CN103797412A - 具有颗粒陷阱的摄像模块 - Google Patents

Abstract

一种包括颗粒陷阱的相机模块。颗粒陷阱可以设置在相机模块中并且可以操作以防止颗粒阻碍限定在镜头组件与图像传感器之间的光学路径。该颗粒陷阱可以包括用于保持颗粒与颗粒陷阱接触的颗粒吸收剂。相机模块可以操作以移动镜头组件，因而针对与相机模块相距不同距离的对象在图像传感器上提供聚焦。该镜头组件的移动可能是由颗粒陷阱保持的颗粒的来源。

Description

具有颗粒陷阱的摄像模块

相关申请

本申请要求2011年7月27日递交的、标题为“THREADLESSLENS BARREL DESIGN”的美国临时申请序列号No.61/512,342以及2011年10月10日递交的、标题为“CAMERA MODULE WITHPARTICLE TRAP”的美国专利申请号No.13/270,075的优先权，通过引用的方式将它们整体并入本文。

背景技术

数字摄影中的进步已经导致数字相机被结合到各种设备中。例如，许多便携式电子设备现在包括集成数字相机。集成有数字相机的设备包括例如手机、智能电话、个人数字助理（PDA）、膝上电脑、监视器和平板电脑以及其他。此外，数字相机日益被结合到车辆和其他商品中。就这点而言，设备中的集成数字相机的流行继续增加。

数字相机通常通过将图像传感器曝光来操作。图像传感器响应于光线击中图像传感器的活跃区域，产生电气信号。该电气信号可被转译成可以例如被存储或显示的数字图像文件。图像传感器的类型的示例包括例如CCD传感器、CMOS传感器和sCMOS传感器。

不管所使用的图像传感器的具体类型是什么，“颗粒掉落”都是所有数字相机图像传感器常见的问题。颗粒掉落是指当（例如来自相机模块或来自外部环境的）颗粒变得相对图像传感器布置时以至于干扰图像传感器的操作（例如阻碍到图像传感器的光线路径，导致由该图像传感器所获取的图像上的污点、暗点或其他缺点）。尤其在被密封的集成相机模块或者图像传感器不可进入的集成相机模块的情况中，防止颗粒进入传感器的光学路径对于维持由数字相机模块生成的图像的质量而言是重要的，因为不能进入图像传感器进行清洁或清除颗粒。另外，随着图像传感器变得更小，对颗粒掉落的敏感度增加，因为甚至小的颗粒可能阻挡图像传感器的活跃区域的更多像素。如此而言，解决颗粒掉落问题对于维持用数字相机获取的图像的质量而言仍然是重要的。

发明内容

本文描述的第一方案包括一种具有图像传感器和镜头的相机模块。至少部分地沿该镜头的光轴在该镜头与该图像传感器之间限定光学路径。该相机模块还包括至少一个颗粒源。颗粒陷阱设置在该至少一个颗粒源与该光学路径之间。该颗粒陷阱被适配为收集来自该至少一个颗粒源的颗粒以使得该颗粒不进入该光学路径。该颗粒陷阱包括颗粒吸收剂，以便当该颗粒与该颗粒吸收剂接触时保持该颗粒。

第二方案包括一种具有框架和相对该框架定位的一个或多个导向元件的相机模块。镜头架可关于该导向元件移动。该导向元件可操作以将该镜头架的移动限制为与由该镜头架可支撑地接合的镜头的光轴平行的方向。该相机模块还包括相对该框架设置的图像传感器，其中，该镜头架可关于该图像传感器移动。该相机模块还包括从该框架延伸出的颗粒陷阱。颗粒陷阱在与该镜头架可操作地关联的镜头筒附近终止。该相机模块还包括设置在该颗粒陷阱的至少一部分上的颗粒吸收剂。当该颗粒与该颗粒吸收剂接触时，该颗粒吸收剂可操作以保持该颗粒与该颗粒吸收剂接触。

