CN109683274B - 电磁驱动机构 - Google Patents

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Abstract

一种电磁驱动机构，包括一第一构件、一第二构件、一电磁驱动组件以及一薄膜，其中前述第二构件活动地连接前述第一构件。前述电磁驱动组件包括一磁铁以及一线圈，分别设置于前述第一、第二构件上，用以驱使前述第二构件相对于前述第一构件移动。前述薄膜形成于前述第二构件上，其中前述薄膜具有正的磁化率。

Description

电磁驱动机构
技术领域
本公开涉及一种电磁驱动机构，特别涉及一种可通过电磁驱动力(electromagnetic force)移动镜头的电磁驱动机构。
背景技术
一般相机、摄影机或移动电话常会受到外力撞击而导致其内部光学系统晃动，此时将容易造成光路径偏移而使得拍摄的影像模糊不清。公知专利文献TW I457693公开了一种光学影像防震装置，当自动对焦时，其内部线圈通电后会与对应的磁铁产生作用，使得与线圈固定的镜头承载件可沿镜头的光轴方向移动以达到自动对焦的效果，此外在光学影像防震装置内更设有X轴及Y轴位置感测元件，藉此可感测光轴于X轴与Y轴方向的位置，进而可分别通过对应于X轴和Y轴的线圈和磁铁产生电磁感应，以调整镜头到正确的位置，如此一来便能修正光轴于X轴和Y轴方向的水平偏移，以达到防震效果并可获取较佳的影像品质。然而，由于前述线圈、磁铁以及位置感测元件的尺寸日益小型化，进而容易降低其电磁驱动力以及位置感测的灵敏度；有鉴于此，如何兼顾机构的微型化并同时确保电磁驱动机构的整体性能始成为一重要的课题。
发明内容
有鉴于前述公知问题点，本公开的一目的在于提供一种电磁驱动机构，用以驱使一镜头移动，包括一第一构件、一第二构件、一电磁驱动组件以及一薄膜，其中前述第二构件活动地连接前述第一构件。前述电磁驱动组件包括一磁铁以及一线圈，分别设置于前述第一、第二构件上，用以驱使前述第二构件相对于前述第一构件移动。前述薄膜形成于前述第二构件上，其中前述薄膜具有正的磁化率。
于一实施例中，前述薄膜具有铁磁性材质或顺磁性材质。
于一实施例中，前述薄膜具有铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)或其合金。
于一实施例中，前述薄膜具有铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锆(Zr)或其合金。
于一实施例中，前述薄膜通过电镀、溅镀、蒸镀、模塑互连器件、激光直接成形或嵌入成形的方式而形成于前述第二构件上。
于一实施例中，前述薄膜平行于前述镜头的一光轴。
于一实施例中，前述线圈位于前述磁铁和前述薄膜之间。
于一实施例中，前述磁铁位于前述线圈和前述薄膜之间。
于一实施例中，前述电磁驱动机构还包括一感测元件，设置于前述第一或第二构件上且对应于前述磁铁，用以感测前述第一、第二构件之间的相对运动，其中前述感测元件位于前述薄膜以及前述磁铁之间。
于一实施例中，前述电磁驱动机构还包括一绝缘层，设置于前述感测元件与前述薄膜之间。
本公开更提供一种电磁驱动机构，包括一第一构件、一第二构件、一电磁驱动组件以及一薄膜，其中前述第二构件活动地连接前述第一构件。前述电磁驱动组件包括一磁铁以及一线圈，分别设置于前述第一、第二构件上，用以驱使前述第二构件相对于前述第一构件移动。前述薄膜形成于前述磁铁上，其中前述薄膜具有正的磁化率，且前述磁铁位于前述薄膜以及前述线圈之间。
本公开更提供一种电磁驱动机构，用以驱使一镜头移动，包括一第一构件、一第二构件、一电磁驱动组件以及一薄膜，其中第二构件活动地连接第一构件。前述电磁驱动组件包括一线圈以及一磁铁，分别设置于前述第一、第二构件上，用以驱使前述第二构件相对于前述第一构件移动。前述薄膜形成于前述第一构件上并对应于前述磁铁，其中前述薄膜垂直于前述镜头的一光轴且具有正的磁化率。
本公开更提供一种电磁驱动机构，包括一第一构件、一第二构件、一电磁驱动组件以及一薄膜，其中第二构件活动地连接第一构件。前述电磁驱动组件包括一磁铁以及一线圈，分别设置于前述第一、第二构件上，用以驱使前述第二构件相对于前述第一构件移动。前述薄膜形成于前述第一构件上且具有正的磁化率，其中前述薄膜与前述磁铁通过彼此间的磁性吸引力而相互吸附。
