CN115379072B - 光学致动器及相应的摄像模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一光学致动器，其包括：外壳、载体、悬持部和悬臂梁。该悬臂梁包括条形基板和附着于所述条形基板表面的压电层，所述悬臂梁的一端固定于所述外壳，其另一端为自由端，并且所述悬臂梁设置在所述外壳与所述载体之间的间隙。其中，所述压电层的长度方向与所述条形基板的长度方向一致，并且所述压电层适于在被施加驱动电压时沿着其长度方向伸展或收缩以使所述悬臂梁弯曲，进而促使所述自由端在垂直于所述压电层表面的方向上发生位移，并通过所述自由端的位移推动所述载体移动。本发明还提供了相应的摄像模组。本发明的压电光学致动器方案可以提供更大的驱动力和防抖移动行程；可以避免使用摩擦件，可以避免摩擦件的损耗，具备高可靠性。

Description

光学致动器及相应的摄像模组

技术领域

本发明涉及摄像模组技术领域，具体地说，本发明涉及一种光学致动器及相应的摄像模组。

背景技术

手机摄像模组是智能设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设备配件转变成为智能设备举足轻重的关键元器件之一。

近年来，随着消费者对于手机拍照需求的增加，手机摄像模组的功能越来越丰富，人像拍摄、远距拍摄、光学变焦、光学防抖等功能都集成在了体积有限的摄像模组中，而其中自动对焦、光学防抖功能往往都需要依靠光学致动器(有时也可以就称为马达)驱动镜头或者感光芯片移动来实现。

另一方面，随着手机摄像模组的成像质量要求越来越高，镜头及感光芯片的体积和重量越来越大，对马达的驱动力要求也越来越高。而当前电子设备(例如手机)对摄像模组的体积也有很大的限制，马达的占用体积随着镜头及感光芯片的增大而相应的增加。换句话说，在镜头及感光芯片向更大体积、更大重量发展的趋势下，马达所能提供的驱动力却难以相应地增加。在驱动力受限的前提下，镜头及感光芯片越重，马达能够驱动移动的行程越短，影响对焦和防抖能力。并且，在驱动力受限的前提下，镜头及感光芯片越重，马达能够驱动镜头移动的速度也越慢，实现摄像模组防抖补偿的时间也越长，这也会影响对焦和防抖效果。

在传统的摄像模组中，光学致动器主要采用基于电磁驱动的音圈马达来实现驱动。然而，随着手机摄像模组的功能的丰富，摄像模组内部的光学元件需要实现的移动自由度越来越多，导致摄像模组内往往需要集成多个马达。而现有的音圈马达内设有磁铁和线圈，以产生驱动镜头或感光芯片移动所必须的磁场。当马达中的两个磁铁距离过近(例如小于7mm)时,不同磁铁的磁场会产生相互影响，导致磁铁产生位移或抖动，影响摄像模组的对焦及成像质量。

近期以来，压电马达由于其大驱动力、占用体积小等优势，越来越受到人们的关注，有望应用于摄像模组中以帮助实现自动对焦、防抖等各项功能。然而，主流的压电马达通常具有一摩擦部，需要通过摩擦部与驱动杆(驱动杆例如可以是碳棒)的摩擦力来带动镜头或芯片在沿着驱动杆移动。摩擦件相对于驱动杆的滑动可能导致摩擦件发生损耗，影响器件的可靠性。尤其是在利用上述压电马达实现防抖功能时，每次拍摄往往都需要完成大量的防抖移动，更加容易加速摩擦件的损耗，这可能导致基于压电马达的防抖功能存在可靠性不足的问题。

综上所述，当前迫切需要一种驱动力大、占用体积小且可靠性高的无电磁串扰的光学致动器及相应摄像模组的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种驱动力大、占用体积小且可靠性高的无电磁串扰的光学致动器及相应摄像模组的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光学致动器，其包括：外壳；载体，其适于安装镜头、透镜组或者感光组件；悬持部，其用于将所述载体与所述外壳活动连接；悬臂梁，其包括条形基板和附着于所述条形基板表面的压电层，所述悬臂梁的一端固定于所述外壳，其另一端为自由端，并且所述悬臂梁设置在所述外壳与所述载体之间的间隙。其中，所述压电层的长度方向与所述条形基板的长度方向一致，并且所述压电层适于在被施加驱动电压时沿着其长度方向伸展或收缩以使所述悬臂梁弯曲，进而促使所述自由端在垂直于所述压电层表面的方向上发生位移，并通过所述自由端的位移推动所述载体移动。

其中，在俯视角度下，所述外壳呈矩形，所述悬臂梁设置于所述外壳的至少一个侧面。

其中，在俯视角度下，所述外壳呈矩形，所述悬臂梁设置于所述外壳的至少两个相交的侧面。

其中，至少两个所述的悬臂梁对称地设置于所述外壳的同一个侧面，并且所述悬臂梁通过固定部安装于所述外壳，并且设置于所述外壳的同一个侧面的至少两个所述的悬臂梁共用同一个所述的固定部。

其中，在俯视角度下，所述固定部位于其所对应的所述外壳的侧面的中间位置。

其中，在俯视角度下，所述载体的外轮廓呈矩形。

其中，所述载体的外侧面包括至少一个与所述的悬臂梁适配的平面，所述平面适于在所述悬臂梁向内弯曲时与所述自由端接触，并且所述载体适于在所述自由端的推动下随着所述自由端位移，其中向内弯曲是所述悬臂梁的自由端自所述外壳向所述载体移动的方向。

其中，所述压电层包括第一压电层和第二压电层，所述第一压电层和所述第二压电层分别附着于所述条形基板的内表面和外表面。

其中，所述光学致动器还包括驱动单元，所述驱动单元用于对所述第一压电层和所述第二压电层施加驱动电压，使得所述第一压电层在其长度方向上收缩，且所述第二压电层在其长度方向上伸展，从而使所述悬臂梁向内侧弯曲。

