摄像模组及其散热方法和电子设备与流程

本发明涉及光学成像，具体而言，本发明涉及摄像模组及其散热方法和包括该摄像模组的电子设备。

背景技术：

1、为了迎合终端设备轻薄化的发展趋势，各配套厂商都在致力于研究成像质量高、同时整体高度降低或保持不变的摄像模组。提升摄像模组的成像质量，增大感光芯片的尺寸是必然的发展趋势。现有的摄像模组随着其成像质量的不断提升感光芯片的尺寸不断增加，模组的高度也不断的增加，在将其组装到终端设备中进行成像时，虽然大尺寸的感光芯片可以提升成像质量，但是会使得摄像模组的高度增加，将其安装到终端设备中时，其背面会凸出终端设备外壳一定的高度，在受到外部作用力时，其凸出的部分不仅容易损坏，还会影响其终端产品外形的美观度，降低用户的体验感。故芯片尺寸增大和模组的高度之间存在着不可调和的矛盾。

2、为了在提升摄像模组成像质量的同时降低其整体高度，迎合终端设备发展轻薄化的趋势，现有技术中存在一种伸缩式摄像模组的结构，即通过在光学镜头上设置可伸缩结构，当摄像模组工作时，通过伸缩结构驱动光学镜头远离感光芯片，当摄像模组未工作时，通过伸缩结构使得光学镜头靠近感光芯片，极大程度地压缩感光芯片和光学镜头之间的距离，通过此种可伸缩光学镜头的结构设计方式来配合大尺寸的感光芯片，可以解决成像质量和模组高度之间的矛盾。

3、但是，由于在成像的过程中，光学镜头需要伸出终端设备的外壳，当伸出的光学镜头受到外部作用力时如摔打、按压等，极易受到损害，在外力作用力较大的时候，使得整个模组结构损坏，无法保证终端设备的正常工作，同时，由于光学镜头需要伸出终端设备的外壳，在光学镜头和终端设备的外壳之间还留有一定的间隙，而外部的灰尘、液体等可通过预留的间隙进入到摄像模组内部，将会影响摄像模组的成像质量。

4、同时由于摄像模组拍摄环境较为复杂，在光线充足的环境中，可能因为光线充足而曝光过度，在光线昏暗的环境中，因为光线不足使得被摄物体模糊，同时在芯片尺寸较大的情况下，进而使得镜头尺寸增大，模组尺寸也相应增大，为了满足摄像模组小型化的需求，需要减小模组尺寸，导致对焦时近焦拍摄解像力差，对此，可以采用可变光圈来补偿大尺寸芯片拍摄时近焦成像差的问题。现有的摄像模组结构中，利用马达驱动光学镜头实现自动对焦(af)，因而需要提供一种解决方案来保证马达机构与可变光圈机构可靠地配合工作，以提升摄像模组的成像质量。

5、对于摄像模组小型化、感光芯片大尺寸以及其驱动机构多元化和复杂化的设计，散热问题是其难以突破的技术发展瓶颈。

6、针对上述问题，需要提供一种新式的摄像模组及其散热方法，以有效地解决上述部分或者大部分问题，在有效提升摄像模组成像质量的同时可以实现模组结构的小型化并达成预期的散热效果，从而保证其工作的可靠性与稳定性。

技术实现思路

1、本发明旨在优化摄像模组的散热设计，提出一种摄像模组及其散热方法和一种包括该摄像模组的电子设备。

2、按照本发明的第一方面，提供一种摄像模组，其包括镜头单元和感光组件，所述镜头单元与感光组件装配在一起形成封装结构，该封装结构内部存在处于镜头单元一侧的镜头侧散热空间和处于感光组件一侧的感光侧散热空间。在此，所述镜头单元构造为伸缩镜头，通过该伸缩镜头的伸出或缩入运动，所述镜头侧散热空间的容积能够发生改变而形成容积可变的第一腔，所述感光侧散热空间的容积则保持不变而形成容积固定的第二腔，其中，第一腔配有至少一个能够与封装结构外部连通的第一气道和至少一个能够与第二腔连通的第二气道，且所述第一腔的最大容积v1与所述第二腔的容积v2满足：v1≥5v2。

3、据此，本发明的设计要点在于：一方面，通过伸缩镜头的伸出或缩入运动，可使模组内部发生空腔体积变化，于是容积可变腔与外部环境之间以及与容积固定腔之间产生压差/负压，导致抽吸作用，从而形成气流流动，特别是形成强制对流；另一方面在模组内部构造较大的散热空间，此空间之内，局部气体受热膨胀时，便会产生膨胀运动，与冷空气间形成气流流动。以此方式，在模组内部实现热对流，大大提升散热效率。

