CN108293077A - 用于通信设备的密封的关节式摄像头 - Google Patents

Abstract

提供了一种在通信设备(100)中用于关节式摄像头(102)的改进的密封组装件。关节式摄像头(102)包括卷绕的柔性电路(208)和枢轴壳体(110)。卷绕的柔性电路(208)提供运动范围。卷绕的柔性电路(208)具有穿过枢轴壳体(110)的筒形铰链(214)的柔性延伸部(218)。经由具有周向密封件(312)和凹穴部(308)的单个密封件(306)密封筒形铰链(214)和柔性延伸部(218)，由此允许卷绕的柔性电路(208)继续提供枢轴壳体(110)内的旋转范围。

Description

用于通信设备的密封的关节式摄像头

技术领域

本发明一般性地涉及通信设备，更具体地涉及用于便携式通信设备的摄像头的密封。

背景技术

如今的便携式公共安全通信设备(例如，无线电设备和相关的附件)正在整合附加特征，诸如用于捕获视频的身体佩戴式摄像头系统。虽然广角视场光学器件和摄像头关节特征的组合被认为是期望的，但由于考虑到关节式摄像头系统的设计复杂性，大多数身体佩戴式摄像头系统仅提供广角光学器件。结果是，这些身体佩戴式摄像头系统的佩戴位置严重受限。

在恶劣的环境中保护身体佩戴式摄像头系统的关节特征的能力对于保持良好的通信至关重要。具有关节式摄像头的通信设备对于公共安全环境中遇到的潮湿、烟雾、灰尘、以及其它要素特别敏感，因此必须特别注意保护摄像头设备。当设计用于具有受限形状因子的便携式设备的组装件时，在保持摄像头的运动范围的同时保护摄像头免受环境影响尤其具有挑战性。磨损和撕裂、泄漏、空间、疲劳和旋转阻力都是需要考虑的重要因素，同时还需要保持良好的电气互连。

因此，需要一种具有改进的密封的摄像头组装件的便携式通信设备。这样的组装件对身体佩戴式摄像头系统将特别有益。

附图说明

在附图中，同样的附图标记在各视图中指代相同元件或在功能上类似的元件，并且附图与下面的具体实施方式部分一起被并入到说明书中并形成说明书的一部分，这些附图用于进一步例示各实施例，并解释根据本发明的各种原理和所有优点。

图1是具有根据各种实施例形成和操作的关节式摄像头的通信设备。

图2是根据各种实施例的关节式摄像头的分解图。

图3是根据各种实施例形成的密封件。

图4示出了根据各种实施例的用于密封印刷电路板和延伸柔性件的单个密封件。

图5是根据各种实施例的通信设备的部分组装图。

图6是根据各种实施例形成的通信设备的局部分解图。

本领域技术人员将认识到，图中的元件为简单和清楚而示出并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大，以帮助改进对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在详细描述根据本发明的实施例之前，应该注意到，实施例主要着眼于用于具有关节式摄像头的通信设备的密封组装件。关节式摄像头与通信设备的密封在不影响摄像头旋转范围的情况下实现，并且通过具有延伸端的卷绕的柔性件、筒形铰链和单个密封件来实现。单个密封件被形成为容纳筒形铰链和柔性件的延伸端，而柔性件的卷绕部分在内部旋转到枢轴壳体，以不限制摄像头的旋转范围。因此，在附图中通过常规符号适当地表示了这些组件，仅示出与理解本发明的实施例相关的那些具体细节，以免使本公开内容与对于受益于本文描述的本领域普通技术人员而言显而易见的细节混淆。

在本文献中，诸如为第一和第二、顶部和底部等的关系术语可以仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不必然要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”或其任何其它变型旨在覆盖非排它性的内含内容，使得包括要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素，而且可以包括未明确列出的或对于这些过程、方法、物品或装置固有的其它要素。如果没有更多限制，则前面有“包括...一”的要素并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或装置中存在另外的相同要素。

图1是具有根据各种实施例形成和操作的用于捕获视频的关节式摄像头102的通信设备100。通信设备100包括第一半壳104和第二半壳106，第一半壳104和第二半壳106容纳无线电电子装置，诸如用于发送和接收信息(诸如音频信息、数据信息和射频信息)的收发器和控制器。通信设备100还可以包括触摸面板114、即按即说开关116、可编程按钮118、电源按钮120、紧急按钮124、音量开关126、以及扬声器和麦克风(用于远程扬声器麦克风操作-未示出)，以及适用于公共安全应用的其它元件。

