CN111812911B - 光学图像防抖装置、照相机及便携式电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学图像防抖装置、照相机及便携式电子设备，光学图像防抖装置包括底座、第一支撑件、第二支撑件、第一旋转轴、第二旋转轴、第一悬挂组件和第二悬挂组件；第一支撑件设置于底座上方，第二支撑件设置于第一支撑件上方；第一悬挂组件与第一支撑件连接；第二悬挂组件与第二支撑件连接；第一旋转轴设置于底座与第一支撑件之间，第一支撑件与底座能绕第一旋转轴相对转动；第二旋转轴设置于第一支撑件与第二支撑件之间，第二支撑件与第一支撑件能绕第二旋转轴相对转动。本发明能够提高防抖补偿精准度，改善图像效果。

Description

光学图像防抖装置、照相机及便携式电子设备

技术领域

本发明涉及光学图像防抖装置、照相机及便携式电子设备。

背景技术

摄像装置被普遍应用在照相机以及手机、平板、笔记本等便携式电子设备上。

光学图像防抖（Optical Image Stabilization，缩写OIS）装置的目的是补偿相机抖动，即通常由用户手移动引起的相机设备的振动，该振动降低了图像传感器捕获的图像的质量。

现有技术中，OIS装置通过4个致动器驱动相机模块绕垂直于透镜光轴的两个假想旋转轴转动，每2个致动器为一组，每组的2个致动器分别位于一个假想旋转轴的两侧，分别提供沿透镜光轴方向的与倾斜方向相反的分力，由于4个致动器同时作用于相机模块，当绕一个假想旋转轴的转动时，制动器也会驱动相机模块绕另一个假想旋转轴发生转动，也就是说，绕两个假想旋转轴的转动是耦合的，这对于精确补偿相机模块的倾斜，是非常不利的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学图像防抖装置、照相机及便携式电子设备，提高防抖补偿精准度，可获得高质量的图像效果。

本发明的技术方案如下：

一种光学图像防抖装置，包括底座、第一支撑件、第二支撑件、第一旋转轴、第二旋转轴、第一悬挂组件和第二悬挂组件；所述第一支撑件设置于所述底座上方，所述第二支撑件设置于所述第一支撑件上方；所述第一悬挂组件与所述第一支撑件连接，所述第一悬挂组件能够提供所述第一支撑件沿所述光学图像防抖装置的中心轴方向的回复力；所述第二悬挂组件与所述第二支撑件连接，所述第二悬挂组件能够提供所述第二支撑件沿所述中心轴方向的回复力；所述第一旋转轴设置于所述底座与所述第一支撑件之间，所述第一支撑件与所述底座能绕所述第一旋转轴相对转动；所述第二旋转轴设置于所述第一支撑件与所述第二支撑件之间，所述第二支撑件与所述第一支撑件能绕所述第二旋转轴相对转动。

一种照相机，包括相机模块和上述的光学图像防抖装置，所述相机模块固定连接于所述第二支撑件上方。

一种便携式电子设备，包括上述的照相机。

本发明的有益效果在于：

1）通过设置第二支撑件以及设置在第二支撑件下方的第二旋转轴，使第二支撑件与第一支撑件只能绕第二旋转轴相对转动，通过在第二支撑件下方增加第一支撑件以及位于第一支撑件和底座之间的第一旋转轴，使第一支撑件与底座只能绕第一旋转轴相对转动。由于第一支撑件和第二支撑件之间被第二旋转轴限制，第二支撑件还可以带动第一支撑件绕第一旋转轴转动，从而实现第二支撑件具有绕第一旋转轴和绕第二旋转轴两个方向的旋转自由度，且，由于被第一旋转轴和第二旋转轴限制，当绕一个旋转轴转动时，并不会使第二支撑件同时绕另一个旋转轴转动。也就是说，本发明的绕第一旋转轴和绕第二旋转轴的转动之间是独立的，互不影响，能够对相机模块的抖动进行精准补偿，提高相机模块捕获的图像的质量。

