CN115151851A - 光学成像系统、用于执行光学图像稳定的方法 - Google Patents

Abstract

一种光学成像系统(10)和一种用于执行光学图像稳定的方法。光学成像系统(10)包括：用于获取光学成像系统(10)的位置和姿态信息的传感器；光学透镜组件(13)；用于基于位置和姿态信息改变光的路径的图像稳定机构(14)。图像稳定机构(14)包括：第一光学元件(140)；支撑第一光学元件(140)的支撑框架(145)；用于基于位置和姿态信息生成线性驱动力的驱动机构(141)；以及转换部件(142)，用于将线性驱动力转换为旋转驱动力，以便使得携载第一光学元件(140)的支撑框架(145)相对于轴线移动以改变光的路径。

Description

光学成像系统、用于执行光学图像稳定的方法

技术领域

本公开涉及成像技术，以及尤其涉及光学成像系统和用于执行光学图像稳定的方法。

背景技术

近年来，越来越多的普通人可以有机会使用相机拍照。当用户用其双手持有相机来拍照时，由于用户的双手在相当长时间的曝光期间的任意移动，相机的非期望移动几乎不可避免，这可能导致低劣的图像质量。因此，光学图像稳定在成像中变成重要任务。然而，在已有的光学图像稳定技术中，容易发生姿态差异问题和共振问题，或可能发生失真问题。

因此，需要提供能够执行光学图像稳定的成像系统，而不会导致姿态差异问题、共振问题或失真问题。

发明内容

本公开的实施例提供一种光学成像系统和一种用于执行光学成像稳定的方法，以提高图像质量。

在本公开的第一方面中，提供一种光学成像系统。光学成像系统包括传感器，被配置为获取光学成像系统的位置和姿态信息；光学透镜组件，被配置为接收光进行成像；图像稳定机构，被配置为基于位置和姿态信息，补偿光学成像系统的移动。图像稳定机构包括：第一光学元件，被配置为改变光的路径以指向光学透镜组件；支撑框架，被配置为支撑第一光学元件；驱动机构，被配置为基于位置和姿态信息生成线性驱动力；以及转换部件，被配置为将线性驱动力转换为旋转驱动力，以便使得第一光学元件相对于轴线移动以改变光的路径。

在一些实施例中，转换部件包括：旋转板，具有孔，并且被配置为绕垂直于旋转板的旋转轴线可旋转；以及杆，具有锥形凸块，并且被配置为朝旋转板可移动以允许锥形凸块塞入孔。在锥形凸块塞入孔的状态下，当杆在线性驱动力下沿平行于旋转板的第一线移动时，旋转板被驱动以绕垂直于旋转板的旋转轴线旋转，以使得第一光学元件绕旋转轴线旋转。第一线在旋转板上的投影线与旋转轴线不相交。

在一些实施例中，转换部件还包括：弹性组件，被配置为当驱动机构开始生成线性驱动力时施加力以驱动杆朝旋转板移动。

在一些实施例中，第一线在旋转板上的投影线与旋转轴线不相交。

在一些实施例中，驱动机构包括两个驱动机构，并且图像稳定机构包括分别对应于两个驱动机构的两个转换部件。第一转换部件的旋转板附接至第一光学元件，并且被布置为与光学成像系统的光轴平行且与第一光学元件的入光表面垂直，使得第一光学元件通过旋转板的旋转能够绕平行于入光表面且垂直于光学成像系统的光轴的第一轴线旋转。第二转换部件的旋转板附接至支撑框架，并且被布置为与光学成像系统的光轴垂直，以便支撑框架通过旋转板的旋转能够绕光轴旋转，以使得第一光学元件绕光轴旋转。

在一些实施例中，光学透镜组件包括固定的第一透镜组件、可移动的第二透镜组件以及可移动的第三透镜组件。光学成像系统还包括压电驱动机构，压电驱动机构被配置为基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动。成像表面为在其上形成图像的表面。

在一些实施例中，压电驱动机构被配置为基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件在第一位置和第二位置之间移动，以在长焦模式和广角模式之间切换光学成像系统。

在一些实施例中，压电驱动机构被配置为驱动可移动的第三透镜组件随着可移动的第二透镜组件的移动而移动至对焦位置。对焦位置指示光学成像系统实现对焦的位置。

在一些实施例中，压电驱动机构包括两个驱动机构，一个驱动机构被配置为驱动可移动的第二透镜组件移动，以及另一驱动机构被配置为驱动可移动的第三透镜组件随着可移动的第二透镜组件的移动而移动。

在一些实施例中，压电驱动机构还包括：位置检测传感器，被配置为检测可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件的位置。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件中的每个在0-5厘米的范围内移动。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件中的每个的移动分辨率达0.3微米。

在本公开的第二方面中，提供一种用于执行光学图像稳定的方法，应用于光学成像系统。光学成像系统包括传感器；光学透镜组件，被配置为接收光进行成像；图像稳定机构，包括：第一光学元件，被配置为改变光的路径；支撑框架，被配置为支撑第一光学元件；驱动机构；以及转换部件。该方法包括：获取光学成像系统的位置和姿态信息；以及控制驱动机构基于位置和姿态信息生成线性驱动力并控制转换部件将线性驱动力转换为旋转驱动力，以便使得第一光学元件相对于轴线移动以改变光的路径。

