TW201421139A - 致動器及具有該致動器的相機模組 - Google Patents

致動器及具有該致動器的相機模組 Download PDF

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Abstract

一種致動器，其包括底座、固設於底座上的固定架、承載於底座上的可動架及驅動單元。固定架包括容置腔、相鄰的兩側壁及相對的上端與下端。固定架開設位於兩側壁上的第一及第二缺口以及貫穿下端的第三缺口。第一及第二缺口與容置腔連通，第三缺口與第一及第二缺口均連通。可動架包括收容於第三缺口並與固定架間隔的突出部。驅動單元包括兩分別固設於兩側壁上的電阻夾持件及兩端分別固定於兩電阻夾持件上的SMA線。SMA線包括彎折部及位於彎折部相對兩側的兩直線部。兩直線部分別收容於第一及第二缺口內，彎折部與突出部抵持並收容於第三缺口內。

Description

致動器及具有該致動器的相機模組
本發明涉及成像領域，尤其涉及一種致動器及具有該致動器的相機模組。
隨著通訊技術的快速發展，相機模組已被人們廣泛地應用於手機、相機以及筆記本電腦等便攜式電子設備中。然而，近年來，便攜式電子設備功能越來越多樣化，導致其集成度越來越高，因此，相機模組的小型化成為設計人員需要解決的課題。
傳統的具有自動對焦功能的相機模組一般係利用步進馬達型致動器驅動鏡頭模組至目標位置以達到自動對焦的目的。然而，這種致動器需設置複數傳動機構，如二至三個齒輪傳動機構來將步進馬達的旋轉運動轉換成線性運動來實現自動對焦。因此，該致動器需要較多機構件，不僅結構複雜，不易組裝，而且會增大相機模組的尺寸，難以滿足當前具有自動對焦功能的相機模組小型化的發展趨勢。
有鑒於此，有必要提供一種小型化的能夠實現自動對焦功能的致動器及具有該致動器之相機模組。
一種致動器，其包括一個底座、一個固設於該底座上的固定架、一個承載於該底座上的可動架以及一個驅動單元。該固定架包括容置腔、相鄰的第一側壁及第二側壁以及相對的上端及下端。該固定架開設位於該第一側壁上的第一缺口、位於該第二側壁上的第二缺口以及貫穿該下端的第三缺口。該第一缺口及該第二缺口均與該容置腔連通，該第三缺口位於該第一缺口及該第二缺口之間並與該第一缺口及該第二缺口均直接連通。該可動架包括本體部及從該本體部上延伸的突出部，該本體部收容於該容置腔內，該突出部收容於該第三缺口內並與該固定架間隔。該驅動單元包括一根導引桿、一個第一電阻夾持件、一個第二電阻夾持件以及一根SMA線。該導引桿固設於該底座上並依次穿過該突出部及該固定架。該第一電阻夾持件固定於該第一側壁上，該第二電阻夾持件固設於該第二側壁上。該SMA線的兩端分別固定於該第一電阻夾持件及該第二電阻夾持件上。該SMA線包括一個彎折部及位於該彎折部相對兩側的第一直線部及第二直線部。該第一直線部收容於該第一缺口內，該第二直線部收容於該第二缺口內，該彎折部與該突出部抵持並收容於該第三缺口內。
一種相機模組，其包括鏡頭模組、基板、影像感測器以及如上所述之致動器。該鏡頭模組收容於該可動架內。該致動器承載於該基板上。該影像感測器位於該基板上並收容於該底座內。該鏡頭模組的光軸與該影像感測器的中心對準。
相較於先前技術，該致動器及該相機模組僅需利用該SMA線與該可動架的配合，以及對該SMA線通上電流使其形變即可驅動該可動架實現自動對焦，避免使用複數齒輪傳動機構來實現自動對焦，不僅結構簡單，體積小，而且組裝容易，組裝效率高。另外，該致動器及該相機模組將該第一直線部收容於該第一缺口內，將該第二直線部收容於該第二缺口內，及將該彎折部收容於該第三缺口內，能夠更進一步地減少該致動器及該相機模組的體積。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，為本發明第一實施方式的致動器100。該致動器100包括一個底座10、一個固定架20、一個可動架30以及一個驅動單元40。
