TWI440948B - 相機模組 - Google Patents

Description

相機模組

本發明涉及封裝技術領域，尤其涉及一種能夠對致動器具有保護作用之相機模組。

隨著光學成像技術之發展，鏡頭模組於各種成像裝置如數位相機、攝像機中得到廣泛應用(請參見Capturing images with digital still cameras,Micro,IEEE Volume：18,issue：6,Nov.-Dec.1998 Page(s)：14-19)。整合有鏡頭模組之手機等便攜式電子裝置，更得到眾多消費者之青睞。

相機模組之對焦及變焦功能通常採用致動器來實現。請參見圖4，相機模組400包括電路板410、致動器420、鏡頭模組430及致動器電源控制元件440。致動器420及致動器電源控制元件440均封裝於電路板410。致動器420通常為本技術領域常見之音圈馬達，其通常包括固定裝筒421、活動裝筒422及彈片423。彈片423將活動裝筒422連接於固定裝筒421。彈片423通常為金屬薄片。於致動器420中，通常固定裝筒421內設置磁性元件424，於活動裝筒422設置表面繞設有線圈425。鏡頭模組430收容於活動裝筒422中，致動器電源控制元件440與線圈425相連，用於控制線圈425中之電流。由於電磁感性現象，於線圈425中通入電流時，線圈425受到磁性元件424磁場之作用力而產生運動，於活動裝筒422相對 於固定裝筒421運動時，彈片423發生形變，彈片423之回復力與線圈425受到磁場之共同作用使得活動裝筒422位於某一位置。

然而，於實際之使用過程中，往往會由於人為之操作錯誤或摔落等造成對相機模組400之衝擊，使得相機模組400之致動器420之彈片423產生變形超過其彈性變形範圍，而產生永久變形，導致相機模組400於進行對焦或變焦產生誤差，甚至故障無法作動等問題，嚴重影響相機模組400之成像品質。

有鑑於此，有必要提供一種相機模組，避免相機模組因外力衝擊導致致動器之彈片產生永久變形。

以下將以實施例說明一種相機模組。

本發明涉及一種相機模組，其包括鏡頭模組、致動器、致動器電源控制元件及運動感測器。所述致動器包括固定裝筒、用於收容鏡頭模組之活動裝筒及連接於活動裝筒與固定裝筒之間之彈片。所述固定裝筒設置有磁性元件，所述活動裝筒設置有與所述磁性元件相對應之線圈。所述線圈與所述致動器電源控制元件電氣連通，所述致動器電源控制元件用於控制線圈中之電流以調節線圈與磁性元件之間之作用力。所述運動感測器用於感測相機模組之運動，所述致動器電源控制元件與所述運動感測器電連接，用於根據運動感測器感測之結果控制線圈中之電流，從而控制相機模組運動時活動裝筒與固定裝筒之相對位置，以使得彈片於其彈性範圍內運動。

本技術方案中，由於採用運動感測器感測相機模組之運動情況， 並將其感測到之訊號傳遞給致動器電源控制元件，從而致動器電源控制元件控制通向致動器之電流之大小或者方向，控制致動器之彈片於其彈性範圍內運動，有效避免彈片產生永久變形，可避免由於彈片發生永久變形造成相機模組之對焦、變焦不准或故障之問題，並可提升相機模組成像品質。

100、200、300、400‧‧‧相機模組

110、230、350、410‧‧‧電路板

111‧‧‧第一表面

120、250、420‧‧‧致動器

121、251、422‧‧‧活動裝筒

122、252、421‧‧‧固定裝筒

123、253、423‧‧‧彈片

124、254、361、425‧‧‧線圈

125、255、424‧‧‧磁性元件

130、430‧‧‧鏡頭模組

140、210、310‧‧‧影像感測器

150、240、370、440‧‧‧致動器電源控制元件

160、220、320‧‧‧運動感測器

330‧‧‧基板

340‧‧‧晶片

圖1係本技術方案第一實施例提供之相機模組之示意圖。

圖2係本技術方案第二實施例提供之相機模組之示意圖。

圖3係本技術方案第三實施例提供之相機模組之示意圖。

圖4係先前技術中之相機模組之示意圖。

下面結合附圖及實施例對本技術方案提供之相機模組作進一步說明。

請參閱圖1，本技術方案第一施例提供之相機模組100，其包括電路板110、致動器120、鏡頭模組130、影像感測器140、致動器電源控制元件150及運動感應器160。

