DE112009002692T5

DE112009002692T5 - Kameramodul mit Verwackelungsschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE112009002692T5
Application number: DE112009002692T
Authority: DE
Inventors: Jae Hyuk Park; Chul Yeub Han; Soo Cheol Lim
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2013-05-02
Also published as: US20110211821A1; WO2010068048A2; CN102209933A; KR20100066678A; WO2010068048A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kameramodul, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist. Das Kameramodul umfasst eine Linseneinheit zum Ändern eines Bildes eines Gegenstandes mit einer spezifischen Vergrößerung, ein Gehäuse zum Aufnehmen der Linseneinheit, so dass sich die Linseneinheit in der Richtung einer optischen Achse bewegen kann, eine Autofokus-Aktuatoreinheit, die so installiert ist, dass sich die Linseneinheit in der Richtung der optischen Achse bewegen kann, Aufhängungselemente zum Abstützen des Gehäuses, so dass das Gehäuse in einer zur Richtung der optischen Achse senkrechten Richtung schweben kann, eine kastenartige Hülle, die derart konfiguriert ist, dass die Aufhängungselemente daran befestigt sind und das Gehäuse darin aufgenommen ist, eine Leiterplatte, die unter der Hülle angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass ein Bildsensor daran installiert ist, und einen Kompensationsaktuator, der dazu konfiguriert ist, eine durch die Vibration des Gehäuses verursachte Verlagerung zu kompensieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kameramodul, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, und insbesondere auf die Implementierung eines Kameramoduls, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, der verhindern kann, dass der Fokus einer Kamera durch die Vibration der Hände, die die Kamera während ihrer Verwendung halten, verwackelt wird, das heißt ein Kameramodul, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, der ermöglicht, dass die Dicke einer Kamera verringert wird, da der Vibrationskompensationsmechanismus neben einer Linseneinheit vorgesehen ist, und der die Menge an Strom minimiert, die zum Betreiben einer Autofokus-Aktuatoreinheit erforderlich ist, da das durch die Autofokus-Aktuatoreinheit getragene Gewicht verringert ist.
Stand der Technik
Die Mehrheit von herkömmlichen Vibrationskompensationsmechanismen wurde eher in Digitalkameras, die in der Größe flexibel sind, als in mobilen Vorrichtungen wie z. B. Mobiltelefonen, implementiert. Da jedoch mittlerweile Kameras, die in mobilen Vorrichtungen enthalten sind, wie z. B. eine Mobiltelefonkamera, Bilder mit hoher Qualität erfordern, die gleich jenen von Digitalkameras sind, wird aktiv Forschung an Vibrationskompensationsmechanismen für mobile Kameramodule durch Firmen betrieben.
Da jedoch Vibrationskompensationsmechanismen, die in Digitalkameras eingebaut sind, relativ groß sind, muss eine neue Forschung an Vibrationskompensationsmechanismen ausgeführt werden, die auf Kameras für mobile Vorrichtungen anzuwenden sind.
4 zeigt ein herkömmliches Kameramodul. Das herkömmliche Kameramodul umfasst ein Lichteintrittsfenster 10, ein unteres Gehäuse 20, ein Linsenrohr 30, eine Gruppe von Linsen 31 und 32, ein Infrarotsperrfilter 40, einen Bildsensor 50 und ein Schutzglas 60.
Genauer umfasst das herkömmliche Kameramodul die Gruppe von Linsen 31 und 32, die so konfiguriert ist, dass sie mehrere Linsen umfasst, das Linsenrohr 30, das mit der Gruppe von Linsen 31 und 32 und dem Lichteintrittsfenster 10 versehen ist, das untere Gehäuse 20, das dazu konfiguriert ist, das Linsenrohr 30 zu befestigen, das Infrarotsperrfilter 40, das dazu konfiguriert ist, Infrarotstrahlen zu blockieren, die durch die Gruppe von Linsen 31 und 32 hindurchtreten, den Bildsensor 50, der am unteren Gehäuse 20 montiert ist und dazu konfiguriert ist, ein Lichtsignal, das durch die Gruppe von Linsen 31 und 32 hindurchtritt, in ein elektrisches Signal umzusetzen, und das Schutzglas 60, das dazu konfiguriert ist, den Bildsensor 50 zu schützen.
