CN103261963A - Ois致动器以及具有该ois致动器的相机模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种OIS致动器以及一种具有OIS致动器的相机模块，OIS致动器包括水平驱动单元、竖直驱动单元以及定位在竖直驱动单元的周缘处并且与第四电极一起形成的支承单元，其中，水平驱动单元和竖直驱动单元中的任一个被驱动以补偿OIS透镜单元的光路的扭曲。

Description

OIS致动器以及具有该OIS致动器的相机模块

技术领域

根据本发明的示例性实施方式的教导总体上涉及一种相机的OIS（光学影像稳定器），并且更特别地涉及一种电容式OIS致动器以及一种具有OIS致动器的相机模块。

背景技术

近来，随着对用于移动电话和移动设备的小相机的高品质影像的需求的不断增大，对在DSC（数字静物相机）上采用OIS（光学影像稳定器）以防止在长曝光时间的摄影期间由手颤动引起的影像损坏的需求也开始增大。

然而，常规的VCM（音圈马达）式OIS装置、压电式OIS装置或步进马达式OIS装置的不利之处在于，由于其相对较大的尺寸而被用于小尺寸的移动设备，难以安装至小尺寸的移动设备，OIS驱动期间大的电力消耗以及电池充电时间的限制。

因此，已经出现了对光学手颤动（手抖动）防止装置以及安装有该光学手颤动防止装置的相机模块的需求，光学手颤动防止装置以及安装有光学手颤动防止装置的相机模块不存在尺寸和电力消耗方面的问题，并且能够与设备使用者的需求配合以获取高品质影像。

发明内容

技术问题

为了解决上面提到的问题和/或缺点，本发明公开提供一种电容式OIS致动器以及一种具有OIS致动器的相机模块，其中，电容式OIS致动器构造成补偿由相机模块的手颤动引起的光路的弯曲（或扭曲）、足够小型化以及节省电力消耗。

本发明要解决的技术问题不限于上面提到的问题，通过以下描述，本领域技术人员将会清楚地理解目前为止未提到的任何其他技术问题。

问题的解决方案

本发明的目的是整体或部分地解决上述问题和/或缺点中的至少一个或更多个以及提供至少下文中所描述的优点。为了整体或部分地实现至少上述目标以及根据本发明的目的，如所实施以及宽泛地描述的，在本发明的一个总的方面中，提供一种OIS致动器，该OIS致动器包括水平驱动单元、竖直驱动单元以及支承单元，水平驱动单元通过包覆定位在光路上的OIS透镜单元的边缘而被连接，水平驱动单元具有位于一侧的第一梳齿形的第一电极和位于另一侧的第一弹性单元，水平驱动单元基于作用在第一电极上的静电力和作用在第一弹性单元上的弹性力而沿与OIS透镜单元的光轴垂直的水平方向被驱动，竖直驱动单元定位在水平驱动单元的周缘处，具有与第一梳齿形的第一电极分离地啮合的第二电极、位于与光轴和水平方向垂直的一侧的第二梳齿形的第三电极以及位于另一侧的第二弹性单元，竖直驱动单元基于作用在第三电极上的静电力和作用在第二弹性单元上的弹性力而沿水平方向被驱动，支承单元定位在竖直驱动单元的周缘处并且具有与第二梳齿形的第三电极分离地啮合的第四电极，其中，OIS透镜单元的光路的扭曲通过水平驱动单元和竖直驱动单元中的至少任一个的驱动来补偿。

