CN114697485A - 微型相机内移动图像传感器的防抖模块 - Google Patents
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Abstract
一种微型相机内移动图像传感器的防抖模块，在照相机镜头模块的壳体内至少设有一个低压型音叉式压电致动器，再设有容纳在壳体中的图像传感器元件；该压电致动器的驱动为音叉形状，用来放大变形量而以该音叉尖端与连动件进行点接触，并且连动件带动图像传感器元件进行移动；如果压电致动器被驱动时，则能使该压电致动器的尖端与连动件产生摩擦推力，使得图像传感器元件在垂直于拍摄方向的X轴及Y轴方向上自由移动，由于移动更为平稳，且易于控制而结构精简、易于操作，同时，适用于需要大推力，长行程的相机模块装置。
Description
技术领域
本发明是关于一种微型相机内移动图像传感器的防抖模块，尤指一种提供不占空间、重量轻、大推力、不受高频干扰的微型相机内移动图像传感器的防抖模块。
背景技术
智能手机的相机模块在微小化情况下，它们的小镜头光圈和低透光的塑胶材料，使得进入图像传感器的光量明显少于数字相机原本接收的光量；这需要更长的曝光时间，这个缺点也造成了手振的影响明显的增加；多年来，光学式图像的防抖技术是消除由于无意识的手部运动或相机抖动造成的模糊效果的最有效方法，也是专业相机中提供高质量图像品质不可或缺的技术。
智能手机内用自动聚焦(AF)机构来调整光学透镜沿着相机的光轴(称为Z轴)作为单个刚体移动，调整被摄物体的焦距以聚焦在图像传感器表面；同时，又增加了光学防抖(OIS)机制来稳定光学图像，主要是通过调整光学镜头在X和/或Y轴上的位置来感测并补偿外部的不正常抖动及外物干扰；相机常见的防抖技术主要分为两种，第一种是镜头防抖，通过移动光学透镜来校正图像的技术，这通常需要有较大的空间；另外，特别是针对108/200M照相机模块的照相机装置，该镜头模块达到七枚镜片组成，其重量远重于图像传感器，因此在高像素及大镜头发展趋势下，若要将这种移动光学透镜的技术应用于具有许多空间限制的小型数字相机上，终究是愈加困难再有突破；因此，通过移动图像传感器来校正手部运动的改进技术被提出；即第二种防抖技术称为”图像传感器防抖”，也就是通过移动图像传感器位移来稳定图像品质，达到光学防抖效果；这种以感光元件位移式稳定方式有其优势，主要是可以更精确控制X轴和Y轴的动态，可以消除更高频干扰，例如手部抖动或乘坐于汽机车上所造成的抖动，通过整套光学防抖，本发明即是以此方向来研发有关于微型相机内移动图像传感器的防抖模块。
发明内容
本发明之主要目的，在照相机镜头模块的壳体内至少设有一个低压型音叉式压电致动器，再设有容纳在壳体中的图像传感器元件；该压电致动器的驱动为音叉形状，用来放大变形量而以该音叉尖端与连动件进行点接触，并且连动件带动图像传感器元件进行移动；如果压电致动器被驱动时，则能使该压电致动器的尖端与连动件产生摩擦推力，使得图像传感器元件在垂直于拍摄方向的X轴及Y轴方向上自由移动，由于移动更为平稳，且易于控制而结构精简、易于操作，同时，适用于需要大推力，长行程的相机模块装置。
为达到上述的目的，本发明可以下列的方式来达成的：
设一镜片组及采用音圈电动机为推力的自动对焦系统，由此推动镜头沿着光轴往Z方向做对焦动作；其特征在于：一移动图像传感器及防抖模块，设于该镜头及自动对焦模块的下方，包含有：一上盖，于中央设有一中孔；一图像传感板，具有一柔性电路基板，并在该柔性电路板上设有图像传感器，该图像传感板的图像信号通过侧边的柔性电路支板，将图像信号由第一动子部连接到定子部：一第一动子部，于一侧面与上述的图像传感板所连接，且该第一动子部上设有数个含滚珠的滚珠槽；在第一动子部的另一侧面则设有一霍尔传感器及第一轴向导槽，该第一轴向导槽的一端设有第一通孔