在一些实施例中，转换部件包括：旋转板，具有孔，并且被配置为绕垂直于旋转板的旋转轴线可旋转；以及杆，具有锥形凸块，并且被配置为朝旋转板可移动以允许锥形凸块塞入孔。转换部件被驱动以通过以下步骤将线性驱动力转换为旋转驱动力：当驱动机构开始生成线性驱动力时，控制杆朝旋转板移动以允许锥形凸块塞入孔；以及控制杆在线性驱动力下沿平行于旋转板的第一线移动，以驱动旋转板绕垂直于旋转板的旋转轴线旋转，其中第一线在旋转板上的投影线与旋转轴线不相交。

在一些实施例中，当驱动机构包括两个驱动机构，并且图像稳定机构包括分别对应于两个驱动机构的两个转换部件。第一转换部件的旋转板附接至第一光学元件，并且被布置为与光学成像系统的光轴平行且与第一光学元件的入光表面垂直；以及第二转换部件的旋转板附接至支撑框架，并且被布置为与光学成像系统的光轴垂直。控制转换部件将线性驱动力转换为旋转驱动力包括：控制第一转换部件将一个驱动机构的线性驱动力转换为旋转驱动力，以使得第一光学元件绕平行于入光表面且垂直于光轴的第一轴线旋转；以及控制第二转换部件将另一个驱动机构的线性驱动力转换为旋转驱动力，以驱动支撑框架能够绕光轴旋转，以使得第一光学元件绕光轴旋转。

在一些实施例中，光学成像系统包括固定的第一透镜组件、可移动的第二透镜组件以及可移动的第三透镜组件。方法还包括：基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动，其中成像表面为在其上形成图像的表面。

在一些实施例中，基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动包括：基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件在第一位置和第二位置之间移动，以在长焦模式和广角模式之间切换光学成像系统。

在一些实施例中，基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动还包括：驱动可移动的第三透镜组件随着可移动的第二透镜组件的移动而移动至对焦位置，其中对焦位置指示光学成像系统实现对焦的位置。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件中的每个在0-5厘米的范围内移动。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件中的每个的移动分辨率达0.3微米。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件被平滑冲击驱动机构驱动以移动，以及可移动的第三透镜组件被另一平滑冲击驱动机构驱动以随着可移动的第二透镜组件的移动而移动。

在本公开的第三方面中，提供一种非暂时性计算机可读介质，具有指令存储于其上，指令被处理器执行以实现根据第二方面所述的方法的操作。

利用根据本公开的实施例的光学成像系统、用于执行光学图像稳定的方法，图像稳定机构被配置为基于光学成像系统的位置和姿态信息改变光的路径，以补偿光学成像系统的移动。图像稳定机构包括第一光学元件、支撑框架、驱动机构和转换部件。驱动机构被配置为基于位置和姿态信息生成线性驱动力，以及转换部件被配置为将线性驱动力转换为旋转驱动力，以使得携载第一光学元件的支撑框架相对于轴线移动以改变光的路径。由此，可以执行光学图像稳定，而不会导致姿态差异问题、共振问题或失真问题。

此外，在根据本公开的实施例的光学成像系统、用于执行光学图像稳定的方法中，被配置为从第一光学元件接收光以用于成像的光学透镜组件被压电驱动机构驱动，使得根据本公开的实施例的光学成像系统在节省成本和空间上是有利的。

本公开的实施例的另外的方面和优点将部分地在以下描述中给出，部分地从以下描述变得显而易见，或者从本公开的实施例的实践中获知。

附图说明

为了清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面对实施例中使用的附图进行简要说明。显然，以下描述中的附图仅是本公开的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在没有创造性劳动的情况下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为示出根据本公开的实施例的光学成像系统的侧视图的示意图。

图2为示出根据本公开的实施例的光学成像系统的顶视图的示意图。

图3为示出根据本公开的实施例的转换部件的框图。

图4为示出根据本公开的实施例的用于执行光学图像稳定的方法的流程图。

图5为示出根据本公开的实施例的电子设备的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本公开的实施例提供一种光学成像系统以及一种用于执行光学图像稳定的方法，以补偿光学成像系统的移动并提高图像质量。

图1示出了根据本公开的实施例的光学成像系统的侧视图，并且图2示出了光学成像系统的顶视图。在一些实施例中，光学成像系统可以是相机，其可被安装在移动设备上或其他便携设备上，诸如个人电脑、便携电脑等。

如图1和图2所示，光学成像系统10可以包括传感器(未示出)、光学透镜组件13以及图像稳定机构14。光学成像系统10还可以包括用于容纳传感器、光学透镜组件13以及图像稳定机构14的壳体。图像稳定机构14被布置在光学透镜组件13之前，从而光学成像系统10的入射光通过光学稳定机构14，并且然后进入光学透镜组件13。

