CN117255969A - 摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中摄像模组是潜望式摄像模组,包括一摄像模组主体(10)、一反射棱镜(20)以及一棱镜驱动装置(30),其中摄像模组主体(10)具有一光轴(O),反射棱镜(20)沿摄像模组主体(10)的光轴(O)方向被设置于摄像模组主体(10)的入光侧,以供反射棱镜(20)反射外界光线至摄像模组主体(10),其中反射棱镜(20)被可传动地连接于棱镜驱动装置(30),并由棱镜驱动装置(30)驱动反射棱镜(20)运动,以改变反射棱镜(20)出射光的方向,补偿摄像模组主体(10)的光学抖动。潜望式摄像模组利用压电结构与反射棱镜(20)相结合,利用压电马达的大驱动力以及小尺寸来驱动反射棱镜(20)进行更高精度的防抖功能。
Description
本发明涉及摄像模组领域,尤其涉及一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法。
近些年来,如智能手机等具有摄像功能的终端设备都需要具备光学防抖(OIS)功能,为了避免由于人为因素所形成的摄像设备抖动从而影响图像的清晰程度,故采用防抖技术可以使得图像稳定化。
现有防抖方案中,采用的方式为设有反射镜及支撑反射镜的基座,运用不同的枢轴支撑反射镜,并利用磁铁、线圈、霍尔传感器以及弹片/悬丝/滚珠等元件控制反射镜,避免其在使用过程出现的抖动。但此种方案结构复杂,零件数量较多,生产维修困难。线圈与磁铁也普遍尺寸较大,不适用于便携终端逐渐小型化的趋势。同时,由于当前棱镜或反射镜产品体积逐渐变大、重量逐渐增大趋势,现有传统防抖驱动机构推力不足,难以符合未来发展趋势。
发明内容
本发明的一个主要优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中所述摄像模组是一潜望式摄像模组,所述潜望式摄像模组包括至少一压电驱动装置和一反射棱镜,通过所述压电驱动装置驱动所述反射棱镜运动,有利于提高所述反射棱镜运动所需的作用力。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中所述潜望式摄像模组的反射棱镜座内的驱动轴与压电驱动装置的驱动轴设置于同一侧,均与透镜组光轴所平行且位于同一平面,有利于减小了潜望式摄像模组的整体体积,实现模组结构封装紧凑,使得模组结构更加趋于小型化。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中所述潜望式摄像模组在连续变焦模组结构中的电路设置优化,使得走线空间更窄,集成度更高。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中所述潜望式摄像模组利用压电结构与反射棱镜相结合,利用压电马达的大驱动力以及小尺寸来驱动反射棱镜进行更高精度的防抖功能。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中所述潜望式摄像模组采的压电马达的驱动力大和尺寸小,压电马达能够代替现有防抖方案中的线圈、磁铁等大尺寸结构,且传统防抖驱动机构常会出现推力不足的情况,使用压电马达能够更好地解决这一问题,有利于提高使得模组的稳定性。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中所述潜望式摄像模组的电路走线设于壳体底部的内部或者贴附于壳体内部的第二长边侧面的表面上,有效地改善摄像模组的内部空间问题,更好地为驱动元件提供了空间,能够使得模组结构更加小型化,实现模组结构封装紧凑。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中所述潜望式摄像模组利用压电元件直接地驱动透镜组,进一步减小了元件所需尺寸,实现横向尺寸减小,从而减小了模组的整体体积和尺寸,结构趋于小型化。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中所述潜望式摄像模组通过在连续变焦模组结构中的电路设置优化,进一步简化组装结构,利于组装,组装结构工序更少,节约成本。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,其中所述潜望式摄像模组的驱动装置直接驱动对焦/聚焦透镜组,减小驱动件元件所需尺寸。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法组,其中所述潜望式摄像模组的主动元件配置邻近于驱动对焦/聚焦透镜组,减小模组尺寸或实现紧凑化封装。
本发明的另一个优势在于提供一摄像模组、光学致动器、感光组件及其制造方法,进一步地简化了所述潜望式摄像模组的组装结构,利于组装,组装结构工序更少,有利于提高生产加工效率。
依本发明的一个方面,能够实现前述目的和其他目的和优势的本发明的一潜望式摄像模组,包括:
一摄像模组主体;
一反射棱镜,其中所述摄像模组主体具有一光轴,所述反射棱镜沿所述摄像模组主体的所述光轴方向被设置于所述摄像模组主体的入光侧,以供所述反射棱镜反射外界光线至所述摄像模组主体;
一棱镜驱动装置,其中所述反射棱镜被可传动地连接于所述棱镜驱动装置,其中所述棱镜驱动装置包括一棱镜驱动轴和一压电驱动器,其中所述压电驱动器和所述棱镜驱动轴相固定地连接,且所述棱镜驱动轴平行于所述摄像模组主体的所述光轴方向,其中所述棱镜驱动轴在所述压电驱动器的驱动作用下沿所述光轴方向直线运动,以改变所述反射棱镜出射光的方向,补偿所述摄像模组主体的光学抖动;以及
至少一透镜驱动装置,其中所述透镜驱动器与所述透镜组相传动地连接,由所述透镜驱动器驱动所述透镜组沿特定方向移动,其中所述透镜驱动装置包括一压电驱动轴和一振动部件,其中所述压电驱动轴与所述摄像模组主体的光轴平行,且所述压电驱动轴的一端被固定,其中所述棱镜驱动装置的所述棱镜驱动轴与所述透镜驱动装置的所述压电驱动轴位于所述壳体内部基准轴X轴正方向的同一侧,均与所述透镜组的光轴相互平行。
根据本发明的一个实施例,进一步包括一棱镜座,其中所述反射棱镜被设置于所述棱镜座,所述棱镜座与所述棱镜驱动装置相传动地连接,由所述棱镜驱动装置驱动所述棱镜座,再由所述棱镜座带动所述反射棱镜同步移动。
根据本发明的一个实施例,所述反射棱镜进一步具有一斜面,所述棱镜座具有一支撑面,其中所述反射棱镜的所述斜面被支撑在所述棱镜座的所述支撑面,并且所述反射棱镜的所述斜面与所述棱镜座的所述支撑面相贴合。
根据本发明的一个实施例,进一步包括一传动装置,其中所述传动装置被可传动地连接于所述棱镜驱动装置和所述棱镜座,其中所述传动装置可被所述棱镜驱动装置驱动,并 由所述传动装置以旋转的方式驱动所述棱镜座。
根据本发明的一个实施例,所述棱镜驱动轴与所述传动装置相垂直连接,所述棱镜驱动轴与所述传动装置呈垂直状态,并且所述传动装置转换所述棱镜驱动轴的直线运动为绕基准轴X轴方向的旋转运动,以改变所述反射棱镜的出射光方向。
根据本发明的一个实施例,所述传动装置进一步包括一轴座和被设置于所述轴座的一传动轴,其中所述轴座被设置于所述棱镜座,所述轴座位于所述棱镜座的所述支撑面和所述反射棱镜的对应面。
根据本发明的一个实施例,所述传动装置的所述传动轴作为导向机构受所述棱镜驱动轴驱动,而转换成驱动所述棱镜座转动作用的驱动作用力,以驱动所述棱镜座绕着垂直于基准轴X轴方向进行旋转运动。
根据本发明的一个实施例,所述压电驱动器包括一压电元件,所述压电元件呈层叠结构,且所述压电元件包括多个压电伸缩体以及多个内部电极,所述内部电极交替叠加多个压电伸缩体而成的多个电极,并且多个压电伸缩体和多个内部电极互相层叠。
根据本发明的一个实施例,所述棱镜驱动装置包括一压电马达和一曲柄滑块机构,其中所述压电马达与所述曲柄滑块机构相传动地连接,其中所述曲柄滑块机构被可传动地连接于所述棱镜座,由所述压电马达通过所述曲柄滑块机构驱动所述棱镜座和所述反射棱镜运动。
根据本发明的一个实施例,所述曲柄滑块机构进一步包括一曲柄、一滑块以及一连接轴,其中所述滑块与所述压电马达相传动地连接,由所述压电马达驱动所述滑块沿光轴方向直线地运动。
根据本发明的一个实施例,所述连接轴与基准轴X轴平行,所述曲柄与所述透镜组的光轴和基准轴Y轴所在的平面平行。
根据本发明的一个实施例,所述棱镜驱动装置进一步包括一导向元件,其中所述导向元件一端与所述滑块相连接,另一端与所述棱镜座相连接,当所述压电马达施加驱动力时,会带动所述滑块进行直线运动,所述曲柄和连接轴也会随之运动,所述连接轴可以使得所述滑块和所述曲柄之间保持相对运动。
根据本发明的一个实施例,所述摄像模组主体包括一透镜组、沿光轴方向设置的图像传感器、以及固定所述透镜组和所述图像传感器的一壳体。
根据本发明的一个实施例,所述摄像模组的电路走线被设置于所述壳体的底部内侧;或者所述摄像模组的电路被贴附于壳体内部的一侧面。
根据本发明的一个实施例,所述摄像模组主体进一步包括至少一透镜驱动装置,其中所述透镜驱动器与所述透镜组相传动地连接,由所述透镜驱动器驱动所述透镜组沿特定方向移动,以调整整个系统的焦距。
根据本发明的一个实施例,所述透镜组进一步包括一第一透镜组、一第二透镜组以及一第三透镜组,其中所述反射棱镜位于所述透镜组的所述第一透镜组物侧一端,其中所述反射棱镜反射的光线经所述第一透镜组到所述第二透镜组,第二透镜组位于所述第一透镜组出光侧,所述第三透镜组位于所述第二透镜组出光侧。
根据本发明的一个实施例,述透镜驱动装置进一步包括一第一透镜驱动单元和一第二 透镜驱动单元,其中所述第一透镜驱动单元与所述第二透镜组件相传动地连接,由所述第一透镜驱动单元驱动所述第二透镜组件沿光轴方向做水平横向移动,以调整整个系统的焦距;所述第二透镜驱动单元与所述第三透镜组件相传动地连接,由所述第二透镜驱动单元驱动所述第三透镜组件沿光轴方向做水平横向移动,以使得摄像模组起到连续变焦的作用。
根据本发明的一个实施例,所述透镜驱动装置包括一压电驱动轴和一振动部件,其中所述压电驱动轴与所述摄像模组主体的光轴平行,且所述压电驱动轴的一端被固定,另一端与所述振动部件通过粘合剂固定相连,从而使得振动部件带动所述压电驱动轴振动。
根据本发明的一个实施例,所述棱镜驱动装置的所述棱镜驱动轴与所述透镜驱动装置的所述压电驱动轴位于所述壳体内部基准轴X轴正方向的同一侧,均与所述透镜组的光轴相互平行。
根据本发明的一个实施例,进一步包括至少一磁传感器,其中所述磁传感器被设置于所述透镜组和所述壳体之间。
本申请的另一优势在于提供了一种摄像模组,其中,所述摄像模组采用新型的MEMS驱动器作为压电元件来驱动感光芯片位移来实现光学防抖。
通过下面的描述,本申请的其它优势和特征将会变得显而易见,并可以通过权利要求书中特别指出的手段和组合得到实现。
为实现上述至少一优势,本申请提供一种感光组件,其包括:
基板,包括:固定部、可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的至少二悬持臂,所述可移动部通过所述至少二悬持臂被悬持地设置于所述固定部内,所述固定部、所述可移动部及所述至少二悬持臂具有一体式结构;
被设置于且电连接于所述可移动部的感光芯片,所述感光芯片设有一感光轴;以及
至少一压电元件,其中,所述至少一压电元件被设置于所述至少二悬持臂的至少其中之一,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片以使得所述感光芯片相对于所述固定部产生一定的倾斜角度,通过这样方式,来进行光学防抖。
在根据本申请的感光组件中,每一所述悬持臂具有相对的第一端和第二端,所述第一端被固定于所述固定部,所述第二端被固定于所述可移动部。
在根据本申请的感光组件中,所述至少二悬持臂包括第一悬持臂和第二悬持臂,所述第一悬持臂和所述第二悬持臂相对于所述可移动部对称地布置。
在根据本申请的感光组件中,所述至少一压电元件包括第一压电元件,其中,所述第一压电元件被设置于所述第一悬持臂,并被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第一悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度,通过这样的方式,来进行光学防抖。
在根据本申请的感光组件中,所述至少一压电元件还包括第二压电元件,其中,所述第二压电元件被设置于所述第二悬持臂,并被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第二悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度,通过这样的方式,来进行 光学防抖。
在根据本申请的感光组件中,所述第一压电元件和所述第二压电元件相对于所述可移动部对称地布置。
在根据本申请的感光组件中,所述第一压电元件与所述第二压电元件适于以不同的电压进行导通,以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度。
在根据本申请的感光组件中,所述第一悬持臂包括第一悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第一悬臂主体的分隔槽,其中,通过所述分割槽所述第一悬臂主体被分为相互可移动的第一悬臂部和第二悬臂部,其中,所述第一压电元件包括被设置于所述第一悬臂部的第一压电区域和被设置于所述第二悬臂部的第二压电区域,所述第一压电区域被配置为在被导通后通过其自身的形变作动于所述第一悬臂部以使得所述第一悬臂部相对于所述第二悬臂部发生翘曲,所述第二压电区域被配置为在被导通后通过其自身的形变作动于所述第二悬臂部以使得所述第二悬臂部相对于所述第一悬臂部发生翘曲。
在根据本申请的感光组件中,所述第一悬持臂具有“回”字型结构。
在根据本申请的感光组件中,所述第一悬臂部具有由所述第一端划分而成的第一悬臂子部和第二悬臂子部,所述第二悬臂部具有由所述第二端划分而成的第三悬臂子部和第四悬臂子部,其中,所述第一压电区域包括被设置于所述第一悬臂子部的所述第一压电片和被设置于所述第二悬臂子部的第二压电片,所述第二压电区域包括被设置于所述第三悬臂子部的所述第三压电片和被设置于所述第四悬臂子部的第四压电片。
在根据本申请的感光组件中,所述第一压电片在所述第一悬臂子部上沿第一方向延伸,所述第二压电片在所述第二悬臂子部上沿第二方向布置,通过这样的配置使得,所述第一压电片和所述第二压电片适于被导通后驱动所述第一悬臂部沿所述感光轴所设定的方向翘曲以产生高度方向上的行程。
在根据本申请的感光组件中,所述至少二悬持臂还包括第三悬持臂和第四悬持臂,其中,所述第一悬持臂和所述第二悬持臂相对于所述可移动部以X轴为对称轴对称地布置,所述第三悬持臂和所述第四悬持臂相对于所述可移动部以Y轴为对称轴对称地布置,所述第一悬持臂与所述第三悬持臂相邻布置、所述第二悬持臂与所述第四悬持臂相邻布置。
在根据本申请的感光组件中,所述至少一压电元件还包括第三压电元件,其中,所述第三压电元件被设置于所述第三悬持臂,并被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第三悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖。
在根据本申请的感光组件中,所述至少一压电元件还包括第四压电元件,其中,所述第四压电元件被设置于所述第四悬持臂,并被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第四悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖。
在根据本申请的感光组件中,所述第一压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第一悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片向上或向下移动以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖;所述第二压电元件被配置为在被导通后通过 其自身形变来驱动所述第二悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片向上或向下移动以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖。
在根据本申请的感光组件中,所述第一悬持臂包括沿着X轴方向延伸的第一悬臂段和沿着Y轴方向延伸的第二悬臂段,其中,所述至少一压电元件包括第一压电元件和第二压电元件,所述第一压电元件被设置于所述第一悬持臂的第一悬臂段,所述第二压电元件被设置于所述第一悬持臂的第二悬臂段,其中,所述第一压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第一悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖;所述第二压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第一悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖。
在根据本申请的感光组件中,所述第二悬持臂包括沿着X轴方向延伸的第三悬臂段和沿着Y轴方向延伸的第四悬臂段,其中,所述至少一压电元件还包括第三压电元件和第四压电元件,其中,所述第三压电元件被设置于所述第二悬持臂的第三悬臂段,所述第四压电元件被设置于所述第二悬持臂的第四悬臂段,其中,所述第三压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第二悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖;所述第四压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第二悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖。
在根据本申请的感光组件中,所述第一悬持臂具有“L”型结构,和/或,所述第二悬持臂具有“L”型结构。
在根据本申请的感光组件中,所述悬持臂的厚度尺寸范围为0.1mm-0.3mm。
在根据本申请的感光组件中,所述基板具有上表面和与所述上表面相对的下表面,所述基板进一步具有至少部分地贯穿于所述下表面和所述上表面之间的镂空结构,其中,通过所述镂空结构,所述基板形成所述固定部、所述可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的所述至少二悬持臂。
在根据本申请的感光组件中,所述感光组件进一步包括被设置于所述半导体基板的下表面的补强板。
在根据本申请的感光组件中,所述感光组件进一步包括被保持于所述感光芯片的感光路径上的滤光元件。
根据本申请的另一方面,还提供了一种感光组件的制备方法,其包括:
提供一种基板结构,其中,所述基板结构具有预设于其表面的电路;
将至少一压电元件、电连接结构和电子元器件分别贴装于所述基板结构的上表面的预设位置;
对所述基板结构进行蚀刻以形成至少部分地贯穿于所述基板结构的下表面和上表面之间的镂空结构以形成基板,其中,所述基板包括固定部、可移动部和延伸于所述固定部和 所述可移动部之间的至少二悬持臂,所述可移动部通过所述至少二悬持臂被悬持地设置于所述固定部内,其中,所述至少一压电元件被形成于所述至少二悬持臂的至少其中之一;
贴附一补强板于所述半导体结构的下表面;
在所述镂空结构内填充水解胶以预固定所述可移动部;
将感光芯片贴装并电连接于所述可移动部;以及
去除所述水解胶以获得感光组件。
根据本申请的另一方面,还提供了一种摄像模组,其包括:
如上所述的感光组件;以及
被保持于所述感光组件的感光路径上的光学镜头。
本申请的另一优势在于提供了一种摄像模组,其中,所述摄像模组采用新型的MEMS致动器作为驱动元件来驱动感光芯片位移来实现光学对焦。
通过下面的描述,本申请的其它优势和特征将会变得显而易见,并可以通过权利要求书中特别指出的手段和组合得到实现。
为实现上述至少一优势,本申请提供一种感光组件,其包括:
基板,包括:固定部、可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的至少一对悬持臂,所述可移动部通过所述至少一对悬持臂被悬持地设置于所述固定部内,所述至少一对悬持臂相对于所述可移动部对称地布置;
被设置于且电连接于所述可移动部的感光芯片;以及
至少一对压电元件,其中,所述至少一对压电元件的各个压电元件被分别地设置于所述至少一对悬持臂的各个悬持臂,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述至少一对悬持臂以从所述可移动部相对的第一侧和第二侧产生相同高度的翘曲,以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生沿高度方向的行程,通过这样的方式来进行光学对焦。
在根据本申请的感光组件中,每个所述悬持臂具有相对的第一端和第二端,所述第一端被固定于所述固定部,所述第二端被固定于所述可移动部。
在根据本申请的感光组件中,所述至少一对悬持臂包括第一悬持臂和第二悬持臂,所述第一悬持臂和所述第二悬持臂相对于所述可移动部对称地设置;所述至少一对压电元件包括第一压电元件和第二压电元件,其中,所述第一压电元件被设置于所述第一悬持臂,所述第二压电元件被设置于所述第二悬持臂。
在根据本申请的感光组件中,所述第一压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第一悬持臂相对于所述固定部沿所述感光芯片的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部的第一侧带动所述可移动部和所述感光芯片,所述第二压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第二悬持臂相对于所述固定部沿所述感光芯片的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部的第二侧带动所述可移动部和所述感光芯片,其中,所述第一压电元件从所述可移动部的第一侧带动所述感光芯片上升或下降的高度等于所述第二压电元件从所述可移动部的第二侧带动所述感光芯片上升或下降的高度,通过这样的方式,使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生沿高度方向的行程以进行光学对焦。
在根据本申请的感光组件中,所述第一悬持臂包括第一悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第一悬臂主体的第一分隔槽,其中,通过所述第一分隔槽,所述第一悬臂主体被分为相互可移动的第一悬臂部和第二悬臂部,所述第一悬臂部具有由所述第一端划分而成的第一悬臂子部和第二悬臂子部,所述第二悬臂部具有由所述第二端划分而成的第三悬臂子部和第四悬臂子部,其中,所述第一压电元件包括被设置于所述第一悬臂子部的所述第一压电片、被设置于所述第二悬臂子部的第二压电片、被设置于所述第三悬臂子部的所述第三压电片和被设置于所述第四悬臂子部的第四压电片。
在根据本申请的感光组件中,所述第二悬持臂包括第二悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第二悬臂主体的第二分隔槽,其中,通过所述第二分隔槽所述第二悬臂主体被分为相互可移动的第三悬臂部和第四悬臂部,所述第三悬臂部具有由所述第一端划分而成的第五悬臂子部和第六悬臂子部,所述第四悬臂部具有由所述第二端划分而成的第七悬臂子部和第八悬臂子部,其中,所述第二压电元件包括被设置于所述第五悬臂子部的所述第五压电片、被设置于所述第六悬臂子部的第六压电片、被设置于所述第七悬臂子部的所述第七压电片和被设置于所述第八悬臂子部的第八压电片。
在根据本申请的感光组件中,所述第一悬持臂包括第一悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第一悬臂主体的第一分隔槽和第二分隔槽,其中,通过所述第一分隔槽和所述第二分隔槽所述第一悬臂主体被分为相互之间可移动的第一悬臂部、第二悬臂部和第三悬臂部,所述第一悬臂部具有由所述第一分割槽划分而成的第一悬臂子部和第二悬臂子部,所述第二悬臂部具有由所述第一分隔槽划分而成的第三悬臂子部和第四悬臂子部,所述第三悬臂部具有由所述第一分隔槽和所述第二分隔槽划分而成的第五悬臂子部和第六悬臂子部,其中,所述第一压电元件包括被设置于所述第一悬臂子部的所述第一压电片、被设置于所述第二悬臂子部的第二压电片、被设置于所述第三悬臂子部的所述第三压电片和被设置于所述第四悬臂子部的第四压电片、被设置于第五悬臂子部的第五压电片和被设置于所述第六悬臂子部的第六压电片。
在根据本申请的感光组件中,所述第一分隔槽具有十字型。
在根据本申请的感光组件中,所述第二悬持臂包括第二悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第二悬臂主体的第三分隔槽和第四分隔槽,其中,通过所述第三分隔槽和所述第四分隔槽所述第二悬臂主体被分为相互可移动的第四悬臂部、第五悬臂部和第六悬臂部,所述第四悬臂部具有由所述第三分隔槽划分而成的第七悬臂子部和第八悬臂子部,所述第五悬臂部具有由所述第三分隔槽划分而成的第九悬臂子部和第十悬臂子部、所述第六悬臂部具有由所述第三分隔槽和所述第四分隔槽划分而成的第十一悬臂子部和第十二悬臂子部,其中,所述第二压电元件包括被设置于所述第七悬臂子部的所述第七压电片、被设置于所述第八悬臂子部的第八压电片、被设置于所述第九悬臂子部的所述第九压电片、被设置于所述第十悬臂子部的第十压电片、被设置于所述第十一悬臂子部的所述第十一压电片和被设置于所述第十二悬臂子部的第十二压电片。
在根据本申请的感光组件中,所述第三分隔槽具有十字型。
在根据本申请的感光组件中,所述至少一对悬持臂还包括第三悬持臂和第四悬持臂,其中,所述第一悬持臂和所述第二悬持臂相对于所述可移动部以X轴为对称轴对称地布置, 所述第三悬持臂和所述第四悬持臂相对于所述可移动部以Y轴为对称轴对称地布置。
在根据本申请的感光组件中,所述至少一对压电元件进一步包括第三压电元件和第四压电元件,其中,所述第三压电元件被设置于所述第三悬持臂,所述第四压电元件被设置于所述第四悬持臂;其中,所述第三压电元件和所述第四压电元件被配置为在被导通后通过其自身的形变来分别作动所述第三悬持臂和所述第四悬持臂以从所述可移动部相对的第三侧和第四侧同时抬高或降低所述可移动部以使得所述感光芯片的感光面被抬高或降低,通过这样的方式来进行光学对焦。
在根据本申请的感光组件中,所述第三压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第三悬持臂相对于所述固定部沿所述感光芯片的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部的第三侧带动所述可移动部和所述感光芯片,所述第二压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第四悬持臂相对于所述固定部沿所述感光芯片的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部的第四侧带动所述可移动部和所述感光芯片,其中,所述第三压电元件从所述可移动部的第三侧带动所述感光芯片上升或下降的高度等于所述第四压电元件从所述可移动部的第四侧带动所述感光芯片上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。
在根据本申请的感光组件中,所述第一悬持臂包括沿着X轴方向延伸的第一悬臂段和沿着Y轴方向延伸的第二悬臂段,所述第二悬持臂包括沿着X轴方向延伸的第三悬臂段和沿着Y轴方向延伸的第四悬臂段,其中,所述至少一对压电元件包括第一压电元件和第二压电元件,所述第一压电元件被设置于所述第一悬持臂的第一悬臂段,所述第二压电元件被设置于所述第二悬持臂的第三悬臂段,其中,所述第一压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第一悬持臂以从所述可移动部的第一侧带动所述可移动部和所述感光芯片,所述第二压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第二悬持臂以从所述可移动部的第二侧带动所述可移动部和所述感光芯片,其中,所述第一压电元件从所述可移动部的第一侧带动所述感光芯片上升或下降的高度等于所述第二压电元件从所述可移动部的第二侧带动所述感光芯片上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。
在根据本申请的感光组件中,所述至少一对压电元件还包括第三压电元件和第四压电元件,所述第三压电元件被设置于所述第一悬持臂的第二悬臂段,所述第四压电元件被设置于所述第二悬持臂的第四悬臂段;其中,所述第三压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第一悬持臂以从所述可移动部的第一侧带动所述可移动部和所述感光芯片;所述第四压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第二悬持臂以从所述可移动部的与所述第一侧相对的第二侧来带动所述可移动部和所述感光芯片,其中,所述第三压电元件从所述可移动部的第一侧带动所述感光芯片上升或下降的高度等于所述第四压电元件从所述可移动部的第二侧带动所述感光芯片上升或下降的高度,通过这样的方式,使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生沿高度方向的行程以进行光学对焦。
在根据本申请的感光组件中,所述第一悬臂梁具有“L”型结构,和/或,所述第二悬持臂具有“L”型结构。
