CN106817530A - 一种防抖相机 - Google Patents

Abstract

一种防抖相机，包括镜头模组、镜头稳定机构和相机主体，其特征在于：镜头模组安装在镜头稳定机构上，镜头稳定机构与相机主体集成在一起，镜头模组通过镜头稳定机构的控制能够实现相对于相机主体的空间运动，镜头模组通过导电缆线与相机主体连接以进行图像信号传输。

Description

一种防抖相机

技术领域

本发明属于一种高效的防抖技术直接应用于相机领域。具体地，本发明涉及一种运动相机，特别是航拍相机。

背景技术

随着无人机航拍及运动相机的发展，小体积，小质量，具有防抖功能的运动相机有着极大的需求，但是现有技术和设计不能很好的解决重量轻，体积小以及高效防抖的难题。目前市面上的防抖技术主要有三种：1)光学防抖，主要通过调整镜片或者图像传感器来实现防抖功能；2)电子防抖，主要是在成像完成后通过软件处理来实现防抖功能；3)通过外部云台来实现防抖。前两种防抖技术主要针对小幅震动的处理，在运动相机复杂的震动环境下效果不理想。云台防抖是通过外部云台的稳定技术，相机安装在云台上来实现动态稳定的防抖效果，这种防抖技术效果最佳，但是体积大，质量大，而且现有的技术和设计成本高。其主要特征是相机作为一个独立整体，云台作为一个独立整体，相机固定在云台上，云台要负载整个相机的重量，这样云台的功率体积都要求设计的比较大。本发明通过巧妙设计把主要成像原件镜头，传感器集成为一个镜头模组安装在独特设计的三轴镜头稳定机构上，通过导电缆线和相机主体相连，图像信号通过缆线传给相机主板进行各种处理。三轴镜头稳定机构只需要负载镜头模组的重量，镜头模组重量相对于相机整体的重量就非常小，而且体积小，这样三轴镜头稳定机构设计的非常轻小，功率也小，很好的解决了目前运动相机遇到的难题。轻量化，微型化，同时具有很好的防抖效果的运动相机将给用户带来极大的方便，无论是头戴，胸挂等等都非常安全方便。运用在航拍无人机上，由于体积小重量轻，无人机也可以设计的轻小，提高了安全性和续航， 并且可以降低成本。本发明也可以运用在普通相机上面，可以预见本技术将给相机带来革命性的变化，今后的相机形态是自身都将带有很好的防抖功能，不需要笨重的外部防抖设备就可以稳定拍摄，随手拍出高质量的照片和视频。

发明内容

本发明提出了一种新的小型化、轻量化具有良好防抖效果的防抖相机，其利用三轴机械防抖原理，通过巧妙的设计把镜头模组和相机主体分离，镜头模组和相机主体通过导电缆线连接，镜头模组的图像信号通过缆线传输给相机主板进行各种处理，镜头模组可以通过三轴镜头稳定机构实时动态的来修正相机的抖动，从而实现稳定成像。具体地，镜头模组与相机主体分离，镜头模组安装在三轴镜头稳定机构上，三轴镜头稳定机构和相机主体集成在一起。当相机有震动或运动时传感器会检查相机运动变化量，然后控制三轴镜头稳定机构做相应的三轴运动来抵消相机的抖动实现镜头动态稳定，从而实现防抖功能。

为了实现上述目的，本发明总体上提供了这样一种防抖相机，包括镜头模组、镜头稳定机构和相机主体。镜头模组固定在镜头稳定机构上，镜头稳定机构固定在相机主体上，镜头模组通过镜头稳定机构的控制能够实现相对于相机主体的空间运动，镜头模组通过导电缆线与相机主体连接以进行图像信号传输。镜头稳定机构设置在镜头模组和相机主体之间，直接作用于镜头模组，对镜头模组的运动进行控制。

