CN101969530A

CN101969530A - 相机模组

Info

Publication number: CN101969530A
Application number: CN2009103048707A
Authority: CN
Inventors: 丘祺纬; 江舜凡
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2029-07-27
Also published as: US7995908B2; US20110019985A1; CN101969530B

Abstract

本发明提供一种相机模组，其包括镜头模组、与该镜头模组光学耦合的影像感测器及影像稳定模组。该影像稳定模组包括具有第一收容空间的固定组件、具有第二收容空间的可动组件、支点元件及压电驱动器。该固定组件还包括侧壁及一个与侧壁相连的底板。该可动组件收容于该第一收容空间内。该第二收容空间用于收容该镜头模组及影像感测器。该支点元件位于该固定组件的侧壁与该可动组件之间，且该支点元件部分收容于该固定组件的侧壁，部分收容于该可动组件。该压电驱动器固接于该活动组件，且该压电驱动器一端抵接于该底板。通电的该压电驱动器使得该可动组件以支点元件为支点相对于固定组件转动。

Description

相机模组

技术领域

本发明涉及光学防抖技术，特别涉及一种能够光学防抖的相机模组。

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”。

随着数码相机技术不断发展，相机的机身往往既小且轻，容易造成手震，导致影像模糊。以下三种情况容易产生模糊的影像：一，长焦距拍摄，由于长镜头会将相机的振幅放大，轻微的抖动也会造成较大的模糊，因此手部震动对画面清晰度的影响较使用广角镜头明显；二，弱光环境拍摄，在室内、黄昏等弱光源环境，相机会将快门速度调得较慢以增加入光量，因此较易发生手震；三，微距拍摄，细微对象在镜头高倍放大的情况下，轻微震动也会变得相当明显。这些情况都可以造成手震，使得影像变得模糊。由于所拍摄的物体距离远大于相机晃动的位移，所以通常手震造成影像模糊的主要原因都是相机本身的偏转，而非相机本身的位移，特别是在远距离拍摄时这种情形特别严重。因此，防手震技术的本质是校正取像过程中，相机的抖动引起光线对应于相机模组上的成像位置的偏移。

因此，有必要提供一种能够在拍摄过程中防止由于相机的抖动造成成像偏移相机模组。

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，其包括镜头模组、与所述镜头模组光学耦合的影像感测器及影像稳定模组。所述影像稳定模组包括具有第一收容空间的固定组件、具有第二收容空间的可动组件、支点元件及压电驱动器。所述固定组件还包括侧壁及一个与侧壁相连的底板。所述可动组件收容于所述第一收容空间内。所述第二收容空间用于收容所述镜头模组及影像感测器。所述支点元件位于所述固定组件的侧壁与所述可动组件之间，且所述支点元件部分收容于所述固定组件的侧壁，部分收容于所述可动组件。所述压电驱动器固接于所述活动组件，且所述压电驱动器一端抵接于所述底板。通电的所述压电驱动器使得所述可动组件以支点元件为支点相对于固定组件转动。

本技术方案提供的相机模组，通过在可动组件和固定组件之间设置了支点元件，通过对压电驱动器施加电压，使得压电驱动器带动可动组件以支点元件为支点相对于固定组件转动，从而可以补偿由于震动产生的偏转，进而可以避免相机模组在进行拍摄时由于震动而产生的成像模糊。

附图说明

图1是本技术方案第一实施例提供的影像稳定模组的立体示意图。

图2是本技术方案第一实施例提供的影像稳定模组的分解示意图。

图3是图1沿III-III线的剖面示意图。

图4是图1沿IV-IV线的剖面示意图。

图5是本技术方案第二实施例提供的相机模组的剖面示意图。

图6是本技术方案第二实施例提供的相机模组绕Y轴顺时针转动后剖面示意图。

图7是本技术方案第二实施例提供的相机模组校正后的剖面示意图。

图8是本技术方案第二实施例提供的相机模组沿另一个方向剖开的剖面示意图。

图9是本技术方案第二实施例提供的相机模组绕X轴逆时针转动后剖面示意图。

图10是本技术方案第二实施例提供的相机模组校正后的剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。

请一并参阅图1至图4，本技术方案第一实施例提供一种影像稳定模组100，其包括固定组件110、可动组件120、连接于固定组件110和可动组件120之间的弹性元件130、压电驱动器140、第三磁性元件142、第四磁性元件152、第五磁性元件143、第六磁性元件153及位于固定组件110与可动组件120之间的支点元件160。

