CN100393108C - 小型照相机组件 - Google Patents

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Abstract

一种可以防止灰尘附着的小型照相机组件。该小型照相机组件(20)包括组装在一起的镜头单元(30)和固体成像单元(40)，镜头单元包括透镜(31，32)和容纳该透镜的透镜容纳器(33)，固体成像单元包括基板(42)，安装在基板上的固体成像元件(41)，安装在该基板上并覆盖该固体成像元件的覆盖部件(51)，和位于覆盖部件上并与固体成像元件相对的滤光片(50)。固体成像元件被安放在由基板，覆盖部件，和滤光片形成的一个几乎封闭的内腔里。所以在完成固体成像单元的组装后，固体成像元件就被至于不附着灰尘的状态下。因此，在组装该小型照相机组件时排除了附着灰尘的可能性。

Description

小型照相机组件
技术领域
本发明涉及小型照相机组件，特别涉及装配到移动电话等电子仪器里的小型照相机组件。
背景技术
图1显示现有技术中小型照相机组件1的部分剖面图。在图1显示的小型照相机组件1里，一个CCD(Coupled Charge Device：电荷耦合器件)固体成像元件2安装在一个四边形基板3上，该基板3固定在镜头单元4的底部。镜头单元4包括容纳了透镜10，11和滤光片12的筒形镜头套13，以及具有筒形上部14a和箱形下部14b的外壳14，镜头套13通过螺丝15旋拧进外壳14内。如果旋转镜头套13，它就会沿光轴方向进退，以此可调整焦点位置。整个小型照相机组件1被安装在一个电路板上。
CCD固体成像元件2的表面2a上若附着了灰尘，则会降低成像质量。另外，CCD固体成像元件2的表面2a是由微透镜阵列(microlensarray)形成的很精密的表面，清除其上的灰尘很困难。因此，保证CCD固体成像元件2的表面2a上不附着灰尘更为重要。
作为一例，日本公开特许公报2001-188155公开了现有技术中的相关发明。
在现有技术中，比如在组装图1显示的小型照相机组件1时，在CCD固体成像元件2被安装在基板3上之后，该基板3被固定在镜头单元4的底部之前，CCD固体成像元件2一直暴露在外部，灰尘很容易附着到其表面2a上。所以在大量生产小型照相机组件1时这是一个需要解决的问题。
发明内容
本发明提供一小型照相机组件，包括镜头单元和组装到该镜头单元底部的独立的固体成像单元，该镜头单元包括多个透镜，该固体成像单元包括一个固体成像元件。其特征是所述固体成像单元有一个几乎封闭的内腔，和位于该内腔里的固体成像元件。
另外，本发明提供一个小型照相机组件，包括镜头单元和组装到该镜头单元底部的独立的固体成像单元，该镜头单元包括透镜和容纳该透镜的透镜容纳器，其特征是：所述固体成像单元包括基板，固体成像元件，它安装在该基板上，覆盖部件，它安装在该基板上，并覆盖该固体成像元件，和滤光片，它位于该覆盖部件上，并与所述固体成像元件相对，其中，所述固体成像元件被安放在由所述基板，所述覆盖部件，和所述滤光片形成的一个几乎封闭的内腔里。
另外，本发明提供一个固体成像单元，它与镜头单元结合用于小型照相机组件里，该固体成像单元包括一个几乎封闭的内腔，和位于该内腔里的固体成像元件。
另外，本发明提供一个固体成像单元，它与镜头单元结合用于小型照相机组件里，包括基板，固体成像元件，它安装在该基板上，覆盖部件，它安装在该基板上，并覆盖该固体成像元件，和滤光片，它位于该覆盖部件上，并与所述固体成像元件相对，其中，所述固体成像元件被安放在由所述基板，所述覆盖部件，和所述滤光片形成的一个几乎封闭的内腔里。
另外，本发明提供一个镜头单元，它与固体成像单元结合用于小型照相机组件里，包括透镜，其上有切口，和容纳该透镜的透镜容纳器，其特征是，所述透镜上的切口和所述透镜容纳器之间的区域形成通气道。
另外，本发明提供一种制造小型照相机组件的方法，包括如下步骤：第一步骤：将固体成像元件安置于一个几乎封闭的内腔里，形成一个固体成像单元，第二步骤：将该固体成像单元安装于镜头单元组装。
所述第一步骤可以包括如下步骤：将所述固体成像元件安装到基板上，用覆盖部件覆盖所述固体成像元件，从而将所述固体成像元件置于所述几乎封闭的内腔里，安置滤光片于所述覆盖部件上，使之与所述固体成像元件相对。
