CN210983000U - 旋转补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种旋转补偿装置，包括底座、载体、基板，其技术要点是：载体外周环绕有至少一个多轴旋转支架，距离载体最近的多轴旋转支架与载体之间、相邻两个多轴旋转支架之间、底座与邻近的多轴旋转支架之间分别固定一对旋转元件，旋转元件具有内侧连接部、外侧连接部以及连接于内、外侧连接部之间的转轴同向连接体，载体与底座之间设有使载体沿至少一对旋转元件的转轴同向连接体旋转的驱动模块，基板上设有与驱动模块和光路调整元件分别连接的控制模块，控制模块另连接有用于判定载体旋转角度的位置传感器。本实用新型增加了补偿旋转维度，并且各轴旋转互相独立不受联动机构影响，形成一种结构简单且使影像中心至边缘均清晰的防震补偿装置。

Description

旋转补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种旋转补偿装置，适用于作为光学***因外来震动所造成的不稳定影像的补偿装置。

背景技术

一般常见市面手持光学产品中，例如数码相机、摄影机、手机等光学***，是由光学透镜群组与影像传感器所搭配合成。拍摄过程当中，容易受到外力晃动，例如手持、车辆行径间、外在环境因素造成装置抖动，进而导致无法清晰成像或影像模糊等问题。市面上手机常见的影像补偿***，是利用镜头平移方式来补偿光路径偏移问题，但此补偿机制在影像辨识上，通常导致中央清晰而边角模糊或晃动的情况产生。此现象主要是由于镜头偏移补偿过程中，光学路径于影像传感器的非同动现象所造成。平移补偿机制于小型且慢速晃动时于肉眼观察不明显，但于暗光环境、大角度及快速晃动的时候容易造成影像的不协调，进而有改善的空间。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种旋转补偿装置，增加补偿旋转维度，并且各轴旋转互相独立不受联动机构影响，形成一种结构简单且使影像中心至边缘均清晰的防震补偿装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种旋转补偿装置，包括底座、承载有光路调整元件的载体、与光路调整元件连接的基板，其技术要点是：所述载体外周环绕有至少一个多轴旋转支架，距离载体最近的多轴旋转支架与载体之间、相邻两个多轴旋转支架之间、底座与邻近的多轴旋转支架之间分别固定一对旋转元件，所述旋转元件具有内侧连接部、外侧连接部以及连接于内、外侧连接部之间的转轴同向连接体，每一对旋转元件的转轴同向连接体的中心线重合且经过光路调整元件的中心，所述载体与底座之间设有使载体沿至少一对旋转元件的转轴同向连接体旋转的驱动模块，所述基板上设有与驱动模块和光路调整元件分别连接的控制模块，所述控制模块另连接有用于判定载体旋转角度的位置传感器。

上述的旋转补偿装置，所述多轴旋转支架的数量为一个，所述旋转元件的数量为两对且相互垂直布置，分别为第一旋转元件和第二旋转元件，所述第一旋转元件的内侧连接部与载体连接，外侧连接部与多轴旋转支架连接，所述第二旋转元件的内侧连接部与多轴旋转支架连接，外侧连接部与底座连接。

上述的旋转补偿装置，所述驱动模块包括固定于载体上的至少两对磁性元件、固定于底座上的与磁性元件相对布置的线圈组件，或驱动模块包括固定于载体上的至少两对线圈组件、固定于底座上的与线圈组件相对布置的磁性元件；每对磁性元件以旋转元件的转轴同向连接体的中心线为对称轴对称分布，每对线圈组件以旋转元件的转轴同向连接体的中心线为对称轴对称分布。

上述的旋转补偿装置，所述磁性元件的数量为两对，分别为相互垂直布置的第一磁性元件和第二磁性元件，所述载体上设有对应磁性元件的容置槽，所述线圈组件的数量为两对，分别为与第一磁性元件对应的第一线圈组件和与第二磁性元件对应的第二线圈组件，所述底座上设有对应线圈组件的容置槽。

