CN1700047A - 成像设备 - Google Patents

Abstract

一种成像设备，所述成像设备包括具有固态图像传感器的固定器、以可旋转的方式与所述固定器相接合并且具有光学装置以便于将图像聚焦在所述固态图像传感器的接收表面上的透镜镜筒、以及设在所述透镜镜筒与所述固定器之间的焦点调节装置，所述焦点调节装置包括能够响应于所述固定器与所述透镜镜筒的相对旋转改变所述光学装置与所述固态图像传感器之间的距离的凸轮机构，所述凸轮机构包括多对控制部件，所述控制部件具有设置在所述透镜镜筒或所述固定器的一个上的沿圆周方向隔开并且沿光学装置的光学方向突出的多个支承表面和沿圆周方向设置在所述透镜镜筒或所述固定器的另一个上的多个接收表面，所述多个接收表面以等间隔被布置，沿光学装置的光学方向突出并且可与每个支承表面相接触。

Description

成像设备

相关申请的交叉参考

本申请要求2004年5月18日申请的日本专利申请No.2004-147108和2005年2月17日申请的No.2005-041408的优先权，这里合并参考所述专利的优先权。

技术领域

本发明涉及固态图像传感器以及包含所述固态图像传感器和光学装置的成像设备，所述成像设备能够精确、安全并且以简单的操作调节固态图像传感器与光学装置之间的距离，从而将图像聚焦在所述固态图像传感器的接收表面上。

背景技术

装配在数字式照相机、具有照相机的笔记本电脑、移动电话等中的每个成像设备都是由诸如固态图像传感器、电路板以及包含透镜的光学装置构成的。

近年来，包含固态图像传感器和光学装置的小型化成像设备应用于带有照相机的手机中，在这种情况中，如果传感器的像素计数增加的话，就更加需要将传感器和光学装置设定在精确的位置中以便于将图像聚焦在传感器的接收表面上。例如，如果传感器具有十万像素计数的话，那么即使光学装置的焦点位置偏离约50μm，图像也可被聚焦。然而，如果传感器具有三十万像素计数的话，那么即使光学装置的焦点位置仅偏离约20μm，图像不会被聚焦。对于带有照相机的手机来说，需要日益增加的像素计数。

因此，为了精确可靠地形成光学装置与固态图像传感器之间的位置关系(具体为它们之间的距离)，已提出了这样一种结构，其中与所述固态图像传感器相对应的集成电路的安装位置是可变的(作为参考，见JP2001-333332A，第2页和3页，图1)。在传统成像设备中，弹性突起以与设在所述集成电路上的突出部相接触的方式被设在透镜镜筒上，当将集成电路安装在透镜镜筒上时通过向集成电路施加压力所产生的突起的弹性变形调节集成电路沿光轴方向的位置。

另外，图11示出了另一个传统成像设备的示例。

在图11中，100表示第一透镜、101表示第二透镜、以及102表示与固态图像传感器相对应的集成电路(IC)。103表示设置在第一透镜100和第二透镜101之间的隔离物。上述部件被固定于成像设备中的壳体(未示出)。通过选择和使用具有不同厚度的一些隔离物103，集成电路102的表面与第二透镜101的表面之间的位置沿光轴方向被调节。

然而，在JP2001-333332A中所描述的传统成像设备中，由于是通过向集成电路施加压力所产生的突起的弹性变形执行沿光轴方向的集成电路的调节的，因此存在这样一个问题，即，调节的范围较窄并且由于所施加的压力导致集成电路易于变形。

另一方面，在图11中所示出的传统成像设备中，由于所使用的隔离物103的常用厚度为25、38和50μm，实际上难于制造厚度为10μm或更小的隔离物，因此不能执行10μm或更低的高度调节。而且，在每次更换插在第一透镜100和第二透镜101之间的隔离物103时必须将第二透镜从透镜镜筒(未示出)上移除，因此存在这样一个问题，即，更换要求一些程序，因此所形成的成像设备较为昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种成像设备，能够精确且容易地调节焦距，且还完成加工性的改进和降低成本。

按照本发明的第一实施例，所述成像设备包括具有固态图像传感器的固定器、具有光学装置并且以可旋转的方式连接于所述固定器以便于将图像聚焦在所述固态图像传感器的接收表面上的透镜镜筒、以及设在所述透镜镜筒与所述固定器之间的焦点调节装置。

