CN207780445U - 驱动机构 - Google Patents

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黄诗婷
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Abstract

一种驱动机构，用以驱动一光学元件，包括一承载单元、一底座单元以及一磁性元件。前述承载单元用以承载前述光学元件，前述底座单元包括一金属基板以及形成于前述金属基板上的一电路结构，其中前述电路结构包括一驱动线圈。前述磁性元件设置于前述承载单元上且对应于前述驱动线圈，用以驱使前述光学元件相对于前述底座单元移动。

Description

驱动机构
技术领域
本实用新型涉及一种电磁驱动机构，特别涉及一种可通过电磁驱动力(electromagnetic force)移动镜头的电磁驱动机构。
背景技术
一般相机、摄影机或行动电话常会受到外力撞击而导致其内部光学系统晃动，此时将容易造成光路径偏移而使得拍摄的图像模糊不清。公知专利文献TW I457693公开了一种光学图像防震装置，当自动对焦时，其内部线圈通电后会与对应的磁铁产生作用，使得与线圈固定的镜头承载件可沿镜头的光轴方向移动以达到自动对焦的效果，此外在光学图像防震装置内更设有X轴及Y轴位置感测元件，由此可感测光轴于X轴与Y轴方向的位置，进而可分别通过对应于X轴和Y轴的线圈和磁铁产生电磁感应，以调整镜头到正确的位置，如此一来便能修正光轴于X轴和Y轴方向的水平偏移，以达到防震效果并可获取较佳的图像品质。然而，由于前述线圈、磁铁以及位置感测元件的尺寸日益小型化，进而容易降低其电磁驱动力以及位置感测的灵敏度；有鉴于此，如何兼顾机构的微型化并同时确保电磁驱动机构的整体性能始成为一重要的课题。
实用新型内容
有鉴于前述公知问题点，本实用新型的一目的在于提供一种驱动机构，用以驱动一光学元件，驱动机构包括一承载单元、一底座单元以及一磁性元件。前述承载单元用以承载前述光学元件，前述底座单元包括一金属基板以及形成于前述金属基板上的一电路结构，其中前述电路结构包括一驱动线圈。前述磁性元件设置于前述承载单元上且对应于前述驱动线圈，用以驱使前述光学元件相对于前述底座单元移动。
于一实施例中，前述金属基板于前述光学元件的一光轴方向上具有一第一厚度，且前述电路结构于前述光轴方向上具有一第二厚度，其中前述第一厚度大于前述第二厚度。
于一实施例中，前述电路结构还包括一导线，前述驱动线圈于前述光学元件的一光轴方向上具有一第三厚度，且前述导线于前述光轴方向上具有一第四厚度，其中前述第三厚度大于前述第四厚度。
于一实施例中，前述第一厚度大于前述第三厚度。
于一实施例中，前述金属基板于前述光学元件的一光轴方向上具有一第一厚度，且前述电路结构于前述光轴方向上具有一第二厚度，其中前述第二厚度大于前述第一厚度。
于一实施例中，前述电路结构还包括一导线，电性连接前述驱动线圈，且前述驱动线圈和前述导线于前述光学元件的一光轴方向上至少部分重叠。
于一实施例中，前述电路结构还包括一导线，电性连接前述驱动线圈，且前述驱动线圈和前述导线于一水平方向上至少部分重叠，其中前述水平方向垂直于前述光学元件的一光轴。
于一实施例中，前述电路结构还包括一导线，电性连接前述驱动线圈，且前述驱动线圈或前述导线具有一导角面。
于一实施例中，前述电路结构还包括一导线，形成于前述金属基板上。
于一实施例中，前述电路结构还包括一导线，电性连接前述金属基板。
于一实施例中，前述金属基板具有不锈钢材质。
于一实施例中，前述驱动机构还包括一磁场感测元件，用以感测前述磁性元件的位置，其中前述金属基板位于前述磁性元件以及前述磁场感测元件之间。
于一实施例中，前述驱动机构还包括一感光模块，前述感光模块包括一磁场感测元件、一承板以及一感光元件，其中前述磁场感测元件以及前述感光元件设置于前述承板上。
于一实施例中，前述金属基板在前述光学元件的一光轴方向上具有一最大厚度，且前述金属基板在垂直于前述光轴的方向上具有一最小宽度，其中前述最大厚度大于前述最小宽度。
于一实施例中，前述金属基板具有一狭窄部，且前述狭窄部在前述光学元件的一光轴方向上的厚度大于前述狭窄部在垂直于前述光轴的方向上的宽度。
于一实施例中，前述金属基板具有一狭窄部，且前述电路结构还包括一导线，其中前述狭窄部具有前述金属基板的一最小宽度，且前述导线于前述狭窄部上方形成一多层的立体结构，其中前述最小宽度垂直于前述光学元件的一光轴方向
于一实施例中，前述驱动机构还包括多个磁性元件，前述电路结构还包括对应于前述磁性元件的多个驱动线圈，且前述金属基板具有一四边形结构以及一开孔，其中前述磁性元件分别对应于前述四边形结构的不同角落，且由前述光学元件的一光轴方向观察，前述磁性元件的中心连线延伸经过前述开孔。
