CN116149007A - 子母式光学镜头及摄像模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及子母式光学镜头，其包括镜头框架和安装在镜头框架内的第一载体和第二载体以及第一镜头和第二镜头，第一载体位于所述第二载体内并可相对于第二载体移动。第二载体的第一侧具有一滑动适配结构和适配的第一轨道；驱动第二载体的第二驱动装置包括压电元件、起振部件和从动部件，所述从动部件呈直线型并作为所述第二轨道；所述起振部件在附着于其表面的所述压电元件的带动下机械振动并沿着所述光轴相对于所述第二轨道移动，并且其移动范围至少为6mm。所述起振部件设置在所述镜头框架的内部并通过一安装部固定于所述镜头框架或者固定于所述第二载体；所述起振部件的移动行程被限制于所述镜头框架的中段区域。本申请还提供了相应的摄像模组。

Description

子母式光学镜头及摄像模组

技术领域

本发明涉及摄像模组技术领域，具体地说，本发明涉及一种子母式光学镜头及摄像模组。

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。

随着生活水平的升高，消费者对于手机、平板等终端设备的摄像功能要求越来越高，不仅要求实现背景虚化、夜间拍摄等效果，还对远摄提出了需求，消费者需要能够清楚地拍摄不同距离远处画面的终端设备。

为实现上述远摄功能，通常在摄像模组中增加一光学变焦镜头，形成光学变焦模组。光学变焦模组是通过改变光学变焦镜头镜片之间的距离来改变镜头的焦距以到达变焦的目的，其可以比较清晰的拍摄不同距离的远处的物体，且其所成图像的成像品质也相对较高。这里变焦是指改变焦距以便拍摄不同距离的景物。

现有的光学变焦驱动机构中，大都是驱动至少两个镜头进行移动，在自动对焦和变焦时，多个镜头之间只能通过各自独立的驱动装置进行驱动，然而这种方式使得对焦和变焦的过程不易同步，影响对焦和变焦过程中的清晰度和速度。并且多个镜头的各自驱动方式，会造成多个镜头在光轴方向上的位置偏差，使得成像效果受到影响，对于精度也无法达到更高的要求。

CN111856695A提出了一种子母式变焦镜头，该变焦镜头中，透镜组包括一个固定群和两个移动群，两个移动群安装在同一母载体，从而可在一压电马达驱动下同步移动。一子载体安装于所述母载体内，并且该子载体可以在另一驱动元件的作用下相对于所述母载体移动。其中一个移动群安装于所述子载体，这样该移动群可以作为子群相对于所述母载体移动。为便于理解，本文中将这两个移动群所组成的大群称为母群，其中安装于子载体的移动群称为子群。该现有方案中，压电马达驱动母群变焦，再由另一马达单独驱动子群进行高精度对焦，可以避免多个镜头各自独立移动而造成在光轴方向上的位置偏差，进而提升模组的成像品质。然而，子母式变焦镜头需要嵌套式地设置多个载体，导致母载体需要具有较大的尺寸，另外移动母群及其附属结构(例如母载体安装于其中子载体及其驱动元件)需要较大的驱动力，这些因素都导致子母式变焦镜头的占用体积较大，使得摄像模组难以小型化。CN111856695A的方案中，采用压电马达以为母群的移动提供较大的驱动力，然而该压电马达的压电元件的表面垂直于其驱动轴，占用空间较大。其压电元件甚至难以设置在镜头框架内部。

综上所述，当前迫切需要一种能够减小体积的子母式光学镜头及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，提供一种能够减小体积的子母式光学镜头及摄像模组的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种子母式光学镜头，其包括：镜头框架，其具有与所述光学镜头的光轴平行的轴线和位于所述轴线两侧的第一侧壁和第二侧壁；第一载体；第二载体，其位于所述镜头框架内，且所述第二载体与所述镜头框架活动连接；所述第一载体位于所述第二载体内，且所述第一载体与所述第二载体活动连接，所述第一侧壁的第一侧与所述第二载体之间构成第一间隙，所述第一间隙设置有与所述光轴平行的第一轨道，所述第二侧壁与所述第二载体的第二侧之间则构成第二间隙，所述第二间隙设置有与所述光轴平行的第二轨道；第一驱动装置，其适于驱动所述第一载体相对于所述第二载体沿着所述光轴的方向上移动；第一镜头，其固定于所述第一载体；第二镜头，其固定于所述第二载体，第三镜头，其固定于所述镜头框架，并且所述第一镜头、所述第二镜头和所述第三镜头同轴布置；以及第二驱动装置，其适于驱动所述第二载体相对于所述镜头框架沿着所述光轴的方向上移动。其中，所述第二载体的所述第一侧具有一滑动适配结构，所述滑动适配结构与所述第一轨道活动连接；所述第二驱动装置设置在所述第二间隙，其包括压电元件、起振部件和从动部件，所述从动部件呈直线型并作为所述第二轨道；所述起振部件在附着于其表面的所述压电元件的带动下机械振动并沿着所述光轴相对于所述第二轨道移动，并且其移动范围至少为6mm。所述起振部件设置在所述镜头框架的内部，所述起振部件通过一安装部固定于所述镜头框架或者固定于所述第二载体。所述镜头框架具有一像侧端面和一物侧端面，所述像侧端面到所述物侧端面的距离为所述镜头框架的内腔长度，所述内腔长度至少为20mm。所述起振部件的移动行程被限制于所述镜头框架的中段区域，所述中段区域是满足以下条件的区域：使所述安装部的位置距离所述镜头框架的物侧端面至少为所述内腔长度的1/4，并且使所述安装部的位置距离所述镜头框架的像侧端面至少为所述内腔长度的1/4。