所述焦点调节装置包括能够响应于设在所述固定器与所述透镜镜筒之间的控制部件的相对旋转改变所述光学装置与所述固态图像传感器之间的间隔的凸轮机构。

所述凸轮机构包括多对控制部件，所述控制部件具有设置在所述透镜镜筒或所述固定器的任意一个上的多个支承表面和设置在所述透镜镜筒或所述固定器的另一个上的多个接收表面。

所述控制部件包括相应支承表面与相应接收表面之间的接合组合。

所述多对控制部件被设定得沿光轴方向具有相对于彼此不同的凸起高度。

附图说明

图1是示出了本发明所涉及的成像设备的一个实施例的中央纵向截面图。

图2是示出了具有图1中所示的成像设备中的凸轮机构的一个实施例的透镜镜筒的平面图。

图3是用在图1中所示的成像设备中的固定器的平面图。

图4是图3中所示的固定器的局部透视图。

图5是示出了具有本发明所涉及的成像设备中的凸轮机构的另一个实施例的透镜镜筒的透视图。

图6是连接于图5中所示的透镜镜筒的固定器的透视图。

图7是示出了具有本发明所涉及的成像设备中的凸轮机构的另一个实施例的透镜镜筒的透视图。

图8是示出了图7中所示的透镜镜筒中的凸轮机构的一部分的局部正视图。

图9是示出了具有本发明所涉及的成像设备中的凸轮机构的另一个实施例的透镜镜筒的透视图。

图10是具有图9中所示的凸轮机构的固定器的透视图。

图11是传统成像设备的示意性截面图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的优选实施例。

参照图1，其中示出了本发明所涉及的成像设备的一个实施例。成像设备1包括通常为圆柱形的透镜镜筒2，其中如下文中所述的固定有包含透镜等的光学装置，以及通常为立方体的固定器3，所述固定器3通过与透镜镜筒2相组合构成成像设备1的壳体。挠性印刷电路板(FPC)4被连接于固定器3的下端表面。FPC4具有连接部分4a，所述连接部分4a以与外部电路(未示出)相连接的方式遍布延伸在固定器3的侧表面上。

固态图像传感器5(即，集成电路(IC))被连接于固定器3。固态图像传感器5例如以面向下的方式被安装在FPC4上。

同时，除用于接收光线的接收表面以外，固态图像传感器5的圆周由密封树脂6密封。

透镜镜筒2具有例如形成在透镜镜筒2的上部和中央部分处的埋头孔部分2a和2b，以及设在埋头孔部分的中央部分处的光线接收开口2c。透镜镜筒2还具有形成在开口2c下面的台阶2d，以及形成在下部圆周部分2e的外圆周上的凹槽2f和台阶2g。

包括以与台阶2d相接触的方式容纳在透镜镜筒2中的第一透镜7和布置在第一透镜7上的第二透镜8的光学装置用于将图像聚焦在固态图像传感器5的接收表面上。光线屏蔽隔离物9被设置在第一透镜7和第二透镜8之间。这里，附图标记10表示环形透镜固定元件，所述环形透镜固定元件10被固定于透镜镜筒2以便于固定第二透镜8的下表面。11表示固定在埋头孔部分2b上用于屏蔽红外线的滤光器，而12表示固定在埋头孔部分2a上的透明装饰性密封体。13表示设置在固定器3的圆柱形壁表面3a与凹槽2f之间的光线屏蔽O形圈。14表示FPC，即，用于将成像设备1与外部设备相连接并且通过诸如ACF(各向异性导电薄膜)等连接器与FPC4的连接部分4a相连接的接触面。另外，图1中的O表示光学装置和固态图像传感器5的公共光轴。

焦点调节装置20被设置在透镜镜筒2与固定器3之间。焦点调节装置20包括能够响应于透镜镜筒2与固定器3之间的相对旋转改变所述光学装置与固态图像传感器5之间的距离的凸轮机构21。

图2到图4示出了凸轮机构21的一个实施例。该实施例中的凸轮机构21包括多对控制部件24，所述控制部件24具有以在相等间隔下布置并且沿光学装置的光轴O的方向突出的方式沿圆周设置在透镜镜筒2上的多个支承表面22，如图2中所示的，以及以沿圆周方向隔开、沿光轴方向突出并且每个都可与每个支承表面22相接触的方式设置在固定器3上的多个接收表面23，如图3和4中所示的。多对控制部件中的每个都包括相应支承表面22与相应接收表面23的组合。

