相机结构、云台和无人机的制作方法

1.本发明实施例涉及拍摄领域，特别涉及一种相机结构、云台和无人机。


背景技术：

2.云台的相机除了需要传感器电路板之外，还需要用于设置惯性测量单元的惯性测量电路板，其中，惯性测量单元用于获取相机的姿态数据。然而，传感器电路板和惯性测量电路板一般独立地安装在相机上，占用空间大。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种相机结构、云台和无人机。
4.本发明实施例的相机结构形成有相连的背面和侧面，所述相机结构包括：
5.传感器电路板；
6.惯性测量电路板；及
7.惯性测量单元，所述惯性测量单元设置在所述惯性测量电路板上并用于获取相机的姿态数据；
8.所述传感器电路板和所述惯性测量电路板中一个设置于所述侧面，另一个设置于所述背面。
9.在某些实施方式中，所述相机结构还包括：
10.图像传感器，所述图像传感器设置在所述传感器电路板上。
11.在某些实施方式中，所述传感器电路板和所述惯性测量电路板通过柔性电路板和相机内部元件连接；或者
12.所述传感器电路板和所述惯性测量电路板通过柔性电路板相互连接。
13.在某些实施方式中，所述传感器电路板、所述惯性测量电路板和所述柔性电路板为一体的电路板结构。
14.在某些实施方式中，所述柔性电路板位于所述背面；或者
15.所述柔性电路板位于所述侧面；或者
16.所述柔性电路板位于所述背面和所述侧面。
17.在某些实施方式中，所述背面为镜头的背面，所述侧面与所述背面垂直。
18.在某些实施方式中，所述惯性测量电路板包括安装部和延伸部，所述延伸部在一个方向上与所述安装部连接。
19.在某些实施方式中，所述相机结构还包括减震元件，当所述惯性测量电路板设置于所述侧面时，所述减震元件位于所述延伸部与所述侧面之间；当所述惯性测量电路板设置于所述背面时，所述减震元件位于所述延伸部与所述背面之间。
20.在某些实施方式中，当所述惯性测量电路板设置于所述侧面时，所述侧面形成有与所述延伸部对应的凹槽；当所述惯性测量电路板设置于所述背面时，所述背面形成有与所述延伸部对应的凹槽；
21.所述减震元件填充于所述凹槽内。
22.本发明实施例的云台包括：
23.云台本体；和
24.上述任一实施方式所述的相机结构，所述相机结构设置在所述云台本体上。
25.在某些实施方式中，所述云台还包括电调板，所述传感器电路板和/或所述惯性测量电路板与所述电调板连接。
26.在某些实施方式中，无人机，其特征在于，包括：
27.机身；和
28.上述任一实施方式所述的云台，所述云台设置在所述机身上。
29.本发明实施例的相机结构、云台和无人机中，传感器电路板和惯性测量电路板中的一个设置于侧面，另一个设置于背面，整体体积利用率较高，极大地节省了安装空间。
30.本发明实施例的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实施例的实践了解到。
附图说明
31.本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
32.图1是本发明某些实施方式的相机结构的结构示意图；
33.图2是本发明某些实施方式的相机结构的部分结构示意图，其中，相机结构的电路板结构为第一视角；
34.图3是本发明某些实施方式的相机结构的部分结构示意图，其中，相机结构的电路板结构为第二视角；
35.图4是本发明某些实施方式的相机结构的部分结构示意图；
36.图5是本发明某些实施方式的相机结构的结构示意图；
37.图6是本发明某些实施方式的相机结构的部分结构示意图；
38.图7是本发明某些实施方式的无人机的结构示意图；
39.图8是本发明某些实施方式的无人机的部分结构示意图；
40.图9是本发明某些实施方式的无人机的部分结构示意图；
41.图10是本发明某些实施方式的无人机的部分结构示意图；
42.主要元件及符号说明：
43.相机结构10、镜头11、背面112、侧面114、第一侧面1141、第二侧面1142、第三侧面1143、第四侧面1144、凹槽1145、入光面116、传感器电路板12、图像传感器13、惯性测量电路板14、安装部142、延伸部144、第一侧边1441、第二侧边1442、第三侧边1443、第四侧边1444、切口1445、惯性测量单元15、螺钉16、柔性电路板17、相机内部元件18、减震元件19、云台本体30、电调板50、云台100、机身200、核心板300、无人机1000。
具体实施方式
