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CN104460183A - 小型化电磁致动器 - Google Patents

小型化电磁致动器 Download PDF

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CN104460183A
CN104460183A CN201410461279.3A CN201410461279A CN104460183A CN 104460183 A CN104460183 A CN 104460183A CN 201410461279 A CN201410461279 A CN 201410461279A CN 104460183 A CN104460183 A CN 104460183A
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CN
China
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actuator
lens bracket
optical axis
focusing
bindiny mechanism
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Application number
CN201410461279.3A
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林小军
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SUNMING TECHNOLOGIES Ltd
Original Assignee
SUNMING TECHNOLOGIES Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明涉及一种用于驱动镜头的小型化电磁致动器，包括：用于支承镜头或者镜头组的镜头支架,所述镜头或者镜头组定义了光轴；设置在所述镜头支架一端的影像稳定(IS)致动器，用于在垂直于光轴的平面内推动镜头支架产生线性运动；以及设置在所述镜头支架的另一端的自动对焦(AF)致动器，用于推动镜头支架产生沿着光轴的线性运动。AF连接机构可用于将所述自动对焦致动器连接到所述镜头支架。IS连接机构可用于将所述影像稳定致动器连接到所述镜头支架。

Description

小型化电磁致动器
技术领域
本申请涉及能够沿着X、Y和Z轴驱动镜头组(lens assembly)的小型化电磁致动器。
背景技术
随着移动电话不断地发展成融合式设备，越来越多的照相机功能已经被集成到移动电话中。今天，基于音圈马达(VCM)的自动对焦照相机功能已经是高端照相手机或者智能手机的标准特征。除了自动对焦(AF)功能，光学影像稳定(OIS)功能正在变成市场的兴趣所在，且很快将会变成集成到移动电话中的下一个重要的照相机特征。已经公开了关于OIS的各种发明，例如在美国专利申请US2006/0061660、US2007/0103555、US2010/0098394、US2007/0236577、和US2013/0016428、以及美国专利US7881598、US7725014中公开的那些。在以上所有公开的发明中，大部分采用了三种主要类型的技术：(1)主体倾斜方法；(2)主体移位方法；以及(3)镜头倾斜方法。
主体倾斜方法(BTM)
与主体移位方法(BSM)相比，BTM基于：使AF照相机模块作为整体相对于光轴倾斜，以补偿晃动或者振动。这个方法的关键特征在于完整的AF照相机模块被安装在影像稳定模块或者平台上，其中AF照相机模块安装有成像传感器、成像镜头、以及镜头致动器，其中影像稳定模块或者平台被用于驱动完整的照相机模块相对于光轴倾斜。US2010/0098394已经公开了一种基于BTM的实现。BTM的问题是它的尺寸很大，相对于BSM方法来说能耗相对较高，因为它需要驱动整个AF照相机模块。显而易见地，BTM方法需要较大的空间来实施影像稳定模块或者平台。
主体移位方法(BSM)
