抗倾斜电磁式马达及镜头装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种抗倾斜电磁式马达及镜头装置，该抗倾斜电磁式马达包括框架、承载座、接触组件、驱动组件、及弹性组件。承载座可相对于框架在一主轴上移动。接触组件设置于框架与承载座之间并直接接触框架及承载座。驱动组件配置用于驱动承载座移动。弹性组件配置用于提供一预压力，使接触组件被框架及承载座共同抵靠。
【专利说明】抗倾斜电磁式马达及镜头装置
【技术领域】
[0001]本实用新型关于一种驱动元件及具有该驱动元件的镜头装置，特别是关于一种可以避免所承载的对象倾斜的抗倾斜电磁式马达及具有该承载组件的镜头装置。
【背景技术】
[0002]电子产品通常配置有一驱动元件，以驱动一构件进行一定距离上的移动。举例而言，具有拍摄功能的电子产品上通常设有一驱动元件，以配置用于驱动一个或多个镜头组件沿着一光轴进行移动，以达到自动对焦(autofocus)且/或变焦(zoom)的功能。
[0003]传统驱动元件使用高成本的精密驱动元件作为驱动构件的动力来源(例如:步进马达、超音波马达、压电致动器......等等)以及相当多的传动元件。不仅使得机械架构复杂，而且有组装步骤繁琐不易、体积大、成本高昂，以及耗电量大的缺点，造成价格无法下降。
[0004]美国专利US7，869，150公开了一种相机模块，其包括一镜头组件及驱动元件。镜头组件滑动于一杆件上。驱动元件包括一轭铁、线圈、及一磁铁。磁铁设置于镜头组件的一侦U。当电流通过线圈时，线圈所产生的磁场控制镜头组件的上下移动。通过轭铁与磁铁之间的磁吸力，摩擦力系统生成于镜头组件与杆件之间，镜头组件可借助此系统达到固定位置的功能。然而，当有外力(甩动、敲击等)施加于相机模块时，镜头组件将朝相反于磁吸力的方向移动，此时磁吸力随距离增加而递减，而系统稳定性将随之下降。
[0005]美国专利申请US20120320467公开了一种摄像装置，其包括一镜筒及一壳体。镜筒借助一弹性件设置于壳体上，壳体运动时，可降低镜筒与其它部件碰撞时产生的镜筒倾斜。但是，有外力施加于相机模块时，镜筒会在壳体中晃动，摄像装置所产生的影像质量会因此下降。
[0006]因此，一种驱动装置，其具备稳定度高的优点，已成为业者进行研发的方向。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于提出一种驱动元件，其具有高控制精确度、省电的优点。
[0008]根据本实用新型的部分实施例，上述驱动元件为一抗倾斜电磁式马达，其包括框架、承载座、接触组件、驱动组件、及弹性组件。框架包括一第一侧框体、一第二侧框体、及一前框体。前框体位于第一侧框体与第二侧框体之间。承载座可相对于框架在一主轴上移动。接触组件设置于该第一侧框体邻接该前框体的部分与该承载座之间以及该第二侧框体邻接该前框体的部分与该承载座之间。驱动组件配置用于驱动承载座移动。弹性组件将该承载座与该前框体连接并配置用于提供一预压力(pre-loading)，使接触组件被框架及承载座共同抵靠。
[0009]在部分实施例中，接触组件包括多个滚珠或轴承。框架包括两个面向彼此的第一导引部，且承载座包括两个分别与两个第一导引部相对的第二导引部。滚珠或轴承设置于每个第一导引部与相对应的第二导引部之间。
[0010]在部分实施例中，承载座与驱动组件沿一第一轴线排列，且两个第一导引部及两个第二导引部沿一第二轴线排列，第一轴线垂直于第二轴线。
[0011]在部分实施例中，弹性组件经由两个第一固定部连结于前框体。上述两个固定部对称于该第一轴线。并且，两个第一导引部对称于该第一轴线，且该两个第二导引部对称于该第一轴线。在部分实施例中，两个第一固定部、两个第一导引部、及两个第二导引部都沿第二轴线排列。
