光学机构的制作方法

1.本发明涉及一种光学机构。更具体地来说，本发明尤其涉及一种具有图像感测器的光学机构。


背景技术：

2.随着科技的发展，现今许多电子装置(例如智能手机或笔记本电脑)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。
3.在一些电子装置中，为了使镜头的焦距可调整，因此配置了镜头驱动模块来移动镜头。然而，镜头驱动模块往往因为内部零件的组装偏差而导致镜头倾斜或是驱动力不足。因此，如何解决前述问题始成一重要的课题。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于提出一种光学机构，以解决上述至少一个问题。
5.有鉴于前述公知问题点，本发明的一实施例提供一种光学机构，包括一底座模块、一球状元件以及一可动模块。前述底座模块具有一框架、一基板以及一图像感测器，其中前述基板活动地设置于前述框架内，且前述图像感测器设置于前述基板上。前述球状元件设置于前述基板以及前述框架之间，从而使前述图像感测器以及前述基板可相对于前述框架运动。前述可动模块用以承载一光学元件，其中前述可动模块活动地连接前述底座模块。
6.于一实施例中，前述底座模块还具有一金属件，嵌设于前述基板内部，且前述球状元件接触前述金属件。
7.于一实施例中，前述基板具有塑胶材质，且前述金属件以嵌入成形的方式结合于前述基板内。
8.于一实施例中，前述基板形成有一凹孔，前述金属件显露于前述凹孔处，且前述球状元件容置于前述凹孔内。
9.于一实施例中，前述凹孔的宽度大于前述球状元件的直径。
10.于一实施例中，前述框架呈矩形，且前述框架具有一凸出部，其中前述球状元件夹设于前述金属件以及前述凸出部之间。
11.于一实施例中，前述凸出部位于前述框架的一角落处。
12.于一实施例中，前述凸出部形成有一凹槽，且前述球状元件容置于前述凹槽内。
13.于一实施例中，前述底座模块还具有一线圈元件，设置于前述基板上，且前述可动模块具有一框体、一承载件以及一磁性元件，其中前述承载件活动地设置于前述框体内部，用以承载前述光学元件，且前述磁性元件设置于前述框体上，其中当一电流通入前述线圈元件时，前述线圈元件和前述磁性元件产生一电磁驱动力，借以驱使前述基板以及前述图像感测器相对于前述框架运动。
14.于一实施例中，前述底座模块还具有一电路板，设置于前述基板的一底侧，且前述
图像感测器电性连接前述电路板。
15.于一实施例中，前述底座模块还具有一磁场感测元件，穿过前述基板并且电性连接前述电路板，用以感测前述磁性元件的磁场强度。
16.于一实施例中，前述底座模块还具有一线圈元件，且前述可动模块具有一框体以及设置于前述框体的一磁性元件，其中前述线圈元件具有一对彼此相邻且沿一第一轴排列的平板线圈，且前述对平板线圈被施加相同方向的电流，借以驱使前述基板以及前述图像感测器绕前述光学元件的一光轴旋转。
17.于一实施例中，前述线圈元件具有两对平板线圈，分别位于前述线圈元件的相反侧，且前述可动模块具有设置于前述框体上的多个磁性元件，其中前述两对平板线圈被施加相同方向的电流，借以驱使前述基板以及前述图像感测器绕前述光轴旋转。
18.于一实施例中，前述可动模块具有一框体、一承载件、一线圈以及一磁性元件，其中前述承载件活动地设置于前述框体内部，用以承载前述光学元件，前述线圈设置于前述承载件上，且前述磁性元件设置于前述框体上，其中当一电流通入前述线圈时，前述线圈和前述磁性元件产生一电磁驱动力，借以驱使前述承载件以及前述光学元件相对于前述框体运动。
19.于一实施例中，前述可动模块还具有一第一簧片，连接前述承载件以及前述框体。
20.于一实施例中，前述可动模块还具有一第二簧片，连接前述框体以及前述框架。
21.于一实施例中，前述光学机构还包括一上盖、一线圈元件、一滚珠以及一导引构件，且前述可动模块具有一框体以及设置于前述框体的一磁性元件，其中前述线圈元件设置于前述上盖的一内侧表面，前述导引构件固定于前述框体上，且前述滚珠夹设于前述上盖和前述导引构件之间，其中当一电流通入前述线圈元件时，前述线圈元件和前述磁性元件产生一电磁驱动力，借以驱使前述可动模块相对于前述上盖运动。
22.于一实施例中，前述导引构件形成有一导沟，且前述滚珠容置于前述导沟内。
23.于一实施例中，前述底座模块还具有一限位件，固定于前述框架的一底侧，借以将前述基板限制在前述框架的前述凸出部和前述限位件之间。