其中，所述压电层包括第一压电层和第二压电层，所述第一压电层和所述第二压电层分别附着于所述条形基板的内表面和外表面；所述光学致动器还包括驱动单元，所述驱动单元用于对所述第一压电层和所述第二压电层施加驱动电压，使得所述第一压电层在其长度方向上收缩，且所述第二压电层在其长度方向上伸展，从而使所述悬臂梁向内侧弯曲；以及所述驱动单元还用于使设置于所述外壳的同一个侧面的至少两个所述的悬臂梁同时向内侧弯曲，以推动所述载体移动。

其中，所述压电层设置于所述条形基板的内表面或外表面，所述光学致动器还包括驱动单元，所述驱动单元用于对位于所述条形基板单侧的所述压电层施加驱动电压以使所述悬臂梁弯曲，并由所述悬臂梁的所述自由端推动所述载体移动。

其中，所述悬持部为弹片，所述弹片设置在所述外壳的四角位置，并且所述弹片的两端分别连接所述外壳和所述载体。

其中，在未施加驱动电压时，所述悬臂梁的所述自由端与所述载体之间具有间隙；在施加驱动电压时，所述压电层沿其长度方向伸缩以使所述悬臂梁弯曲，所述悬臂梁的弯曲使其所述自由端抵靠并推动所述载体移动。

其中，所述条形基板为金属片，所述压电层的厚度是所述金属片的厚度的50％-80％。

其中，所述条形基板为金属片，所述压电层包括第一压电层和第二压电层，所述第一压电层和所述第二压电层分别附接于所述金属片的内表面和外表面；所述第一压电层的厚度是所述金属片的厚度的50％-80％；所述第二压电层的厚度是所述金属片的厚度的50％-80％。

其中，所述第一压电层和所述第二压电层的厚度相等。

其中，所述金属片的厚度为50-300μm。

其中，所述悬臂梁包括x轴移动悬臂梁和y轴移动悬臂梁，所述x轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述x轴的侧面，所述x轴移动悬臂梁的长度方向平行于y轴；所述y轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述y轴的侧面，所述y轴移动悬臂梁的长度方向平行于x轴；其中，所述x轴和所述y轴是基准面上的两个相互垂直的坐标轴；所述基准面垂直于所述镜头或所述透镜组的光轴，或者所述基准面平行于所述感光组件的感光面。

其中，两个所述的x轴悬臂梁对称地设置于所述外壳的垂直于所述x轴的侧面，并且两个所述的x轴悬臂梁共用同一个固定部并且通过所述固定部安装于所述外壳；两个所述的y轴悬臂梁对称地设置于所述外壳的垂直于所述y轴的侧面，并且两个所述的y轴悬臂梁共用同一个固定部并且通过所述固定部安装于所述外壳。所述光学致动器还包括驱动单元，所述驱动单元用于对所述压电层施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的x轴悬臂梁均向内弯曲，并由这两个所述的x轴悬臂梁的所述自由端推动所述载体沿所述x轴平移；所述驱动单元还用于对所述压电层施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的y轴悬臂梁均向内弯曲，并由这两个所述的y轴悬臂梁的所述自由端推动所述载体沿所述y轴平移。

其中，所述驱动单元还用于对所述压电层施加驱动电压，以使共用同一所述固定部的两个所述的x轴悬臂梁分别向内和向外弯曲，以及使共用同一所述固定部的两个所述的y轴悬臂梁分别向内和向外弯曲，从而使所述载体绕z轴旋转；其中所述z轴平行于所述光轴。

其中，所述悬臂梁包括x轴移动悬臂梁和y轴移动悬臂梁，所述x轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述x轴的侧面，所述x轴移动悬臂梁的长度方向平行于z轴；所述y轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述y轴的侧面，所述y轴移动悬臂梁的长度方向平行于z轴；其中，所述x轴和所述y轴为垂直于所述光学致动器的光轴的坐标轴，且所述x轴和所述y轴互相垂直，所述z轴平行于所述光轴。

其中，所述悬臂梁设置于所述载体顶面与所述外壳之间的间隙，和/或设置于所述载体底面与所述外壳之间的间隙；在俯视角度下，所述悬臂梁位于所述载体的边缘区域，所述悬臂梁的所述压电层的表面平行于所述载体的顶面或底面。

其中，所述悬臂梁设置于所述载体外侧面与所述外壳的内侧面之间的间隙，在所述外壳的同一个内侧面的中心设置固定部；在侧视角度下，四个所述悬臂梁自所述固定部向不同方位延伸，形成“X”型的悬臂梁组。

其中，所述悬臂梁设置于所述载体外侧面与所述外壳的内侧面之间的间隙；在侧视角度下，所述悬臂梁的长度方向被配置成相对于基准面呈倾斜状态。

根据本申请的另一方面，还提供了一种摄像模组，其包括：前文中任一项方案所述的光学致动器；光学镜头；以及感光组件。其中，所述光学镜头和/或所述感光组件安装于所述光学致动器的所述载体。

与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：

1.本申请通过在载体和外壳之间设置由金属片及其上附着的压电层构成的悬臂梁，以压电层长度方向的伸缩来驱动金属片弯曲，进而实现悬臂梁自由端的由外向内的移动，达到驱动载体移动的效果。相比直接驱动压电层在其厚度方向进行伸缩，这种利用其长度方向伸缩并结合金属片可弯曲特性的驱动方式，可以提供更大的驱动力和防抖移动行程。

