CN115113359A - 通过机电变换元件的伸缩进行光学驱动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过机电变换元件的伸缩进行焦点调整和防抖动的驱动装置。由具有一端固定有驱动轴体的机电转换元件的伸缩，使摩擦结合于所述驱动轴体的移动部件沿驱动轴体的轴向移动而驱动被驱动部件。所述移动部件为螺旋弹簧，通过将所述螺旋弹簧的线圈部嵌入所述驱动轴而产生摩擦力，所述螺旋弹簧两端具有两个臂部，螺旋弹簧前进方向的一个臂部分别与被驱动部件起作用，从而带动被驱动部件一起移动。机电变换元件的伸缩方向与移动部件及被驱动部件的移动方向平行或相交设置。

Description

通过机电变换元件的伸缩进行光学驱动的装置

技术领域

本发明涉及镜头驱动装置，是关于涉及利用了压电元件等机电变换元件的驱动器的镜头驱动装置。

背景技术

目前，智能手机、智能手表等便携式智能设备所搭载的相机越来越高机能化和高性能化。具体表现在感光芯片的高像素和对应的镜头的高性能化等。虽然感光芯片像素大小通过制造工艺可以一定程度降低以降低相机尺寸，但是受到感光芯片和镜头制造工艺限制，对相机尺寸的降低已经接近极限。而作为驱动镜头的占有相机一定体积的镜头驱动器或马达，目前主要有音圈马达VCM和压电陶瓷驱动器马达。音圈马达(VCM)因成本低廉量产成熟，被广泛采用。但是随着手机镜头的高像素化，与之匹配的光学镜头的镜片数量已经发展到6 至9片甚至更多，镜头质量越来越重；并且由于对更近距离摄影的需要，对驱动器的行程要求也越来越大。受到结构的限制，VCM在驱动力和行程方面已经越来越不能满足的市场发展需要。而压电陶瓷驱动器具有大推力大行程体积小等特点。因此，今后智能手机、智能手表等便携式智能设备采用压电陶瓷驱动器是一个趋势。以下对压电陶瓷驱动器的驱动原理以及以往的产品结构技术做具体说明。

压电驱动装置是由压电元件及在压电元件一端粘结固定用的配重块(又称重锤)和在另一端粘结摩擦棒(摩擦驱动轴)构成。驱动原理按图1说明如下：

当向压电驱动装置的压电元件施加具有例如图1所示的缓慢上升(A-B之间)和急剧下降(B-C之间)的锯齿状波形的电压时，压电元件在缓慢上升部分(A-B之间)，相抵缓慢地沿轴向延伸，固定于压电元件的驱动轴沿其前进方向一起移动。通过摩擦结合在驱动轴的移动体到摩擦力与驱动轴一起移动。

当电压为急剧下降部分(B-C之间)时，压电元件急速沿轴后退收缩，摩擦轴也一起迅速向后位移。此时，如图1(a3)所示，由于移动体的惯性力大于与驱动轴的产生的摩擦力而产生滑动，因此移动体基本保持在该位置不移动。结果，与图1(a1)所示的初始状态相比，移动体在前进方向上的移动量是前进和后退时的移动量的差。通过重复这样的向压电元件施加锯齿电压使其伸缩，移动体便可向前进方向驱动。如施加反向锯齿电压，可实现后退驱动。

现有的手机等智能设备用压电镜头驱动器(SIDM)的结构技术方案，有如下公开文献：

参考文献1：日本专利(特许第5252260号)；

参考文献2：日本专利(特许第6024798号)。

参考文献3：日本专利(特开2002-119074号)；

参考文献4：日本专利(特开2009-42549号)。

此类驱动器利用层积型压电陶瓷元件作为机电变换元件来驱动移动体。例如，内置于手机等移动设备的摄像器件中，该类机电转换驱动器被用作驱动装置，用作在光轴方向上移动光学镜头以实现小型化。在压电陶瓷元件的一端粘结固定体，摩擦驱动轴体被固定在其另一端，移动体与该摩擦驱动轴体通过摩擦相互结合。

上述背景技术都是SIDM压电驱动摩擦部由驱动轴体的承载部分和压力弹簧等构件组成的结构，为了确保摩擦力和夹持稳定性，需要在施加压力的弹簧一侧和另一侧的接受压力的承载部分在驱动轴方向和径向方向上占有一定的空间，对驱动器的小型化不利；此外，从驱动轴截面看，驱动轴体的周围只有几个点与移动部件接触，接触面积小，容易磨损，因此需要考虑驱动轴和移动部件的材料磨耗强度和表面处理，对驱动器的可靠性不利。

在上述公开文献所述驱动装置中，驱动器与光学镜头的光轴平行配置，支持光学镜头的框体作为移动体与摩擦驱动轴摩擦结合，从而使光学镜头移动。另外，为了确保与摩擦棒的摩擦结合，移动体被弹性体的弹力压在摩擦棒上。

例如参考文献1-2所述，提出了一种通过在镜头框(或称支架)的一角(A)与镜头光轴平行地配置的压电驱动器，通过在镜头框体形成的V形槽和被镜头框体支撑且由圆柱螺旋压簧施压的压杆的对压电驱动器的驱动轴体(或称棒)的夹持，而形成摩擦结合的镜头驱动装置。图2-4为参考文献1所示图例。如图2-4所示，压电驱动器沿镜头光轴相同方向平行配置于一角A处。而且，如图2-4的底侧面图所示，压电镜头驱动器的光轴方向的厚度和压电驱动器长度相当。

