CN201373938Y - 微小型磁浮式镜头驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种微小型磁浮式镜头驱动装置，包括有：一上盖、一壳体、一镜头模块、一平面弹簧、以及一磁浮驱动模块。该上盖为一中空的盖体，并结合于壳体之上，在壳体内部形成一容置空间。该镜头模块设置于容置空间内。该平面弹簧固定于上盖与壳体之间，且将镜头模块弹性限制于容置空间之内。该磁浮驱动模块设置于容置空间之内，且与镜头模块相对应。通过磁浮驱动模块与镜头模块间相互产生的磁性推斥力，将镜头模块磁浮于上盖与壳体所形成的该容置空间内，可达到省电及减少摩擦与微粒的功效。

Description

微小型磁浮式镜头驱动装置

技术领域

本实用新型是关于一种微小型磁浮式镜头驱动装置，尤指一种运用一磁浮驱动模块将一镜头模块磁浮于一壳体内，并利用电流磁场做为动力源的光学变焦镜头组。

背景技术

请参阅图1所示，图1为习用对焦镜头的立体分解示意图。于习用对焦镜头中所使用的机械传动式对焦机构9，其使用高成本的精密驱动元件91作为驱动设有镜头组92的承载座93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，而具有组装步骤繁琐不易、体积大还有成本高昂的缺失，同时还有耗电量大的严重缺点，造成价格无法下降。

早期的照相技术非常复杂，必须依赖人工测光、手动对焦、自助卷片，大量使用人力的结果，往往也是最容易出错的环节。特别是重要的场景，一旦错过就不再重来，摄影师的素质成为这个时期拍照的重要因素。随着50、60年代大幅度机械自动化的发展，越来越多人相信自动化是未来世界的指标。先一步完成的自动测光技术和电动卷片机，充分指明了摄影技术确实有可能迈向自动化，而其中最为关键的部分，也是决定拍照的速率决定步骤的重点“自动对焦***”，也成为当时各家相机制造商的指标研发项目。

而随着科技的日新月益，传统专用摄影装置不仅不断的提高画质并朝着轻、薄、短、小的目标迈进，以便于适合多元化的资讯时代的新产品，而利用步进马达机械式带动的变焦镜头有着体积无法进一步减少的缺点，导致影响整体产品无法轻薄化的因素之一。

于另一方面，业者运用电磁技术，运用音圈电机(Voice Coil Motor，VCM)电子反馈***监控其线圈偏移量，来取代传统步进马达，更能进一步的减少驱动结构的体积。同时也针对各种不同功能产品进行整合，例如将摄影功能与行动通讯功能的手机结合、将摄影功能与个人数位助理(PDA)结合或是将摄影功能与笔记型电脑结合，令其具有更强大的视讯功能。

因此，在共用同一电源供应装置的设计上，如何缩小体积以及降低成本还有如何降低电源的消耗，藉以在使用相同容量大小的电源供应装置时，可以有效提升产品的待机以及使用时间就成为业者所要研发改良的重点。

发明内容

本实用新型的第一目的是在于提供一种微小型磁浮式镜头驱动装置，利用磁浮原理将一镜头模块磁浮于一壳体之一容置空间内，藉以达到抗震并减少摩擦力以及粉尘污染的目的。

本实用新型的第二目的是在于提供一种微小型磁浮式镜头驱动装置，主要是利用电磁感应的原理，针对一环形线圈施加电流，进一步带动该镜头模块于该容置空间内做一轴向的线性位移，故省略设置传统的步进马达，藉此达到减少元件数量、缩小体积、以及简化结构的目的。

本实用新型的第三目的是在于提供一种微小型磁浮式镜头驱动装置，且在该镜头模块上的一可动磁石与该壳体内的多个永久磁石间，因对焦而产生一轴向的位差，藉此令该永久磁石与该可动磁石之间产生一轴向的磁性推斥力，因此可节省驱动镜头模块功率的消耗，达到省电的目的。

