专利名称：镜头移位机构的制作方法
技术领域：
4竟头移位才几构技术领域本发明是有关一种镜头移位机构，特别是涉及到应用于一自动对焦或变焦 的镜头组，使镜头在中心轴上产生向前/向后的轴向移动的镜头移位机构。
背景技术：
目前使用的数码相机、具拍摄功能的手机、笔记型电脑等手持式电子装置上，常设有一可自动对焦(auto-focusing,简称AF )或变焦(zooming)的微型 镜头模块(compact camera module,简称CCM )，而该镜头模块基本上包含 一由上盖及底盖所形成的容腔； 一镜头，由镜片群(lens group)及一镜头套筒(lens holder)组成，其套设在容腔内并可在中心轴方向上前后滑动移位；及一镜头移 4立冲几构(lens displacement/driving mechanism)， 其主要目的是利用致动器 (actuator )来提供致动力(actuating force )以驱动该镜头在容腔内的中心轴上 产生轴向移位动作，藉以达成自动对焦或变焦的目的。现有镜头移位机构所使用的致动器(actuator)包含多种不同模式，如一种 压电马达(piezoelectric motor)，其是矛J用压电(piezoelectric)材沣牛形成，^口 US7,212,358 、 US2003/0227560 、 US2006/0044455A1 、 JP2006-293083 、 JP2006-101611等专利文献所述，利用对压电马达施予一电压以产生致动力 (actuating force );又一种称为音圏马达(voice coil motor,简称VCM )的致 动器，其是利用线圏、磁铁与弹性件(如弹簧或弹片)配合形成，如US7,262，927、 US7,196，978 、 US7,002,879 、 US6,961,090、 US6,687,062 、 US20070133110 、 JP2005037865、 JP2005258355、 WO2007026830等专利文献所述,该等现有技术 大部分是利用线圏与永久磁铁(permanent magnet)配组使用，如在镜头的外围上 固设 一 线圈成 一 同步连动体，再于钱圈的外围环状排列设置 一 个或数个永久磁 铁并保持固定不动，使线圈通电后可在永久磁铁所建立的磁场中产生向上或向 下的电磁力以驱动镜头移动；再者，有一种是利用形状记忆合金(shaped memory alloy,简称SMA)的镜头移位机构，其是利用SMA的热缩冷胀的特性以作为致动器(actuator)的驱动力源，如US 6,307，678B2 、 US 6,449,434B1 、 US2007058070、 US2007047938、 JP2005275270、 JP2005195998等专利文献所述， 然而，SMA热缩冷胀的动作较慢，而且再经致动器(actuator )与镜头之间的连 动结构传动，无法简易达成即时自动对焦或变焦的功效。然而，现有镜头移位机构中，其使用的致动器虽包含多种不同模式可供选 择，但该致动器(actuator) —般是与镜头模块的其他构件如其中最主要的镜头 成一体式配合设计，也就是当决定所使用致动器的模式时，该致动器与镜头(包 含镜片群及 一 镜头套筒)之间的连动结构也是同时设定完成，如 US2006/0044455A1所揭示，藉以使致动器所产生的致动力(actuating force )可 直接藉该连动结构以驱动镜头在容腔内的中心轴上产生轴向移位动作，故不同 模式的致动器无法藉相同的连动结构来传达致动力，致无法更换使用；尤其， 现有镜头移位机构的致动器，其致动力的作用方向大部分是与光轴(即镜头中 心轴)同方向，致其移动量为1: 1，较耗费致动力，若要增加镜头的相对移动 量，则须增加其他连动结构，致使整体结构复杂化而不利于量产化及降低成本； 另，先前技术中虽有利用斜面作用以驱动镜头移位的驱动方式，如美国专利 US5，930，544所述，其是藉一第一活动件(first movement member)以驱动镜头 左、右向移位，且同时再藉一第二活动件(second movement member )及一杠杆 支轴以驱动镜头上、下向移位，而使镜头的中心轴呈现一椭圆形轨迹的移位效 果，致其结构较复杂，且其引用的斜面作用并非用来驱动镜头作轴向运动，也 就是其并非是利用一致动器的径向运动而经由斜面作用而转换镜头的轴向运 动；因此发展有高倍解析度且增加镜头相对移动量的新技术以解决镜头移位机 构中移动量为1: 1及致动器与镜头之间的连动结构须同时设定的问题，将有迫 切需要。