一种摄像模组、控制方法及移动终端与流程

1.本技术涉及摄像技术领域，尤其涉及一种摄像模组、控制方法及移动终端。


背景技术：

2.随着移动电子设备的普及，应用于移动电子设备的摄像模组也一直处于发展和进步中，摄像模组在诸如医疗、安防、工业生产等诸多领域都得到了广泛的应用。近年来，由于移动通信技术的发展，摄像模组越来越广泛地应用在智能手机、平板等便携终端上，而随着科技的不断进步，同时为满足市场需求，摄像模组的高像素和高帧率要求也越来越高。
3.因此，多倍变焦成为如今摄像模组的必要功能，既要通过镜头的伸缩实现变焦，又要通过在模组内设置音圈马达等驱动元件进行对焦，所以既要设置伸缩结构又要设置对焦模块，增加了摄像模组内部件的复杂度，生产成本和组装难度也相应增加，存在较大的弊端。


技术实现要素：

4.为了减小摄像模组内部件的复杂度，降低生产成本和组装难度，本技术提供了一种摄像模组、控制方法及移动终端，采用如下的技术方案：
5.第一方面，本技术提供一种摄像模组，包括：
6.线路板；
7.镜座，设置于所述线路板上；
8.感光组件，包括感光芯片和滤色片，所述感光芯片设置于所述线路板上，所述滤色片设置于所述镜座上；
9.外壳，设置于所述线路板或镜座上；
10.定子，设置于所述线路板或镜座上，位于所述外壳内，所述定子侧壁的截面为正多边形，所述定子的每一侧壁上均设有压电片，所述压电片与所述线路板相连；
11.转子，设置于所述定子内，所述转子的外壁与所述定子的内壁通过螺纹连接；
12.镜筒，设置于所述转子内；
13.其中，所述外壳内还设置有霍尔元件，所述转子上设置有与所述霍尔元件配合的磁石。
14.可选的，所述定子的截面为正六边形。
15.可选的，所述螺纹采用公制螺纹。
16.可选的，所述压电片与所述定子的侧壁粘接固定。
17.可选的，所述外壳远离线路板的一端向内延伸形成有盖板。
18.可选的，所述外壳、定子以及压电片均设置于所述镜座上。
19.可选的，所述外壳、定子以及压电片均设置于所述线路板上，所述镜座位于所述外壳内。
20.可选的，所述摄像模组的最小高度范围为9-10mm。
21.可选的，所述摄像模组的最大高度范围为14-15mm。
22.第二方面，本技术提供一种第一方面中摄像模组的控制方法，包括：
23.所述控制芯片向所述压电片输入脉冲信号；
24.彼此相间的一组所述压电片沿所述定子的径向伸长，同时剩余部分所述压电片沿所述定子的径向收缩；
25.改变电压方向，所述压电片沿所述定子径向反向运动；
26.重复上述步骤，所述压电片对定子输出间歇的激振力，所述激振力驱动所述转子沿着螺纹螺旋升降；
27.所述霍尔元件与所述磁石相互感应，控制所述转子的位移量；
28.感光面与像面合焦。
29.可选的，所述线路板向压电片输入脉冲信号时，控制每个脉冲循环内高电平和低电平的持续时间。
30.第三方面，本技术提供一种移动终端，包括：
31.主壳体；
32.第一方面中任一项所述的摄像模组，设置于所述主壳体上。
33.可选的，所述镜筒的端面凸出所述主壳体背面的高度为0-5mm。
34.本技术的有益技术效果如下：
35.摄像模组处于非工作状态时，也就是手机、平板等电子设备摄像头未启用状态下，转子和镜筒均缩至外壳内，此时镜筒与感光芯片之间的距离最短，此时整个摄像模组的高度处于最小值，镜筒的端面凸出终端设备壳体的背面的高度最小。
36.当摄像模组开始运行时，也就是开始启用摄像头时，压电片对定子施加间歇的激振力，该激振力驱动转子沿着螺纹螺旋前进。首先，线路板将交流电信号传输至压电片，压电片会沿定子的径向进行往复振动，从而对定子外壁施加激振力；将定子侧壁上所有的压电片分为两组，彼此相间的压电片为一组，在同一时间段内，不同组的压电片上的电压信号相反，因此当施加电压信号时，其中一组压电片沿定子的径向伸长，另一组压电片则沿定子的径向收缩，当压电片的伸长量或收缩量达到最大值时，电压方向改变，两组压电片沿相反方向运动。因此重复上述动作，通过不断改变电压方向来改变压电片的伸缩方向，压电片间歇伸缩驱动定子的内壁动作，每个压电片均激励出一个驻波，所有压电片激励出的驻波叠加，形成围绕定子圆周方向传播的椭圆行波，定子内表面与转子外表面之间产生一相对运动趋势，转子受到来自螺纹接触面的摩擦力，该摩擦力作为驱动力，驱动转子沿着螺纹螺旋升降。
