CN111578079B - 压电式相机模块转动装置、相机装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种压电式相机模块转动装置，包括：相机模块架体，用于容纳并固定用于摄像的相机模块；支撑轴，支撑轴的一端与架体的一个侧壁固定连接；基座，基座的第一侧壁用于支撑支撑轴的另一端；摩擦旋转体，摩擦旋转体的外表面的截面为圆形，设置在架体的一个侧壁与基座的第一侧壁之间，并且固定套设在支撑轴上；以及压电驱动部，压电驱动部固定至基座，并且与通过压电驱动部中的压电元件的变形来通过摩擦使得摩擦旋转体进行转动，从而带动支撑轴、相机模块架体及相机模块进行转动。本公开还提供了一种相机装置及电子设备。

Description

压电式相机模块转动装置、相机装置及电子设备

技术领域

本公开涉及一种压电式相机模块转动装置、相机装置及电子设备。

背景技术

在智能设备中，很多均配备有相机模块以便实现拍照、摄像等功能。在某些情况下，需要使得相机模块进行转动，以便获得更好的拍摄效果。

目前驱动相机模块进行转动的方式通常是电磁式，但是这种方式所消耗的电力较大，因此如果是通过智能设备自身的电池对其进行供电的情况下，将会对电池的电量提出一定的要求。

而且，在现有技术中对相机模块所转动角度的测量也不精确，不能满足越来越高的精度要求。

此外，现有技术的相机模块转动驱动装置中，还存在所提供的驱动力在相机模块质量较大时明显不足等问题，而且现有技术中，为了提供足够的驱动力而使用的部件较多，并不能实现小型化也不能在紧凑的空间内提供转动功能等。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种压电式相机模块转动装置、相机装置及电子设备。

根据本公开的一个方面，一种压电式相机模块转动装置，包括：

相机模块架体，用于容纳并固定用于摄像的相机模块；

支撑轴，所述支撑轴的一端与所述架体的一个侧壁固定连接；

基座，所述基座的第一侧壁用于支撑所述支撑轴的另一端；

摩擦旋转体，所述摩擦旋转体的外表面的截面为圆形，设置在所述架体的一个侧壁与所述基座的第一侧壁之间，并且固定套设在所述支撑轴上；以及

压电驱动部，所述压电驱动部固定至所述基座，并且与通过所述压电驱动部中的压电元件的变形来通过摩擦使得所述摩擦旋转体进行转动，从而带动所述支撑轴、所述相机模块架体及所述相机模块进行转动。

根据本公开的至少一个实施方式，所述压电驱动部包括第一驱动部和第二驱动部，所述第一驱动部和所述第二驱动部对称地设置在圆形的摩擦旋转体的两侧。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一驱动部连接至所述基座的第二侧壁，所述第二驱动部连接至所述基座的第三侧壁，其中所述第一侧壁为与所述摩擦旋转体的所述截面相对的侧壁，所述第二侧壁和第三侧壁为分别位于圆形截面两侧的侧壁。

根据本公开的至少一个实施方式，所述架体的一个侧壁上设有永磁体，在与所述永磁体设置位置对应的基座上设置霍尔传感器，通过所述霍尔传感器检测所述永磁体的磁场变化，来得到所述相机模块的位置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述永磁体和霍尔传感器仅用于检测相机模块的透镜光轴是否处于水平状态的原始位置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述压电驱动部包括压电元件、弹性体和杆状部，所述弹性体的一侧压接至所述基座，所述弹性体的另一侧与压电元件的一侧连接，所述压电元件的另一侧固定所述杆状部，所述杆状部与所述摩擦旋转体摩擦接触。

根据本公开的至少一个实施方式，所述压电驱动装置的压电元件的驱动电压为矩形脉冲电压，通过所述矩形脉冲电压驱动所述压电元件，所述压电元件的变形带动所述杆状部移动，并且通过所述杆状部与摩擦旋转体之间的摩擦带动摩擦旋转体进行转动，从而使得所述相机模块转动，通过所述矩形脉冲电压的脉冲个数来计算所述相机模块转动的角度。

