CN220273502U - 薄型致动器 - Google Patents

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Abstract

根据本实用新型的一实施例的薄型致动器，包括：第一载体；第二载体，以所述第一载体为基准沿垂直于光轴的第一方向或沿垂直于光轴及第一方向的第二方向进行移动；支撑单元，以物理方式对所述第一载体与所述第二载体之间进行支撑；第一磁体和第二磁体，设置于所述第二载体，并且沿彼此正交的方向设置；n个第一线圈，与所述第一磁体相面对，所述n为2以上的自然数；m个第二线圈，与所述第二磁体相面对，所述m为1以上的自然数；k个第一霍尔传感器，与所述第一磁体相面对，且设置于彼此不同的位置，所述k为2以上的自然数；以及驱动器，根据从k个第一霍尔传感器分别输入的电信号的差异，有差别地控制向所述n个第一线圈分别施加的功率。

Description

薄型致动器
技术领域
本实用新型涉及一种相机用致动器，更具体地，涉及一种能够应用多元化的线圈来实现OIS的各方向上的线性度的薄型致动器。
背景技术
随着用于图像处理的硬件技术的发展以及用户图像拍摄等的需求的增加，在独立的相机装置以及安装于诸如手机、智能手机等这样的移动终端的相机模块等中已经实现自动对焦(AF，Auto Focus)、防抖(OIS，Optical Image Stabilization)等功能。
自动对焦(自动调焦)功能是指通过使搭载有镜头等的载体沿光轴方向进行线性移动来调节与被摄体之间的焦距、使得在设置于镜头后端的图像传感器(CMOS、CCD等)上生成清晰的图像的功能。
另外，防抖功能是指由于手抖而产生镜头的抖动时使搭载有镜头的载体沿着补偿该抖动的方向自适应地移动来改善图像的清晰度的功能。
实现自动对焦或OIS功能的代表性方法之一为，在移动体(载体)上设置磁体(线圈)，在固定体(壳体或其它形态的载体等)设置线圈(磁体)，然后在线圈与磁体之间产生电磁力，从而使移动体沿光轴方向或垂直于光轴的方向移动。
OIS功能是通过在第一方向和/或第二方向上使搭载有镜头或图像传感器的移动体以相对固定体为基准进行反向移动来校正抖动，该第一方向和/或第二方向作为与光轴呈垂直的平面上的两轴。
在现有的装置以及致动器的情况下主要应用如下结构：在移动体与固定体之间应用中间引导件以实现沿第一方向和第二方向的独立的移动，并在移动体与中间引导件之间以及中间引导件与固定体之间分别设置球。
在这种现有的致动器的情况下，移动体、中间引导件和固定体呈堆叠结构，并在其之间分别设置球，因此其相对于光轴方向的高度增加。
相机用致动器以立设于智能手机等这样的移动终端的主板上的形态设置，因此致动器的高度增加意味着移动终端的厚度增加，因此在现有的装置以及致动器的情况下，存在无法满足移动终端的纤薄趋势且空间利用率降低的问题。
另外，在现有的致动器的情况下，由于移动体(载体)、中间引导件和固定体(壳体以及基座)彼此堆叠，并在其之间分别设置球，因此不仅会产生装置变得更加复杂、部件的数量及费用增加等问题，而且组装过程的效率也会降低。
实用新型内容
要解决的技术问题
本实用新型是为了解决上述背景下所存在的问题而提出的，其目的在于提供一种薄型致动器，通过排除中间引导件而使装置以及致动器的高度及体积最小化的同时，能够精确地实现各方向上的线性移动。
本实用新型的其他目的及优点将通过下面的说明而能够理解，并且通过本实用新型的实施例将变得更加清楚。并且，本实用新型的目的及优点可以通过权利要求书中出现的结构和该结构的组合来实现。
解决问题的手段
