CN112394471A - 光学元件驱动装置、照相机装置以及电子设备 - Google Patents

光学元件驱动装置、照相机装置以及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学元件驱动装置、照相机装置以及电子设备，无需大驱动力就能够进行二轴倾斜驱动。作为光学元件驱动装置的棱镜驱动装置(8)具备：第1部件(10)；第1驱动轴(1)，其沿着Z轴向延伸，支撑于第1部件(10)；第2部件(20)，其支撑于第1驱动轴(1)，相对于第1部件(10)绕着Z轴旋转；第2驱动轴(2)，其沿着Y轴向延伸，支撑于第2部件(20)；第3部件(30)，其支撑于第2驱动轴(2)，相对于所述第2部件(20)绕Y轴旋转，具有载置光学元件的载置台(332)；以及驱动机构，其对载置于第3部件(30)的光学元件施加旋转力，在X轴向，构成驱动机构的一部分的磁石(55)在X轴向在之间夹着第1驱动轴(1)以及第2驱动轴(2)，安装于与载置台(332)相反侧的第3部件(30)。

Description

光学元件驱动装置、照相机装置以及电子设备
技术领域
本发明涉及智能手机等电子设备所用的光学元件驱动装置、照相机装置以及电子设备。
背景技术
在智能手机等电子设备所搭载的照相机装置中，在从被摄体到图像传感器的光路上配置透镜体和棱镜，使棱镜绕着XYZ坐标系的Y轴以及Z轴这2个轴倾斜。作为公开了与这种照相机装置有关技术的文献，有专利文献1。专利文献1所公开的棱镜驱动装置的结构是，在具有载置棱镜的锥面的棱镜支撑台的背面，借助沿着Y轴向延伸的第2回旋轴连结中间支撑体，在该中间支撑体的背面，借助沿着Z轴向延伸的第1回旋轴连结壳体，在棱镜支撑体上设置产生绕Y轴以及Z轴轴向的驱动力的驱动机构。
中国人民共和国CN107357114A号公报
然而，专利文献1的技术是在棱镜支撑台的两侧面和底面安装棱镜驱动机构的构成，因此存在的问题是，在第1回旋轴以及第2回旋轴上分别仅在其一方侧施加重量，需要对棱镜绕Y轴以及Z轴的驱动施加较大驱动力。
发明内容
本发明是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供一种不需要大驱动力就能够进行二轴倾斜驱动的光学元件驱动装置、照相机装置以及电子设备。
为了解决上述课题，作为本发明优选方式的光学元件支撑装置的特征在于，在具有相互正交的第1轴、第2轴以及第3轴的正交坐标系中，具有：固定侧部件；第1驱动轴，其沿着第1轴向延伸，支撑于所述固定侧部件；中间部件，其支撑于所述第1驱动轴，相对于所述固定侧部件绕第1轴旋转；第2驱动轴，其沿着第2轴向延伸，支撑于所述中间部件；活动部件，其支撑于所述第2驱动轴，相对于所述中间部件绕第2轴旋转，具有载置光学元件的载置部；以及驱动机构，其对载置于所述活动部件的光学元件给与旋转力；所述驱动机构的一部分在所述第3轴向在之间夹着所述第1驱动轴以及所述第2驱动轴，安装于与所述载置部相反侧的所述活动部件。
在该方式之中也可以是，所述驱动机构具有磁石和线圈，所述磁石安装于所述活动部件，所述线圈与所述磁石对向地安装于所述固定侧部件。
另外也可以是，所述驱动机构还具有两组磁石和线圈，所述两组磁石在夹着所述第1驱动轴以及所述第2驱动轴中的一方的位置安装于所述活动部件，所述两组线圈与各组磁石对向地安装于所述固定侧部件。
另外也可以是，所述第1驱动轴以及所述第2驱动轴在所述载置部与所述驱动机构的一部分之间隔着第3轴向的间隔而十字交叉。
作为本发明另一个优选方式的照相机装置具备上述光学元件驱动装置。
