DE202017106492U1

DE202017106492U1 - Kameramodul

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Publication number: DE202017106492U1
Application number: DE202017106492.1U
Authority: DE
Original assignee: Google LLC
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2018-05-14
Anticipated expiration: 2027-10-27
Also published as: CN207968641U; GB2559650B; CN108418999A; WO2018147907A1; GB201717599D0; DE102017125081A1; TW201830120A; GB2559650A; US20180234595A1

Abstract

Kameramodul, umfassend:eine Leiterplatte mit einer Vorderseite und einer Rückseite;einen Bildsensor mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei der Bildsensor elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist; undein erstes optisches Element, das vor der Vorderseite des Bildsensors und der Vorderseite der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Vorderseite der Leiterplatte und die Vorderseite des Bildsensors jeweils direkt an dem ersten optischen Element befestigt sind.

Description

HINTERGRUND
Kameramodule, die in einem elektronischen Gerät beinhaltet sein können, sind gut bekannt. Viele elektronische Geräte wie Mobiltelefone und Digitalkameras beinhalten ein oder mehrere Kameramodule, die zum Erfassen von Bildern und Videos konfiguriert sind. Solche Kameramodule beinhalten oft ein Gehäuse oder einen Rahmen, eine Vielzahl von Linsen, eine Leiterplatte und einen Bildsensor, der auf der Leiterplatte montiert ist. Das Kameramodul ist häufig in einem elektronischen Gerät untergebracht und elektrisch mit anderen Komponenten des elektronischen Geräts verbunden. Es wurden verschiedene Konfigurationen von Kameramodulen vorgeschlagen, die so ausgelegt sind, dass sie in einen kleinen Raum in dem elektronischen Gerät passen.
ZUSAMMENFASSUNG
Im Allgemeinen beschreibt dieses Dokument Geräte und Systeme betreffend Kameramodule in elektronischen Geräten. Einige elektronische Geräte können einen Bildsensor mit einer Vorderseite, eine Leiterplatte, die elektrisch mit dem Bildsensor verbunden ist und eine Vorderseite und eine erste Linse aufweisen, die sowohl an dem Bildsensor als auch an der Leiterplatte befestigt ist. Die erste Linse kann direkt an den Vorderseiten von jedem der Bildsensoren und der Leiterplatte befestigt sein, um eine mechanische Unterstützung für den Bildsensor bereitzustellen. Die erste Linse kann sowohl eine optische Funktion bereitstellen, wenn Licht durch die erste Linse zum Bildsensor läuft als auch strukturell den Bildsensor unterstützen. Solche Konfigurationen können Platz sparen, indem der Bildsensor zumindest teilweise von der ersten Linse effizient unterstützt wird, sodass andere strukturelle Komponenten kleinere Abmessungen haben können oder insgesamt aus dem Kameramodul entfernt werden können. Elektronische Geräte einschließlich einiger hier beschriebener Kameramodule können somit eine kleinere Gesamtgröße aufweisen und/oder zusätzliche Komponenten oder größere Komponenten aufnehmen.
Als zusätzliche Beschreibung zu den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Offenbarung die folgenden Ausführungsformen.
Ausführungsform 1 ist ein Kameramodul, umfassend: eine Leiterplatte mit einer Vorderseite und einer Rückseite; einen Bildsensor mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei der Bildsensor elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist; und ein erstes optisches Element, das vor der Vorderseite des Bildsensors und der Vorderseite der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Vorderseite der Leiterplatte und die Vorderseite des Bildsensors jeweils direkt an dem ersten optischen Element befestigt sind.
Ausführungsform 2 ist das Kameramodul von Ausführungsform 1, wobei der Bildsensor in einer Öffnung der Leiterplatte verschachtelt ist.
Ausführungsform 3 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei ein gesamter Umfang des Bildsensors von der Leiterplatte umgeben ist.
Ausführungsform 4 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Bildsensor elektrisch mit der Leiterplatte durch Drahtleitungen verbunden ist, die sich zwischen dem Bildsensor und der Leiterplatte erstrecken.
Ausführungsform 5 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Bildsensor über die gesamte Vorderseite des Bildsensors an dem ersten optischen Element befestigt ist.
Ausführungsform 6 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das erste optische Element eine konkave Form aufweist und der Bildsensor an dem ersten optischen Element um einen Umfang der konkaven Form herum befestigt ist.
Ausführungsform 7 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das erste optische Element einen zentralen Linsenabschnitt, der aus einem ersten Material hergestellt ist, und einen umgebenden Rahmenabschnitt enthält, der aus einem zweiten Material hergestellt ist.
Ausführungsform 8 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Vorderseite der Leiterplatte an dem umgebenden Rahmenabschnitt befestigt ist und die Vorderseite des Bildsensors an dem zentralen Linsenabschnitt befestigt ist.
Ausführungsform 9 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, das ferner ein elektronisches Gerät mit einer vorderen Abdeckung und einer durch die vordere Abdeckung sichtbaren Anzeige umfasst.
Ausführungsform 10 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Bildsensor eingerichtet ist, Licht durch eine Öffnung der vorderen Abdeckung zu empfangen.
Ausführungsform 11 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, das ferner ein Gehäuse für ein elektronisches Gerät umfasst, das eine der Frontabdeckung gegenüberliegende Rückseite aufweist, wobei der Bildsensor eingerichtet ist, Licht durch die Rückseite des Gehäuses des elektronischen Geräts zu empfangen.
Ausführungsform 12 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, das ferner dritte und vierte optische Elemente umfasst, wobei das zweite, dritte und vierte optische Element in einem Linsentubus angeordnet ist.
Ausführungsform 13 ist das Kameramodul einer beliebigen der vorhergehenden Ausführungsformen, das ferner einen Schwingspulenmotor umfasst, wobei mindestens eins der zweiten, dritten oder vierten optischen Elemente von dem Schwingspulenmotor bewegbar sind.
Ausführungsform 14 ist ein elektronisches Gerät, umfassend: eine Leiterplatte mit einer Vorderseite und einer Rückseite; einen Bildsensor mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche, wobei der Bildsensor in einer Öffnung der Leiterplatte verschachtelt und elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist; ein erstes optisches Element, das vor den Vorderseiten des Bildsensors und der Leiterplatte angeordnet ist; eine Benutzerschnittstellenanzeige; und ein Gehäuse mit einer Öffnung, wobei die Vorderfläche der Leiterplatte und die Vorderseite des Bildsensors an dem ersten optischen Element befestigt sind, wobei der Bildsensor in Ausrichtung mit der Öffnung des Gehäuses angeordnet ist.
Ausführungsform 15 ist das Kameramodul von Ausführungsform 14, wobei der Bildsensor direkt an dem ersten optischen Element über die gesamte Vorderseite des Bildsensors befestigt ist.
Ausführungsform 16 ist das Kameramodul von einer beliebigen der Ausführungsformen 14-15, wobei das erste optische Element einen zentralen Linsenabschnitt, der aus einem ersten Material hergestellt ist, und einen umgebenden Rahmenabschnitt aufweist, der aus einem zweiten Material hergestellt ist.
Ausführungsform 17 ist das Kameramodul von einer beliebigen der Ausführungsformen 14 bis 16, ferner umfassend ein drittes und viertes optisches Element, wobei das zweite, dritte und vierte optische Element in einem Linsentubus angeordnet ist.
Ausführungsform 18 ist das Kameramodul von einer beliebigen der Ausführungsformen 14 bis 17, ferner umfassend einen Schwingspulenmotor, wobei mindestens eines der zweiten, dritten oder vierten optischen Elemente durch den Schwingspulenmotor relativ zu dem ersten optischen Element und dem Bildsensor bewegbar ist.
Ausführungsform 19 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls, umfassend: elektrisches Verbinden eines Bildsensors mit einer Leiterplatte; Anbringen eines ersten optischen Elements direkt an einer Vorderseite eines Bildsensors und einer Vorderseite der Leiterplatte; Einschließen der Leiterplatte, des Bildsensors und des ersten optischen Elements in einem Gehäuse eines elektronischen Geräts.
