光学元件驱动机构的制作方法

光学元件驱动机构
1.本技术是台湾东电化股份有限公司的发明专利申请(申请日为2019年1月25日、申请号为201910073795.1、发明名称为“液态光学模块”)的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种光学元件驱动机构，特别涉及一种包括与驱动组件电性连接的弹性元件的光学元件驱动机构。


背景技术：

3.随着科技的发展，现今许多电子装置(例如平板电脑或智能手机)都配有镜头模块而具有照相或录影的功能。当使用者使用配有镜头模块的电子装置时，可能会有晃动的情形发生，进而使得镜头模块所拍摄的影像产生模糊。然而，人们对于影像品质的要求日益增高，使得镜头模块具有优良的防震功能日趋重要。此外，现代人们追求产品小型化，使电子产品走向小型、优质是一趋势。且为丰富、满足人们对于使用镜头拍摄更良好的体验，如何设计出一种小型且具优良的光学防震机构是一重要课题。


技术实现要素：

4.本发明的一些实施例提供一种光学元件驱动机构。前述光学元件驱动机构包括：固定部、活动部、多个第一弹性元件以及第一驱动组件。活动部是可动地连接前述固定部，并具有承载座以承载光学元件，其中前述光学元件具有一光轴。第一弹性元件是弹性地连接前述固定部与前述活动部。前述第一弹性元件沿着第一方向延伸，且前述第一方向垂直于前述光轴。第一驱动组件驱动前述活动部沿着垂直前述第一方向的方向相对前述固定部移动，其中前述第一驱动组件与前述第一弹性元件电性连接。
5.于一实施例中，光学元件驱动机构还包括第二驱动组件，用以驱动前述活动部沿着前述光轴相对前述固定部移动。光学元件驱动机构还包括多个第二弹性元件，分别连接前述第一弹性元件以及前述承载座。前述第一驱动组件经由前述第二弹性元件与前述第一弹性元件电性连接。于一实施例中，光学元件驱动机构还包括多个制震材，设置于前述固定部与活动部之间，且位于与前述光轴平行的假想平面上。前述承载座还包括多个制震材限位部，沿着前述第一方向延伸，且前述制震材是设置于前述制震材限位部以及前述固定部之间。
6.于一实施例中，前述承载座还包括：多个第一接着凹槽以及多个第二接着凹槽。前述第一接着凹槽是设置于前述承载座中，且邻近前述光学元件，其中前述第一接着凹槽是沿着第二方向排列。前述第二接着凹槽是设置于前述承载座中，邻近前述光学元件。前述第二接着凹槽是沿着第二方向排列，且前述第二方向与前述第一方向、光轴互相垂直。沿着前述光轴观察时，前述第一接着凹槽部分重叠于前述第二接着凹槽。于一实施例中，承载座具有朝向前述光学元件且与前述光轴垂直的表面。
7.于一实施例中，前述承载座还包括多个接着凹槽，邻近前述光学元件。前述接着凹
槽是沿着第二方向排列，前述第二方向与前述第一方向、前述光轴互相垂直，且前述接着凹槽中分别设置有粘着剂以接着前述光学元件。前述承载座还包括两个第一侧壁以及两个第二侧壁，分别位于前述光学元件的两侧，其中前述第一侧壁是沿着前述第二方向排列，前述第二侧壁是沿着前述第一方向排列，且前述第一侧壁的厚度大于前述第二侧壁的厚度。
8.于一实施例中，前述承载座还包括多个止动部，设置于前述第一侧壁上，用以限制前述活动部的移动范围。沿着前述第二方向观察时，前述止动部与前述第一弹性元件部分重叠。前述第一弹性元件是位于前述光学元件与前述止动部之间。于一实施例中，前述止动部还包括：第一方向止动部、第二方向止动部以及第三方向止动部。第一方向止动部是设置于前述承载座与前述第一方向垂直的表面上，用以限制前述活动部于前述第一方向上的移动范围。第二方向止动部是设置于前述承载座与前述第二方向垂直的表面上，用以限制前述活动部于第二方向上的移动范围。第三方向止动部是设置于前述承载座与前述光轴垂直的表面上，用以限制前述活动部于前述光轴上的移动范围。
9.于一实施例中，前述第一驱动组件的第一驱动线圈是设置于前述第一方向止动部周围。光学元件驱动机构还包括前述第二驱动组件，其具有一第二驱动线圈，且驱动前述活动部沿着前述光轴相对于前述固定部移动，其中前述第二驱动线圈是设置于前述第一方向止动部周围。前述第一方向止动部是部分设置于前述活动部上，部分设置于前述固定部上。
10.于一实施例中，前述光学元件具有至少五个镜片，且前述光学元件沿着前述光轴的长度至少大于5mm。前述固定部还包括电路构件及底座，前述电路构件是与前述第一弹性元件电性连接，且设置于前述底座上，其中沿着与前述第一方向以及光轴互相垂直的第二方向观察时，前述电路构件与前述活动部部分重叠。
11.于一实施例中，前述固定部具有一顶面以及由顶面边缘沿着前述第一方向延伸的多个侧壁，第一开口以及第二开口分别设置于前述侧壁上，且前述光轴通过前述第一开口及第二开口。前述第一开口、第二开口具有不同的尺寸。前述第一开口较前述第二开口靠近前述光学元件的光入射方向，且前述第一开口大于前述第二开口。于一实施例中，前述固定部还包括：框架、外框以及底座。前述第一驱动组件是设置于前述框架上。外框具有前述顶面以及前述侧壁。底座是与前述框架固定，且前述第二开口是由前述框架、前述外框以及前述底座围绕而成。
12.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合说明书附图，做详细说明如下。
