CN108287398A - 电磁驱动机构及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁驱动机构，用以驱动两个不同的光学镜头，包括一底座、一第一承载件、一框架、一弹性元件、一第一电磁驱动组件、一第二承载件及一第二电磁驱动组件。前述第一承载件与第二承载件用以分别承载两个不同的光学镜头，框架具有一导磁性材质，固定于底座上且围绕第一承载件，弹性元件则连接第一承载件和框架。前述第一电磁驱动组件设置于第一承载件和框架之间，用以驱使第一承载件相对于框架移动。前述第二承载件活动地连接底座，第二电磁驱动组件设置于第二承载件外侧，用以驱使第二承载件相对于底座移动。

Description

电磁驱动机构及其组装方法
技术领域
本发明涉及一种，特别涉及一种用以驱动多个光学镜头的电磁驱动机构。
背景技术
传统的3D摄影/立体摄影是通过双镜头间以特定的间距、平行度、以及相同的旋转/倾斜角度(即相同的光轴方向)的情况下进行拍摄，并将拍摄所得的影像以特殊显示装置(例如3D眼镜)分别传导至人的左右眼以获得立体感的一种技术。
一般而言，当双镜头两者间的相对距离增加时，由于二个镜头各自拍摄的影像存有较大差异，后端系统需花费较常的时间进行处理影像，且较无法获得理想的成像品质。相反地，当双镜头之间的相对距离减少时，由于二个镜头各自拍摄的影像将越相似，在不同影像间进行对焦的时间将随之减少，也可由此获得较清晰的影像。然而，对于搭配有双镜头的摄影模块而言，过度降低双镜头间的间距，将导致双镜头间因磁力干扰而导致其内部的电磁驱动机构无法正常作动(例如：防手震功能失效)。因此，如何设计出一种可针对双镜头的电子产品所使用的电磁驱动机构，使其兼具小型化与高性能的优点，始成为目前业界亟需解决的课题之一。
发明内容
本发明的一实施例提供一种电磁驱动机构，用以驱动一第一光学镜头以及一第二光学镜头，前述电磁驱动机构包括一底座、一第一承载件、一框架、一弹性元件、一第一电磁驱动组件、一第二承载件以及一第二电磁驱动组件。前述第一第二承载件和第二承载件用以分别承载第一光学镜头和第二光学镜头，前述框架具有一导磁性材质且围绕第一承载件，前述弹性元件连接前述第一承载件和框架。前述第一电磁驱动组件设置于第一承载件和框架之间，用以驱使第一承载件和第一光学镜头相对于框架沿第一光学镜头的一光轴方向移动。前述第二承载件活动地连接底座，第二电磁驱动组件设置于第二承载件外侧，用以驱使第二承载件和第二光学镜头相对于底座移动。
于一实施例中，前述第一电磁驱动组件包括一磁性元件以及一线圈，线圈设置于第一承载件上，且磁性元件设置于框架内侧且对应于前述线圈。
于一实施例中，前述电磁驱动机构更包含一吸震材料，设置于框架与第一承载件之间。
于一实施例中，前述第一承载件具有一凸肋，沿垂直该光轴的一方向凸出于承载件的一外侧表面，当第一承载件相对于该架沿光轴方向移动时，框架接触凸肋。
于一实施例中，前述第一承载件和框架于垂直光轴的一参考面上的投影面积部分重叠。
于一实施例中，前述第二承载件与框架之间形成一间隙，且当第二承载件相对于底座沿垂直光轴的方向移动时，第二承载件接触框架。
于一实施例中，前述第一承载件与底座之间形成一间隙，且当第一承载件相对于底座沿垂直光轴的方向移动时，第一承载件接触底座。
于一实施例中，前述框架还具有一塑胶材质，其中塑胶材质包覆导磁性材质的一部分。
于一实施例中，前述导磁性材质形成该框架的一本体，该本体具有一矩形结构以及四个开口，且多个所述开口形成于该矩形结构的四个角落处。
于一实施例中，本发明还提供一种前述电磁驱动机构的组装方法，包括：将前述弹性元件连接前述框架以及第一承载件，并将前述第一电磁驱动组件设置于第一承载件和框架之间以构成一第一模块；将前述第二承载件活动地设置于前述底座上，并将前述第二电磁驱动组件设置于第二承载件外侧以构成一第二模块；以及，将第一模块的框架固定于第二模块的底座上。
由于本发明的框架具有导磁性，因此可平均电磁驱动机构内部的磁场强度，同时也能降低电磁驱动机构内部元件之间的磁性干扰。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附附图做详细说明。
附图说明
图1表示本发明一实施例的电磁驱动机构爆炸图。
图2表示图1中的电磁驱动机构爆组合后的示意图。
图3A～图3C表示由第一承载件、框架、线圈、磁铁以及弹性元件组成第一模块的示意图。
