虹膜扫描相机模块及包括其的便携式电子装置的制作方法

技术领域

下面的描述涉及一种虹膜扫描相机模块及包括该虹膜扫描相机模块的便携式电子装置。

背景技术：

通常，诸如移动电话、智能电话以及个人数字助理(PDA)的便携式电子装置配备有作为标准组件的用于捕获图像的相机模块。近来，已使用用于虹膜识别的相机模块作为在便携式电子装置中的用户认证的手段。通常，红外光用于虹膜识别成像，而可见光用于普通成像。因而，为了执行普通成像和虹膜识别成像两者，便携式电子装置除了配备有用于普通成像的相机模块以外还配备有用于虹膜识别成像的相机模块。结果，便携式电子装置中由相机模块占据的空间量增大。

技术实现要素：

提供本实用新型内容以通过简化形式介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的选择的构思。本实用新型内容既不意在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

为了解决便携式电子装置中由相机模块占据的空间量增大的问题，本实用新型提供了一种可减小便携式电子装置中由相机模块所占据的空间的虹膜扫描相机模块。

在一个总体方面，一种虹膜扫描相机模块包括：壳体，具有内部空间；第一镜头模块和第二镜头模块，设置在所述内部空间中；以及图像传感器，被构造成将通过所述第一镜头模块和所述第二镜头模块的光转换为图像。所述图像传感器包括具有彩色像素阵列的区域和具有黑白像素阵列的另一区域。所述彩色像素阵列在所述第一镜头模块的光轴方向上排列，所述黑白像素阵列在所述第二镜头模块的光轴方向上排列。所述第一镜头模块的光轴与所述第二镜头模块的光轴平行。

所述虹膜扫描相机模块的所述第二镜头模块可被构造为虹膜识别相机模块。在所述虹膜扫描相机模块中，所述第二镜头模块的光轴可与所述黑白像素阵列的中心对准。所述壳体可具有设置在所述图像传感器与所述第一镜头模块和所述第二镜头模块之间的光学滤光器。

所述虹膜扫描相机模块的所述光学滤光器可包括红外阻截滤光器区域和红外通过滤光器区域。所述红外阻截滤光器区域可与所述图像传感器的所述彩色像素阵列对准，所述红外通过滤光器区域可与所述图像传感器的所述黑白像素阵列对准。所述虹膜扫描相机模块的所述光学滤光器使红外光和可见光两者通过。

所述虹膜扫描相机模块的所述第一镜头模块可具有至少两个透镜堆叠的结构。所述第一镜头模块的堆叠的透镜的数量可等于或大于所述第二镜头模块的堆叠的透镜的数量。设置在所述第一镜头模块和所述第二镜头模块中的堆叠的透镜可彼此一体化或彼此分开。

所述第一镜头模块的有效面积的直径可与所述第二镜头模块的有效面积的直径相同。所述第一镜头模块的有效面积的直径可与所述第二镜头模块的有效面积的直径不同。

所述虹膜扫描相机模块还可包括：镜头保持件，设置在所述内部空间中，其中，所述第一镜头模块和所述第二镜头模块设置在所述镜头保持件的内部。

所述虹膜扫描相机模块还可包括印刷电路板，所述图像传感器被固定到所述印刷电路板并且被构造成存储图像。

在另一总体方面，一种虹膜扫描相机模块包括：壳体，具有内部空间；第一镜头模块和第二镜头模块，设置所述内部空间中；光学滤光器，在所述壳体中设置在图像传感器与所述第一镜头模块和所述第二镜头模块之间；以及图像传感器，被构造成将通过所述第一镜头模块和所述第二镜头模块的光转换为图像。所述光学滤光器被划分为红外阻截滤光器区域和红外通过滤光器区域。所述红外阻截滤光器在所述第一镜头模块的光轴方向上排列，所述红外通过滤光器在所述第二镜头模块的光轴方向上排列。所述第一镜头模块的光轴与所述第二镜头模块的光轴平行。

