专利名称：：镜头移位机构的制作方法
技术领域：
：本发明是有关一种镜头移位机构，是应用于一自动对焦或变焦的镜头组，尤指一种利用线圈及电磁铁，并藉二者之间所产生的电磁力以驱动并控制镜头进行滑动移位的机构。
背景技术：
：目前使用的数码相机、具拍摄功能的手机、笔记型电脑等掌上型电子装置上，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(compactcameramodule,简称CCM),而该镜头才莫块基本上包含一由上盖(uppercover)及底盖(bottomcover)所开j成的容腔(housing);—镜头(lens)，其由镜片群(lensgroup)及一4竟头套筒(lensholder)组成，可套设在容腔内并可在中心轴方向上前后滑动移位；及一镜头移位4几构(lensdisplacementmechanism),或称为制动器(actuator),其主要用于驱动该镜头在中心轴上产生移位动作，藉以达成自动对焦或变焦的功效。常见的镜头移位机构的设计如一种压电马达(piezoelectricmotor),其是利用压电(piezoelectric)材料原理形成,如US7,212，358、US2003/0227560、JP2006-293083、JP2006-101611等；但一般所使用的压电材料无法耐受回焊(reflow)作业的高温(约260°C),或耐受高温的特别压电材料又相当昂贵，故不利于量产化或降低制造成本。又一种称为音圈马达(voicecoilmotor,简称VCM)的装置，其是利用线圈、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、W02007026830等，该等现有技术.大-邵.分是利用纟戋圈与7Jc,久/f兹4失(permanentraagnet)配组使用，如图1,如在线圈31的内围或周边环状排列设置一个或数个永久磁铁70,使线圈31通电后产生磁场，而可与由一个或数个永久磁铁70所建立的it场及石兹冲及之.间形成向上或向下的电磁力以驱动镜头移动；但永久磁铁在回焊高温时(约26(TC)将会使磁铁退磁。因此上述现有技术的压电马达与音圈马达在组装时皆不可使用回焊方式，致在量产效率上受到限制。再者，有一种是利用形状记忆合金(shapedmemoryalloy,简称SMA)的镜头移位机构，其是利用SMA的热缩冷"长的特性以作为制动器(actuator)的驱动力源，如US6，307，678B2、US6，449,434B1、US2007058070、US2007047938、JP2005275270、JP2005195998等，然而，SMA热缩冷胀的动作较慢，无法简易达成即时自动对焦或变焦的功效。对于有高画质需求的使用者，在低照度的环境为维持相当优秀的行动力与拍照品质，防手震(Antishake)功能已渐受相当重视。在现有技术中，防手震技术主要通过几个方式来达成，如成像元件CCD以机械支架通过补偿运动来抵销震动过程中所导致的影像模糊化影响，或如在镜头设有机械式结构消除手震，或以软件计算补偿的方式，或提高感光度能力，或采用两个陀螺仪来进行对成像元件CCD的水平与垂直震动侦测，并利用磁力推动来进行补偿动作等，如EP1729509、US20070292119、US20070009243、JP08122840、JP11305280、JP11220651等。使用电磁力为镜头移位机构的主要动力来源，具有其方便性与通用性，为能在回焊高温时(约260°C)磁力不受破坏，虽可使用特殊材料制成耐高温永久磁铁，但其因之一为价格过于昂贵，其因之二磁力较弱，故无法普及使用；因此发展新技术以解决镜头移位机构回焊问题，将为迫切所需。