这种方法基于：沿着X和Y方向将自动对焦致动器作为一个整体移位/移动/摆动/移置。因此，这个方法的共同特征是完整的AF致动器被安装在影像稳定模块或者平台上，其中AF致动器用于驱动镜头支架(lens holder)(因此驱动镜头支架内的成像镜头组)沿着光轴移动，其中影像稳定模块和平台被用于驱动完整的AF致动器沿着X和Y方向在垂直于AF致动器光轴的XY平面内移动。US7881598和US2013/0016428已经分别公开了两种基于BSM的电磁致动器。不管详细的结构如何，此处将完整的AF致动器定义为用于使镜头支架或者成像镜头组沿着光轴移动的装置。不管在各种论文、专利、以及专利申请中使用的各种技术如何，满足在此说明的AF致动器的定义的装置应该被视为如在此所定义的AF致动器。
在现有技术中，BSM也被称为镜筒移位。实际上，它不是真正的镜筒移位方法，因为镜筒不是直接由影像稳定模块或者平台驱动的。镜筒移位是AF致动器作为一个整体移位的结果。这种方法的缺点在于其尺寸大、能耗大、响应时间慢等等。在所有的缺点中，尺寸大是最大的问题。因为这种方法基于移位完整的AF致动器，需要的整个空间必须大于AF致动器的尺寸。这是非常正常和合乎逻辑的结果。但是，目前的市场情形是消费者期望OIS致动器的尺寸和AF致动器的尺寸一样大。因此，基于这种方法的致动器很难足够小或者在尺寸上与AF致动器相同。但是，它的优点是影像质量不会随着镜头支架的移位而恶化。至少，影像质量恶化不明显。
镜头倾斜(LBT)方法
与BSM相比，LBT方法基于倾斜镜头支架，镜头因而随着在镜头支架的倾斜而倾斜，以补偿晃动或者振动。US7725014已经公开了基于LBT的致动器。LBT方法的优点是影像稳定致动器直接驱动镜头支架而不是驱动AF致动器。由于镜头支架比完整的AF致动器轻得多，因此基于LBT方法的OIS致动器比基于BSM的OIS致动器消耗更少的能量。此外，由于镜头支架的重量较轻，LBT OIS致动器的响应时间也比BSM OIS致动器的响应时间短。最重要地是，LBT OIS致动器可以实现与AF致动器相同的尺寸，因为LBT致动器的AF功能和OIS功能可以由同一组致动器来执行。因此，不需要额外的空间。此外，由于AF和OIS共享同一组致动器，不需要额外的材料来构建OIS致动器。它暗示这样的OIS致动器可能具有低成本，至少与AF致动器的成本相比。
但是，LBT方法的问题在于影像质量随着镜头的倾斜角度的增大而快速恶化。这显著限制了它的应用。但是，这样的问题不会发生在BSM OIS致动器上，或者至少这个问题对于BSM OIS致动器来说不是明显的。
鉴于以上问题，需要生产一种小型化且能耗和成本都较低的电磁致动器。
对背景技术的上述描述用于辅助理解小型化电磁致动器，但是并不用于承认描述或者构成了小型化电磁致动器的相关现有技术，或者认为引用的文件是对本申请的权利要求的专利性构成影响的材料。
发明内容
根据一个方面，本申请提供了一种用于驱动镜头的小型化电磁致动器。所述致动器包括：用于支承镜头或者镜头组的镜头支架，所述镜头或者镜头组定义了光轴；设置在镜头支架一端的影像稳定(IS)致动器，用于在垂直于光轴的平面内产生线性运动；以及设置在镜头支架的另一端的自动对焦(AF)致动器，用于推动镜头支架产生沿着光轴的线性运动。
在一个实施例中，影像稳定致动器可以通过IS连接机构连接到镜头支架，其中镜头支架与IS连接机构啮合，并可以随着IS连接机构在垂直于光轴的平面内移动，同时该镜头支架还可沿着光轴移动、移位或者滑动。
在一个实施例中，IS连接机构可设置有一邻接且围绕所述镜头支架的外表面并可相对该外表面滑动的表面，从而将影像稳定致动器的运动传递到镜头支架，并允许所述镜头支架沿着光轴滑动。
在一个实施例中，IS连接机构可以设置有圆形中空部分，所述圆形中空部分位于影像稳定致动器的平面运动输出端的中心，其中所述圆形中空部分具有一邻接且围绕所述镜头支架的外表面并可相对该外表面滑动的表面，，从而将影像稳定致动器的运动传递到镜头支架，并允许镜头支架沿着光轴滑动。
在一个实施例中，运动输出端可以是杆型的运动输出端，其形式是在一平面上有一圆形开口，在这圆形开口的圆周上彼此间隔、且径向向内延伸的多个杆，这些杆邻接且围绕所述镜头支架的外表面并可相对该外表面滑动。
在一个实施例中，运动输出端可以是管状运动输出端，所述管状输出端的内表面邻接且围绕所述镜头支架的外表面并可相对该外表面滑动。
在一个实施例中，所述致动器可还包括用于将自动对焦致动器连接到镜头支架的AF连接机构，其中镜头支架与AF连接机构啮合，并可以随着AF连接机构沿着光轴运动，同时所述镜头直接还可在垂直于光轴的平面内移动、移位或者滑动。
