TWI414816B - Anti - Shock Image Auto Focus Structure - Google Patents

Description

具防手震之影像自動對焦結構

本發明係為一種具防手震(Anti Shake,AS)之影像自動對焦(Auto Focus,AF)結構，特別是關於一種可將高階相機之影像自動對焦及防手震功能整合成攝相鏡頭的模組化結構。

按，由於科技的進步，使得數位相機的體積縮的相當小，而目前許多小型電子裝置，如行動電話，幾乎都建置有數位攝相的功能，這些都歸功於鏡頭模組的微小化，然而現今對於攝像品質及功能的要求，也逐漸提高到百萬畫素、具有多點自動對焦(AF)以及防手震(AS)等等功能，以突顯高階相機與低階的不同。

然而攝相模組每附加一種功能就必而針對該功能添加對應的模組機構，而模組機構越多，則體積必然會增加，因此如何將攝相模組多種功能機構縮小，就成了各相機模組廠商的研發標的。

習知的微型鏡頭內有許多種類的自動對焦驅動結構，目前最普遍被使用的是音圈馬達(VCM)，利用線圈磁鐵與彈片組合，以承載一鏡頭作光軸方向的前後移動，以達成自動對焦或變焦的功效。因其具有體積小、用電量少、致動位移精確及價格低廉等優點，適合作為微型鏡頭自動對焦的短距驅動，如專利文獻US7,262,927、US7,196,978、US7,002,879、US6,687,062、US20070133100、JP2005037865、JP2005258355等等。

對於防手震技術而言，主要透過幾種方式來達成，如成像元件以機構支架藉由補償運動，來抵銷震動過程中所導致的影像模糊化影響；或者如在鏡頭設有機械式結構消除手震；或者採用兩個陀螺儀(Gyro Sensor)來進行對成像元件的水平與垂直震動偵測，並利用磁力推動來進行補償動件等等。如專利文獻US20070292119、US20070009243、JP08122840、JP11305280、JP11220651等等。

另如日本公開特許公報第特開2002-207148號專利，係為一種攝影裝置，如圖一所示，是利用金屬鋼絲等構成的可撓部材400~403承載一影像感測器300之電路基板301，作為與光軸201垂直方向的移動，並透過二個相對位移感測器500、501及一位置移動偵測器503，將鏡頭部材203(含透鏡200及透鏡保持部202)與電路基板301間的X軸與Y軸的位移量，傳送到一防振控制部504，控制一移動驅動部502依其移位量驅動該電路基板301作與光軸201垂直方向的對應移動，防止影像感測器300因震動產生的模糊影像。

該2002-207148號專利是一種可以防止因手震產生影像模糊的概念形態專利，本案發明人利用同樣的概念，將其結合自動對焦機構模組，設計出一種具有防手震的影像自動對焦結構，將自動對焦及防手震功能加以模組化，以符合高階相機鏡頭模組的需求。

本發明之主要目的係在於提供一種具防手震之影像自動對焦結構，可將高階相機的自動對焦功能及防手震功能整合成攝相鏡頭的模組化結構。

為達成上述目的，本發明之主要技術特徵係在於提供一種具防手震之影像自動對焦結構，安裝於具有手抖動感測元件之手持式裝置上，該移動感測器可產生手持式裝置之移動訊號，該結構包括：一影像電路基板其上設有一影像感測元件；一自動對焦模組用以驅動該鏡頭在光線進入方向(Z軸方向)的前後移動，以將影像對焦在影像感測元件上；複數懸吊線，連接至自動對焦模組，將該自動對焦模組對應懸浮在影像電路基板的光線進入方向上，使得該自動對焦模組可在垂直於光線進入方向上作X軸及Y軸的移動；一偏移補正線圈組件，係由至少一X軸驅動線圈及至少一Y軸驅動線圈組成，可依該手抖動感測元件產生之移動訊號產生電磁場；一偏移補正磁鐵組件，係包括至少一X軸磁鐵及至少一Y軸磁鐵，係分別懸浮對應於該X軸驅動線圈及Y軸驅動線圈，可因該偏移補正線圈組件產生之電磁場，使得該偏移補正磁鐵組件可作X軸移動或Y軸移動，連動該自動對焦模組可作X軸移動或Y軸移動；一X軸位移量感測器及一Y軸位移量感測器，係分別配設於X軸驅動線圈旁及Y軸驅動線圈旁，並分別對應著該X軸磁鐵及該Y軸磁鐵，偵測X軸磁鐵或Y軸磁鐵因移動產生之X軸偏移量或Y軸偏移量，是否達到偏移補正位置，當達到時，該X軸驅動線圈或Y軸驅動線圈停止產生電磁場，以使精確補正偏移位置。