請參閱圖2，該底座10為矩形的平板狀結構，其包括平行相背的第一面12及第二面14。該底座10開設有一個圓形的通光孔120以及一個固定孔122。該通光孔120位於該底座10的中心位置且貫穿該第一面12及該第二面14。該固定孔122位於該第一面12的一個角落處並與該通光孔120間隔，該固定孔122穿過該第一面12但不貫穿該第二面14，即該固定孔122為盲孔。三個凸柱16從該第一面12垂直延伸，且該三個凸柱16分佈於該第一面12的另外三個角落處。可以理解，該固定孔122亦可以係通孔。
該固定架20為矩形框結構並包括一個容置腔20a、一個第一側壁22、一個第二側壁24、一個上端26以及一個下端28。該第一側壁22與該第二側壁24垂直相交以形成一個相交處25。
該第一側壁22上開設有一個穿過該第一側壁22壁厚的第一缺口220及一個沒有貫穿該第一側壁22壁厚的第一凹槽222。該第一缺口220與該容置腔20a及該第一凹槽222均直接連通。該第二側壁24上開設有一個貫穿該第二側壁24壁厚的第二缺口240及一個沒有貫穿該第二側壁24壁厚的第二凹槽242。該第二缺口240與該容置腔20a及該第二凹槽242均直接連通。該相交處25開設有一個貫穿該第一側壁22壁厚及該第二側壁24壁厚的第三缺口250。該第三缺口250位於該第一缺口220及該第二缺口240之間並與該第一缺口220及該第二缺口240均直接連通。該上端26與該下端28分別位於該固定架20相對的兩端。該上端26上開設有一個穿孔262。該穿孔262位於該相交處25且與該第三缺口250連通。兩個第一卡合柱264垂直該上端26延伸並與該第一凹槽222的位置對應，兩個第二卡合柱266垂直該上端26延伸並與該第二凹槽242的位置對應。該下端28上開設有三個與該凸柱16對應的盲孔282，該凸柱16卡合於對應的盲孔282內從而將該固定架20固設於該底座10上。本實施方式中，該第一缺口220、該第二缺口240以及該第三缺口250均貫穿該下端28。
可以理解，該第一缺口220、該第二缺口240以及該第三缺口250並不局限於均貫穿該下端28，該第一缺口220、該第二缺口240以及該第三缺口250還可以係不貫穿該下端28，只需要滿足該第三缺口250與該第一缺口220及該第二缺口240均直接連通即可。另外，該固定架20亦不局限於藉由卡合方式固設於該底座10上，還可以係藉由螺紋連接、膠合或者焊接等方式固設於該底座10上。
該可動架30包括一個本體部32、一個延伸部34以及一個突出部36。該本體部32為中空的圓柱體結構，其開設有一個用於收容鏡頭模組50(圖3示)的收容腔320。該本體部32收容於該容置腔20a內並承載於該第一面12上。該延伸部34垂直該本體部32的外表面322延伸，本實施方式中，該延伸部34為平板結構。該突出部36為圓柱體結構且與該延伸部34相連，且該突出部36及該本體部32分別位於該延伸部34相對的兩端。該突出部36包括一個下表面362、一個與該下表面362平行相背的上表面364、一個連接該上表面364及該下表面362的圓周面366以及一個貫穿該上表面364及該下表面362的通孔368。該下表面362及該延伸部34均承載於該第一面12上，該上表面364與該上端26間隔。該圓周面366上開設有一個環形凹槽369。
該驅動單元40包括一根導引桿42、一個彈性件43、一個第一電阻夾持件44、一個第二電阻夾持件46以及一根形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，SMA)線48。