在一个实施例中，AF连接机构的一侧设置有配合部分，配合部分具有两个相对表面，与设置在镜头支架上的另一个配合部分上的两个对应的相对表面滑动邻接，从而将自动对焦致动器的沿着光轴的线性运动传递给镜头支架，且允许镜头支架在所述相对表面上在垂直于光轴的平面内滑动。
在一个实施例中，AF连接机构可包括具有圆形开口和多个矩形槽的基板，矩形槽由在基板上围绕圆形开口的多个L形突起部形成。多个矩形槽可用于分别容纳围绕镜头支架的外表面形成的多个矩形突起部。圆形开口的直径可以稍微大于镜头支架的外径，从而允许矩形槽内的矩形突起部在垂直于光轴的平面内滑动。
在一个实施例中，AF连接机构可包括两个平行且间隔的板、以及分别形成于其上的两个对齐的圆形开口，两板之间定义出环形槽，环形槽被配置用于容纳围绕镜头支架的外表面形成的环形突起部。两个圆形开口的直径可以稍微大于镜头支架的外径，从而允许位于环形槽内的镜头支架的环形突起部在垂直于光轴的平面内滑动。
在一个实施例中，AF连接机构可包括基板，基板具有圆形开口、以及多个带头螺钉，带头螺钉具有螺杆部，螺杆部穿过设置在镜头支架的外表面上的环形板上的多个开口，并螺接到基板上的多个螺孔内，使得环形板设置在带头螺钉的头部和基板之间。圆形开口的直径可以稍微大于镜头支架的外径，环形板上的多个开口的直径可稍微大于带头螺钉的螺杆部的直径，从而允许环形板在基板上在垂直于光轴的平面内滑动。
在一个实施例中，自动对焦致动器可包括自动对焦运动输出端，用于将自动对焦致动器的线性运动输出至镜头支架。自动对焦运动输出端可以是棒型运动输出端、圆柱形运动输出端、平面运动输出端、或者八边形运动输出端。
所述小型化电磁致动器可以还包括安装在影像稳定致动器和自动对焦致动器内的多个线圈-磁铁致动器。弹簧可被用于替代其中的一个线圈-磁铁致动器。
本申请的小型化电磁致动器可以被结合在任何影像捕捉电子设备中，例如照相机、录像机、以及手机等。
本致动器的基本构思是自动对焦(AF)致动器和影像稳定(IS)致动器都直接作用到镜头支架上，从而驱动镜头支架沿着X、Y、Z方向移位。根据本申请的实施例，电磁致动器包括AF致动器、影像稳定(IS)致动器、镜头支架、用于将镜头支架连接到AF致动器的至少一个连接机构、以及将镜头支架连接到IS致动器的至少一个连接机构，其中AF致动器产生沿着光轴(Z轴)的线性运动，其中IS致动器在垂直于光轴的XY平面内产生线性运动，其中将镜头支架连接到AF致动器的连接机构提供沿着光轴方向的刚性连接，并将AF线性运动传递到镜头支架，其中将镜头支架连接到AF致动器的连接机构允许沿着X和Y方向的线性运动/平移运动/移位/滑动/移置，其中将镜头支架连接到IS致动器的连接机构提供镜头支架和IS致动器之间的刚性接触，并将XY平面内的IS线性运动传递到镜头支架，其中将镜头支架连接到IS致动器的连接机构允许沿着光轴(Z轴)的线性运动/平移运动/移位/滑动/移置。将AF致动器连接到镜头支架的连接机构被定义为AF连接机构。将IS致动器连接到镜头支架的连接机构被定义为IS连接机构。AF连接机构被配置为沿着光轴具有刚性接触，使得AF致动器可以平滑地、稳固地沿着光轴来回驱动镜头支架。另一方面，AF连接机构被配置为沿着X、Y方向是打开的，使得镜头支架可以沿着XY平面内的任何方向滑动。IS连接机构被配置为允许镜头支架沿着光轴移动/滑动，同时提供镜头支架和IS致动器之间在XY平面内的刚性接触。
附图说明
现在将参照附图通过示例的方式描述小型化电磁致动器的具体实施例，其中：
图1(a)是根据本申请的实施例的小型化电磁致动器的透视图；
图1(b)是图1(a)中小型化电磁致动器的截面图；
图1(c)是图1(a)中小型化电磁致动器的爆炸图；
图2(a)至2(f)示出了小型化电磁致动器的自动对焦致动器的不同实施例；
图3(a)至3(d)示出了小型化电磁致动器的影像稳定致动器的不同实施例；
图4(a)是根据本申请的实施例的镜头支架和连接机构的透视图；
图4(b)是图4(a)中镜头支架和连接机构的爆炸图；
图4(c)是显示图4(a)中镜头支架和连接机构的配合的截面图；
图5(a)是根据本申请的另一个实施例的镜头支架和连接机构的透视图和截面图；
图5(b)是根据本申请的另一个实施例的镜头支架和连接机构的透视图和截面图；
图6(a)示出了自动对焦致动器与图4的连接机构的集成；
