TWI693463B - 帶防抖功能的透鏡驅動裝置 - Google Patents

帶防抖功能的透鏡驅動裝置 Download PDF

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TWI693463B TW107114418A TW107114418A TWI693463B TW I693463 B TWI693463 B TW I693463B TW 107114418 A TW107114418 A TW 107114418A TW 107114418 A TW107114418 A TW 107114418A TW I693463 B TWI693463 B TW I693463B
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Abstract

一種帶防抖功能的透鏡驅動裝置，其防抖致動器包括：固定於磁鐵支架的後側的第一防抖線圈、固定於底座一側的第二防抖線圈、固定於該磁鐵支架上並與該第二防抖線圈隔空對置的第一磁鐵組件、以及固定於該底座一側並與該第一防抖線圈隔空對置的第二磁鐵元件。本發明的帶防抖功能的透鏡驅動裝置的OIS可動部中，僅包括一組磁鐵和一組第一防抖線圈及第二防抖線圈，而另一組磁鐵和第一防抖線圈及第二防抖線圈設置在OIS的固定部中，從而可動部的重量與現有的四組或兩對磁鐵相比大大減輕，對懸架彈簧的要求可降低，整體尺寸容易做的更緊湊。由於可動部上僅設置一組或一對磁鐵，從而可藉由方位設置，減少至少一個方向的磁干擾，使得鏡頭的驅動更精准。

Description

帶防抖功能的透鏡驅動裝置
本發明涉及帶防抖功能的透鏡驅動裝置。
隨著科學技術的發展，各類移動設備如平板電腦、手機或智慧手錶等可穿戴設備都會安裝微型攝像頭。使用上述設備在人手拍照時，由於手的晃動，造成抖動，使得拍攝的圖片模糊，現有拍照造成圖片模糊的原因主要有兩個方面：(1)物體相對於鏡頭移動，造成像的變化；(2)鏡頭光軸相對與鏡頭光軸初始位置的偏轉，造成像的變化。
為了解決上述問題，一般採用防抖攝像頭裝置，其中，OIS(Optical Image Stabilization，光學防抖)是藉由鏡頭內的陀螺儀偵測到微小的移動，然後將信號傳至微處理器，微處理器立即計算需要補償的位移量，然後藉由補償鏡片組，根據鏡頭的抖動方向及位移量加以補償，從而有效的克服因振動產生的影像模糊。但現有的OIS光學防抖多採用動磁式的四邊磁鐵或者是四角落磁鐵，這種方式較難抵抗外界的磁場干擾，會導致其中一側的磁鐵受磁場干擾，造成鏡片的偏移，鏡頭光軸相對與鏡頭光軸初始位置發生偏轉，造成像的變化，易造成拍攝的圖片成像不清晰。此外，四邊或四角設置磁鐵的方式導致鏡頭可動 部重量和尺寸較大，對懸架彈簧的要求較高，且驅動裝置難以實現進一步小型化。
有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究，並著手進行研發及改良，期以一較佳設作以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。
有鑒於此，有必要提供一種減少磁干擾、鏡頭可動部重量輕的帶防抖功能的透鏡驅動裝置。