为达上述的目的，本实用新型的微小型磁浮式镜头驱动装置其定义有一中心轴，包括有：一上盖、一壳体、一镜头模块、一平面弹簧、以及一磁浮驱动模块。该上盖为一中空的盖体，并结合于该壳体之上，于该壳体内部形成一容置空间。该镜头模块设置于该容置空间内。该平面弹簧固定于该上盖与该壳体之间，且将该镜头模块弹性限制于该容置空间之内。该磁浮驱动模块设置于该容置空间之内，且与该镜头模块相对应。通过该磁浮驱动模块与该镜头模块间相互产生的磁性推斥力，将该镜头模块磁浮于该上盖与该壳体所形成的该容置空间内

为达上述的目的，本实用新型的微小型磁浮式镜头驱动装置，定义有一中心轴，该中心轴包括一前方以及一后方两轴线方向，包括有：一上盖，为中空的盖体；一壳体，为一中空的座体，并结合该上盖于其内部形成一容置空间；一镜头模块，设置于该容置空间内；一平面弹簧，固定于该上盖与该壳体之间，且将该镜头模块弹性限制于该容置空间之内并沿该中心轴方向位移；一可动磁石，设置于该镜头模块的***；多个永久磁石，固定于该壳体内侧的该容置空间周缘上，且与该可动磁石相对应；以及一环形线圈，设置于壳体内侧的该容置空间周缘上、且位于该可动磁石与该永久磁石两者之间隙中；其中，该永久磁石与该可动磁石相对应的表面磁性呈相同的极性。

本实用新型的有益效果在于，利用磁浮原理将一镜头模块磁浮于一壳体之一容置空间内，可以抗震并减少摩擦力以及粉尘污染；利用电磁感应的原理，针对一环形线圈施加电流，进一步带动该镜头模块于该容置空间内做一轴向的线性位移，故省略设置传统的步进马达，可以减少元件数量、缩小体积、以及简化结构；在该镜头模块上的一可动磁石与该壳体内的多个永久磁石间，因对焦而产生一轴向的位差，藉此令该永久磁石与该可动磁石之间产生一轴向的磁性推斥力，可节省驱动镜头模块功率的消耗。

附图说明

图1为习用对焦镜头的立体分解示意图；

图2为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的立体分解示意图；

图3为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的立体组合示意图；

图4为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的磁浮驱动模块立体示意图；

图5为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的磁浮驱动模块俯视配置示意图；

图6为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的可动磁石以及永久磁石之间隙与回复力的关系图；

图7为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的磁浮驱动模块侧视配置示意图；

图8为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的可动磁石以及永久磁石的位差与其相互推斥力的关系图；

图9为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的平面弹簧俯视图；

图10为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置之可动磁石以及永久磁石的相互推斥力与弹簧力的关系图。

附图标记说明：9-机械传动式对焦机构；91-驱动元件；92-镜头组；93-承载座；1-微小型磁浮式镜头驱动装置；11-上盖；12-壳体；121-电源连接线；122-容置空间；1221-容置槽；13-镜头模块；131-镜头；132-镜头承载座；14-平面弹簧；141-固定端；142-内环；15-磁浮驱动模块；151-可动磁石；1511-外圈；1512-内圈；152-永久磁石；1521-上表面；1522-下表面；153-环形线圈；5-中心轴；51-前方；52-后方。

具体实施方式

为了能更清楚地描述本实用新型所提出的微小型磁浮式镜头驱动装置，以下将配合图式详细说明。

请参阅图2、图3所示，分别为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的立体分解以及立体组合示意图。其中，该微小型磁浮式镜头驱动装置1，其定义有一中心轴5，其包括有：一上盖11、一壳体12、一镜头模块13、一平面弹簧14、以及一磁浮驱动模块15。该中心轴5包括：一前方51以及一后方52两轴线方向。

该上盖11为一中空环状的盖体，而该壳体12为一中空的座体，并于该壳体12***预设位置处设有一电源连接线121。该上盖11与该壳体12相互结合时，实质上构成内部具有一容置空间122的中空壳体结构，且于壳体12内侧的该容置空间122的周缘上平均设有多个容置槽1221。