其中，所述第二驱动装置为音叉式压电驱动装置，其中，所述起振部件为音叉谐振器，其具有两个振动臂和连接所述两个振动臂的连接部，每个所述连接部具有一个连接端和一个自由端，所述连接部75将所述两个振动臂的所述连接端连接，并且所述连接部具有连接部通孔。所述从动部件为从动杆，其穿过所述连接部通孔，并被所述两个振动臂夹持；所述从动杆的轴线与所述光轴平行，所述音叉谐振器和所述从动杆均设置在所述第二载体和所述镜头框架之间的间隙；所述从动杆的两端固定于所述第二载体或者所述镜头框架；其中，当所述从动杆的两端固定于所述第二载体时，所述连接部固定于所述镜头框架，当所述从动杆的两端固定于所述镜头框架时，所述连接部固定于所述第二载体。所述压电元件的数目至少为两个，所述压电元件呈扁平状，每个所述振动臂的外侧面设置一个所述的压电元件，所述振动臂适于在所述压电元件的驱动下产生谐振，并在第一振动频率下形成指向所述光轴正方向的合力，在第二振动频率下形成指向所述光轴负方向的合力。

其中，两个所述振动臂配置成关于所述从动杆的轴线呈轴对称状态，每个所述振动臂的外侧面为平面，其平行于所述光轴，每个所述振动臂的所述自由端具有一夹持部，所述夹持部的内侧面的形状与所述从动杆的外侧面的形状适配。

其中，所述振动臂的内侧面也设置一个所述压电元件。

其中，所述压电元件在第一频率的驱动信号的作用下，驱动所述振动臂振动以使所述音叉谐振器生成所述第一频率的谐振，两个所述的振动臂以所述第一频率循环地开合，并使所述音叉谐振器相对于所述从动杆沿着所述光轴正方向移动。所述压电元件在第二频率的驱动信号的作用下，驱动所述振动臂振动，以使所述音叉谐振器生成所述第二频率的谐振，两个所述的振动臂以所述第二频率循环地开合，并使所述音叉谐振器相对于所述从动杆沿着所述光轴负方向移动。

其中，所述音叉谐振器还具有安装部，所述安装部呈扁平状且其厚度方向平行于所述光轴。

其中，所述安装部的一端连接所述连接部，另一端固定于所述镜头框架或所述第二载体；其中当所述从动杆的两端固定于所述第二载体时，所述连接部通过所述安装部固定于所述镜头框架，当所述从动杆的两端固定于所述镜头框架时，所述连接部通过所述安装部固定于所述第二载体。

其中，所述安装部的表面贴附有辅助压电元件，所述辅助压电元件形成垂直于所述安装部的表面的振动。

其中，至少一部分所述压电元件是多层压电材料堆叠形成的压电元件。

其中，所述第二载体包括镜头适配部和载体框架部，所述镜头适配部用于安装所述第二镜头，所述载体框架部形成一载体容纳腔，所述第一载体和所述第一驱动装置设置在所述载体容纳腔内，在俯视角度下所述镜头适配部的宽度小于所述载体框架部的宽度。

其中，所述镜头框架还包括一个底板以及垂直于所述光轴的一个前端部和一个后端部，所述前端部、所述后端部、所述第一侧壁和所述第二侧壁围绕在所述第二载体的四周，所述底板位于所述第二载体的底部，所述的第三镜头安装于所述前端部，所述后端部适于安装感光组件。

其中，所述音叉谐振器固定于所述底板，所述从动杆的两端分别固定于所述镜头适配部和所述载体框架部的外侧面。

其中，所述音叉谐振器固定于所述镜头适配部或所述载体框架部的外侧面，所述从动杆的两端均固定于所述底板。

其中，布置在所述第一间隙的所述第一轨道为一引导杆，所述引导杆的两端固定于所述镜头框架，布置在所述第一间隙的所述滑动适配结构为一通孔适配结构，所述引导杆穿过所述通孔适配结构并与所述通孔适配结构活动连接。

其中，所述第一轨道设置在所述第一侧壁的内侧面，所述第二轨道设置在所述第二侧壁的内侧面，所述第二驱动装置为行波式压电驱动装置或者为驻波式压电驱动装置。

本申请还提供了一种摄像模组，其包括：前述任意方案中所述的子母式光学镜头；以及感光组件，其固定于所述镜头框架，所述感光组件包括感光芯片，所述感光芯片适于接收穿过所述光学镜头的光线。

其中，所述摄像模组为潜望式模组，所述潜望式模组包括反射棱镜，所述反射棱镜固定于所述镜头框架，并且所述反射棱镜的入射端光轴与出射端光轴垂直，并且所述出射端光轴与所述光学镜头的光轴平行。

