CN108267829A - 光学元件驱动机构 - Google Patents

Abstract

一种光学元件驱动机构，包括固定模块、可动模块、光学元件、第一感测磁铁以及第一感测元件。可动模块是活动地连接固定模块。光学元件是设置于可动模块上。第一感测磁铁是对应光学元件设置且具有磁极方向。第一感测元件是对应第一感测磁铁设置，用以感测第一感测磁铁相对于固定模块于第一方向的位移，其中第一方向垂直于磁极方向。

Description

光学元件驱动机构

技术领域

本发明涉及一种光学元件驱动机构，特别是有关于一种具有指向性磁传感器的光学元件驱动机构。

背景技术

目前音圈马达(voice coil motor，VCM)中的位移感测方式大多是使用霍尔传感器(Hall effect sensor)与其对应的磁铁搭配量测，当霍尔传感器应用于量测大角度旋转时需要每轴两颗霍尔传感器进行差值运算，使得驱动机构的体积增加，电路也较为复杂。若量测微小角度的旋转，霍尔传感器则往往灵敏度不足。此外，为了避免因其他轴向旋转或位移所造成的信号干扰，每一轴皆需使用至少一颗感测磁铁对应一个霍尔传感器，如此容易造成电路配线困难且不利于机构的微型化。

发明内容

本发明的目的为提供一种光学元件驱动机构，以解决上述现有技术存在的至少一技术问题。

本发明的一些实施例提供光学元件驱动机构，包含固定模块、可动模块、光学元件、第一感测磁铁以及第一感测元件。可动模块系活动地连接固定模块。光学元件设置于可动模块上。第一感测磁铁是对应光学元件设置且具有磁极方向。第一感测元件是对应第一感测磁铁设置，用以感测第一感测磁铁相对于固定模块于第一方向的位移，其中第一方向垂直于磁极方向。

于一实施例中，第一感测元件为磁阻传感器。

于一实施例中，光学元件驱动机构更包含第二感测元件，对应第一感测磁铁设置，用以感测第一感测磁铁相对于固定模块于第二方向的位移，其中第二方向垂直于第一方向。

于一实施例中，光学元件驱动机构更包含电路板，且第一、第二感测元件设置于电路板的相反侧

于一实施例中，从磁极方向观察，第一感测元件与第二感测元件至少部分重叠。

于一实施例中，光学元件驱动机构更包含相对应的第二感测元件以及第二感测磁铁，第二感测磁铁设置于可动模块上且可相对于第一感测磁铁移动，其中第二感测元件感测第二感测磁铁相对于固定模块于第二方向的位移，且第二方向垂直于第一方向。

于一实施例中，光学元件驱动机构更包含磁性传感器，对应第一感测磁铁，用以感测第一感测磁铁相对于固定模块绕一轴向旋转的旋转量，其中轴向垂直于磁极方向。

于一实施例中，从磁极方向上观察，第一感测元件与第一感测磁铁至少部分重叠。

于一实施例中，第一感测磁铁于参考面上的投影面积大于第一感测元件于参考面上的投影面积，其中参考面垂直于磁极方向。

于一实施例中，第一感测元件邻近第一感测磁铁的边缘。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，做详细说明如下。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例的光学元件驱动机构的立体示意图。

