CN114697486A - 一种防抖摄像模组 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种摄像模组，涉及摄像模组技术领域，能够实现摄像模组的图像传感器芯片防抖。该摄像模组包括图像传感器、图像传感器基板、至少一根悬丝和印刷电路板，该图像传感器贴附在该图像传感器基板上以形成共同移动体，该印刷电路板作为固定体，该至少一根悬丝用于连接该图像传感器基板和该印刷电路板，该图像传感器基板用于通过至少一根悬丝实现对该固定体的相对移动。由于悬丝运动的过程中产生的应力少，而悬丝又是用于连接固定体和移动体，因此，在摄像模组抖动的过程中图像传感器基板运动的性能有大幅提高，进而提高摄像模组的防抖性能。

Description

一种防抖摄像模组

技术领域

本申请涉及摄像模组技术领域，尤其涉及一种防抖装置。

背景技术

近些年来，随着智能手机的快速发展，拍照作为其核心需求一直在不断地升级进化，并在包括安防摄像头，车载相机等其他领域不断扩展。从摄像到录像，如何在受到抖动的情况下，获得稳定和清晰的画质是用户对摄像模组的更高需求。

目前市场上有很多主流的防抖技术，例如，通过电子图像稳定器(Electronicimage stabilization)、光学图像稳定器(Optical image stabilization)、传感器位移图像稳定器(Sensor-shift image stabilization，SIS)或微型稳定器(Microstabilization)补偿或减少因振动产生的图像模糊及克服晃动抖动，以此改进摄像效果。

SIS和图像传感器贴合在一起形成一个整体，SIS在获取包含摄像模组的终端的抖动参数之后，控制该图像传感器的移动以补偿抖动误差，以此来实现防抖的作用。具体地，当包含摄像模组的终端抖动时，该终端内部的陀螺仪(gyroscope)将感应抖动参数，并且将该抖动参数发送给该终端的主板，由该主板进行相关处理后再发送给该摄像模组内部的SIS，该SIS根据获取到的抖动参数控制图像传感器进行适当的补偿运动，以使得该图像传感器和镜头保持在一个合适的相对距离，进而达到防抖的效果。

然而，在现有的摄像模组中，SIS和图像传感器这个整体与印刷电路板(Printedcircuit board，PCB)之间通过引线进行连接，在图像传感器将光信号转化为电信号之后，通过该引线将电信号传递给PCB，进而传输到终端内部的处理器以做进一步处理。其中，该引线可以为线缆、柔性线路板(Flexible printed circuit)或金线(wire bonding)等。通常引线所占的体积比较大，存在较大的应力，因此，SIS在和图像传感器一起运动的时候，SIS需要克服引线的应力问题，这将导致SIS的功耗加大，SIS运动的线性度受到影响。

发明内容

本发明实施例提供一种防抖摄像模组，可以提高图像传感器基板运动的性能，进而提升摄像模组的防抖性能。为达到上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种防抖摄像模组，该防抖摄像模组包括图像传感器、用于承载该图像传感器的图像传感器基板、悬丝和印刷电路板，该图像传感器基板与该图像传感器构成移动体，该印刷电路板作为固定体，该悬丝用于连接该固定体和该移动体。

由于悬丝相较于于传统的引线体积小、质量轻和有一定的弹性，所以悬丝运动的过程中产生的应力少，而悬丝又是用于连接固定体和移动体，因此，在摄像模组抖动的过程中图像传感器基板运动的性能有大幅提高，进而提高摄像模组的防抖性能。

在一种可能地实现方式中，该图像传感器基板靠近该印刷电路板的一侧的表面设置有至少一对磁体，该印刷电路板靠近该图像传感器基板的一侧设置有至少一对线圈，该至少一对磁体正对于所述至少一对线圈。

在一种可能地实现方式中，该图像传感器基板，用于在电磁力的作用下通过至少一根该悬丝实现对该固定体的相对移动，该电磁力为至少一对该磁体和至少一对该线圈共同作用产生。

在一种可能地实现方式中，该印刷电路板上设置有位置传感器，该图像传感器基板上设置有驱动芯片。该位置传感器，用于检测该移动体相对于该固定体的实时位移，并且将该实时位移传输给该驱动芯片；该驱动芯片，用于根据所述实时位移不断调整通过所述至少一对线圈的电流以实现闭环驱动控制。