固定组件110包括一个固定框架111及一个固定板112。

固定框架111为立方体形固定框架，其包括第一侧壁1111、第二侧壁1112、第三侧壁1113、第四侧壁1114及垂直且连接于第一侧壁1111、第二侧壁1112、第三侧壁1113、第四侧壁1114的底板1115。第一侧壁1111、第二侧壁1112、第三侧壁1113、第四侧壁1114及底板1115围成一第一收容空间1116。其中，第一侧壁1111与第二侧壁1112相对设置，第三侧壁1113与第四侧壁1114相对设置。第三侧壁1113的中心开设有第一收容孔1117，第四侧壁1114的中心开设有第二收容孔1118。当然，该固定框架111也可以为圆柱形框架或五棱柱形框架等其它形状框架。

本实施例中，将垂直于第一侧壁1111方向定义为X轴方向，将垂直于第三侧壁1113方向定义为Y轴方向，将平行于固定框架111中心轴线的方向定义为Z轴方向。

在第一侧壁1111的平行于固定框架111的中心轴线方向(即Z轴方向)的一端的中间部分，形成有一个凹陷1119，用于将固定板112固定配合于固定框架111。

固定板112固定于固定框架111，其用于将弹性元件130固定于固定框架111并且用于与支点元件160配合连接。固定板112的形状与固定框架110的形状相配合。固定板112包括收容部1121和与收容部1121相互连接的固定部1122。收容部1121的形状与凹陷1119的形状相配合，以使收容部1121收容于凹陷1119内。固定部1122固定于第一侧壁1111、第三侧壁1113和第四侧壁1114。在收容部1121靠近收容空间1116的内表面1123开设有圆形的第一收容槽1124。该第一收容槽1124用于配合收容支点元件160。

可动组件120包括收容于第一收容空间1116的收容框架121及连接板122。

收容框架121为立方体形框架，其包括第一侧板1211、第二侧板1212、第三侧板1213、第四侧板1214及顶板1215。第一侧板1211、第二侧板1212、第三侧板1213、第四侧板1214及顶板1215围成一长方体形第二收容空间1216。第二收容空间1216用于收容需要影像稳定模组100驱动的元件，如镜片或镜头模组等。第一侧板1211与第一侧壁1111相对，第二侧板1212与第二侧壁1112相对，第三侧板1213与第三侧壁1113相对，第四侧板1214与第四侧壁1114相对。当然，该收容框架121也可以为圆柱形框架或五棱柱形框架等其它形状框架。

连接板122固定于收容框架121，其用于与固定板112共同配合收容支点元件160。本实施例中，连接板122固定于收容框架121的顶板1215和第一侧板1211。连接板122具有连接部1221。连接部1221设置于固定板112的收容部1121和第一侧板1211之间，且与收容部1121不相接触。在与第一收容槽1124相对的位置开设有第二收容槽1222。第二收容槽1222也为半球形凹槽。优选地，第二收容槽1222与第一收容槽1124大小相等。

可以理解，第一收容槽1124也可以开设于第一侧壁1111，第二收容槽1222开设于第一侧板1211，只要第一收容槽1124和第二收容槽1222相对，且第一收容槽1124和第二收容槽1222围成的空间可收容支点元件160即可。

本实施例中，弹性元件130为弹片，其包括第一固定部131、第二固定部132、第三固定部133、第一弹性连接部134及第二弹性连接部135。第一固定部131固定于收容框架121的顶板1215。第二固定部132固定于固定板112和第三侧壁1113之间。第三固定部133固定于固定板112和第四侧壁1114之间。第一弹性连接部134将第一及第二固定部131、132相连。第二弹性连接部135将第一及第三固定部131、133相连。

当可动组件120产生转动时，弹性元件130可以产生弹性回复力，使得可动组件120处于弹性平衡位置。当然，弹性元件130并不限于本实施例中的弹片结构，其也可以为连接于可动组件120与固定组件110之间的多个弹簧等。

