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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein optisches Modul und
insbesondere eine Stapelstruktur aus verschiedenen Vorrichtungen,
die in einem elektrischen Gerät
mit einer Kamera angewendet wird. Durch die Stapelstruktur werden
die äußeren Abmessungen
des optischen Moduls wesentlich vermindert.
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Die
Entwicklung und der Fortschritt von Informationstechniken hat die
Integration von elektronischen Produkten beschleunigt, insbesondere
die Integration von kleinen digitalen Kameras und Mobiltelefonen.
Mit Unterstützung
des Peripheriesystems und durch Support wird das Bild schnell übertragen und
entwickelt. Daher sind Mobiltelefone mit der eingebauten Kamera
immer populärer
geworden. Da jedoch die Mobiltelefone immer kleiner werden, ist
die entsprechende Verkleinerung des optischen Moduls in der Industrie
ein wichtiges Thema geworden.
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1 zeigt
ein herkömmliches
optisches Modul 1a. Das optische Modul 1a weist
eine Schaltkreisplatine 10a, einen Fotodetektor 11a und
eine Linsenbaugruppe 12a auf. Der Fotodetektor 11a beinhaltet
beispielsweise eine ladungsträgergekoppelte Schaltung
(CCD) oder einen CMOS-Sensor.
Verschiedene elektronische Vorrichtungen 13a, wie zum Beispiel
Widerstände,
Kondensatoren und integrierte Schaltkreise, sind um den Fotodetektor 11a herum angeordnet.
Die Linsenbaugruppe 12a ist an der Schaltkreisplatine 10a ausgebildet.
Die Linsenbaugruppe 12a umfasst eine optische Linse 121a und eine
Aufnahmekammer 122a, die verwendet wird, um die elektronischen Vorrichtungen 13a und
den Fotodetektor 11a darin aufzunehmen. Das Gebiet der unteren
Fläche
der Linsenbaugruppe 12a ist gleich dem Gebiet der Schaltkreisplatine 10a.
Auf diese Weise wird ein optisches Modul zusammengebaut.
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Der
Fotodetektor 11a und die elektronischen Vorrichtungen 13a des
obigen optischen Moduls 1a sind direkt an der Schaltkreisplatine 10a montiert,
so dass ein wesentlicher Teil der Schaltkreisplatine 10a belegt
ist. Folglich können
die Abmessungen der Schaltkreisplatine 10a nicht reduziert
werden, und die gesamte Größe des optischen
Moduls 1a kann nicht wirksam vermindert werden.
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Die
JP 05176208 betrifft die
Ultra-Miniaturisierung einer Kamera durch Ausbilden einer peripheren
Schaltung zu einem Paket mit einem daran montierten CCD und der
Anordnung einer optischen Linse vor dem CCD.
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Die
JP 11017996 offenbart ein
Ein-Paket-Modul-Bildaufnahmeeinheit für einen Notebook-Personalcomputer
oder ein Mobiltelefon mit einem CCD-Chip und einem peripheren Schaltkreiselement,
die sich in einem Behälter
befindet, dessen Oberseite mit einem optischen Filter versehen ist. Außerdem ist
eine Linsenhalterung vorgesehen, um eine optische Membran oder eine
Linse zu halten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein optisches Modul unter Verwendung
eines Isolators zur Verfügung,
um den Fotodetektor und die elektronischen Vorrichtungen zu isolieren,
die gestapelt angeordnet sind. Dadurch wird das Gebiet, das durch
den Fotodetektor belegt wird, wesentlich reduziert, und die Gesamtgröße des optischen
Moduls wird ebenfalls vermindert.
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Das
optische Modul, das durch die vorliegende Erfindung zur Verfügung gestellt
wird, ist für
die Verwendung in einem elektronischen Gerät mit einer Kamera geeignet.
Das optische Modul beinhaltet eine Schaltkreisplatine, einen Fotodetektor
und eine Linsenbaugruppe. Die Schaltkreisplatine umfasst verschiedene
Typen von daran ausgebildeten elektronischen Vorrichtungen. Der
Fotodetektor ist über den
elektronischen Vorrichtungen angeordnet und steht mit der Schaltkreisplatine
in elektronischer Verbindung. Ein Abstandsmittel ist zwischen dem
Fotodetektor und der Schaltkreisplatine angeordnet. Die Schaltkreisplatine
ermöglicht
es, dass die Linsenbaugruppe daran montiert wird. Die Linsenbaugruppe beinhaltet
eine optische Linse und eine Aufnahmekammer, um den Fotodetektor
und die elektronischen Vorrichtungen darin aufzunehmen.
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Diese
und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann
nach Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
offensichtlich.
