CN100478739C - 相机镜头组件用的光学图像稳定器 - Google Patents

Abstract

一种相机镜头组件用的光学图像稳定器，包括：具有主电路板的主框架；被安装成使得在主框架上至少沿一个方向移动的驱动框架；具有次电路板的相机设备，该相机设备安装于驱动框架上；以及用于将主电路板电连接至次电路板的电路连接，其中，所述电路连接包括分别连接至主电路板和次电路板的两端，并且多条导线被构造成使得关于主电路板和次电路板分开移动。

Description

相机镜头组件用的光学图像稳定器

技术领域

本发明涉及一种相机镜头组件，更具体地，涉及一种用于修正在拍摄目标期间由于手抖而失真的图像的光学图像稳定器。

背景技术

随着近年用于数码相机小型化和小规模化的技术的发展，已经能够将相机功能集成于移动通信终端。因此，装配了光学镜头和相机设备的移动通信终端已广泛发展起来。

由于移动性，会因人体引起的振动或手抖而使图像失真。这样，随着运动期间拍摄的增多，为获得清晰图像，修正比如手抖之类的振动是非常必要的。

现有的图像稳定技术可分类为有如数字图像稳定(DIS)那样的电子图像稳定(EIS)，以及光学图像稳定(OIS)。按照电子图像稳定方法，从拍摄图像中检测到手抖，然后修正在相机设备或存储器中存储的图像。即相机设备原样地接收失真图像，并通过电子方法或程序调节失真图像的位置、色彩等，从而使图像失真最小化。

这样的电子图像稳定器具有不需要单独机械和物理结构，以及低价和结构限制低的优点。而且，便于使用。然而，由于电子图像稳定器使用软件修正失真图像，所以需要高性能的独立的存储器或相机设备。还由于花费太多时间修正失真图像，使拍摄速度变慢。此外，由于在消除余象过程中使用软件会有所限制，使修正速率减低。

同时，在OIS方法中，检测到用户手抖，则改变光学镜头或相机设备的位置，使得能够改变形成于相机设备的目标的图像以补偿抖动。

由于OIS需要独立的驱动装置，使制造成本增加，并且还必须提供安装空间。然而，由于OIS可通过无失真地在相机设备上成像而消除余象，所以能使修正速率保持大于90％。因此，与电子图像稳定相比，OIS可拍摄更为清晰的图像。此外，在要求高分辨率的拍摄装置中，OIS优于电子图像稳定。

如果有足够空间容纳用以驱动光学镜头的驱动单元，通过移动光学镜头修正手抖等的技术可用于数码相机。然而，由于小型数码相机或移动通信终端中的空间有限，这种解决方案并不适宜。因此，对于仅通过移动相机设备修正手抖等的技术研究已有积极的发展。

如图1所示，传统相机设备10具有的结构中，在与主电路板通信时，安装于预定框架11上的图像传感器21通过软印刷电路41传送拍摄的图像信息。在软印刷电路41的结构中，用于保持板的形状的挠性基板43上形成有镀铜线44的图样，并形成覆盖层45，以防止镀铜线44断开，并且隔离镀铜线44。

然而，在构造用于相机镜头组件的光学图像稳定器时，连接至相机设备的挠性印刷电路会降低用于手抖的修正速率。即相机设备通过光学图像稳定器，以几十赫兹内的振荡频率和精确的幅值移动。因此，由于挠性印刷电路的负载，相机设备需要较大的驱动力。而且，由于挠性印刷电路的负载不是长期运行，这会降低修正速率。在图像修正期间，当相机设备沿与挠性印刷电路的纵向垂直的方向移动时，修正速率的降低会变得更为严重。另外，用于修正手抖等所需的驱动力的增大会引起功耗的增加，因而，缩短了比如带有数码相机或相机镜头组件所装配的无线终端之类的拍摄装置的可充电电池的寿命。此外，在使用具有高象素数的相机设备的高性能情况下，所需镀线数目增多，并且挠性印刷电路的宽度增大。因此，这样的挠性印刷电路的负载可进一步导致修正速率的下降。

