CN211577628U - 多轴光学防抖和对焦装置、摄像模块和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了多轴光学防抖和对焦装置、摄像模块和电子设备。多轴光学防抖和对焦装置，包括：SMA光学防抖致动器，包括有固定板、活动板、以及连接固定板与活动板的第一SMA线；上部SMA致动器，连接在活动板上，且包括有第二SMA线和被驱动件，第二SMA线通电收缩可带动被驱动件沿Z轴移动；上部SMA致动器至少设置有2个；镜架体，每个被驱动件均连接在镜架体上。通过设置至少两个上部SMA致动器来驱动镜架体上的不同被驱动件沿Z轴移动，即可使镜架体产生转动，从而使得该多轴光学防抖和对焦装置还能够通过转动的形式来补偿镜头偏转带来的影响，从而提高成像质量。

Description

多轴光学防抖和对焦装置、摄像模块和电子设备

技术领域

本实用新型涉及摄像防抖技术领域，特别涉及多轴光学防抖和对焦装置、摄像模块和电子设备。

背景技术

目前具有自动聚焦或防抖功能的摄像头已经广泛应用于手机、汽车、无人飞机，安防监控等智能产品之中。普通的微型自动聚焦摄像头通常都是采用音圈马达驱动镜头沿着镜头的光轴上下移动，从而实现自动聚焦；但是在拍照或者摄像过程中，镜头通常都会因使用者的抖动等原因而无法保持绝对的平衡，因此会使得镜头产生一定的偏移和偏转。

为了改善上述问题，现在已经开发出了一种光学防抖装置，它是在自动聚焦音圈马达的基础上，增加了一个能够驱动自动聚焦音圈马达和镜头一起在垂直于镜头光轴的平面上移动的光学防抖制动器，以驱动镜头在垂直于光轴的两个方向上移动来补偿上述偏移的；这种光学防抖装置虽然在很大程度上能够帮助摄像头获取更好地图像质量，但是其仅仅能够做到在相互垂直的X轴、Y轴、Z轴(光轴)的三个轴向位置偏移的补偿，对于镜头偏转带来的影响却难以做到更有效地消除。

另外由于上述光学防抖装置采用有自动聚焦音圈马达，而自动聚焦音圈马达是通过通电线圈在磁场中产生的洛伦兹力驱动镜头移动的，而摄像模块中通常还具有传感器及其他电子元器件，而音圈马达中的通电线圈和磁场产生的电磁干扰在一定程度上会影响到其他电子元器件的正常运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种能够消除镜头偏转影响提高成像质量的多轴光学防抖和对焦装置、摄像模块和电子设备。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

多轴光学防抖和对焦装置，包括：SMA光学防抖致动器，包括有固定板、活动板、以及连接所述固定板与活动板的第一SMA线，所述第一SMA线通电收缩可带动所述活动板在XY平面移动；上部SMA致动器，连接在所述活动板上，且包括有第二SMA线和被驱动件，所述第二SMA线通电收缩可带动所述被驱动件沿Z轴移动；所述上部SMA致动器至少设置有2个；镜架体，中心设有轴线平行于Z轴的镜头安装孔，每个所述被驱动件均连接在所述镜架体上。

多轴光学防抖和对焦装置至少具有以下有益效果：

SMA光学防抖致动器和上部SMA致动器均通过SMA线的收缩产生驱动力驱动镜架体运动，不会产生电磁干扰而影响其他电子元件的正常工作；并且通过设置至少两个上部SMA致动器来驱动镜架体上的不同被驱动件沿Z轴移动，当被驱动件沿Z轴的移动量一致时即可使得整个镜架体进行Z向移动补偿，而当被驱动件沿Z轴的移动量不一致时，即可使镜架体产生转动，从而使得该多轴光学防抖和对焦装置还能够通过转动的形式来补偿镜头偏转带来的影响，从而提高成像质量。