优选地，第一弹性单元和第二弹性单元分别为偏置弹簧。

优选地，第一弹性单元被支承地连接至竖直驱动单元。

优选地，第二弹性单元被支承地连接至支承单元。

优选地，支承单元还包括电连接至第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的至少一个端子单元。

优选地，OIS致动器还包括连接至端子单元的OIS驱动单元。

优选地，OIS透镜单元包括至少一个透镜。

在本发明的另一个总的方面中，提供一种具有OIS致动器的相机模块，该相机模块包括通过光成像的影像传感器、OIS致动器、角速度检测单元以及OIS驱动单元，OIS致动器包括OIS透镜单元、水平驱动单元、竖直驱动单元和支承单元，OIS透镜单元定位在影像传感器的前表面以允许光穿透OIS透镜单元，水平驱动单元通过包覆OIS透镜单元的边缘而被连接以沿水平方向驱动，竖直驱动单元定位在水平驱动单元的边缘处以分别相对于OIS透镜单元的光轴和水平方向竖直地驱动，支承单元定位在竖直驱动单元的周缘处；角速度检测单元检测对应于OIS透镜单元的光路的扭曲的角速度；OIS驱动单元响应于所检测的角速度而将驱动信号传输至OIS致动器，其中，水平驱动单元包括位于一侧的第一梳齿形的第一电极和位于另一侧的第一弹性单元，以及基于作用在第一电极上的静电力和作用在第一弹性单元上的弹性力而沿与OIS透镜单元的光轴垂直的水平方向被驱动；竖直驱动单元具有与第一梳齿形的第一电极分离地啮合的第二电极、位于与光轴和水平方向垂直的一侧的第二梳齿形的第三电极以及位于另一侧的第二弹性单元，竖直驱动单元基于作用在第三电极上的静电力和作用在第二弹性单元上的弹性力而沿水平方向被驱动；支承单元具有与第二梳齿形的第三电极分离地啮合的第四电极。

优选地，影像传感器为CCD（电荷耦合装置）传感器或CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器。

优选地，角速度检测单元为陀螺仪传感器。

优选地，第一弹性单元和第二弹性单元分别为偏置弹簧。

优选地，第一弹性单元被支承地连接至竖直驱动单元。

优选地，第二弹性单元被支承地连接至支承单元。

优选地，支承单元还包括电连接至第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的至少一个端子单元。

优选地，OIS驱动单元连接至所述端子单元。

优选地，OIS透镜单元包括至少一个透镜。

优选地，相机模块还包括自动对焦致动器，自动对焦致动器定位在OIS致动器的前表面或后表面以被驱动用于自动对焦调节。

优选地，相机模块还包括焦距调节驱动单元，焦距调节驱动单元用于将驱动信号传输至用于调节与影像传感器的焦距的自动对焦致动器。

优选地，自动对焦致动器包括用于使相机模块小型化的电容式MEMS（微电子机械系统）致动器。

优选地，相机模块还包括嵌置有至少一个透镜的子透镜镜筒，子透镜镜筒位于影像传感器与OIS致动器之间。

本发明的有益效果

根据本发明的示例性实施方式的教导的有益效果在于，相机模块上的由手颤动引起的光路的扭曲能够被补偿，从而有利于相机模块的小型化以及驱动相机模块的低的电力消耗。

根据本发明的示例性实施方式的教导的另一有益效果在于，水平/竖直驱动能够通过调整静电容量来实现，从而通过解决由重力引起的相机模块的下沉现象来弥补光路的扭曲。

下文中更详细地描述了本发明的各个方面和实施方式。

该技术方案既不旨在也不应当被解释为代表本发明的全部内容和范围，这些以及另外的方面通过详细说明，特别是在结合附图进行详细说明时将变得更加明显。如上所述，该技术方案不是宽泛的概述并且不旨在确定设备、方法、系统、过程等的关键或主要元素，或不旨在描绘这些元素的范围。该技术方案以简化的形式提供了概念性的介绍以作为以下更详细描述的前序。

附图说明

通过结合附图考虑以下详细描述，能够容易地理解本发明的教示，在附图中：

图1为根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器的正视图；以及

图2为具有根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器的相机模块的分解立体图。

实现本发明的最佳方式

以下描述并非旨在将本发明限制于本文中所公开的形式。因此，与以下教示及相关领域的技术和知识相应的变体和改型都处于本发明的范围内。本文中所描述的实施方式还旨在说明实施本发明的已知模式，以及使本领域技术人员能够以这种或其他实施方式以及通过本发明的特定应用或用途所需的各种改型来利用本发明。

