CN113629969A - 光学元件驱动装置 - Google Patents

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刘富泉
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Abstract

本发明公开了一种光学元件驱动装置，包括框架、第一载体、第二载体以及驱动第一载体的第一电磁驱动机构和驱动第二载体的第二电磁驱动机构，第一载体和第二载体设置于框架内并用于安装至少两个光学元件，第一载体沿轴向设有第一光学元件安装部和载体安装部，第二载体可活动地安装于载体安装部内，第一电磁驱动机构设置于第一载体与框架之前以驱动第一载体相对于框架运动，第二电磁驱动机构设置于第一载体和第二载体之间以驱动第二载体相对于第一载体运动。本发明的光学元件驱动装置能够在取得更大变焦范围的同时，整体上降低光学元件电磁驱动机构的体积。

Description

光学元件驱动装置
技术领域
本发明涉及光学领域，具体涉及一种光学元件驱动装置。
背景技术
传动的光学元件驱动装置的电机通常安装在手机摄像模组内并且通常采用磁石与线圈的电磁组合进行驱动，产生磁场干扰诸如手机内部的其他电子元器件。此外，还通常采用悬丝、簧片等辅助，本身存在金属疲劳，受到冲击后会产生金属变形等不可逆的形变问题。
此外，对于如何实现更大倍数的变焦范围和更好的成像效果，同时又不用额外增加驱动装置占用的空间，一直是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学元件驱动装置，以解决上述现有技术中存在的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种光学元件驱动装置，所述光学元件驱动装置包括框架、第一载体、第二载体以及驱动所述第一载体的第一电磁驱动机构和驱动所述第二载体的第二电磁驱动机构，所述第一载体和第二载体设置于所述框架内并用于安装至少两个光学元件，所述第一载体沿轴向设有第一光学元件安装部和载体安装部，所述第二载体可活动地安装于所述载体安装部内，所述第一电磁驱动机构设置于所述第一载体与所述框架之前以驱动所述第一载体相对于所述框架运动，所述第二电磁驱动机构设置于所述第一载体和所述第二载体之间以驱动所述第二载体相对于所述第一载体运动。
在一个实施例中，所述第一电磁驱动机构包括分别设置于所述框架和所述第一载体上的第一磁石和第一线圈，以及所述第二电磁驱动机构包括分别设置于所述第一载体和第二载体上第二磁石和第二线圈。
在一个实施例中，所述光学元件驱动装置还包括磁石安装板，所述第一载体的外侧壁设有沿轴向延伸的磁石安装槽，所述第一磁石安装于所述磁石安装板，所述磁石安装板安装于所述磁石安装槽内。
在一个实施例中，所所述磁石安装槽从所述光学元件安装部的外侧壁延伸至所述载体安装部的外侧壁，所述框架的侧壁设有与所述第一磁石配合的所述第一线圈。
在一个实施例中，所述第一磁石和第二磁石为设置于所述第一载体上的同一组磁石，所述第二载体的侧壁设有与所述第一磁石配合的所述第二线圈。
在一个实施例中，所述光学元件驱动装置还包括第一导向组和第二导向组，所述第一导向组固定安装于所述框架内并将所述第一载体和所述第二载体可活动地安装于所述框架内，所述第二导向组将所述第二载体可活动地安装于所述第一载体的所述载体安装部内。
在一个实施例中，所述第一导向组包括两根第一导向杆，所述第一载体的所述第一光学元件安装部的两侧设有与所述第一导向杆配合的第一导向孔，以及所述第二载体设有安装光学元件的第二光学元件安装部并在所述第二光学元件安装部的两侧设有第二导向孔，所述两根第一导向杆固定设置于所述框架内并依次穿过所述第一导向孔和所述第二导向孔以将所述第一载体和所述第二载体可活动地安装于所述框架内；较佳地，所述第一导向组从所述框架的一端延伸至所述框架的另一端。
在一个实施例中，所述第二导向组包括两根第二导向杆，所述两个第二导向杆固定安装于所述第一载体的所述第一光学元件安装部的两侧，所述第二载体的所述第二光学元件安装部的两侧设有与所述第二导向杆配合的第三导向孔，从而将所述第二载体可活动地安装于所述第一载体的所述载体安装部内。