在根据本申请的感光组件中,所述悬臂梁的厚度尺寸范围为0.1mm-0.3mm。
在根据本申请的感光组件中,所述基板具有上表面和与所述上表面相对的下表面,所 述基板进一步具有至少部分地贯穿于所述下表面和所述上表面之间的镂空结构,其中,通过所述镂空结构,所述基板形成所述固定部、所述可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的所述至少一对悬持臂。
在根据本申请的感光组件中,所述固定部、所述可移动部和所述至少一对悬持臂具有一体式结构。
在根据本申请的感光组件中,所述感光组件进一步包括被设置于所述基板的下表面的补强板。
在根据本申请的感光组件中,所述感光组件进一步包括被保持于所述感光芯片的感光路径上的滤光元件。
根据本申请的另一方面,还提供了一种摄像模组,其包括:
如上所述的感光组件;以及
被保持于所述感光组件的感光路径上的光学镜头。
本发明的一个目的,克服现有技术的不足,提供一种占用空间小、驱动力大的压电光学致动器及相应摄像模组的解决方案。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种光学致动器,其包括:外壳;镜头载体,其内侧面适于安装镜头或者透镜组,其外侧面具有至少两个互相平行的平面状承靠面(这两个承靠面分别设置在镜头载体的两侧);外框架,其安装在所述镜头载体与所述外壳之间,所述外框架包括至少两个互相平行的第一侧壁,每个所述第一侧壁与一个所述的承靠面相对设置;以及至少两个压电驱动装置,每个所述压电驱动装置设置在一个所述的承靠面与所述外框架的与所述承靠面相对的一个第一侧壁之间。其中,每个所述压电驱动装置包括一线状压电元件、动子、摩擦部和激励源;所述线状压电元件的长度方向与所述镜头或所述透镜组的光轴方向一致,并且所述线状压电元件包括至少三个沿着其厚度方向极化的极化区域段,所述极化区域段为第一极化区域段或第二极化区域段,所述第一极化区域段和所述第二极化区域段的极化方向相反,且所述第一极化区域段和所述第二极化区域段沿着所述线状压电元件的长度方向交替设置;所述动子固定于所述承靠面,所述摩擦部安装于所述线状压电元件的朝内侧的表面与所述动子之间;并且在初始状态下所述摩擦部的两端分别被所述线状压电元件和所述动子挤压,在向所述线状压电元件输入驱动信号时所述线状压电元件的表面发生形变,以驱动所述动子在所述光轴的方向上移动。
其中,所述驱动信号包括施加于所述第一极化区域段的第一驱动电压和施加于所述第二极化区域段的第二驱动电压,所述第一驱动电压和所述第二驱动电压的相位差为π/2或-π/2。
其中,所述摩擦部具有多个,并且所述摩擦部沿着所述线状压电元件的长度方向均匀地布置在所述线状压电元件的内侧表面。
其中,所述镜头载体与所述外框架通过弹性元件连接,以在所述镜头载体与所述外框架之间形成预紧力。
其中,所述镜头载体与所述外框架分别设置磁石和线圈,以在所述镜头载体与所述外框架之间形成预紧力。
其中,所述线状压电元件的外侧表面与所述外框架之间设置弹性层,所述弹性层受挤 压而产生应力,将所述线状压电元件和所述摩擦部压紧在所述动子表面。
其中,每个所述第一极化区域段和每个所述第二极化区域段的内侧表面均设置一个所述的摩擦部。
其中,所述镜头载体为镜筒,所述镜筒的外侧面呈矩形。
其中,所述镜头载体为镜筒,所述镜筒的外侧面呈切割圆状。
其中,所述镜头载体为内框架,所述内框架安装于镜筒的外侧面,所述内框架具有至少两个相对设置且互相平行的平板状第二侧壁。
其中,所述线状压电元件的长度小于20mm,宽度小于1mm,所述线状压电元件本身的厚度与所述摩擦部的厚度之和小于1.5mm。
其中,所述线状压电元件的长度小于10mm,宽度小于0.7mm,所述线状压电元件本身的厚度与所述摩擦部的厚度之和小于1mm。
其中,所述压电驱动装置还包括摩擦层,所述摩擦层设置在所述线状压电元件的内侧表面,所述摩擦部设置在所述摩擦层上。
其中,所述线状压电元件的长度大于所述摩擦层的长度。
其中,所述压电驱动装置还包括摩擦层,所述摩擦层设置在所述动子的外侧表面,或者所述动子的制作材料是摩擦材料。
其中,所述弹性层的厚度为10-50μm。
其中,所述线状压电元件的两端设置由非压电材料制作的固定部,并且所述固定部与所述外框架固定在一起;所述线状压电元件的背面与所述外框架之间具有间隙。
根据本申请的另一方面,还提供了一种摄像模组,其包括:镜头或透镜组;感光组件;以及前述光学致动器;所述镜头或透镜组安装于所述光学致动器的所述镜头载体的内侧面;所述光学致动器安装于感光组件的顶面。
与现有技术相比,本申请具有下列至少一个技术效果:
1、本申请的一些实施例中,将镜筒的外侧面设计成矩形,在镜筒和致动器壳体之间设置外框架,将线状压电元件及动子设置在外框架与镜筒之间,动子承靠于镜筒的外侧面,线状压电元件的背面承靠于外框架,在外框架与镜筒之间施加使二者互相接近的预紧力,从而使得线状压电元件和动子耦合,达到以线状压电元件的表面波动(例如行波形式的波动)来驱动镜筒相对于致动器壳体沿着光轴方向运动。这种设计具有占用空间小、驱动力大的优势,尤其是在垂直于光轴的方向上,压电驱动装置的占用空间较小。
2、本申请的一些实施例中,压电驱动装置可以对称地设置在镜筒两侧,相比仅单侧设置压电驱动装置,这种设计可以使得光轴致动器的载体的轴向移动更加平衡。
3、本申请的一些实施例中,可以在线状压电元件的背面与外框架之间设置弹性层,进而通过该弹性层来将线状压电元件及其摩擦部压紧在动子上,从而以极小的占用空间实现行波式压电驱动装置所需的预紧力。
4、本申请的一些实施例中,所述外框架的用于承靠压电驱动装置的侧壁可以采用金属制作,所述侧壁可以具有平整的内表面,从而为线状压电元件的背面提供平整的承靠面,以保证线状压电元件的表面波动具有更高的精度。
本发明的目的在于,克服现有技术的不足,提供一种驱动力大、占用体积小且可靠性 高的无电磁串扰的光学致动器及相应摄像模组的解决方案。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种光学致动器,其包括:外壳;载体,其适于安装镜头、透镜组或者感光组件;悬持部,其用于将所述载体与所述外壳活动连接;悬臂梁,其包括条形基板和附着于所述条形基板表面的压电层,所述悬臂梁的一端固定于所述外壳,其另一端为自由端,并且所述悬臂梁设置在所述外壳与所述载体之间的间隙。其中,所述压电层的长度方向与所述条形基板的长度方向一致,并且所述压电层适于在被施加驱动电压时沿着其长度方向伸展或收缩以使所述悬臂梁弯曲,进而促使所述自由端在垂直于所述压电层表面的方向上发生位移,并通过所述自由端的位移推动所述载体移动。
其中,在俯视角度下,所述外壳呈矩形,所述悬臂梁设置于所述外壳的至少一个侧面。
其中,在俯视角度下,所述外壳呈矩形,所述悬臂梁设置于所述外壳的至少两个相交的侧面。
其中,至少两个所述的悬臂梁对称地设置于所述外壳的同一个侧面,并且所述悬臂梁通过固定部安装于所述外壳,并且设置于所述外壳的同一个侧面的至少两个所述的悬臂梁共用同一个所述的固定部。
其中,在俯视角度下,所述固定部位于其所对应的所述外壳的侧面的中间位置。
其中,在俯视角度下,所述载体的外轮廓呈矩形。
其中,所述载体的外侧面包括至少一个与所述的悬臂梁适配的平面,所述平面适于在所述悬臂梁向内弯曲时与所述自由端接触,并且所述载体适于在所述自由端的推动下随着所述自由端位移,其中向内弯曲是所述悬臂梁的自由端自所述外壳向所述载体移动的方向。
其中,所述压电层包括第一压电层和第二压电层,所述第一压电层和所述第二压电层分别附着于所述条形基板的内表面和外表面。
其中,所述光学致动器还包括驱动单元,所述驱动单元用于对所述第一压电层和所述第二压电层施加驱动电压,使得所述第一压电层在其长度方向上收缩,且所述第二压电层在其长度方向上伸展,从而使所述悬臂梁向内侧弯曲。
其中,所述压电层包括第一压电层和第二压电层,所述第一压电层和所述第二压电层分别附着于所述条形基板的内表面和外表面;所述光学致动器还包括驱动单元,所述驱动单元用于对所述第一压电层和所述第二压电层施加驱动电压,使得所述第一压电层在其长度方向上收缩,且所述第二压电层在其长度方向上伸展,从而使所述悬臂梁向内侧弯曲;以及所述驱动单元还用于使设置于所述外壳的同一个侧面的至少两个所述的悬臂梁同时向内侧弯曲,以推动所述载体移动。
其中,所述压电层设置于所述条形基板的内表面或外表面,所述光学致动器还包括驱动单元,所述驱动单元用于对位于所述条形基板单侧的所述压电层施加驱动电压以使所述悬臂梁弯曲,并由所述悬臂梁的所述自由端推动所述载体移动。
其中,所述悬持部为弹片,所述弹片设置在所述外壳的四角位置,并且所述弹片的两端分别连接所述外壳和所述载体。
其中,在未施加驱动电压时,所述悬臂梁的所述自由端与所述载体之间具有间隙;在施加驱动电压时,所述压电层沿其长度方向伸缩以使所述悬臂梁弯曲,所述悬臂梁的弯曲使其所述自由端抵靠并推动所述载体移动。
其中,所述条形基板为金属片,所述压电层的厚度是所述金属片的厚度的50%-80%。
其中,所述条形基板为金属片,所述压电层包括第一压电层和第二压电层,所述第一压电层和所述第二压电层分别附接于所述金属片的内表面和外表面;所述第一压电层的厚度是所述金属片的厚度的50%-80%;所述第二压电层的厚度是所述金属片的厚度的50%-80%。
其中,所述第一压电层和所述第二压电层的厚度相等。
其中,所述金属片的厚度为50-300μm。
其中,所述悬臂梁包括x轴移动悬臂梁和y轴移动悬臂梁,所述x轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述x轴的侧面,所述x轴移动悬臂梁的长度方向平行于y轴;所述y轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述y轴的侧面,所述y轴移动悬臂梁的长度方向平行于x轴;其中,所述x轴和所述y轴是基准面上的两个相互垂直的坐标轴;所述基准面垂直于所述镜头或所述透镜组的光轴,或者所述基准面平行于所述感光组件的感光面。
其中,两个所述的x轴悬臂梁对称地设置于所述外壳的垂直于所述x轴的侧面,并且两个所述的x轴悬臂梁共用同一个固定部并且通过所述固定部安装于所述外壳;两个所述的y轴悬臂梁对称地设置于所述外壳的垂直于所述y轴的侧面,并且两个所述的y轴悬臂梁共用同一个固定部并且通过所述固定部安装于所述外壳。所述光学致动器还包括驱动单元,所述驱动单元用于对所述压电层施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的x轴悬臂梁均向内弯曲,并由这两个所述的x轴悬臂梁的所述自由端推动所述载体沿所述x轴平移;所述驱动单元还用于对所述压电层施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的y轴悬臂梁均向内弯曲,并由这两个所述的y轴悬臂梁的所述自由端推动所述载体沿所述y轴平移。
其中,所述驱动单元还用于对所述压电层施加驱动电压,以使共用同一所述固定部的两个所述的x轴悬臂梁分别向内和向外弯曲,以及使共用同一所述固定部的两个所述的y轴悬臂梁分别向内和向外弯曲,从而使所述载体绕z轴旋转;其中所述z轴平行于所述光轴。
其中,所述悬臂梁包括x轴移动悬臂梁和y轴移动悬臂梁,所述x轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述x轴的侧面,所述x轴移动悬臂梁的长度方向平行于z轴;所述y轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述y轴的侧面,所述y轴移动悬臂梁的长度方向平行于z轴;其中,所述x轴和所述y轴为垂直于所述光学致动器的光轴的坐标轴,且所述x轴和所述y轴互相垂直,所述z轴平行于所述光轴。
其中,所述悬臂梁设置于所述载体顶面与所述外壳之间的间隙,和/或设置于所述载体底面与所述外壳之间的间隙;在俯视角度下,所述悬臂梁位于所述载体的边缘区域,所述悬臂梁的所述压电层的表面平行于所述载体的顶面或底面。
其中,所述悬臂梁设置于所述载体外侧面与所述外壳的内侧面之间的间隙,在所述外壳的同一个内侧面的中心设置固定部;在侧视角度下,四个所述悬臂梁自所述固定部向不同方位延伸,形成“X”型的悬臂梁组。
其中,所述悬臂梁设置于所述载体外侧面与所述外壳的内侧面之间的间隙;在侧视角度下,所述悬臂梁的长度方向被配置成相对于基准面呈倾斜状态。
根据本申请的另一方面,还提供了一种摄像模组,其包括:前文中任一项方案所述的 光学致动器;光学镜头;以及感光组件。其中,所述光学镜头和/或所述感光组件安装于所述光学致动器的所述载体。
与现有技术相比,本申请具有下列至少一个技术效果:
1、本申请通过在载体和外壳之间设置由金属片及其上附着的压电层构成的悬臂梁,以压电层长度方向的伸缩来驱动金属片弯曲,进而实现悬臂梁自由端的由外向内的移动,达到驱动载体移动的效果。相比直接驱动压电层在其厚度方向进行伸缩,这种利用其长度方向伸缩并结合金属片可弯曲特性的驱动方式,可以提供更大的驱动力和防抖移动行程。
2、本申请可以避免使用摩擦件,既具有压电马达占用体积小、驱动力大的优势,又可以避免摩擦件的损耗,具备高可靠性。
3、本申请的光学致动器尤其适合用于实现摄像模组的防抖功能。
4、本申请可以避免电磁干扰。
5、本申请的一些实施例中,可以在外壳的同一侧对称地设置两个悬臂梁,这种设计可以使悬臂梁在驱动载体移动时具有更好地平衡性。
6、本申请的一些实施例中,可以在外壳的同一侧对称地设置两个悬臂梁,通过对固定部两侧的两个悬臂梁施加不同种类的驱动电压组合,可以使得两个悬臂梁都向内弯曲以实现对载体的x轴或y轴平移的驱动,也可以使得两个悬臂梁分别向内和向外弯曲,以实现对绕z轴旋转的驱动。这种设计可以以较小的空间代价实现三轴移动的移动自由度。
7、本申请的一些实施例中,可以将外壳同一侧的对称的两个悬臂梁设置成竖直状态,即这两个悬臂梁的长度方向与z轴平行,当对这两个悬臂梁施加不同种类的驱动电压组合时,可以使得两个悬臂梁都向内弯曲以实现对载体的x轴或y轴平移的驱动,也可以使得两个悬臂梁分别向内和向外弯曲,以实现对绕x轴或绕y轴旋转(即tilt调整)的驱动。这种设计可以以较小的空间代价实现四轴移动的移动自由度。
图1是根据本发明的第一较佳实施例的一潜望式摄像模组的整体示意图。
图2是根据本发明上述第一较佳实施例的所述潜望式摄像模组的摄像模组主体的示意图。
图3是根据本发明上述第一较佳实施例的所述潜望式摄像模组的一反射棱镜结构的示意图。
图4是根据本发明上述第一较佳实施例的所述潜望式摄像模组的一振动部件的结构示意图。
图5是根据本发明上述第一较佳实施例的所述潜望式摄像模组的一反射棱镜的另一驱动结构的可选实施方式的示意图。
图6是根据本发明上述第一较佳实施例的所述潜望式摄像模组的所述驱动结构的立体示意图。
图7图示了根据本申请实施例的摄像模组的示意图。
图8图示了根据本申请实施例的所述摄像模组的感光组件的示意图。
图9A图示了根据本申请实施例的所述感光组件的基板和至少一压电元件的示意图。
图9B图示了根据本申请实施例的所述感光组件的基板和至少一压电元件的另一示意 图。
图10图示了根据本申请实施例的所述感光组件的基板和至少一压电元件的俯视示意图。
图11图示了根据本申请实施例的所述基板的悬持臂被移动的示意图。
图12A图示了根据本申请实施例的所述基板和所述至少一压电元件的运动的示意图之一。
图12B图示了根据本申请实施例的所述基板和所述至少一压电元件的运动的示意图之二。
图12C图示了根据本申请实施例的所述基板和所述至少一压电元件的运动的示意图之三。
图12D图示了根据本申请实施例的所述基板和所述至少一压电元件的运动的示意图之四。
图12E图示了根据本申请实施例的所述基板和所述至少一压电元件的运动的示意图之五。
图12F图示了根据本申请实施例的所述基板和所述至少一压电元件的运动的示意图之六。
图13图示了根据本申请实施例的所述基板的一个变形实施的示意图。
图14图示了根据本申请实施例的所述基板的另一个变形实施的示意图。
图15图示了根据本申请实施例的所述摄像模组的一个变形实施的示意图。
图16图示了根据本申请实施例的所述摄像模组的另一个变形实施的示意图。
图17图示了根据本申请实施例的摄像模组的示意图。
图18图示了根据本申请实施例的所述摄像模组的感光组件的示意图。
图19A图示了根据本申请实施例的所述感光组件的基板和至少一对压电元件的示意图。
图19B图示了根据本申请实施例的所述感光组件的所述基板和所述至少一对压电元件的另一示意图。
图20图示了根据本申请实施例的所述感光组件的所述基板和所述至少一对压电元件的俯视示意图。
图21图示了根据本申请实施例的所述基板的悬持臂被作动的示意图。
图22A图示了根据本申请实施例的所述半导体基板和所述至少一压电元件的运动的示意图之一。
图22B图示了根据本申请实施例的所述半导体基板和所述至少一压电元件的运动的示意图之二。
图23图示了根据本申请实施例的所述悬持臂的一个变形实施的示意图。
图24图示了根据本申请实施例的所述基板的另一个变形实施的示意图。
图25图示了根据本申请实施例的所述基板的又一个变形实施的示意图。
图26示出了本申请一个实施例的摄像模组的纵向剖面示意图。
图27示出了本申请一个实施例的摄像模组的俯视示意图。
图28示出了本申请一个实施例中的线状压电驱动装置。
图29示出了本申请一个实施例中的动子的移动方向。
图30a示出了本申请一个实施例中线状压电元件表面波动时的动子、摩擦部和线状压电元件的作用关系的示意图。
图30b示出了第二状态下的动子、摩擦部和线状压电元件的作用关系的示意图。
图31示出了线状压电元件的表面的一个质点的微幅椭圆运动的运动方向。
图32示出了本申请另一个实施例中的线状压电驱动装置。
图33示出了本申请一个实施例中的线状压电装置与外框架的结构及连接关系示意图。
图34示出了本申请另一个实施例中的线状压电装置与外框架的结构及连接关系示意图。
图35示出了本申请一个实施例中的光学致动器的俯视示意图。
图36示出了本申请另一个实施例中的光学致动器的俯视示意图。
图37示出了图36中的其中一个子框架的立体示意图。
图38示出了本申请一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图。
图39示出了本申请另一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图。
图40示出了本申请又一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图。
图41示出了本申请一个变形的实施例中的压电驱动装置的结构示意图。
图42示出了本申请一个实施例的具有镜头防抖功能的摄像模组的纵剖面示意图。
图43示出了图42实施例中的用于镜头防抖的光学致动器的俯视示意图。
图44示出了本申请一个实施例中y轴移动悬臂梁向内弯曲进而推动镜头载体移动的示意图。
图45a示出了悬臂梁的侧视结构示意图。
图45b示出了悬臂梁的弯曲及自由端位移的示意图。
图45c示出了悬臂梁的俯视示意图。
图45d示出了仅单侧表面具有压电层悬臂梁的示意图。
图46示出了本申请一个实施例中悬臂梁驱动镜头载体绕z轴旋转的示意图。
图47示出了本申请的另一个实施例中光学致动器的俯视示意图。
图48示出了本申请一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图。
图49示出了本申请另一个实施例中的具有芯片防抖功能的摄像模组的纵剖面示意图;
图50示出了图49的摄像模组的光学致动器的俯视示意图。
图51示出了本申请一个实施例的单个侧面具有多个悬臂梁的光学致动器的侧视示意图。
图52示出了本申请的一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的侧视示意图。
图53示出了本申请的一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的俯视示意图。
图54示出了本申请的另一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的侧视示意图。
图55示出了本申请的另一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的俯视示意图。
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本 发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是,在本发明的揭露中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是,术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”,即在一个实施例中,一个元件的数量可以为一个,而在另外的实施例中,该元件的数量可以为多个,术语“一”不能理解为对数量的限制。
参照本发明说明书附图之图1至图4所示,依照本发明第一较佳实施例的一潜望式摄像模组在接下来的描述中被阐明。所述潜望式摄像模组包括一摄像模组主体10、一反射棱镜20,以及一棱镜驱动装置30,其中所述反射棱镜20被可传动地连接于所述棱镜驱动装置30,由所述棱镜驱动装置30驱动所述反射棱镜20运动。所述摄像模组主体10具有一光轴O,所述反射棱镜20沿所述摄像模组主体10的所述光轴O方向被设置于所述摄像模组主体10的入光侧。所述反射棱镜20具有一入光口201、一出光口202以及一光反射面203,其中所述反射棱镜20的所述出光口202正对于所述摄像模组主体10,光线经所述反射棱镜20的所述入光口201入射至所述光反射面203,被所述光反射面203反射后经所述出光口202出射至所述摄像模组主体10。
值得一提的是,在本发明的该优选实施例中,外界光线经所述反射棱镜20反射至所述摄像模组主体10,由所述摄像模组主体10对所述反射棱镜20反射进入的光线成像。
所述棱镜驱动装置30驱动所述反射棱镜20运动,其中所述反射棱镜20在所述摄像模组主体10的入光侧被所述棱镜驱动装置30驱动以旋转运动的方式运动,从而改变所述反射棱镜20反射出光线的方向,进而改变所述摄像模组主体10的成像效果。值得一提的是,当摄像模组拍摄时发生抖动时,所述摄像模组主体10因抖动而导致成像效果不佳。因此,所述摄像模组主体10发生抖动时,基于抖动补偿原理,所述棱镜驱动装置30驱动所述反射棱镜20沿特定的方向转动,从而改变外界光线入射到所述摄像模组主体10的入射角度,以弥补由于抖动造成所述摄像模组主体10成像效果,实现所述潜望式摄像模组的防抖效果。
如图3所示,所述潜望式摄像模组进一步包括一棱镜座40,其中所述反射棱镜20被设置于所述棱镜座40,所述棱镜座40与所述棱镜驱动装置30相传动地连接,由所述棱镜驱动装置30驱动所述棱镜座40,再由所述棱镜座40带动所述反射棱镜20同步移动。优选地,在本发明的该优选实施例中,所述反射棱镜20被固定于所述棱镜座40,以使得所述反射棱镜20随所述棱镜座40被所述棱镜驱动装置30驱动而转动。
所述反射棱镜20进一步具有一斜面204,所述棱镜座40具有一支撑面401,其中所述反射棱镜20的所述斜面204被支撑在所述棱镜座40的所述支撑面401。优选地,在本发明的该优选实施例中,所述反射棱镜20的所述斜面204与所述棱镜座40的所述支撑面401相贴合。与所述反射棱镜20的所述斜面204斜边相邻的两个互相平行的三角形面与棱镜座40的两侧面相贴合,具有对反射棱镜20的支撑以及定位作用。
所述潜望式摄像模组进一步包括一传动装置50,其中所述传动装置50被可传动地连接于所述棱镜驱动装置30和所述棱镜座40,其中所述传动装置50可被所述棱镜驱动装置30驱动,并由所述传动装置50以旋转的方式驱动所述棱镜座40。
所述棱镜驱动装置30包括一棱镜驱动轴31和一压电驱动器32,其中所述压电驱动器32和所述棱镜驱动轴31相固定地连接,由所述压电驱动器32驱动所述棱镜驱动轴31。优选地,所述棱镜驱动轴31平行于所述摄像模组主体10的所述光轴O方向,其中所述棱镜驱动轴31在所述压电驱动器32的驱动作用下沿所述光轴O方向直线运动。更优选地,所述棱镜驱动轴31与所述传动装置50相垂直连接,即所述棱镜驱动轴31与所述传动装置50呈垂直状态。所述棱镜驱动轴31在所述压电驱动器32的驱动作用下沿光轴O方向直线运动。所述传动装置50转换所述棱镜驱动轴31的直线运动为绕所述光轴O方向的旋转运动。从而改变所述反射棱镜20的出射光方向,以实现所述潜望式摄像模组的光学防抖效果。
详细地说,所述传动装置50进一步包括一轴座51和被设置于所述轴座51的一传动轴52,其中所述轴座51被设置于所述棱镜座40,所述轴座51位于所述棱镜座40的所述支撑面401和所述反射棱镜20的对应面。所述传动轴52与所述摄像模组主体10的所述光轴O方向垂直,并且所述传动轴52的一端位于所述轴座51内部的轴孔,所述传动轴52的另一端自所述轴座51的所述轴孔向外延伸出,并与棱镜驱动轴31垂直连接。所述棱镜驱动轴与所述摄像模组主体10的所述光轴O相平行。在本发明的一优选实施例中,所述传动轴52与所述棱镜驱动轴31之间有一连接件使二者固定相连,该连接件在图示中并未示出。
优选地,所述棱镜驱动轴31的另一端与所述压电驱动器32通过粘合剂固定相连。
所述传动装置50的所述传动轴52作为导向机构受所述棱镜驱动轴31驱动,而转换成驱动所述棱镜座40转动作用的驱动作用力,以驱动所述棱镜座40绕着垂直于所述光轴O方向进行旋转运动,改变反射棱镜20出射光方向,实现光学防抖效果。
设所述潜望式摄像模组具有一垂直于所述摄像模组主体10光轴O(Z轴)的基准轴(Y轴),所述基准轴(Y轴)与所述光轴O共面设置,且所述基准轴(Y轴)与所述光轴O所在的平面垂直于所述反射面,所述摄像模组还具有一垂直于所述透镜组10光轴(Z轴)的基准轴(X轴),所述基准轴(X轴)与所述光轴O共面设置,且所述基准轴(X轴)与所述光轴O所在的平面平行于所述反射面。值得一提的是,在本发明的该优选实施例中,所述传动轴51作为导向机构将直线运动转变成旋转运动,使得所述棱镜座40与所述反射棱镜20获得一定的倾斜角度,进而使得所述反射棱镜20绕着基准轴(X轴)进行旋转运动,改变反射棱镜20出射光的方向,实现光学防抖的效果。
如图4所示,在本发明的该优选实施例中,所述棱镜驱动装置30的所述压电驱动器32被实施为一压电装置,其中所述棱镜驱动装置30的所述棱镜驱动轴31与所述摄像模组主体10的所述光轴O平行。所述压电驱动器32包括一压电元件321,所述压电元件321呈层叠结构,且所述压电元件321包括多个压电伸缩体3211以及多个内部电极3212,所述内部电极3212交替叠加着多个压电伸缩体3211而成的多个电极,并且多个压电伸缩体3211和多个内部电极3212互相层叠,极大限度地减少了所述压电元件321所占的横截面积,且此层叠结构在施以小型电场的条件下,同样能够具备相同的位移距离。
值得一提的是,所述压电伸缩体3211的上下表面形成上层电极32111和下层电极32112, 位于压电伸缩体3211侧面的电极称为侧面电极3213;当压电伸缩体3211为单个时,在所述压电伸缩体3211的上层电极32111与下层电极32112的表面连接正向电极与负向电极,所述侧面电极3213则连接于外部电路。当压电伸缩体3211为多个时,相同极性的电极层通过侧面的电极进行连接,从而能够将正负电极的电极层引出在两个侧面上。可以理解的是,连接方式可采用焊接等形式,能够保证其连接强度。
优选地,所述棱镜驱动轴31与所述压电驱动器32通过粘合剂相固定,且所述棱镜驱动轴31被固定于所述压电元件321上表面的中段部分。
优选地,在本发明的该优选实施例中,所述反射棱镜20为直角三角形棱柱,被安装于摄像模组的入光侧。所述棱镜座40为一体结构式配件,具有与反射棱镜20相对的支撑面,所述反射棱镜20与棱镜座40通过胶水粘合在一起,使得反射棱镜20固定于棱镜座40的支撑面上,避免反射棱镜20与棱镜座40相对滑动。
如图1和图2所示,所述摄像模组主体10包括一透镜组11、沿光轴O方向设置的图像传感器12、以及固定所述透镜组11和所述图像传感器12的一壳体13。所述棱镜座40、透镜组11以及图像传感器12均安装于所述壳体13,所述壳体13整体呈长方形结构,所述壳体在反射棱镜20位置具有一开口,环境光线能够通过入光面射入至反射棱镜20,并被反射面反射到出光面至透镜组11,穿过透镜组11的光线可以进而传送至所述图像传感器12。所述图像传感器12安装于反射棱镜20的出光侧,所述潜望式摄像模组的出光侧包括将穿过透镜组11的光转换为电信号的所述图像传感器12及安装有图像传感器12的线路板。
在本发明的该优选实施例中,所述棱镜驱动轴31与所述透镜组11光轴平行,此种设计结构减小了所述壳体13的宽度尺寸,从而减小了模组的整体体积,合理利用壳体的内部空间,便于安装,利于模组的小型化设计。
如图1和图2所示,所述摄像模组主体10进一步包括至少一透镜驱动装置14,其中所述透镜驱动装置14被设置于所述壳体13,所述透镜驱动装置14与所述透镜组11相传动地连接,由所述透镜驱动装置14驱动所述透镜组沿特定方向移动,以调整整个系统的焦距。值得一提的是,所述透镜驱动装置14驱动所述透镜组11抖动,以补偿所述摄像模组整体抖动带来的成像抖动,进而实现所述潜望式摄像模组的光学防抖。
所述透镜组11进一步包括一第一透镜组111、一第二透镜组112以及一第三透镜组113,其中所述第一透镜组111、所述第二透镜组112以及所述第三透镜组113沿光轴O方向自物侧向像侧依次排列。所述反射棱镜20位于所述透镜组10的所述第一透镜组111物侧一端,其中所述反射棱镜20反射的光线经所述第一透镜组111到所述第二透镜组113。第二透镜组112位于所述第一透镜组111出光侧,所述第三透镜组113位于所述第二透镜组112出光侧。
所述第一透镜组111包括一第一透镜框架1111和被所述第一透镜框架1111固定的至少一第一透镜单元1112,其中所述第一透镜单元1112由第一透镜框架1111所支撑,并固定于所述壳体13内侧。所述第二透镜组112包括一第二透镜框架1121和被所述第二透镜框架1121固定的至少一第二透镜单元1122,其中所述第二透镜组112被可驱动地连接于所述透镜驱动装置14,由所述透镜驱动装置14驱动所述第二透镜组112沿光轴O方向做水平横向移动。换言之,在本发明的该优选实施例中,所述第二透镜组112作为变焦透镜被所述 透镜驱动装置14驱动,以调整整个系统的焦距。
