TWI447431B - 致動器及防震相機模組 - Google Patents

Description

致動器及防震相機模組

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

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，容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。無論係鏡頭防震還係成像器件防震，都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以對震動進行補償。

現有之用於相機模組之致動器多為自動對焦用，即用於驅動鏡頭模組或影像感測器沿相機模組之光軸方向移動。例如，常用之音圈馬達包括固定裝筒、活動裝筒、線圈、磁體以及彈片。所述活動裝筒同軸設置於固定裝筒內，且用於容置鏡頭模組或影像感測器並帶動其發生位移。所述線圈與磁體相對設置於固定裝筒與活動裝筒之間，用於提供驅動力。所述彈片用於向活動裝筒提供沿相機模組之光軸方向之彈性回復力。該彈片自身結構複雜，從而其與固定裝筒、活動裝筒之間之組裝精度要求高。

有鑑於此，提供一種結構簡單之用於防震相機模組之致動器以及具有該致動器之防震相機模組實屬必要。

一種致動器包括第一裝筒、第二裝筒、驅動元件與複數彈簧。所述第二裝筒收容於所述第一裝筒內。所述驅動元件包括分別設置於所述第一裝筒與第二裝筒之第一磁性元件與第二磁性元件。所述第一磁性元件與第二磁性元件相對設置，用於產生相互作用之磁力以驅動第二裝筒相對於第一裝筒於垂直於第一裝筒軸線方向之平面內移動。所述第一磁性元件為電磁鐵，其包括複數線圈。所述複數線圈環繞第一裝筒之軸線等角度分佈。所述第二磁性元件包括複數磁體，其與複數線圈一一對應。所述第一磁性元件固設於第一裝筒。所述第二磁性元件固設於第二裝筒。所述第一裝筒之內表面具有複數突起。所述複數突起與複數線圈一一對應，所述複數線圈套設於所述複數突起。所述複數彈簧彈性連接於第一裝筒與第二裝筒之間，並環繞第一裝筒之軸線等角度分佈，用於於第一磁性元件與第二磁性元件不產生相互作用之磁力時向第 二裝筒提供彈性回復力以使其回復原位。

一種致動器包括第一裝筒、第二裝筒、驅動元件與複數彈簧。所述第二裝筒收容於所述第一裝筒內。所述驅動元件包括分別設置於所述第一裝筒與第二裝筒之第一磁性元件與第二磁性元件。所述第一磁性元件與第二磁性元件相對設置，用於產生相互作用之磁力以驅動第二裝筒相對於第一裝筒於垂直於第一裝筒軸線方向之平面內移動。所述第一磁性元件為電磁鐵，其包括複數線圈。所述複數線圈環繞第一裝筒之軸線等角度分佈。所述第二磁性元件包括複數磁體，其與複數線圈一一對應。所述第一磁性元件固設於第二裝筒。所述第二磁性元件固設於第一裝筒。所述第二裝筒之外表面具有複數突起。所述複數突起與複數線圈一一對應，所述複數線圈套設於所述複數突起。所述複數彈簧彈性連接於第一裝筒與第二裝筒之間，並環繞第一裝筒之軸線等角度分佈，用於於第一磁性元件與第二磁性元件不產生相互作用之磁力時向第二裝筒提供彈性回復力以使其回復原位。

一種具有如上所述之致動器之防震相機模組，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二裝筒內。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防震相機模組，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二裝筒內，並與所述鏡頭光學耦合。

本技術方案之致動器之第二裝筒收容於所述第一裝筒，佔用空間小，結構簡單。且可方便地藉由控制提供給驅動元件之電流控制第二裝筒相對於第一裝筒之移動之大小與方向。具有該致動器之 防震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‧‧‧彈簧

