WO2017099389A1 - 소형 카메라 짐벌 및 이를 구비한 전자 장치 - Google Patents

소형 카메라 짐벌 및 이를 구비한 전자 장치 Download PDF

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WO2017099389A1
WO2017099389A1 PCT/KR2016/013397 KR2016013397W WO2017099389A1 WO 2017099389 A1 WO2017099389 A1 WO 2017099389A1 KR 2016013397 W KR2016013397 W KR 2016013397W WO 2017099389 A1 WO2017099389 A1 WO 2017099389A1
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WO
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housing
axis
yawing
pitching
rolling
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/013397
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French (fr)
Inventor
강윤석
문찬영
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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    • F16M2200/00—Details of stands or supports
    • F16M2200/04—Balancing means
    • F16M2200/041—Balancing means for balancing rotational movement of the head

Definitions

  • Various embodiments of the present invention relate to a three-axis adjustable imaging device capable of camera shooting from various angles.
  • the horizontal posture maintenance imaging device of the prior art has been mainly designed for two-axis adjustment and three-axis adjustment.
  • the number of drives can be determined by the number of adjustment axes.
  • the rotation about the Y axis can be defined as yawing
  • the X axis adjustment is pitched
  • the Z axis adjustment can be defined as rolling.
  • each axis There is a driving part for each axis to operate it horizontally, and the rotation axis is included in the next axis rotation movement step by step.
  • the prior art is designed to mount a separate camera to the gimbal (GIMBAL), the camera is to be mounted on the end of the shaft which is the final rotation axis.
  • GIMBAL gimbal
  • Large camera mounting gimbals may have shaft supports at both ends, but small camera gimbals may be used as the axis of rotation only where the drive section is located.
  • the prior art is not applicable to a micro camera module for mounting a camera, and a drone using a micro lens does not have a gimbal function.
  • the gimbal of the prior art is a method used by mounting a general camera, large in size, expensive, and heavy by using a brushless motor. Therefore, drones for flight must be large in size to ensure stable flight and shooting.
  • the gimbal of the prior art is most of the type is attached to the flight body on the upper side, when the driving shaft is divided from the camera, it may be composed of a pitching axis, a rolling axis, the yawing axis.
  • the camera rolling axis rotation is limited to +40 degrees ⁇ -45 during unmanned aerial vehicle flight. Therefore, the conventional gimbal cannot be photographed vertically.
  • Various embodiments of the present invention integrate a small camera module and a gimbal function, similar to images taken using a large gimbal, a large camera, and a large unmanned aerial vehicle (for example, a drone) with a small unmanned aerial vehicle at a small cost and light weight. It is to enable advanced video shooting.
  • Various embodiments of the present invention are mounted on the unmanned aerial vehicle to enable vertical shooting, and do not overlap the drive shaft during vertical shooting, and at the same time to allow 90 degrees of downward shooting in the normal state.
  • Various embodiments of the present invention can be set to three directions in the shooting direction, to enable a 360-degree rotation.
  • the camera gimbal, the lens unit is disposed, the pitching housing that rotates about the first axis;
  • a yawing housing which rotates about a second axis perpendicular to the first axis, and the pitching housing is rotatably coupled about the second axis;
  • a rolling housing rotating about a third axis perpendicular to the first and second axes, wherein the yawing housing is rotatably coupled about the third axis, wherein the first and second axes are orthogonal to each other.
  • the second and third axes may be orthogonal, the first and third axes may be spaced apart from each other in an orthogonal state, and the first and third axes may be disposed in the same plane.
  • a three-axis gimbal may include: a pitching housing including a lens portion, and at least a portion of which includes a cylindrical portion; A yawing housing at least partially comprising a spherical portion; A rolling housing at least partially comprising a hollow portion; And a base, wherein the pitching housing is received in the yawing housing rotatably about a first axis, the yawing housing is received in the rolling housing rotatably about a third axis, and the rolling housing is centered around the second axis. It can be accommodated in the base rotatably.
  • an electronic device comprising: at least one camera gimbal detachable from a connector on an exterior of the electronic device, the camera gimbal including at least a portion of a lens housing; A yawing housing at least a portion of which is an outer circumferential surface; A rolling housing at least partially comprising a cylindrical portion; And a main housing, wherein the lens housing is accommodated in the yawing housing to enable a pitching operation, the yawing housing is accommodated in a rolling housing to enable a yawing operation, and the rolling housing is accommodated in the main housing to enable a rolling operation.
  • the lens housing is accommodated in the yawing housing to enable a pitching operation
  • the yawing housing is accommodated in a rolling housing to enable a yawing operation
  • the rolling housing is accommodated in the main housing to enable a rolling operation.
  • an electronic device comprising: at least one camera gimbal detachable from a connector on an exterior of the electronic device, the camera gimbal including a holder; A first frame operatively coupled to at least a portion of the holder; A second frame operatively pitched to at least a portion of the first frame; At least one lens housing operatively coupled to at least a portion of the second frame, wherein at least one yawing driver is disposed in the holder to be interlockable with at least a portion of the first frame, and in the first frame At least one pitching driver may be disposed to interlock with at least a portion of the second frame, and at least one rolling driver may be disposed in the second frame to interlock with at least a portion of the lens housing.
  • the three-axis camera gimbal according to various embodiments of the present invention is compact and lightweight, and can be mounted on an unmanned aerial vehicle such as a small drone.
  • the three-axis camera gimbal may be capable of shooting forward and shooting downward.
  • the three-axis camera gimbal may be capable of photographing landscape and portrait states.
  • the three-axis camera gimbal may reduce the number of parts and the material cost by using one or more common gears in each driving unit (rolling driving unit, pitching driving unit, yawing driving unit).
  • the gimbal according to various embodiments of the present invention is to enable automatic or manual manipulation of the shooting direction.
  • the gimbal according to various embodiments of the present invention is to enable wide shooting according to 360 degree automatic rotation, and to enable 3D shooting.
  • Gimbal according to various embodiments of the present invention is to be mounted on the connector disposed on the appearance of the electronic device to be used.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a front surface of a three-axis camera gimbal according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a pitching housing of a three-axis camera gimbal rotated 90 degrees downward in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • FIG 3 is a perspective view illustrating a state in which a rolling housing of a three-axis camera gimbal is rotated 90 degrees in a right direction according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a side view illustrating a pitching housing in gear engagement according to various embodiments of the present disclosure.
  • 5A and 5B are perspective views illustrating a pitching driving unit according to various embodiments of the present disclosure, respectively.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a yawing driver according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating a rolling drive unit according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a front view illustrating a camera gimbal mounted on a connector of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a front view illustrating a state in which the first and second camera gimbals are mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a front view illustrating a state in which a gimbal is mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 11 is an exemplary diagram illustrating an area in which a gimbal can be photographed by rotating according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 12A is a front view illustrating a state in which a gimbal is mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 12B is a side view illustrating a state in which a gimbal is mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 12C is another side view illustrating a state in which a gimbal is mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 13A is a perspective view illustrating a front view of a gimbal mounted to an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 13B is a perspective view illustrating a top view of a gimbal mounted to an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 13C is a perspective view illustrating a rear view of a gimbal mounted to an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 14 is an enlarged perspective view illustrating a state in which a gimbal is mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 15 is a plan view illustrating a state in which a gimbal is mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 16A is a perspective view illustrating an interlocking state of a lens housing and a pitching driving unit according to various embodiments of the present disclosure.
  • 16B is a front view illustrating an interlocking state of a lens housing and a pitching driving unit according to various embodiments of the present disclosure.
  • 17A is a perspective view illustrating an interlocking state of a yawing housing and a yawing drive unit according to various embodiments of the present disclosure.
  • 17B is a front view illustrating an interlocking state of a yawing housing and a yawing drive unit according to various embodiments of the present disclosure.
  • 18A is a perspective view illustrating an interlocking state of a rolling housing and a rolling drive unit according to various embodiments of the present disclosure.
  • 18B is a front view illustrating a mounting state of a rolling housing and a rolling driver according to various embodiments of the present disclosure.
  • 19A is a perspective view illustrating a gimbal according to various embodiments of the present disclosure.
  • 19B is a side view illustrating a gimbal according to various embodiments of the present disclosure.
  • 20A is a perspective view illustrating a state in which a gimbal is mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 20B is a side view illustrating a state in which a gimbal is mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 20C is a rear view illustrating a state in which a gimbal is mounted on an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 21A is a perspective view illustrating a gimbal according to various embodiments of the present disclosure.
  • 21B is a side view illustrating a gimbal according to various embodiments of the present disclosure.
  • 21C is a rear view illustrating a gimbal according to various embodiments of the present disclosure.
  • expressions such as “have,” “may have,” “include,” or “may include” include the presence of a corresponding feature (e.g., a value, function, operation, or component such as a component). Does not exclude the presence of additional features.
  • expressions such as “A or B,” “at least one of A or / and B,” or “one or more of A or / and B”, etc. may include all possible combinations of items listed together.
  • “A or B,” at least one of A and B, or “at least one of A or B” includes (1) at least one A, (2) at least one B, or (3) may refer to a case including both at least one A and at least one B.
  • first,” “second,” “first,” or “second,” and the like used in various embodiments may modify various elements in any order and / or importance, and such elements. It does not limit them.
  • the above expressions may be used to distinguish one component from another.
  • the first user device and the second user device may represent different user devices regardless of the order or importance.
  • the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be renamed to the first component.
  • One component (such as a first component) is "(operatively or communicatively) coupled with / to" to another component (such as a second component), or When referred to as “connected to,” it is to be understood that any component may be directly connected to the other component or may be connected via another component (eg, a third component).
  • a component e.g., a first component
  • another component e.g., a second component
  • no other component e.g., a third component
  • a processor configured (or configured to) perform the phrases A, B, and C ” is a dedicated processor for performing the operation. (Eg, an embedded processor) or by executing one or more software programs stored in a memory device, this may mean a general-purpose processor (eg, a CPU or an application processor) capable of performing corresponding operations.
  • FIG. 1 is a perspective view of a three-axis camera gimbal according to various embodiments of the present invention.
  • the Cartesian coordinate system is used for the drawing. Based on the drawings, the X axis means the left and right directions, the Y axis means the up and down direction, and the Z axis back and forth direction.
  • the number of driving units is determined according to the number of adjustment axes, and the rotation about the Y axis can be defined as yawing, the X axis adjustment is pitched, and the Z axis adjustment can be defined as rolling.
  • a 3-axis camera gimbal (hereinafter, referred to as a gimbal) may be mounted on an unmanned aerial vehicle such as a drone to maintain a horizontal position of a camera lens. It may be an appliance.
  • the gimbal according to various embodiments may be a gimbal that can be mounted in a drone of a small size because the gimbal is configured in a compact size and light weight.
  • the gimbal according to various embodiments can precisely control the horizontal maintenance of the camera along three axes of an imaging device such as a camera.
  • the gimbal may capture an image of the front side in an initial state, and may rotate an image downward by 90 degrees.
  • the gimbal according to various embodiments may capture a horizontal state image and may capture a vertical state image.
  • the gimbal may include a pitching housing 10, a yawing housing 20, a rolling housing 30, and a plurality of driving units.
  • the plurality of driving units include a rolling driving unit providing a force for rotating the rolling housing 30, a pitching driving unit 120 for providing a force for rotating the pitching housing 10, and a yawing housing ( Yawing driving unit 220 (yawing driving unit) for providing a force to rotate 20.
  • the driving unit mentioned may be referred to differently as a driving device, a driving module, a driving source, or the like.
  • the gimbals mentioned may be referred to differently as horizontal stabilizers, leveling devices, stabilizers and the like.
  • Each driver may be connected to a main printed circuit board (not shown) by a flexible printed circuit board (FPCB), which is not shown.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • Each flexible circuit board not shown may be mounted therein in such a manner that the inflection point moves.
  • the gimbal may include a pitching housing 10 that rotates about the first axis A1.
  • the first axis A1 may be defined as a pitching axis.
  • Pitching housing 10 according to various embodiments may be provided with an opening 101 in the front.
  • the opening 101 may be a space through which the second axis A2 penetrates forward and backward (Z axis).
  • the yawing housing 20 rotates about a third axis A3 perpendicular to the first axis A1, and the pitching housing 10 is centered on the first axis A1. It can be rotatably coupled.
  • the third axis A3 may be defined as a yawing axis.
  • Yawing housing 20 according to various embodiments may include a generally hemispherical portion. The hemispherical shape of the yawing housing 20 may be configured to have a diameter size enough to receive and rotate the pitching housing 10.
  • the rolling housing 30 rotates about a second axis perpendicular to the first and third axes A1 and A3, and the yawing housing 20 is centered on the third axis A3. It can be rotatably coupled.
  • the second axis A2 may be defined as a rolling axis.
  • the gimbal may be disposed in the order of the pitching housing 10, the yawing housing 20, the rolling housing 30, and the base 40.
