CN116974032B - 一种压电驱动的无级变焦镜头和相机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电驱动的无级变焦镜头和相机，属于变焦镜头技术领域，包括基座、第一镜筒、第二镜筒、传动轴和压电作动器，第一镜筒固定设置在基座上；第二镜筒插接在第一镜筒上；第二镜筒能够沿第一镜筒的轴向方向往复伸缩；第二镜筒远离第一镜筒的一端安装有镜片；传动轴插接在第二镜筒内且能够沿第二镜筒的周向方向旋转；压电作动器与传动轴连接且用于驱动传动轴旋转以使第二镜筒沿第一镜筒的轴向方向往复伸缩。本发明的压电驱动的无级变焦镜头能够实现无级变焦，同时具有小体积、高稳定性、低功耗、不易受电磁干扰以及环境适应性强等优点。

Description

一种压电驱动的无级变焦镜头和相机

技术领域

本发明属于变焦镜头技术领域，特别涉及一种压电驱动的无级变焦镜头和相机。

背景技术

自动变焦摄像装置需要借助作动器移动镜头的位置来改变焦距，以此实现清晰地拍摄远近不同的物体。随着技术的提升，自动变焦摄像装置的应用范围越来越广，例如手机、平板电脑、微小型机器人、无人侦察机等移动电子设备，相应的，对自动变焦摄像装置的性能要求也越来越高。

目前，多数变焦镜头使用电磁电机做变焦装置的动力源，然而这类电机因其复杂且庞大的结构难以应用到小型的电子设备上，即使对电磁电机进行小型化改造，也会因为小型化的电磁电机存在运行不稳定、功耗大、易受电磁干扰和环境适应性差等问题而无法实现应用。

因此，亟需一种具有小型化特点且能够解决上述问题的自动变焦摄像装置。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种压电驱动的无级变焦镜头和相机，能够实现无级变焦同时具有小体积、高稳定性、低功耗、不易受电磁干扰以及环境适应性强等优点。

第一方面，本发明提供一种压电驱动的无级变焦镜头，应用于相机，包括：

基座；

第一镜筒，所述第一镜筒固定设置在所述基座上；

第二镜筒，所述第二镜筒插接在所述第一镜筒上；所述第二镜筒能够沿所述第一镜筒的轴向方向往复伸缩；所述第二镜筒远离所述第一镜筒的一端安装有镜片；

传动轴，所述传动轴插接在所述第二镜筒内且能够沿所述第二镜筒的周向方向旋转；

压电作动器，所述压电作动器与所述传动轴连接且用于驱动所述传动轴旋转以使所述第二镜筒沿所述第一镜筒的轴向方向往复伸缩。

本发明提供的压电驱动的无级变焦镜头，利用压电作动器取代传统的电磁电机驱动镜筒伸缩，实现镜头的变焦，同时使镜头小型化、但不失稳定性，更具有低功耗、抗电磁干扰和环境适应性强的优点。

进一步的，所述压电作动器包括多个弹性体，所述弹性体包括弧形振片和弹性臂，所述弧形振片的其中一端与所述弹性臂连接且设置有凸出的接触部，所述接触部与所述传动轴的周面接触；多个所述弹性体分为至少一组组合体，每组所述组合体包括两个所述弹性体，每组所述组合体中的两个所述弧形振片各自的另一端相互固定连接并构成圆弧形，所有所述弹性臂均固定在所述基座上且所有所述组合体围绕成圆形；所述弹性臂的对向两侧均设置有压电陶瓷片，两个所述压电陶瓷片用于在通电时驱动对应的所述弧形振片振动以使对应的所述接触部进行斜直线运动并配合其他所述接触部驱动所述传动轴沿所述第二镜筒的周向方向旋转。

压电作动器结构扁平轻薄、尺寸小、占用空间小，能有效的节省空间，特别适合应用于扁平的立体空间内，如手机、平板等电子设备。

进一步的，所述压电作动器包括两个所述弹性体，两个所述弹性体分别为：

第一弹性体，所述第一弹性体包括第一弧形振片和第一弹性臂，所述第一弧形振片的其中一端与所述第一弹性臂连接且设置有凸出的第一接触部，所述第一接触部与所述传动轴的周面接触；所述第一弹性臂的对向两侧均设置有第一压电陶瓷片，两个所述第一压电陶瓷片用于在通电时驱动所述第一弧形振片振动以使所述第一接触部进行斜直线运动；