[0012]在部分实施例中，驱动组件包括一线圈及一磁性元件，其中线圈及磁性元件其中之一者设置于承载座上，且线圈及磁性元件其中之另一者相对于所述线圈及磁性元件其中之一者配置，并相隔一间距。线圈相对磁性元件所产生的磁力大于该承载座的重力。
[0013]在部分实施例中，两个第一导引部与两个第二导引部分别为一沟槽。
[0014]在部分实施例中，弹性组件包括至少一个片状弹簧，排列于一垂直于主轴的平面上。当承载座在主轴上移动时，弹性组件在主轴方向上产生变形(例如，拉伸)，以提供该预压力。
[0015]本实用新型的另一目的在于提出一种利用上述任一抗倾斜电磁式马达的镜头装置。所述镜头装置包括:一框架，包括一第一侧框体、一第二侧框体、及位于该第一侧框体与该第二侧框体之间的一前框体；一镜头组件；一承载座，配置用于承载该镜头组件，且可相对于该框架在一主轴上移动；一接触组件，设置于该第一侧框体邻接该前框体的部分，在该框架与该承载座之间以及该第二侧框体邻接该前框体的部分与该承载座之间，并直接接触该框架及该承载座；一驱动组件，配置用于驱动该承载座移动；以及一弹性组件，将该承载座与该前框体连接并配置用于提供一预压力，使该接触组件被该框架及该承载座共同抵
O
[0016]根据本实用新型的部分实施例，上述镜头装置可包括上述任一抗倾斜电磁式马达及镜头组件。承载座配置用于承载镜头组件，并带动镜头组件在光轴上移动。由于抗倾斜电磁式马达可以稳定定位镜头组件，镜头装置使影像质量可以获得提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1示出本实用新型的部分实施例的镜头装置的元件分解图。
[0018]图2示出本实用新型的部分实施例的抗倾斜电磁式马达的框架的示意图。
[0019]图3示出本实用新型的部分实施例的镜头装置的俯视图。
[0020]图4示出沿图3的第一轴线Pl所视的剖面图。
[0021]图5示出沿图3的B-B截线所视的剖面图。
[0022]图6示出本实用新型的部分实施例的镜头装置的元件分解图。
[0023]其中，附图标记说明如下:
[0024]I ?镜头装置
[0025]3 ?镜头组件
[0026]5 ?抗倾斜电磁式马达
[0027]10 ?上壳件
[0028]12 ?下壳件
[0029]14 ?框架
[0030]141 ?前框体
[0031]142?后框体
[0032]143?第一侧框体
[0033]144?第二侧框体
[0034]145 ?凸块
[0035]146 ?通道
[0036]147 ?凹槽
[0037]1471?定位件
[0038]148?第一导引部
[0039]16 ?承载座
[0040]161 ?本体
[0041]163 ?结合件
[0042]165 ?固定件
[0043]1651?定位件
[0044]168?第二导引件
[0045]18 ?电路软板
[0046]20 ?驱动组件
[0047]201 ?线圈
[0048]203?磁性元件
[0049]22 ?接触组件
[0050]221 ?滚珠
[0051]24 ?弹性组件
[0052]241 ?弹性元件
[0053]2411?第一固定部
[0054]2413?第二固定部
[0055]2415?延伸部
[0056]2417?连接部
[0057]26 ?基准元件
[0058]28 ?感测元件
[0059]Pl ?第一轴线
[0060]P2 ?第二轴线
【具体实施方式】
[0061]为了让本实用新型的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图示做详细的说明。其中，实施例中的各元件的配置是为说明之用，并非用于限制本实用新型。且实施例中的附图标记的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。以下实施例中所提到的方向用语，例如:上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
