CN107315302B - 一种具有多自由度的电路板及防抖微型致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有多自由度的电路板及防抖微型致动器。具有多自由度的电路板包括平板及设在平板上的导电弹性单元，导电弹性单元包括：内部载板、外部载板、以及至少一个弹性连接件；外部载板上设有中空部，内部载板设置在中空部，弹性连接件设置在中空部；通过弹性连接件连接内部载板和外部载板；弹性连接件包括外连接部、与外连接部相对应的内连接部、及位于外连接部、内连接部之间的延伸部；延伸部设有外端和内端；外连接部一端连接外部载板，另一端连接延伸部的外端；内连接部的一端连接内部载板，另一端连接延伸部的内端。本发明结构简单紧凑，生产效率高，成本低，弹性结构无需折叠，便能实现多轴的弹性防抖，抗跌性好。

Description

一种具有多自由度的电路板及防抖微型致动器
技术领域
本发明涉及一种具有多自由度的电路板及防抖微型致动器。
背景技术
近年来具有拍摄功能的小型移动装置十分普及，应用范围亦不断扩展，包括航拍﹑运动相机﹑以及行车记录仪。在现有的装置中，包含至少一颗小型相机模组(Compactcamera module)。因此，模组的市场很庞大，增长亦稳步上扬。
在拍照及拍影片时，装置拍出来的照片及影片很可能受到外来振动而出现模糊或晃动，影响照片及影片质素。当振动比较激烈，或在低光情况下，这问题会更加严重。为了解决这些问题，市场上已经出现很多小型防抖技术。当中，通过机械方法补偿因振动做成的影像模糊及晃动，改进影像质素的效果最为优秀。机械方法可以是通过防抖致动器平移一组镜头，或旋转一组镜头及影像传感器，达致防抖效果。旋转式机械方法的防抖效果通常比平移式机械方法更佳。
由于旋转式防抖致动器在防抖过程中需要移动影像传感器，所以连接影像传感器的电路板需要通过能导电的弹性结构连接其他部件，让其他外部部件(例如：小型移动装置主板上的单片机及供电部件)能够和影像传感器在电路上连接及沟通，摄取图像及提供电源。
中国专利201310706020.6提供了一种图像模糊校正装置，包括：驱动电流输出单元，其被配置来输出第一驱动电流和第二驱动电流，第一驱动电流用于驱动第一校正机构，第一校正机构用于校正在垂直于光轴的第一方向上的图像模糊，第二驱动电流用于驱动第二校正机构，第二校正机构用于校正在垂直于光轴和第一方向的第二方向上的图像模糊；以及，驱动电流限制单元，其被配置来将第一驱动电流限制为第一限制值，将第二驱动电流限制为第二限制值，将第一驱动电流和第二的总和值限制为小于第一限制值和第二限制值的总和值的第三限制值，通过改变第一驱动电流的电力供应时间来改变第一限制值，并且通过改变第二驱动电流的电力供应时间来改变第二限制值。
中国专利201180028200.2公开了一种带抖动修正功能的光学单元。在带抖动修正功能的光学单元中，在可动组件即摄像单元的外周面绕光轴L的周向上隔开的多个部位设置永磁体，在固定体中设置有整体化具备多个在周向上延伸且与永磁体相对的线圈部的薄片状线圈。在片状线圈中，由于端子部朝向与永磁体相对一侧的相反侧的外侧，因此，能方便地对线圈部进行电连接。
上述技术方案的缺陷在于，电路板中的弹性结构需要折叠，其形状较长，所需空间较大，整体组装及生产工艺复杂，生产成本高，生产效率低。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种具有多自由度的电路板及防抖微型致动器，其结构简单紧凑，生产效率高，成本低，弹性结构无需折叠，便能实现多轴的弹性防抖，抗跌性好。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种具有多自由度的电路板，其包括平板及设在平板上的导电弹性单元，导电弹性单元包括：内部载板、外部载板、以及至少一个弹性连接件；
外部载板上设有中空部，内部载板设置在中空部，弹性连接件设置在中空部；弹性连接件连接内部载板和外部载板；
弹性连接件包括外连接部、与外连接部相对应的内连接部、及位于外连接部、内连接部之间的延伸部；延伸部设有外端和内端；外连接部一端连接外部载板，另一端连接延伸部的外端；内连接部的一端连接内部载板，另一端连接延伸部的内端。