；二组压电超音波电动机模块，皆包含有一音叉结构、二压电块、一电源装置，该音叉结构于一端两侧相对设有振动爪，另端则设有接地端，而二压电块分别置于音叉结构的二侧，并连接有交流电压，通电后能使振动爪于尖端产生振动推力；其中一组压电超音波电动机模块穿设于第一动子部第一轴向导槽端部的第一通孔，与图像传感板的柔性电路基板相接，且该压电超音波电动机模块的二振动爪朝向第一轴向导槽的另一端；一第二动子部于下表面埋射一金属板，又于上表面设有数个含滚珠的滚珠槽,其滚动方向限制在X轴方向；该第二动子部又于上、下表面又分别设有一固定槽，在该固定槽上分别接设有一X轴压电传动件及Y轴压电传动件；该第二动子部于上、下表面又分别设有一X轴及Y轴方向的感应磁石，该上表面的感应磁石与第一动子部下表面的霍尔传感器相感应；一定子部，于上表面分别各设数个含滚珠的滚珠槽,其滚动方向限制在Y轴方向；在该定子部上设有第二导槽，该第二导槽一端设有第二通孔，用以组设另一组压电超音波电动机模块；一信号电路板，设于定子部的下方，并设有一霍尔传感器，能相对于第二动子部的感应磁石；该第一动子部的压电超音波电动机模块，与定子部的压电超音波电动机模块，分别与X轴压电传动件及Y轴压电传动件相咬合，该X轴压电传动件及Y轴压电传动件以一端伸入二振动爪之间，当输入正或负电压即会产生一共振模态，分别在音叉结构的振动爪尖端形成一椭圆形的运动轨迹，以推动X轴压电传动件及Y轴压电传动件沿着轴向进行移动，以消除或补正图像产生的抖动。
因此，本发明之特色，在通过压电超音波电动机驱动单元及图像传感器防抖电路启动后，该音叉结构的两振动爪尖端所形成椭圆形的运动轨迹(elliptical motion)，以推动物体移动，在不同的频率驱动下，能产生逆时钟与顺时钟运动轨迹，能产生大推力，并将X轴或Y轴的压电传动件推出或推回，而带动图像传感器元件前进或后退。
附图说明
图1是本发明之组合外观图。
图2是本发明的零件展开分解图。
图3是本发明图像传感器基板的大部结构分解图。
图4是本发明防手抖第一动子部的大部结构分解图。
图5是本发明之剖视结构图。
图6是本发明防手抖第一动子部的正面结构示意图。
图7是本发明防手抖第一动子部的反面结构示意图。
图8是7图的局部剖面放大图。
图9是本发明运用之压电超音波电动机模块结构说明图。
图10是本发明运用之压电超音波电动机模块驱动说明图。
图11是本发明防手抖第二动子部的大部结构分解图。
图12是本发明防手抖定子部、柔性电路板、压电超音波电动机模块等结构的相关配置图。
附图标记列表：1-镜头及自动对焦模块；2-上盖；21-中孔；3-图像传感板；31-柔性电路基板；32-图像传感器；33-镜座；34-滤镜；35-柔性电路支板；4-滚珠；5-第一动子部；51-滚珠槽；52-霍尔传感器；53-第一导槽；531-第一通孔；6-压电超音波电动机模块；6’-压电超音波电动机模块；61-音叉结构；611-振动爪；612-振动爪；613-接地端；614-尖端；615-尖端；62-压电块；63-压电块；64-电源装置；7-滚珠；8-X轴压电传动件；9-Y轴压电传动件；10-第二动子部；101-滚珠槽；102-固定槽；103-固定槽；104-感应磁石；105-感应磁石；106-金属板；11-滚珠；12-霍尔传感器；13-防手抖定子部；131-滚珠槽；132-端子；14-信号电路板；T1-轨迹；T2-轨迹。
具体实施方式
请配合参看图1、图2所示，本发明所揭示的微型相机内移动图像传感器的防抖模块，设有一镜头及自动对焦模块1，包含有镜片组及采用音圈电动机为推力的自动对焦系统，由此推动镜头沿着光轴往Z方向做对焦动作，惟此可采用现有的技术即可，自不多赘述。
一移动图像传感器及防抖模块A，设于该镜头及自动对焦模块1的下方，包含有：一上盖2，于中央又设有一中孔21。