本文所述的第三方案包括一种用于相机模块的方法。该方法包括相对该相机模块的第二组件移动该相机模块的第一组件。该方法还包括在移动操作期间生成一个或多个颗粒并且利用颗粒陷阱俘获该一个或多个颗粒。该方法还包括利用设置在该颗粒陷阱上的颗粒吸收剂保持该一个或多个颗粒。

大量特征细化和附加特征可应用于本文提供的不同的方案。这些特征细化和附加特征可以单独地或任意结合地使用。如此而言，下文中将讨论的特征中的每一个可以但无需与本文提供的方案的任意其他特征或特征组合一起使用。

该镜头可以例如由镜头筒可支撑地接合并且该镜头筒可与镜头架可操作地关联。该镜头架可沿该镜头的该光轴关于该图像传感器移位。

在一个实施方式中，相机模块可以包括关于该图像传感器具有固定关系的框架。该框架可以包括内表面，该内表面的至少一部分限定内体积。该光学路径可以延伸经过该内体积的至少一部分。

相机模块还可以包括可操作以将该镜头架的移动限制为沿该镜头的该光轴的导向元件。该镜头架可相对该导向元件移动。在该镜头架关于该导向元件的移动期间该镜头架的至少一部分可以接触该导向元件。就这点而言，在该镜头架与该导向元件的相对移动期间该至少一个颗粒源可以包括该镜头架与该导向元件的接触。该镜头筒可与该镜头架互连。就这点而言，该至少一个颗粒源可以包括该镜头筒与该镜头架之间的互连。

在一个实施方式中，该导向元件可以包括与该框架接合的一个或多个轴。该一个或多个轴在与该镜头的光轴基本上平行的方向中纵向地延伸。

在另一个实施方式中，该颗粒陷阱包括从该框架的该内表面延伸出的突出部。该突出部可以包括与该镜头筒的至少一部分邻近的边缘部分。该边缘部分可以例如关于该镜头筒的基本上全部周边延伸。就这点而言，该边缘部分可以限定环状开口，其中，该镜头筒延伸经过该环状开口。该边缘部分可以与该镜头筒隔开比由该至少一个颗粒源生成的平均颗粒尺寸更小的距离。在一个实施方式中，相机模块还可以包括限定在该颗粒陷阱中与该边缘部分的至少一部分邻近的凹槽。该凹槽可以与整个边缘部分邻近地延伸。该颗粒吸收剂可以设置在该凹槽的至少一部分中。

在另一个实施方式中，该第一组件可以包括镜头架并且该第二组件可以包括导向元件。该移动可以包括在该相机模块的自动聚焦操作中移动该镜头架。就这点而言，该生成操作可以包括在该移动期间该第一组件的一部分与该第二组件接触。

附图说明

图1示出了相机模块的一个实施方式的透视图。

图2示出了图1的实施方式的分解透视图。

图3示出了轴托架、镜头组件、镜头架和相机模块框架的实施方式的另一个分解透视图。

图4示出了图1的实施方式的分解透视图，其包括用于镜头架的移动的致动器的实施方式。

图5示出了包括颗粒陷阱的相机模块的框架的实施方式的透视图。

图6示出了图5中显示的框架的实施方式的剖开透视图。

图7示出了图5中所示的框架的实施方式的正视图。

图8示出了图5中所示的框架的实施方式的详细横截面视图。

图9示出了相机模块的实施方式的横截面视图。

具体实施方式

图1和图2描述了相机模块100的一个实施方式。相机模块100可以包括基板104，其中，图像传感器124可以可操作地接合到基板104。相机模块100可以包括可操作地与基板104接合的框架106。图像传感器124可以包括对光线进行反应以生成用于表示数字图像数据的电气信号的活跃区域128。因此，图像传感器124可以操作以获取数字图像。图像传感器124可以例如是CCD传感器、CMOS传感器、sCMOS传感器等等。相机模块100可以被适配为集成到电子设备（例如手机、智能电话、膝上电脑、平板电脑、监视器、个人数字助理（PDA）等等）或包括数字相机的其他产品中。因而，电子设备可以包括显示并且/或者存储由相机模块获取的数字图像的能力。

