CN101895677A - 相机模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种相机模组，包括电路板、设置在电路板上的影像感测器、处理器及用于感测该影像感测器相对待拍摄物体偏移量的位移传感器，及镜头模组。该镜头模组具有第一侧面与第二侧面。该相机模组还包括第一导线、第二导线、及多根挠性支撑体。该第一侧面与第二侧面上分别固设有第一磁铁与第二磁铁。该第一导线与第二导线分别相对该第一磁铁与第二磁铁设置且相对该影像感测器固定。该镜头模组以该多根挠性支撑体支撑于该电路板上。该处理器根据该偏移量控制该第一导线及第二导线中的电流使该镜头模组由于第一磁铁与第二磁铁受到的安培力的反作用力运动，从而使被拍摄的物体所成的像始终位于影像感测器的相同位置。
Description
技术领域
本发明涉及相机模组技术领域，特别涉及一种具有光学防抖功能的相机模组。
背景技术
相机模组通过快门控制光线投射到影像感测器的时间长短，比如，快门速度为1/2秒时，表示影像感测器感光的时间为1/2秒，若在这1/2秒内由于抖动的原因同一束光线在影像感测器上发生移动，影像感测器就会记录下该光线的运动轨迹，使拍摄的照片模糊不清。为了补偿由于抖动造成的光线偏移量，上世纪九十年代开始出现利用影像稳定系统以防止抖动的相机模组。具体请参阅Cardani B.等人2006年4月在Control Systems Magazine，IEEE(Volume 26，Issue 2，Page(s)：21-22)上发表的论文“Optical image stabilization for digital cameras”。
相机模组的防抖技术主要分为电子防抖和光学防抖两大类。其中，电子防抖主要指在相机模组上采用强制提高影像感测器的感光参数同时加快快门并针对影像感测器上大约2/3面积上取得的图像进行分析，然后利用边缘图像进行补偿的防抖技术，但由于在图像处理过程中不可避免的要抛弃部分图像信息，因此实际上电子防抖技术降低了影像感测器的利用效率。
光学防抖技术又可分为镜头防抖和成像器件防抖防抖两类。镜头防抖主要指在镜头模组中设置专门的防抖补偿镜片组，根据相机模组的抖动方向和程度，补偿镜片组相应调整位置和角度，使光路保持稳定，但增加补偿镜片组会增加相机模组在光轴方向的总高度，不利于相机模组的轻薄化。成像器件防抖主要指在感知相机模组抖动后，改变影像感测器的位置或角度来保持成像的稳定性，但成像器件防抖需采用高精度的机构改变影像感测器的位置或角度，相应地大大增加了相机模组的制造成本。
因此，有必要提供一种无需设置专门的防抖补偿镜片组且结构较为简单、成本较低的相机模组。
发明内容
下面将以具体实施例说明一种相机模组。
一种相机模组，包括电路板、设置在电路板上的影像感测器、处理器及用于感测该影像感测器相对待拍摄物体偏移量的位移传感器，及相对影像感测器设置的镜头模组。该镜头模组具有第一侧面与第二侧面。该相机模组还包括第一导线、第二导线、及多根挠性支撑体。该第一侧面与第二侧面上分别固设有第一磁铁与第二磁铁。该第一导线与第二导线分别相对该第一磁铁与第二磁铁设置且相对该影像感测器固定。该第一导线与第二导线均与镜头模组的光轴平行。该第一磁铁与第二磁铁的磁场方向成60到150度之间的角度。该镜头模组以该多根挠性支撑体支撑于该电路板上。该处理器根据该偏移量控制该第一导线及第二导线中的电流使该镜头模组由于第一磁铁与第二磁铁受到的安培力的反作用力运动，从而使拍摄时间内被拍摄的物体经由镜头模组所成的像始终位于影像感测器的相同位置。
