CN113747035A

CN113747035A - 摄像头模组和电子设备

Info

Publication number: CN113747035A
Application number: CN202111189077.4A
Authority: CN
Inventors: 杨威
Original assignee: Vivo Mobile Communication Co Ltd
Current assignee: Vivo Mobile Communication Co Ltd
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2021-12-03

Abstract

本申请公开了一种摄像头模组和电子设备。其中，摄像头模组，包括：镜头；滤波组件，设于镜头的一侧，滤波组件包括透光件；感光芯片组件，滤波组件位于镜头和感光芯片组件之间，感光芯片组件包括感光芯片和支撑板，感光芯片位于支撑板和滤波组件之间；其中，透光件在通电状态下具有各向异性，透光件在不通电状态下具有各向同性。本申请的滤波组件的透光件在供电状态下具有各向异性，光线由镜头传播至滤波组件的透光件时，会发生双折射现象，通过改变电压大小，可实现改变滤波组件的空间截止频率，进而实现调节摄像头模组的系统截止频率可调的抗混叠目的。

Description

摄像头模组和电子设备

技术领域

本申请属于电子设备技术领域，具体涉及一种摄像头模组和一种电子设备。

背景技术

随着手机等移动终端设备在人们生活中应用越来越普及，人们对于手机拍照的要求也越来越高。随着芯片像素分辨率增高，像素随之缩小，芯片的奈奎斯特也增加，与之匹配的镜头分辨频率随之增加，并超过芯片奈奎斯特频率，这样导致在拍摄周期性空间排布物体时，成像画面出现混叠现象，表现为摩尔纹，伪色等，图像质量差，严重影响消费者观感。

发明内容

本申请旨在提供一种摄像头模组和一种电子设备，至少解决现有技术中，因在拍摄周期性空间排布物体时，成像画面易出现混叠现象，图像质量差的问题之一。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提出了一种摄像头模组，包括：镜头；滤波组件，设于镜头的一侧，滤波组件包括透光件；感光芯片组件，滤波组件位于镜头和感光芯片组件之间，感光芯片组件包括感光芯片和支撑板，感光芯片位于支撑板和滤波组件之间；其中，透光件在通电状态下具有各向异性，透光件在不通电状态下具有各向同性。

第二方面，本申请实施例提出了一种电子设备，包括如第一方面任一实施例的摄像头模组。

在本申请的实施例中，摄像头模组包括镜头、滤波组件和感光芯片组件，感光芯片组件包括感光芯片和支撑板，感光芯片位于支撑板和滤波组件之间，滤波组件包括透光件。具体地，滤波组件与感光芯片组件电连接。

透光件在通电状态下具有各向异性，透光件在不通电状态下具有各向同性。也即，在通电状态下，滤波组件的透光件由各向同性变为各向异性，光线由镜头传播至滤波组件的透光件时，会发生双折射现象，通过改变电压大小，可实现改变滤波组件的空间截止频率，进而实现调节摄像头模组的系统截止频率可调的抗混叠目的。该设置可改善混叠造成的图像不良(比如伪色，摩尔纹等)利于提升图像质量，进而可提升使用摄像头模组的电子设备的使用性能及市场竞争力。

进一步地，感光芯片组件包括感光芯片和支撑板。沿摄像头模组的厚度方向，摄像头模组包括镜头、滤波组件、感光芯片和支撑板。其中，感光芯片为可以在可见光波段实现光电转换并输出图像的传感器。支撑板用于固定感光芯片，同时起到支撑感光芯片的作用。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是采样混叠示意图；

图2是双折射原理示意图；

图3是MTF曲线示意图；

图4是相关技术中摄像头模组的MTF曲线示意图；

图5是本申请的摄像头模组的MTF曲线示意图；

图6是根据本申请一个实施例的摄像头模组的结构示意图；

图7是根据本申请一个实施例的滤波组件的结构示意图；

图8是根据本申请一个实施例的滤波组件在未通电状态下的结构示意图；

图9是根据本申请一个实施例的滤波组件在通电状态下的结构示意图；

图10是根据本申请一个实施例的磁流体的结构示意图；

图11是根据本申请一个实施例的磁体和活性剂层的结构示意图；

图12是根据本申请一个实施例的磁流体在无磁场下的磁矩指向示意图；

图13是根据本申请一个实施例的磁流体在有磁场下的磁矩指向示意图。

附图标记：

图2、图6至图13中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100摄像头模组，110镜头，112透镜，120滤波组件，122透光件，126磁流体，128基液部，130磁体，132活性剂层，134第一基板，136第二基板，138第一导电层，140第二导电层，150感光芯片组件，152感光芯片，154支撑板。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合图1至图13描述根据本申请实施例的摄像头模组100和电子设备。