[0062]参照图1，其示出本实用新型的一实施例的镜头装置I的元件分解图。在部分实施例中，镜头装置I包括一镜头组件3以及一抗倾斜电磁式马达5。抗倾斜电磁式马达5配置用于承载镜头组件3，并驱动镜头组件3沿其光轴(Z轴)来回移动，以撷取来自外部的影像。
[0063]在部分实施例中,抗倾斜电磁式马达5包括一上壳件10、一下壳件12、一框架14、一承载座16、一电路软板18、一驱动组件20、一接触组件22、一弹性组件24、一基准元件26、及一感测元件28。抗倾斜电磁式马达5的元件可以适当增加或减少，并不仅此为限。
[0064]上壳件10与下壳件12共同定义一用以容纳框架14、承载座16、电路软板18、驱动组件20、接触组件22、弹性组件24、基准元件26、及感测元件28的空间。
[0065]参照图2，其示出本实用新型的部分实施例的框架14的示意图。在部分实施例中，框架14包括多个框体，例如:前框体141、后框体142、第一侧框体143、及第二侧框体144。前框体141与后框体142分别连结于第一侧框体143与第二侧框体144之间。在部分实施例中，前框体141与后框体142相对，且第一侧框体143与第二侧框体144相对。前框体141与第一侧框体143以及第二侧框体144相互垂直。在部分实施例中，前框体141、第一侧框体143以及第二侧框体144的内壁面共同构成一曲面。在部分实施例中，前框体141、第一侧框体143以及第二侧框体144以一体成形的方式制造。框架14可由塑料等材料制成。
[0066]在部分实施例中，框架14的前框体141的实质中心为一通道146所贯穿。并且，位于通道146的两侧，两个凹槽147形成于前框体141的上缘，且两个凹槽147形成于前框体141的下缘(图2中未示出)。每一凹槽147的底部包括一凸起的定位件1471，定位件1471配置用于固定弹性组件24。
[0067]在部分实施例中，框架14还包括一个或多个凸块145及一个或多个第一导引部148。在部分实施例中，框架14包括两个凸块145及两个第一导引部148。两个凸块145及两个第一导引部148分别设置于第一侧框体143以及第二侧框体144上，用于限定接触组件22的位置。更具体而言，两个凸块145其中一者的上缘切齐第一侧框体143的上缘并位于前框体141的邻近处。两个凸块145的另一者的上缘切齐第二侧框体144的上缘并位于前框体141的邻近处。两个第一导引部148分别对应于两个凸块145并形成在第一侧框体143及第二侧框体144上。在部分实施例中，每个第一导引部148包括一沿平行于抗倾斜电磁式马达5的主轴(Z轴)方向延伸的沟槽。在部分实施例中，如图3所示，两个第一导引部148对称于第一轴线Pl并沿第二轴线P2正对彼此。
[0068]再次参照图1，承载座16可相对于框架14在抗倾斜电磁式马达5的主轴(Z轴)方向上移动并配置用于承载一构件，例如:镜头组件3。在部分实施例中,承载座16被框架14所围绕。承载座16包括一本体161、一结合件163、两个固定件165、及两个第二导引部168。本体161为一圆筒状空心结构，镜头组件3可配置于本体161当中。结合件163连结于本体161并相邻于前框体141的通道146。在部分实施例中，结合件163包括一凹槽，驱动组件20的部分元件设置于凹槽中。两个固定件165分别具有一柱状结构并设置于本体161的远离前框体141的一侧。两个固定件165在本体161的周向上相隔一间距。每个固定件165的上、下两端分别包括一凸起的定位件1651,定位件1651配置用于固定弹性组件24。两个第二导引部168对称于第一轴线Pl并沿第二轴线P2 (图3)形成于承载座16的本体161的两侧，其中两个第二导引部168分别与两个第一导引部148其中之一者相对。在部分实施例中，每个第二导引部168包括一沿平行于抗倾斜电磁式马达5的主轴(Z轴)方向延伸的沟槽。
