CN1719880A

CN1719880A - 成像模块

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Publication number: CN1719880A
Application number: CNA2005100844773A
Authority: CN
Inventors: 田中利之
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2025-07-07
Also published as: US7303133B2; JP4143575B2; US20060006239A1; CN100361509C; JP2006025091A

Abstract

提供了一种成像模块，它防止上面安装了成像装置的板受冲击而破裂，减少由温度变化引起的成像装置和透镜系统的光轴之间的偏差，并具有高可靠性。在透镜系统的光轴(C)和成像装置(4)旁的第一位置用高弹性模数的第一粘合剂(16)将板(25)固定于外壳(23)并在比第一位置更远离所述透镜系统的光轴的第二位置用低弹性模数的第二粘合剂(17)将所述板(25)固定于外壳(23)。

Description

成像模块

技术领域

本发明涉及通过CCD(电耦合器件)等固态成像装置读取由透镜系统形成的图象的成像模块。

传统地，有一种通过如JP2001-313873A(见其图2B和3)所揭示的CCD等固态成像装置捕获图象的成像模块。在该成像模块中，为了便于调节固态成像装置相对于透镜系统的位置，用悬臂结构通过中间保持力部件将固态成像装置固定至容纳透镜系统的框架。

另外，有一种具有图4所示的示意结构的成像模块(该成像模块不是已有技术，示出该模块是为了便于澄清本发明的问题)。成像模块1是由透镜组2、容纳透镜组2的外壳3和成像装置4所附着的板5。如图5所示，除了成像装置4之外，DSP(数字信号处理器)的电路装置6等安装在板5上，且电路装置6通过板5上的引线(未示出)接收和处理来自成像装置4的信号。为了改善成像装置4的热辐射性，板5由氧化铝等陶瓷材料制成。另外，外壳3由实现轻重量和低成本的树脂制成。

调节板5相对于外壳3的位置，使成像装置4的中心位置与透镜组2的光轴一致并通过由紫外线固化型粘合剂等制成的固定材料7将板5固定于外壳3。

该成像模块被缩小后安装在便携式电话等的便携装置上，且重要的是可靠性，特别是耐冲击能力和温度特征的。

然而，在JP 2001-313873A的成像模块中，成像装置通过具有悬臂结构的中间保持部件固定于框架，且因为成像装置和中间保持部件的材料不同，成像装置和中间保持部件的热膨胀系数不同。因此，当温度变化时，存在着透镜系统的光轴与成像装置的中心之间发生偏差的问题。

图4中所示的成像模块1的问题在于当在便携装置坠落到地板、路面等上，结果造成当在箭头A的方向上受到冲击时由陶瓷材料制成的板5在由箭头B所指的部分破裂，导致成像模块1的低的耐冲击能力和故障。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种即使当温度发生变化时也几乎不会引起透镜系统的光轴和成像装置之间的偏差并具有高耐冲击能力的成像模块。

为了实现该目的，本发明的成像模块包括：

透镜系统；

容纳透镜系统的外壳；

成像装置，用于输出表示由所述透镜系统形成的图象的电信号；和

上面安装成像装置的板，其中

至少在位于成像装置和透镜系统的光轴旁并位于包括所述光轴在内的平面的两侧的第一位置用第一固定材料将所述板固定于外壳，和

至少在比第一位置更远离成像装置和透镜系统的光轴的第二位置用第二固定材料将所述板固定于外壳，所述第二固定材料的弹性模数低于第一固定材料的弹性模数。

根据以上结构，在位于成像装置和透镜系统的光轴旁并位于包括所述光轴在内的平面的两侧的第一位置用高弹性模数的第一固定材料将所述板固定于外壳。因此，板通过具有跨立结构的外壳保持在第一位置，板和外壳固定于透镜系统的光轴旁的第一位置，且板和外壳是由具有高弹性模数和小热膨胀系数的第一固定材料固定的。因此，板和外壳之间的热膨胀和第一固定材料的热膨胀差的影响很小，且透镜的光轴与成像装置的中心之间几乎不产生偏差。