2.本申请可以避免使用摩擦件，既具有压电马达占用体积小、驱动力大的优势，又可以避免摩擦件的损耗，具备高可靠性。

3.本申请的光学致动器尤其适合用于实现摄像模组的防抖功能。

4.本申请可以避免电磁干扰。

5.本申请的一些实施例中，可以在外壳的同一侧对称地设置两个悬臂梁，这种设计可以使悬臂梁在驱动载体移动时具有更好地平衡性。

6.本申请的一些实施例中，可以在外壳的同一侧对称地设置两个悬臂梁，通过对固定部两侧的两个悬臂梁施加不同种类的驱动电压组合，可以使得两个悬臂梁都向内弯曲以实现对载体的x轴或y轴平移的驱动，也可以使得两个悬臂梁分别向内和向外弯曲，以实现对绕z轴旋转的驱动。这种设计可以以较小的空间代价实现三轴移动的移动自由度。

7.本申请的一些实施例中，可以将外壳同一侧的对称的两个悬臂梁设置成竖直状态，即这两个悬臂梁的长度方向与z轴平行，当对这两个悬臂梁施加不同种类的驱动电压组合时，可以使得两个悬臂梁都向内弯曲以实现对载体的x轴或y轴平移的驱动，也可以使得两个悬臂梁分别向内和向外弯曲，以实现对绕x轴或绕y轴旋转(即tilt调整)的驱动。这种设计可以以较小的空间代价实现四轴移动的移动自由度。

附图说明

图1示出了本申请一个实施例的具有镜头防抖功能的摄像模组的纵剖面示意图；

图2示出了图1实施例中的用于镜头防抖的光学致动器的俯视示意图；

图3示出了本申请一个实施例中y轴移动悬臂梁向内弯曲进而推动镜头载体移动的示意图；

图4a示出了悬臂梁的侧视结构示意图；

图4b示出了悬臂梁的弯曲及自由端位移的示意图；

图4c示出了悬臂梁的俯视示意图；

图4d示出了仅单侧表面具有压电层悬臂梁的示意图；

图5示出了本申请一个实施例中悬臂梁驱动镜头载体绕z轴旋转的示意图；

图6示出了本申请的另一个实施例中光学致动器的俯视示意图；

图7示出了本申请一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图；

图8示出了本申请另一个实施例中的具有芯片防抖功能的摄像模组的纵剖面示意图；

图9示出了图8的摄像模组的光学致动器的俯视示意图；

图10示出了本申请一个实施例的单个侧面具有多个悬臂梁的光学致动器的侧视示意图；

图11示出了本申请的一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的侧视示意图；

图12示出了本申请的一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的俯视示意图；

图13示出了本申请的另一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的侧视示意图；

图14示出了本申请的另一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的俯视示意图。

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。

图1示出了本申请一个实施例的具有镜头防抖功能的摄像模组的纵剖面示意图，图2示出了图1实施例中的用于镜头防抖的光学致动器的俯视示意图。结合参考图1和图2，具有镜头防抖功能的摄像模组包括镜头100、光学致动器200和感光组件300。其中镜头100安装于光学致动器200中，光学致动器200的底面固定于感光组件300的顶面。感光组件300具有感光芯片310，其用于接收透过镜头100的成像光线并输出成像数据。本实施例中，镜头100可以包括镜筒和安装于镜筒内的透镜组。镜筒的外侧面与所述镜头载体210连接固定。需注意，在一些变形的实施例中，可以省去镜筒，而将透镜组直接安装在镜头载体210内。进一步地，本实施例中，所述光学致动器200包括外壳220、镜头载体210、悬持部230及至少二个悬臂梁240。所述外壳220具有一由四个侧壁围成的容置腔以容置所述镜头载体210、所述悬持部230及所述至少二个悬臂梁240，所述镜头载体210通过所述悬持部230悬持于所述外壳220的容置腔内，所述至少二个悬臂梁240固定于所述外壳220的相邻两侧的侧壁。具体来说，本实施例中，所述悬臂梁240设置于所述镜头载体210的外侧面与所述外壳220的内侧面之间的间隙。所述悬持部230被实施为固定在所述镜头载体和所述外壳四角的弹性元件231(例如弹簧或弹片)。进一步地，所述弹性元件231可以包括上弹片和下弹片，上弹片和下弹片可以分别与所述镜头载体210的顶部和底部固定，从而更稳定地将所述镜头载体210悬持于所述外壳中。本实施例中，悬臂梁240可以包括条形基板241和附着于所述条形基板241表面的压电层242，所述悬臂梁240的一端固定于所述外壳220，其另一端为自由端249，并且所述悬臂梁240设置在所述外壳220与所述镜头载体210之间的间隙，其压电层242的表面与外壳220的内侧面可以是平行的。其中，所述压电层242可以沿着其厚度方向极化，所述压电层242的长度方向与所述条形基板241的长度方向一致，并且所述压电层242适于在被施加驱动电压时沿着其长度方向伸展(膨胀)或收缩以使所述悬臂梁240弯曲，进而促使所述自由端249在垂直于所述压电层242表面的方向上发生位移，并通过所述自由端249的位移推动所述镜头载体210移动。实际应用场景中，自由端的位移方向实际上是大致垂直于压电层表面的，只要在公差范围内，均可以视为自由端在垂直于所述压电层表面的方向上移动。一般来说，对于镜头光学防抖(镜头OIS)功能来说，自由端最大位移达到160μm即能够满足需求。