更具体地说，例如，图2中的支承表面22以等距离间隔布置的方式设置在与固定器3相接触的镜筒圆周台阶2g上的四个突起25构成。这里，这四个突起25沿图1中所示的光轴0方向突出。另外，在本实施例中，突起25具有相等的突起高度或长度，如图1和图2中所示的。

图4中的接收表面23包括设置得以a到f的顺序被布置在固定器的圆周部分3a中的四组台阶单元26(a到f)。台阶单元(a到f)26与镜筒的圆周台阶2g上的支承表面22相接触。这里，每个台阶单元26都具有例如六个台阶a到f。这里，台阶a、b、c、d、e和f被设定得使得台阶的突出高度从最小(a)到最大(f)按顺序逐渐增加。

通过将四组台阶单元26中的每个与四个支承表面22中的一个相组合形成多对控制部件24。例如，当一个支承表面22面对并接触台阶a时，其他支承表面与其他台阶单元的相应台阶相接触。当允许支承表面22面对任何台阶时，透镜镜筒2与固定器3接合旋转。从该状态下，如果支承表面22与台阶f相接触的话，光学装置与固态图像传感器接收表面之间沿光轴方向的间隔变得比支承表面与相应台阶a相接触时更远。

以这种方式，根据通过使得支承表面22与台阶a到f中的任意一个相接触而形成的台阶的突出高度可改变光学装置与固态图像传感器接收表面之间的间隔。

同时，尽管支承表面22被设置在透镜镜筒2上而接收表面23被设置在固定器3上，但是支承表面22也可被设置在固定器3上而接收表面23可被设置在透镜镜筒2上，这是由于在每种情况中都将实现凸轮机构的作用。

另外，这里，固定器3具有位于接收表面23内部的内圆周壁表面3b，以使得透镜镜筒2的圆柱形部分2e的外圆周被内配合于内圆周壁表面3b中。光线接收开口3c被形成在固定器3的中央部分中。

接下来，将描述成像设备1的调焦。

首先将光学装置装配并固定于透镜镜筒2，并且固态图像传感器5被容纳于固定器3中并且被安装在固定器3上。然后将其中装配有光学装置的透镜镜筒2和其中装配有固态图像传感器5的固定器相组合。此时，透镜镜筒2和固定器3接合旋转以使得透镜镜筒2中的一个支承表面22与固定器3中的任意一个台阶a、b、c、d、e和f(例如，台阶c或d)相接触。

可根据设在接收表面外部的上端表面3d上的作为用于对齐标记的凹入部分3e执行支承表面22与接收表面23沿圆周方向的对齐。在这种状态下，由于从预先设置在透镜镜筒2前面的测试图的图表表面发射出的光线适合于通过滤光器11、第一透镜7和第二透镜8将图像聚焦在固态图像传感器5的接收表面上，通过与FPC14相连接的监视屏确保图像的清晰度，所述FPC14是从FPC4中拉出来的界面。

设计上的期望值被设定得使得台阶形状接收表面23，即，台阶a到f，中心附近的台阶的高度，例如，台阶c和d相当于光学装置与固态图像传感器5之间的适当距离。如果通过台阶不能实现聚焦的话，可通过选择相邻的其他台阶并且重置透镜镜筒2和固定器3来调节光学装置的焦距。如果确定了适当的焦距的话，紧固所述状态，例如通过在透镜镜筒2和固定器3之间提供粘合剂而固定两者。

如上所述的，由于与透镜镜筒2中的支承表面22相接触并且具有不同高度的多个接收表面23被设置在固定器3上，因此通过组合支承表面和接收表面可容易地实现具有光学装置的透镜镜筒2与具有固态图像传感器5的固定器3之间的调焦，从而可实现成像设备的成本降低。

在前面的描述中，使用了两个透镜7和8，但是透镜不必局限于两个。而且，四个支承表面22被设在透镜镜筒2，但是可使用三个或任何数量的支承表面。另外，用于如上所述的透镜镜筒和固定器旋转位置的对齐标记可被设在支承表面和接收表面的任意一个或两者上。

