CN114915707B - 套筒式光学致动器及相应的摄像模组和终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种套筒式光学致动器，其包括：壳体，多个压电驱动组件，以及套筒组件；套筒组件安装在壳体内并且适于受控地从壳体通光孔伸出；其中，所述多个压电驱动组件至少包括两层，每层所述压电驱动组件连接两个相邻的套筒，其中一个套筒的底部与该层压电驱动组件的移动块连接在一起，另一个套筒的底部与该层压电驱动组件的固定块连接在一起；并且，位于最顶层的套筒包括镜头载体；在各个所述套筒处于收缩状态下，至少两个不同层次的压电驱动组件收纳于同一个容纳腔内，所述容纳腔位于所述镜头载体与所述套筒的筒壁之间。本发明还提供了相应的摄像模组和终端设备。本发明的套筒式光学致动器具有伸展距离长、易于安装、径向尺寸小等优势。

Description

套筒式光学致动器及相应的摄像模组和终端设备

技术领域

本发明涉及摄像模组技术领域，具体地说，本发明涉及一种套筒式光学致动器及相应的摄像模组，以及搭载该摄像模组的终端设备。

背景技术

手机摄像模组是智能装备的重要组成部分之一，其在市场上的应用范围和应用量不断增长。随着技术的进步，不管是工作还是生活都在提倡着智能化，而实现智能化的重要前提之一是能够实现与外界环境的良好交互,其中实现良好交互的一个重要方式就是视觉感知，视觉感知依赖的主要是摄像模组。可以说，摄像模组已从默默无闻的智能装备配件转变成为智能装备举足轻重的关键元器件之一。

摄像模组作为智能电子终端设备(下文中有时称为智能终端)的标配之一，其形态和功能也随着智能终端和市场需求不断发生着变化。智能终端的发展趋势一直向着高集成化和轻薄化的方向发展，而摄像模组却是在不断的添加功能，一些功能的添加在一定的程度上会使摄像模组的体积增加，在今后的摄像模组设计中，原先的只满足以前较少功能的模组的安装空间，已经越来越难以满足要求。具体来说，摄像模组在设计上不断推陈出新，例如从原先简单的单摄模组发展为双摄和多摄模组；从原先单一直线光路设计发展到具有复杂转折光路的设计；从原先的单一焦距、小范围变焦能力发展到大范围的光学变焦等等。这些发展不断地扩展了摄像模组的拍摄能力，然而也对智能终端(例如智能手机)内部的预装空间提出了更高的要求。当前，智能终端内部的预装空间已经越来越难以满足摄像模组的发展要求。

为减小对预装空间的要求，有人提出了可伸缩的套筒式摄像模组。套筒式摄像模组(本文中有时简称为套筒式模组)具有同轴布置的多层套筒，透镜组的各个透镜可以分别安装于不同的套筒中。在收缩状态下，内层套筒可以被容纳在外层套筒的内部，从而减小摄像模组的占用体积，并且该套筒式模组作为后置摄像模组安装于智能终端内部时，智能终端的背面的摄像模组安装区域的表面可以是基本平齐的。在伸展状态下，内层套筒(或者外层套筒)可以从原有位置伸出，从而调整该套筒内透镜在光学系统中的轴向位置(这里轴向位置是指在摄像模组的光轴方向上所处的位置)，起到光学变焦或增加光学系统后焦距离等作用。其中，对于长焦模组来说，其往往需要较大的后焦距离，这是长焦模组占用空间较大的重要原因之一。而对于伸缩式套筒结构来说，由于其中至少一个套筒可以相对于其他套筒在沿着光轴的方向上移动，使其可以带动透镜组远离感光芯片，因此可以起到增加光学系统后焦距离的作用。然而，现有的套筒式模组中，往往需要在套筒侧壁上制作较为复杂的传动结构。例如，一种套筒式模组方案是在最外层套筒的外侧设置齿轮，套筒的侧壁(侧壁的内侧面和/或外侧面)上则需要制作与齿轮啮合的齿轮槽，这样通过旋转齿轮可以推动套筒旋转，从而使套筒螺旋上升(上升方向即沿着光轴进行伸展的方向)以远离感光芯片，构建出拍摄所需的成像光路(例如长焦模组所需的成像光路)。上述伸缩式套筒结构虽然能够在收缩和伸展两个状态间切换，但其传动结构复杂，套筒侧壁需要进行精密机械结构的加工，因此其可靠性可能存在不足(例如抗撞击能力)。并且，由于套筒侧壁需要进行精密机械结构的加工，导致套筒侧壁需要较大的结构强度，使得套筒侧壁的厚度难以减小，不利于减小摄像模组的横向尺寸。本文中横向尺寸即摄像模组的径向尺寸，摄像模组的径向是指垂直于该摄像模组的光轴的方向。摄像模组的纵向尺寸是摄像模组的光轴方向上的尺寸，亦即摄像模组的高度。

现有技术中还存在一些非齿轮传动的套筒式模组，例如，CN200910056990.X披露了一种基于气压驱动的套筒式模组。该方案中，可以通过改变套筒底部的气压来驱动套筒上升(伸展)或下降(收缩)，但是用于推动套筒上升或下降的气体容纳腔本身需要占用模组高度方向上的尺寸，且该方案可能对模组内部结构的气密性具有较高要求。

总的来说，现有的套筒式模组往往需要在套筒侧壁加工出复杂的传动结构，导致可靠性方面存在隐患。并且套筒伸展状态下，部分传动结构可能外露可能导致终端设备外表不美观，影响消费体验和市场价值。如果要隐藏套筒侧壁的传动结构，又有可能牺牲模组的伸展距离，对长焦模组的放大倍率造成负面影响。而对于基于气压驱动的套筒式模组来说，其较高的气密性要求，气缸的小型化以及可靠性(例如抗撞击能力)等等都存在不确定性。

因此，当前迫切需要一种具有高可靠性、伸展距离长、驱动结构简单、外表美观的套筒式光学致动器和摄像模组解决方案。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种具有高可靠性、伸展距离长、驱动结构简单、外表美观的套筒式光学致动器和摄像模组解决方案。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种套筒式光学致动器，其包括：壳体，其顶部具有一壳体通光孔；驱动装置，其包括多个压电驱动组件，每个所述压电驱动组件包括固定块、安装于所述固定块的压电元件、一端安装于所述压电元件的驱动杆和安装于所述驱动杆并可沿所述驱动杆移动的移动块；以及套筒组件，其安装在所述壳体内并且其适于受控地从所述壳体通光孔伸出所述壳体；所述套筒组件包括嵌套布置的多个套筒；其中，所述多个压电驱动组件至少包括两层，每层所述压电驱动组件连接两个相邻的所述套筒，其中一个套筒的底部与该层压电驱动组件的所述移动块连接在一起，另一个套筒的底部与该层压电驱动组件的所述固定块连接在一起；并且，在各个所述套筒处于伸展状态下位于最顶层的所述套筒包括镜头载体，所述镜头载体的内侧适于安装光学镜头；在各个所述套筒处于收缩状态下，至少两个不同层次的所述压电驱动组件收纳于同一个容纳腔内，所述容纳腔位于所述镜头载体与所述套筒的筒壁之间。本方案中，相邻套筒是指套筒组件完全伸展的状态下，位于上下相邻的两个层次的两个套筒。

其中，所述的多层嵌套布置的套筒依次包括：第1层套筒，第2层套筒，…，第N-1层套筒和第N层套筒，其中，N是大于等于2的整数；对于任意第i+1层套筒，其由第i层驱动组件驱动，所述第i层驱动组件为所述的压电驱动组件，所述第i层驱动组件的所述移动块安装于或直接成型于所述第i+1层套筒的底部；所述第i层驱动组件的所述固定块安装于或直接成型于所述第i层套筒的底部；其中，i是1到N-1中的任一整数。