相机模块100可以包括镜头组件150。镜头组件150可以关于图像传感器124定位。就这点而言，镜头组件150可操作以将光线聚焦到图像传感器124上以产生数字图像。镜头组件150可以例如包括镜头，该镜头包括一个或多个镜头元件（例如镜头元件154）。镜头组件150可以限定光轴152。进入镜头组件150的光线可以沿限定在镜头组件150与图像传感器124之间的光学路径传播。该光学路径可以例如沿镜头组件150与图像传感器124之间的光轴152汇聚或发散。进入镜头组件150的光线可以沿光轴152的至少一部分穿过镜头组件150与图像传感器124之间的光学路径，并且击中图像传感器124的活跃区域128。基板104可以包括设置在镜头组件150与图像传感器124之间的光学路径中的滤光器126。相机模块100还可以包括外盖102。外盖102可操作以防止颗粒和/或光线进入相机模块100。

在一个实施方式中，镜头组件150可能是可移动的。镜头组件150可以例如沿光轴152移动。就这点而言，相机模块100可操作以移动镜头组件150，以使得与相机模块100相距不同距离的物体聚焦到图像传感器124上。相机模块100可以例如操作以执行自动聚焦过程，其中，在该自动聚焦过程中镜头组件150移动以致使图像聚焦在图像传感器124中。

另外参考图3，镜头组件150可以包括被镜头筒156可支撑地接合的镜头元件（例如镜头元件154）。镜头筒156可以与镜头架158接合。如下文将更详细地讨论的，镜头架158可以与致动器可操作地关联，以沿光轴152移动镜头架158，以便使与相机模块100相距不同距离的物体聚焦到图像传感器124上。虽然在图3中将镜头组件150显示为与镜头架158处于连接断开状态，但是镜头组件150可以选择性地与镜头架158互连。镜头组件150与镜头架158的互连可以通过例如对应的互锁部分、螺纹接合或本领域已知的其他技术。

就这点而言，随着镜头架158移动，镜头组件150经历对应的移动。镜头架158可以在与光轴152大体上平行的方向中移动（即沿光轴152更加远离或更加靠近图像传感器124）。可以由一个或多个导向元件来导向镜头架158的移动。导向元件（例如轴108）可以助于将镜头架158的移动限制为沿光轴152的方向。可以例如提供一个或多个轴108以沿光轴152导向镜头架158的移动。轴托架110可以与框架106接合以辅助维持一个或多个轴108处于一个方向中，以便在与光轴152平行的方向中导向镜头架158的移动。将要明白，可以提供多于一个轴108（例如两个或更多个轴108），从而轴108的纵轴大体上平行于镜头组件150的光轴152。镜头架158可以包括对应的光圈或凹部162，其外形被设置为容纳轴108。另外，镜头架158可以被形成为适配在由框架106的一个或多个内表面118所限定的框架106的内体积122中。即镜头架158可以具有与框架106的内表面118相对应的形状。就这点而言，将要明白，镜头架158可能能够随着轴108和/或框架106的内表面118的导向，沿光轴152移动。

在一个实施方式中，可以通过音圈致动器沿光轴152移动镜头架158。另外参考图4，镜头架158可以包括被适配为容纳（图4中的分解状态中所示的）对应磁体114的磁体凹部116。磁体凹部116和对应磁体114例如可以设置在镜头架158的每个侧面上，如图4中所示的。框架106还可以包括在框架106的外表面周围延伸的线圈凹部112。线圈凹部112可以被适配为接收对应电气线圈138（为了清除起见在图4中未显示）。在图9中所示的相机模块100的横截面视图中描述设置在线圈凹部112中的线圈138。可以提供一对线圈凹部112以容纳上线圈和下线圈138。就这点而言，线圈138中的任意一个或两个可以被赋能，以感应磁场。所感应的磁场可以与设置在镜头架158的磁体凹部116中的磁体114交互。就这点而言，可以借助磁体114与通过控制设置在线圈凹部112中的线圈138的赋能而感应的磁场之间的交互，而移动磁体114。因为磁体设置在镜头架158的磁体凹部116中，所以可以与磁体114一起对应地移动镜头架158。结果，通过控制线圈的赋能可以控制镜头架158沿光轴152的位置。

