CN116184741A - 可变光圈模组、摄像装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种可变光圈模组、摄像装置以及电子设备；其中，所述可变光圈模组包括透镜组及设于所述透镜组内的微机电执行器；所述微机电执行器包括壳体，以及第一可动部和第二可动部；其中，所述第一可动部与所述第二可动部分别通过连接梁悬置于所述壳体内，所述第一可动部与所述第二可动部围合形成通光孔，所述壳体上设置有驱动电极，所述第一可动部和所述第二可动部均与所述驱动电极之间设置有设定间隔，所述通光孔的孔径可在所述第一可动部和所述第二可动部的运动下实现调节。

Description

可变光圈模组、摄像装置以及电子设备

技术领域

本申请属于摄像组件技术领域，具体涉及一种可变光圈模组、摄像装置以及电子设备。

背景技术

随着电子科技的快速发展，智能手机等便携式移动终端设备在人们的生活中应用的越来越普及。目前，诸如智能手机等移动终端设备上都集成有拍摄功能，而人们对手机拍摄的要求也越来越高，例如，夜景拍摄时需要增加进光量、减小噪声；拍摄人像时需要有较好的背景虚化功能；还有一些场景需要全画面清晰等。而要实现上述的要求可以选择可变光圈的摄像模组方案。

在相关的技术中，可变光圈的摄像模组通常采用电驱动的可动机械结构实现摄像镜头的通光口径的变化。但是，这种电驱动的可动机械结构存在体积、重量及能耗都较大的问题，这与移动终端设备的轻薄化发展趋势显然是相悖的。

发明内容

本申请旨在提供一种可变光圈模组、摄像装置以及电子设备，解决了现有可变光圈模组内的可动机械结构复杂，且体积和能耗大的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提出了一种可变光圈模组，所述可变光圈模组包括：透镜组及设于所述透镜组内的微机电执行器；

所述微机电执行器包括壳体，以及第一可动部和第二可动部；其中，所述第一可动部与所述第二可动部分别通过连接梁悬置于所述壳体内，所述第一可动部与所述第二可动部围合形成通光孔，所述壳体上设置有驱动电极，所述第一可动部和所述第二可动部均与所述驱动电极之间设置有设定间隔，所述通光孔的孔径可在所述第一可动部和所述第二可动部的运动下实现调节。

第二方面，本申请实施例提出了一种摄像装置。所述摄像装置包括：

镜筒，所述镜筒内设置有安装腔；

如第一方面所述的可变光圈模组；以及，

导电基板，所述导电基板及所述可变光圈模组均位于所述安装腔之内，且所述可变光圈模组及所述导电极板沿所述镜筒的轴向呈间隔设置，所述导电基板朝向所述透镜组的一侧设置有感光芯片。

第三方面，本申请实施例提出了一种电子设备。所述电子设备包括：

如第二方面所述的摄像装置。

在本申请的实施例中，提供了一种新结构的可变光圈模组方案，可应用于摄像装置中，其中通过在透镜组内引入一微机电执行器，也即微机电执行器可以与用于成像的透镜组集成在一起，微机电执行器的体积小、重量轻，这利于减小整个可变光圈模组的尺寸和重量，利于实现模组的轻薄化设计；通过驱使微机电执行器的两个可动部发生设定方式的移动，可以改变该两个可动部之间的间距，从而调节透镜组内的通光孔的孔径，能够实现光圈连续可变的需求。

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是根据本申请实施例的摄像模组的结构示意图；

图2是根据本申请实施例的摄像模组的执行器的俯视图；

图3是图2中沿Y向的剖视图；

图4和图5分别是根据本申请实施例的摄像模组的执行器通电前、后通光孔的直径变化俯视图；

图6和图7分别是沿图2中Y向执行器通电前、后通光孔的直径变化示意图。

附图标记：

1、镜筒；2、微机电执行器；21、第一可动部；22、第二可动部；23、连接梁；24、通光孔；25、驱动电极；26、第一基板；27、第二基板；3、镜片；4、导电基板；5、感光芯片；6、滤光元件；7、音圈马达。