5 zeigt den Prozess der Aufnahme eines Bildes unter Verwendung des herkömmlichen Kameramoduls. Im herkömmlichen Kameramodul ist ein Bildsensorort 53 fest und daher ist der Abstand zum Gegenstand 52, der ermöglicht, dass ein Bild am Bildsensorort 53 erzeugt wird, festgelegt. Der um den Abstand beabstandete Ort ist eine Gegenstandsoberfläche 51 mit optimalem Fokus. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird, wenn ein Gegenstand 52 auf der Gegenstandsoberfläche 51 mit optimalem Fokus liegt, ein Gegenstandsbild 54 am Bildsensorort 53 genau erzeugt und eine optimale Aufnahme kann durchgeführt werden.
Wenn jedoch eine Vibration in den Händen eines Benutzers, die das Kameramodul halten, besteht, bewegt sich das Gegenstandsbild 54 zu einem anderen Ort 55 und daher vibriert der Fokus der Kamera, so dass das Phänomen einer Unschärfe des Gegenstandsbildes auftritt.
Obwohl ein Stativ zum Verhindern, dass eine Kamera vibriert, manchmal verwendet wird, um das vorstehend beschriebene Problem zu mildern, stört das Kamerastativ allgemeine Benutzer, da es groß ist, schwer ist und ein kompliziertes Verwendungsverfahren aufweist. Wenn ein Benutzer aufgrund der obigen Unbequemlichkeit versucht, ein Bild ohne Verwendung des Kamerastativs aufzunehmen, wird der Fokus des Kameramoduls durch die Vibration der Hände des Benutzers verwackelt und daher tritt eine Verringerung der Qualität eines aufgenommenen Bildes auf.
Die obigen Probleme betreffen nicht nur die Bedürfnisse der Verbraucher an der bequemen Verwendung von Kameras und einer hohen Bildqualität, sondern verursachen auch Kosten, die sich aus dem Wegwerfen von Fotos mit niedriger Qualität ergeben.
Offenbarung
Technisches Problem
Folglich wurde die vorliegende Erfindung im Gedanken an die obigen Probleme, die im Stand der Technik auftreten, durchgeführt und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kameramodul zu implementieren, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, der verhindern kann, dass der Fokus einer Kamera durch die Vibration der Hände, die die Kamera während ihrer Verwendung halten, verwackelt wird, und ein Kameramodul zu schaffen, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, der ermöglicht, dass die Dicke einer Kamera verringert wird, da der Vibrationskompensationsmechanismus neben einer Linseneinheit vorgesehen ist, und der die Menge an Strom, die zum Betreiben einer Autofokus-Aktuatoreinheit erforderlich ist, minimiert, da das durch die Autofokus-Aktuatoreinheit getragene Gewicht verringert ist.
Technische Lösung
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, schafft die vorliegende Erfindung ein Kameramodul, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, mit einer Linseneinheit mit mehreren Linsen zum Ändern eines Bildes eines Gegenstandes mit einer spezifischen Vergrößerung; einem Gehäuse zum Aufnehmen der Linseneinheit, so dass sich die Linseneinheit in der Richtung einer optischen Achse bewegen kann; einer Autofokus-Aktuatoreinheit, die in der Linseneinheit und im Gehäuse installiert ist, so dass sich die Linseneinheit in der Richtung der optischen Achse bewegen kann; Aufhängungselementen zum Abstützen des Gehäuses parallel zur Richtung der optischen Achse, so dass das Gehäuse in einer zur Richtung der optischen Achse senkrechten Richtung schweben kann; einer kastenartigen Hülle, die derart konfiguriert ist, dass die Aufhängungselemente daran befestigt sind und das Gehäuse darin aufgenommen ist; einer Leiterplatte, die unter der Hülle angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass ein Bildsensor daran installiert ist; und einem Kompensationsaktuator, der im Gehäuse und in der Hülle installiert ist und dazu konfiguriert ist, eine Verlagerung, die durch eine Vibration des Gehäuses verursacht wird, zu kompensieren.
