CN102375286A - 成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成像装置，其包括相机模块、固定架、可动架、滚球、位移感测元件、磁性驱动单元及弹性元件。可动架位于固定架内且收容该相机模块并包括平行于相机模块的光轴的第一外侧面、第二外侧面、第三外侧面及第四外侧面。滚球可转动地连接固定架与可动架。位移感测元件设置于第四外侧面，并用于感测相机模块的抖动。磁性驱动单元包括设置于固定架的第一磁性组件及设置于第一、第二及第三外侧面的第二磁性组件，该第一磁性组件及第二磁性组件用于相互作用以产生驱动力从而驱动可动架以滚球为支点相对固定架旋转。弹性元件弹性连接于固定架与可动架。

Description

成像装置

技术领域

本发明涉及成像技术，特别涉及一种具防抖功能的成像装置。

背景技术

随着数字成像技术不断发展，成像装置的机身往往既小且轻，容易造成手震，导致影像模糊。以下三种情况容易产生模糊的影像：一，长焦距拍摄，由于长镜头会将成像装置的振幅放大，轻微的抖动亦会造成较大的模糊，因此手部震动对画面清晰度的影响较使用广角镜头明显；二，弱光环境拍摄，于室内、黄昏等弱光源环境，成像装置会将快门速度调得较慢以增加入光量，因此较易发生手震；三，微距拍摄，细微对象于镜头高倍放大的情况下，轻微震动亦会变得相当明显。这些情况均可以造成手震，使得影像变得模糊。由于所拍摄的物体距离远大于成像装置晃动的位移，所以通常手震造成影像模糊的主要原因均是成像装置本身的偏转，而非成像装置本身的位移，特别是远距离拍摄时这种情形特别严重。故，防手震技术的本质是于校正取像过程中，成像装置的抖动引起光线对应于相机模块上的成像位置的偏移。

故，有必要提供一种能够于拍摄过程中防止由于相机模块的抖动造成成像偏移的成像装置。

发明内容

一种成像装置，其包括相机模块、固定架、可动架、滚球、位移感测元件、磁性驱动单元及弹性元件。相机模块具有光轴。可动架位于该固定架内且与该固定架间隔，该可动架收容该相机模块并包括平行于该相机模块的光轴且依次垂直连接的第一外侧面、第二外侧面、第三外侧面及第四外侧面。滚球可转动地连接该固定架与该可动架。该位移感测元件设置于该第四外侧面，并用于感测该相机模块的抖动。该磁性驱动单元包括设置于该固定架的第一磁性组件及设置于该第一外侧面，该第二外侧面及该第三外侧面的第二磁性组件，该第一磁性组件及该第二磁性组件用于相互作用以产生驱动力从而驱动该可动架以该滚球为支点相对该固定架旋转。该弹性元件连接于该固定架与该可动架，并用于将该可动架弹性支撑在该固定架内且在该可动部旋转时发生弹性形变。

本发明提供的成像装置，通过在固定架中设置可旋转并用于收容相机模块的可动架，由磁性驱动单元驱动可动架以该滚球为支点相对于固定架旋转以补偿相机模块的抖动，进而可以避免成像装置在进行拍摄时由于震动而产生的成像模糊。另外，设置于平行相机模块的光轴的第四外侧面上的位移感测元件有利于减少成像装置的整体厚度。