一種帶防抖功能的透鏡驅動裝置，其包括：中部具有開口的底座；用於固定透鏡的鏡座；設置在該鏡座外周側的磁鐵支架；用於將該鏡座懸架支撐在磁鐵支架內周側的第一彈簧組件；沿平行於該透鏡的光軸的方向延伸、用於將磁鐵支架支撐為可沿垂直於光軸的方向移動的第二彈簧元件；用於驅動鏡座沿光軸方向移動的對焦致動器；以及用於驅動鏡座沿垂直於光軸的方向移動的防抖致動器。其中，定義被攝體方向側為前側，與被攝體相背的方向側為後側，且垂直於光軸的第一方向為X軸方向，垂直於光軸和第一方向的第二方向為Y軸方向，則該防抖致動器包括：固定於該磁鐵支架的後側的第一防抖線圈，其繞平行於光軸的方向捲繞，並位於鏡座的Y軸方向的一側或兩側；固定於該底座一側的第二防抖線圈，其繞平行於光軸的方向捲繞，並位於該開口的X軸方向的一側或兩側；固定於該磁鐵支架上並與該第二防抖線圈隔空對置的第一磁鐵組件；以及固定於該底座一側並與該第一防抖線圈隔空對置的第二磁鐵組件。
作為一種實施方式，該的帶防抖功能的透鏡驅動裝置包括兩組該第二磁鐵組件，分別位於底座的開口的Y軸方向的兩側。每組第二磁鐵組件包括兩塊雙極磁鐵，並排設置，兩塊磁鐵相鄰的端部之間留有間隙，每塊磁鐵的兩個磁極沿Y軸方向前後設置。
優選的，該的帶防抖功能的透鏡驅動裝置還包括固定於該磁鐵支架的後側的位置檢測元件，其檢測中心與兩組第二磁鐵組件中的一組的兩塊磁鐵之間的間隙相對設置。
作為一種實施方式，該對焦致動器包括：繞X軸方向捲繞的對焦線圈，其固定於該鏡座的位於X軸方向的外側面上、以及該第一磁鐵組件，其與該對焦線圈在X軸方向隔空對置。
作為一種實施方式，該的帶防抖功能的透鏡驅動裝置包括兩個該對焦線圈，分別固定在該鏡座的位於X軸方向的相背的外側面上。
作為一種實施方式，該的帶防抖功能的透鏡驅動裝置還包括固定於該基板上的電路板，該第二防抖線圈和第二磁鐵組件固定於該電路板前側。
作為另一種實施方式，該的帶防抖功能的透鏡驅動裝置還包括固定於該基板上的電路板，該第二防抖線圈為形成在電路板上的平板線圈，該第二磁鐵組件固定於該電路板前側。
上述帶防抖功能的透鏡驅動裝置的OIS可動部中，僅包括一組或一對磁鐵和一組或一對第一防抖線圈及第二防抖線圈，而另一組或一對磁鐵和第一防抖線圈及第二防抖線圈設置在OIS的固定部中，從而可動部的重量與現有的四組或兩對磁鐵相比大大減輕，對懸架彈簧的要求可降低，整體尺寸容易做的更緊湊。由於可動部上僅設置一組或一對磁鐵，從而可藉由方位設置，減少 至少一個方向的磁干擾，使得鏡頭的驅動更精准。
〔本發明〕
1:底座
11:電路板
2:外殼
21:開口
31:鏡座
311:通孔
32:磁鐵支架
4:對焦致動器
41:第一彈簧組件
411:前側板彈簧
412:後側板彈簧
42:對焦線圈
43:第一磁鐵組件
5:防抖致動器
51:第二彈簧元件
52:第一防抖線圈
53:第二磁鐵組件
54:第二防抖線圈
6:位置檢測元件
Z:Z軸方向
X:X軸方向
Y:Y軸方向
第1圖為本發明提供的一種帶防抖功能的透鏡驅動裝置的***示意圖。
第2圖為第1圖中帶防抖功能的透鏡驅動裝置的位置檢測元件與第二磁鐵組件的俯視示意圖。
關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入了解並認同本發明。
下面將結合具體實施例及附圖對本發明帶防抖功能的透鏡驅動裝置作進一步詳細描述。
如第1圖所示，一較佳實施例中，本發明的帶防抖功能的透鏡驅動裝置主要包括底座1、安裝在底座1上的電路板11、與底座1連接的外殼2、以及設置在外殼2內的用於固定透鏡(圖未繪示)的鏡座31、設置在鏡座31的外周側的磁鐵支架32、用於將鏡座31懸架支撐在磁鐵支架32內周側的第一彈簧組件41、用於將磁鐵支架32支撐為可沿垂直於光軸的方向移動的第二彈簧元件51、用於驅動鏡座31沿光軸方向移動的對焦致動器4和用於驅動鏡座31沿垂直於光軸的方向移動的防抖致動器5。
