CN102004366B - 影像稳定模组、取像模组及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种取像模组，其包括影像稳定模组，镜头模组及影像感测器。影像稳定模组包括具有中心轴的固定架，具有与固定架同一中心轴的可动架，驱动单元及弹性组件。可动架位于固定架内且与固定架间隔。驱动单元包括设置于固定架的第一磁性组件及设置于可动架的第二磁性组件，驱动单元通过第一磁性组件及第二磁性组件产生驱动力以驱动可动架相对于固定架分别绕第一轴线与绕第二轴线旋转，第一轴线垂直于第二轴线且第一和第二轴线均垂直于中心轴。弹性组件弹性连接于固定架与该可动架之间，并用于将可动架弹性支撑在固定架内且在可动部旋转时发生弹性形变。可动架用于收容镜头模组及影像感测器。镜头模组的光轴与影像感测模组对准。

Description

影像稳定模组、取像模组及电子装置

技术领域

本发明涉及光学防抖技术，特别涉及一种能够光学防抖的影像稳定模组及具有该影像稳定模组的取像模组及电子装置。

背景技术

取像模组通过快门控制光线投射到影像感测器的时间长短，比如，快门速度为1/2秒时，表示影像感测器感光的时间为1/2秒，若在这1/2秒内由于抖动的原因同一束光线在影像感测器上发生移动，影像感测器就会记录下该光线的运动轨迹，使拍摄的照片模糊不清。为了补偿由于抖动造成的光线偏移量，上世纪九十年代开始出现利用影像稳定***以防止抖动的取像模组。具体请参阅Cardani B.等人2006年4月在Control Systems Magazine,IEEE（Volume26,Issue2,Page(s):21–22）上发表的论文“Optical imagestabilization for digital cameras”。

随着数码相机技术不断发展，相机的机身往往既小且轻，容易造成手震，导致影像模糊。以下三种情况容易产生模糊的影像：一，长焦距拍摄，由于长镜头会将相机的振幅放大，轻微的抖动也会造成较大的模糊，因此手部震动对画面清晰度的影响较使用广角镜头明显；二，弱光环境拍摄，在室内、黄昏等弱光源环境，相机会将快门速度调得较慢以增加入光量，因此较易发生手震；三，微距拍摄，细微对象在镜头高倍放大的情况下，轻微震动也会变得相当明显。这些情况都可以造成手震，使得影像变得模糊。由于所拍摄的物体距离远大于相机晃动的位移，所以通常手震造成影像模糊的主要原因都是相机本身的偏转，而非相机本身的位移，特别是在远距离拍摄时这种情形特别严重。因此，防手震技术的本质是校正取像过程中，相机的抖动引起光线对应于取像模组上的成像位置的偏移。

因此，有必要提供一种能够在拍摄过程中防止由于相机的抖动造成成像偏移的影像稳定模组及具有该影像稳定模组的取像模组及电子装置。

发明内容

一种影像稳定模组，其包括固定架，可动架，驱动单元及弹性组件。该可动架收容于该固定架内且与该固定架间隔。该驱动单元包括设置于该固定架的第一磁性组件及设置于该可动架的第二磁性组件，该第一磁性组件与该第二磁性组件相对设置，该驱动单元通过该第一磁性组件及该第二磁性组件产生驱动力以驱动该可动架相对于该固定架能够选择性地绕第一轴线或绕第二轴线旋转，该第一轴线垂直于该第二轴线。该弹性组件弹性连接于该固定架与该可动架之间，并用于将该可动架弹性支撑在该固定架内且在该可动架旋转时发生弹性形变。

一种取像模组，其包括上述影像稳定模组，镜头模组及影像感测器，该可动架用于收容该镜头模组及该影像感测器。该镜头模组的光轴与该影像感测模组对准。

一种电子装置，其包括上述的取像模组。

本发明提供的影像稳定模组及具有该影像稳定模组的取像模组及电子装置，通过在固定架中设置可旋转并用于收容镜头模组及影像感测器的可动架，由驱动元件驱动可动架相对于固定架旋转以补偿取像模组的抖动，进而可以避免取像模组及电子装置在进行拍摄时由于震动而产生的成像模糊。

