CN101971088B - 用于将透镜耦接到印刷电路的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种光学组件，所述光学组件可包括透镜和柔性印刷电路(FPC)，所述透镜具有第一电极和第二电极；所述FPC被构造为邻近所述透镜安置，其中所述FPC可包括底绝缘层、顶绝缘层和FPC电极，所述FPC电极被构造为接触透镜的第二电极，其中所述FPC电极可包括中心部分、柱和接触层，所述中心部分被设置在FPC的底绝缘层和顶绝缘层之间；所述柱连接到所述中心部分并延伸通过FPC的顶绝缘层；所述接触层连接到所述柱并被构造为提供与透镜的第二电极的接触。

Description

用于将透镜耦接到印刷电路的系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及针对数字成像设备的电路所进行的连接，特别地，涉及在透镜和电路板上的一个或多个电极之间建立电接触。

背景技术

现代数字照相机可包括镜筒(lens barrel)，所述镜筒包括使照相机能够操作的各种部件。在包括在这种镜筒中的这些部件中的是透镜和柔性印刷电路(FPC)，该透镜可以是液体透镜。在FPC和液体透镜之间需要一种合适的连接，以便能够适当地获得图像数据。当相对于彼此最佳地定位FPC和透镜时，通常能成功地实现电连接。

然而，实际上，在FPC和液体透镜之间的连接易受各种问题的影响。FPC或液体透镜的定位误差和/或各部件的任何未对准(misalignment)都可能会导致液体透镜上的一个电极和FPC上的另一个电极之间短路。另外，定位或对准误差可能会破坏对应电极之间的导电性电接触，因而约束了照相机的合适的操作。

因此，在本领域需要一种用于将FPC连接到光学组件(例如，数字照相机组件)内的透镜的改进的系统和方法。

发明内容

根据一方面，本发明提供一种印刷电路，所述印刷电路可包括第一绝缘层、第二绝缘层以及电极，所述电极包括电极中心部分、电极柱部分(electrode post portion)以及电极接触层，所述电极中心部分设置在第一绝缘层和第二绝缘层之间；所述电极柱部分与电极中心部分接触并延伸通过第一绝缘层的至少一部分；所述电极接触层连接到所述电极柱部分并被布置为邻近第一绝缘层。优选地，第一绝缘层、第二绝缘层以及电极中心部分基本上具有相同的长度。优选地，通过第二绝缘层，将电极中心部分沿着其整个长度、沿着其下表面绝缘。

优选地，电极中心部分在其上表面之上、基本上沿着其整个长度被绝缘。优选地，电极接触层被设置在第一绝缘层之上。优选地，沿着印刷电路的外部设置电极接触层。优选地，电极接触层的长度被构造为适应：印刷电路相对于与电极接触层导电接触的外部部件的运动，同时保持导电接触。优选地，电极接触层的长度基本上小于电极中心部分的长度。优选地，印刷电路的环形形状被构造为接合光学组件内的环状透镜界面。优选地，环形印刷电路和环状透镜的半径尺寸被构造为：即使印刷电路的轴和透镜的轴相对于彼此偏移，也能够保持导电性电接触。

根据另一方面，本发明提供一种光学组件，所述光学组件可包括透镜和柔性印刷电路(FPC)，所述透镜具有第一电极和第二电极，所述柔性印刷电路(FPC)被构造为邻近透镜安置，其中，FPC可包括底绝缘层、顶绝缘层以及FPC电极，所述FPC电极被构造为接触所述透镜的第二电极，其中FPC电极可包括中心部分、柱(post)以及接触层，所述中心部分设置在FPC的底绝缘层和顶绝缘层之间；所述柱连接到中心部分并延伸通过FPC的顶绝缘层；所述接触层连接到柱并被构造为提供与透镜的第二电极的接触。

优选地，FPC电极接触层被设置在顶绝缘层和透镜之间。优选地，FPC电极接触层被构造为：当透镜和FPC之间的相对横向运动发生时，保持与透镜的第二电极的导电性电接触。优选地，透镜的第二电极和FPC电极接触层是环形的。优选地，在环形接触区域之上发生透镜的第二电极和FPC电极接触层之间的接触，所述环形接触区域具有半径尺寸和圆周尺寸。