[0069]电路软板18配置用于接收来自外部的电子信号以及/或者电源。在部分实施例中，电路软板18相邻于第二侧框体144的外侧。来自外部的电子信号或电力经由电路软板18提供至抗倾斜电磁式马达5的各个电子元件。
[0070]驱动组件20电连接于电路软板18并配置用于驱动承载座16移动。在部分实施例中，驱动组件20包括一线圈201及一磁性元件203。磁性元件203设置于承载座16的结合件163上且位于框架14的通道146中。线圈201设置于上壳件10上。线圈201与磁性元件203彼此相对且相隔一间距，不相互连结。整体观之，承载座16与驱动组件20沿一垂直于第二轴线P2的第一轴线Pl (图3)排列。来自外部的电流经由电路软板18传送至线圈201。线圈201接收电流后，产生一磁场。磁性元件203受上述磁场影响，驱动承载座16在抗倾斜电磁式马达5的主轴(Z轴)方向移动。
[0071]应当理解的是，线圈201与磁性元件203的配置位置不应以上述实施例为限。举例而言，如图6所示，镜头装置I’的驱动组件20’的线圈201设置于承载座16的结合件163上且位于框架14的通道146中。磁性元件203设置于上壳件10上。来自电路软板18的电流传送至线圈201。
[0072]再次参照图1，接触组件22设置于承载座16与框架14之间，并配置用于使承载座16可以相对于框架14移动。在部分实施例中，接触组件22包括多个滚珠221，滚珠221设置于相对应的第一导引部148与第二导引部168之间，并直接接触第一导引部148与第二导引部168。在部分实施例中，接触组件22包括多个轴承，轴承设置于相对应的第一导引部148与第二导引部168之间，并直接接触第一导引部148与第二导引部168。
[0073]参照图3，其示出本实用新型的部分实施例的镜头装置I的俯视图。弹性组件24将承载座16与框架14连接，并配置用于提供承载座16 —在第一轴线Pl的方向上的预压力，使接触组件22被第一导引部148与第二导引部168共同抵靠。在部分实施例中，弹性组件24包括两个弹性元件241。两个弹性元件241分别排列于垂直于抗倾斜电磁式马达5的主轴(Z轴)的平面上。更具体而言，设置于承载座16的上下两侧(承载座16平行于主轴方向上的相对两侧)并将承载座16与框架14连结。然而，弹性元件241的数量及连接位置不应受上述实施例所限。在部分未示出的实施例中，弹性组件24包括一弹性元件241,弹性元件241围绕承载座16的本体161的外侧并将承载座16与框架14连结。
[0074]再次参照图1，在部分实施例中，每个弹性元件241具有一 U形的形状，且包括两个第一固定部2411、两个第二固定部2413、两个延伸部2415、及一连接部2417。每个第一固定部2411与每个第二固定部2413都具有一开孔。每个延伸部2415分别连结于第一固定部2411与第二固定部2413之间。连接部2417位于两个第二固定部2413之间。两个第一固定部2411以适当的方式(例如:卡合、焊接、黏合)固定于框架14的定位件1471，并且两个第二固定部2413以适当的方式(例如:卡合、焊接、黏合)固定于承载座16的定位件1651。值得注意的是，两个延伸部2415相对于框架14的凸块145的位置具有一弯曲结构，以避免延伸部2415与框架14的凸块145产生干涉。在部分实施例中，两个第一固定部2411、两个第一导引部148、及两个第二导引部168设置于相同水平面上，以增加承载座16移动时的稳定度。举例而言，两个第一固定部2411、两个第一导引部148、及两个第二导引部168都沿第二轴线P2(图3)排列。
