CN110958374A - 多轴光学防抖对焦装置、摄像模块以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多轴光学防抖对焦装置，包括SMA光学防抖致动器，包括活动板、第一SMA线和第一弹性臂，第一SMA线带动活动板沿XY平面移动，第一弹性臂呈“几”字型结构，第一弹性臂的一端与活动板相连，第一弹性臂的另一端与基板相连，第一弹性臂朝Z轴的方向弯折；SMA上部致动器，SMA上部致动器连接于活动板上，SMA上部致动器包括第二SMA线与被驱动件，第二SMA线带动被驱动件沿Z轴移动；镜架体，镜架体设有镜头安装孔，被驱动件连接于镜架体上。本发明的SMA光学防抖致动器和SMA上部致动器通过SMA线对镜头实现补偿。第一弹性臂朝Z轴方向弯折，使其沿Z轴的刚性变大，无需设置支撑部件，减少摩擦，简化结构。另，本发明还提供一种摄像模块和电子设备。

Description

多轴光学防抖对焦装置、摄像模块以及电子设备

技术领域

本发明属于摄像防抖领域，尤其涉及一种多轴光学防抖对焦装置、摄像模块以及电子设备。

背景技术

目前具有自动聚焦或防抖功能的摄像头已经广泛应用于手机、汽车、无人飞机、安防监控等智能产品中。普通的微型自动聚焦摄像头通常都是采用音圈马达驱动镜头沿着镜头的光轴上下移动，从而实现自动聚焦；但是在拍照或摄像过程中，镜头通常都会因使用者的抖动而无法保持绝对的平衡，因此会使得镜头产生一定的偏移和偏转。

现有的一种光学防抖装置，包括XY平面偏移补偿装置以及Z轴偏移补偿装置，Z轴偏移补偿装置以及镜头设置于XY平面偏移补偿装置活动部件上，但是该XY平面偏移补偿装置的活动部件的刚性难以承托镜头以及Z轴偏移补偿装置，经常需要支撑部件进行辅助支撑，会增加活动部件和支撑部件之间的摩擦，且增加支撑部件进行支撑使得光学防抖装置的结构复杂且体积大。

且该光学防抖装置虽然在很大程度上能够帮助摄像头获取更好的图像质量，但是其仅仅能够做到在相互垂直的X轴、Y轴、Z轴(光轴)的三个轴向位置偏移的补偿，对于镜头偏转带来的影响却难以做到更有效的消除。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多轴光学防抖对焦装置，该多轴光学防抖对焦装置无需支撑部件进行支撑，能够减少摩擦，且简化多轴光学防抖对焦装置的结构，使多轴光学防抖对焦装置小型化。

本发明还提出一种具有上述多轴光学防抖对焦装置的摄像模块。该拍摄模块能够有效实现镜头防抖，对镜头拍摄实现补偿，提高拍摄质量。

本发明还提供一种具有上述多轴光学防抖对焦装置或具有上述摄像模块的电子设备。该电子设备能够有效实现镜头防抖，提高拍摄质量。

根据本发明第一方面实施例的多轴光学防抖对焦装置，包括SMA光学防抖致动器，所述SMA光学防抖致动器包括活动板、第一弹性臂和第一SMA线，所述第一SMA线通电收缩可带动所述活动板沿XY平面移动，所述第一弹性臂呈“几”字型结构，所述第一弹性臂的一端与所述活动板相连，所述第一弹性臂的另一端与基板相连，所述第一弹性臂朝Z轴的方向弯折；SMA上部致动器，所述SMA上部致动器连接于所述活动板上，所述SMA上部致动器包括第二SMA线与被驱动件，所述第二SMA线通电收缩可带动所述被驱动件沿Z轴方向移动；镜架体，所述镜架体的中心设置有轴线与Z轴平行的镜头安装孔，所述被驱动件连接于所述镜架体上。

