本发明涉及摄像头执行器(cameraactuator),尤其是,向光轴方向移动包括光学系统的光学单元从而实现缩放(zoom)或自动调焦(autofocusing)的摄像头执行器以及包括该摄像头执行器的小型摄像头。
背景技术:
随着硬件技术的发展、利用者环境等的变化,除了用于通信的基本功能之外,智能手机等便携式终端(移动终端)中还综合实现着各种各样的复杂性能。作为代表性的例子,可以例举具备自动对焦(af,autofocus)、防抖校正(ois,opticalimagestabilization:光学稳像)等功能的摄像头模块。
最近,用于识别或安全性等的语音识别、指纹识别、虹膜识别功能等也搭载于便携式终端中,还尝试着安装汇集了多个透镜组的变焦镜头,以便更加精致且细致地可变调节与拍摄对象的焦距。
变焦镜头与一般的镜头不同,具有在光流入的方向、即光轴方向排列多个透镜或者透镜组的结构上的特征,所以光轴方向的长度比一般镜头长。因此,当按照与一般镜头相同的方式(在垂直于基板的方向设置的方式)将变焦镜头安装于便携式终端时,在便携式终端的厚度方向上进一步需要相应于与一般镜头的高度差异的空间。
因此,安装有按照现有的垂直于基板的方向设置的方式、换言之沿便携式终端的厚度方向延伸配置的现有的变焦镜头的小型摄像头中存在结构上的问题,难以满足便携式终端对装置小型化及轻量化的需求。
另一方面,对摄像头的缩放性能起到决定性作用的核心要素除了包括构成光学系统的透镜的规格之外,还包括光学系统的驱动范围。光学系统的驱动范围越大,越容易实现被提高的缩放性能。作为用于扩大光学系统的驱动范围的驱动机制,安装了现有的变焦镜头的小型摄像头主要采用步进电机(steppingmotor)方式。
但是,根据现有的步进电机(steppingmotor)方式,由于步进电机的尺寸,存在加大小型摄像头整体体积(volume)的问题。换言之,这是因为由于步进电机本身的体积较大所以需要确保能够安装其的充分的空间,为此只能加大小型摄像头整体体积(volume)。
并且,步进电机的价格较高,所以导致成本上升的问题,并且,只是起到简单地移动透镜的作用,所以为了透镜组之间的光轴排列(align)需要另外设置导向销,因此现有的步进电机方式存在结构复杂、与复杂的结构相对应地组装较难、也不利于批量生产的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:韩国授权专利第10-1978946号(公告日2019.05.15)
技术实现要素:
要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供新驱动方式的摄像头执行器以及包括该摄像头执行器的小型摄像头,其结构比现有的步进电机方式简单,并且能够充分地扩大光学系统的位移幅度(光学系统的光轴方向冲程范围)。
解决问题的手段
作为解决技术问题的手段,根据本发明的一方面,提供摄像头执行器,其包括:
基体,内侧形成有收容空间,以光的移动方向为基准而一侧和相对部分的另一侧被开放,在侧面的一部分形成有一个以上的开口;
一个以上的驱动单元,设置于上述基体的开口,并且包括在朝向收容空间的表面安装有线圈的基板;以及
一个以上的光学单元,以沿光轴方向能够移动的方式设置于上述基体的收容空间,并且在面向基板的一个侧面部与上述线圈对应地结合有磁体,
其中,在构成上述驱动单元的一个基板上沿平行于光轴的第一方向分开配置有至少两个以上的多个线圈,
线圈各自在中心具备中空部,在上述中空部分别安装有一个霍尔传感器,上述霍尔传感器用于感应上述磁体的磁力,产生并输出相应的信号。
