1.本发明涉及一种光学元件驱动机构。更具体地来说，本发明尤其涉及一种驱动光学元件旋转的光学元件驱动机构。
背景技术：
2.3d建模是一种计算并建构物体表面轮廓的过程，现今已被广泛地使用，例如影片、游戏、3d模型以及虚拟工程等。前述3d建模通常是利用激光对物体进行扫描。然而，目前可将实际物体的外观轮廓扫描建模的装置通常十分复杂，且需花费较高的成本。部分利用激光作为光源的投影装置也有相同的问题。因此，如何解决前述问题始成一重要的课题。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提出一种光学元件驱动机构，以解决上述至少一个问题。
4.为了解决上述公知的问题点，本发明提供一种光学元件驱动机构，包括一活动部、一固定部、一第一驱动组件以及一第一中介组件。活动部用以连接一光学元件，且可相对于固定部移动。第一驱动组件用以提供一第一驱动力使活动部相对于固定部运动。当第一驱动组件驱动活动部相对于固定部运动时，活动部经由第一中介组件相对于固定部运动。
5.本发明一些实施例中，前述活动部包括一承载座、一框架以及一第二中介组件。承载座用以连接光学元件。第一驱动组件用以驱动承载座相对于框架运动。当第一驱动组件驱动承载座相对于框架运动时，承载座经由第二中介组件相对于框架运动。
6.本发明一些实施例中，前述第一驱动组件接收一控制组件输出的一控制信号，且前述控制信号包括一第一信号和一第二信号。第一信号输入至第一驱动组件以驱动活动部相对于固定部运动，第二信号则输入至第一驱动组件以驱动承载座相对于框架运动。
7.本发明一些实施例中，前述光学元件驱动机构还包括一感测组件，用以感测活动部相对于固定部的运动，且控制组件根据感测组件的测量结果输出第一信号。第二信号输出的频率相同于承载座相对于框架的共振频率。第一信号和第二信号皆为电流信号。第一信号介于一第一范围内，第二信号介于一第二范围内。第一范围由一第一最大电流和一第一最小电流定义，且第二范围由一第二最大电流和一第二最小电流定义。第一最大电流和第一最小电流的差值相异于第二最大电流和第二最小电流的差值。控制组件同时输入第一信号和第二信号至第一驱动组件。当第一信号输入至第一驱动组件时，第一驱动组件驱动活动部相对于固定部于一第一频率运动，第一频率大于1hz且小于1000hz。当第二信号输入至第一驱动组件时，第一驱动组件驱动承载座相对于框架于一第二频率运动，第二频率大于5000hz。
8.本发明一些实施例中，前述第二中介组件具有板状结构。第二中介组件包括金属材料。第二中介组件固定地连接承载座。第二中介组件固定地连接框架。第二中介组件和承载座一体成型。光学元件驱动机构不包括用以感测承载座相对于框架运动的感测器。
9.本发明一些实施例中，前述固定部包括一底座，且该第二中介组件设置于框架和
底座之间，承载座设置于光学元件和底座之间。
10.本发明一些实施例中，前述第一中介组件可相对于活动部或固定部运动。第一中介组件仅固定地连接活动部或仅固定地连接固定部。第一中介组件具有球状结构。
11.本发明一些实施例中，前述光学元件动机构还包括一感测组件，用以感测活动部相对于固定部的运动。当第一驱动组件驱动活动部相对于固定部运动时，活动部绕一第一旋转轴旋转，其中第一中介组件和感测组件沿着第一旋转轴配置。前述感测组件包括一位置感测器和一位置感测磁铁，位置感测器相对于固定部固定，且位置感测磁铁设置于活动部上，其中位置感测器对应于位置感测磁铁，且位置感测磁铁设置于位置感测器和第一中介组件之间。
12.本发明一些实施例中，前述第一驱动组件包括一第一磁性元件、一第一导磁性元件以及一第一线圈。第一磁性元件设置于活动部上。第一导磁性元件设置于固定部上。第一线圈缠绕于第一导磁性元件上。
13.本发明一些实施例中，前述第一导磁性元件具有一c字形结构。详细而言，第一导磁性元件包括一下段部、一上段部、一中段部、一第一凸出部以及一第二凸出部。下段部固定于固定部上，且具有一顶面。上段部具有一底面，且前述底面面朝下段部，顶面面朝上段部。中段部连接上段部和下段部。第一凸出部凸出于顶面。第二凸出部凸出于底面。第一磁性元件设置于第一凸出部和第二凸出部之间。第一磁性元件具有一第一磁极和一第二磁极，第一磁极相反于第二磁极，且第一磁极朝向第一凸出部，第二磁极朝向第二凸出部。沿着光学元件的一光轴观察时，第一磁性元件的长轴方向相对于上段部的长轴方向倾斜。