Ausführungsform 20 ist das Verfahren von Ausführungsform 19, wobei der Schritt des Anbringens eines ersten optischen Elements das direkte Anbringen des ersten optischen Elements an der gesamten Vorderseite des Bildsensors umfasst.
Diese und andere Ausführungsformen der hierin beschriebenen offenbarten Technologie können einen oder mehrere der folgenden Vorteile bereitstellen. Erstens ermöglichen einige hier beschriebene Konfigurationen kleinere elektronische Geräte. Ein Kameramodul mit einem Bildsensor, der zumindest teilweise durch Anbringung an einer Linse gestützt wird, kann ermöglichen, dass eine oder mehrere andere strukturelle Komponenten des Kameramoduls beseitigt oder in der Größe verringert werden. Das Kameramodul kann somit weniger Platz in einem elektronischen Gerät einnehmen.
Zweitens können einige hier beschriebene Konfigurationen eine unterschiedliche Anordnung und/oder Anordnung anderer Komponenten innerhalb des elektronischen Geräts ermöglichen. Zum Beispiel kann ein Kameramodul mit einer kleineren Größe (z. B. einer verringerten Höhe) die Montage von größeren oder zusätzlichen Komponenten innerhalb des elektronischen Geräts erleichtern.
Drittens können einige hier beschriebene Konfigurationen eine verbesserte Bildqualität von Bildern und Videos ermöglichen, die von dem Kameramodul erfasst werden. Durch Verringern der Größe oder Eliminierung eines oder mehrerer anderer struktureller Elemente zum Tragen des Bildsensors kann das Kameramodul oder das elektronische Gerät größere oder zusätzliche optische Elemente aufnehmen, die die Bildqualität verbessern können, ohne eine vergrößerte Gesamtgröße des Kameramoduls oder des elektronischen Geräts zu erfordern.
Die Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste
Die Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.

1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines exemplarischen elektronischen Geräts mit einem Kameramodul.
2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines exemplarischen Kameramoduls.
3 ist eine Teildraufsicht des Kameramoduls von 2.
4 ist eine Teildraufsicht auf ein exemplarisches Kameramodul.
5 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines exemplarischen Kameramoduls.
6 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines exemplarischen Kameramoduls.
7 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens zum Herstellen eines Kameramoduls.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend auf 1 ist ein exemplarisches elektronisches Gerät 100 gezeigt, das ein Gehäuse 110 für ein elektronisches Gerät, eine Batterie 120, eine Leiterplatte 130, eine Anzeigeanordnung 140 und ein Kameramodul 170 beinhaltet. Das Kameramodul 170 ist konfiguriert, um Bilder und Videos mit hoher Qualität aufzunehmen, während es ein relativ kleines Volumen innerhalb des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts einnimmt. In einigen Ausführungsformen enthält das Kameramodul 170 einen Bildsensor, der von einem optischen Element getragen wird, das dazu dient, Licht zu einem Bildsensor zu übertragen.
Das elektronische Gerät 100 kann ein elektronisches Gerät sein, das ein Kameramodul wie ein Mobiltelefon, einen Musikspieler, ein Tablet, ein Laptop-Computergerät, ein tragbares elektronisches Gerät, ein Datenspeichergerät, ein Anzeigegerät, ein Adaptergerät, einen Desktopcomputer, eine Digitalkamera oder andere elektronische Geräte beinhaltet.
Das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts kann ein eimerartiges Gehäuse mit ersten, zweiten, dritten und vierten Seitenabschnitten 111, 112, 113, 114 sein, die äußere Seitenwände des elektronischen Geräts 100 definieren, und eine hintere Hauptplanarfläche 115, die einstückig mit Seitenabschnitten 111, 112, 113, 114 ausgebildet ist. Ein eimerartiges Gehäuse ermöglicht es, dass Komponenten des elektronischen Geräts 100 in dem Gehäuse 110 aufgenommen und von einer äußeren Abdeckung wie beispielsweise der äußeren Abdeckung 141 eingeschlossen werden. In anderen Ausführungsformen können ein oder mehrere Seitenabschnitte 111, 112, 113, 114 und/oder die hintere Hauptplanarfläche 115 separat ausgebildet und anschließend miteinander verbunden werden (z. B. mit einem oder mehreren Klebstoffen, Schweißnähten, Schnappverbindern, Befestigungselementen usw.), um das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts zu bilden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts ein H-Scheinwerfergehäuse oder ein anderes Gehäuse 110 eines elektronischen Geräts sein, das eine oder mehrere Wände umfasst, die ein Gehäuse bereitstellen, um Komponenten des elektronischen Geräts 100 zumindest teilweise zu stützen und/oder zu umschließen.
Das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts ist aus einem Material hergestellt, das eine angemessene strukturelle Steifigkeit bereitstellt, um interne Komponenten des elektronischen Geräts 100 zu stützen und zu schützen. In einigen Ausführungsformen ist das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts aus einem einzigen Stück Metall gebildet. Das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts kann gefräst, geformt, geschmiedet, geätzt, bedruckt oder anderweitig ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts aus Kunststoff, Glas, Holz, Kohlefaser, Keramik, Kombinationen davon und/oder anderen Materialien gebildet sein.
Das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts und eine äußere Abdeckung 141 definieren ein Innenvolumen, das verschiedene Komponenten des elektronischen Geräts 110 aufnehmen kann, einschließlich der Batterie 120, der Leiterplatte 130, der Anzeigeanordnung 140 und des Kameramoduls 170. Das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts kann zusätzliche Komponenten des elektronischen Geräts 100 aufnehmen wie zum Beispiel das Mikrofon 133, den Lautsprecher 134, Sensoren 135 wie Fingerabdrucksensoren, Näherungssensoren, Beschleunigungsmesser und/oder andere Sensoren, Blitzgeräte 137, Prozessor 138, Antennen und/oder andere Komponenten. In verschiedenen Ausführungsformen können einige oder alle dieser Komponenten elektrisch mit der Leiterplatte 130 verbunden sein.
Die Anzeigeanordnung 140 stellt eine Benutzerschnittstellenanzeige bereit, die einem Benutzer Informationen anzeigt. Zum Beispiel kann die Anzeigeanordnung 140 eine Berührungsbildschirmanzeige bereitstellen, mit der ein Benutzer interagieren kann, um angezeigte Informationen anzusehen und eine Eingabe für das elektronische Gerät 100 bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen belegt die Anzeigeanordnung 140 im Wesentlichen die gesamte oder eine Mehrheit einer vorderen Hauptfläche 116 des elektronischen Geräts 100 (z. B., und bedeckt die Batterie 120 und die erste, zweite und dritte Leiterplatte 130a, 130b, 130c) und beinhaltet eine rechteckige sichtbare Anzeige.
Die Anzeigeanordnung 140 enthält eine oder mehrere Substratschichten, die die sichtbare Anzeige bereitstellen und/oder es der Anzeigeanordnung 140 ermöglichen, eine Berührungseingabe von einem Benutzer zu empfangen. Zum Beispiel kann die äußere Abdeckung 141 als eine äußerste Schicht dienen, die andere Komponenten der Anzeigeanordnung 140 und des elektronischen Geräts 100 umschließt und die ein Benutzer physisch berühren kann, um eine Eingabe für das elektronische Gerät 100 bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen enthält die Anzeigeanordnung 140 eine Flüssigkristallanzeige (LCD)-Tafel 142, die ein Flüssigkristallmaterial beinhaltet, das zwischen einem oder mehreren Farbfilter- und Dünnschichttransistor (TFT)-Schichten angeordnet ist. Die Schichten der Anzeigetafel 142 können Substrate beinhalten, die aus Glas oder Polymer wie zum Beispiel Polyamid gebildet sind. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Anzeigeanordnung 140 eine Leuchtdiodenanzeige (LED-Anzeige) sein, eine organische Leuchtdiodenanzeige (OLED-Anzeige) wie eine Aktivmatrix-Leuchtdiodenanzeige (AMOLED-Anzeige), eine Plasmaanzeige, eine elektronische Tintenanzeige oder eine andere Anzeige, die eine visuelle Ausgabe an einen Benutzer liefert.