图3D为表示第3C图中沿A-A方向的剖视图。
图3E表示由第二承载件、线圈、磁铁、弹性元件以及底座组成第二模块的示意图。
图4A为沿图2中X-X线段的剖视图。
图4B则为图4A中P部分的放大图。
图5表示本发明一实施例的框架的爆炸图。
图6表示本发明另一实施例的框架的爆炸图。
【符号说明】
第一承载件10
容纳空间11
凸肋101
导槽102
第二承载件20
容纳空间21
底座B
凸柱B1
线圈C1、C2
距离D、d1、d2
第一电磁驱动组件E1
第二电磁驱动组件E2
框架F、F’
本体F0
杆部F1
开口F11
容纳部F11’
穿孔F12
保护部件F2
外壳H
磁铁M1、M2
凹槽R
弹性元件S11、S12、S21、S22
具体实施方式
兹配合附图说明本发明的较佳实施例。有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
首先请一并参阅图1及2，本实施例的电磁驱动机构设置于一相机或具有照相功能的电子装置内，其可用以承载并驱动两个不同的光学镜头，使该两个不同的光学镜头可分别沿其光轴方向移动，以达到自动对焦(Auto Focus,AF)或影像防震(Optical ImageStabilization,OIS)等功能。
由图1及图2中可以看出，本实施例的电磁驱动机构主要包括一外壳H、一底座B、一第一承载件10、一框架F、一第一电磁驱动组件E1(由一线圈C1及多个磁铁M1所组成)、一第二承载件20、一第二电磁驱动组件E2(由多个线圈C2及磁铁M2所组成)、以及多个弹性元件S11、S12、S21、S22，其中第一、第二承载件10、20主要用以承载两个不同的光学镜头，前述框架F则固定于底座B上并围绕第一承载件10，其大致呈矩形结构并含有导磁性材质，前述外壳H与底座B则相互连接并包覆其他元件于其内。
详细而言，位在图1左侧的第一承载件10具有一容纳空间11，可用以容置一第一光学镜头(未图示)，弹性元件S11、S12则分别设置于第一承载件10的上、下两侧，用以活动地连接第一承载件10与框架F。应了解的是，在前述第一承载件10的外侧表面形成有凸肋101，且在两平行的凸肋101间形成有一环状的导槽102，由此可有利于将线圈C1以自动化绕线的方式设置于前述导槽102内内，其中框架F的四个杆部F1则分别位于承载件10外侧的四个凸肋101上方；此外，四个磁铁M1分别设置于框架F内侧的四个角落处，且对应于前述线圈C1，其中当一电流被施加至线圈C1时，线圈C1和磁铁M1之间的磁场会相互感应而产生磁力，由此可驱使第一承载座10和容纳于其中的第一光学镜头沿其光轴方向(Z轴)相对于底座B移动，以达到快速对焦或影像防震的效果。
在本实施例中，由于前述框架F具有导磁性材质并围绕第一承载件10，因此可大幅改善线圈C1和磁铁M1周围的磁场强度与均匀性，进而可提升第一电磁驱动组件E1的磁性驱动力。其次，当第一承载件10受到震动或磁力驱动而朝上方(Z轴方向)相对于底座B位移时，位在凸肋101上方的框架F的杆部F1会与凸肋101接触并限制第一承载件10于一极限高度，如此一来可避免承载件10直接碰撞到杆部F1上方的外壳H而导致机构损坏，且可不需要在第一承载件10上额外设计挡块或其他限位结构，进而可达到节省制造成本以及机构小型化的目的。此外，由于位在第一承载件10上、下两侧的弹性元件S11、S12分别自第一承载件10向外延伸并连接到同一个框架F上(传统的弹性元件通常连接到不同构件)，由此可减少组装公差(tolerance)，以避免组装后的光学镜头产生歪斜，进而可大幅提升电磁驱动机构的整体效能。
需特别说明的是，前述线圈C1和磁铁M1的位置也可以相互调换，例如可在第一承载件10的外侧表面设置多个磁铁，并在框架F的内侧表面设置对应于前述磁铁的线圈，如此同样可达到驱使第一承载座10和第一光学镜头沿其光轴方向(Z轴)移动的效果。
请继续参阅图1及图2，位在图1右侧的第二承载件20具有一容纳空间21，可用以承载一第二光学镜头(未图示)，弹性元件S21、S22则分别设置于第二承载件20的上、下两侧，并连接底座B，其中弹性元件S21自第二承载件20的上表面朝外延伸并连接底座B的凸柱B1，使得第二承载件20可相对于底座B沿Z轴方向移动。应了解的是，两个椭圆形的线圈C2设置在第二承载件20的外侧表面，两个磁铁M2则是设置在线圈C2和外壳H之间，且分别对应于前述线圈C2；其中，当电流被施加至线圈C2时，线圈C2和磁铁M2之间的磁场会相互感应而产生磁力，由此可驱使第二承载件20和容纳于其中的第二光学镜头沿其光轴方向(Z轴)而相对于底座B移动，以达到快速对焦或影像防震的效果。需特别说明的是，前述线圈C2和磁铁M2的位置也可以相互调换，例如在第二承载件20的外侧表面设置多个磁铁，并在前述磁铁和外壳10之间设置与前述磁铁相对应的一或多个线圈，如此同样可达到驱使第二承载座20和第二光学镜头沿其光轴方向(Z轴)移动的效果。