优选地,上述开口可以由第一开口和第二开口构成,其中,上述第一开口和上述第二开口分别形成在基体的一侧面以及在斜线方向上与该一侧面分开的相对部分的另一侧面,上述驱动单元由设置为覆盖上述第一开口的第一驱动单元和设置为覆盖第二开口的第二驱动单元构成,上述光学单元由第一光学单元和第二光学单元构成,其中,上述第一光学单元以在上述第一驱动单元的线圈的电场所施加的区间内沿光轴方向进行直线运动的方式配置在上述收容空间,上述第二光学单元以在第二驱动单元的线圈的电场所施加的区间内进行直线运动的方式配置在上述收容空间,上述第二光学单元与第一光学单元串联配置。
并且,优选地,上述驱动单元可以构成为由上述基板、载架轭以及四边形框形状的主体部构成,其中,上述基板安装有沿光轴方向排列的两个以上的线圈并且在各线圈的中空部分别安装有一个霍尔传感器,上述载架轭配置为在上述线圈的相反侧与上述基板接触,上述基板和载架轭设置在上述主体部,上述主体部结合于上述开口。
根据本发明一方面的摄像头执行器还可以包括:一对球导向件,在上述驱动单元的主体部与光学单元之间,引导光学单元相对于上述驱动单元的光轴方向直线运动。
其中,优选地,上述球导向件可以构成为由一对第一球槽、一对第二球槽以及夹在彼此面对地对应的第一球槽与第二球槽之间的一个以上的球体构成,其中,上述一对第一球槽沿第一方向形成在构成上述主体部的四个边框中的沿平行于光轴的第一方向延伸形成的一对横向边框每一个,上述一对第二球槽与每个第一球槽对应地沿第一方向形成在光学单元的面向上述主体部的外表面部。
并且,优选地,上述驱动单元还可以包括:驱动元件(driveic),安装于上述基板,基于外部输入信号以及上述霍尔传感器的信号,确定各线圈的控制值,并且基于所确定的控制值,控制向每个线圈供给的电流的强度和方向。
这时,上述驱动元件以要移动光学单元的方向为基准,可以从最接近上述光学单元的线圈开始依次供给电流。
优选地,上述驱动元件可以使一方向的电流流过最接近光学单元的线圈,以便相对于要移动上述光学单元的方向产生推力,相反地,使相反方向的电流流过以要移动光学单元的方向为基准位于最接近光学单元的上述线圈之后的相邻线圈,以便产生拉动上述光学单元的力。
并且,适用于本发明的上述光学单元可以由载架和镜筒构成,其中,上述载架在一个侧面部结合有磁体以便沿光轴方向能够进行直线运动,上述镜筒结合于上述载架中央的收容孔并且收容由多个透镜构成的透镜组。
作为解决技术问题的手段,根据本发明的另一方面,提供小型摄像头,包括:
上述的根据一方面的摄像头执行器;
反射系统,改变通过开口入射的光的路径以入射至上述变焦镜头部的光学单元;以及
图像传感器模块,接收透过了上述变焦镜头部的光学单元的光,并输出与所接收的光相应的图像信息。
其中,构成上述摄像头执行器的两个以上的多个光学单元可以通过分别与上述多个光学单元对应地构成的驱动单元沿光轴方向进行单独动作。
发明效果
根据本发明实施例的摄像头执行器,是沿光轴方向排列多个线圈从而连续移动安装有磁体的光学单元的vcm类型,与现有的步进电机方式相比,结构简单,而且能够充分地扩大光学单元的位移幅度(光学单元的光轴方向冲程范围),从而能够提高放大(zoomin)以及缩小(zoomout)性能。
并且,与现有的步进电机方式相比,结构简单,所以在生产成本方面也具有优势,由于结构简单,对应地组装也容易,所以在产品的批量生产方面也具有优点,光学单元借助磁体与载架轭之间的引力以紧贴于该驱动单元侧的状态通过球导向件进行滚动移动,所以无需设置用于光轴排列(align)的另设的导向销。
附图说明
图1是根据本发明一方面的摄像头执行器的局部拆分立体图。
图2是图1示出的摄像头执行器中省略了屏蔽罩的结合立体图。
图3是图1示出的驱动单元的拆分立体图。
图4是在图1中从光轴方向观察将光学单元和驱动单元的结合的样子的图。
图5是本发明的主要部分概念图。
图6是根据本发明一方面的摄像头执行器的工作概念图。
图7是包括上述的根据一方面的摄像头执行器的小型摄像头的拆分立体图。
图8是图7示出的小型摄像头的简要结构图。
附图标记说明
1:摄像头2:反射系统
3:摄像头执行器4:ir过滤器
5:图像传感器模块20:反射面
