TW202309634A

TW202309634A - 用於影像感測器之穩定組件

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Publication number: TW202309634A
Application number: TW111126779A
Authority: TW
Inventors: 紀蘇瑤; 路高
Original assignee: 美商谷歌有限責任公司
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2023-03-01
Also published as: CN116018815A; WO2023022718A1; EP4158888B1; US20240171859A1; EP4158888A1

Abstract

本發明揭示一種感測器穩定組件，其包含：一外殼，其包含一第一電磁組件及一第二電磁組件之一第一部分且界定一外殼孔；一第一框架，其具有容許該第一框架與該外殼之間相對運動之第一導件且界定一第一框架孔；及一第二框架，其具有容許該第二框架與該第一框架之間相對運動之第二導件。該第二框架包含：該第一電磁組件之一第二部分，其經調適以與該第一部分相互作用以引起該第一框架及該第二框架相對於該外殼移動；及該第二電磁組件之一第二部分，其經調適以與該第一部分相互作用以引起該第二框架相對於該第一框架及該外殼移動。一感測器耦合至該第二框架以捕捉通過該外殼孔及該第一外殼孔之光。

Description

用於影像感測器之穩定組件

本發明大體上係關於光學影像穩定器(OIS)。

電子裝置可包含攝影機系統。攝影機系統可使用光學影像穩定技術來補償搖晃及振動。光學影像穩定可包含移動一鏡頭以抵消電子裝置之非想要移動。針對具有較大且較重攝影機鏡頭之攝影機系統，移動鏡頭係更困難的。

揭示用於穩定影像感測器之致動器組件。組件可併入包含諸如攝影機系統之成像系統之電子裝置中。所揭示技術可用於抵消電子裝置之非想要運動以穩定由影像感測器捕捉之視訊影像且提高捕捉影像之清晰度。所揭示技術藉由使一影像感測器相對於外殼及鏡頭移動來穩定由影像感測器捕捉之視訊及影像。

光學影像穩定可藉由調整一攝影機鏡頭與一影像感測器之間的一相對位置以抵消攝影機之移動(例如，歸因於手抖)來達成。不是鏡頭相對於影像感測器移動，而是影像感測器可相對於鏡頭移動以補償手抖。影像感測器可具有比鏡頭輕之一重量。因此，影像感測器代替鏡頭移動可減少功耗，提高移動速度且因此提高穩定品質，且提高攝影機系統之可靠性。

作為下文描述之實施例之額外描述，本發明描述以下實施例。

實施例1係針對一種感測器穩定組件，其包括：一外殼，其包含一第一電磁組件之一第一部分及一第二電磁組件之一第一部分，且界定一外殼孔；一第一框架，其可移動地安裝至該外殼之一底側且具有容許該第一框架與該外殼之間沿一第一方向相對運動之多個第一導件，該第一框架界定一第一框架孔；一第二框架，其可移動地安裝至該第一框架之一底側且具有容許該第二框架與該第一框架之間沿橫向於該第一方向之一第二方向相對運動之多個第二導件，其中：該第二框架包含經調適以在該第一電磁組件經通電以引起該第一框架及該第二框架兩者沿該第一方向相對於該外殼移動時與該第一電磁組件之該第一部分電磁相互作用之該第一電磁組件之一第二部分；該第二框架包含經調適以在該第二電磁組件經通電以引起該第二框架沿該第二方向相對於該第一框架及該外殼兩者移動時與該第二電磁組件之該第一部分電磁相互作用之該第二電磁組件之一第二部分；及一感測器，其耦合至該第二框架，該感測器經組態以隨該第二框架在該第一及第二方向上移動且捕捉通過該外殼孔及該第一框架孔之光。

實施例2係實施例1之組件，其中該外殼之該底側界定沿該第一方向定向之多個第一凹槽；且該多個第一導件之各者包括自該第一框架之一頂側延伸至由該外殼之該底側界定之該多個第一凹槽之一對應第一凹槽中之一第一突部。

實施例3係實施例2之組件，其中該多個第一凹槽各界定一第一楔形形狀，且該多個第一導件之各者之該第一突部之一形狀與由該對應第一凹槽界定之該第一楔形形狀貼合。

實施例4係實施例1至3中任一者之組件，其中：該第一框架之該底側界定沿該第二方向定向之多個第二凹槽；且該多個第二導件之各者包括自該第二框架之一頂側延伸至由該第一框架之該底側界定之該多個第二凹槽之一對應第二凹槽中之一第二突部。

實施例5係實施例4之組件，其中該多個第二凹槽各界定一第二楔形形狀，且該多個第二導件之各者之該第二突部之一形狀與由該對應第二凹槽界定之該第二楔形形狀貼合。

實施例6係實施例1至5中任一者之組件，其中該多個第一導件禁止該第一框架與該外殼之間沿該第二方向之相對運動。

實施例7係實施例1至6中任一者之組件，其中該多個第二導件禁止該第二框架與該第一框架之間沿該第一方向之相對運動。

實施例8係實施例1至7中任一者之組件，其中該第一框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一第一矩形；該多個第一導件包含四個第一導件；且該四個第一導件之各者定位於該第一矩形之四個隅角之一各自隅角處。

實施例9係實施例1至8中任一者之組件，其中：該第二框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一第二矩形；該多個第二導件包含四個第二導件；且該四個第二導件之各者定位於該第二矩形之四個隅角之一各自隅角處。

實施例10係實施例1至9中任一者之組件，其中該第一框架之一外周邊及該第二框架之一外周邊具有一相同大小及形狀。

實施例11係實施例1至10中任一者之組件，其中：該外殼孔由該外殼之一內周邊界定；該第一框架孔由該第一框架之一內周邊界定；且該外殼之該內周邊及該第一框架之該內周邊具有一相同大小及形狀。