根据不同的实施方式，上述的防抖相机还可以具有以下变型。

所述镜头稳定机构为三轴镜头稳定机构，所述镜头模组的空间运动为空间三轴运动(x轴、y轴、z轴)。

所述三轴镜头稳定机构包括：俯仰驱动模组，该俯仰驱动模组包括第一驱动马达、第一马达驱动板、第一传动机构和横滚臂，用于镜头模组的俯仰运动控制；横滚驱动模组，所述横滚驱动模组包括第二驱动马达、第二马达驱动板、第二传动机构和偏航臂，用于镜头模组的横滚运动控制；偏航驱动模组，所述偏航驱动模组包括第三驱动马达、第三马达驱动板、第三传动机构，用于镜头 模组的偏航驱动控制；以及传感器及控制模块。

根据不同成本和精度要求，第一驱动马达、第二驱动马达和第三驱动马达可以是有刷马达、步进马达，或者是其他类型的适合于驱动的马达或马达传动组。

根据不同需求，与电机匹配的马达传动组可以为齿轮、蜗轮蜗杆，或者皮带传动机构。

所述三轴镜头稳定机构包括：俯仰驱动模组，该俯仰驱动模组包括第一驱动马达、第一马达驱动板和横滚臂，用于镜头模组的俯仰运动控制；横滚驱动模组，所述横滚驱动模组包括第二驱动马达、第二马达驱动板和偏航臂，用于镜头模组的横滚运动控制；以及偏航驱动模组，所述偏航驱动模组包括第三驱动马达、第三马达驱动板，用于镜头模组的偏航驱动控制；传感器及控制模块。其中，所述第一驱动马达、第二驱动马达、第三驱动马达为无刷马达，该无刷马达不通过传动机构而直接驱动镜头模组。

传感器及控制模块由加速度传感器、角速度传感器、CPU及控制电路构成，用于相机运动信号的侦测采集、姿态解算，产生控制信号以及将控制信号传输给所述镜头稳定机构的俯仰驱动模组、横滚驱动模组和偏航驱动模组。所述加速度传感器为三轴集成的加速度传感器，所述角速度传感器为三轴集成的角速度传感器。

所述传感器安装在相机主体上，或者分别集成在俯仰驱动模组、横滚驱动模组和偏航驱动模组上。

所述相机主体包括用于与外部设备通讯的通讯模块，该通讯模块预留有与其它设备相连的扩展通讯接口以用于透传控制信号，所述通讯模块包含蓝牙、wifi、GSM、3G和4G其中的一项或几项。透传信号应用实例如，相机安装在无人机上可以通过扩展通讯接口实现相机和无人机通信，相机的通信模块透传无人机的控制信号实现对无人机的控制，即在相机的app上就可以对无人机进行控制。

根据不同成本的需求，镜头稳定机构还可以是一轴镜头稳定机构或二轴镜 头稳定机构。

镜头稳定机构是机械式镜头稳定机构。

由于镜头模组相对于相机整体来说非常小，用来负载镜头模组的三轴稳定机构也非常轻，体积很小，并且具有了超强的防抖功能。本发明巧妙的把三轴机械防抖和相机集成在一起，将给防抖相机带来革命性的进步。

本发明为运动相机、航拍相机的小型化和轻量化提供了一种新的技术方案。同时，本发明也可用于传统相机，让用户随手拍出高质量的视频和照片，抛弃笨重的外部云台辅助稳定设备。

本领域技术人员应理解，上述描述为示例性的描述，并不构成对本申请的限制，本公开内容所基于的设想还可容易地被用于其他需要实现防抖功能的成像设备，比如大型专业摄像机。因此，应理解的是，权利要求包括这种等价构造，只要其不超出本申请的精神和范围。

附图说明

图1为根据本发明的防抖相机的一个实施例的立体图；

图2为图1所示的防抖相机的主视图；

图3为图1所示的防抖相机的右视图。

具体实施方式

将参照附图来说明根据本发明的防抖相机，附图中相似的附图标记整体上表示相似的部件。

图1以三轴镜头稳定机构为例对本发明的防抖相机进行了描述。其中，防抖相机包括镜头模组、三轴镜头稳定机构和相机主体。镜头模组安装在三轴镜头稳定机构上，镜头模组通过三轴镜头稳定机构的控制可以实现相对于相机主体的空间三轴运动(x轴、y轴、，z轴)，镜头模组通过导电缆线与相机主体连接进行图像信号传输。

