CN114518633B - 微型相机的压电式低耗电驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微型相机的压电式低耗电驱动装置，设一上盖及基座构成外壳，该基座的三侧面设有防手振驱动线圈；再设一自动对焦可动部置于基座内，该自动对焦可动部于一侧壁镶设有动力传导件，又于内部设有四个滚珠槽及滚珠；再设一防手振可动部，置于自动对焦可动部内，并被前述四颗滚珠所支撑；一压电超音波马达驱动单元，设于该自动对焦可动部的动力传导件前方，而动力传导件的接触端恰与音叉结构的震动爪接触；当启动压电超音波马达驱动单元时，能产生大推力拨动动力传导件，而把自动对焦可动部轻松地推移至需要的位置。

Description

微型相机的压电式低耗电驱动装置

技术领域

本发明涉及一种微型相机的压电式低耗电驱动装置，尤指一种提供大推力防手振马达的驱动装置，特别是适合108/200M照相机模块的照相机装置。

背景技术

智能手机的相机模块在微小化情况下，它们的小镜头光圈和低透光的塑胶材料，使得进入图像感测器的光量明显少于数位相机原本接收的光量；这需要更长的曝光时间，这个缺点也造成了手振的影响明显的增加；多年来，光学式图像的防手振技术是消除由于无意识的手部运动或相机抖动造成的模糊效果的最有效方法，也是专业相机中提供高质量图像品质不可或缺的技术。

智慧手机中的图像稳定功能可在许多操作条件下使图像和视频的品质与数码相机相媲美；因此防手振技术越来越受到高端功能的手持设备制造商的青睐，且马达制造商一直致力于其图像稳定技术和方法，以显着提高相机快门速度，并提供精确的相机振动抑制；另一方面，相机模块则朝着更高的解析度及更高画素的方向来发展，这种发展的一个重大缺点就是镜头(棱镜)越来越大，相对而言，重量也越来越重，但是现有的驱动电机的机构并没有相应进步的空间，因此现实的问题是，因为镜头的先进使重量加重，但是电磁驱动装置的推力却没有同时升级，因此在使用较佳的镜头组件时，在防手振及自动对焦的系统时，就造成了驱动力不足的缺点，这也严重影响防手振及自动对焦的功能。

再则，现有在对于微型相机的三轴电磁驱动装置，对于三个轴向，即X-Y-Z轴的控制，是使用上弹片及下弹片及4支悬丝作为悬吊系统，或仅由上弹片及下弹片作为3-轴向的悬吊系统，上述两者针对高像素大镜头有磁推力不足的限制，另外，在制造组装上也较为复杂，不但弹片的刚性要够，才能承受3-轴方向上的重力；另外，推力磁石也须大幅增加体积以有效增加推力，因此体积就更厚实，且成本也相对较高，这些都是现有设计应用到高像素大镜头大推力极需突破的瓶颈。

发明内容

本发明的主要目的，在设计一种微型相机的压电式低耗电驱动装置，特别是关于一种具有超大输出动力的音圈式滚珠架构防手振及压电式自动对焦的驱动装置，能够通过超音波马达驱动单元振动波来达成自动对焦的推力，优化高性能镜组的移动，使先进的微型相机的功能可以全面的升级。

本发明的另一目的，是简化支撑二轴向的悬丝(4-wire)设计，特别采用了四颗滚珠及磁吸轭铁，能使防手振的可动部很稳定的维持在一平面上进行移动，这使得制造上更为方便且节省成本。

本发明的再一目的，将防手振可动部轻量化，以降低磁推力需求，并置于自动对焦的可动部内，此自动对焦可动部并防手振可动部则通过压电超音波马达提供动力源，压电动力源出力为一般电磁式的3-5倍，适用于大推力的设计。