14.本发明一些实施例中，前述光学元件驱动机构还包括一第二驱动组件，且第一驱动组件和第二驱动组件相对于光学元件的一中心而言为旋转对称的。第二驱动组件包括一第二磁性元件、一第二导磁性元件以及一第二线圈。第二磁性元件设置于活动部上。第二导磁性元件设置于固定部上。第二线圈缠绕于第二导磁性元件上。第二驱动组件提供一第二驱动力使活动部相对于固定部运动，且第一驱动力的方向与第二驱动力的方向相反。
15.本发明一些实施例中，当第一驱动组件驱动活动部相对于固定部运动时，活动部绕一第一旋转轴旋转。当第一驱动组件驱动活动部中的承载座相对于框架运动时，承载座绕一第二旋转轴旋转，其中第一旋转轴大致垂直第二旋转轴，且第一磁性元件的长轴方向相对于第一旋转轴和第二旋转轴倾斜。
16.本发明一些实施例中，前述光学元件驱动机构还包括一第二驱动组件，且沿着光学元件的一光轴观察时，第一驱动组件未重叠于第一旋转轴和第二旋转轴，第二驱动组件未重叠于第一旋转轴和第二旋转轴。一虚拟线通过第一磁性元件的一中心以及第二磁性元件的一中心，且前述虚拟线不平行于第一旋转轴以及第二旋转轴。
17.本发明的有益效果在于，光学元件驱动机构可驱动光学元件绕一第一旋转轴和一第二旋转轴转动，因此可通过光学元件驱动机构调整激光抵达标的物的位置，从而可扫描标的物的整个表面，以建构出标的物的表面起伏。
附图说明
18.图1为本发明一实施例的光学系统的示意图。
19.图2为本发明一实施例的光学元件驱动机构的示意图。
20.图3为本发明一实施例的光学元件驱动机构的爆炸图。
21.图4为本发明一实施例中的承载座和第二中介组件的示意图。
22.图5为本发明一实施例中，去除壳体和透明板后的光学元件驱动机构的示意图。
23.图6为图5的俯视图。
24.图7为图5中沿a-a方向的剖视图。
25.图8为图5中沿b-b方向的剖视图。
26.图9为本发明一实施例中的第一信号的示意图。
27.图10为本发明一实施例中的第二信号的示意图。
28.图11为图2中沿c-c方向的剖视图。
29.附图标记如下：
30.11:激光发射器
31.12:光学元件
32.13:光学元件驱动机构
33.14:接收器
34.100:固定部
35.110:壳体
36.111:顶壁
37.112:侧壁
38.113:开口
39.120:底座
40.130:透明板
41.140:电路板
42.141:板状段部
43.142:板状段部
44.200:活动部
45.210:承载座
46.220:第二中介组件
47.221:桥接部
48.222:环绕部
49.230:框架
50.300:第一驱动组件
51.310:第一导磁性元件
52.311:下段部
53.311a:顶面
54.312:中段部
55.313:上段部
56.313a:底面
57.314:第一凸出部
58.315:第二凸出部
59.320:第一线圈
60.330:第一磁性元件
61.331:第一磁极
62.332:第二磁极
63.400:第二驱动组件
64.410:第一导磁性元件
65.411:下段部
66.411a:顶面
67.412:中段部
68.413:上段部
69.413a:底面
70.414:第一凸出部
71.415:第二凸出部
72.420:第二线圈
73.430:第二磁性元件
74.431:第一磁极
75.432:第二磁极
76.500:第一中介组件
77.600:控制组件
78.700:感测组件
79.710:位置感测器
80.720:位置感测磁铁
81.d1:第一范围
82.d2:第二范围
83.o:光轴
84.p:标的物
85.r1:第一旋转轴
86.r2:第二旋转轴
87.v:虚拟线
具体实施方式
88.以下说明本发明的光学元件驱动机构。然而，可轻易了解本发明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。
