CN112782903A - 光学元件驱动机构及光学模组 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种光学元件驱动机构及光学模组，驱动机构包括：载体，用于承载光学元件；基座，用于容纳载体；电磁发生装置，包括设置在基座中的电磁线圈和设置在载体中的磁体，以产生电磁感应；以及弹性元件，连接在载体和基座之间，以在电磁感应的作用下使载体相对于基座转动，载体和基座上分别形成有安装点，弹性元件通过固定安装在相应的安装点上而弹性变形，以产生抵压载体或基座的弹性预压力。该弹性预压力可以抵抗弹性元件、载体以及光学元件的重力，从而将偏转轴保持在固定位置，以此来补偿不同拍摄角度及位置下所产生的姿势差，从而保证了整个闭环控制系统的性能，使光学系统具有较高的稳定性和可靠性，有效改善光学效果。

Description

光学元件驱动机构及光学模组

技术领域

本公开涉及光学元件技术领域，具体地，涉及一种光学元件驱动机构及光学模组。

背景技术

光学系统是一种用于成像或做光学信息处理的系统，其可以应用在各种领域，如可以应用到手机摄像头、相机或者投影技术的镜头中，随着光学系统的应用愈加广泛，用户更加追求成像高清晰度的光学系统。以应用于手机摄像头的光学系统为例，为了拍摄清晰，引入光学变焦功能，但同时要满足手机超薄化设计，因此引入了光路偏转系统配合长焦镜头使用。但为了保证手持拍摄时的清晰度，需要增加OIS(Optical Image Stabilization，光学防抖)技术，例如可以通过设置弹性元件以及磁力悬浮镜头来实现光学防抖的功能，对发生手震的光路进行补偿，从而实现提高拍摄清晰度的效果。但用户在手持拍摄时，由于会采用不同的拍摄姿势，使摄像头会产生不同程度的翻转，此时仍会降低摄像头拍摄的稳定性及可靠性，影响拍摄效果，无法满足用户更高的需求。

发明内容

本公开的第一个目的是提供一种光学元件驱动机构，该驱动机构可以提高摄像头的稳定性及可靠性。

本公开的第二个目的是提供一种光学模组，该光学模组使用本公开提供的光学元件驱动机构。

为了实现上述目的，本公开提供一种光学元件驱动机构，包括：载体，用于承载光学元件；基座，用于容纳所述载体；电磁发生装置，包括设置在所述基座中的电磁线圈和设置在所述载体中的磁体，以产生电磁感应；以及弹性元件，连接在所述载体和所述基座之间，以在电磁感应的作用下使所述载体相对于所述基座转动，所述载体和所述基座上形成有安装点，所述弹性元件通过固定安装到相应的安装点上而弹性变形，以产生抵压所述载体或所述基座的弹性预压力。

可选地，所述载体和所述基座中任意一者上形成有凸起结构，该凸起结构与所述安装点具有高度差，所述弹性元件跨越所述凸起结构并固定安装到所述安装点处而弹性变形，以对所述凸起结构产生弹性预压力。

可选地，所述凸起结构的与所述弹性元件接触的表面构造为球面，所述凸起结构的与所述弹性元件接触的表面形成有耐磨层。

可选地，所述高度差构造成，使得所述预压力至少大于所述载体和所述光学元件的重力之和。

可选地，所述弹性元件上形成有安装孔，所述安装点包括形成在所述载体和/或所述基座上的与所述安装孔匹配的安装柱，所述安装孔过盈套接在所述安装柱上。

可选地，所述弹性元件包括用于安装在所述基座上的第一安装部、用于安装在所述载体上的第二安装部和用于连接在所述第一安装部和所述第二安装部之间的第一轴段。

可选地，所述凸起结构设置在所述第一轴段的长度延伸方向上，所述弹性元件为两个，两个所述弹性元件分别通过所述凸起结构对称设置在所述载体和所述基座的两端。

可选地，所述弹性元件包括用于安装在所述基座上的第一安装部、用于安装在所述载体上的第二安装部、与所述第一安装部连接的第一轴段和与所述第二安装部连接的第二轴段，所述第一轴段与所述第二轴段通过连接段连接且相互垂直。

