CN117597938A - 致动器组件 - Google Patents

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CN117597938A
CN117597938A CN202280042397.3A CN202280042397A CN117597938A CN 117597938 A CN117597938 A CN 117597938A CN 202280042397 A CN202280042397 A CN 202280042397A CN 117597938 A CN117597938 A CN 117597938A
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安德鲁·本杰明·辛普森·布朗
罗宾·爱丁顿
罗伯特·兰霍恩
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Abstract

一种致动器组件,包括:支撑结构(4),该支撑结构包括第一印刷电路板PCB(10);图像传感器组件(12),该图像传感器组件包括第二PCB(9)和具有光敏区域(7)的图像传感器(6),其中图像传感器组件(12)被支撑在支撑结构(4)上,以允许图像传感器组件(12)相对于支撑结构(4)移动;以及电互连器(51),该电互连器被配置成将第一PCB(10)电连接到第二PCB(9);其中当沿着第一PCB(10)在其中延伸的平面中的至少一个方向观察时,第一PCB(10)和第二PCB(9)重叠。

Description

致动器组件
领域
本发明涉及一种致动器组件,特别是一种用于实现光学图像稳定(OIS)的致动器组件。
背景
在摄像机中,OIS的目的是补偿摄像机抖动,即通常由用户手移动引起的摄像机振动,其降低由图像传感器捕获的图像的质量。机械OIS通常涉及通过诸如陀螺仪传感器的振动传感器检测振动,并基于检测到的振动来控制调节摄像机设备以补偿振动的致动器装置。
使用机械OIS技术的许多致动器装置是已知的,并成功地应用于相对较大的摄像机设备(诸如数字静态摄像机)中,但难以微型化。摄像机在广泛的便携式电子设备(例如移动电话和平板电脑)中已经变得非常普遍,并且在许多这样的应用中,摄像机的微型化是重要的。微型摄像机设备中的部件的非常紧密的封装给在期望的封装中添加OIS致动器带来了很大的困难。
WO-2017/072525公开了一种安装在载体上的图像传感器,该载体通过平面轴承(plain bearing)悬挂在支撑结构上,平面轴承允许载体和图像传感器相对于支撑结构在横向于图像传感器的光敏区域的任何方向上移动。包括多根SMA线的致动器组件被布置成相对于支撑结构移动载体和图像传感器,以提供由图像传感器捕获的图像的OIS。
图像传感器在使用期间可能生成热量。如果图像传感器过热,则其性能可能受到损害。如果超过图像传感器的最高工作温度,则图像传感器可能停止正常工作或可能被迫断电。除其他事项外,本发明涉及降低图像传感器过热的可能性的致动器组件。
概述
根据本发明的一个方面,提供了一种致动器组件,该致动器组件包括:支撑结构,该支撑结构包括第一印刷电路板PCB;图像传感器组件,该图像传感器组件包括第二PCB和具有光敏区域的图像传感器,其中图像传感器组件被支撑在支撑结构上,以允许图像传感器组件相对于支撑结构移动;以及电互连器,该电互连器被配置成将第一PCB电连接到第二PCB;其中第一PCB和第二PCB在垂直于第一PCB在其中延伸的平面的方向上重叠。短语“第一PCB和第二PCB在垂直于第一PCB在其中延伸的平面的方向上重叠”意味着,例如,第一PCB和第二PCB在被投影到垂直于第一PCB在其中延伸的平面的轴线上时重叠。换句话说,当沿着第一PCB在其中延伸的平面中的至少一个方向观察时,第一PCB和第二PCB重叠。
通过使PCB在致动器组件的主轴线方向上的空间中重叠,PCB可以彼此电连接,而不需要第一PCB配合到在第二PCB和支撑结构之间的间隙中。这有助于减小图像传感器和支撑结构之间的距离。因此,支撑结构可以更好地充当散热器,从而将热量从图像传感器散发出去。这有助于降低图像传感器过热的可能性。附加地或可替代地,可以减小致动器组件的高度。
致动器组件还可以用于移动除图像传感器以外的电子部件。因此,根据本发明的另一方面,提供了一种致动器组件,该致动器组件包括:支撑结构,该支撑结构包括第一PCB;电子组件,该电子组件包括第二PCB和电子部件,其中电子组件被支撑在支撑结构上,以允许电子组件相对于支撑结构移动;以及电互连器,该电互连器被配置成将第一PCB电连接到第二PCB;其中当沿着第一PCB在其中延伸的平面中的至少一个方向观察时,第一PCB和第二PCB重叠。
附图简述
现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的某些实施例,在附图中:
图1是包括致动器组件的摄像机设备的示意性横截面图;
图2是包括滚子轴承(roller bearing)的致动器组件的横截面图;
图3是致动器组件的互连PCB的下侧的平面图;
图4是从上面看致动器组件的平面图;
图5是致动器组件的可替代布置的横截面图;
图6是致动器组件的另一可替代布置的平面图;
图7是致动器组件的另一可替代布置的横截面图;
图8是示出互连件可以如何用于将图像传感器组件偏压在支承件上的示意图;
图9是致动器组件的另一个可替代布置的横截面图;
图10是从上面看致动器组件的另一可替代布置的平面图;
图11是具有展开的PCB的图10中所示致动器组件的平面图;
图12是图10中所示的致动器组件的布置的横截面图;
图13是图10中所示的致动器组件的可替代布置的横截面图;
图14是致动器组件的另一可替代布置的横截面图;并且
图15是具有展开的PCB的图14中所示致动器组件的平面图。
详细描述
致动器组件的结构
图1中示出了包含根据本发明的致动器组件2的摄像机设备1,图1是沿着光学轴线O截取的横截面图。在所描绘的实施例中,致动器组件2是传感器移位组件。摄像机设备1将被包含在诸如移动电话或平板电脑的便携式电子装置中。因此,微型化是一个重要的设计准则。
图2至图4详细示出了致动器组件2,图2是致动器组件2的侧视图,图3是致动器组件2的互连的第一PCB和第二PCB 9、10的下侧视图;以及图4是致动器组件2的平面图。为了清楚起见,图2和图4省略了下面描述的电互连件51。图3中所示的线A-A是沿其截取图2中所示的横截面图的线。该线不与电互连件51相交。因此,电互连件51未在图2中示出。可以先制造致动器组件2,并且然后将致动器组件2与摄像机设备1的其他部件组装在一起。
致动器组件2包括支撑结构4。支撑结构4包括第一印刷电路板(PCB)10。在支撑结构4上支撑有图像传感器组件12。图像传感器组件12包括具有光敏区域7的图像传感器6,并且通常还包括第二PCB 9。图像传感器6相对于第二PCB 9固定。例如,图像传感器6可以安装在第二PCB 9上。当包含到摄像机设备1中时,光敏区域7与光学轴线O对准并垂直于光学轴线O。图像传感器6捕获图像,并且可以是任何合适的类型,例如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)器件。像常规的那样,图像传感器6具有矩形光敏区域7。光敏区域7可以包括像素阵列。在不限于本发明的情况下,在该示例中,摄像机设备1是其中光敏区域7具有最大20mm的对角线长度的微型摄像机。