如图6、图7、图8和图9所示，根据本申请一些实施例的摄像头模组100，包括：镜头110；滤波组件120，设于镜头110的一侧，滤波组件120包括透光件122；感光芯片组件150，滤波组件120位于镜头110和感光芯片组件150之间，感光芯片组件150包括感光芯片和支撑板154，感光芯片152位于支撑板154和滤波组件120之间；其中，透光件122在通电状态下具有各向异性，透光件122在不通电状态下具有各向同性。

在该实施例中，摄像头模组100包括镜头110、滤波组件120和感光芯片组件150，滤波组件120位于镜头110和感光芯片组件150之间，感光芯片组件150包括感光芯片和支撑板154，感光芯片152位于支撑板154和滤波组件120之间，滤波组件120包括透光件122。具体地，滤波组件120与感光芯片组件150电连接。

透光件122在通电状态下具有各向异性，透光件122在不通电状态下具有各向同性。也即，在通电状态下，滤波组件120的透光件122由各向同性变为各向异性，光线由镜头110传播至滤波组件120的透光件122时，会发生双折射现象，通过改变电压大小，可实现改变滤波组件120的空间截止频率，进而实现调节摄像头模组100的系统截止频率可调的抗混叠目的。该设置可改善混叠造成的图像不良(比如伪色，摩尔纹等)利于提升图像质量，进而可提升使用摄像头模组100的电子设备的使用性能及市场竞争力。

进一步地，感光芯片组件150包括感光芯片152和支撑板154。沿摄像头模组100的厚度方向，摄像头模组100包括镜头110、滤波组件120、感光芯片152和支撑板154。其中，感光芯片152为可以在可见光波段实现光电转换并输出图像的传感器。支撑板154用于固定感光芯片152，同时起到支撑感光芯片152的作用。具体地，感光芯片152包括电荷耦合元件和金属氧化物半导体元件。

具体地，相关技术中，摄像头模组100采集图像形成混叠的原理是：假设连续信号f(t)的频谱为F(jω)，其上限频率为ω_max，则采样后的信号f^*(t)可以无失真的恢复原连续信号的条件是采样频率ω_s满足：ω_s≥2×ω_max。

如图1所示，当ω_s＜2×ω_max，将会出现混叠现象。

本申请的摄像头模组100可改善混叠造成的图像不良的原理是：

如图2所示，当光线照射到透光件122时，出射面出现两束光线，一束为寻常光(记作o光)，满足折射定律；另外一束为非常光(记作e光)，不满足折射定律。

当光线垂直入射到透光件122，假设透光件122法线和光轴夹角为θ，n_o为o光的折射率，n_e为e光的折射率，h为透光件122的厚度，那么o光和e光出射距离d为：

其脉冲响应函数为：h(x)＝1/2(δ(x)+δ(x-d))。

其光学传递函数为：OTF(f_x)＝cos(πdf_x)exp(-iπdf_x)。

调制传递函数MTF是OTF的模，即：MTF(f_x)＝|cos(πdf_x)|。

如图3所示，摄像头模组MTF_total满足：MTF_total＝MTF_镜头×MTF_感光芯片×MTF_滤波组件。

假设镜头F_no＝1.8。芯片像素尺寸x＝1.0um，芯片截止频率为500lp/mm，其MTF_total曲线为：

图4是相关技术中摄像头模组100的MTF曲线示意图，可以看到摄像头模组100的MTF在超过截止频率(感光芯片152的奈奎斯特频率)的频段依然有较大响应，这将会造成图像混叠现象。

图5是本申请的摄像头模组100的MTF曲线示意图，可以看到摄像头模组100在截止频率(即，感光芯片152的奈奎斯特频率)的MTF降至0，超出频段能量极低，从而实现降混叠的目的。

可以理解的是，镜头110的作用是实现物体在感光芯片组件150表面成像。

感光芯片组件150是一种可以在可见光波段实现光电转换并输出图像的传感器组件。

在一些实施例中，如图7、图8和图9所示，透光件122包括：导电部；磁流体126，与导电部连接，磁流体126能够在通电状态下具有各向异性。

在具体应用中，透光件122包括导电部和磁流体126。其中，导电部为透光导电部，磁流体126为透光磁流体126。滤波组件120在通电状态下，导电部作为滤波组件120的电极。