4、有益的是，所述第一腔的最大容积v1与所述第二腔的容积v2满足：v1≤15v2。由此，在实现预期散热效果的同时，折衷考虑结构紧凑和模组小型化要求。

5、优选地，所述第一腔的最大容积v1与所述第二腔的容积v2满足：v1≥8v2。研究发现，由此可实现较好的散热效果。

6、可以设定，所述第一腔的最大容积v1与其最小容积v0满足：v1≥2v0。最大容积v1与最小容积v0之比越大，意味着伸缩镜头的移动行程越大，从而完全伸出时所形成的散热腔的高度也就越大，有利于实现“烟囱效应”，形成热对流，增强排热能力。

7、基于摄像模组的具体结构，可以设定：所述镜头侧散热空间包括在封装结构外壳之内，在镜头单元底端以上，除镜头单元各部件填充容积之外的容积空间；所述感光侧散热空间包括在封装结构外壳之内，在镜头单元底端以下，除感光组件各部件填充容积之外的容积空间。换言之，镜头侧散热空间大体上是由封装结构内部镜头单元一侧(即在镜头单元底端以上)存在的空隙以及其中镜头单元各部件之间存在的间隙所构成，感光侧散热空间大体上是由封装结构内部感光组件一侧(即在镜头单元底端以下)存在的空隙以及其中感光组件各部件之间存在的间隙所构成。由此清楚而具体地界定了镜头侧散热空间与感光侧散热空间的范围，于是便能够依上述容积v0、v1、v2之关系或指标来设计相应部件的结构特征和尺寸参数。这里所说的“上”、“下”或者“顶”、“底”，是以本技术示例性附图所示方位定义的，在此，沿着镜头光轴自物侧至像侧的方向便是对应于自“上”至“下”或者自“顶”至“底”的方向。

8、根据一种实施形式，所述镜头单元包括光学镜头和盖板组件，光学镜头包括至少一个具有镜片的镜头部件，盖板组件包括盖板支撑件和嵌装于该盖板支撑件的透明盖板；其中，所述盖板支撑件构造为可移动套筒，该可移动套筒能够相对于所述镜头单元的固定基座在镜头光轴方向上轴向运动，并包括套筒端壁和套筒周壁，该套筒端壁具有嵌装所述透明盖板的通孔，和该套筒周壁在套筒端壁的周边向下延伸。

9、在此，所述可移动套筒的所述轴向运动包括使该可移动套筒靠近所述固定基座的缩入运动和远离所述固定基座的伸出运动。缩入运动即向下的轴向运动；伸出运动即向上的轴向运动。对于这种伸缩镜头，容积可变腔(亦即所述第一腔)的容积变化量满足：δv＝v1-v0＝f×l。其中，δv为容积变化量，v1为最大容积，v0为最小容积，f为套筒底面积(亦即伸出的顶端面面积)，l为套筒轴向移动行程(亦即伸出的的高度)。

10、进一步地，所述套筒端壁上构造有在所述通孔周围向下延伸的套筒凸起，所述套筒凸起向下延伸的长度小于所述套筒周壁向下延伸的长度，在套筒凸起内侧形成中央的第一空间，在套筒凸起外侧与套筒周壁内侧之间和在套筒凸起下方以及向外至套筒周壁内侧形成外围的第二空间，所述光学镜头至少部分地以其上端部容纳于所述第一空间中。在此，第一空间和第二空间均属于所述“容积可变的第一腔”。所述第一气道可以包括形成于透明盖板与套筒端壁通孔之间的间隙，其通入第一空间。

11、有益的是，所述套筒凸起外侧的径向尺寸由套筒端壁至该套筒凸起的自由端逐渐减小。由此可形成一个自下而上渐缩(即上小下大)的锥形散热空间，从而更加有利于利用排出在下侧/底部积存的热量(“烟囱效应”)。另一方面，也可由此形成适宜的拔模斜度，便于套筒体的制造。

12、在本发明框架下，所述套筒凸起向下延伸的长度可以选择为所述套筒周壁向下延伸的长度的1/4至2/3。适宜的是，所述第一空间构造为圆柱孔，该圆柱孔的直径可以选择为所述光学镜头上端部直径的1.05至2.50倍。所述套筒凸起外侧的径向尺寸可以选择为所述圆柱孔直径的1.10至1.50倍。所述套筒周壁内侧的径向尺寸可以选择为所述套筒凸起外侧的径向尺寸的1.10至2.00倍。由此形成适宜大小的第二空间(以构造较大的散热空间，且可用于容纳马达、止挡部等部件)。