在本实用新型的一种可能的实施方式中，所述被驱动件环绕镜头安装孔的中轴线均匀分布。通过环绕镜头安装孔的中轴线均匀分布可以使得每个被驱动件与镜头中心的位置和距离一致，从而便于控制调节各个上部SMA致动器。

在本实用新型的一种可能的实施方式中，所述上部SMA致动器还包括有两个致动体，所述致动体均包括连杆、支撑部和第一弹性臂，所述连杆的一端与所述第二SMA线连接，所述连杆的一端与所述支撑部弹性连接，所述第一弹性臂设在所述连杆与所述支撑部之间，所述第一弹性臂可弹性弯曲，所述连杆的一端与所述被驱动件铰接，所述第二SMA线可通过收缩带动所述连杆相对所述支撑部摆动，所述连杆可带动所述被驱动件沿Z轴移动。通过第一弹性臂使连杆可相对支撑部弹性摆动，使被驱动件和调焦环的位移量可大于第二SMA线的收缩量，从而可在上部SMA致动器体积较小的条件下实现较大的调节行程，有利于整个多轴光学防抖和对焦装置的小型化。

在本实用新型的一种可能的实施方式中，还包括有活动座和弹簧，所述活动座连接在所述活动板上，所述上部SMA致动器连接在所述活动座上，所述弹簧与所述镜架体固定连接，所述弹簧设有若干第二弹性臂，所述第二弹性臂的一端与所述活动座连接，所述第二弹性臂使所述弹簧支撑所述镜架体并使所述镜架体相对所述活动座可动。通过第二弹性臂使镜架体可在活动座上形成弹性的悬挂状态，从而使镜架体相对各个上部SMA致动器更易于驱动。

在本实用新型的一种可能的实施方式中，所述活动板上设置有用于检测所述镜架体位置和倾角的位置传感器或集成有位置传感器的控制器。通过位置传感器用来反馈镜架体和镜头在Z方向的偏移量和偏转的倾角，从而便于获知上部SMA致动器需要驱动镜架体需要调整补偿的位移量和转动角度。

在本实用新型的一种可能的实施方式中，所述镜架体对应所述位置传感器或控制器的位置设置有磁体，从而通过位置传感器检测磁场的变化而获知镜架体和镜头的位置和倾角。

在本实用新型的一种可能的实施方式中，所述活动板活动架设在固定板上，所述固定板固定在基板上，所述活动板的边缘设置有第三弹性臂，所述第三弹性臂的自由端固定在所述固定板上，所述活动板可相对固定板在第三弹性臂的约束下移动；所述第一SMA线的两端分别连接所述固定板和活动板。通过设置第三弹性臂并使活动板架设在固定板上方，从而通过使第二SMA线通电收缩即可使得活动板在固定板上方的XY平面内移动。

在本实用新型的一种可能的实施方式中，所述固定板的一组对角设置第一触板，所述活动板的另一组对角上设置第二触板，所述第一SMA线共设置有四条且分别对应所述活动板的四边，所述第一SMA线的两端分别连接所述第一触板和第二触板。通过设置第一触板和第二触板可以便于固定板、活动板与第一SMA线的连接，并且通过设置4条第二SMA线，从而可以使得其中两条与X轴平行的第二SMA线能够分别带动活动板沿X轴的正向和反向两个方向移动，而其中两条与Y轴平行的第二SMA线能够分别带动活动板沿Y轴的正向和反向两个方向移动，从而有利于扩展多轴光学防抖和对焦装置的对焦和防抖功能。

摄像模块，包括上述多轴光学防抖和对焦装置。

电子设备，包括上述多轴光学防抖和对焦装置或上述摄像模块。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的多轴光学防抖和对焦装置的分解结构示意图；

图2为本实用新型实施例的SMA光学防抖致动器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的上部SMA致动器、镜架体、弹簧和底座的连接结构示意图；

图4为本实用新型实施例的上部SMA致动器去除被驱动件后的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的底座的结构示意图；