根据本公开的至少一个实施方式，当所述相机模块转动至预定角度时，切断所述压电元件的驱动电压，以便通过所述杆状部与所述摩擦旋转体之间的摩擦力使得所述相机模块保持在所述预定角度。

根据本公开的另一方面，一种相机装置，包括如上所述的压电式相机模块转动装置；以及相机模块，通过所述压电式相机转动装置驱动所述相机模块进行转动。

根据本公开的再一方面，一种电子设备，包括如上所述的相机装置。

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示出了根据本公开的一个实施方式的压电式相机模块转动装置的主视图。

图2示出了图1的俯视剖面示意图。

图3示出了图1的右视剖面示意图。

图4示出了图1的左视剖面示意图。

图5示出了图1的仰视剖面示意图。

图6示出了根据本公开的一个实施方式的压电式相机模块转动装置的主视剖面示意图。

图7示出了根据图1得到的剖面示意图。

图8示出了压电式相机模块转动装置转动的示意图。

图9示出了根据本公开的一个实施方式的压电元件示意图。

图10示出了根据本公开的一个实施方式的压电元件工作示意图。

图11示出了根据本公开的一个实施方式的压电元件工作示意图。

附图标记说明：

10 转动装置

20 相机模块

100 相机模块架体

200 第一支撑轴

300 基座

400 摩擦旋转体

500 压电驱动部

600 第二支撑轴

210 支撑轴的一端

220 支撑轴的另一端

310 基座的第一侧壁

320 槽

510 第一驱动部

520 第二驱动部

330 基座的第二侧壁

340 基座的第三侧壁

511 第一压电元件

512 第一弹性体

513 第一杆状部

521 第二压电元件

522 第二弹性体

523 第二杆状部

511a 第一部分

511b 第二部分

511c 第三部分

511d 第四部分

511e 凹口

511f 粘结剂

700 永磁体

800 霍尔传感器

350 横向壁

360 竖向壁

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。

根据本公开的一个实施方式，提供了一种压电式相机模块转动装置10。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的压电式相机模块转动装置10的主视图。图2示出了图1的俯视剖面图。图3示出了图1的右视剖面图。图4示出了图1的左视剖面图。图5示出了图1的仰视剖面图。图6示出了根据本公开的一个实施方式的压电式相机模块转动装置10的主视剖面示意图。图7示出了根据图1得到的剖面示意图。

如图1至7所示，压电式相机模块转动装置10可以包括相机模块架体100、第一支撑轴200、基座300、摩擦旋转体400和压电驱动部 500。

相机模块架体100用于容纳并固定用于摄像的相机模块20。相机模块架体100可以至少包括两个侧壁，相机模块20容纳在两个侧壁之间，并且可以固定至两个侧壁的内侧壁上。

相机模块架体100还可以包括底壁，其中两个侧壁与底壁形成了容纳相机模块20的空间。相机模块20可以包括用于摄像的镜头，并且当相机模块架体100被控制以进行转动时，由于相机模块架体100 与相机模块20固定连接，因此，相机模块20将随着相机模块架体100 的转动而进行转动。

第一支撑轴的一端210与相机模块架体100的一个侧壁固定连接。这样可以通过第一支撑轴200的转动来使得相机模块架体100进行转动，从而带动相机模块20转动。

如图6所述，还可以包括第二支撑轴600，第二支撑轴600固定至相机模块架体100的另一侧壁。并且第二支撑轴600可以通过转动连接件固定至基座300的侧壁上。这样在相机模块架体100的两侧对称地设置第一支撑轴200和第二支撑轴600，从而可以提供相机模块架体100的转动。

