CN113747020A - 摄像模组和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种摄像模组，包括镜头组件、第一电路板、成像芯片和制冷组件，所述镜头组件包括光学镜头，所述光学镜头沿着其光轴方向具有成像端；所述第一电路板位于与所述光学镜头的成像端相对的位置，所述成像芯片设置在所述第一电路板上靠近所述成像端的一侧；所述制冷组件包括半导体制冷片和绝缘基板，所述半导体制冷片具有冷端和热端，所述冷端电连接在所述第一电路板上的远离所述成像端的一侧，所述绝缘基板覆盖在所述热端上，所述绝缘基板用于与导热体接触。本申请通过将半导体制冷片的冷端与用于承载成像芯片的第一电路板电连接，省去了现有技术中覆盖在冷端上的绝缘基板，既实现了降温，又节省了摄像模组的内部空间。
Description
技术领域
本申请属于电子设备组件技术领域，具体涉及一种摄像模组和电子设备。
背景技术
随着科技水平的不断发展，消费者对于数码产品摄像模组的成像品质的要求越来越高。为了带给消费者更好的使用体验，各种智能电子设备均搭载有具有高倍变焦功能的摄像模组。但随着录像需求的增加，消费者使用电子设备的时间越来越长，导致摄像模组的热量产生越来越剧烈，为了保护电子设备不得不缩短录像时间或降低摄像模组的解析度。因此，对摄像模组降温是一个急需解决的问题。
现有技术中，解决散热问题可以采用的散热方式通常有主动散热和被动散热两种形式。主动散热例如风冷散热、液冷散热以及热管散热等，这种散热方式采用的散热器件往往结构复杂，成本高，不利于自动化生产，难以直接应用到摄像模组中，并且在散热过程中容易产生振动，会导致影像模糊。被动散热通常采用散热片实现，而散热片的散热效果通常通过增加空间尺寸来实现，适于对空间没有要求的设备中，不适用于空间紧凑的摄像模组。
发明内容
本申请旨在提供一种摄像模组和电子设备，至少解决背景技术的问题之一。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提出了一种摄像模组，包括：
镜头组件，所述镜头组件包括光学镜头，所述光学镜头沿着其光轴方向具有成像端；
第一电路板和成像芯片，所述第一电路板位于与所述光学镜头的成像端相对的位置，所述成像芯片设置在所述第一电路板上靠近所述成像端的一侧；
制冷组件，所述制冷组件包括半导体制冷片和绝缘基板，所述半导体制冷片具有冷端和热端，所述冷端电连接在所述第一电路板上的远离所述成像端的一侧，所述绝缘基板覆盖在所述热端上，所述绝缘基板与导热体接触。
第二方面，本申请实施例提出了一种电子设备，包括第一方面所述的摄像模组。
本申请通过将半导体制冷片的冷端与用于承载成像芯片的第一电路板电连接，省去了现有技术中覆盖在冷端上的绝缘基板，既实现了降温，又节省了摄像模组的内部空间。
本申请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，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请实施例的摄像模组的外观结构示意图；
图2是根据本申请实施例的摄像模组内部结构示意图；
图3是图1的***结构示意图；
图4是图1的俯视剖面示意图；
图5是图1的侧视剖面示意图；
图6是根据本申请实施例的制冷组件与第一电路板的位置关系示意图；
图7是反射部的外观结构示意图；
图8是第二壳体的结构示意图；
图9是光学镜头与滤光片以及棱镜本体的位置关系示意图。
附图标记说明：
100-镜头组件；101-光学镜头；102-镜头支架；103-位置传感器；200-第一电路板；300-成像芯片；400-制冷组件；500-滤光片；600-反射部；601-棱镜本体；602-棱镜载体；603-球瓦；604-支座本体；605-球撑；606-球体；700-壳体组件；701-第一壳体；702-第二壳体；703-空腔部；704-导轨；705-进光窗口；800-驱动组件；801-线圈；802-磁体；803-第二电路板；804-导磁轭；900-导热体。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号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例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“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该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合图1-图9描述根据本申请实施例的摄像模组和电子设备。
