CN1669302A - 摄像机模块、摄像机模块用的支架、摄像机系统和摄像机模块的制造方法 - Google Patents

摄像机模块、摄像机模块用的支架、摄像机系统和摄像机模块的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及摄像机模块(100)。摄像机模块(100)包括配备有光导通道(103)的支架(102)。光导通道(103)内是具有光轴(105)的透镜(104)。在光导通道(103)的端部附近是固态图像传感器(107)。图像传感器(107)配备有其取向垂直于光轴(105)的摄像部分(108)，而构成支架(102)一部分的对准装置(112)位于光导通道(121)端部(106)附近，用以相对于光轴(106)对准摄像部分(108)。在摄像机模块(100)的一个实施例中，在剖面图中从垂直于光轴(105)的方向看去，支架(102)基本上呈矩形。对准装置(112)由光导通道(103)的延伸部分(112)形成，处于光导通道(103)端部(106)附近并配备有内表面(114)。固态图像传感器(107)的侧面(115)基本上无余隙地紧靠在内表面(114)上。这种相对于光轴(106)对准摄像部分((108)的方法简化了摄像机模块(100)的制造。

Description

摄像机模块、摄像机模块用的支架、 摄像机系统和摄像机模块的制造方法
本发明涉及包括配备有光导通道的支架的摄像机模块，在所述通道内存在具有光轴的透镜，固态图像传感器存在于所述光导通道端部附近，图像传感器包括其取向垂直于光轴的摄像部分。
本发明还涉及拟用于摄像机模块的配备有光导通道的支架，所述支架设置成用以容纳具有光轴的透镜，所述支架还设置成用以在光导通道端部附近设置包括摄像部分的固态图像传感器。
本发明还涉及摄像机系统，它包括摄像机模块，所述摄像机模块包括支架。
本发明还涉及包括支架的摄像机模块的制造方法。
从欧洲专利申请EP-A 1081 944已知这样的摄像机模块。所述已知的摄像机模块适用于摄像机系统，诸如包括在电话机、便携式计算机或者数字照相机或者数字摄影机中的摄像机系统。采用所述已知的摄像机模块，摄像模块设置成紧靠着支架的第二端。所述已知的摄像机模块的摄像模块包括基底。存在于基底的背向支架的、已经形成导电布线图的一侧的，是固态图像传感器，例如CCD(电荷耦合器件)图像传感器或者CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。固态图像传感器电连接到摄像机系统中的其他电子电路，摄像机系统的摄像机模块通过导电连接，例如适当选定的材料(诸如金或者其他导电材料)的凸起块形式的导电连接形成部件。固态图像传感器面对基底的一侧包括设置成把入射光转换为电信号的光敏区。
在所述已知的摄像机模块的一个实施例中，基底是非透明材料，例如柔性箔覆盖的金属板，箔上有所述布线图，其中金属板上开有小孔，用以把光透射到固态图像传感器的光敏区。在另一个实施例中，基底由透明材料，诸如玻璃构成，其中导电布线图存在于面对固态图像传感器的一侧。
所述已知的摄像机模块的一个缺点是，它要求复杂的制造方法，这使摄像机模块成本相对较高。
本发明的一个目的是提供一种设计成能够简单制造的摄像机模块。这目的用按照前言段落描述的摄像机模块达到，其特征在于，形成支架的一部分的对准装置存在于光导通道端部附近，所述对准装置相对于光轴对准所述摄像部分。
在按照本发明的摄像机模块中，借助于所述对准装置来固定固态图像传感器在支架中的位置。因此，摄像部分相对于光轴的位置也是固定的。因此，在其制造过程中，为了相对于光轴对准摄像部分，只要利用对准装置把固态图像传感器置于支架中即可。结果简化了摄像机模块的制造。
