CN113163092A - 感光芯片及摄像头模组 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种感光芯片及摄像头模组，属于电子设备技术领域。该感光芯片包括多个感光单元，感光单元包括渐变折射率透镜、红外吸收膜、彩色滤光片和光电二极管，红外吸收膜设置于渐变折射率透镜背离渐变折射率透镜的入光侧的一侧。光线由渐变折射率透镜的入光侧入射，经过渐变折射率透镜、红外吸收膜、彩色滤光片和光电二极管后，转化为电信号，以用于成像。通过感光单元的渐变折射率透镜，提升进光量，同时，在渐变折射率透镜背离入射光的一侧设置红外吸收膜，以滤除红外光，将红外吸收膜结合到感光芯片中，不需要现有摄像头模组中的滤光片，即可实现滤光作用，由于去除滤光片，可以节省出一部分空间，可以减小整体摄像头模组的尺寸。
Description
技术领域
本申请属于电子设备技术领域，具体涉及一种感光芯片及摄像头模组。
背景技术
随着科技的发展，电子设备的产品迭代更新也越来越快，电子设备包括摄像头等多种组件。随着用户对电子设备的品质要求越来越高，摄像头也向着越来越高的像素发展，这就意味着要是用镜头的镜片数量越来越多，体积越来越大，需要占据的空间也越来越大。
而电子设备的厚度受限于摄像头模组的尺寸，由于摄像头的体积越来越大，使得电子设备的厚度也增加，但这与用户追求的轻薄相悖。
发明内容
本申请实施例提供一种感光芯片及摄像头模组，能够解决现有摄像头模组的尺寸较大的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，提供了一种感光芯片，所述感光芯片包括多个感光单元，所述感光单元包括渐变折射率透镜、红外吸收膜、彩色滤光片和光电二极管，所述红外吸收膜设置于所述渐变折射率透镜背离所述渐变折射率透镜的入光侧的一侧，所述彩色滤光片设置于所述红外吸收膜背离所述渐变折射率透镜的一侧，所述光电二极管设置于所述彩色滤光片背离所述红外吸收膜的一侧；
其中，光线由所述渐变折射率透镜的入光侧入射，依次经过所述渐变折射率透镜、所述红外吸收膜、所述彩色滤光片和所述光电二极管后，转化为电信号，以用于成像。
第二方面，提供了一种摄像头模组，包括：镜头组件和如第一方面所述的感光芯片，所述感光芯片位于所述镜头组件背离所述镜头组件的入光侧的一侧。
在本申请实施例公开了一种感光芯片，感光芯片包括多个感光单元，感光单元包括渐变折射率透镜、红外吸收膜、彩色滤光片和光电二极管，红外吸收膜设置于渐变折射率透镜背离渐变折射率透镜的入光侧的一侧，彩色滤光片设置于红外吸收膜背离渐变折射率透镜的一侧，光电二极管设置于彩色滤光片背离红外吸收膜的一侧，其中，光线由渐变折射率透镜的入光侧入射，依次经过渐变折射率透镜、红外吸收膜、彩色滤光片和光电二极管后，转化为电信号，以用于成像。本申请实施例通过感光单元的渐变折射率透镜，提升进光量，同时，在渐变折射率透镜背离入射光的一侧设置红外吸收膜，以滤除红外光，将红外吸收膜结合到感光芯片中，不需要现有摄像头模组中的滤光片，即可实现滤光作用，由于去除滤光片，可以节省出一部分空间，因此可以减小整体摄像头模组的尺寸。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请的一个实施例提供的感光单元的结构示意图；
图2是本申请的一个实施例提供的微结构的结构示意图；
图3是图2中的对应A部分的截面图；
图4是图2中的对应B部分的截面图；
图5是图2中的对应C部分的截面图；
图6是图2中的对应D部分的截面图；
图7是本申请的一个实施例提供的光线从一种介质进入另一种介质的示意图；
图8是本申请的一个实施例提供的渐变折射率透镜的光线折射示意图；
图9是本申请的一个实施例提供的摄像头模组的结构示意图；
图10是现有技术中摄像头模组的结构示意图。
其中，10-渐变折射率透镜、20-红外吸收膜、30-彩色滤光片、40-光电二极管、50-微结构、100-感光芯片、200-镜头组件、300-线路板、400-滤光片、500-底座、600-马达。
具体实施方式
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，本领域普通技术人员在没有作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。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图1-10，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的一种感光芯片及摄像头模组进行详细地说明。
如图所示，为本申请实施例提供的感光芯片100中的一个感光单元的结构示意图。该感光芯片100可以包括多个感光单元。