于一实施例中，前述驱动机构还包括多个磁性元件，前述电路结构还包括对应于前述磁性元件的多个驱动线圈，且前述金属基板具有一四边形结构，其中前述磁性元件分别对应于前述四边形结构的不同侧边。
于一实施例中，前述驱动机构还包括一壳体，且前述金属基板与前述壳体以焊接、熔接或粘接的方式相互固定。
于一实施例中，前述驱动机构还包括一壳体，前述金属基板具有一四边形结构，且前述金属基板与前述壳体以雷射熔接的方式相互结合，其中前述金属基板与前述壳体的熔接点位于前述金属基板的四个角落。
本实用新型的有益效果在于，驱动线圈可以和一导线在水平方向(垂直于Z轴)上至少部分重叠，此外驱动线圈则可以和另一导线在垂直方向(Z轴方向)上至少部分重叠，由此能更进一步地缩减底座单元在水平或垂直方向上的尺寸，以达到机构微型化的目的。
为让本实用新型的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1表示本实用新型一实施例的驱动机构的爆炸图。
图2表示图1中的底座单元30于组合后的俯视图。
图3和图4则表示图1中的驱动机构于组合后沿对角线方向的剖视图。
图5表示图4中A部分的放大图。
图6则表示图4中B部分的放大图。
图7表示本实用新型另一实施例的底座单元30的局部剖视图。
图8表示本实用新型另一实施例的驱动机构示意图。
图9表示本实用新型另一实施例的金属基板31与磁铁M的相对位置关系示意图。
图10则表示图9中的狭窄部311的示意图。
图11表示导线322在狭窄部311上方的电路结构32中形成多层立体结构的示意图。
如图12表示另一实施例的底座单元30、磁铁M和驱动线圈C的相对位置关系示意图。
图13表示本实用新型一实施例的驱动机构于组合后的立体图。
附图标记如下：
10壳体
20承载件
30底座单元
31金属基板
311狭窄部
32电路结构
321驱动线圈
322导线
323导线
324导线
40感光模块
41承板
42感光元件
43磁场感测元件
C驱动线圈
E位置
F框架
H厚度
L宽度
L1、L2线
M磁铁
M、M1、M2磁铁
MR参考元件
O光轴
S1上簧片
S2下簧片
T1第一厚度
T2第二厚度
T3第三厚度
T4第四厚度
W弹性元件
具体实施方式
以下说明本实用新型实施例的双镜头照相系统。然而，可轻易了解本实用新型实施例提供许多合适的实用新型概念而可实施于广泛的各种特定背景。所公开的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本实用新型，并非用以局限本实用新型的范围。
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本领域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。
请先一并参阅图1～4，其中图1表示本实用新型一实施例的驱动机构的爆炸图，图2表示图1中的底座单元30于组合后的俯视图，图3和图4则表示图1中的驱动机构于组合后沿对角线方向的剖视图。本实施例的驱动机构主要是用以驱动一光学元件(例如光学镜头)，如图1所示，其主要包括一壳体10、至少一上簧片S1、一框架F、固定于框架F上的至少一磁铁M(或其他磁性元件)、至少一驱动线圈C、一中空的承载件20、至少一下簧片S2，至少一弹性元件W以及一底座单元30，其中框架F和承载件20可构成一承载单元，用以承载一光学元件(例如光学镜头)。
举例而言，前述驱动机构可设置于一携带式电子装置(例如行动电话或平板电脑)内，并且通过底座单元30电性连接到一外部的电路单元(未图示)，其中前述光学元件可设置于承载件20内，且驱动机构可通过磁力调整光学元件的位置，借以使得光线可沿光学元件的光轴O(平行于Z轴)进入驱动机构后，穿过前述光学元件而于一感光元件(未图示)上呈现出清晰的图像。举例而言，前述驱动机构可为一音圈马达(Voice Coil Motor,VCM)。
接着请一并参阅图1、图3和图4，前述驱动线圈C绕设于承载件20外侧，上簧片S1连接框架F以及承载件20，下簧片S2则连接磁铁M的底面以及承载件20，如此使得承载件20可相对于框架F沿垂直方向(Z轴方向)移动；另一方面，朝Z轴方向延伸的弹性元件W(例如金属杆件)连接上簧片S1和底座单元30，使得框架F、承载件20和设置于其内的光学元件可一起相对于底座单元30沿水平方向(垂直于Z轴)移动。
于本实施例中，当驱动线圈C被通入电流时，驱动线圈C和磁铁M之间可产生磁力，以驱使承载件20和设置于其内的光学元件一起相对于框架F沿Z轴方向上下移动，进而可达到自动对焦(autofocus)的功能。