为让本公开的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1显示根据本公开一实施例的电磁驱动机构示意图。
图2显示图1中的电磁驱动机构爆炸图。
图3显示沿图1中A-A’线段的剖视图。
图4显示图3中P部分的放大图。
图5显示本公开另一实施例的电磁驱动机构的局部剖视放大图。
图6显示本公开另一实施例的电磁驱动机构的局部剖视放大图。
图7显示本公开另一实施例的电磁驱动机构的局部剖视放大图。
图8显示本公开另一实施例的电磁驱动机构的局部剖视放大图。
图9显示本公开另一实施例的电磁驱动机构的局部剖视放大图。
附图标记说明：
2～电磁驱动机构；
10～顶壳；
10A～顶壁；
10B～侧壁；
12～顶壳开孔；
20～底座；
20A～底壁；
22～底座开孔；
30～镜头承载座；
301～凹槽；
302～表面；
32～贯穿孔；
40～线圈；
50～框架；
50A～框边；
52～开口；
60～磁铁；
70～上簧片；
72～下簧片；
74～悬吊线；
80～电路基板；
90～驱动板；
92～磁场感测元件；
F～外壳；
M～薄膜；
O～光轴；
R～绝缘层；
HS～磁场感测元件；
HM～磁铁。
具体实施方式
以下说明本公开实施例的双镜头照相系统。然而，可轻易了解本公开实施例提供许多合适的发明概念而可实施于广泛的各种特定背景。所公开的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本公开，并非用以局限本公开的范围。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与本领域技术人员所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。
请先参照图1至图3，其中图1显示根据本公开一实施例的电磁驱动机构2示意图，图2显示图1中的电磁驱动机构2爆炸图，图3显示沿图1中A-A’线段的剖视图。需特别说明的是，本实施例中的电磁驱动机构2例如为具有自动对焦(AF)及光学防手震(OIS)功能的音圈马达(VCM)，其可设置于手机或平板电脑等手持式数码产品中，用以承载一光学镜头，但本公开不以此为限。
如图1至图3所示，本实施例的电磁驱动机构2主要包括有一顶壳10、一底座20、一镜头承载件30、一线圈40、一框架50、四个磁铁60、一上簧片70、一下簧片72、四个悬吊线74、一电路基板80、一驱动板90、及两个磁场感测元件92。
顶壳10具有中空结构，且其与底座20可相互结合而构成电磁驱动机构2的一外壳F，其中顶壳10构成外壳F的顶壁10A与四个侧壁10B，且底座20构成外壳F的底壁20A。应了解的是，顶壳10及底座20上分别形成有一顶壳开孔12及一底座开孔22，顶壳开孔12的中心对应于一镜头(图未示)的光轴O，底座开孔22则对应于一设置在电磁驱动机构2之外的影像感测元件(图未示)；据此，设置于电磁驱动机构2中的镜头可在光轴O方向与影像感测元件进行对焦。
前述框架50具有一开口52以及四个框边50A，其中框边50A分别对应于外壳F的四个侧壁10B。四个磁铁60可固定于四个框边50A上。于一些实施例中，四个磁铁60亦可固定于框架50的四个角落，且磁铁60的形状可为长条形或三角形。
前述镜头承载件30具有一中空环状结构，并具有一贯穿孔32，其中贯穿孔32与前述镜头之间配置有对应锁合的螺牙结构(图未示)，可令镜头锁固于贯穿孔32内，前述线圈40则卷绕于镜头承载件30的外周面。
在本实施例中，镜头承载件30及其内的镜头活动地(movably)设置于框架50内。更具体而言，镜头承载件30可通过金属材质的上簧片70及下簧片72悬吊于框架50的中心。当一电流被施加至前述线圈40时，可通过和磁铁60的磁场作用并产生一电磁驱动力(electromagnetic force)，以驱使镜头承载件30和前述镜头相对于框架50沿Z轴方向移动。举例而言，前述四个磁铁60中可包含至少一个多极磁铁(multipole magnet)，用以和线圈40感应以驱使镜头承载件30和前述镜头沿光轴O方向移动以进行对焦。
