CN110166593B - 摄像头模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种摄像头模组及电子设备，摄像头模组包括镜头模组和影像传感器，其中，镜头模组包括相背的入光面和出光面，入光面的直径为第一尺寸D；影像传感器设置于镜头模组的出射光光路，影像传感器包括成像面，成像面和出光面的间距为第二尺寸K，第一尺寸D小于2.42mm，第二尺寸K大于0.67mm。电子设备包括摄像头模组及壳体，摄像头模组收容于壳体。电子设备包括摄像头模组和壳体，摄像头模组收容于壳体。本申请提供的摄像头模组的入光面的直径小于2.42mm，成像面和出光面的间距大于0.67mm，摄像头模组的头部尺寸减小能够有效减小电子设备的开孔尺寸，提高了电子设备的屏占比。

Description

摄像头模组及电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，具体而言，涉及一种摄像头模组及电子设备。

背景技术

随着电子信息技术的发展，手机等电子设备在人们日常生活中的重要性也越来越突出。随着用户对电子设备的显示效果的要求越来越高，很多厂商致力于研究如何增大电子设备的屏占比，以实现全面屏的效果在有限的显示器尺寸下增大显示面积。然而，设置在显示屏上的前置摄像头等元器件会影响屏占比。

发明内容

本申请提出了一种摄像头模组及电子设备，以解决上述问题。

本申请实施例通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本申请提供一种摄像头模组，包括镜头模组和影像传感器，其中，镜头模组包括相背的入光面和出光面，入光面的直径为第一尺寸D；影像传感器设置于镜头模组的出射光光路，影像传感器包括成像面，成像面和出光面的间距为第二尺寸K，第一尺寸D小于2.42mm，第二尺寸K大于0.67mm。

在一种实施方式中，摄像头模组还包括相互粘合的支撑件和滤光层，支撑件与滤光层依次设置于镜头模组与影像传感器之间，支撑件与滤光层叠置，第二尺寸K满足以下算式：

K＝a+b+c+d+e，

其中，a表示出光面与滤光层的间距、b表示滤光层的厚度、c表示滤光层与支撑件之间的胶厚、d表示支撑件的厚度、e表示支撑件至成像面的间距。

在一种实施方式中，支撑件开设有开口，支撑件还包括支撑部，开口由支撑部围合，滤光层包括滤光部及围绕滤光部的周缘，滤光部设置于出射光光路，周缘和支撑部相贴合。

在一种实施方式中，支撑部包括第一支撑面和第二支撑面，第一支撑面凹陷于第二支撑面，第一支撑面围绕开口周圈设置，第二支撑面围绕第一支撑面设置，周缘粘结于第一支撑面，镜头模组与第二支撑面相贴合。

在一种实施方式中，支撑部还包括第三支撑面，第三支撑面与第一支撑面相背设置，d表示第一支撑面与第三支撑面的间距，e表示第三支撑面至成像面的间距。

在一种实施方式中，出光面与滤光层的间距a满足：0.1mm＜a≤0.15mm。

在一种实施方式中，滤光层的厚度b满足：0.21mm＜b≤0.3mm。

在一种实施方式中，滤光层与支撑件之间的胶厚c固定为0.025mm。

在一种实施方式中，支撑件的厚度d满足：0.18mm＜d≤0.24mm。

在一种实施方式中，支撑件至成像面的间距e满足：0.15mm＜e≤0.3mm。

第二方面，本申请提供一种电子设备，电子设备包括第一方面任一实施方式提供的摄像头模组，电子设备还包括壳体，摄像头模组收容于壳体。

在一种实施方式中，电子设备还包括显示组件，显示组件容置于壳体，显示组件包括依次叠置的偏光层、走线层以及辅料层，显示组件还开设有透光孔，透光孔贯穿偏光层、走线层以及辅料层，摄像头模组容置于透光孔。

在一种实施方式中，电子设备还包括盖板，盖板覆盖于显示组件，盖板还覆盖于透光孔。

相较于现有技术，本申请提供的摄像头模组的入光面的直径小于2.42mm，成像面和出光面的间距大于0.67mm，摄像头模组的头部尺寸减小能够有效减小电子设备的开孔尺寸，提高了电子设备的屏占比。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种摄像头模组的剖面示意图。

