CN112492126A - 摄像头模组及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像头模组及其工作方法，其中所述摄像头模组，包括：移动单元，固定单元和至少一锁止结构；所述移动单元包括镜头模块，所述移动单元适于带动所述镜头模块沿着光轴方向移动；所述固定单元适于承载所述移动单元，所述锁止结构设置于所述固定单元中，适于锁住或者放开所述移动单元。本发明提供一种摄像头模组及其工作方法能实现镜头模块具有较大的移动行程的摄像头模组。

Description

摄像头模组及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种摄像头模组及其工作方法。

背景技术

随着智能手机行业的快速发展，人们对手机摄像头成像效果的要求也在逐步提高，与传统摄像系统相比，手机摄像模组（Cell phone Camera Module，CCM）因其小型化、低功耗、低成本及高影像品质等优点而广泛地应用于各种新一代便携式摄像设备中。

目前，摄像模组的结构包括镜头单元、音圈马达（Voice Coil Motor，VCM）、红外线截止滤光片、图像传感器、软性电路板（Flexible Printed Circuit board，FPC）或印制电路板（Printed Circuit Board，PCB），以及与手机主板连接的连接器。

其中，音圈马达用于实现镜头单元的自动对焦功能，且音圈马达通常包括磁体、线圈等结构，作为驱动镜头单元的致动器。摄像模组工作过程中，首先给线圈通电流，线圈通电流后产生磁场，线圈中产生的磁场与磁体产生的磁场相互作用产生电磁力，线圈或者磁体在电磁力的作用下移动，从而带动与音圈马达连接的镜头单元移动，调整摄像模组的像距与物距，呈现清晰的图像。

通常还可以在音圈马达中设置霍尔传感器（Hall-effect Sensor），利用霍尔传感器测定音圈马达中磁场的变化，根据磁场的变化判断线圈或者磁铁的位置，从而实现音圈马达的闭环控制。

然而，传统技术中，能实现音圈马达的闭环控制的摄像头模组不容易实现镜头模块的较大的移动行程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能实现镜头模块具有较大的移动行程的摄像头模组。