第二弹性体，所述第二弹性体包括第二弧形振片和第二弹性臂，所述第二弧形振片的其中一端与所述第二弹性臂连接且设置有凸出的第二接触部，所述第二接触部与所述传动轴的周面接触；所述第二弧形振片的另一端与所述第一弧形振片的另一端固定连接，所述第一弹性臂和所述第二弹性臂均固定在所述基座上且所述第二弧形振片与所述第一弧形振片围绕成圆形；所述第二弹性臂的对向两侧均设置有第二压电陶瓷片，两个所述第二压电陶瓷片用于在通电时驱动所述第二弧形振片振动以使所述第二接触部进行斜直线运动并配合所述第一接触部驱动所述传动轴沿所述第二镜筒的周向方向旋转。

仅采用两个弹性体即可以完成对传动轴的驱动，结构更加精简轻便，有利于小型化和轻薄化。

进一步的，所述第一弧形振片沿所述传动轴周向方向半包围所述传动轴且所述第一接触部与所述传动轴的外侧周面接触；两个所述第一压电陶瓷片分别位于所述第一弹性臂沿所述传动轴轴向方向的两侧；

所述第二弧形振片与所述第一弧形振片沿所述传动轴的周向方向全包围所述传动轴且所述第二接触部与所述传动轴的外侧周面接触；两个所述第二压电陶瓷片分别位于所述第二弹性臂沿所述传动轴轴向方向的两侧。

进一步的，所述组合体中，两个所述弧形振片相互固定的一端通过螺钉进行固定连接，所述螺钉上套设有弹簧，所述弹簧用于调节两个弧形振片中各自的接触部与所述传动轴之间的初始压力并保持两个弧形振片中各自的接触部与所述传动轴之间的初始压力相等。

保证两个接触部与传动轴之间的初始压力相同，进而保证两个接触部的驱动性能一致。

进一步的，所述第一镜筒的内侧周面设置有沿所述第一镜筒轴向方向延伸的直槽，所述直槽的延伸长度小于所述第一镜筒的轴向长度；

所述传动轴的外侧周面设置有弧形槽，所述弧形槽从所述传动轴轴向方向的其中一端往所述传动轴轴向方向的另一端倾斜延伸；

所述第二镜筒的外侧周面和内侧周面均设置有凸出的滑块，位于所述第二镜筒外侧周面的所述滑块滑动设置在所述直槽上，位于所述第二镜筒内侧周面的所述滑块滑动设置在所述弧形槽上；

在所述传动轴沿所述第二镜筒的周向方向旋转时，位于所述第二镜筒外侧周面的所述滑块沿所述直槽滑动且位于所述第二镜筒内侧周面的所述滑块沿所述弧形槽滑动以使所述第二镜筒沿所述第一镜筒的轴向方向往复伸缩。