该压电驱动器140包括一个中央设有圆形沉孔1401的立方体形连接体1402、一根穿设在该沉孔1401内的旋转轴1403及两片压电片1404、1405。该连接体1402与固定组件110相分离，其具有首尾相连的第一外壁1406，第二外壁1407，第三外壁1408及第四外壁1409，其中，该第一外壁1406与第二外壁1407邻接且相互垂直，该第三外壁1408与第二外壁1407邻接且与第一外壁1406相对。该第三外壁1408与该第二侧板1212固接为一体。该连接体1402的沉孔1401内径较小的部分1410设有内螺纹1411，且该部分1410靠近该底板1115。该旋转轴1403设有与该内螺纹1411相配合使用的外螺纹1412。该旋转轴1403还具有一个呈球状体的端部1413，且该呈球状体的端部1413抵接于该底板1115。该两片压电片1404、1405分别固设在该第一外壁1406及第二外壁1407上，且其均可沿平行于该连接体1402的中心轴线电致伸缩。被交替施加电压的压电陶瓷片1404、1405可以弯曲该连接体1402，并激发轨道振动(orbital resonance)，从而使得该旋转轴1403旋转，进而带动该外壳1402沿着旋转轴1403上升或下降。该外壳1402的上升或下降带动该可动组件120以支点元件160为支点，以经过该支点元件160的平行于Y轴的轴线旋转。本实施中，将经过该支点元件160的平行于Y轴的轴线定义为第一轴线，该压电片1404、1405均为单层压电片。当然，该压电片1404、1405也可均为多层压电片。

第三磁性元件142收容并固定于第一收容孔1117内，其产生的磁场可以与第四磁性元件152产生的磁场相互作用以使该第四磁性元件152受到磁力。本实施例中，该第三磁性元件142为线圈。可以理解，该第三磁性元件142也可为电磁铁。

该第三磁性元件142包括位于其中心轴线以上的第三部分1421以及位于其中心轴线以下的的第四部分1422。可以理解，当第三磁性元件142中通有电流时，第三部分1421的电流流向与第四部分1422的电流流向相反。

第四磁性元件152固定于第三侧板1213，其包括与第三部分1421相对的第三永磁铁1521和与第四部分1422相对的第四永磁铁1522。第三永磁铁1521和第四永磁铁1522沿平行于Z轴方向相邻设置，且第三永磁铁1521和第四永磁铁1522的磁力线方向相反。本实施例中，第三永磁铁1521的S极靠近第三侧板1213，第三永磁铁1521的N极远离第三侧板1213。第四磁性元件1512的N极靠近第三侧板1213，第四永磁铁1522的S极远离第三侧板1213。当然，在第三永磁铁1521的N极靠近第三侧板1213，第三永磁铁1521的S极远离第三侧板1213的情况下，第四永磁铁1522的S极靠近第三侧板1212，第四永磁铁1522的N极远离第三侧板1213。

当第三磁性元件142中通有电流时，第三部分1421与第四部分1422电流流向相反，它们所处的第三永磁铁1521和第四永磁铁1522产生的磁场的磁力线方向相反，从而使得第三永磁铁1521和第四永磁铁1522受到平行于固定组件110中心轴线的磁力的方向相同。

该第五磁性元件143收容并固定于第二收容孔1118内，且其且与第三磁性元件142相同。第六磁性元件153固定于第四侧板1213，且其与第四磁性元件152相同，并与第五磁性元件143相对应。

通过控制第三磁性元件142和第五磁性元件143中的电流的方向，使得第四磁性元件152和第六磁性元件153受力方向相反，从而使得可动组件120以支点元件160为支点，以经过该支点元件160的与X轴平行的轴线为轴转动。本实施例中，将经过该支点元件160的与X轴平行的轴线定义为该可动组件120以支点元件160为支点进行转动的第二轴线，该第二轴垂直于该第一轴。

当然，该压电驱动器140也可以固设在该第三侧板1213。在此种情况下，可以没有第三磁性元件142及第四磁性元件152，也可以将该第三磁性元件142及第四磁性元件152分别设于第二侧壁1116及第二侧板1212上。而通电后的压电驱动器140可带动该可动组件120以支点元件160为支点，以该第二轴为轴相对于该固定装件110转动。

当然，该影像稳定模组100也可以不包括第六磁性元件153及第五磁性元件143。

当然，也可以将第四磁性元件152及第六磁性元件153固定于固定组件110，而将第三磁性元件142及第五磁性元件143对应的固定于可动组件120。

支点元件160位于固定组件110和可动组件120之间，且部分收容于固定组件110，部分收容于该可动组件120，使得可动组件120可以以该支点元件160为支点相对于固定组件110转动。本实施例中，支点元件160为一个圆球形滚珠，其配合收容于第一收容槽1124与第二收容槽1222内，并与第一收容槽1124的内壁和第二收容槽1222的内壁接触。当压电驱动器140被施加电压时，该压电驱动器140就可以带动可动组件120以支点元件160为支点，以第一轴为轴相对于固定组件110转动。当第四磁性元件152及第六磁性元件组153受到平行于Z轴方向的作用力时，且它们受到的作用力的方向相反时，则可动组件120则可以支点元件160为支点，以第二轴为轴相对于固定组件110转动。