上述的旋转补偿装置，一对磁性元件中，一个磁性元件靠近载体顶面的部分面对与其对应的线圈组件顶面的磁极为N极；而另一个磁性元件靠近载体顶面的部分面对与其对应的线圈组件顶面的磁极为S极。以当一对线圈组件通电后，对一对磁性元件产生方向相反的电磁驱动力，从而推动磁性元件及与其固定的载体绕旋转元件的转轴同向连接体旋转，或线圈组件在反作用下作用下带动与其固定的载体绕旋转元件的转轴同向连接体旋转。

上述的旋转补偿装置，所述旋转元件的转轴同向连接体为弹性体，可由外力驱动使自身达到一有限幅度的扭转。

上述的旋转补偿装置，所述多轴旋转支架由高刚性或低变形量材质制作而成，从而在挂载高重量的光学元件时，缩短旋转元件的长度变化，改善姿势变化时的位移量，降低影像在姿势变化下的位移情况。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的旋转作用原理，乃是将旋转元件的转轴同向连接体作为旋转支点，在驱动模块作用下，载体利用力矩杠杆原理相对底座绕旋转支点旋转，而位置传感器判定载体旋转角度后反出反馈讯号，则位于基板上的控制模块根据反馈信号传送控制信号给光路调整元件，从而与光路调整元件配合达到光路径角度补偿的目的，实现影像防振补偿功能。

2、旋转元件实质上是提供了载体旋转所需的转轴，同时约束旋转支点位置，而多轴旋转支架则是将两个至上的旋转元件连结为一体，同时不妨碍单个旋转元件独立动作，结构设计巧妙。

3、驱动模块皆环绕在载体外侧，可有效减少整个补偿装置的堆栈高度，实现结构简单且微小化的光学补偿装置的组配。

附图说明

图1为本实用新型的***图；

图2为本实用新型光路调整元件的结构示意图；

图3为本实用新型载体的结构示意图；

图4为本实用新型光路调整元件和载体的装配示意图；

图5为本实用新型载体、多轴旋转支架、第一旋转元件和磁性元件的装配示意图；

图6为本实用新型底座、多轴旋转支架和第二旋转元件的装配示意图；

图7为本实用新型的结构示意图一；

图8为本实用新型的结构示意图二。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-图8对本实用新型作进一步详细说明。

如图1-图8所示，该旋转补偿装置，包括底座7、承载有光路调整元件10的载体5、与光路调整元件10连接的基板9、设于底座7外部的外壳1，所述载体5外周环绕有一个多轴旋转支架4，多轴旋转支架4与载体5之间、底座7与多轴旋转支架4之间分别固定一对旋转元件，分别为第一旋转元件2和第二旋转元件3，两对旋转元件相互垂直布置。所述旋转元件具有内侧连接部、外侧连接部以及连接于内、外侧连接部之间的转轴同向连接体，每一对旋转元件的转轴同向连接体的中心线重合且经过光路调整元件10的中心。所述载体5与底座7之间设有使载体5沿旋转元件的转轴同向连接体旋转的驱动模块。所述基板9上设有与驱动模块和光路调整元件10分别连接的控制模块，所述控制模块另连接有用于判定载体5旋转角度的位置传感器。

本实施例中，所述驱动模块包括固定于载体5上的两对磁性元件、固定于底座7上的与磁性元件相对布置的线圈组件，每对磁性元件以旋转元件的转轴同向连接体的中心线为对称轴对称分布，每对线圈组件以旋转元件的转轴同向连接体的中心线为对称轴对称分布。两对磁性元件分别为相互垂直布置的第一磁性元件12a和第二磁性元件12b，所述载体5上设有对应磁性元件的容置槽，两对线圈组件分别为与第一磁性元件对应的第一线圈组件和与第二磁性元件对应的第二线圈组件，所述底座7上设有对应线圈组件的容置槽。一对磁性元件中，一个磁性元件靠近载体顶面的部分面对与其对应的线圈组件顶面的磁极为N极；而另一个磁性元件靠近载体顶面的部分面对与其对应的线圈组件顶面的磁极为S极。

