CN111522120A - 光学元件驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种光学元件驱动机构,包括固定部、活动部、第一驱动组件以及定位组件。活动部活动地设置在固定部上,且包括一光学元件;第一驱动组件至少部分设置在固定部上,且驱动光学元件在第一方向运动;定位组件设置于固定部或活动部,其中定位组件限定活动部相对固定部位于第一极限位置或第二极限位置。
Description
技术领域
本公开涉及一种驱动机构,尤其涉及一种光学元件驱动机构。
背景技术
随着科技的发展,现今许多电子装置(例如笔记型电脑、智能型手机或数字相机)皆具有照相或录像的功能。这些电子装置的使用越来越普遍,并朝着便利和轻薄化的设计方向进行发展,以提供使用者更多的选择。
前述具有照相或录像功能的电子装置通常设有驱动机构,以驱动光学元件进行移动。光线可穿过前述光学元件在感光元件上成像。然而,现今行动装置的趋势是希望可具有较高的耐用度并且具有较高的隐私性,因此本公开提供一有别于先前的驱动机构,以提高机构稳定度并同时加强信息安全性。
发明内容
本公开的一实施例提供一种光学元件驱动机构,包括固定部、活动部、第一驱动组件以及定位组件。活动部活动地设置在固定部上,且包括一光学元件;第一驱动组件至少部分设置在固定部上,且驱动光学元件在第一方向运动;定位组件设置于固定部或活动部,其中定位组件限定活动部相对固定部位于第一极限位置或第二极限位置。
根据本公开的一些实施例,固定部包括上盖以及底座,底座连接上盖,其中活动部、第一驱动组件以及定位组件皆位于上盖与底座之间。在一些实施例中,上盖为金属,与定位组件电性连接,且上盖具有一表面以及设置于表面上的一绝缘件。在一些实施例中,光学元件驱动机构还包括一金属导线,埋设在上盖之中,其中金属导线与定位组件电性连接。在一些实施例中,固定部还包括第一止动结构以及第二止动结构,第一止动结构位于固定部的较靠近定位组件的一侧,第二止动结构位于固定部的较远离定位组件的一侧,其中当活动部接触第一止动结构时,活动部相对固定部位于第一极限位置;当活动部接触第二止动结构时,活动部相对固定部位于第二极限位置。
根据本公开的一些实施例,活动部包括滑动部,且固定部包括对应滑动部的轨道。
根据本公开的一些实施例,第一驱动组件包括第一驱动线圈、定位销以及第一驱动磁铁。第一驱动线圈设置于固定部,定位销位于第一驱动线圈中,第一驱动磁铁连接活动部,相对第一驱动线圈沿第一方向运动。第一驱动磁铁的运动范围大于第一驱动线圈的长度。光学元件驱动机构还包括粘着件,且活动部还包括承载座,承载座具有延伸至第一驱动组件的贯穿槽,粘着件位于贯穿槽与第一驱动组件之间,而承载座通过粘着件与第一驱动组件结合。承载座具有一凸件,且光学元件具有一孔洞,凸件穿过孔洞而连接承载座与光学元件。
根据本公开的一些实施例,定位组件包括定位元件以及第二驱动组件,定位元件对应活动部,第二驱动组件驱动定位元件相对固定部沿着垂直第一方向的第二方向运动。光学元件驱动机构还包括第一导电部以及第二导电部,第一导电部电性连接第一驱动组件,第二导电部电性连接第二驱动组件,其中第一导电部与第二导电部互相分离。第二驱动组件包括第二驱动线圈以及中心销。第二驱动线圈设置于固定部,中心销至少部分位于第二驱动线圈中,其中当第二驱动线圈通电时,定位元件受中心销的磁吸力吸引,相对活动部移动。中心销具有绕线轴以及顶面,绕线轴设置于第二驱动线圈中,顶面连接绕线轴,且顶面的直径大于绕线轴的直径。定位元件具有凸起部以及底部,底部连接凸起部,且相较凸起部更靠近第二驱动组件。光学元件具有两个穿孔,在活动部位于第一极限位置时,其中一穿孔对应凸起部,在活动部位于第二极限位置时,另一穿孔对应凸起部。凸起部在第二方向观察时,顶端为圆形或具有圆角的矩形。定位组件还包括弹性元件,接触定位元件的底部,且第二驱动组件至少部分设置于弹性元件内部。
根据本公开的一些实施例,光学元件驱动机构还包括一控制器,控制定位组件移动至解锁位置;接着将原本在第一极限位置的活动部移动至第二极限位置;再将定位组件移动至锁定位置。
根据本公开的一些实施例,光学元件驱动机构还包括一控制器,控制定位组件移动至解锁位置;将原本在第一极限位置的活动部移动至第二极限位置;接着将活动部移动回第一极限位置;再将定位组件移动至锁定位置。
本公开的有益效果在于,光学元件驱动机构的耐用度得到提升并且信息安全性得以加强。
附图说明
本公开可通过之后的详细说明并配合附图而得到清楚的了解。要强调的是,按照本技术领域的标准做法,各种特征并没有按比例绘制,并且仅用于说明的目的。事实上,为了能够清楚的说明,因此各种特征的尺寸可能会任意地放大或者缩小。
图1为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的立体图。
图2为根据本公开一实施例的活动部的立体图。
图3为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的沿着图1中的1-A-1-A’线段切开的剖面图。
图4为根据本公开一实施例的定位组件的立体图。
图5A为根据本公开一实施例的定位元件位于锁定位置的示意图。
图5B为根据本公开一实施例的定位元件位于解锁位置的示意图。
图5C为根据本公开另一实施例的定位元件位于锁定位置的示意图。
图6为根据本公开一实施例的中心销的侧视图。
图7A为根据本公开一实施例的固定部的立体图。
图7B为根据本公开一实施例的固定部的底座的俯视图。
图8A为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构与控制器电性连接的示意图。
图8B为根据本公开一实施例的操作流程图。
图9A为根据本公开一实施例的活动部位于第一极限位置且定位元件位于锁定位置的光学元件驱动机构的示意图。
图9B为根据本公开一实施例的活动部位于第一极限位置且定位元件位于解锁位置的光学元件驱动机构的示意图。
图9C为根据本公开一实施例的活动部位于第二极限位置且定位元件位于解锁位置的光学元件驱动机构的示意图。
图9D为根据本公开一实施例的活动部位于第二极限位置且定位元件位于锁定位置的光学元件驱动机构的示意图。
图10为根据本公开另一实施例的操作流程图。
图11是一光学元件驱动机构的立体图。
图12是光学元件驱动机构的立体图,且部分元件以透明化显示。
图13是光学元件驱动机构的分解图。
图14是一驱动组件以及一定位组件的示意图。
图15是驱动组件以及定位组件的侧视图。
图16是光学元件驱动机构的俯视图。
图17是光学元件驱动机构的侧视图。
图18是光学元件驱动机构的仰视图。
图19以及图20是光学元件驱动机构的俯视图。
图21是一光学系统的示意图。
图22是装设有光学系统的一电子装置的示意图。
图23是根据本公开一些实施例示出的光学元件驱动机构的示意图。
图24是光学元件驱动机构的爆炸图。
图25是光学元件驱动机构从第一方向观察时的侧视图。
图26是光学元件驱动机构从第二方向观察时的侧视图。
图27是光学元件驱动机构的俯视图。
图28至图30是底座从不同角度观察时的示意图。
图31是光学元件驱动机构一些元件在一开启状态时的俯视图。
图32是光学元件驱动机构一些元件在一开启状态时的示意图。
图33是光学元件驱动机构一些元件在一开启状态时的示意图。
图34是光学元件驱动机构一些元件在一过渡状态时的俯视图。
图35是光学元件驱动机构一些元件在一过渡状态时的示意图。
图36是光学元件驱动机构一些元件在一过渡状态时的示意图。
图37是光学元件驱动机构一些元件在一关闭状态时的俯视图。
图38是光学元件驱动机构一些元件在一关闭状态时的示意图。
图39是光学元件驱动机构一些元件在一关闭状态时的示意图。
图40以及图41是光学元件驱动机构设置在电子元件中时的示意图。
图42表示根据本公开一实施例的一光学元件驱动机构的立体图。
图43表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构爆炸图。
图44表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的一底座的立体图。
图45表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图46表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图47表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图48表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图49表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图50表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图51A表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图51B表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图52A表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图52B表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图53表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图54表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的侧视图。
图55表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的俯视图。
图56是根据本公开一些实施例示出的光学元件驱动机构的示意图。
图57是光学元件驱动机构的爆炸图。
图58是光学元件驱动机构的侧视图。
图59是顶壳的示意图。
图60以及图61是底座从不同角度观察时的示意图。
图62是光学元件的俯视图。
图63是定位元件的示意图。
图64是承载座的示意图。
图65以及图66是定位元件进行运作时的示意图。
图67以及图68是光学元件驱动机构运作方法的方块图。
图69至图74是光学元件驱动机构进行运作时的示意图。
图75为根据本公开一实施例的一光学元件驱动机构6-100的示意图。
图76为根据本公开一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的爆炸图。
图77为根据本公开一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的俯视示意图。
图78为根据本公开一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的前视图。
图79A图与图79B为根据本公开一实施例的磁性模块6-123位于不同位置的示意图。
图80为根据本公开另一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的前视图。
图81为根据本公开另一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的示意图。
图82为根据本公开另一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的部分爆炸图。
图83为根据本公开另一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的前视图。
图84A为根据本公开另一实施例的驱动组件以及电路组件的示意图。
图84B为根据本公开另一实施例的图84A的前视图。
图85为根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的示意图。
图86为根据本公开图85的实施例的放大示意图。
图87表示根据本公开一实施例的具有一光学元件驱动机构的一电子装置的示意图。
图88表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构以及一第一光学元件的立体图,其中光学元件驱动机构的一固定部以虚线表示。
图89表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的爆炸图。
图90表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的一承载座的示意图。
图91表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的承载座的示意图。
图92表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的底视图。
图93表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的固定部及一导磁元件的立体图,其中固定部以虚线表示。
图94A表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构的立体图,其中省略承载座,且固定部以虚线表示。
图94B表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构以及第一光学元件的立体图,其中固定部以虚线表示。
图95A表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的立体图,其中省略承载座,且固定部以虚线表示。
图95B表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的立体图,其中省略承载座,且固定部以虚线表示。
图96表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的立体图,其中省略承载座,且固定部以虚线表示。
图97表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构沿图88的7-A-7-A线的剖视图。
图98表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构以及第一光学元件的立体图。
图99表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构、第一光学元件以及一第二光学元件的立体图。
图100表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的爆炸图。
图101表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的立体图,其中固定部以虚线表示。
图102表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构沿图99的7-B-7-B线的剖视图。
图103表示根据本公开一实施例的一光学装置的立体图,其中固定部以虚线表示。
图104表示本公开一实施例的光学驱动机构的爆炸示意图。
图105A表示图104中的光学驱动机构组合后的示意图。
图105B表示活动部与第一光学元件沿第一方向移动的示意图。
图105C表示活动部与第一光学元件沿相反于第一方向的方向移动的示意图。
图105D显示活动部的移动行程与数个位置感测元件感测到或输出的信号强度关系图。
图106表示图105A中的光学驱动机构的前视示意图。
图107表示本公开另一实施例的光学驱动机构的前视示意图。
图108表示本公开另一实施例的光学驱动机构的前视示意图。
图109表示本公开另一实施例的光学驱动机构的前视示意图。
图110为根据本公开一实施例的一光学元件驱动机构9-100的示意图。
图111为根据本公开一实施例的驱动组件9-120以及电路组件9-130的俯视示意图。
图112A为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构9-100的部分结构示意图。
图112B至图112E为根据本公开一实施例的磁性元件9-MG相对于电路组件9-130的作动示意图。
图113为根据本公开另一实施例的驱动组件9-120A以及电路组件9-130的爆炸图。
图114为根据本公开另一实施例的驱动组件9-120A以及电路组件9-130的俯视示意图。
图115A至图115D为根据本公开另一实施例的磁性元件9-MG相对于固定组件9-101的作动示意图。
附图标记说明:
1-10:光学元件驱动机构
1-200:活动部
1-210:光学元件
1-211:孔洞
1-212:穿孔
1-213:阻挡部
1-220:承载座
1-221:贯穿槽
1-222:凸件
1-223:滑动部
1-300:第一驱动组件
1-310:第一导电部
1-320:第一驱动线圈
1-330:定位销
1-340:第一驱动磁铁
1-400:定位组件
1-410:定位元件
1-411:凸起部
1-412:底部
1-420:弹性元件
1-430:第二驱动组件
1-431:第二导电部
1-432:第二驱动线圈
1-433:中心销
1-433A:绕线轴
1-433B:顶面
1-500:固定部
1-510:上盖
1-511A,1-511B:限位孔
1-512:卡扣
1-513:导槽
1-514:光孔
1-520:底座
1-521:限位件
1-522:凸出斜面
1-523A:第一止动结构
1-523B:第二止动结构
1-524:容纳槽
1-525:凹孔
1-526:支持座
1-527:轨道
1-600:控制器
1-802,1-804,1-806,1-1012,1-1014,1-1016,1-1018:操作
1-D1:第一方向
1-D2:第二方向
1-dA,1-dB:直径
1-S:表面
1-W:粘胶
2-1:光学元件驱动机构
2-10:顶盖
2-11:开口
2-12:沟槽
2-12E1,2-12E1,2-21E1,2-21E2:边缘
2-12L,2-21L,2-50L,2-60L:长度
2-13:固定结构
2-14:连接结构
2-15:突出部
2-20:光学元件
2-21:穿孔
2-22:孔洞
2-30:承载座
2-31:承载部
2-32:突起
2-37:滑动部
2-40:磁性元件
2-40A,2-50A:顶面
2-40B,2-50B,2-80B:底面
2-50:线圈
2-51:绕线空间
2-60:导磁元件
2-70:定位元件
2-70A,2-70B:端面
2-80:本体
2-81:透光部
2-82:容纳部
2-83:固定元件
2-84:连接元件
2-85:内凹部
2-86:止挡元件
2-87:轨道
2-90:电性连接部
2-110:第一摄像模块
2-111:第一镜片
2-112:第一感光元件
2-120:光路调整模块
2-121:光路调整元件
2-130:第二摄像模块
2-131:第二镜片
2-132:第二感光元件
2-500:光学系统
2-600:电子装置
2-D:驱动组件
2-F:固定部
2-L:光线
2-M:活动部
2-P:定位组件
3-1:光学元件驱动机构
3-10:顶壳
3-12,3-72:开口
3-14,3-16,3-23,3-41,3-42,3-43A,3-43B,3-62,3-64:孔洞
3-20:底座
3-21,3-24,3-25,3-29,3-32:凹槽
3-22:凸柱
3-26:限制部
3-27:侧部
3-28,3-42,3-44C:连接部
3-30:光学元件
3-34:通道
3-40:转动元件
3-43:第一连接元件
3-44:第二连接元件
3-44A,3-44B:凸起部
3-50:磁性元件
3-52:导磁元件
3-60:挡板
3-70:延伸元件
3-74:缺口
3-80:线路
3-100:光学模块
3-C:连动组件
3-F:固定部
3-G:间隙
3-M:活动部
3-O:主轴
3-R:旋转轴
4-1:光学元件驱动机构
4-10:固定部
4-11:底座
4-11A:磁性元件容纳部
4-11B:驱动线圈容纳部
4-11C:支撑轴
4-11D:主要止动部
4-11E:辅助止动部
4-11F:滑轨
4-12:框架
4-12A:开口
4-13:固定板
4-13A:开孔
4-14:外盖
4-14A:外盖开口
4-14B:外盖开孔
4-14C:外盖孔洞
4-20:活动部
4-21:第一遮板
4-21A:第一凹陷部
4-21B:第一遮板开孔
4-21C:第一遮板孔洞
4-21D:止动面
4-22:第二遮板
4-22A:第二遮板开口
4-22B:第二凹陷部
4-22C:第二遮板开孔
4-22D:第二遮板孔洞
4-22E:止动面
4-30:驱动组件
4-31:磁性元件
4-31A:通孔
4-31B:第一突出部
4-31C:第二突出部
4-31D:缺口
4-31E:凹口
4-32:驱动线圈
4-33:导磁元件
4-100:光学模块
4-110:外框
4-120:镜头
4-D1:第一距离
4-D2:第二距离
4-Di1:第一方向
4-Di2:第二方向
4-DS1:第一止动距离
4-DS2:第二止动距离
4-Lo1:第一遮板初始位置
4-Lo2:第二遮板初始位置
4-Ls1:第一遮板遮蔽位置
4-Ls2:第二遮板遮蔽位置
4-L:入射光
4-O:光轴
4-S:外壳
5-1:光学元件驱动机构
5-100:顶壳
5-112:光学开口
5-114:连接开口
5-116,5-311:通道
5-120,5-122:连接部
5-130:定位开口
5-132:定位凹槽
5-200:底座
5-201,5-204,5-205,5-206,5-207,5-208,5-620:凹槽
5-202,5-310,5-322,5-324,5-622:开口
5-203,5-212,5-214:凹陷部