传感器被配置为获取光学成像系统的位置和姿态信息。传感器可以是能够获取包括光学成像系统的位置和旋转方向的位置和姿态信息的任意传感器，例如，传感器可以包括但不限于陀螺传感器等。在光学成像系统包括在相机的情况下，相机的任何移动可以导致光学成像系统的移动，通常地，包括滚动运动(rolling motion)、俯仰运动(pitchingmotion)等。光学成像系统的位置和姿态信息可被用来指示光学成像系统的滚动运动和俯仰运动。传感器可被布置在适于检测位置和姿态信息的任意位置。

光学透镜组件13被配置为接收光进行成像。如图1所示，光学成像系统10包括图像传感器19。通常地，图像传感器19的表面被配置作为在其上形成图像的成像表面。图像传感器19被配置为将通过光学透镜组件13的光转换为电子信号以进行成像。

图像稳定机构14被配置为基于由传感器获得的位置和姿态信息补偿光学成像系统的移动。如图1和图2所示，图像稳定机构14被布置在光学透镜组件13之前，从而光学透镜组件13从图像稳定机构14接收光。当捕获图像或拍摄视频时，图像或视频可能由于诸如手抖移动等许多因素而变得模糊。在此情况下，图像稳定机构14可以被配置为改变光的路径以补偿光学成像系统由于手抖移动的移动。

如图1所示，图像稳定机构14可以包括第一光学元件140、驱动机构141、转换部件142和支撑框架145。第一光学元件140沿着光学成像系统10的光轴被布置在光学透镜组件13之前。第一光学元件140包括入光表面、出光表面以及光反射表面。当第一光学元件140处于常态(即未旋转或移动)时，(平行于y轴的)光通过入光表面进入第一光学元件140，并且当光到达光反射表面时，光被光反射表面反射以沿着光学成像系统10的光轴(即z轴)通过并从第一光学元件140通过出光表面离开。第一光学元件140被配置为改变光的路径，并将入射光指向光学透镜组件13。支撑框架145被配置为支撑第一光学元件140，例如，在第一光学元件140的两侧。支撑框架145被配置为可移动的以携载第一光学元件140进行移动。驱动机构141被配置为基于位置和姿态信息生成线性驱动力。转换部件142被配置为将线性驱动力转换为旋转驱动力，以使得携载第一光学元件的支撑框架相对于轴线移动以改变光的路径。

在一些实施例中，如图3所示，转换部件142包括旋转板1421和杆1422。旋转板1421具有孔并且可以绕垂直于旋转板的旋转轴线旋转。旋转板1422附接至支撑框架145，使得当旋转板1422绕垂直于旋转板的旋转轴线旋转时，支撑145可以随着旋转板1422的旋转而旋转，以携带着第一光学元件140进行旋转。杆1422具有锥形凸块，并且可以在力下朝向旋转板1421移动，以允许锥形凸块塞入旋转板1421的孔。孔可以是通孔，使得杆1422的锥形凸块可被插入通孔。在杆1422的锥形凸块塞入旋转板1421的孔的状态下，当杆1422在由驱动机构141提供的线性驱动力下沿着平行于旋转板1421的线移动时，旋转板1422可被驱动以绕垂直于旋转板的旋转轴线旋转，使得由支撑框架145支撑的第一光学元件140可以绕旋转轴线旋转。为了驱动旋转板进行旋转，旋转板沿着力方向被压迫，并且旋转板的枢轴点并未位于力方向的延长线上，使得杆1422沿着其移动的线在旋转板1421上的投影线与旋转轴线不相交。

在一些实施例中，转换部件142还包括弹性组件，被配置为当驱动机构开始生成线性驱动力时施加力以驱动杆朝向旋转板移动。在一实施例中，弹性组件可以是向杆提供弹簧力的弹簧，例如，弹性组件可以是万向节弹簧，但本公开并不限于此。

当所捕获的图像或所拍摄的视频由于手抖移动等而变得模糊时，图像稳定机构14可以被配置为向支撑框架145提供对应于光学成像系统的移动的相对位移，以补偿光学成像系统由于手抖移动的移动。携载第一光学元件140的支撑框架145可以被配置为相对于平行于成像表面并垂直于至少两个磁体的第一轴线(即x轴)和/或垂直于成像表面的第二轴线(即z轴)移动。

在一些实施例中，如图1所示，驱动机构141包括两个驱动机构，并且图像稳定机构14包括分别对应于两个驱动机构的两个转换部件142。驱动机构可以基于光学成像系统10的位置和姿态信息受驱动IC控制。一个转换部件(例如，图1中所述的较低的转换部件)的旋转板附接至第一光学元件140，并被布置为与光学成像系统的光轴平行且与第一光学元件140的入光表面垂直，使得第一光学元件140通过旋转板的旋转能够绕平行于入光表面且垂直于光轴的第一轴线旋转。另一转换部件(例如，图1中所示的较高的转换部件)的旋转板附接至支撑框架145，并被布置为与光学成像系统的光轴垂直，使得支撑框架145通过旋转板的旋转能够绕光轴旋转，以使得第一光学元件140绕光轴旋转。在此情况下，支撑框架145可以由两个滚珠轴承(如以下所述)保持并由万向节弹簧按压紧贴滚珠轴承。