发明内容为解决上述镜头移位机构中移动量为1: 1及致动器与镜头之间的连动结构 须同时设定的问题，而提出了本实用新型，本实用新型主提供的一种镜头移位机构，供应用于一 自动对焦或变焦的镜 头模块，其主要包含在镜头套筒的底缘或外缘上并以中心轴对称的位置处设 置至少 一 个径向倾斜的第 一 斜面；至少 一 个径向活动体设于镜头套筒底缘或外 缘的外围且各设有 一 径向倾斜的第二斜面以分别对应抵接于镜头套筒的底缘或外缘上的第一斜面上；及至少一致动部(actuating part)利用致动器以产生致动 力用以驱动径向活动体可同步向内或向外进行径向移动；藉此，当致动部藉致 动器产生致动力以驱动各径向活动体同步向内/向外径向移动时，藉二相互对应 抵接的第一、二斜面之间的推抵作用，可驱使镜头套筒底缘或外缘上的第一斜 面由径向活动体的第二斜面的一低点/高点位置移位至一高点/低点位置，相对地 使镜头在中心轴(光轴)上产生向前/向后的轴向移动，达成自动对焦或变焦的 功能。较佳地，本实用新型的镜头移位机构中，该致动部所使用的致动器进一步 可随镜头模块的设计需要而选择音圈马达(VCM)、压电马达(piezoelectric motor)、利用形状记忆合金(SMA)形成的致动器、或利用线圈与电磁铁 (electromagnet)形成的致动器的组群(group)中一种致动器，通过控制以产生致 动力(actuating force)以驱动镜头在镜头模块的容腔内的中心轴(光轴)上产 生轴向移位动作。优选地，本实用新型的镜头移位机构，其进一步可在镜头(或镜头套筒) 上配置一弹簧，当致动器的致动力(actuating force)或径向活动体的驱动力消 失或不产生作用时，该弹簧可对镜头提供一相对的回复力，以使镜头达到动态 平衡或回复原位，而达成自动对焦或变焦效果。本实用新型的镜头移位机构主要是利用一可径向移动的第二斜面及一可轴 向移动的第一斜面相互对应抵接构成，其中可轴向移动的第一斜面是设于镜头 套筒的底缘或外缘上上，而可径向移动的第二斜面是设于一可径向移动的径向 活动体上，并使镜头套筒底缘或外缘上的第一斜面对应抵接在径向活动体的第 二斜面上；其中，当径向活动体被驱动进行向内或向外的径向移动时，藉二相 互对应抵接的第一、二斜面之间的推抵作用，可驱使镜头在中心轴上产生相对 的向前或向后的轴向移动，如径向活动体向中心轴靠近移动(即向内移动)时， 其斜面即可迫使镜头套筒的底缘或外缘上第一斜面向上爬升移位，使镜头相对 在中心轴上向前移位；而如径向活动体离开中心轴移动(即向外移动)时，其 第二斜面即可使镜头套筒的第一斜面向下滑降移动，使镜头相对在中心轴上向 后移位，达成镜头移位的目的。再者，本实用新型的镜头移位机构可通过径向 移动的第二斜面及可轴向移动的第一斜面之间相互抵接的不同角度的选择设计，以提供镜头在容腔内的中心轴(光轴)上产生轴向快速移位动作或精密移 位动作。应用本实用新型的镜头移位机构，其有益效果在于通过第一斜面和第二 斜面的相互抵接可藉径向活动体的径向位移d带动镜头在光轴上进行移位h，可 依使用目的的不同，通过设定斜面的角度而灵活调整d与h的比例，以达到镜 头快速移位或精密移位的目的。能减小自动对焦或变焦镜头体积，扩大其应用 范围；也可用于提高镜头移位动作的控制精度。