图2显示图1中的光学元件驱动机构的分解图。

图3A显示沿图1中A1-A1’线段的剖视图。

图3B显示沿图1中A2-A2’线段的剖视图。

图4显示根据本发明一实施例的承载座、框架、电路板及感测元件组合后的相对位置关系示意图。

图5显示图4中的框架、电路板及感测元件的侧视图。

图6显示图4中的承载座、框架、电路板及感测元件的仰视图。

图7显示根据本发明一实施例的电路板、驱动板及感测元件的俯视图。

图8显示根据本发明另一实施例的光学元件驱动机构中的光学元件、承载座、感测磁铁及感测元件组合后的相对位置关系示意图。

图9显示根据本发明另一实施例的光学元件驱动机构中的光学元件、承载座、感测磁铁及感测元件组合后的相对位置关系示意图。

图10A显示根据本发明另一实施例的第一感测磁铁与第一感测元件的相对位置立体图。

图10B显示图10A中的第一感测磁铁与第一感测元件的相对位置侧视图。

其中，附图标记说明如下：

1～光学元件驱动机构；

10～外壳；

10A～外壳顶壁；

10B～外壳侧壁；

12～外壳开孔；

20～底座；

22～底座开孔；

30～承载座；

32～贯穿孔；

40～驱动线圈；

50～框架；

50A～框边；

52～开口；

60～磁性元件；

62～第一感测磁铁；

64～第二感测磁铁；

70～上簧片；

72～下簧片；

74～悬吊线；

80～电路板；

90～驱动板；

901～绕线区域；

92～第一感测元件；

94～第二感测元件；

D1、D2～充磁方向；

FP～固定模块；

MP～可动模块；

O～光轴；

OE～光学元件；

θ～夹角。

具体实施方式

以下说明本发明实施例的光学元件驱动机构。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)具有与此篇揭露所属的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揭露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。

请先参照图1至图3B，其中图1显示根据本发明一实施例的光学元件驱动机构1的立体示意图，图2显示图1中的光学元件驱动机构1的分解图，图3A、3B分别显示沿图1中A1-A1’及A2-A2’线段的剖视图。应先说明的是，在本实施例中，光学元件驱动机构1例如可设置于具有照相功能的电子装置内，并可具备自动对焦(AF)及光学防手震(OIS)功能。

由图1至图3B中可以看出，光学元件驱动机构1主要包含一外壳10、一底座20、一承载座30、一驱动线圈40、一框架50、多个磁性元件60、一第一感测磁铁62、一上簧片70、一下簧片72、多个悬吊线74、一电路板80、一驱动板90、至少一第一感测元件92以及一第二感测元件94。

前述外壳10具有一中空结构，其具有一顶壁10A与四个侧壁10B，且与底座20可相互连接。应了解的是，外壳10及底座20上分别形成有开孔12、22，开孔12的中心对应于一光学元件(图未示)的光轴O，开孔22则对应于一设置在光学元件驱动机构1之外的影像感测元件(图未示)；据此，设置于光学元件驱动机构1中的前述光学元件可在光轴O方向与影像感测元件进行对焦。

前述承载座30具有一中空结构，并形成有一贯穿孔32，其中前述光学元件锁固于贯穿孔32内。

前述框架50具有一开孔52以及四个凹孔50A，其中凹孔50A分别对应于外壳10的四个侧壁10B。四个磁性元件60可固定于四个凹孔50A内。于一些实施例中，四个磁性元件60亦可固定于框架50的四个角落，且磁性元件60的形状为长条形。

图3A显示沿图1中A1-A1’线段的剖视图。如图2、3A所示，承载座30及框架50活动地(movably)连接外壳10及底座20。更具体而言，可藉由金属材质的上簧片70及下簧片72连接承载座30与框架50，藉以将承载座30悬吊于框架50的中心。

此外，前述四个悬吊线74的一端连接于底座20，另一端则连接上簧片70，藉以使框架50连同设置于其内的承载座30和光学元件可相对外壳10沿水平方向(XY平面)运动，其中前述悬吊线74的材质例如可包含金属。

于本实施例中，电路板80电性连接一设置于光学元件驱动机构1外部的驱动单元(图未示)，用以执行自动对焦(AF)及光学防手震(OIS)等功能。前述磁性元件60与位于承载座30外侧的驱动线圈40可构成一电磁驱动元件。当一电流被施加至前述电路板80时，可通过前述驱动线圈40和磁性元件60产生一电磁驱动力(electromagnetic driving force)，驱使承载座30和前述光学元件相对于框架50沿Z轴方向(光轴O方向)移动，以执行自动对焦(AF)的功能。