44.下面详细描述本发明实施例，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明实施例，而不能理解为对本发明实施例的限制。
45.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
47.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明实施例提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
48.请参阅图1，本发明实施例提供一种相机结构10。相机结构10形成有相连的背面112和侧面114。背面112为相机结构10的镜头11的背面112。镜头11还包括入光面116。外界光线自入光面116入射并穿过镜头11的透镜组(图未示)。入光面116和背面112位于透镜组的相背两侧。
49.请结合图2和图3，相机结构10包括传感器电路板12、图像传感器13、惯性测量电路板14和惯性测量单元15。
50.图像传感器13设置在传感器电路板12上。图像传感器13可以为互补金属氧化物半导体(complementary metal
‑
oxide semiconductor，cmos)图像传感器或者电荷耦合元件(charge coupled device，ccd)图像传感器等。图像传感器13与传感器电路板12电性连接，并用于将自入光面116入射的光线进行光电转换后成像以获取图像数据，此图像数据可通过传感器电路板12传输至外界。
51.惯性测量单元15设置在惯性测量电路板14上。惯性测量单元15可包括陀螺仪、加速度计、磁力计和压力传感器中的至少一种。惯性测量单元15用于获取相机的姿态数据，例如欧拉角、四元数、矩阵、轴角等，并将获取的姿态数据通过惯性测量电路板14输出以实现姿态控制。
52.传感器电路板12和惯性测量电路板14中一个设置于侧面114，另一个设置于背面112。例如，传感器电路板12设置于侧面114，惯性测量电路板14设置于背面112；或者传感器
电路板12设置于背面112，惯性测量电路板14设置于侧面114(如图1所示)。具体地，传感器电路板12和惯性测量电路板14可分别通过螺钉16或其他如焊接、卡接、粘结等方式固定在背面112或侧面114。相较于传感器电路板12和惯性测量电路板14均叠放于相机结构10的背面112，或者传感器电路板12和惯性测量电路板14均叠放于相机结构10的侧面114而言，本发明实施例的相机结构10中，传感器电路板12和惯性测量电路板14中的一个设置于侧面114，另一个设置于背面112，不会导致相机主体过厚，且整体体积利用率较高，极大地节省了安装空间。
53.在某些实施方式中，侧面114与背面112垂直。如此，设置于背面112的传感器电路板12(或设置于背面112的惯性测量电路板14)与设置于侧面114的惯性测量电路板14(或设置于侧面114的传感器电路板12)为垂直布局，进一步节省了安装空间。侧面114可为环形结构并环绕镜头11的透镜组，具体可以大致为圆环形结构(如图1和图4所示，圆环形结构的顶部及底部均开设有缺口)或方环形结构(如图5和图6所示，此时侧面114包括四个首尾相连的侧面)。
54.请一并参阅图1和图4，在某些实施方式中，侧面114包括依次相连的第一侧面1141、第二侧面1142、第三侧面1143和第四侧面1144。第一侧面1141与第三侧面1143相对，第二侧面1142与第四侧面1144相对。第一侧面1141、第二侧面1142、第三侧面1143和第四侧面1144均与背面112垂直。当传感器电路板12设置于侧面114时，传感器电路板12可以设置在第一侧面1141、第二侧面1142、第三侧面1143或第四侧面1144；当惯性测量电路板14设置于侧面114时，惯性测量电路板14可以设置在第一侧面1141、第二侧面1142、第三侧面1143或第四侧面1144。
55.当然，在其他实施方式中，侧面114与背面112也可以呈锐角或钝角，此时，相机的镜头11为圆台状。例如，侧面114与背面112呈80度夹角，以使得镜头11的入光面116的面积小于镜头11的背面112的面积；或者侧面114与背面112呈100度夹角，以使得镜头11的入光面116的面积大于镜头11的背面112的面积等。