通信设备100是便携式通信设备，其可以作为附件与另一通信设备(诸如便携式无线电装置)(有线地或无线地)结合来操作，或者可以作为独立的单独设备来操作。根据各种实施例，第一半壳104和第二半壳106联接在一起以形成主机壳体112，用于保持和提供用于关节式摄像头102的枢轴承载表面。通信设备100的关节式摄像头的能力使其非常适合身体佩戴的肩部应用。然而，其它应用也可以从通信设备100、关节式摄像头102以及将在这里描述的关节式摄像头的密封中受益。需要高度旋转范围以用于捕获视频并要求小形状因子下的坚固性和良好密封性的任何设备可受益于各种实施例的密封装置。

除视场摄像头光学器件之外，通信设备100还提供摄像头的关节运动，用以从各种佩戴位置捕获视频。对于通信设备100，可以说′x′表示设备的宽度，′y′表示设备的高度，以及′z′表示设备的厚度，示出x、y、z轴108以帮助描述关节式摄像头102的旋转。关节式摄像头102的关节运动以围绕水平轴线(显示为x轴)的旋转使摄像头沿y轴移动来捕获视频。关节式摄像头102具有预定的旋转范围，该预定的旋转范围由具有开槽的夹紧特征122的枢轴壳体110控制。关节式摄像头102的具有开槽的夹紧特征122的枢轴壳体110非常适于加护套使用。最期望围绕图1中的x轴的关节运动，这不仅因为肩部使用中的各种佩戴位置，而且还因为摄像头在竖直方向上与在水平方向上相比将具有更窄的视野。

在恶劣的环境中保护摄像头102的关节特征的能力对于在可能遇到潮湿、烟雾以及灰尘的环境中的公共安全操作中保持良好的通信是重要的。通信设备100提供了一种摄像头系统，该摄像头系统被保护以免受环境影响，同时将摄像头的运动范围全部保持在有限的形状因子内。通信设备100提供了密封和保护以防止磨损和撕裂、泄漏、疲劳和旋转阻力以及在摄像头与主机设备壳体112之间的良好电互连。这里描述的各种实施例描述了主机设备壳体112如何在保持完全关节运动的状态下以密封的方式与关节式摄像头102接合。

对通信设备100的环境密封使得能够在雨天条件、潮湿条件中和加护套使用的情况下在公共安全区域中使用。宽视场摄像头到完全的向前位置或向后位置(例如210度)的关节运动提供了当设备佩戴在肩部上时从前和后拍摄视频的能力。各种实施例提供的完全密封的方法是通过将关节式摄像头的枢轴壳体110捕获在两个半壳104、106之间并且通过引入本文将要描述的卷绕的柔性件、密封的筒形铰链和凹穴式密封件(pocket seal)来实现。

图2是根据各种实施例的关节式摄像头102的摄像头组装件200。摄像头组装件200示出了关节式摄像头102的分解图，包括密封的摄像头模块202、匝圈保持器222、枢轴壳体110和棘轮216的。

密封的摄像头模块202包括具有镜头204的摄像头电子部件。密封在模块内的摄像头内部电子部件(传感器等)经由外部柔性件230被电互连到主机设备112(图1)。外部柔性件230由不同部分形成，所述不同部分包括初始部分，所述初始部分联接并包裹摄像头主体232、卷绕的柔性电路208、柔性延伸部分218和柔性接口220。正是这种外部柔性件230及其各个部分需要在保持摄像头的可旋转性的状态下进行密封，并且各种实施例针对这些部分。外部柔性件230联接到摄像头模块的外部，例如联接到摄像头模块202的外部基座232并且沿着外壁延伸。然后，柔性件230在开口210处穿过枢轴壳体110，并被拉动通过筒形铰链214。然后，柔性件230如柔性电路208那样围绕匝圈保持器222卷绕，然后在筒形铰链214处重新插回枢转壳体110内，从这里，柔性延伸部分218和柔性接口220从筒形铰链214突出(用于连接到主机通信设备112)。然后，能够将密封的摄像头模块202插入到枢轴壳体110的开口210中。

根据各种实施例，卷绕的柔性电路208自身缠绕并被插入在枢轴壳体110的筒形铰链区域214内，使柔性延伸部分218和柔性接口220从其延伸。根据各种实施例，卷绕的柔性电路208的匝圈的长度和数目确定了关节式摄像头102的旋转范围。