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。

下面结合附图1至图7，进一步描述根据本申请实施例提供的可变光圈模组、摄像装置以及电子设备。

根据本申请实施例提供的可变光圈模组，其可应用于多种类型的移动终端设备的摄像装置中。整个可变光圈模组的结构设计简单且体积小巧、质量轻，能实现对通光孔孔径的调节。

本申请实施例提供的可变光圈模组，参见图1至图3，所述可变光圈模组包括：透镜组及设于所述透镜组内的微机电执行器2；所述微机电执行器2包括壳体，以及第一可动部21和第二可动部22；其中，所述第一可动部21与所述第二可动部22分别通过连接梁23悬置于所述壳体内，所述第一可动部21与所述第二可动部22围合形成通光孔24，所述壳体上设置有驱动电极25，且在所述壳体的厚度方向上，所述第一可动部21和所述第二可动部22均与所述驱动电极25之间设置有设定间隔，所述通光孔24的孔径可在所述第一可动部21和所述第二可动部22的运动下实现调节。

根据本申请上述实施例提供的可变光圈模组，其中引入了一特殊设计的微机电执行器2，参见图1至图3，所述微机电执行器2的体积较小、轻薄，其可以与例如摄像装置中的透镜组集成在一起，不会占用整个在高度方向上的过多空间。也就是说，本申请的实施例中设计将微机电执行器2与透镜组结合，这利于实现可变光圈模组的小型化结构设计。

其中，所述微机电执行器2自带有可调整通光量的通光孔24(光阑)。具体地，可以通过静电电压驱动该微机电执行器2的第一可动部21和第二可动部22发生移动，从而可以实现透镜组中通光孔孔径的变化，进而实现光圈变化。

根据本申请上述实施例提供的可变光圈模组，例如，在夜景拍摄时可以根据需要增加进光量，且完全不存在因机械运动而导致噪声较大的问题，也即模组工作中具有静音效果。在拍摄人像时可以具有较好的背景虚化功能。而在一些全景拍摄中，拍摄获得的全幅画面能达到较为清晰效果等。

其中，所述连接梁23例如为单晶硅材料。所述连接梁23在外力作用下能够发生形变。

在本申请实施例提供的微机电执行器2中，所述连接梁23在受力之后是可以发生形变的，这样能更好的支撑所连接的可动模块(如第一可动部21或者第二可动部22)，避免可动模块朝向所述驱动电极25运动后，没有支撑，无法复位。

由于微机电执行器2可采用静电驱动，其功耗极低。

根据本申请上述的实施例，提供了一种新结构设计的可变光圈模组方案，其可应用于摄像装置中，其中通过在透镜组内引入一微机电执行器2，也即将微机电执行器与用于成像的透镜组集成在一起，该微机电执行器2的体积小、重量轻，这利于减小整个可变光圈模组的尺寸和重量，利于实现模组的轻薄化设计；通过驱使微机电执行器2的两个可动部发生设定方式的移动，可以改变该两个可动部之间的间距，从而调节透镜组内的通光孔的孔径，能够实现光圈连续可变的需求。

在本申请的一些示例中，在静电电压驱动下，参见图2及图3，所述第一可动部21和所述第二可动部22朝向所述驱动电极25移动，所述连接梁23发生形变，以使所述通光孔24的孔径由第一尺寸变为第二尺寸；其中，所述第二尺寸大于第一尺寸。

其中，所述微机电执行器2包括壳体，以及第一可动部21和第二可动部22，所述第一可动部21与所述第二可动部22在所述壳体内可以设定方式运动；所述第一可动部21与所述第二可动部22围合形成了孔径尺寸可调的通光孔24。在所述壳体上设有驱动电极25，且所述第一可动部21和所述第二可动部22与所述驱动电极25之间设置有设定间隔，所述设定间隔沿所述镜筒1的轴向设置，用以为所述第一可动部21和所述第二可动部22的运动预留空间。

