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TWI627490B - 攝像模組及其控制方法 - Google Patents

攝像模組及其控制方法 Download PDF

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TWI627490B
TWI627490B TW106105424A TW106105424A TWI627490B TW I627490 B TWI627490 B TW I627490B TW 106105424 A TW106105424 A TW 106105424A TW 106105424 A TW106105424 A TW 106105424A TW I627490 B TWI627490 B TW I627490B
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TW
Taiwan
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base
camera module
item
biasing
patent application
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TW106105424A
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Inventor
胡朝彰
范振賢
詹益良
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台灣東電化股份有限公司
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Publication date
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Priority to JP2017064651A priority patent/JP6966211B2/ja
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Abstract

一種攝像模組，設置於一電子裝置內，包括一基座、一承載件、一感光元件、一底板以及一第一偏壓元件。前述基座固定於電子裝置之一殼體內，承載件用以承載一光學鏡頭並連接基座。前述底板承載感光元件，且基座位於承載件與底板之間。前述第一偏壓元件連接底板與基座，並帶動底板與感光元件相對於基座移動。

Description

攝像模組及其控制方法
本揭露係關於一種攝像模組，特別係關於一種感光元件會相對於基座移動與轉動的攝像模組。
隨著科技的發展，現今許多電子裝置(例如平板電腦或智慧型手機)都配有鏡頭模組而具有照相或錄影的功能。當使用者使用配有鏡頭模組之電子裝置時，可能會有晃動的情形發生，進而使得鏡頭模組所拍攝的影像產生模糊。然而，人們對於影像品質的要求日益增高，故鏡頭模組的防震功能亦日趨重要。
本發明提供一種攝像模組，設置於一電子裝置，包括一基座、一承載件、一感光元件、一底板以及一第一偏壓元件。前述基座固定於電子裝置之一殼體，承載件用以承載一光學鏡頭並連接基座。前述底板承載感光元件，且基座位於承載件與底板之間。前述第一偏壓元件連接底板與基座，並帶動底板與感光元件相對於基座移動。
於一實施例中，前述第一偏壓元件具有記憶合金材質。
於一實施例中，前述第一偏壓元件帶動底板與感光 元件繞光學鏡頭之一光軸旋轉。
於一實施例中，前述攝像模組更包括複數個第一偏壓元件，該些第一偏壓元件帶動底板與感光元件相對於基座平移。
於一實施例中，前述攝像模組更包括複數個第一偏壓元件，且底座具有一矩形結構與一對角線，該些第一偏壓元件大致對稱於對角線。
於一實施例中，前述第一偏壓元件相對於底板的一上表面以一傾斜角度延伸，並連接底板與基座。
於一實施例中，前述攝像模組更包括一滾動元件，設置於基座與底板之間。
