CN104914544A - 镜头模块定位结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种镜头模块定位结构，定义有相互垂直的一X、Y、Z轴，其包括有：一影像感测模块、一光学镜头模块、以及一补偿机构。该影像感测模块位于X-Y轴之上；该光学镜头模块具有一摄像光轴且位于Z轴之上，并与该影像感测模块并相互对应；该补偿机构设置于该影像感测模块以及该光学镜头模块之间，用于补偿该光学镜头模块于至少该X轴与该Y轴以及Z轴方向上的位移量与倾斜角度，其包括：一凸弧面以及与该凸弧面相对应的一凹弧面。该凸弧面与该光学镜头模块的该摄像光轴同步连动，利用该凸弧面与该凹弧面之间的接触滑动，达到调整补偿该光学镜头模块的摄像光轴与该影像感测模块的影像撷取路径间所产生的动态倾斜(Tilt)。

Description

镜头模块定位结构
技术领域
本发明涉及一种镜头模块定位结构，利用一补偿机构以降低该光学镜头模块结合于影像感测模块上时所产生的Z轴方向倾斜误差(Tilt)至容许的范围内，进而达到较佳的撷取成像的目的。
背景技术
请参阅图1所示，为现有变焦或对焦镜头的立体分解示意图。在现有对焦镜头中所使用的机械传动式对焦机构7，其使用高成本的精密驱动元件71作为驱动设有镜头组72的承载座73的动力来源(例如：步进马达、超音波马达、压电致动器……等等)以及相当多的传动元件。不仅使得机械架构复杂，而具有组装步骤繁琐不易、体积大还有成本高昂的缺失，同时还有耗电量大的严重缺点，造成价格无法下降。
早期的照相技术非常复杂，必须仰赖人工测光、手动对焦、自助卷片，大量使用人力的结果，往往也是最容易出错的环节。特别是重要的场景，一旦错过就不再重来，摄影师的素质成为这个时期拍照的重要因素。随着50、60年代大幅度机械自动化的发展，越来越多人相信自动化是未来世界的指标。先一步完成的自动测光技术和电动卷片机，充分指明了摄影技术确实有可能迈向自动化，而其中最为关键的部分，也是决定拍照的速率决定步骤的重点自动对焦系统，也成为当时各家相机制造商的指标研发项目。
而随着科技的日新月益，传统专用摄影装置不仅不断的提高画质并朝着轻、薄、短、小的目标迈进，以便于适合多元化的信息时代的新产品，而利用步进马达机械式带动的变焦镜头有着体积无法进一步减少的缺点，导致影响整体产品无法轻薄化的因素的一。
于另一方面，业者运用电磁技术，运用音圈马达(Voice Coil Motor：简称VCM)搭载电子回授系统(Feedback Control)以监控其线圈偏移量，来取代传统步进马达，更能进一步的减少驱动结构因传动背隙与零件制造偏差造成定位精度不足的发生率。同时也针对各种不同功能产品进行整合，例如将摄影功能与行动通讯功能的手机结合、将摄影功能与个人数字助理(PDA)结合或是将摄影功能与笔记型电脑结合，令其具有更强大的视讯功能。
目前所有现有的镜头模块都利用一光学镜头模块以沿着Z轴方向垂直设置组装于X-Y轴平面上的一影像感测模块上，令该影像感测模块得以通过该光学镜头模块对外界进行撷取光影像，且于该镜头模块生产组装时，并没有设置可预先调整Z轴倾斜(Tilt)的机制，所谓“Z轴倾斜(Tilt)”也就是该光学镜头模块的摄像光轴以及该影像感测模块的影像撷取路径两者间位于Z轴方向上的倾斜误差，使得该镜头模块无法于出货前具有调整Z轴倾斜(Tilt)的功能。也就是说，该镜头模块在结合组装的过程中容易因为接触面的不平整造成摄像光轴相对于该影像感测模块的影像撷取路径产生倾斜的现象，进一步也会造成镜头位移时沿光轴移动的位置的线性度和重现性(例如真直度、或是光轴垂直度等)受到不良的影响。因此，造成摄像光轴倾斜的现象却会导致镜头模块在单体出货时无法将Z轴倾斜(Tilt)控制在可容许的范围之内，而影响整体镜头模块成像的品质或是镜头位移时的定位精确度，而仍有改进的空间。