优选地，环形接触区域的半径尺寸足以使得即使在透镜的轴和FPC的轴之间发生偏移时也能够保持导电性电接触。在示例性的实施方式中，主体装置(subject device)在至多0.4mm的偏移容差(offset tolerance)时可防止短路，并且在至多6mm的容差时也可防止断路。

当结合附图进行本发明的优选实施例的描述时，其他方面、特征、优点等对于本领域技术人员将变得明显。

附图说明

为了图示本发明的各个方面，以当前优选的附图形式示出这些方面，然而，应当理解，本发明不限于示出的确切的布置和手段。

图1为镜筒组件的放大图(blown up view)；

图2为示出其各个层的现有的柔性印刷电路(FPC)的一部分的截面图；

图3为根据本发明的实施例的柔性印刷电路的一部分的截面图；

图4A为根据本发明的实施例的透镜的端视图，所述透镜被设置为与FPC接触并重叠在FPC之上；

图4B为根据本发明的实施例的图4A的组件的视图，其中，FPC已被移至右侧；

图5为以邻近现有FPC的方式设置的透镜的局部正视的局部截面图；

图6为以邻近根据本发明实施例的FPC的方式设置的透镜的局部正视的局部截面图；

图7更详细地示出将透镜安装在图5的FPC上；

图8更详细地示出将透镜安装在图6的FPC上；

图9示出在FPC朝左侧偏移之后将透镜安装在图7的FPC上；

图10示出在FPC朝左侧偏移之后将透镜安装在图8的FPC上；

图11示出在FPC朝右侧偏移之后将透镜安装在图7的FPC上；以及

图12示出在FPC朝右侧偏移之后将透镜安装在图8的FPC上。

具体实施方式

在以下描述中，为了说明的目的，阐述了具体的数字、材料和构造，以便于提供对本发明的全面理解。然而，本领域的普通技术人员将会明白，在不用这些具体细节的情况下也可实施本发明。在一些情况中，公知的特征可被省略或简化，以便于使本发明不模糊。此外，在本说明书中对例如“一个实施例”的短语的引用意味着，结合该实施例描述的特定的特征、结构或特点被包含在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中的各个地方的例如“在一个实施例中”的短语的出现并不一定都是指同一实施例。

图1为镜筒组件100的放大图。镜筒组件100可包括镜筒110、柔性印刷电路200、液体透镜300、垫圈(cushion)400、防旋转板500和/或透镜盖600。镜筒组件100形成了数字照相机或其他成像设备的光学组件的一部分。以下将以更加详细的方式讨论以上列出的部件的选择。

在一个实施例中，透镜300可具有环形形状并具有在5毫米(mm)和10mm之间的外直径。类似地，FPC 700(图3)可具有环形形状并可具有在5mm和10mm之间的外直径。然而，透镜300和/或FPC 700可具有小于5mm或大于10mm的直径。

图2为现有柔性印刷电路(FPC)200的一部分的截面图。FPC200可包括外盖(cover)210、电极220和/或基底230，其中基底230可由树脂制成。FPC 200的电极220仅通过外盖210部分绝缘，因而留下电极表面222暴露于外部装置。这种情况可使得电极220容易与外部电接触点形成短路的风险。

图3为根据本发明的实施例的柔性印刷电路700的一部分的截面图。在一个实施例中，FPC 700的整体构造将是如图4中示出的那样。具体地，FPC 700可以是环形结构，所述环形结构具有如图3中示出的横截面构造。然而，本发明不限于此实施例。FPC 700不必具有环形形状，而可具有适合特定应用的任何形状。

柔性印刷电路700可包括基底730、外盖710和电极720。基底730和外盖710通常也可被称为“绝缘层”并可由树脂制成。然而，绝缘层可由除树脂以外的材料制成。电极720可包括电极中心部分722、电极柱724和/或电极接触层(电极接触层)726。电极720可以是单一整体部件，或者，可替换地，可以由分离的部件722、724和726组装成。

