CN108072960B - 光学驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学驱动机构，其包括一底板、一外框、一活动部与一偏压组件。前述外框连接并设置于底板上，活动部设置于外框内并通过偏压组件以可活动的方式连接底板，其中偏压组件用以驱使活动部相对于底板移动。前述活动部包含一内框、一承载件与一第一簧片。承载件用以承载一光学镜头，并通过第一簧片以可活动的方式连接内框。第一簧片设置于内框的一底面，且内框的底面面向底板。

Description

光学驱动机构

技术领域

本发明涉及一种光学驱动机构，特别涉及一种通过外框来限制承载件与光学镜头移动的光学驱动机构。

背景技术

随着科技的发展，许多电子装置(例如平板电脑或智能手机)走向小型化，并配有镜头模块而具有照相或录影的功能。当使用者使用配有镜头模块的电子装置时，可能会有晃动的情形发生，进而使得镜头模块所拍摄的影像产生模糊。现今，人们对于高品质影像及携带方便的电子产品的要求日趋兴盛，使具备优良防震功能及小型化的镜头模块的电子产品日趋重要。

发明内容

本发明提供一种光学驱动机构，设置于一电子装置内并用以驱动光学镜头。光学驱动机构包括一底板、一外框、一活动部与一偏压组件。前述外框连接并设置于底板上，活动部设置于外框内并通过偏压组件以可活动的方式连接底板，其中偏压组件用以驱使活动部相对于底板移动。前述活动部包含一内框、一承载件与一第一簧片。承载件用以承载一光学镜头，并通过第一簧片以可活动的方式连接内框。第一簧片设置于内框的一底面，且内框的底面面向底板。

于一实施例中，光学驱动机构还包括一弹性件，连接底板与活动部的第一簧片，且第一簧片位于内框与弹性件之间。

于一实施例中，前述活动部还包含一电磁驱动组件，用以驱使承载件相对于内框移动，并具有一线圈与一磁性元件，分别设置于承载件与内框上，线圈、第一簧片和弹性件电性连接，且第一簧片与弹性件直接接触。

于一实施例中，当承载件相对于外框移动至一下极限位置时，承载件接触弹性件。

于一实施例中，当承载件移动至下极限位置时，承载件凸出于内框的底面。

于一实施例中，当承载件相对于外框移动至一上极限位置时，承载件接触外框。

于一实施例中，在光学镜头的一光轴方向上，内框不与承载件重叠。

于一实施例中，前述活动部还包含一第二簧片，设置于内框的一顶面上，并连接内框与承载件。

于一实施例中，在垂直于光学镜头的一光轴的方向上，前述第二簧片与第一簧片分别具有一第二宽度与一第一宽度，其中第二宽度大于第一宽度。

于一实施例中，光学驱动机构还包括一电磁驱动组件，用以驱使承载件相对于内框移动，并具有一线圈与一磁性元件，分别设置于承载件与内框上，且第二簧片具有一外弦部，覆盖内框及至少一部分的磁性元件。

