CN117061871A - 一种云台模组、摄像头模组和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种云台模组、摄像头模组和电子设备,涉及电子设备技术领域,能够在实现光学防抖的同时,增大防抖角度,缩小摄像头模组的体积。云台模组包括外壳、载体、图像传感器和SMA马达,外壳内形成容置腔,外壳上设有与该容置腔连通的第一开口;载体位于容置腔内,载体具有镜头安装孔,镜头安装孔的一端开口朝向第一开口;图像传感器位于容置腔内,并设置于载体的远离第一开口的一侧,且图像传感器的感光面朝向镜头安装孔的另一端开口;SMA马达用于驱动载体和图像传感器一起在容置腔内向四周任意方向倾斜,以实现光学防抖。本申请实施例提供的云台模组用于实现光学防抖。
Description
本发明是2021年01月28日所提出的申请号为202110120467.X、发明名称为《一种云台模组、摄像头模组和电子设备》的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及电子设备技术领域,尤其涉及一种云台模组、摄像头模组和电子设备。
背景技术
目前,手机、平板电脑、个人电脑(personal computer,PC)等电子设备在拍摄过程中拍出的照片或视频有时会发虚,也即拍出的画面不够清晰,发生重影或模糊的情况。出现这种情况的部分原因,是因为拍摄时手持电子设备发生了微小抖动。
为了提高拍摄的清晰度,目前高端电子设备的摄像头模组集成有光学防抖(optical image stabilization,OIS)组件,OIS组件用于驱动镜头向电子设备的抖动方向的反方向倾斜或者移动,以补偿抖动位移量,能够提高拍摄画面的清晰度。针对这一类摄像头模组,如何增大防抖角度,以满足用户手持电子设备在大幅度运动(例如快走、跑步、骑行等)场景下的防抖需求,同时减小整个摄像头模组的体积,以在内部空间有限的电子设备内进行安装,是各厂商研究的重要方向。
发明内容
本申请的实施例提供一种云台模组、摄像头模组和电子设备,能够在实现光学防抖的同时,增大防抖角度,缩小摄像头模组的体积。
为达到上述目的,本申请的实施例采用如下技术方案:
第一方面,本申请一些实施例提供一种云台模组,该云台模组包括外壳、载体、图像传感器和SMA马达,外壳内形成容置腔,外壳上设有与该容置腔连通的第一开口;载体位于容置腔内,载体具有镜头安装孔,镜头安装孔的一端开口朝向第一开口;图像传感器位于容置腔内,并设置于载体的远离第一开口的一侧,且图像传感器的感光面朝向镜头安装孔的另一端开口;SMA马达用于驱动载体和图像传感器一起在容置腔内向四周任意方向倾斜,以实现光学防抖。
在本申请实施例提供的云台模组中,由于载体和图像传感器一起在容置腔内向四周任意方向倾斜,以实现光学防抖,因此可以避免固定于载体上镜头在光学防抖过程中,相对于图像传感器倾斜,这样防抖角度不会影响拍摄的清晰度,因此可以实现大角度防抖,同时由于驱动载体和图像传感器一起向四周任意方向倾斜运动的结构为SMA马达,SMA马达的结构紧凑,驱动力强,能够降低云台模组以及摄像头模组的体积。
在第一方面的一种可能的实现方式中,SMA马达为8线SMA马达。8线SMA马达的结构简单,有利于简化云台模组的结构。
在第一方面的一种可能的实现方式中,云台模组还包括电路板和电连接结构;图像传感器承载于电路板上,且图像传感器与电路板相对固定;电连接结构为柔性结构,电连接结构具有第一端和第二端,电连接结构的第一端与电路板电连接,电连接结构的第二端位于外壳外,电连接结构包括沿第一方向延伸并沿第二方向拱起的折弯段,折弯段呈自由状态,第一方向与镜头安装孔的轴向平行,第二方向与第一方向垂直。该折弯段使得电路板具有绕第一轴线摆动的自由度,该第一轴线与第一方向、第二方向均垂直。折弯段的至少一个侧边包括沿第二方向延伸并沿第三方向拱起的第一折弯单元,第三方向与第一方向垂直,且第三方向与第二方向垂直。该第一折弯单元使得电路板具有绕第二轴线摆动的自由度,该第二轴线与第二方向平行,且第二轴线与第一轴线垂直,由此使得电路板能够向四周任意方向摆动。且第一折弯单元在与第一方向垂直的平面内延伸,因此第一折弯单元不会增大电连接结构在第一方向上的高度,因此该电连接结构只包括一个沿第一方向延伸的折弯段,即可达到不干扰电路板向四周任意方向倾斜的目的,因此电连接结构在第一方向上的高度较低,在将折弯段安装于电路板的远离载体的一侧时,对云台模组在第一方向上的高度的影响较小,能够将折弯段安装至电路板的远离载体的一侧,以借助云台模组的外壳保护折弯段,而无需另外设置保护壳,同时能够减小云台模组在主板上的占板面积。
在第一方面的一种可能的实现方式中,电路板和折弯段位于容置腔内,且折弯段位于电路板的远离载体的一侧,折弯段在电路板上的正投影区域与电路板存在交叠。这样,可以借助云台模组的外壳保护折弯段,而无需另外设置保护壳,同时能够减小云台模组在主板上的占板面积。
在第一方面的一种可能的实现方式中,折弯段在电路板上的正投影区域位于电路板内。这样,可以进一步减小云台模组在主板上的占板面积。
在第一方面的一种可能的实现方式中,折弯段的两个侧边在电路板上的正投影区域不存在交叠。这样,折弯段在第一方向上的高度一定的前提下,能够增大第一侧边相对于第二侧边的活动角度,增大电路板绕第一轴线摆动的幅度,在第一侧边相对于第二侧边的活动角度一定的前提下,可以进一步减小折弯段在第一方向上的高度。
在第一方面的一种可能的实现方式中,第一折弯单元设置于折弯段的远离载体的一个侧边上;折弯段的远离载体的一个侧边还包括第二折弯单元,第二折弯单元与第一折弯单元并联设置,且第二折弯单元沿第三方向的反方向凸出。这样,第二折弯单元不会干涉电路板绕第二轴线摆动的自由度,且通过第一折弯单元和第二折弯单元两条并联的电连接路径实现第一端与第二端之间的信号传输,有利于减小单条电连接路径的设置宽度,以进一步增加电连接结构的可扭曲性能。
在第一方面的一种可能的实现方式中,第二折弯单元与第一折弯单元对称设置。这样,能够提升电连接结构的美观性,降低电连接结构的制作难度。
在第一方面的一种可能的实现方式中,云台模组还包括座体和调焦组件;座体位于载体的远离第一开口的一侧,图像传感器固定于座体上,SMA马达连接于座体与外壳之间;调焦组件连接于载体与座体之间,调焦组件用于驱动载体相对于座体沿镜头安装孔的轴向移动。这样,云台模组同时集成有光学防抖和自动对焦的功能,有利于提高摄像头模组的拍摄倾斜度。
在第一方面的一种可能的实现方式中,云台模组还包括第一弹性结构,该第一弹性结构连接于载体与座体之间,第一弹性结构将载体弹性支撑于座体上。这样,在一次自动对焦操作后,可以通过第一弹性结构将载体复位至初始位置,以不影响下一次对焦操作。
在第一方面的一种可能的实现方式中,第一弹性结构包括第一弹性件和第二弹性件;第一弹性件连接于载体的靠近第一开口的一端与座体之间;第二弹性件连接于载体的远离第一开口的一端与座体之间。这样,通过由第一弹性件和第二弹性件组成的第一弹性结构分别将载体的靠近第一开口的一端以及远离第一开口的一端弹性支撑于座体上,能够避免在座体向四周任意方向倾斜时,载体在自重以及负载重量的作用下相对于座体倾斜,从而能够提高载体在座体上的支撑稳定性。
在第一方面的一种可能的实现方式中,第一弹性件包括第一固定部和至少两个第一弹臂部;第一固定部固定于载体的靠近第一开口的一端;至少两个第一弹臂部围绕载体的周向均匀设置,且至少两个第一弹臂部的一端与第一固定部连接,至少两个第一弹臂部的另一端与座体相对固定。此第一弹性件的结构简单,弹性支撑的稳定性较优。
在第一方面的一种可能的实现方式中,云台模组还包括第二弹性结构,该第二弹性结构连接于座体与外壳之间,第二弹性结构将座体弹性支撑于外壳内。这样,在一次光学防抖操作后,可以通过第二弹性结构带动座体复位至初始位置,以不影响下一次光学防抖操作。
在第一方面的一种可能的实现方式中,第一弹性件还包括至少两个第二弹臂部,至少两个第二弹臂部围绕载体的周向均匀设置,且至少两个第二弹臂部的一端与第一固定部连接,至少两个第二弹臂部的另一端与外壳相对固定,第一弹性件形成第二弹性结构。这样,第二弹性结构与第一弹性件为一体,能够减少云台模组的组成零部件的数量,降低云台模组的结构复杂度以及装配难度,提高云台模组的装配效率。