5-207A:侧边
5-209,5-213:凸起部
5-220:凸柱
5-230,5-630:接触部
5-240:第一定位部
5-242:第二定位部
5-300:光学元件
5-312,5-314,5-316,5-318:缺口
5-400:第一驱动组件
5-410:第一磁性元件
5-420:第二磁性元件
5-430:第三磁性元件
5-500:第二驱动组件
5-510,5-610:定位元件
5-511,5-605:本体
5-512:孔洞
5-514,5-516:限位部
5-518:止动部
5-520:第四磁性元件
5-530:第五磁性元件
5-600:承载座
5-700:限位元件
5-800:光学模块
5-900,5-910:运作方法
5-902,5-904,5-906,5-912,5-914,5-916,5-918:操作
5-D1,5-D2:直径
5-F:固定部
5-M:活动部
5-W:宽度
6-100:光学元件驱动机构
6-101:固定组件
6-102:外壳
6-108:活动组件
6-112:底座
6-118:感光元件
6-120,6-120A,6-120B,6-120C,6-120D:驱动组件
6-121,6-121A,6-121B:第一线圈组
6-122,6-122A,6-122B:第二线圈组
6-123:磁性模块
6-124:第一导电元件
6-125:绝缘元件
6-130,6-130A,6-130B,6-130C,6-130D:电路组件
6-131:第一电路构件
6-132:第二电路构件
6-1321:第一侧
6-1322:第二侧
6-140:施压组件
6-CL11,6-CL12,6-CL13:第一线圈
6-CL21,6-CL22,6-CL23:第二线圈
6-EC1:第一电性连接部
6-EC2:第二电性连接部
6-EC3:第三电性连接部
6-EC4:第四电性连接部
6-EP1:第一端部
6-EP2:第二端部
6-F1:电磁驱动力
6-F2:电磁驱动力
6-L:长度
6-LM:最大距离
6-LS:最短距离
6-MCD1:第二导电元件
6-MCD2:第二导电元件
6-MCD3:第二导电元件
6-MG:磁性元件
6-MG1:磁性元件
6-MG11:第一磁性部
6-MG12:第二磁性部
6-MG2:磁性元件
6-MG3:磁性元件
6-MG4:磁性元件
6-LP11,6-LP12:L形导电板
6-LP21:L形导电板
7-1:电子装置
7-2:光学装置
7-10:活动部
7-11:承载座
7-12:弹性元件
7-13:第一活动单元
7-14:第二活动单元
7-15:第一弹性元件
7-16:第二弹性元件
7-20:固定部
7-21:外框
7-22:底板
7-23:导磁元件收纳部
7-24:磁性元件容纳部
7-30:驱动组件
7-31:驱动线圈
7-31a,7-33a:最大尺寸
7-32:磁性元件
7-33:导磁元件
7-34:第一磁性元件
7-35:第二磁性元件
7-40:止动组件
7-41:磁性元件止动部
7-42:承载座止动部
7-50:接着元件
7-100,7-200,7-300:光学元件驱动机构
7-110:第一光学元件
7-111:承载座主体
7-111a:承载座主体表面
7-112:承载座连接部
7-113:承载座突起
7-114:承载座滑动部,滚珠
7-120:第二光学元件
7-131:第一活动单元主体
7-131a:第一活动单元主体表面
7-132:第一活动单元连接部
7-133:第一活动单元突起
7-134:第一活动单元滑动部
7-141:第二活动单元主体
7-141a:第二活动单元主体表面
7-142:第二活动单元连接部
7-143:第二活动单元突起
7-144:第二活动单元滑动部
7-211:外框侧壁
7-212:外框延伸部
7-212a:外框延伸部开口
7-213:外框支撑壁
7-221:底板开口
7-241:第一侧
7-242:第二侧
7-311:长边
7-312:短边
7-400:摄像模块
7-410:感光元件
7-420:光学单元
7-D1:第一方向
7-D2:第二方向
7-L:光线
7-O,7-O’:光轴
7-S1,7-S2,7-S3,7-S4,7-S5,7-S6,7-S7,7-S8:最小距离
8-100,8-400,8-500,8-600:光学驱动机构
8-10:固定部
8-11:外壳
8-12:承载板
8-30:活动部
8-31:连接件
8-A:极限范围
8-A1第一范围
8-A2第二范围
8-A3:第三范围
8-C:线圈
8-CP:中心点
8-D1:第一方向
8-D1’:第一方向的反向
8-D2:第二方向
8-G:间隙
8-LS1:第一光学元件
8-LS2:第二光学元件
8-M,8-M’:磁性元件
8-MO:磁性元件的开口
8-MC,8-MC2,8-MC3,8-MC4:驱动组件
8-O:光轴
8-RD:导引结构
8-RE:参考元件
8-S:位置感测组件
8-S1:第一位置感测元件
8-S2:第二位置感测元件
8-S3:第三位置感测元件
8-SS1:第一感测表面
8-SS2:第二感测表面
8-SS3:第三感测表面
9-100:光学元件驱动机构
9-101:固定组件
9-102:外壳
9-108:活动组件
9-112:底座
9-118:感光元件
9-120,9-120A:驱动组件
9-121:第一线圈组
9-122:第二线圈组
9-130:电路组件
9-150:控制电路
9-CL11,9-CL12,9-CL13:第一线圈
9-CL21,9-CL22,9-CL23:第二线圈
9-DT1,9-DT2,9-DT3,9-DT4,9-DT5:感测元件
9-EC1:第一电性连接部
9-EC2:第二电性连接部
9-EC3:第三电性连接部
9-EC4:第四电性连接部
9-F1:电磁驱动力
9-F2:电磁驱动力
9-MG:磁性元件
9-LP11,9-LP12:L形导电板
9-LP21:L形导电板
9-SG11:第一段部
9-SG12:第二段部
9-SG21:第一段部
9-SG22:第二段部
X:X轴
Y:Y轴
Z:Z轴
具体实施方式
以下说明本公开实施例的光学元件驱动机构。然而,可轻易了解本公开实施例提供许多合适的公开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公开,并非用以局限本公开的范围。
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的普通技术人员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。
第一组实施例。
首先请参阅图1。图1为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构1-10的立体图。如图1所示,在一些实施例中,光学元件驱动机构1-10主要包括一活动部1-200、一第一驱动组件1-300、一定位组件1-400以及一固定部1-500。在图1所示的实施例中,定位组件1-400设置于固定部1-500上,但无意于限制,例如:在其他实施例中,定位组件1-400也可设置于活动部1-200。
请参照图2。图2为根据本公开一实施例的活动部1-200的立体图。如图2所示,活动部1-200包括一光学元件1-210以及一承载座1-220。光学元件1-210包括两个孔洞1-211、两个穿孔1-212以及一遮挡部1-213。承载座1-220包括一贯穿槽1-221、两个凸件1-222以及四个滑动部1-223。在一些实施例中,承载座1-220的两个凸件1-222,沿着Y轴方向排列,且对应至光学元件1-210的两个孔洞1-211,凸件1-222通过穿过孔洞1-211而将承载座1-220与光学元件1-210连接在一起。可了解的是,凸件1-222及孔洞1-211的数量并不限于两个,可为一个或更多个,排列方式也不限于沿着Y轴,可为任何适合的方式。在一些实施例中,凸件1-222及孔洞1-211之间不具有任何接着剂,避免制造过程中的残屑附着,而影响光学元件1-210的驱动。穿孔1-212对应定位组件1-400,用以固定活动部1-200相对固定部1-500的位置,且将在以下详述。遮挡部1-213用以挡住光学元件驱动机构1-10的镜头或其他感光元件,除了具有遮挡功能以提升电子装置的安全性之外,也可作为快门使用。
在一些实施例中,承载座1-220的四个滑动部1-223对应固定部1-500的轨道1-527(请参考图7B)。滑动部1-223与轨道1-527的滑动接触面积越小,越可降低摩擦力对元件造成的耗损,例如:在图2中,滑动部1-223具有圆弧外形,使得滑动部1-223与轨道1-527为点接触。可了解的是,滑动部1-223的数量并不限于四个,可为任何适合的数量。在一些实施例中,承载座1-220与固定部1-500皆由塑胶制成,或是皆由金属制成,使用相同的材质可进一步减少彼此之间的磨耗。在一些较佳实施例中,承载座1-220由塑胶制成,除了可用以减轻整体机构重量之外,也可防止第一驱动组件1-300与定位组件1-400的第二驱动组件1-430的电磁力相互影响。关于第一驱动组件1-300与第二驱动组件1-430的作动原理将在以下详述。
请参照图3。图3为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构1-10的沿着图1中的1-A-1-A’线段切开的剖面图。如图3所示,第一驱动组件1-300包括一第一导电部1-310(请见图1)、一第一驱动线圈1-320、一定位销1-330以及一第一驱动磁铁1-340。第一驱动组件1-300提供以驱动活动部1-200在第一方向1-D1(正Y方向)上运动。活动部1-200与第一驱动组件1-300通过承载座1-220与第一驱动磁铁1-340相互连接。在一些实施例中,承载座1-220的贯穿槽1-221延伸至第一驱动磁铁1-340,当沿着负Z方向观察时,第一驱动磁铁1-340将显露于外。在制造过程中,可通过贯穿槽1-221注入粘胶或任何适合的粘着件,以粘合承载座1-220与第一驱动磁铁1-340。第一导电部1-310电性连接并提供电流至第一驱动线圈1-320,通过和第一驱动磁铁1-340的磁场作用,产生电磁驱动力(electromagnetic force)以使第一驱动磁铁1-340带动承载座1-220沿第一方向1-D1移动。详而言之,第一驱动磁铁1-340为包括N极及S极的磁铁,在一些实施例中,N极配置于S极下方,使得磁力为负Z方向,通过与以正(负)X方向通过第一驱动线圈1-320的电流作用,产生正(负)Y方向的电磁驱动力,通过控制电流的不同方向,可驱动活动部1-200在第一方向1-D1上或相反的方向(负Y方向)上移动。
此外,在一些实施例中,位于第一驱动线圈1-320之中的定位销1-330可由铁制成,或可为任何适合的导磁性材料。定位销1-330在第一驱动线圈1-320通电后将被磁化,可用以集中磁力并增强磁场。进一步地,在一些实施例中,定位销1-330的长度可大于第一驱动线圈1-320的长度,且定位销1-330的两端分别延伸至固定部1-500(例如:凹孔1-525)之中,以固定第一驱动组件1-300与固定部1-500。在此些实施例中,第一驱动磁铁1-340的运动范围可超过第一驱动线圈1-320的长度,使得第一驱动线圈1-320所占体积相对缩小,达成整体光学元件驱动机构1-10小型化。在另一些实施例中,定位销1-330可不与固定部1-500固定,在此情况中,第一驱动线圈1-320也可通过任何适合的粘着件直接固定在固定部1-500上。
请参照图4。图4为根据本公开一实施例的定位组件1-400的立体图。如图4所示,定位组件1-400包括一定位元件1-410、一弹性元件1-420以及一第二驱动组件1-430。第二驱动组件1-430包括一第二导电部1-431、一第二驱动线圈1-432以及一中心销1-433。第二导电部1-431电性连接并提供电流至第二驱动线圈1-432,加上具有导磁性的中心销1-433,形成类似电磁铁的效果而产生磁力,驱动导磁的定位元件1-410沿第二方向1-D2的相反方向(负Z方向)移动。弹性元件1-420位于第二驱动线圈1-432外围,且对定位元件1-410施加预压力,使得第二驱动线圈1-432未通电时(亦即定位元件1-410未受到磁力影响时),定位元件1-410可沿第二方向1-D2(正Z方向)移动而保持在一锁定位置,如图5A所示。前述弹性元件1-420可为弹簧、簧片或是任何适合提供预压力的元件。
如图4所示,定位元件1-410具有凸起部1-411及底部1-412。凸起部1-411及底部1-412彼此连接,且底部1-412较靠近第二驱动组件1-430,并与弹性元件1-420接触。详而言之,当电流通过第二驱动线圈1-432使得定位元件1-410的底部1-412受到第二驱动组件1-430的磁力吸引时,定位元件1-410移动至一解锁位置,如图5B所示;当第二驱动线圈1-432未通电时,定位元件1-410的底部1-412接受来自弹性元件1-420的预压力,而移动至锁定位置,如图5A所示。在一些实施例中,定位元件1-410由具有导磁性的材料制成,例如金属。在一些实施例中,定位元件1-410也可为磁铁,在此情况下,第二驱动组件1-430的第二驱动线圈1-432内部不包括导磁材料(例如:铁等),否则定位元件1-410将持续被第二驱动组件1-430吸引而不能在第二方向1-D2上运动。在另一些定位元件1-410为磁铁的实施例中,第二驱动组件1-430具有导磁材料但需保持通电状态,通过改变电流通过方向,驱动定位元件1-410移动至锁定位置或解锁位置。
请参照图5A及图5B。图5A为根据本公开一实施例的定位元件1-410位于锁定位置的示意图,图5B为根据本公开一实施例的定位元件1-410位于解锁位置的示意图。如图5A所示,当定位元件1-410的凸起部1-411穿过光学元件1-210的任一穿孔1-212时,定位元件1-410即位于前述锁定位置,并可限制光学元件1-210在第一方向1-D1上的移动。如图5B所示,当定位元件1-410的凸起部1-411并未穿过任一穿孔1-212时,定位元件1-410即位于前述解锁位置,此时光学元件1-210可在第一方向1-D1上自由地移动。在一些实施例中,锁定位置定位元件1-410的起始位置,使得光学元件驱动机构1-10承受第一方向1-D1的落摔冲击时,定位元件1-410可防止光学元件1-210的位移。
请参照图5A及图5C。图5A及图5C分别为根据本公开不同实施例的定位元件1-410位于锁定位置的示意图。在一些实施例中,凸起部1-411与穿孔1-212之间具有间隙,减少摩擦产生的损耗。可了解的是,上述间隙的尺寸并不会使光学元件1-210过度偏移而使光学元件1-210的遮挡部1-213无法阻挡光线进入镜头或其他感光元件。在一些实施例中,凸起部1-411在第二方向1-D2的一端具有渐缩结构,如图5A所示,用以减少穿过穿孔1-212时的碰撞摩擦、避免产生干涉且减少刮伤。在一些实施例中,如图5A所示,凸起部1-411可为圆柱形。在其他一些实施例中,如图5C所示,凸起部1-411可为具有圆角的矩形,在此情况下,凸起部1-411与穿孔1-212的接触面积增大,在光学元件驱动机构1-10承受落摔冲击时,可增强结构稳定度,凸起部1-411也不易断裂。可了解的是,本公开所呈现的凸起部1-411的形状仅为示例,任何适合的形状或结构都可被应用作为穿过穿孔1-212的挡件,且穿孔1-212的形状对应凸起部1-411的形状而定。
请参照图6。图6为根据本公开一实施例的中心销1-433的侧视图。由图6可见,中心销1-433具有绕线轴1-433A及顶面1-433B。绕线轴1-433A设置于第二驱动线圈1-432之中(如图4所示),且具有导磁性,在第二驱动线圈1-432通电后将被磁化,可产生相当于磁铁的功效。顶面1-433B连接在绕线轴1-433A上。在一些实施例中,顶面1-433B的直径1-dB大于绕线轴1-433A的直径1-dA,使中心销1-433的纵向剖面呈T字型。在一些实施例中,顶面1-433B具有导磁性,借以对定位元件1-410提供电磁驱动力。在另一些实施例中,顶面1-433B仅部分具有导磁性,例如:由金属片埋设在塑胶件中而制成顶面,在此情况下,非导磁材料(塑胶件)可防止第二驱动线圈1-432的磁力影响其他具有磁性的元件。
请参照图7A及图7B。图7A为根据本公开一实施例的固定部1-500的立体图。如图7A所示,固定部1-500包括一上盖1-510以及连接上盖1-510的一底座1-520。上盖1-510包括一限位孔1-511A、一限位孔1-511B、四个卡扣1-512、一导槽1-513、一光孔1-514以及一表面1-S。图7B为根据本公开一实施例的固定部1-500的底座1-520的俯视图。底座1-520包括两个限位件1-521、四个凸出斜面1-522、一第一止动结构1-523A、一第二止动结构1-523B、一容纳槽1-524、两个凹孔1-525、一支持座1-526以及两个轨道1-527。
上盖1-510的限位孔1-511A及限位孔1-511B位于上盖1-510不同侧的对角处,用以配合位于相对应位置的底座1-520的两个限位件1-521,借以连接上盖1-510与底座1-520。对角地设置的限位孔1-511A及限位孔1-511B用以定位上盖1-510与底座1-520之间的相对位置,可提高组装过程的精准度。值得一提的是,在一些实施例中,限位孔1-511B可为开放的孔,使得其中的限位件1-521显露于外,在此情况下,可容许上盖1-510与底座1-520组装时的误差。可了解的是,本文中限位孔与限位件的数量及配置位置并无意于限制,可为任意适合的数量及配置位置。
如图7A所示,上盖1-510的卡扣1-512以及相对应的底座1-520的凸出斜面1-522分别位于固定部1-500的四个侧面。凸出斜面1-522的斜面沿着负Z方向越来越凸出。在组装过程中,上盖1-510沿着负Z方向逐渐靠近底座1-520,卡扣1-512沿着凸出斜面1-522较不凸出的一端往下移动,最后凸出斜面1-522可穿过卡扣1-512,藉此连接上盖1-510与底座1-520。在一些实施例中,卡扣1-512与凸出斜面1-522之间可填入粘胶,以增强接着力而进一步地固定上盖1-510与底座1-520。
请再参照图3及图7B。底座1-520的第一止动结构1-523A位于固定部1-500的较靠近光孔1-514的一侧,第二止动结构1-523B位于固定部1-500的较远离光孔1-514的一侧。当活动部1-200接触第一止动结构1-523A时,活动部1-200相对固定部1-500位于一第一极限位置;当活动部1-200接触第二止动结构1-523B时,活动部1-200相对固定部1-500位于一第二极限位置。在一些实施例中,接触第一止动结构1-523A或第二止动结构1-523B的可为承载座1-220。在另一些实施例中,接触第一止动结构1-523A或第二止动结构1-523B的可为光学元件1-210。在又另一些实施例中,上盖1-510的导槽1-513(请参考图7A)也具有止动结构的功能,通过承载座1-220的凸件1-222分别与导槽1-513的内部表面碰撞,限制活动部1-200相对固定部1-500位于第一极限位置或第二极限位置。进一步地,上述的实施例中的各种限制第一极限位置及第二极限位置的方法可互相组合使用,以增强整体结构强度。
上盖1-510的光孔1-514对应底座1-520的容纳槽1-524的位置,容许光线通过并进入位于容纳槽1-524中的镜头或感光元件。当活动部1-200位于第一极限位置时,光学元件1-210的遮挡部1-213将遮挡光孔1-514;而当活动部1-200位于第二极限位置时,遮挡部1-213将远离光孔1-514使光线进入镜头或感光元件。在一些实施例中,第一极限位置活动部1-200的起始位置,用以阻挡镜头或感光元件,以防止镜头或感光元件在未使用时被他人操纵,而造成隐私安全的问题。
在一些实施例中,固定部1-500的上盖1-510由金属或任何导电材料制成,且与第二驱动组件1-430的第二导电部1-431电性连接(例如:通过其中一个卡扣1-512,请参考图1),通过上盖1-510连接外部控制器,而控制定位组件1-400移动至锁定位置或解锁位置。在此情况下,为防止上盖1-510接触任何其他构件而造成短路等问题,在上盖1-510的表面1-S设置绝缘件,例如:涂抹绝缘漆等任何适合的电性绝缘方式。在另一些实施例中,上盖1-510由不导电材料制成(例如:塑胶),第二导电部1-431经由埋设在上盖1-510之中的金属导线连接外部控制器,而控制定位组件1-400移动至锁定位置或解锁位置。在又另一些实施例中,上盖1-510可为两个互相电性分离的结构,可分别连接第二导电部1-431的两个电极,使得第二导电部1-431的供电源位于光学元件驱动机构1-10的不同端部,达成小型化的目的。
请继续参照图3及图7B。在一些实施例中,固定部1-500的底座1-520具有两个凹孔1-525,分别位于第一驱动线圈1-320的Y方向上的两端,用以容纳定位销1-330,且通过将定位销1-330放置在凹孔1-525之中而提供固定第一驱动组件1-300的功能。凹孔1-525的尺寸配合定位销1-330的尺寸而定,并不限于特定尺寸。
请参照图4及图7A。固定部1-500的底座1-520的支持座1-526对应定位组件1-400的位置,用以承载定位组件1-400。在一些实施例中,第二驱动组件1-430的第二导电部1-431通过粘胶1-W粘贴在支持座1-526上,方便第二导电部1-431与上盖1-510的电性连接。在一些实施例中,光学元件驱动机构1-10可藉支持座1-526上的其他导电部(图未示)进一步地与其他外部组件电性连接,使光学元件驱动机构1-10可接收来自不同来源的信号。