进一步的，所述第一镜筒的内侧周面设置有沿所述第一镜筒轴向方向延伸的直槽，所述直槽的延伸长度小于所述第一镜筒的轴向长度；

所述传动轴的外侧周面设置有外螺纹；

所述第二镜筒的外侧周面设置有凸出的滑块且内侧周面设置有内螺纹，位于所述第二镜筒外侧周面的所述滑块滑动设置在所述直槽上，所述内螺纹与所述外螺纹螺纹连接；

在所述传动轴沿所述第二镜筒的周向方向旋转时，所述内螺纹相对所述外螺纹旋转以使所述第二镜筒沿所述第一镜筒的轴向方向往复伸缩。

进一步的，所述传动轴的外侧周面设置环形凸台，所述传动轴通过所述环形凸台嵌入在所述基座上；

所述环形凸台将所述传动轴的外侧周面沿传动轴的轴向方向分隔为上部和下部，所述弧形槽位于所述上部，所述压电作动器位于所述下部。

进一步的，所述传动轴的外侧周面设置环形凸台，所述传动轴通过所述环形凸台嵌入在所述基座上；

所述环形凸台将所述传动轴的外侧周面沿传动轴的轴向方向分隔为上部和下部，所述外螺纹位于所述上部，所述压电作动器位于所述下部。

第二方面，本发明提供一种相机，包括上述的压电驱动的无级变焦镜头。

由上可知，本发明的压电驱动的无级变焦镜头，采用压电作动器驱动镜筒伸缩实现变焦，由于压电作动器没有绕组、磁体及绝缘结构，是利用压电元件的逆压电效应和摩擦耦合作用将电能转化为转子的机械能的一种机电耦合装置，因此基于压电作动器设计的镜头具有小体积、高稳定性、低功耗、不易受电磁干扰以及环境适应性强等优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例提供的第一种压电驱动的无级变焦镜头的局部剖视图。

图2为本发明实施例中设置有两组组合体时的压电作动器的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的第一种压电驱动的无级变焦镜头的第一镜筒、第二镜筒和传动轴的爆炸图。

图4为本发明实施例提供的第二种压电驱动的无级变焦镜头的局部剖视图。

图5为本发明实施例提供的第二种压电驱动的无级变焦镜头的第一镜筒、第二镜筒和传动轴的爆炸图。

图6为本发明实施例中压电作动器的结构示意图。

图7为本发明实施例中激发第一弹性体振动使传动轴逆时针转动时第一接触部的运动方向的示意图。

图8为本发明实施例中激发第二弹性体振动使传动轴顺时针转动时第二接触部的运动方向的示意图。

标号说明：

100、基座；200、第一镜筒；210、直槽；300、第二镜筒；310、镜片；320、滑块；330、内螺纹；400、传动轴；410、弧形槽；420、外螺纹；430、环形凸台；500、压电作动器；510、第一弹性体；511、第一弧形振片；512、第一弹性臂；513、第一接触部；514、第一压电陶瓷片；520、第二弹性体；521、第二弧形振片；522、第二弹性臂；523、第二接触部；524、第二压电陶瓷片；530、螺钉；540、弹簧。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

参考附图1、附图3、附图4和附图5，本发明提供一种压电驱动的无级变焦镜头，应用于相机，包括：

基座100；

第一镜筒200，第一镜筒200固定设置在基座100上；

第二镜筒300，第二镜筒300插接在第一镜筒200上；第二镜筒300能够沿第一镜筒200的轴向方向往复伸缩；第二镜筒300远离第一镜筒200的一端安装有镜片310；

传动轴400，传动轴400插接在第二镜筒300内且能够沿第二镜筒300的周向方向旋转；

压电作动器500，压电作动器500与传动轴400连接且用于驱动传动轴400旋转以使第二镜筒300沿第一镜筒200的轴向方向往复伸缩。

本实施例中，压电作动器500没有绕组、磁体及绝缘结构，原理是利用压电元件的逆压电效应和摩擦耦合作用将电能转化为转子的机械能从而驱动转子旋转，因此具有体积小、稳定性高、低功耗、不易受电磁干扰以及环境适应性强等优点，利用压电作动器500驱动传动轴400旋转使得第二镜筒300沿第一镜筒200的轴向方向往复伸缩，从而实现镜头变焦，有利于变焦镜头小型化和轻薄化，适用于体积受限的电子设备。

在某些实施例中，参考附图2、附图6、附图7和附图8（附图2为两组组合体；附图6-附图8为一组组合体），压电作动器500包括多个弹性体，弹性体包括弧形振片和弹性臂，弧形振片的其中一端与弹性臂连接且设置有凸出的接触部，接触部与传动轴400的周面接触；多个弹性体分为至少一组组合体，每组组合体包括两个弹性体，每组组合体中的两个弧形振片各自的另一端相互固定连接并构成圆弧形，所有弹性臂均固定在基座100上（例如通过螺钉固定）且所有组合体围绕成圆形；弹性臂的对向两侧均设置有压电陶瓷片，两个压电陶瓷片用于在通电时驱动对应的弧形振片振动以使对应的接触部进行斜直线运动并配合其他接触部驱动传动轴400沿第二镜筒300的周向方向旋转。