发明内容本发明主要目的在于提供一种既能耐高温回焊又成本相对低廉的镜头移位机构，并且其具有防手抖功能。为此，本发明提供了一种镜头移位机构，其是利用线圈(conductorcoil)及相对于线圈排列于线圈周围的电^兹铁组(electromagnetset)所组成，其中线圈是固设于镜头套筒上，当线圈受力移动时可使镜头套筒及其上的镜片群沿中心轴移动；镜头移位才凡构的电石兹铁组通以电流后可在电》兹铁端面产生N极或S极电磁场，使线圈通电后受到电磁力，其电磁力方向可由安培右手定律而决定，致驱使镜头沿中心轴移动，而达成镜片群移动的变焦目的；或当对线圈施以不同方向的电流，可控制镜头以前进或后退的方向，以适用于一自动对焦或变焦的镜头模块；藉此结构可耐回焊(reflow)高温而可提高量产化，以改良现有技术使用永久磁铁无法使用回焊制程的困难本发明的镜头移位机构中电磁铁组是由复数个电磁铁所构成，其具有防手震功能，可通过控制各电磁铁的电流大小或电流方向，使线圈通电后受到不同电磁力作用，致使镜头的光轴与镜头模块的中心轴产生一偏移角度而可对向被摄物件，达到防手震的自动对焦或变焦效果。其中，复数个是指两个或两个以上。本发明的镜头移位机构进一步可在镜头或其镜头套筒上配置一弹簧(springelement)，使当线圈与电磁铁组之间的电^f兹力消失或不产生作用时，该弹簧可对镜头套筒提供一相对的回复力，以使该镜头回复至原平衡状态或原位而达到自动对焦或变焦效果。综上，本发明的结构设计与现有技术比较，至少具有下列优点<1〉、本发明的镜头移位机构3是使用电磁铁以取代永久^f兹铁，可耐回焊高温，可提高量产化的可能性。<2〉、本发明的4竟头移位元机构3可独立控制电磁铁组32中各电石兹纟失，使其具有防手震功能。图1是先前技术的镜头移位机构的立体示意图2是本发明的镜头移位^/L构实施例的立体示意图3是本发明的镜头移位机构说明图4是本发明的镜头移位机构的对焦说明图5是本发明的镜头移位机构的防手震说明图6是本发明的镜头移位机构的第二实施例立体示意图。附图标记说明1-镜头模块(lensmodule);ll-上盖(uppercover);12-底盖(bottomcover);2-镜头(lens);21-4竟片群(lensgroup);22-镜头套筒(lensholder);3-镜头移位机构(lensdrivingmechanism);31-线圈(conductorcoil);32-电磁铁组(electromagnetparts);321-电磁铁(I)(electromagnetI);322-电磁铁(II)(electromagnetI);323-电磁铁(III)(electromagnetI);324-电磁铁(IV)(el.ectromagnetIV);33-导电片(electricplate);34-线圈电极(coi1pad);35-电磁铁电极(e1ectromagnetpad);35卜电磁铁I电极(electromagnet1pad);352-电磁铁II电极(electromagnetIIpad);353-电磁铁III电极(e1ect訓agnet.Illpad);354-电磁铁IV电极(electromagnetIVpad);36-电磁铁心(electromagnetferrite);37-控制器(controller);38-弹簧(springelement);70-永久磁铁(permanentmagnet)。具体实施例方式为使本发明更加明确详实，兹列举较佳实施例并配合附图，将本发明的结构及其技术特征详述如后本发明以下所揭示的实施例，乃是针对本发明镜头移位机构的主要构成元件而作说明，因此本发明以下所揭示的实施例虽是应用于一自动对焦或变焦镜头模块中，但就一般具有自动对焦或变焦功能的镜头模块而言，除了本发明所揭示的镜头移位机构外，其他结构乃属一般通知的技术，因此一般在此领域中熟悉此项技艺的人士了解，本发明所揭示自动对焦或变焦镜头模块的构成元件并不限制于以下所揭示的实施例结构，也就是该自动对焦或变焦镜头模块的各构成元件是可以进行许多改变、修改、甚至等效变更的，例如该镜头模块中由上盖及底盖所形成的容腔的形状设计并不限制，也就是镜头^f莫块的内部空间设计并不限制