TWI483055B - 相機模組 - Google Patents

Description

相機模組

本發明涉及相機模組，特別涉及一種具防抖功能之相機模組。

相機模組藉由快門控制光線投射到影像感測器之時間長短，比如，快門速度為1/2秒時，表示影像感測器感光之時間為1/2秒，若於這1/2秒內由於抖動之原因使得同一束光線於影像感測器上發生移動，影像感測器就會記錄下該光線之運動軌跡，使拍攝之照片模糊不清。為了補償由於抖動造成之光線偏移量，上世紀九十年代開始出現利用影像穩定系統以防止抖動之相機模組。具體請參閱Cardani B.等人2006年4月於Control Systems Magazine,IEEE(Volume 26,Issue 2,Page(s)：21-22)上發表之論文“Optical image stabilization for digital cameras”。

隨著數位相機技術不斷發展，相機之機身往往既小且輕，容易造成手震，導致影像模糊。以下三種情況容易產生模糊之影像：一，長焦距拍攝，由於長鏡頭會將相機之振幅放大，輕微之抖動亦會造成較大之模糊，因此手部震動對畫面清晰度之影響較使用廣角鏡頭明顯；二，弱光環境拍攝，於室內、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，細微物件於鏡頭高倍放大之情況下，輕微震動亦會變得相當明顯。這些情況均可以造成手震，使得影像變得模糊 。由於所拍攝之物體距離遠大於相機晃動之位移，所以通常手震造成影像模糊之主要原因均係相機本身之偏轉，而非相機本身之位移，特別係遠距離拍攝時這種情形特別嚴重。故，防手震技術之本質係於校正取像過程中，相機之抖動引起光線對應於相機模組上之成像位置之偏移。

有鑒於此，有必要提供一種能夠於拍攝過程中防止由於相機之抖動造成成像偏移相機模組。

一種相機模組包括固定組件、可動組件、支點元件、磁位移感測元件及磁性驅動組件。該固定組件具有一第一收容空間，該第一收容空間的內側壁上形成有收容槽。該可動組件收容於該第一收容空間內。該支點元件位於該固定組件與該可動組件之間，且部分收容於該固定組件，部分收容於該可動組件。該磁位移感測元件，用於感測該可動組件之抖動，該磁位移感測元件設於該固定組件之內壁。該磁性驅動組件包括一設於該可動組件之磁鐵組及一與該磁鐵相對之線圈。該磁鐵組與該磁位移感測元件相對，該線圈收容於該收容槽內，以使該磁位移動感測元件藉由感測該磁鐵組件藉由感測該磁鐵組於該磁位移感測元件所在之處所產生之磁場變化情況來感測該可動組件之抖動量。該磁性驅動組件根據該磁位移感測元件所感測到之該可動組件之抖動量來驅動該可動組件以該支點元件為支點相對該固定組件旋轉，以補償該可動組件之抖動。

與先前技術相比，本技術方案提供之相機模組，藉由與磁鐵組相對之磁位移感測元件來感測該可動組件之抖動量，從而使得該可 動組件之抖動量可以被精確地感測到，進而不僅提高了該磁性驅動組件所產生之驅動力的準確性，還提高該相機模組之成像品質。此外，本技術方案提供之相機模組藉由於可動組件與固定組件之間設置了支點元件，使得磁性驅動組件驅動可動組件以支點元件為支點相對於固定組件轉動，從而可以補償由於該相機模組之抖動而產生之偏轉，進而可以避免相機模組於進行拍攝時由於該相機模組之抖動而產生之成像模糊。