于一实施例中，在光学镜头的一光轴方向上，前述内框、第一簧片和弹性件重叠。

于一实施例中，前述第一簧片连接弹性件、承载件和内框，且从垂直于光学镜头的一光轴的方向观之，第一簧片形成有一V字形结构。

于一实施例中，前述内框具有一第一卡合部，且弹性件具有一第二卡合部，该第一、第二卡合部相互卡合。

于一实施例中，前述内框具有导磁性材质。

于一实施例中，前述弹性件的一开口形成有一凸缘结构，朝向承载件延伸。

于一实施例中，在垂直于光学镜头的一光轴的方向上，前述凸缘结构与承载件重叠。

于一实施例中，光学驱动机构还包括多个凸件，设置于底板与弹性件之间，且一间隙形成于底板与弹性件之间。

于一实施例中，前述偏压组件具有记忆合金材质。

于一实施例中，前述偏压组件带动活动部沿垂直于光学镜头的光轴的方向移动，或带动活动部绕光轴旋转。

于一实施例中，前述内框包含一具导磁性材质的板件与多个互相分离的内框子件，其中每一内框子件具有一沟槽，板件设置于此些沟槽内。

附图说明

图1为表示本发明一实施例的光学驱动机构的爆炸图。

图2为表示图1中的光学驱动机构组合的示意图(省略外框20)。

图3为表示活动部30的示意图。

图4为表示第一簧片的第二连接区域362连接承载件的示意图。

图5为表示底板、弹性件和偏压组件连接的示意图。

图6为表示沿图2中的线段B-B的剖视图。

图7为表示图2中的光学驱动机构(省略外框)的俯视图。

图8-图9为表示图1中的光学驱动机构组合后并沿线段A-A的剖视图(两图不同视角)。

图10为表示另一实施例的内框34’的示意图。

【符号说明】

1～光学驱动机构；

10～底板；

11～固定部；

20～外框；

30～活动部；

32～承载件；

34、34’～内框；

34B～底面；

34M～承载面；

34T～顶面；

34’L～板件；

34’U～内框子件；

34’UR～沟槽；

36～第一簧片；

361～第一连接区域；

362～第二连接区域；

38～第二簧片；

381～外弦部；

382～内弦部；

383～弯折部；

A-A、B-B～线段；

C～线圈；

d1、d2～第一、第二宽度；

ED～电磁驱动组件；

G～间隙；

M～磁性元件；

O～光轴；

P～凸件；

Q～中心轴；

R1～第一卡合部；

R2～第二卡合部；

S～弹性件；

S1～连接部；

S2～弦臂；

S3～凸缘结构；

W～偏压组件；

X1～上极限位置；

X2～下极限位置。

具体实施方式

以下说明本发明实施例的光学驱动机构。然而，可轻易了解本发明实施例提供许多合适的发明概念而可实施于广泛的各种特定背景。所揭示的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本发明，并非用以局限本发明的范围。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开所属之一般技艺者所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。

图1为表示本发明一实施例的光学驱动机构1的爆炸图。前述光学驱动机构1例如可设置于一相机、平板电脑或手机等电子装置的内部，并可用以承载一光学镜头(未图示)，且可使光学镜头相对于电子装置内的感光元件移动，以达到自动对焦(Auto-Focusing，AF)或光学防手震(Optical Image Stabilization，OIS)的目的，由此提升影像品质。

如图1、图2所示，光学驱动机构1主要包括一底板10、一外框20、一活动部30、一偏压组件W与一弹性件S。前述外框20连接并设置于底板10上，活动部30、偏压组件W和弹性件S则设置于底板10上且位于外框20内，并受到外框20的保护。其中，前述活动部30可承载一光学镜头，通过电子装置中的感光元件接收来自外界并穿过光学镜头的光线，将可获取影像。以下先说明活动部30的详细结构，活动部30与底板10的连接关系将于后述。

请一并参阅图1～图3，其中图3为表示活动部30的示意图。前述活动部30包含一承载件32、一内框34、一电磁驱动组件(Electromagnetic driving assembly)ED、一第一簧片36及一第二簧片38。前述承载件32可用以承载光学镜头，内框33则围绕承载件32，且在光学镜头的光轴O的方向上，内框34不与承载件32重叠。电磁驱动组件ED包含一线圈C与多个磁性元件M(例如磁铁)，分别设置于承载件32与内框34上。详细而言，线圈C系套设于承载件32上，四个磁性元件M放置于内框34的承载面34M上并对应线圈C。其中磁性元件M与承载面34M的连接可通过施加粘胶而实现，相较于无本实施例中的承载面34M的内框而仅能施加粘胶至内框的内侧壁以粘着磁性元件M的方式，本实施例的内框34的承载面34M具有防止粘胶沿内框34内侧壁往下溢流的功效。