在一个实施例中，所述光学元件驱动装置还包括限位组，所述限位组设置于所述第一载体内并在两端分别凸出于所述第一载体的端面。
在一个实施例中，所述限位组包括两根限位杆，所述两根限位杆的两端设有缓冲件，较佳地，所述缓冲件为滑套。
在一个实施例中，所述光学元件驱动装置还包括电路板，所述电路板包括固定安装于所述框架上的第一部分和固定安装于所述第一载体的所述载体安装部的第二部分，所述第一部分设有所述第一线圈，所述第二部分设有所述第二线圈。
在一个实施例中，所述第一部分安装于所述框架的一个侧壁，以及所述第二部分包括两个相对的侧部，所述两个相对的侧部分别安装于所述第一载体的所述载体安装部的两个侧壁并通过第三部分连接。
在一个实施例中，所述第三部分与所述第一部分之间通过多个弯折的第一弹性弯折部连接，以及所述第三部分与所述第二部分之间通过多个弯折的第二弹性弯折部连接。
在一个实施例中，所述第一载体的底部还设有光栅尺，所述框架设有与所述光栅尺配合的光栅传感器。
在一个实施例中，所述光学元件驱动装置还包括固定所述光学元件的支架。
在一个实施例中，所述光学元件驱动装置还包括基座。
本发明的通过将第一驱动轴和第二驱动轴在框架的高度方向上错开布置并布置在同一个竖直面上，使得第一电磁驱动机构和第二电磁驱动机构需要的空间大大减小，从而整体上降低光学元件电磁驱动机构的体积，这对于目前手机等智能设备小型化、轻薄化要求越来越高的市场需求显得尤其重要。
附图说明
图1是本发明一个实施例的光学元件电磁驱动机构的立体分解图。
图2是本发明一个实施例的光学元件驱动装置的俯视图。
图3是图2中沿线A-A剖开的剖视图。
图4是图2中沿线C-C剖开的剖视图。
图5是安装有第一磁石的第二载体的立体分解图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
本发明的光学元件驱动装置被作为自动对焦式小型摄像头使用，自动对焦式小型摄像头被应用于诸如手机和智能电话等电子设备中。
图1示出本发明一个实施例的光学元件驱动装置100的立体分解图，参照图1，光学元件驱动装置100包括框架10、第一载体20、第二载体30以及驱动第一载体20的第一电磁驱动机构和驱动第二载体30的第二电磁驱动机构，第一载体20和第二载体30设置于框架10内并用于安装至少两个光学元件，例如光学元件A和光学元件B。第一载体20沿轴向设有光学元件安装部21和载体安装部22，第二载体30可活动地安装于载体安装部22内，第一电磁驱动机构设置于第一载体20与框架10之前以驱动第一载体20相对于框架10运动，第二电磁驱动机构设置于第一载体20和第二载体30之间以驱动第二载体30相对于第一载体20运动。本发明通过将第二载体30设置于第一载体20内，使得整体结构更加紧凑，同时实现更好的变焦效果。
在一个实施例中，第一电磁驱动机构包括分别设置于框架10和第一载体20上的第一磁石和第一线圈，也就是说，可以是框架10上设置第一磁石，第一载体20上设置第一线圈，也可以是框架10上设置第一线圈，第一载体30上设置第一磁石。第二电磁驱动机构包括分别设置于第一载体20和第二载体30上的第二线圈和第二磁石，也就是说，可以是第一载体20上设置第二磁石，第二载体30上设置第二线圈，或第二载体30上设置第二磁石，第一载体20上设置的第二线圈。
具体地，在本实施例中，参照图2-5，其示出本发明一个实施例的第一电磁驱动机构和第二电磁驱动机构，其中图2是本发明一个实施例的光学元件驱动装置100的俯视图，图3是图2中沿线A-A剖开的剖视图，图4是图2中沿线C-C剖开的剖视图，图5是安装有第一磁石的第二载体的立体分解图。如图2-5所示，第一载体20的外侧壁设有沿轴向延伸的第一磁石安装槽23，第一磁石安装槽23从第一载体20的第一光学元件安装部21的外侧壁延伸至载体安装部22的外侧壁，第一磁石24安装于第一磁石安装槽23内，对应地，框架10的侧壁设有与第一磁石24配合的第一线圈12，在第一线圈12通电时与第一磁石24发生电磁感应，从而驱动第一载体20运动，下文还会进一步详细描述。