100‧‧‧相機模組

110‧‧‧固定組件

120‧‧‧可動組件

130‧‧‧調焦組件

140‧‧‧影像感測元件

150‧‧‧支點元件

160‧‧‧彈性元件

170‧‧‧位移感測組件

180‧‧‧磁性驅動組件

111‧‧‧主框架

1111‧‧‧第一側壁

1112‧‧‧第二側壁

1113‧‧‧第三側壁

1114‧‧‧第四側壁

1115‧‧‧第一收容空間

1116‧‧‧第一收容槽

1117‧‧‧第二收容槽

1118‧‧‧第三收容槽

1119‧‧‧凹陷

112‧‧‧附框架

1121‧‧‧垂直部

1122‧‧‧固定框

1123‧‧‧內表面

1124‧‧‧第一收容部

121‧‧‧可動框架

122‧‧‧收容板

1211‧‧‧第一側板

1212‧‧‧第二側板

1213‧‧‧第三側板

1214‧‧‧第四側板

1215‧‧‧頂板

1216‧‧‧第二收容空間

1222‧‧‧第二收容部

131、132‧‧‧鏡片

141‧‧‧電路板

161‧‧‧第一固定部

162‧‧‧第二固定部

163‧‧‧彈性連接部

1701‧‧‧第一磁位移感測元件

1702‧‧‧第二磁位移感測元件

1703‧‧‧第三磁位移感測元件

181‧‧‧第一電磁驅動單元

182‧‧‧第二電磁驅動單元

183‧‧‧第三電磁驅動單元

184‧‧‧控制電路

1811‧‧‧第一線圈

1812‧‧‧第一磁鐵組

1813‧‧‧第一上部

1814‧‧‧第一下部

1815‧‧‧第一上磁鐵

1816‧‧‧第一下磁鐵

1821‧‧‧第二線圈

1822‧‧‧第二磁鐵組

1831‧‧‧第三線圈

1832‧‧‧第三磁鐵組

1841‧‧‧處理器

1842‧‧‧驅動積體電路

圖1係本技術方案實施例提供之相機模組之立體示意圖，其包括磁性驅動組件。

圖2係本技術方案實施例提供之相機模組之分解示意圖。

圖3係圖1沿III-III線之剖面示意圖。

圖4係圖1沿IV-IV線之剖面示意圖。

圖5係本技術方案實施例提供磁性驅動組件之線圈及控制電路之間之關係示意圖。

下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

請一併參閱圖1至圖5，本技術方案提供一種具有防抖功能之相機模組100，其包括固定組件110、可動組件120、調焦組件130、影像感測元件140、支點元件150、彈性元件160、位移感測組件170及磁性驅動組件180。

固定組件110安裝於相機模組100之主體(圖未示)，其包括一主框架111及一附框架112。

主框架111為立方體形框架，其包括首尾相連之第一側壁1111、第二側壁1112、第三側壁1113及第四側壁1114。第一側壁1111、第二側壁1112、第三側壁1113及第四側壁1114圍成一第一收容空間1115。其中，第一側壁1111與第三側壁1113相對設置，第二側壁1112與第四側壁1114相對設置。第一側壁1111之內壁設有第一收容槽1116。第二側壁1112之內壁設有第二收容槽1117。第三側壁1113之內壁開設有第三收容槽1118。當然，該主框架111亦可以為圓柱形框架或五棱柱形框架等其他形狀框架。

本實施例中，將垂直且穿過第一側壁1111中央之方向定義為X軸方向，將垂直且穿過第二側壁1112中央之方向定義為Y軸方向，將主框架111中心軸線之方向定義為Z軸方向。

於第四側壁1114之平行於主框架111之中心軸線方向(即Z軸方向)之一端之中間部分形成一凹陷1119，用於將附框架112固定配合於主框架111。

附框架112固定於主框架111，其用於將彈性元件160固定於主框架111並且用於與支點元件150配合連接。附框架112之形狀與主框架111之形狀相配合。附框架112包括垂直部1121及與垂直部1121相互連接之U型固定框1122。垂直部1121之形狀與凹陷1119之形狀相配合，以使垂直部1121收容於凹陷1119內。固定框1122之三側邊分別固定於第一側壁1111之上端面、第三側壁1113之上端面與第四側壁1114之上端面。於垂直部1121靠近第一收容空間1115之內表面1123開設有第一收容部1124。該第一收容部1124用於配合收容支點元件150。本實施例中，第一收容部1124為圓形凹槽，且該圓形凹槽之直徑小於支點元件150之直徑。當然，第 一收容部1124亦可以為貫穿垂直部1121之收容孔。當然，第一收容部1124亦可以設於第四側壁1114上。