Ferner können die Aufhängungselemente vier Aufhängungsdrähte sein, die die vier Ecken des kastenartigen Gehäuses abstützen.
Weiterhin kann das Kameramodul ferner einen Verlagerungssensor zum Erfassen einer Vibrationsverlagerung des Gehäuses umfassen.
Weiterhin kann die Autofokus-Aktuatoreinheit aus einem Schwingspulen-, piezoelektrischen oder Formgedächtnislegierungs-Aktuator (SMA-Aktuator) gebildet sein.
Weiterhin kann der Kompensationsaktuator zweite Spulen, die jeweils an den vier Seitenwänden des Gehäuses vorgesehen sind, zweite Magnete, die an den vier Seitenwänden der Hülle so, dass sie jeweils den zweiten Spulen zugewandt sind, vorgesehen sind, und Metalljoche, die dazu konfiguriert sind, die Magnetkraft der Magnete zu konzentrieren, umfassen.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kameramodul, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, geschaffen. Das heißt, die vorliegende Erfindung implementiert ein Kameramodul, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, der verhindern kann, dass der Fokus einer Kamera durch die Vibration der Hände, die die Kamera während ihrer Verwendung halten, verwackelt wird, und die vorliegende Erfindung schafft ein Kameramodul, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, der ermöglicht, dass die Dicke einer Kamera verringert wird, da der Vibrationskompensationsmechanismus neben einer Linseneinheit vorgesehen ist, und der die Menge an Strom, die zum Betreiben einer Autofokus-Aktuatoreinheit erforderlich ist, minimiert, da das durch die Autofokus-Aktuatoreinheit getragene Gewicht verringert ist.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht eines Kameramoduls in auseinandergezogener Anordnung, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
2 ist eine Schnittansicht des Kameramoduls, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
3 ist eine detaillierte Schnittansicht des Kameramoduls, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
4 ist eine detaillierte Schnittansicht eines herkömmlichen Kameramoduls; und
5 ist ein Diagramm, das die Einstellung eines Fokus des herkömmlichen Kameramoduls darstellt.
Bezugszeichenliste

100: Kameramodul
120: Gehäuse
140: Aufhängungselement
160: Leiterplatte
165: Verlagerungssensor
171: Zweite Spule
173: Metalljoch
110: Linseneinheit
130: Autofokus-Aktuatoreinheit
150: Hülle
161: Bildsensor
170: Kompensationsaktuator
172: Zweiter Magnet

Form für die Erfindung
Ein Kameramodul 100, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, wird nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, umfasst das Kameramodul 100, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, eine Linseneinheit 110, ein Gehäuse 120, eine Autofokus-Aktuatoreinheit 130, ein Aufhängungselement 140, eine Hülle 150, eine Leiterplatte 160 und einen Kompensationsaktuator 170.
Die Linseneinheit 110 umfasst mehrere Linsen, die verwendet werden, um ein Bild eines Gegenstandes mit einer spezifischen Vergrößerung zu ändern.
Das Gehäuse 120 nimmt die Linseneinheit 110 auf, ermöglicht, dass sich die Linseneinheit 110 in der Richtung einer optischen Achse bewegt, und umfasst eine Autofokus-Aktuatoreinheit 130 darin.
Die Autofokus-Aktuatoreinheit 130 wird verwendet, um die Linseneinheit 110 in der Richtung einer optischen Achse zu bewegen, ist im Gehäuse 120 vorgesehen und kann aus einem Schwingspulen-, piezoelektrischen oder Formgedächtnisaktuator gebildet sein.