进一步地，参考图1、图2和图3，在本申请的一个实施例中，基于所提供的驱动力的方向，所述悬臂梁240可以包括两种类型，即x轴移动悬臂梁240a和y轴移动悬臂梁240b(参考图3)，所述x轴移动悬臂梁240a布置在所述外壳220的垂直于所述x轴的侧面，所述x轴移动悬臂梁240a的长度方向平行于y轴；所述y轴移动悬臂梁240b布置在所述外壳220的垂直于所述y轴的侧面，所述y轴移动悬臂梁240b的长度方向平行于x轴；其中，所述x轴和所述y轴为垂直于所述镜头100或所述透镜组光学致动器200的光轴的坐标轴，且所述x轴和所述y轴互相垂直。本实施例中，x轴移动悬臂梁240a和y轴移动悬臂梁240b各具有两个。两个所述的x轴移动悬臂梁240a对称地设置于所述外壳220的同一个侧面。在俯视角度下，该侧面平行于y轴，也就是说，x轴移动悬臂梁240a的长度方向是平行于y轴的。所述x轴移动悬臂梁240a均通过固定部243安装于所述外壳220。并且这两个x轴移动悬臂梁240a共用同一个所述的固定部243。类似地，两个所述的y轴移动悬臂梁240b对称地设置于所述外壳220的同一个侧面。在俯视角度下，该侧面平行于x轴，也就是说，y轴移动悬臂梁240b的长度方向是平行于x轴的。所述y轴移动悬臂梁240b均通过固定部243安装于所述外壳220。并且这两个y轴移动悬臂梁240b共用同一个所述的固定部243。本实施例中，在俯视角度下，该固定部243设置在所述外壳220的对应侧面的中间位置。换句话说，两个所述的x轴移动悬臂梁240a对称地设置于所述外壳220的垂直于所述x轴的侧面，并且两个所述的x轴移动悬臂梁240a共用同一个固定部243并且通过所述固定部243安装于所述外壳220；两个所述的y轴移动悬臂梁240b对称地设置于所述外壳220的垂直于所述y轴的侧面，并且两个所述的y轴移动悬臂梁240b共用同一个固定部243并且通过所述固定部243安装于所述外壳220。进一步地，所述光学致动器200还包括驱动单元，所述驱动单元用于对所述压电层242施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的x轴移动悬臂梁240a均向内弯曲，并由这两个所述的x轴移动悬臂梁240a的所述自由端249推动所述载体沿所述x轴平移；所述驱动单元还用于对所述压电层242施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的y轴移动悬臂梁240b均向内弯曲，并由这两个所述的y轴移动悬臂梁240b的所述自由端249推动所述载体沿所述y轴平移。其中，向内弯曲是所述悬臂梁240的自由端249自所述外壳220向所述载体移动的方向。即，本实施例中，可以将光轴视为中心轴，靠近光轴的一侧视为内侧，背离光轴的一侧视为外侧。进一步地，在俯视角度下，所述载体的外轮廓可以呈矩形。所述载体的外侧面包括至少一个与所述的悬臂梁240适配的平面，所述平面适于在所述悬臂梁240向内弯曲后与所述自由端249接触(此时自由端249会因悬臂梁240向内弯曲而发生大致垂直于其压电层242表面的方向移动)，并且所述载体适于在所述自由端249的推动下随着所述自由端249位移。示例性地，图3示出了本申请一个实施例中y轴移动悬臂梁向内弯曲进而推动镜头载体移动的示意图。参考图3，固定度两侧的y轴移动悬臂梁240b向内弯曲，可以对称地向镜头载体210提供x轴上的驱动力，从而推动镜头载体210在y轴正方向或负方向上移动。

进一步地，参考图4a，本申请的一个实施例中，所述压电层242包括第一压电层242a和第二压电层242b，所述第一压电层242a和所述第二压电层242b分别附着于所述条形基板241的内表面和外表面。进一步地，在本申请的一个实施例中所述光学致动器200还包括驱动单元，所述驱动单元用于对所述第一压电层242a和所述第二压电层242b施加驱动电压，使得所述第一压电层242a在其长度方向上收缩，且所述第二压电层242b在其长度方向上伸展，从而使所述悬臂梁240向第一压电层242a所处的一侧弯曲。本实施例中，驱动单元可以作为固件集成在摄像模组的线路板中。

进一步地，在另一实施例中，所述驱动单元可以用于对所述第一压电层242a和所述第二压电层242b施加驱动电压，使得所述第一压电层242a在其长度方向上收缩，且所述第二压电层242b在其长度方向上伸展，从而使所述悬臂梁240向第一压电层242a所处的一侧弯曲。所述驱动单元还用于使设置于所述外壳220的同一个侧面的至少两个所述的悬臂梁240同时向内侧弯曲，以推动所述载体移动。

进一步地，在一个变形的实施例中，所述压电层242可以仅设置于所述条形基板241的内表面或仅设置于所述条形基板241的外表面。所述光学致动器200还包括驱动单元，所述驱动单元可以用于对位于所述条形基板241单侧(即内表面侧或外表面侧)的所述压电层242施加驱动电压以使所述悬臂梁240弯曲，并由所述悬臂梁240的所述自由端249推动所述载体移动。图4d示出了仅单侧表面具有压电层悬臂梁的示意图。