其中，所述套筒组件中，其中至少一对相邻层套筒由多个所述压电驱动组件连接。

其中，所述套筒组件中，其中至少一对相邻层套筒由至少一个所述压电驱动组件和至少一个辅助引导结构连接；其中，所述辅助引导结构包括引导柱和滑动块，所述滑动块设置滚珠限位槽，所述滚珠限位槽内具有滚珠，所述引导柱设置竖直引导槽，所述滑动块安装于所述引导柱并可沿所述竖直引导槽滑动；并且所述滚珠支撑在所述滑动块与所述引导柱之间；所述相邻层套筒中的一个套筒的底部与所述引导柱的底端或顶端连接在一起；所述相邻层套筒中的另一个套筒的底部与所述滑动块连接在一起。

其中，在俯视角度下，同一层次的多个所述压电驱动组件均匀地分布在所述镜头载体的周围。

其中，所述容纳腔为环形容纳腔，在收缩状态下不同层次的所述压电驱动组件在所述环形容纳腔中依次交替地排布。

其中，在俯视角度下，连接在同一对所述相邻层套筒之间的至少一个所述压电驱动组件和至少一个辅助引导结构均匀地分布在所述镜头载体的周围。

其中，在俯视角度下，位于各个不同层次的所述压电驱动组件和所述辅助引导结构的在周向上位置错开并呈单环形分布。

其中，所述套筒组件包括三层所述套筒。

其中，在收缩状态下，所述套筒组件的各层所述套筒的顶面平齐；在收缩状态下，所述光学致动器的高度为：5mm-10mm；在完全伸展状态下，所述套筒组件的顶面相对于所述壳体顶面的伸出距离为：20mm-35mm。

其中，所述第N层套筒包括第N层筒壁、顶盖以及所述的镜头载体；所述第N层筒壁的内侧面、所述镜头载体的外侧面以及所述顶盖的下表面构造出所述的环形容纳腔。

其中，所述压电驱动组件中，所述驱动杆的底端安装于所述压电元件。

其中，所述驱动装置还包括第二压电驱动组件，所述第二压电驱动组件用于驱动所述套筒组件从所述壳体通光孔伸出所述壳体。

其中，所述第二压电驱动组件布置在所述壳体和所述套筒组件之间，且所述第二压电驱动组件位于所述壳体的四角区域中的一个或多个角落区域。

其中，所述壳体和所述套筒组件之间还设置第二辅助引导结构，所述第二辅助引导结构包括竖直引导槽、和滑动块；所述滑动块具有滚珠限位槽，所述滚珠限位槽内设置滚珠，所述滑动块沿着所述竖直引导槽滑动，所述竖直引导槽设置于所述壳体的内侧面或者设置于所述壳体内的立柱；在水平方向上，所述壳体的内侧面或者所述立柱与所述滑动块之间由所述滚珠支撑。

其中，所述第二压电驱动组件和所述第二辅助引导结构分布在所述壳体的四角区域。

其中，所述套筒包括筒壁，所述筒壁的底部向外侧或向内侧水平延伸形成外飘结构或内飘结构，并且所述外飘结构或所述内飘结构作为所述压电驱动组件的移动块，与所述压电驱动组件的驱动杆实现活动连接。

其中，所述压电驱动组件包括第一压电驱动组件、第二压电驱动组件和第三压电驱动组件；所述套筒组件包括由外至内依次嵌套的第一套筒、第二套筒和第三套筒；所述第一套筒包括第一筒壁和第一底板，所述第一筒壁的底部向外侧水平延伸形成第一外飘结构，所述第一外飘结构作为所述移动块与所述第一压电驱动组件的所述驱动杆实现活动连接。

其中，所述第二套筒包括第二筒壁和第二底板，所述第二筒壁的底部向内侧水平延伸形成第二内飘结构，所述第二内飘结构作为所述移动块与所述第二压电驱动组件的所述驱动杆实现活动连接。

其中，所述第三套筒包括第三筒壁、顶盖和所述镜头载体，所述镜头载体呈筒状且其底部向外水平延伸形成第三外飘结构，所述第三内飘结构作为所述移动块与所述第三压电驱动组件的所述驱动杆实现活动连接。

根据本申请的另一方面，还提供了一种摄像模组，其包括：前述任一方案中的套筒式光学致动器；光学镜头，其安装于所述套筒组件中位于最顶层的所述套筒中；以及感光组件，其包括感光芯片，所述感光芯片用于接收通过所述光学镜头的光线并输出成像数据；所述套筒式光学致动器的壳体固定于所述感光组件。

根据本申请的又一方面，还提供了一种终端设备，其包括前述摄像模组；其中，所述套筒式光学致动器的所述套筒组件的各个所述套筒可伸出所述终端设备的外壳。

与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：

1.相比潜望式长焦模组，本申请的压电驱动的套筒式模组具有可伸缩功能，可以减小智能终端内部的预装空间，在伸展状态下，可以提供拍摄(尤其是长焦拍摄)所需的光路长度。

2.相比齿轮驱动的套筒式模组，本申请的压电驱动的套筒式模组不需要在套筒侧壁进行复杂加工，结构简单，具有更好的可靠性。

3.本申请的压电驱动的套筒式模组可以通过多层压电驱动杆推动多层套筒以层层递进的方式上升或下降，形成累积的伸展长度，从而增加长焦拍摄状态下的光路长度。

4.本申请的一些实施例中，压电驱动的套筒式模组不需要在套筒侧壁进行复杂加工，有利于减小套筒侧壁的厚度，从而减小模组的径向尺寸。同时，较小的壁厚也有助于改善套筒在伸展状态下的美观性。

5.本申请的一些实施例中，在收缩状态下，套筒式模组中的用于驱动不同层次的套筒伸缩的压电驱动杆可以布置在同一容纳腔中，从而避免在多个相邻套筒的侧壁之间设置多个容纳腔，有利于降低模组的结构复杂度。

6.本申请的一些实施例中，套筒式模组中的各个层次的套筒侧壁可以不设置起到传动作用的复杂结构，从而保证套筒在伸展状态下外观美观，有利于提升消费体验。

7.本申请的一些实施例中，可以通过辅助限位部件(如导轨滚珠等组件)来提高压电驱动装置运行的稳定性和线性度，从而更好地保障模组的成像品质。

8.本申请的一些实施例中，可以通过位置检测元件来实现套筒伸缩位置的监控同时提高套筒伸缩的控制精度，从而更好地保障模组的成像品质。

9.本申请的一些实施例中，每一层套筒可以使用多个压电驱动轴来支撑和驱动，从而使得模组的结构更加稳定，增加模组的机械可靠性同时提升套筒伸缩的驱动力。

10.本申请的一些实施例中，每一层套筒可以使用压电驱动轴和辅助引导结构的组合来支撑和驱动，一方面可以使得模组的结构更加稳定，增加模组的机械可靠性，另一方面可以减小成本和组装工艺的难度。

11.本申请的一些实施例中，可以通过移动感光芯片来实现模组的防抖功能，这样可以避免增加套筒式镜头的横向尺寸，同时又可以为长焦拍摄提供防抖功能，改善长焦拍摄的用户体验。

12.本申请的一些实施例中，可以通过对控制算法的优化，来确定在具体拍摄场景下驱动哪一级或哪几级套筒进行伸缩，从而减少需要移动的套筒的数目或者减小驱动套筒移动所需的驱动力。