所述虹膜扫描相机模块的图像传感器可包括彩色像素阵列。

所述虹膜扫描相机模块还可包括：镜头保持件，设置在所述内部空间中，其中，所述第一镜头模块和所述第二镜头模块设置在所述镜头保持件的内部。

所述虹膜扫描相机模块还可包括印刷电路板，所述图像传感器被固定到所述印刷电路板并且被构造成存储图像。

一种便携式电子装置可包括：主体，所述主体中安装有根据前述总体方面中任意方面所述的虹膜扫描相机模块。所述便携式电子装置的所述主体具有被构造成发射红外光的红外光源。

根据本实用新型的虹膜扫描相机模块，可减小安装有相机模块的便携式电子装置的尺寸以及可减小便携式电子装置中由相机模块所占据的空间。

通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。

附图说明

图1是根据示例的具有相机模块的便携式电子装置的透视图。

图2是根据示例的相机模块的截面图。

图3A至图3C是在根据示例的相机模块中使用的双镜头的平面图。

图4是在根据另一示例的相机模块中使用的双镜头模块的平面图。

图5至图8是根据示例的光学滤光器和图像传感器的组合的示图。

图9是根据示例的双镜头模块的参照图。

在所有的附图和具体实施方式中，相同的标号在适用的情况下指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明或方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/ 或系统的全面理解。然而，在理解本公开之后，这里所描述的方法、设备和/ 或系统的各种变换、修改及等同物将是显而易见的。这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，在理解本公开之后可做出将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略众所周知的功能和构造的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，提供了这里所描述的示例，以使本公开将是彻底的和完整的，并且将在理解本申请之后传达本公开的全部范围。

在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的其他元件或层。相比之下，当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件或层。如在此使用的，术语“和/ 或”包括相关所列项中的任何一个或者更多个中的任何以及全部组合。

除非上下文中另外清楚地指明，否则单数也意于包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或增加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于生产技术和/或公差，可发生附图中所示出的形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中示出的特定的形状，而是包括制造过程中发生的形状的变化。

接着，将参照附图进一步详细描述示例。示例提供一种可以使用单个相机模块执行普通成像和虹膜识别成像两者的虹膜扫描相机模块。

图1是根据示例的便携式电子装置1的透视图。参照图1，根据示例的便携式电子装置1具有安装在其内部的相机模块1000。便携式电子装置1的示例包括移动通信终端、智能电话和/或平板个人电脑(PC)。

如图1所示，相机模块1000安装在便携式电子装置1中，用于使对象成像。在该示例中，相机模块1000包括虹膜识别相机模块和普通相机模块。因此，根据示例的便携式电子装置1具有用于虹膜识别相机模块的红外光源 1005。红外光源1005可以是发光二极管(LED)光源。此外，相机模块1000 可具有诸如自动调焦(以下称为“AF”)、变焦和光学防抖(以下称为“OIS”) 的功能。

如以下将描述的，根据示例的相机模块1000具有第一镜头模块210和第二镜头模块220，如此第一镜头模块210和第二镜头模块220分别具有第一光轴Z1和第二光轴Z2。第一镜头模块210是用于普通成像的相机镜头模块，第二镜头模块220是用于虹膜识别成像的相机镜头模块。

相应地，第一镜头模块210的堆叠的透镜的数量和第二镜头模块220的堆叠的透镜的数量彼此不同，用于虹膜识别的第二镜头模块220的堆叠的透镜的数量通常少于第一镜头模块210的堆叠的透镜的数量。在该示例中，在相机模块1000的结构中，第一镜头模块210和第二镜头模块220具有相同数量的堆叠的透镜，如此第二镜头模块220中设置有不具有光学性能的透镜，由此减小了透镜生产成本。

