TWI459802B

TWI459802B - 影像穩定模組及成像裝置

Info

Publication number: TWI459802B
Application number: TW98134549A
Authority: TW
Inventors: Chi Wei Chiu
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2014-11-01
Also published as: TW201114249A

Description

影像穩定模組及成像裝置

本發明涉及光學防抖技術，尤其涉及一種能夠光學防抖的影像穩定模組及具有該影像穩定模組的成像裝置。

隨著數碼相機技術不斷發展，相機的機身往往既小且輕，容易因使用者手震而造成相機的抖動，導致相機成像模糊。因此，現今的數碼相機中通常加入了防手震技術以克服成像模糊的問題。

目前，應用於數碼相機中的防手震技術主要分為兩種：一種係使影像感測器在與鏡頭光軸垂直的平面中運動與相機機身的抖動量對應的量來減少相機的成像模糊；另一種係移動鏡頭系統中的鏡片來補償相機機身的抖動量。此兩種防手震技術均採用可移動單元、支撐並移動該可移動單元的固定單元以及固定在機身上且用於檢測相機機身抖動量的角速度感測器。該可移動單元與影像感測器或鏡片固定並根據角速度感測器檢測到的抖動量運動，從而減少成像模糊。

一般地，角速度感測器係安裝在獨立於可移動單元和固定單元的主基板上，且主基板的位置與影像感測器或鏡頭系統有一定距離。為了減小相機重量，主基板通常很薄，當機身抖動時，主基板很容易彎曲。因此，移動單元中影像感測器或鏡片實際的抖動量與角速度感測器檢測到的抖動量會不同，從而影響防手震的準確性。

有鑒於此，有必要提供一種能夠提高防手震準確性的影像穩定模組及具有該影像穩定模組的成像裝置。

一種影像穩定模組，其包括一個具有中心軸的固定架，一個位於該固定架內且與該固定架間隔並共軸的可動架，一個驅動單元，一個彈性組件，一個角速度感測器及一個控制器。該驅動單元包括設置於該固定架的第一磁性組件及設置於該可動架的第二磁性組件，該第一磁性組件與該第二磁性組件相對設置，該驅動單元藉由該第一磁性組件及該第二磁性組件產生的驅動力驅動該可動架相對於該固定架分別繞第一軸線及繞第二軸線旋轉，該第一軸線垂直於該第二軸線，且該第一軸線和該第二軸線均垂直於該中心軸。該彈性組件包括相對設置的彈片及軟性電路板，該可動架位於該彈片及該軟性電路板之間，該軟性電路板固定在該固定架上，且該彈片彈性支撐該可動架並在該可動架旋轉時發生彈性形變。該角速度感測器位於該可動架上，用於檢測該可動架的抖動量並電性連接於該軟性電路板。該控制器根據該抖動量控制該驅動單元驅動該可動架相對於該固定架旋轉。

一種成像裝置，其包括如上所述的影像穩定模組，鏡頭模組及影像感測器。該鏡頭模組收容於該可動架內，該影像感測器收容於該可動架內且固定於該軟性電路板上與該角速度感測器相反的一側。該鏡頭模組的光軸與該影像感測器對準。

與先前技術相比，本發明提供的影像穩定模組及具有該影像穩定模組的成像裝置，因在固定架中設置可旋轉並用於收容鏡頭模組及影像感測器的可動架及將該角速度感測器固定在該可動架，故，可動架、鏡頭模組及影像感測器的抖動量能被準確檢測，從而提高了防手震的準確性。

下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

請一併參與圖1及圖2，本發明第一實施方式的影像穩定模組100包括一個固定架10、一個可動架20、一個驅動單元30、一個彈性組件40、一個角速度感測器50以及一個控制器60。

請一併參與圖2及圖3，固定架10大致為矩形體框架，其固定於一個電子裝置中，如數碼相機(圖未示)。固定架10包括一個第一側壁12、一個第一突出部13、一個第二側壁14、一個第二突出部15、一個第三側壁16以及一個第四側壁18。第一側壁12、第二側壁14、第三側壁16及第四側壁18圍成第一收容空間10a。其中，第一側壁12與第三側壁16相對設置，第二側壁14與第四側壁18相對設置。