13、根据一种实施形式，所述镜头单元包括至少一个用于驱动所述可移动套筒执行缩入运动的第一驱动装置和至少一个用于推动所述可移动套筒执行伸出运动的弹出机构。

14、进一步地，所述第一驱动装置包括固定于所述固定基座上的固定部和连接于所述可移动套筒上的活动部。

15、进一步地，所述可移动套筒在其套筒周壁的外侧构造有至少一个致动连接端，所述致动连接端与所述第一驱动装置的活动部相连。

16、根据一种优选实施形式，所述镜头单元包括至少一个用于导引所述可移动套筒的轴向运动的导向机构。所述导向机构可以包括固定于所述固定基座的导杆和设置于所述可移动套筒的导槽或导孔，所述导杆与所述导槽或导孔相匹配，在所述可移动套筒执行轴向运动时，所述导槽或导孔能够在导杆上沿着所述导杆滑移。

17、进一步地，所述可移动套筒在其套筒周壁的外侧构造有至少一个导向连接端，所述连接端构造有所述导槽或导孔。

18、优选，在与致动连接端径向对置的位置设置导向连接端。优选，设置两个径向对置的导向连接端。优选，导杆的延伸走向宜平行于镜头光轴。

19、在此，所述第一驱动装置可以包括步进电机，该步进电机布置在套筒周壁外侧的第三空间中。在此，第三空间(至少在执行伸出运动时和伸出运动之后)与第二空间相通，可视为“容积可变的第一腔”的一部分。所述第一气道可以包括形成于套筒周壁外侧与外壳构件之间的间隙，其通入第三空间。

20、根据一种优选实施形式，所述光学镜头的至少一个镜头部件在侧边设置有至少一个在可移动套筒伸出的状态下用于调节镜头部件或者其镜片轴向位置的第二驱动装置。该第二驱动装置特别是设置在光学镜头周侧用于调焦，例如sma驱动装置或音圈马达。在此，所述第二驱动装置至少部分地容纳于所述第二空间。

21、根据一种优选实施形式，所述镜头单元包括用于限定所述可移动套筒轴向运动行程的上限位止动机构和下限位止动机构，至少所述上限位止动机构至少部分地容纳于所述第二空间。

22、根据一种优选实施形式，所述光学镜头的至少一个镜头部件在侧边形成有至少一个相对于光学镜头的所述上端部径向外突的凸肩，当所述可移动套筒执行所述缩入运动时，所述套筒凸起的自由端能够至少部分地抵靠到该凸肩的上侧，由此推动光学镜头的该镜头部件沿轴向向下运动，直至下限位止动机构起作用。

23、进一步地，所述光学镜头的至少一个镜头部件在侧边设置有至少一个在可移动套筒伸出的状态下用于调节镜头部件或者其镜片轴向位置的第二驱动装置，所述凸肩由所述第二驱动装置的外壳或其一部分构成。或者，所述凸肩构成于所述镜头部件的镜筒上。

24、适宜的是，在所述可移动套筒执行所述缩入运动期间，在所述可移动套筒初始移动一段距离之后，所述套筒凸起的自由端才抵靠到所述凸肩的上侧。该距离可在工作状态被用于调焦，或者说，避免在工作状态调焦时套筒凸起妨碍镜头部件的运动，或者说在工作状态调焦时避免发生凸肩与套筒凸起的碰撞。

25、根据一种具体实施形式，所述光学镜头设计为分体式镜头，其包括至少两个镜头部件，其中所述凸肩形成于第一镜头部件，第二镜头部件设置在第一镜头部件下方，所述弹出机构设置在所述第一镜头部件和所述第二镜头部件之间，当所述可移动套筒执行所述伸出运动时，所述弹出机构使所述第一镜头部件与所述第二镜头部件间发生相离运动，并且使所述凸肩的上侧能够至少部分地抵靠到套筒凸起的自由端，由此推动所述可移动套筒沿轴向向上运动，直至上限位止动机构起作用。

26、进一步地，所述弹出机构包括弹性构件和用于导向支承该弹性构件的支撑杆，所述弹性构件能够通过弹性预力驱动第一镜头部件与第二镜头部件相离运动。弹性构件例如为螺旋弹簧，其可套装于支撑杆上。

27、在此，所述上限位止动机构包括相对于所述第一镜头部件固定的第一止挡元件和相对于所述第二镜头部件固定的第二止挡元件。

28、进一步有益的是，所述上限位止动机构能够至少部分地容纳于所述第二空间。甚至，第二止挡元件在可移动套筒缩入的状态下(对应于待机状态)可以至少部分伸入套筒凸起外侧与套筒周壁内侧之间。