另外，在比第一位置更远离成像装置和透镜系统的光轴的第二位置用弹性模数比第一固定材料低的第二固定材料将所述板固定于外壳。因此，即使从外部向成像模块施加一个冲击，也可以防止板破裂，因为板通过第二固定材料被支撑在离开透镜系统的光轴的第二位置。另外，因为第二固定材料的弹性模数比第一固定材料的弹性模数低并较有弹性，板通过第二固定材料被弹性地(具有弹性)支撑在离开透镜系统的光轴的第二位置且耐冲击性变得非常高。

另外，热膨胀量随尺寸的增加而增加。因此，由于板和外壳相互固定于离开透镜系统的光轴的第二位置，板和外壳之间的热膨胀量的不同可能引起大的热应变。然而，因为第二固定材料的弹性模数低，热应变被第二固定材料所吸收，且可以大大减小可能发生在板和外壳上的非对称应变。因此，即使温度发生变化，也可以减少透镜的光轴和成像装置的中心之间的偏差。

在一个实施例中，第二位置位于板的端部。

根据该实施例，通过第二固定材料由外壳支撑板的该端部，因此，可以改善板的耐冲击。

另外，第二位置位于板的端部，且当施加例如粘合剂的第二固定材料时施加的位置的确定的。因此，可以容易地进行粘接工作。

在一个实施例中，外壳有一个容纳透镜系统的主体部分以及从主体部分伸出的延伸部分，和

所述延伸部分和所述板通过第二固定材料相互固定于第二位置。

根据该实施例，通过低弹性模数的第二固定材料由外壳的延伸部分将板支撑在离开成像装置和透镜系统的光轴的板的第二位置，因此即使板较长也可以提高抗冲击性。

另外，本发明的成像模块包括：

透镜系统；

外壳，它具有容纳透镜系统的主体和从主体伸出的延伸部分；

上面安装成像装置的板，其中

用至少一种固定材料至少在位于成像装置和透镜系统的光轴旁并位于包括所述光轴在内的平面的两侧的第一位置将所述板固定于外壳的主体，并至少在比第一位置更远离成像装置和透镜系统的光轴的第二位置将板固定于外壳。

根据以上结构，在位于成像装置和透镜系统的光轴旁并位于包括所述光轴在内的平面的两侧的第一位置用具有跨立结构的固定材料将所述板固定于外壳。如上所述，在透镜系统的光轴旁的第一位置，以跨立的方式将容纳透镜系统的外壳的主体部分固定在板上。因此，板和外壳之间的热膨胀差的影响很小，透镜的光轴与成像装置的中心之间很难产生偏差。

另外，在比第一位置更远离成像装置和透镜系统的光轴的第二位置用固定材料将所述板固定于外壳的延伸部分。因此，即使从外部向成像模块施加一个冲击，板通过第二固定材料由外壳的延伸部分支撑在离开成像装置和透镜系统的光轴的第二位置。因此，可以防止板破裂，且耐冲击性变得非常高。

另外，在与外壳的延伸部分面向板的一侧相对的一侧固定了一个空间，并且可以将所需的部件放置在该空间内。

在一个实施例中，至少一种固定材料是第一固定材料和弹性模数比第一固定材料低的第二材料。

在第一位置用第一固定材料将板固定于外壳的主体部分，和

在第二位置用第二固定材料将板固定于外壳的延伸部分。

板的热膨胀量随尺寸的增加而增加。因此，由于板和外壳的延伸部分相互固定于离开透镜系统的光轴的第二位置，可能在板和外壳中产生大的热应变。然而，因为第二固定材料的弹性模数低，热应变被第二固定材料所吸收，且可以大大减小可能发生在板和外壳上的应变。因此，即使温度发生变化，也可以减少透镜的光轴和成像装置的中心之间的偏差。

