CN212160190U - 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，具有一光轴，包括一固定部、一活动部、一驱动部、以及一弹性元件。活动部与固定部相对运动。驱动部驱动活动部相对于固定部运动。弹性元件连接固定部与活动部。

Description

光学元件驱动机构
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
现今的电子装置的设计不断地朝向微型化的趋势发展，使得用于像是摄像的光学模块的各种元件或其结构也必须不断地缩小，以达成微型化的目的。有鉴于此，如何能设计出一种微型化的驱动机构始成为一重要的课题。
实用新型内容
本公开的一实施例提供一种光学元件驱动机构，具有一光轴，该光学元件驱动机构还包括一固定部、一活动部、一驱动部、以及一弹性元件。活动部与固定部相对运动。驱动部驱动活动部相对于固定部运动。弹性元件连接固定部与活动部。
根据本公开一些实施例，驱动部包括一平板线圈，平板线圈具有一平面，平板线圈与弹性元件连接。活动部具有一凹槽，平板线圈以平面与光轴平行的方式设置于活动部的凹槽中。当沿着平行于光轴的一方向观察时，平板线圈与活动部部分重叠。光学元件驱动机构还包括一焊接部，连接平板线圈以及弹性元件。
根据本公开一些实施例，光学元件驱动机构还包括一金属基板，平板线圈与金属基板为一体成形。金属基板具有一基板平面，基板平面与平板线圈的平面平行。当沿着垂直于光轴的一方向观察时，金属基板与平板线圈重叠。金属基板具有一凸出部，凸出部连接弹性元件。金属基板较平板线圈更靠近活动部。或是，平板线圈较金属基板更靠近活动部。
根据本公开一些实施例，光学元件驱动机构还包括一金属基板，金属基板连接平板线圈以及弹性元件，并且平板线圈、弹性元件以及金属基板为一体成形。金属基板包括一主体部、一弯曲部、一第一平坦部、一第二平坦部。主体部与平板线圈连接。弯曲部沿着与光轴平行的方向延伸而与主体部连接。弯曲部沿着与光轴垂直的方向延伸而与第一平坦部连接。第二平坦部连接第一平坦部以及弹性元件。第一平坦部沿着与光轴垂直并且远离光轴的中心的一方向延伸。第二平坦部沿着与光轴垂直并且靠近光轴的中心的一方向延伸。第二平坦部具有一定位部，第二平坦部通过定位部而连接活动部。当沿着平行于光轴的方向观察时，第一平坦部与平板线圈部分重叠。当沿着平行于光轴的方向观察时，第二平坦部与活动部重叠。
根据本公开一些实施例，光学元件驱动机构还包括一电性连接部，电性连接部与弹性元件连接，并且电性连接部、平板线圈、弹性元件以及金属基板为一体成形。当沿着平行于光轴的方向观察时，电性连接部与弹性元件重叠。
本公开的有益效果为，本公开的光学元件驱动机构能够达成小型化，且电路更加简化。
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光学元件驱动机构的爆炸图。
图3为根据本公开一实施例的平板线圈内部结构的示意图。
图4为根据本公开的一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图5为根据本公开的又一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图6为根据本公开的又一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图7为根据本公开的又一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图8为根据本公开的又一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图9为根据本公开的又一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
图10为根据本公开的又一实施例的光学元件驱动机构的部分结构的示意图。
附图标记说明：
3-1:光学元件驱动机构
3-100:固定部
3-110:顶壳
3-110A:顶壁
3-110B:侧壁
3-112:顶壳开孔
3-120:底座
3-120A:底壁
3-122:底座开孔
3-130:框架
3-130A:框边
3-200:活动部
3-210:承载座
3-211:贯穿孔
3-212:凹槽
3-300:驱动部
3-310:磁性元件
3-320:驱动线圈,平板线圈
3-321:平面
3-322:绝缘层
3-323:线圈
3-324:电性连接部
3-330,3-330’:金属基板
3-331,3-331’:基板平面