  • the yawing housing 20 may receive the pitching housing 10
  • the rolling housing 30 may receive the yawing housing 20
  • the base 40 may receive the rolling housing 30.
  • the first and second axes A1 and A2 are orthogonal to each other, the second and third axes A2 and A3 are orthogonal to each other, and the first and third axes A1 and A3 are not orthogonal to each other.
  • the first and third axes A1 and A3 may face each other in a vertical direction but may be spaced apart from each other.
  • the second shaft A2 and the third shaft A3 may not be disposed to face in the same direction.
  • the second axis A2 and the third axis A3 may not be disposed to face in the same direction.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which the pitching housing 10 faces the front (Z axis). This pitching housing 10 state may be defined as a first position.
  • Reference numeral 40 designates a base.
  • Gimbal may provide triaxial rotation and adjustment of the pitching housing 10.
  • the pitching housing 10 may perform a pitching operation about a first axis A1, a rolling operation about a second axis A2, and a yawing operation about a third axis A3. have.
  • the lens unit in which the second axis A2 is mounted on the pitching housing 20 may be an optical axis.
  • the first axis A1 is perpendicular to the second axis A2, and the second axis A2 is perpendicular to the third axis A3, and the third axis A3 is the first and second. It may face in the vertical direction with the axes A1 and A2, respectively.
  • the first axis A1 may be orthogonal to the second axis A2, the second axis A2 may be orthogonal to each other, and the third axis A3 may be orthogonal to each other.
  • the two axes A2 may be perpendicular to each other, and may not be perpendicular to the first axis A1.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a pitching housing of a three-axis camera gimbal rotated 90 degrees downward in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • the pitching housing 10 may rotate 90 degrees downward from the first position (y-axis).
  • the state of such a pitching housing 10 may be defined as a second position. In the second position, the pitching housing 10 can image downward. In the second position, the second axis A2 may be parallel to the third axis A3.
  • the lens unit 110 FIG. 4
  • the yawing housing 20 has a shape in which a region toward the lower portion 20b is cut more than the upper portion 20a, and may be formed so as not to interfere with photographing of the lens. That is, the yawing housing 20 may be formed in the upper and lower portions 20a and 20b in asymmetrical and symmetrical directions.
  • the reason that the lens can photograph the lower side is because the second and third axes (A2, A3) are spaced apart, and further cut the lower portion (20b) of the yawing housing 20 It may be due to the configuration.
  • the state of the lens unit as shown in FIG. 2 may be defined as a downward horizontal photographing state.
  • FIG 3 is a perspective view illustrating a state in which a rolling housing of a three-axis camera gimbal is rotated 90 degrees in a right direction according to various embodiments of the present disclosure.
  • the rolling housing 30 may rotate 90 degrees toward the right side (X axis) from the first position about the second axis A2.
  • the state of such a pitching housing 10 may be defined as a third position.
  • the pitching housing 10 may photograph the front side, but may take an image in a vertical state.
  • the lens unit state as shown in FIG. 3 may be defined as the front longitudinal photographing state.
  • FIG. 4 is a side view illustrating a pitching housing in gear engagement according to various embodiments of the present disclosure.
  • a rough appearance of the pitching housing 10 is in a first position, a portion 100 accommodated in the yawing housing, an unaccommodated portion 102, and a portion 100 accommodated. It may include a portion 104 formed on the outer circumferential surface of the engaging portion and the gear 124 of the pitching driving unit (not shown). When the gear 124 rotates, the pitching housing 10 may rotate about the first axis A1.
  • the pitching housing 10 may include a curved surface having a curvature in which the portion 100 accommodated is formed in a substantially semi-cylindrical shape.
  • Reference numeral 110 denotes a lens unit.
  • the lens unit 110 may include a plurality of lenses disposed along a second axis (optical axis).
  • the lens unit 110 may include an imaging device, for example, an image sensor, not shown.
  • 5A and 5B are perspective views illustrating a pitching driving unit according to various embodiments of the present disclosure, respectively.
  • the gimbal may be disposed behind the yawing housing 20, and the pitching driving unit 120 may be interlocked with the pitching housing 10.
  • the pitching driving unit 120 may provide a driving force to rotate the lens unit (FIG. 4) about the second axis A2.
  • the pitching driver 120 may be mounted upright behind the yawing housing.
  • the pitching driver 120 may include a driving motor 121 and a gear array.
  • the driving motor 121 may be a driving device such as a stepping motor capable of precise control.
  • the gear array may include a first gear 122 disposed coaxially with the axis of the drive motor 121 and a second gear (not shown) disposed in a vertical direction with the first gear 122 and engaged with the first gear 122.
  • the first and second gears may be defined as known worm gears.
  • the second gear is disposed coaxially with the other second gear 124.
  • Another second gear 124 may be disposed to engage the engaging portion 104 (FIG. 4) of the pitching housing.
  • Reference numeral 210 denotes a gear portion formed in the yawing housing.
  • Reference B is a mounting bracket.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a yawing driver according to various embodiments of the present disclosure.
  • a gimbal may have a yawing driver disposed below the yaw housing 20.
  • the yawing driver 220 may be disposed to interlock with the yawing housing 20.
  • the yawing driver 220 may provide a driving force for rotating the lens unit (FIG. 4) about the third axis A3.
  • the yawing driver 220 may be mounted in the rolling housing 30 below the yawing housing 20.
  • the yawing driver 220 may include a driving motor 221 and a gear array.
  • the drive motor 221 may be a drive device such as a stepping motor capable of precise control.
  • the gear array may include a first gear 222 disposed coaxially with the axis of the drive motor 221, and a second gear 223 disposed in a vertical direction and engaged with the first gear 222.
  • the first and second gears 222 and 223 may be defined as known worm gears.
  • the second gear 223 is disposed coaxially with the other second gear 224.
  • the other second gear 224 may be arranged to engage the engaging portion 210 of the yawing housing 20.
  • Engaging portion 210 may have gear teeth.
  • the rotational power is transmitted to the third gear 210 through the first and second gears 222, 223, and 224, and the lens unit yaws about the third axis A3. can do.
  • the driving motor 221 may be controlled to the amount of rotation by the control unit not shown.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically illustrating a rolling drive unit according to various embodiments of the present disclosure.
  • the rolling driver 320 may be disposed in cooperation with the rolling housing 30 and may be mounted on a base.
  • the rolling driver according to various embodiments may include a driving motor (not shown) and a first gear 310 connected to the driving motor.
  • Rolling housing 30 may include an interlocking portion for receiving the power of the rolling drive.
  • the interlocking portion may be formed on the inner surface of the rolling housing.
  • the interlocking portion according to various embodiments may include a plurality of gear teeth and may be disposed to mesh with the first gear 310. Transmission of Power to the Rolling Housing 30
  • the gear arrangement may be various embodiments.
  • the rolling housing 30 may rotate about the second axis A2 by receiving power.
  • a configuration of a three-axis adjustable camera lens gimbal (hereinafter, referred to as a gimbal) according to various embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.
  • the gimbal 810 may be attached to or detached from an electronic device 800 such as a smart phone, and may be mounted on a connector (not shown) disposed on the exterior of the electronic device 800, thereby providing a camera lens. It can be used in the shooting mode by 811.
  • the gimbal 810 may be mounted on a USB connector or an earphone jack connector disposed on the exterior of the electronic device 800.
  • the USB connector is disposed at the bottom of the electronic device 800.
  • the gimbal 811 according to various embodiments may be mounted and used in the USB connector.
  • the electronic device 800 when the electronic device 800 is mounted on an unmanned aerial vehicle such as a drone, the top of the electronic device 800 is fixed to the unmanned aerial vehicle, and the bottom of the electronic device 800 is mounted with the gimbal 811, thereby providing a gimbal ( Camera lens 811 mounted to 811) may be used.
  • the gimbal 811 according to various embodiments may be mounted on the electronic device 800 using a connection device called a holder 820.
  • the gimbal 810 according to various embodiments may be electrically connected to the electronic device 800 by a connector and a holder 820 of the gimbal, which is not shown, and may be mechanically fixed.
  • the holder 820 may be provided with a plurality of support parts 821, and may be mounted or detached from the electronic device 800.
  • Reference numeral 830 may be a rear camera lens disposed on the rear surface of the electronic device 800.
  • the electronic device 800 according to various embodiments may perform 3D photographing using the camera lens 811 and the rear camera 830 lens.
  • a plurality of gimbals 910 and 920 may be mounted in the electronic device 900, and a plurality of camera lenses 911 and 921 may be mounted, respectively. Since each gimbal 910, 920 has the same configuration as the gimbal 800 shown in FIG. 8, a detailed description thereof will be omitted.
  • the first and second gimbals 910 and 920 may be mounted on the first and second connectors disposed on the exterior of the electronic device 900, respectively.
  • Each of the first and second gimbals 910 and 920 may have a single lens 911 and 921, respectively.
  • each of the first and second gimbals 910 and 920 may be mounted and used in the electronic device 900 by the first and second holders 930 and 940, respectively.
  • the electronic device 900 may perform 3D photographing by using the first and second camera lenses 911 and 921.
  • Reference numeral 950 may be a rear camera lens disposed on the rear surface of the electronic device 900.
  • the gimbal 1010 may be configured as a multi lens type.
  • the gimbal 1010 may include two first and second camera lenses 1011 and 1012 arranged side by side.
  • the electronic apparatus 1000 may perform 3D photographing by using the first and second camera lenses 1011 and 1012.
  • the gimbal 1010 may be detached from the electronic device 1000 by the holder 1020.
  • the electronic apparatus 1000 according to various embodiments may perform 3D photographing by using the first and second camera lenses 1011 and 1021.
  • Reference numeral 950 may be a rear camera lens disposed on the rear surface of the electronic device 900.
  • the gimbal mounted to the electronic device 1100 may rotate around the first axis A1 to photograph in various directions.
  • the gimbal according to various embodiments may be configured in the same manner as the gimbal illustrated in FIGS. 8 to 10, and is not illustrated in FIG. 11.
  • a photographing direction of the gimbal mounted in the electronic device 1000 may be roughly divided into three directions.
  • the gimbal rotates about the first axis A0 to provide a front view (1), top view (2) and rear view (3). can do.
  • the first axis A0 may be a pitching axis of the gimbal.
  • FIGS. 12A through 12C A configuration of a gimbal mounted to an electronic device according to various embodiments of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 12A through 12C.
  • a display 1201 (or a touch panel may be referred to as a touch screen) may be installed on the top surface 1200a.
  • a receiver 1203 for receiving a voice of the other party may be disposed above the display 1201.
  • a microphone (not shown) for transmitting the voice of the electronic device user to the counterpart may be disposed below the display 1201.
  • Components for performing various functions of the electronic device 1200 may be disposed around the receiver 1203.
  • the components may include at least one sensor module 1204, 1205.
  • the sensor modules 1204 and 1205 may include, for example, at least one of an illumination sensor (for example, an optical sensor), a proximity sensor (for example, an optical sensor), an infrared sensor, and an ultrasonic sensor.
  • the component may include a front camera 1206.
  • the display 1201 may be largely formed to occupy most of the front surface of the electronic device 1200.
  • the main home screen is the first screen displayed on the display 1201 when the electronic device 1200 is powered on.
  • the main home screen may be the first home screen of the home screens of the several pages.
  • the home screen may display shortcut icons for executing frequently used applications, a main menu switch key, time, weather, and the like.
  • the main menu switch key displays a menu screen on the display 1201.
  • a status bar may be formed at an upper end of the display 1201 to indicate a state of the device 1200 such as a battery charging state, a received signal strength, and a current time.
  • a home key 1202a, a menu key 1202b, and a back key 1202c may be formed below the display 101.
  • the home key 1202a may display a main home screen on the display 1201. For example, when the home key 1202a is touched while the home screen or menu screen different from the main home screen is displayed on the display 1201, the main home screen may be displayed on the display 1201. In addition, when the home key 1202a is touched while applications are executed on the display 1201, a main home screen may be displayed on the display 1201. In addition, the home key 11202a may be used to display recently used applications on the display 1201 or to display a task manager.
  • Menu key 1202b provides a connection menu that can be used on display 1201.
  • the connection menu may include a widget adding menu, a background screen changing menu, a search menu, an editing menu, an environment setting menu, and the like.
  • the back key 1202c may display a screen executed immediately before the screen currently being executed, or terminate the most recently used application.
  • the electronic device 1200 may mount the gimbal 1210 on a USB connector (not shown) at the bottom.
  • the gimbal 1210 may be rotatably mounted to the electronic device 1200 about the second axis A2.
  • the second axis may be a yaw axis of the camera module.
  • the gimbal 1200 may include a pitching housing 1211, a rolling housing 1212, a yawing housing 1213, driving units (not shown) for rotating the respective housings, and an adjustment shaft 1214. It may include. Detailed description of each housing and drive will be described later.