於一實施例中，前述攝像模組更包括一第一彈性元件，連接基座與底板，且於基座之一中心軸方向上，第一彈性元件是設置於基座與底板之間。
於一實施例中，前述攝像模組更包括一彈性臂，連接底板與第一偏壓元件，且第一偏壓元件具有記憶合金材質，當第一偏壓元件收縮並壓迫彈性臂變形以帶動感光元件相對於基座移動。
於一實施例中，前述彈性臂具有一L字形結構，且彈性臂的末端連接基座。
於一實施例中，前述第一偏壓元件圍繞底板。
於一實施例中，前述攝像模組更包括一具有記憶合金材質的第二偏壓元件，連接承載件與基座，當第二偏壓元件形變時帶動承載件與光學鏡頭相對於基座移動。
於一實施例中，前述攝像模組更包括一導電體，以 嵌入成型或三維模塑互聯物件的方式形成於基座上，且導電體電性連接第二偏壓元件。
於一實施例中，前述攝像模組更包括一第二彈性元件，連接基座與承載件，且與第二偏壓元件電性連接。
本發明提供一種攝像模組的控制方法，用以控制前述攝像模組，其中攝像模組更包括複數個第一偏壓元件，分別設置該底板之不同的側邊並連接底板與基座，攝像模組的控制方法包括分別施加複數個驅動訊號至該些第一偏壓元件，使底板與感光元件相對於基座移動。
本發明提供一種攝像模組的控制方法，用以控制前述攝像模組，攝像模組的控制方法包括施加一驅動訊號至第一偏壓元件，使底板與感光元件繞基座的中心軸旋轉。
1、2‧‧‧攝像模組
10‧‧‧基座
101‧‧‧下表面
11‧‧‧本體
12‧‧‧凸出部
20‧‧‧底板
201‧‧‧上表面
30‧‧‧承載件
301‧‧‧容納空間
40‧‧‧外殼
B‧‧‧滾動元件
C‧‧‧中心軸
D1、D2、D3‧‧‧移動或旋轉方向
E‧‧‧導電體
H‧‧‧彈性部
HB‧‧‧彎折部
HE‧‧‧末端
IM‧‧‧感光元件
L‧‧‧導電塊
N‧‧‧對角線
O‧‧‧光軸
P1、P2‧‧‧定位件
S1‧‧‧第一彈性元件
S2‧‧‧第二彈性元件
U1‧‧‧第一單元
U2‧‧‧第二單元
W1‧‧‧第一偏壓元件
W2‧‧‧第二偏壓元件
W21‧‧‧第一段部
W22‧‧‧第二段部
W23‧‧‧第三段部
θ‧‧‧角位移
第1圖係表示本發明一實施例之攝像模組的爆炸圖。
第2圖係表示第1圖中之第一、第二單元U1、U2組合後與外殼的示意圖。
第3A圖係表示第1圖中之基座與底板透過第一彈性元件、第一偏壓元件連接的示意圖。
第3B圖係表示第3A圖中之底板、感光元件、第一偏壓元件與導電塊的示意圖。
第4圖係表示第3B圖中之機構與滾動元件B組裝後的俯視圖。
第5圖係表示底板與感光元件相對基座平移的示意圖。
第6圖係表示底板與感光元件相對基座旋轉的示意圖。
第7圖係表示第一單元U1組裝後的示意圖。
第8圖係表示承載件相對基座平移的示意圖。
第9圖係表示光軸O相對於中心軸C產生角位移的示意圖。
第10圖係表示本發明另一實施例之攝像模組的示意圖。
第11圖係表示本發明第10圖中之攝像模組組裝後的仰視圖。
第12圖係表示第11圖中之第一偏壓元件W1’透過彈性臂H帶動底板與感光元件旋轉的示意圖。
以下說明本發明實施例之攝像模組。然而，可輕易了解本發明實施例提供許多合適的發明概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅僅用於說明以特定方法使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此特別定義。
第1圖係表示本發明一實施例之攝像模組1的爆炸圖，第2圖則表示攝像模組1的第一、第二單元U1、U2組合後與外殼40的示意圖。前述攝像模組1例如可設置於一相機、平板電腦或手機等電子裝置的內部，並可用以承載一光學鏡頭(未圖示)與一感光元件IM，且可使該光學鏡頭與感光元件IM相對移動，以達到自動對焦(Auto-Foucsing，AF)或光學防手震(Optical Image Stabilization，OIS)之目的。
