自动对焦用压电USM的透镜驱动装置及相机装置的制作方法

本公开涉及一种自动对焦用压电usm的透镜驱动装置及相机装置。

背景技术：

目前，在诸如移动电话等的电子设备或者个人移动终端中均配备有照相机功能，为了使照相机实现自动变焦、光学变焦或光学图像稳定等功能，使用能够驱动透镜的透镜驱动装置是必需的。透镜驱动装置使用致动器产生的驱动力来驱动透镜，从而改变透镜的距离，从而实现变焦或聚焦等功能。

但是在现有技术中，需要解决如何对施加给透镜支撑部的力进行方向控制及保持等方面的问题，此外也需要解决如何对透镜支撑部提供足够的力并且正确控制透镜高度及倾斜度等各方面的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种透镜驱动装置及相机装置。

根据本公开的一个方面，一种自动对焦用压电usm的透镜驱动装置，包括：

透镜支撑部，所述透镜支撑部用于保持至少一个摄像用透镜；

压电usm部，包括第一压电usm部及第二压电usm部，所述第一压电usm部及第二压电usm部用于在所述透镜的光轴方向中使得所述透镜支撑部移动至所述透镜的焦点位置；以及

导向滚珠部，包括多个导向滚珠构件，所述多个导向滚珠构件用于接收来自所述第一压电usm部及第二压电usm部的压力，并且保持所述透镜支撑部在所述光轴方向中的平滑移动，

其中，所述第一压电usm部及第二压电usm部分别设置在所述透镜支撑部的对角线方向的两个角部附近处，所述对角线位于与所述光轴方向垂直的水平平面中且通过所述透镜的光轴中心点，所述导向滚珠部设置在与所述透镜支撑部的两个角部不同的所述透镜支撑部的另一角部处。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一压电usm部及第二压电usm部对所述透镜支撑部的施力方向与所述对角线成45°且朝向所述导向滚珠部。

根据本公开的至少一个实施方式，所述导向滚珠部包括第一导向滚珠构件、第二导向滚珠构件和第三导向滚珠构件，

所述第一导向滚珠构件位于第一压电usm部的施力方向及第二压电usm部的施力方向的交点位置附近，以及

所述第二导向滚珠构件位于第一压电usm部的施力方向中的第一导向滚珠构件附近，所述第三导向滚珠构件位于第二压电usm部的施力方向中的第一导向滚珠构件附近。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括位置检测装置，所述位置检测装置包括第一位置检测装置和第二位置检测装置，通过第一位置检测装置的检测信号来控制所述第一压电usm部，通过第二位置检测装置的检测信号来控制所述第二压电usm部，以使得所述透镜支撑部移动至所述透镜的焦点位置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一位置检测装置位于所述第一压电usm部附近，以及所述第二位置检测装置位于所述第二压电usm部附近。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一位置检测装置和第二位置检测装置分别包括永磁体及与所述永磁体相对设置的霍尔传感器，所述永磁体位于所述透镜支撑部的侧壁上。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括基座，所述基座包括朝向所述透镜支撑部延伸的侧壁部，

至少在所述透镜支撑部的侧壁上开设有容纳所述第一导向滚珠构件、第二导向滚珠构件和第三导向滚珠构件的导向槽，所述第一导向滚珠构件、第二导向滚珠构件和第三导向滚珠构件分别与所述导向槽与所述侧壁部接触，以便当所述透镜支撑部移动时，所述第一导向滚珠构件、第二导向滚珠构件和第三导向滚珠构件进行滚动。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一导向滚珠构件、第二导向滚珠构件和第三导向滚珠构件分别包括三个滚珠，所述三个滚珠沿所述光轴方向排列，并且上部滚珠与下部滚珠的直径相同，且大于或等于中部滚珠的直径。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一导向滚珠构件的球心与所述第一压电usm部的中心线的距离为所述第三导向滚珠构件与所述第一压电usm部的中心线的距离的1.2至1.5倍，以及所述第一导向滚珠构件的球心与所述第二压电usm部的中心线的距离为所述第二导向滚珠构件与所述第二压电usm部的中心线的距离的1.2至1.5倍。

根据本公开的又一方面，一种相机装置，包括：

如上所述的透镜驱动装置；

固定于所述透镜支撑部内的至少一个透镜；以及

接收通过所述至少一个透镜的光的图像传感器。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的分解立体示意图。

图2是根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的分解立体示意图。

图3是根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的剖面图。

图4是根据本公开的一个实施方式的压电致动器的示意图。

图5是根据图3的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

超声波电机(ultrasonicmotor，缩写usm)是以超声频域的机械振动为驱动源的驱动器。超声波电机的激励元件为压电陶瓷，因此也称为压电马达。

图1和2示出了根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的分解立体图。其中，图1和图2为不同角度示出的分解立体图。