  • the pitching housing 1211 may be referred to as a camera housing by receiving a camera module.
  • the pitching housing 1211 may be rotatably disposed around the second axis A2 of the camera module.
  • At least a portion of the pitching housing may be received in a rolling housing, at least a portion of the rolling housing may be received in a yawing housing, and at least a portion of the yawing housing may be received in a main housing.
  • the gimbal may rotate about an adjustment axis to provide a front view, a top view, and a rear view.
  • the adjusting shaft according to various embodiments may be adjusted manually.
  • FIG. 13A illustrates a state in which the gimbal 1310 mounted to the electronic device 1300 using the holder 1320 faces the front view. After the gimbal 1310 mounted on the electronic device 1300 using the holder 1320 is rotated about the first axis A1, the top view is illustrated in FIG. 13B.
  • 13C illustrates a state in which the gimbal 1310 mounted to the electronic device 1300 using the holder 1320 is rotated about the first axis A1 and then faces the rear view in FIG. 13C.
  • the gimbal 1410 may be the same or similar gimbal as the gimbals shown in FIGS. 8 to 13.
  • the gimbal 1410 may be mounted using a holder 1420 on a connector exposed to the exterior of the electronic device 1400, for example, a USB connector.
  • the gimbal 1410 may rotate the control shaft 1414 about the first axis A1 to provide a front view, a top view, or a rear view.
  • the adjusting shaft 1414 has one end and the other end, and may include a protrusion or the like to facilitate adjustment at one end.
  • the adjusting shaft 1414 is disposed along the first axis A1, and can be rotatably coupled to the connecting arm 1421 in the holder 1420.
  • the main housing 1415 of the gimbal 1410 may have a space 1415a that is open in a substantially up and down direction to be coupled while receiving the connection arm 1421.
  • a gimbal may be a device mounted on an unmanned aerial vehicle such as a drone to maintain a horizontal position of a camera lens.
  • the gimbal may be an external device that is mounted to a connector on the exterior of the electronic device.
  • the gimbal according to various embodiments is configured to be extremely small in size and light in weight, so that an image pickup device such as a camera can be precisely controlled to keep the camera horizontal along three axes.
  • the gimbal includes a plurality of housings 10 and 12, a pitching driving unit 32, a rolling driving unit 30, and a yawing driving unit 34. It may include.
  • the driving unit mentioned may be referred to differently as a driving device, a driving module, a driving component, or the like.
  • the gimbals mentioned may be referred to differently as horizontal stabilizers, stabilizers and the like.
  • the plurality of housings 10 and 12 may safely mount and operate the driving units 30, 32, and 34, and may provide a rotation axis capable of pitching, rolling, and yawing the camera lens, respectively. can do.
  • the pitching housing may include a camera module.
  • the pitching housing can rotate about the second axis by the pitching drive.
  • the yawing housing according to various embodiments may receive a pitching housing.
  • the yawing housing can be rotated about the third axis by the yawing drive.
  • the rolling ring according to various embodiments may include a yawing housing.
  • the rolling housing may rotate about the fourth axis by the rolling driver.
  • the main housing can receive the rolling housing.
  • the pitching housing may include a first connection structure to be rotatable about a second axis of the yawing housing.
  • the yawing housing may include a second connecting structure in the rolling housing to be rotatable about a third axis.
  • the rolling housing according to various embodiments may include a second connecting structure in the main housing to be rotatable about a fourth axis.
  • the pitching housing 1611 may have a pitching driver D1 disposed along an outer circumferential surface 1611b thereof. According to the operation of the pitching driver D1, the pitching housing 1611 interlocked with the pitching driver D1 may rotate about the second axis A2. Both sides of the pitching housing 1611 may protrude a first connection structure 1611a to be rotatably coupled to the yawing housing.
  • the first connecting structure may comprise at least one cylindrical portion.
  • the pitching driver D1 may include at least one piezoelectric element.
  • the pitching driver D1 may include a piezoelectric motor.
  • the piezoelectric motor may be a piezoelectric linear motor. Piezoelectric linear motors can have ultra-fast, ultra-precise position control.
  • the yaw driving unit D2 may be disposed along an outer circumferential surface 1711b thereof. According to the operation of the yawing driver D2, the yawing housing 1712 that cooperates with the yawing driver D2 may rotate about the third axis A3.
  • Yawing housing 1712 may comprise a spherical structure. The pitching housing may be received within the spherical structure to rotate.
  • the yawing driver D2 may include at least one piezoelectric element.
  • the yawing driver D2 may include a piezoelectric motor.
  • the piezoelectric motor may be a piezoelectric linear motor. Piezoelectric linear motors can have ultra-fast, ultra-precise position control.
  • Yawing housing 1712 may have a pair of connecting arms 1712A for mating with a pitching housing. An open space 1712c may be disposed between the pair of connecting arms 1712a to accommodate the pitching housing.
  • the rolling housing 1813 may have a cylindrical shape, and a rolling driver D3 may be disposed along its outer circumferential surface 1813b. According to the operation of the rolling driver D3, the rolling housing 1813 that cooperates with the rolling driver D2 may rotate about the fourth axis A4.
  • the rolling driver D3 may include at least one piezoelectric element.
  • the rolling driver D3 may include a piezoelectric motor.
  • the piezoelectric motor may be a piezoelectric linear motor. Piezoelectric linear motors can have ultra-fast, ultra-precise position control.
  • the gimbal 1910 may include a first frame 1912 rotating around a second axis Y and a first rotation around the first axis P1.
  • Two frames 9913 and a lens housing 1911 rotating about the third axis R1 may be included.
  • the first axis P1 may be a pitching axis
  • the second axis Y1 may be a yawing axis
  • the third axis R1 may be a rolling axis.
  • the first frame 1912 may include first and second support members 1912a and 1912b.
  • the first support member 1912a may be a disc support in a parallel state rotatably coupled to the holder 1920 about the second axis Y1.
  • the second support member 1912b extends in one direction in the vertical direction from the first support member 1912a so that the second frame 1913 is rotatable about the first axis P1. Can be combined.
  • the second frame 1913 may include first and second support members 1913a and 1913b.
  • the first support member 1913a of the second frame is substantially disk-shaped, and may be rotatably coupled to the second support member 1912b of the first support body about the first axis A1.
  • the second support member 1913b is a plate extending in the vertical direction at the point of dividing the first support member 1913a in the vertical direction, and the lens housing 1911 extends the third axis R1. It may be disposed rotatably around the center.
  • a lens housing 1911 and a plurality of driving units D1-D3 for rotating the first and second frames 1912 and 1913 may be disposed.
  • the driving units may include a pitching driving unit D1, a yawing driving unit D2, and a rolling driving unit D3.
  • the pitching driving unit D1 may be disposed on the second support member 1912b of the first frame, and interlocked with the first support member 1913a of the second frame.
  • the first support member 1913A of the second frame may rotate about the first axis P1
  • the lens housing 1911 may also be rotated about the first axis ( It can rotate around P1).
  • the pitching driver D1 may include at least one piezoelectric element.
  • the pitching driver D1 may include a piezoelectric motor.
  • the piezoelectric motor may be a piezoelectric linear motor.
  • Piezoelectric linear motors can have ultra-fast, ultra-precise position control.
  • a stepping motor may be used instead of the piezoelectric motor. If a stepping motor is used, the portion that cooperates with the stepping motor may form gear teeth.
  • At least one yawing driver D2 may be disposed at a portion of the holder 1920 positioned to face the first supporting member 1912a of the first frame.
  • a pair of yawing drivers D2 may be symmetrically disposed on a portion of the holder 1920 about the second axis Y1.
  • the yawing driver D2 may be disposed to interlock with the first support member 1912a of the first frame. According to the operation of the yawing driver D2, the support member 1912a of the first frame may rotate about the second axis Y1.
  • the yawing driver D2 may include at least one piezoelectric element.
  • the yawing driver D2 may include a piezoelectric motor.
  • the piezoelectric motor may be a piezoelectric linear motor.
  • Piezoelectric linear motors can have ultra-fast, ultra-precise position control.
  • a stepping motor may be used instead of the piezoelectric motor. If a stepping motor is used, the portion that cooperates with the stepping motor may form gear teeth.
  • At least one rolling driver D3 may be disposed on the second supporting member 1913b of the second frame.
  • the rolling driver D3 may be disposed to interlock with the lens housing 1911.
  • the rolling driver D3 may be interlocked on the bottom surface of the lens housing 1911.
  • the pair of rolling drives D3 may be disposed around the third axis R1.
  • the rolling driver D3 may include at least one piezoelectric element.
  • the rolling driver D3 may include a piezoelectric motor.
  • the piezoelectric motor may be a piezoelectric linear motor.
  • Piezoelectric linear motors can have ultra-fast, ultra-precise position control.
  • a stepping motor may be used instead of the piezoelectric motor. If a stepping motor is used, the portion that cooperates with the stepping motor may form gear teeth.
  • the lens housing 1911 includes a roughly hemispherical structure, includes a lens module not shown, and may rotate about the first, second, and third axes P1, Y1, and R1, respectively.
  • the three-axis rotation amount may be automatically adjusted by the pitching driving unit D1, the yawing driving unit D2, and the rolling driving unit D3.
  • the gimbal 2010 may include a first frame 2012 that rotates about a second axis Y1, and an agent that rotates about a first axis P1. It may include two frames 2013 and first and second lens housings 20110 and 20111 rotating about the third axis R1.
  • the first axis P1 may be a pitching axis
  • the second axis Y1 may be a yawing axis
  • the third axis R1 may be a rolling axis.
  • first frame 2012 is the same as the configuration of the first frame 1912 illustrated in FIGS. 19A and 19B, a detailed description thereof will be omitted.
  • second frame 2013 according to various embodiments is the same as the configuration of the third frame 1913 illustrated in FIGS. 19A and 19B, a detailed description thereof will be omitted.
  • the gimbal 1910 may include first and second lens housings 20110 and 20111 and a plurality of driving units D1 to D4 for rotating the first and second frames 2012 and 2013, respectively.
  • the driving units may include a pitching driving unit D1, a yawing driving unit D2, and first and second rolling driving units D3 and D4.
  • pitching driver D1 is the same as the configuration of the pitching driver D1 illustrated in FIGS. 19A and 19B, detailed descriptions thereof will be omitted.
  • yawing driver D2 according to various embodiments is the same as the configuration of the yawing driver D2 shown in FIGS. 19A and 19B, detailed description thereof will be omitted.
  • the first and second lens housings 20110 and 20111 may be disposed to photograph in both directions.
  • the first and second lens housings 20110 and 20111 may be disposed on the first and second surfaces f1 and f2 of the second member 2013b of the second frame, respectively.
  • the second frame 2013 includes first and second support members 2013a and 2013b, and the second support member 2013b has a first surface f1 and a second direction opposite to the first surface f1. Face f2.
  • the first lens housing 20110 may be disposed on the first surface f1
  • the second lens housing 20111 may be disposed on the second surface f2.
  • the rolling driver may include first and second rolling drivers D3 and D4.
  • the first rolling driver D3 may be a power source for rotating the first lens housing 20110
  • the second rolling driver D4 may be a power source for rotating the second lens housing 20111.
  • the first rolling driver D3 may be disposed on the first surface f1 of the second support member and interlocked with the first lens housing 20110.
  • the second rolling driver D4 may be disposed on the second surface f2 of the second support member to be interlocked with the second lens housing 20111.
  • the first lens housing 20110 may be a front camera of the electronic device
  • the second lens housing 20111 may be a rear camera of the electronic device.
  • the first and second rolling drivers D3 and D4 may be independently controlled and operated.
  • the gimbal 2110 may include a first frame 2112 rotating about a second axis Y1, and a first rotating part about the first axis P1. It may include two frames 2113 and a lens housing 2111 that rotates about the third axis Y2.
  • the first axis P1 may be a pitching axis
  • the second and third axes Y1 and Y2 may be yawing axes.
  • the gimbal 2110 according to various embodiments may not provide a rolling shaft.
  • the first frame 2112 may include first and second support members 2112a and 2112b.
  • the first support member 2112a may be a disc support in a parallel state rotatably coupled to the holder 2120 about the second axis Y1.
  • the second support member 2112b extends in one direction in the vertical direction from the first support member 2112a so that the second frame 2113 is rotatable about the first axis P1. Can be combined.
  • the second frame 2113 may include first and second support members 2113a and 2113b.
  • the first support member 2113a of the second frame may have a substantially disc shape and may be rotatably coupled to the second support member 2112b of the first support body about the first axis P1.
  • the lens housing 2111 may be rotatably coupled about the third axis Y2 on the first support member 2113a.
  • the gimbal 2110 may include a lens housing 2111 and a plurality of driving units D1-D3 for rotating the first and second frames 2112 and 12113, respectively.
