專利名稱：超聲直線電機(jī)及其驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)結(jié)構(gòu)及自動對焦/變焦鏡頭系統(tǒng)，特別涉及一種 基于螺紋驅(qū)動的多面體薄壁環(huán)式超聲直線電機(jī)及應(yīng)用該電機(jī)的自動對 焦/變焦鏡頭模組的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
壓電超聲電機(jī)是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，采用特定的結(jié)構(gòu)制成 的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，它一般由壓電陶瓷、定子、轉(zhuǎn)子、預(yù)壓力機(jī)構(gòu)等功能部件 構(gòu)成，部分電機(jī)還或有傳動機(jī)構(gòu)。行波式的壓電超聲電機(jī)利用壓電材料 在定子表面產(chǎn)生超聲波頻率的機(jī)械振動行波，借助于定子與轉(zhuǎn)子之間的
摩擦力驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。它具有以下優(yōu)于普通電磁電機(jī)的特點(diǎn)
1、 低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩，不需要減速機(jī)構(gòu)可直接驅(qū)動負(fù)載。
2、 體積小、結(jié)構(gòu)靈活，功率體積比是電磁電機(jī)的3-10倍。
3、 起動停止響應(yīng)快，響應(yīng)時間在毫秒級。
4、 不產(chǎn)生電磁干擾，也不受電磁干擾。
5、 有自保持力矩，無齒輪間隙，可精密定位。
6、 運(yùn)行安靜無噪聲。
在公開號為CN1767347A的中國專利文獻(xiàn)中提出了一種螺紋驅(qū)動的 多面體行波超聲電機(jī)，它由定子、轉(zhuǎn)子以及與定子粘接成一體的多個壓 電壓電片構(gòu)成，如圖la及圖lb所示，所述的定子11與轉(zhuǎn)子13相接觸 的表面帶有螺紋lll,而轉(zhuǎn)子13則帶有與定子11相配合的螺紋131,由 于定子11和轉(zhuǎn)子13之間直接通過螺紋接觸與咬合，當(dāng)多面體定子11上 的八個壓電片121-128 (合稱12)依次通入sino)t與eosrot的電壓時，各 個壓電片會隨之產(chǎn)生變形振動并在定子11的周向上合成為一個旋轉(zhuǎn)的 振動行波。在這個行波作用下，定子11通過螺紋111及131之間的摩擦作用驅(qū)動轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子13在旋轉(zhuǎn)的同時產(chǎn)生軸向的移動。該結(jié)構(gòu) 適合微型化，無需附加的傳動機(jī)構(gòu)而得到直線移動，在微機(jī)械、光學(xué)調(diào) 焦等領(lǐng)域具有不小的應(yīng)用前景。
該電機(jī)在中國發(fā)明專利ZL200610035079.7中具體應(yīng)用于一個光學(xué) 調(diào)焦系統(tǒng)(圖2)。該系統(tǒng)在螺紋電機(jī)的底部中央垂直于電機(jī)軸線的平面 上固定了一顆感光芯片25,用來接收經(jīng)過一組光學(xué)透鏡24所收集的光 學(xué)圖像信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號。光學(xué)透鏡24嵌入在轉(zhuǎn)子23的內(nèi)桶內(nèi)， 與轉(zhuǎn)子23共同構(gòu)成了一個光學(xué)鏡頭，該光學(xué)鏡頭具有外螺紋231。調(diào)焦 時，光學(xué)鏡頭被定子21及其上的螺紋211驅(qū)動做螺旋式的運(yùn)動，即同時 產(chǎn)生繞軸心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與沿軸向的往復(fù)移動。定子21上分布了十二片壓 電片22 (實(shí)際上壓電片的數(shù)量可為四、八、十二等四的倍數(shù))，用來在 定子21上激勵所需要的機(jī)械行波即沿圓周方向且向一個方向旋轉(zhuǎn)的振 動波。定子21與感光芯片25是相對固定的。這個系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)非 常簡單，直接利用了現(xiàn)有的光學(xué)鏡頭來構(gòu)成轉(zhuǎn)子，部件少，成本低，控 制精度高，但對于一部分光學(xué)設(shè)備來說，鏡頭在調(diào)焦或變焦過程中存在 的旋轉(zhuǎn)會帶來一定程度的成像誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一在于克服上述技術(shù)的不足之處，提 出一種具有兩級驅(qū)動的超聲直線電^^，通過第二級驅(qū)動將第一級驅(qū)動中 產(chǎn)生的螺旋運(yùn)動恢復(fù)為單純的直線運(yùn)動。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二在于提供一種使用上述具有兩級 驅(qū)動的超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)，使該系統(tǒng)在工作過程中 僅僅產(chǎn)生不含旋轉(zhuǎn)的直線位移,以滿足高像素、高精度自動調(diào)焦或變焦， 且仍然具備結(jié)構(gòu)簡單緊湊，適合微型化，直線位移精度高的特點(diǎn)，在微 機(jī)械、光學(xué)調(diào)焦等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題之一的 一種超聲直 線電機(jī)，包括外筒定子、中筒轉(zhuǎn)子，以及壓電片，所述壓電片固定在定 子的外側(cè)面上，所述定子驅(qū)動中筒轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，還包括內(nèi)筒以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述的內(nèi)筒通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與定子相聯(lián)系，所述中筒轉(zhuǎn)子驅(qū)動內(nèi)筒做直線 移動。
所述的定子包括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配合的第一 級螺紋以及內(nèi)壁上的第二級螺紋，所述內(nèi)筒具有與中筒轉(zhuǎn)子的第二級螺 紋相配合的螺紋。
或者所述的定子包括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配合的 第一級螺紋以及外壁上與內(nèi)筒相配合的第二級螺紋，所述內(nèi)筒具有外耳
結(jié)構(gòu)并在外耳的內(nèi)壁處有與中筒轉(zhuǎn)子的第二級螺紋相配合的螺紋。
所述第二級螺紋的旋向與第一級螺紋相同或者相反，當(dāng)兩級螺紋的
旋向相同時，則要求兩者的螺距不能相等。