另外，本发明提供一种制造固体成像单元的方法，该固体成像单元与镜头单元结合用于小型照相机组件里，该方法包括以下步骤：将固体成像元件安装到基板上，用覆盖部件覆盖所述固体成像元件，从而将所述固体成像元件置于几乎封闭的内腔里，安置滤光片于所述覆盖部件上，使之与所述固体成像元件相对。
附图说明
通过以下结合附图的详细说明可以对本发明的目的，特征和优点有更清楚的了解。
图1是现有技术中的小型照相机组件的部分剖面图。
图2是本发明的小型照相机组件的一个实施例的俯视图，其中，(A)是该小型照相机组件的整体的俯视图，(B)是该小型照相机组件里的镜头单元的俯视图，(C)是该小型照相机组件里的固体成像单元的俯视图。
图3是本发明的小型照相机组件的剖面图，其中，(A)是该小型照相机组件整体的剖面图，(B)是沿(A)中的线B B的剖面图。
图4(A)和(B)分别是本发明的小型照相机组件中的镜头单元和固体成像单元的剖面图。
图5是本发明的小型照相机组件中的基板的底面图。
图6显示本发明的小型照相机组件中的固体成像单元的分解图，其中(A)是盖部的俯视图，(B)是盖部的仰视图，(C)是设置了连接端子的基板的俯视图。
图7是显示安装本发明的小型照相机组件的电路板的俯视图，其中，(A)显示安装本发明的小型照相机组件的电路板的第一例，(B)显示安装本发明的小型照相机组件的电路板的第二例。
最佳实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图2(A)是本发明的小型照相机组件的一个实施例的俯视图。
图2(A)显示的小型照相机组件20包括一个镜头单元30和组装到镜头单元30底部的固体成像单元40。镜头单元30和固体成像单元40相互独立，即，小型照相机组件20可分解为镜头单元30和固体成像单元40两个独立的单元。
图2(B)是小型照相机组件20里的镜头单元30的俯视图。
镜头单元30包括一个筒形镜头套33和一个筒形的外壳34。镜头套33有一个圆盘状的顶部33a，顶部33a的中心有一个入射孔33b以使光线进入镜头单元30内部。外壳34的下部是一个方形的法兰盘34a，组装固体成像单元40到镜头单元30的底部，即是将固体成像单元40安装到法兰盘34a上。
图2(C)是小型照相机组件20里的固体成像单元40的俯视图。
固体成像单元40包括一个固体成像元件41(参照图3(A))，一个四边形基板42，和一个覆盖固体成像元件41的四边形的盖部51。盖部51上有一个比如说圆形的滤光片50，还有一个贯穿盖部51的顶板部51b(参照图4(B))的通气空51k。比如说，盖部51可以是由合成树脂制成的。
图3(A)是小型照相机组件20的剖面图。
图3(B)是沿图3(A)中的线B B的小型照相机组件20的剖面图。
图4(A)是小型照相机组件20中的镜头单元30的剖面图。
图4(B)是小型照相机组件20中的固体成像单元40的剖面图。
如图3(A)和图4(B)所示，固体成像单元40中，固体成像元件41被安置在基板42上。比如说，固体成像元件41是一个CCD元件，或一个MOS型的成像元件。滤光片50位于固体成像元件41的上方与其相距a处。固体成像单元40中有一个内腔45，固体成像元件41位于该内腔45里。
如图4(A)和图3(B)所示，在镜头单元30中，透镜31和32被容纳于镜头套33里。镜头套33通过螺丝35旋拧进外壳34内。如果旋转镜头套33，它就会沿光轴方向进退，以此可调整焦点位置。透镜31和32的周边上分别加工有比如说D形的切口31a和32a，用来表示透镜31和32的取向。
镜头单元30内部有一个通气道35，从镜头单元30下部的开口36开始延续到镜头套33的顶部33a的入射孔33b。该通气道35又进一步分为第一段35a和与之相连的第二段35b。第一段35a是由透镜31和32周边上的D形切口31a和32a形成的。即，不须在镜头套33的内侧面上加工特别的沟槽，利用D形切口31a和32a和镜头套33之间的空隙即可得到从开口36沿Z1方向延续的通气道35的第一段35a。第二段35b是由透镜31的上表面和顶部33b的下表面之间的空隙形成的，它从入射孔33b沿X1方向延续，与第一段35a的一端相连。
