TWI427903B

TWI427903B - 音圈馬達組合

Info

Publication number: TWI427903B
Application number: TW98121482A
Authority: TW
Inventors: Tai Hsu Chou
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2014-02-21
Also published as: TW201101651A

Description

音圈馬達組合

本發明涉及光學防抖技術，特別涉及一種應用於相機模組中之音圈馬達組合。

相機模組藉由快門控制光線投射到影像感測器之時間長短，比如，快門速度為1/2秒時，表示影像感測器感光之時間為1/2秒，若在這1/2秒內由於抖動之原因同一束光線在影像感測器上發生移動，影像感測器就會記錄下該光線之運動軌跡，使拍攝之照片模糊不清。為補償由於抖動造成之光線偏移量，上世紀九十年代開始出現利用影像穩定系統以防止抖動之相機模組。具體請參閱Cardani B.等人2006年4月在Control Systems Magazine,IEEE (Volume 26,Issue 2,Page(s)：21-22)上發表之論文“Optical image stabilization for digital cameras”。

相機模組之防抖技術主要分為電子防抖與光學防抖兩大類。其中，電子防抖主要指在相機模組上採用強制提高影像感測器之感光參數同時加快快門並針對影像感測器上大約2/3面積上取得之圖像進行分析，然後利用邊緣圖像進行補償之防抖技術，但由於在圖像處理過程中不可避免要拋棄部分圖像資訊，因此實際上電子防抖技術降低影像感測器之利用效率。

光學防抖技術又可分為成像器件防抖與鏡頭防抖兩類。成像器件防抖主要指在感知相機模組抖動後，改變影像感測器之位置或角度來保持成像之穩定性，但成像器件防抖需採用高精度之機構改變影像感測器之位置或角度，相應地大大增加相機模組之製造成本。鏡頭防抖主要指在鏡頭模組中設置專門之防抖補償鏡片，根據相機模組之抖動方向與程度，補償鏡片相應調整位置與角度，使光路保持穩定，但增加額外之補償鏡片會增加相機模組在光軸方向之總高度，不利於相機模組之輕薄化以及在輕薄手機上之推廣應用。

有鑑於此，提供一種無需設置專門之防抖補償鏡片、結構簡單且可有效降低相機模組在光軸方向之總高度之音圈馬達組合實屬必要。

有鑒於此，有必要提供一種音圈馬達組合。

一種音圈馬達組合，包括音圈馬達、框體、電磁驅動單元與彈性元件，該電磁驅動單元用於驅動音圈馬達相對框體在垂直於音圈馬達中心軸方向之平面內移動，該彈性元件包括內框、外框以及兩端分別連接於該內框與外框之間之四個微彈簧，該內框與音圈馬達相連固定，該外框與框體相連固定，從而該彈性元件將音圈馬達彈性懸掛於框體上。

相較於先前技術，本技術方案之音圈馬達組合利用彈性元件之內框與音圈馬達相連固定，外框與框體相連固定，並利用連接於該內框與外框之間之四個微彈簧將音圈馬達彈性懸掛於框體上，使得該音圈馬達在驅動其內之鏡片沿中心軸方向移動進行對焦之同時，還可在電磁驅動單元之驅動下相對框體在垂直於音圈馬達中心軸方向之平面內移動以修正抖動，其無需設置專門之防抖補償鏡片，結構簡單且可有效降低相機模組在光軸方向之總高度，有利於相機模組之薄型化，且節省使用防抖補償鏡片之成本。

100‧‧‧音圈馬達組合

10‧‧‧音圈馬達

20‧‧‧框體

30‧‧‧電磁驅動單元

40‧‧‧該彈性元件

42‧‧‧內框

44‧‧‧外框

46、48‧‧‧微彈簧

11‧‧‧第一置磁部

12‧‧‧第二置磁部

21‧‧‧第一側壁

22‧‧‧第二側壁

202‧‧‧收容腔

212‧‧‧第一內壁

222‧‧‧第二內壁

31‧‧‧第一磁鐵元件

32‧‧‧第二磁鐵元件

33‧‧‧第一線圈元件

34‧‧‧第二線圈元件

422、402‧‧‧下表面

461、481‧‧‧第一彈性部

462、482‧‧‧第二彈性部

401、421‧‧‧上表面

411、431‧‧‧第一側面

412、432‧‧‧第二側面

圖1係本技術方案第一實施例提供之音圈馬達組合之示意圖。

圖2係圖1之分解示意圖。

圖3係圖2之磁鐵元件與線圈元件排列方式示意圖。

圖4係圖2之IV區域之局部放大圖。

圖5係本技術方案第二實施例提供之音圈馬達組合之微彈簧之示意圖。

下面將結合附圖與實施例對本技術方案之音圈馬達組合作進一步詳細說明。

請參閱圖1~2，本技術方案第一實施例提供之音圈馬達組合100，包括音圈馬達10、框體20、電磁驅動單元30與彈性元件40。該電磁驅動單元30用於驅動音圈馬達10相對框體20在垂直於音圈馬達10中心軸方向之平面內移動。該彈性元件40包括內框42、外框44以及兩端分別連接於該內框42與外框44之間之四個微彈簧46。該內框42與音圈馬達10相連，該外框44與框體20相連，從而該彈性元件40將音圈馬達10彈性懸掛於框體20內。