3-332,3-332’:主体部
3-333:凸出部
3-333’:弯曲部
3-334’:第一平坦部
3-335’:第二平坦部
3-335A’:定位部
3-400:弹性元件
3-500:焊接部
3-G:间距
3-O:光轴
3-S:外壳
具体实施方式
为了让本公开的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图做详细说明。其中，实施例中的各元件的配置为说明之用，并非用以限制本公开。且实施例中附图标号的部分重复，为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。以下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，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开。
此外，实施例中可能使用相对性的用语，例如“较低”或“底部”及“较高”或“顶部”，以描述附图的一个元件对于另一元件的相对关系。能理解的是，如果将附图的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“较低”侧的元件将会成为在“较高”侧的元件。
在此，“约”、“大约”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内。在此给定的数量为大约的数量，意即在没有特定说明的情况下，仍可隐含“约”、“大约”的含义。
请参考图1至图2，图1为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构3-1的立体图，图2为根据本公开一实施例的光学元件驱动机构3-1的爆炸图。光学元件驱动机构3-1具有一光轴3-O，包括一固定部3-100、一活动部3-200、一驱动部3-300、一弹性元件3-400。在本实施例中，光学元件驱动机构3-1为具备自动对焦(Auto Focusing,AF)功能的音圈马达(Voice Coil Motor,VCM)，但不限于此，在一些实施例中光学元件驱动机构3-1也可以具备自动对焦以及光学防手震(Optical Image Stabilization,OIS)功能。
固定部3-100包括一顶壳3-110、一底座3-120、以及一框架3-130。前述顶壳3-110具有一中空结构，且其与底座3-120可相互结合而构成光学元件驱动机构3-1的一外壳3-S，其中顶壳3-110构成外壳3-S的顶壁3-110A与四个侧壁3-110B，且底座3-120构成外壳3-S的底壁3-120A。应了解的是，顶壳3-110及底座3-120上分别形成有一顶壳开孔3-112及一底座开孔3-122，顶壳开孔3-112的中心对应于光轴3-O，而底座开孔3-122则对应于设置在光学元件驱动机构3-1的外的影像感测元件(未示出)，外部光线可由顶壳开孔3-112进入顶壳3-110，接着经过一光学元件(未示出)与底座开孔3-122后由前述影像感测元件(未示出)所接收，以产生一数字影像信号。前述框架3-130具有一框边3-130A，其中框边3-130A对应于顶壳3-110的侧壁3-110B。
活动部3-200可连接光学元件，并且与固定部3-100相对运动。在本实施例中，活动部3-200为一承载座3-210，具有一贯穿孔3-211以及一凹槽3-212。其中，贯穿孔3-211与前述光学元件之间配置有对应锁合的螺牙结构(未附图)，可使所述光学元件锁固于贯穿孔3-211内。
驱动部3-300包括一磁性元件3-310以及一驱动线圈3-320，磁性元件3-310的形状为长条形，并且磁性元件3-310可固定于前述框架3-130的框边3-130A上。在一些实施例中，磁性元件3-310可以是其他不同的形状，并且磁性元件3-310可固定于框架3-130的四个角落。
在本实施例中驱动线圈3-320为使用软性印刷电路板(Flexible PrintedCircuit,FPC)技术制成的一平板线圈3-320，平板线圈3-320为矩形，并且具有一平面3-321、一绝缘层3-322、一线圈3-323、以及一电子元件(未示出)，平板线圈3-320以此平面3-321与光轴3-O平行的方式设置于前述承载座3-210的凹槽3-212，当沿着平行于光轴3-O的方向观察时，平板线圈3-320与承载座3-210部分重叠，也就是说平板线圈3-320部分容置于凹槽3-212中，但不限于此，在一些实施例中，平板线圈3-320也可以完全容置于凹槽3-212中。
