TWI440886B - 致動器及相機模組 - Google Patents

Description

致動器及相機模組

本發明涉及一種致動器，尤其涉及一種用於相機模組之致動器以及具有該致動器之相機模組。

隨著光學成像技術之發展，相機模組於各種成像裝置如數位相機、攝像機中得到廣泛應用，具體可參見Rahul Swaminathan等人發表於IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,Vol.22,No.10,October 2000中之文獻Nonmetric calibration of wide-angle lenses and polycameras。

隨著數位相機技術不斷發展，相機之機身往往既小且輕，易因取像過程中之震動引起光線對應於相機模組上之成像位置之偏移，進而導致拍攝影像模糊。目前之防手震方法主要分為電子式與光學式，其中以光學防手震效果較好。而光學防手震傳統上則可分為兩種：一種係鏡頭防震，即，根據相機之震動方向與程度，相應調整鏡頭之位置與角度，作出補償，使光路保持穩定；另一種係成像器件防震，即，於感知相機震動後影像感測器主動做出反向移動，保持成像穩定。無論鏡頭防震或成像器件防震，均需要於相機模組中設置致動器以驅動鏡頭或影像感測器移動，然而，先前致動器常採用馬達帶動螺桿驅動鏡頭或影像感測器沿滑軌運 動，不僅結構複雜，而且需要佔用較大之空間，利用驅動馬達驅動相機模組會造成整個相機模組體積較大，無法滿足輕薄短小之需求。

有鑑於此，提供一種佔用空間小之用於相機模組之致動器以及具有該致動器之相機模組實屬必要。

一種致動器包括第一裝筒、第二裝筒、驅動元件、第三裝筒與承載元件。所述第二裝筒收容於所述第一裝筒。所述驅動元件用於驅動第二裝筒相對於第一裝筒移動。所述第三裝筒用於收容待驅動光學元件，其與第二裝筒相配合，用於帶動光學元件與第二裝筒一起相對於第一裝筒移動。所述承載元件設置於第一裝筒，且位於承載元件第二裝筒與第三裝筒之間，用於使得第二裝筒及第三裝筒於垂直於第一裝筒之軸線之平面內移動。

一種具有如上所述之致動器之相機模組包括鏡頭與影像感測器。所述鏡頭固設於所述致動器之第三裝筒內。所述影像感測器設置於所述致動器外部，並與所述鏡頭光學耦合。

一種具有如上所述之致動器之相機模組包括鏡頭與影像感測器。所述鏡頭設置於所述致動器外部。所述影像感測器固設於所述致動器之第三裝筒內，並與所述鏡頭光學耦合。

本技術方案之致動器利用驅動元件提供驅動力，承載元件平面支撐於第三裝筒與第二裝筒之間，從而第三裝筒發生之位移均為平行於承載元件所於平面內之平移，承載元件還可減小第二裝筒與第三裝筒之間摩擦，提高驅動之精準度。具有該致動器之相機模 組可於震動發生後，迅速調整鏡頭或影像感測器之位置以避免影像模糊，體積小且反應速度快。

