透镜驱动装置、摄像装置及电子设备的制作方法

1.本发明属于摄像对焦技术领域，尤其涉及一种透镜驱动装置、摄像装置及电子设备。


背景技术：

2.在摄像马达领域，潜望式马达其属于连续变焦马达中的一种。
3.现有的连续变焦其一般采用两套压电驱动各自的透镜支架进行移动，实现对焦。也有采用磁石和线圈的驱动方式进行透镜支架的驱动对焦。
4.以上的两种方式其有如下缺点：
5.第一、连续变焦其对焦行程小，无法满足长距离的对焦要求。
6.第二、对焦速度较慢并且推力较小，无法满足长距并且重载的使用要求。
7.第三、调试过程复杂并且生产周期较长，导致马达无法批量化生产制造。
8.第四、现有的透镜支架其为两侧与框架滑动连接，导致整个马达的体积较大，不利于小微型化的发展应用。


技术实现要素：

9.本发明的目的是针对上述问题，提供一种可以解决上述技术问题的透镜驱动装置、摄像装置及电子设备。
10.为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
11.本透镜驱动装置包括：
12.框架；
13.第一载体，位于框架内并用于承载第一透镜，第一载体的一侧和框架滑动连接，并且第一载体与所述第一载体一侧相对的另一侧呈悬空；
14.第二载体，位于框架内并用于承载第二透镜，第一载体和第二载体沿着光轴轴向依次分布，第二载体的一侧和第一载体与框架滑动连接的一侧滑动连接，并且第二载体与所述第二载体一侧相对的另一侧呈悬空；
15.大行程机械驱动机构，驱动所述第一载体沿着光轴轴向移动并且第一载体驱动第二载体跟随第一载体在光轴轴向同向移动；
16.小行程驱动机构，位于所述第一载体一侧和第二载体一侧之间并且小行程驱动机构驱动所述第二载体相对第一载体在光轴轴向移动。
17.在上述的透镜驱动装置中，所述大行程机械驱动机构包括步进电机，在步进电机的输出轴上连接有蜗杆，在第一载体的一侧连接有具有齿牙的传动件，所述的齿牙与所述蜗杆啮合。
18.在上述的透镜驱动装置中，所述第一载体一侧固定连接有固定板，传动件呈倾斜固定于固定板上。
19.在上述的透镜驱动装置中，固定板具有悬空端，在固定板的悬空端上设有倾斜板，
倾斜板的下端延伸至蜗杆侧下方并且与固定板连接，倾斜板的上端呈自由状，所述传动件固定于倾斜板上倾斜面。
20.在上述的透镜驱动装置中，所述传动件呈块状，所述齿牙设于传动件的上倾斜表面，在传动件的下倾斜表面设有倾斜方向与倾斜板倾斜方向一致的倾斜固定槽，倾斜板卡于倾斜固定槽中，在倾斜固定槽的槽底设有凸起，在倾斜板上设有供所述凸起插入的通孔体，所述凸起插于通孔体中。
21.在上述的透镜驱动装置中，所述第一载体的一侧设有外凸部，在框架一侧设有两根相互平行的导向杆，在外凸部上设有两个供所述导向杆一一贯穿的导向孔，所述的导向杆插于导向孔中。
22.在上述的透镜驱动装置中，所述外凸部延长至第二载体的一侧外，在外凸部靠近第二载体的内侧面和第二载体之间设有滚珠导向机构。
23.在上述的透镜驱动装置中，所述滚珠导向机构包括设于外凸部内侧面上的导向槽，导向槽沿着光轴方向分布，在第二载体靠近外凸部的一侧面设有滚珠，并且滚珠的部分球形面与导向槽滚动接触。
24.在上述的透镜驱动装置中，所述导向槽有两个，每一导向槽分别与若干滚珠的部分球形面滚动接触。
25.在上述的透镜驱动装置中，在第二载体靠近外凸部的一侧面设有滚珠容纳槽，所述的滚珠部分内置于滚珠容纳槽中并且滚珠的球形面和滚珠容纳槽的槽壁呈相切接触。
26.在上述的透镜驱动装置中，所述的外凸部上还设有与所述导向孔连通的连通口，连通口使得插于该导向孔中的导向杆部分裸露，在外凸部上设有位于所述连通口中并且夹在该导向杆裸露段的防旋转弹性夹。
