心，并且第一压电USM部及第二压电USM部的施力中心点位于所述第一对角线上，以及所述第一压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向与所述第一对角线偏离5°至20°，所述第二压电USM 部对所述透镜支撑部的施力方向与所述第一对角线偏离5°至20°。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括导向滚珠构件，所述导向滚珠构件包括第一导向滚珠构件和第二导向滚珠构件，所述第一导向滚珠构件和第二导向滚珠构件分别设置在所述透镜支撑部的第二对角线的相对角部位置处，所述第二对角线与所述第一对角线垂直且通过所述光轴中心。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一导向滚珠构件和第二导向滚珠构件分别支撑在所述透镜支撑部的外侧壁的滚珠保持部与所述透镜驱动装置的基座的侧壁部的内侧壁的支撑面之间，其中，支撑所述第一导向滚珠构件和第二导向滚珠构件的侧壁部的内侧壁的支撑面与所述第一对角线平行。
根据本公开的至少一个实施方式，还包括位置检测装置，所述位置检测装置包括第一位置检测装置和第二位置检测装置，通过所述第一位置检测装置和第二位置检测装置来检测所述透镜支撑部的位置，以便根据所述第一位置检测装置的检测信号来控制第一压电USM部，以及根据所述第二位置检测装置的检测信号来控制第二压电USM部。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一位置检测装置设置在所述第一导向滚珠构件的附近，所述第二位置检测装置设置在所述第二导向滚珠构件的附近。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一位置检测装置和第二位置检测装置分别包括设置在所述透镜支撑部的永磁体及与所述永磁体对向设置的霍尔传感器。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向与所述第一对角线偏离5°至15°，所述第二压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向与所述第一对角线偏离5°至 15°。
根据本公开的至少一个实施方式，所述第一压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向沿第一方向与所述第一对角线偏离，所述第二压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向沿第二方向与所述第一对角线偏离，其中所述第一方向与所述第二方向相反。
根据本公开的又一方面，一种相机装置，包括：
如上所述的透镜驱动装置；
固定于所述透镜支撑部内的至少一个透镜；以及
接收通过所述至少一个透镜的光的图像传感器。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的剖面示意图。
图2是根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的剖面示意图。
图3是根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的剖面示意图。
图4是根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的剖面示意图。
图5是根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的剖面示意图。
图6是根据本公开的一个实施方式的压电致动器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。
超声波电机(Ultrasonic Motor，缩写USM)是以超声频域的机械振动为驱动源的驱动器。超声波电机的激励元件为压电陶瓷，因此也称为压电马达。
通过驱动装置的支撑部件(例如基座)支撑的压电USM装置，通过超声波振动，在透镜的光轴方向中驱动透镜支撑部(可动部)，从而使得透镜移动至光学焦点位置。
通过两个压电USM装置来驱动透镜支撑部的过程中，可能会使得透镜支撑部在透镜的光轴方向中发生倾斜。
压电USM装置的驱动方式的特点在于，通过超声波振动使得透镜支撑部在光轴方向移动时，与USM装置的压电元件通过与其连接的上下两个电荷泵与透镜支撑部的驱动面相接触，通过超声波振动来使得压电 USM装置与透镜支撑部之间的相对位置发生变化。为了控制这种位置的变化，设有用于控制压电USM振动的USM驱动控制装置，但是这种控制装置在光轴方向(Z方向)进行位置控制，不能在透镜支撑部的水平方向(XY方向)进行控制，也就是不能对水平位置的移动(与光轴的偏移) 进行控制。因此，需要一种解决方式，以便在透镜支撑部与驱动装置的支撑部件(基座)之间，在对透镜支撑部的光轴方向(Z方向)的移动不形成阻碍的情况下来控制水平方向(XY方向)的位置。
对于在不妨碍透镜支撑部在光轴方向(Z轴方向)的平滑移动的水平方向(XY方向)上的位置确定方法，以透镜光轴中心方向为基准，相对设置的两个压电USM装置对透镜支撑部的施压方向，可以偏离透镜光轴中心方向5度至20度，可选地5度至15度，这样可以对透镜支撑部施加旋转转矩。使得透镜支撑部与基座之间保持适当间隔的滚珠，被施加合适的压力，这样可以在不阻碍光轴方向移动的情况下，稳定地保持透镜支撑部与基座之间的相对位置，并且使得透镜光轴偏差最小化。
图1和2示出了根据本公开的一个实施方式的自动对焦用压电 USM的透镜驱动装置的剖面图。
该透镜驱动装置100可以包括基座110、透镜支撑部120、及压电 USM部130。
透镜支撑部120用于保持至少一个摄像用透镜，例如透镜可以设置在透镜支撑部120的中空部中。
