CN101944817B

CN101944817B - 致动器及具有该致动器的相机模组

Info

Publication number: CN101944817B
Application number: CN2009103040476A
Authority: CN
Inventors: 江舜凡
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2029-07-06
Also published as: US20110001836A1; US8587675B2; CN101944817A

Abstract

一种致动器，其包括第一框架、第二框架、驱动元件以及弹性元件。所述第二框架收容于所述第一框架内。所述驱动元件包括设置于所述第一框架的第一磁性组件和设置于所述第二框架的第二磁性组件。所述第二磁性组件具有多个靠近第一磁性组件的磁极，所述多个靠近第一磁性组件的磁极中的N极与S极沿所述第一框架的轴线方向交替分布。所述第一磁性组件和第二磁性组件相对设置，用于产生驱动力以驱动第二框架在垂直于所述第一框架的轴线方向的平面内移动。所述弹性元件弹性连接于所述第一框架和第二框架之间，用于在驱动元件产生驱动力时发生弹性形变。本技术方案还提供一种具有上述致动器的相机模组。

Description

致动器及具有该致动器的相机模组

技术领域

本发明涉及光学防抖技术，特别涉及一种能够实现光学防抖的致动器及具有该致动器的相机模组。

背景技术

随着数码相机技术不断发展，相机的机身往往既小且轻，容易造成手震，导致影像模糊。以下三种情况容易产生模糊的影像：一，长焦聚拍摄，由于长镜头会将相机的振幅放大，轻微的抖动也会造成较大的模糊，因此手部震动对画面清晰度的影响较使用广角镜头明显。二，弱光环境拍摄，在室内、黄昏等弱光源环境，相机会将快门速度调得较慢以增加入光量，因此较易发生手震。三，微距拍摄，细微对象在镜头高倍放大的情况下，轻微震动也会变得相当明显。这些情况都可以造成手震，使得影像变得模糊。由于所拍摄的物体距离远大于相机晃动的位移，所以通常手震造成影像模糊的主要原因都是相机本身的偏转，而非相机本身的位移，特别是在远距离拍摄时这种情形特别严重。因此，防手震技术的本质是校正取像过程中，相机的抖动引起光线对应于相机模组上的成像位置的偏移。为了补偿由于抖动造成的光线偏移量，上世纪九十年代开始出现利用影像稳定系统以防止抖动的相机模组。具体请参阅Cardani B.等人2006年4月在Control Systems Magazine，IEEE(Volume 26，Issue2，Page(s)：21-22)上发表的论文“Optical image stabilization for digitalcameras”。

因此，有必要提供一种能够在拍摄过程中防止由于相机的抖动造成成像偏移的致动器及相机模组。

发明内容

一种致动器，其包括第一框架、第二框架、驱动元件以及弹性元件。所述第二框架收容于所述第一框架内。所述驱动元件包括设置于所述第一框架的第一磁性组件和设置于所述第二框架的第二磁性组件。所述第二磁性组件具有多个靠近第一磁性组件的磁极，所述多个靠近第一磁性组件的磁极中的N极与S极沿所述第一框架的轴线方向交替分布。所述第一磁性组件和第二磁性组件相对设置，用于产生驱动力以驱动第二框架在垂直于所述第一框架的轴线方向的平面内移动。所述弹性元件弹性连接于所述第一框架和第二框架之间，用于在驱动元件产生驱动力时发生弹性形变。

一种相机模组，包括镜头、影像感测器和如上所述的致动器，所述镜头和影像感测器光学耦合，所述镜头或影像感测器收容于所述第二框架。

相较于现有的采用普通磁铁的制动器，本技术方案实施例提供的致动器的靠近第一磁性组件的多个磁极的N极与S极沿所述第一框架的轴线方向交替分布，从而可在不增加线圈的前提下，使得线圈与磁铁组件之间的相互吸引或排斥作用力加倍，进而可向第二框架以及待驱动物体提供加倍的驱动力。具有上述致动器的相机模组可在发生震动时，镜头或影像感测器可迅速发生足够大的补偿运动。