所述第三透镜组113包括一第三透镜框架1131和被所述第三透镜框架1131固定的至少一第三透镜单元1132,其中所述第三透镜组113被可驱动地连接于所述透镜驱动装置14,由所述透镜驱动装置14驱动所述第二透镜组112沿光轴O方向做水平横向移动。换言之,在本发明的该优选实施例中,所述第三透镜组113作为聚焦透镜,且位于所述透镜组10的末端,邻近于所述图像传感器12,可以使得摄像模组起到连续变焦的作用。
所述壳体13内部具有第一长边侧面以及第二长边侧面,所述第一长边侧面设有与所述透镜框架相同高度的两条导轨,能够提供所述透镜组11进行来回滑动。所述壳体13内部还具备可以夹持透镜框架的第一固定连接部以及第二固定连接部(图示中未示出),分别夹持作第二透镜框架1121和第三透镜所对应的透镜框架1131,所述固定连接部均位于各自对应透镜框架的基准轴X轴正方向一侧。
所述固定连接部与所述透镜驱动装置14相传动相连,即固定连接部一端夹持第二透镜框架1121或第三透镜所对应的透镜框架1131,另一端夹持所述透镜驱动装置14,所述固定连接部起到一个传动作用,便于所述透镜驱动装置14与固定连接部进行摩擦从而带动所述第二透镜框架1121或第三透镜所对应的透镜框架1131抖动,进一步使得透镜组10实现抖动。值得一提的是,所述透镜组10通过内部透镜的固定与移动可以实现连续变焦的作用。
所述图像传感器12位于所述第三透镜组件113的出光侧,被设置于壳体13内部的短边侧面处,所述透镜组11、反射棱镜20、图像传感器12的中心位置都位于光轴O,进而将接收到的光线传递到图像传感器12。
所述透镜驱动装置14进一步包括一第一透镜驱动单元14a和一第二透镜驱动单元14b,其中所述第一透镜驱动单元14a与所述第二透镜组件112相传动地连接,由所述第一透镜驱动单元14a驱动所述第二透镜组件112移动。所述第二透镜驱动单元14b与所述第三透镜组件113相传动地连接,由所述第二透镜驱动单元14b驱动所述第三透镜组件113移动。
优选地,在本发明的该优选实施例中,所述透镜驱动装置14被实施为压电装置。更优选地,在本发明的该优选实施例中,所述透镜驱动装置14的所述第一透镜驱动单元14a和所述第二透镜驱动单元14b的结构相同。
所述透镜驱动装置14包括一压电驱动轴141和一振动部件142,其中所述压电驱动轴141与所述摄像模组主体10的光轴O平行,且所述压电驱动轴141的一端被所述固定连接部所固定,另一端与所述振动部件142通过粘合剂固定相连,从而使得振动部件142带动所述压电驱动轴141进行振动。
优选地,在本发明的该优选实施例中,所述透镜驱动装置14的所述第一透镜驱动单元14a和所述第二透镜驱动单元14b相对设置,即所述第一透镜驱动单元14a的所述振动部件142与所述第二透镜驱动单元14b的所述振动部件142相面对面地设置,便于内部的电路走线,同时面对面设置也会多出一些内部空间,从而便于封装紧凑。
优选地,在本发明的该优选实施例中,所述振动部件142与所述压电驱动器32的结构相同。具体而言,所述振动部件142包括一压电元件,所述压电元件呈层叠结构,所述层叠结构具备多个压电伸缩体以及多个内部电极,内部电极交替叠加着多个压电伸缩体而成的多个电极,并且多个压电伸缩体和多个内部电极互相层叠,极大限度地减少了压电元件 所占的横截面积,且此层叠结构在施以小型电场的条件下,同样能够具备相同的位移距离。所述压电伸缩体的上下表面形成上层电极和下层电极,位于压电伸缩体侧面的电极称为侧面电极;当压电伸缩体为单个时,在所述压电伸缩体的上层电极与下层电极的表面连接正向电极与负向电极,侧面电极则连接于外部电路;当压电伸缩体为多个时,相同极性的电极层通过侧面的电极进行连接,从而能够将正负电极的电极层引出在两个侧面上;其中,连接方式可采用焊接等形式,能够保证其连接强度。所述压电驱动轴与所述振动部件通过粘合剂相固定,位于所述压电元件上表面的中段部分,
在本发明的该优选实施例中,所述第一透镜驱动单元14a和所述第二透镜驱动单元14b的所述压电驱动轴141被安装于所述壳体13内部靠近第二长边侧面的一侧,与所述透镜组11光轴O(Z轴)平行,且所述第一透镜驱动单元14a的所述压电驱动轴和所述第二透镜驱动单元14b的所述压电驱动轴两轴位置相对设置。由于所述振动部件142位于所述压电驱动轴141的一端,故所述第一透镜驱动单元14a的所述振动部件142和所述第二透镜驱动单元14b的所述振动部件彼此也相对设置。
值得一提的是,当对所述透镜驱动装置14施加脉冲电压时,会造成压电伸缩体的形变,形成逆压电效应,进而使得整个的所述振动部件142不断地进行上下振动的现象。采用此种层叠结构的压电元件具备体积小、推力大、精度高的优势,且驱动结构整体较为简单,适用于空间紧凑的摄像模组,仅需较小的电容量便能够提供较大的驱动力。
所述棱镜座40连带反射棱镜20共同设置于所述壳体13上。由于所述棱镜驱动轴31进行的是直线运动,而所述传动轴52相垂直地连接于所述棱镜驱动轴31,并且所述传动轴52作为导向机构将直线运动转变成旋转运动,使得所述棱镜座40与所述反射棱镜20获得一定的倾斜角度。所述反射棱镜20绕着基准轴(X轴)进行旋转运动,改变反射棱镜20出射光的方向,实现光学防抖的效果。
优选地,在本发明的该优选实施例中,所述棱镜驱动装置30的所述棱镜驱动轴31与所述透镜驱动装置14的所述压电驱动轴141位于所述壳体13内部基准轴X轴正方向的同一侧,均与所述透镜组11的光轴O相互平行。此种设计结构减小了壳体13的宽度尺寸,从而减小了模组的整体体积,合理利用壳体的内部空间,便于安装,利于模组的小型化设计。
所述潜望式摄像模组进一步包括至少一磁传感器60,其中所述磁传感器60被设置于所述透镜组11固定连接部的和所述壳体13之间,所述磁传感器60被用于检测所述潜望式摄像模组的所述摄像模组主体10内磁场强度的变化程度。
因此,在本发明的该优选实施例中,当透镜组11中的第二透镜组112与第三透镜组113进行移动时,作为支撑的透镜框架也随之移动,所述磁传感器60便可对于透镜框架移动的距离和方向进行检测,在检测的过程中所述磁传感器60能够表达出磁场强度的变化程度。优选地,在本发明的该优选实施例中,所述磁传感器60可以但不限于磁电阻式传感器。
所述潜望式摄像模组进一步包括至少一电路板70,其中所述电路板70被电气连接于所述磁传感器60。所述电路板70被设置于所述磁传感器60的周围,并且所述电路板70的一端与磁传感器60电气连接,并且所述电路板70紧贴所述壳体内部的第二长边侧面内表面延伸出去,所述电路板70的另一端与所述透镜驱动装置14中的振动部件142的线路相 电气连接。优选地,在本发明的该优选实施例中,所述电路板70被实施为挠性电路板(FPC)。可以理解的是,所述电路板的类型在此仅仅作为示例性质的,而非限制。
更优选地,在本发明的该优选实施例中,所述透镜驱动装置14和所述棱镜驱动装置30的电路相导通。在一种实施方式中,所述磁传感器60以及所述电路板70的数量均为两个,与所述透镜驱动装置14的数量相同,且所述电路板70方向彼此相对。优选地,所述电路板70被设置于所述第一透镜驱动单元14a的所述振动部件142a和所述第二透镜驱动单元14b的所述振动部件142b之间。
优选地,所述电路板70被贴附于所述壳体13内部的第二长边侧面的表面处能够使得模组内部空间更为紧凑,在不影响其他元件所占空间的前提下,提高了系统集成度。可选地,在本发明的其他可选实施方式中,所述电路板70被设于壳体13的底部区域中,不占用壳体13的内部空间,也无需贴附于壳体内部的侧面表面上,更好地为其他元件提供了空间,进一步使得模组的整体体积与尺寸趋于小型化,封装更为紧凑。
值得一提的是,在本发明的该优选实施例中,所述潜望式摄像模组的电路走线设于壳体底部的内部或者贴附于壳体内部的第二长边侧面的表面上,有效地改善摄像模组的内部空间问题,更好地为驱动元件提供了空间,能够使得模组结构更加小型化,实现模组结构封装紧凑。
参照本发明说明书附图之图5和图6所示,依照本发明上述较佳实施例的所述潜望式摄像模组的一棱镜驱动装置30A的另一可选实施方式在接下来的描述中被阐明。所述棱镜驱动装置30A包括一压电马达31A和一曲柄滑块机构32A,其中所述压电马达31A与所述曲柄滑块机构32A相传动地连接,其中所述曲柄滑块机构32A被可传动地连接于所述棱镜座40,由所述压电马达31A通过所述曲柄滑块机构32A驱动所述棱镜座40和所述反射棱镜20运动,以实现所述潜望式摄像模组的光学防抖。
值得一提的是,在本发明的该优选实施例中,压电马达31A被设置于靠近壳体13内部的第二长边侧面的一侧,以减少所述棱镜驱动装置30A占用所述壳体13宽度方向的空间。所述曲柄滑块机构32A进一步包括一曲柄321A、一滑块322A以及一连接轴323A,其中所述滑块322A与所述压电马达31A相传动地连接,由所述压电马达31A驱动所述滑块322A沿光轴O方向直线地运动。所述滑块322A作为从动件可被所述压电马达322A驱动,所述曲柄321A与所述滑块322A之间通过所述连接轴323A相连,其中所述曲柄321A的另一端与所述棱镜座40相连接。
值得一提的是,在本发明的该优选实施例,所述连接轴323A与基准轴X轴平行,所述曲柄321A与所述透镜组11的光轴O(Z轴)和基准轴Y轴所在的平面平行。所述棱镜驱动装置30A进一步包括一导向元件33A,其中所述导向元件33A一端与所述滑块322A相连接,另一端与所述棱镜座40相连接,当所述压电马达31A施加驱动力时,会带动所述滑块322A进行直线运动,所述曲柄321A和连接轴323A也会随之运动,所述连接轴323A可以使得所述滑块322A和所述曲柄321A之间保持相对运动。所述曲柄321A带动所述棱镜座40绕着基准轴(X轴)形成一定的倾斜角度,所述导向元件33A能够使得直线运动转变成旋转运动,进一步使得所述棱镜座40以及所述反射棱镜20绕着基准轴(X轴)进行旋转。
优选地,在本发明的该优选实施例中,所述导向元件33A呈“L”型结构。
可选地,在本发明的其他可选实施方式中,所述棱镜驱动装置30A的数量为二,且两个所述的棱镜驱动装置30A呈对称结构被设置于靠近壳体内部的第一长边侧面的一侧。两个所述棱镜驱动装置30A以所述透镜组11光轴O(Z轴)为中心轴呈对称状态,使得所述棱镜座40以及所述反射棱镜20能够更好地进行旋转运动,进一步使得整体棱镜结构在运动的过程中更加稳定。
申请概述
如上所述,图像稳定技术(Image Stabilization,IS)在提高移动电子设备的拍摄性能方面发挥着关键作用。该技术主要有两种形式:一、光学图像稳定(Optical Image Stabilization,OIS),俗称光学防抖,其在一帧的曝光时间内直接对摄像模组做机械补偿以消除图像模糊;二、电子图像稳定(Electronic Image Stabilization,EIS),其通过对拍摄后的多帧图像进行计算机处理以提高清晰度。
目前在一些具有摄像模组的移动电子设备中(例如,智能手机、照相机、摄像机),通常会通过音圈马达(Voice Coil Actuator,VCM)等电磁式驱动器来移动摄像模组中的光学镜头或感光部件以补偿摄像时发生的抖动。然而,在空间体积狭小的移动电子设备中,安装电磁式驱动器来实现光学防抖是一项重大的技术挑战。
并且,随着移动电子设备的成像系统越来越复杂,摄像模组朝着高像素、大芯片的趋势发展,现有的诸如音圈马达之类的电磁式驱动器已逐渐满足摄像模组的驱动要求且满意封装尺寸要求。
因此,需要一种适配的用于摄像模组的新型驱动方案,且,新型的驱动器不仅能满足摄像模组对于光学性能调整的驱动要求,且能够满足摄像模组轻型化和薄型化的发展需求。
针对上述技术问题,本申请的技术构思是以MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)驱动器来作为驱动元件来进行传感器位移(Sensor shift)以实现光学防抖。
相较于传统的基于音圈马达的光学防抖技术,基于MEMS驱动器的光学防抖技术采用传感器位移原理,即,通过MEMS驱动器来驱动图像传感器进行平移和/或转动以补偿移动电子设备在拍摄时发生的抖动。其具有诸多优势:高性能、10ms内完成亚微米精度定位、15ms内响应移动电子设备的抖动、尺寸小、没有电磁干扰。并且,与音圈马达相比,其成本低,基于半导体技术可大规模量产。
基于此,本申请提供了一种感光组件,其包括基板,包括:固定部、可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的至少二悬持臂,所述可移动部通过所述至少二悬持臂被悬持地设置于所述固定部内;被设置于且电连接于所述可移动部的感光芯片,所述感光芯片设有一感光轴;以及,至少一压电元件,其中,所述至少一压电元件被设置于所述至少二悬持臂的至少其中之一,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述悬持臂相对于所述固定部沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片,通过这样方式,来进行光学防抖。
在介绍本申请的基本原理之后,下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。
示例性摄像模组
如图7所示,根据本申请实施例的摄像模组被阐明,其包括:感光组件10和被保持于所述感光组件10的感光路径上的镜头组件20。特别地,在本申请实施例中,所述感光组件10以MEMS驱动器作为驱动元件并利用图像传感器位移原理来进行光学防抖。
相应地,所述镜头组件20包括镜头载体21和安装于所述镜头载体21的光学镜头22,其中,所述光学镜头22设有一光轴。在该实施例中,所述光学镜头22包括镜筒和被安装于所述镜筒内的至少一光学透镜。本领域普通技术人员应知晓,所述光学镜头22的解像力在一定范围内与光学透镜的数量成正比,也就是,解像力越高,所述光学透镜的数量越多。在具体实施中,所述光学镜头22可被实施为一体式镜头,或者,分体式镜头,其中,当所述光学镜头22被实施为一体式镜头时,所述光学镜头22包含一个镜筒,所有的所述光学透镜被安装于所述镜筒内;而当所述光学镜头22被实施为分体式光学镜头,所述光学镜头22由至少两部分镜头单体组装而成。
并且,在该实施例中,所述镜头载体21为固定载体,即,当所述光学镜头22被安装于所述镜头载体21时,所述镜头载体21和所述光学镜头22之间的相对位置关系不会发生改变。应可以理解,在本申请其他示例中,所述镜头载体21还可以被实施为驱动载体,以通过所述驱动载体来改变所述光学镜头22与所述感光组件10之间的相对位置关系来进行自动对焦,对此,并不为本申请所局限。
相应地,如图8所示,所述感光组件10包括基板11、电连接于所述基板11的感光芯片12、被设置于所述基板11的至少一压电元件13、设置于所述基板11的支架14和被设置于所述支架14的滤光元件17,其中,所述感光芯片12设有一感光轴,所述感光轴与所述光学镜头22的光轴同轴。相应地,在该实施例中,所述支架14被设置于所述基板11的固定部111,且所述镜头组件20被安装于所述支架14上。在一个具体的示例中,所述支架14被实施为塑料支架14,其通过黏着剂被固定于所述基板11的固定部111。应可以理解,在本申请其他示例中,所述支架14还可以被实施为其他类型的支架14,例如,模塑支架,对此并不为本申请所局限。
如图8所示,所述基板11包括固定部111和悬持地设置于所述固定部111内的可移动部112,通过这样的方式,所述基板11的可移动部112适于在所述至少一压电元件13的作用下能够相对于所述固定部111发生位移。特别地,在本申请实施例中,所述感光芯片12被设置于且电连接于所述可移动部112,以使得所述感光芯片12能够相对于所述固定部111发生位移以进行光学防抖。
在该实施例中,所述基板11进一步包括设置于所述固定部111和所述可移动部112之间的至少二悬持臂113,以通过所述至少二悬持臂113,所述可移动部112被悬持地设置于所述固定部111内。也就是,在该实施例中,所述可移动部112通过所述至少二悬持臂113被悬吊于所述固定部111的内部,以允许所述可移动部112相对于所述固定部111发生位移以进行光学防抖。更具体地,在该实施例中,每一所述悬持臂包括相对的第一端1131和第二端1132,其中,所述第一端1131固定于所述固定部111,所述第二端1132固定于所述可移动部112,通过这样的方式,所述可移动部112通过所述至少二悬持臂113被悬吊于所述固定部111的内部。进一步地,如图8所示,在本申请实施例中,所述至少一压电元件13 被设置于所述至少二悬持臂113的至少其中之一以形成MEMS致动器,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述悬持臂相对于所述固定部111向上或向下翘曲以带动所述可移动部112和所述感光芯片12移动以进行光学防抖。在本申请实施例中,所述至少一压电元件13被设置于所述至少二悬持臂113的至少其中之一的上表面。
在本申请一个具体的示例中,所述基板11被实施为半导体基板,例如,如图9A和3B中所示意的半导体基板。如图9A和图9B所示,在该具体示例中,所述基板11自下而上包括硅基底层、氧化硅层和硅晶体层,也就是,所述基板11包括硅基底层、叠置于所述硅基底层的氧化硅层和叠置于所述氧化硅层的硅晶体层,其中,所述硅基底层的下表面形成所述基板11的下表面,所述硅晶体层的上表面形成所述基板11的上表面。在具体实施中,所述基板11可由SOI硅片(Silicon-on-insulator)制成,本领域普通技术人员应知晓,SOI硅片是成熟的半导体器件。相应地,在本申请实施例中,所述基板11的硅晶体层中设有集成电路,例如,在所述SOI硅片的电路层上采用标准的SOI CMOS工艺完成集成电路的制作。
为了保护所述集成电路,在该具体示例中,所述基板11进一步包括叠置于所述硅晶体层的钝化层以通过所述钝化层对配置于所述硅晶体层的集成电路进行保护。并且,在本申请实施例中,还可以在所述硅晶体层上通过表面贴装工艺贴附焊盘和导线等电连接结构16。
进一步地,如图9A和图9B所示,在该示例中,所述基板11具有相对的上表面和下表面,以及至少部分地贯穿于所述下表面和所述上表面之间的镂空结构110,其中,通过所述镂空结构110,所述基板11形成所述固定部111、所述可移动部112和延伸于所述固定部111和所述可移动部112之间的所述至少二悬持臂113。也就是,通过所述镂空结构110,所述基板11被分成两个部分:固定部111和可移动部112,并且,所述可移动部112通过所述至少二悬持臂113悬持于所述固定部111内。特别地,在该具体示例中,当所述基板11被实施为半导体基板时,所述固定部111、可移动部112及至少二悬持臂113具有一体式结构。特别地,所述至少二悬持臂113的厚度小于所述固定部111的厚度,以使得所述至少二悬持臂113能够在所述至少一压电元件13的驱动下实现沿感光轴所设定的方向的翘曲。
为了对所述基板11进行补强,如图8所示,在本申请实施例中,所述感光组件10进一步包括被设置于所述基板11的下表面的补强板15。在具体实施中,所述补强板15可被实施为金属板,例如,钢板等。
应可以理解,在本申请实施例中,为了满足电连接的需求,所述基板11的固定部111与可移动部112之间可设置电连接结构16(例如,当所述基板11为半导体基板时,所述电连接结构16为集成电路的一部分),通过该电连接结构16实现所述摄像模组的电路导通。当然,在其他示例中,可以通过表面贴装工艺在所述基板11的上表面贴附焊盘和导线等电连接结构16;或者,通过LDS(激光直接成型技术)在所述基板11的上表面设置LDS槽,在LDS槽表面镀设导电镀层(例如可以是镍钯金的镀层),通过连接电路与LDS槽中的导电镀层相连接,从而导出电路;又或者,通过Insert Molding(嵌入式注塑)技术,将导线成型在所述基板11,从而将连接电路与导线电连接从而导出电路。
相应地,在本申请实施例中,所述可移动部112的上表面设有电连接结构16,这样当所述感光芯片12贴装于所述可移动部112的上表面时,所述感光芯片12能够通过形成于 所述可移动部112的上表面的电连接结构16电连接于所述可移动部112。同样地,当所述至少一压电元件13被贴装于所述至少二悬持臂113的至少其中之一,其也能够通过形成于所述至少二悬持臂113的表面的电连接结构16使得所述至少一压电元件13被电连接于所述悬持臂。当然,所述电连接结构16也可以设置于所述固定部111的上表面,并通过所述电连接结构16实现与外部的电路导通。所述固定部111、可移动部112与所述至少二悬持臂113表面的电连接结构16可以为一体式结构也可以为分体式结构。
值得一提的是,在本申请其他示例中,所述基板11还可以被实施为其他类型的基板11,其包括但不限于:塑料基板11、金属基板11等。为了便于说明,在本申请实施例中,以所述基板11被实施为半导体基板为示例。
更具体地,如图10所示,在本申请实施例中,所述至少二悬持臂113包括第一悬持臂114、第二悬持臂115、第三悬持臂116和第四悬持臂117,其中,所述第一悬持臂114和所述第二悬持臂115相对于所述可移动部112以X轴为对称轴对称地布置,所述第三悬持臂116和所述第四悬持臂117相对于所述可移动部112以Y轴为对称轴对称地布置,所述第一悬持臂114与所述第三悬持臂116相邻布置、所述第二悬持臂115与所述第四悬持臂117相邻布置。在该实施例中,所述第一悬持臂114、所述第二悬持臂115、所述第三悬持臂116和所述第四悬持臂117被设置于所述可移动部112的四侧,从而使得所述感光芯片12可以沿着两条旋转轴旋转从而改变所述感光芯片12在两个方向上的倾斜角度。
相对应地,所述至少一压电元件13包括第一压电元件131、第二压电元件132、第三压电元件133和第四压电元件134,其中,所述第一压电元件131被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第一悬持臂114沿所述感光轴所设定的方向(即,所述光轴所设定的方向)向上或向下翘曲以带动所述可移动部112和所述感光芯片12向上或向下移动,以使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111的位置关系发生调整,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖;所述第二压电元件132被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第二悬持臂115沿所述感光轴所设定的方向向上或向下翘曲以带动所述可移动部112和所述感光芯片12向上或向下移动,以使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111的位置关系发生调整,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖;所述第三压电元件133被设置于所述第三悬持臂116,并被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第三悬持臂116沿所述感光轴所设定的方向向上或向下地翘曲,以带动所述可移动部112和所述感光芯片12向上或向下移动,以使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111的位置关系发生调整,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖;所述第四压电元件134被设置于所述第四悬持臂117,并被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第四悬持臂117沿所述感光轴所设定的方向向上或向下翘曲,以带动所述可移动部112和所述感光芯片12向上或向下移动,以使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111的位置关系发生调整,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖。
进一步地,如图10所示,在本申请实施例中,每一所述悬持臂具有相对的两长边和相对的两短边,所述第一端1131和所述第二端1132形成于两条长边上。并且,每一所述悬持臂具有悬臂主体和至少部分地贯穿于所述悬臂主体的分隔槽,其中,以通过所述分割槽所述悬臂主体被分为相互可移动的两个悬臂部,其中,所述悬臂部的边缘形成所述长边,并 且,在本申请实施例中,每个所述悬臂部被所述第一端1131和所述第二端1132分为两个悬臂子部。
以所述悬持臂为第一悬持臂114为例,所述第一悬持臂114包括第一悬臂主体1141和至少部分地贯穿于所述第一悬臂主体1141的分隔槽1142,其中,通过所述分割槽所述第一悬臂主体1141被分为相互可移动的第一悬臂部1143和第二悬臂部1144。相应地,在该实施例中,所述第一压电元件131包括被设置于所述第一悬臂部1143的第一压电区域和被设置于所述第二悬臂部1144的第二压电区域,所述第一压电区域被配置为在被导通后通过其自身的形变作动于所述第一悬臂部1143以使得所述第一悬臂部1143相对于所述第二悬臂部1144发生翘曲,所述第二压电区域被配置为在被导通后通过其自身的形变作动于所述第二悬臂部1144以使得所述第二悬臂部1144相对于所述第一悬臂部1143发生翘曲。
进一步地,所述第一悬持臂114的第一悬臂部1143通过所述第一端1131被分为第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146,所述第二悬臂部1144通过所述第二端1132被分为第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148,其中,所述第一压电区域包括被设置于所述第一悬臂子部1145的所述第一压电片1311和被设置于所述第二悬臂子部1146的第二压电片1312,所述第二压电区域包括被设置于所述第三悬臂子部1147的所述第三压电片1313和被设置于所述第四悬臂子部1148的第四压电片1314。特别地,在该实施例中,所述第一压电片1311、所述第二压电片1312和所述第三压电片1313被设置于所述第一悬臂子部1145、第二悬臂子部1146、所述第三悬臂子部1147和所述第四悬臂子部1148的上表面,以通过所述4个压电片的收缩或舒张来带动所述第一悬臂部1143和/或所述第二悬臂部1144向上或向下发生翘曲,如图11所示。
当然,本申请中,所述悬持臂与所述压电元件还可以采用其他的方式进行划分。仍以就所述悬持臂为第一悬持臂114为例,在其他示例中,所述第一悬持臂114被所述第一端1131和所述第二端1132分为第一悬臂部1143和第二悬臂部1144,所述第一悬臂部1143被所述分隔槽1142分为第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146,所述第一悬臂子部1145连接于所述第一端1131,所述第二悬臂子部1146连接于所述第二端1132。所述第一压电片1311设置于所述第一悬臂子部1145,所述第二压电片1312设置于所述第二悬臂子部1146,所述第一压电片1311沿第一方向延伸,所述第二压电片1312沿第二方向延伸,所述第一方向与第二方向为沿x轴所在方向的正向和负向。在通电后,所述第一悬臂部1143的所述第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146在所述第一压电片1311和所述第二压电片1312的驱动下产生沿高度方向的行程。所述高度方向即所述感光轴所设定的方向。由于所述移动部112和所述感光芯片12可移动的行程为第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146的叠加行程,因此会产生更大的光学防抖行程。相应地,所述第二悬臂部1144被所述分隔槽1142分为第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148,所述第三悬臂子部1147连接于所述第一端1131,所述第四悬臂子部1148连接于所述第二端1132。所述第三压电片1313设置于所述第三悬臂子部1147,所述第四压电片1314设置于所述第四悬臂子部1148,所述第三压电片1313沿第一方向延伸,所述第四压电片1314沿第二方向延伸。在通电后,所述第二悬臂部1144的所述第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148在所述第三压电片1313和所述第四压电片1314的驱动下产生沿高度方向的行程。
这里,值得一提的是,每个所述悬持臂的短边以及短边与长边的转折角处不设置所述压电片,即,在通电后,所述悬持臂的短边以及长短与长短的转角处不发生形变。应注意到,在本申请实施例中,所述第一悬持臂114、所述第二悬持臂115、所述第三悬持臂116和所述第四悬持臂117具有相同的对称结构,因此,在以所述第一悬持臂114进行说明后,关于其他悬持臂的具体描述不再展开。
更具体地,如图12A所示,在进行u方向(绕x轴旋转)的防抖时,设置于所述第一悬持臂114的所述第一压电元件131的所述第一压电片1311和所述第二压电片1312在一定电压的作用下发生收缩,带动所述第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲;所述第一压电元件131的所述第三压电片1313和第四压电片1314在一定电压作用下发生收缩,带动所述第三悬臂子部1147和所述第四悬臂子部1148发生向上翘曲。