基座300的第一侧壁310用于支撑第一支撑轴的另一端220。例如如图7所示，在基座300的第一侧壁310上可以开设有槽320，其中第一支撑轴的另一端220可以通过槽320架设在基座300的第一侧壁310上。其中，该槽320与第一支撑轴的另一端220相接触的部分可以成V形，以便第一支撑轴200可以在槽320中是可以转动的。

摩擦旋转体400设置在相机模块架体100的一个侧壁与基座300 的第一侧壁310之间。其中摩擦旋转体400可以由陶瓷材料制成。摩擦旋转体400的外表面的截面为圆形，例如图3和7中所示出的那样。

摩擦旋转体400固定套设在第一支撑轴200，这样当摩擦旋转体 400被驱动以进行转动时，可以带动第一支撑轴200进行转动，第一支撑轴200带动相机模块架体100进行转动，进而带动相机模块20 进行转动。

压电驱动部500固定至基座300上，并且与通过压电驱动部500 中的压电元件的变形来通过摩擦使得摩擦旋转体400进行转动，从而带动第一支撑轴200、相机模块架体100及相机模块20进行转动。

压电驱动部500包括第一驱动部510和第二驱动部520，第一驱动部510和第二驱动部520对称地设置在圆形的摩擦旋转体400的两侧。

第一驱动部510连接至基座300的第二侧壁330，第二驱动部520 连接至基座300的第三侧壁340，其中基座300的第一侧壁310为与摩擦旋转体400的截面相对的侧壁，基座300的第二侧壁330和基座 300的第三侧壁340为分别位于圆形截面两侧的侧壁。

例如参见图2，基座300的截面形状可以为“匚”形，其中基座 300的第一侧壁310为上下方向的侧壁，基座300的第二侧壁330和基座300的第三侧壁340为水平方向的两个侧壁。

通过这种设置，可以在摩擦旋转体400的两侧设置两个压电驱动部500，通过两个压电驱动部500同时对摩擦旋转体400进行摩擦转动，这样将极大地增强转动所需的驱动力。

在图8中示出了通过压电驱动部500对摩擦转动体进行摩擦转动时相机模块20转动的示意图。其中相机模块20可以被转动至任意角度。

压电驱动部500包括压电元件、弹性体和杆状部，弹性体的一侧压接至基座300，弹性体的另一侧与压电元件的一侧连接，压电元件的另一侧固定杆状部，杆状部与摩擦旋转体400摩擦接触。

第一驱动部510包括第一压电元件511、第一弹性体512和第一杆状部513，第一弹性体512的一侧压接至基座300的第二侧壁330，第一弹性体512的另一侧与第一压电元件511的一侧连接，第一压电元件511的另一侧固定第一杆状部513，第一杆状部513与摩擦旋转体400摩擦接触。

第二驱动部520包括第二压电元件521、第二弹性体522和第二杆状部523，第二弹性体522的一侧压接至基座300的第三侧壁340，第二弹性体522的另一侧与第二压电元件521的一侧连接，第二压电元件521的另一侧固定杆状部，第二杆状部523与摩擦旋转体400摩擦接触。

虽然图中没有示出，但是还可以包括柔性电路板，以便为压电元件提供电能及控制信号等，该柔性电路板可以设置在基座300的侧壁与第一压电元件511和第二压电元件521之间。

弹性体可以为硅胶的形式，以便在压电驱动器进行作用时提供弹性力。

在图9中，示出了压电驱动部500的多角度的观察图。其中，杆状部设置在压电元件的一面上，压电元件的另一面为电极面，其上可以设有电极端子，以便通过这些电极端子为压电元件供电。

