CN1744666A - 图像拍摄装置 - Google Patents

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CN1744666A
CN1744666A CNA2005100906587A CN200510090658A CN1744666A CN 1744666 A CN1744666 A CN 1744666A CN A2005100906587 A CNA2005100906587 A CN A2005100906587A CN 200510090658 A CN200510090658 A CN 200510090658A CN 1744666 A CN1744666 A CN 1744666A
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程哈赤
格伯尔·辛·A/L·巴旺特·辛
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Abstract

本发明提供了一种图像拍摄装置，所述图像拍摄装置包括基体以及安装至基体的前侧的图像传感器。具有挡光元件的透镜模块安装至基体的前侧，使得挡光元件与基体相配合以基本上防止光通过由透镜模块与基体之间界定的接合部而进入由透镜模块与基体界定的内部区域。透镜模块上的透镜定位元件与设置在基体上的基体定位元件配合以相对于基体对准透镜模块。

Description

图像拍摄装置
技术领域
本发明涉及一种图像拍摄装置。
背景技术
电子图像拍摄装置为本领域所知并通常包括如CCD或CMOS阵列的图像传感器以及透镜组件。透镜组件将光聚焦于图像传感器上，其将入射光线转化为适于处理的电子信号。此图像拍摄装置已在很多电子系统及装置中得到应用。
虽然已经为电子图像拍摄装置开发了很多不同的结构构型，但很少已被验证能在结构完整性(即，结构防止不需要的光或外界污染进入图像拍摄装置中的性能)、低成本及制造性之间提供良好的平衡。
发明内容
一种图像拍摄装置可以包括基体，以及安装至基体的前侧的图像传感器。具有挡光元件的透镜模块安装至基体的前侧，由此挡光元件与基体相配合以基本上防止光通过由透镜模块与基体之间界定的接合部而进入由透镜模块与基体界定的内部区域。透镜模块上的透镜定位元件与设置在基体上的基体定位元件配合以相对于基体对准透镜模块。
附图说明
在附图中示出了本发明的说明性的和现有优选的示例性实施例，其中：
图1是示出了根据本发明的一个实施例的图像拍摄装置的前部的分解透视图；
图2是示出了在图1中图示的图像拍摄装置的后部的分解透视图；
图3是图像拍摄装置的正视剖视图；及
图4是在图3中示出的图像拍摄装置的放大的正视剖视图，更清楚的示出了界定在图像拍摄装置的基体与透镜模块之间的接合部。
具体实施方式
在图1-4中图示了根据本发明的一个实施例的图像拍摄装置10，其可以包括基体12，以及适于安装至基体12的透镜模块14。图像传感器16安装于基体12的前侧18，且在一个实施例中，该传感器电连接至设置在基体12的后侧22上的多个焊盘20。参见图2。一个或多个基体定位元件24(在图1中仅有一个可见)也设置在基体12上。在此示出并描述的实施例中，基体12由陶瓷材料制成，但是如下详述，也可以使用其它材料。
透镜模块14适于或配置为可安装至基体12。如图2所示，例如是台肩28的挡光元件26设置在透镜模块14上。如下将详述的，挡光元件26与基体12配合以基本上防止光通过在基体12与透镜模块14之间界定的接合部32而进入由基体12与透镜模块14界定的内部区域30。参见图3及4。还在透镜模块14上设置有一个或多个透镜定位元件34。透镜定位元件34与相应的基体定位元件24配合以相对于基体12对准透镜模块14。在这里所示并描述的实施例中，透镜模块14还可以包括透镜镜筒组件36，其包含有适于将光聚焦于图像传感器16上的一个或多个透镜38。透镜模块14可以由任何适于所需应用的宽范围的材料制成，例如聚合物塑料。
透镜模块14可以通过多种的粘合剂中的任意一种固定至基体12。例如，在一个实施例中，用于将透镜模块14安装至基体12上的粘合剂包括环氧树脂。当透镜模块14安装至基体12上时，粘合剂可以涂至界定了接合部30的配合表面40及42的任一个或两者上。一旦已经涂敷了粘合剂，透镜模块14可以被定位接触基体12，使得配合表面40及42上的粘合剂可以将两者接合在一起。当基体12及透镜模块14接合在一起时，透镜定位元件34与基体定位元件24相啮合以对准基体12及透镜模块14。如上所述，挡光元件26与基体12配合以基本上防止光通过接合部32进入图像拍摄装置10的内部区域30。参见图3及4。
