TW202134765A

TW202134765A - 光學圖像穩定化攝像裝置

Info

Publication number: TW202134765A
Application number: TW110118343A
Authority: TW
Inventors: 發明人放棄姓名表示權
Original assignee: 大陸商昆山聯滔電子有限公司
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2021-09-16
Also published as: TWI811684B

Abstract

一種光學圖像穩定化攝像裝置，其包括基座、第一承載件、第二承載件、攝像模組、第一光學補償元件、第二光學補償元件和導引元件。第一光學補償元件的第一力交互作用件與第二力交互作用件產生力交互作用，使第二承載件以與光學鏡頭的光軸相交的軸移動而對光學鏡頭進行光學補償。第二光學補償元件包括設置在基座的第三力交互作用件和設置在第一承載件的第四力交互作用件。第三力交互作用件與第四力交互作用件產生力交互作用，使第一承載件通過導引元件導引在基座上繞與光軸平行的軸移動，而對光學鏡頭進行光學補償。

Description

光學圖像穩定化攝像裝置

本發明係有關於攝像裝置防手震的技術領域，特別是有關於一種能夠在現有四軸防手震之外再增加使鏡頭繞與其光軸平行的軸心旋轉而起到影像補償作用的五軸防手震功能的光學圖像穩定化攝像裝置。

攝像裝置通常具有防手震的機構，其用於使用者在拍攝影像時可以針對使用者手握的震動進行補償，而得到品質良好的影像。現有的具有光學防手震機構的攝像裝置只能對四軸的震動進行補償，即對於與鏡頭光軸正交的X軸或Y軸方向的線性移動、以X軸為軸的轉動(pitch)和以Y軸為軸的轉動(yaw)等四個方向的手震進行補償，但是對於與鏡頭光軸平行的方向(Z軸)上的手震，目前仍然無法做到補償。

本發明實施例提供一種光學圖像穩定化攝像裝置，解決目前對於與鏡頭光軸平行的方向(Z軸)上的手震仍然無法進行補償的問題。

為了解決上述問題，本發明是以如下所述的方式實現：

本發明提供一種光學圖像穩定化攝像裝置，其包括基座、第一承載件、第二承載件、攝像模組、第一光學補償元件、第二光學補償元件和導引元件。第一承載件與所述基座滑動組接。第二承載件可移動地與所述第一承載件組接，攝像模組包括承載於所述第二承載件的光學鏡頭和圖像感測器。第一光學補償元件包括設置在第一承載件的第一力交互作用件和設置在第二承載件的第二力交互作用件，第一力交互作用件與第二力交互作用件可產生力交互作用，使第二承載件相對於第一承載件移動而對光學鏡頭進行光學補償。第二光學補償元件包括設置在基座的第三力交互作用件和設置在第一承載件的第四力交互作用件。導引元件連接基座與第一承載件。第三力交互作用件與第四力交互作用件可產生力交互作用，使第一承載件通過導引元件導引在基座上繞與光軸平行的第三軸移動，而對光學鏡頭進行光學補償。

本發明的光學圖像穩定化攝像裝置通過第一光學補償元件使承載光學鏡頭的第二承載件以與光學鏡頭的光軸相交的第一軸或/和第二軸移動而對光學鏡頭進行補償，如此第一光學補償元件使光學鏡頭在第一軸和/或第二軸的方向上移動和轉動而實現四軸影像補償，另外本發明的光學圖像穩定化攝像裝置通過第二光學補償元件使第一承載件通過導引元件的導引而以與光學鏡頭的光軸平行的第三軸為軸心轉動，體現了五軸的影像補償，因此本發明的光學圖像穩定化攝像裝置比現有的四軸防手震機構，可以對光學鏡頭進行更多方向的影像補償，而得到品質更好的圖像。

