CN114077031B - 超声波压电马达、摄像头模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种超声波压电马达、摄像头模组及电子设备。超声波压电马达包括支座、载体以及Z向压电驱动器,载体安装于支座内侧且能够相对支座沿Z向移动,载体用于安装镜头,Z向平行于镜头的光轴;Z向压电驱动器位于支座与载体之间,Z向压电驱动器包括堆叠的Z向基底块、Z向延展块以及Z向接触块,Z向基底块固定于支座,Z向基底块用于依据第一电信号发生形变,以驱动Z向接触块抵持载体或离开载体,Z向延展块用于依据第二电信号发生形变,以驱动Z向接触块沿Z向移动。超声波压电马达通过Z向压电驱动器的Z向接触块周期性地抵持载体并带动载体沿Z向移动,以实现摄像头模组的自动对焦。
Description
技术领域
本申请涉及拍摄技术领域,尤其涉及一种超声波压电马达、摄像头模组及电子设备。
背景技术
目前,电子设备(例如手机)的摄像头模组的马达主要为动圈式马达。动圈式马达包括磁石和线圈,线圈缠绕在镜头的外周侧,在磁石的磁场下,通电线圈产生电磁力,从而推动镜头运动,实现摄像头模组的自动对焦(auto focus,AF)。然而,由于动圈式马达采用磁力驱动,对周边的磁性材料或磁场敏感,容易出现磁干扰导致其对焦或防抖精度不足,致使摄像头模组的拍摄质量不佳。
发明内容
本申请的目的在于提供一种超声波压电马达、摄像头模组及电子设备。超声波压电马达采用压电驱动技术,解决了传统马达的电磁干扰问题,具有较佳的对焦精度,摄像头模组及电子设备的拍摄质量较佳。
第一方面,本申请提供一种超声波压电马达。超声波压电马达可以应用于电子设备的摄像头模组中。超声波压电马达包括支座、载体以及Z向压电驱动器。载体安装于支座内侧且能够相对支座沿Z向移动。载体用于安装镜头,Z向平行于镜头的光轴。Z向压电驱动器位于支座与载体之间。Z向压电驱动器包括Z向基底块、Z向延展块以及Z向接触块。Z向接触块靠近载体设置。Z向基底块的一端固定于支座,Z向延展块的一端固定于Z向基底块的另一端,Z向接触块固定于Z向延展块的另一端。Z向基底块用于依据第一电信号发生形变,以驱动Z向接触块抵持载体或离开载体。Z向延展块用于依据第二电信号发生形变,以驱动Z向接触块沿Z向移动。其中,Z向接触块抵持载体且Z向延展块发生形变时,Z向接触块带动载体沿Z向移动。
在本申请中,由于Z向压电驱动器能够驱动载体相对支座沿Z向移动,摄像头模组的镜头可以安装于载体,因此可以通过Z向压电驱动器驱动镜头沿Z向移动,使得摄像头模组实现自动对焦。由于摄像头模组的超声波压电马达采用压电驱动,不再采用磁力驱动,因此超声波压电马达能够解决传统马达的电磁干扰问题,具有较佳的对焦精度,使得摄像头模组及应用摄像头模组的电子设备的拍摄质量较佳。
此外,Z向压电驱动器为四轴压电驱动器,具有两个形变方向,能够周期性地、连续地移动镜头,且驱动力稳定,因此Z向压电驱动器能够推动重量和行程较大的镜头,使得摄像头模组的结构更易实现多样化,也更易满足广角、长焦等对镜头要求较高的拍摄需求。其中,Z向压电驱动器能够在电信号的控制下保持伸长或收缩状态,以将载体锁止在目标位置,以提高对焦稳定性。
其中,Z向基底块和Z向延展块可以为变形方向正交的两个压电材料堆。当给Z向基底块和Z向延展块分别输入不同相位、不同幅值的电流时,Z向基底块和Z向延展块沿相应的变形方向变形,从而在Z向接触块上合成椭圆轨迹或矩形轨迹的运动。
其中,Z向基底块可以包括底部、形变部及顶部。Z向基底块的底部及顶部可以为不发生形变的固定结构,Z向基底块的底部固定连接支座,Z向基底块的顶部固定连接Z向延展块。Z向基底块的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Z向延展块可以包括第一端部、形变部及第二端部。Z向延展块的第一端部和第二端部可以为不发生形变的固定结构,Z向延展块的第一端部固定连接Z向基底块的顶部,Z向延展块的第二端部固定连接Z向接触块。Z向延展块的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Z向接触块的顶面可以具有较大的摩擦系数。例如,Z向接触块的远离Z向延展块的顶部或者整体可以采用表面摩擦系数较大的材料,以增加Z向接触块与其他部件的摩擦力。或者,Z向接触块的顶面可以通过表面粗糙化处理具有较大的摩擦系数。Z向接触块的顶部或者整体也可以采用具有一定柔韧性的材料,以使Z向接触块具有一定的缓冲性能,以在Z向压电驱动器工作时保护Z向接触块及与Z向接触块接触的部件。示例性的,Z向接触块可以采用橡胶等。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还可以包括第一电路板。第一电路板固定于支座,Z向压电驱动器固定于第一电路板,且电连接第一电路板。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括Z向驱动电路。Z向驱动电路可以形成于第一电路板或固定且电连接于第一电路板。其中,Z向驱动电路形成于第一电路板时,可以包括第一电路板上的走线和固定于第一电路板上的一个或多个元器件,元器件可以为但不限于为电阻、电感、电容等。Z向驱动电路固定且电连接于第一电路板时,Z向驱动电路可以体现为芯片结构或包括电路板和元器件的电路组件,Z向驱动电路电连接第一电路板的走线,以通过第一电路板的走线与Z向压电驱动器电连接。
一种可能的实现方式中,Z向驱动电路电连接Z向压电驱动器,Z向驱动电路用于依据自动对焦信号形成第一电信号和第二电信号,以使Z向压电驱动器执行至少一次Z向驱动动作。Z向驱动动作包括:Z向基底块延展,以驱动Z向接触块抵持载体;Z向延展块延展或收缩,以驱动Z向接触块带动载体沿Z向移动;Z向基底块收缩,以驱动Z向接触块离开载体;以及,Z向延展块收缩或延展,以驱动Z向接触块移回初始位置。
在本实施例中,Z向驱动动作通过Z向基底块的延展动作,使Z向接触块抵持载体,并在Z向接触块抵持载体时通过Z向延展块的延展或收缩动作,使Z向接触块带动载体移动,从而驱动安装于载体的镜头沿Z向移动。Z向驱动动作通过Z向基底块的收缩动作,使Z向接触块离开载体,并在Z向接触块离开载体时,通过Z向延展块的收缩或延展动作,使得Z接触块移回初始位置,以准备开始下一次Z向驱动动作。
在本实施例中,在第一电信号和第二电信号的控制下,Z向压电驱动器可以执行多次Z向驱动动作,可以使Z向接触块实现多次闭环轨迹运动,以周期性地挤压并带动载体移动、离开载体并回到初始位置,从而驱动载体沿Z向不断移动,以满足自动对焦的位移需求。
其中,当第一电信号和第二电信号的相位差发生变化时,Z向驱动动作驱动载体移动的方向发生变化,使得Z向驱动动作能够驱动载体正向移动以远离图像传感器、和负向移动以靠近图像传感器,也即实现Z向上的双向移动,以满足自动对焦的位移需求。
其中,在同一次Z向驱动动作中,Z向延展块执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次Z向驱动动作时,Z向延展块的延展动作和收缩动作交替进行。
其中,Z向基底块的变形动作与Z向延展块的变形动作可以错开进行,也可以同步进行,可以通过设计第一电信号的电流波形和第二电信号的电流波形实现控制。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括第一磁吸件和第二磁吸件,第一磁吸件嵌设于支座,第二磁吸件嵌设于载体,第二磁吸件与第一磁吸件彼此吸引。载体滑动连接支座。
在本实现方式中,第二磁吸件与第一磁吸件之间的磁吸力能够使载体与支座之间彼此吸引,载体与支座之间的滑动连接关系稳定、可靠,载体与支座之间可以通过摩擦自锁,使得摄像头模组的对焦稳定性好。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括至少一个第一滚珠,至少一个第一滚珠位于载体与支座之间。载体相对支座滑动时,至少一个第一滚珠发生滚动。第二磁吸件与第一磁吸件之间的磁吸力能够使载体与支座压紧第一滚珠。
在其他一些可能的实现方式中,载体与支座之间也可以是接触式的滑动连接,例如载体设有滑动面,支座设有滑动面,载体的滑动面与支座的滑动面接触且能够相对滑动。示例性的,载体的滑动面和支座的滑动面可以采用耐磨材料或设置耐磨层。
一种可能的实现方式中,支座设有第一凹槽,第一凹槽的延伸方向平行于Z向,载体设有第二凹槽,第二凹槽与第一凹槽相对设置,第一滚珠部分位于第一凹槽、部分位于第二凹槽。在本实现方式中,第一凹槽和第二凹槽的设置可以对第一滚珠进行导向和限位,有利于保证载体与支座相对滑动时的可靠性。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括底座、X向压电驱动器以及Y向压电驱动器。支座安装于底座内侧且能够相对底座沿X向和Y向移动,X向、Y向及Z向彼此垂直。X向压电驱动器位于底座与支座之间。
X向压电驱动器包括X向基底块、X向延展块及X向接触块,X向基底块的一端固定于底座,X向延展块的一端固定于X向基底块的另一端,X向接触块固定于X向延展块的另一端。X向基底块用于依据第三电信号发生形变,以驱动X向接触块抵持支座或离开支座,X向延展块用于依据第四电信号发生形变,以驱动X向接触块沿X向移动。其中,X向接触块抵持支座且X向延展块发生形变时,X向接触块带动支座沿X向移动。
Y向压电驱动器位于底座与支座之间,Y向压电驱动器包括Y向基底块、Y向延展块及Y向接触块,Y向基底块的一端固定于底座,Y向延展块的一端固定于Y向基底块的另一端,Y向接触块固定于Y向延展块的另一端。Y向基底块用于依据第五电信号发生形变,以驱动Y向接触块抵持支座或离开支座,Y向延展块用于依据第六电信号发生形变,以驱动Y向接触块沿Y向移动,其中,Y向接触块抵持支座且Y向延展块发生形变时,Y向接触块带动支座沿Y向移动。
在本实现方式中,由于X向压电驱动器能够驱动支座相对底座沿X向移动、Y向压电驱动器能够驱动支座相对底座沿Y向移动,载体安装于支座内侧,因此可以通过X向压电驱动器和Y向压电驱动器驱动镜头在垂直于镜头的光轴的平面上移动,使得摄像头模组实现光学防抖。
此外,X向压电驱动器、Y向压电驱动器为四轴压电驱动器,具有两个形变方向,能够周期性地、连续地移动镜头,且驱动力稳定,因此X向压电驱动器、Y向压电驱动器能够推动重量和行程较大的镜头,使得摄像头模组的结构更易实现多样化,也更易满足广角、长焦等对镜头要求较高的拍摄需求。X向压电驱动器、Y向压电驱动器能够在电信号的控制下保持伸长或收缩状态,以将支座锁止在目标位置,以提高光学防抖稳定性。
其中,X向压电驱动器的X向基底块和X向延展块可以为变形方向正交的两个压电材料堆。当给X向基底块和X向延展块分别输入不同相位、不同幅值的电流时,X向基底块和X向延展块沿相应的变形方向变形,从而在X向接触块上合成椭圆轨迹或矩形轨迹的运动。Y向压电驱动器的Y向基底块和Y向延展块可以为变形方向正交的两个压电材料堆。当给Y向基底块和Y向延展块分别输入不同相位、不同幅值的电流时,Y向基底块和Y向延展块沿相应的变形方向变形,从而在Y向接触块上合成椭圆轨迹或矩形轨迹的运动。
其中,X向基底块可以焊接底座上的其中一处焊盘,以电连接底座上的电路。X向基底块还可以粘接底座,以与底座通过焊接及粘接实现牢固的结构连接。X向基底块可以包括底部、形变部及顶部。X向基底块的底部及顶部可以为不发生形变的固定结构,X向基底块的底部固定连接底座,X向基底块的顶部固定连接X向延展块。X向基底块的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
X向延展块可以包括第一端部、形变部及第二端部。X向延展块的第一端部和第二端部可以为不发生形变的固定结构,X向延展块的第一端部固定连接X向基底块的顶部,X向延展块的第二端部固定连接X向接触块。X向延展块的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
X向接触块的顶面可以具有较大的摩擦系数。例如,X向接触块的远离X向延展块的顶部或者整体可以采用表面摩擦系数较大的材料,以增加X向接触块与其他部件的摩擦力。或者,X向接触块的顶面可以通过表面粗糙处理获得有较大的摩擦系数。X向接触块的顶部或者整体也可以采用具有一定柔韧性的材料,以使X向接触块具有一定的缓冲性能,以在X向压电驱动器工作时保护X向接触块及与X向接触块接触的部件。示例性的,X向接触块可以采用橡胶等。
其中,Y向基底块可以焊接底座上的其中一处焊盘,以电连接底座上的电路。Y向基底块还可以粘接底座,以与底座通过焊接及粘接实现牢固的结构连接。Y向基底块可以包括底部、形变部及顶部。Y向基底块的底部及顶部可以为不发生形变的固定结构,Y向基底块的底部固定连接底座,Y向基底块的顶部固定连接Y向延展块。Y向基底块的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Y向延展块可以包括第一端部、形变部及第二端部。Y向延展块的第一端部和第二端部可以为不发生形变的固定结构,Y向延展块的第一端部固定连接Y向基底块的顶部,Y向延展块的第二端部固定连接Y向接触块。Y向延展块的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Y向接触块的顶面可以具有较大的摩擦系数。例如,Y向接触块的远离Y向延展块的顶部或者整体可以采用表面摩擦系数较大的材料,以增加Y向接触块与其他部件的摩擦力。或者,Y向接触块的顶面可以通过表面粗糙化处理具有较大的摩擦系数。Y向接触块的顶部或者整体也可以采用具有一定柔韧性的材料,以使Y向接触块具有一定的缓冲性能,以在Y向压电驱动器工作时保护Y向接触块及与Y向接触块接触的部件。示例性的,Y向接触块可以采用橡胶等。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括X向驱动电路和Y向驱动电路。超声波压电马达还可以包括第二电路板。X向驱动电路可以形成于第二电路板或固定且电连接于第二电路板。Y向驱动电路可以形成于第二电路板或固定且电连接于第二电路板。
一种可能的实现方式中,X向驱动电路电连接X向压电驱动器,X向驱动电路用于依据防抖信号形成第三电信号和第四电信号,以使X向压电驱动器执行至少一次X向驱动动作。
X向驱动动作包括:X向基底块延展,以驱动X向接触块抵持支座;X向延展块延展或收缩,X向接触块带动支座沿X向移动;X向基底块收缩,以驱动X向接触块离开支座;以及,X向延展块收缩或延展,以驱动X向接触块移回初始位置。
一种可能的实现方式中,Y向驱动电路电连接Y向压电驱动器,Y向驱动电路用于依据防抖信号形成第五电信号和第六电信号,以使Y向压电驱动器执行至少一次Y向驱动动作。Y向驱动动作包括:Y向基底块延展,以驱动Y向接触块抵持支座;Y向延展块延展或收缩,以驱动Y向接触块带动支座沿Y向移动;Y向基底块收缩,以驱动Y向接触块离开支座;以及,Y向延展块收缩或延展,以驱动Y向接触块移回初始位置。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括底座和XY向压电驱动器,支座安装于底座内侧且能够相对底座沿X向和Y向移动,X向、Y向及Z向彼此垂直。
XY向压电驱动器位于底座与支座之间,XY向压电驱动器包括堆叠的XY向基底块、X向延展块、Y向延展块及XY向接触块,XY向基底块的一端固定于底座,X向延展块的一端固定于XY向基底块的另一端,Y向延展块的一端固定于X向延展块的另一端,XY向接触块固定于Y向延展块的另一端;
XY向基底块用于依据第七电信号发生形变,以驱动XY向接触块抵持支座或离开支座,X向延展块用于依据第八电信号发生形变,以驱动XY向接触块沿X向移动,Y向延展块用于依据第九电信号发生形变,以驱动XY向接触块沿Y向移动,其中,XY向接触块抵持支座,且X向延展块和/或Y向延展块发生形变时,XY向接触块带动支座在XY平面上移动,XY平面垂直于Z向。
其中,XY向基底块、X向延展块及Y向延展块可以为三个变形方向正交的压电材料堆。当给XY向基底块、X向延展块及Y向延展块分别输入不同相位、不同幅值的电流时,XY向基底块、X向延展块及Y向延展块沿相应的变形方向变形,从而在XY向接触块上合成椭球轨迹或柱体轨迹的运动。
其中,XY向基底块可以包括底部、形变部及顶部。XY向基底块的底部及顶部可以为不发生形变的固定结构,XY向基底块的底部固定连接底座,XY向基底块的顶部固定连接X向延展块。XY向基底块的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
X向延展块可以包括第一端部、形变部及第二端部。X向延展块的第一端部和第二端部可以为不发生形变的固定结构,X向延展块的第一端部固定连接XY向基底块的顶部,X向延展块的第二端部固定连接Y向延展块。X向延展块的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Y向延展块可以包括第一端部、形变部及第二端部。Y向延展块的第一端部和第二端部可以为不发生形变的固定结构,Y向延展块的第一端部固定连接X向延展块的顶部,Y向延展块的第二端部固定连接XY向接触块。Y向延展块的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
