CN103973945B - 照相机模块 - Google Patents

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Abstract

本文所公开的是通过将图像传感器和识别传感器设置在透镜视角内而能够根据模式选择使用的照相机模块，该照相机模块包括：传感器芯片，包括硅基板和实现在该硅基板上的传感器；以及透镜镜筒，密封地容纳传感器芯片并且包括至少一个透镜，其中硅基板包括被彼此邻近地实现为包括在透镜视角内的图像传感器和识别传感器。

Description

照相机模块
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年1月25日提交的题为“Camera Module”的韩国专利申请第10-2013-0008532号的优先权，其全部内容通过引用结合于本申请中。
技术领域
本发明涉及一种照相机模块，更具体地，涉及其中双传感器设置在透镜的视角内的照相机模块。
背景技术
随着诸如移动电话、个人数字助理(PDA)、平板个人计算机(PC)等便携式终端技术的最新发展，便携式终端已被用作多功能整合(如音乐、电影、电视、游戏等)以及简单的电话功能。这些产品中引领多功能整合发展的最典型产品可能是照相机模块。照相机模块已被改变用于实现诸如自动对焦AF和光学变焦的各种附加功能的同时还基于高像素进行改变。
照相机模块被紧凑地制造为应用于各种IT器件，诸如照相机电话、PDA、包括智能电话的便携式移动通信设备等，并且近来，配备有小型照相机模块以适合各种用户喜好的设备的发布逐渐增多。
这种照相机模块使用诸如CCD、CMOS等图像传感器作为主要部件来制造，并且通过图像传感器收集对象的图像以在设备的存储器上存储为数据，其中，存储的数据通过设备中的诸如LCD、PC监测器等显示媒体而显示为图像。
根据现有技术的照相机模块主要由图像传感器模块和透镜组构成，其中，图像传感器模块包括将接收自外部的图像信号转换为电信号的图像传感器和电连接至图像传感器的印刷电路板，并且密封地容纳图像传感器模块的透镜组由一个或多个透镜耦接于其中的透镜镜筒、其中容纳有透镜镜筒的透镜保持器和滤光器。
然而，在对对象进行拍摄时或识别对象的操作时，根据现有技术的照相机模块包括待安装的单独模块，使得模块本身的安装空间可能增加并且制造成本可能增加。
【现有技术文献】
【专利文献】
(专利文献1)引用文献：韩国专利公开第2012-064476号。
发明内容
本发明的目的是提供一种照相机模块，该照相机模块通过将图像传感器和识别传感器设置在透镜视角内部而由独立模块同时地执行对对象的成像和识别。
根据本发明的示例性实施方式，提供了一个照相机模块，该照相机模块包括：传感器芯片，包含硅基板和在该硅基板上实现的传感器；以及透镜镜筒，密封地容纳传感器芯片并包括至少一个透镜，其中该硅基板包括彼此相邻实现为包括在透镜视角内的图像传感器和识别传感器。
图像传感器可具有比识别传感器相对大的标准尺寸，并且识别传感器可包括照度传感器、接近传感器以及操作识别传感器中的至少一个。
图像传感器可具有短边和长边，并且识别传感器可设置在长边的一侧。
图像传感器可以是以下传感器中的任一个：具有像素大小为1.75μm以下、像素数目(1280×720)的高清晰度(HD)水平的16∶9传感器；以及像素数目为(1920×1080)的全HD水平的16∶9传感器，透镜的光学格式可包括4∶3区域，并且可满足以下式子。
Wr＝(Nwr/2)×Pr，Hr＝(Nhr/2)×Pr，Hi＝(Nhi/2)×Pi
其中Nwr是识别传感器的水平像素数，
Nhr是识别传感器的垂直像素数，
Pr是识别传感器的像素间距，
Nhi是图像传感器的垂直像素数，
Pi是图像传感器的像素间距，
G是图像传感器的图像区域和识别传感器的图像区域之间的间隔，并且
Rof是包围图像传感器的图像区域的4∶3光学格式区域的半径。
硅树脂基板可包括配置在邻近于识别传感器位置的识别传感器垫和配置在图像传感器两侧的图像传感器垫。
附图说明
图1是示出了根据本发明示例性实施方式的照相机模块的传感器装置和透镜视角的说明图；并且
图2A和图2B是示出了根据本发明示例性实施方式的其中识别垫和图像垫设置在传感器芯片的侧面的状态的说明图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图1是示出了根据本发明示例性实施方式的照相机模块的传感器装置和透镜视角的说明图，并且图2A和图2B是示出了根据本发明示例性实施方式的其中识别垫和图像垫被设置在传感器芯片的侧面的状态。