附图说明

图1是本技术方案第一实施例提供的致动器的组合示意图。

图2是本技术方案第一实施例提供的致动器的分解示意图。

图3是图1沿III-III线的剖视示意图。

图4是本技术方案第一实施例提供的致动器中一个第一磁性组件与一个第二磁性组件的相互作用示意图。

图5是本技术方案第二实施例提供的致动器中一个第一磁性组件与一个第二磁性组件的相互作用示意图。

图6是本技术方案第三实施例提供的相机模组的剖视示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和多个实施例对本技术方案的致动器及相机模组作进一步详细说明。

请一并参阅图1至图3，本技术方案第一实施例提供一种致动器10，包括第一框架11、第二框架13、驱动元件15和弹性元件17。

所述第一框架11包括第一框体110、第二框体111、第一连接杆112、第二连接杆113、第三连接杆114和第四连接杆115。所述第一框体110和第二框体111相对设置，所述第一连接杆112、第二连接杆113、第三连接杆114和第四连接杆115均垂直连接于所述第一框体110和第二框体111之间。所述第一框体110、第二框体111、第一连接杆112、第二连接杆113、第三连接杆114和第四连接杆115共同构成一个第一收容空间116。所述第一框体110和第二框体111均可为方形，且均平行于XY平面。所述第一连接杆112、第二连接杆113、第三连接杆114和第四连接杆115分别连接于所述第一框体110的一个顶角与第二框体111相应的顶角之间。所述第一连接杆112、第二连接杆113与第一框体110及第二框体111共同构成一个第一收容槽117。所述第二连接杆113、第三连接杆114与第一框体110及第二框体111共同构成一个第二收容槽118。第三连接杆114、第四连接杆115与第一框体110及第二框体111共同构成一个第三收容槽119。第四连接杆115、第一连接杆112与第一框体110及第二框体111共同构成一个第四收容槽120。所述第一收容槽117、第二收容槽118、第三收容槽119和第四收容槽120均可为方形。所述第一收容槽117和第三收容槽119相对，且均平行于YZ平面。所述第二收容槽118和第四收容槽120相对，且均平行于XZ平面。所述第一连接杆112靠近第一框体110处具有一个第一凸柱121，所述第三连接杆114靠近第一框体110处具有一个第二凸柱122，所述第一凸柱121和第二凸柱122均可为圆柱状。所述第一凸柱121自所述第一连接杆112靠近所述第四收容槽120的表面向所述第四收容槽120内垂直延伸。第三连接杆114靠近所述第二收容槽118的表面向所述第二收容槽118内延伸。

所述第二框架13收容于所述第一框架11的第一收容空间116。所述第二框架13与所述第一框架11结构相似。所述第二框架13包括第三框130、第四框131、第一连接柱132、第二连接柱133、第三连接柱134和第四连接柱135。所述第三框130和第四框131相对设置，所述第一连接柱132、第二连接柱133、第三连接柱134和第四连接柱135均垂直连接于所述第三框130和第四框131之间。所述第三框130、第四框131、第一连接柱132、第二连接柱133、第三连接柱134和第四连接柱135共同构成一个第二收容空间136。所述第二收容空间136可用于收容待驱动的物体，如镜头、影像感测器等。所述第三框130和第四框131均可为方形，且均平行于XY平面。所述第一连接柱132、第二连接柱133、第三连接柱134和第四连接柱135分别连接于所述第三框130的一个顶角与第四框131相应的顶角之间。所述第一连接柱132、第二连接柱133与第三框130及第四框131共同构成一个第一收容孔137。所述第二连接柱133、第三连接柱134与第三框130及第四框131共同构成一个第二收容孔138。所述第三连接柱134、第四连接柱135与第三框130及第四框131共同构成一个第三收容孔139。所述第四连接柱135、第一连接柱132与第三框130及第四框131共同构成一个第四收容孔140。所述第一收容孔137、第二收容孔138、第三收容孔139和第四收容孔140均可为方形。所述第一收容孔137与第三收容孔139相对，且均平行于YZ平面。所述第二收容孔138与第四收容孔140相对，且均平行于XZ平面。

