TWI421613B - 行動通訊裝置之自動對焦裝置 - Google Patents

Description

行動通訊裝置之自動對焦裝置

本發明係關於行動通訊裝置之自動對焦裝置，特別是一種可避免音圈馬達之懸浮裝置因落摔而降低影像品質之自動對焦裝置。

電子產品例如行動電話、數位相機、數位攝影機等常使用音圈馬達(voice coil motor,VCM)作為致動裝置。對於具備自動對焦(auto focus)照相或攝影功能的高階行動電話而言，音圈馬達為必用的核心元件。傳統音圈馬達係由懸浮裝置、纏繞線圈、磁鐵及位於懸浮裝置內的鏡頭組成。當纏繞線圈內通過一電流時，由於磁鐵位於纏繞線圈周圍，磁鐵與通過纏繞線圈之電流產生交互作用，使懸浮裝置於音圈馬達內移動，以進行自動對焦。

不過使用傳統音圈馬達的電子產品於測試時及使用上卻有一些因為懸浮裝置所產生的問題。由於懸浮裝置僅在纏繞線圈內通過電流時才會受到控制，當磁鐵與纏繞線圈之間未進行交互作用時，懸浮裝置會在音圈馬達內不受控制的移動。以具備自動對焦照相或攝影功能的行動電話為例，當進行落摔測試(drop test)時，音圈馬達內懸浮裝置常因不規則震動與周邊摩擦產生粒子，這些粒子又因音圈馬達懸浮裝置上下震動產生之間隙進入到影像感測器表面，產生影像上之黑塊而影響影像品質。

第一A圖與第一B圖分別顯示傳統音圈馬達內懸浮裝置移動以及上下震動產生粒子的示意圖。第一A圖顯示音 圈馬達100內懸浮裝置102受磁鐵(未圖示)與通過纏繞線圈(未圖示)之電流產生交互作用移動，以進行自動對焦於影像感測器104。第一B圖顯示懸浮裝置102不受控制時，經過落摔懸浮裝置102會因落摔而呈現不規則(微偏左或右)上下震盪因而與周邊碰撞產生微小粒子105，產生之粒子105再藉由震動過程中產生之間隙，落入影像感測器104表面，因此成像時容易在影像上產生黑塊。

為了改善使用傳統音圈馬達之自動對焦裝置的缺點，亟需提出一種新的自動對焦裝置，以有效改善音圈馬達之懸浮裝置因落摔產生粒子而影響影像品質的問題，並提升產品的良率。

本發明的主要目的在於提供一種可避免音圈馬達之懸浮裝置因落摔而產生粒子降低影像品質之自動對焦裝置。

根據上述目的，本發明一實施例提供一種行動通訊裝置之自動對焦裝置，其包含一音圈馬達、一第一驅動電路及一第二驅動電路。音圈馬達具有一懸浮裝置與一鏡頭，其中鏡頭係位於懸浮裝置內。第一驅動電路驅動音圈馬達，使懸浮裝置於音圈馬達內移動，以使鏡頭於行動通訊裝置開啟攝影功能時，進行自動對焦於影像感測器。當行動通訊裝置之攝影功能關閉時，第二驅動電路驅動音圈馬達，使懸浮裝置緊靠接觸固定於音圈馬達內，並覆蓋影像感測器以避免異物粒子落於影像感測器表面。

本發明另一實施例提供一種用於具有自動對焦攝影功能的裝置之音圈馬達，其包含一懸浮裝置與一纏繞線圈、一磁鐵及一鏡頭位於懸浮裝置內。纏繞線圈圍繞懸浮裝置，當纏繞線圈內過一正向電流時，懸浮裝置於音圈馬達內移動，以進行自動對焦，以將一被射物聚焦於影像感測器。當纏繞線圈內通過一反向電流時，懸浮裝置則緊靠接觸固定於音圈馬達內，並覆蓋影像感測器。懸浮裝置鄰近影像感測器一端具有一向外傾斜結構，以阻擋懸浮裝置與音圈馬達碰撞所產生之微小粒子，避免其落於影像感測器表面。而磁鐵則位於該纏繞線圈周圍，磁鐵係與通過纏繞線圈之電流交互作用，以移動懸浮裝置以進行自動對焦。