一种相机模组，包括电路板、设置在电路板上的影像感测器、处理器及用于感测该影像感测器相对待拍摄物体偏移量的位移传感器，及相对影像感测器设置的镜头模组。该镜头模组具有环形的上表面与下表面，以及连接于该上表面与下表面之间的侧面。该相机模组还包括第一导线、第二导线、第三导线与第四导线及多根挠性支撑体。在该侧面的圆周方向成90度等间距设置有第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第四磁铁。该第一导线、第二导线、第三导线与第四导线分别相对该第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁与第四磁铁设置且相对该影像感测器固定。该多根第一导线、第二导线、第三导线与第四导线与该镜头模组的光轴平行。该第一磁铁与第二磁铁的磁场方向垂直，该第三磁铁与第四磁铁的磁场方向垂直。该镜头模组以该多根挠性支撑体支撑于该电路板上。该处理器根据该偏移量控制该第一导线、第二导线、第三导线与第四导线中的电流使该镜头模组由于第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁与第四磁铁受到的安培力的反作用力运动，从而使拍摄时间内被拍摄的物体经由镜头模组所成的像始终位于影像感测器的相同位置。
相对于现有技术，本技术方案的相机模组利用连接于电路板与镜头模组的挠性支撑体支撑镜头模组，并利用固定于镜头模组第一侧面、第二侧面或其侧面的至少两个磁铁以及与镜头模组的光轴平行的至少两组导线分别在其相对的至少两个磁铁形成的磁场中产生的安培力的反作用力带动镜头模组在垂直于其光轴的两垂直轴向上移动，且可通过处理器控制提供给相应的该至少两组导线的电流以可精确控制该至少两组导线产生的安培力的大小，从而调整该相机模组由于抖动产生的偏移量，使镜头模组相对该影像感测器移动以消除由于影像感测器的移动带来的影像模糊，达到防抖的目的，其无需设置专门的防抖补偿镜片组，可降低相机模组在光轴方向的高度，有利于相机模组的薄型化，且节省了使用防抖补偿镜片组的成本。
附图说明
图1是本技术方案第一实施例提供的相机模组的示意图。
图2是第一实施例的相机模组处于原始状态的示意图。
图3是第一实施例的相机模组发生抖动状态的示意图。
图4是第一实施例的相机模组修正抖动状态的示意图。
图5是本技术方案第二实施例提供的相机模组的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和多个实施例对本技术方案的相机模组作进一步详细说明。
请参阅图1，本技术方案第一实施例提供的光学防抖相机模组100，包括电路板30、影像感测器20、位移传感器70、处理器80、镜头模组10、挠性支撑体60、第一磁铁41、第二磁铁42、第一导线51、第二导线52。
电路板30具有表面32，影像感测器20、位移传感器70及处理器80设置在表面32上，且影像感测器20与位移传感器70相对电路板30固定。镜头模组10与影像感测器20相对设置。影像感测器20具有与镜头模组10的光轴垂直的影像感测面22。挠性支撑体60一端与表面32相连，另一端与镜头模组10相连从而将镜头模组10挠性支撑于电路板30上。在挠性支撑体60未变形时影像感测面22的中心位于镜头模组10的光轴的延长线上。第一磁铁41与第二磁铁42固定于镜头模组10上，第一导线51、第二导线52分别相对第一磁铁41与第二磁铁42设置，当第一导线51与第二导线52中通以电流时，第一磁铁41与第二磁铁42受到安培力的反作用力。
位移传感器70用于感测影像传感器20相对被拍摄物体的偏移量。本实施例中，位移传感器70为干涉式光纤陀螺仪，工作时，其向不同方向发出检测光束，并使得多个不同的检测光束在光学环路中前进，所述光学环路为一个环形的通道，光学环路随着待感测物一起运动时，检测光束在光学环路中的光程相对于光学环路静止时检测光束在光学环路中的光程将产生变化，从而使得不同的检测光束之间产生干涉，利用这种干涉即可测量环路的转动速度从而检测得到相机模组100的抖动情况。具体地，将垂直于镜头模组10的光轴且垂直于第一侧面11的方向定义为第一轴向X，垂直于镜头模组10的光轴且垂直于第二侧面12的方向定义为第二轴向Y，平行于镜头模组10的光轴的方向定义为第三轴向Z。位移传感器70主要用于感测相机模组100发生抖动时，相机模组100自身在垂直于其光轴方向的第一轴向X与第二轴向Y的偏移量。当然，该位移传感器70也可为其它具有位移改变感测功能的传感器。例如，该位移传感器70还可以为红外传感器。