而凹槽3-212、平板线圈3-320以及磁性元件3-310的数量并无特别限制，可视需求而决定，在本公开的多个实施例中，有些实施例是设置于承载座3-210的四个凹槽3-212中的四个平板线圈3-320，对应设置于框架3-130的四个磁性元件3-310，也有一些实施例是两个磁性元件3-310分别设置于框架3-130的相反两侧，并且两个平板线圈3-320对应前述两个磁性元件3-310，分别设置于承载座3-210相反两侧的两个凹槽3-212中。
如图3所示，第3图为根据本公开一实施例的平板线圈内部结构的示意图。在本实施例中的平板线圈3-320的线圈是设计为两层，绝缘层3-322将线圈3-323包覆在内，线圈3-323的材料使用铜，绝缘层3-322则是使用聚酰亚胺(Polyimide，PI)，而平板线圈3-320的制造工艺可使用两种方式，第一种是压膜(lamination)，首先在整片铜箔上利用压膜机覆盖一层有机薄膜，接着经曝光显影留下所需的铜线圈。第二种是镀膜(plating)，首先在不欲导通的部分加上阻挡层(例如油墨)，电镀铜至所需厚度再去除阻挡层。在形成上述两层线圈时，可使用上述方式的其中一种，或是两种方式皆采用。
相较于公知的绕线型的驱动线圈裸露于外，平板线圈3-320由于线圈3-323被绝缘层3-322包覆在内部，因此当承载座3-210受磁力驱动时或是光学元件驱动机构3-1受到外力作用时，不容易受到磁性元件3-310的碰撞而断裂。除此之外，绕线型的驱动线圈在绕线时松紧程度难以精准控制，因此线距公差大，而由上述工艺得到的平板线圈3-320，线距公差小。另外，绕线型的驱动线圈由于需要在一承载座设计绕线柱使线圈缠绕并定位，还必须设计引线槽以及焊接点使线圈连接至其他元件，例如弹性元件3-400，使得承载座的设计较复杂，而平板线圈3-320因为外型以及尺寸容易控制，不但在组装定位至承载座3-210时更精准方便，且由于承载座3-210只需设计凹槽3-212容纳平板线圈3-320，相较于公知使用绕线型的驱动线圈的承载座的复杂的设计，更可以达到整体机构的小型化。
在本实施例中，弹性元件3-400为金属簧片，而弹性元件3-400连接固定部3-100与活动部3-200，更详细地说，弹性元件3-400一端连接于承载座3-210，另一端则连接于框架3-130，通过弹性元件3-400将承载座3-210悬吊于框架3-130内。
弹性元件3-400还连接电路构件(未附图)以及平板线圈3-320，使电流施加至电路构件后，可经由弹性元件3-400而流至平板线圈3-320，由此，驱动部3-300可驱动活动部3-200相对于固定部3-100运动，更详细地说，通过上述的电性连接，电流经由弹性元件3-400流至平板线圈3-320，而平板线圈3-320通电后与磁性元件3-310的磁场产生一电磁驱动力，此电磁驱动力驱动承载座3-210沿着平行于光轴3-O的方向移动，进而达到快速对焦的效果。
接着请参考图4，图4为根据本公开的一实施例的光学元件驱动机构3-1的部分结构的示意图。在此实施例中，光学元件驱动机构3-1还包括一焊接部3-500，此焊接部3-500连接平板线圈3-320以及弹性元件3-400，利用此连接方式，平板线圈3-320不需要如同公知绕线型线圈必须拉出引线、设计引线连接路径才能连接至弹性元件3-400，只需要将线圈3-323从绝缘层3-322露出，利用焊接部3-500(在本实施例中为一锡球)焊接，便可简单地将平板线圈3-320与弹性元件3-400电性连接。
接着请参考图5至图6，图5、图6为根据本公开又一实施例的光学元件驱动机构3-1的部分结构的示意图。如第5图所示，在此实施例中，光学元件驱动机构3-1包括一金属基板3-330，并且平板线圈3-320与金属基板3-330为一体成形。在平板线圈3-320的制造工艺中，金属基板3-330通常是作为支撑平板线圈，并在工艺最后去除此金属基板3-330，在此实施例中，该制造工艺最终不去除金属基板3-330，而可以直接得到具有金属基板3-330的平板线圈3-320。具有金属基板3-330的平板线圈3-320不但可以使整体结构更坚固，金属基板3-330也具有导磁的效果。
在此实施例中，如图6所示，金属基板3-330具有一基板平面3-331、一主体部3-332以及一凸出部3-333。由于上述可知平板线圈3-320为直接在金属基板3-330上制造，因此基板平面3-331与平板线圈3-320的平面3-321平行，当沿着垂直于光轴3-O的一方向观察时，金属基板3-330与平板线圈3-320重叠。而磁性元件3-310与平板线圈3-320分别具有两个，对应并配置在相反的两侧，在将平板线圈3-320设置于承载座3-210时，金属基板3-330较平板线圈3-320更靠近承载座3-210，但不限于此，在一些实施例中，平板线圈3-320较金属基板3-330更靠近承载座3-210。