该镜头模块13设置于该容置空间122内，并保持于该中心轴5之上，且磁浮于该上盖11与该壳体12所形成的该容置空间122内而可在壳体12内沿该中心轴5方向前后移动。该镜头模块13更包括有：一镜头131、以及一镜头承载座132；其中，该镜头131设置于该镜头承载座132中央处，并与该镜头承载座132呈同步位移关系。该平面弹簧14(Plate Spring)固定于该上盖11与该壳体12之间，且将该镜头模块13的该镜头承载座132弹性限制于该容置空间122之内。

该磁浮驱动模块15设置于该容置空间122之内，且与该镜头模块13相对应，其更包括有：至少一环状的可动磁石151(以下也称为“第一磁石”)、多个永久磁石152(以下也称为“第二磁石”)、以及一环形线圈153。该可动磁石151可以是多个磁石所构成，结合于该镜头模块13之上，且设置于该镜头承载座132的***。

该永久磁石152设置于该容置空间122之内，环绕设置于壳体12内缘，且与该可动磁石151相对应。通过该磁浮驱动模块15的多个永久磁石152与该镜头模块13上的可动磁石151之间相互产生的磁性推斥力，将该镜头模块13磁浮于该上盖11与该壳体12所形成的该容置空间122内且保持于该中心轴5上。

于本实用新型实施例中，该永久磁石152可以为4组且平均嵌附于该壳体12内侧的该容置空间122周缘，且分别位于该容置槽1221之内，并与相对应的该可动磁石151间产生推斥的现象。该环形线圈153则位于该可动磁石151与该永久磁石152两者的间隙中，并固定于该壳体12内侧的该容置空间122周缘，通过该环形线圈153连接位于该壳体12上的该电源连接线121并施以不同方向的预定电流，达到令该镜头承载座132于该容置空间122内因电流磁场改变而产生往该中心轴5的前方51或后方52两种不同方向的轴向位移，以达到令该镜头131进行对焦或变焦的目的。

请参阅图4并配合图2所示，图4为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的磁浮驱动模块立体示意图。其中，该永久磁石152其包括有：一上表面1521以及一下表面1522且分别具有不同的极性(N极或S极)。该永久磁石152以该上表面1521极性(N极或S极)平均嵌附且固定于该壳体12的该容置槽1221内，同时使该下表面1522呈相同的极性(N极或S极)排列于该容置空间122内。

请参阅图5所示，为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的磁浮驱动模块俯视配置示意图。其中，该各别的永久磁石152的该下表面1522分别与该可动磁石151之间保持一预设间隙D，并以该下表面1522所预设的磁性(N极或S极)与所对应的该可动磁石151的一外圈1511的磁性相同(N极或S极)。也就是说，该永久磁石152与该可动磁石151相对应的两表面呈相同状态的极性(N极或S极)，故此造成该永久磁石152与该可动磁石151间相互推斥，进而令固接于该可动磁石151的一内圈1512中的该镜头承载座132磁浮于该壳体12的该容置空间122内。

请参阅图6并配合图5所示，图6为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的可动磁石以及永久磁石的间隙与回复力的关系图。其中，该可动磁石151偏心造成的回复力FR(restore force to center)＞1mg(m为镜头模块的质量，g为重力加速度)，此时该永久磁石152与该可动磁石151的预设间隙D＞Dmin(最小必要间隙)才能确保该镜头模块13于该壳体12的该容置空间122内往该中心轴5的前方51或后方52(参图2所示)运动时不会造成摩擦现象。

请参阅图7所示，为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的磁浮驱动模块侧视配置示意图。其中，该永久磁石152与该可动磁石151之间，因对焦运动产生一轴向位差H的距离(永久磁石152的轴向中心点比可动磁石151的轴向中心点朝后方52低了H的高度)，且由于该永久磁石152的该下表面1522的磁性与所对应的该可动磁石151的该外圈1511磁性相同，因此两者间的该轴向位差H使得该永久磁石152可针对该可动磁石151往该中心轴5的前方51(上方)产生一磁性的推斥力Fs(Repulsive Force due to stored energy)。

请参阅图8并配合图7所示，图8为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的可动磁石以及永久磁石的位差与其相互推斥力的关系图。其中，存在于该永久磁石152与该可动磁石151间的内聚能(Stored Energy)，在该镜头模块13往该中心轴5的前方51(上方)提供该推斥力Fs，因此，该推斥力Fs与该轴向位差H成线性关系，随着该轴向位差H距离的增加，该推斥力Fs沿该中心轴5往前方51的力量同时等比增加。故此，该推斥力Fs可协助该环形线圈153驱动该镜头模块13，达成节省功率消耗的效果。

