TW201600915A - 抗傾斜電磁式馬達及鏡頭裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種抗傾斜電磁式馬達，其包括框架、承載座、接觸組件、驅動組件、及彈性組件。承載座可相對於框架在一主軸上移動。接觸組件設置於框架與承載座之間並直接接觸框架及承載座。驅動組件配置用於驅動承載座之移動。彈性組件配置用於提供一預壓力，使接觸組件為框架及承載座共同抵靠。

Description

抗傾斜電磁式馬達及鏡頭裝置
本發明係關於一種驅動元件及具有該驅動元件之鏡頭裝置，特別係關於一種可以避免所承載之物件傾斜之抗傾斜電磁式馬達及具有該承載組件之鏡頭裝置。
電子產品通常配置有一驅動元件，以驅動一構件進行一定距離上之移動。舉例而言，具拍攝功能的電子產品上通常設有一驅動元件，以配置用於驅動一或多個鏡頭組件沿著一光軸進行移動，以達到自動對焦(autofocus)且/或變焦(zoom)的功能。
傳統驅動元件使用高成本的精密驅動元件作為驅動構件的動力來源(例如：步進馬達、超音波馬達、壓電致動器....等等)以及相當多的傳動元件。不僅使得機械架構複雜，而具有組裝步驟繁瑣不易、體積大、成本高昂，以及耗電量大的缺點，造成價格無法下降。
美國專利US7,869,150揭露一相機模組，其包括一鏡頭組件及驅動元件。鏡頭組件滑動於一桿件上。驅動元件包括一軛鐵、線圈、及一磁鐵。磁鐵設置於鏡頭組件之一側。當電流通過線圈時，線圈所產生之磁場控制鏡頭組件之上下移動。，在透過軛鐵與磁鐵之間的磁吸力，摩擦力系統生成於鏡頭組件與桿件 之間，鏡頭組件可藉由此系統達到固定位置之功能，。然而，當有外力(甩動、敲擊等)施加於相機模組時，鏡頭組件將朝相反於磁吸力方向移動，此時磁吸力隨距離增加而遞減，而系統穩定性將隨之下降。
美國專利申請US20120320467揭露一攝相裝置，其包 括一鏡筒及一殼體。鏡筒藉由一彈性件設置於殼體上，自體運動時，可降低鏡筒與其它部件碰撞時產生的鏡筒傾斜。但是，有外力施加於相機模組時，鏡筒會於殼體中晃動，攝相裝置所產生之影像品質會因此下降。
因此，一種驅動裝置，其具備穩定度高之優點，已成為業者進行研發的方向。
本發明之一目的在於提出一種驅動元件，其具有高控制精確度、省電之優點。
根據本發明之部分實施例，上述驅動元件為一抗傾斜電磁式馬達，其包括框架、承載座、接觸組件、驅動組件、及彈性組件。框架包括一第一側框體、一第二側框體、及一前框體。前框體位於第一側框體與第二側框體之間。承載座可相對於框架在一主軸上移動。接觸組件設置於該第一側框體鄰接該前框體之部分與該承載座之間以及該第二側框體鄰接該前框體之部分與該承載座之間。驅動組件配置用於驅動承載座之移動。彈性組件連結該承載座至該前框體並配置用於提供一預壓力(pre-loading)，使接觸組件為框架及承載座共同抵靠。
在部分實施例中，接觸組件包括複數個滾珠或軸 承。框架包括二個第一導引部面向彼此，且承載座包括二個第二導引部各自相對二個第一導引部。滾珠或軸承設置於每一第一導引部與相對應之第二導引部之間。
在部分實施例中，承載座與驅動組件沿一第一軸線 排列，且二個第一導引部及二個第二導引部沿一第二軸線排列，第一軸線垂直第二軸線。
在部分實施例中，彈性組件經由二個第一固定部連 結前框體。上述二個固定部對稱於該第一軸線。並且，二個第一導引部對稱於該第一軸線，且該二個第二導引部對稱於該第一軸線。在部分實施例中，二個第一固定部、二個第一導引部、及二個第二導引部皆沿第二軸線排列。
在部分實施例中，驅動組件包括一線圈及一磁性元 件，其中線圈及磁性元件其中之一者係設置於承載座上，且線圈及磁性元件其中之另一者係相對於線圈及磁性元件其中之者配置，並相隔一間距。線圈相對磁性元件所產生之磁力係大於該承載座之重力。
在部分實施例中，二個第一導引部與二個第二導引部分別為一溝槽。
在部分實施例中，彈性組件包括至少一片狀彈簧，排列於一垂直主軸之平面上。當承載座在主軸上移動時，彈性組件於主軸方向上產生變形，以提供該預壓力。
本發明之另一目的在於提出一種利用上述任一抗傾斜電磁式馬達之鏡頭裝置。根據本發明之部分實施例，上述鏡頭裝置包括上述任一抗傾斜電磁式馬達及鏡頭組件。承載座配置用 於承載鏡頭組件，並帶動鏡頭組件在光軸上移動。由於抗傾斜電磁式馬達可以穩定定位鏡頭組件，鏡頭裝置可的影像品質可以獲得提昇。
1‧‧‧鏡頭裝置
3‧‧‧鏡頭組件
5‧‧‧抗傾斜電磁式馬達