如图1至图9所示，根据本申请一些实施例提供了一种摄像模组，包括镜头组件100、第一电路板200、成像芯片300和制冷组件400；所述镜头组件100包括光学镜头101，所述光学镜头101沿着其光轴方向具有成像端；所述第一电路板200位于与所述光学镜头101的成像端相对的位置，所述成像芯片300设置在所述第一电路板200上靠近所述成像端的一侧；所述制冷组件400包括半导体制冷片和绝缘基板，所述半导体制冷片具有冷端和热端，所述冷端电连接在所述第一电路板200上的远离所述成像端的一侧，所述绝缘基板覆盖在所述热端上，所述绝缘基板用于与导热体900接触。
具体地，如图1至图6所示，在本实施例中，摄像模组的光学镜头101沿其光轴方向具有成像端和进光端，其成像端设置的第一电路板200上承载有成像芯片300，录像过程中，光线可以通过进光端射入光学镜头101，并沿着光轴方向从成像端射出，最终通过成像芯片300形成影像。其中，光轴位于光学镜头101的轴线上。在上述录像过程中，成像芯片300是最容易发热和发热量最大的器件之一，因此，在本申请中对于摄像模组整体的降温可以通过对成像芯片300降温来实现。
半导体制冷片是一种由许多N型和P型半导体颗粒互相排列而成的结构，N型半导体和P半导体之间通过导体(通常是铜、铝或其它金属导体)相连接而形成一个完整的电路，在电路中通入电流后会形成冷端和热端，在实际应用中，冷端和热端上均会覆盖绝缘基板(例如陶瓷片)，然后将需要散热的器件与冷端的绝缘基板接触，设置导热件与热端的绝缘基板接触，实现对器件的主动降温。这种半导体制冷片的结构轻巧，易于制造，可降低产品的制造成本。
本申请中的摄像模组设置的制冷组件400，采用了上述半导体制冷片对成像芯片300进行降温，并且摒弃了传统的应用形式，直接将半导体制冷片的冷端和第一电路板200电连接，省去了冷端上需要覆盖的绝缘基板，既达到了降温的效果，又进一步减小了制冷组件400的空间尺寸。另外，这种结构设置方式还简化了制冷组件400的结构，降低了制造成本。其中，冷端与第一电路板200的连接可以通过第一电路板200背面(即第一电路板200上远离成像端的一侧)的覆铜层进行P-N结的电路走线以及接合，具体的工艺流程可以按照以下方式进行。
采用SMT(表面组装技术)或是涂布的方式将P-N结半导体生长在绝缘基板上(热端),完成后,得到一个半成品器件，将半成品器件通过回流焊等工艺与第一电路板200背面的覆铜层焊接在一起，通过模片键合、引线接合法将成像芯片300固定到半成品器件上,最后可以在热端的绝缘基板上贴上导热体900(如石墨膜等高导热的散热材料)形成完整的制冷组件400。
可选地，所述光学镜头101与所述成像芯片300之间设置有滤光片500，所述滤光片500和所述第一电路板200装配在所述镜头组件100上，所述镜头组件100在所述滤光片500与所述第一电路板200之间形成密封空间，所述成像芯片300位于所述密封空间内。
具体地，在光学镜头101和成像芯片300之间设置滤光片500，滤光片500可以滤掉一部分不需要的红外光，提高成像品质。另外，将成像芯片300设置在滤光片500与第一电路板200之间的密封空间内，可以防止粉尘颗粒等落到成像芯片300上，影像成像品质。
可选地，所述密封空间为真空状态。
具体地，半导体制冷片在制冷过程中，如果成像芯片300的温度降低到露点温度，其表面会出现结露现象,容易导致成像芯片300短路烧毁等异常问题。而真空状态的密封空间可以防止成像芯片300表面结露，提高了成像芯片300的使用寿命。
可选地，所述制冷组件400还包括控制模块，所述控制模块与所述半导体制冷片电连接。