如图所示，根据本发明示例性实施方式的照相机模块包括传感器芯片和被安装为密封地容纳传感器芯片的透镜20。
传感器芯片包括硅基板10和实施在该硅基板10上的传感器12和传感器14。传感器可包括图像传感器12和识别传感器14。
图像传感器12具有包括短边和长边的矩形形状，并且可安装在硅基板10的中央部，以使得其可以设置在与透镜20中心相同的轴线上。当拍摄静止图片或移动图片时，图像传感器12用于感测对象的图像。
另外，具有像素大小为1.75μm以下、像素数目为1280×720的高清晰度(HD)水平的16:9传感器，以及具有像素数目为1920×1080的全HD水平的16:9传感器可用作图像传感器12。
在这种情况下，根据采用16:9图像传感器的图像传感器12的标准尺寸，透镜20可采用4:3光学格式。
另外，感测光的照度的照度传感器、接近传感器以及识别对象的操作的操作识别传感器等可应用为识别传感器14。该识别传感器14被设置为邻近于图像传感器12以位于透镜的视角内。
此外，识别传感器14具有相对小于图像传感器12的标准尺寸。这是因为当设置在透镜20视角内时，识别传感器14设置在除了透镜20视角内的图像传感器12之外的剩余空间内，即，邻近于图像传感器12长边的位置。
另一方面，图1是示出了图像传感器12和识别传感器14设置在透镜20视角内的状态。
Wi和Hi分别表示具有16:9格式的图像传感器的图像区域的水平宽度的一半和垂直高度的一半。
另一方面，Wr和Hr分别表示识别传感器的图像区域的水平宽度的一半和垂直高度的一半。
此外，G表示识别传感器14的图像区域和图像传感器12的图像区域之间的间隔，并且Rof表示由包围图像传感器12的图像区域的虚线所指示的4:3格式区域的半径(对角线长度的一半)。
这里，传感器的光学格式通常被定义为传感器的图像区域的对角线长度除以18所得的值，单位是mm。例如，在具有像素大小为1.75μm、像素数目为1280×720的HD水平传感器的情况下，传感器的光学格式被计算为2.57/18＝1/7英寸。
在本发明中，在以下情况下：即，根据本发明的图像传感器12是具有像素大小为1.75μm以下的像素数(1280×720)的HD水平的16:9传感器，以及具有像素数(1920×1080)的全HD水平的16:9传感器中的任一个，并且透镜的光学格式被构造成4∶3区域，可满足以下式子。
【式子1】
Wr＝(Nwr/2)×Pr，Hr＝(Nhr/2)×Pr，Hi＝(Nhi/2)×Pi
Nwr是识别传感器的水平像素数。
Nhr是识别传感器的垂直像素数。
Pr是识别传感器的像素间距。
Nhi是图像传感器的垂直像素数。
Pi是图像传感器的像素间距。
G是图像传感器的图像区域和识别传感器的图像区域之间的间隔。
Rof是包围图像传感器的图像区域的4∶3光学格式区域的半径。
如参考所描述式子的示例性实施方式所示，当识别传感器14具有100×100的像素数，而图像传感器具有像素间距为1.75μm的HD水平的像素数时，识别传感器的像素间距由以下式子估计。
在这种情况下，Hi是0.63mm而4∶3光学格式的Rof是1.4mm。
更具体地，图像传感器12的像素间距Pi是1.75μm，而HD水平(1280×720)的图像传感器12的垂直像素数Nhi是720。因此，可得到Hi＝(720/2)*1.75μm＝630μm＝0.63mm。
另外，间隔G是100μm＝0.1mm，并且100×100像素水平的识别传感器14的垂直像素数Nhr是100。因此，Hr＝(100/2)*Pr→2*Hr＝100*Pr。
此外，100×100像素水平的识别传感器的水平像素数Nwr是100。因此，Wr＝(100/2)*Pr。
然后，包括具有HD水平的像素数的图像传感器12的4:3光学格式区域的Rof如下计算。水平宽度是1280×1.75μm＝2240μm＝2.24，而垂直高度是960×1.75μm＝1680μm＝1.68mm。因此，4:3区域的对角线长度是2.8mm，并且Rof是对角线长度一半的1.4mm。
这里，在16:9传感器的情况下，垂直像素数是1280*9/16＝720，而在4:3传感器的情况下，垂直像素数是1280*3/4＝960。
