CN112782904B - 透镜组件 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种透镜组件，包括透镜模块和用于驱动透镜模块相对于图像传感器移动的透镜驱动机构，透镜驱动机构包括：底座，固定安装在图像传感器上；承载结构，用于安装透镜模块；第一滑轨，承载结构通过第一滑轨可滑动地安装在底座上；第二滑轨，第二滑轨的延伸方向异于第一滑轨的延伸方向，透镜模块通过第二滑轨可滑动地安装在承载结构上；第一电磁发生装置，以产生电磁感应，驱动承载结构沿着第一滑轨移动；第二电磁发生装置，以产生电磁感应，驱动透镜模块沿着第二滑轨移动。透镜模块始终沿着滑轨直线移动并被滑轨支撑，使透镜模块的运动更加平稳，具有较高的运动精度，保证透镜的光轴不会发生偏摆，提高成像的清晰度。

Description

透镜组件

技术领域

本公开涉及透镜技术领域，具体地，涉及一种透镜组件。

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。镜头在使用过程中，手持设备或其他外界动作可能会使拍摄设备产生抖动。当快门速度较慢时，抖动降低了成像的清晰度。同时，对于通过镜头侦测图像是否合焦的传感器芯片来说，抖动也会降低对焦速度。因此为了尽量减少抖动对拍照造成的负面影响，引入了镜头驱动机构，以抵消抖动。镜头驱动的方式有多种，然而受到可靠性、结构刚性和制造成本的原因，应用范围受到限制。本发明可以解决相关技术中的缺陷，从而提高成像的清晰度。

发明内容

本公开的目的是提供一种透镜组件，该透镜组件的稳定性好，能够提高成像清晰度。

为了实现上述目的，本公开提供一种透镜组件，包括透镜模块和用于驱动所述透镜模块相对于图像传感器移动的透镜驱动机构，所述透镜驱动机构包括：底座，固定安装在所述图像传感器上；承载结构，用于安装所述透镜模块；第一滑轨，所述承载结构通过所述第一滑轨可滑动地安装在所述底座上；第二滑轨，所述第二滑轨的延伸方向异于所述第一滑轨的延伸方向，所述透镜模块通过所述第二滑轨可滑动地安装在所述承载结构上；第一电磁发生装置，包括安装在所述底座上的第一电磁线圈和相应的安装在所述承载结构上的第一磁体，以产生电磁感应，驱动所述承载结构沿着所述第一滑轨移动；第二电磁发生装置，包括安装在所述底座上的第二电磁线圈和相应的安装在所述透镜模块上的第二磁体，以产生电磁感应，驱动所述透镜模块沿着所述第二滑轨移动。

可选地，所述第一滑轨的延伸方向与所述第二滑轨的延伸方向异面垂直。

可选地，所述第一滑轨和所述第二滑轨分别构造为光杆。

可选地，所述承载结构包括用于安装到所述第一滑轨上的第一安装部和用于安装所述第二滑轨的第二安装部。

可选地，所述第一安装部上形成有适于容纳所述第一滑轨的第一容纳槽，所述第二安装部上形成有适于容纳所述第二滑轨的第二容纳槽，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽分别构造为具有开口的半封闭式结构，所述开口的尺寸与所述第一滑轨和所述第二滑轨的尺寸相匹配。

可选地，所述引导机构还包括安装在所述底座上的第一磁轭，以吸引所述承载结构靠近所述第一滑轨，以及安装在所述底座上的第二磁轭，以吸引所述透镜模块靠近所述第二滑轨。

可选地，在所述承载结构的远离所述第一滑轨的端部和所述底座之间设置有第一支撑件，所述第一支撑件与所述第一滑轨的两端构造成三个支撑点以支撑所述承载结构，在所述透镜模块的远离所述第二滑轨的端部和所述底座之间设置有第二支撑件，所述第二支撑件与所述第二滑轨的两端构造成三个支撑点以支撑所述透镜模块。