10‧‧‧致動器

11‧‧‧第一裝筒

12‧‧‧第二裝筒

13‧‧‧驅動元件

14‧‧‧第三裝筒

15‧‧‧承載元件

110‧‧‧第一收容筒

112‧‧‧第二收容筒

1100‧‧‧第一側壁

1101‧‧‧第一底壁

1102‧‧‧第一收容空間

1103‧‧‧第一端面

1104‧‧‧第二端面

1105‧‧‧第一導向件

1106‧‧‧凹段

1107‧‧‧第一表面

1108‧‧‧第二表面

1109‧‧‧第一通孔

1110‧‧‧凹槽

1120‧‧‧第二側壁

1121‧‧‧第二收容空間

1122‧‧‧第三端面

1123‧‧‧第四端面

1124‧‧‧第一內表面

1125‧‧‧第一外表面

1126‧‧‧盲槽

1127‧‧‧第五端面

120‧‧‧第三側壁

121‧‧‧第二底壁

122‧‧‧第三收容空間

123‧‧‧第六端面

124‧‧‧第七端面

125‧‧‧第二內表面

126‧‧‧第二外表面

127‧‧‧凸起

128‧‧‧第二通孔

129‧‧‧凸塊

131‧‧‧第一磁性元件

132‧‧‧第二磁性元件

1310‧‧‧第一線圈

1311‧‧‧第二線圈

1312‧‧‧第三線圈

1313‧‧‧第四線圈

1320‧‧‧第一磁鐵

1321‧‧‧第二磁鐵

1322‧‧‧第三磁鐵

1323‧‧‧第四磁鐵

140‧‧‧第四側壁

141‧‧‧第三底壁

1400‧‧‧第四收容空間

142‧‧‧第八端面

143‧‧‧第九端面

144‧‧‧開口

146‧‧‧第二導向件

145‧‧‧導向部

150‧‧‧承載盤

151‧‧‧滾珠

152‧‧‧第三通孔

153‧‧‧承載孔

100‧‧‧相機模組

101‧‧‧鏡頭

102‧‧‧影像感測器

103‧‧‧鏡筒

104‧‧‧光學元件

圖1係本技術方案實施例提供之致動器之結構示意圖。

圖2係本技術方案實施例提供之致動器之分解示意圖。

圖3係本技術方案實施例提供之致動器之另一視角之分解示意圖。

圖4係圖1沿IV-IV之剖視圖。

圖5係本技術方案實施例提供之相機模組之剖面示意圖。

下面將結合附圖及實施例對本技術方案作進一步之詳細說明。

請參閱圖1至圖4，本技術方案第一實施例提供之致動器10包括第一裝筒11、第二裝筒12、驅動元件13、第三裝筒14與承載元件15。

所述第一裝筒11包括第一收容筒110與收容於所述第一收容筒110之第二收容筒112。所述第一裝筒11之軸線方向平行於Z方向。本實施例中，所述第二收容筒112與第一收容筒110同軸設置。

所述第一收容筒110具有相連接之第一側壁1100與第一底壁1101。

所述第一側壁1100圍合形成一第一收容空間1102。第一側壁1100具有相對之第一端面1103與第二端面1104。所述第一端面1103沿所述第一收容筒110之軸向垂直延伸出四個第一導向件1105，所 述四個第一導向件1105環繞所述第一裝筒11之中心軸線等角度分佈。本實施例中，每一第一導向件1105均大致為圓柱體，且其延伸方向上均具有一凹段1106，所述凹段1106之橫截面之直徑小於第一導向件1105其他部分之橫截面之直徑。

所述第一底壁1101為圓形片狀，其連接於第一側壁1100與第二收容筒112相對之表面靠近第二端面1104處。所述第一底壁1101具有相對之第一表面1107與第二表面1108。所述第一底壁1101具有貫穿第一表面1107與第二表面1108之第一通孔1109。所述第一底壁1101自第一表面1107向靠近第二表面1108方向開設有凹槽1110，本實施例中，所述凹槽1110為方形盲槽，數量為四個，且環繞所述第一底壁1101之中心軸線等角度分佈。

所述第二收容筒112可為圓柱形筒體，其具有第二側壁1120，所述第二側壁1120圍合形成一個第二收容空間1121。所述第二側壁1120具有相對之第三端面1122與第四端面1123，以及垂直連接於第三端面1122與第四端面1123之間之第一內表面1124與第一外表面1125。其中，所述第三端面1122靠近所述第一側壁1100之第一端面1103。所述第四端面1123與所述第一底壁1101相連接，且與第一表面1107共面。所述第一內表面1124與第一通孔1109共面，所述第一外表面1125與第一內表面1124相對。所述第二收容筒112於靠近第一端面1103之一端自第一外表面1125向第一內表面1124開設有盲槽1126，所述盲槽1126具有與第三端面1122平行之第五端面1127。

