CN210578837U - 一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其具有支撑模块及适合镜头安装组设的运动部件，运动部件通过悬挂系统组装在支撑模块上，实现运动部件沿镜头的光轴运动；还包括基于SMA线受热收缩的原理驱动的第一、第二对驱动模组，第一对驱动模组和第二对驱动模组的驱动运动部件沿镜头光轴运动方向相反；以及第一对驱动模组和第二对驱动模组的单侧独立控制驱动时实现镜头绕X轴和Y轴的角度控制，达到调节倾角式的光学防抖。利用SMA线受热收缩的特点驱动镜头自动对焦，以及通过驱动镜头不同侧的运动，调节镜头绕X轴和Y轴的倾角，实现光学防抖的功能，提升摄像头的使用性能。产品结构轻巧化和小型化，控制简便、精准。

Description

一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置

技术领域

本实用新型涉及摄像头技术领域，尤其是涉及应用于手机或平板电脑等便携式电子设备的摄像头对焦技术领域。

背景技术

随着手机或平板电脑等便携式电子设备的发展普及，其所附带的摄像功能要求也相对提升。为了能够实现摄像头聚焦和变焦，需要在摄像头狭小空间内布设驱动装置，以驱动镜头沿光轴运动。由于空间狭小，因此也就限制了所能采用的驱动装置结构类型。现有技术的摄像头中主要是利用磁体与线圈结构实现驱动，但结构还是相对复杂，体积难以缩小，并不能满足产品小型化的要求。

同时，随着微型自动聚焦摄像头广泛应用于手机、汽车、无人飞机、安防监控、智能家居等产品之中。普通的微型自动聚焦摄像头模组由一个微型音圈马达驱动镜头在光轴方向上下移动，拍照时通过控制芯片驱动音圈马达移动，从而实现自动聚焦功能。拍照或摄像时，镜头会因人的抖动或其他原因不能保持绝对平稳，产生一定偏移，此时摄像头的聚焦和进光量都会受到影响，进而影响摄像头获取图像的质量。一般这种镜头偏转发生在垂直光轴的方向上，而自动聚焦音圈马达只能驱动镜头在光轴方向上移动，因此无法解决此类镜头偏转导致的问题。在自动聚焦音圈马达的基础上增加一个光学防抖致动器，驱动镜头在垂直光轴的两个方向上移动，可以补偿镜头的上述偏转，帮助摄像头获取更好的图像质量，这类微型摄像头马达称之为微型光学防抖摄像头马达。

真正意义的微型光学防抖摄像头马达是一个闭环控制系统，由陀螺仪检测到镜头抖动参数反馈至摄像头模组控制芯片，后者根据镜头位置传感器提供的位置信息计算出补正的角度或位移并发出指令驱动防抖致动器达到指定位置，从而补正镜头因抖动而产生的位移偏转，使拍照或摄像获得更好的图像质量。

现有技术中，与驱动镜头在光轴方向移动一样，在垂直光轴的两个方向上也可以采用同样的方法，即采用微型音圈马达来实现。常见的微型音圈马达由通电线圈在磁场中产生洛伦磁力驱动镜头移动；而要实现光学防抖，需要在至少两个方向上驱动镜头，这意味着需要布置多个线圈，会给整体结构的微型化带来一定挑战。为此，采用音圈马达原理进行光学防抖的微型致动器一般将多个线圈集成在一块电路板上，称为FP线圈，以此解决光学防抖致动器的尺寸问题。但是，微型音圈马达光学防抖致动器与自动聚焦的微型音圈马达两者是分离的，而镜头往往安装在自动聚焦的微型音圈马达内，要使镜头在垂直光轴方向上移动，也就是使镜头随自动聚焦的微型音圈马达一起运动。因此，这类微型光学防抖摄像头模组装配工艺更困难，也使整个微型马达的结构可靠性降低，同时也难以满足产品小型化的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，满足产品小型化要求，获得更佳驱动镜头沿光轴运动的聚焦性能，还实现防抖。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其具有支撑模块及适合镜头安装组设的运动部件，该运动部件通过悬挂系统组装在支撑模块上，该悬挂系统引导运动部件沿镜头的光轴运动；以及还包括第一对驱动模组和第二对驱动模组，第一对驱动模组对称布置于运动部件的其中两个相对侧，第二对驱动模组则对称布置于运动部件剩余的两个相对侧；第一对驱动模组和第二对驱动模组均是基于SMA线受热收缩的原理驱动，第一对驱动模组具有第一驱动臂推动运动部件沿镜头的光轴运动，第二对驱动模组具有第二驱动臂推动运动部件沿镜头的光轴运动，第一对驱动模组和第二对驱动模组的驱动运动部件沿镜头光轴运动方向相反；以及第一对驱动模组和第二对驱动模组的单侧独立控制驱动时实现镜头绕X轴和/或Y轴的角度控制，达到调节倾角式的光学防抖。