XY向接触块的远离Y向延展块的顶面可以具有较大的摩擦系数。例如,XY向接触块的远离Y向延展块的顶部或者整体可以采用表面摩擦系数较大的材料,以增加XY向接触块与其他部件的摩擦力。或者,XY向接触块的顶面可以通过表面粗糙化处理具有较大的摩擦系数。XY向接触块的顶部或者整体也可以采用具有一定柔韧性的材料,以使XY向接触块具有一定的缓冲性能,以在XY向压电驱动器工作时保护XY向接触块及与XY向接触块接触的部件。示例性的,XY向接触块可以采用橡胶等。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括XY向驱动电路,XY向驱动电路电连接XY向压电驱动器,XY向驱动电路用于依据防抖信号形成第七电信号、第八电信号以及第九电信号,以使XY向压电驱动器执行至少一次X向驱动动作、或者至少一次Y向驱动动作、或者至少一次XY向驱动动作。
X向驱动动作包括:XY向基底块延展,以驱动XY向接触块抵持支座;X向延展块延展或收缩,以驱动XY向接触块带动支座沿X向移动;XY向基底块收缩,以驱动XY向接触块离开支座;以及,X向延展块收缩或延展,以驱动XY向接触块移回初始位置。在本实现方式中,Y向延展块保持一定长度,Y向延展块可以不通电,或者第九电信号处于电流不变的状态。其中,在同一次X向驱动动作中,X向延展块执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次X向驱动动作时,X向延展块的延展动作和收缩动作交替进行。
Y向驱动动作包括:XY向基底块延展,以驱动XY向接触块抵持支座;Y向延展块延展或收缩,以驱动XY向接触块带动支座沿Y向移动;XY向基底块收缩,以驱动XY向接触块离开支座;以及,Y向延展块收缩或延展,以驱动XY向接触块移回初始位置。在本实现方式中,X向延展块保持一定长度,X向延展块可以不通电,或者第八电信号处于电流不变的状态。在同一次Y向驱动动作中,Y向延展块执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次Y向驱动动作时,Y向延展块的延展动作和收缩动作交替进行。
XY向驱动动作包括:XY向基底块延展,以驱动XY向接触块抵持支座;X向延展块延展或收缩,Y向延展块延展或收缩,以驱动XY向接触块带动支座在XY平面上移动,XY平面垂直于Z向;XY向基底块收缩,以驱动XY向接触块离开支座;以及,X向延展块收缩或延展,Y向延展块收缩或延展,以驱动XY向接触块移回初始位置。其中,X向延展块延展时,Y向延展块可以延展或收缩,X向延展块收缩时,Y向延展块可以延展或收缩。在同一次XY向驱动动作中,X向延展块执行一次的延展动作和一次收缩动作,Y向延展块执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次XY向驱动动作时,X向延展块的延展动作和收缩动作交替进行,Y向延展块的延展动作和收缩动作交替进行。
在本实现方式中,超声波压电马达通过XY向压电驱动器执行至少一次X向驱动动作、至少一次Y向驱动动作或至少一次XY向驱动动作,以驱动支座带动载体及镜头沿X向移动和/或沿Y向移动,因此镜头能够在超声波压电马达驱动下在垂直于Z向的平面上移动,使摄像头模组实现光学防抖。
在一些使用场景中,若通过镜头在X向的移动即可满足防抖需求,则XY向压电驱动器执行至少一次X向驱动动作;若通过镜头在Y向的移动即可满足防抖需求,则XY向压电驱动器执行至少一次Y向驱动动作;若需要通过镜头在X向的移动和Y向的移动来满足防抖需求,则XY向压电驱动器执行至少一次XY向驱动动作;在一些使用场景中,X向驱动动作、Y向驱动动作以及XY向驱动动作也可以组合使用,以更好地满足光学防抖所需的位移需求。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括第三磁吸件和第四磁吸件,第三磁吸件嵌设于底座,第四磁吸件嵌设于支座,第四磁吸件与第三磁吸件彼此吸引,支座滑动连接底座。
在本实现方式中,第四磁吸与第三磁吸之间的磁吸力能够使支座与底座之间彼此吸引,支座与底座之间的滑动连接关系稳定、可靠,支座与底座之间可以通过摩擦自锁,使得摄像头模组的防抖稳定性好。
在一些实现方式中,嵌设于支座的第一磁吸件和第三磁吸件的类型可以相同,例如均为导磁件或同性磁石。在一些实现方式中,可以通过设置第一磁吸件和第二磁吸件的尺寸及位置,使得载体与支座相对移动时,第一磁吸件与第二磁吸件的正对面积保持一致或几乎不变,使得两者之间的吸附力稳定、可靠,摄像头模组的自动对焦过程更易控制和调整。同样的,也可以通过设置第三磁吸件和第四磁吸件的尺寸及位置,使得支座与底座相对移动时,第三磁吸件与第四磁吸件的正对面积保持一致或几乎不变,使得两者之间的吸附力稳定、可靠,摄像头模组的光学防抖过程更易控制和调整。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括至少一个第二滚珠,至少一个第二滚珠位于支座与底座之间,支座相对底座滑动时,至少一个第二滚珠发生滚动。
在其他一些实现方式中,支座与底座之间也可以是接触式的滑动连接,例如支座设有滑动面,底座设有滑动面,支座的滑动面与底座的滑动面接触且能够相对滑动。示例性的,支座的滑动面和底座的滑动面可以采用耐磨材料或设置耐磨层。
第二方面,本申请还提供一种超声波压电马达。超声波压电马达可以应用于电子设备的摄像头模组中。超声波压电马达包括支架、载体、Y向压电驱动器、转动架、反射件以及XZ向压电驱动器。支架设有安装空间和连通安装空间的通光孔,载体安装于安装空间且能够相对支架沿Y向移动,载体用于安装镜头,Y向垂直于镜头的光轴,转动架安装于安装空间且能够相对支架绕Y向转动,反射件固定于转动架,反射件用于将由通光孔射入的光线反射向镜头。
Y向压电驱动器位于支架与载体之间,Y向压电驱动器包括Y向基底块、Y向延展块及Y向接触块,Y向基底块的一端固定于支架,Y向延展块的一端固定于Y向基底块的另一端,Y向接触块固定于Y向延展块的另一端。Y向基底块用于依据第十电信号发生形变,以驱动Y向接触块抵持载体或离开载体,Y向延展块用于依据第十一电信号发生形变,以驱动Y向接触块沿Y向移动,其中,Y向接触块抵持载体且Y向延展块发生形变时,Y向接触块带动载体沿Y向移动;
XZ向压电驱动器位于支架与转动架之间,XZ向压电驱动器包括XZ向基底块、XZ向延展块及XZ向接触块,XZ向基底块的一端固定于支架,XZ向延展块的一端固定于XZ向基底块的另一端,XZ向接触块固定于XZ向延展块的另一端。XZ向基底块用于依据第十二电信号发生形变,以驱动XZ向接触块抵持转动架或离开转动架,XZ向延展块用于依据第十三电信号发生形变,以驱动XZ向接触块沿XZ向移动,XZ向垂直于Y向,其中,XZ向接触块抵持转动架且XZ向延展块发生形变时,XZ向接触块驱动转动架转动。
在本申请中,超声波压电马达通过Y向压电驱动器驱动载体带动镜头在Y向移动,通过XZ向压电驱动器驱动转动架带动反射件绕Y向转动,使得摄像头模组能够实现自动对焦和光学防抖。
其中,XZ向为XZ平面内的任意方向,包括X向和Z向。XZ向压电驱动器的安装位置影响了XZ向的具体方向。当XZ向压电驱动器安装于第一位置,使XZ向延展块的变形方向平行于X向或Z向时,则XZ向对应于X向或Z向。当XZ向压电驱动器安装于第二位置,使XZ向延展块的变形方向相当于X向倾斜且相对Y向倾斜时,XZ向对应于X向与Z向之间的方向。
一种可能的实现方式中,Y向基底块焊接承载板上的一处焊盘,以电连接承载板上的电路。Y向基底块还可以粘承载板,以与承载板通过焊接及粘接实现牢固的结构连接。XZ向基底块焊接承载板上的另一处焊盘,以电连接承载板上的电路。XZ向基底块还可以粘承载板,以与承载板通过焊接及粘接实现牢固的结构连接。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括Y向驱动电路和XZ向驱动电路。Y向驱动电路可以形成于承载板或固定且电连接于承载板。Y向驱动电路电连接Y向压电驱动器,Y向驱动电路用于依据防抖信号形成第十电信号和第十一电信号,以使Y向压电驱动器执行至少一次Y向驱动动作。Y向驱动动作包括:Y向基底块延展,以驱动Y向接触块抵持载体;Y向延展块延展或收缩,以驱动Y向接触块带动载体沿Y向移动;Y向基底块收缩,以驱动Y向接触块离开载体;以及,Y向延展块收缩或延展,以驱动Y向接触块移回初始位置。
XZ向驱动电路可以形成于承载板或固定且电连接于承载板。XZ向驱动电路电连接XZ向压电驱动器,XZ向驱动电路用于依据自动对焦信号和防抖信号形成第十二电信号和第十三电信号,以使XZ向压电驱动器执行至少一次XZ向驱动动作。XZ向驱动动作包括:XZ向基底块延展,以驱动XZ向接触块抵持转动架;XZ向延展块延展或收缩,以驱动XZ向接触块沿XZ向移动并带动转动架绕Y向转动;XZ向基底块收缩,以驱动XZ向接触块离开转动架;以及,XZ向延展块收缩或延展,以驱动XZ向接触块移回初始位置。
一种可能的实现方式中,转动架具有固定槽和接触面,反射件安装于固定槽,接触面背向固定槽设置,接触面为曲面,XZ向接触块抵持转动架时接触接触面。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括第五磁吸件和第六磁吸件,第五磁吸件嵌设于支架,第六磁吸件嵌设于载体,第六磁吸件与第五磁吸件彼此吸引,载体滑动连接支架。此时,第六磁吸件与第五磁吸件之间的磁吸力能够使载体与支架之间彼此吸引,载体与支架之间的滑动连接关系稳定、可靠,载体与支架之间可以通过摩擦自锁,使得摄像头模组的防抖稳定性好。
一种可能的实现方式中,超声波压电马达还包括至少一个第三滚珠,至少一个第三滚珠位于载体与支架之间,载体相对支架滑动时,至少一个第三滚珠发生滚动。第三滚珠可以部分位于载体的导向凹槽,部分位于支架的导向凹槽。
第三方面,本申请还提供一种摄像头模组,包括镜头及上述任一项描述的超声波压电马达,镜头安装于载体。超声波压电马达可以驱动镜头移动,使得摄像头模组实现自动对焦和光学防抖。由于摄像头模组的超声波压电马达采用压电驱动,不再采用磁力驱动,因此超声波压电马达能够解决传统马达的电磁干扰问题,具有较佳的对焦精度,使得摄像头模组及应用摄像头模组的电子设备的拍摄质量较佳。
第四方面,本申请还提供一种电子设备,包括处理器和上述摄像头模组,摄像头模组电连接处理器。处理器可以控制摄像头模组的拍摄动作,还可以从摄像头模组获取图像数据并处理图像数据。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种摄像头模组在一些实施例中的部分结构示意图;
图3是压电材料的逆压电效应的示意图;
图4是图2所示摄像头模组的超声波压电马达在一些实施例中的结构示意图;
图5是图4所示超声波压电马达的部分分解结构示意图;
图6是图5所示底座在另一角度的结构示意图;
图7是图5所示X向压电驱动器的结构示意图;
图8是图7所示X向压电驱动器的使用状态示意图;
图9是图5所示Y向压电驱动器的结构示意图;
图10是图9所示Y向压电驱动器的使用状态示意图;
图11是图5所示支座在另一角度的结构示意图;
图12是图11所示支座在另一角度的结构示意图;
图13是图5所示Z向压电驱动器的结构示意图;
图14是图13所示Z向压电驱动器的使用状态示意图;
图15是图4所示超声波压电马达沿A-A线处剖开的截面示意图;
图16是图4所示超声波压电马达沿B-B线处剖开的截面示意图;
图17是图4所示超声波压电马达沿C-C线处剖开的截面示意图;
图18是图15所示Z向压电驱动器在一种使用状态中的Z向驱动动作的示意图;
图19是图15所示Z向压电驱动器在另一种使用状态中的Z向驱动动作的示意图;
图20是图19所示Z向驱动动作对应的电信号的电流波形及载体位移的示意图;
图21是图15所示Z向压电驱动器在另一种使用状态的Z向驱动动作的示意图;
图22是图21所示Z向驱动动作对应的电信号的电流波形及载体位移的示意图;
图23是图15所示X向压电驱动器在一种使用状态种的X向驱动动作的运动示意图;
图24是图15所示X向压电驱动器在另一种使用状态中的X向驱动动作的运动示意图;
图25是图24所示X向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座位移的示意图;
图26是图15所示X向压电驱动器在另一种使用状态中的X向驱动动作的运动示意图;
图27是图26所示X向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座位移的示意图;
图28是图15所示Y向压电驱动器在一种使用状态中的Y向驱动动作的运动示意图;
图29是图2所示摄像头模组的超声波压电马达在另一些实施例中的结构示意图;
图30是图29所示超声波压电马达的部分分解结构示意图;
图31是图29所示超声波压电马达沿G-G处剖开的截面示意图;
图32是图30所示XY向压电驱动器的结构示意图;
图33是图32所示XY向压电驱动器在另一角度的结构示意图;
图34是图31所示XY向压电驱动器在一种使用状态中的X向驱动动作的运动示意图;
图35是图34所示X向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座位移的示意图;
图36是图31所示XY向压电驱动器在另一种使用状态中的X向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座位移的示意图;
图37是图31所示XY向压电驱动器在另一种使用状态中的Y向驱动动作的运动示意图;
图38是图37所示Y向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座位移的示意图;
图39是图31所示XY向压电驱动器在另一种使用状态中的Y向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座位移的示意图;
图40是图31所示XY向压电驱动器在另一种使用状态中的XY向驱动动作的运动示意图;
图41是图40所示XY向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座位移的示意图;
图42是图31所示XY向压电驱动器在另一种使用状态中的Y向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座位移的示意图;
图43是本申请实施例提供的另一种摄像头模组的结构示意图;
图44是图43所示摄像头模组沿H-H剖开的截面示意图;
图45是图43所示摄像头模组的超声波压电马达的分解结构示意图;
图46是图43所示摄像头模组的超声波压电马达的部分结构示意图;
图47是图43所示摄像头模组沿I-I剖开的截面示意图;
图48是图45所示超声波压电马达的Y向压电驱动器的结构示意图;
图49是图45所示超声波压电马达的XZ向压电驱动器的结构示意图;
图50是图49所示XZ向压电驱动器驱动转动架转动的运动示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行描述。
其中,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况,另外,在本申请实施例的描述中,“多个”是指两个或多于两个。
本申请实施例中所提到的方位用语,例如,“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”、“顶”、“底”等,仅是参考附图的方向,因此,使用的方位用语是为了更好、更清楚地说明及理解本申请实施例,而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“固定”应做广义理解,例如,A固定于B,可以是A与B直接连接且连接后的相对位置不发生变化,也可以是A与B通过中间媒介间接连接且连接后的相对位置不发生变化。
请参阅图1,图1是本申请实施例提供的一种电子设备100的结构示意图。
一些实施例中,电子设备100可以包括壳体101、显示模组(图中未示出)、摄像头模组102以及处理器103。其中,壳体101可以包括边框101a和后盖101b,显示模组和后盖101b分别固定于边框101a的相背两侧。边框101a和后盖101b可以通过组装方式形成一体结构,也可以是一体成型的一体结构。显示模组用于显示图像,还可以实现触控功能。后盖101b设有摄像孔101c,摄像头模组102安装于壳体101内侧,摄像头模组102可以通过摄像孔101c采集光线,以进行拍摄。摄像头模组102电连接处理器103,处理器103可以控制摄像头模组102的拍摄动作,还可以从摄像头模组102获取图像数据并处理图像数据。处理器103可以包括一个或多个处理单元,不同的处理单元可以是独立的器件,也可以集成在一个或多个处理器中。
一些实施例中,电子设备100还可以包括电池、天线、扬声器、受话器、麦克风、传感器模组、按键等部件。其中,电池用于为电子设备100供电。天线用于发射和接收电磁波信号。扬声器和受话器用于将电信号转换为声音信号。麦克风用于将声音信号转换为电信号。传感器模组用于实现环境感测、动作感测等检测动作。按键用于感应用户操作。可以理解的是,本发明实施例示意的结构并不构成对电子设备100的具体限定。在本申请另一些实施例中,电子设备100可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。