根据该示例的相机模块1000具有AF或变焦功能，并且取决于是否使用第一镜头模块210或第二镜头模块220而按照不同的方式控制AF或变焦功能。

图2是根据示例的相机模块1000的截面图。参照图2，相机模块1000 包括壳体100、设置在壳体100内部的镜头保持件200、设置在镜头保持件 200内部的第一镜头模块210和第二镜头模块220。相机模块1000还包括图像传感器模块300，图像传感器模块300将通过第一镜头模块210和第二镜头模块220入射的光转换为电信号。壳体100具有覆盖在其上部上的外壳110。

镜头保持件200具有中空形状以将多个透镜容纳在其中，透镜沿其光轴安装在镜头保持件200上。透镜可直接设置在镜头保持件200中，或可提供单独的透镜镜筒(未示出)，于是单独的透镜镜筒在内部堆叠有透镜的状态下设置在镜头保持件200中。

根据该示例的镜头具有包括第一镜头模块210和第二镜头模块220的双镜头结构。换句话说，透镜顺序地堆叠在单个镜头保持件200的内部，并且可以是双透镜，该双透镜分别具有第一镜头模块210的光轴Z1和第二镜头模块220的光轴Z2，如此具有两个光学系统。

如图9所示，为了使相机模块1000作为普通相机模块执行成像和作为红膜识别相机模块执行成像，图像传感器10被划分为用于普通相机模块的图像传感器11和用于红膜识别相机模块的图像传感器13。用于普通相机模块的图像传感器11和用于红膜识别相机模块的图像传感器13分别具有几何中心。

这里，图像传感器10沿一个方向纵向地延伸，并且被划分为用于普通相机模块的图像传感器11和用于红膜识别相机模块的图像传感器13，以供使用。用于普通相机模块的图像传感器11和用于红膜识别相机模块的图像传感器13中的每一者的几何中心偏离镜头20的几何中心，导致捕获图像的质量降低。例如，如图9所示，镜头20的中心21与用于红膜识别相机模块的图像传感器13的中心15可彼此偏离。

因此，使用一种与用于普通相机模块的图像传感器11的中心21和用于红膜识别相机模块的图像传感器13的中心15中的每一者对准的单独光学系统。如图3A至图3C以及图4所示，该示例使用近似‘8’形状透镜，以提供第一光轴Z1和第二光轴Z2。第一光轴Z1和第二光轴Z2彼此平行。

参照图3A至图3C以及图4，将描述根据示例的双镜头。双镜头包括第一镜头模块210和第二镜头模块220。第一镜头模块210用于普通成像，第二镜头模块220用于虹膜识别成像。

第一镜头模块210具有堆叠在其中的多个第一透镜211，第二镜头模块 220具有堆叠在其中的多个第二透镜221。虽然第一透镜211和第二透镜221 基本上具有圆形形状，但是其他形状也是可行的。第一透镜211和第二透镜 221之间的接触部分按照直线形式设置，以使第一透镜211和第二透镜221 容易彼此一体化或容易彼此平行地相邻。因此，包括第一透镜211和第二透镜221的双透镜可以为如图3A至图3C以及图4所示的‘8’形状。第一透镜211和第二透镜221被制造为彼此一体化，或被单独地制造，以彼此接合或可操作地彼此连接。

如图3A至图3C所示，第二镜头模块220覆盖用于虹膜识别成像的虹膜识别相机模块所用的所有的图像传感器332。用于普通成像的第一镜头模块 210的有效面积与第二镜头模块220的有效面积近似相同。

在图3A的情况下，第一透镜211和第二透镜221的有效面积的直径彼此近似相同。第一透镜211和第二透镜221在其之间具有向内凹的区域。所述向内凹的区域具有沿与第一光轴Z1或第二光轴Z2垂直的方向延伸的线性形状。

在图3B的情况下，第一透镜211和第二透镜221的有效面积的直径彼此近似相同。第一透镜211和第二透镜221从第一透镜211和第二透镜221 的最外侧沿与第一光轴Z1或第二光轴Z2垂直的方向延伸，从而在第一透镜 211和第二透镜221之间不形成向内凹的区域。

