CN101431085A - 具有自动曝光功能的相机模组 - Google Patents
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Abstract
一种相机模组，其包括一个影像感测器，其具有一感光区域；一个光学单元，其与所述影像感测器光学耦合；以及一个光致变色玻璃层，位于所述感光区域的物侧，其随成像光线强度变化自动调节自身透光率，以调整所述感光区域的曝光量。
Description
技术领域
本发明涉及一种相机模组，尤其涉及一种具有自动曝光功能的相机模组。
背景技术
随着数字科技的进步以及生活品质的提高，数字化电子产品已深入生活的每一个角落，而数码相机因较传统相机具有体积小、使用方便、功能强大、即时预览与免事后冲洗照片等优点，因此广为人们所使用，而成为生活及外出旅游不可或缺的数字电子产品。
一般来说，相机拍摄出来照片的好坏与曝光量有关，曝光量影响CCD(Charge CoupledDevice，电荷耦合装置)数码成像系统或者CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)数码成像系统得到图像的质量。
曝光量与通光时间和通光面积有关。一般数码相机在镜头模组中设置一个大小可调整的光圈。该光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置。光圈大小可以决定所述通光面积。在使用过程中，可以通过手动调整或者数码相机的数字处理单元自动根据环境亮度来调整光圈大小以控制透过镜头模组的光线，从而获得曝光平衡。数码相机的快门可以决定所述通光时间，通过调整快门的时间可控制所述通光时间从而获得曝光平衡。
一般数码相机均会提供自动曝光(auto exposure)操作模式，其通常分为多种，如：快门优先、光圈优先、自动曝光锁等模式。在自动曝光模式下数码相机会依据目前环境亮度自动调整快门时间或者光圈大小等参数，使使用者可以轻易拍摄高品质的数字相片，具体请参阅Consumer Electronics，IEEE Transactions on Volume 43，Issue 3，Aug.1997上发表的论文Adigital color camera LSI chip set for multiple applications。当数码相机处于自动曝光模式下时，数码相机的中央处理单元(CPU)必须随时依据目前环境亮度计算出能够达到曝光平衡的快门时间或者光圈大小等参数值，因此使得中央处理单元工作量较大，耗电量较高。
发明内容
有鉴于此，提供一种能够解决上述缺点且具有自动曝光功能的相机模组实为必要。
一种相机模组，其包括一个影像感测器，其具有一感光区域；一个光学单元，其与所述影像感测器光学耦合；以及一个光致变色玻璃层，位于所述感光区域物侧，其随成像光线强度变化自动调节自身透光率，以调整所述感光区域的曝光量。
本发明还提供一种相机模组，所述光致变色玻璃层与所述影像感测器封装于一体，结构更加紧凑。
本发明提供的相机模组，利用所述光致变色玻璃层具有根据成像光线强度自动调节自身透光率的功能，实现自动曝光平衡。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的相机模组示意图。
图2是本发明第二实施例提供的相机模组示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的相机模组作进一步详细说明。
请参阅图1，为本发明第一实施例所提供的一种相机模组100，其包括一影像感测器110、一个光致变色玻璃层120和一个光学单元130。所述光致变色玻璃层120随成像光线强度变化自动调节自身透光率，以调整所述感光区域111的曝光量。
所述相机模组进一步包括一容置壳体140，所述容置壳体140容置所述影像感测器110，所述光致变色玻璃层120固定于所述容置壳体140一顶部。所述影像感测器110具有一感光区域111，所述感光区域111位于所述影像感测器110一表面，所述光致变色玻璃层120位于所述感光区域111的物侧。
优选地，所述影像感测器110为封装的电荷耦合器件或互补式金属氧化物半导体器件。优选地，所述封装为陶瓷引线芯片载体封装(Ceramic Leaded Chip Carrier，简称CLCC)，塑料引线芯片载体封装(Plastic Leaded Chip Carrier，简称PLCC)或芯片尺寸封装(ChipScale Package，简称CSP)。