作为本发明另一个优选方式的电子设备具备上述照相机装置。
本发明的光学元件驱动装置具备：固定侧部件；第1驱动轴，其沿着第1轴向延伸，支撑于所述固定侧部件；中间部件，其支撑于所述第1驱动轴，相对于所述固定侧部件绕第1轴旋转；第2驱动轴，其沿着第2轴向延伸，支撑于所述中间部件；活动部件，其支撑于所述第2驱动轴，相对于所述中间部件绕所述第2轴旋转，具有载置光学元件的载置部；以及驱动机构，其对载置于所述活动部件的光学元件施加旋转力。从而，所述驱动机构的一部分在第3轴向之间夹着所述第1驱动轴以及所述第2驱动轴，安装于与所述载置部相反侧的所述活动部件。由此，在第3轴方向，沿着第1驱动轴1的两侧施加的重量均衡，且沿着第2驱动轴2的两侧施加的重量均衡，光学元件的第1驱动轴以及第2驱动轴的旋转方向的驱动所要的力较小。因此，能够提供一种不需要大驱动力就能够二轴倾斜驱动的光学元件驱动装置、照相机装置以及电子设备。
附图说明
图1是作为电子设备的智能手机400的主视图，智能手机400搭载了包括作为本发明的一个实施方式的棱镜驱动装置8的照相机装置4。
图2的(A)是包括图1的棱镜驱动装置8的照相机装置4的立体图，(B)是表示(A)的壳体810以及910的内部的图。
图3是图2的(A)的分解图。
图4是表示图3的第1部件10、FPC79、第1支撑轴承130以及140、第1驱动轴1、第2部件20、第2支撑轴承210以及220、第2驱动轴2以及第3部件30的图。
【附图标记说明】
1第1驱动轴；2第2驱动轴；4照相机装置；8棱镜驱动装置；9透镜驱动装置；10第1部件；11、12、13、14、21、22、31、32壁部；19、39空间；20第2部件；24、34底板；25支撑台；30第3部件；35轴支撑部；36磁石支撑部；38棱镜支撑部；51、52、55、911磁石；61、62、65、922线圈；70加强板；71第1线圈支撑部；72第2线圈支撑部；75第3线圈支撑部；79FPC；81棱镜；91透镜体；98框体；99透镜支撑件；100图像传感器；117、137、147凸部；130、140第1支撑轴承；131、141、212、222支撑孔；136、146、216、226贯穿孔；210、220第2支撑轴承；251纵孔；332载置台；361、362台部；365横板；388端面；400智能手机；551、552板簧；810、910壳体；831、851开口部；931、941开口；932、942板；945开口部。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边说明本发明的一个实施方式。如图1所示，照相机装置4内置于智能手机400的外壳的背面。
照相机装置4具有作为光学元件的棱镜81以及透镜体91；对从被摄体经由棱镜81以及透镜体91导入的光进行光电变换的图像传感器100；作为对棱镜81进行驱动的第1光学元件驱动装置的棱镜驱动装置8；以及作为对透镜体91进行驱动的第2光学元件驱动装置的透镜驱动装置9。从被摄体入射棱镜81的光在棱镜81弯折，透过透镜体9而入射到图像传感器100。
在此，将透镜单体或在透镜筒中组装进透镜单体的部分统称为透镜体91。透镜单体所具有的光轴为透镜体91的光轴。在具有相互正交的X轴、Y轴以及Z轴的正交坐标系中，将透镜体91的光轴所通过的轴称为X轴，将与X轴平行的方向称为X轴向。另外，将与Y轴平行的方向称为Y轴向，将与Z轴平行的方向称为Z轴向，来自被摄体的光从Z轴向入射棱镜81。另外，将X轴向的从透镜体91观察存在棱镜81的一侧称为上侧，将其相反侧的存在图像传感器100的一侧称为下侧。另外，将Z轴向的从棱镜81观察存在被摄体的一侧称为前侧，将其相反侧称为后侧。