发明内容
本发明的主要目的是在于提供一种镜头模块定位结构，利用一补偿机构以降低该光学镜头模块结合于影像感测模块上时所产生的Z轴倾斜(Tilt)至容许范围内，达到较佳的撷取成像的目的。
为达上述目的，本发明提供一种镜头模块定位结构，定义有相互垂直的一X、Y、Z轴，其包括有：
一影像感测模块，位于X-Y轴之上，并具有一影像撷取路径位于Z轴之上；
一光学镜头模块，具有一摄像光轴且位于Z轴之上，并与该影像感测模块并相互对应；以及
一补偿机构，该补偿机构设置于该影像感测模块以及该光学镜头模块之间，用于补偿该光学镜头模块于该Z轴方向上的倾斜角度，其包括：一凸弧面以及与该凸弧面相对应的一凹弧面；
其特征在于：该凸弧面与该凹弧面其中之一与该光学镜头模块的该摄像光轴同步连动，利用该凸弧面与该凹弧面之间的接触滑动，达到调整补偿该光学镜头模块的摄像光轴与该影像感测模块的影像撷取路径间所产生的Z轴倾斜。
所述的镜头模块定位结构，其中，该影像感测模块位于该补偿机构下方，且该影像感测模块还包括：一电路板以及一影像感测元件；其中，该影像感测元件设置于该电路板之上，并经由该影像感测元件通过该光学镜头模块撷取来自于外界的光线影像。
所述的镜头模块定位结构，其中，还包括：
一框架，该框架固定于该电路板且位于该影像感测元件之上；以及
一底座，固定于该光学镜头模块下方，并与该框架相接触；
其中，该补偿机构的该凸弧面设置于该底座之上，而该凹弧面则设置于该框架之上，且该凹弧面提供该凸弧面相互接合。
所述的镜头模块定位结构，其中，该光学镜头模块包括：一壳体、一镜头、一镜头承载座、一上簧片、一下簧片、一线圈以及至少一磁性元件，该磁性元件以及该线圈以位置相互对应的方式分别设置于该壳体与该镜头承载座上；该镜头则设置于该镜头承载座之中，而该镜头承载座通过该上簧片以及该下簧片弹性夹合于该壳体内的一容置空间中；
其中，凭借针对该线圈施加电流能够对该磁性元件施加一磁力，进而驱动该镜头承载座于该容置空间内沿该Z轴方向进行移动。
所述的镜头模块定位结构，其中，该凹弧面是以复数个凸点所构成，凭借复数个凸点以的其顶端与该凸弧面进行接触，达到Z轴倾斜调整的目的。
所述的镜头模块定位结构，其中，该影像感测元件是电荷耦合元件或是互补金属氧化物半导体的感光元件；其中，该光学镜头模块是变焦镜头模块或对焦镜头模块。
所述的镜头模块定位结构，其中，该上簧片以及该下簧片是金属材质且呈一镂空薄片状结构的弹性片体，通过机械冲压成形的方式所制成。
所述的镜头模块定位结构，其中，该补偿机构的该凸弧面设置于该镜头下方处，而该凹弧面则设置于该镜头承载座之内，且该凹弧面提供该凸弧面相互接合，并在该镜头与该镜头承载座之间具有一间隙。
所述的镜头模块定位结构，其中，还包括至少一弹性固定元件，该弹性固定元件具有一卡钩端且设置于该框架上至少一凹槽内，并穿越该底座上所对应设置的至少一贯孔中，进一步利用该卡钩端将该下簧片上至少一结合处固定于该底座之上。
所述的镜头模块定位结构，其中，该弹性固定元件是金属材质，该卡钩端的另一端是一导电端与该电路板做电性连接，能够通过该下簧片将电流由该电路板传递至该线圈之上，令该线圈通电而产生磁性并针对该磁性元件施加磁力。
本发明利用该凸弧面与该凹弧面之间的接触滑动，调整补偿该光学镜头模块的摄像光轴与该影像感测模块的影像撷取路径间所产生的Z轴方向倾斜误差，使该Z轴倾斜(Tilt)调整至容许范围内。
附图说明
图1为现有对焦镜头的立体分解示意图；
图2为本发明镜头模块定位结构第一较佳实施例的立体分解示意图；
图3为本发明镜头模块定位结构第一较佳实施例的另一视角立体分解示意图；
图4为本发明镜头模块定位结构第一较佳实施例的组合示意图；
