TWI477877B - 相機模組 - Google Patents

Description

相機模組

本發明是有關於一種相機模組，且特別是有關於一種可使鏡頭平穩移動與準確定位的相機模組。

行動電話已經最普及的手持電子裝置，除了通訊功能外，行動電話也整合其他功能，例如照相、攝影、上網、音樂播放等。其中，相機模組是目前智慧型手機的基本配備，小型化與高畫質的相機模組則是目前市場的發展趨勢。為了提高取像的清晰度，手持裝置的相機模組由定焦取像功能朝向光學自動對焦功能，甚至是光學對焦功能發展。

光學自動對焦功能的作動原理是依照標的物之不同遠、近距離，以適當地移動取像模組中的鏡頭，進而使得取像標的物之光學影像得以準確地聚焦在影像感測器上，以產生清晰的影像。以目前一般常見到在取像模組中帶動鏡頭移動的致動方式，其包括有步進馬達致動、壓電致動以及音圈馬達(Voice Coil Motor，VCM)致動等方式。

一般來說，音圈馬達的機構主要是將線圈置放在含有永久磁鐵之磁路內所構成，從而根據弗來明左手定則，當線圈導電時就會與永久磁鐵產生交互作用之推動力，以移動連接永久磁鐵的承載座，進而帶動固定在承載座中的鏡頭組件，並且經由調整流過線圈之電流大小，達到光學對焦的目的。然而，音圈馬達的致動/復位變化速度相較於其它之致動方式具有動輒數毫秒的變化速度而言，變化速度會稍慢，而且定位較不精準。

在定位方面，習知技術採用平行的軸桿來限制活動件的移 動方向以協助定位，但是雙軸生產組立難以保持良好垂直度與平行度，而且軸孔間隙會導致傾斜而影響光學品質。

本發明提供一種相機模組，其具有雙彈片設計以懸吊活動件，並且配合位置感測元件以達到準確定位與平穩移動的功效。

本發明提出一種相機模組，包括鏡頭、鏡頭致動裝置與影像感測模組，其中鏡頭致動裝置用以設置鏡頭，其包括一固定件、一活動件一第一彈片、一第二彈片、驅動單元與位置感測元件。固定件具有線圈組件與位置感測元件。活動件具有至少一磁性元件，並且可移動的設置在固定件中。第一彈片連接固定件的一第一端面與活動件。第二彈片連接固定件的一第二端面與活動件。其中，活動件懸吊在第一彈片與第二彈片之間，而位置感測元件係根據磁場變化感測活動件的位置。

綜合上述，本發明所提出的相機模組，以雙彈片懸吊活動件，並且利用位置感測器感測活動件的位置以達到準確定位與穩定移動的功效。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在下文中，將藉由圖式說明本發明之實施例來詳細描述本發明，而圖式中的相同參考數字可用以表示類似的元件。

請同時參考圖1A圖1A繪示本發明一實施例的相機模組 的示意圖。相機模組100包括影像感測模組101、鏡頭102與鏡頭致動裝置103。鏡頭致動裝置103用以設置鏡頭102以及移動鏡頭102位置來達到調整焦距的功能。鏡頭致動裝置103包括固定件110、活動件120、彈片140、150、驅動單元104以及位置感測元件160。驅動單元104包括線圈組件170與磁性元件180，其中線圈組件170設置於活動件120，而磁性元件180則設置於固定件110上。驅動單元104可以調整通過線圈組件170的電流以產生不同的磁場，藉此推動活動件120。驅動單元104對活動件120的驅動力大小與驅動方向是由線圈組件170的磁場方向與磁場強度以及磁性元件180決定。影像感測模組101與鏡頭致動裝置103結合，可經由鏡頭102感測影像，並將其轉換為電信號輸出。影像感測模組101中具有影像感測元件，例如CCD(charge-couple device)等，但本實施例不限制影像感測元件的類型。

請同時參照圖1A與圖1B，圖1B繪示本發明一實施例的鏡頭致動裝置103的局部分解圖。固定件110、活動件120與設置在固定件110上下兩個端面111、112上的彈片140、150。固定件110具有線圈組件170與位置感測元件160，而活動件120具有至少一磁性元件180，通常由兩個永久磁鐵或磁性物質構成，其配設在活動件120的側邊。活動件120設至在固定件110中並可沿光軸移動以調整鏡頭102的位置。

位置感測元件160例如為霍爾元件，可以用來感測活動件120的位置。彈片140包括定位部142、蜿蜒部144與制動部146，其定位部142固設於固定件110的端面111，其制動部146則固設於移動件120。彈片150與彈片140的結構相似，其固設於固定件110的端面112與移動件120的另一側。移動 件120懸吊在兩個彈片140、150之間，並可移動的設置在固定件110之中。

