TWI551937B - 電磁驅動模組及應用該電磁驅動模組之鏡頭裝置 - Google Patents

Description

電磁驅動模組及應用該電磁驅動模組之鏡頭裝置

本發明係關於一種驅動模組及應用該驅動模組之鏡頭裝置，特別係關於一種利用電磁效應產生機械能之電磁驅動模組及應用該電磁驅動模組之鏡頭裝置。

電子產品通常配置有一驅動模組，以驅動一構件進行一定距離上之移動。舉例而言，具拍攝功能的電子產品上通常設有一驅動模組，以配置用於驅動一或多個光學鏡片組沿著一光軸進行移動，以達到自動對焦(autofocus)且/或變焦(zoom)的功能。

然而，傳統驅動模組使用高成本的精密驅動元件作為驅動構件的動力來源(例如：步進馬達、超音波馬達、壓電致動器....等等)以及相當多的傳動元件。不僅使得機械架構複雜，而具有組裝步驟繁瑣不易、體積大、成本高昂，以及耗電量大的缺點，造成價格無法下降。

因此，一種驅動裝置，其具有體積小、結構簡單之優點，已成為業者進行研發的方向。

【先行技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】JP2012-027433號公報

有鑑於此，本發明之一目的在於提供一種電磁驅動模組，其配置用於提供一動力，以驅動電子產品內之一構件(例如：鏡頭組件)進行移動。

根據本發明之一實施例，上述電磁驅動模組包括：一下殼體、一上殼體、一透鏡架、一線圈組件、及一磁性元件。上殼體連結下殼體。透鏡架設置於下殼體與上殼體定義之空間內。線圈組件設置於透鏡架。磁性元件相對於線圈組件設置於上殼體。下殼體包含一底座與一定位支架，定位支架相鄰線圈組件並從底座朝上殼體的方向延伸。定位支架包含一第一側壁與一第三側壁，第一側壁與線圈組件之間存在一間隙。第一側壁較第三側壁靠近線圈組件。

在部分實施例中，在第三側壁與線圈組件之間配置有一制振材。在部分實施例中，下殼體包括配置於此下殼體的各邊緣的四個定位支架；制振材則對應於四個定位支架而配置在四個地方。在部分實施例中，線圈組件包含一連結段，連結段對向於第一側壁且為平坦面，間隙則形成於連結段與第一側壁之間。

在部分實施例中，上述電磁驅動模組更包含固定於上殼體的一電路板。在部分實施例中，上殼體包括一頂殼件及一自頂殼件之邊緣朝下殼體延伸之側殼件，電路板固定於側殼件。 在部分實施例中，電路板係藉由一固定材料固定於上殼體。固定材料包括一焊料，電路板透過焊接製程固定於上殼體。或者，固定材料包括一黏膠，電路板透過膠合的方式固定於上殼體。

在部分實施例中，上述電磁驅動模組更包含另一個磁性元件，二個磁性元件是配置於上殼體，與透鏡架的軸線成對稱。

在部分實施例中，上述電磁驅動模組更包括一基準元件及一感測元件，基準元件設置於透鏡架，感測元件相對基準元件設置於電路板。

本發明之另一目的在於提供一鏡頭裝置。鏡頭裝置包括上述任一實施例所述之電磁驅動模組以及一設置於電磁驅動模組內之鏡頭組件。電磁驅動模組移動鏡頭組件之位置，以達到自動對焦(autofocus)且/或變焦(zoom)的功能。

本發明之電磁驅動模組用於設置感測元件之電路板是直接固定於上殼體之內表面，因此與傳統之驅動模組相比，本發明之電磁驅動模組具有空間利用性高、方便組裝、製作成本低等等之優點。