29、在此，所述下限位止动机构包括相对于所述固定基座固定的下止挡元件。据此设置下限位止动机构/下止挡元件，用以保证光学镜头(特别是其第二镜头部件)与感光组件或者与滤光片之间具有适宜的距离，同时防止二者在镜头伸缩运动和/或调焦运动时发生碰撞。

30、进一步地，所述第二镜头部件固定于所述固定基座，所述下止挡元件由该第二镜头部件或其一部分(例如其镜筒)构成。

31、根据一种优选实施形式，所述镜头单元配有可变光圈装置，该可变光圈装置固定在所述光学镜头的上端并容纳于所述第一空间之中。

32、通常，所述感光组件包括承载架、线路板和贴附在所述线路板上的感光芯片，其中，所述镜头单元经由其固定基座安装于所述感光组件的承载架上。

33、有益的是，在透明盖板与光学镜头上端面之间存在第一间隙，在光学镜头的各镜头部件和/或各镜片之间存在第二间隙，在光学镜头下端面与感光组件最顶端构件之间存在第三间隙，其中，至少所述第一间隙和第二间隙可变。

34、进一步地，在摄像模组工作时，使所述可移动套筒以及光学镜头伸出，至少所述第一间隙和第二间隙能够在其各自的最大值与最小值之间受控制地变化，以调节光学镜头的各镜头部件和/或各镜片在光轴方向上相对于感光芯片的距离。以此方式实现摄像模组的调焦。

35、进一步地，所述第三间隙也能够在其最大值与最小值之间受控制地变化，以调节光学镜头的各镜头部件和/或各镜片在光轴方向上相对于感光芯片的距离。以此方式实现摄像模组的调焦。

36、有益的是，在摄像模组不工作时，使所述可移动套筒以及光学镜头缩入，所述第一间隙、第二间隙以及第三间隙能够被减至和保持最小。由此可实现紧凑的收纳结构。在此，所述第二间隙的最小值可以为0。

37、在此，所述感光组件还包括滤光片，该滤光片构成该感光组件的最顶端构件。

38、根据一种优选实施形式，所述感光组件还包括第三驱动装置，至少能够驱动感光芯片在垂直于光轴方向的平面内运动。由此可实现防抖调节ois。第三驱动装置可以为sma驱动装置(发热部件)，在此情况下，由于感光芯片是悬浮(可动)设置，而非直接接触/支承于可传导散热的导热载体，因此，本发明提出的热对流散热措施尤为重要。

39、在本发明的框架下，所述第二气道可以包括自感光芯片顶侧向上延伸的通道或间隙。

40、在本发明的框架下，所述第二气道可以包括自感光芯片底侧经由第三驱动装置外侧和/或内侧向上延伸的通道或间隙。

41、按照本发明的第二方面，提供一种电子设备，其包括如前所述的摄像模组，该电子设备可以是智能手机、平板电脑等便携式设备。

42、按照本发明的第三方面，一种摄像模组的散热方法，该摄像模组具有构造为伸缩镜头的镜头单元，所述散热方法包括：

43、获取摄像模组中发热部件的温度信息；

44、将发热部件温度信息发送至计算单元，该计算单元对所述温度信息进行评估处理并生成控制信号；

45、通过控制器，能够根据相应的控制信号实施散热操作；

46、其中，若计算单元判断：发热部件的温度超过预设的阈值，便生成使控制器实施散热操作的控制信号，所述控制器据此控制驱动装置，以驱动摄像模组的镜头单元执行至少一次伸缩运动。

47、所述发热部件例如为感光芯片和/或步进电机，亦或是摄像模组中其他容易发热的部件。

48、适宜的是，在获取摄像模组中发热部件的温度信息时，可以利用温度传感器实时检测发热部件或其近旁位置的温度。

49、适宜的是，所述控制器可以依据相应的控制信号，使驱动装置驱动镜头单元连续执行多次伸缩运动。

50、在此，所述计算单元生成的控制信号可以确定所述伸缩运动的次数和频率。

51、适宜的是，若计算单元判断：发热部件的温度不超过预设的阈值，则使控制器保持非激活状态或者使控制器关停驱动装置。

52、所述散热方法适用于如上所述的摄像模组，使其保持可正常工作的温度状态。

53、不言而喻，根据本发明第一方面提供的摄像模组的特征和优点同样适用于本发明第二方面提供的电子设备和本发明第三方面提供的用于摄像模组的散热方法。