值得一提的是,在具体实施中,所述第一压电片1311和第二压电片1312、第三压电片1313和第四压电片1314设置的电压可以相同也可以不同,其中,当电压相同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度相同;当电压不同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度不同。
并且由于上述形变,所述第一悬持臂114发生向上的翘曲,使其连接所述感光芯片12的一侧高度增加。与第一悬持臂114同向相对设置的第二悬持臂115的所述第二压电元件132的四个压电片可以不进行通电,相对于第一悬持臂114发生向上的翘曲,所述第二悬持臂115连接所述感光芯片12的一侧高度不变,使得所述感光芯片12所在平面相对于所述固定部111形成一定的倾斜角度,使得所述可移动部112上的感光芯片12发生沿x轴方向的旋转,从而实现u方向的光学防抖。
当然,在其他实施例中,如图12B所示,设置于所述第二悬持臂115的所述第二压电元件132的所述第一压电片1311和第二压电片1312在一定电压的作用下发生收缩,带动所述第二悬持臂115的第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲;所述第二压电元件132的所述第三压电片1313和第四压电片1314在一定的电压作用下发生收缩,带动所述第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲。这里,所述第二压电元件132的第一压电片1311和第二压电片1312、第三压电片1313和第四压电片1314设置的电压可以相同也可以不同,其中,当电压相同时第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度相同;当电压不同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度不同。并且所述第二悬持臂115的压电片通过的电压小于所述第一悬持臂114的电压层通过的电压,也就是说第二悬持臂115发生向上翘曲的高度小于第一悬持臂114发生向上翘曲的高度,也就是所述第二悬持臂115连接所述感光芯片12一侧的高度小于所述第一悬持臂114连接所述感光芯片12一侧的高度,使得所述感光芯片12所在平面相对于所述固定部111形成一定的倾斜角度,使得所述可移动部112上的感光芯片12发生沿x轴方向的旋转,从而实现u方向的光学防抖。
当然,在其他实施例中,如图12C所示,设置于所述第二悬持臂115的第二压电元件 132的电压层可以通相反的电压,即设置于所述第二悬持臂115的第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146的第一压电片1311和第二压电片1312在一定电压的作用下发生舒张,带动所述第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向下翘曲;设置于所述第二悬持臂115的第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148的第三压电片1313和第四压电片1314在一定的电压作用下发生舒张,带动所述第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向下翘曲,其中,第一压电片1311和第二压电片1312、第三压电片1313和第四压电片1314设置的电压可以相同也可以不同,当压电相同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向下翘曲的高度相同;当电压不同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向下翘曲的高度不同。并且由于上述形变,所述第二悬持臂115发生向下的翘曲,使其连接所述感光芯片12的一侧高度降低。相对于第一悬持臂114发生向上的翘曲高度增加,所述第二悬持臂115连接所述感光芯片12的一侧高度降低,使得所述感光芯片12所在平面相对于所述固定部111形成一定的倾斜角度,使得所述可移动部112上的感光芯片12发生沿x轴方向的旋转,从而实现u方向的光学防抖。
当然,本申请中,所述第一悬持臂114与所述第二悬持臂115的变形可以相对调换,即使得所述第二悬持臂115连接所述感光芯片12一侧的高度大于所述第一悬持臂114连接所述感光芯片12一侧的高度。在进行u方向防抖时,为了能够使感光芯片12沿x轴方向的一侧能够翘起,所述第三悬持臂116与所述第四悬持臂117的高度也会随之进行调整,使得感光芯片12能够在倾斜状态下保持稳定,并且第三悬持臂116与第四悬持臂117发生翘曲的高度为第一悬持臂114翘曲的高度与第二悬持臂115翘曲的高度之和的一半。
如图12D所示,在进行v方向(绕y轴旋转)的防抖时,所述第三悬持臂116的第三压电元件133的第一压电片1311和第二压电片1312在一定电压的作用下发生收缩,带动所述第三悬持臂116的第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲;所述第三压电元件133的第三压电片1313和第四压电片1314在一定的电压作用下发生收缩,带动所述第三悬持臂116的第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲。
这里,所述第三压电元件133的第一压电片1311和第二压电片1312、第三压电片1313和第四压电片1314设置的电压可以相同也可以不同,其中,当电压相同时第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度相同;当电压不同时第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度不同。并且由于上述形变,所述第三悬持臂116发生向上的翘曲,使其连接所述感光芯片12的一侧高度增加。与第三悬持臂116同向相对设置的第四悬持臂117的所述四个压电片可以不进行通电,相对于第三悬持臂116发生向上的翘曲,所述第四悬持臂117连接所述感光芯片12的一侧高度不变,使得所述感光芯片12所在平面相对于所述固定部111形成一定的倾斜角度,使得所述可移动部112上的感光芯片12发生沿y轴方向的旋转,从而实现v方向的光学防抖。
当然,在其他实施例中,如图12E所示,设置于所述第四悬持臂117的第四压电元件134的第一压电片1311和第二压电片1312在一定电压的作用下发生收缩,带动所述第四悬持臂117的第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲;所述第三压电元件133 的第三压电片1313和第四压电片1314在一定的电压作用下发生收缩,带动所述第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲。
值得一提的是,在具体实施中,所述第四压电元件134的第一压电片1311和第二压电片1312、第三压电片1313和第四压电片1314设置的电压可以相同也可以不同,其中,当电压相同时,所述第四悬持臂117的第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度相同;当电压不同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度不同。
并且,所述第四悬持臂117的压电片通过的电压小于所述第三悬持臂116的电压差通过的电压,也就是说第四悬持臂117发生向上翘曲的高度小于第三悬持臂116发生向上翘曲的高度,也就是所述第四悬持臂117连接所述感光芯片12一侧的小于所述第三悬持臂116连接所述感光芯片12一侧的高度,使得所述感光芯片12所在平面相对于所述固定部111形成一定的倾斜角度,使得所述可移动部112上的感光芯片12发生沿y轴方向的旋转,从而实现v方向的光学防抖。
当然,在其他实施例中,如图12F所示,设置于所述第四悬持臂117的第四压电元件134可以通相反的电压,即设置于所述第四悬持臂117的所述第四压电元件134的第一压电片1311和第二压电片1312在一定电压的作用下发生舒张,带动所述第四悬持臂117的第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向下翘曲;而所述第四压电元件134的第三压电片1313和第四压电片1314在一定的电压作用下发生舒张,带动所述第四悬持臂117的第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向下翘曲。
值得一提的是,所述第四压电元件134的第一压电片1311和第二压电片1312、第三压电片1313和第四压电片1314设置的电压可以相同也可以不同,其中,当电压相同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度相同;当电压不同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度不同。并且由于上述形变,所述第四悬持臂117发生向下的翘曲,使其连接所述感光芯片12的一侧高度降低。相对于第三悬持臂116发生向上的翘曲高度增加,所述第四悬持臂117连接所述感光芯片12的一侧高度降低,使得所述感光芯片12所在平面相对于所述固定部111形成一定的倾斜角度,使得所述可移动部112上的感光芯片12发生沿y轴方向的旋转,从而实现v方向的光学防抖。
当然,本申请中,所述第三悬持臂116与所述第四悬持臂117的变形可以相对调换,即使得所述第四悬持臂117连接所述感光芯片12一侧的高度大于所述第三悬持臂116连接所述感光芯片12一侧的高度。在进行v方向防抖时,为了能够使感光芯片12沿y轴方向的一侧能够翘起,所述第一悬持臂114与所述第三悬持臂116的高度也会随之进行调整,使得感光芯片12能够在倾斜状态下保持稳定,并且第一悬持臂114与第三悬持臂116发生翘曲的高度为第三悬持臂116翘曲的高度与第四悬持臂117翘曲的高度之和的一半。
也就是说,在所述可移动部112的相对两侧分别设置至少二悬持臂113,在所述至少二悬持臂113的至少一个上设置一压电元件,并且,输入不同的电压于设置所述可移动部112 相对两侧的所述压电元件,使得所述感光芯片12相对于所述固定部111产生一定的倾斜角度,以实现所述感光芯片12的光学防抖。在完成tilt防抖操作后,停止输入电压,所述压电片在不通电的情况下不会产生形变,从而使得所述悬持臂可以回复到原位(原位为通电前的初始位置)。量化来看,在本申请实施例中,所述感光芯片12能够实现tilt防抖的角度为1°-3°。
值得一提的是,为了便于所述压电元件通过作动所述悬持臂来移动所述可移动部112,优选地,所述悬持臂具有相对较小的厚度。特别地,在该实施例中,所述悬持臂的厚度尺寸范围为0.1mm-0.3mm。在本申请实施例中,所述压电元件可被实施为掺杂PZT的具有极优压电特性的材料。所述压电元件的厚度为1um-0.5mm之间,以在所述压电元件具有较大驱动力的时使得所述悬持臂具有良好的可靠性。
还值得一提的是,在本申请其他示例中,也可以在所述至少一压电元件13与所述至少二悬持臂113之间设置一弹性元件(未有图示意),以通过所述弹性元件增加所述可移动部112和所述感光芯片12的可移动行程。
也值得一提的是,虽然在本申请实施例中,以包括四条悬持臂和四个压电元件为示例,应可以理解,在本申请其他示例中,所述至少二悬持臂113还可以被实施为其他数量的悬持臂,所述至少一压电元件13还可以被实施为其他数量的压电元件。例如,在本申请其他示例中,所述至少二悬持臂113仅包括两条悬持臂:第一悬持臂114和第二悬持臂115,所述至少一压电元件13仅包括一个压电元件,其中,该压电元件被设置于所述第一悬持臂114或者所述第二悬持臂115,并被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第一悬持臂114或所述第二悬持臂115向上或向下翘曲以带动所述可移动部112和所述感光芯片12向上或向下移动以使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111的位置关系发生调整,通过这样的方式,来进行光学防抖,对此,并不为本申请所局限。
图13图示了根据本申请实施例的所述基板11的一个变形实施的示意图。如图13所示,在该变形实施例中,所述至少二悬持臂113包括相对于所述可移动部112的中心对称部分的第一悬持臂114和第二悬持臂115。相较于图7至图9所示意的实施例中,在该变形实施例中,所述悬持臂的形状做出了调整。
具体地,如图13所示,在该实施例中,所述第一悬持臂114包括沿着X轴方向延伸的第一悬臂段1143A和沿着Y轴方向延伸的第二悬臂段1144A。相应地,所述至少一压电元件13包括第一压电元件131和第二压电元件132,所述第一压电元件131被设置于所述第一悬持臂114的第一悬臂段1143A,所述第二压电元件132被设置于所述第一悬持臂114的第二悬臂段1144A,其中,所述第一压电元件131被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第一悬臂段1143A向上或向下翘曲以带动所述可移动部112和所述感光芯片12进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖;所述第二压电元件132被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第二悬臂段1144A向上或向下翘曲以带动所述可移动部112和所述感光芯片12进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖。
相应地,如图13所示,所述第二悬持臂115包括沿着X轴方向延伸的第三悬臂段1145A和沿着Y轴方向延伸的第四悬臂段1146A。而所述至少一压电元件13还包括第三压电元件 133和第四压电元件134,其中,所述第三压电元件133被设置于所述第二悬持臂115的第三悬臂段1145A,所述第四压电元件134被设置于所述第二悬持臂115的第四悬臂段1146A,其中,所述第三压电元件133被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第二悬臂段1145A向上或向下翘曲以带动所述可移动部112和所述感光芯片12进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖;所述第四压电元件134被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第四悬臂段1146A向上或向下翘曲以带动所述可移动部112和所述感光芯片12进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖。
更具体地,在该变形实施例中,所述第一悬持臂114具有“L”型结构,和/或,所述第二悬持臂115具有“L”型结构。也就是,所述第一悬持臂114和/所述第二悬持臂115为L型臂。
图14图示了根据本申请实施例的所述基板11的另一个变形实施的示意图。与图13所示意的变形实施例不同的是,在该变形实施例中,所述悬持臂的形状进一步发生调整。
如图14所示,在该实施例中,所述第一悬持臂114和所述第二悬持臂115具有三段式结构,其包括沿着Y轴方向延伸的第二悬臂段1144A和沿着X轴方向延伸的两个第一悬臂段1143A。当然,在本申请其他变形实施例中,所述悬持臂的形状还可以进行其他方式的异构,对此并不为本申请所局限。
还值得一提的是,在上述实施例中,所述压电元件被设置于所述悬持臂的上表面,应可以理解,在本申请其他示例中,所述压电元件可同时设置于所述悬持臂的上表面和下表面,或者,仅设置于悬持臂的下表面,对此,并不为本申请所局限。
综上,基于本申请实施例的所述摄像模组被阐明,其中,所述摄像模组所述摄像模组采用新型的MEMS驱动器作为驱动元件来驱动感光芯片12位移来实现光学防抖。特别地,在本申请实施例中,所述MEMS驱动器通过设置于基板11的压电元件构成,相较于传统的基于音圈马达的光学防抖技术,基于MEMS驱动器的光学防抖技术采用传感器位移原理,即,通过MEMS驱动器来驱动图像传感器进行平移和/或转动以补偿移动电子设备在拍摄时发生的抖动。其具有诸多优势:高性能、10ms内完成亚微米精度定位、15ms内响应移动电子设备的抖动、尺寸小、没有电磁干扰。并且,与音圈马达相比,其成本低,基于半导体技术可大规模量产。
图15图示了根据本申请实施例的所述摄像模组的另一个变形实施的示意图。如图15所示,在该变形实施例中,所述支架14的安装方式做出调整。具体地,在如图15所示,在该变形实施例中,所述补强板15具有相对较长的长度和宽度尺寸,以伸出所述基板11的下表面,其中,所述补强板15中伸出所述基板11的部分形成安装台。特别地,在该变形实施例中,所述支架14被安装于所述补强板15中伸出所述基板11的部分。
应可以理解,相较于所述基板11,所述补强板15具有相对较高的平整度和硬度,因此,将所述支架14安装于所述补强板15上有利于所述支架14的安装平整度。并且,当所述支架14被安装于所述补强板15时,所述感光组件10的整体高度尺寸可得以缩减,以使得所述摄像模组的整体尺寸可被缩减。
图16图示了根据本申请实施例的所述摄像模组的又一个变形实施的示意图。如图16所示,在该变形实施例中,所述支架14被实施为一体成型于所述基板11的一体式支架, 例如,所述支架14被实施为通过模塑工艺一体成型于所述基板11的模塑支架14。
值得一提的是,虽然在本申请实施例中,以所述摄像模组为传统的直立式摄像模组为示例,本领域普通技术人员应可以理解,根据本申请实施例的所述压电致动器100也可以作为驱动器被应用于潜望式摄像模组中,对此,并不为本申请所局限。
根据本申请的另一方面,还提供一种感光组件10的制备方法。
相应地,所述感光组件10的制备方法,包括:提供一种基板结构,其中,所述基板结构具有预设于其表面的电路。在一个具体示例中,所述基板结构为所述半导体结构自下而上包括硅基底层结构、氧化硅层结构和硅晶体层结构,所述硅晶体层结构具有预设于其中的电路。例如,所述半导体结构由SOI硅片(Silicon-on-insulator)制成,本领域普通技术人员应知晓,SOI硅片是成熟的半导体器件。相应地,在本申请实施例中,所述基板11的硅晶体层为电路层,例如,在所述SOI硅片的电路层上采用标准的SOI CMOS工艺完成集成电路的制作。
接着,将至少一压电元件13、电连接结构16和电子元器件分别贴装于所述基板结构的上表面的预设位置。
然后,对所述基板结构进行蚀刻以形成至少部分地贯穿于所述基板结构的下表面和上表面之间的镂空结构110以形成基板11,其中,所述基板11包括固定部111、可移动部112和延伸于所述固定部111和所述可移动部112之间的至少二悬持臂113,所述可移动部112通过所述至少二悬持臂113被悬持地设置于所述固定部111内,其中,所述至少一压电元件13被形成于所述至少二悬持臂113的至少其中之一。特别地,在本申请实施例中,所述至少一压电元件13被设置于所述至少二悬持臂113的至少其中之一,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述悬持臂相对于所述固定部111向上或向下翘曲以带动所述可移动部112和所述感光芯片12移动以进行光学防抖
接着,贴附一补强板15于所述半导体结构的下表面。所述补强板15可以为强度较高的钢板或玻璃板。
然后,在所述镂空结构110内填充水解胶以预固定所述可移动部112。例如,在所述镂空结构110内注入水解胶,以预固定所述可移动部112。
然后,将感光芯片12贴装并电连接于所述可移动部112。
最后,去除所述水解胶以获得感光组件10。
申请概述
如上所述,光学对焦在提高移动电子设备的拍摄性能方面发挥着关键作用。该技术主要是通过驱动器来移动光学镜头沿着光轴方向移动以改变其与感光芯片之间的距离,以提高拍摄的清晰度。
在现有的具有摄像模组的移动电子设备中(例如,智能手机、照相机、摄像机),通常会通过音圈马达(Voice Coil Actuator,VCM)等电磁式驱动器来移动摄像模组中的光学镜头来进行光学对焦。然而,在空间体积狭小的移动电子设备中,安装电磁式驱动器来实现光学对焦变得越来越困难。
并且,随着移动电子设备的成像系统越来越复杂,摄像模组朝着高像素、大芯片的趋 势发展,现有的诸如音圈马达之类的电磁式驱动器已逐渐难以满足摄像模组的驱动要求和封装尺寸要求。具体地,随着感光芯片朝着大像素和大尺寸方向发展,与其适配的光学镜头的尺寸和重点也逐渐增大,而现有的电磁式马达难以驱动100mg以上的部件。
因此,需要一种适配的用于摄像模组的新型驱动方案,且,新型的驱动器不仅能满足摄像模组对于光学性能调整的驱动要求,且能够满足摄像模组轻型化和薄型化的发展需求。
针对上述技术问题,本申请的技术构思是以MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)驱动器来作为驱动元件来进行传感器位移(Sensor shift)以实现光学对焦。特别地,本申请所采用的驱动器为MEMS致动器,其次,所述MEMS致动器的作动对象为感光芯片。
相较于传统的基于音圈马达的光学对焦技术,通过MEMS致动器来驱动图像传感器进行沿着光轴方向移动以进行光学对焦具有诸多优势:高性能、10ms内完成亚微米精度定位、15ms内响应移动电子设备的抖动、尺寸小、没有电磁干扰。并且,与音圈马达相比,其成本低,并且当基板被实施为半导体基板时,可进行大规模量产。
基于此,本申请提供了一种感光组件,其包括:基板,包括:固定部、可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的至少一对悬持臂,所述可移动部通过所述至少一对悬持臂被悬持地设置于所述固定部内,所述至少一对悬持臂相对于所述可移动部对称地布置;被设置于且电连接于所述可移动部的感光芯片;以及,至少一对压电元件,其中,所述至少一对压电元件的各个压电元件被分别地设置于所述至少一对悬持臂的各个悬持臂,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述至少一对悬持臂以从所述可移动部相对的第一侧和第二侧同时抬高或降低所述可移动部以使得所述感光芯片的感光面被抬高或降低,通过这样的方式来进行光学对焦。
在介绍本申请的基本原理之后,下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。
示例性摄像模组
如图17所示,根据本申请实施例的摄像模组被阐明,其包括:感光组件10和被保持于所述感光组件10的感光路径上的镜头组件20。特别地,在本申请实施例中,所述摄像模组以MEMS致动器作为驱动器并选择感光组件10的感光芯片作为驱动对象来进行光学对焦。
相应地,如图17所示,所述镜头组件20包括镜头载体21和安装于所述镜头载体21的光学镜头22,其中,所述光学镜头22设有一光轴。通常,所述光学镜头22包括镜筒和被安装于所述镜筒内的至少一光学透镜。本领域普通技术人员应知晓,所述光学镜头22的解像力在一定范围内与光学透镜的数量成正比,也就是,解像力越高,所述光学透镜的数量越多。在具体实施中,所述光学镜头22可被实施为一体式镜头,或者是分体式镜头,其中,当所述光学镜头22被实施为一体式镜头时,所述光学镜头22包含一个镜筒并且所有的所述光学透镜安装于所述镜筒内;而当所述光学镜被实施为分体式光学镜头22,所述光学镜头22由至少两部分镜头单体组装而成。
特别地,在本申请实施例中,所述镜头载体21为固定载体,即,当所述光学镜头22被安装于所述镜头载体21时,所述镜头载体21和所述光学镜头22之间的相对位置关系不 会发生改变。值得一提到的是,在本申请的一些示例中,所述光学透镜还可以被实施为“裸镜头”,即,所述光学镜头22仅包括至少一光学镜头22而所述镜头载体21形成所述至少一光学透镜的承载部件,对此,并不为本申请所局限。
相应地,如图18所示,在本申请实施例中,所述感光组件10包括基板11、电连接于所述基板11的感光芯片12、被设置于所述基板11的至少一对压电元件13和设置于所述基板11的支架14。在本申请实施例中,所述感光芯片12设有一感光轴,并且,所述感光轴与所述光学镜头22的光轴同轴,也就是,所述光学镜头22的光轴与所述感光芯片12的感光轴为同一根轴。
如图18所示,所述基板11包括固定部111和悬持地设置于所述固定部111内的可移动部112,通过这样的方式,所述基板11的可移动部112适于在所述至少一对压电元件13的作用下能够相对于所述固定部111发生位移。特别地,在本申请实施例中,所述感光芯片12被设置于且电连接于所述可移动部112,以使得所述感光芯片12适于与所述固定部111发生位移以进行光学对焦。
应注意到,在该实施例中,所述支架14被设置于所述基板11的固定部111且所述镜头组件20被安装于所述支架14上。在一个具体的示例中,所述支架14被实施为塑料支架,其通过黏着剂被固定于所述基板11的固定部111。应可以理解,在本申请其他示例中,所述支架14还可以被实施为其他类型的支架14,例如,模塑支架,对此并不为本申请所局限。在该实施例中,所述感光组件10进一步包括设置于所述支架14上的滤光元件17,其中,所述滤光元件17被保持于所述感光芯片12的感光路径用于对进入所述感光芯片12的成像光线进行过滤。
更具体地,如图18所示,所述基板11进一步包括设置于所述固定部111和所述可移动部112之间的至少一对悬持臂113,以通过所述至少一对悬持臂113所述可移动部112被悬持地设置于所述固定部111内。也就是,在该实施例中,所述可移动部112通过所述至少一对悬持臂113被悬吊于所述固定部111的内部,以允许所述可移动部112相对于所述固定部111发生位移以进行光学对焦。更具体地,在该实施例中,每一所述悬持臂包括相对的第一端1131和第二端1132,其中,所述第一端1131固定于所述固定部111,所述第二端1132固定于所述可移动部112,通过这样的方式,所述可移动部112通过所述至少一对悬持臂113被悬吊于所述固定部111的内部。
为了实现光学对焦,在本申请实施例中,所述至少一对悬持臂113相对于所述可移动部112对称地布置。并且,在本申请实施例中,所述至少一对压电元件13的各个压电元件被分别地设置于所述至少一对悬持臂113的各个悬持臂以形成所述MEMS致动器,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述至少一对悬持臂113以从所述可移动部112相对的第一侧和第二侧同时抬高或降低所述可移动部112,以使得所述感光芯片12的感光面被抬高或降低,通过这样的方式来进行光学对焦。也就是,在本申请实施例中,所述至少一对压电元件13的各个压电元件被分别地设置于所述至少一对悬持臂113的各个悬持臂,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述至少一对悬持臂113以从所述可移动部112相对的第一侧和第二侧产生相同高度的翘曲,以使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111产生沿高度方向的行程,通过这样的方式来进行光学对焦
这里,在本申请实施例中,设置于所述悬持臂的所述压电元件形成MEMS致动器。优选地,在本申请实施例中,所述至少一对压电元件13中各个压电元件被分别设置于所述至少一对悬持臂113的各个悬持臂的上表面。
在本申请一个具体的示例中,所述基板11被实施为半导体基板,例如,如图19A和19B中所示意的半导体基板。如图19A和图19B所示,在该具体示例中,所述基板11自下而上包括硅基底层、氧化硅层和硅晶体层,也就是,所述基板11包括硅基底层、叠置于所述硅基底层的氧化硅层和叠置于所述氧化硅层的硅晶体层,其中,所述硅基底层的下表面形成所述基板11的下表面,所述硅晶体层的上表面形成所述基板11的上表面。在具体实施中,所述基板11可由SOI硅片(Silicon-on-insulator)制成,本领域普通技术人员应知晓,SOI硅片是成熟的半导体器件。相应地,在本申请实施例中,所述基板11的硅晶体层中设有集成电路,例如,在所述SOI硅片的电路层上采用标准的SOI CMOS工艺完成集成电路的制作。
为了保护所述集成电路,在该具体示例中,所述基板11进一步包括叠置于所述硅晶体层的钝化层以通过所述钝化层对配置于所述硅晶体层的集成电路进行保护。并且,在本申请实施例中,还可以在所述硅晶体层上通过表面贴装工艺贴附焊盘和导线等电连接结构16。
进一步地,如图19A和图19B所示,在该示例中,所述基板11具有相对的上表面和下表面,以及至少部分地贯穿于所述下表面和所述上表面之间的镂空结构110,其中,通过所述镂空结构110,所述基板11形成所述固定部111、所述可移动部112和延伸于所述固定部111和所述可移动部112之间的所述至少一对悬持臂113。也就是,通过对所述基板11进行镂空处理,所述基板11被分成两个部分:固定部111和可移动部112,其中,所述可移动部112通过所述至少一对悬持臂113悬持于所述固定部111内。
值得一提的是,在该具体示例中,所述固定部111、所述可移动部112和所述至少一对悬持臂113通过对所述半导体基板加工而成,因此,所述固定部111、可移动部112及至少一对悬持臂113具有一体式结构。所述一对悬持臂中各个悬持臂的厚度小于所述固定部111的厚度,以使得所述悬持臂能够在所述压电元件的作用下实现沿感光轴所设定的方向进行翘曲。
为了对所述基板11进行补强,如图18所示,在本申请实施例中,所述感光组件10进一步包括被设置于所述基板11的下表面的补强板。在具体实施中,所述补强板可被实施为金属板,例如,钢板等。