可选地,图像传感器6和电互连器51之间的电连接至少部分地由第二PCB 9形成。第二PCB用于在图像传感器6和第一PCB 10之间传递诸如数据信号和功率信号的信号。附加地,第二PCB 9可以包括电子部件,该电子部件被配置成作用于由图像传感器6输出的信号。例如,第二PCB 9可以包括诸如电容器的电气部件。可能期望尽可能多地减小图像传感器6和这样的电子部件之间的距离,在这种情况下,期望在第二PCB 9中而不是在第一PCB 10中提供这样的电子部件。图像传感器6与第二PCB 9之间的距离小于图像传感器6与第一PCB10之间的距离。
第一PCB 10被配置成从第二PCB 9收集信号,并向第二PCB 9提供信号。第一PCB10促进收集用于连接到外部装置(例如,移动电话)的信号。
可选地,图像传感器组件12的第二PCB 9用作移动板。图像传感器6可以安装在移动板上。
尽管移动板可以仅包括第二PCB 9,但是可选地,移动板可以包括其他层,该其他层可以附接到第二PCB 9或与第二PCB 9层压。
可选地,支撑结构4包括支撑板5,支撑板5可以由片材料形成,片材料可以是金属,例如钢(诸如不锈钢)或铜或铜合金。
尽管在该示例中支撑结构4包括单个支撑板5,但可选地,支撑结构4可以包括可附接到支撑板5或与支撑板5层压的其他层。
支撑结构4还包括可以形成边缘部(rim portion)的第一PCB 10。第一PCB 10可以固定到支撑板5的前侧并至少部分地围绕支撑板5延伸。第一PCB 10可以具有中心孔11。
摄像机设备1和/或其中集成了摄像机设备1的便携式电子装置包括集成电路(IC)芯片30和陀螺仪传感器31,在所示的示例中,集成电路(IC)芯片30和陀螺仪传感器31固定在支撑板5的后侧上。在IC芯片30中实施下面进一步描述的控制电路。
图像传感器组件12以允许图像传感器组件12相对于支撑结构4在横向于光敏区域7(即,光学轴线O的横向并平行于光敏区域7在其中延伸的平面)的任何方向上移动的方式支撑在支撑结构4上。因此,图像传感器组件12可以以抑制图像传感器组件12在垂直于光敏区域7的方向上移动的方式被支撑。图像传感器组件12还以允许图像传感器组件围绕平行于光学轴线O(即,平行于与光敏区域在其中延伸的平面正交的任何轴线)的任何轴线旋转的方式支撑在支撑结构4上。因此,图像传感器组件12可以以抑制图像传感器组件12围绕平行于光敏区域7的任何轴线倾斜或旋转的方式被支撑。
WO-2017/072525公开了用于以允许上述移动的方式将图像传感器组件支撑在支撑结构上的平面轴承的使用。这样的平面轴承包括两个支承表面,这两个支承表面相互支承,允许相对滑动运动。这样的平面轴承可以是紧凑的并且有助于图像传感器组件和支撑结构之间的热传递。然而,在某些应用中,与其中提供平面轴承的布置相比,可能期望减小图像传感器组件和支撑结构之间的摩擦。
在所示的实施例中,图像传感器组件12通过支承装置110(下面描述)支撑在支撑结构4上,使得在图像传感器组件12和支撑结构4之间形成间隙104。间隙104形成在图像传感器组件12的背离光敏区域7的一侧,特别是在垂直于光敏区域7的方向上形成。特别地,间隙104形成在图像传感器组件12和支撑板5之间。
互连件
图3是第一PCB 10和第二PCB 9的下侧的平面图。图3可以是图2(或图5、图7或图9)所示的致动器组件2的下侧视图,其中移除了支撑板5和支承装置110。
如图3所示,致动器组件2包括电互连器51。电互连器51被配置成将第一PCB 10电连接到第二PCB 9。电互连器51可以被配置成在第一PCB 10和第二PCB 9之间传送数据。例如,由图像传感器6获取的图像数据可以经由电互连器51从第二PCB 9传送到第一PCB 10。电互连器51可以被配置成从第一PCB 10到第二PCB 9为图像传感器6供应功率。通常,电互连器51被配置成在第一PCB 10和第二PCB 9之间的任一方向上传送诸如功率和数据的电信号。电互连器51还可以被配置成从第一PCB 10到第二PCB 9传送用于驱动SMA线40的信号(或为用于驱动SMA线40的信号提供公共返回路径)。
如图3所示,可选地,电互连器51包括多个金属挠曲件。电互连器51可包括多组挠曲件。每组挠曲件通常用于在第二PCB 9和第一PCB 10的相应侧之间提供电连接。每组中的挠曲件的数量可以是一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个。尽管未在图3中示出,可选地,给定组内的挠曲件被布置为彼此处于相同定向。例如,一组内的挠曲件可彼此平行。挠曲件的组的数量可以是一个、两个、三个、四个或多于四个。例如,如下所述,参考图6,在可替代的布置中,第一PCB 10可以仅围绕第二PCB 9的两侧延伸。在这样的布置中,在电互连器51中可以只有两组挠曲件。
可选地,电互连器51的挠曲件通常在与第一PCB 10在其中延伸的平面平行的平面中延伸。挠曲件通常可在垂直于致动器组件2的主轴线的平面中延伸。致动器组件2的主轴线垂直于支撑板5在其中延伸的平面。当图像传感器6相对于支撑结构4处于其中立(即,未倾斜)位置时,主轴线垂直于图像传感器6的光敏区域7在其中延伸的平面。主轴线可以对应于图1所示的光学轴线O。
电互连器51可以被配置成当第二PCB 9相对于第一PCB 10移动时挠曲。在第二PCB9相对于第一PCB 10移动期间,第一PCB 10和第二PCB 9之间的电连接被保持。例如,电互连器51的挠曲件可以在与第一PCB 10在其中延伸的平面平行的平面中挠曲(即在垂直于致动器组件2的主轴线的平面中挠曲)。如图3所示,电互连器51的每个挠曲件可以包括至少一个弯曲部。弯曲部被配置成在第一PCB 10和第二PCB 9之间的相对移动期间促进挠曲件的挠曲。尽管未在图3中示出,但是可选地,每个挠曲件可以包括仅一个弯曲部。每个挠曲件可以形成L形。
可选地,在第二PCB 9相对于第一PCB 10移动期间,电互连器51的挠曲件基本上保持在垂直于主轴线的平面内。可替代地,电互连器51可以至少部分地在平行于主轴线的方向上挠曲。电互连器51可以朝向支撑板5延伸到间隙104中。
存在以下可能性:在图像传感器组件12相对于支撑结构4移动期间,电互连器51可以与支撑板5接触。可选地,支撑结构4包括面向间隙104的电绝缘表面。例如,支撑板5的上表面可以是电绝缘的。支撑板5可以在其面向图像传感器组件12的侧面处包括电绝缘涂层。电绝缘表面可以降低在电互连器51和支撑板5之间形成不期望的电连接的可能性。这降低了发生不期望的短路的可能性。
例如,如图2所示,可选地,电互连器51定位于间隙104中。例如,电互连器51可以附接到第一PCB和第二PCB 9、10的面向间隙104的侧面(还称为下侧)。这可以有助于减小致动器组件2在主轴线方向上的范围。