处理器80与位移传感器70电连接，其用于根据该位移传感器70感测到的偏移量控制该第一导线51及第二导线52中的电流使该镜头模组10由于第一磁铁41与第二磁铁42受到的安培力的反作用力运动，从而使镜头模组10相对该影像感测器20移动以消除由于相机模组100抖动带来的影像模糊。
本实施例中，镜头模组10呈长方形状，其具有第一侧面11、第二侧面12、第三侧面13、第四侧面14、上表面15和下表面16。下表面16与影像感测器20相对，上表面15相对于下表面16远离影像感测器20，即上表面15位于镜头模组10的物侧，下表面16位于镜头模组10的像侧。第一侧面11、第二侧面12、第三侧面13和第四侧面14垂直连接于上表面15与下表面16之间。本实施例中，第一侧面11与第二侧面12相互垂直，第三侧面13与第四侧面14相互垂直，第三侧面13与第一侧面11平行。第一磁铁41、第二磁铁42分固定于第一侧面11与第二侧面12。该第一磁铁41与第二磁铁42的磁场方向成60到150度之间的角度。本实施例中，第一磁铁41与第二磁铁42的磁场方向相互垂直。第一导线51、第二导线52均为多根，且与镜头模组10光轴平行。第一导线51与第二导线52两端通过额外设置的导线电连接至电路板30中，处理器80可控制通过该导线的电流的大小。
挠性支撑体60包括四根柔性支撑线，在未变形状态下，该四根柔性支撑线与镜头模组10的光轴平行，其一端分别与第一侧面11、第二侧面12、第三侧面13以及第四侧面14相交处相连。当然，该柔性支撑线还可固连于镜头模组10的下表面16。柔性支撑线的粗细设置可根据镜头模组10自身的质量确定。一般地，挠性支撑体60应使得相机模组100在振动时镜头模组10不会碰到第一导线51与第二导线52，或者挠性支撑体60在垂直于镜头模组10的光轴的两垂直方向的弯曲角度不大于20度为宜。
第一导线51与第二导线52分别相对第一磁铁41与第二磁铁42设置。本实施例中，第一导线51与第二导线52均为与镜头模组10的光轴平行的直导线。可以理解的是，第一导线51、第二导线52与电路板30均可固定设置于收容该镜头模组10的镜座内(图未示)，从而使得该第一导线51、第二导线52与封装于电路板30的影像感测器20相对位置不变。本实施例中，第一磁铁41与第二磁铁42的N极分别指向第一导线51与第二导线52，即，第一磁铁41与第二磁铁42的磁场方向相互垂直。因此，当第一导线51与第二导线52通电后，分别受到相互垂直的两个方向上的安培力，从而第一磁铁41与第二磁铁42在安培力的反作用力下可带动镜头模组10平移。
采用相机模组10进行拍照时，在快门开启前，可通过一定位机构(例如马达驱动的弹片)使镜头模组10与影像感测器30相对固定，从而使得镜头模组10在快门关闭时并不会由于其与挠性支撑体60的连接而产生晃动，亦即镜头模组10处于初始位置待命。当需要拍摄时，可将该定位机构松开，则镜头模组10可平移运动。
请参阅图2，其为相机模组100快门开启时镜头模组10的成像示意图，其中物点102的像104在影像感测器20的中心。参阅图3，若相机模组100在第一轴向X的正向发生抖动，光电传感器70感测到相机模组10在第一轴向X的正向的偏移量为X1。微处理器80从光电传感器70获取该偏移量信息后，通过计算分析得出镜头模组10在第一轴向X的负向的补偿位移量为X2。微处理器80可计算出分别供给第一导线51与第二导线52的电流的大小关系，使得镜头模组10在相同时间t内在第一轴向X的负向的补偿位移量为X2。此时，由于第一磁铁41与第二磁铁42的N极分别指向第一导线51与第二导线52，镜头模组10所受安培力的反作用力方向为第一轴向X的负向与第二轴向Y的负向。从而，第一导线51所受安培力方向沿第二轴向Y的正向，第二导线52所受安培力方向沿第一轴向X的正向。
微处理器80得出供给电流大小的算法如下：
第一轴向X的负向的补偿位移量为：X2＝a1t2/2＝F1t2/2m＝B1I1L1 t2/2m，(1)
第二轴向Y的负向的补偿位移量为：Y2＝a2t2/2＝F2t2/2m＝B2I2L2 t2/2m，(2)
其中，
a1、a2分别表示镜头模组10在第一轴向X与第二轴向Y的加速度，
F1、F2分别表示镜头模组10在第一轴向X与第二轴向Y所受安培力，