該導引桿42的一端卡合於該固定孔122內從而固定於該底座10上，另一端依次穿過該通孔368及該穿孔262。本實施方式中，該導引桿42由不鏽鋼材料製成。該彈性件43套設於該導引桿42上並分別與該上端26及該上表面364抵持。本實施方式中，該彈性件43為壓縮彈簧。
該第一電阻夾持件44為金屬導電彈片，該第一電阻夾持件44包括一個第一連接部442及一個第一夾持部444。該第一連接部442開設有兩個與該第一卡合柱264對應的第一卡合孔440。該第一連接部442用於藉由焊接的方式與外部電路連接以導引入電流。該第一夾持部444包括經金屬彎曲形成的第一夾持槽446。兩個第一卡合柱264卡合於對應的第一卡合孔440內從而使該第一連接部442固設於該上端26，並使該第一夾持部444收容於該第一凹槽222內。可以理解，該第一電阻夾持件44還可以係藉由膠合方式或者焊接方式固設於該固定架20上。
該第二電阻夾持件46為金屬導電彈片且其結構與該第一電阻夾持件44的結構基本相同。該第二電阻夾持件46包括一個第二連接部462及一個第二夾持部464。該第二連接部462開設有兩個與該第二卡合柱266對應的第二卡合孔460。該第二連接部462用於藉由焊接的方式與外部電路連接以導引入電流。該第二夾持部464包括經金屬彎曲形成的第二夾持槽466。兩個第二卡合柱266卡合於對應的第二卡合孔460內從而使該第二連接部462固設於該上端26，並使該第二夾持部464收容於該第二凹槽242內。可以理解，該第二電阻夾持件46還可以係藉由膠合方式或者焊接方式固設於該固定架20上。
該SMA線48的兩端分別夾持於該第一夾持槽446內及該第二夾持槽466內。具體地，該SMA線48包括一個彎折部482及位於該彎折部482相對兩側的第一直線部484及第二直線部486。該第一直線部484收容於該第一缺口220內且與該上端26及該下端28均不接觸。該第二直線部486收容於該第二缺口240內且與該上端26及該下端28均不接觸。該彎折部482收容於該環形凹槽369內而與該突出部36抵持，且該彎折部482位於該第三缺口250內。
組裝該致動器100時，首先，導引桿42的一端卡合於固定孔122內從而使其固定於底座10上。接著，可動架30承載於第一面12上，且導引桿42的另一端穿過通孔368，彈性件43套設於導引桿42上，且彈性件43的一端與上表面364抵持。然後，凸柱16卡合於對應的盲孔282內從而將固定架20固設於底座10上，導引桿42的另一端繼續穿過穿孔262，彈性件43的另一端與上端26抵持，此時，本體部32收容於該容置腔20a內並承載於第一面12上，延伸部34及突出部36承載於第一面12上且突出部36收容於第三缺口250內。最後，SMA線48的兩端分別夾持於第一夾持槽446內及第二夾持槽466內，第一直線部484收容於第一缺口220內且與上端26及該下端28均不接觸。第二直線部486收容於第二缺口240內且與上端26及下端28均不接觸。彎折部482收容於環形凹槽369內而與該突出部36抵持。
驅動該致動器100時，當外部電路(圖未示)提供的電流通過該第一電阻夾持件44及該第二電阻夾持件46而加熱該SMA線48時，該SMA線48受熱收縮，從而驅使該可動架30帶著該鏡頭模組50沿著該導引桿42朝遠離該底座10的方向移動，從而實現自動對焦。在該可動架30朝遠離該底座10的方向移動時，該彈性件43受力被壓縮。當外部電路停止提供電流，該第SMA線48冷卻伸長，該彈性件43彈性回復，從而驅使該可動架30回到初始位置。
本發明的致動器100僅需利用SMA線48與可動架30的配合，以及對SMA線48通上電流使其形變即可驅動可動架30實現自動對焦，避免使用複數齒輪傳動機構來實現自動對焦，不僅結構簡單，體積小，而且組裝容易，組裝效率高。