当控制模块发出讯号，第一线圈组件通电，根据劳伦斯定理，第一磁性元件与第一线圈组件产生电磁驱动力，由于第一线圈组件固定于底座上，则第一磁性元件带动载体绕第一旋转元件的转轴同向连接体（旋转支点）旋转。同理，第二线圈组件通电，根据劳伦斯定理，第二磁性元件与第二线圈组件产生电磁驱动力，由于第二线圈组件固定于底座上，则第二磁性元件带动载体绕第二旋转元件的转轴同向连接体（旋转支点）旋转。藉由力与力臂的关系，旋转支点两侧的电磁驱动力皆可转换为同一旋转方向的旋转力而不会相互抵消，藉由此方法可有效增加旋转强度并增加整体架构稳定性。

所述旋转组件的转轴同向连接体为弹性体，呈薄金属片状，材质可为钛铜、不锈钢、铍铜等。所述多轴旋转支架4由高刚性或低变形量材质制作而成，材质（高刚性金属）可为不锈钢、铜、铁等，也可为低变形量材质（塑料件），如LCP 、PC、PE等 。

本实施例中，光路调整组件10如图2所示，由镜头驱动模块101及影像感测模块102组成，如图3所示，其中载体5顶部四角位置设有四个安装停止部51a～51d，用来固定镜头驱动模块101的位置。载体5的底部52为镂空，可协助镜头驱动模块101的底部影像感测模块102进行散热。如图4所示，光路调整组件10由底部安装至载体5的内侧。

光路调整组件10 ，为现有技术，所有影像镜头的感测模块皆为光路调整组件10(简单说所有的手机内的照相模块就是光路调整组件10。光路调整组件 10是指该组件需要藉由上方1 -9 的部品配合达到光路调整功能，其原理为手机拿持过程因手抖或手震会对手机本体产生一定角度上的晃动，藉由”手机内”的角度传感器感测到角度变化，透过控制IC进行讯号处理及输出，最终输出到基板9进行驱动及感测确认光路调整组件是否有进行角度补偿。相关原理可以参考 OIS (Optical image stabilization) 补偿***。

如图3、图5、图6所示，其中，载体5 垂直于顶面向下延伸设有四个容置槽53a～53d，两两一对，此实施例中每个容置槽与邻边的容置槽相互垂直。如图5所示，第一旋转元件2的两个转轴同向连接体中心线形成第一旋转轴11a，第一旋转轴11a两侧111b、112b的容置槽分别放置第一磁性元件12a；第二旋转元件3的两个转轴同向连接体中心线形成第二旋转轴11b，第二旋转轴11b两侧111a、112a的容置槽分别放置第二磁性元件12b。

参见图5，第一旋转元件2连结载体5及多轴旋转支架4，第一旋转元件2具有内侧连接部21a、外侧连接部21b以及连接于内、外侧连接部21a、21b之间的转轴同向连接体21c，内侧连接部21a与载体5顶面连接，外侧连接部21b与多轴旋转支架4顶面连接。参见图6，第二旋转元件3连结多轴旋转支架4和底座7，第二旋转元件3具有内侧连接部31a、外侧连接部31b以及连接于内、外侧连接部31a、31b之间的转轴同向连接体31c，内侧连接部31a与多轴旋转支架4顶面连接，外侧连接部31b与底座7顶面连接。

如果增加第三个旋转轴（增加补偿维度），则可增加一个多轴旋转支架和一对旋转元件，外侧连接部31b则与增加的多轴旋转支架连结，增加的多轴旋转支架与底座之间利用新增加的后一对旋转元件连接，依此类推，可增加多个多轴旋转支架和多对旋转元件，底座与离其最近的多轴旋转支架之间利用一对旋转元件连接，此旋转元件的外侧连接部与底座连接，或与类似于底座的其他固定部连接即可。

参见图6、图7、图8，底座7对应载体5上的磁性元件分别设置四个容置槽71a～71d，第一线圈组件61a、61b、61c与第二线圈组件62a、62b对应放置于容置槽71a～71d中，第一线圈组件61a、61b、61c与第一磁性元件12a对应，第一线圈组件61b、61c放于同一个容置槽中，第一线圈组件61a单独放于一个空置槽中。第二线圈组件62a、62b与第二磁性元件12b对应。在此实施例中，第一、第二磁性元件12a、12b放置于载体5上而第一、第二线圈组件61、62放置于底座7上，但磁性元件和线圈组件的位置可以相互替换。