如图3所示，前述第一、第二簧片36、38设置于内框34的相反两侧，并连接承载件32与内框34，承载件32夹设于此二者之间。关于第一簧片36的详细而言，其具有多个相互电性独立的部分(例如4个)，且每个部分具有一第一连接区域361与一第二连接区域362，分别连接内框34的底面34B与承载件32。从图4可看出，当第一簧片36与承载件32作连接时，第二连接区域362抵靠承载件32而与承载件32接触，之后可施加粘胶或以卡合的方式使两者相互结合，其中从垂直于光轴O的方向观察，第一簧片36形成有一V字形结构。

关于前述第二簧片38，其设置于内框34的一顶面34T上，并具有一大致为矩形的外弦部381、一大致为圆形的内弦部382以及多个连接外、内弦部381、382的弯折部383。如图2、图3所示，第二簧片38的外弦部381部分地覆盖磁性元件M并与内框34连接，内弦部382则与承载件32连接。此外，在垂直于光学镜头的光轴O的方向上，第二簧片38的第二宽度d2大于第一簧片36的第一宽度d1。

于本实施例中，前述线圈C可接收通过一外部电源(未绘示)所施加的驱动信号(例如电流)，由此可与磁性元件M之间产生磁力，使得电磁驱动组件ED可带动承载件32与设于其中的光学镜头一起相对于外框20/内框34沿光学镜头的光轴O方向(Z轴)移动，进而达到自动对焦功能，或者在光学镜头有晃动产生时，可通过前述移动机制而获得良好的补偿效果，以达防手震的目的。此外，在施加驱动信号之前，第一、第二簧片36、38可让承载件32相对内框34保持在一初始位置。

另外，前述连接磁性元件M的内框34，可具有导磁性材质，或是在面向磁性元件M的侧壁上内嵌有具导磁性材质的元件，可增加内框34的机械强度，以及可使磁性元件M的磁力往一既定方向集中，以增强驱使承载件32移动的磁力。于另一实施例中，如图10所示，本发明提供另一内框34’，包含一具有中空结构、矩形结构的导磁材质的板件34’L以及多个互相分离的内框子件34’U，每一内框子件34’U具有一沟槽34’UR，而板件34’L设置于此些沟槽34’UR内，本实施例亦可增强内框34’的机械强度，并可使磁性元件M的磁力往一既定方向集中。

以下详细说明活动部30与底板10的连接关系。

请参阅图2，前述底板10具有一中心轴Q，当活动部30中的光学镜头在初始位置时，中心轴Q重合于光轴O。底板10可为一软性印刷电路板(Flexible Print Circuit Board)，设置于活动部30的内框34下方，且内框34的底面34B面向底板10，弹性件S与偏压组件W则设置于底板10上并位于底板10与活动部30之间，通过偏压组件W与弹性件S，使得底板10得以与活动部30相互连接。

具体而言，如图5、图6所示，在底板10上的弹性件S(例如为片状弹簧)具有金属材质并大致呈矩形结构，且具有两个L字形的弦臂S2，其可被弯折以朝向底板10与其作连接。此外，多个凸件P设置于底板10与弹性件S之间(请参阅图6、图1)，使得一间隙G形成于底板10与弹性件S之间，可让弹性件S具有充足的变形空间(通过偏压组件W的带动；关于偏压组件W的细节将于后述)。于本实施例中，利用至少三个相互分离的凸件P而使底板10与弹性件S连接(如三个接触点)，可提升位于底板10与弹性件S之间的间隙G的精确度(间隔距离精准度)，以达到更好的定位效果。于一些实施例中，凸件P可具有金属材质及/或弹性材质。

如图6所示的剖视图，弹性件S连接底板10与活动部30的第一簧片36，且第一簧片36位于内框34与弹性件S之间并连接至承载件32(图4)，而在光学镜头的光轴O方向上，内框34、第一簧片36和弹性件S重叠。如此一来，当底板10欲施加驱动信号(例如电流)至承载件32上的线圈C，其电路路径依序为：底板10、弹性件S、第一簧片36，以至承载件32上的线圈C，如此通过弹性件S直接地与第一簧片36电性连接，从而简化了整体光学驱动机构1的内部电路。由于电路简化而让各元件之间的电路连接处总数减少，不仅可降低电路连接处受损的风险，亦可达小型化的目的，此外，电路的简化亦可使电阻下降而达到节能的效果。