另外，該致動器100將第一直線部484收容於第一缺口220內，將第二直線部486收容於第二缺口240內，及將彎折部482收容於第三缺口250內，能夠更加進一步地減少致動器100的體積。再者，第一直線部484與上端26及下端28均不接觸，第二直線部486與上端26及下端28均不接觸，減少了SMA線48與固定架20的摩擦機會，延長了SMA線48的使用壽命。最後，由於彎折部482收容於第三缺口250內，彎折部482的位置相較於先前技術而言更加收進固定架20內部，使得第一直線部484與第二直線部486的夾角較先前技術中二者之間的夾角增大，從而減少SMA線48與突出部36接觸時的應力集中，更進一步延長了SMA線48的使用壽命。
請參閱圖3，為本發明第二實施方式提供的相機模組200。該相機模組200包括第一實施方式中的致動器100、鏡頭模組50、基板60以及影像感測器70。該鏡頭模組50收容於該收容腔320內並包括至少一個鏡片52。該致動器100承載於該基板60上。該影像感測器70位元於該基板60上並收容於該通光孔120內。該鏡頭模組50的光軸OO’與該影像感測器70的中心對準，且與該通光孔120的中心對準。當該相機模組200拍攝時，致動器100的可動架30帶動鏡頭模組50移動而實現自動對焦。
本發明第二實施方式的相機模組200具備的有益效果與第一實施方式的致動器100具備的有益效果相似，在此不再贅述。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100．．．致動器
10．．．底座
12．．．第一面
120．．．通光孔
122．．．固定孔
14．．．第二面
16．．．凸柱
20．．．固定架
20a．．．容置腔
22．．．第一側壁
220．．．第一缺口
222．．．第一凹槽
24．．．第二側壁
240．．．第二缺口
242．．．第二凹槽
25．．．相交處
250．．．第三缺口
26．．．上端
262．．．穿孔
264．．．第一卡合柱
266．．．第二卡合柱
28．．．下端
282．．．盲孔
30．．．可動架
32．．．本體部
320．．．收容腔
322．．．外表面
34．．．延伸部
36．．．突出部
362．．．下表面
364．．．上表面
366．．．圓周面
368．．．通孔
369．．．環形凹槽
40．．．驅動單元
42．．．導引桿
43．．．彈性件
44．．．第一電阻夾持件
442．．．第一連接部
444．．．第一夾持部
440．．．第一卡合孔
446．．．第一夾持槽
46．．．第二電阻夾持件
462．．．第二連接部
464．．．第二夾持部
460．．．第二卡合孔
466．．．第二夾持槽
48．．．SMA線
482．．．彎折部
484．．．第一直線部
486．．．第二直線部
200．．．相機模組
50．．．鏡頭模組
52．．．鏡片
60．．．基板
70．．．影像感測器
圖1係本發明第一實施方式提供的致動器的立體示意圖。
圖2係圖1中的致動器的分解示意圖。
圖3係本發明第二實施方式提供的相機模組的剖面示意圖。
100．．．致動器
10．．．底座
12．．．第一面
120．．．通光孔
122．．．固定孔
14．．．第二面
16．．．凸柱
20．．．固定架
20a．．．容置腔
22．．．第一側壁
220．．．第一缺口
222．．．第一凹槽
24．．．第二側壁
240．．．第二缺口
242．．．第二凹槽
25．．．相交處
250．．．第三缺口
26．．．上端
262．．．穿孔
264．．．第一卡合柱
266．．．第二卡合柱
28．．．下端
282．．．盲孔