在一种可能地实现方式中，该印刷电路板和该图像传感器基板上分别设置有至少一个悬丝连接部，该至少一个悬丝连接部用于固定至少一根该悬丝。

在一种可能地实现方式中，至少一根该悬丝和至少一个该悬丝连接部之间通过导电胶进行固定。

在一种可能地实现方式中，至少一根该悬丝以焊接的方式固定在至少一个该悬丝连接部。

在一种可能地实现方式中，至少一根该悬丝为直立式柱体结构。

在一种可能地实现方式中，至少一根该悬丝的横截面为圆形或多边形。

在一种可能地实现方式中，至少一根该悬丝为弯曲式弹簧结构。

在一种可能地实现方式中，至少一根该悬丝为弹簧丝、弹簧线、弹簧片或弹簧变形结构。

在一种可能地实现方式中，设置在该图像传感器基板上的无线传输芯片，用于将该图像传感器产生的图像信号以无线方式传输给该印刷电路板。

在一种可能地实现方式中，至少一根该悬丝，还用于传输电信号以实现对该共同移动体进行供电。

在一种可能地实现方式中，搭载在所述共同移动体上的光学镜头，用于随着该移动体进行轴向的上下移动。

第二方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括主板和上述第一方面中的任意一种实现方式中的摄像模组。

…

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种防抖摄像模组的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的移动体和固定体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的固定体45度角侧视图；

图4为本申请实施例提供的悬丝连接部207a在图像传感器基板仰视图；

图5为本申请实施例提供的悬丝连接部207b在图像传感器基板俯视图；

图6为本申请实施例提供的图像传感器旋转和移动俯视示意图；

图7为本申请实施例提供的图像传感器旋转和移动45度角侧视图；

图8为本申请实施例提供的直立式悬丝的示意图；

图9为本申请实施例提供的弹簧式悬丝的示意图；

图10为本申请实施例提供的高精度的移动控制***流程图；

图11为本申请实施例提供的双通道通信传输功能。

具体实施方式

为了使本申请的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作进一步地详细描述。

为了方便理解本申请实施例提供的摄像模组，说明一下其应用设备和场景，该摄像模组可以应用于移动终端、行车记录仪、安防监控或其他在使用状态时容易受抖动影响且具备图像采集功能的电子设备中；含有的本发明提供摄像模组，应用场景可以是人机交互，无人驾驶，AR/VR，图像识别，智能制造，智能机器人等领域。

图1为本发明实施例提供的一种带抖动校正功能的摄像模组，在该摄像模组内部，沿着成像光束传输方向L依次排列的组件为：光学镜头700、对焦马达600、滤光片500、图像传感器300、图像传感器基板(Image sensor board)200、底座(Bracket)400和印刷电路板(Printed circuit board，PCB)100。

光学镜头700组装于对焦马达600内部，对焦马达600内部具备有用于与光学镜头700进行组装的结构位置，使光学镜头700与对焦马达600的动子固定在一起；对焦马达600用于控制光学镜头700沿着成像光束传输方向进行同步移动，改变光学镜头700与图像传感器300的相对位置，从而实现光学镜头700的对焦功能。

需要说明的是，本申请实施例对于对焦马达600不做具体限定，其可以是音圈马达(Voice Coil Motor，VCM)或是其他马达，只要该马达能达到对焦的功能即可。

滤光片500设置于对焦马达600下方，用于吸收特定波长，提升画面质量；

滤光片500的下方设置有图像传感器300，图像传感器300搭载于图像传感器基板200的上方，两者一起构成了移动体，并且该移动体上方搭载有滤光片500和对焦马达600。该移动体在运动过程中，该移动体上搭载的光学镜头700也会随着移动体进行轴向的上下移动，即沿着光线传输方向L上下移动；

底座400设置于滤光片500下方，用于为移动体提供保护外壳，底座400将该移动体包含在底座400内部，起到保护图像传感器基板200和图像传感器300，以及搭载在图像传感器基板200上方的电子元器件之作用。底座内部有足够的空间，使得该移动体在其内部进行平移、摆动、转动等动作。

进一步，底座400下方贴合于PCB100，该PCB100为固定体的主体，用于支撑底座400。

图2为本发明实施例提供的摄像模组中移动体和固定体的结构图示。为了清楚、简单的描述该移动体和固定体的结构，在图2中去掉了底座400。

该固定体的主体为PCB100，除此之外，该固定体还包括线圈101，线圈101一般成对出现，例如，图2中示出了两对线圈，即四个线圈(图2中有两个线圈被磁体202挡住)，该四个线圈焊接于该PCB100的四边，并且该四个线圈正对于图像传感器基板200四边的四个磁体202，磁体202的数量和线圈101的数量可以保持一致。当线圈101通电产生斥力时，磁体202与线圈101进行相对移动。