本实施例中，实际应用时，对压电陶瓷片施加特定电信号时，对应的弹性体会被激发发出共振模态，形成有规律的振动，由于每组组合体中的两个弧形振片各自的另一端相互固定连接，使得两个弧形振片上的接触部被施加了初始正压力，结合弹性体自身的弹性（在不受外力时能够自动复原），有规律的振动使接触部形成沿斜直线方向的往复运动，传动轴400与接触部接触并在摩擦力驱动下实现沿第二镜筒300的周向方向旋转。

本实施例的弹性体由高弹性合金加工而成，压电陶瓷片贴合固定在弹性臂上（例如可以使用高强度胶直接将压电陶瓷片粘贴在弹性臂上），同一个弹性臂的对向两侧的两个压电陶瓷片分别与外部电路的正极和负极相连，通过外部电路向两个压电陶瓷片施加如正弦波、方波、锯齿波等电信号即可激发弹性体发出共振模态。整个压电作动器结构扁平轻薄、尺寸小、占用空间小，能有效的节省空间，特别适合应用于扁平的立体空间内，如手机、平板等电子设备。

需要说明的是，传动轴400为中空的柱体，多组组合体围绕成圆形能够适配传动轴400的轮廓与传动轴400实现配合，其中接触部可以位于传动轴400内部与传动轴400的内壁接触，也可以位于传动轴400外部与传动轴400的外壁接触，以此驱动传动轴400旋转。

在某些优选的实施例中，参考附图6、附图7和附图8，压电作动器500包括两个弹性体，两个弹性体分别为：

第一弹性体510，第一弹性体510包括第一弧形振片511和第一弹性臂512，第一弧形振片511的其中一端与第一弹性臂512连接且设置有凸出的第一接触部513，第一接触部513与传动轴400的周面接触；第一弹性臂512的对向两侧均设置有第一压电陶瓷片514，两个第一压电陶瓷片514用于在通电时驱动第一弧形振片511振动以使第一接触部513进行斜直线运动；

第二弹性体520，第二弹性体520包括第二弧形振片521和第二弹性臂522，第二弧形振片521的其中一端与第二弹性臂522连接且设置有凸出的第二接触部523，第二接触部523与传动轴400的周面接触；第二弧形振片521的另一端与第一弧形振片511的另一端固定连接，第一弹性臂512和第二弹性臂522均固定在基座100上且第二弧形振片521与第一弧形振片511围绕成圆形；第二弹性臂522的对向两侧均设置有第二压电陶瓷片524，两个第二压电陶瓷片524用于在通电时驱动第二弧形振片521振动以使第二接触部523进行斜直线运动并配合第一接触部513驱动传动轴400沿第二镜筒300的周向方向旋转。

本实施例中，仅采用两个弹性体即可以完成对传动轴400的驱动，结构更加精简轻便，有利于小型化和轻薄化。

具体的，如图7所示，第一弹性体510位于传动轴400的上方，第二弹性体520位于传动轴400的下方，对第一压电陶瓷片514施加电信号，使第一接触部513的运动轨迹与X轴的正半轴形成锐角夹角，则第一接触部513驱动传动轴400沿逆时针方向旋转，反之，使第一接触部513的运动轨迹与X轴的正半轴形成钝角夹角，则第一接触部513驱动传动轴400沿顺时针方向旋转；同理，如图8所示，对第二压电陶瓷片524施加电信号，使第二接触部523的运动轨迹与X轴的正半轴形成钝角夹角，则第二接触部523驱动传动轴400沿顺时针方向旋转，反之，使第二接触部523的运动轨迹与X轴的正半轴形成锐角夹角，则第二接触部523驱动传动轴400沿逆时针方向旋转。