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，其中圖1是本發明一實施例的光學圖像穩定化攝像裝置的立體圖，圖2是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的部分立體分解圖，圖3是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的另一視角的部分立體分解圖，圖4是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的俯視圖、圖5是圖4沿A-A線的剖視圖，圖6是圖4沿B-B線的剖視圖；如圖所示，本實施例的光學圖像穩定化攝像裝置1包括基座10、第一承載件20、第二承載件30、攝像模組40、第一光學補償元件50、第二光學補償元件60和導引元件70。本實施例的光學圖像穩定化攝像裝置1還包括第三承載件80和自動對焦組件90。

本實施例的第一光學補償元件50可以使攝像模組40在與其光軸相交的第一軸和/或第二軸做線性移動或轉動而對攝像模組進行四軸光學補償，第二光學補償元件60和導引元件70則使攝像模組40繞與攝像模組的光軸平行的第三軸旋轉，從而實現對攝像模組進行第五軸光學補償。以下分別對各元件的結構與功效做出說明。

如圖2、圖3、圖5和圖6所示，攝像模組40和承載攝像模組40的第二承載件30都設置在第一承載件20上，導引元件70設置在第一承載件20與基座10之間，第二光學補償元件60分別設置在基座10與第一承載件20上，第二光學補償元件60驅動第一承載件20使其在基座10上通過導引元件70的導引而繞與攝像模組40平行的第三軸L3轉動。如圖5所示，攝像模組40包括承載於第二承載件30的光學鏡頭41和圖像感測器42，外部光線通過光學鏡頭41成像後由圖像感測器42接收並轉換成影像訊號。

請參閱圖7、圖8、圖9、圖10、圖11和圖12，其中圖7是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的移除基座和外殼件後的立體圖，圖8是圖7的部分立體分解圖，圖9是圖7光學圖像穩定化攝像裝置的移除框體和柔性電路板後的立體圖，圖10是圖9的光學圖像穩定化攝像裝置移除攝像模組承載座後的立體圖，圖11是圖9的俯視圖，圖12是圖11沿C-C線的剖視圖；如圖所示，攝像模組40的光學鏡頭41設置在第三承載件80上，第一承載件20包括第一承載件本體21和設置在第一承載件本體21的框體22。第二承載件30設置在框體22內，框體22圍繞第二承載件30、第三承載件80和攝像模組40。如圖8和圖9所示，第二承載件30包括可繞第一軸L1擺動地設置在第一承載件20的下承載體31、可繞第二軸L2擺動地設置在下承載體31的上承載體32、和固定於上承載體32的攝像模組承載座34，第三承載件80可移動地設置在攝像模組承載座34中。框體22具有兩個相對設置的第一安裝槽221，下承載體31的兩個第一支撐部311插置於第一安裝槽221，從而實現可下承載體31與上承載體32一起繞第一軸L1擺動的結構，在下承載體31的上表面也設有兩個第二安裝槽312，第二安裝槽312與第一支撐部311是交錯配置在下承載體31的四個側邊，上承載體32的兩個第二支撐部321插置在第二安裝槽312，從而實現上承載體32繞第二軸擺動的結構。第三承載件80設置在攝像模組承載座34，而設置於第三承載件80的光學鏡頭41隨著下承載體31與上承載體32繞第一軸L1與第二軸L2擺動。如圖9所示，攝像模組承載座34包括上承載座341與下承載座342，上承載體32固定於上承載座341的頂側，下承載座342連接上承載座341相對於頂側的底側，下承載體31環繞下承載座342，第三承載件80位於上承載座341中，圖像感測器42位於下承載座342中。

