CN108881697A - 一种二轴防抖云台及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二轴防抖云台及摄像装置。该二轴防抖云台包括从外向内依次设置的外层支架、中层支架和内层支架，其中所述外层支架，用作固定件，设置有第一磁性元件组；所述中层支架，用作绕X轴的旋转件，轴接于所述外层支架内；所述内层支架，用作绕Y轴的旋转件和相机模组的承载件，轴接于所述中层支架内，设置有第一磁性元件组；所述第一磁性元件组和第二磁性元件组之间的磁场相互作用力驱动所述中层支架相对于所述外层支架绕X轴旋转，以及驱动所述内层支架相对于所述中层支架绕Y轴旋转，所述X轴和Y轴在防抖平面上的正投影相正交。该二轴防抖云台在防抖过程中，相机模组不会在防抖平面上产生平移，能够实现真正意义上的旋转防抖，具有了更大的防抖角度，适用于无人机、记录仪等大角度防抖情景。

Description

一种二轴防抖云台及摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像领域，尤其涉及一种二轴防抖云台及摄像装置。
背景技术
防抖云台，是一种用于搭载相机模组，对相机模组进行光学防抖的装置，广泛应用于无人机和自拍杆上。目前，防抖云台大多采用吸震方式的被动防抖和运动方式的主动防抖，运动方式的主动防抖一般采用舵机或电机驱动相机模组做出与振动方向相反、幅度相近的运动来抵消振动，成本高、重量大且结构复杂。
在一份公开号为CN107340667A的专利文件中公开了一种防抖微型云台，其包括由外壳、定位座和磁石组成的一个不活动的结构，以及由相机模组和独立线圈组成的一个活动的结构，通过磁石和独立线圈之间的磁场相互作用力驱动所述相机模组绕X轴、Y轴和Z轴旋转以达到防抖目的。但是，所述相机模组的至少一个空间旋转自由度是由其下方的电路板提供的，所述电路板包括用于固定所述相机模组的第一硬性电路板和用于固定所述定位座的第二硬性电路板，以及连接于所述第一硬性电路板和第二硬性电路板之间的第一柔性电路板，所述第一柔性电路板的柔性使得所述相机模组具有至少一个空间旋转自由度，再加上连接于所述相机模组和定位座之间的弹簧，形成一个弹簧振子系统。
该防抖微型云台在XY平面上的防抖结构实际上是一个手机摄像头用的移轴式OIS（Tilt-shift OIS），其原理如图1所示，所述磁石分上下两层，上层磁石21’和下层磁石22’朝向所述相机模组1’的极性相反，当所述独立线圈3’通电产生磁场后，上层磁石21’和下层磁石22’分别与所述独立线圈3’之间的磁场相互作用力F1和F2的方向相反，使得所述相机模组1’在XY平面上可绕X轴和Y轴旋转，所述弹簧4’的弹力与磁场相互作用力构成一对平衡力使所述相机模组1’固定在所需的旋转角度上，以及在所述独立线圈3’断电后使所述相机模组1’回正。但是严格来说，在防抖过程中，所述相机模组1’实际上并非绕X轴和Y轴旋转，而是向X轴和Y轴发生倾斜（Tilt），因在磁场相互作用力下，所述相机模组1’不可避免地总会在XY平面上产生一定的平移量，这限制了所述相机模组1’的防抖角度，因此，传统的移轴式OIS结构并不适合在云台上做大角度的防抖。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种二轴防抖云台及摄像装置。该二轴防抖云台在防抖过程中，相机模组不会在防抖平面上产生平移，能够实现真正意义上的旋转防抖，具有了更大的防抖角度，适用于无人机、记录仪等大角度防抖情景。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种二轴防抖云台，包括从外向内依次设置的外层支架、中层支架和内层支架，其中
所述外层支架，用作固定件，设置有第一磁性元件组；
所述中层支架，用作绕X轴的旋转件，轴接于所述外层支架内；
所述内层支架，用作绕Y轴的旋转件和相机模组的承载件，轴接于所述中层支架内，设置有第一磁性元件组；
所述第一磁性元件组和第二磁性元件组之间的磁场相互作用力驱动所述中层支架相对于所述外层支架绕X轴旋转，以及驱动所述内层支架相对于所述中层支架绕Y轴旋转，X轴和Y轴在防抖平面上的正投影相正交。