24.于一实施例中，当沿前述光学元件的一光轴方向观察时，前述凸出部、前述基板以及前述限位件部分重叠。
25.本公开的有益效果在于，可动模块活动地设置于上盖和底座模块之间，前述光学元件(例如光学镜头)则是设置在可动模块内部，且其可相对于上盖沿y轴或z轴方向移动，从而能够达到自动对焦以及光学防手震等功能。
附图说明
26.图1表示本发明一实施例的光学机构组合前的爆炸图。
27.图2表示图1中的光学机构组合后的立体图。
28.图3表示图1中的可动模块的立体图。
29.图4表示图1中的上盖的立体图。
30.图5表示图1中的导引构件的立体图。
31.图6表示光学机构移除光学元件后的剖视图。
32.图7表示图1中的底座模块的爆炸图。
33.图8表示图1中的底座模块的另一视角爆炸图。
34.图9表示图7及图8中的底座模块于组合后的立体图。
35.图10表示图7及图8中的框架的立体图。
36.图11表示图7及图8中的框架的另一视角立体图。
37.图12表示球状元件被夹设在框架的凸出部和基板内的一金属件间的示意图。
38.图13表示球状元件被夹设在框架的凸出部和基板内的一金属件间的剖视图。
39.图14表示基板、电路板、球状元件、磁场感测元件以及图像感测器于组合后的示意图。
40.图15表示基板与一金属件结合前的爆炸图。
41.图16表示图15中的基板与金属件结合后的剖视图。
42.图17表示线圈元件内的平板线圈与框体上的磁性元件于组装后的相对位置关系示意图。
43.图18表示当线圈元件内的平板线圈被通入方向a1的电流时的示意图。
44.附图标记如下：
45.100:光学机构
46.10:可动模块
47.11:框体
48.12:承载件
49.20:底座模块
50.b:底壳
51.b1:滚珠
52.b2:球状元件
53.c1:线圈元件
54.c2:线圈元件
55.c21:平板线圈
56.c22:平板线圈
57.c23:平板线圈
58.f:框架
59.f1:凸出部
60.f2:凸块
61.fc:电路元件
62.g:导引构件
63.h:上盖
64.h1:金属片
65.hs:磁场感测元件
66.l:光学元件
67.m1:磁性元件
68.m2:磁性元件
69.m1:磁性元件
70.m2:磁性元件
71.mb:金属件
72.n:限位件
73.o:光轴
74.p:基板
75.r1:凹陷结构
76.r2:凹槽
77.s:图像感测器
78.sc:电路板
79.sp:第一簧片
80.lp:第二簧片
81.v1:导沟
82.v2:凹孔
具体实施方式
83.以下说明本发明实施例的光学机构。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。所公开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。
84.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。
85.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳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。
86.首先请一并参阅图1、图2、图3、图4、图5及图6，其中图1表示本发明一实施例的光学机构100组合前的爆炸图，图2表示图1中的光学机构100组合后的立体图，图3表示图1中的可动模块10的立体图，图4表示图1中的上盖h的立体图，图5表示图1中的导引构件g的立体图，图6表示光学机构100移除光学元件l后的剖视图。
87.如图1、2及图6所示，本发明一实施例的光学机构100例如为一摄像镜头，其主要包含有一上盖h、一光学元件l、一线圈元件c1(例如平板线圈)、多个滚珠b1、一导引构件g、一可动模块10以及一底座模块20。在本实施例中，前述可动模块10活动地设置于上盖h和底座模块20之间，前述光学元件l(例如光学镜头)则是设置在可动模块10内部，且其可相对于上盖h沿y轴或z轴方向移动，从而能够达到自动对焦(auto-focusing,af)以及光学防手震(optical image stabilization,ois)等功能。
88.请继续参阅图1、图2及图6，前述底座模块20主要包括有一底壳b、一框架f、一基板p、一线圈元件c2以及一图像感测器s，其中框架f固定于上盖h和底壳b之间，基板p活动地设置在框架f内，前述图像感测器s和线圈元件c2则是固定在基板p上，且线圈元件c2围绕图像