附图说明
13.图1显示根据本公开的一实施例的光学元件驱动机构的立体图。
14.图2显示图1所示的光学元件驱动机构的分解图。
15.图3显示图1所示的光学元件驱动机构内部的立体图。
16.图4显示由光出射方向观察光学元件驱动机构的示意图。
17.图5显示由光入射方向观察承载座的示意图。
18.图6显示沿图5所示的线4-b的剖视图。
19.图7显示图6所示的承载座设置有光学元件的剖视图。
20.图8a显示根据本公开的一实施例的承载座与底座分开的立体图。
21.图8b显示图8a所示的承载座与底座的平面图。
22.图9显示沿图1所示的线4-a的剖视图。
23.图10a显示图1所示的光学元件驱动机构由光入射方向观察的示意图。
24.图10b显示图1所示的光学元件驱动机构由光出射方向观察的示意图。
25.附图标记说明：
26.4-10
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外框
27.4-11
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顶面
28.4-12
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侧壁
29.4-20
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底座
30.4-30
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承载座
31.4-31
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制震材限位部
32.4-32a
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第一接着凹槽
33.4-32b
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第二接着凹槽
34.4-33a
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第一侧壁
35.4-33b
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第二侧壁
36.4-34
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表面
37.4-35a
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第一方向止动部
38.4-35b
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第二方向止动部
39.4-35c
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第三方向止动部
40.4-40
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光学元件
41.4-41
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镜筒
42.4-42
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镜片
43.4-50
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框架
44.4-61
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第一驱动组件
45.4-61a
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第一磁性元件
46.4-61b
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第一驱动线圈
47.4-62
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第二驱动组件
48.4-62a
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第二磁性元件
49.4-62b
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第二驱动线圈
50.4-71
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第一弹性元件
51.4-72
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第二弹性元件
52.4-80
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电路构件
53.4-90