實施例12係實施例1至11中任一者之組件，其中該第一電磁組件之該第一部分及該第二電磁組件之該第一部分各包括一磁體；且該第一電磁組件之該第二部分及該第二電磁組件之該第二部分各包括一線圈。

實施例13係實施例1至12中任一者之組件，其中：該第一電磁組件之該第一部分橫向於該第二電磁組件之該第一部分；且該第一電磁組件之該第二部分橫向於該第二電磁組件之該第二部分。

實施例14係實施例1至13中任一者之組件，其中：該外殼孔在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一矩形；該第一電磁組件之該第一部分及該第二電磁組件之該第一部分鄰接該外殼孔之不同側；該第二框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一矩形；且該第一電磁組件之該第二部分及該第二電磁組件之該第二部分鄰接該第二框架之不同側。

實施例15係實施例1至14中任一者之組件，其中該多個第一導件之各者及該多個第二導件之各者包含一滾動軸承。

實施例16係實施例1至15中任一者之組件，其中該外殼支撐沿橫向於該第一方向及該第二方向之第三方向上下移動之一自動聚焦載體。

實施例17係實施例1至16中任一者之組件，其中該組件位於一電子裝置內部且該外殼相對於該電子裝置不移動。

實施例18係實施例1至17中任一者之組件，其中：該感測器藉由一撓性導體連接至一固定電路板以通過該撓性導體自該固定電路板接收電信號；且該固定電路板相對於該外殼固定。

實施例19係實施例1至18中任一者之組件，其中該感測器包括一影像感測器。

實施例20係針對一種感測器穩定組件，其包括：一外殼，其包含一第一電磁組件之一第一部分及一第二電磁組件之一第一部分，且界定一外殼孔；一第一框架，其可移動地安裝至該外殼之一底側且具有容許該第一框架與該外殼之間沿一第一方向相對運動之多個第一導件，該第一框架界定一第一框架孔；一第二框架，其可移動地安裝至該第一框架之一底側且具有容許該第二框架與該第一框架之間沿橫向於該第一方向之一第二方向相對運動之多個第二導件，其中：該第一框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一第一矩形，該多個第一導件之各者定位於該第一矩形之一各自隅角處；該第二框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之該平面中形成一第二矩形，該多個第二導件之各者定位於該第二矩形之一各自隅角處；該第二框架包含經調適以在該第一電磁組件經通電以引起該第一框架及該第二框架兩者沿該第一方向相對於該外殼移動時與該第一電磁組件之該第一部分電磁相互作用之該第一電磁組件之一第二部分；該第二框架包含經調適以在該第二電磁組件經通電以引起該第二框架沿該第二方向相對於該第一框架及該外殼兩者移動時與該第二電磁組件之該第一部分電磁相互作用之該第二電磁組件之一第二部分；及一感測器，其耦合至該第二框架，該感測器經組態以隨該第二框架在該第一及第二方向上移動且捕捉通過該外殼孔及該第一框架孔之光。

實施例之特徵在於提高可靠性、加快移動速度以導致提高穩定品質及降低功耗除以及其他優點。在一些實例中，移動感測器基座之重量比移動鏡頭載體輕約兩倍。藉由調整具有重型鏡頭之攝影機系統中之鏡頭位置來執行光學影像穩定會降低可靠性且增加功耗。因此，可靠性、功耗、諧振頻率及移動速度可全部受益於較輕組件(例如影像感測器)而非較重組件(例如鏡頭)之移動。

附圖及下文描述中闡述本發明之標的之一或多個實施方案之細節。標的之其他特徵、態樣及優點將自描述、圖式及申請專利範圍明白。

圖1係一實例性感測器穩定組件之一透視圖。在一些實例中，組件100位於一電子裝置內部且外殼102相對於電子裝置不移動。在一些實例中，組件100係一電子裝置之一攝影機系統之一部分。組件100可用於聚焦及穩定攝影機系統之一影像感測器。

圖1中展示一笛卡爾(Cartesian)座標系用於參考。笛卡爾座標系界定一第一方向(x方向)及橫向(例如，正交或垂直)於第一方向之一第二方向(y方向)。笛卡爾座標系亦界定橫向(例如，正交或垂直)於第一方向及第二方向兩者之一第三方向(z方向)。x方向及y方向界定橫向於z方向之一x-y平面。x-y平面可被視為平行於笛卡爾座標系之x軸及y軸兩者之任何平面。

在本發明中，沿z方向之移動可為正或負z方向上之移動且指稱上下。沿x方向或y方向之移動可為正或負方向上之移動且指稱左右。組件之一底部可由一組件基座136之一底面在z方向上之一位置界定。組件之一頂部可由在z方向上與組件之底部對置之外殼102之一頂面界定。組件之一部件之一底側可界定為在z方向上面向組件基座136之部件之一表面。

感測器穩定組件100包含支撐一自動聚焦載體104之一外殼102。外殼可具有在x-y平面中形成一多邊形形狀之一外周邊。例如，外殼之外周邊可具有一矩形形狀、一正方形形狀等等。一實例性外殼具有一矩形形狀，其中矩形之各邊具有40毫米(mm)或更小之一長度。在一些實例中，矩形之各邊可具有(例如) 36 mm或更小、24 mm或更小、12 mm或更小、10 mm或更小等等之一長度。