与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：

1.本申请可以将压电元件设置在母载体与镜头框架之间的间隙处，从而减小摄像模组的体积。

2.本申请可以避免多个镜头各自独立移动而造成在光轴方向上的位置偏差，进而提升模组的成像品质。

3.本申请的一些实施例中，可以通过压电元件和音叉结构来实现光轴方向的驱动，并通过控制驱动压电的频率来改变音叉结构整体作用力的大小和方向，从而实现了以较小的体积代价来准确可靠地控制母群移动。

4.本申请的一些实施例中，可以通过将起振部件及其活动范围配置在镜头框架的中段区域，来保证起振部件轴向移动的准直度，从而使得一个引导杆和一个从动杆即可实现母载体的高准直度移动，进而缩小镜头框架和字母式镜头的体积(尤其是缩小宽度方向上的尺寸)。

5.申请请的子母式光学镜头及摄像模组特别适合用于手机、平板电脑等电子设备中。

附图说明

图1示出了本申请一个实施例的子母式光学镜头的立体示意图；

图2示出了图1中第二驱动装置附近区域的局部放大图；

图3示出了图1的子母式光学镜头的俯视示意图；

图4a示出了本申请一个实施例中的音叉谐振器的俯视视角下的示意图；

图4b示出了本申请一个实施例中的音叉谐振器的在物侧视角下的示意图；

图5示出了本申请一个变形的实施例中的音叉谐振器；

图6示出了本申请另一个变形的实施例中的音叉谐振器；

图7示出了音叉谐振器在第一状态下工作原理；

图8示出了音叉谐振器在第二状态下工作原理；

图9示出了本申请中一个音叉谐振器固定于所述第二载体的子母式光学镜头的立体示意图；

图10示出了图9的子母式光学镜头的俯视示意图；

图11示出了本申请一个实施例中俯视角度下的子母式光学镜头及其轴线。

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。

图1示出了本申请一个实施例的子母式光学镜头的立体示意图，图2示出了图1中第二驱动装置附近区域的局部放大图，图3示出了图1的子母式光学镜头的俯视示意图。结合参考图1、图2和图3，本实施例中，子母式光学镜头100包括镜头框架10、第一载体20、第二载体30、第一驱动装置、第一镜头40、第二镜头50、第三镜头60和第二驱动装置70。其中，所述第二载体30位于所述镜头框架10内，且所述第二载体30与所述镜头框架10活动连接；所述第一载体20位于所述第二载体30内，且所述第一载体20与所述第二载体30活动连接。所述第一驱动装置适于驱动所述第一载体20相对于所述第二载体30在所述光学镜头100的光轴方向上移动。本实施例中，所述子母式光学镜头100可以用于潜望式模组中。为便于描述和理解，本文中，将潜望式模组中，将所述子母式光学镜头100的光轴定义为主光轴，该主光轴垂直于入射光线(即来自物方的光线)的入射光轴。具体来说，所述潜望式模组可以包括一反射棱镜200(也可以是其它类型的光反射元件)，所述反射棱镜200可以固定于所述镜头框架10(二者可以直接连接，也可以通过中介物间接连接)，并且所述反射棱镜200的入射端光轴(即所述入射光线的入射光轴)与出射端光轴垂直，其中所述出射端光轴与所述光学镜头100的光轴平行。进一步地，本实施例中，第一镜头40固定于所述第一载体20；第二镜头50固定于所述第二载体30，第三镜头60固定于所述镜头框架10，并且所述第一镜头40、所述第二镜头50和所述第三镜头60同轴布置。所述第二驱动装置70适于驱动所述第二载体30相对于所述镜头框架10在所述光学镜头100的光轴方向上移动。其中，所述第二驱动装置70包括音叉谐振器71、从动杆72和至少两个压电元件73。本实施例中，音叉谐振器71具有两个振动臂74和连接所述两个振动臂74的连接部75，每个所述连接部75具有一个连接端和一个自由端，所述连接部75将所述两个振动臂74的所述连接端连接，并且所述连接部75具有连接部通孔。从动杆72穿过所述连接部通孔，并被所述两个振动臂74夹持；所述从动杆72的轴线与所述光轴平行，所述音叉谐振器71和所述从动杆72均设置在所述第二载体30和所述镜头框架10之间的间隙；所述从动杆72的两端固定于所述第二载体30或者所述镜头框架10；其中，当所述从动杆72的两端固定于所述第二载体30时，所述连接部75固定于所述镜头框架10，当所述从动杆72的两端固定于所述镜头框架10时，所述连接部75固定于所述第二载体30。所述压电元件73呈扁平状，每个所述振动臂74的外侧面贴附一个所述的压电元件73，所述振动臂74适于在所述压电元件73的驱动下产生谐振，并在第一振动频率下形成指向所述光轴正方向的合力，在第二振动频率下形成指向所述光轴负方向的合力。本实施例中，压电元件73与谐振器可以通过粘结剂连接，粘结剂具有良好的能量传递性、恒定的厚度及导电性，如添加环氧银或导电微金属球的粘接剂。需注意，本申请中，压电元件73附着于一谐振器的方式并不限于此。例如，在另一实施例中，所述压电元件73也可直接涂覆在谐振器的外侧面，或以逐层成形的形式在谐振器的外侧面上成型。在又一些实施例中，所述压电元件73还可以通过电解技术制作在所述谐振器的外侧面，并使二者可导电地相连接。进一步地，在本实施例中，所述子母式光学镜头100还包括布置在所述第二载体30与所述镜头框架10之间的引导杆91，所述引导杆91的两端固定于所述镜头框架10，所述第二载体30的一侧具有一通孔适配结构92，所述引导杆91穿过所述通孔适配结构92并与所述通孔适配结构92活动连接。所述引导杆91与所述从动杆72平行，并且二者分别位于所述第二载体30的相对的两侧。

