一种防相机频闪装置
阅读说明：本技术 一种防相机频闪装置 (Device for preventing camera from stroboscopic ) 是由 肖兵 黄昌松 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明属于防相机频闪技术领域,公开了一种防相机频闪装置,设于相机模组的镜头前方,所述防相机频闪装置包括减光片模块,减光片模块上连接有运动机构,所述减光片模块内滑动设有多组减光片组件,所述减光片模块上和运动机构上设有同轴的透光孔,所述减光片模块包括导轨板和减光片组件,导轨板上设有导向槽,减光片组件设于导向槽内,运动机构驱动减光片组件在导向槽内滑动。本申请提供的装置可以避免产生相机频闪,且画面亮度比较自然,既能避免相机频闪又能在不同场景兼顾画面效果,不会产生过曝。同时,该装置结构紧凑,尺寸小,结构简单,适合在手机、电脑、智能电视设备、数字会议设备等领域的相机模块中广泛应用。(The invention belongs to the technical field of camera stroboscopic prevention, and discloses a camera stroboscopic prevention device which is arranged in front of a lens of a camera module and comprises a dimmer module, wherein a movement mechanism is connected onto the dimmer module, a plurality of groups of dimmer assemblies are arranged in the dimmer module in a sliding manner, coaxial light transmitting holes are formed in the dimmer module and the movement mechanism, the dimmer module comprises a guide rail plate and the dimmer assemblies, a guide groove is formed in the guide rail plate, the dimmer assemblies are arranged in the guide groove, and the movement mechanism drives the dimmer assemblies to slide in the guide groove. The device that this application provided can avoid producing the camera stroboflash, and picture luminance is more natural, can avoid the camera stroboflash and can compromise the picture effect in different scenes again, can not produce overexposure. Meanwhile, the device has compact structure, small size and simple structure, and is suitable for being widely applied to camera modules in the fields of mobile phones, computers, intelligent television equipment, digital conference equipment and the like.)
技术领域
本发明涉及防相机频闪
技术领域
