CN109683428B - 防抖定焦镜头模组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防抖定焦镜头模组及其控制方法。包括防抖模块，防抖模块具有防抖框、重心调节装置、多个线圈、多个磁石组、陀螺仪和三个霍尔传感器；防抖框可动地安装于壳体；镜头模块固定于防抖框；陀螺仪设置于镜头模组(改为整个模组)后部；多个磁石组沿镜头模块的周向方向均布于壳体的内侧；三个霍尔传感器安装于防抖框的三个位置处；多个线圈沿镜头模块的周向方向均布于防抖框，且每个线圈与一个磁石组相配合设置，以在每个线圈接收电流与相应磁石组配合带动防抖框运动；且电流根据陀螺仪的输出和/或霍尔传感器的输出确定；重心使防抖框等整体的重心与防抖框的转动中心重合。成像保持稳定，可有效克服因相机的振动或抖动产生的影像模糊的问题。

Description

防抖定焦镜头模组及其控制方法

技术领域

本发明涉及定焦镜头驱动装置领域，特别是涉及一种防抖定焦镜头模组及其控制方法。

背景技术

随着科技水平的不断发展进步，消费者对便携式数码相机的成像品质的要求越来越高，在数码相机上应用防抖技术成为了必然趋势，目前市面上大多数相机使用的基本都是CCD防抖技术，然而CCD防抖技术成像并不能保持足够稳定，存在不能够克服因相机的振动或抖动产生的影像模糊的现象。

发明内容

本发明旨在克服现有镜头防抖的至少一个缺陷，提供一种防抖定焦镜头模组及其控制方法，成像保持稳定，可有效克服因相机的振动或抖动产生的影像模糊的问题。

为此，一方面，本发明提出了一种防抖定焦镜头模组，包括壳体和设置于所述壳体内的镜头模块，以及防抖模块，所述防抖模块具有防抖框、重心调节装置、多个线圈、多个磁石组、陀螺仪和至少三个霍尔传感器；

所述防抖框可动地安装于所述壳体；所述镜头模块固定于所述防抖框；

所述陀螺仪直接或间接地连接于所述壳体，以在所述壳体抖动时输出角速度信号；

多个所述磁石组沿所述镜头模块的周向方向均布于所述壳体的内侧；

至少三个所述霍尔传感器安装于所述防抖框的至少三个位置处，以根据与所述磁石组的相对位置输出霍尔电压，从而可根据所述霍尔电压确定所述防抖框相对于所述镜头模块未抖动时的转动量信号；

多个所述线圈沿所述镜头模块的周向方向均布于所述防抖框，且每个所述线圈与一个所述磁石组相配合设置，以在每个所述线圈接收电流与相应所述磁石组配合带动所述防抖框运动；且所述电流根据所述陀螺仪的输出和/或所述霍尔传感器的输出确定；

所述重心调节装置安装于所述防抖框或所述镜头模块，以至少使所述防抖框、所述重心调节装置、所述多个线圈和所述镜头模块构成的整体的重心与所述防抖框的转动中心重合。

可选地，所述壳体包括前盖，所述前盖内侧设置有两个第一弹片座；

所述防抖框具有安装部和位于所述安装部径向外侧且开口超前的容装空间，所述安装部安装所述镜头模块，所述容装空间的底壁上设置有两个第二弹片座；且

所述防抖模块还包括：

中心支架，其上沿所述镜头模块的周向方向均布有四个球形关节；

两个第一弹片，每个所述第一弹片上设置有球形凹槽，且两个所述第一弹片分别安装于两个所述第一弹片座，且两个所述第一弹片的两个所述球形凹槽安装于相对设置的两个所述球形关节；和

两个第二弹片，每个所述第二弹片上设置有球形凹槽，且两个所述第二弹片分别安装于两个所述第二弹片座，且两个所述第二弹片的两个所述球形凹槽安装于其余相对设置的两个所述球形关节。