可选地，所述凸起结构设置在所述第一轴段的长度延伸方向上，以及/或者所述凸起结构设置在所述第二轴段的长度延伸方向上。

根据本公开的第二个方面，还提供一种光学模组，包括光学元件、光学元件驱动机构和用于接收经所述光学元件转向后的光线的图像传感器，所述光学元件驱动机构为本公开提供的光学元件驱动机构。

通过上述技术方案，弹性元件通过安装点固定安装到载体或基座上后所产生的预压力，使得弹性元件始终具有贴向载体或基座的安装表面的趋势。当载体连同光学元件在电磁感应的作用下发生偏转时，该弹性预压力可以抵抗弹性元件、载体以及光学元件在各种不同姿态下和不同偏转角度下的重力，从而将载体和光学元件的偏转轴保持在固定位置，以此来补偿不同拍摄角度及位置下所产生的姿势差，并且通过保持偏转轴的位置不变，使位于载体中的磁体与位于基座中的位置传感器之间的间距保持不变，使得在各种姿态和角度下，载体2都会沿着唯一的轨迹运动，从而保证了整个闭环控制系统的性能，使整个光学系统具有较高的稳定性和可靠性，有效改善光学效果。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一示例性实施方式提供的光学元件驱动机构的示意图；

图2是本公开一示例性实施方式提供的光学元件驱动机构的侧视图；

图3是本公开一示例性实施方式提供的光学元件驱动机构不包括弹性元件的俯视图；

图4是本公开另一示例性实施方式提供的光学元件驱动机构的俯视图；

图5是本公开另一示例性实施方式提供的光学元件驱动机构的分解图；

图6是本公开一示例性实施方式提供的弹性元件的示意图；

图7是本公开另一示例性实施方式提供的光学元件驱动机构的分解图；

图8是本公开一示例性实施方式提供的形成有凸起部的弹性元件的侧视图；

图9是本公开一示例性实施方式提供的形成有凹状结构的弹性元件的侧视图；

图10是本公开一示例性实施方式提供的光学模组的结构示意图。

附图标记说明

1 光学元件 2 载体 3 基座

401 电磁线圈 402 磁体 403 位置传感器

404 PCB板 5 弹性元件 501 第一安装部

502 第二安装部 503 第一轴段 504 第二轴段

601 安装点 602 凸起结构 603 凸起部

604 凹状结构 7 壳体 8 图像传感器

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是针对相应零部件的本身轮廓而言的。此外，本公开实施例中使用的术语“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1至图5所示，本公开提供一种光学元件驱动机构，该驱动机构能够在摄像时驱动光学元件1偏转，以补偿摄像时产生的震动，其可以应用于手机摄像头、相机摄像头或其它摄像装置中，也可以应用到VR等投影技术中。其中，光学元件1可以为棱镜或其它可以折射或反射光线的器件，如也可以为平面镜，本公开附图中仅以三棱镜作为示例性说明。本公开实施例中的驱动机构包括用于承载光学元件1的载体2、用于容纳该载体2的基座3、能够产生电磁感应的电磁线圈401和磁体402以及连接在载体2和基座3之间的弹性元件5，这里，电磁线圈401可以设置在基座3中，如在基座3的底面或侧面开设有能够容纳电磁线圈401的凹槽，磁体402可以与电磁线圈401位置相应地设置在载体2中，相似地，可以在载体2的底面或侧面形成有容纳磁体402的空间，此外，在基座3底部还可以设置有能够反馈载体2的运动位置的位置传感器403，该位置传感器403可以为霍尔传感器或其他能够检测位置的传感器，还可以在基座3下方设置PCB板404与电磁线圈401电连接，或者也可以设置其它可以为电磁线圈401通电的电器件，当电磁线圈401通电时，电磁线圈401与磁体402可以产生使基座3运动的电磁感应，而通过弹性元件5的连接，使载体2以及承载在其上的光学元件1可以悬浮在基座3中，并能够在电磁感应的作用下以及根据位置传感器403所检测到的位置信息使载体2相对于基座3产生相应偏转。