在第一方面的一种可能的实现方式中,云台模组还包括壳体单元,该壳体单元固定于座体上,且载体、调焦组件和第一弹性结构位于壳体单元内,第二弹性结构位于壳体单元外,并连接于壳体单元与外壳之间。这样,第一弹性结构与第二弹性结构为不同的结构件,当载体相对于座体沿镜头安装孔的轴向移动以实现自动对焦时,第一弹性结构产生弯曲变形,第二弹性结构与座体、底板的相对位置不变。当座体向四周任意方向倾斜以实现防抖补偿时,第一弹性结构与载体、座体的相对位置不变,第二弹性结构产生扭曲。因此,自动对焦运动与防抖补偿运动不存在交叉影响,不设置闭环检测装置,也可以达到较高精度的自动对焦驱动和防抖补偿驱动。
在第一方面的一种可能的实现方式中,外壳包括底板和盖体;盖体包括顶板和侧板,第一开口设置于顶板上,侧板围绕顶板的边缘一周设置,且侧板与顶板围成容置腔,侧板的远离顶板的边缘固定于底板上。此结构的外壳由底板和盖体的两个结构装配形成,能够兼顾外壳的成型难度和装配难度。
在第一方面的一种可能的实现方式中,底板的形成材料为金属。这样,底板的厚度可以设置得较小,有利于减小云台模组在镜头安装孔的轴向上的高度。
在第一方面的一种可能的实现方式中,云台模组还包括至少两个支撑柱,该至少两个支撑柱设置于容置腔内并围绕载体的周向均匀排列,至少两个支撑柱的形成材料为塑胶,至少两个支撑柱通过模内注塑成型工艺成型于底板上,SMA马达的连接外壳的一端与支撑柱连接。这样,支撑柱与底板形成一个整体,能够减少云台模组的组成零部件的数量,降低装配难度。
在第一方面的一种可能的实现方式中,底板包括底板本体以及设置于该底板本体上的至少两个固定柱,该至少两个固定柱向靠近顶板的方向延伸,至少两个支撑柱通过模内注塑成型工艺成型并包覆于该至少两个固定柱外。这样,支撑柱与底板之间的接触面积较大,连接稳固性更优。
第二方面,本申请一些实施例提供一种摄像头模组,该摄像头模组包括镜头和如上任一技术方案所述的云台模组;镜头安装于该云台模组的镜头安装孔内,镜头的入光端位于第一开口内,且镜头的入光端与第一开口处的外壳边缘之间具有避让间隙,镜头的出光端的端面与云台模组的图像传感器的感光面相对。
由于本申请实施例提供的摄像头模组包括如上任一技术方案所述的云台模组,因此二者能够解决相同的技术问题,并达到相同的技术效果。
第三方面,本申请一些实施例提供一种电子设备,该电子设备而包括抖动检测单元、计算控制单元和如上技术方案所述的摄像头模组;抖动检测单元用于检测电子设备的抖动信息;
计算控制单元与抖动检测单元电连接,且计算控制单元与摄像头模组电连接,计算控制单元用于根据抖动检测单元检测的抖动信息,计算防抖补偿量,并根据该防抖补偿量控制摄像头模组的SMA马达带动镜头和图像传感器一起倾斜运动。
由于本申请实施例提供的电子设备包括如上技术方案所述的摄像头模组,因此二者能够解决相同的技术问题,并达到相同的技术效果。
附图说明
图1a为本申请一些实施例提供的电子设备的立体图;
图1b为图1a所示电子设备的爆炸图;
图1c为图1a和图1b所示电子设备的内部电路图;
图2为图1a-图1c所示电子设备内摄像头模组在平移补偿时的结构示意图;
图3为图1a-图1c所示电子设备内摄像头模组在倾斜补偿时的结构示意图;
图4a为本申请一些实施例提供的电子设备向左上方抖动时的结构示意图;
图4b为本申请一些实施例提供的电子设备向右上方抖动时的结构示意图;
图4c为本申请一些实施例提供的电子设备向右下方抖动时的结构示意图;
图4d为本申请一些实施例提供的电子设备向左下方抖动时的结构示意图;
图5为本申请一些实施例提供的摄像头模组的立体图;
图6为图5所示摄像头模组的爆炸图;
图7为图5和图6所示摄像头模组内云台模组的立体图;
图8为图7所示云台模组在去除盖体后的立体图;
图9为图8所示云台模组的爆炸图;
图10为图9所示云台模组的座体内第一座体单元的结构示意图;
图11为图10所示第一座体单元的截面结构示意图;
图12为图9所示云台模组中第一座体单元与图像传感器的装配结构示意图;
图13为图9所示云台模组的座体内第二座体单元的结构示意图;
图14为图9所示云台模组中载体、座体与调焦组件的装配结构示意图;
图15为图9所示云台模组中第一弹性件的结构示意图;
图16为图15所示第一弹性件与图14中载体、座体、调焦组件的装配结构示意图;
图17a为图9所示云台模组中第二弹性件的结构示意图;
图17b为图17a所示第二弹性件与图9所示云台模组内座体的装配结构示意图;
图18为图17a所示的第二弹性件与图14中载体、座体、调焦组件的装配结构示意图;
图19为图9所示云台模组中带有支撑柱的底板的结构示意图;
图20为图9所示云台模组中未带支撑柱的底板的结构示意图;
图21为图16所示载体、座体、第一弹性件、调焦组件和图19所示底板的装配图;
图22为本申请另一些实施例提供的一种第一弹性件的结构示意图;
图23为图22所示第一弹性件与载体、座体、调焦组件、第二弹性件的装配结构示意图;
图24为图23所示的装配结构与第二弹性结构、底板的装配图;
图25为图9所示的云台模组内防抖组件的结构示意图;
图26为图25所示防抖组件与图21中的座体和底板的装配图;
图27为本申请一些实施例提供的云台模组内电路板与电连接结构的连接结构示意图;
图28为图27中电路板、电连接结构与外壳的装配图;
图29为本申请一些实施例提供的电连接结构与电路板的连接结构示意图;
图30为图29中电连接结构的一种立体图;
图31为图29中电路板、电连接结构与图7中的外壳、图9中的载体的装配结构示意图;
图32为图29中电连接结构的又一种立体图;
图33为图29中电连接结构的又一种立体图。
具体实施方式
在本申请实施例中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本申请实施例中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
本申请提供一种电子设备,该电子设备为具有拍摄功能的一类电子设备,具体地,该电子设备可以是便携式电子装置或其他合适的电子装置。例如,电子设备可以是手机、平板电脑、个人电脑、可穿戴设备、照相机、摄像机等。
请参阅图1a和图1b,图1a为本申请一些实施例提供的电子设备的立体图,图1b为图1a所示电子设备的爆炸图。在本实施例中,电子设备为手机。电子设备包括壳体10、摄像头装饰盖20、摄像头模组30和主板40。
壳体10为由前盖板(图中未示出)、边框11和后盖12拼接形成的壳体结构,用于保护电子设备的内部电子器件和电路。
后盖12上设有安装口50,摄像头装饰盖20覆盖于安装口50处,摄像头装饰盖20用于保护电子设备的后置摄像头模组。一些实施例中,摄像头装饰盖20凸出至壳体10的外部,这样,摄像头装饰盖20能够增加后置摄像头模组在电子设备内沿电子设备的厚度方向(也即是方向Z)的安装空间。可以理解的是,摄像头装饰盖20也可以不凸出至壳体10的外部。摄像头装饰盖20上设有至少一个透光窗口21,该至少一个透光窗口21用于允许景物光线射入后置摄像头模组。
摄像头模组30设置于壳体10内,摄像头模组30用于拍摄照片/视频,且该摄像头模组具有光学防抖的功能。电子设备内,摄像头模组30的数量可以为一个,也可以为多个。当摄像头模组30的数量为一个时,摄像头模组30可以用作前置摄像头模组,也可以用作后置的主摄像头模组或者后置的副摄像头模组,其中,后置的副摄像头模组包括但不限于广角摄像头模组和长焦摄像头模组等等,在此不作具体限定。当摄像头模组30的数量为多个时,该多个摄像头模组30可以分别用作前置摄像头模组、后置的主摄像头模组、后置的副摄像头模组中的多个。图1a和图1b仅给出了摄像头模组30的数量为一个,且该摄像头模组30用作后置的主摄像头模组的示例,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。