所述驱动元件15包括设置于所述第一框架11的第一磁性组件150和设置于所述第二框架13的第二磁性组件151，所述第一磁性组件150和第二磁性组件151相对设置，用于产生驱动力以驱动第二框架13在垂直于所述第一框架11的轴线方向的平面内移动。所述第一磁性组件150和第二磁性组件151中，至少一个为电磁铁，从而可通过控制流过该电磁铁的电流来控制所述驱动元件15产生的驱动力。本实施例中，所述第一磁性组件150为电磁铁。当然，所述第一磁性组件150和第二磁性组件151还可均为电磁铁。

所述第一磁性组件150包括收容于所述第一框架11的第一收容槽117、第二收容槽118、第三收容槽119和第四收容槽120的多个线圈152。所述多个线圈152中，至少有两个相邻设置，即，平行于YZ平面和XZ平面的收容槽均收容有线圈152。本实施例中，所述线圈152的数量为四个，所述第一框架11的每一收容槽内各收容有一个线圈152。四个线圈152中，平行于YZ平面设置的两个线圈152中通过的电流方向相反，例如，自X轴正向看，若第一收容槽117内的线圈152电流方向为逆时针，第三收容槽119内的线圈152电流方向则为顺时针。平行于XZ平面设置的两个线圈152中通过的电流方向也相反，例如，自Y轴正向看，若第二收容槽118内的线圈152电流方向为逆时针，第四收容槽120内的线圈152电流方向则为顺时针。

所述第二磁性组件151包括收容于所述第二框架13的第一收容孔137、第二收容孔138、第三收容孔139和第四收容孔140的多个多极磁铁153。所述多个多极磁铁153的设置方向均与所述多个线圈152相对应，以与所述多个线圈152相互作用产生驱动力。本实施例中，与所述多个线圈152相对应地，所述多极磁铁153的数量也为四个，分别收容于所述第二框架13的第一收容孔137、第二收容孔138、第三收容孔139和第四收容孔140。本实施例中，每一多极磁铁153均具有六个磁极，其中，靠近线圈152的一侧具有三个磁极，沿Z轴正方向依次为N极、S极以及N极。远离线圈152的一侧具有与靠近线圈152的三个磁极一一对应的三个磁极，沿Z轴正方向依次为S极、N极以及S极。

所述弹性元件17弹性连接于所述第一框架11和第二框架13之间，用于在驱动元件15产生驱动力时发生弹性形变，并在驱动元件15不产生驱动力时向所述第二框架13提供弹性回复力。所述弹性元件17包括两个弹片170。所述弹片170包括相连接的第一弹性臂171和第二弹性臂172。所述第一弹性臂171和第二弹性臂172的夹角为钝角，优选地，所述夹角在120°至150°之间。所述第一弹性臂171包括相对的第一端部173和第二端部174。所述第二弹性臂172包括相对的第三端部175和第四端部176。所述第三端部175连接于所述第一弹性臂171的第二端部174。所述第四端部176具有连接孔177。所述连接孔177的形状与所述第一凸柱121或第二凸柱122的形状相对应，以使得弹片170与第一框架11之间可通过连接孔177与所述第一凸柱121或第二凸柱122之间的配合而连接。所述第二弹性臂172的第三端部175连接于所述第一弹性臂171的第二端部174。一个弹片170包围所述第二框架13靠近第二收容孔138以及第一收容孔137处，即，其第一端部173固定于所述第三连接柱134，第二端部174靠近YZ平面并与所述第二连接柱133相对，所述第三端部175靠近XZ平面并与所述第二连接柱133相对，第四端部176用于与第一连接杆112相连接。另一个弹片170包围所述第二框架13靠近第四收容孔140以及第三收容孔139处，即，其第一端部173固定于所述第一连接柱132，第二端部174靠近YZ平面并与所述第四连接柱140相对，所述第三端部175靠近XZ平面并与所述第四连接柱140相对，第四端部176用于与第三连接杆114相连接。当然，所述弹性元件17还可以为弹簧或其他结构的弹片等，仅需其能提供XY平面的弹性形变及弹性回复力即可。