请参阅图2,图2是本申请实施例提供的一种摄像头模组200在一些实施例中的部分结构示意图。本实施例摄像头模组200为直立式摄像头模组。其中,图2所示摄像头模组200在本实施例中可以用作电子设备100的后置摄像头102,在其他一些实施例中,该摄像头模组200也可以用作电子设备100的前置摄像头,本申请对此不作严格限定。
一些实施例中,摄像头模组200包括镜头10和超声波压电马达20,镜头10安装于超声波压电马达20。超声波压电马达20可以驱动镜头10在Z向移动,从而改变摄像头模组200的像距,实现自动对焦。其中,Z向平行于镜头10的光轴10a。镜头10的光轴10a是一条经过镜头10的各个透镜的中心的轴线。超声波压电马达20还可以驱动镜头10在X向和Y向移动,X向、Y向及Z向彼此垂直,也即能够驱动镜头10在平行于其光轴10a的平面上移动,从而使摄像头模组200实现光学防抖(optical image stabilization,OIS)。
其中,超声波压电马达20采用压电驱动技术实现驱动。超声波压电马达20基于压电材料的逆压电效应,通过控制施加于压电材料的电信号,压电材料产生机械变形,从而利用该变形推动超声波压电马达20的其他部件运动,进而带动镜头10运动。示例性的,压电材料可以为无机压电材料,如压电晶体、压电陶瓷,也可以为有机压电材料,如聚偏氟乙烯,本申请不对本申请的压电材料的类型进行严格限定。
其中,逆压电效应是指当在电介质的极化方向施加电场,这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力,当外加电场撤去时,这些变形或应力也随之消失。请参阅图3,图3是压电材料的逆压电效应的示意图。一些实施例中,当压电材料不通电(电流为0,或者电流很小)时,压电材料处于初始状态;当压电材料通入正电流时,压电材料延展,处于伸长状态;当压电材料通入负电流时,压电材料收缩,处于缩短状态。也即,压电材料会依据施加的电信号发生形变,当电信号为交变信号时,压电材料会发生循环的伸缩动作。
在本申请实施例中,由于摄像头模组200的超声波压电马达20采用压电驱动,不再采用磁力驱动,因此超声波压电马达20能够解决传统马达的电磁干扰问题,具有较佳的对焦精度,使得摄像头模组200及应用摄像头模组200的电子设备100的拍摄质量较佳。
其中,摄像头模组200还包括图像传感器(图中未示出)和电路板(图中未示出),图像传感器固定于电路板且电连接电路板。图像传感器用于接收镜头10汇聚的光信号,并转换为电信号。电路板固定于超声波压电马达20,超声波压电马达20可以电连接电路板。电路板通信连接电子设备100的处理器103。
请一并参阅图4和图5,图4是图2所示摄像头模组200的超声波压电马达20在一些实施例中的结构示意图,图5是图4所示超声波压电马达20的部分分解结构示意图。
一些实施例中,超声波压电马达20可以包括底座21、支座22、载体23、支座上盖24、外盖25、多个第一滚珠26、多个第二滚珠27、Z向压电驱动器28、X向压电驱动器29、Y向压电驱动器210、第一电路板220以及第二电路板230。外盖25与底座21相固定,共同形成超声波压电马达20的外壳,超声波压电马达20的其他部分安装于外盖25和底座21的内侧,外盖25与底座21用于保护和限位超声波压电马达20的其他部件。外盖25与底座21之间可以通过卡扣连接、粘接、焊接、紧固件连接等方式彼此固定。
请一并参阅图5和图6,图6是图5所示底座21在另一角度的结构示意图。
一些实施例中,底座21包括底部21a和侧部21b,侧部21b围绕地固定于底部21a的周缘,侧部21b于底部21a共同围设出底座21的内侧空间。底部21a设有通孔211,通孔211在Z向上贯穿底部21a。
一些实施例中,底座21的底部21a可以设有多个限位凹槽212。示例性的,限位凹槽212的数量为四个,四个限位凹槽212分别位于底部21a的四个角落。在其他一些实施例中,限位凹槽212的数量也可以是一个、二个、三个等。其中,限位凹槽212的形成方式可以有多种。例如,如图6所示,底座21的底部21a具有多个凸起的环形凸条213,环形凸条213环绕形成限位凹槽212。在其他一些实施例中,限位凹槽212也可以由底部21a的顶面的部分区域下凹形成,本申请不对限位凹槽212的具体形成方式作严格限定。
一些实施例中,底座21的底部21a的顶面可以设有焊盘214。示例性的,底座21可以嵌设有导线,以在底座21上形成电路,导线的端部连接焊盘214。或者,也可以在底座21上嵌设电路板,电路板包括焊盘214,焊盘214相对底部21a的顶面露出。
一些实施例中,底座21的侧部21b可以设有安装槽215。第二电路板230可以安装于安装槽215,并且固定于底座21。其中,第二电路板230可以通过粘接(例如胶水粘结)、焊接、卡扣连接、紧固件连接等方式与底座21相固定。底座21嵌设有导线时,第二电路板230可以电连接底座21中的导线,以电连接焊盘214。底座21嵌设有电路板时,第二电路板230电连接电路板。
请一并参阅图5和图7,图7是图5所示X向压电驱动器29的结构示意图。
一些实施例中,X向压电驱动器29包括X向基底块291、X向延展块292及X向接触块293。X向基底块291的一端固定于底座21,X向延展块292的一端固定于X向基底块291的另一端,X向接触块293固定于X向延展块292的另一端。X向基底块291、X向延展块292及X向接触块293堆叠设置。例如,X向基底块291焊接底座21上的其中一处焊盘214,以电连接底座21上的电路。X向基底块291还可以粘接底座21,以与底座21通过焊接及粘接实现牢固的结构连接。示例性的,X向延展块292的一端的底侧固定于X向基底块291的顶侧,X向接触块293固定于X向延展块292的另一端的顶侧。示例性的,X向接触块293可以大致呈三棱柱状,且X向接触块293远离X向延展块292的顶面呈弧形2931。X向接触块293也可以是半圆形、圆台形等其他形状。
在本实施例中,X向压电驱动器29为四轴压电驱动器,可以由两个变形方向正交的X向基底块291和X向延展块292组成,X向基底块291和X向延展块292可以为压电材料堆。当给X向基底块291和X向延展块292分别输入不同相位、不同幅值的电流时,X向基底块291和X向延展块292沿相应的变形方向变形,从而在X向接触块293上合成椭圆轨迹或矩形轨迹的运动。其中,本申请实施例中的“椭圆”包括长半径与短半径相等的特殊椭圆,也即圆。
其中,超声波压电马达20还包括X向驱动电路240。X向驱动电路240可以形成于第二电路板230或固定且电连接于第二电路板230,X向驱动电路240电连接X向压电驱动器29。X向驱动电路240用于形成驱动X向压电驱动器29的驱动信号。其中,X向驱动电路240形成于第二电路板230时,可以包括第二电路板230上的走线和固定于第二电路板230上的一个或多个元器件,元器件可以为但不限于为电阻、电感、电容等。X向驱动电路240固定且电连接于第二电路板230时,X向驱动电路240可以体现为芯片结构或包括电路板和元器件的电路组件,X向驱动电路240电连接第二电路板230的走线,以通过第二电路板230的走线与X向压电驱动器29电连接。在其他一些实施例中,X向驱动电路240也可以集成在电子设备100的处理器103中,X向驱动电路240形成的驱动信号通过第二电路板230传输给X向压电驱动器29。
请参阅图8,图8是图7所示X向压电驱动器29的使用状态示意图。
一些实施例中,X向基底块291能够在电信号的控制下发生形变,例如沿Z向延展和收缩,以带动X向延展块292及X向接触块293沿Z向移动,此时,X向接触块293能够实现上下移动。X向延展块292能够在电信号的控制下发生形变,例如沿X向延展和收缩,以驱动X向接触块293沿X向移动,此时,X向接触块293能够实现左右移动。故而,通过控制X向基底块291和X向延展块292的形变,能够使X向接触块293实现XZ平面内的移动,例如沿椭圆轨迹或矩形轨迹等轨迹方向实现移动。
其中,X向基底块291可以包括底部291a、形变部291b及顶部291c。X向基底块291的底部291a及顶部291c可以为不发生形变的固定结构,X向基底块291的底部291a固定连接底座21,X向基底块291的顶部291c固定连接X向延展块292。X向基底块291的形变部291b采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
X向延展块292可以包括第一端部292a、形变部292b及第二端部292c。X向延展块292的第一端部292a和第二端部292c可以为不发生形变的固定结构,X向延展块292的第一端部292a固定连接X向基底块291的顶部291c,X向延展块292的第二端部292c固定连接X向接触块293。X向延展块292的形变部292b采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
X向接触块293的顶面2931可以具有较大的摩擦系数。例如,X向接触块293的远离X向延展块292的顶部或者整体可以采用表面摩擦系数较大的材料,以增加X向接触块293与其他部件的摩擦力。或者,X向接触块293的顶面2931可以通过表面粗糙处理获得有较大的摩擦系数。X向接触块293的顶部或者整体也可以采用具有一定柔韧性的材料,以使X向接触块293具有一定的缓冲性能,以在X向压电驱动器29工作时保护X向接触块293及与X向接触块293接触的部件。示例性的,X向接触块293可以采用橡胶等。
请一并参阅图5和图9,图9是图5所示Y向压电驱动器210的结构示意图。
一些实施例中,Y向压电驱动器210包括Y向基底块2101、Y向延展块2102及Y向接触块2103。Y向基底块2101的一端固定于底座21,Y向延展块2102的一端固定于Y向基底块2101的另一端,Y向接触块2103固定于Y向延展块2102的另一端。Y向基底块2101、Y向延展块2102及Y向接触块2103堆叠设置。例如,Y向基底块2101焊接底座21上的其中一处焊盘214,以电连接底座21上的电路。Y向基底块2101还可以粘接底座21,以与底座21通过焊接及粘接实现牢固的结构连接。示例性的,Y向延展块2102的一端的底侧固定于Y向基底块2101的顶侧,Y向接触块2103固定于Y向延展块2102的另一端的顶侧。Y向接触块2103可以大致呈三棱柱状,且Y向接触块2103远离Y向延展块2102的顶面呈弧形。Y向接触块2103也可以是半圆形、圆台形等其他形状。
在本实施例中,Y向压电驱动器210为四轴压电驱动器,可以由两个变形方向正交的Y向基底块2101和Y向延展块2102组成,Y向基底块2101和Y向延展块2102可以为压电材料堆。当给Y向基底块2101和Y向延展块2102分别输入不同相位、不同幅值的电流时,Y向基底块2101和Y向延展块2102沿相应的变形方向变形,从而在Y向接触块2103上合成椭圆轨迹或矩形轨迹的运动。
其中,超声波压电马达20还包括Y向驱动电路250。Y向驱动电路250可以形成于第二电路板230或固定且电连接于第二电路板230,Y向驱动电路250电连接Y向压电驱动器210。Y向驱动电路250用于形成驱动Y向压电驱动器210的驱动信号。其中,Y向驱动电路250形成于第二电路板230时,可以包括第二电路板230上的走线和固定于第二电路板230上的一个或多个元器件,元器件可以为但不限于为电阻、电感、电容等。Y向驱动电路250固定且电连接于第二电路板230时,Y向驱动电路250可以体现为芯片结构或包括电路板和元器件的电路组件,Y向驱动电路250电连接第二电路板230的走线,以通过第二电路板230的走线与Y向压电驱动器210电连接。其中,Y向驱动电路250与X向驱动电路240可以为彼此独立的电路,也可以相互集成为一体的电路。在其他一些实施例中,Y向驱动电路250也可以集成在电子设备100的处理器103中,Y向驱动电路250形成的驱动信号通过第二电路板230传输给Y向压电驱动器210。
请参阅图10,图10是图9所示Y向压电驱动器210的使用状态示意图。
一些实施例中,Y向基底块2101能够在电信号的控制下发生形变,例如沿Z向延展和收缩,以带动Y向延展块2102及Y向接触块2103沿Z向移动,此时,Y向接触块2103能够实现上下移动。Y向延展块2102能够在电信号的控制下发生形变,例如沿Y向延展和收缩,以驱动Y向接触块2103沿Y向移动,此时,Y向接触块2103能够实现左右移动。故而,通过控制Y向基底块2101和Y向延展块2102的形变,能够使Y向接触块2103实现YZ平面内的移动,例如沿椭圆轨迹或矩形轨迹等轨迹方向实现移动。
其中,Y向基底块2101可以包括底部、形变部及顶部。Y向基底块2101的底部及顶部可以为不发生形变的固定结构,Y向基底块2101的底部固定连接底座21,Y向基底块2101的顶部固定连接Y向延展块2102。Y向基底块2101的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Y向延展块2102可以包括第一端部、形变部及第二端部。Y向延展块2102的第一端部和第二端部可以为不发生形变的固定结构,Y向延展块2102的第一端部固定连接Y向基底块2101的顶部,Y向延展块2102的第二端部固定连接Y向接触块2103。Y向延展块2102的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Y向接触块2103的顶面2104可以具有较大的摩擦系数。例如,Y向接触块2103的远离Y向延展块2102的顶部或者整体可以采用表面摩擦系数较大的材料,以增加Y向接触块2103与其他部件的摩擦力。或者,Y向接触块2103的顶面2104可以通过表面粗糙化处理具有较大的摩擦系数。Y向接触块2103的顶部或者整体也可以采用具有一定柔韧性的材料,以使Y向接触块2103具有一定的缓冲性能,以在Y向压电驱动器210工作时保护Y向接触块2103及与Y向接触块2103接触的部件。示例性的,Y向接触块2103可以采用橡胶等。
请一并参阅图5和图11,图11是图5所示支座22在另一角度的结构示意图。
一些实施例中,支座22包括底部22a和侧部22b,侧部22b围绕地固定于底部22a的周缘,侧部22b于底部22a共同围设出支座22的内侧空间。支座22的底部22a设有通孔221,通孔221在Z向上贯穿底部22a。如图11所示,支座22的底部22a可以设有多个限位凹槽222,示例性的,限位凹槽222的数量为四个,四个限位凹槽222分别位于底部22a的四个角落。在其他一些实施例中,限位凹槽222的数量也可以是一个、二个、三个等。其中,限位凹槽222的形成方式可以有多种。例如,本实施例中,支座22的底部22a具有多个凸起的环形凸条223,环形凸条223环绕形成限位凹槽222。在其他一些实施例中,限位凹槽222也可以由底部22a的顶面的部分区域下凹形成,本申请不对限位凹槽222的具体形成方式作严格限定。其中,支座22的底部22a还可以具有两个耐摩擦块225,两个耐摩擦块225彼此间隔设置。
结合参阅图5和图11,支座22可以安装于底座21内侧,支座22能够相对底座21沿X向和Y向移动。示例性的,支座22滑动连接底座21。其中,支座22的多个限位凹槽222与底座21的多个限位凹槽212一一对应,多个第二滚珠27位于支座22与底座21之间,每个第二滚珠27均部分位于支座22的限位凹槽222中、部分位于底座21的限位凹槽212中。示例性的,第二滚珠27的数量为四个。在其他一些实施例中,第二滚珠27的数量也可以为一个、二个、三个等,也即第二滚珠27的数量为至少一个。第二滚珠27的数量、支座22的限位凹槽222的数量及底座21的限位凹槽212的数量可以相同。
在本实施例中,支座22通过第二滚珠27滑动连接底座21。在其他一些实施例中,支座22与底座21之间也可以是接触式的滑动连接,例如支座22设有滑动面,底座21设有滑动面,支座22的滑动面与底座21的滑动面接触且能够相对滑动。示例性的,支座22的滑动面和底座21的滑动面可以采用耐磨材料或设置耐磨层。
一些实施例中,X向压电驱动器29位于底座21的底部21a与支座22的底部22a之间,其X向接触块293靠近支座22的底部22a,可以在X向基底块291的形变下抵持支座22的底部22a,例如抵持支座22的其中一个耐摩擦块225。Y向压电驱动器210位于底座21的底部21a与支座22的底部22a之间,其Y向接触块2103靠近支座22的底部22a,可以在Y向基底块2101的形变下抵持支座22的底部22a,例如抵持支座22的其中另一个耐摩擦块225。第二电路板230位于底座21的侧部21b与支座22的侧部22b之间。
请一并参阅图5和图12,图12是图11所示支座22在另一角度的结构示意图。
一些实施例中,支座22还设有第一凹槽226,第一凹槽226的延伸方向平行于Z向。第一凹槽226的截面形状可以呈梯形。在其他一些实施例中,第一凹槽226的截面形状也可以是半圆形、矩形、三角形等。第一凹槽226连通支座22内侧的空间。第一凹槽226形成于支座22的侧部22b。第一凹槽226的数量可以为两个,两个第一凹槽226彼此间隔设置。在其他一些实施例中,第一凹槽226的数量也可以为一个或三个以上,本申请对第一凹槽226的数量、位置、形状等不作严格限定。