在一个实施例中，将电路装置安装在板与外壳的延伸部分重叠的部分。

根据该实施例，即使在将板延长以安装电路装置时，外壳的延伸部分与安装电路装置的那部分板重叠并由固定材料固定与其上。因此，板得以支撑，并可以提高板的耐冲击性。

根据本发明，可以获得一种即使温度发生变化，相对于透镜系统的光轴也很少偏离成像装置的中心，且板几乎不会破裂并具有高耐冲击性的成像模块。

附图说明

从作为示例因此不是作为对本发明的限定给出的附图和下文的详细说明将会更全面地理解本发明：

图1A为根据本发明的第一实施例的成像模块的平面图；

图1B为沿图1A的线B-B的剖视图，其中示出了第一实施例的成像模块的透镜系统；

图1C为示出第一实施例的成像模块的透镜系统缩进的状态；

图2A为根据本发明的第二实施例的成像模块的剖视图；

图2B为第二实施例的成像模块的基本部分的正视图；

图2C为第二实施例的成像模块的基本部分的平面图；

图2D为第二实施例的一修改例的基本部分的平面图；

图2E为第二实施例的一修改例的基本部分的平面图；

图3为根据本发明的第三实施例的成像模块的剖视图；

图4为示出传统成像模块的示意结构的图；和

图5为示出成像装置安装在板上的状态的示意图。

具体实施方式

图1A为第一实施例的成像模块的平面图。图1B为当透镜系统处于投影状态时成像模块沿图1A的线B-B的剖视图。图1C为当透镜系统处于封装状态时成像模块的剖视图。

如图1B所示，成像模块的透镜系统是由第一透镜组8、第二透镜组10和第三透镜组13构成的，且由第一至第三透镜组8、10和13形成的图象通过成像装置4读取。第一透镜组8由两个被封装并固定在第一透镜组固定器9中的透镜8a和8b构成并且可以在用于聚焦的透镜系统的光轴C的方向上移动。第二透镜组10由三个被封装并固定在第二透镜组固定器11中的透镜10a、10b和10c构成并且可以在给出用于变焦距的放大倍率的光轴C的方向上移动。第三透镜组13由一个透镜构成并固定于例如由聚碳酸酯等树脂制成的外壳23上。如上所述，外壳23分别用第一透镜组固定器9和第二透镜组固定器11可缩进地容纳第一透镜组8和第二透镜组10并固定地容纳第三透镜组13。

第一透镜组固定器9通过连接元件(未示出)与由第一马达14a通过第一传动装置15a(见图1A)旋转的第一导螺杆13a相连并且可以在光轴C的方向上移动。另外，第二透镜组固定器11通过连接元件(未示出)与由第二马达14b通过第二传动装置15b(见图1A)旋转的第二导螺杆13b相连并且可以在光轴C的方向上移动。

另外，由例如CCD构成的成像装置4被安装并固定于由例如氧化铝陶瓷材料制成的板25上的。调整板25的位置使成像装置4的中心与光轴C一致，随后用作为第一固定材料的一个例子的第一粘合剂16将板25固定于外壳3的位于成像装置4和光轴C旁的第一位置，或更具体地说，在尽可能靠近成像装置4和光轴C的第一位置。将第一粘合剂16施加到四个相对于光轴C对称的第一位置并用跨立结构固定外壳23和板25。如上所述，第一粘合剂16两个两个地设置在位于成像装置4和光轴C旁并包括光轴C在内的平面的两侧，且外壳6用跨立结构支撑板25。因此，即使发生温度变化，在包括光轴C的平面两侧的热膨胀被消除并减少了透镜系统的光轴C和成像装置4的中心之间的偏差。如果外壳从包括光轴的平面的一侧用悬臂结构支撑板，则由温度变化引起的热膨胀差没有消除，且透镜系统的光轴C和成像装置4的中心之间的偏差加大。

另外，第一粘合剂16是在变硬之后具有较高弹性模数的粘合剂，且具体由例如商标名为Cemedine EP171(热硬化性的)，Cemedine CS2340-54(双液体型)等粘合剂提供。第一粘合剂16具有较高的弹性模数和小膨胀系数。因此，热膨胀的影响很小，并可以减小透镜系统的光轴C和成像装置4的中心之间的偏差。

至少在比施加第一粘合剂16的第一位置更远离光轴C的第二位置，用作为第二固定材料的一个例子的第二粘合剂17将板25粘合固定到外壳23。如上所述，通过在第二位置用第二粘合剂17将板25固定到外壳23上，即使冲击力施加于图1B和1C中箭头A的方向上，外壳23也通过第二粘合剂17接受冲击力。因此，板25的变形很小，并防止了板25破裂。

另外，第二粘合剂17是在变硬之后具有较低弹性模数的粘合剂，且具体由例如Toshiba Silicones，Sealant 45(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)，Pure Sealant(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)的商标名为TSE326、TSE3260和TSE326M等粘合剂提供。第一粘合剂17具有比第一粘合剂16低的弹性模数。原因如下所述。