如第1、2圖所示，攝像模組1包括一第一單元U1、一第二單元U2以及一外殼40，其中第一、第二單元U1、U2主要包含有一基座10、一底板20、一承載件30、一外殼40、複數個第一彈性元件S1、複數個第一偏壓元件W1、複數個第二彈性元件S2、複數個第二偏壓元件W2以及一感光元件IM。前述底板20承載感光元件IM，承載件30則透過其一容納空間301以承載一光學鏡頭(未圖示)，其中感光元件IM係用來接收自外界且穿過光學鏡頭之光線，以獲取影像。前述第一彈性元件S1、第一偏壓元件W1連接基座10與底板20，第二彈性元件S2、第二偏壓元件W2則連接基座10與承載件30，其中基座10是固定在電子裝置之一殼體。以下將先說明基座10與底板20的連接關係。
第3A圖係表示基座10與底板20連接的示意圖，第3B圖表示第3A圖中之底板20、感光元件IM、第一偏壓元件W1與導電塊L的示意圖，第4圖則表示第3B圖中之機構與滾動元件B組裝後的俯視圖。如第3A圖所示，前述底板20與感光元件IM係設置於基座10下方，並透過第一偏壓元件W1及第一彈性元件S1連接基座10的下表面。具體而言，如第3A-3B、4圖所示，四個第一偏壓元件W1係分別設置於底板20的不同側，且每個第一偏壓元件W1的兩端分別電性連接一導電塊L，其中位在底板20每一側的一對導電塊L分別固定於底板20與基座10上(例如以卡合或黏著方式固定)，此外，一對第一彈性元件S1的兩端則分別連接底板20與基座10，使得底板20與基座10相連，值得注意的是，第一彈性元件S1係沿基座10的一中心軸C方向連接基座10與底板20，並設置於 基座10與底板20之間。
前述連接基座10和承載件30的複數個第一偏壓元件W1，例如為具有形狀記憶合金(Shape Memory Alloys，SMA)材質之線材，並可透過一外部電源(未圖示)對其施加驅動訊號(例如電流)而改變其長度。舉例來說，當施加驅動訊號而使第一偏壓元件W1升溫時，第一偏壓元件W1可產生形變並伸長或縮短；當停止施加驅動訊號時，第一偏壓元件W1則可恢復到原本長度。換言之，透過施加適當的驅動訊號，可控制第一偏壓元件W1的長度以使底板20與感光元件IM相對基座10移動，藉以改變底板20的姿態而使得攝像模組1能具有防手震與晃動補償之功能。
前述第一偏壓元件W1的材質，舉例而言，可包含鈦鎳合金(TiNi)、鈦鈀合金(TiPd)、鈦鎳銅合金(TiNiCu)、鈦鎳鈀合金(TiNiPd)或其組合。
請繼續參閱第3A圖，前述導電塊L可連接至形成於底板20/基座10上的導線(未繪示)，前述導線其例如可以嵌入成型(Insert Molding)或以三維模塑互聯物件(3D Molded Interconnect Device)的方式形成於底板20/基座10上，使其可分別電性連接前述四個第一偏壓元件W1以形成四個獨立的迴路，藉此可透過外部電源分別對各個第一偏壓元件W1施加獨立的驅動訊號(例如電流)，從而改變其長度，並使得底板20與感光元件IM可相對基座10移動。值得注意的是，由於前述導線係以嵌入成型或三維模塑互聯物件的方式形成於底板20/基座10上，故可減少攝像模組1的整體零件數，並大幅縮小其體積。
如第3B圖所示，在前述底板20四個側邊上對應地設 有四個第一偏壓元件W1，且該些第一偏壓元件W1是相對底板20的上表面201以一傾斜角度延伸，並連接底板20與基座10，其中上表面201係大致垂直於中心軸C。此外，大致為矩形的底板20具有一對角線N，該些第一偏壓元件W1是以大致對稱於該對角線N的方式設置。
再請參閱第3A圖，當對第一偏壓元件W1施加適當的驅動訊號時，第一偏壓元件W1會改變其形狀(例如縮短或伸長)，使得底板20與感光元件IM相對基座10移動，以達光學防手震之功用。其中，底板20與感光元件IM相對基座10的移動可包含：底板20與感光元件IM相對基座10沿垂直中心軸C/光學鏡頭之一光軸O的方向平移，以及底板20與感光元件IM繞基座10的中心軸C旋轉，如此一來，藉由控制設置於底板20上不同側邊的數個第一偏壓元件W1之變形量，即可使底板20與感光元件IM產生位置及角度補正的效果。此外，由於底板20與基座10亦透過第一彈性元件S1連接，因此當尚未施加驅動訊號至第一偏壓元件W1時，藉由第一彈性元件S1可使得底板20相對基座10位於一初始位置。