10‧‧‧上殼件
12‧‧‧下殼件
14‧‧‧框架
141‧‧‧前框體
142‧‧‧後框體
143‧‧‧第一側框體
144‧‧‧第二側框體
145‧‧‧凸塊
146‧‧‧通道
147‧‧‧凹槽
1471‧‧‧定位件
148‧‧‧第一導引部
16‧‧‧承載座
161‧‧‧本體
163‧‧‧結合件
165‧‧‧固定件
1651‧‧‧定位件
168‧‧‧第二導引件
18‧‧‧電路軟板
20‧‧‧驅動組件
201‧‧‧線圈
203‧‧‧磁性元件
22‧‧‧接觸組件
221‧‧‧滾珠
24‧‧‧彈性組件
241‧‧‧彈性元件
2411‧‧‧第一固定部
2413‧‧‧第二固定部
2415‧‧‧延伸部
2417‧‧‧連接部
26‧‧‧基準元件
28‧‧‧感測元件
P1‧‧‧第一軸線
P2‧‧‧第二軸線
第1圖顯示本發明之部分實施例之鏡頭裝置之元件分解圖。
第2圖顯示本發明之部分實施例之抗傾斜電磁式馬達之框架之示意圖。
第3圖顯示本發明之部分實施例之鏡頭裝置之上視圖。
第4圖顯示沿第3圖第一軸線P1所視之剖面圖。
第5圖顯示沿第3圖B-B截線所視之剖面圖。
第6圖顯示本發明之部分實施例之鏡頭裝置之元件分解圖。
為了讓本發明之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示做詳細之說明。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本發明。且實施例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
參照第1圖，其顯示本發明之一實施例之鏡頭裝置1之元件爆炸圖。在部分實施例中，鏡頭裝置1包括一鏡頭組件3以及一抗傾斜電磁式馬達5。抗傾斜電磁式馬達5係配置用於承載鏡 頭組件3，並驅動鏡頭組件3沿其光軸(Z軸)來回移動，以擷取來自外部之影像。
在部分實施例中，抗傾斜電磁式馬達5包括一上殼件 10、一下殼件12、一框架14、一承載座16、一電路軟板18、一驅動組件20、一接觸組件22、一彈性組件24、一基準元件26、及一感測元件28。抗傾斜電磁式馬達5的元件可以適當增加或減少，並不僅此為限。
上殼件10與下殼件12共同定義一空間以容納框架 14、承載座16、電路軟板18、驅動組件20、接觸組件22、彈性組件24、基準元件26、及感測元件28設置於上述空間中。
參照第2圖，其顯示本發明之部分實施例之框架14之 示意圖。在部分實施例中，框架14包括多個框體，例如：前框體141、後框體142、第一側框體143、及第二側框體144。前框體141與後框體142分別連結於第一側框體143與第二側框體144之間。在部分實施例中，前框體141相對於後框體142，且第一側框體143相對於第二側框體144。前框體141係與第一側框體143以及第二側框體144相互垂直。在部分實施例中，前框體141、第一側框體143以及第二側框體144之內壁面共同構成一曲面。在部分實施例中，前框體141、第一側框體143以及第二側框體144係以一體成形的方式製造。框架14可為塑膠等材料製成。
在部分實施例中，框架14之前框體141之實質中心為 一通道146所貫穿。並且，位於通道146之兩側，二個凹槽147形成於前框體141之上緣，且二個凹槽147形成於前框體141之下緣(未圖示於第2圖)。每一凹槽147之底部包括一凸起之定位件1471，定 位件1471配置用以固定彈性組件24。
在部分實施例中，框架14更包括一或多個凸塊145及 一或多個第一導引部148。在部分實施例中，框架14包括二個凸塊145及二個第一導引部148。二個凸塊145及二個第一導引部148分別設置於第一側框體143以及第二側框體144上，用以限定接觸組件22之位置。更具體而言，二個凸塊145其中之一者之上緣係切齊第一側框體143之上緣並位於前框體141之鄰近處。二個凸塊145之另一者之上緣係切齊第二側框體144之上緣並位於前框體141之鄰近處。二個第一導引部148分別對應於二個凸塊145並形成於第一側框體143及第二側框體144上。在部分實施例中，每一第一導引部148包括一沿平行抗傾斜電磁式馬達5之主軸(Z軸)方向延伸之溝槽。在部分實施例中，如第3圖所示，二個第一導引部148對稱於第一軸線P1並沿第二軸線P2正對彼此。