前述驱动板90例如为一印刷电路板，其内部设有至少一个线圈(图未示)，对应于前述磁性元件60，用以与前述磁性元件60之间产生一电磁驱动力，以驱使承载座30与前述光学元件相对于前述驱动板90沿着垂直于光轴O的方向(平行于XY平面)移动来补偿X轴及Y轴方向上的位置偏移，进而实现光学防手震(OIS)的功能。

应了解的是，藉由电路板80可传送电信号至位于承载座30外侧的驱动线圈40及驱动板90内的线圈(图未示)，且电路板80亦可通过悬吊线74及上簧片70而传送电信号至驱动线圈40，藉以控制承载座30及框架50在X、Y、Z轴方向上的移动。

综上所述，承载座30、驱动线圈40、框架50、磁性元件60、上簧片70、下簧片72及悬吊线74可构成一可动模块MP。另外，外壳10、底座20、电路板80及驱动板90可构成一固定模块FP，其中可动模块MP可相对于固定模块FP沿水平或垂直方向运动。

图3B显示沿图1中A2-A2’线段的剖视图。如图2、3B所示，光学元件驱动机构1中设有一第一感测磁铁62，对应光学元件(图未示)设置于承载座30上，且第一感测磁铁62的磁极方向与光轴O方向(Z轴方向)平行。

在本实施例中，于电路板80的上、下侧边分别安装有对应于第一感测磁铁62，且和电路板80电性连接的第一感测元件92及第二感测元件94，其中第一感测元件92及第二感测元件94可为磁阻传感器(MR sensor)，例如穿隧磁阻传感器(TMR sensor)、巨磁阻传感器(GMR sensor)，或是其他任何适合的磁阻传感器，藉此可用以感测第一感测磁铁62的磁场变化，以得知可动模块MP相对于固定模块FP在X、Y、Z轴方向上的位置偏移量。

再请参阅图4-6，图4显示如图3B所示实施例的承载座30、框架50、电路板80、第一感测元件92及第二感测元件94组合后的相对位置关系示意图。图5显示图4中的框架50、电路板80、第一感测元件92及第二感测元件94的侧视图。图6显示图4中的承载座30、框架50、电路板80、第一感测元件92及第二感测元件94的仰视图。如图5所示，第一感测元件92及第二感测元件94分别设置于电路板80的两平面上，且前述平面垂直于第一感测磁铁62的磁极方向(Z轴方向)。在本实施例中，前述第一感测元件92是设置于前述电路板80的下方，而前述第二感测元件94则是设置于前述电路板80的上方。在一些实施例中，前述第一感测元件92与第二感测元件94的位置也可互换。

第一感测元件92是用以感测第一感测磁铁62相对于固定模块FP沿一水平方向(XY平面)的位移，其中前述水平方向(第一方向)垂直于光轴O和第一感测磁铁62的磁极方向。在本实施例中，两个第一感测元件92可分别感测第一感测磁铁62相对于电路板80沿X轴及Y轴方向(水平方向)上的位移。此外，第二感测元件94可用以感测第一感测磁铁62相对于固定模块FP沿Z轴方向(垂直方向)的位移，其中前述垂直方向(第二方向)垂直于前述水平方向(第一方向)。

如图6所示，从第一感测磁铁62的磁极方向(Z轴方向)观察，第一感测元件92与第二感测元件94至少部分重叠，且第一感测元件92与第一感测磁铁62亦至少部分重叠，且第一感测元件92邻近第一感测磁铁62的边缘，以提升感测的灵敏度。

此外，在本实施例中，第一感测磁铁62于一参考面(XY平面)上的投影面积大于第一感测元件92于前述参考面上的投影面积，其中前述参考面垂直于光轴O以及第一感测磁铁62的磁极方向(Z轴方向)。应了解的是，在本实施例中使用的磁阻传感器(MR sensor)，相较于传统上所使用的霍尔传感器(Hall effect sensor)而言，可减少其对应感测磁铁的数量，即最少只需使用一个感测磁铁即可对应多个磁阻传感器，藉此降低设计的困难度，也可简化电路板的回路设计，且由于磁阻传感器具有指向性量测的特性，感测时并不会受到其感测的目标轴以外的轴向运动影响而导致信号失真。