在图3C的情况下，第一透镜211和第二透镜221的有效面积的直径彼此近似相同。第一透镜211和第二透镜221在其之间具有向内凹的区域。所述向内凹的区域不具有沿与第一光轴Z1或第二光轴Z2垂直的方向延伸的直线，第一透镜211和第二透镜221的圆形部分彼此接触。

如图4所示，用于普通成像的普通相机模块所用的图像传感器331的整体被第一镜头模块210覆盖。用于虹膜识别成像的虹膜识别相机模块的图像传感器332的整体被第二镜头模块220覆盖。因此，在该示例中，第一透镜 211和第二透镜221的有效面积的直径彼此不同。

镜头保持件200被容纳在壳体100中，并且在壳体100的内部可运动，从而执行AF、变焦和OIS功能。在示例中，壳体100具有敞开的上部和敞开的下部，并且将镜头保持件200容纳在其内部空间中。镜头保持件200在壳体100中沿第一镜头模块210和第二镜头模块220的光轴方向可运动，以进行调焦。壳体100具有设置在其下方的图像传感器模块300。

图像传感器模块300被设置为将入射在镜头保持件200中的光转换为电信号的装置。图像传感器模块300包括光学滤光器310、图像传感器330和印刷电路板(PCB)350。光学滤光器310执行红外阻截功能和红外通过功能两者。在示例中，光学滤光器310的一部分从入射在镜头保持件200中的光滤除红外光，光学滤光器310的剩余部分使入射在镜头保持件200中的光中的红外光通过。

光学滤光器310设置在壳体100中，从而设置在镜头保持件200和图像传感器330之间。此外，当光学滤光器310设置在镜头保持件200和图像传感器330之间时，光学滤光器310可被固定到另一构件，而不是壳体100。图像传感器330将入射在镜头保持件200中的光转换为电信号。此外，图像传感器330使用入射在镜头保持件200中的光的一部分来生成图像，并且使用所述光的剩余部分来识别用户的虹膜中的一者或两者。图像传感器330被固定到PCB 350并且使用接线(wire bonding)电连接到PCB 350。

根据示例的相机模块使用单个相机模块执行普通成像和虹膜识别成像两者。在示例中，光学滤光器310的一部分从通过镜头保持件200的光滤除红外光。因而，图像传感器330的与光学滤光器310的所述部分对应的部分使用已滤除红外光的光来生成图像并且存储生成的图像。此外，光学滤光器310 的剩余部分使来自通过镜头保持件200的光中的红外光通过。因此，图像传感器330的与光学滤光器310的该剩余部分对应的部分使用红外光识别用户的虹膜中的一者或两者。结果，根据示例的相机模块使用单个相机模块执行普通成像和虹膜识别成像两者，由此能够进行双模式成像，而无需在便携式电子装置中安装用于普通成像的相机模块和用于虹膜识别的单独的相机模块。

图5是根据第一示例的图像传感器模块300的示意透视图。参照图5，图像传感器模块300包括光学滤光器310、图像传感器330和PCB 350。图像传感器模块300包括均被划分为两个区域的光学滤光器310和图像传感器 330。

光学滤光器310包括第一区域311和第二区域313。在示例中，第一区域311是阻截红外光的红外阻截滤光器区域，第二区域313是使红外光通过的红外通过滤光器区域。如图2所示，第一区域311设置在与第一镜头模块 210的位置近似一致的位置中。第二区域313设置在与第二镜头模块220的位置近似一致的位置中。第一区域311的中心与第一镜头模块210的第一光轴Z1近似一致。第二区域313的中心与第二镜头模块220的第二光轴Z2近似一致。