在可替代的布置中,电互连器51设置在第一PCB 10和/或第二PCB 9的背离间隙104的侧面上。例如,电互连器51可以附接到第一PCB 10的下侧和第二PCB 9的上侧。电互连器51可以可替代地附接到第一PCB 10的上侧和第二PCB 9的下侧。可替代地,电互连器51可以附接到第一PCB 10的上侧和第二PCB 9的上侧。
热路径减少
如图2所示,可选地,第一PCB 10和第二PCB 9在垂直于第一PCB 10在其中延伸的平面的方向上重叠(即,当沿着第一PCB 10在其中延伸的平面中的至少一个方向观察时重叠)。在图2中,第一PCB 10在其中延伸的平面被绘制为水平的。垂直于第一PCB 10在其中延伸的平面的方向被绘制为竖直的。
图像传感器在使用期间可能生成热量。如果图像传感器过热,则其性能可能受到损害。如果超过图像传感器的最高工作温度,则图像传感器可能停止正常工作或可能被迫断电。除其他事项外,本发明涉及降低图像传感器过热的可能性的致动器组件。
使PCB在致动器组件的主轴线方向上的空间中重叠,可以有助于减小图像传感器和支撑结构之间的距离。因此,支撑结构可以更好地充当散热器,从而将热量从图像传感器散发出去。这有助于降低图像传感器过热的可能性。
如图2所示,可选地,第一PCB 10和第二PCB 9在基本相同的平面中。第二PCB 9的上表面可以与第一PCB 10的上表面平行。可替代地,在第一PCB 10的位置和第二PCB 9的位置之间在主轴线方向上可能存在偏移。第二PCB 9的至少一部分与第一PCB 10重叠。第二PCB 9的一个或两个主表面(即上侧或下侧)与第一PCB 10的一部分在垂直于主轴线的同一平面中。第一PCB 10和第二PCB 9相对于彼此定位,使得如果第二PCB 9在垂直于主轴线的至少一个方向上移动得太远,则第二PCB 9将与第一PCB 10碰撞。
可选地,第一PCB 10和第二PCB 9之间的重叠长度是第一PCB 10和/或第二PCB 9在垂直于第一PCB 10在其中延伸的平面的方向上的厚度的至少一半。在图2中示出了一个示例,其中重叠的长度对应于第二PCB 9的整个厚度。可选地,第二PCB 9和第一PCB 10可以具有基本相同的厚度。可替代地,如图2所示,第二PCB 9可以比第一PCB 10薄。在另一种替代方案中,第二PCB 9可以比第一PCB 10厚。重叠的长度可以是第一PCB 10和第二PCB 9中的一者或两者的整个厚度。
本发明能够使图像传感器6能够更靠近致动器组件2的支撑板5定位。图像传感器6和支撑结构4之间的热路径(基本上)绕过第一PCB 10。在图2所示的布置中,热路径由第二PCB 9和图像传感器6与支撑结构4的支撑板5之间的间隙104组成。通过减少热路径,可能降低图像传感器6的稳态温度。因此,可以降低摄像机设备1由于过热而将需要断电的可能性。还可以减小致动器组件2的总高度。
如图2所示,可选地,间隙104直接形成在图像传感器组件12(例如,第二PCB 9)和支撑结构4的支撑板5之间。支撑板5可以具有面向图像传感器组件12的基本平坦的上表面。支撑板5的上表面在包括图像传感器组件12在垂直于主轴线的方向上的全部范围的平面上是平坦的。在图像传感器组件12和支撑板5之间没有提供附加部件。
可选地,间隙104在垂直于第一PCB 10在其中延伸的平面的方向上延伸至少10μm的距离。通过将间隙设置为至少10μm,避免了原本可能抑制图像传感器组件12相对于支撑结构4移动的摩擦。可选地,间隙延伸至少20μm的距离。通过将间隙设置为至少20μm,降低了电互连器51接触支撑板5并引起与支撑板5的不期望的摩擦的可能性。可选地,间隙延伸至多200μm的距离。通过提供较小的间隙104,减少了图像传感器6和充当散热器的支撑结构4之间的热路径。这改善了热量从图像传感器6的散发,从而降低了图像传感器6过热的可能性。可选地,间隙104延伸至多100μm的距离。在示例中,间隙104延伸约50μm的距离。
图5是致动器组件2的可替代布置的横截面图。图5是沿着包括电互连件52但不包括支承装置110的线截取的横截面图。因此,支承装置110没有在图5中示出。图5所示的布置不同于图2所示的布置。以下不重复与上述致动器组件2共同的特征,以便避免描述的冗余。
如图2所示,可选地,第一PCB 10直接安装到支撑板5上。第二PCB 9比第一PCB 10薄。这允许第一PCB 10的上表面和第二PCB 9的上表面在同一平面中,同时允许图像传感器组件12和支撑板5之间的间隙104。
在图5所示的可替代布置中,提供支撑壁56。支撑壁56将第一PCB 10机械地连接到支撑板5。支撑壁56被配置成将第一PCB 10提升到支撑板5的上方。这允许第一PCB 10具有与第二PCB 9基本相同的厚度,同时保持图像传感器组件12和支撑结构4的支撑板5之间的间隙104。间隙104的最大厚度可以对应于支撑壁56(在平行于主轴线的方向上)的厚度。支撑板5可以是平坦的片,例如钢(例如不锈钢)片。可替代地,支撑壁56可以与支撑板5一体形成。例如,平板上的支撑壁56的形状可以通过蚀刻(或压印或以其他方式加工)材料片来形成。
如图5所示,可选地,间隙104的深度在图像传感器组件12的横向范围内变化。如图5所示,间隙104可以在中心区域53中比在外围区域54中延伸更小的距离。中心区域53是间隙104的直接在图像传感器6和支撑结构4之间的区域。中心区域53在图像传感器6的正下方。外围区域54是间隙104的邻近电互连器51所定位的位置的区域。外围区域54在电互连器51的正下方。
通过减小间隙104在平行于主轴线的方向上的范围,如期望那样减少了图像传感器6和支撑结构4之间的热路径。然而,期望允许用于电互连器51(以及用于其挠曲)的空间,而不会使电互连器51与支撑板5产生摩擦或者与支撑板5形成电连接。通过在中心区域53中提供较狭窄的间隙104,如期望那样减少了来自图像传感器6的热路径,同时在外围区域54中允许用于(挠曲)电互连器51的空间。
如图5所示,可选地,材料区域55相对于支撑结构4固定。材料区域55定位于图像传感器6和支撑板5之间。材料区域55设置在支撑板5的面向图像传感器组件12的侧面上。材料区域55被配置成减少图像传感器外部支撑结构4之间的热路径。材料区域55可以在图像传感器6的整个横向范围内延伸。可替代地,材料区域5可以延伸仅部分地跨越图像传感器6的横向范围。
材料区域55形成支撑结构4的一部分。材料区域55减小了图像传感器6下方的中心区域53中的间隙104。材料区域55比填充间隙104的气体(例如空气)具有更大的热导率。
材料区域55可以最初作为与支撑板5分离的部件来提供,其随后被固定到支撑板5。在可替代的布置中,支撑板5可以成形为使得其上表面包括在中心区域53下方的突起。材料区域55可以一体形成为支撑板5的一部分。这样的成形的支撑板5可以例如通过蚀刻或压印来形成,其中支撑板5将面向外围区域54。
图7是致动器组件2的可替代布置的横截面图。如图7所示,可选地,图像传感器组件12包括材料区域57。材料区域57在图像传感器组件12的背离光敏区域7的侧面上。材料区域57被配置成减小中心区域53中的间隙104的范围。材料区域57定位于图像传感器6和支撑结构4之间。材料区域57可以在图像传感器6的整个横向范围内延伸。可替代地,材料区域57可以延伸仅部分地跨越图像传感器6的横向范围。材料区域57被配置成减少图像传感器6和支撑结构4之间的热路径。材料区域57由比以其它方式填充间隙104的气体具有更高的热导率的材料形成。如图7所示,可选地,材料区域54相对于第二PCB 9固定。可替代地,这样的材料区域可以在其中第二PCB 9不直接位于图像传感器6和间隙104之间的布置中被设置为固定到传感器支撑构件58(参见图9)。