線圈組件170通入電流時會產生電磁場，電磁場與磁性元件180的磁力線相互作用所產生的電磁推力可以使活動件120相對於固定件110進行軸向移動。活動件120的移動會帶動彈片140、150的制動部146使彈片140、150產生形變。彈片140、150的制動部146會產生彈性的恢復力給活動件120。當活動件120達到定位點時，線圈組件170所導通的電流會維持定值，使電磁推力與恢復力達到平衡，讓活動件120維持在固定的位置上。也就是說，活動件120的定位是由線圈組件170所提供電磁推力與彈片140、150所提供的恢復力的相互作用決定。

在本實施例中，相機模組100不需要設置軸杆來限制活動件120的移動方向，而是直接由兩個彈片140、150取代軸桿來限制活動件120的移動方向。彈片140與彈片150分別配設在固定件110的兩個端面111、112上，活動件120則懸吊在彈片140與彈片150之間。由於活動件120是以懸吊方式設置在彈片140、150之間，所以活動件120在移動時會比較平穩，並且不會受到機械組件的組裝精度或軸孔間隙影響其穩定性。活動件120在移動時也不會產生傾斜或偏移等問題。此外，無軸桿的結構可以降低組裝復雜度與生產成本。

位置感測元件160例如為磁場變化感測元件、光強度變化感測元件、電場變化感測元件或應力變化感測元件。在本實施例中，位置感測元件160以霍爾元件實現，霍爾元件通常被用為磁場檢知和磁場測定元件。當磁場通過霍爾元件時，霍爾元件會產生對應的電壓。將此電壓連接到運算放大器做比較或者放大， 便可以測得磁場的變化。磁性元件180移動時，其周圍的磁場便會隨之移動與變化。位置感測元件160可以感測磁性元件180移動所造成的磁場變化，藉此獲得活動件120的正確位置。相機模組100的驅動電路(未繪示)會根據位置感測元件160所感測的電壓信號調整線圈組件170的電流以達到準確定位的效果。藉由位置感測元件160，相機模組100可以達到準確且快速的鏡頭102定位效果。

相機模組100更可以包括一控制單元161，設置於固定件110上，控制單元160用以接收一目標位置訊號，並接收來自位置感測元件160之一實際位置訊號。控制單元161比較目標位置訊號與實際位置訊號，並據以調整驅動單元104的驅動方向與驅動力。控制單元161可由晶片或電路板形成，並可與位置感測元件160整合為一位置感測與控制單元162，用以感測活動件120的位置並調整驅動單元104之驅動方向與驅動力。

請參照圖2，其繪示本實施例的彈片的結構示意圖。彈片140具有兩個對向設置的定位部142，另兩對向角則具有兩個制動部146以連接至活動件120。相鄰的定位部142與制動部146之間則具有蜿蜒部144。蜿蜒部144上設置有吸震件145，吸震件145可以是一種可塑性性材質，例如為矽膠凝體(silica gel)。吸震件145連接在蜿蜒部144的間隙之間，可以減緩蜿蜒部144的張開速度，並且可以吸收蜿蜒部144的晃動，進而產生適當的緩衝阻尼效果以降低震盪幅度與時間。當活動件120移動時，彈片140的制動部146會被活動件120推升或拉扯而使蜿蜒部144變形。蜿蜒部144的變形會提供彈性的恢復力至活動件120。吸震件145可以設置在蜿蜒部144的某一點間隙中，此間隙為蜿蜒部144中可撓性變形區域之最大張開間 隙。彈片150與彈片140的結構相似，不再贅述。

彈片140與彈片150可以利用不同的彈片結構來實現，請參照圖3，其繪示本發明另一實施例的彈片結構示意圖。彈片340包括對向設置的定位部342與制動部346。內架片347與外架片348取代彈片140中的蜿蜒部144。吸震件345設置在內架片347與外架片348之間的間隙並連接內架片347與外架片348。吸震件345例如由矽膠凝體(silica gel)或橡膠等彈性材料構成，以降低活動件120的振盪幅度與時間。彈片140、340的結構可以由多種實施方式實現，在經由上述實施例之說明後，本技術領域具有通應可推知其他實施方式，在此不加贅述。

上述圖1中的固定件110具有支撐的功能，而活動件120則可以裝配鏡頭模組(未繪示)以達到對焦的功效。圖1僅為固定件110與活動件120的結構示意圖，本發明不受限於圖1。此外，本發明的相機模組100的活動件120係用來設置鏡頭102(或鏡片)，以達到對焦的效果。由於活動件120的上下兩端分別設置有彈片140、150，所以活動件120可以被夾置於彈片140、150之間，藉此達到穩定地移動活動件120的功效。另外，本發明的相機模組100可以依照設計需求連接驅動電路(未繪示)，驅動電路可以用來控制線圈組件170以移動活動件120，以及接收位置感測元件160所輸出的信號。

此外，值得注意的是，上述實施例中的元件可依照其功能與設計需求增加、去除、調整或替換，本發明並不受限。在經由上述實施例之說明後，本技術領域具有通常知識者應可推知其實施方式，在此不加贅述。

