CN207010803U - 一种微型光学变焦模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微型光学变焦模组，其包括底座和连接在底座上的外壳，外壳与底座围成一收容空间,且外壳的第一面上形成有开口。其还包括设置在所述收容空间内的并与所述开口相对的可动镜头组件、用于驱动所述可动镜头组件沿光轴方向和垂直于光轴方向中的至少一个方向移动的驱动部件、以及固定于所述外壳的第一面上的固定镜头组件。本实用新型将镜头组分设为可动和不可动两部分，通过可动部分在光轴方向上的移动实现变焦、在垂直于光轴方向上的移动实现防抖，驱动部件的承载重量减少，从而实现小型化,使摄像头的整体更薄。

Description

一种微型光学变焦模组

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域,具体涉及一种微型光学变焦模组。

背景技术

伴随着近年来的科技发展，各类移动设备如笔记本电脑、平板电脑、手机或智能手表等可穿戴设备逐渐朝着轻薄、小型化发展。而在这些设备中，很多都需要用到微型摄像头，为了使设备本身更加轻薄，对微型摄像头也提出了更高的要求。一方面要求分辨率高，另一方面又要求尺寸上更加小巧，而分辨率的增加也意味着镜头组件的尺寸会越来越大。目前，为了成像的质量，微型摄像头一般都配备有光学变焦系统。光学变焦的方式一般是采用音圈马达或者步进马达承载镜头组，通过移动镜头组实现变焦功能。而为了达到驱动镜头模组的功率，承载镜头模组的马达体积也更大。随着分辨率的不断增加，镜头组的体积不可避免地越来越大，当镜头模组过大时，承载镜头的马达为了实现移动对焦及变焦所消耗的功率，也不可避免地越来越大，再加上镜头组等光电元件，更进一步增大了摄像头的厚度和体积，导致整体摄像头的体积也难以缩小。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种体积较小且厚度较薄的微型光学变焦模组。

本实用新型采用如下方案实现：

一种微型光学变焦模组，包括：底座；连接在底座上的外壳，外壳与底座围成一收容空间,且外壳的第一面上形成有开口；设置在所述收容空间内的、与所述开口相对应的可动镜头组件；设置在所述收容空间内、用于驱动所述可动镜头组件沿光轴方向和垂直于光轴方向中的至少一个方向移动的驱动部件；以及固定于所述外壳的第一面上的固定镜头组件。

进一步的，所述固定镜头组件包括第二透镜及用于支撑保护第二透镜的第二镜座，在所述微型光学变焦模组静止不动且驱动部件未通电的情况下，所述固定镜头组件与所述可动镜头组件的光轴重合。

作为一种实施方式，所述可动镜头组件包括第一透镜及固定第一透镜的第一镜座；所述驱动部件包括：固定在底座上的电路板；绕光轴方向缠绕并固定在第一镜座外周的对焦线圈；设置在对焦线圈外周侧并与对焦线圈隔空相对设置的多个磁铁；用于固定所述多个磁铁的框架；用于将第一镜座悬架支撑于所述框架内侧并可沿所述可动镜头组件的光轴方向移动的板弹簧，所述板弹簧的内周侧连接所述镜座，其外周侧连接所述框架；以及多个沿光轴方向延伸的并将所述框架悬架支撑为可沿垂直于所述可动镜头组件的光轴方向移动的状态的直线弹簧；所述直线弹簧其一端连接至底座侧，另一端连接至所述框架侧，以将所述框架悬架支撑为可沿垂直于所述可动镜头组件的光轴方向移动的状态；其中，所述电路板上设置有与所述多个磁铁隔空对置的多个防抖线圈。

进一步的，所述固定镜头组件的靠近被摄物体的一侧设有光路改变机构，所述光路改变机构包括第三镜座，以及设置在第三镜座上用于将来自被摄物体方向的光折射并反射向所述固定镜头组件的棱镜。

