CN115327726A - 驱动机构 - Google Patents

Abstract

一种驱动机构，用以驱使一光学元件运动，包括一固定部、一活动部、一绕线元件以及一驱动组件。前述活动部活动地连接前述固定部，其中前述光学元件设置于前述活动部上。前述绕线元件设置于前述固定部或前述活动部上，前述驱动组件用以驱使前述活动部相对前述固定部运动，其中前述驱动组件包含一线圈，且前述线圈缠绕于前述绕线元件上。

Description

驱动机构

技术领域

本发明涉及一种驱动机构。更具体地来说，本发明有关于一种用以驱使光学元件移动的驱动机构。

背景技术

随着科技的发展，现今许多电子装置(例如智能手机或数码相机)皆具有照相或录影的功能。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。

一些具有照相或录影功能的电子装置设有一镜头驱动模块，以驱动一光学元件移动，进而达到自动对焦(autofocus)和光学防手震(Optical Image Stabilization,OIS)的功能。光线可穿过前述光学元件在一感光元件上成像。

然而，前述镜头驱动模块往往需要包括多个磁铁和线圈，围绕前述光学元件设置，这会使得镜头驱动模块和电子装置的尺寸无法进一步缩减。因此，如何解决前述问题始成一重要的课题。

发明内容

有鉴于前述现有问题点，本发明的一实施例提供一种驱动机构，用以驱使一光学元件运动，包括一固定部、一活动部、一绕线元件以及一驱动组件。

前述活动部活动地连接前述固定部，其中前述光学元件设置于前述活动部上。前述绕线元件设置于前述固定部或前述活动部上，前述驱动组件用以驱使前述活动部相对前述固定部运动，其中前述驱动组件包含一线圈，且前述线圈缠绕于前述绕线元件上。

于一实施例中，前述固定部具有一本体，且前述本体形成有一凹槽，其中前述绕线元件固定在凹槽内。

于一实施例中，前述驱动机构还包括一电路单元，且前述本体位于前述线圈以及前述电路单元之间。

于一实施例中，前述本体更形成有一开孔，且前述线圈偏离前述开孔的一中心点。

于一实施例中，前述驱动组件还包含多个磁铁以及多个线圈，其中前述磁铁设置于前述活动部上，且前述线圈分别设置于前述本体以及前述绕线元件上。

于一实施例中，前述线圈包括一第一线圈以及一第二线圈，前述本体更形成有多个第一凸柱，且前述绕线元件形成有多个第二凸柱，其中前述第一线圈缠绕于前述第一凸柱上，前述第二线圈缠绕于前述第二凸柱上。

于一实施例中，前述第二凸柱的大小不同。

于一实施例中，前述本体更形成有一第一曲面，且前述绕线元件更形成有对应于前述第一曲面的一第二曲面，其中当前述绕线元件与前述本体结合时，前述第一曲面连接前述第二曲面。

于一实施例中，前述绕线元件形成有两个第二凸柱，且前述第二凸柱中较靠近前述第二曲面的一者的体积大于另一前述第二凸柱。

于一实施例中，缠绕在前述第二凸柱上的前述第二线圈凸出于前述第二曲面。

于一实施例中，前述本体更形成有两个第一凸出结构，且前述绕线元件更形成有两个第二凸出结构，其中前述第一线圈的两端分别缠绕在前述第一凸出结构上，且前述第二线圈的两端分别缠绕在前述第二凸出结构上，其中前述第一凸出结构之间的距离大于前述第二凸出结构之间的距离。

于一实施例中，前述驱动机构还包括一电路单元，前述本体位于前述线圈以及前述电路单元之间，且前述绕线元件形成有一穿孔，前述电路单元具有一基板以及设置于前述基板上的一位置感测器，其中前述位置感测器容置于前述穿孔内。

附图说明

图1表示根据本发明一实施例的驱动机构1的爆炸图。

图2表示图1的驱动机构1组合后的立体图。

图3表示沿图2中线段X1-X1的剖视图。

图4则表示沿图2中线段Y1-Y1的剖视图。

图5表示根据本发明另一实施例的底座20、线圈单元30以及一电路单元60的爆炸图。

图6表示图5中的底座20以及线圈单元30组装后的上视图。

图7表示图6中的A部分的放大图。

附图标记说明：

驱动机构1

壳体10

底座20

本体201

凸柱2011

第一曲面2012

绕线元件202

凸柱2021

第二曲面2022

导电端子21

线圈单元30

承载件40

开孔41

框架50

电路单元60

位置感测器61

位置感测器62

线圈C1

线圈C21

线圈C22

第一凸出结构E1

第二凸出结构E2

开孔H

中心点H’