如圖8、圖10和圖12所示，第一光學補償元件50包括設置在第一承載件20的第一力交互作用件51和設置在第二承載件30的第二力交互作用件52，第一力交互作用件51與第二力交互作用件52產生力交互作用，使第二承載件30以與光學鏡頭41的光軸相交的第一軸L1或/和第二軸L2移動而對光學鏡頭41進行光學補償。本實施例的第一力交互作用件51為線圈，第二力交互作用件52為永久磁鐵。如圖8所示，第一力交互作用件51設置在第一承載件20的框體22中，而且第一力交互作用件51的線圈為三角形，從而通過與框體22的四個角部的構型配合定位在框體22內，如圖9所示，第二力交互作用件52設置在上承載座341，上承載座341包括貫穿其側面的開口3411，第二力交互作用件52設置在開口3411。如圖10和圖11所示，四個第二力交互作用件52與第一力交互作用件51對應設置。當電流流經第一力交互作用件51時，會依據電流方向產生不同磁力方向的磁場，並與第二力交互作用件52的永久磁鐵產生磁力交互作用，使第二力交互作用件52根據第一力交互作用件51產生的磁場而往與第二承載件30正交的不同方向推動，再通過前述下承載體31與上承載體32的擺動結構，而使光學鏡頭41於第一軸L1和/或第二軸L2的方向上擺動而實現四軸光學補償。

複參閱圖2和圖3，本實施例的基座10具有第一承載槽11、設置在第一承載槽11的兩側的第二承載槽12、多個凸台13和設置在第二承載槽12兩側的第一導引槽71。多個凸台13圍繞而形成第一承載槽11，相鄰兩個凸台13間具有間距而形成第二承載槽12。第一導引槽71有多個且分別設置於多個凸台13。如圖3所示，第一承載件20與基座10對應的底面設有與第一導引槽71對應的第二導引槽72。如圖3和圖6所示，多個球體73設置在第一導引槽71與第二導引槽72中，第一承載件20與基座10相對移動時，球體73可在第一導引槽71與第二導引槽72中滾動，從而實現第一承載件20與基座10滑動組接。同時通過球體73設置在第一導引槽71與第二導引槽72中滾動，可以減少第一承載件20與基座10相對移動時的摩擦力，使得第一承載件20在基座10上的第一導引槽71、第二導引槽72和球體73構成導引元件70。如圖2與圖3所示，第一導引槽71和第二導引槽72都呈圓弧形，且第一導引槽71和第二導引槽72的圓心位在第三軸L3上，使第一承載件20受到球體73與第一導引槽71和第二導引槽72結合結構的限制而繞第三軸L3轉動。球體73包括兩個第一球731與位於兩個第一球731之間的第二球732，第一球731接觸第一導引槽71與第二導引槽72，第二球732的直徑小於第一球731的直徑。因此兩個第一球731在第一導引槽71與第二導引槽72中滾動時，位在兩個第一球731間的第二球732使兩個第一球731不會直接接觸，從而避免兩個第一球731接觸卡死。

如圖2和圖3所示，第二光學補償元件60包括設置在基座10的第三力交互作用件61和設置在第一承載件20的第四力交互作用件62。第三力交互作用件61設置在基座10的第二承載槽12。導引元件70連接基座10與第一承載件20。如圖2所示，第三力交互作用件61為線圈，如圖3所示，第四力交互作用件62為永久磁鐵。當電流流經第三力交互作用件61時，會依據電流方向產生不同磁力方向的磁場，並與第四力交互作用件62的永久磁鐵產生磁力交互作用，使第四力交互作用件62根據第三力交互作用件61產生的磁場而往與基座10水平的不同方向推動，使第一承載件20通過導引元件70導引在基座10上繞與攝像模組40的光軸平行的第三軸L3移動，而對光學鏡頭41進行光學補償。第二光學補償元件60還包括偵測第四力交互作用件62的位置的霍爾效應感測器63。在一些實施例中，霍爾效應感測器63設置於基座10上且位於第三力交互作用件61之間，第三力交互作用件61的線圈圍繞於霍爾效應感測器63。

因此，除了前述第一力交互作用件51與第二力交互作用件52產生磁力交互作用，而且通過下承載體31與上承載體32的擺動結構，使光學鏡頭41在與光軸正交的第一軸L1和/或第二軸L2的方向上擺動而實現四軸光學補償以外，通過第三力交互作用件61與第四力交互作用件62產生磁力交互作用，而且通過第一承載件20通過導引元件70導引在基座10繞與攝像模組40的光軸平行的第三軸L3移動，從而實現了第五軸的光學補償。