应了解的是，上、下簧片70及72的外周部分别连接于框架50的上、下两侧，且其内周部则分别连接于镜头承载件30的上、下两侧，以使镜头承载件30能以悬吊的方式设置于框架50内。
此外，前述电路基板80例如为一可挠性印刷电路板(FPC)，其可通过粘着方式固定于底座20上。于本实施例中，电路基板80电性连接设置于电磁驱动机构2外部的一驱动单元(未图示)，用以执行自动对焦(AF)及光学防手震(OIS)等功能。
前述四个悬吊线74的一端固定于电路基板80，另一端则连接上簧片70，藉以将框架50连同设置于其内的镜头承载件30和镜头悬吊于外壳F内，其中前述悬吊线74的材质例如可包括金属。
前述驱动板90例如为一印刷电路板，其内部设有四个线圈(图未示)，分别对应于四个磁铁60的位置(其中两个线圈可平行于X轴方向，另两个线圈可平行于Y轴方向)，且驱动板90可通过粘着方式固定于电路基板80上。
电路基板80上设有配线(图未示)，用以传送电信号至前述线圈40及驱动板90上的线圈，其中电路基板80上的配线可通过悬吊线74及上簧片70而电性连接至线圈40，藉此可控制镜头承载件30在光轴O方向上的移动。
于本实施例中，在底座20的不同侧边上分别安装有和电路基板80电性连接的一磁场感测元件92，其例如为霍尔感测器(Hall effect sensor)、磁敏电阻感测器(MR sensor)或磁通量感测器(Fluxgate)等，藉此可用以感测框架50上的磁铁60，以得知框架50和镜头承载件30相对于底座20在X轴方向及Y轴方向上的位置偏移量。
需特别说明的是，电路基板80可产生并提供电信号至前述驱动板90上的线圈，此外亦可通过驱动板90上的线圈与框架50上的磁铁60间所产生的电磁驱动力，驱使框架50沿着垂直于光轴O的方向(平行于XY平面)移动以补偿前述位置偏移量，进而可实现光学防手震(OIS)的功能。
接着请参照图4，其中图4表示图3中P部分的放大图。如图4所示，前述磁铁60可以和线圈40组成一电磁驱动组件，用以驱使镜头承载件30和前述镜头相对于框架50沿Z轴方向移动，其中线圈40环绕于镜头承载件30的外侧表面；此外在镜头承载件30的一凹槽31的表面32上则形成有一薄膜M，平行于前述镜头的一光轴O，且对应于前述线圈40及磁铁60。
应了解的是，以下各实施例中所述的薄膜M皆具有正的磁化率(positivemagnetic susceptibility)，且其可以通过电镀(electroplating)、蒸镀(evaporationcoating)、溅镀(Sputtering)、激光直接成形(Laser Direct Structuring,LDS)、模塑互连器件(Molded Interconnect Device,MID)、嵌入成形(Insert Molding)或其他一体成形的技术而形成于镜头承载件30、框架50、底座20甚至是磁铁60的表面或内部。举例而言，前述薄膜M可含有铁磁性(Ferromagnetism)材质，例如铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)或其合金；或者，其亦可含有顺磁性(Paramagnetic)材质，例如铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锆(Zr)或其合金。
于本实施例中，通过在镜头承载件30的表面上形成含有高顺磁性材质的薄膜M，并使线圈40位于磁铁60和薄膜M之间，如此不仅可改善并强化线圈40与磁铁60之间的磁通量密度(magnetic flux density)，以提升两者间所产生的电磁驱动力，且因为薄膜M可通过一体成形的方式直接形成于镜头承载件30的表面，因此可不需要设置额外的构件，进而能节省体积以达到机构微型化的目的。于一实施例中，亦可将前述线圈40和磁铁60的位置互换，也就是将线圈40设置于框架50上，并将磁铁60设置于镜头承载件30上，其中前述薄膜M仅需设置在由线圈40和磁铁60所组成的电磁驱动组件外侧即可(例如可形成于镜头承载件30或框架50的表面)，如此同样可以达到强化线圈40与磁铁60之间磁通量密度的效果。