另外，参考文献2提出了一种在透镜框的一角与光轴平行地配置压电驱动器，如图5-6 所示，通过形成于镜头框体的V形平面槽和被镜头框体支撑并沿着镜头框体的外周配置的板簧的对压电驱动器的驱动轴体的相互夹持，而形成摩擦结合的镜头驱动装置。压电驱动器长度和镜头驱动装置的光轴方向的厚度相当。

由于压电驱动器的驱动轴-压电元件-配重块为串联固定，所以在参考文献1、2所述的将压电驱动器与光轴平行地配置的情况下，受压电驱动器的串联长度所限，驱动器厚度不会小于该串联长度。这对智能手机或智能手表那样的要求进一步小型化、薄型化的照相模组的发展不利。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是以结构更简单的摩擦结构，实现利用压电元件等机电变换元件的驱动装置的进一步小型化；同时降低摩擦接触部磨耗提高驱动装置的可靠性。

为了实现上述目的，本发明的实施例1提供了一种通过在以机电变换元件的伸缩进行焦点调整或光学防抖的驱动装置中，由具有固定于一端的驱动轴体的机电转换元件的伸缩，使摩擦结合于驱动轴的移动部件沿驱动轴体的轴向移动而驱动被驱动部件，其中，移动部件为螺旋弹簧(也即，线弹簧/摩擦扭簧/螺旋扭力摩擦弹簧)，通过将螺旋弹簧的线圈部嵌入驱动轴体而产生摩擦力的驱动装置。机电变换元件的伸缩方向与移动体的移动方向平行一致；所述移动部件通过所述螺旋弹簧的臂部与被驱动部件互相衔接而使所述被驱动部件联动；所述螺旋弹簧的线圈部两端各有一个所述臂部，分别由驱动轴方向(即摩擦驱动轴体的运动方向)往前移动一侧的臂或往后移动一侧的臂对所述被驱动部件起作用，使得所述被驱动部件沿所述驱动轴前后两个方向移动；所述臂部作用于所述被驱动部件的作用点与所述线圈部的距离在所述螺旋弹簧线径的(6倍)以下；具有隔着所述移动部件并在所述驱动轴的轴方向上间隔开，并具有两个与移动部件弹性接触的嵌合部的被驱动部件；其特征在于，所述被驱动部件具有两个嵌合部，所述两个嵌合部与所述摩擦驱动轴体嵌合，并在所述摩擦驱动轴体的轴向相间隔、在所述两个嵌合部之间夹持所述移动部件；所述被驱动部件的所述两个嵌合部之间的一个侧面具有开口，该开口插入所述移动部件的嵌合位置，所述移动部件通过所述螺旋弹簧的臂部与被驱动部件嵌合而使所述被驱动部件联动；所述臂部在所述线圈部两端有两个通过轴方向分别前进的各端的臂对所述被驱动部件起作用，由此使所述被驱动部件分别沿两个方向驱动。所述被驱动部件具有在所述臂部的接触面上相对于所述驱动轴的轴方向和圆周方向倾斜的斜面，使所述臂部在所述轴方向和所述圆周方向弹性变形(消除松动)。

本发明某些实施方式通过在以机电变换元件的伸缩来驱动镜头进行光学调整的镜头驱动装置中，使机电变换元件的伸缩方向与镜头光轴相交配置为特征的光学驱动装置。实现利用压电元件等机电变换元件的光学驱动装置的进一步小型化。

具体地，本发明一实施例提供一种镜头驱动装置，通过以机电变换元件的伸缩驱动透镜进行焦点调整，机电变换元件的伸缩方向与透镜光轴成非平行或正交地配置为特征。所述镜头驱动装置中，摩擦驱动轴体固定在所述机电式变换元件的一端，固定物体固定在另一端。

本发明另一实施例提供一种镜头驱动装置，通过机电变换元件的伸缩驱动透镜进行焦点调整的镜头驱动装置，所述机电变换元件的配置方式为其伸缩方向与透镜光轴成非平行的方式，优选其伸缩方向与透镜光轴成正交的方式；正交方式配置时，对厚度方向减小最有利，采用非平行非正交方式时比正交方式效果略差。相较于现有技术，机电变换元件配置成其伸缩方向与透镜光轴成非平行的方式时，能够完全避免或减轻机电变换元件的长度尺寸对透镜光轴方向的厚度的影响，进一步减少透镜模块的厚度。

所述摩擦驱动轴体被结合于所述机电变换元件的一端，重锤结合在所述机电变换元件的另一端；

镜头驱动装置通过变换结构将所述机电变换元件的伸缩方向的运动变换为透镜光轴方向的运动。所述变换结构包括：

与摩擦驱动轴摩擦结合的螺旋扭力摩擦弹簧和覆盖于螺旋扭力摩擦弹簧并与之一体移动的移动体所构成的摩擦部分；其中，螺旋扭力摩擦弹簧与覆盖其上的移动体固定一体，螺旋扭力摩擦弹簧与摩擦驱动轴通过摩擦结合；上述螺旋扭力摩擦弹簧的设置方案相较于现有技术，能够减少透镜模块的周向尺寸；