FPC 700可以为环形形状，并因此可具有圆周尺寸和半径尺寸。在这种情况下，图3中示出的从左向右的尺寸对应于FPC 700结构的各个部件的半径尺寸。然而，这里，为了方便起见，与图3中示出的FPC 700的各个部件的尺寸相对应的从左向右的距离也可被称为FPC 700的各个部件的“长度”。

与FPC 200的电极220相比，FPC 700的电极720优选地在其表面区域的更大的部分上被绝缘。此外，电极720优选地为“选择地暴露的”，因为电极接触层726可被制造为具有限定的长度(图3视图中的从左向右的半径尺寸)并且可沿着FPC 700的上表面策略性地定位，以确保在安置成与液体透镜300接触时的最佳电性能。此外，可根据将要组装FPC 700的特定透镜电极320的几何形状和/或特定透镜300的几何形状定制电极接触层726的几何形状。

为了方便起见，这里，绝缘层(外盖710或基底730)可被称为“顶层”、“上层”、“下层”或“底层”。这种术语应当是指如图3所示的电极720和层710、730的相对布置，而不管透镜300和FPC 700相对于整体坐标系的总取向。

图4A为根据本发明的实施例的组件150的端视图，其中，透镜300被设置为与FPC 700接触并重叠在FPC 700之上(图4A的视图)。图4B为根据本发明的实施例的图4A的变型的组件160的视图，其中，FPC 700已被移至右侧。

在图4的实施例中，透镜300和FPC 700分别呈现用于它们之间的导电性接触的环形表面。图4A和图4B的阴影区域优选地对应于透镜300和FPC 700之间的电接触的区域。图4A示出这样的布置：其中，透镜300和FPC 700相对于彼此最佳地定向和定位。因此，图4A中的相对大的阴影区域155表示位于透镜300和FPC 700之间的有效的大量的导电性电接触表面区域。

图4B示出组件150，其中，FPC 700相对于透镜300已被移至右侧(图4的视图中)，以形成变型的组件160。虽然FPC 700和透镜300不再如图4A那样相对于彼此最佳地定位，但图4B中示出的阴影区域170表示已保持导电性电接触的区域。尽管在透镜300的轴和FPC 700的轴之间存在偏移，但通过透镜300和FPC 700上的电接触表面的环形构造，使得保持导电接触区域170成为可能。以下更详细地讨论尽管在部件300和700偏移定位的情况下都保持电接触的能力。

如果环形透镜300的轴和环形FPC 700的轴偏移和/或未对准，那么具有环形形状的透镜300、具有环形形状的FPC 700、以及它们之间形成的具有环形形状的电接触区域155的几何形状使得尽管在减小了导电性表面面积的情况下仍能够保持电接触。

图5为安装在现有FPC 200上的透镜300的局部正视的局部截面图。透镜300可以为液体透镜。透镜300可包括中心部分330、一个或多个第一电极310和/或一个或多个第二电极320。优选地，电极320与FPC 200的电极220建立导电性电接触，或者与FPC 700的电极720(图6)建立导电性电接触。优选地，透镜300的电极310与FPC 200或FPC 700的电极不建立导电性电接触，这是因为这种接触将引起短路情况。考虑上述目的，以下讨论图5至图11。

回顾上文，在一个优选的实施例中，FPC 200或FPC 700、液体透镜300以及它们之间的界面区域是环形的。然而，为了简单起见，图7至图12示出各个具有环形形状的界面区域的仅一个部分的横截面图。更具体地，图7、图9和图11为图5中示出的组件的左侧的横截面图，其中，FPC 200相对于透镜300的位置不同。同样地，图8、图10和图12为图6中示出的组件的左侧的横截面图，其中，FPC 700相对于透镜300的位置不同。