或者所述定子的內(nèi)表面為光滑表面，所述中筒轉(zhuǎn)子的外表面為光滑 表面，所述的定子的內(nèi)表面與中筒轉(zhuǎn)子的外表面之間為光滑間隙配合， 所述轉(zhuǎn)子具有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)筒具有與所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)螺紋配合的外螺 紋，所述內(nèi)筒被導(dǎo)向機(jī)構(gòu)限制做直線移動。
上述的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括至少 一個的滑槽以及導(dǎo)桿，所述內(nèi)筒的上部為 蓋式，所述滑槽沿著內(nèi)筒的上部邊沿設(shè)置，所述導(dǎo)桿固定在定子底座上， 導(dǎo)桿嵌在對應(yīng)的滑槽內(nèi)，滑槽與導(dǎo)桿之間存在間隙配合，所述滑槽使得 內(nèi)筒僅能沿導(dǎo)桿做滑動式的往復(fù)移動。
或者所述的定子包括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配合的 外螺紋，所述中筒轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面為光滑表面，所述內(nèi)筒的外表面與中筒 轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面之間為光滑間隙配合，所述中筒轉(zhuǎn)子頂端與內(nèi)筒的帽相接 觸。此時，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括至少一個的滑槽以及導(dǎo)桿，所述內(nèi)筒的上 部為蓋式，所述滑槽沿著內(nèi)筒的上部邊沿設(shè)置，所述導(dǎo)桿固定在定子底 座上，導(dǎo)桿嵌在對應(yīng)的滑槽內(nèi)，滑槽與導(dǎo)桿之間存在間隙配合，所述超 聲直線電機(jī)還包括壓力彈簧，所述壓力彈簧套在導(dǎo)桿上，位于導(dǎo)桿的頂 端與內(nèi)筒的帽之間。
所述定子可以如CN1767347A或ZL200610035079.7中所述，設(shè)計 為正四面體、正八面體、正十二面體或其它面數(shù)為四及其整數(shù)倍的正多 面體，其上固定相應(yīng)數(shù)量的壓電片，所述壓電片的每片為一個電極，依次4要+ +——或+ + + +的方式加電壓擬 化，然后于工作時依次力口上
sincot與coscot電激勵。
所述定子也可以^沒計為四面體，其上固定八片壓電片，所述八片壓 電片分為八個電極，八片壓電片的4及化方式為+ +——++——或 +--+ +--+ ,且依次力o上sin①t與coscot電、激厲力。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題之二的 一種超聲直 線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)，包括第一超聲直線電機(jī)、第一組光學(xué) 透鏡以及感光芯片，所述第一超聲直線電機(jī)包括外筒定子、中筒轉(zhuǎn)子， 以及壓電片，所述壓電片固定在定子的外側(cè)面上，所述定子驅(qū)動中筒轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)動，所述第一超聲直線電機(jī)還包括內(nèi)筒以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述的內(nèi)筒 通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與定子相聯(lián)系，所述中筒轉(zhuǎn)子驅(qū)動內(nèi)筒做直線移動，所述 第一組光學(xué)透鏡嵌入在所述內(nèi)筒的內(nèi)部，所述感光芯片固定在第一超聲 直線電機(jī)的定子底部中央垂直于所述第一組光學(xué)透鏡光軸的平面上。
所述的定子包括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配合的第一 級螺紋以及內(nèi)壁上的第二級螺紋，所述內(nèi)筒具有與中筒轉(zhuǎn)子的第二級螺 紋相配合的螺紋。
或者所述定子的內(nèi)表面為光滑表面，所述中筒轉(zhuǎn)子的外表面為光滑
所述轉(zhuǎn)子具有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)筒具有與所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)螺紋配合的外螺 紋，所述內(nèi)筒被導(dǎo)向機(jī)構(gòu)限制做直線移動。
上述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括至少 一個的滑槽以及導(dǎo)桿，所述內(nèi)筒的上部為蓋 式，所述滑槽沿著內(nèi)筒的上部邊沿設(shè)置，所述導(dǎo)桿固定在定子底座上， 導(dǎo)桿卡在對應(yīng)的滑槽內(nèi)，滑槽與導(dǎo)桿之間存在間隙配合，所述滑槽使得 內(nèi)筒僅能沿導(dǎo)桿^t滑動式的往復(fù)移動。
或者所述的定子包括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配合的 外螺紋，所述中筒轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面為光滑表面，所述內(nèi)筒的外表面與中筒 轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面之間為光滑間隙配合，所述中筒轉(zhuǎn)子頂端與內(nèi)筒的帽相接 觸。所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括至少一個的滑槽以及導(dǎo)桿，所述內(nèi)筒的上部為蓋 式，所述滑槽沿著內(nèi)筒的上部邊沿設(shè)置，所述導(dǎo)桿固定在定子底座上，導(dǎo)桿卡在對應(yīng)的滑槽內(nèi)，滑槽與導(dǎo)桿之間存在間隙配合，所述第一超聲 直線電才幾還包括壓力彈簧，所述壓力彈簧套在導(dǎo)桿上，位于導(dǎo)桿的頂端 與內(nèi)筒的帽之間。
所述定子包括定子基體及定子底座，感光芯片固定在所述定子底座 中央垂直于所述第一組光學(xué)透鏡光軸的平面上，在所述定子底座內(nèi)、與 第一組光學(xué)透鏡相望的地方設(shè)置有一凸臺，所述凸臺與固定好的定子基 體之間形成一個環(huán)狀的凹形空間。
還包括位于第一超聲直線電機(jī)上方的第二超聲直線電機(jī)、第二光學(xué) 透鏡，以及第三光學(xué)透鏡，所述第三光學(xué)透鏡固定的，所述第二超聲直 線電機(jī)的結(jié)構(gòu)與所述第 一超聲直線電機(jī)相同，所述第二光學(xué)透鏡嵌入在 所述第二超聲直線電機(jī)的內(nèi)筒的內(nèi)部，所述第三光學(xué)透鏡固定在第二超 聲直線電機(jī)的定子的底座上，位于第二光學(xué)透鏡的正上方。
或者還包括位于第一超聲直線電機(jī)上方的第二超聲直線電機(jī)、第二 光學(xué)透鏡，以及第三光學(xué)透鏡，所述第二超聲直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)與所述第
一超聲直線電4M目同，所述第二光學(xué)透鏡嵌入在所述第二超聲直線電機(jī) 的內(nèi)筒的內(nèi)部，所述第三光學(xué)透鏡可活動地固定在第二超聲直線電機(jī)的 定子的底座上，位于第二光學(xué)透鏡的正上方，所述第二超聲直線電機(jī)的 中筒轉(zhuǎn)子的頂部加工成圓柱凸輪狀，第三光學(xué)透鏡具有一個向下的與凸 輪相配合的推桿，所述推桿與所述中筒轉(zhuǎn)子的凸輪部分始終保持接觸。