具体地，如图1所示，感光单元可以包括渐变折射率透镜10、红外吸收膜20、彩色滤光片30和光电二极管40，红外吸收膜20设置于渐变折射率透镜10背离渐变折射率透镜10的入光侧的一侧，彩色滤光片30设置于红外吸收膜20背离渐变折射率透镜10的一侧，光电二极管40设置于彩色滤光片30背离红外吸收膜20的一侧。
其中，光线由渐变折射率透镜10的入光侧入射，依次经过渐变折射率透镜10、红外吸收膜20、彩色滤光片30和光电二极管40后，转化为电信号，以用于成像。
其中，彩色滤光片30可以包括红、绿、蓝三种颜色的滤光片。
在本申请实施例公开了一种感光芯片，其包括多个感光单元，感光单元包括渐变折射率透镜10、红外吸收膜20、彩色滤光片30和光电二极管40，红外吸收膜20设置于渐变折射率透镜10背离渐变折射率透镜10的入光侧的一侧，彩色滤光片30设置于红外吸收膜20背离渐变折射率透镜10的一侧，光电二极管40设置于彩色滤光片30背离红外吸收膜20的一侧，其中，光线由渐变折射率透镜10的入光侧入射，依次经过渐变折射率透镜10、红外吸收膜20、彩色滤光片30和光电二极管40后，转化为电信号，以用于成像。本申请实施例通过感光单元的渐变折射率透镜10，提升进光量，由于渐变折射原理，可以更好的收拢各方向的光线，控制光线集中在预设区域，降低相邻像素的光纤串扰，提升感光芯片的感光效果，同时，在渐变折射率透镜10背离入射光的一侧设置红外吸收膜20，以滤除红外光，将红外吸收膜20结合到感光芯片中，不需要现有摄像头模组中的滤光片，即可实现滤光作用，由于去除滤光片，可以节省出一部分空间，因此可以减小整体摄像头模组的尺寸。
在本申请的一个可能的实施方式中，感光芯片还可以包括：微结构50，微结构50设置于渐变折射率透镜10的入光侧的一侧，微结构50用于增加感光芯片的进光量。
也就是，可以在渐变折射率透镜10的入光侧设置微结构50，该微结构50为多层规律性的结构，可以提升感光芯片的进光量。
可选地，微结构50可以为设置于渐变折射率透镜10的入光侧的一侧的镀层。
在本申请实施例中，可以通过镀膜在渐变折射率透镜10的入光侧的一侧形成微结构。
可选地，微结构50可以为纳米级多层楔形显微结构。
在本申请实施例中，可以通过在渐变折射率透镜10的入光侧采用亚波长结构镀膜，在渐变折射率透镜10表面形成小于可见光波长的纳米级多层楔形显微结构，进而可以提升进光量，减少反射光的产生，可以将反射光产生的概率抑制到一个极小的百分比。同时，还可以大幅减少以往镀膜难以消除的眩光现象。
如图2所示，亚波长结构镀膜中接近空气的A部分中楔形结构的密度较低，随着与渐变折射率透镜10的距离逐渐接近，B、C、D部分楔形结构所占比例逐渐变大，构造密度的变化使光线折射率逐级变化，光线如同楔形构造从顶点至底部的方向逐级被吸收一般向前进行，从而达到抑制光线反射的作用，提升了光线的进入量。
具体地，如图3-6所示，分别为对应A、B、C、D四个部分的微结构的截面图，从图中可以看出，各个部分的楔形结构的密度越来越大，相应的折射率也主机变化，从而达到抑制光线反射的作用，提升了光线的进入量。
在本申请的一个可能的实施方式中，渐变折射率透镜10可以包括至少两种材料，在一种材料中掺杂另外至少一种材料以实现渐变折射率透镜10的折射率变化。
也就是，渐变折射率透镜10的折射率变化可以通过掺杂的方式实现。
可选地，至少两种材料可以为二氧化硅SiO2和二氧化钛TiO2。
也就是，可以通过SiO2和TiO2相互掺杂形成渐变折射率透镜10。
具体地，可以在SiO2当中掺杂TiO2，折射率的变化与掺杂浓度呈现线性关系，掺杂浓度控制在10％(质量百分比)以内，可以实现折射率2％的变化量，例如，对于0.2mm厚度的渐变折射率透镜10可以实现7个波长左右的相位变化。
根据折反射定理可知，光线从第一介质进入第二介质时，如图7所示，第一介质的折射率为ni，第二介质的折射率为nt，k0为波矢，θi和θt分别为入射角和折射角，dx为界面的微元。垂直界面的虚线为界面的法向方向，即A发射的光线从第一介质进入第二介质后到达B，即图7中右边的光线路线。通过改变界面的法向方向也即对应着界面的面型，即图7中的左边的光线路线，可以实现光线方向的控制。将折反射定律进一步推进，可以发现其对应着费马原理。费马原理，即光线的路径是光程为极值的路径，其数学描述如下所示。
δ[∫n(y,z)dl]＝0
其中，δ为变分，n为折射率，yz为坐标，所对应的笛卡尔坐标系当中xy平面为z轴旋转对称，dl为路径微元。
从本源的费马原理可知，操纵光的路径方式不仅有传统的界面变形即弯曲镜片表面的方法，还可以通过控制介质折射率的分布来实现。
折射率分布公式如下所示。
其中，y’为y对z的导数。
通过上述可以确定渐变折射率透镜10的折射率分布。
可选地，渐变折射率透镜的折射率的分布是沿着光轴旋转对称的。
