本发明涉及一种光学机构。更具体地来说，尤其涉及一种具有镜头模块的光学机构。
背景技术：
随着科技的发展，现今许多电子装置(例如智能手机或数字相机)均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。
在一些电子装置中，为了使镜头的焦距可调整，因此配置了相对应的线圈及磁铁来移动镜头。然而，电子装置在微型化的需求下，往往会造成光学机构设计困难、可靠度不佳或镜头驱动力不足等诸多问题。因此，如何能解决前述问题成为一重要的挑战。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有镜头模块的光学机构，以解决上述问题。
为了解决上述公知的问题点，本发明一实施例提供一种镜头模块，包括一承载件、一镜筒以及一光学组件。前述光学组件固定于前述镜筒内，且前述承载件具有一第一材质，此外前述镜筒固定于前述承载件内且具有一第二材质，其中前述第一材质的硬度大于前述第二材质的硬度。
本发明一实施例提供一种光学机构，包括一镜头模块、一固定模块、一驱动组件以及一第一弹性组件。前述镜头模块包括一承载件、一镜筒以及一光学组件，其中前述镜筒固定于前述承载件内，且前述光学组件固定于前述镜筒内。前述承载件具有一中空的本体以及一限位部，其中前述本体具有一连接面，前述限位部具有一上表面，且沿一水平方向朝外侧凸出于前述本体，其中前述水平方向垂直于前述光学组件的一光轴；前述驱动组件具有相对应的一线圈以及一磁铁，用以驱动前述镜头模块相对于前述固定模块移动，其中前述限位部限制前述线圈于前述承载件上的一既定位置。前述第一弹性组件具有一第一连接部以及一第二连接部，分别连接前述固定模块以及前述本体的前述连接面，其中前述第一弹性组件具有一变形部，连接前述第一、第二连接部，且前述上表面朝向前述变形部，其中前述上表面与第一弹性组件于前述光轴方向上相隔一距离且至少部分重叠。
于一实施例中，前述承载件还具有一凹陷部，位于前述本体与前述线圈之间且邻接前述限位部，其中前述凹陷部朝前述本体的内侧方向凹陷，且前述线圈于前述光轴方向上直接面对前述变形部的至少一部分。
于一实施例中，前述变形部具有一中空的t字形结构。
于一实施例中，前述光学机构还包括一第二弹性组件，前述第二弹性组件具有一第三连接部以及一第四连接部，分别连接前述固定模块以及前述承载件，其中前述磁铁于前述光轴方向上具有一第一高度，且前述第二、第四连接部之间于前述光轴方向上具有一第一距离，其中前述第一高度大于前述第一距离。
于一实施例中，前述第一、第三连接部之间于前述光轴方向上具有一第二距离，其中前述第二距离大于前述第一高度。
本发明一实施例还提供一种光学机构，包括一外壳、一镜头模块、一驱动组件以及第一弹性组件。前述外壳具有一内侧面，前述镜头模块设置于前述外壳内，包括一承载件、一镜筒以及一光学组件，其中前述镜筒固定于前述承载件内，前述光学组件固定于前述镜筒内，且前述承载件具有一连接面以及一凸出部，其中前述凸出部朝前述外壳方向凸出于前述连接面，且前述凸出部具有面朝前述外壳的一顶面。前述驱动组件具有相对应的一线圈以及一磁铁，用以驱动前述镜头模块相对于前述外壳移动。前述第一弹性组件连接前述外壳的前述内侧面以及前述承载件的前述连接面，其中当前述镜头模块相对于前述外壳位于一初始位置时，前述凸出部的前述顶面的高度位置介于前述承载件的前述连接面和前述外壳的前述内侧面之间。此外，当前述镜头模块朝前述外壳方向移动至一极限位置时，前述顶面与前述外壳接触，以限制前述镜头模块于前述极限位置。
于一实施例中，前述外壳具有一顶壳以及四个侧壁，前述顶壳的一角落处形成有一下沉部，邻接前述四个侧壁的其中之一，且从前述镜头模块的一光轴方向观察，前述下沉部与前述磁铁至少部分重叠。