在一些实施例中，驱动机构为光滑冲击驱动机构。

在一些实施例中，当传感器为陀螺传感器时，可以由从陀螺传感器得出的计算值决定第一光学元件140的目标俯仰角度和目标滚动角度。

在一些实施例中，可以获得第一光学元件140的位置和姿态位置以实现闭环控制，从而可以准确地控制第一光学元件140的移动。因此，为了实现闭环控制，可以提供位置检测传感器。在一实施例中，位置检测传感器可以是霍尔元件。

在一些实施例中，光学成像系统还可以包括轴承组件。轴承组件可以被配置为与光学成像系统的壳体接触并且在点(spot)上可旋转。轴承组件可以被配置为保持支撑框架。如图1和图2所示，轴承组件可以包括两个滚珠轴承101。

在一些实施例中，第一光学元件可以是可以反射光的镜子或棱镜。当第一光学元件是棱镜时，棱镜可以具有彼此垂直的入光表面和出光表面，以及与入光表面和出光表面二者相接的光反射表面。

借助于图像稳定机构，可以实现光学图像稳定以补偿光学成像系统的移动，使得可以提高图像质量，而不会导致失真，色偏或图像模糊问题。

光学透镜组件13可以包括沿着光学成像系统10的光轴布置的多个透镜。如图1和图2所示，光学透镜组件13可以包括固定的第一透镜组件131、可移动的第二透镜组件132以及可移动的第三透镜组件133。在一些实施例中，如图1所示，光学成像系统10还可以包括子框架17。在一实施例中，子框架17和支撑框架145可以一体成型。第一透镜组件131被固定在子框架17上。第二透镜组件132和第三透镜组件133可移动地安装在子框架17上，并且可以沿着光学成像系统10的光轴移动。第二透镜组件132可以包括变焦透镜组，以及第三透镜组件133可以包括AF(即自动对焦)透镜组。第二透镜组件132和第三透镜组件133可以基于光学成像系统的模式而一起移动。光学成像系统可以具有长焦模式和广角模式。

在一些实施例中，如图1所示，光学成像系统10还可以包括压电驱动机构15，压电驱动机构15被配置为基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件132和可移动的第三透镜组件133沿着垂直于成像表面的轴线(即z轴)一起移动。模式切换指令可以由光学成像系统10基于用户的操作而获得。

在一些实施例中，压电驱动机构15可以包括压电部件151、支撑部件152、驱动部件153、引导区154和轴155。支撑部件152被配置为可移动地布置在子框架17上并支撑透镜组件，使得透镜组件以可移动方式安装在子框架17上。压电部件151被配置为提供压电功率用于驱动部件153。驱动部件153被配置为将压电功率转换为机械力以驱动轴155进行移动。轴155的移动使得携载透镜组件的支撑部件152在引导区154内移动，使得透镜组件可以沿着光轴移动。

压电驱动机构15被配置为基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件132在第一位置和第二位置之间移动，以在长焦模式和广角模式之间切换光学成像系统。如图1所示，当光学成像系统处于长焦模式时，第二透镜组件132被移动至第一位置(即，132’)，以及当光学成像系统处于广角模式时，第二透镜组件133被移动至第二位置(即，132”)。

此外，压电驱动机构15被配置为驱动可移动的第三透镜组件133随着可移动的第二透镜组件132的移动而移动至对焦位置。对焦位置指示光学成像系统实现对焦的位置。如图1所示，当光学成像系统处于长焦模式时，第三透镜组件133被移动至实现自动对焦的对焦位置(即，133’)，以及当光学成像系统处于广角模式时，第二透镜组件133被移动至实现自动对焦的对焦位置(即，133”)。

可移动的第二透镜组件132和可移动的第三透镜组件133的位置可以在它们被移动时获得，以提供闭环控制。由此，可以提供位置检测传感器156。位置检测传感器156可以为霍尔元件。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件中的每个在0-5厘米的范围内移动。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件中的每个的移动分辨率达0.3微米。

在一些实施例中，压电驱动机构包括两个光滑冲击驱动机构，一个光滑冲击驱动机构被配置为驱动可移动的第二透镜组件移动，以及另一个光滑冲击驱动机构被配置为驱动可移动的第三透镜组件随着可移动的第二驱动组件的移动而移动。

借助于压电驱动机构，光学成像系统的自动对焦可以实现。

利用根据本公开的实施例的光学成像系统，图像稳定机构被配置为基于光学成像系统的位置和姿态信息改变光的路径，以补偿光学成像系统的移动。图像稳定机构包括第一光学元件、支撑框架、驱动机构和转换部件。驱动机构被配置为基于位置和姿态信息生成线性驱动力，以及转换部件被配置为将线性驱动力转换为旋转驱动力，以使得携载第一光学元件的支撑框架相对于轴线移动以改变光的路径。由此，可以执行光学图像稳定，而不会导致姿态差异问题、共振问题或失真问题。

此外，在根据本公开的实施例的光学成像系统中，被配置为从第一光学元件接收光以用于成像的光学透镜组件被压电驱动机构驱动，使得根据本公开的实施例的光学成像系统在节省成本和空间上是有利的。