进一步地，结合参考图1和图11，本申请的一些实施例中，镜头框架10具有与所述光学镜头100的光轴平行的轴线AX和位于所述轴线AX两侧的第一侧壁11和第二侧壁12。第二载体30位于所述镜头框架10内，且所述第二载体30与所述镜头框架10活动连接。所述第一载体20位于所述第二载体30内，且所述第一载体20与所述第二载体30活动连接。所述第一侧壁11与所述第二载体30的第一侧31之间构成第一间隙13，所述第一间隙13设置有与所述光轴平行的第一轨道(本实施例中第一轨道被实施为引导杆91)，所述第二侧壁12与所述第二载体30的第二侧32之间则构成第二间隙14，所述第二间隙14设置有与所述光轴平行的第二轨道(本实施例中第二轨道被实施为从动杆72)。第一驱动装置适于驱动所述第一载体20相对于所述第二载体30沿着所述光轴的方向移动。第一镜头40固定于所述第一载体20。第二镜头50固定于所述第二载体30。第三镜头60固定于所述镜头框架10，并且所述第一镜头40、所述第二镜头50和所述第三镜头60同轴布置。第二驱动装置适于驱动所述第二载体30相对于所述镜头框架10在所述光轴的方向上移动。其中，所述第二载体30的所述第一侧31具有一滑动适配结构(本实施例中滑动适配结构被实施为通孔适配结构92)，所述滑动适配结构与所述第一轨道活动连接；所述第二驱动装置设置在所述第二间隙14，其包括压电元件、起振部件(本实施例中起振部件被实施为音叉谐振器71)和从动部件，所述从动部件呈直线型并作为所述第二轨道(本实施例中被实施为从动杆72)；所述起振部件在附着于其表面的所述压电元件的带动下机械振动并沿着所述光轴相对于所述第二轨道移动，并且其移动范围至少为6mm。所述起振部件设置在所述镜头框架10的内部，所述起振部件通过一安装部固定于所述镜头框架10(可参考图2中的安装部76)或者固定于所述第二载体30(可参考图9中的安装部76)。所述镜头框架10具有一像侧端面16和一物侧端面15，所述像侧端面16到所述物侧端面15的距离为所述镜头框架的内腔长度，所述内腔长度至少为20mm。所述起振部件的移动行程被限制于所述镜头框架的中段区域，本申请中，所述中段区域是满足以下条件的区域：使所述安装部的位置距离所述镜头框架的物侧端面至少为所述内腔长度的1/4，并且使所述安装部的位置距离所述镜头框架的像侧端面至少为所述内腔长度的1/4。即，所述起振部件相对于第二轨道(例如从动杆72)的移动不会使得所述安装部进入所述镜头框架的内腔的前段1/4的区域，也不会使得所述安装部进入所述镜头框架的内腔的后段1/4的区域。这里前段指靠近物方的区段，后段指靠近像方的区段。这些设计使得子母式镜头可以搭载在手机等电子设备中，实现光学变焦功能。发明人深入研究发现，当一引导杆和一从动杆分别配置在第二载体(母载体)两侧时，如果将起振部件及其安装部设置在镜头框架的中段区域，那么起振部件相对于从动杆的移动就可以实现高准直度，能够满足子母式镜头的光学变焦需求(即母载体的移动不会因准直度不足而造成光学变焦的成像品质下降)。因此，基于本实施例的方案，在第二间隙处不需要额外设置一引导杆或其他类型的轨道结构，从而减小了子母式镜头的体积，尤其是减小了其宽度方向上的尺寸(第一侧壁到第二侧壁的距离为字母式镜头的宽度)。需注意，本申请中，镜头框架10的内腔长度是指内腔中光学成像区域(即有效光学区)的长度，内腔中所述第一间隙13和所述第二间隙14的长度(指光轴方向上的尺寸)可以不同于(例如小于)光学成像区域的长度。在确定所述起振部件及安装部76的位置时，镜头框架10的内腔长度以该内腔的光学成像区域的长度为准。

进一步地，仍然参考图1，本申请的一些实施例中，所述子母式光学镜头100中，音叉谐振器71的振动臂74的外侧面为平面，且该平面平行于所述光轴(即前文所述的主光轴)；所述振动臂74的内侧面的形状可以与所述从动杆72的外侧面适配。具体来说，从动杆72可以是圆杆也可以是多棱柱杆，音叉谐振器71的振动臂74的内侧面可以是相适配的圆弧面或多棱柱状内侧面，以便振动臂74可以更好地夹持从动杆72并为从动杆72提供轴向作用力。

