一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头与装调方法
阅读说明：本技术 一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头与装调方法 (Piezoelectric driving type zoom lens used in micro equipment and adjustment method ) 是由 黄虎 李轩 徐智 刘艳伟 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头与装调方法,该变焦镜头包括外壳、驱动单元a、导向轴a、驱动单元b、导向轴b、从动件a、从动件b、透镜a和透镜b。装调方法是：从动件a与从动件b共用两个导向杆以保证透镜a和透镜b的同轴度,而驱动单元a与驱动单元b相互独立,可以使透镜a与透镜b按规定模式相互独立运动,以实现变焦、对焦等功能。优点在于：结构简单、尺寸小、对焦速度快、有断电自锁功能,在手机、微型机器人、无人机和安防监控等微型设备中具有广阔的应用前景。(The invention relates to a piezoelectric driving type zoom lens and a debugging method used in a miniature device. The debugging method comprises the following steps: the follower a and the follower b share two guide rods to ensure the coaxiality of the lens a and the lens b, and the driving unit a and the driving unit b are independent from each other, so that the lens a and the lens b can move independently according to a specified mode to realize functions of zooming, focusing and the like. Has the advantages that: the focusing mechanism has the advantages of simple structure, small size, high focusing speed and power-off self-locking function, and has wide application prospect in mobile phones, micro robots, unmanned aerial vehicles, security monitoring and other micro equipment.)
技术领域
本发明涉及精密光学仪器技术领域，具体涉及一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头与装调方法，具有变焦倍率大、对焦速度快等优点，可以应用在手机、微机器人、潜水设备及微飞行器等微型设备中。
背景技术
变焦镜头是通过改变透镜组与拍摄物体间的距离来改变不同的取景范围并得到理想画面的一种光学镜头。随着科学技术的发展，例如手机、微机器人、潜水设备及微飞行器等微型设备对于变焦镜头的需求日益增加，而对于现有的变焦镜头来说，主要利用线圈切割磁场的原理产生位移输出，并通过传统机械结构进行传动的音圈电机驱动方式的变焦镜头，存在结构复杂、尺寸较大、装调不便、存在间隙、存在噪音、变焦速度慢和取景范围有限的问题，且因为磁场的存在，其运动不稳定，也不适用于太空等极寒、极热等极端环境中，以上缺点对其在微小型设备中的集成和实际应用带来较大困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头，采用压电元件驱动的方式，解决了上述问题，具有结构简单、尺寸小、运动平稳、变焦、对焦速度快等优点，在微型设备摄影领域有广阔的应用前景。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头，由外壳1、驱动单元a2、导向轴a3、驱动单元b4、导向轴b5、从动件a6、从动件b7、透镜a8和透镜b9组成；所述的驱动单元a2由驱动轴a2-1、压电换能器a2-2和压电换能器b2-3组成；所述的驱动单元b4由驱动轴b4-1、压电换能器c4-2和压电换能器d4-3组成；所述的从动件a6由柔性环节a6-1、预紧孔a6-2、导向孔a6-3、承载空间a6-4和导向孔b6-5组成；所述的从动件b7由柔性环节b7-1、预紧孔b7-2、导向孔c7-3、承载空间b7-4和导向孔d7-5组成。
本发明的另一目的在于提供一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头的装调方法，其特征在于：所述的驱动单元a2、导向轴a3、驱动单元b4和导向轴b5固定安装在外壳1上；所述的从动件a6的预紧孔a6-2与驱动单元a2的驱动轴a2-1配合连接，导向孔a6-3与导向轴a3配合连接，导向孔b6-5与导向轴b5配合连接；所述的从动件b7的预紧孔b7-2与驱动单元b4的驱动轴b4-1配合连接，导向孔c7-3与导向轴b5配合连接，导向孔d7-5与导向轴a3配合连接；所述的透镜a8固定安装在从动件a6的承载空间a6-4内；所述的透镜b9固定安装在从动件b7的承载空间b7-4内。
安装完成后，调试方法包括以下步骤：
