CN111025521B - 自动对焦滚珠式usm的透镜驱动装置、相机装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种自动对焦滚珠式USM的透镜驱动装置，用于提供自动对焦功能，包括：透镜支撑部，透镜支撑部用于保持至少一个摄像用透镜；超声波马达，超声波马达沿透镜的光轴方向驱动透镜支撑部，以使透镜支撑部移动至透镜的焦点位置处；多个滚珠，多个滚珠引导透镜支撑部的移动；以及基座，用于支撑透镜支撑部、超声波马达和多个滚珠，超声波马达包括压电动子与定子，并且超声波马达设置在基座的两个内侧壁的相交位置处，并且在与相交位置的对向的基座的内侧壁的位置处设置有多个滚珠。本公开还提供了一种相机装置及电子设备。

Description

自动对焦滚珠式USM的透镜驱动装置、相机装置及电子设备

技术领域

本公开涉及一种自动对焦滚珠式USM的透镜驱动装置、相机装置及电子设备。

背景技术

在智能手机、平板电脑等便携式设备中，目前在不断地追求摄像模块的多样化及高精度化。但是随着镜头等的大口径化，镜头质量的增加等，诸如VCM(音圈马达)方式等的常规方法存在驱动力不足的倾向。

因此，提供使用更大驱动力的超声波马达的自动对焦(AF)驱动器的实用化成为一个迫切的任务，并且在这种驱动器中如何确保且维持动作精度是一个非常重要的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种自动对焦滚珠式USM的透镜驱动装置、相机装置及电子设备。

根据本公开的一个方面，一种自动对焦滚珠式USM的透镜驱动装置，用于提供自动对焦功能，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；

超声波马达，所述超声波马达沿透镜的光轴方向驱动所述透镜支撑部，以使所述透镜支撑部移动至所述透镜的焦点位置处；

多个滚珠，所述多个滚珠引导所述透镜支撑部的移动；以及

基座，用于支撑所述透镜支撑部、所述超声波马达和所述多个滚珠，

所述超声波马达包括压电动子与定子，并且所述超声波马达设置在所述基座的两个内侧壁的相交位置处，并且在与所述相交位置的对向的所述基座的内侧壁的位置处设置有所述多个滚珠。

根据本公开的至少一个实施方式，所述透镜支撑部通过所述超声波马达与所述多个滚珠保持，并且所述透镜支撑部包括滑动部，所述超声波马达的定子与所述滑动部摩擦接触，以便通过所述定子与所述滑动部之间的摩擦力使得所述透镜支撑部在所述光轴方向移动。

根据本公开的至少一个实施方式，透镜驱动装置还包括施压部，所述施压部用于调整所述定子与所述滑动部之间的摩擦力，并且设置至所述压电动子的支持部。

根据本公开的至少一个实施方式，所述压电动子的支持部为推板，通过调整所述施压部施压至所述推板上的压力，来调整所述定子与所述滑动部之间的摩擦力。

根据本公开的至少一个实施方式，透镜驱动装置还包括缓冲部，所述缓冲部设置在所述支持部与所述压电动子之间，通过所述缓冲部将所述施压部施加的压力提供至所述压电动子。

根据本公开的至少一个实施方式，所述施压部包括螺母部与螺栓部，所述螺母部固定至所述支持部的一侧，所述一侧为设置所述缓冲部的所述支持部的一侧的相反侧，并且所述螺母部与所述螺栓部螺纹结合，所述螺栓部被拧动以调整施加至所述推板上的压力。

根据本公开的至少一个实施方式，透镜驱动装置还包括柔性电路板，所述柔性电路板设置在所述缓冲部与所述压电动子之间，并且所述柔性电路板为所述压电动子提供控制信号。

根据本公开的至少一个实施方式，所述多个滚珠包括两组滚珠，所述两组滚珠分别包括上部滚珠、中部滚珠及下部滚珠，所述上部滚珠、中部滚珠及下部滚珠分别与所述基座的内侧壁与所述透镜支撑部的外侧壁滚动接触。

根据本公开的至少一个实施方式，所述透镜支撑部的外侧壁上设置有容纳第一组滚珠的第一容纳槽，

所述基座的内侧壁上设置有容纳第一组滚珠的第二容纳槽，

所述透镜支撑部的外侧壁上设置有容纳第二组滚珠的第三容纳槽，

所述基座的内侧壁上设置有容纳第二组滚珠的第四容纳槽，

其中，所述第一容纳槽、第二容纳槽、第三容纳槽和第四容纳槽中的一个容纳槽与滚珠一点式接触，而其余容纳槽与滚珠两点式接触。

根据本公开的至少一个实施方式，透镜驱动装置还包括位置检测装置，用于检测所述透镜支撑部的移动位置，所述位置检测装置设置在与所述超声波马达和所述多个滚珠的设置位置处不同的基座的角部位置附近处。