以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地實行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的了解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的程序步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。

參考第二圖所示，顯示本發明一實施例之自動對焦裝置的音圈馬達。音圈馬達200包含一懸浮裝置202，懸浮裝置202鄰近影像感測器204一端具有一向外傾斜結構203，以阻擋懸浮裝置202與音圈馬達200碰撞所產生之 微小粒子，避免其落於影像感測器204表面。在此說明的是第二圖顯示的為音圈馬達的基本概念示意圖，因此省略部分習知特徵。音圈馬達200同時包含圍繞懸浮裝置202之纏繞線圈、位於纏繞線圈周圍的磁鐵及位於懸浮裝置202內鏡頭。本實施例中省略的習知特徵可應用任何相關習知技術加以實施，任何熟悉本領域技術者均能根據一般技術水準實施本發明。

參考第三圖所示，顯示本發明一實施例之自動對焦裝置的音圈馬達電壓供應進行作動的示意圖。當欲使音圈馬達作動以進行自動對焦時，如(a)與(b)所示，於圍繞懸浮裝置之纏繞線圈的二端施加音圈馬達作動電位差，使磁鐵與通過纏繞線圈之電流交互作用，懸浮裝置於音圈馬達內移動以進行自動對焦。當自動對焦功能關閉欲停止音圈馬達作動時，如(c)所示，於圍繞懸浮裝置之纏繞線圈的二端施加反向電位差，同樣透過磁鐵與通過纏繞線圈之電流交互作用，懸浮裝置固定於音圈馬達內。

本發明上述實施例應用於具備自動對焦照相或攝影功能的行動電話時，當行動電話處於開機狀態，但照相或攝影功能未啟動時，音圈馬達不作動(照相功能不啟動，不供給正向電壓)時上加一逆向暗電流(反向施力)，以固定懸浮裝置於音圈馬達內，使音圈馬達在行動電話落摔時能保持一相對穩定狀態，呈現近似密封狀態，以避免懸浮裝置因震動而上下擺盪碰撞音圈馬達產生粒子。此外，懸浮裝置之向外傾斜結構，可使粒子較不易落入影像感測器表面，產生影像上之黑塊。

第四A圖顯示本發明一實施例的自動對焦裝置。自動對 焦裝置包含一音圈馬達402、驅動電路404a與404b、一音圈馬達驅動元件406、影像感測器408及一自動對焦裝置控制元件410。影像感測器408包含整合影像訊號處理器(image signal processor,ISP)及互補式金氧半導體(CMOS)元件的系統單晶片(system on chip,SOC)。當本實施例自動對焦裝置應用於電子裝置例如一行動通訊裝置或行動電話時，開啟相機或攝影功能後，影像感測器408透過音圈馬達402內之鏡頭所獲得之影像傳輸至自動對焦裝置控制元件410，自動對焦裝置控制元件410反饋影像品質至影像感測器408，影像感測器408發出訊號控制音圈馬達驅動元件406。音圈馬達驅動元件406根據影像感測器408的訊號控制驅動電路404a，驅動電路404a提供正向電壓驅動音圈馬達402，音圈馬達402內線圈正向電流使懸浮裝置於音圈馬達402內移動，以使懸浮裝置內之鏡頭進行自動對焦於影像感測器408。影像感測器408接著將擷取之影像訊號傳送至自動對焦裝置控制元件410進行後續影像處理。自動對焦裝置控制元件410包含後段積體電路(backend IC)晶片，負責後段影像處理部分。

