TWI461825B

TWI461825B - 影像穩定模組及成像裝置

Info

Publication number: TWI461825B
Application number: TW099128037A
Authority: TW
Inventors: Ping Han Ku
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2014-11-21
Also published as: TW201209510A; US20120044370A1; US8446476B2

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一種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，容易造成手震，導致影像模糊。以下三種情況容易產生模糊的影像：一，長焦距拍攝，由於長鏡頭會將相機的振幅放大，輕微的抖動也會造成較大的模糊，因此手部震動對畫面清晰度的影響較使用廣角鏡頭明顯；二，弱光環境拍攝，在室內、黃昏等弱光源環境，相機會將快門速度調得較慢以增加入光量，因此較易發生手震；三，微距拍攝，細微物件在鏡頭高倍放大的情況下，輕微震動也會變得相當明顯。這些情況都可以造成手震，使得影像變得模糊。由於所拍攝的物體距離遠大於相機晃動的位移，所以通常手震造成影像模糊的主要原因都是相機本身的偏轉，而非相機本身的位移，特別是在遠距離拍攝時這種情形特別嚴重。因此，防手震技術的本質是校正取像過程中，相機的抖動引起光線對應於取像模組上的成像位置的偏移。

因此，有必要提供一種能夠在拍攝過程中防止由於相機的抖動造成成像偏移的影像穩定模組及一種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：一個電路基板；一個固定架，其具有一個中心軸；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，其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；一個彈性組件，其彈性連接於該固定架與該可動架之間，用於將該可動架彈性支撐在該固定架內且在該可動架旋轉時發生彈性形變；一個光感測器，其固定於該電路基板上，用於感測該可動架的抖動量；及一個控制器，其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以補償該抖動量。

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。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，設置於固定架的光感測器可以感測到可動架的抖動量，當成像裝置發生抖動時，可動架帶動鏡頭模組及影像感測器進行抖動補償。

下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

請一併參閱圖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、一個電路基板50、一個控制器60及一個光感測器70。

請一併參與圖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固設於電路基板50上。固定架10包括第一側壁12、第二側壁14、第三側壁16、第四側壁18。第一側壁12、第二側壁14、第三側壁16、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。

該第一側壁12具有一個第一收容孔120。該第二側壁14具有一個第二收容孔140。該第三側壁16具有一個第三收容孔160。該第四側壁18具有一個第四收容孔180。

第一側壁12的下側邊具有定位槽122及位於定位槽122內的定位柱122a。定位柱122a的高度與定位槽122的深度相當。該定位柱122a大致位於該下側邊的中間位置。第三側壁16的下側邊具有與第一側壁12的定位槽122及定位柱122a結構相同的定位槽162及定位柱162a。第一側壁12的定位槽122與第三側壁16的定位槽162係關於第一側壁12的定位柱122a與第三側壁16的定位柱162a連線的中點的中心對稱分佈。因此，定義第一側壁12的定位柱122a與第三側壁16的定位柱162a的連線為第一直線L1。

第二側壁14的上側邊具有定位槽142及位於定位槽142內的定位柱142a。定位柱142a的高度與定位槽142的深度相當。該定位柱142a大致位於該上側邊的中間位置。第四側壁18的上側邊具有與第二側壁14的定位槽142及定位柱142a結構相同的定位槽182及定位柱182a。第二側壁14的定位槽142與第四側壁18的定位槽182係關於第二側壁14的定位柱142a與第四側壁18的定位柱182a連線的中點的中心對稱分佈。因此，定義第二側壁14的定位柱142a與第四側壁18的定位柱182a的連線為第二直線L2，本實施方式中，該第一直線L1與該第二直線L2為空間相互垂直的；及定義垂直連接該第一直線L1與第二直線L2的垂直線段所在的直線為固定架的中心軸：Z軸，該垂直線段的中點為圓點O，及平行於該第一直線L1的軸線為X軸，平行於該第二直線L2的軸線為Y軸，如圖3所示。

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324a及第二下側邊324b；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包括上彈片41與下彈片42。上彈片41大致呈平板狀，其包括可動部410，固定部412及連接可動部410與固定部412的彎折部414。

該可動部410具有與該可動架20的上表面23大致相同的形狀，即呈矩形，該可動部410開設有與該上表面23的進光孔23a對準的通孔416，該通孔416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。可動部410固定在可動架20的上表面23，隨可動架20的運動而運動。