所述第二裝筒12收容於所述第一裝筒11之第一收容空間1102，且套設於所述第二收容筒112外。所述第二裝筒12包括相連接之第 三側壁120與第二底壁121。所述第三側壁120圍合形成一個第三收容空間122。所述第三側壁120包括相對之第六端面123與第七端面124，以及垂直連接於第六端面123與第七端面124之間之第二內表面125與第二外表面126，其中，所述第六端面123位於遠離所述第一表面1107之一側，第二外表面126與第二內表面125相對。所述第六端面123沿所述第二裝筒12之軸向垂直延伸出四個凸起127，所述四個凸起127環繞所述第二裝筒12之中心軸線等角度分佈。所述第二內表面125與所述第二收容筒112之第一外表面1125相對。所述第二底壁121連接於所述第二內表面125靠近第七端面124之一側，其為圓形片狀，且其中心處具有第二通孔128，其直徑大於第二收容筒112之外徑以供第二收容筒112穿過。所述第二底壁121自與第一底壁1101之第一表面1107相對之面向靠近第一表面1107之方向垂直延伸出與四個凹槽1110一一對應之四個凸塊129。所述四個凸塊129亦為方形，且環繞所述第二裝筒12之中心軸線等角度分佈。

所述驅動元件13設置於第一裝筒11與第二裝筒12之間，用於驅動第二裝筒12相對於第一裝筒11於垂直於Z方向之XY平面移動。所述驅動元件13包括第一磁性元件131、第二磁性元件132以及控制電路(圖未示)。所述第一磁性元件131與第二磁性元件132中至少一個為與控制電路電連接之電磁鐵，以使得第一磁性元件131與第二磁性元件132之間之作用力可以藉由控制電路進行控制。當然，所述第一磁性元件131與第二磁性元件132亦可以均為電磁鐵。本實施例中，所述第一磁性元件131為設置於第二裝筒12之電磁鐵，其包括四個線圈，依次為第一線圈1310、第二線圈1311、第三線圈1312與第四線圈1313。每一線圈均套設於所述第二裝 筒12之凸塊129。所述第二磁性元件132為設置於第一裝筒11之永磁鐵，其可由釹鐵硼合金、釤鈷合金、鋁鎳鈷合金等永磁材料製成。相應地，所述第二磁性元件132包括四個磁鐵，依次為第一磁鐵1320、第二磁鐵1321、第三磁鐵1322與第四磁鐵1323。其中，所述第一磁鐵1320與第一線圈1310相對，第二磁鐵1321與第二線圈1311相對，第三磁鐵1322與第三線圈1312相對，第四磁鐵1323與第四線圈1313相對。每一磁鐵均容置於所述第一裝筒11之一凹槽1110，且其磁力線滿足於磁鐵外部之不同側具有沿Z軸正負不同方向之分量。由於本實施例中，所述凸塊129與凹槽1110均環繞所述第一裝筒11之中心軸線等角度分佈，因此，第一線圈1310與第三線圈1312沿同一方向設置，第二線圈1311與第四線圈1313之設置方向則均垂直於第一線圈1310之設置方向。具體地，第一線圈1310與第三線圈1312沿X方向設置，第二線圈1311與第四線圈1313沿Y方向設置。根據左手定則，當通以電流時，第一線圈1310與第三線圈1312均可產生Y方向之驅動力，第二線圈1311與第四線圈1313可產生X方向之驅動力。當然，所述凸塊129與線圈、凹槽1110與磁鐵之數目亦不限於為四個，僅需線圈與磁鐵一一對應即可。例如，當線圈與磁鐵之數量均為兩個時，將其中一對線圈及磁鐵沿XY平面內第一方向設置，另一對線圈及磁鐵沿XY平面內不同於第一方向之第二方向設置，亦可實現藉由控制電流而使線圈提供XY平面內任意大小及方向之驅動力。所述第一磁性元件131還可設置於第一裝筒11，相應地，第二磁性元件132亦可設置於第二裝筒12。

