TWI484726B - 致動器、採用該致動器之相機模組及便攜式電子裝置 - Google Patents

Description

致動器、採用該致動器之相機模組及便攜式電子裝置

本發明涉及一種能量損耗較少且體積較小之致動器、具有該致動器之相機模組及使用該相機模組之便攜式電子裝置。

隨著科技之發展，小型化之數位相機、行動電話或者筆記型電腦等電子設備日益貼近人們之生活(請參見Development of compact camera module having auto focus actuator and mechanical shutter system for mobile phone，Control,Automation and Systems,2007.ICCAS '07.International Conference on 17-20 Oct.2007 Page(s)：2319-2322)。目前，常用之具有對焦功能之相機模組通常由步進馬達驅動鏡筒沿其中心軸運動來進行位置調節，最終達到對焦之目的。

惟，步進馬達於驅動與鏡座螺接之鏡筒時，固定於該步進馬達之轉軸上之第一齒輪帶動與該第一齒輪嚙合之第二齒輪，從而帶動設於鏡筒上、且與該第二齒輪嚙合之外齒輪，以使該鏡筒轉動，從而調節該鏡筒相對該鏡座之位置以實現對焦。由於驅動能量從步進馬達之轉軸傳給第一齒輪，第一齒輪傳給第二齒輪，最後由第二齒輪再傳給鏡筒，所以，於整個驅動過程中，能量損失較大。另外，不僅該步進馬達之體積較大，而且該步進馬達需要驅動 第一齒輪，第一齒輪再驅動第二齒輪，最後由第二齒輪驅動鏡筒，直接使得具有該步進馬達之相機模組之體積亦較大，具有該相機模組之便攜式電子裝置之體積亦較大。

有鑒於此，有必要提供一種能量損失較少、體積較小之致動器、具有該致動器之相機模組及使用該相機模組之便攜式電子裝置。

一種致動器包括外殼及致動體。該外殼具有一設有通光孔之頂板。該致動體包括至少一磁鐵、一活動組件、一彈片、一下承載板及一連接該活動組件及下承載板之導引柱。該至少一磁鐵設於該外殼之內表面，且形成一第一收容腔。該活動組件活動地收容於該第一收容腔內，其包括一兩端開口之活動裝筒及繞於該活動裝筒外壁之線圈。該活動裝筒之中心軸與該通光孔之中心軸同軸。該活動裝筒包括一第一收容部。該第一收容部之中心軸與該活動裝筒之中心軸平行。該彈片包括第一固定部、第二固定部及連接於第一固定部與第二固定部之間的彈性連接部。該第一固定部固定於該活動裝筒之下端。該第二固定部包括一固定塊。該固定塊具有一背離第一固定部之第一定位側面。該第二固定部固定於該下承載板。該下承載板設有設有一收容塊。該下承載板的收容塊包括一與該第一收容部相配合使用之第二收容部及一與該第一定位側面相配合之第二定位側面。該導引柱一端收容於第一收容部，另一端收容於第二收容部。當通有電流之線圈所產生之磁場與該磁鐵所產生之磁場相互作用時，該活動裝筒於該導引柱之引導下沿該通光孔之中心軸移動。

一種相機模組包括鏡筒及上述致動器。該致動器用於驅動該鏡筒 移動以實現對焦。該致動器之活動裝筒用於收容該鏡筒。

一種便攜式電子裝置包括電子裝置本體及設置於該電子裝置本體上之上述相機模組。

相對於先前技術，本發明實施例提供之致動器之通有電流之線圈所產生之磁場與磁鐵所產生之磁場相互作用，推動活動組件沿導引柱移動，不僅可以防止該活動組件傾斜，還可以實現精確對焦，能量損失較小。同時，該至少一磁鐵於該外殼，使得該致動器之結構較緊湊，體積較小，具有該致動器之相機模組結構較緊湊，體積較小，具有該相機模組之便攜式電子裝置結構較緊湊、體積較小。