感测器s；应了解的是，外界光线可沿光学元件l的光轴o而进入到光学机构100内部，且光线在穿过光学元件l之后会到达图像感测器s，从而能够产生一数字图像。
89.特别地是，至少一球状元件b2(图6)夹设在前述基板p和框架f之间，从而使基板p能够相对于框架f滑动。如此一来，图像感测器s便可随着基板p一起相对于框架f和底壳b沿着x轴(第一轴)或/及y轴(第二轴)方向运动，以达成光学防手震(ois)的功能。
90.此外，从图3、图6及图17中可以看出，前述可动模块10主要包括有一框体11、一承载件12、至少一第一簧片sp以及多个磁性元件m1、m2、m1、m2(图17)，其中前述磁性元件m1、m2、m1、m2(例如磁铁)固定在框体11的三个侧边，前述承载件12则是活动地设置于框体11内部，并通过第一簧片sp连接框体11。另外，前述框体11通过一第二簧片lp(图6)而与框架f连接，从而使整个可动模块10能够相对于框架f和上盖h运动。
91.应了解的是，前述光学元件l固定于承载件12内，且在承载件12的外侧表面设有至少一线圈(未图示)，其中当前述线圈被施加一电流时，线圈和磁性元件m1、m2可产生一电磁驱动力，借以驱使光学元件l和承载件12相对于框体11沿z轴方向(光轴o方向)运动，从而能够达成自动对焦(auto-focusing,af)的功能。
92.另一方面，从图1、图4、图5及图6中可以看出，线圈元件c1贴附于上盖h的内侧表面，导引构件g则是固定在可动模块10的框体11上，此外四个滚珠b1被夹设在上盖h的内侧表面的凹陷结构r1以及导引构件g的导沟v1之间。具体而言，前述导沟v1朝y轴方向延伸，且当线圈元件c1被施加一电流时，线圈元件c1和磁性元件m1、m1可产生一电磁驱动力，从而能够驱使整个可动模块10相对于上盖h沿y轴方向运动，以达成光学防手震(ois)的功能。
93.举例而言，前述上盖h可含有金属材质(如图1及图6中的金属片h1所示)，如此一来上盖h和磁性元件m1、m1之间可产生一磁性吸引力，借以将滚珠b1稳定地夹设在上盖h和导引构件g之间。
94.在本实施例中，前述导沟v1以及滚珠b1邻近于可动模块10的四个角落处，然而其亦可设置在可动模块10的四个侧边或其他位置；另一方面，导引构件g也可不形成有前述导沟v1，如此一来线圈元件c1和磁性元件m1、m1之间所产生的电磁驱动力即可驱使整个可动模块10相对于上盖h沿x轴(第一轴)或/及y轴(第二轴)方向运动，而并不以本实施例所公开者为限。
95.接着请一并参阅图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12及图13，其中图7表示图1中的底座模块20的爆炸图，图8表示图1中的底座模块20的另一视角爆炸图，图9表示图7及图8中的底座模块20于组合后的立体图，图10表示图7及图8中的框架f的立体图，图11表示图7及图8中的框架f的另一视角立体图，图12表示球状元件b2被夹设在框架f的凸出部f1和基板p内的一金属件mb间的示意图，图13表示球状元件b2被夹设在框架f的凸出部f1和基板p内的一金属件mb间的剖视图。
96.如图6、图7、图8、图9、图10及图11所示，本实施例的底座模块20包括有一线圈元件c2、一电路元件fc、一框架f、一限位件n、一基板p、一电路板sc、多个球状元件b2、一图像感测器s以及一底壳b。前述框架f固定在底壳b上，前述基板p活动地设置于框架f内，前述图像感测器s、电路元件fc和线圈元件c2则是固定在基板p上，其中线圈元件c2和电路元件fc围绕图像感测器s，且外界光线可沿光轴o方向进入光学机构100内部，并在穿过光学元件l之后到达图像感测器s，从而能够产生一数字图像。
97.举例而言，前述电路元件fc可为一软性印刷电路(flexible printed circuit，fpc)元件，且前述线圈元件c2可通过电路元件fc而电性连接到一外部电路。此外，从图7、图8及图9中可以看出，前述线圈元件c2包含有多个平板线圈c21、c22、c23，且其位置对应于框体11上的磁性元件m2、m2(图17)。
98.当外部电路施加电流到线圈元件c2中的平板线圈c21、c22、c23时，线圈元件c2和框体11上的磁性元件m2、m2可产生一电磁驱动力，借以驱使基板p和图像感测器s一起相对于框架f沿x轴(第一轴)或/及y轴(第二轴)方向运动，或者可使基板p和图像感测器s一起相对于框架f绕光轴o旋转，以达成光学防手震(ois)的功能。