電路板110呈板狀，其具有第一表面111。本實施例中，電路板110為手機、數位相機等個人電子設備之主板，其具有實現電子設備功能之各種電子元件及實現上述各電子元件功能之電路。電路板110用於承載致動器120、鏡頭模組130、影像感測器140、致動器電源控制元件150及運動感應器160。

致動器120包括活動裝筒121、固定裝筒122及彈片123。活動裝筒121用於收容鏡頭模組130。所述活動裝筒121與影像感測器140相 對應，以使得收容於活動裝筒121之鏡頭模組130與影像感測器140相對應。鏡頭模組130可包括複數透鏡、間隔環等光學元件，用於形成影像，以使得影像感測器140可將鏡頭模組130之影像轉換成電訊號並藉由電路板110傳輸至外界。活動裝筒121收容於固定裝筒122。活動裝筒121藉由彈片123與固定裝筒122相連接。本實施例中，活動裝筒121與固定裝筒122同軸設置，為使得活動裝筒121相對於固定裝筒122運動時中心軸線不產生偏移，本實施例中，致動器120具有兩個彈片123。所述兩個彈片123分別設置於活動裝筒121之兩端，且均垂直於活動裝筒122之中心軸線。活動裝筒121套設有線圈124，線圈124之纏繞方向垂直於活動裝筒121之中心軸線。所述固定裝筒122內與線圈124相對應之位置設置有磁性元件125，磁性元件125可以由釹鐵硼合金、釤鈷合金、鋁鎳鈷合金等永磁材料製成。線圈124位元於磁性元件125之磁場中，並且磁性元件125之磁力線方向垂直於124之中心軸線方向，即垂直於活動裝筒122之中心軸線方向。根據弗萊明左手定則，控制線圈124之電流大小及方向可驅使活動裝筒122及安裝於活動裝筒122中之鏡頭模組130沿固定裝筒121中心軸線方向移動，亦即，可控制活動裝筒122與固定裝筒121之相對位置。

致動器電源控制元件150用於控制相機模組120中致動器之電流大小，其與致動器120中之線圈124電氣相連，用於調節124中之電流大小從而控制線圈124與磁性元件125之相互作用力，從而調整固定裝筒121與活動裝筒122之相對位置。本實施例中，致動器電源控制元件150亦封裝於電路板110之第一表面111，並藉由電路板110中之電路與運動感測器130及致動器120中之線圈124電氣相連。

運動感測器130用於相機模組100之運動情況，例如相機模組100運動之加速度等，並將上述運動之加速度進行處理，得到數位訊號、電訊號或其他訊號。運動感測器160與致動器電源控制元件150電連接，以使得140可以根據運動感測器130感測結果控制線圈124中之電流，從而控制相機模組100運動時活動裝筒122與固定裝筒121之相對位置，以使得彈片123於其彈性範圍內運動。本實施例中，運動感測器130封裝於電路板110之第一表面111。

本實施例中，致動器120、運動感應器160及致動器電源控制元件150可藉由表面貼裝等技術組裝於電路板110。運動感測器160與致動器電源控制元件150電氣連接，致動器電源控制元件150與致動器120之線圈124之電氣相連。