进一步地，所述第一磁性元件组和/或第二磁性元件组为通电产生可变磁场的磁性元件组。
进一步地，所述第一磁性元件组为通电产生可变磁场的线圈组，所述第二磁性元件组为产生恒定磁场的磁石组。
进一步地，所述外层支架内设置有用于装配所述第一磁性元件组的第一装配结构。
进一步地，所述内层支架上设置有用于装配所述第二磁性元件组的第二装配结构。
进一步地，所述中层支架在X轴方向的两端上各设置有一第一旋转轴，所述第一旋转轴连接至所述外层支架上对应的第一连接孔内。
进一步地，所述内层支架外侧在Y轴方向的两端上各设置有一第二旋转轴，所述第二旋转轴连接至所述中层支架上对应的第二连接孔内。
进一步地，还包括弹片组，所述弹片组的内侧连接固定至所述内层支架，外侧连接固定至所述外层支架。
进一步地，还包括底座，所述底座与所述内层支架的下端形成一体化结构；和/或，还包括外壳，所述外壳套设在所述外层支架外。
一种摄像装置，包括上述的二轴防抖云台和相机模组，所述相机模组装配在所述内层支架内。
本发明具有如下有益效果：该二轴防抖云台通过所述第一磁性元件组和第二磁性元件组之间的磁场相互作用力驱动所述相机模组在X轴和Y轴上运动，并利用所述第一旋转轴来限制所述中层支架在防抖平面上产生平移，以及利用所述第二旋转轴来限制所述内层支架在防抖平面上产生平移，使得所述相机模组在防抖过程中实现真正意义上的旋转防抖，而非倾斜防抖，由于没有了平移对防抖角度的限制，因此可实现了更大角度的防抖，适用于无人机、记录仪等大角度防抖情景。
附图说明
图1为现有的防抖微型云台的原理示意图；
图2为本发明提供的二轴防抖云台的分解图；
图3为本发明提供的二轴防抖云台的剖视图；
图4为本发明提供的轴防抖云台的原理示意图；
图5为本发明提供的摄像装置的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
实施例一
如图2-4所示，一种二轴防抖云台，包括从外向内依次设置的外层支架1、中层支架2和内层支架3，其中
所述外层支架1，用作固定件，设置有第一磁性元件组；
所述中层支架2，用作绕X轴的旋转件，轴接于所述外层支架1内；
所述内层支架3，用作绕Y轴的旋转件和相机模组4的承载件，轴接于所述中层支架2内，设置有第一磁性元件组；
所述第一磁性元件组和第二磁性元件组之间的磁场相互作用力驱动所述中层支架2相对于所述外层支架1绕X轴旋转，以及驱动所述内层支架3相对于所述中层支架2绕Y轴旋转，X轴和Y轴在防抖平面上的正投影相正交。
该二轴防抖云台以所述中层支架2作为所述外层支架1和内层支架3之间的桥接件，所述第一磁性元件组和第二磁性元件组之间的磁场相互作用力在驱动所述内层支架3上的相机模组4进行防抖时，绕X轴的旋转和绕Y轴的旋转之间互相独立，在防抖过程中互不干涉；并且，在防抖过程中，所述第一旋转轴22可限制所述中层支架2在防抖平面上产生平移，所述第二旋转轴32可限制所述内层支架3在防抖平面上产生平移，使得所述内层支架3上的相机模组4实现真正意义上的旋转防抖，具有了更大的防抖角度，适用于无人机、记录仪等大角度防抖情景。
在具体使用时，该二轴防抖云台通过外置的陀螺仪来感测摄像装置振动时的倾斜角度，然后外置的处理器依据感测到的倾斜角度，计算出补偿倾斜所需的驱动电流，最后向该二轴防抖云台输出对应的驱动电流。
所述第一磁性元件组和/或第二磁性元件组为通电产生可变磁场的磁性元件组。本实施例中，所述第一磁性元件组为通电产生可变磁场的线圈组6，所述线圈组6包括四个线圈，其中两个线圈在X轴方向的两端上设置在所述内层支架3外侧，用于通电产生X轴方向上的可变磁场，另外两个线圈在Y轴方向的两端上也设置在所述内层支架3外侧，用于通电产生Y轴方向上的可变磁场；所述第二磁性元件组为产生恒定磁场的磁石组5，所述磁石组5包括八块磁石，其中四块磁石在X轴方向的两端上以两块上下层叠的方式设置在所述外层支架1内，用于产生X轴方向上的恒定磁场，另外四块磁石在Y轴方向的两端上也以两块上下层叠的方式设置在所述外层支架1内，用于产生Y轴方向上的恒定磁场，上层磁石51和下层磁石52朝向所述内层支架3的极性相反。