99.特别地是，前述框架f呈矩形，且在框架f的四个角落处分别形成有朝内侧方向延伸的凸出部f1，其中每个凸出部f1的底侧皆形成有一凹槽r2(图8、图11及图13)；此外，在前述基板p上形成有凹孔v2，其中前述球状元件b2容置于凸出部f1的凹槽r2以及基板p的凹孔v2之间。
100.由于前述凹孔v2的宽度大于球状元件b2的直径，使得球状元件b2能够在凹孔v2内滑动；如此一来，基板p便能够相对于框架f沿x轴或/及y轴方向位移，且前述图像感测器s也能够通过基板p和球状元件b2而相对于框架f和底壳b沿x轴(第一轴)方向或/及y轴(第二轴)方向运动，从而达到光学防手震(ois)的功能。
101.另一方面，从图7及图17中可以看出，在基板p上另嵌设有若干磁场感测元件hs，其可用以感测磁性元件m2、m2的磁场强度，借以得知图像感测器s相对于可动模块10的位置变化。于一实施例中，前述图像感测器s和磁场感测元件hs可穿过基板p，并且电性连接位在基板p底侧的电路板sc，如此一来图像感测器s便可通过电路板sc而电性连接到外部电路。
102.另外，从图8、图9、图10、图11及图13中可以看出，在框架f的底侧设有一限位件n，其中前述限位件n例如为金属材质并且具有一c字形结构。于组装时，可使位在框架f底侧的凸块f2穿过限位件n(图13)，并将限位件n固定在框架f的底侧，借以使基板p被限制在框架f的凸出部f1和限位件n之间。
103.于本实施例中，当沿光轴o方向观察时，基板p、限位件n以及框架f的凸出部f1至少部分重叠，由此可防止基板p从框架f的底侧脱落。
104.再请一并参阅图12、图13、图14、图15及图16，其中图14表示基板p、电路板sc、球状元件b2、磁场感测元件hs以及图像感测器s于组合后的示意图，图15表示基板p与一金属件mb结合前的爆炸图，图16表示图15中的基板p与金属件mb结合后的剖视图。
105.从图12、图13、图14、图15及图16中可以看出，一金属件mb(图15)可通过嵌入成形(insert molding)的方式结合于塑胶材质的基板p内部，且该金属件mb显露于基板p的凹孔v2处。应了解的是，前述球状元件b在组装后会接触金属件mb，并且可于金属件mb的表面上滑动。
106.应了解的是，通过将前述金属件mb嵌入基板p内部，不仅能够大幅提升基板p整体的结构强度，也可避免球状元件b2与基板p接触摩擦而导致塑胶基板p损坏。此外，由于金属件mb和磁性元件m2、m2之间可产生磁性吸引力，所以可将球状元件b2稳定地夹在框架f的凸出部f1和金属件mb之间，从而能够大幅提升光学机构100的可靠度及使用寿命。
107.接着请一并参阅图17及图18，其中图17表示线圈元件c2内的平板线圈c21、c22、c23与框体11上的磁性元件m1、m2、m1、m2于组装后的相对位置关系示意图，图18表示当线圈
元件c2内的平板线圈c21、c22被通入方向a1的电流时的示意图。
108.如图17及图18所示，当线圈元件c2内的平板线圈c21、c22、c23被通入适当的电流时，线圈元件c2和框体11上的磁性元件m2、m2会产生一电磁驱动力，借以驱使基板p和图像感测器s一起相对于框架f运动，从而可达成光学防手震(ois)的功能。
109.尤其，从图18中可以看出，在线圈元件c2的相反侧分别设有一对彼此相邻的平板线圈c21、c22，且每一对平板线圈c21、c22皆沿着x轴(第一轴)方向排列。需特别说明的是，当前述平板线圈c21、c22被施加顺时针方向(如图18中的方向a1所示)的电流时，平板线圈c21、c22和框体11上的磁性元件m2之间可产生一电磁驱动力，借以带动基板p以及图像感测器s相对于框架f绕光轴o旋转(如图18中的方向a2所示)，从而可强化光学防手震(ois)的效果。
110.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，本领域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，任何所属技术领域中技术人员可从本发明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。
111.虽然本发明已以较佳实施例公开于上，然而其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定者为准。