30:基体32:屏蔽罩
33:光学单元34:驱动单元
36:球导向件50:基板
52:图像传感器310:收容空间
312:开口330:载架
332:镜筒334:磁体
336:后轭340:线圈
341:中空部342:霍尔传感器
344:基板346:载架轭
348:主体部349:驱动元件
360:第一球槽362:球体
364:第二球槽
d:霍尔传感器之间的间隔
l:磁体的光轴方向长度
具体实施方式
下面,详细说明本发明的优选实施例。
说明书中使用的术语仅用于说明特定的实施例,并不是用于限定本发明。在上下文中没有表示相反的意思的情况下,单数的表达包括复数。
在本说明书中,术语“包括”或者“具有”等用于指定存在说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合,不应该理解为预先排除存在或可添加一个或者其以上的其它特征或步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合。
并且,术语第一、第二等可以用于说明各种结构要素,但是上述结构要素并不限定于这些术语。上述术语仅用于将一个结构要素与其它的结构要素区分。
进一步地,说明书中记载的术语“……部”、“……单元”、“……模块”等表示处理至少一个功能或动作的单位,其可通过硬件或软件或者硬件以及软件的组合来实现。
在参照附图进行说明时,对于相同的结构要素附加相同的标记,并省略对其的重复说明。另外,在说明本发明的过程中,当判断为对于相关的公知技术的具体说明有可能混淆本发明的宗旨时,省略其详细说明。
下面,在说明本发明的过程中,为了便于说明,使用三轴方向坐标系进行说明,并且在附图中,将x轴定义为光轴方向、将z轴定义为垂直于作为光轴方向的上述x轴的方向、将y轴定义为在同一平面内上与上述x轴正交的方向来进行说明。
根据本发明一方面的摄像头执行器,利用沿光轴方向分开配置的多个线圈根据控制命令依次产生的电场和磁体的磁场之间的相互作用,使得光学系统(下面简称为“光学单元”)沿光轴方向移动任意距离,从而能够实现放大(zoomin)以及缩小(zoomout)。
在下面说明本发明时,以两个光学单元沿光轴方向同轴排列在一个摄像头执行器,并且与每个光学单元对应地具备两个驱动单元的结构为例进行说明。当然,这只是用于说明本发明的优选的一个的实施例,光学单元以及驱动单元的数量并不是限定于附图示出的方式。
换言之,作为用于说明本发明的优选的一个实施例,下面以一个摄像头执行器具备两个光学单元和驱动单元的结构为例进行说明,但是,光学单元和驱动单元并不限定于两对。这是因为根据摄像头的所需规格,可以随意改变光学单元和驱动单元的数量。
图1是根据本发明一方面的摄像头执行器的局部拆分立体图,图2是图1示出的摄像头执行器中省略了屏蔽罩的结合立体图。另外,图3是图1示出的驱动单元的拆分立体图,图4是图1中从光轴方向观察将光学单元和驱动单元的结合的样子的图。并且,图5是本发明的主要部分概念图。
参照图1至图5,根据本发明一方面的摄像头执行器3包括基体30。如附图(图1)示出,基体30可以是单一的构成部件,即内侧形成有收容空间310,以光的移动方向为基准而一侧和相对部分的另一侧被开放,在侧面的一部分形成有一个以上的开口,但是,还可以是结合了底部、侧面部、上面部构成的组装式部件。
优选地,基体可以构成为在上面部和下面部形成有用于向外部暴露上述收容空间310的两个开口312a、312b。
两个开口可以是分别形成在基体30的上面部一侧以及与其在斜线方向分开的下面部一侧的第一开口312a和第二开口312b。在第一开口312a和第二开口312b分别设置一个驱动单元34。即通过第一开口312a和第二开口312b,两个驱动单元34以光轴方向为基准在斜线方向相对配置的方式结合在一个上述基体30。