附图说明

图1为本发明第一实施方式提供的一种影像稳定模组的立体示意图。

图2为图1中的影像稳定模组的分解示意图。

图3为图1中的影像稳定模组的工作示意图。

图4为本发明第二实施方式提供的一种取像模组的剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。

请一并参阅图1至图2，本发明第一实施方式提供的一种影像稳定模组10包括固定架100，可动架200，驱动单元300及弹性组件400。

该固定架100固定于一个电子装置中，如数码相机（图未示）。该固定架100大致为矩形体框架，其包括第一侧壁111、第二侧壁112、第三侧壁113、第四侧壁114。第一侧壁111、第二侧壁112、第三侧壁113、第四侧壁114围成第一收容空间115。其中，第一侧壁111与第三侧壁113相对设置，第二侧壁112与第四侧壁114相对设置。

该第一侧壁111具有一个第一收容孔111a。该第二侧壁112具有一个第二收容孔112a。该第三侧壁113具有一个第三收容孔113a。该第四侧壁114具有一个第四收容孔114a。

第一侧壁111的下侧边具有定位槽121a及位于定位槽121a内的定位柱121b。定位柱121b的高度与定位槽121a的深度相当。该定位柱121b大致位于该下侧边的中间位置。第三侧壁113的下侧边具有与第一侧壁111的定位槽121a与定位柱121b结构相同的定位槽123a及定位柱123b。第一侧壁111的定位槽121a与第三侧壁113的定位槽123a是关于第一侧壁111的定位柱121b与第三侧壁113的定位柱123b连线的中点的中心对称分布。因此，定义第一侧壁111的定位柱121b与第三侧壁113的定位柱123b的连线为第一直线L1。

第二侧壁112的上侧边具有定位槽122a及位于定位槽122a内的定位柱122b。定位柱122b的高度与定位槽122a的深度相当。该定位柱122b大致位于该上侧边的中间位置。第四侧壁114的上侧边具有与第二侧壁112的定位槽122a与定位柱122b结构相同的定位槽124a及定位柱124b。第二侧壁112的定位槽122a与第四侧壁114的定位槽124a是关于第二侧壁112的定位柱122b与第四侧壁114的定位柱124b连线的中点的中心对称分布。因此，定义第二侧壁112的定位柱122b与第四侧壁114的定位柱124b的连线为第二直线L2，本实施方式中，该第一直线L1与该第二直线L2为空间相互垂直的；及定义垂直连接该第一直线L1与第二直线L2的垂直线段所在的直线为固定架的中心轴：Z轴，该垂直线段的中点为圆点O，及平行于该第一直线L1的轴线为X轴，平行于该第二直线L2的轴线为Y轴，如图2所示。

该可动架200大致呈中空的矩形体形状，其与固定架100具有同一中心轴Z轴。该可动架200收容于该固定架100的第一收容空间115内。该可动架200包括四个依次首尾相接的第一外侧面211，第二外侧面212，第三外侧面213，第四外侧面214，及分别连接该四个外侧面211、212、213及214的上表面215及下表面216。上表面215与下表面216相对设置。该四个外侧面211、212、213及214，上表面215及下表面216共同围成一个第二收容空间217，上表面215开设有与该第二收容空间217相通的进光孔215a。该可动架200的四个外侧面211、212、213及214分别与固定架100的四个侧壁111、112、113及114间隔4段距离，该4段距离可以全部相等、全部不相等或部分相等，这取决于该影像稳定模组10的补偿抖动的范围。

该驱动单元300包括固定于该固定架100的第一磁性组件311及固定于该可动架200的第二磁性组件312。该第一磁性组件311与该第二磁性组件312相对设置。该驱动单元300通过该第一磁性组件311及该第二磁性组件312产生驱动力以驱动该可动架200相对于该固定架100分别绕X轴与绕Y轴旋转，X轴垂直于Y轴。

具体地，本实施方式中，第一磁性组件311包括四个线圈311a、311b、311c及311d。该四个线圈311a、311b、311c及311d每个均大致呈矩形环状，其分别收容并固定于四个收容孔111a、112a、113a及114a中。收容于第一收容孔111a中的线圈311a与收容于第三收容孔113a中的线圈311c通过的电流方向相同，如在图2的线圈中所示的箭头方向。收容于第二收容孔112a中的线圈311b与收容于第四收容孔114a中的线圈311d通过的电流方向相同，如沿在图2的线圈中所示的箭头方向。