可选地,电互连器51由金属片形成。例如,电互连器51的挠曲件可以从金属片上蚀刻(或者可替代地切割、冲压、冲孔或以其他方式加工)。可选地,材料区域57可以衍生自形成电互连器51的同一金属片。电互连器51可以由诸如铜或铍铜的金属形成。材料区域57可以包括诸如铜、铍铜或钢(例如不锈钢)的金属。
如图2、图5和图7所示,例如,可选地,图像传感器6安装在第二PCB 9上。例如,提供线结合(wire bond)以提供图像传感器6和第二PCB 9之间的电连接。第二PCB 9可以具有简单的结构。例如,第二PCB 9可以具有正方形或矩形形状。第二PCB 9可以是连续的,这意味着它不具有形成在其中的任何孔。
图9是致动器组件2的可替代布置的横截面图。如图9所示,可选地,图像传感器6和第二PCB 9在垂直于光敏区域7在其中延伸的平面的方向上重叠。图像传感器6沿着致动器组件2的主轴线与第二PCB 9重叠。可选地,第二PCB 9具有孔,图像传感器6被定位于该孔中。可替代地,第二PCB 9可以邻近图像传感器6(例如,第二PCB 9可以形成邻近图像传感器6的L形或U形)。
通过使图像传感器6与第二PCB 9重叠,图像传感器6的位置可以被定位成更靠近支撑结构4。这可以有助于减小致动器组件2的总高度。这可以有助于改善远离图像传感器6的热量传递。可以减少图像传感器6和支撑结构4之间的热路径。热路径可以(基本上)绕过第二PCB 9。通过使图像传感器6与第二PCB 9重叠,可以如期望那样减小致动器组件2的总高度。
如图9所示,可选地,图像传感器6被安装在传感器支撑构件58上。传感器支撑构件58可以基本上是平坦的,例如它可以是板。传感器支撑构件58可以是诸如钢(例如不锈钢)或铜或铍铜的金属。可选地,第二PCB 9安装在传感器支撑构件58上。
图像传感器6相对于第二PCB 9固定。图像传感器6电连接到第二PCB 9。例如,线结合可以提供图像传感器6和第二PCB 9之间的电连接。可选地,图像传感器6和第二PCB 9的下表面不包括任何电连接。这允许传感器支撑构件58包括导电材料,而不会在图像传感器6和第二PCB 9之间不期望地形成另外的电连接。
包括弯曲部的PCB
图10是从上面看致动器组件2的另一可替代布置的平面图。如图10所示,可选地,第一PCB 10包括在平面中延伸的第一部分61和第二部分62。第二部分62相对于第一部分61倾斜。例如,在第一部分61和第二部分62之间可以存在弯曲部或折叠部。弯曲线63在图10中示出。弯曲线63是围绕其形成弯曲部的内边缘线。通过使第二部分62相对于第一部分61的平面倾斜,可以减小由致动器组件2占据的面积。从图4和图10之间的比较可以看出,图10所示的致动器组件2的面积小于图4所示的致动器组件2的面积。所指的面积是当在垂直于第二PCB 9的平面的方向上观察时的面积。不需要为了减小第一PCB 10所占据的面积而减小第一PCB 10的表面的面积。通过使第二部分62倾斜,对于第一PCB 10的给定的表面面积,可以减小平面面积(plan area)。
图11是具有展开的第一PCB 10的图10中所示致动器组件2的平面图。图11示出了第一PCB 10的物理特性。图11所示的布置可以不是准备使用的致动器组件2的布置。图11所示的布置可以是处于致动器组件2的制造的中间阶段的布置。可替代地,致动器组件2可以在没有其中该致动器组件2如图11所示那样被布置的任何阶段的情况下被制造。例如,第一PCB 10可以在附接到第二PCB 9之前和/或在图像传感器6被附接之前被弯曲或折叠。
如图11所示,第一PCB 10被设计成允许第一PCB 10的每个侧面的一部分相对于致动器组件2的主平面(即,第一PCB 10的第一部分61在其中延伸的平面)折叠。第一PCB 10可以被成形和构造成使得它可以折叠出平面。这有助于减小装配第一PCB 10所需要的面积。图11示出了处于其展开状态(即其中第一PCB 10基本上全部都在平面中的状态)的第一PCB10。相反,图10示出了处于其折叠状态的第一PCB 10。如图11所示,可选地,第一PCB 10包括弯曲线63。弯曲线可以被配置以便促进第一PCB 10围绕弯曲线63弯曲。
如图10所示,第二部分62可以被形成为凸片(tab),该凸片可以相对于第一部分61向上或向下弯曲。为了允许相邻侧面的第二部分62独立弯曲,相邻侧面的第二部分62可以仅经由第一部分61间接地彼此连接。换句话说,与图4所示的布置相比,可以省略第一PCB10的外拐角。如图10和图11所示,可选地,第一PCB 10包括在内拐角处限定孔11的倒角边缘(chamfer edge)64。倒角边缘64可以相对于第一PCB 10的限定孔11的侧面的内边缘成例如45度的角度。倒角边缘64增加了第一PCB 10的第一部分61的宽度,该宽度可用于容纳第一PCB 10的拐角区域处的电迹线。
如图11所示,可选地,第一PCB 10的每个侧面设置有用于弯曲出平面的第二部分62。然而,对于每个侧面来说,不是必需要设置这样的第二部分62。在可替代的布置中,侧面的子集(例如,一个侧面、两个相对的侧面、两个相邻的侧面或三个侧面)设置有用于成倾斜地离开平面的第二部分。例如,如图6所示,第一PCB 10可以被布置成仅围绕第二PCB 9的两个(或者可替代地三个)侧面延伸。在这样的布置中,可以只有一个或两个侧面设置有第二部分62。通过在任一侧面上设置第二部分62,可以减小容纳第一PCB 10的给定表面长度所需要的平面面积。
如图10和图11所示,可选地,当垂直于第一PCB 10的第一部分61在其中延伸的平面观察时,第一部分61位于第二PCB 9和第二部分62之间。第二部分62设置在第一PCB 10的外周处。第二部分62定位于第一部分61的径向外侧。第一部分61被设置成靠近(例如邻近)第二PCB 9。第二PCB 9可以直接电连接到第一PCB 10的第一部分61。第二PCB 9可以经由第一PCB 10的第一部分61间接地电连接到第一PCB 10的第二部分62。第一PCB 10的第一部分61和第二PCB 9可以设置在平行或接近平行并且位于相似或相同轴向位置的相似平面中。这可以有助于在第一PCB 10和第二PCB 9之间提供稳定的电连接。
图12是图10示出的致动器组件2的布置的横截面图。如图12所示,可选地,第二部分62垂直于第一部分61延伸。通过使第二部分62垂直,第二部分62提供了对由致动器组件2占据的平面面积的最小贡献。然而,第二部分62垂直地延伸并不是必须的。在可替代的布置中,第二部分62可以与主轴线成斜角地延伸(例如与第一部分61的平面成45度的角度)。