，具体涉及一种防相机频闪装置。背景技术
相机频闪，也叫工频闪烁、电力线闪烁，英文Power-line flicker。相机频闪是相机在电力光源环境下拍摄、录像时常见的一种物理现象。
由于我国交流电频率为50Hz，英美等国家交流电频率为60Hz，相应的能量变化频率分别为100Hz、120Hz。白炽灯和一些日光灯工作过程中会以相应的交流电能量变化频率明暗闪烁，但由于闪烁频率超过人眼感知范围，所以这种闪烁不能直接被人察觉。而在这种场景下使用手机、笔记本电脑等设备进行相机拍摄或录像，则有可能看到这种闪烁。通过相机能看到这种频闪的原因：手机、笔记本电脑使用的相机sensor（传感器）通常为CMOS图像传感器，CMOS图像传感器实际是逐行曝光的（卷帘快门），不同行之间虽然曝光时间都一样，但曝光的开始点是不同的，导致不同行所接受到的能量是不一定相同的。当下摄像头越来越多地采用高清、高速摄像头，其sensor曝光采样频率可以很高，当该频率大于灯光闪烁的频率且不是后者整数倍时，sensor不同行就可能采集到环境明暗交替不同时刻的画面，此时我们就会在相机画面中看到明暗相间的条纹，即相机频闪。
CMOS图像传感器在手机、电脑、智能电视、数字会议设备、安防设备、车载设备、医疗设备、军用设备、航空设备中被广泛使用，这些CMOS图像传感器大部分都是采用滚动式的逐行曝光方式；在大部分使用环境中，常采用交流电供电的照明灯具，比如白炽灯和部分日光灯，相机在这种光源环境下拍摄、录像时，极易出现相机频闪，严重影响成像质量，具有非常差的用户体验。
现有技术一般采用以下策略解决相机频闪问题：第一种解决方案是改变光源环境：比如拉上窗帘使相机对暗处测光，关闭造成频闪的灯源或者更换造成频闪的灯光设备；但是此种方法 需用户介入，体验不好，甚至用户未必接受。第二种解决方案是更换相机模组型号：不同型号的相机模组sensor参数有一定差异，在某些场景下出现频闪的几率也就不同，故理论上可以选择出现频闪概率更低的模组来替换；但是更换sensor型号意味着厂商需要变更设计方案、成本计划，甚至会牺牲原有sensor的优良特性；而且更换后只是出现频闪的场景相对少一些，但并不能从根本上避免频闪。第三种解决方案是从软件方面调整相机sensor曝光参数：比如将曝光时间设定为1/100s的整数倍（相应交流电源为50Hz）或者增加EV直至频闪消失；此种方法能消除频闪但会造成画面过曝。上述三种方案虽然能解决现有频闪问题，但是都存在较大的缺陷。因此人们逐渐开发出通过降低相机模组进光量来防止相机频闪。但是人们一般采用相机镜头前端配置1个电子减光镜（电子ND镜）或可变光圈降低进光量，但电子减光镜一般应用于高端专业相机设备，成本极高，不易普及；限于成本和尺寸限制，手机、电脑等设备的相机模块添加可变光圈难度高，并不普遍（比如三星Galaxy S9/S9 Plus两档光圈，实际相当于多了一个大光圈用以提升暗光画质，而小光圈则是普通光圈，并不能避免频闪）。因此，开发出一种结构简单，尺寸小，操作方便，成本低廉的防相机频闪装置具有广阔的市场前景。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种结构简单、控制方便的防相机频闪装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种防相机频闪装置，包括减光片模块，减光片模块上连接有运动机构，所述减光片模块内滑动设有多组减光片组件，所述减光片模块上和运动机构上设有同轴的透光孔，所述减光片模块包括导轨板和减光片组件，导轨板上设有导向槽，减光片组件设于导向槽内，运动机构驱动减光片组件在导向槽内滑动。
进一步地，所述运动机构包括轮盘，轮盘下方设有驱动槽，减光片组件上设有限位件，限位件和驱动槽形成凸轮机构。
进一步地，所述轮盘为齿轮盘，所述驱动槽由超过3/4圆弧槽和一段凹向轮盘圆心的自由曲线槽组成。