请继续参阅图1～4，前述底座单元30主要包含一金属基板31以及形成于该金属基板31上方的一电路结构32，其中在电路结构32内部埋设有至少一驱动线圈321，且其位置对应于固定在框架F上的磁铁M，由此可通过磁力驱使承载单元(包含框架F和承载件20)以及设置于其内的光学元件一起相对于壳体10和底座单元30沿水平方向(垂直于Z轴)移动，以达到光学图像防震(Optical Image Stabilization,OIS)的功能。
由图3和4中可以清楚地看出，前述磁铁M固定于框架F的内侧面，并且对应于承载件20上的驱动线圈C以及底座单元30内部的驱动线圈321，用以分别执行自动对焦(autofocus)以及光学图像防震(Optical Image Stabilization,OIS)的功能。需特别说明的是，在底座单元30的电路结构32中除了设有驱动线圈321外，另设有至少一导线322，用以电性连接前述驱动线圈321和驱动机构外部的电路单元，其中电路结构32可通过嵌入成型(Insert Molding)或其他一体成形的方式直接形成于金属基板31上。
举例而言，可将一塑胶材料以嵌入成型的方式形成于金属基板31上方并包覆前述驱动线圈321和导线322，借以在金属基板31上形成前述电路结构32，进而可达到降低制造成本和机构微型化的目的。
接着请一并参阅图5和6，其中图5表示图4中A部分的放大图，图6则表示图4中B部分的放大图。如图5和6所示，本实施例中的驱动线圈321和导线322被包覆在一绝缘材料的内部，其中驱动线圈321的位置对应于上方的磁铁M，借以产生磁力驱使承载单元(包含框架F和承载件20)以及设置于其内的光学元件一起相对于壳体10和底座单元30沿水平方向(垂直于Z轴)移动。
应了解的是，于本实施例中的驱动线圈321和导线322可具有多层结构，其中驱动线圈321的位置较导线322更靠近磁铁M，且驱动线圈321和导线322在X、Y或Z轴方向上并未相互重叠。此外，由图6中可以清楚地看出，金属基板31于Z轴方向上具有一第一厚度T1，且电路结构32于Z轴方向上具有一第二厚度T2，其中第一厚度T1可大于第二厚度T2；然而，亦可使电路结构32的第二厚度T2大于金属基板31的第一厚度T1，以使前述电路结构32可于Z轴方向上容纳更多层的驱动线圈321和导线322。
如图6所示，前述驱动线圈321于Z轴方向上具有一第三厚度T3，且前述导线322于Z轴方向上具有一第四厚度T4，其中第三厚度T3大于第四厚度T4，且金属基板31的第一厚度T1大于第三厚度T3；应了解的是，在图6中的部分导线322亦可直接形成于金属基板31表面，并且直接和下方的金属基板31电性连接，以作为接地或散热之用。此外，从图5和图6中亦可看出驱动线圈321及/或导线322形成有圆弧状的导角面，以避免电路结构32中的线圈或导线之间距离太近而产生因尖端放电所造成的短路现象。
再请参阅图7，图7表示本实用新型另一实施例的底座单元30的局部剖视图。如图7所示，在本实施例的电路结构32中，驱动线圈321可以和一导线323在水平方向(垂直于Z轴)上至少部分重叠，此外驱动线圈321则可以和另一导线324在垂直方向(Z轴方向)上至少部分重叠，由此能更进一步地缩减底座单元30在水平或垂直方向上的尺寸，以达到机构微型化的目的。
接着请参阅图8，该图为本实用新型另一实施例的驱动机构示意图，其中为了方便说明，图8省略绘制了驱动机构中的部分元件(例如壳体10以及上、下簧片S1、S2)。从图8中可以看出，本实施例的驱动机构还包括一感光模块40，前述感光模块40设置于底座单元30下方，其主要包含有一承板41、一感光元件42以及至少一磁场感测元件43，前述感光元件42设置于承板41的中央位置且对应于前述光学元件，磁场感测元件43则是设置于承板41的一侧边，且其位置对应于固定在框架F上的磁铁M(M1/M2)和/或固定在承载件20上的一参考元件MR(例如一感测磁铁或其他磁性元件)，用以感测框架F或承载件20的位置。
举例而言，前述感光元件42可具有感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)，用以接收从外界进入驱动机构内并穿过光学元件的光线，进而可产生一数字图像；另一方面，前述磁场感测元件43可采用各向异性磁阻式(Anisotropic Magnetoesistance,AMR)、巨磁阻式(Giant Magnetoresistance,GMR)或穿隧磁阻式(Tunnel Magnetoresistance,TMR)磁场传感器，用以感测磁铁M(M1/M2)和/或参考元件MR的位置，进而可有助于达到自动对焦(autofocus)以及光学图像防震(Optical Image Stabilization,OIS)的功能。