金属基板3-330的主体部3-332连接平板线圈3-320，凸出部3-333连接弹性元件3-400，更详细地说，如图6所示，金属基板3-330中间具有一间距3-G，使得实质上为两片金属基板3-330对应一片平板线圈3-320，两片金属基板3-330各具有凸出部3-333，此凸出部3-333可如同第3图的实施例通过锡球焊接，或是通过雷射焊接而连接到弹性元件3-400。也就是说，平板线圈3-320与金属基板3-330的主体部3-332电性连接，而经由金属基板3-330的凸出部3-333可电性连接至弹性元件3-400。通过此实施例的设计，两个平板线圈3-320可电性连接至四个弹性元件3-400。但不限于此，在一些实施例中，也可以金属基板3-330上不具有间距3-G，因此一片金属基板3-330对应一片平板线圈3-320，并且四个平板线圈3-320连接至四个弹性元件3-400。
接着请参考图7至图8，图7、图8为根据本公开又一实施例的光学元件驱动机构3-1的部分结构的示意图。如图7所示，在此实施例中，光学元件驱动机构3-1还包括一金属基板3-330’，此金属基板3-330’连接平板线圈3-320以及弹性元件3-400，并且平板线圈3-320、弹性元件3-400以及金属基板3-330’为一体成形，而金属基板3-330’具有一主体部3-332’、一弯曲部3-333’、一第一平坦部3-334’、一第二平坦部3-335’。
如图7以及图8所示，弯曲部3-333’沿着与光轴3-O平行的方向延伸而与主体部3-332’连接，并且弯曲部3-333’沿着与光轴3-O垂直的方向延伸而与第一平坦部3-334’连接，第二平坦部3-335’连接第一平坦部3-334’以及弹性元件3-400。第一平坦部3-334’沿着与光轴3-O垂直并且远离光轴3-O的中心的一方向延伸，当沿着平行于光轴3-O的方向观察时，第一平坦部3-334’与平板线圈3-320部分重叠。第二平坦部3-335’具有一定位部3-335A’，并且通过定位部3-335A’而连接承载座3-210，并且第二平坦部3-335’沿着与光轴3-O垂直并且靠近光轴3-O的中心的一方向延伸，因此当沿着平行于光轴3-O的方向观察时，第二平坦部3-335’与承载座3-210重叠。
通过上述这样的结构，弯曲部3-333’连接第一平坦部3-334’以及主体部3-332’，使得弯曲部3-333’的应力并非集中于一点或一线，而不易断裂。而弹性元件3-400连接第二平坦部3-335’，也使得弹性元件3-400的应力并非集中于一点或一线，而不易断裂，并且由于第二平坦部3-335’连接至承载座3-210，更详细地说，第二平坦部设置于承载座之上，因此承载座3-210相对地支撑了第二平坦部3-335’，使得弹性元件3-400更不容易断裂。
除了上述的优点，在组装光学元件驱动机构3-1时定位可快速完成，更详细地说，在平板线圈3-320、弹性元件3-400以及金属基板3-330’一体形成后，其位于同一平面，因此只需要弯折金属基板3-330’以形成弯曲部3-333’后，再将平板线圈3-320放置于凹槽3-212，便可快速定位并组装完成平板线圈3-320、弹性元件3-400以及金属基板3-330’。故可以省去许多组装步骤。
此外，在具有OIS功能的机构中，由于需要控制光学元件在垂直于光轴3-O方向上的移动，因此平板线圈3-320通常以平面3-321垂直于光轴3-O的方向设置(例如内埋于底座3-120)，使得平板线圈3-320与磁性元件3-310产生电磁驱动力的方向是垂直于光轴3-O，因此在此实施例中，也可以不需弯折金属基板3-330’形成弯曲部3-333’，而直接应用于具有OIS功能的机构。
接着请参考图9以及图10，图9、图10为根据本公开的又一实施例的光学元件驱动机构3-1的部分结构的示意图。如图9所示，在此实施例中，光学元件驱动机构3-1还包括一电性连接部3-324，并且平板线圈3-320、电性连接部3-324、弹性元件3-400以及金属基板3-330’为一体成形，电性连接部3-324与弹性元件3-400连接，如图10所示，当沿着平行于光轴3-O的方向观察时，电性连接部3-324与弹性元件3-400重叠。在此实施例中，可将所需的电子元件设计于平板线圈3-320中，并通过电性连接部3-324，例如信号线等，与光学元件驱动机构3-1中的其他不同元件电性连接，也就是说，在制造平板线圈3-320的同时，也一并制造所需的电子元件以及电性连接部3-324，不但可以简化电路、减少组装步骤，更可以达成机构的小型化。
