CN110500479B - 一种能带动相机模组的防抖微型云台 - Google Patents

Abstract

本发明属于防抖云台技术领域，具体涉及一种能带动相机模组的防抖微型云台，包括定位座、相机模组载体、至少一组磁石、磁石载体、至少一组独立线圈、至少一組弹性组件以及电路板，独立线圈固定在所述定位座上，独立线圈还与电路板电性连接，定位座、独立线圈、电路板组成一个不动结构；相机模组载体与磁石载体固定连接，磁石安装在磁石载体上，相机模组载体、磁石载体、磁石组成一个活动结构；还包括至少一組弹性组件，不动结构、活动机构及弹性组件形成一个具有多轴旋转自由度的弹性组件振子系统。本发明解决了现有技术中光学部件和图像传感器、致动器中的磁石和云台中的磁石之间有相对移动，影像防抖效果及增加功耗的问题。

Description

一种能带动相机模组的防抖微型云台

技术领域

本发明属于防抖云台技术领域，具体涉及一种能带动相机模组的防抖微型云台。

背景技术

近年来具有定焦广角(视角超过80度)拍摄功能的移动装置十分普及，应用范围亦不断扩展，包括航拍、运动相机、以及行车记录仪。在拍照及拍影片时，很可能受到外来振动而出现模糊或晃动，影响照片及影片质素。当振动比较激烈，或在低光情况下，这问题会更加严重。

为了解决上述问题，市场上已经出现很多现有防抖技术。主流所述现有技术通过读取振动传感器(例如：陀螺仪及加速传感器)，计算振动波形以及所需的补偿角度，通过电子、光学、或机械方法补偿因振动做成的影像模糊及晃动，达致改进影像质素的效果。

现有技术按振动补偿方法分为三类，包括电子影像稳定器(Electronic Imagestabilizer,EIS)、光学影像稳定器(Optical Image stabilizer,OIS)、以及防抖云台(Gimbal Stabilizer,GS)。EIS、OIS、以及GS各有优点及缺点。

EIS是通过电子方法，达致防抖效果。在拍摄时，EIS会跟据计算的振动波形，调整每一帧影像的位置，抵消因振动做成的影像晃动。由于EIS不需要额外的致动器，所以EIS的主要优点是成本低，无需额外重量及体积。

OIS是通过光学及机械方法，利用致动器移动光学部件(可以是相机中的一片，一组或所有镜片)，达致光学部件和图像传感器之间出现相对运动，改变光路(Optical Path)及成像圈(Image Circle)位置，抵消因振动做成的影像晃动。由于OIS是在拍摄每一帧影像中不断作出光学补偿，因此能抵消每一帧影像曝光时的抖动，可以达致比EIS更佳的影像质素。

GS是通过机械方法，驱动整个包含镜片及图像传感器的相机模组，作出和振动方向相反，但振幅接近的运动，振消因振动做成的晃动。在防抖过程中，由于光学部件和图像传感器之间没有相对运动，所以影像质素及防抖效果在影像边缘不会出现下降，亦不需要因为防抖牺牲镜头的部份光学解像度，以及图像传感器部份解像度。因此，GS的防抖效果及影像质素比EIS及OIS有优势，所述优势在广角相机模组中更突出。

EIS的主要缺点昰无法补偿每一个帧中的影像晃动，这是由于EIS通过调整每一帧影像的位置，抵消因振动做成的影像晃动。所以，EIS开启后拍摄的影像会较容易出现因影像晃动做成的模糊。

另一个EIS缺点是牺牲了图像传感器的解像度。在EIS开启时，图像传感器或图像处理器需要按计算振动波形剪裁合适的影像，作为最终影像。在剪裁过程中，解像度会下降，所述最终影像会比图像传感器最大的解像度低。因此，EIS会牺牲图像传感器最大的解像度，降低影像质素。

相对EIS，OIS的主要缺点是需要额外的致动器，所以需要较高的额外成本、较大的额外空间、以及较高的额外重量。

相对GS，OIS的主要缺点是牺牲镜头的部份光学解像度。在OIS过程中，影像圈在图像传感器上的位置会不断改变。为了避免成像圈超出在OIS过程中超出图像传感器，成像圈必须因为OIS而扩大，但这会浪费了镜头应有的解像度。另一方面，在OIS过程中，当成像圈的位置较偏时，成像圈边缘会更靠近图像传感器。由于大部份镜头的在边缘模糊度及畸变度都比中心严重，因此一般OIS的影像解像度及防抖效果都不及GS，这问题在广角相机模组中更明显。