27.在上述的透镜驱动装置中，所述的小行程驱动机构包括设置于第二载体靠近外凸部的内侧面的外凸凸起，在外凸部内部设有开口朝向第二载体的避让槽体，所述的外凸凸起插于所述的避让槽体中，在避让槽体的槽底设有线圈安装孔，在外凸凸起相对避让槽体槽底的一面设有驱动磁石，驱动磁石与安装于线圈安装孔中的驱动线圈配合产生洛伦兹力并驱动所述第二载体相对第一载体移动。
28.在上述的透镜驱动装置中，所述线圈安装孔为通孔，在外凸部上设有固定于线圈安装孔外孔口的线圈柔性电路板，线圈柔性电路板与驱动线圈电连，在外凸部周向套设有侧框，侧框的外侧连接有悬臂部，所述线圈柔性电路板通过一端固定于悬臂部上的弧形柔性电路板与框架一侧外壁的供电电路板电连。
29.在上述的透镜驱动装置中，所述透镜驱动装置还包括传动结构，用于当第一载体相对第二载体反向移动时能够与第二载体接触并使得第二载体跟随第一载体一起移动。
30.在上述的透镜驱动装置中，所述传动结构包括l形挡板，l形挡板的一端固定于第一载体与框架连接的一侧，l形挡板的另一端固定于第一载体的悬空侧，所述l形挡板和第一载体靠近第二载体的一端合围形成载体容纳空间，所述第二载体位于所述的载体容纳空间中。
31.本发明还提供了一种摄像装置，具有所述的透镜驱动装置。
32.本发明还提供了一种电子设备，具有所述的摄像装置。
33.与现有的技术相比，本发明的优点在于：
34.利用单侧的滑动连接，另一侧悬空的方式，其不仅可以缩小第一/二载体的体积，而且还可以进一步缩小第一/二载体移动阻力，利于移动速度进一步提升，确保移动平顺性。
35.机械驱动其可以用于重载的驱动，同时，还可以满足大行程的驱动要求，其次，机械驱动其驱动更加精准以及便于调控控制，大幅降低了制造加工难度，以及驱动更加及时和稳定。
36.步进电机+滚珠vcm，结构简单，对焦快速且精准，提高了摄像清晰度。
37.利用防旋转弹性夹对导向杆进行夹持，可以防止第一载体在电机旋转驱动力的驱动下发生旋转，使得第一载体移动更加稳定平顺，不会因为载体沿光轴运动时发生载体本身轻微旋转而影响变焦结果。
附图说明
38.图1是本发明提供的透镜驱动装置立体结构示意图。
39.图2是本发明提供的大行程机械驱动机构结构示意图。
40.图3是本发明提供的另一视角大行程机械驱动机构结构示意图。
41.图4是本发明提供的防旋转弹性夹夹导向杆的结构示意图。
42.图5是本发明提供的透镜驱动装置其盖板爆炸后的结构示意图。
43.图6是本发明提供的透镜驱动装置爆炸结构示意图。
44.图7是本发明提供的透镜驱动装置俯视结构示意图。
45.图8是图7中所述a
‑
a沿线剖视结构示意图。
46.图9是图7中所述b
‑
b沿线剖视结构示意图。
47.图10是本发明提供的第二载体结构示意图。
48.图11是本发明提供的传动件和倾斜固定板的爆炸结构示意图。
49.图12是本发明提供的实施例二的结构示意图。
50.图13是图12基础上增加棱镜后的结构示意图。
51.图14是本发明提供的实施例三结构示意图。
52.图15是本发明提供的载体防旋转机构结构示意图。
53.图中，框架1、光孔10、盖板11、电路板固定部12、第一载体2、固定板20、倾斜板21、通孔体210、外凸部23、导向槽24、定位销240、导向杆25、防旋转弹性夹26、u形部260、横向固定部261、销孔262、侧框27、悬臂部270、l形挡板28、连通口29、第二载体3、滚珠30、滚珠容纳槽31、大行程机械驱动机构4、步进电机40、支架400、蜗杆41、传动件42、倾斜固定槽421、凸起422、齿牙420、小行程驱动机构5、外凸凸起5a、避让槽体50、线圈安装孔51、驱动磁石52、驱动线圈53、线圈柔性电路板6、弧形柔性电路板60、电机供电电路板61、供电电路板7。