枢轴壳体110在外表面上具有开槽的夹紧特征122，其促进了加固型(ruggedized)用户接口(例如加护套使用)的旋转。可以使用螺钉207或其它安装手段以将密封的摄像头模块202联接或附接到枢轴壳体110。枢轴壳体110包括用于接纳棘轮216的第一端和由筒形铰链214形成的第二端。棘轮216在关节式摄像头102中提供制动机构，以用于将位置控制成在组装件的密封体积外部实现的预定离散角度。例如，示出了15度的增量，但也可以实施其它的离散角度位置。棘轮216还响应于枢轴壳体110随同关节式摄像头102的旋转或枢转而经由可听和触觉咔嗒声提供了用户接口反馈。

卷绕的弯曲部分208围绕匝圈支架222缠绕，然后将匝圈支架222插入到枢轴壳体110的筒形铰链214的开口中，从而为柔性件提供旋转空间。

总之，各种实施例的关节式摄像头102包括筒形铰链、联接在枢轴壳体内的卷绕的柔性电路，其中具有柔性延伸部分的卷绕的柔性电路延伸穿过筒形铰链。关节式摄像头102进一步包括枢轴壳体110和棘轮216。接着，使用单个密封件来密封这些组件。

根据各种实施例，卷绕的柔性电路208允许在摄像头模块202内的预定最小轴向空间内的预定旋转范围。卷绕的柔性电路208比扭转柔性件或扭转线远更为有利，因为扭转柔性件或扭转线需要更多的轴向(x方向)空间以无疲劳地扭转。根据各种实施例，卷绕的柔性电路208被卷绕成在密封的枢转开口内的多个匝圈，以允许大角度的旋转而不损害柔性导体。因而，卷绕的柔性电路208的长度(匝圈的数目)确定了关节式摄像头的旋转范围。

图3示出了按照各种实施例的印刷电路板和单个密封件的部分分解图300。视图300示出了安装有柔性连接器304的印刷电路板(pcb)302。印刷电路板可以由FR-4或适于处理无线电通信电路的其它电路板材料制成。电路板302也可以被称为主pcb、无线电pcb或主机设备pcb。单个密封件306被模制成围绕主pcb 302，并且包括被模制在其中用于柔性连接器304的凹穴部308。用于柔性连接器304的凹穴部导致柔性接入路径310，该柔性接入路径310进一步提供了用于枢轴壳体110的筒形铰链214的周向密封件312。

为了组装的目的，单个密封件306能够安装到pcb 302上，然后，来自摄像头的柔性延伸部分可以被穿过周向密封件312、穿过柔性接入路径310和凹穴部308，并被附接到pcb302的柔性连接器304。

图4示出了根据各种实施例的密封印刷电路板302和延伸的柔性件218的单个密封件306。如在该视图中所看到的，卷绕的柔性电路218围绕匝圈保持器222缠绕，匝圈保持器222被插入到筒形铰链214中。棘轮端是封闭端，并且在关节式摄像头102的该端处不需要密封。

单个密封件306被形成为具有用于密封关节式摄像头102的筒形铰链214的周向密封件312、提供通到凹穴部308中用于柔性延伸部分218的通道用以密封位于pcb 302上的柔性连接器304的柔性接入路径310。通过使用单个密封件306在卷绕的柔性电路208之间直到pcb 302形成闭合的密封组装件，同时保持了摄像头的旋转范围。卷绕的柔性电路208的长度和匝圈的数目确定了关节式摄像头102的旋转范围。

单个密封件306可以由具有高精度、高耐热性和优异撕裂强度和伸展特性的硅橡胶形成。邵氏硬度标度是允许测量不同材料的硬度的度量。这些标度是为了人们可以讨论这些材料并且具有一个共同的参考点而发明的。邵氏A00标度测量非常柔软的橡胶和凝胶。邵氏A硬度标度测量柔性模具橡胶的硬度，其硬度范围从非常柔软且柔性、到中等和有些柔性、到几乎没有任何柔性的坚硬。作为合适的材料，单个密封件306可以由例如硅树脂60硬度邵氏A形成。这种类型的密封材料使筒形铰链214上的阻力最小化，从而允许其在其整个范围内旋转，同时密封柔性延伸部分218和柔性接口220。单个密封件306具有拉伸性和适形性，使其理想地用于密封移动组装件，诸如各种实施例的关节式摄像头102。