本發明之次一技術特徵係在於提供上述具防手震之影像自動對焦結構，其中包括一固定件，係用以將該偏移補正磁鐵組件固定連接於該自動對焦模組底部，用以連動該自動對焦模組，或者該固定件係用以將該偏移補正線圈組件固定連接於該自動對焦模組底部，用以連動該自動對焦模組。

本發明之另一技術特徵係在於提供上述具防手震之影像自動對焦結構，其中更包括一防震驅動電路板，其上電連接有該X軸位移量感測器、Y軸位移量感測器、X軸驅動線圈及Y軸驅動線圈；一支架，係配設於該影像電路基板上方，用以固定連接該防震驅動電路板於該影像電路基板上。

本發明之又一技術特徵係在於提供上述具防手震之影像自動對焦結構，其中該影像電路基板上更設有一感測器承載座，係覆蓋於該影像感測元件上方，其中心為一濾光片。

為了使　貴審查委員能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請一併參閱圖二、圖三及圖四所示，係分別為本發明之實施例立體分解圖，本發明防手震機構及影像電路基板之立體圖，以及本發明實施例之組合立體示意圖。

本發明具防手震之影像自動對焦結構，主要可安裝在一手持式裝置上(圖中未示)，作為高階攝像模組，該手持式裝置上具有手抖動感測元件，如角加速度感測器(Gyro Sensor)、加速度感測器(Accelerometer)...等等，可產生手持式裝置之移動訊號，如攝像時的手震移動訊號。

本發明之結構主要包括有一影像電路基板10、一自動對焦模組(Auto-Focus Module)20及一防手震機構(Anti-Shake Mechanism)30，其中該影像電路基板10上設有一影像感測元件(Image Sensor)11，影像感測元件11上覆蓋有一感測器承載座12，感測器承載座12的中心為一濾光片13。

其中該自動對焦模組20上係可承載一鏡頭(Lens)21，該鏡頭可攝入光線影像，而該鏡頭21與該影像感測元件11是位於光線進入方向(Z軸方向)的直線位置上，該自動對焦模組20可驅動該鏡頭21在光線進入方向(Z軸方向)上作前後移動，使得鏡頭21可將所攝入影像對焦在影像感測元件11上。

該自動對焦模組20較佳地可以為一音圈馬達(VCM)驅動結構，包括有一鏡頭承載座22用以承載鎖合該鏡頭21，該鏡頭承載座22外包覆一線圈23，該鏡頭承載座22係連接一上彈片24之活動內圈，上彈片24之外圈固定連接在一基座25上，基座25內設有四磁鐵26對應線圈23，基座25上方覆蓋連接一上蓋板27。

其中該防手震機構30配設於該影像電路基板10與自動對焦模組20之間，主要可將該自動對焦模組20作垂直於光線進入方向的水平移動(X軸或Y軸移動)，可依據該移動感測器產生的移動訊號，驅動自動對焦模組20作X軸或Y軸移動，以補正瞬間手震偏移位置。

因此，該防手震機構30設有複數懸吊線(Suspension Wire)31、一防震驅動電路板32、一支架33、一固定件34、一X軸位移量感測器35x、一Y軸位移量感測器35y、一偏移補正線圈組件及一偏移補正磁鐵組件。

其中該些懸吊線31係為可撓性線材製成，可具有導電性，較佳地可以有四條，一端分別連接在該自動對焦模組20之上蓋板27靠近四角邊位置處，另一端則連接於該防震驅動電路板32上，使該自動對焦模組20對應懸浮在影像電路基板10的光線進入方向(Z軸方向)上，可作垂直於光線進入方向上的X軸及Y軸移動。該懸吊線31亦可作為傳遞該自動對焦模組20的驅動電流的傳導線。