请参阅图9并配合图2所示，图九为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的平面弹簧俯视图。其中，为提高镜头定位的稳定性，本实用新型具有缓冲效果的该平面弹簧14，其负责悬吊并支撑该镜头模块13于该容置空间122之内。于本创中较佳实施例中，该平面弹簧14为一环状弹性片体，其运用周缘所突出的多个固定端141固定于该壳体12与该上盖11之间，并施以预设的弹簧力Fe轻压于该镜头模块13之上。也就是说，当该镜头承载座132经由电磁力的作用往该中心轴5的前方51移动时，该平面弹簧14的一内环142可弹性轻压该镜头承载座132的前端，进一步达到于稳定该镜头模块13效果，同时也将该镜头模块1弹性限制于该容置空间122内避免其因磁石151、152两者的互斥力而掉出。

请参阅图10所示，图10为本实用新型微小型磁浮式镜头驱动装置的可动磁石以及永久磁石的相互推斥力与弹簧力的关系图。如图10所示，当该轴向位差H＝0时，该平面弹簧14的弹簧力Fe＜-1mg(m为镜头模块的质量，g为重力加速度)，作为该镜头模块13的预压力(Pre-load)，当该环形线圈153供电时，所产生的电磁力Fc＝Kc*i(Kc：为常数，i：线圈电流)，将可推动该镜头模块13往该中心轴5的前方51移动，进一步将该镜头131移动至适当的位置处，同时完成对焦或变焦的动作。此时所需电磁力Fc需能克服推斥力Fs与弹簧力Fe的合力，该镜头模块13为横向的水平姿态时，既|Fc|＝|Fs+Fe|；若该镜头模块13为朝上或朝下的垂直姿态时，既|Fc|＝|Fs+Fe|±|mg|。习知的镜头驱动机构的|Fc|＝|Fe|，而极其显然地，在本实用新型中，|Fc|＝|Fs+Fe|＜|Fe|，故本实用新型得以大幅减低了该环形线圈153的耗电量，达到省电的目的。

综上所述，本实用新型一种微小型磁浮式镜头驱动装置1其包括有：一上盖11、一壳体12、一镜头模块13、一平面弹簧14、以及一磁浮驱动模块15。该镜头模块13更包括有：一镜头131、以及一镜头承载座132。该磁浮驱动模块15更包括有：一可动磁石151、多个永久磁石152、以及一环形线圈153。

该上盖11为一中空环状的盖体，而该壳体12为一中空的座体，并于该壳体12***预设位置处设有一电源连接线121。该上盖11与该壳体12相互结合时，实质上构成内部具有一容置空间122的中空壳体结构，且于该容置空间122的周缘上平均设有多个容置槽1221。

该镜头模块13设置于该容置空间122内，而该镜头131设置于该镜头承载座132中央处，并与该镜头承载座132呈同步位移。该平面弹簧14固定于该上盖11与该壳体12之间，且将该镜头模块13弹性限制于该容置空间121之内。

该磁浮驱动模块15设置于该容置空间122之内，且与该镜头模块13相对应。该可动磁石151结合于该镜头模块13之上，且设置于该镜头承载座132的***。该永久磁石152设置于该容置空间122之中，且分别位于该容置槽1221之内，并与相对应的该可动磁石151间产生推斥的现象。该环形线圈153则位于该可动磁石151与该永久磁石152两者的间隙中，并固定于该壳体12的该容置空间122内。

该永久磁石152与该可动磁石151相对应的表面磁性呈相同的极性(N极或S极)，藉此该磁浮驱动模块15与该镜头模块13间相互产生的磁性推斥力，将该镜头模块13磁浮于该上盖11与该壳体12所形成的该容置空间122内。