可以理解，该支点元件160也可以为设置于可动组件120与固定组件110之间的轴向平行于Y轴方向的枢轴，所述枢轴可以为滚柱等元件。在此情况之下，影像稳定模组100则不需要设置第三磁性元件142、第四磁性元件152、第五磁性元件143及第六磁性元件153。

当然，该影像稳定模组100也可以不包括第三磁性元件142、第四磁性元件152、第五磁性元件143、第六磁性元件153。在此情况下，该可动组件110仅能在压电驱动器140带动下，以支点元件160为支点，以第一轴为轴相对于该固定组件110转动。

本技术方案提供的影像稳定模组100，在可动组件110和固定组件120之间设置了支点元件160，并且可动组件110和固定组件120之间通过弹性元件130进行连接，通过控制施加给压电驱动器140的电压，可以使得可动组件120以支点元件160为支点，以第一轴为轴相对于该固定组件110转动。

请参见图5，本技术方案第二实施例提供一种相机模组20，其包括本技术方案第一实施例提供的影像稳定模组100、镜头模组200及影像感测器300。

镜头模组200收容并固定于影像稳定模组100的可动组件120的收容框架121的第二收容空间1216内，且其光轴平行于Z轴。镜头模组200用于进行光学成像，其包括镜筒210及收容于镜筒210内的光学元件220。镜头模组200与影像感测器300光学耦合。

当相机模组20开始取像时，光线经过镜头模组200的光学元件220到达影像感测器300的第一位置处。

请参见图6，当相机模组20由于手的震动发生转动时，相机模组20绕Y轴发生顺时针转动，上述光线经过相机模组20的光学元件220到达影像感测器300的第二位置处，第一位置和第二位置相互偏移，因此，便会造成成像模糊。

请参见图7，本实施例中，在相机模组20偏转的过程中，可以通过控制施加给压电驱动器140的电压，使得压电驱动器140带动该第二侧板1212一侧以支点元件160为支点，以第一轴为轴相对于该固定组件110向Z轴正方向偏转，从而使得上述的光线经过光学元件220仍可以达到影像感测器300的第一位置处，从而可以避免了相机模组20成像模糊。

可以理解，当相机模组20由于手的震动发生转动时，相机模组20绕Y轴发生逆时针转动，可以控制施加给压电驱动器140的电压，使得压电驱动器140带动第二侧板1212一侧以支点元件160为支点，以第一轴为轴相对于该固定组件110向Z轴负方向偏转，从而使得上述的光线经过光学元件220仍可以达到影像感测器300的第一位置处。

请参阅图8，当相机模组20开始取像时，弹性元件130处于自然状态。此时，光线经过镜头模组20的光学元件220到达影像感测器300的第一位置处。请参见图9，当相机模组20由于手的震动发生转动时，相机模组20绕X轴逆时针转动，上述光线经过相机模组20的光学元件220到达影像感测器300的第三位置处，所述第一位置和第三位置相互偏移，造成成像模糊。

请参见图10，本实施例中，在相机模组20偏转后，可以通过控制第三磁性元件142中的电流的方向，使得与第三磁性元件142对应第四磁性元件152受到平行于Z轴负方向的磁力，从而第四磁性元件152带动可动组件120第三侧板1213一侧以支点元件160(请参阅图2)为支点，以第二轴为轴相对于该固定组件110向Z轴负方向偏转。并且，通过控制第五磁性元件143中的电流的方向，使得与第五磁性元件143对应的第六磁性元件153受到平行于Z轴正方向的磁力，从而第六磁性元件153带动可动组件120的第四侧板1214一侧以支点元件160为支点，以第二轴为轴相对于该固定组件110向Z轴正方向偏转，从而使得上述的光线经过光学元件220仍可以达到影像感测器300的第一位置处，从而可以避免了相机模组20成像模糊。

可以理解，当相机模组20由于手的震动发生转动时，相机模组20绕X轴顺时针转动，则可以通过通过控制第三磁性元件142中的电流的方向，使得与第三磁性元件142对应第四磁性元件152受到平行于Z轴正方向的磁力，从而第四磁性元件152带动可动组件120第三侧板1212一侧以支点元件160为支点，以第二轴为轴相对于该固定组件110向Z轴正方向偏转。并且，通过控制第五磁性元件143中的电流的方向，使得与第五磁性元件143对应的第六磁性元件153受到平行于Z轴负方向的磁力，从而第六磁性元件153带动可动组件120第四侧板1214一侧以支点元件160为支点，以第二轴为轴相对于该固定组件110向Z轴负方向偏转，从而使得上述的光线经过光学元件220仍可以达到影像感测器300的第一位置处。