在通电状态下，通过改变透光件122的电极(导电部)电压强度，产生交变电场，从而产生磁场，磁流体126在磁场的作用下变为各向异性，光线由镜头110传播至磁流体126时，会发生双折射现象，通过改变电压大小，可实现改变滤波组件120的空间截止频率，进而实现调节摄像头模组100的系统截止频率可调的抗混叠目的。

在一些实施例中，如图7、图8、图9和图10所示，磁流体126包括：基液部128；多个磁体130，分布于基液部128内。

在具体应用中，磁流体126包括基液部128和多个磁体130，多个磁体130均分布于基液部128内，磁流体126在磁场作用下多个磁体130重新排布，由各向同性变为各向异性。光线通过各向异性的磁流体126后，将会发生双折射现象，出射o光和e光。

通过o光和e光出射距离

可以看到，改变o光折射率和e光折射率，可以改变d，也就是滤波组件120的空间截止频率可调。

也就是说，通过改变交变电压大小，可以改变磁场大小，从而改变滤波组件120的空间截止频率，进而实现摄像头模组100的截止频率可调的抗混叠目的。

具体地，基液部128为胶体溶液。

具体地，如图8所示，滤波组件120在未通电状态下，磁流体126表现为各向同性，符合折射定律。如图9所示，滤波组件120在通电状态下，磁流体126表现为各向异性，产生双折射效应。其中，n1和n2均为折射率，n1平行于磁场方向，n2垂直于磁场方向。

具体地，磁体130是纳米量级的铁磁性或超顺磁性的微细带磁性的颗粒。如，具体地，磁体130包括以下任一种或其组合：Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、Ni、Co及Fe。磁体130使得磁流体126对外表现为具有磁性。

具体地，图12为磁流体126在无外部磁场的作用下，磁体130的磁矩的排布方向。图13为磁流体126在外部磁场下磁矩沿磁场方向，导致磁流体126在外部磁场下表现为各向异性态。

具体地，磁场的磁感应强度不同时，多个磁体130的排布结构是不同的，磁场的磁感应强度越大，多个磁体130的排列有序性越强。

具体地，磁流体126的双折射率计算：

磁体130在外部磁场作用下重新排列，这样对于介电常数张量ε产生影响，其介电常数决定了平行和垂直磁场方向的折射率，所以根据两个方向的介电常数就可获取对应的折射率，通过计算可得获悉两个方向的折射率差值：

其中ε_//代表磁流体126平行磁场方向的介电常数，ε_⊥代表磁流体126垂直磁场方向的介电常数。

基于磁流体126的磁体130相互作用可以得到：

其中，

磁流体126浓度，L(k)是Langevin函数，ε_f和ε_p分别是基液部128和磁体130的介电常数，μ₀是真空磁导率，d_h是磁体130间流体力学距离，m为磁体130磁矩的大小，k_B为玻尔兹曼常数，H为外部磁场强度，T为温度。

在一些实施例中，如图7、图8、图9、图10和图11所示，磁流体126还包括：活性剂层132，包覆磁体130的外表面。

在具体应用中，活性剂层132包覆磁体130的外表面，磁体130的外层包裹活性剂层132之后，分散在基液部128中。

具体地，活性剂层132包括苯基有机物层。

如图10和图11所示，该设置能够保证磁体130分散的稳定性。由于活性剂层132和布朗运动的共同作用抵消磁体130自身重力引起的沉降化及削弱粒子间电、磁的相互吸引而引起的聚积作用，从而不产生沉淀和凝聚。磁流体126兼有磁性和液体的双重性质，通常显示出超顺磁性，在外磁场作用下能够被磁化，撤去外加磁场后，其磁矩又重新恢复杂乱无序。

在一些实施例中，基液部128包括以下至少一种：水、有机溶剂及汞。

在具体应用中，基液部128包括以下至少一种：水、有机溶剂及汞，该设置使得磁流体126具备流体特性，这样，为磁流体126在通电状态下由各向同性转为各向异性提供了有效且可靠的结构支撑。如，有机溶剂包括碳氢化合物。如，汞为汞流体。

在一些实施例中，如图7至图9所示，透光件122还包括第一基板134和第二基板136，磁流体126位于第一基板134和第二基板136之间；导电部包括第一导电层138和第二导电层140，第一基板134和第二基板136均位于第一导电层138和第二导电层140之间。

在具体应用中，透光件122还包括第一基板134和第二基板136，导电部包括第一导电层138和第二导电层140，第一基板134和第二基板136均位于第一导电层138和第二导电层140之间，且磁流体126位于第一基板134和第二基板136之间。也就是说，沿透光件122的顶部至底部的方向，透光件122包括第一导电层138、第一基板134、磁流体126、第二基板136和第二导电层140。