图10示出了压电元件供电时的动作情况。下面以第一压电元件 511为例进行说明，第二压电元件521与第一压电元件511相同，在此不再赘述。第一压电元件511包括四个部分：第一部分511a、第二部分511b、第三部分511c和第四部分511d。如图10(a)所示，当第二部分511b与第三部分511c通电时，第一压电元件511将会在图10 (a)所示的方向中动作，而当第一部分511a与第四部分511d通电时，第一压电元件511将会在图10(b)所示的方向中动作(压电陶瓷元件类似于蠕动)。这样，通过第一杆状部513与摩擦旋转体400的摩擦作用，将会带动摩擦旋转体400正向或反向转动。

根据本公开的进一步实施方式，参见图11，第一压电元件511设有凹口511e，以部分地容纳第一杆状部513。该凹口511e的形状设置为部分地容纳第一杆状部513。并且该凹口511e的形状可以为三角形。

第一压电元件511的凹口511e中可以布设有粘结剂511f，以便与第一杆状部513相结合。

如图11所示，第一杆状部513可以为具有一定长度的金属件，并且通过粘结剂511f粘结在凹口511e时，这样当第一压电元件511动作时，第一杆状部513跟随运动，从而提供X/Y方向的驱动力，X/Y方向的驱动力转化为摩擦旋转体400的旋转力。

相机模块架体100的一个侧壁上设有永磁体700，在与永磁体700 设置位置对应的基座300上设置霍尔传感器800，通过霍尔传感器800 检测永磁体700的磁场变化，来得到相机模块20的位置。虽然在图6 中示出了永磁体700和霍尔传感器800设置在相机模块架体100右侧，但是本领域的技术人员应当理解，其也可以设置在左侧。

永磁体700可以嵌入相机模块架体100的一个侧壁上。并且霍尔传感器800可以通过柔性电路板来传输信号。

下面以图6所示的示例为例进行说明。基座300包括横向壁350 和竖向壁360。其中横向壁350从基座300的第一侧壁310朝向相机模块架体100延伸，在横向壁350的末端设有竖向壁360，并且竖向壁360上设置有柔性电路板和霍尔传感器800。

通过这种设置，可以使得永磁体700和霍尔传感器800尽量接近，以便霍尔传感器800检测永磁铁的磁场。

永磁体700和霍尔传感器800仅用于检测相机模块20的透镜光轴是否处于水平状态的原始位置。例如图6所示的相机模块20的位置。

压电驱动装置的压电元件(第一压电元件511和第二压电元件 521)的驱动电压为矩形脉冲电压，通过矩形脉冲电压驱动压电元件，压电元件的变形带动杆状部(第一杆状部513和第二杆状部523)移动，并且通过杆状部与摩擦旋转体400之间的摩擦带动摩擦旋转体400 进行转动，从而使得相机模块20转动，通过矩形脉冲电压的脉冲个数来计算相机模块20转动的角度。

这样，由于通过永磁体700和霍尔传感器800来测量相机模块20 的转动角度并不精确，故本公开中仅使用二者来确定原始位置，而对其它角度不进行测量。同时由于压电元件通过矩形脉冲电压驱动，而且每个高电平压电元件进行预定变形，这样摩擦旋转体400转动预定角度，通过计算高电平的个数，可以精确地计算出摩擦旋转体400的旋转角度。

当相机模块20转动至预定角度时，切断压电元件的驱动电压，通过杆状部与摩擦旋转体400之间的摩擦力使得相机模块20保持在预定角度。

通过上述方式，可以在紧凑的空间内，实现所需的功能。并且与电磁式驱动相比，本公开方式的驱动方式仅使用其四分之一的电力，这样极大地降低了电力消耗。并且本公开的方式可以使得摩擦旋转体 400停止在任意角度，从而使得相机模块20停止在任意角度。

而且通过脉冲个数的计算，可以非常准确地得到相机模块20的旋转角度，其精度可以达到20微米左右。

根据本公开的又一个方面，提供了一种相机装置，包括如上压电式相机模块转动装置和相机模块。

根据本公开的再一方面，提供了一种电子设备，包括如上所述的相机装置。

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。

Claims (7)