所述第三裝筒14用於收容待驅動光學元件(如鏡頭或影像感測器)，其收容於所述第二裝筒12且與第二裝筒12相連接。所述第三 裝筒14包括第四側壁140與第三底壁141。所述第四側壁140自第三底壁141中央位置向靠近第一底壁1101之方向延伸，用於圍合形成一個第四收容空間1400。第四側壁140可收容於所述第二裝筒12內之第三收容空間122，與所述第二收容筒112之第一內表面1124相對。所述第四側壁140具有相對之第八端面142與第九端面143，其中，所述第八端面142靠近第一底壁1101，第九端面143遠離第一底壁1101。

所述第三底壁141連接於第四側壁140之第九端面143，且具有複數與凸起127一一對應之複數開口144以及複數與第一導向件1105一一對應之複數第二導向件146。本實施例中，所述第三底壁141為圓環形，且其遠離第四側壁140之邊緣處環繞所述第四側壁140之中心軸線等角度分佈有四個開口144。所述開口144之形狀與所述第二裝筒12之四個凸起127相對應，用於與所述四個凸起127相卡合從而使第三裝筒14與第二裝筒12相配合。所述第三底壁141自邊緣沿其徑向延伸出四個半圓形之導向部145，每一導向部145均靠近一個開口144，且每一導向部145上均設有一個第二導向件146。所述第二導向件146為開設於所述導向部145之長條形通孔，其用於與第一收容筒110之第一導向件1105相配合，從而引導所述第二裝筒12相對於第一裝筒11移動之方向。相鄰之兩個第二導向件146中，其中一個第二導向件146之延伸方向為X方向，則另外一個第二導向件146之延伸方向為正交於X方向之Y方向。具體地，所述第二導向件146套設於第一導向件1105之凹段1106，從而第二裝筒12相對於第一裝筒11沿垂直於XY平面方向之移動受限制，第二裝筒12僅能相對於第一裝筒11於XY平面內移動。可以理解，若將第二導向件146設置於第一裝筒11，相應地，第一導 向件1105位於所述第二裝筒12，二者之間之相互作用亦可實現引導所述第二裝筒12相對於第一裝筒11移動之方向。

所述承載元件15設置於第一裝筒11，且位於第二裝筒12與第三裝筒14之間，用於使得第二裝筒12及第三裝筒14於垂直於第一裝筒11之軸線之平面內移動。所述承載元件15包括承載盤150與嵌設於所述承載盤10之複數滾珠151。所述滾珠151之材質可為陶瓷、不銹鋼等。所述承載盤150為圓形片狀，其中心處具有第三通孔152以供第二收容筒112穿過。所述承載盤150環繞其中心軸線等角度開設有複數承載孔153。所述承載孔153為圓形，用於嵌設滾珠151。本實施例中，所述承載孔153為八個。當然，所述滾珠151之數量並不限於為八個，三個或三個以上之滾珠151均可作為第二裝筒12與第三裝筒14之間之平面支撐。所述承載元件15收容於第三收容空間122內，具體地，承載盤150承靠於第二收容筒112之第五端面1127，複數滾珠151同時與第三底壁141與第二底壁121相接觸。