第一側壁12開設有一個第一收容孔120。第一側壁12的頂部122開設有一個第一形變槽124，頂部122在第一形變槽124外的部分上突設有一個第一定位柱126。具體地，第一形變槽124大致占頂部122三分之二的長度，第一定位柱126大致位於頂部122最邊緣的位置。

第二側壁14開設有一個第二收容孔140。第二側壁14的頂部142開設有一個與第一形變槽124結構相同的第二形變槽144，頂部142在第二形變槽144外的部分上突設有一個與第一定位柱126結構相同的第二定位柱146。

第三側壁16開設有一個第三收容孔160。第三側壁16的頂部162開設有一個與第一形變槽124結構相同的第三形變槽164，頂部162在第三形變槽164外的部分上突設有一個與第一定位柱126結構相同的第三定位柱166。

第四側壁18開設有一個第四收容孔180。第四側壁18的頂部182開設有一個與第一形變槽124結構相同的第四形變槽184，頂部182在第四形變槽184外的部分上突設有一個與第一定位柱126結構相同的第四定位柱186。

第一突出部13位於第一側壁12與第二側壁14相接處，且從第一側壁12的底部128及第二側壁14的底部148向外伸出。

第二突出部15位於第三側壁16與第四側壁18相接處，且從第三側壁16的底部168及第四側壁18的底部188向外伸出。

可動架20大致呈中空的矩形體形狀，其收容於固定架10的第一收容空間10a內且與固定架10具有同一中心軸Z軸。可動架20包括四個首尾依次相接的第一外側面22、第二外側面24、第三外側面26、第四外側面28，及相對設置且分別連接四個外側面22、24、26、28的上表面23及下表面25。四個外側面22、24、26、28，上表面23及下表面25共同圍成一個第二收容空間20a。上表面23開設有與第二收容空間20a相通的進光孔23a。該四個外側面22、24、26、28分別與固定架10的四個側壁12、14、16及18間隔並形成四段距離，四段距離可以全部相等，全部不相等或者部分相等，取決於影像穩定模組100的補償抖動的範圍。

驅動單元30包括固定於固定架10上的第一磁性組件32及固定於可動架20上的第二磁性組件34。第一磁性組件32與第二磁性組件34相對設置。驅動單元30藉由第一磁性組件32及第二磁性組件34產生的驅動力驅動可動架20相對於固定架10分別繞第一軸線X軸及繞第二軸線Y軸旋轉，X軸垂直於Y軸，且X軸及Y軸均垂直於Z軸。

第一磁性組件32包括四個大致呈矩形環狀的線圈322、324、326及328，分別為第一線圈322、第二線圈324、第三線圈326及第四線圈328。每個線圈包括相對的上側邊及下側邊，具體地，第一線圈322包括相對的第一上側邊322a及第一下側邊322b；第二線圈324包括相對的第二上側邊324a及第二下側邊324b；第三線圈326包括相對的第二上側邊326a及第二下側邊326b；第四線圈328包括相對的第四上側邊328a及第四下側邊328b。四個線圈322、324、326及328分別固定於四個收容孔120、140、160及180中，且都通有電流。沿著X軸看，第一線圈322藉由的電流與第三線圈326藉由的電流相同，均為順時針方向，如圖2中第一線圈322及第三線圈326上的箭頭方向。沿著Y軸看，第二線圈324藉由的電流與第四線圈328藉由的電流相同，均為順時針方向，如圖2中第二線圈324及第四線圈328上的箭頭方向。

第二磁性組件34包括四個磁鐵組342、344、346及348，分別為第一磁鐵組342、第二磁鐵組344、第三磁鐵組346及第四磁鐵組348。第一磁鐵組342包括間隔且相對地固定在第一外側面22上的第一上永磁鐵342a及第一下永磁鐵342b。第一上永磁鐵342a與第一上側邊322a相對，第一下永磁鐵342b與第一下側邊322b相對。第二磁鐵組344包括間隔且相對地固定在第二外側面24上的第二上永磁鐵344a及第二下永磁鐵344b。第二上永磁鐵344a與第二上側邊324a相對，第二下永磁鐵344b與第二下側邊324b相對。第三磁鐵組346包括間隔且相對地固定在第三外側面26上的第三上永磁鐵346a及第三下永磁鐵346b。第三上永磁鐵346a與第三上側邊326a相對，第三下永磁鐵346b與第三下側邊326b相對。第四磁鐵組348包括間隔且相對地固定在第四外側面28上的第四上永磁鐵348a及第四下永磁鐵348b。第四上永磁鐵348a與第四上側邊328a相對，第四下永磁鐵348b與第四下側邊328b相對。