1.一种压电式相机模块转动装置，其特征在于，包括：

相机模块架体，用于容纳并固定用于摄像的相机模块；

支撑轴，所述支撑轴的一端与所述架体的一个侧壁固定连接；

基座，所述基座的第一侧壁用于支撑所述支撑轴的另一端；

摩擦旋转体，所述摩擦旋转体的外表面的截面为圆形，设置在所述架体的一个侧壁与所述基座的第一侧壁之间，并且固定套设在所述支撑轴上；以及

压电驱动部，所述压电驱动部固定至所述基座，并且与通过所述压电驱动部中的压电元件的变形来通过摩擦使得所述摩擦旋转体进行转动，从而带动所述支撑轴、所述相机模块架体及所述相机模块进行转动；

其中，所述压电驱动部包括压电元件、弹性体和杆状部，所述弹性体的一侧压接至所述基座，所述弹性体的另一侧与压电元件的一侧连接，所述压电元件的另一侧固定所述杆状部，所述杆状部与所述摩擦旋转体摩擦接触；

所述压电驱动部的压电元件的驱动电压为矩形脉冲电压，通过所述矩形脉冲电压驱动所述压电元件，所述压电元件的变形带动所述杆状部移动，并且通过所述杆状部与摩擦旋转体之间的摩擦带动摩擦旋转体进行转动，从而使得所述相机模块转动，通过所述矩形脉冲电压的脉冲个数来计算所述相机模块转动的角度；

所述压电驱动部包括第一驱动部和第二驱动部，所述第一驱动部和所述第二驱动部对称地设置在圆形的摩擦旋转体的两侧；

其中，所述第一驱动部包括第一压电元件、第一弹性体和第一杆状部，所述第一弹性体的一侧压接至所述基座的第二侧壁，所述第一弹性体的另一侧与所述第一压电元件的一侧连接，所述第一压电元件的另一侧固定所述第一杆状部，所述第一杆状部与所述摩擦旋转体摩擦接触；

所述第二驱动部包括第二压电元件、第二弹性体和第二杆状部，所述第二弹性体的一侧压接至所述基座的第二侧壁，所述第二弹性体的另一侧与所述第二压电元件的一侧连接，所述第二压电元件的另一侧固定所述第二杆状部，所述第二杆状部与所述摩擦旋转体摩擦接触；

所述第一压电元件设有凹口，以部分地容纳所述第一杆状部，所述凹口的形状为三角形，所述第一压电元件通过粘结剂粘接所述凹口。

2.如权利要求1所述的压电式相机模块转动装置，其特征在于，所述第一驱动部连接至所述基座的第二侧壁，所述第二驱动部连接至所述基座的第三侧壁，其中所述第一侧壁为与所述摩擦旋转体的所述截面相对的侧壁，所述第二侧壁和第三侧壁为分别位于圆形截面两侧的侧壁。

3.如权利要求1至2中任一项所述的压电式相机模块转动装置，其特征在于，所述架体的一个侧壁上设有永磁体，在与所述永磁体设置位置对应的基座上设置霍尔传感器，通过所述霍尔传感器检测所述永磁体的磁场变化，来得到所述相机模块的位置。

4.如权利要求3所述的压电式相机模块转动装置，其特征在于，所述永磁体和霍尔传感器仅用于检测相机模块的透镜光轴是否处于水平状态的原始位置。

5.如权利要求1所述的压电式相机模块转动装置，其特征在于，当所述相机模块转动至预定角度时，切断所述压电元件的驱动电压，通过所述杆状部与所述摩擦旋转体之间的摩擦力使得所述相机模块保持在所述预定角度。

6.一种相机装置，包括：如权利要求1至5中任一项所述的压电式相机模块转动装置；以及相机模块，通过所述压电式相机转动装置驱动所述相机模块进行转动。

7.一种电子设备，包括如权利要求6所述的相机装置。

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