TWI730619B - 自動對焦用音圈馬達裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明基於自動對焦用音圈馬達裝置,主要包含一保護外殼、一可動磁路部件、一固定組件。該可動磁路部件具有感磁元件與鏡頭且剛性連接於負載安裝滑座,且該部件之底面具有兩處抵靠結構。固定組件含一底座、一組可滾動結構體與一電路部件。該電路部件含印刷電路板、線圈組、霍爾元件(hall sensor),且該電路部件依線圈組位置被調整固定於底座立面之凹槽處,該線圈組與可動磁路部件之感磁元件形成兩組音圈馬達(Voice Coil Motor,VCM)。該底座具有可固定該可滾動結構體的容置槽,且容置槽的位置上分別對應相配合之抵靠結構。由圓球組、複數個圓柱導桿、與複數個抵靠特徵形成一可滾動的結構體,藉由該感磁元件與圓柱導桿間的磁性吸引力,使得該可動磁路部件、可滾動結構體與底座間互相抵靠,可動磁路部件、底座與可滾動結構體會產生至少三個點狀接觸,當在音圈馬達的勞倫茲力(Lorentz-force)作用下,該可動磁路部件可在該固定組件上沿圓柱導桿方向被位移。在外部訊號控制下,固定於負載安裝滑座的鏡頭可被移動至指定位置。
Description
本發明係關於一種音圈馬達裝置,尤其是可應於手持式裝置之自動對焦或變焦的音圈馬達。
隨為了對鏡頭組或硬碟的磁頭臂做精密的定位控制,通常都會採用音圈馬達(Voice Coil Motor,VCM)來移動鏡頭組或硬碟的磁頭臂。音圈馬達的機構,主要是將線圈置放於含有永久磁鐵之磁路內。
若需要進行光學對焦或變焦時,需使音圈馬達的固定電路部件(未描繪)的一組線圈獲得電力後,在固定電路部件的該組線圈與可動磁路部件的感磁元件(未描繪)所提供的主磁通互相作用下,使可動磁路部件的負載安裝滑座(通常承載著鏡頭)循著複數個導引軸作直線上下移動。
在上述移動過程中,基於感磁元件對已抵靠於穿孔之導引軸的磁性吸引力,導引軸將貼近並接觸穿孔的孔璧,並且兩個導引金屬分別以單一點接觸穿孔的孔璧(以俯視圖來觀察時)。不論導引軸軸心在穿孔內滑動,或軸軸心在平面上滑動,從立體空間來看,導引軸與穿孔的孔壁之間均為線接觸,導致摩擦力較大,需要耗費較多電力才能驅動可動磁路部件。
此外,除了上述可動磁路部件的負載安裝滑座循著複數個導引軸作直線上下移動以外,對於對焦或變焦需要水平移動的潛望式攝影頭也存在著類似摩擦力過大的問題。
本發明之主要目的在提供一種用於自動對焦的音圈馬達裝置,其藉著該感磁元件與圓柱導桿的磁性吸引力,使得該可動磁路部件、可滾動結構體與底座互相抵靠,且該可動磁路部件、底座與該可滾動結構體產生三個點狀接觸。以此達到最小摩擦力下移動可動磁路部件,實現對焦操作。
基於上述目的,本發明自動對焦用音圈馬達裝置主要包含一保護外殼、一可動磁路部件、一固定組件。可動磁路部件具有感磁元件與鏡頭且剛性連接於負載安裝滑座,該可動磁路部件的底面處具有兩處抵靠結構。固定組件含一底座、一組可滾動結構體與一電路部件,且該底座具有可固定該可滾動結構體的容置槽,該容置槽的位置上分別對應相配合之抵靠結構。可動磁路部件與底座之間存在一可滾動結構體,在勞倫茲力(Lorentz-force)作用下,該可動磁路部件可在該固定組件上沿圓柱導桿方向被位移。在外部訊號控制下,固定於負載安裝滑座的鏡頭可被移動至指定位置。電路部件含印刷電路板、線圈組、霍爾元件(hall sensor),電路部件依線圈組位置被調整固定於底座立面之凹槽處。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1:本發明裝置
11/101:保護外殼
12:可動磁路部件
13:圓球組
14:固定組件
14a:底座立面
102:負載安裝滑座
102a~102f:抵靠結構
103a~103b:感磁元件
104a~104d:圓球
105a~105b:圓柱導桿
106:底座
106a~106b、106e~106f:抵靠結構
106c~106d:容置槽
107a~107b:線圈組
108:霍爾元件(hall)
109:電路裝置組件
110a~110b:導磁體
a1~a3、b1~b3、c1~c3:接觸點