本实施例中，第一旋转轴11a两侧111b、112b分别放置一对第一磁性元件12a以及第一线圈组件61a、61b 、61c，第一旋转轴11a的111b侧，第一磁性元件12a在靠近载体5顶面的部分121a 向外面对第一线圈组件61a顶面的磁极为N极；第一旋转轴11a的112b侧，第一磁性元件12a在靠近载体5顶面的部分121a 向外面对第一线圈组件61b、61c顶面的磁极为S极。当第一线圈组件61a 顺时针产生电流时，与第一磁性元件12a产生相互作用力，由于第一线圈组件61a被底座固定，因此第一线圈组件61a对第一磁性元件12a产生了一个向上的推力；第一线圈组件61b 、61c同时逆时针产生电流，对与其对应的第一磁性元件12a产生了一个向下的推力，两推力方向相反，则藉由第一旋转轴11a上的第一旋转元件2作为旋转支点，两推力可转换为逆时针沿着第一旋转轴11a的旋转力。

第二旋转轴11b两侧111a、112a分别放置一对第二磁性元件12b及第二线圈组件62a、62b，第二旋转轴11b的111a侧，第二磁性元件12b在靠近载体5顶面的部分121b向外面对第二线圈组件62a顶面的磁极为N极；而第二旋转轴11b的112a侧，第二磁性元件12b在靠近载体5顶面的部分121b向外面对第二线圈组件62b顶面的磁极为S极。当第二线圈组件62a顺时针产生电流时，与第一磁性元件12b产生相互作用力，由于第二线圈组件62a被底座固定，因此第二线圈组件62a对第一磁性元件12b产生了一个向上的推力，第二线圈组件62b同时逆时针产生电流，对与其对应的第二磁性元件12b产生了一个向下的推力，此两力方向相反,但藉由第二旋转轴11b上的第二旋转元件3作为旋转支点，此两力可转换为逆时针沿着第二旋转轴的旋转力。

上述为较佳实施例的搭配方式，视设计需求可以进行磁极及线圈组件数量及电流方向的变更，最终以可以产生旋转力的方式为目标。

本实施例中，第一线圈组件61与第二线圈组件62与基板9连结，用以达到驱动模块的讯号连结，为节省安装空间，在本实施例中，线圈组件安装处对应磁性元件的位置设有位置传感器81a～81d。其中，位置传感器81a放置于第一线圈组件61a的横向与纵向中心，位置传感器81a的中心在线圈电流未趋动下与第一磁性元件12a的横向与纵向中心位置对齐；位置传感器81b放置于第一线圈组件61b、61c的横向中间位置，且与第一磁性元件12a的横向与纵向中心对齐，而第一线圈组件61b、61c可利用单一线圈或双线圈替代。位置传感器81c、81d分别位于第二线圈组件62a、62b的横向与纵向中心位置。上述位置传感器也可以不与线圈横向中心对齐，视设计需求而定。

当载体5绕第一旋转轴11a旋转时，载***于第一旋转轴11a的111b侧和112b侧的部分以相反的方向进行运动，此时第一侧面111b侧的第一磁性元件12a会顺时针或逆时针旋转；而第二侧面112b侧的第一磁性元件12a会以与第一侧面111b侧的磁性元件相反方向运动，放置于第一侧面111b侧的位置传感器81a会检测到N极或S极的磁力；而第二侧面112b侧的位置传感器81b会检测到与第一侧面111b侧的位置传感器81a相反的磁力，藉由位置传感器81a所检测到的磁力值减去位置传感器81b所检测到的磁力值可切分出每个旋转角度上的磁力值变化。

同理，当载体5绕第二旋转轴11b旋转时，载***于第二旋转轴11b的111a侧与112a侧的部分会以相反的方向进行运动，此时第一侧面111a侧的第二磁性元件12b会顺时针或逆时针旋转；而第二侧面112a侧的第二磁性元件12b会以与第一侧面111a侧的磁性元件相反方向旋转，放置于第一侧面111a侧的位置传感器81c会检测到N极或S极的磁力；而第二侧面112a侧的位置传感器81d会检测到与位置传感器81c相反的磁力，藉由位置传感器81c所检测到的磁力值减去位置传感器81d所检测到的磁力值可切分出每个旋转角度上的磁力值变化。