100‧‧‧便攜式電子裝置

10‧‧‧電子裝置本體

30‧‧‧相機模組

31‧‧‧致動器

33‧‧‧鏡筒

35‧‧‧感測器

351‧‧‧電路板

37‧‧‧外殼

38‧‧‧致動體

371‧‧‧頂板

373‧‧‧第一側板

375‧‧‧第二側板

377、3815、3854‧‧‧通光孔

381‧‧‧上蓋

382‧‧‧磁鐵

383、483、583、683‧‧‧活動組件

384‧‧‧彈片

385‧‧‧下承載板

386‧‧‧導引柱

3811、3851‧‧‧上表面

3813、3852‧‧‧下表面

3817、3853‧‧‧凹槽

3818‧‧‧第一收容腔

3821‧‧‧弧形側面

3831、4831、5831、6831‧‧‧活動裝筒

39‧‧‧線圈

3832、4832、5832、6832‧‧‧上端

3833、4833、5833、6833‧‧‧下端

3834、4834、5834、6834‧‧‧第二收容腔

3835、4835、5835、6835‧‧‧上端板

3836、4836、5836、6836‧‧‧下端板

3837‧‧‧第一收容塊

3838、4838、5838、6838‧‧‧第一收容部

3839‧‧‧金屬收容環

3841‧‧‧第一固定部

3842‧‧‧第二固定部

3843‧‧‧彈性連接部

3844‧‧‧第一固定塊

3845‧‧‧第二固定塊

3846‧‧‧第一定位結構

3847‧‧‧第一定位側面

3848‧‧‧彈力臂

3855‧‧‧第二定位結構

3856‧‧‧第二收容塊

3857‧‧‧頂面

3858‧‧‧第二收容部

3859‧‧‧第二定位側面

圖1係本發明第一實施例提供之便攜式電子裝置之立體示意圖。

圖2係圖1中之便攜式電子裝置之相機模組之分解示意圖。

圖3係圖2中之相機模組之致動器之分解示意圖。

圖4係圖3中之致動器之致動體沿IV-IV線之剖視圖。

圖5係本發明第二實施例提供之活動裝組之立體示意圖。

圖6係本發明第三實施例提供之活動裝組之立體示意圖。

圖7係本發明第四實施例提供之活動裝組之立體示意圖。

下面將結合附圖，對本發明作進一步之詳細說明。

請參閱圖1至圖4，本發明實施例提供之便攜式電子裝置100其包括電子裝置本體10及設於電子裝置本體10上之相機模組30。

相機模組30包括致動器31、收容有鏡片(圖未示)之鏡筒33及感測器35。

致動器31包括外殼37及收容於外殼37內的致動體38。

外殼37用來保護致動器31之其他元件免受外界污染及損壞，其具有一頂板371、兩個第一側板373及兩個第二側板375。頂板371之中央設有通光孔377，以使光線穿過頂板371。兩個第一側板373設置於頂板371之相對兩側。兩個第二側板375設置於頂板371之另外相對兩側。頂板371、兩個第一側板373及兩個第二側板375形成一收容空間(圖未示)，以使致動體38收容於該外殼37內。

致動體38包括上蓋381、三個設於上蓋381之間隔分布之磁鐵382、活動組件383、彈片384、下承載板385、及連接活動組件383及下承載板385之導引柱386。本實施例中，導引柱386由金屬材料製成。

上蓋381具有上表面3811、與上表面3811相背離之下表面3813、貫穿上表面3811及下表面3813之通光孔3815。上蓋381固接於外殼37之內表面。本實施例中，上表面3811固接於頂板371之內表面。當然，上蓋381固接於第一側板373和/或第二側板375之內表面亦能實現本發明之目的。

優選地，上蓋381還設有一與通光孔3815相分離之凹槽3817，以收容導引柱386之端部。當然，若將凹槽3817換成通孔亦可實現本發明之目的。當然，若導引柱386較短，亦可省略凹槽3817。