89.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发明的背景或上下文一致的意思，而不应该以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。
90.首先请参阅图1，在一实施例中，一光学系统例如可为一三维模型建构装置，其包
括一激光发射器11、一光学元件12、一光学元件驱动机构13以及一接收器14。激光发射器11发出的激光l可经由光学元件12(例如反射镜)反射至一标的物p上，且所述激光l被标的物p反射后可被接收器14接收。光学元件驱动机构13可驱动光学元件12绕一第一旋转轴r1和一第二旋转轴r2转动，因此可通过光学元件驱动机构13调整激光l抵达标的物p的位置，从而可扫描标的物p的整个表面，以建构出标的物p的表面起伏。于一些实施例中，光学系统可为一投影装置，且接收器14可被省略。激光发射器11发射的激光l抵达标的物p(例如投影屏幕)后，直接于标的物p上显示投射的图像。
91.图2为前述光学元件驱动机构13的示意图，且图3为前述光学元件驱动机构13的爆炸图。如图2和图3所示，光学元件驱动机构13主要包括一固定部100、一活动部200、一第一驱动组件300、一第二驱动组件400、至少一第一中介组件500、一控制组件600以及一感测组件700。
92.固定部100包括一壳体110、一底座120、一透明板130以及一电路板140，其中壳体110包括一顶壁111和多个侧壁112。顶壁111上形成有一开口113，侧壁112则连接顶壁111的边缘并朝向底座120延伸。壳体110和底座120可彼此结合，以于两者之间形成一容纳空间，且此容纳空间经由顶壁111上的开口113与外部环境连通。透明板130设置于壳体110上并覆盖开口113，以避免外部环境中的异物(例如液体或灰尘)进入容纳空间中而造成光学元件12或光学元件驱动机构13的损坏。电路板140设置于底座120上并容置于容纳空间中。于本实施例中，电路板140具有两个板状段部141、142，其中板状段部141固定于底座120上，板状段部142则贴附于壳体110的侧壁112，且板状段部141的法线方向大致垂直于板状段部142的法线方向。
93.活动部200包括一承载座210、一第二中介组件220以及一框架230。请一并参阅图3和图4，在本实施例中，承载座210和第二中介组件220为一体成型，两者可形成一板状的金属弹片。承载座210的外型大致与光学元件12的外型相同，且光学元件12固定于承载座210上。
94.第二中介组件220包括两个桥接部221和一环绕部222。桥接部221具有长条型结构，其沿着第二旋转轴r2延伸且一端与承载座210连接。环绕部222围绕承载座210和桥接部221，且连接桥接部221的另一端。需特别说明的是，除了桥接部221与环绕部222连接的一端，环绕部222的其余部分将与桥接部221分离，且亦与承载座210分离。
95.框架230设置于第二中介组件220的环绕部222上，且围绕前述光学元件12。再者，框架230还通过第一中介组件500枢接至固定部100的底座120。换言之，当光学元件驱动机构13组装完成时，第二中介组件220设置于框架230和底座120之间，承载座210设置于光学元件12和底座120之间，且光学元件12可由框架230暴露。
96.于本实施例中，第一中介组件500具有球状结构，且可相对于框架230及底座120转动。于一些实施例中，第一中介组件500可固定至框架230和底座120的一个，并可相对于框架230和底座120的另一个转动。于一些实施例中，第一中介组件500为转轴(shaft)，枢接框架230和固定部100。
97.请一并参阅图3、图5～图7，第一驱动组件300包括一第一导磁性元件310、一第一线圈320以及一第一磁性元件330。第一导磁性元件310具有c字型结构，其可划分为一下段部311、一中段部312、一上段部313、一第一凸出部314以及一第二凸出部315。下段部311设