當該行動通訊裝置之照相或攝影功能關閉時，自動對焦裝置控制元件410透過影像感測器408發出控制訊號至音圈馬達驅動元件406，音圈馬達驅動元件406控制驅動電路404b提供反向電壓驅動音圈馬達402，音圈馬達402內線圈之反向電流使懸浮裝置緊靠接觸固定於音圈馬達402內，以避免懸浮裝置因震動而上下擺盪碰撞音圈馬達，例如第二圖所示懸浮裝置緊靠接觸固定並覆蓋 影像感測器408。

第四B圖顯示本發明另一實施例的自動對焦裝置。自動對焦裝置包含一音圈馬達402’、驅動電路404a’與404b’、一音圈馬達驅動元件407、影像感測器408’及一自動對焦裝置控制元件410’。影像感測器408’包含互補式金氧半導體(CMOS)元件或電荷耦合元件(CCD)等具有光電效應的元件，但不限於互補式金氧半導體元件或電荷耦合元件。自動對焦裝置控制元件410’包含後段積體電路晶片以進行後段影像處理。

當本實施例自動對焦裝置應用於電子裝置例如一行動通訊裝置或行動電話時，開啟相機或攝影功能後，影像感測器408’根據音圈馬達402’內之鏡頭所獲得之影像產生影像訊號，並將影像訊號傳送至自動對焦裝置控制元件410’。自動對焦裝置控制元件410’判斷影像訊號的品質並輸出訊號控制音圈馬達驅動元件407。音圈馬達驅動元件407根據自動對焦裝置控制元件410’的訊號控制驅動電路404a’，驅動電路404a’提供正向電壓驅動音圈馬達402’，音圈馬達402’內線圈之正向電流使懸浮裝置於音圈馬達402’內移動，以使懸浮裝置內之鏡頭進行自動對焦於影像感測器408’。接著影像感測器408’將擷取之影像訊號傳送至自動對焦裝置控制元件410’進行後續影像處理。當該行動通訊裝置之照相或攝影功能關閉時，可由自動對焦裝置控制元件410’發出控制訊號至音圈馬達驅動元件407，音圈馬達驅動元件407內之驅動電路404b提供反向電壓驅動音圈馬達402，音圈馬達402’內線圈反向電流使懸浮裝置緊 靠接觸固定於音圈馬達402’內，以避免懸浮裝置移動，如第二圖所示的情形。

本發明改良使用音圈馬達進行自動對焦的自動對焦裝置，使自動對焦裝置於照相或攝影功能關閉時，音圈馬達不會因落摔測試或使用時產生粒子降低影像品質，特別是應用於具有自動對焦照相功能的行動電話時。當行動電話處於開機狀態下，且照相功能不啟動時，提供音圈馬達反向電壓與電流以穩定音圈馬達懸浮對焦裝置，使音圈馬達在落摔時能保持一相對穩定狀態(反向施力)，而不會隨震動而上下擺盪產生間隙及粒子。同時懸浮對焦裝置鄰近影像感測器一端具有一向外傾斜結構，以阻擋懸浮裝置與音圈馬達碰撞所產生之微小粒子，避免落於影像感測器表面因而降低影像品質。當行動電話處於關機狀態或照相功能啟動時則不進行作動。根據本發明上述各實施例，本發明有效改善音圈馬達落摔後粒子生成的問題，避免影像品質降低並提升產品良率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其他未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

