TWI355185B - A digital still camera module - Google Patents

Description

1355185 « -< 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係關於一種數位相機模組，尤其係關於一種用於 攜帶型電子裝置之數位相機模組。 [先前技術] [0002]隨著數碼技術的不斷發展，數碼相機已被人們廣泛應用 ，特別是近年來移動電話及PDA(Personal Digital Assistant,個人數位助理）等攜帶型電子裝置也在快速 向高性能、多功能化方向發展，數碼相機與該等攜帶槊 電子裝置之結合已成爲發展移動多媒體技術之關鍵。與 攜帶型電子裝置結合之數碼相機體需要體積較小且結構 簡單，因此常採用定焦結構，即其透鏡組與影像感測器 之距離保持不變。然而’定焦結構之數位相機模組僅能 就一定距離範圍内之景像進行清晰聚焦成像，對該範圍 外之景像不能通過對焦機構使其清晰成像，採用定焦結 構之數位相機已經不能滿足消費者對高性能之需求，故 ’將對焦機構引入攜帶式電子裝置將具有很廣泛之應用 前景。 [0003] 請參照第十一圖，中國大陸專利第92104988. 9號揭示一 種相機用自動對焦機構，其利用電磁機構來實現自動對 焦功能。該自動對焦機構9包括鏡頭90，導引臂92a、 92b，導引支柱94a、94b，螺旋彈簧96，電磁機構98和 驅動板99，導引臂92a、92b與鏡頭90之環狀部固連爲一 體，導引支柱94a、94b自相機基板（未標示）向上延伸， 電磁機構98固接在相機基板上。其中，鏡頭9〇在螺旋彈 094137901

表單煸號A010I 第3頁/共22頁 1003390009-0 1355185 100年10月21日修正替換苜 簧96之壓力作用下位於近距離對焦位置。當電磁機構98 通電而驅動板99壓下導引臂92a時，鏡頭90向相機基板移· 動，直到其移至遠距離對焦位置。惟，上述利用電磁原 理實現對焦功能之對焦機構，因利用電磁機構98、驅動 板99和彈簧96等元件之原因，其結構複雜，且因彈簧易 老化等原因，隨著利用頻率之提高，影響對焦精確度。 [0004] 又一種習知自動對焦機構，其一般包括距離感測器、訊 號處理單元、馬達驅動晶片及馬達，該距離感測器設置 於相機之觀景窗内，其可偵測出距離被攝物體之距離並 φ 進行處理後傳輸至馬達驅動晶片以驅動馬達藉由齒輪等 傳動裝置帶動對焦鏡片群組，移動至指定位置，完成自 _ 動對焦。惟，該自動對焦機構係採用馬達驅動，其體積 與重量均較大，不便應用於行動電話等攜帶式電子裝置 中，且隨著消費者需求之提升，為達到較高性能，一般 數位相機鏡頭之鏡片已較過去增多，其重量較過去增加 ，傳動裝置帶動該鏡片組也有一定困難。另一方面，馬 達驅動時電能消耗較大，而攜帶式電子裝置的電能儲備 φ 又較爲有限，因而將極大縮短攜帶式電子裝置的使用時 間，從而影響其基本功能的運用。 [0005] 【發明内容】 鑒於以上内容，有必要提供一種體積小，功耗低且可運 用於行動電話等攜帶型電子裝置之自動對焦數位相機模 組。 [0006] 一種數位相機模組，包括：一鏡頭、一影像感測裝置及 一音圈激勵器，所述音圈激勵器包括一音圈，影像感測 094137901 表單编號A0101 第4頁/共22頁 1003390009-0 1355185 * »