基于以上考虑，本发明提供一种摄像头模组，包括：

移动单元，固定单元和至少一锁止结构；

所述移动单元包括镜头模块，所述移动单元适于带动所述镜头模块沿着光轴方向移动；

所述固定单元适于承载所述移动单元，所述锁止结构设置于所述固定单元中，适于锁住或者放开所述移动单元。

优选的，所述锁止结构包括电磁阀。

优选的，所述电磁阀包括：

运动铁芯、线圈、固定铁芯、弹片和电磁阀电路模块，所述线圈设置在所述固定铁芯上，由所述电磁阀电路模块供电；所述固定铁芯与所述运动铁芯分别连接在所述弹片的两端。

优选的，所述锁止结构还包括：

第一挡板，所述第一挡板与所述移动单元的第一侧面相邻，所述第一挡板还包括一通孔，适于容纳所述运动铁芯；

当所述电磁阀电路模块不通电时，所述运动铁芯由所述弹片支撑着从所述通孔中穿出，位于所述第一侧面的顶部，以卡住所述移动单元；

当所述电磁阀电路模块通电时，所述运动铁芯在电磁力的作用下克服所述弹片的曲张应力，靠近所述线圈，以放开所述移动单元。

优选的，包括：所述移动单元还包括磁性部件；所述固定单元还包括磁轭部件，所述磁轭部件与所述磁性部件相对设置。

优选的，包括：

所述移动单元还包括至少两个导轨，所述导轨的延伸方向与所述光轴方向平行，所述导轨的排布方向与所述磁性部件所在平面相互平行；

所述固定单元包括至少两个抵靠部件，所述抵靠部件与所述导轨一一对应；

所述导轨适于沿着所述抵靠部件移动，以确保所述移动单元的移动方向保持与光轴方向平行。

优选的，所述导轨包括至少一倒梯形凹槽，所述凹槽与所述抵靠部件的侧面相接触，所述凹槽与所述抵靠部件的接触面与所述光轴方向平行。

优选的，包括：所述倒梯形凹槽的开口角度为80°~ 100°。

优选的，包括：所述导轨包括至少两个所述倒梯形凹槽，所述倒梯形凹槽沿着与光轴平行的方向顺次排布。

优选的，所述抵靠部件为导柱或者滚珠。

优选的，所述抵靠部件和所述导轨之间还包括润滑剂层。

优选的，所述移动单元的上端和所述固定单元的上端之间还固定连接有一软性连接结构。

优选的，所述固定单元还包括驱动单元和霍尔传感器；

所述驱动单元适于提供电信号，以驱动所述移动单元移动；

所述霍尔传感器适于反馈所述移动单元移动的位置给所述驱动单元；

在所述移动单元移动到预设位置时，所述驱动单元适于停止驱动，并控制所述移动单元保持在预设位置。

优选的，所述镜头模块的移动行程范围大于800μm。

本发明还提供了一种如上所述的摄像头模组的工作方法，包括:

步骤S10：通过驱动单元给所述锁止结构供电，移动单元锁止状态解除；

步骤S20：通过所述驱动单元驱动所述移动单元沿着光轴运动；

步骤S30：通过霍尔传感器感应磁场变化，从而检测所述移动单元的运动位置；

步骤S40：当完成对焦拍摄，所述移动单元回复初始位置时，所述驱动单元停止给所述锁止结构供电，所述移动单元被锁住；

步骤S50：所述驱动单元断电，所述摄像头模组停止工作。

本发明的技术方案中所提供的所述摄像头模组，通过在所述固定单元中增加锁止结构，可以锁住或者放开承载镜头模块的移动单元，从而避免所述摄像头模组不工作时候，所述镜头模块完全伸出来，引起损坏。

进一步的，本发明的技术方案中所提供的所述摄像头模组中，所述固定单元还包括磁轭部件，所述磁轭部件与所述移动单元上的磁性部件相对设置。这样使得所述固定单元和所述移动单元在磁轭部件和磁性部件的磁性部件的磁吸力作用下，贴靠得更紧密。

进一步的，本发明的技术方案中所提供的所述摄像头模组还提供了抵靠部件和导轨，所述导轨适于沿着所述抵靠部件移动，以确保所述移动单元的移动方向保持与光轴方向平行，即保证了维持光轴与图像传感器芯片的感光面垂直。

进一步的，所述导轨为倒梯形凹槽，这样能够比较好的包住所述抵靠部件，使得所述凹槽与所述抵靠部件的接触面和接触角度比较合适。

进一步的，本发明的技术方案中所提供的所述摄像头模组还提供了一软性连接结构，当镜筒模块进行伸缩运动时，所述软性连接结构能够阻止外界异物进入腔体。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1至图3为本发明的实施例提供的摄像头模组的结构示意图；

图4至图5为根据本发明的一实施例所提供的摄像头模组中的电磁阀的示意图；

图6为本发明的另一实施例所提供的锁止结构的示意图；

图7至图9为根据本发明的一实施例所提供的摄像头模组中的驱动单元的示意图；

图10为本发明的一实施例所提供的软性连接结构的示意图；

图11为本发明的一实施例所提供的摄像头模组的示意图；

图12为本发明的一实施例所提供的摄像头模组的工作方法的流程图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。

具体实施方式

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种摄像头模组，所述摄像头模组中镜头模块的移动行程可以实现大行程。

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

如图1所示，本发明的实施例提供一种摄像头模组，包括：移动单元200，固定单元100和锁止结构110。

在本实施例中，所述移动单元200包括镜头模块210，所述移动单元200适于带动所述镜头模块210沿着光轴方向移动；具体的，在本实施例中，所述移动单元200包括承载台220和镜头模块210，所述承载台220与所述镜头模块210相连接，并由所述承载台220带动所述镜头模块210移动。