具體地，本實施方式中第一上永磁鐵342a、第二上永磁鐵344a、第三下永磁鐵346b及第四下永磁鐵348b的磁極分佈相同，均係靠近線圈322、324、326及328的一端的磁極為N極，貼於外側面22、24、26及28的一端的磁極為S極。第一下永磁鐵342b、第二下永磁鐵344b、第三上永磁鐵346a及第四上永磁鐵348a的磁極分佈相同，均係靠近線圈322、324、326及328的一端的磁極為S極，貼於外側面22、24、26及28的一端的磁極為N極。

彈性組件40包括相對設置的彈片42及軟性電路板44。彈片42大致呈平板狀，其包括一個可動部420、四個固定部421、422、423及424及四個分別連接固定部421、422、423及424於可動部420上的彎折部425、426、427及428。

可動部420具有與可動架20的上表面23大致相同的形狀，即呈矩形。可動部420開設有與進光孔23a對應的通孔420a，可動部420固定在可動架20的上表面23上，隨可動架20的運動而運動，且通孔420a與進光孔23a對準。具體地，通孔420a的孔徑比進光孔23a的孔徑略大，以不阻擋進入進光孔23a的光線。

本實施方式中，四個固定部421、422、423及424分別為第一固定部421、第二固定部422、第三固定部423及第四固定部424。四個固定部421、422、423及424分別開設有第一定位孔421a、第二定位孔422a、第三定位孔423a及第四定位孔424a。四個固定部421、422、423及424藉由四個定位孔421a、422a、423a及424a分別與定位柱126、146、166及186緊密配合而固定在四個側壁12、14、16及18上。

四個彎折部425、426、427及428分別為第一彎折部425、第二彎折部426、第三彎折部427及第四彎折部428。彎折部425、426、427及428均具有一個彎折處，以使四個彎折部425、426、427及428在受力時能均勻形變並產生均勻的回復力。四個彎折部425、426、427及428分別位於四個形變槽124、144、164及168的上方及可動架20與固定架10之間的間隔的上方，以為彎折部425、426、427及428提供足夠的形變空間。固定部421、422、423及424分別只與四個頂部122、142、162及182三分之一的部分接觸，以使彎折部425、426、427及428的形變更加靈敏。

軟性電路板44包括一個基板440、兩個訊號傳輸部441及442、以及兩個分別連接基板440於訊號傳輸部441及442上的可撓性連接部443、444。

基板440具有與可動架20的下表面25大致相同的形狀，即呈矩形，其包括相對的第一面440a及第二面440b。第一面440a固定於固定架20的下表面25上。

兩個訊號傳輸部441及442分別為第一訊號傳輸部441及第二訊號傳輸部442，其用於實現基板440中與其他元件(圖未示)之間訊號的傳輸。

兩個可撓性連接部443、444分別為第一可撓性連接部443及第二可撓性連接部444。第一可撓性連接部443包括第一段443a、第二段443b、第三段443c及第四段443d。第一段443a與第三段443c的一端分別與基板440相鄰的兩個側壁相連，第二段443b與第一段443a的另一端相連，第四段443d與第三段443c的另一端相連並與第二段443b相交。第一段443a、第二段443b、第三段443c及第四段443d及基板440圍成一個間隙445，以為第一可撓性連接部443提供折疊空間。第二段443b及第四段443d分別固定於第一側壁12的底部128及第四側壁18的底部188上，且使第一訊號傳輸部441從第一側壁12與第四側壁18相接處伸出。第一段443a及第三段443c分別位於可動架20與固定架10的間隔的下方，這為第一可撓性連接部443提供形變空間。