与移动体或与透镜框同步移动(优选一体成形)的斜面作为凸轮主动部或凸轮从动部 (当斜面与移动体同步移动时作为凸轮主动部，当斜面与透镜框同步移动时作为凸轮从动部)，将机电变换原件的伸缩方向移动转换为透镜光轴方向移动的转换部分；

以及将从动部与主动部通过螺旋扭力赋能弹簧的弹簧力始终赋能压接的赋能弹簧部分。

其中，当斜面与移动体同步移动作为凸轮主动部时，斜面相对于机电变换元件的伸缩方向或透镜光轴方向形成一定角度，通过该斜面作用于与透镜或其框体同步移动(优选一体形成)的从动部而驱动透镜或透镜框；

其中，当斜面与透镜框同步移动作为凸轮从动部时，移动体上的主动部与所述凸轮从动部彼此接触，通过主动部推压凸轮从动部而驱动透镜或透镜框；

其中，所述凸轮从动部与主动部通过赋能弹簧的蓄力相互推压或所述从动部与凸轮主动部通过赋能弹簧的蓄力相互推压；优选地，赋能弹簧的赋能部与上述变换结构的从动部的斜面部大致平行。

优选地，所述机电变换元件为层积型压电元件。

本发明另一实施例提供一种镜头驱动装置，具有凸轮部的移动体被摩擦结合在所述摩擦驱动轴上，通过带凸轮部的移动体的移动将机电式变换元件的伸缩方向的运动变换为镜头光轴方向的运动。特别地，所述凸轮部是相对于机电变换元件的伸缩方向和镜头光轴方向而形成一定角度的斜面，通过作为主动部的该凸轮斜面对与收纳透镜的镜头框一体形成的从动部的推力的作用，实现透镜的光轴方向的驱动。特别地，所述从动部通过绕线螺旋扭力弹簧型的赋能弹簧的作用力与前述作为主动部的凸轮部形成相互作用力，赋能弹簧的直臂与凸轮斜面大致平行。

本发明另一实施例提供一种镜头驱动装置，具有将机电变换元件的伸缩方向的运动变换为透镜光轴方向的运动的主动部的移动体通过摩擦结合在所述摩擦驱动轴体上。特别地，前述变换结构以与透镜框一体成形且相对于机电变换元件的伸缩方向或透镜光轴方向形成一定角度的斜面部为从动部，前述移动体的主动部与从动部彼此接触。通过主动部推压被动体而驱动透镜。特别地，所述从动部与主动部通过赋能弹簧相互赋能推压，赋能弹簧的赋能部与上述变换结构的从动部的斜面部大致平行。

本发明另一实施例提供一种镜头驱动装置，摩擦驱动棒粘结固定在所述机电变换元件的一端，固定体被固定在另一端。其另一特征是，具有凸轮的移动体摩擦结合在所述摩擦驱动棒上，将机电变换元件的伸缩方向的运动变换为镜头光轴方向的运动。前述的凸轮是相对于机电变换元件的伸缩方向和镜头光轴方向形成一定角度的斜面，通过按压与收纳镜头的镜头框体一体形成的从动部来驱动镜头为其特征。前述镜头驱动装置中，所述从动部通过弹簧部件向凸轮面按压，弹簧的按压部分与凸轮面大致平行。

本发明所述机电变换元件可以为压电元件，优选层积型压电元件，例如优选多层累积型的压电陶瓷作为压电元件。

本发明所举实施例具有的有益效果是：

1、被驱动部件具有在所述臂部的接触面上相对于所述驱动轴的轴方向和圆周方向倾斜的斜面，使所述臂部在所述轴方向和所述圆周方向产生弹性变形(可以消除被驱动部件和所述驱动轴的松动)；

2、采用线弹簧(摩擦扭簧/螺旋扭力摩擦弹簧/螺旋弹簧)的摩擦配合与驱动轴的接触面积比以往技术所用到的平板弹簧的摩擦接触面积大，由于与移动部件的驱动轴体周围的接触为螺旋状，所以压力相对分散，因此由于滑动摩擦而产生的磨损会有所减少，耐久性提高；

3、通过用螺旋弹簧形成移动部件，可以减小摩擦结构部的空间。

4、采用机电变换元件的配置方式为其伸缩方向与透镜光轴成非平行的方式，优选为正交的方式，同时，利用凸轮机构实现方向的动力转换，相较于现有技术，机电变换元件配置成其伸缩方向与透镜光轴成非平行的方式时，能够完全避免或减轻机电变换元件的长度尺寸对透镜光轴方向的厚度的影响，进一步减少透镜模块的厚度，实现小型化、薄型化照相模组；

5、利用层积型压电元件做驱动，同时采用线弹簧(摩擦扭簧/螺旋扭力摩擦弹簧)实现驱动方向与光轴方向非平行尤其是正交情况下移动体的驱动，相较于现有技术，能够减少透镜模块的周向尺寸；

6、弹簧的按压部分与凸轮面大致平行，能够提高镜头驱动控制的精度。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为背景技术中压电陶瓷驱动器的驱动原理图；