图5为本发明镜头模块定位结构第一较佳实施例的俯视示意图；
图6A为本发明镜头模块定位结构第一较佳实施例的A-A剖面示意图；
图6B为本发明镜头模块定位结构第一较佳实施例的剖面局部放大示意图；
图7为本发明镜头模块定位结构第二较佳实施例的剖面示意图；
图8为本发明镜头模块定位结构第三较佳实施例的框架与底座侧面示意图。
附图标记说明：7～机械传动式对焦机构；71～驱动元件；72～镜头组；73～承载座；1、1a～镜头模块定位结构；11～影像感测模块；111～电路板；112～影像感测元件；12、12a～光学镜头模块；121～壳体；1211～容置空间；122、122a～镜头；123、123a～镜头承载座；1231～固定凸点；124～上簧片；1241～固定孔；125～下簧片；1251～结合部；1252～固定孔；126～线圈；127～磁性元件；13、13a、13b～补偿机构；131、131a、131b～凸弧面；132、132a～凹弧面；133b～凸点；14、14a、14b～框架；141～凹槽；142～镂空处；143、143a、143b～底面；144a～承载面；15、15a、15b～底座；151～贯孔；；152、152a、152b～接合面；153～固定凸点；154～穿孔；155a～接触面；16～固定元件；161～卡钩端；162～导电端；5～影像撷取路径；8～间隙；9～摄像光轴。
具体实施方式
为了能更清楚地描述本发明所提出的镜头模块定位结构，以下将配合图式详细说明的。
请参阅图2、图3、图4、图5、图6A、以及图6B所示，分别为本发明镜头模块定位结构第一较佳实施例的立体分解示意图、另一视角立体分解示意图、组合示意图、俯视示意图、A-A剖面示意图、以及剖面局部放大示意图。其中，该镜头模块定位结构1定义有相互垂直的一X、Y、Z轴，其包括有：一影像感测模块11、一光学镜头模块12、一补偿机构13、一框架14、一底座15、以及至少一弹性固定元件16。
于本发明第一较佳实施例中，该影像感测模块11位于X-Y轴之上，且具有一影像撷取路径5位于Z轴之上，还包括：一电路板111以及一影像感测元件112。该影像感测元件112设置于该电路板111之上，并经由该影像感测元件112通过该光学镜头模块12撷取来自于外界的光线影像。该影像感测元件112是电荷耦合元件(CCD)或是互补金属氧化物半导体(CMOS)的感光元件其中之一。
于本发明第一较佳实施例中，该光学镜头模块12具有一摄像光轴9且大致位于Z轴之上，并与该影像感测模块11并相互对应，也就是于最佳成像条件的状态下，该光学镜头模块12的该摄像光轴9与该影像感测模块11的该影像撷取路径5两者需相互重叠于Z轴方向。此外，该光学镜头模块12可以是一变焦镜头模块或对焦镜头模块其中之一。该光学镜头模块12包括：一壳体121、一镜头122、一镜头承载座123、一上簧片124、一下簧片125、一线圈126以及至少一磁性元件127。
该补偿机构13设置于该影像感测模块11以及该光学镜头模块12之间，用于补偿该光学镜头模块12于该Z轴方向上的倾斜角度，其包括：一凸弧面131以及与该凸弧面131相对应的一凹弧面132。该凸弧面131与该凹弧面132其中之一与该光学镜头模块12的该摄像光轴9同步连动。
于本发明第一较佳实施例中，该框架14具有一镂空处142，且利用该框架14的一底面143固定于该电路板111并位于该影像感测元件112之上。该底座15具有一穿孔154可提供该光学镜头模块12经该穿孔154且通过该框架14的该镂空处142将撷取的光影投射至该影像感测模块11上，而该底座15通过一接合面152固定于该光学镜头模块12下方，并与该框架14相接触。