用于实现上述目的的本实用新型的薄型致动器可以构成为，包括：第一载体；第二载体，以所述第一载体为基准沿垂直于光轴的第一方向或沿垂直于光轴及第一方向的第二方向进行移动；支撑单元，以物理方式对所述第一载体与所述第二载体之间进行支撑；第一磁体和第二磁体，设置于所述第二载体，并且沿彼此正交的方向设置；n个第一线圈，与所述第一磁体相面对，所述n为2以上的自然数；m个第二线圈，与所述第二磁体相面对，所述m为1以上的自然数；k个第一霍尔传感器，与所述第一磁体相面对，且设置于彼此不同的位置，所述k为2以上的自然数；以及驱动器，根据从k个第一霍尔传感器分别输入的电信号的差异，有差别地控制向所述n个第一线圈中的一个以上的第一线圈施加的功率。
在此，本实用新型的所述支撑单元可以是与所述第一载体和所述第二载体接触的球。
另外，优选地，本实用新型的所述第一载体或所述第二载体中的一个以上的载体可以构成为包括凹穴部，所述凹穴部容纳所述球，并防止所述球向外部脱离。
根据实施方式的本实用新型还可以包括：基座，容纳所述第一载体；第二球，设置于在所述基座的内侧面形成的凹槽轨道与在所述第一载体的外侧面形成的导轨之间；AF磁体，设置于所述第一载体；以及AF线圈，与所述AF磁体相面对，并提供驱动力以使所述第一载体沿光轴方向进行线性运动。
优选地，本实用新型的所述n个第一线圈中的一部分可以是用于所述第一方向上的OIS驱动的驱动用线圈，所述n个第一线圈中的另一部分可以是用于所述第一方向和所述第二方向上的线性度校正的校正用线圈。
进一步优选地，所述k个第一霍尔传感器构成为，分别设置于与所述第一磁体相面对且向所述第一磁体的左侧及右侧端部方向彼此偏向的位置。
实用新型效果
根据本实用新型的优选的一实施例，能够排出中间引导件或基于此的其它附加部件，而能够以空间更紧凑的形式构成致动器整体的结构和形状，从而能够使整体空间最小化，并且进一步优化移动终端的小型化等。
另外，根据本实用新型的一实施例，通过有机地结合二元化或多元化的霍尔传感器的信号系统，即使发生移动体旋转或扭转等的线性度被破坏的现象，也能够立即执行校正处理，从而可以有效地实现OIS的线性度。
此外，根据本实用新型的情况下，能够省略用于第一方向及第二方向上的独立移动的中间引导件或基于此的部件等，因此不仅能够减少部件的数量并确保由此引起的价格竞争力，而且还能够进一步提高组装过程的效率。
附图说明
本说明书中所附的以下附图例示了本实用新型的优选实施例，并且与后述的本实用新型的详细说明一同起到使得更有效地理解本实用新型的技术思想的作用，因此本实用新型不应被解释为限于上述附图中记载的事项。
图1是示出根据本实用新型的优选的一实施例的致动器的总体结构的图。
图2是示出根据本实用新型的优选的一实施例的电子系统结构的图。
图3是示出根据本实用新型的优选的一实施例的第一载体与第二载体之间的关系的图。
图4是示出实现线性校正的多个霍尔传感器和线圈相关的结构的图。
图5是示出执行线性度校正的根据本实用新型的一实施例的处理过程的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明本实用新型的优选实施例。首先，本说明书及权利要求书中所使用的用语或单词不应被解释为限于通常的或词典上的含义，在实用新型人为了以最佳的方法说明自己的实用新型可以适当定义用语的概念的原则下，应解释为符合本实用新型的技术思想的含义和概念。
因此，本说明书中记载的实施例和附图所示的结构只不过是本实用新型的最优选的一实施例，并不代表本实用新型的所有技术思想，因此应理解在提交本申请时可以存在能够代替这些的多种等同物和变形例。
在附图中，作为根据本实用新型的一实施例的致动器1000，示出了一同集成有AF功能和OIS功能的实施例，然而这只不过是一个实施例，本实用新型的致动器1000当然也可以根据实施方式而被实现为仅具有OIS功能的致动器。