一些实施例中,支座22的侧部22b设有多个凸起,多个凸起可以位于侧部22b的不同侧。示例性的,多个凸起包括第一凸起2271和第二凸起2272,第一凸起2271和第二凸起2272分别形成于侧部22b于X向的两侧。其中,侧部22b可以设置第一沉槽2281和第二沉槽2282,第二沉槽2282与第一沉槽2281相背设置。第一凸起2271位于第一沉槽2281,第二凸起2272位于第二沉槽2282,以缩小支座22于X向的结构尺寸,有利于超声波压电马达20小型化。在其他一些实施例中,多个凸起也可以形成于侧部22b于Y向的两侧,或者形成于侧部22b的其他方向的一侧或多侧,本申请不对凸起227的具体数量、位置、形状等作严格限定。
一些实施例中,支座22的侧部22b设有安装槽229,安装槽229的开口位于支座22的侧部22b的外表面,安装槽229背向支座22的内侧空间设置。支座22还设有连通孔2210,连通孔2210连通安装槽229和支座22的内侧空间。
请再次参阅图5,一些实施例中,载体23可以安装于支座22内侧,载体23能够相对支座22沿Z向移动。示例性的,载体23可以滑动连接支座22。载体23可以设有第二凹槽231,第二凹槽231与第一凹槽226相对设置。第一凹槽226的数量与第二凹槽231的数量相同,均可以是一个或多个,例如本实施例中第一凹槽226和第二凹槽231的数量均为两个。多个第一滚珠26位于载体23与支座22之间,每个第一滚珠26均部分位于第一凹槽226、部分位于第二凹槽231。其中,对应的一组第一凹槽226和第二凹槽231中可以同时安装一个或多个第一滚珠26,例如本实施例中对应的一组第一凹槽226和第二凹槽231中安装有两个第一滚珠26。第一凹槽226和第二凹槽231的设置可以对第一滚珠26进行导向和限位,有利于保证载体23与支座22相对滑动时的可靠性。
在本实施例中,载体23通过第一滚珠26滑动连接支座22。在其他一些实施例中,载体23与支座22之间也可以是接触式的滑动连接,例如载体23设有滑动面,支座22设有滑动面,载体23的滑动面与支座22的滑动面接触且能够相对滑动。示例性的,载体23的滑动面和支座22的滑动面可以采用耐磨材料或设置耐磨层。
请再次参阅图5,第一电路板220可以固定于支座22。例如,第一电路板220可以安装于支座22的安装槽229。Z向压电驱动器28可以固定于第一电路板220,且与第一电路板220电连接。例如,Z向压电驱动器28可以焊接于第一电路板220,且粘接第一电路板220。此时,Z向压电驱动器28通过第一电路板220固定于支座22。Z向压电驱动器28可以通过支座22的连通孔211,以部分位于支座22内侧的空间。
请一并参阅图5和图13,图13是图5所示Z向压电驱动器28的结构示意图。
一些实施例中,Z向压电驱动器28包括Z向基底块281、Z向延展块282及Z向接触块283。Z向基底块281的一端可以固定于支座22,Z向延展块282的一端固定于Z向基底块281的另一端,Z向接触块283固定于Z向延展块282的另一端。Z向基底块281、Z向延展块282及Z向接触块283堆叠设置。示例性的,Z向延展块282的一端的底侧固定于Z向基底块281的顶侧,Z向接触块283固定于Z向延展块282的另一端的顶侧。Z向接触块283可以大致呈三棱柱状,且Z向接触块283远离Z向延展块282的顶面呈弧形。Z向接触块283也可以是半圆形、圆台形等其他形状。Z向接触块283靠近载体23。
在本实施例中,Z向压电驱动器28为四轴压电驱动器,可以由两个变形方向正交的Z向基底块281和Z向延展块282组成,Z向基底块281和Z向延展块282可以为压电材料堆。当给Z向基底块281和Z向延展块282分别输入不同相位、不同幅值的电流时,Z向基底块281和Z向延展块282沿相应的变形方向变形,从而在Z向接触块283上合成椭圆轨迹或矩形轨迹的运动。
其中,超声波压电马达20还包括Z向驱动电路260。Z向驱动电路260可以形成于第一电路板220或固定且电连接于第一电路板220,Z向驱动电路260电连接Z向压电驱动器28。Z向驱动电路260用于形成驱动Z向压电驱动器28的驱动信号。其中,Z向驱动电路260形成于第一电路板220时,可以包括第一电路板220上的走线和固定于第一电路板220上的一个或多个元器件,元器件可以为但不限于为电阻、电感、电容等。Z向驱动电路260固定且电连接于第一电路板220时,Z向驱动电路260可以体现为芯片结构或包括电路板和元器件的电路组件,Z向驱动电路260电连接第一电路板220的走线,以通过第一电路板220的走线与Z向压电驱动器28电连接。在其他一些实施例中,Z向驱动电路260也可以集成在电子设备100的处理器103中,Z向驱动电路260形成的驱动信号通过第一电路板220传输给Z向压电驱动器28。
请参阅图14,图14是图13所示Z向压电驱动器28的使用状态示意图。
一些实施例中,Z向基底块281能够在电信号的控制下发生形变,例如沿X向延展和收缩,以带动Z向延展块282及Z向接触块283沿X向移动,此时,Z向接触块283能够实现左右移动。在其他一些实施例中,当Z向压电驱动器28的安装位置变化时,Z向基底块281能够在电信号的控制下沿Y向延展和收缩,以带动Z向延展块282及Z向接触块283沿Y向移动,使Z向接触块283能够实现前后移动。也即,Z向基底块281能够在电信号的控制下沿垂直于Z向的方向延展和收缩。其中,Z向接触块283可以在Z向基底块281的形变下抵持载体23和离开载体23。
Z向延展块282能够在电信号的控制下发生形变,例如沿Z向延展和收缩,以驱动Z向接触块283沿Z向移动,此时,Z向接触块283能够实现上下移动。故而,通过控制Z向基底块281和Z向延展块282的形变,能够使Z向接触块283实现XZ平面(或者YZ平面)内的移动,例如沿椭圆轨迹或矩形轨迹等轨迹方向实现移动。
其中,Z向基底块281可以包括底部、形变部及顶部。Z向基底块281的底部及顶部可以为不发生形变的固定结构,Z向基底块281的底部固定连接支座22,Z向基底块281的顶部固定连接Z向延展块282。Z向基底块281的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Z向延展块282可以包括第一端部、形变部及第二端部。Z向延展块282的第一端部和第二端部可以为不发生形变的固定结构,Z向延展块282的第一端部固定连接Z向基底块281的顶部,Z向延展块282的第二端部固定连接Z向接触块283。Z向延展块282的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Z向接触块283的顶面2831可以具有较大的摩擦系数。例如,Z向接触块283的远离Z向延展块282的顶部或者整体可以采用表面摩擦系数较大的材料,以增加Z向接触块283与其他部件的摩擦力。或者,Z向接触块283的顶面可以通过表面粗糙化处理具有较大的摩擦系数。Z向接触块283的顶部或者整体也可以采用具有一定柔韧性的材料,以使Z向接触块283具有一定的缓冲性能,以在Z向压电驱动器28工作时保护Z向接触块283及与Z向接触块283接触的部件。示例性的,Z向接触块283可以采用橡胶等。
请再次参阅图5,支座上盖24包括板体241和多个固定支脚242,板体241上设有通孔2411,各固定支脚242上设有固定孔2421。支座上盖24可以固定在支座22上方,并覆盖载体23。支座22的多个凸起(2711、2712)嵌入固定支脚242的固定孔2421,以使支座上盖24稳固连接支座22。本实施例中,支座上盖24与支座22为卡扣连接。在其他一些实施例中,支座上盖24与支座22也可以通过粘接、焊接、紧固连接等其他方式彼此固定。
请一并参阅图15至图17,图15是图4所示超声波压电马达20沿A-A线处剖开的截面示意图,图16是图4所示超声波压电马达20沿B-B线处剖开的截面示意图,图17是图4所示超声波压电马达20沿C-C线处剖开的截面示意图。以下将通过超声波压电马达20的多个剖面图,呈现超声波压电马达20多个部件之间位置关系和连接关系。
如图15和图16所示,超声波压电马达20的外盖25与底座21相互固定。支座22安装于底座21内侧,支座22能够相对底座21沿X向和Y向移动。X向压电驱动器29位于底座21与支座22之间。X向压电驱动器29固定于底座21。其中,X向压电驱动器29未通电时,其X向接触块293靠近支座22、但未接触支座22,X向压电驱动器29通电时,X向接触块293可以在信号控制下沿椭圆轨迹或矩形轨迹移动,从而周期性地接触、挤压支座22,并带动支座22移动,故而X向压电驱动器29能够驱动支座22相对底座21沿X向移动。
Y向压电驱动器210位于底座21与支座22之间。Y向压电驱动器210固定于底座21。其中,Y向压电驱动器210未通电时,其Y向接触块2103靠近支座22、但未接触支座22,Y向压电驱动器210通电时,Y向接触块2103可以在信号控制下沿椭圆轨迹或矩形轨迹移动,从而周期性地接触、挤压支座22,并带动支座22移动,故而Y向压电驱动器210能够驱动支座22相对底座21沿Y向移动。载体23安装于支座22内侧,载体23能够相对支座22沿Z向移动。
Z向压电驱动器28位于支座22与载体23之间。Z向压电驱动器28固定于支座22。其中,Z向压电驱动器28未通电时,其Z向接触块283靠近载体23、但未接触载体23,Z向压电驱动器28通电时,Z向接触块283可以在信号控制下沿椭圆轨迹或矩形轨迹移动,从而周期性地接触、挤压载体23,并带动载体23移动,故而Z向压电驱动器28能够驱动载体23相对支座22沿Z向移动。
在本实施例中,由于Z向压电驱动器28能够驱动载体23相对支座22沿Z向移动,摄像头模组200的镜头10(参阅图2)可以安装于载体23,因此可以通过Z向压电驱动器28驱动镜头10沿Z向移动,使得摄像头模组200实现自动对焦。由于X向压电驱动器29能够驱动支座22相对底座21沿X向移动、Y向压电驱动器210能够驱动支座22相对底座21沿Y向移动,载体23安装于支座22内侧,因此可以通过X向压电驱动器29和Y向压电驱动器210驱动镜头10在垂直于镜头10的光轴的平面上移动,使得摄像头模组200实现光学防抖。
此外,Z向压电驱动器28、X向压电驱动器29、Y向压电驱动器210为四轴压电驱动器,具有两个形变方向,能够周期性地、连续地移动镜头10,且驱动力稳定,因此Z向压电驱动器28、X向压电驱动器29、Y向压电驱动器210能够推动重量和行程较大的镜头10,使得摄像头模组200的结构更易实现多样化,也更易满足广角、长焦等对镜头10要求较高的拍摄需求。
此外,Z向压电驱动器28、X向压电驱动器29、Y向压电驱动器210能够在电信号的控制下保持伸长或收缩状态,以将载体23和支座22锁止在目标位置,以提高对焦稳定性和光学防抖稳定性。
如图17所示,一些实施例中,超声波压电马达20还包括第一磁吸件2701和第二磁吸件2702,第一磁吸件2701嵌设于支座22,第二磁吸件2702嵌设于载体23,第二磁吸件2702与第一磁吸件2701彼此吸引。示例性的,第一磁吸件2701和第二磁吸件2702可以一者为磁石、另一者为导磁件,也可以两者均为磁石、且磁性相反。载体23滑动连接支座22。
在本实施例中,第二磁吸件2702与第一磁吸件2701之间的磁吸力能够使载体23与支座22之间彼此吸引,载体23与支座22之间的滑动连接关系稳定、可靠,载体23与支座22之间可以通过摩擦自锁,使得摄像头模组200的对焦稳定性好。
其中,超声波压电马达20的至少一个第一滚珠26位于载体23与支座22之间,载体23相对支座22滑动时,至少一个第一滚珠26发生滚动。第二磁吸件2702与第一磁吸件2701之间的磁吸力能够使载体23与支座22压紧第一滚珠26。
其中,第一磁吸件2701的数量可以为一个或多个,第二磁吸件2702的数量可以为一个或多个;第一磁吸件2701与第二磁吸件2702之间可以是一一对应关系,也可以是一对多或多对一关系;第一磁吸件2701与第二磁吸件2702可以构成一组磁吸结构,也可以构成多组磁吸结构并位于不同的位置。第一滚珠26可以位于第一磁吸件2701与第二磁吸件2702之间,也可以位于第一磁吸件2701与第二磁吸件2702相对区域的外侧。本申请不对第一磁吸件2701和第二磁吸件2702的数量、位置、构成等进行严格限定。
一些实施例中,超声波压电马达20还包括第三磁吸件2801和第四磁吸件2802,第三磁吸件2801嵌设于底座21,第四磁吸件2802嵌设于支座22,第四磁吸件2802与第三磁吸件2801彼此吸引。示例性的,第三磁吸件2801和第四磁吸件2802可以一者为磁石、另一者为导磁件,也可以两者均为磁石、且磁性相反。支座22滑动连接底座21。
在本实施例中,第四磁吸件2802与第三磁吸件2801之间的磁吸力能够使支座22与底座21之间彼此吸引,支座22与底座21之间的滑动连接关系稳定、可靠,支座22与底座21之间可以通过摩擦自锁,使得摄像头模组200的防抖稳定性好。
其中,超声波压电马达20的至少一个第二滚珠27位于支座22与底座21之间,支座22相对底座21滑动时,至少一个第二滚珠27发生滚动。第四磁吸件2802与第三磁吸件2801之间的磁吸力能够使支座22与底座21压紧第二滚珠27。
其中,第三磁吸件2801的数量可以为一个或多个,第四磁吸件2802的数量可以为一个或多个;第三磁吸件2801与第四磁吸件2802之间可以是一一对应关系,也可以是一对多或多对一关系;第三磁吸件2801与第四磁吸件2802可以构成一组磁吸结构,也可以构成多组磁吸结构并位于不同的位置。第二滚珠27可以位于第三磁吸件2801与第四磁吸件2802之间,也可以位于第三磁吸件2801与第四磁吸件2802的相对区域的外侧。本申请不对第三磁吸件2801和第四磁吸件2802的数量、位置、构成等进行严格限定。
可以理解的,在一些实施例中,嵌设于支座22的第一磁吸件2701和第三磁吸件2801可以的类型可以相同,例如均为导磁件或同性磁石。在一些实施例中,可以通过设置第一磁吸件2701和第二磁吸件2702的尺寸及位置,使得载体23与支座22相对移动时,第一磁吸件2701与第二磁吸件2702的正对面积保持一致或几乎不变,使得两者之间的吸附力稳定、可靠,摄像头模组200的自动对焦过程更易控制和调整。例如,第一磁吸件2701的面积大于第二磁吸件2702的面积,在载体23相对支座22移动的过程中,第二磁吸件2702始终正对第一磁吸件2701,两者的正对面积为第二磁吸件2702的面积。同样的,也可以通过设置第三磁吸件2801和第四磁吸件2802的尺寸及位置,使得支座22与底座21相对移动时,第三磁吸件2801与第四磁吸件2802的正对面积保持一致或几乎不变,使得两者之间的吸附力稳定、可靠,摄像头模组200的光学防抖过程更易控制和调整。
以下结合附图说明超声波压电马达20的Z向压电驱动器28驱动载体23沿Z向移动,以实现自动对焦的过程。
一些实施例中,Z向驱动电路260可以依据自动对焦信号形成第一电信号和第二电信号,Z向基底块281依据第一电信号发生形变,以驱动Z向接触块283抵持载体23或离开载体23,Z向延展块282依据第二电信号发生形变,以驱动Z向接触块283沿Z向移动,使得Z向压电驱动器28执行至少一次Z向驱动动作,Z向驱动动作驱动载体23沿Z向移动。其中,Z向接触块283抵持载体23且Z向延展块282发生形变时,Z向接触块283带动载体23沿Z向移动。其中,Z向驱动电路260可以依据自动对焦所需要的移动距离形成第一电信号和第二电信号,以控制Z向压电驱动器28执行相应次数的Z向驱动动作。
示例性的,单次Z向驱动动作可以驱动载体23的最大距离为S1,也即单次Z向驱动动作的驱动行程为S1。当载体23需要沿Z向移动距离S以实现自动对焦时,若S/S1=N,N为整数,则Z向压电驱动器28执行N次驱动行程为S1的Z向驱动动作;若S/S1=N,N为整数,且具有余数S2,则Z向压电驱动器28执行N次驱动行程为S1的Z向驱动动作,并执行1次行程为S2的Z向驱动动作;若S/S1小于1,则Z向压电驱动器28执行1次行程为S的Z向驱动动作。
一些实施例中,Z向驱动动作包括:Z向基底块281延展,以驱动Z向接触块283抵持载体23;Z向延展块282延展或收缩,以驱动Z向接触块283带动载体23沿Z向移动;Z向基底块281收缩,以驱动Z向接触块283离开载体23;以及,Z向延展块282收缩或延展,以驱动Z向接触块283移回初始位置。
在本实施例中,Z向驱动动作通过Z向基底块281的延展动作,使Z向接触块283抵持载体23,并在Z向接触块283抵持载体23时通过Z向延展块282的延展或收缩动作,使Z向接触块283带动载体23移动,从而驱动安装于载体23的镜头10沿Z向移动。Z向驱动动作通过Z向基底块281的收缩动作,使Z向接触块283离开载体23,并在Z向接触块283离开载体23时,通过Z向延展块282的收缩或延展动作,使得Z接触块移回初始位置,以准备开始下一次Z向驱动动作。
其中,当第一电信号和第二电信号的相位差发生变化时,Z向驱动动作驱动载体23移动的方向发生变化,使得Z向驱动动作能够驱动载体23正向移动以远离图像传感器、和负向移动以靠近图像传感器,也即实现Z向上的双向移动,以满足自动对焦的位移需求。
可以理解的是,在同一次Z向驱动动作中,Z向延展块282执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次Z向驱动动作时,Z向延展块282的延展动作和收缩动作交替进行。
其中,Z向基底块281的变形动作与Z向延展块282的变形动作可以错开进行,也可以同步进行,可以通过设计第一电信号的电流波形和第二电信号的电流波形实现控制。