具体实施方式
54.以下是发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
55.实施例一
56.图5中的箭头为入射光。
57.如图1、图5和图9所示，本实施例的透镜驱动装置包括框架1。框架1为矩形框，在框架1的两短侧边分别设有光孔10，其中一个光孔为入射光孔，入射光孔用于安装透镜。
58.在框架1的厚度方向两面分别设有盖板11，以使得两盖板11和框架1内部形成空腔，对于内部的部件有保护功能。
59.第一载体2，位于框架1内并用于承载第一透镜，第一载体2的一侧和框架1滑动连接，并且第一载体2与所述第一载体2一侧相对的另一侧呈悬空。
60.利用单侧的滑动连接，另一侧悬空的方式，其不仅可以缩小第一载体2的体积，而且还可以进一步缩小第一载体2移动阻力，利于移动速度进一步提升，确保移动平顺性。
61.第二载体3，位于框架1内并用于承载第二透镜，第一载体2和第二载体3沿着光轴轴向依次分布，第二载体3的一侧和第一载体2与框架1滑动连接的一侧滑动连接，并且第二载体3与所述第二载体3一侧相对的另一侧呈悬空。利用单侧的滑动连接，另一侧悬空的方式，其不仅可以缩小第二载体3的体积，而且还可以进一步缩小第二载体3移动阻力，利于移动速度进一步提升，确保移动平顺性。
62.其次，将第二载体3滑动连接于第一载体2上，当第一载体2移动时则会带动第二载体3进行跟随移动，形成母子载体的关联关系，在这个同步移动的过程中，可以大幅提高对焦效率。
63.进一步地，第一载体2向第二载体3侧移动时，当第一载体2和第二载体3接触后则可以驱动第二载体3同步移动；当然，当第一载体2相对第二载体3反向移动时，所述透镜驱动装置还包括传动结构，用于当第一载体2相对第二载体3反向移动时能够与第二载体3接触并使得第二载体3跟随第一载体2一起移动。具体地，该传动结构包括l形挡板28，l形挡板28的一端固定于第一载体2与框架1连接的一侧，l形挡板28的另一端固定于第一载体2的悬空侧，所述l形挡板28和第一载体2靠近第二载体3的一端合围形成载体容纳空间，所述第二载体3位于所述的载体容纳空间中。
64.利用l形挡板28的作用使得第二载体3跟随第一载体2一起移动，确保对焦效率。
65.作为另外一种方式，这里的传动结构包括设于第一载体2靠近第二载体3一侧的延长臂(图中未视)，在延长臂靠近第二载体3的内侧面设有滑槽(相当于腰型盲孔的构造)，在第二载体3的一侧设有伸入所述滑槽中的滑杆，滑杆在滑槽中滑动，当第一载体2相对第二载体3反向移动时，滑杆与滑槽接触则可以使得第二载体3跟随第一载体2一起移动。这只是一种替换方式，也不排除有其它的替换方式。
66.如图2
‑
图6所示，所述透镜驱动装置包括大行程机械驱动机构4，大行程机械驱动机构4驱动所述第一载体2沿着光轴轴向移动并且第一载体2驱动第二载体3跟随第一载体2在光轴轴向同向移动。大行程机械驱动机构4为机械驱动机构方式，机械驱动其可以用于重载的驱动，同时，还可以满足大行程的驱动要求，其次，机械驱动其驱动更加精准以及便于调控控制，大幅降低了制造加工难度，以及驱动更加及时和稳定。
67.具体地，本实施例的大行程机械驱动机构4包括步进电机40，步进电机40通过支架400固定于框架1的一长侧内壁，在步进电机40的输出轴上连接有蜗杆41，在第一载体2的一侧连接有具有齿牙420的传动件42，所述的齿牙420与所述蜗杆41啮合。步进电机40其可以精准控制移动行程，而蜗杆41与齿牙420的啮合其可以精准控制第一载体2移动位置，以及达到相应位置后的啮合锁止，同时，蜗杆41的设计其可以提供一种大推力和长距离的驱动，