2）通过设置承载相机模块的第二支撑件，使本发明的光学图像防抖装置可以通过模块化的方式和现有任何相机模块结合，无需改变相机模块的内部结构。

附图说明

图1为本发明一具体实施例的光学图像防抖装置的爆炸结构示意图。

图2为图1所示光学图像防抖装置的组合结构示意图。

图3为图1所示光学图像防抖装置的去掉保护壳的组合结构示意图。

图4为图3所示结构的俯视图。

图5为图4中沿A-A的截面示意图。

图6为图4中沿B-B的截面示意图。

图7为本发明一具体实施例的SMA致动器的结构示意图。

图8为本发明一具体实施例的第一弹性件的结构示意图。

图9为本发明一具体实施例的第一支撑件的结构示意图。

图10为本发明一具体实施例的第二支撑件的结构示意图。

图11为本发明一具体实施例的底座的结构示意图。

图12为本发明一具体实施例的线路板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

本发明的光学图像防抖装置，主要用于补偿相机模块抖动，可应用于照相机及包含照相机的所有便携式电子设备中，例如，照相机、移动电话、平板、电脑等。

参考图1-6，本发明公开了一种光学图像防抖装置，包括底座10、第一支撑件20、第二支撑件30、第一旋转轴40、第二旋转轴50、第一悬挂组件60和第二悬挂组件70。第一支撑件20设置于底座10上方，第二支撑件30设置于第一支撑件20上方；相机模块固定连接于第二支撑件30上方，第一悬挂组件60与第一支撑件20连接，第一悬挂组件60能够提供第一支撑件20沿光学图像防抖装置的中心轴O方向的回复力；第二悬挂组件70与第二支撑件30连接，第二悬挂组件70能够提供第二支撑件30沿中心轴O方向的回复力；第一旋转轴40设置于底座10与第一支撑件20之间，第一支撑件20与底座10能绕第一旋转轴40相对转动；第二旋转轴50设置于第一支撑件20与第二支撑件30之间，第二支撑件30与第一支撑件20能绕第二旋转轴50相对转动。优选的，第一旋转轴40的延伸方向与中心轴O垂直，第二旋转轴50的延伸方向与中心轴O垂直，第一旋转轴40的延伸方向和第二旋转轴50的延伸方向成一定角度。第一旋转轴40和第二旋转轴50限定了第二支撑件30绕第一旋转轴40和绕第二旋转轴50的转动，本发明的绕第一旋转轴40和绕第二旋转轴50的转动之间是独立的，互不影响，能够对相机模块的抖动进行精准补偿，提高相机模块捕获的图像的质量。

第一旋转轴40的延伸方向401与第二旋转轴50的延伸方向501之间的角度可以为非零任意值，为了便于计算，优选的，第一旋转轴40的延伸方向401与第二旋转轴50的延伸方向501垂直，使光学图像防抖装置能够从垂直于中心轴O的两个互相垂直的方向上对抖动进行补偿，即将抖动发生的倾斜分解为沿垂直于中心轴O的两个互相垂直的方向的分转动。

优选的，本发明的光学图像防抖装置包括均与第二支撑件30连接的第一致动器和第二致动器，第一致动器用于驱动第二支撑件30绕第一旋转轴40转动，第二致动器用于驱动第二支撑件30绕第二旋转轴50转动。

第一致动器包括2个，分别位于第一旋转轴40的两侧，第二致动器包括2个，分别位于第二旋转轴50的两侧，两个第一致动器和两个第二致动器关于中心轴O对称设置。在本具体实施例中，第一致动器和第二致动器均为SMA致动器80。

形状记忆合金（Shape Memory Alloys，缩写SMA）是集温度感知及驱动为一体的新型功能材料。由于其具有非常高的能量密度，尤其适合于制作体积小的驱动装置。优选的，本发明采用SMA致动器80，以满足小型化的需求。每2个SMA致动器80为一组，分别用来驱动绕第一旋转轴40的转动和绕第二旋转轴50的转动，每组的2个SMA致动器80距离中心轴O的距离相同。当发生抖动时，相机模块偏离初始位置，SMA致动器80能够驱动第二支撑件30通过绕第一旋转轴40和/或绕第二旋转轴50转动，使第二支撑件30恢复至初始位置，从而带动相机模块恢复至初始位置，以抵消抖动。