所公开的实施方式及其优点通过参照附图中的图1至图2能够最佳地理解，相同的附图标记被用于各个附图的相同和相应的部件。对本领域的普通技术人员而言，所公开的实施方式的其他特征和优点在查看以下附图和详细描述时将变得明显。所有这些另外的特征和优点旨在包括在所公开的实施方式的范围内，并且通过附图保护。另外，所示出的附图仅是示意性的并非旨在表明或暗示对于环境、建筑或不同实施方式可能被实施的过程的限制。因此，所描述的方面旨在包括落入本发明的范围和新颖思想内的所有这些变化、改进和变体。

将会理解的是，术语“包括”、“包含”、“有”和/或“具有”在本说明书中使用时指定所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或加入。即，术语“包含”、“包括”、“有”、“具有”、“带有”或其变体用于详细描述和/或权利要求中，从而以与术语“含有”类似的方式表明非穷尽的包含。

此外，“示例性的”仅意味指的是示例，而非最佳。同样要理解的是，为了简单并易于理解，本文中所描述的特征、层和/或元件被示出相对于彼此具有特殊尺寸和/或定向，实际尺寸和/或定向可以与所示出的尺寸和/或定向实质不同。即，在附图中，为清楚起见，层、区域和/或其他元件的尺寸以及相对尺寸可以被增大或减小。在全文中相同的附图标记表示相同的元件，并且相互重复的说明将被省去。现在将参照附图详细描述本发明。

词语“此后”、“随后”、“接着”等等不旨在限制过程的顺序；这些词语仅用于引导读者读完对方法的描述。

将会理解的是，当元件被称作“连接”或“联接”至另一元件时，其能够被直接地连接或联接至其他元件或者可以存在中间元件。与此相反，当元件被称作“直接连接”或“直接联接”至另一元件时，不存在中间元件。如文中所使用的，术语“和/或”包括关联的列出的项目中的一个或更多个的任意和全部组合并且可以缩写为“/”。

本文中所使用的术语仅是为了描述特殊实施方式并非旨在限制总的发明构思。如本文中所使用的，除非上下文清楚地指明，否则单数形式“一”“一种”和“该”也旨在包括复数形式。

将会理解的是，尽管术语第一、第二等等在文中可以被用来描述各种元件，但这些元件不应当受这些术语的限制。这些术语仅被用来区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的教示的情况下，第一区域/层可以被称为第二区域/层，并且，类似地，第二区域/层可以被称为第一区域/层。

现在，将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施方式的电容式OIS致动器以及具有OIS致动器的相机模块。

<OIS致动器>

图1为根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器的正视图。

参照图1，根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器（10）包括透镜单元（100）、水平驱动单元（110）、竖直驱动单元（120）以及支承单元（130）。

根据本发明的示例性实施方式的安装至相机模块的OIS致动器用于基于响应由手颤动引起的透镜单元（100）的光路的扭曲对单独的陀螺仪传感器（未图示）的角速度的检测，通过水平驱动单元（110）的水平驱动（D1）与竖直驱动单元（120）的竖直驱动（D2）中的至少一个来补偿透镜单元（100）的光路的扭曲。

现在，将参照图1描述根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器的构型。

水平驱动单元（110）可以通过包覆定位在光路上的OIS透镜单元的边缘而被连接，并且可以包括位于一侧的第一梳齿形的第一电极和位于另一侧的第一弹性单元。

形成相机模块的多个透镜（未图示）构成透镜阵列，其中，OIS透镜单元（100）可以是多个透镜中的一个，并且通过被相对地固定至水平驱动单元（110）而通过手颤动随着水平驱动单元（110）一起运动。即，OIS透镜单元（100）包括至少一个透镜。