請參閱圖13、圖14和圖15，其中，圖13是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的第一承載件連同其所承載的攝像模組位元在基座的常規位置的示意圖，圖14是圖13的第一承載件連同其所承載的攝像模組繞第三軸在基座上旋轉-5度的示意圖，圖14是圖12的第一承載件連同其所承載的攝像模組繞第三軸在基座上旋轉+5度的示意圖。如圖所示，第一承載件20在基座10上繞第三軸L3在預定的補償角度範圍內轉動，本實施例的補償角度範圍為±5度。如圖1所示，還包括設置於基座10且圍繞第一承載件20的外殼件100，第一承載件20具有角部23，第一承載件20的兩個相鄰且構成角部23的側邊25、26在靠近角部23處與側邊25、26的其他部分間具有傾斜角，使第一承載件20在上述補償角度範圍內轉動時不與外殼件100產生干涉。第一承載件20靠近角部23的側邊25、26形成內縮的結構，這樣即使第一承載件20在上述±5度的範圍內旋轉，第一承載件20的角部23也不會與外殼件100產生干涉。

如此，除了現有的四軸防手震的光學補償以外，本發明的攝像裝置實現了第五軸的光學補償，從而體現了五軸防手震的功能。

複參閱圖10和圖12，本實施例的自動對焦組件90包括對焦力交互作用件91，對焦力交互作用件91設置在第三承載件80。第三承載件80包括第三承載件本體81和彈性支持件82，光學鏡頭41設置在第三承載件本體81，本實施例的第三承載件本體81呈圓筒狀，光學鏡頭41以螺紋鎖固在第三承載件本體81的內周面。彈性支持件82連接第三承載件本體81和第二力交互作用件52，第三承載件80能與第二力交互作用件52相對移動。本實施例的對焦力交互作用件91為線圈，對焦力交互作用件91以環繞的方式設置在第三承載件本體81，即對焦力交互作用件91的線圈環繞於圓筒狀的第三承載件本體81的外周面。而且對焦力交互作用件91與第一力交互作用件51設置在第二力交互作用件52的相對兩側。如圖12所示，第二力交互作用件52具有在沿光軸方向上的相對的上、下側521、522和在與光軸正交方向上的相對的左、右側523、524，第一力交互作用件51與對焦力交互作用件91分別與第二力交互作用件52的左、右側523、524對應。

如圖10所示，本實施例的彈性支持件82的數量為至少兩個，兩個彈性支持件82分別連接第三承載件本體81的相對兩側和第二力交互作用件52的相對兩側且位述對焦力交互作用件91的相對兩側，兩個彈性支持件82分別連接第二力交互作用件52的上、下側521、522而且第二力交互作用件52也夾設於兩個彈性支持件82之間，下方的彈性支持件82連接於承載第二力交互作用件52的支撐板33。當成像於圖像感測器42的影像模糊而需要進行自動對焦時，電流流經對焦力交互作用件91，對焦力交互作用件91會依據電流方向產生不同磁力方向的磁場，並與第二力交互作用件52的永久磁鐵產生磁力交互作用，使對焦力交互作用件91本身連同第三承載件本體81沿著光學鏡頭41的光軸方向前後移動，從而實現自動對焦的目的。

如此，第一光學補償元件50與自動對焦元件90可共用第二力交互作用件52，從而減少零件的數量，而且使整體補償與對焦機構佔用較少的空間，可以使攝像裝置的體積更加地小型化，適用於現今更加輕量和薄型化的行動裝置。

請參閱圖16和圖17，其中圖16是第一光學補償元件與自動對焦元件配置結構的第一實施例的俯視圖，圖17是第一光學補償元件與自動對焦元件配置結構的第二實施例的俯視圖；如圖所示，第一光學補償元件50的第一力交互作用件51與第二力交互作用件52的形狀和配置可以有不同的結構，如圖15所示，第一力交互作用件51和第二力交互作用件52設置在第一承載件20與第二承載件30的四個對角，而對焦力交互作用件91呈八角形而環繞第三承載件80。如圖15所示，第一力交互作用件51和第二力交互作用件52設置在第一承載件20與第二承載件30的四個側邊，而對焦力交互作用件91呈正方形而環繞第三承載件80。