上述方案进一步是，所述第一对驱动模组中的单体包括有两根第一驱动臂、第一SMA线及两个第一导电支座，该第一导电支座固定在支撑模块上并电性连接摄像头的控制系统，第一导电支座上设有可张合的第一弹性臂，两根第一驱动臂和第一SMA线构成可活动的三角形关系，第一SMA线的两端分别连接两个第一导电支座上的第一弹性臂，第一驱动臂的一端连接对应第一导电支座的第一弹性臂，第一驱动臂的另一端则铰接连接运动部件；所述第二对驱动模组中的单体包括有两根第二驱动臂、第二SMA线及两个第二导电支座，该第二导电支座固定在支撑模块上并电性连接摄像头的控制系统，第二导电支座上设有可张合的第二弹性臂，两根第二驱动臂和第二SMA线构成可活动的三角形关系，第二SMA线的两端分别连接两个第二导电支座上的第二弹性臂，第二驱动臂的一端连接对应第二导电支座的第二弹性臂，第二驱动臂的另一端则铰接连接运动部件。

上述方案进一步是，所述悬挂系统包括有上弹簧和下弹簧，上弹簧和下弹簧分别连接运动部件的上下端与支撑模块之间；所述上弹簧包括上内环和从上内环外周引出的第一挠性部，上内环固定连接运动部件的上端，第一挠性部的末端固定连接支撑模块；所述下弹簧包括下内环和从下内环外周引出的第二挠性部，下内环固定连接运动部件的下端，第二挠性部的末端固定连接支撑模块。

上述方案进一步是，所述支撑模块由底板和上座叠设构成，上座背离底板的上侧设有向上凸起的台柱，台柱适配悬挂系统及第一对驱动模组、第二对驱动模组安装；所述运动部件的周侧上设有铰接部，该铰接部分别铰接第一对驱动模组的第一驱动臂及第二对驱动模组的第二驱动臂。

上述方案进一步是，所述摄像头的控制系统利用第一 SMA线和/或第二SMA线的电阻做反馈对镜头的运动实现闭环控制。

上述方案进一步是，所述两根第一驱动臂和第一SMA线构成等腰三角形关系，以及两根第二驱动臂和第二SMA线也构成等腰三角形关系，第一SMA线和第二SMA线为等腰三角形的底边，且第一SMA线和第二SMA线相对运动部件的轴向上下错位布置。

上述方案进一步是，所述两根第一驱动臂分别与两个第一导电支座一体成型制作；两根第二驱动臂分别与两个第二导电支座一体成型制作，第一弹性臂与第二弹性臂相对倒置设计。

本实用新型利用 SMA（ Shape Memory Alloys）线受热收缩的特点，用于制作手机或平板电脑的摄像头模组的驱动装置，可以驱动镜头上下运动，实现镜头的自动对焦功能，利用通过驱动镜头不同侧的运动，可以调节镜头绕 X轴和 Y轴的倾角，由此通过调节镜头倾角的方式来实现 OIS（光学防抖）的功能，提升摄像头的使用性能。SMA线体型小，并有效简化了驱动结构，使得满足产品小型化要求，产品结构轻巧化和小型化，并降低了制造成本，同时控制简便、精准，适于推广利用。