在图2-5所示的实施例中，光学元件驱动装置100还包括磁石安装板25，第一磁石24先安装于磁石安装板25内，再将磁石安装板25安装于第一载体20的第一磁石安装槽23内。然而，本领域的技术人员可以理解，在其他实施例中，也可以不用磁石安装板，而是直接将第一磁石24安装于第一磁石安装槽23内。此外，从图5中还可以看出，第一磁石安装槽23的长度大致等于第一载体20的长度，从而第一载体20的侧部，包括载体安装部和磁石安装部的侧部都设有第一磁石24。
继续参照图2，第一磁石安装槽23位于载体安装部22侧壁上的部分为开放结构，也就是说，第一磁石安装槽23在第一载体20的载体安装部22上形成磁石安装孔，从而使得安装在该部分的第一磁石24直接与第二载体30上的第二线圈34相对，以驱动第二载体30运动。
参照图1-5，光学元件驱动装置100还包括第一导向组40，第一导向组40固定安装于框架10内并将第一载体20和第二载体30可活动地安装于框架10内。当第一电磁驱动机构，例如第一线圈通电时，与第一磁石配合从而驱动第一载体20沿第一导向件40运动，实现光学变焦功能。可选地，第一导向件40包括两根第一导向杆41，第一载体20的第一光学元件安装部21的两侧设有与第一导向杆41配合的第一导向孔25。类似地，第二载体30设有安装光学元件B的第二光学元件安装部31并在该第二光学元件安装部31的两侧设有第二导向孔32，两根第一导向杆41固定设置于框架10内并依次穿过第一导向孔31和第二导向孔32以将第一载体20和第二载体30可活动地安装于框架10内。可选地，第一导向组的两根第一导向杆41从框架10的一端延伸至框架10的另一端并固定在框架10上。
继续参照图1-5，光学元件驱动装置100还包括第二导向组50，第二导向组50将第二载体30悬挂于第一载体20内。可选地，第二导向组50包括两根第二导向杆51，两根第二导向杆51固定安装于第一载体20的光学元件安装部21和载体安装部22的两侧，例如，第一载体20设有与第二导向杆51配合的固定孔26，第二载体30的第二光学元件安装部31的两侧设有与第二导向杆51配合的第三导向孔33，通过将第二导向杆51穿过第二载体30上的第三导向孔33并固定在第一载体20上的固定孔26内，而将所述第二载体30可活动地安装于第一载体20的载体安装部内，当第二线圈通电时，第二线圈与第二磁石配合，驱动第二载体30沿第二导向杆51在第一载体20的载体安装部22内运动。
在一个实施例中，光学元件驱动装置100还包括限位组60，限位组60设置于第一载体20内并在两端分别凸出于第一载体20的端面，以防止第一载体20在运动过程中撞击框架10和第二载体30。可选地，限位组60包括两根限位杆61，第一载体20设有限位孔27，限位孔27贯穿第一载体20的整个光学元件安装部21并在两端形成开口，限位杆61安装于限位孔27内并在两端设有缓冲件62，较佳地，缓冲件62为滑套并安装于第一载体20的端面上的限位孔27的开口内，缓冲件62有一部分凸出于第一载体20的光学元件安装部21的两端端面，从而当第一载体21在框架10内往复运动时，其端部并不会直接与框架10发生碰撞，而是通过缓冲件61与框架10接触，以及第二载体30在运动过程中，也不会直接与第一载体20发生碰撞，而是接触缓冲件62。从而有效避免了光学元件驱动装置在使用过程中的磨损，延长了整个光学元件驱动装置的使用寿命。
返回参照图1，光学元件驱动装置100还包括电路板70，电路板70包括：固定安装于框架10上的第一部分71和固定安装于第一载体20的第二载体安装部22的第二部分72，其中，第一部分71面向第一载体20的表面设有第一线圈(图未示)，第二部分72面向第二载体30的表面设有第二线圈(图未示)。可选地，第一部分71仅仅安装于框架10的一个侧壁，第二部分20包括两个相对的侧部并分别安装于第一载体20的载体安装部22的两个相对侧壁，第二部分20的相对的两个侧部通过第三部分73连接。也就是说，第一载体20的驱动通过一个第一线圈和第一磁石配合来实现，第二载体30的驱动通过两个第二线圈和第一磁石配合来实现。