所述光学单元130具有至少一个透镜131。所述光学单元120位于所述影像感测器110的物侧，且二者光学耦合，即所述光学单元120接收成像光线并将其沿光轴60聚焦在所述感光区域111上。
优选地，所述光致变色玻璃层120位于所述光学单元130的像侧，成像光线经由所述光学单元130聚焦后，再经过所述光致变色玻璃层120，最后到达所述影像感测器110的感光区域111上以光学成像，所述影像感测器110对感光区域111上所形成的图像进行相关处理。当然，所述光致变色玻璃层120还可以设置于所述光学单元130的物侧，成像光线经过所述光致变色玻璃层120，再经由所述光学单元130对其进行聚焦后，到达所述感光区域111上。
优选地，所述光致变色玻璃层120为掺杂光敏剂的铝硼硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃或者磷酸盐玻璃等。所述光敏剂为卤化银，所述卤化银可为AgCl、AgBr或者AgI。所述成像光线经过所述光致变色玻璃120致使其变色，其自身透光率随着所述成像光线强度增大而减小，即所述光致变色玻璃层120在成像光线强的时候颜色变深降低透光率，而当成像光线较弱时又完全恢复其原始透明的状态，达到最大透光率。
具体地，所述光敏剂，如AgCl、AgBr或者AgI，在一定强度所述成像光线照射下，发生光化学分解反应从而生成细小的银微粒和卤素分子Cl2、Br2或者I2，所述银微粒导致所述光致变色玻璃层120发暗使其透光率降低，从而使得成像光线经过所述光致变色玻璃层120达到自动曝光平衡，所述光化学分解如下：
如果所述生成的卤素分子停留在银微粒附近，当成像光线强度较低时，反应即逆向进行，所述光致变色玻璃层120恢复至其最大透光率，所述逆向进行的反应如下：
Ag+Cl2→AgC
优选地，所述光致变色玻璃层120的制作方法为：在钠铝硼酸盐玻璃中加入少量卤化银(AgCl、AgBr或者AgI)作光敏剂，再加入微量铜离子、镉离子作敏化剂，熔制成玻璃后，经适当温度热处理，使卤化银聚成微粒状而制得。优选地，所述微粒状的卤化银直径大小在50埃~100埃之间。
优选地，可以优化设计所述光致变色玻璃层120的厚度及所述光敏剂的掺杂浓度，使得在强光时，所述掺杂的光敏剂完全分解成银微粒，所述光致变色玻璃层120的透光率低至30％以下，而在弱光时所述掺杂的光敏剂不发生光化学分解，所述光致变色玻璃层120的透光率高达90％以上，使得所述成像光线经过所述光致变色玻璃层120之后的光强保持在实际需要的自动曝光平衡范围内。
本发明第一实施例提供的相机模组100，利用光致变色玻璃层120的透光率随所述成像光线的强弱而变化的特性，根据成像光线而自动调整其透光率从而实现自动曝光平衡。所述光致变色玻璃层120可以替代快门、光圈等自动曝光机构，满足相机小型化趋势。
请参阅图2提供的本发明第二实施例的相机模组200的剖示图。所述相机模组200与本发明第一实施例的相机模组100的不同点在于，所述相机模组200采用晶圆级封装结构，将所述影像感测器210与所述光致变色玻璃层220封装于一体。
所述影像感测器210包括一半导体器件212和一感光区域211，所述感光区域211位于所述影像感测器210一表面。
具体地，所述光致变色玻璃层220位于所述感光区域211上方，且与所述影像感测器210粘合。
优选地，所述影像感测器210为电荷耦合器件(Charged Coupled Device，简称CCD)或互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)器件。
优选地，所述相机模组200进一步包括一个基体240，所述影像感测器210与所述基体240键合，优选地，所述键合方式为球栅阵列(ball grid array，简称BGA)键合，依此，所述影像感测器210可以与外部线路连接使用。具体地，所述基体240上具有若干个焊孔(未标示)及其中的焊球241，所述焊球241用以连接所述影像感测器210上若干个电连接点(图未示)和所述外部线路的电极片。在实际应用过程中，所述影像感测器210通过所述焊球241与外部的电路板进行电连接，优选地，所述外部电路板为印制电路板或柔性印制电路板。
