CN201188142Y - 一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统 - Google Patents

Abstract

一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，包括：镜头部，驱动部、底座部和系统外壳，尤其是所述驱动部包括一带有驱动头的压电电机，一弹性元件，一导向轴；导向轴一端的端部与系统底座连接并与镜头架的导向槽滑动配合；一摩擦驱动元件，所述摩擦驱动元件与被弹性元件压迫的压电电机紧密压合，所述摩擦驱动元件连接镜头部，以滚珠为支撑点沿导向轴驱动；所述系统底座设置有底座凹槽，对应底座凹槽的镜头架上设置有镜架凹槽，底座凹槽与镜架凹槽之间设置滚珠。本实用新型拥有微米级聚焦调焦精度的同时，还拥有高速移动能力，并且系统结构简单、驱动系统占有超小的空间等等多种卓越性能，特别适用于微型超微型聚焦调焦系统。

Description

一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统

技术领域

本实用新型涉及一种光学聚焦调焦系统，特别涉及一种多用于微型光学摄像和照相装置上的由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统。

背景技术

随着人类科技的不断进步和文明的不断提高，光学摄像和照相产品的更新换代越来越快了，技术要求也越来越高了，主要集中在以下几个方面：成像质量更高、调焦速度更快、照相模块体积更小、功率更低、成本更低、噪音更低等。这些照相模块的众多要求在本质上是对其驱动模块的要求，也就是说，其驱动模块要具有定位精度高、移动速度快、占据空间更小、结构简单、价格低廉、驱动能耗小、运动噪音低等等性能。

对于这些要求，目前解决问题的技术方案主要集中在大概三种大的驱动类别上：精密步进电机配合减速机构组成；音圈马达结构(原理：电磁力和机械弹簧的弹力相平衡来移动)；压电驱动系统。

其中，精密电机驱动结构很复杂，体积大，定位精度很难达到微米级，噪音比较大，成本也不是很低。这种结构是最早普及的调焦驱动结构，随着新型的更具竞争力的产品不断出现，它目前主要用在普通的非微型的照相机和摄像机上应用。

音圈马达结构具有原理上和结构上很简单、输出力比较小、功率小等特点主要用在微型光学调焦系统，是目前微型光学调焦系统驱动模式的主流，比如具有光学聚焦功能的手机摄像头，可聚焦微型监视器等。音圈马达的定位精度不高，聚焦速度慢并且驱动过程镜头抖动厉害，因此在技术上还需要进一步提高。

镜头的压电驱动结构在十年以前相继在世界范围内已经有若干专利问世，但是迄今为止还没有几个真正实用的方案，目前仅仅日本的科尼卡公司和德昌电机有限公司的子公司Nanomotion有若干技术基本成熟的产品。其中科尼卡公司的压电驱动系统采用的是必须在共振频率以下很低的频率范围内工作的惯性驱动原理的压电电机，驱动频率低，即每秒驱动工作的次数很少，且每一个驱动周期的驱动距离是静态变形，微位移相对小，从而使得整体的驱动速度比较低。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术中的不足，提出了一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，本系统采用的压电电机利用机械共振原理，驱动频率高，每秒工作次数多，且每个周期引起的微位移更大，相对本光学聚焦调焦系统在拥有微米级聚焦调焦精度的同时，还拥有高速移动的能力，而且系统结构简单、驱动系统占有超小的空间，特别适用于微型超微型光学摄像和照相产品。

本实用新型通过采用以下的技术方案来实现：

设计制造一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，包括：镜头部，驱动部、底座部和系统外壳，尤其是所述驱动部包括

一带有驱动头的压电电机；

一弹性元件，所述弹性元件预紧设置在所述系统外壳内壁上；

一导向轴，所述导向轴与镜头部中的一导向槽滑动配合，导向轴一端的端部与底座部中的一系统底座连接；

一摩擦驱动元件，所述摩擦驱动元件与被弹性元件压迫的压电电机紧密压合，并且所述摩擦驱动元件连接镜头部；

所述系统外壳内部设置底座部，一成像传感器设置在底座部中的系统底座内；

所述系统底座设置有底座凹槽，对应底座凹槽的镜头架上设置有镜架凹槽，底座凹槽与镜架凹槽之间设置有一个以上的滚珠。

所述成像传感器设置于系统底座下方。

所述压电电机外层设置一电机保护罩，弹性元件一面压在系统外壳内壁上，一面压在电机保护罩上。

所述弹性元件为条形弹片或螺旋弹簧。

本实用新型的一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统的实施方式还包括：

所述系统包括镜头部，驱动部和底座部，尤其是所述镜头部包括

一镜头，所述镜头的外壁设置镜头外螺纹；

一镜头架，所述镜头架内壁设置与镜头外螺纹相匹配的镜架内螺纹，镜头与镜头架通过螺纹套合连接；

所述镜头架为非整周螺纹镜头架；

所述镜头架的导向槽与驱动部中的导向轴滑动配合；

所述镜头架与驱动部中的摩擦驱动元件连接。

所述镜头架上设置有对应底座凹槽的镜架凹槽，镜架凹槽与底座凹槽之间设置有一个以上的滚珠。

所述镜头前方设置一遮光镜头上盖。

所述镜头部的镜头架下方设置一位移传感器。

所述非整周螺纹镜头架的镜架内螺纹占有圆周角度小于360度。

与现有技术相比，本实用新型在不增加工艺难度、系统复杂性，不降低系统定位精度和移动速度的前提下能够正常工作。驱动部分布在聚焦系统的一个角和侧边上，空间利用达到极致，零件数量很少，零件的复杂程度做到最低，装配非常方便。本实用新型采用了双凹槽滚珠结构和导向轴以相对位置配合导向，移动过程中的摩擦阻力最低的情况下实现精确直线导向作用。镜头架的非整周螺纹设计，促使聚焦系统在镜头大小不变的情况下，既不增加加工和安装难度的同时做到最小体积。

