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潜望式镜头三轴向驱动装置的制作方法

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1.本实用新型涉及一种潜望式镜头三轴向驱动装置,尤指一种适用在薄型摄像设备的潜望式镜头,例如:平板电脑或智能手机的摄像镜头的上,为一种具有远距摄像且具自动对焦功能的驱动装置。


背景技术:

2.摄像器材已应用在许多薄型的电子设备上,例如:平板电脑或智能手机等,都配备了镜头模块并具有摄像头或视频功能;但由于设在薄型的电子设备时,镜头移动的距离有限,因此通常这种摄影镜头仅能拍摄2米左右的影像,若要针对较远的取景(例如:10-20米以上)距离进行清晰拍摄,则摄像头必须要有远拍配备(tele-zoom function)或所谓的变焦(real-zoom function)功能才能达成;惟具此类功能的镜头全高(简称ttl)通常很长,且该镜头的高度会突出电子设备的厚度,难以符合薄型的电子设备的轻薄化要求需求;因此通常会采用潜望式的镜头设计,即将光路平躺并加上一转折镜(prism)将光路转动90度,让整个光学系统躺平以减抵整体高度。
3.这种潜望式的镜头设计,如图17,是具有一转折镜901及镜头模块911,当光路l由转折镜901的一侧进入,经转动九十度再射入镜头模块911;此类潜望式镜头的防手振马达,一般常用有二种模式来进行,第一种即如图17所示,该转折镜901能转动x轴的角度θx,而镜头模块911则可做x轴及z轴的平移,以达到三轴校正的防手振功能;第二种的防手振结构如图18所示,该转折镜902具转动x轴及y轴的角度θx,θy的功能,而镜头模块912则做z轴的平移来达到防手振的功能;但这种做法都需要两组马达才能达成防手振目的,故其成本不容易下降,且占用较大的空间,对于精密的智能手机而言,无疑是一项不可能的任务。


技术实现要素:

4.本实用新型的目的在于:提供一种潜望式镜头三轴向驱动装置,解决现有技术中存在的上述技术问题。
5.为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:
6.一种潜望式镜头三轴向驱动装置,其特征在于,至少包含有:
7.一静子部,包括一具容镜槽的非导磁性上盖、一与该上盖对合的底座;且该底座上分别设有信号线、二组x轴方向线圈、二组z轴方向线圈及霍尔感测器;
8.一第一动子部,包括一主镜头、一y轴方向运动的镜头载体、贴附于镜头载体两侧的y轴驱动单元,该y轴驱动单元包含:二软性电路板、一驱动ic及二对应的y轴线圈;
9.一第二动子部,包括一能够做x轴及z轴方向移动的支架及二相对设置的磁路架构;该磁路架构包含:与该底座x轴方向线圈相对应的x轴磁石与该底座z轴方向线圈相对应的z轴磁石;在该x轴磁石及z轴磁石的上方再设一厄铁,在该厄铁的上方相对于该y轴驱动单元的y轴线圈再各设有一y轴磁石;
10.一第一悬吊系统,包含有左、右相对的上弹片组及下弹片组,该上弹片组及该下弹
片组由外而内分别设有外固定片、弹性体、内固定片,并且以外固定片来固定在该x轴及z轴方向移动的支架上,该内固定片固定在该镜头载体上,使该第一动子部能被该第一悬吊系统所支撑,并做y轴方向的平行运动;
11.一第二悬吊系统,具有四支悬吊支杆,该四支悬吊支杆分别在上方与该上弹片组接合,而下方与该底座连接支撑,使该第二动子部能被该第二悬吊系统所支撑并做x轴及z轴方向的平行运动。
12.所述的潜望式镜头三轴向驱动装置,其中:该上盖周侧设有垫片。
13.所述的潜望式镜头三轴向驱动装置,其中:该上弹片组及该下弹片组都有四片。
14.所述的潜望式镜头三轴向驱动装置,其中:该上弹片组的外固定片外侧还设有吸震弹片,且该吸震弹片与该第二悬吊系统的四支悬吊支杆上端相接合。
15.本实用新型的主要优点,在发明如图16所示,提出一种新的潜望式镜头三轴向驱动装置,特别是针对转折镜903不动,而镜头模块913具有三轴致动的防手振功能,如此仅需要一颗三轴向马达即可完成潜望式影像模块的对焦与防手振功能;该镜头模块913的三轴向驱动装置包括:第一可动部,通过上、下弹片形成的悬吊系统,沿y轴方向上下移动;而第二可动部,通过四线为悬吊系统沿着x轴方向和z轴方向移动;故能使三轴的驱动部都是由音圈马达构成,不但结构精简不占空间,且更能节省成本。
附图说明
16.图1是本实用新型去掉上盖的结构外观图。
17.图2是本实用新型的全体结构分解图。
18.图3a是本实用新型的重要结构分解图。
19.图3b是本实用新型的上弹片组及下弹片组的平面结构图。
20.图4是本实用新型的可动部支架的仰视及相关组配结构图。
21.图5是本实用新型的可动部支架的俯视及相关组配结构图。
22.图6是本实用新型的可动部支架及相关组配结构分解图1。
23.图7是本实用新型的可动部支架及相关组配结构分解图2。
24.图8是本实用新型的三轴向磁路架构图。
25.图9是本实用新型的防手振在y轴方向磁路配置与磁力方向图。
26.图10是本实用新型的防手振x轴及自动对焦z轴方向磁路配置图。
27.图11是本实用新型的防手振x轴方向的磁合力与旋转说明图。
28.图12是本实用新型的自动对焦z轴方向的磁合力与旋转说明图。
29.图13是本实用新型的防手振x轴方向的磁力线分布与磁合力说明图。
30.图14是本实用新型的自动对焦z轴方向的磁力线分布与磁合力说明图。
31.图15是本实用新型的防手振z轴方向的磁力线分布与磁合力说明图。
32.图16是本实用新型潜望式镜头的结构示意图。
33.图17是现有潜望式镜头的结构示意图一。
34.图18是现有潜望式镜头的结构示意图二。
35.附图标记说明:10非导磁上盖;100容镜槽;101垫片;11底座;12信号线;131、132x轴线圈;141、142z轴线圈;151、152霍尔感测器;20第一悬吊系统;201上弹片组;202下弹片
组;21外固定片;210外固定片;22内固定片;220内固定片;23弹性体;230弹性体;30第二悬吊系统;31悬吊支杆;32悬吊支杆;33悬吊支杆;34悬吊支杆;40镜头载体;50主镜头;60y轴驱动单元;601、602软性电路板;603驱动ic;61、62y轴线圈;b841、b842、b8401、b8402、b811、b812、b8101、b8102磁场;fx、f’x,fz、f’z、fx1、f’x1、fx2、f’x2、fz1、f’z1、fz2、f’z2、fy1、f’y1、fy2、f’y2磁力;ix、iz、iy电流;my旋转力矩;70可动部支架;80、800磁路架构;81z轴磁石;810z轴磁石;82x轴磁石;820x轴磁石;83厄铁;830厄铁;84y轴磁石;840y轴磁石;901转折镜;902转折镜;903转折镜;911镜头模块;912镜头模块;913镜头模块;q静止部;m1第一动子部;m2第二动子部;l光路;θx角度;θx角度;θy角度;b611、b612、b621、b622磁场;f、f1、f’1、f2、f’2磁力;ix电流。
具体实施方式
36.本实用新型所揭示的潜望式镜头三轴向驱动装置至少包含有:
37.请参看图1、图2,一静子部q,包括一具容镜槽100的非导磁性上盖10、一设于上盖10周侧的垫片101、一与上盖10对合的底座11;如图1、3、15所示,该底座11上分别设有信号线12、二组x轴方向线圈131、132、二组z轴方向线圈141、142及霍尔感测器151、152;其中,该垫片101的功用在进行影像模块封装接合时,能防止逸胶进入马达。
38.如图1、图2、图3a、图3b、图6、图7所示,第一动子部m1,包括一主镜头50、一y轴方向运动的镜头载体40、贴附于镜头载体40两侧的y轴驱动单元60,该y轴驱动单元60包含:二软性电路板601、602、一驱动ic603及二对应的y轴线圈61、62。