图2为现有技术中一种压电驱动器正面图；

图3为现有技术中一种压电驱动器的立体结构图；

图4为现有技术中一种压电驱动器的底/侧面图；

图5为现有技术中一种压电驱动器的分解图；

图6为现有技术中一种压电驱动器的二维图；

图7为关于本发明一种实施方式的镜头驱动装置的构成的立体图；

图8为关于本发明一种实施方式的镜头驱动装置的构成的分解图(图7的爆炸图)；

图9为关于本发明一种实施方式的镜头驱动装置的构成的侧视图(图11的左视图)；

图10为关于本发明一种实施方式的镜头驱动装置的构成的压电驱动器部截面图(图11的D- D截面图)；

图11为关于本发明一种实施方式的镜头驱动装置的构成的主视图；

图12为关于本发明一种实施方式的镜头驱动装置的构成的凸轮部工作图(图5的C-C截面图)；其中，

(A)表示尚未驱动(远景摄像)的起始位置，

(B)表示已被驱动(近景摄像)的驱动位置；

图13为关于本发明一种实施方式的具有凸轮主动部55的移动体501的立体图；

图14为关于本发明一种实施方式的镜头驱动装置的驱动电压波形；

图15是表示本发明另一种实施方式的镜头驱动装置的构成的立体图；

图16是表示本发明另一种实施方式的镜头驱动装置的构成的分解图(图15的爆炸图)；

图17是表示本发明另一种实施方式的镜头驱动装置的构成的侧视图(图19的左视图)；

图18是表示本发明另一种实施方式的镜头驱动装置的构成的压电驱动器部截面图(图19的 D-D截面图)；

图19是表示本发明另一种实施方式的镜头驱动装置的构成的主视图；

图20是表示本发明另一种实施方式的镜头驱动装置的构成的凸轮部工作图(图5的C-C截面图)；其中，

(A)表示尚未驱动(远景摄像)的起始位置，

(B)表示已被驱动(近景摄像)的驱动位置；

图21是表示本发明另一种实施方式的具有主动部155的移动体502的立体图；

图22是实施例2的凸轮从动部134(凸轮斜面)的立体放大图；

图23是表示本发明另一种实施方式的镜头驱动装置的驱动电压波形。

图24为本发明另一种实施方式的对焦及防抖组件内部立体图

图25为本发明另一种实施方式的AF对焦组件3与防抖组件4的分解图

图26为本发明另一种实施方式的未装入螺旋弹簧33的AF对焦组件3及防抖组件4的装配分解斜上视图

图27为图26嵌合部33的放大图

图28为本发明另一种实施方式的未装入螺旋弹簧33和z-SIDM的AF对焦组件3及防抖组件4的装配分解斜下俯视图

图28-1为图26嵌合部33的放大图

图28-2为本发明另一种实施方式的Z轴螺旋弹簧的立体图

图29为本发明另一种实施方式的装入螺旋弹簧33和z-SIDM的AF对焦组件3及防抖组件 4的装配分解斜下俯视图

图30为本发明另一种实施方式的对焦及防抖组件Z轴摩擦及嵌合部的斜上俯视图

图31为图30的摩擦嵌合部a部的放大图

图32为本发明另一种实施方式的对焦及防抖组件Z轴摩擦嵌合部的斜下俯视图

图33为图30的摩擦嵌合部a部的放大图

图34为摩擦嵌合部a部的正面放大图视图

图35为本发明另一种实施方式的对焦防抖驱动装置的具体分解爆炸图(按光轴前后两个方向)

符号的说明

1外壳，2镜头，

3 Z轴移动组件

30镜头载体(Z轴被移动体)，31a Z轴通孔a，31b Z轴通孔b，

32 Z轴螺旋弹簧(移动部件)32a Z轴螺旋弹簧臂a，32b Z轴螺旋弹簧臂b，

32c螺旋弹簧线圈，33嵌合部，331嵌合部a

332嵌合部b，301 Z轴螺旋弹簧安装开口，302轴向嵌合面a，303轴向嵌合面b，

304圆周嵌合面a，305圆周嵌合面b，35 Z轴旋转定位凸起，

4 XYZ轴驱动组件

41 X轴驱动固定组件

410固定框，411 X轴SIDM，412 X主轴导柱，413 X副轴导柱

4101 X主轴定位孔a，4102 X主轴定位孔b，4103 X副轴定位孔，

42 X轴移动组件

420 X轴移动框，421 Y轴SIDM，

4201 X主轴配合孔a，4202 X主轴配合孔b，4203 X副轴配合孔

422 Y主轴导柱，423 Y副轴导柱

4211 Y主轴定位孔a，4212 Y主轴定位孔b，4213 Y副轴定位孔

43 Y轴移动组件

430 Y轴移动框，431 Z轴SIDM，432 Z轴SIDM定位孔，433 Z轴旋转定位槽，

4301 Y主轴配合孔a，4302 Y主轴配合孔b，4303 Y副轴配合孔

5基板组件，

10透镜支架、11摄像元件基板接合部、12引导轴保持部、13透镜旋转限制部、14a、14b驱动轴保持部、15移动体转限制部、16a、16b压电驱动器保持板安装部、20导向轴、300透镜框、310镜头收纳部、320导向部、330旋转限制部、340从动部、134凸轮从动部 (凸轮斜面)、400压电驱动器保持板、401a、401b安装部、402压电驱动器粘合部、501移动体(带凸轮)、502移动体(带主动件、无凸轮)51嵌合部、52摩擦弹簧收纳部、53旋转限制部、54a、54b摩擦弹簧接触部、155主动部、55凸轮主动部、56赋能弹簧安装部、60摩擦弹簧、61、62臂部、70赋能弹簧、71、72赋能弹簧臂、135赋能扭簧安装部、136赋能扭簧接触部、