外殼102具有界定一外殼孔106之一內周邊。內周邊在x-y平面中與外周邊同心。在實例性組件100中，外殼孔106在由x方向及y方向界定之平面中形成一矩形形狀。自動聚焦載體104界定一載體孔103。在實例性組件100中，載體孔103在由x方向及y方向界定之平面中形成一圓形形狀。載體孔103比外殼孔106窄，例如，載體孔103具有比外殼孔106之直徑小之一直徑。載體孔103及外殼孔106在x-y平面中實質上彼此對準。

在組件100之操作期間，自動聚焦載體104可在外殼孔106內(例如)在z方向上上下移動。自動聚焦載體104可支撐一光學鏡頭，例如一攝影機鏡頭。例如，攝影機鏡頭可安裝於自動聚焦載體104上，使得鏡頭跨越載體孔103。自動聚焦載體104可使鏡頭在z方向上上下移動以調整攝影機之一焦點。

組件100亦包含一第一框架110及一第二框架120。組件100包含耦合至第二框架120之一感測器。在感測器穩定組件100之操作期間，外殼102相對於電子裝置保持剛性或實質上靜止。自動聚焦載體104、第一框架110及第二框架120可各可相對於外殼102且相對於電子裝置移動。

組件亦包含相對於外殼102不移動之一組件基座136。組件基座136支撐一基底電路板用於產生組件100之至少一部分之控制信號。基底電路板可耦合至組件基座136之一底側。一自動聚焦電路板116將自動聚焦載體104電連接至由組件基座136支撐之基底電路板。自動聚焦電路板116可為(例如)一撓性印刷電路板(FPCB)。

圖1展示其中第一框架110及第二框架120之各者處於一中心位置中之組件100。中心位置可為組件100之一靜止位置，例如未施加電流來驅動第一框架或第二框架之位置時組件之一位置。在中心位置中，外殼102、第一框架110及第二框架120之邊緣可實質上在z方向上對準。

圖2係圖1之感測器穩定組件之一分解圖。參考圖2，在組件100之操作期間，光通過鏡頭，通過外殼孔106及載體孔103，通過一第一框架孔119，通過一濾光片126，且由一感測器130捕捉。感測器130可為(例如)一影像感測器。感測器130可相對於組件之第二框架120不移動。

自動聚焦載體104支撐一雙極自動聚焦磁體105。自動聚焦電路板116包含一自動聚焦線圈及由自動聚焦電路板116之內側支撐之一自動聚焦霍爾(Hall)感測器。自動聚焦磁體105實質上在x-y平面中與自動聚焦線圈及自動聚焦霍爾感測器對準。

自動聚焦線圈及自動聚焦磁體105可電磁相互作用以驅動自動聚焦載體104在z方向上上下移動。例如，電流在一第一方向上流動通過自動聚焦線圈可誘發與自動聚焦磁體105電磁相互作用以引起自動聚焦載體104向上移動之一磁場，而電流在與第一方向相反之一第二方向上流動通過自動聚焦線圈可誘發與自動聚焦磁體105電磁相互作用以引起自動聚焦載體104向下移動之一磁場。

一霍爾感測器或霍爾效應感測器係使用霍爾效應來偵測一磁場之存在及大小之一感測器類型。一霍爾感測器之輸出電壓與場之強度成正比。自動聚焦霍爾感測器可用於量測自動聚焦載體104在z方向上之位移。

自動聚焦電路板116耦合至組件基座136且在一基底電路板135與自動聚焦線圈之間傳輸自動聚焦驅動信號。自動聚焦電路板116亦在自動聚焦霍爾感測器與基底電路板135之間傳輸自動聚焦感測信號。自動聚焦電路板116可焊接至組件基座136。

隨著自動聚焦載體104上下移動，自動聚焦軸承112減小自動聚焦載體與外殼102之間的摩擦。自動聚焦軸承112可位於自動聚焦載體104之各隅角處。自動聚焦軸承112可包含滾動軸承，例如滾珠軸承。

外殼102支撐用於驅動第二框架120以(例如)藉由承載來使感測器130在x方向及y方向上移動之電磁組件之部分。例如，組件100包含：一第一電磁組件，其包含一磁體109及一線圈129；及一第二電磁組件，其包含一磁體108及一線圈128。

外殼102包含第一磁性組件之一第一部分，例如磁體109。外殼102亦包含一第二磁性組件之一第一部分，例如磁體108。磁體108橫向於磁體109。磁體108及磁體109可剛性耦合至外殼102。外殼孔106可在x-y平面中形成一多邊形，例如一矩形。磁體108及磁體109可鄰接外殼孔106之不同側。

外殼102之底側界定沿第一方向(例如x方向)定向之多個第一凹槽113。在實例性組件100中，外殼102之底側界定外殼102之各隅角處之一第一凹槽113。

第一框架110可移動地安裝至外殼102之一底側。第一框架110具有在x-y平面中形成一多邊形形狀(例如一矩形)之一外周邊。第一框架110具有界定第一框架孔119之一內周邊。在一些實例中，第一框架110之內周邊及外殼102之內周邊具有一相同大小及形狀。第一框架孔119實質上在z方向上與外殼孔106對準。

第一框架110包含多個第一導件118。在實例性組件100中，多個第一導件118包含四個第一導件。第一框架110在x-y平面中形成一第一矩形，且四個第一導件118之各者定位於第一矩形之四個隅角之一各自隅角處。第一框架之導件118容許第一框架110與外殼102之間沿x方向相對運動。導件118可禁止第一框架110與外殼102之間沿y方向相對運動。