请参照图7，图7显示根据本发明一实施例的电路板80、驱动板90及第二感测元件94的俯视图。如图7所示，第二感测元件94系设置于电路板80的角落处，以避开位于驱动板90中四个侧边且分别对应四个磁性元件60设置的绕线区域901，使得驱动板90上线圈的绕线区域901增加，进而可达到磁推力提升的效果。

再请参照图8，图8绘示另一实施例的光学元件驱动机构中的光学元件OE、承载座30、感测磁铁及感测元件的相对位置关系示意图。在本实施例中，设置于框架50上的四个磁性元件60的其中之一可同时作为第一感测磁铁62，对应承载座30内部的光学元件OE设置，其中第一感测磁铁62的充磁方向D1与Y轴方向平行。此外，光学元件驱动机构1更包含一第二感测磁铁64，设置于可动模块MP内的承载座30上，且可相对于第一感测磁铁62移动。在本实施例中，第一感测元件92与第二感测元件94皆固定在固定模块FP上。举例而言，两个第一感测元件92可固定于外壳10上，用以分别感测第一感测磁铁62相对于固定模块FP沿X轴及Y轴方向(第一方向)的位移，第二感测元件94则可固定于底座20上，用以感测第二感测磁铁64相对于固定模块FP沿Z轴方向(第二方向)的位移。

如图8所示，两个第一感测元件92的其中之一邻近第一感测磁铁62的中心位置，另外一个第一感测元件92的位置则接近第一感测磁铁62的边缘。在本实施例中，邻近第一感测磁铁62中心的第一感测元件92可用以感测第一感测磁铁62于Y轴方向上的位移，邻近第一感测磁铁62边缘的第一感测元件92可用以感测第一感测磁铁62于X轴方向上的位移。

在本实施例中，于图8上方的前述第一感测磁铁62是设置在框架50上，且位于承载座30以及第一感测元件92之间。第二感测磁铁64则是设置在承载座30上，且位于承载座30以及第二感测元件94之间。由于前述第一感测元件92和第二感测元件94皆是固定在固定模块FP(例如外壳10或底座20等)上，且位在第一感测磁铁62和第二感测磁铁64的外侧，藉此可使光学元件驱动机构在Z轴方向的高度可进一步下降，以达到机构小型化的目的。

需特别说明的是，前述第一感测磁铁62与第二感测磁铁64的充磁方向不平行。在本实施例中，第一感测磁铁62的充磁方向D1与第二感测磁铁64的充磁方向D2间的夹角θ例如为约45度。

请参照图9，图9绘示另一实施例的光学元件驱动机构中的光学元件OE、承载座30、感测磁铁及感测元件组合后的相对位置关系示意图。在本实施例中，设置于框架50上四个磁性元件60的其中一个可同时作为第一感测磁铁62，对应承载座30内部的光学元件OE设置，其中第一感测磁铁62位于承载座30的角落，且其磁极方向与矩形外壳10的侧边(X轴或Y轴方向)夹45度角。藉由此配置方式，可进一步地缩小磁性元件60(含第一感测磁铁62)与承载座30整体的体积，以达到机构的小型化。

在本实施例中，前述第一感测磁铁62是设置在框架50上，且位于承载座30以及第一感测元件92之间。第二感测磁铁64则是设置在承载座30上，且位于承载座30以及第二感测元件94之间。另外，如图9所示，在本实施例中，第一感测磁铁62与第二感测磁铁64的充磁方向不平行，第一感测磁铁62的充磁方向D1与第二感测磁铁64的充磁方向D2间的夹角θ例如为约45度。由于前述第一感测元件92和第二感测元件94皆是固定在固定模块FP上，且位在第一感测磁铁62和第二感测磁铁64的外侧，藉此可降低光学元件驱动机构于Z轴方向上的尺寸，以达到机构小型化的目的。