所述固定单元100适于承载所述移动单元200。所述固定单元100包括一容纳空间，所述承载台220适于置于所述固定单元100的容纳空间中，且载着所述镜头模块210沿着光轴方向移动。

在本实施例中，本发明所提供的摄像头模组还包括外壳300和软性连接结构400。所述外壳包括内腔和位于所述内腔上部中间的开孔，所述固定单元100和所述承载台220适于置于所述外壳300的内腔中，所述镜头模块210适于穿过所述位于所述内腔上部中间的开孔。当所述承载台220承载着所述镜头模块210沿着光轴方向进行往复运动时，所述镜头模块210为穿出所述开孔进行往复运动。由于本发明所提供的摄像头模组为大行程模组，所以所述镜头模块210完全伸出所述内腔上部中间的开孔的长度远大于一般小行程的摄像头模组。

具体的，在一实施例中，本发明所提供的摄像头模组中还包括锁止结构110，设置于所述固定单元100的所述容纳空间的一角，适于锁住或者放开所述移动单元200。即当所述摄像头模组不工作时候，所述锁止结构110适于卡住所述移动模块，避免所述镜头模块210完全伸出所述外壳的内腔上部中间的开孔，引起损坏。

结合图1，参考图2至图3所示，所述锁止结构包括第一挡板107和电磁阀。具体的，在本实施例中，所述第一挡板107包括两侧，与所述容纳空间一角构成的锁止空间。所述电磁阀设置在所述锁止空间之中。

结合图1，并参考图4至图5，所述锁止结构110的电磁阀包括：运动铁芯111、线圈112、固定铁芯113、弹片115和电磁阀电路模块114。所述电磁阀电路模块114上设置所述固定铁芯113，所述固定铁芯113上设置所述线圈112。并且，所述固定铁芯113与所述运动铁芯111分别连接在所述弹片115的两端。

再结合图1至图5所示，具体的，所述移动单元的承载台的第一侧面与所述第一挡板107相邻，所述第一挡板107开了一通孔，所述运动铁芯111从所述第一挡板107的通孔中伸出时，正好位于所述第一侧面的顶部，即所述承载台的顶部，这样就卡住了所述移动单元，限制了移动单元在光轴方向上的移动。

具体的，在本实施例中，所述电磁阀的线圈112中未通电时，所述弹片115呈伸展状态，所述运动铁芯111的前端由所述弹片115支撑着从所述通孔中穿出，位于所述第一侧面的顶部，以卡住所述移动单元，限制移动单元200在光轴方向上的移动。

所述电磁阀的线圈112中通电时，所述线圈112产生电磁力，与运动铁芯111相互吸引，所述运动铁芯在电磁力的作用下克服所述弹片的曲张应力，往线圈112方向运动，解除对移动单元200的阻碍，移动单元可以沿光轴方向运动。

在另一实施例中，如图6所示，本发明所提供的所述锁止结构110可以为两个，设置于所述固定单元100的所述容纳空间，对称的分别在所述移动单元200的两侧，从而能够从所述移动单元的两侧锁住或者放开所述移动单元200。设置两个对称的位于移动单元两侧的锁止结构110，可以使得所述移动单元两侧都被卡住或者放开，这样有利于维持所述移动单元两侧的平衡，确保移动单元保持在与所述光轴垂直的平面，避免左右偏移，即保证了维持光轴与图像传感器芯片的感光面垂直。

继续结合图1至图3，参考图7至图9所示，在本实施例中，所述固定单元100还包括驱动单元120和磁轭部件130。在本实施例中，所述磁轭部件130为可导磁性金属片。

所述驱动单元120包括驱动芯片121、驱动线圈122、驱动电路板123和霍尔传感器124。所述驱动电路板123的一面设置驱动芯片121、驱动线圈122和霍尔传感器124。在本实施例中，采用所述驱动芯片121和霍尔传感器124集成为一体的实施方式。在其它实施方式中，所述驱动芯片121和所述霍尔传感器124也可以是互相分离的实施方式。