本公开还提供一种用于执行光学图像稳定的方法。

图4示出根据本公开的实施例的用于执行光学图像稳定的方法的流程图。方法可以应用于如图1和图2中所示的光学成像系统10中。光学成像系统10包括传感器、被配置为接收光进行成像的光学透镜组件13以及图像稳定机构14。图像稳定机构14包括被配置为改变光的路径的第一光学元件140、被配置为支撑第一光学元件的支撑框架145、驱动机构141、和转换部件142。如图4所示，方法可以包括以下。

在框S101中，获取光学成像系统的位置和姿态信息。

位置和姿态信息可以由传感器获取，传感器可以为陀螺传感器或霍尔元件。位置和姿态信息可被用来指示光学成像系统的俯仰运动以及滚动运动。

在框S102中，控制驱动机构基于位置和姿态信息生成线性驱动力，并控制转换部件将线性驱动力转换为旋转驱动力，以便使得携载第一光学元件的支撑部件相对于轴线移动以改变光的路径。

驱动机构可以受驱动IC控制以基于光学成像系统的位置和姿态信息生成线性驱动力。转换部件被配置为将线性驱动力转换为旋转驱动力，以使得携载第一光学元件的支撑部件相对于轴线移动以改变光的路径。

借助于用于执行光学图像稳定的方法，可以实现光学图像稳定以补偿光学成像系统的移动，从而提高图像质量，而不会导致失真、色偏或图像模糊问题。

如上所述，转换部件包括旋转板和杆。旋转板具有孔并且绕垂直于旋转板的旋转轴线可旋转。旋转板附接至支撑框架，从而当旋转板绕垂直于旋转板的旋转轴线旋转时，支撑框架可以随着旋转板的旋转而旋转，以携带着第一光学元件旋转。杆具有锥形凸块，并且在力下可以朝向旋转板移动以允许锥形凸块塞入旋转板的孔。孔可以是通孔，使得杆的锥形凸块可被插入通孔。转换部件可以被驱动以通过以下步骤将线性驱动力转换为旋转驱动力：当驱动机构开始生成线性驱动力时，控制杆在由弹性组件生成的力下朝向旋转板移动以允许锥形凸块塞入孔；以及控制杆在线性驱动力下沿平行于旋转板的第一线移动，以驱动旋转板绕垂直于旋转板的旋转轴线旋转。第一线在旋转板上的投影线与旋转轴线不相交。

在一些实施例中，驱动机构包括两个驱动机构，并且图像稳定机构包括分别对应于两个驱动机构的两个转换部件。第一转换部件的旋转板附接至第一光学元件，并且被布置为与光学成像系统的光轴平行且与第一光学元件的入光表面垂直；以及第二转换部件的旋转板附接至支撑框架，并且被布置为与光学成像系统的光轴垂直。控制转换部件将线性驱动力转换为旋转驱动力包括：控制第一转换部件将一个驱动机构的线性驱动力转换为旋转驱动力，以使得第一光学元件绕平行于入光表面且垂直于光轴的第一轴线旋转；以及控制第二转换部件将另一个驱动机构的线性驱动力转换为旋转驱动力，以驱动支撑框架能够绕光轴旋转，以使得第一光学元件绕光轴旋转。

在一些实施例中，光学成像系统包括固定的第一透镜组件、可移动的第二透镜组件以及可移动的第三透镜组件。方法还包括：基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动。成像表面为在其上形成图像的表面。

在一些实施例中，基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动还包括：基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件在第一位置和第二位置之间移动，以在长焦模式和广角模式之间切换光学成像系统。

在一些实施例中，基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动还包括：驱动可移动的第三透镜组件随着可移动的第二透镜组件的移动而移动至对焦位置，其中对焦位置指示光学成像系统实现对焦的位置。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件中的每个在0-5厘米的范围内移动。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件中的每个的移动分辨率达0.3微米。

在一些实施例中，可移动的第二透镜组件被平滑冲击驱动机构驱动以移动，以及可移动的第三透镜组件被另一平滑冲击驱动机构驱动以随着可移动的第二透镜组件的移动而移动。

借助于压电驱动机构，光学成像系统的自动对焦可以实现。

利用根据本公开的实施例的用于执行光学图像稳定的方法，图像稳定机构被配置为基于光学成像系统的位置和姿态信息改变光的路径，以补偿光学成像系统的移动。图像稳定机构包括第一光学元件、支撑框架、驱动机构和转换部件。驱动机构被配置为基于位置和姿态信息生成线性驱动力，以及转换部件被配置为将线性驱动力转换为旋转驱动力，以使得携载第一光学元件的支撑框架相对于轴线移动以改变光的路径。由此，可以执行光学图像稳定，而不会导致姿态差异问题、共振问题或失真问题。

此外，在根据本公开的实施例的用于执行光学图像稳定的方法中，被配置为从第一光学元件接收光以用于成像的光学透镜组件被压电驱动机构驱动，使得根据本公开的实施例的光学成像系统在节省成本和空间上是有利的。