穿孔H1

穿孔H2

磁铁HM

感测元件HS

磁铁M1

磁铁M2

磁铁M3

光轴O

导磁元件P1

凹槽R

上簧片S1

下簧片S2

弹性元件W

具体实施方式

以下说明本发明实施例的驱动机构。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。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与技术效果，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下各实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，实施方式中所使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

首先请一并参照图1至图4，其中图1表示根据本发明一实施例的驱动机构1的爆炸图，图2表示图1的驱动机构1组合后的立体图，图3表示沿图2中线段X1-X1的剖视图，图4则表示沿图2中线段Y1-Y1的剖视图。

应了解是，本实施例的驱动机构1例如为一音圈马达(Voice Coil Motor,VCM)，其可装设于一移动电话或其他便携式电子装置内部，用以驱使一光学元件(例如光学镜片)移动，从而能达成自动对焦(Auto Focusing,AF)或光学防手震(Optical ImageStabilization,OIS)等功能。

如图1所示，前述驱动机构1主要包括有一壳体10、一底座20、一线圈单元30、一承载件40、一框架50、一上簧片S1以及一下簧片S2。

于本实施例中，前述壳体10具有一中空结构并与底座20相互结合，线圈单元30则例如是固定于底座20上的柔性印刷电路板(FPC)，其中壳体10、底座20可组成驱动机构1的一固定部，承载件40、框架50可组成驱动机构1的一活动部，且前述活动部可相对于固定部运动。

此外，前述承载件40与框架50活动地容置于壳体10内，且一光学元件(未图示)设置在承载件40的开孔41内，其中前述框架50、承载件40及设置于内的光学元件构成可相对于前述固定模块移动的一可动模块。

具体而言，前述承载件40通过上、下簧片S1、S2连接框架50，使得承载件40能以可活动的方式悬吊于框架50内部；此外，前述底座20则通过四个弹性元件W连接框架50与上簧片S1，使得框架50能以可活动的方式容置于壳体10内部。于一实施例中，前述上、下簧片S1、S2可具有金属材质，且前述弹性元件W可为细长的金属构件。

通过前述机构配置方式，外部光线可沿着光学元件的光轴O方向进入驱动机构1，且光线会穿过光学镜头并到达位于底座20下方的一影像感测元件(未图示)，借此产生一数字影像。

需特别说明的是，前述框架50、承载件40及设置于其内的光学元件可相对于底座20和线圈单元30沿一第一轴向移动，其中前述第一轴向平行于XY平面，借此达成光学防手震(OIS)的功能。

此外，前述承载件40及设置于其内的光学元件则可相对于框架50沿一第二轴向(Z轴方向)移动，其中前述第二轴向平行于光学元件的光轴O方向，以达成自动对焦(AF)的功能。

请继续参阅第1、3、4图，前述承载件40的相反侧分别设有一椭圆形的线圈C1，前述线圈单元30的四个侧边则分别埋设有线圈C21、C22，此外在矩形框架50的四个内侧表面设有多个磁铁M1、M2、M3。

在本实施例中，前述磁铁M1、M2例如为多极磁铁(multipolar magnet)，其中磁铁M1的位置同时对应于承载件40上的线圈C1以及线圈单元30内部的线圈C21，而磁铁M2、M3的位置则分别对应于线圈单元30内部的线圈C22。

举例而言，前述线圈C21、C22为平板线圈(planar coil)或微型线圈(FP-coil)，并可通过电路电性连接到底座20下方的导电端子21。

前述上簧片S1可通过导线与线圈C1电性连接，四个弹性元件W的两端则分别连接底座20上的导线以及上簧片S1，借此可通过与底座20下方的导电端子21电性连接的一外部电路提供电流到承载件40上的线圈C1。

当电流被施加至前述线圈C1时，可通过线圈C1和磁铁M1之间所产生的磁力驱使承载件40和前述光学元件相对于框架50沿Z轴方向(第二轴向)移动，以达成自动对焦(AF)的功能。

同理，前述外部电路亦可通过底座20下方的导电端子21提供电流到线圈单元30中的线圈C21、C22。

当电流被施加至前述线圈C21、C22时，即可通过线圈C21、C22和磁铁M2、M3之间所产生的磁力驱使框架50、承载件40和设置于其内的光学元件一起相对于底座20和线圈单元30沿水平方向(第一轴向)移动，以达成光学防手震(OIS)的功能。

此外，从图1中可以看出，在磁铁M2上方另设有固定于框架50上的一导磁元件P1以及一磁铁HM，且在承载件40的一侧则设有与上簧片S1电性连接的一磁场感测元件HS，用以感测前述磁铁HM，其中前述导磁元件P1可改善磁铁M2附近的磁场分布，以降低磁铁M2与其他磁性元件之间的磁干扰。