本實施方式中，該彎折部414為兩個彎折臂414，該固定部412為兩個固定片412，兩個彎折臂414及兩個固定片412為自可動部410相對兩側邊向外依次對稱延伸，該兩個彎折臂414係關於X軸對稱分佈，及兩個固定片412係關於X軸對稱分佈，以此獲得可動架20較佳的旋轉穩定性及對稱性。每個彎折臂414具有兩個彎折處，以使該彎折臂414在受力時能均勻形變並產生均勻的回復力。每個彎折臂414係位於可動架20與固定架10之間的間隔的上方，這為彎折臂414提供了形變空間。

每個固定片412具有一個定位孔412a，該兩個固定片412藉由該兩個定位孔412a分別與第二側壁14的定位柱142a及第四側壁18的定位柱182a緊密配合而固定在第二側壁14與第四側壁18上。

該下彈片42與上彈片41的結構相同。下彈片42的可動部420固定在可動架20的下表面25。下彈片42的兩個固定片422藉由兩個定位孔422a分別與第一側壁12的定位柱122a及第三側壁16的定位柱162a緊密配合而固定在第一側壁12及第三側壁16上。因此，該可動架20由該彈性組件40的上彈片41與下彈片42彈性支撐在該固定架10內。下彈片42的兩個彎折臂424係關於Y軸對稱分佈，及兩個固定片422係關於Y軸對稱分佈，以此獲得可動架20較佳的旋轉穩定性及對稱性。

控制器60與光感測器70及四個線圈322、324、326及328均電性連接。控制器60用於根據光感測器70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。

光感測器70為雷射感測器或者紅外感測器，如此，可以避免由於使用如霍耳感測器等而造成的電磁干擾。光感測器70固定於電路基板50。具體地，光感測器70與可動架20的邊緣對應設置。如此，光感測器70可以感測到可動架20移動的最大抖動量，判斷得更準確。其中，該光感測器70可以感測到可動架20移動的位移。

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)，在使用該電子裝置10的過程中，首先，光感測器70可以感測到在初始位置(即該電子裝置10沒有發生抖動時該可動架20所處的位置)從該光感測器70到該下表面25的垂直距離。若該電子裝置10繞著Y軸沿順時針方向發生抖動，則需要控制該可動架20繞著Y軸向逆時針方向補償。具體地，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16上的第三磁鐵組346受到向下的力。因此，該可動架20可以繞著Y軸沿逆時針方向旋轉。同時，上彈片41的彎折部414因可動部410隨可動架20的旋轉而發生形變而產生回復力。當第一線圈322及第三線圈326中的電流消失時，第一線圈322及第三線圈326產生的磁場也隨之消失，第一線圈322及第三線圈326對第一磁鐵組342及第三磁鐵組346的作用力也消失。該可動部410帶動該可動架20因彎折部414的回復力而繞Y軸沿逆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，第二磁鐵組344及第四磁鐵組348受到的力也消失。可動架20因彎折部424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5，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及固定於電路基板50上並與電路基板50電性連接的影像感測器510。鏡頭模組200及影像感測器510均收容於可動架20的第二收容空間20a內。鏡頭模組200的光軸與影像感測器510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進行抖動補償以使鏡片對準影像感測器510。

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，設置於固定架的光感測器可以感測到可動架的抖動量，當成像裝置發生抖動時，可動架帶動鏡頭模組及影像感測器進行抖動補償。

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、142、162、182‧‧‧定位槽

122a、142a、162a、182a‧‧‧定位柱

14‧‧‧第二側壁

140‧‧‧第二收容孔

16‧‧‧第三側壁

160‧‧‧第三收容孔

18‧‧‧第四側壁

180‧‧‧第四收容孔

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‧‧‧第三上側邊

326b‧‧‧第三下側邊

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

344b‧‧‧第二下永磁鐵

346‧‧‧第三磁鐵組

346a‧‧‧第三上永磁鐵

346b‧‧‧第三下永磁鐵

348‧‧‧第四磁鐵組

348a‧‧‧第四上永磁鐵

348b‧‧‧第四下永磁鐵

40‧‧‧彈性組件

41‧‧‧上彈片

410、420‧‧‧可動部

412、422‧‧‧固定部

412a、422a‧‧‧定位孔

414、424‧‧‧彎折部

416‧‧‧通孔

42‧‧‧下彈片

50‧‧‧電路基板

510‧‧‧影像感測器

60‧‧‧控制器

70‧‧‧光感測器

2‧‧‧成像裝置

200‧‧‧鏡頭模組

200a‧‧‧鏡片

圖1為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為圖1中的影像穩定模組的分解示意圖。

圖3為圖1中的影像穩定模組的固定架的立體示意圖。

圖4為圖1中的影像穩定模組的工作示意圖。

圖5為本發明第二實施方式提供的成像裝置的剖面示意圖。