如图8所示，图中颜色的深浅代表折射率的不同，中间的折射率最高，光线在其中的传输路径为曲线，即O发射的光线经过渐变折射率透镜后汇聚到O’。其中，折射率的空间分布是沿着光轴旋转对称的。
在本申请的一个可能的实施方式中，红外吸收膜20可以为设置于渐变折射率透镜10背离渐变折射率透镜10的入光侧的一侧的镀层。
也就是，在渐变折射率透镜的下表面镀红外吸收膜，以滤除红外光。
在本申请实施例中，通过渐变折射率透镜10代替现有的微镜片，同时在渐变折射率透镜10的入光侧采用亚波长结构镀膜，在渐变折射率透镜10表面形成小于可见光波长的纳米级多层楔形显微结构，可以提升进光量，减少反射光的产生，在渐变折射率透镜10背离渐变折射率透镜10入光侧的一侧镀一层红外吸收膜20，可以吸收入射光中的红外光线，不需要额外增加红外滤光片，即可达到滤光效果。
如图9所示，本申请实施例还提供了一种摄像头模组。该摄像头模组包括：镜头组件200和上述任一实施例提供的感光芯片100，感光芯片100位于镜头组件200背离镜头组件200的入光侧的一侧。
在本申请实施例中，通过采用上述实施例提供的感光芯片100，可以将红外吸收膜结合到感光芯片100中，不需要现有摄像头模组中的滤光片，即可实现滤光作用，由于去除滤光片，可以节省出一部分空间，因此可以减小整体摄像头模组的尺寸。
本申请提供的摄像头模组可以包括：线路板300和马达600。
具体地，马达600与镜头组件200连接，马达600驱动镜头组件200移动；感光芯片100设置于线路板300上，线路板300用于传输感光芯片100转化的电信号。
在本申请实施例中，将感光芯片设置于电路板上，通过电路板传输感光芯片转化的电信号，以形成图像。马达用于驱动镜头组件的移动，将镜头组件推动到相应的位置，以使成像的焦平面与感光芯片重合，从而达到成像清晰的目的。
如图10所示，为现有的摄像头模组的结构示意图，现有的摄像头模组包括：镜头组件200、感光芯片100、滤光片400、底座500、线路板300和马达600。
其中，滤光片400可以为红外滤光片，用于滤除入射光中的红外光线，底座500用于支撑和搭载滤光片400。
本申请提供的摄像头模组，在感光芯片中增加一层红外吸收膜，则不需要单独的滤光片，可以将现有摄像头模组中的滤光片和底座去除，节省出一部分空间，使得摄像头模组的整体尺寸减小。
且可以实现上述任一摄像头模组的功能，达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。当然，电子设备还可以包括电池、显示屏、前壳、后壳等结构，考虑到文本简洁，本申请不再一一说明。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种感光芯片，其特征在于，所述感光芯片包括多个感光单元，所述感光单元包括渐变折射率透镜、红外吸收膜、彩色滤光片和光电二极管，所述红外吸收膜设置于所述渐变折射率透镜背离所述渐变折射率透镜的入光侧的一侧，所述彩色滤光片设置于所述红外吸收膜背离所述渐变折射率透镜的一侧，所述光电二极管设置于所述彩色滤光片背离所述红外吸收膜的一侧；
其中，光线由所述渐变折射率透镜的入光侧入射，依次经过所述渐变折射率透镜、所述红外吸收膜、所述彩色滤光片和所述光电二极管后，转化为电信号，以用于成像。
2.根据权利要求1所述的感光芯片，其特征在于，所述感光芯片还包括：微结构，所述微结构设置于所述渐变折射率透镜的入光侧的一侧，所述微结构用于增加所述感光芯片的进光量。
3.根据权利要求2所述的感光芯片，其特征在于，所述微结构为设置于所述渐变折射率透镜的入光侧一侧的镀层。
4.根据权利要求3所述的感光芯片，其特征在于，所述渐变折射率透镜的折射率的分布是沿着光轴旋转对称的。
5.根据权利要求2所述的感光芯片，其特征在于，所述微结构为纳米级多层楔形显微结构。
6.根据权利要求1所述的感光芯片，其特征在于，所述渐变折射率透镜包括至少两种材料，在一种材料中掺杂另外至少一种材料以实现所述渐变折射率透镜的折射率变化。
7.根据权利要求6所述的感光芯片，其特征在于，所述至少两种材料为SiO2和TiO2。
8.根据权利要求1所述感光芯片，其特征在于，所述红外吸收膜为设置于所述渐变折射率透镜背离所述渐变折射率透镜的入光侧的一侧的镀层。
9.一种摄像头模组，其特征在于，包括：镜头组件和如权利要求1-8任一项所述的感光芯片，所述感光芯片位于所述镜头组件背离所述镜头组件的入光侧的一侧。
10.根据权利要求9所述的摄像头模组，其特征在于，所述摄像头模组包括：线路板和马达；所述马达与所述镜头组件连接，所述马达驱动所述镜头组件移动；所述感光芯片设置于所述线路板上，所述线路板用于传输所述感光芯片转化的电信号。
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