CN102053451A - 数字相机中的抖动校正设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数字相机中的抖动校正设备，该抖动校正设备用于校正相机抖动，所述设备包括：透镜支撑板，包括校正透镜并在与光轴垂直的方向上被驱动；位置固定构件，根据透镜支撑板的旋转与透镜支撑板可分离地结合并固定透镜支撑板的位置。当光学图像稳定(OIS)功能开启时，所述抖动校正设备执行补偿抖动的校正操作，当OIS功能关闭时，所述抖动校正设备执行将校正透镜固定到初始位置的定心操作。所述抖动校正设备有利于低功率操作、小型化和轻型化。

Description

数字相机中的抖动校正设备
本申请要求于2009年10月30日递交到韩国知识产权局的第10-2009-0104211号韩国专利申请的优先权，该申请公开的全部内容通过引用被包含于此。
技术领域
实施例涉及一种数字相机中的抖动校正设备，更具体地讲，涉及一种能够校正由用户的手抖动所引起的图像抖动的抖动校正设备。
背景技术
通常，数字相机捕捉对象的图像、将捕捉的图像转换成图像数据并将图像数据记录为具有适当格式的文件。如果捕捉的图像受到用户的手抖动或外部振动的影响，则捕捉的图像可能会模糊不清，从而具有低质量。
目前，已经开发了用于自动校正相机抖动的各种光学图像稳定(OIS)技术。例如，通过对应于相机抖动来移动光学镜头而将成像位置固定在图像传感器上的方法已被考虑。例如，由相机抖动计算光学镜头的目标位置，并通过使用目标位置和当前位置之间的差分信号来执行反馈控制，从而执行校正操作。
发明内容
实施例包括数字相机中的抖动校正设备，当光学图像稳定(OIS)功能开启时，所述抖动校正设备执行补偿数字相机的抖动的校正操作，当OIS功能关闭时，所述抖动校正设备执行将校正透镜固定到初始位置的定心操作。
实施例还包括数字相机中的抖动校正设备，所述抖动校正设备能够以低功率操作、小型化和轻型化。
根据实施例，一种用于校正相机抖动的抖动校正设备包括：透镜支撑板，包括校正透镜并在与光轴垂直的方向上被驱动；位置固定构件，根据透镜支撑板的旋转与透镜支撑板可分离地结合并固定透镜支撑板的位置。
透镜支撑板可包括被结合到位置固定构件的结合构件。
在实施例中，结合构件可被磁性地结合到位置固定构件。更具体地讲，结合构件和位置固定构件可分别由磁体和磁轭形成，其中，在磁体和磁轭之间出现磁引力。
在另一实施例中，结合构件可被机械地结合到位置固定构件。更具体地讲，结合构件可包括从透镜支撑板突出的突起销，位置固定构件可包括弹性构件，所述弹性构件提供将突起销弹性地保持在适当的位置的弹性突出部分。例如，弹性构件可包括一对板簧，所述一对板簧具有彼此面对的弯曲结构以形成弹性突出部分。
位置固定构件可被设置在结合构件的旋转半径上。
产生旋转力矩的成对的磁体可被设置在具有位于中央的校正透镜的透镜支撑板的两侧端。这里，驱动线圈可被设置成面对所述成对的磁体，所述驱动线圈与所述成对的磁体协同工作，以根据施加的电流的方向沿着旋转方向和反转方向中的一个方向产生旋转力矩。
所述抖动校正设备可包括：第一对磁体，沿第一轴产生驱动力；第二对磁体，沿第二轴产生驱动力，其中，第一对磁体可被布置在校正透镜的两侧，第二对磁体也可被布置在校正透镜的两侧，其中，当第一对磁体沿相同方向产生驱动力时，驱动透镜支撑板沿第一轴方向平移，当第一对磁体沿相反方向产生驱动力时，透镜支撑板可被可旋转地驱动。
透镜支撑板可旋转以被结合到位置固定构件，透镜支撑板可反向旋转以与位置固定构件分离。
当透镜支撑板被结合到位置固定构件时，校正透镜可执行将初始位置保持在光轴上的定心操作，当透镜支撑板与位置固定构件分离时，可通过在与光轴垂直的平面上驱动校正透镜而使校正透镜执行校正操作。
根据另一实施例，一种用于校正相机抖动的抖动校正设备包括：透镜支撑板，包括校正透镜以及布置在校正透镜的两侧的磁体；基座，支撑透镜支撑板，所述基座包括面对磁体的驱动线圈；位置固定构件，根据透镜支撑板的旋转与透镜支撑板可分离地结合并固定透镜支撑板的位置。
透镜支撑板可包括被结合到位置固定构件的结合构件。在实施例中，结合构件和位置固定构件可分别由磁体和磁轭形成，其中，在磁体和磁轭之间出现磁引力。
在另一实施例中，结合构件可包括从透镜支撑板突出的突起销，位置固定构件可包括弹性构件，所述弹性构件提供将突起销弹性地保持在适当的位置的弹性突出部分。
