CN211293562U - 相机设备 - Google Patents

Abstract

根据本实用新型的相机设备包括：沿光轴布置有镜头组件的托架；供安装所述托架的主框架，该主框架设置有槽部分轨；供安装所述主框架的壳体，在该壳体中形成有与所述槽部分轨相对应的导轨；以及驱动单元，其构造成在垂直于光轴的方向上移动所述主框架。

Description

相机设备

技术领域

本公开涉及一种相机设备，更具体地，涉及这样一种相机设备，其应用用于精确移动镜头组件的结构，镜头组件生成对象的图像。

背景技术

最近已经使用了一种利用图像的相应边界部分的匹配处理合并多个图像来生成全景图像的方法。

为了生成全景图像，应当基本上拍摄要生成全景图像的增大或扩大区域的图像。然而，具有全景图像生成功能的常规装置实施成使得相机装置固定在其中。因此，为了使用户创建用于增大或扩大的区域的图像，用户必须手动移动配备有镜头组件的相机装置的取景方向。

因为该方法是依赖人的，所以存在一个固有的问题，即镜头组件不能不被同一平面上的移动路径摇动地准确旋转。而且，镜头组件容易受到诸如风和振动或用户自己的手摇动之类的外部因素的影响，因此可能无法准确生成扩展区域的图像，并且用户所期望的精确区域也可能无法精确反映在图像中。

为了解决该问题，最近提出了这样一种方法，其中，将多个镜头在单个装置中布置成使镜头的视角不重叠以允许同时拍摄更宽视角(即更大的拍摄区域中)的图像。

然而，该方法简单地平行地扩展了物理结构，并且存在固有的问题，即，因为必须确保用于放置多个镜头的较大空间，所以无法使装置小型化。此外，还出现诸如实用性极低和制造成本增加之类的其它问题。

同时，为了生成对象的深度图像，生成全景图像，表达对象的立体图，渲染图像，生成3D图像，创建VR内容等，需要关于对象的每个点的相对距离信息以及对象的特征特性。

对象的特征特性反映在相机采集的普通图像中，但是普通图像中不包括对象的每个点的相对距离信息。因此，需要一种额外的方法来生成对象的距离信息。为此，主要使用利用红外传感器或Kinect传感器的方法或应用TOF(飞行时间)技术的方法。

其中，允许生成相对精确的距离信息的TOF技术对应于这样一种技术，该技术利用照射到对象的光的特性与被对象反射并返回的光的特性之间的差来计算与对象的距离。

然而，即使使用实施TOF技术的装置，用户也需要手动旋转相机装置以生成扩展区域的图像，就像上述的普通相机装置一样，因此仍然存在上述问题。

实用新型内容

技术问题

设计本公开以解决相关技术的问题，因此，本公开旨在提供一种相机设备，其可以通过将镜头组件构造成相对于设备精确地移动而准确地生成扩展区域的图像，并以高可靠性生成扩展区域的全景图像。

根据以下详细描述可以理解本公开的这些和其它目的以及优点，并且根据本公开的示例性实施方式中，本公开的这些和其它目的以及优点将变得更加显而易见。而且，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的装置及其组合来实现。

技术方案

在本公开的一个方面中，提供了一种相机设备，该相机设备包括：布置有镜头组件的托架；供装设所述托架的主框架，该主框架具有槽轨；供安装所述主框架的壳体，该壳体具有与所述槽轨相对应地形成的导轨；以及驱动单元，其构造成在垂直于光轴的方向上移动所述主框架。

在一个实施方式中，所述的相机设备还可以包括：布置在所述槽轨和所述导轨之间的滚珠。

本公开的所述槽轨和所述导轨可以具有圆形形状，并且所述主框架可以构造成沿所述槽轨或所述导轨旋转。在该情况下，本公开的所述槽轨的数量可以设置为至少两个槽轨，使得所述至少两个槽轨彼此平行地形成为彼此间隔开。