应可以理解,在本申请实施例中,为了满足电连接的需求,所述基板11的固定部111与可移动部112之间可设置电连接结构16(例如,当所述基板11为半导体基板时,所述电连接结构16为集成电路的一部分),通过该电连接结构16实现所述摄像模组的电路导通。当然,在其他示例中,可以通过表面贴装工艺在所述基板11的上表面贴附焊盘和导线等电连接结构16;或者,通过LDS(激光直接成型技术)在所述基板11的上表面设置LDS槽,在LDS槽表面镀设导电镀层(例如可以是镍钯金的镀层),通过连接电路与LDS槽中的导电镀层相连接,从而导出电路;又或者,通过Insert Molding(嵌入式注塑)技术,将导线成型在所述基板11,从而将连接电路与导线电连接从而导出电路。
相应地,在本申请实施例中,所述可移动部112的上表面设有电连接结构16,这样当 所述感光芯片12贴装于所述可移动部112的上表面时,所述感光芯片12能够通过形成于所述可移动部112的上表面的电连接结构16电连接于所述可移动部112。同样地,当所述至少一对压电元件13的各个压电元件被分别地设置于所述至少一对悬持臂113的各个悬持臂,其也能够通过形成于所述至少一对悬持臂113的表面的电连接结构16使得所述至少一对压电元件13被电连接于所述至少一对悬持臂113。当然,所述电连接结构16也可以设置于所述固定部111的上表面,并通过所述电连接结构16实现与外部的电路导通。所述固定部111、可移动部112与所述至少一对悬持臂113表面的电连接结构16可以为一体式结构也可以为分体式结构,对此,并不为本申请所局限。
值得一提的是,在本申请其他示例中,所述基板11还可以被实施为其他类型的基板,其包括但不限于:塑料基板、金属基板等。为了便于说明,在本申请实施例中,以所述基板11被实施为半导体基板为示例。
更具体地,如图20所示,在本申请实施例中,所述至少一对悬持臂113包括第一悬持臂114、第二悬持臂115、第三悬持臂116和第四悬持臂117,其中,所述第一悬持臂114和所述第二悬持臂115相对于所述可移动部112以X轴为对称轴对称地布置,所述第三悬持臂116和所述第四悬持臂117相对于所述可移动部112以Y轴为对称轴对称地布置,所述第一悬持臂114与所述第三悬持臂116相邻布置、所述第二悬持臂115与所述第四悬持臂117相邻布置。也就是,在本申请实施例中,所述至少一对悬持臂113包括两对悬持部,其中,所述第一悬持臂114和所述第二悬持臂115组成一对悬持臂,所述第三悬持臂116和所述第四悬持臂117组成一对悬持臂。
在该实施例中,所述第一悬持臂114、所述第二悬持臂115、所述第三悬持臂116和所述第四悬持臂117被设置于所述可移动部112的四侧,以允许从所述感光芯片12的X轴方向或Y轴方向同时抬高或降低所述感光芯片12以进行光学对焦。这里,为了便于说明,设定所述第一悬持臂114所在的侧部为第一侧,所述第二悬持臂115所在的侧部为第二侧,所述第三悬持臂116所在的侧部为第三侧,所述第四悬持臂117所在的侧部为第四侧。
相对应地,所述至少一对压电元件13包括第一压电元件131、第二压电元件132、第三压电元件133和第四压电元件134,其中,所述第一压电元件131被设置于所述第一悬持臂114、所述第二压电元件132被设置于所述第二悬持臂115、所述第三压电元件133被设置于所述第三悬持臂116,以及,所述第四压电元件134被设置于所述第四悬持臂117。也就是,在该实施例中,所述至少一对压电元件13包括两对压电元件,其中,所述第一压电元件131和所述第二压电元件132组成一对压电元件,所述第三压电元件133和所述第四压电元件134组成另一对压电元件。
在工作过程中,所述第一压电元件131被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第一悬持臂114相对于所述固定部111沿所述感光芯片12的感光轴所设定的方向(即,所述光轴所设定的方向)翘曲以从所述可移动部112的第一侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12,所述第二压电元件132被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第二悬持臂115相对于所述固定部111沿所述感光芯片12的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部112的第二侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12,其中,所述第一压电元件131从所述可移动部112的第一侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第二 压电元件132从所述可移动部112的第二侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111产生沿高度方向的行程以进行光学对焦。
在具体实施中,可给所述第一压电元件131和所述第二压电元件132输入相同的电压,这样,所述第一压电元件131从所述可移动部112的第一侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第二压电元件132从所述可移动部112的第二侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。也就是说,给所述第一压电元件131和所述第二压电元件132输入相同的电压,使得所述第一压电元件131和所述第二压电元件132带动所述第一悬持臂114和所述第二悬持臂115从所述可移动部112相对的第一侧和第二侧产生相同高度的翘曲,以使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111产生沿高度方向的行程,通过这样的方式来进行光学对焦。
在工作过程中,所述第三压电元件133被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第三悬持臂116相对于所述固定部111沿所述感光芯片12的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部112的第三侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12,所述第二压电元件132被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第四悬持臂117相对于所述固定部111沿所述感光芯片12的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部112的第四侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12,其中,所述第三压电元件133从所述可移动部112的第三侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第四压电元件134从所述可移动部112的第四侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。
在具体实施中,可给所述第三压电元件133和所述第四压电元件134输入相同的电压,这样,所述第三压电元件133从所述可移动部112的第三侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第四压电元件134从所述可移动部112的第四侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。
值得一提的是,在工作过程中,所述第一压电元件131和所述第二压电元件132同时工作,所述第三压电元件133和所述第四压电元件134同时工作。也就是,在工作过程中,至少一对压电元件13工作以驱动至少一对悬持臂113来进行光学对焦。在具体实施中,可控制一对压电元件工作,例如,控制所述第一压电元件131和所述第二压电元件132同时工作,也可以控制两对压电元件同时工作,即,控制所述第一压电元件131、所述第二压电元件132、所述第三压电元件133和所述第四压电元件134同时工作。
相应地,在本申请实施例中,所述至少一对压电元件13设置于所述可移动部112的相对的两侧,并且给所述至少一对压电元件13中各个压电元件通相同的电压,使得所述感光芯片12的感光面沿光轴所在的高度方向上移动,以实现光学对焦。量化来看,在本申请实施例中,所述摄像模组的自动对焦形成为200um至600um,优选地,为400um。也就是,通过压电元件形成的MEMS致动器来驱动感光芯片12进行光学对焦,其具有相对较长的对焦行程。
更具体地,如图20所示,在本申请实施例中,每一所述悬持臂具有相对的两长边和相对的两短边,其中,所述悬持臂的第一端1131和第二端1132形成于两条长边上。也就是,在本申请实施例中,所述悬持臂的第一端1131和第二端1132自所述悬持臂的两条长边分别 往外延伸,并分别连接于所述固定部111和所述可移动部112。
如图20所示,进一步地,在本申请实施例中,每一所述悬持臂具有悬臂主体和至少部分地贯穿于所述悬臂主体的分隔槽,其中,以通过所述分隔槽所述悬臂主体被分为相互可移动的两个悬臂部,其中,所述悬臂部的边缘形成所述长边,并且,在本申请实施例中,每个所述悬臂部被所述第一端1131和所述第二端1132分为两个悬臂子部。
具体地,在本申请实施例中,所述第一悬持臂114包括第一悬臂主体1141和至少部分地贯穿于所述第一悬臂主体1141的第一分隔槽1142,其中,通过所述第一分隔槽,所述第一悬臂主体1141被分为相互可移动的第一悬臂部1143和第二悬臂部1144,所述第一悬臂部1143具有由所述第一端1131划分而成的第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146,所述第二悬臂部1144具有由所述第二端1132划分而成的第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148。
所述第二悬持臂115包括第二悬臂主体1151和至少部分地贯穿于所述第二悬臂主体1151的第二分隔槽1152,其中,通过所述第二分隔槽1152所述第二悬臂主体1151被分为相互可移动的第三悬臂部1153和第四悬臂部1154,所述第三悬臂部1153具有由所述第一端1131划分而成的第五悬臂子部1155和第六悬臂子部1156,所述第四悬臂部1154具有由所述第二端1132划分而成的第七悬臂子部1157和第八悬臂子部1158。
所述第三悬持臂116包括第三悬臂主体1161和至少部分地贯穿于所述第三悬臂主体1161的第三分隔槽1162,其中,通过所述第三分隔槽1162,所述第三悬臂主体1161被分为相互可移动的第五悬臂部1163和第六悬臂部1164,所述第五悬臂部1163具有由所述第一端1131划分而成的第九悬臂子部1165和第十悬臂子部1166,所述第六悬臂部1164具有由所述第二端1132划分而成的第十一悬臂子部1167和第十二悬臂子部1168。
所述第四悬持臂117包括第四悬臂主体1171和至少部分地贯穿于所述第四悬臂主体1171的第四分隔槽1172,其中,通过所述第四分隔槽1172所述第四悬臂主体1171被分为相互可移动的第七悬臂部1173和第八悬臂部1174,所述第七悬臂部1173具有由所述第一端1131划分而成的第十三悬臂子部1175和第十四悬臂子部1176,所述第八悬臂部1174具有由所述第二端1132划分而成的第十五悬臂子部1177和第十六悬臂子部1178。
相应地,在该实施例中,所述第一压电元件131包括被设置于所述第一悬臂子部1145的所述第一压电片1311、被设置于所述第二悬臂子部1146的第二压电片1312、被设置于所述第三悬臂子部1147的所述第三压电片1313和被设置于所述第四悬臂子部1148的第四压电片1314,以通过所述4个压电片的收缩或舒张来带动所述第一悬臂部1143和/或所述第二悬臂部1144向上或向下发生翘曲,如图21所示。特别地,在该实施例中,所述第一压电片1311、所述第二压电片1312、所述第三压电片1313和所述第四压电片1314被设置于所述第一悬臂子部1145、第二悬臂子部1146、所述第三悬臂子部1147和所述第四悬臂子部1148的上表面,以通过所述4个压电片的收缩或舒张来带动所述第一悬臂部1143和/或所述第二悬臂部1144向上或向下发生翘曲进而从所述感光芯片12的第一侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12。
相应地,在该实施例中,所述第二压电元件132包括被设置于所述第五悬臂子部1155的所述第五压电片1321、被设置于所述第六悬臂子部1156的第六压电片1322、被设置于所 述第七悬臂子部1157的所述第七压电片1323和被设置于所述第八悬臂子部1158的第八压电片1324,以通过所述4个压电片的收缩或舒张来带动所述第三悬臂部1153和/或所述第四悬臂部1154向上或向下发生翘曲。特别地,在该实施例中,所述第五压电片1321、所述第六压电片1322、所述第七压电片1323和所述第八压电片1324被设置于所述第五悬臂子部1155、所述第六悬臂子部1156、所述第七悬臂子部1157和所述第八悬臂子部1158的上表面,以通过所述4个压电片的收缩或舒张来带动所述第三悬臂部1153和/或所述第四悬臂部1154向上或向下发生翘曲进而从所述感光芯片12的第二侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12。
特别地,在本申请实施例中,所述第一压电元件131从所述可移动部112的第一侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第二压电元件132从所述可移动部112的第二侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。也就是说,给所述第一压电元件131和所述第二压电元件132设置相同的电压,以使得所述第一压电元件131和所述第二压电元件132能够翘曲相同的高度,从而使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111产生沿高度方向的行程,通过这样的方式来进行光学对焦。
相应地,在该实施例中,所述第三压电元件133包括被设置于所述第九悬臂子部1165的所述第九压电片1331、被设置于所述第十悬臂子部1166的第十压电片1332、被设置于所述第十一悬臂子部1167的所述第十一压电片1333和被设置于所述第十二悬臂子部1168的第十二压电片1334,以通过所述4个压电片的收缩或舒张来带动所述第五悬臂部1163和/或所述第六悬臂部1164向上或向下发生翘曲,如图21所示。特别地,在该实施例中,所述第九压电片1331、所述第十压电片1332、所述第十一压电片1333和所述第十二压电片1334被设置于所述第九悬臂子部1165、第十悬臂子部1166、所述第十一悬臂子部1167和所述第十二悬臂子部1168的上表面,以通过所述4个压电片的收缩或舒张来带动所述第五悬臂部1163和/或所述第六悬臂部1164向上或向下发生翘曲进而从所述感光芯片12的第三侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12。
相应地,在该实施例中,所述第四压电元件134包括被设置于所述第十三悬臂子部1175的所述第十三压电片1341、被设置于所述第十四悬臂子部1176的第十四压电片1342、被设置于所述第十五悬臂子部1177的所述第十五压电片1343和被设置于所述第十六悬臂子部1178的第十六压电片1344,以通过所述4个压电片的收缩或舒张来带动所述第七悬臂部1173和/或所述第八悬臂部1174向上或向下发生翘曲。特别地,在该实施例中,所述第十三压电片1341、所述第十四压电片1342、所述第十五压电片1343和所述第十六压电片1344被设置于所述第十三悬臂子部1175、所述第十四悬臂子部1176、所述第十五悬臂子部1177和所述第十六悬臂子部1178的上表面,以通过所述4个压电片的收缩或舒张来带动所述第七悬臂部1173和/或所述第八悬臂部1174向上或向下发生翘曲进而从所述感光芯片12的第四侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12。
特别地,在本申请实施例中,所述第三压电元件133从所述可移动部112的第三侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第四压电元件134从所述可移动部112的第四侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。也就是说,给所述第三压电元件133和所述第四压电元件134设置相同的电压,以使得所述第三 压电元件133和所述第四压电元件134能够翘曲相同的高度。
更具体地,如图22A所示,在一种驱动模式中,设置于所述第一悬持臂114的所述第一压电元件131的所述第一压电片1311和所述第二压电片1312在一定电压的作用下发生收缩,带动所述第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲;所述第一压电元件131的所述第三压电片1313和第四压电片1314在一定电压作用下发生收缩,带动所述第三悬臂子部1147和所述第四悬臂子部1148发生向上翘曲,通过这样的方式,从所述感光芯片12的第一侧抬高所述可移动部112和所述感光芯片12。
与此同时,如图22A所示,设置于所述第二悬持臂115的所述第二压电元件132的所述第五压电片1321和第六压电片1322在一定电压的作用下发生收缩,带动所述第二悬持臂115的第五悬臂子部1155和第六悬臂子部1156发生向上翘曲;所述第二压电元件132的所述第七压电片1323和第八压电片1324在一定的电压作用下发生收缩,带动所述第七悬臂子部1157和第八悬臂子部1158发生向上翘曲。通过这样的方式,从所述感光芯片12的第二侧抬高所述可移动部112和所述感光芯片12。
特别地,如图22A所示,在该实施例中,在本申请实施例中,所述第一压电元件131从所述可移动部112的第一侧带动所述感光芯片12上升的高度等于所述第二压电元件132从所述可移动部112的第二侧带动所述感光芯片12上升的高度,通过这样的方式,使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111产生沿高度方向的行程,通过这样的方式来进行光学对焦。
值得一提的是,在具体实施中,所述第一压电片1311和第二压电片1312、第三压电片1313和第四压电片1314设置的电压可以相同也可以不同,其中,当电压相同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度相同;当电压不同时,第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向上翘曲的高度与第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148发生向上翘曲的高度不同。同样地,所述第二压电元件132的第五压电片1321和第六压电片1322、第七压电片1323和第八压电片1324设置的电压可以相同也可以不同,其中,当电压相同时第五悬臂子部1155和第六悬臂子部1156发生向上翘曲的高度与第七悬臂子部1157和第八悬臂子部1158发生向上翘曲的高度相同;当电压不同时,第五悬臂子部1155和第六悬臂子部1156发生向上翘曲的高度与第七悬臂子部1157和第八悬臂子部1158发生向上翘曲的高度不同。
更具体地,如图22B所示,在另一种驱动模式中,设置于所述第一悬持臂114的所述第一压电元件131的所述第一压电片1311和所述第二压电片1312在一定电压的作用下发生舒张,带动所述第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146发生向下翘曲;所述第一压电元件131的所述第三压电片1313和第四压电片1314在一定电压作用下发生舒张,带动所述第三悬臂子部1147和所述第四悬臂子部1148发生向下翘曲,通过这样的方式,从所述感光芯片12的第一侧降低所述可移动部112和所述感光芯片12。
与此同时,如图22B所示,设置于所述第二悬持臂115的所述第二压电元件132的所述第五压电片1321和第六压电片1322在一定电压的作用下发生舒张,带动所述第二悬持臂115的第五悬臂子部1155和第六悬臂子部1156发生行下翘曲;所述第二压电元件132的所述第七压电片1323和第八压电片1324在一定的电压作用下发生舒张,带动所述第七 悬臂子部1157和第八悬臂子部1158发生向下翘曲。通过这样的方式,从所述感光芯片12的第二侧降低所述可移动部112和所述感光芯片12。
特别地,如图22B所示,在该实施例中,在本申请实施例中,所述第一压电元件131从所述可移动部112的第一侧带动所述感光芯片12下降的高度等于所述第二压电元件132从所述可移动部112的第二侧带动所述感光芯片12下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。
应可以理解,根据本申请实施例的所述摄像模组还能够其他驱动模式驱动,例如,通过所述第一压电元件131、所述第二压电元件132、所述第三压电元件133和所述第四压电元件134同时抬高所述感光芯片12或降低所述感光芯片12,通过这样的方式使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111产生沿高度方向的行程,通过这样的方式来进行光学对焦。
为了便于所述压电元件通过作动所述悬持臂来移动所述可移动部112,优选地,所述悬持臂具有相对较小的厚度。特别地,在该实施例中,所述悬持臂的厚度尺寸范围为0.1mm-0.3mm。在本申请实施例中,所述压电元件可被实施为掺杂PZT的具有极优压电特性的材料。所述压电元件的厚度为1um-0.5mm之间,以在所述压电元件具有较大驱动力的时使得所述悬持臂具有良好的可靠性。
当然,也可以在所述至少一压电元件与所述至少一对悬持臂113之间设置一弹性构件(未有图示意),通过所述弹性构件增加所述可移动部112和所述感光芯片12的可移动行程。
值得一提的是,虽然在本申请实施例中,以包括两对悬持部和两对压电元件为示例,应可以理解,在本申请其他示例中,所述至少一对悬持臂113还可以被实施为其他对数的悬持臂,所述至少一对压电元件13还可以被实施为其他对数的压电元件。例如,在本申请其他示例中,所述至少一对悬持臂113仅包括一对悬持臂:第一悬持臂114和第二悬持臂115,所述至少一对压电元件13仅包括一对压电元件,其中,所述第一压电元件131被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第一悬持臂114相对于所述固定部111沿所述感光芯片12的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部112的第一侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12,所述第二压电元件132被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第二悬持臂115相对于所述固定部111沿所述感光芯片12的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部112的第二侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12,其中,所述第一压电元件131从所述可移动部112的第一侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第二压电元件132从所述可移动部112的第二侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦,对此,并不为本申请所局限。
当然,本申请中,所述第一悬持臂114与所述第一压电元件131也可以采用其他的方式进行划分。例如:所述第一悬持臂114被所述第一端1131和所述第二端1132分为第一悬臂部1143和第二悬臂部1144,所述第一悬臂部1143被所述分隔槽分为第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146,所述第一悬臂子部1145连接于所述第一端1131,所述第二悬臂子部1146连接于所述第二端1132。所述第一压电片1311设置于所述第一悬臂子部1145,所述第二压电片1312设置于所述第二悬臂子部1146,所述第一压电片1311沿第一方向延伸, 所述第二压电片1312沿第二方向延伸,所述第一方向与第二方向为沿x轴所在方向的正向和负向。在通电后,所述第一悬臂部1143的所述第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146在所述第一压电片1311和所述第二压电片1312的驱动下产生沿高度方向的行程。所述高度方向即所述感光轴所设定的方向。由于所述移动部和所述感光芯片12可移动的行程为第一悬臂子部1145和第二悬臂子部1146的叠加行程,因此会产生更大的光学对焦行程。
所述第二悬臂部1144被所述分隔槽分为第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148,所述第三悬臂子部1147连接于所述第一端1131,所述第四悬臂子部1148连接于所述第二端1132。所述第三压电片1313设置于所述第三悬臂子部1147,所述第四压电片1314设置于所述第四悬臂子部1148,所述第三压电片1313沿第一方向延伸,所述第四压电片1314沿第二方向延伸。在通电后,所述第二悬臂部1144的所述第三悬臂子部1147和第四悬臂子部1148在所述第三压电片1313和所述第四压电片1314的驱动下产生沿高度方向的行程。
图23图示了根据本申请实施例的所述悬持臂的一个变形实施的示意图。如图23所示,在该变形实施例中,所述至少一对悬持臂113包括相对于所述可移动部112的中心对称部分的第一悬持臂114A和第二悬持臂115A。并且,相较于图17至图19B所示意的实施例中,在该变形实施例中,为了进一步地获得更大的对焦行程,对所述悬持臂的形状做出了调整。
以所述第一悬持臂114A为例来说明,如图23所示,在该变形实施例中,所述第一悬持臂114A包括第一悬臂主体1141A和至少部分地贯穿于所述第一悬臂主体1141A的第一分隔槽1142A和第二分隔槽1152A,其中,通过所述第一分隔槽1142A和所述第二分隔槽1152A所述第一悬臂主体1141A被分为相互之间可移动的第一悬臂部1143A、第二悬臂部1144A和第三悬臂部1153A,其中,所述第一悬臂部1143A具有由所述第一分隔槽1142A划分而成的第一悬臂子部1145A和第二悬臂子部1146A,所述第二悬臂部1144A具有由所述第一分隔槽1142A划分而成的第三悬臂子部1147A和第四悬臂子部1148A,所述第三悬臂部1153A具有由所述第一分隔槽1142A和所述第二分隔槽1152A划分而成的第五悬臂子部1155A和第六悬臂子部1156A。也就是,相较于图20所示意的悬持臂,在该变形实施例中,所述悬持臂包括三个相互可移动的悬臂部,以通过额外增加的一个悬臂部来增加所述可移动部112和所述感光芯片12向下或向上移动的行程。
特别地,在该变形实施例中,所述第一分隔槽1142A具有十字型,其在纵向方向上和横向方向上对所述第一悬持主体1141A进行切分,以使得形成具有第一悬臂子部1145A和第二悬臂子部1146A的第一悬臂部1143A和具有第三悬臂子部1147A和第四悬臂子部1148A的所述第二悬臂部1144A。进一步地,所述第二分隔槽1152A和所述第一分隔槽1142A相配合将所述第二悬臂部1144A进一步地切分以形成具有第五悬臂子部1155A和第六悬臂子部1156A的第三悬臂部1153A。
相应地,在该变形实施例中,所述第一压电元件131A包括被设置于所述第一悬臂子部1145A的所述第一压电片1311A、被设置于所述第二悬臂子部1146A的第二压电片1312A、被设置于所述第三悬臂子部1147A的所述第三压电片1313A和被设置于所述第四悬臂子部1148A的第四压电片1314A、被设置于第五悬臂子部1155A的第五压电片1321A和被设置于所述第六悬臂子部1156A的第六压电片1322A,以通过所述第一压电片1311A和所述第二压电片1312A、所述第三压电片1313A和所述第四压电片1314A,以及,所述第五压电 片1321A和所述第六压电片1322A的收缩或舒张来从所述感光芯片12的第一侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12。
同样地,在该变形实施例中,与所述第一悬持臂114A配对的第二悬持臂115A,包括:第二悬臂主体1151A和至少部分地贯穿于所述第二悬臂主体1151A的第三分隔槽1162A和第四分隔槽1172A,其中,通过所述第三分隔槽1162A和所述第四分隔槽1172A所述第二悬臂主体1151A被分为相互可移动的第四悬臂部1154A、第五悬臂部1163A和第六悬臂部1164A,所述第四悬臂部1154A具有由所述第三分隔槽1162A划分而成的第七悬臂子部1157A和第八悬臂子部1158A,所述第五悬臂部1163A具有由所述第三分隔槽1162A划分而成的第九悬臂子部1165A和第十悬臂子部1166A、所述第六悬臂部1164A具有由所述第三分隔槽1162A和所述第四分隔槽1172A划分而成的第十一悬臂子部1167A和第十二悬臂子部1168A。
相应地,如图23所示,在该变形实施例中,所述第三分隔槽1162A具有十字型,其在纵向方向上和横向方向上对所述第二悬臂主体1151A进行切分,以使得形成具有第七悬臂子部1157A和第八悬臂子部1158A的第四悬臂部1154A和具有第九悬臂子部1165A和第十悬臂子部1166A的所述第五悬臂部1163A。进一步地,所述第四分隔槽1172A和所述第三分隔槽1162A相配合将所述第五悬臂部1163A进行进一步地切分以形成具有第十一悬臂子部1167A和第十二悬臂子部1168A的第六悬臂部1164A。
