TW201432339A - 鏡頭致動裝置 - Google Patents

Abstract

一種鏡頭致動裝置包括一固定件、一移動件、一驅動單元、及一移動支持單元。移動件沿光軸方向可移動地設置於固定件內，移動件裝設一透鏡模組。驅動單元設置於固定件與移動件之間以提供該移動件驅動力。移動支持單元與驅動單元相對地位於移動件的另一側，其包括一平行於光軸方向的第一導引結構係形成於該固定件的內側面、一形成於該移動件外圍且對應於該第一導引結構的第二導引結構、及數個可滾動的滾動件，該些滾動件位於第一導引結構與第二導引結構間形成兩列夾持第二導引結構以侷限該移動件沿著平行於光軸方向位移。

Description

鏡頭致動裝置

本發明乃是關於一種鏡頭致動裝置，特別是指一種應用於驅動光學鏡組之鏡頭致動裝置。

習知相機鏡頭致動模組，多利用一磁性體與導電線圈分別設置於透鏡模組與基座上，該磁性體與該線圈所產生之磁場與電場交互作用後，並根據佛來明左手定則在光軸方向上產生驅動力來驅動透鏡模組進行對焦移動。如本案申請人已獲准之中華民國專利第I343165號所揭露之「光學裝置」，其具有一鏡頭、一位於上述鏡頭一側之線圈、一磁性體，鏡頭與線圈之間具有一導桿，上述鏡頭受到上述導桿的引導及線圈和磁性體提供之驅動力在光軸方向進退運動。然而，此種方式線圈與磁性體做徑向排列會佔據較大空間。

本案申請人基於上述可改進之處提出中華民國專利申請號101115361號之「鏡頭致動裝置」，改善了導桿之配置結構以節省空間且容易組裝。然而，本案申請人基於精益求精的精神，為使鏡頭完全準確沿著光軸的方向移動，不致於稍為側向偏移，因此再提出本創作。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種鏡頭致動裝置，使鏡頭準確沿著光軸的方向移動，不致於產生側向偏移，並且整 體組裝方便。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種鏡頭致動裝置，其包括一固定件、一移動件、一驅動單元、及一移動支持單元。上述移動件沿光軸方向可移動地設置於該固定件內，該移動件裝設一透鏡模組；上述驅動單元提供該移動件驅動力，該驅動單元設置於該固定件與該移動件之間；上述移動支持單元與該驅動單元相對地位於該移動件的另一側，包括一平行於上述光軸方向的第一導引結構係形成於該固定件的內側面、一形成於該移動件外圍且對應於該第一導引結構的第二導引結構、及數個可滾動的滾動件，該些滾動件形成兩列夾持該第二導引結構以侷限該移動件沿著平行於上述光軸方向位移，避免朝向及遠離該驅動單元偏移。

本發明至少具有以下有益效果：當外部產生非鏡頭組件的移動方向之衝擊力時，該些滾動件形成兩列成對地夾持該第二導引結構，可抵銷衝擊力，使移動件沿著平行於上述光軸方向保持穩定的移動。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

100‧‧‧鏡頭致動裝置

1‧‧‧固定件

11a‧‧‧第一側壁

11b‧‧‧第二側壁

11c‧‧‧第三側壁

11d‧‧‧第四側壁

111‧‧‧缺口

13‧‧‧擋板

130‧‧‧透光孔

15‧‧‧第一導引結構

151‧‧‧外擋柱

152‧‧‧輔助擋塊

1521‧‧‧輔助斜面

153‧‧‧內側面

154‧‧‧擋塊

2‧‧‧移動件

21a、21b、21c、21d‧‧‧平坦壁面

23‧‧‧磁石容置區

25‧‧‧第二導引結構

251‧‧‧內擋柱

2511‧‧‧第一擋止面

2512‧‧‧第二擋止面

253‧‧‧凹陷部

255、255’‧‧‧收容槽

3‧‧‧驅動單元

31‧‧‧磁石

32‧‧‧線圈

4‧‧‧外蓋

40‧‧‧開孔

5‧‧‧位置感測元件

6‧‧‧側向牽引元件

7‧‧‧影像感測模組

71‧‧‧影像感測器

72‧‧‧軟性電路板

73‧‧‧濾光片

8‧‧‧位置感測暨控制單元

9‧‧‧透鏡模組

B1、B2‧‧‧球體

B2’、R2‧‧‧滾動件

圖1為本發明之鏡頭致動裝置的立體分解圖。

圖2為本發明之鏡頭致動裝置另一角度的立體分解圖。

圖3為本發明之鏡頭致動裝置(移除外蓋)的俯視圖。

圖4為本發明之鏡頭致動裝置(移除外蓋)的立體組合圖。

圖5為本發明之鏡頭致動裝置的立體組合圖。

圖6為本發明之鏡頭致動裝置第二實施例(移除外蓋)的俯視圖。

圖7為本發明之鏡頭致動裝置第三實施例(移除外蓋)的俯視圖。

[第一實施例]