于一实施例中，前述下沉部具有一大致呈三角形的一主区域以及沿前述顶壳的一边缘延伸的一长条形区域，且从前述光轴方向观察，前述长条形区域与前述磁铁至少部分重叠。
于一实施例中，前述光学机构还包括一四边形的底座，且前述底座具有一承靠面，位于前述底座的一角落处且垂直于前述镜头模块的一光轴，其中前述外壳抵接前述承靠面。
于一实施例中，前述光学机构还包括一四边形的底座，且前述底座具有一本体以及朝前述磁铁方向凸出的一凸块，其中前述凸块具有邻接前述外壳的一外侧面，且前述外侧面大致平行于前述镜头模块的一光轴。
于一实施例中，前述底座还具有两个凸块以及一凹槽，前述凹槽形成于前述些凸块之间且对应于前述磁铁。
于一实施例中，前述凹槽形成有一斜面，前述斜面朝前述外壳方向延伸至前述底座的一边缘。
于一实施例中，前述承载件还具有一中空的本体以及一限位部，前述连接面形成于前述本体上，前述限位部沿一水平方向朝外侧凸出于前述本体，用以限制前述线圈于前述承载件上的一既定位置，其中前述水平方向垂直于前述镜头模块的一光轴，且从前述水平方向观察，前述限位部与前述磁铁至少部分重叠。
于一实施例中，前述光学机构还包括连接前述线圈的一导线，且前述承载件还具有一凸柱，其中前述导线绕设于前述凸柱上，且从前述水平方向观察，前述凸柱与前述磁铁至少部分重叠。
于一实施例中，前述磁铁于前述镜头模块的一光轴方向上具有一第一高度，且前述线圈于前述光轴方向上具有一第二高度，其中前述第一高度大于两倍的前述第二高度。
于一实施例中，前述连接面位于前述限位部的一侧，且前述凸出部直接连接前述限位部，其中从前述镜头模块的一光轴方向观察，前述线圈与前述凸出部至少部分重叠。
于一实施例中，前述光学机构还包括一底座、一导电端子以及连接前述底座与前述承载件的一第二弹性组件，前述外壳固定于前述底座上，前述导电端子电性连接前述线圈，并具有埋设于前述底座内的一嵌入部，其中前述底座具有一固定面，且前述第二弹性组件具有固定于前述固定面上的一固定端，其中前述嵌入部于前述固定面上的投影面积小于前述固定端于前述固定面上的投影面积。
于一实施例中，前述凸出部的前述顶面与前述极限位置之间在前述镜头模块的一光轴方向上具有一第一间距，且前述内侧面与前述极限位置于前述光轴方向上具有一第二间距，其中前述第一间距大于前述第二间距。
于一实施例中，前述连接面与前述顶面之间在前述光轴方向上具有一第三间距，且其中前述第三间距大于前述第二间距。
本发明的有益效果在于，通过光学组件固定于镜筒内，镜筒固定于承载件内的装配方式，在电子装置微型化的需求下，本发明的镜头模块具有机构设计简单、可靠度佳的优点。
附图说明
图1表示本发明一实施例的光学机构的爆炸图。
图2表示图1中的镜头单元bl的示意图。
图3表示图1中的承载件20的示意图。
图4表示另一视角的承载件20的示意图。
图5表示承载件20与线圈c的相对位置关系示意图。
图6表示图1中的光学机构内部组件于组装后的示意图，且于图6中省略绘示外壳10。
图7表示另一视角的光学机构内部组件于组装后的示意图，且于图7中省略绘示外壳10。
图8表示第一弹性组件s1、承载件20以及线圈c的相对位置关系示意图。
图9表示图1中的光学机构内部组件于组装后的示意图，且于图9中省略绘示外壳10以及底座30。
图10表示图9的右侧的局部放大图。
图11表示图1中的外壳10示意图。
图12表示另一视角的外壳10示意图。
图13表示图1中的光学机构组装后的剖视图。
图14表示图13的左上角区域的局部放大图。
图15表示外壳10和磁铁m于组装后的相对位置关系示意图。
图16表示图1中的底座30示意图。
图17表示图1中的底座30和一磁铁m于组装后的相对位置关系示意图。
图18表示图1中的外壳10、底座30和一磁铁m于组装后的相对位置关系示意图。
图19表示底座30上形成有凹槽32以容纳并引导胶水g的示意图。