在名称为“用于密封电子壳体的密封系统和方法(SEALING SYSTEM AND METHODFOR SEALING OF ELECTRONICS HOUSINGS)”的共同转让的共同未决的美国专利申请号xx/ xxx，xxx(案卷号：CM18223)中可以找到与单个密封件306有关的其它特性，因为其涉及到密封pcb 302的其余部分。例如，用于布置在电子线路壳体中的电子部件的密封结构，包括构造成与电子部件基板的周边表面接合的单件式密封构件，该单件式密封构件包括：周边密封部分，其构造成接合所述电子部件基板的周边表面；第一密封部分，其构造成接合所述电子部件基板的第一基板表面；以及第二密封部分，其构造为接合电子部件基板的第二基板表面。

为了本申请的目的并且根据实施例，本申请的密封涉及到在可动件部分(关节式摄像头)和主机设备112的pcb 306之间的互连的密封。在为pcb 306提供密封的同时保持旋转的能力是各种实施例提供的优点之一。

图5是根据各种实施例形成的通信设备100的部分组装图500。在该图中，具有枢轴壳体110的关节式摄像头102经由筒形铰链214和周向密封件312联接到pcb 302。可以通过使用溢油硅树脂或通过在筒形铰链区域中施加润滑剂而使得密封上的阻力最小化。凹穴部308在内部密封和保护柔性延伸部分218、柔性接口220和与其联接的柔性连接器304(见其它附图)。棘轮216未连接到pcb 302。组装的下一个方面涉及引入第一半壳104和第二半壳106(见图1)。根据各种实施例，单个密封件306示出为沿着(主机)pcb 302(诸如无线电pcb)的相反表面沿着周边边缘密封。

图6是根据各种实施例形成的通信设备100的部分分解图。第一半壳104和第二半壳106是形成第一和第二承载枢轴表面604A、604B和606A、606B的外半壳。第一承载枢轴表面604A、604B捕获棘轮216，而第二承载枢轴表面606A、606B捕获周向密封件312内的筒形铰链214。因而，具有筒形铰链的枢轴壳体被第一和第二承载表面捕获并以可旋转方式联接。

通信设备100的环境密封使得能够在雨天、潮湿条件和加护套使用的情况下在公共安全区域使用。各种实施例的组装件提供了在身体佩戴式摄像头领域中明显有利的枢转摄像头，并且甚至作为单独的通信设备。宽视场摄像头到完全的向前位置或向后位置的关节运动提供了在设备佩戴在肩部上时从前和后拍摄视频的能力。由各种实施例提供的完全密封的方案是在不添加任何附加密封部件的情况下实现的，并且通过在两个半壳之间枢转摄像头以及通过结合卷绕的柔性件来获得，单个密封件提供了密封的筒形铰链和凹穴式密封件。

在前面的说明中，已经描述了本发明的具体实施例。然而，本领域技术人员理解，在不脱离如下权利要求书中阐述的本发明范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改意图被包括在本发明的范围内。益处、优点、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更加明显的任何要素均不应被解释为任何或所有权利要求的关键的、必需的或基本的特征或要素。本发明仅由所附权利要求限定，包括在本申请未决期间所作的任何修改以及所发布的那些权利要求的所有等同物。

Claims (18)

1.一种通信设备，包括：

第一半壳；

第二半壳，所述第一半壳和所述第二半壳提供主机设备的第一承载表面和第二承载表面；

关节式摄像头，所述关节式摄像头包括插入枢轴壳体内的摄像头模块，所述枢轴壳体包括筒形铰链，所述筒形铰链被所述第一承载表面和所述第二承载表面中的一个捕获并且以可旋转方式联接；

卷绕的柔性电路，所述卷绕的柔性电路提供所述关节式摄像头和所述主机设备之间的电互连，所述卷绕的柔性电路具有柔性延伸部，所述柔性延伸部从所述枢轴壳体穿过所述筒形铰链延伸至所述主机设备；以及

单个密封件，所述单个密封件将所述枢轴壳体对所述主机设备密封，所述单个密封件具有联接到所述筒形铰链的开口，所述卷绕的柔性电路从所述枢轴壳体穿过所述第一筒形铰链、穿过所述密封件的所述开口进入所述主机设备，以联接到所述主机设备的柔性连接器，所述柔性连接器由所述单个密封件密封。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述卷绕的柔性电路提供在预定的最小轴向空间内的预定旋转。