请参阅图1c,图1c为图1a和图1b所示电子设备的内部电路图。在本实施例中,电子设备还包括抖动检测单元41和计算控制单元42。一些实施例中,抖动检测单元41和计算控制单元42设置于主板40上。可以理解的是,抖动检测单元41和计算控制单元42也可以设置于电子设备内的其他结构上,比如设置于通用串行总线(universal serial bus,USB)器件所处的电路板上,图1b仅给出了抖动检测单元41和计算控制单元42设置于主板40上的示例,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。
抖动检测单元41用于检测电子设备的抖动信息,一些实施例中,抖动检测单元41为陀螺仪(gyro)。抖动检测单元41与计算控制单元42电连接,计算控制单元42与摄像头模组30电连接。一些实施例中,计算控制单元42为微处理器。计算控制单元42用于接收并处理来自摄像头模组30的包含图像信息的电信号。计算控制单元42又用于根据抖动检测单元41获得的抖动信息,计算沿抖动方向的反方向的运动补偿量(也即是防抖补偿量),并根据该防抖补偿量,控制驱动摄像头模组30的镜头31运动(请参阅图2或图3),由此实现光学防抖操作。
在防抖过程中,镜头31的补偿运动方式包括平移(shift)和倾斜(title)两种,平移补偿运动方式是指镜头31在与镜头31的光轴o垂直的平面内平移的一种补偿运动方式(请参阅图2),倾斜补偿运动方式是指镜头31向四周倾斜的一种补偿运动方式(请参阅图3)。在抖动幅度一定的前提下,由于电子设备距离被拍摄景物之间的距离较大,镜头31倾斜较小角度即可满足防抖需求,因此相比于平移补偿运动方式,倾斜补偿运动方式能够实现更大角度的防抖。由此可知,为了满足大幅度运动(例如快走、跑步、骑行等)场景下的防抖需求,目前电子设备通常选择倾斜补偿运动方式来实现防抖。具体地,镜头31在防抖时的倾斜方向与电子设备的抖动方向相反,示例地,请参阅图4a,图4a为本申请一些实施例提供的电子设备向左上方抖动时的结构示意图,当电子设备由初始位置(a)向左上方抖动至位置(b)时,摄像头模组30的镜头向右下方倾斜,以实现补偿。请参阅图4b,图4b为本申请一些实施例提供的电子设备向右上方抖动时的结构示意图,当电子设备由初始位置(a)向右上方抖动至位置(c)时,摄像头模组30的镜头向左下方倾斜,以实现补偿。请参阅图4c,图4c为本申请一些实施例提供的电子设备向右下方抖动时的结构示意图,当电子设备由初始位置(a)向右下方抖动至位置(d)时,摄像头模组30的镜头向左上方倾斜,以实现补偿。请参阅图4d,图4d为本申请一些实施例提供的电子设备向左下方抖动时的结构示意图,当电子设备由初始位置(a)向左下方抖动至位置(e)时,摄像头模组30的镜头向右上方倾斜,以实现补偿。
现有技术中,摄像头模组30通常仅通过驱动镜头31倾斜运动来达到防抖的目的,而为了避免镜头31相对于图像传感器324的倾斜角度过大而影响拍出图像的清晰度,防抖角度不能设计得过大,由此目前的电子设备仍不能满足用户在手持电子设备进行大幅度运动时的防抖需求。
为了解决上述问题,在防抖过程中,可以控制驱动镜头和图像传感器一起倾斜运动,以避免镜头相对于图像传感器倾斜,这样防抖角度不会影响拍摄的清晰度,因此可以实现大角度防抖。根据此设计思路,请参阅图5和图6,图5为本申请一些实施例提供的摄像头模组30的立体图,图6为图5所示摄像头模组30的爆炸图。在本实施例中,摄像头模组30包括镜头31和云台模组32。
镜头31为直立式镜头,也即是,镜头31的光轴o沿直线延伸。一般情况下,镜头31包括镜筒以及安装于镜筒内的光学镜片组。光学镜片组用于透射景物光线,并对被拍摄景物进行成像,通过设计光学镜片组的结构组成以及光学镜片的形状尺寸,可以获得具有广角、长焦等不同特点的镜头,并通过在云台模组32上更换不同的镜头,可以组装形成具有广角、长焦等不同特点的摄像头模组。
可以理解的是,镜头31也可以仅包括光学镜片组,该光学镜片组中的多个光学镜片分别安装于云台模组32内并通过云台模组32固定该多个光学镜片的相对位置。这样,镜头31与云台模组32集成为一体,镜头31与云台模组32不可拆分,有利于减小摄像头模组30的体积。
镜头31包括入光端31a和出光端31b。镜头31的入光端31a为镜头31在使用时,朝向被拍摄景物的一端,景物光线由该入光端31a射入镜头31内。镜头31的出光端31b为镜头31在使用时,背对被拍摄景物的一端,景物光线由该出光端31b射出镜头31。
云台模组32用于支撑镜头31,并驱动镜头31和图像传感器向四周任意方向倾斜,以实现摄像头模组30在电子设备向任意方向抖动时的防抖补偿。其中,图像传感器包括在云台模组32内。
请参阅图7,图7为图5和图6所示摄像头模组30内云台模组32的立体图。在本实施例中,云台模组32包括外壳321,外壳321用于对云台模组32的内部器件及电路起到防水防尘的保护作用。在装配形成电子设备时,云台模组32通过外壳321固定于电子设备内。
外壳321可以为一体式外壳,也可以由多个部分装配形成。一些实施例中,外壳321包括底板3211和盖体3212。一些实施例中,底板3211为一体式结构。盖体3212包括顶板3212a和侧板3212b,侧板3212b围绕顶板3212a的边缘一周设置。一些实施例中,盖体3212与顶板3212a一体成型。侧板3212b的远离顶板3212a的边缘固定于底板3211上。具体地,侧板3212b的远离顶板3212a的边缘可以通过卡接、螺纹连接等方式可拆卸地固定于底板3211上,也可以通过焊接、铆接等方式不可拆卸地固定于底板3211上,在此不做具体限定。此结构的外壳321由底板3211和盖体3212的两个结构装配形成,能够兼顾外壳321的成型难度和装配难度。
在上述实施例中,底板3211和盖体3212的形成材料包括但不限于塑胶和金属。一些实施例中,底板3211和盖体3212的形成材料均为金属,比如铝合金、镁铝合金、钛合金或者不锈钢,金属的硬度较大,有利于减小外壳321的壁厚,缩小摄像头模组30的体积。
外壳321内设有容置腔A,外壳321上设有与该容置腔A连通的第一开口321a,第一开口321a的形状包括但不限于圆形、方形、椭圆形和多边形。一些实施例中,请继续参阅图7,第一开口321a设置于顶板3212a上。第一开口321a用于当镜头31安装于云台模组32内时,容纳镜头31的入光端31a(请返回参阅图5),且当镜头31安装于云台模组32内时,请继续参阅图5,第一开口321a处的外壳边缘一周与镜头31的入光端31a之间保持一定的避让间隙B,以对镜头31在向四周任意方向倾斜运动时形成避让。
请参阅图8和图9,图8为图7所示云台模组32在去除盖体3212后的立体图,图9为图8所示云台模组32的爆炸图。云台模组32还包括位于图7所示容置腔A内的载体323、电路板330、图像传感器324、防抖组件329和柔性的电连接结构322。
载体323具有镜头安装孔323a,镜头安装孔323a沿轴向的两端均开口,镜头安装孔323a的一端开口朝向图7所示的第一开口321a,镜头安装孔323a用于安装图6中的镜头31。一些实施例中,镜头安装孔323a通过卡接、螺纹连接等可拆卸连接方式安装图6中的镜头31,以方便镜头31的更换,且当镜头31安装于镜头安装孔323a内时,镜头31的光轴o的延伸方向与镜头安装孔323a的轴向一致。载体323的形成材料包括但不限于金属和塑胶。一些实施例中,载体323的形成材料为塑胶。
电路板330位于载体323的远离图7所示的第一开口321a的一侧,电路板330用于为图像传感器324提供支撑电路。图像传感器324设置于电路板330的朝向载体323的表面,且图像传感器324的感光面朝向镜头安装孔323a的另一端开口。当图6中的镜头31安装于镜头安装孔323a内时,镜头31的出光端31b的端面与图像传感器324的感光面相对,镜头31的出光端31b射出的光,由感光面射入图像传感器324,图像传感器324能够将图像光转换为包含图像信息的电信号,该包含图像信息的电信号传输至计算控制单元,以通过计算控制单元进行后续的图像处理。
一些实施例中,电路板330与载体323相对固定。这样,载体323与电路板330之间的相对位置固定,图6中的镜头31与电路板330上的图像传感器324之间的相对位置固定,由此形成定焦摄像头模组。