請參考圖1及圖2，為本發明之鏡頭致動裝置的立體分解圖。本發明提供一種鏡頭致動裝置100，其包括一固定件1、一移動件2、一提供該移動件2驅動力之驅動單元3、一用以導引限制該移動件2沿著光軸方向移動的移動支持單元、一外蓋4、一位置感測元件5及一側向牽引元件6。上述移動件2沿光軸方向可移動地設置於該固定件1內，該移動件2裝設一透鏡模組9。該驅動單元3設置於該固定件1與該移動件2之間。上述光軸方向是指透鏡模組9的軸心方向。

本實施例為著使移動件2及其透鏡模組9準確沿著光軸的方向移動，不致於稍為側向偏移或傾斜，因此提供一對的移動支持單元。移動支持單元(如元件符號15、25標示的位置)與該驅動單元3相對地位於該移動件2的另一側。每一移動支持單元各包括一第一導引結構15、第二導引結構25、及數個可滾動的球體B1、B2係設於第一導引結構15與第二導引結構25之間。第一導引結構15係形成於該固定件1的內側面且平行於上述光軸方向；第二導引結構25係形成於該移動件2外圍且對應於該第一導引結構15。換言之，第一導引結構15、第二導引結構25及數個球體B1、B2構成一個移動支持單元。上述球體B1、B2可概稱為滾動件，端視其被夾持的結構，可以用圓柱等其他等效的滾動件予以替換。

本發明的特徵之一在於，其中該第一導引結構15局部延伸至該第二導引結構25與該驅動單元3之間以共同夾持該些球體B1、B2，該些球體B1、B2形成兩列夾持該第二導引結構25以侷限該移動件2沿著平行於上述光軸方向位移，避免朝向及遠離該驅動 單元3。藉由此種安排，移動件2在側向上朝向該驅動單元3或遠離驅動單元3的偏移得以受到限制，而導引透鏡模組9準確沿著光軸方向移動。以下再分別詳述各個元件。

上述固定件1大體呈方形(亦即四邊形)，而包括依序相連接的第一側壁11a、第二側壁11b、第三側壁11c、及第四側壁11d。其中該第二側壁11b與該第四側壁11d相對。該對第一導引結構15分別形成於該第一側壁11a、該第二側壁11b、及該第四側壁11d。該固定件1的底部還包括一擋板13以擋止該移動件2，擋板13的中間形成一透光孔130。該擋板13孔徑小於該移動件2之直徑，因此當移動件2下降到底時會被該擋板13阻擋而停止。本實施例的擋板13接觸移動件2的部位不加以限制，可接觸移動件2的任意部位，只要達到阻擋移動件2的功能即可。

上述移動件2大體呈圓筒狀，設置於固定件1內，移動件2裝設上述透鏡模組9，並可沿光軸方向移動，以進行透鏡模組9的對焦。上述移動件2的外圍凹設形成一對與該對第二導引結構25相對的磁石容置區23。此外，移動件2的四圍局部向外突出而各形成一垂直的平坦壁面21a、21b、21c、21d，如圖2所示。

該驅動單元3設置於固定件1與移動件2之間且提供移動件2之驅動力。驅動單元3包括有一對磁石31及一線圈32，該對磁石31固設於移動件2，該線圈32固設於固定件1。本實施例的該對磁石31大體呈三角柱狀固設於該移動件2的外表面且與該對第二導引結構25相對。該對磁石31各自設於上述移動件2的該對磁石容置區23。該線圈32固設於該固定件1的該第三側壁11c上，本實施例在第三側壁11c形成一長方形鏤空孔111，線圈32嵌入於鏤空孔111內。

上述本發明結構安排之優點在於，本實施例善用移動件2與固定件1之間的四個角落，上述移動支持單元(如元件符號15、25標示的位置)與該驅動單元3相對地設置於該移動件2的該移動件2 的兩側。本實施例中，移動支持單元則分別位於其中的二個角落，該驅動單元3位於另二個角落。利用具方形內部空間的固定件1與呈圓筒狀的移動件2之間的角落空間，提供呈三角柱狀的該對磁石31，可良好的利用該些角落空間。此外，該對移動支持單元(如元件符號15、25標示的位置)與該對磁石31相對地設置，也是善用上述的角落空間。上述節省空間的用意在於可以在同樣的空間內，設置更大直徑的移動件2，亦即可以容置更大直徑的透鏡模組9，以提供更好的光學性能。從另一角度而言，可以較小的結構體積設置相同直徑的透鏡模組9，有利於相機系統的小型化。然而，本創作的磁石及線圈數量可以是至少一個。