[0075]在部分实施例中，每个弹性元件241为一片状弹簧，其在相异方向上具有相异的弹簧常数。举例而言，弹性元件241在水平方向(平行于X轴的方向)上与弹性元件241在垂直方向(平行于Z轴的方向)的弹簧常数相异。
[0076]基准元件26与感测元件28配置用于侦测承载座16的位置或位移，并提供一回馈信号以定位承载座16。在部分实施例中，感测元件28设置于电路软板18上，并且基准元件26相对于感测兀件28设置于承载座16。在部分实施例中，基准兀件26为一永久磁铁,且感测元件28为一霍尔效应侦测器(Hall Effect Sensor)。感测元件28借助感测基准元件26的磁场变化，并判断基准元件26的位置，以此达到定位承载座16的目的。
[0077]在另一实施例中，基准元件26包括一光学信号发射器，且感测元件28包括一位置信号接收器。感测元件28接收来自基准元件26的位置信号，并判断基准元件26的位置，以此达到定位承载座16的目的。感测元件28所产生的电子信号也经由电路软板18传送至一控制系统(附图未示出)。接着，该控制系统根据感测元件28所产生的电子信号，调整供应于驱动组件20的电流流量。因此，承载座16的位置可以获得校正。
[0078]在部分实施例中，当多个接触组件22放置于相对应的第一导引部148与第二导引部168之间时，两个弹性元件241为承载座16提供一朝向框架14的前框体141的预压力，使接触组件22的滚珠221被第一导引部148与第二导引部168共同抵靠。值得注意的是，上述预压力的方向实质相同于承载座16朝向驱动组件20的方向。并且，承载座16并未接触框架14的前框体141。
[0079]本实用新型的抗倾斜电磁式马达5的优点举例说明如下:
[0080]参照图3、图4、图5，图4示出沿图3的第一轴线Pl所视的剖面图，图5示出沿图3的B-B截线所视的剖面图。如图4所示，在部分实施例中，当镜头装置I启动时，驱动组件20在承载座16的单个侧边产生一磁力F，以推动承载座16以及/或者镜头组件3沿抗倾斜电磁式马达5的主轴(Z轴)移动。在部分实施例中，由于磁力F仅施加于承载座16的单个侧边，承载座16在移动中可能产生偏移。然而，如图5所示，当承载座16在主轴(Z轴)上移动时，弹性组件24在主轴(Z轴)方向上产生变形。因此，弹性组件24可以提供的预压力，使承载座16可以稳定地借助接触组件22沿抗倾斜电磁式马达5的主轴(Z轴)移动。于是，承载座16以及/或者镜头组件3因施加单边磁力F而产生承载座16倾斜的现象将可避免。另一方面，当承载座16朝远离前框体141方向(图4左方箭头标示方向)移动时，弹性组件24所提供的预压力也对应增加，承载座16不受其自身位置的影响，仍能稳定地移动。值得注意的是，弹性组件24与驱动组件20两者所产生的旋转力矩越低，上述效果越大。
[0081]另一方面，当镜头装置受到晃动或外力冲击时，外力将由弹性组件24所吸收。因此，抗倾斜电磁式马达5可保护镜头组件3免于受到破坏。另外，在部分实施例中，位于承载座16上、下两侧的弹性元件241也可避免抗倾斜电磁式马达5产生相对于主轴方向的摆动。镜头装置I因镜头晃动而产生影像质量下降的问题因此可获得解决。
[0082]另外，如图3所示，承载座16通过接触组件22相对于框架14滑动。接触组件22与第一导引部148与第二导引部168之间并非固定，接触组件22可相对第一导引部148与第二导引部168滚动。因此，接触组件22使框架14与承载座16之间在垂直于主轴的方向上(X轴、及Y轴方向)上的裕度(clearance)变得可以调整。抗倾斜电磁式马达5的生产成本得以降低，且产品良率得以提升。