请参阅图18,图18是图15所示Z向压电驱动器28在一种使用状态中的Z向驱动动作的示意图。其中,图18的示意结构对应于图15的D处结构。
一些实施例中,Z向基底块281的变形动作与Z向延展块282的变形动作错开进行。其中,图18中(a)附图示意出载体23的初始位置和Z向压电驱动器28的初始状态,Z向接触块283处于初始位置。
一种使用状态中,如图18中(b)附图所示,Z向驱动动作先令Z向基底块281延展,使Z向接触块283向左移动以抵持载体23;如图18中(c)附图所示,Z向接触块283抵持载体23后,Z向延展块282延展,使Z向接触块283带动载体23向上移动;如图18中(d)附图所示,Z向基底块281收缩,使Z向接触块283向右移动以离开载体23;如图18中(e)附图所示,Z向延展块282收缩,使Z向接触块283向下移动以移回初始位置。在本实施例中,Z向压电驱动器28的Z向接触块283的移动轨迹为矩形轨迹,Z向压电驱动器28能够驱动载体23向上移动,以带动镜头10远离图像传感器,实现自动对焦。
另一种使用状态中,Z向驱动动作可以在Z向基底块281延展、Z向接触块283抵持载体23后,控制Z向延展块282收缩,使Z向接触块283带动载体23向下移动,令Z向基底块281收缩、Z向接触块283离开载体23后,控制Z向延展块282延展,使Z向接触块283移回初始位置。在本实施例中, Z向压电驱动器28能够驱动载体23向下移动,以带动镜头10远离图像传感器,实现自动对焦。
在另一些实施例中,当Z向延展块282连接Z向接触块283的一端位于Z向延展块282连接Z向基底块281的一端的下方(也即更靠近图像传感器)时,执行前述驱动动作时,载体23向与前述实施例相反的方向移动。
请一并参阅图19和图20,图19是图15所示Z向压电驱动器28在另一种使用状态中的Z向驱动动作的示意图,图20是图19所示Z向驱动动作对应的电信号的电流波形及载体23位移的示意图。
一些实施例中,Z向基底块281的变形动作与Z向延展块282的变形动作同步进行。第一电信号和第二电信号可以为脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号。第一电信号的电流处于波峰时,Z向基底块281延展,第一电信号的电流处于波谷时,Z向基底块281收缩;第二电信号的电流处于波峰时,Z向延展块282延展,第二电信号的电流处于波谷时,Z向延展块282收缩。
如图20所示,第一电信号处于波峰时,第二电信号先是处于波谷、后转为波峰,Z向压电驱动器28对应地先实现图19中(a)附图的动作,即Z向基底块281延展,Z向延展块282收缩,Z向接触块283沿第一弧形轨迹移动,Z向接触块283靠近载体23,然后实现图19中(b)附图的动作,即Z向基底块281继续延展,Z向延展块282延展,Z向接触块283沿第二弧形轨迹移动,Z向接触块283抵持载体23、并带动载体23沿Z向上移。如图20所示,第一电信号处于波谷时,第二电信号先是处于波峰、后转为波谷,Z向压电驱动器28对应地先实现图19中(c)附图的动作,即Z向基底块281收缩,Z向延展块282继续延展,Z向接触块283沿第三弧形轨迹移动,Z向接触块283离开载体23,然后实现图19中(d)附图的动作,即Z向基底块281继续收缩,Z向延展块282收缩,Z向接触块283沿第四弧形轨迹移动,Z向接触块283移动回初始位置。其中,第一弧形轨迹、第二弧形轨迹、第三弧形轨迹及第四弧形轨迹共同拼接成椭圆轨迹,Z向压电驱动器28的Z向驱动动作呈椭圆轨迹。
在第一电信号和第二电信号的控制下,Z向压电驱动器28执行多次Z向驱动动作,可以驱动Z向接触块283实现多次椭圆轨迹运动,以周期性地挤压并带动载体23上移、离开载体23并回到初始位置,从而驱动载体23沿Z向不断上移,以满足自动对焦的位移需求。
请一并参阅图21和图22,图21是图15所示Z向压电驱动器28在另一种使用状态的Z向驱动动作的示意图,图22是图21所示Z向驱动动作对应的电信号的电流波形及载体23位移的示意图。
图21和图22所示Z向驱动动作与图19和图20所示Z向驱动动作的区别在于,通过改变第一电信号和第二电信号的相位差,使Z向压电驱动器28的Z向驱动动作驱动载体23向相反的方向移动。具体的:
一些实施例中,Z向基底块281的变形动作与Z向延展块282的变形动作同步进行。第一电信号的电流处于波峰时,Z向基底块281延展,第一电信号的电流处于波谷时,Z向基底块281收缩;第二电信号的电流处于波峰时,Z向延展块282延展,第二电信号的电流处于波谷时,Z向延展块282收缩。
如图22所示,第一电信号处于波峰时,第二电信号先是处于波峰、后转为波谷,Z向压电驱动器28对应地先实现图21中(a)附图的动作,即Z向基底块281延展,Z向延展块282延展,Z向接触块283沿第一弧形轨迹移动,Z向接触块283靠近载体23,然后实现图21中(b)附图的动作,即Z向基底块281继续延展,Z向延展块282收缩,Z向接触块283沿第二弧形轨迹移动,Z向接触块283抵持载体23、并带动载体23沿Z向下移。如图22所示,第一电信号处于波谷时,第二电信号先是处于波谷、后转为波峰,Z向压电驱动器28对应地先实现图21中(c)附图的动作,即Z向基底块281收缩,Z向延展块282继续收缩,Z向接触块283沿第三弧形轨迹移动,Z向接触块283离开载体23,然后实现图21中(d)附图的动作,即Z向基底块281继续收缩,Z向延展块282延展,Z向接触块283沿第四弧形轨迹移动,Z向接触块283移动回初始位置。其中,第一弧形轨迹、第二弧形轨迹、第三弧形轨迹及第四弧形轨迹共同拼接成椭圆轨迹,Z向压电驱动器28的Z向驱动动作呈椭圆轨迹。
在第一电信号和第二电信号的控制下,Z向压电驱动器28执行多次Z向驱动动作,可以驱动Z向接触块283实现多次椭圆,以周期性地挤压并带动载体23下移、离开载体23并回到初始位置,从而驱动载体23沿Z向不断下移,以满足自动对焦的位移需求。
以下结合附图说明超声波压电马达20的X向压电驱动器29驱动支座22沿X向移动、Y向压电驱动器210驱动支座22沿Y向移动,以实现光学防抖的过程。
一些实施例中,X向驱动电路240可以依据防抖信号形成第三电信号和第四电信号,X向基底块291依据第三电信号发生形变,以驱动X向接触块293抵持支座22或离开支座22,X向延展块292依据第四电信号发生形变,以驱动X向接触块293沿X向移动,使得X向压电驱动器29执行至少一次X向驱动动作,X向驱动动作驱动支座22沿X向移动。其中,X向接触块293抵持支座22且X向延展块292发生形变时,X向接触块293带动支座22沿X向移动。
其中,单次X向驱动动作可以驱动载体23的最大距离为S3,也即单次X向驱动动作的驱动行程为S3。当载体23需沿X向要移动距离S以满足防抖需求时,若S/S3=M,M为整数,则X向压电驱动器29执行M次驱动行程为S3的X向驱动动作;若S/S3=M,M为整数,且具有余数S4,则X向压电驱动器29执行M次驱动行程为S3的X向驱动动作,并执行1次行程为S4的X向驱动动作;若S/S3小于1,则X向压电驱动器29执行1次行程为S的X向驱动动作。
一些实施例中,Y向驱动电路250可以依据防抖信号形成第五电信号和第六电信号,Y向基底块2101依据第五电信号发生形变,以驱动Y向接触块2103抵持支座22或离开支座22,Y向延展块2102依据第六电信号发生形变,以驱动Y向接触块2103沿Y向移动,使得Y向压电驱动器210执行至少一次Y向驱动动作,Y向驱动动作驱动支座22沿Y向移动。其中,Y向接触块2103抵持支座22且Y向延展块2102发生形变时,Y向接触块2103带动支座22沿Y向移动。
其中,单次Y向驱动动作可以驱动载体23的最大距离为S5,也即单次Y向驱动动作的驱动行程为S5。当载体23需沿Y向要移动距离S以满足防抖需求时,若S/S5=M,M为整数,则Y向压电驱动器210执行M次驱动行程为S5的Y向驱动动作;若S/S5=M,M为整数,且具有余数S6,则Y向压电驱动器210执行M次驱动行程为S5的Y向驱动动作,并执行1次行程为S6的Y向驱动动作;若S/S5小于1,则Y向压电驱动器210执行1次行程为S的Y向驱动动作。
在本实施例中,超声波压电马达20通过X向压电驱动器29执行至少一次X向驱动动作,以驱动支座22带动载体23及镜头10沿X向移动,通过Y向压电驱动器210执行至少一次Y向驱动动作,以驱动支座22带动载体23及镜头10沿Y向移动,因此镜头10能够在超声波压电马达20驱动下在垂直于Z向的平面上移动,使摄像头模组200实现光学防抖。可以理解的是,在一些使用场景中,若通过镜头10在X向的移动即可满足防抖需求,则X向压电驱动器29执行至少一次X向驱动动作、Y向压电驱动器210不工作;若通过镜头10在Y向的移动即可满足防抖需求,则Y向压电驱动器210执行至少一次Y向驱动动作、X向压电驱动器29不工作;若需要通过镜头10在X向的移动和Y向的移动来满足防抖需求,则X向压电驱动器29执行至少一次X向驱动动作、Y向压电驱动器210执行至少一次Y向驱动动作。
一些实施例中,X向驱动动作包括:X向基底块291延展,以驱动X向接触块293抵持支座22;X向延展块292延展或收缩,以驱动X向接触块293带动支座22沿X向移动;X向基底块291收缩,以驱动X向接触块293离开支座22;以及,X向延展块292收缩或延展,以驱动X向接触块293移回初始位置。
在本实施例中,X向驱动动作通过X向基底块291的延展动作,使X向接触块293抵持支座22,并在X向接触块293抵持支座22时通过X向延展块292的延展或收缩动作,使X向接触块293带动支座22移动,从而驱动安装于支座22沿X向移动,以带动镜头10沿X向移动。X向驱动动作通过X向基底块291的收缩动作,使X向接触块293离开支座22,并在X向接触块293离开支座22时,通过X向延展块292的收缩或延展动作,使得X接触块移回初始位置,以准备开始下一次X向驱动动作。
其中,当第三电信号和第四电信号的相位差发生变化时,X向驱动动作驱动支座22移动的方向发生变化,使得X向驱动动作驱动支座22在X向的双向移动,以满足光学防抖的位移需求。
可以理解的是,在同一次X向驱动动作中,X向延展块292执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次X向驱动动作时,X向延展块292的延展动作和收缩动作交替进行。
其中,X向基底块291的变形动作与X向延展块292的变形动作可以错开进行,也可以同步进行,可以通过设计第三电信号的电流波形和第四电信号的电流波形实现控制。
请参阅图23,图23是图15所示X向压电驱动器29在一种使用状态种的X向驱动动作的运动示意图。其中,图23的示意结构对应于图15的E处结构。
在一种实施例中,X向基底块291的变形动作与X向延展块292的变形动作错开进行。其中,图23中(a)附图示意出支座22的初始位置和X向压电驱动器29的初始状态,X向接触块293处于初始位置。
一种使用状态中,如图23中(b)附图所示,X向驱动动作先令X向基底块291延展,使X向接触块293向上移动以抵持支座22;如图23中(c)附图所示,X向接触块293抵持支座22后,X向延展块292延展,使X向接触块293带动支座22向左移动;如图23中(d)附图所示,X向基底块291收缩,使X向接触块293向下移动以离开支座22;如图23中(e)附图所示,X向延展块292收缩,使X向接触块293向右移动以移回初始位置。在本实施例中,X向压电驱动器29的X向接触块293的移动轨迹为矩形轨迹,X向压电驱动器29能够驱动支座22向左移动,以带动镜头10向左移动,实现防抖。
在另一种使用状态中,X向驱动动作可以在X向基底块291延展、X向接触块293抵持支座22后,控制X向延展块292收缩,使X向接触块293带动支座22向右移动,令X向基底块291收缩、X向接触块293离开支座22后,控制X向延展块292延展,使X向接触块293移回初始位置。本实施例中,X向压电驱动器29能够驱动支座22向右移动,以带动镜头10向右移动,实现防抖。
在另一些实施例中,当X向延展块292连接X向接触块293的一端位于X向延展块292连接X向基底块291的一端的右侧时,执行前述驱动动作时,支座22向与前述实施例相反的方向移动。
请一并参阅图24和图25,图24是图15所示X向压电驱动器29在另一种使用状态中的X向驱动动作的运动示意图,图25是图24所示X向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座22位移的示意图。
一些实施例中,X向基底块291的变形动作与X向延展块292的变形动作同步进行。第三电信号和第四电信号可以为脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号。第三电信号的电流处于波峰时,X向基底块291延展,第三电信号的电流处于波谷时,X向基底块291收缩;第四电信号的电流处于波峰时,X向延展块292延展,第四电信号的电流处于波谷时,X向延展块292收缩。
如图25所示,第三电信号处于波峰时,第四电信号先是处于波谷、后转为波峰,X向压电驱动器29对应地先实现图24中(a)附图的动作,即X向基底块291延展,X向延展块292收缩,X向接触块293沿第一弧形轨迹移动,X向接触块293靠近支座22,然后实现图24中(b)附图的动作,即X向基底块291继续延展,X向延展块292延展,X向接触块293沿第二弧形轨迹移动,X向接触块293抵持支座22、并带动支座22沿X向左移。如图25所示,第三电信号处于波谷时,第四电信号先是处于波峰、后转为波谷,X向压电驱动器29对应地先实现图24中(c)附图的动作,即X向基底块291收缩,X向延展块292继续延展,X向接触块293沿第三弧形轨迹移动,X向接触块293离开支座22,然后实现图24中(d)附图的动作,即X向基底块291继续收缩,X向延展块292收缩,X向接触块293沿第四弧形轨迹移动,X向接触块293移动回初始位置。其中,第一弧形轨迹、第二弧形轨迹、第三弧形轨迹及第四弧形轨迹共同拼接成椭圆轨迹,X向压电驱动器29的X向驱动动作呈椭圆轨迹。
在第三电信号和第四电信号的控制下,X向压电驱动器29执行多次X向驱动动作,可以驱动X向接触块293实现多次椭圆,以周期性地挤压并带动支座22左移、离开支座22并回到初始位置,从而驱动支座22带动镜头10沿X向不断左移,以满足光学防抖的位移需求。
请一并参阅图26和图27,图26是图15所示X向压电驱动器29在另一种使用状态中的X向驱动动作的运动示意图,图27是图26所示X向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座22位移的示意图。
图22和图23所示X向驱动动作本实施例与图24和图25所示X向驱动动作的区别在于,通过改变第三电信号和第四电信号的相位差,使X向压电驱动器29的X向驱动动作驱动支座22向相反的方向移动。具体的:
一些实施例中,X向基底块291的变形动作与X向延展块292的变形动作同步进行。第三电信号的电流处于波峰时,X向基底块291延展,第三电信号的电流处于波谷时,X向基底块291收缩;第四电信号的电流处于波峰时,X向延展块292延展,第四电信号的电流处于波谷时,X向延展块292收缩。
如图27所示,第三电信号处于波峰时,第四电信号先是处于波峰、后转为波谷,X向压电驱动器29对应地先实现图26中(a)附图的动作,即X向基底块291延展,X向延展块292延展,X向接触块293沿第一弧形轨迹移动,X向接触块293靠近支座22,然后实现图26中(b)附图的动作,即X向基底块291继续延展,X向延展块292收缩,X向接触块293沿第二弧形轨迹移动,X向接触块293抵持支座22、并带动支座22沿X向右移。如图27所示,第三电信号处于波谷时,第四电信号先是处于波谷、后转为波峰,X向压电驱动器29对应地先实现图26中(c)附图的动作,即X向基底块291收缩,X向延展块292继续收缩,X向接触块293沿第三弧形轨迹移动,X向接触块293离开支座22,然后实现图26中(d)附图的动作,即X向基底块291继续收缩,X向延展块292延展,X向接触块293沿第四弧形轨迹移动,X向接触块293移动回初始位置。其中,第一弧形轨迹、第二弧形轨迹、第三弧形轨迹及第四弧形轨迹共同拼接成椭圆轨迹,X向压电驱动器29的X向驱动动作呈椭圆轨迹。
在第三电信号和第四电信号的控制下,X向压电驱动器29执行多次X向驱动动作,可以驱动X向接触块293实现多次椭圆,以周期性地挤压并带动支座22右移、离开支座22并回到初始位置,从而驱动支座22带动镜头10沿X向不断右移,以满足光学防抖的位移需求。
一些实施例中,Y向驱动动作包括:Y向基底块2101延展,以驱动Y向接触块2103抵持支座22;Y向延展块2102延展或收缩,以驱动Y向接触块2103带动支座22沿Y向移动;Y向基底块2101收缩,以驱动Y向接触块2103离开支座22;以及,Y向延展块2102收缩或延展,以驱动Y向接触块2103移回初始位置。
在本实施例中,Y向驱动动作通过Y向基底块2101的延展动作,使Y向接触块2103抵持支座22,并在Y向接触块2103抵持支座22时通过Y向延展块2102的延展或收缩动作,使Y向接触块2103带动支座22移动,从而驱动安装于支座22沿Y向移动,以带动镜头10沿Y向移动。Y向驱动动作通过Y向基底块2101的收缩动作,使Y向接触块2103离开支座22,并在Y向接触块2103离开支座22时,通过Y向延展块2102的收缩或延展动作,使得Y接触块移回初始位置,以准备开始下一次Y向驱动动作。