为达到上述的目的，本发明可以下列的方式来达成的：

设一上盖，于中央相对设有一中孔；一基座，于四个侧边中设有三个连续的侧壁及一门孔，该三个侧壁上各设有一窗孔；一防手振驱动线圈，具有连续排列的第一线圈组、第二线圈组、第三线圈组，分别呈凵形排列对合于基座的三个连续侧壁上；该防手振驱动线圈X在轴及Y轴方向上各设有一霍尔感测器；一自动对焦可动部，具有一中孔且能置于基座内，该自动对焦可动部相对基座于四个侧边中设有三个连续的侧壁，并以一前壁相对于基座的门孔，该自动对焦可动部的三个侧壁上各设有一侧窗孔，又在诸侧窗孔的下缘各设有一磁吸轭铁；该自动对焦可动部于前壁镶设有动力传导件，一端连接于自动对焦可动部的底部，另一端则伸出形成接触端；该自动对焦可动部内设有珠槽；另在该前壁上另设有一感应磁石；该基座与该自动对焦可动部之间，系以导柱与导轨作为二相对运动的依据；四颗滚珠，置入自动对焦可动部的珠槽内，并突出于珠槽；一防手振可动部，于中央设有中孔，置于自动对焦可动部内，并被前述四颗滚珠所架起，且相对于自动对焦可动部的侧窗孔各镶设有一驱动磁石；一压电超音波马达驱动单元，包含有一音叉结构、二压电块、交流电压，该音叉结构于一端两侧相对设有震动爪，而二压电块分别置于音叉结构的二侧，并连接有交流电压；该压电超音波马达驱动单元设于该自动对焦可动部的动力传导件前方，而动力传导件的接触端恰与音叉结构的震动爪弹性接触；且自动对焦驱动电路也对合于压电超音波马达驱动单元的外侧。

借此由压电超音波马达驱动单元及自动对焦驱动电路启动后，该音叉结构的两震动爪尖端所形成椭圆形的运动轨迹(elliptical motion)以推动物体移动，在不同的频率驱动下,能产生逆时钟与顺时钟运动轨迹，能产生大推力,并将动力传导件推出或推回,而带动自动对焦可动部前进或后退。

附图说明

图1是本发明的组合外观图。

图2是本发明将上盖及基座打开后的大部分解图。

图3是本发明的细部结构分解图。

图4-1是本发明的压电超音波马达驱动单元结构示意图一。

图4-2是本发明的压电超音波马达驱动单元结构示意图二。

图5是本发明的自动对焦可动部外观结构图。

图6-1是本发明驱动单元音叉结构推动的动作示意图一。

图6-2是本发明驱动单元音叉结构推动的动作示意图二。

图7是本发明图1的7-7剖面俯视结构图。

图8是本发明图1的8-8剖面正视结构图。

图9是本发明防手振音圈马达驱动单元的作动说明示意图。

图10是本发明防手振可动部凭借滚珠在自动对焦可动部上支撑的结构示意图。

附图标记说明：10上盖；11中孔；20基座；201中孔；21侧壁；210窗孔；22侧壁；220窗孔；23侧壁；230窗孔；24门孔；251固定座；252固定座；261导柱；262导柱；30防手振可动部；301中孔；31驱动磁石；32驱动磁石；33驱动磁石；41滚珠；42滚珠；43滚珠；44滚珠；50自动对焦可动部；500中孔；501孔座；51侧壁；510侧窗孔；511磁吸轭铁；52侧壁；520侧窗孔；521磁吸轭铁；53侧壁；530侧窗孔；531磁吸轭铁；54前壁；541导轨；542导轨；55动力传导件；551接触端；56感应磁石；57珠孔；60防手振驱动线圈；61第一线圈组；62第二线圈组；63第三线圈组；64霍尔感测器；65霍尔感测器；70压电超音波马达驱动单元；71音叉结构；711震动爪；712震动爪；72压电块；73压电块；74交流电压；80自动对焦驱动电路；Fx1磁推力；Fx2磁推力；Fy磁推力；T1轨迹；T2轨迹。

具体实施方式

请配合参看图1、图2、图3所示，本发明所揭示的微型相机的压电式低耗电驱动装置至少包含有：

一上盖10，由一非导磁性材料所构成，该上盖10于中央相对设有一中孔11。

一基座20，于四个侧边中设有三个连续的侧壁21、22、23及一门孔24，该三个侧壁21、22、23上各设有一窗孔210、220、230；而门孔24于两侧各设有一固定座251、252，在该固定座251、252上设有导柱261、262。