虽然GS的影像质素及防抖效果比OIS及EIS有明显优势，但是GS需要能驱动整个相机模组的致动器。由于相机模组的重量及大小远比镜头多，因此现有的GS致动器的成本、重量、体积及功耗通常较高，不适合应用在小型移动装置，或者会减少移动装置电池的续航时间。

主流的GS技术采用了滚珠轴承或其他带有摩擦力的接触点，作为固定及可动部件之间的机械支撑结构。由于所述支撑结构的摩擦力和可动部件的速度之间是非线性的关系，因此所述支撑结构增加了非线性的摩擦力，摩擦力可以影响防抖效果。尤其是当振动比较微细及方向常常改变时，影响会更加明显。

而现有的微型GS没有采用带有摩擦力的接触点，所以不会出现所述摩擦力带来的缺点。但是，由于相机模組是被整合在微型GS致动器之中，当更换相机模組零件(例如镜头及影像传感器)时，可能需要改动微型GS致动器设计，减少了所述致动器的兼容性及增加改动零件的成本。另外，微型GS并不支持电磁力式自动对焦及变焦致动器，局限了应用范围。电磁力式致动器(最常用的一种致动器；例如：音圈马达及无刷马达)利用磁石及线圈产生的电磁力，推动镜头部件，达致自动对焦或变焦功能。最后，当相机模組出现不良(例如影像传感器不良)，整个所述致动器亦需要报废，增加了生产成本。

现有技术中光学部件和图像传感器之间有相对移动，导致影像质量低，防抖效果并不理想。再者，现有相机模組中的电磁力式致动器(例如自对对焦致动器)和磁石有相对运动，所以会出现电磁力式致动器中的磁石和云台中的磁石之间互相干预，影响防抖效果及增加功耗，这对微型云台极为不利。

发明内容

本发明提供一种能带动相机模组的防抖微型云台，以解决现有技术中光学部件和图像传感器、致动器中的磁石和云台中的磁石之间有相对移动，影像防抖效果及增加功耗的问题。

本发明实施例提供一种能带动相机模组的防抖微型云台,包括定位座、相机模组载体、至少一组磁石、磁石载体、至少一组独立线圈、至少一組弹性组件以及电路板，所述独立线圈固定在所述定位座上，所述独立线圈还与所述电路板电性连接，所述定位座、所述独立线圈、所述电路板组成一个不动结构；

所述相机模组载体与所述磁石载体固定连接，所述磁石安装在所述磁石载体上，所述相机模组载体、所述磁石载体、所述磁石组成一个活动结构；

作为本发明的优选方式，还包括至少一組弹性组件，所述弹性组件的一端与所述定位座连接，另一端与所述相机模组载体连接，所述不动结构、所述活动机构及所述弹性组件形成一个具有多轴旋转自由度的弹性组件振子系统。

作为本发明的优选方式，所述定位座上设有4个成矩形分布的独立线圈板，所述独立线圈板上设有用于搭载线圈的凸台。

作为本发明的优选方式，所述相机模组载体为矩形，在其每条边的两端设有第一突起；

所述相机模组载体位于4个所述独立线圈板所限制的区域内。

作为本发明的优选方式，所述磁石载体由4个相互连接且与所述独立线圈板一一对应的载体板组成，所述载体板的上边和两侧边设有用于阻挡所述磁石移动的翻边结构，所述磁石载体的下边设有第二突起。

作为本发明的优选方式，所述磁石载体的制作材料为导磁材料。

作为本发明的优选方式，所述电路板包括第一刚性电路板和第一柔性电路板，所述第一刚性电路板相对的至少一个角上各连接有条状的第一柔性电路板，所述第一柔性电路板上还设有第一插座；

所述第一刚性电路板上设有振动传感器和防抖控制芯片。

作为本发明的优选方式，所述相机模组载体上连接相机模组。

作为本发明的优选方式，所述相机模组包括镜头、自动对焦致动器以及相机模组电路板，三者彼此连接成一个整体，所述相机模组电路板包括第二刚性电路板、第三刚性电路板以及第二柔性电路板；

所述第二刚性电路板为矩形，在其相对的至少一个角上各连接有条状的第二柔性电路板，所述第二柔性电路板的末端设有第三刚性电路板，所述第三刚性电路板上还连接有第二插座。

作为本发明的优选方式，所述第一插座和所述第二插座连接。

作为本发明的优选方式，所述弹性组件为蛇形弹性组件。

本发明的有益效果在于：定位座、独立线圈、电路板组成一个不动结构，相机模组载体、磁石载体、磁石组成一个活动结构，利用通电的独立线圈在磁场中产生的安培力驱动相机模组载体运动，结合防抖控制芯片控制独立线圈的电流方向，实现抵消拍摄时的振动干扰以消除影像的模糊，改善影像或影片的素质。本发明支撑结构的接触点不会出现带有摩擦力的接触点，防抖动过程中不会出现非线性的摩擦力，应对比较细微及方向常常改变的振动的效果较好。并且不需要复杂的机械传动结构，因此其具有结构简单紧凑、组装方便、体积小巧、重量轻、成本低、功耗低的优点，有利于大规模生产和应用。

