專利名稱：一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，特別涉及一種多用于微型 光學(xué)攝像和照相裝置上的由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人類科技的不斷進(jìn)步和文明的不斷提高，光學(xué)攝像和照相產(chǎn)品 的更新?lián)Q代越來越快了，技術(shù)要求也越來越高了，主要集中在以下幾個(gè)
方面成像質(zhì)量更高、調(diào)焦速度更快、照相模塊體積更小、功率更低、 成本更低、噪音更低等。這些照相模塊的眾多要求在本質(zhì)上是對其驅(qū)動(dòng) 模塊的要求，也就是說，其驅(qū)動(dòng)模塊要具有定位精度高、移動(dòng)速度快、 占據(jù)空間更小、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、驅(qū)動(dòng)能耗小、運(yùn)動(dòng)噪音低等等性 能。
對于這些要求，目前解決問題的技術(shù)方案主要集中在大概三種大的 驅(qū)動(dòng)類別上精密步進(jìn)電機(jī)配合減速機(jī)構(gòu)組成；音圈馬達(dá)結(jié)構(gòu)(原理 電》茲力和機(jī)械彈簧的彈力相平衡來移動(dòng))；壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
其中，精密電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，體積大，定位精度很難達(dá)到微米 級，噪音比較大，成本也不是很低。這種結(jié)構(gòu)是最早普及的調(diào)焦驅(qū)動(dòng)結(jié) 構(gòu)，隨著新型的更具竟?fàn)幜Φ漠a(chǎn)品不斷出現(xiàn)，它目前主要用在普通的非 微型的照相機(jī)和攝像機(jī)上應(yīng)用。
音圈馬達(dá)結(jié)構(gòu)具有原理上和結(jié)構(gòu)上很簡單、輸出力比較小、功率小 等特點(diǎn)主要用在微型光學(xué)調(diào)焦系統(tǒng)，是目前微型光學(xué)調(diào)焦系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式 的主流，比如具有光學(xué)聚焦功能的手機(jī)攝像頭，可聚焦微型監(jiān)視器等。 音圈馬達(dá)的定位精度不高，聚焦速度慢并且驅(qū)動(dòng)過程鏡頭抖動(dòng)厲害，因 此在技術(shù)上還需要進(jìn)一步提高。
鏡頭的壓電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)在十年以前相繼在世界范圍內(nèi)已經(jīng)有若干專 利問世，但是迄今為止還沒有幾個(gè)真正實(shí)用的方案，目前僅僅日本的科 尼卡公司和德昌電機(jī)有限公司的子公司Nanomotion有若干技術(shù)基本成
熟的產(chǎn)品。其中科尼卡公司的壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用的是必須在共振頻率以 下很低的頻率范圍內(nèi)工作的慣性驅(qū)動(dòng)原理的壓電電機(jī)，驅(qū)動(dòng)頻率低，即 每秒驅(qū)動(dòng)工作的次數(shù)很少，且每一個(gè)驅(qū)動(dòng)周期的驅(qū)動(dòng)距離是靜態(tài)變形， 微位移相對小，從而使得整體的驅(qū)動(dòng)速度比較低。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出了 一種由壓電電機(jī)驅(qū) 動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用的壓電電機(jī)利用機(jī)械共振原理，驅(qū) 動(dòng)頻率高，每秒工作次數(shù)多，且每個(gè)周期引起的微位移更大，相對本光 學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)在擁有微米級聚焦調(diào)焦精度的同時(shí)，還擁有高速移動(dòng)的 能力，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占有超小的空間，特別適用于微型 超微型光學(xué)攝像和照相產(chǎn)品。