根据本公开的另一方面，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。

根据本公开的另一方面，一种电子设备，包括如上所述的相机装置。

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剖面示意图。

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示意图。

图4是根据本公开的一个实施方式的超声波电机的示意图。

图5是根据本公开的一个实施方式的超声波电机动作方式的示意图。

附图标记说明

100 透镜驱动装置

110 透镜支撑部

111 侧壁

112 中空部

113 滑动部

120 超声波马达

121 压电动子

121a 第一部分

121b 第二部分

121c 第三部分

121d 第四部分

122 定子

130 多个滚珠

131 第一组滚珠

131a 上部滚珠

131b 中部滚珠

131c 下部滚珠

132 第二组滚珠

140 基座

141 侧壁部

142 底壁部

150 施压部

151 螺母部

152 螺栓部

160 支持部

160 推板

170 缓冲部

180 柔性电路板

191 永磁体

192 传感器

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(Ultrasonic Motor，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。

通过驱动装置的支撑部件(例如基座)支撑的压电USM装置，通过超声波振动，在透镜的光轴方向中驱动透镜支撑部(可动部)，从而使得透镜移动至光学焦点位置。

压电USM装置的驱动方式的特点在于，通过超声波振动使得透镜支撑部在光轴方向移动时，USM装置的压电元件通过与其连接的上下两个电荷泵与透镜支撑部的驱动面相接触，通过超声波振动来使得压电USM装置与透镜支撑部之间的相对位置发生变化。

图1和2示出了根据本公开的实施方式的自动对焦滚珠式USM的透镜驱动装置100的示意图。其中在图1中示出了该透镜驱动装置100的俯视图(左上)及剖视图(右下)，图2示出了该透镜驱动装置100的剖视图。

如图1和2所示，用于提供自动对焦功能的自动对焦滚珠式USM的透镜驱动装置100可以包括透镜支撑部110、超声波马达120、多个滚珠130和基座140。

透镜支撑部110用于保持至少一个摄像用透镜(未示出)。

超声波马达120沿透镜的光轴方向驱动透镜支撑部110，以使透镜支撑部110移动至透镜的焦点位置处。

多个滚珠130引导透镜支撑部110的移动。

基座140用于支撑透镜支撑部110、超声波马达120和多个滚珠130。

透镜支撑部110可以包括侧壁111和中空部112，例如透镜可以设置在透镜支撑部110的中空部112中，并且侧壁111形成支撑透镜的结构。

其中，在本公开中，为了实现自动对焦的功能，透镜支撑部110可以在透镜的光轴方向(与纸面垂直的方向)中进行移动。

超声波马达120可以包括压电动子121与定子122。超声波马达120设置在基座140的两个内侧壁的相交位置处，并且在与相交位置的对向的基座140的内侧壁的位置处设置有多个滚珠130。

基座140可以包括侧壁部141和底壁部142。其中侧壁部141从底壁部142延伸，形成容纳透镜支撑部110的空间，透镜支撑部110设置在该空间的内部。

如图1所示，超声波马达120设置在基座140的相邻的两个侧壁部141的内侧壁的相交位置处，也就是说位于基座140的一个角部附近处。而滚珠130则位于与超声波马达120相对向的基座140的相邻的两个侧壁部141的内侧壁的相交位置处，也就是说位于与上述一个角部对向的另一角部处，因此滚珠130与超声波马达120的设置位置的连线基本为基座140的对角线。

透镜支撑部110通过超声波马达120与多个滚珠130保持。并且透镜支撑部110可以包括滑动部113，超声波马达120的定子122与滑动部113摩擦接触，以便通过定子122与滑动部113之间的摩擦力使得透镜支撑部110在光轴方向移动。

多个滚珠130至少可以包括第一组滚珠131和第二组滚珠132。

第一组滚珠131可以包括上部滚珠131a、中部滚珠131b及下部滚珠131c。其中可选地，中部滚珠131b的直径可以小于上部滚珠131a及下部滚珠131c的直径，上部滚珠131a及下部滚珠131c的直径可以相同。