图6为本实用新型的镜架体和弹簧的连接结构示意图。

附图标记：

SMA光学防抖致动器1、固定板110、第一触板111、活动板120、第三弹性臂121、位置传感器122、第二触板123、第一SMA线130。

上部SMA致动器2、第一上部SMA致动器20a、第二上部SMA致动器20b、第二SMA线210、被驱动件220、铰接柱221、致动部230、支撑部231、连杆232、第一弹性臂233。

镜架体3、镜头安装孔310、嵌装槽320；

活动座4、连接柱410；

弹簧5、第二弹性臂510；

基板6、盖体7。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至6，本实用新型所述的摄像模块，包括本实用新型所述的多轴光学防抖和对焦装置。

多轴光学防抖和对焦装置，包括镜架体3、SMA光学防抖致动器1和至少两个上部SMA 致动器2。

SMA光学防抖致动器1包括有固定板110、活动板120、以及连接所述固定板110与活动板120的第一SMA线130，所述第一SMA线130通电收缩可带动所述活动板120在XY平面移动。

上部SMA致动器2连接在所述活动板120上，且包括有第二SMA线210和被驱动件220，所述第二SMA线210通电收缩可带动所述被驱动件220沿Z轴移动。

镜架体3，中心设有轴线平行于Z轴的镜头安装孔310，镜头可安装在镜头安装孔310 内，从而在正常情况下使镜头光轴平行于Z轴；每个所述被驱动件220均连接在所述镜架体 3上。

多轴光学防抖和对焦装置至少具有以下有益效果：

SMA光学防抖致动器1和上部SMA致动器2均通过SMA线的收缩产生驱动力驱动镜架体 3运动，不会产生电磁干扰而影响其他电子元件的正常工作；并且通过设置至少两个上部SMA 致动器2来驱动镜架体3上的不同被驱动件220沿Z轴移动，当被驱动件220沿Z轴的移动量一致时即可使得整个镜架体3进行Z向移动补偿，而当被驱动件220沿Z轴的移动量不一致时，即可使镜架体3产生转动，从而使得该多轴光学防抖和对焦装置还能够通过转动的形式来补偿镜头偏转带来的影响，从而提高成像质量。

参照图1和图2，关于固定板110，固定板110固定连接在基板6上，活动板120置于固定板110上方，活动板120相对固定板110可动，并且为了便于简化总体电路，活动板120 优选采用可导电的金属材质制成，并且活动板120具有一定的弹性。

参照图3，关于被驱动件220，被驱动件220可以与镜架体3一起成型或者固定连接于镜架体3上，在本实施例中，优选地，被驱动件220与镜架体3一体成型。

关于第一SMA线130和第二SMA线210，SMA线是指形状记忆合金线，在通电前后可实现长度收缩。

在实施例中，所述被驱动件220环绕镜头安装孔310的中轴线均匀分布。通过环绕镜头安装孔310的中轴线均匀分布可以使得每个被驱动件220与镜头中心的位置和距离一致，从而便于控制调节各个上部SMA致动器2。

参照图4，所述上部SMA致动器2还包括有两个致动体230，所述致动体230均包括连杆232、支撑部231和第一弹性臂233，所述连杆232的一端与所述第二SMA线210连接，所述连杆232的一端与所述支撑部231弹性连接，所述第一弹性臂233设在所述连杆232与所述支撑部231之间，所述第一弹性臂233可弹性弯曲，所述连杆232的一端与所述被驱动件220铰接，所述第二SMA线210可通过收缩带动所述连杆232相对所述支撑部231摆动，所述连杆232可带动所述被驱动件220沿Z轴移动。通过第一弹性臂233使连杆232可相对支撑部231弹性摆动，使被驱动件220和调焦环的位移量可大于第二SMA线210的收缩量，从而可在上部SMA致动器2体积较小的条件下实现较大的调节行程，有利于整个多轴光学防抖和对焦装置的小型化。

关于第一弹性臂233，第一弹性臂233是具有弹性的材质，在第二SMA线210收缩时可发生弯曲。第一弹性臂233为条形，第一弹性臂233的一端与支撑部231连接且另一端与连杆232连接。

