CN107277307B - 摄像模块 - Google Patents

Abstract

一种摄像模块，包括一框架、一承载件、一感光元件、一基板、一电磁驱动组件以及一弹性元件。前述框架连接承载件与基板，承载件用以承载一光学镜头，基板承载感光元件。前述弹性元件连接框架与基板，且框架与基板之间形成有一间隙。前述电磁驱动组件设置于框架与基板上，用以驱使基板与感光元件相对框架与承载件移动。

Description

摄像模块

技术领域

本发明涉及一种摄像模块，特别涉及一种通过电磁驱动组件驱使感光元件移动的摄像模块。

背景技术

随着科技的发展，现今许多电子装置(例如平板电脑或智能型手机)都配有镜头模块而具有照相或录像的功能。当用户使用配有镜头模块的电子装置时，可能会有晃动的情形发生，进而使得镜头模块所拍摄的影像产生模糊。然而，人们对于影像质量的要求日益增高，故镜头模块的防震功能亦日趋重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摄像模块，以达光学对焦或光学晃动补偿等功能。

本发明提供一种摄像模块，设置于一电子装置内，包括一框架、一承载件、一感光元件、一基板、一驱电磁驱动组件以及一弹性元件。前述框架固定于电子装置的壳体并连接承载件与基板，承载件用以承载一光学镜头，基板则承载感光元件。前述电磁驱动组件设置于框架与基板上，其中电磁驱动组件包含一磁性元件与第一驱动线圈，用以驱使基板与感光元件相对框架与承载件移动，以达光学对焦或光学晃动补偿等功能。

于一实施例中，前述弹性元件沿光学镜头的一光轴的方向延伸以连接框架与基板。

于一实施例中，前述摄像模块更包括一电路板，且电磁驱动组件包含一第一驱动线圈，电路板固定于第一驱动线圈与基板之间，且弹性元件连接电路板。

于一实施例中，前述摄像模块更包括一上簧片，连接框架与承载件，且弹性元件连接上簧片。

于一实施例中，前述摄像模块更包括一光收发元件，包含一第一光耦合元件与一第二光耦合元件，分别设置于感光元件与电路板上，用以进行光信号的传递。

于一实施例中，前述电磁驱动组件包含一磁性元件与一第一驱动线圈，磁性元件设置于框架上，且第一驱动线圈设置于基板上。

于一实施例中，在前述光学镜头的一光轴的方向上，第一驱动线圈设置于磁性元件与基板之间，且第一驱动线圈与磁性元件之间相隔一距离。

于一实施例中，前述摄像模块更包括一第二驱动线圈，套设于承载件上，当磁性元件与第二驱动线圈相互作用并产生磁力时，承载件与光学镜头相对于框架沿光学镜头的一光轴方向移动。

于一实施例中，前述电磁驱动组件更包含多个第一驱动线圈，设置于基板的同一侧边，当该磁性元件与所述多个第一驱动线圈相互作用并产生磁力时，该基板与该感光元件相对于框架与承载件移动。

于一实施例中，前述电磁驱动组件更包含多个第一驱动线圈以及多个磁性元件，所述多个第一驱动线圈设置于基板的不同侧边，且所述多个磁性元件设置于框架的不同侧边，当磁性元件与第一驱动线圈相互作用并产生磁力时，基板与感光元件相对于框架与承载件移动。

于一实施例中，前述电磁驱动组件更包含多个磁性元件，设置于框架的同一侧边，当所述多个磁性元件与该第一驱动线圈相互作用并产生磁力时，该基板与该感光元件相对于框架与承载件移动。

本发明亦提供一种摄像模块，设置于一电子装置内，包括一镜头单元、一感光元件、一基板、一底座与一电磁驱动组件。其中，基板承载感光元件并连接镜头单元。底座固定于电子装置的壳体并连接基板。电磁驱动组件设置于基板与底座上，用以驱使基板与感光元件相对于底座移动。

