TW201435466A - 具有形狀記憶體致動器之自動對焦裝置 - Google Patents

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Abstract

一種自動對焦裝置，包含針對往復動作滑動地收容在固定外框(HF)內的鏡架(LC)，該往復動作係由包括至少一V-形SMA致動構件(SW)的致動器提供，該鏡架(LC)設有嵌入在角凸起(CP)中且其端收容在分別形成在該外框(HF)中及在底板(BP)中之襯套孔(BH)內的導針(GP)。

Description

具有形狀記憶體致動器之自動對焦裝置
本發明相關於形狀記憶體致動器，亦即，在其中致動構件係由以形狀記憶體合金(在下文中標示為「SMA」)製造的元件(例如，佈線元件)組成的致動器，且特別相關於用於在自動對焦裝置中調整鏡頭位置的致動器。雖然在下文中提供將線使用為致動構件的具體參考，應注意所說明的內容也應用至一維度上的尺寸遠大於其他二維度上通常非常小的尺寸的其他相似形狀上，例如，條形等。
已知形狀記憶體現象係由呈現在溫度改變時能在非常短的時間中並以不需要中間平衡位置的方式在製造時預置的二形狀之間轉變的該現象的合金製造的機械部件組成。可能發生該現象的第一模式稱為該機械部件在溫度改變時可在單一方向上改變形狀的「單程」，例如，從形狀A轉移至形狀B，然而從形狀B至形狀A的反向轉變需要施加機械力。
相反地，在所謂的「雙程」模式中，二轉變均可藉由 溫度改變導致，此係本發明的應用情形。此係由於該部件的微晶體結構從稱為麻田散體(M)之在低溫時穩定的種類轉移至稱為沃斯田(A)之在高溫時穩定的種類，及反之亦然的轉換(M/A及A/M轉變)而發生。
SMA線必需受鍛造而使得其可呈現形狀記憶體元件的特性，且SMA線的鍛造處理經常容許以高度重複的方式當加熱該線時，感應麻田散體/沃斯田(M/A)相變，及當冷卻該線時，感應沃斯田/麻田散體(A/M)相變。在M/A轉變中，該線受3-5%的短化，當將該線冷卻時，其恢復並經由A/M轉變返回至其原始長度。
特別係可有利地利用SMA線在受熱時收縮且在冷卻時重延伸的此特徵，以相關於習知使用在自動對焦裝置中的壓電致動器及馬達，得到非常簡單、緊密、可靠、安靜、及低廉的致動器。本發明的組態也相關於其他以SMA為基的自動對焦裝置提供更多優點，諸如，如描述在將於稍後說明之國際專利申請案第WO 2011/122438號中的自動對焦裝置。
因此本發明的目的係提供具有實現上文提及之優點的形狀記憶體致動器的自動對焦裝置。此目的藉由自動對焦裝置實現，其包含針對往復動作滑動地收容在固定外框內的鏡架，該往復動作係由包括至少一V-形SMA致動構件的致動器提供，該鏡架設有嵌入在角凸起中且其端收容在 分別形成在該外框中及在底板中之襯套孔內的導針。其他有利特性揭示在相關的申請專利範圍中。
BH‧‧‧襯套孔
BP‧‧‧底板
CP‧‧‧角凸起
CS‧‧‧線圈彈簧
DIC‧‧‧驅動器積體電路
EC‧‧‧電連接
FPC‧‧‧可撓性印刷電路板
FS‧‧‧可撓彈簧
GP‧‧‧導針
HF‧‧‧外框
HS‧‧‧霍爾感測器
L‧‧‧鏡頭
LC‧‧‧鏡架
M‧‧‧磁鐵
P1、P2‧‧‧點
SA‧‧‧焊區
SP‧‧‧焊墊
SW‧‧‧SMA線
T1、T2‧‧‧壓接終端
從以下對根據本發明之具有形狀記憶體致動器的自動對焦裝置之實施例的詳細描述並參考該等附加圖式，其之優點及特徵對熟悉本技術的人士將係明顯的，其中：圖1係該裝置的前透視圖；圖2係該裝置的頂平面圖；圖3係該鏡架的頂平面圖；圖4係該鏡架的側視圖；圖5係特別顯示導針及相關襯套孔的位置之該裝置的部分透視側視圖；圖6係特別顯示回位彈簧的位置之該裝置的部分透視側視圖；圖7將底板移除之該裝置的底視圖；圖8係特別顯示額外可撓彈簧的位置之該裝置的部分透視透視圖；圖9係特別顯示SMA線終端及SMA線的位置之該裝置的部分切除透視圖。
圖10係特別顯示載置在可撓性印刷電路板上的該裝置之控制電子的位置之該裝置的部分切除透視圖；圖11係特別顯示用於偵測鏡架的位置之位置感測器的位置之該裝置的部分切除透視圖； 圖12特別顯示在該位置感測器及該控制電子之間的電連接之該裝置的部分切除透視圖；且圖13特別顯示在該SMA線終端及該控制電子之間的電連接之該裝置的部分切除透視圖。