可选地，所述安装部的限定出所述容装空间的壁面上设置有与所述镜头模块同轴设置的环形槽；

所述重心调节装置为调节环，安装于所述环形槽。

可选地，所述线圈和所述磁石组均为4个，所述防抖框的四个壁面上均设置有卡座，每个所述线圈安装于一个所述卡座；

所述霍尔传感器为三个，所述防抖框的三个壁面上均设置有卡槽，每个所述霍尔传感器设置于一个所述卡槽内。

可选地，所述防抖定焦镜头模组还包括第一柔性线路板和八个锡柱；

所述防抖框的下部设有八个锡柱孔，每个所述锡柱安装于一个所述锡柱孔；

所述第一柔性线路板设置有八个线圈焊点和三个传感器焊点；

每个所述线圈的一端通过一个所述锡柱焊接于一个所述线圈焊点处；

每个所述霍尔传感器分别焊接于一个所述传感器焊点处，且插入一个所述卡槽。

可选地，所述防抖定焦镜头模组还包括：

线路板支架，设置于所述镜头模块尾部；

控制部，设置于所述壳体的后部，其上设置有第一插座和第二插座；

第二柔性线路板，连接于所述镜头模块；

所述第一柔性线路板和所述第二柔性线路板均安装于所述线路板支架，且所述第一柔性线路板的插头插入所述第一插座，所述第二柔性线路板的插头插入所述第二插座。

可选地，所述壳体包括：

中框，设置于所述防抖框的外侧，所述磁石组安装于所述中框内侧；

后盖，设置于所述中框的后端内侧；和

控制板支架，所述控制板支架安装于所述后盖的后侧；所述控制部安装于控制板支架。

另一方面，本发明还提供了一种上述防抖定焦镜头模组的控制方法，包括：

接收所述陀螺仪输出的角速度信号，根据所述角速度信号确定表示防抖定焦镜头模组的转动量的角度信号；以及接收所述霍尔传感器输出的霍尔电压，根据所述霍尔电压确定表示所述防抖框相对于所述镜头模块未抖动时的转动量信号；

根据所述角度信号和所述转动量信号生成控制信号，并将所述控制信号输入驱动系统控制每个所述线圈中的电流，产生相应的安培力，使所述防抖框带动所述镜头模块运动，返回所述接收所述陀螺仪输出的角速度信号，根据所述角速度信号确定表示防抖定焦镜头模组的转动量的角度信号；以及接收所述霍尔传感器输出的霍尔电压，根据所述霍尔电压确定表示所述防抖框相对于所述镜头模块未抖动时的转动量信号；直至所述角度信号和所述转动量信号之间的差值在预设范围内。

本发明的防抖定焦镜头模组及其控制方法中，采用了OIS技术(光学防抖)，是一种更加完善的防抖技术，在镜头内置一陀螺仪，陀螺仪侦测到微小的移动，并且会将信号传至微处理器立即计算需要补偿的位移量，然后根据镜头的抖动方向及位移量加以补偿，补偿镜组或镜片相应调整位置和角度，使成像保持稳定，从而有效的克服因相机的振动或抖动产生的影像模糊。

也即是说，本发明的防抖定焦镜头模组及其控制方法中采用陀螺仪来检测镜头的抖动，然后转动镜组调整其光轴进行补偿，该系统为光学系统，不会降低画质，从而使拍摄的影像能够充分展现原有的完美效果。在大屏幕、高分辨率的拍摄中，画面中的每一处瑕疵都是显而易见的，本发明的防抖定焦镜头模组即使手部出现轻微的抖动，画面也不会有一丝一毫的模糊。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的防抖定焦镜头模组的示意性剖视图；

图2是图1所示防抖定焦镜头模组的示意性爆炸图；

图3是图1所示防抖定焦镜头模组的示意性爆炸图；

图4是图1所示防抖定焦镜头模组的示意性爆炸图；

图5是图1所示防抖定焦镜头模组局部结构的示意性爆炸图；

图6是图1所示防抖定焦镜头模组局部结构的示意性爆炸图；

图7是图1所示防抖定焦镜头模组的示意性局部结构图；

图8是图1所示防抖定焦镜头模组局部结构的示意性主视图；

图9是图1所示防抖定焦镜头模组局部结构的示意性剖视图；

图10是图1所示防抖定焦镜头模组的控制电路图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的防抖定焦镜头模组的示意性结构图。如图1所示并参考图2至图10，本发明实施例提供了一种防抖定焦镜头模组，包括壳体20、设置于壳体20内的镜头模块30，以及防抖模块。防抖模块具有防抖框40、重心调节装置50、多个线圈61、多个磁石组62、陀螺仪和至少三个霍尔传感器71。

防抖框40可动地安装于壳体20，例如可转动地安装于壳体20内，且可具有至少一条旋转轴线，当然也可采用多条旋转轴线，例如球铰连接，优选地，防抖框40可具有两个相互垂直的旋转轴线，两个旋转轴线的交叉点可为防抖框40的转动中心。镜头模块30固定于防抖框40。陀螺仪设置仪直接或间接地连接于壳体20，例如设置于壳体20后部，还例如壳体20的后端设置有控制部75，陀螺仪设置于控制部75上，以在壳体20抖动时输出角速度信号。多个磁石组62沿镜头模块30的周向方向均布于壳体20的内侧。至少三个霍尔传感器71安装于防抖框40的至少三个位置处，以根据与磁石组62的相对位置输出霍尔电压，从而可根据霍尔电压确定防抖框40相对于镜头模块30未抖动时的转动量信号。