具体地，控制模块可以通过控制制冷组件400的制冷温度，以适配摄像模组的各种使用模式。例如，在注重摄像模组的摄像性能的情况下，可将制冷温度控制在10～70°之间，以通过提高成像画质。而在注重省电的情况下，可将制冷温度控制在5～20°的温差范围，以维持长时间的常规使用,如录像,直播等。控制模块可以控制制冷组件400根据用户的使用需求调节制冷温度，提高了使用体验。
可选地，如图2至图5以及图9所示，所述摄像模组还包括反射部600，所述光学镜头101沿着其光轴的方向还具有进光端，所述反射部600设置在与所述进光端相对的位置，所述反射部600用于将光线从所述进光端导入所述光学镜头101。
具体地，采用摄像模组进行录像或拍摄过程中，很容易因为晃动而造成成像模糊的问题。反射部600一般包括有棱镜(也可以是平面镜，具体可根据实际需求进行选择)和用于支撑棱镜的支架，棱镜和支架之间通常为可活动连接，光线从反射部600射入后被导入到光学镜头101，在这个过程中，如果摄像模组整体发生抖动，则棱镜由于惯性可以对光学镜头101进行一定程度上的防抖，防止摄入光线从光学镜头101到达成像芯片300的过程中光学路线发生改变，提高其成像效果。
可选地，如图3至图5所示，所述反射部600包括棱镜组件和支座组件，所述棱镜组件通过支点连接在所述支座组件上，所述棱镜组件能够相对于所述支座组件绕所述支点转动。
具体地，在本实施例中，将棱镜组件通过支点连接在支座组件上，棱镜组件与支座组件形成单点连接，这种连接方式相较于多点连接或轴线连接，既降低了连接的摩擦力，又提高了棱镜组件绕支座组件的运动自由度，实现单点支撑的防抖作用。这种单点支撑结构可以支持多种驱动形式的设置以及布局，例如压电、电磁等。另外，这种连接方式还可以通过调节棱镜组件与支座组件之间的间隙，实现更大的防抖角度。其中，棱镜组件与支座组件的单点支撑连接可以选择采用滚珠连接或弹簧连接等形式实现，本申请对此不作限制。本实施例中的反射部600结构简单，具有更灵活的运动自由度和更高的可靠性。
可选地，如图3至图5所示，所述棱镜组件包括棱镜本体601、棱镜载体602和球瓦603，所述棱镜本体601设置在所述棱镜载体602上，所述棱镜载体602固定在所述球瓦603上；所述支座组件包括支座本体604和球撑605，所述球撑605固定在所述支座本体604上；所述反射部600还包括球体606，所述球体606嵌设在所述球瓦603和所述球撑605之间，所述棱镜组件通过所述球体606与所述支座组件连接。
具体地，在本实施例中，棱镜载体602对棱镜本体601起到保护和支撑的作用，支座对整个反射部600起到支撑作用。棱镜组件通过球体606单点支撑连接在支座组件上。其中，球体606通过嵌设在球瓦603和球撑605上实现连接。这种结构形式简单、紧凑，能够使棱镜本体601实现多角度的运动自由度，起到更好地防抖效果。另外，球体606连接的摩擦力较小，可以进一步提高防抖效果。
可选地，如图1至图5所示，所述摄像模组还包括壳体组件700，所述壳体组件700包括第一壳体701和第二壳体702，所述第一壳体701扣合在所述第二壳体702上形成空腔部703，所述第一壳体701上设置有进光窗口705；所述光学镜头101和所述反射部600均设置在所述空腔部703中，所述进光窗口705与所述反射部600相对设置。
具体地，在本实施例中，摄像模组设置有壳体组件700，而壳体组件700包括第一壳体701和第二壳体702，第二壳体702中形成有空腔部703，将反射部600和光学镜头101均设置在空腔部703，不仅对镜头具有保护和固定的作用，还对反射部600也具有保护作用，使得整个摄像模组的结构更加紧凑，且可靠性高。本方案在实际应用中，光线可从进光窗口705射入，并经由反射部600导入至光学镜头101内，实现拍摄功能。另外，随着电子设备的轻薄化要求，这种结构便于实现潜望式镜头的功能，即在不增加光学镜头101光轴方向厚度的基础上，实现远距离对焦。
可选地，如图2至图5所示，所述摄像模组还包括驱动组件800，所述驱动组件800与所述光学镜头101连接，所述驱动组件800驱动所述光学镜头101沿所述光轴移动。
具体地，在本申请中，驱动组件800可以驱动镜头沿光学镜头101的光轴移动，以实现光学镜头101的对焦过程。其中驱动组件800可以是电磁马达，也可以是超声波马达等，本申请对此不作限制。