可動組件120包括收容於第一收容空間1115之可動框架121及收容板122。

可動框架121為立方體形框架，其包括第一側板1211、第二側板1212、第三側板1213、第四側板1214及頂板1215。第一側板1211、第二側板1212、第三側板1213、第四側板1214及頂板1215圍成一長方體形第二收容空間1216。第二收容空間1216用於收容調焦組件130。第一側板1211與第一側壁1111相對，第二側板1212與第二側壁1112相對，第三側板1213與第三側壁1113相對，第四側板1214與第四側壁1114相對。當然，該可動框架121亦可以為圓柱形框架或五棱柱形框架等其他形狀框架。

收容板122固定於可動框架121，其用於與附框架112共同配合收容支點元件150。本實施例中，收容板122固定於可動框架121之第四側板1214，且與垂直部1121不相接觸。於與第一收容部1124相對之位置開設有第二收容部1222。本實施例中，第二收容部1222為凹槽。當然，該第二收容部1222亦可以為貫穿收容板122之通孔。當然，第二收容部1222亦可以設於第四側板1214，只要第一收容部1124與第二收容部1222相對，且第一收容部1124與第二收容部1222圍成之空間可收容支點元件150即可。

調焦組件130安裝於可動框架121內，其包括鏡片131、鏡片132及一調焦裝置(圖未示)。本實施例中，該調焦裝置用於驅動鏡片131相對於鏡片132移動，以實現變焦目的。當然，該調焦裝置亦可以用來驅動鏡片132、132相對於影像感測元件140移動，以實 現對焦目的。

影像感測元件140與電路板141電性相連，其用於將光訊號轉換為電訊號。本實施例中，影像感測元件140被可動框架121包圍；電路板141安裝於調焦組件130之底部。當然，電路板141亦可以安裝於主框架111之底部。

支點元件150位於固定組件110與可動組件120之間，且部分收容於固定組件110，部分收容於該可動組件120，使得可動組件120可以以該支點元件150為支點相對於固定組件110轉動。本實施例中，支點元件150為一圓球形滾珠，其配合收容於第一收容部1124與第二收容部1222內。當該可動組件120被磁性驅動組件180驅動時，磁性驅動組件180就可以帶動可動組件120以支點元件150為支點相對於固定組件110轉動。

可以理解，支點元件150亦可以為設置於可動組件120與固定組件110之間之軸向平行於X軸或者Y軸方向之樞軸，所述樞軸可以為滾柱等元件。

本實施例中，彈性元件160為彈片，其包括第一固定部161、第二固定部162及彈性連接部163。第一固定部161固定於可動框架121之頂板1215。第二固定部162固定於附框架112與主框架111之間。彈性連接部163將第一固定部161及第二固定部162相連。

當可動組件120產生轉動時，彈性元件160可以產生彈性回復力。此時，即便可動組件120處於未被磁性驅動組件180驅動狀態，可動組件120仍能依靠彈性元件160之彈性回復力返回至與主框架111共軸之位置。當然，彈性元件160並不限於本實施例中之彈片 結構，其亦可以為連接於可動組件120與固定組件110之間之複數彈簧等。