压电USM部130，包括第一压电USM部1310及第二压电USM部 1320，第一压电USM部1310及第二压电USM部1320用于在透镜的光轴方向中使得透镜支撑部120移动至透镜的焦点位置(XY方向，水平方向中)。
第一压电USM部1310及第二压电USM部1320分别设置在透镜支撑部120的第一对角线L1的相对角部位置处，第一对角线L1通过透镜的光轴中心OL，并且第一压电USM部1310及第二压电USM部1320 的施力中心点位于第一对角线L1上，以及第一压电USM部1310对透镜支撑部120的施力方向PD与第一对角线L1偏离5°至20°，第二压电USM部1320对透镜支撑部120的施力方向PD与第一对角线L1 偏离5°至20°。
可选地，第一压电USM部1310对透镜支撑部120的施力方向PD 与第一对角线L1偏离5°至15°，第二压电USM部1320对透镜支撑部120的施力方向PD与第一对角线L1偏离5°至15°。
更可选地，第一压电USM部1310对透镜支撑部120的施力方向 PD与第一对角线L1偏离15°，第二压电USM部1320对透镜支撑部 120的施力方向PD与第一对角线L1偏离15°。
在本公开的优选实施方式中，第一压电USM部1310对透镜支撑部120的施力方向PD与第一对角线L1顺时针或逆时针方向偏离5°至20°、5°至15°、或15°，第二压电USM部1320对透镜支撑部 120的施力方向PD与第一对角线L1逆时针或顺时针方向偏离5°至 20°、5°至15°、或15°。也就是说，相对于第一对角线L1，第一压电USM部1310与第二压电USM部1320的偏移方向是相反的。
其中，上述的示例方向为与压电USM部的压电平面垂直的方向，例如与下述基板垂直的方向。
在图2中示出了，第一压电USM部1310对透镜支撑部120的施力方向PD与第一对角线L1偏离15°，第二压电USM部1320对透镜支撑部120的施力方向PD与第一对角线L1偏离15°的情况。
根据本公开的进一步实施方式，该透镜驱动装置100还可以包括导向滚珠构件140，导向滚珠构件140包括第一导向滚珠构件1410和第二导向滚珠构件1420，第一导向滚珠构件1410和第二导向滚珠构件1420分别设置在透镜支撑部120的第二对角线L2的相对角部位置附近处，第二对角线L2与第一对角线L1垂直且通过光轴中心OL。
第一导向滚珠构件1410和第二导向滚珠构件1420分别支撑在透镜支撑部120的外侧壁的滚珠保持部121与透镜驱动装置100的基座 110的侧壁部112的内侧壁的支撑面111之间，其中，支撑第一导向滚珠构件1410和第二导向滚珠构件1420的侧壁部的内侧壁的支撑面 111与第一对角线L1平行。例如如图1和2所示，该支撑面111为与第一对角线L1相平行的平面。
而对于透镜支撑部120的外侧壁的滚珠保持部121而言，其用于限制滚珠在水平方向(图1的纸面方向)上的滚动，其可以设置成如图1所示的具有两个侧面的结构，其也可以设置成其它合适的结构。
根据本公开的进一步实施方式，该透镜驱动装置100还可以包括位置检测装置150，位置检测装置150包括第一位置检测装置1510和第二位置检测装置1520，通过第一位置检测装置1510和第二位置检测装置1520来检测透镜支撑部120的位置，以便根据第一位置检测装置1510的检测信号来控制第一压电USM部1310，以及根据第二位置检测装置1520的检测信号来控制第二压电USM部1320。
第一位置检测装置1510设置在第一导向滚珠构件1410的附近，
第二位置检测装置1520设置在第二导向滚珠构件1420的附近。
第一位置检测装置1510包括设置在透镜支撑部120的永磁体 1511及与永磁体对向设置的霍尔传感器1512。永磁体1511可以与透镜支撑部120一体的形成或者嵌入透镜支撑部120的侧壁上。
第二位置检测装置1520包括设置在透镜支撑部120的永磁体 1521及与永磁体对向设置的霍尔传感器1522。永磁体1521可以与透镜支撑部120一体的形成或者嵌入透镜支撑部120的侧壁上。
图3-5分别示出了图1的左视、俯视及仰视剖面图。如图3-5所示，第一导向滚珠构件1410可以包括三个滚珠，三个滚珠沿光轴方向排列，并且上部滚珠与下部滚珠的直径相同，且大于或等于中部滚珠的直径。第二导向滚珠构件1420可以包括三个滚珠，三个滚珠沿光轴方向排列，并且上部滚珠与下部滚珠的直径相同，且大于或等于中部滚珠的直径。
如图6所示，通过压电元件1312、1322背后的硅橡胶1313、1323， 可以推押在透镜支撑部120上的陶瓷基板1311、1321。压电元件1312、 1322可以被分为四个区域，当在通电A的方向中通电时，根据d31变 位(横方向变位)，上下两个电荷泵1314、1324进行两个虚线箭头所 示的动作，据此与陶瓷基板相互作用使得透镜支撑部120向上移动，当 在通电B的方向通电时，上下两个电荷泵1314、1324进行两个实现箭头 所示的动作，据此与陶瓷基板相互作用使得透镜支撑部120向下移动。
通过两个位置检测装置150来分别实现两个压电USM部的控制，这样通过两个位置检测装置150检测到两个压电USM部对应的透镜支撑部位置(高度)不同时，可以根据检测信号来对压电USM部的控制进行调整。
根据本公开，霍尔传感器及压电元件通过柔性电路板160连接至外部电路，从而实现压电USM部的控制。
压电元件的具体控制及柔性电路板与外部电路的连接属于本领域的常用技术手段，在本公开中不再赘述。
总结而言，根据本公开的实施方式，可以通过压电USM部提供较大的驱动力，并且可以通过使用设置在压电USM部附近的位置检测装置150来实时检测位置，对压电USM部进行控制，这样可以准确地控制所有的透镜的高度及倾斜度等等。