进一步地，所述导向槽内设有2i+1个工位，包括一个中心工位和2i个固定工位，减光片模块上至多设有2i组不同透光度的减光片组件，i为自然数，不需要减光时，减光片组件处于固定工位上，当需要减光时，相应的减光片组件在运动机构的作用下滑动至透光孔进行减光。
进一步地，所述导向槽为十字形或一字形；当导向槽为十字形时，导向槽内形成5个工位，所述的减光片组件至多为4组，减光片组件设于导向槽的工位内；
当导向槽为一字形时，导向槽内形成3个工位，所述的减光片组件至多为2组，减光片组件设于导向槽相应的工位内。
进一步地，十字形的导向槽的横轴和纵轴的长度相等，且横轴和纵轴的长度为减光片组件长度的3倍。
或者，一字形的导向槽的横轴长度为减光片组件长度的3倍。
进一步地，所述减光片组件包括减光片支撑框,减光片支撑框内嵌有减光片，限位件设于减光片支撑框上表面，减光片组件与导向槽滑动配合，减光片组件在凸轮机构的作用下沿导向槽做往复滑动。
进一步地，所述限位件为向上的圆柱凸台，圆柱凸台设于减光片支撑框上远离减光片的一端上方。所述圆柱凸台与减光片支撑框为一体化结构，增加了减光片组件的强度，还有利于加工制造。
进一步地，所述轮盘上方设有轮盘盖板，轮盘盖板与轮盘旋转配合；所述轮盘盖板的边缘与导轨板固定连接，中间留有空隙，作为轮盘的转动空间。
进一步地，所述轮盘的直径大于轮盘盖板和导轨板的边长，所述轮盘的直径小于轮盘盖板和导轨板的对角线长，轮盘的部分轮齿伸出轮盘盖板后与电机的传动部件啮合，电机驱动轮盘转动。
进一步地，所述导轨板、轮盘和轮盘盖板中心处均设有同直径且同轴的通孔，所有通孔构成透光孔，透光孔的直径孔径不小于相机模组镜头可视直径。
进一步地，所述轮盘未设驱动槽的一面中心设有沉头孔或圆形凸台，支承轮盘且便于轮盘绕中轴线旋转；所述轮盘盖板的一面绕通孔外缘设有圆形凸台或沉头，与轮盘相应的沉头孔或圆形凸台相配合。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）将本申请的装置设于相机模组前方，对于不同的亮度环境，通过机械的方式更换减光片模块，进而控制相机模组进光量。对于高亮场景，通过施加透光率更低减光片来减少进光量（此时相机sensor会相应地自动增加曝光时间），从而避免产生相机频闪，且画面亮度比较自然，既能避免相机频闪又能在不同场景兼顾画面效果，不会产生过曝。
（2）透光孔与相机模组sensor光轴同轴，但减光片中心与光轴的相对位置是随着轮盘转动而变化，从而实现不同的进光量，以便适用于不同的环境。
（3）当导向槽为十字形时，形成了5个工位，实现5种透光状态即一个全透光状态和4个减光状态；当导向槽为一字形时，形成了3个工位，实现3种透光状态即一个全透光状态和2个减光状态。
（4）本申请的导向槽的长度和/或宽度为减光片组件的整数倍，尤其当导向槽为十字形时，其纵轴和横轴的长度均为减光片组件的3倍并平均分为3个工位，其交叉处形成中心工位，每个工位的体积与减光片组件的体积相等，工位紧凑，减小了整个设备的尺寸。
同时，本申请通过驱动槽与减光片组件的限位件配合形成凸轮结构，驱动减光片组件在导向槽内平缓滑动，由轮盘的旋转运动驱动不同减光片组件依次在导向槽内做往复平移滑动，减光片组件只需要实现与导向槽的滑动配合即可，通过控制轮盘的机械转动带动减光片组件在滑动槽内移动，减光片上无需设置其他控制结构或驱动结构，结构简单，方便控制，可靠性高，易于实现和应用，本申请能满足尺寸小、成本低的要求，适合在手机、电脑、智能电视设备、数字会议设备等领域的相机模块中广泛应用。
附图说明
图1为防相机频闪装置的爆炸图；
图2为防相机频闪装置的三维结构示意图；
图3为防相机频闪装置的主视图；
图4为防相机频闪装置的俯视图；
图5为导轨板的三维结构示意图；
图6为减光片支撑框的三维结构示意图；
图7为轮盘的俯视图；
图8为轮盘朝向和工位分布图。
图中：导轨板1，减光片组件2，减光片21，减光片支撑框22，限位件23；轮盘3，轮盘盖板4，螺钉5，相机模组6，驱动槽7，导向槽8。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的解释说明。