进一步的，所述棱镜可旋转连接在所述第三镜座上。

作为另一种实施方式的，所述可动镜头组件包括第一透镜及固定第一透镜的第一镜座；所述驱动部件包括：固定在底座上的电路板，所述可动镜头组件的光轴平行于所述电路板表面；设置在电路板上的、绕垂直于电路板表面的方向缠绕的多个驱动线圈；固定在第一镜座的朝向电路板的一面上的多个磁铁，该多个磁铁与所述多个驱动线圈隔空对置；以及多个沿垂直于电路板表面的方向延伸并用于将第一镜座悬架支撑为可以沿所述可动镜头组件的光轴方向和垂直于所述可动镜头组件的光轴方向移动的状态的直线弹簧；所述直线弹簧一端连接在第一镜座侧，另一端连接在底座侧。

进一步的，还包括多个固定在第一镜座上的簧片，所述簧片包括用于固定在第一镜座上的固定部以及从固定部上延伸而出的弹性悬臂，所述弹性悬臂延伸出第一镜座外而呈悬空状态，所述直线弹簧的一端与所述弹性悬臂相连，另一端连接所述电路板。

进一步的，所述第一镜座的位于光轴两侧的侧面上分别向外延伸而出一承载部，所述簧片为两片，分别固定在两个承载部上。

进一步的，从垂直于电路板的方向观察，每个承载部均呈T型，且较宽的一端位于远离第一镜座的侧面处，较窄的一端的端部连接第一镜座的侧面；所述簧片的固定部的形状与承载部相同并与承载部固定，所述弹性悬臂的至少一部分延伸出承载部外而呈悬空状态。

进一步的，所述弹性悬臂经过多次弯折以分别沿光轴方向和垂直于光轴的方向延伸，且其两端分别与固定部的较宽的端部和较窄的端部相连。

对照现有的技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型将镜头组分设为可动镜头组件和固定镜头组件，通过可动部分在光轴方向上的移动可以实现对焦和变焦功能，也可实现垂直于光轴方向的移动实现防抖功能，驱动部件的承载重量减少，从而实现驱动部件的小型化、轻薄化，使得摄像头的整体厚度更薄，降低了耗电量。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种微型光学变焦模组实施例一的结构示意图。

图2为实施例一磁铁和框架部分结构示意图。

图3为实施例一可动镜头组件的结构示意图。

图4为实施例一板弹簧的结构示意图。

图5为本实用新型提供的一种微型光学变焦模组实施例二的结构示意图。

图6为实施例二可动镜头组件和簧片部分的结构示意图。

图7为实施例二的棱镜结构示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型，下面将结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：

参照图1至图4，本实用新型提供的一种微型光学变焦模组包括底座1和连接在底座上的外壳2，外壳2与底座1围成一收容空间,且外壳2的顶面（第一面）上形成有一开口21。该微型光学变焦模组还包括设于收容空间内与外壳开口21相对设置的可动镜头组件3、设于收容空间内用于驱动可动镜头组件3沿着其光轴方向或垂直于其光轴方向运动的驱动部件4、以及固定在外壳1的顶面上的固定镜头组件5。

固定镜头组件5包括第二透镜52和用于支撑保护第二透镜52的第二镜座51，以及固定在外壳2的第一面上的框形的第二底座53。在微型光学变焦模组未处于工作状态下，也即微型光学变焦模组静止不动且驱动部件4未通电的情况下，固定镜头组件5与可动镜头组件3的光轴应重合。为方便描述，下文中提及的光轴均指微型光学变焦模组未处于工作状态下时固定镜头组件5与可动镜头组件3的光轴。且靠近被摄物体的一侧为光轴前方，远离被摄物体的一侧为光轴后方。可动镜头组件3包括第一透镜32和用于固定第一透镜的第一镜座31。