本發(fā)明超聲直線電機(jī)及其驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于本 發(fā)明提出的兩級驅(qū)動的電機(jī)結(jié)構(gòu)，通過第二級驅(qū)動將第一級驅(qū)動中轉(zhuǎn)子 產(chǎn)生的螺旋運(yùn)動恢復(fù)為內(nèi)筒的單純的直線運(yùn)動，典型的是具有兩級螺紋 結(jié)構(gòu)的超聲直線電機(jī)，主要由外筒定子、中筒轉(zhuǎn)子、內(nèi)筒及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組 成。所述中筒轉(zhuǎn)子的外、內(nèi)兩壁都帶有螺紋，且分別與外筒定子及內(nèi)筒 上對應(yīng)的螺紋相配合，稱為第一級螺紋及第二級螺紋。兩級螺紋有著相 同或相反的旋向，但在旋向相同時需要兩者有不等的螺距。當(dāng)中筒轉(zhuǎn)子 在定子的第一級螺紋驅(qū)動下產(chǎn)生螺旋運(yùn)動時，轉(zhuǎn)子在第二級螺紋作用 下，相對于內(nèi)筒做另一個螺旋運(yùn)動；與此同時，內(nèi)筒受導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的限制 不能轉(zhuǎn)動，因而產(chǎn)生了純凈的往復(fù)直線運(yùn)動。當(dāng)中筒轉(zhuǎn)子第一、第二級螺紋的旋向相同時，中筒每旋轉(zhuǎn)一圈，內(nèi)筒的直線移動量為兩級螺紋的 螺距之差，否則為兩螺距之和。該超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系 統(tǒng)在工作過程中僅僅產(chǎn)生不含旋轉(zhuǎn)的直線位移，以滿足高像素、高精度 自動調(diào)焦或變焦，且仍然具備結(jié)構(gòu)簡單緊湊，適合微型化，直線位移精 度高的特點(diǎn)，在微機(jī)械、光學(xué)調(diào)焦等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。


下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖la及圖lb為一種已有的螺紋驅(qū)動的多面體超聲電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖，其中，圖la為該電才幾的正3見剖面圖，圖lb為該電才幾的俯一見圖。
圖2a及圖2b為一種已有的由多面體螺紋超聲電機(jī)驅(qū)動的、可以調(diào) 焦的光學(xué)系統(tǒng)示意圖，其中，圖2a為該系統(tǒng)的正視剖面圖，圖2b為俯 視圖。
圖3a及圖3b為本發(fā)明中的實(shí)施例1的多面體超聲直線電機(jī)，其中， 圖3a為該多面體超聲直線電機(jī)的正視剖面圖，圖3b為俯視圖4a及圖4b為本發(fā)明中的實(shí)施例2的多面體超聲直線電機(jī)，其中， 圖4a為該多面體超聲直線電機(jī)的正視剖面圖，圖4b為俯一見圖5a及圖5b為本發(fā)明中的實(shí)施例3的由兩級螺紋超聲直線電機(jī)驅(qū) 動的、可以調(diào)焦的光學(xué)系統(tǒng)示意圖，其中，圖5a為該系統(tǒng)的正視剖面圖， 圖5b為俯一見圖。
圖6a至圖6c為本發(fā)明中的實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7a及圖7b為本發(fā)明中的實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖7a為 該系統(tǒng)的正視剖面圖，圖7b為俯視圖。
圖8a至圖8c為本發(fā)明中實(shí)施例6的光學(xué)系統(tǒng)示意圖，其中，圖8a 為該系統(tǒng)的正3見剖面圖，圖8b為圖8a中部分^L大圖，圖8c為該系統(tǒng)的 俯視圖。
圖9a及圖9b為本發(fā)明中實(shí)施例7的光學(xué)系統(tǒng)示意圖，其中，圖9a 為該系統(tǒng)的正視剖面圖，圖9b為俯視圖。
圖10a及圖10b為本發(fā)明中實(shí)施例8的光學(xué)系統(tǒng)示意圖，其中，圖10a為該系統(tǒng)的正-見剖面圖，圖10b為俯^L圖。
圖lla及圖llb為本發(fā)明所有實(shí)施例之外筒定子的一種實(shí)施圖，其 中，圖lla為該定子的正視剖面圖，圖llb為俯視圖。
圖12a至圖12c為本發(fā)明中的實(shí)施例IO的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
為兩級螺紋驅(qū)動的八面體超聲直線電^/L，其基本結(jié)構(gòu)如圖3a及圖 3b所示，由外筒定子、中筒轉(zhuǎn)子、內(nèi)筒和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成。
外筒定子的基體31為一金屬材料的空心桶狀正八面體其內(nèi)壁加工 有螺紋311;定子基體31的外側(cè)面上固定了壓電片32，該實(shí)施例中，壓 電片32包括八個壓電壓電片321 -328,壓電片321 - 328受激勵后會產(chǎn) 生所需的機(jī)械振動行波。
通常，多面體定子上的壓電片依次通入兩相正交電壓，即相位分別 為sinoot與coswt的電壓。各個壓電片受電壓激勵后產(chǎn)生相應(yīng)的振動，振 幅正比于sincot與coscot,所有壓電片的振動在空間上的合成是在定子周 向上的一個旋轉(zhuǎn)振動行波。在八面體定子及兩相正交激勵的情況下，產(chǎn) 生的是一個二階行波，即行波的旋轉(zhuǎn)角速度為co的二倍。
多面體的面數(shù)，壓電片的數(shù)量及通電激勵方式還可以采用現(xiàn)有其它 方式，從而可以產(chǎn)生其它階數(shù)(例如一階或三階)、不同相數(shù)(例如三 相)的振動行波，因?yàn)檎駝有胁ǖ漠a(chǎn)生方式不是本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)，本發(fā) 明主要涉及結(jié)構(gòu)，這里不再詳述。更多描述可以參考CN1767347A或 ZL200610035079.7。
中筒轉(zhuǎn)子33的材料選擇范圍較外筒定子更為寬泛可以是金屬或合 成材料，優(yōu)選材質(zhì)較輕、易加工且耐磨的材料。中筒轉(zhuǎn)子33除了其外壁 具有與外筒定子相配合的螺紋，稱為第一級螺紋331外，其內(nèi)壁還有另 一級螺紋，稱為第二級螺紋332，且第二級螺紋332的旋向可以與第一 級螺紋331相同或相反。當(dāng)兩級螺紋的旋向相同時，則要求兩者的螺距 不能相等。中筒轉(zhuǎn)子33在定子的螺紋311與第一級螺紋331的配合驅(qū)動下會產(chǎn)生螺旋運(yùn)動。
內(nèi)筒34具有與中筒轉(zhuǎn)子33的第二級螺紋332相配合的螺紋342, 該內(nèi)筒34內(nèi)部可以是空心，或可以容納一組光學(xué)透鏡，或可以容納其它 需要做移動的軸類負(fù)載。內(nèi)筒34的上部為蓋式，沿著內(nèi)筒34的上部邊 沿加工了一對防止內(nèi)筒轉(zhuǎn)動的滑槽341，用來與固定在定子上的一對導(dǎo) 桿35相配合，該實(shí)施例中，導(dǎo)桿35為圓柱朱導(dǎo)桿35卡在滑槽341內(nèi)， 從而限制內(nèi)筒34被中筒轉(zhuǎn)子33帶動旋轉(zhuǎn)?；?41與導(dǎo)桿35共同構(gòu)成 了本發(fā)明中的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，在兩者的相互作用下，內(nèi)筒34可以沿導(dǎo)桿35 上下滑動，但不能轉(zhuǎn)動。
