用于弹出式相机的系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于便携式电子设备的相机模块。所述相机模块包括可移动的镜筒，其包括将一个或多个透镜元件限定于光轴同轴保持的物镜组件。所述相机模块包括可缩回盖窗。所述镜筒设有操作状态和收缩状态，且所述盖窗有对应的延伸和缩回位置。所述相机还包括设有驱动电机的致动器；一个弹出组件，该弹出组件由所述致动器致动。所述弹出组件包括驱动凸轮，该驱动凸轮被设置成由所述致动器旋转驱动，用于接收所述镜筒的支架和用于在镜筒处于操作状态时对物镜组件的视场成像的图像传感器。器。器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于弹出式相机的系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求下述美国临时专利申请的优先权：2021年3月11日提交的63/159,660、2021年8月9日提交的63/230,972、2021年11月5日提交的63/276,072、2021年11月17日提交的63/280,244、2021年11月18日提交的63/280,732、2021年12月2日提交的63/285,144和2022年1月11日提交的63/298,335，所有这些申请的全部内容通过引用结合于本申请中。


[0003]本申请一般涉及数码相机领域。更具体地，本申请涉及具有弹出组件的数码相机。

技术介绍

[0004]智能手机和平板电脑的相机模块通常需要有较低的厚度(纤薄)，以便收入这些设备的外壳内。“纤薄度”的衡量在本领域中通常用术语“总运动长度”或者TTL(镜头总长)来指代。如图1
‑
A所示，TTL通常定义成最外面的透镜到相机模块的图像传感器的距离。
[0005]加强相机性能的方法尤其可以包括增大图像传感器的尺寸。更大的图像传感器的好处包括：低光条件下的性能提高，更好的分辨率和更高的色彩逼真度。然而，增大图像传感器的尺寸需要增加模块的TTL，以保持相似的视场(Field of View,FOV)。实际上，如图1B所示，对于对角线长度为S的矩形的图像传感器来说，图像传感器的尺寸、视场(FOV)和有效聚焦长度(effective focal length,EFL)之间通过如下关系式关联：
[0006][0007]因此，为了不减少FOV并增加图像传感器对角线长度S，需要增加EFL。由于EFL<TTL，因此增加EFL意味着增加TTL。但增加TTL的需要与前面提到的小厚度需求冲突，这代表了一个技术挑战。
[0008]解决这个挑战的标准技术包括具有弹出组件的相机模块，该组件用于使相机模块在收缩状态(在该状态下相机模块未运转)和伸展状态(在该状态下相机模块运转)之间切换。这种技术的示例例如在共有国际专利公开号WO2021/059097中有所公开。这种弹出式技术可使相机仅在使用时增加TTL，并且在相机不使用时减小TTL。显然只有在相机非运转时(例如当智能手机在口袋里时)才对纤薄度有要求。因此，将模块设计成可根据需要进行伸展和收缩兼顾了相互冲突的需求。

技术实现思路

[0009]根据本申请主题的第一方面，提供了一种用于便携式电子设备的相机模块，该相机模块包括：镜筒，其包括将限定光轴的一个或多个透镜元件同轴保持的物镜组件，镜筒被设置成在操作状态和收缩状态之间轴向移动；盖窗，其布置在镜筒上方并配置成可在缩回位置和伸展位置之间轴向移动；致动器，包括驱动电机；可由致动器致动的盖窗弹出组件，该弹出组件包括设置成由驱动电机旋转驱动的驱动凸轮，该驱动凸轮与盖窗连接，使得驱
动凸轮的旋转带动覆盖窗在缩回位置和伸展位置之间轴向移动；支架，其设置成(任选地同心地)容纳镜筒；镜筒弹出组件，其被设置成使镜筒从收缩状态轴向移动到操作状态；以及图像传感器，其被设置成当镜筒处于操作状态时对物镜组件的视场成像。
[0010]除非另有说明，本说明书中提及的所有致动器都是弹出致动器，该弹出致动器用于弹出照相机透镜、镜筒或其他相机部件。
[0011]除了上述特征之外，与本申请主题这个方面相关的相机模块可选地可以以任何技术上可能的组合或排列包括以下特征(i)至(xlv)中的一个或多个：