37.上述驱动过程中，从微观上看，是压电片的形变所产生的间歇激振力，驱动定子动作，在定子与转子内壁摩擦力作用下，每振动一次，转子完成一次动作，因此在宏观上就体现为转子的螺旋升降运动，而在光轴方向上，该螺旋升降又体现为转子沿光轴的直线运动，从而达到改变焦距的目的。
38.当转子运动至行程的末尾状态时，在霍尔元件与磁石的感应下，精确控制转子的位移，将转子停留至指定位置，实现精准对焦。
39.本技术中通过将定子设置为具有多个侧壁面的结构，同时在每一侧壁上均固定压电片，通过压电片、定子以及定子与转子的螺纹配合改变焦距，不仅能够减小整个摄像模组
的高度，使整个摄像模组趋于小型化。而且本技术中，定子与转子之间螺纹结构的配合也对转子的升降过程起到有效导向作用，使转子和镜筒沿光轴方向直线运动，无需设置导向机构，相较于传统马达导杆配合等结构，零部件的数量减小，体积得到降低，省去了一系列传动装置，生产成本和组装难度都得到降低。另外，采用压电片驱动，螺纹传动的方式，辅助以霍尔元件与磁石的对焦，定位精度可达到微米级，进一步提高了成像质量。
附图说明
40.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本技术要求保护的范围。
41.图1是本技术实施例给出的摄像模组的一种示意图；
42.图2是本技术实施例给出的摄像模组的另一种示意图；
43.图3是定子、压电片、转子及其位置关系示意图。
44.图中，11、线路板；12、镜座；13、外壳；14、盖板；2、感光组件；21、感光芯片；22、滤色片；3、定子；31、压电片；4、转子；5、镜筒；61、霍尔元件；62、磁石。
具体实施方式
45.在本技术的描述中，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"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"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所述特征。在本技术的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.在本技术的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
47.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并
且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
49.下面结合本技术实施例中的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
50.随着人们对移动电子设备摄像质量的要求越来越高，摄像模组的高度也越来越大，但是现如今智能手机、平板等设备的生产设计趋于轻薄化，因此导致智能手机、平板等设备中，摄像模组内的镜筒往往凸出设备壳体的背面，这样会导致设备使用过程中，其背面无法平稳放置在桌面上，而且受到人为和外界环境因素的影响，设备使用过程中还可能会对镜筒凸出壳体背面的部分造成磕碰和磨损，这些都会大大降低用户的体验感。
51.为了克服上述问题，如今多采用伸缩套筒等方式达到变焦的目的，而一般套筒的运动采用步进电机、音圈马达等结构作为驱动，然后在镜座上设置导杆，对套筒的运动起到导向作用，使套筒沿导杆直线运动；除此之外，还有采用剪叉式连杆升降机构的传动方式，通过连杆的摆动推动套筒动作，同样采用导杆起到辅助导向作用；其它也存在诸如齿轮齿条传动等方式。但是采用上述方式都存在零部件繁多、占用空间大、生产成本高、组装难度大等缺点，亟待改进。
52.另外，在另一些相关的技术中，还存在设置多个群组镜头，采用将镜头群组分体设置并铰接的方式，通过两个镜头群组转动180
°
使光轴重合的方式来转变摄像模组的工作状态，从而降低摄像模组在未启用状态下的总高度，但是采用这种方式，两个群组镜头需要裸露在终端设备的外部，很容易受到损伤，而且转动过程动作幅度较大，容易受到外界环境因素的影响而出现意外，稳定性和安全性较差。