附图说明

图1是本技术方案实施例提供之成像装置的立体示意图，其包括磁性驱动单元。

图2是本技术方案实施例提供之成像装置的分解示意图。

图3是图1沿III-III线的剖面示意图。

图4是图1沿IV-IV线的剖面示意图。

图5是本技术方案实施例提供磁性驱动单元的电磁件及控制电路之间的关系示意图。

主要元件符号说明

成像装置            100

相机模块            101

固定架              110

可动架              120

滚球                150

弹性元件            160

位移感测元件        170

磁性驱动单元        180

U形导磁件        190，191，192

主框体           111

附框体           112

第一侧壁         1111

第二侧壁         1112

第三侧壁         1113

第四侧壁         1114

第一收容空间     1115

第一收容孔       1116

第二收容孔       1117

第三收容孔       1118

开口             1119

垂直部           1121

方形框           1122

内表面           1123

第一收容部       1124

第一外侧面       1211

第二外侧面       1212

第三外侧面       1213

第四外侧面       1214

外顶面           1215

第二收容空间     1216

第二收容部       1222

镜头模块         130

影像感测器            140

电路板                141

第一镜片              131

第二镜片              132

镜筒                  133

第一固定部            161

第二固定部            162

弹性连接部            163

第一磁性组件          181

第二磁性组件          182

电磁件                1811，1821，1831

磁铁组                1812，1822，1832

上永磁铁              1815

下永磁铁              1816

第一磁极              18

第二磁极              28

控制电路              184

第一上部              1813

第一下部              1814

处理器                1841

驱动集成电路          1842

第一竖直导磁片        1901

第二竖直导磁片        1902

连接片                1903

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。

请一并参阅图1至图5，本发明实施方式提供的一种成像装置100，其包括相机模块101、固定架110、可动架120、滚球150、弹性元件160、位移感测元件170、磁性驱动单元180及三个U形导磁件190、191及192(下称第一U形导磁件190、第二U形导磁件191及第三U形导磁件192)。该相机模块101具有光轴O。

固定架110安装于成像装置100的外壳或其它固定的组件(如电路板)上(图未示)，固定架110包括主框体111及附框体112。

主框体111为立方体形框架，其包括首尾相连的第一侧壁1111、第二侧壁1112、第三侧壁1113及第四侧壁1114。第一侧壁1111、第二侧壁1112、第三侧壁1113及第四侧壁1114围成一第一收容空间1115。其中，第一侧壁1111与第三侧壁1113相对设置，第二侧壁1112与第四侧壁1114相对设置。第一侧壁1111开设有第一收容孔1116。第二侧壁1112开设有第二收容孔1117。第三侧壁1113开设有第三收容孔1118。当然，该主框体111亦可以为圆柱形框架或五棱柱形框架等其它形状框架。

本实施例中，将垂直于第一侧壁1111中央的方向定义为X轴方向，将垂直第二侧壁1112中央的方向定义为Y轴方向，将主框体111中心轴线H的方向定义为Z轴方向。

第四侧壁1114开设有开口1119，用于将附框体112固定配合于主框体111。

附框体112固定于主框体111，并将弹性元件160固定于主框体111上并且与滚球150配合连接。附框体112的形状与主框体111的形状相配合。附框体112包括垂直部1121及与垂直部1121相互连接的方形框1122。垂直部1121的形状大致与开口1119的形状相配合，以使垂直部1121收容于开口1119内。方形框1122的四侧边分别固定于第一侧壁1111的上端面、第二侧壁1112的上端面、第三侧壁1113的上端面与第四侧壁1114的上端面。于垂直部1121靠近第一收容空间1115的内表面1123开设有第一收容部1124。该第一收容部1124用于配合收容滚球150。本实施例中，第一收容部1124为贯穿垂直部1121的圆形通孔，且该圆形通孔的直径小于滚球150的直径。当然，第一收容部1124亦可以为未贯穿垂直部1121的收容槽。当然，第一收容部1124亦可以设于第四侧壁1114上。

可动架120收容于第一收容空间1115且大致呈为立方体形框架。可动架120包括第一外侧面1211、第二外侧面1212、第三外侧面1213、第四外侧面1214及外顶面1215。第一外侧面1211，第二外侧面1212，第三外侧面1213及第四外侧面1214平行于相机模块101的光轴O，外顶面1215大致垂直于相机模块101的光轴O。第一外侧面1211、第二外侧面1212、第三外侧面1213、第四外侧面1214及外顶面1215围成一长方体形的第二收容空间1216。第二收容空间1216收容相机模块101。第一外侧面1211与第一侧壁1111相对，第二外侧面1212与第二侧壁1112相对，第三外侧面1213与第三侧壁1113相对，第四外侧面1214与第四侧壁1114相对。该可动架120的中心轴L与相机模块101的光轴O共轴。在成像装置100没有抖动时，主框体111中心轴线H与可动架120的中心轴L及相机模块101的光轴O共轴。当然，该可动架120亦可以为圆柱形框架或五棱柱形框架等其它形状的框架。

成像装置还包括收容板122。该收容板122固定于可动架120，并与附框体112共同配合以收容滚球150。本实施例中，收容板122固定于可动架120的第四外侧面1214，且与垂直部1121相互间隔，不相接触。于与第一收容部1124相对的位置，收容板122开设有第二收容部1222。本实施例中，第二收容部1222为凹槽。当然，该第二收容部1222亦可以为贯穿收容板122的通孔。当然，第二收容部1222亦可以设于第四外侧面1214，只要第一收容部1124与第二收容部1222相面对，且第一收容部1124与第二收容部1222围成的空间可滑动收容滚球150即可。可以理解，在其它实施方式中，可根据滚球150的大小及主框体111与可动架120的距离大小，该收容板122可以省略，第二收容部1222可直接开设于第四外侧面1214与该第一收容部1124相应的位置上。

