一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构的制作方法

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1.本发明涉及摄像头技术领域，特指一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构。


背景技术：

2.随着摄像头在手机终端上的应用越来越广泛，成为各手机终端的一个热门卖点，拍照和录像时手持或走动产生的抖动使得图像模糊，成像质量大大下降。在5g时代，视频的创作和分享将迎来全新一轮的爆发，人们对于拍摄视频的设备要求也变得越来越高。这就要求手机相机要具备良好的防抖性能，补偿抖动时产生的图像偏移，提供画面的稳定性和清晰度。
3.本发明人提出过一个专利号为cn202220996594.6的中国发明专利，该专利公开了一种sma摄像头模组平台，其包括外壳、设于外壳内的座体、穿设于座体中的pcb板组件、设于座体上方的镜头，镜头上端伸出于外壳上端面外，pcb板组件的接口伸出于外壳之外；座体下端面与外壳底面之间设有若干弹性支撑件；外壳内还设有中框，中框置于座体与镜头之间，且中框上端面与镜头下端面外围之间设有用于实现变焦的第一sma线；中框下端面与座体上端面外围之间设有用于防抖的第二sma线，且第二sma线与弹性支撑件对应分布；外壳内还设有用于检测并反馈座体平衡度/平面度的感应装置；第一sma线和第二sma线和感应装置均与pcb板组件电性连接。本发明结构简单，体积小，制作成本低，且防抖性能高，便于实现小型化防抖摄像头系统。
4.本发明人在具体实施过程中，在中框上端面与镜头下端面外围之间安装四根竖直分布的第一sma线，还在中框下端面与座体上端面外围之间安装四根竖直分布的第二sma线，在体积小的摄像头模组中安装四根体积更小更细的第一sma线和四根体积更小更细的第二sma线，其安装极为不方便，再加上第一sma线和第二sma线均为竖直分布，其安装更加不易，需要花费较多的时间，且效率不高。另外，采用四根第一sma线驱使镜头上下移动以实现变焦，其行程有限，变焦效果不够理想。
5.本发明人不断地研发、实验，提出以下技术方案，并解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构包括外壳、设置于外壳内并可上下滑动的框架、设于该框架下端的pcb板组件、设置于该框架上端的镜头，该镜头上端伸出于该外壳上端面外，pcb板组件的连接器伸出于外壳之外；所述pcb板组件包括：呈方框状的外围硬质电路板、安装于该外围硬质电路板内侧的柔性电路板、设置于柔性电路板中部并可通过柔性电路板相对外围硬质电路板移动的中心硬质电路板以及设置于该中心硬质电路板上的成像芯片，该中心硬质电路板外围与外围硬质电路板之间还设置有若干横向分布并用于x/y轴方向防抖的sma线；所述外围硬
质电路板设置有线圈，该外壳底部设置有磁片，该线圈通电后产生的感应磁场与磁片产生相互排斥或者相互吸引，以驱动镜头在z轴方向相对成像芯片移动，实现z轴方向防抖和/或自动调焦。
8.进一步而言，上述技术方案中，所述柔性电路板上下两端分别具有第一连接桥和第二连接桥，柔性电路板通过该第一连接桥和第二连接桥分别连接外围硬质电路板内侧连接，且柔性电路板与外围硬质电路板之间形成有间隙。
9.进一步而言，上述技术方案中，所述sma线的数量为四根，其中，四根sma线的一端分别连接外围硬质电路板的四个角部，第一根sma线和第二根sma线均连接中心硬质电路板的上端边缘中部，第三根sma线和第四根sma线均连接中心硬质电路板的下端边缘中部。
10.进一步而言，上述技术方案中，四根sma线均为弯曲的造造型。
11.进一步而言，上述技术方案中，所述中心硬质电路板上设置有用于检测并反馈成像芯片平衡度/平面度的霍尔元件，该霍尔元件与磁片适配安装。
12.进一步而言，上述技术方案中，所述线圈为印制在外围硬质电路板上的线路。
13.进一步而言，上述技术方案中，所述磁片通过镶嵌的方式固定于外壳底部。
14.进一步而言，上述技术方案中，所述外壳包括有底板和上盖，该磁片通过镶嵌的方式固定于底板内，该上盖上端具有第一窗口，该镜头穿过该第一窗口伸出于该上盖上端外。
15.进一步而言，上述技术方案中，所述框架上还设置有座体，该座体上设置有贯通上下端面且与成像芯片尺寸适配的第二窗口，该成像芯片显露于该第二窗口中。
16.进一步而言，上述技术方案中，所述座体的第二窗口上端开口设置有阶梯槽，该阶梯槽内还设置有红外滤波器，该红外滤波器置于成像芯片上方。