多個第一導件118之各者包含自第一框架110之一頂側延伸之一第一突部117。第一突部117延伸至一對應第一凹槽113中。在一些實例中，多個第一凹槽113各界定一第一楔形形狀，且多個第一導件118之各者之第一突部117之一形狀與由對應第一凹槽113界定之第一楔形形狀貼合。例如，凹槽113具有類似於一楔形或三稜柱之一形狀。第一突部117具有一實質上楔狀或三角形形狀。第一突部117與凹槽113之形狀貼合，使得第一突部117適合凹槽113且第一突部117之邊緣與凹槽113之側之間的間隙極小。

多個第一導件118可各包含一滾動軸承。滾動軸承可包含諸如一第一滾珠114之一滾動元件。第一滾珠114減小外殼102與第一框架110之間的摩擦。在組件100之操作期間，第一框架110可相對於外殼102在x方向上左右移動。隨著第一框架110左右移動，第一突部117在x方向上沿凹槽113滑動。第一滾珠114滾動以減小外殼102與第一框架110之間的摩擦。

第一框架110之底側界定沿第二方向(例如y方向)定向之多個第二凹槽115。在實例性組件100中，第一框架110之底側界定第一框架110之各隅角處之一第二凹槽115。

第二框架120可移動地安裝至第一框架110之一底側。第二框架120具有在x-y平面中形成一多邊形形狀(例如一矩形)之一外周邊。在一些實例中，第一框架110之外周邊及第二框架之外周邊具有一相同大小及形狀。

第二框架120包含多個第二導件121。在實例性組件100中，多個第二導件121包含四個第二導件121。第二導件120在x-y平面中形成一矩形，且四個第二導件121之各者定位於矩形之四個隅角之一各自隅角處。第二框架120之導件121容許第二框架120與第一框架110之間沿y方向相對運動。導件118可禁止第二框架120與第一框架110之間沿x方向相對運動。

多個第二導件121之各者包含自第二框架120之一頂側延伸之一第二突部127。第二突部127延伸至一對應第二凹槽115中。在一些實例中，多個第二凹槽115各界定一第二楔形形狀，且多個第二導件121之各者之第二突部127之一形狀與由對應第二凹槽115界定之第二楔形形狀貼合。例如，凹槽115具有類似於一楔形或三稜柱之一形狀。第二突部127具有一實質上楔狀或三角形形狀。第二突部127與凹槽115之形狀貼合，使得第二突部127適合凹槽115且第二突部127之邊緣與凹槽115之側之間的間隙極小。

多個第二導件121可各包含一滾動軸承。滾動軸承可包含諸如一第二滾珠124之一滾動元件。第二滾珠124減小第一框架110與第二框架120之間的摩擦。在組件100之操作期間，第二框架120可相對於110在y方向上左右移動。隨著第二框架120左右移動，第二突部127在y方向上沿凹槽115滑動。第二滾珠124滾動以減小第一框架110與第二框架120之間的摩擦。

第二框架120支撐用於驅動第二框架120以使感測器130在x方向及y方向上移動之電磁組件之部分。例如，第二框架120包含第一電磁組件之一第二部分，例如線圈129。第二框架120亦包含第二電磁組件之一第二部分，例如線圈128。線圈128及線圈129可剛性耦合至第二框架120。第二框架120可在x-y平面中形成一多邊形，例如一矩形。線圈128及線圈129可鄰接第二框架120之不同側。

線圈128及線圈129各在x-y平面中形成至少一個環路(可能多個環路)。各環路具有一較長尺寸及一較短尺寸。線圈128之較長尺寸橫向於線圈129之較長尺寸。例如，線圈128之較長尺寸在x方向上延伸，且線圈129之較長尺寸在y方向上延伸。

線圈129經調適以在第一電磁組件經通電以引起第一框架110及第二框架120兩者沿x方向相對於外殼移動時與磁體109電磁相互作用。例如，當第一電磁組件通電時，線圈129與磁體109相互作用以引起第一框架110及第二框架120沿x方向相繼移動。

線圈128經調適以在第二電磁組件經通電以引起第二框架120沿y方向相對於第一框架110及外殼102兩者移動時與磁體108電磁相互作用。

在一些實例中，第二框架支撐多個霍爾感測器。一第一霍爾感測器(圖中未展示)可相鄰於線圈128定位。一第二霍爾感測器125可相鄰於線圈129定位。第一霍爾感測器可用於量測第二框架120沿y方向之位移。第二霍爾感測器125可用於量測第二框架120沿x方向之位移。霍爾感測器可輸出與第二框架120之位移成比例之一電壓量測。基底電路板135可接著基於自各自霍爾感測器輸出之電壓來調整線圈128、129之電流。

感測器130可由一感測器基座134支撐。例如，感測器基座134可藉由一黏著材料附接至感測器130之一底側。感測器基座134機械耦合至感測器框架120。感測器基座134可(例如)藉由一黏著材料、藉由焊接等等機械耦合至第二框架120。在一些實例中，感測器130在z方向上定位於第二框架120與感測器基座134之間。

感測器130具有在x-y平面中形成一矩形之一外周邊。x-y平面中感測器130之外周邊之大小可小於外殼102之外周邊之大小，小於第框架110之外周邊之大小，小於第二框架120之外周邊之大小，或此等之任何組合。在一些實例中，感測器130之外周邊具有相同於第一框架110之內周邊之一大小及形狀。感測器130可為具有(例如) 40 mm或更小、16 mm或更小、10 mm或更小等等之一直徑之一影像感測器。

感測器130可捕捉(例如)大致沿z方向通過外殼孔106及第一框架孔119之光。第二框架120支撐一濾光片126。濾光片126在z方向上與外殼孔106及第一框架孔119對準。濾光片126可為一藍色濾光片，例如藍色玻璃濾光片。藍色玻璃濾光片可濾除某些波長之光，例如紅外光。藍色玻璃濾光片可容許紅-綠-藍光傳輸至感測器130。