进一步地，图4a示出了本申请一个实施例中的音叉谐振器的俯视视角下的示意图，图4b示出了本申请一个实施例中的音叉谐振器的在物侧视角下的示意图。其中X轴方向为光轴方向，即镜头的长度方向，Y轴方向为镜头的宽度方向，Z轴方向为镜头的厚度方向，即图1中的上下方向。参考图4a和图4b，并结合参考图1-图3，本申请的一个实施例中，所述音叉谐振器71具有两个振动臂74，两个振动臂74配置成关于所述从动杆72的轴线呈轴对称状态。每个所述振动臂74的外侧面为平面，其平行于所述光轴，每个所述振动臂74的所述自由端具有一夹持部78，所述夹持部78的内侧面的形状与所述从动杆72的外侧面的形状适配。振动臂74还具有一中间段77，所述中间段77是振动臂74的位于夹持部78和连接部75之间的区段。所述压电元件73可以安装于所述中间段77。所述音叉谐振器71可以具有两种工作状态，在第一状态下，压电元件73向内侧(即向朝向从动杆72的一侧)挤压所述振动臂74，从而使得两个夹持部78的后端向内夹紧，两个夹持部78的前端则张开，从动杆72在夹持部78的静摩擦力的作用下向前移动，即向光轴正方向移动(参考图7，图7示出了音叉谐振器在第一状态下工作原理)。在第二状态下，压电元件73向外侧(即向背离从动杆72的一侧)拉开所述振动臂74，从而使得两个夹持部78的前端向内夹紧，两个夹持部78的后端则张开，从动杆72在夹持部78的静摩擦力的作用下向后移动，即向光轴负方向移动(参考图8，图8示出了音叉谐振器在第二状态下工作原理)。在实际工作时，压电元件73在驱动信号的作用下循环振动。对应地，在第一状态下，振动臂74的中间段77不断重复挤压-复位-挤压-复位的动作，从而使得从动杆72相对于音叉谐振器71持续地沿光轴正方向移动。而在第二状态下，振动臂74的中间段77不断重复拉开-复位-拉开-复位的动作，从而使得从动杆72相对于音叉谐振器71持续地沿光轴负方向移动。本实施例中，振动臂74和从动杆72在发生相对运动时，二者之间的动摩擦可以减小或者消除，从而减小磨损，提高器件的可靠性。一方面，减小振动臂74和从动杆72接触面的磨损，可以避免运动部件的移动路线和移动量出现偏差，导致成像质量下降。另一方面，减小振动臂74和从动杆72接触面的磨损，还有助于减少磨损产生微小颗粒，进而避免这些微小颗粒进入成像光路导致拍摄画面受到污染。

进一步地，本申请的一个实施例中，对于贴附在所述振动臂74外侧面的压电元件73，该压电元件73在所述第一频率的驱动信号的作用下，驱动所述振动臂74振动以使所述音叉谐振器71生成所述第一频率的谐振，并使所述音叉谐振器71相对于所述从动杆72沿着所述光轴正方向移动。另一方面，该压电元件73在所述第二频率的驱动信号的作用下，驱动所述振动臂74振动，以使所述音叉谐振器71生成所述第二频率的谐振，并使所述音叉谐振器71相对于所述从动杆72沿着所述光轴负方向移动。具体来说，本实施例中，音叉结构(即音叉谐振器71)具有其固有的多阶振动模态，每一阶对应的振型都是固定的。也就是说，音叉结构的运动取决于它受到的激励频率，每一阶对应的振型都是固定的，从本质上讲，这些特性依赖于音叉结构的质量分布情况和刚度分布情况，它们决定了固有频率和模态振型。随着激励频率的提高，音叉结构可以从一阶模态进入二阶模态再进入三阶、四阶等模态，当到达每阶模态对应的频率时会引起共振。因此对压电元件73输入不同频率的电压可以引起压电元件73不同频率的振动，压电元件73将该振动传递到音叉谐振器71上进行放大，从宏观上来说即音叉谐振器71受到了不同频率的激励，产生不同模态的振型。本实施例中，可以将音叉谐振器71的一阶模态振型配置成引起从动杆72向镜头的前端(指光学镜头100的靠近物方的一端)运动的振型，二阶模态振型配置成引起从动杆72向后端(指光学镜头100的靠近像方的一端)运动的振型。向前端运动，即光轴正方向上的运动。向后端运动，即光轴负方向上的运动。当然，正负方向的定义并不限于此，例如本领域普通技术人员可以根据不同情况进行灵活定义。本实施例中，利用音叉谐振器71的两个不同振动模态即可实现从动杆72正向和负向的轴向移动。需注意，本申请中，音叉谐振器71的振动模态不限于一阶模态、二阶模态，例如音叉谐振器71还可以具有三阶模态和四阶模态。三阶模态振型例如可以是引起从动杆72顺时针旋转运动的振型，四阶模态振型例如可以是引起从动杆72逆时针旋转运动的振型。本实施例中，压电元件73的驱动信号可以配置成一阶模态和二阶模态所对应的频率(即前文所述的第一频率和第二频率)。