根据本发明实施例的多轴光学防抖对焦装置，至少具有如下有益效果：本发明的SMA光学防抖致动器和SMA上部致动器分别通过第一SMA线和第二SMA线的收缩产生驱动力驱动镜架体实现偏移量的补偿。同时，第一弹性臂呈“几”字型结构，第一弹性臂的一端与活动板相连，另一端与基板相连，第一弹性臂朝Z轴的方向弯折，“几”字型的第一弹性臂能够为活动板沿XY平面的移动提供空间，使得本发明的多轴光学防抖对焦装置能够补偿在X轴和Y轴上的轴向偏移。且第一弹性臂弯折后，使第一弹性臂沿Z轴方向的刚性变大，能够有效承托镜架体，无需设置支撑部件，能够减少摩擦，简化多轴光学防抖对焦装置的结构，有利于多轴光学防抖装的小型化。

根据本发明的一些实施例，所述第一弹性臂两侧的弯折点可处于相同或不同的位置高度。

根据本发明的一些实施例，所述SMA上部致动器至少设置两个。该方案设置多个SMA上部致动器，能够控制被驱动件的偏移量，当被驱动件沿Z轴的移动量不一致时，即可使镜架体产生转动，通过转动的方式来补偿由于镜头偏转带来的影响，提高成像质量。

根据本发明的一些实施例，所述基板上凸设有固定块，所述第一弹性臂固定安装于所述固定块上。

根据本发明的一些实施例，所述多轴光学防抖对焦装置还包括有线路板，所述线路板与所述SMA上部致动器电连接，所述线路板设置于所述活动板与镜架体之间。

根据本发明的一些实施例，所述线路板上设置有用于检测所述镜架体位置和倾角的位置传感器和/或用于调整镜架体的位置和倾角的控制器。该方案通过位置传感器反馈镜架体和镜头在Z轴方向上的偏移量和偏转的倾角，通过控制器能够控制SMA上部致动器根据位置传感器的信息进行调整，对镜架体进行补偿。

根据本发明的一些实施例，所述SMA光学防抖致动器还包括固定板，所述固定板安装于所述基板上，并位于所述活动板与基板之间。

根据本发明的一些实施例，所述固定板的一组对角上设置有第一触板，所述活动板的另一组对角上设置有第二触板，所述第一SMA线的两端分别与所述第一触板和第二触板相连，并对应设置于所述活动板的四边。

根据本发明第二方面实施例的摄像模块，包括根据本发明上述第一方面实施例的多轴光学防抖对焦装置。

根据本发明实施例的摄像模块，至少具有如下有益效果：本发明的摄像模块通过SMA光学防抖致动器和SMA上部致动器的SMA线，能够实现镜头偏移补偿，提高拍摄质量。

根据本发明第三方面实施例的电子设备，包括根据本发明上述第一方面实施例的多轴光学防抖对焦装置或包括根据本发明上述第二方面实施例的摄像模块。

根据本发明实施例的电子设备，至少具有如下有益效果：本发明的电子设备设有如上所述的摄像模块或如上所述的多轴光学防抖对焦装置，通过SMA光学防抖致动器和SMA上部致动器的SMA线，能够实现镜头偏移补偿，提高拍摄质量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的多轴光学防抖对焦装置的分解结构示意图。

图2为本发明的SMA光学防抖致动器的结构示意图。

图3为本发明的基板的结构示意图。

图4为本发明的SMA上部致动器、镜架体、弹簧和活动座的结构示意图。

图5为本发明的SMA上部致动器去掉被驱动件的结构示意图。

图6为本发明的活动座的结构示意图。

图7为本发明的镜架体和弹簧的结构示意图。

图8为本发明的线路板的结构示意图。

附图标记：

SMA光学防抖致动器100、固定板110、活动板120、第一SMA线130、第一弹性臂121、连接片121a、弹性中部121b、第一触板111、第二触板122。

SMA上部致动器200、被驱动件210、铰接柱211、第二SMA线220、致动体230、连杆231、支撑部232、第二弹性臂233、第一SMA上部致动器200a、第二SMA上部致动器200b。