图1是本实用新型镜头移位机构一实施例的俯视示意图；图2是沿图1中剖面线2-2的剖视示意图；图3是本实用新型镜头移位机构的局部立体示意图；图4是图2中镜头套筒的底缘斜面对应抵接于径向活动体的对应斜面上低 点位置的局部放大示意图；图5是图4中镜头套筒的底缘斜面移位至径向活动体的对应斜面上高点位 置的局部放大示意图；图6是本实用新型镜头的轴向移位量与径向活动体的径向移位量的相对关 系说明图；图7是本实用新型镜头移位机构另 一 实施例的俯视示意图；图8是本实用新型镜头移位机构又另 一 实施例的俯视示意图；图9是图8—侧面剖视示意图；图IO是本实用新型镜头移位机构的局部立体示意图。附图标记说明1、 2、 4-镜头模块；10-容腔；20-镜头组；21-镜片群(lens group); 22-镜头 套筒；23-斜面；24-凸缘体；3-镜头移位机构；30-致动部(actuating part) ; 31-径向活动体；32-斜面；33-导轨装置；40-弹簧。
具体实施方式
为使本实用新型更加明确详实，兹列举较佳实施例并配合附图，将本实用 新型的结构及其技术特征详述如后本实用新型以下所揭示的实施例，主要是针对镜头移位机构的主要构件加 以说明，并不用来限制镜头模块的其他构件的结构，也就是镜头模块其他构件 是可以进行许多改变、修改、甚至等效变更的，如.'镜头模块的容腔形状不限制；镜头(包含镜片群及一镜头套筒)的形状或结构不限制，如镜片群可包含 单一镜片或数个镜片，且镜片群可先容设在一固定件内而再与镜头套筒结合形 成一镜头，因此一般熟悉此项技艺的人士了解，本实用新型所揭示自动对焦或 变焦镜头模块的构件并不限制于以下所揭示的实施例结构。参考图1、 2、 3所示，其分别是本实用新型镜头移位机构一实施例的俯视、 剖视及局部立体的示意图；本实用新型镜头移位机构3是供应用于一自动对焦 或变焦的镜头模块l,本实施例的镜头模块1为一方形镜头模块，至少包含一 容腔10; —镜头组20，由镜片群(lens group)21及一镜头套筒22组成；及镜头 移位机构3用以驱动镜头组20在镜头模块1的容腔10内的中心轴(光轴)Z 上滑动移位；本实施例设有两个镜头移位机构3,其是分别设于方形镜头模块1 内部的中心轴对称的角端位置处，即对角位置处。本实用新型镜头移位机构3主要包含镜头套筒22的底缘上(如图1-7所 示)或外缘上(如图8-10所示)的第一斜面23、径向活动体31及致动部(actuating part) 30;其中该第 一斜面23为 一径向倾斜的斜面，图1、 7、 8分别表示实施 例一、二、四，其第一斜面23为两个相同斜度的斜面，分别设在镜头套筒22 的底缘上(如图1-7所示)或外缘上(如图8-10所示)以中心轴Z对称的二对 称位置处；其中图8-10所示的实施例4,其第一斜面23是设在镜头套筒22的 外缘上两个相同凸缘体24的底面上。该径向活动体31是对应镜头套筒22底缘或外缘上的第一斜面23而设置于 镜头套筒22的底缘或外缘的外围，上述各实施例是设有两个径向活动体31且 分别对应镜头套筒22的底缘或外缘上两个第一斜面23;又各径向活动体31上 设有一径向倾斜且斜度与第一斜面23相同的第二斜面32，以分别对应抵接于镜 头套筒22的底缘或外缘的第一斜面23上，其中该径向活动体31的第二斜面32 的长度大于镜头套筒22的底缘上第一斜面23的长度，使之长度可令斜面23可 在第二斜面32的长度范围中滑动移位。该致动部(actuating part) 30包含一致动器，供可通过相机控制器(图未示) 以控制致动部30中的致动器以产生致动力，用以驱动径向活动体31同步向内 或向外径向移动。藉上述结构，当致动部30利用其致动器而产生一向内(向中心轴Z)的径 向致动力(如图4的箭头A所示)以驱动各径向活动体31同步向内径向移动时， 此时通过二相互对应抵接的第一、二斜面23、 32之间的推抵作用，可驱使镜头套筒22的第一斜面23由径向活动体31的第二斜面32上一低点位置如图4所 示，向上爬升而移位至第二斜面32上一高点位置如图5所示，使镜头套筒22 (即镜头20)相对地在中心轴Z (光轴)上向前轴向移动(如图4的箭头B所 示)。