图6为根据本发明的实施例的安装在FPC 700上的透镜300的局部正视的局部截面图。以下结合图7至图11更详细地探讨将透镜300安装在FPC 200和FPC 700上的细节。在此实施例中，电极接触层726的外直径优选地小于电极320的外直径。在图8中最好观看到此特征。

下文中，结合图7、图9和图11讨论将透镜300组装到现有FPC 200所遇到的问题。

图7为将透镜300安装在图5的FPC 200上的一部分的更详细的截面图。图7示出其间具有期望的相对定位的透镜300和FPC200。在图7中示出的期望的相对定位的情况中，透镜300和FPC200之间的电连接通常根据需要操作。然而，如果FPC 200或其一部分(例如外盖210)相对于透镜300偏移至左侧或右侧(在图7、9和11的视图中)，则图7中示出的布置可易受电连接问题的影响。

然而，图8示出不存在外盖的系统。为了发生短路，FPC 700的电极将必须朝左侧移动足够远以便电极310接触外盖726。由于将必定出现的运动越大，所以短路的机会就越少。

图9示出图7的组件，与图7中示出的相对定位相比，FPC200和/或FPC 200的外盖210，相对于透镜300朝左侧移动。外盖210的向左移动趋向于使暴露的电极区域910邻近电极310。电极区域910通常处于与透镜300的电极320相同的电压电平，所述电极320通常处于与电极310不同的电压电平。因此，使电极310邻近电极220的暴露区域910可导致短路。这种短路将在很大程度上破坏镜筒组件100的操作。因此，部件的这种布置造成了重大问题。以下结合图11探讨源于图7的组件结构的其它可能的电连接问题。

图11示出图7的透镜300和FPC 200组件，其中FPC 200或FPC 200的外盖210，相对于透镜300已朝着右侧偏移(在图7的视图中)。随着外盖210朝右侧移动，外盖210的右侧边缘最终碰撞在透镜300的电极320上。用附图标记1110大体上示出外盖210和电极320之间的接触区域。在这种情况下，当移动超过初始接触点时，外盖210操作以将电极320向上移动，并因此远离其位于FPC 200的电极220上的预计的电接触区域。这种中断使得透镜300和FPC200彼此间不期望地电绝缘。对于镜筒组件100以及被装入其内的任何装置(例如数字照相机)的操作，透镜300和FPC 200之间的这种电连接的中断是高破坏性的。因此，下文中讨论部件的可替换的布置。

下文中，参照图8、图10和图12，结合本发明的实施例，研究透镜300和FPC 700之间的相对运动的影响。

图8更详细地示出将透镜300安装在图6的FPC 700上。在下文的讨论中，描述了FPC 700或FPC 700的绝缘层730(可以是基底)相对于透镜300向左或向右移动的影响。

如上所述，图8、图10、图12为图6的实施例的左侧的详细的横截面图。当总体上观察图6中示出的组件800时，容易理解向左或向右的相对运动的概念。然而，当观察透镜300和FPC 700之间的界面的仅一部分的横截面区域时，通过将FPC 700相对于透镜300的运动表示为径向向内或径向向外的，能够最好理解对于这种子区域中的电连接的影响。

具体地，FPC 700相对于透镜300的向左运动导致在组件800的左侧上FPC 700相对于透镜300的径向向外的运动，并导致在组件800的右侧上FPC 700相对于透镜300的径向向内的运动。相反地，FPC 700相对于透镜300的向右运动导致在组件800的左侧上FPC 700相对于透镜300的径向向内的运动，并导致在组件800的右侧上FPC 700相对于透镜300的径向向外的运动。在除左侧和右侧之外的组件800上的点处，相对运动可以既不是径向向内的也不是径向向外的，而仅仅是横向的。结合图4A和图4B进一步说明此。

上述讨论的组件800的左侧和右侧也可分别应用于图4A和图4B中示出的组件150和组件160。在组件150和组件160的顶部和底部，相对运动可以主要是横向的，而不纯粹地是径向向内或径向向外的。