如图12所示,可选地,第二部分62在垂直于第一PCB 10的第一部分61在其中延伸的平面的方向上远离支撑板5倾斜。在图12所示的视图中,远离支撑板5的方向是向上的方向。第二部分62被示出为倾斜成大致向上。在图12中,第二部分62倾斜成竖直向上(即,第二部分62垂直于第一部分61)。在可替代的布置中,第二部分62可以倾斜成对角地向上。通过使第二部分62向上倾斜,可以避免第二部分62到达支撑板5下方,这转而避免了要求支撑板5(以及支撑在支撑板5上的部件)被升高以便容纳第二部分62的可能性。如图1所示,可选地,摄像机设备1包括轴向致动器装置24。例如,轴向致动器装置24可以用于执行自动聚焦。可选地,轴向致动器装置24或用于执行自动聚焦的其他致动器定位于图像传感器6的与支撑板5相对的侧面上。自动聚焦致动器可以大致容纳在图像传感器6的上方。可选地,第二部分62轴向延伸不超过自动聚焦致动器。因此,第二部分62的向上弯曲可能不增加摄像机设备1的总高度。
图13是图10所示的致动器组件2的可替代布置的横截面图。如图13所示,可选地,第二部分62在垂直于第一PCB 10的第一部分61在其中延伸的平面的方向上朝向支撑板5倾斜。图13示出了图12所示出布置的可替代布置。在图13中,第二部分62被示出为向下倾斜,而在图12中,第二部分62示出为向上倾斜。通过使第一PCB 10向下弯曲,可以减小致动器组件2达到的高度。在图13中,第二部分62倾斜成竖直向下(即,第二部分62垂直于第一部分61)。在可替代的布置中,第二部分62可以倾斜成对角地向下。通过使第二部分62对角地(而不是竖直地)倾斜,第二部分62在第一部分61下方延伸的范围减小。这可以降低增加摄像机设备1的总高度来容纳向下弯曲的第二部分62的可能性。
通过使第二部分62向下倾斜,第一PCB 10可以用作传感器组件的外壳(或外壳的一部分)。这可以有助于减少致动器组件2的不同部件的数量,这可以降低致动器组件2的制造成本。例如,可能不需要支撑壁56。
在图13中,在互连件51的径向向外端和第一PCB 10的第二部分62之间没有示出间隔。在可替代的布置中,互连件51可以与第一PCB 10的第二部分62间隔开。
在另一可替代的布置中,第一PCB 10的一个或更多个侧面可以具有远离支撑板5(例如,在图12或图13所示的视图中向上)倾斜的第二部分62,并且第一PCB 10的另外的一个或更多个侧面可以具有朝向支撑板5(例如,向下)倾斜的第二部分62。
图14是致动器组件2的另一可替代布置的横截面图。可选地,第二部分62相对于第一部分61弯曲超过90°。如图14所示,第二部分62可选地向后180°折叠在第一部分61上。这可以有助于减小致动器组件2的总高度。
图15是具有展开的PCB的图14所示致动器组件2的平面图。如图15所示,可选地,形成第二部分62的展开的凸片具有倒角边缘,使得当第二部分62被折叠时,它们不会彼此重叠。图15所示的致动器组件2的其他特征与参考图11所描述的那些特征相同。
可选地,第一PCB 10的至少一部分由柔性印刷电路形成。柔性印刷电路可以包括第一部分61和第二部分62之间的弯曲部。可选地,第一PCB 10基本上全部由柔性印刷电路形成。这可以降低制造致动器组件2的复杂性。可替代地,第一部分61的至少一部分(以及可选地全部第一部分61)可以形成为刚性PCB(即,不形成为柔性印刷电路)。这可以降低制造致动器组件2所需要的部件的成本。可选地,第二部分62的一部分形成为刚性PCB。例如,第一PCB 10可以包括经由中间定位的柔性印刷电路彼此连接的刚性PCB,该柔性印刷电路用于形成弯曲部。在另一替代方案中,第一部分61和第二部分62两者可以形成为通过接头连接的刚性PCB。当第一PCB 10包括邻近刚性PCB的柔性印刷电路时,柔性印刷电路和刚性PCB可以共享一个或更多个公共层。公共层可以连续地形成在柔性印刷电路和刚性PCB之间。
支承装置
在图示的实施例中,致动器组件2还包括支承装置110。支承装置110将图像传感器组件12支撑在支撑结构4上,以形成间隙104。支承装置110允许图像传感器组件12相对于支撑结构4移动,例如以允许图像传感器组件12相对于支撑结构4在横向于光敏区域7的任何方向上移动的方式和/或以允许图像传感器组件12围绕垂直于光敏区域7的任何轴线旋转的方式。
如图2所示,支承装置可包括滚动轴承110。滚动轴承110例如可以是滚珠轴承或滚子轴承。滚动轴承110包括滚动元件,例如滚珠或滚子。滚动元件可以是球形的,或者通常可以是具有抵靠图像传感器组件12和支撑结构4的弯曲表面的任何旋转元件,并且能够在操作中前后滚动和四处滚动。
滚动元件设置在图像传感器组件12和支撑结构4之间。因此,图像传感器组件12由滚动元件支撑在支撑结构4上。滚动轴承110可以包括多个滚动元件,例如三个滚动元件。尽管通常可以提供任何数量的滚动元件,但优选地提供至少三个滚动元件以防止图像传感器组件12和支撑结构4的相对倾斜。三个滚动元件足以支撑图像传感器组件12而不会倾斜,并且提供三个滚动元件具有减少在共同平面中维持与每个滚动元件点接触所需要的公差的优点。
在图2的实施例中,滚动轴承110与间隙104设置在图像传感器组件12的同一侧,如图2所示。这可以确保即使当大的力作用在图像传感器组件12上时,间隙104的高度也保持恒定。在垂直于光敏区域7的方向上,滚动元件的范围可以大于间隙104的范围,例如借助于图像传感器组件12的下侧中的用于容纳滚动元件的凹槽。与滚动元件布置在间隙104中的情况相比,这可以允许间隙104的高度减小。
在替代实施例中,滚动轴承110设置在图像传感器组件12的与间隙104相对的一侧。滚动轴承110设置在图像传感器组件12的与光敏区域7相同的一侧,特别是横向于光敏区域7设置。
可替代地或另外地,支承装置110可以包括挠曲装置。挠曲装置设置在图像传感器组件12和支撑结构4之间。因此,图像传感器组件12通过挠曲装置支撑在支撑结构4上。
可替代地或另外地,支承装置110可以包括平面轴承,诸如结构化平面轴承。平面轴承包括在图像传感器组件12和支撑结构4中的每一个上的支承表面。平面轴承可以包括钢、聚合物或陶瓷。支承表面可以各自是平面的。支承表面相互支承,以便将图像传感器组件12支撑在支撑结构4上,允许相对滑动运动。因此,平面轴承允许图像传感器组件12相对于支撑结构4移动,特别是以允许图像传感器组件12相对于支撑结构4在横向于光敏区域7的任何方向上移动或旋转的所述方式。
另外地或可替代地,电互连器51可以充当支承装置110。例如,电互连器51的挠曲件可以被配置成将图像传感器组件12支撑在支撑结构4上,以形成间隙104。挠曲件被配置成允许图像传感器组件12相对于支撑结构4移动。图像传感器组件12可以使用电互连件51悬挂在空间中。电互连件51包括挠曲件型装置,该挠曲件型装置被配置成当第二PCB 9移动到第一PCB 10时将第二PCB 9保持在平面中。这可以帮助减少摩擦并减少形成致动器组件2所需的部分的数量。
支承装置110被配置成将图像传感器6约束在平面内。这可以有助于改进或维持由图像传感器6获得的图像的质量。
可选地,致动器组件2包括偏压装置,用于提供作用在图像传感器组件12上的力,以确保图像传感器组件12保持与支承表面接合,优选地在所有姿态下接合。如图2所示,可选地,致动器组件2包括磁体装置,该磁体装置被配置成施加使图像传感器组件12偏压支承装置110的力。例如,图像传感器组件12可以包括至少一个磁体22。磁体22可以相对于第二PCB 9固定。磁体的数量可以是一个、两个、三个、四个或多于四个。例如,磁体22可以嵌入到第二PCB 9中,或者可以附接到第二PCB 9的侧面。