此外，图像传感器330包括多个像素阵列。在示例中，图像传感器330 包括第一像素阵列333和第二像素阵列334。第一像素阵列333和第二像素阵列334中的一者为彩色像素阵列，另一者为黑白像素阵列。彩色像素阵列设置为呈红绿蓝形式的RGB格式。在第一示例中，第一像素阵列333包括彩色像素阵列，第二像素阵列334包括黑白像素阵列。

这里，如图2所示，第一像素阵列333设置在第一镜头模块210与第一像素阵列333近似一致的位置中。第二像素阵列334设置在第二镜头模块220 与第二像素阵列334近似一致的位置中。第一像素阵列333的中心与第一镜头模块210的第一光轴Z1近似一致。第二像素阵列334的中心与第二镜头模块220的第二光轴Z2近似一致。因而，第一像素阵列333使用可见光执行普通成像，第二像素阵列334使用红外光执行虹膜识别成像。结果，图像传感器模块300执行普通成像和虹膜识别成像两者。

图6是根据第二示例的图像传感器模块400的示意透视图。参照图6，根据第二示例的图像传感器模块400包括光学滤光器410、图像传感器430 和PCB 450。图像传感器模块400包括以与图像传感器模块300相同的方式被划分为两个区域的光学滤光器410。因而，将省略对光学滤光器410的详细描述。

图像传感器430仅具有没有被划分的单个像素阵列。在示例中，图像传感器430的像素阵列为彩色像素阵列。在图像传感器模块400中，图像传感器430通过单个像素阵列(即，彩色像素阵列)使用可见光执行普通成像和使用红外光执行虹膜识别成像两者。

图7是根据第三示例的图像传感器模块500的示意透视图。参照图7，根据第三示例的图像传感器模块500包括光学滤光器510、图像传感器530 和PCB 550。图像传感器模块500包括以与图像传感器模块300相同的方式被划分为两个区域的图像传感器530。

图像传感器530包括多个像素阵列。在示例中，图像传感器530包括第一像素阵列531和第二像素阵列533。图像传感器530的详细构造与图像传感器模块300的构造相同，因而将省略对图像传感器530的详细描述。这里，与根据第一示例的光学滤光器310不同，光学滤光器510为使通过镜头保持件200的光中的可见光和红外光两者通过的双带通滤光器。

因而，图像传感器模块500允许光学滤光器510使可见光和红外光两者通过，以使图像传感器530的第一像素阵列531使用可见光执行普通成像，并且使图像传感器530的第二像素阵列533使用红外光执行虹膜识别成像。结果，根据第三示例的图像传感器模块500执行普通成像和虹膜识别成像两者。

图8是根据第四示例的图像传感器模块600的示意透视图。参照图8，图像传感器模块600包括光学滤光器610、图像传感器630和PCB 650。与光学滤光器310不同，光学滤光器610为使通过镜头保持件200的光中的可见光和红外光两者通过的双带通滤光器。

与上述图像传感器530不同，图像传感器630仅具有单个像素阵列。在示例中，图像传感器630的像素阵列为彩色像素阵列。因而，图像传感器模块600允许光学滤光器610使可见光和红外光两者通过。结果，图像传感器 630通过单个像素阵列(即，彩色像素阵列)使用可见光执行普通成像和使用红外光执行虹膜识别成像两者。

根据上述示例，根据示例的图像传感器模块及包括该图像传感器模块的相机模块使用单个相机模块执行普通成像和虹膜识别成像两者。因而，减小了安装有相机模块的便携式电子装置的尺寸。

如上所述，根据示例，虹膜扫描相机模块可使用单个相机模块执行普通成像和虹膜识别成像两者。因而，可减小便携式电子装置中由相机模块所占据的空间。

虽然本公开包括具体示例，但在理解本申请之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可对这些示例作出形式和细节上的各种改变。这里所描述的示例将被理解为仅是描述性的含义，而非出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被理解为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。

如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合和 /或通过其他组件或它们的等同物替换或增补所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式来限定，而由权利要求及其等同物来限定，并且在权利要求及其等同物的范围之内的全部变型将被理解为包含于本公开中。