；或由镜片群及一镜头套筒组成的镜头的整体形状或结构型态也不限制，如该镜片群可包含由单一镜片或数个镜片构成的镜片群，且单一镜片或镜片群一般可先容设在一固定件内而再与一镜头套筒结合形成一镜头；或本发明线圈与电磁铁组的个别各别的线圈匝(turn)数、线圈内径(或线圈内径截面积)、线圈高度、电磁铁内线圈高度或电流进出方向及大小等也不限制，且可依据毕奥-萨伐尔定律(Biot-SavartLaw)及相关安培右手定律计算式计算，如下列式(1)及式(2)^=^「,JxF一4兀Jr2(1)F=//"x5(2)其中，B为i兹通量密度，ja。为真空导,磁率(permeability),I为线圈电流(Amp),1是线段长度，r是距离，F是受力大小。由式(1)与式(2)可分别计算本发明电磁铁的磁通量密度以及线圈受力大小藉以配合镜头的重量以设计最佳驱动力。参考图2、3所示，其是本发明一实施例的立体示意图，本发明镜头移位机构3主要包舍一线圈31及一电磁铁组32,其中，该线圏3]是固设于镜头2的6镜头套筒22上以与^:片群(lensgroup)21共同组成一连动体而可同步移动；该电磁铁组32是由复数个电磁铁(如图3所示)321324构成且保持固定不动；使用时，可藉控制器(图2、3中未示，可参考图4所示)如相机的控制器以对线圈31及电磁铁组32输出不同方向(流入或流出)或不同大小的电流，而通过电^f兹作用可在电石!H失组32的各电磁铁321~324的端面产生石兹场，其^f兹场的大小及方向则由输入的电流大小及方向所控制；而线圈31输入电流后按照安培右手定律受到电磁力，可计算出线圈31受电磁力的大小及受力方向，线圈31将因受力沿镜头中心轴Z轴运动，以达自动对焦或变焦效果。i兌明如图4，利用相机的控制器37输出电流后，经由电磁铁电极35连接至电磁铁组32的电磁铁U)321及电磁铁(III)323(可同时包含电磁铁(II)322及电磁铁(IV)324)，则电磁铁(I)321及电磁铁(III)323的电磁铁心36的端面可产生电^磁作用，若输入的电流方向为逆时针，则电》兹铁心36在朝向《竟头中心轴Z的端面会产生N极电磁；当相机的控制器37输出电流后，经由线團电极34连接至线圈31时，线圈31会产生磁场，若输入线圈31电流为逆时针方向，线圈31则产生电^f兹力，若输入线圈31电流为逆时4十方向，则线圈31会受到向物侧的电磁力，将带动镜头2向物侧方向移动。本发明镜头移位机构3进一步可分别控制电磁铁组32中各电》兹铁321~324的电流大小或电流方向，以控制各电磁铁所产生磁力(或电磁强度)的大小，使线圈31通电后因与各电磁铁(如321~324)之间的电磁力大小不同，致受到不平衡的电磁力作用，使镜头2的光轴会与镜头中心轴Z轴产生一角度，使镜头2可偏移该角度以对向被摄物体；兹以图5为例说明，镜头移位机构3的电磁铁组32是由电磁铁(I)321及电磁铁(III)323所组成，若控制电i兹铁组32的电磁铁(I)321及电磁铁(III)323,使具有不同的电流大小时，电磁铁(I)321及电磁铁(III)323的电磁力不同，线圈31通过电流后，将受到电磁铁321及电磁铁(III)323的不同电^兹力所产生不平衡的电i"兹力作用，使镜头2的光轴会与镜头中心轴Z轴产生一角度，使镜头2可对向^皮摄物体，达防手震功能。前述的电磁铁组32的电磁铁心36为利用软磁材料(ferrite)制成；该软磁材料具有易磁化且易退磁的特性，其在电》兹铁组32通电后中非常容易被磁化，可将磁力线集中于电石兹铁心？6端面，但当电.磁铁组32不通电时，电箱t铁心36的磁力也随即消失，也就是软磁材料本身无保持磁化的能力；而目前软磁材料7主要成份可为高纯度铁(熟铁、软铁)、含碳量很低的钢、硅钢、铁镍合金(Fe-NiAlloy或Permalloys)、4美《辛合金(Mg—Znalloy)、4臬锌合金(Ni—Znalloy)、锰锌合金(Mn-Znalloy)或金属玻璃(metallicglass)等，均可耐受回焊高温，可依据不同目的而选择。