其中,当第五电信号和第六电信号的相位差发生变化时,Y向驱动动作驱动支座22移动的方向发生变化,使得Y向驱动动作驱动支座22在Y向的双向移动,以满足光学防抖的位移需求。
可以理解的是,在同一次Y向驱动动作中,Y向延展块2102执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次Y向驱动动作时,Y向延展块2102的延展动作和收缩动作交替进行。
其中,Y向基底块2101的变形动作与Y向延展块2102的变形动作可以错开进行,也可以同步进行。
请参阅图28,图28是图15所示Y向压电驱动器210在一种使用状态中的Y向驱动动作的运动示意图。其中,图28的示意结构对应于图15的E处结构。
一些实施例中,Y向基底块2101的变形动作与Y向延展块2102的变形动作错开进行。其中,图28中(a)附图示意出支座22的初始位置和Y向压电驱动器210的初始状态,Y向接触块2103处于初始位置。
一种使用状态中,如图28中(b)附图所示,Y向驱动动作先令Y向基底块2101延展,使Y向接触块2103向上移动以抵持支座22;如图28中(c)附图所示,Y向接触块2103抵持支座22后,Y向延展块2102延展,使Y向接触块2103带动支座22向右移动(对应于图4中的向后移动);如图28中(d)附图所示,Y向基底块2101收缩,使Y向接触块2103向下移动以离开支座22;如图28中(e)附图所示,Y向延展块2102收缩,使Y向接触块2103向左移动(对应于图4中的向前移动),以移回初始位置。在本实施例中,Y向压电驱动器210的Y向接触块2103的移动轨迹为矩形轨迹,Y向压电驱动器210能够驱动支座22向后移动,以带动镜头10向后移动,实现防抖。
另一种使用状态中,Y向驱动动作可以在Y向基底块2101延展、Y向接触块2103抵持支座22后,控制Y向延展块2102收缩,使Y向接触块2103带动支座22向左移动(对应于图4中的向前移动),令Y向基底块2101收缩、Y向接触块2103离开支座22后,控制Y向延展块2102延展,使Y向接触块2103移回初始位置。本实施例中,Y向压电驱动器210能够驱动支座22向前移动,以带动镜头10向前移动,实现防抖。
在另一些实施例中,当Y向延展块2102连接Y向接触块2103的一端位于Y向延展块2102连接Y向基底块2101的一端的左侧时,执行前述驱动动作时,支座22向与前述实施例相反的方向移动。
在另一些实施例中,Y向基底块2101的变形动作与Y向延展块2102的变形动作也可以同步进行,Y向驱动动作、第五电信号及第六电信号等设计可以参阅X向压电驱动器29的X向驱动动作对应于图24至图27的相关描述,此处不再赘述。
可以理解的是,在其他一些实施例中,超声波压电马达20可以实现自动对焦,但不具备光学防抖功能,此时,超声波压电马达20可以省略X向压电驱动器29、Y向压电驱动器210、底座21等相关结构。
请一并参阅图29至图31,图29是图2所示摄像头模组200的超声波压电马达20在另一些实施例中的结构示意图,图30是图29所示超声波压电马达20的部分分解结构示意图,图31是图29所示超声波压电马达20沿G-G处剖开的截面示意图。本实施例超声波压电马达20可以包括前述实施例超声波压电马达20的部分特征,以下主要描述两者的区别,两者相同的部分不再赘述。
一些实施例中,超声波压电马达20可以包括底座21、支座22、载体23、支座上盖24、外盖25、多个第一滚珠26、多个第二滚珠27、Z向压电驱动器28、XY向压电驱动器31、第一电路板220以及第二电路板230。外盖25与底座21相固定,共同形成超声波压电马达20的外壳,超声波压电马达20的其他部分安装于外盖25和底座21的内侧。
载体23安装于支座22内侧,能够相对支座22沿Z向移动。Z向压电驱动器28位于支座22与载体23之间。Z向压电驱动器28用于驱动载体23沿Z向移动。支座22安装于底座21内侧,能够相对底座21沿X向移动和Y向移动。XY向压电驱动器31位于底座21与支座22之间。XY向压电驱动器31用于驱动支座22沿X向移动和Y向移动。
在本实施例中,Z向压电驱动器28能够驱动载体23带动镜头10沿Z向移动,以实现自动对焦。XY向压电驱动器31用于驱动支座22带动载体23及镜头10在垂直于Z向的XY平面上移动,以实现光学防抖。
其中,超声波压电马达20还包括XY向驱动电路32。XY向驱动电路32可以形成于第二电路板230或固定且电连接于第二电路板230,XY向驱动电路32电连接XY向压电驱动器31。XY向驱动电路32用于形成驱动XY向压电驱动器31的驱动信号。
本实施例中,Z向压电驱动器28对载体23的驱动原理和驱动动作与前述实施例相同,可以参阅前述实施例,以下主要阐述XY向压电驱动器31对支座22的驱动原理和驱动动作。
其中,如图31所示,载体23滑动连接支座22。超声波压电马达20还包括第一磁吸件2701和第二磁吸件2702,第一磁吸件2701嵌设于支座22,第二磁吸件2702嵌设于载体23,第二磁吸件2702与第一磁吸件2701彼此吸引。第一滚珠26位于载体23与支座22之间。支座22滑动连接底座21。超声波压电马达20还包括第三磁吸件2801和第四磁吸件2802,第三磁吸件2801嵌设于底座21,第四磁吸件2802嵌设于支座22,第四磁吸件2802与第三磁吸件2801彼此吸引。第二滚珠27位于支座22与底座21之间。
请一并参阅图32和图33,图32是图30所示XY向压电驱动器31的结构示意图,图33是图32所示XY向压电驱动器31在另一角度的结构示意图。
一些实施例中,XY向压电驱动器31包括XY向基底块311、X向延展块312、Y向延展块313及XY向接触块314。XY向基底块311的一端固定于底座21,X向延展块312的一端固定于XY向基底块311的另一端,Y向延展块313的一端固定于X向延展块312的另一端,XY向接触块314固定于Y向延展块313的另一端。XY向基底块311、X向延展块312、Y向延展块313及XY向接触块314堆叠设置。例如,XY向基底块311焊接底座21上的焊盘214,以电连接底座21上的电路。XY向基底块311还可以粘接底座21,以与底座21通过焊接及粘接实现牢固的结构连接。示例性的,X向延展块312的一端底侧固定于XY向基底块311的顶侧,Y向延展块313的一端底侧固定于X向延展块312的另一端顶侧,XY向接触块314固定于Y向延展块313的另一端顶侧。其中,XY向接触块314可以呈圆台形或其他形状。
在本实施例中,XY向压电驱动器31为六轴压电驱动器,可以由三个变形方向正交的XY向基底块311、X向延展块312及Y向延展块313组成,XY向基底块311、X向延展块312及Y向延展块313可以为压电材料堆。当给XY向基底块311、X向延展块312及Y向延展块313分别输入不同相位、不同幅值的电流时,XY向基底块311、X向延展块312及Y向延展块313沿相应的变形方向变形,从而在XY向接触块314上合成椭球轨迹或柱体轨迹的运动。其中,柱体轨迹可以包括圆柱、长方体、棱柱等。
如图33所示,XY向基底块311能够在电信号的控制下发生形变,例如沿Z向延展和收缩,以带动X向延展块312、Y向延展块313及XY向接触块314沿Z向移动,XY向接触块314可以在XY向基底块311的形变下抵持支座22和离开支座22。X向延展块312能够在电信号的控制下发生形变,例如沿X向延展和收缩,以驱动Y向延展块313和XY向接触块314沿X向移动。Y向延展块313能够在电信号的控制下发生形变,例如沿Y向延展和收缩,以驱动XY向接触块314沿Y向移动。故而,通过控制XY向基底块311和X向延展块312的形变,能够使XY向接触块314实现XZ平面内的移动,例如椭圆轨迹或矩形轨迹等轨迹方向的移动,以驱动支座22沿X向移动。通过控制XY向基底块311和Y向延展块313的形变,能够使XY向接触块314实现XY平面内的移动,例如椭圆轨迹或矩形轨迹等轨迹方向的移动,以驱动支座22沿Y向移动。通过控制XY向基底块311、X向延展块312和Y向延展块313的形变,能够使XY向接触块314实现立体的椭球轨迹或柱体轨迹的运动,以驱动支座22沿 X向移动和沿Y向移动。
其中,XY向基底块311可以包括底部、形变部及顶部。XY向基底块311的底部及顶部可以为不发生形变的固定结构,XY向基底块311的底部固定连接底座21,XY向基底块311的顶部固定连接X向延展块312。XY向基底块311的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
X向延展块312可以包括第一端部、形变部及第二端部。X向延展块312的第一端部和第二端部可以为不发生形变的固定结构,X向延展块312的第一端部固定连接XY向基底块311的顶部,X向延展块312的第二端部固定连接Y向延展块313。X向延展块312的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
Y向延展块313可以包括第一端部、形变部及第二端部。Y向延展块313的第一端部和第二端部可以为不发生形变的固定结构,Y向延展块313的第一端部固定连接X向延展块312的顶部,Y向延展块313的第二端部固定连接XY向接触块314。Y向延展块313的形变部采用压电材料,在电信号的控制下发生形变。
XY向接触块314的远离Y向延展块313的顶面可以具有较大的摩擦系数。例如,XY向接触块314的远离Y向延展块313的顶部或者整体可以采用表面摩擦系数较大的材料,以增加XY向接触块314与其他部件的摩擦力。或者,XY向接触块314的顶面可以通过表面粗糙化处理具有较大的摩擦系数。XY向接触块314的顶部或者整体也可以采用具有一定柔韧性的材料,以使XY向接触块314具有一定的缓冲性能,以在XY向压电驱动器31工作时保护XY向接触块314及与XY向接触块314接触的部件。示例性的,XY向接触块314可以采用橡胶等。
以下结合附图说明超声波压电马达20的XY向压电驱动器31驱动载体23沿X向移动和沿Y向移动,以实现光学防抖的过程。
一些实施例中,XY向驱动电路32用于依据防抖信号形成第七电信号、第八电信号以及第九电信号,XY向基底块311依据第七电信号发生形变,以驱动XY向接触块314抵持支座22或离开支座22,X向延展块312依据第八电信号发生形变,以驱动XY向接触块314沿X向移动,Y向延展块313依据第九电信号发生形变,以驱动XY向接触块314沿Y向移动,以使XY向压电驱动器31执行至少一次X向驱动动作、或者至少一次Y向驱动动作、或者至少一次XY向驱动动作。其中,XY向接触块314抵持支座22,且X向延展块312和/或Y向延展块313发生形变时,XY向接触块314带动支座22在XY平面上移动,XY平面垂直于Z向。X向驱动动作用于驱动支座22沿X向移动。Y向驱动动作用于驱动支座22沿Y向移动。XY向驱动动作用于驱动支座22在XY平面上移动,即驱动支座22沿X向移动且沿Y向移动。
在本实施例中,超声波压电马达20通过XY向压电驱动器31执行至少一次X向驱动动作、至少一次Y向驱动动作或至少一次XY向驱动动作,以驱动支座22带动载体23及镜头10沿X向移动和/或沿Y向移动,因此镜头10能够在超声波压电马达20驱动下在垂直于Z向的平面上移动,使摄像头模组200实现光学防抖。
可以理解的是,在一些使用场景中,若通过镜头10在X向的移动即可满足防抖需求,则XY向压电驱动器31执行至少一次X向驱动动作;若通过镜头10在Y向的移动即可满足防抖需求,则XY向压电驱动器31执行至少一次Y向驱动动作;若需要通过镜头10在X向的移动和Y向的移动来满足防抖需求,则XY向压电驱动器31执行至少一次XY向驱动动作;在一些使用场景中,X向驱动动作、Y向驱动动作以及XY向驱动动作也可以组合使用,以更好地满足光学防抖所需的位移需求。其中,X向驱动动作、Y向驱动动作以及XY向驱动动作的驱动行程和驱动次数可以依据防抖需求进行设计,设计方式可参阅前述实施例,此处不再赘述。
一些实施例中,X向驱动动作包括:XY向基底块311延展,XY向接触块314抵持支座22;X向延展块312延展或收缩,XY向接触块314带动支座22沿X向移动;XY向基底块311收缩,XY向接触块314离开支座22;以及,X向延展块312收缩或延展,XY向接触块314移回初始位置。在本实施例中,Y向延展块313保持一定长度,Y向延展块313可以不通电,或者第九电信号处于电流不变的状态。可以理解的是,在同一次X向驱动动作中,X向延展块312执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次X向驱动动作时,X向延展块312的延展动作和收缩动作交替进行。
一些实施例中,Y向驱动动作包括:XY向基底块311延展,XY向接触块314抵持支座22;Y向延展块313延展或收缩,XY向接触块314带动支座22沿Y向移动;XY向基底块311收缩,XY向接触块314离开支座22;以及,Y向延展块313收缩或延展,XY向接触块314移回初始位置。在本实施例中,X向延展块312保持一定长度,X向延展块312可以不通电,或者第八电信号处于电流不变的状态。在同一次Y向驱动动作中,Y向延展块313执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次Y向驱动动作时,Y向延展块313的延展动作和收缩动作交替进行。
一些实施例中,XY向驱动动作包括:XY向基底块311延展,以驱动XY向接触块314抵持支座22;X向延展块312延展或收缩,Y向延展块313延展或收缩,以驱动XY向接触块314带动支座22在XY平面上移动,XY平面垂直于Z向;XY向基底块311收缩,以驱动XY向接触块314离开支座22;以及,X向延展块312收缩或延展,Y向延展块313收缩或延展,以驱动XY向接触块314移回初始位置。其中,X向延展块312延展时,Y向延展块313可以延展或收缩,X向延展块312收缩时,Y向延展块313可以延展或收缩。在同一次XY向驱动动作中,X向延展块312执行一次的延展动作和一次收缩动作,Y向延展块313执行一次的延展动作和一次收缩动作,在执行多次XY向驱动动作时,X向延展块312的延展动作和收缩动作交替进行,Y向延展块313的延展动作和收缩动作交替进行。
其中,当第八电信号与第七电信号的相位差发生变化时,X向驱动动作驱动支座22移动的方向发生变化,使得X向驱动动作驱动支座22在X向的双向移动,以满足光学防抖的位移需求。当第九电信号与第七电信号的相位差发生变化时,Y向驱动动作驱动支座22移动的方向发生变化,使得Y向驱动动作驱动支座22在Y向的双向移动,以满足光学防抖的位移需求。
其中,XY向基底块311的变形动作、X向延展块312的变形动作及Y向延展块313的变形动作可以错开进行,也可以同步进行,可以通过设计第七电信号的电流波形、第八电信号的电流波形及第九电信号的电流波形实现控制。
请一并参阅图34和图35,图34是图31所示XY向压电驱动器31在一种使用状态中的X向驱动动作的运动示意图,图35是图34所示X向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座22位移的示意图。
一些实施例中,XY向基底块311的变形动作与X向延展块312的变形动作同步进行。第七电信号和第八电信号可以为脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号。第七电信号的电流处于波峰时,XY向基底块311延展,第七电信号的电流处于波谷时,XY向基底块311收缩;第八电信号的电流处于波峰时,X向延展块312延展,第八电信号的电流处于波谷时,X向延展块312收缩。
在一种使用状态中,如图35所示,第七电信号处于波峰时,第八电信号先是处于波谷、后转为波峰,XY向压电驱动器31对应地先实现图34中(a)附图的动作,即XY向基底块311延展,X向延展块312收缩,XY向接触块314沿第一弧形轨迹移动,XY向接触块314靠近支座22,然后实现图34中(b)附图的动作,即XY向基底块311继续延展,X向延展块312延展,XY向接触块314沿第二弧形轨迹移动,XY向接触块314抵持支座22、并带动支座22沿X向左移。如图35所示,第七电信号处于波谷时,第八电信号先是处于波峰、后转为波谷,XY向压电驱动器31对应地先实现图34中(c)附图的动作,即XY向基底块311收缩,X向延展块312继续延展,XY向接触块314沿第三弧形轨迹移动,XY向接触块314离开支座22,然后实现图34中(d)附图的动作,即XY向基底块311继续收缩,X向延展块312收缩,XY向接触块314沿第四弧形轨迹移动,XY向接触块314移动回初始位置。其中,第一弧形轨迹、第二弧形轨迹、第三弧形轨迹及第四弧形轨迹共同拼接成椭圆轨迹,XY向压电驱动器31的X向驱动动作呈椭圆轨迹。
在第七电信号和第八电信号的控制下,XY向压电驱动器31执行多次X向驱动动作,可以驱动XY向接触块314实现多次椭圆,以周期性地挤压并带动支座22移动、离开支座22并回到初始位置,从而驱动支座22带动镜头10沿X向不断移动,以满足光学防抖的位移需求。
请参阅图36,图36是图31所示XY向压电驱动器31在另一种使用状态中的X向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座22位移的示意图。