請同時參考圖1及圖3，圖3為本發明之鏡頭致動裝置(移除外蓋)的俯視圖。該對第一導引結構15各具有一外擋柱151，該外擋柱151分別由該固定件1的該第二側壁11b及該第四側壁11d朝該移動件2延伸且位於該驅動單元3與該些球體B1,B2之間。

該對第二導引結構25各具有一內擋柱251係延伸至該外擋柱151與該第一側壁11a之間、及一位於該內擋柱251一側的凹陷部253。該外擋柱151與該內擋柱251共同夾擠該些對應的球體B1成一列。本實施例中，球體B1的數量可以是二個以上，較佳可以是至少三個，沿著光軸方向呈堆疊狀設於該外擋柱151與該內擋柱251之間。凹陷部253係平行於光軸方向，收容該外擋柱151與球體B1。該對凹陷部253的位置大體與該對磁石容置區23相對，分別位於該移動件2的四個角落。換言之，大體位於方型的固定件1與圓筒狀的移動件2之間的四個角落。

該對第一導引結構15進一步包括一輔助擋塊152分別由該固定件1的該第二側壁11b及該第四側壁11d朝該移動件2延伸，該輔助擋塊152位於該內擋柱251與該第一側壁11a之間以共同夾擠該些對應的球體B2。球體B2是輔助的角色，其數量可以是一個以上即可。本實施例的第一導引結構15進一步包括一擋塊 154，擋塊154由該輔助擋塊152局部向內延伸，且連接第一側壁11a。擋塊154的頂面用以輔助擋止上述球體B2。本實施例的第一導引結構15還利用第一側壁11a的內側面153一同配合上述外擋柱151及輔助擋塊152共同限制該些球體B1、B2夾擠第二導引結構25的內擋柱251。

其中該輔助擋塊152具有一輔助斜面1521朝向該外擋柱151，且與該內擋柱251相對，該輔助斜面1521與該外擋柱151共同夾持一列的該些球體B1。

關於本實施例的第二導引結構25，每一內擋柱251包括有一第一擋止面2511與該外擋柱151共同夾擠該些對應的球體B2沿著平行於上述光軸方向排列成一列。該些第一擋止面2511分別傾斜地面對於該第二側壁11b及該第四側壁11d。每一該內擋柱251還包括有一第二擋止面2512與該對輔助擋塊152共同夾擠該些對應的球體B2沿著平行於上述光軸方向排列成另一列。其中該些第二擋止面2512傾斜地面對於該第一側壁11a。第一擋止面2511及第二擋止面2512設計成傾斜的優點在於，球體B1及B2的作用力可分成兩個垂直於不同側壁的分力。

本實施例中，每一該第二導引結構25的該第一擋止面2511與該第二擋止面2512大致垂直地連接。此外，第一擋止面2511與第一側壁11a的夾角約45度，第二擋止面2512與第二側壁11b或第四側壁11d的夾角約45度。然而，上述角度安排僅為本發明的實施例之一，並不以此限制本發明。

請參閱圖1及圖4，為本發明之鏡頭致動裝置(移除外蓋)的立體組合圖。上述位置感測元件5設置於固定件1之一側面，用以感測移動件2之位置。位置感測元件5可為磁場變化感測元件、光強度變化感測元件、電場變化感測元件或應力變化感測元件等，不加以限制。

此外，上述位置感測元件5可進一步改為一位置感測暨控制 單元8，該位置感測暨控制單元8同樣設置於該固定件1，該位置感測暨控制單元8可感測移動件2位置並調整驅動單元3驅動力。如圖1所示，本實施例較佳的方式，該位置感測暨控制單元8固設於該固定件1的第二側壁11c的缺口111內，如圖1所示。其中該位置感測暨控制單元8鄰近於該磁石31其中之一，且配置於該線圈32之另一側。

更進一步地說明，該位置感測暨控制單元8包含一位置感測元件(圖略)與一控制單元(圖略)。該位置感測元件感測移動件2位置，該控制單元調整驅動單元3驅動力，該位置感測元件為磁場變化感測元件、光強度變化感測元件、電場變化感測元件或應力變化感測元件。