17.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明采用外围硬质电路板、柔性电路板和中心硬质电路板构成软硬结合的pcb板，且中心硬质电路板通过柔性电路板可相对外围硬质电路板移动，中心硬质电路板外围与外围硬质电路板之间还设置有若干横向分布的sma线，该sma线通过通电加热的方式伸展变形，以此驱使该中心硬质电路板及成像芯片通过柔性电路板相对外围硬质电路板偏移，从而实现光学防抖的功能；另外，所述外围硬质电路板设置有线圈，该外壳底部设置有磁片，该线圈通电后产生的感应磁场与磁片产生相互排斥或者相互吸引，以驱动镜头在z轴方向相对成像芯片移动，实现z轴方向防抖和/或自动调焦，其行程相对较大，变焦效果理想，可满足不同的控制要求。本发明仅采用一层若干sma线实现成像芯片的光学防抖功能，sma线的数量少，且全部sma线横向安装，其安装相对更加方便，提高本发明的组装效率。
附图说明：
18.图1是本发明的立体分解图；
19.图2是本发明中pcb板组件的结构图；
20.图3是图2的分解图；
21.图4是本发明中pcb板组件的防抖状态结构图；
22.图5是本发明的防抖/对焦第一状态图；
23.图6是本发明的防抖/对焦第二状态图。
具体实施方式：
24.下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
25.见图1-6所示，为一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其包括外壳1、框架2、pcb板组件3、镜头4，其中，该框架2设置于外壳1内并可上下滑动，pcb板组件3设于该框架2下端，镜头4设置于该框架2上端，且该镜头4上端伸出于该外壳1上端面外，pcb板组件3的连接器30伸出于外壳1之外。
26.具体而言，所述pcb板组件3包括：呈方框状的外围硬质电路板31、安装于该外围硬质电路板31内侧的柔性电路板32、设置于柔性电路板32中部并可通过柔性电路板32相对外围硬质电路板31移动的中心硬质电路板33以及设置于该中心硬质电路板33上的成像芯片34，该中心硬质电路板33外围与外围硬质电路板31之间还设置有若干横向分布并用于x/y轴方向防抖的sma线35；所述外围硬质电路板31设置有线圈311，该外壳1底部设置有磁片11，该线圈311通电后产生的感应磁场与磁片产生相互排斥或者相互吸引，以驱动镜头4在z轴方向相对成像芯片34移动，实现z轴方向防抖和/或自动调焦。也就是说，本发明采用外围硬质电路板31、柔性电路板32和中心硬质电路板33构成软硬结合的线路板，且中心硬质电路板33通过柔性电路板32可相对外围硬质电路板31移动，中心硬质电路板33外围与外围硬质电路板31之间还设置有若干横向分布的sma线35，该sma线35通过通电加热的方式伸展变形，以此驱使该中心硬质电路板33及成像芯片34通过柔性电路板32相对外围硬质电路板31偏移，从而实现光学防抖的功能；另外，所述外围硬质电路板31设置有线圈311，该外壳1底部设置有磁片11，该线圈311通电后产生的感应磁场与磁片产生相互排斥或者相互吸引，以驱动镜头4在z轴方向相对成像芯片34移动，实现z轴方向镜头4的防抖和/或自动调焦，其行程相对较大，变焦效果理想，可满足不同的控制要求。本发明仅采用一层若干sma线35实现成像芯片34的光学防抖功能，sma线35的数量少，且全部sma线35横向安装，其安装相对更加方便，提高本发明的组装效率。
27.所述外围硬质电路板31、柔性电路板32和中心硬质电路板33相互电性导接，且成像芯片34与中心硬质电路板33电性导接，所述sma线35与外围硬质电路板31和中心硬质电路板33电性导接。
28.所述柔性电路板32上下两端分别具有第一连接桥321和第二连接桥322，柔性电路板32通过该第一连接桥321和第二连接桥322分别连接外围硬质电路板31内侧连接，且柔性电路板32与外围硬质电路板31之间形成有间隙，以致使该中心硬质电路板33通过柔性电路板32可相对外围硬质电路板31移动，可在x/y/z方向移动或偏移。其中，该第一连接桥321和第二连接桥322的厚度和宽度均较小，以致该中心硬质电路板33通过第一连接桥321和第二连接桥322可相对外围硬质电路板31移动，且移动起来较为方便。
29.sma线35中文名称为线状的形状记忆合金，以下对形状记忆合金做进一步说明：形状记忆合金(shape memory alloys，简称sma)是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应(shape memory effect，简称sme)的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温：在热水温度过高时通过“记忆”功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。也可以制作成消防报警装置及电器设备的保险装置。当发生火灾时,
记忆合金制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。形状记忆合金的形状记忆效应还广泛应用于各类温度传感器触发器中。
