CN118077133A - 压电线性电机及包括压电线性电机的相机模块 - Google Patents

压电线性电机及包括压电线性电机的相机模块 Download PDF

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CN118077133A
CN118077133A CN202380013896.4A CN202380013896A CN118077133A CN 118077133 A CN118077133 A CN 118077133A CN 202380013896 A CN202380013896 A CN 202380013896A CN 118077133 A CN118077133 A CN 118077133A
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Abstract

根据实施例的压电电机可以包括:振动器,包括弹性体和连接到弹性体的压电元件;以及杆,连接到振动器并且配置为基于振动器的振动而移动。压电元件可以包括第一表面和第二表面,第二表面与压电元件的第一表面相反并连接到弹性体。杆可以垂直于压电元件延伸。振动器可以配置为基于施加到压电元件的电压在杆的纵向方向上产生弯曲振动,并且可以配置为在弯曲振动期间限定结点位置。弹性体可以包括附接到压电元件的第二表面的基部和从基部突出并且形成在与振动器的结点位置对应的位置处的突出部。

Description

压电线性电机及包括压电线性电机的相机模块
技术领域
本公开涉及一种压电线性电机和包括压电线性电机的相机模块。
背景技术
诸如智能电话的移动电子装置可以包括相机模块。相机模块可以包括透镜、围绕透镜的镜筒和图像传感器。相机模块可以支持各种功能。例如,相机模块可以支持与图像稳定(例如,光学图像稳定(OIS)、数字图像稳定(DIS)或电图像稳定(EIS))和自动聚焦(AF)相关的功能。
相机模块可以配置为通过相对于图像传感器移动透镜来提供光学图像稳定功能和自动聚焦功能。例如,相机模块可以配置为:对于光学图像稳定功能,在垂直于光轴的方向上相对于图像传感器移动透镜,或者可以配置为:对于自动聚焦功能,在光轴的方向上相对于图像传感器移动透镜。
相机模块可以包括用于实现透镜移动的各种类型的致动器。例如,致动器可以通过使用步进电机(STM)、音圈电机(VCM)、形状记忆合金(SMA)和压电电机来提供。
发明内容
[技术问题]
相机模块可以配置为使用包括线圈和磁体的音圈电机来移动透镜。音圈电机类型的致动器可能由于磁体和线圈的重量而增加相机模块的重量,并且可能发生磁干扰。
或者,相机模块可配置为使用步进电机来移动透镜。步进电机类型的致动器由于其大尺寸而在相机模块的紧凑性方面可能具有限制,并且可能由电机的操作而产生噪声。
本公开的各种实施例提供了一种使用弯曲振动来线性移动透镜的压电线性电机以及包括该电机的相机模块。
本公开要解决的技术问题不限于上述问题,并且本公开所属领域的技术人员将从以下描述清楚地理解本文中未提及的任何其它技术问题。
[技术方案]
根据本公开的实施例的压电电机包括振动器和杆,振动器包括弹性体和附接到弹性体的压电元件,杆连接到振动器并配置为基于振动器的振动而移动。压电元件包括第一表面和第二表面,第二表面与压电元件的第一表面相反并附接到弹性体。杆基本上垂直于压电元件延伸。振动器配置为基于施加到压电元件的电压在杆的长度方向上产生弯曲振动,并且配置为使得在弯曲振动期间限定至少一个结点位置。弹性体包括基部以及至少一个突出部,压电元件的第二表面附接到基部,至少一个突出部从基部突出,并且形成在与振动器的至少一个结点位置对应的位置处。
根据本公开的实施例的相机模块包括相机壳体、设置在相机壳体中的第一载体、连接到第一载体并且包括至少一个透镜的透镜组件、以及提供驱动力以在透镜的光轴方向上移动第一载体的压电电机。压电电机的至少一部分连接到第一载体。压电电机包括振动器以及杆,振动器包括弹性体和连接到弹性体的压电元件,杆连接到振动器并配置为基于振动器的振动而移动。压电元件包括第一表面和第二表面,第二表面与压电元件的第一表面相反并附接到弹性体。杆基本上垂直于压电元件延伸。振动器配置为基于施加到压电元件的电压在杆的长度方向上产生弯曲振动,并且配置为使得在弯曲振动期间限定至少一个结点位置。弹性体包括基部以及至少一个突出部,压电元件的第二表面附接到基部,至少一个突出部从基部突出并且形成在与振动器的至少一个结点位置对应的位置处。
[有益效果]
根据本公开的各种实施例的压电电机可以包括具有位移扩展机构的单压电晶片型振动器,从而可以代替双晶片型振动器。
根据本公开的各种实施例的压电电机可以通过在与振动器的结点对应的位置或与振动器的结点线对应的位置处形成的突出部而被限制到另一机构,并且因此可以最小化传递到另一机构的振动。
在根据本公开的各种实施例的压电电机中,用于振动位移的扩展的位移扩展机构和用于减小传递到另一机构的振动的减振机构可以与弹性体一体地形成。因此,可以减少组件和工艺步骤的数量,从而可以降低制造成本。
此外,本公开可以提供被直接或间接识别出的各种效果。
附图说明
图1是根据实施例的网络环境中的电子装置的框图。
图2是示出根据实施例的相机模块的框图。
图3a是根据实施例的电子装置的前透视图。
图3b是根据实施例的电子装置的后透视图。
图3c是根据实施例的电子装置的分解透视图。
图4a是根据实施例的相机模块的前视图。
图4b是根据实施例的相机模块的平面图。
图5示出了根据实施例的相机模块的透镜组件、透镜载体和压电电机。
图6a是根据实施例的压电电机和相机模块的连接构件的透视图。
图6b是根据实施例的压电电机和相机模块的连接构件的分解透视图。
图7示出了根据实施例的压电电机的驱动。
图8a示出了根据实施例的使用压电电机移动第一载体的操作。
图8b示出了根据实施例的使用压电电机移动第一载体的操作。
图9示出了根据实施例的压电电机的弹性体和压电元件。
图10示出了根据实施例的相机模块的第二载体和压电电机。
图11示出了根据各种实施例的压电电机。
图12a是描述根据图6a的第一实施例的压电电机的驱动性能的曲线图。
图12b是描述根据图11的第二实施例的压电电机的驱动性能的曲线图。
图12c是描述根据图11的比较性示例的压电电机的驱动性能的曲线图。
图13示出了根据实施例的压电电机的各种支撑结构。
图14a是描绘压电电机的根据图13的第一支撑结构的驱动性能的曲线图。
图14b是描绘压电电机的根据图13的第二支撑结构的驱动性能的曲线图。
关于附图的描述,相同或相似的附图标记可以用来表示相同或相似的组件。
具体实施方式
在下文中,可以参考附图描述本公开的各种实施例。因此,本领域的普通技术人员将认识到,在不脱离本公开的范围和精神的情况下,可以对这里描述的各种实施例进行各种修改,等效和/或替换。
图1是示出根据实施例的网络环境中的电子装置的框图。
图1是示出根据各种实施例的网络环境100中的电子装置101的框图。参照图1,网络环境100中的电子装置101可经由第一网络198(例如,短距离无线通信网络)与电子装置102进行通信,或者经由第二网络199(例如,长距离无线通信网络)与电子装置104或服务器108中的至少一个进行通信。根据实施例,电子装置101可经由服务器108与电子装置104进行通信。根据实施例,电子装置101可包括处理器120、存储器130、输入模块150、声音输出模块155、显示模块160、音频模块170、传感器模块176、接口177、连接端178、触觉模块179、相机模块180、电力管理模块188、电池189、通信模块190、用户识别模块(SIM)196或天线模块197。在一些实施例中,可从电子装置101中省略上述组件中的至少一个(例如,连接端178),或者可将一个或更多个其它组件添加到电子装置101中。在一些实施例中,可将上述组件中的一些组件(例如,传感器模块176、相机模块180或天线模块197)实现为单个集成组件(例如,显示模块160)。
处理器120可运行例如软件(例如,程序140)来控制电子装置101的与处理器120连接的至少一个其它组件(例如,硬件组件或软件组件),并可执行各种数据处理或计算。根据一个实施例,作为所述数据处理或计算的至少部分,处理器120可将从另一组件(例如,传感器模块176或通信模块190)接收到的命令或数据存储到易失性存储器132中,对存储在易失性存储器132中的命令或数据进行处理,并将结果数据存储在非易失性存储器134中。根据实施例,处理器120可包括主处理器121(例如,中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))或者与主处理器121在操作上独立的或者相接合的辅助处理器123(例如,图形处理单元(GPU)、神经处理单元(NPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器中枢处理器或通信处理器(CP))。例如,当电子装置101包括主处理器121和辅助处理器123时,辅助处理器123可被适配为比主处理器121耗电更少,或者被适配为专用于特定的功能。可将辅助处理器123实现为与主处理器121分离,或者实现为主处理器121的部分。
在主处理器121处于未激活(例如,睡眠)状态时,辅助处理器123(而非主处理器121)可控制与电子装置101的组件之中的至少一个组件(例如,显示模块160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些,或者在主处理器121处于激活状态(例如,运行应用)时,辅助处理器123可与主处理器121一起来控制与电子装置101的组件之中的至少一个组件(例如,显示模块160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些。根据实施例,可将辅助处理器123(例如,图像信号处理器或通信处理器)实现为在功能上与辅助处理器123相关的另一组件(例如,相机模块180或通信模块190)的部分。根据实施例,辅助处理器123(例如,神经处理单元)可包括专用于人工智能模型处理的硬件结构。可通过机器学习来生成人工智能模型。例如,可通过人工智能被执行之处的电子装置101或经由单独的服务器(例如,服务器108)来执行这样的学习。学习算法可包括但不限于例如监督学习、无监督学习、半监督学习或强化学习。人工智能模型可包括多个人工神经网络层。人工神经网络可以是深度神经网络(DNN)、卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)、受限玻尔兹曼机(RBM)、深度置信网络(DBN)、双向循环深度神经网络(BRDNN)或深度Q网络或其两个或更多个的组合,但不限于此。另外地或可选地,人工智能模型可包括除了硬件结构以外的软件结构。
存储器130可存储由电子装置101的至少一个组件(例如,处理器120或传感器模块176)使用的各种数据。所述各种数据可包括例如软件(例如,程序140)以及针对与其相关的命令的输入数据或输出数据。存储器130可包括易失性存储器132或非易失性存储器134。
可将程序140作为软件存储在存储器130中,并且程序140可包括例如操作系统(OS)142、中间件144或应用146。
输入模块150可从电子装置101的外部(例如,用户)接收将由电子装置101的其它组件(例如,处理器120)使用的命令或数据。输入模块150可包括例如麦克风、鼠标、键盘、键(例如,按钮)或数字笔(例如,手写笔)。
声音输出模块155可将声音信号输出到电子装置101的外部。声音输出模块155可包括例如扬声器或接收器。扬声器可用于诸如播放多媒体或播放唱片的通用目的。接收器可用于接收呼入呼叫。根据实施例,可将接收器实现为与扬声器分离,或实现为扬声器的部分。
显示模块160可向电子装置101的外部(例如,用户)视觉地提供信息。显示装置160可包括例如显示器、全息装置或投影仪以及用于控制显示器、全息装置和投影仪中的相应一个的控制电路。根据实施例,显示模块160可包括被适配为检测触摸的触摸传感器或被适配为测量由触摸引起的力的强度的压力传感器。