1‧‧‧電磁驅動模組

10‧‧‧上殼體

101、102、103、104‧‧‧側殼件

105‧‧‧頂殼件

12‧‧‧上彈片

14‧‧‧透鏡架

141‧‧‧第一外側面

142‧‧‧第二外側面

1411‧‧‧容置槽

143‧‧‧第三外側面

144‧‧‧第四外側面

145‧‧‧連結面

16‧‧‧磁性元件

20‧‧‧基準元件

22‧‧‧線圈組件

221‧‧‧第一區段

222‧‧‧第二區段

223‧‧‧第三區段

224‧‧‧第四區段

225‧‧‧連結段

24‧‧‧電路板

241‧‧‧第一部分

242‧‧‧第二部分

243‧‧‧電性接點

26‧‧‧感測元件

28‧‧‧下彈片

30‧‧‧下殼體

301‧‧‧底座

3011‧‧‧第一連結部

3012‧‧‧第二連結部

3013‧‧‧第三連結部

3014‧‧‧第四連結部

3015‧‧‧角隅

303‧‧‧定位支架

3031‧‧‧第一側壁

3032‧‧‧第二側壁

3033‧‧‧第三側壁

40‧‧‧制振材

50‧‧‧鏡頭組件

60‧‧‧光學感測元件

100‧‧‧鏡頭裝置

S‧‧‧固定材料

G‧‧‧間隙

第1圖顯示本發明之部分實施例之電磁驅動模組之元件***圖。

第2圖顯示本發明之部分實施例之電磁驅動模組之部分元件 之側視圖。

第3圖顯示第1圖之電磁驅動模組之部分元件放大圖。

第4圖顯示本發明之部分實施例之鏡頭裝置之示意圖。

第5圖顯示本發明之變形例之電磁驅動模組之部分元件放大圖。

以下將特舉數個具體之較佳實施例，並配合所附圖式做詳細說明，圖上顯示數個實施例。然而，本發明可以許多不同形式實施，不局限於以下所述之實施例，在此提供之實施例可使得揭露得以更透徹及完整，以將本發明之範圍完整地傳達予同領域熟悉此技藝者。

參照第1圖，其顯示本發明之一實施例之電磁驅動模組1之元件***圖。在部分實施例中，電磁驅動模組1為一音圈馬達(voice coil motor，VCM)，其包括一上殼體10、一上彈片12、一透鏡架14、二個磁性元件16、一基準元件20、一線圈組件22、一電路板24、一感測元件26、一下彈片28、及一下殼體30。電磁驅動模組1的元件可以適當增加或減少，並不僅此為限。

上殼體10與下殼體30相連結，上彈片12、透鏡架14、二個磁性元件16、基準元件20、線圈組件22、電路板24、感測元件26、及下彈片28設置於上殼體10與下殼體30共同定義之空間中。

在部分實施中，上殼體10包括一頂殼件105及一或多個自頂殼件105之邊緣朝下殼體30延伸之側殼件。舉例而言，如第 1圖所示，上殼體10包括複數個側殼件101、102、103、及104。側殼件101、102、103、及104依序相連，其中側殼件101及103彼此相對，且側殼件102及104彼此相對。側殼件101、102、103、及104可個別製成並藉由適當方式組裝。或者，側殼件101、102、103、及104可利用一體成形的方式製成。在部分未圖示的實施例中，上殼體10包括一側殼件，其具有圓筒狀的外表面。

上彈片12及下彈片28係配置用於支撐透鏡架14，使透鏡架14以可沿垂直方向(Z方向)移動的方式懸設於上殼體10與下殼體30中。在部分實施例中，上彈片12係固定於上殼體10上，且下彈片28係固定於下殼體30上。在部分實施例中，下彈片28電性連結於電路板24。

透鏡架14為一通道146所貫穿，並配置用於承載一構件，例如：鏡頭組件(未圖示於第1圖)。在部分實施例中，透鏡架14包括一或多個外側面環繞於通道146之四周。舉例而言，如第1圖所示，透鏡架14包括多個外側面，例如：第一外側面141、第二外側面142、第三外側面143、及第四外側面144。第一外側面141對向於第三外側面143，且第二外側面142對向於第四外側面144。

在部分實施例中，透鏡架14更包括複數個連結面145。連結面145與各個外側面144間夾設一夾角，並連結於二個外側面之間。舉例而言，連結面145連結於第一外側面141與第二外側面142之間，並與第一外側面141與第二外側面142各自夾設一夾角。然而應當理解的是，透鏡架14的樣態不應受上述實施例中所 限，在部分未圖示的實施例中，透鏡架14包括一外側面，其具有圓筒狀的外表面。

線圈組件22為一圍繞於透鏡架14之外側面上之環形結構，並配置供一電流通過，以產生磁場帶動透鏡架14相對於上殼體10及下殼體30進行移動。在部分實施例中，線圈組件22包括一第一區段221、一第二區段222、一第三區段223、一第四區段224、及複數個連結段225。第一區段221、第二區段222、第三區段223、及第四區段224各自設置於第一外側面141、第二外側面142、第三外側面143、及第四外側面144上。連結段225設置於連結面145上並連結相鄰之第一區段221、第二區段222、第三區段223、及第四區段224之間。在部分實施例中，連結段225相反於連結面145之一側為一平面。關於此特徵所產生之功效將於第3圖之說明中進一步詳述。在部分實施例中，線圈組件22係電性連結於下彈片28。來自外部之電流流經電路板24及下彈片28並傳送至線圈組件22。

