一种透镜驱动装置、摄像装置及移动终端的制作方法

1.本发明涉及摄像器材技术领域，具体涉及一种用于微型摄像头的透镜驱动装置及应用该透镜驱动装置的微型摄像头和安装上述摄像头的手机、笔记本或其他具有摄像模块的摄像装置。


背景技术：

2.随着相机的高精确度、高倍率的要求的日益增加，对于智能手机等电子设备的相机的防止抖动、振动等而进行补正的光学防抖(ois)功能的补正性能的需要日益变高。现有技术提供的防抖驱动装置多采用悬丝式结构，悬丝式结构复杂，制作难度极大，安装精度和定位精度要求高，并且容易损坏。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种结构新颖独特，使用方便，并且能够完全不采用悬丝式结构的透镜驱动装置；具体技术方案为：一种透镜驱动装置，包括底座以及设置在底座上的防抖机构；所述防抖机构包括透镜载体、防抖托架和防抖驱动单元；所述透镜载体与所述防抖托架之间设置有2自由度滑动支撑结构。
4.进一步，所述2自由度水平滑动支撑结构采用滚珠滑动支撑结构，所述透镜载体与所述防抖托架之间设置有若干支撑滚珠，所述透镜载体的底部设置有容纳所述支撑滚珠的载体滑槽，；2自由度水平滑动支撑结构还设置有防止透镜载体与防抖托架脱离的防脱结构。
5.进一步，还包括调焦机构，所述调焦机构包括调焦驱动单元、竖直滑动支撑结构。
6.进一步，所述竖直滑动支撑结构包括若干竖直滑动滚珠、滚珠容置槽和与所述竖直滑动滚珠配合的竖直方向的滑动槽；所述滑动槽至少两个；竖直滑动支撑结构还设置有防止底座与防抖托架脱离的防脱结构。
7.进一步，所述底座和所述防抖托架均为矩形框，所述滑动槽为两个，分别设置在所述矩形框相邻的两个角部。
8.进一步，所述防脱结构由驱动单元的磁体和吸磁体组成。
9.进一步，所述防抖驱动单元和所述调焦驱动单元的线圈均通过pcb板与所述底座固定连接。
10.进一步，所述pcb板为fpc板。
11.本发明还公开了一种摄像装置，采用上述的透镜驱动装置。
12.本发明还公开了一种移动终端，采用上述的摄像装置。
13.本发明透镜驱动装置通过设置2自由度滑动支撑结构和防止透镜载体与防抖托架脱离的防脱结构；使防抖机构不采用悬丝结构进行悬挂连接；比悬丝式连接结构更耐用，且降低了制作难度；提高了产品的可靠性。
附图说明
14.图1为本发明透镜驱动装置结构示意图；图2为本发明透镜驱动装置内部结构示意图；图3为本发明透镜驱动装置结构分解示意图；图4为底座结构示意图1；图5为底座结构示意图2；图6为底座加强架；图7为底座组件结构示意图；图8为防抖托架结构示意图；图9为防抖组件结构示意图。
15.图中：1、外壳；2、透镜载体；201、水平滚珠；202、上防撞垫片；203、透镜载体加强架；204、水平滚珠槽；3、第三驱动单元；4、第一驱动单元；401、第一驱动单元挡磁板；402、第二驱动单元磁体；5、第二驱动单元；501、第二驱动单元挡磁板；502、第二驱动单元磁体；6、防抖托架；601、后导向柱；602、防脱磁石；7、底座；701、下防撞垫片；703、前导向柱；704、竖直滚珠；705、底座加强架。
具体实施方式
16.下面利用实施例对本发明进行更全面的说明。本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。
17.为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
18.如图1至图3所示，本实施例中的透镜驱动装置，包括底座7以及设置在底座7上的防抖机构。其中，所述防抖机构包括防抖托架6、透镜载体2和防抖驱动单元。透镜（图中未示出）固定设置在透镜载体2上。
19.透镜载体2与防抖托架6之间设置有2自由度（例如x轴和y轴杆两个方向）滑动支撑结构。通过防抖驱动单元可以驱动透镜载体2在防抖托架6上实现正交的2自由度移动，消除抖动的影响。当然，透镜载体2的外缘与防抖托架6内壁应留有足够的间隙，以保证透镜载体2有足够的移动空间用于防抖功能。
20.透镜驱动装置设置有驱动透镜沿x轴方向运动的第一驱动单元4；驱动透镜沿y轴方向运动的第二驱动单元5；驱动透镜沿z轴方向运动的第三驱动单元3。