請參閱圖2，本實施例具有一設於固定件1下方的影像感測模組7，該影像感測模組7包括一影像感測器71、一軟性電路板72及一濾光片73。本實施例中，固定件1連接於軟性電路板72一側接近一端處。影像感測器71呈一平面，且固定於軟性電路板72面對固定件1之一側，影像感測器71之法線方向平行光軸。濾光片73位於移動部2與影像感測器71之間，且固設於擋板13接近影像感測器71一側，用以將通過濾光片73之不可見光濾除。

透鏡模組9設置於移動件2上，透鏡模組9使拍攝對象物成像於影像感測器71。隨著移動件2的移動，可進而帶動透鏡模組9對被攝物進行適當的對焦，以使被攝物之影像可清晰地成像，並被影像感測器71所感測。

較佳地，透鏡模組9可為一針孔鏡頭、單透鏡鏡頭、標準鏡頭、定焦鏡頭、長焦距鏡頭、短焦距鏡頭、廣角鏡頭或微距鏡頭。透鏡模組9的成像方式可為針孔成像、單鏡反射式成像、連動測距、單透鏡成像或複透鏡成像的方式成像。

請參閱圖5，為本發明之鏡頭致動裝置的立體組合圖。上述外蓋4蓋設於該固定件1的頂面及四周，外蓋4的頂壁擋止該移動 件2及上述球體B1、B2，外蓋4的頂壁還形成對應於透鏡模組9的開孔40。

透過本發明之鏡頭致動裝置，當外部產生非鏡頭組件的移動方向之衝擊力時，該些球體B1、B2形成兩列成對地夾持該第二導引結構25，可抵銷衝擊力，使移動件2(透鏡模組9)沿著平行於上述光軸方向保持穩定的移動。

本發明的位置感測元件5與線圈32配置於磁石不同側，可降低線圈32中產生推力之電流引發的電磁場擾動位置感測元件5的感測訊號，提升定位精度與定位穩定性。

本發明利用具方形內部空間的固定件1與呈圓筒狀的移動件2之間的角落空間，提供呈三角柱狀的該對磁石31，良好的利用該些角落空間，有利於相機系統的小型化，或容置更大直徑的透鏡模組9，以提供更好的光學性能。

本發明的球體B1、B2在固定件1與移動件2組裝完成後，直接置於兩者之間的空間即可，組裝方便。

[第二實施例]

上述實施例的兩角落各有二列的球體B1、B2各夾持第二導引結構25，以分別提供不同方向的力量以導引移動件2能正確的在光軸上位移。因此共有四列的球體，以達到較佳的平衡。然而，補充說明的，本發明可以僅在一角落設置上述第一、第二導引結構，而在另一角落僅設置一列，以達到輔助平衡即可。

承上，本發明的第二實施例僅利用三列的球體以達到上述的功用。請參閱圖6，此實施例在移動件2設置一收容槽255係大體對應於第一側壁11a的中間，收容槽225收容另一列的滾動件B2’(本實施例為圓形球體)。上述收容槽255可視為第二導引結構25的一部分，與該第一側壁11a共同夾擠該些對應滾動件B2’。當移動件2受到偏向第一側壁11a的力量時，此一列的球體B2’ 藉由第一側壁11a的內側面153提供朝向上述驅動單元3的力量，也是朝向第三側壁11c的力量。當移動件2受到遠離第一側壁11a的力量時，原先的第一列球體B1則提供朝向第一側壁11a的力量。由於內擋柱251的第一擋止面2511是傾斜的，因此實際上，在圖6上方的第一列球體B1作用於第一擋止面2511的力量，包括朝向第一側壁11a的分力及朝向第二側壁11b的分力；圖6下方的第一列球體B1作用力包括朝向第一側壁11a的分力及朝向第四側壁11d的分力。

[第三實施例]

與第二實施例的差異在於，本實施例的滾動件R2為圓柱形，配合滾動件R2，此實施例具有較寬的收容槽255’。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧鏡頭致動裝置