于一实施例中，前述电磁驱动组件包含一磁性元件与一第一驱动线圈，磁性元件设置于底座，且第一驱动线圈设置于基板。

于一实施例中，前述摄像模块更包括一弹性元件，沿基板的一中心轴的方向延伸以连接基板与底座。

于一实施例中，前述摄像模块更包括一滚动元件，设置于基板与底座之间。

于一实施例中，前述底座的一上表面具有一长条形的导槽，导槽沿一第一方向延伸并容纳滚动元件的至少一部分。

于一实施例中，前述第一驱动线圈的一下表面具有一长条形凹槽，凹槽沿一第二方向延伸并容纳滚动元件的至少一部分，且第一方向与第二方向大致垂直。

于一实施例中，前述摄像模块更包括一磁铁与一导磁元件，分别设置于底座与第一驱动线圈上，且磁铁与导磁元件互相吸引。

于一实施例中，前述镜头单元与基板相互固定，电磁驱动组件驱使基板、感光元件与镜头单元一起相对于底座移动。

于一实施例中，在前述底座的一中心轴的方向上，感光元件位于镜头单元与电磁驱动组件之间。

附图说明

图1为表示本发明一实施例的摄像模块100的分解图。

图2为表示图1中的摄像模块组合后并省略其外壳H的示意图。

图3为为表示沿图2中线段A-A的剖视图。

图4为表示本发明另一实施例的摄像模块102的示意图。

图5为表示第一驱动线圈C3被施加电流而带动基板与感光元件移动的示意图。

图6为表示本发明另一实施例的摄像模块104的示意图。

图7为表示本发明另一实施例的摄像模块200的示意图。

图8为表示图7中的感光单元U3的分解图。

图9为表示沿图7中的线段B-B的感光单元U3的剖视图。

图10为表示底座50、滚动元件B、第一驱动线圈C7连接的示意图。

图11为表示本发明另一实施例的摄像模块202的示意图。

图12为表示图11中的感光单元U5组装后的剖视图。

图13为表示一光收发元件设置于一电路板与感光元件上的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、102、104、200、202～摄像模块；

10～基板；

20～框架；

30～承载件；

301～容纳空间；

50～底座；

501～上表面；

H～外壳；

A-A、B-B～线段；

B～滚动元件(连接件)；

C～中心轴；

C1、C3、C5、C7～第一驱动线圈；

C2～第二驱动线圈；

C700～下表面；

C701～中空结构；

D1～方向；

F、F1、F2、FP～电路板；

F21～穿孔；

GU～导磁元件；

H～外壳；

IM～感光元件；

M、M1、M3～磁性元件；

MC～电磁驱动组件；

MG～磁铁；

O～光轴；

RI～凹槽；

RII～导槽；

S～弹性元件(连接件)；

SF～上簧片；

SB～下簧片；

U1、U3、U5～感光单元；

U2、U4～镜头单元。

具体实施方式

以下说明本发明实施例的摄像模块。然而，可轻易了解本发明实施例提供许多合适的发明概念而可实施于广泛的各种特定背景。所揭示的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本发明，并非用以局限本发明的范围。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇发明所属的一般技艺者所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本发明的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。

图1为表示本发明一实施例的摄像模块100的分解图，图2则表示摄像模块100组合后并省略其外壳H的示意图。前述摄像模块100例如可设置于一相机、平板电脑或手机等电子装置的内部，并可用以承载一光学镜头(未图标)与一感光元件IM，且可使该光学镜头与感光元件IM相对电子装置的一壳体移动，以达到自动对焦(Auto-Focusing，AF)或光学防手震(Optical Image Stabilization，OIS)的目的。