值得一提的是,第一导电部1-310与第二导电部1-431互相分离的,由图1可清楚呈现。在一些较佳实施例中,第一导电部1-310与第二导电部1-431位于固定部1-500的同一侧,在此情况下,可减少工艺中需要翻转光学元件驱动机构1-10所造成的成本。在一些其他实施例中,第一导电部1-310与第二导电部1-431可位于任何适合连接外部控制器的位置。需要注意的是,第一导电部1-310导入第一驱动线圈1-320的电流方向将影响第一驱动磁铁1-340的运动方向,进而决定活动部1-200的运动方向。此外,在一些实施例中,若定位组件1-400的定位元件1-410不是磁铁,第二导电部1-431导入第二驱动线圈1-432的电流方向并不会影响定位元件1-410的运动。在一些其他实施例中,若定位组件1-400的定位元件1-410为磁铁,如前文所述,第二驱动组件1-430则不具有导磁材料,或者具有导磁材料但需保持通电状态。
请参照图7B。如图7B所示,底座1-520的两个轨道1-527平行Y方向,提供活动部1-200的承载座1-220的滑动部1-223配合在其中而滑动。轨道1-527的深度(Z方向)及宽度(X方向)视滑动部1-223而定,轨道1-527的长度(Y方向)视活动部1-200的运动范围而定。可了解的是,轨道1-527的数量及型态并不以本公开的实施例为限,可为任何适合的形式。
请参照图8A。图8A为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构1-10与控制器1-600电性连接的示意图。以下提及的操作皆可通过一或多个控制器1-600达成,控制器1-600与光学元件驱动机构1-10电性连接,且可为集成电路控制芯片或任何适合的控制装置。
请参照图8B。图8B为根据本公开一实施例的操作流程图。在此实施例中,第一极限位置为活动部1-200的起始位置,且锁定位置为定位元件1-410的起始位置,如图9A所示。在操作1-802,第二驱动组件1-430驱动定位元件1-410朝负Z方向移动至解锁位置,如图9B所示。在操作1-804,第一驱动组件1-300驱动活动部1-200朝正Y方向移动至第二极限位置,如图9C所示。在操作1-806,第二驱动组件1-430驱动定位元件1-410朝正Z方向移动至锁定位置,如图9D所示。举例来说,在此实施例中,光学元件驱动机构1-10可设置于笔记型电脑的网络摄影机(webcam),活动部1-200起始位于第一极限位置表示光学元件1-210的遮挡部1-213将遮挡光孔1-514,借以阻挡有心人士(例如:骇客)进行操纵,而损害个人隐私。当需要使用电脑的视频功能时,可执行以上操作流程,以显露出光孔1-514。进一步地,定位元件1-410一开始位于锁定位置,使得具有较大重量的装置(例如:笔记型电脑)在承受来自外部的冲击力(例如:摔落时受到的撞击力)时,光学元件1-210仅会撞击定位元件1-410但不会移动,而不会影响遮挡或显露光孔1-514的功能。
请参照图10。图10为根据本公开另一实施例的操作流程图。在此实施例中,第一极限位置为活动部1-200的起始位置,且锁定位置为定位元件1-410的起始位置,如图9A所示。在操作1-1012,第二驱动组件1-430驱动定位元件1-410朝负Z方向移动至解锁位置,如图9B所示。在操作1-1014,第一驱动组件1-300驱动活动部1-200朝正Y方向移动至第二极限位置,如图9C所示。在操作1-1016,第一驱动组件1-300驱动活动部1-200朝负Y方向移动至第一极限位置,如图9B所示。在操作1-1018,第二驱动组件1-430驱动定位元件1-410朝正Z方向移动至锁定位置,如图9A所示。举例来说,在此实施例中,光学元件驱动机构1-10可设置于任何具有镜头或感光元件的装置,在操作1-1014至操作1-1016的过程中,定位元件1-410并无移至锁定位置,因此光学元件驱动机构1-10可具有快门的功能,操作1-1014至操作1-1016之间所需的时间即相当于快门速度。此外,因为活动部1-200及定位元件1-410的起始位置的功效皆与前述相同,在此不再重复叙述。
此外,在一些实施例中,活动部1-200的起始位置也可为第二极限位置。换言之,本文提及的“第一”或“第二”仅为方便说明,并非用于暗示顺序或是用于限制。
整体而言,本公开的光学元件驱动机构1-10的定位组件1-400,通过第二驱动组件1-430驱动定位元件1-410位于锁定位置或解锁位置,增强对于活动部1-200,特别是对于光学元件1-210的闩锁效果。如此一来,可避免光学元件1-210因为冲击力造成的位移,使得光学元件驱动机构1-10损坏或降低所提供的隐私性,进而提升其耐用度以及加强信息安全性。
第二组实施例。
请先参考图11至图13。图11是一光学元件驱动机构2-1的立体图。图12是光学元件驱动机构2-1的立体图,且部分元件以透明化显示。图13是光学元件驱动机构2-1的分解图。
光学元件驱动机构2-1包括一固定部2-F、一活动部2-M、一驱动组件2-D以及一定位组件2-P。固定部2-F、活动部2-M以及驱动组件2-D沿着第三方向(Z轴)排列。沿着第三方向(Z轴)观察时,固定部2-F、活动部2-M、驱动组件2-D至少部分重叠。
光学元件驱动机构2-1用以驱动一光学元件2-20沿着第一方向(X轴)移动。光学元件2-20可为一遮光片、一叶片、一滤光片、一减光镜、一偏光镜等,例如,SOMA遮光片。光学元件2-20包括一穿孔2-21以及至少一孔洞2-22。穿孔2-21包括二边缘2-21E1、2-21E2。光学元件2-20通过孔洞2-22与活动部2-M连接。具体地,活动部2-M通过驱动组件2-D被驱动,且因此连接至活动部2-M的光学元件2-20亦被驱动,使得光学元件2-20可相对于固定部2-F沿着第一方向(X轴)运动。
固定部2-F包括一顶盖2-10、一本体2-80以及一电性连接部2-90。顶盖2-10以及本体2-80沿着第三方向(Z轴)排列。顶盖2-10可与本体2-80连接,并形成一长方体或一立方体。电性连接部2-90可由任何导电材料制成,例如,铜。电性连接部2-90用以与其他装置电性连接。
顶盖2-10包括一开口2-11、一沟槽2-12、至少一固定结构2-13、至少一连接结构2-14以及至少一突出部2-15。本体2-80包括一透光部2-81、一容纳部2-82、至少一固定元件2-83、至少一连接元件2-84、至少一内凹部2-85、一止挡元件2-86以及至少一轨道2-87。
顶盖2-10的开口2-11对应本体2-80的透光部2-81。开口2-11可允许一光线2-L通过。在本实施例中,开口2-11的形状为圆形。不过,开口2-11亦有可能为其他形状。顶盖2-10的沟槽2-12用以提供活动部2-M以及连接到活动部2-M的光学元件2-20移动的空间。
沟槽2-12包括二边缘2-12E1、2-12E2。活动部2-M可通过接触沟槽2-12的边缘2-12E1、2-12E2来停止活动部2-M以及光学元件2-20的运动。除此之外,本体2-80的止挡元件2-86亦可通过接触光学元件2-20的穿孔2-21的边缘2-21E1、2-21E2来停止活动部2-M以及光学元件2-20的运动。在一些实施例中,可省略穿孔2-21以及止挡元件2-86,而仅利用活动部2-M与沟槽2-12的边缘2-12E1、2-12E2的接触来停止活动部2-M以及光学元件2-20的运动。
也就是说,顶盖2-10的沟槽2-12的一长度2-12L(亦即边缘2-12E1与边缘2-12E2之间的距离)可提供活动部2-M以及光学元件2-20在沟槽2-12内运动,而光学元件2-20的穿孔2-21的一长度2-21L(亦即边缘2-21E1与边缘2-21E2之间的距离)即是活动部2-M以及光学元件2-20可运动的最大距离。沟槽2-12的长度2-12L大于穿孔2-21的长度2-21L。
为了方便说明,在本公开中,将活动部2-M接触沟槽2-12的边缘2-12E1所在的位置称为一第一极限位置,并将活动部2-M接触沟槽2-12的边缘2-12E2所在的位置称为一第二极限位置。当活动部2-M位于第一极限位置时,本体2-80的止挡元件2-86接触光学元件2-20的穿孔2-21的边缘2-21E1。当活动部2-M位于第二极限位置时,本体2-80的止挡元件2-86接触光学元件2-20的穿孔2-21的边缘21-E2(如图19以及图20所示)。
光学元件2-20的移动可控制光线2-L通过与否。当通过开口2-11的光线2-L未被光学元件2-20阻挡时(例如,活动部2-M位于第一极限位置时),光线2-L可顺利通过透光部2-81。当通过开口2-11的光线2-L被光学元件2-20阻挡时(例如,活动部2-M位于第二极限位置时),也就是开口2-11以及透光部2-81对应光学元件2-20时,光线2-L无法通过透光部2-81。因此,光学元件2-20的移动可控制光线2-L的通过时间。
顶盖2-10的固定结构2-13以及本体2-80的固定元件2-83、顶盖2-10的连接结构2-14以及本体2-80的连接元件2-84、顶盖2-10的突出部2-15以及本体2-80的内凹部2-85皆可具有相互配合的形状,以利于顶盖2-10与本体2-80之间的连接。
在本实施例中,固定结构2-13为穿孔,沿着第三方向(Z轴)观察时,二个固定结构2-13分别设置于顶盖2-10的顶面的对角,而固定元件2-83为突起,位于本体2-80的顶面的对角,且固定结构2-13可与固定元件2-83嵌合。沿着第一方向(X轴)观察时,连接结构2-14为从顶盖2-10的顶面的边缘延伸的U形卡勾,而连接元件2-84为突出,且连接结构2-14可紧密围绕连接元件2-84。又,突出部2-15为从顶盖2-10的顶面的边缘延伸的L形卡勾,而内凹部2-85为L形,且突出部2-15可与内凹部2-85卡合。
活动部2-M包括一承载座2-30。在一些实施例中,活动部2-M额外包括有利于承载座2-30运动的弹性元件等。承载座2-30活动地设置在本体2-80的容纳部2-82内,亦即活动部2-M可相对于固定部2-F移动。承载座2-30包括一承载部2-31、至少一突起2-32以及至少一滑动部2-37。承载部2-31位于承载座2-30的底面。突起2-32位于承载座2-30的顶面,且突起2-32可穿过光学元件2-20的孔洞2-22,以连接光学元件2-20,亦即活动部2-M用以连接光学元件2-20。光学元件2-20与活动部2-M的连接方式不限于本实施例。滑动部2-37设置在本体2-80的轨道2-87,以利于承载座2-30在容纳部2-82内运动。应注意的是,滑动部2-37可具有轮状或任何有利于承载座2-30运动的形状。在一些实施例中,滑动部2-37为多个滚珠。
驱动组件2-D包括一磁性元件2-40、一线圈2-50以及一导磁元件2-60。磁性元件2-40、线圈2-50以及导磁元件2-60设置于本体2-80的容纳部2-82。容纳部2-82的上方的宽度大于容纳部2-82的下方的宽度,以有助于导磁元件2-60设置于容纳部2-82中。沿着第三方向(Z轴)观察时,磁性元件2-40、线圈2-50、导磁元件2-60与容纳部2-82至少部分重叠。具体地,磁性元件2-40设置于承载座2-30的承载部2-31,而导磁元件2-60连接至本体2-80,亦即驱动组件2-D的至少部分设置在固定部2-F。
磁性元件2-40可为一永久磁铁,且磁性元件2-40的一对磁极(N极、S极)沿着第三方向(Z轴)排列。线圈2-50包括一绕线空间2-51。绕线空间2-51是由线圈2-50沿着第一方向(X轴)缠绕导磁元件2-60所形成。磁性元件2-40以及线圈2-50沿着第三方向(Z轴)排列。导磁元件2-60由导磁材料所制成,例如,诸如铁磁性材料等具有高磁导率的材料。导磁元件2-60用以集中磁性元件2-40与线圈2-50之间所产生的磁力。
定位组件2-P以及线圈2-50沿着第一方向(X轴)排列。定位组件2-P包括多个定位元件2-70。定位元件2-70可设置于固定部2-F或活动部2-M。在本实施例中,定位元件2-70为二个,设置于本体2-80,且二个定位元件2-70在第一方向(X轴)上设置于线圈2-50的不同侧。定位元件2-70由导磁材料所制成。当活动部2-M运动至第一极限位置或第二极限位置时,设置在活动部2-M的磁性元件2-40接近定位元件2-70。由导磁材料制成的定位元件2-70可吸引磁性元件2-40,使得磁性元件2-40较易位于靠近定位元件2-70的位置,亦即定位组件2-P可限制活动部2-M相对于固定部2-F位于第一极限位置或第二极限位置,以达到定位效果。
接着,请一并参考图14以及图15,以进一步了解驱动组件2-D以及定位组件2-P。图14是驱动组件2-D以及定位组件2-P的示意图。图15是驱动组件2-D以及定位组件2-P的侧视图。
由于线圈2-50沿着第一方向(X轴)缠绕导磁元件2-60,为了确保线圈2-50可紧密缠绕,在第一方向(X轴)上,线圈2-50的一最大尺寸2-50L小于导磁元件2-60的一最大尺寸2-60L。
磁性元件2-40具有背对线圈2-50的一顶面2-40A以及面对线圈2-50的一底面2-40B。线圈2-50具有面对磁性元件2-40的一顶面2-50A以及背对磁性元件2-40的一底面2-50B。
沿着第一方向(X轴)观察时,线圈2-50具有多边形结构,包括一长边2-50W以及一短边2-50H。长边2-50W平行于第二方向(Y轴),且短边2-50H平行于第三方向(Z轴)。由于以长边2-50W面对磁性元件2-40,相较于以短边2-50H面对磁性元件2-40的情形,线圈2-50面对磁性元件2-40的顶面2-50A面积可相对地较大,而可产生较大的磁力。而且,由于短边2-50H平行于光学元件驱动机构2-1的高度方向(Z轴),相较于长边2-50W平行于光学元件驱动机构2-1的高度方向(Z轴)的情形,线圈2-50的高度较小(短边2-50H小于长边2-50W),而可降低光学元件驱动机构2-1的整体高度,达到小型化。
通过对线圈2-50通入电流以启动驱动组件2-D。沿着第一方向(X轴)观察时,电流是以顺时针方向或逆时针方向通入线圈2-50。以线圈2-50的顶面2-50A作为范例,沿着第二方向(Y轴)观察时,流经顶面2-50A的电流是流入或流出纸面,且磁性元件2-40对线圈2-50的顶面2-50A提供第三方向(Z轴)的磁场方向。根据描述电流、磁场、磁力关的右手定则,可得知磁性元件2-40与线圈2-50之间产生第一方向(X轴)的磁力,而磁性元件2-40可因此沿着第一方向(X轴)运动。在一些实施例中,可额外在磁性元件2-40与线圈2-50之间设置一滑动件(未附图),以利于磁性元件2-40的运动。
磁性元件2-40沿着第一方向(X轴)的运动可带动承载座2-30以及连接到承载座2-30的光学元件2-20沿着第一方向(X轴)运动。也就是说,驱动组件2-D可驱动承载座2-30以及连接到承载座2-30的光学元件2-20沿着第一方向(X轴)运动。
如上所述,驱动组件2-D所产生的磁力是在磁性元件2-40的底面2-40B与线圈2-50的顶面2-50A之间产生。为了使得定位元件2-70有效吸引磁性元件2-40,定位元件2-70的一端面(顶面)2-70A通常在第三方向(Z轴)上高于磁性元件2-40的底面2-40B,且另一端面2-70B(底面)通常在第三方向(Z轴)上低于线圈2-50的顶面2-50A。
在一些实施例中,沿着第一方向(X轴)观察时,定位元件2-70的端面2-70A位于磁性元件2-40的顶面2-40A与线圈2-50的底面2-50B之间。在一些实施例中,沿着第一方向(X轴)观察时,定位元件2-70的端面2-70A位于磁性元件2-40的顶面2-40A与磁性元件2-40的底面2-40B之间。
在一些实施例中,沿着第一方向(X轴)观察时,定位元件2-70的端面2-70B位于线圈2-50的顶面2-50A与线圈2-50的底面2-50B之间。在一些其他实施例中,沿着第一方向(X轴)观察时,定位元件2-70的端面2-70B超出线圈2-50的底面2-50B并因此较靠近本体2-80背对活动部2-M的一底面2-80B。
接下来,将搭配图16至图18描述如何制造以及组装光学元件驱动机构2-1。图16是光学元件驱动机构2-1的俯视图。图17是光学元件驱动机构2-1的侧视图。图18是光学元件驱动机构2-1的仰视图。
在制造光学元件驱动机构2-1时,本体2-80可能以塑胶射出成型的方式制成,且定位元件2-70可能以模内成形(insert molding)的方式形成在本体2-80内,使得定位元件2-70的端面2-70B显露于本体2-80的底面2-80B。或者,可在本体2-80成型时预留设置定位元件2-70的空间,再通过人工或机械放置定位元件2-70。
在组装光学元件驱动机构2-1时,将缠绕至导磁元件2-60的线圈2-50以及导磁元件2-60安装至本体2-80的容纳部2-82,并使线圈2-50显露于容纳部2-82背对活动部2-M的一侧。接着,将磁性元件2-40固定至承载座2-30的承载部2-31,并将光学元件2-20安装至承载座2-30的突起2-32。随后,将互相连接的光学元件2-20、承载座2-30以及磁性元件2-40安装至本体2-80的容纳部2-82。如图17所示,沿着第二方向(Y轴)观察时,光学元件2-20的部分显露于顶盖2-10以及本体2-80之间。
最后,盖上顶盖2-10,并确保顶盖2-10的沟槽2-12可供承载座2-30的突起2-32顺利滑动。沿着第二方向(Y轴)观察时,突出部2-15位于透光部2-81与驱动组件2-D之间。
值得注意的是,可视情形设置一接着元件。接着元件为诸如胶水等具有粘性的材料。例如,为了加强顶盖2-10与本体2-80之间的连接,可在固定结构2-13与固定元件2-83之间、连接结构2-14与连接元件2-84之间或突出部2-15与内凹部2-85之间施加接着元件。或者,为了强化元件彼此之间的连接,可在承载座2-30与磁性元件2-40之间或导磁元件2-60与本体2-80之间等施加接着元件。或者,为了避免粉尘以及异物进入光学元件驱动机构2-1中,可在显露于容纳部2-82的线圈2-50与本体2-80之间施加接着元件。
如上所述,当承载座2-30在第一方向(X轴)上往复运动时,由于承载座2-30上的磁性元件2-40受到二个定位元件2-70的吸引,而使得承载座2-30倾向于位于第一极限位置或第二极限位置。图19以及图20是光学元件驱动机构2-1的俯视图,分别显示承载座2-30位于二端的第一极限位置以及第二极限位置的情形。在图19以及图20中并未示出出顶盖2-10,但以虚线示出出顶盖2-10的开口2-11的位置。
如图19所示,当承载座2-30位于第一极限位置时,光学元件2-20并未遮蔽开口2-11。如图20所示,当承载座2-30位于第二极限位置时,光学元件2-20完全地遮蔽开口2-11。换句话说,在本公开中,光学元件2-20倾向于在完全地遮蔽开口2-11以及并未遮蔽开口2-11的二种情形下变化,而较不会有光学元件2-20的部分遮蔽开口2-11的情形产生,有益于控制光线2-L的通过时间。
因此,光学元件驱动机构2-1可与其他光学模块(例如,一摄像模块)搭配而形成一光学系统,使得光学元件驱动机构2-1以及光学元件2-20的组合可作为一快门或在不使用光学模块时遮挡光学模块。
图21是一光学系统2-500的示意图。光学系统2-500包括光学元件驱动机构2-1、一第一摄像模块2-110、一光路调整模块2-120以及一第二摄像模块2-130。光路调整模块2-120与驱动组件2-D沿着第一方向(X轴)排列。光路调整模块2-120设置于第一摄像模块2-110与第二摄像模块2-130之间。在一些实施例中,光学系统2-500可能包括一或多个摄像模块。例如,可直接在开口2-11下设置一摄像模块并省略光路调整模块2-120。
第一摄像模块2-110包括一第一镜片2-111以及一第一感光元件2-112,且通过第一镜片2-111的光线2-L可在第一感光元件2-112成像。第二摄像模块2-130包括一第二镜片2-131以及一第二感光元件2-132,且通过第二镜片2-131的光线2-L可在第二感光元件2-132成像。光路调整模块2-120包括一光路调整元件2-121。光路调整元件2-121可为棱镜、透镜等。光路调整元件2-121可改变光线2-L的行进方向。
开口2-11对应光路调整模块2-120。光路调整模块2-120对应第一摄像模块2-110以及第二摄像模块2-130。在图21中,光线2-L从平行第三方向(Z轴)改变为平行于第一方向(X轴)并进入第二摄像模块2-130。不过,光路调整元件2-121亦可转动(例如,以第二方向(Y轴)为旋转轴),使得光线2-L进入第一摄像模块2-110。除此之外,第一镜片2-111以及第二镜片2-131的焦距可能不同。也就是说,通过光路调整模块2-120,可选用具有不同焦距的第一摄像模块2-110以及第二摄像模块2-130中的一者进行拍摄,通过切换成第一摄像模块2-110或第二摄像模块2-130,达到变焦功能。
图22是装设有光学系统2-500的一电子装置2-600的示意图。电子装置2-600可为一电脑、一平板电脑、一智能型手机等。在图22中,以相当简略的方式来绘制各个模块,并以虚线表示出第一摄像模块2-110可能设置的位置。如上所述,光路调整模块2-120与驱动组件2-D的排列方向为第一方向。在本实施例中,光路调整模块2-120与第一摄像模块2-110可沿着平行于或垂直于第一方向的方向排列。不过,光路调整模块2-120以及第一摄像模块2-110的排列方式不限于此。除了将光学系统2-500设置在电子装置2-600的角落之外,亦可将光学系统2-500设置在电子装置2-600的侧边。
本公开提供了光学元件驱动机构以及光学系统。光学元件驱动机构可搭配摄像模块,用以拍摄影像。作为一快门的光学元件驱动机构可妥善控制光线的通过时间。通过定位组件的设置,使用者在选择开启或关闭快门时,可尽量避免快门半开或半关的情形。不仅如此,线圈的设置方式可降低光学元件驱动机构的整体高度,达到小型化。
第三组实施例。
请参考图23至图27,其中图23是根据本公开一些实施例示出的光学元件驱动机构3-1的示意图,图24是光学元件驱动机构3-1的爆炸图,图25是光学元件驱动机构3-1从第一方向观察时的侧视图,图26是光学元件驱动机构3-1从第二方向观察时的侧视图,图27是光学元件驱动机构3-1的俯视图。光学元件驱动机构3-1可包括顶壳3-10、底座3-20、光学元件3-30、转动元件3-40、第一连接元件3-43、第二连接元件3-44、磁性元件3-50、导磁元件3-52、以及挡板3-60。在底座3-20上可包括延伸元件3-70、以及线路3-80。