Die Anzeigeanordnung 140 enthält eine Treiberschaltung, die verwendet wird, um eine Anzeigeausgabe zu steuern und/oder eine Benutzereingabe zu empfangen. In einigen Ausführungsformen enthält die Treiberschaltung eine integrierte Anzeigeschaltung 145, die in elektrischer Verbindung mit den TFT-Schichten der Anzeigetafel 142 befestigt ist, beispielsweise durch Gateleitungen oder eine andere elektrische Verbindung. Die integrierte Anzeigeschaltung 145 kann beispielsweise Anzeigedaten von dem Prozessor 138 empfangen und entsprechende Signale liefern, um die optischen Eigenschaften einer Flüssigkristallschicht zu steuern, beispielsweise, um eine sichtbare Ausgabe zu erzeugen.
Die Verbindung zwischen der integrierten Anzeigeschaltung 145 und der Leiterplatte 130 (und beispielsweise dem Prozessor 138) kann durch einen elektrischen Leiter bereitgestellt werden, der eine robuste elektrische Verbindung ermöglicht, während eine Konfiguration mit niedrigem Profil beibehalten wird, die die Gesamtabmessungen des elektronischen Geräts 100 nicht wesentlich erhöht. In einigen Ausführungsformen verbindet ein flexibler Leiter 150 die integrierte Anzeigeschaltung 145 und die Leiterplatte 130. Der Flexleiter 150 beinhaltet leitfähige Strukturen auf einem dünnen, flexiblen Substrat. Der Flexleiter 150 weist ein relativ dünnes Profil auf und kann entlang einer Längsrichtung gebogen sein, um zwischen verschiedene Komponenten des elektronischen Geräts 100 zu passen, wie etwa um von einer Vorderseite eines Anzeigesubstrats mit der Leiterplatte 130 durch einen Übergang zwischen der Batterie 120 und einer Rückseite der Anzeigeanordnung 140 verbunden zu werden. Der Flexleiter 150 kann zwischen der ersten Leiterplatte 130a (z. B. einer oberen Leiterplatte) oder der zweiten Leiterplatte 130b (z. B. einer unteren Leiterplatte) angeschlossen sein. Alternativ oder zusätzlich wird eine weitere elektrische Kommunikation zwischen der Anzeigeanordnung 140 und der anderen der ersten Leiterplatte 130a oder der zweiten Leiterplatte 130b über die dritte Leiterplatte 130c bereitgestellt.
Komponenten der Anzeigeanordnung 140 und des flexiblen Leiters 150 können innerhalb des elektronischen Geräts 100 angeordnet sein, sodass der Raum, der erforderlich ist, um die Anzeigeanordnung 140 mit der Leiterplatte 130 zu verbinden, verringert ist. In einigen Ausführungsformen kann die integrierte Anzeigeschaltung 145 an einem Boden des Anzeigesubstrats 142 angeordnet sein (z. B. ein Abschnitt des Anzeigesubstrats 142 nahe der Bodenwand 113) und der flexible Leiter 150 umschließt eine Rückseite des Anzeigesubstrats 142, um sich mit den ersten und/oder zweiten Leiterplatten 130a, 130b zu verbinden. In einigen Ausführungsformen kann die integrierte Anzeigeschaltung 145 an einer Oberseite des Anzeigesubstrats 142 angeordnet sein (z. B. einem Abschnitt des Anzeigesubstrats 142 nahe der oberen Wand 111) und der flexible Leiter 150 umschließt eine Rückseite des Anzeigesubstrats 142, um sich mit den ersten und/oder zweiten Leiterplatten 130a, 130b zu verbinden. In einigen Ausführungsformen kann die integrierte Anzeigeschaltung 145 entlang einer Seite des Anzeigesubstrats 142 angeordnet sein (z. B. ein Seitenabschnitt des Anzeigesubstrats 142 in der Nähe der Seitenwand 112 oder der Seitenwand 114) und flexible Leiter umschließen eine Rückseite des Anzeigesubstrats 142, um eine Verbindung mit ersten und/oder zweiten Leiterplatten 130a, 130b herzustellen. In einigen Ausführungsformen sind die integrierte Anzeigeschaltung 145 und der flexible Leiter 150 so angeordnet, dass sich der flexible Leiter 150 nicht zwischen der Anzeigeanordnung 140 und der Batterie 120 erstreckt. Das Positionieren der Batterie 120 direkt benachbart zu der Anzeigeanordnung 140 (z. B. ohne dass ein dazwischenliegender elektrischer Leiter 150 zwischen der Batterie 120 und der Anzeigeanordnung 140 hindurchgeht) erleichtert eine vergrößerte Batteriegröße mit einer größeren Leistungskapazität.
Leitende Strukturen des flexiblen Leiters 150 können leitfähige Leitungen, gedruckte Leiterbahnen oder andere leitfähige Komponenten beinhalten, die eine elektrische Verbindung zwischen jeweiligen elektrischen Kontakten bereitstellen, die mit der integrierten Anzeigeschaltung 145 und der Leiterplatte 130 assoziiert sind. Der Flexleiter 150 kann eine einfache, doppelte oder mehrlagige flexible gedruckte Schaltung sein, die ein Polyamid, PEEK, Polyester, beispielsweise mit gedruckten oder laminierten leitfähigen Elementen aufweist. Eine solche Konstruktion liefert robuste elektrische Eigenschaften, die eine zuverlässige Verbindung zwischen verschiedenen Komponenten bereitstellen können, während sie einen geringen Biegeradius aufweisen, um eine kompakte Anordnung des flexiblen Leiters 150 innerhalb des elektronischen Geräts 100 zu ermöglichen.
Die Batterie 120 ist innerhalb des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die Batterie 120 im Wesentlichen zentral und/oder zu einem Bodenbereich des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts hin angeordnet, der die Wahrnehmung der Stabilität des Benutzers fördern kann, wenn das elektronische Gerät 100 bedient wird. Zum Beispiel kann die Batterie 120 benachbart zu der ersten, zweiten und/oder dritten Leiterplatte 130a, 130b, 130c angeordnet sein, sodass die Batterie 120 im Wesentlichen mittig zwischen der oberen und der unteren Seitenwand 111, 113 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen kann die Batterie 120 in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sein, sodass die Leiterplatten 130a und/oder 130b zwischen der Batterie 120 und der Displayanordnung 140 (z. B. zwischen der Batterie 120 und der Displayanordnung 140 eingeschlossen) oder umgekehrt angeordnet sind.
Die Batterie 120 stellt eine primäre Energiequelle für das elektronische Gerät 100 und seine Komponenten bereit. Die Batterie 120 kann eine wiederaufladbare Sekundärzellenbatterie beinhalten, die beispielsweise zur Verwendung für Tausende Batterieladezyklen über die gesamte nutzbare Lebensdauer des elektronischen Geräts 100 konfiguriert ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Batterie 120 eine Lithium-Polymer-Batterie, eine Lithium-Ionen-Batterie, eine Nickel-Metallhydrid-Batterie, eine Nickel-Cadmium-Batterie oder ein anderer Batterietyp sein, die konfiguriert sind, um das elektronische Gerät 100 über viele Ladezyklen zu versorgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Batterie 120 eine Primärzellenbatterie beinhalten, die so konfiguriert ist, dass sie ersetzt wird, wenn sie im Wesentlichen entladen ist.
Die Batterie 120 ist so ausgebildet, dass sie eine gewünschte Leistungskapazität in einer platzsparenden Konfiguration bereitstellt. In einigen Ausführungsformen weist die Batterie 120 vordere und hintere Hauptplanarflächen 121, 122 auf, die durch Nebenseiten 123, 124, 125, 126 getrennt sind, die eine Dicke (t_Dicke) der Batterie 120 definieren. Zum Beispiel können die Seiten 123, 125 parallel zu den oberen und unteren Seitenwänden 111, 113 des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts sein und sich im Wesentlichen über eine Breite des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts erstrecken wie mehr als 50%, mehr als 75% oder mehr als 90% der Breite des Gehäuses des elektronischen Geräts. Eine solche Konfiguration fördert eine relativ hohe Stromkapazität für eine Batterie mit einer bestimmten Leistungsdichte.