此外，如第1、3A、4圖所示，前述攝像模組1更包括複數個滾動元件B，設置於底板20與基座10之間。詳細而言，滾動元件B例如為滾珠或滾柱，當第一偏壓元件W1伸長或收縮而帶動底板40與感光元件IM相對基座10移動時，可透過滾動元件B的引導而使基座10與承載件30沿水平方向平移或繞中心軸C旋轉，以避免兩者相對運動時，底板20與基座10之間產生過大的(excessive)接觸摩擦而導致機構損壞。
關於前述底板20的移動與旋轉，舉例而言，如第5圖 所示，當施加適當的驅動訊號至圖中之左、右與下方的三個第一偏壓元件W1時，此三個第一偏壓元件W1會沿著圖中之各個虛線箭頭方向收縮，使得底板20與感光元件IM相對於基座10沿方向D1平移。同理，如第6圖所示，當施加適當的驅動訊號至左、右方之第一偏壓元件W1時，此兩個第一偏壓元件W1會沿著圖中之各個虛線箭頭方向收縮，使得底板20與感光元件IM會相對於基座10沿方向D2旋轉。或者，亦可僅設置一個偏壓元件W1設置於底板20之一側邊，並可配合設置對應的導引機構，以驅使底板20與感光元件IM相對於基座10平移或旋轉。
如前所述，當一外部電源施加適當的驅動訊號至第一偏壓元件W1時，可藉由改變第一偏壓元件W1的長度以使感光元件IM相對光學鏡頭的光軸O/基座10的中心軸C移動，因此在光學鏡頭因晃動、震動等因素而有偏移情形發生時，可獲得良好的光學晃動補償效果，進而能獲取高品質的影像。
以下將說明承載件30與基座10的連接關係。如第1、7圖所示，前述承載件30設置於基座10上，並可用以承載一光學鏡頭。前述基座10包含一實質為正方形或矩形的本體11以及四個凸出部12，其中四個凸出部12係配置於本體11的四個角落，並朝承載件30的方向凸出於本體11，承載件30係透過第二彈性元件S2及第二偏壓元件W2以連接基座10，其中光學鏡頭之一光軸O在正常狀態下係與基座的中心軸C重合。
詳細而言，四個第二彈性元件S2(例如為具有金屬材質的簧片)連接基座10的四個凸出部12與承載件30(如第3圖所示)，使得承載件30以可活動的方式連接基座10。前述第二偏壓元 件W2則分別設置於本體11的四個側邊上，且每一個第二偏壓元件W2的兩端分別電性連接一導電塊L，其中該些導電塊L分別固定於承載件30和基座10上(例如可以卡合、緊配合或黏著的方式固定於承載件30和基座10上)。前述第二偏壓元件W2則可藉由導電塊L而分別與對應的第二彈性元件S2電性連接。
請繼續參閱第7圖，前述攝像模組1更包括複數個導電體E(例如為導線)，其係以嵌入成型或三維模塑互聯物件的方式形成於基座10上，其中導電體E分別電性連接第二彈性件S2與第二偏壓元件W2以形成四個獨立的迴路，並可透過外部電源而分別對其施加驅動訊號(例如電流)，以使第二偏壓元件W2改變其長度，進而能調整承載件30的姿態角度。值得注意的是，由於前述導電體E係以嵌入成型或三維模塑互聯物件的方式形成於基座10上，故可減少攝像模組1的整體零件數，並大幅縮小其體積。此外，第二彈性元件S2因具有導電性(例如為具有金屬材質的簧片)，故可電性連接第二偏壓元件W2以及導電體E，如此可不必再另外設置導線以節省空間。
請繼續參閱第7圖，在基座10之本體11的每一側邊上皆設有兩個柱狀之定位件P1、P2。前述第二偏壓元件W2接觸並繞設於定位件P1、P2上，並可藉此區分有一第一段部W21、一第二段部W22以及一第三段部W23，其中第一段部W21大致平行於中心軸C，第二段部W22具有一U字形結構並連接第一段部W21，第三段部W23則大致垂直於中心軸C，其中第二段部W22連接第一段部W21與第三段部W23，且第二段部W22與第三段部W23分別位於第一段部W21的左、右兩側(相反側)。透過繞設於定位件P1、P2 上所形成的三個段部W21、W22、W23，可增加第二偏壓元件W2在本體11之每一側邊上延伸的長度，因此當第二偏壓元件W2形變時，可產生更多的長度變化量；此外，由於每一組定位件P1、P2之間在中心軸C方向上皆相隔有一距離，故能夠避免第一、第二、第三段部W21、W22、W23之間相互接觸，以防止短路的情形發生。