图5和图6示出了本发明所涉及的成像设备的另一个实施例。

该实施例中的成像设备包括包含光学装置(未示出)的通常为圆柱形的透镜镜筒30以及连接于透镜镜筒2并且固定固态图像传感器(未示出)的固定器31。在该实施例中，当装配透镜镜筒30和固定器31时可调节光学装置与固态图像传感器5之间的位置关系。

同时，为了便于描述，以与图1中所示的透镜镜筒倒转的方式示出了透镜镜筒30。该方式也适用于图7和图9中所示的实施例中。

该实施例中的成像设备包括沿形成装配表面的圆柱形壁表面形成在透镜镜筒30与固定器31的装配表面上的多个阶式的接收表面，所述接收表面在它们之间的水平面上具有微差(例如，10μm)，如图5中所示的。换句话说，四个台阶单元33、34、35和36以相隔90°的间隔被布置。每个台阶单元都具有不同高度的四个台阶41到44。四个支承表面51、52、53和54以沿圆周方向隔开的方式被设置在固定器31上，并且四个支承表面51到54，换句话说，沿光轴方向的突出长度具有相等的高度。

当装配透镜镜筒30和固定器31时，支承表面51、52、53和54中的一个可与任何一个台阶单元相接触。除支承表面51到54被设置在固定器31上、作为接收表面的阶单元33到36被设置在透镜镜筒30上、以及接收表面的数量少之外，该实施例具有与前述实施例相同的操作和效果。

同时，提供多少个支承表面和接收表面、提供多少个台阶式接收表面、设定阶式接收表面的多大的台阶尺寸等是考虑到所需的规格、制造能力等确定的设计内容。

在该实施例中，由于接收表面，换句话说，台阶单元33到36被设置在透镜镜筒30上，因此可获得以下有利的效果。

独立制造透镜镜筒30是适合的，这是由于透镜镜筒要求较高的精确度以固定光学装置等，并且接收表面也要求较高的精确度。由于透镜镜筒30是被独立制造的，因此可实现产品精确度的增加。

另一方面，在固定器31中，由于固态图像传感器5和支承表面的连接不要求精确度，并且固定器易于校正，因此可共同制造几十个固定器，从而提高其产量并且可获得价廉的成像设备。

图7和图8示出了本发明所涉及的成像设备的另一个实施例。

在该实施例中，如图7中所示的，多个倾斜接收表面61、62和63被设置在圆柱形透镜镜筒60上。在该实施例中，接收表面61、62和63包括例如以相隔120°的间隔被布置的三个倾斜表面，没有示出如上述实施例中所示的阶式接收表面。具有与接收表面61、62和63相似结构的三个支承表面71、72和73被形成在连接于透镜镜筒60的固定器70上，如图8中所示的。接收表面和支承表面的最大高度约为0.2mm，如图8中所示的，接收表面和支承表面的高度从0.2mm逐渐并平稳地倾斜至零(0)。另外，在该实施例中，与上述实施例相似，支承表面可被形成为具有相等高度的多个突出部分。

当装配透镜镜筒60和固定器70时，设置在三个位置处的任意一个接收表面61、62和63与固定器70的三个支承表面71、72和73中的任意一个相接触。此时，当每个支承表面与每个接收表面的中央部分附近相接触时，光学装置与固态图像传感器被如此预先设定，即，使得在光学装置与固态图像传感器的接收表面之间提供适当的距离。如果在接收表面的中央部分附近不能实现聚焦的话，使得透镜镜筒60和固定器70旋转以便于调节光学装置与固态图像传感器的位置关系或焦距。此时，由于在该实施例中可连续地调焦，因此可实现比上述两个实施例更容易的调节。

图9和图10示出了本发明所涉及的成像设备的另一个实施例。

在该实施例中，多个台阶单元81、82、83和84沿构成装配表面的圆柱形壁被设置在固定器80与透镜镜筒90的装配表面上，多个支承表面91被形成在连接于固定器80的透镜镜筒90上。每个台阶单元都具有例如四个台阶式接收表面85、86、87和88，所述台阶式接收表面85、86、87和88在它们之间的水平面上具有微差(例如，10μm)。