光学元件驱动机构3-1可与一光学模块3-100共同设置。光学模块3-100例如可为一具有光学单元(例如透镜(lens)、反射镜(mirror)、棱镜(prism)、分光镜(beamsplitter)、光圈(aperture)等光学单元)的音圈马达(Voice Coil Motor,VCM),或者亦可仅为前述光学单元。
顶壳3-10上可具有开口3-12、孔洞3-14、以及孔洞3-16。主轴3-O可通过开口3-12,而转动轴3-R可通过孔洞3-14,且主轴3-O与转动轴3-R不相交。在一些实施例中,顶壳3-10以及底座3-20可相互结合而构成光学元件驱动机构3-1的外壳。此外,顶壳3-10以及底座3-20可合称为固定部3-F。
光学元件3-30上可具有凹槽3-32、以及通道3-34,其中转动轴3-R可通过通道3-32。转动元件3-40可为一磁铁,且在转动元件3-40上可具有孔洞3-41以及连接部3-42。在一些实施例中,转动元件3-40可为一塑胶磁铁(plastic magnet),以便于制造并可达成轻量化。第一连接元件3-43可具有板状的形状,并且可具有孔洞3-43A以及孔洞3-43B。第二连接元件3-44上可具有凸起部3-44A、凸起部3-44B、以及连接部3-44C。在一些实施例中,转动元件3-40、第一连接元件3-43、第二连接元件3-44可合称为连接组件3-C,用以驱动光学元件3-30。
光学元件3-30可在X方向(第一方向)上移动,以作为光学模块3-100的快门、或者用以在不使用光学模块3-100时阻挡光学模块3-100(于随后详细说明),以增加使用上的安全性。在一些实施例中,光学元件3-30以及连接组件3-C可称为活动部3-M,并且可移动地设置在固定部3-F上。
磁性元件3-50例如可为一驱动线圈,而导磁元件3-52可设置在磁性元件3-50中。换句话说,磁性元件3-50以及导磁元件3-52的组合可作为一电磁铁。藉此,当对磁性元件3-50通以不同方向的电流时,磁性元件3-50会和转动元件3-40的磁场产生作用,并产生一电磁驱动力(electromagnetic force)以驱使转动元件3-40在不同方向上转动,而控制转动元件3-40的位置。此外,主轴3-O并未通过导磁元件3-52。在一些实施例中,可在导磁元件3-52朝向光学元件3-30的一侧或者是远离光学元件3-30的一侧点胶,以接合导磁元件3-52以及磁性元件3-50。
挡板3-60可位于光学元件3-30以及连接组件3-C之间,用以限制光学元件3-30以及连接组件3-C的移动范围。此外,挡板3-60上可具有孔洞3-62以及孔洞3-64,其中旋转轴3-R可通过孔洞3-62。
图28至图30是底座3-20从不同角度观察时的示意图。底座3-20可包括凹槽3-21、在凹槽3-21中的凸柱3-22、凹槽3-24、凹槽3-25、限制部3-26、侧部3-27、在侧部3-27的孔洞3-23、连接部3-28、以及凹槽3-29。此外,底座3-20上还可设置延伸元件3-70、以及线路3-80。举例来说,延伸元件3-70以及线路3-80可至少部分内埋在底座3-20中。延伸元件3-70可具有一开口3-72,而主轴3-O通过开口3-72。延伸元件3-70还可具有一缺口3-74。
凸柱3-22可沿转动轴3-R的方向延伸,并通过挡板3-60的孔洞3-62。此外,在一些实施例中,线路3-80可进一步设置在连接部3-28上,即线路3-80可从固定部3-F朝向光学元件3-30的一侧露出。线路3-80可用以电性连接驱动组件3-D,以提供驱动组件3-D的电信号。在一些实施例中,可将线路3-80的出线端以及光学模块3-100的出线端设计在同一侧,以便于制造。
在一些实施例中,可将光学元件驱动机构3-1与光学模块3-100设置在一基板上(未示出),并且可通过胶合的方式来固定前述元件。举例来说,光学元件驱动机构3-1可通过底座3-20来连接前述基板,而凹槽3-29可用以容纳多余的粘合剂。
此外,如图26所示,从Y方向(第二方向)观察时,延伸元件3-70从顶壳3-10露出,而非通过顶壳3-10完全遮盖延伸元件3-70。在一些实施例中,如图27所示,光学模块3-100并未从延伸元件3-70的开口3-72完全露出。换句话说,开口3-72的尺寸小于驱动组件3-D的尺寸。
在一些实施例中,可在延伸元件3-70上提供一层吸光材料,以防止反光影响光学模块3-100。举例来说,可在延伸元件3-70朝向光学模块3-100的一侧提供一层吸光材料,或者亦可在整个延伸元件3-70上提供一层吸光材料,取决于设计需求。可通过例如电镀(plating)、化学镀(chemical plating)、喷涂(spraying)等方式来形成此吸光材料。
在一些实施例中,组装光学元件驱动机构3-1时,可先将驱动组件3-D设置在底座3-20中,接着依序设置转动元件3-40、第二磁性元件3-44、第一磁性元件3-43、挡板3-60、光学元件3-30,最后再设置顶壳3-10。在一些实施例中,可省略挡板3-60,以达成小型化。
图31至图33是光学元件驱动机构3-1的一些元件在一开启状态时的俯视图以及示意图。如图31至图33所示,底座3-20的限制部3-26可位于光学元件3-30的通道3-34中,用以限制光学元件3-30(活动部3-M)相对于底座3-20(固定部3-F)的运动范围。此外,限制部3-26还可设置在顶壳3-10的孔洞3-16中以及挡板3-60的孔洞3-62中,以定位顶壳3-10、底座3-20、以及挡板3-60的相对位置。
转动元件3-40可设置在底座3-20的凹槽3-21中,并且凸柱3-22可通过转动元件3-40的孔洞3-41。藉此,转动元件3-40可使用凸柱3-22作为旋转轴心,绕旋转轴3-R旋转。此外,转动元件3-40的连接部3-42通过第一连接元件3-43的孔洞3-43A,而第二连接元件3-44的凸起部3-44B通过第一连接元件3-43的孔洞3-43B。换句话说,第一连接元件3-43可连接转动元件3-40与第二连接元件3-44。如图31所示,转动轴3-R不通过转动元件3-40与第一连接元件3-43的连接处(即连接部3-42),且转动轴3-R亦不通过第二连接元件3-44。此外,且第二连接元件3-44与转动元件3-40在主轴3-O的方向上至少部分重叠。
如图31所示,磁性元件3-50设置在底座3-20的凹槽3-24中,并且可通过胶合的方式固定磁性元件3-50与底座3-20。在垂直主轴3-O的X方向(第一方向)上,磁性元件3-50与底座3-20(固定部3-F)之间具有一间隙3-G,且导磁元件3-52在X方向上延伸,并可部分露出于磁性元件3-50。导磁元件3-52露出于磁性元件3-50的部分可设置在底座3-20的凹槽3-25中。藉此,可防止磁性元件3-50以及导磁元件3-52在X方向上直接接触底座3-20,可增加耐用度。
在一些实施例中,如图31所示,延伸元件3-70的开口3-72的尺寸小于驱动组件3-D的尺寸。在一些实施例中,如图31所示,在Y方向(第二方向)上,光学元件3-30的尺寸3-W2大于延伸元件3-70的开口3-72的尺寸3-W1。藉此,可通过光学元件3-30来完全阻挡延伸元件3-70的开口3-72,以防止光线通过开口3-72而到达光学模块3-100(图37至图39)。
此外,开口3-12的尺寸可大于开口3-72的尺寸(例如在X方向上或在Y方向上的尺寸),使得越接近光学模块3-100的开口可具有较小的尺寸,从而可调整进入光学模块3-100的光线的光学路径。
如图25与图31所示,光学模块3-100具有矩形的外型,并与驱动组件3-D在垂直主轴3-O的X方向(第一方向)上排列,且光学模块3-100与固定部3-F至少部分重叠。藉此,可降低所需的空间,而达成小型化。
图34至图36是光学元件驱动机构3-1的一些元件在一过渡状态时的俯视图以及示意图。此时驱动组件3-D对转动元件3-40施加一电磁驱动力,以驱使转动元件3-40进行转动。应注意的是,由于转动元件3-40的连接部3-42设置在第一连接元件3-43的孔洞3-43A中,故当转动元件3-40转动时会一并带动第一连接元件3-43进行移动。此外,由于第二连接元件3-44的凸起部3-44B设置在第一连接元件3-43的孔洞3-43B中,且连接部3-44C设置在底座3-20的孔洞3-23中,并且可在孔洞3-23中旋转,故当转动元件3-40转动时,亦会一并带动第二连接元件3-44以连接部3-44C为轴心进行旋转。应注意的是,此时第二连接元件3-44并未直接接触底座3-20的侧部3-27,亦即在Z方向上,第二连接元件3-44与底座3-20间隔大于零的一距离。
如图36所示,第二连接元件3-44的凸起部3-44A设置在光学元件3-30的凹槽3-32中,故当第二连接元件3-44以连接部3-44C为轴心进行旋转时,可带动光学元件3-30在X方向上进行移动。换句话说,光学元件3-30的活动方式(平移运动)与连接组件3-C的活动方式(转动运动)不同。应注意的是,此时光学元件3-30部分遮盖延伸元件3-70的开口3-72。
图37至图39是光学元件驱动机构3-1的一些元件在一关闭状态时的俯视图以及示意图。此时驱动组件3-D可进一步对转动元件3-40施加电磁驱动力,直到凸起部3-44A接触到延伸元件3-70的缺口3-74,或者当光学元件3-30的通道3-34接触到底座3-20的限制部3-26,从而停止光学元件3-30以及连动组件3-C的移动。
应注意的是,此时光学元件3-30遮挡延伸元件3-70的开口3-72以及光学模块3-100(未示出)。藉此,可阻止光线进入光学模块3-100,藉此,光学元件3-30可作为光学模块3-100的快门,即仅在特定时间内阻挡光学模块3-100,或者亦可持续阻挡光学模块3-100,以增加在不使用光学模块3-100时的安全性。
图40以及图41分别是光学元件驱动机构3-1设置在电子元件3-2以及电子元件3-3中时的示意图。光学元件驱动机构3-1可根据电子元件的屏幕方向而改变摆设的方式。举例来说,电子元件3-2例如可为一手机,电子元件3-3例如可为一电脑屏幕,而光学元件驱动机构3-1的长边可与电子元件3-2或电子元件3-3的长边在同一方向,以增加摄像的效果。
综上所述,本公开实施例提供一种光学元件驱动机构,包括固定部、活动部、以及驱动组件。活动部活动地设置在固定部上,包括光学元件、以及连接组件。光学元件具有主轴。连接组件连接光学元件。驱动组件至少部分设置在固定部上,其中固定部包括限制部,限制活动部相对于固定部的运动范围。藉此,可防止光学模块从开口中露出,可提升当光学模块不使用时的安全性,或者可提供光学模块的快门。
第四组实施例。
请参考图42至图43,图42表示根据本公开一实施例的一光学元件驱动机构4-1的立体图,图43表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构4-1爆炸图。光学元件驱动机构4-1具有一光轴4-O,包括一固定部4-10、一活动部4-20、一驱动组件4-30。固定部4-10包括一底座4-11、一框架4-12、一固定板4-13以及一外盖4-14。活动部4-20包括一第一遮板4-21以及一第二遮板4-22。驱动组件4-30包括一磁性元件4-31、一驱动线圈4-32、一导磁元件4-33。活动部4-20活动地设置在固定部4-10上。驱动组4-30件设置在固定部4-10上。
请参考图44,图44表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构4-1的底座4-11的立体图。底座4-11具有一磁性元件容纳部4-11A、一驱动线圈容纳部4-11B、一支撑轴4-11C、一主要止动部4-11D、一辅助止动部4-11E、以及一滑轨4-11F。磁性元件容纳部4-11A容纳磁性元件4-31,驱动线圈容纳部4-11B容纳驱动线圈4-32。支撑轴4-11C设置于磁性元件容纳部4-11A中。主要止动部4-11D以及辅助止动部4-11E为底座4-11侧壁的延伸结构。滑轨4-11F设置于底座4-11的两侧壁上,容纳第一遮板4-21以及第二遮板4-22的一部份。在本实施例中,底座4-11的材质为树脂,避免影响设置于其中的驱动组件4-30。
请参考图45,图45表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构4-1的部分结构的示意图。框架4-12的材质为金属,用以支撑活动部4-20以及外盖4-14,通过埋入射出成形(insert molding),一部分内埋而固定于底座4-11中,剩余部分由底座4-11朝向远离底座4-11的一第一方向4-Di1延伸,第一方向4-Di1垂直于光轴4-O。框架4-12具有一开口4-12A,可使一入射光4-L通过,此开口4-12A为矩形,其长边与第一方向4-Di1平行。由于框架4-12的材质为金属,具有更佳的支撑力并且厚度可做得更薄。
固定板4-13具有一开孔4-13A,使底座4-11的支撑轴4-11C通过。固定板4-13设置于驱动线圈4-32以及磁性元件4-31的上方,防止磁性元件4-31受驱动时脱离底座4-11或是撞击到其他元件。
请参考图46,图46表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构4-1的部分结构的示意图。外盖4-14设置于底座4-11以及框架4-12的上方,具有一外盖开口4-14A、一外盖开孔4-14B、以及三个外盖孔洞4-14C,外盖开口4-14A可使入射光4-L通过,外盖开孔4-14B容纳底座4-11的支撑轴4-11C,外盖孔洞4-14C容纳主要止动部4-11D以及辅助止动部4-11E,通过外盖开孔4-14B以及外盖孔洞4-14C与底座4-11的支撑轴4-11C、主要止动部4-11D、以及辅助止动部4-11E互相卡合,外盖4-14与底座4-11可形成光学元件驱动机构4-1的一外壳4-S(如图42所示)。
请参考图47至图48,图47以及图48表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构4-1的部分结构的示意图。第一遮板4-21具有一第一凹陷部4-21A、一第一遮板开孔4-21B、以及一第一遮板孔洞4-21C。第一凹陷部4-21A与磁性元件4-31卡合,底座4-11的支撑轴4-11C通过第一遮板开孔4-21B,主要止动部4-11D通过第一遮板孔洞4-21C。
第二遮板4-22具有一第二遮板开口4-22A、一第二凹陷部4-22B、一第二遮板开孔4-22C、以及一第二遮板孔洞4-22D。第二遮板开口4-22A可使入射光4-L通过,第二凹陷部4-22B与磁性元件4-31卡合,底座4-11的支撑轴4-11C通过第二遮板开孔4-22C,主要止动部4-11D通过第二遮板孔洞4-22D。
在本实施例中,第一遮板4-21以及第二遮板4-22的材质为聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET),表层涂布碳纤维,使得整体具有不易断裂的结构。但材质不限于此,可视需求改变。第一遮板4-21以及第二遮板4-22具有接近矩形的形状,其短边的长度大于开口4-12A短边的长度,以能达成遮蔽效果。第一遮板4-21以及第二遮板4-22设置于底座4-11的滑轨4-11F中,在本实施例中第一遮板4-21以及第二遮板4-22共用同一个滑轨4-11F,可使机构小型化,但不限于此,可视需求而改变,分别用不同滑轨4-11F也可以。
第一遮板4-21以及第二遮板4-22设置于固定板4-13与外盖4-14之间,在本实施例中,如图48所示,当沿着与光轴4-O平行的一方向观察时,第一遮板4-21在第二遮板4-22下方,但不限于此,第一遮板4-21与第二遮板4-22的安装顺序可互换,换句话说,第一遮板4-21在第二遮板4-22上方也可以。
请参考图49,图49表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构4-1的部分结构的示意图。磁性元件4-31的中心具有一通孔4-31A,并且在其表面具有一第一突出部4-31B以及一第二突出部4-31C,磁性元件4-31经由通孔4-31A通过支撑轴4-11C而设置于磁性元件容纳部4-11A,第一突出部4-31B与第一遮板4-21的第一凹陷部4-21A卡合,第二突出部4-31C与第二遮板4-22的第二凹陷部4-22B卡合(如图48所示)。
磁性元件4-31为塑胶与氧化铁粉混合并经由模具射出成型(injection molding)制成的塑胶磁铁,优点是易于加工并且可得到小尺寸的产品,因而可使光学元件驱动机构4-1达成模块小型化。在本实施例中,磁性元件4-31为具有多个缺口4-31D的圆柱状,缺口4-31D处在安装至底座4-11时远离驱动线圈4-32,并且磁性元件4-31表面具有多个凹口4-31E,利用这些凹口4-31E以及缺口4-31D,可以在不影响需求磁场的情况下进一步将磁性元件4-31轻量化。
导磁元件4-33设置于驱动线圈4-32中,并且驱动线圈4-32的绕线轴的方向与第一方向4-Di1平行。导磁元件4-33的一端从驱动线圈4-32露出,并靠近磁性元件4-31。通过驱动线圈4-32包覆导磁元件4-33,可使得当施加电流至驱动线圈4-32时,产生较强的电磁力,并且在未施加电流时,由于导磁元件4-33设置于靠近磁性元件4-31,因此可通过导磁元件4-33与磁性元件4-31之间的吸引力,使得磁性元件4-31维持在稳定状态。
请参考图49至图50,图50表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构4-1的部分结构的示意图。当施加电流至驱动线圈4-32时,在导磁元件4-33的一端产生一磁场,此磁场与磁性元件4-31作用,使得磁性元件4-31可以支撑轴4-11C为中心转动,在本实施例中,在安装磁性元件4-31到底座4-11时,调整为一特定角度,如图49所示,在尚未施加电流时,磁性元件的N极靠近导磁元件4-33,当施加电流至驱动线圈4-32时,在露出的导磁元件4-33处产生一N极的磁场,与磁性元件的N极互斥并且吸引磁性元件的S极,因此驱动磁性元件4-31转一角度,如图50所示,使得磁性元件4-31的S极靠近、N极远离。若要将磁性元件4-31转动回初始位置,施加一反向的电流至驱动线圈4-32,使得导磁元件4-33处由N极的磁场转为S极的磁场,与磁性元件4-31的S极互斥并且吸引磁性元件4-31的N极,因此驱动磁性元件4-31转回原本的位置。
请参考图51A至图53,图51A至图53表示根据本公开一实施例的光学元件驱动机构4-1的部分结构的示意图,图51A为磁性元件4-31转动前,第一遮板4-21位于一第一遮板初始位置4-Lo1的示意图,图51B附图出了磁性元件4-31转动后,第一遮板4-21移动至一第一遮板遮蔽位置4-Ls1。图52A附图出了磁性元件4-31转动前,第二遮板4-22位于一第二遮板初始位置4-Lo2,图52B附图出了磁性元件4-31转动后,第二遮板4-22移动至一第二遮板遮蔽位置4-Ls2。图53附图出了磁性元件4-31转动后,第一遮板4-21以及第二遮板4-22遮蔽开口4-12A。由前述可知,通过驱动组件4-30的作动,磁性元件4-31可在一角度内来回转动,因此可使得与其连接的其他元件也在一特定范围来回作动。更详细地说,如图51A以及图51B所示,第一遮板4-21通过第一凹陷部4-21A而与磁性元件4-31之第一突出部4-31B卡合,当磁性元件4-31转动一角度时,第一遮板4-21从一第一遮板初始位置4-Lo1移动一第一距离4-D1至第一遮板遮蔽位置4-Ls1,并且如图52A以及图52B所示,第二遮板4-22通过第二凹陷部4-22B而与磁性元件4-31的第二突出部4-31C卡合,当磁性元件4-31转动一角度时,第二遮板4-22从第二遮板初始位置4-Lo2移动一第二距离4-D2至第二遮板遮蔽位置4-Ls2,而第一距离4-D1与第二距离4-D2相等。在本实施例中,第一遮板4-21朝向第一方向4-Di1移动,第二遮板4-22朝向一第二方向4-Di2移动,此第二方向4-Di2与第一方向4-Di1相反,也就是说,第一遮板4-21的移动方向与第二遮板4-22的移动方向相反。
如图53所示,当第一遮板4-21位于第一遮板遮蔽位置4-Ls1,并且第二遮板4-22位于第二遮板遮蔽位置4-Ls2时,第一遮板4-21以及第二遮板4-22将开口4-12A完全遮蔽,更详细地说,第一遮板4-21遮蔽了开口4-12A至少一半的面积(如图51B),并且第二遮板4-22也遮蔽了开口4-12A至少一半的面积(如图52B)。在开口4-12A位置处,当沿着平行于光轴4-O的一方向观察时,第一遮板4-21与第二遮板4-22可部分地重叠,以完全遮蔽开口4-12A。
而使光学元件驱动机构4-1止动的方式有两种,可以通过输入至驱动线圈4-32的电流大小控制磁性元件4-31的转动角度,磁性元件4-31被驱动而转到特定角度时,光学元件驱动机构4-1便停止作动。第二种是通过设置止动部,通过元件撞击止动部而光学元件驱动机构4-1停止作动,本实施例结合上述两种方式,将磁性元件4-31控制在特定角度转动,使活动部4-20在第一距离4-D1内移动。并且通过将主要止动部4-11D设置在第一遮板孔洞4-21C以及第二遮板孔洞4-22D中,限制活动部4-20在一第一止动距离4-DS1内移动,更详细地说,请参考图48、图51A至图53,当活动部4-20位于初始位置时,主要止动部4-11D的一侧壁与第一遮板孔洞4-21C或第二遮板孔洞4-22D的一表面接触,此时与前述侧壁相反的另一侧壁到与前述表面相反的另一表面的距离为第一止动距离4-DS1,此第一止动距离4-DS1略大于开口4-12A长边长度的二分之一,并且略大于或等于第一距离4-D1。当第一遮板孔洞4-21C或第二遮板孔洞4-22D的表面碰到主要止动部4-11D后,活动部4-20便停止移动,因此就算因为电流控制误差,通过这样的结构设计,使得第一遮板4-21或第二遮板4-22移动超过第一距离4-D1,活动部4-20仍然可以控制在第一止动距离4-DS1内移动。