二個磁性元件16對稱於貫穿透鏡架14之通道146之軸線，並設置於上殼體10之側殼件102、104上。在部分實施例中，上殼體10係以鐵磁性物質所製成，二個磁性元件16係直接吸附於上殼體10之側殼件102、104相對透鏡架14之內表面上。因此，組裝二個磁性元件16的程序可以獲得簡化。

藉由上述配置，電磁驅動模組1於作動時，二個磁性元件16之磁場與線圈組件22所產生之磁場可以穩定地帶動透鏡架 14沿一垂直方向(Z方向)移動。因此，透鏡架14的控制精度(control accuracy)可以提昇。然而應當理解的是，二個磁性元件16之設置位置並不受此實施例為限。二個磁性元件16設置之位置可任意變化，只需透鏡架14可以穩定受磁力推動即可。

電路板24係藉由適當的方式直接固定於上殼體10之側殼件上。來自外部之電力或電子訊號經由電路板24傳送至電磁驅動模組1之各元件。在部分實施例中，電路板24包括一第一部分241、一第二部分242、及複數個電性接點243。第一部分241連結於第二部分242。複數個電性接點243設置於第二部分242之上，以電性連結外部電路。電路板24可為一軟性電路板(Flexible circuit board,FPC)，電路板24之第二部分242可藉由上殼體10與下殼體30之間的開口(未標示於第1圖)延伸出電磁驅動模組1之外部，然並不侷限於此。

基準元件20設置於透鏡架14之第一外側面141之容置槽1411中。感測元件26相對於基準元件20並設置於電路板24上。在部分實施例中，基準元件20為一永久磁鐵，且感測元件26為一霍爾效應偵測器(Hall Effect Sensor)。感測元件26藉由感測基準元件20之磁場變化，並判斷基準元件20之位置，藉此達到定位透鏡架14之目的。在其他部分實施例中，基準元件20包括一光學訊號發射器，且感測元件26包括一位置訊號接收器。感測元件26接收來自基準元件20之位置訊號，並判斷基準元件20之位置，藉此達到定位透鏡架14之目的。在部分實施例中，感測元件26所產生 之電子訊號亦經由電路板24傳送至一控制系統(圖未示)。控制系統根據感測元件26所產生之電子訊號，調整供應於電流組件24之電流流量。

在部分實施例中，下殼體30包括一底座301以及複數個定位支架303。底座301包括一或多個連結部以連結上殼體10之側殼件。舉例而言，底座301包括一第一連結部3011、一第二連結部3012、一第三連結部3013、及一第四連結部3014。上殼體10之側殼件101、102、103、及104分別藉由適當的方式(例如：卡合)連結於底座301之第一連結部3011、第二連結部3012、第三連結部3013、及第四連結部3014。定位支架303設置於相鄰二個連結部之間的角隅。舉例而言，下殼體30包括四個定位支架303。四個定位支架303其中之一者係設置於第一連結部3011與第二連結部3012之間的角隅3015上，並朝上殼體10的方向延伸。關於定位支架303的結構特徵以及其功能將於關於第3圖的說明中詳述。

請參照第2圖，本發明之部分實施例中電路板24固定於上殼體10的方式說明如下。在部分實施例中，固定材料S設置於電路板24之第一部分241之邊緣，電路板24藉由固定材料S固定於上殼體10之內側表面。在部分未圖示之實施例中，固定材料S係設置於電路板24面對上殼體10之表面，電路板24藉由固定材料S固定於上殼體10之內側表面。固定材料S可以為一焊料(例如：焊錫)，電路板24利用焊接的方式固定於上殼體10。或者，固定材料S可以為黏膠，電路板24利用黏接的方式固定於上殼體10。在另一些實 施例中，固定材料S省略設置，電路板24以熱熔製程的方式固定於上殼體10。

值得注意的是，雖然在第2圖所示之實施例中，電路板24係固定於上殼體10中未設置磁性元件16之側殼件101上，但本發明不應限制於上述實施例。在其他未圖示之實施例中，電路板24與磁性元件16共同設置於上殼體10之單一側殼件上，其中磁性元件16與電路板24未加以重疊，藉此減少體積。