如图2以及图3所示，照相机装置4的棱镜驱动装置8以及透镜驱动装置9在X轴向并列配置。透镜驱动装置9在壳体910的内部收纳框体98、透镜支撑件99、磁石911以及线圈922来构成。透镜驱动装置9的壳体910成为中空长方体状。壳体910的上侧以及下侧的面开放。在壳体910的前侧以及后侧的面，存在矩形状的开口931以及941。在开口931安装板932，在开口941安装板942。
在壳体910中收纳箱状的框体98，在框体98中收纳比框体98小一圈的箱状透镜支撑件99，透镜支撑件99被板簧弹性地支撑于框体98。在框体98的下侧的开口部945安装图像传感器100。在透镜支撑件99收纳保持透镜体91。在框体98的Y轴向两侧的内壁面以及透镜支撑件99的Y轴向两侧的外壁面，对向设置线圈922以及磁石911。
当线圈922流过电流时，借助线圈922与磁石911之间的电磁作用，产生X轴向的驱动力，透镜支撑件99与透镜体91一起沿着X轴向移动。
棱镜驱动装置8在壳体810的内部收纳构成第1驱动轴1、第2驱动轴2、第1部件10、第2部件20、第3部件30以及驱动机构。第1驱动轴1经由第1支撑轴承130、140与第1部件10连结。第2驱动轴2经由第2支撑轴承210、220与第2部件20连结。驱动机构由磁石51、52、55和与之对向的线圈61、62、65构成。线圈61、62、65经由FPC79供给电流。壳体810、第1部件10、FPC79、第1支撑轴承130以及140是固定侧部件，第3部件30是活动部件，第2部件20和第2支撑轴承210以及220是中间部件。
棱镜驱动装置8的壳体810形成具有比壳体910稍微长的X轴向尺寸的中空长方体状。壳体810的上侧以及下侧面整个面开放。另外，前侧面下侧一半作为开口部831，从下侧面连续开放。另外，与壳体810的上侧面连续的左侧以及右侧的面的一部分作为开口部851开放。
第1部件10形成被比壳体810壁厚的壁部11、12、13以及14包围的中空箱状。第1部件10的X轴向的上侧以及下侧的面开放。第1部件10在Z轴向对向的壁部13以及14的内侧面的中央作为凸部137以及147向内侧突出。凸部137以及147沿着X轴向沿延伸。在壁部13以及14穿设贯穿其外侧的面和凸部137以及147的内侧的面之间的贯穿孔136以及146。第1部件10在Y轴向对向的壁部11以及12的外面的上侧边缘的部分作为凸部117向外侧突出，当第1部件10组装进壳体810时凸部117嵌入开口部851。
第1部件10的贯穿孔136以及146安装第1支撑轴承130以及140，在被壁部11、12、13以及14包围的空间19收纳加强板70。第1支撑轴承130以及140形成直径与贯穿孔136以及146相同的圆柱状。在第1支撑轴承130以及140穿设过直径比第1驱动轴1稍微大的支撑孔131以及141。
FPC79弯折成从Z轴向观察的轮廓为“コ”字，具有第1线圈支撑部71以及第2线圈支撑部72和连接第1线圈支撑部71和第2线圈支撑部72的第3线圈支撑部75。第1线圈支撑部71以及第2线圈支撑部72设置成沿着两壁部11以及12的内面。第3线圈支撑部75堵住第1部件10的X轴向的上侧面，第3线圈支撑部75的外侧面被固定于加强板70。在第1线圈支撑部71、第2线圈支撑部72以及第3线圈支撑部75的内侧面分别安装线圈61、62、65。线圈61与磁石51成组，线圈62与磁石52成组，线圈65与磁石55成组。线圈61、62、65与磁石51、52、55一起，作为对载置第3部件30的载置台332的棱镜81施加绕Y轴以及Z轴旋转的旋转力的驱动机构发挥作用。