图20表示本发明一实施例的导电端子p的示意图。
图21表示第二弹性组件s2的第三连接部s21固定于底座30的固定面34的示意图。
图22表示导电端子p的嵌入部p2于固定面34上的投影面积小于第三连接部s21于固定面34上的投影面积的示意图。
附图标记如下：
外壳10
顶壳101
下沉部11
主区域12
长条形区域13
承载件20
凹陷部21、35
凸出部22、23
顶面221
本体201
连接面202、203
基座30
底板301
凸块31
外侧面311
凹槽32
承靠面33
固定面34
镜筒b
镜头单元bl
线圈c
第一间距d1
第二间距d2
第三间距d3
第一距离d1
第二距离d2
胶水g
第一高度h1
第二高度h2
光学组件l
磁铁m
极限位置n
光轴o
导电端子p
头部p1
嵌入部p2
脚部p3
限位部r1、r2
上表面r11
第一弹性组件s1
第二弹性组件s2
第一连接部s11
第二连接部s12
变形部s13、s23
第三连接部s21
第四连接部s22
凸柱t
具体实施方式
以下说明本发明实施例的镜头驱动模块。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本领域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。
首先请参阅图1，其中图1表示本发明一实施例的光学机构的爆炸图。应了解的是，本实施例的光学机构可设置于一携带式电子装置(例如移动电话或平板计算机)中，其内部设有一光学镜头，且具有自动对焦(autofocus)或光学影像防震(opticalimagestabilization,ois)的功能。
如图1所示，前述光学机构主要包括一外壳10、至少一第一弹性组件s1、至少一磁铁m、一线圈c、一镜头单元bl、一中空的承载件20、至少一第二弹性组件s2以及一基座30，其中镜头单元bl固定在承载件20内，其光轴o平行于z轴方向，且镜头单元bl可和承载件20共同构成一镜头模块；此外，前述外壳10固定于基座30上，并可和基座30共构成一固定模块。
在本实施例中，线圈c绕设于承载件20外侧，磁铁m则固定于外壳10的内侧表面且对应于前述线圈c，其中线圈c和磁铁m可共同组成一驱动组件，以通过磁力驱使镜头模块(包含镜头单元bl和承载件20)相对于固定模块(包含外壳10和基座30)沿z轴方向上下运动；此外，前述第一弹性组件s1可为一金属簧片，连接外壳10以及承载件20，前述第二弹性组件s2同样可为一金属簧片，连接基座30以及承载件20，使得承载件20可悬吊于外壳10和基座30所形成的内部空间中。
应了解的是，前述外壳10、第一弹性组件s1、磁铁m、线圈c、承载件20、第二弹性组件s2以及基座30可以构成一音圈马达(voicecoilmotor,vcm)，其中线圈c可通过第二弹性组件s2以及基座30上的导电端子p连接到一外部电路，当外部电路施加电流到线圈c时，线圈c和磁铁m之间可产生磁力，以驱使镜头模块(包含镜头单元bl和承载件20)相对于外壳10和基座30沿z轴方向运动，进而可达到自动对焦(autofocus)或光学影像防震(opticalimagestabilization,ois)的功能。
接着请一并参阅图1和图2，前述镜头单元bl可通过黏接或螺纹锁附的方式而固定于承载件20内，其主要由一镜筒b以及固定该镜筒b内部的一光学组件l(例如光学透镜)所组成，前述承载件20具有第一材质，镜筒b则可具有与前述承载件20相异的第二材质，其中该第一材质的硬度大于该第二材质的硬度。应了解的是，承载座20不仅可用以承载镜筒b，且必须同时保护镜筒b的结构，因此承载座20可使用硬度较高的材料，反观镜筒b内部由于必须设置光学组件l，若使用太硬的材质将不易加工，故镜筒b可选用较承载座20更软的材质，借以提升光学组件l和镜筒b之间的组装精度。