可选地,支撑结构4包括含铁材料。例如,支撑板5可以由诸如钢的含铁材料形成。磁体22和支撑板5之间的磁吸引使图像传感器组件12偏压支承装置110。
可选地,电互连件51被预形成以提供偏置力,该偏置力将图像传感器组件12推靠在支承装置110上。例如,图8是示出电互连件51可以如何被成形以便提供这样的偏置力的示意图。如图8所示,可选地,在组装致动器组件2之前(即,在将图像传感器组件12与支撑板5组装在一起之前),电互连件51的挠曲件形成为特定形状。例如,电互连件51的挠曲件可以包括粗糙面(jog)。电互连件51可以形成为使得第二PCB 9相对于第一PCB 10的安装位置比第二PCB 9在致动器组件2(一旦致动器组件2已经完全组装好)中的预期位置更低(即,在背离光敏区域7的方向上更远)。当第二PCB与支撑板5组装在一起时,支承装置110可以迫使第二PCB 9采取其预期位置。电互连件51的挠曲件的初始形状使得电互连件51施加弹簧力,该弹簧力将图像传感器组件12推到支承装置110上。
致动器装置
图像传感器组件12相对于支撑结构4的移动由如下布置的致动器装置驱动,并且在图4中最容易看到。在致动器装置包括多根SMA线40的情况下实现了特别的优点,因为与其他形式的致动器相比,SMA提供了高致动力。这可有助于图像传感器组件12相对于支撑结构4的精确定位。然而,通常,致动器装置可包括除SMA线40之外的致动器部件。
图4所示的致动器装置由连接在支撑结构4和图像传感器组件12之间的总共四根SMA线40形成。为了附接SMA线40,图像传感器组件12包括固定到第二PCB 9的压接部41,并且支撑结构4包括固定到第一PCB 10的压接部42。压接部41和压接部42压接四根SMA线40,以便将它们连接到支撑结构4和图像传感器组件12。
如图4和图6所示,例如,可选地,SMA线40固定到第一PCB 10和第二PCB 9。压接部41可以直接安装到第二PCB 9上。压接部42可以直接安装到第一PCB 10上。
SMA线40如下布置,使得它们能够在选择性驱动时使图像传感器组件12相对于支撑结构4在横向于光敏区域7的任何方向上移动,并且还能够使图像传感器组件12围绕与光敏区域7正交的轴线旋转。
在使用中,SMA线40中的每一根被保持张紧,从而在支撑结构4和图像传感器组件12之间施加力。
SMA线40可以垂直于光学轴线O使得施加到图像传感器组件12的力横向于光敏区域7。可替代地,SMA线40可以相对于光敏区域7以小角度倾斜,使得施加到图像传感器组件12的力包括横向于光敏区域7的分量和沿光学轴线O的分量,沿着光学轴线O的分量充当使图像传感器组件12偏压支承装置110的偏压力。因此,SMA线40可以充当偏压装置。偏压装置可以包括致动器部件,用于施加偏压力,该偏压力将图像传感器组件12朝向支承装置110偏压。
现在将描述SMA线40的总体布置,其类似于WO-2014/083318中所描述的布置。
SMA材料具有加热时发生固态相变的特性,这种固态相变导致SMA材料收缩。在低温下,SMA材料进入马氏体相。在高温下,SMA进入奥氏体相,这引发变形,导致SMA材料收缩。由于SMA晶体结构中转变温度的统计分布,相变在一定温度范围内发生。因此,SMA线40的加热导致它们的长度减小。
SMA线40可以由任何合适的SMA材料(例如镍钛诺或另一种钛合金SMA材料)制作。有利地,SMA线40的材料组成和预处理被选择为在正常操作期间在高于预期环境温度并且尽可能宽的温度范围内提供相变,以最大化位置控制程度。
在加热SMA线40中的一根时,其中的应力增加并且其收缩,引起图像传感器组件12的移动。随着SMA温度的增加,在发生SMA材料从马氏体相向奥氏体相转变的温度范围内,会出现一系列的移动。相反,在冷却SMA线40中的一根以使其中的应力降低时,该SMA线40在相对的SMA线40的力下扩张。这使得图像传感器组件12在相反的方向上移动。
图像传感器组件12轴向定位在支撑结构4的第一PCB 10的孔11内。四根SMA线40布置在图像传感器组件12的四侧上。SMA线40可以具有相同的长度,并且可以具有旋转对称的布置。
从轴向上看,第一对SMA线40平行于横向于光敏区域7的第一轴线(在图4中为竖直轴线)延伸。然而,第一对SMA线40相对地连接到支撑结构4和图像传感器组件12,使得它们沿着第一轴线在相反的方向上(在图4中竖直地向上和向下)施加力。在每根SMA线40中的张力相等的情况下,由第一对SMA线40施加的力平衡。这意味着第一对SMA线40将第一扭矩(在图4中为逆时针方向)施加到图像传感器组件12。
从轴向上看,第二对SMA线40平行于横向于光敏区域7的第二轴线(在图4中为水平轴线)延伸。然而,第二对SMA线40相对地连接到支撑结构4和图像传感器组件12,使得它们沿着第二轴线在相反的方向上(在图4中水平地向左和向右)施加力。在每一根SMA线40中的张力相等的情况下,由第二对SMA线40施加的力平衡。这意味着第二对SMA线40向图像传感器组件12施加第二扭矩(在图4中为顺时针方向),该第二扭矩被布置成与第一扭矩相反。因此,在每根SMA线40中的张力相同的情况下,第一扭矩和第二扭矩平衡。
结果是,SMA线40可以被选择性地驱动,以在相对于光学轴线O横向的任何方向上移动图像传感器组件12,并且围绕平行于光学轴线O的轴线旋转图像传感器组件12。即:
·图像传感器组件12沿第一轴线在任一方向上的移动可以通过驱动第一对SMA线40以区别地收缩来实现,这是由于第一对SMA线40在相反方向上施加力;
·图像传感器组件12沿第二轴线在任一方向上的移动可通过驱动第二对SMA线40以区别地收缩来实现,这是由于第二对SMA线40在相反方向上施加力;以及
·图像传感器组件12的旋转可以通过驱动第一对SMA线40和第二对SMA线40以区别地收缩来实现,这是由于第一扭矩和第二扭矩处于相反的方向。
移动和旋转的范围的大小取决于SMA线40在其正常工作参数内的几何形状和收缩范围。
SMA线40的这种特殊布置是有利的,因为它可以用最少数量的SMA线驱动期望的横向移动和旋转。然而,可以应用SMA线40的其他布置。为了提供三个运动度(两个横向运动度和一个旋转运动度),则提供最少四根SMA线40。其它布置可以应用不同数量的SMA线40。对于横向运动,但是不旋转,可以提供更少的SMA线40。具有多于四根SMA线40的布置也是可能的,并且在允许除了运动之外控制附加参数(例如SMA线40中的应力程度)方面具有优点。
通过选择性地改变SMA线40的温度来控制图像传感器组件12相对于支撑结构4的横向位置和定向。通过使选择性驱动信号穿过SMA线40以提供电阻加热来实现SMA线40的这种驱动。通过驱动信号的电流直接提供加热。通过减小或停止驱动信号的电流以允许SMA线40通过与其周围环境的传导、对流和辐射冷却来提供冷却。
摄像机设备
摄像机设备1包括透镜组件20,该透镜组件20通过安装到支撑结构4(例如安装到至少部分由第一PCB 10形成的边缘部)而与致动器组件2组装在一起。