多个线圈61沿镜头模块30的周向方向均布于防抖框40，且每个线圈61与一个磁石组62相配合设置，以在每个线圈61接收电流与相应磁石组62配合带动防抖框40运动。电流根据陀螺仪的输出和/或霍尔传感器71的输出确定。如，防抖框40运动方向与陀螺仪感知运动方向相反，即每个线圈61接收电流与相应磁石组62配合带动防抖框40沿与陀螺仪感知运动方向相反的方向运动。电流可根据角速度信号和/或转动量信号确定。

重心调节装置50安装于防抖框40或镜头模块30，以至少使防抖框40、重心调节装置50、多个线圈61和镜头模块30构成的整体的重心与防抖框40的转动中心重合。

在本发明实施例中，可根据陀螺仪或霍尔传感器71检测到镜头模块30是否发生抖动，以及抖动后控制每个线圈61的电流，控制镜头模块30快速复位，即快速调整光轴进行补偿，进而使成像保持稳定，可有效克服因相机的振动或抖动产生的影像模糊的问题。

在本发明的一些实施例中，如图5和图6所示，壳体20包括前盖21、中框22和后盖23。前盖21后侧可设置定位柱，中框22前部可具有定位孔，定位柱与定位孔相配合。后盖23可与中框22点焊在一起。防抖框40具有安装部和位于安装部径向外侧且开口超前的容装空间。安装部安装镜头模块30。镜头模块30中镜筒外壁与防抖框40安装部的中央孔洞相配合。

前盖21内侧设置有两个第一弹片座24。容装空间的底壁上设置有两个第二弹片座41。且防抖模块还包括中心支架81、两个第一弹片82和两个第二弹片83。中心支架81上沿镜头模块30的周向方向均布有四个球形关节84。每个第一弹片82上设置有球形凹槽，且两个第一弹片82分别安装于两个第一弹片座24，可利用点胶固定。两个第一弹片82的两个球形凹槽安装于相对设置的两个球形关节84，即每个球形关节84卡入一个球形凹槽。每个第二弹片83上设置有球形凹槽，且两个第二弹片83分别安装于两个第二弹片座41，可利用点胶固定。两个第二弹片83的两个球形凹槽安装于其余相对设置的两个球形关节84。这样可使防抖框40可具有两个相互垂直的旋转轴线，可绕这两个旋转轴线旋转一定的角度。

进一步地，安装部的限定出容装空间的壁面上设置有与镜头模块30同轴设置的环形槽42。重心调节装置50为调节环，安装于环形槽42。重心调节环放入防抖框40上环形槽42中，之后可将重心调节环铆接在防抖框40上。为了使镜头模块30在自然状态下不会产生某一方向的转动力，也为了使镜头模块30防抖效果更好，要使防抖模块的重心与镜头防抖转动时的中心(X轴和Z轴的交点)重合，通过模拟计算给镜头模块30前部增加一个调节环，使防抖模块的重心前移，与转动中心重合。

在本发明的一些实施例中，线圈61和磁石组62均为4个，防抖框40的四个壁面上均设置有卡座43，每个线圈61安装于一个卡座43。霍尔传感器71为三个，防抖框40的三个壁面上均设置有卡槽44，每个霍尔传感器71设置于一个卡槽44内。在一些替代性实施例中，霍尔传感器71也可为四个，设置于防抖框40的四个壁面上。壳体20的中框22设置于防抖框40的外侧，磁石组62安装于中框22内侧，可采用胶接的方式安装。

进一步地，本实施中的防抖定焦镜头模组还包括第一柔性线路板72和八个锡柱73。防抖框40的下部设有八个锡柱孔，每个锡柱73安装于一个锡柱孔。第一柔性线路板72设置有八个线圈焊点721和三个传感器焊点。每个线圈61的一端通过一个锡柱73焊接于一个线圈焊点721处。每个霍尔传感器71分别焊接于一个传感器焊点处，且插入一个卡槽44。