磁体和驱动线圈可通过沿着旋转方向和反转方向中的一个方向产生旋转力矩而使透镜支撑板旋转。
磁体可包括：第一对磁体，沿第一轴产生驱动力；第二对磁体，沿第二轴产生驱动力，其中，当第一对磁体沿相同方向产生驱动力时，驱动透镜支撑板沿第一轴方向平移，当第一对磁体沿相反方向产生驱动力时，透镜支撑板可被可旋转地驱动。
当透镜支撑板被结合到位置固定构件时，校正透镜可执行将初始位置保持在光轴上的定心操作，当透镜支撑板与位置固定构件分离时，可通过在与光轴垂直的平面上驱动校正透镜而使校正透镜执行校正操作。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述，上述和其他特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是根据实施例的抖动校正设备的分解透视图；
图2是在图1中示出的抖动校正设备的装配截面图；
图3是根据实施例的磁体装配于其上的透镜支撑板的俯视图；
图4是根据实施例的位置固定构件依照图3的透镜支撑板的旋转而被结合于其上的透镜支撑板的俯视图；
图5和图6是根据实施例的示出依照施加到驱动线圈的电流的方向而产生到透镜支撑板的旋转力矩的透镜支撑板的俯视图；
图7和图8是根据实施例的变型的位置固定构件和结合构件的视图。
具体实施方式
以下，将参照附图对根据一个或多个实施例的抖动校正设备进行详细描述。图1是根据实施例的抖动校正设备100的分解透视图。图2是在图1中示出的抖动校正设备100的装配截面图。抖动校正设备100包括校正透镜120、透镜支撑板130和基座150，基座150用于支撑透镜支撑板130。
第一对磁体131a和131b被装配在透镜支撑板130的相对侧，第二对磁体132a和132b被装配在透镜支撑板130的相对侧，驱动线圈151被装配在基座150之上且磁轭160被装配在基座150之下，以面对磁体131a、131b、132a和132b。例如，驱动线圈151可被装配在基座150的顶表面上且磁轭160可被装配在基座150的底表面上，以面对磁体131a、131b、132a和132b。
由于磁体131a、131b、132a和132b与驱动线圈151被装配成彼此面对，因此在磁体131a、131b、132a和132b与驱动线圈151之间发生电磁相互作用，从而磁体131a、131b、132a和132b与驱动线圈151形成音圈电机(VCM)致动器。每个驱动线圈151的相对端均可被连接到用于施加控制信号的电路基板(未示出)。透镜支撑板130在与光轴(Z-轴)垂直的X-Y轴平面上被驱动，透镜支撑板130根据磁体131a、131b、132a和132b与驱动线圈151之间的电磁相互作用来执行校正操作。
磁体131a、131b、132a和132b与磁轭160被装配成彼此面对，并相对于彼此施加磁力。因此，通过磁体131a、131b、132a和132b与磁轭160之间的磁力，透镜支撑板130和基座150彼此靠近，并当切断驱动功率时，磁体131a、131b、132a和132b中的每个磁体的中心与每个磁轭160的中心相匹配，以使透镜支撑板130返回到透镜支撑板130的初始位置。此外，透镜支撑板130和基座150被设置成彼此面对，且滚珠轴承140(见图2)置于透镜支撑板130和基座150之间。因此，由基座150经滚珠轴承140支撑的透镜支撑板130在X-Y轴平面上运动。
盖110可设置在抖动校正设备100的顶部上。盖110被装配在基座150之上，且透镜支撑板130置于盖110和基座150之间。霍尔传感器111和112被装配在盖110中，以检测校正透镜120的位置。霍尔传感器111和112被定位成面对磁体131a、131b、132a和132b，并感测磁体131a、131b、132a和132b的磁场变化，从而当校正透镜120与磁体131a、131b、132a和132b一起运动时，霍尔传感器111和112能够检测校正透镜120的位移。
图3是根据实施例的磁体131a、131b、132a和132b装配于其上的透镜支撑板130的俯视图。参照图3，校正透镜120可作为透镜支撑板130的中心而被装配。第一对磁体131a和131b以及第二对磁体132a和132b被布置成关于校正透镜120对称设置。第一对磁体131a和131b沿第一轴(Y轴)方向提供驱动力并具有沿着第一轴(Y轴)方向设置的相反的两极。在第一对磁体131a和131b与设置成面对第一对磁体131a和131b的驱动线圈151之间发生电磁相互作用。第一对磁体131a和131b根据流到驱动线圈151的施加的电流的方向而沿着第一轴(Y轴)的正/负方向运动。即，当第一对磁体131a和131b沿相同方向产生驱动力时，驱动透镜支撑板130沿第一轴(Y轴)方向平移。