透镜组件20包括圆柱形主体形式的透镜托架21,透镜托架21安装到支撑结构4的边缘部。透镜托架支撑沿光学轴线O布置的至少一个透镜。通常,可以提供一个或更多个透镜中的任意数量。在不限于本发明的情况下,在该示例中,摄像机设备1是微型摄像机,其中至少一个透镜(即,如果提供多个透镜,则每个透镜)通常具有至多10mm或15mm或20mm的直径。透镜组件20的至少一个透镜被布置成将图像聚焦到图像传感器上。
在该示例中,至少一个透镜以至少一个透镜相对于透镜托架21沿光学轴线O可移动的方式支撑在透镜托架21上,例如以提供聚焦或变焦,然而这不是必需的。特别地,至少一个透镜被固定到相对于透镜托架21可沿光学轴线O移动的透镜保持器23。在存在多个透镜的情况下,透镜中的任意或全部透镜可以固定到透镜保持器23和/或一个或更多个透镜可以固定到透镜托架21并且因此不能相对于透镜托架21沿光学轴线O移动。
设置在透镜托架21和透镜保持器23之间的轴向致动器装置24被布置成驱动透镜保持器21和透镜沿光学轴线O相对于透镜托架21移动。轴向致动器装置24可以是任何合适的类型,例如是音圈电机(VCM)或SMA线的布置,如通过引用并入本文的WO-2019/243849中所描述的。
另外,摄像机设备1可以包括固定到支撑结构4并从支撑结构4向前突出以包住和保护摄像机设备1的其他部件的外壳(can)15。
如上所述,在操作中,SMA线40被选择性地驱动以在任何方向上横向地移动图像传感器组件12和/或围绕平行于光学轴线O的轴线旋转图像传感器组件12。这用于提供OIS,补偿例如由手抖引起的摄像机设备1的图像移动。
图像传感器6相对于支撑结构4并且因此也相对于透镜组件20的相对移动可用于稳定图像,防止摄像机设备1的倾斜(即围绕横向于光敏区域7延伸的轴线旋转)。此外,图像传感器6的旋转可用于稳定图像,防止摄像机设备1围绕光学轴线O旋转。
SMA线40由在IC芯片30中实施的控制电路驱动。特别地,控制电路为每根SMA线40生成驱动信号,并将驱动信号提供给SMA线40。
控制电路30接收充当振动传感器的陀螺仪传感器31的输出信号。陀螺仪传感器31检测摄像机设备1正在经历的振动,并且其输出信号表示这些振动,具体为摄像机透镜元件20在三维中的角速度。更通常地,可以使用更多数量的陀螺仪或其他类型的振动传感器。
驱动信号由控制电路响应于陀螺仪传感器31的输出信号而产生,从而驱动图像传感器组件12的移动,以稳定由摄像机透镜元件20在图像传感器上聚焦的图像,从而提供OIS。可以使用例如如WO-2013/175197、WO-2014/076463、WO-2012/066285、WO-2012/020212、WO-2011/104518、WO-2012/338703、WO-2010/089529或WO-2010/029316(其中的每一个通过引用并入本文)中的任何一个中公开的电阻反馈控制技术来生成驱动信号。
摄像机设备1可以包含到便携式电子装置中,诸如移动电话或平板电脑。
变型
将理解,可以存在上述实施例的许多其他变型。图中所示的不同布置的特征可以相互组合。例如,图5所示的材料区域55可以应用于图2、图7或图9所示的致动器组件2。图7所示的材料区域57可以应用于图2、图5或图9所示的致动器组件2(在这种情况下,材料区域57可以附接到传感器支撑构件58)。图6中所示的L形第一PCB 10可以应用于其他图中所示的致动器组件2。
支承装置110可以包括上述支承装置110的任何组合。滚子轴承110可以包括在垂直于光敏区域7的方向上位于图像传感器组件12的两侧上的滚动元件。支承装置110可以包括一个或更多个滚动轴承和一个或更多个挠曲装置。
如图3和图4所示,可选地,第一PCB 10沿着第二PCB 9的至少两个边缘延伸。在图3和图4所示的布置中,第一PCB 10沿着第二PCB 9的所有四个侧面延伸。第一PCB 10可以在第一PCB 10在其中延伸的平面中包围第二PCB 9。孔11设置在第一PCB 10中。第二PCB 9定位于孔11内。
然而,使第一PCB包围第二PCB 9并不是必需的。第一PCB 10可以包括开口,使得其不完全环绕第二PCB 9。图6是第一PCB 10相对于图像传感器组件12的可替代布置的平面图。
如图6所示,可选地,第一PCB 10仅围绕图像传感器组件12的两个边缘延伸。第一PCB 10形成L形。第一PCB 10不具有用于第二PCB 9的孔。相反,第一PCB 10以L形邻近第二PCB 9定位。尽管在图6中没有示出,但是第二PCB 9可以可选地延伸以使用第一PCB 10没有围绕第二PCB 9延伸的两个侧面上的空间。例如,这可以在第二PCB 9上提供用于安装部件的更多区域。如图6所示,第一PCB 10被布置成容纳压接部42的位置。如图6所示,压接部42可以靠近图像传感器组件12的拐角来设置。这减小了为了容纳压接部42所需要的第一PCB10的横向范围。
作为上述金属挠曲件的替代或补充,电互连器51可以包括例如一个或更多个柔性印刷电路(也称为柔性电路)、一个或更多个互连件(该互连件具有柔性金属基底,该基底承载例如绝缘层以及然后是一个或更多个导电轨道)等。
致动器组件2可以包括除图像传感器6以外的电子部件。例如,致动器组件2可以被配置成移动包括头戴式显示器的(有源)部分的电子组件。
第一PCB 10和第二PCB 9之间在沿着主轴线的方向上存在重叠并不是必需的。在可替代的布置中,第一PCB 10和第二PCB 9不重叠。然而,通过不要求将第一PCB 10定位于图像传感器6和支撑板5之间,可以减少图像传感器6和支撑结构4之间的热路径。第一PCB10和第二PCB 9可以被布置成使得当在沿着致动器组件2的主轴线的方向上观察时,它们不重叠。
SMA线
上述SMA致动器组件包括SMA线。术语“形状记忆合金(SMA)线”可以指包含SMA的任何元件。SMA线可以具有适合于本文所描述的目的的任何形状。SMA线可以是长形的,并且可以具有圆形的横截面或任何其他形状的横截面。横截面可以沿SMA线的长度变化。还可能的是,SMA线的长度(无论定义如何)可以与它的其它尺寸中的一个或更多个相似。SMA线可以是易弯的,或者换句话说,可以是柔性的。在一些示例中,当在两个元件之间以直线连接时,SMA线只能施加将两个元件推在一起的张紧力。在其他示例中,SMA线可以围绕元件弯曲,并且当SMA线在张紧状态下趋于变直时,SMA线可以向元件施加力。SMA线可以是梁状的或刚性的,并且能够对元件施加不同的力(例如非张力)。SMA线可以包括或可以不包括不是SMA的一种或更多种材料和/或一个或更多个部件。例如,SMA线可以包括SMA的芯和非SMA材料的涂层。除非上下文另有要求,否则术语“SMA线”可以指充当单个致动元件的SMA线的任何配置,例如,该致动元件可被单独控制以产生作用于元件的力。例如,SMA线可以包括机械地并联和/或串联布置的SMA线的两个或更多个部分。在一些布置中,SMA线可以是较大一段SMA线的一部分。这种较大的一段SMA线可以包括可单独控制的两个或更多个部分,从而形成两根或更多根SMA线。

Claims (35)

1.一种致动器组件,包括:
支撑结构,所述支撑结构包括第一印刷电路板PCB;