由于在图2中固定体的部分被遮挡住，为了更进一步展示固定体的结构，图3给出了固定体的侧视图。

线圈101设置于PCB100上表面，即靠近图像传感器基板200一侧，磁体202设置于图像传感器基板200的下表面，即靠近PCB100的一侧。线圈101通电产生磁场，该磁场与磁体202互相作用以产生推动力，使图像传感器基板200相对于PCB100进行移动，进而图像传感器基板200所负载的图像传感器300也进行移动。

可以理解的是，线圈101和磁体202的位置可以互相调换，也能产生电磁驱动力，也能达到本发明的效果，因此，图2中线圈101和磁体202互换后的方案也应在本发明的保护范围内。

进一步，PCB100上焊接有位置传感器102，位置传感器102将图像传感器基板200相对于PCB100的位移距离实时传输给驱动芯片205，实现闭环高精度驱动控制，其中，驱动芯片205集成在图像传感器基板200上；

需要说明的是，位置传感器102的数量可以为一个或多个，在一个可选的实施例中，在两个线圈101的内部中间位置设置一个位置传感器102，比如图3所示。

移动体和固定体之间通过悬丝201进行连接，悬丝201的一端固定于图像传感器基板200的悬丝连接部，另一端固定于PCB100的悬丝连接部。悬丝201的数量可以为一个或多个。

当悬丝201的数量为多个时，在图像传感器基板200中可对应地设置多个悬丝连接部，该多个悬丝连接部分布在图像传感器基板200多个角落，比如，图2中示例的给出了四个悬丝201(有一个悬丝201被图像传感器基板200挡住而未示出)，对应地，在图像传感器基板200设置了四个悬丝连接部207a，分别设置在图像传感器200的四个角落，为了更清楚的显示这四个悬丝连接部207a的位置，图4给出了图像传感器200的仰视图。悬丝201在PCB100和图像传感器基板200之间起到物理连接的作用，使得图像传感器基板200在其支撑下相对于印刷电路板100进行移动。

同样地，图5给出了PCB100的俯视图，清楚的显示了四个悬丝201的另一端固定于PCB100的悬丝连接部207b，分别设置在PCB100的四个角落。

在上述实施例中，由于悬丝201相比于传统的引线所占的体积较小、质量较轻，所产生的应力很小，因此，图像传感器基板200在移动的过程中基本不用克服悬丝201所产生的应力，降低图像传感器基板200在移动过程中所产生的功耗。

进一步，悬丝201具备一定的弹性，使图像传感器基板200在运动过程中克服弹性运动，增加运动的线性优化度。由于传统的引线不具备弹性，导致传感器位移图像稳定器SIS在运动时线性度不好，本发明实施例中，由于悬丝201具备一定弹性，从而增加图像传感器基板200运动的线性优化度。

进一步，悬丝201具备一定的材料强度，使得图像传感器200在任意姿势下能正常进行移动和旋转运动。参照图6和图7，对图像传感器200移动和旋转运动进一步说明。

X轴和Y轴位于图像传感器300所在表面；X轴，Y轴，和光轴线L三轴彼此互相垂直；其中，X轴与侧边a平行；Y轴与侧边b平行；用R方向来表示以光轴线L为转动中心进行顺时针旋转。

参考图5，悬丝201及悬丝固定部207b作为旋转支持机构，能够支持图像传感器300沿着X轴和Y轴方向移动，以及绕着光轴线L进行转动。

在本发明的一个实施例中，该移动体在X轴，Y轴方向移动时，以及沿着R方向绕着光轴线L进行旋转时，移动体在运动过程中所产生的应力将沿着+X、-X、+Y、-Y、R传递于悬丝的弹性结构中，该悬丝的弹性结构将应力转化为弹性势能来缓冲应力所带来的负面效果，随着应力在悬丝运动过程不断衰减，直至为零。保证移动体不受悬丝之应力影响。

进一步，悬丝201具备导电性，起到传输电信号的作用。因此，对焦马达600、滤光片500、图像传感器300和搭载在图像传感器基板200上的电子元器件可以由悬丝201作为媒体进行供电。