附图说明：

附图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图；

附图2为图1实施例的第一对驱动模组的结构示意图；

附图3为图1实施例的第二对驱动模组的结构示意图；

附图4为图1实施例的运动部件结构示意图；

附图5为图1实施例的支撑模块结构示意图；

附图6为图1实施例的上弹簧结构示意图；

附图7为图1实施例的下弹簧结构示意图。

具体实施方式：

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参阅图1~7所示，是本实用新型较佳实施例示意图，本实用新型有关一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其具有支撑模块1及适合镜头安装组设的运动部件2，当然还包括摄像头装置固有的控制系统及相应外壳等（图中未示），外壳罩住运动部件2及相应其它构件，具有防撞及保护功效。支撑模块1适配安装在手机或平板电脑等便携式电子设备上，该运动部件2通过悬挂系统3组装在支撑模块1上，该悬挂系统3引导运动部件2沿镜头的光轴运动，运动部件2的中部留有组装孔，满足镜头元件组设，由此运动部件2与镜头元件连体一起运动。以及还包括第一对驱动模组4和第二对驱动模组5，第一对驱动模组4对称布置于运动部件2的其中两个相对侧，第二对驱动模组5则对称布置于运动部件2剩余的两个相对侧；第一对驱动模组4和第二对驱动模组5均是基于SMA线受热收缩的原理驱动，第一对驱动模组4具有第一驱动臂41推动运动部件2沿镜头的光轴运动，第二对驱动模组5具有第二驱动臂51推动运动部件2沿镜头的光轴运动，第一对驱动模组4和第二对驱动模组5的驱动运动部件2沿镜头光轴运动方向相反。这样，通过SMA线受热收缩带动相应的驱动臂推动运动部件2沿镜头的光轴运动并克服悬挂系统3的反向力，可以驱动镜头上下运动，实现镜头的自动对焦功能，以及利用通过驱动镜头不同侧的运动，如第一对驱动模组4和第二对驱动模组5中的单侧分开独立驱动控制时（两个电流大小不同时），出现两个不同步驱动，由此可以调节镜头绕 X轴和/或 Y轴的倾角，从而通过调节镜头倾角的方式来实现 OIS（光学防抖）的功能。悬挂系统3在工作中具有相应复位能力配合第一对驱动模组4和第二对驱动模组5。

参阅图1、2、3所示，本实施例中，所述第一对驱动模组4中的单体包括有两根第一驱动臂41、第一SMA线42及两个第一导电支座43，该第一导电支座43固定在支撑模块1上并电性连接摄像头的控制系统。第一导电支座43上设有可张合的第一弹性臂431，两根第一驱动臂41和第一SMA线42构成可活动的三角形关系，第一SMA线42的两端分别连接两个第一导电支座43上的第一弹性臂431，第一驱动臂41的一端连接对应第一导电支座43的第一弹性臂431，第一驱动臂41的另一端则铰接连接运动部件2。所述第二对驱动模组5中的单体包括有两根第二驱动臂51、第二SMA线52及两个第二导电支座53，该第二导电支座53固定在支撑模块1上并电性连接摄像头的控制系统，第二导电支座53上设有可张合的第二弹性臂531，两根第二驱动臂51和第二SMA线52构成可活动的三角形关系，第二SMA线52的两端分别连接两个第二导电支座53上的第二弹性臂531，第二驱动臂51的一端连接对应第二导电支座53的第二弹性臂531，第二驱动臂51的另一端则铰接连接运动部件2。SMA线（如镍钛记忆合金丝）在常温时为马氏体结构，当温度升高时，SMA线会发生相变，由马氏体转变为奥氏体，长度变短，电阻变小；当温度降低时，SMA线会发生由奥氏体转变为马氏体的相变，长度变长，电阻变大，这两个过程可以反复进行。在发生相变期间，SMA线的温度与应变之间线性度不是很好，但是在一定温度范围内，它的电阻与应变呈线性特性。因此通过控制SMA线的电阻大小可以精确控制其长度，并且根据SMA线的电阻来计算驱动装置的位置和移动距离。由此通过控制系统给第一SMA线42和/或第二SMA线52通电加热，SMA线则会收缩，改变对应的三角形关系，使相应的第一驱动臂41和/或第二驱动臂51推顶运动部件2沿镜头的光轴运动，实现摄像头聚焦和变焦，利用三角形的相对稳定性，可稳定且准确地驱动运动部件2带着镜头聚焦运动。本实施例中，第一对驱动模组4对称布置于运动部件2的其中两个相对侧，第二对驱动模组5则对称布置于运动部件2剩余的两个相对侧，且第一对驱动模组4和第二对驱动模组5的驱动运动部件2沿镜头光轴运动方向相反，实现调焦时，还可通过摄像头的控制系统给予不同的驱动模组通电时，出现运动部件2不同侧运动，由此可实现调节镜头绕 X轴和 Y轴的倾角，由此通过调节镜头倾角的方式来实现 OIS（光学防抖）的功能，提升摄像头的使用性能。