进一步地，仍然参考图1，本申请的一个实施例中，所述音叉谐振器71还具有安装部76，所述安装部76呈扁平状且其厚度方向平行于所述光轴。所述安装部76的一端连接所述连接部75，另一端固定于所述镜头框架10或所述第二载体30。其中当所述从动杆72的两端固定于所述第二载体30时，所述连接部75通过所述安装部76固定于所述镜头框架10，当所述从动杆72的两端固定于所述镜头框架10时，所述连接部75通过所述安装部76固定于所述第二载体30。

在本申请的一个实施例中，所述音叉谐振器71的所述安装部76的表面可以贴附有辅助压电元件73，所述辅助压电元件73形成垂直于所述安装部76的表面的振动。该振动可以使得所述音叉谐振器71的所述轴向运动分量增加。即通过驱动信号的配置，可以使得振动臂74的轴向运动分量与安装部76的振动相叠加，从而增加音叉谐振器71的整体轴向运动的驱动力。

进一步地，图5示出了本申请一个变形的实施例中的音叉谐振器。参考图5，本实施例中，所述振动臂74的外侧面和内侧面均贴附所述压电元件73。这种设计方案可以增强所述音叉谐振器71的驱动力。

进一步地，图6示出了本申请另一个变形的实施例中的音叉谐振器。参考图6，在本申请的另一个实施例中，至少一部分所述压电元件是多层压电材料堆叠形成的压电元件73a。具体来说，多层压电元件73a可以包括多个压电材料层以及设置在相邻压电材料层之间的电极层。电极层可以包括第一电极层和第二电极层，且第一电极层和第二电极层交替设置，各第一电极层可以通过设置在所述多层压电元件73a侧面的第一导通层电连接，各第二电极层可以通过设置在所述多层压电元件73a另一侧面的第二导通层电连接。这种堆叠设置的多层压电元件73a可以增强压电元件的驱动力。

进一步地，仍然参考图1，在本申请的一个实施例中，所述第二载体30包括镜头适配部38和载体框架部39，所述镜头适配部38用于安装所述第二镜头50，所述载体框架部39形成一载体容纳腔，所述第一载体20和所述第一驱动装置(图1中未示出)设置在所述载体容纳腔内，在俯视角度下所述镜头适配部38的宽度小于所述载体框架部39的宽度。

进一步地，在本申请的一个实施例中，所述镜头框架10包括一个底板和围绕所述底板的四个侧壁。所述音叉谐振器71固定于所述底板，所述从动杆72的两端分别固定于所述镜头适配部和所述载体框架部的外侧面。

进一步地，在本申请的另一个实施例中，所述音叉谐振器71固定于所述第二载体(即所述镜头适配部或所述载体框架部)的外侧面，所述从动杆72的两端均固定于所述底板。图9示出了本申请中一个音叉谐振器固定于所述第二载体的子母式光学镜头的立体示意图。图10示出了图9的子母式光学镜头的俯视示意图。

进一步地，本申请还提供了相应的摄像模组。该摄像模组可以包括前文任一实施例的子母式光学镜头100和一感光组件。感光组件可以固定于所述镜头框架10，所述感光组件包括感光芯片80(可结合参考图1、图3、图9-10)，所述感光芯片80适于接收穿过所述光学镜头100的光线。

进一步地，本申请的一个实施例中，所述摄像模组为潜望式模组，所述潜望式模组包括反射棱镜200，所述反射棱镜200固定于所述镜头框架10，并且所述反射棱镜200的入射端光轴与出射端光轴垂直，并且所述出射端光轴与所述光学镜头100的光轴平行。

上述实施例中，所述的压电元件73是具有逆压电效应并且根据极化方向和电场方向收缩或膨胀的基板。在具体实施上，可以通过在单晶、多晶陶瓷或聚合物等压电材料层的厚度方向上使压电元件73极化，使其具有逆压电效应。逆压电效应是指在电介质的极化方向施加电场，电介质在产生电势差时发生机械变形。所述压电元件73在平行于扁平段的表面具有电接头，用于以d31模式运动。d31模式即压电元件73的伸长或缩短方向垂直于所施加的电场方向的模式。在本申请的一些实施例中，所述振动臂74的扁平段本身是通过压电元件73加固，因此当压电元件73被激励时可以带动扁平段发生明显的变形。

上述实施例中，所述的压电元件73的电极层例如可以采用银、镍、铂等制成导电材料制作。在多层压电元件73中，金属电极层可以布置在相邻的压电材料层之间。第一电极层和第二电极层(例如第一电极层层可以是正电极，第二电极层可以是负电极)交替设置。这样，在多层压电元件73中，各个压电材料层可以具有不同的电位，例如奇数层可以具有第一电位，偶数层具有第二电位。单个压电材料层的层厚可以在10～20μm范围内，这使得与相同厚度的单层压电元件73相比，施加给多层压电元件73的电压可以更低。例如0.25mm厚的单层压电元件73需要100V达到工作电场，而12.5μm厚度的20层的多层压电元件73可以以5V电压运行。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述压电元件73与音叉谐振器71可以通过粘结剂连接，粘结剂具有良好的能量传递性、恒定的厚度及导电性，粘结剂例如可以是添加环氧银或导电微金属球的粘接剂。在另一些实施例中，压电元件73也可通过直接将压电材料涂覆在音叉谐振器71的表面(例如外侧面)再固化成型的方式制作。当压电元件73为多层压电元件73时，压电元件73可以通过逐层涂覆的方式在谐振器直接成型上。压电元件73还可以通过电解技术与音叉谐振器71(例如音叉谐振器71的振动臂74)可导电地相连接。