另外，本发明的结构是磁石运动而线圈不运动，所以不会出现电磁力式自动对焦致致动器中的磁石和云台中的磁石之间互相干预的问题，不影响防抖效果也不增加功耗，极其适合微型致动器的应用领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构展开图；

图2为本发明实施例的云台部分结构图；

图3为本发明实施例的电路板机构图；

图4为本发明实施例的相机模组部分结构图；

图5为本发明实施例的定位座结构图；

图6为本发明实施例的相机模组载体结构图；

图7为本发明实施例的磁石载体结构图。

其中，1、磁石载体，2、磁石，3、独立线圈，4、相机模组载体，5、弹性组件，6、定位座，7、电路板，8、第一柔性电路板，9、第一刚性电路板，10、防抖控制芯片，11、振动传感器，12、第一插座，13、镜头，14、致动器，15、第二柔性电路板，16、第三刚性电路板，17、第二插座，18、第二刚性电路板，19、独立线圈板，20、凸台，21、第一突起，22、第二突起，23、载体板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例公开了一种能带动相机模组的防抖微型云台,参照图1至图7所示，包括定位座6、相机模组载体4、至少一组磁石2、磁石载体1、至少一组独立线圈3、至少一組弹性组件5以及电路板7。独立线圈3固定在定位座6上，独立线圈3还与电路板7电性连接，定位座6、独立线圈3、电路板7组成一个不动结构；相机模组载体4与磁石载体1固定连接，磁石2安装在磁石载体1上，相机模组载体4、磁石载体1、磁石2组成一个活动结构。还包括至少一組弹性组件5，弹性组件5可以选用蛇形弹簧，弹性组件5呈倾斜姿态且对称分布在同一竖直平面内，弹性组件5的一端与定位座6连接，另一端与相机模组载体4连接，不动结构、活动机构及弹性组件5形成一个具有多轴旋转自由度的弹性组件振子系统。当独立线圈3通电后即受到安培力作用，相机模组便可受安培力的驱动绕相机模组的轴心做旋转运动。通过改变每组线圈的电流及方向，可以改变磁场力矩，达致相机模组围绕弹性组件振子系统的轴心旋转。弹性组件振子系统的轴心在运动过程中或有其他外力作用在活动结构时不会出现位移，当相机模组载体4相对不动结构的旋转和外来旋转振动的方向相反，但幅度接近时，便能抵消振动，达致至少一轴的防抖效果，减少因振动而影响影像及图像的质素。当独立线圈断电时，安培力消失，弹性组件振子系统便能复位。

定位座6是承载本发明其它部件的载体，包括一个矩形的底部结构，在底部结构上设有用于装配时承载导电线路的沟槽结构和做连接用的卡扣，同时还设有4个垂直于定位座且成矩形分布的独立线圈板19，独立线圈板19上设有用于搭载线圈的凸台20，独立线圈3就安装在凸台20的外围。

相机模组载体4为矩形体，体位于4个独立线圈板19所限制的区域内，其每条边的两端设有第一突起21。

磁石载体1由4个相互连接且与独立线圈板19一一对应的载体板23组成，载体板23的上边和两侧边设有用于阻挡磁石移动的翻边结构，磁石载体1的下边设有第二突起22，所述相机模组载体4与磁石载体1连接。优选地，磁石载体1的制作材料为导磁材料，依靠磁力将磁石和磁石载体固定为一体，这样能够方便磁石的装配，简化磁石载体1的机械结构。

相机模组载体4的第一突起21一方面用于卡接磁石载体1，另一方面用于连接弹性组件5，实现弹性组件5与定位座6的连接，能够简化本发明的结构，进一步提高本发明的装配工艺。

在上述实施例的基础上又一实施例，在电相机模组载体4上连接相机模组，相机模组和致动器连接为一体，组成一套带相机模组的微型云台。

电路板7包括第一刚性电路板9和第一柔性电路板8，第一刚性电路板9相对的两个角上各连接有条状的第一柔性电路板8，第一柔性电路板8上还设有第一插座12，第一刚性电路板9上设有振动传感器11和防抖控制芯片10，防抖控制芯片10通过读取振动传感器11，计算振动讯号，输出所需的控制讯号，改变独立线圈3的电流及方向，达致防抖效果。