需要说明的是，附图7和附图8中的θ表示为第一接触部513和第二接触部523各自的运动轨迹与X轴的正半轴的夹角。

实际应用时，通过调节电信号，可以实现以下多种驱动方式：

第一种，只使用第一弹性体510或第二弹性体520驱动传动轴400旋转：

例如，需要控制传动轴400逆时针旋转时，则对第一弹性体510施加电信号，使第一接触部513的运动轨迹与X轴的正半轴形成锐角夹角；需要控制传动轴400顺时针旋转时，则对第一弹性体510施加电信号，使第一接触部513的运动轨迹与X轴的正半轴形成钝角夹角；而第二弹性体520则仅起到配合第一弹性体510对第一弹性体510施加正压力的作用，并不起到驱动作用；反之同理，在此不再赘述。

第二种，第一弹性体510和第二弹性体520同时驱动传动轴400旋转：

例如，需要控制传动轴400逆时针旋转时，则对第一弹性体510和第二弹性体520施加电信号，使第一接触部513的运动轨迹和第二接触部523的运动轨迹均与X轴的正半轴形成锐角夹角；需要控制传动轴400顺时针旋转时，则对第一弹性体510和第二弹性体520施加电信号，使第一接触部513的运动轨迹和第二接触部523的运动轨迹均与X轴的正半轴形成钝角夹角；第一弹性体510和第二弹性体520均起到驱动作用。

第三种，第一弹性体510和第二弹性体520分别驱动传动轴400旋转：

例如，需要控制传动轴400逆时针旋转时，则对第一弹性体510施加电信号，使第一接触部513的运动轨迹与X轴的正半轴形成锐角夹角；需要控制传动轴400顺时针旋转时，则对第二弹性体520施加电信号，使第二接触部523的运动轨迹与X轴的正半轴形成钝角夹角；第一弹性体510和第二弹性体520均起到驱动作用，但分别负责驱动传动轴400沿不同方向旋转；反之同理，在此不再赘述。

上述三种驱动方式中，传动轴400每次换向时，第一种驱动方式和第二种驱动方式都需要对第一弹性体510和第二弹性体520分别切换电信号，其电信号的输出控制更加繁琐，相比之下，第三种驱动方式中，第一弹性体510和第二弹性体520各自的电信号总是驱动传动轴400沿固定方向旋转，因此无需进行切换，其电信号的输出控制更加简单。

需要说明的是，传动轴400为中空的柱体，第一弧形振片511和第二弧形振片521围绕成圆形能够适配传动轴400的轮廓与传动轴400实现配合，其中第一接触部513和第二接触部523可以位于传动轴400内部与传动轴400的内壁接触，也可以位于传动轴400外部与传动轴400的外壁接触，以此驱动传动轴400旋转。

在某些优选的实施例中，参考附图1、附图4、附图6、附图7和附图8，第一弧形振片511沿传动轴400周向方向半包围传动轴400且第一接触部513与传动轴400的外侧周面接触；两个第一压电陶瓷片514分别位于第一弹性臂512沿传动轴400轴向方向的两侧；

第二弧形振片521与第一弧形振片511沿传动轴400的周向方向全包围传动轴400且第二接触部523与传动轴400的外侧周面接触；两个第二压电陶瓷片524分别位于第二弹性臂522沿传动轴400轴向方向的两侧。

本实施例中，第一弧形振片511和第二弧形振片521在传动轴400的外侧全包围传动轴400，第一接触部513和第二接触部523在传动轴400外侧与传动轴400外侧周面接触，有利于第一弹性体510、第二弹性体520和传动轴400之间的装配，而第一压电陶瓷片514和第二压电陶瓷片524位于传动轴400轴向方向的两侧则有利于连接外部电路，以及便于设计成扁平状，有利于小型化和轻薄化。

在某些实施例中，参考附图1、附图4、附图6、附图7和附图8，组合体中，两个弧形振片相互固定的一端通过螺钉530进行固定连接，螺钉530上套设有弹簧540，弹簧540用于调节两个弧形振片中各自的接触部与传动轴400之间的初始压力并保持两个弧形振片中各自的接触部与传动轴400之间的初始压力相等。

