201106007 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001]本發明涉及光學防抖技術，特別涉及一種能夠光學防抖 之相機模組。 【先前技術】 [〇〇〇2]相機模組藉由快門控制光線投射到影像感測器之時間長 短，比如，快門速度為1/2秒時，表示影像感測器感光之 時間為1/2秒，若於這1/2秒内由於抖動之原因使得同一 束光線於影像感測器上發生移動，影像感測器就會記錄 下該光線之運動軌跡’使拍藏之照片模糊不清。為了補 償由於抖動造成之光線偏移量，上世紀九十年代開始出 現利用影像穩疋系統以防止抖動之相機模組。具體請參 閱Cardani B.等人2006年4月於Control Systems
Magazine, IEEE (Volume 26, Issue 2, Page(s):21 _ 22)上發表之論文 “〇pticai image stabilization f0r digitarcameras” 。 [〇〇〇3]隨著數位相機技術不斷發展，相機之機身往往既小且輕 ’容易造成手震，導致影像模糊。以下三種情況容易產 生模糊之影像··- ’長焦距拍攝，由於長鏡頭會將相機 之振幅放大，輕微之抖動亦會造成較大之模糊，因此手 部震動對畫面清晰度之影響較使用廣角鏡頭明顯；二， 弱光環境拍攝，於室内、黃昏等弱光源環境，相機會將 快門速度調得較慢以增加入光量’因此較易發生手震； 二’微距拍攝’細微物件於鏡頭高倍放大之情況下，輕 微震動亦會變得相當明顯。這些情況均可以造成手震， 098126651 表單編號A0101 第4頁/共32頁 0982045668-0 201106007 使得影像變得模糊。由於 m. 所拍攝之物體距離遠大於相機 光動之位移’所以通常手霞 ^, 展乂成影像模糊之主要原因均 係相機本身之偏轉，而非彳 井相機本身之位移，特別係遠矩 離拍攝時這種情形特別嚴 ^ 嚴重。故，防手震技術之本質係 於校正取像過程中，相機 、 相機之抖動引起光線對應於相機桓 組上之成像位置之偏移。 、 [_故，有必要提供-種_於拍攝過程中防止由於相機之 抖動造成成像偏移相機模組。 〇 【發明内容】 _5]下面將以具體實施例說明_種相機模組。 [0006] 種相機模組，其包括鏡頭模組、與所述鏡頭模組光學 耦合之影像感測器及影像穩定模組，所述影像穩定模組 包括具有第一收容空間之固定元件、具有第二收容空間 之可動元件、支點元件及壓電驅動器。所述固定元件還 包括侧壁及一與側壁相連之底板。所述可動元件收容於 所述第一收容空間内。所述第二收容空間用於收容所述 0 鏡頭模組及影像感測器《所述支點元件位於所述固定元 件之側壁與所述可動元件之間，且所述支點元件部分收 容於所述固定元件之側壁，部分收容於所述可動元件。 所述壓電驅動器固接於所述活動組件，且所述壓電驅動 器一端抵接於所述底板。通電之所述壓電驅動器使得所 述可動元件以支點元件為支點相對於固定元件轉動。 [0007] 本技術方案提供之相機模組，藉由於可動元件與固定元 件之間設置了支點元件，對壓電驅動器施加電壓，使得 壓電驅動器帶動可動元件以支點元件為支點相對於固定 0982045668-0 098126651 表單編號A0101 第5頁/共32頁 201106007 兀件轉動，從而可以補償由於震動產生之偏轉，進而可 以避免相機模組於進行拍攝時由於震動而產生之成像模 糊。 【實施方式】 [0008] [0009] [0010] [0011] 下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。 凊一併參閱圖1至圖4，其為本技術方案第一實施例提供 之影像穩定模組1〇〇。該影像穩定模組〗〇〇包括固定元件 U0、可動元件120、連接於固定元件11()與可動元件12〇 之間之彈性元件130、壓電驅動器】4〇、第三磁性元件 142、第四磁性元件、第五磁性元件143、第六磁性 元件153及位於固定元件11〇與可動元件12〇之間之支點 元件160。 