镜架体300、镜头安装孔310。

基板400、固定块410。

活动座500、连接柱510。

弹簧600、第三弹性臂610。

线路板700、第三触板710、控制器720。

盖体800。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、外、内等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清晰的理解，先对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1至图8，本发明提供一种摄像模块，包括多轴光学防抖对焦装置。其中，该多轴光学防抖对焦装置和摄像模块还可以应用于电子设备中。

请参考图1至图3，本发明提供一种多轴光学防抖对焦装置，包括SMA光学防抖致动器100、SMA上部致动器200、镜架体300以及基板400。SMA光学防抖致动器100包括活动板120、第一弹性臂121和第一SMA线130，SMA上部致动器200包括被驱动件210和第二SMA线220，镜架体300的中心位置设置有轴线与Z轴平行的镜头安装孔310，可在镜头安装孔310内安装镜头。第一SMA线130通电收缩可带动活动板120沿XY平面移动，第一弹性臂121呈“几”字型结构，第一弹性臂121的一端与活动板120连接，第一弹性臂121的另一端与基板400相连，第一弹性臂121朝Z轴的方向弯折；SMA上部致动器200连接于活动板120上，被驱动件210连接于镜架体300上，第二SMA线220通电收缩可带动被驱动件210沿Z轴方向移动，镜架体300随被驱动件210的动作而动作。当第一SMA线130收缩时，活动板120可带动SMA上部致动器200运动，通过被驱动件210带动镜架体300移动，从而调节镜头在X轴和Y轴平面上的位置，对X轴和Y轴的轴向位置的偏移进行补偿；当第二SMA线220收缩且收缩程度一致时，带动被驱动件210沿Z轴方向移动，通过被驱动件210带动镜架体300移动，从而调节镜头在Z轴上的位置，对Z轴的轴向位置的偏移进行补偿。通过第一SMA线130和第二SMA线220的通电收缩，对镜头轴向位置上的偏移进行补偿。同时，通过“几”字型结构能够为活动板120沿XY平面移动提供空间，保证能够对镜头在X轴和Y轴的轴向位置的偏移进行补偿。而第一弹性臂121朝Z轴的方向弯折，由于第一弹性臂121的长度较短且弯折后能够提高活动板120在Z轴方向上的刚度，能够有效承托镜架体300，无需设置支撑部件，也能够避免活动板120和支撑部件之间的摩擦，同时简化本发明的多轴光学防抖对焦装置的结构。

在本实施例中，更具体地，第一弹性臂121包括第一弹性臂121包括连接片121a和弹性中部121b，弹性中部121b呈“几”字型结构，弹性中部121b的一端与连接片121a连接，弹性中部121b的另一端与活动板120相连，连接片121a连接于基板400上，弹性中部121b朝Z轴的方向弯折。为了便于第一弹性臂121和基板400的连接，在基板400上设置有固定块410，固定块410与连接片121a一一对应，连接片121a固定安装于固定块410上，能够增加基板400和第一弹性臂121的连接面积，使得基板400和第一弹性臂得连接更加牢靠。

在本实施例中，第一弹性臂121与活动板120一体成型。

在本实施例中，第一SMA线130和第二SMA线220均为SMA(Shape Memory Alloys)线，是指形状记忆合金线，在通电前后可实现长度伸缩。

请参考图1及图2，SMA光学防抖致动器100还包括固定板110，第一SMA线130的两端分别与固定板110和活动板120相连，固定板110安装于基板400上，固定板110位于活动板120和基板400之间。通过第一弹性臂121的弹性中部121b朝Z轴的方向弯折，能够提高活动板120在Z轴方向上的刚度，能够有效承托镜架体300，镜架体300能够悬挂于固定板110上，活动板120和固定板110之间悬空，由于活动板120在Z轴方向上的刚度足够，在活动板120和固定板110之间无需设置支撑部件，能够减少支撑部件与活动板120之间的摩擦同时，由于活动板120和固定板110之间悬空也能够减少活动板120和固定板110之间的摩擦，同时简化本发明的多轴光学防抖对焦装置的结构。