音频模块170可将声音转换为电信号,反之亦可。根据实施例,音频模块170可经由输入模块150获得声音,或者经由声音输出模块155或与电子装置101直接(例如,有线地)连接或无线连接的外部电子装置(例如,电子装置102)的耳机输出声音。
传感器模块176可检测电子装置101的操作状态(例如,功率或温度)或电子装置101外部的环境状态(例如,用户的状态),然后产生与检测到的状态相应的电信号或数据值。根据实施例,传感器模块176可包括例如手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁性传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物特征传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器。
接口177可支持将用来使电子装置101与外部电子装置(例如,电子装置102)直接(例如,有线地)或无线连接的一个或更多个特定协议。根据实施例,接口177可包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口或音频接口。
连接端178可包括连接器,其中,电子装置101可经由所述连接器与外部电子装置(例如,电子装置102)物理连接。根据实施例,连接端178可包括例如HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器或音频连接器(例如,耳机连接器)。
触觉模块179可将电信号转换为可被用户经由他的触觉或动觉识别的机械刺激(例如,振动或运动)或电刺激。根据实施例,触觉模块179可包括例如电机、压电元件或电刺激器。
相机模块180可捕获静止图像或运动图像。根据实施例,相机模块180可包括一个或更多个透镜、图像传感器、图像信号处理器或闪光灯。
电力管理模块188可管理对电子装置101的供电。根据实施例,可将电力管理模块188实现为例如电力管理集成电路(PMIC)的至少部分。
电池189可对电子装置101的至少一个组件供电。根据实施例,电池189可包括例如不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池、或燃料电池。
通信模块190可支持在电子装置101与外部电子装置(例如,电子装置102、电子装置104或服务器108)之间建立直接(例如,有线)通信信道或无线通信信道,并经由建立的通信信道执行通信。通信模块190可包括能够与处理器120(例如,应用处理器(AP))独立操作的一个或更多个通信处理器,并支持直接(例如,有线)通信或无线通信。根据实施例,通信模块190可包括无线通信模块192(例如,蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块194(例如,局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的相应一个可经由第一网络198(例如,短距离通信网络,诸如蓝牙、无线保真(Wi-Fi)直连或红外数据协会(IrDA))或第二网络199(例如,长距离通信网络,诸如传统蜂窝网络、5G网络、下一代通信网络、互联网或计算机网络(例如,LAN或广域网(WAN)))与外部电子装置进行通信。可将这些各种类型的通信模块实现为单个组件(例如,单个芯片),或可将这些各种类型的通信模块实现为彼此分离的多个组件(例如,多个芯片)。无线通信模块192可使用存储在用户识别模块196中的用户信息(例如,国际移动用户识别码(IMSI))识别并验证通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中的电子装置101。
无线通信模块192可支持在4G网络之后的5G网络以及下一代通信技术(例如新无线电(NR)接入技术)。NR接入技术可支持增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类型通信(mMTC)或超可靠低延时通信(URLLC)。无线通信模块192可支持高频带(例如,毫米波带)以实现例如高数据传输速率。无线通信模块192可支持用于确保高频带上的性能的各种技术,诸如例如波束成形、大规模多输入多输出(大规模MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形或大规模天线。无线通信模块192可支持在电子装置101、外部电子装置(例如,电子装置104)或网络系统(例如,第二网络199)中指定的各种要求。根据实施例,无线通信模块192可支持用于实现eMBB的峰值数据速率(例如,20Gbps或更大)、用于实现mMTC的丢失覆盖(例如,164dB或更小)或者用于实现URLLC的U平面延迟(例如,对于下行链路(DL)和上行链路(UL)中的每一个为0.5ms或更小,或者1ms或更小的往返)。
天线模块197可将信号或电力发送到电子装置101的外部(例如,外部电子装置)或者从电子装置101的外部(例如,外部电子装置)接收信号或电力。根据实施例,天线模块197可包括天线,所述天线包括辐射元件,所述辐射元件由形成在基底(例如,印刷电路板(PCB))中或形成在基底上的导电材料或导电图案构成。根据实施例,天线模块197可包括多个天线(例如,阵列天线)。在这种情况下,可由例如通信模块190(例如,无线通信模块192)从所述多个天线中选择适合于在通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中使用的通信方案的至少一个天线。随后可经由所选择的至少一个天线在通信模块190和外部电子装置之间发送或接收信号或电力。根据实施例,除了辐射元件之外的另外的组件(例如,射频集成电路(RFIC))可附加地形成为天线模块197的一部分。
根据各种实施例,天线模块197可形成毫米波天线模块。根据实施例,毫米波天线模块可包括印刷电路板、射频集成电路(RFIC)和多个天线(例如,阵列天线),其中,RFIC设置在印刷电路板的第一表面(例如,底表面)上,或与第一表面相邻并且能够支持指定的高频带(例如,毫米波带),所述多个天线设置在印刷电路板的第二表面(例如,顶部表面或侧表面)上,或与第二表面相邻并且能够发送或接收指定高频带的信号。
上述组件中的至少一些可经由外设间通信方案(例如,总线、通用输入输出(GPIO)、串行外设接口(SPI)或移动工业处理器接口(MIPI))相互连接并在它们之间通信地传送信号(例如,命令或数据)。
根据实施例,可经由与第二网络199连接的服务器108在电子装置101和外部电子装置104之间发送或接收命令或数据。电子装置102或电子装置104中的每一个可以是与电子装置101相同类型的装置,或者是与电子装置101不同类型的装置。根据实施例,将在电子装置101运行的全部操作或一些操作可在外部电子装置102、外部电子装置104或服务器108中的一个或更多个运行。例如,如果电子装置101应该自动执行功能或服务或者应该响应于来自用户或另一装置的请求执行功能或服务,则电子装置101可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分,而不是运行所述功能或服务,或者电子装置101除了运行所述功能或服务以外,还可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分。接收到所述请求的所述一个或更多个外部电子装置可执行所述功能或服务中的所请求的所述至少部分,或者执行与所述请求相关的另外功能或另外服务,并将执行的结果传送到电子装置101。电子装置101可在对所述结果进行进一步处理的情况下或者在不对所述结果进行进一步处理的情况下将所述结果提供作为对所述请求的至少部分答复。为此,可使用例如云计算技术、分布式计算技术、移动边缘计算(MEC)技术或客户机-服务器计算技术。电子装置101可使用例如分布式计算或移动边缘计算来提供超低延迟服务。在另一实施例中,外部电子装置104可包括物联网(IoT)装置。服务器108可以是使用机器学习和/或神经网络的智能服务器。根据实施例,外部电子装置104或服务器108可被包括在第二网络199中。电子装置101可应用于基于5G通信技术或IoT相关技术的智能服务(例如,智能家居、智能城市、智能汽车或医疗保健)。
图2是示出根据各种实施例的相机模块的框图。
参照图2,相机模块180(例如,图3a、图3b和图3c的相机模块305、312,或图4的相机模块400)可包括镜头组件210(例如,图4的透镜组件410)、闪光灯220、图像传感器230、图像稳定器240、存储器250(例如,缓冲存储器)或图像信号处理器260。
镜头组件210可采集从将被拍摄图像的物体发出或反射的光。镜头组件210可包括一个或更多个透镜。根据实施例,相机模块180可包括多个镜头组件210。在这种情况下,相机模块180可形成例如双相机、360度相机或球形相机。多个镜头组件210中的一些镜头组件210可具有相同的镜头属性(例如,视角、焦距、自动对焦、f数或光学变焦),或者至少一个镜头组件可具有与另外的镜头组件的镜头属性不同的一个或更多个镜头属性。镜头组件210可包括例如广角镜头或长焦镜头。
闪光灯220可发光,其中,发出的光用于增强从物体反射的光。根据实施例,闪光灯220可包括一个或更多个发光二极管(LED)(例如,红绿蓝色(RGB)LED、白色LED、红外(IR)LED或紫外(UV)LED)或氙灯。
图像传感器230可通过将从物体发出或反射并经由镜头组件210透射的光转换为电信号来获取与物体相应的图像。根据实施例,图像传感器230可包括从具有不同属性的多个图像传感器中选择的一个图像传感器(例如,RGB传感器、黑白(BW)传感器、IR传感器或UV传感器)、具有相同属性的多个图像传感器或具有不同属性的多个图像传感器。可使用例如电荷连接器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器来实现包括在图像传感器230中的每个图像传感器。
图像稳定器240可沿特定方向移动图像传感器230或包括在镜头组件210中的至少一个透镜,或者响应于相机模块180或包括相机模块180的电子装置101的移动来控制图像传感器230的可操作属性(例如,调整读出时序)。这样,允许补偿由于正被捕捉的图像的移动而产生的负面效果(例如,图像模糊)的至少一部分。根据实施例,图像稳定器240可使用布置在相机模块180之内或之外的陀螺仪传感器(未示出)或加速度传感器(未示出)来感测相机模块180或电子装置101的这样的移动。根据实施例,可将图像稳定器240实现为例如光学图像稳定器。
存储器250可至少暂时地存储经由图像传感器230获取的图像的至少一部分以用于后续的图像处理任务。例如,如果快速捕捉了多个图像或者由于快门时滞而导致图像捕捉延迟,则可将获取的原始图像(例如,拜耳图案图像、高分辨率图像)存储在存储器250中,并且可经由显示模块160来预览其相应的副本图像(例如,低分辨率图像)。然后,如果满足了指定的条件(例如,通过用户的输入或系统命令),则可由例如图像信号处理器260来获取和处理存储在存储器250中的原始图像的至少一部分。根据实施例,可将存储器250配置为存储器130的至少一部分,或者可将存储器250配置为独立于存储器130进行操作的分离的存储器。
图像信号处理器260可对经由图像传感器230获取的图像或存储在存储器250中的图像执行一个或更多个图像处理。所述一个或更多个图像处理可包括例如深度图生成、三维(3D)建模、全景图生成、特征点提取、图像合成或图像补偿(例如,降噪、分辨率调整、亮度调整、模糊、锐化或柔化)。另外或可选地,图像信号处理器260可对包括在相机模块180中的组件中的至少一个组件(例如,图像传感器230)执行控制(例如,曝光时间控制或读出时序控制)。可将由图像信号处理器260处理的图像存储回存储器250以用于进一步处理,或者可将该图像提供给在相机模块180之外的外部组件(例如,存储器130、显示模块160、电子装置102、电子装置104或服务器108)。