所述外层支架1内设置有用于装配所述第一磁性元件组的第一装配结构，所述内层支架3上设置有用于装配所述第二磁性元件组的第二装配结构。本实施例中，所述外层支架1呈筒形，其内侧壁为圆形，外侧壁为多边形，所述第一装配结构为四个装配槽11，分别在X轴方向的两端上和Y轴方向的两端上设置在所述外层支架1内；所述内层支架3也呈筒形，其内侧壁和外侧壁均为圆形，所述第二装配结构为四个绕线块31，分别在X轴方向的两端上和Y轴方向的两端上设置在所述内层支架3外侧。
所述中层支架2在X轴方向的两端上各设置有一第一旋转轴22，所述第一旋转轴22连接至所述外层支架1上对应的第一连接孔内；所述内层支架3外侧在Y轴方向的两端上各设置有一第二旋转轴32，所述第二旋转轴32连接至所述中层支架2上对应的第二连接孔21内。
所述中层支架2呈环形，其两个第一旋转轴22的连线和两个第二连接孔21的连线相交于其圆心。
该二轴防抖云台还包括弹片组7，所述弹片组7的内侧连接固定至所述内层支架3，外侧连接固定至所述外层支架1，以形成弹片振子系统。所述弹片组7的弹力与磁场力相互作用力构成一对平衡力使所述内层支架3固定在所需的旋转角度上，以及在所述线圈组6断电后使所述内层支架3回正。
该二轴防抖云台还包括底座9，所述底座9与所述内层支架3的下端形成一体化结构；和/或，还包括外壳8，所述外壳8套设在所述外层支架1外。
所述底座9与所述外层支架1和外壳8的下端之间预留有足够的间隙，以供所述底座9在防抖过程中随所述内层支架3一起运动，且所述底座9在对应于所述相机模组4处开设有通光孔，所述外壳8顶面对应于所述相机模组4处也开设有通光孔。
实施例二
如图5所示，一种摄像装置，包括实施例一中所述的二轴防抖云台和相机模组4，所述相机模组4装配在所述内层支架3内。
具体的，所述相机模组4包括镜头41和搭载有感光芯片42的PCB板43，所述镜头41设置在所述内层支架3的筒形内部上，所述PCB板43设置在所述内层支架3下端的底座9背面上。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二轴防抖云台，其特征在于，包括从外向内依次设置的外层支架、中层支架和内层支架，其中
所述外层支架，用作固定件，设置有第一磁性元件组；
所述中层支架，用作绕X轴的旋转件，轴接于所述外层支架内；
所述内层支架，用作绕Y轴的旋转件和相机模组的承载件，轴接于所述中层支架内，设置有第一磁性元件组；
所述第一磁性元件组和第二磁性元件组之间的磁场相互作用力驱动所述中层支架相对于所述外层支架绕X轴旋转，以及驱动所述内层支架相对于所述中层支架绕Y轴旋转，X轴和Y轴在防抖平面上的正投影相正交。
2.根据权利要求1所述的二轴防抖云台，其特征在于，所述第一磁性元件组和/或第二磁性元件组为通电产生可变磁场的磁性元件组。
3.根据权利要求2所述的二轴防抖云台，其特征在于，所述第一磁性元件组为通电产生可变磁场的线圈组，所述第二磁性元件组为产生恒定磁场的磁石组。
4.根据权利要求1-3中任一所述的二轴防抖云台，其特征在于，所述外层支架内设置有用于装配所述第一磁性元件组的第一装配结构。
5.根据权利要求1-3中任一所述的二轴防抖云台，其特征在于，所述内层支架上设置有用于装配所述第二磁性元件组的第二装配结构。
6.根据权利要求1-3中任一所述的二轴防抖云台，其特征在于，所述中层支架在X轴方向的两端上各设置有一第一旋转轴，所述第一旋转轴连接至所述外层支架上对应的第一连接孔内。
7.根据权利要求1-3中任一所述的二轴防抖云台，其特征在于，所述内层支架外侧在Y轴方向的两端上各设置有一第二旋转轴，所述第二旋转轴连接至所述中层支架上对应的第二连接孔内。
8.根据权利要求1-3中任一所述的二轴防抖云台，其特征在于，还包括弹片组，所述弹片组的内侧连接固定至所述内层支架，外侧连接固定至所述外层支架。
9.根据权利要求1-3中任一所述的二轴防抖云台，其特征在于，还包括底座，所述底座与所述内层支架的下端形成一体化结构；和/或，还包括外壳，所述外壳套设在所述外层支架外。
10.一种摄像装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一所述的二轴防抖云台和相机模组，所述相机模组装配在所述内层支架内。
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