支承表面91被设置在四个位置处，沿光轴方向的四个支承表面91的高度被设定为相等。

在装配透镜镜筒90和固定器80时，任意一个接收表面与任意一个支承表面相接触。该实施例中的操作和效果与上述实施例中的相同。

在该实施例中，由于在不需要光学装置被安装于其上的透镜镜筒和固态图像传感器被固定于其上的固定器的过高精确度的情况下，可补偿透镜等中的变化、以及完成部件的包括固态图像传感器的精细位移等的特征，因此可实现成像设备的产量的明显增加和装配时间的减少。

如上所述的，依照本发明，可容易并可靠地执行光学装置的调焦。

而且，由于要求较高精确度的部件被集中于透镜镜筒，具有高精确度的透镜镜筒可制成为单独模制的产品。

另外，由于从固定器中移除了要求高精确度的部件，可实现有效产量并且可廉价地执行大批量生产。

此外，由于调焦装置中的接收表面被形成为倾斜表面，光学装置与固态图像传感器的位置调节更容易。

同时，在本说明书中被装配的透镜镜筒与固定器的接触表面中，透镜镜筒的表面被称作接收表面，而固定器的表面被称作支承表面，但是如果透镜镜筒的表面被称作支承表面，并且固定器的表面被称作接收表面的话，可获得相同的操作和效果。换句话说，在如上所述的说明书中，即使接收表面由支承表面代替并且支承表面由接收表面代替的话，技术内容基本是相同的。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但是本发明不局限于所述实施例，可对所述实施例作出各种改变和修正。

Claims (9)

1.一种成像设备，所述成像设备包括：

包括具有接收表面的固态图像传感器的固定器；

具有光学装置并且以可旋转的方式与所述固定器相接合以便于将图像聚焦在所述固态图像传感器的接收表面上的透镜镜筒；以及

设在所述透镜镜筒与所述固定器之间的焦点调节装置，

所述焦点调节装置包括能够响应于所述固定器与所述透镜镜筒的相对旋转改变所述光学装置与所述固态图像传感器之间的距离的凸轮机构。

2.依照权利要求1所述的成像设备，

其特征在于，所述凸轮机构包括多对控制部件，所述控制部件包括设置在所述透镜镜筒或所述固定器上的多个支承表面和设置在所述透镜镜筒或所述固定器中的另一个上的多个接收表面，所述多个支承表面以等间隔被布置并且沿光学装置的光轴方向突出，所述多个接收表面沿光学装置的光轴方向被设置并且可与每个支承表面相接触，

所述控制部件包括相应支承表面与相应接收表面之间的一系列组合，以及

每个组合沿光轴方向的接合距离被设定成与其他对控制部件的接合距离不同。

3.依照权利要求2所述的成像设备，

其特征在于，透镜镜筒具有通常为圆柱形的形状，

固定器具有通常为圆柱形的形状以便于与透镜镜筒旋转地接合，

以等间隔布置的支承表面被设置在透镜镜筒的端表面或固定器的端表面上，以及

接收表面被设置在透镜镜筒的端表面或固定器的端表面中的另一个上。

4.依照权利要求2所述的成像设备，

其特征在于，多个接收表面从透镜镜筒或固定器的端表面处延伸，以使得沿光轴方向的接收表面的距离彼此不同，并且

多个支承表面从透镜镜筒或固定器中的另一个的端表面处延伸，以使得沿光轴方向的支承表面的高度彼此相同。

5.依照权利要求2所述的成像设备，

其特征在于，多对控制部件中的每个都包括至少两个接收表面和可与接收表面相接触的至少两个支承表面的组合，

这两个接收表面在高度上不同于其他接收表面，并且

所述支承表面具有相同的高度。

6.依照权利要求2所述的成像设备，

其特征在于，所述接收表面被设置在所述固定器上，并且

所述支承表面被设置在所述透镜镜筒上。

7.依照权利要求2所述的成像设备，

其特征在于，所述接收表面被设置在所述透镜镜筒上，并且

所述支承表面被设置在所述固定器上。

8.依照权利要求2所述的成像设备，

其特征在于，所述凸轮机构包括沿光学装置的光轴方向具有相同高度的多个支承表面以及在水平面上具有微差的阶状接收表面，所述阶状接收表面可与支承表面相接触。

9.依照权利要求2所述的成像设备，

其特征在于，所述凸轮机构包括沿光学装置的光轴方向具有相同高度的多个支承表面以及可与支承表面相接触的倾斜接收表面。

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