30．．．可動架
32．．．本體部
320．．．收容腔
322．．．外表面
34．．．延伸部
36．．．突出部
362．．．下表面
364．．．上表面
366．．．圓周面
368．．．通孔
369．．．環形凹槽
40．．．驅動單元
42．．．導引桿
43．．．彈性件
44．．．第一電阻夾持件
442．．．第一連接部
444．．．第一夾持部
440．．．第一卡合孔
446．．．第一夾持槽
46．．．第二電阻夾持件
462．．．第二連接部
464．．．第二夾持部
460．．．第二卡合孔
466．．．第二夾持槽
48．．．SMA線
482．．．彎折部
484．．．第一直線部
486．．．第二直線部

Claims (10)

  1. 一種致動器，其包括：
    一個底座；
    一個固設於該底座上的固定架，該固定架包括容置腔、相鄰的第一側壁及第二側壁以及相對的上端及下端，該固定架開設位於該第一側壁上的第一缺口、位於該第二側壁上的第二缺口以及貫穿該下端的第三缺口，該第一缺口及該第二缺口均與該容置腔連通，該第三缺口位於該第一缺口及該第二缺口之間並與該第一缺口及該第二缺口均直接連通；
    一個承載於該底座上的可動架，該可動架包括本體部及從該本體部上延伸的突出部，該本體部收容於該容置腔內，該突出部收容於該第三缺口內並與該固定架間隔；以及
    一個驅動單元，其包括一根導引桿、一個第一電阻夾持件、一個第二電阻夾持件以及一根SMA線，該導引桿固設於該底座上並依次穿過該突出部及該固定架，該第一電阻夾持件固定於該第一側壁上，該第二電阻夾持件固設於該第二側壁上，該SMA線的兩端分別固定於該第一電阻夾持件及該第二電阻夾持件上，該SMA線包括一個彎折部及位於該彎折部相對兩側的第一直線部及第二直線部，該第一直線部收容於該第一缺口內，該第二直線部收容於該第二缺口內，該彎折部與該突出部抵持並收容於該第三缺口內。
  2. 如請求項1所述之致動器，其中，該第一缺口貫穿該下端。
  3. 如請求項1所述之致動器，其中，該第二缺口貫穿該下端。
  4. 如請求項1所述之致動器，其中，該第三缺口位於該第一側壁與該第二側壁的相交處。
  5. 如請求項4所述之致動器，其中，該突出部開設有環形凹槽，該彎折部收容於該環形凹槽內。
  6. 如請求項5所述之致動器，其中，該突出部包括一個下表面、與該下表面平行相背的上表面、連接該上表面及該下表面的圓周面以及貫穿該上表面及該下表面的通孔，該下表面承載於該底座上，該上表面與該上端間隔，該環形凹槽位於該圓周面上，該上端開設有與該通孔對應的穿孔，該導引桿依次穿過該通孔及該穿孔。
  7. 如請求項6所述之致動器，其中，該驅動單元還包括一個彈性件，該彈性件套設於該導引桿上並分別與該上端及該上表面抵持。
  8. 如請求項5所述之致動器，其中，該第一側壁開設有與該第一缺口連通的第一凹槽，該第一電阻夾持件包括垂直連接的第一連接部及第一夾持部，該第一連接部固設於該上端，該第一夾持部收容於該第一凹槽內，該第二側壁開設有與該第二缺口連通的第二凹槽，該第二電阻夾持件包括垂直連接的第二連接部及第二夾持部，該第二連接部固設於該上端，該第二夾持部收容於該第二凹槽內。
  9. 如請求項8所述之致動器，其中，該第一連接部藉由卡合方式固定於該上端，該第二連接部藉由卡合方式固定於該上端。
  10. 一種相機模組，其包括鏡頭模組、基板、影像感測器以及如請求項1至9任意一項所述之致動器，其中，該鏡頭模組收容於該可動架內，該致動器承載於該基板上，該影像感測器位元於該基板上並收容於該底座內，該鏡頭模組的光軸與該影像感測器的中心對準。
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