一种微云台摄像模组的制作方法

1.本实用新型涉及防抖云台技术领域，尤其涉及用于微型摄像头的微云台技术领域，具体涉及一种微云台摄像模组。


背景技术：

2.目前光学防抖是根据加速度传感器和陀螺仪传来的数据，通过算法进行画面的偏移补偿，但算法不是万能的，当抖动幅度较大时就不能有效的补偿，而且还存在边缘部分画面会被裁切的问题。ois光学防抖功能属于eis的升级版，它在镜头内部加装了一个可以向多个方向移动的微型马达，系统可以将陀螺仪和加速感应器监测出的实时抖动信息转化为电信号，ois控制驱动器会根据这些数据预测出倾斜导致的图像偏移量，再将结果反馈给马达，让其以预测图像偏移量大小相同但方向相反的位移量推动传感器移动，从而将手抖造成的图像偏移抵消掉。智能手机趋于轻薄化，在镜头内塞进马达并不现实，所以手机圈的ois几乎都是通过电磁力实现的。
3.与传统的ois光学防抖只能实现两个维度防抖不同，微云台可以实现真正的五轴防抖。与ai智能防抖的裁切不同，微云台是物理防抖，不会损失画质（像素）。本设计结构云台技术和ois光学防抖相比较，微云台具备先天的结构优势——无损防抖效果。在技术层面上，微云台在防抖运动中模组内部不存在相对位移，而是100%模组的整体防抖，可实现多个方向的防抖校正，从而获得比普通ois更大的防抖角度（可防抖范围面积也达到了ois光学防抖手机的3.2倍）采用异形结构磁动框架、双s型fpc排线，更大程度保留画面完整性，而且比起传统的光学防抖，可以防止更大的抖动幅度。


技术实现要素：

4.为了解决现有微型摄像单元的防抖问题，本技术提供一种微云台摄像模组，用于实现针对摄像头模组在x轴和y轴方向的转动补偿防抖。本技术采用纯机械结构设置，能够满足微型摄像模组的尺寸要求，克服了现有机械云台占用空间大，不能适用于微型摄像单元的防抖问题。本实用新型能够比普通ois更大的防抖角度，采用特别构思设计的异形磁石支架与云台配合，不仅能够提供较大的防抖幅度，同时紧凑的结构能够极大的适应当前微型摄像头的空间要求。
5.为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：
6.一种微云台摄像模组，包括壳体，以及安装在壳体内用于摄像的摄像头模组，所述壳体与摄像头模组之间通过设置的机械式防抖单元连接，所述机械式防抖单元由沿第一转轴转动防抖的第一防抖机构和沿第二转轴转动防抖的第二防抖机构组成，所述第一转轴和第二转轴所在直线相互呈空间垂直；以及驱动所述机械式防抖单元偏转实现防抖的电磁单元。
7.工作原理阐述：一个完整的防抖装置具有五轴防抖，分别是沿x轴转动、沿y轴转动、在x轴方向往复移动、在y轴方向往复移动和沿z轴转动。沿z轴往复移动时是实现镜头的
焦距调整。本技术提供的微云台摄像模组主要提供其中的两轴防抖结构，分别是沿x轴转动和沿y轴转动。摄像头模组是捕捉影响的核心单元，通过机械式防抖单元与固定设置的壳体连接，通过机械式防抖单元调整摄像头模组在壳体内实现两轴同时转动，实现的技术效果是相当于摄像头本身能够在以z轴，即摄像头所在轴线上的锥体内自由偏移，锥体的大小由所属第一防抖机构和第二防抖机构共同决定。值得说明的是，由于第一防抖机构与第二防抖机构的轴线空间垂直，因此第一防抖机构与第二防抖机构能够实现的最大偏转角度形成的空间锥体即为摄像头能够在该极限空间锥体内实现任一角度的抵消震动带来的影响。
8.作为本技术的优选结构设置，所述第一防抖机构包括云台，所述云台位于同一直线上的两端各通过一根所述第一转轴与所述壳体的内壁转动连接。
9.进一步优选，所述第二防抖机构包括所述云台和转动设置在云台内的磁石支架，所述磁石支架位于同一直线的两端各通过一根所述第二转轴与所述云台转动连接，所述摄像头模组固定设置在所述磁石支架上。
10.再进一步优选地，所述电磁单元包括安装在所述磁石支架上的多组n极、s极交替重叠安装的ois磁石，安装在所述壳体上至少与相邻的两组所述ois磁石相对设置的ois线圈，所述ois线圈之间通过fpc软板连接，所述ois线圈内还设置有霍尔传感器。
11.为了更进一步的提高结构的紧凑度，减小空间占用，优选地，所述云台由板材作为支撑本体，所述板材上具有用于容纳所述摄像头模组的第一空腔，所述板材还具有四个相对设置并向下垂直弯折的支脚，任一支脚上均设置有用于安装所述第一转轴或第二转轴的第一通孔。
12.为了更好的与所述云台配合，实现防抖调节，优选地，所述磁石支架具有一体成型的支架本体，所述支架本体多个相邻侧壁上均设置有用于安装所述ois磁石的第二空腔，相邻两个侧壁之间的拐角处沿对角线方向设置有用于容纳所述第二转轴的第二通孔。
13.作为本技术的特别设计要点之一，所述第一转轴和第二转轴的自由端采用圆弧或者球面设置。
14.作为本技术的优选结构设置，所述壳体包括相互嵌套连接的外壳体、内壳体和底板组成，所述外壳体的内壁上设置有用于容纳所述第一转轴的安装盲孔，所述安装盲孔竖直向上延伸形成上部开口的安装槽，所述安装槽内设置有用于限制所述第一转轴径向晃动或者错动的转轴支架；所述转轴支架与所述云台之间具有间隙。