a)给驱动单元a2的压电换能器a2-2施加的正弦电信号，同时给压电换能器b2-3施加的正弦电信号，压电换能器a2-2与压电换能器b2-3的输出耦合到驱动轴a2-1，使得驱动轴a2-1上产生类锯齿波机械振动，驱动轴a2-1将以粘滑驱动原理驱动从动件a6产生沿x轴的步进运动；通过控制压电换能器a2-2和压电换能器b2-3的激励信号的幅值A、B和相位 可以实现运动速度以及运动正反向的调节；该步骤可以实现对于透镜a8的驱动；
b)给驱动单元b4的压电换能器c4-2施加的正弦电信号，同时给压电换能器d4-3施加的正弦电信号，压电换能器c4-2与压电换能器d4-3的输出耦合到驱动轴a2-1，使得驱动轴b4-1上产生类锯齿波机械振动，驱动轴b4-1将以粘滑驱动原理驱动从动件b7产生沿x轴的步进运动；通过控制压电换能器c4-2和压电换能器d4-3的激励信号的幅值A1、B1和相位 可以实现运动速度以及运动正反向的调节；该步骤可以实现对于透镜b9的驱动；
c)同时给驱动单元a2和驱动单元b4通电，可以使透镜a8和透镜b9共同运动，通过调节A、B、A1、B1、的值来改变透镜a8和透镜b9的相对运动方向和运动速度；
d)单独给驱动单元a2供电，可以调节透镜a8和透镜b9的相对位置。
本发明的有益效果在于：通过本发明提供的一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头与装调方法，可以实现变焦镜头在手机、微机器人等微小型设备中的集成，利用压电元件驱动，具有结构简单、尺寸小、安装方便、运动平稳和变焦倍率大等特点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头的立体结构图；
图2为本发明的一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头的俯视图；
图3为本发明的驱动单元a2的整体结构示意图；
图4为本发明的驱动单元b4的整体结构示意图；
图5为本发明的从动件a6整体结构示意图；
图6为本发明的从动件b7整体结构示意图；
图中：1、外壳；2、驱动单元a；2-1、驱动轴a；2-2压电换能器a；2-3、压电换能器b；3、导向轴a；4、驱动单元b；4-1、驱动轴b；4-2、压电换能器c；4-3、压电换能器d；5、导向轴b；6、从动件a；6-1、柔性环节；6-2、预紧孔a；6-3、导向孔a；6-4、承载空间a；6-5、导向孔b；7、从动件b；7-1、柔性环节b；7-2、预紧孔b；7-3、导向孔c；7-4、承载空间b；7-5、导向孔d；8、透镜a；9、透镜b。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参加图1至图2所示，一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头，由外壳1、驱动单元a2、导向轴a3、驱动单元b4、导向轴b5、从动件a6、从动件b7、透镜a8和透镜b9组成。
参加图3所示，所述的驱动单元a2由驱动轴a2-1、压电换能器a2-2和压电换能器b2-3组成。
参加图4所示，所述的驱动单元b4由驱动轴b4-1、压电换能器c4-2和压电换能器d4-3组成。
参加图5所示，所述的从动件a6由柔性环节a6-1、预紧孔a6-2、导向孔a6-3、承载空间a6-4和导向孔b6-5组成。其中柔性环节a6-1的作用为提供驱动轴a2-1与从动件a6间的摩擦力，以完成驱动过程。
参加图6所示，所述的从动件b7由柔性环节b7-1、预紧孔b7-2、导向孔c7-3、承载空间b7-4和导向孔d7-5组成。其中柔性环节b7-1的作用为提供驱动轴b4-1与从动件b7间的摩擦力，以完成驱动过程。
一种用于微型设备内的压电驱动式变焦镜头的装调方法，其特征在于：所述的驱动单元a2、导向轴a3、驱动单元b4和导向轴b5固定安装在外壳1上；所述的从动件a6的预紧孔a6-2与驱动单元a2的驱动轴a2-1配合连接，导向孔a6-3与导向轴a3配合连接，导向孔b6-5与导向轴b5配合连接；所述的从动件b7的预紧孔b7-2与驱动单元b4的驱动轴b4-1配合连接，导向孔c7-3与导向轴b5配合连接，导向孔d7-5与导向轴a3配合连接；所述的透镜a8固定安装在从动件a6的承载空间a6-4内；所述的透镜b9固定安装在从动件b7的承载空间b7-4内。
安装完成后，调试方法包括以下步骤：
a)给驱动单元a2的压电换能器a2-2施加的正弦电信号，同时给压电换能器b2-3施加的正弦电信号，压电换能器a2-2与压电换能器b2-3的输出耦合到驱动轴a2-1，使得驱动轴a2-1上产生类锯齿波机械振动，驱动轴a2-1将以粘滑驱动原理驱动从动件a6产生沿x轴的步进运动；通过控制压电换能器a2-2和压电换能器b2-3的激励信号的幅值A、B和相位 可以实现运动速度以及运动正反向的调节；该步骤可以实现对于透镜a8的驱动；
b)给驱动单元b4的压电换能器c4-2施加的正弦电信号，同时给压电换能器d4-3施加的正弦电信号，压电换能器c4-2与压电换能器d4-3的输出耦合到驱动轴a2-1，使得驱动轴b4-1上产生类锯齿波机械振动，驱动轴b4-1将以粘滑驱动原理驱动从动件b7产生沿x轴的步进运动；通过控制压电换能器c4-2和压电换能器d4-3的激励信号的幅值A1、B1和相位 可以实现运动速度以及运动正反向的调节；该步骤可以实现对于透镜b9的驱动；
c)同时给驱动单元a2和驱动单元b4通电，可以使透镜a8和透镜b9共同运动，通过调节A、B、A1、B1、的值来改变透镜a8和透镜b9的相对运动方向和运动速度；
d)单独给驱动单元a2供电，可以调节透镜a8和透镜b9的相对位置。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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