110‧‧‧所述第一側壁

111‧‧‧第一內表面

112‧‧‧第一外表面

113‧‧‧第一收容空間

114‧‧‧突起

120‧‧‧第二側壁

121‧‧‧第二內表面

122‧‧‧第二外表面

123‧‧‧第二收容空間

131‧‧‧第一磁性元件

132‧‧‧第二磁性元件

133‧‧‧第一線圈

134‧‧‧第二線圈

135‧‧‧第三線圈

136‧‧‧第一磁鐵

137‧‧‧第二磁鐵

138‧‧‧第三磁鐵

140‧‧‧第一彈簧

141‧‧‧第二彈簧

142‧‧‧第三彈簧

143‧‧‧第一端部

144‧‧‧第二端部

100‧‧‧防震相機模組

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分解示意圖。

圖2係本技術方案實施例提供之致動器之結構示意圖。

圖3係本技術方案實施例提供之致動器之俯視圖。

圖4係本技術方案實施例提供之防震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。

請一併參閱圖1至圖3，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與複數彈簧14。

所述第一裝筒11為圓筒形，其具有第一側壁110，所述第一側壁110具有相對之第一內表面111與第一外表面112。所述第一側壁110圍合形成第一收容空間113。所述第一裝筒11之中心軸線方向平行於Z方向。本實施例中，所述第一側壁110自第一內表面111向靠近所述第一裝筒11之中心軸線方向延伸出複數突起114。本實施例中，所述突起114為三個，且環繞所述第一裝筒11之中心軸線等角度分佈，每一突起114均為圓柱狀，當然，突起114並不限於為圓柱狀，還可為三棱柱、四棱柱或其他形狀。所述突起114優選為鐵磁材質，如軟鐵等。

所述第二裝筒12收容於所述第一收容空間113。優選地，所述第二裝筒12與第一裝筒11同軸設置。所述第二裝筒12具有第二側壁120，所述第二側壁120包括相對之第二內表面121與第二外表面 122。所述第二外表面122與第一裝筒11之第一內表面111相對。所述第二側壁120圍合形成用於收容待驅動物之第二收容空間123。

所述驅動元件13包括分別設置於所述第一側壁110與第二側壁120之第一磁性元件131與第二磁性元件132，第二磁性元件132用於與第一磁性元件131相互作用以驅動第二裝筒12相對於第一裝筒11於垂直於第一裝筒11軸線方向之XY平面內移動。所述第一磁性元件131與第二磁性元件132中至少一個為電磁鐵，以使得第一磁性元件131與第二磁性元件132之間之作用力可藉由外部電路進行控制。當然，所述第一磁性元件131與第二磁性元件132亦可均為電磁鐵。

本實施例中，所述第一磁性元件131包括設置於第一裝筒11之複數線圈。具體地，第一磁性元件131包括第一線圈133、第二線圈134與第三線圈135。所述第一線圈133、第二線圈134與第三線圈135分別套設於所述第一裝筒11之一個突起114。

所述第二磁性元件132包括設置於第二裝筒12之複數永磁鐵，其可由釹鐵硼合金、釤鈷合金、鋁鎳鈷合金等永磁材料製成。與第一磁性元件131相對應地，所述第二磁性元件132包括位元於所述第二裝筒12之第二外表面122之第一磁鐵136、第二磁鐵137與第三磁鐵138。所述第一磁鐵136與第一線圈133相對，第二磁鐵137與第二線圈134相對，第三磁鐵138與第三線圈135相對。本實施例中，所述第一磁鐵136、第二磁鐵137與第三磁鐵138均藉由黏接之方式固定於第二裝筒12之第二外表面122。當然，亦可於第二裝筒12之第二外表面122設置凹槽，所述第一磁鐵136、第二磁 鐵137與第三磁鐵138藉由卡合之方式固定於第二裝筒12。可理解，所述第一磁性元件131還可設置於第二裝筒12，相應地，第二磁性元件132亦可設置於第一裝筒11。所述線圈或磁鐵之數量亦可均為兩個，其中一組線圈與磁鐵沿X方向設置，另一組線圈與磁鐵可沿垂直於X方向之Y方向設置，或與X方向成某一夾角設置，如此，藉由第一磁性元件131與第二磁性元件132之配合，亦可實現向第二裝筒12提供XY平面內任一位移之驅動力。當然，所述線圈或磁鐵之數量還可為三個以上，僅需線圈與磁鐵一一對應即可。優選地，所述突起114為軟鐵材質，當第一磁性元件131之某一線圈內通有電流並產生磁場時，突起114亦被磁化，可增加該線圈之磁場強度，從而該線圈與相應之磁鐵之間之相互作用力亦增大。