如图1及图2等所示，本实用新型的薄型致动器(以下称为“致动器”)1000可以构成为包括第一载体100、第二载体200、基座300、电路板400、AF磁轭500和壳体600。
图1等中示出的Z轴方向是作为光向镜头或镜头组件50入射的方向的光轴方向，当驱动AF时，相当于第一载体100进行进退移动的方向，当驱动OIS时，与光轴呈垂直的X轴和Y轴相当于第二载体200进行移动的方向。
在以下对本实用新型的实施例的说明中，将与光轴呈垂直的两个方向中的一个方向称为第一方向(X轴方向)，将另一个方向称为第二方向(Y轴方向)，但这仅是相对观点下的一个示例，当然也可以是X轴方向和Y轴方向中的一个方向为第一方向，另一个方向为第二方向。
本实用新型的基座300相当于容纳本实用新型的致动器1000的内部构件的基本框架结构，根据实施方式，可以与用作屏蔽罩(shield can)的壳体600结合。
第二载体200是以第一载体100为基准沿第一方向或第二方向的组合方向进行移动的移动体，当镜头或图像传感器安装于第二载体200时，镜头或图像传感器随着第二载体200的移动而移动，从而实现消除诸如手抖等外扰现象的OIS。
从这一观点来看，第二载体200相当于以第一载体100为基准相对移动的移动体，而从与之相对的观点上来看，第一载体100相当于相对的固定体。
在第一载体100与第二载体200之间可以具备支撑单元700，该支撑单元700用于以物理方式支撑以第一载体100为基准进行移动的第二载体200。
如图所示，支撑单元700可以用与第一载体100和第二载体200分别接触的球(以下，为了与其他种类的球区分而称为第一球B1)来实现。
如上所述，在第一球B1设置于第一载体100与第二载体200之间的情况下，第二载体200通过第一球B1而与第一载体100保持适当的间隔，并通过基于第一球B1的移动(moving)或滚动(rolling)等的最小化的摩擦力而更加灵活地进行线性移动，从而能够进一步提高噪音的降低、驱动力的最小化、驱动的精确性等。
如图3所示，上述第一载体100和第二载体200中的一个以上的载体可以包括凹穴部150，该凹穴部150用于容纳上述第一球B1并防止上述第一球B1向外部脱离。
如此，在应用第一球B1作为以物理方式支撑第一载体100和第二载体200的支撑单元700的情况下，优选地构成为在第一载体100设置与设于第二载体200的第一磁体M1和/或第二磁体M2产生吸引力的金属材料等的吸引力轭，以有效地保持第一载体100与第一球B1之间的接触以及第一球B1与第二载体200之间的接触关系。
根据实施方式，支撑单元700也可以利用对第二载体200的基于OIS的移动以弹性方式进行支撑的金属线、弹簧等来实现。
在作为移动体的第二载体200上设置第一磁体M1和第二磁体M2，如图1和图2等所示，该第一磁体M1和第二磁体M2沿彼此正交的方向设置。
在附图中，作为第一磁体M1的一实施例示出了N极和S极各漏出一个的形态，但是根据实施方式，也可以与此不同地设置，这是不言而喻的。
如下所述，与第一磁体M1相面对的第一线圈C1可以是n个，以在与第一磁体M1的关系中能够实现彼此有差别的控制。在此，n是2以上的自然数，作为其一例，图中示出了2个第一线圈C1-1、C1-2。
当向n个第一线圈C1中的一个以上线圈施加适当大小及方向的功率时，在设置于第二载体200的第一磁体M1产生电磁力，第二载体200将该产生的电磁力作为驱动力，以第一载体100为基准沿第一方向(X轴方向)移动。