因此，从以上式子可知，识别传感器14具有最大值为6.3μm的像素间距Pr。
另一方面，当通过优先考虑低照明的图像质量性能而首先将识别传感器14的像素间距固定的状态中确定像素数时，可由如下式子计算像素数。
即，当识别传感器14的像素间距固定为10μm时，像素数由计算。
在这种情况下，为了便于计算，当通过假设Nwr和Nhr彼此具有相等的值来求解上述式子时，可知识别传感器具有最大像素数63×63。
此外，如另一示例性实施方式所示，当识别传感器14具有100×100的像素数，而图像传感器12具有像素间距为1.4μm的HD水平的像素数时，识别传感器的像素间距可由以下式子计算。
当求解上述式子时，可知识别传感器具有最大值为4.8μm的像素间距Pr。
另一方面，当处于通过优先考虑低照明的图像质量性能而首先将识别传感器14的像素间距固定的状态中确定像素数时，可由如下式子计算像素数。
即，当识别传感器14的像素间距固定为10μm时，像素数由以下式子计算。
为了便于计算，当通过假设Nwr和Nhr是彼此相等的数值来求解上述式子时，可知识别传感器14具有最大像素数48×48。
此外，如再一示例性实施方式所示，当识别传感器具有100×100的像素数，而图像传感器具有像素间距为1.75μm的全HD水平的像素数，识别传感器的像素间距由以下式子计算。
在这种情况下，Hi是0.945mm，以及4:3光学格式的Rof是2.1mm。在这种情况下，Hi的值和Rof的值可通过与上面提到的实施方式相同的求解处理来计算。
在求解上述式子时，可知识别传感器14的像素间距Pr最大为9.9μm，并且因此比具有HD水平的像素数目的情况相对更大。
这是因为与具有HD水平的像素数的图像传感器12的情况下1.4mm的4：3光学格式的尺寸相比，具有全HD水平的像素数的图像传感器12的情况下2.1mm的4:3光学格式的尺寸相对更大。
此外，如再一示例性实施方式，当识别传感器14具有100×100数目像素并且图像传感器具有像素间距为1.4μm的全HD水平的像素数时，识别传感器14的像素间距可以由下列式子计算
当求解上述式子时，可理解到，识别传感器14具有最大值为7.8μm的像素间距Pr。
另一方面，当在优先考虑低照明的图像质量性能而首先将识别传感器14的像素间距固定的状态下确定像素数时，可由如下式子计算像素数。
当识别传感器14的像素间距固定为10μm时，像素数由计算。
为了计算的方便，当通过假设Nwr和Nhr是彼此相等的数值来求解上述式子时，可理解到，识别传感器14具有最大78×78的像素数。
与假设图像传感器12具有1.75μm像素间距的上述结果类似，可理解到，当选择全HD水平作为具有1.4μm像素间距的图像传感器12的像素数时，可获得比具有HD水平的像素数的传感器的像素数更大的识别传感器14的像素数，但是4:3光学格式区域变得近似于两倍大。
下表总结了在如上所述的各个实施方式中识别传感器14的像素间距的计算。
具有1.2μm像素间距的图像传感器12也包括在下表中。这是因为图像传感器12的尺寸随着技术的发展而逐渐减小。
【表1】
为了更多地改进低照明下识别传感器14的性能，更有利地是保持透镜20的F数(透镜的焦距除以透镜的有效孔径所得的值)更低。即，需要增加透镜的有效孔径以使更多光量入射到识别传感器上。
如表1所示，在HD水平的图像传感器12的像素间距是1.12μm的情况下，具有像素数100×100的识别传感器14的像素间距可具有最大值3.7μm。在这种情况下，可理解到，透镜20的低F数有利于确保低照明下的识别性能。
当前，用于手机的照相机模块的透镜20的F数通常大于2.0，但是具有F数为2.0以下的透镜20会更适用于本发明的对象。
另一方面，图2A和图2B是示出了根据本发明示例性实施方式的其中识别垫14a和成像垫12a设置在传感器芯片的侧面的状态的说明图。
如示出，图像传感器12可设置在硅基板10的中央部分，并且识别传感器14可设置在图像传感器12的上部或下部。
此外，硅基板10可设置有成像垫12a和识别垫14a，从而线接合至照相机模块的印刷电路板。
即，成像垫12a形成在图像传感器12的两侧，并且识别垫14a形成与识别传感器14的位置相邻的位置，使得成像垫12a和识别垫14a可通过线接合方式耦接至印刷电路板。
根据本发明示例性实施方式的照相机模块通过将图像传感器12和识别传感器14一起设置在透镜20的视角内，可由单独模块选择性地拍摄和识别物体，从而使得能够降低制造成本并且制造更小型化和紧凑的照相机模块。