固定元件110包括一固定框架111及一固定板112。 固定框架111為立方體形固定框架，其包括第一側壁1U1 、第二側壁1112、第三側壁1113、第四側壁1114及垂直 且連接於第一侧壁Π 11、第二側壁1 η 2、第三侧壁1113 、第四側壁1114之底板1115。第一側壁1111、第二侧壁 1112、第三側壁m3、第四側壁1114及底板1115圍成 一第一收容空間1116。其中，第一侧壁1111與第二側壁 1112相對設置’第三側壁1113與第四側壁1114相對設置 。第三側壁1113之中心開設有第一收容孔1117，第四侧 壁1114之中心開設有第二收容孔ms。當然，該固定框 架111亦可為圓柱形框架或五棱柱形框架等其他形狀框架 098126651 表單編號A0101 第6頁/共32頁 0982045668-0 201106007 剛本實施例中’將垂直於第_侧壁U11方向定義為χ轴方向 ，將垂直於第二側壁1113方向定義為γ軸方向，將平行於 固定框架111中心軸線之方向定義為2軸方向。 [0013]於第一側壁Π Π之平行於固定框架lu之中心轴線方向（ 即z轴方向）之一端之中間部分，形成有一凹陷1119，用 於將固定板112固定配合於固定框架lu。 [〇〇14]固定板112固定於固定框架m，其用於將彈性元件13〇 固定於固定框架ill並且用於與支點元件16〇配合連接。 〇 固疋板112之形狀與固:定框架no之形狀相配合。固定板 112包括收容部Π21與與收容.部Π21相互連接之固定部 1122。收容部1121之形狀與凹陷1119之形狀相配合，以 使收容部1121收容於凹陷1119内。固定部1122固定於第 一側壁1111、第三侧壁1113與第四侧壁1114。於收容部 1121靠近第一收容空間1116之内表面112 3開設有圓形之 第一收容槽1124。該第一收容槽1124用於配合收容支點 元件160。 〇 [0015] 可動元件120包括收容於第一收容空間1116之收容框架 121及連接板122。 [0016] 收容框架121為立方體形框架，其包括第一侧板1211、第 二側板1212、第三側板1213、第四側板1214及頂板 .1215。第一側板1211、第二側板1212、第三側板1213 、第四側板1214及頂板1215圍成一長方體形第二收容空 間1216。第二收容空間1216用於收容需要影像穩定模組 100驅動之元件，如鏡片或鏡頭模組等。第一側板1211與 098126651 表單编號A0101 第7頁/共32頁 0982045668-0 201106007 第侧壁1 111相對，第二側板1 21 2與第二側壁丨1 1 2相對 ，第二側板1213與第三侧壁1113相對，第四側板1214與 第四側壁1114相對。當然，該收容框架121亦可以為圓柱 形框架或五棱柱形框架等其他形狀框架。 [0017] [0018] [0019] 連接板122固定於收容框架121，其用於與固定板112共 同配合收容支點元件160。本實施例中，連接板122固定 於收容框架121之頂板1215與第一侧板1 2Π。連接板122 具有連接部1221。連接部1221設置於固定板112之收容 部1121與第一侧板1211之間，且輿收容部1121不相接觸 。於與第一收容槽Η 24相對之位置開設有第二收容槽 1222。第二收容槽1222亦為半球形叫槽優|選地，第二 收容槽1222與第一收容槽1124大小相等。 可以理解，第一收容槽11 24亦可以開設於第一側壁1111 ，第一收容槽1222開設於第一側板1211，只要第一收容 槽1124與第二收容槽1222抵對彳且第一收容槽丨丨2 4與第 一收谷槽1222圍成之空間可收容支點元.件1 6 〇即可。 本實施例中，彈性元件13 0為彈）f，其包括第一固定部 131、第二固定部132、第三固定部133、第一彈性連接 部134及第二彈性連接部135。第一固定部131固定於收 容框架121之頂板1215。第二固定部132固定於固定板 112與第三側壁1113之間。