再请一并参阅图3至图5，本实施例的承载件20具有一环状的本体201以及至少两个限位部r1、r2，其中镜头单元bl可容置于本体201内，两个限位部r1、r2则是沿水平方向(平行于xy平面)朝外侧凸出于本体201，此外在两个限位部r1、r2之间形成有一凹槽，用以容置并固定前述线圈c于一既定位置(如图5所示)。
由图3中可以看出，在本体201上方具有用以连接第一弹性组件s1的一呈环状且平坦的连接面202，此外在承载件20的四个角落处形成有朝本体201内侧凹陷的四个凹陷部21，且前述限位部r1具有较前述连接面202略低的一上表面r11；另一方面，由图4中可以看出在承载件20底侧另形成具有用以连接第二弹性组件s2的至少一平坦的连接面203。需特别说明的是，本实施例借由在承载件20上形成前述凹陷部21以及较连接面202略低的上表面r11等结构设计，当镜头模块(包含镜头单元bl和承载件20)因受到线圈c和磁铁m之间的磁力作用而相对于固定模块(包含外壳10和基座30)运动时，可防止第一弹性组件s1因受力变形而碰触到承载件20，进而可确保光学机构的定位精度，同时能避免光学机构内部的组件受损。
由图3和图4中可以看出，前述承载件20还形成有分别自限位部r1、r2往上、下方凸出延伸的凸出部22、23，其中凸出部22朝上方(z轴方向)凸出于前述限位部r1以及连接面202，凸出部23则朝下方(-z轴方向)凸出于前述限位部r2；如此一来，当承载件20沿垂直方向运动时，可通过前述凸出部22、23分别抵触上方的外壳10或下方的基座30，以限制承载件20于z轴方向上的一极限位置。
由图5中可以看出，连接面202形成于限位部r1的一侧，且从光轴方向(z轴方向)观察时可以看出，与限位部r1直接连接的前述凸出部22与线圈c至少部分重叠，借此可有效缩小承载件20和线圈c在水平方向上的尺寸，以达到机构微型化的目的。此外，本实施例的承载件20还形成有至少一凸柱t，其中一导线可绕设于凸柱t上，用以电性连接前述线圈c与承载件20下方的第二弹性组件s2，借以经由第二弹性组件s2和凸出于基座30的导电端子p而连接到前述外部电路。
接着请一并参阅图6、图7、图13，从图6、7、13可以看出四个磁铁m位于承载件20的四个外侧边且对应于线圈c，其中第一弹性组件s1外侧的第一连接部s11固定于磁铁m以及于外壳10的内侧表面之间(图13)，第一弹性组件s1内侧的第二连接部s12则固定在承载件20的连接面202上，以使承载件20和设置于其内的镜头单元bl可悬吊于外壳10中，且可相对于外壳10和基座30沿z轴方向运动。
如图6和图7所示，前述第一弹性组件s1于靠近承载件20的四个角落处还分别形成有一悬空的变形部s13，其中变形部s13两端分别连接第一、第二连接部s11、s12，且变形部s13并未固定于承载件20或外壳10上。应了解的是，当承载件20和设置于其内的镜头单元bl对于外壳10和基座30沿z轴方向运动时，悬空的变形部s13会受到外力作用而变形。
请一并参阅图6至图8，前述变形部s13在对应于承载件20的角落处形成有一中空的t字形结构，且限位部r1的上表面r11直接面朝变形部s13，其中前述上表面r11和变形部s13的至少一部分不仅在z轴方向上相隔一适当的距离，且两者间并未设置任何物体(如图8所示)，借此可避免变形部s13因受力而变形或晃动时与其他组件接触而造成光学机构损坏。