B1、B2分别表示第一磁铁41与第二磁铁42的磁感应强度，
I1、I2分别表示供给第一导线41与第二导线42的电流强度，
L1、L2分别表示多根第一导线51垂直于第一磁铁41磁场方向的导线总长度与多根第二导线52垂直于第二磁铁42磁场方向的导线总长度，
m表示镜头模组10与磁铁40的总质量。
由式(1)及式(2)可得：I1/I2＝X2B2L2/Y2B1L1。
由于X2、Y2、B1、B2、L1、L2、m均为可测量的参数，从而可得I1与I2之比值，只需设定一电流I1的数值，即可算得另一电流I1的数值，并可由式(1)或式(2)计算出通电时间t。因此，微处理器80即可在时间t内供给第一导线51的电流I1，在时间t内供给第二导线52的电流I2。从而使得镜头模组10在时间t内沿第一轴向X的负向获得补偿位移量X2，以对相机模组100的抖动进行修正。参阅图4，在镜头模组10的补偿位移量X2后，物点102的像104仍然位于影像感测器20的中心，也就是说消除了抖动造成的影像偏移。可以理解，Y方向上的补偿与X方向上的补偿相类似。
请参阅图5，本技术方案第二实施例提供的相机模组200与第一实施例提供的相机模组100大致相同，其不同之处在于，该镜头模组210呈筒状，其具有环形的上表面201与下表面202，以及连接于该上表面201与下表面202之间的侧面204。
相机模组200包括第一磁铁241、第二磁铁242、第三磁铁243和第四磁铁244。该第一磁铁241、第二磁铁242、第三磁铁243与第四磁铁244等间距固定于侧面204，即第一磁铁241、第二磁铁242、第三磁铁243与第四磁铁244在圆周方向呈90度间隔分布于侧面204上。本实施例中，由于镜头模组10的侧面204为圆筒状，该第一磁铁241、第二磁铁242、第三磁铁243与第四磁铁244为与侧面204配合的弧形磁铁。
相机模组200还包括分别与上述第一磁铁241、第二磁铁242、第三磁铁243和第四磁铁244相对的第一导线251、第二导线252、第三导线253和第四导线254。第一导线251、第二导线252、第三导线253和第四导线254均与镜头模组210的光轴平行设置。第一导线251、第二导线252、第三导线253和第四导线254均与影像感测器220相对固定。当然，为配合上述第一磁铁241、第二磁铁242、第三磁铁243和第四磁铁244，该第一导线251、第二导线252、第三导线253与第四导线254为四组呈弧形排布于其相对的弧形磁铁外侧的直导线。
相机模组200包括三根挠性支撑体260。该挠性支撑体260连接于镜头模组210与电路板230之间。该三根挠性支撑体260在圆周方向呈120度间隔连接与镜头模组210的下表面202。
处理器280设于电路板230上，处理器280与位移传感器270及第一导线251、第二导线252、第三导线253和第四导线254均电连接。
可以理解的是，该相机模组的相对的磁铁与导线还可以为其它形状结构，只需该导线具有与镜头模组的光轴平行，磁铁的磁极与该导线相对即可。
相对于现有技术，本技术方案的相机模组利用连接于电路板与镜头模组的挠性支撑体支撑镜头模组，并利用固定于镜头模组第一侧面、第二侧面或其侧面的至少两个磁铁以及与镜头模组的光轴平行的至少两组导线分别在其相对的至少两个磁铁形成的磁场中产生的安培力的反作用力带动镜头模组在垂直于其光轴的两垂直轴向上移动，且可通过处理器控制提供给相应的该至少两组导线的电流以可精确控制该至少两组导线产生的安培力的大小，从而调整该相机模组由于抖动产生的偏移量，使镜头模组相对该影像感测器移动以消除由于影像感测器的移动带来的影像模糊，达到防抖的目的，其无需设置专门的防抖补偿镜片组，可降低相机模组在光轴方向的高度，有利于相机模组的薄型化，且节省了使用防抖补偿镜片组的成本。