根据实施例,可将图像信号处理器260配置为处理器120的至少一部分,或者可将图像信号处理器260配置为独立于处理器120进行操作的分离的处理器。如果将图像信号处理器260配置为与处理器120分离的处理器,则可由处理器120经由显示模块160将由图像信号处理器260处理的至少一个图像按照其原样显示,或者可将所述至少一个图像在被进一步处理后进行显示。
根据实施例,电子装置101可包括具有不同属性或功能的多个相机模块180。在这种情况下,所述多个相机模块180中的至少一个相机模块180可形成例如广角相机,并且所述多个相机模块180中的至少另一个相机模块180可形成长焦相机。类似地,所述多个相机模块180中的至少一个相机模块180可形成例如前置相机,并且所述多个相机模块180中的至少另一个相机模块180可形成后置相机。
图3a是根据实施例的电子装置的前透视图。图3b是根据实施例的电子装置的后透视图。图3c是根据实施例的电子装置的分解透视图。
参照图3a和图3b,根据实施例的电子装置300(例如,图1的电子装置101)可以包括壳体310,壳体310包括第一表面(或前表面)310A、第二表面(或后表面)310B、以及围绕第一表面310A和第二表面310B之间的空间的第三表面(或侧表面)310C。
在另一实施例中,壳体310可以指形成第一表面310A、第二表面310B和第三表面310C中的一些的结构。
在实施例中,第一表面310A可以由前板302形成,前板302的至少一部分基本上是透明的(例如,包括各种涂层的玻璃板、或聚合物板)。第二表面310B可以由基本上不透明的背板311形成。背板311可由例如经涂覆或着色的玻璃、陶瓷、聚合物、金属(例如,铝、不锈钢(STS)或镁)或前述材料中的至少两者的组合形成。第三表面310C可以由与前板302和背板311连接并且包括金属和/或聚合物的侧边框结构(或侧构件)318形成。
在另一实施例中,背板311和侧边框结构318可以彼此一体地形成,并且可以包括相同的材料(例如,诸如铝的金属材料)。
在所示的实施例中,前板302可以包括两个第一区域310D,其从第一表面310A的部分区域朝向背板311弯曲地和无缝地延伸。第一区域310D可以位于前板302的相对的长边缘。
在所示的实施例中,背板311可以包括两个第二区域310E,其从第二表面310B的部分区域朝向前板302弯曲地和无缝地延伸。第二区域310E可以位于背板311的相对的长边缘。
在另一实施例中,前板302(或背板311)可以仅包括第一区域310D(或第二区域310E)中的一个。此外,在另一实施例中,前板302(或背板311)可以不包括第一区域310D(或第二区域310E)的一部分。
在实施例中,当从电子器件300的一侧观看时,侧边框结构318可以在不包括第一区域310D或第二区域310E的侧(例如,短侧)具有第一厚度(或宽度),并且可以在包括第一区域310D或第二区域310E的侧(例如,长侧)具有第二厚度。第二厚度小于第一厚度。
在实施例中,电子装置300可以包括显示器301(例如,图1的显示模块160),音频模块303、304和307(例如,图1的音频模块170),传感器模块(未示出)(例如,图1的传感器模块176),相机模块305、312和313(例如,图1的相机模块180),键输入装置317(例如,图1的输入装置150),发光元件(未示出)或连接器孔308(例如,图1的连接端子178)中的至少一个。在另一实施例中,上述组件中的至少一个组件(例如,键输入装置317或发光元件(未示出))可以从电子装置300中省略,或者其它组件可以另外包括在电子装置300中。
在实施例中,显示器301可以通过前板302的大部分而可视地暴露。例如,显示器301的至少一部分可以通过包括第一表面310A和第三表面310C的第一区域310D的前板302可视地暴露。显示器301可以设置在前板302的后表面上。
在实施例中,显示器301的周边可以形成为与前板302的相邻外边缘的形状基本相同。在另一实施例中,为了扩展显示器301通过其可视地暴露的区域,显示器301的外边缘和前板302的外边缘之间的间隙可以基本上是恒定的。
在实施例中,壳体310(或前板302)的表面可以包括屏幕显示区域,该屏幕显示区域在显示器301可视地暴露时形成。例如,屏幕显示区域可以包括侧表面的第一表面310A和第一区域310D。
在另一实施例中,屏幕显示区域310A和310D可以包括传感区域(未示出),该传感区域配置为获得用户的生物测定信息。当屏幕显示区域310A和310D包括感测区域时,这可以意味着感测区域的至少一部分与屏幕显示区域310A和310D重叠。例如,感测区域(未示出)可以指能够通过显示器301显示视觉信息(像屏幕显示区域310A和310D的其它区域那样)并且另外获得用户的生物测定信息(例如,指纹)的区域。
在实施例中,显示器301的屏幕显示区域310A和310D可以包括第一相机模块305(例如,穿孔相机)通过其可视地暴露的区域。例如,第一相机模块305通过其可视地暴露的区域的周边的至少一部分可以被屏幕显示区域310A和310D包围。在各种实施例中,第一相机模块305可以包括多个相机模块(例如,图1的相机模块180)。
在各种实施例中,显示器301可以配置为使得音频模块(未示出)、传感器模块(未示出)、相机模块(例如,第一相机模块305)或发光元件(未示出)中的至少一个被设置在屏幕显示区域310A和310D的后表面上。例如,电子装置300可配置为使得第一相机模块305(例如,下显示相机(UDC))安置在第一表面310A(例如,前表面)和/或侧表面310C(例如,第一区域310D的至少一个表面)的后侧(例如,面向-z轴方向的一侧)上,以便面向第一表面310A和/或侧表面310C。例如,第一相机模块305可以被设置在显示器301下方,并且可以不通过屏幕显示区域310A和310D被可视地暴露。
在各种实施例中,当第一相机模块305用下显示相机实现时,显示器301的面向第一相机模块305的区域可以被形成为具有指定的透射率的透射区域,作为显示内容的显示区域的一部分。例如,透射区域可具有约5%至约50%的透射率。透射区域可以包括用于通过聚焦在图像传感器(例如,图2的图像传感器230)上而产生图像的光穿过的区域,并且该区域与第一相机模块305的有效区域(例如,视场(FOV)区域)重叠。例如,显示器301的透射区域可以包括具有比周围区域更低的像素密度和/或布线密度的区域。
在另一实施例中(未示出),显示器301可以与触摸检测电路、能够测量触摸的强度(压力)的压力传感器、和/或检测磁场类型的指示笔的数字化仪相连接或相邻设置。
在实施例中,音频模块303、304和307可以包括麦克风孔303和304以及扬声器孔307。
在实施例中,麦克风孔303和304可以包括形成在第三表面310C的部分区域中的第一麦克风孔303和形成在第二表面310B的部分区域中的第二麦克风孔304。用于获得外部声音的麦克风(未示出)可以设置在麦克风孔303和304中。麦克风可以包括多个麦克风以感测声音的方向。
在实施例中,形成在第二表面310B的部分区域中的第二麦克风孔304可以邻近相机模块305、312和313设置。例如,第二麦克风孔304可以在相机模块305、312和313被运行时获得声音,或者可以在其它功能被运行时获得声音。
在实施例中,扬声器孔307可以包括外部扬声器孔307和用于电话呼叫的接收器孔(未示出)。外部扬声器孔307可以形成在电子装置300的第三表面310C的一部分中。在另一实施例中,外部扬声器孔307与麦克风孔303一起可以实现为单个孔。尽管未示出,但是用于电话呼叫的接收器孔(未示出)可以形成在第三表面310C的另一部分中。例如,用于电话呼叫的接收孔可以形成在第三表面310C的面向第三表面310C的形成有外部扬声器孔307的部分(例如,面向-y轴方向的部分)的另一部分(例如,面向+y轴方向的部分)中。根据各种实施例,用于电话呼叫的接收器孔可以不形成在第三表面310C的一部分中,并且可以由前板302(或显示器301)和侧边框结构318之间的分隔空间形成。
在实施例中,电子装置300可以包括至少一个扬声器(未示出),其配置为通过外部扬声器孔307或接收器孔输出声音到壳体310外部用于电话呼叫(未示出)。根据各种实施例,扬声器可以包括扬声器孔307从中省略的压电扬声器。
在实施例中,传感器模块(未示出)可以产生与电子装置300内部的操作状态或电子装置300外部的环境状态相对应的电信号或数据值。例如,传感器模块可以包括接近传感器、HRM传感器、指纹传感器、姿势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁传感器、加速度传感器、抓握传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器中的至少一个。
在实施例中,相机模块305、312和313可以包括暴露在电子装置300的第一表面310A上的第一相机模块305(例如,穿孔相机)、暴露在第二表面310B上的第二相机模块312、和/或闪光313。
在实施例中,第一相机模块305可以通过显示器301的屏幕显示区域310A和310D的一部分被可视地暴露。例如,第一相机模块305可以通过在显示器301的一部分中形成的开口(未示出)可视地暴露在屏幕显示区域310A和310D的部分区域上。在另一示例中,第一相机模块305(例如,下显示相机)可以设置在显示器301的后表面上,并且可以不通过屏幕显示区域310A和310D可视地暴露。
在实施例中,第二相机模块312可以包括多个相机(例如,双相机、三相机或四相机)。然而,第二相机模块312不一定限于包括多个相机,而是可以包括一个相机。
在实施例中,第一相机模块305和第二相机模块312可以包括一或多个透镜、图像传感器和/或图像信号处理器。闪光313可以包括例如发光二极管或氙灯。在另一实施例中,两个或更多个透镜(IR相机透镜、广角透镜和远摄透镜)和图像传感器可以设置在电子装置300的一个表面上。
在实施例中,键输入装置317可以设置在壳体310的第三表面310C上(例如,第一区域310D和/或第二区域310E)。在另一实施例中,电子装置300可以不包括键输入装置317的全部或一些,并且可以在显示器301上以不同的形式(例如软键)来实现未包括的键输入装置317。在另一实施例中,键输入装置可以包括形成屏幕显示区域310A和310D中所包括的感测区域(未示出)的传感器模块(未示出)。
在实施例中,连接器孔308可以容纳连接器。连接器孔308可以设置在壳体310的第三表面310C中。例如,连接器孔308可以设置在第三表面310C中,以便与音频模块的至少一部分(例如,麦克风孔303和扬声器孔307)相邻。在另一实施例中,电子装置300可以包括第一连接器孔308和/或第二连接器孔(未示出),第一连接器孔308能够容纳连接器(例如USB连接器),用于与外部电子装置发送/接收功率和/或数据,第二连接器孔(例如耳机插孔)能够容纳连接器(例如耳机插孔),用于与外部电子装置发送/接收音频信号。
在实施例中,电子装置300可以包括发光元件(未示出)。例如,发光元件(未示出)可以设置在壳体310的第一表面310A上。发光元件(未示出)可以以光的形式提供电子装置300的状态信息。在另一实施例中,发光元件(未示出)可以提供与第一相机模块305的操作相接合地操作的光源。例如,发光元件(未示出)可以包括LED、IR LED和/或氙灯。
参照图3c,根据实施例的电子装置300可以包括前板320(例如图3a的前板302)、显示器330(例如图3a的显示器301)、侧构件340(例如图3a的侧边框结构318)、印刷电路板350、后壳360、电池370、背板380(例如,图3b的背板311)和天线(未示出)。
在各种实施例中,电子装置300可以不包括前述组件中的至少一个组件(例如,后壳360),或者可以另外包括其它组件。图3c中所示的电子装置300的一些组件可以与图3a和图3b中所示的电子装置300的一些组件相同或相似,并且在下文中将省略重复描述。