再次參照第1圖，承載座16可相對於框架14在抗傾斜電磁式馬達5之主軸(Z軸)方向上移動並配置用以承載一構件，例如：鏡頭組件3。在部分實施例中，承載座16為框架14所圍繞。承載座16包括一本體161、一結合件163、二個固定件165、及二個第二導引部168。本體161為一圓筒狀空心結構，鏡頭組件3可配置於本體161當中。結合件163連結於本體161並相鄰前框體141之通道146。在部分實施例中，結合件163包括一凹槽，驅動組件20之部分元件係設置於凹槽中。二個固定件165分別具有一柱狀結構並設置於本體161遠離前框體141之一側。二個固定件165在本體161之周向上相隔一間距。每一固定件165之上、下二端分別包括一凸起之定位件1651，定位件1651配置用以固定彈性組件24。二個第 二導引部168對稱於第一軸線P1並沿第二軸線P2(第3圖)形成於承載座16之本體161之兩側，其中二個第二導引部168分別相對於二個第一導引部148其中之一者。在部分實施例中，每一第二導引部168包括一沿平行抗傾斜電磁式馬達5之主軸(Z軸)方向延伸之溝槽。
電路軟板18係配置用以接收來自外部之電子訊號以 及/或者電源。在部分實施例中，電路軟板18係相鄰第二側框體144之外側。來自外部之電子訊號或電力經由電路軟板18提供至抗傾斜電磁式馬達5之各個電子元件。
驅動組件20電性連結於電路軟板18並配置用以驅動 承載座16之移動。在部分實施例中，驅動組件20包括一線圈201及一磁性元件203。磁性元件203係設置於承載座16之結合件163上且位於框架14之通道146中。線圈201係設置於上殼件10上。線圈201與磁性元件203彼此相對且相隔一間距，不相互連結。整體觀之，承載座16與驅動組件20係沿一垂直第二軸線P2之第一軸線P1(第3圖)排列。來自外部之電流係經由電路軟板18傳送至線圈201。線圈201接收電流後，產生一磁場。磁性元件203受上述磁場影響，驅動承載座16在抗傾斜電磁式馬達5之主軸(Z軸)方向移動。
應當理解的是，線圈201與磁性元件203之配置位置不 應以上述實施例為限。舉例而言，如第6圖所示般，鏡頭裝置1’之驅動組件20’之線圈201係設置於承載座16之結合件163上且位於框架14之通道146中。磁性元件203係設置於上殼件10上。來自電路軟板18之電流係傳送至線圈201。
再次參照第1圖，接觸組件22設置於承載座16與框架 14之間，並配置用以使承載座16可以相對於框架14之移動。在部分實施例中，接觸組件22包括複數個滾珠221，滾珠221設置於相對應之第一導引部148與第二導引部168之間，並直接接觸第一導引部148與第二導引部168。在部分實施例中，接觸組件22包括複數個軸承，軸承設置於相對應之第一導引部148與第二導引部168之間，並直接接觸第一導引部148與第二導引部168。
參照第3圖，其顯示本發明之部分實施例之鏡頭裝置 1之上視圖。彈性組件24連結承載座16至框架14，並配置用以提供承載座16一在第一軸線P1之方向上之預壓力(pre-loading)，使接觸組件22為第一導引部148與第二導引部168共同抵靠。在部分實施例中，彈性組件24包括二個彈性元件241。二個彈性元件241係分別排列於垂直抗傾斜電磁式馬達5之主軸(Z軸)之平面上。更具體而言，設置於承載座16之上下兩側(承載座16平行主軸方向上之相對兩側)並連結承載座16至框架14。然而，彈性元件241之數量及連結位置不應受上述實施例所限。在部分未圖示之實施例中，彈性組件24包括一彈性元件241，彈性元件241圍繞承載座16之本體161外側並連結承載座16至框架14。
再次參照第1圖，在部分實施例中，每一彈性元件241 具有一U形之態樣，且包括二個第一固定部2411、二個第二固定部2413、二個延伸部2415、及一連接部2417。每一第一固定部2411與每一第二固定部2413皆具有一開孔。每一延伸部2415分別連結於第一固定部2411與第二固定部2413之間。連接部2417位於二個第二固定部2413之間。二個第一固定部2411以適當的方式(例如： 卡合、焊接、黏合)固定於框架14之定位件1471，並且二個第二固定部2413以適當的方式(例如：卡合、焊接、黏合)固定於承載座16之定位件1651。值得注意的是，二個延伸部2415相對於框架14之凸塊145之位置具有一彎曲結構，以避免延伸部2415與框架14之凸塊145產生干涉。在部分實施例中，二個第一固定部2411、二個第一導引部148、及二個第二導引部168設置於相同水平面上，以增加承載座16移動時的穩定度。舉例而言，二個第一固定部2411、二個第一導引部148、及二個第二導引部168皆沿第二軸線P2(第3圖)排列。