在另一种使用状态中,可以通过改变第七电信号和第八电信号的相位差,使得XY向压电驱动器31的X向驱动动作驱动支座22向相反的方向移动。如图36所示,第七电信号处于波峰时,第八电信号先是处于波峰、后转为波谷;第七电信号处于波谷时,第八电信号先是处于波谷、后转为波峰。图36的第七电信号与图35的第七电信号的相位相同,图36的第八电信号与图35的第八电信号的相位相反,图36的支座22在X向的位移方向与图35的支座22在X向的位移方向相反。
在其他一些实施例中,XY向基底块311的变形动作与X向延展块312的变形动作也可以错开进行。例如,X向驱动动作先令XY向基底块311延展,使XY向接触块314向上移动以靠近支座22;XY向接触块314抵持支座22后,X向延展块312延展,使XY向接触块314带动支座22移动;然后,XY向基底块311收缩,使XY向接触块314向下移动以离开支座22;最后,X向延展块312收缩,使XY向接触块314移回初始位置。
请一并参阅图37和图38,图37是图31所示XY向压电驱动器31在另一种使用状态中的Y向驱动动作的运动示意图,图38是图37所示Y向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座22位移的示意图。
一些实施例中,XY向基底块311的变形动作与Y向延展块313的变形动作同步进行。第七电信号和第九电信号可以为脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号。第七电信号的电流处于波峰时,XY向基底块311延展,第七电信号的电流处于波谷时,XY向基底块311收缩;第九电信号的电流处于波峰时,Y向延展块313延展,第九电信号的电流处于波谷时,Y向延展块313收缩。
在一种使用状态中,如图38所示,第七电信号处于波峰时,第九电信号先是处于波谷、后转为波峰,XY向压电驱动器31对应地先实现图37中(a)附图的动作,即XY向基底块311延展,Y向延展块313收缩,XY向接触块314沿第一弧形轨迹移动,XY向接触块314靠近支座22,然后实现图37中(b)附图的动作,即XY向基底块311继续延展,Y向延展块313延展,XY向接触块314沿第二弧形轨迹移动,XY向接触块314抵持支座22、并带动支座22沿Y向左移。如图38所示,第七电信号处于波谷时,第九电信号先是处于波峰、后转为波谷,XY向压电驱动器31对应地先实现图37中(c)附图的动作,即XY向基底块311收缩,Y向延展块313继续延展,XY向接触块314沿第三弧形轨迹移动,XY向接触块314离开支座22,然后实现图37中(d)附图的动作,即XY向基底块311继续收缩,Y向延展块313收缩,XY向接触块314沿第四弧形轨迹移动,XY向接触块314移动回初始位置。其中,第一弧形轨迹、第二弧形轨迹、第三弧形轨迹及第四弧形轨迹共同拼接成椭圆轨迹,XY向压电驱动器31的Y向驱动动作呈椭圆轨迹。
在第七电信号和第九电信号的控制下,XY向压电驱动器31执行多次Y向驱动动作,可以驱动XY向接触块314实现多次椭圆,以周期性地挤压并带动支座22移动、离开支座22并回到初始位置,从而驱动支座22带动镜头10沿Y向不断移动,以满足光学防抖的位移需求。
请参阅图39,图39是图31所示XY向压电驱动器31在另一种使用状态中的Y向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座22位移的示意图。
在另一种使用状态中,可以通过改变第七电信号和第九电信号的相位差,使得XY向压电驱动器31的Y向驱动动作驱动支座22向相反的方向移动。如图39所示,第七电信号处于波峰时,第九电信号先是处于波峰、后转为波谷;第七电信号处于波谷时,第九电信号先是处于波谷、后转为波峰。图39的第七电信号与图38的第七电信号的相位相同,图39的第九电信号与图38的第九电信号的相位相反,图39的支座22在Y向的位移方向与图38的支座22在Y向的位移方向相反。
在其他一些实施例中,XY向基底块311的变形动作与Y向延展块313的变形动作也可以错开进行。例如,Y向驱动动作先令XY向基底块311延展,使XY向接触块314向上移动以靠近支座22;XY向接触块314抵持支座22后,Y向延展块313延展,使XY向接触块314带动支座22移动;然后,XY向基底块311收缩,使XY向接触块314向下移动以离开支座22;最后,Y向延展块313收缩,使XY向接触块314移回初始位置。
请一并参阅图40和图41,图40是图31所示XY向压电驱动器31在另一种使用状态中的XY向驱动动作的运动示意图,图41是图40所示XY向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座22位移的示意图。
一些实施例中,XY向基底块311的变形动作、X向延展块312、Y向延展块313的变形动作同步进行。第七电信号、第八电信号及第九电信号可以为脉冲宽度调制(pulse widthmodulation,PWM)信号。第七电信号的电流处于波峰时,XY向基底块311延展,第七电信号的电流处于波谷时,XY向基底块311收缩;第八电信号的电流处于波峰时,X向延展块312延展,第八电信号的电流处于波谷时,X向延展块312收缩;第九电信号的电流处于波峰时,Y向延展块313延展,第九电信号的电流处于波谷时,Y向延展块313收缩。
在一种使用状态中,如图41所示,第七电信号处于波峰时,第八电信号和第九电信号先是处于波谷、后转为波峰,XY向压电驱动器31对应地先实现图40中(a)附图的动作,即XY向基底块311延展,X向延展块312收缩,Y向延展块313收缩,XY向接触块314靠近支座22,然后实现图40中(b)附图的动作,即XY向基底块311继续延展,X向延展块312延展,Y向延展块313延展,XY向接触块314抵持支座22、并带动支座22向左上角移动。如图41所示,第七电信号处于波谷时,第八电信号和第九电信号先是处于波峰、后转为波谷,XY向压电驱动器31对应地先实现图40中(c)附图的动作,即XY向基底块311收缩,X向延展块312继续延展,Y向延展块313继续延展,XY向接触块314离开支座22,然后实现图40中(d)附图的动作,即XY向基底块311继续收缩,X向延展块312收缩,Y向延展块313收缩,XY向接触块314向右下角移动以移动回初始位置。
在第七电信号、第八电信号及第九电信号的控制下,XY向压电驱动器31执行多次Y向驱动动作,可以驱动XY向接触块314实现多次椭圆,以周期性地挤压并带动支座22移动、离开支座22并回到初始位置,从而驱动支座22带动镜头10在XY平面上不断移动,以满足光学防抖的位移需求。
请参阅图42,图42是图31所示XY向压电驱动器31在另一种使用状态中的Y向驱动动作对应的电信号的电流波形及支座22位移的示意图。
在另一种使用状态中,可以通过改变第八电信号及第九电信号与第七电信号的相位差,使得XY向压电驱动器31的XY向驱动动作驱动支座22向相反的方向移动。如图42所示,第七电信号处于波峰时,第八电信号和第九电信号先是处于波峰、后转为波谷;第七电信号处于波谷时,第八电信号和第九电信号先是处于波谷、后转为波峰。图42的第七电信号与图41的第七电信号的相位相同,图42的第八电信号与图41的第八电信号的相位相反,图42的第九电信号与图41的第九电信号的相位相反,图42的支座22在XY平面上的位移方向与图41的支座22在XY平面上的位移方向相反。
在其他一些实施例中,XY向基底块311的变形动作与X向延展块312及Y向延展块313的变形动作也可以错开进行。例如,Y向驱动动作先令XY向基底块311延展,使XY向接触块314向上移动以靠近支座22;XY向接触块314抵持支座22后,X向延展块312延展,Y向延展块313延展,使XY向接触块314带动支座22移动;然后,XY向基底块311收缩,使XY向接触块314向下移动以离开支座22;最后,X向延展块312收缩,Y向延展块313收缩,使XY向接触块314移回初始位置。
请一并参阅图43和图44,图43是本申请实施例提供的另一种摄像头模组300的结构示意图,图44是图43所示摄像头模组300沿H-H剖开的截面示意图。本实施例摄像头模组300为潜望式摄像头模组。本实施例摄像头模组300可以包括前述实施例摄像头模组200的部分特征,两者相同的大部分内容不再赘述,以下主要阐述两者的主要区别。其中,图43所示摄像头模组300在本实施例中可以用作电子设备100的后置摄像头102,在其他一些实施例中,该摄像头模组300也可以用作电子设备100的前置摄像头,本申请对此不作严格限定。
一些实施例中,摄像头模组300包括镜头40和超声波压电马达50,镜头40安装于超声波压电马达50。超声波压电马达50可以驱动镜头40在Y向移动,使得镜头40实现Y向防抖,超声波压电马达50还可以驱动镜头40绕Y向转动(也即在垂直于Y向的XZ平面上转动),使得镜头40实现自动对焦和X向防抖,故而摄像头模组300能够实现自动对焦和光学防抖。
请一并参阅图44至图46,图45是图43所示摄像头模组300的超声波压电马达50的分解结构示意图,图46是图43所示摄像头模组300的超声波压电马达50的部分结构示意图。
一些实施例中,超声波压电马达50包括支架51、载体52、第五磁吸件531、第六磁吸件532、Y向压电驱动器54、转动架55、反射件56、XZ向压电驱动器57、至少一个第三滚珠58。
支架51设有安装空间511和连通安装空间511的通光孔512。示例性的,支架51可以包括承载板51a和罩体51b,罩体51b固定于承载板51a周缘,罩体51b与承载板51a共同围设出安装空间511。其中,承载板51a上设有焊盘513。示例性的,承载板51a可以为电路板,承载板51a内形成导线,导线电连接焊盘513。或者,承载板51a可以为结构板,承载板51a上前设有电路板,电路板包括焊盘513,焊盘513相对承载板51a露出。
其中,支架51还可以包括支撑架51c,支撑架51c位于安装空间511,支撑架51c固定于承载板51a。示例性的,支撑架51c与承载板51a可以为一体成型结构,或者通过组装方式形成一体化结构。承载板51a具有凸起的固定块514,固定块514具有面向支撑架51c顶端的倾斜面5141,承载板51a的其中一处焊盘513位于倾斜面5141。
其中,通光孔512设于罩体51b。第五磁吸件531嵌设于支架51。示例性的,可以嵌设于罩体51b。示例性的,支架51的罩体51b上还可以设有导向凹槽515。例如,导向凹槽515的数量为两个,两个导向凹槽515分别位于第五磁吸件531的两侧。导向凹槽515可以沿Y向延伸。
其中,载体52安装于安装空间511且能够相对支架51沿Y向移动,载体52用于安装镜头40,Y向垂直于镜头40的光轴401。示例性的,载体52可以为筒状结构,镜头40安装于载体52内侧。示例性的,载体52可以设有导向凹槽521。载体52的导向凹槽521与支架51的导向凹槽515相对设置。
其中,第六磁吸件532嵌设于载体52,第六磁吸件532与第五磁吸件531彼此吸引,载体52滑动连接支架51。此时,第六磁吸件532与第五磁吸件531之间的磁吸力能够使载体52与支架51之间彼此吸引,载体52与支架51之间的滑动连接关系稳定、可靠,载体52与支架51之间可以通过摩擦自锁,使得摄像头模组300的防抖稳定性好。
其中,至少一个第三滚珠58位于载体52与支架51之间,载体52相对支架51滑动时,至少一个第三滚珠58发生滚动。第三滚珠58部分位于载体52的导向凹槽521,部分位于支架51的导向凹槽515。
其中,转动架55安装于安装空间511且能够相对支架51绕Y向转动。也即,转动架55能够在XZ平面上转动。示例性的,转动架55包括转动本体551和固定于转动本体551的转轴552,转轴552转动连接支撑架51c。例如,支架51还可以包括固定件51d,固定件51d固定于支撑架51c且与支撑架51c共同形成转轴孔516,转轴552插设于转轴孔516,以使转动架55转动连接支架51。示例性的,转动架55的转动本体551具有固定槽5511和接触面5512,接触面5512背向固定槽5511设置,接触面5512为曲面。
其中,反射件56固定于转动架55,反射件56用于将由通光孔512射入的光线反射向镜头40。例如,反射件56可以安装于转动架55的固定槽5511。示例性的,反射件56可以为三棱镜或反射镜。转动架55的固定槽5511的形状与反射件56的形状相适应。
其中,Y向压电驱动器54位于支架51与载体52之间。Y向压电驱动器54位于安装空间511且固定于支架51。例如,Y向压电驱动器54可以位于载体52与承载板51a之间,Y向压电驱动器54固定于承载板51a。Y向压电驱动器54用于驱动载体52带动镜头40沿Y向移动,使得摄像头模组300实现Y向防抖。
其中,XZ向压电驱动器57位于支架51与转动架55之间。XZ向压电驱动器57位于安装空间511且固定于支架51。例如,XZ向压电驱动器57可以位于转动架55与承载板51a之间,XZ向压电驱动器57固定于承载板51a。XZ向压电驱动器57用于驱动转动架55带动反射件56绕Y向移动,使得摄像头模组300实现自动对焦和X向防抖。
在本实施例中,超声波压电马达50通过Y向压电驱动器54驱动载体52带动镜头40在Y向移动,通过XZ向压电驱动器57驱动转动架55带动反射件56绕Y向转动,使得摄像头模组300能够实现自动对焦和光学防抖。
请一并参阅图47和图48,图47是图43所示摄像头模组300沿I-I剖开的截面示意图,图48是图45所示超声波压电马达50的Y向压电驱动器54的结构示意图。
一些实施例中,Y向压电驱动器54包括Y向基底块541、Y向延展块542及Y向接触块543。Y向基底块541的一端固定于支架51,Y向延展块542的一端固定于Y向基底块541的另一端,Y向接触块543固定于Y向延展块542的另一端。Y向基底块541、Y向延展块542及Y向接触块543堆叠设置。例如,Y向基底块541焊接承载板51a上的一处焊盘513,以电连接承载板51a上的电路。Y向基底块541还可以粘承载板51a,以与承载板51a通过焊接及粘接实现牢固的结构连接。Y向基底块541用于依据第十电信号发生形变,以驱动Y向接触块543抵持载体52或离开载体52,Y向延展块542用于依据第十一电信号发生形变,以驱动Y向接触块543沿Y向移动。其中,Y向接触块543抵持载体52且Y向延展块542发生形变时,Y向接触块543带动载体52沿Y向移动。
其中,超声波压电马达50还包括Y向驱动电路59。Y向驱动电路59可以形成于承载板51a或固定且电连接于承载板51a。Y向驱动电路59电连接Y向压电驱动器54。Y向驱动电路59用于依据防抖信号形成第十电信号和第十一电信号,以使Y向压电驱动器54执行至少一次Y向驱动动作。
一些实施例中,Y向驱动动作包括:Y向基底块541延展,以驱动Y向接触块543抵持载体52;Y向延展块542延展或收缩,以驱动Y向接触块543带动载体52沿Y向移动;Y向基底块541收缩,以驱动Y向接触块543离开载体52;以及,Y向延展块542收缩或延展,以驱动Y向接触块543移回初始位置。其中,Y向基底块541的变形动作与Y向延展块542的变形动作可以错开进行,也可以同步进行。
其中,在本实施例中的Y向压电驱动器54的结构、驱动动作、驱动信号等相关设计,可以参阅前文实施例的其他四轴压电驱动器的相关描述,此处不再赘述。
请一并参阅图44和图49,图49是图45所示超声波压电马达50的XZ向压电驱动器57的结构示意图。
一些实施例中,XZ向压电驱动器57包括XZ向基底块571、XZ向延展块572及XZ向接触块573。XZ向基底块571的一端固定于支架51,XZ向延展块572的一端固定于XZ向基底块571的另一端,XZ向接触块573固定于XZ向延展块572的另一端。XZ向基底块571、XZ向延展块572及XZ向接触块573堆叠设置。例如,XZ向基底块571焊接承载板51a上的另一处焊盘513,以电连接承载板51a上的电路。XZ向基底块571还可以粘承载板51a,以与承载板51a通过焊接及粘接实现牢固的结构连接。XZ向基底块571用于依据第十二电信号发生形变,以驱动XZ向接触块573抵持转动架55或离开转动架55。其中,XZ向接触块573抵持转动架55时,XZ向接触块573接触转动架55的接触面5512。XZ向延展块572用于依据第十三电信号发生形变,以驱动XZ向接触块573沿XZ向移动,XZ向垂直于Y向。其中,XZ向接触块573抵持转动架55且XZ向延展块572发生形变时,XZ向接触块573驱动转动架55转动。
其中,XZ向为XZ平面内的任意方向,包括X向和Z向。XZ向压电驱动器57的安装位置影响了XZ向的具体方向。当XZ向压电驱动器57安装于第一位置,使XZ向延展块572的变形方向平行于X向或Z向时,则XZ向对应于X向或Z向。当XZ向压电驱动器57安装于第二位置,使XZ向延展块572的变形方向相当于X向倾斜且相对Y向倾斜时,XZ向对应于X向与Z向之间的方向。
其中,超声波压电马达50还包括XZ向驱动电路510。XZ向驱动电路510可以形成于承载板51a或固定且电连接于承载板51a。XZ向驱动电路510电连接XZ向压电驱动器57,XZ向驱动电路510用于依据自动对焦信号和防抖信号形成第十二电信号和第十三电信号,以使XZ向压电驱动器57执行至少一次XZ向驱动动作。