具体的，参考图7，SMA致动器80包括一根SMA丝线801，SMA丝线801的两端分别设置第一连接部802和第二连接部803，第一连接部802和第二连接部803固定连接于底座10和第二支撑件30二者之一，SMA丝线801的中间悬挂于底座10和第二支撑件30二者之另一，整体呈V型，第一连接部802和第二连接部803还用于与外部电源相连接。在本具体实施例中，第二支撑件30和底座10均为正方形，在第二支撑件30的四个角上设有凹槽301，SMA丝线801的中间悬挂于凹槽301内，第一连接部802和第二连接部803通过紧固件固定于底座10的外侧壁101，当通电时，通过通电加热使SMA丝线801的形状收缩，以提供驱动力。

优选的，参考图4-6，第一旋转轴40为第一圆柱凸起，第一圆柱凸起的延伸方向与第一旋转轴40的延伸方向401一致，第一圆柱凸起设于底座10和第一支撑件20二者之一，与第一圆柱凸起配合的第一圆柱凹槽设于底座10和第一支撑件20二者之另一，第一圆柱凸起的延伸方向与中心轴O垂直。第一圆柱凸起可以是一个长度较长的圆柱凸起结构，也可以是在同一直线上的多段长度较短的圆柱凸起结构，在本具体实施例中，第一圆柱凸起的数量为2个，在其它可实现的实施例中，第一圆柱凸起也可以为1个，或者为3个及以上。

优选的，参考图4-6，第二旋转轴50为第二圆柱凸起，第二圆柱凸起的延伸方向与第二旋转轴50的延伸方向501一致，第二圆柱凸起设于第一支撑件20与第二支撑件30二者之一，与第二圆柱凸起配合的第二圆柱凹槽设于第一支撑件20与第二支撑件30二者之另一，第二圆柱凸起的延伸方向与中心轴O垂直。第二圆柱凸起可以是一个长度较长的圆柱凸起结构，也可以是在同一直线上的多段长度较短的圆柱凸起结构，在本具体实施例中，第二圆柱凸起的数量也为2个，在其它可实现的实施例中，第二圆柱凸起的数量也可以为1个、或3个及以上。

参考图4-6，在本具体实施例中，第一悬挂组件60连接第一支撑件20和底座10，第二悬挂组件70连接第二支撑件30和第一支撑件20。具体的，第一悬挂组件60包括两个第一弹性件601，两个第一弹性件601分别位于第一旋转轴40两侧，优选的，两个第一弹性件601关于第一旋转轴40对称，第二悬挂组件70包括两个第二弹性件701，两个第二弹性件701分别位于第二旋转轴50两侧，优选的，两个第二弹性件701关于第二旋转轴50对称。

为了降低装置整体的高度和体积，优选的，第一弹性件601和第二弹性件701均为片状。参考图8，在本具体实施例中，第一弹性件601和第二弹性件701相同，包括第一弹性部6011和第二弹性部6012，第一弹性部6011和第二弹性部6012的连接处设有第一安装部6013，第一弹性部6011的远离第二弹性部6012的端部设有第二安装部6015，第二弹性部6012的远离第一弹性部6011的端部设有第三安装部6014，第一安装部6013用于固定于一连接件，第二安装部6015和第三安装部6014用于固定于另一连接件，安装后，整体呈V型，该设计可以提供沿中心轴O方向的回复力，同时提高向其它方向运动的刚度。优选地，第一弹性部6011和第二弹性部6012相垂直，第一弹性件601包括两个，分别设置在第一旋转轴40的两侧，且到第一旋转轴40的距离相同，第二弹性件701包括两个，分别设置在第二旋转轴50的两侧，且到第二旋转轴50的距离相同。