除此之外,在本实施例中更具有两个辅助止动部4-11E进一步限制活动部4-20的移动范围。两个辅助止动部4-11E分别从底座4-11的两个侧壁向内凸出,第一遮板4-21的一止动面4-21D与辅助止动部4-11E的距离、以及第二遮板4-22的一止动面4-22E与辅助止动部4-11E的距离为第二止动距离4-DS2,当第一遮板4-21的止动面4-21D或第二遮板4-22的止动面4-22E碰到辅助止动部4-11E后,整个活动部4-20便停止移动,限制活动部4-20在第二止动距离4-DS2内移动,在本实施例中,第一止动距离4-DS1小于第二止动距离4-DS2,但不限于此,可视需求而改变。
并且,通过上述主要止动部4-11D以及辅助止动部4-11E,使得活动部4-20被限制在一特定范围内移动,不会因为活动部4-20超过移动范围,连带使得磁性元件4-31转动超过一角度,而造成磁性元件4-31无法被驱动线圈4-32驱动回原本的位置。
继续详细说明当输入相反电流时,各个元件的作动。当施加相反的电流至驱动线圈4-32,驱动线圈4-32驱动磁性元件4-31朝初始方向转动,第一遮板4-21从第一遮板遮蔽位置4-Ls1移动第一距离4-D1回到第一遮板初始位置4-Lo1,并且第二遮板4-22从第二遮板遮蔽位置4-Ls2移动第二距离4-D2回到第二遮板初始位置4-Lo2。因此,开口4-12A由被遮蔽的状态回到原本未被遮蔽的状态。
请参考图54至图55,图54表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构4-1的侧视图,图55表示根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构4-1的俯视图。通过上述的作动,活动部4-20可以应用作为快门叶片、滤光片、减光镜、偏光镜等光学元件,而光学元件驱动机构4-1可用以控制进光量,在一实施例中,如图54所示,光学元件驱动机构4-1还包括一光学模块4-100,此光学模块4-100具有矩形的结构,具有一外框4-110、一镜头4-120、以及一感光元件(未附图)。光学模块4-100设置于框架4-12的下方,光轴4-O通过此光学模块4-100的中心,当以与第一方向4-Di1平行的一方向观察时,光学模块4-100与底座4-11、磁性元件4-31、驱动线圈4-32重叠。
入射光4-L依序经由外盖开口4-14A、第二遮板开口4-22A、开口4-12A而进入光学模块4-100,而为了避免反射光以及杂散光的干扰,除了在框架4-12的靠近光学模块4-100那一侧面涂覆吸光材料以外,并且利用光锥模拟决定上述不同开口的大小,越靠近光学模块4-100的镜头4-120,开口越小,也就是说,外盖开口4-14A的大小大于第二遮板开口4-22A,并且第二遮板开口4-22A的大小大于开口4-12A,开口4-12A的大小大于镜头4-120的大小。
光学模块4-100的设置不限于上述结构,举例来说,可以将框架4-12设置连接至光学模块4-100内部,使得入射光4-L先经过镜头4-120再经过活动部,这样的结构设计可应用于例如单眼相机。
综上所述,本公开实施例提供一种光学元件驱动机构,包括固定部、活动部、以及驱动组件。活动部活动地设置在固定部上。驱动组件设置在固定部上,驱动活动部相对于固定部运动。藉此,提供一种更小型化,并且可以应用至各种控制光量的光学机构。
第五组实施例。
首先,请参考图56至图58,其中图56是根据本公开一些实施例示出的光学元件驱动机构5-1的示意图,图57是光学元件驱动机构5-1的爆炸图,图58是光学元件驱动机构5-1的侧视图。光学元件驱动机构5-1主要包括顶壳5-100、底座5-200、光学元件5-300、第一驱动组件5-400(包括第一磁性元件5-410、第二磁性元件5-420、第三磁性元件5-430)、第二驱动组件5-500(包括第四磁性元件5-520、第五磁性元件5-530)、定位元件5-510、承载座5-600、以及限位元件5-700。光学元件驱动机构5-1中可设置一光学模块5-800。光学模块5-800例如可为一具有光学单元(例如透镜(lens)、反射镜(mirror)、棱镜(prism)、分光镜(beam splitter)、光圈(aperture)等光学单元)的音圈马达(Voice Coil Motor,VCM),或者亦可仅为前述光学单元。
在一些实施例中,顶壳5-100以及底座5-200可相互结合而构成光学元件驱动机构5-1的外壳。此外,顶壳5-100以及底座5-200可合称为固定部5-F。
光学元件5-300可在X方向(第一方向)上移动,以作为光学模块5-800的快门、或者用以在不使用光学模块5-800时阻挡光学模块5-800(于随后详细说明),以增加使用上的安全性。在一些实施例中,光学元件5-300可称为活动部5-M,并且可移动地设置在固定部5-F上。
图59是顶壳5-100的示意图。顶壳5-100可具有一光学开口5-112、一对连接开口5-114、通道5-116、位于顶壳5-100短边上的连接部5-120、位于顶壳5-100长边上的连接部5-122、定位开口5-130、以及定位凹槽5-132。
如图56以及图59所示,光学开口5-112可允许光学模块5-800露出,而让光学模块5-800对外界进行摄像。连接开口5-114可允许定位元件5-510的限位部5-514以及限位部5-516进行旋转,而通道5-116可允许承载座5-600的定位元件5-610在其中进行移动(于随后说明)。
图60以及图61是底座5-200从不同角度观察时的示意图。底座5-200可具有在底座5-200一侧的凹槽5-201、凹陷部5-203、在凹陷部5-203中的开口5-202、在凹陷部5-203边缘的凹槽5-204、在底座5-200另一侧的凹槽5-205、5-206、5-207、5-208、在底座5-200侧边的凸起部5-209、在底座5-200相反两个短边上的凹陷部5-212、在凹陷部5-212中的凸起部5-213、在底座5-200长边的凹陷部5-214、在凹槽5-207中的凸柱5-220、在凹槽5-205两侧的接触部5-230、第一定位部5-240、以及第二定位部5-242。
如图56所示,底座5-200的第一定位部5-240以及第二定位部5-242分别可以位于顶壳5-100的定位开口5-130中、以及位于定位凹槽5-132中,从而可定位顶壳5-100相对于底座5-200的位置。由于零件(例如顶壳5-100、底座5-200等)在制造时可能会有公差,故将顶壳设计成具有定位凹槽5-132,可让具有公差的零件仍可彼此进行组装。
在一些实施例中,可以将光学模块5-800设置在底座5-200的开口5-202以及凹陷部5-203处,并且光学模块5-800的入光侧可从开口5-202露出。换句话说,如图56所示,在Z方向(第二方向)上,开口5-202与光学模块5-800可至少部分重叠,以允许光线通过开口5-202而到达光学模块5-800。在一些实施例中,光学模块5-800可使用胶合的方式固定在底座5-200上,而凹槽5-204可用以储存胶合时所使用的粘合剂,以防止过多的粘合剂溢出而接触其他的元件。
在一些实施例中,可在底座5-200的凹槽5-201中设置一电子元件(未示出),例如为处理芯片等,且第一驱动组件5-400可位于所述电子元件以及定位元件5-510之间。所述电子元件可用以控制光学元件驱动机构5-1的运作。此外,凹槽5-208中还可设置一线路(未示出),电性连接第一驱动组件5-400,以提供第一驱动组件5-400电信号,其中第一驱动组件5-400位于凹槽5-208以及定位元件5-510之间。
在光学元件驱动机构5-1的短边处,顶壳5-100的连接部5-120可位于底座5-200的凹陷部5-212中,且凸起部5-213可从连接部5-120中露出。藉此,可通过卡合的方式来固定顶壳5-100以及底座5-200的相对位置。此外,在光学元件驱动机构5-1的长边处,顶壳5-100的连接部5-122可以位于底座5-200的凹陷部5-214中,以允许连接部5-122直接连接底座5-200,以进一步固定顶壳5-100以及底座5-200的相对位置。此外,如图58所示,从第三方向(Y方向)观察,连接部5-122可位于第一驱动组件5-400以及定位元件5-510之间,而第二驱动组件5-500与连接部5-122可至少部分重叠,以达成小型化。
图62是光学元件5-300的俯视图。在一些实施例中,光学元件5-300可具有板状的形状。在光学元件5-300上可具有开口5-310,开口5-310包括缺口5-312、5-314、5-316、5-318、以及连接前述缺口5-312、5-314、5-316、5-318的通道5-311。此外,光学元件5-300上还可包括开口5-322、5-324。此外,在光学元件5-300的边缘还具有挡止部5-330。在一些实施例中,通道5-311在Y方向上的宽度可为5-W。
图63是定位元件5-510的示意图。定位元件5-510可具有圆柱形的本体5-511。在本体5-511中可包括贯穿本体5-511的孔洞5-512,且在本体5-511上可还具有限位部5-514、5-516,在Z方向(第二方向)上延伸。此外,在本体5-511侧边处可具有止动部5-518,从本体5-511在X方向(第一方向)延伸。在一些实施例中,限位部5-514、5-516可具有圆柱形的形状,且其直径可分别为5-D1以及5-D2。在一些实施例中,直径5-D1可大致上等于直径5-D2。
图64是承载座5-600的示意图。承载座5-600可包括本体5-605、在本体5-605一侧的两个定位元件5-610、在本体5-605另一侧的凹槽5-620、以及在本体5-605上的开口5-622。此外,在一些实施例中,在本体5-605的侧边还可具有多个接触部5-630,其中接触部5-630可具有圆弧形的侧边,以降低和其他元件(例如底座5-200)接触时的摩擦力。
图65以及图66是定位元件5-510进行运作时的示意图。第二磁性元件5-420以及第三磁性元件5-430可设置在底座5-200的凹槽5-205中(图60),而第四磁性元件5-520以及第五磁性元件5-530可设置在底座5-200的凹槽5-206中,定位元件5-510可设置在底座5-200的凹槽5-207中。此外,第三磁性元件5-430可设置在第二磁性元件5-420中,并部分露出于第二磁性元件5-420,而第五磁性元件5-530可设置在第四磁性元件5-520中,并部分露出于第四磁性元件5-520。
如图65以及图66所示,定位元件5-510可使用通过孔洞5-512的凸柱5-220作为其旋转轴心,而在凹槽5-207中进行旋转,直到止动部5-518接触凹槽5-207的侧边5-207A为止。应注意的是,在图65中,限位部5-514和限位部5-516不在X方向上排列,而在图66中,限位部5-514和限位部5-516大致上在X方向上排列。
应注意的是,定位元件5-510可为一磁铁,其磁极方向可如图65以及图66所示。在一些实施例中,亦可互换定位元件5-510的磁极方向,于此并不限制。在一些实施例中,第四磁性元件5-520、第五磁性元件5-530分别可为一线圈以及设置在线圈中的导磁性材料。换句话说,第四磁性元件5-520以及第五磁性元件5-530的组合可作为一电磁铁。藉此,当对第四磁性元件5-520通以不同方向的电流时,第四磁性元件5-520会和定位元件5-510的磁场产生作用,并产生一电磁驱动力(electromagnetic force)以驱使定位元件5-510在不同方向上转动,而控制定位元件5-510的位置。此外,第二驱动组件5-500与第一驱动组件5-400可相隔一距离,以防止可能会发生的磁干扰。
在一些实施例中,第一驱动组件5-400、第二驱动组件5-500、以及定位元件5-510在第一方向(X方向)上排列,以降低在其他方向上的尺寸,并控制磁力的方向。此外,限位元件5-700(图57)可用以限制光学元件驱动机构5-1中的元件(例如定位元件5-510)在Z方向上的移动范围,以防止光学元件驱动机构5-1中的元件掉出。举例来说,限位元件5-700可位于顶壳5-100以及定位元件5-510之间,即限位元件5-700可设置在定位元件5-510以及固定部5-F之间。
图67以及图68分别是光学元件驱动机构5-1运作方法5-900、5-910的方块图,而图69至图74是光学元件驱动机构5-1进行运作时的示意图。
在光学元件驱动机构5-1未运作时,定位元件5-510的限位部5-514以及限位部5-516可穿过光学元件5-300,并分别位于缺口5-314以及缺口5-312中。换句话说,此时的定位元件5-510位于一闭锁位置,而光学元件5-300无法在底座5-200的接触部5-230(图60)上自由移动。举例来说,如图70所示,当光学元件5-300受到外力而朝左移动时,限位部5-514和限位部5-516分别会接触缺口5-314以及缺口5-312的侧边,进而限制光学元件5-300的可移动范围。藉此,可以防止光学元件5-300遮挡开口5-202以及光学模块5-800,以允许光线通过开口5-202到达光学模块5-800。在一些实施例中,若光学元件5-300受到向右的力移动,则光学元件5-300的挡止部5-330可接触底座5-200的凸起部5-209(未示出),而限制光学元件5-300的位置。
光学元件驱动机构5-1的运作方法5-900首先包括将定位元件5-510移动至开锁位置的操作5-902,对应于图71所示的状态。在图71中,定位元件5-510旋转成将限位部5-514和限位部5-516大致上在X方向上排列的状态,即平行于通道5-311的延伸方向。可将通道5-311的宽度5-W设计成大于限位部5-514的直径5-D1和限位部5-516的直径5-D2,以允许限位部5-514和限位部5-516通过通道5-311。应注意的是,此时光学模块5-800仍从开口5-202中露出。
应注意的是,由于承载座5-600可通过定位元件5-610与光学元件5-300进行固定,且第一磁性元件5-410可设置在承载座5-600的凹槽5-620中,从开口5-622露出,并且与第二磁性元件5-420在第二方向(Z方向)上排列,即承载座5-600可设置在光学元件5-300与第一驱动组件5-400之间。故只要移动第一磁性元件5-410,便可一并移动光学元件5-300。举例来说,第一磁性元件5-410可包括磁铁,而第二磁性元件5-420以及第三磁性元件5-430分别可为线圈以及设置在线圈中的导磁材料。换句话说,第二磁性元件5-420以及第三磁性元件5-430可作为一电磁铁。藉此,可对第二磁性元件5-420通以不同方向的电流,而控制第一磁性元件5-410以及光学元件5-300的位置。
接着,运作方法5-900进行到将光学元件5-300移动至关闭位置的操作5-904,对应于图72所示的状态。在图72中,光学元件5-300朝向左方移动,而使得开口5-202以及设置在开口5-202中的光学模块5-800被光学元件5-300遮盖。
接着,运作方法5-900进行到将定位元件5-510移动至闭锁位置的操作5-906,对应于图73所示的状态。在图73中,定位元件5-510的限位部5-514和限位部5-516分别可位于缺口5-318以及缺口5-316中,以限制光学元件5-300的移动。换句话说,此时的定位元件5-510位于一闭锁位置,而光学元件5-300无法在底座5-200的接触部5-230(图60)上自由地移动。举例来说,如图74所示,当光学元件5-300受到外力而朝左移动时,限位部5-514和限位部5-516分别会接触缺口5-318以及缺口5-316的侧边,进而可限制光学元件5-300的可移动范围。藉此,可防止光学模块5-800从开口5-202中露出,可提升当光学模块5-800不使用时的安全性。
本公开亦提供一种光学元件驱动机构5-1的运作方法5-910。首先,运作方法5-910包括将定位元件5-510移动至开锁位置的操作5-912,对应于图71所示的状态。接着,运作方法5-910进行到将光学元件5-300移动至关闭位置的操作5-914,对应于图72所示的状态。前述操作的细节分别与前述操作5-902、操作5-904类似,于此不再赘述。
接着运作方法5-910进行到将光学元件5-300移动至开启位置的操作5-916,对应于图71所示的状态,以及将定位元件5-510移动至闭锁位置的操作5-918,对应于图70所示的状态。换句话说,在运作方法5-910中,光学元件5-300并未持续遮挡开口5-202以及光学模块5-800,而是回到露出光学模块5-800的图70所示的状态。藉此,光学元件5-300可作为光学模块5-800的快门,即仅在特定时间内阻挡光学模块5-800。此外,在不使用光学元件5-300时,将定位元件5-510移动至闭锁位置可以防止光学元件5-300受到外力冲击而发生移动。
综上所述,本公开实施例关于一种光学元件驱动机构,包括固定部、活动部、第一驱动组件、以及定位元件。活动部活动地设置在固定部上,包括光学元件,其中光学元件在第一方向活动。第一驱动组件至少部分设置在固定部上。定位元件可旋转地设置于固定部或活动部上,其中当第一驱动组件未启动时,定位元件用以限定活动部相对于固定部位于极限位置。藉此,可防止光学模块从开口中露出,可提升当光学模块不使用时的安全性,或者可提供光学模块的快门。
第六组实施例。
请参考图75,图75为根据本公开一实施例的一光学元件驱动机构6-100的示意图。于此实施例中,光学元件驱动机构6-100可为一光学摄像模块,可安装于各种电子装置或可携式电子装置,例如设置于智能型手机,以供使用者执行影像提取的功能。于此实施例中,光学元件驱动机构6-100可为具有具备自动对焦(AF)功能的音圈马达(VCM),但本公开不以此为限。在其他实施例中,光学元件驱动机构6-100也可具备自动对焦(AF)及光学防手震(OIS)功能。另外,光学元件驱动机构6-100可为一潜望式摄像模块。
如图75所示,光学元件驱动机构6-100包括一固定组件6-101、一活动组件6-108、一驱动组件6-120以及一电路组件6-130。固定组件6-101可包括一外壳6-102以及一底座6-112,活动组件6-108是设置于固定组件6-101内并且配置以承载并驱动一光学元件(图中未表示),例如一镜头。电路组件6-130是可固定于该固定组件6-101并且电性连接于驱动组件6-120,并且驱动组件6-120是配置以驱动活动组件6-108相对于固定组件6-101运动,例如沿着Z轴方向(第一方向)移动。底座6-112上可设置有一感光元件6-118,外部光线可经由活动组件6-108所承载的光学元件后抵达感光元件6-118,以产生数字影像。驱动组件6-120与电路组件6-130可为一线性马达,但不限于此实施例。
请参考图76以及图77,图76为根据本公开一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的爆炸图,图77为根据本公开一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的俯视示意图。如图76所示,电路组件6-130包括一第一电路构件6-131、第二电路构件6-132以及多个L形导电板。其中,第一电路构件6-131具有长条形结构,配置以电性接地,而第二电路构件6-132具有U形结构,配置以连接于一电源。多个L形导电板是设置在第一电路构件6-131与第二电路构件6-132之间。
再者,如图76所示,驱动组件6-120包括一第一线圈组6-121、一第二线圈组6-122以及一磁性模块6-123。第一线圈组6-121以及第二线圈组6-122分别具有多个第一线圈(第一线圈6-CL11、6-CL12、6-CL13等)以及多个第二线圈(第二线圈6-CL21、6-CL22、6-CL23等),该多个第一线圈以及该多个第二线圈是沿着Z轴方向(第一方向)排列,并且第一线圈组6-121与第二线圈组6-122设置于不同平面。
如图77所示,多个第一线圈是分别对应于邻近第二电路构件6-132的一第一侧6-1321的L形导电板,而多个第二线圈是分别对应于邻近第二电路构件6-132的一第二侧6-1322的L形导电板。举例来说,第一线圈6-CL11对应于L形导电板6-LP11,而第二线圈6-CL21对应于L形导电板6-LP21,其余以此类推(例如L形导电板6-LP12对应于第一线圈6-CL12)。
值得注意的是,每一个第一线圈具有一第一电性连接部6-EC1以及一第二电性连接部6-EC2,第一电性连接部6-EC1是电性连接于第二电路构件6-132,而第二电性连接部6-EC2是电性连接于相对应的L形导电板。其中,如图77所示,该多个第二电性连接部6-EC2之间隔沿着Z轴方向(第一方向)上是大致相同。
再者,每一个第二线圈具有一第三电性连接部6-EC3以及一第四电性连接部6-EC4。第三电性连接部6-EC3是电性连接第二电路构件6-132,而第四电性连接部6-EC4是电性连接于相对应的L形导电板。相似地,该多个第四电性连接部6-EC4之间隔沿着Z轴方向(第一方向)上是大致相同。
此外,如图77所示,当沿着第一线圈的绕线轴的方向,例如沿着X轴方向(第二方向)观察时,第一线圈与至少两个第二线圈部分重叠。举例来说,第一线圈6-CL12会与第二线圈6-CL21以及第二线圈6-CL22部分重叠。
接着请参考图76至图78,图78为根据本公开一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的前视图。于此实施例中,磁性模块6-123可包括一第一导电元件6-124、至少一个第二导电元件、一绝缘元件6-125以及一磁性元件6-MG。如图76所示,第一导电元件6-124是抵接三个第二导电元件6-MCD1、6-MCD2、6-MCD3,并且第一导电元件6-124是经由第二导电元件6-MCD2电性连接于第一电路构件6-131。这些第二导电元件可为一圆柱体,使得这些第二导电元件可相对第一导电元件6-124及/或第一电路构件6-131相对运动,例如滚动或滑动。