在部分實施例中，每一彈性元件241為一片狀彈簧， 其在相異方向上具有相異的彈簧常數。舉例而言，彈性元件241在水平方向(平行X軸之方向)上與彈性元件241在垂直方向(平行Z軸之方向)之彈簧常數相異。
基準元件26與感測元件28係配置用以偵測承載座16 之位置或位移，並提供一回饋訊號以定位承載座16。在部分實施例中，感測元件28設置於電路軟板18上，並且基準元件26係相對於感測元件28設置於承載座16。在部分實施例中，基準元件26為一永久磁鐵，且感測元件28為一霍爾效應偵測器(Hall Effect Sensor)。感測元件28藉由感測基準元件26之磁場變化，並判斷基準元件26之位置，藉此達到定位承載座16之目的。
在另一實施例中，基準元件26包括一光學訊號發射 器，且感測元件28包括一位置訊號接收器。感測元件28接收來自基準元件26之位置訊號，並判斷基準元件26之位置，藉此達到定位承載座16之目的。感測元件28所產生之電子訊號亦經由電路軟 板18傳送至一控制系統(圖未示)。接著，該控制系統根據感測元件28所產生之電子訊號，調整供應於驅動組件20之電流流量。因此，承載座16之位置可以獲得校正。
在部分實施例中，當複數個接觸組件22放置於相對 應之第一導引部148與第二導引部168之間時，二個彈性元件241提供承載座16一朝向框架14之前框體141之預壓力(pre-loading)，使接觸組件22之滾珠221受第一導引部148與第二導引部168共同抵靠。值得注意的是，上述預壓力之方向係實質相同於承載座16朝向驅動組件20之方向。並且，承載座16並未接觸框架14之前框體141。
本發明之抗傾斜電磁式馬達5之優點舉例說明如下：請參照第3、4、5圖，第4圖顯示沿第3圖第一軸線P1所視之剖面圖，第5圖顯示沿第3圖B-B截線所視之剖面圖。如第4圖所示，在部分實施例中，當鏡頭裝置1作動時，驅動組件20於承載座16之單一側邊產生一磁力F，以推動承載座16以及/或者鏡頭組件3沿抗傾斜電磁式馬達5之主軸(Z軸)移動。在部分實施例中，由於磁力F僅施加於承載座16之單一側邊，承載座16在移動中可能產生偏移。然而，如第5圖所示，當承載座16在主軸(Z軸)上移動時，彈性組件24於主軸(Z軸)方向上產生變形。因此，彈性組件24可以所提供一之預壓力，使承載座16可以穩定地藉由接觸組件22沿抗傾斜電磁式馬達5之主軸(Z軸)移動。於是，承載座16以及/或者鏡頭組件3因單邊磁力F之施加而產生承載座16傾斜現象將可避免。另一方面，當承載座16朝遠離前框體141方向(第4圖左方箭頭標示方向)移動時，彈性組件24所提供的預壓力亦對 應增加，承載座16不受其自身位置的影響，仍能穩定地移動。值得注意的是，彈性組件24與驅動組件20兩者所產生的旋轉力矩愈低，上述功效愈大。
另一方面，當鏡頭裝置受到晃動或外力衝擊時，外 力將由彈性組件24所吸收。因此，抗傾斜電磁式馬達5可保護鏡頭組件3免於受到破壞。另外，在部分實施例中，位於承載座16上、下二側之彈性元件241亦可避免抗傾斜電磁式馬達5產生相對於主軸方向之擺動。鏡頭裝置1因鏡頭晃動而產生影像品質下降之問題因此可獲得解決。
另外，如第3圖所示，承載座16係透過接觸組件22相對於框架14滑動。接觸組件22與第一導引部148與第二導引部168之間並非固定，接觸組件22可相對第一導引部148與第二導引部168滾動。因此，接觸組件22使框架14與承載座16之間在垂直主軸方向上(X軸、及Y軸方向)上的裕度(clearance)變得可以調整。抗傾斜電磁式馬達5之生產成本得以降低，且產品良率得以提昇。
與傳統之音圈馬達(voice coil actuator，VCA)相比，本發明之鏡頭裝置1因上、下彈片設計方式與傳統之音圈馬達不同，因此用於驅動鏡頭裝置1之電流將可減少，藉此達到省電之功效。另外，可藉由接觸組件與塑膠件的之間摩擦力克服承載座16(活動部)的重量，以達到減少承載座16移動至目標位置後靜止時所需提供之電流。再搭配鏡頭裝置1內的感測元件28可使承載座16的控制精度(control accuracy)進一步獲得提昇。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技術者，在不脫離本發明之精神和 範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧鏡頭裝置