而且，本公开的所述槽轨可以形成在所述主框架的下部，并且所述导轨可以在所述壳体的底部形成为面对所述槽轨。

本公开的所述驱动单元可以包括：驱动磁体，其布置在所述主框架和所述壳体中的任何一者处；以及线圈，其布置在所述主框架和所述壳体中的未布置所述驱动磁体的另一者处，以对所述驱动磁体生成电磁力。

而且，所述驱动磁体可以分别设置在相对于所述主框架的中心部分对称的左侧和右侧。

更优选地，所述驱动磁体的面对所述线圈的表面可以具有两个或更多个极，并且在此情况下，所述相机设备还可以包括霍尔传感器，该霍尔传感器构造成识别所述驱动磁体的位置。

此外，本公开的所述的相机设备还可以包括：吸引力单元，其构造成在所述主框架和所述壳体之间产生吸引力。本公开的所述吸引力单元可以包括：吸引力磁体，其布置在所述主框架和所述壳体中的任何一者处；和轭，其布置在所述主框架和所述壳体中的未布置所述吸引力磁体的另一者处，以对所述吸引力磁体生成吸引力。在此情况下，所述吸引力磁体可以分别布置在相对于所述主框架的中心部分对称的位置。

本公开的所述镜头组件可以是TOF(飞行时间)模块，该TOF模块包括：发光单元，其构造成向对象照射光；感测单元，其构造成感测从所述对象反射的光；以及控制单元，其构造成通过使用从所述发光单元照射的光和由所述感测单元感测的光来生成距所述对象的距离数据。

有利效果

根据本公开的优选实施方式，因为主框架相对于光轴沿着由槽轨和导轨提供的路径在竖直方向上精确地旋转，所以能够生成扩展区域的精确的全景图像。

根据本公开的另一优选实施方式，因为驱动单元使用占据相对小的空间的磁体和线圈来构造，所以可以使相机设备小型化。另外，因为电磁力被用作使镜头组件移动的驱动力，所以可以使操作期间生产的噪音最小化，并且可以进一步改善响应特性。

另外，根据本公开的另一优选实施方式，因为相机设备内部的镜头组件是自动移动或旋转的，所以不需要用户进行手动移动或旋转相机设备的附加运动。

附图说明

附图示出了本公开的优选实施方式，并且附图与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，并因此本公开不被解释为限于附图。

图1是示出根据本公开的优选实施方式的相机设备的整体构造的图；

图2是示出图1中描绘的相机设备的部件的分解图；

图3是示出根据本公开的优选实施方式的槽轨和导轨的结构的图；

图4是示出根据本公开的TOF模块的详细构造的框图；以及

图5是用于说明随着主框架旋转而扩大镜头组件生成图像的范围的过程的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般含义和词典含义，而应在允许发明人定义适于最佳解释的术语的原则的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释这些术语。

因此，本文中提出的描述仅是出于说明目的的优选实施例，而无意于限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其做出其它等同例和变型例。

在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的相机设备100。

图1是示出根据本公开的优选实施方式的相机设备100的整体构造的图。

如图1中所示，本公开的相机设备100可以包括壳体130、主框架110、托架120、镜头组件121、屏蔽罩5、电路板10等。

首先，本公开的壳体130用作相机设备100的外壳，并提供如下文所述的供设置稍后解释的本公开的部件的空间。

设置在壳体130内部的本公开的主框架110提供了一空间，该空间中装设稍后解释的本公开的托架120。

本公开的托架120装设在主框架110处。因此，如果主框架110移动或旋转，则托架120与主框架110一起物理地移动。

本公开的镜头组件121沿着光轴装设至托架121，并且托架120与主框架110一起移动。因此，本公开的镜头组件121随着主框架110的移动或旋转而移动或旋转。

在本公开的描述中，光轴是指对象的光入射到镜头的方向，即垂直于镜头的水平面的轴向方向，并且光轴通常被称为Z轴。因为可以通过组合至少一个镜头、镜头组件或光学系统来形成镜头组件121，所以沿光轴(Z轴)布置镜头组件121的部件(例如镜头)。

