一种摄像头电磁仿生装置及模组的制作方法

本发明涉及摄像机机械领域，特别涉及摄像头仿生技术。

背景技术：

1、摄像机的运用早已普及，手机摄像机的运用更是普及大众。3d摄影和3d显示早已在各国发展。摄像技术快速发展，当前相机有单摄，双摄，多摄，固定视角摄像机，360°旋转视角摄像机，多轴任意角度摄像机等，满足各个领域的运用需求。摄像机未来的发展大方向相关的机器人和3d产业，性能优良的仿生摄像头可以更好的模仿动物眼球，对3d摄影和机器人而言都是是刚需。

2、但是目前而言，用摄像机模拟动物眼睛的仿生技术，依然不够完善。动物眼睛的转动角度是任意的，但角度却并不需要转动特别大的。非仿生摄像头的视角目标锁定困难。镜头平移防抖技术虽然有一定效果，但并不完美。其次，360°旋转摄像机，任意角度旋转摄像机涉及的结构和技术较为复杂，尺寸难以做小。

技术实现思路

1、本发明提供一种摄像头的电磁仿生装置及模组，可以更好的模仿动物的眼睛，在一定锥形视角范围内，转动任意视角，并且可以做到较小的尺寸。本发明在实际运用中不仅可以用于摄像头的仿生，还可用于摄像头画面防抖。

2、本发明主要是利用磁场间的相互作用，同性相吸或异性相斥的原理。配合弹簧，控制磁场间相互作用力的大小，调整摄像头视角，达到仿生效果。本发明的示意图可参看附图。图1、图2为利用磁场同性相斥的的原理设计的摄像头电磁仿生装置的产品示意图。图4、图5、为利用磁场异性相吸的的原理设计的摄像头电磁仿生装置的产品示意图。两种方法相比而言，利用同性相斥的原理设计的产品，电磁线圈与永磁场之间的原始距离更近，摄像头视角调整的所需初始电流更低，灵敏度更高。图5、图6展示的仿生装置是带视角中心支点的，可以同时利用磁场同性相吸和异性相斥的双性原理。

3、本发明所述的摄像头电磁仿生装置及模组，其视角调整范围与活动面板的尺寸和弹簧的可以活动空间有关，理论上视角调整范围可以大于90°。满足一般的摄像头仿生视角的调整需求。

4、本发明所述的摄像头电磁仿生装置及模组，主要结构包含摄像头模组和镜头视角调整机构。摄像头模组是固定在视角调整机构上的活动面板上，胶合或者机械固定都可。摄像头模组本身非本发明主要内容，尺寸匹配装置的活动平面即可。视角调整机构主要包含活动面板，永磁板，电磁线圈板，弹簧，及底座等。

5、永磁板，电磁板可以是永磁材料板多位置充磁，也可以是无磁材料板贴多个永磁块。电磁板可以独立一块板也可以集成到底座或者活动面板。永磁板的每个视角调整点都带永磁属性。

6、电磁线圈板，指的是带有多个电磁线圈的面板，线圈位于每个视角调整点，每个线圈的电流可以单独控制大小和方向。电磁线圈板可以独立也可以集成到活动板或底座上。

7、活动面板，主要作用是是承载负载，带着负载在一定锥形角范围内自由运动。活动面板可以单独存在，也可以是摄像头电路板结合永磁板，或者是摄像头电路板结合电磁线圈板，也就是电磁线圈板和永磁板的位置可以对调。

8、弹簧，其作用是用于稳定摄像头视角，也用于摄像头视角归位。弹簧一端固定与活动面板的视角调整点，另一端固定在装置底板支架上。镜头仿生装置的镜头中心视角要在锥形视角范围内任意转动，活动面板至少需要三个以上控制点，或者一个支点配两个以上控制点。

9、视角调整机构每个角的电磁线圈的电流可以单独调控。电磁线圈流过电流产生感生磁场，感生磁场与永磁材料产生相互作用力，简称磁作用力。磁作用力与弹簧产生的弹力要维持平衡，必然牵动镜头视角转动。每个角的线圈电流的调整，即可调整模组镜头视角。当电磁板中电磁线圈都不通电时，弹簧会将摄像头视角压回到原始位置。

10、弹簧的弹力f1=k1*s，其中k为弹簧弹力系数，s为弹性形变量，形变越大弹力越强。弹簧弹力与形变量的关系是线性的，测量弹力和形变即可知道弹力系数，而后测量形变即可知道弹力大小。三个以上的弹簧支撑活动面，可稳定控制一个活动平面。调整各个弹簧的伸缩量，可调整活动面的倾角，也就是调整镜头视角。