进一步地，在本申请的一个实施例中，所述摄像模组和光学致动器200还可以实现绕z轴旋转自由度上的光学防抖。具体来说，本实施例中，所述光学致动器200可以设置两个x轴移动悬臂梁240a和两个y轴移动悬臂梁240b。并且两个x轴移动悬臂梁240a共用固定部243，且所述固定部243设置在外壳220一个侧面的中间位置。两个y轴移动悬臂梁240b也共用固定部243，且所述固定部243设置在外壳220另一个侧面的中间位置。两个x轴移动悬臂梁240a所对应的侧面与两个y轴移动悬臂梁240b所对应的侧面是两个相交的侧面(即这两个侧面是相邻的侧面)。基于上述结构，一方面可以实现镜头载体210的x轴平移和y轴平移；另一方面还可以通过控制驱动电压的方向来实现镜头载体210绕z轴旋转。其中所述z轴平行于所述光轴(即镜头或透镜组的光轴)。具体来说，本实施例中，所述驱动单元还用于对所述压电层242施加驱动电压，以使共用同一所述固定部243的两个所述的x轴移动悬臂梁240a分别向内和向外弯曲，以及使共用同一所述固定部243的两个所述的y轴移动悬臂梁240b分别向内和向外弯曲。图5示出了本申请一个实施例中悬臂梁驱动镜头载体绕z轴旋转的示意图。参考图5，对于两个x轴移动悬臂梁240a，通过控制其驱动电压的方向，可以使其中一个向内侧弯曲以推动镜头载体210移动，另一个则向外侧弯曲以为镜头载体210旋转后的状态留下避让空间。类似地，对于两个y轴移动悬臂梁240b，通过控制其驱动电压的方向，也可以使其中一个向内侧弯曲以推动镜头载体210移动，另一个则向外侧弯曲以为镜头载体210旋转后的状态留下避让空间。并且，x轴移动悬臂梁240a和y轴移动悬臂梁240b可以产生叠加的旋转力矩，从而增加推动镜头载体210旋转的驱动力，提高z轴旋转自由度上的防抖响应速度。

进一步地，在本申请的一个实施例中，所述悬持部230为弹片，所述弹片设置在所述外壳220的四角位置，并且所述弹片的两端分别连接所述外壳220和所述载体。

进一步地，在本申请的一个实施例中，在未施加驱动电压时，所述悬臂梁240的所述自由端249与所述载体之间具有间隙；在施加驱动电压时，所述压电层242沿其长度方向伸缩以使所述悬臂梁240弯曲，所述悬臂梁240的弯曲使其所述自由端249抵靠并推动所述载体移动。

进一步地，在本申请的一个实施例中，所述悬臂梁240中，所述条形基板241可以为金属片，所述压电层242的厚度是所述金属片的厚度的50％-80％。所述金属片的厚度可以为50-300μm，例如可以优选为100μm。需注意，在其他实施例中，所述条形基板241具备弹性，从而所述条形基板241可以在弯曲变形后恢复形状，其可以是金属以外的其他材料制作。只要条形基板241具有一定弹性，适于向大致垂直于压电层表面的方向弯曲即可。

进一步地，在本申请的一个实施例中，所述悬臂梁240中，所述条形基板241可以为金属片，所述压电层242包括第一压电层242a和第二压电层242b，所述第一压电层242a和所述第二压电层242b分别附接于所述金属片的内表面和外表面；所述第一压电层242a的厚度是所述金属片的厚度的50％-80％；所述第二压电层242b的厚度是所述金属片的厚度的50％-80％。所述第一压电层242a和所述第二压电层242b的厚度相等。所述金属片的厚度可以为50-300μm，例如可以优选为100μm。

进一步地，在本申请的一个实施例中，所述金属片可以是不锈钢片。压电层242(包括所述第一压电层242a与所述第二压电层242b)具有逆压电效应，并且适于根据极化方向和电场方向收缩或膨胀。具体来说，压电层242可以通过在条形基板241(例如锈钢片)上沉积单晶、多晶陶瓷或聚合物等材料，然后在一定方向上使上述材料(单晶、多晶陶瓷或聚合物等)的沉积层极化，从而得到所需的压电层242。逆压电效应是指在电介质的极化方向施加电场，使电介质产生电势差，进而促使电介质发生机械变形。本实施例中，所述第一压电层242a与所述第二压电层242b均由压电材料组成并分别与至少二个电极(图中未示出)电连接，从而为所述第一压电层242a与所述第二压电层242b提供电源激励。在本实施例中，固设于所述条形基板241两侧的第一压电层242a和第二压电层242b在受到电源激励后分别收缩和膨胀。例如使所述第一压电层242a在长度方向收缩而使所述第二压电层242b在长度方向膨胀，从而所述条形基板241和所述悬臂梁适于向所述第一压电层242a方向弯曲，从而驱动所述镜头载体210平移或者旋转。参考图4b，所述悬臂梁240弯曲的形变量可以由悬臂梁240的自由端249的位移量W来表征。

本申请中，压电层242可以直接在条形基板241上成型，也可以预先成型，然后再将压电层242附接于(例如粘结于)所述条形基板241的表面。

进一步地，在本申请的一个实施例中，所述第一压电层242a与所述第二压电层242b的极化方向可以相反，从而在提供相同的电源激励(即提供相同的驱动电压)时，其中一压电层在其长度方向上收缩而另一压电层在其长度方向上膨胀，使悬臂梁弯曲，进而驱动悬臂梁240的自由端249推动镜头载体210移动。或者，在本申请的另一实施例中，所述第一压电层242a与所述第二压电层242b的极化方向可以相同，并且向第一压电层242a和第二压电层242b提供相反方向的电源激励，同样可以实现其中一压电层在其长度方向上收缩而另一压电层在其长度方向上膨胀，从而使悬臂梁240弯曲，进而驱动悬臂梁240的自由端249推动镜头载体210移动。

仍然参考图4a，在本申请的一个实施例中，所述第一压电层242a的厚度为h1、所述第二压电层242b的厚度为h2、所述条形基板241的厚度为h3，优选地，所述第一压电层242a的厚度h1与所述第二压电层242b的厚度h2均为所述悬臂梁的厚度h3的50％-80％。进一步地，所述第一压电层242a的厚度h1与所述第二压电层242b的厚度h2可以相等。在本申请一个优选实施例中，当所述悬臂梁240中采用不锈钢基材制作所述条形基板241，所述第一压电层242a与所述第二压电层242b可以是PZT材料(锆钛酸铅压电陶瓷)。所述第一压电层242a的厚度h1与所述第二压电层242b的厚度h2均为70μm，条形基板241的厚度为100μm。此时，所述悬臂梁的最大形变量(即悬臂梁自由端249的最大位移量W)可以为160μm，其驱动力可以大于等于0.1N，能够满足镜头防抖的性能要求。本实施例中，悬臂梁240的宽度可以大于其厚度。图4c示出了俯视角度下的悬臂梁，其中示出了该悬臂梁的长度方向和宽度方向。