21.其中，第一驱动单元4包括第一驱动单元线圈、第一驱动单元磁体402、第一驱动单元霍尔元件；第二驱动单元5包括第二驱动单元线圈、第二驱动单元磁体502、第二驱动单元霍尔元件；第三驱动单元3包括第三驱动单元线圈、第三驱动单元磁体、第三驱动单元霍尔元件。为了避免第一驱动单元4和第二驱动单元5磁场间的相互干扰，第一驱动单元4还设置有第一驱动单元挡磁板401；第二驱动单元5设置有第二驱动单元挡磁板501；将两个驱动单
元的磁场进行隔离。挡磁板可以设计为“匚”形，便于固定磁体、线圈以及运动限位保护。
22.防抖单元中每个方向的驱动线圈可以是采用一个；由于防抖线圈只设置在一侧，不再对称设置；采用多个驱动线圈，可以获得更大的驱动力；更有利于抵消外壳对驱动磁石的吸力。
23.如图4、图5以及图9所示， 2自由度滑动支撑结构可以采用滚珠滑动支撑结构和防止透镜载体2与防抖托架6脱离的防脱结构结合来实现，结构更简单。具体结构为：所述透镜载体2与所述防抖托架6之间设置有至少3个水平滚珠201，透镜载体2的底部设置有容纳水平滚珠201的水平滚珠槽204，水平滚珠槽204的直径大于水平滚珠201的直径；水平滚珠201可以在水平滚珠槽204内滚动，支撑所述透镜载体2与所述防抖托架6实现x轴和y轴相对移动。采用大于水平滚珠201直径的水平滚珠槽204比采用定点滚动的球座阻力更小。水平滚珠槽204的直径应略大于x轴、y轴方向的最大偏移量的大值；使水平滚珠201在滚动过程中尽量不与水平滚珠槽204侧壁接触。
24.在透镜驱动装置处于非正立状态下，或者处于剧烈震动中，透镜载体2与防抖托架6可能会产生分离，导致滚珠滑动支撑结构无法正常工作；因此，滚珠滑动支撑结构还设置了防止透镜载体2与防抖托架6脱离的防脱结构；配合水平滚珠201在透镜载体2底面与防抖托架6表面之间的间隙，利用固定在防抖托架6上的磁体与固定在透镜载体2底部的吸磁体产生的吸引力，或者相反磁极产生的吸引力，将透镜载体2与防抖托架6浮动连接。或者在对侧用相同磁极产生的斥力实现透镜载体2与防抖托架6浮动连接。
25.例如：在透镜载体2底部固定设置吸磁片；在防抖托架6设置防脱磁石602；通过防脱磁石602和吸磁片之间的吸引力，将透镜载体2与防抖托架6浮动连接。可以将“匚”形的挡磁板底边作为吸磁片。
26.为了使磁引力均衡，磁体和吸磁体应至少设置3组；3组结构最好在载体底面均布。
27.透镜载体2还可以嵌设透镜载体加强架203；以提高透镜载体2的强度。可以采用强度较高的金属，如不锈钢等材料制成。透镜载体加强架203由侧壁和底壁两部分组成；其中，侧壁设置有若干通孔，增强与透镜载体2的连接强度；侧壁下端角部与水平滚珠槽204对应的位置设置有底壁；透镜载体加强架203的底壁可以作为水平滚珠槽204的顶壁。
28.如图6所示，所示底座1嵌设有底座加强架705。底座加强架705有水平的框架和竖直框架两部分组成；分别与底座1的水平部分和竖直部分对应。底座加强架705由不锈钢制成，水平框架的外缘伸出底座的侧壁，装配完毕后，可以与外壳1的底边焊接，加强外壳与底座的连接强度，提高组装连接稳定性和结构可靠性、并利于小型化。
29.2自由度滑动支撑结构与悬丝式结构不同，不需要弹性的悬丝，因此，也避免了采用悬丝式结构所带来的结构复杂，制作难度极大，安装精度和定位精度要求高，并且容易损坏等问题。
30.如图7、图8所示，防抖托架6的四个角部设置有限位角壁，对透镜载体2的水平移动进行限位。
31.在透镜驱动装置还可以增加调焦机构实现自动调焦功能。所述调焦机构包括第三驱动单元3作为调焦驱动单元、竖直滑动支撑结构。竖直滑动支撑结构可以采用滑块和滑轨配合，滑块或滑槽配合来实现滑动、支撑两个功能。也可以采用滚珠在滑槽中滚动的滑动机构来实现纵向滑动、支撑两个功能；滚珠滑槽结构的数量与活动件的横截面形状有关，圆形
截面的至少需要3组；矩形截面的，则四个面均需要滚珠滑槽结构，其中，两个面至少两组滚珠滑槽结构；其他两个面至少一组滚珠滑槽结构，即至少需要6组，以保证透镜载体2的变焦运动顺畅。
32.竖直滑动支撑结构的活动件与静止件之间必须留有间隙，以免影响滑动运动；为了避免间隙影响防抖机构的调控；竖直滑动支撑结构还设置了防止底座7与防抖托架6脱离的防脱结构。通过防脱结构，使防抖托架6在上下运动时，始终有一侧紧贴底座7；这样，滚珠滑槽结构可以仅设置两组；而且晃动量更小。
33.所述底座和所述防抖托架均为矩形框，所述滑动槽为两个，分别设置在所述矩形框相邻的两个角部。