感測器130藉由一撓性導體132連接至一固定電路板，例如基底電路板135。撓性導體132可為(例如)一FPCB、一導電線等等。感測器130可通過撓性導體132自基底電路板135接收電信號。感測器130可透過撓性導體132將影像感測器信號傳輸至基底電路板135。

在一些實例中，撓性導體132可連接至感測器130之兩個相鄰側。例如，撓性導體132可連接至感測器130之一第一側以傳輸自感測器垂直連接墊路由之信號，且可連接至感測器130之一第二側以傳輸自感測器水平連接墊路由之信號。

固定電路板可相對於外殼固定。例如，固定電路板可由組件基座136支撐。通過撓性導體132在感測器130與固定電路板之間傳輸信號可允許感測器130相對於固定電路板移動。例如，撓性導體132可撓曲或彎曲以允許感測器130在x方向、y方向或兩者上移動。

組件基座136可支撐固定電路板。組件基座136亦可保護組件100之移動部分，例如感測器130、第一框架110及第二框架120。

圖3A及圖3B係一實例性感測器穩定組件之透視圖，其中一自動聚焦載體上下移動。

參考圖3A，當電流施加至自動聚焦線圈時，由自動聚焦線圈產生之電磁場與自動聚焦磁體105相互作用以在z方向上對自動聚焦載體104施加一力。在z方向上對自動聚焦載體104施加之力引起自動聚焦載體104在z方向上相對於外殼102移動。

改變電流通過自動聚焦線圈之方向可使自動聚焦載體104之移動方向反轉。例如，電流在一第一方向(例如順時針)上流動可引起自動聚焦載體104向上移動，如圖3A中所展示。將電流變成在一第二方向(例如逆時針)上流動可引起自動聚焦載體104向下移動，如圖3B中所展示。

圖4A及圖4B係一實例性感測器穩定組件之透視圖，其中一第二框架相對於組件之一第一框架及一外殼左右移動。一閉環控制系統包含基於來自組件之霍爾感測器之量測來調整通過線圈之電流。

參考圖4A，當電流施加至線圈128時，由線圈128產生之電磁場與磁體108相互作用以在y方向上對第二框架120施加一力。第二框架120之導件121容許第二框架120與第一框架110之間在y方向上相對運動。因此，在y方向上對第二框架120施加之力引起第二框架120在y方向上相對於第一框架110及外殼102移動。第一框架110及外殼102保持靜止。

改變電流通過線圈128之方向可使第二框架120之移動方向反轉。例如，電流在一第一方向(例如順時針)上流動可引起第二框架120向右移動，如圖4A中所展示。將電流變成在一第二方向(例如逆時針)上流動可引起第二框架120向左移動，如圖4B中所展示。

改變電流振幅可調整第二框架120之一移動量。例如，一較高電流振幅流動通過線圈128可比一較低電流振幅引起第二框架120遠離中心在y方向上移動一更大距離。在一實例中，固定電路板可向線圈128施加10.0毫安(mA)之一電流。施加至線圈128之電流可引起第二框架120在y方向上移動至中心右邊之一第一位置。固定電路板可接著將線圈128之電流增大至11.0 mA。線圈128之電流增大可引起第二框架120在y方向向右移動，使得第二框架120移動至比第一位置更向右之一第二位置。

在一些實例中，固定電路板可將一恆定電流施加至線圈128以維持感測器130相對於外殼之一穩定位置。在一些實例中，固定電路板可基於外殼102之移動來調整線圈128之電流。例如，為抵消外殼102向左移動，固定電路板可將一電流施加至線圈128以引起感測器130向左移動。藉由使感測器130向左移動，與感測器之視域中之一物體在外殼102移動之前相對於感測器之位置相比，物體可相對於感測器130維持於一相同或類似位置中。此可藉由在外殼移動發生時減少影像中之運動模糊來提高影像品質。

在一些實例中，固定電路板可增大線圈128之一電流以克服滾動軸承之靜態及旋轉摩擦以在y方向上移動感測器130。一旦感測器130在y方向上移動至一所要位置，則固定電路板可減小線圈128之電流以使感測器相對於外殼102維持於一穩定位置中。

圖5A及圖5B係一實例性感測器穩定組件之透視圖，其中一第一框架及一第二框架相對於組件之一外殼左右移動。參考圖5A，當電流施加至線圈129時，由線圈129產生之電磁場與磁體109相互作用以在x方向上對第二框架120施加一力。第二框架120之導件121禁止第二框架與第一框架之間在x方向上相對運動。第一框架之導件118容許第一框架110與外殼102之間在x方向上相對運動。因此，在x方向上對第二框架120施加之力引起第一框架110及第二框架120兩者在x方向上相對於外殼102移動。第一框架110及第二框架120沿x方向相繼移動。例如，第一框架110及第二框架120可各沿x方向移動一相同距離。

改變電流通過線圈129之方向可使第一框架110及第二框架120之移動方向反轉。例如，電流在一第一方向(例如順時針)上流動可引起第一框架110及第二框架120在x方向上向外移動，如圖5A中所展示。將電流變成在一第二方向(例如逆時針)上流動可引起第一框架110及第二框架120在x方向上向內移動，如圖5B中所展示。

第一框架110及第二框架120在x方向上之位移可藉由調整電流振幅來控制，如上文參考圖4A及圖4B所描述。例如，固定電路板可調整線圈129之電流以控制感測器在x方向上之移動。固定電路板可將電流施加至線圈128、線圈129、兩者或兩者都不。在一些實例中，固定電路板可將電流施加至線圈129及線圈128兩者以抵消外殼在多個方向上之移動。