发明内容

因此，为解决上述现有技术出现的问题作出本发明，并且，通过设置相机镜头组件用的光学图像稳定器，而给出另外的优势，即可以通过降低用于相机设备与主电路板之间通信联系的电路连接负载，提高修正速率。

本发明的一个方面提供一种相机镜头组件用的光学图像稳定器，通过降低用于相机设备与主电路板之间通信联系的电路连接的负载，以及减小图像修正所需的驱动力，使得它能降低功耗。

本发明的另一方面提供一种相机镜头组件用的光学图像稳定器，包括：具有主电路板的主框架；被安装成使得在主框架上沿至少一个方向移动的驱动框架；具有次电路板的相机设备，所述相机设备安装于驱动框架上；以及用于将主电路板电气连接至次电路板的电路连接，其中，所述电路连接的两端分别连接至主电路板和次电路板，并将多条导线构造成使得这些导线分别随主电路板和次电路板移动。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，可使本发明的上述特点和优势变得愈见清晰，其中：

图1为说明现有技术的相机镜头组件的相机设备的透视图；

图2为说明本发明一种实施例相机镜头组件用的光学图像稳定器的分解透视图；

图3为说明图2所示光学图像稳定器的透视图；

图4为说明图2所示光学图像稳定器的主框架透视图；

图5为说明图2所示光学图像稳定器的第一框架透视图；

图6为说明图2所示光学图像稳定器的第二框架透视图；

图7至图10为依次说明构成图2所示相机镜头组件中主电路板和次电路板的电路连接过程的透视图；

图11为说明图2所示相机镜头组件中主电路板和次电路板的电路连接的侧视图；以及

图12为说明图2所示相机镜头组件中主电路板和次电路板的电路连接的透视图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的实施例。为清楚和简洁计，本文将省略结合于其中的公知功能和结构的详细描述，那可能会使本发明的主旨变得晦涩。

有如图2至图6所说明的，本发明实施例相机镜头组件用的光学图像稳定器100包括主框架101、驱动框架102、线圈143和永久磁铁125。因线圈143与永久磁铁125之间的相互作用，而使驱动框架102在主框架101上移动，并且改变相机设备103的位置，从而能够修正由于用户的手抖而产生的拍摄图像失真。

参照图2和图4，主框架101具有上表面和下表面。上表面至少部分地被打开，以使目标图像入射到相机设备103中。下表面形成有向着目标图像的入射方向Z打开的第一滑槽111a。所述第一滑槽111a沿第一方向X伸展。可以在主框架101下端的内侧形成肋材，从而形成第一滑槽111a。

主框架101具有由线圈构件104所封闭的下表面。线圈构件104包括：印刷电路板141，印刷电路板141的一端上面形成有连接器149；安装于印刷电路板141上的一对线圈143；以及位置检测传感器145，用于检测驱动框架102的运动或不运动，以及驱动框架102的运动范围。线圈143通常可使用由绕线机缠绕的绕组线圈，也可以使用由微电机械系统(MEMS)制造的叠层线圈。印刷电路板141包括下表面，它上面安装有磁轭147。

驱动框架102包括沿目标图像入射方向层压并被主框架101环绕的第一框架102a和第二框架102b。

参照图2和图5，第一框架102a包括在其下表面上沿第一方向X伸展的第二滑槽111b，并且第二滑槽111b位于与第一滑槽111a相对的一端。多个滚珠113分别插入主框架101与第一框架102a之间，即在第一滑槽111a和第二滑槽111b之间。每个滚珠113分别部分地被容纳于第一滑槽111a内和第二滑槽111b内，使主框架101与第一框架102a隔开。每个第一滑槽111a和每个第二滑槽111b分别沿第一方向X延伸，使得第一框架102a可沿第一方向X与主框架101间无摩擦地平滑移动。也就是说，第一滑槽111a、第二滑槽111b和滚珠113的组合具有滚滚珠支架的功能，该支架可使第一框架102a在其上平滑移动。这里，可将第一滑槽111a和第二滑槽111b构造各种形状。然而，首选的是它们的截面呈“V”形。