参见图4和图6，在所述第一可动部21和所述第二可动部22通电之前，所述第一可动部21与所述第二可动部22之间的通光孔24的孔径例如为第一尺寸d₀。而在通电之后，参见图5和图7，所述第一可动部21和所述第二可动部22在通电状态下(例如在静电电压驱动下)，所述第一可动部21和所述第二可动部22可一起朝向所述驱动电极25的方向发生移动，相应的所述连接梁23会发生例如弯曲形变，而基于所述第一可动部21和所述第二可动部22位置的变化，二者均靠近所述驱动电极25，则所述第一可动部21与所述第二可动部22二者之间形成的所述通光孔24的孔径可以由上述的第一尺寸d₀变为第二尺寸d₁，其中，所述第二尺寸d₁大于第一尺寸d₀。由此通过控制所述第一可动部21和所述第二可动部22的运动可以调整所述通光孔24的孔径大小。

其中，通过在所述第一可动部21和所述第二可动部22与所述驱动电极25之间加载设定的静电电压，能使所述第一可动部21和所述第二可动部22同时朝向所述驱动电极25发生移动，最终使得所述第一可动部21与所述第二可动部22之间的间隙尺寸例如由上述的第一尺寸d₀变为第二尺寸d₁。所述透镜组中的通光孔24是由所述第一可动部21与所述第二可动部22之间的间隙经拼接形成的，可使透镜组的光线从该间隙中透过。由于所述第一可动部21和所述第二可动部22在通电前和通电后，二者形成的通光孔24的孔径不同，就可以实现通光孔24孔径的变化。

其中，所述连接梁23不仅起到支撑所述第一可动部21和所述第二可动部22的作用，其还被设计为在所述第一可动部21和所述第二可动部22发生朝向所述驱动电极25的运动后，所述连接梁23能够随之产生相应的形变(例如弯曲形变等)，从而利于形成尺寸变化的通光孔24。

在本申请的一些示例中，参见图3，所述壳体包括相对且间隔设置的第一基板26和第二基板27，所述第一基板26内设置有容置腔；所述第一可动部21及所述第二可动部22分别通过所述连接梁23悬置在所述容置腔内，且所述连接梁23连接至所述第一基板26的侧部；所述驱动电极25设于所述第一基板26的底面并位于所述容置腔之内，所述第一基板26的底面中部设置有镂空区，所述镂空区与所述通光孔24相对。

本申请实施例提供的微机电执行器2，其采用微机械工艺加工。例如，在静电电压的驱动下，其中的所述第一可动部21和所述第二可动部22均可以发生运动，以使二者之间的间距发生改变，由于所述第一可动部21和所述第二可动部22可以形成孔径尺寸可调的通光孔24，且形成的通光孔24位于所述透镜组内的镜片之间，因此，可以起到改变镜头光圈大小的作用。

在本申请的上述示例中，所述微机电执行器2包括一壳体，所述壳体的结构设计可以为微机电执行器2的第一可动部21和第二可动部22提供保护空间和可运动空间。参见图3，所述驱动电极25和两个可动模块(即第一可动部21和第二可动部22)之间的垂直距离决定了可动模块的驱动行程。

参见图3，图3示出的是本申请实施例提供的微机电执行器的剖面图，在所述微机电执行器2的第一可动部21和第二可动部22上分别加载静电电压U，要确保两个电压一致，这样可以保证所述第一可动部21和所述第二可动部22的运动距离一致。

具体地，参见图4，在通电之前，所述第一可动部21和所述第二可动部22水平悬置在所述驱动电极25的上方，二者之间形成的通光孔24的孔径尺寸例如为第一尺寸d₀。参见图5，在通电之后，所述第一可动部21和所述第二可动部22均朝向所述驱动电极25的方向发生运动，此时，所述第一可动部21和所述第二可动部22之间形成的通光孔24的孔径尺寸会增大，也即可以由第一尺寸d₀尺寸变为第二尺寸d₁。可见，通光孔24的孔径尺寸相比通电之前增大。