如图1、2所示，摄像模块100包括有一感光单元UI、一镜头单元U2、一外壳H以及多个长条形的弹性元件(连接件)S，前述弹性元件S连接感光单元U1与镜头单元U2，外壳H则覆盖感光单元U1、镜头单元U2与弹性元件S以作保护的功能。其中，感光单元U1主要包含：一基板10、一感光元件IM、一电路板F以及一第一驱动线圈C1(例如具有板状结构的平板线圈)；镜头单元U2例如为一具防手震功能的镜头驱动机构，主要包含：一框架20、多个磁性元件M、一承载件30、一第二驱动线圈C2、上簧片SF以及下簧片SB。前述基板10承载感光元件IM，承载件30则通过其一容纳空间301以承载一光学镜头(未图标)，其中感光元件IM用以接收来自外界且穿过光学镜头的光线，以获取影像。应了解的是，通过前述第一驱动线圈C1与磁性元件M的相互作用，可使感光单元U1的感光元件IM相对镜头单元U2移动；通过前述第二驱动线圈C2与磁性元件M的相互作用，则可使镜头单元U2中的承载件30与光学镜头相对框架20和感光元件IM移动，以达自动对焦、光学防手震的功能。

以下将先说明前述镜头单元U2的细节，感光单元U1以及其与镜头单元U2的连接关系将于后述。请一并参阅图2、3，图3为沿图2中的线段A-A的剖视图。前述承载件30系通过上簧片SF、下簧片SB(例如具有金属材质的弹簧片)以可活动的方式连接框架20，其中框架20例如可固定于一电子装置内的壳体，承载件30位于上、下簧片SF、SB之间。前述第二驱动线圈C2套设并围绕承载件30，且与前述上簧片SF电性连接，四个磁性元件M(例如为磁铁)则分别装设于框架20的四个不同侧边，并面向第二驱动线圈C2。于本实施例中，第二驱动线圈C2可经由上簧片SB链接至一外部电路以接收一驱动信号(例如电流)，藉此可与磁性元件M之间产生磁力以带动承载件30与光学镜头相对于框架20、基板10(承载感光元件IM)沿光学镜头的一光轴O方向(Z轴)移动，进而达到自动对焦功能。此外，在施加驱动信号的前，上、下簧片SF、SB可使承载件30相对框架20保持在一初始位置。

以下将说明前述感光单元U1的细节。请继续参阅图2-3，感光单元U1设置于镜头单元的下方，且其基板10系与电路板F、第一驱动线圈C1相互固定，其中电路板F可为一软性印刷电路板(Flexible printed circuit，FPC)，并设置于基板10与第一驱动线圈C1之间，且其与第一驱动线圈C1电性连接，使得一外部电源(未绘示)可藉由电路板F施加驱动信号(例如电流)至第一驱动线圈C1。

以下将说明感光单元U1与镜头单元U2连接的细节。从图1-2可看出，前述四个弹性元件S分别设于上簧片SF的四个角落，且每一弹性元件S的两末端分别连接上簧片SF与电路板F，使得感光单元U1与镜头单元U2连接，且光学镜头的光轴O与基板10的一中心轴C重合，其中，第一驱动线圈C1邻近磁性元件M，两者可构成一电磁驱动组件MC。此外，在Z轴方向上，第一驱动线圈C1与磁性元件M之间形成有一间隙G(图3)，其中第一驱动线圈C1是相较于基板10与感光元件IM更靠近框架20/承载件30。如前所述，上簧片SF活动地连接设有磁性元件M的框架20与承载件30，电路板F则与第一驱动线圈C1和基板10固定，其中通过弹性元件S的连接，让基板10及感光元件IM可藉由以悬吊的方式连接框架20。如此一来，当电磁驱动组件MC驱动基板10移动时(例如施加适当的驱动信号至第一驱动线圈C1以使其与框架20上的磁性元件M产生相互作用并产生磁力)，可让基板10与感光元件IM相对于框架20沿大致垂直光轴O/中心轴C的方向平移(平行于XY平面)。因此，在光学镜头晃动时，可通过前述机构获得良好的补偿效果，进而能获取高质量的影像，以达防手震的目的。