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制震材
54.4-a
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线
55.4-b
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线
56.4-c
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中心轴
57.4-di
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光入射方向
58.4-do
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光出射方向
59.4-f
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固定部
60.4-l
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长度
61.4-m
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活动部
62.4-o
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光轴
63.4-t1
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第一开口
64.4-t2
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第二开口
65.4-w1
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第一厚度
66.4-w2
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第二厚度
具体实施方式
67.以下说明本公开实施例的光学系统。然而，可轻易了解本公开实施例提供许多合适的公开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公开，并非用以局限本公开的范围。
68.除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇揭露所属之一般技艺者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。
69.请参照图1，图1显示根据本公开的一实施例的光学元件驱动机构4-1的立体示意图，应先说明的是，在本实施例中，光学元件驱动机构4-1例如可设置于具有照相功能的电子装置(未图示)内，用以驱动光学元件4-40，并可具备自动对焦(autofocus；af)及/或防手震(optical image stabilization；ois)等功能。应注意的是，光学元件驱动机构4-1具有一中心轴4-c，其与z轴平行。光学元件4-40具有一光轴4-o，其与x轴平行。举例而言，光可以沿与z轴平行的方向进入上述电子装置，并经由设置于上述电子装置中的反射元件改变入射光的方向，使光沿光轴4-o通过光学元件4-40。此外，光学元件4-40具有一光入射方向4-d1以及一光出射方向4-d2。在本实施例中，光线是由光入射方向4-d1射入光学元件4-40，通过光学元件4-40，并由光出射方向4-d2射向设置在光学元件驱动机构4-1之外的影像感测元件(未图示)，借此在上述电子装置上产生影像。
70.请参照图2，图2显示图1中的光学元件驱动机构4-1的分解图。在本实施例中，光学元件驱动机构4-1具有大致呈四边形的结构。光学元件驱动机构4-1主要包括一固定部4-f、一活动部4-m、多个第一弹性元件4-71、多个第二弹性元件4-72、第一驱动组件4-61以及第二驱动组件4-62。固定部4-f包括一外框4-10、一底座4-20、一框架4-50和一电路构件4-80，前述外框4-10具有一中空结构，其具有一顶面4-11、四个侧壁4-12，其中外框4-10和底座4-20可组合为中空的盒体，用以容置光学元件驱动机构4-1内部的元件。框架4-50是设置于外框4-10内，且固定于外框4-10。电路构件4-80是设置于底座4-20上，并用以传递电信号，执行自动对焦及/或防手震等功能。举例而言，光学元件驱动机构4-1可根据前述电信号控制光学元件4-40的位置，以执行摄像的功能。
71.活动部4-m是可动地连接于固定部4-f。活动部4-m主要包括一承载座4-30，且承载座4-30是承载光学元件4-40。如图2所示，承载座4-30是活动地(movably)连接外框4-10及底座4-20。第一弹性元件4-71沿第一方向(z轴)延伸，弹性地连接底座4-20与承载座4-30，其中前述第一方向是垂直于光轴4-o。此外，第二弹性元件4-72是设置于承载座4-30上，并
连接第一弹性元件4-71以及承载座4-30。换言之，承载座4-30可通过金属材质的第一弹性元件4-71及第二弹性元件4-72连接至底座4-20。
