CN111399164A - 压电片式对焦装置、相机装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种压电片式对焦装置，包括：透镜支撑部，透镜支撑部用于支撑透镜；基座部，基座部形成容纳透镜支撑部的空间；以及压电片装置，压电片装置设置在透镜支撑部的侧壁的外表面和基座部的侧壁的内表面之间，压电片装置的第一端被固定至基座部，压电片装置的第二端与透镜支撑部连接；通过压电片装置的形变驱动透镜支撑部相对于基座部沿光轴方向移动。本公开还提供了相机装置以及电子设备。

Description

压电片式对焦装置、相机装置及电子设备

技术领域

本公开属于光学对焦技术领域，本公开尤其涉及一种压电片式对焦装置、相机装置及电子设备。

背景技术

随着照相机或手机等具有照相功能的设备拍摄的图像的清晰度和放大率的提高，需要照相机或者手机具有功能更好的对焦装置(Auto Focus,自动对焦)。

然而，现有技术中的对焦装置往往具有复杂的结构，对焦装置的可靠性受到考验，且具有复杂结构的对焦装置不利于相机装置的质量和/或尺寸的减小等等。需要一种新的对焦装置来克服上述问题。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供一种压电片式对焦装置、相机装置及电子设备。

本公开的压电片式对焦装置、相机装置及电子设备。通过以下技术方案实现。

根据本公开的一个方面，提供一种压电片式对焦装置，包括：透镜支撑部，透镜支撑部用于支撑透镜；基座部，基座部形成容纳透镜支撑部的空间；以及压电片装置，压电片装置设置在透镜支撑部的侧壁的外表面和基座部的侧壁的内表面之间，压电片装置的第一端被固定至基座部，压电片装置的第二端与透镜支撑部连接；通过压电片装置的形变驱动透镜支撑部相对于基座部沿光轴方向移动。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，压电片装置包括下压电片装置和上压电片装置，上压电片装置和下压电片装置沿光轴方向排列，且下压电片装置和上压电片装置平行设置；透镜支撑部的一部分沿光轴方向被下压电片装置和上压电片装置夹持。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，上压电片装置和下压电片装置的结构相同，均包括第一压电片、第二压电片以及弹性体，第一压电片和第二压电片对称的设置在弹性体的两侧。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，基座部的一个内角部设置有一个固定约束部，固定约束部用于固定压电片装置的第一端，并约束压电片装置的第一端不发生形变。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，还包括用于引导透镜支撑部沿光轴方向移动的第一导向轴和第二导向轴，第一导向轴和第二导向轴平行于光轴方向，且第一导向轴和第二导向轴对角设置。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，透镜支撑部的两个对角的第一角部和第二角部分别开设有第一通孔和第二通孔，第一通孔用于穿过第一导向轴，第二通孔用于穿过第二导向轴。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，第一通孔的径向尺寸略大于第一导向轴的径向尺寸，第二通孔的径向尺寸大于第一通孔的径向尺寸，使得第二通孔的径向尺寸相对于第二导向轴的径向尺寸具有余量。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，被下压电片装置和上压电片装置夹持的透镜支撑部的一部分为由透镜支撑部的侧壁的外表面设置的连接部，连接部延伸至透镜支撑部的侧壁的外表面和基座部的侧壁的内表面的间隙之中。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，基座部具有底壁，第一导向轴和第二导向轴均由基座部的底壁的内表面沿光轴方向延伸。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，压电片装置的数目为两个，两个压电片装置的第一端与基座部的同一个内角部连接。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，两个压电片装置中的一个压电片装置的第二端连接至透镜支撑部的第一角部，两个压电片装置中的另一个压电片装置的第二端连接至透镜支撑部的第二角部，第一角部和第二角部为对角设置。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，两个压电片装置中的一个压电片装置的第一端通过一个固定约束部固定约束，两个压电片装置中的另一个压电片装置的第一端通过另一个固定约束部固定约束。

根据本公开的至少一个实施方式的压电片式对焦装置，两个压电片装置中的一个压电片装置的第二端连接至透镜支撑部的第一角部处的连接部，两个压电片装置中的另一个压电片装置的第二端连接至透镜支撑部的第二角部处的连接部。