此外应当指出，按照本发明的摄像机模块的固态图像传感器不象已知摄像机模块的情况那样装在摄像模块内。代之以，可以把固态图像传感器直接置于支架中。这本身已经简化了摄像机模块的制造。另一个结果是可以缩小摄像机模块的尺寸，特别是在与光轴平行的方向上。这也是一个优点，因为在许多其中使用摄像机模块的应用中可用空间非常有限，在将来的应用中尺寸甚至很可能进一步缩小。
按照本发明摄像机模块的一个实施例，其特征在于，摄像部分在与固态图像传感器主面平行的平面内延伸，其中，固态图像传感器包括其取向至少基本上垂直于所述主面的侧面，并且其中，在剖面图上从垂直于光轴的方向看去，支架在所述端部附近至少基本上呈多边形，其中，对准装置包括支架的延伸部分，所述延伸部分延伸到超出光导通道的端部并且具有靠着固态图像传感器的至少一个侧面的内表面，结果在垂直于光轴的方向上，固态图像传感器基本上无余隙地装在支架之内。
因为延伸部分具有所述内表面，所以保证固态图像传感器的内表面和侧面之间基本上没有留出余隙地固定图像传感器的位置，因而摄像部分的位置在垂直于透镜光轴的平面上是固定的。于是只要把固态图像传感器定位在延伸部分的内表面上，主面便在垂直于光轴的方向上延伸并面对透镜，以便相对于光轴对准摄像部分。就摄像部分相对于光轴的对准而言，这导致摄像机模块制造的进一步简化。
按照本发明的照相机模块的另一个实施例的特征是，光导通道的端部配备有其取向垂直于光轴的端接面，端接面基本上没有余隙地紧靠在固态图像传感器的主面上，以此确定从摄像部分到透镜的距离。
当延伸部分这样配置时，比较容易把固态图像传感器装配到延伸部分的内表面。就摄像部分相对于光轴的对准而言，这导致摄像机模块制造的进一步简化。
按照本发明的摄像机模块的另一个实施例的特征是，光导通道的端部配备有端接面，其取向垂直于光轴，所述端接面基本上没有余隙地紧靠在固态图像传感器的主面，以此确定从摄像部分到透镜的距离。
一旦把固态图像传感器安装在支架上，固态图像传感器的主面便平行于它靠着的端接面而延伸。结果，固态图像传感器的摄像部分也与端接面平行延伸。端接面的取向垂直于光轴。于是实现了以下状态：在装入固态图像传感器之后，摄像部分的取向将垂直于光轴。工作时，所述取向改善了由透镜投影在摄像部分上的图像的质量。这导致摄像机模块的制造进一步简化。
用这样的方法还实现可以把摄像部分定位在离开透镜预定距离的位置上。若透镜和镜筒的尺寸公差足够小，则设置透镜时不再需要使透镜聚焦。通常，聚焦是一种必须以应有的精度进行的费时的步骤。于是，省去这一步骤，摄像机模块的制造便得以简化。
按照本发明的摄像机模块的另一个实施例，其特征在于，所述支架配备有销钉，其纵轴与光轴平行延伸，销钉固定在所述第二端，销钉位于基底的开孔处，以此对准摄像机模块相对于基底的位置。
基底上销钉和相应的开孔的使用简化了装配摄像机模块或者摄像机模块形成其一部分的摄像机系统时支架在基底上的定位。这简化了摄像机系统的制造。另外，销钉和基底上相应的开孔的使用使强化支架和基底之间的连接成为可能。
按照本发明的摄像机模块的另一个实施例的特征在于，固态图像传感器的主面在光导通道的外面延伸，同时，在光导通道外面所述主面的一部分上设置焊盘，所述焊盘起向位于固态图像传感器外面的电路提供电连接的作用。
当以这方式配置固态图像传感器并且所有的焊盘都设置在所述侧面之一附近并配备有凸起块时，固态图像传感器容易通过所提供的柔性箔胶带在电气上与导电布线图接触，从而把摄像机模块电连接到摄像机系统的其它电子电路。这免除了通过焊接线把存在于固态图像传感器上的集成电路连接到基底上的导电布线图的必要性。设置焊接线是一种需要以应有的精度进行的相对费时的步骤。
按照本发明摄像机模块的另一个实施例的特征在于，所述支架的外壁配备有至少一个支持壁，所述支持壁沿着平行于光轴的方向延伸并且当它在光导通道的外面延伸时，它靠着所述固态图像传感器的一个侧面。