本實(shí)用新型通過采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)制造一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，包括鏡頭部， 驅(qū)動(dòng)部、底座部和系統(tǒng)外殼，尤其是所述驅(qū)動(dòng)部包括 一帶有驅(qū)動(dòng)頭的壓電電機(jī)；
一彈性元件，所述彈性元件預(yù)緊設(shè)置在所述系統(tǒng)外殼內(nèi)壁上；
一導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸與鏡頭部中的一導(dǎo)向槽滑動(dòng)配合，導(dǎo)向軸一 端的端部與底座部中的 一 系統(tǒng)底座連接；
一摩擦驅(qū)動(dòng)元件，所述摩擦驅(qū)動(dòng)元件與被彈性元件壓迫的壓電電機(jī) 緊密壓合，并且所述摩擦驅(qū)動(dòng)元件連接鏡頭部；
所述系統(tǒng)外殼內(nèi)部設(shè)置底座部， 一成像傳感器設(shè)置在底座部中的系 統(tǒng)底座內(nèi)；
所述系統(tǒng)底座設(shè)置有底座凹槽，對應(yīng)底座凹槽的鏡頭架上設(shè)置有鏡 架凹槽，底座凹槽與鏡架凹槽之間設(shè)置有一個(gè)以上的滾珠。 所述成像傳感器設(shè)置于系統(tǒng)底座下方。
所述壓電電機(jī)外層設(shè)置一電機(jī)保護(hù)罩，彈性元件一面壓在系統(tǒng)外殼 內(nèi)壁上， 一面壓在電機(jī)保護(hù)罩上。
所述彈性元件為條形彈片或螺旋彈簧。
本實(shí)用新型的一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)的實(shí)施方
式還包括
所述系統(tǒng)包括鏡頭部，驅(qū)動(dòng)部和底座部，尤其是所述鏡頭部包括 一鏡頭，所述鏡頭的外壁設(shè)置鏡頭外螺紋；
一鏡頭架，所述鏡頭架內(nèi)壁設(shè)置與鏡頭外螺紋相匹配的鏡架內(nèi)螺 紋，鏡頭與鏡頭架通過螺紋套合連接；
所述鏡頭架為非整周螺紋鏡頭架；
所述鏡頭架的導(dǎo)向槽與驅(qū)動(dòng)部中的導(dǎo)向軸滑動(dòng)配合；
所述鏡頭架與驅(qū)動(dòng)部中的摩擦驅(qū)動(dòng)元件連接。
所述鏡頭架上設(shè)置有對應(yīng)底座凹槽的鏡架凹槽，鏡架凹槽與底座凹 槽之間設(shè)置有一個(gè)以上的滾珠。
所述鏡頭前方設(shè)置一遮光鏡頭上蓋。
所述鏡頭部的鏡頭架下方設(shè)置一位移傳感器。
所述非整周螺紋鏡頭架的鏡架內(nèi)螺紋占有圓周角度小于360度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在不增加工藝難度、系統(tǒng)復(fù)雜性，不 降低系統(tǒng)定位精度和移動(dòng)速度的前提下能夠正常工作。驅(qū)動(dòng)部分布在聚 焦系統(tǒng)的一個(gè)角和側(cè)邊上，空間利用達(dá)到極致，零件數(shù)量很少，零件的 復(fù)雜程度做到最低，裝配非常方便。本實(shí)用新型采用了雙凹槽滾珠結(jié)構(gòu) 和導(dǎo)向軸以相對位置配合導(dǎo)向，移動(dòng)過程中的摩擦阻力最低的情況下實(shí) 現(xiàn)精確直線導(dǎo)向作用。鏡頭架的非整周螺紋設(shè)計(jì)，促使聚焦系統(tǒng)在鏡頭 大小不變的情況下，既不增加加工和安裝難度的同時(shí)做到最小體積。


圖1為本實(shí)用新型一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)的爆炸
圖2為本實(shí)用新型一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)的俯視
圖3為本實(shí)用新型一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)的局部 側(cè)-f見圖4為本實(shí)用新型一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)支撐架 的立體圖5為本實(shí)用新型一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)支撐架
