CN214895975U - 一种压电陶瓷摄像驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种压电陶瓷摄像驱动装置，其技术要点是，包括：基座；保护壳；摄像镜头单元，包含至少三个镜头群组、导杆，镜头群组中至少包含一个可沿导杆运动的可移动镜头群组；压电驱动单元，包含至少一个用以驱动对应的可移动镜头群组沿摄像光轴方向做直线运动的压电致动器，压电致动器包括驱动杆、设于驱动杆一端的压电陶瓷块、设于驱动杆上的弹性套，可移动镜头群组的外框上设有与弹性套配合的弹性套定位槽，弹性套与弹性套定位槽固定连接；位置感应单元，感测可移动镜头群组的位置变化。本装置解决了现有摄像镜头驱动装置无法实现高倍连续光学变焦功能的问题，实现镜头的超远距离拍摄，具有精度高、能耗低、控制简便、易于组装等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及摄像镜头驱动技术领域，具体涉及一种压电陶瓷摄像驱动装置，适用于手持式摄像装置摄像头。
背景技术
目前，手持式摄像装置，尤其是手机的摄像驱动装置基本全部使用音圈电机(Voice Coil Motor，VCM)驱动整个镜头，虽然此种方式具有结构简单、技术成熟、成本低等优点，但仍存在如下问题：
应用场景基本上局限于中低负载、中低位移的主摄、副摄、广角、微距、中低倍长焦等，受镜头移动方式和驱动方式的限制，无法实现高倍连续光学变焦功能，以实现超远距离拍摄。随着对超远距离拍摄的迫切需求，实现摄像驱动装置的高倍连续光学变焦功能已成为当今手持式摄像装置-尤其是手机的摄像驱动装置急需解决的一大难题。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种结构合理、使用可靠的一种压电陶瓷摄像驱动装置，解决现有摄像镜头驱动装置无法实现高倍连续光学变焦功能的问题，实现镜头的超远距离拍摄，具有精度高、能耗低、控制简便、易于组装等优点。
本实用新型的技术方案是：
一种压电陶瓷摄像驱动装置，其技术要点是，包括：
基座，用于固定摄像镜头单元、压电驱动单元和位置感应单元；
保护壳，与基座扣合为一体形成一空腔；
摄像镜头单元，设于空腔中，包含至少三个镜头群组、连接各个镜头群组以保持各个镜头群组的光轴重合的导杆，所有镜头群组中至少包含一个可沿导杆运动的可移动镜头群组，其余为与基座连接的固定式镜头群组，所述导杆与固定式镜头群组固定连接；
压电驱动单元，包含至少一个用以驱动对应的可移动镜头群组沿摄像光轴方向做直线运动的压电致动器，每个压电致动器包括与导杆平行的驱动杆、设于驱动杆一端的压电陶瓷块、设于驱动杆上的弹性套，所述驱动杆另一端和压电陶瓷块分别与基座上表面竖起的挡板连接，所述可移动镜头群组的外框上设有与弹性套配合的弹性套定位槽，所述弹性套与弹性套定位槽固定连接；
位置感应单元，包含至少一个位置感测组件，每个位置感测组件包含位置感应器与信号接收器，所述位置感测组件与可移动镜头群组的数量相同，用于感测可移动镜头群组的位置变化。
上述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，所述基座采用绝缘材料，所述基座内预先埋设有起加强基座强度和导电功能的多条金属加强件。
上述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，所述可移动镜头群组的外框底部设有嵌装位置感应器的固定槽，所述基座的上表面设有嵌装信号接收器的定位槽。
上述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，所述驱动杆为半径0.8 mm～1.4mm、长度16mm～24mm、粗糙度小于0.005的圆柱体。
上述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，所述压电陶瓷块由若干长方形压电陶瓷片沿驱动杆轴向堆叠组成，相邻两层压电陶瓷片极化方向相反, 且相邻两层压电陶瓷片中间夹有导电层,极化方向相反的两组压电陶瓷片形成两组分区电极, 每组分区电极串联形成独立电路。
上述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，所述压电陶瓷块一侧与所述驱动杆固定连接，另一侧与挡板固定连接，所述驱动杆靠近挡板的一端通过挡板上的限位孔与挡板弹性连接。
上述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，所述弹性套为开口环状结构,由耐磨材料制成,为穿过其中的驱动杆提供夹持力和预压力。
