TWI438553B - 防震相機 - Google Patents

Description

防震相機

本發明涉及一種防震相機，尤其涉及一種可校正震動對拍攝影像品質影響之防震相機。

隨著光學成像技術之發展，鏡頭模組在各種成像裝置如數位相機、攝像機中得到廣泛應用，具體可參見Rahul Swaminathan等人發表於IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,Vol.22,No.10,October 2000中之文獻Nonmetric calibration of wide-angle lenses and polycameras。

隨著數位相機技術不斷發展，相機之機身往往既小且輕，易造成手震，導致影像模糊。以下三種情況容易產生模糊之影像：一，長焦聚拍攝，由於長鏡頭會將相機之振幅放大，輕微之抖動亦會造成較大之模糊，因此手部震動對畫面清晰度之影響較使用廣角鏡頭明顯。二，弱光環境拍攝，在室內、黃昏等弱光源環境，相機會將快門速度調得較慢以增加入光量，因此較易發生手震。三，微距拍攝，細微物件在鏡頭高倍放大之情況下，輕微震動亦會變得相當明顯。這些情況都可以造成手震，使得影像變得模糊。由於所拍攝之物體距離遠大於相機晃動之位移，所以通常手震造成影像模糊之主要原因均為相機本身之偏轉，而非相機本身之位 移，特別在遠距離拍攝時這種情形特別嚴重。因此，防手震技術之本質係校正取像過程中，相機之震動引起光線對應於相機模組上之成像位置之偏移。

有鑑於此，提供一種可校正震動對拍攝影像品質影響之防震相機實屬必要。

一種防震相機，包括相機殼體、套筒、相機模組、運動感測器與驅動模組。所述相機殼體具有一收容空間且包括第一側板及與所述第一側板垂直連接的第二側板；所述收容空間用於收容所述套筒、相機模組、運動感測器及驅動模組。所述套筒具有一容置腔且包括第一側壁及與所述第一側壁垂直連接的第二側壁，所述第一側壁與所述第一側板相對，所述第二側壁與所述第二側板相對。所述相機模組收容於所述容置腔內，且撓性連接於所述相機殼體。所述相機模組包括光學耦合之鏡頭與影像感測器。所述運動感測器固設於所述相機殼體或相機模組，用於感測相機殼體或相機模組之運動。所述驅動模組包括第一磁性元件與第二磁性元件，所述第一磁性元件為電磁鐵，且包括第一線圈及第二線圈，所述第一線圈固設於所述第一側壁，所述第二線圈固設於所述第二側壁，所述第一線圈及所述第二線圈均具有一空腔，所述第二磁性元件均為永磁鐵，所述第二磁性元件包括第一磁鐵及第二磁鐵，所述第一磁鐵固設於所述第一側板，且與所述第一線圈之空腔相對；所述第二磁鐵固設於所述第二側板，且與所述第二線圈之空腔相對。所述驅動模組與所述運動感測器連接，用於根據運動感測器之感測結果驅動相機模組相對於相機殼體運動以避免圖像 抖動。

本技術方案之防震相機之相機殼體與相機模組之間可發生相對運動，感測到震動後，驅動模組可迅速調整相機模組與相機殼體之相對位置以對震動進行補償，從而可校正震動對所拍攝影像品質帶來之影響。