以下，為方便描述，定義在光軸方向為Z軸方向，光軸方向上的被攝體方向側為前側，與被攝體相背的方向側為後側，且垂直於光軸的第一方 向為X軸方向，垂直於光軸和第一方向的第二方向為Y軸方向。則底座1大體呈方形板狀，四邊分別位於X軸方向和Y軸方向上。外殼2大體呈方形蓋狀，其設置在底座1的光軸方向前側，與底座1連接後整體形成一方形殼體，從而底座1與外殼2之間形成一用於收容其他各元件的收容空間。外殼2的頂面設置有一開口21作為入光口，底座1中部開有通孔作為出光口。
電路板11固定在底座1的前側表面，用於對對焦致動器4和防抖致動器5進行控制。
本實施例中，鏡座31呈八邊形柱狀，中部形成貫穿鏡座31兩端面的用於固定透鏡的通孔311。磁鐵支架32外周呈方形，中部形成與鏡座31外形對應的八邊形孔。
第一彈簧組件41分為前側板彈簧411和後側板彈簧412。前側板彈簧411的內側與鏡座31的前側端面連接，其外側與磁鐵支架32的前側端面連接。後側板彈簧412的內側與鏡座31的後側端面連接，其外側與磁鐵支架32的後側端面連接。前側板彈簧411和後側板彈簧412還具有連接其內側和外側的具有彈性的腕部，從而可將鏡座31懸架支撐在磁鐵支架32內周側，並使鏡座31可沿透鏡光軸的方向移動。
第二彈簧元件51為沿平行於光軸的方向延伸的直線彈簧(也稱為懸架彈簧或懸架線)，一端與底座1一側(本實施例中，與固定在底座1上的電路板11)相連，另一端與磁體支架32一側(本實施例中，與固定在磁鐵支架32上的第一彈簧組件41)相連，用於將磁鐵支架32(同時帶動鏡座31一起)支撐為可沿垂直於光軸的方向移動。第二彈簧元件51至少具有四根直線彈簧，分別 設置在透鏡驅動裝置的四角處，也即與電路板11和前側板彈簧411和後側板彈簧412的四角相連。
本發明的透鏡驅動裝置同時具有對焦和防抖功能。其中對焦致動器4用於驅動鏡座31沿光軸方向移動，其主要包括對焦線圈42和第一磁鐵組件43。本實施例中，包括兩個對焦線圈42，均繞X軸方向捲繞，並固定在鏡座31的位於X軸方向的相背的兩外側壁上。對焦線圈42捲繞成長圓形，具有大體與Y軸方向平行的兩個長邊和大體與Z軸方向平行的兩個短邊，為了更好的驅動效果，短邊應盡可能短。第一磁鐵組件43固定在磁鐵支架32的內側，且與對焦線圈42在X軸方向隔空一一對應設置。本實施例中，包括兩組第一磁鐵組件43，分別與兩個對焦線圈42對置。每組第一磁鐵組件43包括兩個在光軸方向前後設置的雙極磁鐵，每個磁鐵與對焦線圈42的一個長邊對置，且磁鐵的兩個磁極分別在X軸方向上前後設置。
防抖致動器5用於驅動鏡座31沿垂直於光軸的方向移動，其主要固定於磁鐵支架32的後側的第一防抖線圈52、固定於底座1一側並與第一防抖線圈52隔空對置的第二磁鐵組件53、第一磁鐵組件43、以及固定於底座1一側並與第一磁鐵組件43隔空對置的第二防抖線圈54。
其中，第一防抖線圈52繞平行於光軸的方向捲繞，並固定在磁鐵支架32的位於鏡座31的Y軸方向的兩側的後側上，其與對焦線圈42類似的，呈長圓形，其長邊平行於X軸方向。可以理解的，磁鐵支架32的後側上可形成有凹坑或類似固定部，第一防抖線圈52可固定在凹坑或類似固定部內。
第二防抖線圈54繞平行於光軸的方向捲繞，並固定在電路板11的開口的X軸方向的兩側，其也呈長圓形，其長邊平行於Y軸方向，每一長邊分別 與第一磁鐵組件43的一組磁鐵中的靠後的磁鐵的一個磁極在光軸方向相對設置。
本實施例中，包括兩組第二磁鐵組件53，分別固定在底座1的電路板11上，並位於底座1開口的Y軸方向的兩側。每組第二磁鐵組件53包括兩塊雙極磁鐵，沿著底座1位於Y軸方向的邊並排設置，兩塊磁鐵相鄰的端部之間留有間隙，每塊磁鐵的兩個磁極沿Y軸方向前後設置，且每一磁極都與第一防抖線圈52的一個長邊在光軸方向相對設置。
