专利名称：一种光学成像装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学成像装置，尤其是涉及一种由压电马达驱动的光学成像装置。
背景技术：
数码照相功能已被广泛应用于各种消费电子产品中，例如，移动手机、掌上型电脑 等。随着相机像素的提高，迫切需要具有对焦和变焦功能的微型照相模块。由于这些便携式 产品空间尺寸有限，用于普通数码相机镜头驱动的电磁马达因其体积大而不能满足要求。 目前，微型压电马达作为一种新型的光学成像装置的驱动源，以其小尺寸、大驱动力和低功 耗而受到重视，已开始应用于微型照相模块中。根据被驱动部件的运动方式，压电马达可分为两种旋转压电马达和直线压电马 达。两种马达均已被用于微型照相模块的镜头驱动。公开号为CN1873455A的中国发明专 利申请公开了一种具有空心转子的微型照相模块。在该模块设计中，镜头被置于空心转子 内，或镜筒被直接当作马达转子，由马达定子直接驱动。该设计虽然结构紧凑，但是因镜头 和转子为一体，镜头和马达转子一起做螺旋运动，将可能引起成像光轴的偏心，同时定子和 转子的摩擦部位直接暴露于成像传感器的上方，有可能产生细微颗粒而污染成像传感器。美国专利US7457060提供了一种由线性压电马达驱动镜头的照相光学系统。在该 系统中，压电马达位于镜筒之外，镜筒由置于压电元件端部的摩擦件驱动。这种结构只有单 边导轨(滚珠轴承)驱动镜筒运动，虽然旁边有另一个滚针导向镜筒，但是该滚针中心轴线 与导轨(滚珠轴承)中心轴线的连线没有通过镜筒中心，在马达摩擦头顶住导轨时，还是可 能会使镜筒中心偏离图像中心，而且滚针摩擦导向镜筒，会增大马达运动的阻力。
发明内容本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、响应快、噪音小、镜筒组件运动平稳、可 避免引起成像光轴偏心的由压电马达驱动的光学成像装置。本实用新型设有上盖、基座、压电线性马达、预紧压片、镜筒组件、直线导轨、位置 传感器和电路模块；上盖设有照相透光孔，上盖与基座可拆式连接，压电线性马达设于基座 上，预紧压片压紧压电线性马达，预紧压片固于基座上，镜筒组件设有镜筒和镜筒支架，镜 筒设于镜筒支架上，直线导轨设于镜筒支架与基座之间，镜筒支架通过直线导轨可相对于 基座直线移动，压电线性马达通过摩擦副与镜筒支架连接，位置传感器设有光反射片和传 感器本体，光反射片设于镜筒支架上，传感器本体设于基座上，电路模块设于基座上，电路 模块的采集信号输入端与位置传感器信号输出端电连接，电路模块的控制信号输出端与压 电线性马达电连接。所述上盖与基座可拆式连接是在上盖上设有卡槽，在基座上设有卡扣，卡扣嵌于 卡槽中。所述上盖设有防呆凹槽，所述基座对应设有防呆凸块，防呆凸块嵌于防呆凹槽中。所述直线导轨由滑块、导轨和带保持架的滚珠构成，所述滑块固于镜筒支架上，所述导轨固于基座上，滑块与导轨面对且平行，所述带保持架的滚珠设于滑块与导轨之间且 与滑块和导轨均滚动配合。所述滑块为设有凹槽的滑块，滑块的凹槽与带保持架的滚珠压触，所述导轨为设 有凹槽的导轨，导轨的凹槽与带保持架的滚珠压触。所述凹槽可为2根滚针并排粘结形成 的V形槽。所述滑块为设有凹槽的滑块，滑块的凹槽与带保持架的滚珠压触，所述导轨为平 面式导轨，导轨的平面与带保持架的滚珠压触。所述凹槽可为2根滚针并排粘结形成的V 形槽。所述滑块为平面式滑块，滑块的平面与带保持架的滚珠压触，所述导轨为设有凹 槽的导轨，导轨的凹槽与带保持架的滚珠压触。所述凹槽可为2根滚针并排粘结形成的V 形槽。所述摩擦副由主动摩擦块和被动摩擦块构成，主动摩擦块固于压电线性马达上， 被动摩擦块固于镜筒支架上。主动摩擦块与被动摩擦块摩擦配合。