类似地，第二对磁体132a和132b沿第二轴(X轴)方向提供驱动力并具有沿着第二轴(X轴)方向设置的相反的两极。在第二对磁体132a和132b与设置成面对第二对磁体132a和132b的驱动线圈151之间发生电磁相互作用。第二对磁体132a和132b根据流到驱动线圈151的施加的电流的方向而沿着第二轴(X轴)的正/负方向运动。如图3中所示，第一对磁体131a和131b可相对于校正透镜120沿交叉方向(cross direction)布置，第二对磁体132a和132b可相对于校正透镜120沿交叉方向布置。
当第一对磁体131a和131b以及第二对磁体132a和132b在由第一轴和第二轴限定的平面(X-Y轴平面)上与校正透镜120一起运动时，第一对磁体131a和131b以及第二对磁体132a和132b使校正透镜120运动到目标位置，以补偿相机的抖动，从而为光学图像稳定(OIS)执行校正操作。
图4是根据实施例的位置固定构件180依照图3的透镜支撑板130的旋转而被结合于其上的透镜支撑板130的俯视图。位置固定构件180靠近透镜支撑板130设置，以将透镜支撑板130限制在初始位置。如图4中所示，位置固定构件180与结合构件190结合，通过透镜支撑板130的旋转而使结合构件190运动靠近位置固定构件180，使得位置固定构件180暂时固定透镜支撑板130的位置并防止透镜支撑板130运动。术语“暂时固定”是指：当透镜支撑板130以旋转姿势按预定角度θ结合到位置固定构件180时，透镜支撑板130被限制在初始位置，直到透镜支撑板130反向旋转并与位置固定构件180分离。结合构件190可被安装在透镜支撑板130的边角(corner edge)处，以当透镜支撑板130旋转时具有相对大的位移。位置固定构件180可被安装在结合构件190的旋转半径上。
例如，透镜支撑板130中的结合构件190可由磁体形成，而位置固定构件180可由为磁性物质的磁轭构件形成，以磁性地结合到结合构件190。当透镜支撑板130沿一个方向旋转时，结合构件190可与位置固定构件180磁性地结合，透镜支撑板130可被固定到透镜支撑板130的初始位置。在这种情况下，当透镜支撑板130反向旋转时，结合构件190与位置固定构件180分离，从而允许透镜支撑板130的校正操作。
当透镜支撑板130被固定到初始位置时，执行定心操作且不允许为补偿相机的抖动而进行人工校正操作，所述定心操作使校正透镜120的光学中心设置在光轴(Z-轴)上。定心操作和校正操作均是针对校正透镜120执行的，因此定心操作和校正操作是排他的。不能同时执行定心操作和校正操作。
例如，基于用户针对OIS模式的开/关的输入信号，可以选择性地执行定心操作/校正操作。当OIS功能关闭时，不管用户的运动和外部冲击如何，均执行规则地固定校正透镜120的位置的定心操作。由于在定心操作中使用位置固定构件180的结合，因此可提供一种抖动校正设备，与需要驱动功率来固定校正透镜的位置并需要为单独的固定设备提供额外的安装空间的现有设备相比，该抖动校正设备有利于以低功率操作、小型化和轻型化。
图5和图6是根据实施例的示出依照施加到驱动线圈151的电流I的方向而产生到透镜支撑板130的旋转力矩M的透镜支撑板130的俯视图。如图5中所示，如果施加的电流I以顺时针方向在驱动线圈151中流动(其中，驱动线圈151面对第一对磁体131a和131b)，则在磁体131a处沿第一方向产生力F，而在磁体131b处沿不同的第二方向产生力F，两个力F结合以产生顺时针旋转力矩M。由于透镜支撑板130基于旋转力矩M而沿着一个方向旋转，因此结合构件190运动靠近位置固定构件180并被结合到位置固定构件180(定心操作)。在这种情况下，如图6中所示，在磁体131b处沿第一方向产生力F，而在磁体131a处沿不同的第二方向产生力F，两个力F结合以产生逆时针旋转力矩M。由于透镜支撑板130基于旋转力矩M反向旋转，因此结合构件190与位置固定构件180分离(校正操作)。为此，抖动校正设备的驱动源可用来控制校正透镜120的驱动模式。
透镜支撑板130的结合构件190被磁性地结合到位置固定构件180。在另一实施例中，结合构件190可被机械地结合到位置固定构件180。