  • the driving units may include a pitching driving unit D1, a first yawing driving unit D2, and a second yawing driving unit D3.
  • the pitching driving unit D1 may be disposed on the second support member 2112b of the first frame, and interlocked with the first support member 2113a of the second frame.
  • the first support member 2113a of the second frame may rotate about the first axis P1
  • the lens housing 2111 may also be rotated around the first axis ( It can rotate around P1).
  • the pitching driver D1 may include at least one piezoelectric element.
  • the pitching driver D1 may include a piezoelectric motor.
  • the piezoelectric motor may be a piezoelectric linear motor.
  • Piezoelectric linear motors can have ultra-fast, ultra-precise position control.
  • a stepping motor may be used instead of the piezoelectric motor. If a stepping motor is used, the portion that cooperates with the stepping motor may form gear teeth.
  • At least one first yawing driver D2 may be disposed at a portion of the holder 2120 positioned to face the first support member 2112a of the first frame.
  • the first support member 2112a of the first frame may be disposed to interlock with each other. According to the operation of the yawing driver D2, the support member 2112a of the first frame may rotate about the second axis Y1.
  • the first yawing driver D2 may include at least one piezoelectric element.
  • the first yawing driver D2 may include a piezoelectric motor.
  • the piezoelectric motor may be a piezoelectric linear motor.
  • Piezoelectric linear motors can have ultra-fast, ultra-precise position control.
  • a stepping motor may be used instead of the piezoelectric motor. If a stepping motor is used, the portion that cooperates with the stepping motor may form gear teeth.
  • At least one second yawing driver D3 may be disposed on the first support member 2113a of the second frame.
  • the rolling driver D3 may be disposed to interlock with the lens housing 2111.
  • the rolling driver D3 may be interlocked on the outer surface of the lens housing 2111.
  • the rolling driver D3 may be disposed around the third axis Y2.
  • the rolling driver D3 may include at least one piezoelectric element.
  • the rolling driver D3 may include a piezoelectric motor.
  • the piezoelectric motor may be a piezoelectric linear motor.
  • Piezoelectric linear motors can have ultra-fast, ultra-precise position control.
  • a stepping motor may be used instead of the piezoelectric motor. If a stepping motor is used, the portion that cooperates with the stepping motor may form gear teeth.
  • the lens housing 2111 includes a lens module not shown, and may rotate about the first, second, and third axes P1, Y1, and Y2, respectively, and the pitching driver D1 and the first lens may be rotated.
  • the amount of rotation may be finely adjusted by the first yawing driver D2 and the second yawing driver D3.
  • the gimbal 2110 may include an adjustment shaft 2115 for manually rotating the lens housing 2111 about the first axis P1. By rotating the adjustment shaft, the front view, top view or rear view of the lens housing can be selected.
  • module may refer to a unit that includes one or a combination of two or more of hardware, software, or firmware.
  • a “module” may be used interchangeably with terms such as, for example, unit, logic, logical block, component, or circuit.
  • the module may be a minimum unit or part of an integrally constructed part.
  • the module may be a minimum unit or part of performing one or more functions. Can be implemented mechanically or electronically.
  • a “module” is one of application-specific integrated circuit (ASIC) chips, field-programmable gate arrays (FPGAs), or programmable-logic devices that perform certain operations, known or developed in the future. It may include at least one.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGAs field-programmable gate arrays
  • an apparatus eg, modules or functions thereof
  • method eg, operations
  • the present disclosure may be, for example, a computer-readable storage medium in the form of a programming module. -readable storage media).
  • the command is executed by one or more processors (for example, the processor 210)
  • the one or more processors may perform a function corresponding to the command.
  • the computer-readable storage medium may be, for example, the memory.
  • At least some of the programming modules may be implemented (eg, executed) by, for example, a processor.
  • At least some of the programming modules may include, for example, modules, programs, routines, sets of instructions, or processes for performing one or more functions.
  • the computer-readable recording medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, and optical recording media such as compact disc read only memory (CD-ROM) and digital versatile disc (DVD).
  • Media, magneto-optical media, such as floppy disks, and program instructions such as read only memory, random access memory, flash memory, Hardware device specifically configured to store and perform modules).
  • the program instructions may also include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present disclosure, and vice versa.
  • the module or programming module according to the present disclosure may include at least one or more of the above components, some may be omitted, or may further include additional other components.
  • Operations performed by a module, programming module, or other component in accordance with the present disclosure may be executed in a sequential, parallel, repetitive, or heuristic manner. In addition, some operations may be executed in a different order, may be omitted, or other operations may be added.

Landscapes

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Abstract

본 발명에는 카메라 짐벌이 개시된다. 개시된 짐벌은 카메라 짐벌에 있어서, 렌즈부가 배치되며, 제1축을 중심으로 회전하는 피칭 하우징; 상기 제1축과 수직인 제2축을 중심으로 회전하며, 상기 피칭 하우징이 상기 제2축을 중심으로 회전가능하게 결합되는 요잉 하우징; 및 상기 제1,2축과 수직인 제3축을 중심으로 회전하며, 상기 요잉 하우징이 상기 제3축을 중심으로 회전가능하게 결합되는 롤링 하우징을 포함하며, 상기 제1,2축은 서로 직교가능하고, 상기 제2,3축은 직교가능하며, 상기 제1축과 제3축은 직교가능한 상태로 상태로 이격가능하고, 상기 제1축과 제3축은 같은 평면에 배치가능할 수 있다. 본 발명은 다양한 실시예가 가능하다.

Description

소형 카메라 짐벌 및 이를 구비한 전자 장치
본 발명의 다양한 실시예는 다양한 각도에서 카메라 촬영이 가능한 3축 조정 촬영 기구물에 관한 것이다.
통신 기능을 가진 전자 장치의 발전 및 카메라 모듈의 발전에 따라 소비자의 사진 촬영에 대한 많은 욕구를 충족시키기 위한 화소 및 화질 등의 많은 기술 개발이 이루어지고 있다. 또한 드론과 같은 무인 비행체에 카메라 모듈을 장착하는 기술 및 동영상 촬영이 가능한 짐벌 기술에 대한 요구도 다양하다.
종래 기술의 수평 자세 유지 촬영 기구물(이하 GIMBAL)은 2축 조정, 3축 조정이 대부분으로 설계 되어 왔다. 조정 축의 수에 따라 구동부의 수가 정해질 수 있다. 예를 들어, Y축을 중심으로 하는 회전을 요잉(YAWING), X축 조정을 피칭(PITCHING), Z축 조정을 롤링(ROLLING)으로 정의할 수 있다.
각 축 마다 구동부가 있어 수평 유지를 위해 동작 하며, 회전 축이 단계 별로 다음 축 회전 운동에 포함 되어 있다.
종래 기술은 별도의 카메라를 짐벌(GIMBAL)에 장착 하는 구조로 설계되어 있으며, 카메라는 최종 회전 축인 축 끝에 장착 되도록 되어 있다.
대형 카메라 장착용 짐벌은 축 지지대를 양끝에 구성 하기도 하지만, 소형 카메라용 짐벌은 구동부가 있는 곳만 회전 축으로 사용한다.
하지만, 종래 기술은 카메라를 장착용으로 초소형 카메라 모듈에는 적용이 불가하며, 초소형 렌즈를 사용한 드론(DRONE)은 짐벌 기능이 없다.
종래 기술의 짐벌은 일반적인 카메라를 장착하여 사용하는 방법이며 크기가 크며, 가격이 비싸고, 브러쉬리스 모터(BRUSHLESS MOTOR)사용으로 무겁다. 그렇기 때문에 비행을 위한 드론은 대형으로 구성이 되어야 안정적인 비행 및 촬영이 가능할 수 있다.
또한, 종래 기술의 짐벌은 상측에 비행 본체에 부착되는 타입이 대부분이며, 카메라부터 구동축을 나눠 보면, 피칭 축, 롤링 축, 요잉 축으로 구성이 될 수 있다.
이 상태에서, 롤링 축이 90도 회전하면, 요잉 축과 피칭 축이 동일한 축방향으로 만나게 되며, 피칭 축으로 보정하는 축이 사라지게 되어, 짐벌의 기능을 상실하게 된다.
위와 같은 문제로 무인 비행체 비행시, 카메라 롤링 축 회전은 +40도~-45로 제한되어 있다. 그러므로 종래의 짐벌은 세로 촬영이 불가능하다.
본 발명의 다양한 실시예는 소형 카메라 모듈과 짐벌 기능을 일체화시켜, 작은 비용과 가벼운 무게로 소형 무인 비행체로 대형 짐벌과 대형 카메라 및 대형 무인 비행체(예를 들어 드론)을 이용하여 촬영한 영상과 유사한 고급 영상 촬영이 가능하도록 하는데 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 무인 비행체에 장착되어 세로 촬영이 가능하며, 세로 촬영 시 구동 축이 겹치지 않도록 하며, 동시에 정상 상태에서는 90도 하측 촬영이 가능하게 하는데 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 촬영 방향을 3가지 방향을 설정할 수 있고, 360도 회전이 가능하게 하는데 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 카메라 짐벌에 있어서, 렌즈부가 배치되며, 제1축을 중심으로 회전하는 피칭 하우징; 상기 제1축과 수직인 제2축을 중심으로 회전하며, 상기 피칭 하우징이 상기 제2축을 중심으로 회전가능하게 결합되는 요잉 하우징; 및 상기 제1,2축과 수직인 제3축을 중심으로 회전하며, 상기 요잉 하우징이 상기 제3축을 중심으로 회전가능하게 결합되는 롤링 하우징을 포함하며, 상기 제1,2축은 서로 직교가능하고, 상기 제2,3축은 직교가능하며, 상기 제1축과 제3축은 직교가능한 상태로 상태로 이격가능하고, 상기 제1축과 제3축은 같은 평면에 배치가능할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 3축 짐벌에 있어서, 렌즈부를 포함하며, 적어도 일부가 원통형 부분을 포함하는 형상인 피칭 하우징; 적어도 일부가 구형 부분을 포함하는 요잉 하우징; 적어도 일부가 중공형 부분을 포함하는 롤링 하우징; 및 베이스를 포함하며, 상기 피칭 하우징은 제1축을 중심으로 회전가능하게 요잉 하우징에 수용되고, 상기 요잉 하우징은 제3축을 중심으로 회전가능하게 롤링 하우징에 수용되며, 상기 롤링 하우징은 제2축을 중심으로 회전가능하게 베이스에 수용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 전자 장치에 있어서, 상기 전자 장치의 외관에 있는 콘넥터에 착탈가능한 적어도 하나 이상의 카메라 짐벌을 포함하고, 상기 카메라 짐벌은 적어도 일부가 외주면인 렌즈 하우징; 적어도 일부가 외주면인 요잉 하우징; 적어도 일부가 원통형 부분을 포함하는 롤링 하우징; 및 메인 하우징을 포함하며, 상기 렌즈 하우징은 요잉 하우징에 피칭 동작이 가능하게 수용되고, 상기 요잉 하우징은 롤링 하우징에 요잉 동작이 가능하게 수용되며, 상기 롤링 하우징은 메인 하우징에 롤링 동작이 가능하게 수용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 전자 장치에 있어서, 상기 전자 장치의 외관에 있는 콘넥터에 착탈가능한 적어도 하나 이상의 카메라 짐벌을 포함하고, 상기 카메라 짐벌은 홀더; 상기 홀더의 적어도 일부에 요잉 동작가능하게 결합된 제1프레임; 상기 제1프레임의 적어도 일부에 피칭 동작 가능하게 결합된 제2프레임; 상기 제2프레임의 적어도 일부에 롤링 동작 가능하게 결합된 적어도 하나 이상의 렌즈 하우징을 포함하며, 상기 홀더에는 제1프레임의 적어도 일부와 연동가능하게 적어도 하나 이상의 요잉 구동부가 배치되고, 상기 제1프레임에는 제2프레임의 적어도 일부와 연동가능하게 적어도 하나 이상의 피칭 구동부가 배치되며, 상기 제2프레임에는 렌즈 하우징의 적어도 일부와 연동가능하게 적어도 하나 이상의 롤링 구동부가 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌은 소형이면서 경량으로 구성되어서, 소형 드론과 같은 무인 비행체에 실장할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌은 전방 촬영 및 하방 촬영이 가능할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌은 가로 상태 및 세로 상태 촬영이 가능할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌은 각각의 구동부(롤링 구동부, 피칭 구동부, 요잉 구동부)에 공용 기어를 한 개 이상 사용하여 부품수 및 재료비를 절감할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌은 자동 또는 수동으로 촬영 방향을 조작할 수 있게 하는데 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌은 360도 자동 회전에 따른 와이드 촬영이 가능하고, 3D 촬영이 가능하게 하는데 하는데 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌은 전자 장치의 외관에 배치된 콘넥터에 장착하여 사용가능하게 하는데 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌의 전면을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌의 피칭 하우징이 하방쪽으로 90도 회전한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌의 롤링 하우징이 우측방향으로 90도 회전한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 피칭 하우징이 기어 맞물린 상태를 나타내는 측면도이다.