1‧‧‧固定件

11a‧‧‧第一側壁

11b‧‧‧第二側壁

11c‧‧‧第三側壁

11d‧‧‧第四側壁

111‧‧‧缺口

13‧‧‧擋板

130‧‧‧透光孔

15‧‧‧第一導引結構

151‧‧‧外擋柱

153‧‧‧內側面

152‧‧‧輔助擋塊

154‧‧‧擋塊

2‧‧‧移動件

23‧‧‧磁石容置區

25‧‧‧第二導引結構

251‧‧‧內擋柱

2511‧‧‧第一擋止面

2512‧‧‧第二擋止面

253‧‧‧凹陷部

3‧‧‧驅動單元

31‧‧‧磁石

32‧‧‧線圈

4‧‧‧外蓋

40‧‧‧開孔

5‧‧‧位置感測元件

6‧‧‧側向牽引元件

7‧‧‧影像感測模組

71‧‧‧影像感測器

72‧‧‧軟性電路板

73‧‧‧濾光片

8‧‧‧位置感測暨控制單元

9‧‧‧透鏡模組

B1、B2‧‧‧球體

Claims (15)

1. 一種鏡頭致動裝置，包括：一固定件；一移動件，沿光軸方向可移動地設置於該固定件內，該移動件裝設一透鏡模組；一提供該移動件驅動力之驅動單元，該驅動單元設置於該固定件與該移動件之間；及一移動支持單元，與該驅動單元相對地位於該移動件的另一側，包括一平行於上述光軸方向的第一導引結構係形成於該固定件的內側面、一形成於該移動件外圍且對應於該第一導引結構的第二導引結構、及數個可滾動的滾動件，其中該些滾動件位於第一導引結構與第二導引結構之間形成兩列夾持該第二導引結構以侷限該移動件沿著平行於上述光軸方向位移，避免朝向及遠離該驅動單元偏移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭致動裝置，其中該移動件大體呈圓筒狀，該固定件大體呈方形，該移動件的外圍與該固定件之間形成四個角落，該移動支持單元與該驅動單元相對地設置於該移動件的兩側。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭致動裝置，其中該固定件大體呈四邊形且包括第一側壁、第二側壁、第三側壁及第四側壁，其中該第二側壁與該第四側壁相對，該第一導引結構分別形成於該第一側壁、第二側壁及該第四側壁。
4. 如申請專利範圍第3項所述之鏡頭致動裝置，其中該驅動單元包括有至少一磁石及至少一線圈，該磁石固設於該移動件 的外表面且與該第二導引結構相對，該線圈固設於該固定件的該第三側壁上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之鏡頭致動裝置，其中該對第一導引結構各具有一外擋柱分別由該固定件的該第二側壁及該第四側壁朝該移動件延伸且位於該驅動單元與該些滾動件之間，該對第二導引結構各具有一內擋柱延伸至該外擋柱與該第一側壁之間，該外擋柱與該內擋柱共同夾擠該些對應的滾動件成一列。
6. 如申請專利範圍第5項所述之鏡頭致動裝置，其中每一該內擋柱包括有一第一擋止面與該外擋柱共同夾擠該些對應的滾動件沿著平行於上述光軸方向排列成一列。
7. 如申請專利範圍第6項所述之鏡頭致動裝置，其中該些第一擋止面分別傾斜地面對於該第二側壁及該第四側壁。
8. 如申請專利範圍第6項所述之鏡頭致動裝置，其中每一該內擋柱包括有一第二擋止面與該第一側壁、第二側壁及該第四側壁共同夾擠該些對應的滾動件沿著平行於上述光軸方向排列成另一列。
9. 如申請專利範圍第8項所述之鏡頭致動裝置，其中該些第二擋止面傾斜地面對於該第一側壁。
10. 如申請專利範圍第5項所述之鏡頭致動裝置，其中該對第一導引結構進一步包括一輔助擋塊分別由該固定件的該第二側壁及該第四側壁朝該移動件延伸，該輔助擋塊位於該內擋柱與該第一側壁之間以共同夾擠該些對應的滾動件。
11. 如申請專利範圍第10項所述之鏡頭致動裝置，其中該輔助擋塊具有一輔助斜面朝向該外擋柱，且與該內擋柱相對，該輔助斜面與該外擋柱共同夾持一列的該些滾動件。
12. 如申請專利範圍第3項所述之鏡頭致動裝置，其中該第二導引結構形成一收容槽與該第一側壁共同夾擠該些對應滾動件。
13. 如申請專利範圍第12項所述之鏡頭致動裝置，其中該收容槽係凹陷的形成於該移動件上，且大體對應於第一側壁的中間。
14. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭致動裝置，進一步包括一感測移動件位置並調整驅動單元驅動力之位置感測暨控制單元，其中該位置感測暨控制單元鄰近於該磁石。
15. 如申請專利範圍第14項所述之鏡頭致動裝置，其中該位置感測暨控制單元包含一位置感測元件與一控制單元，該位置感測元件為磁場變化感測元件、光強度變化感測元件、電場變化感測元件或應力變化感測元件。