于本实施例中，前述第一驱动线圈C1与电路板F大致呈矩形结构，且皆具有一大致呈圆形的穿孔(如图1所示)，使得感光元件IM可顺利地接收自外界且穿过光学镜头的光线，以获取影像。此外，于另一实施例中，亦可仅设置一个磁性元件M于框架20上，其可与第一驱动线圈C1相互作用，让感光元件IM可相对于框架20与承载件30(承载光学镜头)移动(例如倾斜)，以达到防手震的功能。

图4为本发明另一实施例的摄像模块102的示意图，本实施例中的摄像模块102与前述摄像模块100主要不同之处在于：摄像模块102包括多个第一驱动线圈C3，设置于电路板F上，其中，电路板F的每一侧边皆设有两个第一驱动线圈C3。应了解的是，在电路板F的四个侧边上的第一驱动线圈C3，分别对应位于框架20的四侧边上的磁性元件M，如此一来，一外部电源可对每一个第一驱动线圈C3独立地施加驱动信号，使所述多个第一驱动线圈C3与对应的磁性元件M相互作用并产生磁力，藉以带动基板10与感光元件IM相对于框架20/承载件30沿大致垂直光轴O方向平移，或相对于框架20与光学镜头的光轴O倾斜，亦或是绕中心轴C/光轴O旋转，以达到更佳的晃动补偿效果。

关于第一驱动线圈C3带动基板10与感光元件IM相对于框架20/承载件30的移动方式，举例而言，如图5所示，可施加不同的驱动信号至图5中的右侧方、下侧方共四个第一驱动线圈C3(电流方向例如图5中的虚线箭头所示，其中同一侧的第一驱动线圈C3的电流值可相异)，使所述多个第一驱动线圈C3与磁性元件M(图4)相互作用，藉此可沿图5中所示的方向D1产生磁推力，使得基板10与感光元件IM可相对于框架20和承载件30绕中心轴C/光轴O旋转。此外，若仅对下侧方的两个第一驱动线圈C3施加驱动信号，则可使基板10与感光元件IM相对于框架20、承载件30和光学镜头的光轴O倾斜(tilt)。

图6为本发明另一实施例的摄像模块104的示意图，本实施例中的摄像模块104与前述摄像模块100主要不同之处在于：摄像模块104包括多个第一驱动线圈C5以及多个磁性元件M1以构成电磁驱动组件MC，其中在电路板F的四个侧边分别设有一个第一驱动线圈C5，相对应地在框架20的每一侧边上则设有两个磁性元件M1。通过施加适当的驱动信号至电磁驱动组件MC，亦可达成使基板10与感光元件IM相对于光学镜头沿光轴O/中心轴C平移或相对于光轴O倾斜、或是绕光轴O/中心轴C旋转的效果，以达良好的光学晃动补偿。

图7-8为本发明另一实施例的摄像模块200的示意图。前述摄像模块200主要包括一感光单元U3与一镜头单元U4，镜头单元U4系设置于感光单元U3上，并与感光单元U3的一基板10相互固定，其中镜头单元U4可为一具防手震功能的镜头驱动机构，其组成大致相同于前述镜头单元U2(第1图)，仅外型略有差异，故于此不再赘述，合先叙明。

如图7-8所示，前述感光单元U3主要包含：一基板10、一感光元件IM、一电路板F1、一第一驱动线圈C7(例如平板线圈)、一导磁元件GU、多个滚动元件(连接件)B、一电路板F2以及一底座50。前述基板10承载一光学元件IM，并与一电路板F1、一第一驱动线圈C7相互固定。前述第一驱动线圈C7大致呈矩形并具有一中空结构C701，可供前述导磁元件GU设置于其中。前述底座50例如可固定于一电子装置的壳体，且多个磁性元件(例如磁铁)M3埋设于底座50中或设置于其上，电路板F2则设置于底座50上，其中磁性元件M3系面向第一驱动线圈C7，且两者可构成一电磁驱动组件MC。此外，如第9图所示，于中心轴C方向上，连接底座50的电路板F2与连接基板10的第一驱动线圈C7之间形成有一间隙G。