水平驱动单元（110）基于作用在第一电极（111）上的静电力和作用在第一弹性单元（112）上的弹性力而沿垂直于OIS透镜单元的光轴的水平方向被驱动。

即，梳齿形的第一电极（111）通过基于第二电极（随后描述）的静电容量的静电力作用其上而被水平地驱动，以及可替代地，第一弹性单元（112）通过基于静电容量的弹性力（或应力）作用其上而被水平地驱动。

水平驱动单元（110）调整第一电极（111）与第二电极（121）之间的静电容量以调整静电力和弹性力，从而，通过调整水平位置补偿连接至水平驱动单元（110）的透镜单元（100）的扭曲。

竖直驱动单元（120）可以定位在水平驱动单元（110）的周缘处，并且可以包括与第一梳齿形的第一电极分离地啮合的第二电极（121）、位于与光轴和水平方向垂直的一侧的第二梳齿形的第三电极（122）、以及位于另一侧的第二弹性单元（123）。

竖直驱动单元（120）用于基于作用在第三电极（122）上的静电力和作用在第二弹性单元（123）上的弹性力而沿水平方向被驱动。

即，如同水平驱动单元（110），竖直驱动单元（120）同样通过调整第三电极（122）与第四电极（131，随后描述）之间的静电容量来调整静电力，并且弹性力（或应力）根据第二弹性单元（123）的静电力基于应变进行调整，从而，通过调整竖直位置补偿透镜单元（100）向竖直方向的扭曲。

第一弹性单元（112）插置在水平驱动单元（110）与竖直驱动单元（120）之间以传递相互的弹性力，并且用作用于调整第一电极（111）与第二电极（121）之间的静电容量的导线。第一弹性单元（112）可以由偏置弹簧形成，并且只要弹性力（或应力）能够基于应变而产生则可以可变地形成第一弹性单元（112）。

支承单元（130）定位在竖直驱动单元（120）的周缘处并且包括与第二梳齿形的第三电极（122）分离地啮合的第四电极（131）。如前所述，第四电极（131）与竖直驱动单元（120）的第二梳齿形的第三电极（122）分离地啮合以具有静电容量，其中，第二弹性单元（123）插置在竖直驱动单元（120）与支承单元（130）之间以将弹性力传递至彼此，并且第二弹性单元（123）用作用于调整第三电极（122）与第四电极（131）之间的静电容量的导线。如在第一弹性单元（112）中那样，第二弹性单元（123）可以由偏置弹簧形成，并且只要弹性力（或应力）能够基于应变而产生则可以可变地形成第二弹性单元（123）。

支承单元（130）还可以包括电连接至第一电极（111）、第二电极（121）、第三电极（122）和第四电极（131）的至少一个端子单元（132、133、134、135）。端子单元（132、133、134、135）形成为通过连接至外部OIS驱动单元（40）而接收驱动信号。

因此所描述的根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器可以通过对静电容量的精密调整而被驱动，使得OIS致动器能够调整驱动信号以补偿光路的扭曲以及重力的影响。

用于本发明的方式

<具有OIS致动器的相机模块>

图2为具有根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器的相机模块的分解立体图。

参照图2，具有根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器的相机模块包括影像传感器（20）、OIS致动器（10）、角速度检测单元（30）以及OIS驱动单元（40）。具有根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器的相机模块还可以包括用于随着子透镜镜筒（70）一起自动对焦调节的自动对焦致动器和焦距调节驱动单元（60）。

在通过角速度检测单元（30）检测到相机模块的扭曲的情况下，为了使光线在没有光路扭曲的情况下到达影像传感器（20）以成像，已经接收OIS驱动单元（40）的驱动信号的OIS致动器（10）被水平地或竖直地驱动以补偿光路的扭曲。