需要注意的是，在其他实施例中，第一部分71也可以包括两个相对的侧部并安装于框架10的相对的两个侧壁，每一个侧部设置一个第一线圈，从而通过两个第一线圈与第一磁石配合驱动第一载体运动。
类似地，第二部分72也可以仅仅包括一个侧部并仅仅设置于第一载体20的载体安装部22的其中一个侧壁，也就是说，第二载体30可以仅仅通过一个第二线圈与第一磁石配合来进行驱动。
可选地，电路板70的第三部分73与第一部分71之间通过多个弯折的第一弹性弯折部74连接，使得第三部分73可以相对于第一部分71运动，以及第三部分73与第二部分72之间通过多个弯折的第二弹性弯折部75连接，使得第三部分73可以相对于第二部分72进行相对运动。由于第一部分71固定安装于框架10上，第二部分72固定安装于第二载体30上，当第二电磁驱动机构驱动第二载体30远离第一载体20运动时，固定在第二载体30上的第二部分72随第二载体30一起运动，固定在第一载体20上的第一部分71则保持静止，第一弹性弯折部24和第二弹性弯折部25弹性拉伸，而当第二电磁驱动机构驱动第二载体30靠近第一载体20运动时，固定在第二载体30上的第二部分72随第二载体30一起运动，固定在第一载体20上的第一部分71则保持静止，第一弹性弯折部24和第二弹性弯折部25弹性收缩，从而通过电路板70自身的特殊结构设计实现复位和缓冲，具有优异的技术效果。
返回参照图1，光学元件驱动装置100还可以包括支架80，支架80与光学元件A和/或光学元件B配合，从而对光学元件进行支撑和保护。
可选地，光学元件驱动装置100还包括基座90，基座90的两侧设有框架配合部91，框架配合部91与框架10的侧部配合，以固定安装于电路板70的第一部分71的第一线圈12。
参照图3，可选地，第一载体20的底部还固定安装有光栅尺14，框架10安装有与光栅尺14配合的光栅传感器13，光栅尺14沿第一载体20的长度方向布置在第一载体20的底表面上，当第一载体20运动时，光栅传感器13通过检测光栅尺14的位移进而确定第一载体20的位移。可选地，参照图4，与第一传感器20类似，第二载体30设置传感器36，通过传感器36与磁石配合检测第二载体30的位移。
返回参照图1，可选地，本实例中还包括第三光学元件C，第三光学元件C固定安装于框架10的前部，具体地，框架10的前部设有第三光学元件安装部15，光学元件C安装于第三光学元件安装部15内并与光学元件A和光学元件B同轴设置。
需要说明的是，由于安装本光学元件驱动装置的设备的尺寸等的限制，如果仅仅使用一个光学元件，则无法在保持高质量的成像效果的同时具有更高倍数的光学变焦功能，而通过第一光学元件和第二光学元件的叠加，可以实现更高倍数的光学变焦，同时保持高质量的成像效果。另外，通过本发明巧妙的第一载体和第二载体的结构设计，使得整个光学元件驱动装置不会额外占据更多的空间，使得光学元件驱动装置同时具有小型化和高精度成像的有益技术效果。
此外，还需要说明的是，本发明的光学元件驱动装置还具有广阔的商业使用场景，可以广泛运用于各种的诸如手机和智能电话等的电子设备中。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (14)

1.一种光学元件驱动装置，其特征在于，所述光学元件驱动装置包括框架、第一载体、第二载体以及驱动所述第一载体的第一电磁驱动机构和驱动所述第二载体的第二电磁驱动机构，所述第一载体和第二载体设置于所述框架内并用于安装至少两个光学元件，
所述第一载体沿轴向设有第一光学元件安装部和载体安装部，所述第二载体可活动地安装于所述载体安装部内，所述第一电磁驱动机构设置于所述第一载体与所述框架之前以驱动所述第一载体相对于所述框架运动，所述第二电磁驱动机构设置于所述第一载体和所述第二载体之间以驱动所述第二载体相对于所述第一载体运动。
2.根据权利要求1所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述第一电磁驱动机构包括分别设置于所述框架和所述第一载体上的第一磁石和第一线圈，以及所述第二电磁驱动机构包括分别设置于所述第一载体和第二载体上第二磁石和第二线圈。