图像传感器组件,所述图像传感器组件包括第二PCB和具有光敏区域的图像传感器,其中,所述图像传感器组件被支撑在所述支撑结构上,以允许所述图像传感器组件相对于所述支撑结构移动;和
电互连器,所述电互连器被配置成将所述第一PCB电连接到所述第二PCB;
其中,当沿着平面中的至少一个方向观察时,所述第一PCB和所述第二PCB重叠,所述第一PCB在所述平面中延伸。
2.根据权利要求1所述的致动器组件,其中,所述第一PCB沿着所述第二PCB的至少两个边缘延伸。
3.根据权利要求2所述的致动器组件,其中,所述第一PCB在所述第一PCB延伸所在的所述平面中包围所述第二PCB。
4.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述第一PCB和所述第二PCB之间的重叠长度在与所述第一PCB延伸所在的所述平面垂直的方向上是所述第一PCB和/或所述第二PCB的厚度的至少一半。
5.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述电互连器定位于所述图像传感器组件的背离所述光敏区域的侧面处。
6.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述电互连器附接到所述第一PCB和所述第二PCB的背离所述光敏区域的侧面处。
7.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述图像传感器组件包括相对于所述第二PCB固定的材料区域,并且所述材料区域位于所述图像传感器组件的背离所述光敏区域的侧面上。
8.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述图像传感器安装在所述第二PCB上。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的致动器组件,其中,当沿着所述光敏区域延伸所在的平面中的至少一个方向观察时,所述图像传感器和所述第二PCB重叠。
10.根据权利要求9所述的致动器组件,其中,所述图像传感器和所述第二PCB安装在传感器支撑构件上。
11.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述第一PCB包括在所述平面中延伸的第一部分和相对于所述第一部分弯曲和/或倾斜的第二部分。
12.根据权利要求11所述的致动器组件,其中,当垂直于所述第一PCB的所述第一部分延伸所在的平面观察时,所述第一部分位于所述第二PCB和所述第二部分之间。
13.根据权利要求11或12所述的致动器组件,其中,所述第二部分垂直于所述第一部分延伸。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的致动器组件,其中,所述第二部分朝向所述光敏区域所面对的方向倾斜。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的致动器组件,其中,所述第二部分远离所述光敏区域所面对的方向倾斜。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一PCB的至少一部分由柔性印刷电路形成,所述柔性印刷电路包括在所述第一部分和所述第二部分之间的弯曲部。
17.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,包括支承装置,所述支承装置被配置成将所述图像传感器组件支撑在所述支撑结构上,其中,所述支承装置被配置成允许所述图像传感器组件相对于所述支撑结构移动。
18.根据权利要求17所述的致动器组件,其中,所述支承装置包括滚动轴承,所述滚动轴承包括设置在所述图像传感器组件和所述支撑结构之间的滚动元件。
19.根据权利要求17或18所述的致动器组件,其中,所述支承装置包括平面轴承。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的致动器组件,其中,所述电互连器被配置成施加使所述图像传感器组件偏压所述支承装置的力。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的致动器组件,包括磁体装置,所述磁体装置被配置成施加使所述图像传感器组件偏压所述支承装置的力。
22.根据权利要求21所述的致动器组件,其中,所述图像传感器组件包括至少一个磁体,并且所述支撑结构包括含铁材料。
23.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述电互连器包括多个金属挠曲件,所述金属挠曲件通常在与所述第一PCB延伸所在的所述平面平行的平面中延伸。
24.根据权利要求23所述的致动器组件,其中,所述电互连器充当支承装置。
25.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,包括致动器装置,所述致动器装置能够在与所述光敏区域延伸所在的平面平行的任何方向上相对于所述支撑结构移动所述图像传感器组件和/或围绕与所述光敏区域延伸所在的平面正交的轴线旋转所述图像传感器组件。
26.根据权利要求25所述的致动器组件,其中,所述致动器装置包括多根形状记忆合金SMA线,所述形状记忆合金SMA线被布置成在收缩时相对于所述支撑结构移动所述图像传感器组件。
27.根据权利要求26所述的致动器组件,其中,所述SMA线固定到所述第一PCB和所述第二PCB。
28.根据权利要求27所述的致动器组件,包括压接部,所述压接部被配置成保持所述SMA线,其中,所述压接部安装到所述第一PCB和/或所述第二PCB上。
29.根据权利要求25至28中任一项所述的致动器组件,还包括控制电路,所述控制电路被配置成驱动致动器部件。
30.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述图像传感器和所述电互连器之间的电连接至少部分地由所述第二PCB形成。
31.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述第二PCB包括电子部件,所述电子部件被配置成作用于由所述图像传感器输出的信号。
32.根据任一前述权利要求所述的致动器组件,其中,所述图像传感器组件被支撑在所述支撑结构上,使得在所述图像传感器组件的背离所述光敏区域的一侧,在所述图像传感器组件和所述支撑结构之间形成间隙。
33.根据权利要求32所述的致动器组件,其中,在与所述第一PCB延伸所在的所述平面垂直的方向上,所述间隙在所述图像传感器和所述支撑结构之间的中心区域中比在所述电互连器所位于的外围区域中延伸更小的距离。
34.根据权利要求32或33所述的致动器组件,其中,所述间隙在与所述第一PCB延伸所在的所述平面垂直的方向上延伸的距离在10μm和200μm之间的范围内,优选地在20μm和100μm之间的范围内。
35.根据权利要求32至34中任一项所述的致动器组件,其中,所述支撑结构包括面向所述间隙的电绝缘表面。
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