15.有益效果：
16.1、本技术采用特有的结构设计，采用分体设置的转轴实现多维度的偏转调节，能够满足微型摄像单元的防抖调节；同时，采用纯机械结构设计能够避免画质像素的损失。
17.2、本技术的转轴与云台固定连接，转轴的自由端采用圆弧过渡处理或者球面结构设置，能够在实现防抖偏斜的过程中，避免转轴因磨损而带来微量的摆动或者晃动，导致摄像头模组发生晃动，从而降低防抖控制精度和效果。
18.3、本技术的ois磁石采用n极与s极反向交替叠加形成一组ois磁石，相邻两组ois磁石之间的相邻端头对应极性相反设置，这样的结构能够带来两方面的有益效果：其一，能够实现更小空间的布置，使得在达到相同技术效果的情况下，可以将微云台体积进一步缩小；其二，采用上述布局结构可以有效地改善磁力的平衡和稳定性，同时也可以将ois磁石对af磁石带来的影响降到最小。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本技术的结构爆炸图；
21.图2是机械式防抖单元的装配结构轴测图；
22.图3是磁石支架结构轴测图；
23.图4是云台的结构轴测图；
24.图5是本技术的俯视图；
25.图6是图5中沿剖切符号a
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a的全剖视图；
26.图7是图5中沿剖切符号b
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b的全剖视图。
27.图中：1
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外壳体；2
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云台；21
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板材；22
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第一空腔；23
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支脚；24
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第一通孔；3
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第一转轴；4
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第二转轴；5
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转轴支架；6
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磁石支架；61
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支架本体；62
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第二空腔；63
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第二通孔；64
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第三空腔；7
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ois磁石；8
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摄像头模组；9
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内壳体；10
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ois线圈；11
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霍尔传感器；12
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fpc软板；13
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底板。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，本技术的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.此外，本技术的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