如图3(A)和图3(B)所示，通气道35的第一段35a的上部有一个过滤部件38，
如图4(B)所示(可参照图6(A)和图6(B))，盖部51有一个大致呈四方形的顶板部51b和沿顶板部51b的四个边的框架状的侧板部51c。通气孔51k位于顶板部51b内。
图5是小型照相机组件20中的基板42的底面图。
基板42大约呈正方形，其三个顶角42a，42b，42c被加工成小弧形，另一个顶角42d被加工成斜削状。因此，基板42相对于其中心线CL具有非对称的形状，即，基板42具有一定的取向。由于固体成像元件41也有一定取向，使基板42具有一定的取向可以使安装固体成像单元40到镜头单元30上的工序便得容易。
图6(A)，图6(B)，和图6(C)显示固体成像单元40的分解图，其中图6(A)是盖部51的俯视图，显示其上部，图6(B)是盖部51的仰视图，显示盖部51的下部，图6(C)是设置了连接端子后的基板42的俯视图。
如图6(A)和图6(B)所示，盖部51有三个支撑部51d，51e和51f，分别与基板42的三个顶角42a，42b和42c相对应，盖部51的四个边上分别加工有凹部51g，51h，51i，和51j。
如图6(C)所示，基板42的各个侧面上设有多个接线端子43，其中接地端子43G从基板42的侧面延伸到基板42的上面。以下说明以上各部件的装配关系。
盖部51的支撑部51d，51e和51f分别与嵌入基板42的三个顶角42a，42b和42c，使盖部51与基板42相对，然后用热固性粘合剂将框架状的侧板部51c各个边的下端面固定于基板42上。这时，侧板部51c的各个边与接地端子43G的延伸到基板42上面的部分接触。
如图3(A)所示，镜头单元30被安放于固体成像单元40上，并确定好两者的取向，然后用热固性粘合剂将外壳34的法兰盘34a粘合到盖部51的顶部51b。开口36和通气孔51k通过镜头套33和盖部51之间的空隙39相连通，因此，内腔45经由通气孔51k，空隙39和通气道35与镜头套33上部的外部空间相连通。通气道35的上部出口是入射孔33b，它与基板42之间有一相当长的距离A。
图7(A)是显示安装小型照相机组件20的电路板60的俯视图。
如图7(A)所示，可以用焊料将小型照相机组件20直接焊接到电路板60上。在电路板60上有接线触垫61和接地触垫61G，分别对应于基板42侧面上的接线端子43和接地端子43G。
图7(B)是显示安装小型照相机组件20的电路板70的俯视图。
如图7(B)所示，也可以将小型照相机组件20插入一个设置于电路板70上的插座71内，从而将小型照相机组件20安装到电路板70上。
插座71包括一个正方形框架状的插座主体72和沿插座主体72的内侧排列的触头73。插座主体72可以用合成树脂制成，具有与小型照相机组件20的基板42相应的形状，比如，与基板42的斜削状的顶角42d相对应，插座主体72也有一个倾斜的顶角72a。另外，插座主体72还有爪部72b。
当将小型照相机组件20安装到电路板70上时，在基板42的斜削状的顶角42d的取向与插座主体72的倾斜顶角72a的取向一致的条件下，将小型照相机组件20的下部嵌入插座71内，并使爪部72b嵌入盖部51四边上的凹部51g，51h，51i，和51j内，同时使基板42侧面上的接线端子43和接地端子43G与插座主体72内的触头73相接触。这样，就把小型照相机组件20安装到了电路板70上。
在将小型照相机组件20嵌入插座71时，小型照相机组件20的取向由基板42的斜削状的顶角42d的取向决定，以其他取向无法将小型照相机组件20嵌入插座71内。
以下说明本发明的小型照相机组件20在大量生产时的优点。
在制造特别是大量生产小型照相机组件20时，镜头单元30和固体成像单元40可以分别独立制造，然后将两者组合，得到小型照相机组件20。
如图4(B)所示，把盖部51组装到基板42上后得到固体成像单元40。在完成组装时，固体成像元件41便已被封闭在内腔45内，不暴露到外界，使得固体成像元件41的表面在完成组装时便得到保护。所以，固体成像元件41暴露到外界的时间与从固体成像单元40组装完成开始到将镜头单元30和固体成像单元40组合起来为止的时间长短无关，固体成像元件41暴露到外界的时间变短，固体成像元件41的表面上附着灰尘的危险性变小，也不需要清除固体成像元件41的表面灰尘。