举例而言，前述磁场感测元件HS可为霍尔感测器(Hall effect sensor)、磁敏电阻感测器(MR sensor)、或磁通量感测器(Fluxgate)等，用以感测磁铁HM的位置，从而得知承载件40和框架50之间在Z轴方向上的相对位置变化。

如图4所示，在本实施例的驱动机构1中，于承载件40右侧是设有两个磁铁M3，前述两个磁铁M3沿着Z轴方向排列，其高度大致对应于磁铁M1的上、下半部M11、M12，且其磁极方向(N-S)皆平行于Z轴方向(第二轴向)。

接着请一并参照图5至图7，其中图5表示根据本发明另一实施例的底座20、线圈单元30以及一电路单元60的爆炸图，图6表示图5中的底座20以及线圈单元30组装后的上视图，图7表示图6中的A部分的放大图。

如第5、6、7图所示，本发明另一实施例的底座20、线圈单元30以及电路单元60主要可用以取代第1～4图中的底座20和线圈单元30。

应了解的是，前述电路单元60例如为一柔性印刷电路板(FPC)，且其包含有一基板601以及设置在基板601上的位置感测器61、62，前述底座20则是设置在线圈单元30和电路单元60之间。

具体而言，本实施例中的底座20、线圈单元30与第1～4图的主要不同之处在于：本实施例的底座20包含有一本体201以及两个长条形且呈平板状的绕线元件202，其中前述绕线元件202可通过胶水分别粘接固定在本体201的相反侧。

此外，本实施例中的线圈单元30主要包含两组成对的线圈C21(第一线圈)以及线圈C22(第二线圈)，且其并非是柔性印刷电路板(FPC)，其中前述线圈C21、C22可以和第1～4图中的磁铁M1、M2、M3共同组成一驱动组件，用以驱使活动部(承载件40以及框架50)相对于固定部(壳体10以及底座20)沿X轴或Y轴方向运动。

在实际组装时，可将一组线圈C21缠绕在本体201的凸柱2011(第一凸柱)上，另一组线圈C22则是缠绕在绕线元件202的凸柱2021(第二凸柱)上，且前述线圈C21(第一线圈)以及线圈C22(第二线圈)于组装后会分布在矩形或正方形底座20的四个侧边上。

需特别说明的是，在本实施例的底座20的本体201上形成有一大致呈圆形的开孔H(第5、6图)，其中为了有效缩减驱动机构1在X轴及Y轴方向上的尺寸以达到产品小型化的目的，本实施例通过使线圈C21、C22的位置偏离前述开孔H的一中心点H’，如此可有助于缩小底座20在X轴及Y轴方向上的尺寸。

另一方面，考量到位于底座20相邻侧的线圈C21和线圈C22间因距离较近而容易造成组装上的困难，因此本实施例乃特别提供用以缠绕线圈C22的绕线元件202，在组装时可先将线圈C22缠绕于绕线元件202的凸柱2021(第二凸柱)上，并将另一组线圈C21缠绕在本体201的凸柱2011(第一凸柱)上，然后再用胶水将绕线元件202粘接固定在本体201的凹槽R内，如此一来即可同时兼顾到绕线组装的便利性以及产品整体的小型化。

于一实施例中，也可仅提供一个绕线元件202，并将线圈单元30的其中一个线圈C22设置在前述绕线元件202上，至于其他三个线圈C21、C22则皆设置在本体201上，故不以本实施例所公开者为限。

此外，于一实施例中，也可将第1、3图中所示的线圈C1预先缠绕于一绕线元件(未图示)上，然后再将该绕线元件粘接固定在承载件40(活动部)的侧边，也就是说绕线元件也可以作为承载件40的一部分，用以缠绕线圈C1，如此一来同样能够有助于改善并提升绕线组装的便利性。

从第5、6图中可以看出，前述本体201上的多个凸柱2011(第一凸柱)可以对称或不对称的方式排列，且在相邻的两个凸柱2011之间形成有一穿孔H1(图6)，贯穿底座20的本体201，用以容纳位于电路单元60的基板601上的位置感测器61(图5)。

同理，从第5～7图中可以看出，每一绕线元件202上的多个凸柱2021(第二凸柱)可以对称或不对称的方式排列，且在其中一绕线元件202的两个凸柱2021之间形成有一穿孔H2(第6、7图)，贯穿前述绕线元件202，用以容纳位于电路单元60的基板601上的另一位置感测器62(图5)。