A透镜光轴、L透镜组、IS图像传感器、CB摄像元件基板、PA压电驱动器、P压电元件、P1驱动轴粘接部、P2锤粘接部、S摩擦驱动轴、W重锤、W1压电元件粘合部、W2压电驱动器保持板粘合部

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

在以下具体实施例的说明中，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”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

以下，结合图7-14说明镜头驱动装置的一种实施方式。

透镜支架10具有，与贴有图像传感器IS的图像传感器基板CB接合的摄像元件基板接合部11，与光轴(A)平行地固定并保持的导柱20的支持部12，以及防止透镜框30沿光轴旋转的镜头限位部13。

透镜框30具有收纳透镜组L的透镜筒31，和与上述导柱20沿光轴方向可移动地嵌合的导向部32，以及可在光轴方向移动且与上述镜头限位部13配合，限制上述镜框30的上述导柱20周围的旋转并使上述图像传感器IS的中心和上述透镜组L的光轴一致地定位的旋转限制部分33。

这样，上述透镜组L在感光芯片IS中心和光轴保持一致的状态下沿光轴移动，并和上述感光芯片IS的距离能够变化，因此即使摄影距离变化，也可以使上述透镜组L的焦点位置和上述感光芯片IS的像面一致。

压电驱动器PA是由压电元件、和与之前端面P1粘接固定的驱动轴S、和与之后端面粘接固定的重锤等构成。

在上述压电驱动器PA的上述重锤W的后端面W2，有压电驱动器保持板40与之结合固定，并且上述压电驱动器保持板40的保持部分41a,41b与上述透镜支架10固定。

压电元件P因受到外加电压在前后方向(P1-P2)伸缩与之对应的量，上述驱动轴S跟随压电元件S的伸缩作轴向位移。

另外，所述驱动轴S由比重小的材质(例如碳纤维树脂)形成，所述重锤W由比重大的材质(例如钨)形成。由于压电元件P的伸缩是在几微秒的短时间内的动作，因此粘结比重小、惯性质量小的驱动轴S的前端表面P1侧位移，而粘接固定比重大、惯性质量大的重锤W后端面P2侧的位移可抑制。

由于驱动轴S的两端可在轴方向上移动地保持在所述透镜支架10的驱动轴安装部14a、 14b上，所以压电驱动器PA被以按驱动轴的轴线与光轴正交的方式定位安装。

另外，内径比所述驱动轴S的外径小，为线簧的摩擦扭簧60压入所述驱动轴S并相互摩擦嵌合，并且具有凸轮部的移动体501的嵌合部51沿轴方向可移动地嵌合在所述驱动轴S 上。

所述移动体501具有覆盖所述摩擦扭簧60的摩擦扭簧收纳部52和所述摩擦扭簧60的摩擦扭簧臂部61、62分别压接于摩擦扭簧接触部54a、54b。所述摩擦弹簧接触部54a、54b为对于轴向具有一定的角度的斜面，通过所述摩擦扭簧60的弹力由所述摩擦扭簧臂部61、62施力，所述移动体501和所述摩擦扭簧60能够在所述驱动轴S上受到一定的摩擦力而一体地移动。

此外，由于该线弹簧(摩擦扭簧)的摩擦配合与驱动轴的接触面积比以往技术所用到的平板弹簧的摩擦接触面积大，因此由于滑动摩擦而产生的磨损会有所减少，耐久性提高。

另外，所述移动体501具有旋转限制部53，通过与所述透镜支架10的凸轮部件旋转限制部15嵌合，能够使移动体501在防止旋转的同时沿驱动轴s的轴方向移动。

所述移动体501具备凸轮主动部55，通过安装于赋能弹簧安装部56的赋能弹簧70的赋能弹簧臂部72对所述从动部34施力，从而使从动部34始终与凸轮主动部55受力接触，从而当所述移动体501在驱动轴S方向(Y方向)上移动时，与之联动，所述透镜框30能在光轴方向(Z方向)上移动。

当向所述压电驱动器PA施加图14所示的电压，在施加的电压急剧变化时，由于所述压电元件P急速伸长(收缩)，所述驱动轴S以较大的加速度位移，所以所述摩擦扭簧60容易滑动，当施加的电压缓慢变化时，所述压电元件P缓慢延伸(收缩)，从而所述驱动轴S小于以较高的加速度位移，所述摩擦扭簧60变得不易滑动。

如图12(A)(B)所示，所述凸轮主动部55(斜面)与所述赋能弹簧臂部72大致平行，即所述赋能弹簧70的作用角，在驱动器驱动作中几乎不变化，因此能够减少所述透镜框30的驱动方向上的驱动力的差(往返差)。