上述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，所述导杆两端分别与固定式镜头群组连接固定，或导杆一端与固定式镜头群组连接，另一端与支撑体连接，所述基座上表面设有对应固定式镜头群组外框和支撑体的卡槽，所述导杆的数量至少为两根。
上述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，所述压电驱动单元的压电陶瓷块和位置感应单元的信号接收器分别与所述基座内预先埋设的金属加强件电连接，以便于与外部电路连接。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型将压电陶瓷技术应用于摄像驱动装置中，即采用压电陶瓷驱动对应的可移动镜头群组，通过压电陶瓷的振动带动可移动镜头群组沿摄像光轴方向做直线运动，固定式镜头群组与可移动镜头群组以协同运动的方式调节影像参数，实现高倍连续光学变焦,解决了现有摄像镜头驱动装置无法实现高倍连续光学变焦功能的问题，实现镜头的超远距离拍摄，具有精度高、能耗低、控制简便、易于组装等优点。
首先，本实用新型采用由多片压电陶瓷片构成的压电陶瓷块作为驱动装置,当压电陶瓷块加载高频交流电压后，能够产生随着电压变化的高频连续振动，从而通过产生的摩擦带动弹性套及与弹性套固定的可移动镜头群组进行直线运动，实现了大位移、高速度、高精度的效果。具体原理是，当压电陶瓷块加载高频交流电压信号后，由于压电陶瓷片各个分区电极对应区域的极化方向有所不同或加载高频电压的相位差不同或者两者都有不同，随着压电陶瓷片各分区电极对应区域的电压值不同变化，压电陶瓷片各分区电极对应区域下压电材料有不同程度的伸长或缩短，在高频交流电压信号作用下，各分区电极对应区域下压电材料在最大伸长状态和最小缩短状态及之间产生连续快速变化，相应区域的承载软体也会跟着做相应的振动；在压电陶瓷多个区域相连叠加作用下，整个压电陶瓷整体做规则振动。本实用新型中，压电陶瓷块共设有两路输入电路，当两路输入电路输入具有相应相位差的相应频率交流信号后，整个压电陶瓷块沿长度方向产生朝向某一方向变化的驻波运动，通过改变压电陶瓷两路输入电路的高频频率交流信号的相位差来改变驻波的运动方向，从而改变负载的运动方向。本实用新型应用压电陶瓷驱动装置取代了传统音圈马达的磁石和线圈结构，有效避免了磁干扰，有效克服了传统音圈马达的推力不足、位移量不足、磁石干扰等缺陷。
第二，由于采用了位置感测单元，感测可移动镜头群组的位置变化，实现对镜头群组的闭环驱动控制，从而控制镜头群组的运动精度，实现了摄像镜头精度更高的快速对焦设计。
第三，本实用新型的摄像镜头单元、镜头驱动单元及位置感应单元等主要构件简单，体积小,组装便捷。
综上，本实用新型解决了现有摄像镜头驱动装置无法实现高倍连续光学变焦功能的问题，实现镜头的超远距离拍摄，具有精度高、能耗低、控制简便、易于组装等优点。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图（不包括保护壳），图中仅示出基座、摄像镜头单元、压电驱动单元的一侧；
图2是本实用新型的主视图；
图3是图2的俯视图；
图4是本实用新型中基座的结构示意图；
图5是本实用新型中保护壳的结构示意图；
图6是本实用新型中摄像镜头单元的结构示意图；
图7是本实用新型中摄像镜头单元中可移动镜头群组的底部示意图；
图8是本实用新型中位置感应单元的结构示意图；
图9是本实用新型中压电驱动单元的结构示意图；
图10是本实用新型的压电驱动单元中弹性套的结构示意图。
图中：1.固定式镜头群组、2.可移动镜头群组、3.导杆、4.可移动镜头群组、5.挡板、6.压电陶瓷块、7.驱动杆、8.弹性套、9.基座、10.电极接线端、11.定位槽、12.卡槽、13.保护壳、14.支撑体、15.弹性套定位槽、16.固定槽、17.位置感应器、18.信号接收器、19.限位孔。
具体实施方式
根据说明书附图对实用新型作详细描述。
如图1-图10所示，该压电陶瓷摄像驱动装置，包括：基座9，用于固定摄像镜头单元、压电驱动单元和位置感应单元；保护壳13，与基座9扣合为一体形成一空腔；摄像镜头单元，设于空腔中，包含至少三个镜头群组、连接各个镜头群组以保持各个镜头群组的光轴重合的导杆3，所有镜头群组中至少包含一个可沿导杆3运动的可移动镜头群组，其余为与基座9连接的固定式镜头群组，所述导杆3与固定式镜头群组固定连接；压电驱动单元，包含至少一个用以驱动对应的可移动镜头群组沿摄像光轴方向做直线运动的压电致动器，每个压电致动器包括与导杆3平行的驱动杆7、设于驱动杆7一端的压电陶瓷块6、设于驱动杆7上的弹性套8，所述驱动杆7另一端和压电陶瓷块6分别与基座9上表面竖起的挡板5连接，所述可移动镜头群组的外框上设有与弹性套8配合的弹性套定位槽15，所述弹性套8与弹性套定位槽15固定连接；位置感应单元，包含至少一个位置感测组件，每个位置感测组件包含位置感应器17与信号接收器18，所述位置感测组件与可移动镜头群组的数量相同，用于感测可移动镜头群组的位置变化。