再请参阅图5，于另一实施例中，亦可将前述薄膜M直接形成于磁铁60的外侧表面，此时磁铁60位于线圈40和薄膜M之间。本实施例通过在磁铁60的外侧表面上直接形成含有高顺磁性材质的薄膜M，不仅可改善并强化线圈40与磁铁60之间的磁通量密度，以提升两者间所产生的电磁驱动力，且由于薄膜M是以一体成形的方式形成于磁铁60的表面，因此可不需要设置额外的构件，进而能节省空间以达到机构微型化的目的。于另一实施例中，如图6所示，也可同时将两个薄膜M分别形成于镜头承载件30和磁铁60的表面，如此能更进一步增加线圈40与磁铁60之间所产生的电磁驱动力，以强化电磁驱动机构2在自动对焦(AF)方面的效能。
接着请参阅图7，另一实施例中的薄膜M形成于框架50的一表面上且邻接前述磁铁60。如前所述，由于薄膜M具有正的磁化率(positive magnetic susceptibility)，因此当磁铁60与薄膜M靠近时，两者间会产生磁性吸引力而相互吸附，如此一来能有助于将磁铁60自动定位在框架50上的一既定位置，且不需再通过施加粘着剂或定位结构使两者相互固定，进而可有效地简化组装程序并大幅降低制造成本。
如图8所示，另一实施例中的薄膜M形成于底座20上且垂直于前述镜头的光轴O。于本实施例中，驱动板90内部的线圈与框架50上的磁铁60构成一电磁驱动组件，且通过磁铁60和驱动板90内部的线圈可产生电磁驱动力，以驱使镜头承载件30和框架50一起相对于底座20沿水平方向移动，进而可实现光学防手震(OIS)的功能。应了解的是，由于前述薄膜M具有正的磁化率(positive magnetic susceptibility)，且设置在前述驱动板90上或内部的线圈(未图示)位于磁铁60和薄膜M之间，如此一来可改善并强化驱动板90内部的线圈与磁铁60间的磁通量密度，以增加线圈40与磁铁60两者间所产生的电磁驱动力，进而可提升电磁驱动机构2在光学防手震(OIS)方面的效能。
接着请参阅图9，于另一实施例的电磁驱动机构2中，可将一感测元件HS设置于镜头承载件30的一侧，并将一磁铁HM设置于框架50上，且对应于前述感测元件HS，其中感测元件HS和磁铁HM构成一位置感测组件，且通过感测元件HS感测前述磁铁HM的位置，可以得知框架50和镜头承载件30之间的相对位置偏移量。
由图9中可以看出，前述薄膜M与一绝缘层R形成在镜头承载件30的一侧表面上，其中薄膜M位于镜头承载件30和绝缘层R之间，前述感测元件HS则是设置在绝缘层R上。需特别说明的是，由于前述薄膜M具有正的磁化率(positive magnetic susceptibility)，且感测元件HS位于磁铁HM和薄膜M之间，因此可改善并强化感测元件HS和磁铁HM之间的磁通量密度，进而可提升感测元件HS和磁铁HM在位置感测上的灵敏度与准确度。
于一实施例中，前述磁铁HM亦可与电磁驱动机构2中的一线圈(例如前述线圈60或是设置于驱动板90内部的线圈)共同组成一电磁驱动组件，藉以驱使镜头承载件30相对于框架50沿Z轴方向移动(或者可驱使镜头承载件30和框架50一起相对于底座20沿水平方向移动)；换言之，磁铁HM可同时作为位置感测组件和电磁驱动组件的一部分。此外，在图9中的感测元件HS和磁铁HM亦可互换位置，亦即可将感测元件HS固定于框架50上，并将磁铁HM固定于镜头承载件30上；同理，前述薄膜M和绝缘层R也可以形成于框架50上，或将薄膜M直接形成于磁铁HM的表面，并使得磁铁HM位于框架50和薄膜M之间，如此同样可达到精确感测框架50和镜头承载件30之间相对位置的效果。举例而言，前述感测元件HS可为霍尔感测器(Hall effect sensor)、磁敏电阻感测器(MR sensor)、或磁通量感测器(Fluxgate)。
综上所述，本公开提供一种电磁驱动机构，其包括有一第一构件(框架或底座)、一第二构件(镜头承载件)以及由磁铁和线圈所构成的一电磁驱动组件，其中前述第一构件活动地连接第二构件，且在第二构件上形成有铁磁性或顺磁性材质的薄膜，藉此可改善并强化前述磁铁与线圈间的磁通量密度，进而可增加磁铁与线圈间所产生的电磁驱动力，以提升电磁驱动机构的效能，同时又可兼顾整体机构的微型化。于一实施例中，亦可将前述薄膜形成于第一构件(框架)上，并使薄膜与磁铁通过彼此间的磁性吸引力而相互吸附，藉以简化组装程序并有助于磁铁和框架之间的定位。于一实施例中，亦可将前述薄膜直接形成于框架或镜头承载件上，并使一感测元件位于磁铁与前述薄膜之间，或者使磁铁位于前述感测元件和前述薄膜之间，藉此可有效提升第一、第二构件间相对位置感测上的灵敏度与准确度，且能兼顾到整体机构的微型化。