33.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连
接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.在对本技术结构和工作原理进行详细阐述之前，申请人首先对本技术应用的场景，以及其在整个防抖结构中的作用进行简要说明，以使得本领域技术人员更加容易、客观、准确的理解到本技术相较于现有技术的不同实用新型构思，及其取得的有益技术效果。
35.机械式防抖云台是通过可转动或者可移动的机械结构实现空间x、y、z轴的转动和x与y轴的水平往复移动，本领域通常称其为五轴防抖。本技术提供的微云台摄像模组主要是提供一种全新的针对x、y轴转动的防抖结构，除此之外的部分默认为现有技术。譬如，通过陀螺仪等元器件获取摄像模组移动的方向、加速度等信号，然后通过控制器进行运算并发出控制信号实现微云台的动作实现防抖的内容均采用现有技术实现，与本领域现有的ois防抖控制原理并无实质区别，本技术仅仅对防抖云台结构进行改进，以获得更好的、适应微型摄像模组的微云台结构。
36.为了使得更加清晰，明确的掌握本技术提供的微云台摄像模组的工作原理和结构设置，以及其在防抖应用中实现的技术效果，下面以具体实施例进行说明。
37.实施例1：
38.一种微云台摄像模组，参阅图1和图2所示结构，包括壳体，以及安装在壳体内用于摄像的摄像头模组8，所述壳体与摄像头模组8之间通过设置的机械式防抖单元连接，所述机械式防抖单元由沿第一转轴3转动防抖的第一防抖机构和沿第二转轴4转动防抖的第二防抖机构组成，所述第一转轴3和第二转轴4所在直线相互呈空间垂直；以及驱动所述机械式防抖单元偏转实现防抖的电磁单元。
39.工作原理阐述：一个完整的防抖装置具有五轴防抖，分别是沿x轴转动、沿y轴转动、在x轴方向往复移动、在y轴方向往复移动和沿z轴转动。沿z轴往复移动时是实现镜头的焦距调整。本技术提供的微云台摄像模组主要提供其中的两轴防抖结构，分别是通过电磁单元中的电磁线圈作用于机械式防抖单元中的磁体结构最终实现摄像头模组8分别沿x轴转动和沿y轴转动。其中电磁单元的控制逻辑和实现的原理与现有技术无异，且电磁控制原理在本技术中亦并未针对其做出改进，亦未要求保护，故而在此对该部分原理不做详述。
40.摄像头模组8是捕捉影响的核心单元，通过机械式防抖单元与固定设置的壳体连接，通过机械式防抖单元调整摄像头模组8在壳体内实现两轴同时转动，实现的技术效果是相当于摄像头本身能够在以z轴，即摄像头所在轴线上的锥体内自由偏移，锥体的大小由所属第一防抖机构和第二防抖机构共同决定。值得说明的是，由于第一防抖机构与第二防抖机构的轴线空间垂直，因此第一防抖机构与第二防抖机构能够实现的最大偏转角度形成的空间锥体即为摄像头能够在该极限空间锥体内实现任一角度的抵消震动带来的影响。
41.实施例2：
42.本实施例是在实施例1的基础上针对第一防抖机构进行进一步的优化设置，具体地，所述第一防抖机构包括云台2，所述云台2位于同一直线上的两端各通过一根所述第一转轴3与所述壳体的内壁转动连接，详见图2所示。所述第一转轴3采用焊接或者过盈配合的方式与所述云台2连接，第一转轴3的自由端与所述壳体转动连接。本实施例中采用两根第一转轴3分别设置在同一轴线上并分布于所述云台2的两端，能够最大程度的节省空间，使
得将云台2的中心区域空间完全不被占用，为放置摄像头模组8创造了极佳的空间条件。采用上述结构设置，其相较于单轴铰接的方式，具有更高的稳定性，同时能够在更为紧凑的空间中实现防抖偏转。同时，采用分体式转轴结构在细微零件装配过程中，能够极大的降低装配的难度，更容易控制装备的精度。
43.实施例3：
44.在实施例2的基础上，进一步结合图2所示结构，所述第二防抖机构包括所述云台2和转动设置在云台2内的磁石支架6，所述磁石支架6位于同一直线的两端各通过一根所述第二转轴4与所述云台2转动连接，所述摄像头模组8固定设置在所述磁石支架6上。设计的构思与实施例2相同，采用两根分体的第二转轴4转动连接所述云台2和磁石支架6，使得第二转轴4完全不占用其他空间，利用磁石支架6和云台2自身占用空间即可实现相互偏转，以实现对振动的抵消达到防抖的技术效果。所述第二转轴4通过与云台2固定连接，如焊接或者采用过盈配合等方式实现；第二转轴4的自由端插入所述磁石支架6中形成转动连接。值得说明的是，所述第一转轴3和第二转轴4在本实施例中采用轻质高硬度耐磨材料制成或者采用轻质材料表面额外增加耐磨镀层的结构实现，如采用镀硬铬的方式，以提高第一转轴3和第二转轴4的耐磨性。当然，作为本领域技术人员应当理解，与所述第一转轴3和第二转轴4配合的结构应当采用同样的耐磨材料制成，以提高相互之间的耐磨性和耐久使用度；避免在长时间使用中，因偏转带来的微量摩擦损耗以使得径向配合存在间隙大于装配公差允许的范围，导致第一转轴3或第二转轴4发生晃动或者错动，以导致防抖效果降低甚至完全丧失。
45.实施例4：