请继续参阅图5，前述偏压组件W则具有四个长条形的偏压线，对应地设置在具有矩形结构的底板10的四个侧边，且每一个偏压线的两端分别连接底板10的固定部11与弹性件S的连接部S1，其中固定部11与连接部S1朝向活动部30延伸。

这些偏压组件W的偏压线分别设在底板10的不同四个侧边，以对应着上方活动部30的内框34的四个侧边(图2)。在底板10与内框34的每一侧边皆形成有一个底板10的固定部11与一个弹性件S的连接部S1，偏压线即连接固定部11与连接部S1。具体来说，两个固定部11与两个连接部S1各别地位于底板10的四个角落，且为交错配置(亦即任两相邻的角落配置有一个连接部S1与一个固定部11)。通过偏压组件W与弹性件S以连接底板10和活动部30。

前述连接底板10和活动部30的偏压组件W，例如为具有形状记忆合金(ShapeMemory Alloys，SMA)材质的多个线材，并可通过一外部电源(未图示)对其施加驱动信号(例如电流)而改变其长度。举例来说，当施加驱动信号而使偏压组件W升温时，偏压组件W可产生形变而伸长或缩短；当停止施加驱动信号时，偏压组件W则可恢复到原本长度。换言之，通过施加适当的驱动信号，可控制偏压组件W的长度以使活动部30(包含用以承载光学镜头的承载件32)相对底板10移动，由此改变活动部30的姿态，而使得光学驱动机构1具有防手震与晃动补偿的功能。

前述偏压组件W的材质，举例而言，可包含钛镍合金(TiNi)、钛钯合金(TiPd)、钛镍铜合金(TiNiCu)、钛镍钯合金(TiNiPd)或其组合。

此外，前述弹性件S的开口形成有一凸缘结构S3，其呈现一圆形或大致圆形结构，如图5所示。接着，请参阅图6、图7，凸缘结构S3沿中心轴Q/光轴O的方向朝承载件32延伸，并被容纳于承载件32内，在垂直于光轴O的方向上与承载件32重叠(图6)，且相较于承载件32更靠近中心轴Q/光轴O(图7)。通过形成凸缘结构S3，可避免或减少异物进入至承载件32中而影响光学镜头，大幅提升产品的优良度。

值得注意的是，前述弹性件S可连接至形成于底板10上的数个导线(例如通过其弦臂S2连接，导线则未绘示)，此些导线例如可以嵌入成型(Insert Molding)或以三维模塑互联物件(3D Molded Interconnect Device)技术的方式形成于底板10上，使其可通过弹性件S分别独立地电性连接前述四个的偏压线，以形成四个独立的回路。由此可通过外部电源分别对各个偏压线施加独立的驱动信号(例如电流)，从而改变其长度，以使活动部30相对底板10移动。如此一来，由于前述导线以嵌入成型或三维模塑互联物件技术的方式形成于底板10上，故可减少设置额外的导线而使光学驱动机构1的整体零件数降低，并大幅缩小其体积。

当对偏压组件W施加适当的驱动信号时，偏压组件W会改变其形状(例如缩短或伸长)，使得活动部30(与其所承载的光学镜头)会相对底板10移动，以达光学防手震的功用。

其中，活动部30相对于底板10的移动可包含：活动部30沿大致垂直中心轴Q的方向平移；以及活动部30绕中心轴Q旋转。通过施加适当的驱动信号以控制偏压组件W的各偏压线的变形量，使得活动部30可在大致垂直于底板10的中心轴Q的平面(XY平面)上移动，以具有晃动补偿的效果。此外，由于底板10与活动部30通过弹性件S连接，因此当尚未施加驱动信号至偏压组件W时，活动部30得以相对底板10保持在初始位置。