实施例1
一种防相机频闪装置，如图1-图7所示，包括减光片模块和运动机构。该防相机频闪装置固定于相机模组6的镜头前方或者正上方，相机模组6和减光片模块均与MCU连接，运动机构由MCU控制，可以推动减光片组件2滑动。减光片模块包括导轨板1和减光片组件2，减光片组件2与导轨板滑动配合。减光片模块设于运动机构下方，靠近相机模组6，减光片模块底部（即导轨板底部）与相机模组6的镜头有一定间隙，该间隙需保证相机模组6对焦时镜头推至最远点时，镜头外缘不与减光片21模块接触。
运动机构包括微型驱动电机、齿轮状的轮盘3（由微型步进电机驱动）和轮盘3上方的轮盘盖板4，轮盘盖板4与轮盘3旋转配合。轮盘3设于减光片模块上方，其结构如图7所示，轮盘3下方设有驱动槽7，减光片组件上设有限位件23，限位件23的顶端伸入驱动槽7，驱动槽7由超过3/4圆弧槽和一段凹向轮盘圆心的自由曲线槽组成，限位件23与轮盘下方的驱动槽7配合，组成凸轮机构，通过驱动槽7限定减光片组件2的滑动轨迹。
导轨板1的结构如图5所示，导轨板1远离相机模组6的一侧设有十字形导向槽8，导向槽8的长度和宽度等于或稍小于导轨板的宽度和宽度相等（即4个端部与导轨板1的边缘平齐或者导向槽8与导轨板1边缘之间有隔板），减光片组件2滑动设于导向槽8内，施加较小的力度，减光片组件就可以在导向槽内滑动。十字形的导向槽8的纵向和横向长度均为减光片组件长度的3倍，纵向和横向交叉后形成左右2个横向、上下2个纵向合计4个固定工位，还有一个位于中心（交叉位置）的移动工位，一共形成5个工位，这五个工位相连接，且每个工位的面积均等于减光片组件2的面积。导向槽8内至多设有四组透光度不同但尺寸相同的减光片组件2，四组、三组和二组均可。本实施例以四组减光片组件2为例，但不限于四组减光片组件2，初始时，四组减光片组件2分别设于导向槽8内其中4个固定工位内，运动机构驱动减光片组件2滑动至中心的移动工位（即移动到镜头正前方）或者远离中心的移动工位（复位）。工作过程中，施加至少0个、至多1个减光片21以控制相机进光量：对于易发生频闪的高亮环境，施加1个减光片21以降低进光量，环境越亮则施加透光率越低的减光片21；而对于非所述高亮环境，则不施加减光片21。
减光片组件2包括减光片支撑框22和减光片21。减光片支撑框22的结构如图6所示，减光片支撑框22上侧面设有凹槽，凹槽一端设有开口或者不设开口，减光片21嵌设于凹槽内。当凹槽一端开口时，沿开口方向施加外加作用力，可以将减光片21从凹槽中推出，方便更换减光片21。减光片支撑框22上也可以不设凹槽，直接通过粘胶等方式将减光片21固定在减光片支撑框22上。
限位件23设于减光片支撑框22上远离减光片21的一端上方，限位件23和减光片支撑框22为一体化结构。限位件23与运动机构的驱动槽7配合使用，形成凸轮机构并对减光片组件2施加驱动力驱动减光片组件2沿导向槽滑动，限位件23可以是直圆柱形凸台也可以是上大下小的阶梯圆柱凸台，限位件23不仅可以带动减光片组件2移动，还可以防止减光片组件2从导向槽内滑落。四组减光片21的透光率组合可以为50%、25%、12.5%、6.25%（对应ND2、ND4、ND8、ND16），也可以是其他组合，比如分别为80%、60%、40%、20%，也可以为其他值，比如85%、65%、45%、25%，各个减光片可以按照比例递减，也可以不按照比例递减。
轮盘3未设滑动槽7的一面中心设有沉头孔（孔径大于通心孔）或圆形凸台，用于支承轮盘3且便于轮盘3绕中轴线旋转。轮盘盖板4的一面绕通心圆孔外缘设有圆形凸台（或沉头孔），可与轮盘3相应的沉头孔（或圆形凸台）相配合。
轮盘盖板4的边缘处设有凸起的圆柱，圆柱内设有螺栓孔，导轨板上设有与其对应的螺栓孔；或者，轮盘盖板4的边缘处设有螺栓孔，导轨板上设于与其配合的凸起圆柱，凸起圆柱内设有螺栓孔，然后轮盘盖板4通过螺钉5固定在导轨板1上，为安装轮盘预留相应的空间。