[0012]i.盖窗被设置成当镜筒处于操作状态，且当盖窗弹出组件控制盖窗从伸展位置移动到缩回位置时，将镜筒推到收缩状态；
[0013]ii.后壳体，被设置成用于容纳相机模块，以及前壳体，被设置成将驱动凸轮轴向地保持在后壳体上同时允许驱动凸轮旋转；
[0014]iii.连接在前壳体和驱动凸轮之间的前滚珠轴承，和/或连接在驱动凸轮和后壳体之间的后滚珠轴承；
[0015]iv.筒弹出组件和盖窗弹出组件是互相配合的；
[0016]v.保护密封件，被设置成保持相机模块的气密性；
[0017]vi.一个或多个静态透镜元件，被布置为相对于后壳体静止；
[0018]vii.致动器由蜗杆和蜗轮组成，蜗杆被设置成由驱动电机提供动力，蜗轮与蜗杆和驱动凸轮连接，使得蜗杆的旋转带动驱动凸轮旋转；
[0019]viii.支架与驱动凸轮连接，使得驱动凸轮的旋转带动支架轴向移动，并且盖窗与支架固定连接，使得支架的轴向移动带动盖窗在缩回位置和伸展位置之间移动；
[0020]ix.支架与驱动凸轮连接，以形成螺旋凸轮机构，并且镜筒弹出组件包括镜筒和支架之间的固定连接，使得驱动凸轮的旋转带动支架使镜筒在收缩状态和操作状态之间移动；
[0021]x.驱动凸轮和蜗轮摩擦连接，所述连接被设置成当大于预定阈值的压缩力施加在支架上时，该摩擦连接将被克服；
[0022]xi.驱动凸轮中的至少一个凸轮螺旋槽被设置成与支架中的至少一个支架螺旋槽配合使用，以便将至少一个对应的轴承滚珠围住，所述轴承滚珠能够将运动从驱动凸轮传递到支架。
[0023]xii.支架包括支架筒，以及形成在支架筒的外表面上的至少一个支架螺旋槽；
[0024]xiii.驱动凸轮包括向外与支架筒同心的凸轮筒，并且至少一个凸轮螺旋槽形成在凸轮筒的内表面上；
[0025]xiv.后壳体包括一个或多个壳体轴向凹槽，所述凹槽被设置成与支架中的一个或多个支架轴向凹槽配合，以便将至少一个或多个对应的定位轴承滚珠围住，所述定位轴承滚珠能够保持支架相对于后壳体的同心度。
[0026]xv.支架包括支架筒，以及一个或多个轴向凹槽形成在支架筒的内表面上；
[0027]xvi.后壳体包括中心筒，以及一个或多个壳体轴向凹槽形成在中心筒的外表面上；
[0028]xvii.相机模块包括预载弹簧，预载弹簧被设置成使支架偏置，以防止反冲；
[0029]xviii.支架包括支架筒，并且驱动凸轮包括向外与支架筒同心的凸轮筒，一个或
多个应急销，该应急销从支架筒径向向外突出并且与凸轮筒中的相应的一个或多个应急螺旋槽配合，使得仅当大于预定阈值的压缩力沿轴向施加在支架上时，一个或多个应急销与一个或多个应急螺旋槽接合；
[0030]xix.相机模块包括后壳体，后壳体被设置为用于容纳相机模块，并且驱动凸轮包括至少一个径向销，径向销通过突出穿过支架中的至少一个相应的螺旋槽来与支架接合，从而当驱动凸轮旋转时使支架能够轴向移动，至少一个销还突出穿过后壳体中至少一个相应的轴向凹槽以保持支架相对于壳体的同心度；
[0031]xx.致动器还包括蜗杆，所述蜗杆被设置成由驱动电机提供动力；蜗轮，所述蜗轮与蜗杆和驱动凸轮连接，使得蜗杆的旋转带动驱动凸轮旋转，其中蜗轮与驱动凸轮一体成型；
[0032]xxi.支架是通过弹簧加载的，以防止反冲并吸收机械震动；
[0033]xxii.在机械震动的情况下，弹簧还使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于便携式电子设备的相机模块，其特征在于，所述相机模块包括：镜筒，所述镜筒包括将限定光轴的一个或多个透镜元件同轴保持的物镜组件，所述镜筒被设置成在操作状态和收缩状态之间可轴向移动；盖窗，布置在所述镜筒上方并设置成在缩回位置和伸展位置之间可轴向移动；包括驱动电机的致动器；可由所述致动器致动的盖窗弹出组件，所述弹出组件包括驱动凸轮，所述驱动凸轮被设置成由所述驱动电机旋转驱动，所述驱动凸轮与所述盖窗连接以使得所述驱动凸轮的旋转带动所述盖窗在所述缩回位置和所述伸展位置之间轴向移动；支架，被设置成用于收纳所述镜筒；镜筒弹出组件，被设置成使所述镜筒从所述收缩状态轴向移动到所述操作状态；以及图像传感器，被设置成当所述镜筒处于所述操作状态时对所述物镜组件的视场成像。2.