30.由于sma(shape memory alloys，形状记忆合金)材料具有加热收缩的特性，被设置为另一种可行的致动器，并且能够满足小型化的要求，并且sma材料作为小型化摄像镜头模组的致动器，还具有以下优点:提供线性的、每单位质量的高动力。也就是说，sma线35设置成的致动器均能提供线性的、每单位质量的高动力，以实现对pcb板组件3实现精准防抖动作。
31.所述sma线35的数量为四根，其中，四根sma线35的一端分别连接外围硬质电路板31的四个角部，第一根sma线35和第二根sma线35均连接中心硬质电路板33的上端边缘中部，第三根sma线35和第四根sma线35均连接中心硬质电路板33的下端边缘中部。工作时，结合图2和图4所示，通过给四根sma线35通电，通电后的sma线35会发热，通过调节sma线35的温度来控制sma线35的伸展长度，第二根sma线35和第四根sma线35长度增加，第一根sma线35和第三根sma线35长度减少，来实现芯片区域的移动，即驱使成像芯片34移动，因此只需通过调节sma线35的温度(电流大小控制温度大小)来控制成像芯片34的移动就能快速实现精准防抖，防抖过程中整个芯片区域(该中心硬质电路板33和成像芯片34)都在转动，使得镜头4和成像芯片34得以保持相对位置不变，从而大幅度减轻了成像画质边缘劣化的情况。
32.四根sma线35均为弯曲的造造型。
33.所述中心硬质电路板33上设置有用于检测并反馈成像芯片34平衡度/平面度的霍尔元件，该霍尔元件与磁片11适配安装。
34.所述线圈311为印制在外围硬质电路板31上的线路，也就是说，该线圈311在制作外围硬质电路板31的时候，就直接制作形成，作为外围硬质电路板31的一部分，可以减少如额外增设外置线圈的厚度，且结构、工序简单，无需使用外置线圈，加工工序减少，整体结构更加紧凑，成本更低。
35.结合图5-6所示，所述线圈311在通电后产生感应磁场与磁片产生相互排斥或者吸引，通过这个排斥力与吸引力驱动框架及搭载在框架上面的镜头4产生z轴方向的位置移动，达到摄像头模组自动对焦的效果。
36.所述磁片11通过镶嵌的方式固定于外壳1底部，其装配结构稳定。具体而言，所述外壳1包括有底板12和上盖13，该磁片11通过镶嵌的方式固定于底板12内，该上盖13上端具有第一窗口131，该镜头4穿过该第一窗口131伸出于该上盖13上端外。所述框架2上还设置有座体5，该座体5上设置有贯通上下端面且与成像芯片34尺寸适配的第二窗口51，该成像芯片34显露于该第二窗口51中。所述座体5的第二窗口51上端开口设置有阶梯槽52，该阶梯槽52内还设置有红外滤波器6，该红外滤波器6置于成像芯片34上方。红外滤波器6过滤红光、红外线进入成像芯片34，防止图像色偏。
37.综上所述，本发明采用外围硬质电路板31、柔性电路板32和中心硬质电路板33构成软硬结合的pcb板，且中心硬质电路板33通过柔性电路板32可相对外围硬质电路板31移动，中心硬质电路板33外围与外围硬质电路板31之间还设置有若干横向分布的sma线35，该sma线35通过通电加热的方式伸展变形，以此驱使该中心硬质电路板33及成像芯片34通过柔性电路板32相对外围硬质电路板31偏移，从而实现光学防抖的功能；另外，所述外围硬质
电路板31设置有线圈311，该外壳1底部设置有磁片11，该线圈311通电后产生的感应磁场与磁片产生相互排斥或者相互吸引，以驱动镜头4在z轴方向相对成像芯片34移动，实现z轴方向防抖和/或自动调焦，其行程相对较大，变焦效果理想，可满足不同的控制要求。本发明仅采用一层若干sma线35实现成像芯片34的光学防抖功能，sma线35的数量少，且全部sma线35横向安装，其安装相对更加方便，提高本发明的组装效率。
38.另外，本发明还达到如下效果：
39.1.本发明功能增强，结构紧凑，采用一体式的防抖方式，可同时实现镜头和成像芯片的移动，空间占用小，有利于整机结构堆叠设计，可以实现小型化防抖摄像头系统。
40.2.本发明结构、工序简单，无需使用外置铜线圈，加工工序减少(省去铜线圈&马达fpc)整体结构更加紧凑，采用线路板一体式的设计方式，成本更低。
41.3.本发明性能提升，并且由于sma线对温度敏感的特性通以少量电流即可实现快速准确的变形。相较于传统马达防抖模组省电，推力大，体积小,能够实现较小的驱动力提供较大的防抖角度，较传统的镜头防抖工艺效果更好，能耗控制上更优。
42.4.本发明可靠性提升，由于不需要线性马达，所以sma式ois(optical image stabilizer光学防抖)不需要考虑磁干扰。
43.当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

技术特征：