所述支持壁通过所述凸起块隔离柔性箔胶带和固态图像传感器上的焊盘之间通过所述凸起块的连接。这使例如装配摄像机系统(摄像机模块形成其部分)时，处理摄像机模块比较容易。所述事实是：可以较少考虑胶带和固态图像传感器之间连接的易损性。
一种按照本发明的用于摄像机模块的支架，所述支架配备有光导通道，所述光导通道设置成容纳具有光轴的透镜并且还设置成在该光导通道端部附近设置包括摄像部分的固态图像传感器，所述支架的特征在于，形成支架一部分的对准装置存在于光导通道的所述端部附近，用以相对于光轴对准所述摄像部分。
在按照本发明支架中，由所述对准装置来固定要设置包括摄像部分的固态图像传感器的位置。于是，摄像部分相对于光轴的位置也是固定的。因此，在制造摄像机模块时，为了相对于光轴对准摄像部分，只要利用对准装置把固态图像传感器置于支架中即可。因而，制造摄像机模块时利用按照本发明的支架简化了摄像机模块的制造。
一种按照本发明的摄像机系统，它包括摄像机模块，所述摄像机模块包括配备有光导通道的支架，在光导通道中存在具有光轴的透镜，其中，在所述光导通道端部附近存在配备有其取向垂直于光轴的摄像部分的固态图像传感器，并且其中形成支架的一部分的对准装置存在于光导通道的所述端部附近，用以相对于光轴对准摄像部分。
按照本发明的摄像机系统采用摄像机模块，在所述摄像机模块内，通过对准装置来固定固态图像传感器在支架内的位置。于是，摄像部分相对于光轴的位置也是固定的。在制造过程中，为了相对于光轴对准摄像部分，只要利用对准装置把固态图像传感器置于支架中即可。结果简化了摄像机系统的制造。
一种制造包括支架的摄像机模块的方法，其特征在于，支架配备有对准装置，其中，在把固态图像传感器置于所述支架中时，固态图像传感器与对准装置接触，结果，相对于光轴对准了存在于固态图像传感器的摄像部分。
在制造过程中，将具有光轴的透镜置于支架中。为了正确地操作摄像机模块，在垂直于光轴的平面内相对于光轴对准固态图像传感器是重要的。为了做到这一点，摄像机模块在制造时配备有对准装置。摄像部分相对于光轴的自动对准是通过在把固态图像传感器置于支架中时使固态图像传感器与对准装置接触来完成的。结果简化了摄像机系统的制造。
现将参照附图更详细地论述本发明的这些及其他方面，附图中：
图1是按照本发明的摄像机模块的纵剖面图；
图2是按照本发明摄像机模块的第二实施例的纵剖面图；
图3是按照本发明的摄像机模块的第三实施例的纵剖面图；及
图4是按照本发明的摄像机模块的第三实施例的平面图。
在附图中，相似的部分用同一标号表示。
图1表示按照本发明的摄像机模块一个实施例的纵剖面图。摄像机模块100包括配备有光导通道103的支架102。在光导通道103之内的是具有光轴105的透镜104。固态图像传感器107包括存在于光导通道端部附近的摄像部分108，正如箭头106所表明的。摄像部分108的取向垂直于光轴105。
摄像部分108平行于固态图像传感器107的面向透镜104的主面109而延伸。除此之外，固态图像传感器107具有垂直于主面109延伸的侧面115。光导通道的端部配备有端接面110，其取向垂直于光轴105。固态图像传感器107的主面109基本上无余隙地靠着端接面110。制造摄像机模块100时这使摄像部分108的取向垂直于光轴。摄像部分108相对于光轴105垂直取向的优点是摄像部分108将更精确地定位在透镜104的焦点上，其结果是通过透镜104把更清晰的图像投影在摄像部分108上。通过使固态图像传感器的主面109紧靠在端接面110上而达到的另一个结果是决定了从摄像部分108到透镜104的距离。若透镜104充分精确地安装在光导通道103上，则制造摄像机模块100时，这使透镜相对于摄像部分108不必进一步聚焦。结果简化了摄像机模块100的制造。