下面的实施例将对悬丝201的种类进一步说明。

图8为本发明实施例提供的一种直立式悬丝201的结构，直立式悬丝的横截面可以是圆形或者多边形等等，在此不做具体限定。

图9为本发明实施例提供的一种弹簧式悬丝201的结构，图像传感器基板200在磁体202及线圈101所产生的磁力驱动下，图像传感器基板200即移动将克服弹簧式悬丝201-2其弹力，沿着+Y’-Y’以及+X’-X’，R方向移动，电磁力驱动图像传感器基板200移动催使图6的弹簧式悬丝201-2应力将沿着+X,-X及+Y,-Y方向以及弹簧结构进行泄力，以此结构设计特性可以解决或减少对图像传感器基板200运动的影响；以优化图像传感器基板200的线性度及运动方向及角度有更大空间幅度的调整。

进一步，由图2可知，传感器基板200上除了悬丝连接部、磁体202之外，还承载有无线传输芯片204、驱动芯片205和储存芯片206等。

现有技术中，图像传感器300在获取到图像信号之后，通过引线将图像信号传输给PCB，即通过有线的方式进行数据传输，而在本发明实施例中，由于采用悬丝替换引线，悬丝体积小，在传输电信号上效率较低，因此，本申请提出在图像传感器基板200上面设置无线传输芯片204，无线传输芯片204在获取图像传感器产生的图像信号，通过无线的方式将该图像信号传输给PCB，避免通过有线介质悬丝来进行传输。

驱动芯片205用于接收位置传感器102获取的图像传感器基板200相对于PCB100的位移距离，以及接收终端内部陀螺仪(gyroscope)的抖动参数，并根据该位移距离和该抖动参数进行闭环驱动控制。该位移距离由位置传感器102实时传输给驱动芯片205。其中，关于如何根据该位移距离和该抖动参数进行闭环驱动控制将在下面的实施例中做进一步描述。其中，抖动参数为因抖动所产生的沿三个正交方向位移量和绕三个正交轴旋转角度量等。

储存芯片206用于存储摄像模组摄像过程中需要用到的参数。

需要说明的是：

1、图像传感器基板200与图像传感器300之间可以由胶水贴合在一起，图像传感器300通过导电材质线与图像传感器基板200进行电性连接；

2、图像传感器可以是互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)，也可以是电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)。其中，对于CMOS这类图像传感器，其拜耳滤镜使用的可以是RGGB阵列，也可以是RYYB阵列，对本申请对此不做限定。

3、弹簧式悬丝，可以是弹簧丝，弹簧线，弹簧片或其他弹簧变形结构；进一步地，该弹簧丝可以是是蛇形弹簧或螺旋弹簧。

下面将结合上述实施例中防抖摄像模组来介绍具体的防抖实现方法。

图10为本发明实施例提供的一种防抖方法，该防抖方法主要包括抖动检测和闭环驱动控制两个阶段，具体地，该防抖方法包括如下步骤：

当终端的摄像功能开始时，该摄像模组的防抖***也同时开启，在整个过程中持续执行以下抖动检测和闭环驱动控制阶段，直至摄像功能关闭。

S101:终端的主板读取陀螺仪采集的抖动参数，并且将该抖动参数发送给该终端的摄像模组。

具体地，摄像者在利用摄像模组进行拍摄的过程中，由于轻微生理肌肉抖动或其他来源的抖动，进而导致包含该摄像模组的终端设备发生抖动，该终端内部的陀螺仪会感测到抖动参数，并且生成抖动参数，该抖动参数可以包括因抖动所产生的沿三个正交方向平移量和绕三个正交轴旋转角度量等。

终端上的主板读取该抖动参数，并且将该抖动参数发送给该终端的摄像模组。

S102：摄像模组中无线传输芯片接收抖动参数并传输给驱动芯片。

具体地，该摄像模组中的无线传输芯片接收来自于主板传输的抖动参数，并将该抖动参数发送至该摄像模组中的驱动芯片。需要说明的是，该无线传输芯片除了接收来自于主板的抖动参数之外；也可以接收来自于图像传感器的图像信号参数，再传输给主板端，进行图像处理，实现双通道通信传输功能，具体可以参考图11。

相较于传统的防抖摄像模组，无线传输芯片的应用可以很好的解决图像信号参数和抖动参数在传输过程中依赖引线的问题，从而降低引线在运动过程中产生应力的问题。

S103：摄像模组中驱动芯片根据接收的抖动参数确定通过线圈的电流大小和方向。

具体地，摄像模组中驱动芯片获取到该抖动参数之后，根据该抖动参数计算补偿位移方向和大小，在现有技术中有多种实现方式，如定位算法，即陀螺仪比较目前定位点位置数据及上一定位点位置，通过数据计算出目前定点相对于上一定位点的相对位移量和旋转角度量。进而，主板端将位移量和旋转角度量，转为驱动芯片识别对应的回路电流，调节通过线圈相应的电流方向和大小。