當(dāng)中筒轉(zhuǎn)子33在定子的螺紋311、第一級螺紋331驅(qū)動下產(chǎn)生螺旋 運(yùn)動時，它試圖帶動內(nèi)筒34做另一個、由第二級螺紋332所給定的螺旋 運(yùn)動。由于內(nèi)筒34同時受滑槽341與導(dǎo)桿35的限制不能旋轉(zhuǎn)，所以僅 有往復(fù)的直線運(yùn)動從中筒轉(zhuǎn)子33傳遞到了內(nèi)筒34。當(dāng)中筒轉(zhuǎn)子33的第 一級螺紋331、第二級螺紋332的旋向相同時，中筒轉(zhuǎn)子33每旋轉(zhuǎn)一亂 內(nèi)筒34的直線移動量為兩級螺紋的螺距之差；當(dāng)中筒轉(zhuǎn)子33的第一級 螺紋331、第二級螺紋332的旋向相反時，中筒轉(zhuǎn)子33每旋轉(zhuǎn)一圈，內(nèi) 筒34的直線移動量為兩級螺紋的螺距之和。
導(dǎo)桿35通常為一對，它相對于定子是固定的，與內(nèi)筒34上的滑槽 341存在著間隙配合。如果有必要，導(dǎo)桿35的數(shù)量也可以是一只或三只 及以上。
實(shí)施例2:
實(shí)施例2為實(shí)施例1的一種變體。其與上述實(shí)施例1的區(qū)別在于， 導(dǎo)桿35集成了一個用于保形的立柱351,如圖4a及圖4b所示，固定在 定子上的立柱351與導(dǎo)桿35為一體成型的結(jié)構(gòu)，該立柱351的橫截面呈 一直角三角形、ii導(dǎo)桿351的橫截面呈一圓孤形狀，該圓弧形自直角三 角形的斜邊中間突出。橫截面為圓弧形的導(dǎo)桿35嵌在滑槽341內(nèi)，立柱 351的兩呈直角的面分別與其相鄰的壓電片在一個平面上，從而，位于 八面體電4^外側(cè)角落的兩只立柱351 (也可以為四只)將整個電^/L的外 部形狀擴(kuò)展為更為規(guī)則的四面體，該立柱351也可以對八角電機(jī)的角落部分起到保形的作用，更利于拾取與安裝。
實(shí)施例3:
實(shí)施例3在實(shí)施例l的基礎(chǔ)上，增加了光學(xué)鏡頭與感光芯片以構(gòu)成 自動對焦鏡頭模組(AF Lens Module )。如圖5a及圖5b所示，在內(nèi)筒44 內(nèi)嵌入了一組光學(xué)透鏡443,用來采集外界的視覺信號。同時，在電機(jī) 的底部中央垂直于光學(xué)透鏡443光軸的平面上，固定了一顆感光芯片 471，用來將釆集自透鏡組的光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號，為進(jìn)一步的圖像 處理提供素材。
定子底座46的底部設(shè)有一個四方的空腔，用來容納感光芯片471。 在實(shí)施例中，感光芯片471先是固定在一塊柔性電路板(FPC) 47上， 該柔性電路板47再固定在定子底座46的底框上柔性電路板47的另一 端帶有感光芯片471對外的電路接口 472。定子底座46的上部同樣有一 個內(nèi)腔，用來盛放與固定外筒定子基體41。在定子底座46的頂部有一 個頂蓋45，其上帶有防止內(nèi)筒44旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)桿451。該實(shí)施例表征了一只 用兩級螺紋超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦鏡頭模塊。當(dāng)電機(jī)定子基體41 上的壓電片42被一定電壓和頻率的電信號激勵時，壓電片42產(chǎn)生振動， 并在定子基體41上合成為沿周向的振動行》t在該行波的作用下，定子 基體41上的螺紋411與中筒轉(zhuǎn)子43上的第一級螺紋431相配合，以摩 擦力作為動力驅(qū)動中筒轉(zhuǎn)子43做螺旋運(yùn)動。同時，由于中筒轉(zhuǎn)子43上 的第二級螺紋432的存在，中筒轉(zhuǎn)子43試圖帶動內(nèi)筒44做螺旋運(yùn)動， 并由于內(nèi)筒44受其上的滑槽441的限制，內(nèi)筒44實(shí)際上只能產(chǎn)生往復(fù) 移動而不能轉(zhuǎn)動。所以，中筒轉(zhuǎn)子43的運(yùn)動中只有直線運(yùn)動部分通過內(nèi) 筒44上的螺紋442傳遞到內(nèi)筒44。由于內(nèi)筒44上集成了 一組光學(xué)透鏡 443，所以光學(xué)透4竟443相對于感光芯片471發(fā)生了軸向移動，因而焦距 發(fā)生變化，亦即被調(diào)節(jié)。
滑槽441與定子的頂蓋45上的導(dǎo)桿451存在間隙配合，并共同構(gòu)成 了導(dǎo)桿滑槽副式的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。在導(dǎo)桿451的限制下，含光學(xué)透鏡443的 內(nèi)筒44只能沿導(dǎo)桿451滑動，亦即只能夠直線移動。
該實(shí)施例中，壓電片42的外壁，還圍繞固定了一只FPC412。它的作用是用來實(shí)現(xiàn)壓電片42對外的電路連接。該FPC412可以連接至感光 芯片471的柔性電路板47上，或直接連接至外電路。
定子底座46內(nèi)、與光學(xué)透鏡443相望的地方設(shè)計有一個凸臺461， 此凸臺461與固定好的定子基體41之間形成了一個環(huán)狀的凹形空間，稱 為集塵槽，用來收集中筒轉(zhuǎn)子43旋轉(zhuǎn)時可能由于摩擦作用而掉下的落 塵。
實(shí)施例4:
實(shí)施例4在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，改變了導(dǎo)桿451的設(shè)計，如圖6a至 圖6c所示，使之可以調(diào)節(jié)光學(xué)透鏡443在遠(yuǎn)焦與近焦時的初始位置。
實(shí)際光學(xué)鏡頭的制造過程中，光學(xué)鏡頭頂端平面與感光芯片成像平 面之間的距離，稱為總像高TTL ( Total Track Length )。這個TTL存在 一定的加工誤差，因此，在安裝過程中，需要對它進(jìn)行調(diào)節(jié)，以得到清 楚的圖像后再對光學(xué)鏡頭進(jìn)行固定，這個過程也稱初始調(diào)焦過程。在該 實(shí)施例中，導(dǎo)桿451為一桿狀部件，其上部有一細(xì)頸，亦即細(xì)頸上下各 有一平臺453、 452,該細(xì)頸容納在滑槽441中，用來限制光學(xué)透鏡443 往復(fù)移動時上下的極限位置。初始調(diào)焦時，將導(dǎo)桿451穿過頂蓋45，壓 入定子底座46預(yù)留的孔462之中，導(dǎo)桿451與孔462的配合為過盈配合 壓入的位置應(yīng)剛好為光學(xué)透鏡443在遠(yuǎn)焦成像清楚時的位置，此時導(dǎo)桿 451的細(xì)頸容納在光學(xué)透鏡443的滑槽441之中，光學(xué)透鏡443被導(dǎo)桿 451下部的平臺452限制其進(jìn)一步向下運(yùn)動。當(dāng)光學(xué)透鏡443被電機(jī)驅(qū) 動，向外運(yùn)動至近焦時，其最近焦距時的位移被導(dǎo)桿451上部的平臺453 所限制。這樣，光學(xué)透鏡443只能在兩個平臺453、 452之間運(yùn)動，即在 最遠(yuǎn)、最近兩個焦距之間移動，實(shí)現(xiàn)了初始焦距的調(diào)節(jié)及限制了鏡頭的 最大移動量。