本发明中通过弹性连接部将内部载板和外部载板进行连接，延伸部设置在与中空部，延伸部无需折叠，整个结构均位于平板上，结构简单，实现方便，多个弹性连接部之间相互作用，具有良好的多轴弹性。
本发明中通过设置弹性部分，当外部载板固定，内部载板活动时，保证了可动部件具有多自由度的运动，具有良好的抗跌性。
根据本发明的另一种具体实施方式，延伸部至少包括第一连接臂、第二连接臂、弯折部，第一连接臂、第二连接臂之间通过弯折部连接。其中，弯折部可以为规则的弯折部，如弧形，也可以根据实际情况进行调整。本方案中，延伸部包括但不限于两个连接臂，相邻的连接臂之间均设有弯折部，例如，延伸部还包括第三连接臂，第二连接臂与第三连接臂之间设有弯折部。
根据本发明的另一种具体实施方式，第一连接臂上的第一中线与第二连接臂上的第二中线之间设有夹角，夹角的范围为45°－135°。本方案中，中线是指穿过连接臂两端横截面中心点的线。通过设置多条连接臂，实现整个弹性部便于向与每一连接臂中线平行的方向变形，实现弹性连接部具有多轴的自由度；根据配合情况选择不同的夹角。
根据本发明的另一种具体实施方式，夹角为90°。第一连接臂与第二连接臂垂直设置。
根据本发明的另一种具体实施方式，第一连接臂、第二连接臂均为波浪形连接臂。
根据本发明的另一种具体实施方式，第一连接臂、第二连接臂均为杆状连接臂。
根据本发明的另一种具体实施方式，弹性连接件数目为3－8个，其间隔设置在内部载板、外部载板之间。优选的，弹性连接件数目为4个，其均匀的分布在中空部中。
根据本发明的另一种具体实施方式，外部载板、内部载板上均设有用于方便安装的定位机构。例如定位槽，螺纹孔、螺栓孔等。
根据本发明的另一种具体实施方式，外部载板对应外连接部的位置、内部载板对应内连接部的位置均设有圆角或倒角。通过设置圆角或倒角，便于与弹性连接部更好的连接外部载板、内部载板，达到更好的防抖效果。
本发明中，每一连接臂的中线距离连接臂的边缘的最大距离D max相较于连接臂的整体长度均较小，并且可以根据不同使用情况进行调整。
另一方面，本发明还提供一种防抖微型致动器，防抖微型致动器还包括外壳、定位座、磁石组、弹簧系统、镜头及镜头载体、影像传感器、线圈组；定位座设在外壳上，磁石组设置在外壳上，镜头载体设置在定位座上，线圈组对应磁石组设置在镜头载体的外侧；镜头设置在镜头载体上，导电弹性单元的外部载板安装在定位座上，影像传感器设置在导电弹性单元的内部载板上。
本发明中，外壳、定位座、磁石组、电路板的外部载板在致动器外部组成固定结构，弹簧系统、镜头及镜头载体、影像传感器、线圈组及电路板的内部载板组成活动结构；通过改变线圈组的电流及方向，可以改变多轴旋转自由度的磁场力矩(Magnetic Torques)，实现活动组件围绕弹簧系统中的旋转中心旋转；旋转中心的位置在运动过程中不会出现位移；当活动组件相对固定组件的旋转和外来旋转振动的方向相反，但幅度接近时，振动就会被消除，达致多轴的防抖效果，减少因振动而影响影像及图像的质素。
本发明中，通过电路板实现影像传感器与外部部件连接，如小型移动装置主板上的单片机等，实现影像传感器和单片机的电连接，以便获得图像及提供电源。
本发明中，带有导电弹性单元的电路板实现了活动结构多自由度的运动，所以电路板不会阻碍活动结构在防抖过程中的动作；电路板抵受了在跌落过程中可能出现的激烈多轴运动，具有良好的抗跌性，弹性连接部不会出现永久变形，有效的提高了致动器的可靠性。
本发明的有益之处在于：
1、电路板的弹性连接部无需折叠，实现活动结构的多轴自由度；
2、具有良好的抗跌性，增加跌落时的可靠性；
3、电路板整体设计在一个平面内，无需折叠，其结构简单，成本低；
4、简化防抖致动器的尺寸结构，降低成本。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是实施例1的一种具有多自由度的电路板的整体结构示意图；
图2是实施例1的一种具有多自由度的电路板的示意图，其显示了A-A截面；
图3是实施例1的一种具有多自由度的电路板导电弹性部分的示意图，其显示了一种受力状态；
图4是实施例1的一种具有多自由度的电路板导电弹性部分的示意图，其显示了另一种受力状态；