附图说明

图1示出了本申请一个实施例中的处于收缩状态的光学致动器的立体示意图；

图2示出了本申请一个实施例中的处于伸展状态的光学致动器的立体示意图；

图3示出了一种传统的非伸缩模组的剖面示意图；

图4示出了本申请的套筒式模组的收缩状态下的剖面示意图；

图5示出了本申请的套筒式模组的伸展状态下的剖面示意图；

图6示出了本申请一个实施例中的压电驱动组件的结构示意图；

图7示出了一种压电元件及相应驱动杆实现振动传导功能的示意图；

图8示出了本申请一个实施例中的收缩状态下的可伸缩摄像模组剖开后的立体示意图；

图9示出了本申请一个实施例中的伸展状态下的可伸缩摄像模组剖开后的立体示意图；

图10示出了本申请一个实施例中的收缩状态下的摄像模组的立体示意图；

图11示出了本申请一个实施例中的俯视角度下的处于收缩状态下的可伸缩摄像模组的立体示意图；

图12示出了本申请一个实施例中的平视角度下的处于伸展状态下的剖开后的可伸缩摄像模组的立体示意图；

图13示出了本申请一个实施例中的第二层套筒和第三层套筒的立体分解示意图；

图14示出了本申请一个实施例中的第一层套筒和第二层套筒的立体分解示意图；

图15示出了本申请的一个实施例中的壳体、感光组件和第一层套筒的立体分解示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一主体也可被称作第二主体。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步地描述。

根据本发明的一个实施例，提供了一种套筒式光学致动器，该套筒式光学致动器内可安装光学镜头，并使该光学镜头具备可伸缩功能。本实施例中，光学致动器包括壳体，安装在壳体内的套筒组件以及用于驱动套筒组件伸缩的压电驱动装置。其中，所述套筒组件包括直径由外向内逐层缩小的多层套筒，这些套筒嵌套地同轴布置。对于任意相邻层次的两个套筒，内层套筒的外径小于外层套筒的内径。为了便于描述，本文中将最外层套筒称为第1层套筒，将最内层套筒称为第N层套筒。由外向内的套筒依次为：第1层套筒，第2层套筒，…，第N-1层套筒和第N层套筒。其中，N是大于等于2的整数。本实施例中，N＝3，也就是说，所述套筒组件共有3层套筒。图1示出了本申请一个实施例中的处于收缩状态的光学致动器的立体示意图，图2示出了本申请一个实施例中的处于伸展状态的光学致动器的立体示意图。结合参考图1和图2，在收缩状态下，所有套筒均收纳在壳体内，各套筒的顶面与壳体的顶面可以基本平齐。在伸展状态下，各个套筒可以逐级伸展，使得最内层套筒(即第3层套筒)伸出并远离壳体的顶面。当最内层套筒内安装光学镜头时，在伸展状态下该光学镜头可以远离感光芯片，从而形成较大的后焦距离，实现长焦拍摄。本实施例中，套筒之间通过压电驱动组件相互连接并且通过所述压电驱动组件驱动内层套筒与外层套筒之间发生相对运动。例如，内层套筒相对外层套筒升高。这样，多层套筒相互配合可以使得镜头整体高度升高。在本实施例中，最内层套筒安装有镜头(该镜头包括具有光学成像功能的透镜组)，所述镜头可通过套筒之间相对位置的变化实现高度位置的变化，从而实现所述镜头相对于模组感光元件的距离发生变化(即改变后焦)。本实施例中，各个套筒同轴步骤，互相嵌套，整个套筒组件可以以光学镜头的光轴作为中轴。

作为对比，图3示出了一种传统的非伸缩模组的剖面示意图，图4示出了本申请的套筒式模组的收缩状态下的剖面示意图，图5示出了本申请的套筒式模组的伸展状态下的剖面示意图。结合参考图3、图4和图5，可以看出，本申请的摄像模组在收缩状态下与普通模组的尺寸(尤其是高度)基本一致。在需要长焦拍摄时，本申请的承载透镜组(即承载镜头)的套筒可以在压电驱动组件驱动下层层展开，使得镜头向外升起，这样模组的后焦远远大于普通模组焦距状态，从而使模组变为长焦状态。参考图3，传统的非伸缩模组自上而下包括镜头组件(包括镜头和镜头驱动装置)、滤色元件、感光元件、线路板等。通常来说，所述镜头组件固定在壳体内部，并且通过所述镜头驱动装置在其壳体内部进行一些小距离的移动以实现对焦或者防抖等功能。其整体焦距(后焦等)都不会有很大的变化，所以适应的场景较为单一，此类模组一般难以满足长焦拍摄场景的需要。而本申请中，多个可动套筒的相互承接且相互之间可发生竖直方向的位置变化，使得所述镜头组件可沿竖直方向进行大距离的移动，镜头可升出于所述模组壳体，使得模组整体焦距发生大范围变化，从而使得该类模组的使用场景更为广泛。如图5所示，本申请的套筒在压电驱动装置(需注意，压电驱动装置在图5中未全部画出)控制下沿竖直方向移动，通过层层递进的方式，推动所述镜头在竖直方向运动，使得镜头组件可运动到壳体外部，且运动距离可以是多个压电驱动组件各自运动行程的累加。这样，由于镜头与感光元件之间的距离发生较大范围的变化，因此可以满足长焦拍摄场景的需要。

进一步地，在本申请的一个实施例中，用于驱动套筒组件伸缩的压电驱动装置可以包括多组压电驱动组件。每组压电驱动组件用于驱动一层套筒进行伸缩运动。每组压电驱动元件可以由一或多个压电驱动组件构成。图6示出了本申请一个实施例中的压电驱动组件的结构示意图。参考图6，本实施例中，所述压电驱动组件包括：压电元件1(有时也称作压电素子)、驱动杆2、固定块3(也可以称为配重块)和移动块(图6中未示出移动块)。其中压电元件1可以安装于固定块3，该压电元件1适于在电压的驱动下产生机械振动。驱动杆2的一端固定于所述压电元件1的振动面。图7示出了一种压电元件及相应驱动杆实现振动传导功能的示意图。其中，压电元件1可以呈膜状(可将其称为鼓膜)，驱动杆2的一端固定于所述压电元件1的中心。压电元件1在电压的驱动下可以在竖直方向上振动，从而推动所述驱动杆2抬升或下降。进一步地，移动块可以安装于所述驱动杆2上。本实施例中，压电驱动组件可以是基于惯性驱动的压电组件。具体来说，在压电元件的非工作状态下，所述移动块通过静摩擦力固定于驱动杆。具体设计上，所述移动块可以具有一通孔，所述驱动杆穿过该通孔，并且通过选择适当的制作材料，移动块的通孔壁与驱动杆的外侧面之间可以形成静摩擦力，该静摩擦力足以支撑所述移动块以及与该移动块连接的套筒等构件的重量，从而保证在压电元件的非工作状态下移动块与驱动杆的相对位置保持不变。当压电元件处于工作状态时，通过控制驱动电压，可以使得压电元件向上移动相对缓慢，从而推动驱动杆相对缓慢地向上移动，此时，由于驱动杆受到的向上的作用力较小，因此移动块与驱动杆之间的接触面的静摩擦力仍然可以移动块与驱动杆的相对固定，这样移动块便随着驱动杆的上升而上升。当压电元件到达最高点后，通过控制驱动电压可以使得压电元件的向下移动相对快速，从而拉动驱动杆相对快速地向下移动，此时，由于驱动杆受到的向下的作用力较大，移动块与驱动杆之间的接触面的摩擦力不足以保持移动块与驱动杆的相对固定，导致驱动杆相对于移动块向下移动(此时移动块与驱动杆之间的接触面的摩擦力实际上已经转变为动摩擦力)。也就是说，当驱动杆向下移动速度较快时，移动块不会随着驱动杆的下降而下降，而是基本保持在原有高度。当压电元件下降到最低点后，驱动电压再次驱动压电元件缓慢地向上移动，从而再次推动移动块抬升，如此周而复始，即可推动移动块不断向上抬升，直至到达所需的位置。概括地说，可以通过设置驱动电压来控制压电元件缓升急降，使得驱动杆在上升时可以通过静摩擦力的作用带动移动块上升，驱动杆在下降时可以克服动摩擦力而急速下降，避免移动块被驱动杆带着下降。这样，在压电元件的一个振动周期内移动块被有效地抬升。反复执行多个振动周期，移动块便可不断向上抬升，直至到达所需的位置。相反地，通过设置驱动电压来控制压电元件缓降急升，便可以使移动块下降，反复执行多个振动周期，移动块便可不断向下降低，直至到达所需的位置。基于上述原理，移动块便可以在电压信号的控制下，沿着所述驱动杆的方向(例如竖直方向)做双向移动，进而实现套筒的伸缩。以上对基于惯性驱动的压电组件的工作原理做了简要描述，需注意，本申请并不限于此类压电组件。在本文的结尾部分，还将示例性地介绍更多类型的压电组件。