本发明镜头移位机构3进一步可在镜头2上配置一具有回复弹性功能的弹簧38,当线圈31或电磁铁组32之间的电石兹力消失时，该弹簧38可对镜片群21提供一相对的回复力，也就是对镜头2提供一与所产生电磁力相反的弹簧力，用以将镜片群21回复至电磁力作用前的原位；至于该弹簧38的弹性型态如压缩式(compression)弹簧或伸张式(extension)弹簧、结构型态如线圈弹簧或非线圈弹簧、数目或设立位置等并不限制，可随镜头模块2的设计需要或线圈31的运动方向而改变。本发明线圈31或电磁铁组32的线圈绕设型态、电流方向、电磁铁组32的电磁铁数目及弹簧37型式等可随需要而作不同选择。<第一实施例〉具有四个电》兹铁的镜头移位机构参考图2、3所示，本实施例的镜头移位^L构3可应用于一'J、型相机的自动对焦或对焦镜头模块1中，该镜头模块1为10mmx10mm的方型模块，其中该镜头模块1基本上至少包含上盖11及底盖12所形成的容腔，供一镜头2可在容腔内的中心轴Z方向上滑动移位；该镜头2—般包含一由单一镜片或数个镜片构成的镜片群21以及一供容设该镜片群21的镜头套筒22，也就是镜片群21及镜头套筒22是组成一可同步移动的镜头2，且套设在容腔内而可在中心轴Z上以前进或后退(朝向物侧或朝向像侧)滑动移位。本发明的镜头移位机构3包含一线圈31、一电磁铁組32、一导电片33、一线圈电极34及一电磁铁电极35;其中，线圈31是固设于镜头2的镜头套筒22上以与镜片群(lensgroup)21共同组成一连动体而可同步移动；该电磁铁组32是由数个电磁铁如电磁铁(I)321、电磁铁(II)322、电磁铁(III)323及电磁铁(IV)324等四个电磁铁构成且保持固定不动；又相机的控制器(如图4的控制器37)可输出不同方向或不同大小的电流(流入或流出)经由电it铁电极35包含电磁铁(I)电极351、电磁铁(II)电极352、电石兹铁(III)电极353及电磁铁(IV—)电极354,分别输入电》兹铁组32的备电箱纟铁，本实施例的电磁铁组32如图2所示包含电磁铁(I)321、电磁铁(n)322、电磁铁(III)323及电磁铁(U')324等四个电磁铁，是以90度方位均匀布设并固定于线圈31的周边。当控制器37输出电流(II、12、13、14)经由各电》兹铁电极35进入电^H失组32的各电磁铁321~324时，通过电磁作用，可在各电石兹铁321~324的电》兹铁心36产生N极或S极的磁场，此i兹场的大小及方向则由输入的电流大小及方向所控制，本实施例中该四个电磁铁321~324的磁场相当，且电磁铁心36的N极均为朝向镜头的中心轴Z。再者，为使电磁铁组32的电磁效率最强，本实施例的电磁铁U)321、电》兹铁(11)322、电磁铁(III)323及电磁铁(IV)324的电磁铁心36选择使用硅钢片为材质。控制器37输出电流I经由线圈电极34与连接的导电片33进入线圈31时，电流方向为逆时针方向，依据右手定律，则线圈31受向上方向(物侧方向)的电^f兹力，连同使镜头套筒22与#:片组21沿#:头中心轴Z向上(物侧方向)移动；若当控制器37输出电流I方向为顺时针方向，线圈31，依据法拉第右手定律，则线圈31受向下方向(像侧方向)的电磁力，连同使镜头套筒22与镜片群21沿4竟头中心轴Z向下H象侧方向)移动；如此可达成移动4t头而达成对焦的目的。当控制器37切断输出电流I时，线圈31不再产生磁场，线圈31不再受到电磁力的作用，镜头2则不再移动；或当控制器37切断输出电流II、12、13、14时，电》兹4失321、322、323、324不再产生石兹场，4竟头2则不再移动。表一为本实施例使用电流的方向及电流大小。表一、本实施例使用电流的方向及电流大'<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>又本实施例使用的弹簧38是以弹簧钢制成的线圈弹簧且为压缩式弹簧，其是安排于镜片群21与上盖1]之间，当线圏31通以电流后受到向上的力量移动时，将带动镜头套筒22及镜片群21向上移动，此时将压迫弹簧38产生变形；当线圈31切断电流后，向上电磁力消失，弹簧38不再受压迫而回复原状，将推动镜头2回复原位。