茲參考圖1至6，可看出根據本發明的自動對焦裝置包括承載鏡頭L並滑動地收容在固定外框HF中的鏡架LC，以實施用於實現照相機模組等的自動對焦功能的往復動作。此動作藉由在鏡架LC之角凸起CP嵌入於鏡架中的金屬導針GP引導為佳。可藉由包覆模製(也稱為***模製，亦即，將導針GP預***塑膠鏡架模中)或藉由後組裝該等二部位的任一方式使導針GP與鏡架LC整合。
將導針GP的端收容在分別形成在外框HF及底板BP之角中的一對同心襯套孔BH中，該底板可載置在外框上或與其整合。
由於在鏡架的整體高度上方延伸並藉由襯套孔局限的導針的存在，本發明中的該導針控制控制模組自身的傾斜效能，而在上文提及之國際專利申請案第WO 2011/122438號中，僅有用於回位彈簧的保持元件，根據本發明的自動對焦裝置在架構及功能上與揭示在第WO 2011/122438號中的不同。
導針GP及襯套孔BH之間的間隙將係控制致動器之動態傾斜效能及對準鏡架LC及導針GP之移動的關鍵因 子。為了簡化，可將導針的間隙例示為襯套孔BH的直徑及導針GP之直徑間的差。發明人發現為具有強化效能，間隙等於或少於鏡架LC之高度的0,75%為佳。所以較佳的間隙結果包含在0,1%的最小值及0,75%的最大值之間以確保移動的自由度。
如先前提及的，根據本發明的裝置包括形狀記憶體致動器，其中SMA致動構件，係SMA線SW為佳，接合鏡架LC，使得當藉由加熱SMA線SW而使其收縮時，此收縮導致鏡架LC的滑動動作。鏡架LC的回位運行係藉由至少一回位彈簧提供為佳，但其也可藉由在反方向上作用在鏡架LC上的第二SMA線提供。回位彈簧係配置在外框HF及鏡架LC之間的導針GP上方，在形成於後者之角凸起CP中的位置中的線圈彈簧CS為佳，以當SMA線SW冷卻並返回至其未收縮狀態時提供回位力。為此目的，線圈彈簧CS設計有壓縮長度，以將預負載力提供給鏡架LC。
將SMA線SW的端預壓接在二終端T1、T2上，該等終端用於組裝對準及用於電連接二者。然後以藉由使線SW通過位於比至終端T1、T2的壓接連接更接近底板BP之角凸起CP的凹陷部的V-形結構，針對致動將其鉤在鏡架LC上為佳。
藉由將描繪於圖7及8中的可撓彈簧FS的一端在點P1固定在底板BP上並將可撓彈簧FS的另一端在點P2固定在鏡架LC上，在鏡架LC的運動期間使用可撓彈簧FS 防止其旋轉為佳。由可撓彈簧FS提供的限制將鏡架LC的移動限制成僅有軸成份而沒有傾斜成份，以在將該裝置整合入照相機等中後，實現鏡架LC對光學中心的對準。
也參考圖9至13，須注意本裝置也典型地包括位置感測機制，諸如，載置在外框HF上的霍爾感測器HS，其在面對位置偵測載置在鏡架LC上的磁鐵M的位置(也可使用其他種類的感測器，例如，反射型的光學感測器)。將感測積體電路載置在對應於磁偏振之位置的可撓性印刷電路板FPC上，並將磁鐵M附接至鏡架LC，使得霍爾感測器HS可將鏡架LC之移動的反饋輕易地提供至用於補償的控制電子。
將雷射直接構形(LDS)處理施用至用於在壓接終端T1、T2(在焊區SA)之間提供電連接EC的該裝置及在可撓性印刷電路板FPC上的焊墊SP，使得載置在FPC上的驅動器積體電路DIC可將電流施加至SMA線SW。
明顯地上文描述及說明的根據本發明之具有形狀記憶體致動器的自動對焦裝置的實施例僅係易受各種修改的範例。特別係除了上文提及的變化外，應注意SMA致動構件(等)及回位彈簧(等)可用在熟悉本技術之人士的知識內的許多不同方式配置。
為理解根據本發明的較佳實施例之自動對焦裝置的效能，將用以分(1/60度)表示的角提供模組傾斜的參考。
評估具有不同導針間隙及鏡架高度的AF模組M1-M5並報告對應傾斜；待強調因為傾斜係AF模組移動的寄生 副作用，其係不利現象，所以愈低愈好。
如可觀察到的，根據本發明之較佳實施例的AF裝置，亦即，具有包含在0,1及0,75%之間的間隙/鏡架高度比率(M1-M3)，提供具有低於被視為係高端AF模組的限制之10分的傾斜角的強化效能。因為此傾斜代表動態傾斜(在偏向器移動期間的傾斜度)，動態傾斜愈小愈好，因為其將較不影響光學。用於照相機的致動器將鏡頭沿著影像/光學軸移向影像感測器，所以較少的傾斜導致更均勻的影像形成/銳利度(或光學投影)。
BP‧‧‧底板
CP‧‧‧角凸起
CS‧‧‧線圈彈簧
GP‧‧‧導針
HF‧‧‧外框
HS‧‧‧霍爾感測器
L‧‧‧鏡頭
LC‧‧‧鏡架
M‧‧‧磁鐵
SW‧‧‧SMA線
T1、T2‧‧‧壓接終端