也就是说，于本发明第一较佳实施例中，该光学镜头模块12凭借该底座15结合位于该影像感测模块11上方所设置的该框架14上，换句话说，该补偿机构13的该凸弧面131设置于该底座15相对于该接合面152另一侧面之上，而该凹弧面132则设置于该框架14相对于该底面143的另一侧面之上，且该凹弧面132提供该凸弧面131相互接合。也可以是另一种相互对调的设置方式，将该补偿机构13的该凹弧面132设置于该底座15相对于该接合面152另一侧面之上，而该凸弧面131则设置于该框架14相对于该底面143的另一侧面之上，故在此不再详加赘述。
由于该底座15固定于该镜头承载座123的下方，进一步用以将该镜头122、镜头承载座123、上簧片124、下簧片125、线圈126以及磁性元件127封闭于该壳体121之内，因此，设置于该底座15下方的该凸弧面131可与该光学镜头模块12的该摄像光轴9同步连动，利用该凸弧面131于该框架14的该凹弧面132上的接触滑动，达到将该光学镜头模块12的摄像光轴9与该影像感测模块11的该影像撷取路径5间所产生位于Z轴上的倾斜误差(也就是Z轴倾斜(Tilt))调整至容许的范围的内。
进一步说，该壳体121实质上是贯穿且内部具有一容置空间1211的中空壳体结构。该磁性元件127以及该线圈126以位置相互对应的方式分别设置于该壳体121与该镜头承载座123上，于本发明镜头模块定位结构1的第一较佳实施例中，该磁性元件127可以是四组磁铁分别设置于该壳体121内的四个角落，并分别与设置于该镜头承载座123外围的该线圈126相对应。凭借针对该镜头承载座123上所固定的该线圈126施加电流可将该磁性元件127施加一磁力，进而驱动该镜头承载座123于该容置空间1211内沿该Z轴方向进行移动，以达到对焦或变焦的目的。
该镜头122则通过螺纹以旋入的方式设置于该镜头承载座123之中，而该镜头承载座123则通过该上簧片124以及该下簧片125弹性夹合于该壳体121内的该容置空间1211中。也就是说，该上簧片124的内环圈环形分布有复数个固定孔1241可提供该镜头承载座123的端面上所对应预设的复数个固定凸点1231进行卡固，而与该上簧片124的内环圈相连的外环圈则夹合固定于该壳体121的容置空间1211内，使该镜头承载座123得以通过该上簧片124并配合该下簧片125弹性夹持于该容置空间1211中。其中，该上簧片124以及该下簧片125可以是金属材质，且呈一镂空薄片状结构的弹性片体，通过机械冲压成形的方式所制成。
于本发明第一较佳实施例中，该弹性固定元件16是两组且位于该框架14同一侧边，该弹性固定元件16分别具有一卡钩端161且分别设置于该框架14上两凹槽141内，并穿越该底座15上所对应设置的两贯孔151中，进一步利用该卡钩端161将该下簧片125上两结合部1251分别固定于该底座15之上。换句话说，该底座15于该接合面152上设有复数个固定凸点153分别用以对应并卡合固定该下簧片125上的复数个固定孔1252，也就是该底座15与该光学镜头模块12相结合的该接合面152可通过该弹性固定元件16将该下簧片125弹性卡扣固定于该接合面152之上。于本发明第一较佳实施例中，该弹性固定元件16是一金属材质，其中，位于该卡钩端161的另一端是一导电端162可与该电路板111做电性连接，通过该下簧片125将电流由该电路板111传递至该线圈126之上，令该线圈126通电而产生磁性并针对该磁性元件122施加磁力，以驱动该镜头承载座123于该壳体121内的该容置空间1211中进行Z轴方向的位移。