本公开的屏蔽罩5可以以各种形状和材料实施。如果本公开的相机设备100装设至移动终端或另一装置，则相机设备100的电磁力可能影响装设在移动终端等上的其它外部元件、模块等。为了防止这种情况，本公开的相机设备100优选由金属材料等制成。

同时，本公开的电路板10可以实施成柔性印刷电路板(FPCB)，以提高柔性，可成形性等。电路板10的功能是使用控制信号等与装设在本公开的相机设备100中的霍尔传感器131(图2)对接，或者向霍尔传感器131(图2)、线圈143(图2)等供电。

下文中，将参照图2和图3详细描述本公开的具体构造和功能。

图2是示出图1中描绘的相机设备100的部件的分解图，并且图3是示出根据本公开的优选实施方式的槽轨111和导轨133的结构的图。

如图2和图3中所示，本公开的相机设备100可以包括主框架110、托架120、壳体130，驱动单元140等。

本公开的主框架110借助由本公开的驱动单元140提供的驱动力可在垂直于光轴的方向上移动或旋转。主框架110的移动由本公开的槽轨111或导轨133引导，这将在后面解释。

即，如图3中所示，槽轨111设置至主框架110，并且具有与槽轨111相对应的结构或形状的导轨133设置至壳体130。因此，本公开的槽轨111和导轨133提供用于主框架110在壳体130的内部空间中移动的路径。

根据一个实施方式，槽轨111可以形成在主框架110的下部(基于图2)，并且导轨133可以形成在壳体130的底部以面对形成在主框架110的下部的槽轨111。

该实施方式仅是实施例，并且本领域技术人员可以做出各种设计改变或位置改变，只要槽轨111和导轨133的相应形状或结构分别实施在主框架110和壳体130处即可。

当沿着旋转路径而不是沿着线性路径移动时，镜头组件121可以生成更宽区域的图像。为此，本公开的槽轨111具有圆形形状，并且导轨133的形状与之相对应。而且，主框架110(即，包括在主框架110中的镜头组件121)可以构造成沿着与槽轨111或导轨133相对应的路径旋转。

另外，为了稳定地引导主框架110的旋转并由此生成更精确的图像，两个槽轨111优选形成为彼此平行地间隔开。

此外，本公开的槽轨111可以具有在水平长度方向上延伸的圆形形状，以便使主框架110在垂直于光轴的方向上旋转，即在对象的水平方向上(在同一平面上)旋转。

此外，两个导轨133中的一者可以构造成具有V形横截面，而另一者可以具有U形横截面。在这种情况下，主框架110可以不关于滚珠115的摇动而移动，这将在后面说明，并且主框架110也可以更顺畅地移动。

如图3中所示，多个滚珠115布置在槽轨111和导轨133之间。通过布置滚珠115，本公开的主框架110和壳体130可以保持彼此间隔开预定间隔。而且，本公开的主框架110可以借助滚珠115的点接触而以最小的摩擦力相对于壳体130旋转。

为了防止滚珠115偏离并减小设备本身的体积或尺寸，滚珠115可以设置成部分地被接纳在槽轨111或导轨133中(如图3中所示)。

本公开的吸引力单元150提供用于使主框架110和壳体130彼此紧密接触的吸引力。具体地，吸引力单元150可以包括吸引力磁体151和轭153。

吸引力磁体151可以布置在主框架110和壳体130中的任何一者处，并且轭153可以布置在主框架110和壳体130中的没布置吸引力磁体151的另一者处。

轭153对吸引力磁体151生成吸引力，以将主框架110拉向壳体130。因此，该吸引力使主框架110与滚珠115连续点接触，并且还能够有效防止主框架110偏离。

此外，为了通过使用相同的吸引力有效地实施连续的点接触并防止向外偏移，优选地，吸引力磁体151分别布置在相对于主框架110的中心对称的位置处，并且力生成轭153分别布置在相对于壳体130的中心部分对称的位置。