第二框架102b的两端被第一框架102a所包围，并且在第一框架102a上沿第二方向Y移动。第二方向Y设置为与第一方向X垂直的关系。第二框架102b安装于第一框架102a上，使第二框架102b可在第一方向X上与第一框架102a一起随主框架101移动。另外，第二框架102b在第一框架102a上沿第二方向Y移动，使得第二框架102b可在第一和第二方向X和Y上随主框架101移动。

参照图2和图6，第二框架102b包括一对用于驱动的永久磁铁125，它们分别与线圈143相对，以及一对并用于检测的永久磁铁127，它们分别与位置检测传感器145相对。另外，将形成磁路的磁轭126附着于永久磁铁125和永久磁铁127的上表面，从而能够有效利用永久磁铁125和127的磁力。

永久磁铁125和127的磁力产生驱动力，通过与线圈143产生的电磁力的相互作用，可使第二框架102b在第一和第二方向X和Y上移动。位置检测传感器145检测永久磁铁127位置的改变，从而监视第二框架102b的运动位置。

第一框架102a包括在其上表面沿第二方向Y延伸的一条或多条第三滑槽121a，使第二框架102b可在第二方向Y上平滑移动。另外，在第二框架102b的下表面上形成第四滑槽121b，使第四滑槽121b位于与第三滑槽121a相对的位置。

多个滚珠123分别插入第一框架102a与第二框架102b之间，即第三滑槽121a和第四滑槽121b之间，使第二框架102b可在第二方向Y上平滑移动。此外，由第三和第四滑槽121a和121b以及滚珠123的组合决定滚珠支架的类型。通过主框架101与第一框架102a之间的滚珠支架组合可比易于理解第一框架102a与第二框架102b之间的滚珠支架组合。

优选的是，分别形成三条或更多条第一滑槽111a、第二滑槽111b、第三滑槽121a以及第四滑槽121b，从而将第一和第二框架102a和102b的运动限于一个平面。

将相机设备103安装于第二框架102b上。相机设备103包括用于接收目标图像的图像传感器131，以及用于图像传感器131的安装和电气连接的次电路板135。另外，将主电路板133c安装于主框架101上，并使次电路板135通过预定的电路连接133连接至主电路板133c。

将相机设备103安装于第二框架102b上，使相机设备103可在第一和第二方向X和Y上与第二框架102b一起随主框架101移动。

将主框架101安装并固定在比如数码相机或移动通信终端之类的拍摄装置上，并且，在进行拍摄时，根据用户手抖的程度，通过将电流作用于线圈143所产生的电磁力与由用于驱动的永久磁铁125形成的磁力之间的相互作用，改变第二框架102b，即相机设备103的位置。

沿第一方向X一起安装一个线圈143与一块面对上述一个线圈143的永久磁铁125，沿第二方向Y一起安装另一线圈143与其一块面对所述另一线圈143的永久磁铁125。由加给线圈143的电流所产生的电磁力与永久磁铁125的磁力相互作用，从而使第二框架102b能在第一方向X或第二方向Y上移动。

在未将电流加给线圈143的状态下，永久磁铁125与线圈构件104的磁轭147之间的吸力使第二框架102b返回初始装配时建立的初始位置。

另外，永久磁铁125与线圈构件104的磁轭147之间的吸力防止第二框架102b在第三方向，即目标图像入射的方向Z上的移动。相应地，这可防止相机设备103在方向Z上的移动，并防止安装在相机设备103前的透镜系统的焦距偏差。

当由于永久磁铁125与线圈构件104的磁轭147之间微弱的吸力而难以防止相机设备103在第三方向Z上移动时，这可通过安装如弹簧之类的分立弹性构件得以补偿。弹性构件插入主框架101与驱动框架102之间，从而防止第二框架102b在第三方向Z上移动。

同时，附着于永久磁铁125上表面的磁轭126和线圈构件104的磁轭147形成对感应电场的磁场屏蔽结构，使永久磁铁125的磁力有效的发挥作用，并且防止电场外泄，从而防止永久磁铁125的磁力影响外围电路设备等。