三個磁鐵382間隔地固定於下表面3813。每一磁鐵382具有一弧形側面3821。三個弧形側面3821共同形成一第一收容腔3818。第一 收容腔3818用於收容活動組件383。本實施例中，每一磁鐵382之弧形側面3821之極性相同，且均為S極。當然，每一磁鐵382之弧形側面3821之極性亦可均為N極。當然，三個磁鐵382亦可以連成一具有開口之磁鐵(例如C型磁鐵)。當然，磁鐵382亦可以固設於下承載板385之上。當然，若省略上蓋381，將磁鐵382設於外殼37之內表面，亦可實現本發明之目的。

活動組件383活動地收容於第一收容腔3818中，且其中心軸與之通光孔3815之中心軸同軸。活動組件383包括一活動裝筒3831及一設於活動裝筒3831之外壁之線圈39。

活動裝筒3831具有上端3832、與上端3832相背離之下端3833、貫穿上端3832及下端3833之用於收容鏡筒33之第二收容腔3834、由上端3832沿圓週方向向外延伸形成之上端板3835、及由下端3833沿圓週方向向外延伸形成之下端板3836。本實施例中，活動裝筒3831由塑膠製成。

優選地，本實施例中，上端板3835上還有一向外突出下端板3836之第一收容塊3837。

第一收容塊3837設有一第一收容部3838及一收容於第一收容部3838內的金屬收容環3839。第一收容部3838之中心軸平行於第二收容腔3834之中心軸，且與金屬收容環3839之中心軸同軸。金屬收容環3839與導引柱386相配合以導引活動裝筒3831沿通光孔3815之中心軸移動。本實施例中，第一收容部3838為貫穿第一收容塊3837之上下表面之收容孔。

當然，第一收容塊3837亦可以與上端板3835一體成形。當然，第 一收容塊3837亦可以設於下端板3836。當然，第一收容部3838亦可以為設於第一收容塊3837上之開口朝向下承載板385之凹槽。

當然，若上端板3835向外突出下端板3836較多，則將三個磁鐵382替換為一環形磁鐵亦可實現本發明之目的。

當然，若活動裝筒3831或者第一收容塊3837由金屬材料製成，則可以省略金屬收容環3839。

線圈39繞設於活動裝筒3831之外壁，且位於上端板3835及下端板3836之間。通有電流之線圈39所產生之磁場與磁鐵382所產生之磁場相互作用，以驅動活動裝筒3831於第一收容腔3818內移動。

彈片384為板狀體，其包括第一固定部3841、第二固定部3842及彈性連接部3843。第一固定部3841固定於活動裝筒3831之下端3833。第二固定部3842固定於下承載板385。彈性連接部3843將第一固定部3841與第二固定部3842相連。

第二固定部3842包括三個相分離之第一固定塊3844及一第二固定塊3845。每一第一固定塊3844設有一第一定位結構3846。第二固定塊3845具有一背離第一固定部3841之第一定位側面3847。本實施例中，第一定位結構3846為定位孔，第一定位側面3847呈弧形。當然，第一定位結構3846亦可以為定位柱，第一定位側面3847亦可以呈L形、S形等其他形狀。當然，三個第一固定塊3844與第二固定塊3845亦可以連為一環狀結構。

彈性連接部3843具有四根彈力臂3848。每一彈力臂3848之一端連接第一固定部3841，另一端連接一第一固定塊3844或者第二固定塊3845。

當然，第一固定塊3844的個數亦可以為一個、兩個、四個或更多個。當然，彈力臂3848之根數亦可以為兩根、三根、或更多根。

當活動裝筒3831移動時，彈性連接部3843之彈力臂3848可以產生彈性回復力。

下承載板385具有一上表面3851、一與上表面3851相背離之下表面3852、由上表面3851向下表面3852凹陷形成之凹槽3853、貫穿凹槽3853之底面及下表面3852之通光孔3854、三個設於凹槽3853之底面之分別與三個第一定位結構3846相配合使用之第二定位結構3855及一設於凹槽3853之底面之第二收容塊3856。本實施例中，第二定位結構3855為定位柱，且第二收容塊3856與下承載板385一體成型。當然，亦可以省略凹槽3853，而將三個第二定位結構3855直接設於上表面3851。