該音圈馬達10在兩相互垂直方向上開設有第一置磁部11與第二置磁部12。該音圈馬達10內收容有鏡片(圖未示)。

該框體20包括兩個相對之第一側壁21與兩個相對之第二側壁22。本實施例中，該第一側壁21與第二側壁22相互垂直。該兩個相對之第一側壁21與兩個相對之第二側壁22圍合形成一收容腔202。該收容腔202收容該音圈馬達10與彈性元件40。第一側壁21具有第一內壁212，第二側壁22具有第二內壁222，該第一內壁212與第二內壁222垂直。優選地，該框體20可採用金屬材料製作形成，從而該金屬框體20可具有遮罩外界之電磁干擾之作用。

該電磁驅動單元30包括第一磁鐵元件31、第二磁鐵元件32、與第一磁鐵元件31之磁場耦合以產生安培力之第一線圈元件33及與第二磁鐵元件32之磁場耦合以產生安培力之第二線圈元件34。該第一磁鐵元件31收容於第一置磁部11，該第二磁鐵元件32收容於第二置磁部12，該第一線圈元件33固定至第一內壁212，該第二線圈元件34固定至第二內壁222。當然，亦可將第一線圈元件33、第二線圈元件34分別收容於第一置磁部11與第二置磁部12，將第一磁鐵元件31、第二磁鐵元件32分別固定至第一內壁212與第二內壁222，以利用安培力之反作用力驅動音圈馬達10在垂直於音圈馬達10中心軸方向之平面內移動。

該第一磁鐵元件31、第二磁鐵元件32相互垂直設置。本實施例中，電磁驅動單元30包括兩個第一磁鐵元件31與兩個第二磁鐵元件32。兩個第一磁鐵元件31分別固設於兩相對之第一置磁部11內，兩個第二磁鐵元件32分別固設於兩相對之第二置磁部12內。每一第一磁鐵元件31相對之第一線圈元件33具有三個線圈，每一第二磁鐵元件32相對之第二線圈元件34亦具有三個線圈。

具體地，請參閱圖3，本實施例中，由於每一第一磁鐵元件31均對應第一線圈元件33之三個線圈，為使得第一線圈元件33通電後其平行於中心軸方向之相對兩邊之導線產生之安培力方向一致，該第一磁鐵元件31為四段式磁鐵。該四段式磁鐵之磁極與第一線圈元件33相對，其可按S極、N極、S極、N極之方式排列，或者按N極、S極、N極、S極之方式排列。該第一磁鐵元件31中間之兩個磁極分別與第一線圈元件33中間之一個線圈之兩邊及分別與該中間線圈兩邊相鄰之兩端之線圈之兩邊相對。該第一磁鐵元件31兩端之兩個磁極分別與第一線圈元件33兩端之線圈之互相遠離之兩邊相對。該第一線圈元件33之三個線圈分別通以順時針、逆時針、順時針之電流，或逆時針、順時針、逆時針之電流時，該第一磁鐵元件31便可驅動音圈馬達10在垂直於中心軸之某一軸向上移動。同理，第二磁鐵元件32亦為四段式磁鐵，其磁極排列方式與第一磁鐵元件31之磁極排列方式相同，與每一第二磁鐵元件32相對之第二線圈元件34之三個線圈通電之方向亦與第一線圈元件相類似。當然，亦可採用其他之磁鐵與線圈之排列組合，其只需使得第一磁鐵元件31與第一線圈元件33形成之安培力合力之方向在與中心軸垂直之第一軸向上，該第二磁鐵元件32與第二線圈元件34通電後受到之安培力合力方向在與中心軸垂直之第二軸向上即可。

本實施例中，彈性元件40之數目為兩個，該兩個彈性元件40分別套設於音圈馬達10之兩端。

該內框42圍合形成有一個與音圈馬達10相匹配之固定腔405。該音圈馬達10穿過該固定腔405與該內框42固定連接。該外框44與框體20之收容腔202相匹配。該外框44穿過該收容腔202與該框體 20固定連接。優選地，當該內框42與外框44相鄰之兩邊之間之距離相等時，該四個微彈簧46之延伸方向相交於該音圈馬達10之中心軸上之一點。