关于连杆232，连杆232是具有一定刚度的杆件，可支撑被驱动件220和镜架体3等位移。

在本实施例中，支撑部231、第一弹性臂233和连杆232是通过导电材料一体成型的。支撑部231、第一弹性臂233和连杆232一体成型有利于降低上部SMA致动器2的制造难度和成本，导电材料使支撑部231、第一弹性臂233和连杆232可为SMA线导电，有利于简化多轴光学防抖和对焦装置的总体电路结构。

关于支撑部231、第一弹性臂233和连杆232，支撑部231、第一弹性臂233和连杆232通过金属材质一体成型，既具有良好的弹性，又具有导电性。

在本实施例中，同一上部SMA致动器2中的两个致动体230对称布置，支撑部231、第一弹性臂233和连杆232对称布置可加强被驱动件220运动的稳定性。

关于被驱动件220，被驱动件220上设有凸出的铰接柱221，连杆232的一端设有铰接环，铰接环套在铰接柱221上形成铰接机构。在本实施例中，铰接柱221设置有两个，同一上部SMA致动器2中的两个连杆232分别与两个铰接柱221铰接。当然根据实际情况，在其他一些实施例中，也可以选择在被驱动件220上仅设置一个铰接柱221，同一上部SMA致动器2中的两个连杆232均该铰接柱221铰接，两个连杆232在铰接的位置通过隔片实现相互绝缘。

在本实施例中，具体地，上部SMA致动器2的数量为4个，并且以相对的两个上部SMA致动器2为一组，从而分成两组分别对应控制镜架体3和镜头实现绕X轴和Y轴的转动控制；例如以绕X轴转动控制为例，当需要控制镜头绕X轴转动时，被驱动件220连线平行于X轴的两个上部SMA致动器2不动作，而另外两个上部SMA致动器2则驱动被驱动件220产生不同的Z轴位移，从而使镜架体3和镜头产生绕X轴的转动；而当仅需产生Z向的位移时，则同时启动四个上部SMA致动器2，并使得每个被驱动件220的位移量大小一致。

当然根据实际情况，在其他一些实施例中，上部SMA致动器2的数量也可以选择采用2 个、3个或4个以上；例如，当仅采用2个上部SMA致动器2时难以同时做到绕X轴和Y轴两个方向的旋转，而适宜做到绕X轴或Y轴转动补偿防抖；而采用3个上部SMA致动器2则需要三个上部SMA致动器2共同协作才便于合成绕X轴或绕Y轴的转动，从而不太便于控制；而设置4个以上的上部SMA致动器2则容易提升成本。

并且，在本实施例中，上部SMA致动器2分为第一上部SMA致动器20a和第二上部SMA致动器20b，第一上部SMA致动器20a的第二SMA线210布置在连杆232与活动板120之间，第二上部SMA致动器20b的连杆232布置在第二SMA线210与活动板120之间。多轴光学防抖和对焦装置包括至少一个第一上部SMA致动器20a和至少一个第二上部SMA致动器20b，由于第一上部SMA致动器20a与第二上部SMA致动器20b中的连杆232、第二SMA线210与活动板120之间的相对位置不同，从而可向相反方向驱动镜架体3，可驱动镜架体3向更多方向运动，有利于扩展多轴光学防抖和对焦装置的对焦和防抖功能。

关于上部SMA致动器2，优选地，各个上部SMA致动器2围绕在镜架体3的四周。

在本实施例中，优选地，第一上部SMA致动器20a的数量为两个且关于镜架体3对称布置，第二上部SMA致动器20b的数量为两个且关于镜架体3对称布置。两个第一上部SMA致动器20a和两个第二上部SMA致动器20b分别关于镜架体3对称布置，通过分别控制各个上部SMA致动器2，可实现对镜架体3和镜头的倾角和位移的检测或控制，有利于进一步扩展摄像模块的防抖和对焦功能。