圖6展示用於操作一感測器穩定組件之一程序600之一實例性流程圖。程序600包含藉由使一第一磁性組件通電以引起一組件之一第二框架及一第一框架兩者沿一第一方向相對於組件之一外殼移動來使耦合至第二框架之一感測器在第一方向上移動(602)。例如，感測器130耦合至組件100之第二框架120。感測器130可藉由使包含磁體109及線圈129之一第一磁性組件通電來在一第一方向(例如一x方向)上移動。使第一磁性組件通電引起第一框架110及第二框架120沿x方向相對於外殼102相繼移動，如圖5A及圖5B中所展示。

程序600包含藉由使一第二磁性組件通電以引起第二框架沿橫向於第一方向之一第二方向相對於第一框架及外殼兩者移動來使耦合至組件之第二框架之感測器在第二方向上移動(604)。例如，感測器130耦合至組件100之第二框架120。感測器130可藉由使包含磁體108及線圈128之一第二磁性組件通電來在一第二方向(例如一y方向)上移動。使第二磁性組件通電引起第二框架120沿y方向相對於第一框架110及外殼102獨立移動，如圖4A及圖4B中所展示。

儘管前圖涵蓋一感測器穩定組件(即，感測器穩定組件100)之一特定實施例，但更一般而言，此實例中體現之原理亦可應用於其他設計中。例如，儘管感測器穩定組件100具有一實質上正方形佔據面積(即，在x-y平面中)，但其他形狀係可行的，諸如實質上矩形、橢圓形或圓形。

感測器穩定組件100之磁體可為一鐵磁體、一釹磁體或一鐵氧磁體，諸如由鐵及鎳組成之磁體。在一些實施例中，感測器穩定組件100之磁體之一或多者可由一電磁體替換。在一些實施例中，感測器穩定組件100可包含高磁導率材料。

一般而言，上述感測器穩定組件可用於各種應用中。例如，在一些實施例中，感測器穩定組件100可用於穩定一電子裝置之一攝影機之一影像感測器。此等組件可整合至一行動裝置(諸如一行動電話)中。例如，參考圖7，一行動裝置700包含一裝置底板702及一觸控面板顯示器704 (包含整合一面板音訊揚聲器之一平板顯示器(例如一OLED或LCD顯示面板))。行動裝置700依各種方式與一使用者介接，包含藉由經由觸控面板顯示器704顯示影像及接收觸控輸入。通常，一行動裝置具有約10 mm或更小之一深度(在z方向上)、60 mm至80 mm (例如68 mm至72 mm)之一寬度(在x方向上)及100 mm至160 mm (例如138 mm至144 mm)之一高度(在y方向上)。行動電話在穩定方面尤其具有挑戰性，因為其係在影像捕捉期間經受各種環境條件及使用者行為之可攜式裝置。一穩健影像穩定系統可增加使用者體驗及滿意度。

圖7亦展示對應於圖8中所展示之橫截面方向之一虛線。參考圖8，行動裝置700之一橫截面繪示裝置底板702及觸控面板顯示器704。裝置底板702具有沿z方向量測之一深度及沿x方向量測之一寬度。裝置底板702亦具有一背板，其由主要在x-y平面中延伸之裝置底板702之部分形成。行動裝置700包含感測器穩定組件100，其容置於底板702中顯示器704後面且附接至顯示器704之背側。例如，一PSA可將感測器穩定組件100附接至顯示器704。一般而言，感測器穩定組件100經設定大小以適合由容置於底板中之其他部件(包含一電子控制模組820及一電池830)限制之一容積。

一般而言，所揭示之致動器由一電子控制模組(例如電子控制模組820)控制。一般而言，電子控制模組由一或多個電子部件組成，電子部件自行動電話之一或多個感測器及/或信號接收器接收輸入，處理輸入，且產生及傳送控制感測器穩定組件100之操作之信號波形。

參考圖9，一行動裝置(諸如行動裝置700)之一例示性電子控制模組820包含一處理器910、記憶體920、一顯示器驅動器930、一信號產生器940、一輸入/輸出(I/O)模組950及一網路/通信模組960。此等部件彼此(例如，經由一信號匯流排902)且與感測器穩定組件100電通信。

處理器910可實施為能夠處理、接收或傳輸資料或指令之任何電子裝置。例如，處理器910可為一微處理器、一中央處理單元(CPU)、一專用積體電路(ASIC)、一數位信號處理器(DSP)或此等裝置之組合。

記憶體920上儲存有各種指令、電腦程式或其他資料。指令或電腦程式可經組態以執行相對於行動裝置所描述之操作或功能之一或多者。例如，指令可經組態以經由顯示器驅動器930、信號產生器940、I/O模組950之一或多個部件、可經由網路/通信模組960存取之一或多個通信通道、一或多個感測器(例如生物特徵感測器、溫度感測器、加速度計、光學感測器、氣壓感測器、濕度感測器等等)及/或感測器穩定組件100控制或協調裝置之顯示器之操作。

信號產生器940經組態以產生適合於感測器穩定組件100之各種振幅、頻率及/或脈衝分佈之AC波形。儘管描繪為一單獨部件，但在一些實施例中，信號產生器940可為處理器910之部分。在一些實施例中，信號產生器940可包含一放大器，例如作為其之一整體或單獨部件。

記憶體920可儲存可由行動裝置使用之電子資料。例如，記憶體920可儲存電資料或內容，諸如(例如)音訊及視訊檔案、文件及應用程式、裝置設定及使用者偏好、時序及控制信號或用於各種模組、資料結構或資料庫等等之資料。記憶體920亦可儲存用於重建可由信號產生器940用於產生感測器穩定組件100之信號之各種類型之波形之指令。記憶體920可為任何類型之記憶體，諸如(例如)隨機存取記憶體、唯讀記憶體、快閃記憶體、可移除記憶體或其他類型之儲存元件或此等裝置之組合。