72.第一驱动组件4-61可包括设置于框架4-50上的第一磁性元件4-61a以及设置于承载座4-30上的相对应的第一驱动线圈4-61b。当一电流被施加至第一驱动线圈4-61b时，可通过前述第一驱动线圈4-61b和前述第一磁性元件4-61a(即第一驱动组件4-61)产生一电磁驱动力(electromagnetic driving force)，驱使承载座4-30和光学元件4-40相对于底座4-20沿垂直前述第一方向(z轴)的方向移动，借此执行自动对焦或防手震的功能。
73.此外，第二驱动组件4-62可包括设置于承载座4-30上的第二磁性元件4-62a以及设置于底座4-20上的相对应的第二驱动线圈4-62b。当一电流被施加至第二驱动线圈4-62b时，第二驱动组件4-62可产生电磁驱动力，驱使承载座4-30和光学元件4-40相对于底座4-20沿光轴4-o(x轴)移动，以执行自动对焦的功能。可通过第一驱动组件4-61、第二驱动组件4-62的电磁驱动力以及第一弹性元件4-71、第二弹性元件4-72的作用力，将承载座4-30活动地悬吊于框架4-50与底座4-20之间。
74.请参照图3，图3显示图1所示的光学元件驱动机构4-1内部的立体图。应理解的是，为了清楚显示光学元件驱动机构4-1内部的结构，并未示出外框4-10及框架4-50。在本实施例中，第一驱动组件4-61的第一驱动线圈4-61b是经由第二弹性元件4-72与第一弹性元件4-71电性连接，借此可将电信号由电路构件4-80通过第一弹性元件4-71传递至第一驱动线圈4-61b，进而通过第一驱动组件4-61来控制承载座4-30的位置。在本实施例中，通过将第一驱动线圈4-61b通过第一弹性元件4-71与电路构件4-80电性连接，可不需另外设置电路将第一驱动线圈4-61b与电路构件4-80电性连接。因此，可简化光学元件驱动机构4-1中的电路结构。
75.图4显示由光出射方向4-do观察光学元件驱动机构4-1的示意图。如图4所示，光学元件驱动机构4-1还包括多个制震材4-90，其设置于电路构件4-80与承载座4-30之间，且位于与光轴4-o平行的假想平面(亦即与x-y平面平行的平面)上。举例而言，制震材4-90是设置于电路构件4-80朝向承载座4-30的平面上。制震材4-90可以为凝胶或其他任何具有缓冲效果的阻尼材料。通过制震材4-90的设置，可减少光学元件驱动机构4-1的共振效应，使得承载座4-30到达预定的位置之后能够快速地达到稳定。
76.在本实施例中，承载座4-30还包括多个制震材限位部4-31，其朝向电路构件4-80凸出，并沿着前述第一方向(z轴)延伸。此外，制震材4-90是设置于制震材限位部4-31以及电路构件4-80之间。通过制震材限位部4-31的设置，可增加制震材4-90与承载座4-30的接触面积，进而加强制震材4-90的缓冲效果，使得承载座4-30在移动后能够更快地达到稳定。
77.此外，由光出射方向4-do观察，承载座4-30还包括多个第一接着凹槽4-32a，其设置于承载座4-30中，且邻接于光学元件4-40。在本实施例中，第一接着凹槽4-32a是以光轴4-o为对称轴对称地设置，且朝向光学元件4-40。第一接着凹槽4-32a是沿着第二方向(y轴)排列，其中前述第二方向是与前述第一方向(z轴)、前述光轴4-o(x轴)互相垂直。可在第一接着凹槽4-32a中设置有粘着剂(未图示)以将光学元件4-40稳固地接着于承载座4-30。
78.请参照图5，图5显示由光入射方向4-di观察承载座4-30的示意图。如图5所示，由光入射方向4-di观察，承载座4-30还包括多个第二接着凹槽4-32b，其设置于承载座4-30中，且邻接于光学元件4-40(见图4)。换言之，第一接着凹槽4-32a与第二接着凹槽4-32b是
设置于承载座4-30相对的两侧。在本实施例中，第二接着凹槽4-32b是以光轴4-o为对称轴对称地设置，且朝向光学元件4-40。第二接着凹槽4-32b亦沿着第二方向(y轴)排列。相似地，可在第二接着凹槽4-32b中设置有粘着剂(未图示)以将光学元件4-40接着于承载座4-30。
79.此外，承载座4-30还包括两个第一侧壁4-33a以及两个第二侧壁4-33b，分别位于光学元件4-40的不同的相对侧。在本实施例中，第一侧壁4-33a位于光学元件4-40的左右两侧，而第二侧壁4-33b位于光学元件4-40的上下两侧。第一侧壁4-33a是沿着前述第二方向(y轴)排列，第二侧壁4-33b则沿着第一方向(z轴)排列。第一侧壁4-33a的第一厚度4-w1大于第二侧壁4-33b的第二厚度4-w2。通过上述设计，可加强承载座4-30沿第二方向(y轴)的结构强度，防止光学元件4-40因碰撞而受损。
80.图6显示沿图5所示的线4-b的剖视图。如图6所示，沿着光轴4-o观察时，第一接着凹槽4-32a至少部分重叠于第二接着凹槽4-32b，借此可将光学元件4-40更稳固地固定于承载座4-30。此外，图7显示图6所示的承载座4-30设置有光学元件4-40的剖视图。在本实施例中，承载座4-30具有朝向光学元件4-40且与光轴4-o垂直的表面4-34。光学元件4-40包括镜筒4-41且光学元件4-40的沿着光轴4-o的长度l至少大于5mm。借此镜筒4-41可容纳至少五个镜片4-42，借此达到良好的光学效果。