可选地，所述第一支撑件和所述第二支撑件为滚珠，所述底座上形成有用于分别容纳所述第一支撑件和所述第二支撑件的安装槽。

可选地，所述第一滑轨的延伸方向和所述第二滑轨的延伸方向分别垂直于透镜模块的光轴方向。

可选地，所述第一滑轨的延伸方向和所述第二滑轨的延伸方向中的一者平行于透镜模块的光轴方向，另一者垂直于透镜模块的光轴方向。

通过上述技术方案，第一电磁发生装置产生电磁感应后，驱动承载结构沿着第一滑轨相对于底座移动，设置在承载结构上的透镜模块会随之同步移动，第二电磁发生装置产生电磁感应后，驱动透镜模块沿着第二滑轨相对于承载结构移动，继而使透镜模块可以相对于底座移动。通过设置两条滑轨，使透镜模块可以根据需求沿着两个不同的方向产生移动，从而通过此移动实现图像传感器的清晰成像。透镜模块始终沿着滑轨直线移动并始终被滑轨支撑，使得透镜模块的运动更加平稳，具有较高的运动精度，保证透镜的光轴不会发生偏摆，而且由于滑轨结构为硬连接、刚性好，使透镜模块的定位更不易受外界的扰动，从而提高了定位和控制精度，保证系统稳定性和可靠性，从而使成像清晰度得以提升。

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透镜组件的分解图；

图2是本公开另一示例性实施方式提供的透镜组件的分解图；

图3是本公开一示例性实施方式提供的透镜驱动机构的示意图；

图4是本公开一示例性实施方式提供的承载结构的示意图；

图5是本公开另一示例性实施方式提供的透镜驱动机构的示意图；

图6是图5提供的透镜驱动机构的侧视图；

图7是图6的剖视图C；

图8是本公开一示例性实施方式提供的透镜组件的侧视图；

图9是图8的剖视图A；

图10是图8的剖视图B；

图11是本公开另一示例性实施方式提供的透镜驱动机构的示意图；

图12是本公开一示例性实施方式提供的透镜组件的装配示意图。

附图标记说明

1 承载结构 11 第一安装部 12 第二安装部

2 透镜模块 21 载体 22 透镜

31 第一滑轨 32 第二滑轨 4 底座

41 安装槽 42 夹持部 50 PCB板

51 第一电磁线圈 52 第一磁体 53 第一磁轭

61 第二电磁线圈 62 第二磁体 63 第二磁轭

71 第一支撑件 72 第二支撑件 8 壳体

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、图2和图12所示，本公开提供一种透镜组件，该透镜组件包括透镜模块2和用于驱动透镜模块2相对于图像传感器移动的透镜驱动机构，其中，透镜驱动机构包括固定安装在图像传感器上的底座4、用于安装透镜模块2的承载结构和延伸方向相异的第一滑轨31和第二滑轨32，承载结构1通过第一滑轨31可滑动地安装在底座4上，透镜模块2通过第二滑轨32可滑动地安装在承载结构1上，其中，第一滑轨31可以固定在底座4和承载结构1中的一者上，而可滑动地安装在另一者上，同理，第二滑轨32可以固定安装在承载结构1和透镜模块2中的一者上，而可滑动地安装在另一者上，本公开对此不具体限定。该驱动机构还包括用于驱动承载结构1沿着第一滑轨31移动的第一电磁发生装置和用于驱动透镜模块2沿着第二滑轨32移动的第二电磁发生装置，第一电磁发生装置，包括安装在底座4上的第一电磁线圈51和相应的安装在承载结构1上的第一磁体52，以产生电磁感应，第二电磁发生装置包括安装在底座4上的第二电磁线圈61和相应的安装在透镜模块2上的第二磁体62，以产生电磁感应。此外，第一电磁发生装置和第二电磁发生装置还可以分别包括有一个能够反馈透镜模块2的运动位置的位置传感器，如可以为霍尔传感器或其他能够检测位置的传感器，驱动机构还包括能够为电磁线圈供电的PCB板50，或者也可以包括其它可以为电磁发生装置通电的电器件。为了更好地保护驱动机构，如图1、图2和图12所示，透镜组件还可以包括包覆在透镜组件的最外侧的壳体8。其中，第一滑轨31和第二滑轨32的长度设置成能够满足透镜模块2的最大移动行程，即无论透镜模块2的移动行程多大，都不会超过第一滑轨31和第二滑轨32的两端。