主动摩擦块的形状可以 是球体、柱体等几何形体，被动摩擦块与主动摩擦块接触的表面可为平面、V字形面、U字形 面等几何形状面。所述主动摩擦块和被动摩擦块均要求具有耐磨性高的性能。所述主动摩 擦块的形状为球体或柱体。所述预紧压片为预紧弹性压片，如弹簧片等具有弹性的元件，预紧弹性压片直接 或间接压紧压电线性马达，预紧弹性压片通过固定块固于基座上。所述位置传感器设有固定座和光反射片，光反射片固于固定座上，固定座设于镜 筒支架上。与现有技术比较，本实用新型的有益效果在于当压电线性马达被加载相位相差90度的两相电压时，压电线性马达基体受压电 效应影响而产生自身微小振动，同时带动主动摩擦块一起振动，该振动轨迹为一椭圆。同时 主动摩擦块带动被动摩擦块作同方向的直线运动，从而驱动镜筒支架及镜筒沿直线导轨作 直线运动。若改变两相电压的相位角，则可以改变镜筒的直线运动方向，亦即达到了光学调 焦的目的。由于所设计的直线导轨是一种滚动导引，它由钢珠在滑块与导轨之间作无限滚 动循环，使得镜筒支架(负载平台)能沿着导轨轻易的以高精度作线性运动，其摩擦系数较 传统滑动导引显著降低，并能达到很高的定位精度，从而能实现高定位精度和重复定位精 度，避免引起成像光轴偏心。直线导轨可同时承受上下左右等各方向的负荷，可实现更平顺 且低噪音的运动而且具有自动调心功能，可吸收安装面的装配误差，具有体积小、轻量化， 特别适合小型化设备使用特点。此外，由于直线导轨静摩擦力之差很小，随动性极好，即驱 动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，因此能有效提高数控系统的响应速度和灵敏度。 能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度，可适应高速直线运动，其瞬时速度比一般滑 动导轨显著提高。由于压电马达与镜筒之间的摩擦副置于镜筒外部，避免了摩擦副产生的 颗粒污染镜头。本实用新型还具有结构紧凑、简洁、制作容易、成本较低等优点。
图1为实用新型实施例1的结构示意图。图2为图1的分解示意图。[0019]图3为实用新型实施例1的内部结构剖视示意图。图4为实用新型实施例1的内部结构俯视示意图(去掉上盖)。图5为实用新型实施例1的镜筒组件结构示意图。图6为图5的分解示意图。图7为实用新型实施例1的基座结构示意图。图8为实用新型实施例1的压电线性马达结构示意图。图9为实用新型实施例1的带保持架的滚珠13结构示意图。图10为实用新型实施例2的内部结构俯视示意图(去掉上盖)。
具体实施方式
实施例1参见图1 9，本实用新型实施例设有上盖11、基座14、压电线性马达10、预紧弹 性压片18、镜筒组件12、直线导轨(2条)、位置传感器17和电路模块15。上盖11设有照 相透光孔111，上盖11与基座14可拆式连接，即在上盖11上设有卡槽112，在基座14上设 有卡扣140，卡扣140嵌于卡槽112中。压电线性马达10设于基座14上，预紧弹性压片18呈L字形，预紧弹性压片18压 触压电线性马达10，预紧弹性压片18通过嵌块19固于基座14上，嵌块19下端的圆柱部插 入基座14的孔1491内，预紧弹性压片18的181部和182部分别贴靠基座14的1492部和 1493部，预紧弹性压片18的183部位压紧压电线性马达10，使主动摩擦块102与被动摩擦 块125相互顶住，由此构成摩擦副，压电线性马达10不驱动工作时，摩擦副产生的摩擦力可 使镜筒组件12停在直线导轨行程上任一位置，即自锁。镜筒组件设有镜筒支架121和镜筒122，镜筒122固于镜筒支架121上。2条直线 导轨对称设于镜筒支架121与基座14之间。镜筒支架121可相对于基座14作上下直线 移动。