實(shí)施例5:
實(shí)施例5在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，如圖7a及圖7b所示，增加了一只 電機(jī)和一組活動的光學(xué)透鏡，以及一組固定的光學(xué)透鏡，在自動對焦 (AF)的功能之外迭加了光學(xué)變焦(Zoom)的功能。
兩只電機(jī)的結(jié)構(gòu)各與實(shí)施例3相同，電機(jī)502位于電機(jī)501的上方，電機(jī)501由外筒定子基體511、壓電片521、中筒轉(zhuǎn)子531、 一組光學(xué)透 鏡541組成，當(dāng)對電機(jī)501施加激勵時，電機(jī)501驅(qū)動光學(xué)透鏡541上 下運(yùn)動，完成調(diào)焦功能。電機(jī)502由外筒定子基體512、壓電片522、中 筒轉(zhuǎn)子532、 一組光學(xué)透鏡542組成，當(dāng)對電機(jī)502施加激勵時，電機(jī) 502驅(qū)動光學(xué)透銷:542上下運(yùn)動，完成變焦功能。
還有一組固定的光學(xué)透鏡543, S己合光學(xué)透鏡542完成變焦功能。 該光學(xué)透鏡543固定在電機(jī)502的定子的底座上，位于光學(xué)透鏡542的 正上方。
改變兩只電沖幾501、 502的螺距或轉(zhuǎn)速，可以4吏兩只電才幾501、 502 產(chǎn)生所f要的位移量。 實(shí)施例6:
實(shí)施例6是自動調(diào)焦-光學(xué)變焦(AF-Zoom);漠塊的另一種形式， 如圖8a至圖8c所示，它同樣需要兩只電才幾，分別負(fù)責(zé)AF與變焦，同 樣在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上增加了兩組光學(xué)透鏡，但其與實(shí)施例5的區(qū)別在 于，與變焦有關(guān)的兩組光學(xué)透鏡組均可運(yùn)動，且它們在機(jī)械上是聯(lián)動 的，用一只電機(jī)來驅(qū)動。采用兩組運(yùn)動的光學(xué)透鏡組來實(shí)現(xiàn)變焦，可以 得到更好的光學(xué)性能。
圖8a至圖8c中，電機(jī)602負(fù)責(zé)變焦運(yùn)動。它由外筒定子基體612、 壓電片622、中筒轉(zhuǎn)子632、透鏡組一642、透鏡組二 643組成。中筒轉(zhuǎn) 子632在頂部加工成圓柱凸輪狀，其周向的形狀為凸輪式的曲線6321， 而透鏡組二 643具有一個與圓柱凸輪相配合的推桿6431,兩者在裝配時 形成并保持接觸。由于導(dǎo)桿6521上存在壓縮復(fù)位彈簧6522，透鏡組二 643始終保持著與凸輪上緣6321接觸。當(dāng)中筒轉(zhuǎn)子632旋轉(zhuǎn)時，按照凸 輪運(yùn)動的機(jī)理，將推動推桿6431做往復(fù)的直線運(yùn)動，從而使透鏡組二 643〗故往復(fù)的直線運(yùn)動。透4竟組一 642與透4竟組二 643之間的相對運(yùn)動 量由圓柱凸輪給定的曲線6321決定，可以為任意函數(shù)。透鏡組二 643 上還有限制其轉(zhuǎn)動的滑槽6432，與之相配合，在定子底座652上，有著 導(dǎo)桿6521與用于保持壓力接觸的壓縮復(fù)位彈簧6522,其中導(dǎo)桿6521與 滑槽6432存在間隙配合。當(dāng)對電機(jī)602施加激勵時，電機(jī)602驅(qū)動中筒轉(zhuǎn)子632做螺旋運(yùn)動， 先帶動透鏡組一642做往復(fù)的直線運(yùn)動，再推動與之接觸的透鏡組二643 按照曲線環(huán)6321的軌跡做另 一個往復(fù)的直線運(yùn)動。透鏡組二 643的運(yùn)動 規(guī)律可以通過設(shè)定凸輪式的曲線6321來預(yù)設(shè)，并與透鏡組一 642的直線 運(yùn)動軌跡相關(guān)聯(lián)。比如說，當(dāng)位于下方的透鏡組一 642做一個完整的直 線行程時，例如走過一個螺距時，位于上方的透4竟組二 643可以做一個 往復(fù)的直線運(yùn)動，例如先向上行走一段再向下行走回復(fù)至初始的位置。
實(shí)施例6中的調(diào)焦部分601與實(shí)施例3相似，這里不再詳述。
實(shí)施例7:
實(shí)施例7是實(shí)施例1的一種變體，如圖9a及圖9b所示，它去掉了 實(shí)施例1中的中筒轉(zhuǎn)子的第一級螺紋以及外筒定子上的內(nèi)螺紋，代之以 中筒轉(zhuǎn)子與外筒定子之間為有間隙配合的光滑接觸。在間隙尺寸設(shè)計得 當(dāng)?shù)那闆r下，中筒轉(zhuǎn)子可以被外筒定子通過摩擦力或聲波壓力驅(qū)動旋 轉(zhuǎn)，再通過中筒轉(zhuǎn)子、內(nèi)筒之間的螺紋帶動內(nèi)筒作上下的直線運(yùn)動。
在實(shí)施例7中，電機(jī)的組成部分與實(shí)施例l相近，由外筒定子基體 71、壓電片72、中筒轉(zhuǎn)子73、內(nèi)筒74、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成。當(dāng)定子基體 71上的壓電片72被一定電壓和頻率的電信號激勵時，壓電片72產(chǎn)生振 動，并在定子基體71上合成為沿周向的振動行波。定子基體71的內(nèi)表 面711為光滑表面，與中筒轉(zhuǎn)子73的光滑外表面731之間存在間隙配 合。在該行波的作用下，定子基體71通過摩擦力、或通過聲波的壓力驅(qū) 動中筒轉(zhuǎn)子73旋轉(zhuǎn)。為防止中筒轉(zhuǎn)子73在轉(zhuǎn)動時發(fā)生軸向的跳動，定 子的內(nèi)表面有軸向限位裝置712。與此同時，由于中筒轉(zhuǎn)子73上存在著 內(nèi)螺紋732,中筒轉(zhuǎn)子73試圖帶動內(nèi)筒74做螺旋運(yùn)動，并由于內(nèi)筒74 受其上的滑槽741的限制，內(nèi)筒74實(shí)際上只能產(chǎn)生往復(fù)移動而不能轉(zhuǎn) 動。如此，中筒轉(zhuǎn)子73的轉(zhuǎn)動被轉(zhuǎn)化為內(nèi)筒74的直線運(yùn)動。由于內(nèi)筒 74上集成了光學(xué)透鏡組743，所以能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)焦。
以上實(shí)施例中的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，由滑槽741與定子底座75上的導(dǎo)桿751 構(gòu)成，兩者之間存在間隙配合。在導(dǎo)桿751的限制下，含光學(xué)透鏡組743 的內(nèi)筒74只能沿導(dǎo)桿751滑動，亦即只能夠直線移動。實(shí)施例8:
實(shí)施例8是實(shí)施例l的另一種變體，如圖10a及圖10b所示，它去 掉了實(shí)施例1中的中筒轉(zhuǎn)子的第二級螺紋以及內(nèi)筒上的螺紋，即中筒轉(zhuǎn) 子上的內(nèi)螺紋與內(nèi)筒上的外螺紋。而且，中筒轉(zhuǎn)子與內(nèi)筒之間，原先的 螺紋接觸改為無接觸的完全間隙，代之以中筒轉(zhuǎn)子頂端與內(nèi)筒的帽相接 觸。當(dāng)中筒轉(zhuǎn)子被外筒定子驅(qū)動做螺旋運(yùn)動時，中筒轉(zhuǎn)子同時推動內(nèi)筒 向上運(yùn)動。內(nèi)筒向下的復(fù)位運(yùn)動則通過一只復(fù)位彈簧來實(shí)現(xiàn)，該彈簧所 在的防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)同時防止內(nèi)筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即它是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的一部分。