Eine erste Spule 131 ist um die äußere Oberfläche der Linseneinheit 110 gewunden und ein erster Magnet 132 ist im Gehäuse 120 so angeordnet, dass er der ersten Spule 131 gegenüberliegt. Die vorstehend beschriebene Autofokus-Aktuatoreinheit 130 bewegt die Linseneinheit 110 in der Z-Richtung, das heißt der Richtung einer optischen Achse, unter Verwendung einer elektromagnetischen Kraft, die zwischen einem elektrischen Feld, das dem Strom zuzuschreiben ist, der durch die erste Spule 131 fließt, und einem Magnetfeld, das dem ersten Magneten 132 zuzuschreiben ist, erzeugt wird.
Die Aufhängungselemente 140 stützen das Gehäuse 120 parallel zur Richtung der optischen Achse ab, so dass sich das Gehäuse 120 in der zur Richtung der optischen Achse senkrechten Richtung bewegen kann. Hier können die Aufhängungselemente 140 aus Aufhängungsdrähten oder Blattfedern gebildet sein und sind an den vier Ecken des Gehäuses 120 vorgesehen. Ferner stützen die Aufhängungselemente 140 das Gehäuse 120 ab, wodurch verhindert wird, dass sich das Gehäuse 120 in Bezug auf die Richtung der optischen Achse neigt.
Die Hülle 150 wird verwendet, um das Gehäuse 120 und das Aufhängungselement 140, das das Gehäuse 120 abstützt, aufzunehmen. Ferner ist die Hülle 150 so konfiguriert, dass ein Loch, durch das ein Bildsensor 161 hindurchgeht, in ihrer Unterseite ausgebildet ist, die Aufhängungselemente 140 an ihrer Unterseite befestigt sind und eine Abdeckplatte 151 an ihrer Oberseite angebracht ist.
Die Leiterplatte 160 ist mit dem Bildsensor 161 versehen und ist an der Hülle 150 angeordnet. Verschiedene Typen von passiven Elementen zum Ansteuern der Autofokus-Aktuatoreinheit 130 und des Kompensationsaktuators 170 zusammen mit dem Bildsensor 161 sind über der Leiterplatte 160 angeordnet.
Der Kompensationsaktuator 170 wird verwendet, um die horizontale Vibration des Gehäuses 120 in der X- und Z-Richtung zu kompensieren, die sich aus der Vibration der Hände des Benutzers ergibt. Der Kompensationsaktuator 170 ist am Gehäuse 120 und an der Hülle 150 angebracht und umfasst zweite Spulen 171, zweite Magnete 172 und Metalljoche 173.
Die zweiten Spulen 171 sind in einer rechteckigen oder quadratischen Form gewickelt und sind jeweils an den vier Seitenwänden des Gehäuses 120 angebracht. Strom fließt durch die zweiten Spulen 171. Die zweiten Magnete 172 sind an den vier Seitenwänden der Hülle 150 so angebracht, dass sie jeweils den vier zweiten Spulen 171 zugewandt sind. Die Magnetkraft der zweiten Magnete 172 wird durch die Metalljoche 173 an den zweiten Spulen 171 konzentriert.
Der Kompensationsaktuator 170 ist neben der Linseneinheit 110 angebracht und beeinflusst die Dicke der Kamera nicht, was mit dem Trend von jüngeren Kameras in Richtung Dünnheit und leichtem Gewicht konsistent ist. Ferner beeinflusst der Kompensationsaktuator 170 das Gewicht der Linseneinheit 110, die durch die Autofokus-Aktuatoreinheit 130 angetrieben wird, nicht und beeinflusst daher die Menge an Strom, die verbraucht wird, wenn sich die Linseneinheit 110 vertikal bewegt, nicht.