镜头稳定机构还可以是一轴的或二轴的(即可以沿x，y，z轴中的一轴或两轴 转动)。镜头模组1由相机镜片和成像光感元件构成，主要功能是产生图像信号传输给相机主板8。

如图1至图3中所示，三轴镜头稳定机构由俯仰驱动模组2、横滚臂3、横滚驱动模组4、偏航臂5、偏航驱动模组12、传感器及控制模块9构成。俯仰驱动模组2、横滚驱动模组4、偏航驱动模组12各自分别包括驱动马达、马达驱动板以及传动机构，分别负责镜头模组的俯仰、横滚、偏航的运动控制。其中，驱动马达可以是有刷马达、步进马达，或者是其他类型的适合于驱动的马达或马达传动组，所述马达传动组例如为齿轮、蜗轮蜗杆、皮带传动机构等。

在另一具体实施例中，马达为无刷马达。此时，俯仰驱动模组2、横滚驱动模组4、偏航驱动模组12各自分别只包括驱动马达、马达驱动板，而不包括传动机构，因为此时，无刷马达直接驱动镜头模组，而无需通过传动机构进行驱动。

三轴镜头稳定机构的传感器及控制模块9由角速度传感器、加速度传感器、CPU及控制电路构成，主要负责相机运动信号的侦测采集并产生控制信号以及将控制信号传输给三轴镜头稳定的上述三个驱动模组2、4、12。

在无刷马达的情况下，

相机主体安装有电源线和导电缆线7、相机主板8、传感器及控制模块9、通讯模块10、电池11。电源线和导电缆线7主要给三轴稳定机构供电，传输控制信号以及传输镜头模组产生的成像信号。相机主板8主要处理镜头模组传输过来的图像信号，并完成编码存储及传输给通讯模块10。通讯模块10主要负责相机与外部设备的通讯，如手机、电脑等。通讯模块包含但不限于蓝牙、wifi、GSM/3G/4G等。电池11主要用于给相机和三轴镜头稳定机构提供电源。扩展通讯接口13主要和通讯模块10的信号传输共享，如无人机可以通过扩展通讯接口和通讯模块10通讯，当相机安装在无人机上时，可以通过相机的app来控制无人机。

用于镜头模组的俯仰运动控制的俯仰驱动模组包括第一驱动马达、第一马达驱动板、第一传动机构和横滚臂。俯仰驱动模组包括第一中空转动部件，横 滚臂由第一相对不动部件构成，第一中空转动部件与镜头模组固定在一起，能够沿俯仰轴(y轴)转动，镜头模组缆线从所述第一中空转动部件中穿过。

用于镜头模组的横滚运动控制的横滚驱动模组，横滚驱动模组包括第二驱动马达、第二马达驱动板、第二传动机构和偏航臂。横滚驱动模组包括第二中空转动部件，偏航臂由第二相对不动部件构成，第二中空转动部件与横滚臂固定在一起，能够沿横滚轴(x轴)转动，缆线从所述第二中空转动部件中穿过。

用于镜头模组的偏航驱动控制的偏航驱动模组，偏航驱动模组包括第三驱动马达、第三马达驱动板、第三传动机构。偏航驱动模组包括第三中空转动部件以及与相机主体固定在一起的第三相对不动部件。第三中空转动部件和偏航臂固定在一起，偏航臂、横滚臂、镜头模组组成的结构体可以沿偏航轴(z轴)转动，缆线从所述第三中空转件中穿过。综上所述，镜头模组可以在镜头稳定机构的控制下实现x、y、z轴的转动，从而可以实现对相机抖动补偿的运动。