可选地，如图3至图5所示，所述镜头组件100还包括镜头支架102，所述光学镜头101设置在所述镜头支架102上；所述驱动组件800包括线圈801、磁体802、第二电路板803，所述磁体802设置在所述镜头支架102上，所述线圈801与所述磁体802相对设置，所述线圈801与所述第二电路板803电连接，所述线圈801通电后能够驱动所述光学镜头101沿所述光轴移动。
具体地，在本实施例中，驱动组件800为电磁式马达。镜头支架102对光学镜头101起到一定的支撑和固定作用，并且可以承载磁体802，以便驱动组件800通过线圈801与磁体802之间的作用力对光学镜头101进行驱动移动，实现对焦操作。另外，在第二电路板803的下面还可以设置导磁轭804，对驱动***的磁力线进行修正，使光学镜头101能够按照既定的路线进行移动。同时，导磁轭804设置在第二电路板803底侧，可以与磁体802构成吸力，具有将镜头组件100拉向导轨704以及第二壳体702底部的作用力，进而保证光学镜头101运动方向的稳定性及精度。
可选地，如图3至图5以及图8所示，所述摄像模组还包括壳体组件700，所述壳体组件700包括第一壳体701和第二壳体702，所述第一壳体701扣合在所述第二壳体702上形成空腔部703，所述空腔部703的底部设置有沿所述光轴方向的导轨704，所述镜头组件100通过所述导轨704设置在所述空腔部703中，所述驱动组件800能够驱动所述光学镜头101在所述导轨704上移动。
具体地，在本实施例中，第二壳体702的底部设置导轨704，一方面可以使光学镜头101沿既定的方向移动，另一方面，导轨704的设计可以减小光学镜头101在移动过程中的摩擦力，提高整个摄像模组对焦的灵敏度和准确性。
可选地，如图3和图4所示，所述镜头组件100还包括位置传感器103，所述位置传感器103设置在所述第二壳体702上，以感测所述光学镜头101的位置。
具体地，在摄像模组对焦过程中，位置传感器103可实时监测光学镜头101的位置，从而实现随时反馈位置的作用，达到快速对焦的效果。例如，当驱动组件800采用电磁式的驱动马达时，可以将磁体802设置在光学镜头101上，光学镜头101通过驱动马达的驱动沿光轴移动，位置传感器103能够感测到磁体802的磁场强度变化，当光学镜头101的运动方向确定后，磁场强度的变化对应为光学镜头101与成像芯片300之间的距离，以确定光学镜头101的位置。位置传感器103可以通过电胶或焊接等工艺固定在第二壳体702上，如图4所示，具体的固定形式，本申请不作限制。
本申请还提供了一种电子设备，包括上述任意一个实施例中所述的摄像模组。
具体地，在本实施例中，所述电子设备可以是手机、平板等便携式数码产品，本申请对此不作限制。采用了本申请中的摄像模组的电子设备，一方面，通过对制冷组件400的改进，使得整个摄像模组具有更好地散热效果，使得长时间高解析全性能使用摄像头功能成为可能。另一方面，本申请的摄像模组对反射部600设计了单点支撑结构，具有更灵活的运动自由度，使得防抖的角度与自由度大幅提升,进而提升摄像头品质。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。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例或示例。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例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (12)
1.一种摄像模组，其特征在于，包括：
镜头组件(100)，所述镜头组件(100)包括光学镜头(101)，所述光学镜头(101)沿着其光轴方向具有成像端；
第一电路板(200)和成像芯片(300)，所述第一电路板(200)位于与所述光学镜头(101)的成像端相对的位置，所述成像芯片(300)设置在所述第一电路板(200)上靠近所述成像端的一侧；
制冷组件(400)，所述制冷组件(400)包括半导体制冷片和绝缘基板，所述半导体制冷片具有冷端和热端，所述冷端电连接在所述第一电路板(200)上的远离所述成像端的一侧，所述绝缘基板覆盖在所述热端上，所述绝缘基板用于与导热体(900)接触。