通过上述技术方案，第一电磁发生装置产生电磁感应后，驱动承载结构1沿着第一滑轨31相对于底座4移动，设置在承载结构1上的透镜模块2会随之同步移动，第二电磁发生装置产生电磁感应后，驱动透镜模块2沿着第二滑轨32相对于承载结构1移动，继而使透镜模块2可以相对于底座4移动。通过设置两条滑轨，使透镜模块2可以根据需求沿着两个不同的方向产生移动，从而通过此移动实现图像传感器的清晰成像。透镜模块2始终沿着滑轨直线移动并始终被滑轨支撑，使得透镜模块2的运动更加平稳，具有较高的运动精度，保证透镜的光轴不会发生偏摆，而且由于滑轨结构为硬连接、刚性好，使透镜模块2的定位更不易受外界的扰动，从而提高了定位和控制精度，保证系统稳定性和可靠性，从而使成像清晰度得以提升。

本公开实施例中，第一滑轨31的延伸方向与第二滑轨32的延伸方向异面垂直。两条滑轨垂直设置可以使透镜模块2以较小的移动适应更大范围的位置变化，以起到更好的对焦或防抖效果。其中，第一滑轨31和第二滑轨32可以在同一平面中垂直设置，或者也可以为了适于安装空间，而将第一滑轨31和第二滑轨32设置成异面垂直，如在垂直于底座4的方向上，安装在底座4上的第一滑轨31可以低于安装在承载结构1上的第二滑轨32，以避免对透镜模块2在移动时产生干涉。

本公开实施例中的透镜组件可以具有多种应用，在一种实施方式中，参照图1所示，第一滑轨31的延伸方向和第二滑轨32的延伸方向可以分别垂直于透镜模块的光轴方向。这种情况下，透镜模块2可以沿着垂直于光轴方向的两个方向进行移动，此时，该透镜组件的驱动机构可以用于光学防抖。当手持设备或受到外界干扰时，可以通过该驱动机构驱动透镜模块2的移动来实现防抖功能，从而完成清晰拍摄。在光学模组中使用此种透镜组件时，还可以另外加入自动对焦功能；或者，也可以将用于驱动透镜模块2自动对焦的马达直接安装在承载结构1上，以此实现透镜组件的自动对焦和光学图像稳定的功能。其中，在自动对焦的应用中，也可以使用滑轨结构来实现透镜模块2的移动。

在本公开的另一种实施方式中，参照图2所示，第一滑轨31的延伸方向和第二滑轨32的延伸方向中的一者平行于透镜模块的光轴方向，另一者垂直于透镜模块的光轴方向，如在图2中，第一滑轨31垂直于光轴方向，第二滑轨32平行于光轴方向，或者相反亦可。在这种情况下，该透镜组件的驱动机构可以用于自动对焦以及在一个方向上的光学防抖，即透镜模块2沿着第二滑轨32的延伸方向移动可以实现自动对焦，透镜模块2沿着第一滑轨31的延伸方向的移动可以实现在该方向上的光学防抖，而在另一个方向的光学防抖可以另外通过棱镜马达来实现。本公开实施例中的透镜组件不限于这两种应用，例如可以将第二种实施方式中的自动对焦应用与第一种实施方式中的光学防抖应用结合使用，或者本公开实施例中的一组滑轨上也可以设置多组透镜模块进行应用。

第一滑轨31和第二滑轨32的构造可以有多种，如可以构造为条形轨，或者参照图3、图5和图11所示，第一滑轨31和第二滑轨32可以分别构造为光杆。杆状的滑轨表面圆滑，摩擦小，可以保证在移动过程中配合更加顺畅，并且产生的磨损较小。其中，第一滑轨31和第二滑轨32可以如图3和图5所示分别由一条光杆组成，在其他实施方式中，根据透镜模块2的不同结构或者各部件不同布置位置，滑轨也可以如图11中由两段光杆构成。

参照图4所示，承载结构1包括用于安装到第一滑轨31上的第一安装部11和用于安装第二滑轨32的第二安装部12。第一安装部11和第二安装部12之间可以构造成一体。当底座4构造为方形结构时，第一安装部11和第二安装部12可以分别设置在底座4的相邻两边上。该承载结构1的结构简单，体积小，既易于安装，又可以减轻透镜组件的重量。