11、装置底座，装置底座支撑整个装置结构，也限制活动面板的活动范围，固定弹簧的一端。底座中心可以放置一个球形铰链，铰链的球头中心位于活动面板的活动中心，限制活动面板的运动，球形的中心为视角调整基点。对于视角调节范围不大的仿生装置，活动面板的活动中心在装置框架内变化不大，不用球形铰链也是可以的。

12、电磁线圈的的数量对应于弹簧的数量，也对应永磁铁板的磁场数量，他们的数量和位置一一对应。同一位置的电磁线圈，弹簧，永磁磁场三者为一组视角调整点。

13、线圈的感生磁场强度与线圈绕线方式、线圈电流i、线圈其他结构材料等有关。但对于一个产品成品，线圈绕线方式及其他结构材料是固定的。因此，线圈的感生磁场强度仅仅与线圈的电流i成正比关系，也就是感生磁场与永磁材料在距离不变时的相互作用力f2与线圈电流i成正比。

14、为了方便分析，感生磁场与永磁铁之间的作用力公式，可以简化为f2=q*i/l。其中q为磁场作用力系数，l为感生磁场与永磁铁之间的距离。作用力系数q与感生磁场和永磁铁的强度及形状有关，也与两磁场彼此间的距离有关。距离l也是与电流的大小，以及结构有关。对于一个产品成品而言，磁场作用力仅仅与电流和距离l有关。电流越大，电磁作用力越大；距离越大，电磁作用力越小。

15、当镜头稳定在一个视角时，磁场间作用力和弹簧弹力之间力量平衡。分析一个弹簧与对应磁场的作用力的状态，f2=f1+fm 。其中f1为弹簧弹力，f2为磁作用力，fm为镜头重量和其他结构重量有关的一个作用力，fm大小还受镜头视角状态影响。当f2和f1都远远大于fm时，可以忽略fm。但当fm与f1和f2相近时，镜头的视角受fm影响较大。设备晃动时，镜头视角也容易跟着晃动。为确保镜头视角的稳定，单个弹簧的静态弹力越大越好，最好大于两倍的镜头模组重量。但是弹簧的弹力越大，改变镜头位置所需的电磁作用力就越大，所耗电流也就越大。

16、综上可以看出，对于一个对于摄像头仿生装置产品成品，与作用力有关结构及材料都固定，摄像头视角的状态仅仅与各个磁感应线圈电流有关。调整各个磁感应线圈电流大小即可调整摄像头视角。

17、本发明的摄像机仿生装置的防抖运用。指的是移动的摄像机在摄影的时候由于设备抖动，导致相机平面与摄影目标夹角发生变化，也就是摄像机视角抖动。利用本发明的仿生装置及时调整视角即可轻易实现防抖的目的。本发明的仿生装置的防抖其效果比镜头平移的光学防抖技术更直接。

技术特征：

1.一种摄像头的电磁仿生装置及模组，其特征在于装置的活动面板，永磁板，弹簧，球形铰链，电磁线圈板。

2.根据权利要求1所述的活动面板，其特征在于活动面板带负载在装置内可以在一定锥形角范围自由转动。

3.根据权利要求1所述的永磁板，其特征在于永磁板的每个视角调整点带有永磁属性。

4.根据权利要求1所述的弹簧，其特征在弹簧位于装置视角调整点，弹簧的一端固定在活动板，另一端固定在装置底座支架上。

5.根据权利要求1所述的球形铰链，其特征在于球形铰链的球头球心位于模组装置的活动面板的运动中心，球形的中心为视角调整基点。

6.根据权利要求1所述的电磁线圈板，其特征在电磁线圈板的每个电磁线圈都位于装置的视角调整点，每个电磁线圈可以独立控制电流的大小和方向。

技术总结本发明提供一种摄像头的电磁仿生装置及模组，如附图所示。利用磁场的相互作用，同性相斥或异性相吸的原理，控制磁感应线圈的电流，调整感应磁场与永磁磁场的相互作用力，调整摄像头的视角模拟动物的眼球转动。本发明可以用于3D产业的3D摄影，摄像头的3D建模，实现更好的眼球仿生效果。还可以用于一般相机的画面防抖。技术研发人员：陈清四受保护的技术使用者：龙岩川净电器有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18