所述驱动单元120设置于所述固定单元100内侧，即所述驱动电路板123设置驱动芯片121、驱动线圈122和霍尔传感器124的一面朝向所述容纳空间一侧。

所述可导磁性金属片130设置于所述固定单元100的外侧，与所述驱动单元120背对背设置。在一个具体的实施例中，可以在所述固定单元一侧放置基板，与基板外侧增加可导磁性金属片130。

所述移动单元200包括磁性部件。在本实施例中，所述磁性部件为驱动磁石151，所述驱动磁石151沿着光轴方向分布极性。

所述固定单元100上的驱动芯片121、驱动线圈122和霍尔传感器124与所述移动单元上的驱动磁石151相互平行。所述驱动单元120适于提供电信号，改变驱动线圈122中的电流方向，产生电磁力，与所述驱动磁石151产生相互作用力，从而驱动所述移动单元200在光轴方向上往复运动。霍尔传感器124反馈所述移动单元200移动到的位置给驱动单元120。在所述移动单元200移动到预设位置时，停止驱动。

在本实施例中，所述驱动磁石151还与所述固定单元100外侧的可导磁性金属片130相互吸附。所述可导磁性金属片130与所述驱动单元120相对设置，使得所述移动单元200与所述固定单元100磁吸力作用下，贴合得更紧密。

具体的，继续参考图1至图3所示，在本实施例中，所述移动单元200和所述固定单元100之间还设置有抵靠结构。

所述抵靠结构包括位于所述移动单元200的至少两个导轨240和位于所述固定单元100的至少两个抵靠部件141。所述导轨240的延伸方向与所述光轴方向平行，所述导轨240的排布方向与所述可导磁性金属片130所在平面平行。所述抵靠部件141与所述导轨240一一对应。所述导轨240适于沿着所述抵靠部件141移动，以确保所述移动单元200的移动方向保持与光轴方向平行，即保证了维持光轴与图像传感器芯片的感光面垂直。

在所述驱动单元120工作时候，在驱动线圈的作用下，由于可导磁性金属片与所述驱动磁石151相互吸引，所述移动单元200和所述固定单元100之间的抵靠结构贴合紧密，确保所述移动单元200在光轴方向上进行往复运动时，所述移动单元200的运动保持沿着光轴方向稳定移动，避免左右晃动。

所述导轨240包括至少一倒梯形凹槽，所述凹槽与所述抵靠部件的侧面相接触，所述凹槽与所述抵靠部件的接触面与所述光轴方向平行。

在一个实施例中，所述倒梯形凹槽的开口角度为80°~ 100°。这样能够比较好的包住所述抵靠部件，使得所述凹槽与所述抵靠部件的接触面和接触角度比较合适。当所述倒梯形凹槽的开口角度小于80°时，所述倒梯形凹槽两侧对所述抵靠部件的作用力较小，使得所述抵靠部件整体受力容易不平衡，导致所述移动单元的移动也不稳，不利于保持所述移动单元往复运动的平稳和精准。

当所述倒梯形凹槽的开口角度大于100°时，所述抵靠部件与所述倒梯形凹槽之间的作用力会倾向于所述倒梯形凹槽一侧，使得所述抵靠部件整体受力容易不平衡，从而使得所述移动单元的移动也不稳，不利于保持所述移动单元往复运动的平稳和精准。

在一个实施例中，所述导轨包括至少两个所述倒梯形凹槽，所述倒梯形凹槽沿着光轴方向顺次排布。如图7中所示，每个抵靠部件对应的导轨中，所述倒梯形凹槽为两个或两个以上（未图示）。这样分离的倒梯形凹槽构成的导轨与抵靠部件的接触面积较小，便于加工的时候控制各个面的水平度，能够更好的保持所述移动单元往复运动的平稳和精准。