根据本公开的另一个方面，提供一种相机装置，包括上述任一个实施方式的压电片式对焦装置。

根据本公开的又一个方面，提供一种电子设备，包括上述的相机装置。

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压电片式对焦装置的结构示意图之一。

图2是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置的结构示意图之二。

图3是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置的结构示意图之三。

图4是根据本公开的又一个实施方式的压电片式对焦装置的结构示意图之一。

图5是根据本公开的又一个实施方式的压电片式对焦装置的结构示意图之二。

图6是根据本公开的又一个实施方式的压电片式对焦装置的结构示意图之三。

图7是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置的压电片装置的结构示意图之一。

图8是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置的压电片装置的结构示意图之二。

图9是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置的压电片装置的结构示意图之三。

图10是根据本公开的一个实施方式的压电片式光学防抖机构的压电片装置的工作原理示意图之一。

图11是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置的压电片装置的工作原理示意图之二。

图12是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置的压电片装置的工作原理示意图之三。

图13是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置的压电片装置的工作原理示意图之四。

附图标记说明

100压电片式对焦装置

101透镜支撑部

102基座部

103压电片装置

103A第一压电片装置

103B第二压电片装置

1031下压电片装置

10311弹性体

10311A弹性体

10311B弹性体

1032上压电片装置

10321弹性体

10321A弹性体

10321B弹性体

1031A第一下压电片装置

1032A第一上压电片装置

1031B第二下压电片装置

1032B第二上压电片装置

104固定约束部

104A第一固定约束部

104B第二固定约束部

105连接部

105A第一连接部

105B第二连接部

106第一导向轴

107第二导向轴

108第二通孔。

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，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。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

图1是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置100的结构示意图之一。其中，图1中，垂直于纸面的方向为压电片式对焦装置100的轴向方向，也即光轴方向。

图2是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置100的结构示意图之二。图2为图1的左侧视图。

图3是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置100的结构示意图之三。图3为图1的仰视图。

如图1至3所示，压电片式对焦装置100，包括：透镜支撑部101，透镜支撑部101用于支撑透镜；基座部102，基座部102形成容纳透镜支撑部101的空间；以及压电片装置103，压电片装置103设置在透镜支撑部101的侧壁的外表面和基座部102的侧壁的内表面之间，压电片装置103的第一端被固定至基座部102，压电片装置103的第二端与透镜支撑部101连接；通过压电片装置103的形变驱动透镜支撑部101相对于基座部102沿光轴方向移动。

由图1可以看出，透镜支撑部101设置有中空部以容纳并支撑透镜，图1中示出了圆形的中空部。

基座部102可以由一个底壁以及四个侧壁形成。透镜支撑部101具有四个侧壁。

本实施方式中，压电片装置103设置在基座部102的一个侧壁和透镜支撑部101的一个侧壁之间的间隙之中，基座部102的四个侧壁分别与透镜支撑部101的四个侧壁相对设置。

压电片装置103在间隙之中沿着垂直于光轴方向的方向延伸。

通过压电片装置103沿着光轴方向的形变来驱动透镜支撑部101相对于基座部102沿光轴方向移动。

如图2所示，压电片式对焦装置100的压电片装置103包括下压电片装置1031和上压电片装置1032，上压电片装置1032和下压电片装置1031沿光轴方向排列，且下压电片装置1031和上压电片装置1032平行设置；透镜支撑部101的一部分105沿光轴方向被下压电片装置1031和上压电片装置1032夹持。

下压电片装置1031和上压电片装置1032在通电时均能产生形变，且下压电片装置1031和上压电片装置1032的形变方向均沿着光轴方向。

可以使得下压电片装置1031和上压电片装置1032之间形成适当的预紧力，来夹持透镜支撑部101的一部分，从而使得透镜支撑部101被稳定地保持。

图7中详细地示出了压电片装置103的结构。压电片装置103上压电片装置1032和下压电片装置1031的结构相同，两者平行设置。优选地，上压电片装置1032和下压电片装置1031被同一个固定约束部104固定约束。

优选地，压电片式对焦装置100的上压电片装置1032和下压电片装置1031均包括第一压电片、第二压电片以及弹性体，第一压电片和第二压电片对称的设置在弹性体的两侧。

图7中上压电片装置1032具有弹性体10321，下压电片装置1031具有弹性体10311。弹性体可以是金属片，其还作为通电电极之一使用。

图8是图7示出的压电片装置103的俯视图。图9是图7示出的压电片装置103右侧视图。

图10是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置100的压电片装置的工作原理示意图之一。图11是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置100的压电片装置的工作原理示意图之二。图12是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置100的压电片装置的工作原理示意图之三。图13是根据本公开的一个实施方式的压电片式对焦装置100的压电片装置的工作原理示意图之四。

下文结合图2、图10至图13对本公开的压电片式对焦装置100的压电片装置的工作原理进行说明。

为了便于描述，图10中仅示出了图7所示的压电片装置103的两个压电片装置中的一个。

如图10所示，压电片装置103包括第一压电片、第二压电片以及弹性体，第一压电片和第二压电片对称的设置在弹性体的两侧。

第一压电片和第二压电片均可以由压电晶片形成，弹性体例如由金属片形成，弹性体同时作为电极，当在第一压电片(第二压电片)与弹性体之间施加电压时，压电片将会发生形变，如图10所示，可以通过在第一压电片和弹性体之间施加电压，使得第一压电片沿向上箭头方向发生形变，可以通过在第二压电片和弹性体之间施加电压，使得第二压电片沿向下箭头方向发生形变。