如可以明白的，可以存在一个或多个产生能够进入光学路径并且阻碍图像传感器124的颗粒的颗粒源。颗粒源可以位于相机模块100中或者可以在相机模块100外部。例如，在制造过程期间，特别是在没有在无尘车间组装包括相机的设备的情况中，颗粒可以从外部环境进入相机模块100。而且，颗粒源可能在相机模块100内。将要明白，特别是在相机模块100中的组件经历相对移动的情况中，可能从相机模块100内的组件生成颗粒。在组装过程（例如镜头组件150与镜头架158的接合）期间，在相机模块的操作期间（例如在聚焦操作期间），或者在组件经历相对移动的其他操作期间，可能经历相机模块中的组件的相对移动。

例如，在一个实施方式中，相机模块100可操作以执行聚焦操作，其中，在聚焦操作中镜头组件150相对图像传感器124移动以将图像聚焦在图像传感器124的传感器部分128上。如此而言，随着镜头架158沿光轴152移动，镜头架158可与轴108或设置在相机模块中的其他导向元件（例如框架106的内表面118）接触。就这点而言，轴108与镜头架158的接触和相对移动，和/或框架106的内表面118与镜头架158的接触和相对移动可能导致颗粒的产生。例如，当镜头架158随着镜头架158相对轴108移动而接触轴108时，可从镜头架158和/或轴108切削或者另外分离出颗粒。将要进一步明白，附加的颗粒源可以出现在相机模块100中。例如，镜头组件150与镜头架158的接合也可能随着镜头组件150接触镜头架158并且相对它进行移动而导致颗粒的产生。此外，可能在相机模块100的盖子102中或从外部源出现其他颗粒源。

因此，另外参考图5-8，可以提供颗粒陷阱130。颗粒陷阱130可操作以助于防止在相机模块内部生成的颗粒或者从外部环境进入相机模块的颗粒进入光学路径并且阻碍图像传感器124。颗粒陷阱130可以例如包括从框架106的内表面118延伸出的架子120。架子120可以延伸进入内体积122。架子120可以限定边缘部分134。在所述实施方式中，边缘部分134可以大体上是环形的。在一个实施方式中，边缘部分134可以大体上对应于下文将进一步描述的镜头筒156的周边。架子120可以包括凹槽132。凹槽132可以例如沿边缘部分134的至少一部分延伸。

图8显示了从图6中的平面168处取得的颗粒陷阱130的详细横截面视图。在图8中，可以明白，凹槽132包括关于底表面142倾斜的倾斜侧面140。凹槽132可以包括与倾斜侧面140相对的侧壁144。侧壁144可以从底表面142延伸出比倾斜侧面140更大距离。

另外，颗粒陷阱130可以包括颗粒吸收剂146。颗粒吸收剂146可以例如如图9中所示地设置在凹槽132中。颗粒吸收剂146可以包括粘性的或者黏性物质。就这点而言，由于与颗粒吸收剂146接触的颗粒粘附到粘性的或黏性的表面，导致该颗粒可以保持与颗粒吸收剂146接触。颗粒吸收剂146可以例如包括环氧树脂等等。在一个实施方式中，颗粒吸收剂146可以基本上充满凹槽132。可替换地，如图9中所示，颗粒吸收剂146可以线状排列在凹槽132的倾斜侧面140、底表面142和侧壁144上。颗粒吸收剂146也可以设置在相机模块100的架子120、边缘部分134、内表面118或其他部分上。

图9描述了相机模块100的横截面。因此，可以明白镜头组件150关于图像传感器124与在它们之间延伸的光学路径164的相对位置。可以进一步明白虽然光学路径164可以不实际上占用镜头组件150与图像传感器124之间的整个空间，但是在图9中通过虚线166表示在镜头组件150与图像传感器124之间延伸的潜在光学路径164的理论边界。如此而言，图9中所示的光学路径164是说明性的并且不用于限制而是用于表示可能的光学路径164可能存在通过的空间。可以例如存在如上所述的在镜头组件150与图像传感器124之间汇聚或发散的光学路径。就任意一点而言，本文所述的颗粒陷阱130可以限制进入设置在镜头组件158与图像传感器124之间的任意光学路径164的颗粒的数量。