自动对焦致动器（50）用于调节与对象（摄像对象）的距离以调焦，其中，焦距调节驱动单元（60）基于形成在影像传感器（20）上的影像来传输基于最佳焦距的驱动信号，并且通过由自动对焦致动器（50）接收所产生的驱动信号来调节距离。

现在，将参照图2描述具有根据本发明的示例性实施方式的OIS致动器的相机模块的构型，其中，将省去对OIS致动器（10）的冗余解释。

影像传感器（20）可以由CCD（电荷耦合装置）传感器或CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器形成。在定位在前面的透镜受到手颤动的影响而使光路扭曲的情况下，影像传感器（20）别无选择只能拍摄模糊的图像，除非该扭曲被补偿。

角速度检测单元（30）用于检测对应于OIS透镜单元（100）处的光路的扭曲的角速度。通常，当手抖动时，相机模块随着基于使用者的肩部或腋下的任意的角速度而旋转，其中，该角速度检测单元（30）检测对应于手颤动的角速度。角速度检测单元（30）可以是小型陀螺仪传感器。

OIS驱动单元（40）用于响应于所检测的角速度而将驱动信号传输至OIS致动器（10）。OIS驱动单元（40）将角速度分解成水平方向和竖直方向，并且响应于水平方向和竖直方向而对水平驱动单元（110）和竖直驱动单元（120）提供扭曲补偿静电容量。

子透镜镜筒（70）用作圆筒形垫，圆筒形垫以足够的距离关系设定内部透镜（未图示）之间的位置，并且与OIS致动器（10）的透镜单元（100）一起形成透镜阵列，其中，已经经过透镜阵列的影像能够形成在影像传感器（20）上。

即，子透镜镜筒（70）被插置在影像传感器（20）与OIS致动器（10）之间并且包括至少一个透镜。

自动对焦致动器（50）定位在相机模块的前表面处并且被驱动以调节与对象有关的距离用于自动对焦调节。特别地，自动对焦致动器（50）可以由电容式MEMS（微电子机械系统）致动器形成以使相机模块最小化。

此外，自动对焦算法被应用于由影像传感器（20）形成的影像，以通过由对焦调节驱动单元（60）向自动对焦致动器（50）提供对应于焦距的驱动信号来实现自动对焦调节。

另外，相机模块还包括定位在OIS致动器的前表面或后表面处的自动对焦致动器，以被驱动用于自动对焦调节。

本发明的先前描述用于使本领域任何技术人员能够制作或使用本发明。在不偏离本发明的精神或范围的情况下，本领域技术人员将容易地想到本发明的各种改型，并且本文中所限定的通用原理可以应用于其他变型。因而，本发明并非旨在限制本文中所描述的示例，但是要符合与本文中公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

工业实用性

本发明的工业实用性在于，能够补偿相机模块上的由手颤动引起的光路的扭曲，以有利于相机模块的小型化以及驱动相机模块的低能耗。

Claims (20)

1.一种OIS致动器，所述OIS致动器包括：

水平驱动单元，所述水平驱动单元通过包覆定位在光路上的OIS透镜单元的边缘而连接，所述水平驱动单元具有位于一侧的第一梳齿形的第一电极和位于另一侧的第一弹性单元，所述水平驱动单元基于作用在所述第一电极上的静电力和作用在所述第一弹性单元上的弹性力而沿垂直于所述OIS透镜单元的光轴的水平方向被驱动；

竖直驱动单元，所述竖直驱动单元定位在所述水平驱动单元的周缘处，所述竖直驱动单元具有与所述第一梳齿形的第一电极分离地啮合的第二电极、位于与所述光轴和所述水平方向垂直的一侧的第二梳齿形的第三电极以及位于另一侧的第二弹性单元，所述竖直驱动单元基于作用在所述第三电极上的静电力和作用在所述第二弹性单元上的弹性力而沿水平方向被驱动；以及