3.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述枢轴壳体进一步包括：

制动机构，所述制动机构用于将位置控制为离散角度。

4.根据权利要求1所述的通信设备，其中，所述卷绕的柔性电路被卷绕成多个匝圈，以在不损害柔性导体的情况下允许大的旋转角度。

5.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述枢轴壳体进一步包括：

棘轮；并且

所述筒形铰链和所述棘轮被所述主机设备的所述第一半壳和所述第二半壳的组装件捕获。

6.根据权利要求1所述的通信设备，其中，所述单个密封件的所述开口形成为用于与所述枢轴壳体的所述筒形铰链联接的周向密封件。

7.一种通信设备，包括：

无线电壳体，包括：

无线电印刷电路板(pcb)，所述无线电印刷电路板联接柔性连接器；

单个密封件，所述单个密封件安装到无线电pcb，所述单个密封件提供用于密封所述柔性连接器的凹穴部和通到所述凹穴部的柔性接入路径；

关节式摄像头，包括：

密封的摄像头模块，所述密封的摄像头模块位于枢轴壳体内，并且联接卷绕的柔性电路，所述卷绕的柔性电路具有柔性延伸部；

筒形铰链，所述筒形铰链形成所述枢轴壳体的一部分，并且用于安装到所述无线电壳体；并且

其中所述柔性延伸部穿过所述筒形铰链延伸到所述单个密封件的所述柔性接入路径中，以与所述无线电pcb上的所述单个密封件的所述凹穴部内的所述柔性连接器配合；并且

所述单个密封件密封所述无线电pcb、所述柔性连接器、所述柔性延伸部和所述枢轴壳体的所述筒形铰链。

8.根据权利要求7所述的通信设备，其中，所述单个密封件还沿着周边边缘沿着所述无线电pcb的相反的表面密封。

9.一种组装件，包括：

关节式摄像头，所述关节式摄像头包括摄像头模块，所述摄像头模块位于具有筒形铰链的枢轴壳体内；

通信设备壳体，所述通信设备壳体用于经由所述筒形铰链来捕获所述关节式摄像头并且以可旋转方式联接所述关节式摄像头；

卷绕的柔性电路，所述卷绕的柔性电路被联接在所述枢轴壳体的摄像头模块内，所述卷绕的柔性电路具有柔性延伸部，所述柔性延伸部延伸穿过所述枢轴壳体的所述筒形铰链；

印刷电路板(pcb)，所述印刷电路板(pcb)在所述通信设备壳体内，所述卷绕的柔性电路的所述柔性延伸部被联接到pcb；和

单个密封件，所述单个密封件用于密封所述通信设备壳体的pcb、所述柔性延伸部和所述枢轴壳体的所述筒形铰链。

10.根据权利要求9所述的组装件，其中，所述单个密封件包括周向密封件，所述周向密封件用于密封所述枢轴壳体的所述筒形铰链。

11.根据权利要求9所述的组装件，进一步包括：

柔性接口，所述柔性接口联接到所述卷绕的柔性电路的所述柔性延伸部；

柔性连接器，所述柔性连接器联接到所述pcb，用于接收所述柔性延伸部的所述柔性接口；和

单个密封件，所述单个密封件包括凹穴部，所述凹穴部用于密封所述pcb的所述柔性连接器，所述柔性接口被容纳在所述凹穴部中。

12.根据权利要求9所述的组装件，其中，所述枢轴壳体内的所述卷绕的柔性电路提供预定旋转范围，所述预定旋转范围由所述卷绕的柔性电路的匝圈的长度和数目确定。

13.根据权利要求9所述的组装件，其中所述枢轴壳体进一步包括开槽的表面。

14.根据权利要求13所述的组装件，其中，所述枢轴壳体的所述开槽的表面使得能够加护套使用。

15.根据权利要求9所述的组装件，其中所述枢轴壳体进一步包括：与所述筒形铰链相对的棘轮。

16.根据权利要求15所述的组装件，其中，在所述枢轴壳体旋转时，所述棘轮产生触觉反馈。

17.根据权利要求16所述的组装件，其中，所述卷绕的柔性电路具有的匝圈的长度和数目确定了所述关节式摄像头的旋转范围。

18.根据权利要求9所述的组装件，其中，所述单个密封件由硅树脂60邵氏硬度A材料形成。