关于第一上部SMA致动器20a和第二上部SMA致动器20b，两者的区别从图1、图4和图5可形成对比。当第二SMA线210收缩时，第一上部SMA致动器20a的连杆232向远离活动板120的方向摆动，从而驱动镜架体3远离活动板120。当第二SMA线210收缩时，第二上部SMA致动器20b的连杆232向靠近活动板120的方向摆动，从而可驱动镜架体3靠近活动架。

多轴光学防抖和对焦装置还包括有活动座4和弹簧5，所述活动座4连接在所述活动板 120上，所述上部SMA致动器2连接在所述活动座4上，所述弹簧5与所述镜架体3固定连接，所述弹簧5设有若干第二弹性臂510，所述第二弹性臂510的一端与所述活动座4连接，所述第二弹性臂510使所述弹簧5支撑所述镜架体3并使所述镜架体3相对所述活动座4可动。

关于弹簧5，弹簧5共设置有两个，且分别与镜架体3的上下表面贴合，弹簧5与第二弹性臂510为一体成型的金属片，第二弹性臂510使镜架体3可在活动座4上形成弹性的悬挂状态，从而使镜架体3在各个上部SMA致动器2上易于驱动。此处弹簧5不是指机械领域常见的螺旋弹簧5、涡卷弹簧5或板弹簧5，而是专用于使镜架体3悬挂的异形弹簧5。

关于活动座4，活动座4的四个边角处均设置有向镜架体3一侧延伸的四个连接柱410，上部SMA致动器2中的支撑部231均连接在连接柱410的侧面，连接镜架体3上表面的第二弹性臂510连接至连接柱410顶部。

在本实施例中，所述活动板120上设置有用于检测所述镜架体3位置和倾角的位置传感器122。当然根据实际情况，在其他一些实施例中，也可以选择采用在活动板120上设置集成有位置传感器122的控制器。通过位置传感器122用来反馈镜架体3和镜头在Z方向的偏移量和偏转的倾角，从而便于获知上部SMA致动器2需要驱动镜架体3需要调整补偿的位移量和转动角度。

在本实施例中，关于位置传感器122，所述镜架体3对应所述位置传感器的位置设置有磁体，从而通过位置传感器122检测磁场的变化而获知镜架体3和镜头的位置和倾角。当然根据实际情况，在其他一些实施例中，如设置集成有位置传感器122的控制器，则所述镜架体3对应控制器的位置设置磁体。

关于镜架体3，所述镜架体3上开设有正对位置传感器122的嵌装槽320，磁体安装在嵌装槽320内，并且位置传感器122和磁体均设置有多个，并且在本实施例内优选设置4个。

在本实施例中，所述活动板120活动架设在固定板110上，所述固定板110固定在基板 6上，所述活动板120的边缘设置有第三弹性臂121，所述第三弹性臂121的自由端固定在所述固定板110上，所述活动板120可相对固定板110在第三弹性臂121的约束下移动；所述第一SMA线130的两端分别连接所述固定板110和活动板120。通过设置弹性臂并使活动板120架设在固定板110上方，从而通过使第二SMA线210通电收缩即可使得活动板120在固定板110上方的XY平面内移动。

在本实施例中，为了减少活动板120与固定板110之间的摩擦，优选地，所述活动板120 与所述固定板110之间布置有若干支撑轴承。

在本实施例中，固定板110的一组对角设置第一触板111，所述活动板120的另一组对角上设置第二触板123。第一SMA线130共设置有四条且分别对应所述活动板120的四边，所述第一SMA线130的两端分别连接所述第一触板111和第二触板123。通过设置第一触板111和第二触板123可以便于固定板110、活动板120与第一SMA线130的连接，并且通过设置4条第二SMA线210，从而可以使得其中两条与X轴平行的第二SMA线210能够分别带动活动板120沿X轴的正向和反向两个方向移动，而其中两条与Y轴平行的第二SMA线210 能够分别带动活动板120沿Y轴的正向和反向两个方向移动，从而有利于扩展多轴光学防抖和对焦装置的对焦和防抖功能。