在本实施例中，前述底座单元30中的金属基板31可采用不锈钢基板(stainlesssteel substrate)，且金属基板31在垂直方向(Z轴方向)上位于前述磁场感测元件43以及磁铁M(M1/M2)之间，且/或位于磁场感测元件43以及参考元件MR之间。
在本实施例中，由于金属基板31可具有较薄的厚度且是以不锈钢(SUS)材质所制成，因此可在不影响磁场感测元件43的感测效果的情况下，大幅增进对感光模块40的散热效果；此外，由于磁场感测元件43设置在底座单元30下方的感光模块40中，不会占据到底座单元30上方的空间，因此也能有助于驱动机构整体的微型化。
接着请一并参阅图9和图10，其中图9表示本实用新型另一实施例的金属基板31与磁铁M的相对位置关系示意图，图10则表示图9中的狭窄部311的示意图。如图9和10所示，本实施例中的金属基板31的四个侧边分别形成有一狭窄部311，由于狭窄部311在水平方向(垂直于Z轴)上的宽度L较窄而导致其结构强度较弱，因此可通过增加狭窄部311在垂直方向(Z轴方向)上的厚度H，以有效提升金属基板31在狭窄部311处的结构强度。举例而言，狭窄部311可能具有金属基板31的一最小宽度，此时可增加狭窄部311的厚度H并使其大于狭窄部311的宽度L，并使狭窄部311的厚度H成为金属基板31的一最大厚度，以提升狭窄部311处的结构强度。
此外，由图9中也可以清楚地看出，金属基板31具有一四边形结构，前述磁铁M的位置对应于金属基板31的四个角落，且由光轴O方向(平行于Z轴)观察，前述磁铁M的中心连线会延伸经过金属基板31中央的开孔310(如图9中的线L1、L2所示)。
再请参阅图11，由于狭窄部311的宽度L较窄，因此在狭窄部311上方的电路结构32中，导线322可形成沿着Z轴方向排列的多层立体结构，由此能有效利用电路结构32内部的空间，以达到驱动机构微型化的目的。
如图12所示，于另一实施例中，前述磁铁M也可以采用多极磁铁，且其位置对应于底座单元30的四个侧边以及位在底座单元30内部的驱动线圈321，此外于承载件20上的外侧可设置两个驱动线圈C，分别对应于前述磁铁M的其中两个。如此一来，当驱动线圈C被通入电流时，驱动线圈C和磁铁M之间即可产生磁力，以驱使承载件20和设置于其内的光学元件沿Z轴方向上下移动，进而可达到自动对焦(autofocus)的功能。
图13表示本实用新型一实施例的驱动机构于组合后的立体图，其中壳体10可采用金属材质，且底座单元30的金属基板31和壳体10可以通过焊接(soldering)、熔接(welding)或以粘着剂粘接的方式而相互固定。在本实施例中，金属基板31和壳体10可通过雷射熔接(laser welding)的方式相互结合，且其熔接点可位于四边形的金属基板31的四个角落处(如图13中的四个位置E所示)，由此可提升空间利用效率以达到机构微型化的目的。
然而，前述熔接点也可位在金属基板31的侧边上，以大幅提升对壳体10和金属基板31之间的结合强度；或者，壳体10和金属基板31也可以进行全周接合(例如焊接、熔接或黏接)，其中壳体10和金属基板31之间的接合处可环绕四边形的金属基板31并形成一封闭的形状，以降低异物由驱动机构外部进入其内部的风险，且能同时用于电路接地。
虽然本实用新型的实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本实用新型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，任何本领域技术人员可从本实用新型公开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实用新型使用。因此，本实用新型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，且本实用新型的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

Claims (20)

1.一种驱动机构，用以驱动一光学元件，其特征在于，所述驱动机构包括：
一承载单元，用以承载该光学元件；
一底座单元，包括一金属基板以及形成于该金属基板上的一电路结构，其中该电路结构包括一驱动线圈；以及
一磁性元件，设置于该承载单元上且对应于该驱动线圈，用以驱使该光学元件相对于该底座单元移动。
2.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该金属基板于该光学元件的一光轴方向上具有一第一厚度，且该电路结构于该光轴方向上具有一第二厚度，其中该第一厚度大于该第二厚度。