图7和图8是根据实施例的变型的位置固定构件280和结合构件290的视图。参照图7和图8，结合构件290可被安装在透镜支撑板130的边角处，以当透镜支撑板130旋转时具有相对大的位移。结合构件290可以是从透镜支撑板130突出的圆形突起销。设置在结合构件290的旋转半径上的位置固定构件280包括：一对板簧285，被布置成彼此面对；支撑件281，在结构上支撑板簧285。板簧285具有弯曲结构，以提供弹性突出部分285a。弹性突出部分285a可具有足以允许结合构件290由于透镜支撑板130的旋转而进入到位置固定构件280中的低弹力。另外，一旦结合构件290进入到位置固定构件280中，弹性突出部分285a可具有足以阻碍结合构件290与位置固定构件280的任意分离的高弹力。即，一旦结合构件290进入到介于板簧285之间的内部空间g中，弹性突出部分285a便可防止结合构件290运动到内部空间g的外部。
由于透镜支撑板130沿着一个方向旋转，因此结合构件290运动靠近设置在其旋转半径上的位置固定构件280，并被机械地结合到位置固定构件280。例如，结合构件290使弹性突出部分285a弹性地张开，并因此使结合构件290保持在介于板簧285之间的内部空间g中。另外，由于透镜支撑板130反向旋转，因此结合构件290使弹性突出部分285a弹性地张开，并运动到外部，从而结合构件290与位置固定构件280分离。这里，如参照图5和图6所述，可通过利用第一对磁体131a和131b与驱动线圈151之间的电磁相互作用并通过产生旋转力矩而使透镜支撑板130旋转。
抖动校正设备100可被安装在包括突出式镜头筒结构和旋进式镜头筒(winding barrel)结构的镜头筒结构中，在突出式镜头筒结构中，镜头筒组件根据相机的开/关状态进/出相机，在旋进式镜头筒结构中包括被布置成与对象图像的入射方向垂直的光学系统。
根据抖动校正设备的实施例，当OIS功能开启时执行补偿相机抖动的校正操作，当OIS功能关闭时执行将校正透镜固定到初始位置的定心操作。
由于在定心操作中使用位置固定构件的结合，因此可提供抖动校正设备，该抖动校正设备有利于以低功率操作、小型化和轻型化，而无需消耗驱动功率来固定校正透镜的位置且无需为单独的固定设备提供额外的安装空间。
在此所描述的设备可包括处理器、用于存储将被处理器执行的程序数据的存储器、诸如磁盘驱动器之类的永久存储器、与外部装置进行通信的通信端口、以及包括显示器和键等的用户接口装置。当包括软件模块时，这些软件模块可被存储为通过非临时性计算机可读介质(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘以及光学数据存储装置)上的处理器可执行的计算机可读代码或程序指令。计算机可读记录介质还可分布在网络连接的计算机系统上，从而以分布式方式存储并执行计算机可读代码。该介质可被计算机读取，可被存储在存储器中并通过处理器执行。
在此所引用的包括出版物、专利申请和专利的所有参考文献以引用的方式被包含于此，该引用的程度如同单独地且具体地将每份参考文献所指示的全部内容通过引用被包含于此并在此以整体进行阐述。
为了促进对本发明的原理的理解，已经对附图中示出的实施例进行了描述，并使用特定的语言来描述这些实施例。然而，该特定的语言并不意在限制本发明的范围，本发明应该被解释为包括本领域的普通技术人员通常会想到的所有实施例。
可以根据功能块组件和各种处理步骤来描述本发明。可通过被配置成执行特定的功能的任意数目的硬件和/或软件组件来实现这样的功能块。例如，本发明可使用各种集成电路组件，例如，存储器元件、处理元件、逻辑元件和查找表等，它们可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行各种功能。类似地，在使用软件编程或软件元件来实现本发明的元件的情况下，可通过使用任何编程语言或脚本语言(例如，C、C++、Java或汇编语言等)以及由数据结构、对象、进程、例程(routine)或其他编程元件的任意组合所实现的各种算法来实现本发明。可在一个或多个处理器上执行的算法中实现功能方面。此外，本发明可使用用于电子器件配置、信号处理和/或控制以及数据处理等任意数目的传统技术。词语“机构”和“元件”被广泛使用并不限于机械式实施例或物理实施例，而可包括结合处理器的软件例程等。