位置检测传感器145跟踪第二框架102b的运动位置。为防止位置传感器145受到线圈143产生的电磁力的影响，优选的是，使位置检测传感器145与线圈143相隔预定距离。位置传感器145可使用光学传感器、霍尔传感器等。光学传感器可以进行高精度的位置检测，但由于它的昂贵，会增加制作成本。与光学传感器相比，霍尔传感器具有较低的检测灵敏度，但它的价低，而且能够提供适用于修正手抖地灵敏度。本实施例中，由一对霍尔传感器构成位置检测传感器145，并将用于检测的永久磁铁127安装于第二框架102b上，使得能够检测到第二框架102b的位置变化。

由于多数装配有上述光学图像稳定器100的拍摄装置使用可充电电池，为节约光学图像稳定器100消耗的电量，使用ND系列的永久磁铁，即具有强磁力的永久磁铁125。在使用具有强磁力磁铁的情况下，由于线圈构件104的磁轭147与第二框架102b上的永久磁铁125之间过度吸引，可能会降低驱动框架102的响应速度或修正速度。因此，优选的是，应考虑由于磁力产生的吸力、驱动框架的重量、用于修正手抖的运动中的摩擦力等，以确定永久磁铁的强度。

把具有磁导率的磁轭或分立的永久磁铁排布在主框架101的一侧，使得可能依靠向着第二框架102b的永久磁铁125的吸力或背离第二框架102b的永久磁铁125的斥力，正确地保持相机设备103的初始停止位置。此外，能够易于实现第二框架102b的位置控制算法并提高修正速率。

附着于永久磁铁125和127上表面并形成磁极的磁路的磁轭126，降低了永久磁铁125和127产生的磁通量的磁阻，并且，同时增大了提供给线圈143的磁力的强度。最好由高磁导率的金属材料形成磁轭126。随着永久磁铁125和127的位置，所述磁轭126可以是分立的或叠层的，并可与永久磁铁125和127集成在一起。

图像传感器131与能够接收要被拍摄的目标的图像、并能数字处理有关色彩、亮度等图像信息的光电转换设备相对应，它可以使用电荷耦合器件(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等。图像传感器131安装在第二框架102b的上表面上，处于暴露状态，借助第二框架102b的运动，补偿沿第二方向Y拍摄图像的失真，并借助第一框架102a的运动，补偿沿第一方向X拍摄图像的失真。从而能够清晰的拍摄图像。

下面将参照图7至图12描述电路连接133的制作过程和结构。如上所述，电路连接133使次电路板135与主电路板133c电连接，并提供图像传感器131与主电路板133c之间的通信路径。

各连接部分161分别形成于主电路板133c和次电路板135的一端的边缘。如图8所示，每个连接部分161包括多个焊点(solderingbase)165的阵列。另外，次电路板135包括用于安装图像传感器131的其它焊点163。

使主电路板133c和次电路板135对齐，以使形成于各连接161内形成的各焊点165排为直线，将多条导线133a布置在各焊点165上，利用各导线133a，使各焊点165按一对一的模式连接，然后执行焊点165的焊接167。除了焊接之外，将导线133a分别粘合至焊点165的方法也可包括超声焊接方法。按照超声焊接，将导线133a的端点布置在各焊点165上，然后将超声波加于导线133a的端点，以将导线133a融合至焊点165。

如图10所示，在进行焊接167之后，去掉多余导线，将加固构件133b涂敷于连接部分161上。即使在次电路板135随主电路板133c移动时，加固构件133b也可用于防止导线133a的焊接部分断开或毁坏。这里，加固构件133b可使用硬环氧和软环氧。这就是说，在把高硬度的硬环氧涂敷导线133a的连接部分161上之后，一旦所涂的硬环氧完全变硬，再一次或多次把低硬度的软环氧涂敷于硬环氧的表面与导线133a相接的部分。按照这种方式，即使当第二框架102b移动时，也可防止应力集中于硬环氧表面与导线133a相接的部分。为了绝缘，使导线133a经过涂敷，并以可移动的方式分开构成这些导线。