由于压电作动器500的驱动力来源于接触部和传动轴400之间的接触摩擦力，而接触摩擦力又与正压力正相关，弹性体在振动时，接触部对传动轴400的正压力由初始压力和模态力（即接触部进行斜直线运动时对传动轴产生的作用力）两部分组成，而弹性体静止时，接触部对传动轴400的正压力只有初始压力，本实施例中，螺钉530和弹簧540共同构成压力施加机构，实现对两个接触部和传动轴400施加初始压力，保证两个接触部与传动轴400之间的初始压力相同，进而保证两个接触部的驱动性能一致。

在某些实施例中，参考附图1和附图3，第一镜筒200的内侧周面设置有沿第一镜筒200轴向方向延伸的直槽210，直槽210的延伸长度小于第一镜筒200的轴向长度；

传动轴400的外侧周面设置有弧形槽410，弧形槽410从传动轴400轴向方向的其中一端往传动轴400轴向方向的另一端倾斜延伸；

第二镜筒300的外侧周面和内侧周面均设置有凸出的滑块320，位于第二镜筒300外侧周面的滑块320滑动设置在直槽210上，位于第二镜筒300内侧周面的滑块320滑动设置在弧形槽410上；

在传动轴400沿第二镜筒300的周向方向旋转时，位于第二镜筒300外侧周面的滑块320沿直槽210滑动且位于第二镜筒300内侧周面的滑块320沿弧形槽410滑动以使第二镜筒300沿第一镜筒200的轴向方向往复伸缩。

本实施例中，旋转传动轴400时，弧形槽410能够起到推动第二镜筒300沿直槽210移动的作用，驱使第二镜筒300沿第一镜筒200的轴向方向往复伸缩，直槽210和弧形槽410共同起到限位、决定变焦行程和固定路径方向的作用。

由于直槽210的延伸长度小于第一镜筒200的轴向长度，因此随着第二镜筒300逐渐伸出，滑块320最终会被直槽210所阻挡，此时第二镜筒300达到伸出的极限位置，能够避免第二镜筒300脱离第一镜筒200。

在某些实施例中，参考附图4和附图5，第一镜筒200的内侧周面设置有沿第一镜筒200轴向方向延伸的直槽210，直槽210的延伸长度小于第一镜筒200的轴向长度；

传动轴400的外侧周面设置有外螺纹420；

第二镜筒300的外侧周面设置有凸出的滑块320且内侧周面设置有内螺纹330，位于第二镜筒300外侧周面的滑块320滑动设置在直槽210上，内螺纹330与外螺纹420螺纹连接；

在传动轴400沿第二镜筒300的周向方向旋转时，内螺纹330相对外螺纹420旋转以使第二镜筒300沿第一镜筒200的轴向方向往复伸缩。

本实施例中，旋转传动轴400时，螺纹能够起到推动第二镜筒300沿直槽210移动的作用，驱使第二镜筒300沿第一镜筒200的轴向方向往复伸缩，直槽210和螺纹共同起到限位、决定变焦行程和固定路径方向的作用。

由于直槽210的延伸长度小于第一镜筒200的轴向长度，因此随着第二镜筒300逐渐伸出，滑块320最终会被直槽210所阻挡，此时第二镜筒300达到伸出的极限位置，能够避免第二镜筒300脱离第一镜筒200。

在某些实施例中，参考附图1和附图3，传动轴400的外侧周面设置环形凸台430，传动轴400通过环形凸台430嵌入在基座100上；

环形凸台430将传动轴400的外侧周面沿传动轴400的轴向方向分隔为上部和下部，弧形槽410位于上部，压电作动器500位于下部。

本实施例中，环形凸台430能够将传动轴400限位在基座100上但不会影响传动轴400旋转，保证传动轴400只能丝滑地旋转而不能沿轴向移动，同时这种设计结构更加紧凑且能够将传动轴400分隔出两个功能区，避免第二镜筒300移动时与压电作动器500造成干涉，有利于提高稳定性，实现小型化和轻薄化。

在某些实施例中，参考附图4和附图5，传动轴400的外侧周面设置环形凸台430，传动轴400通过环形凸台430嵌入在基座100上；

环形凸台430将传动轴400的外侧周面沿传动轴400的轴向方向分隔为上部和下部，外螺纹420位于上部，压电作动器500位于下部。

本实施例中，环形凸台430能够将传动轴400限位在基座100上但不会影响传动轴400旋转，保证传动轴400只能丝滑地旋转而不能沿轴向移动，同时这种设计结构更加紧凑且能够将传动轴400分隔出两个功能区，避免第二镜筒300移动时与压电作动器500造成干涉，有利于提高稳定性，实现小型化和轻薄化。