例如，在图4B示出的情况中，在FPC 700的轴和透镜300的轴之间的从左向右的偏移是足够大的，从而消除在组件160的最左侧和最右侧边缘处的电连接。然而，顶部和底部区域形成保持电连接的区域170。这样，即使在透镜300的轴和FPC 700的轴之间存在相当大的偏移，此实施例也使得保持FPC 700和透镜300之间的电连接。

我们首先研究相对于透镜300向左(因此，径向向外)移动FPC 700对于组件800的左侧的影响。图10示出图8的组件，其中，FPC 700已相对于透镜300向左移动。因为绝缘层730基本上完全延伸越过电极中心部分722的上表面，所以在图10的实施例中避免了造成图9所示的组件中的短路的风险的将电极220暴露于电极310的问题，从而将电极中心部分722与电极310绝缘并由此用来避免短路情况。

参照图10，在FPC 700的初始的向左移动的过程中，通过保持透镜300的电极310和电极接触层726之间的足够的距离，避免它们之间的短路。电极320相对于透镜300优选地保持固定。因此，随着FPC 700仍进一步向左侧移动，电极320相对于接触层726的位置会越向右侧。图10示出处于下述位置的电极320：在该位置，该电极320的右表面基本上与电极接触层726的右侧表面齐平。

如图4B所示，可沿着透镜300和FPC 700之间的环形界面的圆周的其他区域170保持电极320和电极接触层726之间的机械接合和电连接。因此，在本发明的实施例中设置的电接触几何形状的性质可操作以使得即使在这两个配合部件(透镜300和FPC 700)之间存在超过具有环形形状的电极接触层726的半径尺寸(图8、图10和图12的视图中的从左向右的尺寸)的大小的偏移(即定位误差)，也能够保持透镜300和FPC 700之间的电连接。

我们接着研究在图8的组件中将FPC 700相对于透镜300向右(即，径向向内)移动对组件800(图6)的左侧的影响。图12示出图8的组件，其中FPC 700相对于透镜300已被偏移到右侧。随着FPC 700向右移动，电极320相对于透镜300优选地保持固定。因此，在保持FPC 700和电极接触层726的电连接的同时，随着FPC700向右运动，电极接触层726相对于电极320向右运动。由此可知，在图12所示的行进的阶段，电极接触层726相对于如图8中所示的起始位置已显著地移动了。然而，在FPC 700相对于透镜300行进的整个过程中，优选地保持了透镜300和FPC 700的组件的结构一体性、以及电极接触层726和电极320之间的导电性电接触。

如果图12中示出的FPC 700和透镜300的部分完全不接触(见图4)，则如图4B所示，通过沿着这两个部件之间的环形界面的圆周的其它区域170仍可保持透镜300和FPC 700之间的安全的机械接合和电连接。

因为不存在位于比电极接触层726更靠近透镜300的位置处的绝缘层(例如，图11的外盖210)，所以避免了在图11的组件中遇到的透镜300与FPC电极720的电绝缘的问题。因此，没有这样一层，该层由于部件300和部件700的误放而朝着电极320行进，碰撞在电极320上并由此中断其与FPC 700的接触。

因此，在此实施例中，电极接触层726位于(沿着图12的视图中的垂直维度)比绝缘层730更靠近电极320的位置的事实有利地避免了图11的组件中提及的电绝缘问题。

因此，电极720的几何形状的一个实施例可以使得透镜300和FPC 700能够在它们之间的环形界面之上相对于彼此横向移动，而不会发生以下情况：a)导致电极310和电极720之间的短路，或b)导致电极320变得与电极720电绝缘。

在沿着其圆周的给定点处保持电极320和电极接触层726之间电连接的能力可取决于电极320的半径尺寸和/或电极接触层726的半径尺寸。在一个实施例中，即使透镜300的轴和FPC 700的轴之间存在偏移，也期望沿着电极320和电极接触层726之间的环形界面区域的整个圆周保持这两个部件之间的电连接。然而，如上所讨论，以及如图4B中所示，在本文公开的本发明的实施例中，即使沿着电极310和FPC电极720之间的环形界面的圆周的一段或多段不接触，也可保持电极320和FPC 700的电极720之间的电连接。