FPC79从第3线圈支撑部75的Z轴向的后端向外部延伸，向壳体810的外侧露出。FPC79是对线圈61、62以及65供给电流的路径。
第2部件20设有用于在底板24的前表面中央支撑第1驱动轴1的支撑台25并用于在Y轴向的两端边支撑第2驱动轴2的2个壁部21以及22。支撑台25朝向前上侧突出，支撑台25的上侧的一部分从Z轴向观察朝向底板24的上侧突出。在支撑台25穿设纵孔251。纵孔251贯穿支撑台25中朝向底板24的上侧突出的部分的前表面以及后表面之间。
在壁部21以及22的中央穿设贯穿孔216以及226。在朝向壁部21以及22的前下侧角部内侧的面，设有挖出直角等腰三角形状的凹部。在该凹部收纳第3部件30的棱镜支撑部38的一部分。
在第2部件20的贯穿孔216以及226安装第2支撑轴承210以及220。第2支撑轴承210以及220形成与贯穿孔216以及226相同直径的圆柱状。在第2支撑轴承210以及220穿设直径比第2驱动轴2稍微大的支撑孔212以及222。
第3部件30在用于支撑第2驱动轴2的轴支撑部35的下侧以及上侧设有棱镜支撑部38以及磁石支撑部36。轴支撑部35形成直角等腰三棱柱形，在轴支撑部35左右的端面穿设横孔(未图示)。轴支撑部35的横孔贯穿轴支撑部35的Y轴向的侧面之间。
棱镜支撑部38具有沿着Y轴向对向的2个壁部31以及32和夹在壁部31以及32之间的底板34。2个壁部31以及32形成直角等腰三角形状。底板34的端面348形成朝向前下侧45度的方向的锥面，与轴支撑部35中的直角等腰三角形的底边部分对应。底板34的端面348的背侧面与轴支撑部35相连。在底板34的端面348中的壁部21一侧端部以及壁部22一侧端部，分别设有两个载置台332。载置台332形成从端面348的法线方向观察的半圆状。
棱镜81使其反射面朝向棱镜支撑部38的端面348，载置在棱镜支撑部38的载置台332。载置台332是载置光学元件的载置部。棱镜81的Y轴向的侧面粘弹在棱镜支撑部38的壁部31以及32的内侧面。来自被摄体的光入射的棱镜81的入射面从开口部831露出。
磁石支撑部36具有从轴支撑部35向X轴向上侧延伸并沿着Y轴向对向的2个台部361以及362和被台部361以及362夹着的横板365。横板365架设在从轴支撑部35向上侧离开的位置。在磁石支撑部36形成被台部361以及362、横板365、轴支撑部35包围的空间39，在空间39收纳第2部件20的支撑台25。
在台部361以及362、横板365的外侧面形成磁石收纳部，分别收纳并固定磁石51以及52、磁石55。磁石51、52以及55分别与线圈61、62以及65对向。
另外，板簧551以及552与磁石支撑部36的X轴向上端的左端以及右端和第1部件10连结，固定。由此，第3部件30相对于第1部件10被弹性地支撑。
第1驱动轴1是沿着Z轴向延伸的棒体。第2驱动轴2是沿着Y轴向延伸的棒体。第1驱动轴1经由第1支撑轴承130以及140被支撑于第1部件10，第2驱动轴2经由第2支撑轴承210以及220被支撑于第2部件20。第2部件20被第1驱动轴1支撑，相对于第1部件10能够绕Z轴旋转，与第1部件10连结。第3部件30被第2驱动轴2支撑，相对于第2部件20能够绕Y轴旋转，与第2部件20连结。