另一些实施例中,请继续参阅图8和图9,云台模组32还包括座体325和调焦组件328。座体325位于载体323的远离图7所示的第一开口321a的一侧,电路板330固定于座体325上。调焦组件328连接于载体323与座体325之间,调焦组件328用于驱动载体323相对于座体325沿镜头安装孔323a的轴向移动,以带动镜头安装孔323a内的镜头沿镜头的光轴延伸方向移动,由此形成自动对焦摄像头模组。
在上述实施例中,座体325用于固定支撑电路板330和调焦组件328。座体325可以为一体式结构,也可以由多个部分装配形成,在此不作具体限定。一些实施例中,请参阅图9,座体325包括第一座体单元3251和第二座体单元3252,该第一座体单元3251和第二座体单元3252通过胶粘、卡接、螺纹连接等方式固定在一起。第一座体单元3251用于固定支撑电路板330,第二座体单元3252位于第一座体单元3251的靠近载体323的一侧,第二座体单元3252用于固定支撑调焦组件328。
请参阅图10,图10为图9所示云台模组32的座体325内第一座体单元3251的结构示意图。第一座体单元3251呈板状结构,第一座体单元3251包括相对的第一表面100和第二表面200,第一表面100用于与第二座体单元3252贴合并固定,第一座体单元3251上设有贯穿第一表面100和第二表面200的通孔C。请参阅图11,图11为图10所示第一座体单元3251的截面结构示意图,第一座体单元3251的第二表面200上对应通孔C的位置设有第一安装槽201。请参阅图12,图12为图9所示云台模组32中第一座体单元3251与图像传感器324的装配结构示意图。电路板330通过螺纹连接、胶粘、卡接等方式固定于第一座体单元3251的第二表面200,图像传感器324容纳于第一安装槽201内,且图像传感器324的感光面与通孔C相对。通孔C用于对图像传感器324的入射光形成避让。第一座体单元3251的形成材料包括但不限于金属和塑胶,一些实施例中,第一座体单元3251的形成材料为塑胶。
请继续参阅图10和图11,第一座体单元3251的第一表面100上对应通孔C的位置设有第二安装槽101,该第二安装槽101用于安装对图像传感器324的入射光起过滤作用的滤光片。请继续参阅图12,第二安装槽101内安装有滤光片331,该滤光片331包括但不限于红外滤光片、透雾滤光片等等,在此不作具体限定。一些实施例中,滤光片331为红外滤光片。
请继续参阅图10-图12,第一座体单元3251的第一表面100上还设有避让槽102,该避让槽102用于在自动对焦过程中对图6中的镜头31的出光端31b形成避让。
请参阅图13,图13为图9所示云台模组32的座体325内第二座体单元3252的结构示意图。第二座体单元3252包括基板部3252a和止挡柱。基板部3252a与图10所示的第一座体单元3251层叠设置,基板部3252a的中部设有避让孔D,避让孔D用于对图6中的镜头31形成避让。止挡柱设置于基板部3252a的朝向图9所示的载体323的表面的边缘,止挡柱与基板部3252a之间的夹角区域用于固定调焦组件328。一些实施例中,止挡柱包括第一止挡柱3252b、第二止挡柱3252c、第三止挡柱3252d和第四止挡柱3252e。第一止挡柱3252b、第二止挡柱3252c、第三止挡柱3252d和第四止挡柱3252e围绕基板部3252a的边缘一周均匀设置。止挡柱和基板部3252a的形成材料包括但不限于金属和塑胶,一些实施例中,止挡柱和基板部3252a的形成材料为塑胶,且止挡柱与基板部3252a一体成型。
调焦组件328的结构形式有多种,在此不作具体限定。一些实施例中,请参阅图14,图14为图9所示云台模组32中载体323、座体325与调焦组件328的装配结构示意图,在本实施例中,调焦组件328的结构及动作原理与音圈马达的结构及动作原理相同,具体地,调焦组件328包括磁铁3281和线圈3282。磁铁3281和线圈3282中的一个固定于载体323上,磁铁3281和线圈3282中的另一个固定于座体325上。一些实施例中,请继续参阅图14,磁铁3281固定于座体325上,线圈3282固定于载体323上。在磁铁3281的磁场作用下,通电的线圈3282能够产生沿镜头安装孔323a的轴向的安培力,以驱动载体323相对于座体325沿镜头安装孔323a的轴向移动。可以理解的是,磁铁3281也可以固定于载体323上,此时,线圈3282固定于座体325上。
一些实施例中,请继续参阅图14,磁铁3281的数量为四个,四个磁铁3281分别固定于第一止挡柱3252b与基板部3252a之间、第二止挡柱3252c与基板部3252a之间、第三止挡柱3252d与基板部3252a之间以及第四止挡柱3252e与基板部3252a之间的夹角区域内。线圈3282沿载体323的周向绕设于载体323上。
可以理解的是,磁铁3281的数量也可以为两个,该两个磁铁3281分别设置于载体323的相对两侧,线圈3282的数量也为两个,该两个线圈3282分别设置于载体323的朝向两个磁铁3281的两个侧壁上。
为了在一次自动对焦操作后,将载体323复位至初始位置,以不影响下一次对焦操作,一些实施例中,请继续参阅图9,云台模组32还包括第一弹性结构326,该第一弹性结构326连接于载体323与座体325之间,第一弹性结构326用于将载体323弹性支撑于座体325上。需要说明的是,第一弹性结构326连接于载体323与座体325之间,并非限于,第一弹性结构326直接连接于载体323与座体325之间,还包括第一弹性结构326连接于载体323上固定的其他结构与座体325之间,或者第一弹性结构326连接于载体323与座体325上固定的其他结构之间,或者第一弹性结构326连接于载体323上固定的其他结构与座体325上固定的其他结构之间的间接连接情况,在此不做具体限定。图8和图9仅给出了第一弹性结构326直接连接于载体323与座体325之间的示例,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。
一些实施例中,请参阅图9,第一弹性结构326包括第一弹性件3261和第二弹性件3262。第一弹性件3261和第二弹性件3262包括但不限于簧片和螺旋弹簧,本申请仅以第一弹性件3261和第二弹性件3262为簧片为例进行介绍,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。
第一弹性件3261连接于载体323的靠近图7所示第一开口321a的一端与座体325之间。一些实施例中,请参阅图15和图16,图15为图9所示云台模组32中第一弹性件3261的结构示意图,图16为图15所示第一弹性件3261与图14中载体323、座体325、调焦组件328的装配结构示意图。在本实施例中,第一弹性件3261包括第一固定部3261a和至少两个第一弹臂部3261b。第一固定部3261a固定于载体323的靠近图7所示第一开口321a的一端。第一固定部3261a可以为一个结构件整体,也可以由多个部分组成,在此不作具体限定。一些实施例中,请参阅图15和图16,第一固定部3261a为由两个间隔设置的半圆环拼合成的环形结构。至少两个第一弹臂部3261b围绕载体323的周向均匀设置,且该至少两个第一弹臂部3261b的一端与第一固定部3261a连接,该至少两个第一弹臂部3261b的另一端a1与座体325相对固定。一些实施例中,第一弹臂部3261b的数量为两个,两个第一弹臂部3261b的一端分别与第一固定部3261a的两个半圆环固定,两个第一弹臂部3261b的另一端a1分别与座体325的第三止挡柱3252d和第四止挡柱3252e固定。
第二弹性件3262连接于载体323的远离图7所示第一开口321a的一端与座体325之间。一些实施例中,请参阅图17a和图17b,图17a为图9所示云台模组32中第二弹性件3262的结构示意图,图17b为图17a所示第二弹性件3262与图9所示云台模组32内座体325的装配结构示意图。在本实施例中,第二弹性件3262包括第二固定部3262a和至少两个第三弹臂部。第二固定部3262a固定于载体323的远离第一开口321a的一端。第二固定部3262a可以为一个结构件整体,也可以由多个部分组成,在此不作具体限定。一些实施例中,请参阅图17a和图17b,第二固定部3262a为由两个间隔设置半圆环拼合成的环形结构。至少两个第三弹臂部围绕载体323的周向均匀设置,且该至少两个第三弹臂部的一端与第二固定部3262a连接,该至少两个第三弹臂部的另一端与座体325相对固定。一些实施例中,请参阅图17a和图17b,第三弹臂部的数量为四个,该四个第三弹臂部分别为弹臂部3262b、弹臂部3262c、弹臂部3262d和弹臂部3262e。弹臂部3262b、弹臂部3262c、弹臂部3262d和弹臂部3262e的一端与第二固定部3262a固定,弹臂部3262b、弹臂部3262c、弹臂部3262d和弹臂部3262e的另一端分别与基板部3252a的靠近第四止挡柱3252e、第三止挡柱3252d、第一止挡柱3252b和第二止挡柱3252c的位置固定。