應了解的是，前述第二偏壓元件W2係相互電性獨立並連接至外部電源，如此一來，可透過外部電源施加複數個不同的驅動訊號至第二偏壓元件W2，讓第二偏壓元件W2可獨立地被控制而產生不同或相同的長度變化。舉例而言，當施加適當的驅動訊號至第二偏壓元件W2時，可使各個第二偏壓元件W2產生相同或不相同的長度變化，此時第二偏壓元件W2便能夠帶動承載件30與光學鏡頭相對於基座10沿光軸O/中心軸C方向平移(如第8圖所示)，或是使光軸O相對於基座10的中心軸C產生角位移(如第9圖所示)，以達到快速對焦或光學防手震(Optical Image Stabilization，OIS)等功能。
詳細而言，如第8圖所示，當施加驅動訊號至本體11四個側邊上的第二偏壓元件W2的情況下，若其長度變化量相同時，第二偏壓元件W2會帶動承載件30，並使承載件30與光學鏡頭沿著光軸O/中心軸C方向而相對於基座10平移。
反之，當施加驅動訊號至第二偏壓元件W2時，若其長度變化量不相同，則會使承載件30與光學鏡頭之光軸O相對於基座10的中心軸C產生角位移θ(如第9圖所示)。
如此一來，透過獨立地施加不同驅動訊號至第二偏 壓元件W2，可控制其長度變化量，讓承載件30與光學鏡頭可相對於基座10沿光軸O/中心軸C方向移動，或者可使光軸O相對於基座10的中心軸C產生角位移θ，進而能夠提供光學對焦與光學晃動補償之功能。此外，於另一實施例中，亦可僅設置一個第二彈性元件S2與一個第二偏壓元件W2，並使其與導電體E和外部電源形成一迴路，如此一來，當施加驅動訊號予第二偏壓元件W2並使其發生形變時，即可使光軸O相對於基座10的中心軸C產生角位移θ，進而達到傾斜(tilt)角度補償之效果。
根據前述實施例，本發明提供一種前述光學機構1的控制方法，包括：施加一或複數個驅動訊號至第一偏壓元件W1，使底板20與感光元件IM相對基座10平移或轉動，以及施加一或複數個驅動訊號至第二偏壓元件W2，使承載件30與光學鏡頭沿光軸O/中心軸C方向平移或使光學鏡頭之光軸O相對於基座10的中心軸C產生角位移。
第10-11圖為本發明另一實施例之攝像模組2的示意圖，本實施例中之攝像模組2與前述攝像模組1主要不同之處在於：攝像模組2僅具有一個第一偏壓元件W1’，且包括複數個支撐件T1、T2，以及兩個可變形的彈性臂H連接底板20。
由第10-11圖可看出，第一偏壓元件W1’係圍繞底板20，且其兩端分別電性連接固定於基座10下表面101的導電塊L，其中彈性臂H具有一L字形結構，且彈性臂H的末端HE與下表面101連接。此外，彈性臂H的一彎折部HB具有中空結構，前述支撐件T1係設置於其中並朝基座10延伸，支撐件T2則固定於下表面101上，使得前述支撐件T1、T2可供第一偏壓元件W1’一張力並使 其圍繞底板20。
當施加驅動訊號至第一偏壓元件W1’使其形變時，第一偏壓元件W1’會帶動底板20與感光元件IM相對於基座10旋轉。舉例而言，如第12圖所示，當施加適當的驅動訊號至第一偏壓元件W1’並使其收縮時，第一偏壓元件W1’會帶動支撐件T1朝底板20的中心移動(沿圖中之虛線箭頭方向)而使彈性臂H變形，此時底板20與感光元件IM會相對基座10沿方向D3旋轉(繞基座10的中心軸C/光學鏡頭的光軸O旋轉)，如此即可達成光學震動補償的效果。
綜上所述，本發明提供一種攝像模組與其控制方法，前述攝像模組主要包括一基座、一承載件、一感光元件、一底板以及一第一偏壓元件。前述基座固定於電子裝置之一殼體，承載件用以承載一光學鏡頭並連接基座。前述底板承載感光元件，且基座位於承載件與底板之間。前述第一偏壓元件連接底板與基座，並帶動底板與感光元件相對於基座移動，即可達成光學對焦或光學晃動補償等功能。此外，前述攝像模組更包括一第二偏壓元件，連接基座與承載件，藉由對第二偏壓元件施加驅動訊號從而改變其長度，使得承載件與光學鏡頭可相對基座移動，如此一來，搭配前述底板與感光元件可相對於基座移動，攝像模組具有更佳的光學晃動補償，因而能夠提升影像品質。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
上述之實施例以足夠之細節敘述使所屬技術領域之 具有通常知識者能藉由上述之描述實施本創作所揭露之裝置，以及必須了解的是，在不脫離本創作之精神以及範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (16)