如图6A、图6B所示，由于本发明第一较佳实施例中，该光学镜头模块12与该影像感测模块11两者尺寸组合之间必然会因为接触面的表面不均匀所产生的该摄像光轴9与该影像撷取路径5两者间的倾斜，因此，也就是造成该光学镜头模块12的该摄像光轴9与该影像感测模块11的该影像撷取路径5产生Z轴方向的倾斜现象。因此，利用设置于该底座15上的凸弧面131与设置于该框架14上的凹弧面132的两弧面间的接触滑动，进而将该光学镜头模块12的该摄像光轴9与该影像感测模块11的该影像撷取路径5间于Z轴方向上所产生的倾斜误差加以修正，并进一步以一粘着剂将该凸弧面131以及该凹弧面132加以粘合，进而降低该光学镜头模块12与该影像感测模块11接触面的表面不均匀所产生的倾斜误差，达到Z轴倾斜(Tilt)调整至容许范围内的效果。
以下所述的本发明其他较佳实施例中，因大部份的元件相同或类似于前述实施例，故相同的元件与结构以下将不再赘述，且相同的元件将直接给予相同的名称及编号，并对于类似的元件则给予相同名称但在原编号后另增加一英文字母以资区别且不予赘述，合先叙明。
请参阅图7所示，是本发明镜头模块定位结构第二较佳实施例的剖面示意图。其中，本发明镜头模块定位结构二较佳实施例与上述第一较佳实施例不同处在于，如图7所示，本发明第二较佳实施例的镜头模块定位结构1a，其中，该补偿机构13a的该凸弧面131a设置于该镜头122a下方处，而该凹弧面132a则设置于该镜头承载座123a之内，且该凹弧面132a提供该凸弧面131a相互接合。此外，该底座15a相对于该接合面152a的另一侧面是水平的一接触面155a，而该框架14a相对于该底面143a是水平的一承载面144a，该光学镜头模块12a的该镜头承载座123a通过下方所结合的该底座15a结合于该框架14a上，也就是以该底座15a的该接触面155a与该框架14a的该承载面144a两接触面为基准，更凭借镜头122a下方的该凸弧面131a于该镜头承载座123a内的该凹弧面132a上进行调整Z轴倾斜(Tilt)至容许范围内。
也就是说，该镜头122a与该镜头承载座123a之间并不是通过螺纹相互螺合锁固，而是于该镜头122a与该镜头承载座123a之间设有预设的一间隙8，而该间隙8可提供该镜头122a利用下方所设的该凸弧面131a于该镜头承载座123a内所设置的该凹弧面132a上进行动态倾斜角度范围的调整，使该光学镜头模块12a与该影像感测模块11间因组装所产生的Z轴倾斜(Tilt)调整至容许范围内，进而利用一粘着剂将该镜头122a与该镜头承载座123a加以固定，也就是令该补偿机构13a的该凸弧面131a固定于该凹弧面132a上，也使得Z轴倾斜(Tilt)影响成像的因素降至最低，也进一步令该影像感测模块11撷取到更佳的成像效果。
请参阅图8所示，是本发明镜头模块定位结构第三较佳实施例的剖面示意图。其中，本发明镜头模块定位结构三较佳实施例与上述第一较佳实施例不同处在于，如图8所示，位于该框架14b相对于该底面143b的另一侧面是复数个凸点133b所构成；也就是说，该补偿机构13b通过环形阵列所排列的复数个凸点133b以取代图2、图3第一较佳实施例的该凹弧面132与该底座15b上的该凸弧面131b的配合，凭借复数个凸点133b以其顶端与该凸弧面131b进行接触，达到Z轴倾斜(Tilt)调整的目的。
综上所述，本发明一种镜头模块定位结构1定义有相互垂直的一X、Y、Z轴，其包括有：一影像感测模块11、一光学镜头模块12、以及一补偿机构13。该影像感测模块11位于X-Y轴之上，并具有一影像撷取路径5位于Z轴之上。该光学镜头模块12具有一摄像光轴9且位于Z轴之上，并与该影像感测模块11并相互对应。该补偿机构13设置于该影像感测模块11以及该光学镜头模块12之间，用于补偿该光学镜头模块12于Z轴方向上的倾斜角度，其包括：一凸弧面131以及与该凸弧131面相对应的一凹弧面132。
该凸弧面131与该光学镜头模块12的该摄像光轴9同步连动，利用该凸弧面131与该凹弧面132之间的接触滑动，也就是凭借该补偿机构13达到调整补偿该光学镜头模块12的摄像光轴9与该影像感测模块11的影像撷取路径5间所产生的Z轴方向倾斜误差，使该Z轴倾斜(Tilt)调整至容许范围内。
