TW201905567A

TW201905567A - 閉環透鏡驅動裝置

Info

Publication number: TW201905567A
Application number: TW107114412A
Authority: TW
Inventors: 李育昇; 林益民; 管昱豪
Original assignee: 大陸商惠州大亞灣三美達光學技術有限公司; 大陸商惠州市大亞灣永昶電子工業有限公司; 大陸商景美達光學技術有限公司
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-02-01
Also published as: CN107045175A; CN107045175B

Abstract

一種閉環透鏡驅動裝置，包括底座、用於承載透鏡的鏡座、纏繞於鏡座週邊的線圈、設置在線圈外周側的複數磁鐵、固定在底座上的電路板和固定在電路板上並位於與該光軸平行的方向上的感應元件。上述閉環透鏡驅動裝置的底座的電路板上設置感應元件，可藉由該感應元件檢測驅動裝置內的磁場強弱和線圈通電量來精確定位透鏡的位置，相比傳統的方式減小了攝像頭的橫向體積，並降低了佈線難度。

Description

閉環透鏡驅動裝置

本發明涉及透鏡驅動裝置領域，具體涉及一種閉環透鏡驅動裝置。

伴隨著近年來科技水準的發展，各類移動設備如筆記本電腦、平板電腦、手機甚至是智慧手錶等可穿戴設備都搭載了小型攝像頭。而現在的攝像頭基本上都已經具備了自動對焦的功能。對焦一般都是藉由馬達（透鏡驅動裝置）驅動鏡頭的移動實現的。為了對焦的準確和快速，現在的閉環馬達都需要增加位置檢測的裝置，以檢測鏡頭所在的位置，從而可以更精准地控制鏡頭的移動。現有的技術一般是在與鏡頭連接的線圈內設置一位置檢測用磁鐵，在線圈的外周側與位置檢測用磁鐵相對的位置設置一感應器，藉由感應器感應位置檢測用磁鐵的位置，從而可以得知鏡頭在光軸方向的位置，例如公開號為US2014/0177056A1，公開日為2014年6月26日的美國發明專利申請公開的透鏡驅動裝置。然而，驅動裝置的電路板大都是設在底部，而感應器一般都需固定在驅動裝置外殼的側面上，不僅增加了攝像頭的橫向尺寸，也增加了佈線的難度。而目前各類移動設備都朝著小型化、輕薄化發展，對攝像頭也提出了更高的要求。

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，有必要提供一種體積較小且佈線難度低的閉環透鏡驅動裝置。

一種閉環透鏡驅動裝置，用於驅動透鏡，包括：底座；用於承載該透鏡的鏡座；繞該透鏡的光軸纏繞於鏡座週邊的線圈；設置在線圈外周側並與線圈的捲繞側面隔空相對的複數磁鐵；與底座連接並用於固定該複數磁鐵的框架；連接在框架和鏡座之間，以用於將鏡座懸架支撐在框架內側並可使鏡座沿該光軸方向移動的板彈簧；固定在底座上的電路板；以及設置在電路板上並位於與該光軸平行的方向上的感應元件。

進一步的，從光軸的方向看，該感應元件位於線圈的內周側。

進一步的，上述閉環透鏡驅動裝置還包括設置在鏡座上、位於線圈內側的複數軟磁體。

作為一種實施方式，該磁鐵為兩片，分別固定在框架的一組對邊處；該軟磁體為四片，對稱固定在線圈內周側，並與框架的四角相對。

作為另一種實施方式，該磁鐵為四片，分別固定在框架的四邊處；該軟磁體為四片，對稱固定在線圈內周側，並與框架的四角相對。

作為又一種實施方式，該磁鐵為四片，分別固定在框架的四角處；該軟磁體為四片，對稱固定在線圈內周側，並與框架的四邊中部位置對應。

優選的，該感應元件的設置方式為以下方式中的一種：方式一，該電路板上與該四片軟磁體一一對應的位置上設置有四個的感應元件；方式二，該電路板上與該四片軟磁體中的其中相對的一對一一對應的位置上設置有兩個感應元件；方式三，該電路板上與該四片軟磁體中的一個對應的位置上設置有一個感應元件。

進一步的，該鏡座上從靠近被拍攝物體一側向底座方向開有用於收容該複數軟磁體的複數插槽，該複數軟磁體均呈片狀，與該線圈隔著形成插槽的側壁對置中間設置有用於容納透鏡的通孔，環繞著該通孔還設有複數用於安裝軟磁體的插槽。