<第二实施例〉具有三个电磁铁的镜头移位机构参考图6所示，本实施例的镜头移位机构3是应用于一小型相机的自动对焦或对焦镜头模块1中，该镜头模块1为8mmx8mm的圓型模块，包含一线圈31、一电》兹4失组32、一导电片33、一线圈电极34、一电不兹《失电极35;其中，电磁铁组32是由三个电磁铁所构成，包含电磁铁(I)321、电^F兹铁(II)322及电磁铁(III)323，该三个电》兹铁是以120度方位均匀布设于线圈31周边并固定不动，当控制器37输出电流(11、12、13)经由各电；IH失电极35进入电磁铁组32中各电磁铁321、322、323，及控制器37输出电流I经由线圈电极34及相连接的导电片33而进入线圈31时，则线圈31受向上方向(物侧方向)的电J兹力，连同使镜头套筒22与镜片组21沿镜头中心轴Z向上(物侧方向)移动；若当控制器37切断输出电流，则线圈31不再受电磁力。表二为本实施你w余用由，*iii刃由.、:希.士小表二、本实施例使用电流的方向及电流大小电流安i备/方向《竟头向物侧移动镜头向像侧移动I(线圈电流)150mA逆时针150raA逆时针11(电》兹4失电流)100mA顺时4十100mA顺时4十12100mA顺时4十100mA顺时针13100niA顺时4十100mA"l页时4十<第三实施例>具有防手震功能的镜头移位机构参考图2所示，本发明的镜头移位机构3是可应用于一自动对焦或对焦镜头模块l中，且进一步可设计成独立控制电磁铁组32的电磁铁的磁力大小，以使镜头2的光轴与镜头模块1的中心轴Z之间产生一个角度偏移，使镜头2可对向被摄物体(object),藉以达成防手震功能。于本实施例中，镜头移位机构3包含一线圈31、一电》兹4失组32、一导电片33、一线圈电才及34、一电；兹铁电极35;其中，相机的控制器(如图3的控制器37)可输出不同方向或不同大小的电流(流入或流出)经由电磁铁电极35输入电》兹铁组32中，在本实施例，电磁铁组32是由四个电磁铁所构成，包含电磁铁(1)321、电為玄铁(II)322、电磁铁(HI)32,3及电磁铁(IV)324等四个电磁铁，该四个电磁铁32132410是以90度方位均匀布设并固定于线圈31周边，当控制器37输出电流(II、12、13、14)经由四组电i兹《失电才及35(电磁《失I电极351、电石兹《失II电极352、电磁铁III电极353、电磁铁IV电极354)进入电磁铁(I)321、电磁铁(II)322、电磁铁(III)323及电磁铁(IV)324，通过电磁作用，可在各电磁铁321~324的电磁铁心36产生N极或S极的磁场，此磁场的大小及方向则由输入的电流大小及方向所控制，本实施例中该四个电磁铁321~324的电磁力可分别控制，可为N极均为朝向镜头的中心，也可单独控制使单一个电;兹4失的S极朝向镜头的中心。本实施例使用的电》兹铁321-324的电磁铁心36为4吏用铁镍合金(Permalloys)所制成，铁镍合金导磁性低且具有高度的电磁壽丈感度，当对电磁铁321~324通以快速变换的电流时，可快速的反应电磁力，以利于独立控制每个电磁铁的电磁力大小。如图5，电磁铁(I)321与电磁铁(III)323为相对布位于180度方位，如图5所示；当使用者持相机向上震动时，被摄物相对偏离《竟头中心轴Z轴，向X轴方向移动，为补足此震动量，此时可由控制器37对电磁铁(I)321与电磁铁(III)323施以不同电流，如对电磁铁(I)321施以较小电流、对电磁铁(III)323施以较大电流；此时线圏31将受到电磁铁(I)321及电磁铁(III)323之间不同电磁力致产生不平衡的受力作用，使镜头2的光轴可相对在该受力方向产生一偏移角度e,而使镜头2朝向被摄物，以达防手震的目的。