此外，根据本发明示例性实施方式的照相机模块可在不使用IR光源时用于低照明环境。
尽管已经描述了根据本发明示例性实施方式的照相机模块，但本发明并不受其限制，而是本领域中的技术人员应当理解，各种应用和变形是可行的。

Claims (13)

1.一种照相机模块，包括：
传感器芯片，包括硅基板和在所述硅基板上实施的图像传感器和识别传感器；以及
透镜镜筒，密封地容纳所述传感器芯片并且包括透镜，
其中，所述硅基板包括被彼此邻近地实施为包括在所述透镜的视角内的图像传感器和识别传感器，以及
对于所述识别传感器满足以下式子：
W r 2 + ( 2 &times; H r + G + H i ) 2 < R o f
Wr＝(Nwr/2)×Pr，Hr＝(Nhr/2)×Pr，Hi＝(Nhi/2)×Pi
其中Nwr是所述识别传感器的水平像素数，
Nhr是所述识别传感器的垂直像素数，
Pr是所述识别传感器的像素间距，
Nhi是所述图像传感器的垂直像素数，
Pi是所述图像传感器的像素间距，
G是所述图像传感器的图像区域和所述识别传感器的图像区域之间的间隔，并且
Rof是包围所述图像传感器的图像区域的4:3光学格式区域的半径。
2.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，所述图像传感器的尺寸相对大于所述识别传感器的尺寸。
3.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，所述识别传感器包括照度传感器、接近传感器以及操作识别传感器中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，所述图像传感器具有短边和长边，并且所述识别传感器设置在所述长边的一侧。
5.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，所述图像传感器是以下传感器中的任一个：具有像素大小为1.75μm以下、高清晰度HD水平的像素数为1280×720的16:9传感器；以及具有全HD水平的像素数目为1920×1080的16:9传感器，所述透镜的光学格式包括4:3区域。
6.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，当所述识别传感器具有100×100的像素数，并且所述图像传感器具有像素间距为1.75μm的高清晰度水平的像素数时，并且所述识别传感器的像素间距由计算。
7.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，当所述识别传感器的像素间距被固定为10μm时，像素数由计算。
8.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，当所述识别传感器具有100×100的像素数，并且所述图像传感器具有像素间距为1.4μm的高清晰度水平的像素数时，所述识别传感器的像素间距由计算。
9.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，当所述识别传感器的像素间距被固定为10μm时，像素数由计算。
10.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，当所述识别传感器具有100×100的像素数，以及所述图像传感器具有像素间距为1.75μm的全高清晰度水平的像素数时，所述识别传感器的像素间距由计算。
11.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，当所述识别传感器具有100×100的像素数，以及所述图像传感器具有像素间距为1.4μm的全高清晰度水平的像素数时，所述识别传感器的像素间距由计算。
12.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，当所述识别传感器的像素间距被固定为10μm时，像素数由计算。
13.根据权利要求1所述的照相机模块，其中，所述透镜具有2.0以下的F数。
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