當控制電路向所述第一磁性元件131供給一個電流，例如，向沿X方向設置之第一線圈1310與第三線圈1312供給順時針方向之電流，該通電之第一線圈1310與第三線圈1312分別於第一磁鐵1320與第三磁鐵1322之磁場中受到Y方向之洛倫茲力，即為驅動力。所述第二裝筒12於該驅動力之作用下帶動第三裝筒14運動，位於第三裝筒14之第二導向件146與第一收容筒110之第一導向件1105相配合，將該運動限制於Y方向。承載元件15平面支撐於第三裝筒14之第三底壁141與第二裝筒12之第二底壁121之間，從而將第三裝筒14之運動限制於XY平面內之平移，而不會發生旋轉。同時， 滾珠151可減小第三裝筒14與第二裝筒12之間之摩擦力，從而使得設置於第二裝筒12之第一磁性元件131受到之洛侖茲力全部用於驅動第三裝筒14發生Y方向之位移，從而使得該致動器10之驅動更為精準。

本技術方案之致動器10利用設置於第一裝筒11與第二裝筒12之間之第一磁性元件131與第二磁性元件132提供驅動力，承載元件15平面支撐於第三裝筒14與第二裝筒12之間，從而第三裝筒14發生之位移均為平行於承載元件15所於平面內之平移，承載元件15還可減小第二裝筒12與第三裝筒14之間之摩擦，提高驅動之精準度。

請參閱圖5，本技術方案還提供一種具有該致動器10之相機模組100，其包括鏡頭101與影像感測器102。

所述鏡頭101位於所述第三裝筒14之第四收容空間1400，且可隨所述第三裝筒14與第二裝筒12一起相對於所述第一裝筒11移動。所述鏡頭101包括鏡筒103與容置於所述鏡筒103之光學元件104。

所述影像感測器102位元於致動器10外，並與所述鏡頭101光學耦合。具體地，所述影像感測器102可設置於一個與鏡筒103相配合之鏡座從而光學耦合於鏡頭101。

請一併參閱圖4及圖5，當該相機模組100發生震動時，光線經過鏡頭101後於影像感測器102上之成像位置可能發生偏移，從而可能導致影像模糊。所述致動器10之第一磁性元件131可接收與震動之方向與劇烈程度對應之驅動電流，從而與第二磁性元件132發生作用並帶動所述第二裝筒12移動，從而所述第三裝筒14可帶 動鏡頭101於垂直於Z方向之平面移動，以使得光線經過鏡頭101後仍於影像感測器102之初始位置成像從而避免影像模糊。

當然，還可將所述鏡頭101設置於致動器10外，影像感測器102設置於致動器10並與所述鏡頭101光學耦合，藉由致動器10驅動所述影像感測器102對相機模組100之震動進行補償。

由於該致動器10佔用空間小，本技術方案之相機模組100體積小，且可於震動發生後迅速作出相應之補償動作以避免影像模糊。

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。

10‧‧‧致動器

11‧‧‧第一裝筒

12‧‧‧第二裝筒

13‧‧‧驅動元件

14‧‧‧第三裝筒

15‧‧‧承載元件

110‧‧‧第一收容筒

112‧‧‧第二收容筒

1100‧‧‧第一側壁

1101‧‧‧第一底壁

1102‧‧‧第一收容空間

1103‧‧‧第一端面

1104‧‧‧第二端面

1105‧‧‧第一導向件

1106‧‧‧凹段

1107‧‧‧第一表面

1108‧‧‧第二表面

1109‧‧‧第一通孔

1110‧‧‧凹槽

1120‧‧‧第二側壁

1121‧‧‧第二收容空間

1122‧‧‧第三端面

1123‧‧‧第四端面

1124‧‧‧第一內表面

1125‧‧‧第一外表面

1126‧‧‧盲槽

1127‧‧‧第五端面

120‧‧‧第三側壁

121‧‧‧第二底壁

122‧‧‧第三收容空間

123‧‧‧第六端面

124‧‧‧第七端面

125‧‧‧第二內表面

126‧‧‧第二外表面

127‧‧‧凸起

128‧‧‧第二通孔

131‧‧‧第一磁性元件

132‧‧‧第二磁性元件

1310‧‧‧第一線圈

1311‧‧‧第二線圈

1312‧‧‧第三線圈

1313‧‧‧第四線圈

1320‧‧‧第一磁鐵

1321‧‧‧第二磁鐵

1322‧‧‧第三磁鐵

1323‧‧‧第四磁鐵

140‧‧‧第四側壁

141‧‧‧第三底壁

144‧‧‧開口

146‧‧‧第二導向件

145‧‧‧導向部

150‧‧‧承載盤

151‧‧‧滾珠

152‧‧‧第三通孔

153‧‧‧承載孔

Claims (12)