虽然参照特定实施例已描述了本发明，但应当理解，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例性实施例。因此，应当理解，可针对示例性实施例做出大量的变型，并且，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可设计其他的布置。

Claims (17)

1.一种光学组件中的印刷电路，包括：

第一绝缘层；

第二绝缘层；以及

电极，所述电极包括：

电极中心部分，所述电极中心部分被设置在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间；以及

电极柱部分，所述电极柱部分与所述电极中心部分接触并延伸通过第一绝缘层的至少一部分；

其特征在于，所述电极还包括在所述第一绝缘层上的恒定的高度的电极接触层，所述电极接触层连接到所述电极柱部分，所述电极接触层的形状为环形，并且，所述电极接触层的尺寸和形状被设置为与要同所述印刷电路连接的装置上的环形的接触层建立电接触。

2.根据权利要求1所述的印刷电路，其中，所述第一绝缘层、所述第二绝缘层以及所述电极中心部分具有相同的长度。

3.根据权利要求1所述的印刷电路，其中，通过所述第二绝缘层，将所述电极中心部分沿着其整个长度、沿着其下表面绝缘。

4.根据权利要求1所述的印刷电路，其中，所述电极中心部分沿着其整个长度、在其上表面之上被绝缘。

5.根据权利要求1所述的印刷电路，其中，所述电极接触层被设置在所述第一绝缘层之上。

6.根据权利要求1所述的印刷电路，其中，沿着所述印刷电路的外部设置所述电极接触层。

7.根据权利要求1所述的印刷电路，其中，所述电极接触层的长度被构造为适应：印刷电路相对于与所述电极接触层导电性接触的外部部件的运动，同时保持导电性接触。

8.根据权利要求1所述的印刷电路，其中，所述电极接触层的长度小于所述电极中心部分的长度。

9.根据权利要求1所述的印刷电路，其中，所述装置是电动透镜。

10.一种光学组件，包括：

透镜，所述透镜具有第一电极和第二电极；以及

柔性印刷电路FPC，所述FPC被构造为邻近所述透镜安置，其中，所述FPC包括：

底绝缘层；

顶绝缘层；以及

FPC电极，所述FPC电极被构造为接触所述透镜的所述第二电极，

其中，所述FPC电极包括：

中心部分，所述中心部分被设置在所述FPC的底绝缘层和顶绝缘层之间；以及

柱，所述柱连接到所述中心部分并延伸通过所述FPC的顶绝缘层；

其特征在于，所述FPC电极还包括在所述顶绝缘层上的恒定的高度的接触层，所述接触层连接到所述柱，所述接触层的尺寸和形状被设置为提供与所述透镜的第二电极的接触，所述透镜的第二电极和所述FPC电极的接触层为环形，并且被配置为在接触时处于重叠的关系。

11.根据权利要求10所述的光学组件，其中，所述FPC电极的接触层被设置在所述顶绝缘层和所述透镜之间。

12.根据权利要求10所述的光学组件，其中，所述FPC电极的接触层被构造为：当在所述透镜和所述FPC之间发生横向运动时，保持与所述透镜的第二电极的导电性电接触。

13.根据权利要求10所述的光学组件，其中，所述透镜的第二电极和所述FPC电极的接触层被构造为：使得在具有半径尺寸和圆周尺寸的环形接触区域的上方，发生所述透镜的第二电极和所述FPC电极的接触层之间的接触。

14.根据权利要求13所述的光学组件，其中，所述环形接触区域的半径尺寸足以使得即使在所述透镜的轴和所述FPC的轴之间发生偏移时，也能够保持导电性电接触。

15.根据权利要求14所述的光学组件，其中，如果所述偏移小于或等于1毫米，则保持所述导电性电接触。

16.根据权利要求14所述的光学组件，其中，如果所述偏移小于或等于5毫米，则保持所述导电性电接触。

17.根据权利要求14所述的光学组件，其中，如果所述偏移小于或等于10毫米，则保持所述导电性电接触。

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