另外，当相机模组20由于手的震动发生转动时，该相机模组绕X轴及Y轴均转动，可以分别控制施加给压电驱动器140的电压、第三磁性元件142及第五磁性元件143中的电流方向，使其产生与震动方向相反的转动以对由于震动产生的转动进行补偿，从而使得相机模组20成像清晰。

本技术方案提供的相机模组，通过影像稳定模组驱动，使得位于影像稳定模组可动组件内的镜头模组及影像感测器偏转，从而可以补偿由于震动产生的偏转，进而可以避免相机模组在进行拍摄时由于震动而产生的成像模糊。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

1.一种相机模组，其包括：

镜头模组；

与所述镜头模组光学耦合的影像感测器；及

影像稳定模组，所述影像稳定模组包括：

具有第一收容空间的固定组件，所述固定组件还包括侧壁及一个与侧壁相连的底板，及

具有第二收容空间的可动组件，所述可动组件收容于所述第一收容空间内，所述第二收容空间用于收容所述镜头模组及影像感测器，

其特征在于：所述影像稳定模组进一步包括支点元件及压电驱动器，所述支点元件位于所述固定组件的侧壁与所述可动组件之间，且所述支点元件部分收容于所述固定组件的侧壁，部分收容于所述可动组件，所述压电驱动器固接于所述活动组件，且所述压电驱动器一端抵接于所述底板，通电的所述压电驱动器使得所述可动组件以所述支点元件为支点相对于固定组件转动。

2.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，所述压电驱动器包括一个中央设有圆形沉孔的立方体形连接体、两片压电片及一根穿设于所述沉孔的旋转轴，所述连接体具有第一外壁、与第一外壁垂直且邻接的第二外壁及与第一外壁相对且与第二外壁邻接的第三外壁，两片所述压电陶瓷片分别固设于所述第一及第二外壁，所述连接体与所述固定组件相分离，且其第三外壁与所述可动组件固接为一体，所述旋转轴与所述圆形沉孔内径较小的部分通过螺纹啮合，且所述旋转轴的一端抵接于所述底板。

3.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，所述支点元件与压电驱动器分别位于所述可动组件的两侧。

4.如权利要求3所述的相机模组，其特征在于，所述影像稳定模组进一步包括相对的第三及第四磁性元件，所述第三磁性元件设于固定组件，所述第四磁性元件设于可动组件，且所述第三及第四磁性元件位于所述压电驱动器及支点元件之间，所述第三及第四磁性元件相互作用之磁力使得所述可动组件以所述支点元件相对于所述固定组件转动，且其转动轴垂直于通电的所述压电驱动器使得所述可动组件以支点元件为支点相对于固定组件转动的转动轴。

5.如权利要求4所述的相机模组，其特征在于，所述影像稳定模组进一步包括相对的第五及第六磁性元件，所述第五磁性元件设于所述固定组件，并与所述第三磁性元件相对，所述第六磁性元件设于所述可动组件，并与所述第四磁性元件相对，所述第五及第六磁性元件相互作用之磁力使得所述可动组件以所述支点元件相对于所述固定组件转动，且其转动轴垂直于通电的所述压电驱动器使得所述可动组件以支点元件为支点相对于固定组件转动的转动轴。

6.如权利要求5所述的相机模组，其特征在于，所述固定组件为立方体框架，其包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁及第四侧壁，第一侧壁与第二侧壁相对，第三侧壁与第四侧壁相对，所述可动组件为立方体框架，其包括第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板，第一侧板与第一侧壁相对，第二侧壁与第二侧板相对，第三侧壁与第三侧板相对，第四侧壁与第二侧板相对，所述支点元件配合设置于第一侧板与第一侧壁之间，所述连接体的第三外壁固设于所述第二侧板，所述第三及第五磁性元件分别设于第三及第五侧壁，所述第四及第六磁性元件分别设于第三及第五侧板。

7.如权利要求1所述的相机模组，所述支点元件为设置于所述可动组件及固定组件之间的滚珠或者枢轴。

8.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，所述固定组件具有第一收容槽，所述可动组件具有与第一收容槽相对应的第二收容槽，所述第一收容槽和第二收容槽共同配合收容所述支点元件。

9.如权利要求1所述的相机模组，其特征在于，所述影像稳定模组进一步包括一个弹性元件，所述弹性元件连接于所述可动组件与固定组件之间。