請參見圖1，當相機模組100受到外來之衝擊或者人為操作不當時，使得活動裝筒122可能受到衝擊力而產生發生形變之趨勢。例如，活動裝筒122可能受到向相機模組100物側之衝擊力而使得彈片123產生向相機模組100之物側發生形變之趨勢，即產生向相機模組100之物側之加速度。此時，運動感測器160可感應到該加速度，並轉化為數位訊號或者電訊號，並將該訊號傳遞到致動器電源控制元件150。致動器電源控制元件150對致動器120中線圈124中之電流進行控制，從而控制活動裝筒122與固定裝筒121之相對位置，以使得123之變形始終於其彈性變形範圍內。即，使得致動器120中之線圈124由於電磁感應現象於磁性元件125之磁場中產生向相機模組100之相側之電磁力，從而使得活動裝筒122相對於固定裝筒121向相機模組100之相側運動，並帶動連接於固定裝筒121與活動裝筒122之間之彈片123向相機模組100之相側運動。 彈片123往相機模組100之相側運動之加速度與由於外力衝擊產生之往相機模組100之物側之加速度相互抵消，從而可以降低彈片123由於外力衝擊造成之變形，使得彈片123之變形始終於其彈性變形範圍內，而不會產生永久之變形。

請參見圖2，本技術方案第二實施例提供之相機模組200，其結構與本技術方案第一實施例之相機模組100之結構相近，不同之處於於：運動感應器220封裝於影像感測器210。由於影像感測器210封裝於電路板230，電路板230內設置有電路，所述電路可使得所述運動感測器220與致動器電源控制元件240電連通，並可使得所述致動器250與致動器電源控制元件240電連通。

本實施例中，運動感應器220藉由系統封裝(SIP)之方式封裝於影像感測器210上，從而影像感測器210與運動感測器220成為一個整體，以提高封裝之密度，從而，可以節省相機模組200占踞之空間。當然，影像感測器210上亦可以封裝實現其他功能之晶片。

致動器電源控制元件240與運動感應器220電氣相連，致動器250中之線圈254與致動器電源控制元件240電氣連通。從而，當運動感應器220感應到之相機模組200運動之訊號傳遞給致動器電源控制元件240時，致動器電源控制元件240控制致動器250之線圈254之電流。致動器250中之活動裝筒251與固定裝筒252之間產生與外界衝擊力方向相反之作用力，以防止由於外來衝擊導致之彈片253之變形超過其彈性範圍，即可以保證彈片253不會產生永久變形。即當相機模組200受到外來之衝擊或者人為操作不當時，使得活動裝筒251可能受到衝擊力而產生發生形變之趨勢。例如， 活動裝筒251可能受到向相機模組200物側之衝擊力而使得彈片253產生向相機模組200之物側發生形變之趨勢，即產生向相機模組200之物側之加速度。此時，運動感測器220可感應到該加速度，並轉化為數位訊號或者電訊號，並將該訊號傳遞到致動器電源控制元件240。致動器電源控制元件240對線圈254中之電流進行控制，從而控制活動裝筒251與固定裝筒252之相對位置，以使得彈片253之變形始終於其彈性變形範圍內。即，使得線圈254由於電磁感應現象於磁性元件255之磁場中產生向相機模組200之相側之電磁力，從而使得活動裝筒251相對於固定裝筒252向相機模組200之相側運動，並帶動連接於固定裝筒252與活動裝筒251之間之彈片253向相機模組200之相側運動。彈片253往相機模組200之相側運動之加速度與由於外力衝擊產生之往相機模組200之物側之加速度相互抵消，從而可以降低彈片253由於外力衝擊造成之變形，使得彈片253之變形始終於其彈性變形範圍內，而不會產生永久之變形。

請參見圖3，本技術方案第三實施例提供之相機模組300，其結構與第二實施例之相機模組200之結構相近，不同之處於於：300包括一個晶片340，晶片340包括基板330及集成於基板330之影像感測器310及運動感測器320。所述影像感測器310、運動感測器320藉由微機電製程形成於基板330，然後經過shellcase封裝之方式集成於基板330。晶片340封裝於電路板350，電路板350內設置有電路，所述電路使得運動感測器320與致動器電源控制元件370電連通，並使得致動器電源控制元件370與致動器中之線圈361電連通。