第二收容塊3856具有一頂面3857及設於頂面3857之第二收容部3858。第二收容部3858用於收容導引柱386靠近下承載板385之端部。本實施例中，第二收容部3858為凹槽，且導引柱386靠近下承載板385之端部固定地收容於第二收容部3858內。

當然，第二收容部3858亦可以為貫穿第二收容塊3856之收容孔。當然，若導引柱386靠近下承載板385之端部活動地收容於第二收容部3858內，導引柱386遠離下承載板385之端部固定地地收容於金屬收容環3839內，亦能實現本發明之目的。

優選地，第二收容塊3856還具有一與第一定位側面3847相配合使用之第二定位側面3859，以便於將彈片384與下承載板385定位。

當然，亦可以省略第二收容塊3856，而將第二收容部3858直接設 於下承載板385之凹槽3853之底面。

感測器35設於電路板351上，其與鏡筒33相對設置。外部光線照射經過鏡筒33內之鏡片，然後再經過該鏡片入射到感測器35上。電路板351設於電子裝置本體10上。

可以理解，於本發明中，鏡筒33及感測器35之類型以及封裝方式可以是先前技術當中出現之任何一種。

當然，便攜式電子裝置100亦可以為錄影機、數位相機等其他電子裝置。

組裝便攜式電子裝置100之致動器31與鏡筒33時，首先將固定有磁鐵382之上蓋381之上表面3811固定於外殼37之頂板371之朝向下承載板385之表面上。其次，藉由彈片384之三個第一定位結構3846與下承載板385之三個第二定位結構3855之相互配合及第一定位側面3847與第二定位側面3859之相互配合，將彈片384之第二固定部3842固定於下承載板385，繼而再將導引柱386固定於第二收容部3858中。然後，將導引柱386之另一端穿入收容有鏡筒33之活動組件383之第一收容部3838中。最後，再將活動組件383收容於第一收容腔3818中，至此，即完成了致動器31與鏡筒33之組裝。

使用過程中，通有電流之線圈39所產生之磁場與磁鐵382所產生之磁場相互作用，推動活動裝筒3831從初始位置開始沿導引柱386移動，不僅可以防止活動裝筒3831傾斜，還可以實現精確對焦，且能量損失較小。當活動裝筒3831到達最佳拍攝位置時，導引柱386與金屬收容環3839之間之靜摩擦力使得活動裝筒3831暫 時固定於最佳拍攝位置以進行拍攝，從而可以停止向線圈39供應電流，節省了能源。當拍攝完成後，彈片384所提供之回復力可帶動活動裝筒3831回到初始位置。

請參閱圖5，本發明第二實施例提供之活動組件483包括活動裝筒4831。活動裝筒4831與活動裝筒3831大體上相同，其包括上端4832、與上端4832相背離之下端4833、貫穿上端4832及下端4833之第二收容腔4834、由上端4832沿圓週方向向外延伸形成之上端板4835、由下端4833沿圓週方向向外延伸形成之下端板4836及第一收容部4838，不同之處在於：上端板4835突出下端板4836，活動裝筒4831之第一收容部4838設於上端板4835突出下端板4836之部分，且第一收容部4838為貫穿上端板4835致上下表面之通孔。當然，第一收容部4838為由上端板4835之下表面向上端板4835之上表面凹陷形成之凹槽亦能實現本發明之目的。

請參閱圖6，本發明第三實施例提供之活動組件583包括活動裝筒5831。活動裝筒5831與活動裝筒4831大體上相同，其包括上端5832、與上端5832相背離之下端5833、貫穿上端5832及下端5833之第二收容腔5834、由上端5832沿圓週方向向外延伸形成之上端板5835、由下端5833沿圓週方向向外延伸形成之下端板5836及第一收容部5838，不同之處在於：活動裝筒5831之第一收容部5838設於下端板5836，且第一收容部5838為貫穿下端板5836之上下表面之通孔。