在一个实施例中，所述抵靠部件为导柱或者滚珠。

所述抵靠部件和所述导轨之间还包括润滑剂层。所述润滑剂层可以是半湿式润滑剂层或者润滑镀层。在一个实施例中，在所述抵靠部件和所述导轨之间涂覆半湿式润滑剂层。所述半湿式润滑剂层可以为合成润滑脂，这样的合成润滑脂不会熔化，分解，挥发，涂覆在所述抵靠部件上可以减少所述抵靠部件和导轨之间的摩擦系数。在另一个实施例中，可以在所述导轨上面增加润滑镀层作为润滑剂层。

结合图1，参考图10所示，本发明的实施例中所提供的摄像头模组中，还包括软性连接结构400。具体的，所述移动单元的上部和所述固定单元的上端之间还固定连接有软性连接结构。所述软性连接结构400与移动单元和所述固定单元形成腔体。当镜头模块进行伸缩运动时，所述软性连接结构400伴随镜头模块进行运动，能够阻止外界影响成像性能的异物进入腔体，所述异物包括：水、油、粉尘等，提高摄像头的成像性能。为了清晰的表示出软性连接结构，图9中软性连接结构400示意得比较厚，在具体实施例中，所述软性连接结构400可以为比较薄的材料层。

结合图1，参考图11所示，本发明的实施例中所提供的摄像头模组还包括外壳300。图11所示为装配好外壳后，所述摄像头模组的整体外观。

在本发明所提供的摄像头模组中，所述镜头模块的移动行程范围大于800μm，在一个实施例中，所述镜头模块的移动行程为1500μm。本发明所提供的摄像头模组适用于手持或便捷式数码设备，包括并不限于：移动通讯终端、平板数码设备、pc平板二合一等。

另外，在本发明所提供的摄像头模组的实施方式中，还提供了一种如上所述的摄像头模组的工作方法，参考图12所示，具体为：

步骤S10：通过驱动单元给所述锁止结构供电，移动单元锁止状态解除；

步骤S20：通过所述驱动单元驱动所述移动单元沿着光轴运动；

步骤S30：通过霍尔传感器感应磁场变化，从而检测所述移动单元的运动位置；

步骤S40：当完成对焦拍摄，所述移动单元回复初始位置时，所述驱动单元停止给所述锁止结构供电，所述移动单元被锁住；

步骤S50：所述驱动线圈断电，所述摄像头模组停止工作。

在一个实施例中，所述锁止结构为电磁阀，具体所述方法为：

步骤S10’：通过所述驱动芯片给所述电磁阀供电，所述电磁阀的运动铁芯向所述线圈方向运动，移动单元锁止状态解除；

步骤S20’：通过所述驱动芯片给所述驱动线圈供电，使得所述移动单元沿着光轴运动；

步骤S30’：所述霍尔传感器通过检测磁场变化，检测所述移动单元的运动位置；

步骤S40’：当完成对焦拍摄，所述移动单元回复初始位置时，所述驱动芯片停止给所述电磁阀供电，所述运动铁芯在弹片应力的作用下退回锁止移动单元位置。

步骤S50’：所述驱动线圈断电，所述摄像头模组停止工作。

本发明的电磁马达的驱动方法，通过驱动芯片控制锁止结构和所述驱动线圈的工作配合，使得当所述摄像头模组不工作时候，所述锁止结构110能卡住所述移动模块，避免所述镜头模块210完全伸出所述外壳的内腔上部中间的开孔，引起损坏。而摄像头模组工作时候，所述锁止结构110能够及时放开，使得所述镜头模块210可以顺利的开始工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (15)