图2是本申请实施例提供的另一种摄像头模组(不含镜头模组)的剖面示意图。

图3是本申请实施例提供的摄像头模组的过滤层与支撑件的结构示意图。

图4是图2在X处的放大图。

图5是本申请实施例提供的又一种摄像头模组(不含镜头模组)的剖面示意图。

图6是本申请实施例提供的电子设备的立体结构示意图。

图7是图6沿Y-Y方向的截面示意图。

图8是本申请实施例提供的摄像头模组的视场角φ、焦距f以及影像传感器对角线长度d之间的几何关系示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请实施例提供一种摄像头模组100，包括镜头模组10和影像传感器30(图2)，其中，镜头模组10包括相背的入光面11和出光面13，入光面11的直径为第一尺寸D；影像传感器30设置于镜头模组10的出射光光路，影像传感器30包括成像面31，成像面31和出光面13的间距为第二尺寸K，第一尺寸D小于2.42mm，第二尺寸K大于0.67mm。

具体地，本实施例提供的摄像头模组100为前置摄像头，可以用于电子设备500(图6)，如手机、智能手表、平板电脑、智能终端例如柜员机、售货机等，摄像头模组100的焦距固定。在其他实施方式中，摄像头模组100的焦距还可以变化，可作为电子设备500的后置摄像头。

镜头模组10包括透镜组15及镜筒17，其中透镜组15的镜片数量可以为1个、2个、3个或者更多，镜筒17可以呈空心圆柱体结构，镜筒17的内壁可以用于固定透镜组15，镜筒17可以是塑胶材质，透镜组15包括的透镜的材质可以为玻璃或者树脂。可以根据预算成本及成像质量选择不同的透镜材质。

镜头模组10包括相背的入光面11和出光面13，其中入光面11的直径为第一尺寸D，入光面11和出光面13均为镜头模组10中透镜组15的表面，在本实施例中，入光面11近似镜筒17的上表面，出光面13近似镜筒17的下表面。物侧光从入光面11入射，入射光在经过镜头模组10的透镜组15形成成像光束后从出光面13出射，经过滤光层70(图2)到达影像传感器30(图2)。

影像传感器30主要有CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)和CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)两种类型。其中，CCD由光电二极管感光部件、CCD转移部件和电荷放大器件组成，当光照射时，光子激发电荷，电荷产生堆积，感光部件与转移部件之间加上栅电压，堆积的电荷在栅电压的作用下，开始定向移动至转移部件，经放大输出，这些输出的电荷信号带有图像信息。CMOS图像传感器由金属氧化物半导体集合而成，每一个像素可以集成多种器件，比如放大器，数模转换器等。

影像传感器30包括成像面31，成像面31用于将从镜头模组10上传导过来的光线转换为电信号，再通过影像传感器30内部的数模转换器转换为数字信号。影像传感器30设置于镜头模组10的出射光光路，具体地，成像面31位于镜头模组10的焦平面以成像，成像面31和出光面13的间距为第二尺寸K。

请参阅图2，在本实施例中，摄像头模组100还包括相互粘合的支撑件50和滤光层70，支撑件50与滤光层70依次设置于镜头模组10与影像传感器30之间，支撑件50与滤光层70叠置，滤光层70位于镜头模组10与支撑件50之间，支撑件50位于滤光层70和影像传感器30之间，即滤光层70相较于支撑件50更靠近镜头模组10。支撑件50可以用于对镜筒17(图1)和滤光层70分别进行支撑。

摄像头模组100还包括电路板90和底板80，其中底板80贴合于第三支撑面535和电路板90之间，底板80呈空心圆柱形，底板80可以对支撑件50进行支撑。影像传感器30与电路板90电连接，影像传感器30可以通过粘结或者焊接等方式固定于电路板90。电路板可以是普通的PCB板也可以是柔性电路板，电路板90可以用于将影像传感器30的数字信号传输至其他元件，例如电子设备500的主板。

请参阅图3，支撑件50大致为空心圆柱形，支撑件50可以不透光，支撑件50开设有开口51，开口51可以位于支撑件50的中部或者其他位置，开口51的形状可以为圆形、方形、三角形或者为不规则形状，通过设置开口51更利于光线从镜头模组10出射后顺利穿过支撑件50。支撑件50的材质可以为塑胶、玻璃或者金属等，需要具有一定的硬度，具体材质的选择因实际情况而定。