其中該支架33係配設於該影像電路基板10上方，用以固定連接該防震驅動電路板32於該影像電路基板10之感測器承載座12上。

該偏移補正線圈組件係包括有至少一X軸驅動線圈36x及至少一Y軸驅動線圈36y，而該偏移補正磁鐵組件則包括至少一X軸磁鐵37x及至少一Y軸磁鐵37y，該X軸驅動線圈36x係懸浮對應於X軸磁鐵37x的位置，該Y軸驅動線圈36y係懸浮對應於Y軸磁鐵37y的位置。如圖五係為本發明雙組偏移補正線圈組件對應雙組偏移補正磁鐵組件之實施狀態平面示意圖，以及圖六本發明單組偏移補正線圈組件對應單組偏移補正磁鐵組件之實施狀態側視示意圖。

較佳地，該偏移補正線圈組件可固定連接於防震驅動電路板32上，而該偏移補正磁鐵組件則可藉由該固定件34固定連接於該自動對焦模組20的底部。亦或者可將該偏移補正線圈組件藉由一固定件34固定連接於該自動對焦模組20的底部，而將該偏移補正磁鐵組件固定連接於防震驅動電路板32上。

其中該X軸位移量感測器35x及Y軸位移量感測器35y係分別配設於該X軸及Y軸驅動線圈36x、36y旁，亦懸浮對應於該X軸及Y軸磁鐵37x、37y的位置，如圖五及圖六所示。

其中該X軸位移量感測器35x、Y軸位移量感測器35y、X軸驅動線圈36x及Y軸驅動線圈36y係皆電連接至該防震驅動電路板32，而該防震驅動電路板32則電連接至該影像電路基板10，其上配設有驅動電路，可接受該手持式裝置上的手抖動感測元件產生之移動訊號，將其 轉換成驅動電流輸出至該X軸驅動線圈36x及Y軸驅動線圈36y，使該X軸驅動線圈36x及Y軸驅動線圈36y產生電磁場，驅動該X軸磁鐵37x及Y軸磁鐵37y作X軸移動或Y軸移動，以補正自動對焦模組20的X軸或Y軸瞬間偏移位置。

該X軸位移量感測器35x及一Y軸位移量感測器35y較佳地可為位移感應元件，如霍爾感測器(Hall Sensor)、磁敏電阻感測器(MR Sensor)、磁通量感測器(Fluxgate)、光學式位置感測器、光編碼器(Optical Encoder)...等等，可偵測該X軸磁鐵37x及Y軸磁鐵37y因移動時所產生之移動量，當達到瞬間偏移的補正位置時，傳送訊號給驅動電路，使其停止輸出驅動電流給X軸驅動線圈36x及Y軸驅動線圈36y，以達到精確的瞬間偏移補正效果。

再如圖二所示，本發明可增設一手抖動感測元件38，電連接該影像電路基板10，用以感測手震產生移動訊號，直接輸出移動訊號給該驅動電路，使本發明可使用在未設置手抖動感測元件的手持式裝置上。

請再一併參閱圖五及圖六所示，係為本發明之實施狀態平面示意圖及本發明之實施狀態側視示意圖。本發明之實施狀態是將影像電路基板10固定，而自動對焦模組20除了可承載鏡頭21作光線方向(Z軸方向)的前後移動進行對焦外，更可以作垂直於光線進入方向的水平X軸及Y軸移動，進行手震的防止影像模糊的情況。

當因手震使得該手抖動感測器38產生移動訊號，而 透過驅動電路計算產生X軸或Y軸的驅動電流，輸出給該X軸或Y軸驅動線圈36x、36y產生電磁場，以驅動該X軸或Y軸磁鐵37x、37y作X軸或Y軸的移動。

該X軸位移量感測器35x及該Y軸位移量感測器35y，偵測出該X軸或Y軸磁鐵37x、37y是否達到相對X軸偏移量或Y軸的偏移量，當達到因瞬間偏移的補正位置時，傳送訊號給驅動電路，停止輸出驅動電流給該X軸或Y軸的驅動線圈36x、36y，進而達到防止手震產生的模糊情形。