根据实施方式，还可以包括诸如第一霍尔传感器H1这样的检测传感器。在该情况下，当第一霍尔传感器H1利用霍尔效应(hall effect)等来检测第二载体200的第一磁体M1的位置并将与之对应的信号传输给驱动器时，驱动器控制与之对应的大小及方向的功率向第一线圈C1循环地施加。
驱动器不仅可以通过SOC等而与第一霍尔传感器H1等一同实现为单一部件，也可以设置于致动器1000的外部，因此在附图中只是没有独立地显示驱动器。
另外，驱动器可以通过电子元件或电子部件的组合来设计，因此各个霍尔传感器能够以一个芯片(chip)等来实现单独的驱动器，也可以通过扩张用于信号处理的通道(channel)的数量的方法等而将一个或其以上的驱动器与同数量或其以上的霍尔传感器电连接，这是不言而喻的。
图中所示的各霍尔传感器在其大小或形态等方面相当于集成了单独的驱动器的形态，但为了提高说明及理解的效率，以本实用新型的驱动器D与第二霍尔传感器H2集成为前提进行说明，该本实用新型的驱动器D从各霍尔传感器接收信号进行解析(parsing)并控制施加于各线圈的功率的大小及方向。
第一霍尔传感器H1构成为与上述第一磁体M1相面对，并在彼此不同的位置设置k个，以能够对第二载体200旋转或扭转等的线性度被破坏的现象进行检测及校正。在此，k是2以上的自然数。
在图中，作为其一例，示出了两个第一霍尔传感器H1、即第1-1霍尔传感器H1-1和第1-2霍尔传感器H1-2。
如上所述，本实用新型的驱动器D构成为，根据从k个第一霍尔传感器H1分别输入的电信号的差异，来有差别地控制向上述n个第一线圈C1或上述n个第一线圈C1中的一个以上的第一线圈C1施加的功率，从而产生具有与之对应的大小及方向的电磁力，来校正第二载体200旋转或扭转等的线性度被破坏的现象。
以附图所示的一例为基准时，本实用新型的驱动器D利用从第1-1霍尔传感器H1-1及第1-2霍尔传感器H1-2分别传输的电信号的差异来有差别地控制向第1-1线圈C1-1及第1-2线圈C1-2分别施加的功率的大小及方向等，或者控制向第1-1线圈C1-1及第1-2线圈C1-2中的一个线圈施加的功率的大小及方向。
从这一观点来看，n个第一线圈C1优选地与k个第一霍尔传感器H1的数量相同(n＝k)，但也可以根据实施方式而构成为与之不同，这是不言而喻的。
第二载体200以第一载体100为基准沿第二方向(Y轴方向)移动的驱动方式也对应于该方法。
即，当向m(m是1以上的自然数)个第二线圈C2施加适当的大小及方向的功率时，在第二载体200的第二磁体M2产生电磁力，第二载体200将该产生的电磁力作为驱动力以第一载体100为基准沿第二方向(Y轴方向)移动。
第二载体200的线性移动被破坏的现象可能发生于第一方向上驱动，也可能发生于第二方向上驱动，因此如上所述，第二线圈C2和第二霍尔传感器H2也可以是多元化的，这是不言而喻的。
第二载体200的旋转、扭转等是基于二维平面发生的现象，因此仅在第二载体200这一侧进行驱动校正，也能够充分地校正线性度被破坏的现象。
因此，优选地构成为，为了避免结构的复杂性等，如附图所示的本实用新型的实施例所示将与第二磁体M2相面对的方向上的第二霍尔传感器H2和第二线圈C2实现为单数(single)数量那样，以第一磁体M1和第二磁体M2中的一个磁体为对象执行对线性度校正的处理。
优选地，上述n个第一线圈C1中的一部分利用用于上述第一方向上的OIS驱动的驱动用线圈来实现，而上述n个第一线圈C1中的另一部分利用用于上述第一方向及第二方向上的线性度校正的校正用线圈来实现。
在如上构成的情况下，通过独立地实现用于手抖本身的OIS功能和校正第二载体200的线性度失真的功能，能够更加协调地提高响应特性以及OIS的本质功能。
第一线圈C1、第一霍尔传感器H1、第二线圈C2、第二霍尔传感器H2、驱动器D等能够以安装于电路板400的形态设置于基座300。后述的AF线圈C3和第三霍尔传感器H3也相同。