34.底座1的一侧设置有立壁，用于安装第三驱动单元3的线圈、霍尔元件以及线路板；立壁的左右两端设置有前导向柱容置槽，2个前导向柱703通过粘接或焊接方式固定在前导向柱容置槽内，前导向柱容置槽底部设置有通孔，2个前导向柱703与通孔形成容纳竖直滚珠704的v型槽。利用两个圆柱状前导向柱703形成v型槽，不仅平整度更高，同时两个v型槽形成的角度一致性好，驱动更平滑，导向性更好；使防抖托架6沿纵向滑动更平稳，从而提高af对焦驱动的光轴稳定性。
35.同样，在防抖托架6的立壁上也设置有对应的后导向柱容置槽，后导向柱容置槽放置有两个圆柱状的后导向柱601，形成v型槽。后导向柱容置槽最好设置在防抖托架6的立壁的一端，可以降低防抖托架6对加工加工精度的要求，更方便加工。
36.前导向柱703和后导向柱601均采用不锈钢制成，滚珠受外力冲击时v型槽的刚性更好，最好表面设置特氟龙涂层，进一步降低与竖直滚珠704的摩擦力。
37.变焦机构的防脱结构也是由磁体和吸磁体组成。可以利用变焦驱动单元的磁体第三驱动单元磁体作为防脱结构的磁体；利用吸磁材料不锈钢制作的壳体作为吸磁体；最好在底座1的第三驱动单元安装侧设置吸磁板，对应地，将第三驱动单元磁体固定在防抖托架6侧壁上。由防抖托架6的吸附侧通过两组滚珠滑槽结构实现z轴轴向的滑动运动。
38.将驱动单元的磁石固定安装在活动件上，所述防抖驱动单元和所述调焦驱动单元的驱动线圈均通过pcb板与所述底座固定连接；驱动线圈相对于底座不再活动，连接更牢固。
39.所述pcb板可以采用fpc板；节省空间。
40.在透镜载体2的上方设置有上防撞垫片202，上防撞垫片202粘贴在透镜载体2上或者壳体1内壁；上防撞垫片202采用较软的材料如橡胶制成，能起到缓冲作用，避免透镜载体2与外壳1直接撞击。上防撞垫片202可以采用tpu材质（thermoplastic polyurethanes热塑性聚氨酯弹性体橡胶），便于热塑成型。同样，底座7的底部上表面的角部也设置有能起到缓冲作用的下防撞垫片701。下防撞垫片701还有利于限制透镜载体2上下端部与壳体1以及防抖托架6与底座1之间的距离，防止在撞击时，水平滚珠201从槽中脱落。
41.使用时，系统通过控制第一驱动单元线圈的电流，驱动第一驱动单元磁体带动透镜载体2沿x轴移动，第一驱动单元霍尔元件用于反馈透镜载体2的x轴位移；第二驱动单元线圈的电流，驱动第二驱动单元磁体带动透镜载体2沿y轴移动，第二驱动单元霍尔元件用于反馈透镜载体2的y轴位移。3个水平滚珠201用于支撑透镜载体2，保证透镜载体2在容置腔内实现xy轴的2自由度移动。
42.透镜载体2侧壁固定的第一驱动单元挡磁板401的底板和防抖托架6底部固定的防脱磁石602相吸；透镜载体2侧壁固定的第二驱动单元挡磁板501的底板和防抖托架6底部固定的防脱磁石602相吸；共同防止透镜载体2的底端面与容置腔的底面脱离；使透镜载体2与防抖托架6之间只能在防抖平面运动；在变焦方向通过磁体的吸引力和水平滚珠201的支撑达到平衡实现相对固定。
43.系统通过控制第三驱动单元线圈的电流，驱动第三驱动单元磁体带动防抖托架6沿z轴移动，第三驱动单元霍尔元件用于反馈防抖托架6的z轴位移。由于透镜载体2与防抖托架6在z轴方向位置相对固定，即可驱动透镜沿z轴运动，实现变焦。第三驱动单元磁体与外壳1之间产生吸引力与防抖托架6两个角部的竖直滚珠704产生的支撑力平衡，使防抖托架6紧贴底座设置第三驱动单元磁体的一侧，可以避免透镜载体2防抖运动在x轴方向产生的干扰；滑槽与滑块的配合则可以避免透镜载体2防抖运动在y轴方向产生的干扰。
44.采用本实施例中的方案，防抖机构采用了2自由度的滑动支撑结构；配合防脱结构，可以使防抖机构沿xy轴两个自由度滑动，不再采用悬丝式结构连接透镜载体2和防抖托架6。变焦机构也可以采用竖直滑动机构与防脱结构配合，使防抖托架6与透镜载体2一起沿z轴方向移动，同样不采用悬丝式或弹簧结构连接底座7和防抖托架6。减少悬丝式和弹簧结构的应用，有利于避免悬丝式结构复杂，制作难度极大，安装精度和定位精度要求高，并且容易损坏的问题，以及避免因弹簧结构易变性，导致光轴稳定性差、响应速度慢、功耗高等问题。
45.本实施例中的透镜驱动装置可以用于微型摄像头器件、摄像头、相机、摄影机等摄像装置；微型摄像头器件还可以用于手机、笔记本电脑等移动终端。
46.上述示例只是用于说明本发明，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本发明思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。