在一种实施方式中，支撑件50还可以为其他形状，例如大致的长方体形、圆台形或者棱柱形等，此处不做限定。

在一种实施方式中，支撑件50还可以为透光结构，支撑件50可以不包括开口51。

在本实施例中，支撑件50还包括支撑部53，开口51由支撑部53围合，支撑部53可以对滤光层70进行支撑。

支撑部53包括第一支撑面531、第二支撑面533和第三支撑面535，第一支撑面531凹陷于第二支撑面533，第一支撑面531围绕开口51设置，第二支撑面533围绕第一支撑面531设置，即支撑部53为类似台阶结构，其中第一支撑面531和第二支撑面533均为台阶结构的台阶面，周缘73粘结于第一支撑面531，镜头模组10与第二支撑面533相贴合，镜筒17贴合于第二支撑面533。第三支撑面535与第一支撑面531相背设置，第三支撑面535还与第二支撑面533相背设置，第三支撑面535可以与底板80贴合。

支撑部53可以和镜筒17形成一体成型结构。

滤光层70用于滤除对成像有影响的光线，在本实施例中，滤光层70呈薄片状，滤光层70可以直接粘结于支撑件50的支撑部53，滤光层70包括相背的第一表面75和第二表面77，其中第一表面75靠近镜头模组10，第二表面77粘结于支撑部53。滤光层70可以为红外线滤光片，还可以是光学玻璃例如蓝玻璃等，滤光层70可以用于过滤一部分红外线、可见红光等波长较长的光线。

滤光层70包括滤光部71及围绕滤光部71的周缘73，滤光部71设置于出射光光路，滤光部71的位置与支撑件50的开口51位置对应，即滤光部71可以覆盖开口51，周缘73和支撑部53相贴合，贴合方式可以是通过黏胶粘合。

请一并参阅图1和图4，在本实施例中，第二尺寸K满足以下算式：

K＝a+b+c+d+e，

其中，a表示出光面13与滤光层70的间距、b表示滤光层70的厚度、c表示滤光层70与支撑件50之间的胶厚、d表示支撑件50的厚度、e表示支撑件50至成像面31的间距。具体地，a表示出光面13与滤光层70的第一表面75的间距、b表示第一表面75与第二表面77之间的间距、d表示第一支撑面531与第三支撑面535的间距、e表示第三支撑面535至成像面31的间距。

若设f为摄像头模组100的焦距，而h为镜头模组10的中心到出光面13的距离，则f＝K+h，对于同一个透镜组15来说，h为固定值，因此为了增加后焦距f，以增加K值为手段。也就是，通过增加第二尺寸K来减小FOV(Field of view，视角)Φ，提高后焦距f，并减小安装摄像头模组100所需的开孔孔径的大小。

具体地，可以通过增大a，b，c，d，e中的至少一个数值，并保持剩余数值不变来增大第二尺寸K的值的大小。

例如，在本实施例中，同时满足：0.1mm＜a≤0.15mm、0.21mm＜b≤0.3mm、0.18mm＜d≤0.24mm且0.15mm＜e≤0.3mm。胶厚c固定为0.025mm。根据第二尺寸K的计算公式可以得出，0.67mm＜K≤1.02mm。在其他实施方式中，胶厚c也可以大于0.025mm。

又例如，在一种实施方式中，出光面13与滤光层70的间距a满足：0.1mm＜a≤0.15mm。在保持滤光层70的厚度、胶厚、第一支撑面531与第三支撑面535的间距、第三支撑面535至成像面31的间距保持不变的情况下，出光面13与滤光层70的第一表面75的间距大于0.1mm且小于等于0.15mm，其中0.1mm为一般的摄像头模组的出光面13与滤光层70的第一表面75的间距。

再例如，在一种实施方式中，在保持出光面13与滤光层70的第一表面75的间距a、第一表面75与第二表面77之间的间距b以及胶厚c不变的条件下，同时满足：0.18mm＜d≤0.24mm且0.15mm＜e≤0.3mm。

请参阅图5，在一种实施方式中，支撑件50可以位于滤光层70和镜头模组10之间，滤光层70位于支撑件50和影像传感器30之间，即支撑件50相较于滤光层70更靠近镜头模组10。支撑件50可以用于对镜筒17进行支撑。