请继续参阅图8、9，藉由前述多个滚动元件B，可使得基板10与底座50活动地相连。详细而言，滚动元件B例如为滚珠或滚柱，其位置对应于在第一驱动线圈C7的四个角落，并接触第一驱动线圈C7与底座50，其中滚动元件B对应地穿过电路板F2上的多个穿孔F21。当施加驱动信号至第一驱动线圈C7以使其与磁性元件M3相互作用并产生磁力时，可藉由滚动元件B顺利地导引第一驱动线圈C7带动上方的基板10与感光元件IM一起相对底座50沿大致垂直基板10的中心轴C的方向平移(XY平面)，如此即可达成光学震动补偿。

由于前述镜头单元U4系与基板10相互固定，因此第一驱动线圈C7可带动基板10、感光元件IM以及镜头单元U4一起相对于底座50移动，以进行自动对焦或震动补偿。另外，从图7-8可看出，于前述底座50的中心轴C方向上(Z轴)，基板10和感光元件IM是位于镜头单元U4与电磁驱动组件MC(包含磁性元件M3和第一驱动线圈C7)之间。

值得注意的是，如图10所示，第一驱动线圈C7的一下表面C700形成有多个凹槽RI，底座50的一上表面501形成有多个导槽RII，所述多个凹槽RI、导槽RII对应地容纳所述多个滚动元件B的一部分，用以引导滚动元件B滚动。前述凹槽RI、导槽RII具有长条形的结构，其中凹槽R1沿一第一方向延伸(大致平行于X轴)，凹槽RII则沿一第二方向延伸(大致平行于Y轴)，且第一方向与第二方向大致垂直，如此一来，滚动元件可顺利地在XY平面上朝第一、第二方向的不同的方向滚动，让摄像模块200具有更佳的震动补偿效果。

于本实施例中，一磁铁MG埋设于前述底座50中或设置于其上，如图8所示，并在基板10的中心轴C的方向上(Z轴)与前述导磁元件GU至少部分重叠，磁铁MG可与导磁元件GU相互作用(例如相吸)，使得滚动元件B可更有效地被夹设于底座50与基板10之间，而得以避免滚动元件B产生脱落的情形。此外，由于前述导磁元件GU系邻近感光元件IM(如图8、9所示)，可帮助感光元件IM散热并阻隔电子装置中其他电子元件所产生的电磁干扰，以提升感光元件IM的性能与寿命。

图11为本发明另一实施例的摄像模块202的示意图，本实施例中的摄像模块202与前述摄像模块200主要不同之处在于：摄像模块202的感光单元U5包含多个弹性元件S与一上簧片SF1，通过上簧片SF1与弹性元件S以连接基板10与底座50。此外，镜头单元U4设置于感光单元U5的一外壳H上。其余与图7的实施例相同或相对应的部分于此不再赘述且采相同的附图标记，合先叙明。

关于前述感光单元U5的详细结构，如图12所示，前述上簧片SF1连接基板10(例如以卡合、紧配合或黏着的方式连接)，而弹性元件S的两末端连接上簧片SF1与电路板F2，使得基板10得以活动地悬吊于底座50上，其中设于底座50上的磁性元件M3系面向第一驱动线圈C7，两者可构成电磁驱动组件MC，且电路板F2与第一驱动线圈C7之间形成有一间隙G。当施加驱动信号至第一驱动线圈C7时，藉由第一驱动线圈C7与磁性元件M3相互作用，可使基板10与感光元件IM相对于底座50在垂直基板10的中心轴C的方向平移(XY平面)，以使摄像模块具有光学补偿的功能。

图13为表示前述感光元件IM与一电路板FP上设置一光收发元件RC的示意图。前述电路板FP例如为固定在电子装置的一壳体的电路板，感光元件IM与电路板FP之间可通过光收发元件RC达成双向的信号传递。前述光收发元件RC包含一第一光耦合元件RC1与一第二光耦合元件RC2，分别设置于感光元件IM与电路板FP上，当感光元件IM从外界的获取影像时，可通过光收发元件RC将影像信息通过光信号的形式传递至电路板FP，如此一来便不需设置实体的导线即可达成信号的传递，以大幅节省空间。此外，前述各实施例中的感光元件IM亦可与其他的电路板设置光收发元件RC，例如前述电路板F、F1、F2，或者是其他设置于电子装置内的一电路板。