所述複數彈簧14彈性連接於第一裝筒11與第二裝筒12之間，用於於第一磁性元件131與第二磁性元件132不產生相互作用力時向第二裝筒12提供垂直於第一裝筒11軸線方向之彈性回復力。本實施例中，所述複數彈簧14包括第一彈簧140、第二彈簧141與第三彈簧142。所述第一彈簧140、第二彈簧141與第三彈簧142亦環繞所述第一裝筒11之中心軸線等角度分佈，並與第一線圈133、第二線圈134與第三線圈135間隔設置，即，第一彈簧140位於第一線圈133與第二線圈134之間。第二彈簧141位於第二線圈134與第三線圈135之間。第三彈簧142位於第三線圈135與第一線圈133之間。具體地，所述第一彈簧140、第二彈簧141與第三彈簧142均具有相對之第一端部143與第二端部144，所述第一端部143連接於第一裝筒11之第一內表面111，第二端部144連接於第二裝筒12之第二外表面122。當然，所述複數彈簧14之數量並不限於三個。

假設外部電路同時向所述第一磁性元件131之第一線圈133與第二線圈134提供相同大小之電流，該電流使得所述第一線圈133與第一磁鐵136之間產生一第一吸引力，第二線圈134與第二磁鐵137之間亦產生第二吸引力。所述第一吸引力沿X方向之分量與第二吸引力沿X方向之分量相抵消，所述第一吸引力沿Y方向之分量與第二吸引力沿Y方向之分量相疊加，從而於該第一吸引力與第二吸引力之共同作用下，第一彈簧140被壓縮，第二彈簧141與第三彈簧142被拉伸，第二裝筒12於第一收容空間113內相對於第一裝筒11沿Y方向移動一定距離。若停止供應電流，則第一吸引力與第二吸引力亦隨之消失，第一彈簧140、第二彈簧141與第三彈簧142恢復形變，同時向第二裝筒12提供一彈性回復力，使得第二裝筒12回到初始位置，即與第一裝筒11同軸之位置。

由於本技術方案之所述第一磁性元件131包括設置於第一裝筒11之複數線圈，與之對應地，第二磁性元件132包括設置於第二裝筒12之複數永磁鐵，僅需改變向第一磁性元件131之線圈提供之電流之大小或方向，即可方便地控制第二裝筒12相對於第一裝筒11於XY平面內任意方向或大小之位移。

可理解，所述第一裝筒11或第二裝筒12之形狀不限於為圓筒形，還可為空心之三棱柱、四棱柱或其他形狀。所述第一裝筒11與第二裝筒12之形狀不一定要求相同，僅需設置於其上之第一磁性元件131與第二磁性元件132相對即可。

本技術方案之致動器10之第二裝筒12收容於所述第一裝筒11，佔用空間小，結構簡單。且可方便地藉由控制提供給驅動元件13之電流控制第二裝筒12相對於第一裝筒11之移動之大小與方向。

請一併參閱圖1至圖4，本技術方案還提供一種具有該致動器10之防震相機模組100，其包括鏡頭101與影像感測器102。

所述鏡頭101固設於所述第二裝筒12之第二收容空間123，且可隨所述第二裝筒12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可設置於一與鏡筒103相配合之鏡座從而光學耦合於鏡頭101。