工作时，自X轴正向看，假设向第一收容槽117内的线圈152通以逆时针方向的电流，向第三收容槽119内的线圈152通以顺时针方向的电流。所述第一收容槽117内的线圈152在靠近第三框130处的电流方向为沿Y轴负方向，在靠近第四框131处为沿Y轴正方向。根据右手定则，第一收容槽117内的线圈152在靠近第三框130处且与多极磁铁153相对处产生的磁力线为沿Z轴负方向，靠近第四框131与多极磁铁153相对处产生的磁力线为沿Z轴正方向。由于第一收容孔137内的多极磁铁153产生的磁场在靠近第三框130处为沿Z轴负方向，在靠近第四框131处为沿Z轴正方向。所述通电的线圈152在靠近第三框130和第四框131处产生的磁场均与所述多极磁铁153相排斥，从而产生可驱动第二框架13沿X轴负方向移动的驱动力，如图4所示。同样的，所述第三收容槽119内的线圈152产生与第三收容孔139内的多极磁铁153相吸引的磁场，从而也产生可驱动第二框架13沿X轴负方向移动的驱动力。如此，驱动元件15可驱动第二框架13沿X轴负方向移动。

同样的，自Y轴正向看，向第二收容槽118内的线圈152逆时针方向的电流，向第四收容槽120内的线圈152通以顺时针方向的电流。所述第二收容槽118内的线圈152可产生与第二收容孔138内的多极磁铁153相排斥的磁场，从而可驱动第二框架13沿Y轴负方向移动。第四收容槽120内的线圈152可产生与第四收容孔140内的多极磁铁153相吸引的磁场，从而也可驱动第二框架13沿Y轴负方向移动。如此，驱动元件15可驱动第二框架13沿Y轴负方向移动。

可以理解，如果同时向沿平行于YZ平面和XZ平面设置的线圈152通以电流，则可实现驱动第二框架13在XY平面的任意大小、任意方向的位移。

当然，所述多极磁铁153靠近线圈152侧的磁极分布方式不一定为沿Z轴正向依次为N极、S极以及N极，也可为S极、N极、S极的分布方式。或者，在第二框架13的第一收容孔137、第二收容孔138、第三收容孔139和第四收容孔140中，不同的收容孔内置入具有不同的磁极分布方式的多极磁铁153。如此，仅需改变与之相对的线圈152中的电流的方向，也可驱动第二框架13在XY平面发生预期的位移。

可以理解，所述第一磁性组件150的线圈152的数量以及第二磁性组件151的多极磁铁153的数量均不限于为四个，为两个或三个也均可实现驱动第二框架13在XY平面发生任意大小、任意方向的位移。当线圈152和多极磁铁153的数量均为两个时，仅需两个线圈152或多极磁铁153相邻设置。所述第一磁性组件150的多个线圈152还可设置于所述第二框架13，相应地，所述第二磁性组件151的多个多极磁铁153可设置于第一框架11。

相较于现有的采用普通磁铁的制动器，本技术方案实施例提供的致动器10的靠近第一磁性组件150的多个磁极的N极与S极沿所述第一框架11的轴线方向交替分布，从而可在不增加线圈152的前提下，使得线圈152与多极磁铁153之间的相互吸引或排斥作用力加倍，进而可向第二框架13以及待驱动物体提供加倍的驱动力。

请参阅图5，本技术方案第二实施例提供的致动器与第一实施例的致动器10大致相同，其区别在于，所述第一框架的每一收容槽里均收容有两个线圈252，所述两个线圈252沿Z方向相邻排列。所述第二磁性组件包括多个磁铁组253，每一磁铁组253均包括多个磁铁。本实施例中，每一磁铁组253均包括四个条形磁铁，从而每一磁铁组253均具有八个磁极，其中，靠近线圈252的一侧具有四个磁极，沿Z轴正方向依次为N极、S极、N极以及S极，远离线圈252的一侧也具有四个磁极，沿Z轴正方向依次为S极、N极、S极以及N极。

工作时，向线圈252内通以方向相反的电流，两个线圈252靠近磁铁组253的一侧的磁力线方向自第二框体向第一框体处依次为沿Z轴负方向、沿Z轴正方向和沿Z轴负方向。同时，所述磁铁组253靠近线圈252的一侧的磁力线方向自第二框体向第一框体处依次为沿Z轴正方向、沿Z轴负方向和沿Z轴正方向。从而线圈252与磁铁组253之间相互吸引，产生可驱动第二框架沿X轴正方向移动的驱动力。