綜上所述，本發明具有防手震之影像自動對焦結構，將高階相機所具有的自動對焦及防手震功能皆整合在一個攝相鏡頭模組中，以縮小攝相鏡頭模組的體積，以便建置在小型可攜式裝置如行動電話中，確能藉上述所揭露之技術，提供一種迥然不同於習知者的設計，堪能提高整體之使用價值，又其申請前未見於刊物或公開使用，誠已符合發明專利之要件，爰依法提出發明專利申請。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之實施例而已，凡精于此項技藝者當可依據上述之說明作其他種種之改良，而這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。

10．．．影像電路基板

11．．．影像感測元件

12．．．感測器承載座

13．．．濾光片

20．．．自動對焦模組

21．．．鏡頭

22．．．鏡頭承載座

23．．．線圈

24．．．上彈片

25．．．基座

26．．．磁鐵

27．．．上蓋板

30．．．防手震機構

31．．．懸吊線

32．．．防震驅動電路板

33．．．感測元件支架

34．．．磁鐵固定件

35x．．．X軸位移量感測器

35y．．．Y軸位移量感測器

36x．．．X軸驅動線圈

36y．．．Y軸驅動線圈

37x．．．X軸磁鐵

37y．．．Y軸磁鐵

38．．．手抖動感測元件

圖一係為習知日本第特開2002-207148號專利之示意圖；

圖二係為本發明之實施例立體分解圖；

圖三係為本發明防手震機構及影像電路基板之立體圖；

圖四係為本發明實施例之組合立體示意圖；

圖五係為本發明之實施狀態平面示意圖；

圖六係為本發明之實施狀態側視示意圖。

10．．．影像電路基板

11．．．影像感測元件

12．．．感測器承載座

13．．．濾光片

20．．．自動對焦模組

21．．．鏡頭

22．．．鏡頭承載座

23．．．線圈

24．．．上彈片

25．．．基座

26．．．磁鐵

27．．．上蓋板

30．．．防手震機構

31．．．懸吊線

32．．．防震驅動電路板

33．．．感測元件支架

34．．．磁鐵固定件

35x．．．X軸位移量感測器

35y．．．Y軸位移量感測器

36x．．．X軸驅動線圈

36y．．．Y軸驅動線圈

37x．．．X軸磁鐵

37y．．．Y軸磁鐵

38．．．手抖動感測元件

Claims (21)