在剖面图上从垂直于光轴105的方向看去，在光导通道的端部附近，支架102呈矩形。与光导通道103对齐的延伸部分112存在于所述光导通道103的端部。在图1中，虚线113表示支架102和延伸部分112的过渡部位。尽管可以作为独立的部件制造支架102和延伸部分112，然后合二为一。但为简单起见，延伸部分一般与支架做成一体。延伸部分112具有内表面114，它配置成紧靠在固态图像传感器107的三个侧面上。在设置固态图像传感器之后，这使侧面115基本上无余隙地紧靠在延伸部分的内表面114上。结果，简单地设置固态图像传感器107，即可使固态图像传感器107的摄像部分108与光轴105对准。这意味着摄像机模块100制造的简化，因为相对于光轴105对准摄像部分108需要的工序个数减少。固态图像传感器107的位置用一般方法，例如用一般用于此目的的胶固定。
如图1所示，固态图像传感器部分地延伸到超出支架102。主面109的延伸超出支架102的部分配备有在各侧面115之一附近的焊盘116。焊盘116经由凸起块117连接到设置在柔性箔胶带118上的导电印制线图案。这样，固态图像传感器107上的集成电路可以电连接到摄像机系统上的其他电子电路。所述电子电路，例如起安排例如通过电池组或电源适配器给所述集成电路提供电压以及读取固态图像传感器所产生的信号并进行其他处理的作用的电路。为了加强胶带118和固态图像传感器107之间的机械连接，在所述凸起块的周围设置底层填充(underfill)材料119，所述材料把面向主面109胶带的侧面和主面109粘结在一起。
延伸部分112具有第二端123，它在垂直于光轴105的平面内延伸。固态图像传感器107具有第二主面124，它基本上与第二端123处于一个平面内。安装摄像机系统中的摄像机模块100时，摄像机模块100可以用一般方法，例如用适当的胶通过所述第二主面124和所述第二端固定到基底上。
图2表示按照本发明摄像机模块第二实施例的纵剖面图。所述摄像机模块200包括镜筒201，后者安装在配备有光导通道203的支架202上。在镜筒201之内存在具有光轴205的透镜204。另外，在光导通道之内存在光阑220，后者包括垂直于光轴205的开孔222。延伸在开孔222之上的红外辐射滤光片221紧靠在光阑220上。一般最好使用红外辐射滤光片221，因为固态图像传感器一般用硅制造。这样的固态图像传感器对电磁光谱的红外辐射部分的辐射比对可见光敏感得多。借助于红外辐射滤光片221来对此进行校正。
正如箭头206所表明的，在光导通道端部附近存在包括摄像部分108的固态图像传感器107。摄像部分108的取向垂直于光轴205。
摄像部分108平行于固态图像传感器107面向透镜104的主面109而延伸。除此之外，固态图像传感器107包括其取向垂直于主面109的侧面115。光导通道203的端部配备有端接面210，其取向垂直于光轴205。固态图像传感器107的主面109基本上无余隙地紧靠在端接面210上。这在制造摄像机模块200时做到使摄像部分108的取向垂直于光轴205。摄像部分108相对于光轴205垂直取向的优点是，摄像部分108将更精确地定位在透镜204的焦点上，这使透镜204投影在摄像部分108上的图像更加清晰。通过使固态图像传感器的主面109紧靠在端接面210上而产生的另一个结果是，决定了从摄像部分108到透镜204的距离。若透镜204充分精确地安装在光导通道203内，则在制造摄像机模块200时这具有透镜不必进一步聚焦在摄像部分108的优点。这使摄像机模块200的制造得以简化。