可以满足重载和长距离的对焦要求。
68.步进电机40固定于电路板固定部12上，在步进电机40远离电路板固定部12的一侧设有填充块43，以使得步进电机40固定更加稳定。
69.其次，这种方式的优势还有便于拆装，只要使得蜗杆41与齿牙420的啮合即可实现组装，无需相互套接等等繁琐的操作。
70.作为另外一种实施方式，所述大行程机械驱动机构4包括步进电机40，步进电机40上连接有螺杆，以及套设在螺杆上的螺套，所述螺套固定于第一载体上，这种方式其可以可以满足使用要求。
71.进一步地，如图9
‑
图10所示，在第一载体2一侧固定连接有固定板20，传动件42呈倾斜固定于固定板20上。传动件42的倾斜则使得齿牙也倾斜，这种方式其便于蜗杆从上往下组装，以及从下往上拆卸，使得整个拆装过程简单，大幅提高了生产效率。
72.同时，这种方式其大幅减少了齿牙和蜗杆的滑牙现象，使得使用寿命更长和耐用，驱动更加稳定可靠。
73.固定板20具有悬空端200，悬空端垂直于所述第一载体2一侧，悬空端延伸至蜗杆下方，在固定板20的悬空端上设有倾斜板21，倾斜板21的下端延伸至蜗杆41侧下方并且与固定板20连接，倾斜板21的上端呈自由状，所述传动件42固定于倾斜板21上倾斜面。
74.倾斜板21的设计其使得拆装更加简单和便捷，同时，由于倾斜板21具有一定的弹性性能，可以防止过分重载导致步进电机超载损坏，或者蜗杆和齿牙的损坏，同时，倾斜板21会使得传动件42始终具有一个向蜗杆侧运动趋势的弹性力，确保啮合传动有效性。
75.其次，悬空端上设有冲压成型孔，倾斜板21在冲压冲压成型孔时被一并成型，所述倾斜板21连接于冲压成型孔孔壁。
76.优选方案，本实施例的传动件42呈块状，所述齿牙420设于传动件42的上倾斜表面，即块状传动件42的上倾斜表面，在传动件42的下倾斜表面设有倾斜方向与倾斜板21倾斜方向一致的倾斜固定槽421，倾斜板21卡于倾斜固定槽421中，在倾斜固定槽421的槽底设有凸起422，在倾斜板21上设有供所述凸起422插入的通孔体210，所述凸起422插于通孔体210中。
77.利用倾斜固定槽421其可以对传动件42形状周向位置的限位，而协同凸起422和通孔体210的结构，可以使得传动件42被锁止于倾斜板21上。
78.另外，本实施例的凸起422为方形凸起，所述通孔体210为方形孔，进一步提高传动件42的周向锁止稳定性。
79.优选地，如图2、图3、图5
‑
图9所示，所述透镜驱动装置还包括载体防旋转机构，该载体防旋转机构包括：
80.导向杆25，有两根并且呈上下分布于框架1的内部一侧；
81.第一载体2的一侧和两根导向杆25滑动连接；
82.防旋转弹性夹26，至少一个并且夹于一根导向杆25上；
83.所述防旋转弹性夹26固定在第一载体2上。
84.优选地，本实施例的防旋转弹性夹26有两个，一根导向杆25对应一个防旋转弹性夹26。
85.优选地，本实施例的两个防旋转弹性夹26以光轴呈相对分布。
86.在第一载体2的一侧设有外凸部23，在框架1一侧设有两根相互平行的导向杆25，导向杆25的两端固定于框架的两短侧边上，优选地，在导向杆25的两端分别设有轴套，以便于提高安装效率，两根导向杆25呈上下分布，可以降低驱动时的阻力，同时还可以确保第一载体处于设定的水平位置，在外凸部23上设有两个供所述导向杆25一一贯穿的导向孔，所述的导向杆25插于导向孔中。所述的导向杆插于导向孔中，导向孔的孔壁具有与导向杆的圆柱面相切的1
‑
2个相切面。
87.当然，可以在导向孔中设置轴套之类的导向件，以进一步缩小摩擦力，提高移送对焦速度。
88.导向杆25的数量不宜设计过多，过多会导致成本增加以及阻力增大。