置于底座120上，且下段部311的顶面311a面朝上段部313，上段部313的底面313a面朝下段部311。中段部312在上段部313和下段部311之间连接两者。第一凸出部314连接下段部311，且凸出于下段部311的顶面311a。第二凸出部315连接上段部313，且凸出于上段部313的底面313a。其中，第一凸出部314和第二凸出部315彼此并未接触，且第一凸出部314和第二凸出部315分离于第一导磁性元件310的中段部312。
98.第一线圈320缠绕于第一导磁性元件310的中段部312上，且可与电路板140上的线路电性连接。第一磁性元件330设置于第二中介组件220的环绕部222上，并位于第二中介组件220和框架230之间。特别的是，如图6所示，沿着光学元件12的光轴o观察时，第一磁性元件330的长轴方向将不平行且不垂直于上段部313的长轴方向，亦即第一磁性元件330的长轴方向相对于上段部313的长轴方向倾斜。另外，如图7所示，当第一驱动组件300安装完成时，第一磁性元件330位于第一导磁性元件310的第一凸出部314和第二凸出部315之间，且第一磁性元件330的第一磁极331(例如n极)和第二磁极332(例如s极)分别面朝第一凸出部314和第二凸出部315。
99.请一并参阅图3、图5、图6及图8，第二驱动组件400包括一第二导磁性元件410、一第二线圈420以及一第二磁性元件430。第二导磁性元件410具有c字型结构，其可划分为一下段部411、一中段部412、一上段部413、一第一凸出部414以及一第二凸出部415。下段部411设置于底座120上，且下段部411的顶面411a面朝上段部413，上段部413的底面413a面朝下段部411。中段部412在上段部413和下段部411之间连接两者。第一凸出部414连接下段部411，且凸出于下段部411的顶面411a。第二凸出部415连接上段部413，且凸出于上段部413的底面413a。其中，第一凸出部414和第二凸出部415彼此并未接触，且第一凸出部414和第二凸出部415分离于第二导磁性元件410的中段部412。
100.第二线圈420缠绕于第二导磁性元件410的中段部412上，且可与电路板140上的线路电性连接。第二磁性元件430设置于第二中介组件220的环绕部222上，并位于第二中介组件220和框架230之间。特别的是，如图6所示，沿着光学元件12的光轴o观察时，第二磁性元件430的长轴方向将不平行且不垂直于上段部413的长轴方向，也就是第二磁性元件430的长轴方向相对于上段部413的长轴方向倾斜。另外，如图8所示，当第二驱动组件400安装完成时，第二磁性元件430位于第二导磁性元件410的第一凸出部414和第二凸出部415之间，且第二磁性元件430的第一磁极431(例如n极)和第二磁极432(例如s极)分别面朝第一凸出部414和第二凸出部415。
101.控制组件600例如可为一集成电路，其设置于电路板140上，且可通过电路板140上的线路与第一线圈320和第二线圈420电性连接。当使用者利用光学元件驱动机构13驱动光学元件12旋转时，控制组件600可传送控制信号至第一线圈320和第二线圈420。
102.详细而言，控制信号可包括一第一信号和一第二信号，两者皆为电流信号。当第一信号传送至第一线圈320和第二线圈420时，第一驱动组件300可施加一第一驱动力予活动部200，且第二驱动组件400可施加一第二驱动力予活动部200，从而驱动活动部200相对于固定部100旋转。当第一信号传送至第一线圈320时，第一线圈320和第一导磁性元件310可形成一电磁铁，此电磁铁和第一磁性元件330之间可产生磁推力(即第一驱动力)来驱动活动部200运动。同样的，当第一信号传送至第二线圈420时，第二线圈420和第二导磁性元件410可形成一电磁铁，此电磁铁和第二磁性元件430之间可产生磁推力(即第二驱动力)来驱
动活动部200运动。
103.于本实施例中，第一驱动组件300和第二驱动组件400相对于光学元件12的中心而言为旋转对称的，且沿着光学元件12的光轴o观察时，第一磁性元件330和第二磁性元件430未与第一旋转轴r1和第二旋转轴r2重叠，通过第一磁性元件330中心和第二磁性元件430中心的虚拟线v不平行于第一旋转轴r1和第二旋转轴r2，第一磁性元件330和第二磁性元件430的长轴方向相对于第一旋转轴r1和第二旋转轴r2倾斜。因此，通过前述方式产生的第一驱动力和第二驱动力的方向可彼此相反，以利驱动活动部200旋转。