其中，轮盘3的直径大于轮盘盖板4和导轨板1的边长，轮盘3的直径小于轮盘盖板4和导轨板1的对角线长，仅需保证轮盘3的部分轮齿伸出轮盘盖板4，与微型步进电机啮合。
导轨板1、轮盘3和轮盘盖板4中心处均设有同直径且同轴的通孔，3个通孔构成贯穿整个防相机频闪装置的透光孔，透光孔的轴线与相机镜头轴线重合；透光孔的直径孔径不小于相机模组6镜头可视直径。
另外，本实施例提供的防相机频闪装置可以嵌在相应设备（比如手机、电脑、商显设备）上的相机的共用底座上，也可以另外添加支撑座，还可以通过卡口、盖板或者粘胶的方式进一步固定。减光片模块中的导轨板或轮盘盖板用于支承，也可以在导轨板底侧设置卡槽，卡设在相机模组6镜头上，保持一定的间隙即可。
上述防相机频闪装置的具体工作过程为：
如图7所示，导向槽8内的 5个工位分别记为P0、P1、P2、P3、P4，其中P0指位于镜头前方的移动工位现编号左、上、右、下4个减光片组件2依次为2-I、2-II、2-III、2-IV，且透光率依次降低，四个减光片21的透光率依次为50%、25%、12.5%、6.25%。其中P0表示不施加减光片，P1、P2、P3、P4依次表示施加了4个减光片21其中之一。由于不施加减光片21时透光率等效为100%，故5个可调挡位也对应有5种透光率。
微型驱动电机驱动轮盘3做机械转动，然后轮盘的3的驱动槽7随着轮盘3转动，当相应功的减光片组件的限位件23位于驱动槽7的大圆弧区域时，由于圆弧段的半径不变，限位件不移动，减光片组件2的位置不改变。
当某一减光片组件2的限位件23开始进入自由曲线槽时，由于自由曲线槽距离轮盘3圆心的距离改变，限位件被迫向轮盘3中心移动，由于导向槽8是直线设置，减光片组件2受导向槽限制，轮盘3转动时，驱动槽7与限位件23形成的凸轮机构驱动减光片组件2在各自导轨（或导向槽）中做平移直线滑动，直至移动至导向槽的中心工位时，轮盘停止转动；当减光结束后，限位件23在自由曲线槽的作用下，远离轮盘3圆心，减光片组件2沿着导向槽8滑动至固定工位，实现复位。
具体的，如图7和图8所示，各减光片组件2的行程范围依次为：减光片组件2-I由P1至P0，减光片组件2-II由P2至P0，减光片组件2-III由P3至P0，减光片组件2-IV由P4至P0。当减光片组件2滑动至P0处时相应的减光片21刚好位于减光片模块通孔中心，即遮罩在相机模组6镜头正上方；当减光片21滑动至远离P0的工位时，则处于复位状态。驱动槽曲线C由超过3/4大圆弧和一段内凹的自由曲线构成，曲线C离中心点最远距离与最近距离之差恰好与各减光片组件2的行程范围相等。
MCU不断从相机模组获取环境参数（比如曝光时间、EV等）来判断场景，然后针对不同场景控制微型步进电机带动轮盘3旋转，改变减光片模块中的减光片状态，进而调整相机模组sensor进光量。当轮盘3朝向（如图8箭头方向）D0、D2、D4或D6时，各减光片组件2均处于复位状态，即无减光片21遮罩相机模组6镜头，此时透光率为100%。如果需要减光时，驱动电机驱动轮盘3转动，当轮盘3由D0转至D1，驱动槽与限位件23形成的凸轮机构驱动减光片组件2-I由P1沿直线滑动至P0，当轮盘3由D1转至D2，凸轮机构驱动减光片组件2-I由P0沿直线退回至P0；轮盘3继续转动，能依次带动减光片组件2-II、2-III、2-IV移动至P0再复位，直到满足需求的减光片组件2转动至中心工位P0处时，轮盘3停止转动，拍摄结束，轮盘3控制减光片组件2复位。轮盘3运动过程中，至多有1个减光片21遮罩相机模组6镜头，实现防相机频闪作用。
实施例2
一种防相机频闪装置，与实施例1的不同之处在于：导向槽为一字型，设有3个移动工位，包括位于两端的2个固定工位和一个中心工位；导向槽内设有两组组减光片组件2，导向槽的长度为减光片组件长度的3倍；轮盘3的驱动槽7曲线C由超过3/4大圆弧和一段内凹的自由曲线构成，曲线C离中心点最远距离与最近距离之差恰好与各减光片组件2的行程范围相等。其余部件与实施例1相同。
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