도 5a, 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 피칭 구동부를 각각 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 요잉 구동부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 롤링 구동부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 카메라 짐벌이 전자 장치의 콘넥터에 장착된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1,2카메라 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 11은 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 회전하여 촬영할 수 있는 영역을 나타내는 예시도이다.
도 12a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 나타내는 일측면도이다.
도 12c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 나타내는 타측면도이다.
도 13a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 장착된 짐벌이 전면뷰 상태를 나타내는 사시도이다.
도 13b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 장착된 짐벌이 상면뷰 상태를 나타내는 사시도이다.
도 13c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 장착된 짐벌이 후면뷰 상태를 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 16a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 렌즈 하우징과 피칭 구동부의 연동 상태를 나타내는 사시도이다.
도 16b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 렌즈 하우징과 피칭 구동부의 연동 상태를 나타내는 정면도이다.
도 17a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 요잉 하우징과 요잉 구동부의 연동 상태를 나타내는 사시도이다.
도 17b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 요잉 하우징과 요잉 구동부의 연동 상태를 나타내는 정면도이다.
도 18a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 롤링 하우징과 롤링 구동부의 연동 상태를 나타내는 사시도이다.
도 18b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 롤링 하우징과 롤링 구동부의 장착 상태를 나타내는 정면도이다.
도 19a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌을 나타내는 사시도이다.
도 19b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌을 나타내는 측면도이다.
도 20a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 20b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 나타내는 측면도이다.
도 20c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌이 전자 장치에 장착된 상태를 나타내는 배면도이다.
도 21a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌을 나타내는 사시도이다.
도 21b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌을 나타내는 측면도이다.
도 21c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌을 나타내는 배면도이다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다,""포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예:수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B,""A 또는/및 B 중 적어도 하나,"또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," A 및 B 중 적어도 하나,"또는 " A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
다양한 실시예에서 사용된 "제 1,""제 2,""첫째,"또는"둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1사용자 기기와 제2사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어 ((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나, "접속되어 (connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예:제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소 (예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소 (예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된 (또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한 (suitable for)," "하는 능력을 가지는 (having the capacity to)," "하도록 설계된 (designed to)," "하도록 변경된 (adapted to)," "~하도록 만들어진 (made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성 (또는 설정)된"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to) 것만 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치" 라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는"것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌을 나타내는 사시도이다. 도면에는 직교 좌표계를 사용한다. 도면을 기준으로 X축은 좌우 방향을 의미하고, Y축은 상하 방향을 의미하며, Z축 전후 방향을 의미한다. 조정 축의 수에 따라 구동부의 수가 정해지며, Y축을 중심으로 하는 회전을 요잉(yawing), X축 조정을 피칭(pitching), Z축 조정을 롤링(rolling)으로 정의할 수 있다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌(3-axis camera gimbal)(이하 짐벌이라 기재하기로 한다)은 드론과 같은 무인 비행체에 장착하여, 카메라 렌즈의 수평 자세를 유지하게 하는 기구물일 수 있다. 특히, 다양한 실시예에 따른 짐벌은 초소형 사이즈이면서 경량으로 구성되어서, 소형 사이즈의 드론에 실장될 수 있는 짐벌일 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 짐벌은 카메라와 같은 촬상 장치를 3축을 따라 카메라의 수평 유지를 정밀하게 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌은 초기 상태에서 전방쪽 이미지를 촬영할 수 있고, 하방으로 90도 회전하여 하방쪽 이미지를 촬영할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 짐벌은 가로 상태 이미지를 촬영할 수 있고, 세로 상태 이미지를 촬영할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌은 피칭 하우징(10), 요잉 하우징(20), 롤링 하우징(30) 및 복수 개의 구동부를 포함할 수 있다. 복수 개의 구동부는 롤링 하우징(30)을 회전시키는 힘을 제공하는 롤링 구동부(rolling driving unit), 피칭 하우징(10)을 회전시키는 힘을 지공하는 피칭 구동부(120)(pitching driving unit) 및 요잉 하우징(20)을 회전시키는 힘을 제공하는 요잉 구동부(220)(yawing driving unit)를 포함할 수 있다. 언급된 구동부는 구동 장치, 구동 모듈, 구동원 등으로 다르게 지칭할 수 있다. 언급된 짐벌은 수평 안정화 장치, 수평 조절 장치, 스태빌라이저 등으로 다르게 지칭할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 각각의 구동부는 미도시된 연성회로기판(FPCB)에 의해 각각 메인 인쇄회로기판(미도시)에 연결될 수 있다. 미도시된 각각의 연성 회로기판은 변곡점이 이동하는 방식으로 내부에 실장될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌은 제1축(A1)을 중심으로 회전하는 피칭 하우징(10)을 포함할 수 있다. 제1축(A1)은 피칭 축(pitching axis)이라고 정의할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 피칭 하우징(10)은 전면에 개구(101)가 구비될 수 있다. 개구(101)는 제2축(A2)이 전후방(Z축)으로 관통하는 공간일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 요잉 하우징(20)은 상기 제1축(A1)과 수직인 제3축(A3)을 중심으로 회전하며, 상기 피칭 하우징(10)이 상기 제1축(A1)을 중심으로 회전가능하게 결합될 수 있다. 제3축(A3)은 요잉 축(yawing axis)이라고 정의할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 요잉 하우징(20)은 대략적으로 반구 형상 부분을 포함할 수 있다. 요잉 하우징(20)의 반구 형상은 피칭 하우징(10)을 수용하여 회전할 정도의 직경 크기를 가지게 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 롤링 하우징(30)은 상기 제1,3축(A1,A3)과 수직인 제2축을 중심으로 회전하며, 상기 요잉 하우징(20)이 상기 제3축(A3)을 중심으로 회전가능하게 결합될 수 있다. 제2축(A2)은 롤링 축(rolling axis)이라고 정의할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌은 전방을 기준으로, 피칭 하우징(10), 요잉 하우징(20), 롤링 하우징(30) 및 베이스(40) 순으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 요잉 하우징(20)이 피칭 하우징(10)을 수용하고, 롤링 하우징(30)이 요잉 하우징(20)을 수용하고, 베이스(40)가 롤링 하우징(30)을 수용할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제1,2축(A1,A2)은 서로 직교하고, 제2,3축(A2,A3)은 서로 직교하며, 제1,3축(A1,A3)은 서로 직교하지 않을 수 있다. 제1,3축(A1,A3)은 서로 수직방향으로 향하되, 서로 이격될 수 있다.
이러한 각각의 축 배치에 따라서, 피칭 하우징(10)이 회전하여도, 제2축(A2)과 제3축(A3)은 동일한 방향으로 향하게 배치되지 않을 수 있다. 또한, 요잉 하우징(20)이 회전하여도, 제2축(A2)과 제3축(A3)은 동일한 방향으로 향하게 배치되지 않을 수 있다.
도 1은 피칭 하우징(10)이 전방(Z축)을 향하는 상태를 나타내는 도면이다. 이런 피칭 하우징(10) 상태를 제1위치라고 정의할 수 있다. 참조부호 40은 베이스를 지칭한다.
다양한 실시예에 따른 짐벌은 피칭 하우징(10)의 3축 회전 및 조정을 제공할 수 있다. 피칭 하우징(10)은 제1축(A1)을 중심으로 피칭 동작이 가능하고, 제2축(A2)을 중심으로 롤링 동작이 가능하고, 제3축(A3)을 중심으로 요잉 동작이 가능할 수 있다. 제2축(A2)이 피칭 하우징(20)에 실장된 렌즈부가 광축(optical axis)이 될 수 있다.
제1축(A1)은 제2축(A2)과 서로 수직방향으로 향하고, 제2축(A2)은 제3축(A3)과 수직방향으로 향하고, 제3축(A3)은 제1,2축(A1,A2)과 각각 수직방향으로 향할 수 있다. 또한, 제1축(A1)은 제2축(A2)과 서로 직교할 수 있고, 제2축(A2)은 제3축(A3)과 서로 직교할 수 있고, 제3축(A3)은 제2축(A2)과 서로 직교하고, 제1축(A1)과 직교하지 않을 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌의 피칭 하우징이 하방쪽으로 90도 회전한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 피칭 하우징(10)은 제1위치에서 하방(Y축)쪽으로 90도 회전할 수 있다. 이런 피칭 하우징(10)의 상태를 제2위치라고 정의할 수 있다. 제2위치에서, 피칭 하우징(10)은 하방쪽을 촬영할 수 있다. 제2위치에서 제2축(A2)은 제3축(A3)과 평행할 수 있다. 또한, 상기 제2위치에서 렌즈부(110;도 4)가 하방을 촬영하는 경우, 요잉 하우징(20) 형상의 간섭이 없게 구성될 수 있다. 요잉 하우징(20)은 상부(20a)보다 하부(20b)쪽 영역이 더 절개된 형상으로 구성되어, 렌즈의 촬영을 방해하지 않게 형성될 수 있다. 즉, 요잉 하우징(20)은 상하부(20a,20b) 형상이 상하 비대칭 및 좌우 대칭으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌은 제2위치에서, 렌즈가 하방쪽을 촬영할 수 있는 이유는 제2,3축(A2,A3)이 이격되고, 요잉 하우징(20)의 하부(20b)를 더 절개한 구성에 기인할 수 있다. 도 2와 같은 렌즈부 상태를 하방 가로 방향 촬영 상태로 정의할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3축 카메라 짐벌의 롤링 하우징이 우측방향으로 90도 회전한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 롤링 하우징(30)은 제2축(A2)을 중심으로 제1위치에서 우측방(X축)쪽으로 90도 회전할 수 있다. 이런 피칭 하우징(10)의 상태를 제3위치라고 정의할 수 있다. 제3위치에서, 피칭 하우징(10)은 전방쪽을 촬영하되, 세로 상태로 이미지를 촬영할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3위치에서 렌즈가 전방을 촬영하는 경우, 세로 상태로 이미지를 촬영할 수 있다. 도 3과 같은 렌즈부 상태를 전방 세로 방향 촬영 상태로 정의할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 피칭 하우징이 기어 맞물린 상태를 나타내는 측면도이다.
도 4를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 피칭 하우징(10) 대략적인 외관은 제1위치에서, 요잉 하우징에 수용되는 부분(100)과, 수용되지 않은 부분(102) 및 수용되는 부분(100)의 외주면에 형성되어 미도시된 피칭 구동부의 기어(124)와 맞물리는 부분(104)을 포함할 수 있다. 기어(124)가 회전하면, 피칭 하우징(10)은 제1축(A1)을 중심으로 회전할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 피칭 하우징(10)은 수용되는 부분(100)이 대략 반 원통형 형상으로 구성되어, 곡률을 가지는 곡면을 구비할 수 있다. 참조부호 110은 렌즈부를 지칭한다. 다양한 실시예에 따른 렌즈부(110)는 제2축(광축)을 따라 배치된 복수 개의 렌즈들을 포함할 수 있다. 렌즈부(110)는 미도시된 촬상 소자, 예컨대 이미지 센서를 포함할 수 있다.
도 5a, 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 피칭 구동부를 각각 나타내는 사시도이다.