两个驱动单元34可以是通过第一开口312a结合于基体30的第一驱动单元34a和通过上述第二开口312b结合于基体30的第二驱动单元34b,第一驱动单元34a及第二驱动单元34b每一个包括在朝向基体30的收容空间310的表面安装有线圈340的基板344。
优选地,在第一驱动单元34a及第二驱动单元34b每一个的基板344沿平行于光轴的第一方向等间隔配置有至少两个以上的多个线圈340。
线圈340各自在中心具备中空部341,在一个基板344可以安装有多个霍尔传感器342,以在各自的中空部341分别配置一个霍尔传感器342。在线圈340各自的中空部341分别配置一个的霍尔传感器342感应后述的结合于光学单元33的一侧面的磁体334的磁力,产生相应的信号,并输出到后述的驱动元件(driveic)349。
优选地,第一驱动单元34a及第二驱动单元34b包括安装有沿光轴方向排列的两个以上的线圈340并且在各线圈340的中空部341分别安装有一个霍尔传感器342的结构的上述基板344和配置为在上述线圈340的相反侧与上述基板344接触的载架轭(carrieryoke)346。并且,可以构成为具备用于设置基板344和载架轭346并且可以结合于第一开口312a及第二开口312b的四边形框形状的主体部348。
第一驱动单元34a及第二驱动单元34b还包括上述的驱动元件(driveic)349。驱动元件349可以安装于构成相应的驱动单元34的基板344的一侧,基于外部输入信号(摄像头驱动命令)以及上述霍尔传感器342的信号,确定对于相应的基板344上的各线圈340的控制值。另外,基于所确定的控制值,控制向每个线圈340供给的电流的强度和方向。
在基体30收容光学单元33。光学单元33以沿光轴方向能够移动的方式设置于上述基体30的收容空间310,具有在面对基板344的一个侧面部与驱动单元34的线圈340对应地结合有磁体334的结构。光学单元33也可以以两个光学单元33a、33b构成。可以是对应于第一驱动单元34a的第一光学单元33a和对应于第二驱动单元34b的第二光学单元33b。
第一光学单元33a以在构成第一驱动单元34a的线圈340的电场所施加的区间内沿光轴方向进行直线运动的方式配置在上述收容空间310,第二光学单元33b可以以在构成第二驱动单元34b的线圈340的电场所施加的区间内进行直线运动并且调节与第一光学单元33a的距离以及与后方的图像传感器模块5(参照图8)的光轴方向距离的方式安装于上述收容空间310。
构成第一驱动单元34a的线圈340和结合于第一光学单元33a的磁体334以及构成第二驱动单元34b的线圈340和结合于第二光学单元33b的磁体334构成产生用于实现缩放(zoom)或者自动调焦(autofocus)的驱动力的一个磁路。即,磁路以结合于第一驱动单元34a及第二驱动单元34b的基板344的线圈340以及与其对应地结合于第一光学单元33a及第二光学单元33b的磁体334构成。
线圈340通过从安装有该线圈340的相应基板344供给的电源产生电场,通过线圈340产生的电场和磁体334的磁场之间的彼此作用,产生使得第一光学单元33a及第二光学单元33b沿光轴方向移动的力(driveforce:驱动力)。另外,通过所产生的力,在基体30的收容空间310,第一光学单元33a及第二光学单元33b每一个按照与施加于线圈340的电源的方向和大小对应的方向和幅度进行直线运动。
根据在收容空间310中如上所述的光学单元33的光轴方向的运动,调节与以光的移动方向为基准配置在第二光学单元33b后方的图像传感器模块5(参照图8)的距离,其结果,实现缩放或者自动调焦。即,第一光学单元33a及第二光学单元33b向远离或者接近图像传感器模块5的方向移动,从而实现缩放或者自动调焦。
第一光学单元33a及第二光学单元33b每一个包括载架330和镜筒332。载架330在上述收容空间310内沿光轴方向进行直线运动,在面对驱动单元34的一个侧面部结合有上述磁体334。另外,镜筒332结合于载架330中央的收容孔,用于收容由多个透镜构成的透镜组。这时,每个透镜可以具有相同或不同的焦距、折射率等光学特性。