位移感測組件170用於感測可動組件120相對固定組件110之移動，其包括設於第一收容槽1116底面之第一磁位移感測元件1701、設於第二收容槽1117底面之第二磁位移感測元件1702及設於第三收容槽1118底面之第三磁位移感測元件1703。第一磁位移感測元件1701及第三磁位移感測元件1703用於感測可動組件120相對固定組件110於Y軸方向上之移動量。第二磁位移感測元件1702用於感測可動組件120相對固定組件110於X軸方向上之移動量。本實施例中，第一磁位移感測元件1701、第二磁位移感測元件1702及第三磁位移感測元件1703均為磁阻位移傳感器。當然，位移感測組件170亦可沒有第三磁位移感測元件1703。當然，第一磁位移感測元件1701、第二磁位移感測元件1702及第三磁位移感測元件1703亦可以均為霍爾位移傳感器。當然，第一磁位移感測元件1701、第二磁位移感測元件1702及第三磁位移感測元件1703亦可以分別設置於第一側壁1111、第二側壁1112及第三側壁1113之內表面之其他地方。

磁性驅動組件180用於驅動可動組件120以支點元件150為支點相對於固定組件110旋轉，其包括第一電磁驅動單元181、第二電磁驅動單元182、第三電磁驅動單元183及一與第一電磁驅動單元181、第二電磁驅動單元182、第三電磁驅動單元183電性相連之控制電路184。控制電路184用於調控第一電磁驅動單元181、第二電磁驅動單元182、第三電磁驅動單元183所提供之驅動力之大小。

第一電磁驅動單元181用於驅動可動組件120以支點元件150平行於X軸之中心軸為旋轉軸相對於固定組件110旋轉，其包括第一線圈1811及與第一線圈1811相對之第一磁鐵組1812。第一線圈1811設於第一收容槽1116之開口端。第一磁鐵組設於第一側板1211。

第一線圈1811包括位於其中心軸線以上之第一上部1813以及位於其中心軸線以下之第一下部1814。可以理解，當第一線圈1811中通有電流時，第一上部1813之電流流向與第一下部1814之電流流向相反。

第一磁鐵組1812與第一磁位移感測元件1701相對，以使第一磁位移感測元件1701感測第一磁鐵組1812於第一磁位移感測元件1701所在之處所產生之磁場變化情況。當第一磁鐵組1812隨可動框架121移動時，第一磁位移感測元件1701感測到第一磁鐵組1812於第一磁位移感測元件1701所在之處所產生之磁場變化量，從而感測可動框架121於Y軸方向上之位移量。

第一磁鐵組1812包括與第一上部1813相對之第一上磁鐵1815及與第一下部1814相對之第一下磁鐵1816。第一上磁鐵1815與第一下磁鐵1816沿平行於Z軸方向相鄰設置，且第一上磁鐵1815與第一下磁鐵1816均為條形磁鐵，且其磁力線方向相反(即，第一上磁鐵1815與第一下磁鐵1816中僅有一磁鐵之N極靠近第一側板1211)。本實施例中，第一上磁鐵1815之N極靠近第一側板1211，第一上磁鐵1815之S極遠離第一側板1211；第一下磁鐵1816之S極靠近第一側板1211，第一下磁鐵1816之N極遠離第一側板1211。當然，於第一上磁鐵1815之S極靠近第一側板1211，第一上磁鐵1815之N極遠離第一側板1211情況下，第一下磁鐵1816之N極靠近 第一側板1211，第一下磁鐵1816之S極遠離第一側板1211亦能實現本發明之目的。

當第一線圈1811中通有電流時，第一上部1813與第一下部1814電流流向相反，他們所處之處之第一上磁鐵1815與第一下磁鐵1816所產生之磁場之磁力線方向相反，從而使得第一上磁鐵1815與第一下磁鐵1816受到平行於固定組件110中心軸線之磁力之方向相同。