56.请参阅图1，在某些实施方式中，传感器电路板12和惯性测量电路板14可通过柔性电路板17相互连接。图像传感器13获取的图像数据可通过传感器电路板12及柔性电路板17传递至惯性测量电路板14，再由惯性测量电路板14通过信号传输线(如同轴线)将图像数据和/或姿态数据传递至其他处理模块进行处理；或者惯性测量单元15获取的姿态数据可通过惯性测量电路板14及柔性电路板17传递至传感器电路板12，再由传感器电路板12通过信号传输线将图像数据和/或姿态数据传递至其他处理模块进行处理。如此，传感器电路板12和惯性测量电路板14无需分别设置信号传输线来传递图像数据和姿态数据，有利于减小相机结构10的体积。当然，也可以是：图像传感器13获取的图像数据可通过传感器电路板12及柔性电路板17传递至惯性测量电路板14，再由惯性测量电路板14通过无线传输模块将图像数据和/或姿态数据传递至其他处理模块进行处理；或者惯性测量单元15获取的姿态数据可通过惯性测量电路板14及柔性电路板17传递至传感器电路板12，再由传感器电路板12通过无线传输模块将图像数据和/或姿态数据传递至其他处理模块进行处理。如此，传感器电路板12和惯性测量电路板14无需分别设置无线传输模块来传递图像数据和姿态数据。另外，采用柔性电路板17有利于弯折地连接位于背面112的传感器电路板12和位于侧面114的惯性测量电路板14；或者有利于弯折地连接位于背面112的惯性测量电路板14和位于侧面
114的传感器电路板12。
57.进一步地，请结合图2和图3，传感器电路板12、惯性测量电路板14和柔性电路板17可为一体的电路板结构。该电路板结构可以是软硬结合板，传感器电路板12和惯性测量电路板14为软硬结合板中的印刷线路板(printed circuit board，pcb)，柔性电路板17为软硬结合板中的柔性线路板(flexible printed circuit，fpc)。柔性电路板17可位于背面112，或者柔性电路板17位于侧面114；或者柔性电路板17横跨背面112和侧面114。
58.当然，在其他实施方式中，传感器电路板12和惯性测量电路板14也可通过柔性电路板17和相机内部元件18(如图1所示)连接。相机内部元件18例如可以是相机内部电路、电机等。具体地，传感器电路板12连接至第一相机内部元件，惯性测量单元15连接至第二相机内部元件，第一相机内部元件与第二相机内部元件再通过柔性电路板17连接。
59.本发明实施例以传感器电路板12和惯性测量电路板14通过柔性电路板17相互连接，且传感器电路板12设置于背面112，惯性测量电路板14设置于侧面114为例进行说明。
60.请一并参阅图1及图2，惯性测量电路板14包括安装部142和延伸部144。安装部142与柔性电路板17连接并通过螺钉16固定在侧面114，延伸部144自安装部142延伸，延伸部144在一个方向上与安装部142连接，其他三个方向均为自由端，形成半岛结构。惯性测量单元15位于延伸部144。如此，该半岛结构，有利于减小各电路板在安装过程中(例如打螺钉16时)发生形变对延伸部144上的惯性测量单元15造成的应力影响，从而避免惯性测量单元15获取的姿态数据具有较大误差。请参阅图2，安装部142的延伸方向包括沿逆时针方向分布的第一方向
①
、第二方向
②
、第三方向
③
、第四方向
④
、第五方向
⑤
、第六方向
⑥
、第七方向
⑦
和第八方向
⑧
。其中，第一方向
①
和第五方向
⑤
与透镜组的光轴方向平行，第三方向
③
和第七方向
⑦
与透镜组的光轴方向垂直。延伸部144可在第一方向
①
、第二方向
②
、第三方向
③
、第四方向
④
、第五方向
⑤
、第六方向
⑥
、第七方向
⑦
和第八方向
⑧
中的任意一个方向上与安装部142连接。较佳地，延伸部144在第二方向
②
或第八方向
⑧
上与安装部142连接。位于延伸部144上的惯性测量单元15与传感器电路板12、及柔性电路板17距离较远，有利于进一步减小电路板发生形变时对惯性测量单元15造成的应力影响。
61.请参阅图1，在某些实施方式中，相机结构10还包括减震元件19。减震元件19的大小与延伸部144配合。当惯性测量电路板14设置于侧面114时，减震元件19位于延伸部144与侧面114之间；当惯性测量电路板14设置于背面112时，减震元件19位于延伸部144与背面112之间。本发明实施例中减震元件19的材质为阻尼脂，减震元件19用于起到隔震缓冲的作用，以减小电路板发生形变时对惯性测量单元15造成的应力影响。当然，在其他实施方式中，减震元件19的材质也可以是其他隔震缓冲材料，这里不作限制。
62.在某些实施方式中，当惯性测量电路板14设置于侧面114时，侧面114形成有与延伸部144对应的凹槽1145(如图4所示)；当惯性测量电路板14设置于背面112时，背面112形成有与延伸部144对应的凹槽1145。减震元件19填充于凹槽1145内。延伸部144通过减震元件19部分收容在凹槽1145内。