S104：摄像模组中线圈根据通过电流大小和方向产生相应电磁力大小和方向。

结合图2摄像模组结构可知，摄像模组中固定体的线圈101根据驱动芯片所确定的电流大小和方向，以及在磁体202的共同作用下，生成相应的电磁力；该电磁力推动摄像模组中移动体相对于固定体进行移动和旋转运动，随着移动体往X轴和Y轴移动，以及随着顺时针R方向进行旋转，悬丝所产生的应力释放于该悬丝的弹性结构中。

S105：该电磁力推动移动体相对于固定体进行移动。

具体地：该电磁力的方向和大小决定了移动体相对于固定体的位移方向和大小。

S106：位置传感器反馈位移数据。

具体地：在移动体移动的过程中，位置传感器负责检测移动体相对于固定体的实时位移，并且将检测到的实时位移传输给上述驱动芯片，由该驱动芯片根据实时位移不断的调整电流的大小和方向，进而改变电磁力的大小和方向，直至实时反馈的抖动参数为0。这是一个闭环驱动控制过程，可以实现高精度的防抖控制。

当使用者退出摄像功能时，摄像模组的防抖***也同时关闭。

以上仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图所作的等效装置或者等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种摄像模组，其特征在于，包括：

图像传感器，图像传感器基板，至少一根悬丝和印刷电路板；

所述图像传感器贴附在所述图像传感器基板上以形成共同移动体，所述印刷电路板作为固定体；

所述至少一根悬丝，用于连接所述图像传感器基板和所述印刷电路板；

所述图像传感器基板，用于通过所述至少一根悬丝实现对所述固定体的相对移动。

2.根据权利要求1所述的摄像模组，其特征在于，所述图像传感器基板靠近所述印刷电路板的一侧的表面设置有至少一对磁体，所述印刷电路板靠近所述图像传感器基板的一侧设置有至少一对线圈，所述至少一对磁体正对于所述至少一对线圈。

3.根据权利要求2所述的摄像模组，其特征在于，

所述图像传感器基板，用于在电磁力的作用下通过所述至少一根悬丝实现对所述固定体的相对移动，所述电磁力为所述至少一对磁体和所述至少一对线圈共同作用产生。

4.根据权利要求2或3所述的摄像模组，其特征在于，所述印刷电路板上设置有位置传感器，所述图像传感器基板上设置有驱动芯片；

所述位置传感器，用于检测所述移动体相对于所述固定体的实时位移，并且将所述实时位移传输给所述驱动芯片；

所述驱动芯片，用于根据所述实时位移不断调整通过所述至少一对线圈的电流以实现闭环驱动控制。

5.根据权利要求1-4任一所述的摄像模组，其特征在于，所述印刷电路板和所述图像传感器基板上分别设置有至少一个悬丝连接部，所述至少一个悬丝连接部用于固定所述至少一根悬丝。

6.根据权利要求5所述的摄像模组，其特征在于，所述至少一根悬丝和所述至少一个悬丝连接部之间通过导电胶进行固定。

7.根据权利要求5所述的摄像模组，其特征在于，所述至少一根悬丝以焊接的方式固定在所述至少一个悬丝连接部。

8.根据权利要求1-7任一所述的摄像模组，其特征在于，所述至少一根悬丝为直立式柱体结构。

9.根据权利要求8所述的摄像模组，其特征在于，所述至少一根悬丝的横截面为圆形或多边形。

10.根据权利要求1-7任一所述的摄像模组，其特征在于，所述至少一根悬丝为弯曲式弹簧结构。

11.根据权利要求10所述的摄像模组，其特征在于，所述至少一根悬丝为弹簧丝、弹簧线、弹簧片或弹簧变形结构。

12.根据权利要求1-11任一所述的摄像模组，其特征在于，还包括：

设置在所述图像传感器基板上的无线传输芯片，用于将所述图像传感器产生的图像信号以无线方式传输给所述印刷电路板。

13.根据权利要求1-12任一所述的摄像模组，其特征在于，

所述至少一根悬丝，还用于传输电信号以实现对所述共同移动体进行供电。

14.根据权利要求1-13任一所述的摄像模组，其特征在于，还包括：

搭载在所述共同移动体上的光学镜头，用于随着所述移动体进行轴向的上下移动。

15.一种电子设备，其特征在于，包括主板和如权利要求1-14任一所述的摄像模组。

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