同样地，第二组滚珠132也可以采用与第一组滚珠131相同的设置，在此不再赘述。

两组滚珠的上部滚珠、中部滚珠及下部滚珠分别与基座140的内侧壁与透镜支撑部110的外侧壁滚动接触。

透镜支撑部110的外侧壁上设置有容纳第一组滚珠131的第一容纳槽，基座140的内侧壁上设置有容纳第一组滚珠131的第二容纳槽。同样地，透镜支撑部110的外侧壁上设置有容纳第二组滚珠132的第三容纳槽，基座140的内侧壁上设置有容纳第二组滚珠132的第四容纳槽。

第一容纳槽、第二容纳槽、第三容纳槽和第四容纳槽中的一个容纳槽与滚珠一点式接触，而其余容纳槽与滚珠两点式接触。例如在图1中所示的，第一组滚珠131与透镜支撑部110的外侧壁及基座140的内侧壁分别是两点接触，而第二组滚珠132与透镜支撑部110的外侧壁及基座140的内侧壁分别是两点接触和一点接触。需要说明的是，在图1中仅示出了本公开的一个示意性实施方式，一点接触的位置也可以设置在透镜支撑部110上，也可以设置成第一组滚珠131的接触方式。本公开中对此并无特别限定。

通过上述一点式接触，可以在对安装精度要求不高的情况下来对本透镜驱动装置进行组装。

透镜驱动装置100还可以包括施压部150、支持部160和缓冲部170。

施压部150用于调整定子122与滑动部113之间的摩擦力，并且设置至压电动子121的支持部160。该摩擦力可以使得透镜支撑部110沿光轴方向移动。

施压部150可以包括螺母部151与螺栓部152，螺母部151固定至支持部160的一侧，一侧为设置缓冲部170的支持部160的一侧的相反侧，并且螺母部151与螺栓部152螺纹结合，螺栓部152被拧动以调整施加至支持部160上的压力。

压电动子121的支持部160可以为推板，通过调整施压部150施压至推板上的压力，来调整定子122与滑动部113之间的摩擦力。

根据本公开的进一步的实施方式，透镜驱动装置100还可以包括缓冲部170，缓冲部170设置在支持部160与压电动子121之间，通过缓冲部170将施压部150施加的压力提供至压电动子121。其中，缓冲部170在此所起的作用为对来自施压部150的压力进行缓冲，以便对后续部件进行保护。

下面将参照图3对摩擦力的调整进行说明。

当转动螺栓部152时，螺栓部152的外螺纹与螺母部151的内螺纹相螺旋结合，螺栓部152的前端部在螺母部151中行进，例如力F的箭头方向，并且螺栓部152的端部由于抵押住推板160，因此力F1施加至推板160上，并且施加至推板160上的力通过缓冲部170施加至压电动子121上，施加至压电动子121上的力传递至定子122上成为力F2。力F2使得定子122与滑动部113之间的摩擦力改变。

例如，如图3所示，当沿逆时针方向(从右侧观察，逆时针方向仅为示例，也可以为顺时针方向)拧动螺栓部152时，螺栓部152向右侧行进，这样将会使力F1施加至推板160，经过缓冲部170的传递施加至压电动子121，最终将力F2施加至定子122，这样将会使得定子122与滑动部113之间的摩擦力增大。

当在与上述逆时针方向的相反方向拧动螺栓部152时，将会使得施加至定子122的力F2减小，这样将会使得定子122与滑动部113之间的摩擦力减小。

通过上述方式，可以将定子122与滑动部113之间的摩擦力调整至合适的数值，从而施加适当的摩擦力，这样可以确保及维持透镜支撑部110的动作精度。

当压电动子121通电产生超声波振动后，通过定子122与滑动部113之间的摩擦力使得透镜支撑部110沿光轴方向进行移动。同时，多个滚珠130位于基座140的内侧壁141与透镜支撑部110的侧壁111之间形成对透镜支撑部110的支撑及导向作用等。其中上部滚珠及下部滚珠进行接触滚动，而中部滚珠的直径较小，用于便于上部滚珠及下部滚珠的滚动。

在图4中，示出了超声波马达120的多角度的观察图。其中，压电动子121与缓冲部170相向的一侧为电极面，该电机面可以设有电极端子，以便通过这些电极端子为压电动子121供电。