透过了第一光学单元33a及第二光学单元33b的光被以光的移动方向为基准配置在附图中的第二光学单元33b的后方的上述图像传感器模块5拍摄。图像传感器模块包括基板50以及图像传感器52(参照图8),其中,图像传感器52从透过了上述光学单元33的光收集图像信息,被收集的图像信息通过基板50输出到外部。
第一驱动单元34a及第二驱动单元34b的载架轭346与结合于第一光学单元33a及第二光学单元33b的磁体334之间作用彼此吸引的力、即引力。由此,当第一光学单元33a及第二光学单元33b通过上述的力(driveforce)沿光轴方向进行直线运动时,每个光学单元33能够以紧贴于对应的驱动单元34主体部348侧的状态,在收容空间310中沿光轴方向稳定地进行直线运动,不会出现晃动或抖动。
第一驱动单元34a及第二驱动单元34b的主体部348与第一光学单元33a及第二光学单元33b之间可以设置有一对球导向件36。球导向件36在第一驱动单元34a及第二驱动单元34b的上述主体部348与第一光学单元33a及第二光学单元33b
之间进行引导,以使更加柔和稳定地实现第一光学单元33a及第二光学单元33b相对于第一驱动单元34a及第二驱动单元34b的光轴方向直线运动。
如图1以及图4示出,在第一驱动单元34a及第二驱动单元34b的主体部348与第一光学单元33a及第二光学单元33b之间引导第一光学单元33a及第二光学单元33b的光轴方向直线运动的上述球导向件36可以构成为包括第一球槽360和第二球槽364以及夹在彼此面对地对应的第一球槽360与第二球槽364之间的一个以上的球体362。
第一球槽360可以沿第一方向形成在构成主体部348的四个边框中的沿平行于光轴的第一方向延伸形成的一对横向边框(省略附图标记)每一个,第二球槽364与每个上述第一球槽360对应地沿第一方向形成在光学单元33的面向主体部348的外表面部。另外,球体362可以夹在彼此面对地对应的第一球槽360与第二球槽364之间。
球体362的一部分可以以收容于第一球槽360的方式配置,其它一部分可以以收容于第二球槽364的方式配置,当通过光学单元33的光轴方向的直线运动,第二球槽364相对于第一球槽360进行相对运动时,在这些球槽360、364之间进行滚动移动,从而在收容空间310内可以柔和且稳定地实现光学单元33相对于光轴方向的直线运动。
如图3以及图5的主要部分概念图示出,在一个基板344沿光轴方向等间隔安装有至少两个以上的霍尔传感器342。霍尔传感器342利用霍尔效应(halleffect),检测磁体334的位置,产生并输出相应的信号,驱动元件349根据霍尔传感器342的信号识别出光学单元33的光轴方向位置,并且确定要向各线圈340供给的电源的大小和方向。
即,驱动元件349根据由霍尔传感器342输出的信号识别出以光轴方向为基准的光学单元33的准确的位置,基于所识别出的位置信息,确定包括施加于线圈340的电源的大小和方向在内的控制值,通过所确定的控制值,通过线圈340反馈(feedback)控制光学单元33的光轴方向位置,从而实现缩放以及自动调焦功能。
驱动元件349从相对于要移动光学单元33的方向最接近上述光学单元33的线圈340开始依次供给电流,从而使光学单元33沿光轴方向移动。这时,如果突然增加向线圈340供给的电流,则与此成比例地,电磁力的强度也急剧增加,从而有可能发生倾斜(tilting)等光学单元33的不稳定的动作。
因此,为了防止意外的电流供给带来的光学单元33的倾斜现象,驱动元件349中可以适用对各线圈340阶段性增加电流来进行供给的控制逻辑。即,上述驱动元件349中可以适用如下电流控制逻辑:阶段性增加为了移动光学单元33而向线圈340供给的电流,从而防止意外的电流增加导致的光学单元33的倾斜。