3‧‧‧鏡頭組件
5‧‧‧抗傾斜電磁式馬達
10‧‧‧上殼件
12‧‧‧下殼件
14‧‧‧框架
141‧‧‧前框體
142‧‧‧後框體
143‧‧‧第一側框體
144‧‧‧第二側框體
16‧‧‧承載座
161‧‧‧本體
163‧‧‧結合件
165‧‧‧固定件
1651‧‧‧定位件
168‧‧‧第二導引件
18‧‧‧電路軟板
20‧‧‧驅動組件
201‧‧‧線圈
203‧‧‧磁性元件
22‧‧‧接觸組件
221‧‧‧滾珠
24‧‧‧彈性組件
241‧‧‧彈性元件
2411‧‧‧第一固定部
2413‧‧‧第二固定部
2415‧‧‧延伸部
2417‧‧‧連接部
26‧‧‧基準元件
28‧‧‧感測元件

Claims (10)

  1. 一種抗傾斜電磁式馬達，包括：一框架，包括一第一側框體、一第二側框體、及一前框體位於該第一側框體與該第二側框體之間；一承載座，可相對於該框架在一主軸上移動；一接觸組件，設置於該第一側框體鄰接該前框體之部分與該承載座之間以及該第二側框體鄰接該前框體之部分與該承載座之間；一驅動組件，配置用於驅動該承載座之移動；以及一彈性組件，連結該承載座至該前框體並配置用於提供一預壓力(Pre-loading)，使該接觸組件為該框架及該承載座共同抵靠。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之抗傾斜電磁式馬達，其中該接觸組件包括複數個滾珠或軸承，且該框架包括二個第一導引部面向彼此，且該承載座包括二個第二導引部各自相對該二個第一導引部，該等滾珠或軸承設置於每一該第一導引部與相對應之第二導引部之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之抗傾斜電磁式馬達，其中該承載座與該驅動組件沿一第一軸線排列，且該二個第一導引部及該二個第二導引部沿一第二軸線排列，該第一軸線垂直該第二軸線。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之抗傾斜電磁式馬達，其中該彈性組件經由二個第一固定部連結該前框體，該二個固定部對稱於該第一軸線。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之抗傾斜電磁式馬達，其中該二個第一固定部、二個第一導引部、及該二個第二導引部皆沿該第二軸線排列。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之抗傾斜電磁式馬達，其中該二個第一導引部對稱於該第一軸線，且該二個第二導引部對稱於該第一軸線。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之抗傾斜電磁式馬達，其中該二個第一導引部與該二個第二導引部分別為一溝槽。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之抗傾斜電磁式馬達，其中該驅動組件包括一線圈及一磁性元件，其中該線圈及該磁性元件其中之一者係設置於該承載座上，且該線圈及該磁性元件其中之另一者係相對於該線圈及該磁性元件其中之該者配置，並相隔一間距，其中該線圈相對該磁性元件所產生之磁力係大於該承載座之重力。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之抗傾斜電磁式馬達，其中該彈性組件包括至少一片狀彈簧，當該承載座在該主軸上移動時，該彈性組件於該主軸方向上拉伸，提供該預壓力。
  10. 一種鏡頭裝置，包括： 一框架，包括一第一側框體、一第二側框體、及一前框體位於該第一側框體與該第二側框體之間；一鏡頭組件；一承載座，配置用於承載該鏡頭組件，且可相對於該框架在一主軸上移動；一接觸組件，設置於該第一側框體鄰接該框體之部分該框架與該承載座之間以及該第二側框體鄰接該前框體之部分與該承載座之間並直接接觸該框架及該承載座；一驅動組件，配置用於驅動該承載座之移動；以及一彈性組件，連結該承載座至該前框體並配置用於提供一預壓力(Pre-loading)，使該接觸組件為該框架及該承載座共同抵靠。
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