如图78所示,绝缘元件6-125是设置于磁性元件6-MG与第一导电元件6-124之间,以避免磁性元件6-MG与这些第二导电元件电性连接。另外,磁性模块6-123是设置于第一线圈组6-121与第二线圈组6-122之间。
此外,如图78所示,第二电性连接部6-EC2以及第四电性连接部6-EC4是设置于同一平面上,例如XZ平面。
于此实施例中,磁性元件6-MG可具有多个磁极单元,每一个磁极单元包括一个N极以及一个S极,并且该多个磁极单元的磁极方向与第一方向不同。举例来说,如图77与图78所示,磁性元件6-MG包括一个左磁极单元以及一右磁极单元,沿着第一方向排列,并且每一个磁极单元的磁极方向是沿着X轴方向(第二方向),并且第二方向是垂直于第一方向。
当第一电路构件6-131电性接地并且第二电路构件6-132接收一正电压时,磁性模块6-123会沿着Z轴方向(第一方向)移动,并且磁性模块6-123相对于第一线圈组6-121位于不同位置时,第一导电元件6-124会依序与不同的第一线圈的第二电性连接部6-EC2电性连接,以使电性连接于第一导电元件6-124的第一线圈导通于第一电路构件6-131与第二电路构件6-132,而未电性连接于第一导电元件6-124的该多个第一线圈的该多个第二电性连接部6-EC2则是维持开路。
相似地,当磁性模块6-123相对于第二线圈组6-122位于不同位置时,第一导电元件6-124会依序与不同的第二线圈的第四电性连接部6-EC4电性连接,以使电性连接于第一导电元件6-124的第二线圈导通于第一电路构件6-131与第二电路构件6-132,而未电性连接于第一导电元件6-124的该多个第二线圈的该多个第四电性连接部6-EC4则会维持开路。
接着请参考图77、图79A图与图79B,图79A图与图79B为根据本公开一实施例的磁性模块6-123位于不同位置的示意图。首先,如图77所示,磁性模块6-123是位于一预设位置(也可称为初始位置)。此时第二导电元件6-MCD1接触第一侧6-1321的第一个L形导电板6-LP11,第二导电元件6-MCD2接触第一电路构件6-131,使得第一线圈6-CL11导通于第一电路构件6-131以及第二电路构件6-132,因此第一线圈6-CL11通电启动而与磁性元件6-MG产生一电磁驱动力6-F1,以推动磁性模块6-123沿着Z轴方向(第一方向)前进。
接着,当磁性模块6-123移动到图79A图的位置时,第二导电元件6-MCD3接触第二侧6-1322的第一个L形导电板6-LP21,使得第二线圈6-CL21导通于第一电路构件6-131以及第二电路构件6-132,因此第二线圈6-CL21通电而与磁性元件6-MG产生另一电磁驱动力6-F2。电磁驱动力6-F2是与电磁驱动力6-F1一起推动磁性模块6-123继续沿着Z轴方向(第一方向)前进。
再者,当磁性模块6-123移动到图79B的位置时,第二导电元件6-MCD1脱离第一侧6-1321的第一个L形导电板6-LP11,使得第一线圈6-CL11关闭,因此此时是通过电磁驱动力6-F2来推动磁性模块6-123继续沿着Z轴方向(第一方向)前进。磁性模块6-123接下来的作动方式与上述描述相同,因此在此不再赘述。
接着,请参考图80,图80为根据本公开另一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的前视图。于此实施例中,光学元件驱动机构6-100可还包括一施压组件6-140,用以使磁性元件6-MG朝向第一电路构件6-131紧靠。具体而言,施压组件6-140具有一导磁性元件,例如一磁铁,对应磁性元件6-MG,使得施压组件6-140的磁铁与磁性元件6-MG产生一磁吸力,驱使磁性元件6-MG朝向施压组件6-140推挤,以避免第二导电元件6-MCD1、第二导电元件6-MCD2以及第二导电元件6-MCD3脱离第一导电元件6-124。
请参考图81,图81为根据本公开另一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的示意图。如图81所示,于此实施例中,磁性元件6-MG具有一第一磁性部6-MG11(N极)以及一第二磁性部6-MG12(S极),并且磁性元件6-MG的磁极方向(也就是N极与S极的排列方向)与Z轴方向(第一方向)平行。因此,本公开的驱动组件6-120与电路组件6-130可根据所设置的电子装置的结构配置来决定所需要的设计,以符合实际的需求。
值得注意的是,磁性模块6-123是可被固定地设置于如图75中的活动组件6-108,使得驱动组件6-120可驱动活动组件6-108在一极限运动范围内运动。举例来说,如图81所示,磁性模块6-123可沿着Z轴方向(第一方向)移动,并且极限运动范围可为长度6-L。再者,第一线圈组6-121中的每一个第一线圈可更具有一第一端部以及一第二端部,沿着第一方向排列。
举例来说,第一线圈6-CL11具有相互平行的第一端部6-EP1以及第二端部6-EP2。其中,第一端部6-EP1与第二端部6-EP2之间的一最短距离6-LS是小于极限运动范围(长度6-L),并且第一端部6-EP1与第二端部6-EP2之间的一最大距离6-LM也小于长度6-L。
请参考图82以及图83,图82为根据本公开另一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的部分爆炸图,并且图83为根据本公开另一实施例的驱动组件6-120以及电路组件6-130的前视图。于此实施例中,如图83所示,第一线圈组6-121是设置于磁性模块6-123以及第二线圈组6-122之间。
再者,此实施例的光学元件驱动机构也可包括多个第一导电板以及多个第二导电板。如图82所示,第一线圈6-CL11是电性连接于相对应的第一导电板(L形导电板6-LP11),第二线圈6-CL21是电性连接于相对应的第二导电板(L形导电板6-LP21)。值得注意的是,如图83所示,L形导电板6-LP11与L形导电板6-LP21的至少一部分设置于不同平面上,以避免L形导电板6-LP11与L形导电板6-LP21电性连接。
请参考图84A以及图84B,图84A为根据本公开另一实施例的驱动组件以及电路组件的示意图,并且图84B为根据本公开另一实施例的图84A的前视图。于此实施例中,光学元件驱动机构可还包括多个活动组件、多个驱动组件以及多个电路组件。举例来说,图84A中设置有二个驱动组件6-120A、6-120B以及二个相对应的电路组件6-130A、6-130B,驱动组件6-120A的磁性元件6-MG1可固定地连接于一活动组件(图中未表示),而驱动组件6-120B中的磁性元件6-MG2可固定地连接于另一活动组件,此二活动组件可类似于图75的活动组件6-108。
如图84A所示,这些活动组件以及磁性元件6-MG1、磁性元件6-MG2是沿着Z轴方向(第一方向)排列,并且驱动组件6-120A、6-120B可配置以驱动这些活动组件沿着第一方向移动。
再者,磁性元件6-MG1与磁性元件6-MG2的磁极方向不同。如图84A所示,磁性元件6-MG1的磁极方向是沿着X轴方向(第二方向),而磁性元件6-MG2的磁极方向是沿着Y轴方向。
另外,如图84B所示,电路组件6-130B是设置于驱动组件6-120A的第一线圈组6-121A与磁性元件6-MG1之间,而第一线圈组6-121A是设置于电路组件6-130B与第二线圈组6-122A之间。相似地,驱动组件6-120B的第一线圈组6-121B是设置于磁性元件6-MG2与第二线圈组6-122B之间。
请参考图85,图85为根据本公开另一实施例的光学元件驱动机构的示意图。于此实施例中,光学元件驱动机构包括驱动组件6-120C、驱动组件6-120D、电路组件6-130C以及电路组件6-130D。驱动组件6-120C与驱动组件6-120D是相似于驱动组件6-120,而电路组件6-130C以及电路组件6-130D相似于电路组件6-130。
请再参考图85与图86,图86为根据本公开图85的实施例的放大示意图。于此实施例中,驱动组件6-120C的磁性元件6-MG3以及驱动组件6-120D的磁性元件6-MG4的磁极方向是互相平行,并且磁性元件6-MG3与磁性元件6-MG4是可朝向相反方向移动。举例来说,磁性元件6-MG3沿着+Z轴方向移动,而磁性元件6-MG4是沿着-Z轴方向移动。
另外,于此实施例中,电路组件6-130C以及电路组件6-130D是共用相同的接地端,但于其他实施例中,也可分别连接于不同的接地端。
本公开提供一种光学元件驱动机构,配置以驱动活动组件6-108(例如一镜头),以进行自动对焦的功能。于本公开一实施例中,光学元件驱动机构6-100可包括第一线圈组6-121、第二线圈组6-122以及磁性模块6-123,当第一线圈组6-121以及第二线圈组6-122通电时会与磁性模块6-123之间产生电磁驱动力,以使磁性模块6-123沿着第一方向移动。由于第一线圈组6-121以及第二线圈组6-122中的线圈是依序导通,因此可以确保磁性模块6-123流畅地沿着第一方向移动,并且也可以增加活动组件6-108的运动范围。
基于本公开的光学元件驱动机构的设计,可以实现更大的驱动力来推动前述镜头,并且也可以同时达成小型化的目的。
第七组实施例。
首先请参阅图87,本公开一实施例的光学元件驱动机构7-100可装设于一电子装置7-1内,用以照相或摄影,其中前述电子装置7-1例如可为智能型手机、平板电脑或是电脑等,但本公开不限于此。应注意的是,图87中所示的光学元件驱动机构7-100与电子装置7-1的位置及大小关仅为一示例,而非限制光学元件驱动机构7-100与电子装置7-1的位置及大小关系。实际上,光学元件驱动机构7-100可根据不同的需求而装设在电子装置7-1中的不同位置。
请参阅图88,光学元件驱动机构7-100具有一光轴7-O,光轴7-O贯穿光学元件驱动机构7-100。光学元件驱动机构7-100包括一活动部7-10、一固定部7-20、一驱动组件7-30、一止动组件7-40以及一接着元件7-50。
请参阅图88及图89,活动部7-10包括一承载座7-11以及两个弹性元件7-12。活动部7-10的承载座7-11活动地设置在固定部7-20,并连接到一第一光学元件7-110。具体地说,第一光学元件7-110设置在承载座7-11上,第一光学元件7-110可以随着承载座7-11相对于固定部7-20的运动而运动。
请参阅图88及图89,固定部7-20包括一外框7-21、一底板7-22、一导磁元件收纳部7-23以及一磁性元件容纳部7-24。固定部7-20的外框7-21包括四个外框侧壁7-211以及一外框延伸部7-212,且承载座7-11设置在外框7-21上。四个外框侧壁7-211面朝驱动组件7-30,且平行于光轴7-O,且每一个外框侧壁7-211与另外两个外框侧壁7-211连接,以形成由四个外框侧壁7-211所围绕的一内部空间。外框延伸部7-212以垂直于光轴7-O的一第一方向7-D1从外框侧壁7-211的一者向外延伸。外框延伸部7-212具有一外框延伸部开口7-212a,外框延伸部开口7-212a可以容许一光线7-L通过。
请继续参阅图88及图89,驱动组件7-30包括一驱动线圈7-31、两个磁性元件7-32以及一导磁元件7-33。驱动组件7-30的驱动线圈7-31、磁性元件7-32及导磁元件7-33可设置在固定部7-20上,并可设置在内部空间中。驱动线圈7-31沿着第一方向7-D1围绕(例如缠绕)导磁元件7-33,且外框侧壁7-211面朝驱动线圈7-31。而磁性元件7-32则分别设置在驱动线圈7-31的两侧。
请继续参阅图88及图89,止动组件7-40包括四个磁性元件止动部7-41以及四个承载座止动部7-42。止动组件7-40的磁性元件止动部7-41设置在磁性元件7-32及外框侧壁7-211之间,以限制磁性元件7-32的运动范围。止动组件7-40的承载座止动部7-42设置于承载座7-11及外框侧壁7-211之间,以限制承载座7-11相对固定部7-20的运动范围。
请参阅图90,活动部7-10的承载座7-11包括一承载座主体7-111、两个承载座连接部7-112、两个承载座突起7-113以及两个承载座滑动部7-114。承载座主体7-111具有一承载座主体表面7-111a。第一光学元件7-110设置在承载座主体表面7-111a上,并与承载座主体表面7-111a固定地连接(图88)。因此,承载座主体表面7-111a可以具有平面形状、或是可以与第一光学元件7-110有效连接的任何形状。承载座连接部7-112位于承载座主体7-111的两侧,而且承载座连接部7-112从承载座主体7-111向下延伸,且分别连接到两个磁性元件7-32(图88)。
承载座突起7-113从承载座主体7-111的两侧沿垂直于光轴7-O及第一方向7-D1的一第二方向7-D2向外延伸。承载座滑动部7-114位于承载座7-11的两侧,且可以连接到承载座连接部7-112。承载座滑动部7-114可以放置在外框侧壁7-211上,以在外框侧壁7-211上运动。应注意的是,承载座滑动部7-114可以具有轮状、或是任何有利于承载座7-11运动的形状。
如图91所示,在一些实施例中,承载座滑动部7-114也可以是多个滚珠7-114。在图91所示的实施例中,滚珠7-114在承载座主体7-111及外框侧壁7-211之间运动(例如滚动)(可以参考图88),以使承载座7-11可以相对于固定部7-20运动。
请参阅图92,底板7-22位于外框侧壁7-211下方,且与外框侧壁7-211连接。底板7-22具有一底板开口7-221。底板开口7-221对应于驱动线圈7-31,并使驱动线圈7-31外露于底板开口7-221。接着元件7-50可以设置在驱动线圈7-31外露于底板开口7-221的部分,以固定驱动线圈7-31,并可以避免粉尘及水等异物从底板开口7-221进入光学元件驱动机构7-100中。应注意的是,图92所示的接着元件7-50的形状仅为示意,并非代表接着元件7-50的真正形状。
请参阅图93,导磁元件7-33设置在导磁元件收纳部7-23。导磁元件收纳部7-23设置外框侧壁7-211上,且具有内缩结构。也就是说,导磁元件收纳部7-23的上方的宽度大于导磁元件收纳部7-23的下方的宽度,以有助于将导磁元件7-33放置在导磁元件收纳部7-23中。磁性元件容纳部7-24设置在未设置有导磁元件收纳部7-23的外框侧壁7-211上。磁性元件容纳部7-24沿第一方向7-D1延伸,且邻近于底板7-22。磁性元件容纳部7-24具有互相相对的一第一侧7-241以及一第二侧7-242。
请参阅图94A,在第一方向7-D1上,驱动线圈7-31的最大尺寸7-31a小于导磁元件7-33的最大尺寸7-33a。如此一来,可以避免驱动线圈7-31松脱,而与导磁元件7-33分离。磁性元件7-32被容纳在磁性元件容纳部7-24中,且在驱动线圈7-31未接收一外部电流时,磁性元件7-32位于磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241(可视为起始位置)。可以参考图88,当磁性元件7-32位于磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241时,驱动组件7-30并未驱动承载座7-11及第一光学元件7-110,而且第一光学元件7-110并未与外框延伸部开口7-212a重叠。也就是说,第一光学元件7-110并未遮蔽外框延伸部开口7-212a。
而在驱动线圈7-31接收外部电流时,磁性元件7-32位于磁性元件容纳部7-24的第二侧7-242(可视为最终位置)(图94B)。如此一来,可以用驱动组件7-30驱动承载座7-11及第一光学元件7-110,以使第一光学元件7-110与外框延伸部开口7-212a重叠(图94B)。也就是说,第一光学元件7-110遮蔽外框延伸部开口7-212a。当第一光学元件7-110为叶片、滤光片、减光镜、偏光镜等时,第一光学元件7-110可以遮蔽或减少穿过外框延伸部开口7-212a的光线7-L。
如图94A所示,磁性元件7-32分别位于驱动线圈7-31的左右两侧。也就是说,磁性元件7-32及驱动线圈7-31沿第二方向7-D2排列。如此一来,可以降低光学元件驱动机构7-100在光轴7-O上的高度。导磁元件7-33连接到固定部7-20,且设置在导磁元件收纳部7-23中,以避免导磁元件7-33相对于固定部7-20运动。
在图94A所示的实施例中,活动部7-10的弹性元件7-12设置在磁性元件容纳部7-24的第二侧7-242及磁性元件7-32之间,且与磁性元件容纳部7-24的第二侧7-242及磁性元件7-32连接。如此一来,可以在驱动线圈7-31未接收外部电流时,通过弹性元件7-12的伸张力,使磁性元件7-32更稳定地设置在磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241。
请参阅图95A,在图95A所示的实施例中,活动部7-10的弹性元件7-12设置在磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241及磁性元件7-32之间,且与磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241及磁性元件7-32连接。如此一来,可以在驱动线圈7-31未接收外部电流时,通过弹性元件7-12的收缩力,使磁性元件7-32更稳定地设置在磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241。
请参阅图95B,在图95B所示的实施例中,活动部7-10包括四个弹性元件7-12,且弹性元件7-12设置在磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241及磁性元件7-32之间以及磁性元件容纳部7-24的第二侧7-242及磁性元件7-32之间,且与磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241、第二侧7-242及磁性元件7-32连接。如此一来,可以在驱动线圈7-31未接收外部电流时,通过弹性元件7-12的伸张力及收缩力,使磁性元件7-32更稳定地设置在磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241。而且,位于相同的磁性元件容纳部7-24中的弹性元件7-12为颠倒配置。也就是说,当位于第一侧7-241的弹性元件7-12的一开口7-121朝上时,位于第二侧7-242的弹性元件7-12的开口7-121朝下(图95B未表示);而当位于第二侧7-242的弹性元件7-12的开口7-121朝上时,位于第一侧7-241的弹性元件7-12的开口7-121朝下(如图95B所示)。如此一来,可使施加在磁性元件7-32上的伸张力及收缩力更为平均,从而使磁性元件7-32更为稳定。
请参阅图96,可以在导磁元件收纳部7-23的前方或后方再设置一导磁元件7-331,以使磁性元件7-32受到导磁元件7-331的吸引力之后,停留在第一侧7-241或第二侧7-242。如此一来,在驱动线圈7-31未接收外部电流时,承载座7-11及第一光学元件7-110(图96未表示)可以停留在第一侧7-241(起始位置)或第二侧7-242(最终位置)。应注意的是,纵使图96绘制有两个导磁元件7-331,然而,实际上,可以设置一个、三个/或更多个导磁元件7-331。而在图96的实施例中,活动部7-10可以不再包括弹性元件7-12,仅通过磁性元件7-32及导磁元件7-331之间的吸引力,使磁性元件7-32、承载座7-11及第一光学元件7-110停留在所欲的位置。
请参阅图97,由于驱动线圈7-31沿着第一方向7-D1围绕(例如缠绕)导磁元件7-33,因此,沿着第一方向7-D1观察时,驱动线圈7-31具有多边形结构。而且,驱动线圈7-31具有两个长边7-311以及两个短边7-312。驱动线圈7-31的长边7-311与光轴7-O平行,而驱动线圈7-31的短边7-312与第二方向7-D2平行。磁性元件7-32设置对应于驱动线圈7-31的长边7-311,如此一来,可以有效地增加电磁力,以增加驱动组件7-30驱动活动部7-10的驱动力。而且,磁性元件7-32的相同磁极皆面朝驱动线圈7-31(例如磁性元件7-32的指北极皆面朝驱动线圈7-31、或者磁性元件7-32的指南极皆面朝驱动线圈7-31)。如此一来,磁性元件7-32可在受到电磁力影响后,同时朝第一方向7-D1运动。承载座7-11的承载座突起7-113与固定部7-20的外框7-21的外框侧壁7-211的最小距离7-S1小于磁性元件7-32与驱动线圈7-31的最小距离7-S2。如此一来,当承载座7-11受到冲击而沿第二方向7-D2运动时,承载座突起7-113会先接触外框侧壁7-211,而磁性元件7-32不会接触驱动线圈7-31,从而避免磁性元件7-32与驱动线圈7-31发生碰撞,进而避免造成损伤。
请参阅图98,图98是本公开另一实施例的一光学元件驱动机构7-200及第一光学元件7-110的立体图。光学元件驱动机构7-200的固定部7-20的外框7-21不再包括外框延伸部,而第一光学元件7-110为镜头等。光学元件驱动机构7-200中与光学元件驱动机构7-100的元件配置相同的主要结构、功能及配置于此不再赘述。在本实施例中,光轴7-O’并未贯穿光学元件驱动机构7-200,而是承载座7-11及第一光学元件7-110的运动方向平行于光轴7-O’。通过第一光学元件7-110的运动,可以改变光线7-L的路径,从而达到变焦或对焦的功能。