也就是说，通过改变微机电执行器2的电压大小，可以控制透镜组中通光孔的孔径变化，从而实现摄像模组的光圈值变化。

需要说明的是，所述微机电执行器2在所述透镜组中的具体位置可以根据需要灵活调整，可以以所述微机电执行器2为界将所述透镜组中的多个镜片分为两组，本申请实施例中对此不做具体限制。

可选的是，所述第一基板26由单晶硅形成，所述第二基板27为玻璃基板。

所述第一基板26由单晶硅制成，所述第一基板26的高度决定了所述第一可动部21和所述第二可动部22的驱动行程。

所述第二基板27为玻璃材质，透光率较高，不会影响成像的亮度。

在本申请的一些示例中，参见图3，所述驱动电极25设置为两个，两个所述驱动电极25在所述第一基板26的底面呈间隔设置，且位于所述镂空区的两侧；其中的一个所述驱动电极25与所述第一可动部21相对，其中的另一个所述驱动电极25与所述第二可动部22相对；所述驱动电极25为采用金属材料在基板上经溅射形成。

所述驱动电极25采用金属材料在设定的基板上溅射形成，其中，金属材料包括有铝、金、铜等金属，其作用在于提供电路导通。

在上述的示例中设计含有两个驱动电极25，分别对应所述第一可动部21和所述第二可动部22，使得所述第一可动部21和所述第二可动部22可独立的进行运动，这样控制起来更为方便、灵活。

在本申请的一些示例中，参见图3，所述第一可动部21和所述第二可动部22相互靠近的一侧分别设置有半圆形缺口；所述第一可动部21的半圆形缺口与所述第二可动部22的半圆形缺口经拼接形成圆形的所述通光孔24。

如此设计，可以使得所述第一可动部21与所述第二可动部22之间形成圆孔，也即形成了通光孔24，可以让光线由此通过。

需要注意的是，所述通光孔24的孔径可以根据需要连续调节。

在本申请的一些示例中，参见图1，所述透镜组包括沿同一光轴且间隔设置的多个镜片3，所述微机电执行器2位于多个所述镜片3之间。

所述透镜组可以包括多个镜片3，例如包括4～6个镜片，甚至更多，这些镜片沿同一光轴间隔设置，本申请实施例中对镜片数量不做限制。

在本申请的实施例中，设计利用微机电执行器2与透镜组结合在一起。具体地，可以将所述微机电执行器2布置在透镜组中的多个镜片3之间，在高度方向占用的空间较小，从而可实现可变光圈模组的小型化。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种摄像装置，参见图1，所述摄像装置包括镜筒1，所述镜筒1内设置有安装腔；所述摄像装置还包括如上所述的可变光圈模组以及导电基板4，所述导电基板4及所述可变光圈模组均位于所述安装腔之内，且所述可变光圈模组及所述导电基板4沿所述镜筒1的轴向呈间隔设置，所述导电基板4朝向所述透镜组的一侧设置有感光芯片5。

其中，所述镜筒1主要用于承载、安装透镜组，以及摄像装置内的其他器件，可以起到保护的作用，同时便于整个摄像装置在电子设备内的装配。

其中，所述导电基板4可用于给整个摄像装置提供供电线路和支撑作用。

其中，所述感光芯片5是一种实现光电转换并输出图像的传感器。所述透镜组与所述感光芯片5相配合，可以实现在所述感光芯片5表面成像。

在本申请的一些示例中，参见图1，所述摄像装置还包括滤光元件6，所述滤光元件6位于所述透镜组与所述感光芯片5之间。

所述滤光元件6例如为红外滤光片。

在本申请的一些示例中，所述摄像装置还包括驱动组件；

所述驱动组件包括音圈马达7，所述音圈马达7位于所述镜筒1的内壁并环绕所述透镜组设置，所述音圈马达7可驱使所述透镜组沿光轴方向移动，以实现对焦。

其中，音圈马达7中的线圈在通电之后可以在磁场作用下产生运动，以带动所述镜头组件实现摄像模组的对焦功能。

根据本申请实施例的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上述所述的摄像模组。

需要说明的是，本申请实施例提供的电子设备例如为便携式移动终端设备，其包括但不限于应用于智能手机中，还可以应用在其他形式的电子设备中例如平板电脑、笔记本电脑等，本申请实施例中对电子设备的具体类型不作限制。