向所述压电驱动器PA施加图14所示的电压。当施加的电压急剧变化时，由于所述压电元件P急剧伸长(收缩)，所述驱动轴S以较大的加速度位移，所以所述摩擦扭簧60容易滑动，当施加的电压缓慢变化时，因所述压电元件P缓慢延伸(收缩)，导致所述驱动轴S以较小的加速度位移，所述摩擦扭簧60变得不易滑动。

通过利用由所施加的电压波形引起的所述驱动轴S的位移加速度的往返差，使能够与所述摩擦扭簧60一体移动的所述移动体501向规定的方向移动，从而使与所述移动体501联动的所述透镜框30移动，以使所述透镜组L相对于所述感光芯片IS的距离可以改变。

例如，通过反复使施加电压如该图(a)所示急剧上升并缓慢下降，所述透镜组L向前方驱动，如该图(b)所示反复缓慢上升并急剧下降，从而所述透镜组L向后方驱动。

以下，结合图15-23说明镜头驱动装置的另一种实施方式。

如图15，16，20所示，透镜支架10具有，与贴有图像传感器IS的图像传感器基板CB接合的摄像元件基板接合部11，与光轴(A)平行地固定并保持的导柱20的支持部12，以及防止透镜框30沿光轴旋转的镜头限位部13。

透镜框30具有收纳透镜组L的透镜筒31，和与上述导柱20沿光轴方向可移动地嵌合的导向部32，以及可在光轴方向移动且与上述镜头限位部13配合，限制上述镜框30的上述导柱20周围的旋转并使上述图像传感器IS的中心和上述透镜组L的光轴一致地定位的旋转限制部分33。

这样，上述透镜组L在感光芯片IS中心和光轴保持一致的状态下沿光轴移动，并和上述感光芯片IS的距离能够变化，因此即使摄影距离变化，也可以使上述透镜组L的焦点位置和上述感光芯片IS的像面一致。

压电驱动器PA是由压电元件、和与之前端面P1粘接固定的驱动轴S、和与之后端面粘接固定的重锤等构成。

在上述压电驱动器PA的上述重锤W的后端面W2，有压电驱动器保持板40与之结合固定，并且上述压电驱动器保持板40的保持部分41a,41b与上述透镜支架10固定。

压电元件P因受到外加电压在前后方向(P1-P2)伸缩与之对应的量，上述驱动轴S跟随压电元件S的伸缩作轴向位移。

另外，所述驱动轴S由比重小的材质(例如碳纤维树脂)形成，所述重锤W由比重大的材质(例如钨)形成。由于压电元件P的伸缩是在几微秒的短时间内的动作，因此粘结比重小、惯性质量小的驱动轴S的前端表面P1侧位移，而粘接固定比重大、惯性质量大的重锤W后端面P2侧的位移可抑制。

由于驱动轴S的两端可在轴方向上移动地保持在所述透镜支架10的驱动轴安装部14a、 14b上，所以压电驱动器PA被以按驱动轴的轴线与光轴正交的方式定位安装。

另外，内径比所述驱动轴S的外径小，为线簧的螺旋扭力弹簧型摩擦扭簧60压入所述驱动轴S并相互摩擦嵌合，并且移动体502的嵌合部51沿轴方向可移动地嵌合在所述驱动轴S 上。

如图17，18，19，20，21所示，具有主动部155的移动体502具有覆盖所述摩擦扭簧60的摩擦扭簧收纳部52和所述摩擦扭簧60的摩擦扭簧臂部61、62分别压接于摩擦扭簧接触部54a、54b。所述摩擦弹簧接触部54a、54b为对于轴向具有一定的角度的斜面，通过所述摩擦扭簧60的弹力由所述摩擦扭簧臂部61、62施力，所述移动体502和所述摩擦扭簧60能够在所述驱动轴S上受到一定的摩擦力并一体地移动。

此外，由于该线弹簧(摩擦扭簧)的摩擦配合与驱动轴的接触面积比以往技术所用到的平板弹簧的摩擦接触面积大，因此由于滑动摩擦而产生的磨损会有所减少，耐久性提高。

另外，所述移动体502具有旋转限制部53，通过与所述透镜支架10的移动体旋转限制部15嵌合，能够使移动体502在防止旋转的同时沿驱动轴s的轴方向移动。

所述移动体502具备主动部155，与和透镜框一体成形的凸轮从动部(斜面)134接触。赋能弹簧70安装于赋能扭簧安装部135，并且赋能弹簧的臂72和71，分别安装于主动部155 和与透镜框30一体成形的赋能扭簧接触部136，并与之压接。由于赋能弹簧70对主动部155 和凸轮从动部(斜面)134所施加的扭力的推压，使凸轮从动部(134)始终与移动体502上的主动部155受力接触，从而当所述移动体502在驱动轴S方向(Y方向)上移动时，与之联动，所述透镜框30能在光轴方向(Z方向)上移动。

当向所述压电驱动器PA施加图22所示的电压，在施加的电压急剧变化时，由于所述压电元件P急速伸长(收缩)，所述驱动轴S以较大的加速度位移，所以所述摩擦扭簧60容易滑动，当施加的电压缓慢变化时，所述压电元件P缓慢延伸(收缩)，从而所述驱动轴S小于以较高的加速度位移，所述摩擦扭簧60变得不易滑动。