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，所述盖窗被设置成：当所述镜筒处于所述操作状态且所述盖窗弹出组件控制所述盖窗从所述伸展位置移动到所述缩回位置时，所述盖窗将镜筒推到收缩状态。3.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，还包括后壳体，所述后壳体被设置成容纳相机模块；以及前壳体，所述前壳体被设置成将所述驱动凸轮轴向保持在所述后壳体上同时能使得所述驱动凸轮旋转。4.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，所述镜筒弹出组件和所述盖窗弹出组件相互协同。5.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，还包括保护密封件，所述保护密封件被设置成保持所述相机模块的气密性。6.如权利要求3所述的相机模块，其特征在于，还包括在所述前壳体和所述驱动凸轮之间的前滚珠轴承连接件，和/或在所述驱动凸轮和所述后壳体之间的后滚珠轴承。7.如权利要求3所述的相机模块，其特征在于，还包括一个或多个静态透镜元件，所述静态透镜元件被设置成相对于所述后壳体静止。8.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，所述致动器还包括：蜗杆，被设置成由驱动电机提供动力；蜗轮，与所述蜗杆和所述驱动凸轮连接，以使得所述蜗杆的旋转带动所述驱动凸轮旋转。9.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，所述支架与所述驱动凸轮连接，以使得所述驱动凸轮的旋转带动所述支架轴向移动，并且其中所述盖窗与所述支架固定连接，以使得所述支架的轴向移动带动所述盖窗在所述缩回位置和所述伸展位置之间移动。10.如权利要求9所述的相机模块，其特征在于，所述支架与所述驱动凸轮连接以形成螺旋凸轮机构，并且其中所述镜筒弹出组件包括所述镜筒和所述支架之间的固定连接件，以使得所述驱动凸轮的旋转带动所述支架使所述镜筒在所述收缩状态和所述操作状态之间移动。11.如权利要求10所述的相机模块，其特征在于，所述驱动凸轮和所述蜗轮摩擦连接，所述连接被设置成当大于预定阈值的压缩力施加在所述支架上时，所述摩擦连接被克服。
12.如权利要求9所述的相机模块，其特征在于，所述驱动凸轮中的至少一个凸轮螺旋槽被设置成与所述支架中的至少一个支架螺旋槽配合，以便将至少一个对应的轴承滚珠围住，所述轴承滚珠能够将运动从所述驱动凸轮传递到所述支架。13.如权利要求12所述的相机模块，其特征在于，所述支架包括支架筒，以及至少一个支架螺旋槽形成在所述支架筒的外表面上。14.如权利要求13所述的相机模块，其特征在于，所述驱动凸轮包括凸轮筒，所述凸轮筒向外与所述支架筒同心，并且至少一个所述凸轮螺旋槽形成在所述凸轮筒的内表面上。15.如权利要求11所述的相机模块，其特征在于，所述后壳体包括一个或多个壳体轴向凹槽，所述壳体轴向凹槽被设置成与所述支架中的一个或多个支架轴向凹槽配合，以便将一个或多个对应的定位轴承滚珠围住，所述定位轴承滚珠能够保持所述支架相对于所述后壳体的同心度。16.如权利要求15所述的相机模块，其特征在于，所述支架包括支架筒，且所述一个或多个轴向凹槽形成在所述支架筒的内表面上。17.如权利要求15所述的相机模块，其特征在于，所述后壳体包括中心筒，且所述一个或多个壳体轴向凹槽形成在所述中心筒的外表面上。18.如权利要求11所述的相机模块，其特征在于，还包括预载弹簧，所述预载弹簧被设置成使所述支架偏置，以防止反冲。19.如权利要求11