3.如权利要求2所述的驱动机构，其特征在于，该电路结构还包括一导线，该驱动线圈于该光学元件的一光轴方向上具有一第三厚度，且该导线于该光轴方向上具有一第四厚度，其中该第三厚度大于该第四厚度。
4.如权利要求3所述的驱动机构，其特征在于，该第一厚度大于该第三厚度。
5.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该金属基板于该光学元件的一光轴方向上具有一第一厚度，且该电路结构于该光轴方向上具有一第二厚度，其中该第二厚度大于该第一厚度。
6.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该电路结构还包括一导线，电性连接该驱动线圈，且该驱动线圈和该导线于该光学元件的一光轴方向上至少部分重叠。
7.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该电路结构还包括一导线，电性连接该驱动线圈，且该驱动线圈和该导线于一水平方向上至少部分重叠，其中该水平方向垂直于该光学元件的一光轴。
8.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该电路结构还包括一导线，电性连接该驱动线圈，且该驱动线圈或该导线具有一导角面。
9.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该电路结构还包括一导线，形成于该金属基板上。
10.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该电路结构还包括一导线，电性连接该金属基板。
11.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该金属基板具有不锈钢材质。
12.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该驱动机构还包括一磁场感测元件，用以感测该磁性元件的位置，其中该金属基板位于该磁性元件以及该磁场感测元件之间。
13.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该驱动机构还包括一感光模块，该感光模块包括一磁场感测元件、一承板以及一感光元件，其中该磁场感测元件以及该感光元件设置于该承板上。
14.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该金属基板在该光学元件的一光轴方向上具有一最大厚度，且该金属基板在垂直于该光轴的方向上具有一最小宽度，其中该最大厚度大于该最小宽度。
15.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该金属基板具有一狭窄部，且该狭窄部在该光学元件的一光轴方向上的厚度大于该狭窄部在垂直于该光轴的方向上的宽度。
16.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该金属基板具有一狭窄部，且该电路结构还包括一导线，其中该狭窄部具有该金属基板的一最小宽度，且该导线于该狭窄部上方形成一多层的立体结构，其中该最小宽度垂直于该光学元件的一光轴方向。
17.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该驱动机构还包括多个磁性元件，该电路结构还包括对应于多个所述磁性元件的多个驱动线圈，且该金属基板具有一四边形结构以及一开孔，其中多个所述磁性元件分别对应于该四边形结构的不同角落，且由该光学元件的一光轴方向观察，多个所述磁性元件的中心连线延伸经过该开孔。
18.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该驱动机构还包括多个磁性元件，该电路结构还包括对应于多个所述磁性元件的多个驱动线圈，且该金属基板具有一四边形结构，其中多个所述磁性元件分别对应于该四边形结构的不同侧边。
19.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该驱动机构还包括一壳体，且该金属基板与该壳体以焊接、熔接或粘接的方式相互固定。
20.如权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，该驱动机构还包括一壳体，该金属基板具有一四边形结构，且该金属基板与该壳体以雷射熔接的方式相互结合，其中该金属基板与该壳体的熔接点位于该金属基板的四个角落。
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