第二可撓性連接部444的結構與第一可撓性連接部443的結構相同，其第一段444a與第三段444c的一端分別與基板440相鄰的另外兩個側壁相連，且第一段444a、第二段444b、第三段444c及第四段444d及基板440圍成一個間隙447，以為第二可撓性連接部444提供折疊空間。第二段444b及第四段444d分別固定於第二側壁14的底部148及第三側壁16的底部168上，且使第二訊號傳輸部442從第二側壁14與第三側壁16相接處伸出。第一段444a及第三段444c分別位於可動架20與固定架10的間隔的下方，這為第二可撓性連接部444提供形變空間。

角速度感測器50為陀螺儀，其固定於基板440的第二面440b，並用於檢測可動架20的抖動量。當影像穩定模組100固定於電子裝置中時，由於第一突出部13及第二突出部15的支撐，使角速度感測器50與電子裝置中的其他部分具有一定距離，不會造成元件之間的干擾的同時也方便角速度感測器50的安裝。

控制器60與角速度感測器50及四個線圈322、324、326及328均電性連接。控制器60用於根據角速度感測器50檢測到的抖動量來控制藉由四個線圈322、324、326及328上的電流大小及方向以與第二磁性組件34共同作用驅動可動架20轉動。

請結合圖4(圖4中，線圈中所示的圓點表示電流方向指向紙外，線圈中所示的+表示電流方向指向紙內)，工作時，假設向第一線圈322及第三線圈326通以如圖2箭頭所示方向的電流，根據“左手定則”，第一上側邊322a在第一上永磁鐵342a的N極到S極的封閉磁場中受到向下的力，即大致沿Z軸負方向的力。第一下側邊322b在第一下永磁鐵342b的N極到S極的封閉磁場中也受到向下的力。由於力的作用係相互的，則固設於第一側壁12上的第一磁鐵組342受到向上的力，即大致沿Z軸正方向的力。第三上側邊326a在第三上永磁鐵346a的N極到S極的封閉磁場中受到向上的力。第三下側邊326b在第三下永磁鐵346b的N極到S極的封閉磁場中也受到向上的力。由於力的作用係相互的，則固設於第三側壁12上的第三磁鐵組346受到向下的力。因此，該可動架20繞著Y軸沿逆時針方向旋轉。同時，軟性電路板44的可撓性連接部443、444因可動部420隨可動架20的旋轉而有折疊，而彈片42的彎折部425、426、427及428因可動部420隨可動架20的旋轉而發生形變並產生回復力。當第一線圈322及第三線圈326中的電流消失，第一磁鐵組342及第三磁鐵組346受到的力也消失。可動架20因彎折部425、426、427及428的回復力而繞Y軸沿順時針方向旋轉至初始位置。

同理，假設向第二線圈324及第四線圈328通以如圖2箭頭所示方向的電流，則可動架20會繞X軸沿順時針方向旋轉。當第二線圈324及第四線圈328中的電流消失，第一磁鐵組342及第三磁鐵組346受到的力也消失。可動架20因彎折部425、426、427及428的回復力而繞X軸沿逆時針方向旋轉至初始位置。

可以理解，在其他實施方式中，第一磁性組件32中的電流方向可以變更，第二磁性組件34中的磁極也可以相應變更。

請一併參閱圖2及圖4，本發明第二實施方式提供的成像裝置2包括影像穩定模組100、鏡頭模組200及影像感測器300。鏡頭模組200及影像感測器300均收容於可動架20的第二收容空間20a內，影像感測器300固定於基板440的第一面440a上並與基板440電性連接。鏡頭模組200的光軸與影像感測器300對準，且與可動架20上表面23的進光孔23a的中心對準。當成像裝置2發生抖動時，影像穩定模組100的可動架20帶動鏡頭模組200及影像感測器300進行抖動補償。

優選地，鏡頭模組200採用自動對焦鏡頭模組，如將鏡片200a設置於音圈馬達致動器的活動裝筒內即可。

本發明提供的影像穩定模組及具有該影像穩定模組的成像裝置，因在固定架中設置可旋轉並用於收容鏡頭模組及影像感測器的可動架及將該角速度感測器固定在該可動架，故，可動架、鏡頭模組及影像感測器的抖動量能被準確檢測，從而提高了防手震的準確性。

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，以上該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‧‧‧影像穩定模組