相机模块101固定安装于可动架120内，并包括镜头模块130，影像感测器140及电路板141。

该镜头模块130包括第一镜片131、第二镜片132及收容镜片131，132的镜筒133。相机模块101的光轴O为镜头模块130的光轴。可以理解，虽图未示，在其它实施方式中，该相机模块101还包括调焦装置，如音圈马达等用于驱动第一镜片131及第二镜片132移动，以实现变焦的目的。当然，该调焦装置亦可以用来驱动第二镜片132相对于影像感测器140移动，以实现对焦目的。

影像感测器140设置于电路板141上且与电路板141电性连接。电路板141固定在镜筒133位于镜头模块130像侧的端面上(参图4)。本实施例中，影像感测器140被可动架120包围。当然，电路板141亦可以安装于主框体111的底部，只要保持电路板141与影像感测器140电性连接即可。

滚球150位于固定架110与可动架120之间，且部分收容于第一收容部1124，及部分收容于第二收容部1222，使得可动架120能以该滚球150为支点相对于固定架110转动。当该可动架120被磁性驱动单元180驱动时，磁性驱动单元180就可以带动可动架120以滚球150为支点相对于固定架110转动。

本实施例中，弹性元件160为弹片，其包括第一固定部161、第二固定部162及弹性连接部163。第一固定部161固定于可动架120的外顶面1215。第二固定部162固定于附框体112与主框体111之间。弹性连接部163将第一固定部161及第二固定部162相连。

当可动架120产生转动时，弹性元件160可以产生弹性回复力。此时，即便可动架120处于未被驱动状态或未处于抖动状态时，可动架120仍能依靠弹性元件160的弹性回复力返回至与主框体111共轴的位置。当然，弹性元件160并不限于本实施例中的弹片结构，其亦可以为连接于可动架120与固定架110之间的多个弹簧等。

位移感测元件170固设于第四外侧面1214上，其用于感测相机模块101的移动。如此设置，可有利于减少成像装置100的整体厚度。本实施例中，位移感测元件170为陀螺仪。

磁性驱动单元180驱动可动架120以滚球150为支点相对于固定架110旋转。该磁性驱动单元180包括第一磁性组件181，第二磁性组件182及控制电路184。该第一磁性组件181设置于该固定架110，该第二磁性组件182设置于该第一外侧面1211，该第二外侧面1212及该第三外侧面1213，该第一磁性组件181及该第二磁性组件182用于相互作用以产生驱动力从而驱动该可动架120以该滚球150为支点相对该固定架110旋转。

具体地，本实施方式中，第一磁性组件181包括三个电磁件1811、1821及1831(如线圈，下称第一电磁件1811、第二电磁件1821及第三电磁件1831)。该三个电磁件1811、1821及1831每个均大致呈矩形环状，其分别收容并固定于三个收容孔1116、1117及1118中。

第二磁性组件182包括三个磁铁组1812、1822及1832，分别为第一磁铁组1812、第二磁铁组1822及第三磁铁组1832。每个磁铁组固定在该可动架120的每个外侧面上且与每个电磁件相对以与每个电磁件相互作用以产生驱动力。每个磁铁组包括二个永磁铁(以下称上永磁铁，及下永磁铁)。第一磁铁组1812固定在第一外侧面1211上且与收容于第一收容孔1116的第一电磁件1811相对设置，该第一磁铁组1812的上永磁铁1815靠近收容于第一收容孔1116的第一电磁件1811的第一磁极18与该第一磁铁组1812的下永磁铁1816靠近该第一电磁件1811的第二磁极28相反。本实施方式中，每个磁铁组的上永磁铁的第一磁极均为S极，下永磁铁的第二磁极均为N极，如图2所示。

控制电路184与第一磁性组件181电连接。具体地，控制电路184分别电连接第一、第二及第三电磁件1811、1821及1831以调控第一、第二及第三电磁件1811、1821及1831所提供的驱动力。控制电路184可通过控制通入电第一、第二及第三磁件1811、1821及1831的电流(包括大小及方向)来调控第一、第二及第三电磁件1811、1821及1831所提供的驱动力。当第一电磁件1811通入电流时，第一电磁件1811的第一上部1813的电流流向与第一电磁件1811的第一下部1814的电流流向相反。第二电磁件1821及第三电磁件1831通入电流时的情况与第一电磁件1811通入电流时的情况相同。