如果更加详细地说明，第2部件20的支撑台25从第3部件30的后侧收纳在其空间39之中。第2驱动轴2的中央部被插入并粘弹固定到第3部件30的轴支撑部35的横孔。另外，第2驱动轴2的Y轴向的两端部被插入第2支撑轴承210的支撑孔212以及第2支撑轴承220的支撑孔222。在第2驱动轴2的外周面与支撑孔212以及222的内周面之间填充具有粘弹性的树脂。具有粘弹性树脂是所谓的具有作为减震器的效果的树脂。
在空间39收纳支撑台25的磁石支撑部36被收纳在第1部件10的空间19。第1驱动轴1的中央部被插入并粘弹固定在第2部件20的支撑台25的纵孔251。第1驱动轴1的Z轴向的两端部插入第1支撑轴承130的支撑孔131以及第1支撑轴承140的支撑孔141。第1驱动轴1的外周面与支撑孔131以及141的内周面之间填充具有粘弹性的树脂。
在第1部件10的空间19内，在作为固定侧部件的FPC 79上配置作为驱动机构一部分的线圈61、62以及65，在作为活动部件的第3部件配置作为驱动机构一部分的磁石51、52以及55。各组磁石51、52以及55和线圈61、62以及65分别隔着稍许间隔而对向。
在该状态下，在X轴向，第1驱动轴1以及第2驱动轴2这2个轴在作为载置部的棱镜支撑部38的载置台332和对作为驱动机构一部分的磁石55进行支撑的磁石支撑部36之间，隔着X轴向稍许间隔而十字交叉。另外，在X轴向，磁石55在之间夹着第1驱动轴1以及第2驱动轴2而位于载置台332的相反侧。另外，形成驱动机构一部分的磁石51以及52位于夹着第1驱动轴1而在Y轴向的两侧离开的各个位置。
当线圈61以及62流过电流时，借助线圈61以及62与磁石51以及52之间的电磁作用产生绕Z轴轴向的旋转力，在第2部件20、第3部件30以及第3部件30的载置台332上载置的棱镜81相对于第1部件10绕Z轴旋转。另外，当线圈65流过电流时，借助线圈65与磁石55之间的电磁作用，产生绕Y轴轴向的旋转力，在第3部件30以及第3部件30的载置台332上载置的棱镜81相对于第2部件20绕Y轴旋转。
磁石55在X轴向安装于在之间夹着第1驱动轴1以及第2驱动轴2而与第3部件30的载置台332相反侧的第3部件30的磁石支撑部36的横板365。由此，在第1驱动轴1，X轴向两侧部件的重量均衡，作为光学元件的棱镜81的第1驱动轴1的旋转方向的驱动所要的力较小。另外，在第2驱动轴2，X轴向两侧部件的重量均衡，作为光学元件的棱镜81的第2驱动轴2的旋转方向的驱动所要的力较小。
本实施方式的构成可以如以下这样，转换一种表达。将Z轴向作为第1轴向，将Y轴向作为第2轴向，将X轴向作为第3轴向。作为光学元件驱动装置的棱镜驱动装置8具有：作为固定侧部件的第1部件10和第1支撑轴承130以及140；第1驱动轴1；作为中间部件的第2部件20和第2支撑轴承210以及220；第2驱动轴2；作为活动部件的第3部件30；作为驱动机构的磁石51、52以及55；以及线圈61、62以及65。第1驱动轴1沿着第1轴向延伸，支撑于固定侧部件。中间部件被第1驱动轴1支撑，相对于固定侧部件绕第1轴旋转。第2驱动轴2沿着第2轴向延伸，被支撑于中间部件。活动部件被第2驱动轴2支撑，相对于中间部件绕第2轴旋转。活动部件夹着第2驱动轴2在与第1驱动轴1相反侧具有作为载置部的载置台332。载置台332载置作为光学元件的棱镜81。驱动机构对载置于活动部件的光学元件给与旋转力。从而，作为驱动机构一部分的磁石55在第3轴向安装于在之间夹着第1驱动轴1以及第2驱动轴2而与载置部相反侧的活动部件。