优选地，在本申请的一个实施例中，x轴移动悬臂梁240a和y轴移动悬臂梁240b的设置高度(即z轴方向上的位置)相等，从而避免驱动镜头载体210防抖移动时出现不必要的倾斜。进一步地，由于镜头通常凸出于所述压电致动器，因此悬臂梁240优选设置于所述镜头载体210的中部或者中上部，从而使得所述压电致动器驱动镜头平移时不易产生倾斜。

进一步地，在本申请的一个实施例中，提供了一种具有光学防抖功能的摄像模组，其包括感光组件、光学致动器200和安装于光学致动器200的镜头100。即所述光学致动器200为镜头防抖光学致动器。其中所述感光组件与所述镜头防抖压电致动器的外壳220相固定，所述镜头100固定于所述镜头防抖压电致动器的镜头载体210中，从而所述感光组件适于获取经过所述镜头100汇聚的成像光线。所述感光组件包括一线路板组件及滤光组件，所述线路板组件包括一线路板及电连接于线路板上的感光芯片及电容、电阻等电子元件，所述滤光组件包括一支架及固定于支架上的滤光元件，所述线路板组件通过所述滤光组件固定于所述镜头防抖压电致动器的外壳220。

进一步地，图6示出了本申请的另一个实施例中光学致动器的俯视示意图。参考图6，本实施例中，所述光学致动器200的外壳220的四个侧壁均设置悬臂梁240。即本实施例中多个悬臂梁240分布在所述镜头载体210的四周。其中镜头载体210的两侧为x轴移动悬臂梁240a，另两侧为y轴移动悬臂梁240b。在每一个侧面，悬臂梁均成对地对称地布置。

进一步地，图7示出了本申请一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图。参考图7，本实施例中，悬臂梁240的自由端249连接弹性元件231，并通过所述弹性元件231连接所述镜头载体210。即用于悬挂镜头载体210的弹性元件231的两端可以分别连接镜头载体210和悬臂梁240的自由端249(需注意，本实施例中，当外壳220与镜头载体210外侧面之间的间隙未布置悬臂梁240时，弹性元件231的两端可以之间连接外壳220和镜头载体210)。本实施例中，固定部243设置在外壳220内侧面的中央，两个悬臂梁240自固定部243分别向相反的方向延伸，两个悬臂梁240的自由端249分别位于外壳220的两个角落区域。本实施例中，当压电层242受到驱动电压激励时，在其长度方向上收缩或膨胀，使得悬臂梁240弯曲(发生形变)，自由端249向大致垂直于所述压电层242表面的方向位移，该位移由所述弹性元件传递至镜头载体210，从而推动镜头载体210沿x轴、y轴平移或绕z轴旋转。

进一步地，上述基于压电层242的悬臂梁240还可以用于驱动感光芯片移动。例如，图8示出了本申请另一个实施例中的具有芯片防抖功能的摄像模组的纵剖面示意图。图9示出了图8的摄像模组的光学致动器的俯视示意图。结合参考图8和图9，本实施例中，所述摄像模组包括镜头100、镜头支架110、感光组件300和用于驱动感光组件的光学致动器200。其中镜头100安装于镜头支架110，镜头支架110的底面安装于光学致动器200外壳220的顶面。光学致动器200包括外壳220、感光组件载体290以及设置在外壳220和感光组件载体290之间间隙的悬臂梁240。所述悬臂梁240的结构可以参考前文中其他实施例的描述(仅需把镜头载体210替换为感光组件载体290即可)，此处不再赘述。镜头支架110可以是用于支撑镜头的结构件。上述镜头100和镜头支架110可以共同构成镜头组件。在其他实施例中镜头支架110也可以被其他类型的镜头支持件代替。例如镜头支持件可以是驱动镜头移动的马达(OIS马达或者AF马达)。所述感光组件300包括线路板组件320及滤光组件，其中所述线路板组件320包括线路板321及电连接于线路板321的感光芯片322、电容电阻等电子元器件323，所述线路板组件320通过所述线路板321与所述感光组件载体290相固定。本实施例中，所述感光组件载体290可以固定于所述线路板321的正面，也可以固定于所述线路板321的侧面或者底面，所述滤光组件包括一滤光元件311。本实施例中，所述滤光元件311固定于所述感光组件载体290上。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述光学致动器200的单个侧面可以设置多于两个的悬臂梁240。图10示出了本申请一个实施例的单个侧面具有多个悬臂梁的光学致动器的侧视示意图。参考图10，本实施例中，在载体299(可以是镜头载体或感光组件载体)的一个外侧面的中心位置处，可以设置一个固定部243，四个悬臂梁240自该固定部243向四个方向延伸而形成。这四个悬臂梁240可以对称地布置成“X”状。固定部243可以固定于外壳220的内侧面。所述固定部243可以作为悬臂梁240的根茎部，悬臂梁240的自由端249则位于载体外侧面的四角位置(指侧视角度下的四角位置)。本实施例的方案中，可以在单个侧面设置更多的悬臂梁240，从而使光学致动器具有更大的驱动力。并且，由于在侧视角度下，悬臂梁240是倾斜布置的(即悬臂梁240的长度方向相对于基准面是倾斜的，所述基准面是垂直于光轴的平面，或者是平行于感光组件的感光面的平面，所述的x轴和y轴是基准面上两个相互垂直的坐标轴)，所以悬臂梁240可以有较大的长度，因此其受到驱动电压激励时，弯曲幅度可以相对增大(即相比水平布置的悬臂梁240，这种倾斜布置的悬臂梁240的自由端249的位移可以相对增大)，从而提升光学致动器的驱动力和驱动行程。上述的位于单个侧面的四个悬臂梁240可以构成悬臂梁组，该悬臂梁组既可以作为x轴移动悬臂梁组，也可以作为y轴移动悬臂梁组使用。例如，当该悬臂梁组布置于x轴垂直的侧面时，在该悬臂梁组可以用于驱动载体299进行x轴平移，即作为x轴移动悬臂梁组使用。当该悬臂梁组布置于y轴垂直的侧面时，在该悬臂梁组可以用于驱动载体299进行y轴平移，即作为y轴移动悬臂梁组使用。上述悬臂梁组同样可以用于驱动载体299在绕z轴旋转的自由度上转动，其驱动原理可参考图5及对应的实施例，此处不再赘述。每个所述的悬臂梁组所具有的悬臂梁数目并不限于两个或四个，例如其数目也可以是三个、五个、六个等。