在实施例中,前板320和显示器330可以连接到侧构件340。例如,基于图3c,前板320和显示器330可以设置在侧构件340下方。前板320和显示器330可以位于从侧构件340开始的+z轴方向上。例如,显示器330可以连接到侧构件340的底部,并且前板320可以连接到显示器330的底部。前板320可形成电子装置300的外表面(或外部)的一部分。显示器330可以设置在前板320和侧构件340之间,以便位于电子装置300内部。
在实施例中,侧构件340可以设置在显示器330和背板380之间。例如,侧构件340可配置为围绕背板380和显示器330之间的空间。
在实施例中,侧构件340可包括形成电子装置300的侧表面(例如图3a的第三表面310C)的一部分的框架结构341、以及从框架结构341向内延伸的板结构342。
在实施例中,板结构342可以设置在框架结构341内以便被框架结构341围绕。板结构342可以与框架结构341连接,或者可以与框架结构341整体形成。板结构342可以由金属材料和/或非金属(例如,聚合物)材料形成。在实施例中,板结构342可以支撑包括在电子器件300中的其它组件。例如,显示器330、印刷电路板350、后壳360或电池370中的至少一个可以设置在板结构342上。例如,显示器330可以连接到板结构342的一个表面(例如,面向+z轴方向的表面),并且印刷电路板350可以连接到背向上述一个表面的相对表面(例如,面向-z轴方向的表面)。
在实施例中,后壳360可以设置在背板380和板结构342之间。后壳360可以连接到侧构件340,以便与印刷电路板350的至少一部分重叠。例如,后壳360可以面向板结构342,印刷电路板350位于后壳360与板结构342之间。
在实施例中,处理器(例如,图1的处理器120)、存储器(例如,图1的存储器130)和/或接口(例如,图1的接口177)可以安装在印刷电路板350上。处理器可以包括例如中央处理单元、应用处理器、图形处理单元、图像信号处理器、传感器集线器处理器或通信处理器中的一或多个。存储器可以包括例如易失性存储器或非易失性存储器。接口可以包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、SD卡接口和/或音频接口。接口可以将电子装置300与外部电子装置电连接或物理连接,并且可以包括USB连接器、SD卡/MMC连接器或音频连接器。
在实施例中,电池370(例如,图1的电池189)可以向电子装置300的至少一个组件供电。例如,电池370可以包括不可再充电的一次电池、可再充电的二次电池或燃料电池。电池370的至少一部分可以设置在与印刷电路板350基本相同的平面上。电池370可以整体地设置在电子装置300内,或者可以设置成可从电子装置300拆卸。
在实施例中,天线(未示出)(例如,图1的天线模块197)可以设置在背板380和电池370之间。天线(未示出)可以包括例如近场通信(NFC)天线、无线充电天线和/或磁安全传输(MST)天线。例如,天线(未示出)可以执行与外部设备的短距离通信,或者可以无线地发送和接收充电所需的功率。
在实施例中,第一相机模块305可以设置在侧构件340的至少一部分(例如,板结构342)上,使得透镜接收通过前板320的部分区域(例如,图3a的前表面310A)的外部光。例如,第一相机模块305的透镜可以通过前板320的部分区域可视地暴露。对应于第一相机模块305的相机区域337(例如,开口区域或光传输区域)可以形成在显示器330中。
在实施例中,第二相机模块312可以设置在印刷电路板350上,使得透镜通过电子装置300的背板380的相机区域384(例如,图3b的后表面310B)接收外部光。例如,第二相机模块312的透镜可以通过相机区域384可视地暴露。在实施例中,第二相机模块312可以设置在形成于电子装置300的壳体(例如,图3a和图3b的壳体310)中的内部空间的至少一部分中,并且可以通过连接构件(例如,连接器)电连接到印刷电路板350。
在实施例中,相机区域384可以形成在背板380的表面上(例如,图3b的后表面310B)。在实施例中,相机区域384可以形成为至少部分透明,使得外部光入射到第二相机模块312的透镜上。在实施例中,相机区域384的至少一部分可以从背板380的表面突出到预定高度。然而,不一定限于此,相机区域384可以形成与背板380的表面基本相同的平面。
图4a是根据实施例的相机模块的前视图。图4b是根据实施例的相机模块的平面图。
参照图4a和图4b,根据实施例的相机模块400(例如,图3a和图3c的第一相机模块305以及图3b和图3c的第二相机模块312)可以包括相机壳体410、透镜组件420(例如,图2的透镜组件210)以及透镜载体460。
相机壳体410可以包括盖411和基座413。盖411和基座413可以彼此连接以形成其中容纳相机模块400的其它部分的预定空间。基座413可以支撑透镜组件420和透镜载体460,并且盖411可以连接到基座413以覆盖透镜组件420的至少一部分和透镜载体460的至少一部分。盖411可以具有形成在其中的开口4112,其容纳透镜组件420的至少一部分和透镜载体460的至少一部分。例如,透镜组件420和透镜载体460可以穿过开口4112,并且透镜组件420的至少一部分和透镜载体460的至少一部分可以暴露在相机壳体410之外。盖411可以执行屏蔽电磁干扰(EMI)的功能。例如,盖411可以由金属材料形成,并且可以被称为屏蔽罩(或EMI屏蔽罩)。
尽管未示出,但是相机模块400还可以包括图像传感器(未示出)(例如,图2的图像传感器230)。图像传感器可以固定到相机壳体410,以便在光轴OA的方向上与透镜组件420对准。例如,图像传感器可以固定地设置在基座413上。根据各种实施例,图像传感器可以设置在基座413的一个表面(例如,面向+z/-z轴方向的表面)上,以在光轴OA的方向上与透镜421重叠。图像传感器可以接收通过透镜421的光,并且可以配置为基于接收到的光信号产生电信号。
透镜组件420可以包括透镜421和镜筒423,透镜421容纳在镜筒423中。例如,镜筒423可以围绕至少一个透镜421。镜筒423可以提供支撑透镜421和保护透镜421免受外部冲击的功能。透镜组件420的至少一部分可以通过盖411的开口4112可视地暴露在相机壳体410外部,并且因此外部光可以入射在透镜421上。
透镜组件420可以穿过开口4112并且可以从盖411突出到预定高度。然而,本公开不限于所示实施例,并且根据各种实施例,透镜组件420可以完全容纳在相机壳体410中,并且可以配置为使得外部光通过包括开口4112或透明玻璃的光接收区域入射。
透镜组件420可以在连接到透镜载体460的状态下容纳在相机壳体410中。例如,透镜组件420可以连接到(或安装在)透镜载体460的至少一部分上,并且可以配置为与透镜载体460一起在至少一个方向(例如,x轴方向、y轴方向和z轴方向中的至少一个方向)上相对于相机壳体410移动。
透镜载体460可以与透镜组件420连接,并且可以设置在相机壳体410中以便可移动。透镜载体460可以配置为在光轴OA的方向或基本上垂直于光轴OA的方向上相对于相机壳体410移动。透镜载体460可相对于相机壳体410(或固定到相机壳体410的图像传感器(未示出))移动透镜组件420。例如,在透镜载体460的至少一部分容纳在相机壳体410中的状态下,透镜载体460的全部和/或部分可以相对于相机壳体410在光轴OA的方向(例如,z轴方向)或基本上垂直于光轴OA的方向(例如,x轴方向和/或y轴方向)上移动,并且透镜组件420可以与透镜载体460一起移动。
在所示实施例中,透镜载体460的一部分可以突出到盖411之外。然而,这是说明性的,并且根据各种实施例,透镜载体460可以完全容纳在相机壳体410中。
根据本公开的实施例的相机模块400可以通过控制透镜载体460的移动来提供自动聚焦(AF)功能和光学图像稳定(OIS)功能。例如,相机模块400可以通过在光轴OA的方向上移动透镜载体460来执行自动聚焦功能。相机模块400可以通过在基本上垂直于光轴OA的一或多个方向上移动透镜载体460来执行光学图像稳定功能(例如,相机抖动校正功能)。
图5示出了根据实施例的相机模块的透镜组件、透镜载体和压电电机。
参照图5,根据实施例的相机模块400可以包括透镜组件420、透镜载体460和压电电机450。透镜组件420可以包括透镜421和镜筒423。例如,透镜组件420、透镜载体460和压电电机450可以设置在相机壳体(例如,图4a和图4b的相机壳体410)的内部空间中。
图5所示的相机模块400的至少一些组件可以与图4a和图4b所示的相机模块400的组件相同或相似,并且在下文中将省略重复描述。
透镜组件420可以与透镜载体460一起移动,并且可以连接到第一载体430。例如,镜筒423可以装配到第一载体430中。透镜组件420可以响应于第一载体430和/或第二载体440的移动而相对于相机壳体410和图像传感器(未示出)移动。例如,当透镜组件420沿光轴OA的方向(例如,z轴方向)移动时,可以改变透镜421和图像传感器之间沿光轴OA的方向的距离(例如,AF功能)。例如,当透镜组件420在基本上垂直于光轴OA的方向(例如,x轴方向和/或y轴方向)上移动时,光轴OA可以被定位成不与图像传感器的中心对准(例如,OIS功能)。
透镜载体460可以包括第一载体430和支撑第一载体430的第二载体440。例如,图4a和图4b所示的透镜载体(例如,图4的透镜载体)可以是第一载体430。透镜载体460可以配置为通过使用致动器在垂直于光轴OA的方向上相对于相机壳体410移动第一载体430和第二载体440,或者通过使用致动器在光轴OA的方向上相对于第二载体440和相机壳体410移动第一载体430。
第一载体430可坐落在第二载体440上(例如,在+z轴方向或第一光轴方向①上)。例如,第一载体430可以在第二光轴方向②上连接到第二载体440。第一载体430的至少一部分可以容纳在第二载体440的开口441中。第一载体430可相对于第二载体440在光轴OA的方向上移动,且可配置为在第二载体440相对于相机壳体410移动时与第二载体440一起移动。
第一载体430可以连接到第二载体440,以便可以在光轴OA的方向上移动。例如,第一载体430可以通过压电电机450连接到第二载体440。第一载体430可以通过使用由压电电机450产生的驱动力相对于第二载体440和相机壳体410在第一光轴方向①和第二光轴方向②上移动,从而可以在第一光轴方向①和第二光轴方向②上移动透镜421。例如,第一载体430可以被称为AF载体,其移动透镜421用于自动聚焦(AF)功能。
第一载体430可以包括与透镜组件420连接的框架431和设置在框架431外侧上的连接构件433。框架431可以是镜筒423连接到其上的部分,并且可以在其中心部中具有开口,镜筒423的至少一部分插入该开口中。连接构件433可以从框架431的外表面延伸,并且可以与框架431一体地移动。例如,当连接构件433通过外力(例如,通过压电电机450的振动的力)移动时,框架431也可以与连接构件433一起移动。
连接构件433可以是压电电机450所连接的组件,并且压电电机450的驱动力可以作用在连接构件433上。例如,压电电机450的杆451可以插入到连接构件433中,并且在压电电机450中产生的振动位移可以通过杆451传递到连接构件433和第一载体430。下面将参照图7、图8a和图8b详细描述第一载体430通过压电电机450的振动位移而移动的操作。
第二载体440可以支撑第一载体430,并且当第二载体440移动时,第二载体440可以与第一载体430一起移动。压电电机450可以设置在第二载体440的至少一部分上。例如,其上设置有压电电机450的座部442可以形成在第二载体440的角部上。压电电机450可以设置在第二载体440的座部442上,并且第一载体430可以连接到压电电机450并且可以相应地座置在第二载体440上。当第一载体430通过施加到第一载体430的外力(例如,压电电机450的驱动力)而沿光轴OA的方向移动时,第二载体440可以与第一载体430的移动相分离。