在垂直于光轴205的剖面图上看到，在光导通道203端部附近支架202呈矩形。与光导通道203一致的延伸部分212存在于所述光导通道203的端部。在图1中，虚线213以图示的方法表示支架202和延伸部分212之间的过渡部位。虽然有可能把支架202和延伸部分212制造成单独的部件，随后将两者结合，但为了简单起见，延伸部分212一般与支架202做成一体。所述延伸部分212具有内表面214，它配置成紧靠在固态图像传感器107的三个侧面115上。在设置固态图像传感器107之后，这使所述侧面115基本上无余隙地紧靠在所述延伸部分212的内表面214上。结果，只要简单地设置固态图像传感器107，即可使固态图像传感器107的摄像部分108与光轴205对准。这意味着，摄像机模块200的制造得以简化，因为用于相对于光轴205对准摄像部分所需的工序数量减少了。固态图像传感器107的位置用一般方法，例如用一般用于此目的的胶固定。
如图2所示，固态图像传感器部分地延伸到支架202以外。主面209延伸到支架202以外的部分，在各侧面115之一附近配备有焊盘116。焊盘116通过凸起块117连接到设置在柔性箔胶带118上的导电印制线图案。这样存在于固态图像传感器107上的所述集成电路便可以电连接到存在于摄像机系统中的其他电子电路。所述电子电路，例如起安排通过电池组或电源适配器给所述集成电路提供电压、读取固态图像传感器产生的信号并进行其他处理的作用。为了加强胶带118和固态图像传感器107之间的机械连接，围绕所述凸起块设置底层填充(underfill)材料119，所述材料把面向主面109的胶带的一侧和主面109粘结在一起。
延伸部分212具有第二端223，它在垂直于光轴205的平面内延伸。固态图像传感器107具有第二主面224，它基本上与第二端223处于一个平面内。把摄像机模块200装入摄像机系统时，摄像机模块200可以通过所述第二主面224和所述第二端用一般方法，例如用适当的胶固定到基底上。
图3表示按照本发明的摄像机模块第三实施例的纵剖面图。除已经参照图1论述的元件外，所述摄像机模块300还包括外壁301，支持壁302固定在外壁301上。支持壁302在平行于光轴105的平面内延伸，并紧靠在部分地延伸到支架102以外的侧面115上。支持壁302起保护胶带118到固态图像传感器102的连接的作用。这使摄像机模块在其装配之后，例如在运输过程中或把摄像机模块安装在摄像机系统时易于处理。
延伸部分112和支持壁302都配备有销钉303，每一个销钉303的纵轴304的取向平行于光轴105。所述销钉分别固定在延伸部分的第二端123和支持壁302的第三端305上，所述第二端123和所述第三端302处于其取向垂直于光轴105的平面内。若所述基底配备有与销钉303对应的孔，则在所述摄像机模块安装到摄像机系统中时，销钉303可用于摄像机模块在基底上的对准。销钉303可以略呈锥形，以便当安装摄像机模块300时使销钉303相对于基底上相应的孔的对准精度不起那么重要的作用。
图4是按照本发明的摄像机模块的第三个实施例的平面视图。所述平面AA′表示图3的纵剖面图的平面。摄像机模块300连接到基底400。所述基底配备孔403，销钉303延伸到孔403中。在举例说明的实施例中，孔403的形状与销钉303的矩形形状一致。在实践中，孔403一般是钻孔，这意味着它们将呈圆形。在所述情况下，使销钉303的形状与所述形状一致更实际。
在所述主面109的侧面115附近，胶带118固定在固态图像传感器107上。支持壁302紧靠在两个相对的侧面115上。壁302固定到支架102的外壁30上面。销钉303固定在外壁301和支持壁302上。透镜104的光轴105存在于支架102内，用直线410和412的交点代表。
总而言之，本发明涉及摄像机模块100。摄像机模块100包括配备有光导通道103的支架102。具有光轴105的透镜104存在于所述光导通道103内。固态图像传感器107设置在光导通道103的端部附近，固态图像传感器107配备有其取向垂直于光轴105的摄像部分108。形成支架102一部分的对准装置112存在于光导通道121的端部106附近。所述对准装置相对于光轴106对准摄像部分108。在摄像机模块100的一个实施例中，在垂直于光轴105的剖面图看去，支架102在端部106附近基本上呈矩形，而对准装置由光导通道103的延伸部分112形成，它存在于光导通道103的端部附近并配备有内表面114。内表面114基本上无余隙地紧靠在固态图像传感器107的侧面125上。这种相对于光轴105对准摄像部分108的方法简化了摄像机模块100的制造。