10‧‧‧防震相機

110‧‧‧上蓋

112‧‧‧第一側板

114‧‧‧第三側板

116‧‧‧第一通孔

12‧‧‧套筒

121‧‧‧第二側壁

123‧‧‧第四側壁

125‧‧‧容置腔

13‧‧‧相機模組

1301‧‧‧鏡筒

131‧‧‧影像感測器

15‧‧‧運動感測器

161‧‧‧第一磁性元件

163‧‧‧控制電路

1631‧‧‧穩壓器

1633‧‧‧高電流供應電路

1635‧‧‧電流控制器

165‧‧‧第二線圈

167‧‧‧第一磁鐵

11‧‧‧相機殼體

111‧‧‧底板

113‧‧‧第二側板

115‧‧‧第四側板

117‧‧‧收容空間

120‧‧‧第一側壁

122‧‧‧第三側壁

124‧‧‧上板

126‧‧‧第二通孔

130‧‧‧鏡頭

1302‧‧‧光學元件

14‧‧‧撓性連接件

16‧‧‧驅動模組

162‧‧‧第二磁性元件

1630‧‧‧電源

1632‧‧‧電源供應電路

1634‧‧‧處理晶片

164‧‧‧第一線圈

166‧‧‧空腔

168‧‧‧第二磁鐵

圖1係本技術方案實施例之防震相機之分解示意圖。

圖2係本技術方案實施例之防震相機之電路圖。

圖3係本技術方案實施例之防震相機震動前之剖面示意圖。

圖4係本技術方案實施例之防震相機震動後之剖面示意圖。

圖5係本技術方案實施例之防震相機震動被校正後之剖面示意圖。

下面將結合附圖及實施例，對本技術方案之防震相機作進一步詳細說明。

請一併參閱圖1與圖3，本技術方案實施例之防震相機10包括相機殼體11、套筒12、相機模組13、撓性連接件14、運動感測器15與驅動模組16。

所述相機殼體11可為長方體形狀，其包括上蓋110、底板111、第一側板112、第二側板113、第三側板114以及第四側板115。所述上蓋110具有第一通孔116。所述底板111與上蓋110相對。所述第一側板112、第二側板113、第三側板114與第四側板115首尾相接 ，且連接於底板111與上蓋110之間。所述上蓋110、底板111、第一側板112、第二側板113、第三側板114與第四側板115共同圍成一收容空間117。

所述套筒12可為長方體形，其位於所述收容空間117內。所述套筒12包括第一側壁120、第二側壁121、第三側壁122、第四側壁123與上板124。所述第一側壁120、第二側壁121、第三側壁122與第四側壁123首尾相接，圍成一容置腔125。所述第一側壁120與相機殼體11之第一側板112相對，第二側壁121與第二側板113相對，第三側壁122與第三側板114相對，第四側壁123與第四側板115相對。所述上板124位於容置腔125之一側，並與相機殼體11之上蓋110相對。上板124具有第二通孔126。

所述相機模組13容置於所述容置腔125，其包括光學耦合之鏡頭130與影像感測器131。鏡頭130用於進行光學成像，其包括鏡筒1301與收容於鏡筒1301內之光學元件1302。影像感測器131用於將鏡頭130之成像轉換為電子訊號。所述影像感測器131包括集成於一體之感光元件(Image Sensor)與影像訊號處理晶片(Image Signal Processing Chip，簡稱ISP Chip)，所述感光元件可以為電荷耦合器件或互補式金屬氧化物半導體。所述影像感測器131可採用陶瓷引線晶片載體封裝(Ceramic Leaded Chip Carrier,CLCC)，塑膠引線晶片載體封裝(Plastic Leaded Chip Carrier,PLCC)或晶片尺寸封裝(Chip Scale Package,CSP)。當然，所述鏡頭130還可設置於一自動對焦制動器內，以滿足消費者對於相機自動對焦功能之需求。

所述撓性連接件14位於所述容置腔125遠離上板124之一側，其一 端與所述套筒12相連，另一端連接於所述相機殼體11之底板111。所述撓性連接件14可為軟質管、彈簧、彈片或其他可替代物。本實施例中，所述撓性連接件14為軟性電路板。由於軟性電路板具有可撓性，位於套筒12內之相機模組13與相機殼體11之間可相對運動。可理解，影像感測器131可電連接於所述撓性連接件14以將圖像之電子訊號輸出。

所述運動感測器15設置於所述套筒12，用於感測容置於所述套筒12之相機模組13之運動情況。本實施例中，運動感測器15為干涉式光纖陀螺儀，工作時，其向不同方向發出檢測光束，並使得複數不同之檢測光束在光學環路中前進，所述光學環路為一環形之通道，光學環路隨著待感測物一起轉動時，檢測光束在光學環路中之光程相對於光學環路靜止時檢測光束在光學環路中之光程將產生變化，從而使得不同之檢測光束之間產生干涉，利用這種干涉即可測量環路之轉動速度從而感測到相機模組13之運動情況。如此，運動感測器15可以即時感測到相機模組13之運動情況，感測結果準確。當然，所述運動感測器15還可設置於所述相機殼體11之底板111，用於感應相機殼體11之運動情況。由於相機殼體11之運動先於相機模組13，該種情況下運動感測器15之感測結果有利於驅動模組16快速地對防震相機10之震動作出補償動作。

所述驅動模組16用於根據運動感測器15之感測結果驅動相機模組13相對於相機殼體11運動。驅動模組16包括第一磁性元件161、第二磁性元件162與控制電路163。所述第一磁性元件161與第二磁性元件162中至少一個為電磁鐵，以使得第一磁性元件161與第二磁性元件162之間之作用力可以藉由控制電路163進行控制。當 然，所述第一磁性元件161與第二磁性元件162亦可均為電磁鐵。