第二载体440可以设置在相机壳体410中以便可移动。例如,第二载体440可以配置为在相机壳体410的基座413(例如,图4a和图4b的基座413)上沿基本上垂直于光轴OA的方向上移动。尽管未示出,但是第二载体440可以与OIS驱动单元(或OIS驱动电机)连接。通过使用从OIS驱动单元产生的驱动力,第二载体440可以在基本上垂直于光轴OA的方向(例如,x轴方向和y轴方向)上相对于相机壳体410移动,从而可以在基本上垂直于光轴OA的方向上移动透镜421。例如,第二载体440可以被称为OIS载体,其移动透镜421以用于相机抖动校正功能或光学图像稳定(OIS)功能。尽管在图5中未示出OIS驱动单元,但是OIS驱动单元可以用包括音圈电机或压电电机的各种类型的致动器来实现。
根据本公开的实施例,当驱动力施加到第二载体440以在垂直于光轴OA的方向上移动第二载体440时,透镜组件420可以与第一载体430和第二载体440一起相对于相机壳体410移动。当驱动力施加到第一载体430以沿光轴OA的方向移动第一载体430时,透镜组件420可以与第一载体430一起相对于第二载体440和相机壳体410移动。
压电电机450可以设置在第二载体440的座部442上,并且可以连接到第一载体430。例如,压电电机450可以将第一载体430连接到第二载体440,使得第一载体430可以在光轴OA的方向上移动。压电电机450可以基于压电元件的振动位移产生驱动力。例如,压电电机450可以是为AF功能提供驱动力的AF驱动单元(或AF驱动电机)。尽管未示出,但是相机模块400还可以包括基板,并且压电电机450可以与基板电连接。例如,压电电机450可以通过基板接收电信号。根据各种实施例,相机模块400的基板可与电子装置300的印刷电路板(例如,图3c的印刷电路板350)电连接。电连接可以意味着能够发送/接收各种电信号的连接。
图6a是根据实施例的压电电机和相机模块的连接构件的透视图。图6b是根据实施例的压电电机和相机模块的连接构件的分解透视图。
参照图6a和图6b,根据实施例的相机模块400可以包括压电电机450和连接压电电机450的连接构件433。连接构件433可以是第一载体(例如,图5的第一载体430)的一部分。例如,连接构件433可以连接到第一载体430的框架431。
在实施例中,压电电机450可以提供驱动力以在光轴方向①和/或②上移动连接构件433。例如,压电电机450可以基于压电材料(例如,压电陶瓷)的形状的变化(取决于电压的施加)来产生驱动力。连接构件433可通过压电电机450沿第一光轴方向①或第二光轴方向②移动。在各种实施例中,压电电机450可以被称为压电线性致动器或超声线性致动器。
压电电机450可以包括杆451、压电元件452和弹性体453。例如,压电电机450可以具有杆451、压电元件452和弹性体453在光轴方向①和②上顺序连接的结构。
杆451可以设置在压电元件452的一个表面上。例如,杆451可以连接到压电元件452的面向第一光轴方向①的第一表面452a。在一示例中,杆451可以连接到压电元件452的第一表面452a的中心部。根据压电元件452和弹性体453的振动,杆451可以在第一光轴方向①和/或第二光轴方向②上移动。
杆451或其一部分可以沿基本上垂直于压电元件452的方向(例如,第一表面452a和第二表面452b)延伸。例如,杆451可以形成为圆柱形,并且杆451的长度可以保持恒定。杆451可以由碳基材料形成。例如,杆451可以由碳纤维增强塑料(CFRP)材料形成。然而,杆451的形状或材料不限于上述内容。
杆451可以通过将取决于压电元件452的收缩或扩展而发生的振动位移从压电元件452传递到连接构件433来提供第一载体(例如,图5的第一载体430)的移动。在杆451连接到压电元件452的第一表面的状态下,杆451的至少一部分可以插入到连接构件433中。杆451能够执行与连接构件433一起移动的操作和与连接构件433分开移动的操作。例如,杆451可以与连接构件433连接,以根据移动速度与连接构件433一起移动或相对于连接构件433移动。可以通过控制压电元件452收缩或扩展的速度来调节杆451的移动速度。
当向压电元件452施加电压时,根据电场的方向和压电元件452的极化方向,可能发生机械位移,例如扩展或收缩。例如,当向压电元件452施加电压时,压电元件452可以变形。压电元件452可以通过使用各种压电元件或材料形成,包括压电陶瓷、压电聚合物或压电复合材料。例如,压电元件452可以是锆钛酸铅(PZT)基压电陶瓷,但不限于此。
压电元件452可以设置在弹性体453的一个表面上。例如,压电元件452可附接到弹性体453的上表面(例如,面向第一光轴方向①的表面)。压电元件452可以具有具有指定厚度t(例如,在z轴方向上的长度)和/或指定宽度w(例如,在x轴方向上的长度)的板形。例如,压电元件452的宽度w可以小于弹性体453的宽度。根据各种实施例,压电元件452可以包括由具有预定厚度的一个层形成的体型压电元件和由一层堆叠在另一层之上的多个层形成的多层型压电元件。压电元件452的类型不限于上述示例。
压电元件452可以包括面向第一光轴方向①的第一表面452a和背向第一表面452a的第二表面452b,例如,面向第二光轴方向②。杆451可以连接到压电元件452的第一表面452a。压电元件452的第二表面452b可以连接到弹性体453。例如,当压电元件452扩展或收缩时,由于第一表面452a(例如,非附接表面)和第二表面452b(例如,附接表面)之间的硬度差异,压电元件452可以与弹性体453一起弯曲,因为弹性体453附接到第二表面452b。下面将参照图7描述压电元件452和弹性体453的变形。
弹性体453可以由具有预定弹性的材料(例如,金属材料)形成(例如,弹性体453可以是可弹性变形的)。例如,弹性体453可以由能够通过压电元件452的变形而部分弯曲的金属弹性体形成。压电元件452可附接到弹性体453的上表面455a(例如,第三表面),且上表面455a可面向第一光轴方向①。弹性体453的下表面455b(例如,第四表面)可以支撑在第二载体(例如,图5的第二载体440)上。当压电元件452基于施加到其上的电压而扩展或收缩时,弹性体453可以与压电元件452一起在第一光轴方向①上凸起地弯曲,或者可以在光轴OA的方向上振动,同时在第二光轴方向②上凸起地弯曲。
弹性体453可包括基部455、延伸部456和一或多个突出部457中的至少一者。压电元件452可以设置在基部455上。例如,基部455可包括压电元件452附接到其上的上表面455a和背向上表面455a的下表面455b。下表面455b可以面向第二光轴方向②。延伸部456和突出部457可以从基部455延伸或突出。
延伸部456可以形成在基部455的面向宽度方向(例如,x轴方向)的相对端。延伸部456可以从基部455的面向宽度方向的相对端延伸,并且可以具有比基部455更大的厚度。例如,延伸部456在光轴OA方向上的长度可以大于基部455在光轴OA方向上的长度。延伸部456可以部分地围绕压电元件452的面向宽度w方向的相对端,压电元件452设置在基部455上。
延伸部456可以是用于增加压电电机450的振动位移的部分,并且可以被称为位移扩展结构。例如,延伸部456可增加弹性体453的相对端部的重量(或质量),并因此可在弹性体453振动时利用惯性效应增加弹性体453(或压电元件452)的振动位移或弯曲位移。例如,由于取决于延伸部456的重量的惯性力,弹性体453的相对端部分的振动可以在光轴OA的方向上具有更高的幅度。由于延伸部456从基部455延伸,因此弹性体453可配置为一体地包括位移扩展结构。延伸部456的尺寸可以根据设计条件而不同地改变。根据各种实施例,延伸部456也可被称为重量增加部分或质量部分。
一或多个突出部457可以形成在基部455的下表面455b上。例如,一或多个突出部457可以从基部455的下表面455b突出预定长度。一或多个突出部457可以在基本上垂直于基部455的下表面455b的方向(例如,第二光轴方向②)上突出。例如,突出部457a、457b可以形成为在-z轴方向上从基部455的下表面突出,但在y轴方向上延伸的形状。
一或多个突出部457可以位于延伸部456之间。两个突出部457可以形成为相对于杆451彼此对称。例如,突出部457可以包括彼此间隔开的第一突出部457a和第二突出部457b。第一突出部457a和第二突出部457b可以在x轴方向上与杆451隔开基本上相同的距离。例如,第一突出部457a和一侧的第一延伸部(例如,基于附图的-x轴方向上的延伸部456)之间的距离可以基本上与第二突出部457b和相对侧的第二延伸部(例如,基于附图的+x轴方向上的延伸部456)之间的距离相同。
一或多个突出部457可以是支撑在第二载体440上的部分。一或多个突出部457可以形成在与当压电电机450振动时具有最小振动位移的部分相对应的位置处。因此,可以减少传输到相机模块400的其它组件的振动。例如,一或多个突出部457可以被称为隔振结构以及支撑结构。由于一或多个突出部457从基部455延伸,弹性体453可配置为一体地包括隔振结构。下面将参照图9详细描述一或多个突出部457的位置。
连接构件433可以连接到压电电机450的杆451。连接构件433可围绕杆451的外圆周表面。连接构件433可以包括第一部分433a、以预定角度从第一部分433a延伸的第二部分433b、以及以另一或相同的预定角度从第二部分433b延伸的第三部分433c。第一部分433a、第二部分433b和第三部分433c可以与杆451接触。例如,当在第二光轴方向②上观察连接构件433和杆451时,连接构件433和杆451可以具有三点接触结构。连接构件433可以与插入到连接构件433中的杆451接触,同时保持预定的预载荷。例如,连接构件433可以与杆451的外圆周表面接触,同时弹性地按压杆451。连接构件433可以形成为具有弹性力。例如,连接构件433可包括金属弹簧。然而,连接构件433的形状和/或类型不限于所示实施例。根据各种实施例,连接构件433还可包括第四部分(未示出),该第四部分从第三部分433c延伸,并可配置为与杆451形成四点接触。应当理解,各种实施例以类似的方式包括另外的部分和另外的接触点。
连接构件433可以是压电电机450的驱动力传递到的、第一载体430的一部分。基于当压电电机450的杆451在光轴OA的方向上移动(例如,粘滑移动)时杆451的移动速度,连接构件433可以配置为与杆451一起移动或者相对固定而不与杆451一起移动。例如,当杆451以低于预定速度的速度缓慢移动(例如,粘着)时,连接构件433可以与杆451一起移动。相反,当杆451以高于预定速度的速度快速移动(例如,滑动)时,连接构件433可以不与杆451一起移动。下面将参照图8a和图8b详细描述连接构件433通过压电电机450移动的操作。
在本文所公开的实施例中,已经描述了连接构件433包括在第一载体430中。然而,本公开不限于此,并且根据各种实施例,连接构件433可以实现为压电电机450的一部分。例如,连接构件433、杆451、压电元件452和弹性体453可以形成一个压电电机组件,并且压电电机组件的连接构件433可以连接到第一框架(例如,图5的框架431)。
图7示出了根据实施例的压电电机的驱动。
参照图7,根据实施例的压电电机450可以包括弹性体453、连接到弹性体453的压电元件452、以及连接到压电元件452的杆451。图7中所示的压电电机450的组件与图6a和图6b中所示的压电电机450的组件相同或相似,并且在下文中将省略重复的描述。
当弹性体453通过压电元件452的扩展或收缩而弯曲时,压电电机450可以沿光轴方向①和②线性地移动杆451。因此,压电电机450可以提供驱动力以在光轴方向①和②上移动第一载体(例如,图5的第一载体430)。例如,压电元件452可以基于施加到其上的电压在压电元件452的宽度w的方向上收缩或扩展。弹性体453或其一部分可以通过压电元件452的收缩或扩展而在第一光轴方向①或第二光轴方向②上弯曲,并且杆451可以响应于压电元件452的弯曲方向而在第一光轴方向①或第二光轴方向②上线性移动。