[0083]与传统的音圈马达(voice coil actuator, VCA)相比,本实用新型的镜头装置I因上、下弹片设计方式与传统的音圈马达不同，因此用于驱动镜头装置I的电流将可减少，借此达到省电的效果。另外，可借助接触组件与塑料件之间的摩擦力克服承载座16(活动部)的重量，以达到减少承载座16移动至目标位置后静止时所需提供的电流。再搭配镜头装置I内的感测元件28可使承载座16的控制精度(control accuracy)进一步获得提升。
[0084]虽然已以优选实施例说明了本实用新型，然而其并非用于限定本实用新型，本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作改动与修改，因此本实用新型的保护范围当以权利要求所界定的为准。
【权利要求】
1.一种抗倾斜电磁式马达，其特征在于，所述抗倾斜电磁式马达包括: 一框架，包括一第一侧框体、一第二侧框体、及位于该第一侧框体与该第二侧框体之间的一前框体； 一承载座，可相对于该框架在一主轴上移动； 一接触组件，设置于该第一侧框体邻接该前框体的部分与该承载座之间以及该第二侧框体邻接该前框体的部分与该承载座之间； 一驱动组件，配置用于驱动该承载座移动；以及 一弹性组件，将该承载座与该前框体连接并配置用于提供一预压力，使该接触组件被该框架及该承载座共同抵靠。
2.如权利要求1所述的抗倾斜电磁式马达，其特征在于，该接触组件包括多个滚珠或轴承，且该框架包括两个面向彼此的第一导引部，且该承载座包括两个分别与该两个第一导引部相对的第二导引部，该多个滚珠或轴承设置于每个该第一导引部与相对应的第二导引部之间。
3.如权利要求2所述的抗倾斜电磁式马达，其特征在于，该承载座与该驱动组件沿一第一轴线排列，且该两个第一导引部及该两个第二导引部沿一第二轴线排列，该第一轴线垂直于该第二轴线。
4.如权利要求3所述的抗倾斜电磁式马达，其特征在于，该弹性组件经由两个第一固定部连结于该前框体，该两个固定部对称于该第一轴线。
5.如权利要求4所述的抗倾斜电磁式马达，其特征在于，该两个第一固定部、两个第一导引部、及该两个第二导引部都沿该第二轴线排列。
6.如权利要求3所述的抗倾斜电磁式马达，其特征在于，该两个第一导引部对称于该第一轴线，且该两个第二导引部对称于该第一轴线。
7.如权利要求2所述的抗倾斜电磁式马达，其特征在于，该两个第一导引部与该两个第二导引部分别为一沟槽。
8.如权利要求1所述的抗倾斜电磁式马达，其特征在于，该驱动组件包括一线圈及一磁性元件，其中该线圈及该磁性元件其中之一者设置于该承载座上，且该线圈及该磁性元件其中之另一者相对于该线圈及该磁性元件其中之一者配置，并相隔一间距，其中该线圈相对该磁性元件所产生的磁力大于该承载座的重力。
9.如权利要求1所述的抗倾斜电磁式马达，其特征在于，该弹性组件包括至少一个片状弹簧，当该承载座在该主轴上移动时，该弹性组件在该主轴方向上变形，提供该预压力。
10.一种镜头装置，其特征在于，所述镜头装置包括: 一框架，包括一第一侧框体、一第二侧框体、及位于该第一侧框体与该第二侧框体之间的一前框体； 一镜头组件； 一承载座，配置用于承载该镜头组件，且可相对于该框架在一主轴上移动； 一接触组件，设置于该第一侧框体邻接该前框体的部分与该承载座之间以及该第二侧框体邻接该前框体的部分与该承载座之间，并直接接触该框架及该承载座； 一驱动组件，配置用于驱动该承载座移动；以及 一弹性组件，将该承载座与该前框体连接并配置用于提供一预压力，使该接触组件被该框架及该承载座共同抵靠。
【文档编号】G03B13/34GK204101865SQ201420387341
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】宋秉儒, 游证凯, 胡朝彰 申请人:台湾东电化股份有限公司