需要说明的是，本公开实施例中的电磁发生装置包括两组，两组磁体402的磁极相反，以在通电后推动载体2偏转，其可以如上述设置在载体2的底部，或者也可以如图7所示设置在载体2的两侧，本公开对其具体布置位置不进行限定。此外，参照图7，光学元件驱动机构还可以包括包覆在外周的壳体7，壳体7可以保护光学元件驱动机构各部件免受外界物质损坏。其中，本公开实施例中的载体2或基座3上可以分别形成有具有高度差的安装点601，弹性元件5通过固定安装在相应的安装点601上产生抵压载体2或基座3的弹性预压力，换言之，该弹性预压力是通过弹性元件5安装后弹性变形而产生的。需要说明的是，该弹性预压力指的是在垂直于弹性元件5本身的方向，使弹性元件5具有靠近载体2和基座3的安装表面的趋势的力。

通过上述技术方案，弹性元件5通过安装点601固定安装到载体2或基座3上后所产生的预压力，使得弹性元件5始终具有贴向载体2或基座3的安装表面的趋势。当载体2连同光学元件1在电磁感应的作用下发生偏转时，该弹性预压力可以抵抗弹性元件5、载体2以及光学元件1在各种不同姿态下和不同偏转角度下的重力，从而将载体2和光学元件1的偏转轴保持在固定位置，以此来补偿不同拍摄角度及位置下所产生的姿势差，并且通过保持偏转轴的位置不变，使位于载体2中的磁体402与位于基座3中的位置传感器403之间的间距保持不变，使得在各种姿态和角度下，载体2都会沿着唯一的轨迹运动，从而保证了整个闭环控制系统的性能，使整个光学系统具有较高的稳定性和可靠性，有效改善光学效果。

实现弹性元件5产生上述预压力的方式可以有多种，在一种实施方式中，参照图1至图5和图7所示，安装结构还可以包括形成在载体2和基座3中任意一者上的凸起结构602，该凸起结构602与安装点601可以具有高度差，具体为，凸起结构602在垂直于载体2和基座3的用于安装弹性元件5的表面的方向上高于安装点601，弹性元件5能够跨越凸起结构602并固定安装到安装点601处，以对凸起结构602产生弹性预压力。这里，弹性元件5跨越凸起结构602时与凸起结构602紧贴。当弹性元件5安装到低于凸起结构602的安装点601处时，凸起结构602会顶起弹性元件5的相应区域，使得弹性元件5在其自身的弹性作用下，对凸起结构602产生弹性预压力。或者，在其他实施方式中，如图8所示，可以在弹性元件5上形成有凸起部603，弹性元件5安装到安装点601后，凸起部603被载体2或基座3的安装表面顶起，从而产生弹性预压力。此外，在另一种实施方式中，如图9所示，也可以将弹性元件5设置成具有凹状结构604，如将弹性元件5可以冲压成具有该凹状结构604，并且在将弹性元件5固定安装到安装点601后，凹状结构604的外侧底部会抵压在载体5或基座3的表面，凹状结构604的底部被载体2或基座3的表面顶起，而在凹状结构604的弹性作用下，使弹性元件5始终具有贴向载体2或基座3的表面的趋势。这里需要说明的是，当弹性元件5构造为片状结构时，可以采用上述的凸起结构602来达到预压作用，片状结构的弹性元件5既可以在载体2的偏转过程中提供必要的弹性，又可以在被凸起结构602顶起时产生适当的弹性预压力。当弹性元件5构造为具有凸起部603或凹状结构604时，除可以通过凸起部603或凹状结构604来实现预压效果外，也可以另外设置凸起结构602来进一步保证更好的预压效果。应当理解的是，下述的对凸起结构602相对于弹性元件5的位置布局同样适用于凸起部603或凹状结构604设置在弹性元件上的位置，本公开实施例中仅以凸起结构602做出示例性说明，对于凸起部603或凹状结构604的位置布局不再赘述。