图5是实施例2的一种具有多自由度的电路板导电弹性部分的结构示意图；
图6是实施例3的一种具有多自由度的电路板导电弹性部分的结构示意图；
图7是实施例4的一种具有多自由度的电路板导电弹性部分的结构示意图；
图8是实施例5的一种防抖微型致动器的整体结构示意图；
图9是实施例5的一种防抖微型致动器的爆炸示意图；
图10是实施例5的一种防抖微型致动器的状态示意图；
图11是实施例5的一种防抖微型致动器的受力示意图。
具体实施方式
实施例1(电路板)
本实施例提供了一种具有多自由度的电路板，如图1－4所示，其包括平板11及设在平板11上的导电弹性单元12，导电弹性单元12包括：内部载板13、外部载板14、弹性连接件15。
其中，外部载板14上设有中空部141，内部载板13设置在中空部141，弹性连接件15设置在中空部141；弹性连接件15连接内部载板13和外部载板14；外部载板14与内部载板13呈“回”字型设置。
弹性连接部15数目为四个，每一弹性连接部15均包括外连接部151、与外连接部151相对应的内连接部152、及位于外连接部151、内连接部152之间的延伸部153；延伸部153设有外端和内端；外连接部151一端连接外部载板14，另一端连接延伸部153的外端；内连接部152的一端连接内部载板13，另一端连接延伸部153的内端。
延伸部153包括第一连接臂154、第二连接臂155、弯折部156，第一连接臂154、第二连接臂155之间通过弯折部156连接；第一连接臂154、第二连接臂155均为杆状连接臂；弯折部156为弧形；第一连接臂154上的第一中线157与第二连接臂155上的第二中线158之间设有夹角，夹角为90°。
本实施例中，每一连接臂的中线距离连接臂的边缘的最大距离D max相较于连接臂的整体长度均较小，并且可以根据不同使用情况进行调整。
本实施例中，外部载板14为正方形，具有四个侧边，相邻侧边的位置设有倒角141，外连接部151连接倒角142所在的位置，便于生产。内部载板13为正八边形，内连接部152连接其中一个侧边，内连接部152垂直连接内部载板13。
如图3所示，弹性连接部15间隔设置在中空部141，相互垂直设置的第一连接臂154、第二连接臂155实现了内部载板13多个自由度运动，提供了内部载板13运动时所需要的弹性及变形；外部载板14固定，当内部载板13向y(+)方向移动时(即移动方向和第一中线157垂直，但是和第二中线158平行)，第一连接臂154会弯曲变形，但是第二连接臂155接近没有出现变形，即第一连接臂154提供了内部载板13向y(+)方向移动时所需要的变形。
如图4所示，外部载板14固定，当内部载板13向x(－)方向移动时(即移动方向和第二中线158垂直，但是和第一中线157平行)，第二连接臂155会弯曲变形，但是第一连接臂154接近没有出现变形，即第二连接臂155提供了内部载板13想x(－)方向移动时所需要的变形。
本实施例中所提供的电路板，可以实现内部载板多个自由度的运动，电路板的弹性连接部无需折叠，便能实现活动结构的多轴自由度；电路板整体设计在一个平面内，无需折叠，其结构简单，成本低。
实施例2(电路板)
本实施例与实施例1的区别在于，如图5所示，弹性连接部25的形状不同，弹性连接部25与内部载板23、外部载板24的连接位置也不相同；外连接部251垂直连接外部载板24其中一个侧边的中央部分，内连接部252垂直连接内部载板23的一个侧边，其中，外连接部251与内连接部252垂直设置。
实施例3(电路板)
本实施例与实施例1的区别在于，如图6所示，弹性连接部35的形状不同，弹性连接部35与内部载板33、外部载板34的连接位置也不相同；弹性连接部35中，第一连接臂354、第二连接壁355为波浪形，波浪形凸起沿平行于内部载板33、外部载板34所在平面的方向设置。其中，外连接部351垂直连接外部载板34其中一个侧边的中央部分，内连接部352垂直连接内部载板33的一个侧边，其中，外连接部351与内连接部352垂直设置。
本实施例中，连接臂的中线距离连接臂的边缘的最大距离D max相较于连接臂的整体长度均较小，并且可以根据不同使用情况进行调整。
实施例4(电路板)