如前所述，要實現第一力交互作用件51與第二力交互作用件52之間的力交互作用、第三力交互作用件61與第四力交互作用件62之間的力交互作用和對焦力交互作用件91與第二力交互作用件52，則需要控制各線圈的電流方向，因此如圖7和圖8所示，還包括電路模組110，其用於連接外部電子裝置與攝像裝置，外部電子裝置的控制訊號和電源可以經由電路模組控制各線圈的電流方向，從而起到上述補償與對焦的作用。電路模組110環繞第一承載件20的框體22，電路模組110包括柔性電路板111和設置在柔性電路板111的電連接器112(如圖2所示)。如圖8所示，柔性電路板111包括設置在所述第二承載件30的底板部1111和與底板部1111連接且環繞框體22的環繞部1112，底板部1111設置於第二承載件30內而且與圖像感測器42電連接，電連接器112設置於環繞部1112。環繞部1112包括分別與底板部1111連接的第一環繞體1113和第二環繞體1114，第一環繞體1113與第二環繞體1114沿相反方向繞框體22延伸，框體22遠離電連接器112的後方側壁設置穿槽222，而且第一環繞體1113與第二環繞體1114從框體22後方的穿槽222垂直延伸而後沿水平方向環繞框體22，但是與框體22保持間距。電連接器112有兩個，兩個電連接器112分別設置於第一環繞體1113與第二環繞體1114遠離底板部1111的一端。

需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

上面結合圖式對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的實施方式，上述的實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，所屬技術領域中具有通常知識者在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和請求項所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，均屬於本發明的保護之內。

1:光學圖像穩定化攝像裝置 10:基座 11:第一承載槽 12:第二承載槽 13:凸台 20:第一承載件 21:第一承載件本體 22:框體 23:角部 25、26:側邊 30:第二承載件 31:下承載體 32:上承載體 33:支撐板 34:攝像模組承載座 40:攝像模組 41:光學鏡頭 42:圖像感測器 50:第一光學補償元件 51:第一力交互作用件 52:第二力交互作用件 60:第二光學補償元件 61:第三力交互作用件 62:第四力交互作用件 63:霍爾效應感測器 70:導引元件 71:第一導引槽 72:第二導引槽 73:球體 80:第三承載件 81:第三承載件本體 82:彈性支持件 90:自動對焦組件 91:對焦力交互作用件 100:外殼件 110:電路模組 111:柔性電路板 112:電連接器 221:第一安裝槽 222:穿槽 311:第一支撐部 312:第二安裝槽 321:第二支撐部 341:上承載座 342:下承載座 521:上側 522:下側 523:左側 524:右側 731:第一球 732:第二球 1111:底板部 1112:環繞部 1113:第一環繞體 1114:第二環繞體 3411:開口 L1:第一軸 L2:第二軸 L3:第三軸

此處所說明的圖式是用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。圖1是本發明一實施例的光學圖像穩定化攝像裝置的立體圖。圖2是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的部分立體分解圖。圖3是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的另一視角的部分立體分解圖。圖4是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的俯視圖。圖5是圖4沿A-A線的剖視圖。圖6是圖4沿B-B線的剖視圖。圖7是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的移除基座和外殼件後的立體圖。圖8是圖7的部分立體分解圖。圖9是圖7光學圖像穩定化攝像裝置的移除框體和柔性電路板後的立體圖。圖10是圖9的光學圖像穩定化攝像裝置移除攝像模組承載座後的立體圖。圖11是圖9的俯視圖。圖12是圖11沿C-C線的剖視圖。圖13是圖1的光學圖像穩定化攝像裝置的第一承載件連同其所承載的攝像模組位元在基座的常規位置的示意圖。圖14是圖13的第一承載件連同其所承載的攝像模組繞第三軸在基座上旋轉-5度的示意圖。圖15是圖13的第一承載件連同其所承載的攝像模組繞第三軸在基座上旋轉+5度的示意圖。圖16是第一光學補償元件與自動對焦元件配置結構的第一實施例的俯視圖。圖17是第一光學補償元件與自動對焦元件配置結構的第二實施例的俯視圖。