在一些实施例中，光学元件驱动机构1更可额外包含一磁性传感器(图未示)，设置在固定模块FP(例如外壳10或底座20)上，且对应于第一感测磁铁62，用以感测第一感测磁铁62相对于固定模块FP绕一轴向旋转的旋转量，其中前述轴向垂直于第一感测磁铁62的磁极方向。

接着，请参照图10A-10B，图10A显示根据本发明另一实施例的第一感测元件92及第一感测磁铁62的相对位置立体图。图10B显示图10A中的第一感测元件92及第一感测磁铁62的相对位置侧视图。本实施例与图9中的第一感测元件92不同之处在于：两个第一感测元件92是沿Z轴方向排列，如图10A所示，在图上方的第一感测元件92可感测第一感测磁铁62因旋转或位移所产生沿一第一水平方向(如图10A中箭头方向所示)的磁场变化，其中第一水平方向垂直于第一感测磁铁62的磁极方向(N-S)。

另外，如图10B所示，在图下方的第一感测元件92可感测第一感测磁铁62因位移所产生沿一第二水平方向(如图10B中箭头方向所示)的磁场变化，其中第二水平方向平行于第一感测磁铁62的磁极方向(N-S)，且第一、第二水平方向皆垂直于光学元件的光轴O(Z轴方向)。应理解的是，上述实施例仅用以作为范例，而非用以限定本发明实施例。在其他一些实施例中，上述感测元件也可选用其他适合的感测方式，以感测上述感测磁铁的磁场变化。

虽然本发明的实施例及其优点已揭露如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本发明的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中具有通常知识者可从本发明揭示内容中理解现行或未来所发展出的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本发明使用。因此，本发明的保护范围包括上述制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一申请专利范围构成个别的实施例，且本发明的保护范围也包括各个申请专利范围及实施例的组合。

虽然本发明以前述数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。此外，每个申请专利范围建构成一独立的实施例，且各种申请专利范围及实施例的组合皆介于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种光学元件驱动机构，包括：

一固定模块；

一可动模块，活动地连接该固定模块；

一光学元件，设置于该可动模块上；

一第一感测磁铁，对应该光学元件设置，且具有一磁极方向；以及

一第一感测元件，对应该第一感测磁铁设置，用以感测该第一感测磁铁相对于该固定模块沿一第一方向的位移；

其中，该第一方向垂直于该磁极方向。

2.如权利要求1所述的光学元件驱动机构，其中该第一感测元件为一磁阻传感器。

3.如权利要求1所述的光学元件驱动机构，该光学元件驱动机构还包括一第二感测元件，对应该第一感测磁铁设置，用以感测该第一感测磁铁相对于该固定模块沿一第二方向的位移，其中该第二方向垂直于该第一方向。

4.如权利要求3所述的光学元件驱动机构，该光学元件驱动机构还包括一电路板，该第一感测元件和第二感测元件设置于该电路板的相反侧。

5.如权利要求4所述的光学元件驱动机构，其中从该磁极方向观察，该第一感测元件和第二感测元件至少部分重叠。

6.如权利要求1所述的光学元件驱动机构，其中该光学元件驱动机构还包括相对应的一第二感测元件以及一第二感测磁铁，该第二感测磁铁设置于该可动模块上且可相对于该第一感测磁铁移动，其中该第二感测元件感测该第二感测磁铁相对于该固定模块沿一第二方向的位移，且该第二方向垂直于该第一方向。

7.如权利要求1所述的光学元件驱动机构，其中该光学元件驱动机构还包括一磁性传感器，对应该第一感测磁铁，用以感测该第一感测磁铁相对于该固定模块绕一轴向旋转的旋转量，其中该轴向垂直于该磁极方向。

8.如权利要求1所述的光学元件驱动机构，其中从该磁极方向上观察，该第一感测元件与该第一感测磁铁至少部分重叠。

9.如权利要求1所述的光学元件驱动机构，其中该第一感测磁铁于一参考面上的投影面积大于该第一感测元件于该参考面上的投影面积，其中该参考面垂直于该磁极方向。

10.如权利要求1所述的光学元件驱动机构，其中该第一感测元件邻近该第一感测磁铁的边缘。