如图1所示，透镜驱动装置100可以包括壳体110、透镜支撑部120及基座130。

基座130可以包括底部131及侧壁部132。侧壁部132可以在底部131的周缘位置起向图1或2所示的向上方向延伸，从而形成容纳透镜支撑部120的空间。

透镜支撑部120配置于基座130的底部131和侧壁部132形成的空间中，并且具有中空部121，至少一个摄像用透镜设置在中空部121中。通过驱动力，透镜支撑部120可以至少在透镜的光轴方向上移动。

壳体110可以覆盖至透镜支撑部120的上侧及侧壁部132的外周壁处。

图3示出了根据本公开的一个实施方式的透镜驱动装置的剖面图。下面将参照图1-3来对本公开的实施方式进行详细描述。

透镜驱动装置100还可以包括压电usm部140。压电usm部140可以包括第一压电usm部141及第二压电usm部142。

第一压电usm部141主要包括基板1411、压电元件1412、及硅橡胶1413。基板1411可以为陶瓷基板，例如可以由sic或者氧化锆等支撑，基板1411可以与透镜支撑部120一体地形成。硅橡胶1413可以设置在基座130的侧壁部132上。

第二压电usm部142主要包括基板1421、压电元件1422、及硅橡胶1423。基板1421可以为陶瓷基板，例如可以由sic或者氧化锆等支撑，基板1421可以与透镜支撑部120一体地形成。硅橡胶1423可以设置在基座130的侧壁部132上。

如图4所示，通过压电元件1412、1422背后的硅橡胶1413、1423，可以推押在透镜支撑部120上的陶瓷基板1411、1421。压电元件1412、1422可以被分为四个区域，当在通电a的方向中通电时，根据d31变位(横方向变位)，上下两个电荷泵1414、1424进行两个虚线箭头所示的动作，据此与陶瓷基板相互作用使得透镜支撑部120向上移动，当在通电b的方向通电时，上下两个电荷泵1414、1424进行两个实现箭头所示的动作，据此与陶瓷基板相互作用使得透镜支撑部120向下移动。

第一压电usm部141及第二压电usm部142用于在透镜的光轴方向中使得透镜支撑部120移动至透镜的焦点位置。

透镜驱动装置100还可以包括导向滚珠部150，其可以包括多个导向滚珠构件，多个导向滚珠构件用于接收来自第一压电usm部141及第二压电usm部142的压力，并且保持透镜支撑部120在光轴方向g中的平滑移动。

第一压电usm部141及第二压电usm部142分别设置在透镜支撑部120的对角线d方向的两个角部附近处，对角线d位于与光轴方向g垂直的水平平面中且通过透镜的光轴中心点c，导向滚珠部150设置在与透镜支撑部的两个角部不同的透镜支撑部的另一角部处(如图3所示)。

第一压电usm部141及第二压电usm部142对透镜支撑部120的施力方向与对角线d成45°且朝向导向滚珠部150。

通过上述配置，压电usm部可以提供足够的驱动力(推力)，并且可以分散施加给透镜支撑部的压力，这样可以防止透镜支撑部进行沿水平平面上的倾斜。并且通过如上方式设置两个压电usm部(90°)，这样可以抵消两个压电usm部动作而形成的相互振动，从而防止透镜支撑部及透镜的不必要的振动。

通过如上方式来设置两个压电usm部，可以限制每个压电usm部的自身的移动/转动自由度，这样，可以在x、y、z、θx、θy、θz的6自由度中，仅有z轴的自由度被保留，而其它5个自由度均可以被完全限制。这样可以确保透镜支撑部及透镜仅在光轴方向中移动，而在其它方向则无移动，这样可以避免倾斜的发生。

导向滚珠部150包括第一导向滚珠构件1510、第二导向滚珠构件1520和第三导向滚珠构件1530.

第一导向滚珠构件1510位于第一压电usm部141的施力方向l1及第二压电usm部142的施力方向l2的交点位置附近。虽然在图3中示出了在交点位置附近，但是其可以设置在交点处。

第二导向滚珠构件1520位于第一压电usm部141的施力方向l1中的第一导向滚珠构件1510的附近。例如如图3所示，第二导向滚珠构件1520可以位于第一压电usm部141与第一导向滚珠构件1510之间的透镜支撑部120的一个侧面处。

第三导向滚珠构件1530位于第二压电usm部142的施力方向l2中的第一导向滚珠构件1510附近。例如如图3所示，第三导向滚珠构件1530可以位于第二压电usm部142与第一导向滚珠构件1510之间的透镜支撑部120的一个侧面处。

至少在透镜支撑部120的侧壁上开设有容纳第一导向滚珠构件1510、第二导向滚珠构件1520和第三导向滚珠构件1530的导向槽，第一导向滚珠构件1510、第二导向滚珠构件1520和第三导向滚珠构件1530分别与导向槽与侧壁部接触，以便当透镜支撑部120移动时，第一导向滚珠构件1510、第二导向滚珠构件1520和第三导向滚珠构件1530进行滚动。