本申请的一些实施例中，所述音叉谐振器71设置在镜头框架10内，且其在光轴方向上的位置处于所述镜头框架10中部。即音叉谐振器71的初始位置位于所述从动杆72的中部。从动杆72从音叉谐振器71的连接部75穿过，且所述从动杆72的轴线与光轴平行，从动杆72的两个振动臂74关于所述从动杆72的轴线呈轴对称的状态。压电元件73和振动臂74的激励频率的大小取决于音叉谐振器71的几何形状和材质(音叉谐振器71的制作材料如弹性模量、横向收缩和密度等)。音叉谐振器71可以由金属材料(例如钢)一体形成地制作。当制作材料为钢时，音叉谐振器71的工作频率例如可以在300～500kHz之间的频点(即驱动正向移动第一频率和驱动负向移动的第二频率可以均在300～500kHz之间进行选择)。当制作材料为铝时，音叉谐振器71的工作频率例如可以是150～300kHz之间的频点。

本申请的一些实施例中，所述第二驱动装置70驱动第二载体30来带动第一镜头40和第二镜头50进行整体移动。上述基于压电元件73的音叉谐振器71可以提供大行程和大驱动力，从而保障这种整体移动的响应速度。同时，由于具有平行于光轴的从动杆72，再配合设置在对侧的引导杆91，可以显著地提高第一镜头40和第二镜头50进行变焦移动的准直度。并且，由于仅需要在镜头框架10内布置一个从动杆72和一个引导杆91，因此第二驱动装置70占用体积较小。也就是说，本申请可以用减小的体积代价来提升第一镜头40和第二镜头50进行变焦移动的准直度，并适应具有大重量的运动部件。

进一步地，本申请中，所述第一驱动装置单独驱动第一载体20，带动第一镜头40进行运动，改变第一镜头40与第二镜头50的相对距离，以进一步实现对焦。所述第一驱动装置可以是任何类型的马达，如音圈马达、压电马达等。

上述实施例中，所述第二驱动装置被实施为音叉式压电驱动装置，但在本申请的其它一些实施例中，所述音叉式压电驱动装置可以被其它类型的压电驱动装置。例如，所述第二驱动装置可以被实施为行波式压电驱动装置或者为驻波式压电驱动装置。主动部件为贴有压电元件的金属弹性定子，从动部件为一滑轨(即滑动轨道)，通过向压电元件施加电压，使所述金属弹性定子发生波浪状超声波振动，进而带动主动部件相对于所述滑轨(即从动部件)沿着该滑轨做直线移动。

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 (17)

1.一种子母式光学镜头，其特征在于，包括：

镜头框架，其具有与所述光学镜头的光轴平行的轴线和位于所述轴线两侧的第一侧壁和第二侧壁；

第一载体；

第二载体，其位于所述镜头框架内，且所述第二载体与所述镜头框架活动连接；所述第一载体位于所述第二载体内，且所述第一载体与所述第二载体活动连接，所述第一侧壁的第一侧与所述第二载体之间构成第一间隙，所述第一间隙设置有与所述光轴平行的第一轨道，所述第二侧壁与所述第二载体的第二侧之间则构成第二间隙，所述第二间隙设置有与所述光轴平行的第二轨道；

第一驱动装置，其适于驱动所述第一载体相对于所述第二载体沿着所述光轴的方向上移动；

第一镜头，其固定于所述第一载体；

第二镜头，其固定于所述第二载体，

第三镜头，其固定于所述镜头框架，并且所述第一镜头、所述第二镜头和所述第三镜头同轴布置；以及

第二驱动装置，其适于驱动所述第二载体相对于所述镜头框架沿着所述光轴的方向上移动；

其中，所述第二载体的所述第一侧具有一滑动适配结构，所述滑动适配结构与所述第一轨道活动连接；所述第二驱动装置设置在所述第二间隙，其包括压电元件、起振部件和从动部件，所述从动部件呈直线型并作为所述第二轨道；所述起振部件在附着于其表面的所述压电元件的带动下机械振动并沿着所述光轴相对于所述第二轨道移动，并且其移动范围至少为6mm；

所述起振部件设置在所述镜头框架的内部，所述起振部件通过一安装部固定于所述镜头框架或者固定于所述第二载体；

所述镜头框架具有一像侧端面和一物侧端面，所述像侧端面到所述物侧端面的距离为所述镜头框架的内腔长度，所述内腔长度至少为20mm；

所述起振部件的移动行程被限制于所述镜头框架的中段区域，所述中段区域是满足以下条件的区域：使所述安装部的位置距离所述镜头框架的物侧端面至少为所述内腔长度的1/4，并且使所述安装部的位置距离所述镜头框架的像侧端面至少为所述内腔长度的1/4。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第二驱动装置为音叉式压电驱动装置，其中，所述起振部件为音叉谐振器，其具有两个振动臂和连接所述两个振动臂的连接部，每个所述连接部具有一个连接端和一个自由端，所述连接部75将所述两个振动臂的所述连接端连接，并且所述连接部具有连接部通孔；