裝置包栝—影像感測器，所述音圈激勵器包括一音圈， 所述影像感測器安裝固定於所述音圈並與上述鏡頭光學 對準，藉由音圈激勵器驅動改變影像感測裝置之影像感 測器與鏡頭之間之距離。 [0007] 所述數位相機模組’採用音圈激勵器驅動影像感測器。 影像感測器之重量小，該影像感測器無須後座，可直接 裝設於音圈激勵器，其重量將進一步減小，運動狀態易 發生改變，響應快，遲滯小篡能耗低。另外，音圈激勵 器係將電能直接轉變成驅動影像感測器移動所需要的機 械動力，無傳動機械，更無傳動機械之磨損，只要向音 圈中輸入電流即可驅動其運動，體積小、能源利用率高 【實施方式】 [0008] 請參閱第一圖，其係本發明一實施方式之數位相機模組 ，其適合應用於攜帶型電子裝置，如行動電話、 PDA(Personal Digital Assistant，個人數位助理） • 等。該數位相機模組包括一鏡頭1、一影像感測裝置2、 一音圈激勵器3及一伺服控制裝置4。該影像感測裝置2連 接於音圈激勵器3並與上述鏡頭1相對準，藉由伺服控制 裝置4控制音圈激勵器3驅動改變影像感測裝置2與鏡頭1 之間的距離從而完成對焦。 [〇〇〇9]請參閱第二圖，鏡頭1包括一鏡筒10及設置於鏡筒1〇中之 至少一鏡片11及紅外截止慮光片12。該鏡筒包括凸緣1〇1 與筒身102，凸緣101位於鏡筒10之頂部，其上開設有一 圓形開口 103，凸緣1〇1下部之筒身102爲中空圓筒狀， 094137901 表單编號A0101 第5頁/共22冥 1003390009-0 1355185 100年10月21日修正替換苜

其外部設置有外螺紋104，圓形開口 103與筒身102相貫 通。該至少一鏡片11一般情況下為複數鏡片11，複數鏡 片11設置於鏡筒10内用以將被攝物之影像匯聚成像，其 外徑與鏡筒10之筒身102之内徑相當，該複數鏡片11以一 定間隔排佈於鏡筒10内並藉由間隔環13相互隔離固定於 鏡筒内部。複數鏡片11之外形可爲球面透鏡或非球面透 鏡，一般係非球面透鏡，其材質可以係玻璃或塑膠，一 般係由玻璃透鏡及塑膠透鏡組合構成，設置於兩端之鏡 片因與外界接觸較多，通常係採用溫度穩定性好、光學 性能佳且硬度高之玻璃鏡片。紅外截止慮光片12用以慮 除光線中之紅外光以提高成像質量，其包括一固定在鏡 筒10内的透明基板121及鍍覆於該透明基板121上之紅外 截止膜122。爲提高光線之穿透率，鏡筒10内之複數鏡片 11及紅外截止慮光片12之表面均鍍覆有抗反射膜（圖未示 )。可以理解，鏡頭1之紅外截止慮光片12亦可將紅外截 止膜122直接鍍覆於其中一鏡片之表面以減小鏡頭1之重 量及體積。 [0010] 請復參閱第一圖，影像感測裝置2與鏡頭1同軸對準設置 ，其包括一影像感測器21及一連接影像感測器21與攜帶 型電子裝置電路板（圖未示）之柔性電路22。該影像感測 器21用於將外部被攝物發射之光線經鏡頭1成像之光學影 像訊號轉換爲電訊號，其可爲一補充性氧化金屬半導體 (Complementary Metal-Oxide Seraeconductor,下 稱 CMOS)或一電荷耦合裝置（Charge Coupled Device, 下稱CCD)。 094137901 表單编號A0101 第6頁/共22頁 1003390009-0 1355185 [0011]