另一方面，可以在第一载体100的一侧面，设置与设于基座300的AF线圈C3相面对的AF磁体M3，并在基座300的内侧面上形成的凹槽轨道310与在第一载体100的外侧面上形成的导轨120之间设置第二球B2。
如上所述，当向AF线圈C3施加具有适当大小及方向的功率时，在AF线圈C3与AF磁体M3之间产生电磁力，第一载体100通过该产生的电磁力以基座300为基准沿光轴方向(Z轴方向)进行线性移动。
因此，关于AF的驱动，第一载体100成为相对移动体，从与此相应的观点来看，基座300成为相对固定体。
当第一载体100沿光轴方向移动时，容纳于第一载体100的第二载体200也与第一载体100一同沿光轴移动，从而使得搭载于第二载体200的镜头组件50沿光轴方向进行线性移动。
如上所述，当第一载体100沿光轴方向移动时，设置在致动器1000的后端的诸如CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)这样的图像传感器(未示出)与镜头组件50之间的焦距被调整，从而实现自动对焦功能。
实现这样的AF功能时，也可以应用如上所述利用了第三霍尔传感器H3等的反馈循环控制，这是不言而喻的。
如上所述，本实用新型的第一载体100在AF驱动中作为相对移动体而发挥功能，并且在OIS驱动中作为相对固定体而发挥功能。
根据实施方式，也可以在本实用新型的基座300设置与AF磁体M3产生吸引力的AF轭500。
通过AF轭500与AF磁体M3之间的吸引力，以第二球B2为介质的第一载体100被拉向基座300方向，因此第二球B2与第一载体100之间以及第二球B2与基座300之间的接触能够被持续地保持。
以下，参照图4及图5，对第二载体200校正诸如旋转现象等这样的线性度被破坏的现象的本实用新型的实施例进行补充说明。
如图4所示，第二载体200具有第一磁体M1和第二磁体M2，在与第一磁体M1相面对的方向上设置第1-1线圈C1-1、第1-2线圈C1-2、第1-1霍尔传感器H1-1及第1-2霍尔传感器H1-2。第二线圈C2和第二霍尔传感器H2以与设置于第二载体200的第二磁体M2相面对的方式设置。
当根据第一方向和/或第二方向驱动OIS时(步骤S500，参照图5)，本实用新型的第1-1霍尔传感器H1-1和第1-2霍尔传感器H1-2分别将在自身所处的位置上自身与相面对的第一磁体M1之间的距离(准确的说是第一磁体M1中自身所面对的部位的磁场强度/方向)所对应的电信号输出给驱动器D(步骤S510)。
当进行第一方向和第二方向上的OIS驱动时保持第二载体200的线性度时，第1-1霍尔传感器H1-1与第一磁体M1之间的距离D1和第1-2霍尔传感器H1-2与第一磁体M1之间的距离D2相同以及对应，因此从第1-1霍尔传感器H1-1和第1-2霍尔传感器H1-2输出的电信号相同(步骤S520)。
换言之，第1-1霍尔传感器H1-1和第1-2霍尔传感器H1-2输出的电信号相同是表示第二载体200的移动(第一方向和/或第二方向)以线性方式实现，因此意味着第二载体200没有旋转或扭转的现象的正常驱动。
若不满足切断电源、驱动关闭等这样的OIS结束条件(步骤S540)，则上述处理过程被循环地应用。
若在步骤S520中第1-1霍尔传感器H1-1和第1-2霍尔传感器H1-2输出的电信号不同，则这表示D1和D2不一致，因此意味着第二载体200发生旋转或扭转的干扰现象。
在该情况下，本实用新型的驱动器D根据第1-1霍尔传感器H1-1和第1-2霍尔传感器H1-2各自的电信号值的差异，有差别地控制向第1-1线圈C1-1和第1-2线圈C1-2分别施加的功率(步骤S530)。