当载体323相对于座体325沿镜头安装孔323a的轴向移动以实现自动对焦时,第一弹臂部3261b和第三弹臂部(包括弹臂部3262b、弹臂部3262c、弹臂部3262d和弹臂部3262e)产生弯曲变形并积蓄弹性力,当施加至载体323的自动对焦驱动力撤销时,该弹性力可以带动载体323复位,由此不影响下一次对焦操作。当座体325向四周任意方向倾斜以实现防抖补偿时,第一弹臂部3261b和第三弹臂部能够将载体323与座体325连接成一个整体,以带动载体323随着座体325一起倾斜,由此能够实现镜头与图像传感器的同时防抖驱动。
本实施例中,通过由第一弹性件3261和第二弹性件3262组成的第一弹性结构326分别将载体323的靠近第一开口321a的一端以及远离第一开口321a的一端弹性支撑于座体325上,能够避免在座体325向四周任意方向倾斜时,载体323在自重以及负载重量的作用下相对于座体325倾斜,从而能够提高载体323在座体325上的支撑稳定性。
在上述实施例中,请继续参阅图17a和图17b,弹臂部3262d包括两个间隔设置的弹臂单元,该两个弹臂单元的一端分别与第二固定部3262a的两个半圆环固定,该两个弹臂单元的另一端与基板部3252a的靠近第一止挡柱3252b的位置固定。弹臂部3262e也包括两个间隔设置的弹臂单元,该两个弹臂单元的一端分别与第二固定部3262a的两个半圆环固定,该两个弹臂单元的另一端与基板部3252a的靠近第二止挡柱3252c的位置固定。这样,第二弹性件3262由两个间隔设置的弹性件单元组成,该两个弹性件单元不仅可以在载体323沿镜头安装孔323a的轴向移动时积蓄弹性力,还用于连接图14中线圈3282的正负极,以向线圈3282传输驱动信号。具体地,请参阅图17b,电路板330通过端子p1和端子p2与基板部3252a电连接,以将自动对焦驱动信号由电路板330引入基板部3252a。基板部3252a内嵌设有导电件n1和导电件n2。导电件n1的一端与端子p1电连接,导电件n1的另一端与组成第二弹性件3262的一个弹性件单元电连接;导电件n2的一端与端子p2电连接,导电件n2的另一端与组成第二弹性件3262的另一个弹性件单元电连接。进一步地,请参阅图18,图18为图17a所示的第二弹性件3262与图14中载体323、座体325、调焦组件328的装配结构示意图,载体323的远离图7所示第一开口321a的一端与图17a中组成第二固定部3262a的两个半圆环固定,因此组成第二弹性件3262的两个弹性件单元可以进一步将自动对焦驱动信号引入载体323。请继续参阅图18,载体323内嵌设有两个导电件(图中未示出)。该两个导电件的一端分别与组成第二固定部3262a的两个半圆环电连接,该两个导电件的另一端分别与线圈3282的正极和负极电连接。由此,通过第二弹性件3262将自动对焦驱动信号由电路板330传送至调焦组件328内的线圈3282。
请继续参阅图18,四个磁铁3281分别设置于弹臂部3262b、弹臂部3262c、弹臂部3262d和弹臂部3262e的与基板部3252a固定的部位上,并与弹臂部3262b、弹臂部3262c、弹臂部3262d和弹臂部3262e绝缘。
一些实施例中,云台模组32还包括第二弹性结构,第二弹性结构连接于座体325与图7中的外壳321之间,第二弹性结构用于将座体325弹性支撑于外壳321内,以使载体323、座体325、调焦组件328、图像传感器324、电路板330和第一弹性结构326组成的整体可以悬置于外壳321内,从而可以通过防抖组件329驱动该整体向四周任意方向倾斜,以实现防抖补偿。
其中,需要说明的是,第二弹性结构连接于座体325与图7中的外壳321之间,并非限于,第二弹性结构直接连接于座体325与外壳321之间,还包括第二弹性结构连接于载体323上固定的其他结构与外壳321之间,或者第二弹性结构连接于座体325与外壳321上固定的其他结构之间,或者第二弹性结构连接于座体325上固定的其他结构与外壳321上固定的其他结构之间的间接连接情况,在此不做具体限定。
另外,第二弹性结构可以与第一弹性结构326为同一结构,也可以与第一弹性结构326分别为不同的结构,在此不作具体限定。
一些实施例中,请返回参阅图15和图16,第一弹性件3261除了包括第一固定部3261a和至少两个第一弹臂部3261b之外,还包括至少两个第二弹臂部3261c。该至少两个第二弹臂部3261c围绕载体323的周向均匀设置,且该至少两个第二弹臂部3261c的一端与第一固定部3261a连接,该至少两个第二弹臂部3261c的另一端b1与图7中的外壳321相对固定。一些实施例中,第二弹臂部3261c的数量为两个。
一些实施例中,请参阅图19,图19为图9所示云台模组32中带有支撑柱的底板3211的结构示意图,该底板3211包括在图7中的外壳321中,底板3211上固定有至少两个支撑柱3213,该至少两个支撑柱3213位于图7中的容置腔A内并围绕图16中载体323的周向均匀排列。在图19所示的实施例中,支撑柱3213的数量为两个。支撑柱3213的形成材料包括但不限于金属和塑胶,一些实施例中,支撑柱3213的形成材料为塑胶,塑胶的成本较低,有利于减小云台模组的成本。支撑柱3213可以通过胶粘、螺钉连接、卡接等方式固定于底板3211上,在此不做具体限定。由于支撑柱3213立设于底板3211上,支撑柱3213与底板3211之间的接触面积较小,因此采用胶粘、螺钉连接、卡接等方式均不能将支撑柱3213与底板3211稳固地连接在一起。为了解决此问题,支撑柱3213成型于底板3211上,具体地,该支撑柱3213通过模内注塑成型工艺成型于底板3211上。在此基础上,为了保证支撑柱3213与底板3211之间的连接稳固性,一些实施例中,请参阅图20,图20为图9所示云台模组32中未带支撑柱的底板3211的结构示意图,底板3211包括底板本体3211a和设置于底板本体3211a上的至少两个固定柱3211b。一些实施例中,底板本体3211a与固定柱3211b一体成型。该至少两个固定柱3211b向靠近图7中顶板3212a的方向延伸,两个支撑柱3213通过模内注塑成型工艺成型并包覆于该固定柱3211b外。一些实施例中,固定柱3211b的数量为四个,一个支撑柱3213成型并包覆于两个固定柱3211b上,另一个支撑柱3213成型并包覆于另外两个固定柱3211b上。由此能够增大底板3211与支撑柱3213之间的接触面积,提高底板3211与支撑柱3213之间的连接强度。
请参阅图21,图21为图16所示载体323、座体325、第一弹性件3261、调焦组件328和图19所示底板3211的装配图,两个第二弹臂部3261c的另一端b1分别固定于两个支撑柱3213上,以通过该两个支撑柱3213实现两个第二弹臂部3261c与图7中外壳321的间接固定。
当载体323相对于座体325沿镜头安装孔323a的轴向移动以实现自动对焦时,两个第二弹臂部3261c与两个第一弹臂部3261b一起产生弯曲变形并积蓄弹性力,当施加至载体323的自动对焦驱动力撤销时,所积蓄的弹性力可以带动载体323复位,由此不影响下一次对焦操作。其中,为了避免在自动对焦过程中,座体325相对于图7中的外壳321移动,可以通过防抖组件329保持座体325与图7中的外壳321之间的相对位置不变,具体地,防抖组件329如何保持座体325与图7中的外壳321之间的相对位置不变,在后文中进行介绍。