而当致动部30的致动器不作用或所产生的径向致动力(如图4的箭头A所 示)消失时或产生反向(向外)的径向致动力，此时通过二相互对应抵接的第 一、二斜面23、 32之间的推抵作用，而因镜头套筒22的第一斜面23失去向前 的支撑力，而可由径向活动体31的第二斜面32上一高点位置(如图5所示)， 向下落降移位至第二斜面32上一低点位置(如图4所示)，使镜头套筒22 (即 镜头20)相对地在中心轴Z (光轴)上向后轴向移动而回复至原位。再参考图6所示，其是本实用新型镜头20的轴向移位量(h)与径向活动 体31的径向移位量(d)的相对关系说明图；当二相互对应抵接的第一、二斜 面23、 32的斜面斜度为e时，贝'j h = ti xdxtan6，其中ri为轴向移动效率， H <1, ti可依据第一、二斜面23、 32的摩擦力不同，对于不同材质或斜面大 小、方式，可由实际实验可得。假设n二l,当6=45°时，tan6=l，因此11=(1; 而当6>45°时，tan6>l,贝寸h > d,如6 =53°时h = 1.33d,如6=63.43°时，h =2d,故只要将使二相互对应抵接的第一、二斜面23、 32的斜面斜度6设计为 >45°,即可增加镜头相对移动量，藉以解决现有镜头移位机构的致动器的致动 力的作用方向大部分与光轴(即镜头中心轴)同方向且其移动量为1: 1而较耗 费致动距离的问题。对于不同的镜头20设计，在希望使镜头20能沿轴向快速 移动时，可将第一、二斜面23、 32的斜面斜度6 °>45、例如，6 °=60。, h=1.73d, 此时，径向活动体31的径向移位量(d)仅移动lmm时，轴向移位量(h)则 移动1.73mm;同样，对于不同的镜头20设计，在希望使镜头20沿轴向较为精 密移动时，可将第一、二斜面23、 32的斜面斜度6°<45°，例如，6 。=30°, h=0.577d，此时，径向活动体31的径向移位量(d)移动lmm时，轴向移位量 (h )则移动0.577mm。然而，为能使镜头20移动稳定顺畅，在施以适当润滑 且无外加其他机构情形下，斜面斜度6不应小于22.3°、不应大于71.5。。再参考图1、 7、 8所示，本实用新型的镜头移位机构3的设置数目及位置 并不限制，以两个或以上为佳如三个、四个等，只须考虑镜头移位机构3的成 本及组装作业的方便性；又数个镜头移位机构3以等间隔角度环状布设在镜头 套筒22的底缘(如图1-7所示)或外缘(如图8-10所示)的外围为佳，以图19所示实施例方形镜头模块1而言，可设置两个镜头移位机构3在镜头模块1内部的中心轴对称的角端位置处即对角位置处，或设置四个镜头移位机构3在镜 头模块1内部的四个角端位置处；而以图7所示实施例的长方形镜头模块2而 言，可设置两个镜头移位机构3在镜头模块1内部的中心轴对称的短边内端位 置处；以图8-10所示实施例的长方形镜头模块4而言，可设置两个镜头移位机 构3在镜头模块1内部以中心轴对称的短边内端位置处。而数个镜头移位机构3 以等间隔角度环状布设在镜头套筒22的底缘(如图l-7所示)或外缘(如图8-10 所示)的外围的方式，可使致动部30的致动器所产生致动力均匀施作于径向活 动体31上，进而对镜头套筒22提供均匀的轴向推力，有利于镜头20在中心轴 Z(光轴)上稳定地轴向移动。本实用新型的致动部30所使用致动器的致动模式并不限制，基本上只要能 驱动径向活动体31同步向内或向外径向移动即可，且不致影响二相互对应抵接 的一、二斜面23、 32之间的推抵作用；因此制作时，可随镜头模块的设计需要 而选择音圏马达(VCM)、压电马达(piezoelectric motor )、利用形状记忆合金(SMA) 形成的致动器、或利用线圏与电磁铁(electromagnet)形成的致动器的组群(group ) 中一种致动器，相对增加致动部30所使用致动器的选择性。参考图1、 7所示，致动部30上进一步可包含一导轨装置33,如图l所示， 使径向活动体31可藉该导轨装置33而稳定地径向滑动。本实用新型的镜头移位机构3进一步可在镜头20或其镜头套筒22上配置 一弹簧40，当致动部30的致动器的致动力(actuating force)或径向活动体31 的驱动力消失或不产生作用时，该弹簧40可对镜头20提供一相对的回复力， 以使镜头20达到动态平衡或回复原位，而达成自动对焦或变焦效果。