도 5a, 도 5b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌은 요잉 하우징(20) 후방에, 피칭 하우징(10)과 연동되게 피칭 구동부(120)가 배치될 수 있다. 피칭 구동부(120)는 렌즈부(도 4)를 제2축(A2)을 중심으로 회전하는 구동힘을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 피칭 구동부(120)는 요잉 하우징 후방에 직립되게 장착될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 피칭 구동부(120)는 구동 모터(121)와, 기어 어레이를 포함할 수 있다. 구동 모터(121)는 정밀 제어가 가능한 스테핑 모터와 같은 구동 장치일 수 있다. 기어 어레이는 구동 모터(121) 축과 동축으로 배치된 제1기어(122)와, 제1기어(122)와 수직방향으로 배치되어 맞물린 제2기어(미도시)를 포함할 수 있다. 제1,2기어를 공지의 웜 기어(worm gear)라 정의할 수 있다. 제2기어는 다른 제2기어(124)와 동축으로 배치되고. 다른 제2기어(124)는 피칭 하우징의 맞물리는 부분(104;도 4)에 맞물리게 배치될 수 있다. 구동 모터(121)가 구동되면, 회전 동력은 제1,2기어(122)를 지나 제3기어(124)에 전달되어, 렌즈부를 제1축(A1)을 중심으로 피칭 동작을 할 수 있다. 구동 모터(121)는 미도시된 제어부에 의해 회전 량이 제어될 수 있다. 참조부호 210은 요잉 하우징에 형성된 기어 부분이다. 참조부호 B는 장착 브라켓이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 요잉 구동부를 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌은 요잉 하우징(20) 후방 아래에 요잉 구동부가 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 요잉 구동부(220)는 요잉 하우징(20)과 연동되게 배치될 수 있다. 요잉 구동부(220)는 렌즈부(도 4)를 제3축(A3)을 중심으로 회전하는 구동힘을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 요잉 구동부(220)는 요잉 하우징(20) 후방 아래에 롤링 하우징(30) 내에 장착될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 요잉 구동부(220)는 구동 모터(221)와, 기어 어레이를 포함할 수 있다. 구동 모터(221)는 정밀 제어가 가능한 스테핑 모터와 같은 구동 장치일 수 있다. 기어 어레이는 구동 모터(221) 축과 동축으로 배치된 제1기어(222)와, 제1기어(222)와 수직방향으로 배치되어 맞물린 제2기어(223)를 포함할 수 있다. 제1,2기어(222,223)를 공지의 웜 기어라 정의할 수 있다. 제2기어(223)는 다른 제2기어(224)와 동축으로 배치되고. 다른 제2기어(224)는 요잉 하우징(20)의 맞물리는 부분(210)에 맞물리게 배치될 수 있다. 맞물리는 부분(210)은 기어 이빨을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따른 구동 모터(221)가 구동되면, 회전 동력은 제1,2기어(222,223,224)를 지나 제3기어(210)에 전달되어, 렌즈부를 제3축(A3)을 중심으로 요잉 동작을 할 수 있다. 구동 모터(221)는 미도시된 제어부에 의해 회전 량이 제어될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 롤링 구동부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 롤링 구동부(320)는 롤링 하우징(30)과 연동되게 배치되고, 베이스에 장착될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 롤링 구동부는 구동 모터(미도시)와, 구동 모터와 연결된 제1기어(310)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 롤링 하우징(30)은 롤링 구동부의 동력을 전달받기 위한 연동 부분을 포함할 수 있다. 연동 부분은 롤링 하우징 내면에 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 연동 부분은 복수 개의 기어 이빨을 구비하여, 제1기어(310)와 맞물리게 배치될 수 있다. 롤링 하우징(30)에 동력을 전달하기 기어 배열은 다양한 실시예가 가능할 수 있다. 롤링 하우징(30)은 동력을 전달받아서 제2축(A2)을 중심으로 회전할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 전자 장치에 장착되는 다양한 실시예에 따른 3축 조정 카메라 렌즈 짐벌(이하 짐벌이라 지칭하기로 한다)의 구성에 대해서 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌(810)은 스마트 폰과 같은 전자 장치(800)에 착탈되며, 전자 장치(800)의 외관에 배치된 콘넥터(미도시)에 장착되어, 카메라 렌즈(811)에 의한 촬영 모드 시에 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에 따른 짐벌(810)은 전자 장치(800)의 외관에 배치된 USB 콘넥터나 이어폰 잭 콘넥터에 장착될 수 있다. 일반적으로 USB 콘넥터는 전자 장치(800)의 하단에 배치되는데, 다양한 실시예에 따른 짐벌(811)은 USB 콘넥터에 장착되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(800)가 드론과 같은 무인 비행체에 장착될 때, 전자 장치(800) 상단이 무인 비행체에 고정되고, 전자 장치(800) 하단은 짐벌(811)이 장착되어, 짐벌(811)에 장착된 카메라 렌즈)811)가 사용될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 짐벌(811)은 홀더(820)라는 연결 장치를 사용하여 전자 장치(800)에 장착될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 짐벌(810)은 미도시된 짐벌에 구비된 콘넥터와 홀더(820)에 의해 전자 장치(800)에 전기적으로 연결되고, 기구적으로 고정될 수 있다. 예를 들어, 홀더(820)는 복수 개의 지지 부분(821)이 구비되어, 전자 장치(800)에서 장착되거나 분리될 수 있다. 참조부호 830은 전자 장치(800)의 후면에 배치된 후면 카메라 렌즈일 수 있다. 다양한 실시예에 따른 전자 장치(800)는 카메라 렌즈(811)와 후면 카메라(830) 렌즈를 이용하여 3D 촬영을 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌(910,920))은 전자 장치(900)에 복수 개가 실장되어, 복수 개의 카메라 렌즈(911,921)가 각각 실장될 수 있다. 각각의 짐벌(910,920)은 도 8에 도시된 짐벌(800)과 동일한 구성을 가지기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다양한 실시예에 따른 짐벌은 전자 장치(900)의 외관에 배치된 제1,2콘넥터에 각각 제1,2짐벌(910,920)이 각각 장착될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 각각의 제1,2짐벌(910,920)은 각각 단일 렌즈(911,921)가 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 제1,2짐벌(910,920)은 제1,2홀더(930,940)에 의해 전자 장치(900)에 각각 장착되어 사용될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 전자 장치(900)는 제1,2카메라 렌즈(911,921)를 이용하여 3D 촬영을 할 수 있다. 참조부호 950은 전자 장치(900)의 후면에 배치된 후면 카메라 렌즈일 수 있다.
도 10을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌(1010)은 멀티 렌즈 타입으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 짐벌(1010)은 두 개의 나란하게 배치된 제1,2카메라 렌즈(1011,1012)가 구비될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 전자 장치(1000)는 제1,2카메라 렌즈(1011,1012)를 이용하여 3D 촬영을 할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 짐벌(1010)은 홀더(1020)에 의해 전자 장치(1000)에서 착탈될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 전자 장치(1000)는 제1,2카메라 렌즈(1011,1021)를 이용하여 3D 촬영을 할 수 있다. 참조부호 950은 전자 장치(900)의 후면에 배치된 후면 카메라 렌즈일 수 있다.
도 11을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(1100)에 장착된 짐벌은 제1축(A1)을 중심으로 회전하여, 다양한 방향으로 촬영을 할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 짐벌은 도 8 내지 도 10에 도시된 짐벌과 동일하게 구성될 수 있으며, 도 11에서는 도시하지 않는다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치(1000)에 실장된 짐벌의 촬영 방향은 대략적으로 3가지 방향으로 구분할 수 있다. 예를 들어, 짐벌이 제1축(A0)을 중심으로 회전하여, 전면뷰(front view)(①), 상면뷰(top view)(②) 및 후면뷰(rear view))(③)를 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 제1축(A0)은 짐벌의 피칭 축(pitching axis)이 될 수 있다.
도 12a 내지 도 12c를 참조하여, 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 장착된 짐벌의 구성에 대해서 설명하기로 한다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치(1200)는 상면(1200a)에 디스플레이(1201)(또는 터치 패널이 실장되어 터치 스크린이라고 지칭할 수 있다)가 설치될 수 있다. 디스플레이(1201)의 상측으로 상대방의 음성을 수신하기 위한 리시버(1203)가 배치될 수 있다. 디스플레이(1201)의 하측으로 상대방에게 전자 장치 사용자의 음성을 송신하기 위한 마이크로폰(미도시)이 배치될 수 있다.
리시버(1203)가 설치되는 주변에는 전자 장치(1200)의 다양한 기능을 수행하기 위한 부품(component)들이 배치될 수 있다. 부품들은 적어도 하나의 센서 모듈(1204,1205)를 포함할 수 있다. 이러한 센서 모듈(1204,1205)은 예컨대, 조도 센서(예: 광센서), 근접 센서(예: 광센서), 적외선 센서, 초음파 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 부품은 전면 카메라(1206)를 포함할 수 있다.
디스플레이(1201)는 전자 장치(1200)의 정면 대부분을 차지하도록 크게 형성될 수 있다. 메인 홈 화면은 전자 장치(1200)의 전원을 켰을 때 상기 디스플레이(1201) 상에 표시되는 첫 화면이다. 또한 상기 전자 장치(1200)가 여러 페이지의 서로 다른 홈 화면들을 갖고 있을 경우, 메인 홈 화면은 상기 여러 페이지의 홈 화면들 중 첫 번째 홈 화면일 수 있다. 홈 화면에는 자주 사용되는 어플리케이션들을 실행하기 위한 단축 아이콘들, 메인 메뉴 전환키, 시간, 날씨 등이 표시될 수 있다. 상기 메인 메뉴 전환키는 상기 디스플레이(1201) 상에 메뉴 화면을 표시한다. 또한, 상기 디스플레이(1201)의 상단에는 배터리 충전상태, 수신신호의 세기, 현재 시각과 같은 장치(1200)의 상태를 표시하는 상태 바가 형성될 수도 있다. 상기 디스플레이(101)의 하부에는 홈 키(1202a), 메뉴 키(1202b), 및 뒤로 가기 키(1202c)가 형성될 수 있다.
홈 키(1202a)는 디스플레이(1201)에 메인 홈 화면(main Home screen)을 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(1201)에 상기 메인 홈 화면과 다른 홈 화면 또는 메뉴화면이 표시된 상태에서, 상기 홈 키(1202a)가 터치되면, 디스플레이(1201)에 메인 홈 화면이 디스플레이될 수 있다. 또한, 디스플레이(1201) 상에서 어플리케이션들이 실행되는 도중, 홈 키(1202a)가 터치되면, 상기 디스플레이(1201) 상에는 메인 홈 화면이 디스플레이될 수 있다. 또한, 홈 키(11202a)는 상기 디스플레이(1201) 상에 최근에 사용된 어플리케이션들을 디스플레이하도록 하거나, 태스크 매니저(Task Manager)를 디스플레이하기 위하여 사용될 수도 있다.
메뉴 키(1202b)는 디스플레이(1201) 상에서 사용될 수 있는 연결 메뉴를 제공한다. 상기 연결 메뉴에는 위젯 추가 메뉴, 배경화면 변경 메뉴, 검색 메뉴, 편집 메뉴, 환경 설정 메뉴 등이 포함될 수 있다. 뒤로 가기 키(1202c)는 현재 실행되고 있는 화면의 바로 이전에 실행되었던 화면을 디스플레이하거나, 가장 최근에 사용된 어플리케이션을 종료시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치(1200)는 하단에 있는 USB 콘넥터(미도시)에 짐벌(1210)을 장착할 수 있다. 예를 들어, 짐벌(1210)은 전자 장치(1200)에 제2축(A2)을 중심으로 회전가능하게 장착될 수 있다. 제2축은 카메라 모듈의 요잉축일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌(1200)은 피칭 하우징(1211)과, 롤링 하우징(1212)과, 요잉 하우징(1213) 및 각각의 하우징을 회전시키는 구동부들(미도시)과, 조절축(1214)을 포함할 수 있다. 각각의 하우징 및 구동부에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
다양한 실시예에 따른 피칭 하우징(1211)은 카메라 모듈을 수용하여 카메라 하우징으로 지칭할 수 있다. 피칭 하우징(1211)은 카메라 모듈이 제2축(A2)을 중심으로 회전가능하게 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 피칭 하우징의 적어도 일부는 롤링 하우징 내에 수용되고, 롤링 하우징의 적어도 일부는 요잉 하우징 내에 수용되고, 요잉 하우징의 적어도 일부는 메인 하우징에 수용될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌은 조절축을 중심으로 회전하여, 전면뷰(front view), 상면뷰(top view) 및 후면뷰(rear view))를 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 조절축은 수동으로 조절될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치(1300)에 홀더(1320)를 이용하여 장착된 짐벌(1310)이 전면뷰를 향하는 상태가 도 13a에 도시되었다. 다양한 실시예에 따른 전자 장치(1300)에 홀더(1320)를 이용하여 장착된 짐벌(1310)이 제1축(A1)을 중심으로 회전한 후, 상면뷰를 향하는 상태가 도 13b에 도시되었다. 다양한 실시예에 따른 전자 장치(1300)에 홀더(1320)를 이용하여 장착된 짐벌(1310)이 제1축(A1)을 중심으로 회전한 후, 후면뷰를 향하는 상태가 도 13c에 도시되었다.
도 14 내지 도 18을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 짐벌의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 다양한 실시예에 따른 짐벌(1410)은 도 8 내지 도 13에 도시된 짐벌과 동일하거나 유사한 짐벌일 수 있다.
도 14를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌(1410)은 전자 장치(1400)의 외관에 노출된 콘넥터, 예를 들어 USB 콘넥터에 홀더(1420)를 이용하여 장착될 수 있다. 짐벌(1410)은 조절축(1414)이 제1축(A1)을 중심으로 회전하여, 전면뷰나, 상면뷰나 후면뷰를 제공할 수 있다. 조절축(1414)은 일단과 타단을 가지는데, 일단에 조절이 용이하도록 돌기 등을 구비할 수 있다. 조절축(1414)은 제1축(A1)을 따라 배채되되, 홀더(1420)에 있는 연결 아암(1421)에 회전가능하게 결합될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 짐벌(1410)의 메인 하우징(1415)은 연결 아암(1421)을 수용한 채로 결합되기 위해, 대략적으로 상하 방향으로 개방된 공간(1415a)을 가질 수 있다.