从完成固体成像单元40的组装到将镜头单元30和固体成像单元40组合起来为止，有可能附着上灰尘的地方只有滤光片50的上表面50a。由于滤光片50的上表面50a与固体成像元件41的表面相隔距离a，附着到滤光片50上的灰尘对固体成像元件41的成像质量影响很小。
所以，本发明的小型照相机组件20可以将灰尘对固体成像单元40控制到最小，保证产品和生产的可靠性。
由于滤光片50的上表面50a只是一个简单的平面，与由微透镜阵列形成的精密的固体成像元件2的表面2a相比，可以容易地清除其上的灰尘。
另外，由于镜头单元30和固体成像单元40可以分别独立制造，即使透镜31和32的规格有变化，也不影响固体成像单元40的制造，所以本发明的小型照相机组件20适于大量生产。
以下说明本发明的小型照相机组件20对高温环境的适应性。比如说，把小型照相机组件20加热到100℃。
当把小型照相机组件20加热到很高的温度时，内腔45内的空气会发生膨胀。如图3(A)所示，由于内腔45经由通气孔51k，空隙39和通气道35与镜头套33上部的外部空间相连通，内腔45内的空气可以自由膨胀，压力不会上升，对盖部51不产生不必要的应力使之变形。
同样，由于镜头单元30内透镜31，32和镜头套33之间的空隙经由通气道35与外部空间相连通，该空隙内的压力不会上升，对镜头套33不产生不必要的应力使之变形。
所以，当如图7(A)所示将小型照相机组件20直接焊接到电路板60上时，可以使用回流焊炉来进行焊接。另外，在用粘合剂粘合镜头单元30和固体成像单元40时，可以使用在高温固化的热固性粘合剂。而且，由于在组装固体成像单元40时，内腔45经由通气孔51k与盖部51上部的外部空间相连通，所以在用粘合剂粘合盖部51和基板42时，也可以使用热固性粘合剂。
另外，如图3(A)所示，作为通气道35出口的入射孔33b与基板42之间有一相当长的距离A，在使用回流焊炉将小型照相机组件20焊接到电路板60上时，飞溅的焊料从基板42附近到达入射孔33b的可能性很低，很难进人入射孔33b。即使焊料等异物进入了入射孔33b，由于还有过滤部件38来阻挡，所以异物不会侵入镜头单元30内透镜31，32和镜头套33之间的空隙以及内腔45。
以下说明本发明的小型照相机组件20防止静电影响方面的特点。
当如图7(A)所示将小型照相机组件20直接焊接到电路板60上时，产生在镜头单元30以及盖部51的静电会经由接地端子43G和接地触垫61G流至电路板60的接地端，所以镜头单元30以及盖部51不会带静电。
同样，当如图7(B)所示将小型照相机组件20通过插座71安装到电路板70上时，产生在镜头单元30以及盖部51的静电会经由插座71流至电路板70的接地端。
固体成像元件41，比如CCD成像元件，很容易受静电影响。根据本发明的小型照相机组件20，由于距固体成像元件41最近的盖部51不带静电，可以防止静电对固体成像元件41带来的损害。即使在使用CMOS成像元件或在使用负责信号处理的DPS时，也同样可以防止静电带来的损害。
以上只说明了是本发明的优选实施例，本发明并不限于以上的实施例，属于相关技术领域的技术人员可以在不脱离本发明的范围的前提下做种种修改。
以下总结本实施例的效果。根据本发明的小型照相机组件，由于固体成像元件被安置在一个封闭的场所里，不暴露到外界，所以在完成固体成像单元的组装后，固体成像元件就被至于不附着灰尘的状态下。所以，在组装本发明的小型照相机组件时，排除了附着灰尘的可能性，保证产品和生产的可靠性。
由于镜头单元和固体成像单元可以分别独立制造，即使透镜的规格有变化，也不影响固体成像单元的制造，所以本发明的小型照相机组件适于大量生产。
从完成固体成像单元的组装到将镜头单元和固体成像单元组合起来为止，有可能附着上灰尘的地方只有滤光片的上表面，由于滤光片的上表面与固体成像元件的表面相隔一定距离，附着到滤光片上的灰尘对固体成像元件的成像质量影响很小。