图5示出了压电动子121供电时的动作情况。压电动子121包括四个部分：第一部分121a、第二部分121b、第三部分121c和第四部分121d。如图5(a)所示，当第二部分121b与第三部分121c通电时，超声波马达120将会在图5(a)所示的方向中动作，而当第一部分121a与第四部分121d通电时，超声波马达120将会在图5(b)所示的方向中动作。这样，通过定子122与滑动部113的摩擦作用，将会带动透镜支撑部110在光轴方向中移动。

根据本公开的进一步的实施方式，透镜驱动装置100还可以包括柔性电路板(FPC)180，其中，该柔性电路板180至少位于缓冲部170及压电动子121之间，可以通过该柔性电路板180为压电动子121进行供电等。

根据本公开的至少一个实施方式，透镜驱动装置100还可以包括位置检测装置，用于检测透镜支撑部的移动位置，该位置检测装置包括设置在透镜支撑部110上的永磁体191及设置在柔性电路板180上的霍尔传感器192。霍尔传感器192用于检测设置在透镜支撑部110上的永磁体191所产生的磁场变化，来检测透镜支撑部110的位置，并且可以通过柔性电路板180反馈至外部电路，外部电路可以根据检测到的位置来控制超声波马达120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。

Claims (7)

1.一种自动对焦滚珠式USM的透镜驱动装置，用于提供自动对焦功能，其特征在于，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；

超声波马达，所述超声波马达沿透镜的光轴方向驱动所述透镜支撑部，以使所述透镜支撑部移动至所述透镜的焦点位置处；

多个滚珠，所述多个滚珠引导所述透镜支撑部的移动；以及

基座，用于支撑所述透镜支撑部、所述超声波马达和所述多个滚珠，

所述超声波马达包括压电动子与定子，并且所述超声波马达设置在所述基座的两个内侧壁的相交位置处，并且在与所述相交位置的对向的所述基座的内侧壁的位置处设置有所述多个滚珠，

所述透镜支撑部通过所述超声波马达与所述多个滚珠保持，并且所述透镜支撑部包括滑动部，所述超声波马达的定子与所述滑动部摩擦接触，以便通过所述定子与所述滑动部之间的摩擦力使得所述透镜支撑部在所述光轴方向移动，

还包括施压部，所述施压部用于调整所述定子与所述滑动部之间的摩擦力，并且设置至所述压电动子的支持部，所述压电动子的支持部为推板，通过调整所述施压部施压至所述推板上的压力，来调整所述定子与所述滑动部之间的摩擦力，

还包括缓冲部，所述缓冲部设置在所述推板与所述压电动子之间，通过所述缓冲部将所述施压部施加的压力提供至所述压电动子，所述施压部包括螺母部与螺栓部，所述螺母部固定至所述推板的一侧，所述一侧为设置所述缓冲部的所述推板的一侧的相反侧，并且所述螺母部与所述螺栓部螺纹结合，所述螺栓部被拧动以调整施加至所述推板上的压力，

还包括位置检测装置，用于检测所述透镜支撑部的移动位置，所述位置检测装置包括设置在所述透镜支撑部上的永磁体。

2.如权利要求1所述的透镜驱动装置，其特征在于，还包括柔性电路板，所述柔性电路板设置在所述缓冲部与所述压电动子之间，并且所述柔性电路板为所述压电动子提供控制信号。

3.如权利要求1所述的透镜驱动装置，其特征在于，所述多个滚珠包括两组滚珠，所述两组滚珠分别包括上部滚珠、中部滚珠及下部滚珠，所述上部滚珠、中部滚珠及下部滚珠分别与所述基座的内侧壁与所述透镜支撑部的外侧壁滚动接触。

4.如权利要求3所述的透镜驱动装置，其特征在于，

所述透镜支撑部的外侧壁上设置有容纳第一组滚珠的第一容纳槽，

所述基座的内侧壁上设置有容纳第一组滚珠的第二容纳槽，

所述透镜支撑部的外侧壁上设置有容纳第二组滚珠的第三容纳槽，

所述基座的内侧壁上设置有容纳第二组滚珠的第四容纳槽，

其中，所述第一容纳槽、第二容纳槽、第三容纳槽和第四容纳槽中的一个容纳槽与滚珠一点式接触，而其余容纳槽与滚珠两点式接触。

5.如权利要求1至4中任一项所述的透镜驱动装置，其特征在于，所述位置检测装置设置在与所述超声波马达和所述多个滚珠的设置位置处不同的基座的角部位置附近处。

6.一种相机装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至5中任一项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。

7.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求6所述的相机装置。