本实施例与实施例1的区别在于，如图7所示，外部载板44上设有用于安装定位的螺栓孔441，外部载板44上一个侧边开有槽442，用于连接或者定位；内部载板43上不相邻的侧边上均设有限位槽431，方便该电路板的安装使用。
实施例5(防抖微型致动器)
本实施例提供了一种防抖微型致动器，如图8－11所示，其包括外壳51、定位座52、磁石组53、弹簧系统54、带有导电弹性单元的电路板55、镜头56及镜头载体57、影像传感器58、线圈组59；外壳包括上壳体511、下壳体512，定位座52设在外壳51上，磁石组53设置在外壳51上，镜头载体57设置在定位座52上，线圈组59对应磁石组53设置在镜头载体57的外侧；镜头56设置在镜头载体57上，导电弹性单元的外部载板安装在定位座52上，影像传感器58设置在导电弹性单元的内部载板上。
如图10－11所示，通过改变线圈组的电流及方向，可以改变多轴旋转自由度的磁场力矩，实现包含镜头及影像传感器等活动的零部件围绕弹簧系统中的旋转中心旋转；旋转中心的位置在运动过程中不会出现位移；当活动的零部件相对固定的部件的旋转和外来旋转振动的方向相反，但幅度接近时，振动就会被消除，实现防抖效果，减少因振动而影响影像及图像的质素。
本实施例中，活动零部件旋转时，内部载板也进行旋转，此时外部载板固定，电路板上的导电弹性单元的弹性连接部发生变形，满足旋转的需要，实现了活动零部件多自由度的运动，达到了良好的防抖效果；整个结构具有良好的抗跌性，增加跌落时的可靠性。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种具有多自由度的电路板，其包括平板及设在所述平板上的导电弹性单元，其特征在于，所述导电弹性单元包括：内部载板、外部载板、以及至少一个弹性连接件；
所述外部载板上设有中空部，所述内部载板设置在所述中空部，所述弹性连接件设置在所述中空部；通过所述弹性连接件连接所述内部载板和所述外部载板；
所述弹性连接件包括外连接部、与所述外连接部相对应的内连接部、及位于所述外连接部、所述内连接部之间的延伸部；所述延伸部设有外端和内端；所述外连接部一端连接所述外部载板，另一端连接所述延伸部的外端；所述内连接部的一端连接所述内部载板，另一端连接所述延伸部的内端。
2.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述延伸部至少包括第一连接臂、第二连接臂、弯折部，所述第一连接臂、所述第二连接臂之间通过所述弯折部连接。
3.如权利要求2所述的电路板，其特征在于，所述第一连接臂上的第一中线与所述第二连接臂上的第二中线之间设有夹角，所述夹角的范围为45°-135°。
4.如权利要求3所述的电路板，其特征在于，所述夹角为90°。
5.如权利要求2所述的电路板，其特征在于，所述第一连接臂、所述第二连接臂均为波浪形连接臂。
6.如权利要求2所述的电路板，其特征在于，所述第一连接臂、所述第二连接臂均为杆状连接臂。
7.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述弹性连接件数目为3-8个，其间隔设置在所述内部载板、所述外部载板之间。
8.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述外部载板、所述内部载板上均设有用于方便安装的定位机构。
9.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述外部载板对应所述外连接部的位置、所述内部载板对应所述内连接部的位置均设有圆角或倒角。
10.一种采用权利要求1-9之一所述电路板的防抖微型致动器，其特征在于，所述防抖微型致动器还包括外壳、定位座、磁石组、弹簧系统、镜头及镜头载体、影像传感器、线圈组；所述定位座设在所述外壳上，所述磁石组设置在所述外壳上，所述镜头载体通过所述弹簧系统设置在所述定位座上，所述线圈组对应所述磁石组设置在所述镜头载体的外侧；所述镜头设置在所述镜头载体上，所述导电弹性单元的外部载板安装在所述定位座上，所述影像传感器设置在所述导电弹性单元的内部载板上。
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