第二電磁驅動單元182用於驅動可動組件120以支點元件150平行於X軸之中心軸為旋轉軸相對於固定組件110旋轉，其與第一電磁驅動單元181大體上相同。第二電磁驅動單元182包括設於第二收容槽1117開口端之第二線圈1821及與第二線圈1821相對之第二磁鐵組1822。第二磁鐵組1822設於第二側板1212。第二磁鐵組1822包括上下兩個磁鐵，且與第二磁位移感測元件1702相對，以使第二磁位移感測元件1702感測第二磁鐵組1822於第二磁位移感測元件1702所在之處所產生之磁場變化情況，從而感測可動框架121於X軸方向上之位移量。第二線圈1821與控制電路184電性連接，以使控制電路184可以控制其內之電流大小，從而調控第二線圈1821與第二磁鐵組1822之間之磁力。

第三電磁驅動單元183用於驅動可動組件120以支點元件150平行於Y軸之中心軸為旋轉軸相對於固定組件110旋轉，其與第一電磁驅動單元181大體上相同。第三電磁驅動單元183包括設於第三收容槽1118開口端之第三線圈1831及與第三線圈1831相對之第三磁鐵組1832。第三磁鐵組1832包括上下兩個磁鐵，且與第三磁位移感測元件1703相對，以使第三磁位移感測元件1703感測第三磁鐵 組1832於第三磁位移感測元件1703所在之處所產生之磁場變化情況，從而感測可動框架121於Y軸方向上之位移量。第三線圈1831與控制電路184電性連接，以使控制電路184可以控制其內之電流大小，從而調控第三線圈1831與第三磁鐵組1832之間之磁力。

控制電路184包括處理器1841及與處理器1841電性相連之驅動積體電路1842。處理器1841與位移感測組件170電性相連。驅動積體電路1842與第一電磁驅動單元181、第二電磁驅動單元182及第三電磁驅動單元183電性相連。本實施例中，驅動積體電路1842與第一線圈1811、第二線圈1821及第三線圈1831電性相連。

使用相機模組100拍照之初始階段，可動組件120與固定組件110同軸，彈性元件160處於未形變狀態，第一線圈1811、第二線圈1821及第三線圈1831中亦沒有通入電流。此時，相機模組100會於影像感測元件140之第一位置(圖未示)形成被攝物(圖未示)之影像。

拍照時，相機模組100可能由於手抖而振動。該振動可能會導致可動組件120轉動，例如繞支點元件150平行於Y軸之中心軸相對於固定組件110順時針旋轉。相應地，調焦組件130亦會隨之繞支點元件150平行於Y軸之中心軸順時針旋轉。位移感測組件170感測到可動組件120之移動，並將該感測結果發送給處理器1841。基於該感測結果，處理器1841計算出一應用於可動組件120之補償量，以將被攝物之影像重新定位到影像感測元件140之第一位置。本實施例中，可動組件120需要繞支點元件150平行於Y軸之中心軸逆時針旋轉一計算之補償角度。處理器1841會將與該補償角度相關之訊號傳送給驅動積體電路1842。本實施例中，驅動積 體電路1842根據該補償角度相關之訊號控制第一線圈1811內之電流，以使第一電磁驅動單元181提供相應之驅動力驅動可動組件120繞支點元件150平行於Y軸之中心軸逆時針旋轉該補償角度。

當然，驅動積體電路1842亦可以根據該補償角度相關之訊號控制第三線圈1831內之電流，以使第三電磁驅動單元183提供相應之驅動力驅動可動組件120繞支點元件150平行於Y軸之中心軸逆時針旋轉該補償角度。當然，驅動積體電路1842亦可以根據該補償角度相關之訊號控制第一線圈1811及第三線圈1831內之電流，以使第一電磁驅動單元181及第三電磁驅動單元183提供相應之驅動力驅動可動組件120繞支點元件150平行於Y軸之中心軸逆時針旋轉該補償角度。

故，調焦組件130會隨著可動組件120繞支點元件150平行於Y軸之中心軸逆時針旋轉該補償角度，彈性元件160會隨之發生形變。所以，相機模組100會將被攝物之影像形成於影像感測元件140之第一位置。即，被攝物之影像於相機模組100振動前及振動後會形成於影像感測元件140之同一位置。如此，相機模組100於其振動後會拍攝到被攝物穩定之影像。該穩定之影像與未受振動之相機模組100拍攝之影像一致，從而可以避免相機模組100於進行拍攝時由於振動而產生之成像模糊。