的俯視圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述 如圖1至圖5所示，設(shè)計(jì)制造一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦 系統(tǒng)， 一種實(shí)施方式包括鏡頭部，驅(qū)動(dòng)部、底座部和系統(tǒng)外殼ll，尤其 是所述驅(qū)動(dòng)部包括
一帶有驅(qū)動(dòng)頭的壓電電機(jī)7，可以釆用具有雙驅(qū)動(dòng)頭的縱1-彎2復(fù) 合型壓電電機(jī)，也可以采用具有雙驅(qū)動(dòng)頭的縱卜彎4復(fù)合型壓電電機(jī)。 本系統(tǒng)采用的壓電電機(jī)利用機(jī)械共振原理，驅(qū)動(dòng)頻率高，每秒工作次數(shù) 多，在共振模式下的響應(yīng)速度更高，使得每個(gè)周期引起的微位移更大， 擁有微米級聚焦調(diào)焦精度的同時(shí)，還擁有高速移動(dòng)的能力。而且系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)簡單、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占有超小的空間，特別適用于微型超微型光學(xué)攝像和 照相產(chǎn)品。壓電電機(jī)在合適的電極布置和驅(qū)動(dòng)信號的配合下，能夠在驅(qū) 動(dòng)頭部產(chǎn)生大小、形狀、方向等可控的微觀橢圓運(yùn)動(dòng)，這種單方向運(yùn)動(dòng) 在接觸摩擦的作用下可以產(chǎn)生機(jī)械驅(qū)動(dòng)力。
一彈性元件9，所述彈性元件9預(yù)緊設(shè)置在所述系統(tǒng)外殼11內(nèi)壁上； 如圖1、圖4所示， 一導(dǎo)向軸4與鏡頭架3的導(dǎo)向槽41滑動(dòng)配合， 導(dǎo)向軸4 一端的端部與系統(tǒng)底座10連接；
一摩擦驅(qū)動(dòng)元件6與被彈性元件9壓迫的壓電電機(jī)7緊密壓合，所 述摩擦驅(qū)動(dòng)元件6連接鏡頭架3,以滾珠5為支撐點(diǎn)沿導(dǎo)向軸4上下滑 動(dòng)馬區(qū)動(dòng)；
如圖1所示，所述系統(tǒng)外殼11內(nèi)部設(shè)置底座部，底座部包括系統(tǒng) 底座IO和成像傳感器12;
如圖2所示，所述系統(tǒng)底座IO設(shè)置有底座凹槽52,對應(yīng)底座凹槽 52的鏡頭架3上設(shè)置有鏡架凹槽51,底座凹槽52與鏡架凹槽51之間 設(shè)置滾珠5。
最佳的實(shí)施方式，所述成像傳感器12設(shè)置于系統(tǒng)底座10下方， 當(dāng)然也可以設(shè)置在系統(tǒng)底座10中間。如圖1所示，所述壓電電機(jī)7外層設(shè)置一電機(jī)保護(hù)罩8，彈性元件 9 一面壓在系統(tǒng)外殼11內(nèi)壁上， 一面壓在電機(jī)保護(hù)罩8上。 所述彈性元件9為條形彈片或螺旋彈簧。
本實(shí)用新型的 一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)的實(shí)施方 式再如圖1至圖5所示，還包括所述系統(tǒng)包括鏡頭部，驅(qū)動(dòng)部和底座 部，尤其是所述鏡頭部包括
一鏡頭2，所述鏡頭2的外壁設(shè)置鏡頭外螺紋；
如圖4所示， 一鏡頭架3內(nèi)壁設(shè)置與鏡頭2外螺紋相匹配的鏡架內(nèi) 螺紋31,鏡頭2與鏡頭架3通過螺紋套合連接；
所述鏡頭架3為非整周螺紋鏡頭架；
所述鏡頭架3的導(dǎo)向槽41與驅(qū)動(dòng)部中的導(dǎo)向軸4滑動(dòng)配合； 所述鏡頭架3與驅(qū)動(dòng)部中的摩擦驅(qū)動(dòng)元件6連接。 所述鏡頭2前方設(shè)置一遮光鏡頭上蓋1。 所述鏡頭部的鏡頭架3下方設(shè)置一位移傳感器13。 所述非整周螺玟鏡頭架的鏡架內(nèi)螺紋31占有圓周角度小于360度。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳 細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí) 用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的 