将主电路板133c安装于主框架101上，次电路板135安装于第二框架102b上，并随主框架101移动。即使当次电路板135移动时，最好使导线133a至少部分地具有有着缓慢弯曲形状的弯曲部分，为的是防止比如张力之类的外力作用于电路连接133，即导线133a上。如上所述，导线133a可以分开移动，并且至少它们部分地具有弯曲部分，使得即使在次电路板135关于主电路板133c移动时，也能够防止电路连接133的负载作用于次电路板135。按照这种方式，可以容易地控制第二框架102b的运动，并因此而降低功耗。

在传统的在挠性印刷电路的垂直方向上移动的图像稳定操作中，挠性印刷电路的负载变得较大。然而，由于电路连接133的导线133a可分开移动，因而不管相机设备103的运动方向如何，都能够保证提高修正率。

在有如上述构造的电路连接133中，当使用直径为0.005mm到0.08mm的导线133a时，可在主电路板133c与图像传感器131之间稳定地传送信号，并且负载并不作用于次电路板135的运动。当使用直径小于0.005mm的导线时，作用于次电路板135的负载减小，但信号传输的稳定性，或者导线排列在焊接过程中的效果都会降低。然而，当使用直径超过0.08mm的导线时，信号传输的稳定性和电路连接过程的效果都得到提高，但由于作用于次电路板135的负载的缘故，会使修正率降低。使用直径为0.005mm到0.08mm的导线133a，并适当地选择导线133a的材料，格外地会使信号传输的稳定性得到提高。例如，当由金制成具有上述直径的精细导线时，可以确保主电路板133c与图像传感器131之间足够的稳定性。除了漆包线之外，可由铜、银和金制成所述导线。当由银制成导线时，可在银的周围镀金。

在本发明实施例的光学图像稳定器100中，相机设备的位置可在两方向X和Y上相互改变。这里，用于改变相机设备103的位置的驱动力由接收电流并产生电磁力的线圈与永久磁铁的磁力之间的相互作用产生。相机设备的有限运动范围在几十到几百μs之内。由于相机设备具有较宽的运动范围，对于本领域的技术人员来说清楚的是，它在修正因大的手抖所引起的拍摄图像失真方面具有优势。然而，通过在几十到几百μs的范围内移动相机设备，通常是能够修正因手的抖动所引致的拍摄图像失真的。另外，在考虑通过移动相机设备修正拍摄图像失真是能够用于使相机镜头组件安装于超小型数码相机、移动通信终端等上时，最好不放宽相机设备的移动范围。本领域的技术人员可根据产品和相应产品的使用，适当地建立相机设备的运动范围。

如上描述的本发明光学图像放大器，通过移动相机设备以补偿抖动来修正用户手抖所引起的拍摄图像的失真。因此，当构成用于将移动于相机镜头组件的图像传感器连接至主电路板的电路连接时，通过使用可分开移动的多条导线，能够避免使负载加于装配有图像传感器的电路板。相应地，降低了为了图像稳定，移动相机设备所需的驱动力，从而可使功耗得以节约。另外，防止了由电路连接的经过所产生的高负载，使得能够通过控制相机设备的位置，而容易地修正因手抖所引起的拍摄图像的失真。结果，可提高修正率。

尽管出于示例目的描述了本发明的优选实施例，但对于那些熟悉本领域的技术人员而言，各种改型、添加以及删减都是可能的，而不致偏离有如所附权各利要求记载的本发明范围和精髓，同时包括它们的等同物的全部范围。例如，只要能够平稳地保持第二框架的运动和水平状态，可对滚珠支架的组合数作出多种改变。

Claims (20)

1.一种相机镜头组件用的光学图像稳定器，包括：

具有主电路板的主框架；

设置于主框架上至少沿一个方向上移动的驱动框架；

具有次电路板并安装于驱动框架上的相机设备；以及

具有多条导线的电路连接，用于使主电路板电连接至次电路板；其中，所述电路连接的一端连接至主电路板和所述电路连接的另一端连接至次电路板，并提供多条导线，使这些导线可分开地弯曲移动。