綜上所述，本發明之相機模組利用兩個彈片來懸吊活動件，並且配合位置感測元件來達到準確定位與平穩移動鏡頭的功 效。

雖然本發明之較佳實施例已揭露如上，然本發明並不受限於上述實施例，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明所揭露之範圍內，當可作些許之更動與調整，因此本發明之保護範圍應當以後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧相機模組

101‧‧‧影像感測模組

102‧‧‧鏡頭

103‧‧‧鏡頭致動裝置

104‧‧‧驅動單元

110‧‧‧固定件

111、112‧‧‧端面

120‧‧‧活動件

140、150‧‧‧彈片

142‧‧‧定位部

144‧‧‧蜿蜒部

145、345‧‧‧吸震件

146‧‧‧制動部

160‧‧‧位置感測元件

161‧‧‧控制單元

162‧‧‧位置感測與控制單元

170‧‧‧線圈組件

180‧‧‧磁性元件

340‧‧‧彈片

342‧‧‧定位部

346‧‧‧制動部

347‧‧‧內架片

348‧‧‧外架片

圖1A繪示本發明一實施例的相機模組的示意圖。

圖1B繪示本發明一實施例的局部分解圖。

圖2繪示本實施例的彈片的結構示意圖。

圖3繪示本發明另一實施例的彈片結構示意圖。

100‧‧‧相機模組

101‧‧‧影像感測模組

102‧‧‧鏡頭

103‧‧‧鏡頭致動裝置

104‧‧‧驅動單元

110‧‧‧固定件

111、112‧‧‧端面

120‧‧‧活動件

140、150‧‧‧彈片

142‧‧‧定位部

144‧‧‧蜿蜒部

145‧‧‧吸震件

146‧‧‧制動部

160‧‧‧位置感測元件

161‧‧‧控制單元

162‧‧‧位置感測與控制單元

170‧‧‧線圈組件

180‧‧‧磁性元件

Claims (10)

1. 一種相機模組，包括：一鏡頭；一鏡頭致動裝置，用以設置該鏡頭，該鏡頭致動裝置包括：一固定件；一活動件，設置在該固定件中並可沿該鏡頭的一光軸移動；一第一彈片，連接該固定件的一第一端面與該活動件，而該第一彈片具有一第一定位部、一第一蜿蜒部與一第一制動部，該第一蜿蜒部連接該第一定位部與該第一制動部，其中該第一定位部固設於該固定件的該第一端面，而該第一制動部固設於該活動件；一第二彈片，連接該固定件的一第二端面與該活動件，而該第二彈片具有一第二定位部、一第二蜿蜒部與一第二制動部，該第二蜿蜒部連接該第二定位部與該第二制動部，其中該第二定位部固設於該固定件的該第二端面，而該第二制動部固設於該活動件；一驅動單元，設置於該固定件與該活動件之間；一位置感測元件，設置於該固定件；以及一影像感測模組，經由該鏡頭致動裝置中的該鏡頭感測影像；其中，該鏡頭設置在該活動件上，該活動件懸吊在該第一彈片與該第二彈片之間，該驅動單元提供該活動件移動之驅動力，該第一蜿蜒部的變形及/或該第二蜿蜒部的變形以提供彈性的恢復力至該活動件，而該位置感測元件用以感測該活動件 的位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的相機模組，其中該驅動單元包括有至少一磁性元件及至少一線圈組件，該至少一磁性元件設置於該活動件，該至少一線圈組件設置於該固定件。
3. 如申請專利範圍第1項所述的相機模組，其中該位置感測元件為磁場變化感測元件、光強度變化感測元件、電場變化感測元件或應力變化感測元件。
4. 如申請專利範圍第3項所述的相機模組，其中該位置感測元件為一霍爾元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述的相機模組，其中該第一彈片更包括一吸震件，設置於該蜿蜒部之一間隙中。
6. 如申請專利範圍第5項所述的相機模組，其中該吸震件為一矽膠凝體(silica gel)。
7. 如申請專利範圍第1項所述的相機模組，其中該第二彈片更包括一吸震件，設置在該第二蜿蜒部之一間隙中。
8. 如申請專利範圍第7項所述的相機模組，其中該吸震件為一矽膠凝體。
9. 如申請專利範圍第1項所述的相機模組，其中另包括一控制單元，該控制單元設置於該固定件，該控制單元用以接收一目標位置訊號，並接收來自該位置感測元件之一實際位置訊號，該控制單元比較該目標位置訊號與該實際位置訊號，並據以調整該驅動單元的驅動方向與驅動力。
10. 如申請專利範圍第9項所述的相機模組，其中該位置感測元件與控制單元可整合為一位置感測與控制單元，該位置 感測與控制單元設置於該固定件，用以感測移動件位置並調整該驅動單元之驅動方向與驅動力。