根据本公开的一种实施方式，弹性元件5可以构造为对称结构，如可以构造为关于下述的第一轴段503或第二轴段504对称，此时，弹性元件5的边缘区域可以通过安装点601贴设在载体2或基座3上，而在弹性元件5的对称中心处被凸起结构602顶起。将凸起结构602设置在弹性元件5的中心位置，可以使弹性元件5被均匀地顶起，即，使其产生的弹性预压力分布在弹性元件5的中心处，从而保证载体2相对于基座3偏转的稳定性。当通过上述弹性元件5的凸起部603或凹状结构604实现预压效果时，凸起部603或凹状结构604也可以设置在弹性元件5的对称中心处。

为了使得弹性元件5所产生的预压力可以抵抗各种角度和位置下偏转的部件的重力，本公开实施例中，安装点601和凸起结构602之间的高度差可以构造成，使得预压力至少大于载体2和光学元件1的重力之和，如可以使预压力为该重力之和的两倍到三倍之间，当用户在运动、行进或做出较大动作的情况下进行拍摄时，载体2和光学元件1等动件在晃动的情况下产生的瞬间加速度会大于动件的重力加速度，使弹性元件5需要抵抗大于原本动件的重力的力，如此设置预压力使得弹性元件5可以在各种拍摄姿势和拍摄角度下抵抗动件的重力，从而保证动件偏转的偏转轴保持不变。在拍摄过程中载体2和光学元件1处于不同位置和角度时，凸起结构602对弹性元件5的压力、弹性元件5对凸起结构602产生的预压力以及载体2和光学元件1的重力会始终形成力的平衡，甚至在载体2和光学元件1重力的方向处于与预压力的方向相反的位置时，大于载体2和光学元件1的重力之和的预压力也会足以补偿该重力，由此保证载体2和光学元件1的偏转轴保持在固定位置，而不会由于光学元件1和载体2的重力因素产生偏移，避免摄像头对焦不清晰。在实际应用中，可以根据载体2和光学元件1的重力大小来调整高度差，如重力越大高度差可以随之增加，以此增大预压力。在一种实施方式中，可以根据模拟各种情况下动件对弹性元件5可能产生的力来设置该高度差，使得预压力可以足以抵抗在各种姿态下动件对弹性元件5所施加的力，从而保证弹性元件5的可靠性。

本公开实施例中，凸起结构602的形状可以有多种，如参照图2和图3所示，凸起结构602可以构造为块状结构，但本公开不限于此，只要保证其能产生使弹性元件5产生预变形即可。如在一种实施方式中，当凸起结构602设置在下述弹性元件5的第一轴段503或第二轴段504的延伸方向时，参照图4和图5，凸起结构602的表面也可以构造为球面或弧面结构，使得弹性元件5沿着轴段产生扭转时，球面或弧面结构的凸起结构602可以使该扭转过程圆滑过渡，圆滑的表面可以保护扭转过程中凸起结构602免受应力集中而致的断裂或损坏。

为了更好地保护弹性元件5，凸起结构602的与弹性元件5接触的表面可以形成有耐磨层，凸起结构602可以与基座3或载体2一体成型，在接触表面可以涂覆耐磨材料，或者可以在凸起结构602的表面镶嵌有耐磨块或耐磨球头。在其他实施方式中，也可以为凸起结构602本身由耐磨材料制成，并以镶嵌或焊接等方式设置在载体2或基座3上。本公开实施例中，也可以在弹性元件5的凸起结构602接触的表面设置耐磨层。