10‧‧‧固定架

10a‧‧‧第一收容空間

12‧‧‧第一側壁

120‧‧‧第一收容孔

122‧‧‧第一側壁的頂部

124‧‧‧第一形變槽

126‧‧‧第一定位柱

128‧‧‧第一側壁的底部

13‧‧‧第一突出部

14‧‧‧第二側壁

140‧‧‧第二收容孔

142‧‧‧第二側壁的頂部

144‧‧‧第二形變槽

146‧‧‧第二定位柱

148‧‧‧第二側壁的底部

15‧‧‧第二突出部

16‧‧‧第三側壁

160‧‧‧第三收容孔

162‧‧‧第三側壁的頂部

164‧‧‧第三形變槽

166‧‧‧第三定位柱

168‧‧‧第三側壁的底部

18‧‧‧第四側壁

180‧‧‧第四收容孔

182‧‧‧第四側壁的頂部

184‧‧‧第四形變槽

186‧‧‧第四二定位柱

188‧‧‧第四側壁的底部

20‧‧‧可動架

20a‧‧‧第二收容空間

22‧‧‧第一外側面

23‧‧‧上表面

23a‧‧‧進光孔

24‧‧‧第二外側面

25‧‧‧下表面

26‧‧‧第三外側面

28‧‧‧第四外側面

30‧‧‧驅動單元

32‧‧‧第一磁性組件

322‧‧‧第一線圈

322a‧‧‧第一上側邊

322b‧‧‧第一下側邊

324‧‧‧第二線圈

324a‧‧‧第二上側邊

324b‧‧‧第二下側邊

326‧‧‧第三線圈

326a‧‧‧第二上側邊

326b‧‧‧第二下側邊

328‧‧‧第四線圈

328a‧‧‧第四上側邊

328b‧‧‧第四下側邊

34‧‧‧第二磁性組件

342‧‧‧第一磁鐵組

342a‧‧‧第一上永磁鐵

342b‧‧‧第一下永磁鐵

344‧‧‧第二磁鐵組

344a‧‧‧第二上永磁鐵344a

344b‧‧‧第二下永磁鐵

346‧‧‧第三磁鐵組

346a‧‧‧第三上永磁鐵

346b‧‧‧第三上永磁鐵

348‧‧‧第四磁鐵組

348a‧‧‧第四上永磁鐵

348b‧‧‧第四下永磁鐵

42‧‧‧彈片

420‧‧‧可動部

420a‧‧‧通孔

421‧‧‧第一固定部

421a‧‧‧第一定位孔

422‧‧‧第二固定部

422a‧‧‧第二定位孔

423‧‧‧第三固定部

423a‧‧‧第三定位孔

424‧‧‧第四固定部

424a‧‧‧第四定位孔

425‧‧‧第一彎折部

426‧‧‧第二彎折部

427‧‧‧第三彎折部

428‧‧‧第四彎折部

44‧‧‧軟性電路板

440‧‧‧基板

440a‧‧‧第一面

440b‧‧‧第二面

441‧‧‧第一訊號傳輸部

442‧‧‧第二訊號傳輸部

443‧‧‧第一可撓性連接部

443a‧‧‧第一可撓性連接部的第一段

443b‧‧‧第一可撓性連接部的第二段

443c‧‧‧第一可撓性連接部的第三段

443d‧‧‧第一可撓性連接部的第四段

444‧‧‧第二可撓性連接部

444a‧‧‧第二可撓性連接部的第一段

444b‧‧‧第二可撓性連接部的第二段

444c‧‧‧第二可撓性連接部的第三段

444d‧‧‧第二可撓性連接部的第四段

445、447‧‧‧間隙

50‧‧‧角速度感測器

60‧‧‧控制器

2‧‧‧成像裝置

200‧‧‧鏡頭模組

200a‧‧‧鏡片

300‧‧‧影像感測器

圖1係本發明第一實施方式提供的影像穩定模組的立體示意圖。

圖2係圖1中的影像穩定模組的分解示意圖。

圖3係圖1中的影像穩定模組的固定架的立體示意圖。

圖4係圖1中的影像穩定模組的工作示意圖。

圖5係本發明第二實施方式提供的成像裝置的剖面示意圖。