具体的，驱动部件4主要包括固定在底座1上的电路板41、固定在电路板41上的防抖线圈47、绕着光轴的方向缠绕在第一镜座31外围的对焦线圈42和环绕设置在对焦线圈外围的多个磁铁43。其中，底座1呈方形，中部开有通孔11，电路板41中部也开有对应的通孔411。第一镜座31外形为规则八边形，中部形成有用于固定透镜的通孔。对焦线圈42绕第一镜座31外周壁缠绕，也呈八边形状。磁铁43固定于一框架44上。框架44大体为方形，套设在第一镜座31外围。在框架44的四个边处均设置有用于容纳磁铁43端部的凹槽441。本实施例中环绕着对焦线圈设置有4个磁铁，磁铁为长方体，端部插接在框架44的凹槽441之中，与对焦线圈42的外周侧隔空对置。

驱动部件4还包括用于将第一镜座31悬架支撑于框架44内侧，并可沿光轴方向移动的板弹簧45。板弹簧45整体呈片/板状，包括大体呈圆环形的内周侧451、与框架44四角处对应的四个固定片作为外周侧452、以及连接内周侧和外周侧的弹性腕部453。其中内周侧与第一镜座31相连接，外周侧连接于框架44的四角上，腕部沿径向和周向以及平行于框架四边的方向延伸，以具有预设弹性。本实施例中，板弹簧45设有两片，分别位于框架44和第一镜座31沿光轴方向的两端。当对焦线圈42通电，产生的洛伦兹力使得第一镜座31（对焦线圈42）可相对框架44（磁铁43）在光轴的方向移动，实现对焦和变焦功能。

驱动部件4还包括沿着光轴方向延伸的多个直线弹簧46，本实施例中设置有4个直线弹簧。直线弹簧46的一端连接在底座1侧，另一端连接在框架44侧。本实施例中，直线弹簧46设置在四角处，一端连接在底座1一侧的电路板41的角部，另一端连接在框架44一侧的位于光轴方向前方（靠近被摄物体一侧）的板弹簧45的角部。在直线弹簧46的支撑下，第一镜座31和固定有磁铁43的框架44悬架于底座1上。

固定在电路板41上的防抖线圈47为多个与磁铁43隔空相对设置的线圈，防抖线圈47均绕平行于光轴的方向缠绕，呈长圆形。图1中，防抖线圈47为形成（通过蚀刻等方式）在电路板上的平板线圈，其他实施例中，防抖线圈可为由导电线缠绕形成的多个独立的线圈。当防抖线圈47通电，产生的洛伦兹力与磁铁43相互作用，使得框架44（磁铁43）带动透镜相对底座1（防抖线圈47）在垂直于光轴的方向移动，实现防抖。

电路板41用于为对焦线圈42和防抖线圈47供电，并控制供电量的大小。

具体实施时，微型光学变焦模组保持光轴方向与成像元件垂直，并经由底座设置在成像元件上方。工作时，光线从固定镜头组件5的第二透镜52通过，随后通过可动镜头组件3的第一透镜32，电路板41向驱动部件4的对焦线圈42输出电流，在磁铁43的作用下第一镜座31经由洛伦兹力的推动实现在光轴方向上的移动，从而带动可动镜头组件在光轴方向上移动，到达洛伦兹力和板弹簧的恢复力以及重力的平衡点，实现对焦和变焦的功能，使得成像元件上得到清晰的图像。当有抖动发生时，驱动部件对防抖线圈通电，在磁铁和直线弹簧的作用下，可动镜头组件可在垂直于光轴的方向上移动达到防抖的目的。

实施例二：

参照图5至图7，本实施例提供的一种微型光学变焦模组包括底座1和连接在底座上的外壳2，外壳2与底座1围成一收容空间,且外壳2的一个侧面（定义为第一面）上形成有一开口21。该微型光学变焦模组还包括设于收容空间内与外壳开口21相对设置的可动镜头组件3、设于收容空间内用于驱动可动镜头组件沿着光轴方向或垂直于光轴方向运动的驱动部件4、以及固定在外壳的第一面上的固定镜头组件5。此外，在固定镜头组件5的靠近被摄物体的一侧设有一光路改变机构。