在實(shí)施例8中，電機(jī)的組成部分與實(shí)施例l相近，由外筒定子基體 81、壓電片82、中筒轉(zhuǎn)子83、內(nèi)筒84、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成。當(dāng)定子基體 81上的壓電片82被一定電壓和頻率的電信號激勵時，壓電片82產(chǎn)生振 動，并在定子基體81上合成為沿周向的振動行波。在該行波的作用下， 定子基體81上的螺紋811與中筒轉(zhuǎn)子83上的第一級螺紋831相配合， 依靠摩擦力驅(qū)動中筒轉(zhuǎn)子83做螺旋運(yùn)動，中筒轉(zhuǎn)子83同時推動與之接 觸的內(nèi)筒84做直線移動。內(nèi)筒84含透鏡組843,其與轉(zhuǎn)子頂端832接 觸的部分為帽狀，即中筒轉(zhuǎn)子83與內(nèi)筒84的接觸位置在圖10a中標(biāo)注 的內(nèi)筒帽842處。
為防止內(nèi)筒84被中筒轉(zhuǎn)子83帶動旋轉(zhuǎn)，以上實(shí)施例同樣需要導(dǎo)向 機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由滑槽841與定子底座85上的導(dǎo)桿851構(gòu)成，兩者之間 存在間隙配合。在導(dǎo)桿851的限制下，含透鏡組843的內(nèi)筒84只能沿導(dǎo) 桿851滑動，亦即只能夠直線移動。同時，壓力彈簧852套在導(dǎo)桿851 上，位于導(dǎo)桿851的頂端與內(nèi)筒帽842之間，壓力彈簧852用來使內(nèi)筒 帽842保持始終與中筒轉(zhuǎn)子83的頂端832接觸的狀態(tài)。
綜合以上實(shí)施例1、 7、 8，總體來說，利用三桶式結(jié)構(gòu)，且利用螺 紋將超聲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)行波轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的方法共有三種，以中筒的構(gòu) 造來細(xì)分，即有兩級螺紋式、內(nèi)螺紋式與外螺紋式，分別對應(yīng)實(shí)施例l、 實(shí)施例7與實(shí)施例8。三種結(jié)構(gòu)都需要一個附加的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，通常是一 個導(dǎo)桿滑槽副，分別位于定子與內(nèi)筒上，來限制內(nèi)筒的旋轉(zhuǎn)，從而使內(nèi) 筒只產(chǎn)生往復(fù)的直線運(yùn)動。在實(shí)施例1及8中，中筒轉(zhuǎn)子被外筒定子的螺紋驅(qū)動旋轉(zhuǎn)且做螺旋運(yùn)動，內(nèi)筒鏡頭或被螺紋帶動做往復(fù)運(yùn)動或被直 接推動做直線運(yùn)動，在后者的情況時，還需要一只復(fù)位彈簧的輔助。而
在實(shí)施例7中，中筒轉(zhuǎn)子是被外筒定子通過光滑接觸直接驅(qū)動且做單純 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，內(nèi)筒鏡頭再被螺紋帶動做往復(fù)運(yùn)動，此時，中筒轉(zhuǎn)子與內(nèi) 筒之間的間隙配合程度尤為重要，過緊則摩擦力過大導(dǎo)致不能旋轉(zhuǎn)，過 松則因?yàn)椴辉俅嬖谀Σ亮σ矊?dǎo)致不能旋轉(zhuǎn)。實(shí)際的應(yīng)用中，間隙的配合 尺寸可以通過多次試驗(yàn)來確定或通過計算定子外筒的振幅來推導(dǎo)出。 實(shí)施例9:
實(shí)施例9是對以上各實(shí)施例中列舉的、已在CN1767347A或 ZL200610035079.7中所描述的正四面體、正八面體、正十二面體或其它 面數(shù)為四及其整數(shù)倍的正多面體電機(jī)的一種改進(jìn)。
在以上正八面體、正十二面體或更多面數(shù)(為四及其整數(shù)倍)的正 多面體電機(jī)中，其上固定相應(yīng)數(shù)量的壓電片，所述壓電片的每片為一個 電極，每四片壓電片依次按+ +—一的方式加電壓極化，然后于工作時 依次加上sin①t與coscot電激勵?；?姿+ + + +的方式加電壓才及化，然后 于工作時依次力口上sincot、 coscot、 - sincot、 - cos①t電;敫厲力。而在正四面 體電機(jī)中，其上固定四片壓電片，各壓電片依次按+ + + +極化，然后 于工作時依次加上sincot與coscot電激勵( 一階激勵)。
而在圖lla及圖llb中，將八面體的定子基體改成四面體91，優(yōu)點(diǎn) 是簡化了加工。在某些情況下，為了降低四面體在四個角上的剛度，還 可以將四個角進(jìn)行去除處理，如切成斜角或向內(nèi)的直角。在四面體基體 91上，仍然采取固定八片壓電片92 (921 -928)的方式，其中，壓電片 921、 922位于四面體的同一平面上，壓電片923、 924位于另一平面上， 其余類推。八片壓電片92的極化方式在采用二階激勵時，可仍釆用+ +—— + +——或+——+ +——+的順序，且依次通上相位為sincot 與coscot的正交電壓，電機(jī)可以產(chǎn)生行波，驅(qū)動中筒轉(zhuǎn)子93旋轉(zhuǎn)。
實(shí)際梯:作中，為節(jié)省成本與加工時間，壓電片921、 922可先用一片 整體的壓電片固定在定子基體91上再采用切割的方式將其劃分為兩個 電極，可以降低初始壓電片的數(shù)量，節(jié)約材料成本、提高加工效率與成品率，有著良好的制造特性。
這種四面體貼八片壓電片的定子結(jié)構(gòu)也適用于圖i與圖2中所示的 背景技術(shù)的超聲旋轉(zhuǎn)電機(jī)。 實(shí)施例10:
實(shí)施例10在實(shí)施例4的一種變體它的內(nèi)筒采用了外翻的內(nèi)螺紋結(jié) 構(gòu)，如圖12a、 12b、 12c所示，其好處是內(nèi)筒的外徑可以適當(dāng)增加，通 光量隨之加大。
在該實(shí)施例中，內(nèi)筒104如圖所示，包括內(nèi)嵌的光學(xué)透鏡組1043, 內(nèi)筒104在頂部先向外、再向下翻轉(zhuǎn)成外耳狀，其內(nèi)壁加工有螺紋104么 中筒103在下部與實(shí)施例4完全相同，仍有外螺紋1031,該螺紋1031 與定子基體101的內(nèi)螺紋1011相嚙合，并由定子驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。與實(shí)施例4 不同的地方在于，中筒103在上部設(shè)有另一外螺紋1032,該螺紋1032 的螺距或旋向可與螺紋1031相同或不同，且與內(nèi)筒104外耳處的內(nèi)螺紋 1042相嚙合。當(dāng)中筒103旋轉(zhuǎn)時，其上部的螺紋1032相對于內(nèi)筒104 會有一個螺旋運(yùn)動，當(dāng)內(nèi)筒104被類似于實(shí)施例4的導(dǎo)桿1051、滑槽1041 機(jī)構(gòu)所限制，因而不能轉(zhuǎn)動且只能沿導(dǎo)桿1051滑動時，內(nèi)筒104產(chǎn)生了 直線運(yùn)動。