参阅图1、2、3所示，本实施例进一步是，两根第一驱动臂41和第一SMA线42构成等腰三角形关系，以及两根第二驱动臂51和第二SMA线52也构成等腰三角形关系，第一SMA线42和第二SMA线52为等腰三角形的底边，且第一SMA线42和第二SMA线52相对运动部件2的轴向上下错位布置并水平，该结构动作更平稳，控制更准确。进一步地，所述两根第一驱动臂41分别与两个第一导电支座43一体成型制作，第一驱动臂41由第一导电支座43的第一弹性臂431连体延伸；两根第二驱动臂51分别与两个第二导电支座53一体成型制作，第二驱动臂51由第二导电支座53的第二弹性臂531连体延伸，第一弹性臂431与第二弹性臂531相对倒置设计，优化结构，便于制作及组装，第一导电支座43和第二导电支座53通过焊接连接摄像头的控制系统电路，该控制系统还利用第一 SMA线42和第二SMA线52的电阻做反馈对镜头的运动实现闭环控制，通过比较实时电阻值与目标值的偏差，可以校正运动部件2的移动偏差，从而形成一个以SMA线的电阻为反馈变量的闭环控制系统，获得精准控制。

图1~7所示，本实施例中，所述支撑模块1由底板11和上座12叠设构成，上座12背离底板11的上侧设有向上凸起的台柱121，台柱121适配悬挂系统3及第一对驱动模组4、第二对驱动模组5安装；所述运动部件2的周侧上设有铰接部21，该铰接部21分别铰接第一对驱动模组4的第一驱动臂41及第二对驱动模组5的第二驱动臂51，形成驱动的运动副。所述悬挂系统3包括有上弹簧31和下弹簧32，上弹簧31和下弹簧32分别连接运动部件2的上下端与支撑模块1之间。所述上弹簧31包括上内环311和从上内环311外周引出的第一挠性部312，上内环311固定连接运动部件2的上端，第一挠性部312的末端固定连接支撑模块1；所述下弹簧32包括下内环321和从下内环321外周引出的第二挠性部322，下内环321固定连接运动部件2的下端，第二挠性部322的末端固定连接支撑模块1。该悬挂系统3结构简单，方便制作及组装，体型小，并有效支撑运动部件2悬挂于支撑模块1以及满足运动部件2沿镜头的光轴运动；配合第一对驱动模组4和/或第二对驱动模组5，实现镜头的自动聚焦工作。

本实用新型利用 SMA（ Shape Memory Alloys）线受热收缩的特点，用于制作手机或平板电脑的摄像头模组的驱动装置，可以驱动镜头上下运动，实现镜头的自动对焦功能，利用通过驱动镜头不同侧的运动，可以调节镜头绕 X轴和/或 Y轴的倾角，由此通过调节镜头倾角的方式来实现 OIS（光学防抖）的功能，提升摄像头的使用性能。SMA线体型小，并有效简化了驱动结构，使得满足产品小型化要求，产品结构轻巧化和小型化，并降低了制造成本，同时控制简便、精准，适于推广利用。