以上说明对本发明而言只是说明性的，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，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镜头模块定位结构，定义有相互垂直的一X、Y、Z轴，其包括有：
一影像感测模块，位于X-Y轴之上，并具有一影像撷取路径位于Z轴之上；
一光学镜头模块，具有一摄像光轴且位于Z轴之上，并与该影像感测模块并相互对应；以及
一补偿机构，该补偿机构设置于该影像感测模块以及该光学镜头模块之间，用于补偿该光学镜头模块于该Z轴方向上的倾斜角度，其包括：一凸弧面以及与该凸弧面相对应的一凹弧面；
其特征在于：该凸弧面与该凹弧面其中之一与该光学镜头模块的该摄像光轴同步连动，利用该凸弧面与该凹弧面之间的接触滑动，达到调整补偿该光学镜头模块的摄像光轴与该影像感测模块的影像撷取路径间所产生的Z轴倾斜。
2.根据权利要求1所述的镜头模块定位结构，其特征在于，该影像感测模块位于该补偿机构下方，且该影像感测模块还包括：一电路板以及一影像感测元件；其中，该影像感测元件设置于该电路板之上，并经由该影像感测元件通过该光学镜头模块撷取来自于外界的光线影像。
3.根据权利要求2所述的镜头模块定位结构，其特征在于，还包括：
一框架，该框架固定于该电路板且位于该影像感测元件之上；以及
一底座，固定于该光学镜头模块下方，并与该框架相接触；
其中，该补偿机构的该凸弧面设置于该底座之上，而该凹弧面则设置于该框架之上，且该凹弧面提供该凸弧面相互接合。
4.根据权利要求1所述的镜头模块定位结构，其特征在于，该光学镜头模块包括：一壳体、一镜头、一镜头承载座、一上簧片、一下簧片、一线圈以及至少一磁性元件，该磁性元件以及该线圈以位置相互对应的方式分别设置于该壳体与该镜头承载座上；该镜头则设置于该镜头承载座之中，而该镜头承载座通过该上簧片以及该下簧片弹性夹合于该壳体内的一容置空间中；
其中，凭借针对该线圈施加电流能够对该磁性元件施加一磁力，进而驱动该镜头承载座于该容置空间内沿该Z轴方向进行移动。
5.根据权利要求1所述的镜头模块定位结构，其特征在于，该凹弧面是以复数个凸点所构成，凭借复数个凸点以的其顶端与该凸弧面进行接触，达到Z轴倾斜调整的目的。
6.根据权利要求2所述的镜头模块定位结构，其特征在于，该影像感测元件是电荷耦合元件或是互补金属氧化物半导体的感光元件；其中，该光学镜头模块是变焦镜头模块或对焦镜头模块。
7.根据权利要求4所述的镜头模块定位结构，其特征在于，该上簧片以及该下簧片是金属材质且呈一镂空薄片状结构的弹性片体，通过机械冲压成形的方式所制成。
8.根据权利要求4所述的镜头模块定位结构，其特征在于，该补偿机构的该凸弧面设置于该镜头下方处，而该凹弧面则设置于该镜头承载座之内，且该凹弧面提供该凸弧面相互接合，并在该镜头与该镜头承载座之间具有一间隙。
9.根据权利要求4所述的镜头模块定位结构，其特征在于，还包括至少一弹性固定元件，该弹性固定元件具有一卡钩端且设置于该框架上至少一凹槽内，并穿越该底座上所对应设置的至少一贯孔中，进一步利用该卡钩端将该下簧片上至少一结合处固定于该底座之上。
10.根据权利要求9所述的镜头模块定位结构，其特征在于，该弹性固定元件是金属材质，该卡钩端的另一端是一导电端与该电路板做电性连接，能够通过该下簧片将电流由该电路板传递至该线圈之上，令该线圈通电而产生磁性并针对该磁性元件施加磁力。
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