参照图7左侧的附图,在实施例中,用于在宽度方向(例如,图6b中的宽度w的方向)上收缩压电元件452的电压可以被施加到压电电机450。压电元件452可以配置为使得当压电元件452在宽度w的方向(例如,x轴方向)上收缩时,由于下表面455b(例如,附接表面)和上表面455a(例如,非附接表面)之间的硬度差异,邻近下表面455b的部分的收缩程度小于邻近上表面455a的部分的收缩程度。因此,压电元件452可以在下表面455b所面向的第二光轴方向②上弯曲,并且弹性体453可以与压电元件452一起在第二光轴方向②上弯曲。例如,弹性体453和压电元件452可以变形为中心部在第二光轴方向②上凸起的形状。当弹性体453在第二光轴方向②上弯曲时,杆451可以在第二光轴方向②上线性地移动第一距离d1。
在实施例中,在为压电元件452形成面向与压电元件452的极化方向相同的方向的电场的情况下,压电元件452可以在宽度w的方向上收缩。例如,压电元件452的极化方向可以基本上平行于光轴方向,并且当在与极化方向相同的方向上形成电场时,压电元件452可以在极化方向(例如,光轴方向①或②,或图6b中的厚度t的方向)上扩展,并且可以由于泊松比(Poisson’sratio)而在宽度方向上收缩。
参照图7右侧的附图,在实施例中,用于在宽度方向(例如,图6b中的宽度w的方向)上扩展压电元件452的电压可以被施加到压电电机450。压电元件452可以配置为使得当压电元件452在宽度方向(例如,x轴方向)上扩展时,由于下表面455b(例如,附接表面)和上表面455a(例如,非附接表面)之间的硬度差异,邻近下表面455b的部分的扩展程度小于邻近上表面455a的部分的扩展程度。因此,压电元件452可以在上表面455a所面向的第一光轴方向①上弯曲,并且弹性体453可以与压电元件452一起在第一光轴方向①上弯曲。例如,弹性体453和压电元件452可以变形为中心部在第一光轴方向①上凸起的形状。当弹性体453在第一光轴方向①上弯曲时,杆451可以在第一光轴方向①上线性地移动第一距离d1。
在实施例中,在为压电元件452形成面向与压电元件452的极化方向相反的方向的电场的情况下,压电元件452可以在宽度w的方向上扩展。例如,压电元件452的极化方向可以基本上平行于光轴方向,并且当在与极化方向相反的方向上形成电场时,压电元件452可以在极化方向(例如,光轴方向①或②,或图6b中的厚度t的方向)上收缩,并且可以由于泊松比而在宽度方向上扩展。
在本公开的实施例中,压电电机450可以具有压电元件452和弹性体453的接合结构,并且可以被实现为使得压电元件452和弹性体453的弯曲振动通过压电元件452的拉伸振动形成,并且弯曲振动被转换为杆451在光轴方向①和②上的线性振动。
图8a示出了根据实施例的使用压电电机移动第一载体的操作。图8b示出了根据实施例的使用压电电机移动第一载体的操作。
参照图8a,根据实施例的相机模块400可以包括第一载体430和压电电机450。相机模块400可以通过驱动压电电机450而在光轴方向①和②上移动第一载体430(例如,图5的第一载体430)。例如,图8a所示的第一载体430(例如,其一部分)可以是连接构件433。第一载体430可以与透镜组件420一起在光轴方向上移动,透镜组件420可以与AF功能相关。
压电电机450和连接构件433可以使用平滑冲击驱动机构(SIDM)操作。例如,一般SIDM的工作原理可以基于惯性力和摩擦力,并且可以理解为粘滑移动。当压电元件452缓慢地收缩或扩展时,杆451可以低速移动并且可以与连接构件433一起移动,并且相反,当压电元件452快速地收缩或扩展时,杆451可以高速移动并且可以相对于连接构件433移动而不与连接构件433一起移动。
参照图8a和图8b,当压电电机450以第一运动M1和第二运动M2驱动时,压电电机450可移动连接构件433。在第一运动M1中,当压电元件452在宽度方向(例如,x轴方向)上缓慢扩展时,杆451可以在第一光轴方向①上缓慢(例如,相对于第二运动M2的速度)移动,并且连接构件433可以随着连接构件433和杆451彼此压力接触而通过连接构件433和杆451之间的摩擦力来与杆451一起在第一光轴方向①上移动第一距离d1。在第二运动M2中,当压电元件452在宽度方向上快速收缩时,杆451可以在第二光轴方向②上快速(例如,相对于第一运动M1的速度)移动第一距离d1,并且连接构件433可以由于连接构件433的惯性力而不与杆451一起移动,并且可以在从杆451滑动的同时保持在由第一运动M1所移动的位置或者可以在第二光轴方向②上移动比第一距离d1更短的距离。根据所示实施例,当执行第一运动M1和第二运动M2时,连接构件433可以移动比第一距离d1更短的第二距离d2。然而,本公开不限于此,并且根据各种实施例,第一距离d1和第二距离d2可以基本上彼此相同。
在实施例中,压电电机450可以通过重复第一运动M1和第二运动M2来将连接构件433移动所需的距离。例如,当第一运动M1和第二运动M2执行一次时,连接构件433可以在第一光轴方向①上移动第二距离d2,并且压电电机450可以重复第一运动M1和第二运动M2以在第一光轴方向①上移动连接构件433所需的距离。例如,当第一操作M1和第二操作M2被重复三次时,连接构件433可以在第一光轴方向①上移动第二距离d2的三倍或高达第二距离d2的三倍。
图8b是描绘杆451和连接构件433的位置随时间变化的曲线图。在图中,实线801可以指杆451在光轴方向①或②上的取决于压电元件452的收缩或扩展的位移,并且虚线803可以指连接构件433在光轴方向①或②上的位移。例如,杆451可以在第二运动M2中比在第一运动M1中更快速地移动,因此实线801在执行第二运动M2的时间间隔中的斜率可以大于在执行第一运动M1的时间间隔中的斜率。
如果杆451和连接构件433之间的摩擦力大于连接构件433(或第一载体430)的惯性力,则可以执行第一运动M1,并且第一运动M1可以被理解为粘着移动。如果连接构件433(或第一载体430)的惯性力大于杆451和连接构件433之间的摩擦力,则可以执行第二运动M2,并且第二运动M2可以理解为滑动移动。
图8a和图8b示出了压电电机450的操作,用于使连接构件433沿第一光轴方向①移动预定距离,并且连接构件433的移动方向可以根据压电元件452在第一运动M1和第二运动M2中变形的方向而改变。例如,压电元件452可以在第一运动M1中缓慢地收缩并且可以在第二运动M2中快速地扩展,并且压电电机450可以在朝向压电元件452的方向(例如,第二光轴方向②)上将连接构件433移动预定距离。
图9示出了根据实施例的压电电机的弹性体和压电元件。
参照图9,根据实施例的压电电机(例如,图6a和图6b的压电电机450)可以包括彼此附接或接合的压电元件452和弹性体453。图9可以是省略了杆(例如,图6a和图6b的杆451)的视图。
压电元件452和弹性体453可以形成压电电机450的振动器。例如,振动器可以包括弹性体453和附接到弹性体453的上表面455a(例如,面向第一光轴方向①的表面)的压电元件452,并且可以通过拉伸压电元件452的振动形成弯曲振动。根据所示实施例的压电电机450的振动器可以是单晶片型振动器。在下文中,振动器被用作指代弹性体453和压电元件452彼此接合的结构或部分的术语。
弹性体453可以包括基部455、形成在基部455的相对端处的延伸部456、以及形成在基部455的下表面455b(例如,面向第二光轴方向②的表面)上的多个突出部457。多个突出部457可以沿着基本垂直于下表面455b的方向(例如,第二光轴方向②)上从基部455的下表面455b的部分区域延伸。例如,多个突出部457可以沿-z轴方向从下表面455b突出,并且可以沿y轴方向延伸预定长度。
多个突出部457可以形成在朝向振动器452和453的中心、与延伸部456隔开指定距离的位置处。例如,当沿着y轴方向观察振动器452和453时,中心轴C可以限定为穿过振动器452和453的中心,并且多个突出部457可以位于中心轴C和延伸部456之间。多个突出部457可以是两个,并且两个突出部457可以形成为相对于中心轴线C彼此对称。
多个突出部457可以是第二载体440的至少一部分上所支撑的部分(结构),使得压电电机450坐落于第二载体440上。为了在驱动压电电机450时减小由振动器452和453的振动传递到第二载体440的振动,可以在沿光轴方向①和②的振动位移最小的位置处形成多个突出部457。
如图9所示,振动器452和453可以通过压电元件452的收缩或扩展而在光轴方向①和②上经历弯曲振动。当振动器452和453振动时,振动器452和453的至少一部分(一些点或区域)可以不振动,并且其振动位移可以基本上为0。振动器452和453的振动位移基本上为0的非振动部分可以被定义为结点位置N(例如,结点点或结点线)。例如,当振动器452和453沿光轴方向①和②振动时,可以在振动器452和453的至少一部分中形成其位置保持不变的一或多个结点位置N。振动器452和453可以具有相对于中心轴线C彼此对称的两个结点位置N,并且两个结点位置N可以与振动器452和453重叠。例如,当沿着y轴方向观察振动器452和453时,结点位置N可以显示为在振动器452和453上相对于中心轴C彼此对称的位置处的两个点(例如,结点点)。即使当振动器452和453振动时,结点位置N也可以位于同一条线上而不移动。
多个突出部457可以形成在与振动器452和453的结点位置N相对应的位置处。多个突出部457可以形成在与光轴方向①和②上的结点位置N重叠的位置处。例如,两个突出部457(例如,图6a和图6b的第一突出部457a和第二突出部457b)可以形成为分别与两个结点位置N重叠。当从上方观察基部455的下表面455b时,多个突出部457可以从与结点位置N重叠的下表面455b的部分区域突出。参照图9,可以针对振动器452和453限定穿过结点位置N并平行于光轴方向①和②的虚拟线L,并且多个突出部457可以部分地与虚拟线L重叠。当从压电元件452上方观察振动器452和453时,结点位置N可以被显示为平行于y轴的线(例如,结点线),并且可以与在y轴方向上延伸的多个突出部457的至少一部分重叠。
图10示出了根据实施例的相机模块的第二载体和压电电机。
图10示出了第二载体和压电电机的连接结构或接合结构。
参照图10,根据实施例的相机模块400可以包括第二载体440和设置在第二载体440上的压电电机450。压电电机450可以根据如上所述的实施例;例如,压电电机450可以包括杆451、压电元件452和弹性体453。例如,压电电机450可以在被支撑在第二载体440上的状态下与第一载体(例如,图5的第一载体430)连接。
第二载体440可包括座部442,压电电机450布置在座部442上。座部442可以形成在第二载体440的角部上(例如,参见图5)。第二载体440的角部的至少一部分可以凹入以形成座部442。例如,座部442可以形成为凹部形式,并且可以形成其中容纳压电电机450的至少一部分的空间(例如,容纳空间或容纳部)。在某些实施例中,可以形成与压电电机450一样多的座部442。
座部442可以围绕压电电机450的振动器(例如,压电元件452和弹性体453),并且可以通过特定间隙与振动器452和453间隔开,以提供用于振动器452和453的振动和/或变形的空间。例如,座部442可形成为使得内壁444与压电元件452和弹性体453隔开指定间隙。指定间隙可以是指当压电元件452和弹性体453振动时,压电元件452和弹性体453不与内壁444接触的间隙。例如,弹性体453的基部455和延伸部456可以不与座部442的内壁444接触。例如,可以基于压电元件452和/或弹性体453由于振动产生的位移(例如,振动器452、543由于振动而可能产生的最大位移)来确定指定间隙。在某些实施例中,如图10所示,还可以围绕延伸部456设置空间,以允许延伸部456由于压电电机450的振动而移动,而不与内壁444或座部442接触。例如,可以在座部442中提供空间或凹部,使得延伸部456可以由于压电元件452和弹性体453的收缩或扩展而移动(例如,在图9所示的-z轴方向),而不接触座部442。因此,可以防止由于碰撞引起的振动恶化,并且可以减小传递到第二载体440的振动。然而,座部442的形状不限于所示的实施例,并且可以修改成各种形状。