1.一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：其包括外壳(1)、设置于外壳(1)内并可上下滑动的框架(2)、设于该框架(2)下端的pcb板组件(3)、设置于该框架(2)上端的镜头(4)，该镜头(4)上端伸出于该外壳(1)上端面外，pcb板组件(3)的连接器(30)伸出于外壳(1)之外；所述pcb板组件(3)包括：呈方框状的外围硬质电路板(31)、安装于该外围硬质电路板(31)内侧的柔性电路板(32)、设置于柔性电路板(32)中部并可通过柔性电路板(32)相对外围硬质电路板(31)移动的中心硬质电路板(33)以及设置于该中心硬质电路板(33)上的成像芯片(34)，该中心硬质电路板(33)外围与外围硬质电路板(31)之间还设置有若干横向分布并用于x/y轴方向防抖的sma线(35)；所述外围硬质电路板(31)设置有线圈(311)，该外壳(1)底部设置有磁片(11)，该线圈(311)通电后产生的感应磁场与磁片产生相互排斥或者相互吸引，以驱动镜头(4)在z轴方向相对成像芯片(34)移动，实现z轴方向防抖和/或自动调焦。2.根据权利要求1所述的一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：所述柔性电路板(32)上下两端分别具有第一连接桥(321)和第二连接桥(322)，柔性电路板(32)通过该第一连接桥(321)和第二连接桥(322)分别连接外围硬质电路板(31)内侧连接，且柔性电路板(32)与外围硬质电路板(31)之间形成有间隙。3.根据权利要求1或2所述的一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：所述sma线(35)的数量为四根，其中，四根sma线(35)的一端分别连接外围硬质电路板(31)的四个角部，第一根sma线(35)和第二根sma线(35)均连接中心硬质电路板(33)的上端边缘中部，第三根sma线(35)和第四根sma线(35)均连接中心硬质电路板(33)的下端边缘中部。4.根据权利要求3所述的一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：四根sma线(35)均为弯曲的造造型。5.根据权利要求3所述的一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：所述中心硬质电路板(33)上设置有用于检测并反馈成像芯片(34)平衡度/平面度的霍尔元件，该霍尔元件与磁片(11)适配安装。6.根据权利要求3所述的一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：所述线圈(311)为印制在外围硬质电路板(31)上的线路。7.根据权利要求1或2所述的一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：所述磁片(11)通过镶嵌的方式固定于外壳(1)底部。8.根据权利要求7所述的一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：所述外壳(1)包括有底板(12)和上盖(13)，该磁片(11)通过镶嵌的方式固定于底板(12)内，该上盖(13)上端具有第一窗口(131)，该镜头(4)穿过该第一窗口(131)伸出于该上盖(13)上端外。9.根据权利要求1或2所述的一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：所述框架(2)上还设置有座体(5)，该座体(5)上设置有贯通上下端面且与成像芯片(34)尺寸适配的第二窗口(51)，该成像芯片(34)显露于该第二窗口(51)中。10.根据权利要求9所述的一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其特征在于：所述座体(5)的第二窗口(51)上端开口设置有阶梯槽(52)，该阶梯槽(52)内还设置有红外滤波器(6)，该红外滤波器(6)置于成像芯片(34)上方。

技术总结
本发明公开一种摄像头模组芯片与镜头对焦防抖结构，其包括外壳、设于外壳内并可上下滑动的框架、设于框架下端的PCB板组件、设置于框架上端的镜头，PCB板组件包括：呈方框状的外围硬质电路板、安装于外围硬质电路板内侧的柔性电路板、设置于柔性电路板中部并可通过柔性电路板相对外围硬质电路板移动的中心硬质电路板及设于中心硬质电路板上的成像芯片，中心硬质电路板外围与外围硬质电路板之间设有若干横向分布并用于X/Y轴方向防抖的SMA线；外围硬质电路板设有线圈，外壳底部设有磁片，线圈通电后产生的感应磁场与磁片产生相互排斥或者相互吸引，以驱动镜头在Z轴方向相对成像芯片移动，实现Z轴方向防抖和/或自动调焦。实现Z轴方向防抖和/或自动调焦。实现Z轴方向防抖和/或自动调焦。


技术研发人员：戴永兴 王也超 袁荣归
受保护的技术使用者：东莞市立阳精密科技有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/9/9