当座体325向四周任意方向倾斜以实现防抖补偿时,两个第一弹臂部3261b与载体323、座体325的相对位置不变,两个第二弹臂部3261c产生扭曲并积蓄弹性力,当施加至座体325的防抖驱动力撤销时,所积蓄的弹性力可以带动座体325复位,由此不影响下一次防抖补偿操作。
当载体323相对于座体325沿镜头安装孔323a的轴向移动以实现自动对焦,同时座体325向四周任意方向倾斜以实现防抖补偿时,第一弹臂部3261b产生弯曲变形,第二弹臂部3261c既产生了弯曲,又产生了扭曲。自动对焦运动与防抖补偿运动存在一定的交叉影响。为了保证自动对焦和光学防抖的准确性,可以采用闭环检测装置检测载体323的移动距离和座体325的倾斜角度,具体地,闭环检测装置的结构可以采用现有的结构,在此不做赘述。
在本实施例中,第一弹性件3261通过第一弹臂部3261b与座体325连接,并通过第二弹臂部3261c与底板3211的两个支撑柱3213连接,以将座体325弹性支撑于图7中的外壳321内,由此第一弹性件3261形成第二弹性结构。第二弹性结构与第一弹性件3261为一体,能够减少云台模组32的组成零部件的数量,降低云台模组32的结构复杂度以及装配难度,提高云台模组32的装配效率。
另一些实施例中,请参阅图22和图23,图22为本申请另一些实施例提供的一种第一弹性件3261的结构示意图,图23为图22所示第一弹性件3261与载体323、座体325、调焦组件328、第二弹性件3262的装配结构示意图。在本实施例中,第一弹性件3261包括第一固定部3261a和至少两个第一弹臂部3261b。第一固定部3261a固定于载体323的靠近图7所示第一开口321a的一端。一些实施例中,请参阅图22和图23,第一固定部3261a为环形结构。至少两个第一弹臂部3261b围绕载体323的周向均匀设置,且该至少两个第一弹臂部3261b的一端与第一固定部3261a连接,该至少两个第一弹臂部3261b的另一端a1与座体325相对固定。一些实施例中,第一弹臂部3261b的数量为四个,四个第一弹臂部3261b的另一端a1分别与座体325的第一止挡柱3252b、第二止挡柱3252c、第三止挡柱3252d和第四止挡柱3252e固定。
进一步地,请参阅图24,图24为图23所示的装配结构与第二弹性结构327、底板3211的装配图,在本实施例中,云台模组还包括壳体单元M,壳体单元M固定于座体325上。图23中的载体323、第一弹性件3261、第二弹性件3262和调焦组件328位于壳体单元M内,且调焦组件328能够驱动载体323在壳体单元M内移动以实现自动对焦。第二弹性结构327位于壳体单元M外,且第二弹性结构327连接于壳体单元M与图7中的外壳321之间。一些实施例中,壳体单元M上通过粘接、螺纹连接、卡接等方式固定有两个固定件K,该两个固定件K位于壳体单元M的两个对角位置,底板3211上的两个支撑柱3213靠近壳体单元M的另外两个对角设置,第二弹性结构327连接于壳体单元M的两个固定件K与外壳321上的两个支撑柱3213之间,具体地,第二弹性结构327具有a、b、c、d四个端部,a端部和b端部分别固定于两个支撑柱3213上,c端部和d端部分别固定于固定件K上。
这样,第一弹性结构326与第二弹性结构327为不同的结构件,当载体323相对于座体325沿镜头安装孔323a的轴向移动以实现自动对焦时,第一弹性结构326产生弯曲变形,第二弹性结构327与座体325、底板3211的相对位置不变。当座体325向四周任意方向倾斜以实现防抖补偿时,第一弹性结构326与载体323、座体325的相对位置不变,第二弹性结构327产生扭曲。因此,自动对焦运动与防抖补偿运动不存在交叉影响,不设置闭环检测装置,也可以达到较高精度的自动对焦驱动和防抖补偿驱动。
防抖组件329用于驱动载体323和电路板330一起在外壳321内向四周任意方向倾斜。当载体323与电路板330相对固定以形成定焦摄像头模组时,防抖组件329可以连接于载体323与图7中的外壳321之间,以驱动载体323和电路板330连接形成的整体向四周任意方向倾斜。当载体323与电路板330之间设有座体325和调焦组件328,以形成自动对焦摄像头模组时,防抖组件329可以连接于座体325与图7中的外壳321之间,此时,防抖组件329能够驱动座体325并带动载体323向四周任意方向倾斜。本申请仅以防抖组件329连接于座体325与图7中的外壳321之间为例进行介绍,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。
防抖组件329连接座体325的一端可以与座体325直接连接,也可以与座体325间接连接(比如与座体325上固定的固定件K连接),在此不作具体限定。同理地,防抖组件329连接图7中的外壳321的一端可以与外壳321直接连接,也可以与外壳321间接连接(比如与外壳321上固定的支撑柱3213连接),在此不作具体限定。
防抖组件329的结构形式有多种,一些实施例中,防抖组件329为由四个磁性件和四个线圈组成的音圈马达驱动装置,四个磁性件分别设置于外壳321的四个内侧壁上,四个线圈分别设置于座体325的与该四个内侧壁相对的四个外侧壁上,或者,四个线圈分别设置于外壳321的四个内侧壁上,四个磁性件分别设置于座体325的与该四个内侧壁相对的四个外侧壁上。通过向四个线圈通入大小、方向不同的电流,可以控制座体325向四周任意方向倾斜。现有技术的由磁性件和线圈组成的驱动结构的驱动力较小,在负载(包括座体325、载体323、图像传感器324、调焦组件328、第一弹性结构326、第二弹性结构)的重量一定的前提下,磁性件和线圈的尺寸需设计得较大,才能提供足够的驱动力来实现光学防抖,但是这样又不能满足云台模组以及摄像头模组的体积小型化设计需求。
为了避免上述问题,本申请一些实施例采用形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)马达实现光学防抖驱动。一些实施例中,请参阅图25和图26,图25为图9所示的云台模组32内防抖组件329的结构示意图,图26为图25所示防抖组件329与图21中的座体325和底板3211的装配图,在本实施例中,防抖组件为SMA马达,防抖组件329连接于座体325与外壳321上固定的支撑柱3213之间。在另一些实施例中,防抖组件329连接于图24中的两个固定件K与外壳321上固定的支撑柱3213之间。以下仅以图26所示防抖组件329连接于座体325与外壳321上固定的支撑柱3213之间为例进行说明,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。
具体地,防抖组件329包括围绕座体325的周向均匀排列的至少4组防抖单元3291。防抖单元3291的数量可以为4组、6组、8组等等,在此不作具体限定,本申请仅以防抖单元3291的数量为4组为例进行说明,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。
每组防抖单元3291均包括一对动卡爪3291a、一对定卡爪3291b和两根SMA丝线3291c。
一对动卡爪3291a包括两个动卡爪3291a,该两个动卡爪3291a与座体325相对固定。一些实施例中,该两个动卡爪3291a通过胶粘、卡接、螺钉连接等方式固定于座体325的第三止挡柱3252d或第四止挡柱3252e上。动卡爪3291a的形成材料可以为导电材料,也可以为绝缘材料。一些实施例中,动卡爪3291a的形成材料为导电材料,比如为金属,这样,动卡爪3291a可以作为SMA丝线3291c的第一电极的接线端子,以方便SMA丝线3291c接线。其中,第一电极为正极和负极中的一个。
一对定卡爪3291b包括两个定卡爪3291b,该两个定卡爪3291b与图7中的外壳321相对固定。一些实施例中,该两个定卡爪3291b通过胶粘、卡接、螺钉连接等方式固定于底板3211的支撑柱3213上,以实现该两个定卡爪3291b与图7中的外壳321相对固定。定卡爪3291b的形成材料可以为导电材料,也可以为绝缘材料。一些实施例中,定卡爪3291b的形成材料为导电材料,比如为金属,这样,定卡爪3291b可以作为SMA丝线3291c的第二电极的接线端子,以方便SMA丝线3291c接线。其中,第二电极为正极和负极中的另一个。