更具体地，固定板110上的一组对角上设置有第一触板111，在活动板120的另一组对角上设置有第二触板122，第一SMA线130的数量为4条，每条第一SMA线130的两端分别与第一触板111和第二触板122相连，并对应设置于活动板120的四边，围绕着活动板120。当第一SMA线130任一条通电收缩时，即可使活动板120对应分别朝X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向以及Y轴负方向等四个方向移动，以调整镜头在X轴和Y轴的轴向位置的偏移。

请继续参考图1及图2，较佳地，第一弹性臂121朝Z轴弯折的角度为90°，即弹性中部121b朝Z轴弯折的角度为90°，弯折后，弹性中部121b与Z轴平行，弹性中部121b与活动板120相互垂直。在本实施例中，第一弹性臂121的弹性中部121b两侧的弯折点处于相同的位置高度，弯折后，连接片121a与活动板120处于同一平面内。当然，第一弹性臂121的弹性中部121b两侧弯折点能够处于不同的位置高度，在分别经两次不同位置的弯折后，连接片121a和活动板120处于不同的平面上，无论连接片121a和活动板120是否处于同一平面上，均能够实现活动板120在第一SMA线130的作用下沿XY平面移动，同时，能够保证在Z轴方向上的刚性足够支撑SMA上部致动器200以及镜架体300和镜头，无需增加支撑部件。

而为了简化整体电路，活动板120优选采用可导电的金属材质，并且活动板120具有一定的弹性。

请参考图1、图4及图5，每个SMA上部致动器200还包括两个致动体230，其中，致动体230包括连杆231、支撑部232和第二弹性臂233，具体地，被驱动件210上设有凸出的铰接柱211，连杆231的一端的内侧与第二SMA线220相连，连杆231的同一端的外侧与第二弹性臂233相连，连杆231的另一端上设有铰接环，所述铰接环套设于铰接柱211上形成铰接机构；另一个致动体230的连杆231一端的内侧与该第二SMA线220的另一端相连，连杆231同一端的外侧与第二弹性臂233相连，连杆231的另一端套设于铰接柱211形成铰接机构。第二SMA线220和两个连杆231构成一个三角形。第二弹性臂233设于支撑部232上，连杆231与第二SMA线220相连的一端的另一侧与第二弹性臂233相连，第二弹性臂233可弹性弯曲，使得第二SMA线220通电收缩时能够带动连杆231相对于支撑部232上下摆动(即沿Z轴的方向移动)，被驱动件210随连杆231的动作而沿Z轴的方向移动，以调节镜头在Z轴向上的位置。通过第二SMA线220和两个连杆231构成一个三角形的架构，并通过第二弹性臂233的作用，能够使被驱动件210的位移量可大于第二SMA线220的收缩量，从而可在SMA上部致动器200体积较小的条件下实现较大的调节行程，有利于整个多轴光学防抖对焦装置的小型化，且两个致动体230对称设置，能够加强被驱动件210运动的稳定性。

具体地，第二弹性臂233采用具有弹性的材质，在第二SMA线220收缩时可发生弯曲。第二弹性臂233为条形状结构，第二弹性臂233的一侧与支撑部232连接而第二弹性臂233的另一侧的部分与连杆231连接。而连杆231是具有一定感性的杆状结构，足够支撑被驱动件210、镜架体300以及镜头等部件的位移。在本实施例中，连杆231、支撑部232以及第二弹性臂233一体成型，且均为导电材料，一体成型有利于降低SMA上部致动器200的制造难度和成本，而导电材料能够为第二SMA线220导电，有利于简化总体电路结构。