图6(b)示出了自动对焦致动器与图5(a)的连接机构的集成；
图6(c)示出了另一个自动对焦致动器与图5(b)的连接机构的集成；
图7(a)是根据本申请的实施例的连接到镜头支架的影像稳定致动器的透视图；
图7(b)是根据本申请的另一个实施例的连接到镜头支架的影像稳定致动器的透视图。
具体实施方式
在以下详细的描述中，列出了许多具体的细节，以提供对权利要求所保护的主题的透彻理解。但是，本技术领域的人员将会理解，权利要求所要求保护的主题可以被实施，而不需要这些具体的细节。另外，被普通技术人员熟知的方法、设备或系统没有被详细描述，以避免使得权利要求所保护的主体变得不明显。
说明书中涉及“一个实施例”或者“实施例”可意味着与特殊的实施例一起描述的特定的特征、结构或者特点可以被包括在权利要求所保护的主题的至少一个实施例中。因此，这个说明书中各个地方出现的词语“在一个实施例中”或者“实施例”并不用于指相同的实施例或者所描述的任何一个特定实施例。此外，应当理解，所描述的特定的特征、结构或者特点可以在一个或多个实施例中以各种方式进行组合。通常，当然，这些和其它问题会随着应用的具体语境而改变。因此，这些用语的描述或者应用的特定语境可以提供与该语境的推论有关的有用指导。
类似地，此处使用的用语“和”、“和/或”、以及“或”可包括各种含义，这些含义至少部分取决于这些用语所使用的语境。典型地，“或”、以及“和/或”如果用于关联一清单，例如A、B或C，用于包括含义时意味着A、B和C，用于排除含义时意味着A、B或C。此外，此处使用的用语“一个或多个”被用于描述单独的任何特征、结构或特点，或者被用于描述特征、结构或特点的某些组合。但是，应该注意到这仅仅是解释性的例子，权利要求所保护的主题并不限于这个例子。
如用来描述这些实施例的，用语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”和“侧部”描述了相对于这种小型化成像模块的光轴的位置。特别是，“上方”和“下方”指的是沿光轴的位置，其中“上方”指的是元件的一侧，“下方”指的是元件的另一侧。相对于这样的“上方”和“下方”，“侧部”指的是离开光轴的元件的一侧，例如镜头的外周。此外应该理解，这样的用语并不用于指代由重力或者任何其它特定方位所定义的方向。相反，这样的用语仅仅用于识别一个部分与另一部分。因此，“上部”和“下部”可以与“顶部”和“底部”、“第一”和“第二”、“左”和“右”等等效替换。
应该理解，在此处的说明书和权利要求书中，当一个元件“连接到”另一个元件或者与另一个元件“连接”时，这并不必定意味着一个元件系紧、固定或者以其他方式连接到另外一个元件。相反，用语“连接”意味着一个元件直接或者间接连接到另外一个元件，或者它与另外一个元件机械或者电连通。
应当理解，保护并不限于上文描述的优选实施例，不必说，可以做出各种修改或者改变而不脱离此处定义的保护范围。
图1(a)-1(c)示出了根据本申请的实施例的小型化电磁致动器的各种视图。该小型化电磁致动器包括影像稳定(IS)致动器10、自动对焦(AF)致动器14、用于支承镜头或者镜头组的镜头支架18、将镜头支架18连接到AF致动器14的自动对焦(AF)连接机构16、以及将镜头支架18连接到IS致动器10的影像稳定(IS)连接机构12。不管内部结构的细节如何，图1中的AF致动器14由矩形方块表示，方块的中心是中空部分。这个中空部分用于容纳镜头支架18或者镜头组在行进/移动/移位时插入到它的内部。四个棒型运动输出端140被安装在AF致动器14中。当AF致动器14被通电时，这些运动输出端140可以线性地向上和/或下运动。当然，在实际应用或实施中不必有四个输出端。一个输出端已经是足够的。在这个图中画四个输出端仅仅是为了围绕AF致动器14的中空部分对称设置这些输出端。不必说，在实施中使用1、2、3或者甚至更多的输出端口都不脱离保护范围。AF致动器14的输出端连接到AF连接机构16，从而驱动连接机构上下运动。
在图1中，AF连接机构16通过配合部分42连接到镜头支架18，配合机构42设有两个相对表面48，另一个配合部分40设置在镜头支架18上，配合部分40也设有两个相对表面49，所述相对表面48和所述相对表面49邻接并可相对滑动，从而将AF致动器14沿着光轴Z的线性运动通过连接机构16传递到镜头支架18，且允许镜头支架18在相对表面48上、在垂直于光轴Z的XY平面内滑动。在图中，四个配合部分42可以设置在基板44的一侧。不必说，四个配合部分42可以设置在基板44的两侧。不必说，使用较少数量的配合部分42不会脱离保护范围。