當該防震相機模組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，從而可帶動位於所述第二裝筒12之第二收容空間123之鏡頭101於XY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置於致動器10外，而將影像感測器102固設於致動器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以對防震相機模組100之震動進行補償。

由於該致動器10佔用空間小，本技術方案之防震相機模組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‧‧‧彈簧

110‧‧‧所述第一側壁

111‧‧‧第一內表面

112‧‧‧第一外表面

113‧‧‧第一收容空間

114‧‧‧突起

120‧‧‧第二側壁

121‧‧‧第二內表面

122‧‧‧第二外表面

123‧‧‧第二收容空間

131‧‧‧第一磁性元件

132‧‧‧第二磁性元件

133‧‧‧第一線圈

134‧‧‧第二線圈

135‧‧‧第三線圈

136‧‧‧第一磁鐵

137‧‧‧第二磁鐵

138‧‧‧第三磁鐵

140‧‧‧第一彈簧

141‧‧‧第二彈簧

142‧‧‧第三彈簧

143‧‧‧第一端部

144‧‧‧第二端部

Claims (7)

1. 一種致動器，其包括：第一裝筒；第二裝筒，其收容於所述第一裝筒內；驅動元件，其包括分別設置於所述第一裝筒與第二裝筒之第一磁性元件與第二磁性元件，所述第一磁性元件與第二磁性元件相對設置，用於產生相互作用之磁力以驅動第二裝筒相對於第一裝筒於垂直於第一裝筒軸線方向之平面內移動，所述第一磁性元件為電磁鐵，其包括複數線圈，所述複數線圈環繞第一裝筒之軸線等角度分佈，所述第二磁性元件包括複數磁體，其與複數線圈一一對應，所述第一磁性元件固設於第一裝筒，所述第二磁性元件固設於第二裝筒，所述第一裝筒之內表面具有複數突起，所述複數突起與複數線圈一一對應，所述複數線圈套設於所述複數突起；以及複數彈簧，其彈性連接於第一裝筒與第二裝筒之間，並環繞第一裝筒之軸線等角度分佈，用於於第一磁性元件與第二磁性元件不產生相互作用之磁力時向第二裝筒提供彈性回復力以使其回復原位。
2. 一種致動器，其包括：第一裝筒；第二裝筒，其收容於所述第一裝筒內；驅動元件，其包括分別設置於所述第一裝筒與第二裝筒之第一磁性元件與第二磁性元件，所述第一磁性元件與第二磁性元件相對設置，用於產生相互作用之磁力以驅動第二裝筒相對於第一裝筒於垂直於第一裝筒軸線方向之平面內移動，所述第一磁性元件為電磁鐵，其包括複數線圈， 所述複數線圈環繞第一裝筒之軸線等角度分佈，所述第二磁性元件包括複數磁體，其與複數線圈一一對應，其中，所述第一磁性元件固設於第二裝筒，所述第二磁性元件固設於第一裝筒，所述第二裝筒之外表面具有複數突起，所述複數突起與複數線圈一一對應，所述複數線圈套設於所述複數突起；以及複數彈簧，其彈性連接於第一裝筒與第二裝筒之間，並環繞第一裝筒之軸線等角度分佈，用於於第一磁性元件與第二磁性元件不產生相互作用之磁力時向第二裝筒提供彈性回復力以使其回復原位。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之致動器，其中，所述複數突起由軟鐵製成。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之致動器，其中，所述複數彈簧之數量與複數線圈之數量相同，且複數彈簧與複數線圈間隔設置。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之致動器，其中，於第一磁性元件與第二磁性元件不產生相互作用之磁力時，所述第一裝筒與第二裝筒同軸設置。
6. 一種具有如申請專利範圍第1或2項所述之致動器之防震相機模組，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二裝筒內，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。
7. 一種具有如申請專利範圍第1或2項所述之致動器之防震相機模組，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二裝筒內，並與所述鏡頭光學耦合。