在依次向沿光学单元33的移动方向排列的线圈340供给电流时,驱动元件349可以控制向各线圈340供给的电流的方向,以便相对于要移动光学单元33的方向交替产生推力和拉力。更加具体地,可以基于霍尔传感器342信号,根据光学单元33的位置,改变向线圈340供给的电流的方向来供给电流。
优选地,驱动元件349向最接近光学单元33的线圈340供给一方向的电流,以便相对于要移动上述光学单元33的方向产生推力,相反地,向以要移动光学单元33的方向为基准位于最接近光学单元33的上述线圈340之后的相邻线圈340供给相反方向的电流,以便产生拉动上述光学单元33的力。
参照图6更加具体说明这一点。
图6是根据本发明一方面的摄像头执行器的动作概念图,以在一个基板344上沿光轴方向隔开一定间隔排列有四个线圈340,线圈340每一个的中空部341配置有霍尔传感器342的结构为例进行说明。为了便于说明,以图6的磁体334移动的方向(箭头方向)为基准,从左侧的线圈340起分为一号线圈340-1、二号线圈340-2、三号线圈340-3、四号线圈340-4进行说明。
参照图6,与驱动命令的输入同时,驱动元件349基于之前过程中最后输入并存储的霍尔传感器342的信息(hall值),掌握当前磁体334的位置。例如,如图6的(a)示出,当磁体334的初始位置位于一号线圈340-1上时,根据从一号霍尔传感器342-1输出的霍尔信号,掌握磁体334的当前位置。
如果在一号线圈340-1检测到磁体334,则驱动元件349向一号线圈340-1供给一方向的电流,以便产生能够向箭头方向推动磁体334的电力(斥力),向以磁体334的移动方向(箭头方向)为基准配置在一号线圈340-1后方的二号线圈340-2供给与一号线圈340-1的电流方向相反的电流,以便产生能够拉动磁体334的电力(引力)。
这时,如果向一号线圈及二号线圈340-1、340-2供给的电流突然增大,则推动磁体334的力(斥力)和拉动磁体334的力(引力)也突然增大,从而发生上述的倾斜现象,由此基体30内的光学单元33的光轴排列状态被破坏,降低图像质量,所以驱动元件349向相应的线圈340阶段性增加电流来进行供给。
通过向一号线圈340-1沿一方向供给电流从而一号线圈340-1产生的电场与磁体334的磁场之间的相互作用,产生向箭头方向推动磁体334的力(斥力),通过向二号线圈340-2沿相反方向供给电流从而二号线圈340-2产生的电场与磁体334的磁场之间的相互作用,产生拉动磁体334的力(引力)。
通过由一号线圈340-1产生的力(向箭头方向推动磁体的力)和由二号线圈340-2产生的力(拉动磁体的力),安装有磁体334的光学单元33自然而然地从一号线圈340-1移动到二号线圈340-2,在二号霍尔传感器342-2检测到磁体334的时间点,驱动元件349改变向二号线圈340-2供给的电流的方向。具体地,使得能够推动磁体334的方向的电流流过二号线圈340-2。
其中,沿光轴方向排列的多个霍尔传感器342中彼此相邻的霍尔传感器342之间的间隔d可以排列为至少与磁体334的光轴方向长度l相同或小一点的间隔,以使在磁体334脱离一号霍尔传感器342-1的感应区域的瞬间,二号霍尔传感器342-2能够识别磁体334并进行相对应的反馈控制。
并且,如果设定为只有在霍尔传感器342感应到磁体334时才使电流流过相应的线圈340,则可以防止不必要地向除了参与磁体334的移动的线圈340之外的其它线圈340供给电流,可以大大降低功耗。
如图6的(b)示出,磁体334从二号线圈340-2到三号线圈340-3的移动原理也与上述的磁体334从一号线圈340-1向二号线圈340-2方向移动时相同。并且,虽然未图示,对于从三号线圈340-3到四号线圈340-4方向,也可以以相同的方式移动磁体334。因此,省略对该部分的重复说明。