此外，从图6、图7、图8中也可以看出，位于承载件20角落处的四个凹陷部21介于本体201和线圈c之间，且邻接限位部r1，其中凹陷部21沿水平方向朝本体的201内侧凹陷，此外线圈c在z轴方向上直接面朝变形部s13的至少一部分。应了解的是，本实施例通过在承载件20上形成与限位部r1相邻的凹陷部21，并使线圈c和变形部s13的至少一部分之间在z轴方向上并未设置任何物体，借此可增加变形部s13往-z轴方向下沉时的变形量，以避免变形部s13在变形或晃动时碰触到下方的物体(例如碰触到承载件20的限位部r1)而产生粉尘或导致机构损坏。
接着请一并参阅图6、图7、图9、图10、图13，其中图10为图9的右侧局部放大图。如图6、图7、图9、图10、图13所示，前述第二弹性组件s2具有固定在基座30上的第三连接部s21，以及固定在承载件20底侧的连接面203的第四连接部s22。为了使组装后的第一、第二弹性组件s1、s2可产生适当的弹性预力，前述第一弹性组件s1的第一、第二连接部s11、s12位于不同的高度(第一连接部s11的高度高于第二连接部s12的高度)；同理，第二弹性组件s2的第三、第四连接部s21、s22也会位于不同的高度(第三连接部s21的高度低于第四连接部s22的高度)。
从图10中可以看出，磁铁m于z轴方向上具有一第一高度h1，且第二、第四连接部s12、s22之间于z轴方向上形成有一第一距离d1，其中磁铁h的第一高度h1大于前述第一距离d1。此外，第一、第三连接部s11、s21之间于z光轴方向上形成有一第二距离d2，且前述第二距离d2大于磁铁m的第一高度h1。再者，线圈c于z轴方向上具有一第二高度h2，其中第一高度h1大于两倍的第二高度h2，意即h1>2h2。
另一方面，从图10中也可以看出一导线绕设于承载件20的凸柱t上，用以电性连接上方的线圈c以及下方的第二弹性组件s2(例如通过焊接方式)，且从水平方向观察时可以看出，凸柱t与磁铁m至少部分重叠；此外，当沿着水平方向观察时可以发现，承载件20的限位部r1、r2与磁铁m在水平方向上至少部分重叠。本实施例借由前述结构组成，可有效降低光学机构在垂直方向上的高度，以达到微型化的目的。
接着请一并参阅图11和图12，前述外壳20大致呈矩形结构，其主要包括一顶壳101以及四个侧壁，其中在顶壳101的角落处形成有至少一下沉部11，邻接前述侧壁的其中之一。如图12所示，前述下沉部11具有一大致呈三角形的一主区域12以及沿顶壳101的边缘延伸的至少一长条形区域13。如图13和图14所示，于组装过程中，可将前述第一弹性组件s1外侧的第一连接部s1黏接于前述下沉部11下方的内侧面，并将第二连接部s12固定于承载件20上方的连接面202上，接着可再将磁铁m黏接固定于第一弹性组件s1下方表面及外壳10的侧壁。
需特别说明的是，当镜头模块(包含镜头单元bl和承载件20)尚未受到磁力驱动而相对于外壳10位在一初始位置时，承载件20的凸出部22的顶面221高度位置介于承载件20的连接面202和下沉部11的内侧面之间(图14)；此外，当镜头模块受到外力作用而朝外壳10方向上升移动到一极限位置n时，前述顶面221会和外壳10接触，借以限制镜头模块于前述极限位置n。同理，当镜头模块沿-z轴方向下降移动到另一极限位置时，则可通过承载件20下方的凸出部23抵触基座30，以限制镜头模块于该极限位置。
从图14中可以看出，前述凸出部22的顶面221与前述极限位置n之间在z轴方向上具有一第一间距d1，前述下沉部11下方的内侧面与前述极限位置n之间在z轴方向上具有一第二间距d2，且前述连接面202与前述凸出部22的顶面221之间在z轴方向上具有一第三间距d3，其中第一间距d1大于第二间距d2，且第三间距d3也大于第二间距d2，借此可确保外壳10只会和承载件20的凸出部22接触，以避免承载件20的其他部分和外壳10撞击而导致机构损坏。