表三为本实施例卩吏用电流的方向及电流大小。表三、本实施例使用电流的方向及电流大'<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>更进一步，为能更快速控制，此时可由控制器37对第一电磁铁321与第三电》兹铁323施以不同方向的电流，第一电A兹铁321施以逆时针方向的电流、第三电磁铁323施以顺时针方向的电流；此时线圈31除受到朝向物侧(或朝向像侧)的电^f兹力外，也受到第一电》兹铁321与第三电》兹4失323不同方向的电^f兹力，产生向下(朝向X轴)的分力，使镜头2的光轴产生一角度e,而使镜头2朝向被摄物，以达防手震快速控制的目的。表四为使用电流的方向及电流大小。表四、快速控制目的的电流方向及电流大'电流方向/安J咅镜头向物侧移动且镜头光轴与中心轴形成向下的角度1.2度I150mA逆时4十1190mA逆时针1275mA逆时针1360mA顺时针1475mA逆时针本发明的结构设计与现有技术比较，至少具有下列优点:<1〉、本发明的镜头移位机构3是使用电磁铁以取代永久》兹铁，可耐回焊高温，可提高量产化的可能性。<2〉、本发明的镜头移位元机构3可独立控制电磁铁组32中各电磁铁，使其具有防手震功能。以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的；本专业技术人员理解，在本发明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，但都将落入本发明的保护范围内。权利要求1.一种镜头移位机构，其是适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，其中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朝接近或远离物的方向滑动移位；其特征在于该镜头移位机构包括一线圈及相对于线圈排列于线圈周围外方的一电磁铁组，其中该线圈是固设在镜头的周边并与镜头结合成一可同步滑动移位的镜头连动体；该电磁铁组是由复数个电磁铁构成且在镜头模块内保持固定不动，当线圈及电磁铁组分别输入电流后，可藉线圈与电磁铁组之间所产生的电磁力以驱动镜头在中心轴方向上进行滑动移位。2.根据权利要求1所述的镜头移位机构，其特征在于，该电磁铁组的各电磁铁是等角度均匀布设在线圈的周围，且各电磁铁的电磁铁心的一端面是垂直面向4竟头中心轴。3.根据权利要求1所述的镜头移位机构，其特征在于，该镜头在中心轴方向上被驱动滑动移位的前进或后退是由输入线圈的电流方向所控制。4.根据权利要求1所述的镜头移位机构，其特征在于，其中该复数个电磁铁被施以不同大小或方向的电流，藉以控制镜头光轴与镜头模块的中心轴之间的角度。5.根据权利要求1所述的镜头移位机构，其特征在于，其进一步在镜头上配置一弹簧，当线圈与电磁铁组电磁力消失时，该弹簧对镜头提供回复力以使镜头回复至原位。6.根据权利要求5所述的镜头移位机构，其特征在于，该弹簧为压缩式弹簧或伸张式弹簧。全文摘要一种镜头移位机构，其是应用于一自动对焦或变焦的镜头模块，该镜头模块至少包含一容腔；一镜头其由镜片群及一镜头套筒组成且可在容腔内的中心轴方向上滑动移位；及一镜头移位元机构用以驱动镜头滑动移位元；该镜头移位机构主要是利用线圈及相对于线圈排列于线圈周围的多数个电磁铁组成，其中该线圈是固设于镜头套筒上以可与镜头同步移动，而该电磁铁组由复数个电磁铁构成且保持固定不动；当各电磁铁通以电流后可在电磁铁端面产生N极或S极电磁场，当线圈通以电流后可产生电磁力，而趋使镜头套筒沿中心轴移动，使镜片群移动变焦。本发明的镜头移位机构不含有永久磁铁，使镜头模块可耐回焊高温而提高量产化的可能性。文档编号H02K33/18GK101520541SQ20081000835公开日2009年9月2日申请日期2008年2月26日优先权日2008年2月26日发明者吴诗斌,游腾健申请人:一品光学工业股份有限公司