Die Leiterplatte 130 ist konfiguriert, um Komponenten des elektronischen Geräts 100 auf platzsparende Weise unterzubringen und robuste mechanische und elektrische Verbindungen zwischen diesen Komponenten bereitzustellen. Die Leiterplatte 130 kann eine oder mehrere Komponenten des elektronischen Geräts 100 unterstützen und/oder elektrisch verbinden, wie eine oder mehrere der Batterien 120, der Anzeige 140, des Kameramoduls 170, des Mikrofons 133, des Lautsprechers 134, der Sensoren 135, der Blitzgeräte 137, des Prozessors 138, der elektrischen Anschlüsse (z. B. USB-Anschlüsse, Audioanschlüsse usw.), Antennenleitungen und/oder andere Komponenten. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Leiterplatte 130 eine erste Leiterplatte 130a, die in einem oberen Bereich des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts angeordnet ist, wobei die zweite Leiterplatte 130b in einem Bodenbereich des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts angeordnet ist. Die dritte Leiterplatte 130c verbindet die erste und die zweite Leiterplatte 130a, 130b. Erste, zweite und dritte Leiterplatten 130a, 130b, 130c können separat ausgebildete Leiterplatten sein und können durch einen elektrischen Leiter elektrisch verbunden sein. In anderen Ausführungsformen sind die erste und die zweite Leiterplatte 130a, 130b einstückig als eine einheitliche Leiterplatte ausgebildet, wobei sich die dritte Leiterplatte 130c zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte 130a, 130b erstreckt. Die erste, zweite und/oder dritte Leiterplatte 130a, 130b, 130c können gedruckte Leiterplatten, flexible Leiterplatten, andere Leiterplattenarten und/oder Kombinationen davon sein.
Erste und zweite Leiterplatten 130a, 130b können an oberen und unteren Positionen des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts angeordnet sein, sodass verschiedene Komponenten in oberen und unteren Bereichen des elektronischen Geräts aufgenommen werden können. Zum Beispiel ist die erste Leiterplatte 130a in einem oberen Bereich des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts angeordnet und kann Komponenten beinhalten, die vorteilhafterweise in dem oberen Bereich angeordnet sind. Die erste Leiterplatte 130a kann Komponenten wie das Kameramodul 170, eine Ohrhöreranordnung mit einem Lautsprecher, Näherungssensor, Antennenleitungen, ein Mikrofon, das zum Empfangen von Audio von der externen Umgebung, die zum Bereitstellen von Rauschunterdrückung verarbeitet werden kann, Kamerablitz, Diversitätsantenne und/oder andere Komponenten aufnehmen. Die zweite Leiterplatte 130b ist in einem unteren Bereich des Gehäuses 110 des elektronischen Geräts angeordnet und kann Komponenten beinhalten, die vorteilhafterweise in dem unteren Bereich angeordnet sind. Die zweite Leiterplatte kann Komponenten wie einen elektrischen Verbinder (z. B. USB-Verbinder, Audio-Verbinder usw.), einen Audio-Lautsprecher, ein Mikrofon zum Empfangen einer Audio-Eingabe von einem Benutzer oder der externen Umgebung, einen Vibrator und/oder andere Komponenten aufnehmen. Eine derartige Positionierung kann die Funktionalität und Verwendbarkeit der Komponenten durch einen Benutzer des elektronischen Geräts 100 fördern.
Die dritte Leiterplatte 130c kann eine oder mehrere andere elektrische Komponenten aufnehmen und/oder verschiedene Komponenten der ersten und zweiten Leiterplatte 130a, 130b elektrisch verbinden. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die dritte Leiterplatte 130c einen Hall-Effekt-Sensor, einen Batteriethermistor, ein Magnetometer oder andere elektronische Komponenten. Die dritte Leiterplatte 130c kann den Prozessor 138 auf der ersten Leiterplatte 130a elektrisch zum Beispiel mit den Komponenten der zweiten Leiterplatte 130b verbinden. In einigen Ausführungsformen stellt die Leiterplatte 130c die einzige elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte 130a, 130b bereit. Das elektronische Gerät 100 kann beispielsweise keinen flexiblen Leiter beinhalten, der sich über die Batterie 120 zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte 130a, 130b erstreckt und kann keinen flexiblen Leiter beinhalten, der sich über die Batterie 120 (z. B. zwischen der Batterie 120 und der Anzeigeeinheit 140) überhaupt erstreckt.
Das Kameramodul 170 ist in dem Gehäuse 110 des elektronischen Geräts befestigt und konfiguriert, um Bilder und Videos zu erfassen. Das Kameramodul 170 kann mit einer oder mehreren Öffnungen oder transparenten Öffnungen 149 ausgerichtet sein, die eine Übertragung von Licht zu dem Kameramodul 170 ermöglichen. Das Kameramodul 170 kann beispielsweise ein frontseitiges Kameramodul 170 sein, das mit der Öffnung 149 durch die vordere Abdeckung 141 ausgerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das elektronische Gerät 100 ein rückwärts gerichtetes Kameramodul 170 beinhalten, das mit einer Öffnung durch das Gehäuse 110 des elektronischen Geräts (z. B. durch die hintere Hauptplanarfläche 115) ausgerichtet ist.
Das Kameramodul 170 ist elektrisch mit ersten, zweiten und/oder dritten Leiterplatten 130a, 130b, 130c einschließlich des Prozessors 138 verbunden, sodass Steuersignale an das Kameramodul 170 übertragen werden können und Daten, die von dem Kameramodul 170 erfasst werden, an den Prozessor 138 oder andere elektronische Komponenten des elektronischen Geräts 100 übertragen werden können. In einigen Ausführungsformen kann das Kameramodul direkt an dem Gehäuse 110 des elektronischen Geräts montiert und elektrisch mit der Leiterplatte 130 verbunden sein wie zum Beispiel die erste Leiterplatte 130a, die in einem oberen Bereich des Gehäuses des elektronischen Geräts angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen kann das Kameramodul 170 an der Leiterplatte 130 befestigt sein und in dem Gehäuse 110 des elektronischen Geräts mit der Leiterplatte 130 montiert sein.
Bezugnehmend auf 2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Kameramoduls 170 gezeigt. Das Kameramodul 170 umfasst eine Leiterplatte 171, einen Bildsensor 172 und eine Linsenanordnung 180. Die Linsenanordnung 180 umfasst ein erstes optisches Element 181 und ein oder mehrere äußere optische Elemente wie das zweite optische Element 182, das dritte optische Element 183 und das vierte optische Element 184. Der Bildsensor 172 nimmt durch die Linsenanordnung 180 fokussiertes Licht auf und überträgt zugeordnete Bilddaten an die Leiterplatte 171. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Bildsensor 172 einen CCD-Bildsensor, einen komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) Bildsensor, einen aktiven Bildpunktsensor (APS)-Bildsensor, einen N-Typ-Metalloxid-Halbleiter (NMOS), Kombinationen davon und/oder andere Sensoren beinhalten.
Die Leiterplatte 171 kann einstückig mit der Leiterplatte 130 ausgebildet sein (z. B. ist die Leiterplatte 171 ein Teil der Leiterplatte 130). In anderen Ausführungsformen kann die Leiterplatte 171 eine Leiterplatte sein, die primär dem Kameramodul 170 zugeordnet ist, das getrennt von der Leiterplatte 130 ausgebildet ist und anschließend während der Herstellung des elektronischen Geräts 100 elektrisch mit der Leiterplatte 130 verbunden wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Leiterplatte 171 eine gedruckte Leiterplatte, eine flexible Schaltung, ein anderer Leiterplattentyp und/oder Kombinationen davon sein.
Das Kameramodul 170 kann konfiguriert sein, um ein platzsparendes Modul bereitzustellen, das in einen relativ kleinen Raum innerhalb des elektronischen Geräts 100 passen kann. Das Kameramodul 170 kann konfiguriert sein, um eine verringerte Dicke aufzuweisen wie zum Beispiel eine verringerte Dicke entlang der z-Achse in einer Richtung, in der der Bildsensor Licht durch die Öffnung 149 empfängt. In einigen Ausführungsformen sind die Leiterplatte 171 und der Bildsensor 172 zumindest teilweise quer zueinander angeordnet, sodass die Dicken der Leiterplatte 171 und des Bildsensors 172 nicht jeweils unabhängig voneinander zur Gesamtdicke des Kameramoduls 172 beitragen. Zum Beispiel enthält die Leiterplatte 171 einen Ausschnitt durch die gesamte Dicke der Leiterplatte 171, der einen Raum 173 definiert, in dem der Bildsensor 172 aufgenommen ist. In anderen Ausführungsformen kann die Leiterplatte 171 einen Bereich verringerter Dicke beinhalten, in dem der Bildsensor 172 untergebracht ist und/oder kann eine Trägerschicht beinhalten, die unter der Leiterplatte 171 und dem Bildsensor 172 montiert ist.