89.所述防旋转弹性夹26夹于导向杆远离相切面的一侧。
90.其次，本实施例的外凸部23延长至第二载体3的一侧外，在外凸部23靠近第二载体3的内侧面和第二载体3之间设有滚珠导向机构。进一步地，如图3和图10所示，所述滚珠导向机构包括设于外凸部23内侧面上的导向槽24，导向槽24沿着光轴a方向分布，在第二载体3靠近外凸部23的一侧面设有滚珠30，并且滚珠30的部分球形面与导向槽24滚动接触。优选方案，本实施例的导向槽24有两个，每一导向槽24分别与若干滚珠30的部分球形面滚动接触。
91.以及
92.在第二载体3靠近外凸部23的一侧面设有滚珠容纳槽31，所述的滚珠30部分内置于滚珠容纳槽31中并且滚珠30的球形面和滚珠容纳槽31的槽壁呈相切接触。
93.滚珠30部分与导向槽24接触，本实施例的导向槽24为梯形槽，梯形槽槽口尺寸大于槽底尺寸，滚珠30的球形面分别与导向槽24的三个槽壁相切接触，这种方式其在最大程度上降低了相互之间的摩擦力，以确保移动对焦效率。
94.优选地，本实施例的滚珠容纳槽31为三至五倾斜面合围形成的滚珠容纳槽，滚珠30与所述滚珠容纳槽31为相切的接触，可以增加滚珠30的灵活性。例如，四个倾斜面形成的滚珠容纳槽。
95.上述的延长臂连接于外凸部23远离第一载体的端部。
96.作为另外实施方式，所述滚珠导向机构的导向槽24可以设置在第二载体上，而滚珠30则可以设置在外凸部23的内侧面，即，与上述的设置方式相反，同样也可以达到导向目的。
97.作为第二种替换传动结构的方案，这种传动结构包括上述的导向槽24，该导向槽24为腰型盲孔的结构，此时也就可以使得第一载体带动第二载体同步移动。
98.另外，由于步进电机其蜗杆带动齿牙进行直线驱动，此时的第一载体2收到传动力的时候会发生旋转现象，因为导向杆和导向孔为间隙配合，如图3、图4和图6所示，为了防止第一载体移动卡滞，在外凸部23上还设有与所述导向孔连通的连通口29，连通口29使得插于该导向孔中的导向杆25部分裸露，在外凸部23上设有位于所述连通口29中并且夹在该导向杆25裸露段的防旋转弹性夹26。优选地，为了便于安装，本实施例的防旋转弹性夹26夹在上方一根导向杆25上。
99.进一步地，如图15所示，本实施例的防旋转弹性夹26包括开口朝内的u形部260，u形部260的中部与导向杆25相切接触，例如，上侧的导向孔其有一个相切面与导向杆相切，
而u形部260的中部与所述一个相切面呈相对分布。
100.下侧的导向孔有两个呈八字形分布的相切面，下侧的导向杆和两个相切面相切，此时下侧的防旋转弹性夹26其u形部260中部与两个相切面呈三角分布。
101.u形部260的两端与导向杆25留有间隙。
102.如图4和图6所示，u形部260与横向固定部261连接，横向固定部261固定于连通口29远离导向孔的一端外围。所述的防旋转弹性夹26由金属板材加工制成。
103.在连通口29远离导向孔的一端孔口设有安装台阶槽，所述横向固定部261远离u形部260的一端置于安装台阶槽槽底，在安装台阶槽的槽底设有若干定位销240，在横向固定部261置于安装台阶槽槽底的一端设有供所述定位销240一一插入的销孔262。
104.横向固定部261置于安装台阶槽的一端周边和安装台阶槽的槽壁吻合接触。
105.其次，横向固定部261的厚度略微小于安装台阶槽的槽深，以防止横向固定部261厚度较厚导致外凸形成干涉。
106.横向固定部261和安装台阶槽之间可以设于固定胶，以使得横向固定部261固定。
107.还有，本实施例的透镜驱动装置还包括小行程驱动机构5，小行程驱动机构5位于所述第一载体2一侧和第二载体3一侧之间并且小行程驱动机构5驱动所述第二载体3相对第一载体2在光轴轴向移动。