镜头支架18可以是圆柱形的，并且其圆柱形形状定义了光轴Z。不必说，镜头支架18可以采用各种形状，只要它能够被用于支承镜头或镜头组。镜头支架18可以包括配合部分40，配合部分40有两个相对表面49与设置在AF连接机构16上的另一个配合部分42上形成的两个相对表面48邻接并可相对滑动。在图1中，四个配合部分40形成于镜头支架18上。不必说，使用较少数量的配合部分40不会脱离保护范围。
不管内部结构的细节如何，图1的IS致动器10由矩形方块来表示，矩形方块的中心有中空部分。这个中空部分用于容纳镜头支架18或者镜头组在行进/移动/移位时插入到它的内部。IS致动器10包括一可移动板12，当IS致动器10被通电时，移动板12可以沿着X、Y方向移动。通过仔细控制X和Y轴的运动，可以获得位于XY平面内的任何运动方向。当然，不必使用如图1所示的全尺寸的板。在实际实施中，也可以采用不同形状的较小移动板，以减少材料成本。
IS致动器10可以设置在镜头支架18的一端，用于在垂直于光轴Z的XY平面内产生线性运动。AF致动器14可以设置在镜头支架18的相对另一端，以产生沿着光轴Z的线性运动。
在图1所示的本实施例中，IS致动器10的移动板12也被用作IS连接机构，将IS致动器10连接到镜头支架18。IS连接机构12可以是中心具有中空部分的板。IS连接机构12还包括一邻接且围绕镜头支架18的外表面并可相对该外表面滑动的一个或多个表面13，从而将IS致动器10的线性运动传递到镜头支架18，并允许镜头支架18沿着光轴Z滑动。在某些实施例中，IS连接机构12可以采用各种形状或形式。
图2(a)至2(f)示出了小型化电磁致动器的AF致动器14的不同实施例。AF致动器14包括AF运动输出端，用于将线性运动从AF致动器14输出至镜头支架18。示出的各种类型的运动输出端中，图2(a)圆柱形运动输出端141，(b)平面圆形运动输出端142，(c)平面运动输出端143，以及(d)复杂运动输出端144。复杂运动输出端144可以采用许多不同的形式。在一个实施例中，它可以是图1(c)所示的棒型运动输出端140和平面型输出端143的组合。图2(e)和2(f)是另外两个实施例145、146，示出了AF致动器14的线圈22、26和磁铁24、28。
AF致动器14可以采用更复杂的结构。在某些实施例中，AF致动器14可以包括一个或多个导向机构，以精确控制线性运动方向，这样的AF致动器14还可以包括霍尔传感器，以精确控制镜头支架18的位置。在另一个实施例中，AF致动器14可以包括一对板簧，用作传统的音圈马达(VCM)。
图3(a)至3(d)示出了本申请的小型化电磁致动器的IS致动器10的不同实施例。IS致动器10通过IS运动输出端可滑动地邻接并围绕镜头支架18的外表面。图3(a)描述了平面运动输出端12，是具有滑动地邻接并围绕镜头支架18的外表面的圆形开口30的平面形式。图3(b)描述了杆型运动输出端121，是具有圆形开口30的平面形式，圆形开口30具有在圆周上间隔且径向向内延伸的杆32，用于滑动地邻接并围绕镜头支架18的外表面。杆32可以径向向内或向外移动，如图3(b)的箭头所示。精确地控制这些杆32的径向运动，IS致动器10可以驱动镜头支架18沿着位于XY平面内的任何方向线性运动。图3(c)示出了管状运动输出端122，是管状形式，具有滑动地邻接并围绕镜头支架18的外表面的内表面。
在图3(c)中，在某些实施例中，管状运动输出端122还可以被用作镜头支架18或者镜头支架18的一部分。图3(c)还示出了根据本申请的一个实施例的IS致动器10的结构的更多细节。在这个实施例中，具有线圈36和磁铁34的四个线圈-磁铁致动器安装在致动器的角落区域。当线圈36通电时，流经线圈36的电流将会与磁铁34产生的磁场相互作用。根据电流的方向，得到的电磁力可以是“推”或者“拉”力。排列在对角线上的两个线圈-磁铁致动器可以形成推拉对，从而使电磁力加倍。沿着X和Y方向的推拉力将会驱动运动输出端122沿着XY平面内的任意方向运动。
为了减少材料成本，弹簧可以用于取代对角线上的一对线圈-磁铁致动器，如图3(d)所示，其中螺旋弹簧38可以用于替换其中一对线圈-磁铁致动器34、36。在这种情况下，得到的电磁力减半。在另一个实施例中，螺旋弹簧38可以被某些其它类型的弹簧替代，例如板簧、弹力线、弹力棒或者杆、橡胶、弹性膜或者材料。