以上虽然结合附图描述了本实用新型的较佳具体实施例，但本实用新型不应被限制于与以上的描述和附图完全相同的结构和操作，对本技术领域的技术人员来说，在不超出本实用新型构思和范围的情况下通过逻辑分析、推理或者有限的实验还可对上述实施例作出许多等效改进和变化，但这些改进和变化都应属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其特征在于：具有支撑模块（1）及适合镜头安装组设的运动部件（2），该运动部件（2）通过悬挂系统（3）组装在支撑模块（1）上，该悬挂系统（3）引导运动部件（2）沿镜头的光轴运动；以及还包括第一对驱动模组（4）和第二对驱动模组（5），第一对驱动模组（4）对称布置于运动部件（2）的其中两个相对侧，第二对驱动模组（5）则对称布置于运动部件（2）剩余的两个相对侧；第一对驱动模组（4）和第二对驱动模组（5）均是基于SMA线受热收缩的原理驱动，第一对驱动模组（4）具有第一驱动臂（41）推动运动部件（2）沿镜头的光轴运动，第二对驱动模组（5）具有第二驱动臂（51）推动运动部件（2）沿镜头的光轴运动，第一对驱动模组（4）和第二对驱动模组（5）的驱动运动部件（2）沿镜头光轴运动方向相反；以及第一对驱动模组（4）和第二对驱动模组（5）的单侧独立控制驱动时实现镜头绕X轴和/或Y轴的角度控制，达到调节倾角式的光学防抖。

2.根据权利要求1所述的一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其特征在于：所述第一对驱动模组（4）中的单体包括有两根第一驱动臂（41）、第一SMA线（42）及两个第一导电支座（43），该第一导电支座（43）固定在支撑模块（1）上并电性连接摄像头的控制系统，第一导电支座（43）上设有可张合的第一弹性臂（431），两根第一驱动臂（41）和第一SMA线（42）构成可活动的三角形关系，第一SMA线（42）的两端分别连接两个第一导电支座（43）上的第一弹性臂（431），第一驱动臂（41）的一端连接对应第一导电支座（43）的第一弹性臂（431），第一驱动臂（41）的另一端则铰接连接运动部件（2）；所述第二对驱动模组（5）中的单体包括有两根第二驱动臂（51）、第二SMA线（52）及两个第二导电支座（53），该第二导电支座（53）固定在支撑模块（1）上并电性连接摄像头的控制系统，第二导电支座（53）上设有可张合的第二弹性臂（531），两根第二驱动臂（51）和第二SMA线（52）构成可活动的三角形关系，第二SMA线（52）的两端分别连接两个第二导电支座（53）上的第二弹性臂（531），第二驱动臂（51）的一端连接对应第二导电支座（53）的第二弹性臂（531），第二驱动臂（51）的另一端则铰接连接运动部件（2）。

3.根据权利要求1所述的一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其特征在于：所述悬挂系统（3）包括有上弹簧（31）和下弹簧（32），上弹簧（31）和下弹簧（32）分别连接运动部件（2）的上下端与支撑模块（1）之间；所述上弹簧（31）包括上内环（311）和从上内环（311）外周引出的第一挠性部（312），上内环（311）固定连接运动部件（2）的上端，第一挠性部（312）的末端固定连接支撑模块（1）；所述下弹簧（32）包括下内环（321）和从下内环（321）外周引出的第二挠性部（322），下内环（321）固定连接运动部件（2）的下端，第二挠性部（322）的末端固定连接支撑模块（1）。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其特征在于：所述支撑模块（1）由底板（11）和上座（12）叠设构成，上座（12）背离底板（11）的上侧设有向上凸起的台柱（121），台柱（121）适配悬挂系统（3）及第一对驱动模组（4）、第二对驱动模组（5）安装；所述运动部件（2）的周侧上设有铰接部（21），该铰接部（21）分别铰接第一对驱动模组（4）的第一驱动臂（41）及第二对驱动模组（5）的第二驱动臂（51）。

5.根据权利要求2所述的一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其特征在于：所述摄像头的控制系统利用第一 SMA线（42）和/或第二SMA线（52）的电阻做反馈对镜头的运动实现闭环控制。

6.根据权利要求2所述的一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其特征在于：所述两根第一驱动臂（41）和第一SMA线（42）构成等腰三角形关系，以及两根第二驱动臂（51）和第二SMA线（52）也构成等腰三角形关系，第一SMA线（42）和第二SMA线（52）为等腰三角形的底边，且第一SMA线（42）和第二SMA线（52）相对运动部件（2）的轴向上下错位布置。

7.根据权利要求2或6所述的一种实现摄像头自动对焦及防抖的驱动装置，其特征在于：所述两根第一驱动臂（41）分别与两个第一导电支座（43）一体成型制作；两根第二驱动臂（51）分别与两个第二导电支座（53）一体成型制作，第一弹性臂（431）与第二弹性臂（531）相对倒置设计。

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