108.本实施例的小行程驱动机构5为电磁驱动机构。即，如图2、图8和图10所示，小行程驱动机构5包括设置于第二载体3靠近外凸部23的内侧面的外凸凸起5a，在外凸部23内部设有开口朝向第二载体3的避让槽体50，所述的外凸凸起5a插于所述的避让槽体50中，在避让槽体50的槽底设有线圈安装孔51，在外凸凸起5a相对避让槽体50槽底的一面设有驱动磁石52，驱动磁石52与安装于线圈安装孔51中的驱动线圈53配合产生洛伦兹力并驱动所述第二载体3相对第一载体2移动。
109.当然，这里的小行程驱动机构5还可以是压电驱动方式，相较于压电驱动方式，本实施例的电磁驱动方式其容易安装并且结构更加简单，成本更低。
110.进一步地，外凸凸起5a横向截面呈t形，而所述的避让槽体50则为t形槽，以使得结构更加稳定，即，扩大了驱动磁石52的安装固定面。
111.优选地，如图1和图6所示，本实施例的线圈安装孔51为通孔，在外凸部23上设有固定于线圈安装孔51外孔口的线圈柔性电路板6，线圈柔性电路板6与驱动线圈53电连，在外凸部23周向套设有侧框27，侧框27压住横向固定部261置于安装台阶槽的一段，可防止横向固定部261脱离，侧框27的外侧连接有悬臂部270，所述线圈柔性电路板6通过一端固定于悬臂部270上的弧形柔性电路板60与框架1一侧外壁的供电电路板7电连。
112.弧形柔性电路板60呈c形，其可以跟随第二载体3的移动发生形变，以满足供电要求。
113.其次，所述的步进电机40和电机供电电路板61连接，在框架1设有导向杆25的一侧下方连接有电路板固定部12，弧形柔性电路板60远离线圈柔性电路板6的一端固定于电路板固定部12，电机供电电路板61固定于电路板固定部12，供电电路板7与电机供电电路板61电连。
114.进一步地，本实施例的电路板均为fpc电路板。
115.供电电路板7与外接电源连接分别给与其连接的电路板进行供电。
116.本实施例的工作原理如下：
117.步进电机40得电后则使得蜗杆41旋转，旋转的蜗杆则使得与其啮合的传动件42发生直线位移，即，沿着光轴轴向移动。
118.与传动件42连接的第一载体2在移动力的驱动下在光轴轴向移动，当然，这里的移动方向有两种：第一载体2向第二载体3侧移动，第一载体2向远离第二载体3侧移动，由于第二载体3会跟随第一载体1同步移动，这种同步移动不仅可以提高对焦效率，而且还可以提高对焦精准度。
119.利用步进电机40进行驱动，其推力大并且可以满足重载要求，以及长距离对焦要求。
120.第二载体3在跟随第一载体2移动时，此时的驱动线圈53通电，与驱动线圈53配合的驱动磁石52则产生洛伦兹力，该驱动力可以驱动第二载体3相对第一载体2移动，达到精准对焦的目的。
121.第二载体3可以向第一载体2侧移动，也可以向远离第一载体2的一侧移动，不同方向的驱动则为改变电流方向即可。
122.实施例二
123.基于实施例一，如图12
‑
图13所示，本实施例提供了一种摄像装置，具有实施例一所述的透镜驱动装置，在透镜驱动装置的第一载体2上设有第一透镜，在第二载体3上设置有第二透镜，在入射光孔设有透镜。
124.当然，上述的第一透镜和第二透镜还可以是安装在af马达中，af马达固定在相应的第一载体2和第二载体3。
125.af马达可以起到对焦作用，进一步提高对焦精准度。
126.实施例三
127.基于实施例二，如图14所示，本实施例提供了一种电子设备，具有实施例二所述的摄像装置。电子设备例如：手机和平板电脑等等。
128.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。