前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，包括鏡頭部，驅(qū)動(dòng)部、底座部和系統(tǒng)外殼，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)部包括一帶有驅(qū)動(dòng)頭的壓電電機(jī)；一彈性元件，所述彈性元件預(yù)緊設(shè)置在所述系統(tǒng)外殼內(nèi)壁上；一導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸與鏡頭部中的一導(dǎo)向槽滑動(dòng)配合，導(dǎo)向軸一端的端部與底座部中的一系統(tǒng)底座連接；一摩擦驅(qū)動(dòng)元件，所述摩擦驅(qū)動(dòng)元件與被彈性元件壓迫的壓電電機(jī)緊密壓合，并且所述摩擦驅(qū)動(dòng)元件連接鏡頭部；所述底座部設(shè)置在所述系統(tǒng)外殼內(nèi)部；一成像傳感器，設(shè)置在所述底座部中的系統(tǒng)底座內(nèi)；所述系統(tǒng)底座設(shè)置有底座凹槽，對應(yīng)底座凹槽的鏡頭部上設(shè)置有鏡架凹槽，底座凹槽與鏡架凹槽之間設(shè)置有一個(gè)以上的滾珠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，其特征在于所述成像傳感器設(shè)置于系統(tǒng)底座下方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，其特征在于所述壓電電機(jī)外層設(shè)置一電機(jī)保護(hù)罩，彈性元件一 面壓在系統(tǒng)外殼內(nèi)壁上， 一面壓在電機(jī)保護(hù)罩上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，其特征在于所述彈性元件為條形彈片或螺旋彈簧。
5. —種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，包括鏡頭部，驅(qū)動(dòng)部和底座部，其特征在于所述鏡頭部包括 一鏡頭，所述鏡頭的外壁設(shè)置鏡頭外螺紋；一鏡頭架，所述鏡頭架內(nèi)壁設(shè)置與鏡頭外螺紋相匹配的鏡架內(nèi)螺 紋，鏡頭與鏡頭架通過螺紋套合連接；所述鏡頭架為非整周螺紋鏡頭架；所述鏡頭架的導(dǎo)向槽與驅(qū)動(dòng)部中的導(dǎo)向軸滑動(dòng)配合；所述鏡頭架與驅(qū)動(dòng)部中的摩擦驅(qū)動(dòng)元件連接；所述鏡頭架上設(shè)置有對應(yīng)底座凹槽的鏡架凹槽，鏡架凹槽與底座凹 槽之間設(shè)置有 一個(gè)以上的滾珠。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，其特征在于所述鏡頭前方設(shè)置一遮光鏡頭上蓋。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，其特征在于所述鏡頭部的鏡頭架下方設(shè)置一位移傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，其特征在于所述非整周螺紋鏡頭架的鏡架內(nèi)螺紋占有圓周角度 小于360度。
專利摘要一種由壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)聚焦調(diào)焦系統(tǒng)，包括鏡頭部，驅(qū)動(dòng)部、底座部和系統(tǒng)外殼，尤其是所述驅(qū)動(dòng)部包括一帶有驅(qū)動(dòng)頭的壓電電機(jī)，一彈性元件，一導(dǎo)向軸；導(dǎo)向軸一端的端部與系統(tǒng)底座連接并與鏡頭架的導(dǎo)向槽滑動(dòng)配合；一摩擦驅(qū)動(dòng)元件，所述摩擦驅(qū)動(dòng)元件與被彈性元件壓迫的壓電電機(jī)緊密壓合，所述摩擦驅(qū)動(dòng)元件連接鏡頭部，以滾珠為支撐點(diǎn)沿導(dǎo)向軸驅(qū)動(dòng)；所述系統(tǒng)底座設(shè)置有底座凹槽，對應(yīng)底座凹槽的鏡頭架上設(shè)置有鏡架凹槽，底座凹槽與鏡架凹槽之間設(shè)置滾珠。本實(shí)用新型擁有微米級聚焦調(diào)焦精度的同時(shí)，還擁有高速移動(dòng)能力，并且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占有超小的空間等等多種卓越性能，特別適用于微型超微型聚焦調(diào)焦系統(tǒng)。
文檔編號H02N2/00GK201188142SQ200720171379
公開日2009年1月28日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者劉立生, 戚永清, 王志松 申請人:德昌電機(jī)(深圳)有限公司