具体地，第一安装部11上可以形成有适于容纳第一滑轨31的第一容纳槽110，第二安装部12上可以形成有适于容纳第二滑轨32的第二容纳槽120，第一容纳槽110和第二容纳槽120分别构造为具有开口的半封闭式结构，开口的尺寸与第一滑轨31和第二滑轨32的尺寸相匹配。采用开口形式的容纳槽便于第一滑轨31和第二滑轨32的安装，基于上方论述，本公开实施例中，第一滑轨31可以固定安装在底座4上，承载结构1可滑动地安装在第一滑轨31上，此时，第一容纳槽处的开口的尺寸可以略大于第一滑轨31的外径，以使承载结构1可以沿着第一滑轨31顺畅移动的同时，又具有较小的装配间隙，防止间隙造成承载结构1在移动时产生晃动，保证透镜模块2在移动过程中的稳定性。同理，本公开实施例中，第二滑轨32可以固定安装在透镜模块2上，承载结构1可滑动地安装在第二滑轨32上，此时，第二容纳槽处的开口的尺寸可以略大于第二滑轨32的外径，并具有与上述相同的有益效果。其中，与两条滑轨配合的第一容纳槽和第二容纳槽均可以构造为类V型结构，类V型结构的两边形成有相对的平直段，滑轨被夹持在平直段之间，采用V型结构与直线滑轨配合的方式，可以保证透镜模块2的运动轨迹始终呈直线，保证了成像的清晰度。这里，滑轨和承载结构1均可以采用高强度的材料制成，使得透镜组件在经过冲击试验后也不会造成损伤，保证产品的可靠性。

本公开实施例中，第一安装部11和第二安装部12可以分别构造为U型结构，第一滑轨31和第二滑轨32的两端可以分别安装在U型结构的侧壁上，以在U型结构的侧壁之间预留出供透镜模块2和承载结构1移动的空间。此外，底座4上可以形成有用于对第一滑轨31进行安装的夹持部42，透镜模块2可以包括透镜22和用于安装透镜22的载体21，载体21上可以形成有用于对第二滑轨32进行安装的固定结构。该夹持部42和该固定结构可以具有小于滑轨外径的安装尺寸，以与滑轨过盈配合。本公开实施例中对第一滑轨31和第二滑轨32的具体安装形式不进行限制，除可以采用前述过盈配合的方式外，还可以采用焊接或粘接等方式。

当使用上述具有开口的容纳槽来匹配第一滑轨31和第二滑轨32时，引导机构还可以包括安装在底座4上的第一磁轭53，以吸引承载结构1靠近第一滑轨31，以及安装在底座4上的第二磁轭63，以吸引透镜模块2靠近第二滑轨32。参照图7所示，第一磁轭53会吸引第一磁体52，从而吸引与第一磁体52连接的承载结构1，而由于第一磁轭53安装在底座4上，使承载结构1进一步向右靠近底座4以及安装在底座3上的第一滑轨31，使承载结构1的第二容纳槽稳定夹持在第一滑轨31的两侧进行移动而不会从开口脱出(参照图5)。同理，第二磁轭63会对第二磁体62产生吸引，防止第二滑轨32从第二容纳槽中脱出。由于磁轭与磁体会产生静磁吸引力，使得滑轨与容纳槽紧贴在一起，使其配合结构稳定可靠，运动过程稳定，提高整个系统的稳定性和可靠性，有效改善光学成像效果；此外，第一磁轭53和第二磁轭63还会约束磁力线方向、集中磁束分布，避免漏磁，从而提高磁场的利用率，节省能耗。需要说明的是，图5至图7中，第一电磁发生装置设置在透镜模块2的底部，第二电磁发生装置设置在透镜模块2的侧面，根据驱动机构的不同应用和空间布置不同，第一电磁发生装置和第二电磁发生装置也可以如图3中均设置在透镜模块2的底部，此时在底座4上设置的第一磁轭53也可以同时作为第二磁轭使用。

为了更好的保证本公开实施例中的透镜组件的稳定性，参照图8至图10所示，在承载结构1的远离第一滑轨31的端部和底座4之间设置有第一支撑件71，以支撑承载结构1，在透镜模块2的远离第二滑轨32的端部和底座4之间设置有第二支撑件72，以支撑透镜模块2。这样，承载结构1由第一滑轨31的两端和第一支撑件71进行三点支撑，透镜模块2由第二滑轨32的两端和第二支撑件72进行三点支撑，使整个透镜组件中的运动的元件均被稳固支撑，防止在移动过程中产生偏斜而导致成像模糊，进一步地确保了整个光学系统的稳定性。