上述实施例中，悬臂梁或悬臂梁组均设置在载体299外侧面与外壳220内侧面之间环状(例如矩形环状)间隙中。但需要注意，本申请的悬臂梁或悬臂梁组还可以设置在载体299顶面与壳体之间的间隙，或者设置在载体299底面与壳体之间的间隙(壳体例如可以具有一底座，悬臂梁可以设置在载体299底面与壳体底座之间的间隙)，以实现载体299的tilt调整(即倾角调整)。倾角调整可以是载体299在绕x轴旋转和绕y轴旋转这两个自由度上的调整。其旋转中心可以设置在位于镜头100光轴的一个基准点上。该基准点的位置可以通过调整弹性元件(即悬持部230)的弹性系数和悬臂梁的位置和驱动力来确定。

图11示出了本申请的一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的侧视示意图。图12示出了本申请的一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的俯视示意图。结合参考图11和图12，本实施例中，悬臂梁或悬臂梁组可以设置在载体299顶面与外壳220之间的间隙。具体来说，在俯视角度下，悬臂梁240(悬臂梁240可以结合参考图1、图2和图3等，图11和图12中悬臂梁用附图标记240c或240d代表)可以布置在载体299的顶面的边缘区域。在未通电状态下(即原始状态下)，悬臂梁240的压电层242表面可以平行于载体299的顶面。这样，在对压电层242施加驱动电压时，悬臂梁240可以向下弯曲，使其自由端249自上而下地位移，从而推动载体299朝一侧倾斜。参考图12，所述光学致动器200可以包括Rx移动悬臂梁240c和Ry移动悬臂梁240d，Rx移动悬臂梁240c的长度方向与x轴平行，其布置在载体299顶面的平行于x轴的边缘区域，Ry移动悬臂梁240d的长度方向与y轴平行，其布置在载体299顶面的平行于y轴的边缘区域。Rx移动悬臂梁240c弯曲并使其自由端249接触和推动载体299，可以使载体299在Rx自由度上转动(Rx自由度即绕x轴旋转的自由度)。Ry移动悬臂梁240d弯曲并使其自由端249接触和推动载体299，可以使载体299在Ry自由度上转动(Ry自由度即绕y轴旋转的自由度)。Rx移动悬臂梁240c和Ry移动悬臂梁240d的结构可以与前文中其他实施例中的悬臂梁240一致，既可以包含条形基板241和附着于条形基板241的压电层242。所述压电层242可以包括位于条形基板241两个表面(此处为上下表面)的第一压电层242a和第二压电层242b。

进一步地，仍然参考图11，在本申请的一个实施例中，所述的Rx移动悬臂梁和Ry移动悬臂梁不仅可以布置在载体299顶面与外壳220的间隙，还可以布置在载体299底面与外壳220的间隙。位于载体299底面与外壳220的间隙的Rx移动悬臂梁240c和Ry移动悬臂梁240d的结构和布置方式可以与位于前一实施例的位于载体299顶面与外壳220的间隙的Rx移动悬臂梁240c和Ry移动悬臂梁240d一致，此处不再赘述。本实施例中，在俯视角度下，Rx移动悬臂梁240c可以布置在载体299的一条平行于x轴的边缘区域，Ry移动悬臂梁240d可以布置在载体299的一条平行于y轴的边缘区域。本实施例中，悬臂梁240的所述压电层242的表面平行于所述载体299的顶面或底面。

进一步地，图13示出了本申请的另一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的侧视示意图。图14示出了本申请的另一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的俯视示意图。本实施例中，在俯视角度下，Rx移动悬臂梁240c可以布置在载体299的两条平行于x轴的边缘区域，Ry移动悬臂梁240d可以布置在载体299的两条平行于y轴的边缘区域。本实施例的其余设计与图11和图12所示的实施例一致，不再赘述。

上述实施例中，所述载体299可以是感光组件载体290，也可以是镜头载体210。

本申请的上述实施例中，通过使用压电马达为摄像模组防抖马达的驱动力。压电马达的结构相对简单，可以简化驱动机构的设计，从而减小模组的尺寸。相较于电磁感应式马达驱动镜头的方案，基于压电层的悬臂梁式马达不需要依靠电磁力来抵消重力，具有更大推力，更大位移和更低功耗的优势，同时控制精度更高，可实现高精度双轴防抖，并且没有磁干扰的问题。

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 (17)