由于两个线圈252相邻处的磁场相互叠加，线圈252与磁铁组253之间产生的驱动力比使用单个条形磁铁和一个通有相同大小电流的线圈之间的驱动力大两倍多。

请参阅图6，本技术方案第三实施例提供一种相机模组30，其包括镜头31、影像感测器32和第一实施例中的致动器10。所述镜头31和影像感测器32光学耦合，所述致动器10用于驱动所述镜头31或影像感测器32以对相机模组的振动进行补偿。本实施例中，所述镜头31收容于所述第二框架13的第二收容空间136，从而当所述第二框架13在垂直于所述第一框架11的轴线方向的平面内移动时，所述镜头31也随之运动以对相机模组30的震动进行补偿。当然，还可将所述影像感测器32收容于所述第二框架13，通过驱动所述影像感测器32以对相机模组30的震动进行补偿。优选地，所述镜头31可采用自动对焦镜头，如现有技术中常用的将镜头31设置于音圈马达致动器的活动装筒内即可。此时，所述多极磁铁153远离线圈152的一侧的多个磁极也可用于与该音圈马达致动器相配合以实现镜头31的自动对焦。

本技术方案提供的相机模组30采用了致动器10，从而在发生震动时，所述第二框体13可迅速提供足够大的驱动力带动镜头31或影像感测器32发生相应的补偿运动。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本技术方案的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本技术方案权利要求的保护范围。

Claims

1.一种致动器，其包括：

第一框架；

第二框架，其收容于所述第一框架内；

驱动元件，其包括设置于所述第一框架的第一磁性组件和设置于所述第二框架的第二磁性组件，所述第一磁性组件和第二磁性组件相对设置，用于产生驱动力以驱动第二框架在垂直于所述第一框架的轴线方向的平面内移动；以及

弹性元件，其弹性连接于所述第一框架和第二框架之间，用于在驱动元件产生驱动力时发生弹性形变；

其特征在于，所述第二磁性组件具有多个靠近第一磁性组件的磁极，所述多个靠近第一磁性组件的磁极中的N极与S极沿所述第一框架的轴线方向交替分布。

2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述第二磁性组件还具有多个远离第一磁性组件的磁极，所述多个远离第一磁性组件的磁极与多个靠近第一磁性组件的磁极一一对应，且所述多个远离第一磁性组件的磁极中的N极与S极也沿所述第一框架的轴线方向交替分布，所述第二磁性组件靠近或远离第一磁性组件的磁极的数量均大于或等于三个。

3.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述第二磁性组件包括多个磁铁组，每个磁铁组均包括多个沿所述第一框架的轴线方向依次排列的磁铁，所述第一磁性组件包括与多个磁铁组对应的多个线圈。

4.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述第二磁性组件包括多个多极磁铁，每个多极磁铁均具有多个靠近第一磁性组件的磁极和多个远离第一磁性组件的磁极，所述第一磁性组件包括与多个多极磁铁对应的多个线圈。

5.如权利要求3或4所述的致动器，其特征在于，所述第一磁性组件中的多个线圈与多个磁铁组一一对应或者与多个多极磁铁一一对应。

6.如权利要求3或4所述的致动器，其特征在于，所述第一磁性组件中的两个线圈对应于第二磁性组件中的一个多极磁铁或一个磁铁组。

7.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述弹性元件为弹片，所述弹片具有相对的第一端部和第二端部，所述第一端部固定于所述第二框架，所述第二端部用于与所述第一框架相连接。

8.如权利要求7所述的致动器，其特征在于，所述弹片的第二端部具有连接孔，所述第一框架具有与所述连接孔相对应的凸柱，所述凸柱与连接孔相配合以使弹片与所述第一框架相连接。

9.如权利要求7所述的致动器，其特征在于，所述弹片包括相连接的第一弹性臂和第二弹性臂，所述第一端部位于第一弹性臂远离第二弹性臂的一端，所述第二端部位于第二弹性臂远离第一弹性臂的一端，所述第一弹性臂和第二弹性臂之间的夹角为120°-150°。

10.一种相机模组，包括镜头、影像感测器和如权利要求1所述的致动器，所述镜头和影像感测器光学耦合，所述镜头或影像感测器收容于所述第二框架内。