第二磁性组件312包括四个磁铁组312a、312b、312c及312d，分别为第一磁铁组312a，第二磁铁组312b，第三磁铁组312c及第四磁铁组312d。每个磁铁组固定在该可动架200的每个外侧面上且与每个线圈相对以与每个线圈相互作用产生驱动力。每个磁铁组包括二个永磁铁（以下称上永磁铁，及下永磁铁）。第一磁铁组312a固定在第一外侧面211上且与收容于第一收容孔111a的线圈311a相对设置，该第一磁铁组312a的上永磁铁612a靠近收容于第一收容孔111a的线圈311a的第一磁极620a与该第一磁铁组312a的下永磁铁614a靠近该线圈311a的第二磁极622a相反。本实施方式中，每个磁铁组的上永磁铁的第一磁极均为N极，下永磁铁的第二磁极均为S极，如图2所示。

弹性组件400包括上弹片411与下弹片412。上弹片411大致呈平板状，其包括可动部411a，固定部411b及连接可动部411a与固定部411b的弯折部411c。

该可动部411a具有与该可动架200的上表面215大致相同的形状，即呈矩形，该可动部411a开设有与该上表面215的进光孔215a对准的通孔421，该通孔421的孔径比进光孔215a的孔径略大，以不阻挡进入进光孔215a的光线。可动部411a固定在可动架200的上表面215，随可动架200的运动而运动。

本实施方式中，该弯折部411c为两个弯折臂411c，该固定部411b为两个固定片411b，两个弯折臂411c及两个固定片411b为自可动部411a相对两侧边向外依次对称延伸，该两个弯折臂411c是关于X轴对称分布，及两个固定片411b是关于X轴对称分布，以此获得可动架200较佳的旋转稳定性及对称性。每个弯折臂411c具有两个弯折处，以使该弯折臂411c在受力时能均匀形变并产生均匀的回复力。每个弯折臂411c是位于可动架200与固定架100之间的间隔的上方，这为弯折臂411c提供了形变空间。

每个固定片411b具有一个定位孔411d，该两个固定片411b通过该两个定位孔411d分别与第二侧壁112的定位柱122b与第四侧壁114的定位柱124b紧密配合而固定在第二侧壁112与第四侧壁114上。

该下弹片412与上弹片411的结构相同。下弹片412的可动部412a固定在可动架200的下表面216。下弹片412的两个固定片412b通过两个定位孔412d分别与第一侧壁111的定位柱121b与第三侧壁113的定位柱123b紧密配合而固定在第一侧壁111与第三侧壁113上。因此，该可动架200由该弹性组件400的上弹片411与下弹片412弹性支撑在该固定架100内。下弹片412的两个弯折臂412c是关于Y轴对称分布，及两个固定片412b是关于Y轴对称分布，以此获得可动架200较佳的旋转稳定性及对称性。

请结合图3（图3中，线圈中所示的圆点表示电流方向指向纸内，线圈中所示的十字表示电流方向指向纸外），工作时，假设向收容于第一收容孔111a内的线圈311a及向收容于第三收容孔113a的线圈311c通以如图2箭头所示方向的电流，根据右手定则和“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”的原理，收容于第一收容孔111a内的线圈311a的上长侧边320a对第一外侧面211上的上永磁铁612a产生吸引力，该线圈311a的下长侧边322a对第一外侧面211上的下永磁铁614a产生排斥力。同理，收容于第三收容孔113a内的线圈311c的上长侧边320c对第三外侧面213上的上永磁铁612c产生排斥力，该线圈311c的下长侧边322c对第三外侧面213上的下永磁铁614c产生吸引力。因此，该可动架200受到一个绕Y轴沿顺时针方向的扭力，故，该可动架200在该扭力的作用下绕Y轴沿顺时针方向旋转，同时，上弹片411的弯折部411c因可动部411a随可动架200的旋转而发生形变而产生回复力。当线圈311a及311c中的电流消失时，线圈311a及311c产生的磁场也随之消失，线圈311a及311c对磁铁组312a及312c的作用力也消失。该可动部411a带动该可动架200因弯折部411c的回复力而绕Y轴沿逆时针方向旋转至初始位置。

同理，假设向收容于第二收容孔112a内的线圈311b及向收容于第四收容孔114a的线圈311d通以如图2箭头所示方向的电流，该可动架200会受到一个绕X轴的扭力，故，该可动架200在该扭力的作用下绕X轴旋转。当线圈311b及311d中的电流消失时，该下弹片412的可动部412a带动可动架200因弯折部412c的回复力而绕X轴反方向旋转至初始位置。由于上弹片411与下弹片412均具有适当的弹性，在可动部200绕X轴或Y轴旋转时，上弹片411与下弹片412之间不会过度限制对方。