如上文所簡要討論，電子控制模組820可包含圖9中表示為I/O模組950之各種輸入及輸出部件。儘管I/O模組950之部件表示為圖9中之一單一項目，但行動裝置可包含數個不同輸入部件，包含按鈕、麥克風、開關及用於接受使用者輸入之撥號盤。在一些實施例中，I/O模組950之部件可包含一或多個觸控感測器及/或力感測器。例如，行動裝置之顯示器可包含使一使用者能夠將輸入提供至行動裝置之一或多個觸控感測器及/或一或多個力感測器。

I/O模組950之部件之各者可包含用於產生信號或資料之專用電路系統。在一些情況中，部件可產生或提供對應於呈現於顯示器上之一提示或使用者介面物件之專用輸入之回饋。

如上文所提及，網路/通信模組960包含一或多個通信通道。此等通信通道可包含在處理器910與一外部裝置或其他電子裝置之間提供通信之一或多個無線介面。一般而言，通信通道可經組態以傳輸及接收可由在處理器910上執行之指令解譯之資料及/或信號。在一些情況中，外部裝置係經組態以與其他裝置交換資料之一外部通信網路之部分。一般而言，無線介面可包含(但不限於)射頻、光學、聲學及/或磁性信號且可經組態以通過一無線介面或協定操作。實例性無線介面包含射頻蜂巢式介面、光纖介面、聲學介面、藍牙介面、近場通信介面、紅外介面、USB介面、Wi-Fi介面、TCP/IP介面、網路通信介面或任何習知通信介面。

在一些實施方案中，網路/通信模組960之通信通道之一或多者可包含行動裝置與另一裝置(諸如另一行動電話、平板電腦、電腦或其類似者)之間的一無線通信通道。在一些情況中，輸出、音訊輸出、觸覺輸出或視覺顯示元素可直接傳輸至其他裝置用於輸出。例如，一可聽警示或視覺警告可自行動裝置700傳輸至一行動電話以在該裝置上輸出，且反之亦然。類似地，網路/通信模組960可經組態以接收在另一裝置上提供之輸入以控制行動裝置。例如，一可聽警示、視覺通知或觸覺警示(或其指令)可自外部裝置傳輸至行動裝置用於呈現。

本文中所揭示之致動器技術可用於影像感測器系統(例如攝影機系統)中。攝影機系統可與一面板整合。面板可為一顯示器系統，例如基於OLED或LCD技術。面板可為一智慧型電話、平板電腦或可穿戴裝置(例如智慧型手錶或頭戴式裝置，諸如智慧型眼鏡)之部分。

其他實施例在以下申請專利範圍中。

100:感測器穩定組件 102:外殼 103:載體孔 104:自動聚焦載體 105:自動聚焦磁體 106:外殼孔 108:磁體 109:磁體 110:第一框架 112:自動聚焦軸承 113:第一凹槽 114:第一滾珠 115:第二凹槽 116:自動聚焦電路板 117:第一突部 118:第一導件 119:第一框架孔 120:第二框架 121:第二導件 124:第二滾珠 125:第二霍爾感測器 126:濾光片 127:第二突部 128:線圈 129:線圈 130:感測器 132:撓性導體 134:感測器基座 135:基底電路板 136:組件基座 600:程序 602:藉由使一第一磁性組件通電以引起一組件之第二框架及一第一框架兩者沿一第一方向相對於組件之一外殼移動來使耦合至第二框架之一感測器在第一方向上移動 604:藉由使一第二磁性組件通電以引起第二框架沿橫向於第一方向之一第二方向相對於第一框架及外殼兩者移動來使感測器在第二方向上移動 700:行動裝置 702:裝置底板 704:觸控面板顯示器 820:電子控制模組 830:電池 902:信號匯流排 910:處理器 920:記憶體 930:顯示器驅動器 940:信號產生器 950:輸入/輸出(I/O)模組 960:網路/通信模組