接着请参阅图15，其中图15省略绘示位在外壳10和磁铁m之间的第一弹性组件s1以便于理解。如图15所示，前述下沉部11中的长条形区域13的位置与磁铁m相互对应，且从z轴方向观察时可以发现，前述下沉部11的长条形区域13会与磁铁m至少部分重叠(如图15中的区域15a、15b所示)。此外，由图15中可以看出，两个下沉部11之间的距离l1会大于磁铁m的长度l2，借此可使磁铁m稳定地承靠且定位在两相邻下沉部11中的长条形区域13下方。
再请一并参阅图16、图17、图18、图19，前述基座30例如为塑料材质，大致呈矩形且具有一底板301，其中在底板301的一侧边形成有朝磁铁m方向凸出的两个凸块31(图17)，且在前述两凸块31间形成有一凹槽32，对应于前述磁铁m；由图19中可以看出，前述凹槽32形成有一斜面，该斜面朝外壳10方向延伸至基座30的一边缘，借此可容纳并引导用以黏接磁铁m和外壳10内侧壁的胶水g(glue)，以避免胶水g溢流。
应了解的是，前述凸块31具有邻接外壳10的一外侧面311(图16、图17、图18)，其中前述外侧面311大致平行于z轴，用以和外壳10相互连接并可作为定位之用；另一方面，前述基座30还形成有至少一承靠面33，位于基座30的角落处且垂直于z轴，其中外壳10于组装时会抵接前述承靠面33，借此可作为外壳10和基座30的定位之用，同时可提升光学机构整体的结构强度。
请一并参阅图16至图21，前述基座30的角落处另形成有垂直于z轴且用以连接第二弹性组件s2的固定面34，其中前述第二弹性组件s2的一固定端(第三连接部s21)固定于前述其中的一固定面34上，并可通过焊接的方式而与埋设在基座30中的导电端子p相互电性连接，如此一来导电端子p便能经由第二弹性组件s2和绕设于凸柱t上的导线而与前述线圈c电性连接。
如图20和图21所示，本实施例中的导电端子p具有一头部p1、一嵌入部p2以及一脚部p3，其中导电端子p的头部p1凸出前述其中的一固定面34，导电端子p的嵌入部p2嵌合于基座30内部，导电端子p的脚部p3则是自基座30下方凸出；需特别说明的是，前述嵌入部p2于固定面34上的投影面积小于第三连接部s21于固定面34上的投影面积(如图22所示)。举例而言，前述嵌入部p2可以通过嵌入成型(insertmolding)的方式而被塑料材质的基座30所包覆，借此可确保第二弹性组件s2的固定端(第三连接部s21)与基座30之间距有足够的连接面积，以大幅提升光学机构整体的机械强度与可靠度。
另一方面，从图20和图21中可以看出，第二弹性组件s2还具有一悬空的变形部s23，用以连接固定在底座30上的第三连接部s21以及固定在承载件20上的第四连接部s22；此外，底座30形成有朝-z轴方向凹陷的一凹陷部35，其位置对应于前述变形部s23的至少一部分，且在凹陷部35和变形部s23之间并未设置任何物体，借此可增加变形部s23往-z轴方向下沉时的变形量，以避免变形部s13在变形或晃动时碰触到下方的物体(例如碰触到底座30)而产生粉尘或导致机构损坏。
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，任何所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本发明的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域的普通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均可根据本发明使用。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。
虽然本发明以前述数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定为准。此外，每个权利要求构成一独立的实施例，且各种权利要求及实施例的组合均介于本发明的范围内。