1. 一種具防手震之影像自動對焦結構，係可安裝於具有手抖動感測元件之手持式裝置上，該手抖動感測元件可產生手持式裝置之移動訊號，該結構包括：一影像電路基板，其上設有一影像感測元件(Image Sensor)；一自動對焦模組(Auto-Focus Module)，係承載一可攝入光線影像之鏡頭(Lens)，用以驅動該鏡頭在光線進入方向的前後移動，以將影像對焦在影像感測元件上；複數懸吊線(Suspension Wire)，連接至自動對焦模組，將該自動對焦模組對應懸浮在影像電路基板的光線進入方向上，使得該自動對焦模組可在垂直於光線進入方向上作X軸及Y軸的移動；一偏移補正線圈組件，係由至少一X軸驅動線圈及至少一Y軸驅動線圈組成，可依該手抖動感測元件產生之移動訊號產生電磁場；一偏移補正磁鐵組件，係包括至少一X軸磁鐵及至少一Y軸磁鐵，係分別懸浮對應於該X軸驅動線圈及Y軸驅動線圈，可因該偏移補正線圈組件產生之電磁場，使得該偏移補正磁鐵組件可作X軸移動或Y軸移動，連動該自動對焦模組可作X軸移動或Y軸移動；及一X軸位移量感測器及一Y軸位移量感測器，係分別配設於X軸驅動線圈旁及Y軸驅動線圈旁，並分別對應著該X軸磁鐵及該Y軸磁鐵，偵測X軸磁鐵或Y軸磁鐵因移動產生之X軸偏移量或Y軸偏移量，是否達到偏移補正位置，當達到時，該X軸驅動線圈或Y軸驅動線圈停止產生電磁場，以使精確補正偏移位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中該自動對焦模組係為一音圈馬達(VCM)驅動結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中該些懸吊線係為可撓性線材製成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中該些懸吊線係具有導電性，可作為傳遞該自動對焦模組的驅動電流的傳導線。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中手持式裝置之手抖動感測元件，係可以為如角加速度感測器(Gyro Sensor)、加速度感測器(Accelerometer)。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中該X軸位移量感測器及該Y軸位移量感測器係可以為霍爾感測器(Hall Sensor)、磁敏電阻感測器(MR Sensor)、磁通量感測器(Fluxgate)、光學式位置感測器、光編碼器(Optical Encoder)等位移感應元件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中更包括一手抖動感測元件，電連接該影像電路基板，用以感測手震時產生移動訊號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中更包括一固定件，係用以將該偏移補正磁鐵組件固定連接於該自動對焦模組底部，用以連動該自動對焦模組。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中更包括一固定件，係用以將該偏移補正線圈組件固定連接於該自動對焦模組底部，用以連動該自動對焦模組。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中更包括：一防震驅動電路板，其上電連接有該X軸位移量感測器、Y軸位移量感測器、X軸驅動線圈及Y軸驅動線圈；一支架，係配設於該影像電路基板上方，用以固定連接該防震驅動電路板於該影像電路基板上。
11. 如申請專利範圍第1項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中該影像電路基板上更設有一感測器承載座，係覆蓋於該影像感測元件上方，其中心為一濾光片。
12. 一種具防手震之影像自動對焦結構，包括：一影像感測元件(Image Sensor)；一自動對焦模組(Auto-Focus Module)，係承載一可攝入光線影像之鏡頭(Lens)，用以驅動該鏡頭在光線進入方向的前後移動，以將影像對焦在影像感測元件上；複數懸吊線(Suspension Wire)，將該自動對焦模組懸浮在垂直於光線進入方向上，使該自動對焦模組可作X軸及Y軸的移動；一偏移補正磁鐵組件，係由至少一X軸磁鐵及至少一Y軸磁鐵組成；一偏移補正線圈組件，係由至少一X軸驅動線圈及至少一Y軸驅動線圈組成，分別對應於該X軸磁鐵及該Y軸磁鐵，可產生電磁場驅動該X軸磁鐵或驅動該Y軸磁鐵，作X軸移動或Y軸移動，連動自動對焦模組作X軸移動或Y軸移動。
13. 如申請專利範圍第12項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中該自動對焦模組係為一音圈馬達(VCM)驅動結構。
14. 如申請專利範圍第12項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中該些懸吊線係為可撓性線材製成。
15. 如申請專利範圍第12項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中該些懸吊線係具有導電性，可作為傳遞該自動對焦模組間的驅動電流的傳導線。
16. 如申請專利範圍第12項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中偏移補正線圈組件係可接受一手抖動感測元件產生之移動訊號，產生電磁場驅動該偏移補正磁鐵組件作X軸或Y軸移動。
17. 如申請專利範圍第16項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中手抖動感測元件係可以為如角加速度感測器(Gyro Sensor)、加速度感測器(Accelerometer)。
18. 如申請專利範圍第12項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中更包括：一X軸位移量感測器及一Y軸位移量感測器，係分別配設於X軸驅動線圈旁及Y軸驅動線圈旁，並分別對應著該X軸磁鐵及該Y軸磁鐵，偵測X軸磁鐵或Y軸磁鐵因移動產生之X軸偏移量或Y軸偏移量，是否達到偏移補正位置，當達到時，該X軸驅動線圈或Y軸驅動線圈停止產生電磁場，以使精確補正偏移位置。
19. 如申請專利範圍第18項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中該X軸位移量感測器及該Y軸位移量感測器係可以為霍爾感測器(Hall Sensor)、磁敏電阻感測器(MR Sensor)、磁通量感測器(Fluxgate)、光學式位置感測器、光編碼器(Optical Encoder)等位移感應元件。
20. 如申請專利範圍第12項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中更包括一固定件，係用以將該偏移補正磁鐵組件固定連接於該自動對焦模組底部，用以連動該自動對焦模組。
21. 如申請專利範圍第12項所述之具防手震之影像自動對焦結構，其中更包括一固定件，係用以將該偏移補正線圈組件固定連接於該自動對焦模組底部，用以連動該自動對焦模組。