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18任一项所述的相机模块，其特征在于，所述支架包括支架筒，并且所述驱动凸轮包括向外与所述支架筒同心的凸轮筒，一个或多个应急销，所述应急销从所述支架筒径向向外突出并且与所述凸轮筒中对应的一个或多个应急螺旋槽配合，以使得仅当大于预定阈值的压缩力沿轴向施加在所述支架上时，一个或多个所述应急销与一个或多个所述应急螺旋槽接合。20.如权利要求9所述的相机模块，其特征在于，还包括后壳体，所述后壳体被设置成用于容纳所述相机模块，并且其中所述驱动凸轮包括至少一个径向销，所述径向销通过突出穿过所述支架中的至少一个相应的螺旋槽来与所述支架接合，从而当所述驱动凸轮旋转时使所述支架能够轴向移动，至少一个所述销还突出穿过所述后壳体中至少一个相应的轴向凹槽，以保持所述支架相对于所述壳体的同心度。21.如权利要求20所述的相机模块，其特征在于，所述致动器还包括：蜗杆，被设置成由所述驱动电机提供动力；蜗轮，与所述蜗杆和所述驱动凸轮连接，以使得所述蜗杆的旋转带动所述驱动凸轮旋转，其中所述蜗轮与所述驱动凸轮一体成型。22.如权利要求20所述的相机模块，其特征在于，所述支架通过弹簧加载，以防止反冲，并吸收机械震动。23.如权利要求22所述的相机模块，其特征在于，在机械震动的情况下，所述弹簧还使得所述致动器与所述驱动凸轮分离，并且在所述震动停止之后，所述弹簧还使得所述致动器与所述驱动凸轮重新连接。24.如权利要求21所述的相机模块，其特征在于，所述致动器还包括在所述蜗轮和所述蜗杆之间的中间齿轮。25.如权利要求24所述的相机模块，其特征在于，所述蜗杆被设置成沿着轴滑动，并且
所述致动器包括弹簧，所述弹簧加载所述蜗杆，以防止反冲。26.如权利要求20所述的相机模块，其特征在于，所述物镜组件中的至少一个所述透镜元件被切割，以形成D型切割透镜，从而释放出D型切割空间。27.如权利要求26所述的相机模块，其特征在于，所述D型切割透镜的光学高度的10％至30％被切除。28.如权利要求26所述的相机模块，其特征在于，所述镜筒框架的形状适应D型切割透镜，以使得所述镜筒和所述支架之间的D型切割空间被释放出。29.如权利要求26所述的相机模块，其特征在于，还包括集成在所述D型切割空间内的自动聚焦模块(AF)。30.如权利要求29所述的相机模块，其特征在于，所述镜筒和所述支架之间的直径差小于3mm，任选地，小于1mm。31.如权利要求29所述的相机模块，其特征在于，所述自动聚焦模块包括轴向连接件，所述轴向连接件位于镜筒和支架之间，以使得所述镜筒相对于所述支架可轴向移动。32.如权利要求29所述的相机模块，其特征在于，所述自动聚焦模块还包括固定到所述镜筒外壁的永磁体和固定到所述支架内壁的电线圈，其中所述电线圈被设置成当所述镜筒处于操作状态时，所述电线圈中的电流能够在所述永磁体上感应轴向力，从而引起所述镜筒的轴向移动且使得所述相机模块能自动聚焦。33.如权利要求32所述的相机模块，其特征在于，所述永磁体和所述电线圈组成所述镜筒弹出组件，并且还被设置成当所述盖窗从所述缩回位置移动到所述伸展位置时，使得所述电线圈中的电流能够在所述永磁体上感应轴向力，以使所述镜筒从所述收缩状态进入到所述操作状态。34.如权利要求20所述的相机模块，其特征在于，所述支架包括止动件，所述止动件被设置成限制所述筒相对于所述支架的收缩运动。35.如权利要求32所述的相机模块，其特征在于，由所述自动聚焦模块引起的所述支架和所述筒之间的相对移动在0.1mm至5mm范围内。36.如权利要求32所述的相机模块，其特征在于，所述自动聚焦模块还包括驱动电路和位置传感器，所述驱动电路被设置成控制所述自动聚焦模块，所述位置传感器用于确定所述镜筒相对于所述支架的位置。37.如权利要求36所述的相机模块，其特征在于，所述自动聚焦模块还包括固定到所述支架内壁的印刷电路板(PCB)，所述驱动电路和电线圈安装在所述PCB上。38.如权利要求32所述的相机模块，其特征在于，还包括用于向所述自动聚焦模块供应电流的电流供应线路，所述电流供应线路嵌入在挠曲件中，包括用于电路布线的导线。39.如权利要求38所述的相机模块，其特征在于，所述挠曲件具有低于预定阈值的刚度。40.如权利要求20所述的相机模块，其特征在于，所述盖窗构被设置成提供处于操作状态的所述透镜和处于伸展位置的所述盖窗之间的轴向间隙。41.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，所述镜筒弹出组件包括偏置机构，所述偏置机构被设置成当所述镜筒处于所述收缩状态时，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：核心光电有限公司，
类型：发明
国别省市：