本實施例中，由於影像感測器310及運動感測器320形成於同一晶片340上，具有晶元級之尺寸，可減小影像感測器310及運動感測器320於電子設備中占踞之空間。因此，本實施例中之相機模組300具有可以應用於小尺寸之電子設備中。

本技術方案中，由於採用運動感測器感測相機模組之運動情況，並將其感測到之訊號傳遞給致動器電源控制元件，從而致動器電源控制元件控制通向致動器之線圈中電流之大小或者方向。從而，控制致動器之彈片於其彈性範圍內運動，有效避免彈片產生永久變形，可避免由於彈片發生永久變形造成相機模組之光軸偏移與對焦不準或故障等問題，可提高相機模組成像品質。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧相機模組

110‧‧‧電路板

111‧‧‧第一表面

120‧‧‧致動器

121‧‧‧活動裝筒

122‧‧‧固定裝筒

123‧‧‧彈片

124‧‧‧線圈

125‧‧‧磁性元件

130‧‧‧鏡頭模組

140‧‧‧影像感測器

150‧‧‧器電源控制元件

160‧‧‧運動感測器

Claims (6)

1. 一種相機模組，其包括鏡頭模組、致動器、致動器電源控制元件、影像感測器及電路板，所述致動器包括固定裝筒、用於收容鏡頭模組之活動裝筒及連接於活動裝筒與固定裝筒之間之彈片，所述固定裝筒設置有磁性元件，所述活動裝筒設置有與所述磁性元件相對應之線圈，所述線圈與所述致動器電源控制元件電氣連通，所述致動器電源控制元件用於控制線圈中之電流以調節線圈與磁性元件之間之作用力，其改良在於，所述相機模組還包括運動感測器，所述運動感測器用於感測相機模組之運動，所述致動器電源控制元件與所述運動感測器電連接，用於根據運動感測器之感測結果控制線圈中之電流，從而控制相機模組運動時活動裝筒與固定裝筒之相對位置，以使得彈片於其彈性範圍內運動，所述影像感測器與所述鏡頭模組光學耦合，所述運動感測器集成於影像感測器，所述影像感測器封裝於電路板，所述致動器電源控制元件藉由電路板與運動感測器及線圈電連接。
2. 一種相機模組，其包括鏡頭模組、致動器、致動器電源控制元件、晶片及電路板，所述致動器包括固定裝筒、用於收容鏡頭模組之活動裝筒及連接於活動裝筒與固定裝筒之間之彈片，所述固定裝筒設置有磁性元件，所述活動裝筒設置有與所述磁性元件相對應之線圈，所述線圈與所述致動器電源控制元件電氣連通，所述致動器電源控制元件用於控制線圈中之電流以調節線圈與磁性元件之間之作用力，其改良在於，所述相機模組還包括運動感測器，所述運動感測器用於感測相機模組之運動，所述致動器電源控制元件與所述運動感測器電連接，用於根據運動感測器之感測結果控制線圈中之電流，從而控制相機模組運動時活動裝筒與固 定裝筒之相對位置，以使得彈片於其彈性範圍內運動，所述晶片集成有影像感測器與所述運動感測器，所述晶片封裝於電路板，所述致動器電源控制元件藉由電路板與運動感測器及線圈電連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之相機模組，其中，所述晶片還包括基板，所述影像感測器與運動感測器集成於基板。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之相機模組，其中，所述相機模組包括兩個彈片，其中一個彈片連接於活動裝筒與固定裝筒靠近物側之一端，另一個彈片連接於活動裝筒與固定裝筒靠近相側之一端。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之相機模組，其中，所述磁性元件由永磁材料製成。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之相機模組，其中，所述磁性元件之磁力線方向垂直於線圈之中心軸線。