直线导轨由滑块123、导轨16和带保持架的滚珠13 (由滚珠保持架132和2粒滚珠 131)共同构成，滑块123由2根相同的滚针并排粘结构成，2根相同的滚针之间自然形成V 形弧凹槽，导轨16与滑块123结构相同且平行设置，在镜筒支架121两侧对称的L字形凹 槽1212中粘固滑块123，在基座14对称的2个L字形凹槽142中均粘固导轨16，导轨16 也由2根相同的滚针并排粘结构成，2根相同的滚针之间自然形成V形弧凹槽，2粒滚珠131 与滑块123的V形弧凹槽和导轨16的V形弧凹槽均滚动配合(如图4所示)，滚珠保持架 132支持2粒滚珠131，且位于滑块123与导轨16之间，并可随2粒滚珠131 —起沿着导轨 16上下往复运动。工作时，滑块123和镜筒支架121 —起相对于导轨16和基座14作上下 往复移动，这种结构的直线导轨对中效果好，可确保在移动过程中的直线精度，并能使工作 平稳、移动阻力小、噪声小。镜筒支架12上设有防呆凸块1211，基座14上对应设有防呆凹 槽141，防呆凸块1211嵌于防呆凹槽141中，这样可避免装拆时发生错误。压电线性马达10通过摩擦副与镜筒支架121连接，摩擦副由主动摩擦块102 (如 图8所示)和被动摩擦块125构成，主动摩擦块102固于压电线性马达10 —侧面的中心线 上，被动摩擦块125粘固于镜筒支架121上的U字形槽1214中。主动摩擦块102与被动摩 擦块125抵靠摩擦配合。被动摩擦块125与主动摩擦块102接触的表面为平面(也可为V 字形面、U字形面等形状面)。主动摩擦块102和被动摩擦块125均要求耐磨性高的性能。主动摩擦块102需满足耐磨、光洁度较高、耐冲击等性能，可选用钢的、陶瓷的球体或柱体 等。压电线性马达10置于基座14的146和147两支撑台上，两侧夹持挡块145和148夹 住压电线性马达10，防止压电线性马达10左右窜动，并使主动摩擦块102对准被动摩擦元 件 125。位置传感器17包括光反射片124、固定块1213和传感器本体17，光反射片124粘 固于固定块1213上，固定块1213设于镜筒支架12上，传感器本体17设于基座14上且与 光反射片124对应面对。光反射片124随镜筒支架12 —起移动，反射光信号由传感器本体 17接收，反射光信号随镜筒支架12的位置变化而变化，传感器本体17将接收信号传递至电 路模块15。电路模块15设于基座14上，电路模块15的信号输入端与位置传感器17信号 输出端电连接，电路模块15将控制信号传递至压电线性马达10。这样，电路模块15可自动 控制压电线性马达10的工况。实现镜筒支架121的位置变化，以达到所需的对焦(变焦) 要求。当没有控制驱动信号作用于压电线性马达10上时，压电线性马达10处于与镜筒 组件12相互预紧状态。当压电线性马达10被加载相位相差+90度的两相电压时，马达基体 压电线性马达10基体受压电效应影响自身产生微小的弯曲形变，压电线性马达10基体任 一质点的弯曲形变的轨迹为近似一椭圆。所以驱动摩擦块102也一起跟着振动，该振动轨 迹近似为一椭圆。同时，被动摩擦元件125在预紧力作用下形成一个方向的直线运动，从而 驱动镜筒组件的直线运动。当两相电压的相位角改变为相差-90度时，压电线性马达10基 体任一质点的弯曲形变轨迹还是近似一椭圆，但运动方向相反了，作用于被动摩擦元件125 的运动方向也相反了，驱动镜筒组件的直线运动方向为反向，这样即能实现镜筒的对焦、变 焦功能。实施例2参见图10，与实施例1类似，区别仅在于将实施例1中设于基座14上的2条导 轨16 (如图4所示，导轨16采用由由2根相同的滚针并排粘结构成)中的1条变换为平面 板块20，平面板块20的平表面与滚珠131压触。图10中的其余标号与实施例1的图4标 号对应一致。实施例3与实施例1类似，区别仅在于将实施例1中设于镜筒支架121上的2块滑块 123 (如图4所示，滑块123由2根相同的滚针并排粘结构成)中的1块变换为平面板块，平 面板块的平表面与带保持架的滚珠压触。直线导轨的所设数量可根据实际要求增减，可设1条、2条或多条，最好为2条，2 条直线导轨最好位置对称。