图2、图3、图7所示，一防手振驱动线圈60，具有连续排列的第一线圈组61、第二线圈组62、第三线圈组63，分别呈凵形排列对合于基座20的三个连续侧壁21、22、23上；该第一线圈组61、第二线圈组62上(配合参看图7、图9所示)各设有一霍尔感测器64、65。

请参看图3、图5、图8、图10所示，自动对焦可动部50具有一中孔500且能放置于基座20内，该自动对焦可动部50相对基座20于四个侧边中设有三个连续的侧壁51、52、53，并以一前壁54相对于基座20的门孔24，该自动对焦可动部50的三个侧壁51、52、53上各设有一侧窗孔510、520、530，又在诸侧窗孔510、520、530的下缘各设有一磁吸轭铁511、521、531；而前壁54相对于基座20的导柱261、262设有导轨541、542，并使该导柱261、262能伸入导轨541、542；该自动对焦可动部50于前壁54镶设有动力传导件55，一端连接于自动对焦可动部50的底部，另一端则伸出形成接触端551；该自动对焦可动部50于中孔500内缘四个角落凸出设有孔座501，并在该孔座501上设有珠槽57；另在该前壁54上另设有一感应磁石56。

请参看图3、图8、图10所示，四颗滚珠41、42、43、44置入自动对焦可动部50的珠槽57内，并突出于孔座500。

请参看图3、图5、图8、图10所示，防手振可动部30于中央设有中孔301，置于自动对焦可动部50内，并被前述四颗滚珠41、42、43、44所架起，且相对于自动对焦可动部50的侧窗孔510、520、530各镶设有一驱动磁石31、32、33。

请参看图3、图4-1、图4-2、图5所示，一压电超音波马达驱动单元70，包含有一音叉结构71、二压电块72、73、交流电压74，该音叉结构71于一端两侧相对设有震动爪711、712，而二压电块72、73分别置于音叉结构71的二侧，并连接有交流电压74；该压电超音波马达驱动单元70设于该自动对焦可动部50的动力传导件55前方，而动力传导件55的接触端551恰与音叉结构71的震动爪711、712接触；且自动对焦驱动电路80也对合于压电超音波马达驱动单元70的外侧。

本发明的防手振设计，如图1、图3、图7所示，该防手振可动部30置于自动对焦可动部50内，并被前述四颗滚珠41、42、43、44所架起，该三侧面的驱动磁石31、32、33作为动力源，通过自动对焦可动部50的侧窗孔510、520、530和防手振驱动线圈60的第一线圈组61、第二线圈组62、第三线圈组63相对，此磁路设计如图7、图9所示，该第一线圈组61及第三线圈组63系串联在一起，并通以X轴方向电流ix，则当第一线圈组61及第三线圈组63通以电流ix时根据高斯定律(Gaussian Law)将产生高斯磁场与驱动磁石之间产生互斥磁推力Fx1及互吸的磁推力Fx3，其总推力Fx＝Fx1+Fx3，而移动距离则由一霍尔感测器(Hall Sensor)65来做反馈；而第二线圈组62则通以Y轴方向电流iy，根据高斯定律(Gaussian Law)将产生高斯磁场与驱动磁石之间产生Y轴方向互吸的磁推力Fy，而移动距离则由另一霍尔感测器(HallSensor)64来做反馈，故使防手振可动部30能在X轴及Y轴方向被推动；又如图7、图8、图10所示，该防手振可动部30置于自动对焦可动部50内，并被前述四颗滚珠41、42、43、44所架起，能轻易地在X轴及Y轴方向作移动；另外如图8、图10所示，由于自动对焦可动部50于下缘设有一条磁吸轭铁511、521、531，可以吸附防手振可动部30平贴在四颗滚珠41、42、43、44上平稳移动。