1.一种光学致动器，其特征在于，包括：

外壳；

载体，其适于安装镜头、透镜组或者感光组件；

悬持部，其用于将所述载体与所述外壳活动连接；

悬臂梁，其包括条形基板和附着于所述条形基板表面的压电层，所述悬臂梁的一端固定于所述外壳，其另一端为自由端，并且所述悬臂梁设置在所述外壳与所述载体之间的间隙；

其中，所述压电层的长度方向与所述条形基板的长度方向一致，并且所述压电层适于在被施加驱动电压时沿着其长度方向伸展或收缩以使所述悬臂梁弯曲，进而促使所述自由端在垂直于所述压电层表面的方向上发生位移，并通过所述自由端的位移推动所述载体移动；

所述悬臂梁包括两个x轴移动悬臂梁和两个y轴移动悬臂梁，所述x轴移动悬臂梁的长度方向平行于y轴；所述y轴移动悬臂梁的长度方向平行于x轴；其中，所述x轴和所述y轴是基准面上的两个相互垂直的坐标轴；所述基准面垂直于所述镜头或所述透镜组的光轴，或者所述基准面平行于所述感光组件的感光面；两个所述的x轴悬臂梁对称地设置于所述外壳的垂直于所述x轴的侧面，并且两个所述的x轴悬臂梁共用同一个固定部并且通过所述固定部安装于所述外壳；两个所述的y轴悬臂梁对称地设置于所述外壳的垂直于所述y轴的侧面，并且两个所述的y轴悬臂梁共用同一个固定部并且通过所述固定部安装于所述外壳；

所述光学致动器还包括驱动单元，所述驱动单元用于对所述压电层施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的x轴悬臂梁均向内弯曲，并由这两个所述的x轴悬臂梁的所述自由端推动所述载体沿所述x轴平移；所述驱动单元还用于对所述压电层施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的y轴悬臂梁均向内弯曲，并由这两个所述的y轴悬臂梁的所述自由端推动所述载体沿所述y轴平移。

2.根据权利要求1所述的光学致动器，其特征在于，在俯视角度下，所述外壳呈矩形。

3.根据权利要求1所述的光学致动器，其特征在于，在俯视角度下，所述固定部位于其所对应的所述外壳的侧面的中间位置。

4.根据权利要求3所述的光学致动器，其特征在于，在俯视角度下，所述载体的外轮廓呈矩形。

5.根据权利要求3所述的光学致动器，其特征在于，所述载体的外侧面包括至少一个与所述的悬臂梁适配的平面，所述平面适于在所述悬臂梁向内弯曲时与所述自由端接触，并且所述载体适于在所述自由端的推动下随着所述自由端位移，其中向内弯曲是所述悬臂梁的自由端自所述外壳向所述载体移动的方向。

6.根据权利要求1所述的光学致动器，其特征在于，所述压电层包括第一压电层和第二压电层，所述第一压电层和所述第二压电层分别附着于所述条形基板的内表面和外表面。

7.根据权利要求6所述的光学致动器，其特征在于，所述驱动单元用于对所述第一压电层和所述第二压电层施加驱动电压，使得所述第一压电层在其长度方向上收缩，且所述第二压电层在其长度方向上伸展，从而使所述悬臂梁向内侧弯曲。

8.根据权利要求1所述的光学致动器，其特征在于，所述压电层包括第一压电层和第二压电层，所述第一压电层和所述第二压电层分别附着于所述条形基板的内表面和外表面；所述驱动单元用于对所述第一压电层和所述第二压电层施加驱动电压，使得所述第一压电层在其长度方向上收缩，且所述第二压电层在其长度方向上伸展，从而使所述悬臂梁向内侧弯曲；以及所述驱动单元还用于使设置于所述外壳的同一个侧面的至少两个所述的悬臂梁同时向内侧弯曲，以推动所述载体移动。

9.根据权利要求1所述的光学致动器，其特征在于，所述压电层设置于所述条形基板的内表面或外表面，所述驱动单元用于对位于所述条形基板单侧的所述压电层施加驱动电压以使所述悬臂梁弯曲，并由所述悬臂梁的所述自由端推动所述载体移动。

10.根据权利要求1所述的光学致动器，其特征在于，所述悬持部为弹片，所述弹片设置在所述外壳的四角位置，并且所述弹片的两端分别连接所述外壳和所述载体。

11.根据权利要求1所述的光学致动器，其特征在于，在未施加驱动电压时，所述悬臂梁的所述自由端与所述载体之间具有间隙；在施加驱动电压时，所述压电层沿其长度方向伸缩以使所述悬臂梁弯曲，所述悬臂梁的弯曲使其所述自由端抵靠并推动所述载体移动。

12.根据权利要求11所述的光学致动器，其特征在于，所述条形基板为金属片，所述压电层的厚度是所述金属片的厚度的50％-80％。

13.根据权利要求11所述的光学致动器，其特征在于，所述条形基板为金属片，所述压电层包括第一压电层和第二压电层，所述第一压电层和所述第二压电层分别附接于所述金属片的内表面和外表面；所述第一压电层的厚度是所述金属片的厚度的50％-80％；所述第二压电层的厚度是所述金属片的厚度的50％-80％。

14.根据权利要求13所述的光学致动器，其特征在于，所述第一压电层和所述第二压电层的厚度相等。

15.根据权利要求12或13所述的光学致动器，其特征在于，所述金属片的厚度为50-300μm。

16.根据权利要求1所述的光学致动器，其特征在于，所述驱动单元还用于对所述压电层施加驱动电压，以使共用同一所述固定部的两个所述的x轴悬臂梁分别向内和向外弯曲，以及使共用同一所述固定部的两个所述的y轴悬臂梁分别向内和向外弯曲，从而使所述载体绕z轴旋转；其中所述z轴平行于所述光轴。

17.一种摄像模组，其特征在于，包括：

权利要求1-16中任一项所述的光学致动器；

光学镜头；以及

感光组件；

其中，所述光学镜头和/或所述感光组件安装于所述光学致动器的所述载体。