需要说明的是,最后的四号线圈340-4可以附加用于降低磁体334的速度的pid控制(proportionalintegralderivativecontrol:比例积分微分控制)。
现有的步进电机(steppingmotor)方式中存在由于步进电机的尺寸而导致小型摄像头整体的体积(volume)增大的问题。换言之,这是因为由于步进电机本身的体积较大所以需要确保能够安装其的充分的空间,为此只能加大小型摄像头整体体积(volume)。
并且,步进电机的价格高,导致增加成本的问题,而且只是起到简单地移动透镜的作用,所以为了透镜组之间的光轴排列(align)需要设置单独的导向销,因此,现有的步进电机方式中存在结构复杂、与复杂的结构相对应地组装较难、也不利于批量生产的问题。
相反,根据本发明实施例的摄像头执行器,是沿光轴方向排列多个线圈从而连续移动安装有磁体的光学单元的vcm类型,与现有的步进电机方式相比,结构简单,而且能够充分地扩大光学单元的位移幅度(光学单元的光轴方向冲程范围),从而能够提高放大(zoomin)以及缩小(zoomout)性能。
并且,与现有的步进电机方式相比,结构简单,所以在生产成本方面也具有优势,由于结构简单,对应地组装也容易,所以在产品的批量生产方面也具有优点,光学单元借助磁体与载架轭之间的引力以紧贴于该驱动单元侧的状态通过球导向件进行柔和且稳定的直线运动,所以无需设置用于光轴排列(align)的另设的导向销。
在图1中没有说明的附图标记32是指为了磁屏蔽而以围住基体30的方式结合的屏蔽罩,336是指配置在线圈340相反侧的磁体334背面以使由线圈340产生的电场集中在磁体334侧的后轭(backyoke)。
图7是包括上述的根据一方面的摄像头执行器的小型摄像头的拆分立体图,图8是图7示出的小型摄像头的简要结构图。
参照图7以及图8,根据本发明另一方面的小型摄像头1大致由反射系统2和摄像头执行器3以及图像传感器模块5构成。摄像头执行器3可以是上述的根据一方面的摄像头执行器3,反射系统2改变通过摄像头一侧的开口或者入射面入射的光的路径并入射到上述摄像头执行器3的光学单元33。
反射系统2可以是反射面20相对于光流入的开口侧平面倾斜特定角度、优选为45度的镜子或者棱镜(prism),构成摄像头执行器3的两个以上的多个光学单元33可以通过与其分别对应构成的驱动单元34相对于光轴方向进行单独动作。
如果构成为使得两个以上的多个光学单元34单独动作,则在较宽的范围内实现放大(zoomin)以及缩小(zoomout),所以能够发挥更加精致且细致的高倍率的缩放性能,透过了光学单元的光被以光的移动方向为基准配置在光学单元的后方的上述图像传感器模块5拍摄。
图像传感器模块5接收透过了光学单元33的光,并输出与所接收的光相应的图像信息。图像传感器模块5包括基板50和安装于基板50上的图像传感器52,其中,图像传感器52从透过了上述光学单元33的光收集图像信息,被收集的图像信息可以通过上述基板52输出到外部。
摄像头执行器3与图像传感器模块5中间的光路径上可以设置有ir过滤器(infraredfilter)4。ir过滤器4过滤包含在入射光中的特定波长,优选地过滤红外线波长,过滤了红外线波长的光可以投影到图像传感器模块5。附图中示出了在摄像头执行器3与图像传感器模块5之间配置有ir过滤器4的例子,但是并不限定于此。
在摄像头执行器3中,驱动元件349根据霍尔传感器342输出的信号识别光学单元33的准确的光轴方向位置,上述驱动元件349基于识别出的位置信息,确定包括施加于各线圈340的电流的大小和方向在内的控制值,通过所确定的控制值反馈控制光学单元33的光轴方向的位置,从而可以实现缩放以及自动调焦功能。
以上的本发明的详细说明只是说明了特别的实施例。但是,本发明并不限定于详细说明中提到的特别的方式,应当理解为包括在权利要求书中定义的本发明的思想和范围内的所有变形物和均等物以及代替物。