固定镜头组件5包括第二透镜52和用于支撑保护第二透镜52的第二镜座51，以及固定在外壳2的第一面上的框形的第二底座53。在微型光学变焦模组未处于工作状态下，也即微型光学变焦模组静止不动且驱动部件4未通电的情况下，固定镜头组件5与可动镜头组件3的光轴重合。为方便描述，下文中提及的光轴均指微型光学变焦模组未处于工作状态下时固定镜头组件5与可动镜头组件3的光轴，且靠近被摄物体的一侧为光轴前方，远离被摄物体的一侧为光轴后方。可动镜头组件包括第一透镜32和用于固定第一透镜32的第一镜座31。

光路改变机构6包括第三镜座61，第三镜座上设有一棱镜62，来自被摄物体方向的光进入棱镜后发生折射，随后反射向固定镜头组件。棱镜62与第三镜座61之间可为可转动连接，光路改变机构还可包括可驱动棱镜62旋转以改变光线的反射路径的驱动机构（图中未表示）。

驱动部件4主要包括固定在底座1上的电路板41、固定在电路板41上的驱动线圈47’、固定在第一镜座31的朝向电路板41一面的多个磁铁43。同时，在沿着垂直于电路板方向设置有多个直线弹簧46。其中，底座1和电路板41均为方形板状。驱动线圈47’为绕着垂直于电路板的方向缠绕的多个长圆形线圈，本实施例中，采用了多个形成（通过蚀刻等方式）在一单独的电路板上的驱动线圈47’（也即平板线圈），该单独的电路板大体呈方形，驱动线圈47’分别设置在该单独的电路板的四边处,且与前述多个磁铁相对应，同时线圈边与电路板边平行。具体实施时可以一个磁铁对应一个线圈，也可一个磁铁对应多个线圈。其他实施例中，驱动线圈47’可为由电线缠绕而出的独立线圈。

第一镜座31大体呈方形，定义其与电路板41相对的一面为底面，与电路板41相背的一面为顶面，与外壳2的开口21相对和相背的一对侧面为第一侧面，与第一侧面相邻的面为第二侧面。则磁铁43固定在第一镜座31的底面上，且与驱动线圈47’隔空相对设置。透镜保持在贯穿第一镜座31的第一侧面的孔中，并与外壳2的开口21相对。

第一镜座31的两个第二侧面上均向外侧延伸而出一承载部311，312。从垂直于电路板41的方向观察，每个承载部311，312均呈T型，且较宽的一端（T字的横部）位于远离第二侧面处，较窄的一端（T字的竖部）的端部连接第二侧面。每个承载部311，312上均固定一簧片7。

簧片7呈板/片状，其具有一形状与承载部311在垂直于电路板41的方向上的形状相同的固定部71，还具有从固定部的位于光轴方向上的两个端部延伸而出的两个弹性悬臂72。也即，簧片7包括一个固定部71和连接在固定部两端的两个弹性悬臂72，固定部与承载部311固定连接，弹性悬臂72悬空在承载部311外侧，且弹性悬臂72在不受力的情况下与固定部位于同一平面内。具体的，本实施例中，每个弹性悬臂72的端部从簧片7的固定部71的较宽的一端（T字的横部）的端部沿光轴方向延伸，然后弯折并朝向第一镜座31的第二侧面方向延伸，然后弯折朝向固定部的较窄的部分延伸，然后继续弯折朝向第一镜座31的第二侧面方向延伸，最后在靠近第一镜座31的第二侧面的位置再次弯折朝向固定部的较窄的部分延伸，并最终与固定部的较窄的部分的靠近端部处连接。