如图20(A)(B)所示，所述凸轮从动部(斜面)134与所述赋能扭簧的臂72大致平行，即所述赋能弹簧70的作用角，在驱动器驱动作中几乎不变化，因此能够减少所述透镜框30的驱动方向上的驱动力的差(往返差)。

向所述压电驱动器PA施加图22所示的电压。当施加的电压急剧变化时，由于所述压电元件P急剧伸长(收缩)，所述驱动轴S以较大的加速度位移，所以所述摩擦扭簧60容易滑动，当施加的电压缓慢变化时，因所述压电元件P缓慢延伸(收缩)，导致所述驱动轴S以较小的加速度位移，所述摩擦扭簧60变得不易滑动。

通过利用由所施加的电压波形引起的所述驱动轴S的位移加速度的往返差，使能够与所述摩擦扭簧60一体移动的所述移动体502向规定的方向移动，从而使与所述移动体502联动的所述透镜框30移动，以使所述透镜组L相对于所述感光芯片IS的距离可以改变。

例如，通过反复使施加电压如该图(a)所示急剧上升并缓慢下降，所述透镜组L向前方驱动，如该图(b)所示反复缓慢上升并急剧下降，从而所述透镜组L向后方驱动。

以下，结合图24-34说明镜头驱动装置的另一种实施方式。

如图24对焦及防抖压电组件内部立体图所示，为XYZ轴SIDM压电驱动的压电光学驱动装置。其中，Z轴的压电驱动器的驱动轴配置和移动方向和光轴平行，Z轴驱动轴和镜头载体30的嵌合部33的摩擦结构嵌合而产生摩檫力，由Z轴驱动AF对焦镜头。X轴和Y轴的压电驱动器的配置和驱动方向分别和X轴及Y轴的主轴同轴(不限于同轴，平行也可)。

如图25，镜头载体组件3由镜头2和镜头载体30组成。镜头2外圆具有4个凸起部，镜头载体30内周有4个对应的凹槽。镜头2和镜头载体30通过上述凸起和凹槽相互结合并固定(也可以用水胶固定)。镜头载体30具有与Z轴SIDM 431相互摩擦嵌合的嵌合部33。嵌合部33内部装有作为移动部件的螺旋弹簧32与Z轴SIDM431的驱动轴嵌合。

以下具体说明作为移动部件的螺旋弹簧32，驱动部件的Z轴SIDM431的驱动轴，以及摩擦构造的嵌合部33的结构。如图26，图27，图28，图28-1，图28-2所示，为未装有螺旋弹簧32的嵌合部33的内部结构相关图。嵌合部33在驱动轴方向包含331嵌合部a和332嵌合部b前后两个部分。在嵌合部331和嵌合部332上，具有和Z轴SIDM的驱动轴431的驱动轴分别配合的31a Z轴通孔a和31b Z轴通孔b。嵌合部33的侧面具有Z轴螺旋弹簧安装开口部301，用于安装作移动部件的螺旋弹簧32。安装方向如图28中的螺旋弹簧32的安装箭头所示。在Z轴螺旋弹簧开口部301的内侧，分别是具有和螺旋弹簧32的两端的32a Z轴螺旋弹簧臂a和32bZ轴螺旋弹簧臂嵌合，在Z轴SIDM的驱动轴431的圆周方向对其作限位的两个倾斜面，304圆周嵌合面a和305圆周嵌合面b，安装到位后螺旋弹簧的上述臂部有一定的弹性变形，这样可以防止松动；在Z轴螺旋弹簧开口部301的内侧的Z轴驱动轴的轴向两侧分别是夹着螺旋弹簧并以其轴向距离隔开的302轴向嵌合面a和303轴向嵌合面b，分别与螺旋弹簧32的两端的32a Z轴螺旋弹簧臂a和32b Z轴螺旋弹簧臂嵌合，在Z轴 SIDM的驱动轴的轴向对其限位，安装后需要有一定的弹性变形，以防止松动和合适的摩擦力。

如图29，图30，图31，图32，图33，图34，为Z轴螺旋弹簧32安装后的图。安装后， Z轴螺旋弹簧32的内径和Z轴SIDM 431的驱动轴外径嵌合而相互产生摩擦力而摩擦固定。Z 轴螺旋弹簧32受Z轴螺旋弹簧臂a 32a受嵌合部33的圆周嵌合面a 304及轴向嵌合面a 302 嵌合限制，和Z轴螺旋弹簧臂b 32b受嵌合部33的圆周嵌合面b 305及轴向嵌合面b 303嵌合限制而在轴向和圆周方向固定。在给Z轴SIDM 431施加适当的频率的脉冲电压，Z轴螺旋弹簧32受和Z轴SIDM 431的驱动轴体的摩擦力作用，按指定方向移动。并且Z轴螺旋弹簧 32受嵌合部33的驱动轴的轴向和圆周方向限制，使得Z轴螺旋弹簧32的前进方向的臂部带动嵌合部33，即带动被驱动部件的镜头载体3一起做Z轴(即光轴方向)方向移动，即AF调焦驱动。

上述实施方式具有的有益效果是：

相对与背景技术所采用的产生摩擦力的摩擦结构，本方案采用在压电驱动轴外径上，直接用螺旋弹簧内径和其嵌合作为移动部件，减小了摩擦结构的大小。即使采用和背景技术相同的和光轴平行的驱动轴配置方式，相对于背景技术也具有驱动轴方向空间小型化的技术优势。并且，相对于背景技术的在驱动轴圆周截面只有几点接触，螺旋弹簧的圆周连续整圈的摩擦接触，使得摩擦力更稳定，因摩擦力的集中几点位置损耗变小，提高了可靠性。

优点总结如下：

1、通过用螺旋弹簧形成移动部件，可以减小摩擦结构部的空间.