下面以基于三层套筒组件的光学致动器为例进行说明。

图8示出了本申请一个实施例中的收缩状态下的可伸缩摄像模组剖开后的立体示意图。图9示出了本申请一个实施例中的伸展状态下的可伸缩摄像模组剖开后的立体示意图。结合参考图8和图9，在本申请的一个实施例中，提供了一种基于套筒式光学致动器的摄像模组。该摄像模组包括感光组件200、套筒式光学致动器100和安装在套筒式光学致动器100内的光学镜头300。其中，套筒式光学致动器100包括第一层套筒110、第二层套筒120、第三层套筒130、壳体140、连接壳体140和第一层套筒110的第一驱动组件150、连接第一层套筒110和第二层套筒120的第二驱动组件160，以及连接第二层套筒120和第三层套筒130的第三驱动组件170。本实施例中，第一层套筒110位于最外层，在伸展状态下，第一层套筒110位于最底层。所述第一层套筒110包括第一筒壁111和第一底板112。所述第二层套筒120包括第二筒壁121和第二底板122。所述第三层套筒130位于最内层，在伸展状态下，第三层套筒130位于最顶层。所述第三层套筒130包括第三筒壁131、顶盖132和与顶盖连接的筒状镜头载体133。所述光学镜头300适于安装在所述镜头载体133的内侧面。所述镜头载体133与第三筒壁131之间形成一环形容纳腔134，所述第二驱动组件160和所述第三驱动组件170均可以采用压电驱动组件实现，并且，在收缩状态下(结合参考图8)，所述第二驱动组件160和所述第三驱动组件170的驱动杆均容纳在所述环形容纳腔134内。本实施例中，所述第一驱动组件150也可以采用压电驱动组件实现。该压电驱动组件可以设置在所述壳体140内腔的四角区域。具体来说，光学致动器的壳体140在俯视角度下大致呈矩形，而套筒组件的外形呈圆形。在最外层的第一层套筒110与壳体140之间的四角区域具有相对较大的空间，可以用于布置第一驱动组件150。图10示出了本申请一个实施例中的收缩状态下的摄像模组的立体示意图。该图中隐去了壳体140以暴露出第一驱动组件150及其与摄像模组的其它构件之间的连接关系。参考图10，本实施例中，可以在多个角落区域设置多个第一驱动组件150，以便提高套筒伸缩的稳定性，并提供更大的驱动力。在具体实现上，可以在三个角落区域设置三个第一驱动组件150，而剩下的一个角落区域则用于布置柔性线路板，该柔性线路板可以用于与位于内层的第二驱动组件160和第三驱动组件170电连接(在下文中还将结合其他角度的附图对该柔性线路板做进一步描述)。

进一步地，图11示出了本申请一个实施例中的俯视角度下的处于收缩状态下的可伸缩摄像模组的立体示意图。图11中隐藏了模组的顶盖部分以清楚示出模组内部的结构。参考图11，本实施例中，在对应于壳体140的四角区域中，其中三个角落区域分别设置一个第一驱动组件150，剩下的一个角落区域设置柔性线路板，该柔性线路板可以安装在一个支架159上，以便为柔性线路板提供一定支撑和保护，避免套筒伸缩运动造成接触不良或断路等问题。本实施例中，设置三个第二驱动组件160和三个第三驱动组件170，三个第二驱动组件160和三个第三驱动组件170均设置在镜头载体133与第三筒壁131之间形成一环形容纳腔134内。并且，在俯视角度下，第二驱动组件160和第三驱动组件170交替布置。

进一步地，图12示出了本申请一个实施例中的平视角度下的处于伸展状态下的剖开后的可伸缩摄像模组的立体示意图。参考图12，本实施例中，第一驱动组件150连接壳体140和第一层套筒110。具体来说，第一驱动组件150可以包括第一驱动杆151、第一固定块152、安装于第一固定块152的第一压电元件和第一移动块153(可结合参考图10)。第一固定块152可以直接或间接地固定于壳体140。本实施例中，第一固定块152设置在壳体140所构成的腔体(该腔体可以由壳体140和感光组件200的顶面共同构成)的底部(例如可以第一固定块152可以安装于感光组件200的顶面)。但需要注意这种设置方式并不是唯一的，例如在本申请的其他实施例中，第一固定块152也可以设置在壳体140所构成的腔体的顶部。本实施例中，第一驱动杆151的顶端还可以设置第一限位结构154，第一移动块153可以在压电元件的驱动下在第一限位结构154和第一固定块152之间滑动。第一移动块153可以固定在第一层套筒110的第一底板112或第一筒壁111上。本实施例中，第一移动块153设置在第一筒壁111的外侧，在具体实施中，可以在第一层套筒110的底部设置三个外飘结构(例如图15中的第一外飘结构153a、153b和153c)，每个外飘结构对应于一个第一驱动组件150。将第一移动块153固定于所述外飘结构，或者由外飘结构本身构成所述第一移动块153。本文中，外飘结构是指由套筒底部(例如筒壁的底部)向外侧水平延伸而形成的向外侧凸出的结构。该外飘结构可以仅设置在驱动杆所对应的位置处，不需要在筒壁外周面整体向外延伸。外飘结构本身构成所述第一移动块153时，所述外飘结构可以设置通孔且第一驱动杆151穿过所述通孔，通孔的内侧面与第一驱动杆151的外侧面形成所需的摩擦力，以便在压电元件的振动下实现对第一移动块151和第一层套筒110的惯性驱动。由于第一层套筒110的外飘结构设置在第一层套筒110的底部，因此当第一移动块151被移动至第一驱动杆151的顶部时，所述第一层套筒110被推升，从而使第一层套筒110伸展到壳体140的外部。下文中还将出现内飘结构这一概念，本文中，内飘结构是指由筒壁底部向内侧水平延伸而形成的向内侧凸出的结构，该内飘结构可以作为与其位置对应的驱动杆的移动块(例如图12中的第二移动块163，实际上该第二移动块163就是一种内飘结构)。类似地，该内飘结构可以仅设置在驱动杆所对应的位置处，不需要在筒壁内周面整体向内延伸。当套筒具有底板时，底板可以局部镂空以避让所述内飘结构；或者取消内飘结构，作为替换地，在底板上制作与驱动杆实现活动连接的适配结构。进一步地，仍然参考图12，在本申请的一个实施例中，所述第二驱动组件160连接第一层套筒110和第二层套筒120。第二驱动组件160可以包括第二驱动杆161、第二固定块162、安装于第二固定块162的第二压电元件、以及第二移动块163。本实施例中，第二移动块163可以设置在第二筒壁121的内侧，第二底板122可以设置第二通孔以便第二驱动杆161穿过。第二移动块163可以固定于第二底板122，或者第二底板122构成所述第二通孔的结构可以直接视为所述第二驱动组件160的第二移动块163(此时第二通孔内侧面与第二驱动杆161的外侧面接触并形成所需的摩擦力，以便在压电元件的振动下实现惯性驱动)。