本实施例中设置有4个直线弹簧46，直线弹簧46的一端连接在第一镜座31侧，具体为簧片7的弹性悬臂72上，另一端连接在底座1侧，具体为电路板41的角部。藉由直线弹簧46，维持可动镜头组的倾斜度在一定范围内，同时保持着透镜的第一镜座31被悬架支撑在底座1上，使得第一镜座31可沿平行于电路板的方向移动。

当驱动线圈47’通电时，在磁铁43的作用下，其产生洛伦兹力与磁力相互作用，可推动可动镜头组件在光轴方向或垂直于光轴的方向上移动，实现对焦或变焦和防抖的功能。

具体实施过程中，电路板41给位于光轴方向上的一组驱动线圈47’通电，在磁铁43的作用下经由洛伦兹力的推动实现可动镜头组件3的第一透镜32在光轴方向上移动，实现对焦和变焦的功能。电路板41给位于垂直于光轴方向上的一组驱动线圈47’通电，在磁铁43的作用下经由洛伦兹力的推动实现可动镜头组件3的第一透镜32在垂直于光轴的方向上移动，实现防抖的功能。

工作时，来自被摄物体的光线首先进入到棱镜62，光线进入棱镜后发生折射，随后反射到到固定镜头组件5处，光线从固定镜头组件的第二透镜52通过，随后通过可动镜头组件3的第一透镜32，电路板41向驱动部件的驱动线圈47’输出电流，驱动可动镜头组件3移动，使得成像元件上得到清晰的图像。

本实施例中，簧片7固定于第一镜座31的两个承载部311,312上，其他实施例中，可取消承载部，簧片7的固定部71可直接固定于第一镜座31的顶面或底面或第二侧面上，只要弹性悬臂72的至少一部分处于无遮挡的悬空状态，以连接直线弹簧46的端部，实现板弹簧功能即可。弹性悬臂72可与固定部71不在同一个平面，例如固定部可为L形，一部分固定在第一镜座的第二侧面上，另一部分向第一镜座外侧延伸并与弹性悬臂连接，使得弹性悬臂悬空。

其他实施例中，承载部的较宽的一端可与第一镜座的第二侧面相连，而较窄的一端为自由端。

其他实施例中，簧片的弹性臂的形状可变形，只要其经过多次弯折并沿光轴方向和垂直于光轴的方向延伸，也可达到相似的弹性变形和恢复效果。弹性臂的两端分别与簧片的固定部71的较宽的端部和较窄的端部相连，从而悬空。

在这两个实施例中，可动镜头组件3的第一透镜32可从外壳2的开口21中伸出，从而凸出于外壳2外部，因此需要第二底座53架高/隔离第二镜座51。其他实施例中，若可动镜头组件3的第一透镜32不会伸出开口21，则可取消第二底座53，第二镜座51可直接固定在外壳2上。

本实用新型将镜头组分设为可动镜头组件和固定镜头组，通过驱动部件驱动可动部分在光轴方向上的移动可以实现对焦和变焦功能，驱动可动部分在垂直于光轴的方向上移动可实现防抖功能，驱动部件的承载重量大幅减少，从而实现驱动部件的小型化、轻薄化，使得摄像头的整体厚度更薄,宽度更窄，进而可提高驱动效率降低耗电量。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化，是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种微型光学变焦模组，其特征在于，包括：

底座（1）；

连接在底座上的外壳（2），外壳与底座围成一收容空间,且外壳的第一面上形成有开口（21）；

设置在所述收容空间内的、与所述开口相对应的可动镜头组件（3）；

设置在所述收容空间内、用于驱动所述可动镜头组件（3）沿光轴方向和垂直于光轴方向中的至少一个方向移动的驱动部件（4）；以及

固定于所述外壳的第一面上的固定镜头组件（5）。

2.根据权利要求1所述的微型光学变焦模组，其特征在于，所述固定镜头组件（5）包括第二透镜（52）及用于支撑保护第二透镜的第二镜座（51），在所述微型光学变焦模组静止不动且驱动部件（4）未通电的情况下，所述固定镜头组件（5）与所述可动镜头组件（3）的光轴重合。