请参阅图99及图100,图99是本公开另一实施例的光学元件驱动机构7-300、第一光学元件7-110及一第二光学元件7-120的立体图,而图100是光学元件驱动机构7-300的爆炸图。光学元件驱动机构7-300中与光学元件驱动机构7-100的元件配置相同的主要结构、功能及配置于此不再赘述。
如图99及图100所示,光学元件驱动机构7-300的活动部7-10不再包括承载座7-11及弹性元件7-12,然而,活动部7-10包括一第一活动单元7-13、一第二活动单元7-14、一第一弹性元件7-15以及一第二弹性元件7-16。应注意的是,第一弹性元件7-15及第二弹性元件7-16的配置不同于弹性元件7-12的配置。光学元件驱动机构7-300的固定部7-20的外框7-21包括外框支撑壁7-213。光学元件驱动机构7-300的驱动组件7-30不再包括磁性元件7-32,然而,驱动组件7-30还包括一第一磁性元件7-34以及一第二磁性元件7-35。应注意的是,第一磁性元件7-34及第二磁性元件7-35的配置不同于磁性元件7-32。
请继续参阅图99,第一活动单元7-13及第二活动单元7-14的构造类似于光学元件驱动机构7-100的承载座7-11。第一活动单元7-13及第二活动单元7-14活动地设置在固定部7-20的外框7-21上,并个别地连接到第一光学元件7-110及第二光学元件7-120。第一光学元件7-110及第二光学元件7-120可以是叶片、滤光片、减光镜、偏光镜等。具体地说,第一光学元件7-110设置在第一活动单元7-13上,第一光学元件7-110可以随着第一活动单元7-13相对于固定部7-20的运动而运动;第二光学元件7-120设置在第二活动单元7-14上,第二光学元件7-120可以随着第二活动单元7-14相对于固定部7-20的运动而运动。
第一活动单元7-13包括一第一活动单元主体7-131、一第一活动单元连接部7-132、两个第一活动单元突起7-133以及一第一活动单元滑动部7-134。第一活动单元主体7-131具有一第一活动单元主体表面7-131a。第一光学元件7-110设置在第一活动单元主体表面7-131a上,并与第一活动单元主体表面7-131a固定地连接。因此,第一活动单元主体表面7-131a可以具有平面形状、或是可以与第一光学元件7-110有效连接的任何形状。第一活动单元连接部7-132位于第一活动单元主体7-131的两侧,而且第一活动单元连接部7-132从第一活动单元主体7-131向下延伸,且连接到第一磁性元件7-34。
第一活动单元突起7-133从第一活动单元主体7-131的两侧沿第二方向7-D2向外延伸。第一活动单元滑动部7-134位于第一活动单元7-13的两侧。第一活动单元滑动部7-134可以放置在外框侧壁7-211及外框支撑壁7-213上,以在外框侧壁7-211及外框支撑壁7-213上运动。应注意的是,第一活动单元滑动部7-134可以具有平板状、轮状、或是任何有利于第一活动单元7-13运动的形状。在一些实施例中,第一活动单元滑动部7-134也可以是与第一活动单元主体7-131分离的滚珠(可以参考图91)。滚珠在第一活动单元主体7-131及外框侧壁7-211之间运动(例如滚动),以使第一活动单元7-13可以相对于固定部7-20运动。
第二活动单元7-14包括一第二活动单元主体7-141、一第二活动单元连接部7-142、两个第二活动单元突起7-143以及一第二活动单元滑动部7-144。第二活动单元主体7-141具有一第二活动单元主体表面7-141a。第二活动单元7-14的结构类似于第一活动单元7-13。也就是说,第二活动单元主体7-141、第二活动单元连接部7-142、第二活动单元突起7-143及第二活动单元滑动部7-144分别与第一活动单元主体7-131、第一活动单元连接部7-132、第一活动单元突起7-133及第一活动单元滑动部7-134类似。故,第二活动单元7-14与第一活动单元7-13配置相同的主要结构、功能及配置于此不再赘述。然而,应注意的是,第二活动单元连接部7-142连接到第二磁性元件7-35,而不是第一磁性元件7-34。
请参阅图101,第一弹性元件7-15设置于第一活动单元7-13与磁性元件容纳部7-24的第二侧7-242之间,而且,第一弹性元件7-15连接到第一活动单元7-13及第二侧7-242。第二弹性元件7-16设置于第二活动单元7-14与磁性元件容纳部7-24的第一侧7-241之间,而且,第二弹性元件7-16连接到第二活动单元7-14及第一侧7-241。第一弹性元件7-15及第二弹性元件7-16的配置也可以参考图94A到图95B的光学元件驱动机构7-100的磁性元件7-32的配置。当然,也可以参考图96,在导磁元件收纳部7-23的前方或后方再设置导磁元件7-331。然而,应注意的是,在驱动线圈7-31未接收外部电流时,第一活动单元7-13及第一磁性元件7-34邻近第一侧7-241,第二活动单元7-14及第二磁性元件7-35邻近第二侧7-242。也就是说,第一磁性元件7-34与第一侧7-241的最短距离7-S3小于第二磁性元件7-35与第一侧7-241的最短距离7-S4。然而,在其他实施例中,在驱动线圈7-31未接收外部电流时,第一活动单元7-13及第一磁性元件7-34邻近第二侧7-242,而第二活动单元7-14及第二磁性元件7-35邻近第一侧7-241。也就是说,第一活动单元7-13、第一磁性元件7-34、第二活动单元7-14及第二磁性元件7-35不是都位于第一侧7-241,也不是都位于第二侧7-242。
请参阅图102,第一磁性元件7-34及第二磁性元件7-35的不同磁极面朝驱动线圈7-31(例如第一磁性元件7-34的指北极面朝驱动线圈7-31,而第二磁性元件7-35指南极面朝驱动线圈7-31;或者第一磁性元件7-34的指南极面朝驱动线圈7-31,而第二磁性元件7-35指北极面朝驱动线圈7-31)。如此一来,在受到电磁力影响后,第一磁性元件7-34及第二磁性元件7-35的一者可以朝第一方向7-D1运动,而第一磁性元件7-34及第二磁性元件7-35的另一者可以朝第一方向7-D1的反方向运动。因此,可以沿相反方向驱动第一活动单元7-13及第二活动单元7-14,进而使第一光学元件7-110及第二光学元件7-120不会同时与外框延伸部开口7-212a重叠。也就是说,第一活动单元7-13及第一光学元件7-110可以相对于第二活动单元7-14及第二光学元件7-120运动,而且第二活动单元7-14及第二光学元件7-120也可以相对于第一活动单元7-13及第一光学元件7-110运动。再者,第一光学元件7-110及第二光学元件7-120不会同时遮蔽外框延伸部开口7-212a,以避免第一光学元件7-110及第二光学元件7-120同时影响光线7-L的特性。
如图102所示,第一活动单元7-13的第一活动单元突起7-133与固定部7-20的外框7-21的外框侧壁7-211及外框支撑壁7-213的最小距离7-S5小于第一磁性元件7-34与驱动线圈7-31的最小距离7-S6。第二活动单元7-14的第二活动单元突起7-143与固定部7-20的外框7-21的外框侧壁7-211及外框支撑壁7-213的最小距离7-S7小于第二磁性元件7-35与驱动线圈7-31的最小距离7-S8。如此一来,当第一活动单元7-13及第二活动单元7-14受到冲击而沿第二方向7-D2运动时,第一活动单元突起7-133及第二活动单元突起7-143会先接触外框侧壁7-211或外框支撑壁7-213,而第一磁性元件7-34及第二磁性元件7-35不会接触驱动线圈7-31,从而避免第一磁性元件7-34及第二磁性元件7-352与驱动线圈7-31发生碰撞,进而避免造成损伤。
请参阅图103,图103是根据本公开一实施例的一光学装置7-2的立体图。光学装置7-2可以装设于电子装置7-1内(可以参考图87)。光学装置7-2包括前述的光学元件驱动机构7-100、光学元件驱动机构7-200或光学元件驱动机构7-300中的任意一者或任意组合(然而,图103的实施例仅以光学元件驱动机构7-100作为代表)、一摄像模块7-400。摄像模块7-400包括一感光元件7-410以及一光学单元7-420。光学单元7-420位于光学元件驱动机构7-100与感光元件7-410之间。光学单元7-420可以为镜头等光学元件。光线7-L在经过外框延伸部开口7-212a及光学单元7-420(光线7-L可以经过或可以不经过第一光学元件7-110或第二光学元件7-120)后,可以在感光元件7-410上成像,以进行拍照或摄影。摄像模块7-400对应固定部7-20。具体地说,光学元件驱动机构7-100或光学元件驱动机构7-300的固定部7-20的外框延伸部开口7-212a的下方的空间的可以容纳摄像模块7-400。而且,沿第一方向7-D1观察时,驱动组件7-30至少部分与感光元件7-410重叠。如此一来,可以有效运用空间,以使光学元件驱动机构7-100及光学元件驱动机构7-300小型化。
第八组实施例。
请参阅图104、105A,图104表示本公开一实施例的光学驱动机构8-100的爆炸示意图,而图105A为光学驱动机构8-100组合后的示意图。光学驱动机构8-100可设置于一电子装置(例如相机、平板电脑或手机)内部,作为摄像单元所具有的机构,以提供拍摄、录像功能。举例而言,当来自外界的光线沿光入射方向进入光学驱动机构8-100后,光线得以穿过其中的一第一光学元件8-LS1(例如镜头元件或包括多个镜头元件的镜头组件),再穿过一第二光学元件8-LS2而至一感光模块,以获取影像。其中,第一光学元件8-LS1可相对于第二光学元件8-LS2移动,借以达到光学变焦、自动对焦(Auto-Focusing,AF)或光学防手震(Optical Image Stabilization,OIS)。以下将说明前述光学驱动机构8-100的详细结构。
前述光学驱动机构8-100包括一固定部8-10、一活动部8-30、一驱动组件8-MC与一位置感测组件8-S。固定部8-10包括一外壳8-11、一承载板8-12与一第二光学元件8-LS2,外壳8-11具有中空的圆柱或椭圆柱结构,承载板8-12位于外壳8-11内并与外壳8-11固定,第二光学元件8-LS2则固定于外壳8-11的一端。活动部8-30、驱动组件8-MC与位置感测组件8-S设置于外壳8-11内,可受到外壳8-11的保护。于一些实施例中,第二光学元件8-LS2可独立于固定部8-10,但与固定部8-10相互固定。。于一些实施例中,在平行于光学驱动机构8-100的光轴8-O方向上,第一光学元件8-LS1的尺寸小于第二光学元件8-LS2的尺寸。
固定部8-10还包括一导引结构8-RD,于本实施例中,导引结构8-RD具有多个(两个)长条状的导引件,以光轴8-O为中心,两者分别设置于外壳8-11的两侧,可用以引导活动部8-30相对于固定部8-10移动。活动部8-30包括一连接件8-31,活动地连接固定部8-10的导引结构8-RD并抵接外壳8-11的内壁。于本实施例中,连接件8-31具有中空结构,导引结构8-RD穿过连接件8-31的中空结构,使得活动部8-30可设置在导引结构8-RD上,并可沿着导引结构8-RD的长轴方向移动。于本实施例中,连接件8-31位于活动部8-30的本体的下侧,并包括两个连接子件,导引结构8-RD的两个导引件穿过此二连接子件,且连接子件位于活动部8-30的本体的两侧并邻近位置感测组件8-S,或者说连接子件位于光轴8-O的下方并邻近位置感测组件8-S。
活动部8-30可为一承载件,用以承载第一光学元件8-LS1。驱动组件8-MC则设置于活动部8-30和外壳8-11上,用以驱动承载件8-30和第一光学元件8-LS1相对于固定部8-10移动,以调整活动部8-30、第一光学元件8-LS1的姿态或位置,进而达光学变焦(Zooming)、自动对焦(Auto-Focusing,AF)或光学防手震(Optical Image Stabilization,OIS)的目的。
关于驱动组件8-MC的详细而言,其可为一电磁驱动组件(ElectromagneticDriving Assembly),包括一线圈8-C和一磁性元件8-M,两者分别设置于活动部8-30和外壳8-11,磁性元件8-M与线圈8-C之间具有一间隙8-G并相互对应。当对驱动组件8-MC施加一施加驱动信号(例如通过一外部电源施加电流至线圈8-C),磁性元件8-M与线圈8-C之间产生磁力,进而可带动活动部8-30相对于固定部8-10移动。如此一来,当驱动组件8-MC接受一驱动信号时,驱动组件8-MC驱动活动部8-30和第一光学元件8-LS1沿光轴8-O前后移动,以达到光学影像防手震、自动对焦或改变焦距的功效。本实施例中的驱动组件8-MC为动圈式,于另一实施例中则可为动磁式。本实施例中,驱动组件8-MC可驱动活动部8-30相对固定部8-10于一极限范围8-A运动,此部分将于后面详述。
值得注意的是,于本实施例中,前述磁性元件M具有圆拱形、弧形结构,设置贴合于外壳8-11的内壁,围绕着活动部8-30,其有如一弧形隧道状。磁性元件8-M具有一开口8-MO,开口8-MO的开口方向朝位置感测组件8-S。
于一些实施例中,光学驱动机构8-100还可包括一导磁元件(permeabilityelement)设置于外壳8-11与磁性元件8-M之间,可使磁性元件8-M的磁力往一既定方向集中,以增强驱动组件8-MC驱使活动部8-30移动的磁推力,以及降低磁干扰的作用。于另一实施例中,外壳8-11可嵌入前述导磁元件,使其具有导磁材质,除了可增强磁力(磁性元件8-M与线圈8-C之间)往一既定方向集中外,更可增强固定部8-10整体机械强度。
前述位置感测组件8-S,其可为一位置感应器,举例而言,可为磁阻感应器(Magnetoresistive Sensor,MRS)或是光学感测器(Optical Sensor),其用以感测活动部8-30、固定部8-10的相对位置关系,以利一控制单元(未附图)通过驱动组件8-MC调整两者之间的位置。
参阅图104、105A、106,于本实施例中,位置感测组件8-S具有三个位置感测元件:第一位置感测元件8-S1、第二位置感测元件8-S2与第三位置感测元件8-S3,以及一参考元件8-RE。第一位置感测元件8-S1、第二位置感测元件8-S2与第三位置感测元件8-S3设置于承载板8-12上并沿着光轴8-O的方向(或第一方向8-D1)排列,其中,第一位置感测元件8-S1的一第一位置感测表面8-SS1、第二位置感测元件8-S2的一第二位置感测表面8-SS2和第三位置感测元件8-S3的一第三位置感测表面8-SS3沿第一方向排列8-D1。于一些实施例中,第一~三位置感测表面8-SS1~8-SS3是平行的或共平面。参考元件8-RE则设置在活动部8-30上(即活动部8-30承载一部分的位置感测组件8-S),并面向与对应着第一~第三位置感测元件8-S1~8-S3。沿第一方向8-D1(或光轴8-O)观察,位置感测组件8-S位于两个导引件8-RD之间。在垂直于第一方向8-D1的一第二方向8-D2上,磁性元件8-M与活动部8-30和位置感测组件8-S重叠。
活动部8-30受到驱动组件8-MC的驱动,可相对固定部8-10于一极限范围8-A运动,极限范围8-A包括一第一范围8-A1、一第二范围8-A2与一第二范围8-A3,分别对应第一位置感测元件8-S1、第二位置感测元件8-S2和第三位置感测元件8-S3。在垂直于光轴8-O的方向上(或在第二方向8-D2上),当活动部8-30处于极限范围8-A的第二范围8-A2(8-A1、8-A3)时,活动部8-30与位置感测元件8-S2(8-S1、8-S3)和磁性元件M重叠。
参阅图105A,显示活动部8-30位于第二范围8-A2,此时第二位置感测元件8-S2会在第二范围8-A2中对应设置在活动部8-30上的参考元件8-RE,借以感测活动部8-30相对于固定部8-10的相对位置。
参阅图105A、105B,显示活动部8-30沿着第一方向8-D1移动的示意图,其从第二范围8-A2移动到第一范围8-A1,此时第一位置感测元件8-S1会在第一范围8-A1中对应在活动部8-30上的参考元件8-RE,借以感测活动部8-30相对于固定部8-10的相对位置,其中,由于活动部8-30移动到第一范围8-A1中,通过亦在第一范围8-A1中的第一位置感测元件8-S1作感测,如此可大幅提高对活动部8-30位置感测的精准度。相较于仅设置一个位置感测元件的情形而言,本实施例在第一~第三范围8-A1~8-A3内设置多个位置感测元件,可更准确地判断活动部8-30的位置。如此一来,可让整体装置的变焦、自动对焦或光学防手震更加强化与提升。
参阅图105A、105C,显示活动部8-30沿着相反于第一方向8-D1的方向8-D1’移动的示意图,其从第二范围8-A2移动到第三范围8-A3,此时第三位置感测元件8-S3会在第三范围8-A3中对应在活动部8-30上的参考元件8-RE,借以感测活动部8-30相对于固定部8-10的相对位置,其中,由于活动部8-30移动到第三范围8-A3中,通过亦在第三范围8-A3中的第三位置感测元件8-S3作感测,如此可大幅提高对活动部8-30位置感测的精准度。
通过上述在不同范围使用不同位置感测元件来感测活动部8-30相对于固定部8-10的相对位置,可增加活动部8-30的移动行程(stroke)。参阅图105D,显示活动部8-30的移动行程(X轴)与位置感测元件8-S1~8-S3感测到的信号强度(Y轴)关系图。从图105D可看到,前述三个位置感测元件8-S1~8-S3分别在第一~第三范围8-A1~8-A3所感测到的信号强度(或者为位置感测元件所输出的信号强度)与活动部8-30的行程呈现有线性关系,而在非对应区域则呈现非线性关系。
例如,当活动部8-30在第一范围8-A1中运动时,第一位置感测元件8-S1所输出的信号与活动部8-30的运动行程范围具有一线性关系(或大致呈线性关系);而当活动部8-30在第二范围8-A2中运动时,第一位置感测元件8-S1所输出的信号与活动部8-30的运动范围具有非线性关系。
又例如,当活动部8-30在第二范围8-A2中运动时,第二位置感测元件8-S2所输出的信号与活动部8-30的运动范围具有一线性关系(或大致呈线性关系);而当活动部8-30在第一范围8-A1中运动时,第二位置感测元件8-S2所输出的信号与活动部8-30的运动范围具有非线性关系。
通过读取前述线性关系的区段,在提升活动部8-30的移动行程的情形下,仍可提供准确的活动部8-30侦测位置。如此一来,大幅强化装置的自动对焦、变焦能力或光学防手震的能力。
图107显示本公开另一实施例的光学驱动机构8-400。于本实施例中,光学驱动机构8-400与前述图104中的光学驱动机构8-100主要不同的地方在于:光学驱动机构8-400的驱动组件MC2具有多个独立磁性元件8-M’,在垂直光轴8-O的方向上(X轴),两个磁性元件8-M’分别设置在活动部8-30的两侧;以及导引结构RD设置在活动部8-30的远离位置感测组件8-S的一侧,活动部8-30通过位于活动部8-30本体上侧(远离位置感测组件8-S的一侧)的连接件31而可在导引结构RD上滑动。
前述数个磁性元件8-M’具有弧形结构,在垂直光轴8-O的方向上(第二方向8-D2),磁性元件8-M’位于导引结构8-RD与位置感测组件8-S之间。两个磁性元件8-M’以YZ平面相互对称,并贴合于外壳8-11上,且共用地对应线圈8-C。磁性元件8-M’与线圈8-C之间产生磁力,进而可带动活动部8-30相对于固定部8-10移动,以达到光学变焦、影像防手震或自动对焦的功效。
图108显示本公开另一实施例的光学驱动机构8-500。于本实施例中,光学驱动机构8-500与前述图107中的光学驱动机构8-400主要不同的地方在于:光学驱动机构8-400的驱动组件MC3具有更多的多个(三个)磁性元件8-M’,包括除了设置在活动部8-30的两侧的两个磁性元件8-M’,亦包括设置于活动部8-30上侧的另一磁性元件8-M’。
于本实施例中,三个磁性元件8-M’绕着一中心点8-CP并围绕着活动部8-30配置。于一些实施例中,前述中心点8-CP与光轴O重叠,或者说,磁性元件8-M’绕着光轴8-O配置。
图109显示本公开另一实施例的光学驱动机构8-600。于本实施例中,光学驱动机构8-600与前述图108中的光学驱动机构8-500主要不同的地方在于:光学驱动机构8-600的驱动组件8-MC4具有一个弧形结构磁性元件8-M’,设置于活动部8-30上侧,并对应线圈8-C,且在此配置下,于第二方向8-D2(Z轴)上,导引结构8-RD位于磁性元件8-M’与位置感测组件8-S之间。相较于图106中的磁性元件8-M,本实施例中的磁性元件8-M’相对较小,可节省整体驱动组件8-MC4所占据的空间,且亦能够达成驱动组件8-MC4驱动活动部8-30相对于固定部8-10移动的功效。
需注意的是,于一些实施例中,光学驱动机构8-100可不包括前述第二光学元件8-LS2,即入射光穿过第一光学元件8-LS1后进入到感光模块以获取影像。于另一些实施例中,光学驱动机构8-100可仅包括一导引件,即可引导活动部8-30沿光轴O、第一方向8-D1(或反向8-D1’)移动。
此外,于一些实施例中,位置感测组件8-S可含两个、四个或五个或其他适当的数量的位置感测元件,且极限范围可区分出对应的两个、四个或五个或其他数量的范围,每一位置感测元件对应每一范围,并在此范围中对应参考元件8-RE,以获取精准的活动部8-30相对于固定部8-10的位置。
于一些实施例中,位置感测组件8-S的参考元件8-RE可设置在线圈8-C,例如设置在线圈8-C的一容纳部中,以承载参考元件8-RE,即线圈8-C承载一部分的位置感测组件8-S。参考元件8-RE面对位置感测元件8-S1(或8-S2、8-S3)。
综上所述,本公开的实施例提供一种光学驱动机构,包括:一固定部、一活动部、驱动组件与一位置感测组件。活动部活动地连接该固定部,并用以承载一第一光学元件。驱动组件用以驱动该活动部相对该固定部于一极限范围运动,极限范围包括一第一范围以及一第二范围。位置感测组件用以感测活动部相对于固定部的运动状况,包括:一参考元件、一第一位置感测元件与一第二位置感测元件。第一位置感测元件在第一范围内对应参考元件,第二位置感测元件在第二范围内对应参考元件,其中第一位置感测元件的一第一位置感测表面与第二位置感测元件的一第二位置感测表面沿第一方向排列。