63.具体地，凹槽1145可以为侧面114向接近相机结构10的光轴的方向凹陷形成；或者凹槽1145为自侧面114向远离相机结构10的光轴的方向凸起的结构围成；或者凹槽1145为背面112向接近入光面116的方向凹陷形成；或者凹槽1145为自背面112向远离入光面116的方向凸起的结构围成。
64.请结合图2，在某些实施方式中，延伸部144包括依次相连的第一侧边1441、第二侧边1442、第三侧边1443和第四侧边1444，第一侧边1441与第三侧边1443相对，第二侧边1442与第四侧边1444相对，第二侧边1442和第三侧边1443位于凹槽1145内，第一侧边1441和第四侧边1444与安装部142连接并分别与安装部142之间形成切口1445，切口1445与凹槽1145配合。
65.请参阅图7，本发明实施例还提供一种云台100。云台100包括云台本体30和上述任一实施方式的相机结构10。相机结构10设置在云台本体30上。
66.具体地，云台100可以为单轴云台、两轴云台、或者三轴云台等。云台100可以为手持云台或者搭载在无人机1000上使用的搭载云台。当相机结构10挂载于云台本体30上时，云台本体30能够稳定相机结构10并能够改变相机结构10的朝向、角度等，使相机结构10实现稳定拍摄以及调整拍摄角度的功能。
67.请参阅图8至图10，在某些实施方式中，云台100还包括电调板50。传感器电路板12和/或惯性测量电路板14与电调板50连接。电调板50还通过柔性线路板与无人机1000的核心板300连接。
68.请参阅图8，当传感器电路板12与电调板50连接时，惯性测量单元15获取的姿态数据可通过惯性测量电路板14及柔性电路板17传递至传感器电路板12，再由传感器电路板12通过信号传输线或无线传输模块将姿态数据和/或图像数据传递至电调板50，电调板50用于处理姿态数据并将通过柔性线路板将图像数据传递至无人机1000的核心板300进行处理。
69.请参阅图9，当惯性测量电路板14与电调板50连接时，图像传感器13获取的图像数据可通过传感器电路板12及柔性电路板17传递至惯性测量电路板14，再由惯性测量电路板14通过信号传输线或无线传输模块将姿态数据和/或图像数据传递至电调板50，电调板50用于处理姿态数据并将通过柔性线路板将图像数据传递至无人机1000的核心板300进行处理。
70.请参阅图10，当传感器电路板12和惯性测量电路板14均与电调板50连接时，图像传感器13获取的图像数据可通过信号传输线或无线传输模块传递至电调板50，惯性测量单元15获取的姿态数据可通过信号传输线或无线传输模块传递至电调板50，电调板50用于处理姿态数据并将通过柔性线路板将图像数据传递至无人机1000的核心板300进行处理。
71.请参阅图7，本发明实施例还提供一种无人机1000。无人机1000包括机身200和上述任一实施方式的云台100。云台100设置在机身200上。
72.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
73.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明
实施例所属技术领域的技术人员所理解。
74.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(ipm过流保护电路)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
75.应当理解，本发明实施例的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
76.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
77.此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
78.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
79.尽管上面已经示出和描述了本发明实施例，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明实施例的限制，本领域的普通技术人员在本发明实施例的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。