此外，IS致动器10可以采用更复杂的结构。在一个实施例中，IS致动器10可以包括一个或多个导向机构，以精确控制X和Y方向。这样的IS致动器10还可以包括霍尔传感器，以精确控制镜头支架18的位置。
在图1所示的实施例中，IS致动器10可以位于电磁致动器的镜头支架18的顶端，而AF致动器14可以位于电磁致动器的镜头支架18的底端。IS致动器10的运动输出端12可以向下朝向AF致动器14，且位于IS致动器10的底部。但是，在另一个实施例中，IS致动器10可以朝上，运动输出端12可以位于IS致动器10的顶部。类似的设置可以被应用于AF致动器14。本致动器的构思是顶部-底部、上部-下部、上-下可以互换，且得到的装置不脱离保护范围。
图4(a)-4(c)是根据本申请的实施例的连接到AF连接机构16的镜头支架18的不同视图。AF连接机构16可包括具有圆形开口45和多个矩形槽46的基板44，多个矩形槽46由在基板44上围绕圆形开口45形成的L形突起部42的形式的多个配合部分所定义。多个矩形槽46可被配置为分别容纳围绕镜头支架18的外表面形成的矩形突起部40形式的多个配合部分。圆形开口45的直径可以稍微大于镜头支架18的外径，从而允许矩形槽46内的矩形突起部40在垂直于光轴Z的平面内滑动。
虽然已经示出和描述了矩形突起部40形成于镜头支架18上、矩形槽46形成于AF连接机构16上，但应该理解，矩形突起部40可形成于AF连接机构16上、矩形槽46可形成于镜头支架18上。
基板44固定连接到AF致动器14。矩形槽46的厚度可以基本上接近矩形突起部40的厚度。因此，矩形突起部40可以以刚好合适的方式插入矩形槽46。矩形突起部和槽40、42之间的接触可以是面对面的物理接触。因此，当基板44被AF致动器14驱动而上下移动时，这样的运动将会通过该面对面的物理接触真实、迅速地立即传递到镜头支架18。不会有延迟或者后冲(backlash)型的运动损失。另一方面，当镜头支架18被IS致动器10驱动从而沿着X和/或Y方向移动时，矩形突起部40可以在矩形槽46内滑动。在某些实施例中，润滑脂或者润滑剂可以应用到配合部分的接触表面以减少摩擦。应该理解，镜头支架18和AF连接机构16之间的连接可以具有多种不同的形式。
图5(a)和5(b)示出了镜头支架18和AF连接元件16之间的连接机构161、162的两个实施例。如图5(a)所示，AF连接机构161可包括两个平行且间隔的板50、52、以及分别形成于其上的两个对齐的圆形开口60、62，两板之间定义出环形槽58。环形槽58被配置用于容纳围绕镜头支架18的外表面形成的环形突起部56。两个圆形开口60、62的直径可以稍微大于镜头支架18的外径，从而允许位于环形槽58内的镜头支架18的环形突起部56在垂直于光轴Z的平面内移动。平行板50、52之间的间距可以被控制得基本上接近于镜头支架18上的环形突起部56的厚度。底板52可以连接到AF致动器14。
在图5(b)中，AF连接机构162可包括基板51，基板51具有圆形开口63、以及多个带头螺钉53，带头螺钉53具有螺杆部65，螺杆部65穿过设置在镜头支架18的外表面上的环形板66上的多个开口57，并螺接到基板51上的多个螺孔64内，使得环形板66设置在带头螺钉53的盘形头部55和基板51之间。圆形开口63的直径可以稍微大于镜头支架18的外径，环形板66上的多个开口57的直径可稍微大于带头螺钉53的螺杆部65的直径，从而允许环形板66在基板51上在垂直于光轴Z的平面内滑动。
明显地，有许多其他实施例，在这个申请中不能完全列出。但是AF连接机构16的基本构思是它在镜头支架18和AF连接机构16的部件之间提供了沿着光轴Z的刚性或固体支撑或接触。这样的支撑或接触可以将沿着光轴Z的任何运动从AF连接机构16刚性传递到镜头支架18，反之亦然。另一方面，镜头支架18在AF连接机构16内沿着X和/或Y方向自由移动或滑动或移位。可以提供上述特征或功能的任何机械部件或者部件组合都可以被考虑为在此定义的AF连接机构。在某些实施例中，AF连接机构16可以作为线性运动的输出部分被集成到AF致动器14中。