Ein Vibrationskompensationsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Wenn die Verlagerung des Gehäuses 120 erfasst wird, wird ein Signal durch den Verlagerungssensor 165 zu einer Antriebssteuereinheit gesandt, das Signal wird von der Antriebssteuereinheit zu einem Treiber gesandt und das Signal wird zu den zweiten Spulen 171 gesandt, wodurch der Kompensationsaktuator 170 angetrieben wird. Das heißt, wenn die Vibration der Hände eines Benutzers durch den Verlagerungssensor 165 erfasst wird, während ein Bild eines Gegenstands aufgenommen wird, wird ein Signal zur Antriebssteuereinheit gesandt und die Linseneinheit 110 wird in der X- und Y-Richtung bewegt, wodurch die Linsen der Kamera fokussiert werden.
Selbst wenn die Vibration der Hände auf das Gehäuse 120 übertragen wird, wird das Gehäuse 120 durch die Kompensation des Kompensationsaktuators 170 immer an einem Referenzort gehalten und daher wird ein Bild eines Gegenstandes, das durch den Bildsensor 161 über die Linseneinheit 110 aufgenommen wird, klar.
Die vorstehend beschriebene Konfiguration hat den Vorteil, dass sie durch Modifizieren des äußeren Abschnitts eines herkömmlichen Autofokus-Kameramoduls direkt eine Vibrationskompensationsfunktion schafft. Ferner können eine Abstützung und eine Führungsstruktur, die in der Führungs- oder Kugelstruktur eines herkömmlichen Kameramoduls erforderlich sind, weggelassen werden, so dass es möglich ist, eine einfache Struktur, eine leichte Montage und eine kleine Größe zu verwirklichen. Überdies kann die Neigung der Autofokus-Aktuatoreinheit 130, die in Bezug auf die Richtung einer optischen Achse auftreten kann, unter Verwendung der Aufhängungselemente 140 verringert werden.
Obwohl das Kameramodul, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen, Zusätze und Substitutionen innerhalb des Bereichs, der nicht vom Gedanken der Erfindung abweicht, möglich sind.

Claims

Kameramodul, das mit einem Vibrationskompensationsmechanismus ausgestattet ist, das umfasst: eine Linseneinheit mit mehreren Linsen zum Ändern eines Bildes eines Gegenstandes mit einer spezifischen Vergrößerung; ein Gehäuse zum Aufnehmen der Linseneinheit, so dass sich die Linseneinheit in einer Richtung einer optischen Achse bewegen kann; eine Autofokus-Aktuatoreinheit, die in der Linseneinheit und im Gehäuse installiert ist, so dass sich die Linseneinheit in der Richtung der optischen Achse bewegen kann; Aufhängungselemente zum Abstützen des Gehäuses parallel zur Richtung der optischen Achse, so dass das Gehäuse in einer zur Richtung der optischen Achse senkrechten Richtung schweben kann; eine kastenartige Hülle, die so konfiguriert ist, dass die Aufhängungselemente daran befestigt sind und das Gehäuse darin aufgenommen ist; eine Leiterplatte, die unter der Hülle angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass ein Bildsensor daran installiert ist; und einen Kompensationsaktuator, der im Gehäuse und in der Hülle installiert ist und dazu konfiguriert ist, eine durch eine Vibration des Gehäuses verursachte Verlagerung zu kompensieren.
Kameramodul nach Anspruch 1, wobei die Aufhängungselemente vier Aufhängungsdrähte sind, die vier Ecken des kastenartigen Gehäuses abstützen.
Kameramodul nach Anspruch 1, das ferner einen Verlagerungssensor zum Erfassen einer Vibrationsverlagerung des Gehäuses umfasst.
Kameramodul nach Anspruch 1, wobei die Autofokus-Aktuatoreinheit aus einem Schwingspulen-, piezoelektrischen- oder Formgedächtnislegierungs-Aktuator (SMA-Aktuator) gebildet ist.
Kameramodul nach Anspruch 1, wobei der Kompensationsaktuator zweite Spulen, die jeweils an vier Seitenwänden des Gehäuses vorgesehen sind, zweite Magnete, die an vier Seitenwänden der Hülle so vorgesehen sind, dass sie jeweils den zweiten Spulen zugewandt sind, und Metalljoche, die dazu konfiguriert sind, die Magnetkraft der Magnete zu konzentrieren, umfasst.