进一步地，仍然参考图12，在本申请的一个实施例中，所述第三驱动组件170连接第二层套筒120和第三层套筒130。第三驱动组件170可以包括第三驱动杆171、第三固定块172、安装于第三固定块172的第三压电元件、以及第三移动块173。本实施例中，第三移动块173可以设置在第三筒壁131的内侧，第三层套筒130的镜头载体133的外侧面的底部可以向外延伸形成三个第三外飘结构，这些第三外飘结构可以用于固定所述第三移动块173，或者直接将外飘结构作为所述第三移动块173。当直接将第三外飘结构作为所述第三移动块173时，所述第三外飘结构具有第三通孔以便第三驱动杆171从中穿过。第三通孔内侧面与第三驱动杆171的外侧面接触并形成所需的摩擦力，以便在压电元件的振动下实现惯性驱动。

进一步地，图13示出了本申请一个实施例中的第二层套筒和第三层套筒的立体分解示意图。参考图13，本实施例中，第二层套筒120包括第二筒壁121和第二底板122，第三驱动组件的第三驱动杆171设置在第二筒壁121的内侧。本实施例中，第三固定块172设置在第二底板122上，第三压电元件安装于所述第三固定块172。第三驱动杆171的底端与第三压电元件连接，第三驱动杆171的顶端可以设置限位结构171a。第三层套筒130的镜头载体133的外侧面可以设置第三外飘结构173a、173b等(本实施例中可以设置三个第三外飘结构，其中一个在图13中被遮挡)。该第三外飘结构具有第三通孔，所述第三驱动杆171可以从该第三通孔中穿过，从而将第二层套筒120和第三层套筒130连接在一起。本实施例中，第三外飘结构173a、173b可以视为第三驱动组件的第三移动块，在第三压电元件的作用下，第三移动块可以沿着第三驱动杆171上升或下降，从而带动第三层套筒130相对于所述第二层套筒120的伸缩。

进一步地，图14示出了本申请一个实施例中的第一层套筒和第二层套筒的立体分解示意图。参考图14，本实施例中，第一层套筒110包括第一筒壁111和第一底板112。第二层套筒120包括第二筒壁121和第二底板122。第二驱动组件的第二驱动杆161设置在第二筒壁121的内侧。本实施例中，第二固定块设置在第一底板112上，第二压电元件162a连接在第二驱动杆161的底端。在装配后，第二压电元件162a固定于所述第二固定块(该第二固定块在图14中被遮挡)。第二移动块163安装在第二驱动杆161并且可沿着所述第二驱动杆161移动。该第二移动块163可以固定于所述第二层套筒120的底部。具体来说，第二移动块163可以安装在第二层套筒120的底板122上(底板122可以具有第二通孔，第二通孔的内侧面可以直接与第二驱动杆161接触并提供所需的摩擦力，从而使得第二通孔及其周边结构直接构成所述的第二移动块163)。在另一实施例中，也可以在第二筒壁121的内侧设置内飘结构并将所述第二移动块163安装于该内飘结构(所述内飘结构可以具有第二通孔，第二通孔的内侧面可以直接与第二驱动杆161接触并提供所需的摩擦力，从而使得该内飘结构直接构成所述的第二移动块163)。本实施例中，第二移动块163在第二压电元件162和第二驱动杆161的带动下，可以沿着第二驱动杆161移动，从而实现第二层套筒120相对于第一层套筒110的伸缩。

进一步地，结合参考图13和图14，本申请的一个实施例中，所述第二底板122和第一底板112均设置条形避让孔，该条形避让孔可容许柔性线路板穿过。这些柔性线路板可以用于将第一驱动组件、第二驱动组件、第三驱动组件与摄像模组的模组线路电连接，从而为第一驱动组件、第二驱动组件和第三驱动组件提供所需的驱动电压。

进一步地，图15示出了本申请的一个实施例中的壳体、感光组件和第一层套筒的立体分解示意图。结合参考图14和图15，本申请的一个实施例中，所述第一底板112或者第一筒壁的底部可以向外延伸形成三个向外凸出的第一外飘结构153a、153b和153c。这三个第一外飘结构153a、153b和153c可以作为三个第一驱动组件150的第一移动块。第一移动块在第一压电元件和第一驱动杆的带动下，可以沿着第一驱动杆移动，从而实现第一层套筒110相对于壳体140的伸缩。

以上以三层套筒为例对本申请的套筒式光学致动器和基于套筒式光学致动器的摄像模组的各个方面做了介绍。基于前文的介绍，可以看出，本申请的基于压电驱动的套筒组件中，多级压电驱动杆可以逐级推动不同层次的套筒上升或下降，从而使得顶端套筒(指伸展状态下位于最顶端的套筒)的总伸展距离延长，进而增加长焦拍摄状态下的后焦距离。并且，基于本申请的设计方案，可以通过增加套筒层数的方式来扩展顶端套筒的伸展距离，从而进一步提高长焦拍摄的后焦距离和放大倍率。具体来说，在本申请的一个变形的实施例中，任意相邻层次的套筒可以由所述压电驱动组件连接。具体来说，压电驱动组件的固定块可以固定于第i层套筒，该固定块可以位于该第i层套筒的底部，驱动杆可以呈竖直状态(即驱动杆的轴线与所述套筒的轴线即光轴大致平行)。移动块安装于驱动杆并可沿着驱动杆在竖直方向上移动。并且，该移动块固定于第i+1层套筒。本实施例中，移动块与第i+1层套筒的底部固定在一起。这样，第i+1层套筒可在移动块的带动下，在竖直方向上移动，从而实现第i+1层套筒相对于第i层套筒的伸展和收缩。其中i＝1，2，…，N-2，N-1。本实施例中，可以基于这种压电驱动组件将多层套筒逐层连接(该连接是可活动的连接)，从而实现多层套筒大范围的伸缩。相比潜望式长焦模组，本实施例的压电驱动的套筒式致动器在收缩状态下可以减小智能终端内部的预装空间，在伸展状态下，基于这种压电驱动组件逐层连接的套筒组件，模组的光路长度可以达到智能终端(例如手机)本身厚度的数倍，足以支撑长焦拍摄的需求。当N＝4时，所述的套筒组件就具有4层套筒，当N＝5时，所述的套筒组件就具有5层套筒。通常来说，当套筒层数增加时，顶层套筒将具有更大的伸展距离，从而使得摄像模组可以支持更大的变焦倍数。

另一方面，结合参考图11，本申请的一些实施例中，套筒式模组中的用于驱动不同层次的套筒伸缩的压电驱动杆可以布置在同一容纳腔中，从而避免在多个相邻套筒的筒壁之间设置相互隔离的多个容纳腔，有利于降低模组的结构复杂度。同时，由于不同层次的驱动杆可以布置在同一环状容纳腔内，在伸缩套筒组件进行组装时，可以具有较大的安装空间，便于实际产品的自动化组装。