第三固定部133固定於固定板 112與第四側壁1114之間。第一彈性連接部134將第一及 第二固定部131、132相連。第二彈性連接部135將第一 及第三固定部131、133相連。 098126651 表單編號A0101 第8頁/共32頁 0982045668-0 201106007 [0020] 當可動元件120產生轉動時，彈性元件130可以產生弹性 回復力，使得可動元件120處於彈性平衡位置。當然’彈 性元件130並不限於本實施例中之彈片結構，其亦可為連 接於可動元件120與固定元件110之間之複數彈簧等。 [0〇21]該壓電驅動器140包括一中央設有圓形沉孔1401之立方體 形連接體1402、一根穿設於該沉孔1401内之旋轉軸1403 及兩片壓電片1404、1405。該連接體1402與固定元件 110相分離，其具有首尾相連之第一外壁14〇6，第二外雙 ◎ ' 1407，第三外壁1408及第四外壁1409，其中，該第一外 壁1406與第二外聲1407鄰接且相互垂直，該第三外璧 1408與第二外壁1407鄰接且與第一外壁1406相對。該第 三外壁1408與該第二側板1212固接為一體。該連接體 1402之沉孔1401内徑較小之部分141〇設有内螺紋1411 ，且該部分1410靠近該底板1115。該旋轉軸1403設有與 該内螺紋1411相配合使用之外螺紋1412。該旋轉軸1403 還具有一呈球狀體之端部1413，且該呈球狀體之端部 Q 1413抵接於該底板lug。該兩片壓電片1404 ' 14〇5分 別固設於該第一外壁14〇6及第二外壁14〇7上，立其均玎 沿平行於該連接體1402之中心軸線電致伸縮。被交替施 加電壓之壓電陶瓷片1404、1405可以彎曲該連接體1402 ，並激發軌道振動（orbital resonance)，從而使得 該旋轉軸1403旋轉，進而帶動該連接體14〇2沿著旋轉軸 1403上升或下降。該連接體1402之上升或下降帶動該玎 動元件120以支點元件160為支點，以經過該支點元件 160之平行於Y轴之輛線旋轉 。本實施中，將經過該支點 098126651 表單編號A0101 $ 9頁/共32頁 0982045668-0 201106007 元件160之平行於Y軸之軸線定義為第一軸線，該壓電片 1404、140 5均為單層壓電片。當然，該壓電片1404、 1405亦可均為複數層壓電片。 [0022] 第三磁性元件142收容並固定於第一收容孔1117内，其產 生之磁場可以與第四磁性元件152產生之磁場相互作用以 使該第四磁性元件152受到磁力。本實施例中，該第三磁 性元件142為線圈。可以理解，該第三磁性元件142亦可 為電磁鐵。 [0023] 該第三磁性元件142包括位於其中心軸線以上之第三部分 1421以及位於其中心軸線以下之之第四部分1422。可以 理解，當第三磁性元件142中通有電流時，第三部分1421 之電流流向與第四部分14 2 2之電流流向相反。 [0024] 第四磁性元件152固定於第三側板1213，其包括與第三部 分1421相對之第三永磁鐵1521與與第四部分1422相對之 第四永磁鐵1522。第三永磁鐵1521與第四永磁鐵1 522沿 平行於Ζ轴方向相鄰設置，且第三永磁鐵1521與第四永磁 鐵1 522之磁力線方向相反。本實施例中，第三永磁鐵 1521之S極靠近第三側板1213，第三永磁鐵1521之Ν極遠 離第三側板1213。第四永磁鐵1 522之Ν極靠近第三側板 1213，第四永磁鐵1 522之S極遠離第三侧板1213。當然 ，於第三永磁鐵1521之Ν極靠近第三側板1213，第三永 磁鐵1521之S極遠離第三侧板1213之情況下，第四永磁 鐵1 522之S極靠近第三側板1212，第四永磁鐵1 522之Ν極 遠離第三側板121 3。 098126651 表單編號Α0101 第10頁/共32頁 09820^ 201106007 [0025] 當第三磁性元件142中通有電流時，第三部分1421與第四 部分1422電流流向相反，它們所處之第三永磁鐵1521與 第四永磁鐵1522產生之磁場之磁力線方向相反，從而使 得第三永磁鐵1521與第四永磁鐵1 522受到平行於固定元 件11 0中心軸線之磁力之方向相同。 [0026] 該第五磁性元件143收容並固定於第二收容孔1118内，且 其與第三磁性元件142相同。第六磁性元件153固定於第 四側板1213，且其與第四磁性元件152相同，並與第五磁 Λ 性元件143相對應。 Ο [0027] 藉由控制第三磁性元件142與第五磁性元件1 43中之電流 之方向，使得第四磁性元件152與第六磁性元件153受力 方向相反，從而使得可動元件120以支點元件160為支點 ，以經過該支點元件160之與X軸平行之軸線為軸轉動。 本實施例中，將經過該支點元件160之與X軸平行之軸線 定義為該可動元件120以支點元件160為支點進行轉動之 第二軸線，該第二軸線垂直於該第一軸線。 〇 [0028] 當然，該壓電驅動器140亦可固設於該第三側板1213。於 此種情況下，可以沒有第三磁性元件142及第四磁性元件 152，亦可以將該第三磁性元件142及第四磁性元件152 分別設於第二侧壁1112及第二側板1212上。而通電後之 壓電驅動器140可帶動該可動元件120以支點元件160為 支點，以該第二軸線為軸相對於該固定裝件110轉動。 [0029] 當然，該影像穩定模組100亦可不包括第六磁性元件153 及第五磁性元件143。 098126651 表單編號Α0101 第11頁/共32頁 0982045668-0 201106007 [0030] s然，亦可將第四磁性元件152及第六磁性元件153固定 於固定兀件11〇，而將第三磁性元件142及第五磁性元件 143對應之固定於可動元件12〇。 [0031] 支點元件16〇位於固定元件11〇與可動元件12〇之間，且 部分收容於固定元件110，部分收容於該可動元件12〇， 使得可動元件120可以以該支點元件16〇為支點相對於固 定元件110轉動。本實施例中，支點元件16〇為一圓球形 滾珠，其配合收容於第一收容槽1124與第二收容槽1222 内，並與第一收容槽1124之内壁與第二收容槽1222之内 壁接觸。當壓電驅動器140被施加電壓時，該壓電驅動器 140就可以帶動可動元件12〇以支點元件16〇為支點，以 第一軸線為轴相對於固定組件11()轉動。當第四磁性元件 152及第六磁性元件組153受到平行於z軸方向之作用力時 ，且它們受到之作用力之方向相反時，則可動元件12()則 可以支點元件160為支點，以第二軸線為軸相對於固定元 件110轉動。 [0032] 可以理解，該支點元件1 6 〇亦可以為設置於可動元件i 2 〇 與固定元件110之間之轴向平行於γ軸方向之樞轴，所述 枢軸可以為滾柱等元件。於此情況之下，影像穩定模組 1 〇 〇則不需要設置第三磁性元件14 2、第四磁性元件15 2 、第五磁性元件143及第六磁性元件153。 [0033] 當然，該影像穩定模組1 0 〇亦可以不包括第三磁性元件 142、第四磁性元件152、第五磁性元件143、第六磁性 元件153。於此情況下，該可動元件11〇僅能於壓電驅動 器140帶動下，以支點元件16〇為支點，以第一軸線為轴 098126651 表單編號A0101 第12頁/共32頁 0982045668-0 201106007 相對於該固定組件11〇轉動。 闕林財案提供之料_触⑽，料動元件ιι〇與 定元件12G之間設置了支點元件160 ’並且可動元件 1〇與固件120之間藉由雜元件130進行連接，藉 由控制施加給壓電驅動器140之電壓，可則吏得可動元件 !2〇以支點讀⑽為支點，以第—軸線為轴相對於該固 定組件110轉動》 * [0035] 清參見圖5，太枯你 + ^ 本技術方案第二實施例提供一種相機模組2〇 G 其㈣本技術方案第—實施例提供之影像穩定模組100 •、鏡頭模組2 0 0及影像感測器3 0 0。 剛鏡頭模組200收容並固定於影像穩定模組1〇〇之可動元件 120之收容框架121之第二收容空間1216内且其光轴平 打於Z軸。