由于压电片装置103的一端被固定约束部104固定并约束，使得压电片装置103的该端不会发生形变。

如图11至图12所示，当施加给第一压电片(即图11和图12中的上部压电片)V1的电压时，第一压电片将向上发生μ0的形变量，同时产生大小为Fb的形变力。

当施加给第二压电片(即图11和图12中的下部压电片)-V1的电压时，第二压电片将向下发生μ0的形变量(即-μ0的形变量，以向上为正方向)，同时产生大小为Fb的形变力(即-Fb的形变力，以向上为正方向)。

可以同时将电压V施加到第一压电片和第二压电片上。如图13所示，弹性体连接电源的负极，第一压电片和第二压电片接电源正极，可以使得第一压电片和第二压电片的极化方向朝着一个方向(如图13中的箭头方向)，从而使得压电片装置103朝一个方向形变。

通过对压电片式对焦装置100的上压电片装置1032的第一压电片和第二压电片，以及下压电片装置1031的第一压电片和第二压电片施加电压的控制，可以控制上压电片装置1032的两个压电片和下压电片装置1031的两个压电片的形变方向和形变量大小(也即形变力的方向和大小)。

当压电片不被施加电压而被施加力发生形变时，压电片会由于压电效应而产生电动势，因此，通过压电片由于压电效应产生的电动势(大小及方向)可以获得压电片的形变量大小和方向，从而可以获得透镜支撑部101相对于基座部102的沿光轴方向的位移。

例如，如图1和图2所示，压电片装置103中的下压电片装置1031(或者上压电片装置1032)被施加电压从而对透镜支撑部101施加驱动力(形变力)，而上压电片装置1032不被施加电压从而不对透镜支撑部101施加驱动力，上压电片装置1032由于透镜支撑部101的位移而产生形变，进而由于压电效应而产生电动势，通过测量该电动势可以计算出透镜支撑部101在光轴方向的位移，即上压电片装置1032是从动的压电片装置，其可以作为位移传感器使用。

同样的，例如，如图1和图2所示，压电片装置103中的上压电片装置1032(或者下压电片装置1031)被施加电压从而对透镜支撑部101施加驱动力(形变力)，而下压电片装置1031不被施加电压从而不对透镜支撑部101施加驱动力，下压电片装置1031由于透镜支撑部101的位移而产生形变，进而由于压电效应而产生电动势，通过测量该电动势可以计算出透镜支撑部101在光轴方向的位移，即下压电片装置1031是从动的压电片装置，其可以作为位移传感器使用。

通过将对焦装置100的压电片装置103中的一个压电片装置1031(1032)用作驱动装置，而另一个压电片装置1032(1031)用作位移传感器，可以形成对透镜支撑部101移动的闭环控制，且简化了对焦装置100的结构。

优选地，如图1所示，压电片式对焦装置10的基座部102的一个内角部设置有一个固定约束部104，固定约束部104用于固定压电片装置103的第一端，并约束压电片装置103的第一端不发生形变。

图1中固定约束部104被设置在基座部102的左下角的内角部。

优选地，如图1所示，压电片式对焦装置100还包括用于引导透镜支撑部101沿光轴方向移动的第一导向轴106和第二导向轴107，第一导向轴106和第二导向轴107平行于光轴方向，且第一导向轴106和第二导向轴107对角设置。

优选地，压电片式对焦装置100的透镜支撑部101的两个对角的第一角部和第二角部(即图1中的左上角和右下角)分别开设有第一通孔和第二通孔，第一通孔用于穿过第一导向轴106，第二通孔用于穿过第二导向轴107。

优选地，压电片式对焦装置100的第一通孔的径向尺寸略大于第一导向轴106的径向尺寸，即第一通孔和第一导向轴106的尺寸相匹配。

第二通孔的径向尺寸大于第一通孔的径向尺寸，使得第二通孔的径向尺寸相对于第二导向轴107的径向尺寸具有余量。这样可以降低安装精度，有利于对焦装置的组装。

优选地，如图1和2所示，压电片式对焦装置100中，被下压电片装置1031和上压电片装置1032夹持的透镜支撑部101的一部分105为由透镜支撑部101的侧壁的外表面设置的连接部105，连接部105延伸至透镜支撑部101的侧壁的外表面和基座部102的侧壁的内表面的间隙之中。