圖1係一實例性感測器穩定組件之一透視圖。

圖2係圖1之感測器穩定組件之一分解圖。

圖3A及圖3B係一實例性感測器穩定組件之透視圖，其中自動聚焦載體相對於組件之一外殼上下移動。

圖4A及圖4B係一實例性感測器穩定組件之透視圖，其中一第二框架相對於組件之一第一框架及一外殼左右移動。

圖5A及圖5B係一實例性感測器穩定組件之透視圖，其中一第一框架及一第二框架相對於組件之一外殼左右移動。

圖6展示用於操作一感測器穩定組件之一程序之一實例性流程圖。

圖7係一行動裝置之一實施例之一透視圖。

圖8係圖7之行動裝置之一示意橫截面圖。

圖9係用於一行動裝置之一電子控制模組之一實施例之一示意圖。

各種圖式中之相同元件符號指示相同元件。

100:感測器穩定組件

102:外殼

103:載體孔

104:自動聚焦載體

106:外殼孔

110:第一框架

116:自動聚焦電路板

120:第二框架

136:組件基座

Claims

一種感測器穩定組件，其包括：一外殼，其包含一第一電磁組件之一第一部分及一第二電磁組件之一第一部分，且界定一外殼孔；一第一框架，其可移動地安裝至該外殼之一底側且具有容許該第一框架與該外殼之間沿一第一方向相對運動之多個第一導件，該第一框架界定一第一框架孔；一第二框架，其可移動地安裝至該第一框架之一底側且具有容許該第二框架與該第一框架之間沿橫向於該第一方向之一第二方向相對運動之多個第二導件，其中：該第二框架包含經調適以在該第一電磁組件經通電以引起該第一框架及該第二框架兩者沿該第一方向相對於該外殼移動時與該第一電磁組件之該第一部分電磁相互作用之該第一電磁組件之一第二部分；且該第二框架包含經調適以在該第二電磁組件經通電以引起該第二框架沿該第二方向相對於該第一框架及該外殼兩者移動時與該第二電磁組件之該第一部分電磁相互作用之該第二電磁組件之一第二部分；及一感測器，其耦合至該第二框架，該感測器經組態以隨該第二框架在該第一及第二方向上移動且捕捉通過該外殼孔及該第一框架孔之光。
如請求項1之組件，其中：該外殼之該底側界定沿該第一方向定向之多個第一凹槽；且該多個第一導件之各者包括自該第一框架之一頂側延伸至由該外殼之該底側界定之該多個第一凹槽之一對應第一凹槽中之一第一突部。
如請求項2之組件，其中該多個第一凹槽各界定一第一楔形形狀，且該多個第一導件之各者之該第一突部之一形狀與由該對應第一凹槽界定之該第一楔形形狀貼合。
如前述請求項中任一項之組件，其中：該第一框架之該底側界定沿該第二方向定向之多個第二凹槽；且該多個第二導件之各者包括自該第二框架之一頂側延伸至由該第一框架之該底側界定之該多個第二凹槽之一對應第二凹槽中之一第二突部。
如請求項4之組件，其中該多個第二凹槽各界定一第二楔形形狀，且該多個第二導件之各者之該第二突部之一形狀與由該對應第二凹槽界定之該第二楔形形狀貼合。
如前述請求項中任一項之組件，其中該多個第一導件禁止該第一框架與該外殼之間沿該第二方向相對運動。
如前述請求項中任一項之組件，其中該多個第二導件禁止該第二框架與該第一框架之間沿該第一方向相對運動。
如前述請求項中任一項之組件，其中：該第一框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一第一矩形；該多個第一導件包含四個第一導件；且該四個第一導件之各者定位於該第一矩形之四個隅角之一各自隅角處。
如前述請求項中任一項之組件，其中：該第二框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一第二矩形；該多個第二導件包含四個第二導件；且該四個第二導件之各者定位於該第二矩形之四個隅角之一各自隅角處。
如前述請求項中任一項之組件，其中該第一框架之一外周邊及該第二框架之一外周邊具有一相同大小及形狀。
如前述請求項中任一項之組件，其中：該外殼孔由該外殼之一內周邊界定；該第一框架孔由該第一框架之一內周邊界定；且該外殼之該內周邊及該第一框架之該內周邊具有一相同大小及形狀。
如前述請求項中任一項之組件，其中：該第一電磁組件之該第一部分及該第二電磁組件之該第一部分各包括一磁體；且該第一電磁組件之該第二部分及該第二電磁組件之該第二部分各包括一線圈。
如前述請求項中任一項之組件，其中：該第一電磁組件之該第一部分橫向於該第二電磁組件之該第一部分；且該第一電磁組件之該第二部分橫向於該第二電磁組件之該第二部分。
如前述請求項中任一項之組件，其中：該外殼孔在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一矩形；該第一電磁組件之該第一部分及該第二電磁組件之該第一部分鄰接該外殼孔之不同側；該第二框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一矩形；且該第一電磁組件之該第二部分及該第二電磁組件之該第二部分鄰接該第二框架之不同側。
如前述請求項中任一項之組件，其中該多個第一導件之各者及該多個第二導件之各者包含一滾動軸承。
如前述請求項中任一項之組件，其中該外殼支撐沿橫向於該第一方向及該第二方向之第三方向上下移動之一自動聚焦載體。
如前述請求項中任一項之組件，其中該組件位於一電子裝置內部且該外殼相對於該電子裝置不移動。
如前述請求項中任一項之組件，其中：該感測器藉由一撓性導體連接至一固定電路板以通過該撓性導體自該固定電路板接收電信號；且該固定電路板相對於該外殼固定。
如前述請求項中任一項之組件，其中該感測器包括一影像感測器。
一種感測器穩定組件，其包括：一外殼，其包含一第一電磁組件之一第一部分及一第二電磁組件之一第一部分，且界定一外殼孔；一第一框架，其可移動地安裝至該外殼之一底側且具有容許該第一框架與該外殼之間沿一第一方向相對運動之多個第一導件，該第一框架界定一第一框架孔；一第二框架，其可移動地安裝至該第一框架之一底側且具有容許該第二框架與該第一框架之間沿橫向於該第一方向之一第二方向相對運動之多個第二導件，其中：該第一框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之一平面中形成一第一矩形，該多個第一導件之各者定位於該第一矩形之一各自隅角處；該第二框架之一外周邊在由該第一方向及該第二方向界定之該平面中形成一第二矩形，該多個第二導件之各者定位於該第二矩形之一各自隅角處；該第二框架包含經調適以在該第一電磁組件經通電以引起該第一框架及該第二框架兩者沿該第一方向相對於該外殼移動時與該第一電磁組件之該第一部分電磁相互作用之該第一電磁組件之一第二部分；且該第二框架包含經調適以在該第二電磁組件經通電以引起該第二框架沿該第二方向相對於該第一框架及該外殼移動時與該第二電磁組件之該第一部分電磁相互作用之該第二電磁組件之一第二部分；及一感測器，其耦合至該第二框架，該感測器經組態以隨該第二框架在該第一及第二方向上移動且捕捉通過該外殼孔及該第一框架孔之光。