本實施例中，所述第一磁性元件161為電磁鐵，其與控制電路163電連接，且包括第一線圈164與第二線圈165。所述第一線圈164與第二線圈165均具有空腔166。本實施例中，所述第一線圈164與第二線圈165之空腔166均為圓柱形。所述第一線圈164與第二線圈165均設置於所述套筒12之容置腔125外，具體地，所述第一線圈164與第二線圈165相鄰地設置於第一側壁120、第二側壁121、第三側壁122與第四側壁123中任意兩個。本實施例中，第一線圈164固設於第一側壁120，第二線圈165固設於第二側壁121。

所述第二磁性元件162為永磁鐵，其可由釹鐵硼合金、釤鈷合金、鋁鎳鈷合金等永磁材料製成。與第一磁性元件161相對應地，第二磁性元件162包括第一磁鐵167與第二磁鐵168。所述第一磁鐵167與第二磁鐵168均為長方體形。所述第一磁鐵167固設於第一側板112，其與第一線圈164之空腔166相對，用於與第一線圈164相配合以驅動套筒12運動。第二磁鐵168固設於第二側板113，其與第二線圈165之空腔166相對，用於與第二線圈165相配合以驅動套筒12運動。當然，所述第一磁鐵167與第二磁鐵168還可為其他形狀，僅需與空腔166相對即可。

所述控制電路163用於接收該運動感測器15之感測結果並根據感測結果向該第一磁性元件161提供相應之電流，從而驅動套筒12以及相機模組13相對於相機殼體11運動。控制電路163可封裝於所述撓性連接件14。請參閱圖2，控制電路163包括電源1630、穩壓器1631、電源供應電路1632、高電流供應電路1633、處理晶片1634與電流控制器1635。

電源供應電路1632用於向運動感測器15、處理晶片1634與電流控制器1635提供工作電壓。處理晶片1634用於獲取運動感測器15之感測結果，並根據該感測結果計算應向第一磁性元件161提供之電流之大小與方向。電流控制器1635用於接收處理晶片1634之計算結果並控制高電流供應電路1633輸出電流之大小與方向。高電流供應電路1633用於向該第一磁性元件161提供電流以使第一磁性元件161產生與該電流相應之磁場並與第二磁性元件162之磁場發生吸引或排斥作用，從而對套筒12施力以調整相機模組13相對於相機殼體11之位置。

由於本實施例中，第一磁性元件161包括設置於第一側壁120之第一線圈164與設置於第二側壁121之第二線圈165，第二磁性元件162包括設置於第一側板112之第一磁鐵167與設置於第二側板113之第二磁鐵168。因此，控制電路163可以控制並調節套筒12與相機殼體11之間靠近第一側壁120、第一側板112一側之作用力以及靠近第二側壁121、第二側板113一側之作用力。亦即，控制電路163可控制並調節相機模組13之光軸繞X軸向之旋轉以及繞Y軸向之旋轉。當然，第一磁性元件161之第一線圈164與第二線圈165亦可分別設置於所述相機殼體11之第一側板112與第二側板113，相應地，第二磁性元件162之第一磁鐵167與第二磁鐵168分別設置於所述套筒12之第一側壁120與第二側壁121。

假設該防震相機10開始取像時，撓性連接件14處於自然狀態，並承載於相機殼體11之底板111，套筒12承載於撓性連接件14上。此時，光線穿過相機殼體11之第一通孔116與套筒12之第二通孔126，到達相機模組13之鏡頭130並成像於影像感測器131之第一 感應位置，如圖3所示。若防震相機10在手之抖動下發生震動使得相機殼體11繞Y軸向沿第一方向R1旋轉，若套筒12以及位於其內之相機模組13亦隨之旋轉，光線經過鏡頭130之成像將偏離影像感測器131之第一感應位置，而可能成像於第二感應位置，如圖4所示。亦即，使得影像在影像感測器131上之成像位置發生偏移，如此則造成模糊。然，請參閱圖5，由於位於所述套筒12之運動感測器15可感測到相機模組13之運動，處理晶片1634可根據運動感測器15之感測結果計算出使得相機模組13仍成像於第一感應位置之套筒12之運動量，例如，處理晶片1634計算出套筒12應當繞Y軸向沿第二方向R2旋轉一定角度，此時，電流控制器1635可根據處理晶片1634之計算結果控制高電流供應電路1633向第二線圈165輸出一相應電流，以使得第二線圈165與第二磁鐵168之間產生一相吸引之作用力，從而使得套筒12帶動相機模組13繞Y軸向沿R2方向旋轉，並使得撓性連接件14發生撓曲變形。如此可使光線對應相機模組13之成像調整到影像感測器131之第一感應位置，實現對震動之補償，避免相機之震動引起光線對應於相機模組13上之成像位置之偏移導致之拍攝影像模糊。