优选地，如图3所示，压电片式对焦装置100的基座部102具有底壁，第一导向轴106和第二导向轴107均由基座部102的底壁的内表面沿光轴方向延伸。

根据本公开的又一个实施方式，如图4至图6所示，图4是根据本公开的又一个实施方式的压电片式对焦装置100的结构示意图之一。图5是图4示出的压电片式对焦装置100的左侧视图。图6是图4示出的压电片式对焦装置100的仰视图。

本实施方式中，压电片式对焦装置100的压电片装置103的数目为两个，两个压电片装置103的第一端与基座部102的同一个内角部连接，如图4所示。

优选地，如图4至图6所示，压电片式对焦装置100的两个压电片装置103中的一个压电片装置103A的第二端连接至透镜支撑部101的第一角部(图4中的左上角)，两个压电片装置103中的另一个压电片装置103B的第二端连接至透镜支撑部101的第二角部(图4中的右下角)，第一角部和第二角部为对角设置。

优选地，压电片式对焦装置100的两个压电片装置103中的一个压电片装置103A的第一端通过一个固定约束部104A固定约束，两个压电片装置103中的另一个压电片装置103B的第一端通过另一个固定约束部104B固定约束。

优选地，压电片式对焦装置100的两个压电片装置103中的一个压电片装置103A的第二端连接至透镜支撑部101的第一角部处(图4中的左上角)的连接部105A，两个压电片装置103中的另一个压电片装置103B的第二端连接至透镜支撑部101的第二角部处(图4中的右下角)的连接部105B。

通过设置两个压电片装置103可以进一步提高驱动力并提高对焦装置100的稳定性。

本公开的压电片式对焦装置通过结构的设计，实现了对焦装置安静且低功耗的工作，并且通过将压电片装置既作为驱动装置又作为位移传感器使用，简化了对焦装置的结构。

根据本公开的又一个实施方式，相机装置包括上述任一个实施方式的压电片式对焦装置100。

根据本公开的又一个实施方式，电子设备包括上述的相机装置。

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公开的至少一个实施例/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。在本公开的描述中，“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。

Claims (10)

1.一种压电片式对焦装置，其特征在于，包括：

透镜支撑部，所述透镜支撑部用于支撑透镜；

基座部，所述基座部形成容纳所述透镜支撑部的空间；以及

压电片装置，所述压电片装置设置在所述透镜支撑部的侧壁的外表面和所述基座部的侧壁的内表面之间，所述压电片装置的第一端被固定至所述基座部，所述压电片装置的第二端与所述透镜支撑部连接；

通过压电片装置的形变驱动所述透镜支撑部相对于所述基座部沿光轴方向移动。

2.根据权利要求1所述的压电片式对焦装置，其特征在于，所述压电片装置包括下压电片装置和上压电片装置，所述上压电片装置和所述下压电片装置沿光轴方向排列，且所述下压电片装置和所述上压电片装置平行设置；所述透镜支撑部的一部分沿光轴方向被所述下压电片装置和所述上压电片装置夹持。

3.根据权利要求2所述的压电片式对焦装置，其特征在于，所述上压电片装置和所述下压电片装置的结构相同，均包括第一压电片、第二压电片以及弹性体，所述第一压电片和第二压电片对称的设置在所述弹性体的两侧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电片式对焦装置，其特征在于，所述基座部的一个内角部设置有一个固定约束部，所述固定约束部用于固定所述压电片装置的第一端，并约束压电片装置的第一端不发生形变。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的压电片式对焦装置，其特征在于，还包括用于引导所述透镜支撑部沿光轴方向移动的第一导向轴和第二导向轴，所述第一导向轴和所述第二导向轴平行于光轴方向，且所述第一导向轴和所述第二导向轴对角设置。

6.根据权利要求5所述的压电片式对焦装置，其特征在于，所述透镜支撑部的两个对角的第一角部和第二角部分别开设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔用于穿过所述第一导向轴，所述第二通孔用于穿过所述第二导向轴。

7.根据权利要求6所述的压电片式对焦装置，其特征在于，所述第一通孔的径向尺寸略大于所述第一导向轴的径向尺寸，所述第二通孔的径向尺寸大于所述第一通孔的径向尺寸，使得所述第二通孔的径向尺寸相对于所述第二导向轴的径向尺寸具有余量。

8.根据权利要求2或3所述的压电片式对焦装置，其特征在于，被所述下压电片装置和所述上压电片装置夹持的所述透镜支撑部的所述一部分为由所述透镜支撑部的侧壁的外表面设置的连接部，所述连接部延伸至所述透镜支撑部的侧壁的外表面和所述基座部的侧壁的内表面的间隙之中。

9.一种相机装置，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的压电片式对焦装置。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述的相机装置。

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