例如；当第一旋转轴11a逆时针旋转一度时，位置传感器81a所取得的磁力值为+50mT；位置传感器82b所取得的磁力值为-50mT，故位置传感器81a所取得的磁力值减去位置传感器82b所取得的磁力值，可得出逆时针旋转一度为+100mT。反之若第一旋转轴11a顺时针旋转一度时，位置传感器81a所取得的磁力值为-50mT；位置传感器81b所取得的磁力值为+50mT，故位置传感器81a所取得的磁力值减去位置传感器82b所取得的磁力值，可得出顺时针旋转一度为-100mT。

基板9的控制模块与线圈组件及位置传感器连接，利用控制模块接收到位置传感器81a～81d的数值反馈，可以藉由电流控值稳定光路调整元件10达到指定的角度来补偿受外力影响导致影像上的振动。此实施例说明主要为改善影像传感器受外力影响导致的影像振动问题，再额外应用或需求上可以改善收光或反射光的路径方向来达到其他应用需求。

本实施例中，第一旋转元件2提供的旋转轴与二维平面内X轴平行，第二旋转元件3提供的旋转轴与二维平面内Y轴平行，X轴与Y轴垂直。

上述的说明，对本实用新型仅为说明性的，而非限制性，本领域具基本相关专业知识人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神与范围的情况下，可以作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种旋转补偿装置，包括底座、承载有光路调整元件的载体、与光路调整元件连接的基板，其特征在于：所述载体外周环绕有至少一个多轴旋转支架，距离载体最近的多轴旋转支架与载体之间、相邻两个多轴旋转支架之间、底座与邻近的多轴旋转支架之间分别固定一对旋转元件，所述旋转元件具有内侧连接部、外侧连接部以及连接于内、外侧连接部之间的转轴同向连接体，每一对旋转元件的转轴同向连接体的中心线重合且经过光路调整元件的中心，所述载体与底座之间设有使载体沿至少一对旋转元件的转轴同向连接体旋转的驱动模块，所述基板上设有与驱动模块和光路调整元件分别连接的控制模块，所述控制模块另连接有用于判定载体旋转角度的位置传感器。

2.根据权利要求1所述的旋转补偿装置，其特征在于：所述多轴旋转支架的数量为一个，所述旋转元件的数量为两对且相互垂直布置，分别为第一旋转元件和第二旋转元件，所述第一旋转元件的内侧连接部与载体连接，外侧连接部与多轴旋转支架连接，所述第二旋转元件的内侧连接部与多轴旋转支架连接，外侧连接部与底座连接。

3.根据权利要求1所述的旋转补偿装置，其特征在于：所述驱动模块包括固定于载体上的至少两对磁性元件、固定于底座上的与磁性元件相对布置的线圈组件，或驱动模块包括固定于载体上的至少两对线圈组件、固定于底座上的与线圈组件相对布置的磁性元件；每对磁性元件以旋转元件的转轴同向连接体的中心线为对称轴对称分布，每对线圈组件以旋转元件的转轴同向连接体的中心线为对称轴对称分布。

4.根据权利要求3所述的旋转补偿装置，其特征在于：所述磁性元件的数量为两对，分别为相互垂直布置的第一磁性元件和第二磁性元件，所述载体上设有对应磁性元件的容置槽，所述线圈组件的数量为两对，分别为与第一磁性元件对应的第一线圈组件和与第二磁性元件对应的第二线圈组件，所述底座上设有对应线圈组件的容置槽。

5.根据权利要求3所述的旋转补偿装置，其特征在于：一对磁性元件中，一个磁性元件靠近载体顶面的部分面对与其对应的线圈组件顶面的磁极为N极；而另一个磁性元件靠近载体顶面的部分面对与其对应的线圈组件顶面的磁极为S极。

6.根据权利要求1所述的旋转补偿装置，其特征在于：所述旋转元件的转轴同向连接体为弹性体。

7.根据权利要求1所述的旋转补偿装置，其特征在于：所述多轴旋转支架由高刚性或低变形量材质制作而成。

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