|i〇〇^T〇^ 請參閱第一圖、第三圖及第四圖，音圈激勵器3係一線性 音圈激勵器，其包括一筒狀磁體31、一音圈32、一滑架 33及軛鐵34構成。該筒狀磁體31為空心矩形體，其一侧 具有一狹槽310，通常係一整體結構，亦可由複數條形磁 鐵311堆疊形成（第五圖參照）。音圈32穿插於筒狀磁體 31内，其係由線狀導體直接纏繞或纏繞於工程塑料、輕 金屬等形成的非磁性骨架上並滲透清漆、樹脂等形成， 形狀與筒狀磁體31之内部形狀相應，亦呈矩形體。音圈 32還具有用以與伺服控制裝置4相連之導線321。滑架33 包括一固定部331、一連接部332及一安裝部333，該固 定部331與音圈31相固定，一般係固定於音圈31内且可增 強音圈32之剛性’連接部332可穿過狹槽310連接固定部 331及安裝部333 ’安裝部333用以安裝影像感測裝置2。 軛鐵34包括相連接之外軛鐵341及中心軛鐵342。外軛鐵 341大致為一兩端封閉之筒狀，其圍繞磁鐵31設置，一側 具有對應於狭槽310之供滑架33之連接部332穿過之狹槽 340，底面具有一通孔343以供穿插導線，中心軛鐵342 貫穿音圈32設置於音圈激勵器3之中心位置，並於兩端與 外軛鐵342相連，從而使磁場集中至磁作用空間，即筒狀 磁體31與中心軛鐵342之間，亦即音圈32所在空間。通過 導線321對位於磁場中之音圈通以電流，音圈32將產生驅 動力而於筒狀磁體31與中心軛鐵342之間運動，改變電流 方向可改變驅動力之方向，改變電流大小則可改變驅動 力之大小。 [0012] 伺服控制裝置4包括一位置探測器41及一控制器42，位置 094137901 表單编號A0101 第7頁/共22頁 1003390009-0 1355185 卜年 10 月 探測器41用以探測影像感測裝置2之位置，其可裝設於影 像感測模組2或音圈激勵器3之音圈32或滑架31上並通過 導線43連接於控制器42。控制器42根據位置探測器41之 探測結果控制施於音圈激勵器3之音圈32之電流方向及大 小，從而移動影像感測裝置2改變其位置，使其移動至良 好對焦狀態。 [0013] 請參閱第六圖及第七圖，其係本發明數位相機模組又一 實施方式，該數位相機模組與前述實施方式基本相似， 包括一鏡頭5，一影像感測裝置6及一音圈激勵器7以及一 φ 伺服控制裝置8(第八圖參照）。該影像感測裝置6同樣連 接於音圈激勵器7並與鏡頭5相對準，藉由伺服控制裝置8 控制音圈激勵器7驅動改變影像感測裝置6與鏡頭5之間之 距離，其不同在於音圈激勵器一端開口且影像感測裝置6 係直接設置於音圈激勵器7内。 [0014] 請一併參閱第八圖’影像感測裝置6與鏡頭5同軸對準設 置，其包括一影像感測器61及一連接影像感測器61與攜 帶型電子裝置電路板（圖未示）之柔性電路62。該影像感 ® 測裝置61用於將外部被攝物反射之光線經鏡頭5成像之光 學影像訊號轉換爲電訊號，其可爲CMOS或CCD » [0015] 音圈激勵器7係一線性音圈激勵器，其包括一筒狀磁體71 、一音圈72、一安裝架73及軛鐵74構成。該筒狀磁體71 為空心矩形體，其通常係一整體結構，亦可由複數條形 磁鐵（圖未示）堆疊形成。音圈72穿插於筒狀磁體71内， 其係由線狀導體直接纏繞或纏繞於工程塑料、輕金屬等 形成的非磁性骨架上並滲透清漆、樹脂等形成’形狀與 094137901 表單编號A0101 第8頁/共22頁 1003390009-0 XJ^?185 __ 100年10月21日修正替換百 筒狀磁體71之内部形狀相應，亦呈矩形體。音圈72還具 有用以與伺服控制裝置8相連之導線721。安裝架73設置 於音圈72内用以安裝固定影像感測模組6，其可以係音圈 之骨架，亦可係固定於音圈骨架上之固持機構。軛鐵74 為一端開口之矩形體，其圍繞磁鐵71設置並於底面740設 一通孔743以供穿插導線》請一併參照第九圖及第十圖， 為使磁場集中至磁作用空間，即音圈72所在空間，可自 底面740向磁體71内延伸四板狀中心軛鐵742，該中心軛 鐵742呈板狀，其貫穿音圈72之固定架73設置於鄰近音圈 ® 72之位置。通過導線對位於磁場中之音圈通以電流，音 圈72將產生驅動力而沿磁體72運動，改變電流方向可改 變驅動力之方向，改變電流大小則可改變驅動力之大小 〇 [0016] 伺服控制裝置8與伺服控制裝置4基本相同，亦包括一位 置探測器81及一控制器82，位置探測器81用以探測影像 感測裝置6之位置，其可裝設於影像感測模組6或音圈激 φ 勵器7之音圈72或安裝架73上並通過導線83連接於控制器 82 °控制器42根據位置探測器81之探測結果控制施於音 圈激勵器7之音圈72之電流方向及大小，從而移動影像感 測裝置6改變其位置，使其移動至良好對焦狀態。 [00Π]工作時’該數位相機模組之伺服控制裝置根據被攝物距 鏡頭之距離及位置探測器探測影像感測裝置之位置控制 輸入音圈激勵器之電流，驅動音圈激勵器帶動影像感測 裝置移動’從而改變相機模組之對焦狀態直至完全對焦 。當相機模組因震動或被攝物之移動，而使被攝物距鏡 094137901 表單編號A0101 第9頁/共22頁 1003390009-0