其中，前述位置感测器61、62可用以检测框架50上的磁铁M1、M2相对于底座20的位置变化，以得知活动部(承载件40以及框架50)相对于固定部(壳体10以及底座20)在X轴以及Y轴的位移量。

此外，从第5～7图中也可以看出，在本体201外侧形成有第一曲面2012，在绕线元件202的内侧则形成有一第二曲面2022，对应于前述第一曲面2012。其中，当绕线元件202与本体201结合时，前述第一曲面2012连接第二曲面2022，且缠绕在凸柱2021上的线圈C22会凸出于前述第二曲面2022(图7)，以使底座20上方的空间能够更有效且充分地被利用，从而有助于达到驱动机构1的小型化。

又，从图7所示的绕线元件202中可以看出，前述穿孔H2位于同一绕线元件202上的两个凸柱2021之间，且较靠近第二曲面2022的凸柱2021的长度和体积大于另一凸柱2021，也就是说绕线元件202上的多个凸柱2021(第二凸柱)大小不同，且以不对称的方式排列，此乃因为内凹的第二曲面2022造成绕线元件202局部区域的结构强度较弱，所以靠近第二曲面2022的凸柱2021具有较大的长度和体积，以确保绕线元件202本身可具有足够的机械强度，以防止其受到外力撞击而破裂。

另一方面，从第5～7图中还可以看出，在底座20的本体201的两个侧边上形成有第一凸出结构E1，其中线圈C21的两端可分别缠绕在前述第一凸出结构E1上，从而能够进一步地使线圈C21电性连接到一外部电路；同理，在底座20的每一绕线元件202上形成有两个第二凸出结构E2，且线圈C22的两端可分别缠绕在前述第二凸出结构E2上，从而能够进一步地使线圈C22电性连接到一外部电路。

特别地是，在本体201同一侧相邻两个第一凸出结构E1之间的距离大于在同一绕线元件202上相邻两个第二凸出结构E2之间的距离。

虽然本发明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技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作变动、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技术人员可从本发明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发明使用。

因此，本发明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，每一权利要求构成个别的实施例，且本发明的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

虽然本发明已以优选实施例公开于上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (12)

1.一种驱动机构，用以驱使一光学元件运动，包括：

一固定部；

一活动部，活动地连接该固定部，其中该光学元件设置于该活动部上；

一绕线元件，设置于该固定部或该活动部上；以及

一驱动组件，用以驱使该活动部相对该固定部运动，其中该驱动组件包含一线圈，且该线圈缠绕于该绕线元件上。

2.如权利要求1所述的驱动机构，其中该固定部具有一本体，且该本体形成有一凹槽，其中该绕线元件固定在凹槽内。

3.如权利要求2所述的驱动机构，其中该驱动机构还包括一电路单元，且该本体位于该线圈以及该电路单元之间。

4.如权利要求2所述的驱动机构，其中该本体更形成有一开孔，且该线圈偏离该开孔的一中心点。

5.如权利要求2所述的驱动机构，其中该驱动组件还包含多个磁铁以及多个线圈，其中该些磁铁设置于该活动部上，且该些线圈分别设置于该本体以及该绕线元件上。

6.如权利要求5所述的驱动机构，其中该些线圈包括一第一线圈以及一第二线圈，该本体更形成有多个第一凸柱，且该绕线元件形成有多个第二凸柱，其中该第一线圈缠绕于该些第一凸柱上，该第二线圈缠绕于该些第二凸柱上。

7.如权利要求6所述的驱动机构，其中该些第二凸柱的大小不同。

8.如权利要求7所述的驱动机构，其中该本体更形成有一第一曲面，且该绕线元件更形成有对应于该第一曲面的一第二曲面，其中当该绕线元件与该本体结合时，该第一曲面连接该第二曲面。

9.如权利要求8所述的驱动机构，其中该绕线元件形成有两个第二凸柱，且该些第二凸柱中较靠近该第二曲面的一者的体积大于另一该第二凸柱。

10.如权利要求8所述的驱动机构，其中缠绕在该些第二凸柱上的该第二线圈凸出于该第二曲面。

11.如权利要求6所述的驱动机构，其中该本体更形成有两个第一凸出结构，且该绕线元件更形成有两个第二凸出结构，其中该第一线圈的两端分别缠绕在该些第一凸出结构上，且该第二线圈的两端分别缠绕在该些第二凸出结构上，其中该些第一凸出结构之间的距离大于该些第二凸出结构之间的距离。

12.如权利要求2所述的驱动机构，其中该驱动机构还包括一电路单元，该本体位于该线圈以及该电路单元之间，且该绕线元件形成有一穿孔，该电路单元具有一基板以及设置于该基板上的一位置感测器，其中该位置感测器容置于该穿孔内。

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