本公开还提供一种电子设备。

图5是根据本公开的实施例的电子设备1000的框图。

参考图5，本公开的电子设备1000包括壳体1001、处理器1002、存储器1003、电路板1006、供电电路1007以及光学成像系统100。电路板1006被壳体1001包围。处理器1002和存储器1003位于电路板1006上。供电电路1007被配置为向电子设备1000的各个电路或组件提供电力。存储器1003被配置为存储可执行程序代码。如上所述，光学成像系统100包括传感器、被配置为接收光进行成像的光学透镜组件13和图像稳定机构14。图像稳定机构14包括：被配置为改变光的路径的第一光学元件140、被配置为支撑第一光学元件的支撑框架145、分别布置在第一光学元件的两侧的至少两个磁体141，以及分别面向至少两个磁体的至少两个线圈142。

处理器1002被配置为通过读取存储在存储器1003中的可执行程序代码运行与可执行程序代码对应的程序，以执行以下操作：获取光学成像系统的位置和姿态信息；基于位置和姿态信息向至少线圈提供电流以驱动至少两个磁体根据电流的方向进行移动，以使得携载第一光学元件的支撑框架相对于多个轴线进行移动以改变光的路径。在一些实施例中，电子设备1000可以包括触摸屏1008。

在一些实施例中，光学成像系统包括固定的第一透镜组件、可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件。处理器1002被配置为通过读取存储在存储器1003中的可执行程序代码运行对应于可执行程序代码的程序，以执行以下操作：基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿着垂直于成像表面的轴线一起移动，其中成像表面为在其上形成图像的表面。

在一些实施例中，处理器1002被配置为通过读取存储在存储器1003中的可执行程序代码运行对应于可执行程序代码的程序，以通过以下操作基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿着垂直于成像表面的轴线一起移动：基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件在第一位置和第二位置之间移动以在长焦模式和广角模式之间切换光学成像系统。

在一些实施例中，处理器1002被配置为通过读取存储在存储器1003中的可执行程序代码运行对应于可执行程序代码的程序，以通过以下操作基于模式切换指令驱动可移动的第二透镜组件和可移动的第三透镜组件沿着垂直于成像表面的轴线一起移动：驱动可移动的第三透镜组件随着可移动的第二透镜组件的移动而移动至对焦位置，其中对焦位置指示光学成像系统实现对焦的位置。

可以理解的是，电子设备1000通常包括前向相机和后向相机二者。可以利用根据本公开的实施例的图像处理方法处理由前向相机和后向相机捕获的图像，因此提高用户体验。

在一些实施例中，电子设备可以是移动电话或平板电脑，但并不限于此。

移动电话和平板电脑均包括成像装置100。当移动电话或平板电脑用于捕获图像时，可以利用根据本公开的实施例的图像处理方法处理图像，以提高图像的可辨别性和分辨率。

可以理解的是，可以包括具有捕获图像的能力的其他电子设备。

电子设备1000还可以包括输入组件(图5中未示出)。可以理解的是，输入组件还可以包括以下中的一个或多个：电子设备1000的输入接口、物理按键、麦克风等。

可以理解的是，电子设备1000还可以包括以下组件(图5中未示出)中的一个或多个：音频组件、输入/输出(I/O)接口、传感器组件和通信组件。音频组件被配置为输出和/或输入音频信号，例如，音频组件包括麦克风。I/O接口被配置为提供处理器1002和外围接口模块之间的接口。传感器组件包括一个或多个传感器以提供电子设备1000的各个方面的状态评估。通信组件被配置为促进电子设备1000与其他设备之间的有线或无线通信。

可以理解的是，本文中参考设备或元件定向使用的措辞和术语(诸如，如“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”)仅用于简化对本公开的描述，并不表示或暗示所提及的设备或元件必须具有或以特定方向操作。它们不能被视为对本公开的限制。

此外，“第一”、“第二”等术语仅用于描述，不能被视为表示或暗示相对重要性或表示或暗示所指技术特征的数量。因此，用“第一”和“第二”定义的特征可以包括或暗示这些特征中的至少一个。在本公开的描述中，“多个”是指两个或两个以上，除非另有说明。

在本公开中，除非另有说明或限制，术语“安装”、“连接”、“耦合”、“固定”等是广义的，例如可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；也可以是机械或电气连接；也可以是直接连接或通过中间结构的间接连接；也可以是两个元素的内部通信或两个元素的交互，本领域技术人员可以根据具体情况来理解。

在本公开中，除非另有说明或限制，第一特征为在第二特征“上”的结构可以包括第一特征直接接触第二特征的实施例，也可以包括第一特征与第二特征通过中间介质间接接触的实施例。此外，第一特征在第二特征“上”、“上方”或“之上”的结构可以表示第一特征在第二特征的正上方或在第二特征的斜上方，或者仅表示第一个特征的水平位置高于第二个特征。第一特征在第二特征“下”或“下方”的结构可以表示第一特征在第二特征的正下方或在第二特征的斜下方，或者仅表示第一特征的水平位置低于第二特征。

在以下描述中提供了各种实施例和示例以实现本公开的不同结构。为了简化本公开，将描述特定元素和设置。然而，这些元素和设置仅是示例，并不旨在限制本公开。此外，在本公开的不同实施例中，附图标记可能会重复。这种重复是为了简化和清楚的目的，而不是指不同实施例和/或设置之间的关系。此外，在本公开中提供了不同工艺和材料的示例。然而，本领域技术人员将理解，也可以应用其他工艺和/或材料。