도 15를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌(gimbal)은 드론과 같은 무인 비행체에 장착하여, 카메라 렌즈의 수평 자세를 유지하게 하는 기구물일 수 있다. 다양한 실시예에 따른 짐벌(gimbal)은 전자 장치의 외관에 있는 콘넥터에 장착되는 외부 장치일 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에 따른 짐벌은 초소형 사이즈이면서 경량으로 구성되어서, 카메라와 같은 촬상 장치를 3축을 따라 카메라의 수평 유지를 정밀하게 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌은 복수 개의 하우징(10,12)과, 피칭 구동부(32)(pitching driving unit), 롤링 구동부(30)(rolling driving unit), 및 요잉 구동부(34)(yawing driving unit)를 포함할 수 있다. 언급된 구동부(driving unit)는 구동 장치, 구동 모듈, 구동 부품 등으로 다르게 지칭할 수 있다. 언급된 짐벌은 수평 안정화 장치, 스태빌라이저 등으로 다르게 지칭할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 복수 개의 하우징들(10,12)은 상기 구동부들(30,32,34)을 안전하게 실장하여 동작가능하게 하고, 카메라 렌즈를 피칭 동작, 롤링 동작 및 요잉 동작가능한 회전축을 각각 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 피칭 하우징은 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 피칭 하우징은 피칭 구동부에 의해 제2축을 중심으로 회전할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 요잉 하우징은 피칭 하우징을 수용할 수 있다. 요잉 하우징은 요잉 구동부에 의해 제3축을 중심으로 회전할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 로링 하우징은 요잉 하우징을 포함할 수 있다. 롤링 하우징은 롤링 구동부에 의해 제4축을 중심으로 회전할 수 있다. 메인 하우징은 롤링 하우징을 수용할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 피칭 하우징은 요잉 하우징에 제2축을 중심으로 회전가능하도록 제1연결 구조물을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 요잉 하우징은 롤링 하우징에 제3축을 중심으로 회전가능하도록 제2연결 구조물을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 롤링 하우징은 메인 하우징에 제4축을 중심으로 회전가능하도록 제2연결 구조물을 구비할 수 있다.
도 16a, 도 16b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 피칭 하우징(1611)은 그의 외주면(1611b)을 따라 피칭 구동부(D1)가 배치될 수 있다. 피칭 구동부(D1)의 동작에 따라, 피칭 구동부(D1)와 연동하는 피칭 하우징(1611)은 제2축(A2)을 중심으로 회전할 수 있다. 피칭 하우징(1611) 양 측면에는 요잉 하우징과 회전가능하게 결합되기 위한 제1연결 구조물(1611a)이 돌출될 수 있다. 제1연결 구조물은 적어도 하나 이상의 원통형 부분을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 피칭 구동부(D1)는 적어도 하나의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피칭 구동부(D1)는 압전 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는 압전 리니어 모터일 수 있다. 압전 리니어 모터는 초고속, 초정밀의 위치 제어기능을 가질 수 있다.
도 17a, 도 17b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 요잉 하우징(1712)은 그의 외주면(1711b)을 따라 요잉 구동부(D2)가 배치될 수 있다. 요잉 구동부(D2)의 동작에 따라, 요잉 구동부(D2)와 연동하는 요잉 하우징(1712)은 제3축(A3)을 중심으로 회전할 수 있다. 요잉 하우징(1712)은 구형 구조를 포함할 수 있다. 구형 구조물 내에 피칭 하우징이 수용되어 회전할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 요잉 구동부(D2)는 적어도 하나의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 요잉 구동부(D2)는 압전 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는 압전 리니어 모터일 수 있다. 압전 리니어 모터는 초고속, 초정밀의 위치 제어기능을 가질 수 있다. 요잉 하우징(1712)은 피칭 하우징과 결합되기 위한 한 쌍의 연결 아암(1712A)을 구비할 수 있다. 한 쌍의 연결 아암(1712a) 사이에는 피칭 하우징이 수용되는 개방 공간(1712c)이 배치될 수 있다.
도 18a, 도 18b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 롤링 하우징(1813)은 원통형으로서, 그의 외주면(1813b)을 따라 롤링 구동부(D3)가 배치될 수 있다. 롤링 구동부(D3)의 동작에 따라, 롤링 구동부(D2)와 연동하는 롤링 하우징(1813)은 제4축(A4)을 중심으로 회전할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 롤링 구동부(D3)는 적어도 하나의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 롤링 구동부(D3)는 압전 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는 압전 리니어 모터일 수 있다. 압전 리니어 모터는 초고속, 초정밀의 위치 제어기능을 가질 수 있다.
도 19a, 도 19b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌(1910)은 제2축(Y)을 중심으로 회전하는 제1프레임(1912)과, 제1축(P1)을 중심으로 회전하는 제2프레임91913)과, 제3축(R1)을 중심으로 회전하는 렌즈 하우징(1911)을 포함할 수 있다. 제1축(P1)은 피칭 축이고, 제2축(Y1)은 요잉축이고, 제3축(R1)은 롤링 축일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제1프레임(1912)은 제1,2지지 부재(1912a,1912b)를 포함할 수 있다. 제1지지 부재(1912a)는 홀더(1920)에 제2축(Y1)을 중심으로 회전가능하게 결합되는 평행 상태의 원판 지지체일 수 있다. 다양한 실시예에 따른 제2지지 부재(1912b)는 제1지지 부재(1912a)에서 수직 방향으로 일방향으로 연장된 부분으로서, 제2프레임(1913)이 제1축(P1)을 중심으로 회전가능하게 결합될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제2프레임(1913)은 제1,2지지 부재(1913a,1913b)를 포함할 수 있다. 제2프레임의 제1지지 부재(1913a)는 대략적으로 원판형으로서, 제1지지체의 제2지지 부재(1912b)에 제1축(A1)을 중심으로 회전가능하게 결합될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 제2지지 부재(1913b)는 제1지지 부재(1913a)를 상하 수직방향으로 분할하는 지점에서 수직 방향으로 연장된 플레이트로서, 렌즈 하우징(1911)이 제3축(R1)을 중심으로 회전가능하게 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌(1910)은 렌즈 하우징(1911)과, 제1,2프레임(1912,1913)을 각각 회전하기 위한 복수 개의 구동부들(D1-D3)이 배치될 수 있다. 예를 들어 구동부들은 피칭 구동부(D1), 요잉 구동부(D2) 및 롤링 구동부(D3)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 다른 피칭 구동부(D1)는 제1프레임의 제2지지 부재(1912b)에 배치되되, 제2프레임의 제1지지 부재(1913a)와 연동되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 피칭 구동부(D3)의 동작에 따라, 제2프레임의 제1지지 부재(1913A)는 제1축(P1)을 중심으로 회전할 수 있고, 렌즈 하우징(1911)도 제1축(P1)을 중심으로 회전할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 피칭 구동부(D1)는 적어도 하나의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피칭 구동부(D1)는 압전 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는 압전 리니어 모터일 수 있다. 압전 리니어 모터는 초고속, 초정밀의 위치 제어기능을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 압전 모터 대신에 스테핑 모터를 사용할 수 있다. 스테핑 모터가 사용될 경우, 스테핑 모터와 연동하는 부분은 기어 이빨들을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 다른 요잉 구동부(D2)는 제1프레임의 재1지지 부재(1912a)와 대면하게 위치하는 홀더(1920)의 일부분에 적어도 한 개 이상 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 요잉 구동부(D2)는 제2축(Y1)을 중심으로 홀더(1920) 일부분에 한 쌍이 대칭으로 배치될 수 있다. 요잉 구동부(D2)는 제1프레임의 제1지지 부재(1912a)와 연동하게 배치될 수 있다. 요잉 구동부(D2)의 동작에 따라서, 제1프레임의 지지 부재(1912a)는 제2축(Y1)을 중심으로 회전할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 요잉 구동부(D2)는 적어도 하나의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 요잉 구동부(D2)는 압전 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는 압전 리니어 모터일 수 있다. 압전 리니어 모터는 초고속, 초정밀의 위치 제어기능을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 압전 모터 대신에 스테핑 모터를 사용할 수 있다. 스테핑 모터가 사용될 경우, 스테핑 모터와 연동하는 부분은 기어 이빨들을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 다른 롤링 구동부(D3)는 제2프레임의 제2지지 부재(1913b)에 적어도 한 개이상 배치될 수 있다. 예를 들어, 롤링 구동부(D3)는 렌즈 하우징(1911)과 연동하게 배치될 수 있다. 렌즈 하우징(1911)의 저면에 롤링 구동부(D3)가 연동하게 배치될 수 있다. 롤링 구동부(D3)는 제3축(R1)을 중심으로 한 쌍이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 롤링 구동부(D3)는 적어도 하나의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 롤링 구동부(D3)는 압전 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는 압전 리니어 모터일 수 있다. 압전 리니어 모터는 초고속, 초정밀의 위치 제어기능을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 압전 모터 대신에 스테핑 모터를 사용할 수 있다. 스테핑 모터가 사용될 경우, 스테핑 모터와 연동하는 부분은 기어 이빨들을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 렌즈 하우징(1911)은 대략적으로 반구형 구조를 포함하고, 미도시된 렌즈 모듈을 포함하며, 제1,2,3축(P1,Y1,R1)을 중심으로 각각 회전할 수 있고, 피칭 구동부(D1), 요잉 구동부(D2) 및 롤링 구동부(D3)에 의해 자동으로 3축 회전량 조절이 가능할 수 있다.
도 20a, 도 20b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌(2010)은 제2축(Y1)을 중심으로 회전하는 제1프레임(2012)과, 제1축(P1)을 중심으로 회전하는 제2프레임(2013)과, 제3축(R1)을 중심으로 회전하는 제1,2렌즈 하우징(20110,20111)을 포함할 수 있다. 제1축(P1)은 피칭 축이고, 제2축(Y1)은 요잉축이고, 제3축(R1)은 롤링 축일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제1프레임(2012)은 도 19a, 도 19b에 도시된 제1프레임(1912)의 구성과 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다양한 실시예에 따른 제2프레임(2013)은 도 19a, 도 19b에 도시된 제3프레임(1913)의 구성과 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다양한 실시예에 따른 짐벌(1910)은 제1,2렌즈 하우징(20110,20111)과, 제1,2프레임(2012,2013)을 각각 회전하기 위한 복수 개의 구동부들(D1-D4)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 구동부들은 피칭 구동부(D1), 요잉 구동부(D2) 및 제1,2롤링 구동부(D3,D4)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 피칭 구동부(D1)는 도 19a, 도 19b에 도시된 피칭 구동부(D1)의 구성과 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다양한 실시예에 다른 요잉 구동부(D2)는 도 19a, 도 19b에 도시된 요잉 구동부(D2)의 구성과 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다양한 실시예에 따른 짐벌(2010)은 제1,2렌즈 하우징(20110,20111)이 배치되어, 양방향으로 촬영이 가능할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 제1,2렌즈 하우징(20110,20111)은 제2프레임의 제2부재(2013b)의 제1,2면(f1,f2)에 각각 배치될 수 있다. 제2프레임(2013)은 제1,2지지 부재(2013a,2013b)를 포함하고, 제2지지 부재(2013b)는 제1면(f1)과, 제1면(f1)과 반대방향인 제2면(f2)을 포함할 수 있다. 제1면(f1)에 제1렌즈 하우징(20110)이 배치되고, 제2면(f2)에 제2렌즈 하우징(20111)이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 롤링 구동부는 제1,2롤링 구동부(D3,D4)를 포함할 수 있다. 제1롤링 구동부(D3)는 제1렌즈 하우징(20110)을 회전시키는 동력원이고, 제2롤링 구동부(D4)는 제2렌즈 하우징(20111)을 회전시키는 동력원일 수 있다. 제1롤링 구동부(D3)는 제2지지 부재의 제1면(f1)에 배치되어, 제1렌즈 하우징(20110)과 연동되게 배치될 수 있다. 제2롤링 구동부(D4)는 제2지지 부재의 제2면(f2)에 배치되어, 제2렌즈 하우징(20111)과 연동되게 배치될 수 있다. 제1렌즈 하우징(20110)은 전자 장치의 전면 카메라일 수 있고, 제2렌즈 하우징(20111)은 전자 장치의 후면 카메라일 수 있다. 제1,2롤링 구동부(D3,D4)는 각각 독립적으로 제어되어 동작할 수 있다.