本发明还提供一种相机，包括如上述实施例中的压电驱动的无级变焦镜头。

基于压电驱动的无级变焦镜头设计的相机，具有无级调焦功能和断电自锁功能，还具有变焦响应快、变焦精度高、变焦过程无噪音等优点，即使在-40~80℃、强磁、强辐射或潮湿等恶劣环境下也能正常工作，能更好地满足用户对性能的要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种压电驱动的无级变焦镜头，应用于相机，其特征在于，包括：

基座（100）；

第一镜筒（200），所述第一镜筒（200）固定设置在所述基座（100）上；

第二镜筒（300），所述第二镜筒（300）插接在所述第一镜筒（200）上；所述第二镜筒（300）能够沿所述第一镜筒（200）的轴向方向往复伸缩；所述第二镜筒（300）远离所述第一镜筒（200）的一端安装有镜片（310）；

传动轴（400），所述传动轴（400）插接在所述第二镜筒（300）内且能够沿所述第二镜筒（300）的周向方向旋转；

压电作动器（500），所述压电作动器（500）与所述传动轴（400）连接且用于驱动所述传动轴（400）旋转以使所述第二镜筒（300）沿所述第一镜筒（200）的轴向方向往复伸缩；

所述压电作动器（500）包括多个弹性体，所述弹性体包括弧形振片和弹性臂，所述弧形振片的其中一端与所述弹性臂连接且设置有凸出的接触部，所述接触部与所述传动轴（400）的周面接触；多个所述弹性体分为至少一组组合体，每组所述组合体包括两个所述弹性体，每组所述组合体中的两个所述弧形振片各自的另一端相互固定连接并构成圆弧形，所有所述弹性臂均固定在所述基座（100）上且所有所述组合体围绕成圆形；所述弹性臂的对向两侧均设置有压电陶瓷片，两个所述压电陶瓷片用于在通电时驱动对应的所述弧形振片振动以使对应的所述接触部进行斜直线运动并配合其他所述接触部驱动所述传动轴（400）沿所述第二镜筒（300）的周向方向旋转；

两个所述弧形振片相互固定的一端通过螺钉（530）进行固定连接，所述螺钉（530）上套设有弹簧（540），所述弹簧（540）用于调节两个弧形振片中各自的接触部与所述传动轴（400）之间的初始压力并保持两个弧形振片中各自的接触部与所述传动轴（400）之间的初始压力相等。

2.根据权利要求1所述的压电驱动的无级变焦镜头，其特征在于，所述压电作动器（500）包括两个所述弹性体，两个所述弹性体分别为：

第一弹性体（510），所述第一弹性体（510）包括第一弧形振片（511）和第一弹性臂（512），所述第一弧形振片（511）的其中一端与所述第一弹性臂（512）连接且设置有凸出的第一接触部（513），所述第一接触部（513）与所述传动轴（400）的周面接触；所述第一弹性臂（512）的对向两侧均设置有第一压电陶瓷片（514），两个所述第一压电陶瓷片（514）用于在通电时驱动所述第一弧形振片（511）振动以使所述第一接触部（513）进行斜直线运动；

第二弹性体（520），所述第二弹性体（520）包括第二弧形振片（521）和第二弹性臂（522），所述第二弧形振片（521）的其中一端与所述第二弹性臂（522）连接且设置有凸出的第二接触部（523），所述第二接触部（523）与所述传动轴（400）的周面接触；所述第二弧形振片（521）的另一端与所述第一弧形振片（511）的另一端固定连接，所述第一弹性臂（512）和所述第二弹性臂（522）均固定在所述基座（100）上且所述第二弧形振片（521）与所述第一弧形振片（511）围绕成圆形；所述第二弹性臂（522）的对向两侧均设置有第二压电陶瓷片（524），两个所述第二压电陶瓷片（524）用于在通电时驱动所述第二弧形振片（521）振动以使所述第二接触部（523）进行斜直线运动并配合所述第一接触部（513）驱动所述传动轴（400）沿所述第二镜筒（300）的周向方向旋转。