本公开实施例中，弹性元件5的边缘可以焊接到各安装点601处，或者为了达到更好地安装效果，参照图1至图5所示，弹性元件5上可以形成有安装孔，安装点601可以包括形成在载体2和基座3上的与该安装孔匹配的安装柱，安装孔可以过盈套接在安装柱上。具体地，安装孔可以套接到安装柱的底部并与载体2或基座3的表面贴合，并可以进一步采用焊接或粘接的方式将弹性元件5固定在安装柱上，使弹性元件5的安装更加稳固可靠。或者在其他实施方式中，弹性元件5也可以采用热铆接的方式固定在载体2或基座3上，本公开实施例中对弹性元件5的固定方式不做限定。

根据本公开的一种实施方式，如图1所示，弹性元件5可以包括用于安装在基座3上的第一安装部501、用于安装在载体2上的第二安装部502和用于连接在第一安装部501和第二安装部502之间的第一轴段503。在使用过程中，载体2和光学元件1可以以第一轴段503为偏转轴进行偏转。弹性元件5上也可以设置有缓冲段，以在第一轴段503扭转过程中产生形变，避免第一轴段503达到应力极限而断裂，并且缓冲段可以在产品跌落时起到缓冲作用，防止其他元件损坏，由此提高产品的可靠性。

参照图1至图3，在应用此种结构的弹性元件5时，凸起结构602可以设置在第一轴段503的长度延伸方向上，弹性元件5可以分别为两个，两个弹性元件5分别通过凸起结构602对称设置在载体2和基座3的两端。如图3所示，在基座3和载体2的两端均设置有凸起结构602，凸起结构602在作为偏转轴的第一轴段503上进行支撑，并同时支撑在载体2和基座3的两侧，使得预压力可以在偏转轴的两端来平衡偏转的部件的重力，使整个驱动机构得到良好地平衡，增强机构的可靠性。其中弹性元件5可以如图1所示水平设置在基座3和载体2的两端，在其它实施方式中，弹性元件5也可以根据使用情况竖直或者倾斜设置在基座3和载体2的两侧，本公开对弹性元件5的具体设置方式不进行限定。

根据本公开的另一种实施方式，如图5和图6所示，弹性元件5可以包括用于安装在基座3上的第一安装部501、用于安装在载体2上的第二安装部502、与第一安装部501连接的第一轴段503和与第二安装部502连接的第二轴段504，第一轴段503与第二轴段504通过连接段连接且相互垂直。此时，在使用过程中，载体2和光学元件1既可以以第一轴段503作为偏转轴进行偏转，也可以以第二轴段504为偏转轴进行偏转，以起到在不同方向上的防抖效果。这里，第一轴段503和第二轴段504之间也可以通过缓冲段连接。

在应用此种结构的弹性元件5时，凸起结构602可以设置在第一轴段503或第二轴段504的长度延伸方向上，如在图6所示的弹性元件5中，凸起结构602可以分别设置在第一安装部501和第二安装部502的对应第一轴段503和第二轴段504的中心区域，使得弹性元件5的四周的各个安装区域均产生弹性预压力，保证两个轴段处的偏转轴位置均保持不变；或者在图5所示的弹性元件5中，凸起结构602可以同时设置在第一轴段503和第二轴段504的长度延伸方向上，即设置在第一轴段503和第二轴段504的交汇处，更具体地说，凸起结构602可以设置在图5中所示的第二安装部502的中心区域，此时采用一个凸起结构602即能保证两个轴段处的偏转轴的位置保持不变。在一种实施方式中，为了得到更加可靠的预压效果，除在处于中心区域的第二安装部502处设置凸起结构602外，在两端的第一安装部501处也可以设置有凸起结构602。本公开实施例中，凸起结构602的具体设置位置以及在各个位置处的高度均可以根据实际情况做出适应性调整，而仅不限于上述的几种布置方式。