为了进一步降低装置整体的高度和体积，可以将第一弹性件601和第二弹性件701嵌装于容纳槽中，在本具体实施例中，参考图9和图11，第一支撑件20的背离底座10的一侧设有容纳第二弹性件701的第二容纳槽202，底座10的靠近第一支撑件20的一侧设有容纳第一弹性件601的第一容纳槽102。

在另一较优实施例中，第一悬挂组件60也可以连接第一支撑件20和底座10，第二悬挂组件70连接第二支撑件30和底座10。

参考图10，在本具体实施例中，第二支撑件30包括底板302和沿底板302边缘背离底座10方向弯折延伸的侧板303，底板302和侧板303围成容纳相机模块的容纳腔。优选的，底板302上还设置有定位结构，用于定位相机模块，以使光学图像防抖装置的中心轴O与相机模块中透镜系统的光轴重合。

在本具体实施例中，参考图1和图2，光学图像防抖装置还包括保护相机模块和驱动部件的保护壳100，保护壳100与底座10固定连接，保护壳100与底座10形成空腔，第一支撑件20、第二支撑件30、第一旋转轴40、第二旋转轴50、第一悬挂组件60、第二悬挂组件70以及4个SMA致动器80等均位于空腔内。底座10的四个角上还设置有向第二支撑件30方向延伸的侧壁101，该侧壁101和保护壳100卡合连接。

在本具体实施例中，参考图1-3，光学图像防抖装置还包括线路板90，线路板90贴设于底座10的背离第二支撑件30的一侧。线路板90内具有电路，用于将光学图像防抖装置中的电子元件与外部电源和/或电子元件电连接。

参考图12，在本具体实施例中，线路板90包括主体901、从主体901边缘向外延伸的伸出端902和从主体901边缘向底座10方向弯折延伸的弯折部903，弯折部903位于保护壳100与底座10之间，伸出端902位于保护壳100的外部。主体901的大小和底座10相同，伸出端902上设有多个触点9021，用于与外部电源和/或电子元件电连接，4个SMA丝线801的第一连接部802和第二连接部803固定在底座10的侧面，并且与线路板90电连接。

优选的，线路板90为柔性线路板。

本发明的光学图像防抖装置还包括捕获第二支撑件30发生抖动偏离中心轴O的信号的抖动传感器，抖动传感器可以为霍尔传感器或陀螺仪传感器。当发生抖动时，抖动传感器检测到抖动角度及幅度，控制系统驱动致动器进行补偿。

一种照相机，包括相机模块和上述的光学图像防抖装置，相机模块固定连接于第二支撑件30上方。在本具体实施例中，相机模块包括图像传感器、用于将图像聚焦在图像传感器上的透镜系统和使透镜系统沿其光轴方向运动的平移式光学图像防抖装置。当然，相机模块内部也可以搭载更多功能模块，或者减少某功能模块。

一种包括上述照相机的便携式电子设备，例如，照相机、移动电话、平板、电脑等。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种光学图像防抖装置，其特征在于，包括底座、第一支撑件、第二支撑件、第一旋转轴、第二旋转轴、第一悬挂组件和第二悬挂组件；

所述第一支撑件设置于所述底座上方，所述第二支撑件设置于所述第一支撑件上方；

所述第一悬挂组件与所述第一支撑件连接，所述第一悬挂组件能够提供所述第一支撑件沿所述光学图像防抖装置的中心轴方向的回复力；

所述第二悬挂组件与所述第二支撑件连接，所述第二悬挂组件能够提供所述第二支撑件沿所述中心轴方向的回复力；

所述第一旋转轴设置于所述底座与所述第一支撑件之间，所述第一支撑件与所述底座能绕所述第一旋转轴相对转动；

所述第二旋转轴设置于所述第一支撑件与所述第二支撑件之间，所述第二支撑件与所述第一支撑件能绕所述第二旋转轴相对转动。

2.根据权利要求1所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第一旋转轴的延伸方向与所述中心轴垂直，所述第二旋转轴的延伸方向与所述中心轴垂直。