1. 一種致動器，其包括：第一裝筒，具有第一底壁、第一側壁以及第二側壁，所述第一側壁與第二側壁均為環形，且均連接於第一底壁，所述第二側壁設置於第一側壁圍合形成之空間內，所述承載元件設置於所述第二側壁；第二裝筒，其收容於所述第一裝筒；以及驅動元件，用於驅動第二裝筒相對於第一裝筒移動；其中，所述致動器還包括第三裝筒與承載元件，所述第三裝筒用於收容待驅動光學元件，其與第二裝筒相配合，用於帶動光學元件與第二裝筒一起相對於第一裝筒移動，所述承載元件設置於第一裝筒，且位於第二裝筒與第三裝筒之間，用於使得第二裝筒及第三裝筒於垂直於第一裝筒之軸線之平面內移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中，所述驅動元件包括設置於所述第一裝筒之第一磁性元件與設置於所述第二裝筒之第二磁性元件，所述第二磁性元件與第一磁性元件一一對應，用於產生磁力以驅動第二裝筒相對於第一裝筒移動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之致動器，其中，所述第一磁性元件與第二磁性元件中，至少有一個為電磁鐵。
4. 如申請專利範圍第3項所述之致動器，其中，所述驅動元件還包括與所述電磁鐵電連接之控制電路，其用於控制第一磁性元件與第二磁性元件之間之磁力。
5. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中，所述承載元件包括承載盤與嵌設於所述承載盤之複數滾珠，所述承載盤固定於第一裝筒，所述複數 滾珠與第二裝筒以及第三裝筒相接觸。
6. 如申請專利範圍第5項所述之致動器，其中，所述複數滾珠環繞所述承載盤之中心軸線等角度分佈。
7. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中，所述第一裝筒具有複數第一導向件，所述第三裝筒具有複數第二導向件，所述複數第二導向件與複數第一導向件一一對應配合，用於限制第三裝筒於垂直於第一裝筒之軸向之平面內移動之方向。
8. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中，所述第二裝筒具有複數凸起，所述第三裝筒具有複數開口，所述複數開口與複數凸起一一對應配合，從而使第二裝筒帶動第三裝筒相對於第一裝筒運動。
9. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中，所述第二裝筒具有第二底壁及連接於第二底壁之環形之第三側壁，所述第三側壁位於第一側壁與第二側壁之間，所述第二底壁與第一底壁相對，所述驅動元件設置於第一底壁與第二底壁。
10. 如申請專利範圍第9項所述之致動器，其中，所述第三裝筒包括第三底壁以及連接於第三底壁之環形之第四側壁，所述第四側壁收容於第二側壁圍合形成之空間內，用於配合收容待驅動光學元件，所述第三底壁與第一側壁以及第三側壁均配合接觸，所述承載元件設置於第三底壁與第二底壁之間。
11. 一種具有如申請專利範圍第1項所述之致動器之相機模組，其還包括鏡頭與影像感測器，所述鏡頭固設於所述致動器之第三裝筒內，所述影像感測器設置於所述致動器外部，並與所述鏡頭光學耦合。
12. 一種具有如申請專利範圍第1項所述之致動器之相機模組，其還包括鏡頭與影像感測器，所述鏡頭設置於所述致動器外部，所述影像感測器固設於所述致動器之第三裝筒內，並與所述鏡頭光學耦合。