用于光学成像系统的直线型压电振动器及驱动装置的制作方法

本技术涉及光学元件驱动，尤其涉及一种用于光学成像系统的直线型压电振动器及驱动装置。

背景技术：

1、电磁马达因结构复杂，体积大以及其线圈和磁铁产生的磁场带来的的电磁干扰等风险，限制了其高端化的发展，因此现在高端机型多采用压电马达代替电磁马达，与传统的电磁式马达不同，压电马达利用压电元件的逆压电效应，产生一个有规则的、定向的、高频率的微小振动，再通过驱动头摩擦耦合作用将压电驱动元件产生的高频微观振动转变为与之摩擦接触的一个动子的宏观直线运动，从而产生机械功率输出。压电马达体积小、驱动力大，因而在微电机领域具有明显的优势。目前应用比较普遍的是一个电极被划分区域的矩形压电陶瓷片+平板结构弹性体的方式，工作模态为第一阶纵振动模式和第二阶弯振动模式的耦合模态，其中第一阶纵振动模式和第二阶弯曲振动模式被同步激发，两种振动模式耦合(简并)形成一个理想的、方向可控的椭圆运动模态，然后通过摩擦耦合机理作用将压电振动器的椭圆运动转换为摩擦板的直线运动，从而带动镜头载体沿光轴方向直线运动。但是，靠两个模态耦合产生驱动效果的压电振动器的马达长宽比会受限制、而且工作频率过高,从而导致驱动能力降低。

2、此外，现有压电马达的压电振子预压力大多直接作用于镜头载体上，导致镜头载体一直受到较大的预压力，镜头载体与基座通过夹持在中间的滚珠或导杆产生相对运动的过程中，产生的摩擦力相对较大，极易造成部件发生旋转或变形，导致马达静态倾斜度和动态倾斜度较差，性能下降，在运动过程中也易造成磨损加剧、产生碎屑，导致马达寿命过短，且碎屑易导致成像不清晰。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的是提供一种用于光学成像系统的直线型压电振动器及驱动装置，以解决现有技术中压电马达长宽比受限、工作频率过高导致的驱动能力降低，镜头载体与基座在进行相对运动时，产生较大的摩擦力，导致部件发生损伤，影响马达的寿命及效果等问题。

2、为解决上述技术问题，本技术实施例提供如下技术方案：

3、本技术第一方面提供一种用于光学成像系统的直线型压电振动器，包括：

4、两块压电元件和弹性体，所述弹性体与所述压电元件固定设置；所述弹性体背离所述压电元件的一侧延伸形成凸状结构，两块所述压电元件分别连接于所述凸状结构两侧的弹性体远离凸状结构的一侧上；

5、其中，两块所述压电元件的尺寸分别与所述凸状结构两侧的弹性体的尺寸相适配。

6、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，其中所述弹性体的凸状结构沿所述弹性体的长度方向设置，且位于所述弹性体的中间位置。

7、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，其还包括：固定部，用于将压电振动器安装于所应用的压电设备上；

8、所述固定部与所述弹性体一体成型，所述弹性体沿长度方向的两端延伸形成所述固定部；

9、或，所述固定部直接连接于所述弹性体沿长度方向的两端。

10、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，其中对所述压电元件施加特定驱动频率范围的驱动电压，使得压电振动器产生相应的振动模态，从而驱动镜头载体产生沿光轴方向的直线运动。

11、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，其中当对所述压电元件施加交流电压的驱动频率在[f1,f3]区间内时，两个压电元件同时产生收缩或扩张，带动所述压电振动器沿宽度方向对应的产生凸起或凹陷，使得所述压电振动器被激发出沿宽度方向的二阶弯振的第一模态；当对所述压电元件施加交流电压的驱动频率在[f2,f4]区间内时，两个压电元件分别依次产生收缩或扩张，带动所述压电振动器沿长度方向对应的产生凸起或凹陷，使得所述压电振动器被激发出沿长度方向的一阶弯振的第二模态；

12、两个频率区间存在一重叠区间[f2,f3]，重叠区间的频率为δf，δf需满足于式(1)：

13、0 ≤丨δf 丨≤4khz                  (1)

14、当对两块压电元件分别施加相位相差π/2，且频率f同时满足条件f 2<f<f 3和式(1)，此时，压电振动器同时产生第一模态和第二模态，第一模态和第二模态相互叠加，使得所述压电振动器产生椭圆运动；