在此示出和描述的具体实施方式为本发明的说明性的示例，并不意在以任何方式另外限制本发明的范围。为了简要，可不对传统的电子器件、控制系统、软件开发、系统的其他功能方面(及该系统的单独操作组件的组件)进行详细描述。此外，示出的各图中所示的连接线或连接器意在表示各元件之间的示例性功能关系和/或物理结合或逻辑结合。应该理解的是，在实际装置中，可存在多种可选的或附加的功能关系、物理连接或逻辑连接。此外，除非元件被特别地描述为“必要的”或“关键的”，否则没有任何项目或组件对本发明的实施是必要的。应该认识到，在此所使用的术语“包含”、“包括”和“具有”意在被特别地解释为本领域的开放式术语。
在描述本发明的上下文中(尤其是在权利要求的上下文中)所使用的单数形式的术语及类似的指示物应该被解释为包括单数形式和复数形式。此外，除非在此另有指示，否则在此列举的数值范围仅意在用作单独地指出落在该范围内的各个独立的数值的一种简略的方法，并且各个独立的数值被包含在说明书中，如同在此被单独地列举。最后，除非在此另有指示或者通过上下文另外清楚地否定，否则在此所描述的所有方法的步骤可以以任何合适的顺序执行。除非另有声明，否则任何和全部示例的使用或者在此提供的示例性语言(如“例如”)仅意在更好地阐明本发明，而非限制本发明的范围。本领域的普通技术人员容易明白的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变型和调整。

Claims (15)

1.一种抖动校正设备，该抖动校正设备用于校正相机抖动，所述设备包括：
透镜支撑板，包括校正透镜并在与光轴垂直的方向上被驱动；
位置固定构件，根据透镜支撑板的旋转与透镜支撑板可分离地结合并固定透镜支撑板的位置。
2.如权利要求1所述的设备，其中，透镜支撑板包括被结合到位置固定构件的结合构件。
3.如权利要求2所述的设备，其中，结合构件被磁性地结合到位置固定构件。
4.如权利要求3所述的设备，其中，结合构件和位置固定构件分别由磁体和磁轭形成，其中，在磁体和磁轭之间出现磁引力。
5.如权利要求2所述的设备，其中，结合构件被机械地结合到位置固定构件。
6.如权利要求5所述的设备，其中，结合构件包括从透镜支撑板突出的突起销，位置固定构件包括弹性构件，所述弹性构件提供将突起销弹性地保持在适当的位置的弹性突出部分。
7.如权利要求6所述的设备，其中，弹性构件包括一对板簧，所述一对板簧具有彼此面对的弯曲结构以形成弹性突出部分。
8.如权利要求2所述的设备，其中，位置固定构件被设置在结合构件的旋转半径上。
9.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括产生旋转力矩的成对的磁体，所述成对的磁体被设置在具有位于中央的校正透镜的透镜支撑板的两侧端。
10.如权利要求9所述的设备，所述设备还包括被设置成面对所述成对的磁体的驱动线圈，所述驱动线圈与所述成对的磁体协同工作，以根据施加的电流的方向沿着旋转方向和反转方向中的一个方向产生旋转力矩。
11.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括：
第一对磁体，沿第一轴产生驱动力；
第二对磁体，沿第二轴产生驱动力，
其中，第一对磁体被布置在校正透镜的两侧，第二对磁体也被布置在校正透镜的两侧，
其中，当第一对磁体沿相同方向产生驱动力时，驱动透镜支撑板沿第一轴方向平移，当第一对磁体沿相反方向产生驱动力时，透镜支撑板被可旋转地驱动。
12.如权利要求1所述的设备，其中，透镜支撑板旋转以被结合到位置固定构件，透镜支撑板反向旋转以与位置固定构件分离。
13.如权利要求1所述的设备，其中，当透镜支撑板被结合到位置固定构件时，校正透镜执行将初始位置保持在光轴上的定心操作，当透镜支撑板与位置固定构件分离时，通过在与光轴垂直的平面上驱动校正透镜而使校正透镜执行校正操作。
14.一种抖动校正设备，该抖动校正设备用于校正相机抖动，所述设备包括：
透镜支撑板，包括校正透镜以及布置在校正透镜的两侧的磁体；
基座，支撑透镜支撑板，所述基座包括面对磁体的驱动线圈；
位置固定构件，根据透镜支撑板的旋转与透镜支撑板可分离地结合并固定透镜支撑板的位置。
15.如权利要求14所述的设备，其中，透镜支撑板包括被结合到位置固定构件的结合构件。
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