Der Bildsensor 172 umfasst eine Vorderseite 172a, die mit optischen Elementen der Linsenanordnung 180 ausgerichtet ist. In einigen Ausführungsformen ist die Vorderseite 172a des Bildsensors 172 direkt an einer Rückseite 181b des ersten optischen Elements 181 befestigt (z. B. sind keine dazwischen liegenden Substrate zwischen der Vorderseite 172a und der Rückseite 181b vorhanden). Das erste optische Element 181 ist mindestens teilweise transparent, sodass Licht durch eine Dicke des ersten optischen Elements 181 hindurchtreten kann, um den Bildsensor 172 zu erreichen, während ebenfalls eine strukturelle Unterstützung für den an dem ersten optischen Element 181 befestigten Bildsensor 172 bereitgestellt wird. In einigen Ausführungsformen ist die Vorderseite 172a des Bildsensors 172 direkt mit dem ersten optischen Element 181 durch einen Klebstoff wie einen optisch transparenten Klebstoff verbunden, durch Schweißnähte oder anderweitig befestigt, während Licht ohne übermäßige Verzerrung an den Bildsensor 172 übertragen werden kann.
Die Vorderseite 171a der Leiterplatte 171 ist an der Rückseite 181b des ersten optischen Elements 181 befestigt. In einigen Ausführungsformen ist die Vorderfläche 171a der Leiterplatte 171 direkt mit der Rückseite des ersten optischen Elements 181 durch einen Klebstoff, Schweißnähte oder anderweitig verbunden, um eine robuste strukturelle Verbindung zwischen der Leiterplatte 171 und dem ersten optischen Element 181 bereitzustellen. Die vordere Fläche 171a der Leiterplatte 171 und die vordere Fläche 172a des Bildsensors 172 sind somit jeweils mechanisch an einem gemeinsamen optischen Element (z. B. einer Rückseite des ersten optischen Elements 181) befestigt. Der Bildsensor 172 wird über eine Befestigung an der Vorderseite 172a gestützt, wodurch eine oder mehrere Stützkomponenten, die an einer Rückseite der Leiterplatte 171 und/oder des Bildsensors 172 befestigt sind, entfernt oder verringert werden können. Ferner stellt das erste optische Element 181 gleichzeitig optische Vorteile bereit, während es dem Bildsensor 172 strukturelle Unterstützung bereitstellt. Auf diese Weise wird der Bildsensor 172 von dem Kameramodul 170 in einer kompakten Konfiguration mit einer verringerten Dicke unterstützt (z. B. im Vergleich zu einigen Konfigurationen mit einer zusätzlichen strukturellen Stütze, die an der Rückseite des Bildsensors 172 befestigt ist).
Die Vorderseiten 171a, 172a der Leiterplatte 171 bzw. der Bildsensor 172 können relativ zueinander in einer koplanaren Beziehung fixiert sein. Beispielsweise können die vordere Fläche 171a und die vordere Fläche 172a jeweils an einer gemeinsamen Fläche des ersten optischen Elements 181 befestigt sein, die entlang der hinteren Fläche 181b zumindest teilweise planar ist. Die hintere Fläche 181b des ersten optischen Elements 181 kann im Wesentlichen planar sein, sodass die vorderen Flächen 171a, 172a ebenfalls koplanar sind, wenn sie an der hinteren Fläche 181b befestigt sind. In einigen Ausführungsformen ist die hintere Fläche 181b über die gesamte hintere Fläche 181b im Wesentlichen planar, und die vordere Fläche 172a des Bildsensors 172 ist in ähnlicher Weise über die gesamte Fläche im Wesentlichen planar, sodass die vordere Fläche 172a des Bildsensors 172 direkt an der hinteren Fläche 181b über im Wesentlichen die gesamte Fläche der Vorderfläche 172a befestigt ist.
In anderen Ausführungsformen kann das optische Element 181 ein konkaves, konvexes, asphärisches oder anderweitig nicht-planares Profil vor mindestens einem Teil des Bildsensors 172 aufweisen. Ein oder mehrere Abschnitte der hinteren Fläche 181b können direkt an der vorderen Fläche 172a befestigt sein, und ein oder mehrere Abschnitte der hinteren Fläche 181b können durch einen Spalt von der vorderen Fläche 172a getrennt sein. Zum Beispiel kann die Rückseite 181b des optischen Elements 181 eine konkave Oberfläche aufweisen, sodass ein Spalt zwischen der Vorderseite 172a des Bildsensors 172 und der Rückseite 181b des optischen Elements 181 vorhanden ist. Die hintere Fläche 181b kann mit der vorderen Fläche 172a um einen Umfang des konkaven Bereichs der hinteren Fläche 181b herum befestigt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die vordere Fläche 181a eine nichtplanare Oberfläche aufweisen.
Die Vorderseite 171a der Leiterplatte 171 ist ebenfalls zumindest teilweise an der Rückseite 181b des ersten optischen Elements 181 befestigt. Die hintere Fläche 181b kann direkt über im Wesentlichen die gesamte Fläche der vorderen Fläche 171a an der vorderen Fläche 171a der Leiterplatte 171 befestigt sein. In anderen Ausführungsformen wie beispielsweise Ausführungsformen, bei denen die hintere Fläche 181b ein nicht ebenes Profil aufweist, können ein oder mehrere Abschnitte der hinteren Fläche 181b direkt an der vorderen Fläche 171a befestigt sein, während andere Abschnitte durch einen Spalt von der vorderen Fläche 171a getrennt sind.
Die Linsenanordnung 180 kann eine Vielzahl von optischen Elementen mit optischen Eigenschaften aufweisen, die das Erfassen von Bildern hoher Qualität durch den Bildsensor 172 erleichtern. Die Linsenanordnung 180 umfasst ein oder mehrere optische Elemente, die in der Trommel 187 untergebracht sind wie etwa die zweiten, dritten, vierten und fünften optischen Elemente 182, 183, 184, 185. Eines oder mehrere der optischen Elemente 182, 183, 184, 185 können so geformt sein, dass sie eine gewünschte optische Leistung bereitstellen. Zum Beispiel können optische Elemente 182, 183, 184, 185 Oberflächen aufweisen, die planar, konkav, konvex und/oder asphärisch sind. In einigen Ausführungsformen weisen die optischen Elemente 182, 183, 184, 185 jeweils Oberflächen auf, die sich in der Form unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich können die optischen Elemente 182, 183, 184, 185 dieselbe Dicke aufweisen. Eines oder mehrere der optischen Elemente 181, 182, 183, 184, 185 können ein Filterelement sein, wie ein Infrarot-Sperrfilter. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere optische Elemente 181, 182, 183, 184, 185 eine Infrarotfilterbeschichtung oder -schicht beinhalten.
Der Linsentubus 187 und/oder ein oder mehrere optische Elemente 182, 183, 184, 185 können relativ zu dem Bildsensor 172 und dem ersten optischen Element 181 entlang eines optischen Wegs beweglich sein, um den optischen Fokus eines Objekts auf den Bildsensor 172 einzustellen. Zum Beispiel kann die Linsenanordnung einen mikroelektromechanischen System-(MEMS)-Aktuator beinhalten, der konfiguriert ist, um eine oder mehrere Linsen der Linsenanordnung 180 entlang einer optischen Achse (z. B. näher oder entfernter von der Vorderseite 172a des Bildsensors 172) zu bewegen. In anderen Ausführungsformen kann das Kameramodul 170 einen Schwingspulenmotor (VCM), ein Piezostellglied, andere Stellglieder und/oder Kombinationen davon beinhalten, um eins oder mehrere optische Elemente relativ zu dem Bildsensor 172 und dem ersten optischen Element 181 zu bewegen. Das zweite, dritte, vierte und/oder fünfte optische Element 182, 183, 184, 185 kann sich somit relativ zu der Leiterplatte 171 und dem Bildsensor 172 bewegen, während das erste optische Element 181 in einer festen Beziehung zu der Leiterplatte 171 und dem Bildsensor 172 gehalten wird.