Claims (13)

  1. 一種自動對焦裝置，包含針對往復動作滑動地收容在固定外框(HF)內的鏡架(LC)，該往復動作係由包括至少一V-形SMA致動構件的致動器提供，其特徵在於該鏡架(LC)設有嵌入在該鏡架(LC)之角凸起(CP)中的導針(GP)，及以等於襯套孔(BH)之該直徑及該導針(GP)的該直徑間之差的間隙將該導針(GP)的該等端收容在分別形成在該外框(HF)中及底板(BP)中的該等襯套孔(BH)內。
  2. 如申請專利範圍第1項的自動對焦裝置，其中該導針(GP)的該間隙對該鏡架(LC)之該高度的比率包含在0,1%至0,75%之間。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的自動對焦裝置，其中藉由至少一回位彈簧(CS)抵抗該SMA致動構件的該行動。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的自動對焦裝置，其中該SMA致動構件係載置在該外框(HF)上的SMA線(SW)。
  5. 如申請專利範圍第4項的自動對焦裝置，其中將該SMA線(SW)壓接在終端(T1、T2)上，該等終端電連接至承載該裝置的控制電子之可撓性印刷電路板(FPC)。
  6. 如申請專利範圍第5項的自動對焦裝置，其中該SMA線(SW)以藉由使其通過位於比至該等終端(T1、T2)的壓接連接更接近底板(BP)之該角凸起(CP)的凹陷部的V-形結構在該角凸起(CP)接合該鏡架(LC)。
  7. 如申請專利範圍第3項的自動對焦裝置，其中在該 導針(GP)上方將該回位彈簧(CS)同軸地配置在形成於該角凸起(CP)中的位置中。
  8. 如申請專利範圍第7項的自動對焦裝置，其中將該回位彈簧(CS)壓縮在該角凸起(CP)及該外框(HF)之間，以提供方向朝向該底板(BP)的預負載力。
  9. 如申請專利範圍第1項的自動對焦裝置，其中其更包括配置在該鏡架(LC)及該外框(HF)或該底板(BP)之間的可撓彈簧(FS)。
  10. 如申請專利範圍第9項的自動對焦裝置，其中在該裝置的相對角落將該可撓彈簧(FS)固定至該鏡架(LC)及該外框(HF)或該底板(BP)。
  11. 如申請專利範圍第1項的自動對焦裝置，其中其更包括位置感測機制。
  12. 如申請專利範圍第11項的自動對焦裝置，其中該位置感測機制由係在面對位置之載置在該鏡架(LC)上的磁鐵(M)及載置在該外框(HF)上的霍爾感測器(HS)組成。
  13. 如申請專利範圍第5項的自動對焦裝置，其中藉由雷射直接構形得到在該控制電子及壓接SMA線(SW)的該等終端(T1、T2)之間的電連接。
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