图6示出了本申请的集成的AF致动器14的一些实施例。图6(a)示出了AF致动器14与图4的AF连接机构16的集成。图6(b)示出了AF致动器14与图5(a)的AF连接机构161的集成。图6(c)示出了另一个AF致动器与图5(b)的AF连接机构162的集成。明显地，可以有许多其他的实施例，在这个申请中不能完全列出。可以提供上述特征和功能的任何电磁致动器都可以被考虑为此处所描述的集成的AF致动器14。
图7(a)和7(b)是IS致动器10和镜头支架18的连接机构的两个实施例。图7(a)所示的这样的IS连接机构可以仅仅是管状孔和管的配合。在图7(a)中，IS致动器10可以被简化为IS运动输出端12。这个运动输出端可以由板70表示，板70的中心具有管状孔72。管状孔72的圆柱轴可以垂直于板70，且平行于光轴Z。孔72的直径可以基本上接近镜头支架18的外径，镜头支架18插入这个孔72内。管状孔72的内侧壁和镜头支架18的外侧壁通过固体的面对面物理接触而彼此接触。因此，IS运动输出部12的任何微小运动或移动都可以立即传输到镜头支架18，并迫使镜头支架18同步移动，反之亦然。另一方面，镜头支架18的外侧壁没有固定在管状孔72的内侧壁上。因此，镜头支架18可以在通过AF连接机构16传输的AF致动器的致动下上下移动或滑动。
在图7(b)所示的实施例中，IS运动输出端可以是管71的形式。管71的内径基本上接近镜头支架18的外径，镜头支架18插入这个管71内。镜头支架18和管71没有被应用固定机构或者材料。因此，镜头支架18可以在管71内沿着光轴Z滑动或者移动。在某些实施例中，润滑脂或者润滑剂可以应用到镜头支架18和管71的接触表面以减少摩擦。
本致动器的优点是AF致动器14和IS致动器10两者都仅直接致动镜头支架18。虽然这样的致动通过AF连接机构16和IS连接机构12来完成，但是由于镜头支架18的重量很轻，相信导致的能耗远远小于BSM和BTM设备。由于IS运动仅应用于镜头支架18，IS运动所需的空间远远小于BSM和BTM设备。根据本申请的实施例，制作具有与AF致动器14基本上类似尺寸的OIS致动器是可能的。
本申请的小型化电磁致动器可以结合到任何影像捕捉电子设备中，例如照相机、录像机、以及手机等。
虽然这些图示和描述目前被认为是示例性的实施例，但是本技术领域的人员将会理解，可以做出各种其他修改，做出等同替换，而不脱离在此描述的中心构思。此外，可以根据权利要求所保护的主题的教导做出许多修改以适应特殊情形，而不脱离在此描述的中心构思。因此，权利要求所保护的主题并不限于所公开的特定实施例，权利要求所保护的主题还包括落入所附的权利要求书及其等同条件的范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种用于驱动镜头的小型化电磁致动器，其特征在于，所述致动器包括：
(a)用于支承镜头或者镜头组的镜头支架,所述镜头或者镜头组定义了光轴；
(b)设置在所述镜头支架一端的影像稳定致动器，用于在垂直于光轴的平面内推动镜头支架产生线性运动；
(c)设置在所述镜头支架的另一端的自动对焦致动器，用于推动镜头支架产生沿着光轴的线性运动；
(d)用于将自动对焦致动器连接到镜头支架的自动对焦连接机构，其中所述镜头支架与所述自动对焦连接机构啮合，并可以随着所述自动对焦连接机构沿着光轴移动，同时所述镜头支架可沿着垂直于光轴的平面移动、移位或者滑动；以及
(e)用于将所述影像稳定致动器连接到所述镜头支架的影像稳定连接机构，其中所述镜头支架与所述影像稳定连接机构啮合，并可以随着所述影像稳定连接机构在垂直于光轴的平面内移动，同时所述镜头支架可沿着光轴移动、移位或者滑动。
2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，还包括安装在所述影像稳定致动器和所述自动对焦致动器内的多个线圈-磁铁致动器。
3.一种用于驱动镜头的小型化电磁致动器，其特征在于，所述致动器包括：
(a)用于支承镜头或者镜头组的镜头支架,所述镜头或者镜头组定义了光轴；
(b)设置在所述镜头支架一端的影像稳定致动器，用于在垂直于光轴的平面内产生线性运动；以及
(c)设置在所述镜头支架的另一端的自动对焦致动器，用于沿着光轴产生线性运动。
4.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于，所述影像稳定致动器通过影像稳定连接机构连接到所述镜头支架，其中所述镜头支架与所述影像稳定连接机构啮合，并且所述镜头支架可以随着所述影像稳定连接机构在垂直于光轴的平面内移动，而又同时可沿着所述光轴移动、移位或者滑动。