若第1-2线圈C1-2是第一方向OIS驱动用线圈且第1-1线圈C1-1是校正用线圈，则本实用新型的驱动器D基于第1-1霍尔传感器H1-1和第1-2霍尔传感器H1-2各自的电信号值的差异，有差别地控制施加于第1-1线圈C1-1的功率的大小及方向等(步骤S530)。
当然，上述处理也可以被循环地应用，以实现时间序列上的控制和连续的控制。
如图4的下图所示，优选地，第1-1霍尔传感器H1-1设置于以第一磁体M1为基准向左侧(以Y轴为基准)偏向(A1)的位置，第1-2霍尔传感器H1-2设置于以第一磁体M1为基准向右侧偏向(A2)的位置，以能够改善D1与D2之间的差异、即对于第二载体200的线性度破坏现象的解析度。
在如此构成的情况下，在第二载体200旋转时，在第二载体200的外侧部产生相对更大的位移，因此能够进一步区分第1-1霍尔传感器H1-1与第1-2霍尔传感器H1-2之间的信号值差，因此能够提高基于此的后续处理的精确性。
以上，本实用新型虽然通过限定的实施例和附图进行了说明，但本实用新型并不限定于此，本实用新型所属技术领域的普通技术人员在本实用新型的技术思想和下述记载的权利要求书的等同范围内可以进行各种修改和变形，这是不言而喻的。
在上述的本实用新型的说明中，第一、第二等这样的修饰词只是用于相对区分彼此之间的构成要素的工具概念的用语，因此应解释为不是用于表示特定的顺序、优先顺序等的用语。
为了本实用新型的说明及其实施例的图示所附的附图等有可能图示为稍微夸张的形态，以强调和突出本实用新型的技术内容，但应解释为考虑前述内容和附图所示的事项等而在本技术领域的普通技术人员水平上可以进行多种形态的变形应用例，这是不言而喻的。

Claims (6)

1.一种薄型致动器，其特征在于，包括：
第一载体；
第二载体，以所述第一载体为基准沿垂直于光轴的第一方向或沿垂直于光轴及第一方向的第二方向进行移动；
支撑单元，以物理方式对所述第一载体与所述第二载体之间进行支撑；
第一磁体和第二磁体，设置于所述第二载体，并且沿彼此正交的方向设置；
n个第一线圈，与所述第一磁体相面对，所述n为2以上的自然数；
m个第二线圈，与所述第二磁体相面对，所述m为1以上的自然数；
k个第一霍尔传感器，与所述第一磁体相面对，且设置于彼此不同的位置，所述k为2以上的自然数；以及
驱动器，根据从k个第一霍尔传感器分别输入的电信号的差异，有差别地控制向所述n个第一线圈中的一个以上的第一线圈施加的功率。
2.根据权利要求1所述的薄型致动器，其特征在于，
所述支撑单元是与所述第一载体和所述第二载体接触的球。
3.根据权利要求2所述的薄型致动器，其特征在于，
所述第一载体和所述第二载体中的一个以上的载体包括凹穴部，所述凹穴部容纳所述球，并防止所述球向外部脱离。
4.根据权利要求1所述的薄型致动器，其特征在于，还包括：
基座，容纳所述第一载体；
第二球，设置于在所述基座的内侧面形成的凹槽轨道与在所述第一载体的外侧面形成的导轨之间；
AF磁体，设置于所述第一载体；以及
AF线圈，与所述AF磁体相面对，并提供驱动力以使所述第一载体沿光轴方向进行线性运动。
5.根据权利要求1所述的薄型致动器，其特征在于，
所述n个第一线圈中的一部分是用于所述第一方向上的OIS驱动的驱动用线圈，所述n个第一线圈中的另一部分是用于所述第一方向和所述第二方向上的线性度校正的校正用线圈。
6.根据权利要求1所述的薄型致动器，其特征在于，
所述k个第一霍尔传感器分别设置于与所述第一磁体相面对且向所述第一磁体的左侧及右侧端部方向彼此偏向的位置。
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