于一些实施例中，前述光学驱动机构1可还包括一对位组件(未图示)，其包含第一、第二对位元件，分别设置于底板10上与活动部30上(例如设置在其内框34的底面34B)，两者互相匹配。前述第一对位元件可为一永久磁铁与一霍尔效应检测器(Hall EffectSensor)其中一者，第二对位元件则为前述两者之中的另一者，霍尔效应检测器可通过检测永久磁铁的磁场变化，以判断永久磁铁的位置，由此可检测活动部30因震动而产生相对底板10的位置偏移。于另一实施例中，亦可使用其他类型的感测元件/组件，例如磁阻传感器(Magnetoresistive Sensor，MRS)或是光学感测器(Optical Sensor)，以检测活动部30与底板10的相对位置。

关于前述活动部30相对底板10的移动，举例而言，如图5所示，当施加适当的驱动信号至图中的对向侧的两个偏压线并使其分别伸长与收缩时(伸长的偏压线朝连接部S1伸长；收缩的偏压线朝固定部11收缩)，偏压组件W即会带动连接于弹性件S的活动部30相对底板10沿垂直中心轴Q的方向平移。同理，当施加适当的驱动信号至对向侧的偏压线并使其皆收缩时，偏压组件W则会带动活动部30相对底板10绕中心轴Q旋转。

于一些实施例中，偏压组件W可仅包含一个偏压线设置于底板10的一侧边，并可配合设置对应的导引机构，以驱使活动部30相对于底板10平移或旋转。

以下详细说明前述活动部30的承载件32通过电磁驱动组件ED相对于外框20/内框34移动的情形。

请参阅图8、图9，当电磁驱动组件ED驱使承载件32(承载光学镜头)相对于外框20与内框34沿光轴O向上移动时，承载件32可凸出于(高于)内框34的顶面34T，并通过外框20以限制承载件32于一上极限位置X1(当承载件32向上移动时会碰触/接触到外框20而被限位)。

同理，当电磁驱动组件ED驱使承载件32(承载光学镜头)相对于外框20与内框34沿光轴O向下移动时，承载件32凸出于内框31的底面34B，并通过弹性件S将承载件32限制于一下极限位置X2(当承载件32向下移动碰触/接触到弹性件S而被限位)。如此一来，相较于利用内框或在承载件下方设有一额外的基座以对承载件作限位的方式，本实施例中的承载件32的移动时，依靠外框20与弹性件S以作限位，因此承载件32在外框20内的移动距离(光轴O方向)将有效地加大，使得光学驱动机构1的自动对焦与防手震功能更为优异，且可节省设置额外的限位基座或者是内框34于光轴O方向上的厚度，进而达成小型化的目的。

此外，如图9所示，前述内框34的底面34B形成有多个第一卡合部R1，弹性件S则具有多个第二卡合部R2，第一、第二卡合部R1、R2相互匹配。使得当基座3与弹性件S组装时，可通过第一、第二卡合部R1、R2作为定位机制，以提高组装精度，且可提高两者的接触面积，使得连接强度提升。另外亦可视需求于第一、第二卡合部R1、R2上分别形成有一容胶槽，以粘着方式来连接此二者所用的粘胶将不易流至其他组件。于本实施例中，第一卡合部R1为一凸出结构，第二卡合部R2为一凹陷结构；于另一实施例中，第一、第二卡合部R1、R2则可分别为凹陷结构与凸出结构。

综上所述，本发明提供一种光学驱动机构，用以驱动一光学镜头。前述光学驱动机构主要包括一底板、一外框、一活动部、一偏压组件与一弹性件。前述外框连接并设置于底板上，活动部设置于外框内并通过偏压组件与弹性件以可活动的方式连接底板，其中偏压组件用以驱使活动部相对于底板移动。前述活动部包含一内框、一承载件与一第一簧片，其中承载件用以承载一光学镜头，并以可活动的方式连接内框，第一簧片则设置于内框之下，并连接内框的一底面，且底面面向底板。当承载件相对于外框移动至一上极限位置时，承载件接触外框；当承载件相对于外框移动至一下极限位置时，承载件接触弹性件。如此，可使光学驱动机构具有更佳的对焦功能与光学晃动补偿，提升影像品质；此外，在光轴方向上，内框不与承载件重叠，且弹性件与第一簧片直接接触，大幅缩小光学驱动机构的整体体积，以达产品小型化。