支承单元，所述支承单元定位在所述竖直驱动单元的周缘处并且具有与所述第二梳齿形的第三电极分离地啮合的第四电极，

其中，所述OIS透镜单元的光路的扭曲通过所述水平驱动单元和所述竖直驱动单元中的至少任一个的驱动来补偿。

2.根据权利要求1所述的OIS致动器，其中，所述第一弹性单元和所述第二弹性单元分别为偏置弹簧。

3.根据权利要求1所述的OIS致动器，其中，所述第一弹性单元支承地连接至所述竖直驱动单元。

4.根据权利要求1所述的OIS致动器，其中，所述第二弹性单元支承地连接至所述支承单元。

5.根据权利要求1所述的OIS致动器，其中，所述支承单元还包括电连接至所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极的至少一个端子单元。

6.根据权利要求5所述的OIS致动器，还包括连接至所述端子单元的OIS驱动单元。

7.根据权利要求1所述的OIS致动器，其中，所述OIS透镜单元包括至少一个透镜。

8.一种具有OIS致动器的相机模块，所述相机模块包括：

通过光成像的影像传感器；

OIS致动器，所述OIS致动器包括：OIS透镜单元，所述OIS透镜单元定位在所述影像传感器的前表面以允许光穿透所述OIS透镜单元；水平驱动单元，所述水平驱动单元通过包覆所述OIS透镜单元的边缘来连接以沿水平方向驱动；竖直驱动单元，所述竖直驱动单元定位在所述水平驱动单元的边缘处以分别相对于所述OIS透镜单元的光轴和水平方向竖直地驱动；以及支承单元，所述支承单元定位在所述竖直驱动单元的周缘处；

角速度检测单元，所述角速度检测单元检测对应于所述OIS透镜单元的光路的扭曲的角速度；以及

OIS驱动单元，所述OIS驱动单元响应于所述检测的角速度而将驱动信号传输至所述OIS致动器，

其中，所述水平驱动单元包括位于一侧的第一梳齿形的第一电极和位于另一侧的第一弹性单元，所述水平驱动单元基于作用在所述第一电极上的静电力和作用在所述第一弹性单元上的弹性力而沿与所述OIS透镜单元的光轴垂直的水平方向被驱动；

所述竖直驱动单元具有与所述第一梳齿形的第一电极分离地啮合的第二电极、位于与所述光轴和水平方向垂直的一侧的第二梳齿形的第三电极以及位于另一侧的第二弹性单元，所述竖直驱动单元基于作用在所述第三电极上的静电力和作用在所述第二弹性单元上的弹性力而沿水平方向被驱动；以及

所述支承单元具有与所述第二梳齿形的第三电极分离地啮合的第四电极。

9.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述影像传感器为CCD（电荷耦合装置）传感器或CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器。

10.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述角速度检测单元为陀螺仪传感器。

11.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述第一弹性单元和所述第二弹性单元分别为偏置弹簧。

12.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述第一弹性单元支承地连接至所述竖直驱动单元。

13.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述第二弹性单元支承地连接至所述支承单元。

14.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述支承单元还包括电连接至所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极的至少一个端子单元。

15.根据权利要求14所述的相机模块，其中，所述OIS驱动单元连接至所述端子单元。

16.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述OIS透镜单元包括至少一个透镜。

17.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述相机模块还包括自动对焦致动器，所述自动对焦致动器定位在所述OIS致动器的前表面或后表面上以被驱动用于自动对焦调节。

18.根据权利要求17所述的相机模块，还包括焦距调节驱动单元，所述焦距调节驱动单元用于将驱动信号传输至所述自动对焦致动器，用于调节与所述影像传感器的焦距。

19.根据权利要求17所述的相机模块，其中，所述自动对焦致动器包括用于使所述相机模块小型化的电容式MEMS（微电子机械系统）致动器。

20.根据权利要求8所述的相机模块，还包括嵌置有至少一个透镜的子透镜镜筒，所述子透镜镜筒位于所述影像传感器与所述OIS致动器之间。

Images