此外，轭153优选地布置在面对吸引力磁体151的方向上，以便向本公开的主框架110和壳体130提供更强的吸引力。

根据一个实施方式，如果轭153在壳体130处相对于滚珠115与驱动磁体141对称布置(稍后将说明)，则驱动磁体141可以代替吸引力磁体151。

即，如果轭153在壳体130处相对于滚珠115与驱动磁体141对称布置，则在驱动磁体141和轭153之间生成吸引力，并且主框架110由于吸引力而被拉向壳体130。因此，主框架110和滚珠115彼此连续地点接触，并且防止了主框架110偏离。

本公开的驱动单元140构造成提供用于使主框架110移动或旋转的驱动力。如果根据实施方式主框架110是可移动的，则诸如压电元件和马达之类的各种应用是可用的。

在这点上，如果考虑功耗、低噪音、空间利用和反应速度，则本公开的驱动单元140优选利用生成电磁力的线圈143和驱动磁体141来实施。

线圈143和驱动磁体141之间生成的电磁力形成相对力关系。因此，在实施方式中，本公开的驱动磁体141可以布置在主框架110和壳体130中的任何一者处，并且本公开的线圈143可以在主框架110和壳体130中的没布置驱动磁体141的另一者处布置成面对驱动磁体141。

为了更简单地实施驱动关系，优选的是，不需要电线等的驱动磁体141装设至作为移动对象的主框架110，并且线圈143装设至壳体130处。

如果向线圈143施加外部电源，则在线圈143处生成磁场或电磁力，并且所生成的磁场传递至驱动磁体141，从而使主框架110移动或旋转。

根据一个实施方式，驱动磁体141可以布置在主框架110和壳体130中的仅一者处，并且线圈143可以在主框架110和壳体130中的没布置驱动磁体141的另一者处布置成面对驱动磁体141。

即使如上所述驱动磁体141或线圈143仅布置在主框架110和壳体130之一处，本公开的驱动单元140也可以通过使用由驱动磁体141和线圈143生成的电磁力来提供主框架110移动或旋转所需的驱动力。

在这方面，为了更有效地实施主框架110的更平衡的移动或旋转，驱动磁体141优选分别设置在相对于主框架110的中心部分对称的左右位置处，并且线圈143优选设置至壳体130，面对驱动磁体141，从而在两个对称侧向主框架110提供平衡的驱动力。

此外，为了更精确和有效地实施由驱动磁体141和线圈143的布置(如图2中所示)所生成的驱动力，本公开的相机设备100还可以包括用于识别驱动磁体141的位置的霍尔传感器131。

本公开的霍尔传感器131构造成借助于霍尔效应来检测主框架110的具有驱动磁体141的位置。如果霍尔传感器131检测到驱动磁体141的位置，则操作驱动器(未示出)进行反馈控制，从而将与驱动磁体141的位置相对应的适当大小和方向的功率施加到线圈143。在一些实施方式中，操作驱动器和霍尔传感器131可以以单芯片形式实施。

通过以这种方式对主框架110的确切位置及结果功率供应精确地进行反馈控制，可以更精确地移动主框架110(即镜头组件121)。

根据一个实施方式，驱动磁体141的面对线圈143(即暴露于霍尔传感器131)的表面构造成具有两个或更多个磁极，并且霍尔传感器131可以构造成检测两个或更多个磁极(即具有多极磁化的驱动磁体141的位置)。

在本公开的描述中，多极磁化磁体是指使得N极和S极都布置成暴露于霍尔传感器131的磁体。根据一个实施方式，多极磁化磁体可以包括其中两个或更多的N极和两个或更多的S极都布置成暴露于霍尔传感器131的磁体。