当然根据实际需要，在其他一些实施例中，第一SMA线130可以选择设置1条、2条、3条或者4条以上。

在本实施例中，多轴光学防抖和对焦装置还包括有基板6和盖体7，盖体7罩设在基板 6上并形成容纳腔，所述镜架体3、SMA光学防抖致动器1、上部SMA致动器2、活动座4等均置于容纳腔内，盖体7顶部对应镜头安装孔310的位置开设通孔。通过设置基板6和盖体 7可以使多轴光学防抖和对焦装置构成整个一体的模块。

本技术方案中的多轴光学防抖和对焦装置和摄像模块可用于电子设备中。

Claims (10)

1.多轴光学防抖和对焦装置，其特征在于，包括：

SMA光学防抖致动器，包括有固定板、活动板、以及连接所述固定板与活动板的第一SMA线，所述第一SMA线通电收缩可带动所述活动板在XY平面移动；

上部SMA致动器，连接在所述活动板上，且包括有第二SMA线和被驱动件，所述第二SMA线通电收缩可带动所述被驱动件沿Z轴移动；所述上部SMA致动器至少设置有2个；

镜架体，中心设有轴线平行于Z轴的镜头安装孔，每个所述被驱动件均连接在所述镜架体上。

2.根据权利要求1所述的多轴光学防抖和对焦装置，其特征在于：所述被驱动件环绕镜头安装孔的中轴线均匀分布。

3.根据权利要求1所述的多轴光学防抖和对焦装置，其特征在于：所述上部SMA致动器还包括有两个致动体，所述致动体均包括连杆、支撑部和第一弹性臂，所述连杆的一端与所述第二SMA线连接，所述连杆的一端与所述支撑部弹性连接，所述第一弹性臂设在所述连杆与所述支撑部之间，所述第一弹性臂可弹性弯曲，所述连杆的一端与所述被驱动件铰接，所述第二SMA线可通过收缩带动所述连杆相对所述支撑部摆动，所述连杆可带动所述被驱动件沿Z轴移动。

4.根据权利要求1所述的多轴光学防抖和对焦装置，其特征在于：还包括有活动座和弹簧，所述活动座连接在所述活动板上，所述上部SMA致动器连接在所述活动座上，所述弹簧与所述镜架体固定连接，所述弹簧设有若干第二弹性臂，所述第二弹性臂的一端与所述活动座连接，所述第二弹性臂使所述弹簧支撑所述镜架体并使所述镜架体相对所述活动座可动。

5.根据权利要求1-4任一所述的多轴光学防抖和对焦装置，其特征在于：所述活动板上设置有用于检测所述镜架体位置和倾角的位置传感器或集成有位置传感器的控制器。

6.根据权利要求5所述的多轴光学防抖和对焦装置，其特征在于：所述镜架体对应所述位置传感器或控制器的位置设置有磁体。

7.根据权利要求1-4任一所述的多轴光学防抖和对焦装置，其特征在于：所述活动板活动架设在固定板上，所述固定板固定在基板上，所述活动板的边缘设置有第三弹性臂，所述第三弹性臂的自由端固定在所述固定板上，所述活动板可相对固定板在第三弹性臂的约束下移动，所述第一SMA线的两端分别连接所述固定板和活动板。

8.根据权利要求7所述的多轴光学防抖和对焦装置，其特征在于：所述固定板的一组对角设置第一触板，所述活动板的另一组对角上设置第二触板，所述第一SMA线共设置有四条且分别对应所述活动板的四边，所述第一SMA线的两端分别连接所述第一触板和第二触板。

9.摄像模块，其特征在于：包括权利要求1至8任意一项所述的多轴光学防抖和对焦装置。

10.电子设备，其特征在于：包括权利要求1至8任意一项所述的多轴光学防抖和对焦装置或包括权利要求9所述的摄像模块。

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