相应地,所述第二压电元件132A包括被设置于所述第七悬臂子部1157A的所述第七压电片1323A、被设置于所述第八悬臂子部1158A的第八压电片1324A、被设置于所述第九悬臂子部1165A的所述第九压电片1331A、被设置于所述第十悬臂子部1166A的第十压电片1332A、被设置于所述第十一悬臂子部1167A的所述第十一压电片1333A和被设置于所述第十二悬臂子部1168A的第十二压电片1334A,以通过所述第七压电片1323A和所述第八压电片1324A、所述第九压电片1331A和所述第十压电片1332A,以及,所述第十一压电片1333A和所述第十二压电片1334A的收缩或舒张来从所述感光芯片12的第二侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12。
特别地,所述第一压电元件131A从所述可移动部112的第一侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第二压电元件132从所述可移动部112的第二侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。
图24图示了根据本申请实施例的所述基板11的另一个变形实施的示意图。在该变形实施例中,所述悬持臂的形状再次发生改变。
具体地,如图24所示,所述第一悬持臂114B包括沿着X轴方向延伸的第一悬臂段1141B和沿着Y轴方向延伸的第二悬臂段1142B,所述第二悬持臂115B包括沿着X轴方向延伸的第三悬臂段1151B和沿着Y轴方向延伸的第四悬臂段1152B,其中,所述至少一对压电元件13包括第一压电元件131和第二压电元件132,所述第一压电元件131被设置于所述第一悬持臂114的第一悬臂段1141B,所述第二压电元件132被设置于所述第二悬持臂115的第三悬臂段1151B,其中,所述第一压电元件131被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第一悬持臂114B以从所述可移动部112的第一侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12,所述第二压电元件132被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第二悬 持臂115B以从所述可移动部112的第二侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12,其中,所述第一压电元件131从所述可移动部112的第一侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第二压电元件132从所述可移动部112的第二侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111产生沿高度方向的行程,通过这样的方式来进行光学对焦。
并且,在该变形实施例中,所述至少一对压电元件13还包括第三压电元件133和第四压电元件134,所述第三压电元件133被设置于所述第一悬持臂114B的第二悬臂段1142B,所述第四压电元件134被设置于所述第二悬持臂115B的第四悬臂段1152B;其中,所述第三压电元件133被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第一悬持臂114B以从所述可移动部112的第一侧带动所述可移动部112和所述感光芯片12;所述第四压电元件134被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第二悬持臂115B以从所述可移动部112的与所述第一侧相对的第二侧来带动所述可移动部112和所述感光芯片12,其中,所述第三压电元件133从所述可移动部112的第一侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度等于所述第四压电元件134从所述可移动部112的第二侧带动所述感光芯片12上升或下降的高度,通过这样的方式,使得所述感光芯片12的感光面相对于所述固定部111产生沿高度方向的行程,通过这样的方式来进行光学对焦。
更具体地,在该变形实施例中,所述第一悬持臂114B具有“L”型结构,和/或,所述第二悬持臂115B具有“L”型结构。也就是,所述第一悬持臂114和/所述第二悬持臂115B为L型臂。为使得所述感光芯片12能平稳的移动,所述第一悬持臂114B和所述第二悬持臂115B与所述可移动部112连接的第一端1131分别位于所述可移动部112相对两边的中点处。
图25图示了根据本申请实施例的所述基板11的另一个变形实施的示意图。在该变形实施例中,所述悬持臂的形状再次发生调整。如图25所示,在该实施例中,所述第一悬持臂114B和所述第二悬持臂115B具有三段式结构,其包括沿着Y轴方向延伸的第二悬臂段1142B和沿着X轴方向延伸的两个第一悬臂段1141B。当然,在本申请其他变形实施例中,所述悬持臂的形状还可以进行其他方式的异构,对此并不为本申请所局限。相应地,可基于如上所述的原理在所述第一悬臂段1141B和所述第二悬臂段1142B上设置所述一对或多对压电元件,以进行光学对焦。
还值得一提的是,在上述实施例中,以所述压电元件被设置于所述悬持臂的上表面为示例,应可以理解,在本申请其他示例中,所述压电元件可同时设置于所述悬持臂的上表面和下表面,或者,仅设置于悬持臂的下表面,对此,并不为本申请所局限。
综上,基于本申请实施例的所述摄像模组被阐明,其中,所述摄像模组所述摄像模组采用新型的MEMS致动器作为驱动元件来驱动感光芯片12位移来实现光学对焦。特别地,在本申请实施例中,所述MEMS致动器通过设置于基板11的压电元件构成,相较于传统的基于音圈马达的光学对焦技术,基于MEMS致动器来作动所述感光芯片12以进行光学对焦的技术方案具有诸多优势:高性能、10ms内完成亚微米精度定位、更大的光学对焦行程、尺寸小、没有电磁干扰。
图26示出了本申请一个实施例的摄像模组的纵向剖面示意图。参考图26,本实施例 中,所述摄像模组包括感光组件100和安装于感光组件100顶面的光学致动器200,以及安装于光学致动器200内的光学镜头300。进一步地,图27示出了本申请一个实施例的摄像模组的俯视示意图。结合参考图26和图27,本实施例中,所述光学镜头300包括镜筒310和安装于所述镜筒310内的至少一光学透镜320(例如图26中光学透镜的数目为四个)。在俯视角度下,所述镜筒310的外侧面呈矩形,其内侧面呈圆形,即镜筒310内部设可以置有圆形通孔以在镜筒310的内侧面容纳和安装光学透镜320。所述光学致动器200包括外壳210(也可以称为致动器壳体)、设置在外壳210和镜筒310之间的外框架220,所述外框架220具有至少两个互相平行的第一侧壁221,并且这两个第一侧壁221均平行于所述光学镜头300的光轴。本实施例中,在外框架220的第一侧壁221与镜筒310的外侧面之间设置线状压电驱动装置230。图28示出了本申请一个实施例中的线状压电驱动装置。参考图28,所述线状压电驱动装置230包括线状压电元件231、动子232和摩擦部233。其中动子232可以承靠并固定于所述镜筒310的外侧面,摩擦部233设置在动子232和线状压电元件231之间。也就是说,所述动子232、所述摩擦部233以及所述线状压电元件231由内向外依次排列。在镜筒310与外框架220之间设置弹簧弹片240(或者其他类型的弹性元件),通过弹簧弹片240连接所述镜筒310与所述外框架220,该弹簧弹片240提供弹力,为线状压电驱动装置230提供预压力(或称为预紧力)。所述外壳210内部容纳所述光学镜头300、所述外框架220及所述光学致动器200,所述外壳210的外形大致成矩形形状。所述外壳210的顶部可以具有圆形开口,以便光线可穿过外壳210入射所述光学镜头300。进一步地,本实施例中,所述的线状压电元件231具有第一极化区域段A1和第二极化区域段A2,第一极化区域段A1和第二极化区域段A2可以具有多个且这两类极化区域段沿着所述线状压电元件231的长度方向交替设置。第一极化区域段A1和第二极化区域段A2均沿所述线状压电元件231的厚度方向极化,且二者极化方向相反。对第一极化区域段A1施加第一驱动电压,对第二极化区域段A2施加第二驱动电压,线状压电元件231将在逆压电效应的作用下改变其表面形状。具体来说,当所述第一驱动电压与第二驱动电压相位差为π/2时,第一极化区域段A1与第二极化区域段A2的表面的质点均发生振动,该振动是一种超声波微观振动,也可以称为微幅椭圆运动。所述线状压电元件231表面质点的微幅椭圆运动可以使线状压电元件231的表面整体上呈波动的波浪状,第一极化区域段A1与第二极化区域段A2的表面的波动方向一致,从而线状压电元件231的表面可以耦合成行波式的波动状态。当线状压电元件231的表面做行波式的运动时,压电元件相对于动子具有一运动趋势,而线状压电元件与动子之间的摩擦部可以产生静摩擦力,以阻止该运动趋势,并且该静摩擦力可以驱动动子移动,其移动方向为平行于光轴的方向,该方向例如可以标记为光轴的正方向。类似地,当所述第一驱动电压与第二驱动电压相位差为-π/2时,第一极化区域段A1与第二极化区域段A2的表面的各个质点产生微幅椭圆运动,此时质点做微幅椭圆运动的方向与相位差为π/2时的运动方向相反。例如,假设当第一驱动电压与第二驱动电压相位差为π/2时,第一极化区域段A1与第二极化区域段A2的表面的质点产生顺时针的微幅椭圆运动,那么当第一驱动电压与第二驱动电压相位差为-π/2时,第一极化区域段A1与第二极化区域段A2的表面的质点则产生逆时针的微幅椭圆运动。本实施例中,当线状压电元件表面的质点产生逆时针运动时,摩擦力将驱动动子反向运动,即沿着光轴负方向运动。图 29示出了本申请一个实施例中的动子的移动方向。参考图29,本实施例中,动子232的移动方向平行于线状压电元件231的长度方向。
进一步地,图30a示出了本申请一个实施例中线状压电元件表面波动时的动子、摩擦部和线状压电元件的作用关系的示意图。参考图30a,本实施例中,对第一极化区域段A1施加第一驱动电压,对第二极化区域段A2施加第二驱动电压,并使所述第一驱动电压与第二驱动电压相位差为π/2,使得线状压电元件231的表面的各个质点形成一运动轨迹为椭圆的微幅椭圆运动(图31示出了线状压电元件的表面的一个质点的微幅椭圆运动的运动方向),各个质点的微幅椭圆运动在宏观上呈现为线状压电元件231表面的波浪状的波动,并且该波动以行波的方式沿第一方向D1运动。即在施加上述驱动电压组合(该驱动电压组合中,所述第一驱动电压与第二驱动电压相位差为π/2)期间,线状压电元件231的波浪状表面的波峰和波谷均沿着第一方向D1移动。由于摩擦部233固定于线状压电元件231的表面,因此在线状压电元件231的表面的行波沿着第一方向D1移动时,所述摩擦部231也会沿着第一方向D1移动或者产生沿着第一方向D1移动的运动趋势。参考图30a,第一极化区域段A1的表面处于波峰状态,即第一极化区域段A1向靠近镜头300的一侧拱起(即向模组的内侧拱起),使得第一极化区域段A1处的摩擦部233与动子232紧密接触,从而在摩擦部233和定子232的接触面形成摩擦力(通常是静摩擦力),该摩擦力的方向与线状压电元件231的波峰移动的方向相反,从而带动动子沿着相反方向,即沿着第二方向D2移动。而对于第二极化区域段A2,由于图30a所示的状态下,第二极化区域段A2的表面处于波谷状态,即第二极化区域段A2的表面向远离镜头300的一侧拱起(即向模组的外侧拱起),使得第二极化区域段A2处的摩擦部233与动子232脱离接触,因此第二极化区域段A2表面波谷的移动不会作用于动子232。进一步地,当线状压电元件231表面的行波继续移动时,可以使得该线状压电元件231表面的波动进入第二状态。图30b示出了第二状态下的动子、摩擦部和线状压电元件的作用关系的示意图。参考图30b,在第二状态下,第一极化区域段A1的表面处于波谷状态,该位置的摩擦部233与动子232脱离接触,而第二极化区域段A2的表面处于波峰状态,该位置的摩擦部233与动子232紧密接触。此时,第二极化区域段A2处的摩擦部233与动子232的接触面产生摩擦力(通常为静摩擦力),以克服摩擦部233相对于动子232的向第一方向D1的运动趋势,从而在该摩擦力的作用下促使动子232向相反的方向,即向第二方向D2移动。由于动子232是固定在镜筒的外侧面的,所以在所述的第一驱动电压组合(即所述第一驱动电压与第二驱动电压相位差为π/2)的作用下,镜筒和光学镜头300可以在动子232的带动下沿着第二方向D2移动,从而实现光学镜头300沿着光轴的正方向上的移动。
进一步地,当对第一极化区域段A1和第二极化区域段A2施加第二驱动电压组合,即所述第一驱动电压与第二驱动电压相位差为-π/2,那么线状压电元件231表面的波的运动方向为第二方向D2,此时动子232将沿着第一方向D1移动,从而实现光学镜头沿着光轴的负方向上的移动。其具体原理可参考前文中对第一驱动电压组合驱动下的移动类似,此处不再赘述。
可以看出,基于线状压电元件,对其中第一极化区域段A1和第二极化区域段A2施加第一驱动电压组合和第二驱动电压组合,即可实现对光学镜头光轴方向上的双向驱动。本 申请的一些实施例中,线状压电元件的长度可以小于20mm,宽度可以小于1mm,厚度可以小于1.5mm。其中该厚度可以是线状压电元件本身厚度加上摩擦部厚度的总厚度,即线状压电元件与摩擦部的总厚度可以小于1.5mm。由于该线状压电元件及其附属构件的厚度极小,因此可以直接将线状压电元件设置在镜筒外侧面与外壳内侧面之间的间隙,不必在镜筒上制作专门的驱动元件安装结构。具体来说,在某些现有的压电驱动方案中,需在镜筒的一侧制作专用的安装凸台,以便压电驱动装置通过该安装凸台对镜筒施加作用力,进而驱动光学镜头做轴向移动。该安装凸台势必增加镜筒的厚度,导致摄像模组的体积增加。而本申请的方案中,可以在外壳与镜筒外侧面之间间隙中,在对称的位置上分别设置一线状压电元件(如图26、图27所示),一方面可以使摄像模组保持较小的体积,另一方面在对称的位置设置线状压电元件,可以使得镜筒的受力更加平衡,提高镜筒轴向移动的精度,避免镜筒的轴向移动出现倾斜。
进一步地,在本申请的一些优选实施例中,所述线状压电元件的长度可以小于10mm(例如6mm或者4.2mm),宽度可以小于0.7mm,厚度可以小于1mm(指线状压电元件加上摩擦部的总厚度)。
进一步地,在本申请的一些实施例中,单个所述线状压电元件的极化区域段的数目至少为三(所述极化区域段包括第一或第二极化区域段,极化区域段的数目是指第一和第二极化区域段数目的总和),从而便于形成所述线状压电元件表面的行波运动。所述线状压电元件的极化区域段的数目较少时,例如极化区域段的数目为三时,通过对相邻的具有不同极化方向的极化区域段施加具有设定相位差的驱动电压,可以使得线状压电元件的表面形成所需的波浪状,同时由于具有较少的极化区域段数目,这种设计也有助于缩小该线状压电元件的长度。本申请中,线状压电元件的长度方向与摄像模组的光轴方向一致,因此,缩小该线状压电元件的长度将有助于减小摄像模组的高度。
进一步地,上述图30a、图30b所对应的实施例中,所述线状压电元件231中,第一极化区域段A1和第二极化区域段A2均设置了摩擦部233,但需要注意,本申请并不限于此。例如,图32示出了本申请另一个实施例中的线状压电驱动装置。参考图32,该实施例中,所述摩擦部233可以仅设置在第一极化区域段A1,或者仅设置在第二极化区域段A2。本实施例中,在线状压电元件231通电并施加所述的第一驱动电压组合或第二驱动电压组合时,第一极化区域段A1或第二极化区域段A2的摩擦部233压紧动子时,可以产生与表面质点的微幅椭圆运动所形成的行波移动方向相反的摩擦力,并驱动所述的动子232沿着光轴移动。然而,由于摩擦部233仅设置在第一极化区域段A1或仅设置在第二极化区域段A2,因此相比图30a、图30b所对应的实施例,本实施例对动子232的驱动时间相对较短,因此动子232的移动速度也相对较慢。
进一步地,图41示出了本申请一个变形的实施例中的压电驱动装置的结构示意图。参考图41,本实施例中,在线状压电元件231的靠近动子232一侧的表面(即正面,或称为内侧表面)设置摩擦层234,所述摩擦部233设置在所述摩擦层234上。优选地,所述线状压电元件231的长度大于所述摩擦层的长度,以保证所述线状压电元件的线性度,保证所述压电驱动装置的驱动行程。进一步地,在另一个变形的实施例中,所述摩擦层也可以设置在所述动子的靠近线状压电元件一侧的表面,或者所述动子的制作材料可以是摩擦材料 (即具有较大摩擦力的材料)。
进一步地,图33示出了本申请一个实施例中的线状压电装置与外框架的结构及连接关系示意图。参考图33,本申请的一个实施例中,所述线状压电元件231可以与外框架220固定在一起,从而作为压电驱动装置230的定子使用。其中,线状压电元件231的背面(指该线状压电元件的外表面,即靠近外壳的侧面)可以通过弹性层212承靠于所述外框架220的第一侧壁221(结合参考图26和图27)的内侧面。这样,在线状压电元件231发生形变,其表面质点进入微幅椭圆运动时,由于弹性层212是具有弹性的,所以线状压电元件231背面的形变及其微幅椭圆运动不会受到阻碍。这是因为压电元件形变所产生的应力远大于弹性层212形变所带来的弹力。与此同时,在线状压电元件231未通电时,外框架220与镜筒310(结合参考图26和图27)之间的预压力也可以通过弹性层212传递到线状压电元件及其摩擦部233,从而使得光学镜头300可以保持在其初始位置。本实施例中,所述弹性层212的厚度可以为10-50μm。在制作时,可以在外框架的侧壁的内侧面上涂覆10-50μm厚的胶材,然后将线状压电元件的背面粘贴,待胶材固化后形成具有弹性的弹性层,且该弹性层位于线状压电元件的背面与外框架的侧壁之间。
进一步地,图34示出了本申请另一个实施例中的线状压电装置与外框架的结构及连接关系示意图。在另一实施例中,所述线状压电元件231的背面的弹性层也可以被取消。该实施例中,在线状压电元件231的两端设置固定部235(该固定部235可以由非压电材料制作),并且固定部235与所述外框架220固定在一起。这样线状压电元件231可以通过其两端的固定部235与外框架220固定,从而作为压电驱动装置230的定子使用。本实施例中,所述线状压电元件231的背面与外框架220之间可以具有间隙(例如空气间隙)。本实施例中,在未通电时,线状压电元件231呈直线状,且其具有一定的刚性,因此弹簧弹片240在外框架220与镜筒310之间的预压力可以被传递到线状压电元件231及其摩擦部233上,从而使摩擦部233可以压住动子232,使得未通电时光学镜头300可以保持在其初始位置。本实施例中,线状压电元件的背面可以不设置弹性层,因此线状压电元件背面的形变不会受到弹性层的任何干扰,也就是说,线状压电元件背面质点的微幅椭圆运动的实际状况与理论值更加一致,从而有助于提升镜头轴向移动的控制精度。
需注意,本申请中,上述通过弹簧弹片产生预压力的方式并不是唯一的。例如,在本申请一个变形的实施例中,所述弹簧弹片也可以被电磁组件代替。电磁组件可以包括磁石和线圈,该磁石和线圈可以分别设置在镜筒与外框架。这种方案中,可以通过磁石线圈的相互作用,为压电驱动装置提供预压力。进一步地,该实施例中,外壳可以用导磁材料制成,导磁材料例如可以是铁磁性材料,包括铁、镍、钴或其合金等。本实施例中,外壳可以具有六个引脚,沿着平行于光轴的方向延伸,用于保磁以及加强磁力。
进一步地,在本申请的另一实施例中,所述线状压电元件的背面设置弹性层,所述线状压电元件的数目可以是偶数个,并且每对线状压电元件分别设置在摄像模组的相对的两个侧面,例如可以参考图26和图27。本实施例中,可以由外框架的两个相对的侧壁向中心挤压弹性层来形成预紧力,从而使弹性层向内侧挤压线状压电元件,进而使摩擦部压紧动子。本实施例的方案中,所述弹簧弹片可以被省略,施加于压电驱动装置的预紧力可以由所述线状压电元件的背面的弹性层来提供。本实施例的方案可以省去弹簧弹片,简化了器 件结构和组装工艺,有助于提升生产效率和生产良率。
进一步地,图35示出了本申请一个实施例中的光学致动器的俯视示意图。参考图35,本实施例中,可以在矩形镜筒310的四周设置四个线状压电元件。该光学致动器中,外框架220可以具有四个第一侧壁,外框架220的角落设置弹簧弹片240,该弹簧弹片240将外框架220与镜筒310连接,以对处于二者之间的压电驱动装置230施加预紧力。本实施例中,每个压电驱动装置230均基于一个线状压电元件实现其驱动功能,其驱动原理参考前文描述,此处不再赘述。
进一步地,图36示出了本申请另一个实施例中的光学致动器的俯视示意图。图37示出了图36中的其中一个子框架的立体示意图。参考图36和图37,本实施例与图35所示的实施例基本一致,区别仅在于本实施例的外框架220由第一子框架和第二子框架组合而成。参考图37,本实施例中,第一子框架的两个侧面可以设置两个相对设置的第一侧壁,而另两个侧面则镂空,图37中的镂空侧面222示出了子框架的两侧镂空的状态。第二子框架的形状可以与第一子框架一致。这两个子框架组合,则可以使光学致动器外壳的四个侧面处均具有对应外框架侧壁(即第一侧壁221),从而便于安装对应的压电驱动装置并对其施加预紧力。
进一步地,本申请中,所述镜筒的外侧面的形状并不限于矩形。例如在一些实施例中,所述镜筒的外侧面可以采用其他形状。图38示出了本申请一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图。参考图38,本实施例中,光学镜头300的镜筒外侧面311可以是切割圆状。本文中,切割圆状指圆形被直线切割后所形成的形状。本实施例中,镜筒的外侧面具有两个互相平行的平面,这两个平面可以作为两个压电驱动装置的动子的承靠面311a。事实上,本申请中,只要所述镜筒的外侧面具有对称设置的偶数个平面作为动子的承靠面即可。例如镜筒的外侧面也可以是六边形、八边形等形状。
进一步地,本申请的一些实施例中,所述压电驱动装置可以设置在光学致动器外壳的四角区域处。例如图39示出了本申请另一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图。参考图39,本实施例中,镜筒外侧面311a大致呈圆形,在对应于外壳的两个对角位置处,所述镜筒外侧面311向外突出形成两个对称的平行承靠面311a。在外壳与镜筒310的承靠面311a之间可以设置外框架220,所述外框架220具有两个呈45度角设置的第一侧壁。压电驱动装置230可以设置在外框架220的第一侧壁与镜筒的承靠面311a之间。本实施例中,每个压电驱动装置230均基于线状压电元件231来提供驱动力,其驱动原理见前文所述,此处不再赘述。本实施例的方案中,压电驱动装置230可以被布置在矩形外壳和大致呈圆形镜筒之间的位于外壳四角区域的间隙,因此可以有效地减小光学致动器和摄像模组的径向尺寸。其中径向是指垂直于光轴的方向。
进一步地,图40示出了本申请又一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图。参考图40,本实施例中,镜筒外侧面311大致呈圆形,在对应于外壳的四角位置处,所述镜筒外侧面311向外突出形成四个承靠面,每个对角线上的两个承靠面均对称设置且互相平行。外壳210与镜筒的承靠面311a之间可以设置外框架,所述外框架220具有四个呈45度角设置的第一侧壁。压电驱动装置230可以设置在四角区域的外框架220的第一侧壁与镜筒的承靠面之间。本实施例中,每个压电驱动装置230均基于线状压电元件来提供驱动力,其 驱动原理见前文所述,此处不再赘述。本实施例的方案中,压电驱动装置可以被布置在矩形外壳和大致呈圆形镜筒之间的位于外壳四角区域的间隙,因此可以有效地减小光学致动器和摄像模组的径向尺寸。其中径向是指垂直于光轴的方向。
进一步地,在本申请的一些实施例中,所述光学致动器还可以包括内框架。该内框架可以固定于镜筒的外侧面。所述内框架可以具有与所述外框架相对应的侧壁(可称为第二侧壁),所述压电驱动装置可以设置在所述外框架的侧壁与所述内框架的侧壁之间。所述弹簧弹片连接所述外框架和内框架,从而对所述压电驱动装置施加预紧力。本实施例中,每个压电驱动装置均基于线状压电元件来提供驱动力,其驱动原理见前文所述,此处不再赘述。
本申请的一些实施例中,所述线状压电元件可以通过多个压电陶瓷片首尾相接地拼接而成。具体来说,任意两个相邻压电陶瓷片的端面可以通过胶材粘结,从而将二者首尾相接地拼接在一起。其中,压电陶瓷片沿着其厚度方向极化,且任意两个相邻压电陶瓷片的极化方向是相反的。
在本申请的另一实施例中,所述线状压电元件是行波式线状压电元件来说,其可以由两条相同的压电体相互错开半个极化区长度粘合成一体而成。
本申请的一些实施例中,所述线状压电元件的每个第一极化区域段A1和第二极化区域段A2均连接导线,进而连接激励源。所述激励源对第一极化区域段A1和第二极化区域段A2分别施加对应的压电驱动信号。所述激励源可以设置在感光组件的线路板中。所述导线可以从侧面连接各个第一极化区域段A1和第二极化区域段A2。即导线与各个第一极化区域段A1和第二极化区域段A2的连接端位置避开所述线状压电元件的表面(即避开需要产生微幅椭圆运动的线状压电元件的正面和背面)。导线的另一端则连接至感光组件的线路板,或者也可以连接到布置在摄像模组其他区域的线路板,所述激励源可以设置在所述线路板上。
上述实施例中,所述线状压电元件的表面均呈现行波式的波动状态。但本申请并不限于此,在本申请的一些变形的实施例中,所述线状压电元件的表面波动方式也可以被配置为驻波式的波动状态。具体来说,在一个变形的实施例中,所述第一极化区域段A1和所述第二极化区域段A2可以具有相同的极化方向,其中,在所述线状压电元件被导通后,通过在第一极化区域段A1和第二极化区域段A2输入交替的电压信号,相互交替设置的多组所述第一极化区域段A1和所述第二极化区域段A2发生不同方向的形变,以带动所述摩擦部以驻波的方式沿着预设方向运动,进而带动动子沿着光轴的方向移动。
进一步地,在本申请的一个实施例中,所述感光组件包括线路板、安装于线路板表面的感光芯片、安装在线路板表面且围绕在感光芯片周围的滤光片支架,以及安装于所述滤光片支架的滤光片。所述滤光片支架的顶面可以是平整面,以便安装所述光学致动器的底座。在另一实施例中,所述感光组件也可以基于MOC工艺制作,即滤光片支架可以由模塑支撑部代替,该模塑支撑部可以基于模组工艺直接在线路板上成型,并且所述模塑支撑部向内侧延伸并覆盖所述感光芯片的边缘区域。所述滤光片安装于所述模塑支撑部,并且所述模塑支撑部的顶面适于安装所述光学致动器。在又一实施例中,所述感光组件也可以基于MOB工艺制作,其与MOC工艺的区别在于,所述模塑支撑部不接触所述感光芯片。
本申请的方案中,可以通过在壳体与镜筒之间的间隙处设置线状压电元件,在适当的驱动电压的作用下,使线状压电元件的表面形成波动状态(例如行波状态),通过设置于该波动的表面的摩擦部,该摩擦部作用于动子以驱动动子沿着所述线状压电元件的长度方向(即光轴方向)移动。该方案中,压电驱动装置可以设置在壳体与镜筒的间隙中,占用空间小,驱动力大,可以实现对较大重量镜头的驱动。例如基于本申请的压电驱动方案,在线状压电元件数目大于等于二,且每条线状压电元件长度小于2mm的前提下,可以实现对质量400mg以上的镜头的驱动。
图42示出了本申请一个实施例的具有镜头防抖功能的摄像模组的纵剖面示意图,图43示出了图42实施例中的用于镜头防抖的光学致动器的俯视示意图。结合参考图42和图43,具有镜头防抖功能的摄像模组包括镜头100、光学致动器200和感光组件300。其中镜头100安装于光学致动器200中,光学致动器200的底面固定于感光组件300的顶面。感光组件300具有感光芯片310,其用于接收透过镜头100的成像光线并输出成像数据。本实施例中,镜头100可以包括镜筒和安装于镜筒内的透镜组。镜筒的外侧面与所述镜头载体210连接固定。需注意,在一些变形的实施例中,可以省去镜筒,而将透镜组直接安装在镜头载体210内。进一步地,本实施例中,所述光学致动器200包括外壳220、镜头载体210、悬持部230及至少二个悬臂梁240。所述外壳220具有一由四个侧壁围成的容置腔以容置所述镜头载体210、所述悬持部230及所述至少二个悬臂梁240,所述镜头载体210通过所述悬持部230悬持于所述外壳220的容置腔内,所述至少二个悬臂梁240固定于所述外壳220的相邻两侧的侧壁。具体来说,本实施例中,所述悬臂梁240设置于所述镜头载体210的外侧面与所述外壳220的内侧面之间的间隙。所述悬持部230被实施为固定在所述镜头载体和所述外壳四角的弹性元件231(例如弹簧或弹片)。进一步地,所述弹性元件231可以包括上弹片和下弹片,上弹片和下弹片可以分别与所述镜头载体210的顶部和底部固定,从而更稳定地将所述镜头载体210悬持于所述外壳中。本实施例中,悬臂梁240可以包括条形基板241和附着于所述条形基板241表面的压电层242,所述悬臂梁240的一端固定于所述外壳220,其另一端为自由端249,并且所述悬臂梁240设置在所述外壳220与所述镜头载体210之间的间隙,其压电层242的表面与外壳220的内侧面可以是平行的。其中,所述压电层242可以沿着其厚度方向极化,所述压电层242的长度方向与所述条形基板241的长度方向一致,并且所述压电层242适于在被施加驱动电压时沿着其长度方向伸展(膨胀)或收缩以使所述悬臂梁240弯曲,进而促使所述自由端249在垂直于所述压电层242表面的方向上发生位移,并通过所述自由端249的位移推动所述镜头载体210移动。实际应用场景中,自由端的位移方向实际上是大致垂直于压电层表面的,只要在公差范围内,均可以视为自由端在垂直于所述压电层表面的方向上移动。一般来说,对于镜头光学防抖(镜头OIS)功能来说,自由端最大位移达到160μm即能够满足需求。