該內框42、外框44與微彈簧46為一體形成。該內框42、外框44與微彈簧46在音圈馬達10之中心軸方向之厚度相同。

請參閱圖4，該微彈簧46包括交替設置之複數第一彈性部461與複數第二彈性部462，即除微彈簧46首尾兩端處之第一彈性部461或第二彈性部462外，每個第一彈性部461之兩端分別與相鄰之兩個第二彈性部462相連，每個第二彈性部462之兩端分別與相鄰之兩個第一彈性部461相連，且與每個第一彈性部461相連之兩個第二彈性部462向大體相反之方向延伸。本實施例中，第一彈性部461與第二彈性部462均呈弧形。

以該第一彈性部461為例，其具有相對之上表面401與下表面402，以及相對之第一側面411與第二側面412。該上表面401與下表面402平行且垂直於音圈馬達10之中心軸。該第一側面411與第二側面412平行，且第一側面411與第二側面412均平行於音圈馬達10之中心軸。將該微彈簧46在音圈馬達10中心軸方向之厚度，即該上表面401與下表面402之間之距離定義為微彈簧46之深度。將該微彈簧46在垂直於音圈馬達10中心軸方向之厚度，即該第一側面411與第二側面412之間之距離定義為微彈簧46之寬度。本實施例中，該微彈簧46之深度尺寸範圍優選為50微米~200微米，該微彈簧46之寬度尺寸範圍優選為5微米~50微米。一般地，為使該微彈簧46具有可具有彈性，該微彈簧46之深寬比(深度與寬度之比值)大於等於1：1，且小於等於200：1。優選地，為使音圈馬達 10在安培力之作用下在垂直於中心軸方向之第一軸向與第二軸向移動時，該音圈馬達10盡可能不會沿平行於中心軸方向移動，該微彈簧46可具有較大之深寬比，即其深寬比應大於等於4：1。並且，為保證微彈簧46具有足夠之剛度將音圈馬達10彈性懸掛於框體20上並保持較高之穩定性，該微彈簧46之深寬比應小於等於20：1。

此外，該微彈簧46之剛度與其自身之寬度、彈性連接於內框42與外框44之間之長度有關。要達到要求之某一相同之剛度，當該微彈簧46之寬度較小時，其要求該微彈簧46具有較短之長度；反之，當該微彈簧46之寬度較大時，該微彈簧46可具有較長之長度。本實施例中，該內框42與外框44均為矩形框架，該內框42與該外框44同心。為盡量縮減內框42與外框44之距離，並使得該微彈簧46保持要求之剛度，該四個微彈簧46可優選地分別連接於該內框42與外框44相對之兩頂角之間。當然，該四個微彈簧46亦可分別連接於該內框42與外框44相鄰之兩邊框之間。另外，該內框42與外框44相對之兩邊框之間亦可具有多於一個之微彈簧46。

該彈性元件40可藉由微機電系統技術之蝕刻製程製作形成。該蝕刻製程可包括電感耦合電漿蝕刻(Inductively Coupled Plasma，ICP)、反應式離子蝕刻(Reactive Ion Etching，RIE)、深度反應式離子蝕刻(Deep Reactive Ion Etching，DIRE)、光刻電鑄成型(Lithography Electroforming and Molding，LIGA)等蝕刻技術。使用微機電系統技術之蝕刻製程可以製作得到最小寬度為1微米之微彈簧46，使得該微彈簧46可應用於體積很小之彈性元件40中。本實施例中，該彈性元件40可優先選用化學性質較為穩定且容易取得之單晶矽、多晶矽、氧化矽、氮化矽等適合製作微彈簧之矽類材料。當然，該彈性元件40亦可為適合製作微彈簧之其他半導體材料或金屬材料。

請參閱圖5，本技術方案第二實施例提供之音圈馬達組合與第一實施例提供之音圈馬達組合100大致相同，其不同之處在於，該微彈簧48之第一彈性部481與第二彈性部482沿直線延伸，每兩個相鄰之第一彈性部481與第二彈性部482構成一V字形彈性單元。

該第一彈性部481與第二彈性部482之夾角範圍為20°~160°。

該第一彈性部481具有相對之上表面421與下表面422，以及相對之第一側面431與第二側面432。該上表面421與下表面422平行且垂直於音圈馬達10之中心軸。該第一側面431與第二側面432平行，且第一側面431與第二側面432均平行於音圈馬達10之之中心軸。該微彈簧48在音圈馬達10中心軸方向之厚度，即該上表面421與下表面422之間之距離定義為微彈簧48之深度。該微彈簧48在垂直於音圈馬達10中心軸方向之厚度，即該第一側面431與第二側面432之間之距離定義為微彈簧48之寬度。

此外，該彈性元件之內框與外框之形狀可分別根據音圈馬達與框體之具體形狀確定，以使得該彈性元件可將音圈馬達彈性懸掛於框體上。例如，當音圈馬達為圓形時，該固定體亦可相應地設置成圓形，從而該內框與外框亦可為圓形框架，該四個微彈簧在圓週方向等間距設置並連接於該內框與外框之間。

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，以上所述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。