本实施例中，摄像镜头单元共有三个镜头群组，其中一个为固定式镜头群组1，另两个为可移动镜头群组2、4。导杆3的数量为两根。固定式镜头群组1和支撑体14分别位于摄像镜头单元的两端，导杆3一端与固定式镜头群组1连接，另一端与支撑体14连接，所述基座9上表面设有对应固定式镜头群组1外框和支撑体14的卡槽12。本实施例中，由于有两个可移动镜头群组，则压电致动器和位置感测组件的数量分别为两个。两个压电致动器分别布置于摄像镜头单元的两侧。两个位置感测组件亦分别布置于摄像镜头单元的两侧。基座9上表面四角位置分别设置挡板5，两两一对，以用于支撑压电致动器。同时两对挡板5互相对应形成卡槽12夹持固定式镜头群组1外框和支撑体14。保护壳13与基座9压配固定后，使整个摄像镜头单元完全相对于基座9和保护壳13固定。可移动镜头群组2、4与基座9和保护壳13之间预留间隙，可在外力作用下沿导杆3自由滑动。但是在其他实施例中可依实际光学系统的设计而适量配置,亦即根据光学系统所设计的可移动镜头群组的数量而定,非以本实施例的配置数量为限。
本实施例中，以其中一个可移动镜头群组2为例，说明与其对应的压电致动器和位置感应组件的结构和原理。
所述压电陶瓷块6由若干长方形压电陶瓷片沿驱动杆7轴向堆叠组成，相邻两层压电陶瓷片极化方向相反, 且相邻两层压电陶瓷片中间夹有导电层,极化方向相反的两组压电陶瓷片形成两组分区电极, 每组分区电极串联形成独立电路，即形成共用同一接地的两个独立输入电路。所述压电陶瓷块一侧与所述驱动杆7固定连接，另一侧与挡板5固定连接，所述驱动杆7靠近挡板5的一端通过挡板5上的限位孔19与挡板5弹性连接，即驱动杆7的端部与限位孔19可产生相对位移。所述驱动杆7为半径0.8 mm～1.4mm、长度16 mm～24mm、粗糙度小于0.005的圆柱体。所述弹性套8为开口环状结构,由金属耐磨材料制成（包括但不限于铜、铁、不锈钢以及铜镍合金与钛镍合金）,为穿过其中的驱动杆7提供夹持力和预压力。所述可移动镜头群组2的外框上的弹性套定位槽15的构成材料为高分子材料、硬质氧化物、复合材料或金属材料等耐磨材料中的一种。
所述可移动镜头群组2的外框底部设有嵌装位置感应器17的固定槽16，所述基座9的上表面设有嵌装信号接收器18的定位槽11。所述基座9采用绝缘材料，所述基座9内预先埋设有起加强基座强度和导电功能的多条金属加强件。所述压电驱动单元的压电陶瓷块6和位置感应单元的信号接收器18分别与所述基座9内预先埋设的金属加强件电连接，以便于与外部电路连接。金属加强件为多根不连续结构，材质为金属中的一种，例如，铁质、铜合金、不锈钢等。基座结构不局限于此，也可仅塑料结构，信号传递匹配电路板的方式。
工作原理：
当压电驱动单元的两路输入电路通过基座9上的电极接线端10输入具有相应相位差的相应频率交流信号后，整个压电陶瓷块6会产生一系列的沿长度方向变化的驻波运动，此驻波运动通过压电陶瓷块6振动带动驱动杆7振动，同时驱动杆7与弹性套8的表面发生摩擦运动而转化为弹性套8做相应方向的直线运动，即弹性套8带动可移动镜头模组2沿着摄像光轴相应方向做直线移动。通过改变压电陶瓷块6两路输入电路的高频频率交流信号的相位差来改变驻波的运动方向，从而改变可移动镜头模组2沿着摄像光轴相反方向做直线移动。
当可移动镜头模组2带动位置感应器17相对于信号接收器18移动时，信号接收器18通过检测感应位置感应器17的位置信号变化，输出不同大小的感应信号传输给控制系统，经控制系统内部综合计算判断出移动误差值，并向压电驱动单元的相应电路发出位置补偿信号控制压电驱动单元驱动相应的可移动镜头模组2移动调整相应的位置精度，以实现闭环控制，反复进行，直至到达预定精度为止，以确保本摄像驱动装置输出最好的成像质量。
另一个可移动镜头群组4与上述可移动镜头群组2的差异仅在于压电致动器和位置感应组件配置在上述实施例的相对侧，其余设计与原理均与上述实施例相同，因此不再重复说明相同部分，也不再重新定义组件符号，以免过于赘述。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种压电陶瓷摄像驱动装置，其特征在于，包括：