在整个说明书中对“实施例”、“一些实施例”、“示例”、“特定示例”或“一些示例”的引用是指结合实施例或示例中描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，上述术语的示例性描述不一定指相同的实施例或示例。此外，特定特征、结构、材料或特性可以在一个或多个实施例或示例中以任何合适的方式组合。此外，本领域技术人员可以将不同实施例或不同特征组合在本公开中描述的实施例或示例中。

在流程图中描述或在本文中以其他方式描述的任何过程或方法可被理解为包括用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤的可执行指令的一个或多个模块、代码的分段或部分，以及本公开的优选实施例的范围包括其他实现方式，其中执行的顺序可能与描述或讨论的不同，包括根据所涉及的功能、并发执行或部分并发执行或以相反的顺序执行该功能，其应被本领域技术人员理解。

本文中以其他方式描述或流程图所示的逻辑和/或步骤，例如用于实现逻辑功能的特定可执行指令序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中供指令执行系统、装置或设备(例如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他能够从指令执行系统、装置和设备中获取指令并执行指令的系统)使用，或与指令执行系统、装置和设备结合使用。至于本说明书，“计算机可读介质”可以是适用于包括、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的任何装置。计算机可读介质的更具体示例包括但不限于：具有一根或多根电线的电子连接(电子设备)、便携式计算机外壳(磁性设备)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤设备和便携式光盘只读存储器(CDROM)。此外，计算机可读介质甚至可以是纸或其他能够在其上打印程序的适当介质，这是因为，例如，纸或其他适当介质可以被光学扫描，然后必要时用其他适当的方法进行编辑、解密或处理，获取电子方式的程序，然后将程序存储在计算机内存中。

应当理解的是，本公开的各个部分可以通过硬件、软件、固件或者它们的组合来实现。在上述实施例中，多个步骤或方法可以通过存储在存储器中并由适当的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果通过硬件实现，同样在另一实施例中，这些步骤或方法可以通过本领域已知的以下技术中的一种或组合来实现：具有用于实现数据信号的逻辑功能的逻辑门电路的分离逻辑电路，具有适当的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本领域技术人员应当理解，上述本公开的示例方法中的全部或部分步骤可以通过用程序命令相关硬件来实现，该程序可以存储在计算机可读存储介质中，并且程序在计算机上运行时包括本公开的方法实施例中的一个或几个步骤的组合。

另外，本公开的实施例中的各个功能单元可以集成在处理模块中，也可以是这些单元单独物理存在，或者两个或更多个单元集成在处理模块中。集成模块可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。当集成模块以软件功能模块的形式实现并作为独立产品销售或使用时，集成模块可以存储在计算机可读存储介质中。

上述存储介质可以是只读存储器、磁盘、CD等。

尽管以上对本公开的实施例进行了展示和描述，但应当理解的是，以上实施例仅是说明性的，不能理解为对本公开的限制，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本公开的精神、原则和范围的情况下，可以对本公开进行各种变化、替换和修改实施例。

Claims (20)

1.一种光学成像系统，包括：

传感器，被配置为获取所述光学成像系统的位置和姿态信息；

光学透镜组件，被配置为接收光进行成像；

图像稳定机构，被配置为基于所述位置和姿态信息，补偿所述光学成像系统的移动；

其中所述图像稳定机构包括：

第一光学元件，被配置为改变光的路径以指向所述光学透镜组件；

支撑框架，被配置为支撑所述第一光学元件；

驱动机构，被配置为基于所述位置和姿态信息生成线性驱动力；以及

转换部件，被配置为将所述线性驱动力转换为旋转驱动力，以便使得所述第一光学元件相对于轴线移动以改变所述光的路径。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述转换部件包括：

旋转板，具有孔，并且被配置为绕垂直于所述旋转板的旋转轴线可旋转；以及

杆，具有锥形凸块，并且被配置为朝所述旋转板可移动以允许所述锥形凸块塞入所述孔；

其中，在所述锥形凸块塞入所述孔的状态下，当所述杆在所述线性驱动力下沿平行于所述旋转板的第一线移动时，所述旋转板被驱动以绕垂直于所述旋转板的所述旋转轴线旋转，以使得所述第一光学元件绕所述旋转轴线旋转，其中所述第一线在所述旋转板上的投影线与所述旋转轴线不相交。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述转换部件还包括：

弹性组件，被配置为当所述驱动机构开始生成所述线性驱动力时施加力以驱动所述杆朝所述旋转板移动。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：

轴承组件，包括至少两个滚珠轴承，并且被配置为保持所述支撑框架。

5.根据权利要求2所述的系统，其中所述驱动机构包括两个驱动机构，并且所述图像稳定机构包括分别对应于所述两个驱动机构的两个转换部件；

其中，第一转换部件的旋转板附接至所述第一光学元件，并且被布置为与所述光学成像系统的光轴平行且与所述第一光学元件的入光表面垂直，使得所述第一光学元件通过所述旋转板的旋转能够绕平行于所述入光表面且垂直于所述光轴的第一轴线旋转；

其中，第二转换部件的旋转板附接至所述支撑框架，并且被布置为与所述光学成像系统的光轴垂直，以便所述支撑框架通过所述旋转板的旋转能够绕所述光轴旋转，以使得所述第一光学元件绕所述光轴旋转。