权利要求一种光学成像装置，其特征在于设有上盖、基座、压电线性马达、预紧压片、镜筒组件、直线导轨、位置传感器和电路模块；上盖设有照相透光孔，上盖与基座可拆式连接，压电线性马达设于基座上，预紧压片压紧压电线性马达，预紧压片固于基座上，镜筒组件设有镜筒和镜筒支架，镜筒设于镜筒支架上，直线导轨设于镜筒支架与基座之间，镜筒支架通过直线导轨可相对于基座直线移动，压电线性马达通过摩擦副与镜筒支架连接，位置传感器设有光反射片和传感器本体，光反射片设于镜筒支架上，传感器本体设于基座上，电路模块设于基座上，电路模块的采集信号输入端与位置传感器信号输出端电连接，电路模块的控制信号输出端与压电线性马达电连接。
2.如权利要求1所示的一种光学成像装置，其特征在于所述直线导轨由滑块、导轨和 带保持架的滚珠构成，所述滑块固于镜筒支架上，所述导轨固于基座上，滑块与导轨面对且 平行，所述带保持架的滚珠设于滑块与导轨之间且与滑块和导轨均滚动配合。
3.如权利要求2所示的一种光学成像装置，其特征在于所述滑块为设有凹槽的滑块， 滑块的凹槽与带保持架的滚珠压触，所述导轨为设有凹槽的导轨，导轨的凹槽与带保持架 的滚珠压触，所述凹槽为2根滚针并排粘结自然形成的V形弧凹槽。
4.如权利要求2所示的一种光学成像装置，其特征在于所述滑块为设有凹槽的滑块， 滑块的凹槽与带保持架的滚珠压触，所述导轨为平面式导轨，导轨的平面与带保持架的滚 珠压触，所述凹槽为2根滚针并排粘结自然形成的V形弧凹槽。
5.如权利要求2所示的一种光学成像装置，其特征在于所述滑块为平面式滑块，滑块 的平面与带保持架的滚珠压触，所述导轨为设有凹槽的导轨，导轨的凹槽与带保持架的滚 珠压触，所述凹槽为2根滚针并排粘结自然形成的V形弧凹槽。
6.如权利要求1所示的一种光学成像装置，其特征在于所述摩擦副由主动摩擦块和被 动摩擦块构成，主动摩擦块固于压电线性马达上，被动摩擦块固于镜筒支架上；主动摩擦块 与被动摩擦块摩擦配合。
7.如权利要求6所示的一种光学成像装置，其特征在于所述被动摩擦块与主动摩擦块 接触的表面为平面、V字形面或U字形面。
8.如权利要求6所示的一种光学成像装置，其特征在于所述主动摩擦块的形状为球体 或柱体。
9.如权利要求1所示的一种光学成像装置，其特征在于所述预紧压片为预紧弹性压 片、弹簧或具有弹性的元件，预紧弹性压片直接或间接压紧压电线性马达，预紧弹性压片通 过固定块固于基座上。
10.如权利要求1所示的一种光学成像装置，其特征在于直线导轨的所设数量为2条， 2条直线导轨位置对称。
专利摘要一种光学成像装置，涉及一种光学成像装置。设有上盖、基座、压电线性马达、预紧压片、镜筒组件、直线导轨、位置传感器和电路模块；上盖设有照相透光孔，上盖与基座可拆式连接，压电线性马达设于基座上，预紧压片压紧压电线性马达，预紧压片固于基座上，镜筒组件设有镜筒和镜筒支架，镜筒设于镜筒支架上，直线导轨设于镜筒支架与基座之间，镜筒支架通过直线导轨可相对于基座直线移动，压电线性马达通过摩擦副与镜筒支架连接，位置传感器设有光反射片和传感器本体，光反射片设于镜筒支架上，传感器本体设于基座上，电路模块设于基座上，电路模块的采集信号输入端与位置传感器信号输出端电连接，电路模块的控制信号输出端与压电线性马达电连接。
文档编号G03B17/12GK201740956SQ20102026370
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月17日 优先权日2010年7月17日
发明者钟军平 申请人:海德星科技(厦门)有限公司