进一步地,参考图42、图43和图44,在本申请的一个实施例中,基于所提供的驱动力的方向,所述悬臂梁240可以包括两种类型,即x轴移动悬臂梁240a和y轴移动悬臂梁240b(参考图44),所述x轴移动悬臂梁240a布置在所述外壳220的垂直于所述x轴的侧面,所述x轴移动悬臂梁240a的长度方向平行于y轴;所述y轴移动悬臂梁240b布置在所述外壳220的垂直于所述y轴的侧面,所述y轴移动悬臂梁240b的长度方向平行于x轴; 其中,所述x轴和所述y轴为垂直于所述镜头100或所述透镜组光学致动器200的光轴的坐标轴,且所述x轴和所述y轴互相垂直。本实施例中,x轴移动悬臂梁240a和y轴移动悬臂梁240b各具有两个。两个所述的x轴移动悬臂梁240a对称地设置于所述外壳220的同一个侧面。在俯视角度下,该侧面平行于y轴,也就是说,x轴移动悬臂梁240a的长度方向是平行于y轴的。所述x轴移动悬臂梁240a均通过固定部243安装于所述外壳220。并且这两个x轴移动悬臂梁240a共用同一个所述的固定部243。类似地,两个所述的y轴移动悬臂梁240b对称地设置于所述外壳220的同一个侧面。在俯视角度下,该侧面平行于x轴,也就是说,y轴移动悬臂梁240b的长度方向是平行于x轴的。所述y轴移动悬臂梁240b均通过固定部243安装于所述外壳220。并且这两个y轴移动悬臂梁240b共用同一个所述的固定部243。本实施例中,在俯视角度下,该固定部243设置在所述外壳220的对应侧面的中间位置。换句话说,两个所述的x轴移动悬臂梁240a对称地设置于所述外壳220的垂直于所述x轴的侧面,并且两个所述的x轴移动悬臂梁240a共用同一个固定部243并且通过所述固定部243安装于所述外壳220;两个所述的y轴移动悬臂梁240b对称地设置于所述外壳220的垂直于所述y轴的侧面,并且两个所述的y轴移动悬臂梁240b共用同一个固定部243并且通过所述固定部243安装于所述外壳220。进一步地,所述光学致动器200还包括驱动单元,所述驱动单元用于对所述压电层242施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的x轴移动悬臂梁240a均向内弯曲,并由这两个所述的x轴移动悬臂梁240a的所述自由端249推动所述载体沿所述x轴平移;所述驱动单元还用于对所述压电层242施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的y轴移动悬臂梁240b均向内弯曲,并由这两个所述的y轴移动悬臂梁240b的所述自由端249推动所述载体沿所述y轴平移。其中,向内弯曲是所述悬臂梁240的自由端249自所述外壳220向所述载体移动的方向。即,本实施例中,可以将光轴视为中心轴,靠近光轴的一侧视为内侧,背离光轴的一侧视为外侧。进一步地,在俯视角度下,所述载体的外轮廓可以呈矩形。所述载体的外侧面包括至少一个与所述的悬臂梁240适配的平面,所述平面适于在所述悬臂梁240向内弯曲后与所述自由端249接触(此时自由端249会因悬臂梁240向内弯曲而发生大致垂直于其压电层242表面的方向移动),并且所述载体适于在所述自由端249的推动下随着所述自由端249位移。示例性地,图44示出了本申请一个实施例中y轴移动悬臂梁向内弯曲进而推动镜头载体移动的示意图。参考图44,固定度两侧的y轴移动悬臂梁240b向内弯曲,可以对称地向镜头载体210提供x轴上的驱动力,从而推动镜头载体210在y轴正方向或负方向上移动。
进一步地,参考图45a,本申请的一个实施例中,所述压电层242包括第一压电层242a和第二压电层242b,所述第一压电层242a和所述第二压电层242b分别附着于所述条形基板241的内表面和外表面。进一步地,在本申请的一个实施例中所述光学致动器200还包括驱动单元,所述驱动单元用于对所述第一压电层242a和所述第二压电层242b施加驱动电压,使得所述第一压电层242a在其长度方向上收缩,且所述第二压电层242b在其长度方向上伸展,从而使所述悬臂梁240向第一压电层242a所处的一侧弯曲。本实施例中,驱动单元可以作为固件集成在摄像模组的线路板中。
进一步地,在另一实施例中,所述驱动单元可以用于对所述第一压电层242a和所述第二压电层242b施加驱动电压,使得所述第一压电层242a在其长度方向上收缩,且所述第 二压电层242b在其长度方向上伸展,从而使所述悬臂梁240向第一压电层242a所处的一侧弯曲。所述驱动单元还用于使设置于所述外壳220的同一个侧面的至少两个所述的悬臂梁240同时向内侧弯曲,以推动所述载体移动。
进一步地,在一个变形的实施例中,所述压电层242可以仅设置于所述条形基板241的内表面或仅设置于所述条形基板241的外表面。所述光学致动器200还包括驱动单元,所述驱动单元可以用于对位于所述条形基板241单侧(即内表面侧或外表面侧)的所述压电层242施加驱动电压以使所述悬臂梁240弯曲,并由所述悬臂梁240的所述自由端249推动所述载体移动。图45d示出了仅单侧表面具有压电层悬臂梁的示意图。
进一步地,在本申请的一个实施例中,所述摄像模组和光学致动器200还可以实现绕z轴旋转自由度上的光学防抖。具体来说,本实施例中,所述光学致动器200可以设置两个x轴移动悬臂梁240a和两个y轴移动悬臂梁240b。并且两个x轴移动悬臂梁240a共用固定部243,且所述固定部243设置在外壳220一个侧面的中间位置。两个y轴移动悬臂梁240b也共用固定部243,且所述固定部243设置在外壳220另一个侧面的中间位置。两个x轴移动悬臂梁240a所对应的侧面与两个y轴移动悬臂梁240b所对应的侧面是两个相交的侧面(即这两个侧面是相邻的侧面)。基于上述结构,一方面可以实现镜头载体210的x轴平移和y轴平移;另一方面还可以通过控制驱动电压的方向来实现镜头载体210绕z轴旋转。其中所述z轴平行于所述光轴(即镜头或透镜组的光轴)。具体来说,本实施例中,所述驱动单元还用于对所述压电层242施加驱动电压,以使共用同一所述固定部243的两个所述的x轴移动悬臂梁240a分别向内和向外弯曲,以及使共用同一所述固定部243的两个所述的y轴移动悬臂梁240b分别向内和向外弯曲。图46示出了本申请一个实施例中悬臂梁驱动镜头载体绕z轴旋转的示意图。参考图46,对于两个x轴移动悬臂梁240a,通过控制其驱动电压的方向,可以使其中一个向内侧弯曲以推动镜头载体210移动,另一个则向外侧弯曲以为镜头载体210旋转后的状态留下避让空间。类似地,对于两个y轴移动悬臂梁240b,通过控制其驱动电压的方向,也可以使其中一个向内侧弯曲以推动镜头载体210移动,另一个则向外侧弯曲以为镜头载体210旋转后的状态留下避让空间。并且,x轴移动悬臂梁240a和y轴移动悬臂梁240b可以产生叠加的旋转力矩,从而增加推动镜头载体210旋转的驱动力,提高z轴旋转自由度上的防抖响应速度。
进一步地,在本申请的一个实施例中,所述悬持部230为弹片,所述弹片设置在所述外壳220的四角位置,并且所述弹片的两端分别连接所述外壳220和所述载体。
进一步地,在本申请的一个实施例中,在未施加驱动电压时,所述悬臂梁240的所述自由端249与所述载体之间具有间隙;在施加驱动电压时,所述压电层242沿其长度方向伸缩以使所述悬臂梁240弯曲,所述悬臂梁240的弯曲使其所述自由端249抵靠并推动所述载体移动。
进一步地,在本申请的一个实施例中,所述悬臂梁240中,所述条形基板241可以为金属片,所述压电层242的厚度是所述金属片的厚度的50%-80%。所述金属片的厚度可以为50-300μm,例如可以优选为100μm。需注意,在其他实施例中,所述条形基板241具备弹性,从而所述条形基板241可以在弯曲变形后恢复形状,其可以是金属以外的其他材料制作。只要条形基板241具有一定弹性,适于向大致垂直于压电层表面的方向弯曲即可。
进一步地,在本申请的一个实施例中,所述悬臂梁240中,所述条形基板241可以为金属片,所述压电层242包括第一压电层242a和第二压电层242b,所述第一压电层242a和所述第二压电层242b分别附接于所述金属片的内表面和外表面;所述第一压电层242a的厚度是所述金属片的厚度的50%-80%;所述第二压电层242b的厚度是所述金属片的厚度的50%-80%。所述第一压电层242a和所述第二压电层242b的厚度相等。所述金属片的厚度可以为50-300μm,例如可以优选为100μm。
进一步地,在本申请的一个实施例中,所述金属片可以是不锈钢片。压电层242(包括所述第一压电层242a与所述第二压电层242b)具有逆压电效应,并且适于根据极化方向和电场方向收缩或膨胀。具体来说,压电层242可以通过在条形基板241(例如锈钢片)上沉积单晶、多晶陶瓷或聚合物等材料,然后在一定方向上使上述材料(单晶、多晶陶瓷或聚合物等)的沉积层极化,从而得到所需的压电层242。逆压电效应是指在电介质的极化方向施加电场,使电介质产生电势差,进而促使电介质发生机械变形。本实施例中,所述第一压电层242a与所述第二压电层242b均由压电材料组成并分别与至少二个电极(图中未示出)电连接,从而为所述第一压电层242a与所述第二压电层242b提供电源激励。在本实施例中,固设于所述条形基板241两侧的第一压电层242a和第二压电层242b在受到电源激励后分别收缩和膨胀。例如使所述第一压电层242a在长度方向收缩而使所述第二压电层242b在长度方向膨胀,从而所述条形基板241和所述悬臂梁适于向所述第一压电层242a方向弯曲,从而驱动所述镜头载体210平移或者旋转。参考图45b,所述悬臂梁240弯曲的形变量可以由悬臂梁240的自由端249的位移量W来表征。
本申请中,压电层242可以直接在条形基板241上成型,也可以预先成型,然后再将压电层242附接于(例如粘结于)所述条形基板241的表面。
进一步地,在本申请的一个实施例中,所述第一压电层242a与所述第二压电层242b的极化方向可以相反,从而在提供相同的电源激励(即提供相同的驱动电压)时,其中一压电层在其长度方向上收缩而另一压电层在其长度方向上膨胀,使悬臂梁弯曲,进而驱动悬臂梁240的自由端249推动镜头载体210移动。或者,在本申请的另一实施例中,所述第一压电层242a与所述第二压电层242b的极化方向可以相同,并且向第一压电层242a和第二压电层242b提供相反方向的电源激励,同样可以实现其中一压电层在其长度方向上收缩而另一压电层在其长度方向上膨胀,从而使悬臂梁240弯曲,进而驱动悬臂梁240的自由端249推动镜头载体210移动。
仍然参考图45a,在本申请的一个实施例中,所述第一压电层242a的厚度为h1、所述第二压电层242b的厚度为h2、所述条形基板241的厚度为h3,优选地,所述第一压电层242a的厚度h1与所述第二压电层242b的厚度h2均为所述悬臂梁的厚度h3的50%-80%。进一步地,所述第一压电层242a的厚度h1与所述第二压电层242b的厚度h2可以相等。在本申请一个优选实施例中,当所述悬臂梁240中采用不锈钢基材制作所述条形基板241,所述第一压电层242a与所述第二压电层242b可以是PZT材料(锆钛酸铅压电陶瓷)。所述第一压电层242a的厚度h1与所述第二压电层242b的厚度h2均为70μm,条形基板241的厚度为100μm。此时,所述悬臂梁的最大形变量(即悬臂梁自由端249的最大位移量W)可以为160μm,其驱动力可以大于等于0.1N,能够满足镜头防抖的性能要求。本实施例中, 悬臂梁240的宽度可以大于其厚度。图45c示出了俯视角度下的悬臂梁,其中示出了该悬臂梁的长度方向和宽度方向。
优选地,在本申请的一个实施例中,x轴移动悬臂梁240a和y轴移动悬臂梁240b的设置高度(即z轴方向上的位置)相等,从而避免驱动镜头载体210防抖移动时出现不必要的倾斜。进一步地,由于镜头通常凸出于所述压电致动器,因此悬臂梁240优选设置于所述镜头载体210的中部或者中上部,从而使得所述压电致动器驱动镜头平移时不易产生倾斜。
进一步地,在本申请的一个实施例中,提供了一种具有光学防抖功能的摄像模组,其包括感光组件、光学致动器200和安装于光学致动器200的镜头100。即所述光学致动器200为镜头防抖光学致动器。其中所述感光组件与所述镜头防抖压电致动器的外壳220相固定,所述镜头100固定于所述镜头防抖压电致动器的镜头载体210中,从而所述感光组件适于获取经过所述镜头100汇聚的成像光线。所述感光组件包括一线路板组件及滤光组件,所述线路板组件包括一线路板及电连接于线路板上的感光芯片及电容、电阻等电子元件,所述滤光组件包括一支架及固定于支架上的滤光元件,所述线路板组件通过所述滤光组件固定于所述镜头防抖压电致动器的外壳220。
进一步地,图47示出了本申请的另一个实施例中光学致动器的俯视示意图。参考图47,本实施例中,所述光学致动器200的外壳220的四个侧壁均设置悬臂梁240。即本实施例中多个悬臂梁240分布在所述镜头载体210的四周。其中镜头载体210的两侧为x轴移动悬臂梁240a,另两侧为y轴移动悬臂梁240b。在每一个侧面,悬臂梁均成对地对称地布置。
进一步地,图48示出了本申请一个变形的实施例的光学致动器的俯视示意图。参考图48,本实施例中,悬臂梁240的自由端249连接弹性元件231,并通过所述弹性元件231连接所述镜头载体210。即用于悬挂镜头载体210的弹性元件231的两端可以分别连接镜头载体210和悬臂梁240的自由端249(需注意,本实施例中,当外壳220与镜头载体210外侧面之间的间隙未布置悬臂梁240时,弹性元件231的两端可以之间连接外壳220和镜头载体210)。本实施例中,固定部243设置在外壳220内侧面的中央,两个悬臂梁240自固定部243分别向相反的方向延伸,两个悬臂梁240的自由端249分别位于外壳220的两个角落区域。本实施例中,当压电层242受到驱动电压激励时,在其长度方向上收缩或膨胀,使得悬臂梁240弯曲(发生形变),自由端249向大致垂直于所述压电层242表面的方向位移,该位移由所述弹性元件传递至镜头载体210,从而推动镜头载体210沿x轴、y轴平移或绕z轴旋转。
进一步地,上述基于压电层242的悬臂梁240还可以用于驱动感光芯片移动。例如,图49示出了本申请另一个实施例中的具有芯片防抖功能的摄像模组的纵剖面示意图。图50示出了图49的摄像模组的光学致动器的俯视示意图。结合参考图49和图50,本实施例中,所述摄像模组包括镜头100、镜头支架110、感光组件300和用于驱动感光组件的光学致动器200。其中镜头100安装于镜头支架110,镜头支架110的底面安装于光学致动器200外壳220的顶面。光学致动器200包括外壳220、感光组件载体290以及设置在外壳220和感光组件载体290之间间隙的悬臂梁240。所述悬臂梁240的结构可以参考前文中其他实施例 的描述(仅需把镜头载体210替换为感光组件载体290即可),此处不再赘述。镜头支架110可以是用于支撑镜头的结构件。上述镜头100和镜头支架110可以共同构成镜头组件。在其他实施例中镜头支架110也可以被其他类型的镜头支持件代替。例如镜头支持件可以是驱动镜头移动的马达(OIS马达或者AF马达)。所述感光组件300包括线路板组件320及滤光组件,其中所述线路板组件320包括线路板321及电连接于线路板321的感光芯片322、电容电阻等电子元器件323,所述线路板组件320通过所述线路板321与所述感光组件载体290相固定。本实施例中,所述感光组件载体290可以固定于所述线路板321的正面,也可以固定于所述线路板321的侧面或者底面,所述滤光组件包括一滤光元件311。本实施例中,所述滤光元件311固定于所述感光组件载体290上。
进一步地,在本申请的一些实施例中,所述光学致动器200的单个侧面可以设置多于两个的悬臂梁240。图51示出了本申请一个实施例的单个侧面具有多个悬臂梁的光学致动器的侧视示意图。参考图51,本实施例中,在载体299(可以是镜头载体或感光组件载体)的一个外侧面的中心位置处,可以设置一个固定部243,四个悬臂梁240自该固定部243向四个方向延伸而形成。这四个悬臂梁240可以对称地布置成“X”状。固定部243可以固定于外壳220的内侧面。所述固定部243可以作为悬臂梁240的根茎部,悬臂梁240的自由端249则位于载体外侧面的四角位置(指侧视角度下的四角位置)。本实施例的方案中,可以在单个侧面设置更多的悬臂梁240,从而使光学致动器具有更大的驱动力。并且,由于在侧视角度下,悬臂梁240是倾斜布置的(即悬臂梁240的长度方向相对于基准面是倾斜的,所述基准面是垂直于光轴的平面,或者是平行于感光组件的感光面的平面,所述的x轴和y轴是基准面上两个相互垂直的坐标轴),所以悬臂梁240可以有较大的长度,因此其受到驱动电压激励时,弯曲幅度可以相对增大(即相比水平布置的悬臂梁240,这种倾斜布置的悬臂梁240的自由端249的位移可以相对增大),从而提升光学致动器的驱动力和驱动行程。上述的位于单个侧面的四个悬臂梁240可以构成悬臂梁组,该悬臂梁组既可以作为x轴移动悬臂梁组,也可以作为y轴移动悬臂梁组使用。例如,当该悬臂梁组布置于x轴垂直的侧面时,在该悬臂梁组可以用于驱动载体299进行x轴平移,即作为x轴移动悬臂梁组使用。当该悬臂梁组布置于y轴垂直的侧面时,在该悬臂梁组可以用于驱动载体299进行y轴平移,即作为y轴移动悬臂梁组使用。上述悬臂梁组同样可以用于驱动载体299在绕z轴旋转的自由度上转动,其驱动原理可参考图46及对应的实施例,此处不再赘述。每个所述的悬臂梁组所具有的悬臂梁数目并不限于两个或四个,例如其数目也可以是三个、五个、六个等。
上述实施例中,悬臂梁或悬臂梁组均设置在载体299外侧面与外壳220内侧面之间环状(例如矩形环状)间隙中。但需要注意,本申请的悬臂梁或悬臂梁组还可以设置在载体299顶面与壳体之间的间隙,或者设置在载体299底面与壳体之间的间隙(壳体例如可以具有一底座,悬臂梁可以设置在载体299底面与壳体底座之间的间隙),以实现载体299的tilt调整(即倾角调整)。倾角调整可以是载体299在绕x轴旋转和绕y轴旋转这两个自由度上的调整。其旋转中心可以设置在位于镜头100光轴的一个基准点上。该基准点的位置可以通过调整弹性元件(即悬持部230)的弹性系数和悬臂梁的位置和驱动力来确定。
图52示出了本申请的一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的侧视示意图。 图53示出了本申请的一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的俯视示意图。结合参考图52和图53,本实施例中,悬臂梁或悬臂梁组可以设置在载体299顶面与外壳220之间的间隙。具体来说,在俯视角度下,悬臂梁240(悬臂梁240可以结合参考图42、图43和图44等,图52和图53中悬臂梁用附图标记240c或240d代表)可以布置在载体299的顶面的边缘区域。在未通电状态下(即原始状态下),悬臂梁240的压电层242表面可以平行于载体299的顶面。这样,在对压电层242施加驱动电压时,悬臂梁240可以向下弯曲,使其自由端249自上而下地位移,从而推动载体299朝一侧倾斜。参考图53,所述光学致动器200可以包括Rx移动悬臂梁240c和Ry移动悬臂梁240d,Rx移动悬臂梁240c的长度方向与x轴平行,其布置在载体299顶面的平行于x轴的边缘区域,Ry移动悬臂梁240d的长度方向与y轴平行,其布置在载体299顶面的平行于y轴的边缘区域。Rx移动悬臂梁240c弯曲并使其自由端249接触和推动载体299,可以使载体299在Rx自由度上转动(Rx自由度即绕x轴旋转的自由度)。Ry移动悬臂梁240d弯曲并使其自由端249接触和推动载体299,可以使载体299在Ry自由度上转动(Ry自由度即绕y轴旋转的自由度)。Rx移动悬臂梁240c和Ry移动悬臂梁240d的结构可以与前文中其他实施例中的悬臂梁240一致,既可以包含条形基板241和附着于条形基板241的压电层242。所述压电层242可以包括位于条形基板241两个表面(此处为上下表面)的第一压电层242a和第二压电层242b。
进一步地,仍然参考图52,在本申请的一个实施例中,所述的Rx移动悬臂梁和Ry移动悬臂梁不仅可以布置在载体299顶面与外壳220的间隙,还可以布置在载体299底面与外壳220的间隙。位于载体299底面与外壳220的间隙的Rx移动悬臂梁240c和Ry移动悬臂梁240d的结构和布置方式可以与位于前一实施例的位于载体299顶面与外壳220的间隙的Rx移动悬臂梁240c和Ry移动悬臂梁240d一致,此处不再赘述。本实施例中,在俯视角度下,Rx移动悬臂梁240c可以布置在载体299的一条平行于x轴的边缘区域,Ry移动悬臂梁240d可以布置在载体299的一条平行于y轴的边缘区域。本实施例中,悬臂梁240的所述压电层242的表面平行于所述载体299的顶面或底面。
进一步地,图54示出了本申请的另一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的侧视示意图。图55示出了本申请的另一个实施例中的具有tilt调整功能的光学致动器的俯视示意图。本实施例中,在俯视角度下,Rx移动悬臂梁240c可以布置在载体299的两条平行于x轴的边缘区域,Ry移动悬臂梁240d可以布置在载体299的两条平行于y轴的边缘区域。本实施例的其余设计与图52和图53所示的实施例一致,不再赘述。
上述实施例中,所述载体299可以是感光组件载体290,也可以是镜头载体210。
本申请的上述实施例中,通过使用压电马达为摄像模组防抖马达的驱动力。压电马达的结构相对简单,可以简化驱动机构的设计,从而减小模组的尺寸。相较于电磁感应式马达驱动镜头的方案,基于压电层的悬臂梁式马达不需要依靠电磁力来抵消重力,具有更大推力,更大位移和更低功耗的优势,同时控制精度更高,可实现高精度双轴防抖,并且没有磁干扰的问题。
本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离所述原理下,本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (107)
- 一潜望式摄像模组,其特征在于,包括:一摄像模组主体;一反射棱镜,其中所述摄像模组主体具有一光轴,所述反射棱镜沿所述摄像模组主体的所述光轴方向被设置于所述摄像模组主体的入光侧,以供所述反射棱镜反射外界光线至所述摄像模组主体;一棱镜驱动装置,其中所述反射棱镜被可传动地连接于所述棱镜驱动装置,其中所述棱镜驱动装置包括一棱镜驱动轴和一压电驱动器,其中所述压电驱动器和所述棱镜驱动轴相固定地连接,且所述棱镜驱动轴平行于所述摄像模组主体的所述光轴方向,其中所述棱镜驱动轴在所述压电驱动器的驱动作用下沿所述光轴方向直线运动,以改变所述反射棱镜出射光的方向,补偿所述摄像模组主体的光学抖动;以及至少一透镜驱动装置,其中所述透镜驱动器与所述透镜组相传动地连接,由所述透镜驱动器驱动所述透镜组沿特定方向移动,其中所述透镜驱动装置包括一压电驱动轴和一振动部件,其中所述压电驱动轴与所述摄像模组主体的光轴平行,且所述压电驱动轴的一端被固定,其中所述棱镜驱动装置的所述棱镜驱动轴与所述透镜驱动装置的所述压电驱动轴位于所述壳体内部基准轴X轴正方向的同一侧,均与所述透镜组的光轴相互平行。
- 根据权利要求1所述的潜望式摄像模组,进一步包括一棱镜座,其中所述反射棱镜被设置于所述棱镜座,所述棱镜座与所述棱镜驱动装置相传动地连接,由所述棱镜驱动装置驱动所述棱镜座,再由所述棱镜座带动所述反射棱镜同步移动。
- 根据权利要求2所述的潜望式摄像模组,其中所述反射棱镜进一步具有一斜面,所述棱镜座具有一支撑面,其中所述反射棱镜的所述斜面被支撑在所述棱镜座的所述支撑面,并且所述反射棱镜的所述斜面与所述棱镜座的所述支撑面相贴合。
- 根据权利要求2所述的潜望式摄像模组,进一步包括一传动装置,其中所述传动装置被可传动地连接于所述棱镜驱动装置和所述棱镜座,其中所述传动装置可被所述棱镜驱动装置驱动,并由所述传动装置以旋转的方式驱动所述棱镜座。
- 根据权利要求4所述的潜望式摄像模组,其中所述棱镜驱动轴与所述传动装置相垂直连接,所述棱镜驱动轴与所述传动装置呈垂直状态,并且所述传动装置转换所述棱镜驱动轴的直线运动为绕基准轴X轴方向的旋转运动,以改变所述反射棱镜的出射光方向。
- 根据权利要求4所述的潜望式摄像模组,其中所述传动装置进一步包括一轴座和被设置于所述轴座的一传动轴,其中所述轴座被设置于所述棱镜座,所述轴座位于所述棱镜座的所述支撑面和所述反射棱镜的对应面。
- 根据权利要求6所述的潜望式摄像模组,其中所述传动装置的所述传动轴作为导向机构受所述棱镜驱动轴驱动,而转换成驱动所述棱镜座转动作用的驱动作用力,以驱动所述棱镜座绕着垂直于所述基准轴X轴方向进行旋转运动。
- 根据权利要求4所述的潜望式摄像模组,其中所述压电驱动器包括一压电元件,所述压电元件呈层叠结构,且所述压电元件包括多个压电伸缩体以及多个内部电极,所述内部电极交替叠加多个压电伸缩体而成的多个电极,并且多个压电伸缩体和多个内部电极互相层叠。
- 根据权利要求3所述的潜望式摄像模组,其中所述棱镜驱动装置包括一压电马达和 一曲柄滑块机构,其中所述压电马达与所述曲柄滑块机构相传动地连接,其中所述曲柄滑块机构被可传动地连接于所述棱镜座,由所述压电马达通过所述曲柄滑块机构驱动所述棱镜座和所述反射棱镜运动。
- 根据权利要求9所述的潜望式摄像模组,其中所述曲柄滑块机构进一步包括一曲柄、一滑块以及一连接轴,其中所述滑块与所述压电马达相传动地连接,由所述压电马达驱动所述滑块沿光轴方向直线地运动。
- 根据权利要求10所述的潜望式摄像模组,其中所述连接轴与基准轴X轴平行,所述曲柄与所述透镜组的光轴和基准轴Y轴所在的平面平行。
- 根据权利要求10所述的潜望式摄像模组,其中所述棱镜驱动装置进一步包括一导向元件,其中所述导向元件一端与所述滑块相连接,另一端与所述棱镜座相连接,当所述压电马达施加驱动力时,会带动所述滑块进行直线运动,所述曲柄和连接轴也会随之运动,所述连接轴可以使得所述滑块和所述曲柄之间保持相对运动。
- 根据权利要求4或9所述的潜望式摄像模组,其中所述摄像模组主体包括一透镜组、沿光轴方向设置的图像传感器、以及固定所述透镜组和所述图像传感器的一壳体。
- 根据权利要求13所述的潜望式摄像模组,其中所述摄像模组的电路走线被设置于所述壳体的底部内侧;或者所述摄像模组的电路被贴附于壳体内部的一侧面。
- 根据权利要求13所述的潜望式摄像模组,其中所述透镜组进一步包括一第一透镜组、一第二透镜组以及一第三透镜组,其中所述反射棱镜位于所述透镜组的所述第一透镜组物侧一端,其中所述反射棱镜反射的光线经所述第一透镜组到所述第二透镜组,第二透镜组位于所述第一透镜组出光侧,所述第三透镜组位于所述第二透镜组出光侧。
- 根据权利要求15所述的潜望式摄像模组,其中述透镜驱动装置进一步包括一第一透镜驱动单元和一第二透镜驱动单元,其中所述第一透镜驱动单元与所述第二透镜组件相传动地连接,由所述第一透镜驱动单元驱动所述第二透镜组件沿光轴方向做水平横向移动,以调整整个系统的焦距;所述第二透镜驱动单元与所述第三透镜组件相传动地连接,由所述第二透镜驱动单元驱动所述第三透镜组件沿光轴方向做水平横向移动,以使得摄像模组起到连续变焦的作用。
- 根据权利要求15所述的潜望式摄像模组,其中所述透镜驱动装置的所述第一透镜驱动单元和所述第二透镜驱动单元的所述雅典驱动器为相对地和面对面地设置。
- 根据权利要求17所述的潜望式摄像模组,进一步包括至少一磁传感器,其中所述磁传感器被设置于所述透镜组和所述壳体之间。
- 一感光组件,其特征在于,包括:基板,包括:固定部、可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的至少二悬持臂,所述可移动部通过所述至少二悬持臂被悬持地设置于所述固定部内,所述固定部、所述可移动部及所述至少二悬持臂具有一体式结构;被设置于且电连接于所述可移动部的感光芯片,所述感光芯片设有一感光轴;以及至少一压电元件,其中,所述至少一压电元件被设置于所述至少二悬持臂的至少其中之一,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片以使得所述感光芯片相对于所述固定部产生 一定的倾斜角度,通过这样方式,来进行光学防抖。
- 根据权利要求19所述的感光组件,其中,每一所述悬持臂具有相对的第一端和第二端,所述第一端被固定于所述固定部,所述第二端被固定于所述可移动部。
- 根据权利要求20所述的感光组件,其中,所述至少二悬持臂包括第一悬持臂和第二悬持臂,所述第一悬持臂和所述第二悬持臂相对于所述可移动部对称地布置。
- 根据权利要求21所述的感光组件,其中,所述至少一压电元件包括第一压电元件,其中,所述第一压电元件被设置于所述第一悬持臂,并被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第一悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度,通过这样的方式,来进行光学防抖。
- 根据权利要求22所述的感光组件,其中,所述至少一压电元件还包括第二压电元件,其中,所述第二压电元件被设置于所述第二悬持臂,并被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第二悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度,通过这样的方式,来进行光学防抖。
- 根据权利要求23所述的感光组件,其中,所述第一压电元件和所述第二压电元件相对于所述可移动部对称地布置。
- 根据权利要求24所述的感光组件,其中,所述第一压电元件与所述第二压电元件适于以不同的电压进行导通,以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度。