81.请参照图8a，图8a显示根据本公开的一实施例的承载座4-30与底座4-20分开的立体图。如图8a所示，承载座4-30还包括设置于第一侧壁4-33a上的第一方向止动部4-35a、第二方向止动部4-35b以及第三方向止动部4-35c，用以限制活动部4-m(包括承载座4-30)的移动范围。举例而言，第一方向止动部4-35a是设置于承载座4-30与第一方向(z轴)垂直的表面上(即凸出于承载座4-30的一x-y平面)，用以限制活动部4-m于前述第一方向上的移动范围。第二方向止动部4-35b是设置于承载座4-30与第二方向(y轴)垂直的表面上(即凸出于承载座4-30的一z-x平面)，用以限制活动部4-m于第二方向上的移动范围。第三方向止动部4-35c是设置于承载座4-30与光轴4-o垂直的表面上(即凸出于承载座4-30的一y-z平面)，用以限制前述活动部于前述光轴4-o上的移动范围。
82.沿着前述第二方向(y轴)观察时，第三方向止动部4-35c会与第一弹性元件4-71部分重叠。此外，第一弹性元件4-71是位于光学元件4-40与第二方向止动部4-35b及/或第三方向止动部4-35c之间。通过上述设计，可有效地缩小光学元件驱动机构4-1于水平方向(x-y平面)上的尺寸。此外，在底座4-20上亦设置有多个第一方向止动部4-35a，借此可避免承载座4-30于移动时撞击设置于底座4-20上的电路构件4-80。
83.图8b显示图8a所示的承载座4-30与底座4-20的平面图。第一驱动组件4-61的第一驱动线圈4-61b是设置于承载座4-30上的第一方向止动部4-35a周围。第二驱动组件4-62的第二驱动线圈4-62b是设置于底座4-20上的第一方向止动部4-35a周围。应注意的是，第一方向止动部4-35a沿第一方向(z轴)的高度大于第一驱动线圈4-61b及/或第二驱动线圈4-62b沿第一方向的高度，借此可保护第一驱动线圈4-61b及/或第二驱动线圈4-62b免于因活动部4-m的碰撞而受损。
84.图9显示沿图1所示的线4-a的剖视图。如图9所示，电路构件4-80是设置于底座4-20上，其中沿着与第一方向(z轴)、光轴4-o互相垂直的第二方向(y轴)观察时，电路构件4-80与承载座4-30部分重叠。借此可缩小光学元件驱动机构4-1于z轴上的尺寸，有助于将光
学元件驱动机构4-1设置于厚度小的电子装置中。
85.请一并参照图10a、图10b，图10a显示图1所示的光学元件驱动机构4-1由光入射方向4-di观察的示意图，而图10b显示图1所示的光学元件驱动机构4-1由光出射方向4-do观察的示意图。如图10a、图10b所示，外框4-10具有四个侧壁4-12、第一开口4-t1以及第二开口4-t2，其中第一开口4-t1以及第二开口4-t2分别设置于外框4-10的不同侧壁4-12上。第一开口4-t1相较于第二开口4-t2更靠近光学元件4-40的光入射方向4-di，而第二开口4-t2则靠近设置于光学元件驱动机构4-1之外的影像感测元件(未图示)。光轴4-o会通过第一开口4-t1以及第二开口4-t2。第二开口4-t2是由框架4-50、外框4-10以及底座4-20围绕而成，故第一开口4-t1会大于第二开口4-t2。通过将第二开口4-t2设置得较小，可使射入光学元件驱动机构4-1的光线更集中于上述影像感测元件，进而提升影像的品质。
86.综上所述，本公开的实施例提供一种包括与驱动组件电性连接的弹性元件的光学元件驱动机构。通过将弹性元件设置成电路的一部分，可简化光学元件驱动机构的电路结构。
87.虽然本公开的实施例及其优点已揭露如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中具有通常知识者，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制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中具有通常知识者可从本公开揭示内容中理解现行或未来所发展出的制程、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制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一申请专利范围构成个别的实施例，且本公开的保护范围也包括各个申请专利范围及实施例的组合。
88.虽然本公开以前述多个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本公开。本公开所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本公开的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此本公开的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。此外，每个权利要求建构成一独立的实施例，且各种权利要求及实施例的组合皆介于本公开的范围内。