在本实施例中，铰接柱211的数量为2个，两个致动体230的两个连杆231分别与两个铰接柱211相连。当然，也可以仅设置一个铰接柱211，将两个连杆231的铰接环均套设于同一个铰接柱211上，而两个连杆231在铰接的位置上通过隔片实现相互绝缘，避免发生短路。

请继续参考图1、图4以及图5，SMA上部致动器200的数量至少设置2个，在本实施例中，SMA上部致动器200的数量为4个，对应地，被驱动件210的数量也为4个，每个被驱动件210环绕镜头安装孔310的中轴线均匀分布。将SMA上部致动器200分成第一SMA上部致动器200a和第二SMA上部致动器200b，第一SMA上部致动器200a的连杆231位于第二SMA线220和活动板120之间，而第二SMA上部致动器200b的第二SMA线220位于连杆231和活动板120之间。两个第一SMA上部致动器200a相对设置，两个第二SMA上部致动器200b相对设置，即第一SMA上部致动器200a和第二SMA上部致动器200b相对于镜架体300对称设置，分别对应控制镜架体300和镜头实现绕X轴和Y轴的转动控制。以绕X轴方向转动控制为例，当需要控制镜头绕X轴转动时，被驱动件210连线平行于X轴的两个SMA上部致动器200不动作，另外两个SMA上部致动器200(该SMA对角致动器200的被驱动件210的连线垂直于X轴)则驱动被驱动件210产生不同的Z轴位移。从而使镜架体300和镜头产生绕X轴的转动；以绕Y轴方向转动控制为例，当需要控制镜头绕Y轴转动时，被驱动件210连线平行于Y轴的两个SMA上部致动器200不动作，另外两个SMA上部致动器200(该SMA对角致动器200的被驱动件210的连线垂直于Y轴)则驱动被驱动件210产生不同的Z轴位移。从而使镜架体300和镜头产生绕Y轴的转动；而当仅需产生Z轴向的位移时，分别驱动第一SMA上部致动器200a或第二SMA上部致动器200b，使第一SMA上部致动器200a(或第二SMA上部致动器200b)产生相同的Z轴位移，即能够使镜架体300和镜头沿Z轴的负方向或Z轴的正方向移动。

请参考图6和图7，多轴光学防抖对焦装置还包括活动座500和弹簧600，活动座500连接于活动板120上，SMA上部致动器200连接于活动座500上，镜架体300与弹簧600固定连接，弹簧600设有第三弹性臂610，第三弹性臂610的一端与活动座500连接，第三弹性臂610使弹簧600支撑镜架体300并使镜架体300相对于活动座500可动。

其中，更具体地，在镜架体300上下表面均与弹簧600固定连接，即在镜架体300的上下表面均具有第三弹性臂610，活动座500的四个边角处均设置有向镜架体300一侧延伸的连接柱510，SMA上部致动器200的支撑部232均连接在连接柱510的侧面，连接镜架体300上表面的第三弹性臂610连接于连接柱510的顶部，而连接镜架体300下表面的第三弹性臂610则连接于活动座500的底部。

在本实施例中，弹簧600共设置有两个，且分别与镜架体300的上下表面贴合，弹簧600与第三弹性臂610为一体成型的金属片，第三弹性臂610使镜架体300可在活动座500形成弹性的悬挂状态，从而使镜架体300在各个SMA上部致动器200的驱动下易于对轴向偏移和偏转进行补偿。

请参考图1及图8，多轴光学防抖对焦装置还包括线路板700，线路板700安装于活动板120上，且位于活动板120和镜架体300之间，更具体地，线路板700位于活动板120和活动座500之间。线路板700与SMA上部致动器200电连接，线路板700上设置有第三触板710，第三触板710穿过基板400，使第三触板710位于整个多轴光学防抖对焦装置的外侧，便于与外部电路电连接，能够实现各个SMA上部致动器200与外部控制电路连接，使整体电路结构更加简单，有利于多轴光学防抖对焦装置的小型化和低成本化。在本实施例中，线路板700优选FPC线路板。