鏡頭模組2〇〇用於進行光學成像，其包括鏡筒 210及收容於鏡筒210内之光學元件220。鏡頭模組2〇〇與 影像感測器3 0 〇光學麵合。 〇 [〇〇37]當相機模組20開始取像時，光線經過鏡頭模組200之光學 元件220到達影像感測器300之第一位置處。 [0038]請參見圖6，當相機模組2〇由於手之震動發生轉動時，相 機模組20繞Y輪發生順時針轉動，上述光線經過相機模組 20之光學元件220到達影像感測器3〇〇之第二位置處，第 一位置與第二位置相互偏移，因此，便會造成成像模糊 [0039] 09812665! 請參見圖7 ’本實施例中，於相機模組2〇偏轉之過程中， 可以藉由控制施加給壓電驅動器140之電壓，使得壓電驅 表單編號A0101 第13頁/共32頁 0982045668-0 201106007 動器1 40帶動該第二側板1 21 2 —側以支點元件1 60為支點 ，以第一軸線為軸相對於該固定組件110向Z軸正方向偏 轉，從而使得上述之光線經過光學元件220仍可以達到影 像感測器30 0之第一位置處，從而可以避免了相機模組20 成像模糊。 [0040] 可以理解，當相機模組20由於手之震動發生轉動時，相 機模組20繞Y軸發生逆時針轉動，可以控制施加給壓電 驅動器140之電壓，使得壓電驅動器140帶動第二側板 1212 —侧以支點元件160為支點，以第一軸線為軸相對於 該固定組件110向Z軸負方向偏轉，從而使得上述之光線 經過光學元件220仍可以達到影像感測器300之第一位置 處。 [0041] 請參閱圖8，當相機模組20開始取像時，彈性元件130處 於自然狀態。此時，光線經過鏡頭模組20之光學元件220 到達影像感測器300之第一位置處。請參見圖9，當相機 模組20由於手之震動發生轉動時，相機模組20繞X軸逆 時針轉動，上述光線經過相機模組20之光學元件220到達 影像感測器300之第三位置處，所述第一位置與第三位置 相互偏移，造成成像模糊。 [0042] 請參見圖10，本實施例中，於相機模組20偏轉後，可以 藉由控制第三磁性元件142中之電流之方向，使得與第三 磁性元件142對應第四磁性元件152受到平行於Z軸負方向 之磁力，從而第四磁性元件152帶動可動元件120第三側 板1213 —側以支點元件160 (請參閱圖2)為支點，以第 二軸線為軸相對於該固定元件110向Z軸負方向偏轉。並 098126651 表單編號A0101 第14頁/共32頁 0982045668-0 201106007 且，藉由控制第五磁性元件143中之電流之方向，使得與 第五磁性元件14 3對應之第六磁性元件1 $ 3受到平行於ζ軸 •正方向之磁力，從而第六磁性元件153帶動可動元件120 之第四側板1214 —側以支點元件16〇為支點，以第二軸線 為軸相對於該固定元件110向Ζ軸正方向偏轉，從而使得 上述之光線經過光學元件220仍可以達到影像感測器3〇〇 之第一位置處，從而可以避免了相機模組成像模糊。 [0043] Ο ο 可以理解，當相機模組20由於手之震動發生轉動時，相 機模組2 0繞X軸順時針轉動，則可藉由藉由控制第三磁 性元件142中之電流之方向，使得與第三磁性元件142對 應苐四磁性元件152受到平行於Ζ軸正方向之磁力，從而 第四磁性元件152帶動可動元件12〇第三侧板1212一側以 支點元件160為支點，以第二軸線為軸相對於該固定元件 向ζ軸正方向偏轉。並且，藉由控制第五磁性元件143 中之電流之方向，使得與第五磁性元件U3對應之第六磁 性元件153受到平行於Z軸負方向之磁力，從而第六磁性 元件153帶動可動元伴120第四側板1214一側以支點元件 160為支點，以第二軸線為軸相對於該固定元件11〇向2軸 負方向偏轉，從而使得上述之光線經過光學元件22〇仍可 以達到影像感測器3〇〇之第一位置處。 [0044] 另，當相機模組2G由於手之震動發生轉動時 ，該相機模 組繞X轴及Y轴均轉動，可以分別控制施加給壓電驅動器 140之電壓、第二磁性元件142及第五磁性元件143中之 電流方向’使其產生與震動方向相反之轉動以對由於震 動產生之轉動進行频，從喊得相機模組Μ成像清晰 098126651 表單編號A0101 第15頁/共32頁 0982045668-0 201106007 [0045] [0046] 本技術方案提供之相機模組，藉由影像穩定模組驅動， 使侍位於影像穩定模組可動組件内之鏡頭模組及影像感 測器偏轉，從而可以補償由於震動產生之偏轉，進而可 以避免相機模組於進行拍攝時由於震動而產生之成像模 糊。 、