參照第3圖，其顯示第1圖M區域下殼體30與線圈組件22之放大圖。在部分實施例中，於電磁驅動模組1組裝完成後，下殼體30之定位支架303係相鄰線圈組件22，具體而言，定位支架303係相鄰線圈組件22之連結段225，並且定位支架303相鄰連結段225之一側包括一第一側壁3031、一第二側壁3032、及一第三側壁3033。第一側壁3031較第二側壁3032及第三側壁3033靠近線圈組件22之連結段225，且第三側壁3033較第二側壁3032靠近線圈組件22之連結段225。在部分實施例中，第一側壁3031與線圈組件22之連結段225之間存在一間隙G，第一側壁3031與線圈組件22並未接觸。

形成於第一側壁3031與連結段225之間的間隙G，是定義固定線圈組件22的透鏡架14的移動容許範圍。亦即，即使藉由來自外部的衝擊等而使線圈組件22及透鏡架14在光軸垂直方向移動的力在作用時，藉由線圈組件22與第一側壁3031的接觸，而防止線圈組件22及透鏡架14的移動超出容許範圍，而防止上彈片 12、下彈片28等的損傷。另外，定位支架303不僅僅具有第一側壁3031，還具有被配置在距線圈組件22比第一側壁3031還遠的第二側壁3032或第三側壁3033，因此使第一側壁3031的面積成為適切的大小，可以迴避局部被施加強大的衝擊的危險性，亦可以使面加工的較為容易。另外，具有第一側壁3031、第二側壁3032及第三側壁3033的定位支架303，會使下殼體30容易與其他構件(示於第1圖的線圈組件22、透鏡架14及下彈片28等)組裝。亦即，如第1圖所示，形成於定位支架303的第一側壁3031、第二側壁3032及第三側壁3033是配置成階梯狀而愈往上(Z軸正方向)則離光軸的距離愈大，而此階梯狀的形狀達成容易組裝的功效。例如，將含示於第1圖的下彈片28的次組件(subassembly)對下殼體30組裝時，藉由一邊作定位一邊將次組件靠近下殼體30而使下彈片28的外圍不與第一側壁3031、第二側壁3032及第三側壁3033接觸，將下彈片28等導引至下殼體30的正確組裝位置。

第5圖是本發明之變形例之電磁驅動模組之部分元件放大圖，顯示示於第1~4圖的電磁驅動模組1之與第3圖所示同樣的部分。如第5圖所示，在變形例之電磁驅動模組中，在定位支架303的第三側壁3033與線圈組件22的連結段225之間，配置有一制振材40。

制振材40是由軟質膠材、軟質接著劑等的吸震材料構成，但是制振材40的材質並無特別限定。制振材40是事先連接於第三側壁3033與連結段225之二者，在線圈組件22對定位支架 303作相對移動時，制振材40則隨著此相對運動而變形。制振材40是對於線圈組件22及透鏡架14，防止關於透鏡架14等的高精度的位置控制有害的振動模式的產生。

另外，制振材40並未接觸離線圈組件22較近的第一側壁3031，而是接觸離線圈組件22比第一側壁3031還遠的第三側壁3033；如第5圖所示，第一側壁3031與第三側壁3033皆面朝線圈組件22且大致相互平行，惟第一、第三側壁3031、3033分別與線圈組件22隔著不同長度的間隙。藉此，使線圈組件22與定位支架303連接的制振材40具有適切的長度，而可以防止制振材40對於線圈組件22的移動產生過度的阻力。另外，藉由延長第三側壁3033與連結段225的距離，可以抑制組裝誤差在制振材40的長度所佔的比例，這樣的透鏡驅動裝置可以獲得制振材40提供的穩定的制震功能。

還有，第5圖所示的透鏡驅動裝置，即使藉由來自外部的衝擊等而使線圈組件22及透鏡架14在光軸垂直方向移動的力在作用時，亦藉由線圈組件22與第一側壁3031的接觸，而防止制振材40產生過度變形，而防止制振材40因來自外部的衝擊等而損傷。另外，即使是長的制振材40的連接長度，仍可以縮小形成於第一側壁3031與線圈組件22之間的間隙G，因此第5圖所示的透鏡驅動裝置，在小型化的觀點亦有利。另外，制振材40是可以將具有流動性的原材料注入第三側壁3033與連結段225之間而形成，而定位支架303則使將所形成的制振材40的形狀、大小等控制在既定 的範圍變得容易。亦即，將制振材40的下端規定在第一側壁3031的上端位置、將制振材40的外側端部規定在第三側壁3033的位置，因此則正確地控制制振材40的上端及下端的位置。還有，關於制振材40的大小，亦是藉由以與第三側壁3033的上端位置一致或是從上端位置的距離來管理制振材40的原材料的注入量，可以容易地控制在固定的範圍。