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 (10)

1.一种可变光圈模组，其特征在于，包括：

透镜组及设于所述透镜组内的微机电执行器(2)；

所述微机电执行器(2)包括壳体，以及第一可动部(21)和第二可动部(22)；其中，所述第一可动部(21)与所述第二可动部(22)分别通过连接梁(23)悬置于所述壳体内，所述第一可动部(21)与所述第二可动部(22)围合形成通光孔(24)，所述壳体上设置有驱动电极(25)，所述第一可动部(21)和所述第二可动部(22)均与所述驱动电极(25)之间设置有设定间隔，所述通光孔(24)的孔径可在所述第一可动部(21)和所述第二可动部(22)的运动下实现调节。

2.根据权利要求1所述的可变光圈模组，其特征在于，在静电电压驱动下，所述第一可动部(21)和所述第二可动部(22)朝向所述驱动电极(25)移动，所述连接梁(23)发生形变，以使所述通光孔(24)的孔径由第一尺寸变为第二尺寸；其中，所述第二尺寸大于第一尺寸。

3.根据权利要求1所述的可变光圈模组，其特征在于，所述壳体包括相对且间隔设置的第一基板(26)和第二基板(27)，所述第一基板(26)内设置有容置腔；

所述第一可动部(21)及所述第二可动部(22)分别通过所述连接梁(23)悬置在所述容置腔内，且所述连接梁(23)连接至所述第一基板(26)的侧部；

所述驱动电极(25)设于所述第一基板(26)的底面并位于所述容置腔之内，所述第一基板(26)的底面中部设置有镂空区，所述镂空区与所述通光孔(24)相对。

4.根据权利要求3所述的可变光圈模组，其特征在于，所述驱动电极(25)设置为两个，两个所述驱动电极(25)在所述第一基板(26)的底面呈间隔设置，且位于所述镂空区的两侧；

其中的一个所述驱动电极(25)与所述第一可动部(21)相对，其中的另一个所述驱动电极(25)与所述第二可动部(22)相对；

所述驱动电极(25)为采用金属材料在基板上经溅射形成。

5.根据权利要求1所述的可变光圈模组，其特征在于，所述第一可动部(21)和所述第二可动部(22)相互靠近的一侧分别设置有半圆形缺口；

所述第一可动部(21)的半圆形缺口与所述第二可动部(22)的半圆形缺口经拼接形成圆形的所述通光孔(24)。

6.根据权利要求1所述的可变光圈模组，其特征在于，所述透镜组包括沿同一光轴且间隔设置的多个镜片(3)，所述微机电执行器(2)位于多个所述镜片(3)之间。

7.一种摄像装置，其特征在于，所述摄像装置包括：

镜筒(1)，所述镜筒(1)内设置有安装腔；

如权利要求1-6中任一项所述的可变光圈模组；以及，

导电基板(4)，所述导电基板(4)及所述可变光圈模组均位于所述安装腔之内，且所述可变光圈模组及所述导电基板(4)沿所述镜筒(1)的轴向呈间隔设置，所述导电基板(4)朝向所述透镜组的一侧设置有感光芯片(5)。

8.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还包括滤光元件(6)，所述滤光元件(6)位于所述透镜组与所述感光芯片(5)之间。

9.根据权利要求7或8所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还包括驱动组件；

所述驱动组件包括音圈马达(7)，所述音圈马达(7)位于所述镜筒(1)的内壁并环绕所述透镜组设置，所述音圈马达(7)可驱使所述透镜组沿光轴方向移动，以实现对焦。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求7-9中任意一项所述摄像装置。

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