再者，结合参考图11，本申请的一些实施例中，每层套筒可以具有多个压电驱动组件，在俯视角度下，这些压电驱动组件可以均匀地分布在不同的方位，从而为套筒提供稳定的支撑，有利于保证伸缩套筒的直线度(即保证各个套筒的伸缩方向尽可能地保持在与光轴平行的同一直线上)。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述第N层套筒(最顶层套筒)包括第N层筒壁、顶盖以及所述的镜头载体；所述第N层筒壁的内侧面、所述镜头载体的外侧面以及所述顶盖的下表面构造出所述的环形容纳腔。在俯视角度下，同一层次的多个所述压电驱动组件均匀地分布在所述镜头载体的周围。在收缩状态下各个不同层次的所述压电驱动组件在所述环形容纳腔中依次交替地排布。并且，在俯视角度下，位于各个不同层次的所述压电驱动组件(安装在壳体内侧面与套筒组件外侧面之间的压电驱动组件除外)在周向上位置错开并呈单环形分布。本文中，周向指圆周方向。周向上错开就是沿着圆周方向错开，而不是径向错开。径向是指直径方向。对应地，周向上错开的设计导致各个不同层次的压电驱动组件和辅助引导结构分布在同一圆环(即分布在单个圆环上或者说呈单环形分布)，而非分布在两个或更多的同心圆环上。这种设计可以提高环形容纳腔的空间利用率，有助于减小模组的径向尺寸。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述第N层套筒(最顶层套筒)包括第N层筒壁、顶盖以及所述的镜头载体；所述第N层筒壁的内侧面、所述镜头载体的外侧面以及所述顶盖的下表面构造出所述的环形容纳腔。对于同一对相邻层次的套筒(指伸展状态下上下相邻的两个套筒)，这两个套筒可以由至少一个压电驱动组件和至少一个辅助引导结构共同支撑。在俯视角度下，连接在同一对所述相邻层套筒之间的至少一个所述压电驱动组件和至少一个辅助引导结构均匀地分布在所述镜头载体的周围。并且，在俯视角度下，位于各个不同层次的所述压电驱动组件和所述辅助引导结构的在周向上位置错开并呈单环形分布(安装在壳体内侧面与套筒组件外侧面之间的压电驱动组件和辅助引导结构除外)。

在本申请的一些实施例中，相邻层次的套筒可以通过驱动杆支撑，与现有技术中基于齿轮传动的套筒式模组相比，本申请的方案不需要在套筒的筒壁上进行复杂加工以形成筒壁之间的相互啮合。这样将有利于减小套筒侧壁的厚度，从而减小模组的径向尺寸。同时，各层套筒具有较小的壁厚也有助于改善套筒在伸展状态下的美观性，有利于提升产品的市场价值。进一步地，在本申请的一个实施例中，相邻层次的套筒的筒壁之间可以具有间隙(对于相邻层次的套筒可以称为内层套筒和外层套筒，这里的间隙可以理解为内层套筒的外侧面与外层套筒的内侧面之间)，该间隙可以小于0.1mm。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述套筒组件的各个套筒的底板中央可以设置通光孔，以便光线通过各层套筒。需要注意，底板(例如第一层套筒的第一底板或第二层套筒的第二底板)并不是套筒的必需构件。例如在本申请的一些变形的实施例中，部分或全部套筒的底板可以被取消，此时压电驱动组件可以安装在筒壁的外飘或内飘结构上。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述的可伸缩摄像模组在收缩状态下，光学镜头的底面可以低于第一层套筒的底面，为便于描述，本文中将这一设计成为光学镜头的下沉式设计。参考图8和图9，在一个实施例中，顶层套筒的镜头载体133的轴向长度可以小于光学镜头的轴向长度(这里轴向长度是指在光轴方向上的尺寸，轴向长度也可以称为高度)。这样，光学镜头300位于下方的一部分可以暴露在镜头载体133以外。在下沉式设计方案中，光学镜头的高度可以大于顶层套筒的高度，甚至可以大于第一层套筒的高度，因此有助于在光学镜头中布置更多数量的透镜，以便提升光学镜头的成像质量。并且，采用下沉式设计后，高度较大的光学镜头在收缩状态下仍然可以收纳在壳体140与感光组件200共同构成的腔体内部，可以最大限度地利用智能终端设备(例如手机)内部的空间。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述套筒组件的各个套筒的压电驱动组件可以通过可折叠线路板电连接，该可折叠线路板可以包括多个硬板和连接在硬板之间的软板，这样，在套筒的相对伸缩过程中，多个硬板可以被展开和折叠，从而既实现了各个压电驱动组件的电连接，为相应的压电驱动组件提供驱动电压，又避免或抑制了供电线路对套筒组件的伸缩所施加的阻力。

进一步地，在本申请的一些实施例中，对于任意一层套筒，驱动该层套筒伸缩的多个压电驱动组件中的一部分可以被辅助引导结构所代替。例如，假设i是2至N中的任一整数。那么，对于第i层套筒，所述辅助引导结构例如可以包括引导柱，该引导柱上具有竖直引导槽。引导柱的底部可以连接第i-1层套筒，例如可以连接第i-1层套筒的底板。在第i层套筒的筒壁或底板可以连接滑动块，该滑动块可以沿着所述引导柱滑动。所述滑动块设置滚珠容纳槽，所述滚珠位于所述滚珠容纳槽中，并且所述滚珠支撑在所述引导柱与所述滑动块之间，使得在滑动块沿着所述引导柱滑动时，所述滚珠可以沿着所述竖直引导槽滚动，且所述滚珠始终位于所述滚珠容纳槽与所述竖直引导槽之间。这种基于滚珠的辅助引导结构可以减小第i层套筒相对于第i-1层套筒做伸缩运动的阻力。辅助引导结构可以增强套筒伸缩的稳定性和直线度，同时可以帮助减少压电驱动组件的数目以及相应的驱动线路，以便降低成本和组装工艺的难度。在变形的实施例中，所述辅助引导结构的引导柱可以取消，所述竖直引导槽可以设置在第i-1层套筒的筒壁的内侧面。

进一步地，在一些实施例中，i可以为1，此时第i-1层套筒为第0层套筒，可以将壳体视为第0层套筒。也就是说，竖直引导槽可以设置于壳体，例如设置在与壳体直接或间接连接的引导柱上，或者直接设置在壳体内侧面。第1层套筒可以在压电驱动组件和辅助引导结构的共同作用下，相对于所述壳体伸缩。

进一步地，在一个实施例中，所述i＝3，即套筒组件共有三层套筒(如果将壳体视为第0层套筒，则共有四个套筒)。本实施例中，所述第一压电驱动组件的数目可以为两个，分别设置在对角的两个角落区域，而另外对角的两个角落区域则可以设置第一辅助引导结构。第二压电驱动组件可以是四个，并且第二压电驱动组件均匀分布且与所述第一压电驱动组件和第一辅助引导结构错位设置。第三压电驱动组件可以设置四个，并且第三压电驱动组件均匀分布且与所述第一压电驱动组件、第一辅助引导结构以及第二压电驱动组件错位设置。需注意，在一些变形的实施例中，部分第二压电驱动组件可以被第二辅助引导结构替换。在另一些变形的实施例中，部分第三压电驱动组件可以被第三辅助引导结构替换。第一、第二、第三辅助引导结构具体构成可以参考前文中对辅助引导结构的描述，此处不再赘述。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述套筒组件具有三层套筒，所述套筒式模组在完全伸展的状态下，后焦距离为15-25mm(后焦距离D可以结合参考图5)。所述套筒式光学致动器的高度为：5mm-10mm。在完全伸展状态下，所述套筒组件的顶面相对于所述壳体顶面的伸出距离为：20mm-35mm。结合参考图5，套筒式光学致动器的伸展距离L1与该套筒式光学致动器的原始高度L2的比值范围为：2-5，即L1/L2的范围为2-5。优选地，L1/L2的范围为3-4。这里的套筒式光学致动器的伸展距离L1是指不包含该套筒式光学致动器本身的原始高度的伸展距离。