由于固体成像单元的封闭内腔经由通气孔和通气道与外部相连通，因此可以避免组装过程中产生的高温的影响，还可以使用回流焊炉来进行焊接将小型照相机组件直接安装到电路板上。即可以不时用插座。
由于镜头单元内部的通气道的一部分是由透镜周边上的切口与镜头套之间的空隙形成的，所以可以不用在镜头套的内侧面上加工特别的沟槽，即可容易地得到通气道的一段。另外，通气道的出口位于小型照相机组件的上部，与焊接基板之间有一相当长的距离，在使用回流焊炉将小型照相机组件焊接到电路板上时，飞溅的焊料很难进入入射孔。即使焊料等异物进入了入射孔，由于还有过滤部件来阻挡，异物不会侵入镜头单元内部以及固体成像单元的内腔。
由于固体成像单元相对于其中心线具有非对称的形状，在利用插座来安装小型照相机组件时，只能将小型照相机组件以一个特定的取向嵌入插座，这样可以避免安装时的取向错误。
由于接地端子从基板的侧面延伸到基板的上面，而且固体成像单元的盖部与接地端子的延伸到基板上面的部分接触，所以由合成树脂制成的盖部上产生的静电会经由接地端子流走，从而可以防止静电带来的损害。

Claims (10)

1.一个小型照相机组件，包括镜头单元和组装到该镜头单元底部的独立的固体成像单元，该镜头单元包括透镜和容纳该透镜的透镜容纳器，
其特征是：
所述固体成像单元包括：
基板，
固体成像元件，它安装在该基板上，
覆盖部件，它安装在该基板上，并覆盖该固体成像元件，和
滤光片，它位于该覆盖部件上，并与所述固体成像元件相对，
其中，所述固体成像元件被安放在由所述基板，所述覆盖部件，和所述滤光片形成的一个几乎封闭的内腔里，
所述覆盖部件上有一个通气孔，它将所述几乎封闭的内腔与外界连通，
所述镜头单元包括一个通气道，该通气道与所述通气孔连通，以及
所述通气道由所述透镜上的切口和所述透镜容纳器之间的区域形成。
2.根据权利要求1所述的小型照相机组件，其中，
所述通气道内有过滤部件。
3.根据权利要求1所述的小型照相机组件，其中，
所述固体成像单元关于其中心线非对称。
4.根据权利要求1所述的小型照相机组件，其中，
在所述基板的侧面有接地端子，该接地端子延伸到所述基板的上面，
所述覆盖部件与所述接地端子的延伸到所述基板的上面的部分相接触。
5.一个固体成像单元，它与镜头单元结合用于小型照相机组件里，包括：
基板，
固体成像元件，它安装在该基板上，
覆盖部件，它安装在该基板上，并覆盖该固体成像元件，和
滤光片，它位于该覆盖部件上，并与所述固体成像元件相对，
其中，所述固体成像元件被安放在由所述基板，所述覆盖部件，和所述滤光片形成的一个几乎封闭的内腔里，
所述覆盖部件上有一个通气孔，它将所述几乎封闭的内腔与外界连通，
在所述基板的侧面有接地端子，该接地端子延伸到所述基板的上面，以及
所述覆盖部件与所述接地端子的延伸到所述基板的上面的部分相接触。
6.根据权利要求5所述的固体成像单元，其中，
所述固体成像单元关于其中心线非对称。
7.一个镜头单元，它与固体成像单元结合用于小型照相机组件里，包括：
透镜，其上有切口，和
容纳该透镜的透镜容纳器，
其特征是，
所述透镜上的切口和所述透镜容纳器之间的区域形成通气道。
8.根据权利要求7所述的镜头单元，其中，
所述通气道内有过滤部件。
9.一种制造小型照相机组件的方法，包括如下步骤：
第一步骤：将固体成像元件安置于一个几乎封闭的内腔里，形成一个固体成像单元，
第二步骤：将该固体成像单元安装于镜头单元的底部，
其中，所述第一步骤包括如下步骤：
将所述固体成像元件安装到基板上，
用覆盖部件覆盖所述固体成像元件，从而将所述固体成像元件置于所述几乎封闭的内腔里，
安置滤光片于所述覆盖部件上，使之与所述固体成像元件相对，
以及其中，所述覆盖部件上有一个通气孔，它将所述几乎封闭的内腔与外界连通。
10.一种制造固体成像单元的方法，该固体成像单元与镜头单元结合用于小型照相机组件里，该方法包括以下步骤：
将固体成像元件安装到基板上，
用覆盖部件覆盖所述固体成像元件，从而将所述固体成像元件置于几乎封闭的内腔里，
安置滤光片于所述覆盖部件上，使之与所述固体成像元件相对，
其中，所述覆盖部件上有一个通气孔，它将所述几乎封闭的内腔与外界连通。
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