46.本实施例实在实施例3的基础上进一步改进和优化，具体结合附图1所示，所述电磁单元包括安装在所述磁石支架6上的多组n极、s极交替重叠安装的ois磁石7，即每一个ois磁石7均包含有两块极性交替重叠粘接在一起的条形磁石，且每一个ois磁石7与相邻的一个ois磁石7端头对应的极性也相反。譬如，其中一个ois磁石7的端头为上下重叠的两块磁石，由上而下分别为n极和s极；那么相邻的另一个ois磁石7的端头由上而下分别为s极和n极。安装在所述壳体上至少与相邻的两组所述ois磁石7相对设置的ois线圈10，所述ois线圈10之间通过fpc软板12连接，ois线圈10的作用于现有的ois线圈作用相同，用于通过电流产生磁场与对应的ois磁石7发生磁力作用，使得安装ois磁石7的磁石支架6受力发生偏转。由于此时支架6和云台2均为转动设置，因此在磁石支架6受力后，根据不同ois线圈作用力的方向不同其第一防抖机构和第二防抖机构分别偏转的角度也会不同，这是基于前述提及的现有技术中已经非常成熟的通过陀螺仪采集运动信息，再经模数信号转换后由控制器逻辑输出控制电信号以使得ois磁石7受力驱动第一防抖机构和第二防抖机构发生对应的偏转。为了提高防抖精度，所述ois线圈10内还设置有用于闭环控制的霍尔传感器11，所述霍尔传感器11不断采集ois线圈10的磁场变化以不断反馈实际位置，以使得控制器能够不断的对输出的控制电信号进行调整，以达到最佳的防抖效果。ois线圈10通过fpc软板12连接的益处在于其具有极佳的稳定性、可靠性和紧凑性。能够在非常狭小的空间内针对不同位置，不同规格的ois线圈10实现有效的可靠连接，相较于直接细微铜线连接而言具有更好的强度，不易断裂；安装过程中不易遭受破坏，适用于微云台的安装需求。
47.为了更进一步的提高结构的紧凑度，减小空间占用，本实施例中所述云台2由板材
21作为支撑本体，如图4所示结构，所述板材21上具有用于容纳所述摄像头模组8的第一空腔22，所述板材21还具有四个相对设置并向下垂直弯折的支脚23，任一支脚23上均设置有用于安装所述第一转轴3或第二转轴4的第一通孔24。
48.为了更好的与所述云台2配合，实现防抖调节，本实施例中，所述磁石支架6具有一体成型的支架本体61，具体如图3所示结构，所述支架本体61多个相邻侧壁上均设置有用于安装所述ois磁石7的第二空腔62，相邻两个侧壁之间的拐角处沿对角线方向设置有用于容纳所述第二转轴4的第二通孔63。采用上述优选结构设计，磁石支架6与云台2之间相互嵌入安装，在满足双轴同时偏转防抖的结构功能前提下，还实现了最大化的空间预留，丝毫不会对摄像头模组8的安装造成任何的阻碍，这一点在微云台结构设计上是需要付出大量创造性劳动的。其结构亦是本技术的技术亮点和区别于现有技术的技术点之一。
49.作为本技术的另一特别设计要点，所述第一转轴3和第二转轴4的自由端采用圆弧或者球面设置。如图5
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图7所示结构，所述第一转轴3和第二转轴4采用相同的结构设置，优选采用一端具有端帽的非对称结构，如铆钉结构，这样设置有利于安装。更为关键的是，由于第一转轴3和第二转轴4是微云台实现防抖的关键结构件之一，每一次防抖的偏转，所述第一转轴3和第二转轴4均会发生相对运动，长此以往，第一转轴3和第二转轴4的表面就会发生磨损，最终导致抖动或者晃动，以使得防抖效果不及预期甚至丧失防抖效果。再者第一转轴3和第二转轴4的端头还特别采用圆弧设置，或者球面设置。即使得第一转轴3和/或第二转轴4的圆周侧壁与端面之间必须采用圆弧过渡连接结构或者端面直接采用球面与圆周侧壁平滑连接，避免第一转轴3和第二转轴4结构上出现尖锐部或者具有棱角或者任何不利于或者有碍于精准、同轴转动的结构，以使得最大程度的保证第一转轴3和第二转轴4在转动过程中的精度。
50.作为本实施例的优选结构设置，所述壳体包括相互嵌套连接的外壳体1、内壳体9和底板13组成，所述外壳体1的内壁上设置有用于容纳所述第一转轴3的安装盲孔，所述安装盲孔竖直向上延伸形成上部开口的安装槽，所述安装槽内设置有用于限制所述第一转轴3径向晃动或者错动的转轴支架5；所述转轴支架5与所述云台2之间具有间隙。由于第一转轴3和第二转轴4与云台2采用固定连接，且云台2是微云台实现防抖的核心结构之一，在装配过程中要尽可能的保证其结构外形不受破坏，因此，通过在外壳体1上设置安装槽并配合转轴支架5予以配合，使得转轴支架5将安装槽填补后剩余的空间正好是用于容纳所述第一转轴3的空间。再者进一步结合图6所示，由于云台2的支脚23具有弹性，使得任一第一转轴3和第二转轴4均能够在支脚23自身的弹性作用下分别保持与外壳体1和磁石支架6上的第二通孔63可靠接触或者抵触，避免了第一转轴3和/或第二转轴4在转动过程中存在错动或者晃动的可能，从而确保纯机械式防抖的稳定性和可靠性。
51.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。