进一步地，在本申请的一个实施例中，在收缩状态下，所述套筒组件的各层套筒的顶面平齐。

进一步地，在本申请的一个变形的实施例中，可以在次顶层套筒(即第N-1层套筒)设置顶盖，而最顶层的套筒(即第N层套筒)则可以取消顶盖，此时，最顶层套筒的筒壁与镜头载体可以融合，即镜头载体可以直接作为最顶层套筒的筒壁。本实施例中，次顶层套筒的顶盖高度高于所述镜头载体外侧面的外飘结构，从而将该外飘结构和与其连接的驱动组件遮蔽。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述套筒式光学致动器还包括伸缩控制单元，其用于通过驱动电压来控制各层套筒的伸缩。在对光学镜头进行运动控制时，可以采用逐级控制的方式，即升降完成第一层套筒后，再升降第二层套筒，第二层套筒完成升降后，进行第三层套筒(即光学镜头)的升降，升降完成后再进行镜头的对焦。这种设计下，下层套筒(第i层套筒)完成运动后，可以为上层套筒的运动提供稳定的基底，从而保障多层套筒伸缩的移动精度。

当然，在本申请的一些变形的实施例中，所述伸缩控制单元也可以用于控制多个套筒同步升降，并在升降过程开始并完成对焦工作。这种设计可以加快套筒式光学致动器的响应速度。

在本申请的一个实施例中，所述伸缩控制单元的控制方法可以是：先统一控制各层套筒全部展开(即全部完全伸展)，然后除最顶层套筒外的其他套筒保持不动，再单独控制最顶层套筒来实现对焦移动。

在本申请的另一个实施例中，所述伸缩控制单元的控制方法可以是：每个套筒可以各自独立的进行受控运动，每一层套筒可以分别展开到不同的位置，从而实现摄像模组的多层变焦。在进行变焦时，优先驱动最内侧套筒实现变焦和对焦，当最内侧套筒的行程不能满足需求时，再启动次外层套筒参与工作，仍旧不满足时再启动最外侧套筒，直到完全展开。当然，最先驱动的也可以是最外侧套筒，若最外侧套筒行程不足，则驱动次外侧套筒，若行程仍不足，则驱动最内侧套筒，直到完全展开。

本申请的一些实施例中，所述伸缩控制单元可以通过将驱动逻辑预先烧录到模组驱动控制模块的方式实现。驱动逻辑可以包括：在套筒开始运动前，首先模组检测拍摄需要使用到的焦距并转换为套筒需要运行的行程，通过行程匹配来选用套筒的驱动配置。比如当镜头所需的行程小于最内侧套筒行程时，可以仅驱动最内侧套筒将镜头移动至所需位置；当镜头所需的行程大于最内侧套筒行程小于次外侧套筒行程时，可以仅驱动次外侧套筒将镜头移动至所需位置；当镜头所需的行程大于次外侧套筒行程小于最外侧套筒行程时，可以仅驱动最外侧套筒来将镜头移动至所需位置。当镜头所需行程大于任意单独套筒的行程时，根据所需行程大小选用套筒中的两个或者三个，使得套筒组件的总行程大于镜头所需的行程。这里为方便称呼，称最外侧套筒为a套筒，次外侧套筒为b套筒，最内侧套筒为c套筒，在预先烧录的驱动控制单元中，套筒行程组合有ab、bc、ac和abc组合，另外还具有单独驱动a、b或c套筒的驱动模式。在满足行程需求时，优先选用驱动质量最小的套筒组合，其中，ab组合的驱动质量实际上就是a、b、c三个套筒的驱动质量之和，bc组合的质量为b、c两个套筒的驱动质量之和,ac组合的驱动质量实际上也包含了a、b、c三个套筒的驱动质量之和,单独驱动a套筒的实际驱动质量也是a、b、c三个套筒的驱动质量之和，单独驱动b套筒的实际驱动质量是b、c两个套筒的驱动质量之和,单独驱动c套筒的实际驱动质量就是c套筒本身的驱动质量。再结合考虑需要移动的套筒数目，在满足镜头行程要求的前提下，优先级由高到低依次为：单独驱动c套筒(最轻)、单独驱动b套筒、组合驱动bc套筒组合(驱动质量实际上与单独驱动b套筒一致)、单独驱动a套筒、驱动ac套筒组合、驱动ab套筒组合、驱动abc套筒组合。即优先级为：c＞b＞bc＞a＞ac＞ab＞abc。

上述实施例中，所述的套筒式摄像模组可以安装于终端设备(例如智能手机)中。其中，所述套筒式光学致动器中的所述套筒组件的各个套筒可伸出所述终端设备的外壳。这样，在套筒式光学致动器处于伸展状态下，终端设备(例如智能手机)可以进行长焦拍摄；在套筒式光学致动器处于收缩状态下，终端设备(例如智能手机)可以进行标准焦距拍摄(或其他类型的不需要较长光路的拍摄)。进一步地，在另一实施例中，所述终端设备(例如智能手机)还可搭载多摄模组，该多摄模组中可以包括所述的套筒式摄像模组，在套筒式光学致动器处于伸展状态下，终端设备(例如智能手机)可以进行长焦拍摄；在套筒式光学致动器处于收缩状态下，该终端设备(例如智能手机)可以处于非工作状态；标准焦距拍摄(或其他类型的不需要较长光路的拍摄)可以使用该多摄模组中的其他摄像模组(指套筒式摄像模组以外的模组)完成。

本申请的一些实施例中，在所述套筒的侧壁上可以设置(例如嵌设)位置检测装置(例如霍尔元件)，以检测套筒与套筒之间的位置关系，从而提高控制精度。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述摄像模组的感光组件具有芯片OIS防抖功能，以便通过感光芯片的横向移动(本文中横向指垂直于光轴的方向)来补偿摄像模组或智能终端设备(例如手机)的抖动。现有的摄像模组中，通常会将防抖功能设置在镜头端，而随着镜头质量的提升(例如玻璃镜片替代塑料镜片、采用潜望式镜头等均会增加镜头质量)，将导致传统的马达提供的驱动力不足，另外也会影响防抖调整的精度。而对于套筒式的镜头组件(即将光学镜头安装于套筒式光学致动器所形成的组件)，其质量将进一步加大，本申请的一些实施例中，通过驱动感光芯片的横向移动，来解决模组拍摄过程中的防抖问题，可以减小对防抖驱动元件的驱动力要求，同时，由于套筒式镜头组件本身不需要考虑防抖问题，因此可以简化套筒式镜头组件的结构，有助于摄像模组的小型化。

现有技术中，存在多种压电驱动组件的实现方案，前文中(参考附图7)以Tula方案为例对压电驱动组件做了简要描述。Tula方案的更详细的实施细节可以参考CN204993106U和CN105319663A。本申请中，压电驱动组件也可以采用Tula方案以外的其他类型的压电驱动方案，例如多层压电件方案、USM方案等。其中线性致动方案的实施细节可以参考CN107046093B，USM方案的实施细节可以参考CN10109301B。以上压电驱动方案的共同特征是：这些压电驱动组件都具有固定块、安装于所述固定块的压电元件、驱动杆(驱动杆的顶端或底端安装于所述压电元件)和安装于所述驱动杆并可沿所述驱动杆移动的移动块。其中移动块可以是单独成型的，也可以是与被驱动对象(例如被驱动的套筒)一体成型的。

其中，Tula方案和多层压电件方案都属于线性致动方案，它们具备体积小，推力大，精度高的优势，而且驱动结构相对简单，适于驱动较重的产品，适应摄像模组大像面、玻璃镜头等产品趋势，用于芯片防抖、棱镜防抖等用途。其中，多层压电件方案相对于Tula方案的压电元件面积较小(压电元件俯视角度下呈圆盘状，这里的面积指圆盘面积)，所以有助于减小套筒式光学致动器以及相应摄像模组的径向尺寸(径向尺寸即垂直于光轴方向上的尺寸)。而Tula方案相比多层压电件方案，其压电元件具有较小的厚度，即轴向尺寸较小(轴向尺寸即平行于光轴方向上的尺寸)，这有助于减小套筒式光学致动器以及相应摄像模组的轴向尺寸。另外，多层压电件方案的线路通过线性致动器的底座侧面延伸，线路相对简单，适合在空间紧凑的模组中使用。