本装置的工作原理如下：镜头模组1和相机主板8构成成像系统，并且镜头模组1通过导电缆线连接相机主体，具体地是连接相机主体的相机主板8，以构成完整的成像系统。三轴镜头稳定机构负责镜头模组1的三轴运动控制，当相机主体有运动时，传感器及控制模块9会检测到运动信号，并根据检测到的运动信号来控制俯仰驱动模组2、横滚驱动模组4和偏航驱动模组12，由此实现镜头模组的俯仰、横滚和偏航运动，使得镜头模组能够保持动态平衡，进而保证镜头稳定的成像。

Claims (10)

1.一种防抖相机，包括镜头模组、镜头稳定机构和相机主体，其特征在于：镜头模组安装在镜头稳定机构上，镜头稳定机构与相机主体集成在一起，镜头模组通过镜头稳定机构的控制能够实现相对于相机主体的空间运动，镜头模组通过导电缆线与相机主体连接以进行图像信号传输。

2.根据权利要求1所述的防抖相机，其特征在于，所述镜头稳定机构为三轴镜头稳定机构，所述镜头模组的空间运动为空间三轴运动。

3.根据权利要求2所述的防抖相机，其特征在于，所述三轴镜头稳定机构包括：

俯仰驱动模组(2)，该俯仰驱动模组(2)包括第一驱动马达、第一马达驱动板、第一传动机构和横滚臂(3)，用于镜头模组的俯仰运动控制；

横滚驱动模组(4)，所述横滚驱动模组(4)包括第二驱动马达、第二马达驱动板、第二传动机构和偏航臂(5)，用于镜头模组的横滚运动控制；以及

偏航驱动模组(12)，所述偏航驱动模组(12)包括第三驱动马达、第三马达驱动板、第三传动机构，用于镜头模组的偏航驱动控制；

传感器及控制模块(9)。

4.根据权利要求3所述的防抖相机，其特征在于，第一驱动马达、第二驱动马达和第三驱动马达是有刷马达、步进马达，或者是其他类型的适合于驱动的马达或马达传动组。

5.根据权利要求4所述的防抖相机，其特征在于，所述马达传动组为齿轮、蜗轮蜗杆，或者皮带传动机构。

6.根据权利要求2所述的防抖相机，其特征在于，所述三轴镜头稳定机构包括：

俯仰驱动模组(2)，该俯仰驱动模组(2)包括第一驱动马达、第一马达驱动板和横滚臂(3)，用于镜头模组的俯仰运动控制；

横滚驱动模组(4)，所述横滚驱动模组(4)包括第二驱动马达、第二马达驱动板和偏航臂(5)，用于镜头模组的横滚运动控制；以及

偏航驱动模组(12)，所述偏航驱动模组(12)包括第三驱动马达、第三马达驱动板，用于镜头模组的偏航驱动控制；

传感器及控制模块(9)；

其中，所述第一驱动马达、第二驱动马达、第三驱动马达为无刷马达，该无刷马达不通过传动机构而直接驱动镜头模组。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的防抖相机，其特征在于，传感器及控制模块(9)由角速度传感器、加速度传感器、CPU及控制电路构成，用于相机运动信号的侦测采集、姿态解算产生控制信号以及将控制信号传输给所述镜头稳定机构的俯仰驱动模组(2)、横滚驱动模组(4)和偏航驱动模组(12)。

8.根据权利要求7所述的防抖相机，其特征在于，所述传感器安装在相机主体上，或者分别集成在俯仰驱动模组、横滚驱动模组和偏航驱动模组上。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的防抖相机，其特征在于，所述相机主体包括用于与外部设备通讯的通讯模块，该通讯模块预留有与其它设备相连的物理通讯接口以用于透传控制信号，所述通讯模块包含蓝牙、wifi、GSM、3G和4G其中的一项或者多项。

10.根据权利要求1所述的防抖相机，其特征在于，镜头稳定机构为一轴镜头稳定机构或二轴镜头稳定机构。