板25由好的热传导性的氧化铝陶瓷制成，以尽可能地抑制温度上升。另一方面，板25所附着的外壳23的材料为聚碳酸酯等。氧化铝陶瓷的线性膨胀系数为7.0×10^-6，而聚碳酸酯的线性膨胀系数为7.0×10^-5，因此板25和外壳23的材料的线性膨胀系数相差一个量级。因此，当温度变化50℃时，以在长度为10mm的一部件为例的情况下，氧化铝陶瓷与聚碳酸酯的热膨胀差为：

50×(7.0-0.7)×10^-5×10＝50×6.3×10^-5×10＝0.0315(mm)。

该膨胀差引起光轴C和成像装置4的中心之间的位置偏差并引起将两个部件粘合到一起的粘合剂中的热应力。

为了即使温度发生变化时，防止透镜系统的光轴C和成像装置4的中心之间的位置关系发生变化，通过对称于光轴C施加第一粘合剂16，在一定程度上维持了位置关系。

然而，如果将具有与第一粘合剂16相同高弹性模数的粘合剂提供在相对于光轴C在一个方向延伸的板25的端部端上，板25和外壳23相对于光轴C的热应力的对称性被高弹性模数的粘合剂的热应力瓦解，且当发生温度变化时成像装置4的中心相对于光轴C的位置关系改变。

因此，在第一实施例中，为了将位置关系的变化抑制到最小，通过在离开光轴C的第二位置使用弹性模数比第一粘合剂16低的第二粘合剂17将由热应力引起的对称性的瓦解抑制到最小。也就是说，通过用低弹性模数的第二粘合剂17吸收板25和外壳23之间的热膨胀差，可以大大减少板25和外壳23的非对称热应变。因此，即使温度发生变化也能减小透镜系统的光轴C和成像装置4的中心之间的偏差。

另外，在比第一位置更远离透镜系统的光轴C的第二位置用第二粘合剂17将板25固定至外壳23。因此，即使如图1B和1C中由箭头A所示从外部施加一个冲击，板25也很难破裂，因为它是在第二位置用第二粘合剂17由外壳23支撑的。具体来说，因为第二粘合剂17是具有比第一粘合剂16低的弹性模数的弹性材料，板25在离开透镜系统的光轴C的第二位置由第二粘合剂17弹性地支撑，且耐冲击性变得非常高。

图2A为第二实施例的成像模块的剖视图。在图2A中，与图1A-1C的组件相同的组件不加说明地用相同的标号来表示，下面对不同的组件进行说明。

如图2A所示，板35和外壳33的横向尺寸较短，且第二粘合剂17被施加到板35的端部，将板35和外壳33固定在位于板35的端部和外壳33上的第二位置。

图2B为示出板35、成像装置4、高弹性模数的第一粘合剂和低弹性模数的第二粘合剂17之间的关系的正视图。图2C为图2B的平面图。在图2C中，标号6表示安装在板35上的DSP的电路装置等。

根据该结构，用低弹性模数的第二粘合剂17通过外壳33支撑板35的端部，因此，防止了板35的端部破裂，改善了板35的耐冲击性。

另外，第二粘合剂17施加在板35的端部。因此，施加的位置是确定的，因而可以容易地进行粘合工作而不必考虑施加的位置。

图2D和2E是示出第二实施例的修改例的基本部分的平面图。在图2D所示的修改例中，将弹性模数高于第二粘合剂17的第一粘合剂46以带状设置在成像装置4旁的两侧的第一位置。另外，在图2E的修改例中，将弹性模数高于第二粘合剂17的第一粘合剂56以大致的矩形框状设置在成像装置4旁的整个外围的第一位置。

图3为示出本发明的第三实施例的成像模块的剖视图。在图3中，与图1A-1C的组件相同的组件不加说明地用相同的标号来表示，下面对不同的组件进行说明。

如图3所示，第三实施例的成像模块的板55和外壳43的横向尺寸比图1A-1C的第一实施例的板25和外壳23的横向尺寸长。

外壳2由主体部分44和从主体部分44的下部横向延伸的延伸部分45构成。外壳43的主体部分44分别通过第一透镜组固定器9和第二透镜组固定器11可缩进地支撑第一透镜组8和第二透镜组10，并静态地支撑第三透镜组13，从而固定住该透镜系统。延伸部分45具有用第二粘合剂17支撑和加强长板55所需的最小厚度，并将一空间42固定在延伸部分45上方，允许将所需的部件设置在空间42中。