請參閱圖7，本發明第三實施例提供之活動組件683包括活動裝筒6831。活動裝筒6831與活動裝筒5831大體上相同，其包括上端6832、與上端6832相背離之下端6833、貫穿上端6832及下端6833 之第二收容腔6834、由上端6832沿圓週方向向外延伸形成之上端板6835、由下端6833沿圓週方向向外延伸形成之下端板6836及第一收容部6838，不同之處在於：活動裝筒6831之第一收容部5838為貫穿上端板3835及下端板6836之通孔。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

30‧‧‧相機模組

31‧‧‧致動器

33‧‧‧鏡筒

35‧‧‧感測器

351‧‧‧電路板

37‧‧‧外殼

38‧‧‧致動體

371‧‧‧頂板

373‧‧‧第一側板

375‧‧‧第二側板

377‧‧‧通光孔

381‧‧‧上蓋

382‧‧‧磁鐵

383‧‧‧活動組件

384‧‧‧彈片

385‧‧‧下承載板

386‧‧‧導引柱

Claims (10)

1. 一種致動器，其包括：外殼，該外殼具有一設有通光孔之頂板；一收容在該外殼內之致動體，該致動體包括：至少一磁鐵，該至少一磁鐵設於該外殼之內表面，且形成一第一收容腔；一活動組件，該活動組件活動地收容於該第一收容腔，該活動組件包括一兩端開口之活動裝筒及繞於該活動裝筒外壁之線圈，該活動裝筒之中心軸與該通光孔之中心軸同軸，該活動裝筒包括一第一收容部，該第一收容部之中心軸與該活動裝筒之中心軸平行；一彈片，該彈片包括第一固定部、第二固定部及連接於第一固定部與第二固定部之間的彈性連接部，該第一固定部固定於該活動裝筒之下端，該第二固定部包括一固定塊，該固定塊具有一背離第一固定部之第一定位側面；一下承載板，該第二固定部固定於該下承載板，該下承載板設有一收容塊，該下承載板的收容塊包括一與該第一收容部相配合使用之第二收容部及一與該第一定位側面相配合之第二定位側面；一連接活動組件及下承載板之導引柱，該導引柱一端收容於第一收容部，另一端收容於第二收容部，當通有電流之線圈所產生之磁場與該磁鐵所產生之磁場相互作用時，該活動裝筒於該導引柱之引導下沿該通光孔之中心軸移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中：該活動裝筒具有上端、與該上端相背離之下端、貫穿該上端及下端之第二收容腔、由該上端沿圓週方向向外延伸形成之上端板、及由該下端沿圓週方向向外延伸形成之下 端板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之致動器，其中，該活動裝筒進一步包括一金屬收容環，該金屬收容環收容於該第一收容部，且該金屬收容環之中心軸與該第一收容部之中心軸同軸，該金屬收容環用於收容該導引柱。
4. 如申請專利範圍第3項所述之致動器，其中：該第一收容部設於該下端板，且為貫穿該下端板之收容孔。
5. 如申請專利範圍第3項所述之致動器，其中：該上端板突出該下端板，該第一收容部設於該上端板突出該下端板之部分，且該第一收容部為開口朝向該下承載板之凹槽或者貫穿該上端板之上下表面之通孔。
6. 如申請專利範圍第3項所述之致動器，其中：該上端板還有一向外突出該下端板之第一收容塊，該第一收容部設於該第一收容塊。
7. 如申請專利範圍第3項所述之致動器，其中：該第一收容部為貫穿該上端板及下端板之收容孔。
8. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中：該導引柱一端活動地收容於該第一收容部，另一端固定地收容於該第二收容部。
9. 一種相機模組，其包括鏡筒，其中：該相機模組進一步包括如申請專利範圍第1至8項任一項項所述之致動器，該致動器用於驅動該鏡筒移動以實現對焦，該致動器之活動裝筒用於收容該鏡筒。
10. 一種便攜式電子裝置，其包括電子裝置本體及設置於該電子裝置本體上之如申請專利範圍第9項所述之相機模組。