当第一电磁件1811中通有电流时，第一上部1813与第一下部1814电流流向相反，第一上部1813与第一下部1814所处的上永磁铁1815与下永磁铁1816产生的磁场磁力线方向相反，从而使得上永磁铁1815与下永磁铁1816受到的外力方向相反。因此，第一电磁件1811与第一磁铁组1812共同驱动该可动架120相对于固定架110绕Y轴转动。类似地，第二电磁件1821与第二磁铁组1822共同驱动该可动架120相对于固定架110绕X轴转动；及第三电磁件1831与第三磁铁组1832共同驱动该可动架120相对于固定架110绕Y轴转动。

控制电路184包括处理器1841及与处理器1841电性相连的驱动集成电路1842。处理器1841与位移感测元件170电性相连。驱动集成电路1842与第一电磁件1811，第二电磁件1821及第三电磁件1831电性相连。

第一、第二及第三U形导磁件190、191及192可由镍铁合金、导电塑料、表面导电材料或导电玻璃制成等其它磁屏蔽材料制成。本实施例中，第一、第二及第三U形导磁件190、191及192均由镍铁合金制成。

第一U形导磁件190用于加强第一电磁件1811与第一磁铁组1812内的磁场，且防止第一电磁件1811与第一磁铁组1812的磁场影响相机模块101的其它电子组件(例如影像感测器140)的工作。

第一U形导磁件190具有第一竖直导磁片1901、与第一竖直导磁片1901相对之第二竖直导磁片1902及位于第一竖直导磁片1901及第二竖直导磁片1902之间的连接片1903。第一竖直导磁片1901固设于可动架120。第二竖直导磁片1902与固定架110间隔设置，以使第一电磁件1811与第一磁铁组1812位于该第一竖直导磁片1901及第二竖直导磁片1902之间。本实施例中，第一竖直导磁片1901固设于可动架120的内侧面，该内侧面与第一外侧面1211是该可动架120的同一侧壁的两相背侧面。第二竖直导磁片1902与第一侧壁1111的外壁间隔设置，以使从内到外依次为第一竖直导磁片1901、第一外侧面1211、第一磁铁组1812、第一电磁件1811及第二竖直导磁片1902。

第二U形导磁件191及第三U形导磁件192与第一U形导磁件190结构相同，于此不再赘述。

使用成像装置100拍照的初始阶段，可动架120与主框体111同轴，弹性元件160处于未形变状态，第一电磁件1811、第二电磁件1821及第三电磁件1831中亦没有通入电流。此时，成像装置100会于影像感测器140的第一位置(图未示)形成被摄物(图未示)的影像。

拍照时，成像装置100可能由于手抖而振动。该振动可能会导致相机模块101及可动架120转动，例如绕滚球150平行于Y轴的中心轴相对于固定架110顺时针旋转。位移感测元件170感测到相机模块101及可动架120的移动，并将该感测结果发送给处理器1841。基于该感测结果，处理器1841计算出应用于可动架120的补偿量，以将被摄物的影像重新定位到影像感测器140的第一位置。本实施例中，可动架120需要绕滚球150平行于Y轴的中心轴逆时针旋转一计算的补偿角度。处理器1841会将与该补偿角度相关的信号传送给驱动集成电路1842。本实施例中，驱动集成电路1842根据该补偿角度相关的信号控制通入第一电磁件1811内的电流，以使第一电磁件1811与第一磁铁组1812相互作用以提供驱动力驱动可动架120绕滚球150平行于Y轴的中心轴逆时针旋转该补偿角度。

当然，驱动集成电路1842亦可以根据该补偿角度相关的信号控制通入第三电磁件1831内的电流，以使第三电磁件1831与第三磁铁组1832相互作用以提供相应的驱动力驱动可动架120绕滚球150平行于Y轴的中心轴逆时针旋转该补偿角度。当然，驱动集成电路1842亦可以根据该补偿角度相关的信号控制通入第一电磁件1811及第三电磁件1831内的电流，以使第一电磁件1811与第一磁铁组1812相互作用，及第三电磁件1831与第三磁铁组1832相互作用以提供驱动力驱动可动架120绕滚球150平行于Y轴的中心轴逆时针旋转该补偿角度。