15、其中，f1为激发出第一模态的最低频率，f3为激发出第一模态的最高频率；f2为激发出第二模态的最低频率，f4为激发出第二模态的最高频率。

16、在本技术第一方面的一些变更实施方式中，其中对所述压电振动器施加频率在[f1,f3]的方波、正弦和三角波电信号，施加在两块压电元件的驱动电压的相位相差π/2，两个压电元件同时产生收缩或扩张，带动所述压电振动器沿宽度方向对应的产生凸起或凹陷，使得所述压电振动器被激发出沿宽度方向的第一模态，第一模态对应两个振型；对两块压电元件分别施加正电和负电，此时第一块压电元件收缩，与其连接的弹性体凸起，而第二块压电元件扩张，与其连接的弹性体凹陷，为第一振型；对两块压电元件分别施加负电和正电，此时第一块压电元件扩张，与其连接的弹性体凹陷，而第二块压电元件收缩，与其连接的弹性体凸起，为第二振型；由两个振型可知，压电振动器产生向上或向下的黏滑驱动。

17、本技术第二方面提供一种驱动装置，包括：包括基座和保护壳，所述镜头载体嵌设于所述基座内，所述保护壳与所述基座扣合一体形成承载空间；还包括：前述所述的压电振动器、动子过渡连接件、导向组件、镜头载体；

18、所述压电振动器设于所述基座的一侧壁，所述动子过渡连接件设于所述压电振动器与所述镜头载体之间，所述动子过渡连接件的一侧与所述凸状结构压力接触，另一侧与所述镜头载体非刚性连接；其中，所述压电振动器运动带动所述动子过度连接件上下运动，使得所述镜头载体沿光轴方向上下运动，形成af方向的直线运动；

19、所述导向组件包括：动子过渡连接件导向组件和镜头载体导向组件，所述动子过渡连接件导向组件设置于基座和动子过渡连接件之间，所述镜头载体导向组件设置于镜头载体和基座之间。

20、在本技术第二方面的一些变更实施方式中，其中所述镜头载体靠近所述动子过渡连接件的一侧对应设有定位槽，所述定位槽内设有间隙空间，所述定位槽用于固定连接所述动子过渡连接件。

21、在本技术第二方面的一些变更实施方式中，其中所述动子过渡连接件靠近所述镜头载体的一侧设有凸起，所述凸起连接于所述定位槽内，所述定位槽的尺寸大于所述凸起的尺寸；

22、或，所述动子过渡连接件靠近镜头载体的一侧设有预压簧片，所述预压簧片卡接固定在所述动子过渡连接件的定位槽内。

23、在本技术第二方面的一些变更实施方式中，其中所述动子过渡连接件导向组件由设置于基座外周面的第一内导向槽、设于动子过渡连接件朝向基座一侧的第一外导向槽和设于第一外导向槽和第一内导向槽之间的第一滚珠组成，所述第一内导向槽与所述第一外导向槽组成第一滚珠槽；

24、其中，所述第一滚珠槽至少为两组。

25、在本技术第二方面的一些变更实施方式中，其中所述镜头载体导向组件由设置于镜头载体外周面的第二内导向槽，设于基座朝向镜头载体侧的第二外导向槽，设于第二外导向槽和第二内导向槽之间的第二滚珠组成，所述第二内导向槽与所述第二外导向槽组成第二滚珠槽；

26、其中，所述第二滚珠槽至少为两组且至少有一组采用v型滚珠槽和v型滚珠槽组合的方式。

27、在本技术第二方面的一些变更实施方式中，其还包括：传感组件和电路板；

28、所述传感组件包括：感应件和定位件，所述感应件与所述镜头载体连接固定，所述定位件设于所述基座的中空槽内，与所述电路板电连接；

29、所述电路板设于所述基座与所述保护壳之间，所述电路板的一端与所述压电振动器电连接，另一端与所述传感组件电连接。

30、相较于现有技术，本技术第一方面提供的用于驱动光学成像系统的直线型压电振动器，采用两块压电元件和带有凸状结构的弹性体组合的方式，带有凸状结构的弹性体在长宽与矩形金属板相同的情况下，高度方向明显减小，从而降低了压电振动器的高度，进而减小手机的厚度，对手机轻薄化有利，可用于狭小空间内驱动高像素镜头；

31、带有凸状结构的弹性体的应力明显小于矩形金属板，弹性体的凸状结构可以减小金属板的刚度，从而降低该压电器件的工作频率，可以增强超声电机的输出特性；

32、利用两块压电元件代替一整块压电元件，使该压电振动器的刚度更小，这样可以降低该压电器件的工作频率，得到更好的驱动效果。

33、本技术第二方面提供的驱动装置，将压电振动器和镜头载体之间增加一动子过渡连接件，使预压力施加于动子过渡连接件上，镜头载体与动子过渡连接件连接，动子过渡连接件上下运动时带动镜头载体沿光轴方向上下移动，从而形成af方向的直线运动，运动过程中，镜头载体只受到上下方向的驱动力，不受到水平方向的预压力，镜头载体与基座之间的摩擦力相对较小，这样，镜头载体运动不会因受到水平方向的力而产生旋转或变形，也不会因受到较大的摩擦力而导致加速磨损和掉屑，产品寿命长、性能好、成像清晰。