Der Linsentubus 187 und das zweite, dritte, vierte und fünfte optische Element 182, 183, 184, 185 sind vor dem ersten optischen Element 181 und dem Bildsensor 172 befestigt. Der Linsentubus 187 kann beispielsweise an der Vorderseite 181a des ersten optischen Elements 181 befestigt sein. Der Linsentubus 187 kann direkt an dem ersten optischen Element 181 befestigt sein oder indirekt über eine oder mehrere Komponenten befestigt sein wie zum Beispiel der Kameramodulrahmen 186, der an dem ersten optischen Element 181 befestigt ist. In einigen Ausführungsformen sind die Leiterplatte 171, der Bildsensor 172 und der Rahmen 186 (z. B. dass eins oder mehrere der zweiten, dritten, vierten, fünften optischen Elemente 182, 183, 184, 185 sich darin bewegen) jeweils direkt an dem ersten optischen Element 181 befestigt sind.
Bezugnehmend auf 3 ist eine teilweise Draufsicht des Kameramoduls 170 gezeigt, das ein erstes optisches Element 181 vor der Leiterplatte 171 und einen Bildsensor 172 umfasst. Der Bildsensor 172 ist in dem Raum 173 verschachtelt, und ein ganzer Umfang des Bildsensors 172 ist von der Leiterplatte 171 umgeben. Die elektrischen Verbindungen 174 verbinden die Leiterplatte 171 elektrisch mit dem Bildsensor 172. Die elektrischen Verbindungen 174 ermöglichen eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 171 und dem Bildsensor 172, um Steuersignale und Daten zu übertragen, die von dem Bildsensor 172 erfasst werden. Die elektrischen Verbindungen 174 können Drahtverbindungen oder andere elektrische Verbindungen beinhalten, die die Übertragung von Steuersignalen und Daten erleichtern.
In einigen Ausführungsformen weisen die elektrischen Verbindungen 174 seitliche Drahtverbindungen zwischen benachbarten Seiten der Leiterplatte 171 und dem Bildsensor 172 auf. Zum Beispiel können die elektrischen Verbindungen 174 hinter den vorderen Flächen 171a, 171b angeordnet sein, sodass die elektrischen Verbindungen 174 vollständig hinter der hinteren Fläche 181b des ersten optischen Elements 181 liegen (z. B. wie die elektrischen Verbindungen 174a in 2). Eine solche Konfiguration kann eine kompakte Anordnung mit einer relativ verringerten Dicke erleichtern, indem elektrische Verbindungen 174 innerhalb des Raumes 173 zwischen der Leiterplatte 171 und dem Bildsensor 172 aufgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich können sich elektrische Verbindungen 174 über die Vorderseite 171a der Leiterplatte 171 und/oder die Vorderseite 172a des Bildsensors 172 erstrecken. Elektrische Verbindungen 174b erstrecken sich beispielsweise vor den Vorderseiten 171a, 172a. Das erste optische Element 181 kann einen Raum oder eine Lücke beinhalten, um Abschnitte von elektrischen Verbindungen 174b aufzunehmen, die sich zur Vorderseite der hinteren Fläche 181b erstrecken (z. B. vor Abschnitten der hinteren Fläche 181b, die direkt an der vorderen Fläche 171a und/oder der vorderen Fläche 172a verbunden sind). Gleichermaßen können sich elektrische Verbindungen 174 alternativ oder zusätzlich in Richtung der Rückseite der hinteren Fläche 171b der Leiterplatte 171 und/oder der hinteren Fläche 172b des Bildsensors 172 erstrecken. Elektrische Verbindungen 174c erstrecken sich beispielsweise in Richtung der Rückseite der rückwärtigen Flächen 171b, 172b. Das elektronische Gerät 100 beinhaltet einen Abstand zu den hinteren Seitenflächen 171b, 172b auf, um elektrische Verbindungen 174c aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen ist die Leiterplatte 171 direkt mit dem Bildsensor 172 durch elektrische Verbindungen 174 elektrisch verbunden, während die Leiterplatte 171 und der Bildsensor 172 beide direkt an dem ersten optischen Element 181 befestigt sind und strukturell von diesem gestützt werden.
Das erste optische Element 181 kann eine einheitliche Materialzusammensetzung aufweisen. Zum Beispiel kann das erste optische Element 181 aus Glas, Polymer oder einem anderen Material mit gewünschten optischen und/oder strukturellen Eigenschaften hergestellt sein. Das Material kann gleichförmig über das gesamte erste optische Element 181 sein (z. B. einschließlich Abschnitten des ersten optischen Elements 181 vor der Leiterplatte 171 und dem Bildsensor 172).
In anderen Ausführungsformen kann das erste optische Element 181 aus einem oder mehreren verschiedenen Materialien hergestellt sein. Bezugnehmend auf 4 kann das erste optische Element 181 ein erstes Material 181c wie Glas, Polymer oder anderes Material mit gewünschten optischen Eigenschaften zumindest teilweise an Stellen vor dem Bildsensor 172 beinhalten und kann ein zweites Material 181d beinhalten, das sich von dem ersten Material 182c an Stellen vor der Leiterplatte 171 zumindest teilweise unterscheidet. Die optischen Eigenschaften des ersten optischen Elements 181 können an Stellen vor der Leiterplatte 171 um einen Umfang des ersten Materials 181c weniger kritisch sein. Das erste Material 181c kann somit ausgewählt werden, um gewünschte optische Eigenschaften an Stellen oberhalb des Bildsensors 172 zu erleichtern, und das zweite Material 181d kann primär nach gewünschten Kosten, strukturellen oder anderen Eigenschaften ausgewählt werden.
In einigen Ausführungsformen kann das zweite Material 181d des ersten optischen Elements 181 als ein Rahmen fungieren, der das erste Material 181c umgibt. Obwohl das zweite Material 181d auf diese Weise als eine Komponente des ersten optischen Elements 181 bezeichnet wird, muss es keine Eigenschaften aufweisen, die optisch vorteilhaft sind. Darüber hinaus müssen das erste Material 181c und das zweite Material 181d nicht um einen gesamten Umfang des ersten Materials 181c aneinander anliegen. Vielmehr kann das erste Material 181c über Stützen mit dem zweiten Material 181d verbunden sein, sodass Luftspalte zwischen den beiden Materialien oder das Vorhandensein anderer Materialien vorhanden sind. In einigen Ausführungsformen haben das erste Material 181c und das zweite Material 181d eine gleichmäßige Dicke (z. B. haben das erste Material 181c und das zweite Material 181d eine Dicke, die an der Grenzfläche des ersten Materials 181c und des zweiten Materials 181d gleichförmig ist). In einigen Ausführungsformen kann das zweite Material 181d einen Abschnitt des Rahmens 186 bilden und eine Dicke aufweisen, die wesentlich größer als eine Dicke des ersten Materials 181c ist. Die vorderen Flächen 171a, 172a der Leiterplatte 171 und des Bildsensors 172 sind koplanar und direkt an dem ersten Material 181c bzw. dem zweiten Material 181d des ersten optischen Elements 181 befestigt, während der Linsentubus 187 und das zweite, dritte und vierte optische Element 182 183, 184 vor dem ersten optischen Element 181 montiert sind.
Bezugnehmend auf 5 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines anderen exemplarischen Kameramoduls 570 gezeigt. Das Kameramodul 570 beinhaltet eine Leiterplatte 571 und einen Bildsensor 572, der direkt mit dem ersten optischen Element 581 verbunden ist und in einigen Ausführungsformen ähnliche Merkmale wie das oben beschriebene Kameramodul 170 aufweisen kann. Das erste optische Element 581 stellt optische Eigenschaften bereit, die das Erfassen von Bildern hoher Qualität durch den Bildsensor 572 erleichtern, während es ebenfalls eine strukturelle Unterstützung für den Bildsensor 572 bereitstellt. Eine solche Konfiguration kann eine kompakte Gesamtgröße des Kameramoduls 570, insbesondere einer Höhe des Kameramoduls 570 entlang der z-Achse, ermöglichen.