接着请一并参阅图1、图3A～图3C，前述第一承载件10、框架F、线圈C1、磁铁M1以及弹性元件S11、S12可预先组装而构成一第一模块，其中包含线圈C1和磁铁M1的第一电磁驱动组件E1设置于第一承载件10和框架F之间。由第3A～3C图中可以看出，弹性元件S11、S12分别自第一承载件10的上、下两侧连接到框架F，且在第一承载件10的外侧表面上形成有凸肋101，线圈C1设置于两个平行的凸肋101之间并环绕第一承载件10，其中矩形框架F的四个杆部F1分别位于承载件10外侧表面的四个凸肋101上方；换言之，第一承载件10的凸肋101和框架F于垂直于光轴(Z轴)的一参考面(XY平面)上的投影面积部分重叠。如此一来，当第一承载件10相对于框架F及底座B朝上方(Z轴方向)移动时，杆部F1可作为一限位结构而与凸肋101接触，由此可限制第一承载件10于一极限高度而不致于使其碰撞到杆部F1上方的外壳H。
接着请一并参阅图3B～图3D，其中图3D为表示图3C中沿A-A方向的剖视图。由图3B及图3D中可以看出，磁铁M1设置于框架F内侧的角落处，并且与前述线圈C1相隔一距离；此外，在第一承载件10的四个角落处分别形成有对应且邻接于前述框架F的凹槽R，其中通过将吸震材料(例如凝胶(gel))其他阻尼元件设置于凹槽R内，可用以连接框架F与第一承载座10，进而能吸收震动并确保第一承载座10在水平方向(平行于XY平面)不会与框架F直接碰撞。
再请参阅图3E，于本实施例中的第二承载件20、线圈C2、磁铁M2、弹性元件S21、S22以及底座B同样可预先组装以构成一第二模块，其中包含线圈C2和磁铁M2的第二电磁驱动组件E2设置于第二承载件20外侧。如图3E所示，弹性元件S21、S22分别自第二承载件20的上、下两侧朝外侧延伸并连接底座B，其中弹性元件S21自第二承载件20的上表面朝外延伸而连接至底座B的凸柱B1，由此可使第二承载件20和容纳于其中的第二光学镜头能沿其光轴方向(Z轴)相对于底座B移动。需特别说明的是，于本实施例中的第一模块和第二模块可预先个别组装完成并通过性能检测后，再将第一模块的框架F结合于第二模块的底座B上，此种模块化组装方式的优点在于：当第一、第二模块中有任何一者的性能检测未通过时，即先行将其剔除，由此可避免组装后才发现部分零组件有问题而必须将产品全部舍弃，进而可大幅降低制造成本并提高产品的良率。
接着请一并参阅图4A及图4B，图4A为沿图2中X-X线段的剖视图，图4B则为图4A中P部分的放大图。如图4B所示，在组装完成的电磁驱动机构中，第一、第二承载件10、20在X轴方向上相隔一距离D，且第二承载件20与框架F的杆部F1在X轴方向上则相隔一距离d1，其中d1<D；换言之，当第二承载件20受到撞击或震动而朝左方(-X轴方向)移动时，会先接触到杆部F1而不会直接碰撞第一承载件10，由此可确保第一承载件10和容置于其中的第一光学镜头不会受到第二承载件20的撞击而导致其产生位移或偏斜。同理，由图4B中亦可看出第一承载件10与底座B在X轴方向上相隔一距离d2，其中d2<D；换言之，当第一承载件10受到撞击或震动而朝右方(X轴方向)移动时，会先接触到底座B而不会直接碰撞到第二承载件20由此可确保第二承载件20和容置于其中的第二光学镜头不会受到第一承载件10的撞击而导致其产生位移或偏斜。
再请参阅图5，本实施例的框架F主要由一本体F0和多个保护部件F2所组成，前述本体F0例如为金属材质，其大致呈矩形且具由导磁性，此外在本体F0的四个角落处分别形成有一开口F11以及至少一穿孔F12。需特别说明的是，前述保护结构F2例如为塑胶材质，其可以通过射出成形方式包覆本体F0的四个角落处并嵌入前述开口F11及穿孔F12中。需特别说明的是，由于塑胶材质的保护结构F2具有可塑性高的优点，因此可容易依设计需求而形成特定的结构(例如卡合结构)，同时尚具有保护本体F0以及提升框架F结构强度的效果；再者，通过使框架F的部分结构以塑胶材质制作，能使框架F整体的重量降低以达到轻量化的目的。