具体地，第一支撑件71和第二支撑件72可以为如图9和图10中所示的滚珠，底座4上可以形成有用于分别容纳第一支撑件71和第二支撑件72的安装槽41。其中，安装槽41的尺寸可以刚好与滚珠匹配，如一个安装槽41中可以刚好设置一个或多个滚珠，这样，滚珠在安装槽41中仅可以绕其自身中心产生滚动，而不会产生其它方向的窜动，使其支撑效果更加稳定。这里，也可以在载体21的底部设置有用于容纳第二支撑件72的槽体。

本公开实施例中，除采用上述滚珠形式的支撑件外，支撑件也可以为滑轨结构。如用于支撑承载结构1的第一支撑件71为延伸方向与第一滑轨31的延伸方向相同的第三滑轨，用于支撑透镜模块2的第二支撑件72为延伸方向与第二滑轨32的延伸方向相同的第四滑轨，这样，既可以起到支撑效果，又不会干涉透镜模块2沿着两条滑轨的移动。

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)

1.一种透镜组件，包括透镜模块(2)和用于驱动所述透镜模块(2)相对于图像传感器移动的透镜驱动机构，其特征在于，所述透镜驱动机构包括：

底座(4)，固定安装在所述图像传感器上；

承载结构(1)，用于安装所述透镜模块(2)；

第一滑轨(31)，所述承载结构(1)通过所述第一滑轨(31)可滑动地安装在所述底座(4)上；

第二滑轨(32)，所述第二滑轨(32)的延伸方向异于所述第一滑轨(31)的延伸方向，所述透镜模块(2)通过所述第二滑轨(32)可滑动地安装在所述承载结构(1)上；

第一电磁发生装置，包括安装在所述底座(4)上的第一电磁线圈(51)和相应的安装在所述承载结构(1)上的第一磁体(52)，以产生电磁感应，驱动所述承载结构(1)沿着所述第一滑轨(31)移动；

第二电磁发生装置，包括安装在所述底座(4)上的第二电磁线圈(61)和相应的安装在所述透镜模块(2)上的第二磁体(62)，以产生电磁感应，驱动所述透镜模块(2)沿着所述第二滑轨(32)移动。

2.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述第一滑轨(31)的延伸方向与所述第二滑轨(32)的延伸方向异面垂直。

3.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述第一滑轨(31)和所述第二滑轨(32)分别构造为光杆。

4.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述承载结构(1)包括用于安装到所述第一滑轨(31)上的第一安装部(11)和用于安装所述第二滑轨(32)的第二安装部(12)。

5.根据权利要求4所述的透镜组件，其特征在于，所述第一安装部(11)上形成有适于容纳所述第一滑轨(31)的第一容纳槽(110)，所述第二安装部(12)上形成有适于容纳所述第二滑轨(32)的第二容纳槽(120)，所述第一容纳槽(110)和所述第二容纳槽(120)分别构造为具有开口的半封闭式结构，所述开口的尺寸与所述第一滑轨(31)和所述第二滑轨(32)的尺寸相匹配。

6.根据权利要求5所述的透镜组件，其特征在于，所述透镜组件还包括安装在所述底座(4)上的第一磁轭(53)，以吸引所述承载结构(1)靠近所述第一滑轨(31)，以及安装在所述底座(4)上的第二磁轭(63)，以吸引所述透镜模块(2)靠近所述第二滑轨(32)。

7.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，在所述承载结构(1)的远离所述第一滑轨(31)的端部和所述底座(4)之间设置有第一支撑件(71)，所述第一支撑件(71)与所述第一滑轨(31)的两端构造成三个支撑点以支撑所述承载结构(1)，在所述透镜模块(2)的远离所述第二滑轨(32)的端部和所述底座(4)之间设置有第二支撑件(72)，所述第二支撑件(72)与所述第二滑轨(32)的两端构造成三个支撑点以支撑所述透镜模块(2)。

8.根据权利要求7所述的透镜组件，其特征在于，所述第一支撑件(71)和所述第二支撑件(72)为滚珠，所述底座(4)上形成有用于分别容纳所述第一支撑件(71)和所述第二支撑件(72)的安装槽(41)。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的透镜组件，其特征在于，所述第一滑轨(31)的延伸方向和所述第二滑轨(32)的延伸方向分别垂直于透镜模块的光轴方向。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的透镜组件，其特征在于，所述第一滑轨(31)的延伸方向和所述第二滑轨(32)的延伸方向中的一者平行于透镜模块的光轴方向，另一者垂直于透镜模块的光轴方向。

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