當然，防震相機10受震動時，第一板體11之運動狀況不一定為繞Y軸向之旋轉，還可能發生繞X軸向之旋轉或者繞X軸向與Y軸向之旋轉同時存在。此時，則需要第一線圈164參與並綜合調節套筒12之位置。

本技術方案之防震相機10之相機殼體11與相機模組13之間可發生相對運動，感測到震動後，可藉由控制第一磁性元件161、第二磁性元件162之間之相互作用力迅速調整相機模組13與相機殼體 11之相對位置以對震動進行補償，從而可校正震動對所拍攝影像品質帶來之影響。

可理解，相機殼體11與套筒12之形狀並不限於為長方體形，還可為三棱柱、五棱柱、圓柱或其他不規則形狀，相機殼體11與套筒12之形狀亦不一定要求相同。若沒有套筒12，亦可直接將第一磁性元件161或第二磁性元件162設置於相機模組13，或者，當鏡頭130設置於一自動對焦制動器內時，直接將第一磁性元件161或第二磁性元件162設置於該自動對焦制動器。第一磁性元件161不一定僅包括兩個電流驅動線圈，第二磁性元件162不一定僅包括兩個磁鐵，僅需電流驅動線圈與磁鐵之數目與位置相對應即可。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧防震相機

111‧‧‧底板

113‧‧‧第二側板

115‧‧‧第四側板

12‧‧‧套筒

121‧‧‧第二側壁

123‧‧‧第四側壁

125‧‧‧容置腔

13‧‧‧相機模組

131‧‧‧影像感測器

15‧‧‧運動感測器

161‧‧‧第一磁性元件

163‧‧‧控制電路

165‧‧‧第二線圈

167‧‧‧第一磁鐵

110‧‧‧上蓋

112‧‧‧第一側板

114‧‧‧第三側板

116‧‧‧第一通孔

120‧‧‧第一側壁

122‧‧‧第三側壁

124‧‧‧上板

126‧‧‧第二通孔

130‧‧‧鏡頭

14‧‧‧撓性連接件

16‧‧‧驅動模組

162‧‧‧第二磁性元件

164‧‧‧第一線圈

166‧‧‧空腔

168‧‧‧第二磁鐵

Claims (6)

1. 一種防震相機，包括相機殼體、套筒、相機模組、運動感測器與驅動模組，所述相機殼體具有一收容空間且包括第一側板及與所述第一側板垂直連接的第二側板；所述收容空間用於收容所述套筒、所述相機模組、運動感測器及驅動模組，所述套筒具有一容置腔且包括第一側壁及與所述第一側壁垂直連接的第二側壁，所述第一側壁與所述第一側板相對，所述第二側壁與所述第二側板相對：所述相機模組收容於所述容置腔內，且撓性連接於所述相機殼體，所述相機模組包括光學耦合之鏡頭與影像感測器；所述運動感測器固設於所述相機殼體或相機模組，用於感測相機殼體或相機模組之運動，所述驅動模組包括第一磁性元件與第二磁性元件，所述第一磁性元件為電磁鐵，且包括第一線圈及第二線圈，所述第一線圈固設於所述第一側壁，所述第二線圈固設於所述第二側壁，所述第一線圈及所述第二線圈均具有一空腔，所述第二磁性元件均為永磁鐵，所述第二磁性元件包括第一磁鐵及第二磁鐵，所述第一磁鐵固設於所述第一側板，且與所述第一線圈之空腔相對；所述第二磁鐵固設於所述第二側板，且與所述第二線圈之空腔相對；所述驅動模組與所述運動感測器連接，用於根據運動感測器之感測結果驅動相機模組相對於相機殼體運動以避免圖像抖動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之防震相機，其中，還包括撓性連接件，相機模組藉由所述撓性連接件撓性連接於所述相機殼體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之防震相機，其中，所述撓性連接件為軟性電路板。
4. 如申請專利範圍第3項所述之防震相機，其中，所述相機模組包括影像感 測器，所述影像感測器電連接於所述軟性電路板。
5. 如申請專利範圍第1項所述之防震相機，其中，還包括收容於套筒之容置腔內之自動對焦制動器，所述相機模組包括鏡頭，所述鏡頭設置於所述自動對焦制動器內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之防震相機，其中，所述驅動模組還包括控制電路，所述控制電路同時與所述電磁鐵與運動感測器電連接，所述控制電路用於根據運動感測器之感測結果控制所述電磁鐵之磁性，從而控制第一磁性元件與第二磁性元件之間之作用力。