在本发明的一些实施例中，防抖定焦镜头模组还包括线路板支架74、上述控制部75和第二柔性线路板76。线路板支架74设置于镜头模块30尾部，线路板支架74上可具有定位柱、镜头模块30的尾部可具有定位孔，定位柱和定位孔相配合。控制部75设置于壳体20的后部，其上设置有第一插座77和第二插座78。第二柔性线路板76连接于镜头模块30。第一柔性线路板72和第二柔性线路板76均安装于线路板支架74，且第一柔性线路板72的插头插入第一插座77，第二柔性线路板76的插头插入第二插座78。

进一步地，后盖23设置于中框22的后端内侧。壳体20还具有控制板支架79，控制板支架79通过点胶的方式安装于后盖23的后侧。控制部75安装于控制板支架79。控制部75可包括PCB板，控制板支架79下部设有定位柱，可与PCB板上的定位孔相配合。第二柔性线路板76和控制板支架79之间还设置有相互配合的定位柱和定位孔。

在本发明的一些实施例中，如图7所示，第一柔性线路板72和第二柔性线路板76的尾部在设计时刻意做长，进行弯折，以减少第一柔性线路板72和第二柔性线路板76对线圈61和磁石组62作用的扭力和折弯恢复力，即减少其对镜头防抖效果的影响；同时第一柔性线路板72和第二柔性线路板76均安装于线路板支架74可设有定位孔，可与线路板支架74和控制板支架79上设置的定位柱相配合，进行固定。进一步地，第二柔性线路板76的尾部排线设计在了两边，中部镂空，这样可以极大减少第二柔性线路板76对线圈61和磁石组62作用的扭力和折弯力恢复力，第一柔性线路板72排线集中设计在尾部中间，使其不对第二柔性线路板76产生干涉影响。

本发明实施例还提供了一种上述任一实施例中的防抖定焦镜头模组的控制方法，可为基于陀螺仪和霍尔传感器71的控制方法，包括如下步骤：

接收陀螺仪输出的角速度信号，根据角速度信号确定表示防抖定焦镜头模组的转动量的角度信号；以及接收霍尔传感器输出的霍尔电压，根据霍尔电压确定表示防抖框相对于镜头模块未抖动时的转动量信号；

根据角度信号和转动量信号生成控制信号，并将控制信号输入驱动系统控制每个线圈中的电流，产生相应的安培力，使防抖框带动镜头模块运动，返回接收陀螺仪输出的角速度信号，根据角速度信号确定表示防抖定焦镜头模组的转动量的角度信号；以及接收霍尔传感器输出的霍尔电压，根据霍尔电压确定表示防抖框相对于镜头模块未抖动时的转动量信号；直至角度信号和转动量信号之间的差值在预设范围内。优选地，预设范围可很小，也就是说，直至角度信号和转动量信号之间的差值为0，否则电流产生的安培力将该差值无限向0矫正。

在本发明的一些实施例中，当驱动系统收到控制模块输出的顺时针转动补正的信号时，向一些线圈61中输入电流，以使线圈61在相应磁石组62所形成的磁场中受安培力作用，根据安培左手定则，线圈61所受安培力合力方向为顺时针方向；同时，相对设置的另一些线圈61中也输入电流，线圈61也受一顺时针方向的安培力合力，带动防抖框40顺时针运动。当驱动系统收到控制模块输出的逆时针转动补正的信号时，向一些线圈61中输入电流，以使线圈61在相应磁石组62所形成的磁场中受安培力作用，根据安培左手定则，线圈61所受安培力合力方向为逆时针方向；同时，相对设置的另一些线圈61中也输入电流，线圈61也受一逆时针方向的安培力合力，带动防抖框40逆时针运动。

在本发明的一些实施例中，如图8至10所示，霍尔传感器71生成与固定在中框22内壁上的磁石组62的磁力对应的感应电流，即霍尔传感器71按照与磁石组62的相对位置，输出表示镜头模块30相对位置的霍尔电压，霍尔电压经过放大电路放大，ADC将霍尔电压变换为数字信号，作为位置信号输出。陀螺仪输出模拟的角速度信号GYRO-X轴和GYRO-Z轴，信号经过放大电路放大，ADC通过分时将来自霍尔传感器71和陀螺仪的输出信号数字化并输出。高频滤波器(HPF)除去从陀螺仪中输出的角速度信号中所包含的直流成分，提取反映防抖定焦镜头模组，即整个模组的抖动的角速度信号的高频成分。积分电路将HPF输出的角速度信号(Gyro-X，Gyro-Z)积分，生成表示防抖定焦镜头模组的转动量的角度信号。存储器接收积分电路的输出信号以及ADC的输出的霍尔传感器信号，将该两个输出信号在规定的存储器区域中存储和保持。CPU根据积分电路的输出信号以及ADC的输出的霍尔传感器信号之间的差值来判断控制信号。伺服电路接收到来自CPU的信号，输出对线圈61控制的数字信号，DAC将来自伺服电路的信号转化为模拟信号，经过放大线路放大，输入到线圈61中，控制其对镜头模块30的抖动进行相应的补偿。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (5)