至于自动对焦的推力方面，如图3、图5所示，自动对焦可动部50置于基座20内，且该自动对焦可动部50于前壁54镶设有动力传导件55，该动力传导件55系被压电超音波马达驱动单元70及自动对焦驱动电路80所推动，如图4-2所示，该压电超音波马达驱动单元70以交流电压74(例如：2.5-3.3V)施加在二压电块72、73的外侧(相同电压)，其共同接地端为音叉结构71，则音叉结构71的两震动爪与动力传导件55接触点711、712形成一椭圆形的运动轨迹(elliptical motion)以推动动力传导件55移动；则如图3、图5、图6-1、图6-2所示，当压电超音波马达驱动单元70及自动对焦驱动电路80不同的驱动频率后，该音叉结构71的两震动爪711、712尖端所形成一谐振运动，能产生逆时钟与顺时钟方向的大推力运动轨迹T1、T2，如图6-1所示，音叉结构71的两震动爪711、712尖端产生逆时钟震动轨迹T1，不断地推迫动力传导件55的接触端551，可将动力传导件55推出而带动自动对焦可动部50同方向前进；反之，如图6-2所示，音叉结构71的两震动爪711、712尖端产生顺时钟震动轨迹T2，不断地反向推迫动力传导件55的接触端551，可将动力传导件55推入，而带动自动对焦可动部50同方向退回，而运动的距离则由(如图3所示的)感应磁石56与自动对焦驱动电路80所调控，此为基本的构件即不多赘述。

本发明在精心设计的下，在实施上将具有如下的优点：

由于本发明的自动对焦的推力，系采用了压电超音波马达驱动单元及自动对焦驱动电路的搭配，产生了大推力的优点，能搭载较先进的高像素大镜头而不失去动力，是本发明的主要优点。

由于本发明防手振设计在X轴及Y轴上的平移，系以音圈马达为推力、而其悬吊系统以四颗滚珠作支撑，结构精简而节省成本，是本发明的另一优点。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，例如：音叉结构造型的简单改变，滚珠使用不同的材质，或者磁石及线圈形状或数目的简单变化，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种微型相机的压电式低耗电驱动装置，其特征在于，至少包含有：

一上盖，于中央设有一中孔；

一基座，于四个侧边中设有三个连续的侧壁及一门孔，该三个连续的侧壁上各设有一窗孔；

一防手振驱动线圈，具有连续排列的第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组，分别呈凵形排列对合于基座的三个连续的侧壁上；该防手振驱动线圈在X轴及Y轴方向上各设有一霍尔感测器；

一自动对焦可动部，具有一中孔且能置于基座内，该自动对焦可动部相对基座于四个侧边中设有三个连续的侧壁，并以一前壁相对于基座的门孔，该自动对焦可动部的三个连续的侧壁上各设有一侧窗孔，又在侧窗孔的下缘各设有一磁吸轭铁；该自动对焦可动部于前壁镶设有动力传导件，该动力传导件一端连接于自动对焦可动部的底部，另一端则伸出形成接触端；该自动对焦可动部内设有珠槽；在该前壁上另设有一感应磁石；

四颗滚珠，置入自动对焦可动部的珠槽内，并突出于珠槽；

一防手振可动部，于中央设有中孔，置于自动对焦可动部内，并被前述四颗滚珠所架起，且相对于自动对焦可动部的侧窗孔各镶设有一驱动磁石；

一压电超音波马达驱动单元，包含有一音叉结构、二压电块以及交流电压，该音叉结构于一端两侧相对设有震动爪，而二压电块分别置于音叉结构的二侧，并连接有交流电压；该压电超音波马达驱动单元设于该自动对焦可动部的动力传导件前方，而动力传导件的接触端与音叉结构的震动爪接触；且自动对焦驱动电路也对合于压电超音波马达驱动单元的外侧。

2.根据权利要求1所述的微型相机的压电式低耗电驱动装置，其特征在于：该基座于门孔两侧各设有一导柱，且自动对焦可动部的前壁相对各设有导轨。

3.根据权利要求1所述的微型相机的压电式低耗电驱动装置，其特征在于：该自动对焦可动部于中孔内缘四个角落凸出设有孔座，并在该孔座上设有珠槽。