2、由于与移动部件的驱动轴体周围的接触为螺旋状，所以压力相对分散，接触部不易磨损。

图35说明镜头驱动装置的另一种实施方式，为本对焦防抖驱动装置的XYZ的3个轴的结构分解和摩擦嵌合结构图。(与实施例1技术原理相同，摩擦结构略有不同，详见附图)。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (23)

1.一种通过机电变换元件的伸缩进行光学驱动的装置，其特征在于，具有一端固定有驱动轴体的机电转换元件，通过伸缩使摩擦结合于所述驱动轴的移动部件沿驱动轴体的轴向移动而驱动被驱动部件；所述移动部件为螺旋弹簧，通过将所述螺旋弹簧的线圈部嵌入所述驱动轴而产生摩擦力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机电变换元件的配置方式为其伸缩方向与被驱动部件移动方向成平行的方式。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，摩擦驱动轴体被结合于所述机电变换元件的一端，重锤结合在所述机电变换元件的另一端。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述移动部件通过所述螺旋弹簧的臂部与被驱动部件互相衔接而使所述被驱动部件联动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述螺旋弹簧的线圈部两端各有一个所述臂部，分别由驱动轴方向(即摩擦驱动轴体的运动方向)往前移动一侧的臂或往后移动一侧的臂对所述被驱动部件起作用，使得所述被驱动部件沿所述驱动轴前后两个方向移动。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述臂部作用于所述被驱动部件的作用点与所述线圈部的距离在所述螺旋弹簧线径的6倍以下。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述被驱动部件具有两个嵌合部，所述两个嵌合部与所述摩擦驱动轴体嵌合，并在所述摩擦驱动轴体的轴向相间隔、在所述两个嵌合部之间夹持所述移动部件。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述被驱动部件的所述两个嵌合部之间具有开口，通过所述开口可插入所述移动部件。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述被驱动部件具有与所述螺旋弹簧的臂部接触且相对于所述驱动轴体的轴方向和圆周方向倾斜的斜面，使所述臂部在所述轴方向和所述圆周方向产生弹性变形。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机电变换元件的配置方式为其伸缩方向与被驱动部件移动方向成相交的方式。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，具有将所述机电变换元件的伸缩方向的运动变换为透镜光轴方向的运动的变换结构：包括用于传递机电变换元件移动的摩擦部分，用于将摩擦部分移动方向变换为透镜光轴方向移动的凸轮部分。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述摩擦部分包括摩擦弹簧，移动体，摩擦驱动轴；其中，摩擦弹簧与移动体固定一体，摩擦弹簧与摩擦驱动轴通过摩擦结合。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述凸轮部分包括：凸轮从动部与对应主动部、或者凸轮主动部与对应从动部；其中，与移动体或与透镜框同步移动的斜面作为所述凸轮主动部或所述凸轮从动部。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述凸轮从动部与主动部通过赋能弹簧的蓄力相互推压。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述从动部与凸轮主动部通过赋能弹簧的蓄力相互推压。

16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述摩擦弹簧选择螺旋扭力摩擦弹簧；所述螺旋扭力摩擦弹簧被嵌合于摩擦驱动轴的移动体所覆盖，所述螺旋扭力摩擦弹簧的两端的臂部与移动体的斜面弹性地接触。

17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述凸轮主动部具有相对于所述机电变换元件的伸缩方向或所述透镜光轴方向形成一定角度的斜面，通过该凸轮斜面作用于与所述透镜或其框体一体形成的所述从动部而驱动所述透镜或透镜框。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述从动部通过赋能弹簧的作用力与所述凸轮主动部形成相互作用力，所述赋能弹簧的直臂与所述斜面大致平行。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述赋能弹簧为绕线螺旋扭力弹簧型的扭簧。

20.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述机电变换元件的伸缩方向的运动变换为所述透镜光轴方向的运动，具有所述主动部的所述移动体通过摩擦结合在所述摩擦驱动轴体上。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述变换结构具有以与透镜框一体成形且相对于所述机电变换元件的伸缩方向或所述透镜光轴方向形成一定角度的起凸轮作用的斜面部为所述凸轮从动部，所述移动体上的所述主动部与所述凸轮从动部彼此接触，通过所述主动部推压所述凸轮从动部而驱动透镜。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述凸轮从动部与所述主动部通过赋能弹簧相互赋能推压，所述赋能弹簧的赋能部与所述凸轮从动部的斜面大致平行。

23.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机电变换元件为层积型压电元件。

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