第1圖~第7圖係本發明自動對焦用音圈馬達裝置之示意圖。
第1圖係本發明自動對焦用音圈馬達裝置之示意圖。如第1圖所示,本發明主要包含保護外殼11/101、可動磁路部件12、圓球組13、固定組件14,其中由圓球104a~104d、圓柱導桿105a~105b與其它抵靠結構構成一可滾動結構體。感磁元件103a~103b剛性連接於負載安裝滑座102,負載安裝滑座102用來安裝鏡頭組(未描繪);固定組件14含一底座106、固定於底座之圓柱導桿(105a~105b)、電路裝置組件109;另電路裝置組件109含印刷電路板、線圈組(107a~107b)、霍爾元件(hall sensor)108。
電路裝置組件109依其上之線圈組107a~107b位置被調整固定於底座106之底座立面14a的凹槽處,且分別面向該可動磁路部件12的該感磁元件103a~103b。在組裝完成之後,線圈組107a~107b與該感磁元件103a~103b之間具有一預定距離。霍爾元件108可作為位置感測器,偵測可動磁路部件12之行程位置,並在外部訊號控制下,使得固定於負載安裝滑座的鏡頭可被移動至指定位置,以此達成光學對焦或變焦。
請參考第2圖、第3圖,該圖案係本發明自動對焦用音圈馬達裝置之示意圖。如第2~3圖所示,底座106具有固定該可滾動結構體之圓柱導桿105a~105b的容置槽106c~106d(如第3圖所示),且容置槽106c~106d的位置上可分別對應於抵靠結構102a、106a與抵靠結構102b、106b,該可動磁路部件12、底座106與該組可滾動結構體互相抵靠,可動磁路部件12可在該固定組件14上被位移。
如第2圖所示,感磁元件103a~103b與圓柱導桿105a~105b間存有一磁性吸引力,在該磁性吸引力作用下,使得可動磁路部件之12、底座106與該組可滾動結構體互相抵靠。磁性吸引力作用下,圓球104a與抵靠
結構102a、抵靠結構106a與圓柱導桿105a互相抵靠,構成三個點狀接觸(如第3圖所示)。當對該線圈組107a~107b通入電流之後,感磁元件103a~103b與線圈組107a~107b作用產生一勞倫茲力(Lorentz Force),驅使可動磁路部件102沿X/-X軸向移動。在這過程中,由於圓球104a與抵靠結構102a、抵靠結構106a與圓柱導桿105a之間三個點狀接觸,可使該可動磁路部件12以最小摩擦力進行移動。
如第1~3圖所示,該組可滾動結構體由圓柱導桿105a~105b、圓球104a~104d、抵靠結構102a~102b與抵靠結構106a~106b所構成,該圓球104a~104d可為金屬或非金屬材料所構成,而圓柱導桿105a~105b為導磁材料所構成,如此才能與感磁元件103a~103b產生磁性吸引力。
如第3圖所示,該可滾動結構體一側由圓柱導桿105a、圓球104a、斜面抵靠結構102a與抵靠結構106a所構成,抵靠結構102a與圓球104a產生一接觸點a2;抵靠結構106a與圓球104a產生一接觸點b2;圓柱導桿105a與圓球104a產生一接觸點c2,接觸點a2、b2、c2構成移動摩擦力最小之三個點狀接觸。
如第4圖所示,該抵靠結構102c、抵靠結構102d為一帶有夾角的兩平面之開放開口。該可滾動結構體由圓柱導桿105a~105b、圓球104a~104b、抵靠結構102c與抵靠結構102d所構成。抵靠結構102c與圓球104a產生兩個接觸點a1與b1;圓柱導桿105a與圓球104a產生一接觸點c1,接觸點a1、b1、c1構成移動摩擦力最小之三個點狀接觸。
如第5圖所示,該抵靠結構102e、抵靠結構102f為一帶夾角的兩平面之開放開口,底座106有兩個斜面抵靠結構106e、106f。該可滾動
結構體由圓柱導桿105a~105b、圓球104a~104b、抵靠結構102e~102f與抵靠結構106e~106f所構成。抵靠結構102e與圓球104a產生兩個接觸點a3與b3;抵靠結構106e與圓球104a產生一接觸點c3,接觸點a3、b3、c3構成移動摩擦力最小之三個點狀接觸。