如图6所示，本发明另一实施例中的框架F’可用以取代图5中的框架F，其中框架F’完全以导磁性材质所制成，且在框架F’的四个角落处分别形成一内侧具有斜面的容纳部F11’，由此可用以容置前述磁铁M1。应了解的是，由于图5、图6中的框架F、F’皆含有导磁性材质并围绕第一承载件10，由此可大幅改善线圈C1和磁铁M1周围的磁场强度与均匀性，进而可提升第一电磁驱动组件E1的磁性驱动力。
综上所述，本发明提供一种电磁驱动机构，用以驱动两个不同的光学镜头，其中通过在第一承载件的周围设置具有导磁性材质的框架，可大幅改善线圈和磁铁周围的磁场强度与均匀性。其次，当第一承载件受到震动或磁力驱动而相对于底座位移时，框架的杆部会与第一承载件接触，由此限制第一承载件于一极限高度而不致于碰撞到杆部上方的外壳。
此外，由于位在第一承载件上、下两侧的弹性元件连接到同一个框架上，由此可减少组装公差以避免组装后的光学镜头产生歪斜。再者，本发明更可通过模块化的方式组装，以避免组装后才发现部分零组件有问题而导致必须将整个电磁驱动机构舍弃，进而可大幅降低制造成本并提高产品的良率。
虽然本发明已以较佳实施例公开于上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项工艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种电磁驱动机构，用以驱动一第一光学镜头以及一第二光学镜头，其特征在于，该电磁驱动机构包括：
一底座；
一第一承载件，承载该第一光学镜头；
一框架，具有一导磁性材质，其中该框架固定于该底座上且围绕该第一承载件；
一弹性元件，连接该第一承载件和该框架；
一第一电磁驱动组件，设置于该第一承载件和该框架之间，用以驱使该第一承载件和该第一光学镜头相对于该框架沿该第一光学镜头的一光轴方向移动；
一第二承载件，承载该第二光学镜头并活动地连接该底座；以及
一第二电磁驱动组件，设置于该第二承载件外侧，用以驱使该第二承载件和该第二光学镜头相对于该底座移动。
2.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该第一电磁驱动组件包括一磁性元件以及一线圈，该线圈设置于该第一承载件上，且该磁性元件设置于该框架内侧且对应于该线圈。
3.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该电磁驱动机构更包含一吸震材料，设置于该框架与该第一承载件之间。
4.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该第一承载件具有一凸肋，沿垂直该光轴的一方向凸出于该承载件的一外侧表面，当该第一承载件相对于该框架沿该光轴方向移动时，该框架接触该凸肋。
5.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该第一承载件和该框架于垂直该光轴的一参考面上的投影面积部分重叠。
6.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该第二承载件与该框架之间形成一间隙，且当第二承载件相对于该底座沿垂直该光轴的方向移动时，该第二承载件接触该框架。
7.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该第一承载件与该底座之间形成一间隙，且当该第一承载件相对于该底座沿垂直该光轴的方向移动时，该第一承载件接触该底座。
8.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该框架还具有一塑胶材质，其中该塑胶材质包覆该导磁性材质的一部分。
9.如权利要求8所述的电磁驱动机构，其中该导磁性材质形成该框架的一本体，该本体具有一矩形结构以及四个开口，且多个所述开口形成于该矩形结构的四个角落处。
10.一种如权利要求1所述的电磁驱动机构的组装方法，包括：
将该弹性元件连接该框架以及该第一承载件，并将该第一电磁驱动组件设置于该第一承载件和该框架之间以构成一第一模块；
将该第二承载件活动地设置于该底座上，并将该第二电磁驱动组件设置于该第二承载件外侧以构成一第二模块；以及
将该第一模块的该框架固定于该第二模块的该底座上。
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