2.根据权利要求1所述的摄像模组，其特征在于，所述光学镜头(101)与所述成像芯片(300)之间设置有滤光片(500)，所述滤光片(500)和所述第一电路板(200)装配在所述镜头组件(100)上，所述镜头组件(100)在所述滤光片(500)与所述第一电路板(200)之间形成密封空间，所述成像芯片(300)位于所述密封空间内。
3.根据权利要求2所述的摄像模组，其特征在于，所述密封空间为真空状态。
4.根据权利要求1所述的摄像模组，其特征在于，所述摄像模组还包括反射部(600)，所述光学镜头(101)沿着其光轴的方向还具有进光端，所述反射部(600)设置在与所述进光端相对的位置，所述反射部(600)用于将光线从所述进光端导入所述光学镜头(101)。
5.根据权利要求4所述的摄像模组，其特征在于，所述反射部(600)包括棱镜组件和支座组件，所述棱镜组件通过支点连接在所述支座组件上，所述棱镜组件能够相对于所述支座组件绕所述支点转动。
6.根据权利要求5所述的摄像模组，其特征在于，
所述棱镜组件包括棱镜本体(601)、棱镜载体(602)和球瓦(603)，所述棱镜本体(601)设置在所述棱镜载体(602)上，所述棱镜载体(602)固定在所述球瓦(603)上；
所述支座组件包括支座本体(604)和球撑(605)，所述球撑(605)固定在所述支座本体(604)上；
所述反射部(600)还包括球体(606)，所述球体(606)嵌设在所述球瓦(603)和所述球撑(605)之间，所述棱镜组件通过所述球体(606)与所述支座组件连接。
7.根据权利要求4所述的摄像模组，其特征在于，
所述摄像模组还包括壳体组件(700)，所述壳体组件(700)包括第一壳体(701)和第二壳体(702)，所述第一壳体(701)扣合在所述第二壳体(702)上形成空腔部(703)，所述第一壳体(701)上设置有进光窗口(705)；
所述光学镜头(101)和所述反射部(600)均设置在所述空腔部(703)中，所述进光窗口(705)与所述反射部(600)相对设置。
8.根据权利要求1所述的摄像模组，其特征在于，所述摄像模组还包括驱动组件(800)，所述驱动组件(800)与所述光学镜头(101)连接，所述驱动组件(800)驱动所述光学镜头(101)沿所述光轴移动。
9.根据权利要求8所述的摄像模组，其特征在于，
所述镜头组件(100)还包括镜头支架(102)，所述光学镜头(101)设置在所述镜头支架(102)上；
所述驱动组件(800)包括线圈(801)、磁体(802)、第二电路板(803)，所述磁体(802)设置在所述镜头支架(102)上，所述线圈(801)与所述磁体(802)相对设置，所述线圈(801)与所述第二电路板(803)电连接，所述线圈(801)通电后能够驱动所述光学镜头(101)沿所述光轴移动。
10.根据权利要求8所述的摄像模组，其特征在于，所述摄像模组还包括壳体组件(700)，所述壳体组件(700)包括第一壳体(701)和第二壳体(702)，所述第一壳体(701)扣合在所述第二壳体(702)上形成空腔部(703)，所述空腔部(703)的底部设置有沿所述光轴方向的导轨(704)，所述镜头组件(100)通过所述导轨(704)设置在所述空腔部(703)中，所述驱动组件(800)能够驱动所述光学镜头(101)在所述导轨(704)上移动。
11.根据权利要求10所述的摄像模组，其特征在于，所述镜头组件(100)还包括位置传感器(103)，所述位置传感器(103)设置在所述第二壳体(702)上，以感测所述光学镜头(101)的位置。
12.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-11任意一项所述的摄像模组。
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|---|---|
| CN113747020A true CN113747020A (zh) | 2021-12-03 |
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- 2021-09-08 CN CN202111047604.8A patent/CN113747020A/zh active Pending
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