  1. 一種攝像模組，設置於一電子裝置，包括：一基座，固定於該電子裝置之一殼體；一承載件，用以承載一光學鏡頭並連接該基座；一感光元件；一底板，承載該感光元件，其中該基座位於該承載件與該底板之間；以及一第一偏壓元件，連接該底板與該基座，並帶動該底板與該感光元件相對於該基座移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該第一偏壓元件具有記憶合金材質。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該第一偏壓元件帶動該底板與該感光元件繞該光學鏡頭之一光軸旋轉。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該攝像模組更包括複數個第一偏壓元件，該些第一偏壓元件帶動該底板與該感光元件相對於該基座平移。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該攝像模組更包括複數個第一偏壓元件，且該底座具有一矩形結構與一對角線，該些第一偏壓元件大致對稱於該對角線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該第一偏壓元件相對於該底板的一上表面以一傾斜角度延伸，並連接該底板與該基座。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該攝像模組更包括一滾動元件，設置於該基座與該底板之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該攝像模組更包括一第一彈性元件，連接該基座與該底板，且於該基座之一中心軸方向上，該第一彈性元件設置於該基座與該底板之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該攝像模組更包括一彈性臂，連接該底板與該第一偏壓元件，且該第一偏壓元件具有記憶合金材質，當該第一偏壓元件收縮並壓迫該彈性臂變形以帶動該感光元件相對於該基座移動。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之攝像模組，其中該彈性臂具有一L字形結構，且該彈性臂的末端連接該基座。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之攝像模組，其中該第一偏壓元件圍繞該底板。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該攝像模組更包括一具有記憶合金材質的第二偏壓元件，連接該承載件與該基座，當該第二偏壓元件形變時帶動該承載件與該光學鏡頭相對於該基座移動。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之攝像模組，其中該攝像模組更包括一導電體，以嵌入成型或三維模塑互聯物件的方式形成於該基座上，且該導電體電性連接該第二偏壓元件。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之攝像模組，其中該攝像模組更包括一第二彈性元件，連接該基座與該承載件，且與該第二偏壓元件電性連接。
  15. 一種攝像模組的控制方法，用以控制如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，其中該攝像模組更包括複數個第一偏壓元件，分別設置於該底板之不同的側邊並連接該底板與該基座，該攝像模組的控制方法包括：分別施加複數個驅動訊號至該些第一偏壓元件，使該底板與該感光元件相對於該基座移動。
  16. 一種攝像模組的控制方法，用以控制如申請專利範圍第1項所述之攝像模組，該攝像模組的控制方法包括：施加一驅動訊號至該第一偏壓元件，使該底板與該感光元件繞該基座之一中心軸旋轉。
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