本公开实施例至少具有以下其中一个优点或功效,通过多个位置感测元件,可让承载有光学元件的活动部有更大的移动行程,且保持感测到活动部位置的精准度,可让光学元件、组件与感光模块之间的调校,例如光学变焦、对焦与光学防手震能够更宽广、更细致、更精准,大幅提升产品品质。
第九组实施例。
请参考图110,图110为根据本公开一实施例的一光学元件驱动机构9-100的示意图。于此实施例中,光学元件驱动机构9-100可为一光学摄像模块,可安装于各种电子装置或可携式电子装置,例如设置于智能型手机,以供使用者执行影像提取的功能。于此实施例中,光学元件驱动机构9-100可为具有具备自动对焦(AF)功能的音圈马达(VCM),但本公开不以此为限。在其他实施例中,光学元件驱动机构9-100也可具备自动对焦(AF)及光学防手震(OIS)功能。另外,光学元件驱动机构9-100可为一潜望式摄像模块。
如图110所示,光学元件驱动机构9-100包括一固定组件9-101、一活动组件9-108、一驱动组件9-120以及一电路组件9-130。固定组件9-101可包括一外壳9-102以及一底座9-112,活动组件9-108是设置于固定组件9-101内并且配置以承载并驱动一光学元件(图中未表示),例如一镜头。电路组件9-130是可固定于该固定组件9-101并且电性连接于驱动组件9-120,并且驱动组件9-120是配置以驱动活动组件9-108相对于固定组件9-101运动,例如沿着Z轴方向(第一方向)移动。底座9-112上可设置有一感光元件9-118,外部光线可穿过活动组件9-108所承载的光学元件后抵达感光元件9-118,以产生数字影像。驱动组件9-120与电路组件9-130可构成一线性马达,但不限于此实施例。
请参考图111,图111为根据本公开一实施例的驱动组件9-120以及电路组件9-130的俯视示意图。如图111所示,电路组件9-130具有长条形结构,配置以电性接地,而多个L形导电板是设置在电路组件9-130的一侧。
再者,如图111所示,驱动组件9-120包括一第一线圈组9-121以及一磁性元件9-MG。第一线圈组9-121具有多个第一线圈(第一线圈9-CL11、9-CL12、9-CL13等),该多个第一线圈沿着Z轴方向(第一方向)排列。
如图111所示,多个第一线圈是分别对应于这些L形导电板。举例来说,第一线圈9-CL11对应于L形导电板9-LP11,其余以此类推(例如L形导电板9-LP12对应于第一线圈9-CL12)。
值得注意的是,每一个第一线圈具有一第一电性连接部9-EC1以及一第二电性连接部9-EC2,第一电性连接部9-EC1是电性连接于电路组件9-130,而第二电性连接部9-EC2是电性连接于相对应的L形导电板以及控制电路9-150。其中,控制电路9-150可单独地或共同地控制这些第一线圈,意即每一第一线圈的第二电性连接部9-EC2是彼此电性独立。
接着请参考图111、图112A至图112E,图112A为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构9-100的部分结构示意图,并且图112B至图112E为根据本公开一实施例的磁性元件9-MG相对于电路组件9-130(固定于固定组件9-101上)的作动示意图。为了简洁的缘故,这些附图中省略了图111中的电路组件9-130以及控制电路9-150。
如图112A所示,每一第一线圈可具有一第一段部9-SG11以及一第二段部9-SG12,第一段部9-SG11与第二段部9-SG12是沿着Y轴方向延伸,垂直于第一方向(Z轴方向),并且第一段部9-SG11与第二段部9-SG12相互平行。再者,于此实施例中,如图112A所示,在第一方向上,磁性元件9-MG的最大尺寸是大于或等于第一段部9-SG11与第二段部9-SG12之间的最短间距。
接着说明磁性元件9-MG的驱动方式。于此实施例中,控制电路9-150可根据连接于磁性元件9-MG的活动组件9-108相对于固定组件9-101的一位置信息来控制第一线圈组9-121中的至少一第一线圈,以与磁性元件9-MG产生一电磁驱动力9-F1,借以驱动活动组件9-108相对于固定组件9-101沿着第一方向朝向一目标位置运动。于此实施例中,光学元件驱动机构9-100可更包括多个感测元件(例如感测元件9-DT1、9-DT2、9-DT3),分别设置于这些第一线圈的侧边,以感测磁性元件9-MG的位置并传送位置信息给控制电路9-150。
具体而言,如图112A所示,磁性元件9-MG是位于一初始位置,并且此时控制电路9-150可输出一第一控制电流(例如一正电流)到第一线圈9-CL11,以产生电磁驱动力9-F1来驱使磁性元件9-MG沿着第一方向朝向目标位置(例如图112D中的位置)移动。值得注意的是,当沿着一第二方向(X轴方向)观察时,第一线圈9-CL11在初始位置是完全重叠于磁性元件9-MG。
接着,当磁性元件9-MG由图112A中的初始位置移动至图112B中的一第一位置时,这些第一线圈的第二者(第一线圈9-CL12)因磁性元件9-MG靠近的缘故而产生一感应电流给控制电路9-150,使得控制电路9-150判断出磁性元件9-MG靠近第一线圈9-CL12。此时,当沿着第二方向观察时,第一线圈9-CL12的第一段部9-SG11重叠于磁性元件9-MG的N极,并且控制电路9-150可根据感应电流或是前述位置信息而输出一第二控制电流(例如一负电流)至第一线圈9-CL12,以产生电磁驱动力9-F1。前述第一控制电流与第二控制电流的振幅可为相同,并且相位差为180度。
再者,当磁性元件9-MG位于第一位置时,由于第一线圈9-CL11的第二段部9-SG12对应磁性元件9-MG的S极,因此控制电路9-150将提供给第一线圈9-CL11的第一控制电流切换为第二控制电流,以使磁性元件9-MG与第一线圈9-CL11产生的电磁驱动力9-F1的方向维持不变。值得注意的是,控制电路9-150切换电流的间隔时间是足够小而使得磁性元件9-MG可以平顺地沿着第一方向继续移动。
然而,在其他实施例中,当磁性元件9-MG位于第一位置时,控制电路9-150也可停止提供第一控制电流至第一线圈9-CL11。
接着,当磁性元件9-MG由第一位置移动至图112C中的一第二位置时,控制电路9-150会将提供给第一线圈9-CL12的第二控制电流切换为该第一控制电流,以使产生的电磁驱动力9-F1的方向维持不变。如图112C所示,当磁性元件9-MG位于第二位置时,第一线圈9-CL12的一第二段部9-SG12重叠于磁性元件9-MG。
另外,当磁性元件9-MG由第一位置移动至第二位置时,由于第一线圈9-CL11不重叠于磁性元件9-MG,因此控制电路9-150停止输出第二控制电流至第一线圈9-CL11。
在一些实施例中,当磁性元件9-MG由初始位置沿着第一方向移动但超过图112D的第三位置(目标位置)而抵达图112E的第四位置时,控制电路9-150可根据位置信息判断磁性元件9-MG于第一方向上超过目标位置,此时控制电路9-150输出一反向驱动电流至这些第一线圈中邻近于磁性元件9-MG的第一线圈,例如输出第二控制电流给第一线圈9-CL13,以驱使磁性元件9-MG沿着一第三方向(-Z轴方向)移动。于此实施例中,反向驱动电流可包括前述第一控制电流及/或第二控制电流,并且第三方向是相反于第一方向。
当磁性元件9-MG沿着第三方向靠近图112D中的位置时,控制电路9-150可根据位置信息判断磁性元件9-MG邻近于目标位置时,于是控制电路9-150会输出一第三控制电流至这些第一线圈中邻近于磁性元件9-MG的至少一者(例如第一线圈9-CL12以及第一线圈9-CL13),以使磁性元件9-MG维持一稳定状态。于此实施例中,第三控制电流可为一交流电流,并且其频率是足够高而使得磁性元件9-MG于目标位置处振荡或静止。于此实施例中,磁性元件9-MG在目标位置处振荡的振幅为磁性元件9-MG的最大行程的5%到10%。
在磁性元件9-MG抵达目标位置之后,控制电路9-150可输出一校正电流至第一线圈组9-121以驱使磁性元件9-MG沿着第三方向回到初始位置,并且校正电流可包括前述第一控制电流以及第二控制电流。在磁性元件9-MG回到初始位置后,控制电路9-150才会驱使磁性元件9-MG移动至另一目标位置。
在本公开的其他实施例中,控制电路9-150也可根据一影像资料来控制第一线圈组9-121中的至少一第一线圈。影像资料例如可为感光元件9-118所产生的数字影像。控制电路9-150可根据数字影像中的平均亮度、最大亮度、平均对比度、最大对比度等输出第一、第二或第三控制电流。
请参考图113以及图114,图113为根据本公开另一实施例的驱动组件9-120A以及电路组件9-130的爆炸图,图114为根据本公开另一实施例的驱动组件9-120A以及电路组件9-130的俯视示意图。相较于前述实施例,如图113所示,此实施例的驱动组件9-120除了第一线圈组9-121外还包括一第二线圈组9-122。第二线圈组9-122具有多个第二线圈(第二线圈9-CL21、9-CL22、9-CL23等),沿着Z轴方向(第一方向)排列。另外,于此实施例中,电路组件9-130可具有U形结构。
如图114所示,多个第二线圈是分别对应于邻近的L形导电板。举例来说,第二线圈9-CL21对应于L形导电板9-LP21,其余以此类推。再者,每一个第二线圈具有一第三电性连接部9-EC3以及一第四电性连接部9-EC4。第三电性连接部9-EC3是电性连接电路组件9-130,而第四电性连接部9-EC4是电性连接于相对应的L形导电板以及控制电路9-150。其中,控制电路9-150可单独地或共同地控制这些第二线圈,意即每一第二线圈的第四电性连接部9-EC4是彼此电性独立。
接着请参考图114、图115A至图115D,图115A至图115D为根据本公开另一实施例的磁性元件9-MG相对于固定组件9-101的作动示意图。如图115A所示,相似于前述实施例,每一第二线圈可具有一第一段部9-SG21以及一第二段部9-SG22,并且在第一方向上,磁性元件9-MG的最大尺寸是大于或等于第一段部9-SG21与第二段部9-SG22之间的最短间距。
相似于前述实施例的驱动组件9-120,此实施例的控制电路9-150可根据连接于磁性元件9-MG的活动组件9-108相对于固定组件9-101的位置信息来控制第一线圈组9-121中的至少一第一线圈及/或第二线圈组9-122中至少一第二线圈,以与磁性元件9-MG产生一电磁驱动力9-F2,借以驱动活动组件9-108沿着第一方向朝向一目标位置(例如图115C中的位置)运动。于此实施例中,光学元件驱动机构9-100可更包括感测元件9-DT4、9-DT5),设置于这些第二线圈的侧边,以获得磁性元件9-MG的位置信息。
具体而言,如图115A所示,磁性元件9-MG是位于一初始位置,并且此时控制电路9-150输出第一控制电流(正电流)到第一线圈9-CL11,以驱使磁性元件9-MG沿着第一方向朝向目标位置(例如图115C中的位置)移动。当沿着第二方向观察时,第一线圈9-CL11完全重叠于磁性元件9-MG。
当磁性元件9-MG位于初始位置时,第二线圈9-CL21产生一第二感应电流至控制电路9-150,并且当沿着第二方向观察时,第二线圈9-CL21的一第一段部9-SG21重叠于磁性元件9-MG。于是,控制电路9-150可根据所述第二感应电流输出第二控制电流(负电流)至第二线圈9-CL21,以产生电磁驱动力9-F2。
当磁性元件9-MG由初始位置移动至图115B中的第一位置时,第一线圈9-CL12的一第一段部9-SG11是重叠于磁性元件9-MG,并且第一线圈9-CL12产生第一感应电流至控制电路9-150。于是,控制电路9-150可根据第一感应电流或是感测元件9-DT1、9-DT4提供的位置信息来输出第二控制电流至第一线圈9-CL12。
再者,当磁性元件9-MG位于第一位置时,控制电路9-150会将提供给第一线圈9-CL11的第一控制电流切换为第二控制电流,以使磁性元件9-MG与第一线圈9-CL11产生的电磁驱动力9-F2的方向维持不变。在其他实施例中,当磁性元件9-MG位于图115B中的第一位置时,控制电路9-150也可停止提供第一控制电流至第一线圈9-CL11。另外,当磁性元件9-MG位于第一位置时,控制电路9-150会将提供给第二线圈9-CL21的第二控制电流切换为第一控制电流,以使磁性元件9-MG与第二线圈9-CL21产生的电磁驱动力9-F2的方向维持不变。
接着,当磁性元件9-MG由图115B中的第一位置移动至图115C中的第二位置时,控制电路9-150会将提供给第一线圈9-CL12的第二控制电流切换为第一控制电流。如图115C所示,当磁性元件9-MG位于第二位置时,第一线圈9-CL12的一第二段部9-SG12重叠于磁性元件9-MG。
另外,当磁性元件9-MG移动至图115C中的第二位置时,由于第一线圈9-CL11不重叠于磁性元件9-MG,控制电路9-150停止输出第二控制电流至第一线圈9-CL11。
再者,当磁性元件9-MG移动至第二位置时,第二线圈9-CL22的一第一段部9-SG21重叠于磁性元件9-MG,并且控制电路9-150会输出第二控制电流至第二线圈9-CL22。此外,当磁性元件9-MG位于第二位置时,控制电路9-150可停止提供第一控制电流至第二线圈9-CL21或将提供给第二线圈9-CL21的第一控制电流切换为第二控制电流。
在一些实施例中,当磁性元件9-MG由初始位置沿着第一方向移动但超过图115C中的目标位置时,例如抵达图115D中的第三位置时,控制电路9-150可根据位置信息判断磁性元件9-MG超过目标位置。此时控制电路9-150输出反向驱动电流至这些第一线圈中邻近于磁性元件9-MG的一第一线圈及/或这些第二线圈中邻近于磁性元件9-MG的一第二线圈,以驱使磁性元件9-MG沿着第三方向移动。举例来说,如图115D所示,控制电路9-150可提供给第二控制电流给第二线圈9-CL22以及第一线圈9-CL12。
另外,当控制电路9-150根据位置信息判断磁性元件9-MG近于图115C中的目标位置时,控制电路9-150可输出第三控制电流至这些第一线圈中邻近于磁性元件9-MG的一第一线圈及/或这些第二线圈中邻近于磁性元件9-MG的一第二线圈,以使磁性元件9-MG维持一稳定状态。于此实施例中,当磁性元件9-MG邻近第一线圈9-CL12,控制电路9-150输出第三控制电流给第一线圈9-CL12。
相似于图111的实施例,控制电路9-150可输出一校正电流至第一线圈组9-121以及第二线圈组9-122以驱使磁性元件9-MG移动至初始位置,并且也可根据影像资料控制第一线圈组9-121中的至少一第一线圈及/或第二线圈组9-122中的至少一第二线圈,以驱动磁性元件9-MG移动。
本公开提供一种光学元件驱动机构,配置以驱动活动组件9-108(例如一镜头),以进行自动对焦的功能。于本公开一些实施例中,光学元件驱动机构9-100可包括第一线圈组9-121、第二线圈组9-122、磁性元件9-MG以及控制电路9-150。控制电路9-150可根据磁性元件9-MG的位置信息提供正电流及/或负电流给第一线圈组9-121以及第二线圈组9-122的线圈,以产生电磁驱动力驱动磁性元件9-MG移动。由于第一线圈组9-121以及第二线圈组9-122中的线圈是根据正电流或负电流依序导通,因此可以确保磁性元件9-MG流畅地沿着第一方向移动,并且也可以增加活动组件9-108的运动范围。
虽然本公开的实施例及其优点已公开如上,但应该了解的是,任何所属技术领域中普通技术人员,在不脱离本公开的精神和范围内,当可作更动、替代与润饰。此外,本公开的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤,任何所属技术领域中的普通技术人员可从本公开揭示内容中理解现行或未来所发展出的工艺、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公开使用。因此,本公开的保护范围包括上述工艺、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,且本公开的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。
Claims (20)
1.一种光学元件驱动机构,其特征在于,包括:
一固定部;
一活动部,活动地设置在该固定部上,包括一光学元件;
一第一驱动组件,至少部分设置在该固定部上,驱动该光学元件在一第一方向运动;以及
一定位组件,设置于该固定部或该活动部,其中该定位组件限定该活动部相对该固定部位于一第一极限位置或一第二极限位置。
2.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该固定部包括:
一上盖;以及
一底座,连接该上盖;
其中该活动部、该第一驱动组件以及该定位组件皆位于该上盖与该底座之间。
3.如权利要求2所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该上盖为金属,与该定位组件电性连接,且该上盖具有一表面以及设置于该表面上的一绝缘件。
4.如权利要求2所述的光学元件驱动机构,其特征在于,还包括一金属导线,埋设在该上盖之中,其中该金属导线与该定位组件电性连接。
5.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该固定部还包括:
一第一止动结构,位于该固定部的较靠近该定位组件的一侧;以及
一第二止动结构,位于该固定部的较远离该定位组件的一侧;
其中当该活动部接触该第一止动结构时,该活动部相对该固定部位于该第一极限位置;当该活动部接触该第二止动结构时,该活动部相对该固定部位于该第二极限位置。
6.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该活动部包括一滑动部,且该固定部包括对应该滑动部的一轨道。
7.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该第一驱动组件包括:
一第一驱动线圈,设置于该固定部;
一定位销,位于该第一驱动线圈中;以及
一第一驱动磁铁,连接该活动部,相对该第一驱动线圈沿该第一方向运动。
8.如权利要求7所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该第一驱动磁铁的运动范围大于该第一驱动线圈的长度。
9.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其特征在于,还包括一粘着件,且该活动部还包括一承载座,该承载座具有延伸至该第一驱动组件的一贯穿槽,该粘着件位于该贯穿槽与该第一驱动组件之间,而该承载座通过该粘着件与该第一驱动组件结合。
10.如权利要求9所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该承载座具有一凸件,且该光学元件具有一孔洞,该凸件穿过该孔洞而连接该承载座与该光学元件。
11.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该定位组件包括:
一定位元件,对应该活动部;以及
一第二驱动组件,驱动该定位元件相对该固定部沿着垂直该第一方向的一第二方向运动。
12.如权利要求11所述的光学元件驱动机构,其特征在于,还包括:
一第一导电部,电性连接该第一驱动组件;以及
一第二导电部,电性连接该第二驱动组件;
其中该第一导电部与该第二导电部互相分离。
13.如权利要求11所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该第二驱动组件包括:
一第二驱动线圈,设置于该固定部;以及
一中心销,至少部分位于该第二驱动线圈中;
其中当该第二驱动线圈通电时,该定位元件受该中心销的磁吸力吸引,相对该活动部移动。
14.如权利要求13所述的光学元件驱动机构,其中该中心销具有:
一绕线轴,设置于该第二驱动线圈中;以及
一顶面,连接该绕线轴,且该顶面的直径大于该绕线轴的直径。
15.如权利要求11所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该定位元件具有:
一凸起部;以及
一底部,连接该凸起部,且相较该凸起部更靠近该第二驱动组件。
16.如权利要求15所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该光学元件具有两个穿孔,在该活动部位于该第一极限位置时,该两个穿孔的其中之一对应该凸起部,在该活动部位于该第二极限位置时,另一穿孔对应该凸起部。
17.如权利要求15所述的光学元件驱动机构,其中该凸起部在该第二方向观察时,顶端为圆形或具有圆角的矩形。
18.如权利要求15所述的光学元件驱动机构,其特征在于,该定位组件还包括一弹性元件,接触该定位元件的该底部,且该第二驱动组件至少部分设置于该弹性元件内部。
19.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其特征在于,还包括一控制器,控制该定位组件移动至一解锁位置;接着将原本在该第一极限位置的该活动部移动至该第二极限位置;再将该定位组件移动至一锁定位置。
20.如权利要求1所述的光学元件驱动机构,其特征在于,还包括一控制器,控制该定位组件移动至一解锁位置;将原本在该第一极限位置的该活动部移动至该第二极限位置;接着将该活动部移动回该第一极限位置;再将该定位组件移动至一锁定位置。
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