도 21a 내지 도 21c를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 짐벌(2110)은 제2축(Y1)을 중심으로 회전하는 제1프레임(2112)과, 제1축(P1)을 중심으로 회전하는 제2프레임(2113)과, 제3축(Y2)을 중심으로 회전하는 렌즈 하우징(2111)을 포함할 수 있다. 제1축(P1)은 피칭 축이고, 제2,3축(Y1,Y2)은 요잉축일 수 있다. 다양한 실시예에 따른 짐벌(2110)은 롤링축은 제공하지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제1프레임(2112)은 제1,2지지 부재(2112a,2112b)를 포함할 수 있다. 제1지지 부재(2112a)는 홀더(2120)에 제2축(Y1)을 중심으로 회전가능하게 결합되는 평행 상태의 원판 지지체일 수 있다. 다양한 실시예에 따른 제2지지 부재(2112b)는 제1지지 부재(2112a)에서 수직 방향으로 일방향으로 연장된 부분으로서, 제2프레임(2113)이 제1축(P1)을 중심으로 회전가능하게 결합될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제2프레임(2113)은 제1,2지지 부재(2113a,2113b)를 포함할 수 있다. 제2프레임의 제1지지 부재(2113a)는 대략적으로 원판형으로서, 제1지지체의 제2지지 부재(2112b)에 제1축(P1)을 중심으로 회전가능하게 결합될 수 있다. 제1지지 부재(2113a) 상에 렌즈 하우징(2111)이 제3축(Y2)을 중심으로 회전가능하게 결합될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌(2110)은 렌즈 하우징(2111)과, 제1,2프레임(2112,12113)을 각각 회전하기 위한 복수 개의 구동부들(D1-D3)이 배치될 수 있다. 예를 들어 구동부들은 피칭 구동부(D1), 제1요잉 구동부(D2) 및 제2요잉 구동부(D3)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 다른 피칭 구동부(D1)는 제1프레임의 제2지지 부재(2112b)에 배치되되, 제2프레임의 제1지지 부재(2113a)와 연동되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 피칭 구동부(D1)의 동작에 따라, 제2프레임의 제1지지 부재(2113a)는 제1축(P1)을 중심으로 회전할 수 있고, 렌즈 하우징(2111)도 제1축(P1)을 중심으로 회전할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 피칭 구동부(D1)는 적어도 하나의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피칭 구동부(D1)는 압전 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는 압전 리니어 모터일 수 있다. 압전 리니어 모터는 초고속, 초정밀의 위치 제어기능을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 압전 모터 대신에 스테핑 모터를 사용할 수 있다. 스테핑 모터가 사용될 경우, 스테핑 모터와 연동하는 부분은 기어 이빨들을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 다른 제1요잉 구동부(D2)는 제1프레임의 제1지지 부재(2112a)와 대면하게 위치하는 홀더(2120)의 일부분에 적어도 한 개 이상 배치될 수 있다 요잉 구동부(D2)는 제1프레임의 제1지지 부재(2112a)와 연동하게 배치될 수 있다. 요잉 구동부(D2)의 동작에 따라서, 제1프레임의 지지 부재(2112a)는 제2축(Y1)을 중심으로 회전할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제1요잉 구동부(D2)는 적어도 하나의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1요잉 구동부(D2)는 압전 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는 압전 리니어 모터일 수 있다. 압전 리니어 모터는 초고속, 초정밀의 위치 제어기능을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 압전 모터 대신에 스테핑 모터를 사용할 수 있다. 스테핑 모터가 사용될 경우, 스테핑 모터와 연동하는 부분은 기어 이빨들을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 다른 제2요잉 구동부(D3)는 제2프레임의 제1지지 부재(2113a)에 적어도 한 개이상 배치될 수 있다. 예를 들어, 롤링 구동부(D3)는 렌즈 하우징(2111)과 연동하게 배치될 수 있다. 렌즈 하우징(2111)의 외면에 롤링 구동부(D3)가 연동하게 배치될 수 있다. 롤링 구동부(D3)는 제3축(Y2)을 중심으로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 롤링 구동부(D3)는 적어도 하나의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 롤링 구동부(D3)는 압전 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는 압전 리니어 모터일 수 있다. 압전 리니어 모터는 초고속, 초정밀의 위치 제어기능을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 압전 모터 대신에 스테핑 모터를 사용할 수 있다. 스테핑 모터가 사용될 경우, 스테핑 모터와 연동하는 부분은 기어 이빨들을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 렌즈 하우징(2111)은 미도시된 렌즈 모듈을 포함하며, 제1,2,3축(P1,Y1,Y2)을 중심으로 각각 회전할 수 있고, 피칭 구동부(D1), 제1요잉 구동부(D2) 및 제2요잉 구동부(D3)에 의해 회전량 미세 조절이 가능할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 짐벌(2110)은 제1축(P1)을 중심으로 렌즈 하우징(2111)을 수동으로 회전하기 위한 조절축(2115)을 포함할 수 있다. 조절축을 회전하여, 렌즈 하우징의 전면뷰나, 상면뷰 또는 후면뷰를 선택할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어 (firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위 (unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은, 예를 들면, 유닛 (unit), 로직 (logic), 논리 블록 (logical block), 부품 (component), 또는 회로 (circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용 (interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. 은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, "모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 본 개시에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그래밍 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 하나 이상의 프로세서 (예: 상기 프로세서 210)에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리가 될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는, 예를 들면, 프로세서에 의해 구현(implement)(예:실행)될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한, 예를 들면, 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트(sets of instructions) 또는 프로세스 등을 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 마그네틱 매체(Magnetic Media)와, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disc)와 같은 광기록 매체(Optical Media)와, 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media)와, 그리고 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령(예: 프로그래밍 모듈)을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 개시의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
본 개시에 따른 모듈 또는 프로그래밍 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 모듈, 프로그래밍 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고, 본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 다양한 실시예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 개시의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 개시의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 카메라 짐벌에 있어서,
    렌즈부가 배치되며, 제1축을 중심으로 회전하는 피칭 하우징;
    상기 제1축과 수직인 제2축을 중심으로 회전하며, 상기 피칭 하우징이 상기 제2축을 중심으로 회전가능하게 결합되는 요잉 하우징; 및
    상기 제1,2축과 수직인 제3축을 중심으로 회전하며, 상기 요잉 하우징이 상기 제3축을 중심으로 회전가능하게 결합되는 롤링 하우징을 포함하며,
    상기 제1,2축은 서로 직교가능하고, 상기 제2,3축은 직교가능하며, 상기 제1축과 제3축은 직교가능한 상태로 상태로 이격가능하고,
    상기 제1축과 제3축은 같은 평면에 배치가능한 짐벌.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1축은 피칭 축이고, 제2축은 요잉 축이며, 제3축은 롤링축인 짐벌.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피칭 하우징의 제1위치에서, 상기 렌즈부의 전방 촬영이 가능하고, 상기 제1위치에서 상기 피칭 하우징이 90도 회전한 제2위치에서, 상기 렌즈부의 전방으로부터 수직방향으로 향하는 하방 촬영이 가능하며,
    상기 제2위치에서, 상기 렌즈부의 촬영은 요잉 하우징 형상의 간섭을 받지 않고,
    상기 제1위치에서 상기 렌즈부는 가로 방향 촬영이 가능하고, 상기 제1위치에서, 상기 롤링 하우징이 제3축을 중심으로 90도 회전한 제3위치에서, 상기 렌즈부의 세로 촬영이 가능한 짐벌.
  4. 제3항에 있어서, 상기 피칭 하우징은
    상기 요잉 하우징에 수용되는 적어도 일부의 원통형 부분을 포함하며,
    상기 원통형 부분이 아닌 나머지 부분은 요잉 하우징에서 노출되게 배치되며, 전면에 개구가 형성되어 상기 렌즈부의 촬영이 가능하게 하고,
    상기 원통원 부분의 적어도 일부의 외주면이 피칭 구동부와 연동되며,
    상기 연동되는 부분은 기어 맞물림 부분을 포함하는 짐벌.
  5. 제1항에 있어서, 상기 요잉 하우징은
    적어도 일부가 구 형상 부분이며, 상기 구 형상 부분에 상기 피칭 하우징이 수용된 상태로 제1축을 중심으로 회전하며,
    상기 구 형상을 제외한 나머지 부분이 롤링 하우징에 수용되며, 상기 나머지 부분에 제3축이 위치하는 짐벌.
  6. 제3항에 있어서, 상기 롤링 하우징은 중심 내부가 빈 중공형으로서, 상기 요잉 하우징의 나머지 부분이 수용되는 짐벌.
  7. 제3항에 있어서, 상기 피칭 하우징은 후방에 제1기어 부분을 더 구비하고, 상기 요잉 하우징은 하부에 제2기어 부분을 더 구비하며, 상기 롤링 하우징은 내면에 제3기어 부분을 더 구비하는 짐벌.
  8. 3축 짐벌에 있어서,
    렌즈부를 포함하며, 적어도 일부가 원통형 부분을 포함하는 형상인 피칭 하우징;
    적어도 일부가 구형 부분을 포함하는 요잉 하우징;
    적어도 일부가 중공형 부분을 포함하는 롤링 하우징; 및
    베이스를 포함하며,
    상기 피칭 하우징은 제1축을 중심으로 회전가능하게 요잉 하우징에 수용되고, 상기 요잉 하우징은 제3축을 중심으로 회전가능하게 롤링 하우징에 수용되며, 상기 롤링 하우징은 제2축을 중심으로 회전가능하게 베이스에 수용되는 짐벌.
  9. 제8항에 있어서, 상기 렌즈부는
    전방 가로 방향 상태 촬영;
    상기 전방 가로 방향 상태로부터 90도 하방으로 회전한 하방 가로 방향 상태 촬영; 및
    상기 전방 가로 방향 상태로부터 90도 측방향으로 회전한 전방 세로 방향 상태 촬영이 가능한 짐벌.
  10. 제9항에 있어서, 상기 롤링 하우징은 피칭 구동부와 요잉 구동부를 수용하되, 상기 피칭 구동부의 일부는 피칭 하우징의 일부와 맞물리고, 상기 요잉 구동부는 요잉 구동부 일부와 맞물리며, 상기 베이스는 롤링 구동부를 수용하되, 상기 롤링 구동부는 롤링 하우징과 맞물리는 짐벌.
  11. 전자 장치에 있어서,
    상기 전자 장치의 외관에 있는 콘넥터에 착탈가능한 적어도 하나 이상의 카메라 짐벌을 포함하고, 상기 카메라 짐벌은
    적어도 일부가 외주면인 렌즈 하우징;
    적어도 일부가 외주면인 요잉 하우징;
    적어도 일부가 원통형 부분을 포함하는 롤링 하우징; 및
    메인 하우징을 포함하며,
    상기 렌즈 하우징은 요잉 하우징에 피칭 동작이 가능하게 수용되고, 상기 요잉 하우징은 롤링 하우징에 요잉 동작이 가능하게 수용되며, 상기 롤링 하우징은 메인 하우징에 롤링 동작이 가능하게 수용되는 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 메인 하우징은 롤링 하우징의 적어도 일부와 연동가능하게 배치된 롤링 구동부를 포함하고, 상기 롤링 하우징은 요잉 하우징의 적어도 일부와 연동가능하게 배치된 요잉 구동부를 포함하며, 상기 요잉 하우징은 렌즈 하우징의 적어도 일부와 연동가능하게 배치된 피칭 구동부를 포함하는 전자 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 메인 하우징은 렌즈 하우징의 촬영 방향을 변경하기 위한 조절축을 더 구비하며, 상기 조절축은 피칭 축과 동축인 전자 장치.
  14. 전자 장치에 있어서,
    상기 전자 장치의 외관에 있는 콘넥터에 착탈가능한 적어도 하나 이상의 카메라 짐벌을 포함하고, 상기 카메라 짐벌은
    홀더;
    상기 홀더의 적어도 일부에 요잉 동작가능하게 결합된 제1프레임;
    상기 제1프레임의 적어도 일부에 피칭 동작 가능하게 결합된 제2프레임;
    상기 제2프레임의 적어도 일부에 롤링 동작 가능하게 결합된 적어도 하나 이상의 렌즈 하우징을 포함하며,
    상기 홀더에는 제1프레임의 적어도 일부와 연동가능하게 적어도 하나 이상의 요잉 구동부가 배치되고, 상기 제1프레임에는 제2프레임의 적어도 일부와 연동가능하게 적어도 하나 이상의 피칭 구동부가 배치되며, 상기 제2프레임에는 렌즈 하우징의 적어도 일부와 연동가능하게 적어도 하나 이상의 롤링 구동부가 배치되는 전자 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1프레임은 서로 수직인 제1,2지지 부재를 포함하되, 상기 제1지지 부재는 원판형으로 수평하게 배치되고, 상기 제2지지 부재는 수직하게 배치되며,
    상기 제2프레임은 서로 수직인 제3,4지지 부재를 포함하되, 상기 제3지지 부재는 원판형으로 수직하게 배치되고, 상기 제2지지 부재는 제1부재에서 수직하게 배치되고,
    상기 제2프레임의 제2지지 부재의 제1면과, 상기 제1면과 반대방향의 제2면에 각각 제1,2렌즈 하우징이 배치되는 전자 장치.
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