座部442在面向弹性体453的表面上可以具有一或多个支撑凹部443,压电电机450的一或多个突出部457设置在支撑凹部443中。在图10所示的实施例以及这里/下面的描述中,有两个突出部457和两个相应的支撑凹部443。然而,应当理解,该示例可以延伸到具有不同数量的突出部457和支撑凹部443的情况。例如,突出部457可以至少部分地容纳在支撑凹部443中,并且可以通过接合可移动地被支撑在支撑凹部443中。在座部442的面向基部455的下表面(例如,图6b的下表面455b)的对面表面446上,支撑凹部443可以形成在对应于突出部457的位置处。对面表面446可以基本上垂直于内壁444延伸。
对面表面446的至少一部分可以以与突出部457相对应的形状凹入,以形成支撑凹部443。突出部457可移动地连接到其上的接合构件445可以容纳在支撑凹部443中。例如,接合构件445可提供特定水平的接合力(或限制力),使得压电电机450不与第二载体440分离(例如,使得压电电机450在使用时不与第二载体440分离),并且可与突出部457接合,使得当压电电机450被驱动时,突出部457可根据弹性体453的弯曲振动(或弯曲变形)而可移动。
支撑凹部443可形成为使得内表面与突出部457间隔开。接合构件445可填充支撑凹部443的内表面与突出部457的外表面之间的空间。例如,当弹性体453振动时,突出部457可以在左和右方向上沿弧线移动。由于在支撑凹部443的内表面和突出部457之间形成间隙,所以突出部457可以在支撑凹部443中移动。
接合构件445可以由具有预定粘弹性和/或流动性的材料形成。例如,接合构件445可以包括凝胶或溶胶形式的树脂材料(例如,硅树脂或树脂)。根据各种实施例,可以通过用具有预定粘度的液体材料填充支撑凹部443,然后固化(例如,UV固化或热固化)液体材料来形成接合构件445。然而,接合构件445的材料和/或形成方法不限于上述示例。
弹性体453的突出部457可以可移动地连接到填充在支撑凹部443中的接合构件445。例如,突出部457的至少一部分可以被接合构件445包围。突出部457的至少一部分可以插入接合构件445之间,或者可以以预定强度与接合构件445接合。根据各种实施例,突出部457和接合构件445之间的连接可以通过用形成接合构件445的液体材料填充支撑凹部443,然后在突出部457的一部分浸没在液体材料中的状态下固化液体材料来实现,但不限于此。
根据本文中公开的实施例的压电电机450可以通过突出部457连接到(或支撑在)第二载体440上,并且突出部457可以形成在与振动器(例如,压电元件452和弹性体453)的振动位移基本上为0的结点位置(例如,图9的结点位置N)相对应的位置处。因此,当振动器452和453随着压电电机450被驱动而振动时,可以减小传递到第二载体440的不必要振动,并且可以减小取决于相机模块400中所包括的部件之间的振动/碰撞的噪声。在某些实施例中,虽然杆451已经被描述为连接到压电元件452,但是应当理解,杆451可以更通常地连接到振动器(例如,包括压电元件452和弹性体453的振动器)。这里,例如,杆451可以如上所述地连接到压电元件452,或者如在本文公开的某些实施例中所看到的连接到弹性体453,或者连接到包括在振动器中的另一组件。
图11示出了根据各种实施例的压电电机。图12a是描述根据图6a的第一实施例的压电电机的驱动性能的曲线图。图12b是描述根据图11的第二实施例的压电电机的驱动性能的曲线图。图12c是描述根据图11的比较性示例的压电电机的驱动性能的曲线图。
图11示出了根据第二实施例的压电电机450’和根据比较性示例的压电电机450”,其具有与图6a所示的第一实施例的压电电机450的形状(或结构)不同的形状(或结构)。第一实施例450和第二实施例450’是本公开的各种实施例中的一些,并且比较性示例450”是用于与实施例450和450’的性能进行比较的示例。
参照图11,第二实施例的压电电机450’和比较性示例的压电电机450”可以包括杆451、压电元件452和452”、以及弹性体453’和453”。包括在第二实施例的压电电机450’中和比较性示例的压电电机450”中的至少一些组件可以与包括在上述第一实施例的压电电机450中的组件相同或相似。在下文中,将省略重复的描述,并且以下描述将集中于差异。
参照图11和图6a,根据第二实施例的压电电机450’可以在弹性体453’的形状方面不同于根据第一实施例的压电电机450。具体地,第一实施例的弹性体453和第二实施例的弹性构件453’可以在延伸部456和456’的尺寸或重量方面彼此不同。例如,第二实施例的延伸部456’可以形成为比第一实施例的延伸部456大或重。
参照图11和图6a,与第一和第二实施例的压电电机不同,根据比较性示例的压电电机450”可以包括双晶片型振动器。例如,在比较性示例的压电电机450”中,两个压电元件452”可以连接到弹性体453”的相对表面。与第一和第二实施例的压电电机不同,比较性示例的压电电机450”可以具有其中在弹性体453”上不设置延伸部(例如,第一和第二实施例的延伸部456和456”)的结构。
图12a的曲线图描述了根据第一实施例的压电电机450的驱动频率和位移。图12b的曲线图描绘了根据第二实施例的压电电机450’的驱动频率和位移。图12c的曲线图描绘了根据比较性示例的压电电机450”的驱动频率和位移。应当理解,由图12a、图12b和图12c的曲线图提供的信息展示了第一实施例、第二实施例和比较性实施例之间的上述差异的结果,使得不需要知道每个实施例的具体尺寸。
参照图12a、图12b和图12c,根据第一和第二实施例和比较性示例的驱动频率和位移可以表示为如下表1所示。
[表1]
频率(kHz) 位移(μm)
第一实施例 88.6 20.9
第二实施例 76.1 34.1
比较性示例 105.4 25.3
在上表1中,位移是指在压电元件452和452”变形之前,杆451基于状态沿第一光轴方向①或第二光轴方向②移动的距离(例如,冲程)。例如,位移可以被称为图7的第一距离d1。
当第一实施例450和第二实施例450”在上面的表1中彼此比较时,可以看出,当延伸部456’在预定范围内被设计成越大或越重时,驱动频率降低并且振动位移增加。因此,通过适当地设计用于位移扩展功能的延伸部456和456’的尺寸和/或重量,可以提供具有相对低功耗和大振动位移的压电电机。
当第二实施例450’和比较性示例450”在上表1中相互比较时,可以看出,由于延伸部456’被包括在单晶片型振动器452和453’中,单晶片型振动器452和453’具有比双晶片型振动器452”和453”更低的驱动频率和更大的振动位移。因此,可以通过使用具有位移扩展机构的单晶片型振动器来实现优于双晶片型振动器的振动特性。此外,可以通过减少部件和工艺步骤的数量来降低生产成本。
图13示出了根据实施例的压电电机的各种支撑结构。图14a是描绘压电电机的根据图13的第一支撑结构的驱动性能的曲线图。图14b是描绘压电电机的根据图13的第二支撑结构的驱动性能的曲线图。
关于压电电机(例如图10的压电电机450)的支撑结构(或限制条件),图13示出了其中振动器(例如压电元件452和弹性体453)的结点(例如,图9的结点位置N)被限制到另一结构S的第一支撑结构1301,以及其中振动器452和453的相对端部被限制到其它结构S的第二支撑结构1302。
参照图13,第一支撑结构1301可以是其中弹性体453的突出部457可移动地接合到另一结构S的结构。例如,突出部457可以形成在与振动器的结点或结点线对应的位置,其中压电元件452和弹性体453彼此接合。图13的第一支撑结构1301可以基本上与参照图10描述的压电电机450和第二载体440的连接结构相同。例如,其它结构S可以指代图5和10的第二载体440。
参照图13,第二支撑结构1302可以是其中弹性体453的相对端部可移动地接合到另一结构S的结构。例如,根据第二支撑结构1302,压电电机450可以在振动器452和453的相对端部受到限制的状态下振动。
图14a的曲线图描绘了压电电机450的根据第一支撑结构1301的驱动频率和位移。图14b的曲线图描述了压电电机450的根据第二支撑结构1302的驱动频率和位移。应当理解,由图14a和图14b的曲线图提供的信息分别示出了提供第一支撑结构1301和第二支撑结构1302的结果,从而不需要知道压电电机450、第一支撑结构1301和第二支撑结构1302的具体尺寸。
参照图14a和图14b,取决于支撑结构的驱动频率和位移可以表示为如下表2所示。
[表2]
频率(kHz) 位移(μm)
第一支撑结构1301 82.20 20
第二支撑结构1302 69.20 15
参照上表2,可以看出,在第一支撑结构1301的情况下的驱动频率高于在第二支撑结构1302的情况下的驱动频率,而在第一支撑结构1301的情况下的振动位移大于在第二支撑结构1302的情况下的振动位移。在第二支撑结构1302的情况下,具有最大振动位移(或振动能量)的相对端部可被限制到其它结构S。因此,相对较大的振动可被传递到其它结构S,并且由于频率移动到低频带的程度大,所以可降低驱动速度。相反,在第一支撑结构1301的情况下,形成在与振动器452和453的结点位置对应的位置处的突出部457可以被限制到其它结构S。因此,传递到其它结构S的振动可以被最小化或相对较小(例如,与第二支撑结构1302的情况相比减小),并且由于频率移动到低频带的程度相对较小,第一支撑结构1301可以在保持驱动速度方面具有优点。
例如,在图13所示的振动器452和453自由地振动而不被限制到其它结构S的情况下,驱动频率可以是大约87.70kHz,并且位移可以是大约30μm。基于驱动频率和自由振动的振动位移,在第一支撑结构1301的情况下,驱动频率可以减小约5.5kHz,并且振动位移可以减小约10μm,而在第二支撑结构1302的情况下,驱动频率可以减小约18.5kHz,并且振动位移可以减小约15μm。
下面描述本公开的各种实施例和示例。应当理解,这些各种实施例和示例的每一种组合都是可以预见的,因此应该如本文所公开的那样来看待。
根据本公开的实施例的压电电机450可以包括振动器,该振动器包括弹性体453、连接到弹性体的一个表面上的压电元件452、以及连接到压电元件并且根据振动器的振动位移而移动的杆451。压电元件可以包括杆连接到其上的第一表面452a和背向第一表面并附接到弹性体的第二表面452b。杆可以在基本上垂直于第一表面的方向上延伸。振动器可以基于施加到压电元件的电压在杆的长度方向上经历弯曲振动,并且可以配置为使得在弯曲振动期间产生结点位置。弹性体可包括形成在与振动器的结点位置对应的位置处的突出部457。
在各种实施例中,结点位置可以形成在振动器内部,并且在弯曲振动期间,振动器在结点位置处的振动位移可以基本上为0。
在各种实施例中,弹性体可以包括压电元件附接到其上的第三表面455a和背向第三表面的第四表面455b,并且突出部可以在基本上垂直于第四表面的方向上从第四表面的部分区域突出。
在各种实施例中,突出部可以在杆的长度方向上与结点位置部分地重叠。
在各种实施例中,当从压电元件的第一表面上方观察振动器时,可以在与结点位置重叠的位置处形成突出部。
在各种实施例中,结点位置可以包括形成在相对于振动器的中心彼此对称的位置处的两个结点位置,并且突出部可以包括形成在与两个结点位置对应的位置处的第一突出部457a和第二突出部457b。
在各种实施例中,弹性体可以还包括基部455以及延伸部456,基部455包括压电元件附接到其上的第三表面455a和背向第三表面的第四表面455b,延伸部456从基部的面向宽度方向的相对端延伸。延伸部可以形成为比基部厚。
在各种实施例中,延伸部可增加弹性体的面向宽度方向的相对端部的重量,并可在弯曲振动期间扩展振动器的振动位移。