通过该构成，在第1驱动轴1以及第2驱动轴2这两方，在第3轴向的一方侧具有作为光学元件的棱镜81，在相反侧具有作为驱动机构一部分的磁石55。因此，在第3轴方向，沿着第1驱动轴1的两侧施加的重量均衡，且沿着第2驱动轴2的两侧施加的重量均衡，光学元件的第1驱动轴1以及第2驱动轴2的旋转方向的驱动所要的力较小。因此，能够提供一种不需要大驱动力就能够二轴倾斜驱动的装置。
在该构成的本实施方式中，载置部配置在夹着第2驱动轴2与第1驱动轴1相反侧，但是也可以构成为配置在之间夹着第1驱动轴1而位于第2驱动轴2相反侧。另外，也可以是第1轴为Y轴，第2轴为Z轴。即也可以构成为，第1驱动轴1沿着Y轴向延伸，支撑于固定侧部件，第2驱动轴2沿着Z轴向延伸，支撑于中间部件。此时，中间部件相对于固定侧部件绕Y轴旋转，活动部件相对于中间部件绕Z轴旋转。这样方式中，第1驱动轴1和第2驱动轴2在X方向的位置任一个为上侧均可。该情况下，优选磁石51以及52设置于在之间夹着沿着Z轴向延伸的第2驱动轴2在Y轴向对向的位置。
此外，在本实施方式，也可以是磁石51以及52不是在第2驱动轴2而是在夹着第1驱动轴1的位置，安装于第3部件30。
另外，在本实施方式中，也可以是作为棱镜驱动装置8的驱动机构的一部分，在活动部件安装线圈65，在固定侧部件安装磁石55。
另外，在本实施方式中，第1驱动轴1相对于固定侧部件被旋转自由地支撑，对中间部件进行固定支撑。第2驱动轴2相对于中间部件被旋转自由地支撑，固定支撑活动部件。但是，也可以与之相反。即，第1驱动轴1相对于固定侧部件固定支撑，旋转自由地支撑中间部件。也可以使得第2驱动轴2相对于中间部件固定支撑，使活动部件旋转自由。此时，在棱镜驱动装置8的纵孔251内的第1驱动轴1的外周面与纵孔251的内周面之间填充具有粘弹性的树脂，在第1驱动轴1的外周面与支撑孔131以及141的内周面之间填充粘弹剂。另外，也可以横孔内的第2驱动轴2的外周面与横孔的内周面之间填充具有粘弹性的树脂，第2驱动轴2的外周面与支撑孔212以及222的内周面之间填充粘弹剂。

Claims (6)

1.一种光学元件驱动装置，其特征在于，
在具有相互正交的第1轴、第2轴以及第3轴的正交坐标系中具备：
固定侧部件；
第1驱动轴，其沿着所述第1轴向延伸，支撑于所述固定侧部件；
中间部件，其支撑于所述第1驱动轴，相对于所述固定侧部件绕所述第1轴旋转；
第2驱动轴，其沿着所述第2轴向延伸，支撑于所述中间部件；
活动部件，其支撑于所述第2驱动轴，相对于所述中间部件绕所述第2轴旋转，具有载置光学元件的载置部；以及
驱动机构，其对载置于所述活动部件的光学元件施加旋转力，
所述驱动机构的一部分在所述第3轴向在之间夹着所述第1驱动轴以及所述第2驱动轴，安装于与所述载置部相反侧的所述活动部件。
2.根据权利要求1所述的光学元件驱动装置，其特征在于，
所述驱动机构具有磁石和线圈，所述磁石安装于所述活动部件，所述线圈与所述磁石对向地安装于所述固定侧部件。
3.根据权利要求2所述的光学元件驱动装置，其特征在于，
所述驱动机构还具有两组磁石和线圈，所述两组磁石在夹着所述第1驱动轴以及所述第2驱动轴中的一方的位置安装于所述活动部件，所述两组线圈与各组磁石对向地安装于所述固定侧部件。
4.根据权利要求1所述的光学元件驱动装置，其特征在于，
所述第1驱动轴以及所述第2驱动轴在所述载置部与所述驱动机构的一部分之间隔开第3轴向的间隔而十字交叉。
5.一种照相机装置，其具备权利要求1至4中任一项所述的光学元件驱动装置。
6.一种电子设备，其具备权利要求5所述的照相机装置。
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