本實(shí)施例中的其它部件及功能與實(shí)施例4完全相同，這里不再詳逸 雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用 于對本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神 所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種超聲直線電機(jī)，包括外筒定子、中筒轉(zhuǎn)子，以及壓電片，所述壓電片固定在定子的外側(cè)面上，所述定子驅(qū)動中筒轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其特征在于還包括內(nèi)筒以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述的內(nèi)筒通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與定子相聯(lián)系，所述中筒轉(zhuǎn)子驅(qū)動內(nèi)筒做直線移動。
2. 如權(quán)利要求1所述的超聲直線電機(jī)，其特征在于所述的定子包 括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配合的第一級螺紋以及內(nèi)壁上 的第二級螺紋，所述內(nèi)筒具有與中筒轉(zhuǎn)子的第二級螺紋相配合的螺紋。
3. 如權(quán)利要求1所述的超聲直線電機(jī)，其特征在于所述的定子包括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配合的第一級螺紋以及外壁上與內(nèi)筒相配合的第二級螺紋，所述內(nèi)筒具有外耳結(jié)構(gòu)并在外耳的內(nèi)壁處 有與中筒轉(zhuǎn)子的第二級螺紋相配合的螺紋。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的超聲直線電機(jī)，其特征在于所述第二 級螺紋的旋向與第一級螺紋相同或者相反，當(dāng)兩級螺紋的旋向相同時， 則要求兩者的螺距不能相等。
5. 如權(quán)利要求1所述的超聲直線電機(jī)，其特征在于所述定子的內(nèi) 表面為光滑表面，所述中筒轉(zhuǎn)子的外表面為光滑表面，所述的定子的內(nèi) 表面與中筒轉(zhuǎn)子的外表面之間為光滑間隙配合，所迷轉(zhuǎn)子具有內(nèi)螺紋， 所述內(nèi)筒具有與所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)螺紋配合的外螺紋，所述內(nèi)筒被導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 限制做直線移動。
6. 如權(quán)利要求1、 2、 3或5任一項所述的超聲直線電機(jī)，其特征在 于所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括至少一個的導(dǎo)桿滑槽副，所述內(nèi)筒的上部為蓋式， 所述滑槽沿著內(nèi)筒的上部邊沿設(shè)置，所述導(dǎo)桿固定在定子底座上，導(dǎo)桿 位于對應(yīng)的滑槽內(nèi)，兩者間存在間隙配合，所述滑槽使得內(nèi)筒僅能沿導(dǎo) 桿做滑動式的往復(fù)移動。
7. 如權(quán)利要求1所述的超聲直線電機(jī)，其特征在于所述的定子包 括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配合的外螺紋，所述中筒轉(zhuǎn)子 的內(nèi)表面為光滑表面，所述內(nèi)筒的外表面與中筒轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面之間為光滑間隙配合，所述中筒轉(zhuǎn)子頂端與內(nèi)筒的帽相接觸。
8. 如權(quán)利要求7所述的超聲直線電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 包括至少一個的滑槽以及導(dǎo)桿，所述內(nèi)筒的上部為蓋式，所述滑槽沿著 內(nèi)筒的上部邊沿^:置，所述導(dǎo)桿固定在定子底座上，導(dǎo)桿卡在對應(yīng)的滑 槽內(nèi)，滑槽與導(dǎo)桿之間存在間隙配合，所述超聲直線電機(jī)還包括壓力彈 簧，所述壓力彈簧套在導(dǎo)桿上，位于導(dǎo)桿的頂端與內(nèi)筒的帽之間。
9. 如權(quán)利要求1-3、 5、 7任一項所述的超聲直線電機(jī)，其特征在于 所述定子為正四面體、正八面體、正十二面體或其它面數(shù)為四及其整數(shù) 倍的正多面體，其上固定相應(yīng)數(shù)量的壓電片，所述壓電片的每片為一個 電極，依次按+ +——或+ + + +的方式加電壓極化，然后于工作時依 次力口.上si飾t與COSCDt電激勵。
10. 如權(quán)利要求1-3、 5、 7任一項所述的超聲直線電機(jī)，其特征在于 所述定子為四面體，其上固定八片壓電片，所述八片壓電片分為八個電 才及，八片壓電片的核^化方式為+ +——+ +——或+——+ +——+ ， 然后于工作時依次加上sincot與coscot電激勵。
11. 一種超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)，包括第一超聲直 線電機(jī)、第一組光學(xué)透鏡以及感光芯片，所述第一超聲直線電機(jī)包括外 筒定子、中筒轉(zhuǎn)子，以及壓電片，所述壓電片固定在定子的外側(cè)面上， 所述定子驅(qū)動中筒轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其特征在于所述第一超聲直線電機(jī)還包 括內(nèi)筒以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述的內(nèi)筒通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與定子相聯(lián)系，所述中 筒轉(zhuǎn)子驅(qū)動內(nèi)筒做直線移動，所述第一組光學(xué)透鏡嵌入奉所述內(nèi)筒的內(nèi) 部，所述感光芯片固定在第一超聲直線電機(jī)的定子底部中央垂直于所述 第 一組光學(xué)透鏡光軸的平面上。
12.如權(quán)利要求11所述的超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)， 其特征在于所述的定子包括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配 合的第一級螺紋以及內(nèi)壁上的第二級螺紋，所述內(nèi)筒具有與中筒轉(zhuǎn)子的 第二級螺紋相配合的螺紋。
13.如權(quán)利要求11所述的超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)， 其特征在于所述定子的內(nèi)表面為光滑表面，所述中筒轉(zhuǎn)子的外表面為合，所述轉(zhuǎn)子具有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)筒具有與所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)螺紋配合的外 螺紋，所述內(nèi)筒被導(dǎo)向機(jī)構(gòu)限制做直線移動。