一对动卡爪3291a内的两个动卡爪3291a沿镜头安装孔的轴向(也即是Z向)间隔排列。一些实施例中,该两个动卡爪3291a相接形成一个整体,这样,云台模组的结构组成简单,方便装配。一对定卡爪3291b内的两个定卡爪3291b沿镜头安装孔的轴向间隔排列,且该两个定卡爪3291b彼此独立,以便于分别向两根SMA丝线3291c供电。动卡爪3291a与定卡爪3291b沿座体325的周向间隔排列。
两根SMA丝线3291c交叉连接于一对动卡爪3291a与一对定卡爪3291b之间,也即是,两根SMA丝线3291c中,一根SMA丝线3291c连接于靠近图7中第一开口321a的动卡爪3291a与远离图7中第一开口321a的定卡爪3291b之间,另一根SMA丝线连接于远离图7中第一开口321a的动卡爪3291a与靠近图7中第一开口321a的定卡爪3291b之间。SMA丝线3291c是由SMA制成的丝线结构,SMA是一种镍钛合金材料,具有热缩冷涨的特点。当SMA丝线3291c内未通入电流时,SMA丝线3291c处于松弛状态。当电流流入SMA丝线3291c时,SMA丝线3291c因具有电阻特性,而将部分电能转换为热量,SMA丝线3291c在自身产生的热量的作用下收缩,以向座体325的第三止挡柱3252d和/或第四止挡柱3252e施加拉力。
这样,当图21中的载体323相对于座体325沿镜头安装孔323a的轴向移动以实现自动对焦时,可以通过向SMA丝线3291c内通入电流,以使座体325在SMA丝线3291c的拉力作用下保持与底板3211之间的相对位置不变,以避免座体325相对于底板3211移动。同时,通过向防抖组件329内不同的SMA丝线3291c通入大小不同的电流,可以驱动座体325向四周任意方向倾斜,以实现光学防抖。当电流切断时,SMA丝线3291c受冷伸长,第二弹性结构可以带动座体325复位,以不影响下一次防抖驱动。此防抖组件329为8线SMA马达,防抖组件329的结构紧凑,且驱动力较大,有利于缩小云台模组的体积。
请返回参阅图7-图9,云台模组32还包括电连接结构322。电连接结构322用于引出云台模组32的内部电路,具体地,电连接结构322具有第一端322a和第二端322b。电连接结构322的第一端322a与电路板330电连接。电连接结构322的第二端322b位于外壳321外,并用于与电子设备的计算控制单元电连接。当摄像头模组3安装于电子设备内,且电连接结构322的第二端322b与计算控制单元电连接时,电连接结构322的第二端322b在电子设备内的位置固定,在此基础上,电连接结构322不能影响电路板330向四周任意方向倾斜运动。为了达到此目的,请参阅图27,图27为本申请一些实施例提供的云台模组内电路板330与电连接结构322的连接结构示意图,在本实施例中,电连接结构322包括蛇形延伸段N,该蛇形延伸段N呈自由状态,也即是蛇形延伸段N不与任何结构固定。该蛇形延伸段N由第一折弯段N1、第二折弯段N2沿第一方向F1依次交替设置且串联形成。第一折弯段N1沿第一方向F1延伸,并沿第二方向F2拱起。第二折弯段N2沿第一方向F1延伸,并沿第二方向F2的反方向F2'拱起。第一方向F1与图9中镜头安装孔323a的轴向(也即是Z向)平行,第二方向F2与第一方向F1垂直。第一折弯段N1和第二折弯段N2的延伸路径可以呈“∩”型,也可以呈“∧”型,还可以呈型等等,在图27所示的实施例中,第一折弯段N1和第二折弯段N2的延伸路径呈“∩”型。该蛇形延伸段N具有向四周任意方向变形的活动余量,能够允许电路板330向四周任意方向倾斜。但是,由于蛇形延伸段N包括第一折弯段N1和第二折弯段N2,且第一折弯段N1和第二折弯段N2沿第一方向F1排列,因此蛇形延伸段N在第一方向F1上的占用高度较大,若将该蛇形延伸段N安装于图9中的电路板330与底板3211之间,则大幅度增大了云台模组32在Z向上的尺寸。因此,该电连接结构322的蛇形延伸段N通常布置于云台模组32的外壳321外,请参阅图28,图28为图27中电路板330、电连接结构322与外壳321的装配图,在本实施例中,电连接结构322的蛇形延伸段N位于外壳321的侧板3212b外,此时,蛇形延伸段N又增大了云台模组32在主板上的占板面积,同时为了避免蛇形延伸段N随着电路板330运动时,与云台模组32周围的其他零部件之间产生干涉,通常需要在蛇形延伸段N外另外增加保护壳,这样一来,不仅增加了云台模组32在主板上的占板面积,还增大了云台模组32的结构复杂度和成本。
为了解决上述问题,请参阅图29,图29为本申请一些实施例提供的电连接结构322与电路板330的连接结构示意图。本实施例中,电连接结构322为图7-图9所示云台模组32中的电连接结构322,该电连接结构322为柔性结构,具体地,该电连接结构322包括但不限于FPC以及由多根导线通过柔性结构连接形成的结构。一些实施例中,电连接结构322为FPC。该电连接结构322包括折弯段M1,该折弯段M1呈自由状态,也即是折弯段M1不与其他任何结构固定,且该折弯段M1沿第一方向F1延伸,并沿第二方向F2拱起。其中,第一方向F1与镜头安装孔的轴向(也即是Z向)平行,第二方向F2与第一方向F1垂直。该折弯段M1使得电路板330具有绕第一轴线摆动的自由度,该第一轴线与第一方向F1、第二方向F2均垂直。
具体地,该折弯段M1的延伸路径可以呈“∩”型,也可以呈“∧”型,还可以呈型等等,在此不作具体限定。在图28所示的实施例中,折弯段M1的延伸路径呈“∧”型,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。
折弯段M1包括位于拱起最高点c的两侧的第一侧边3221和第二侧边3222。进一步地,请参阅图30,图30为图29中电连接结构322的一种立体图,折弯段的至少一个侧边(也即是第一侧边3221和第二侧边3222中的至少一个)包括第一折弯单元3222a。该第一折弯单元3222a沿第二方向F2延伸,并沿第三方向F3拱起。在图30所示的实施例中,第一折弯单元3222a设置于第二侧边3222上,当然,第一折弯单元3222a也可以设置于第一侧边3221上,或者第一侧边3221和第二侧边3222上均设有第一折弯单元3222a,图30所示的实施例并不能认为是对本申请构成的特殊限制。具体地,第一折弯单元3222a的延伸路径可以呈“∩”型,也可以呈“∧”型,还可以呈型等等,在此不作具体限定。在图30所示的实施例中,第一折弯单元3222a的延伸路径呈/>型,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。其中,第三方向F3与第一方向F1垂直,且第三方向F3与第二方向F2也垂直。该第一折弯单元3222a使得电路板330具有绕第二轴线摆动的自由度,该第二轴线与第二方向F2平行,且第二轴线与第一轴线垂直,由此使得电路板330能够向四周任意方向摆动。且第一折弯单元3222a在与第一方向F1垂直的平面内延伸,因此第一折弯单元3222a不会增大电连接结构322在第一方向F1上的高度,因此该电连接结构322只包括一个沿第一方向F1延伸的折弯段(也即是折弯段M1),即可达到不干扰电路板330向四周任意方向倾斜的目的,因此电连接结构322在第一方向F1上的高度较低,在将折弯段M1安装至图9中的电路板330与底板3211之间时,对云台模组32在第一方向F1上的高度的影响较小,能够将折弯段M1安装至电路板330与底板3211之间,以借助云台模组32的外壳321保护折弯段M1,而无需另外设置保护壳,同时能够减小云台模组32在主板上的占板面积。
具体地,一些实施例中,请参阅图31,图31为图29中电路板330、电连接结构322与图7中的外壳321、图9中的载体323的装配结构示意图,折弯段M1位于外壳321内,折弯段M1位于电路板330的远离载体323的一侧,且折弯段M1在电路板330上的正投影区域与电路板330有交叠,一些实施例中,请参阅图31,折弯段M1在电路板330上的正投影区域位于电路板330内。这样,可以通过外壳321保护折弯段M1,无需另外针对折弯段M1设置保护壳,同时能够减小云台模组32在主板上的占板面积。