[ϊοο年10月21日核正替换寊I 頭之距離與鏡頭距影像感測裝置之距離不相對應，伺服 控制裝置即可控制向音圈激勵器之電流，從而立即對相 機模組之街焦狀 態予以修正。 [0018] ® to . 解*所述數位相機模組之音圈激勵器之筒狀磁鐵 亦可為其他形狀，如圓形等，當筒狀磁鐵為其他形狀時 曰圈之％狀亦作配合設置。另外，鏡頭與影像感測裝 置亦可不直接對準，而藉助其他光學元件如反射鏡全 反射棱鏡等間接對準，亦即只要鏡頭與影像感測裝置光 學對準。 ]所述數位相機模組，採用音圈激勵器驅動影像感測器。 首先影像感測器之重量遠遠小於鏡頭，特別對於高端 產。°，爲達到相應之高性能，往往必須設置複數鏡片， 一般達到3〜4片’此使鏡頭之重量將大大增加一般馬達 越來越難驅動其移動，但高端産品之影像感測器在質量 與低~產品相比相差無幾且遠遠小於鏡頭，且該影像 感測器無須後座，可直接裝設於音圈激勵器，其重量將 進一步減小’亦即影像感測器的慣性將遠小於鏡頭，其 φ 運動狀I、較易發生改變，稍有作用力即可改變其狀態， 響應快，遲滞小且能耗低。其次，採用音圈激勵器驅動 影像感測器，因音圈激勵器將電能直接轉變成驅動影像 感測器移動所需要的機械動力，無傳動機械，更無傳動 機械之磨損，只要向音圈中輸入電流即可驅動其運動， 無強制性電壓及電流要求，低壓下仍可工作，其體積小 ，能源利用率高。簡言之，所述數位相機模組採用音圈 激勵器作爲執行機構，其體積小、響應快、能耗低，特 094137901 表單编號A0101 第10頁/共22頁 1003390009-0 1355185 別適合行動電話、PDA等攜帶型 1100年10月21日 電子裝置使用。

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[0020] 综上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利 申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡 熟悉本發明技藝之人士，在援依本發明精神所作之等效 修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0021] 第一圖係本發明數位相機模組一實施方式之立體示意圖 隹 [0022]第二圖係第一圖Π-Π向之剖視圖》 [0023] 第三圖係第一圖ΠΙ-ΠΙ向之剖視圖。 [0024] 第四圖係第一圖IV-IV向之剖視圖。 [0025] 第五圖係第三圖採用不同磁體之剖視圖。 [0〇26]第圖係係本發明數位相機模組又一實施方式之立體示 意圖。 [0027] 第七圖係第六圖VC-VII向之剖視圖。 [0028] 第八圖係第六圖邐-週向之剖視圖。 [0029] 第九圖係本發明數位相機模組再一實施方式之一剖視圖 [0030] 第十圖係本發明數位相機模組再一實施方式之另一剖視 圖。 [0031] 第十一圖係習知數位相機模組示意圖。 【主要元件符號說明】 094137901 表單编號A0101 第11頁/共22頁 1003390009-0 1355185 [0032] 鏡頭 :1、5 [00331 鏡筒 :10 [0034] 凸緣 :101 [0035] 筒身 ：102 [0036] 開口 ：103 [0037] 螺紋 ：104 [0038] 鏡片 ：11 [0039] 紅外截止慮光片：12 [0040] 基板 ：121 [0041] 紅外截止膜：122 [0042] 間隔環：13 [0043] 影像感測裝置：2、6 [0044] 影像感測器：21、61 [0045] 柔性電路：22 ' 62 [0046] 音圈激勵器：3、7 [0047] 筒狀磁體：31、71 [0048] 狹槽 ：310 [0049] 音圈 ：32 ' 72 [0050] 導線 :321 、 721 094137901 表單編號A0101 第12頁/共22頁 100年10月21日梭正替換苜