USM方案具有大推力的优势，适合应用于摄像模组需要大像面、采用玻璃透镜组等情形。另外，基于USM方案，利用不同电场频率的控制，可以实现更多的控制形式，可以实现前进、后退和旋转控制，实现更多的防抖或作动功能，尤其适合在芯片防抖方案中进行旋转运动，实现五轴防抖。相对于Tula方案和多层压电件方案，USM方案占用体积相对较大。

本文中，A与B连接在一起的表述是指：A和B各自单独成型再将A安装于B，或者A与B一体成型。A与B连接在一起后，A与B的组合体作为一个整体一起移动。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (22)

1.套筒式光学致动器，其特征在于，包括：

壳体，其顶部具有一壳体通光孔；

驱动装置，其包括多个压电驱动组件，每个所述压电驱动组件包括固定块、安装于所述固定块的压电元件、一端安装于所述压电元件的驱动杆和安装于所述驱动杆并可沿所述驱动杆移动的移动块；以及

套筒组件，其安装在所述壳体内并且其适于受控地从所述壳体通光孔伸出所述壳体；所述套筒组件包括多层嵌套布置的套筒；

其中，所述多个压电驱动组件至少包括两层，每层所述压电驱动组件连接两个相邻的所述套筒；

对于任意一层压电驱动组件及其所连接的两个相邻的所述套筒，这两个相邻的所述套筒中的一个套筒的底部与所选择的该层压电驱动组件的所述移动块连接在一起，另一个套筒的底部与所述的所选择的该层压电驱动组件的所述固定块连接在一起；并且，

在各个所述套筒处于伸展状态下位于最顶层的所述套筒包括镜头载体，所述镜头载体的内侧适于安装光学镜头；在各个所述套筒处于收缩状态下，至少两个不同层次的所述压电驱动组件收纳于同一个容纳腔内，所述容纳腔位于所述镜头载体与所述套筒的筒壁之间。

2.根据权利要求1所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述的多层嵌套布置的套筒依次包括：第1层套筒，第2层套筒，…，第N-1层套筒和第N层套筒，其中，N是大于等于2的整数；

对于任意第i+1层套筒，其由第i层驱动组件驱动，所述第i层驱动组件为所述的压电驱动组件，所述第i层驱动组件的所述移动块安装于或直接成型于所述第i+1层套筒的底部；所述第i层驱动组件的所述固定块安装于或直接成型于所述第i层套筒的底部；其中，i是1到N-1中的任一整数。

3.根据权利要求2所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述套筒组件中，其中至少一对相邻层套筒由多个所述压电驱动组件连接。

4.根据权利要求2所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述套筒组件中，其中至少一对相邻层套筒由至少一个所述压电驱动组件和至少一个辅助引导结构连接；其中，所述辅助引导结构包括引导柱和滑动块，所述滑动块设置滚珠限位槽，所述滚珠限位槽内具有滚珠，所述引导柱设置竖直引导槽，所述滑动块安装于所述引导柱并可沿所述竖直引导槽滑动；并且所述滚珠支撑在所述滑动块与所述引导柱之间；所述相邻层套筒中的一个套筒的底部与所述引导柱的底端或顶端连接在一起；所述相邻层套筒中的另一个套筒的底部与所述滑动块连接在一起。

5.根据权利要求3所述的套筒式光学致动器，其特征在于，在俯视角度下，同一层次的多个所述压电驱动组件均匀地分布在所述镜头载体的周围。

6.根据权利要求5所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述容纳腔为环形容纳腔，在收缩状态下不同层次的所述压电驱动组件在所述环形容纳腔中依次交替地排布。

7.根据权利要求4所述的套筒式光学致动器，其特征在于，在俯视角度下，连接在同一对所述相邻层套筒之间的至少一个所述压电驱动组件和至少一个辅助引导结构均匀地分布在所述镜头载体的周围。

8.根据权利要求7所述的套筒式光学致动器，其特征在于，在俯视角度下，位于各个不同层次的所述压电驱动组件和所述辅助引导结构的在周向上位置错开并呈单环形分布。

9.根据权利要求1所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述套筒组件包括三层所述套筒。

10.根据权利要求9所述的套筒式光学致动器，其特征在于，在收缩状态下，所述套筒组件的各层所述套筒的顶面平齐；在收缩状态下，所述光学致动器的高度为：5mm-10mm；在完全伸展状态下，所述套筒组件的顶面相对于所述壳体顶面的伸出距离为：20mm-35mm。

11.根据权利要求2所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述第N层套筒包括第N层筒壁、顶盖以及所述的镜头载体；所述第N层筒壁的内侧面、所述镜头载体的外侧面以及所述顶盖的下表面构造出环形的所述容纳腔。

12.根据权利要求1所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述压电驱动组件中，所述驱动杆的底端安装于所述压电元件。

13.根据权利要求1所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述驱动装置还包括第二压电驱动组件，所述第二压电驱动组件用于驱动所述套筒组件从所述壳体通光孔伸出所述壳体。

14.根据权利要求13所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述第二压电驱动组件布置在所述壳体和所述套筒组件之间，且所述第二压电驱动组件位于所述壳体的四角区域中的一个或多个角落区域。

15.根据权利要求13所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述壳体和所述套筒组件之间还设置第二辅助引导结构，所述第二辅助引导结构包括竖直引导槽、和滑动块；所述滑动块具有滚珠限位槽，所述滚珠限位槽内设置滚珠，所述滑动块沿着所述竖直引导槽滑动，所述竖直引导槽设置于所述壳体的内侧面或者设置于所述壳体内的立柱；在水平方向上，所述壳体的内侧面或者所述立柱与所述滑动块之间由所述滚珠支撑。

16.根据权利要求15所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述第二压电驱动组件和所述第二辅助引导结构分布在所述壳体的四角区域。

17.根据权利要求1所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述套筒包括筒壁，所述筒壁的底部向外侧或向内侧水平延伸形成外飘结构或内飘结构，并且所述外飘结构或所述内飘结构作为所述压电驱动组件的移动块，与所述压电驱动组件的驱动杆实现活动连接。

18.根据权利要求9所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述压电驱动组件包括第一压电驱动组件、第二压电驱动组件和第三压电驱动组件；

所述套筒组件包括由外至内依次嵌套的第一套筒、第二套筒和第三套筒；所述第一套筒包括第一筒壁和第一底板，所述第一筒壁的底部向外侧水平延伸形成第一外飘结构，所述第一外飘结构作为所述移动块与所述第一压电驱动组件的所述驱动杆实现活动连接。

19.根据权利要求18所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述第二套筒包括第二筒壁和第二底板，所述第二筒壁的底部向内侧水平延伸形成第二内飘结构，所述第二内飘结构作为所述移动块与所述第二压电驱动组件的所述驱动杆实现活动连接。

20.根据权利要求19所述的套筒式光学致动器，其特征在于，所述第三套筒包括第三筒壁、顶盖和所述镜头载体，所述镜头载体呈筒状且其底部向外水平延伸形成第三外飘结构，所述第三外飘结构作为所述移动块与所述第三压电驱动组件的所述驱动杆实现活动连接。

21.一种摄像模组，其特征在于，其包括：

权利要求1-20中任意一项所述的套筒式光学致动器；

光学镜头，其安装于所述套筒组件中位于最顶层的所述套筒中；以及

感光组件，其包括感光芯片，所述感光芯片用于接收通过所述光学镜头的光线并输出成像数据；所述套筒式光学致动器的壳体固定于所述感光组件。

22.一种终端设备，其特征在于，其包括权利要求21所述的摄像模组；

其中，所述套筒式光学致动器的所述套筒组件的各个所述套筒可伸出所述终端设备的外壳。