3.根据权利要求2所述的微型光学变焦模组，其特征在于，所述可动镜头组件（3）包括第一透镜（32）及固定第一透镜的第一镜座（31）；

所述驱动部件（4）包括：

固定在底座（1）上的电路板（41）；

绕光轴方向缠绕并固定在第一镜座外周的对焦线圈（42）；

设置在对焦线圈外周侧并与对焦线圈隔空相对设置的多个磁铁（43）；

用于固定所述多个磁铁的框架（44）；

用于将第一镜座悬架支撑于所述框架内侧并可沿所述可动镜头组件的光轴方向移动的板弹簧（45），所述板弹簧的内周侧连接所述镜座，其外周侧连接所述框架；以及

多个沿光轴方向延伸的并将所述框架悬架支撑为可沿垂直于所述可动镜头组件的光轴方向移动的状态的直线弹簧（46）；所述直线弹簧一端连接至底座侧，另一端连接至所述框架侧；

其中，所述电路板上设置有与所述多个磁铁隔空对置的多个防抖线圈（47）。

4.根据权利要求2所述的微型光学变焦模组，其特征在于，所述固定镜头组件（5）的靠近被摄物体的一侧设有光路改变机构（6），所述光路改变机构包括第三镜座（61），以及设置在第三镜座上用于将来自被摄物体方向的光折射并反射向所述固定镜头组件的棱镜（62）。

5.根据权利要求4所述的微型光学变焦模组，其特征在于，所述棱镜（62）可旋转连接在所述第三镜座（61）上。

6.根据权利要求4所述的微型光学变焦模组，其特征在于，所述可动镜头组件（3）包括第一透镜（32）及固定第一透镜的第一镜座（31）；

所述驱动部件（4）包括：

固定在底座上的电路板（41），所述可动镜头组件的光轴平行于所述电路板表面；

设置在电路板上的、绕垂直于电路板表面的方向缠绕的多个驱动线圈（47’）；

固定在第一镜座的朝向电路板的一面上的多个磁铁（43），该多个磁铁与所述多个驱动线圈隔空对置；以及

多个沿垂直于电路板表面的方向延伸并用于将第一镜座悬架支撑为可以沿所述可动镜头组件的光轴方向和垂直于所述可动镜头组件的光轴方向移动的状态的直线弹簧（46）；所述直线弹簧一端连接在第一镜座侧，另一端连接在底座侧。

7.根据权利要求6所述的微型光学变焦模组，其特征在于，还包括多个固定在第一镜座（31）上的簧片（7），所述簧片包括用于固定在第一镜座上的固定部（71）以及从固定部上延伸而出的弹性悬臂（72），所述弹性悬臂延伸出第一镜座外而呈悬空状态，所述直线弹簧的一端与所述弹性悬臂相连，另一端连接所述电路板（41）。

8.根据权利要求7所述的微型光学变焦模组，其特征在于，所述第一镜座（31）的位于光轴两侧的侧面上分别向外延伸而出一承载部（311，312），所述簧片（7）为两片，分别固定在两个承载部上。

9.根据权利要求8所述的微型光学变焦模组，其特征在于，从垂直于电路板（41）的方向观察，每个承载部（311,312）均呈T型，且较宽的一端位于远离第一镜座（31）的侧面处，较窄的一端的端部连接第一镜座的侧面；所述簧片的固定部（71）的形状与承载部相同并与承载部固定，所述弹性悬臂（72）的至少一部分延伸出承载部外而呈悬空状态。

10.根据权利要求9所述的微型光学变焦模组，其特征在于，所述弹性悬臂（72）经过多次弯折以分别沿光轴方向和垂直于光轴的方向延伸，且其两端分别与固定部（71）的较宽的端部和较窄的端部相连。