虽然本公开的实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，任何本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本公开的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何本领域技术人员可从本公开公开内容中理解现行或未来所发展出的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本公开使用。因此，本公开的保护范围包括上述工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本公开的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。
虽然本公开以前述数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本公开。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此本公开的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。此外，每个权利要求建构成一独立的实施例，且各种权利要求及实施例的组合皆介于本公开的范围内。

Claims (9)

1.一种电磁驱动机构，用以驱使一镜头移动，包括：
一第一构件；
一第二构件，活动地连接该第一构件；
一电磁驱动组件，包括一磁铁以及一线圈，分别设置于该第一、第二构件上，用以驱使该第二构件相对于该第一构件移动；以及
一薄膜，形成于该第二构件上，其中该薄膜具有正的磁化率，
一感测元件，设置于该第一或第二构件上且对应于该磁铁，用以感测该第一、第二构件之间的相对运动，其中该感测元件位于该薄膜以及该磁铁之间；以及
一绝缘层，设置于该感测元件与该薄膜之间。
2.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该薄膜具有铁磁性材质或顺磁性材质。
3.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该薄膜具有铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)或其合金。
4.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该薄膜具有铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锆(Zr)或其合金。
5.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该薄膜通过电镀、溅镀、蒸镀、模塑互连器件(MID)、激光直接成形(LDS)或嵌入成形的方式而形成于该第二构件上。
6.如权利要求1所述的电磁驱动机构，其中该薄膜平行于该镜头的一光轴。
7.一种电磁驱动机构，包括：
一第一构件；
一第二构件，活动地连接该第一构件；
一电磁驱动组件，包括一磁铁以及一线圈，分别设置于该第一、第二构件上，用以驱使该第二构件相对于该第一构件移动；以及
一薄膜，形成于该第一构件上且具有正的磁化率，其中该薄膜与该磁铁通过彼此间所产生的磁性吸引力而相互吸附。
8.如权利要求7所述的电磁驱动机构，其中该薄膜具有铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)或其合金。
9.如权利要求7所述的电磁驱动机构，其中该薄膜具有铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、锆(Zr)或其合金。
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