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本技术方案的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本技术方案权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种相机模组，包括电路板、设置在电路板上的影像感测器、处理器及用于感测该影像感测器相对待拍摄物体偏移量的位移传感器，及相对影像感测器设置的镜头模组，该镜头模组具有第一侧面与第二侧面，其特征在于：该相机模组还包括第一导线、第二导线、及多根挠性支撑体，该第一侧面与第二侧面上分别固设有第一磁铁与第二磁铁，该第一导线与第二导线分别相对该第一磁铁与第二磁铁设置且相对该影像感测器固定，该第一导线与第二导线均与镜头模组的光轴平行，该第一磁铁与第二磁铁的磁场方向成60到150度之间的角度，该镜头模组以该多根挠性支撑体支撑于该电路板上，该处理器根据该偏移量控制该第一导线及第二导线中的电流使该镜头模组由于第一磁铁与第二磁铁受到的安培力的反作用力运动，从而使拍摄时间内被拍摄的物体经由镜头模组所成的像始终位于影像感测器的相同位置。
2.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该第一磁铁与第二磁铁的磁场方向相互垂直，该镜头模组的第一侧面与第二侧面相互垂直。
3.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该镜头模组包括平行且相对的上表面与下表面，该第一侧面与第二侧面连接于该上表面与下表面之间，该下表面与影像感测器相对，该挠性支撑体固连于该下表面。
4.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该挠性支撑体的数量为四根。
5.如权利要求4所述的相机模组，其特征在于，该镜头模组包括与第一侧面平行的第三侧面，以及与第二侧面平行的第四侧面，该第三侧面与第四侧面垂直，该挠性支撑体的一端分别与第一侧面、第二侧面、第三侧面以及第四侧面相交处相连。
6.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，该第一导线与第二导线均为直导线。
7.一种相机模组，包括电路板、设置在电路板上的影像感测器、处理器及用于感测该影像感测器相对待拍摄物体偏移量的位移传感器，及相对影像感测器设置的镜头模组，该镜头模组具有环形的上表面与下表面，以及连接于该上表面与下表面之间的侧面，其特征在于：该相机模组还包括第一导线、第二导线、第三导线与第四导线及多根挠性支撑体，在该侧面的圆周方向成90度等间距设置有第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁、第四磁铁，该第一导线、第二导线、第三导线与第四导线分别相对该第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁与第四磁铁设置且相对该影像感测器固定，该多根第一导线、第二导线、第三导线与第四导线与该镜头模组的光轴平行，该第一磁铁与第二磁铁的磁场方向垂直，该第三磁铁与第四磁铁的磁场方向垂直，该镜头模组以该多根挠性支撑体支撑于该电路板上，该处理器根据该偏移量控制该第一导线、第二导线、第三导线与第四导线中的电流使该镜头模组由于第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁与第四磁铁受到的安培力的反作用力运动，从而使拍摄时间内被拍摄的物体经由镜头模组所成的像始终位于影像感测器的相同位置。
8.如权利要求7所述的相机模组，其特征在于，该镜头模组的下表面与影像感测器相对，该挠性支撑体的数量为三根，该三根挠性支撑体在圆周方向成120度等间距固连于该下表面。
9.如权利要求7所述的相机模组，其特征在于，该镜头模组的侧面为圆筒状，该第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁与第四磁铁为与侧面配合的弧形磁铁。
10.如权利要求9所述的相机模组，其特征在于，该第一导线、第二导线、第三导线与第四导线为四组呈弧形排布于相对应的弧形磁铁外侧的直导线。
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