如上所述，如果霍尔传感器131感测到多极磁化磁体的磁力的变化，则霍尔传感器131可以同时感测磁力的大小和磁力的方向(即正磁力和负磁力)。

因此，在这种情况下，与感测单极磁化磁体的磁力变化的情况相比，由霍尔传感器131感测的磁力区域可以进一步扩展。另外，因为也可以使用磁力的方向，所以可以更准确地移动主框架110。

本公开的磁轭20优选地由金属材料制成，使得线圈143处生成的磁场或电磁力可以集中在驱动磁体141上而不泄漏到外部。

根据一个实施方式，本公开的镜头组件121可以是TOF(飞行时间)模块121，其安装至托架120以生成对象P(图4)的距离数据。

图4是示出根据本公开的TOF模块121的详细构造的框图。

如图4中所示，TOF模块121可以包括发光单元123、感测单元125和控制单元127。

发光单元123将光照射到对象P，并且如果照射到对象P的光被对象P反射，则感测单元125检测反射的光。

如果如上所述照射并反射光，则本公开的控制单元127通过使用从发光单元123照射的光和由感测单元125感测的光来生成距对象P的距离数据。在一些实施方式中，可以使用所生成的距离数据来生成深度图像D，或者可以使用所生成的深度图像D来生成全景深度图像。

作为使用上述构造生成深度图像D的代表性方法，通过测量从发光单元123照射光的时间与从感测单元125检测到光的时间之间的时间差来生成距对象P的距离数据，然后使用所生成的距离数据创建深度图像D。

除了上述方法之外，下面将简要描述使用光周期生成距离数据的方法。

在使用光周期的方法中，发光单元123通过以恒定周期使LED闪烁来将光照射到对象P。在这种情况下，感测单元125包括图像传感器，在该图像传感器中每个单元构造成一对同相接收器(A)和异相接收器(B)，其中，A与LED的闪烁周期同步，并且在LED点亮的区域被激活，并且B与LED的闪烁周期同步，并在LED熄灭的区域被激活。

如果如上所述以时间差不同地激活A和B，则根据距对象P的距离，从对象P反射并由接收器检测到的光量发生差异。控制单元127通过使用该差异(即通过比较在A中接收的光量和在B中接收的光量)生成距离数据，并使用所生成的距离数据来生成深度图像数据D。

以上，已经描述了使用光被反射回来所需的时间来生成距对象P的距离数据的方法以及使用光的周期来生成距离数据的方法。然而，优选的是，本公开包括所有利用光的特性生成距对象P的距离数据的方法。

图5是用于说明随着主框架110旋转而扩大镜头组件121生成图像的范围的处理的图。

如图5中所示，槽轨111或导轨133具有用于引导主框架110的旋转的结构。如果从驱动单元140生成驱动力，则主框架110借助所生成的驱动力沿着槽轨111或导轨133旋转。

图5的(b)是示出相机设备100的图，在该相机设备100处，主框架110不旋转并且位于参考位置处。在本文中，镜头组件121的图像生成范围在该位置为S。

如果如图5的(a)中所示，主框架110借助驱动力沿逆时针方向旋转，则安装至托架120的镜头组件121也沿逆时针方向最大旋转θ。

结果，镜头组件121的图像生成范围基于X轴向左扩展至S1。

从相应的观点来看，如果如图5的(c)中所示，主框架110借助驱动力沿顺时针方向旋转，则安装至托架120的镜头组件121也沿顺时针方向最大旋转θ。因此，镜头组件121的图像生成范围基于X轴向右扩展至S2。