104.由于第一中介组件500是沿着第一旋转轴r1排列(例如本实施例中的两个球体)或延伸(例如转轴)，因此当前述第一驱动力和第二驱动力施加在活动部200上时，活动部200将会相对于固定部100绕第一旋转轴r1旋转。
105.第二信号输出的频率相同于承载座210或桥接部221相对于框架230的共振频率。因此，当第二信号传送至第一线圈320和第二线圈420时，承载座210或桥接部221将产生共振，进而使得承载座210相对于框架230旋转。由于桥接部221是沿着第二旋转轴r2延伸，因此当第二信号传送至第一线圈320和第二线圈420时，承载座210会相对于框架230绕第二旋转轴r2旋转。于本实施例中，第二旋转轴r2大致垂直于第一旋转轴r1。
106.需特别说明的是，因为承载座210相对于框架230的运动是通过共振产生，因此其频率会大于活动部200相对于固定部100运动的频率。举例而言，于本实施例中，活动部200可相对于固定部100于一第一频率运动，且承载座210可相对于框架230于一第二频率运动，第一频率可大于1hz且小于1000hz，而第二频率则可大于5000hz。
107.图9为本实施例中的第一信号的示意图。如图9，供应第一信号的期间，其最大电流为第一最大电流，且其最小电流为一第一最小电流。换言之，第一信号会介于第一最大电流和第一最小电流所定义的一第一范围d1中。
108.图10为本实施例中的第二信号的示意图。如图9，供应第二信号的期间，其最大电流为第二最大电流，且其最小电流为一第二最小电流。换言之，第二信号会介于第二最大电流和第二最小电流所定义的一第二范围d2中。
109.第一最大电流和第一最小电流的差值相异于第二最大电流和第二最小电流的差值。于本实施例中，第一最大电流为50ma，第一最小电流为-50ma，第二最大电流为20ma，且第二最小电流为-20ma。因此，第一最大电流和第一最小电流的差值会大于第二最大电流和第二最小电流的差值。
110.应注意的是，在本实施例中，控制组件600会同时将第一信号和第二信号输入至第一线圈320和第二线圈420，因此光学元件12将会同时绕第一旋转轴r1和第二旋转轴r2转动。
111.请参阅图3和图11，感测组件700包括一位置感测器710和一位置感测磁铁720，两者相互对应且分别设置于电路板140的板状段部142上以及框架230上。位置感测器710、位置感测磁铁720和第一中介组件500是沿着第一旋转轴r1配置，且位置感测磁铁720位于位置感测器710和第一中介组件500之间。因此，当活动部200相对于固定部100绕第一旋转轴r1旋转时，位置感测器710可通过检测位置感测磁铁720的磁力变化来感测活动部200相对于固定部100的运动。
112.位置感测器710可通过电路板140上的线路与控制组件600电性连接。因此，控制组
件600可根据位置感测器710的感测结果来输出第一信号，控制活动部200相对于固定部100的运动。另外，需特别说明的是，由于承载座210相对于框架230是利用共振产生运动，因此光学元件驱动机构13中并不需要设置感测承载座210相对于框架230运动的感测器。
113.综上所述，本发明提供一种光学元件驱动机构，包括一活动部、一固定部、一第一驱动组件以及一第一中介组件。活动部用以连接一光学元件，且可相对于固定部移动。第一驱动组件用以提供一第一驱动力使活动部相对于固定部运动。当第一驱动组件驱动活动部相对于固定部运动时，活动部经由第一中介组件相对于固定部运动。
114.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。
115.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中技术人员，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随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发明的范围内。