10:基座

11:第一承載槽

12:第二承載槽

13:凸台

20:第一承載件

21:第一承載件本體

22:框體

40:攝像模組

61:第三力交互作用件

62:第四力交互作用件

63:霍爾效應感測器

71:第一導引槽

110:電路模組

Claims

一種光學圖像穩定化攝像裝置，其包括：一基座；一第一承載件，與該基座滑動組接；一第二承載件，可移動地與該第一承載件組接；一攝像模組，包括承載於該第二承載件的一光學鏡頭和一圖像感測器；一第一光學補償元件，包括設置在該第一承載件的一第一力交互作用件和設置在該第二承載件的一第二力交互作用件，該第一力交互作用件與該第二力交互作用件被配置為產生力交互作用，使該第二承載件相對於該第一承載件移動而對該光學鏡頭進行光學補償；一第二光學補償元件，包括設置在該基座的一第三力交互作用件和設置在該第一承載件的一第四力交互作用件；以及一導引元件，連接該基座與該第一承載件；其中該第三力交互作用件與該第四力交互作用件被配置為產生力交互作用，使該第一承載件通過該導引元件導引而在該基座上繞與該光學鏡頭的光軸平行的軸移動而對該光學鏡頭進行光學補償。
如請求項1所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其中該第三力交互作用件為線圈，該第四力交互作用件為磁鐵。
如請求項2所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其中該第二光學補償元件還包括設置於該基座的一霍爾效應感測器，該第三力交互作用件圍繞該霍爾效應感測器。
如請求項1所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其更包括設置於該基座且圍繞該第一承載件的一外殼件，該第一承載件具有角部，該第一承載件的兩個相鄰且構成該角部的側邊在靠近該角部處與該側邊的其他部分間具有傾斜角。
如請求項1所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其中該導引元件包括設置在該基座的一第一導引槽、設置在該第一承載件且與該第一導引槽對應的一第二導引槽，和設置在該第一導引槽與該第二導引槽內且與該基座和該第一承載件滾動組接的至少一球體。
如請求項5所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其中該第一導引槽和該第二導引槽為圓弧形，且與該光軸平行的該軸通過該第一導引槽和該第二導引槽的圓心。
如請求項5所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其中該基座包括一第一承載槽、一第二承載槽與多個凸台，該等凸台圍繞該第一承載槽，該第二承載槽位於該等凸台的其中相鄰兩個之間，該第一導引槽有多個且分別設置於該等凸台，該第三力交互作用件設置於該第二承載槽。
如請求項5所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其中該球體包括兩個第一球與位於該兩個第一球之間的一第二球，該第一球接觸該第一導引槽與該第二導引槽，該第二球的直徑小於該第一球的直徑。
如請求項1所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其更包括一電路模組，該第一承載件包括第一承載件本體與設置在該第一承載件本體上且圍繞該攝像模組和該第二承載件的框體，該電路模組包括環繞該框體的一柔性電路板和設置在該柔性電路板一端且位於該框體外側的電連接器，該電路模組電連接於該圖像感測器。
如請求項9所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其中該柔性電路板包括設置在該第一承載件內的一底板部和與該底板部連接且環繞該框體的一環繞部，該電連接器設置於該環繞部遠離該底板部的一端。
如請求項10所述的光學圖像穩定化攝像裝置，其中該框體具有一穿槽，該底板部位於該框體內，該環繞部包括分別與該底板部連接的一第一環繞體和一第二環繞體，該第一環繞體與該第二環繞體穿過該穿槽且沿相反方向繞該框體延伸，該電連接器有兩個，該等電連接器分別設置於該第一環繞體與該第二環繞體遠離該底板部的一端。