请配合参看图2、图3、图4所示，一图像传感器基板3，具有一柔性电路基板31，并在该柔性电路板31上设有图像传感器32及镜座33，并将一滤镜34设于该镜座33上，用以屏蔽红外线，该图像传感器基板3的图像信号通过侧边设二条或二条以上的柔性电路支板35，能将图像信号由第一动子部5连接到定子部13：在图3所示的柔性电路支板35为一种范例，设于该柔性电路基板31的两相对边上，亦可因需要而在柔性电路基板31的另一相对边上再设一组，惟这仅是线路的增加，乃习知技艺即可达成，故未予赘绘图式。
请配合参看图4、图6、图7所示，一第一动子部5，于一侧面与上述的图像传感板3所连接，且该第一动子部5的四个角落各设有一滚珠槽51，该滚珠槽51的形状为圆柱槽，各供一滚珠4置入，该第一动子部5的上方与上盖2形成z-轴方向的限位(请配合参看图2及图5所示)，实际测试时，该四个滚珠4能允许第一动子部5沿X轴或Y轴平移200～300um的防手抖补偿位移为佳；在第一动子部5的另一侧面，如图7所示，设有一霍尔传感器52及第一轴向导槽53，该第一轴向导槽53以X轴向为实施例，并在该第一轴向导槽53的一端设有第一通孔531。
请参看图8、9所示，二组压电超音波电动机模块6,6’，结构皆相同，皆包含有一音叉结构61、二压电块62,63、一电源装置64，该音叉结构61于一端两侧相对设有振动爪611,612，另端则设有接地端613，而二压电块62,63分别置于音叉结构61的二侧，并连接有交流电压64，通电使振动爪611,612于尖端614,615产生振动推力；如图2、6、7所示，其中一组压电超音波电动机模块6穿设于第一动子部5第一轴向导槽53端部的第一通孔531，与图像传感器基板3的柔性电路基板31相接，且该压电超音波电动机模块6的二振动爪611,612朝向第一轴向导槽53的另一端。
如图2、11、12所示，一第二动子部10于下表面埋射一金属板106，又于上表面的四个角落分别各设有一个X轴方向的滚珠槽101，在该四个X轴方向的滚珠槽101内，又容设有一滚珠7，使该第一动子部5与OIS第二动子部10得以做X轴向的相对运动；该第二动子部10于上、下表面又分别设有一固定槽102,103，在该固定槽102,103上分别接设有一X轴压电传动件8及Y轴压电传动件9；该第二动子部10于上、下表面又分别设有一X轴及Y轴方向的感应磁石104,105，该上表面的感应磁石104能(请配合参看图7所示)与第一动子部5下表面的霍尔传感器52相感应，做X轴方向的控制。
如图2、12所示，一定子部13，于上表面的四个角落分别各设有一个Y轴方向的滚珠槽131，在该四个Y轴方向的滚珠槽131内，又容设有一滚珠11，可供第二动子部10做Y轴向的相对运动；在该定子部13上设有第二导槽132，该第二导槽132以Y轴向为实施例，一端设有第二通孔133，用以组设另一组压电超音波电动机模块6’。
一信号电路板14，设于定子部13的下方，并设有一霍尔传感器141，能相对于第二动子部10的感应磁石105做Y轴方向的控制。
图7所示第一动子部5的压电超音波电动机模块6，与图12所示定子部13的压电超音波电动机模块6’，分别与图11所示的X轴压电传动件8及Y轴压电传动件9相咬合，作动的方式如图10所示，当X轴压电传动件8及Y轴压电传动件9以一端伸入二振动爪611,612之间，当输入正或负电压即会产生一共振模态，分别在音叉结构61的振动爪611,612尖端614,615形成一椭圆形的逆时钟或顺时钟运动轨迹T1,T2(elliptical motion)，以推动X轴压电传动件8及Y轴压电传动件9沿着轴向进行移动，以消除或补正图像产生的抖动，达到相机防抖的功能。
由于本发明的移动图像传感器的防抖模块，系采用了压电超音波电动机模块，空间占用不大，但却产生了大推力的优点，较习用高3-5倍之多，能轻易搭载较先进的高像素大镜头而不失去动力；又由于推力本身不受其他的磁力所干扰，因此准确率亦高，是本发明之主要优点。