优选地，所述封装采用晶圆级封装方法，具体方法包括以下步骤：
(1)提供一第一晶圆，所述第一晶圆具有一多个所述影像感测器210组成的阵列，所述影像感测器210的一上表面具有一感光区域211；
(2)提供一第二晶圆，所述第二晶圆具有一多个光致变色玻璃层220组成的阵列；
(3)将所述第二晶圆粘合在所述第一晶圆上，使得所述多个光致变色玻璃层220与所述感光区域211一一对应，所述光致变色玻璃层220位于与其对应的感光区域211物侧；
(4)切割所述第一晶圆，获得多个模组，每一个所述多个模组包括至少一个半导体器件212和位于所述感光区域211上方的光致变色玻璃层220；
(5)提供一光学单元230，所述光学单元230与所述模组光学耦合构成所述相机模组200。
优选地，所述所述光学单元230可以与所述光致变色玻璃层220及所述影像感测器210封装于一体。所述光学单元230与所述光致变色玻璃层220粘合。所述封装采用晶圆级封装方法，具体步骤如下：
(1)提供一第一晶圆，所述第一晶圆具有一多个所述影像感测器210组成的阵列，所述影像感测器210的一上表面具有一感光区域211；
(2)提供一第二晶圆，所述第二晶圆具有一多个光致变色玻璃层220组成的阵列；
(3)提供一第三晶圆，所述第三晶圆具有一多个光学单元230组成的阵列；
(4)分别将所述第三晶圆、第二晶圆粘合在所述第一晶圆上，使得所述多个光学单元230、多个光致变色玻璃层220与多个所述影像感测器210三者一一对应，其中，所述光学单元230与相对应的感光区域211光学耦合。
(5)切割所述第一晶圆，获得多个所述相机模组200，每一个所述相机模组200包括一个所述光学单元230、一个所述光致变色玻璃层220和一个所述影像感测器210。
优选地，所述第二晶圆位于所述第一晶圆和第三晶圆之间或者第三晶圆位于所述第一晶圆和第二晶圆之间，使得所述光致变色玻璃层220位于所述光学单元230像侧或者物侧。
本发明第二实施例提供的相机模组200，所述光致变色玻璃层220与所述影像感测器210封装与一体，采用晶圆级封装方法，结构更加紧凑，实际上，所述相机模组200大小与本发明第一实施例提供的相机模组100中的影像感测器110的大小相当。
对在本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属在本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
- 【权利要求1】一种相机模组，其包括：一个影像感测器，其具有一感光区域；一个光学单元，其与所述影像感测器光学耦合；以及一个光致变色玻璃层，其位于所述感光区域的物侧，其随成像光线强度变化自动调节自身透光率，以调整所述感光区域的曝光量。
- 【权利要求2】如权利要求1所述的相机模组，所述光致变色玻璃层位于所述光学单元的物侧或者像侧。
- 【权利要求3】如权利要求1所述的相机模组，所述相机模组进一步包括一容置壳体，所述容置壳体容置所述影像感测器，所述光致变色玻璃层固定于所述容置壳体一顶部。
- 【权利要求4】如权利要求1所述的相机模组，所述光致变色玻璃层与所述影像感测器封装于一体。
- 【权利要求5】如权利要求4所述的相机模组，所述相机模组具有一基体，所述影像感测器设置于所述基体与光致变色玻璃层之间，且所述感光区域与所述光致变色玻璃层相邻，所述影像感测器与所述基体键合。
- 【权利要求6】如权利要求5所述的相机模组，所述影像感测器与所述光致变色玻璃层粘合。
- 【权利要求7】如权利要求5所述的相机模组，所述键合方式为球栅阵列键合。
- 【权利要求8】如权利要求1所述的相机模组，所述光学单元、所述光致变色玻璃层和所述影像感测器封装于一体。
- 【权利要求9】如权利要求1所述的相机模组，所述影像感测器为互补金属氧化物器件或者电感耦合器件。
- 【权利要求10】如权利要求1所述的相机模组，所述光致变色玻璃层的材料为掺杂有光敏剂的玻璃，所述光敏剂为卤化银，所述玻璃为铝硼硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃或者磷酸盐玻璃。
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