在各种实施例中,延伸部可包括形成弹性体的一个端部的第一延伸部和形成弹性体的相对端部的第二延伸部。突出部可以包括第一突出部457a和第二突出部457b,第一突出部457a朝向振动器的中心部与第一延伸部相隔第一长度,第二突出部457b朝向振动器的中心部与第二延伸部相隔第一长度。
在各种实施例中,压电元件可以配置为基于施加到压电元件的电压在压电元件的宽度方向上收缩或扩展。当压电元件在宽度方向上收缩时,振动器的中心部可以朝向第二表面弯曲成凸起的形状,并且当压电元件在宽度方向上扩展时,振动器的中心部可以朝向第一表面弯曲成凸起的形状。
根据本公开的实施例的相机模块400可以包括相机壳体410、设置在相机壳体中的第一载体430、连接到第一载体并且包括至少一个透镜421的透镜组件420、以及提供驱动力以在透镜的光轴OA的方向上移动第一载体的压电电机450。压电电机的至少一部分连接到第一载体。压电电机可以包括:压电元件452,其包括第一表面452a和背离第一表面的第二表面452b;杆451,其连接到压电元件的第一表面并且在光轴方向上延伸;以及弹性体453,其连接到压电元件的第二表面。压电元件和弹性体可以形成振动器,该振动器基于施加到压电元件的电压在光轴方向上经历弯曲振动。振动器可配置为使得在弯曲振动期间产生结点位置,并且弹性体可包括形成在与振动器的结点位置对应的位置处的突出部457。
在各种实施例中,结点位置可以形成在振动器内部,并且在弯曲振动期间,振动器在结点位置处的振动位移可以基本上为0。
在各种实施例中,突出部可以在光轴的方向上与结点位置部分地重叠。
在各种实施例中,当从压电元件的第一表面上方观察振动器时,可以在与结点位置重叠的位置处形成突出部。
在各种实施例中,弹性体可以还包括基部455和延伸部456,基部455包括压电元件附接到其上的第三表面455a和背向第三表面的第四表面455b,延伸部456从基部的面向宽度方向的相对端延伸。延伸部可以形成为比基部厚,并且可以配置为在弯曲振动期间扩展振动器的振动位移。
在各种实施例中,相机模块还可包括设置在相机壳体中以便可在垂直于光轴的方向上移动并且支撑压电电机的第二载体440。第一载体可以通过压电电机连接到第二载体,以便可以在光轴方向上移动。
在各种实施例中,第二载体可包括座部442,压电电机座置在座部442上,弹性体可通过特定间隙与座部间隔开,且座部可包括支撑凹部443,突出部的至少一部分被容纳在支撑凹部443中且可移动地被支撑在支撑凹部443中。
在各种实施例中,接合构件445可被容纳在支撑凹部中,且突出部可活动地连接到接合构件。
在各种实施例中,压电元件可以配置为基于施加到压电元件的电压在压电元件的宽度方向上收缩或扩展。振动器可以通过压电元件的收缩或扩展产生沿光轴方向的振动位移。杆可以配置为响应于振动器的振动位移而沿光轴的方向移动。
在各种实施例中,第一载体可以包括连接透镜组件的框架431和连接到框架的连接构件433,杆插入到连接构件中。连接构件可配置为基于杆的移动速度与杆一起移动或与杆的移动分离,并且框架可与连接构件一体地移动。
根据各种实施例的电子装置可以是各种类型的电子装置之一。电子装置可包括例如便携式通信装置(例如,智能电话)、计算机装置、便携式多媒体装置、便携式医疗装置、相机、可穿戴装置或家用电器。根据本公开的实施例,电子装置不限于以上所述的那些电子装置。
应该理解的是,本公开的各种实施例以及其中使用的术语并不意图将在此阐述的技术特征限制于具体实施例,而是包括针对相应实施例的各种改变、等同形式或替换形式。对于附图的描述,相似的参考标号可用来指代相似或相关的元件。将理解的是,与术语相应的单数形式的名词可包括一个或更多个事物,除非相关上下文另有明确指示。如这里所使用的,诸如“A或B”、“A和B中的至少一个”、“A或B中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B或C中的至少一个”的短语中的每一个短语可包括在与所述多个短语中的相应一个短语中一起列举出的项的任意一项或所有可能组合。如这里所使用的,诸如“第1”和“第2”或者“第一”和“第二”的术语可用于将相应部件与另一部件进行简单区分,并且不在其它方面(例如,重要性或顺序)限制所述部件。将理解的是,在使用了术语“可操作地”或“通信地”的情况下或者在不使用术语“可操作地”或“通信地”的情况下,如果一元件(例如,第一元件)被称为“与另一元件(例如,第二元件)接合”、“接合到另一元件(例如,第二元件)”、“与另一元件(例如,第二元件)连接”或“连接到另一元件(例如,第二元件)”,则意味着所述一元件可与所述另一元件直接(例如,有线地)连接、与所述另一元件无线连接、或经由第三元件与所述另一元件连接。
如与本公开的各种实施例关联使用的,术语“模块”可包括以硬件、软件或固件实现的单元,并可与其他术语(例如,“逻辑”、“逻辑块”、“部分”或“电路”)可互换地使用。模块可以是被适配为执行一个或更多个功能的单个集成部件或者是该单个集成部件的最小单元或部分。例如,根据实施例,可以以专用集成电路(ASIC)的形式来实现模块。
可将在此阐述的各种实施例实现为包括存储在存储介质(例如,内部存储器136或外部存储器138)中的可由机器(例如,电子装置101)读取的一个或更多个指令的软件(例如,程序140)。例如,在处理器的控制下,所述机器(例如,电子装置101)的处理器(例如,处理器120)可在使用或无需使用一个或更多个其它部件的情况下调用存储在存储介质中的所述一个或更多个指令中的至少一个指令并运行所述至少一个指令。这使得所述机器能够操作用于根据所调用的至少一个指令执行至少一个功能。所述一个或更多个指令可包括由编译器产生的代码或能够由解释器运行的代码。可以以非暂时性存储介质的形式来提供机器可读存储介质。其中,术语“非暂时性”仅意味着所述存储介质是有形装置,并且不包括信号(例如,电磁波),但是该术语并不在数据被半永久性地存储在存储介质中与数据被临时存储在存储介质中之间进行区分。
根据实施例,可在计算机程序产品中包括和提供根据本公开的各种实施例的方法。计算机程序产品可作为产品在销售者和购买者之间进行交易。可以以机器可读存储介质(例如,紧凑盘只读存储器(CD-ROM))的形式来发布计算机程序产品,或者可经由应用商店(例如,Play StoreTM)在线发布(例如,下载或上传)计算机程序产品,或者可直接在两个用户装置(例如,智能电话)之间分发(例如,下载或上传)计算机程序产品。如果是在线发布的,则计算机程序产品中的至少部分可以是临时产生的,或者可将计算机程序产品中的至少部分至少临时存储在机器可读存储介质(诸如制造商的服务器、应用商店的服务器或转发服务器的存储器)中。
根据各种实施例,上述部件中的每个部件(例如,模块或程序)可包括单个实体或多个实体,并且多个实体中的一些实体可分离地设置在不同的部件中。根据各种实施例,可省略上述部件中的一个或更多个部件,或者可添加一个或更多个其它部件。可选择地或者另外地,可将多个部件(例如,模块或程序)集成为单个部件。在这种情况下,根据各种实施例,该集成部件可仍旧按照与所述多个部件中的相应一个部件在集成之前执行一个或更多个功能相同或相似的方式,执行所述多个部件中的每一个部件的所述一个或更多个功能。根据各种实施例,由模块、程序或另一部件所执行的操作可顺序地、并行地、重复地或以启发式方式来执行,或者所述操作中的一个或更多个操作可按照不同的顺序来运行或被省略,或者可添加一个或更多个其它操作。

Claims (15)

1.一种压电电机,包括:
振动器,包括弹性体和附接到所述弹性体的压电元件;以及
杆,连接到所述振动器并且配置为基于所述振动器的振动而移动,
其中,所述压电元件包括第一表面和第二表面,所述第二表面与所述压电元件的所述第一表面相反且附接到所述弹性体,
其中,所述杆基本上垂直于所述压电元件延伸,
其中,所述振动器配置为基于施加到所述压电元件的电压在所述杆的长度方向上产生弯曲振动,并且配置为使得在所述弯曲振动期间限定至少一个结点位置,以及
其中,所述弹性体包括:
基部,与所述压电元件的第二表面附接,
至少一个突出部,从所述基部突出,并且形成在与所述振动器的所述至少一个结点位置相对应的位置处。
2.根据权利要求1所述的压电电机,其中,所述至少一个结点位置形成在所述振动器内部,并且在所述弯曲振动期间,所述振动器的振动位移在所述至少一个结点位置处基本上为0。
3.根据前述权利要求中任一项所述的压电电机,其中,所述弹性体的所述基部包括:与所述压电元件附接的第一表面、以及配置为背向所述基部的第一表面的第二表面,以及
其中,所述至少一个突出部在基本上垂直于所述基部的第二表面的方向上从所述基部的第二表面的部分区域突出。
4.根据前述权利要求中任一项所述的压电电机,其中,所述至少一个突出部在所述杆的长度方向上与所述至少一个结点位置中的相应一个结点位置部分地重叠。
5.根据前述权利要求中任一项所述的压电电机,其中,当从所述压电元件的第一表面上方观察所述振动器时,所述至少一个突出部形成在与所述至少一个结点位置中的相应一个结点位置重叠的位置处。
6.根据前述权利要求中任一项所述的压电电机,其中,当所述电压被施加到所述压电元件时,所述压电元件配置为基于所述电压在所述压电元件的宽度方向上收缩和/或扩展。
7.根据权利要求6所述的压电电机,其中,当所述压电元件在所述宽度方向上收缩时,所述振动器的中心部朝向所述压电元件的第二表面弯曲成凸起的形状,并且当所述压电元件在所述宽度方向上扩展时,所述振动器的中心部朝向所述压电元件的第一表面弯曲成凸起的形状。
8.根据权利要求6或7所述的压电电机,其中,所述弹性体还包括延伸部,所述延伸部配置为从所述基部的相对端延伸,并且形成为比所述基部更厚,以及
其中,所述延伸部配置为在所述宽度方向上彼此面对,并且基于所述延伸部的重量在所述弯曲振动期间扩展所述振动器的振动位移。
9.根据所述的压电电机,其中,所述至少一个结点位置包括形成在相对于所述振动器的中心彼此对称的位置处的两个结点位置,以及
其中,所述至少一个突出部包括形成在与所述两个结点位置相对应的位置处的第一突出部和第二突出部。
10.根据权利要求8所述的压电电机,其中,所述延伸部包括:第一延伸部,配置为形成所述弹性体的一个端部;以及第二延伸部,配置为形成所述弹性体的相对端部;以及
其中,所述至少一个突出部包括:第一突出部,朝向所述振动器的中心部与所述第一延伸部间隔开第一长度;以及第二突出部,朝向所述振动器的中心部与所述第二延伸部间隔开所述第一长度。
11.一种相机模块,包括:
相机壳体;
第一载体,设置在相机壳体中;
透镜组件,连接到所述第一载体并且包括至少一个透镜;以及
根据权利要求1至10中任一项所述的压电电机,其中,所述压电电机的至少一部分连接到所述第一载体,并且所述压电电机配置为提供驱动力以在所述透镜的光轴方向上移动所述第一载体。
12.根据权利要求11所述的相机模块,还包括:
第二载体,设置在所述相机壳体中以在垂直于所述光轴的方向上移动,并且配置为支撑所述压电电机,
其中,所述第一载体通过所述压电电机连接到所述第二载体以在所述光轴的方向上移动。
13.根据权利要求12所述的相机模块,其中,所述第二载体包括座部,所述压电电机位于所述座部上,
其中,所述弹性体与所述座位部间隔开指定间隙,以及
其中,所述座部包括至少一个支撑凹部,其中,所述至少一个突出部中的每一者的至少一部分被容纳并可移动地支撑在所述至少一个支撑凹部中的一者中。
14.根据权利要求13所述的相机模块,其中,接合构件被容纳在所述至少一个支撑凹部中的每一者中,并且所述至少一个突出部中的每一者可移动地连接到被容纳在所述至少一个支撑凹部中的相应一者中的所述接合构件。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的相机模块,其中,所述第一载体包括:与所述透镜组件连接的框架、以及与所述框架连接的连接构件,所述杆插入所述连接构件中,
其中,所述连接构件配置为:基于所述杆的移动速度,与所述杆一起移动或与所述杆的移动分离,以及
其中,所述框架与所述连接构件一体地移动。
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