综上所述，本发明提供一种摄像模块，设置于一电子装置内，前述摄像模块主要包括一框架、一承载件、一感光元件、一基板、一驱电磁驱动组件以及一弹性元件。前述框架连接承载件与基板，承载件用以承载一光学镜头，基板则承载感光元件。前述弹性元件连接框架与基板，且框架与基板之间形成有一间隙。前述电磁驱动组件设置于框架与基板上，其中电磁驱动组件包含一磁性元件与第一驱动线圈，用以驱使基板与感光元件相对框架、承载件和光学镜头移动，以达光学对焦或光学晃动补偿等功能。此外，前述摄像模块更可包括一第二驱动线圈，设置于承载件上，其与前述磁性元件相互作用可使承载件与光学镜头相对框架、基板和感光元件移动，如此一来，搭配前述基板与感光元件亦可相对于框架、光学镜头移动，使得摄像模块能具有更佳的光学晃动补偿，因而能够提升影像质量。

本发明亦提供另一摄像模块，设置于一电子装置内，包括一镜头单元、一感光元件、一基板、一底座以及一电磁驱动组件。前述基板承载感光元件，且镜头单元设置于基板上，底座则固定于电子装置的一壳体并连接基板。前述电磁驱动组件设置于基板与底座上，用以驱动基板与感光元件相对于底座移动，藉此同样可使摄像模块具有光学晃动补偿的功能。

在本说明书以及权利要求书中的序数，例如「第一」、「第二」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

上述的实施例以足够的细节叙述使所属技术领域的具有通常知识者能藉由上述的描述实施本创作所发明的装置，以及必须了解的是，在不脱离本创作的精神以及范围内，当可做些许更动与润饰，因此本创作的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种摄像模块，设置于一电子装置内，包括：

一镜头单元；

一感光元件；

一基板，承载该感光元件并连接该镜头单元；

一底座，固定于该电子装置的一壳体并连接该基板，且该底座的上表面形成有多个导槽；

多个滚动元件，使该基板和该底座活动地连接，且分别部分地容纳于对应的导槽中；以及

一电磁驱动组件，设置于该基板与该底座上，用以驱使该基板与该感光元件相对于该底座移动，其中该电磁驱动组件包含一磁性元件与一第一驱动线圈，该第一驱动线圈的下表面具有多个凹槽，所述多个滚动元件分别部分地容纳于对应的凹槽中，

其中，该电磁驱动组件包含一磁性元件，且在一光轴方向上，该感光元件与该磁性元件不重叠；

其中，该摄像模块还包括一导磁元件和一磁铁，用以相互吸引以将所述多个滚动元件夹设于该基板和该底座之间，该导磁元件邻近该感光元件设置，且在该光轴方向上，该导磁元件与该磁性元件不重叠，所述多个滚动元件和该磁性元件不重叠，所述多个滚动元件和该磁铁不重叠。

2.如权利要求1所述的摄像模块，其中该磁性元件设置于该底座，且该第一驱动线圈设置于该基板。

3.如权利要求2所述的摄像模块，其中该摄像模块还包括一弹性元件，沿该基板的一中心轴的方向延伸以连接该基板与该底座。

4.如权利要求2所述的摄像模块，其中所述磁铁与所述导磁元件分别设置于该底座与该第一驱动线圈上。

5.如权利要求1所述的摄像模块，其中该镜头单元与该基板相互固定，该电磁驱动组件驱使该基板、该感光元件与该镜头单元一起相对于该底座移动。

6.如权利要求1所述的摄像模块，其中在该底座的一中心轴的方向上，该感光元件位于该镜头单元与该电磁驱动组件之间。

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