本发明的一个重大的优点是挡光元件26基本上防止了通过界定在基体12与透镜模块14之间的接合部32的漏光。在现有技术的图像拍摄装置中通过各种接合部的漏光是个问题。此外，此图像拍摄装置的结构构型允许基体12及透镜模块14固定在一起而不会有粘合剂会不利地污染图像传感器16或焊盘20的危险，这在现有技术的装置中也是个问题。设置了基体定位元件24及透镜定位元件34用以在基体12及透镜模块14之间的主动定位(即，对准)。此主动定位确保了良好的光学对准，但不需要在保持图像传感器16的基体12中设置通孔。在现有技术的装置中，此种通孔提供了固定组件的粘合剂可能污染设置在基体上的焊盘或导电线路的另一种途径。
如果基体12由陶瓷材料制成，还可以实现其它优点。例如，在此示出并描述的实施例中，其中基体12的前侧18容纳图像传感器16，且其中后侧22包含电连接至图像传感器16的一个或更多个焊盘20，焊盘20可以容易地焊接至另一基体，例如柔性印刷线路板(未示出)，而没有基体12翘曲的危险。在现有技术的装置中，焊接处理期间基体的翘曲是个问题。
已经简要描述了图像拍摄装置的一个实施例以及其更重要的特征和优点中的一些，以下将详细描述本发明的各种示例性实施例。但是，在继续进行描述前，需要注意的是，本发明的各种示例性实施例被示出并描述为它们可以使用在适于产生单色电子信号(即，数据)的图像感应系统，该单色电子信号表示聚焦在图像传感器16上的二维图像。但是，只要熟悉了这里的教导后，对本领域的普通技术人员显而易见的是，成像系统的其它实施例及变化也是可能的(例如，一维或线性成像系统，或用于一维或二维图像数据的彩色成像系统)。由此，不能认为本发明受限于这里所示并描述的特定的实施例及应用。
现参考图1及2，图像拍摄装置10的一个实施例可以包括基体12及构造为安装至基体12的透镜模块14。基体12可以包括任何适于特定应用的各种不同的形状或构造。作为示例，在一个实施例中，基体12包括大体为矩形形状(例如，正方形)的、具有前侧18及后侧22的板状元件。前侧18构造为容纳图像传感器16，而后侧22设置有一个或更多个焊盘20。设置在基体12中的多个电路迹线或导电路径(未示出)允许图像传感器16电连接至设置于基体12的后侧22上的一个或多个焊盘20。
基体12可以根据任何本领域已知的，或者在未来开发出的适于所需应用的各种工艺并由多种材料中的任何一种制成。由此，本发明不应该被认为受限于由任何特定材料制成的基体12。但是，如上简要所述，由陶瓷材料(例如，氧化铝)或陶瓷材料的组合来制造并使用根据任何现有工艺(例如高温共结陶瓷(HTCC)工艺)来生产基体12是有利的。或者，基体12可以通过其它工艺，例如低温共结陶瓷(LTCC)工艺由其它陶瓷材料制造。由陶瓷材料来制造基体12为图像拍摄装置10提供了高稳定性的基体，并且还大大减小了基体12在随后的焊接工艺期间翘曲的可能性。
例如，在一个实施例中，设置在基体12的后侧22上的焊盘20焊接至柔性印刷电路(未示出)，该电路将图像传感器16电连接至外部电子系统(也未示出)。通过热棒材焊接(hot bar soldering)处理，柔性电路附装至焊盘20。在热棒材焊接处理过程中，施加于焊盘20及基体12的热可能足以使由非陶瓷材料制成的基体(例如，由环氧玻璃材料制成的基体)翘曲。由此，如果要避免基体12的翘曲，通常优选由陶瓷材料制成基体12。
在这里示出并描述的实施例中，其中基体12包括氧化铝，设置在其中的电路迹线(未示出)包含钨。或者，如本领域普通技术人员在理解了此处提供的教导而可以明了的，也可以使用与特定基体材料兼容的其它金属或合金。由此，本发明不应被视为受限于具有任何特定成份的金属迹线。
基体12也可以设置有周边环44。周边环44为透镜模块14界定了安装表面40并以以下将详述的方式也与设置在透镜模块14上的挡光元件26相配合。在这里示出并描述的实施例中，周边环44在其中也设置有一个或更多个凹口46，其形成了各个基体定位元件24。
周边环44可以包括后来通过例如合适的粘合剂而附装至基体12的分离元件。或者，在基体成型期间，周边环44可以界定为基体12的一组成部分(例如，凸起的周边)。因此，本发明不应被视为受限于包括分离元件或在基体12成型期间所界定的周边环44。但是，作为示例，在一个实施例中，周边环44包含在陶瓷材料烧结前附装或固定至基体12的陶瓷材料(例如，氧化铝)。在烧结处理后，周边环44变为基体12的组成部分。