唯，以上所述之方法，仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明之使用机械或程序；故当熟习此技艺所作出等效或轻易的变化者，在不脱离本发明之精神与范围下所作之均等变化与修饰，例如：音叉结构造形之简单改变，滚珠使用不同的材质，或者方向简单变化，但实际仍是本发明的方法特征所在时，皆应涵盖于本发明之专利范围内。
Claims (8)
1.一种微型相机内移动图像传感器的防抖模块，至少包含有：
一镜片组及采用音圈电动机为推力的自动对焦系统，由此推动镜头沿着光轴往Z方向做对焦动作；其特征在于：
一移动图像传感器及防抖模块，设于该镜头及自动对焦模块的下方，包含有：一上盖，于中央设有一中孔；
一图像传感器基板，具有一柔性电路基板，并在该柔性电路板上设有图像传感器，该图像传感器基板的图像信号通过侧边的柔性电路支板，将图像信号由第一动子部连接到定子部：
一第一动子部，于一侧面与上述的图像传感器基板所连接，且该第一动子部上设有数个含滚珠的滚珠槽；在第一动子部的另一侧面则设有一霍尔传感器及第一轴向导槽，该第一轴向导槽的一端设有第一通孔；
二组压电超音波电动机模块，皆包含有一音叉结构、二压电块、一电源装置，该音叉结构于一端两侧相对设有振动爪，另端则设有接地端，而二压电块分别置于音叉结构的二侧，并连接有交流电压，通电后能使振动爪于尖端产生振动推力；其中一组压电超音波电动机模块穿设于第一动子部第一轴向导槽端部的第一通孔，与图像传感板的柔性电路基板相接，且该压电超音波电动机模块的二振动爪朝向第一轴向导槽的另一端；
一第二动子部于下表面埋射一金属板，又于上表面设有数个含滚珠的滚珠槽；该第二动子部又于上、下表面又分别设有一固定槽，在该固定槽上分别接设有一X轴压电传动件及Y轴压电传动件；该第二动子部于上、下表面又分别设有一X轴及Y轴方向的感应磁石，该上表面的感应磁石与第一动子部下表面的霍尔传感器相感应；
一定子部，于上表面分别各设数个含滚珠的滚珠槽；在该定子部上设有第二导槽，该第二导槽一端设有第二通孔，用以组设另一组压电超音波电动机模块；
一信号电路板，设于定子部的下方，并设有一霍尔传感器，能相对于第二动子部的感应磁石；
该第一动子部的压电超音波电动机模块，与定子部的压电超音波电动机模块，分别与X轴压电传动件及Y轴压电传动件相咬合，该X轴压电传动件及Y轴压电传动件以一端伸入二振动爪之间，在输入电压而产生共振模态，分别在音叉结构的振动爪尖端形成一椭圆形的运动轨迹，以推动X轴压电传动件及Y轴压电传动件沿着轴向进行移动。
2.根据权利要求1所述的微型相机内移动图像传感器的防抖模块，其特征在于：该图像传感板于柔性电路基板上设有一镜座，并将一滤镜设于该镜座上。
3.根据权利要求1所述的微型相机内移动图像传感器的防抖模块，其特征在于：该图像传感器基板的侧边设二条柔性电路支板。
4.根据权利要求1所述的微型相机内移动图像传感器的防抖模块，其特征在于：该图像传感板的侧边设二条以上的柔性电路支板。
5.根据权利要求1所述的微型相机内移动图像传感器的防抖模块，其特征在于：该第一动子部的滚珠槽设有四个。
6.根据权利要求1所述的微型相机内移动图像传感器的防抖模块，其特征在于：该第一动子部的滚珠槽的形状为圆柱槽。
7.根据权利要求1所述的微型相机内移动图像传感器的防抖模块，其特征在于：该第一动子部的第一轴向导槽是沿X轴为方向，而该定子部的第二导槽是沿Y轴为方向。
8.根据权利要求1所述的微型相机内移动图像传感器的防抖模块，其特征在于：该第二动子部上的滚珠槽为朝X轴方向，而定子部的滚珠槽为Y轴方向。
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