6.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述光学透镜组件包括固定的第一透镜组件、可移动的第二透镜组件以及可移动的第三透镜组件；

其中，所述光学成像系统还包括压电驱动机构，所述压电驱动机构被配置为基于模式切换指令驱动所述可移动的第二透镜组件和所述可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动，其中所述成像表面为在其上形成图像的表面。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述压电驱动机构被配置为基于所述模式切换指令驱动所述可移动的第二透镜组件在第一位置和第二位置之间移动，以在长焦模式和广角模式之间切换所述光学成像系统。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述压电驱动机构被配置为驱动所述可移动的第三透镜组件随着所述可移动的第二透镜组件的移动而移动至对焦位置，其中所述对焦位置指示所述光学成像系统实现对焦的位置。

9.根据权利要求6所述的系统，其中所述压电驱动机构包括两个驱动机构，一个驱动机构被配置为驱动所述可移动的第二透镜组件移动，以及另一驱动机构被配置为驱动所述可移动的第三透镜组件随着所述可移动的第二透镜组件的移动而移动。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述压电驱动机构还包括：

位置检测传感器，被配置为检测所述可移动的第二透镜组件和所述可移动的第三透镜组件的位置。

11.根据权利要求6所述的系统，其中所述可移动的第二透镜组件和所述可移动的第三透镜组件中的每个在0-5厘米的范围内移动。

12.根据权利要求6所述的系统，其中所述可移动的第二透镜组件和所述可移动的第三透镜组件中的每个的移动分辨率达0.3微米。

13.一种用于执行光学图像稳定的方法，应用于光学成像系统，其中，所述光学成像系统包括传感器、被配置为接收光进行成像的光学透镜组件、图像稳定机构，所图像稳定机构包括被配置为改变光的路径的第一光学元件、被配置为支撑所述第一光学元件的支撑框架、驱动机构、以及转换部件；

其中所述方法包括：

获取所述光学成像系统的位置和姿态信息；

控制所述驱动机构基于所述位置和姿态信息生成线性驱动力，以驱动所述转换部件将所述线性驱动力转换为旋转驱动力，以便使得所述第一光学元件相对于轴线移动以改变所述光的路径。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述转换部件包括：

旋转板，具有孔，并且被配置为绕垂直于所述旋转板的旋转轴线可旋转；以及

杆，具有锥形凸块，并且被配置为朝所述旋转板可移动以允许所述锥形凸块塞入所述孔；

其中，所述转换部件被驱动以通过以下步骤将所述线性驱动力转换为旋转驱动力：

当所述驱动机构开始生成所述线性驱动力时，控制所述杆朝所述旋转板移动以允许所述锥形凸块塞入所述孔；

控制所述杆在所述线性驱动力下沿平行于所述旋转板的第一线移动，以驱动所述旋转板绕垂直于所述旋转板的所述旋转轴线旋转，其中所述第一线在所述旋转板上的投影线与所述旋转轴线不相交。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述驱动机构包括两个驱动机构，并且所述图像稳定机构包括分别对应于所述两个驱动机构的两个转换部件；第一转换部件的旋转板附接至所述第一光学元件，并且被布置为与所述光学成像系统的光轴平行且与所述第一光学元件的入光表面垂直；以及第二转换部件的旋转板附接至所述支撑框架，并且被布置为与所述光学成像系统的光轴垂直；

其中，控制所述转换部件将所述线性驱动力转换为旋转驱动力包括：

控制所述第一转换部件将一个驱动机构的线性驱动力转换为旋转驱动力，以使得所述第一光学元件绕平行于所述入光表面且垂直于所述光轴的第一轴线旋转；以及控制所述第二转换部件将另一个驱动机构的线性驱动力转换为旋转驱动力，以驱动所述支撑框架能够绕所述光轴旋转，以使得所述第一光学元件绕所述光轴旋转。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述光学成像系统包括固定的第一透镜组件、可移动的第二透镜组件以及可移动的第三透镜组件；

其中，所述方法还包括：

基于模式切换指令驱动所述可移动的第二透镜组件和所述可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动，其中所述成像表面为在其上形成图像的表面。

17.根据权利要求16所述的方法，其中基于模式切换指令驱动所述可移动的第二透镜组件和所述可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动包括：

基于所述模式切换指令驱动所述可移动的第二透镜组件在第一位置和第二位置之间移动，以在长焦模式和广角模式之间切换所述光学成像系统。

18.根据权利要求16所述的方法，其中基于模式切换指令驱动所述可移动的第二透镜组件和所述可移动的第三透镜组件沿垂直于成像表面的轴线一起移动还包括：

驱动所述可移动的第三透镜组件随着所述可移动的第二透镜组件的移动而移动至对焦位置，其中所述对焦位置指示所述光学成像系统实现对焦的位置。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述可移动的第二透镜组件被平滑冲击驱动机构驱动以移动，以及所述可移动的第三透镜组件被另一平滑冲击驱动机构驱动以随着所述可移动的第二透镜组件的移动而移动。

20.一种非暂时性计算机可读介质，具有指令存储于其上，所述指令被处理器执行以实现根据权利要求13至19中任一项所述的方法的操作。

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