综上，本申请提供的摄像头模组100的入光面11的直径小于2.42mm，成像面31和出光面13的间距大于0.67mm，摄像头模组100的头部尺寸减小能够有效减小电子设备的开孔尺寸，提高了电子设备的屏占比。

请参阅图6和图7，本申请实施例还提供一种电子设备500，电子设备500包括上述任一实施方式中的摄像头模组100，电子设备500还包括壳体200，摄像头模组100收容于壳体200。

电子设备500还包括显示组件300，显示组件300容置于壳体200，显示组件300包括依次叠置的偏光层320、走线层340以及辅料层360，显示组件300还开设有透光孔380，透光孔380可以呈圆形，透光孔380可以用于将环境光穿过透光孔380传输至摄像头模组100，透光孔380贯穿偏光层320、走线层340以及辅料层360，摄像头模组100容置于透光孔380，透光孔380的孔径A满足以下算式：

A＝D+2B+2C；

其中，B表示走线宽度，且走线宽度固定，C表示D值并往外偏移的安全余量，C＝0.25mm。

电子设备500还包括盖板400，盖板400可以为透明结构，盖板400覆盖于显示组件300，盖板400还覆盖于透光孔380，盖板400可以用于防止显示组件300的刮伤以及灰尘进入摄像头模组100。

一般地，在保证电子设备500的结构可靠性，且辅料层360与镜筒17间隙必须预留0.3mm的要求下，可以计算出D＝2.42mm，即D≥2.42mm时，减小摄像头模组100的直径可以直接减小透光孔380的孔径A，而当D<2.42mm的时候，仅可以通过减小摄像头模组100的FOV视角Φ而减小透光孔380的孔径A。

以下对透光孔380的孔径A与第二尺寸K之间的关系进行说明。根据A的计算式：A＝D+2B+2C；以及B和C的值固定。因此要想减小透光孔380的孔径A值，需要减小第一尺寸D的值。为了减小D值，一方面可以减小入光面11与盖板400的间隙G，另一方面可以减小FOV视角Φ。但减小G值存在辅料层360与摄像头模组100产生干涉的问题，因此，要想减小A值，必须通过减小FOV视角Φ。

请参阅图8，FOV视角满足公式：

FOV(Φ)＝2*arctan(d/2f)；其中d表示影像传感器30的对角线大小，f表示摄像头模组100的焦距。

减小影像传感器30的大小，会降低前摄像素，从而降低拍照效果。增加第二尺寸K，会增加摄像头模组100的厚度，然而就目前整机堆叠而言，前置摄像头高度并没有成为影响整机厚度的瓶颈，因此可以通过增加第二尺寸K来减小FOV视角Φ，从而减小透光孔380的孔径A的大小。

请一并参阅图7和图8，例如，现有摄像头模组100的入光面11的直径D＝2.2mm，影像传感器30的对角线大小为6.56mm，摄像头模组100的焦距f为3.83mm，由公式FOV(Φ)＝2*arctan(d/2f)，可到Φ＝81.1°。

请一并参阅图4和图7，根据D＝2.2mm以及Φ＝81.1°可以计算得到焦点至盖板400的距离H＝1.29mm。将焦距加长0.1mm，即f＝3.83+1.1＝3.93mm，根据公式FOV(Φ)＝2*arctan(d/2f)，可到Φ＝79.7°，根据H＝1.29mm以及Φ＝79.7°可以得到焦距加长0.1mm后的入光面11的直径D₁＝2.14mm，入光面11的直径D减小了0.06mm。根据公式：A＝D+2B+2C；其中，B、C为定值，可以得出A值减小了0.06mm。

若将焦距分别加长0.2mm，0.3mm，0.4mm，计算可得FOV视角Φ分别为78.3°，76.9°，75.6°，重复上述的计算步骤，可得透光孔380的孔径A值分别减小0.12mm，0.18mm，0.24mm。在本实施例中，焦距增加0.35mm可以使A值减小0.2mm。