進一步的，該底座包括方形的基板以及從基板四角處垂直延伸而出的四個柱狀的承載部，且基板上形成有供從該透鏡穿過的光通過的孔；該框架包括方形的方框及從方框的四角朝向該承載部延伸的支撐腳，該磁鐵固定在兩個相鄰的承載部之間，同時也位於兩個支撐腳之間。

作為一種實施方式，該板彈簧為兩片，包括上板彈簧和下板彈簧；該上板彈簧包括連接於該鏡座上端的內側連接部、連接於框架的外側連接部和連接該內側連接部和外側連接部的彈性腕部；該下板彈簧包括連接於該鏡座的下端的內側連接部、連接於底座的外側連接部以及連接該內側連接部和外側連接部的彈性腕部；該下板彈簧分為獨立的兩個L形簧片，與該線圈和電路板電性連接，用於作為該線圈的供電路徑；該下板彈簧外側連接部上設置有複數定位孔，該底座與定位孔對應位置處設置有與定位通孔匹配的定位銷。

上述的閉環透鏡驅動裝置的底座的電路板上設置磁感應元件，當線圈通電時（透鏡驅動裝置對焦），產生的磁場的磁極位於光軸方向的兩端，從而在底座的電路板上的感應元件可感測到線圈產生的磁場，根據該變化的磁場、向線圈輸出的電流等參數可確定線圈位置，進而精確地調整鏡座的位置。由於感應元件設於鏡座底部，相比傳統的方式減小了攝像頭的橫向體積，並降低了佈線難度。

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和附圖對本發明作進一步詳細描述。

本發明提供的一種閉環透鏡驅動裝置用於驅動一未圖示的透鏡在透鏡的光軸方向上移動。以下，為方便描述，靠近被攝體一側為光軸方向前方（上方，上），遠離被攝體一側為光軸方向後方（下方，下）。如第1圖至第6圖所示，該閉環透鏡驅動裝置包括底座1和安裝在底座上的外殼2，外殼2的上端面設置有一開口21作為入光口，底座1中部也形成有圓形的通孔14，作為出光口。當外殼安裝到底座後，外殼2與底座1之間形成一用於容納透鏡驅動裝置其他部件的容納空間。閉環透鏡驅動裝置還包括用於固定透鏡的鏡座3、驅動用線圈31、磁鐵5、軟磁體4、電路板6、板彈簧8和框架9。

本實施例中，底座1主要包括大體呈方形的基板13以及從基板13的四角處朝向光軸前方垂直延伸而出的四個柱狀的承載部12，且基板13中部形成有上述通孔14。圍成該通孔14的邊緣朝向光軸前方延伸而出一環形的擋牆15，用於實現鏡座3的限位和防塵。

鏡座3大體呈方形柱狀，線圈31繞光軸纏繞在鏡座3的外周側，鏡座的中間設置有用於安裝透鏡的通孔32，通孔32的直徑大於擋牆15的外徑。鏡座3的位於光軸方向前方的端面上、靠近四角處形成有向光軸方向後方（底座方向）延伸的四個插槽33，每個插槽33內固定一軟磁體4。每個軟磁體4均呈方形片狀，插入插槽33後與光軸平行。從而，軟磁體4與線圈31之間隔著形成插槽33的側壁相對設置，且插槽33環繞著通孔32。

框架9包括大體呈方形的方框92及從方框92的四角朝向承載部12延伸的支撐腳91。支撐腳91和承載部12的端部形成有可相互卡接或限位元的結構，防止閉環透鏡驅動裝置在晃動時，支撐腳91和承載部12錯位。支撐腳91和承載部12相接後，與方框92的邊部、底座1的基板13的邊部一起圍成一用於固定磁鐵5的磁鐵固定框。本實施例中，採用了兩塊平板狀的磁鐵，相對固定在框架9和底座1上。框架9設置在鏡座3的外周側，線圈31的外側與磁鐵5隔空對置。外殼2罩在框架9外側。

板彈簧8用於將鏡座3懸架支撐在由框架9和底座1構成的磁鐵固定框中部，並使得鏡座3可沿著光軸方向移動。本實施例中，板彈簧8為兩片，包括上板彈簧81和下板彈簧82。其中，上板彈簧81包括連接於鏡座3上端的內側連接部811、連接於框架的外側連接部812和連接內側連接部811和外側連接部812的彈性腕部。具體的，外側連接部812連接框架9的方框92的後端（位於光軸方向後方的端面）。下板彈簧82包括連接於鏡座的下端的內側連接部821、連接於底座1的外側連接部822以及連接內側連接部821和外側連接部822的彈性腕部。具體的，外側連接部822連接底座1的基板13的前端（位於光軸方向前方的端面）。上板彈簧81呈整塊的片狀。下板彈簧82分為獨立的兩個L形簧片，該兩個L形簧片互不接觸，隔空拼為一外周形狀近似方形、內周形狀近似圓形的簧片，且兩個L形簧片電性連接在線圈31和電路板6之間，作為線圈31的供電路徑。