2.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，每条导线具有0.005mm至0.08mm的直径。

3.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，所述各导线的端点分别连接至主电路板和次电路板，并在各导线的端部连接至主电路板和次电路板的部分涂敷加固构件，以防止导线在被涂敷的部分处断开。

4.如权利要求3所述的光学图像稳定器，其中，所述加固构件包括硬环氧，它被涂敷在各导线端部连接至主电路板和次电路板的部分，以及软环氧，它被涂敷于硬环氧表面与导线相接的部分。

5.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，所述电路连接至少部分地包括在主电路板与次电路板之间具有弯曲形状的弯曲部分。

6.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，使每条导线被绝缘。

7.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，每条导线由金、银、铜和漆包线中的一种制成。

8.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，每条导线由银制成，并在银的周围镀金。

9.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，各导线的端部通过焊接或超声焊接结合至主电路板和次电路板。

10.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，还包括一对安装于主框架或驱动框架上的永久磁铁，以及一对安装于驱动框架或主框架上的线圈，所述驱动框架通过将电流加于线圈产生的电磁力与永久磁铁的磁力之间的相互作用进行移动。

11.如权利要求10所述的光学图像稳定器，其中，还包括与线圈一起安装于驱动框架或主框架上的磁轭，所述驱动框架的运动受磁轭与用于在目标图像入射到相机设备的方向上驱动的永久磁铁之间的吸引力所限制。

12.如权利要求10所述的光学图像稳定器，其中，还包括环绕线圈的磁轭和驱动的永久磁铁，磁轭形成磁屏蔽结构，防止因外部磁场引起的干扰和无线电干扰。

13.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，还包括至少一个插入在主框架与驱动框架之间的滚珠支架。

14.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，还包括至少一个安装于主框架或驱动框架处的永久磁铁，以及至少一个安装于驱动框架或主框架处的位置检测传感器，所述位置检测传感器根据由用于检测的永久磁铁产生的磁力线的变化检测驱动框架的运动。

15.如权利要求1所述的光学图像稳定器，其中，所述驱动框架包括：

第一框架，它被安装成使得在主框架上沿第一方向关于主框架移动；以及

安装于第一框架上的第二框架，所述第二框架沿第一方向与第一框架一起移动，并被安装成使得可沿第二方向相对主框架移动。

16.如权利要求15所述的光学图像稳定器，其中，还包括：

至少一条第一滑槽，沿第一方向形成于主框架上，并面对第一框架；

第二滑槽，沿第一方向形成于第一框架上，并面对第一滑槽；以及

滚珠，被安装成使得部分地分别被容纳于第一滑槽和第二滑槽中，从而将主框架与第一框架分开；

其中，所述第一框架在主框架上沿第一方向移动。

17.如权利要求15所述的光学图像稳定器，其中，还包括至少一个插入第一框架与第二框架之间的滚珠支架。

18.如权利要求17所述的光学图像稳定器，其中，所述滚珠支架包括：

至少一个第三滑槽，沿第二方向形成于第一框架上，并且面对第二框架；

第四滑槽，沿第二方向形成于第二框架上，并且面对第三滑槽；以及

滚珠，被安装成使得部分地容纳于第三滑槽和第四滑槽中，从而将第一框架与第二框架分开；

其中，所述第二框架在第一框架上沿第二方向移动。

19.如权利要求15所述的光学图像稳定器，其中，还包括至少一个用于检测的安装于主框架或第二框架的永久磁铁，以及至少一个安装于第二框架或主框架的位置检测传感器；

所述位置检测传感器根据用于检测的永久磁铁所产生的磁力线的变化检测第二框架的运动。

20.如权利要求15所述的光学图像稳定器，其中，还包括一对永久磁铁，所述磁铁被安装于主框架或驱动框架的第二框架处，以及一对线圈，所述线圈被安装于驱动框架的第二框架或主框架处；

所述第二框架通过将电流加于线圈产生的电磁力与永久磁铁的磁力之间的相互作用进行移动。

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