当如上所述，主框架110(即镜头组件121)借助驱动力沿顺时针方向或逆时针方向旋转时，镜头组件121的图像生成范围最大扩展至V。

另外，根据实施方式，如果镜头组件121是TOF模块121，则TOF模块121的距离数据生成范围通过主框架110的旋转而最大扩展至V。

如上所述，因为主框架110的旋转由具有曲率的槽轨111和导轨133引导，所以本公开的相机设备100可以更精确地实施驱动控制。而且，可以通过旋转电池模块110来精确地生成扩展范围数据或距离数据的图像，并且可以使用扩展范围的图像精确地生成全景图像。在一些实施方式中，可以使用扩展区域的距离数据来精确地生成扩展区域的深度图像D或全景深度图像。

已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细说明和具体实施例虽然示出了本公开的优选实施方式，但是仅以说明的方式给出这些详细说明和具体实施例，因为对于本领域技术人员而言，根据该详细描述，本公开的范围内的各种改变和变型将是显而易见的。

为了强调或突出本公开的技术内容，可以以某种程度的放大形式示出用于说明本公开及其实施方式的附图，但是应当理解，在不脱离本实用新型的范围的情况下，本领域技术人员鉴于以上描述和附图的说明可以做出各种变型。

Claims (12)

1.一种相机设备，其特征在于，该相机设备包括：

布置有镜头组件的托架；

供装设所述托架的主框架，该主框架具有槽轨；

供安装所述主框架的壳体，该壳体具有与所述槽轨相对应地形成的导轨；以及

驱动单元，该驱动单元构造成在垂直于光轴的方向上移动所述主框架。

2.根据权利要求1所述的相机设备，其特征在于，该相机设备还包括：

布置在所述槽轨和所述导轨之间的滚珠。

3.根据权利要求1所述的相机设备，其特征在于：

所述槽轨和所述导轨具有圆形形状，并且

所述主框架沿所述槽轨或所述导轨旋转。

4.根据权利要求1所述的相机设备，其特征在于：

所述槽轨的数量设置为至少两个槽轨，并且所述至少两个槽轨彼此平行地形成为彼此间隔开。

5.根据权利要求1所述的相机设备，其特征在于：

所述槽轨形成在所述主框架的下部，并且

所述导轨在所述壳体的底部形成为面对所述槽轨。

6.根据权利要求1所述的相机设备，其特征在于：

所述驱动单元包括：

驱动磁体，该驱动磁体布置在所述主框架和所述壳体中的任何一者处；以及

线圈，该线圈布置在所述主框架和所述壳体中的未布置所述驱动磁体的另一者处，以对所述驱动磁体生成电磁力。

7.根据权利要求6所述的相机设备，其特征在于：

所述驱动磁体分别设置在相对于所述主框架的中心部分对称的左侧和右侧。

8.根据权利要求6所述的相机设备，其特征在于：

所述驱动磁体的面对所述线圈的表面具有两个或更多个极，并且

所述相机设备还包括霍尔传感器，该霍尔传感器构造成识别所述驱动磁体的位置。

9.根据权利要求1所述的相机设备，其特征在于，该相机设备还包括：

吸引力单元，该吸引力单元构造成在所述主框架和所述壳体之间产生吸引力。

10.根据权利要求9所述的相机设备，其特征在于：

所述吸引力单元包括：

吸引力磁体，该吸引力磁体布置在所述主框架和所述壳体中的任何一者处；以及

轭，该轭布置在所述主框架和所述壳体中的未布置所述吸引力磁体的另一者处，以对所述吸引力磁体生成吸引力。

11.根据权利要求9所述的相机设备，其特征在于：

吸引力磁体分别布置在相对于所述主框架的中心部分对称的位置。

12.根据权利要求1所述的相机设备，其特征在于：

所述镜头组件是飞行时间TOF模块，该TOF模块包括：

发光单元，该发光单元构造成向对象照射光；

感测单元，该感测单元构造成感测从所述对象反射的光；以及

控制单元，该控制单元构造成通过使用从所述发光单元照射的光和由所述感测单元感测的光来生成距所述对象的距离数据。

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