此外，下板彈簧82的外側連接部822上還設置有複數定位孔823，底座1上與定位孔823對應處設置有複數與定位孔823匹配的定位銷11。

電路板6固定在底座1上，位於擋牆15外側，其上設有與軟磁體4對應的感應元件7。本實施例中的感應元件7為磁阻(MR)元件，且僅設置一個感應元件7。從線圈纏繞軸（即光軸）的方向看，感應元件位於線圈內周側，且該感應元件7與四個軟磁體4中的其中一個隔空相對設置，用於感應線圈通電時在光軸後方產生的磁場強度。具體實施時，磁阻(MR)元件可採用巨磁阻(Giant Magneto-Resistive, GMR)感測器或穿隧磁阻(Tunneling Magnetoresistance, TMR)感測器。當電路板6為線圈31通電時，軟磁體4和線圈31構成磁極位於光軸兩端（光軸前方和光軸後方）的電磁鐵，其產生的磁場會被位於光軸方向後方的磁阻(MR)元件檢測到。線圈31的通電量不同時，磁阻(MR)元件感測到的磁場強度不同，當鏡座移動時，磁阻(MR)元件感測到的磁場強度會進一步發生變化，從而可根據線圈31通電量的大小以及磁阻(MR)元件所檢測到的磁場強度來確定鏡座（透鏡）在光軸方向的具體位置，進而確定透鏡是否準確對焦。

具體工作時，透鏡安裝在鏡座的通孔處。當鏡座週邊的線圈通電，在磁鐵的作用下產生洛倫茲力，推動鏡座移動。與此同時線圈及其內側的軟磁體構成的電磁鐵也產生一磁極位於光軸兩端的磁場，設於底座的電路板上的磁阻(MR)元件藉由感應上述電磁鐵產生的磁場的強弱，從而可以判斷線圈當前所處的位置，也即鏡座當前所處位置。控制系統可根據鏡座當前位置，藉由資料比對從而可以精確地調整鏡座的位置。

本發明在閉環透鏡驅動裝置的線圈內側設置軟磁體，在底座的電路板上設置了感應元件，感應元件可以藉由感應線圈通電後產生的磁場強弱，確定線圈位置，從而精確地調整鏡座的位置，更好地實現攝像頭的對焦功能。另一方面，感應元件設於底部，軟磁體很薄，相比傳統的方式減小了攝像頭的橫向體積，並降低了佈線難度。

在上述實施例中，框架和鏡座外周呈方形，磁鐵為兩片，分別固定在框架的一組對邊處，且軟磁體為四片，對稱固定在鏡座外周側，並與框架的四角相對。其他實施例中，框架和鏡座外周可呈圓形，對應的，磁鐵和軟磁體為弧形，且磁鐵固定在框架上後相對設置（圓對稱），軟磁體也圓對稱固定在線圈內周側，只要在透鏡徑向方向上軟磁體與磁鐵相互錯開設置即可。其他實施例中，框架除為方形和圓形外，也可以為其他多邊形，如六邊形或者八邊形等。

在上述實施例中，採用了軟磁體以增強線圈通電時的磁場。其他實施例中，可省略軟磁體，藉由感應元件直接感應線圈通電時的磁場即可確定透鏡的位置。

在其他實施例中，框架外周呈方形，磁鐵為四片，可分別固定在框架的四角處，而軟磁體可與框架的四邊中部位置對應，從而在透鏡徑向方向上軟磁體與磁鐵相互錯開設置。

其他實施例中，磁鐵可設置為四片，分別設置框架的四邊處。當框架為圓形時，四片磁鐵均勻對稱分佈即可，並與軟磁體在透鏡的徑向方向交錯設置。

在其他實施例中，軟磁體的數量可為兩片，在透鏡的徑向方向與磁鐵交錯設置。

上述實施例中，電路板上僅設置有一個磁感應元件，在其他實施例中，電路板上與所有軟磁體一一對應的所有位置上均設置一個感應元件，可達到更精確的透鏡位置定位。或者，電路板上與四片軟磁體中的其中相對的一對一一對應的位置上設置有兩個感應元件。