图像传感器16可以包括任何本领域已知的或可能在未来开发出的各种将适于所需应用的图像感应装置。由此，本发明不应该被视为受限于使用任何特定类型的图像传感器16。但是，作为示例，在一个实施例中，图像传感器16包括二维CMOS阵列。
通过任何本领域已知的或在未来可能开发出的各种技术，图像传感器16可以固定至基体12的前侧18并可以电连接至设置在基体12的前侧18上的焊盘(未示出)。作为示例，在一个实施例中，通过合适的粘合剂(例如，“LE”带)，图像传感器16固定至基体12的前侧18。通过线路接合处理，图像传感器16电连接至设置在前侧18的焊盘(未示出)。但是，因为将例如是图像传感器16的图像传感器固定至基体的技术是本领域已知的，且对理解或实施本发明不是必须的，所以这里将不再详细描述可以使用以有效地将图像传感器16附装至基体12的特定技术。
透镜模块14适于安装至基体12且可以包括大体上为矩形形状的壳体56，且其加工为由基体12容纳的尺寸。或者，也可以是其它构造。透镜模块14的壳体56可以设置有适于将光聚焦至图像传感器16上的一个或更多个透镜38。在这里示出并描述的实施例中，透镜38设置在透镜镜筒组件36中。透镜镜筒组件36可以设置有螺纹48，其加工为与设置在透镜模块14的壳体56中的匹配螺纹50啮合的尺寸。或者，也可以是用于将一个或多个透镜38设置至透镜模块14的其它布置。在这里示出并描述的实施例中，如图2所示，透镜模块14也设置有红外滤波器52。如其名称所意味的，红外滤波器在允许红外光到达图像传感器16前，将其除去或过滤。
但是，因为不同的光学部件(例如，透镜38及滤波器52)以及它们设置在透镜模块14中的方式(例如，通过分离的透镜镜筒组件36)可能会根据特定的应用而不同，且因为部件类型的详情及它们的布置对理解或实施本发明不是必需的，所以对透镜38、滤波器52以及它们是如何安装至透镜模块14将不在此再做详细描述。
透镜模块14的壳体56可以根据任何本领域已知或可能在未来开发出的适于所需应用的工艺由多种材料中的任何一种制成。由此，本发明不应被视为受限于由任何特定材料制成或由任何特定工艺形成的透镜模块14。但是，作为示例，在一个实施例中，透镜模块14的壳体56以及透镜镜筒组件36都由例如是Solvay-Xydar G-930的液晶聚合物模制成型。
现主要参考图2-4，透镜模块14也设置有挡光元件26，该挡光元件与基体12配合以基本上防止光进入图像拍摄装置10的内部区域30(图3及4)。在这里示出并描述的实施例中，挡光元件26包括台肩28。如图3及4示出的，台肩28加工成与设置在基体12上的周边环44相邻装配的尺寸。构成挡光元件26的台肩28可以包括安装至透镜模块14的壳体56上的分离元件。或者，挡光元件26可以在透镜模块14的壳体56的成型期间而界定。在这里示出并描述的实施例中，台肩28在透镜模块14的壳体56的模制成型期间被界定，即，台肩28模制成透镜模块14的壳体56的组成元件。
在继续进行说明前，需要注意的是因为透镜模块14上的挡光元件26与基体12相配合以基本上防止光通过接合部32进入内部区域30，所以对挡光元件26及其位置的识别可以有不同的解释。例如，因为其位置起阻挡来自台肩28的顶端或外沿的光的作用，周边环44可以被视为也提供了挡光的功能，或至少提供了部分挡光的功能。即，在此种可选的界定中，周边环44可以被视为挡光元件26，而台肩28可以被视为补充挡光元件26。这里提供的界定是基于各个元件的主要功能，其中周边环44的主要功能是界定安装表面40，且台肩28的主要功能是基本上阻挡可能通过由两个安装表面40及42界定的接合部32而进入的光。由此总结来讲，将挡光元件26视为设置到基体12或通过基体12界定的此种其他的界定也应该被视为包括在本发明的范围内。
透镜模块14也设置有加工为与设置在基体上相应的基体定位元件24相配合的尺寸的一个或更多个透镜定位元件34。透镜定位元件34与基体定位元件24的配合起主动定位或将基体12与透镜模块14对准的功能，由此确保了精确的光学对准。在这里示出并描述的实施例中，透镜定位元件34包括销54，其被加工成啮合由基体12的周边环44界定的凹口46的尺寸。