如上所述，通过本公开的多个实施例，平板线圈直接连接弹性元件，可得到小型化并电路更加简化的光学元件驱动机构。
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，每一权利要求构成个别的实施例，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，具有一光轴，该光学元件驱动机构还包括：
一固定部；
一活动部，与该固定部相对运动；
一驱动部，驱动该活动部相对于该固定部运动；以及
一弹性元件，连接该固定部与该活动部；
一金属基板，包括一主体部以及一弯曲部，该主体部与该驱动部连接，该弯曲部与该主体部连接，并且一端沿着与该光轴平行的一方向延伸，另一端沿着与该光轴垂直的一方向延伸。
2.如权利要求1所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该驱动部包括一平板线圈，该平板线圈具有一平面，该平板线圈与该弹性元件连接。
3.如权利要求2所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该活动部具有一凹槽，该平板线圈设置于该活动部的该凹槽，并且该平面平行于该光轴。
4.如权利要求2所述的光学元件驱动机构，其特征在于，当沿着平行于该光轴的一方向观察时，该平板线圈与该活动部部分重叠。
5.如权利要求2所述的光学元件驱动机构，其特征在于，还包括一焊接部，连接该平板线圈以及该弹性元件。
6.如权利要求2所述的光学元件驱动机构，其特征在于，还包括一金属基板，该平板线圈与该金属基板为一体成形。
7.如权利要求6所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该金属基板具有一基板平面，该基板平面与该平板线圈的该平面平行。
8.如权利要求6所述的光学元件驱动机构，其特征在于，当沿着垂直于该光轴的一方向观察时，该金属基板与该平板线圈重叠。
9.如权利要求6所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该金属基板具有一凸出部，该凸出部连接该弹性元件。
10.如权利要求6所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该金属基板较该平板线圈更靠近该活动部。
11.如权利要求6所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该平板线圈较该金属基板更靠近该活动部。
12.如权利要求2所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该金属基板连接该平板线圈以及该弹性元件，并且该平板线圈、该弹性元件以及该金属基板为一体成形。
13.如权利要求12所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该金属基板包括：
一第一平坦部，与该弯曲部连接；以及
一第二平坦部，连接该第一平坦部以及该弹性元件。
14.如权利要求13所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该第一平坦部沿着与该光轴垂直并且远离该光轴的中心的一方向延伸。
15.如权利要求13所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该第二平坦部沿着与该光轴垂直并且靠近该光轴的中心的一方向延伸。
16.如权利要求13所述的光学元件驱动机构，其特征在于，该第二平坦部具有一定位部，该第二平坦部通过该定位部而连接该活动部。
17.如权利要求13所述的光学元件驱动机构，其特征在于，当沿着平行于该光轴的方向观察时，该第一平坦部与该平板线圈部分重叠。
18.如权利要求13所述的光学元件驱动机构，其特征在于，当沿着平行于该光轴的方向观察时，该第二平坦部与该活动部重叠。
19.如权利要求12所述的光学元件驱动机构，其特征在于，还包括一电性连接部，其中该电性连接部与该弹性元件连接，并且该电性连接部、该平板线圈、该弹性元件以及该金属基板为一体成形。
20.如权利要求19所述的光学元件驱动机构，其特征在于，当沿着平行于该光轴的方向观察时，该电性连接部与该弹性元件重叠。
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