在一个实施方式中，架子120可以与镜头筒156协作以限制颗粒进入光学路径164。镜头组件150（例如具体而言镜头筒156）可以比镜头架158更加靠近图像传感器124延伸。如此而言，架子120的边缘部分134可以延伸到镜头筒156附近。因此，镜头筒156的至少一部分可以延伸经过由颗粒陷阱130的边缘部分134限定的环形开口。因此，在架子120的边缘部分134附近限定的凹槽132可以在镜头筒156的至少一部分周围延伸。在一个实施方式中，边缘部分134关于基本上整个镜头筒156延伸。就这点而言，凹槽132可以关于基本上整个镜头筒156延伸。

由镜头架158的移动生成的颗粒或进入相机模块100的颗粒可以大体上沿图9中的箭头148所示的路径行进。如可以明白的，随着颗粒沿由箭头148限定的路径行进，颗粒可能变得位于凹槽132中而不会在镜头筒156与边缘部分134之间通过。就这点而言，颗粒吸收剂146可以在颗粒置于凹槽132中时将颗粒保持在凹槽132中，以助于防止颗粒进入光学路径164。因此，由相对导向元件（例如轴108）移动的镜头架158生成的颗粒可以至少部分地基于凹槽132关于镜头筒156的定位，行进到凹槽132中。此外，倾斜侧面140、底表面142、和侧壁144的几何形状可以助于将颗粒俘获在凹槽132中。因为倾斜侧面140朝向底表面142倾斜，所以，颗粒可以朝向底表面144沿倾斜侧面140向下行进。此外，因为侧壁144延伸到底表面142上方比倾斜侧面140更大的距离，所以侧壁144可以用于助于将颗粒保持在凹槽132中。

因为镜头筒156可以关于边缘部分134移动（例如以便沿光轴152移动镜头组件150），所以在边缘部分134与镜头筒156之间可具有间隙。然而，边缘部分134与镜头筒156的尺寸可以被设置为使得边缘部分134与镜头筒156之间的间隙小于在模块100内生成的平均颗粒尺寸。就这点而言，通过镜头筒156关于镜头架158的相对移动（例如在它们的接合期间）所生成的颗粒可以沿由箭头160限定的路径行进。如此而言，颗粒可能不通过镜头筒156和边缘部分134之间。因此，即使颗粒将沿着由箭头160示出的路径行进使得颗粒不会变得置于凹槽132中，颗粒可能由于边缘部分134与镜头筒156之间存在的受控的间隙尺寸而不能经过这些元件之间。此外，沿由箭头160所限定的路径行进的颗粒可以变得被置于凹槽132中。就这点而言，颗粒陷阱130可操作以防止颗粒进入光学路径，因而不阻碍图像传感器124的活跃区域128。

为了说明和描述的目的给出了本发明的以上描述。此外，该描述不用于将本发明限于本文所公开的形式。因此，与上文的教导相当的变形和修改以及相关领域的技能和知识在本发明的范围中。上文所述的实施方式进一步用于解释用于实施本发明的已知方式并且使得本领域的其他技术人员能够以该或其他实施方式并且利用通过本发明的具体应用或使用所需要的各种的修改来利用本发明。意图将所附权利要求解释为包括现有技术允许的程度的可替换实施方式。

Claims (20)

1.一种相机模块，包括：

图像传感器；

镜头，其中，至少部分地沿所述镜头的光轴在所述镜头与所述图像传感器之间限定光学路径；

至少一个颗粒源；以及

设置在所述至少一个颗粒源与所述光学路径之间的颗粒陷阱，所述颗粒陷阱被适配为收集来自所述至少一个颗粒源的颗粒以使得所述颗粒不进入所述光学路径，其中，所述颗粒陷阱包括颗粒吸收剂，以便当所述颗粒与所述颗粒吸收剂接触时保持所述颗粒。