為了給懸空在驅動裝置中心的對焦線圈42和第一防抖線圈52供電，前側板彈簧411形成為獨立的兩部分，藉由導線與對焦線圈42電性連接，並分別與第二彈簧元件51中的兩根直線彈簧電性連接，這兩根直線彈簧又與電路板11電性連接，作為對焦線圈42的供電路徑。後側板彈簧412也形成為獨立的兩部分，藉由導線與第一防抖線圈52電性連接，並分別與第二彈簧元件51的另外兩根直線彈簧電性連接，這兩個直線彈簧與電路板11電性連接，作為第一防抖線圈52的供電路徑。第二防抖線圈54固定在電路板11上，可直接與電路板11電性連接。
工作中，當對焦線圈42通電時，在第一磁鐵組件43產生的磁場中受到光軸方向的洛侖磁力，可使得鏡座31沿光軸方向運動，進而實現對焦功能。當檢測到抖動發生時，電路板11向第一防抖線圈52，或向第二防抖線圈54，或同時向第一防抖線圈52及第二防抖線圈54供電，使得處於磁場中的第一防抖線圈52及第二防抖線圈54受到X軸方向或Y軸方向或X軸方向和Y軸方向的合成方向的洛倫茲力，從而控制鏡座31在垂直於光軸的方向移動，以抵消抖動所產生的影響，實現光學防抖功能。
此外，防抖致動器5還包括固定於磁鐵支架32的後側的位置檢測元件6，位置檢測元件6的檢測中心與第二磁鐵組件53中的一組的兩塊磁鐵之間的間隙相對設置，檢測範圍覆蓋兩塊磁鐵的相鄰的端部。第2圖(a)所示為防抖功能未啟動時，且透鏡驅動裝置沒有抖動時，位置檢測元件6與第二磁鐵組件53在光軸方向上的位置關係。第2圖(b)示出了當防抖致動器5驅動透鏡在X軸方向移動時，位置檢測元件6與第二磁鐵組件53在光軸方向上的位置關係。第2圖(c)示出了當防抖致動器5驅動透鏡在Y軸方向移動時，位置檢測元件6與第二磁鐵組件53在光軸方向上的位置關係。位置檢測元件6用於檢測磁場變化，電路板11上的計算單元可根據檢測到的磁場變化得到磁鐵支架32在垂直於光軸方向的具體位置，形成閉環控制。本實施例中採用霍爾元件，霍爾元件可設置在第一防抖線圈52的前側或後側。
上述帶防抖功能的透鏡驅動裝置的防抖致動器5中，被第二彈簧元件51所支撐的部分僅包括兩組(一對)第一磁鐵組件43，一對對焦線圈42和一對第一防抖線圈52。與現有四邊或四角設置的四組磁鐵和一個對焦線圈42相比，第二彈簧元件51所支撐的可動部的重量更輕，從而運動慣性降低，對第二彈簧元件51的強度要求將降低，OIS驅動時反應更靈敏，更易控制，且結構更緊湊。此外，在磁鐵支架32上僅X軸方向設置有磁鐵，從而當透鏡驅動裝置的在Y軸方向的外側存在磁場時，不易對透鏡驅動裝置的工作產生干擾，裝置可正常工作。也方便組成雙攝像頭。
本實施例中，第二防抖線圈54為獨立的繞制式線圈，固定在電路板11前側，其他實施例中，第二防抖線圈54可為藉由蝕刻等方式形成在電路板11上的平板線圈。本實施例中，對焦線圈42為固定在鏡座31的兩個相背的外側 的兩個線圈，其他實施例中，每側可設置兩個或以上的線圈，從而共具有四個或以上的對焦線圈42。對應的第一磁鐵組件43可拆分為複數磁鐵。類似的，每個第一防抖線圈52也可由並排設置的兩個或更複數線圈取代。第二磁鐵組件53也可直接固定在底座1上。每組第二磁鐵組件53也可包括三個或更複數並排設置的磁鐵，相鄰的磁鐵之間形成有空隙。此外，可在X軸方向和Y軸方向都設置霍爾元件，從而有兩個霍爾元件，分別用於檢測鏡座31在X軸方向和Y軸方向的運動位置。
在其他實施例中，可僅設置一組對焦線圈42和一組第一磁鐵組件43，也即，僅在鏡座31的X軸方向的一側設置一組對焦線圈42和第一磁鐵組件43，另一側不設置。從而在組成雙攝像頭時，可借助另一透鏡驅動裝置的另一組對焦致動器4一起動作。
綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。
惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:底座
11:電路板
2:外殼
21:開口
31:鏡座
311:通孔
32:磁鐵支架
4:對焦致動器
41:第一彈簧組件
411:前側板彈簧
412:後側板彈簧
42:對焦線圈
43:第一磁鐵組件
5:防抖致動器
51:第二彈簧元件
52:第一防抖線圈
53:第二磁鐵組件
54:第二防抖線圈
6:位置檢測元件
Z:Z軸方向
X:X軸方向
Y:Y軸方向

Claims (7)

  1. 一種帶防抖功能的透鏡驅動裝置，其特徵在於，包括：中部具有開口的底座；用於固定透鏡的鏡座；設置在該鏡座外周側的磁鐵支架；用於將該鏡座懸架支撐在該磁鐵支架內周側的第一彈簧組件；沿平行於該透鏡的光軸的方向延伸、用於將該磁鐵支架支撐為可沿垂直於光軸的方向移動的第二彈簧元件；用於驅動該鏡座沿光軸方向移動的對焦致動器；以及用於驅動該鏡座沿垂直於光軸的方向移動的防抖致動器；其中，定義被攝體方向側為前側，與該被攝體相背的方向側為後側，且垂直於光軸的第一方向為X軸方向，垂直於光軸和第一方向的第二方向為Y軸方向，則該防抖致動器包括：固定於該磁鐵支架的後側的第一防抖線圈，其繞平行於光軸的方向捲繞，並位於該鏡座的Y軸方向的一側或兩側；固定於該底座一側的第二防抖線圈，其繞平行於光軸的方向捲繞，並位於該開口的X軸方向的一側或兩側；固定於該磁鐵支架上並與該第二防抖線圈隔空對置的第一磁鐵組件；以及固定於該底座一側並與該第一防抖線圈隔空對置的第二磁鐵組件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之帶防抖功能的透鏡驅動裝置，其中包括兩組該第二磁鐵組件，分別位於該底座的開口的Y軸方向的兩側；每組第二磁 鐵組件包括兩塊雙極磁鐵，並排設置，兩塊磁鐵相鄰的端部之間留有間隙，每塊磁鐵的兩個磁極沿Y軸方向前後設置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之帶防抖功能的透鏡驅動裝置，其中還包括固定於該磁鐵支架的後側的位置檢測元件，其檢測中心與兩組第二磁鐵組件中的一組的兩塊磁鐵之間的間隙相對設置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之帶防抖功能的透鏡驅動裝置，其中該對焦致動器包括：繞X軸方向捲繞的對焦線圈，其固定於該鏡座的位於X軸方向的外側面上；以及該第一磁鐵組件，其與該對焦線圈在X軸方向隔空對置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之帶防抖功能的透鏡驅動裝置，其中包括兩個該對焦線圈，分別固定在該鏡座的位於X軸方向的相背的外側面上。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之帶防抖功能的透鏡驅動裝置，其中還包括固定於該基板上的電路板，該第二防抖線圈和該第二磁鐵組件固定於該電路板前側。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之帶防抖功能的透鏡驅動裝置，其中還包括固定於該基板上的電路板，該第二防抖線圈為形成在該電路板上的平板線圈，該第二磁鐵組件固定於該電路板前側。
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