附图说明

图1为本实用新型一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统的爆炸图；

图2为本实用新型一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统的俯视图；

图3为本实用新型一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统的局部侧视图；

图4为本实用新型一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统支撑架的立体图；

图5为本实用新型一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统支撑架的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1至图5所示，设计制造一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，一种实施方式包括镜头部，驱动部、底座部和系统外壳11，尤其是所述驱动部包括：

一带有驱动头的压电电机7，可以采用具有双驱动头的纵1-弯2复合型压电电机，也可以采用具有双驱动头的纵1-弯4复合型压电电机。本系统采用的压电电机利用机械共振原理，驱动频率高，每秒工作次数多，在共振模式下的响应速度更高，使得每个周期引起的微位移更大，拥有微米级聚焦调焦精度的同时，还拥有高速移动的能力。而且系统结构简单、驱动系统占有超小的空间，特别适用于微型超微型光学摄像和照相产品。压电电机在合适的电极布置和驱动信号的配合下，能够在驱动头部产生大小、形状、方向等可控的微观椭圆运动，这种单方向运动在接触摩擦的作用下可以产生机械驱动力。

一弹性元件9，所述弹性元件9预紧设置在所述系统外壳11内壁上；

如图1、图4所示，一导向轴4与镜头架3的导向槽41滑动配合，导向轴4一端的端部与系统底座10连接；

一摩擦驱动元件6与被弹性元件9压迫的压电电机7紧密压合，所述摩擦驱动元件6连接镜头架3，以滚珠5为支撑点沿导向轴4上下滑动驱动；

如图1所示，所述系统外壳11内部设置底座部，底座部包括系统底座10和成像传感器12；

如图2所示，所述系统底座10设置有底座凹槽52，对应底座凹槽52的镜头架3上设置有镜架凹槽51，底座凹槽52与镜架凹槽51之间设置滚珠5。

最佳的实施方式，所述成像传感器12设置于系统底座10下方，当然也可以设置在系统底座10中间。

如图1所示，所述压电电机7外层设置一电机保护罩8，弹性元件9一面压在系统外壳11内壁上，一面压在电机保护罩8上。

所述弹性元件9为条形弹片或螺旋弹簧。

本实用新型的一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统的实施方式再如图1至图5所示，还包括：所述系统包括镜头部，驱动部和底座部，尤其是所述镜头部包括

一镜头2，所述镜头2的外壁设置镜头外螺纹；

如图4所示，一镜头架3内壁设置与镜头2外螺纹相匹配的镜架内螺纹31，镜头2与镜头架3通过螺纹套合连接；

所述镜头架3为非整周螺纹镜头架；

所述镜头架3的导向槽41与驱动部中的导向轴4滑动配合；

所述镜头架3与驱动部中的摩擦驱动元件6连接。

所述镜头2前方设置一遮光镜头上盖1。

所述镜头部的镜头架3下方设置一位移传感器13。

所述非整周螺纹镜头架的镜架内螺纹31占有圆周角度小于360度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，包括：镜头部，驱动部、底座部和系统外壳，其特征在于：所述驱动部包括

一带有驱动头的压电电机；

一弹性元件，所述弹性元件预紧设置在所述系统外壳内壁上；

一导向轴，所述导向轴与镜头部中的一导向槽滑动配合，导向轴一端的端部与底座部中的一系统底座连接；

一摩擦驱动元件，所述摩擦驱动元件与被弹性元件压迫的压电电机紧密压合，并且所述摩擦驱动元件连接镜头部；

所述底座部设置在所述系统外壳内部；

一成像传感器，设置在所述底座部中的系统底座内；

所述系统底座设置有底座凹槽，对应底座凹槽的镜头部上设置有镜架凹槽，底座凹槽与镜架凹槽之间设置有一个以上的滚珠。

2.根据权利要求1所述的一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，其特征在于：所述成像传感器设置于系统底座下方。

3.根据权利要求1所述的一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，其特征在于：所述压电电机外层设置一电机保护罩，弹性元件一面压在系统外壳内壁上，一面压在电机保护罩上。

4.根据权利要求1所述的一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，其特征在于：所述弹性元件为条形弹片或螺旋弹簧。

5.一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，包括镜头部，驱动部和底座部，其特征在于：所述镜头部包括

一镜头，所述镜头的外壁设置镜头外螺纹；

一镜头架，所述镜头架内壁设置与镜头外螺纹相匹配的镜架内螺纹，镜头与镜头架通过螺纹套合连接；

所述镜头架为非整周螺纹镜头架；

所述镜头架的导向槽与驱动部中的导向轴滑动配合；

所述镜头架与驱动部中的摩擦驱动元件连接；

所述镜头架上设置有对应底座凹槽的镜架凹槽，镜架凹槽与底座凹槽之间设置有一个以上的滚珠。

6.根据权利要求5所述的一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，其特征在于：所述镜头前方设置一遮光镜头上盖。

7.根据权利要求5所述的一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，其特征在于：所述镜头部的镜头架下方设置一位移传感器。

8.根据权利要求5所述的一种由压电电机驱动的光学聚焦调焦系统，其特征在于：所述非整周螺纹镜头架的镜架内螺纹占有圆周角度小于360度。

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