Die Leiterplatte 571 enthält einen Bereich verringerter Dicke, in dem der Bildsensor 572 aufgenommen ist. Die Leiterplatte 571 beinhaltet zum Beispiel einen Hohlraumschnitt 573, und der Bildsensor 572 ist innerhalb des Hohlraumschnitts 573 angeordnet. Der Bildsensor 572 ist elektrisch mit der Leiterplatte über elektrische Verbindungen 574 verbunden, die Drahtverbindungen oder andere elektrische Verbindungen beinhalten, die die Übertragung von Steuersignalen und Daten erleichtern. In einigen Ausführungsformen weisen die elektrischen Verbindungen 574 Drahtquerverbindungen zwischen benachbarten Seiten der Leiterplatte 571 und dem Bildsensor 572 auf. Alternativ oder zusätzlich können elektrische Verbindungen 574 zwischen der hinteren Fläche 572b des Bildsensors 572 und dem Hohlraumschnittabschnitt der Leiterplatte 571 verbunden sein und/oder können sich über die vordere Fläche 571a der Leiterplatte 571 und der vorderen Fläche 572a des Bildsensors 572 erstrecken.
Der Bildsensor 572 beinhaltet eine vordere Fläche 572a, die mit einer vorderen Fläche 571a der Leiterplatte 571 in einer koplanaren Anordnung ausgerichtet ist. Die vorderen Flächen 571a und 572a sind jeweils direkt an der hinteren Fläche 581b des ersten optischen Elements 581 befestigt, sodass das erste optische Element eine strukturelle Unterstützung des Bildsensors 572 bereitstellt. Das erste optische Element 581 kann somit das Erfassen von Bildern hoher Qualität durch den Bildsensor 572 erleichtern, während es ebenfalls eine strukturelle Unterstützung für den Bildsensor 572 bereitstellt. Die vorderen Flächen 571a, 572a der Leiterplatte 571 und des Bildsensors 572 sind jeweils an einem gemeinsamen optischen Element (z. B. der hinteren Fläche 581b des ersten optischen Elements 581) befestigt, und die Leiterplatte 571 ist direkt mit dem Bildsensor 572 elektrisch verbunden.
Ein Bildsensor 572, der an dem ersten optischen Element 581 befestigt ist, ermöglicht es, dass der Hohlraumschnitt 573 der Leiterplatte 571 tiefer ist, sodass eine Dicke der Leiterplatte 571 unter dem Bildsensor 572 relativ dünn sein kann. In einigen Ausführungsformen kann eine Dicke der Leiterplatte 571 unter dem Bildsensor 572 eine minimale Dicke bereitstellen, um den Bildsensor 572 zu tragen, wie während des Herstellens der Kameraanordnung 570 und/oder zum Erleichtern der elektrischen Verbindung zwischen der Leiterplatte 571 und dem Bildsensor 572. Dementsprechend kann die Gesamtdicke des Kameramoduls 570 verringert werden (z. B. im Vergleich zu einigen Kameramodulkonfigurationen, bei denen ein Bildsensor primär durch eine Leiterplatte oder ein anderes Trägersubstrat getragen wird, das an einer Rückseite des Bildsensors befestigt ist).
Bezugnehmend auf 6 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines anderen exemplarischen Kameramoduls 670 gezeigt. Das Kameramodul 670 umfasst eine Leiterplatte 671 und einen Bildsensor 672, die direkt mit dem ersten optischen Element 681 verbunden sind, und kann in einigen Ausführungsformen Merkmale aufweisen, die den oben beschriebenen Kameramodulen 170 und 570 ähnlich sind. Das erste optische Element 681 stellt optische Eigenschaften bereit, die das Erfassen von Bildern hoher Qualität durch den Bildsensor 672 erleichtern, während es ebenfalls eine strukturelle Unterstützung für den Bildsensor 672 bereitstellt. Eine solche Konfiguration kann eine kompakte Größe des Kameramoduls 670, insbesondere einer Höhe des Kameramoduls 670 entlang der z-Achse, ermöglichen.
Die Leiterplatte 671 enthält einen Hohlraum, der durch eine gesamte Dicke der Leiterplatte 671 geschnitten ist, um einen Raum 673 zu definieren, in dem der Bildsensor 672 angeordnet ist. Ein Träger 678 ist an den Rückseiten 671b, 672b der Leiterplatte 671 und dem Bildsensor 672 befestigt. Der Träger 678 kann die Herstellung des Kameramoduls 670 erleichtern, indem er den Bildsensor 672 unterstützt und/oder eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 671 und dem Bildsensor 672 bereitstellt.
Der Bildsensor 672 ist über elektrische Verbindungen 674, einschließlich Drahtverbindungen oder anderer elektrischer Verbindungen, die die Übertragung von Steuersignalen und Daten erleichtern, elektrisch mit der Leiterplatte verbunden. In einigen Ausführungsformen beinhalten die elektrischen Verbindungen 674 Drahtquerverbindungen zwischen benachbarten Seiten der Leiterplatte 671 und dem Bildsensor 672. Alternativ oder zusätzlich können elektrische Verbindungen 674 zwischen der Rückseite 672b des Bildsensors 672 und dem Träger 678 verbunden sein, und der Träger 678 kann wiederum elektrisch mit der Leiterplatte 671 verbunden sein.
Die vordere Fläche des Bildsensors 672 ist mit der Vorderfläche 671a der Leiterplatte 671 in einer koplanaren Anordnung ausgerichtet. Die vorderen Flächen 671a und 672a sind jeweils direkt an der hinteren Fläche 681b des ersten optischen Elements 681 befestigt. Das erste optische Element 681 kann somit das Erfassen von Bildern hoher Qualität durch den Bildsensor 672 erleichtern, während es ebenfalls eine strukturelle Unterstützung für den Bildsensor 672 bereitstellt. Die vorderen Flächen 671a, 672a der Leiterplatte 671 und des Bildsensors 672 sind somit jeweils direkt an einem gemeinsamen optischen Element (z. B. der Rückseite 681b des ersten optischen Elements 681) befestigt.
Ein Bildsensor 672, der an dem ersten optischen Element 681 befestigt ist, erlaubt, dass der Träger 678 relativ dünn ausgebildet ist. In einigen Ausführungsformen ist die Dicke des Trägers 678 unterhalb des Bildsensors 672 geringer als die Dicke der Leiterplatte 671 und des Bildsensors 672 und kann eine minimale Dicke aufweisen, die zum Transportieren des Bildsensors 672 während der Herstellung des Kameramoduls 670 und/oder zum Erleichtern der elektrischen Verbindung zwischen der Leiterplatte 671 und dem Bildsensor 672 erforderlich ist. Zum Beispiel kann der Träger 678 einen temporären Träger bereitstellen, der in einem nachfolgenden Herstellungsschritt entfernt werden kann (z. B. nachdem der Bildsensor 672 durch das erste optische Element 681 gestützt wird). Alternativ oder zusätzlich kann der Träger 678 den Bildsensor 672 und seine elektrischen Verbindungen mit der Leiterplatte 671 während der Herstellung und/oder nach der Installation innerhalb des elektronischen Geräts 670 schützen. Dementsprechend kann die Gesamtdicke des Kameramoduls 670 verringert werden (z. B. im Vergleich zu einigen Kameramodulkonfigurationen, bei denen ein Bildsensor primär von einer Leiterplatte oder einem anderen Trägersubstrat gestützt wird, das an einer Rückseite des Bildsensors befestigt ist).
Bezugnehmend auf 7 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens 700 zum Herstellen eines Kameramoduls gezeigt. In einigen Ausführungsformen enthält das Verfahren 700 eine Operation 702 zum elektrischen Verbinden eines Bildsensors mit einer Leiterplatte. Der Bildsensor und die Leiterplatte können elektrisch verbunden werden, indem der Bildsensor mit der Leiterplatte über Drähte verbunden wird. In einigen Ausführungsformen wird der Bildsensor auf einem Trägersubstrat getragen, das unter einer Rückseite des Bildsensors angeordnet ist. Das Trägersubstrat erleichtert die Handhabung und Positionierung des Bildsensors, während der Bildsensor elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist. In einigen Ausführungsformen ist das Trägersubstrat in einem nachfolgenden Herstellungsschritt entfernbar. Alternativ kann das Trägersubstrat in dem vollständig zusammengebauten Kameramodul vorhanden sein. Zum Beispiel kann das Trägersubstrat eine Schutzschicht bereitstellen, die die Rückseiten des Bildsensors und der Leiterplatte schützt.