此外，由於每一磁鐵組均有與其相對應之磁位移感測元件，從而使得位移感測組件所感測到之可動組件120之抖動量較為精確。

當然，若相機模組100由於振動而繞支點元件150平行於X軸之中心軸相對於固定組件110逆時針旋轉，則，僅需要將第二線圈1821內通入電流，以使第二電磁驅動單元182驅動可動組件120繞 支點元件150平行於X軸之中心軸相對於固定組件110順時針旋轉來避免相機模組100於進行拍攝時由於振動而產生之成像模糊。

拍照完成之後，即使第一電磁驅動單元181、第二電磁驅動單元182及第三電磁驅動單元183並未通入電流，可動組件120亦會於彈性元件160之彈性回復力之帶動下移動，從而與固定組件110同軸，以便下次拍攝。如此，可以降低相機模組之能耗。

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

130‧‧‧調焦組件

140‧‧‧影像感測元件

150‧‧‧支點元件

1112‧‧‧第二側壁

1114‧‧‧第四側壁

1117‧‧‧第二收容槽

1121‧‧‧垂直部

1123‧‧‧內表面

Claims (8)

1. 一種相機模組，其包括：固定組件，該固定組件具有一第一收容空間，該第一收容空間的內側壁上形成有收容槽；收容於該第一收容空間內之可動組件；位於該固定組件與該可動組件之間之支點元件，該支點元件部分收容於該固定組件，部分收容於該可動組件；磁位移感測元件，用於感測該可動組件之抖動，該磁位移感測元件設於該固定組件之內壁；磁性驅動組件，該磁性驅動組件包括一設於該可動組件之磁鐵組及一與該磁鐵相對之線圈，該磁鐵組與該磁位移感測元件相對，該線圈收容於該收容槽內，以使該磁位移動感測元件藉由感測該磁鐵組於該磁位移感測元件所在之處所產生之磁場變化情況來感測該可動組件之抖動量，該磁性驅動組件根據該磁位移感測元件所感測到之該可動組件之抖動量來驅動該可動組件以該支點元件為支點相對該固定組件旋轉，以補償該可動組件之抖動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該支點元件為設置於該固定組件與該可動組件之間之滾珠或者樞軸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該磁性驅動組件還包括一與該線圈電性相連之控制電路，該線圈設於該固定組件之內壁，通有電流之該線圈所產生之磁場與該磁鐵所產生之磁場相互作用，以驅動該可動組件以該支點元件為支點相對於該固定組件旋轉，該控制電路用於調控該線圈內之電流之大小。
4. 如申請專利範圍第3項所述之相機模組，其中，該線圈包括第一上部及第一下部，該磁鐵組包括第一上磁鐵及第一下磁鐵，該第一上部與該第一上磁鐵相對，該第一下部與該第一下磁鐵相對。
5. 如申請專利範圍第4項所述之相機模組，其中，該第一上磁鐵及第一下磁鐵均為條形磁鐵，且該第一上磁鐵及第一下磁鐵中僅有一磁鐵之N極靠近該可動組件。
6. 如申請專利範圍第3項所述之相機模組，其中，該控制電路包括一處理器及一與該處理器電性相連之驅動積體電路，該處理器與該磁位移感測元件電性相連，該驅動積體電路與該線圈電性相連，該驅動積體電路用於調控該線圈所提供之驅動力之大小。
7. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該固定組件具有第一收容部，該可動組件具有與第一收容部相對應之第二收容部，該第一收容部與第二收容部共同配合收容該支點元件。
8. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，該相機模組進一步包括一彈性元件，該彈性元件連接於該可動組件與固定組件之間。