更由于该容置空间122内的该可动磁石151与该永久磁石152间设有一轴向位差H的距离，故该环形线圈153通过位于该壳体12上的该电源连接线121施以不同方向的预定电流时，令该镜头承载座132于该容置空间122内因电流磁场改变而产生不同方向的轴向位移，同时也因该轴向位差H所产生的推斥力可用以协助该环形线圈153驱动该镜头模块13，进一步达到节省功率的消耗。

以上具体实施方式仅为本实用新型的较佳实施例，其对本实用新型而言是说明性的，而非限制性的。本领域的技术人员在不超出本实用新型精神和范围的情况下，对之进行变换、修改甚至等效，这些变动均会落入本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种微小型磁浮式镜头驱动装置，定义有一中心轴，该中心轴包括一前方以及一后方两轴线方向，其特征在于，包括有：

一壳体，为一中空的座体，其内部形成一容置空间；

一镜头模块，容置于该容置空间内且在壳体内沿该中心轴方向移动；以及

一磁浮驱动模块，设置于该容置空间之内，且与该镜头模块相对应；其中，该磁浮驱动模块更包括有：一第一磁石、多个第二磁石、以及一线圈；该第一磁石结合于镜头模块，且多个第二磁石的位置与第一磁石相对应，使得多个第二磁石与第一磁石之间相互产生的磁性推斥力，把该镜头模块磁浮于该容置空间内。

2.如权利要求1所述的微小型磁浮式镜头驱动装置，其特征在于，该镜头模块更包括有：一镜头、以及一镜头承载座；其中，该镜头设置于该镜头承载座中央处，并与该镜头承载座呈同步位移关系。

3.如权利要求1所述的微小型磁浮式镜头驱动装置，其特征在于，该第一磁石可以是多个磁石所构成的环状的可动磁石，其结合于该镜头模块之上；该第二磁石是一永久磁石，且多个永久磁石环绕设置于该壳体内缘且与可动磁石相对应，而该线圈是一环形线圈，其固定于壳体内缘且位于可动磁石与永久磁石的间隙中。

4.如权利要求3所述的微小型磁浮式镜头驱动装置，其特征在于，该永久磁石与该可动磁石相对应的表面磁性呈相同的极性，且永久磁石的轴向中心点的位置比可动磁石的轴向中心点的位置朝该中心轴的后方低了一预设距离。

5.如权利要求3项所述的微小型磁浮式镜头驱动装置，其特征在于，该永久磁石为4组且平均嵌附于该壳体内侧的该容置空间周缘，并分别与相对应之该可动磁石间产生推斥的现象。

6.如权利要求1项所述的微小型磁浮式镜头驱动装置，其特征在于，更包括有一上盖与一平面弹簧，该平面弹簧位于该上盖与该壳体之间，且将该镜头模块弹性限制于该容置空间之内。

7.一种微小型磁浮式镜头驱动装置，定义有一中心轴，该中心轴包括一前方以及一后方两轴线方向，其特征在于，包括有：

一上盖，为中空的盖体；

一壳体，为一中空的座体，并结合该上盖于其内部形成一容置空间；

一镜头模块，设置于该容置空间内；

一平面弹簧，固定于该上盖与该壳体之间，且将该镜头模块弹性限制于该容置空间之内并沿该中心轴方向位移；

一可动磁石，设置于该镜头模块的***；

多个永久磁石，固定于该壳体内侧的该容置空间周缘上，且与该可动磁石相对应；以及

一环形线圈，设置于壳体内侧的该容置空间周缘上、且位于该可动磁石与该永久磁石两者之间隙中；

其中，该永久磁石与该可动磁石相对应的表面磁性呈相同的极性。

8.如权利要求7所述的微小型磁浮式镜头驱动装置，其特征在于，该镜头模块更包括有：一镜头、以及一镜头承载座；其中，该镜头设置于该镜头承载座中央处，并与该镜头承载座呈同步位移关系。

9.如权利要求7所述的微小型磁浮式镜头驱动装置，其特征在于，永久磁石的轴向中心点的位置比可动磁石的轴向中心点的位置朝该中心轴的后方低了一预设距离。

10.如权利要求7所述的微小型磁浮式镜头驱动装置，其特征在于，该永久磁石系为4组且平均嵌附于该壳体内侧的该容置空间周缘，并分别与相对应的该可动磁石间产生推斥的现象。

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