3.根据权利要求2所述的压电驱动的无级变焦镜头，其特征在于，所述第一弧形振片（511）沿所述传动轴（400）周向方向半包围所述传动轴（400）且所述第一接触部（513）与所述传动轴（400）的外侧周面接触；两个所述第一压电陶瓷片（514）分别位于所述第一弹性臂（512）沿所述传动轴（400）轴向方向的两侧；

所述第二弧形振片（521）与所述第一弧形振片（511）沿所述传动轴（400）的周向方向全包围所述传动轴（400）且所述第二接触部（523）与所述传动轴（400）的外侧周面接触；两个所述第二压电陶瓷片（524）分别位于所述第二弹性臂（522）沿所述传动轴（400）轴向方向的两侧。

4.根据权利要求1所述的压电驱动的无级变焦镜头，其特征在于，所述第一镜筒（200）的内侧周面设置有沿所述第一镜筒（200）轴向方向延伸的直槽（210），所述直槽（210）的延伸长度小于所述第一镜筒（200）的轴向长度；

所述传动轴（400）的外侧周面设置有弧形槽（410），所述弧形槽（410）从所述传动轴（400）轴向方向的其中一端往所述传动轴（400）轴向方向的另一端倾斜延伸；

所述第二镜筒（300）的外侧周面和内侧周面均设置有凸出的滑块（320），位于所述第二镜筒（300）外侧周面的所述滑块（320）滑动设置在所述直槽（210）上，位于所述第二镜筒（300）内侧周面的所述滑块（320）滑动设置在所述弧形槽（410）上；

在所述传动轴（400）沿所述第二镜筒（300）的周向方向旋转时，位于所述第二镜筒（300）外侧周面的所述滑块（320）沿所述直槽（210）滑动且位于所述第二镜筒（300）内侧周面的所述滑块（320）沿所述弧形槽（410）滑动以使所述第二镜筒（300）沿所述第一镜筒（200）的轴向方向往复伸缩。

5.根据权利要求1所述的压电驱动的无级变焦镜头，其特征在于，所述第一镜筒（200）的内侧周面设置有沿所述第一镜筒（200）轴向方向延伸的直槽（210），所述直槽（210）的延伸长度小于所述第一镜筒（200）的轴向长度；

所述传动轴（400）的外侧周面设置有外螺纹（420）；

所述第二镜筒（300）的外侧周面设置有凸出的滑块（320）且内侧周面设置有内螺纹（330），位于所述第二镜筒（300）外侧周面的所述滑块（320）滑动设置在所述直槽（210）上，所述内螺纹（330）与所述外螺纹（420）螺纹连接；

在所述传动轴（400）沿所述第二镜筒（300）的周向方向旋转时，所述内螺纹（330）相对所述外螺纹（420）旋转以使所述第二镜筒（300）沿所述第一镜筒（200）的轴向方向往复伸缩。

6.根据权利要求4所述的压电驱动的无级变焦镜头，其特征在于，所述传动轴（400）的外侧周面设置环形凸台（430），所述传动轴（400）通过所述环形凸台（430）嵌入在所述基座（100）上；

所述环形凸台（430）将所述传动轴（400）的外侧周面沿传动轴（400）的轴向方向分隔为上部和下部，所述弧形槽（410）位于所述上部，所述压电作动器（500）位于所述下部。

7.根据权利要求5所述的压电驱动的无级变焦镜头，其特征在于，所述传动轴（400）的外侧周面设置环形凸台（430），所述传动轴（400）通过所述环形凸台（430）嵌入在所述基座（100）上；

所述环形凸台（430）将所述传动轴（400）的外侧周面沿传动轴（400）的轴向方向分隔为上部和下部，所述外螺纹（420）位于所述上部，所述压电作动器（500）位于所述下部。

8.一种相机，其特征在于，包括如上述权利要求1-7中的任一项所述压电驱动的无级变焦镜头。