可以理解，在其它实施方式中，第一磁极620a可为S极，及第二磁极622a可为N极，以及通以线圈311a、311b、311c及311d的电流方向也可相应变更等。

请阅图4，本发明第二实施方式提供的一种取像模组20，其包括影像稳定模组10，镜头模组12、影像感测器14及电路板16。

该镜头模组12、该影像感测器14及电路板16均收容于该可动架200的第二收容空间217内，该镜头模组12的光轴与该影像感测器14对准，影像感测器14放置于该电路板16上且与电路板16电性连接。该镜头模组12的光轴与可动架200的上表面215的进光孔215a的中心对准。当取像模组20发生抖动时，该影像稳定模组10的可动架200可带动镜头模组12及影像感测器14进行抖动补偿。

优选地，所述镜头模组12可采用自动对焦镜头模组，如将镜片12a设置于音圈马达致动器的活动装筒内即可。

本发明提供的影像稳定模组及具有该影像稳定模组的取像模组，通过在固定架中设置可旋转并用于收容镜头模组及影像感测器的可动架，由驱动元件驱动可动架旋转以补偿取像模组的抖动，进而可以避免取像模组在进行拍摄时由于震动而产生的成像模糊。

该取像模组20还可用于如手机，数码相机及数码摄像机等的电子装置内，该电子装置还包括用于感测镜头模组12在两个相互垂直方向上的抖动的传感装置，如陀螺仪传感器及控制单元。该控制单元根据该传感装置感测的镜头模组12的抖动而控制通过线圈311a、311b、311c及311d的电流以控制镜头模组12的运动并补偿抖动。该传感装置可固定于可动架200的下表面216上。

可以理解，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本技术方案的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，如固定架100及可动架200的形状可为其它形状如，圆柱形或其它多边形；而线圈与磁铁组的数量因固定架及可动架的形状而定；及第一磁性组件311包括磁铁组，而第二磁性组件312包括线圈等，而所有这些改变与变形都应属于本技术方案权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种影像稳定模组，其包括：

固定架，具有一中心轴；

收容于该固定架内且与该固定架间隔的可动架，与该固定架具有同一中心轴；

驱动单元，包括设置于该固定架的第一磁性组件及设置于该可动架的第二磁性组件，该第一磁性组件与该第二磁性组件相对设置，该驱动单元通过该第一磁性组件及该第二磁性组件产生驱动力以驱动该可动架相对于该固定架能够选择性地绕第一轴线或绕第二轴线旋转，该第一轴线垂直于该第二轴线，且该第一轴线和该第二轴线均垂直于该中心轴；及

弹性连接于该固定架与该可动架之间的弹性组件，用于将该可动架弹性支撑在该固定架内且在该可动架旋转时发生弹性形变。

2.如权利要求1所述的影像稳定模组，其特征在于，该固定架包括四个侧壁，每个该侧壁具有一个收容孔，该第一磁性组件设置在该四个收容孔内。

3.如权利要求2所述的影像稳定模组，其特征在于，该可动架包括四个外侧面，每个该外侧面与每个该侧壁相对应，该第二磁性组设置在该四个外侧面上。

4.如权利要求3所述的影像稳定模组，其特征在于，该第一磁性组件包括四个线圈，每个该线圈设置在该收容孔内。

5.如权利要求4所述的影像稳定模组，其特征在于，该第二磁性组件包括四个磁铁组，每个该磁铁组固定在每个该外侧面上且与每个该线圈相对，每个该磁铁组包括二个永磁铁，该二个永磁铁靠近该线圈的磁极相反。

6.如权利要求1所述的影像稳定模组，其特征在于，该弹性组件包括两个弹片，每个该弹片包括可动部，固定部及连接该可动部与该固定部的弯折部，该可动部固定在该可动架，该固定部固定在该固定架。

7.一种取像模组，其包括如权利要求1-6任一项所述的影像稳定模组，镜头模组及影像感测器，该可动架用于收容该镜头模组与该影像感测器，该镜头模组的光轴与该影像感测器对准。

8.一种电子装置，其包括如权利要求7所述的取像模组。

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