故，相机模块101会随着可动架120绕滚球150平行于Y轴的中心轴逆时针旋转该补偿角度，弹性元件160会随之发生形变。所以，成像装置100会将被摄物的影像形成于影像感测器140的第一位置。即，被摄物的影像于相机模块101振动前及振动后会形成于影像感测器140的同一位置。如此，相机模块101于其振动后会拍摄到被摄物稳定的影像。该稳定的影像与未受振动的相机模块101拍摄的影像一致，从而可以避免相机模块101于进行拍摄时由于振动而产生的成像模糊。

当然，若相机模块101由于振动而绕滚球150平行于X轴的中心轴相对于固定架110逆时针旋转，则，仅需要将第二电磁件1821内通入电流，以使第二电磁件1821与第二磁铁组1822相互作用以驱动可动架120绕滚球150平行于X轴的中心轴相对于固定架110顺时针旋转来避免相机模块101于进行拍摄时由于振动而产生的成像模糊。

拍照完成之后，即使第一电磁件1811、第二电磁件1821及第三电磁件1831并未通入电流，可动架120亦会于弹性元件160的弹性回复力的带动下移动，从而与主框体111同轴，以便下次拍摄。如此，可以降低相机模块的能耗。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，如及第一磁性组件181包括磁铁组，第二磁性组件182包括电磁件等。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种成像装置，其包括：

具有光轴的相机模块；

固定架；

位于该固定架内且与该固定架间隔的可动架，该可动架收容该相机模块并包括平行于该相机模块的该光轴且依次垂直连接的第一外侧面、第二外侧面、第三外侧面及第四外侧面；

可转动地连接该固定架与该可动架的滚球；

位移感测元件，该位移感测元件设置于该第四外侧面，并用于感测该相机模块的抖动；

磁性驱动单元，其包括设置于该固定架的第一磁性组件及设置于该第一外侧面、该第二外侧面及该第三外侧面的第二磁性组件，该第一磁性组件与该第二磁性组件用于相互作用以产生驱动力从而驱动该可动架以该滚球为支点相对该固定架旋转；及

连接于该固定架与该可动架之间的弹性元件，用于将该可动架弹性支撑在该固定架内且在该可动部旋转时发生弹性形变。

2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，该成像装置还包括U形导磁件，该U形导磁件具有第一竖直导磁片、与该第一竖直导磁片相对的第二竖直导磁片及位于该第一及第二竖直导磁片之间的连接片，该第一竖直导磁片固设于该可动架，该第二竖直导磁片与该固定架间隔设置，该磁性驱动单元位于该第一及第二竖直导磁片之间。

3.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，该固定架包括主框体及附框体，该主框体包括与该第一外侧面相对的第一侧壁，与该第二外侧面相对的第二侧壁，与该第三外侧面相对的第三侧壁及与该第四外侧面相对的第四侧壁，该第一侧壁，该第二侧壁及该第三侧壁均具有一个收容孔，该第一磁性组件设置在该三个收容孔内，该第四侧壁开设有开口，该附框体包括垂直部及与该垂直部相互连接的方形框，该方形框设置于该主框体上，该垂直部收容于该开口且具有用于收容该滚球的收容部。

4.如权利要求3所述的成像装置，其特征在于，该第一磁性组件包括三个电磁件，每个该电磁件设置在对应的收容孔内。

5.如权利要求4所述的成像装置，其特征在于，该第二磁性组件包括三个磁铁组，每个该磁铁组分别固定在该第一外侧面，该第二外侧面及该第三外侧面上且与每个该电磁件相对，每个该磁铁组包括二个永磁铁，该二个永磁铁靠近对应的电磁件的磁极相反。

6.如权利要求4所述的成像装置，其特征在于，该磁性驱动单元包括控制电路，该控制电路用于调控该电磁件所提供的驱动力。

7.如权利要求6所述的成像装置，其特征在于，该控制电路包括处理器及与该处理器电性相连的驱动集成电路，该处理器与该位移感测元件电性相连，该驱动集成电路与该电磁件电性相连，该驱动集成电路用于调控该电磁件所提供的驱动力。

8.如权利要求2所述的成像装置，其特征在于，该U形导磁件由镍铁合金、导电塑料、表面导电材料或导电玻璃制成。

9.如权利要求3所述的成像装置，其特征在于，该弹性元件包括第一固定部、第二固定部及弹性连接部，该第一固定部固定于可动架上，该第二固定部固定于附框体与主框体之间，该弹性连接部连接该第一固定部及该第二固定部相连。

10.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，该相机模块包括镜头模块及影像感测器，该镜头模块的光轴与该影像感测器对准，该镜头模块的光轴为该相机模块的光轴。

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