1.一种摄像头执行器,其包括:
基体,内侧形成有收容空间,以光的移动方向为基准而一侧和相对部分的另一侧被开放,在侧面的一部分形成有一个以上的开口;
一个以上的驱动单元,设置于上述基体的开口,并且包括在朝向收容空间的表面安装有线圈的基板;以及
一个以上的光学单元,以沿光轴方向能够移动的方式设置于上述基体的收容空间,并且在面向基板的一个侧面部与上述线圈对应地结合有磁体,
其中,在构成上述驱动单元的一个基板上沿平行于光轴的第一方向分开配置有至少两个以上的多个线圈,
线圈各自在中心具备中空部,在上述中空部分别安装有一个霍尔传感器,上述霍尔传感器用于感应上述磁体的磁力,产生并输出相应的信号。
2.根据权利要求1所述的摄像头执行器,其中,
上述开口由第一开口和第二开口构成,其中,上述第一开口和上述第二开口分别形成在基体的一侧面以及在斜线方向上与该一侧面分开的相对部分的另一侧面,
上述驱动单元由设置为覆盖上述第一开口的第一驱动单元和设置为覆盖第二开口的第二驱动单元构成,
上述光学单元由第一光学单元和第二光学单元构成,其中,上述第一光学单元以在构成第一驱动单元的线圈的电场所施加的区间内沿光轴方向进行直线运动的方式配置在上述收容空间,上述第二光学单元以在构成第二驱动单元的线圈的电场所施加的区间内进行直线运动的方式配置在上述收容空间,上述第二光学单元与第一光学单元串联配置。
3.根据权利要求1或2所述的摄像头执行器,其中,
上述驱动单元由上述基板、载架轭以及四边形框形状的主体部构成,
其中,上述基板安装有沿光轴方向排列的两个以上的线圈并且在各线圈的中空部分别安装有一个霍尔传感器,
上述载架轭配置为在上述线圈的相反侧与上述基板接触,
上述基板和载架轭设置在上述主体部,上述主体部结合于上述开口。
4.根据权利要求3所述的摄像头执行器,还包括:
一对球导向件,在上述驱动单元的主体部与光学单元之间,引导光学单元相对于上述驱动单元的光轴方向直线运动。
5.根据权利要求4所述的摄像头执行器,其中,
上述球导向件由一对第一球槽、一对第二球槽以及夹在彼此面对地对应的第一球槽与第二球槽之间的一个以上的球体构成,
其中,上述一对第一球槽沿第一方向形成在构成上述主体部的四个边框中的沿平行于光轴的第一方向延伸形成的一对横向边框每一个,
上述一对第二球槽与每个第一球槽对应地沿第一方向形成在光学单元的面向上述主体部的外表面部。
6.根据权利要求3所述的摄像头执行器,其中,
上述驱动单元还包括:
驱动元件,安装于上述基板,基于外部输入信号以及上述霍尔传感器的信号,确定各线圈的控制值,并且基于所确定的控制值,控制向每个线圈供给的电流的强度和方向。
7.根据权利要求6所述的摄像头执行器,其中,
上述驱动元件以要移动光学单元的方向为基准,从最接近上述光学单元的线圈开始依次供给电流。
8.根据权利要求7所述的摄像头执行器,其中,
上述驱动元件使一方向的电流流过最接近光学单元的线圈,以便相对于要移动上述光学单元的方向产生推力,
相反地,使相反方向的电流流过以要移动光学单元的方向为基准位于最接近光学单元的上述线圈之后的相邻线圈,以便产生拉动上述光学单元的力。
9.根据权利要求1或2所述的摄像头执行器,其中,
上述光学单元由载架和镜筒构成,其中,上述载架在一个侧面部结合有磁体以便沿光轴方向能够进行直线运动,上述镜筒结合于上述载架中央的收容孔并且收容由多个透镜构成的透镜组。
10.一种小型摄像头,其包括:
权利要求1或2所述的摄像头执行器;
反射系统,改变通过开口入射的光的路径以入射至上述变焦镜头部的光学单元;以及
图像传感器模块,接收透过了上述变焦镜头部的光学单元的光,并输出与所接收的光相应的图像信息。
11.根据权利要求10所述的小型摄像头,其中,
构成上述摄像头执行器的两个以上的多个光学单元通过分别与上述多个光学单元对应地构成的驱动单元沿光轴方向进行单独动作。
技术总结