Das Verfahren 700 umfasst ferner die Operation 704 des Anbringens eines ersten optischen Elements direkt an einer vorderen Oberfläche der Leiterplatte und einer vorderen Oberfläche des Bildsensors, sodass die Leiterplatte und der Bildsensor beide mit einem gemeinsamen optischen Element verbunden sind. Die Leiterplatte und/oder der Bildsensor können mit dem optischen Element durch einen Klebstoff wie einen optisch transparenten Kleber, Schweißnähte oder auf andere Weise verbunden sein, während Licht durch das optische Element ohne übermäßige Verformung an den Bildsensor übertragen werden kann. Zusätzliche Komponenten einer Linsenanordnung, die ein zweites, drittes und viertes optisches Element, einen Linsentubus und/oder ein Kameramodul beinhalten, können an dem ersten optischen Element (z. B. vor einer Vorderseite des ersten optischen Elements) befestigt sein, wenn das erste optische Element an der Leiterplatte oder dem Bildsensor befestigt ist. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere andere zusätzliche Komponenten mit dem ersten optischen Element verbunden werden, nachdem das erste optische Element an der Leiterplatte oder dem Bildsensor befestigt wurde.
Das Verfahren 700 umfasst ferner eine Operation 706 zum Anbringen des Kameramoduls an einer Leiterplatte in einem Gehäuse eines elektronischen Geräts. In einigen Ausführungsformen ist das Kameramodul an einer Leiterplatte montiert und mit einer Öffnung durch das Gehäuse des elektronischen Geräts fluchtend angeordnet. Zum Beispiel kann das Kameramodul elektrisch mit der Leiterplatte verbunden sein und durch eine Frontabdeckung des elektronischen Geräts fluchtend mit einer Öffnung angeordnet sein, sodass das Kameramodul als eine nach vorne gerichtete Kamera konfiguriert ist. In anderen Ausführungsformen kann das Kameramodul durch eine hintere Abdeckung des elektronischen Geräts (z. B. auf einer gegenüberliegenden Seite des elektronischen Geräts von einer Hauptbenutzeranzeige) so ausgerichtet werden, dass das Kameramodul als eine rückwärtsgewandte Einheit konfiguriert ist.
Das Verfahren 700 kann ferner eine Operation 708 zum Montieren anderer elektronischer Komponenten innerhalb des Gehäuses des elektronischen Geräts und zum Umschließen des Gehäuses beinhalten, um das elektronische Gerät zu vervollständigen. Eine äußere Abdeckung kann zum Beispiel mit Teilen des Gehäuses in Eingriff gebracht werden, um das Kameramodul innerhalb des elektronischen Geräts einzuschließen. In einigen Ausführungsformen sind Rückseiten der Leiterplatte und des Bildsensors, die elektrisch mit der Leiterplatte verbunden sind, nicht direkt an einem Trägersubstrat befestigt.
Während diese Spezifikation viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs irgendeiner offenbarten Technologie oder dessen, was beansprucht werden kann, ausgelegt werden, sondern eher als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungsformen von bestimmten offenbarten Technologien spezifisch sein können. Bestimmte Merkmale, die in dieser Spezifikation im Kontext der unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben werden, können auch in Kombination in einer einzelnen Ausführungsform implementiert werden. Andererseits können verschiedene Merkmale, die im Kontext einer einzelnen Ausführungsform beschrieben werden, in mehreren Ausführungsformen oder in einer geeigneten Teilkombination implementiert werden. Außerdem können, auch wenn die Merkmale vorstehend ggf. als in bestimmten Kombinationen wirkend beschrieben und zunächst auch als solche beansprucht werden, in einigen Fällen ein oder mehrere Merkmale einer beanspruchten Kombination aus der Kombination herausgenommen und die beanspruchte Kombination auf eine Teilkombination oder eine Variante einer Teilkombination gerichtet werden. Gleichermaßen soll dies, obwohl die Abläufe in den Zeichnungen in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, nicht so verstanden werden, dass die besagten Abläufe in der dargestellten Reihenfolge oder in fortlaufender Reihenfolge durchgeführt werden müssen bzw. alle dargestellten Abläufe durchgeführt werden müssen, um die erwünschten Ergebnisse zu erzielen. Es wurden bestimmte Ausführungsformen des Gegenstands beschrieben. Weitere Ausführungsformen liegen innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche.

Claims

Kameramodul, umfassend: eine Leiterplatte mit einer Vorderseite und einer Rückseite; einen Bildsensor mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei der Bildsensor elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist; und ein erstes optisches Element, das vor der Vorderseite des Bildsensors und der Vorderseite der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Vorderseite der Leiterplatte und die Vorderseite des Bildsensors jeweils direkt an dem ersten optischen Element befestigt sind.
Kameramodul nach Anspruch 1, wobei der Bildsensor in einer Öffnung der Leiterplatte verschachtelt ist.
Kameramodul nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei ein gesamter Umfang des Bildsensors von der Leiterplatte umgeben ist.
Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bildsensor durch Drahtleitungen, die sich zwischen dem Bildsensor und der Leiterplatte erstrecken, elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist.
Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bildsensor über die gesamte Vorderseite des Bildsensors an dem ersten optischen Element befestigt ist.
Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste optische Element eine konkave Form aufweist und der Bildsensor an dem ersten optischen Element um einen Umfang der konkaven Form herum befestigt ist.
Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste optische Element einen zentralen Linsenabschnitt aus einem ersten Material und einen umgebenden Rahmenabschnitt aus einem zweiten Material aufweist.
Kameramodul nach Anspruch 7, wobei die Vorderfläche der Leiterplatte an dem umgebenden Rahmenabschnitt befestigt ist und die Vorderseite des Bildsensors an dem zentralen Linsenabschnitt befestigt ist.
Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein elektronisches Gerät mit einer vorderen Abdeckung und einer durch die vordere Abdeckung sichtbaren Anzeige.
Kameramodul nach Anspruch 9, wobei der Bildsensor angeordnet ist, Licht durch eine Öffnung der vorderen Abdeckung zu empfangen.
Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Gehäuse eines elektronischen Geräts mit einer der vorderen Abdeckung gegenüberliegenden hinteren Fläche, wobei der Bildsensor angeordnet ist, um Licht durch die hintere Fläche des Gehäuses des elektronischen Geräts zu empfangen.
Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend dritte und vierte optische Elemente, wobei die zweiten, dritten und vierten optischen Elemente in einem Linsentubus angeordnet sind.
Kameramodul nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Schwingspulenmotor, wobei mindestens eines der zweiten, dritten oder vierten optischen Elemente durch den Schwingspulenmotor bewegbar ist.
Elektronisches Gerät, umfassend: das Kameramodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche; eine Benutzerschnittstellenanzeige; und ein Gehäuse mit einer Öffnung, wobei der Bildsensor in einer Öffnung der Leiterplatte verschachtelt und mit der Öffnung des Gehäuses ausgerichtet angeordnet ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei der Bildsensor direkt an dem ersten optischen Element über die gesamte Vorderseite des Bildsensors befestigt ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei das erste optische Element einen zentralen Linsenabschnitt, der aus einem ersten Material hergestellt ist, und einen umgebenden Rahmenabschnitt beinhaltet, der aus einem zweiten Material hergestellt ist.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 16, ferner umfassend dritte und vierte optische Elemente, wobei die zweiten, dritten und vierten optischen Elemente in einem Linsentubus angeordnet sind.
Elektronische Gerät nach Anspruch 17, ferner umfassend einen Schwingspulenmotor, wobei mindestens eins der zweiten, dritten oder vierten optischen Elemente relativ zu dem ersten optischen Element und dem Bildsensor durch den Schwingspulenmotor bewegbar ist.