第5圖所示的制振材40，是配置在合計四個地方，以對應於下殼體30所具有的四個定位支架303(請參考第1圖)，但是因為根據以優良的精度驅動線圈組件22及透鏡架14的觀點而較佳。不過，制振材40的數量及配置並不受限於此，亦可合計配置二個制振材40而對應於位於以光軸(在實施例中是與透鏡架14的軸心一致)為中心的對稱位置的定位支架303。

另外，如第3圖及第5圖所示，線圈組件22具有分別與四個定位支架303對向的四個連結段225，從光軸方向觀之線圈組件22具有大致八角形的形狀。連結段225是對向於位於定位支架303的第一側壁3031與第三側壁3033之二者，連結段225是相對於第一側壁3031及第三側壁3033平行地配置，但是線圈組件22的形狀及連結段225的配置並不受限於此。另外，制振材40，只要是配置在相對於線圈組件22的連結段225比定義透鏡架14的移動容許範圍的第一側壁3031還遠之處即可，例如亦可將制振材40配置在第二側壁3032與連結段225之間。

參照第4圖，其顯示本發明之一實施例之電磁驅動模 組1應用於一鏡頭裝置100之上視圖。在部分實施例中，鏡頭裝置100包括一電磁驅動模組1、一鏡頭組件50、及一光學感測元件60。鏡頭組件50設置於電磁驅動模組1之透鏡架14(第1圖)中，且鏡頭組件50之入光側係鄰接上殼體10，且鏡頭組件50之出光側係鄰接光學感測元件60。光學感測元件60例如互補式金氧半場效電晶體(CMOS)感測器，接收通過鏡頭組件50之光線，並產生一影像訊號。電磁驅動模組1控制鏡頭組件50與光感測元件60之間之間距，以達到自動對焦(autofocus)且/或變焦(zoom)的功能。

本發明之電磁驅動模組相較於習知之電磁驅動模組減少一設置於線圈組件與上殼體間的框架，因此電磁驅動模組之體積可以減少並且降低生產成本。另外，由於電路板24係直接固定於上殼體10上，生產效率亦因此獲得提昇。

雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

22‧‧‧線圈組件

221‧‧‧第一區段

222‧‧‧第二區段

225‧‧‧連結段

30‧‧‧下殼體

3015‧‧‧角隅

303‧‧‧定位支架

3031‧‧‧第一側壁

3032‧‧‧第二側壁

3033‧‧‧第三側壁

G‧‧‧間隙

Claims (10)

1. 一種電磁驅動模組，包括：一上殼體；一下殼體，連結該上殼體；一透鏡架，設置於該上殼體與該下殼體定義之空間內；一線圈組件，設置於該透鏡架；以及一磁性元件，相對於該線圈組件設置於該上殼體；其中該下殼體包含一底座與一定位支架，該定位支架相鄰該線圈組件並從該底座朝該上殼體的方向延伸；該定位支架包含一第一側壁與一第三側壁，其中該第一側壁大致平行於該第三側壁並面朝該線圈組件，且該第一、第三側壁皆與該線圈組件相隔一間隙；以及該第一側壁較該第三側壁更靠近該線圈組件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電磁驅動模組，其中在該第三側壁與該線圈組件之間配置有一制振材。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電磁驅動模組，其中該下殼體具有配置於該下殼體的各邊緣的四個該定位支架；以及該制振材則對應於四個該定位支架而配置在四個地方。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電磁驅動模組，其中該線圈組件包含一連結段，該連結段對向於該第一側壁且為平坦面，該間隙則形成於該連結段與該第一側壁之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電磁驅動模組，更包含固定於該上殼體的一電路板。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電磁驅動模組，其中該上殼體包括一頂殼件及一側殼件，該側殼件自該頂殼件之邊緣朝該下殼體延伸，該電路板是配置於該側殼件。
7. 如申請專利範圍第5項所述之電磁驅動模組，其中該該電路板是藉由一固定材料固定於該上殼體，該固定材料包括一焊料或一黏膠。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電磁驅動模組，更包含另一個磁性元件，上述二個磁磁性元件配置於該上殼體，與該透鏡架的軸線成對稱。
9. 如申請專利範圍第5項所述之電磁驅動模組，更包含一基準元件及一感測元件，該基準元件設置於該透鏡架，該感測元件相對該基準元件設置於該電路板。
10. 一種鏡頭裝置，其係包括申請專利範圍第1項之電磁驅動模組以及設置於該電磁驅動模組內之一鏡頭組件。