2.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述镜头由镜头筒可支撑地接合并且所述镜头筒与镜头架可操作地关联，并且其中，所述镜头架可沿所述镜头的所述光轴关于所述图像传感器移位。

3.根据权利要求2所述的相机模块，还包括：

关于所述图像传感器具有固定关系的框架，所述框架包括内表面，所述内表面的至少一部分限定内体积，其中，所述光学路径延伸经过所述内体积的至少一部分。

4.根据权利要求3所述的相机模块，还包括：

可操作以将所述镜头架的移动限制为沿所述镜头的所述光轴的导向元件。

5.根据权利要求4所述的相机模块，其中，所述镜头架可相对所述导向元件移动，其中，在所述镜头架关于所述导向元件的移动期间所述镜头架的至少一部分接触所述导向元件，并且其中，在所述镜头架与所述导向元件的相对移动期间所述至少一个颗粒源包括所述镜头架与所述导向元件之间的接触。

6.根据权利要求5所述的相机模块，其中，所述镜头筒可与所述镜头架互连，其中，所述至少一个颗粒源包括所述镜头筒与所述镜头架之间的互连。

7.根据权利要求4所述的相机模块，其中，所述导向元件包括与所述框架接合的一个或多个轴，其中，所述一个或多个轴在与所述镜头的所述光轴基本上平行的方向上纵向地延伸。

8.根据权利要求4所述的相机模块，其中，所述颗粒陷阱包括从所述框架的所述内表面延伸出的突出部，其中，所述突出部包括与所述镜头筒的至少一部分邻近的边缘部分。

9.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述边缘部分关于所述镜头筒基本上全部的周边延伸。

10.根据权利要求9所述的相机模块，其中，所述边缘部分限定环状开口，其中，所述镜头筒延伸经过所述环状开口。

11.根据权利要求10所述的相机模块，其中，所述边缘部分与所述镜头筒隔开比由所述至少一个颗粒源生成的平均颗粒尺寸更小的距离。

12.根据权利要求11所述的相机模块，还包括：

限定在所述颗粒陷阱中与所述边缘部分的至少一部分邻近的凹槽。

13.根据权利要求12所述的相机模块，其中，所述凹槽与整个边缘部分邻近地延伸。

14.根据权利要求13所述的相机模块，其中，所述颗粒吸收剂设置在所述凹槽的至少一部分中。

15.一种相机模块，包括：

框架；

相对所述框架定位的一个或多个导向元件；

可关于所述导向元件移动的镜头架，其中，所述导向元件可操作以将所述镜头架的移动限制为与由所述镜头架可支撑地接合的镜头的光轴平行的方向；

相对所述框架设置的图像传感器，其中，所述镜头架可关于所述图像传感器移动；

从所述框架延伸出的颗粒陷阱，其中，所述颗粒陷阱在与所述镜头架可操作地关联的镜头筒附近终止；以及

设置在所述颗粒陷阱的至少一部分上的颗粒吸收剂，其中，当所述颗粒与所述颗粒吸收剂接触时，所述颗粒吸收剂可操作以保持所述颗粒与所述颗粒吸收剂接触。

16.根据权利要求15所述的相机模块，其中，所述颗粒陷阱包括与所述颗粒陷阱的边缘部分邻接的环状凹槽，其中，所述边缘部分关于所述镜头架的周边延伸。

17.根据权利要求16所述的相机模块，其中，所述颗粒吸收剂设置在所述环状凹槽中。

18.一种用于相机模块的方法，所述方法包括：

相对所述相机模块的第二组件移动所述相机模块的第一组件；

在所述移动操作期间生成一个或多个颗粒；

利用颗粒陷阱俘获所述一个或多个颗粒；

利用设置在所述颗粒陷阱上的颗粒吸收剂保持所述一个或多个颗粒。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一组件包括镜头架并且所述第二组件包括导向元件，并且其中，所述移动包括在所述相机模块的自动聚焦操作中移动所述镜头架。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述生成操作包括在所述移动操作期间所述第一组件的一部分与所述第二组件接触，其中，在所述生成操作期间产生的颗粒包括在所述移动期间切削的所述第一组件与第二组件中的一个的一部分。

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