至于该弹 簧40的弹性型态如压缩式(compression)弹簧或伸张式(extension)弹簧、结 构型态如线圏弹簧或非线圏弹簧、数目或设立位置等并不限制，可随镜头模块 的设计需要或镜头的运动方向而改变。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅是说明性的， 而非限制性的；本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和 范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本实用新型的 是护范围内。
权利要求1.一种镜头移位机构，供应用于一自动对焦或变焦镜头模块，该镜头模块至少包含一容腔、一镜头及一镜头移位机构，该镜头是包含一镜片群及一镜头套筒并套设在容腔内而可在中心轴上轴向滑动移位；其特征在于，该镜头移位机构是包含至少一第一斜面、至少一径向活动体、及至少一致动部，其中第一斜面设在镜头套筒的底缘或外缘上，是一径向倾斜的斜面，且对应于一径向活动体；径向活动体设置于镜头套筒的底缘或外缘的外围且其上设有一径向倾斜且斜度与第一斜面相同的第二斜面，并对应抵接于镜头套筒底缘或外缘上的第一斜面上；致动部包含一致动器以产生致动力用以驱动径向活动体同步向内即朝向中心轴或向外即离开中心轴方向径向移动；其中，当径向活动体受致动器的径向致动力驱动而径向移动时，可通过第一、二斜面之间的推抵作用，驱使镜头套筒的第一斜面在径向活动体的第二斜面上的一低点位置及一高点位置之间滑动移位，以使镜头相对地在中心轴Z即光轴上轴向移位。
2. 根据权利要求1所述的镜头移位机构，其特征在于，其是包含两个或两个 以上的设有第二斜面的径向活动体，且各径向活动体是以等间隔角度环状布设 在镜头套筒的底缘或外缘的外围。
3. 根据权利要求1所述的镜头移位机构，其特征在于，该径向活动体的第二 斜面的长度大于镜头套筒的第一斜面的长度，使第一斜面可在第二斜面的长度 范围中滑动移位。
4. 根据权利要求1所述的镜头移位机构，其特征在于，径向活动体第二斜 面的径向移动位移量与镜头套筒第 一 斜面的轴向移动位移量之间满足下列条 件h = n x d x tan 6 ,且 22.3°<6 <71.5°;其中，d为径向活动体的第二斜面的径向移动位移量，h为镜头套筒的第一 斜面的轴向移动位移量，6为为第一、二斜面与水平方向的夹角，r)为轴向移动效率，n < i 。
5. 根据权利要求1所述的镜头移位机构，其特征在于，该致动器是选自包 括音圏马达、压电马达、利用.形状记忆合金形成的致动器或利用线圈与电磁铁 形成的致动器在内的组群中的一种致动器。
6. 根据权利要求1所述的镜头移位机构，其特征在于，其进一步可在镜头或 其镜头套筒上配置一弹簧，当致动器的致动力消失时，该弹簧对镜头提供一相 对的回复力。
7. 根据权利要求6所述的镜头移位机构，其特征在于，该弹簧为压縮式弹 簧或伸张式弹簧。
专利摘要一种镜头移位机构，供应用于自动对焦或变焦的镜头模块，该镜头模块至少包含一容腔；一镜头由镜片群及一镜头套筒组成；及一镜头移位机构用以驱动镜头在容腔内的中心轴(光轴)方向上滑动移位；该镜头移位机构主要包含至少两个径向倾斜的斜面分别设于镜头套筒的底缘或外缘上且以中心轴对称的位置处；至少两个径向活动体设于镜头套筒外围且各设有一径向倾斜的斜面并分别对应抵接于镜头套筒的斜面上；及至少一致动部包含一致动器用以驱动径向活动体同步向内或向外径向移动。通过第一斜面和第二斜面的相互抵接可藉径向活动体的径向位移d带动镜头在光轴上进行移位h，依使用目的的不同调整d与h的比例，以达到镜头快速移位或精密移位的目的。
文档编号G02B7/09GK201166729SQ20082000599
公开日2008年12月17日 申请日期2008年3月6日 优先权日2008年3月6日
发明者游腾健 申请人:一品光学工业股份有限公司