3.根据权利要求2所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述光学元件驱动装置还包括磁石安装板，所述第一载体的外侧壁设有沿轴向延伸的磁石安装槽，所述第一磁石安装于所述磁石安装板，所述磁石安装板安装于所述磁石安装槽内。
4.根据权利要求3所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所所述磁石安装槽从所述光学元件安装部的外侧壁延伸至所述载体安装部的外侧壁，所述框架的侧壁设有与所述第一磁石配合的所述第一线圈。
5.根据权利要求4所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述第一磁石和第二磁石为设置于所述第一载体上的同一组磁石，所述第二载体的侧壁设有与所述第一磁石配合的所述第二线圈。
6.根据权利要求1所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述光学元件驱动装置还包括第一导向组和第二导向组，所述第一导向组固定安装于所述框架内并将所述第一载体和所述第二载体可活动地安装于所述框架内，所述第二导向组将所述第二载体可活动地安装于所述第一载体的所述载体安装部内。
7.根据权利要求6所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述第一导向组包括两根第一导向杆，所述第一载体的所述第一光学元件安装部的两侧设有与所述第一导向杆配合的第一导向孔，以及所述第二载体设有安装光学元件的第二光学元件安装部并在所述第二光学元件安装部的两侧设有第二导向孔，所述两根第一导向杆固定设置于所述框架内并依次穿过所述第一导向孔和所述第二导向孔以将所述第一载体和所述第二载体可活动地安装于所述框架内；较佳地，所述第一导向组从所述框架的一端延伸至所述框架的另一端。
8.根据权利要求7所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述第二导向组包括两根第二导向杆，所述两个第二导向杆固定安装于所述第一载体的所述第一光学元件安装部的两侧，所述第二载体的所述第二光学元件安装部的两侧设有与所述第二导向杆配合的第三导向孔，从而将所述第二载体可活动地安装于所述第一载体的所述载体安装部内。
9.根据权利要求1所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述光学元件驱动装置还包括限位组，所述限位组设置于所述第一载体内并在两端分别凸出于所述第一载体的端面。
10.根据权利要求9所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述限位组包括两根限位杆，所述两根限位杆的两端设有缓冲件，较佳地，所述缓冲件为滑套。
11.根据权利要求2所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述光学元件驱动装置还包括电路板，所述电路板包括固定安装于所述框架上的第一部分和固定安装于所述第一载体的所述载体安装部的第二部分，所述第一部分设有所述第一线圈，所述第二部分设有所述第二线圈。
12.根据权利要求11所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述第一部分安装于所述框架的一个侧壁，以及所述第二部分包括两个相对的侧部，所述两个相对的侧部分别安装于所述第一载体的所述载体安装部的两个侧壁并通过第三部分连接。
13.根据权利要求12所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述第三部分与所述第一部分之间通过多个弯折的第一弹性弯折部连接，以及所述第三部分与所述第二部分之间通过多个弯折的第二弹性弯折部连接。
14.根据权利要求11所述的光学元件驱动装置，其特征在于，所述第一载体的底部还设有光栅尺，所述框架设有与所述光栅尺配合的光栅传感器。
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