如图2所示，第一导向滚珠构件1510可以包括三个滚珠，三个滚珠沿光轴方向排列，并且上部滚珠与下部滚珠的直径相同，且大于或等于中部滚珠的直径。第二导向滚珠构件1520可以包括三个滚珠，三个滚珠沿光轴方向排列，并且上部滚珠与下部滚珠的直径相同，且大于或等于中部滚珠的直径。第三导向滚珠构件1530可以包括三个滚珠，三个滚珠沿光轴方向排列，并且上部滚珠与下部滚珠的直径相同，且大于或等于中部滚珠的直径。

如图3所示，第一导向滚珠构件1510为主滚珠构件，而第二导向滚珠构件1520和第三导向滚珠构件1530为辅助滚珠构件，第二导向滚珠构件1520和第三导向滚珠构件1530相对于第一导向滚珠构件1510成90°设置。

根据以上方式，将第一导向滚珠构件设置在透镜支撑部的角部处，可以使得因透镜支撑部在光轴方向移动而引发的光轴偏移最小化。另外通过增加两组辅助滚珠构件，压电usm部的驱动部分，即设置在压电元件上的凸块部分和设置在透镜支撑部的驱动面上的陶瓷板之间的接触及压力实现均匀化，这样压电usm装置的驱动力可以精确地传递到透镜支撑部。

图5示出了图3的局部放大图。第一导向滚珠构件1510的球心与第一压电usm部141的中心线lc1(通过第一压电usm部141的中心位置的延长线)的距离d3为第三导向滚珠构件1530与第一压电usm部的中心线lc1的距离d4的1.2至1.5倍.第一导向滚珠构件1510的球心与第二压电usm部142的中心线lc2的距离d1为第二导向滚珠构件1520与第二压电usm部142的中心线lc2的距离d2的1.2至1.5倍。例如，d1、d3可以为0.9时，d2、d4可以为0.7。

通过上述距离的设置，可以防止压电usm部所施加的力集中在第一导向滚珠构件的情况的发生，而通过上述距离的设置，可以通过两个辅助滚珠构件来对力进行分散。

根据本公开的进一步实施方式，透镜驱动装置100还可以包括位置检测装置160，位置检测装置包括第一位置检测装置161和第二位置检测装置162，通过第一位置检测装置161的检测信号来控制第一压电usm部141，通过第二位置检测装置162的检测信号来控制第二压电usm部142，以使得透镜支撑部120移动至透镜的焦点位置。

在本公开的优选实施方式中，第一位置检测装置161位于第一压电usm部141附近，以及第二位置检测装置162位于第二压电usm部142附近。

第一位置检测装置161包括永磁体1611及与永磁体相对设置的霍尔传感器1612，永磁体1611位于透镜支撑部120的侧壁上。

第二位置检测装置162包括永磁体1621及与永磁体相对设置的霍尔传感器1622，永磁体1621位于透镜支撑部120的侧壁上。

通过两个位置检测装置来分别实现两个压电usm部的控制，这样通过两个位置检测装置检测到两个压电usm部对应的透镜支撑部位置(高度)不同时，可以根据检测信号来对压电usm部的控制进行调整。从而防止在光轴方向的偏移。这样可以将透镜支撑部和透镜在光轴方向的倾斜最小化，从而改善移动倾斜。

根据本公开，霍尔传感器及压电元件通过柔性电路板170连接至外部电路，从而实现压电usm部的控制。

压电元件的具体控制及柔性电路板与外部电路的连接属于本领域的常用技术手段，在本公开中不再赘述。

总结而言，根据本公开的实施方式，可以通过压电usm部提供较大的驱动力，并且可以通过使用设置在压电usm部附近的位置检测装置来实时检测位置，对压电usm部进行控制，这样可以准确地控制所有的透镜的高度及倾斜度等等。

根据本公开的另一实施方式，提供了一种相机装置，其包括上述的透镜驱动装置；固定于所述透镜支撑部内的至少一个透镜；以及接收通过所述至少一个透镜的光的图像传感器。

根据本公开的再一实施方式，还提供了一种电子设备，可以包括上述相机装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

附图标记说明

100透镜驱动装置

110壳体

120透镜支撑部

121中空部

130基座

131底部

132侧壁部

140压电usm部

141第一压电usm部

142第二压电usm部

150导向滚珠部

160位置检测装置

161第一位置检测装置

162第二位置检测装置

170柔性电路板

1411基板

1412压电元件

1413硅橡胶

1414电荷泵

1421基板

1422压电元件

1423硅橡胶

1424电荷泵

1510第一导向滚珠构件

1520第二导向滚珠构件

1530第三导向滚珠构件

1611永磁体

1612霍尔传感器

1621永磁体

1622霍尔传感器。