根据本公开的第二个方面，还提供一种光学模组，参照图10，该光学模组可以包括光学元件1、光学元件驱动机构和用于接收经所述光学元件转向后的光线的图像传感器8，光线经由光学元件1转向后输送到图像传感器8，实现成像，图10中点划线表示光线的反射路线。其中，驱动机构为上述的光学元件驱动机构，该光学模组具有上述驱动机构的所有有益效果，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种光学元件驱动机构，其特征在于，包括：

载体(2)，用于承载光学元件(1)；

基座(3)，用于容纳所述载体(2)；

电磁发生装置，包括设置在所述基座(3)中的电磁线圈(401)和设置在所述载体(2)中的磁体(402)，以产生电磁感应；以及

弹性元件(5)，连接在所述载体(2)和所述基座(3)之间，以在电磁感应的作用下使所述载体(2)相对于所述基座(3)转动，

所述载体(2)和所述基座(3)上形成有安装点(601)，所述弹性元件通过固定安装到相应的安装点(601)上而弹性变形，以产生抵压所述载体(2)或所述基座(3)的弹性预压力。

2.根据权利要求1所述的光学元件驱动机构，其特征在于，所述载体(2)和所述基座(3)中任意一者上形成有凸起结构(602)，该凸起结构(602)与所述安装点(601)具有高度差，所述弹性元件(5)跨越所述凸起结构(602)并固定安装到所述安装点(601)处而弹性变形，以对所述凸起结构(602)产生弹性预压力。

3.根据权利要求2所述的光学元件驱动机构，其特征在于，所述凸起结构(602)的与所述弹性元件(5)接触的表面构造为球面，所述凸起结构(602)的与所述弹性元件(5)接触的表面形成有耐磨层。

4.根据权利要求2所述的光学元件驱动机构，其特征在于，所述高度差构造成，使得所述预压力至少大于所述载体(2)和所述光学元件(1)的重力之和。

5.根据权利要求1所述的光学元件驱动机构，其特征在于，所述弹性元件(5)上形成有安装孔，所述安装点(601)包括形成在所述载体(2)和/或所述基座(3)上的与所述安装孔匹配的安装柱，所述安装孔过盈套接在所述安装柱上。

6.根据权利要求2所述的光学元件驱动机构，其特征在于，所述弹性元件(5)包括用于安装在所述基座(3)上的第一安装部(501)、用于安装在所述载体(2)上的第二安装部(502)和用于连接在所述第一安装部(501)和所述第二安装部(502)之间的第一轴段(503)。

7.根据权利要求6所述的光学元件驱动机构，其特征在于，所述凸起结构(602)设置在所述第一轴段(503)的长度延伸方向上，所述弹性元件(5)为两个，两个所述弹性元件(5)分别通过所述凸起结构(602)对称设置在所述载体(2)和所述基座(3)的两端。

8.根据权利要求2所述的光学元件驱动机构，其特征在于，所述弹性元件(5)包括用于安装在所述基座(3)上的第一安装部(501)、用于安装在所述载体(2)上的第二安装部(502)、与所述第一安装部(501)连接的第一轴段(503)和与所述第二安装部(502)连接的第二轴段(504)，所述第一轴段(503)与所述第二轴段(504)通过连接段连接且相互垂直。

9.根据权利要求8所述的光学元件驱动机构，其特征在于，所述凸起结构(602)设置在所述第一轴段(503)的长度延伸方向上，以及/或者所述凸起结构(602)设置在所述第二轴段(504)的长度延伸方向上。

10.一种光学模组，其特征在于，包括光学元件(1)、光学元件驱动机构和用于接收经所述光学元件(1)转向后的光线的图像传感器(8)，所述光学元件驱动机构为根据权利要求1-9中任意一项所述的光学元件驱动机构。

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