一些实施例中,XZ向驱动动作包括:XZ向基底块571延展,以驱动XZ向接触块573抵持转动架55;XZ向延展块572延展或收缩,以驱动XZ向接触块573沿XZ向移动并带动转动架55绕Y向转动;XZ向基底块571收缩,以驱动XZ向接触块573离开转动架55;以及,XZ向延展块572收缩或延展,以驱动XZ向接触块573移回初始位置。其中,XZ向基底块571的变形动作与XZ向延展块572的变形动作可以错开进行,也可以同步进行。
示例性的,请参阅图50,图50是图49所示XZ向压电驱动器57驱动转动架55转动的运动示意图。一些实施例中,XZ向基底块571的变形动作与XZ向延展块572的变形动作同步进行。例如,XZ向压电驱动器57先实现图50中(a)附图的动作,即XZ向基底块571延展,XZ向延展块572收缩,XZ向接触块573沿第一弧形轨迹移动,XZ向接触块573靠近转动架55,然后实现图50中(b)附图的动作,即XZ向基底块571继续延展,XZ向延展块572延展,XZ向接触块573沿第二弧形轨迹移动,XZ向接触块573抵持转动架55、XZ向接触块573沿XZ向左上移动,带动转动架55顺时针转动。接着,XZ向压电驱动器57实现图50中(c)附图的动作,即XZ向基底块571收缩,XZ向延展块572继续延展,XZ向接触块573沿第三弧形轨迹移动,XZ向接触块573离开转动架55,最后实现图50中(d)附图的动作,即XZ向基底块571继续收缩,XZ向延展块572收缩,XZ向接触块573沿第四弧形轨迹移动,XZ向接触块573移动回初始位置。其中,第一弧形轨迹、第二弧形轨迹、第三弧形轨迹及第四弧形轨迹共同拼接成椭圆轨迹,XZ向压电驱动器57的XZ向驱动动作呈椭圆轨迹。通过改变第十二电信号和第十三电信号的相位差,可以使XZ向压电驱动器57驱动转动架55逆时针转动。
在第十二电信号和第十三电信号的控制下,XZ向压电驱动器57执行多次XZ向驱动动作,可以驱动XZ向接触块573实现多次椭圆,以周期性地挤压并带动转动架55上移、离开转动架55并回到初始位置,从而驱动转动架55沿XZ向不断上移,以满足自动对焦的位移需求。
其中,本实施例的XZ向压电驱动器57的结构、驱动动作、驱动信号等相关设计,可以参阅前文实施例的其他四轴压电驱动器的相关描述,此处不再赘述。
在本申请中,超声波压电马达包括一个或多个四轴压电驱动器,四轴压电驱动器可以包括两个变形方向正交的压电材料堆(也即基底块和延展块)组成,两个压电材料堆可分别独立输入电信号驱动;当给两个压电材料堆分别输入不同相位、不同幅值的电流时,两个压电材料堆沿变形方向周期变形,从而在四轴压电驱动器头部的摩擦件(也即接触块)上合成椭圆轨迹或矩形轨迹的运动。四轴压电驱动器包括前文实施例中的X向压电驱动器、Y向压电驱动器、Z向压电驱动器、XZ向压电驱动器。
在本申请中,四轴压电驱动器的摩擦件的椭圆运动或矩形运动,使摩擦件周期接触并挤压支座或载体,从而带动支座或镜头直线作动,然后摩擦件脱离接触,回到原点,如此不断重复,带动支座或镜头步进,使得摄像头模组实现光学防抖功能或自动对焦功能。
在本申请中,改变四轴压电驱动器中两个压电材料堆的输入电信号的相位差,可使摩擦件反向运动,从而实现镜头反向步进。
在本申请中,超声波压电马达也可以包括六轴压电驱动器,六轴压电驱动器由变形方向为X向、Y向和Z向的三个压电材料堆(也即基底块和两个延展块)组成,三个压电材料堆可分别独立输入电信号驱动;当给其中两者或三者分别输入不同相位、不同幅值的电流时,两个或三个压电材料堆沿变形方向周期变形,从而在六轴压电驱动器头部的摩擦件(也即接触块)上合成平面椭圆轨迹运动、空间椭球轨迹运动、平面矩形轨迹或空间柱状轨迹。
在本申请中,六轴压电驱动器摩擦件的循环运动使摩擦件周期接触并挤压支座,从而带动支座直线作动,然后摩擦件脱离接触,回到原点,如此不断重复,带动支座步进,从而实现光学防抖功能。
在本申请中,改变六轴压电驱动器中两个或三个压电材料堆的输入电信号的相位差,可使摩擦件反向运动,从而实现支座反向步进。
简言之,本申请实施例提供过一种四轴压电驱动器结构和一种六轴压电驱动器结构。超声波压电马达可以包括至少一个四轴压电驱动器,还可以包括六轴压电驱动器。通过设计压电材料堆的变形方向、合理布置四轴压电驱动器(和六轴压电驱动器)的位置和数量,可实现多个压电驱动器带动镜头单个方向、多个方向上移动,从而实现自动对焦和光学防抖。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (18)
1.一种超声波压电马达,其特征在于,包括支座、载体以及Z向压电驱动器,所述载体安装于所述支座内侧且能够相对所述支座沿Z向移动,所述载体用于安装镜头,所述Z向平行于所述镜头的光轴;
所述Z向压电驱动器位于所述支座与所述载体之间,所述Z向压电驱动器包括堆叠设置的Z向基底块、Z向延展块以及Z向接触块,所述Z向延展块位于所述Z向基底块与所述Z向接触块之间,所述Z向基底块的一端固定于所述支座,所述Z向延展块的一端固定于所述Z向基底块的另一端,所述Z向接触块固定于所述Z向延展块的另一端;
所述Z向基底块和所述Z向延展块的变形方向正交,所述Z向基底块用于依据第一电信号发生形变,以驱动所述Z向接触块抵持所述载体或离开所述载体,所述Z向延展块用于依据第二电信号发生形变,以驱动所述Z向接触块沿Z向移动,其中,所述Z向接触块抵持所述载体且所述Z向延展块发生形变时,所述Z向接触块带动所述载体沿所述Z向移动。
2.根据权利要求1所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括Z向驱动电路,所述Z向驱动电路电连接所述Z向压电驱动器,所述Z向驱动电路用于依据自动对焦信号形成所述第一电信号和所述第二电信号,以使所述Z向压电驱动器执行至少一次Z向驱动动作,所述Z向驱动动作包括:
所述Z向基底块延展,以驱动所述Z向接触块抵持所述载体;
所述Z向延展块延展或收缩,以驱动所述Z向接触块带动所述载体沿Z向移动;
所述Z向基底块收缩,以驱动所述Z向接触块离开所述载体;
以及所述Z向延展块收缩或延展,以驱动所述Z向接触块移回初始位置。
3.根据权利要求1或2所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括第一磁吸件和第二磁吸件,所述第一磁吸件嵌设于所述支座,所述第二磁吸件嵌设于所述载体,所述第二磁吸件与所述第一磁吸件彼此吸引,所述载体滑动连接所述支座。
4.根据权利要求3所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括至少一个第一滚珠,所述至少一个第一滚珠位于所述载体与所述支座之间,所述载体相对所述支座滑动时,所述至少一个第一滚珠发生滚动。
5.根据权利要求4所述的超声波压电马达,其特征在于,所述支座设有第一凹槽,所述第一凹槽的延伸方向平行于所述Z向,所述载体设有第二凹槽,所述第二凹槽与所述第一凹槽相对设置,所述第一滚珠部分位于所述第一凹槽、部分位于所述第二凹槽。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括底座、X向压电驱动器以及Y向压电驱动器,所述支座安装于所述底座内侧且能够相对所述底座沿X向和Y向移动,所述X向、所述Y向及所述Z向彼此垂直;
所述X向压电驱动器位于所述底座与所述支座之间,所述X向压电驱动器包括X向基底块、X向延展块及X向接触块,所述X向基底块的一端固定于所述底座,所述X向延展块的一端固定于所述X向基底块的另一端,所述X向接触块固定于所述X向延展块的另一端;
所述X向基底块用于依据第三电信号发生形变,以驱动所述X向接触块抵持所述支座或离开所述支座,所述X向延展块用于依据第四电信号发生形变,以驱动所述X向接触块沿X向移动,其中,所述X向接触块抵持所述支座且所述X向延展块发生形变时,所述X向接触块带动所述支座沿所述X向移动;
所述Y向压电驱动器位于所述底座与所述支座之间,所述Y向压电驱动器包括Y向基底块、Y向延展块及Y向接触块,所述Y向基底块的一端固定于所述底座,所述Y向延展块的一端固定于所述Y向基底块的另一端,所述Y向接触块固定于所述Y向延展块的另一端;
所述Y向基底块用于依据第五电信号发生形变,以驱动所述Y向接触块抵持所述支座或离开所述支座,所述Y向延展块用于依据第六电信号发生形变,以驱动所述Y向接触块沿Y向移动,其中,所述Y向接触块抵持所述支座且所述Y向延展块发生形变时,所述Y向接触块带动所述支座沿所述Y向移动。
7.根据权利要求6所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括X向驱动电路和Y向驱动电路;
所述X向驱动电路电连接所述X向压电驱动器,所述X向驱动电路用于依据防抖信号形成所述第三电信号和所述第四电信号,以使所述X向压电驱动器执行至少一次X向驱动动作,所述X向驱动动作包括:
所述X向基底块延展,以驱动所述X向接触块抵持所述支座;
所述X向延展块延展或收缩,以驱动所述X向接触块带动所述支座沿X向移动;
所述X向基底块收缩,以驱动所述X向接触块离开所述支座;
以及所述X向延展块收缩或延展,以驱动所述X向接触块移回初始位置;
所述Y向驱动电路电连接所述Y向压电驱动器,所述Y向驱动电路用于依据防抖信号形成所述第五电信号和所述第六电信号,以驱动所述Y向压电驱动器执行至少一次Y向驱动动作,所述Y向驱动动作包括:
所述Y向基底块延展,以驱动所述Y向接触块抵持所述支座;
所述Y向延展块延展或收缩,以驱动所述Y向接触块带动所述支座沿Y向移动;
所述Y向基底块收缩,以驱动所述Y向接触块离开所述支座;
以及所述Y向延展块收缩或延展,以驱动所述Y向接触块移回初始位置。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括底座和XY向压电驱动器,所述支座安装于所述底座内侧且能够相对所述底座沿X向和Y向移动,所述X向、所述Y向及所述Z向彼此垂直;
所述XY向压电驱动器位于所述底座与所述支座之间,所述XY向压电驱动器包括堆叠的XY向基底块、X向延展块、Y向延展块及XY向接触块,所述XY向基底块的一端固定于所述底座,所述X向延展块的一端固定于所述XY向基底块的另一端,所述Y向延展块的一端固定于所述X向延展块的另一端,所述XY向接触块固定于所述Y向延展块的另一端;
所述XY向基底块用于依据第七电信号发生形变,以驱动所述XY向接触块抵持所述支座或离开所述支座,所述X向延展块用于依据第八电信号发生形变,以驱动所述XY向接触块沿X向移动,所述Y向延展块用于依据第九电信号发生形变,以驱动所述XY向接触块沿Y向移动,其中,所述XY向接触块抵持所述支座,且所述X向延展块和/或所述Y向延展块发生形变时,所述XY向接触块带动所述支座在XY平面上移动,所述XY平面垂直于所述Z向。
9.根据权利要求8所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括XY向驱动电路,所述XY向驱动电路电连接所述XY向压电驱动器,所述XY向驱动电路用于依据防抖信号形成所述第七电信号、所述第八电信号以及所述第九电信号,以使所述XY向压电驱动器执行至少一次X向驱动动作、或者至少一次Y向驱动动作、或者至少一次XY向驱动动作;
所述X向驱动动作包括:
所述XY向基底块延展,以驱动所述XY向接触块抵持所述支座;
所述X向延展块延展或收缩,以驱动所述XY向接触块带动所述支座沿X向移动;
所述XY向基底块收缩,以驱动所述XY向接触块离开所述支座;以及
所述X向延展块收缩或延展,以驱动所述XY向接触块移回初始位置;
所述Y向驱动动作包括:
所述XY向基底块延展,以驱动所述XY向接触块抵持所述支座;
所述Y向延展块延展或收缩,以驱动所述XY向接触块带动所述支座沿Y向移动;
所述XY向基底块收缩,以驱动所述XY向接触块离开所述支座;以及
所述Y向延展块收缩或延展,以驱动所述XY向接触块移回初始位置;
所述XY向驱动动作包括:
所述XY向基底块延展,以驱动所述XY向接触块抵持所述支座;
所述X向延展块延展或收缩,所述Y向延展块延展或收缩,以驱动所述XY向接触块带动所述支座在所述XY平面上移动;
所述XY向基底块收缩,以驱动所述XY向接触块离开所述支座;以及
所述X向延展块收缩或延展,所述Y向延展块收缩或延展,以驱动所述XY向接触块移回初始位置。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括第三磁吸件和第四磁吸件,所述第三磁吸件嵌设于所述底座,所述第四磁吸件嵌设于所述支座,所述第四磁吸件与所述第三磁吸件彼此吸引,所述支座滑动连接所述底座。
11.根据权利要求10所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括至少一个第二滚珠,所述至少一个第二滚珠位于所述支座与所述底座之间,所述支座相对所述底座滑动时,所述至少一个第二滚珠发生滚动。
12.一种超声波压电马达,其特征在于,包括支架、载体、Y向压电驱动器、转动架、反射件以及XZ向压电驱动器;
所述支架设有安装空间和连通所述安装空间的通光孔,所述载体安装于所述安装空间且能够相对所述支架沿Y向移动,所述载体用于安装镜头,所述Y向垂直于所述镜头的光轴,所述转动架安装于所述安装空间且能够相对所述支架绕Y向转动,所述反射件固定于所述转动架,所述反射件用于将由所述通光孔射入的光线反射向所述镜头;
所述Y向压电驱动器位于所述支架与所述载体之间,所述Y向压电驱动器包括堆叠设置的Y向基底块、Y向延展块及Y向接触块,所述Y向延展块位于所述Y向基底块与所述Y向接触块之间,所述Y向基底块的一端固定于所述支架,所述Y向延展块的一端固定于所述Y向基底块的另一端,所述Y向接触块固定于所述Y向延展块的另一端;
所述Y向基底块用于依据第十电信号发生形变,以驱动所述Y向接触块抵持所述载体或离开所述载体,所述Y向延展块用于依据第十一电信号发生形变,以驱动所述Y向接触块沿Y向移动,其中,所述Y向接触块抵持所述载体且所述Y向延展块发生形变时,所述Y向接触块带动所述载体沿所述Y向移动;
所述XZ向压电驱动器位于所述支架与所述转动架之间,所述XZ向压电驱动器包括堆叠设置的XZ向基底块、XZ向延展块及XZ向接触块,所述XZ向延展块位于所述XZ向基底块与所述XZ向接触块之间,所述XZ向基底块的一端固定于所述支架,所述XZ向延展块的一端固定于所述XZ向基底块的另一端,所述XZ向接触块固定于所述XZ向延展块的另一端;
所述XZ向基底块用于依据第十二电信号发生形变,以驱动所述XZ向接触块抵持所述转动架或离开所述转动架,所述XZ向延展块用于依据第十三电信号发生形变,以驱动所述XZ向接触块沿XZ向移动,所述XZ向垂直于所述Y向,其中,所述XZ向接触块抵持所述转动架且所述XZ向延展块发生形变时,所述XZ向接触块驱动所述转动架转动。
13.根据权利要求12所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括Y向驱动电路和XZ向驱动电路;
所述Y向驱动电路电连接所述Y向压电驱动器,所述Y向驱动电路用于依据防抖信号形成所述第十电信号和所述第十一电信号,以使所述Y向压电驱动器执行至少一次Y向驱动动作,所述Y向驱动动作包括:
所述Y向基底块延展,以驱动所述Y向接触块抵持所述载体;
所述Y向延展块延展或收缩,以驱动所述Y向接触块带动所述载体沿Y向移动;
所述Y向基底块收缩,以驱动所述Y向接触块离开所述载体;以及
所述Y向延展块收缩或延展,以驱动所述Y向接触块移回初始位置;
所述XZ向驱动电路电连接所述XZ向压电驱动器,所述XZ向驱动电路用于依据自动对焦信号和防抖信号形成所述第十二电信号和所述第十三电信号,以驱动所述XZ向压电驱动器执行至少一次XZ向驱动动作,所述XZ向驱动动作包括:
所述XZ向基底块延展,以驱动所述XZ向接触块抵持所述转动架;
所述XZ向延展块延展或收缩,以驱动所述XZ向接触块沿XZ向移动并带动所述转动架绕Y向转动;
所述XZ向基底块收缩,以驱动所述XZ向接触块离开所述转动架;以及
所述XZ向延展块收缩或延展,以驱动所述XZ向接触块移回初始位置。
14.根据权利要求12所述的超声波压电马达,其特征在于,所述转动架具有固定槽和接触面,所述反射件安装于所述固定槽,所述接触面背向所述固定槽设置,所述接触面为曲面,所述XZ向接触块抵持所述转动架时接触所述接触面。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括第五磁吸件和第六磁吸件,所述第五磁吸件嵌设于所述支架,所述第六磁吸件嵌设于所述载体,所述第六磁吸件与所述第五磁吸件彼此吸引,所述载体滑动连接所述支架。
16.根据权利要求15所述的超声波压电马达,其特征在于,所述超声波压电马达还包括至少一个第三滚珠,所述至少一个第三滚珠位于所述载体与所述支架之间,所述载体相对所述支架滑动时,所述至少一个第三滚珠发生滚动。
17.一种摄像头模组,其特征在于,包括镜头及权利要求1至16中任一项所述的超声波压电马达,所述镜头安装于所述载体。
18.一种电子设备,其特征在于,包括处理器和权利要求17所述的摄像头模组,所述摄像头模组电连接所述处理器。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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