用弹性模数低于第一粘合剂16的第二粘合剂17将外壳43的延伸部分45和长板55固定于比第一粘合剂16的第一位置更远离透镜系统的光轴的第二位置。将DSP的电路装置6等安装在板55的在延伸部分45下方的那部分上。

板55和外壳43加长并具有大的热膨胀量。在位于透镜系统的光轴旁的第一位置将板55固定于外壳43的主体部分44并在离开光轴的第二位置将板55固定于外壳43的延伸部分45。因此，可能发生相对于板55和外壳43不对称的大应变。然而，因为第二粘合剂17的弹性模数低，第二粘合剂17吸收应变并大大减少可能会发生在板55和外壳43上的应变，以将由热应力引起的对称性的瓦解抑制到最小。因此，即使温度发生变化也能减小透镜系统的光轴和成像装置4的中心之间的偏差。

另外，即使如图3中由箭头A所示从外部施加一个冲击，安装电路装置6的板55在第二位置通过第二粘合剂17由外壳43的延伸部分45支撑，因此即使板较长时也很难破裂。具体来说，因为第二粘合剂17具有比第一粘合剂16低的弹性模数且为弹性，板25在离开透镜系统的光轴C的第二位置由第二粘合剂17弹性地支撑，且耐冲击性变得非常高。

虽然在第三实施例中第一粘合剂16和第二粘合剂17的弹性模数彼此不同，但使用相同弹性模数的粘合剂并通过粘合剂由外壳43的延伸部分45支撑板55来防止板55破裂也是可以接受的。

另外，虽然在第一至第三实施例中将粘合剂用作固定材料，但采用焊接等也是可以接受的。

另外，虽然在第一至第三实施例中，将作为第一固定材料的第一粘合剂16与透镜系统的光轴相对称地施加于各第一位置，只要所述各位置位于包括透镜系统的光轴的平面两侧，各第一位置也可以相对于光轴不对称。

可以将本发明的成像模块用于便携式电话、数码照相机等所使用CCD照相机。

虽然这样描述了本发明，但很明显同样的事物可以以许多方式变化。该变化不应被视为偏离本发明的精神和范围，所有这类对本领域的技术人员来说显而易见的变化都将包括在下列权利要求书中。

Claims

1.一种成像模块，其特征在于，包括：

透镜系统；

外壳，容纳所述透镜系统；

上面安装所述成像装置的板，其中

至少在位于所述成像装置和所述透镜系统的光轴旁并位于包括所述光轴在内的平面的两侧的第一位置用第一固定材料将所述板固定于外壳，和

至少在比第一位置更远离所述成像装置和所述透镜系统的光轴的第二位置用第二固定材料将所述板固定于外壳，所述第二固定材料的弹性模数低于第一固定材料的弹性模数。

2.如权利要求1所述的成像模块，其特征在于，所述第二位置位于板的一个端部。

3.如权利要求1所述的成像模块，其特征在于，其中

所述外壳具有容纳透镜系统的主体部分和从主体部分伸出的延伸部分，和

所述延伸部分和板通过第二固定材料相互固定在所述第二位置。

4.一种成像模块，其特征在于，包括：

透镜系统；

外壳，它具有容纳所述透镜系统的主体部分和从所述主体部分伸出的延伸部分；

上面安装所述成像装置的板，其中

用至少一种固定材料在至少位于所述成像装置和所述透镜系统的光轴旁并位于包括所述光轴在内的平面的两侧的第一位置将所述板固定于外壳的主体部分，并在至少比第一位置更远离成像装置和透镜系统的光轴的第二位置将板固定于外壳。

5.如权利要求4所述的成像模块，其特征在于，

所述至少一种固定材料是第一固定材料和弹性模数比第一固定材料低的第二材料，

在第一位置用所述第一固定材料将所述板固定于所述外壳的所述主体部分，和

在第二位置用所述第二固定材料将所述板固定于所述外壳的所述延伸部分。

6.如权利要求3所述的成像模块，其特征在于，所述电路装置安装在所述板与外壳的所述延伸部分重叠的部分。

7.如权利要求4所述的成像模块，其特征在于，所述电路装置安装在所述板与外壳的所述延伸部分重叠的部分。