在本说明书以及权利要求中的序数，例如“第一”、“第二”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

上述的实施例以足够的细节叙述使所属技术领域的技术人员能通过上述的描述实施本发明所公开的装置，以及必须了解的是，在不脱离本发明的精神以及范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种光学驱动机构，用以驱动一光学镜头，其特征在于，包括：

一底板；

一外框，连接并设置于该底板上；

一活动部，设置于该外框内并相对于外框活动；以及

一偏压组件，连接该底板与该活动部，用以驱使该活动部相对于该底板移动；

一弹性件，连接该偏压组件与该底板以及该活动部，当偏压组件驱使该活动部移动时，该弹性件相对于底板运动；

其中，该活动部包含：

一内框；

一承载件，用以承载该光学镜头，并以可活动的方式连接该内框；

一电磁驱动组件，用以驱动该承载件相对该内框运动；以及

一第一簧片，连接该内框与该承载件，且该第一簧片设置于该内框的一底面，且该底面面向该底板；

其中该第一簧片位于该内框与该弹性件之间，该第一簧片不与该底板相接，且该电磁驱动组件经由该第一簧片电性连接该弹性件；

其中当该承载件相对于该外框移动至一下极限位置时，该承载件接触该弹性件，且该承载件凸出于该内框的该底面。

2.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中该弹性件连接该底板与该活动部的该第一簧片。

3.如权利要求2所述的光学驱动机构，其中该活动部还包含一电磁驱动组件，用以驱使该承载件相对于该内框移动，并具有一线圈与一磁性元件，分别设置于该承载件与该内框上，该线圈、该第一簧片和该弹性件电性连接，且该第一簧片与该弹性件直接接触。

4.如权利要求1所述的光学驱动机构，当该承载件相对于该外框移动至一上极限位置时，该承载件接触该外框。

5.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中在该光学镜头的一光轴方向上，该内框不与该承载件重叠。

6.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中该活动部还包含一第二簧片，设置于该内框的一顶面上并连接该内框与该承载件。

7.如权利要求6所述的光学驱动机构，其中在垂直于该光学镜头的一光轴的方向上，该第二簧片与该第一簧片分别具有一第二宽度与一第一宽度，其中该第二宽度大于该第一宽度。

8.如权利要求6所述的光学驱动机构，还包括一电磁驱动组件，用以驱使该承载件相对于该内框移动，并具有一线圈与一磁性元件，分别设置于该承载件与该内框上，且该第二簧片具有一外弦部，覆盖该内框及至少一部分的该磁性元件。

9.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中在该光学镜头的一光轴方向上，该内框、该第一簧片和该弹性件重叠。

10.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中该第一簧片连接该弹性件、该承载件和该内框，且从垂直于该光学镜头的一光轴的方向观之，该第一簧片形成有一V字形结构。

11.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中该内框具有一第一卡合部，且该弹性件具有一第二卡合部，该第一、第二卡合部相互卡合。

12.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中该内框具有导磁性材质。

13.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中该弹性件的一开口形成有一凸缘结构，朝向该承载件延伸。

14.如权利要求13所述的光学驱动机构，其中在垂直于光学镜头的一光轴的方向上，该凸缘结构与该承载件重叠。

15.如权利要求9所述的光学驱动机构，还包括多个凸件，设置于该底板与该弹性件之间，且一间隙形成于该底板与该弹性件之间。

16.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中该偏压组件具有记忆合金材质。

17.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中该偏压组件带动该活动部沿垂直于该光学镜头的一光轴的方向移动，或带动该活动部绕该光轴旋转。

18.如权利要求1所述的光学驱动机构，其中该内框包含一板件与多个互相分离的内框子件，该板件具有中空结构，并具有导磁性材质，且每一内框子件具有一沟槽，该板件设置于多个所述沟槽内。

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