1.一种摄像头模组，其特征在于，包括：

移动单元，固定单元和至少一锁止结构；

所述移动单元包括镜头模块，所述移动单元适于带动所述镜头模块沿着光轴方向移动；

所述固定单元适于承载所述移动单元，所述锁止结构设置于所述固定单元中，适于锁住或者放开所述移动单元。

2.如权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，所述锁止结构包括电磁阀。

3.如权利要求2所述的摄像头模组，其特征在于，所述电磁阀包括：

运动铁芯、线圈、固定铁芯、弹片和电磁阀电路模块，所述线圈设置在所述固定铁芯上，由所述电磁阀电路模块供电；所述固定铁芯与所述运动铁芯分别连接在所述弹片的两端。

4.如权利要求3所述的摄像头模组，其特征在于，所述锁止结构还包括：

第一挡板，所述第一挡板与所述移动单元的第一侧面相邻，所述第一挡板还包括一通孔，适于容纳所述运动铁芯；

当所述电磁阀电路模块不通电时，所述运动铁芯由所述弹片支撑着从所述通孔中穿出，位于所述第一侧面的顶部，以卡住所述移动单元；

当所述电磁阀电路模块通电时，所述运动铁芯在电磁力的作用下克服所述弹片的曲张应力，靠近所述线圈，以放开所述移动单元。

5.如权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，包括：所述移动单元还包括磁性部件；所述固定单元还包括磁轭部件，所述磁轭部件与所述磁性部件相对设置。

6.如权利要求5所述的摄像头模组，其特征在于，包括：

所述移动单元还包括至少两个导轨，所述导轨的延伸方向与所述光轴方向平行，所述导轨的排布方向与所述磁性部件所在平面相互平行；

所述固定单元包括至少两个抵靠部件，所述抵靠部件与所述导轨一一对应；

所述导轨适于沿着所述抵靠部件移动，以确保所述移动单元的移动方向保持与光轴方向平行。

7.如权利要求6所述的摄像头模组，其特征在于，所述导轨包括至少一倒梯形凹槽，所述凹槽与所述抵靠部件的侧面相接触，所述凹槽与所述抵靠部件的接触面与所述光轴方向平行。

8.如权利要求7所述的摄像头模组，其特征在于，包括：所述倒梯形凹槽的开口角度为80°~100°。

9.如权利要求7所述的摄像头模组，其特征在于，包括：所述导轨包括至少两个所述倒梯形凹槽，所述倒梯形凹槽沿着与光轴平行的方向顺次排布。

10.如权利要求6所述的摄像头模组，其特征在于，所述抵靠部件为导柱或者滚珠。

11.如权利要求6所述的摄像头模组，其特征在于，所述抵靠部件和所述导轨之间还包括润滑剂层。

12.如权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，所述移动单元的上端和所述固定单元的上端之间还固定连接有一软性连接结构。

13.如权利要求5所述的摄像头模组，其特征在于，所述固定单元还包括驱动单元和霍尔传感器；

所述驱动单元适于提供电信号，以驱动所述移动单元移动；

所述霍尔传感器适于反馈所述移动单元移动的位置给所述驱动单元；

在所述移动单元移动到预设位置时，所述驱动单元适于停止驱动，并控制所述移动单元保持在预设位置。

14.如权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，所述镜头模块的移动行程范围大于800μm。

15.一种如权利要求1所述的摄像头模组的工作方法，其特征在于，包括:

步骤S10：通过驱动单元给所述锁止结构供电，移动单元锁止状态解除；

步骤S20：通过所述驱动单元驱动所述移动单元沿着光轴运动；

步骤S30：通过霍尔传感器感应磁场变化，从而检测所述移动单元的运动位置；

步骤S40：当完成对焦拍摄，所述移动单元回复初始位置时，所述驱动单元停止给所述锁止结构供电，所述移动单元被锁住；

步骤S50：所述驱动单元断电，所述摄像头模组停止工作。

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