以上實施例中，感應元件設置在光軸方向的線圈的內側，其他實施例中，感應元件可在光軸方向上與線圈的位置重疊。

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。

〔本發明〕

1‧‧‧底座

11‧‧‧定位銷

12‧‧‧承載部

13‧‧‧基板

14‧‧‧通孔

15‧‧‧擋牆

2‧‧‧外殼

21‧‧‧開口

3‧‧‧鏡座

31‧‧‧驅動用線圈

32‧‧‧通孔

33‧‧‧插槽

4‧‧‧軟磁體

5‧‧‧磁鐵

6‧‧‧電路板

7‧‧‧感應元件

8‧‧‧板彈簧

81‧‧‧上板彈簧

811‧‧‧內側連接部

812‧‧‧外側連接部

82‧‧‧下板彈簧

821‧‧‧內側連接部

822‧‧‧外側連接部

823‧‧‧定位孔

9‧‧‧框架

91‧‧‧支撐腳

92‧‧‧方框

第1圖為本發明提供的一種閉環透鏡驅動裝置電池貼感應結構一實施例的結構示意圖。第2圖為本實施例鏡座的結構示意圖。第3圖為本實施例底座和電路板部分的結構示意圖。第4圖為本實施例上板彈簧的結構示意圖。第5圖為本實施例下板彈簧的結構示意圖。第6圖為本實施例框架的結構示意圖。

Claims

一種閉環透鏡驅動裝置，用於驅動透鏡，其改良在於包括：底座；用於承載該透鏡的鏡座；繞該透鏡的光軸纏繞於鏡座週邊的線圈；設置在線圈外周側並與線圈的捲繞側面隔空相對的複數磁鐵；與底座連接並用於固定該複數磁鐵的框架；連接在框架和鏡座之間，以用於將鏡座懸架支撐在框架內側並可使鏡座沿該光軸方向移動的板彈簧；固定在底座上的電路板；以及設置在電路板上並位於與該光軸平行的方向上的感應元件。
如申請專利範圍第1項所述之閉環透鏡驅動裝置，其中從光軸的方向看，該感應元件位於線圈的內周側。
如申請專利範圍第1項所述之閉環透鏡驅動裝置，其中還包括設置在鏡座上、位於線圈內側的複數軟磁體。
如申請專利範圍第3項所述之閉環透鏡驅動裝置，其中該磁鐵為兩片，分別固定在框架的一組對邊處；該軟磁體為四片，對稱固定在線圈內周側，並與框架的四角相對。
如申請專利範圍第3項所述之閉環透鏡驅動裝置，其中該磁鐵為四片，分別固定在框架的四邊處；該軟磁體為四片，對稱固定在線圈內周側，並與框架的四角相對。
如申請專利範圍第3項所述之閉環透鏡驅動裝置，其中該磁鐵為四片，分別固定在框架的四角處；該軟磁體為四片，對稱固定在線圈內周側，並與框架的四邊中部位置對應。
如申請專利範圍第4項所述之閉環透鏡驅動裝置，其中該感應元件的設置方式為以下方式中的一種：方式一，該電路板上與該四片軟磁體一一對應的位置上設置有四個的感應元件；方式二，該電路板上與該四片軟磁體中的其中相對的一對一一對應的位置上設置有兩個感應元件；方式三，該電路板上與該四片軟磁體中的一個對應的位置上設置有一個感應元件。
如申請專利範圍第7項所述之閉環透鏡驅動裝置，其中該鏡座上從靠近被拍攝物體一側向底座方向開有用於收容該複數軟磁體的複數插槽，該複數軟磁體均呈片狀，與該線圈隔著形成插槽的側壁對置中間設置有用於容納透鏡的通孔，環繞著該通孔還設有複數用於安裝軟磁體的插槽。
如申請專利範圍第7項所述之閉環透鏡驅動裝置，其中該底座包括方形的基板以及從基板四角處垂直延伸而出的四個柱狀的承載部，且基板上形成有供從該透鏡穿過的光通過的孔；該框架包括方形的方框及從方框的四角朝向該承載部延伸的支撐腳，該磁鐵固定在兩個相鄰的承載部之間，同時也位於兩個支撐腳之間。
如申請專利範圍第9項所述之閉環透鏡驅動裝置，其中該板彈簧為兩片，包括上板彈簧和下板彈簧；該上板彈簧包括連接於該鏡座上端的內側連接部、連接於框架的外側連接部和連接該內側連接部和外側連接部的彈性腕部；該下板彈簧包括連接於該鏡座的下端的內側連接部、連接於底座的外側連接部以及連接該內側連接部和外側連接部的彈性腕部；該下板彈簧分為獨立的兩個L形簧片，與該線圈和電路板電性連接，用於作為該線圈的供電路徑；該下板彈簧外側連接部上設置有複數定位孔，該底座與定位孔對應位置處設置有與定位通孔匹配的定位銷。