其中，第一基板134和第二基板136包裹磁流体126，起到支撑和固定磁流体126的作用。第一导电层138和第二导电层140作为滤波组件120的电极。

在一些实施例中，第一导电层138和第二导电层140中的至少一个为氧化铟锡膜。

在具体应用中，第一导电层138和第二导电层140中的至少一个为氧化铟锡膜，氧化铟锡薄膜透明且导电，作为滤波组件120的电极，且可保证光线的有效传递。

在一些实施例中，第一基板134和第二基板136中的至少一个为玻璃板。

在具体应用中，第一基板134和第二基板136中的至少一者为玻璃板，在保证光线传播的有效性及可行性的同时，具有支撑和固定磁流体126的作用。

在一些实施例中，镜头110包括至少一层透镜112。

在具体应用中，镜头110包括至少一层透镜112，为实现物体在感光芯片152表面成像提供了有效的结构支撑。

当镜头110包括多层透镜112，多层透镜112沿滤波组件120至感光芯片组件150的方向间隔布置。

如图6、图7、图8和图9所示，根据本申请一些实施例的电子设备，包括：如上述任一实施例的摄像头模组100

本申请提供的电子设备因包括任一实施例的摄像头模组100，因此具有上述摄像头模组100的全部有益效果，在此不做一一陈述。

具体地，电子设备可以是手机等移动终端、可穿戴式设备、平板电脑、膝上型电脑、移动计算机、增强现实设备(又称之为AR设备)、虚拟现实设备(又称之为VR设备)及掌上游戏机等。

具体地，电子设备还包括主控板，主控板与摄像头模组100电连接。具体地，主控板与摄像头模组100的感光芯片组件150电连接，感光芯片组件150与滤波组件120电连接。

可以理解的是，若利用摄像头模组100拍摄常规物体时，可不对摄像头模组100供电。若利用摄像头模组100拍摄周期性空间排布物体时，对摄像头模组100供电以实现调节摄像头模组100的系统截止频率可调的抗混叠目的。

在一些实施例中，主控板根据感光芯片152的像素尺寸，调节滤波组件120的驱动电压。

在具体应用中，主控板根据感光芯片152的像素尺寸来调节滤波组件120的驱动电压的大小，进而达到调节滤波组件120的截止频率的目的，以实现抗混叠。

具体地，感光芯片152的像素尺寸大，增大滤波组件120的驱动电压；感光芯片152的像素尺寸小，减小滤波组件120的驱动电压。

摄像头模组100的多个磁体130的排布顺序与驱动电压大小具有关联性。通过改变滤波组件120的驱动电压，实现可调谐截止频率。这样，可使同一滤波组件120可与多种镜头110及多种感光芯片组件150配合使用，可满足多样化的使用需求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种摄像头模组，其特征在于，包括：

镜头；

滤波组件，设于所述镜头的一侧，所述滤波组件包括透光件；

感光芯片组件，所述滤波组件位于所述镜头和所述感光芯片组件之间，所述感光芯片组件包括感光芯片和支撑板，所述感光芯片位于所述支撑板和所述滤波组件之间；

其中，所述透光件在通电状态下具有各向异性，所述透光件在不通电状态下具有各向同性。

2.根据权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，所述透光件包括：

导电部；

磁流体，与所述导电部连接，所述磁流体能够在通电状态下具有各向异性。

3.根据权利要求2所述的摄像头模组，其特征在于，所述磁流体包括：

基液部；

多个磁体，分布于所述基液部内。

4.根据权利要求3所述的摄像头模组，其特征在于，所述磁流体还包括：

活性剂层，包覆所述磁体的外表面。

5.根据权利要求3所述的摄像头模组，其特征在于，

所述基液部包括以下至少一种：水、有机溶剂及汞。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的摄像头模组，其特征在于，

所述透光件还包括第一基板和第二基板，所述磁流体位于所述第一基板和所述第二基板之间。

7.根据权利要求6所述的摄像头模组，其特征在于，

所述导电部包括第一导电层和第二导电层，所述第一基板和所述第二基板均位于所述第一导电层和所述第二导电层之间。

8.根据权利要求7所述的摄像头模组，其特征在于，

所述第一导电层和所述第二导电层中的至少一个为氧化铟锡膜。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至8中任一项所述的摄像头模组。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，还包括：

主控板，与所述摄像头模组电连接，所述主控板根据所述感光芯片的像素尺寸，调节所述滤波组件的驱动电压。