53.参照图1和图2，为本技术实施例公开的一种摄像模组，包括线路板11、镜座12、外壳13、感光组件2、定子3、转子4以及镜筒5。
54.线路板11用于与手机、平板等电子设备的控制系统相连，为感光组件2的安装基板，作为整个摄像模组与电子设备之间电气连接的载体。镜座12固定设置于线路板11上，镜座12的直径不大于线路板11的尺寸。根据镜座12尺寸的不同，外壳13可固定设置于线路板11上，也可固定设置于镜座12上，外壳13为一筒状结构，作为整个摄像模组的外轮廓，对模组内部的部件起到保护作用。
55.感光组件2包括感光芯片21和滤色片22。其中，感光芯片21固定设置于线路板11上，滤色片22固定设置于镜座12上，滤色片22位于感光芯片21的前方，滤色片22和感光芯片21的光轴位于同一直线上，光线穿过滤色片22后投射至感光芯片21上。
56.参照图3，根据镜座12尺寸的不同，定子3可固定设置于线路板11上，也可固定设置于镜座12上。定子3为一筒状结构，位于外壳13内部，定子3的内壁为曲面，且其内壁上设有螺纹结构。需要说明的是，定子3侧壁的截面为正多边形，具体的，正多边形的边数以偶数个为宜。定子3的每一侧壁上均固定有一个压电片31，压电片31为矩形薄片，压电片31的极化方向为其厚度方向，压电片31与线路板11电连接。
57.转子4位于定子3内，转子4也为一筒状结构，转子4的外壁上设置有与定子3适配的外螺纹，转子4与定子3之间通过螺纹连接。定子3与转子4相配合的螺纹面上可涂覆耐磨涂层，降低接触面在长期相对运动中的磨损量。
58.镜筒5固定安装于转子4内，镜筒5内设置有多组叠置的镜片结构，镜筒5的端面封闭有玻璃板，光线由玻璃板进入镜筒5内，依次穿过镜片结构后投射至感光组件2上。
59.还应说明的是，外壳13内还设置有霍尔元件61，根据空间需求，霍尔元件61可固定设置在定子3上、镜座12上或外壳13上，转子4上固定设置有与霍尔元件61配合的磁石62。霍尔元件61与磁石62的配合主要是对转子4的位移进行控制，保证对焦精度。
60.应当理解的是，上述中定子3、转子4、镜筒5的轴线均位于光轴所在直线上。
61.摄像模组处于非工作状态时，也就是手机、平板等电子设备摄像头未启用状态下，转子4和镜筒5均缩至外壳13内，此时镜筒5与感光芯片21之间的距离最短，此时整个摄像模组的高度处于最小值，镜筒5的端面凸出终端设备壳体的背面的高度最小。
62.当摄像模组开始运行时，也就是开始启用摄像头时，压电片31对定子3施加间歇的激振力，该激振力驱动转子4沿着螺纹螺旋前进。具体的，为了更清楚地解释本技术的技术方案，对压电片31的驱动原理作详细介绍，首先，线路板11将交流电信号传输至压电片31，压电片31会沿定子3的径向进行往复振动，从而对定子3外壁施加激振力；将定子3侧壁上所有的压电片31分为两组，彼此相间的压电片31为一组，在同一时间段内，不同组的压电片31上的电压信号相反，因此当施加电压信号时，其中一组压电片31沿定子3的径向伸长，另一组压电片31则沿定子3的径向收缩，当压电片31的伸长量或收缩量达到最大值时，电压方向改变，两组压电片31沿相反方向运动。因此重复上述动作，通过不断改变电压方向来改变压电片31的伸缩方向，压电片31间歇伸缩驱动定子3的内壁动作，每个压电片31均激励出一个驻波，所有压电片31激励出的驻波叠加，形成围绕定子3圆周方向传播的椭圆行波，定子3内表面与转子4外表面之间产生一相对运动趋势，转子4受到来自螺纹接触面的摩擦力，该摩擦力作为驱动力，驱动转子4沿着螺纹螺旋升降。
63.上述驱动过程中，从微观上看，是压电片31的形变所产生的间歇激振力，驱动定子3动作，在定子3与转子4内壁摩擦力作用下，每振动一次，转子4完成一次动作，因此在宏观上就体现为转子4的螺旋升降运动，而在光轴方向上，该螺旋升降又体现为转子4沿光轴的直线运动，从而达到改变焦距的目的。
64.应当理解的是，本技术中，所采用的为多相电源，当压电片31数量为4时为两相电源，数量为6时为三相电源，数量为8时为四相电源。