3.根据权利要求2所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第一旋转轴的延伸方向与所述第二旋转轴的延伸方向垂直。

4.根据权利要求1所述的光学图像防抖装置，其特征在于，还包括均与所述第二支撑件连接的第一致动器和第二致动器，所述第一致动器用于驱动所述第二支撑件绕所述第一旋转轴转动，所述第二致动器用于驱动所述第二支撑件绕所述第二旋转轴转动。

5.根据权利要求4所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第一致动器为两个，两个所述第一致动器分别位于所述第一旋转轴的两侧，所述第二致动器为两个，两个所述第二致动器分别位于所述第二旋转轴的两侧，两个所述第一致动器和两个所述第二致动器关于所述中心轴对称设置。

6.根据权利要求5所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述致动器为SMA致动器，所述SMA致动器通过收缩变形提供驱动力。

7.根据权利要求6所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述SMA致动器包括SMA丝线，所述SMA丝线的两端分别设置第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部均固定连接于所述底座和所述第二支撑件二者之一，所述SMA丝线的中间悬挂于所述底座和所述第二支撑件二者之另一。

8.根据权利要求1所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第一旋转轴为第一圆柱凸起，所述底座和所述第一支撑件二者之一设有所述第一圆柱凸起，所述底座和所述第一支撑件二者之另一设有与所述第一圆柱凸起配合的第一圆柱凹槽；

所述第二旋转轴为第二圆柱凸起，所述第一支撑件和所述第二支撑件二者之一设有所述第二圆柱凸起，所述第一支撑件和所述第二支撑件二者之另一设有与所述第二圆柱凸起配合的第二圆柱凹槽。

9.根据权利要求1所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第一悬挂组件连接所述第一支撑件和所述底座，所述第二悬挂组件连接所述第二支撑件和所述第一支撑件。

10.根据权利要求9所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第一悬挂组件包括两个第一弹性件，两个所述第一弹性件分别位于所述第一旋转轴两侧；

所述第二悬挂组件包括两个第二弹性件，两个所述第二弹性件分别位于所述第二旋转轴两侧。

11.根据权利要求10所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第一弹性件和所述第二弹性件均为片状。

12.根据权利要求11所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第一弹性件和所述第二弹性件嵌装于容纳槽中。

13.根据权利要求1所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第一悬挂组件连接所述第一支撑件和所述底座，所述第二悬挂组件连接所述第二支撑件和所述底座。

14.根据权利要求1所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述第二支撑件包括底板和沿所述底板边缘向背离所述底座方向弯折延伸的侧板，所述底板和所述侧板围成容纳相机模块的容纳腔。

15.根据权利要求1所述的光学图像防抖装置，其特征在于，还包括保护壳，所述保护壳与所述底座固定连接，所述保护壳与所述底座形成空腔，所述第一支撑件、所述第二支撑件、所述第一旋转轴、所述第二旋转轴、所述第一悬挂组件和所述第二悬挂组件均位于所述空腔内。

16.根据权利要求1所述的光学图像防抖装置，其特征在于，还包括线路板，所述线路板贴设于所述底座的背离所述第二支撑件的一侧。

17.根据权利要求1所述的光学图像防抖装置，其特征在于，还包括捕获所述第二支撑件发生抖动偏离所述中心轴的信号的抖动传感器。

18.根据权利要求17所述的光学图像防抖装置，其特征在于，所述抖动传感器为霍尔传感器或陀螺仪传感器。

19.一种照相机，其特征在于，包括相机模块和如权利要求1-18任意一项所述的光学图像防抖装置，所述相机模块固定连接于所述第二支撑件上方。

20.根据权利要求19所述的照相机，其特征在于，所述相机模块包括图像传感器、用于将图像聚焦在所述图像传感器上的透镜系统和使所述透镜系统沿其光轴方向运动的平移式光学图像防抖装置。

21.一种便携式电子设备，其特征在于，包括权利要求19和20任意一项所述的照相机。

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