通过本公开的上述实施方式，将两个压电USM部进行相应地设置，这样可以使得透镜支撑部120受到如图2所示的力F，这样可以通过该力F及滚珠构件的相互作用，来避免透镜支撑部在光轴方向发生偏斜，而且不会影响到其在光轴方向的移动。
根据本公开的另一实施方式，提供了一种相机装置，其包括上述的透镜驱动装置；固定于所述透镜支撑部内的至少一个透镜；以及接收通过所述至少一个透镜的光的图像传感器。
根据本公开的再一实施方式，还提供了一种电子设备，可以包括上述相机装置。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例 /方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
附图标记说明
100 透镜驱动装置
110 基座
111 支撑面
112 侧壁部
120 透镜支撑部
121 滚珠保持部
130 压电USM部
140 导向滚珠构件
150 位置检测装置
160 柔性电路板
1310 压电USM部
1311 陶瓷基板
1312 压电元件
1313 硅橡胶
1314 电荷泵
1320 压电USM部
1321 陶瓷基板
1322 压电元件
1323 硅橡胶
1324 电荷泵
1410 第一导向滚珠构件
1420 第二导向滚珠构件
1510 第一位置检测装置
1511 永磁体
1512 传感器
1520 第二位置检测装置
1521 永磁体
1522 传感器。
Claims (10)
1.一种自动对焦用压电USM的透镜驱动装置，其特征在于，包括：
透镜支撑部，所述透镜支撑部用于保持至少一个摄像用透镜；以及
压电USM部，包括第一压电USM部及第二压电USM部，所述第一压电USM部及第二压电USM部用于在所述透镜的光轴方向中使得所述透镜支撑部移动至所述透镜的焦点位置，
其中，所述第一压电USM部及第二压电USM部分别设置在所述透镜支撑部的第一对角线的相对角部位置处，所述第一对角线通过所述透镜的光轴中心，并且第一压电USM部及第二压电USM部的施力中心点位于所述第一对角线上，以及所述第一压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向与所述第一对角线偏离5°至20°，所述第二压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向与所述第一对角线偏离5°至20°。
2.如权利要求1所述的透镜驱动装置，其特征在于，还包括导向滚珠构件，所述导向滚珠构件包括第一导向滚珠构件和第二导向滚珠构件，所述第一导向滚珠构件和第二导向滚珠构件分别设置在所述透镜支撑部的第二对角线的相对角部位置处，所述第二对角线与所述第一对角线垂直且通过所述光轴中心。
3.如权利要求2所述的透镜驱动装置，其特征在于，所述第一导向滚珠构件和第二导向滚珠构件分别支撑在所述透镜支撑部的外侧壁的滚珠保持部与所述透镜驱动装置的基座的侧壁部的内侧壁的支撑面之间，其中，支撑所述第一导向滚珠构件和第二导向滚珠构件的侧壁部的内侧壁的支撑面与所述第一对角线平行。
4.如权利要求1-3中任一项所述的透镜驱动装置，其特征在于，还包括位置检测装置，所述位置检测装置包括第一位置检测装置和第二位置检测装置，通过所述第一位置检测装置和第二位置检测装置来检测所述透镜支撑部的位置，以便根据所述第一位置检测装置的检测信号来控制第一压电USM部，以及根据所述第二位置检测装置的检测信号来控制第二压电USM部。
5.如权利要求4所述的透镜驱动装置，其特征在于，所述第一位置检测装置设置在所述第一导向滚珠构件的附近，所述第二位置检测装置设置在所述第二导向滚珠构件的附近。
6.如权利要求4或5所述的透镜驱动装置，其特征在于，所述第一位置检测装置和第二位置检测装置分别包括设置在所述透镜支撑部的永磁体及与所述永磁体对向设置的霍尔传感器。
7.如权利要求1所述的透镜驱动装置，其特征在于，所述第一压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向与所述第一对角线偏离5°至15°，所述第二压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向与所述第一对角线偏离5°至15°。
8.如权利要求1或7所述的透镜驱动装置，其特征在于，所述第一压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向沿第一方向与所述第一对角线偏离，所述第二压电USM部对所述透镜支撑部的施力方向沿第二方向与所述第一对角线偏离，其中所述第一方向与所述第二方向相反。
9.一种相机装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至8中任一项所述的透镜驱动装置；
固定于所述透镜支撑部内的至少一个透镜；以及
接收通过所述至少一个透镜的光的图像传感器。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的相机装置。
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| CN201910815501.8A Active CN110824810B (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 压电usm的透镜驱动装置、相机装置及电子设备 |
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-
2019
- 2019-08-30 CN CN201910815501.8A patent/CN110824810B/zh active Active
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