65.还应理解的是，施加电压信号时，通过改变每个脉冲信号内，高电平或低电平的持续时间，可改变转子4每一次动作移动的距离，也就是转子4旋转的步长，从而控制转子4运动过程的稳定性。
66.当转子4运动至行程的末尾状态时，在霍尔元件61与磁石62的感应下，精确控制转子4的位移，将转子4停留至指定位置，实现精准对焦。
67.同样，可以理解是，摄像模组转变为非工作状态时，镜筒5朝向感光芯片21方向运动，减小镜筒5与感光芯片21之间的距离，将镜筒5缩至终端设备的壳体内。
68.本技术中通过将定子3设置为具有多个侧壁面的结构，同时在每一侧壁上均固定压电片31，通过压电片31、定子3以及定子3与转子4的螺纹配合改变焦距，不仅能够减小整
个摄像模组的高度，使整个摄像模组趋于小型化。而且本技术中，定子3与转子4之间螺纹结构的配合也对转子4的升降过程起到有效导向作用，使转子4和镜筒5沿光轴方向直线运动，无需设置导向机构，相较于传统马达导杆配合等结构，零部件的数量减小，体积得到降低，省去了一系列传动装置，生产成本和组装难度都得到降低，螺纹配合的方式稳定性也更强，不会产生大幅度的振动。另外，采用压电片31驱动，螺纹传动的方式，辅助以霍尔元件61与磁石62的对焦，定位精度可达到微米级，进一步提高了成像质量。
69.需要说明的是，由于每相邻的两个压电片31的运动方向在同一时间段内须是相反的，这样当定子3的侧壁为偶数个时，恰好相邻压电片31均可满足上述要求。所以定子3的侧壁数量优选为偶数个，也即定子3侧壁的截面为正六边形、八边形等结构。当然，理论上，根据微积分原理，当定子侧壁的个数足够多时，数量为奇数也不会对整体造成太大影响，同样可以实现转子4的动作。
70.可选的，本技术实施例中压电片31与定子3的侧壁采用粘接固定的方式，组装过程简单，而且能够简化结构。需要说明的是，电压信号接入时，压电片31的外表面为正极，内表面为负极。
71.可选的，本技术实施例中定子3与转子4相连接的螺纹采用公制螺纹，螺纹的牙型为三角形，螺纹为细密螺纹，由于细密螺纹的升角很小，所以可以近似认为定子3内螺纹接触斜面为水平面，在接触截面倾角较小的情况下可以增加精度。
72.参照图3，作为本技术实施例一种可选的技术方案，定子3侧壁的截面设置为正六边形，对应的，定子3共具有六个侧壁，压电片31一一对应粘贴于定子3的侧壁上。
73.由于压电片31的数量为六个，此时，应采用三相电源，三相电源的三相端按顺序依次连接于每组压电片31的正极，零线端连接于每个压电片31的负极。应当理解的是，若转子4为金属导电材料时，压电片31的负极直接与转子4短接，也就是零线端可直接与转子4相连。定子3侧壁的截面设置为正六边形，其外形类似于螺母结构，在能够实现驱动功能的前提下，相较于正八边形、正十边形等结构，制造加工的难度较小；而采用正四边形，由于力的作用点较少，因此产生的力矩较小，综合考虑，本技术中采用正六边形的形式。
74.参照图1，作为本技术实施例一种可选的技术方案，镜座12的直径等于线路板11的直径，外壳13、定子3和压电片31均连接于镜座12上。需要说明的是，定子3与外壳13之间预留有供压电片31伸缩的空间，而且此时镜座12与镜筒5之间预留有间隙，压电片31可通过导线与线路板11导通，具体的，压电片31的外侧表面上设置有导电端子，导线连接于导电端子与线路板之间。导线由压电片31汇聚至线路板11，从而减少了由于导线分散而产生的避让空间，提高了整体结构的紧凑性。
75.参照图2，在本技术另一种可能的实现方式中，还可将外壳13、定子3和压电片31均与线路板11直接相连，此时外壳13的直径等于线路板11的直径，镜座12的直径小于线路板11的直径，镜座12位于转子4的内侧。同样的，定子3的侧壁与外壳13之间应预留供压电片31伸缩的空间。在这种情况下，压电片31可以直接与线路板11导通，无需设置导线，因此省去了由于导线的设置所产生的避让空间，使结构更为紧凑。
76.同时，采用上述方式时，由于外壳13、压电片31以及定子3均设置在镜座12的外侧，使镜筒5及内部镜片群组的尺寸大于感光芯片21的尺寸，在体积相同的情况下，有利于大光圈模组的结构设计。