- 根据权利要求22所述的感光组件,其中,所述第一悬持臂包括第一悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第一悬臂主体的分隔槽,其中,通过所述分割槽所述第一悬臂主体被分为相互可移动的第一悬臂部和第二悬臂部,其中,所述第一压电元件包括被设置于所述第一悬臂部的第一压电区域和被设置于所述第二悬臂部的第二压电区域,所述第一压电区域被配置为在被导通后通过其自身的形变作动于所述第一悬臂部以使得所述第一悬臂部相对于所述第二悬臂部发生翘曲,所述第二压电区域被配置为在被导通后通过其自身的形变作动于所述第二悬臂部以使得所述第二悬臂部相对于所述第一悬臂部发生翘曲。
- 根据权利要求26所述的感光组件,其中,所述第一悬持臂具有“回”字型结构。
- 根据权利要求26所述的感光组件,其中,所述第一悬臂部具有由所述第一端划分而成的第一悬臂子部和第二悬臂子部,所述第二悬臂部具有由所述第二端划分而成的第三悬臂子部和第四悬臂子部,其中,所述第一压电区域包括被设置于所述第一悬臂子部的所述第一压电片和被设置于所述第二悬臂子部的第二压电片,所述第二压电区域包括被设置于所述第三悬臂子部的所述第三压电片和被设置于所述第四悬臂子部的第四压电片。
- 根据权利要求28所述的感光组件,其中,所述第一压电片在所述第一悬臂子部上沿第一方向延伸,所述第二压电片在所述第二悬臂子部上沿第二方向布置,通过这样的配置使得,所述第一压电片和所述第二压电片适于被导通后驱动所述第一悬臂部沿所述感光轴所设定的方向翘曲以产生高度方向上的行程。
- 根据权利要求23所述的感光组件,其中,所述至少二悬持臂还包括第三悬持臂和 第四悬持臂,其中,所述第一悬持臂和所述第二悬持臂相对于所述可移动部以X轴为对称轴对称地布置,所述第三悬持臂和所述第四悬持臂相对于所述可移动部以Y轴为对称轴对称地布置,所述第一悬持臂与所述第三悬持臂相邻布置、所述第二悬持臂与所述第四悬持臂相邻布置。
- 根据权利要求30所述的感光组件,其中,所述至少一压电元件还包括第三压电元件,其中,所述第三压电元件被设置于所述第三悬持臂,并被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第三悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖。
- 根据权利要求31所述的感光组件,其中,所述至少一压电元件还包括第四压电元件,其中,所述第四压电元件被设置于所述第四悬持臂,并被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第四悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖。
- 根据权利要求32所述的感光组件,其中,所述第一压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第一悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片向上或向下移动以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖;所述第二压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来驱动所述第二悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片向上或向下移动以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生一定的倾斜角度,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖。
- 根据权利要求21所述的感光组件,其中,所述第一悬持臂包括沿着X轴方向延伸的第一悬臂段和沿着Y轴方向延伸的第二悬臂段,其中,所述至少一压电元件包括第一压电元件和第二压电元件,所述第一压电元件被设置于所述第一悬持臂的第一悬臂段,所述第二压电元件被设置于所述第一悬持臂的第二悬臂段,其中,所述第一压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第一悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖;所述第二压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第一悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖。
- 根据权利要求34所述的感光组件,其中,所述第二悬持臂包括沿着X轴方向延伸的第三悬臂段和沿着Y轴方向延伸的第四悬臂段,其中,所述至少一压电元件还包括第三压电元件和第四压电元件,其中,所述第三压电元件被设置于所述第二悬持臂的第三悬臂段,所述第四压电元件被设置于所述第二悬持臂的第四悬臂段,其中,所述第三压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第二悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行v方向的光学防抖;所述第四压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来驱动所述第二悬持臂沿所述感光轴所设定的方向翘曲以带动所述可移动部和所述感光芯片进行向上或向下进行移动,通过这样的方式,来进行u方向的光学防抖。
- 根据权利要求35所述的感光组件,其中,所述第一悬持臂具有“L”型结构,和/ 或,所述第二悬持臂具有“L”型结构。
- 根据权利要求20所述的感光组件,其中,所述悬持臂的厚度尺寸范围为0.1mm-0.3mm。
- 根据权利要求19所述的感光组件,其中,所述基板具有上表面和与所述上表面相对的下表面,所述基板进一步具有至少部分地贯穿于所述下表面和所述上表面之间的镂空结构,其中,通过所述镂空结构,所述基板形成所述固定部、所述可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的所述至少二悬持臂。
- 根据权利要求38所述的感光组件,进一步包括被设置于所述半导体基板的下表面的补强板。
- 根据权利要求19所述的感光组件,进一步包括被保持于所述感光芯片的感光路径上的滤光元件。
- 一感光组件的制备方法,其特征在于,包括:提供一种基板结构,其中,所述基板结构具有预设于其表面的电路;将至少一压电元件、电连接结构和电子元器件分别贴装于所述基板结构的上表面的预设位置;对所述基板结构进行蚀刻以形成至少部分地贯穿于所述基板结构的下表面和上表面之间的镂空结构以形成基板,其中,所述基板包括固定部、可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的至少二悬持臂,所述可移动部通过所述至少二悬持臂被悬持地设置于所述固定部内,其中,所述至少一压电元件被形成于所述至少二悬持臂的至少其中之一;贴附一补强板于所述半导体结构的下表面;在所述镂空结构内填充水解胶以预固定所述可移动部;将感光芯片贴装并电连接于所述可移动部;以及去除所述水解胶以获得感光组件。
- 一摄像模组,其特征在于,包括:如权利要求19至40任一所述的感光组件;以及被保持于所述感光组件的感光路径上的光学镜头。
- 一感光组件,其特征在于,包括:基板,包括:固定部、可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的至少一对悬持臂,所述可移动部通过所述至少一对悬持臂被悬持地设置于所述固定部内,所述至少一对悬持臂相对于所述可移动部对称地布置;被设置于且电连接于所述可移动部的感光芯片;以及至少一对压电元件,其中,所述至少一对压电元件的各个压电元件被分别地设置于所述至少一对悬持臂的各个悬持臂,并被配置为在被导通后通过其自身的形变来作动所述至少一对悬持臂以从所述可移动部相对的第一侧和第二侧产生相同高度的翘曲,以使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生沿高度方向的行程,通过这样的方式来进行光学对焦。
- 根据权利要求43所述的感光组件,其中,每个所述悬持臂具有相对的第一端和第二端,所述第一端被固定于所述固定部,所述第二端被固定于所述可移动部。
- 根据权利要求44所述的感光组件,其中,所述至少一对悬持臂包括第一悬持臂和第二悬持臂,所述第一悬持臂和所述第二悬持臂相对于所述可移动部对称地设置;所述至少一对压电元件包括第一压电元件和第二压电元件,其中,所述第一压电元件被设置于所述第一悬持臂,所述第二压电元件被设置于所述第二悬持臂。
- 根据权利要求45所述的感光组件,其中,所述第一压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第一悬持臂相对于所述固定部沿所述感光芯片的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部的第一侧带动所述可移动部和所述感光芯片,所述第二压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第二悬持臂相对于所述固定部沿所述感光芯片的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部的第二侧带动所述可移动部和所述感光芯片,其中,所述第一压电元件从所述可移动部的第一侧带动所述感光芯片上升或下降的高度等于所述第二压电元件从所述可移动部的第二侧带动所述感光芯片上升或下降的高度,通过这样的方式,使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生沿高度方向的行程以进行光学对焦。
- 根据权利要求46所述的感光组件,其中,所述第一悬持臂包括第一悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第一悬臂主体的第一分隔槽,其中,通过所述第一分隔槽,所述第一悬臂主体被分为相互可移动的第一悬臂部和第二悬臂部,所述第一悬臂部具有由所述第一端划分而成的第一悬臂子部和第二悬臂子部,所述第二悬臂部具有由所述第二端划分而成的第三悬臂子部和第四悬臂子部,其中,所述第一压电元件包括被设置于所述第一悬臂子部的所述第一压电片、被设置于所述第二悬臂子部的第二压电片、被设置于所述第三悬臂子部的所述第三压电片和被设置于所述第四悬臂子部的第四压电片。
- 根据权利要求47所述的感光组件,其中,所述第二悬持臂包括第二悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第二悬臂主体的第二分隔槽,其中,通过所述第二分隔槽所述第二悬臂主体被分为相互可移动的第三悬臂部和第四悬臂部,所述第三悬臂部具有由所述第一端划分而成的第五悬臂子部和第六悬臂子部,所述第四悬臂部具有由所述第二端划分而成的第七悬臂子部和第八悬臂子部,其中,所述第二压电元件包括被设置于所述第五悬臂子部的所述第五压电片、被设置于所述第六悬臂子部的第六压电片、被设置于所述第七悬臂子部的所述第七压电片和被设置于所述第八悬臂子部的第八压电片。
- 根据权利要求46所述的感光组件,其中,所述第一悬持臂包括第一悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第一悬臂主体的第一分隔槽和第二分隔槽,其中,通过所述第一分隔槽和所述第二分隔槽所述第一悬臂主体被分为相互之间可移动的第一悬臂部、第二悬臂部和第三悬臂部,所述第一悬臂部具有由所述第一分割槽划分而成的第一悬臂子部和第二悬臂子部,所述第二悬臂部具有由所述第一分隔槽划分而成的第三悬臂子部和第四悬臂子部,所述第三悬臂部具有由所述第一分隔槽和所述第二分隔槽划分而成的第五悬臂子部和第六悬臂子部,其中,所述第一压电元件包括被设置于所述第一悬臂子部的所述第一压电片、被设置于所述第二悬臂子部的第二压电片、被设置于所述第三悬臂子部的所述第三压电片和被设置于所述第四悬臂子部的第四压电片、被设置于第五悬臂子部的第五压电片和被设置于所述第六悬臂子部的第六压电片。
- 根据权利要求49所述的感光组件,其中,所述第一分隔槽具有十字型。
- 根据权利要求50所述的感光组件,其中,所述第二悬持臂包括第二悬臂主体和至少部分地贯穿于所述第二悬臂主体的第三分隔槽和第四分隔槽,其中,通过所述第三分隔槽和所述第四分隔槽所述第二悬臂主体被分为相互可移动的第四悬臂部、第五悬臂部和第六悬臂部,所述第四悬臂部具有由所述第三分隔槽划分而成的第七悬臂子部和第八悬臂子部,所述第五悬臂部具有由所述第三分隔槽划分而成的第九悬臂子部和第十悬臂子部、所述第六悬臂部具有由所述第三分隔槽和所述第四分隔槽划分而成的第十一悬臂子部和第十二悬臂子部,其中,所述第二压电元件包括被设置于所述第七悬臂子部的所述第七压电片、被设置于所述第八悬臂子部的第八压电片、被设置于所述第九悬臂子部的所述第九压电片、被设置于所述第十悬臂子部的第十压电片、被设置于所述第十一悬臂子部的所述第十一压电片和被设置于所述第十二悬臂子部的第十二压电片。
- 根据权利要求51所述的感光组件,其中,所述第三分隔槽具有十字型。
- 根据权利要求46所述的感光组件,其中,所述至少一对悬持臂还包括第三悬持臂和第四悬持臂,其中,所述第一悬持臂和所述第二悬持臂相对于所述可移动部以X轴为对称轴对称地布置,所述第三悬持臂和所述第四悬持臂相对于所述可移动部以Y轴为对称轴对称地布置。
- 根据权利要求53所述的感光组件,其中,所述至少一对压电元件进一步包括第三压电元件和第四压电元件,其中,所述第三压电元件被设置于所述第三悬持臂,所述第四压电元件被设置于所述第四悬持臂;其中,所述第三压电元件和所述第四压电元件被配置为在被导通后通过其自身的形变来分别作动所述第三悬持臂和所述第四悬持臂以从所述可移动部相对的第三侧和第四侧同时抬高或降低所述可移动部以使得所述感光芯片的感光面被抬高或降低,通过这样的方式来进行光学对焦。
- 根据权利要求54所述的感光组件,其中,所述第三压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第三悬持臂相对于所述固定部沿所述感光芯片的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部的第三侧带动所述可移动部和所述感光芯片,所述第二压电元件被配置为在被导通后通过其自身形变来作动所述第四悬持臂相对于所述固定部沿所述感光芯片的感光轴所设定的方向翘曲以从所述可移动部的第四侧带动所述可移动部和所述感光芯片,其中,所述第三压电元件从所述可移动部的第三侧带动所述感光芯片上升或下降的高度等于所述第四压电元件从所述可移动部的第四侧带动所述感光芯片上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。
- 根据权利要求44所述的感光组件,其中,所述第一悬持臂包括沿着X轴方向延伸的第一悬臂段和沿着Y轴方向延伸的第二悬臂段,所述第二悬持臂包括沿着X轴方向延伸的第三悬臂段和沿着Y轴方向延伸的第四悬臂段,其中,所述至少一对压电元件包括第一压电元件和第二压电元件,所述第一压电元件被设置于所述第一悬持臂的第一悬臂段,所述第二压电元件被设置于所述第二悬持臂的第三悬臂段,其中,所述第一压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第一悬持臂以从所述可移动部的第一侧带动所述可移动部和所述感光芯片,所述第二压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第二悬持臂以从所述可移动部的第二侧带动所述可移动部和所述感光芯片,其中,所述第一压电元件从所述可移动部的第一侧带动所述感光芯片上升或下降的高度等于所述第二 压电元件从所述可移动部的第二侧带动所述感光芯片上升或下降的高度,通过这样的方式,来进行光学对焦。
- 根据权利要求56所述的感光组件,其中,所述至少一对压电元件还包括第三压电元件和第四压电元件,所述第三压电元件被设置于所述第一悬持臂的第二悬臂段,所述第四压电元件被设置于所述第二悬持臂的第四悬臂段;其中,所述第三压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第一悬持臂以从所述可移动部的第一侧带动所述可移动部和所述感光芯片;所述第四压电元件被配置为在被导通后通过自身形变来作动所述第二悬持臂以从所述可移动部的与所述第一侧相对的第二侧来带动所述可移动部和所述感光芯片,其中,所述第三压电元件从所述可移动部的第一侧带动所述感光芯片上升或下降的高度等于所述第四压电元件从所述可移动部的第二侧带动所述感光芯片上升或下降的高度,通过这样的方式,使得所述感光芯片的感光面相对于所述固定部产生沿高度方向的行程以进行光学对焦。
- 根据权利要求57所述的感光组件,其中,所述第一悬臂梁具有“L”型结构,和/或,所述第二悬持臂具有“L”型结构。
- 根据权利要求43所述的感光组件,其中,所述悬臂梁的厚度尺寸范围为0.1mm-0.3mm。
- 根据权利要求59所述的感光组件,其中,所述基板具有上表面和与所述上表面相对的下表面,所述基板进一步具有至少部分地贯穿于所述下表面和所述上表面之间的镂空结构,其中,通过所述镂空结构,所述基板形成所述固定部、所述可移动部和延伸于所述固定部和所述可移动部之间的所述至少一对悬持臂。
- 根据权利要求60所述的感光组件,其中,所述固定部、所述可移动部和所述至少一对悬持臂具有一体式结构。
- 根据权利要求60所述的感光组件,进一步包括被设置于所述基板的下表面的补强板。
- 根据权利要求43所述的感光组件,进一步包括被保持于所述感光芯片的感光路径上的滤光元件。
- 一摄像模组,其特征在于,包括:如权利要求43至63任一所述的感光组件;以及被保持于所述感光组件的感光路径上的光学镜头。
- 一光学致动器,其特征在于,包括:外壳;镜头载体,其内侧面适于安装镜头或者透镜组,其外侧面具有至少两个互相平行的平面状承靠面;外框架,其安装在所述镜头载体与所述外壳之间,所述外框架包括至少两个互相平行的第一侧壁,每个所述第一侧壁与一个所述的承靠面相对设置;以及至少两个压电驱动装置,每个所述压电驱动装置设置在一个所述的承靠面与一个该承靠面相对的所述第一侧壁之间的间隙;其中,每个所述压电驱动装置包括一线状压电元件、动子、摩擦部和激励源;所述线 状压电元件的长度方向与所述镜头或所述透镜组的光轴方向一致,并且所述线状压电元件包括至少三个沿着其厚度方向极化的极化区域段,所述极化区域段为第一极化区域段或第二极化区域段,所述第一极化区域段和所述第二极化区域段的极化方向相反,且所述第一极化区域段和所述第二极化区域段沿着所述线状压电元件的长度方向交替设置;所述动子固定于所述承靠面,所述摩擦部安装于所述线状压电元件的朝内侧的表面与所述动子之间;并且在初始状态下所述摩擦部的两端分别被所述线状压电元件和所述动子挤压,在向所述线状压电元件输入驱动信号时所述线状压电元件的表面发生形变,以驱动所述动子在所述光轴的方向上移动。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述驱动信号包括施加于所述第一极化区域段的第一驱动电压和施加于所述第二极化区域段的第二驱动电压,所述第一驱动电压和所述第二驱动电压的相位差为π/2或-π/2。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述摩擦部具有多个,并且所述摩擦部沿着所述线状压电元件的长度方向均匀地布置在所述线状压电元件的内侧表面。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述镜头载体与所述外框架通过弹性元件连接,以在所述镜头载体与所述外框架之间形成预紧力。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述镜头载体与所述外框架分别设置磁石和线圈,以在所述镜头载体与所述外框架之间形成预紧力。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述线状压电元件的外侧表面与所述外框架之间设置弹性层,所述弹性层受挤压而产生应力,将所述线状压电元件和所述摩擦部压紧在所述动子表面。
- 根据权利要求67所述的光学致动器,其特征在于,每个所述第一极化区域段和每个所述第二极化区域段的内侧表面均设置一个所述的摩擦部。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述镜头载体为镜筒,所述镜筒的外侧面呈矩形。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述镜头载体为镜筒,所述镜筒的外侧面呈切割圆状。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述镜头载体为内框架,所述内框架安装于镜筒的外侧面,所述内框架具有至少两个相对设置且互相平行的平板状第二侧壁。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述线状压电元件的长度小于20mm,宽度小于1mm,所述线状压电元件本身的厚度与所述摩擦部的厚度之和小于1.5mm。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述线状压电元件的长度小于10mm,宽度小于0.7mm,所述线状压电元件本身的厚度与所述摩擦部的厚度之和小于1mm。
- 根据权利要求65所述的光学致动器,其特征在于,所述压电驱动装置还包括摩擦层,所述摩擦层设置在所述线状压电元件的内侧表面,所述摩擦部设置在所述摩擦层上。
- 根据权利要求77所述的光学致动器,其特征在于,所述线状压电元件的长度大于所述摩擦层的长度。
- 根据权利要求77所述的光学致动器,其特征在于,所述压电驱动装置还包括摩擦 层,所述摩擦层设置在所述动子的外侧表面,或者所述动子的制作材料是摩擦材料。
- 根据权利要求70所述的光学致动器,其特征在于,所述弹性层的厚度为10-50μm。
- 根据权利要求68所述的光学致动器,其特征在于,所述线状压电元件的两端设置由非压电材料制作的固定部,并且所述固定部与所述外框架固定在一起;所述线状压电元件的背面与所述外框架之间具有间隙。
- 一摄像模组,其特征在于,包括:镜头或透镜组;感光组件;以及权利要求65-81中任一项所述的光学致动器;所述镜头或透镜组安装于所述光学致动器的所述镜头载体的内侧面;所述光学致动器安装于感光组件的顶面。
- 一光学致动器,其特征在于,包括:外壳;载体,其适于安装镜头、透镜组或者感光组件;悬持部,其用于将所述载体与所述外壳活动连接;悬臂梁,其包括条形基板和附着于所述条形基板表面的压电层,所述悬臂梁的一端固定于所述外壳,其另一端为自由端,并且所述悬臂梁设置在所述外壳与所述载体之间的间隙;其中,所述压电层的长度方向与所述条形基板的长度方向一致,并且所述压电层适于在被施加驱动电压时沿着其长度方向伸展或收缩以使所述悬臂梁弯曲,进而促使所述自由端在垂直于所述压电层表面的方向上发生位移,并通过所述自由端的位移推动所述载体移动。
- 根据权利要求83所述的光学致动器,其特征在于,在俯视角度下,所述外壳呈矩形,所述悬臂梁设置于所述外壳的至少一个侧面。
- 根据权利要求83所述的光学致动器,其特征在于,在俯视角度下,所述外壳呈矩形,所述悬臂梁设置于所述外壳的至少两个相交的侧面。
- 根据权利要求84或85所述的光学致动器,其特征在于,至少两个所述的悬臂梁对称地设置于所述外壳的同一个侧面,并且所述悬臂梁通过固定部安装于所述外壳,并且设置于所述外壳的同一个侧面的至少两个所述的悬臂梁共用同一个所述的固定部。
- 根据权利要求86所述的光学致动器,其特征在于,在俯视角度下,所述固定部位于其所对应的所述外壳的侧面的中间位置。
- 根据权利要求87所述的光学致动器,其特征在于,在俯视角度下,所述载体的外轮廓呈矩形。
- 根据权利要求87所述的光学致动器,其特征在于,所述载体的外侧面包括至少一个与所述的悬臂梁适配的平面,所述平面适于在所述悬臂梁向内弯曲时与所述自由端接触,并且所述载体适于在所述自由端的推动下随着所述自由端位移,其中向内弯曲是所述悬臂梁的自由端自所述外壳向所述载体移动的方向。
- 根据权利要求83所述的光学致动器,其特征在于,所述压电层包括第一压电层和 第二压电层,所述第一压电层和所述第二压电层分别附着于所述条形基板的内表面和外表面。
- 根据权利要求90所述的光学致动器,其特征在于,所述光学致动器还包括驱动单元,所述驱动单元用于对所述第一压电层和所述第二压电层施加驱动电压,使得所述第一压电层在其长度方向上收缩,且所述第二压电层在其长度方向上伸展,从而使所述悬臂梁向内侧弯曲。
- 根据权利要求86所述的光学致动器,其特征在于,所述压电层包括第一压电层和第二压电层,所述第一压电层和所述第二压电层分别附着于所述条形基板的内表面和外表面;所述光学致动器还包括驱动单元,所述驱动单元用于对所述第一压电层和所述第二压电层施加驱动电压,使得所述第一压电层在其长度方向上收缩,且所述第二压电层在其长度方向上伸展,从而使所述悬臂梁向内侧弯曲;以及所述驱动单元还用于使设置于所述外壳的同一个侧面的至少两个所述的悬臂梁同时向内侧弯曲,以推动所述载体移动。
- 根据权利要求83所述的光学致动器,其特征在于,所述压电层设置于所述条形基板的内表面或外表面,所述光学致动器还包括驱动单元,所述驱动单元用于对位于所述条形基板单侧的所述压电层施加驱动电压以使所述悬臂梁弯曲,并由所述悬臂梁的所述自由端推动所述载体移动。
- 根据权利要求83所述的光学致动器,其特征在于,所述悬持部为弹片,所述弹片设置在所述外壳的四角位置,并且所述弹片的两端分别连接所述外壳和所述载体。
- 根据权利要求83所述的光学致动器,其特征在于,在未施加驱动电压时,所述悬臂梁的所述自由端与所述载体之间具有间隙;在施加驱动电压时,所述压电层沿其长度方向伸缩以使所述悬臂梁弯曲,所述悬臂梁的弯曲使其所述自由端抵靠并推动所述载体移动。
- 根据权利要求95所述的光学致动器,其特征在于,所述条形基板为金属片,所述压电层的厚度是所述金属片的厚度的50%-80%。
- 根据权利要求95所述的光学致动器,其特征在于,所述条形基板为金属片,所述压电层包括第一压电层和第二压电层,所述第一压电层和所述第二压电层分别附接于所述金属片的内表面和外表面;所述第一压电层的厚度是所述金属片的厚度的50%-80%;所述第二压电层的厚度是所述金属片的厚度的50%-80%。
- 根据权利要求97所述的光学致动器,其特征在于,所述第一压电层和所述第二压电层的厚度相等。
- 根据权利要求96或97所述的光学致动器,其特征在于,所述金属片的厚度为50-300μm。
- 根据权利要求85所述的光学致动器,其特征在于,所述悬臂梁包括x轴移动悬臂梁和y轴移动悬臂梁,所述x轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述x轴的侧面,所述x轴移动悬臂梁的长度方向平行于y轴;所述y轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述y轴的侧面,所述y轴移动悬臂梁的长度方向平行于x轴;其中,所述x轴和所述y轴是基准面上的两个相互垂直的坐标轴;所述基准面垂直于所述镜头或所述透镜组的光轴,或者所述基准面平行于所述感光组件的感光面。
- 根据权利要求100所述的光学致动器,其特征在于,两个所述的x轴悬臂梁对称 地设置于所述外壳的垂直于所述x轴的侧面,并且两个所述的x轴悬臂梁共用同一个固定部并且通过所述固定部安装于所述外壳;两个所述的y轴悬臂梁对称地设置于所述外壳的垂直于所述y轴的侧面,并且两个所述的y轴悬臂梁共用同一个固定部并且通过所述固定部安装于所述外壳;所述光学致动器还包括驱动单元,所述驱动单元用于对所述压电层施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的x轴悬臂梁均向内弯曲,并由这两个所述的x轴悬臂梁的所述自由端推动所述载体沿所述x轴平移;所述驱动单元还用于对所述压电层施加驱动电压以使位于同一侧面的两个所述的y轴悬臂梁均向内弯曲,并由这两个所述的y轴悬臂梁的所述自由端推动所述载体沿所述y轴平移。
- 根据权利要求101所述的光学致动器,其特征在于,所述驱动单元还用于对所述压电层施加驱动电压,以使共用同一所述固定部的两个所述的x轴悬臂梁分别向内和向外弯曲,以及使共用同一所述固定部的两个所述的y轴悬臂梁分别向内和向外弯曲,从而使所述载体绕z轴旋转;其中所述z轴平行于所述光轴。
- 根据权利要求85所述的光学致动器,其特征在于,所述悬臂梁包括x轴移动悬臂梁和y轴移动悬臂梁,所述x轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述x轴的侧面,所述x轴移动悬臂梁的长度方向平行于z轴;所述y轴移动悬臂梁布置在所述外壳的垂直于所述y轴的侧面,所述y轴移动悬臂梁的长度方向平行于z轴;其中,所述x轴和所述y轴为垂直于所述光学致动器的光轴的坐标轴,且所述x轴和所述y轴互相垂直,所述z轴平行于所述光轴。
- 根据权利要求83所述的光学致动器,其特征在于,所述悬臂梁设置于所述载体顶面与所述外壳之间的间隙,和/或设置于所述载体底面与所述外壳之间的间隙;在俯视角度下,所述悬臂梁位于所述载体的边缘区域,所述悬臂梁的所述压电层的表面平行于所述载体的顶面或底面。
- 根据权利要求84所述的光学致动器,其特征在于,所述悬臂梁设置于所述载体外侧面与所述外壳的内侧面之间的间隙,在所述外壳的同一个内侧面的中心设置固定部;在侧视角度下,四个所述悬臂梁自所述固定部向不同方位延伸,形成“X”型的悬臂梁组。
- 根据权利要求84所述的光学致动器,其特征在于,所述悬臂梁设置于所述载体外侧面与所述外壳的内侧面之间的间隙;在侧视角度下,所述悬臂梁的长度方向被配置成相对于基准面呈倾斜状态。
- 一摄像模组,其特征在于,包括:权利要求83-106中任一项所述的光学致动器;光学镜头;以及感光组件;其中,所述光学镜头和/或所述感光组件安装于所述光学致动器的所述载体。
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