综上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提 出專财請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方 式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本 案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化 ’皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] [0053] 098126651 圖1係本技術方案第一 示意圖。 實施例提供之影像穩定模組之立體 圖2係本技術方案第一實_提•影像穩定模組之分解 示意圖 圖3係圖1沿I I I-I ! !線之剖面示 意圖 圖4係圖1沿I V- I V線之剖面示意圖。 ^係本技術方案第二實施例提供之相機模組之剖面示意 圖6係本技術方案第二實施例提供 針轉動後剖面示意圖。 之相機模組繞γ軸順時 圖7係本技術方案第二實施例提供 表單編號Α0101 第16頁/共32頁 之相機模組校正後之刮 0982045668-0 201106007 面示意圖。 [0054] [0055] [0056] 圖8係本技術方案第二實施例提供之相機模組沿另一方向 剖開之剖面示意圖。 圖9係本技術方案第二實施例提供之相機模組繞X軸逆時 針轉動後剖面示意圖。 圖10係本技術方案第二實施例提供之相機模組校正後之 剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 影像穩定模組 100 固定元件 110 可動元件 120 彈性元件 130 壓電驅動器 140 第三磁性元件 142 第四磁性元件 152 第五磁性元件 143 第六磁性元件 if 3 支點元件 160 固定框架 111 固定板 112 第一側壁 1111 第二側壁 1112 第三側壁 1113 第四側壁 1114 底板 1115 表單編號A0101 第17頁/共32頁 0982045668-0 〇 _ ❹ 098126651 201106007 第一收容空間 1116 第一收容孔 1117 第二收容孔 1118 凹陷 1119 收容部 1121 固定部 1122 内表面 1123 第一收容槽 1124 收容框架 121 .................| 連接板 122 第一側板 1211 第二側板 1212 第三側板 1213 第四側板 1214 頂板 1215 第二收容空間 1216 連接部 1221 第二收容槽 1222 第一固定部 131 第二固定部 132 第三固定部 133 第一彈性連接部 134 第二彈性連接部 135 沉孔 1401 連接體 1402 旋轉軸 1403 表單編號A0101 第18頁/共32頁 0982045668-0 098126651 201106007
098126651 壓電片 1404 、 1405 第一外壁 1406 第二外壁 1407 第三外壁 1408 第四外壁 1409 部分 1410 内螺紋 1411 外螺紋 1412 端部 1413 第三部分 1421 第四部分 1422 第三永磁鐵 1521 第四永磁鐵 1522 相機模組 20 鏡頭模組 200 影像感測器 300 /♦A- λ^ζ 鏡岗 210 光學元件 220 表單編號A0101 第19頁/共32頁 0982045668-0