请参阅图32,图32为图29中电连接结构322的又一种立体图,在本实施例中,折弯段M1的两个侧边(也即是第一侧边3221和第二侧边3222)在图29中电路板330上的正投影区域不交叠。这样,折弯段M1在第一方向F1上的高度一定的前提下,能够增大第一侧边3221相对于第二侧边3222的活动角度,增大电路板330绕第一轴线摆动的幅度,在第一侧边3221相对于第二侧边3222的活动角度一定的前提下,可以进一步减小折弯段M1在第一方向F1上的高度。
一些实施例中,请参阅图33,图33为图29中电连接结构322的又一种立体图,在本实施例中,第一折弯单元3222a设置于折弯段M1的远离图9中载体323的一个侧边(也即是第二侧边3222)上。第二侧边3222还包括第二折弯单元3222b,该第二折弯单元3222b与第一折弯单元3222a并联设置,且第二折弯单元3222b沿第三方向F3的反方向F3'凸出。这样,第二折弯单元3222b不会干涉电路板330绕第二轴线摆动的自由度,且通过第一折弯单元3222a和第二折弯单元3222b两条并联的电连接路径实现第一端322a与第二端322b之间的信号传输,有利于减小单条电连接路径的设置宽度,以进一步增加电连接结构322的可扭曲性能。
在上述实施例中,第二折弯单元3222b的延伸路径可以呈“∩”型,也可以呈“∧”型,还可以呈型等等,在此不作具体限定。在图33所示的实施例中,第二折弯单元3222b的延伸路径呈/>型,这并不能认为是对本申请构成的特殊限制。
一些实施例中,第二折弯单元3222b与第一折弯单元3222a对称设置。这样,能够提升电连接结构322的美观性,降低电连接结构322的制作难度。
请继续参阅图30、图32或图33,电连接结构322还包括第一电连接臂3223和第二电连接臂3224。一些实施例中,第一电连接臂3223和第二电连接臂3224均与底板3211相对固定。且第一电连接臂3223和第二电连接臂3224的一端与折弯段电连接,第一电连接臂3223和第二电连接臂3224的另一端分别与图26中固定于两个支撑柱3213上的定卡爪3291b电连接。在此基础上,请继续参阅图26,固定于第三止挡柱3252d、第四止挡柱3252e上的动卡爪3291a分别与图21中的第一弹性件3261电连接,以通过该第一弹性件3261将动卡爪3291a的极性引回至两个支撑柱3213。一些实施例中,两个支撑柱3213内嵌设有导电件(图中未示出),两个支撑柱3213内导电件的一端与第一弹性件3261电连接,两个支撑柱3213内导电件的另一端分别与第一电连接臂3223和第二电连接臂3224电连接,由此,将动卡爪3291a的极性引回至电连接结构322。由此,可以通过电连接结构322向防抖组件329提供防抖驱动信号。
电连接结构322除了用于向防抖组件329引入防抖驱动信号之外,还可以用于向电路板330引入对焦驱动信号,并进一步通过该电路板330将对焦驱动信号传送至线圈3282。电连接结构322还用于将图像传感器324采集的图像信号传送至计算控制单元,并进一步通过计算控制单元进行图像处理。
在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (16)
1.一种云台模组,其特征在于,包括:
外壳,所述外壳内形成容置腔,所述外壳上设有与所述容置腔连通的第一开口;
载体,所述载体位于所述容置腔内,所述载体具有镜头安装孔,所述镜头安装孔的一端开口朝向所述第一开口;
图像传感器,所述图像传感器位于所述容置腔内,并设置于所述载体的远离所述第一开口的一侧,且所述图像传感器的感光面朝向所述镜头安装孔的另一端开口;
SMA马达,所述SMA马达用于驱动所述载体和所述图像传感器一起在所述容置腔内向四周任意方向倾斜,以实现光学防抖。
2.根据权利要求1所述的云台模组,其特征在于,还包括:
电路板,所述图像传感器承载于所述电路板上,且所述图像传感器与所述电路板相对固定;
电连接结构,所述电连接结构为柔性结构,所述电连接结构具有第一端和第二端,所述电连接结构的第一端与所述电路板电连接,所述电连接结构的第二端位于所述外壳外,所述电连接结构包括沿第一方向延伸并沿第二方向拱起的折弯段,所述折弯段呈自由状态,所述第一方向与所述镜头安装孔的轴向平行,所述第二方向与所述第一方向垂直,所述折弯段的至少一个侧边包括沿所述第二方向延伸并沿第三方向拱起的第一折弯单元,所述第三方向与所述第一方向垂直,且所述第三方向与所述第二方向垂直。
3.根据权利要求2所述的云台模组,其特征在于,所述电路板和所述折弯段位于所述容置腔内,且所述折弯段位于所述电路板的远离所述载体的一侧,所述折弯段在所述电路板上的正投影区域与所述电路板存在交叠。
4.根据权利要求3所述的云台模组,其特征在于,所述折弯段在所述电路板上的正投影区域位于所述电路板内。
5.根据权利要求2-4任一项所述的云台模组,其特征在于,所述折弯段的两个侧边在所述电路板上的正投影区域不存在交叠。
6.根据权利要求2-5任一项所述的云台模组,其特征在于,所述第一折弯单元设置于所述折弯段的远离所述载体的一个侧边上;
所述折弯段的远离所述载体的一个侧边还包括第二折弯单元,所述第二折弯单元与所述第一折弯单元并联设置,且所述第二折弯单元沿所述第三方向的反方向凸出。
7.根据权利要求6所述的云台模组,其特征在于,所述第二折弯单元与所述第一折弯单元对称设置。
8.根据权利要求1-7任一项所述的云台模组,其特征在于,还包括:
座体,所述座体位于所述载体的远离所述第一开口的一侧,所述图像传感器固定于所述座体上,所述SMA马达连接于所述座体与所述外壳之间;
调焦组件,所述调焦组件连接于所述载体与所述座体之间,所述调焦组件用于驱动所述载体相对于所述座体沿所述镜头安装孔的轴向移动。
9.根据权利要求8所述的云台模组,其特征在于,还包括:
第一弹性结构,所述第一弹性结构连接于所述载体与所述座体之间,所述第一弹性结构将所述载体弹性支撑于所述座体上。
10.根据权利要求9所述的云台模组,其特征在于,所述第一弹性结构包括:
第一弹性件,所述第一弹性件连接于所述载体的靠近所述第一开口的一端与所述座体之间;
第二弹性件,所述第二弹性件连接于所述载体的远离所述第一开口的一端与所述座体之间。
11.根据权利要求10所述的云台模组,其特征在于,所述第一弹性件包括:
第一固定部,所述第一固定部固定于所述载体的靠近所述第一开口的一端;
至少两个第一弹臂部,所述至少两个第一弹臂部围绕所述载体的周向均匀设置,且所述至少两个第一弹臂部的一端与所述第一固定部连接,所述至少两个第一弹臂部的另一端与所述座体相对固定。
12.根据权利要求11所述的云台模组,其特征在于,还包括:
第二弹性结构,所述第二弹性结构连接于所述座体与所述外壳之间,所述第二弹性结构将所述座体弹性支撑于所述外壳内。
13.根据权利要求12所述的云台模组,其特征在于,所述第一弹性件还包括:
至少两个第二弹臂部,所述至少两个第二弹臂部围绕所述载体的周向均匀设置,且所述至少两个第二弹臂部的一端与所述第一固定部连接,所述至少两个第二弹臂部的另一端与所述外壳相对固定,所述第一弹性件形成所述第二弹性结构。
14.根据权利要求12所述的云台模组,其特征在于,还包括:
壳体单元,所述壳体单元固定于所述座体上,且所述载体、所述调焦组件和所述第一弹性结构位于所述壳体单元内,所述第二弹性结构位于所述壳体单元外,并连接于所述壳体单元与所述外壳之间。
15.一种摄像头模组,其特征在于,包括:
权利要求1-14任一项所述的云台模组;
镜头,所述镜头安装于所述云台模组的镜头安装孔内,所述镜头的入光端位于所述第一开口内,且所述镜头的入光端与所述第一开口处的外壳边缘之间具有避让间隙,所述镜头的出光端的端面与所述云台模组的图像传感器的感光面相对。
16.一种电子设备,其特征在于,包括:
权利要求15所述的摄像头模组;
抖动检测单元,所述抖动检测单元用于检测所述电子设备的抖动信息;
计算控制单元,所述计算控制单元与所述抖动检测单元电连接,且所述计算控制单元与所述摄像头模组电连接,所述计算控制单元用于根据所述抖动检测单元检测的抖动信息,计算防抖补偿量,并根据所述防抖补偿量控制所述摄像头模组的SMA马达带动镜头和图像传感器一起倾斜运动。
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