77.参照图1，可选的，外壳13内壁远离线路板11的一端向内延伸形成有呈环形的盖板14。盖板14覆盖转子4，能够对转子4的行程起到限位作用，同时也对转子4起到保护作用。可选的，可在盖板14朝向感光芯片21的一侧表面上，或转子4朝向盖板14的一侧端面上设置接触开关等传感器，当转子4与盖板14之间达到感应距离时，传感器将信号反馈至控制系统，控制系统发出指令，压电片31停止动作。
78.作为本技术一些可选的技术方案，整个摄像模组的最小高度范围为9-10mm，以控制其在未启用状态下凸出手机等终端设备壳体背面的高度，保证其轻薄度，提高整个终端设备的美观度。
79.作为本技术一些可选的技术方案，整个摄像模组的最大高度范围为14-15mm。考虑到镜筒5自重、镜筒5升降时间等因素，在实现调焦功能的前提下，将镜筒5控制在一定高度范围内，有利于提高整体结构的稳定性以及提升用户的体验感。
80.本技术实施例还公开了一种上述任一实施例中的摄像模组的控制方法，包括以下步骤：
81.s101：导通压电片31和线路板11，线路板11上的控制芯片向压电片31输入脉冲信号。
82.s102：彼此相间的一组压电片31沿定子3的径向伸长，同时剩余部分压电片31沿定子3的径向收缩。
83.应当理解的是，步骤s102中，将定子3侧壁上所有的压电片31分为两组，每一组中的压电片31均不相邻。
84.s103：改变电压方向，压电片31沿定子3径向反向运动，即原来作伸长动作的压电片31反向收缩，原来作收缩动作的压电片31反向伸长。
85.s104：重复步骤s102和步骤s103，两组压电片31均沿定子3的径向往复振动，对定子3输出间歇的激振力，激振力驱动转子4沿着螺纹螺旋升降。
86.由于两组压电片31的振动存在相位差，其中一组伸长时，另一组收缩，因此压电片31对定子3输出间歇的激振力，在该激振力的作用下，转子4外壁的螺纹与定子3内壁的螺纹之间产生摩擦力，从而在微观上体现为定子3驱动转子4沿螺纹一步步动作，在宏观上则体现为转子4沿着螺纹螺旋升降。
87.s105：霍尔元件61与磁石62相互感应，控制转子4的位移量，进行精准对焦。
88.受到产品精度以及惯性力的影响，步骤s104中，定子3驱动转子4运动至行程的末尾段时，转子4难以精准停靠在设定位置，通过霍尔元件61和磁石62的配合，对转子4进行精准定位，确保对焦的精准度。
89.s106：感光面与像面合焦，完成成像过程。
90.可选的，步骤s101中，可通过改变每个脉冲信号内高电平和低电平的持续时间，进而改变转子4的步长，即转子4每一次动作运动的距离。
91.本技术实施例还公开了一种移动终端，包括主壳体以及上述任一实施例中的摄像模组。应当理解的是，本技术中所述的移动终端包括但不限于手机、平板电脑、相机、电子阅读器、医疗器械等可用到摄像功能的电子设备。
92.摄像模组安装于主壳体内，主壳体的背面开设有供镜筒5穿过的通孔，镜筒5能够穿过通孔进行取景。当摄像模组处于未启用状态时，镜筒5端面与主壳体背面之间的距离最
短，当定子3驱动转子4动作时，镜筒5沿通孔向外伸出，凸出主壳体的背面。
93.通过镜筒5的升降改变整个移动终端的外观形态，进而降低摄像模组在未启用状态下的高度，使得移动终端主壳体的背面能够平稳放置于桌面上，移动终端在正面朝向的状态下，用户可时刻关注通讯信息，提升用户的体验感。
94.可选的，对于移动终端的整体尺寸上，应保证摄像模组在未启用状态下，也即摄像模组处于最小高度状态时，镜筒5的端面凸出主壳体背面的高度为0-5mm。
95.理想状态下，镜筒5的端面与主壳体的背面处于同一平面内为最佳效果，但考虑到实际生产加工中的诸多因素，应综合把握主壳体的厚度与摄像模组的总高度，镜筒5可稍凸出主壳体的背面，但以凸出的高度尽可能小为原则。
96.以上对本技术实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想。因此，本领域技术人员依据本技术的思想，基于本技术的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本技术保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。