5.根据权利要求4所述的致动器，其特征在于，所述影像稳定连接机构设置有一邻接且围绕所述镜头支架的外表面并可相对该外表面滑动的表面，从而将所述影像稳定致动器的运动传递到所述镜头支架，并允许所述镜头支架沿着光轴滑动。
6.根据权利要求4所述的致动器，其特征在于，所述影像稳定连接机构设置有圆形中空部分，所述圆形中空部分位于所述影像稳定致动器的平面运动输出端的中心，其中所述圆形中空部分具有一邻接且围绕所述镜头支架的外表面并可相对该外表面滑动的表面，从而将所述影像稳定致动器的运动传递到所述镜头支架，并允许所述镜头支架沿着光轴滑动。
7.根据权利要求6所述的致动器，其特征在于，所述运动输出端是杆型的运动输出端，其形式是具有圆形开口的平面，其中圆形开口上设有沿着圆周彼此间隔、且径向向内延伸的多个杆，这些杆邻接且围绕所述镜头支架的外表面并可相对该外表面滑动。
8.根据权利要求6所述的致动器，其特征在于，所述运动输出端是管道形式的管状运动输出端，所述管状输出端的内表面邻接且围绕所述镜头支架的外表面并可相对该外表面滑动。
9.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于，还包括用于将所述自动对焦致动器连接到所述镜头支架的自动对焦连接机构，其中所述镜头支架与所述自动对焦连接机构啮合，并可以随着所述自动对焦连接机构沿着光轴运动，同时所述镜头支架可在垂直于所述光轴的平面内移动、移位或者滑动。
10.根据权利要求9所述的致动器，其特征在于，所述自动对焦连接机构的一侧设置有配合部分，所述配合部分具有两个相对表面，与设置在所述镜头支架上的另一个配合部分上的两个对应的相对表面邻接，从而将所述自动对焦致动器的沿着光轴的线性运动传递给所述镜头支架，且允许所述镜头支架在相对表面上在垂直于光轴的平面内滑动。
11.根据权利要求10所述的致动器，其特征在于，所述自动对焦连接机构包括具有圆形开口和多个矩形槽的基板，所述矩形槽由在基板上形成的围绕所述圆形开口的多个L形突起部形成，所述多个矩形槽可用于分别容纳围绕所述镜头支架的外表面形成的多个矩形突起部，所述圆形开口的直径稍微大于所述镜头支架的外径，从而允许所述矩形槽内的所述矩形突起部在垂直于光轴的平面内滑动。
12.根据权利要求9所述的致动器，其特征在于，所述自动对焦连接机构包括两个平行且间隔的板、以及分别形成于其上的两个对齐的圆形开口，两板之间定义出环形槽，所述环形槽被配置用于容纳围绕所述镜头支架的外表面形成的环形突起部，所述两个圆形开口的直径稍微大于所述镜头支架的外径，从而允许位于所述环形槽内的镜头支架的环形突起部在垂直于光轴的平面内滑动。
13.根据权利要求9所述的致动器，其特征在于，所述自动对焦连接机构包括基板，所述基板具有圆形开口、以及多个带头螺钉，所述带头螺钉具有螺杆部，所述螺杆部穿过设置在所述镜头支架的外表面上的环形板上的多个开口，并螺接到所述基板上的多个螺孔内，使得所述环形板设置在所述带头螺钉的头部和所述基板之间，所述圆形开口的直径稍微大于所述镜头支架的外径，所述环形板上的多个开口的直径稍微大于所述带头螺钉的所述螺杆部的直径，从而允许所述环形板在所述基板上在垂直于光轴的平面内滑动。
14.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于，所述自动对焦致动器包括自动对焦运动输出端，用于将所述自动对焦致动器的线性运动输出至所述镜头支架。
15.根据权利要求14所述的致动器，其特征在于，所述自动对焦运动输出端是棒型运动输出端。
16.根据权利要求14所述的致动器，其特征在于，所述自动对焦运动输出端是圆柱形运动输出端。
17.根据权利要求14所述的致动器，其特征在于，所述自动对焦运动输出端是平面运动输出端。
18.根据权利要求14所述的致动器，其特征在于，所述自动对焦运动输出端是八边形运动输出端。
19.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于，还包括安装在所述影像稳定致动器和所述自动对焦致动器内的多个线圈-磁铁致动器。
20.根据权利要求19所述的致动器，其特征在于，弹簧被用于替代所述线圈-磁铁致动器中的一个。
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