1.一种防抖定焦镜头模组，包括壳体和设置于所述壳体内的镜头模块，其特征在于，

还包括防抖模块，所述防抖模块具有防抖框、重心调节装置、多个线圈、多个磁石组、陀螺仪和至少三个霍尔传感器；

所述防抖框可动地安装于所述壳体；

所述镜头模块固定于所述防抖框；

所述陀螺仪直接或间接地连接于所述壳体，以在所述壳体抖动时输出角速度信号；

多个所述磁石组沿所述镜头模块的周向方向均布于所述壳体的内侧；

至少三个所述霍尔传感器安装于所述防抖框的至少三个位置处，以根据与所述磁石组的相对位置输出霍尔电压，从而可根据所述霍尔电压确定所述防抖框相对于所述镜头模块未抖动时的转动量信号；

多个所述线圈沿所述镜头模块的周向方向均布于所述防抖框，且每个所述线圈与一个所述磁石组相配合设置，以在每个所述线圈接收电流与相应所述磁石组配合带动所述防抖框运动；且所述电流根据所述陀螺仪的输出和/或所述霍尔传感器的输出确定；

所述重心调节装置安装于所述防抖框或所述镜头模块，以至少使所述防抖框、所述重心调节装置、所述多个线圈和所述镜头模块构成的整体的重心与所述防抖框的转动中心重合；

所述壳体包括前盖，所述前盖内侧设置有两个第一弹片座；

所述防抖框具有安装部和位于所述安装部径向外侧且开口超前的容装空间，所述安装部安装所述镜头模块，所述容装空间的底壁上设置有两个第二弹片座；且

所述防抖模块还包括：

中心支架，其上沿所述镜头模块的周向方向均布有四个球形关节；

两个第一弹片，每个所述第一弹片上设置有球形凹槽，且两个所述第一弹片分别安装于两个所述第一弹片座，且两个所述第一弹片的两个所述球形凹槽安装于相对设置的两个所述球形关节；和

两个第二弹片，每个所述第二弹片上设置有球形凹槽，且两个所述第二弹片分别安装于两个所述第二弹片座，且两个所述第二弹片的两个所述球形凹槽安装于其余相对设置的两个所述球形关节；

所述安装部的限定出所述容装空间的壁面上设置有与所述镜头模块同轴设置的环形槽；

所述重心调节装置为调节环，安装于所述环形槽；

所述陀螺仪或霍尔传感器用于检测镜头模块是否发生抖动，控制抖动后每个线圈的电流，控制镜头模块快速复位，即快速调整光轴进行补偿。

2.根据权利要求1所述的防抖定焦镜头模组，其特征在于，

所述线圈和所述磁石组均为4个，所述防抖框的四个壁面上均设置有卡座，每个所述线圈安装于一个所述卡座；

所述霍尔传感器为三个，所述防抖框的三个壁面上均设置有卡槽，每个所述霍尔传感器设置于一个所述卡槽内。

3.根据权利要求2所述的防抖定焦镜头模组，其特征在于，

还包括第一柔性线路板和八个锡柱；

所述防抖框的下部设有八个锡柱孔，每个所述锡柱安装于一个所述锡柱孔；

所述第一柔性线路板设置有八个线圈焊点和三个传感器焊点；

每个所述线圈的一端通过一个所述锡柱焊接于一个所述线圈焊点处；

每个所述霍尔传感器分别焊接于一个所述传感器焊点处，且插入一个所述卡槽。

4.根据权利要求3所述的防抖定焦镜头模组，其特征在于，

还包括：

线路板支架，设置于所述镜头模块尾部；

控制部，设置于所述壳体的后部，其上设置有第一插座和第二插座；

第二柔性线路板，连接于所述镜头模块；

所述第一柔性线路板和所述第二柔性线路板均安装于所述线路板支架，且所述第一柔性线路板的插头插入所述第一插座，所述第二柔性线路板的插头插入所述第二插座。

5.根据权利要求4所述的防抖定焦镜头模组，其特征在于，

所述壳体包括：

中框，设置于所述防抖框的外侧，所述磁石组安装于所述中框内侧；

后盖，设置于所述中框的后端内侧；和

控制板支架，所述控制板支架安装于所述后盖的后侧；所述控制部安装于控制板支架。