14. 如權(quán)利要求11所述的超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)， 其特征在于所述的定子包括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配 合的第一緝螺紋以及外壁上與內(nèi)筒相配合的第二級螺紋，所述內(nèi)筒具有 外耳結(jié)構(gòu)并在外耳的內(nèi)壁處有與中筒轉(zhuǎn)子的第二級螺紋相配合的螺紋。
15. 如權(quán)利要求11所述的超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)， 其特征在于所述的定子包括內(nèi)螺紋，所述轉(zhuǎn)子包括外壁上與定子相配 合的外螺紋，所述中筒轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面為光滑表面，所述內(nèi)筒的外表面與 中筒轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面之間為光滑間隙配合，所述中筒轉(zhuǎn)子頂端與內(nèi)筒的帽 相4妾觸。
16. 如4又利要求11-14所述的超聲直線電^L驅(qū)動的自動對焦/變焦系 統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括至少一個的滑槽以及導(dǎo)桿，所述內(nèi) 筒的上部為蓋式，所述滑槽沿著內(nèi)筒的上部邊沿設(shè)置，所述導(dǎo)桿固定在 定子底座上，導(dǎo)桿卡在對應(yīng)的滑槽內(nèi)，滑槽與導(dǎo)桿之間存在間隙配合， 所述滑槽使得內(nèi)筒僅能沿導(dǎo)桿做滑動式的往復(fù)移動。
17. 如權(quán)利要求15所述的超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)， 其特征在于所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括至少一個的滑槽以及導(dǎo)桿，所述內(nèi)筒的 上部為蓋式，所述滑槽沿著內(nèi)筒的上部邊沿設(shè)置，所述導(dǎo)桿固定在定子 底座上，導(dǎo)桿卡在對應(yīng)的滑槽內(nèi)，滑槽與導(dǎo)桿之間存在間隙配合，所述 第一超聲直線電機(jī)還包括壓力彈簧，所述壓力彈簧套在導(dǎo)桿上，位于導(dǎo) 桿的頂端與內(nèi)筒的帽之間。
18. 如;K利要求11所述的超聲直線電4/i4區(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)， 其特征在于所述定子包括定子基體及定子底座，感光芯片固定在所述 定子底座中央垂直于所述第一組光學(xué)透鏡光軸的平面上，在所述定子底 座內(nèi)、與第一組光學(xué)透鏡相望的地方設(shè)置有一凸臺，所述凸臺與固定好 的定子基體之間形成一個環(huán)狀的凹形空間。
19. 如權(quán)利要求12所述的超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括至少一個的滑槽以及導(dǎo)桿，所述內(nèi)筒的上部為蓋式，所述滑槽沿著內(nèi)筒的上部邊沿^:置，所述導(dǎo)桿為一桿狀部件，其上部有一細(xì)頸，細(xì)頸上下各有一平臺，所述細(xì)頸容納在滑槽中， 限制第一光學(xué)透鏡組往復(fù)移動時上下的極限位置，所述導(dǎo)桿穿過內(nèi)筒的 滑槽壓在定子的底座上預(yù)留的孔中，所述導(dǎo)桿與孔的配合為過盈配合， 導(dǎo)桿壓入孔后的軸向位置為第一組光學(xué)透鏡在遠(yuǎn)焦成像清楚時的位置。
20. 如權(quán)利要求11所述的超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)， 其特征在于還包括位于第一超聲直線電機(jī)上方的第二超聲直線電機(jī)、 第二光學(xué)透鏡，以及第三光學(xué)透鏡，所述第三光學(xué)透鏡固定的，所述第 二超聲直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)與所述第一超聲直線電機(jī)相同，所述第二光學(xué)透 鏡嵌入在所述第二超聲直線電機(jī)的內(nèi)筒的內(nèi)部，所述第三光學(xué)透鏡固定 在第二超聲直線電機(jī)的定子的底座上，位于第二光學(xué)透鏡的正上方。
21. 如權(quán)利要求11所述的超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)， 其特征在于還包括位于第一超聲直線電機(jī)上方的第二超聲直線電機(jī)、 第二光學(xué)透鏡，以及第三光學(xué)透鏡，所述第二超聲直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)與所 述第一超聲直線電機(jī)相同，所述第二光學(xué)透鏡嵌入在所述第二超聲直線 電機(jī)的內(nèi)筒的內(nèi)部，所述第三光學(xué)透鏡可活動地固定在第二超聲直線電 機(jī)的定子的底座上，位于第二光學(xué)透鏡的正上方，所述第二超聲直線電 機(jī)的中筒轉(zhuǎn)子的頂部加工成圓柱凸輪狀，第三光學(xué)透鏡具有一個向下的 與凸輪相配合的推桿，所述推桿與所述中筒轉(zhuǎn)子的凸^^部分始終保持接 觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲直線電機(jī)，包括外筒定子、中筒轉(zhuǎn)子，內(nèi)筒以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以及壓電片，壓電片固定在定子的外側(cè)面上，定子驅(qū)動中筒轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，內(nèi)筒通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與定子相聯(lián)系，中筒轉(zhuǎn)子驅(qū)動內(nèi)筒做直線移動。本發(fā)明還公開了一種該超聲直線電機(jī)驅(qū)動的自動對焦/變焦系統(tǒng)，光學(xué)透鏡嵌入在內(nèi)筒的內(nèi)部，感光芯片固定在定子底部的平面上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提出了兩級驅(qū)動的電機(jī)結(jié)構(gòu)，通過第二級驅(qū)動將第一級驅(qū)動中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的螺旋運(yùn)動恢復(fù)為內(nèi)筒的單純的直線運(yùn)動，使自動對焦/變焦鏡頭模組在工作過程中僅僅產(chǎn)生不含旋轉(zhuǎn)的直線位移，以滿足高像素、高精度自動調(diào)焦或變焦，且仍然具備結(jié)構(gòu)簡單緊湊，適合微型化，直線位移精度高的特點(diǎn)。
文檔編號H02N2/04GK101425762SQ20081014271
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者張明俊, 毅 李, 胡笑平 申請人:博立碼杰通訊(深圳)有限公司