相机模组包括镜头13、制动器14以及相机模组电路板，三者彼此连接成一个整体，相机模组电路板包括第二刚性电路板18、第三刚性电路板16以及第二柔性电路板15。第二刚性电路板18为矩形，在其相对的两个角上各连接有条状的第二柔性电路板15，第二柔性电路板15的末端设有第三刚性电路板16，第三刚性电路板16上还连接有第二插座17，第一插座12和第二插座17连接。为了给活动结构和相机模组提供其移动所需的自由度，所以在电路板和相机模组电路板上均设有柔性电路板。

在本发明的装配上，相机模组可以和云台的相机模组载体连接，并且在相机模组和云台的外围设有外壳，所述外壳和定位座6上的卡位连接，在跌落或拉力可靠性测试中能避免所述的外壳和云台分离。这种结构装配过程简单，便于生产和后期维修，，因此可以大大降低产品的价格和后期维护费用。另外，本发明是磁石2运动而线圈不运动，所以不会出现电磁力式致动器中的磁石和云台中的磁石2之间互相干预的问题，不影响防抖效果也不增加功耗，极其适合微型致动器的应用领域。

本发明是磁石设置可以包括两组磁石2，每组磁石2由两对磁石2组成，每对磁石2设于磁石载体1的任意一组相对的载体板23上，每对磁石2由两块磁场方向相反的磁石2上、下并排设置组成，同时还包括与磁石2对数相同且与磁石2对应设置的独立线圈3及弹性组件5。通过调整两组独立线圈3电流方向及大小，便能达致两轴防抖效果。

在两组磁石的基础上，还可以包括三组磁石2，其中两组磁石2的磁场方向相反的磁石2上、下并排设置组成，另一组磁石2左、右并排设置组成，通过调整三组独立线圈3电流方向及大小，便能达致三轴防抖效果。

为了不影响独立线圈3及电路板7的正常工作，定位座6的制作材料为非导电材料。

为了减少云台对外在部件及外在部件对图像传感器的高频电磁波干扰，外壳的制作材料为能屏蔽高频电磁波的材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种能带动相机模组的防抖微型云台,其特征在于，包括定位座、相机模组载体、至少一组磁石、磁石载体、至少一组独立线圈、至少一组 弹性组件以及电路板，所述独立线圈固定在所述定位座上，所述独立线圈还与所述电路板电性连接，所述定位座、所述独立线圈、所述电路板组成一个不动结构；

所述相机模组载体与所述磁石载体固定连接，所述磁石安装在所述磁石载体上，所述相机模组载体、所述磁石载体、所述磁石组成一个活动结构；

还包括至少一组 弹性组件，所述弹性组件呈倾斜姿态且对称分布在同一竖直平面内，所述弹性组件的一端与所述定位座连接，另一端与所述相机模组载体连接，所述不动结构、所述活动结构及所述弹性组件形成一个具有多轴旋转自由度的弹性组件振子系统；

所述电路板包括第一刚性电路板和第一柔性电路板，所述第一刚性电路板相对的至少一角上各连接有条状的第一柔性电路板，所述第一柔性电路板上还设有第一插座，所述第一刚性电路板上设有振动传感器和防抖控制芯片；

所述相机模组载体上连接相机模组，所述相机模组包括镜头、致动器以及相机模组电路板，三者彼此连接成一个整体，所述相机模组电路板包括第二刚性电路板、第三刚性电路板以及第二柔性电路板；

所述第二刚性电路板为矩形，在其相对的至少一个角上各连接有条状的第二柔性电路板，所述第二柔性电路板的末端设有第三刚性电路板，所述第三刚性电路板上还连接有第二插座，所述第一插座和所述第二插座连接。

2.根据权利要求1所述的能带动相机模组的防抖微型云台,其特征在于，所述定位座上设有4个成矩形分布的独立线圈板，所述独立线圈板上设有用于搭载线圈的凸台。

3.根据权利要求2所述的能带动相机模组的防抖微型云台,其特征在于，所述相机模组载体为矩形，在其每条边的两端设有第一突起；

所述相机模组载体位于4个所述独立线圈板所限制的区域内。

4.根据权利要求3所述的能带动相机模组的防抖微型云台,其特征在于，所述磁石载体由4个相互连接且与所述独立线圈板一一对应的载体板组成，所述载体板的上边和两侧边设有用于阻挡所述磁石移动的翻边结构，所述磁石载体的下边设有第二突起。

5.根据权利要求1所述的能带动相机模组的防抖微型云台,其特征在于，所述磁石载体的制作材料为导磁材料。

6.根据权利要求1所述的能带动相机模组的防抖微型云台,其特征在于，所述弹性组件为蛇形弹性组件。

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