所述从动部件为从动杆，其穿过所述连接部通孔，并被所述两个振动臂夹持；所述从动杆的轴线与所述光轴平行，所述音叉谐振器和所述从动杆均设置在所述第二载体和所述镜头框架之间的间隙；所述从动杆的两端固定于所述第二载体或者所述镜头框架；其中，当所述从动杆的两端固定于所述第二载体时，所述连接部固定于所述镜头框架，当所述从动杆的两端固定于所述镜头框架时，所述连接部固定于所述第二载体；

所述压电元件的数目至少为两个，所述压电元件呈扁平状，每个所述振动臂的外侧面设置一个所述的压电元件，所述振动臂适于在所述压电元件的驱动下产生谐振，并在第一振动频率下形成指向所述光轴正方向的合力，在第二振动频率下形成指向所述光轴负方向的合力。

3.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，两个所述振动臂配置成关于所述从动杆的轴线呈轴对称状态，每个所述振动臂的外侧面为平面，其平行于所述光轴，每个所述振动臂的所述自由端具有一夹持部，所述夹持部的内侧面的形状与所述从动杆的外侧面的形状适配。

4.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述振动臂的内侧面也设置一个所述压电元件。

5.根据权利要求3所述的光学镜头，其特征在于，所述压电元件在第一频率的驱动信号的作用下，驱动所述振动臂振动以使所述音叉谐振器生成所述第一频率的谐振，两个所述的振动臂以所述第一频率循环地开合，并使所述音叉谐振器相对于所述从动杆沿着所述光轴正方向移动；

所述压电元件在第二频率的驱动信号的作用下，驱动所述振动臂振动，以使所述音叉谐振器生成所述第二频率的谐振，两个所述的振动臂以所述第二频率循环地开合，并使所述音叉谐振器相对于所述从动杆沿着所述光轴负方向移动。

6.根据权利要求5所述的光学镜头，其特征在于，所述音叉谐振器还具有安装部，所述安装部呈扁平状且其厚度方向平行于所述光轴。

7.根据权利要求6所述的光学镜头，其特征在于，所述安装部的一端连接所述连接部，另一端固定于所述镜头框架或所述第二载体；其中当所述从动杆的两端固定于所述第二载体时，所述连接部通过所述安装部固定于所述镜头框架，当所述从动杆的两端固定于所述镜头框架时，所述连接部通过所述安装部固定于所述第二载体。

8.根据权利要求7所述的光学镜头，其特征在于，所述安装部的表面贴附有辅助压电元件，所述辅助压电元件形成垂直于所述安装部的表面的振动。

9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，至少一部分所述压电元件是多层压电材料堆叠形成的压电元件。

10.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述第二载体包括镜头适配部和载体框架部，所述镜头适配部用于安装所述第二镜头，所述载体框架部形成一载体容纳腔，所述第一载体和所述第一驱动装置设置在所述载体容纳腔内，在俯视角度下所述镜头适配部的宽度小于所述载体框架部的宽度。

11.根据权利要求10所述的光学镜头，其特征在于，所述镜头框架还包括一个底板以及垂直于所述光轴的一个前端部和一个后端部，所述前端部、所述后端部、所述第一侧壁和所述第二侧壁围绕在所述第二载体的四周，所述底板位于所述第二载体的底部，所述的第三镜头安装于所述前端部，所述后端部适于安装感光组件。

12.根据权利要求11所述的光学镜头，其特征在于，所述音叉谐振器固定于所述底板，所述从动杆的两端分别固定于所述镜头适配部和所述载体框架部的外侧面。

13.根据权利要求11所述的光学镜头，其特征在于，所述音叉谐振器固定于所述镜头适配部或所述载体框架部的外侧面，所述从动杆的两端均固定于所述底板。

14.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，布置在所述第一间隙的所述第一轨道为一引导杆，所述引导杆的两端固定于所述镜头框架，布置在所述第一间隙的所述滑动适配结构为一通孔适配结构，所述引导杆穿过所述通孔适配结构并与所述通孔适配结构活动连接。

15.根据权利要求14所述的光学镜头，其特征在于，所述第一轨道设置在所述第一侧壁的内侧面，所述第二轨道设置在所述第二侧壁的内侧面，所述第二驱动装置为行波式压电驱动装置或者为驻波式压电驱动装置。

16.一种摄像模组，其特征在于，包括：

权利要求1-15中任意一项所述的光学镜头；以及

感光组件，其固定于所述镜头框架，所述感光组件包括感光芯片，所述感光芯片适于接收穿过所述光学镜头的光线。

17.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述摄像模组为潜望式模组，所述潜望式模组包括反射棱镜，所述反射棱镜固定于所述镜头框架，并且所述反射棱镜的入射端光轴与出射端光轴垂直，并且所述出射端光轴与所述光学镜头的光轴平行。

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