本申请发明人经过市场调研发现，现有的摄像头模组K值一般为：K＝0.1(出光面13与滤光层70的第一表面75的间距)+0.21(第一表面75与第二表面77之间的间距)+0.025(胶厚)+0.18(第一支撑面531与第三支撑面535的间距)+0.15(第三支撑面535至成像面31的间距)＝0.67mm，可以将焦距做大0.35mm，焦距增大0.35mm后的K值具体可以采用以下数值：K＝0.15(出光面13与滤光层70的第一表面75的间距)+0.3(第一表面75与第二表面77之间的间距)+0.025(胶厚)+0.24(第一支撑面531与第三支撑面535的间距)+0.3(第三支撑面535至成像面31的间距)＝1.02mm。

在其他实施方式中，还可以将K值做得更大，但是当K值增加过大，例如增加1mm至1.67mm，在影像传感器30的对角线大小等于6.56mm的情况下，根据公式：FOV(Φ)＝2*arctan(d/2f)，可以得出FOV视角为68.36°，这样FOV视角太小，会将导致摄像头的视野受限，影响拍摄。经测试，将K控制在大于0.67mm的范围，并小于1.07mm，可以在使用小头径(2.2mm左右)的摄像头模组100时，能够兼顾视场角和透光孔380的孔径A，尤其是，可以显著缩小透光孔380的孔径A。

综上，本申请提供的摄像头模组100及电子设备500的入光面11的直径小于2.42mm，成像面31和出光面13的间距大于0.67mm，能够有效减小电子设备500的开孔尺寸，提高了电子设备500的屏占比。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体；

摄像头模组，所述摄像头模组收容于所述壳体，所述摄像头模组包括镜头模组和影像传感器，所述镜头模组包括相背的入光面和出光面，所述入光面的直径为第一尺寸D；所述影像传感器设置于所述镜头模组的出射光光路，所述影像传感器包括成像面，所述成像面和所述出光面的间距为第二尺寸K；及

显示组件，所述显示组件包括依次叠置的偏光层、走线层以及辅料层，所述显示组件还开设有透光孔，所述透光孔贯穿所述偏光层、所述走线层以及所述辅料层，所述摄像头模组容置于所述透光孔，所述透光孔的孔径满足以下算式：

A＝D+2B+2C；

其中，A表示所述透光孔的孔径，D表示所述入光面的直径，D小于2.42mm，B表示走线宽度，所述走线宽度固定，C表示D值并往外偏移的安全余量，C＝0.25mm，通过减小所述摄像头模组的FOV视角Φ以减小所述透光孔的孔径A，所述摄像头模组的FOV视角Φ满足：

FOV(Φ)＝2*arctan(d/2f)

其中d表示所述影像传感器的对角线大小且为固定值，f表示摄像头模组的焦距；

f＝K+h，h为所述镜头模组的中心到所述出光面的距离且为固定值，K为所述成像面和所述出光面的间距，K大于0.67mm。

2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述摄像头模组还包括相互粘合的支撑件和滤光层，所述支撑件与所述滤光层依次设置于所述镜头模组与所述影像传感器之间，所述支撑件与所述滤光层叠置，所述第二尺寸K满足以下算式：

K＝a+b+c+d+e，

其中，a表示所述出光面与所述滤光层的间距、b表示所述滤光层的厚度、c表示所述滤光层与所述支撑件之间的胶厚、d表示所述支撑件的厚度、e表示所述支撑件至所述成像面的间距。

3.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述支撑件开设有开口，所述支撑件还包括支撑部，所述开口由所述支撑部围合，所述滤光层包括滤光部及围绕所述滤光部的周缘，所述滤光部设置于所述出射光光路，所述周缘和所述支撑部相贴合。

4.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述支撑部包括第一支撑面和第二支撑面，所述第一支撑面凹陷于所述第二支撑面，所述第一支撑面围绕所述开口周圈设置，所述第二支撑面围绕所述第一支撑面设置，所述周缘粘结于所述第一支撑面，所述镜头模组与所述第二支撑面相贴合。

5.如权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述支撑部还包括第三支撑面，所述第三支撑面与所述第一支撑面相背设置，d表示所述第一支撑面与所述第三支撑面的间距，e表示所述第三支撑面至所述成像面的间距。

6.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述出光面与所述滤光层的间距a满足：0.1mm＜a≤0.15mm。

7.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述滤光层的厚度b满足：0.21mm＜b≤0.3mm。

8.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述支撑件的厚度d满足：0.18mm＜d≤0.24mm。

9.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述支撑件至所述成像面的间距e满足：0.15mm＜e≤0.3mm。

10.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述显示组件容置于所述壳体。

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