通过任何本领域已知的或在未来可能开发出的适于构成基体12及透镜组件14的特定材料以及适于特定应用的多种粘合剂，透镜模块14可以固定至基体12。由此，本发明不应视为受限于任何特定的粘合剂。但是，作为示例，在一个实施例中，粘合剂包括本领域已知且商业上易于获取的类型的环氧树脂。当透镜模块14安装至基体12上时，粘合剂可以涂在界定了接合部30的安装表面40及42的任一个或两者上。或者，根据使用的粘合剂类型，可以在基体12与透镜组件14已经定位在一起后将粘合剂涂在接合部30的外部。在任何情况下，当基体12与透镜模块14接合在一起时，透镜定位元件34与基体定位元件24相啮合以精确定位或对准基体12与透镜模块14。当完全接合在一起时，构成挡光元件26的台肩28与设置在基体12上的周边环44相配合以基本上防止光进入图像拍摄装置10的内部区域30。
以上对本发明的优选实施例进行了描述，可以预期对其合适的修改将依然落入本发明的范围。因此本发明仅应根据所附权利要求进行解释。

Claims (20)

1.一种图像拍摄装置，包括：
基体，其具有前侧及后侧；
基体定位元件，其设置在所述基体上；
图像传感器，其安装至所述基体的前侧；
透镜模块，其安装至所述基体的前侧；
挡光元件，其设置在所述透镜模块上，所述挡光元件与所述基体配合以基本上防止光通过在所述透镜模块与所述基体之间界定的接合部而进入由所述透镜模块与所述基体界定的内部区域；以及
透镜定位元件，其设置在所述透镜模块上，所述透镜定位元件与所述基体定位元件配合以相对于所述基体对准所述透镜模块。
2.如权利要求1所述的图像拍摄装置，还包括周边环，其安装至所述基体的前侧。
3.如权利要求2所述的图像拍摄装置，其中所述基体定位元件包括由所述周边环界定的凹口。
4.如权利要求2所述的图像拍摄装置，其中所述透镜定位元件包括销，所述销加工成被所述周边环界定的凹口容纳的尺寸。
5.如权利要求4所述的图像拍摄装置，其中所述销由所述透镜模块界定。
6.如权利要求2所述的图像拍摄装置，其中所述挡光元件包括台肩，所述台肩以相邻的关系装配至所述周边环，由所述透镜模块界定的所述台肩与安装至所述基体的前侧的所述周边环的所述相邻关系阻挡光通过在所述透镜模块与所述基体之间界定的所述接合部进入所述内部区域。
7.如权利要求6所述的图像拍摄装置，其中所述台肩由所述透镜模块界定。
8.如权利要求1所述的图像拍摄装置，其中所述基体包括陶瓷材料。
9.如权利要求1所述的图像拍摄装置，其中所述透镜模块包括聚合物材料。
10.如权利要求1所述的图像拍摄装置，其中所述基体的后侧在其中包括有多个焊盘，且其中所述图像传感器电连接至设置在所述基体的后侧上的所述多个焊盘。
11.一种图像拍摄装置，包括：
基体，其具有前侧、后侧以及基体定位元件；
图像传感器，其安装至所述基体的前侧；
透镜模块，其安装至所述基体的前侧，所述透镜模块包括挡光元件，所述挡光元件基本上防止光通过在所述透镜模块与所述基体之间界定的接合部而进入由所述透镜模块与所述基体界定的内部区域，所述透镜模块还包括透镜定位元件，所述透镜定位元件与所述基体定位元件配合以将所述透镜模块与所述基体对准。
12.如权利要求11所述的图像拍摄装置，其中所述基体在所述基体的前侧上界定有凸起周边。
13.如权利要求12所述的图像拍摄装置，其中所述挡光元件包括台肩，所述台肩以相邻的关系装配至在所述基体的前侧上的所述凸起周边，所述台肩与所述凸起周边的所述相邻关系基本上防止光通过在所述透镜模块与所述基体之间界定的所述接合部进入所述内部区域。
14.如权利要求13所述的图像拍摄装置，其中所述台肩由所述透镜模块界定。
15.如权利要求12所述的图像拍摄装置，其中所述基体定位元件包括由所述基体的凸起周边界定的凹口。
16.如权利要求15所述的图像拍摄装置，其中所述透镜定位元件包括销，其加工为由通过所述基体的所述凸起周边界定的凹口所容纳的尺寸。
17.如权利要求16所述的图像拍摄装置，其中所述销由所述透镜模块界定。
18.如权利要求11所述的图像拍摄装置，其中所述基体包括陶瓷材料。
19.如权利要求11所述的图像拍摄装置，还包括多个焊盘，其设置在所述基体的后侧上，且其中所述图像传感器电连接至设置在所述基体的后侧上的所述多个焊盘。
20.一种图像拍摄装置，包括：
基体，其具有前侧以及凸起周边，所述凸起周边在其中界定有凹口；
图像传感器，其安装至所述基体的前侧；
透镜模块，其安装至所述基体的前侧，所述透镜模块包括台肩，所述台肩以相邻的关系装配至在所述基体上的所述凸起周边，所述台肩与所述凸起周边的所述相邻关系基本上防止光通过在所述透镜模块与所述基体之间界定的所述接合部进入由所述透镜模块及所述基体界定的内部区域，所述透镜模块还包括销，所述销与由所述基体的所述凸起周边界定的所述凹口啮合以将所述透镜模块及所述基体对准。
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