Claims (12)

1.一种摄像机模块，它包括配备有光导通道的支架，在所述光导通道内存在具有光轴的透镜，固态图像传感器存在于所述光导通道端部附近，所述图像传感器包括其取向垂直于所述光轴的摄像部分，其特征在于：形成所述支架一部分的对准装置存在于所述光导通道的端部附近，所述对准装置相对于所述光轴对准所述摄像部分。
2.如权利要求1所述的摄像机模块，其特征在于：所述摄像部分在与所述固态图像传感器的主面平行的平面内延伸，其中，所述固态图像传感器包括一个其取向至少基本上垂直于所述主面的侧面，并且其中在垂直于所述光轴的剖面图上看去，所述支架至少基本上在所述端部附近呈多边形，其中，所述对准装置包括所述支架的延伸部分，所述延伸部分延伸到所述光导通道的所述端部以外并且其内表面紧靠在所述固态图像传感器的至少一个侧面上，结果，所述固态图像传感器以在垂直于所述光轴的方向上基本上无余隙的形式被安装在所述支架内。
3.如权利要求2所述的摄像机模块，其特征在于：所述多边形是矩形。
4.如权利要求3所述的摄像机模块，其特征在于：所述延伸部分至少基本上紧靠在所述固态图像传感器的三个侧面上。
5.如权利要求4所述的摄像机模块，其特征在于：所述光导通道的端部配备有其取向垂直于所述光轴的端接面，所述固态图像传感器的所述主面基本上无余隙地紧靠在所述端接面上，以此确定从所述摄像部分到所述透镜的距离。
6.如权利要求2所述的摄像机模块，其特征在于：所述摄像机模块包括基底，所述固态图像传感器配备有第二主面，所述第二主面的取向垂直于所述主面，所述延伸部分的第二端至少基本上与所述第二主面也在其中延伸的平面一致，所述第二主面和所述第二端紧靠在所述基底上。
7.如权利要求6所述的摄像机模块，其特征在于：所述支架配备有销钉，所述销钉的纵轴与所述光轴平行地延伸，所述销钉固定到所述第二端，所述销钉位于所述基底上的开孔内，以此相对于所述基底对准所述摄像机模块。
8.如权利要求2或6所述的摄像机模块，其特征在于：所述固态图像传感器的所述主面延伸到所述光导通道以外，在所述主面位于所述光导通道外面的部分上设置焊盘，所述焊盘起向位于所述固态图像传感器外面的电路提供电连接的作用。
9.如权利要求8所述的摄像机模块，其特征在于：所述支架的外壁配备有至少一个支持壁，所述至少一个支持壁与所述光轴平行延伸并且当它延伸到所述光导通道以外时紧靠在所述固态图像传感器的所述各侧面之一上。
10.一种用于摄像机模块的支架，所述支架配备有光导通道，所述光导通道设置成容纳具有光轴的透镜并且还设置成将包括摄像部分的固态图像传感器置于所述光导通道的端部附近，其特征在于：形成所述支架的一部分的对准装置存在于所述光导通道端部附近，用以相对于所述光轴对准所述摄像部分。
11.一种摄像机系统，它包括带有支架的摄像机模块，所述支架配备有光导通道，所述光导通道中存在具有光轴的透镜，其中，在所述光导通道的端部附近存在配备有其取向垂直于所述光轴的摄像部分的固态图像传感器，并且，其中，形成所述支架的一部分的对准装置存在于所述光导通道的所述端部附近，用以相对于所述光轴对准所述摄像部分。
12.一种制造包括支架的摄像机模块的方法，其特征在于：所述支架配备有对准装置，其中，当把固态图像传感器置于所述支架中时所述固态图像传感器与所述对准装置接触，结果，将所述固态图像传感器的摄像部分相对于所述光轴对准。
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