1003390009-0 1355185 * * 100年10月21日核正替換頁 [0051] 滑架：33 [0052] 固定部：331 [0053] 連接部：332 [0054] 安裝部：333 [0055] 耗鐵：34、74 [0056] 狹槽：340 [0057] 外軛鐵：341 # [0058] 中心軛鐵：342、742 • [0059] 安裝架：73 [0060] 通孔：343、743 [0061] 底面：740 [0062] 伺服控制裝置：4、8 [0063] • [0064] 位置探測器：41、81 控制器：42、82 [0065] 導線：43、83 094137901 表單編號A0101 第13頁/共22頁 1003390009-0

Claims (1)

1355185 100年10月21日修正替换百 七、申請專利範圍： 1 . 一種數位相機模組，包括：一鏡頭及一影像感測裝置，該 影像感測裝置包括一影像感測器，其改良在於：該數位相 機模組還包括一音圈激勵器，所述音圈激勵器包括一音圈 ，所述影像感測器安裝固定於所述音圈並與上述鏡頭光學 對準，藉由音圈激勵器驅動改變影像感測裝置之影像感測 器與鏡頭之間之距離。 2 .如申請專利範圍第1項所述之數位相機模組，其中所述鏡

頭包括一鏡筒及收容固定於該鏡筒内之至少一鏡片。 3 .如申請專利範圍第2項所述之數位相機模組，其中所述鏡 片為複數鏡片。 4 .如申請專利範圍第2項或第3項所述之數位相機模組，其中 所述鏡片爲非球面鏡片。 5 .如申請專利範圍第3項所述之數位相機模組，其中所述鏡 片包括至少一玻璃鏡片及至少一塑膠鏡片。 6 .如申請專利範圍第4項所述之數位相機模組，其中所述鏡

頭之鏡片表面鍍覆抗反射膜。 7 .如申請專利範圍第2項所述之數位相機模組，其中所述鏡 頭包括一紅外截止濾波片，其鍍覆於至少一鏡片之一表面 8 .如申請專利範圍第2項所述之數位相機模組，其中所述鏡 頭包括一紅外截止濾波片，該紅外截止濾波片包括一固定 在所述鏡筒内之透明基板及鍍覆於該透明基板一表面之紅 外截止膜。 9 .如申請專利範圍第1項所述之數位相機模組，其中所述影 094137901 表單編號A0101 第14頁/共22頁 1003390009-0 1355185 * « 100年10月21日按正替换頁 像感測器爲補充性氧化金屬半導體或電荷耦合裝置。 10 .如申請專利範圍第1項所述之數位相機模組，其中所述音 圈激勵器包括一筒狀磁體，所述音圈穿插於所述筒狀磁體 内。 11 .如申請專利範圍第10項所述之數位相機模組，其中所述筒 狀磁體一端開口。 12 .如申請專利範圍第11項所述之數位相機模組，其中所述音 圈激勵器包括一軛鐵，該軛鐵圍繞所述磁體設置。 13 .如申請專利範圍第12項所述之數位相機模組，其中所述音

圈激勵器包括一安裝架，所述安裝架設置於音圈内用以安 裝固定影像感測器。 14 .如申請專利範圍第13項所述之數位相機模組，其中所述音 圈激勵器包括一軛鐵，該軛鐵圍繞所述磁體設置並貫穿音 圈之中心軛鐵，該中心軛鐵貫穿所述安裝架。 15 .如申請專利範圍第14項所述之數位相機模組，其中所述中 心軛鐵為板狀。 16 .如申請專利範圍第1項所述之數位相機模組，其中所述數

位相機模組還包括一伺服控制裝置，該伺服控制裝置包括 一用以探測影像感測裝置位置之位置探測器及一控制器， 該控制器根據位置探測器之探測結果控制輸入音圈激勵器 中之電流。 094137901 表單編號A0101 第15頁/共22頁 1003390009-0