为了便于检测镜架体300位置和倾角并对镜架体300的位置和倾角进行调整和补偿，在线路板700上设有控制器720和位置传感器(图中未示)。位置传感器可以用于反馈镜架体300和镜头在Z轴方向上的位置和绕X轴和Y轴的倾角，控制器720可以用来控制SMA上部致动器200根据位置传感器检测到的位置和倾角驱动镜架体300运动，并进行相应的补偿。在本实施例中，控制器720的数量为4个，并均匀布置在线路板700上。当然，控制器720和位置传感器的数量均可根据成本需求以及体积要求进行相应的调整，且其具体的布置位置也可根据需要进行调整。

在本实施例中，位置传感器采用霍尔传感器，在镜架体300与每个位置传感器对应的位置处均设置有磁体，从而通过霍尔传感器检测磁场的变化而获知镜架体300和镜头的位置和倾角。

请参考图1，在本实施例中，多轴光学防抖对焦装置还包括盖体800，盖体800罩设在基板400上并形成容纳腔，SMA光学防抖致动器100、SMA上部致动器200、镜架体300、活动座500、弹簧600以及线路板700均置于所述容纳腔内，盖体800的顶部与镜头安装孔310对应的位置开设有通孔。通过基板400以及盖体800可使本发明的多轴光学防抖对焦装置构成一个整体的结构。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种多轴光学防抖对焦装置，其特征在于，包括：

SMA光学防抖致动器，所述SMA光学防抖致动器包括活动板、第一弹性臂和第一SMA线，所述第一SMA线通电收缩可带动所述活动板沿XY平面移动，所述第一弹性臂呈“几”字型结构，所述第一弹性臂的一端与所述活动板相连，所述第一弹性臂的另一端与基板相连，所述第一弹性臂朝Z轴的方向弯折；

SMA上部致动器，所述SMA上部致动器连接于所述活动板上，所述SMA上部致动器包括第二SMA线与被驱动件，所述第二SMA线通电收缩可带动所述被驱动件沿Z轴方向移动；

镜架体，所述镜架体的中心设置有轴线与Z轴平行的镜头安装孔，所述被驱动件连接于所述镜架体上。

2.如权利要求1所述的多轴光学防抖对焦装置，其特征在于，所述第一弹性臂两侧的弯折点可处于相同或不同的位置高度。

3.如权利要求1所述的多轴光学防抖对焦装置，其特征在于，所述SMA上部致动器至少设置两个。

4.如权利要求1所述的多轴光学防抖对焦装置，其特征在于，所述基板上凸设有固定块，所述第一弹性臂固定安装于所述固定块上。

5.如权利要求1所述的多轴光学防抖对焦装置，其特征在于，还包括有线路板，所述线路板与所述SMA上部致动器电连接，所述线路板设置于所述活动板与镜架体之间。

6.如权利要求5所述的多轴光学防抖对焦装置，其特征在于，所述线路板上设置有用于检测所述镜架体位置和倾角的位置传感器和/或用于调整镜架体的位置和倾角的控制器。

7.如权利要求1所述的多轴光学防抖对焦装置，其特征在于，所述SMA光学防抖致动器还包括固定板，所述固定板安装于所述基板上，并位于所述活动板与基板之间。

8.如权利要求7所述的多轴光学防抖对焦装置，其特征在于，所述固定板的一组对角上设置有第一触板，所述活动板的另一组对角上设置有第二触板，所述第一SMA线的两端分别与所述第一触板和第二触板相连，并对应设置于所述活动板的四边。

9.一种摄像模块，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的多轴光学防抖对焦装置。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的多轴光学防抖对焦装置或包括如权利要求9所述的摄像模块。

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