39.如图2、图4、图5、图6、图7所示,第二动子部m2,包括一可做x轴及z轴方向移动的支架70及二相对设置的磁路架构80、800;该二磁路架构80、800,包含有:和该底座11在x轴方向线圈131、132相对应的x轴磁石820、82;与该底座11在z轴方向线圈141、142相对应的z轴磁石81、810;及在该x轴磁石82、820及z轴磁石810、81的上方再设一厄铁830、83,而在该厄铁830、83的上方,相对于该y轴驱动单元60的y轴线圈61、62再各设有一y轴磁石840、84。
40.请参看图2、图3a、图3b、图4所示,第一悬吊系统20,包含有左、右相对的上弹片组201及下弹片组202,该上弹片组201及该下弹片组202都为四片,每一片结构由外而内,分别设外固定片21、210、弹性体23、230、内固定片22、220,并且以外固定片21、210固定在该x轴及z轴方向移动的支架70上,而内固定片22、220则固定在该镜头载体40上,使该第一动子部m1能被该第一悬吊系统20所支撑并做y轴方向的平行运动;另在该上弹片组201的外固定片21外侧又设有吸震弹片24。
41.请参看图1、图3a、图3b、图5、图6所示,第二悬吊系统30系有四支悬吊支杆31、32、33、34,该四支悬吊支杆31、32、33、34分别在上方与该上弹片组201的吸震弹片24接合,而下方则与该底座11连接支撑,据此使该第二动子部m2能被该第二悬吊系统30所支撑并做x轴及z轴方向的平行运动;该四支悬吊支杆31、32、33、34上端与该吸震弹片24接合,是防止该第二动子部m2落下冲击所造成伤害,而本实用新型特将该吸震弹片24融入第一悬吊系统20内,又能减少零件数与组装工序。
42.如图8为本实用新型的三轴向磁路架构,请配合参看图2、图5、图6、图7、图8所示,包含该第一动子部m1的二对应的串联y轴线圈61、62及该第一动子部m1的y轴磁石84、840,如图5、图6、图7、图8、图9所示,当该二y轴线圈61、62通以电流iy,则如贴附在该第一动子部
m1的镜头载体40上,其相对于y轴磁石84、840作y轴方向的运动,如图9所示,当y轴线圈61、62位于磁场b841、b842及磁场b8401、b8402中;当两y轴线圈61、62通过串联方式通以电流iy,根据劳伦斯定律(lorentz law)将产生y轴方向的磁力(fy1,f’y1,fy2,f’y2);其在总出力为fy=fy1+f’y1+fy2+f’y2。
43.如图8为本实用新型的三轴向磁路架构,配合参看图4、图6、图7、图8所示,在x轴及z轴方向是采用动磁式设计,其中厄铁83、830及x轴磁石82、820、z轴磁石81、810都贴附在第二动子部m2的支架70上,其中x轴磁石82、820分别相对于x轴线圈132、131;当x轴线圈131、132通以电流ix,即做x轴方向的平移运动;z轴磁石81、810分别相对于z轴线圈142、141;当z轴线圈141、142电流iz,即做z轴方向的平移运动。
44.如图10所示为x轴及z轴向的磁路配置;如图10、图11、图12所示,该x轴线圈131、132分别位于两对角x轴磁石820、82的下方,当两x轴线圈131、132通过串联方式通以电流ix,根据劳伦斯定律将产生x轴方向的磁力fx、f’x,其中fx=f’x;其在总出力为fy=fx+f’x=2fx;同时,两对角线圈/磁石(131/820、132/82)与第二动子部m2质心距离相等(lz=l’z),所以,不会造成第二动子部m2的旋转力矩(my=0)(如图11所示),而z轴线圈141、142分别位于z轴磁石810、81的下方,当二z轴线圈141、142通过串联方式通以电流iz,根据劳伦斯定律将产生z轴方向的磁力fz、f’z,其中fz=f’z;其在总出力为fz=fz+f’z=2fz;同时,两对角线圈磁石(141/810、142/81)与第二动子部m2质心距离相等(lx=l’x),所以,磁推力不会造成第二动子部m2的旋转力矩(my=0)(如图12所示);因此本实用新型可以有效达成x轴及z轴方向的独立运动,除了防止y轴上的旋转外,同时相较于现有,更能减少现有设置多个线圈及磁石的数目。
45.如图13揭示了本实用新型的防手振x轴方向的磁力线分布与磁合力说明图,请配合参看图8及图13,当二x轴线圈131、132位于磁场b8201、b8202、b821、b822中,并以串联方式通以电流ix,根据劳伦斯定律将产生x轴方向的磁力(fx1,f’x1,fx2,f’x2);能得到在x轴方向优质的总出力为:
46.fx=fx1+f’x1+fx2+f’x2
47.如图14揭示了本实用新型的自动对焦z轴方向的磁力线分布与磁合力说明图,请配合参看图8及图14,当z轴线圈141、142位于磁场b8101、b8102、b811、b812中,当二z轴线圈141、142以串联方式通以电流iz,根据劳伦斯定律将产生z轴方向的磁力(fz1、f’z1、fz2、f’z2);能得到在z轴方向优质的总出力为:
48.fz=fz1+f’z1+fz2+f’z2
49.本实用新型在精心设计的下,特别将潜望式镜头三轴向驱动装置以最精简的方式呈现,仅需要一颗三轴向马达即可完成潜望式影像模块的对焦与防手振功能,相较于现有必须使用二组,更能降低制造成本,是主要的优点;另外本实用新型在整体设计上,结构也极其精简,仍能达到轻、薄、短、小的优点,适合使用在微型摄像器材上。
50.因现有设计是使用二组马达才能达到三轴向的驱动,故在与影像模块组装时,需进行两次的aa调整(active alignment),及要进行二次的光轴的对位,但本实用新型的设计就仅需要做一次aa调整,可以大幅减少组装调整时间,是本实用新型的另一优点。
51.以上说明对本实用新型而言只是说明性的,而非限制性的,本领域普通技术人员理解,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可作出许多修改、变化或等效,但
都将落入本实用新型的保护范围内。

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