100‧‧‧音圈馬達

102‧‧‧懸浮裝置

104‧‧‧影像感測器

105‧‧‧粒子

200‧‧‧音圈馬達

202‧‧‧懸浮裝置

203‧‧‧向外傾斜結構

204‧‧‧影像感測器

402‧‧‧音圈馬達

402’‧‧‧音圈馬達

404a‧‧‧驅動電路

404b‧‧‧驅動電路

404a’‧‧‧驅動電路

404b’‧‧‧驅動電路

406‧‧‧音圈馬達驅動元件

407‧‧‧音圈馬達驅動元件

408‧‧‧影像感測器

408’‧‧‧影像感測器

410‧‧‧自動對焦裝置控制元件

410’‧‧‧自動對焦裝置控制元件

第一A圖與第一B圖分別顯示傳統音圈馬達內懸浮裝置移動以及上下震動產生粒子的示意圖。

第二圖所示，顯示本發明一實施例之自動對焦裝置的音圈馬達。

第三圖所示，顯示本發明一實施例之自動對焦裝置的音 圈馬達電壓供應進行作動的示意圖。

第四A圖顯示本發明一實施例的自動對焦裝置。

第四B圖顯示本發明另一實施例的自動對焦裝置。

200‧‧‧音圈馬達

202‧‧‧懸浮裝置

203‧‧‧向外傾斜結構

204‧‧‧影像感測器

Claims (12)

1. 一種行動通訊裝置之自動對焦裝置，包含：一音圈馬達，該音圈馬達具有一懸浮裝置與一鏡頭，其中該鏡頭位於該懸浮裝置內；一第一驅動電路，該第一驅動電路驅動該音圈馬達，使該懸浮裝置於該音圈馬達內移動，以使該鏡頭於該行動通訊裝置開啟攝影功能時，進行自動對焦於至少一影像感測器；及一第二驅動電路，當該行動通訊裝置之攝影功能關閉時，該第二驅動電路驅動該音圈馬達，使該懸浮裝置緊靠接觸固定於該音圈馬達內，並覆蓋該影像感測器。
2. 如申請專利範圍第1項的自動對焦裝置，其中該懸浮裝置鄰近該影像感測器一端，具有一向外延伸結構，以阻擋該懸浮裝置與該音圈馬達碰撞產生之微小粒子落於該影像感測器表面。
3. 如申請專利範圍第1項的自動對焦裝置，其中該第一驅動電路與該第二驅動電路之電流方向相反。
4. 如申請專利範圍第1項的自動對焦裝置，其中該第一驅動電路與該第二驅動電路係由一音圈馬達驅動元件來進行驅動。
5. 如申請專利範圍第4項的自動對焦裝置，其中該影像感測器包含一影像處理(image signal processing)單元，該音圈馬達驅動元件係由該影像感測器驅動。
6. 如申請專利範圍第5項的自動對焦裝置，其中該影像感測器包含一具有影像處理器之系統單晶片(system on chip)。
7. 如申請專利範圍第4項的自動對焦裝置，其中該音圈馬達驅動元件係由一自動對焦裝置控制元件驅動。
8. 如申請專利範圍第7項的自動對焦裝置，其中該自動對焦裝置控制元件包含一後段積體電路(backend IC)。
9. 如申請專利範圍第1項的自動對焦裝置，其中該第一驅動電路於該自動對焦裝置關閉時停止驅動該音圈馬達。
10. 如申請專利範圍第1項的自動對焦裝置，其中該第二驅動電路於該自動對焦裝置關閉時驅動該音圈馬達使該懸浮裝置緊靠接觸固定於該音圈馬達內。
11. 一種用於具有自動對焦攝影功能的裝置之音圈馬達，包含：一懸浮裝置與一纏繞線圈，該纏繞線圈圍繞該懸浮裝置，當該纏繞線圈內過一正向電流時，該懸浮裝置於該音圈馬達內移動，以進行自動對焦，將一被射物聚焦於至少一影像感測器；當該纏繞線圈內過一反向電流時，該懸浮裝置緊靠接觸固定於該音圈馬達內，並覆蓋該影像感測器，該懸浮裝置鄰近影像感測器一端具有一向外傾斜結構，以阻擋該懸浮裝置與該音圈馬達碰撞產生之微小粒子，落於影像感測器表面；一磁鐵，該磁鐵位於該纏繞線圈周圍，該磁鐵與通過該纏繞線圈之電流交互作用，以移動該懸浮裝置；一鏡頭位於該懸浮裝置內。
12. 如申請專利範圍第11項的音圈馬達，其中該具有自動對焦攝影功能的裝置包含一行動電話。