如第5圖所示,該可滾動結構體由圓柱導桿105a~105b、圓球104a~104b、抵靠結構102e~102f與抵靠結構106e~106f所構成。以導磁體110a~110b取代圓柱導桿105a~105b,感磁元件103a~103b與導磁體110a~110b間存有一磁性吸引力,在該磁性吸引力作用下,使得可動磁路部件12、底座106與該組可滾動結構體互相抵靠。
第6圖係本發明自動對焦用音圈馬達之示意圖。如第6圖所示,可動磁路部件12最大移動行程為D(單方向最大移動距離),意即碰觸極限邊界,即無法移動。換言之,當圓柱導桿105c~105d長度由L增長L+L’時,可動磁路部件12尺寸不變下最大移動行程變為D+D’。
第7圖係本發明自動對焦用音圈馬達之示意圖。如第7圖所示,可將位於底座立面之兩組音圈馬達,改變設置位置,形成只有位於可動磁路部件12下方之一組音圈馬達裝置。
藉由以上較佳具體實施例之詳述,係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神,而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地,其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
12:可動磁路部件
102a~102b:抵靠結構
104a~104b:圓球
105a~105b:圓柱導桿
106:底座
106a~106b:抵靠結構
106c~106d:容置槽
a2、b2、c2:接觸點
Claims (8)
- 一種自動對焦用音圈馬達裝置,包含:一可動磁路部件,具有一感磁元件與鏡頭且剛性連接於一負載安裝滑座,該可動磁路部件的底面具有兩處抵靠結構;一固定組件含一底座、一組可滾動結構體與一電路部件、該底座具有可固定該組可滾動結構體的一容置槽,且該容置槽的位置上方分別具對應有不同之抵靠結構,該電路部件含印刷電路板、線圈組,該電路部件依其上之線圈組位置被調整固定於一底座立面之凹槽處,該線圈組與該可動磁路部件上之該感磁元件構成兩組音圈馬達,且線圈組與該感磁元件之間具有一預定距離;其中,基於該感磁元件對該組可滾動結構體的磁性吸引力,該組可滾動結構體被抵靠於該可動磁路部件與該底座之間,在外部訊號控制下,利用勞倫茲力驅動下,該可動磁路部件在固定組件上被位移,並使得固定於該負載安裝滑座的依鏡頭可被移動至指定位置;其中,該組可滾動結構體由複數個圓柱導桿、複數個圓球與複數個抵靠結構所組成,該圓柱導桿為導磁材料所構成,該圓球材質可為金屬或非金屬之材質。
- 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦用音圈馬達裝置,當可動磁路部件底面之任一處抵靠結構為一帶夾角的兩平面之開放開口,該組可滾動結構體與該抵靠結構有兩個點狀接觸,且與該固定部件有一個點狀接觸。
- 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦用音圈馬達裝置,當可動磁路部件底面之任一處抵靠結構為一有斜面的開放開口,該組可滾動結構體與該抵靠結構有一個點狀接觸,且與該固定部件有兩個點狀接觸,一處在底座,另一處在圓柱導桿表面。
- 如申請專利範圍第2項或第3項所述之自動對焦用音圈馬達裝置,該可動磁路部件的底面之抵靠結構可為斜面或帶夾角的兩平面之開放開口或同時具備上述兩者。
- 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦用音圈馬達裝置,以一導磁體替代圓柱導桿,該導磁體被固定在該底座上,基於該感磁元件對該導磁體的磁性吸引力,使得該可動磁路部件、底座與該可滾動結構體互相抵靠,且可動磁路部件、底座與該可滾動結構體產生三個點狀接觸。
- 如申請專利範圍第1項所述之達自動對焦用音圈馬達裝置,其中該裝置進一步包含:一位置感應器,被固定在該底座立面,以感測該可動磁路 部件的所在位置。
- 如申請專利範圍第6項所述之自動對焦用音圈馬達裝置,該位置感應器,可為一霍爾元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦用音圈馬達裝置,增加圓柱導桿長度可增加移動行程。
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