基座，用于固定摄像镜头单元、压电驱动单元和位置感应单元；
保护壳，与基座扣合为一体形成一空腔；
摄像镜头单元，设于空腔中，包含至少三个镜头群组、连接各个镜头群组以保持各个镜头群组的光轴重合的导杆，所有镜头群组中至少包含一个可沿导杆运动的可移动镜头群组，其余为与基座连接的固定式镜头群组，所述导杆与固定式镜头群组固定连接；
压电驱动单元，包含至少一个用以驱动对应的可移动镜头群组沿摄像光轴方向做直线运动的压电致动器，每个压电致动器包括与导杆平行的驱动杆、设于驱动杆一端的压电陶瓷块、设于驱动杆上的弹性套，所述驱动杆另一端和压电陶瓷块分别与基座上表面竖起的挡板连接，所述可移动镜头群组的外框上设有与弹性套配合的弹性套定位槽，所述弹性套与弹性套定位槽固定连接；
位置感应单元，包含至少一个位置感测组件，每个位置感测组件包含位置感应器与信号接收器，所述位置感测组件与可移动镜头群组的数量相同，用于感测可移动镜头群组的位置变化。
2.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，其特征在于：所述基座采用绝缘材料，所述基座内预先埋设有起加强基座强度和导电功能的多条金属加强件。
3.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，其特征在于：所述可移动镜头群组的外框底部设有嵌装位置感应器的固定槽，所述基座的上表面设有嵌装信号接收器的定位槽。
4.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，其特征在于：所述驱动杆为半径0.8 mm～1.4mm、长度16 mm～24mm、粗糙度小于0.005的圆柱体。
5.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，其特征在于：所述压电陶瓷块由若干长方形压电陶瓷片沿驱动杆轴向堆叠组成，相邻两层压电陶瓷片极化方向相反, 且相邻两层压电陶瓷片中间夹有导电层,极化方向相反的两组压电陶瓷片形成两组分区电极,每组分区电极串联形成独立电路。
6.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，其特征在于：所述压电陶瓷块一侧与所述驱动杆固定连接，另一侧与挡板固定连接，所述驱动杆靠近挡板的一端通过挡板上的限位孔与挡板弹性连接。
7.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，其特征在于：所述弹性套为开口环状结构,由耐磨材料制成,为穿过其中的驱动杆提供夹持力和预压力。
8.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，其特征在于：所述导杆两端分别与固定式镜头群组连接固定，或导杆一端与固定式镜头群组连接，另一端与支撑体连接，所述基座上表面设有对应固定式镜头群组外框和支撑体的卡槽，所述导杆的数量至少为两根。
9.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷摄像驱动装置，其特征在于：所述压电驱动单元的压电陶瓷块和位置感应单元的信号接收器分别与所述基座内预先埋设的金属加强件电连接，以便于与外部电路连接。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202121411738.9U CN214895975U (zh) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | 一种压电陶瓷摄像驱动装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115242944A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-10-25 | 南昌欧菲光电技术有限公司 | 摄像模组、摄像装置及电子设备 |
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2021
- 2021-06-24 CN CN202121411738.9U patent/CN214895975U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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