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Es
soll verstanden werden, dass sowohl die vorhergehende allgemeine
Beschreibung wie auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung
lediglich Beispiele darstellen und dazu gedacht sind, eine weitere
Erläuterung
der beanspruchten Erfindung zu liefern.
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KURZBESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
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Die
obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch
die detaillierte Beschreibung von beispielhaften Ausgestaltungen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht,
in denen:
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1 ein
herkömmliches
optisches Modul zeigt;
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2 eine
Explosionsansicht von einem optischen Modul in einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht des optischen Moduls ist, das in 2 gezeigt
ist;
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4 eine
Querschnittsansicht des in 2 gezeigten
optischen Moduls ist;
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
des optischen Moduls zeigt; und
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6 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
des optischen Moduls zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Es
wird nun im Detail auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung Bezug genommen, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen
dargestellt sind. Wo immer es möglich
ist, werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen und in
der Beschreibung verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
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Wie
in 2, 3 und 4 gezeigt,
sind die Explosionsansicht, die perspektivische Ansicht und die
Querschnittsansicht eines optischen Moduls dargestellt. Das optische
Modul kann bei einem Mobiltelefon, einer Kamera, einem Personalcomputer, einem
Spielzeug oder einem Abstandssensor für ein Fahrzeug angewendet werden,
die eine eingebaute Kamera aufweisen. Das optische Modul 1 beinhaltet eine
Schaltkreisplatine 10, einen Fotodetektor 20 und eine
Linsenbaugruppe 30.
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Die
Schaltkreisplatine 10 ist vorzugsweise in einer rechteckigen
Platine aus einem nicht-leitenden Material hergestellt. Die untere
Fläche
der Schaltkreisplatine 10 weist ein flexibles Kabel auf,
das elektrisch mit einem Verbindungsstecker oder einem Verbindungsmittel
sowie mit verschiedenen elektronischen Vorrichtungen 11 verbunden
ist, wie zum Beispiel Widerstände,
Kondensatoren und integrierte Schaltkreise, die an einer oberen
Fläche
davon ausgebildet sind. Eine Vielzahl von Löchern 12 kann in einem
vorbestimmten Gebiet der Schaltkreisplatine 10 ausgebildet
sein, und vorzugsweise sind an den vier Ecken der Schaltkreisplatine 10 abgeschrägte Flächen 13 ausgebildet.
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Der
Fotodetektor 20 beinhaltet beispielsweise eine ladungsgekoppelte
Schaltung (CCD), einen CMOS-Sensor oder andere optisch empfindliche Vorrichtungen.
Eine Vielzahl von Drahtverbindungen 21 ist an beiden Seiten
des Fotodetektors 20 ausgebildet. Die Drahtverbindungen 21 können mit
den Löchern 12 verbunden
sein, um mit der Schaltkreisplatine 10 in elektrischem
Kontakt zu stehen. Ein Abstandsmittel 22 ist zwischen dem
Fotodetektor 20 und der Schaltkreisplatine 10 angeordnet,
so dass der Fotodetektor 20 korrekt über den elektronischen Vorrichtungen 11 angeordnet
werden kann und außerdem
Verbindungsschwierigkeiten beim Layout der Schaltkreisplatine vermindert.
Um eine genaue Kontrolle der Dimensionen zu erreichen, kann das Abstandsmittel 22 beispielsweise
aus einem keramischen Material hergestellt sein. Das Abstandsmittel 22 kann
an der unteren Fläche
des Fotodetektors 20 angeklebt sein. Der Abstandshalter 22 hat
die Form eines länglichen
rechteckigen Streifens, Zylinders oder eine andere geometrische
Gestalt.
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Die
Linsenbaugruppe 30 weist einen rechteckigen Rahmen 31 und
einen kreisförmigen
Rahmen 32 auf, die durch ein Trennmittel 34 miteinander
verbunden sind. Wie in 4 gezeigt, wird der kreisförmige Rahmen 32 verwendet,
um eine optische Linse 33 über dem rechteckigen Rahmen 31 zu
halten. Das Trennmittel 34 hat ein Durchgangsloch 35 und
einen rechteckigen Schlitz 36 unter dem Durchgangsloch 35.
Der Schlitz 36 ermöglicht
es, dass ein Filter für sichtbares
Licht 37 daran angeordnet wird. Vorzugsweise ist der Schlitz 36 größer als
das Durchgangsloch 35. Der rechteckige Rahmen 31 weist
ferner vier Positionierungsschenkel 38 auf, die sich von
vier Ecken davon nach unten erstrecken. Jeder der Positionierungsschenkel 38 hat
eine innere abgeschrägte Fläche, und
der Abstand zwischen den Positionierungsschenkeln 38 entspricht
dem Abstand zwischen den abgeschrägten Flächen 13 der Schaltkreisplatine 10,
so dass die Linsenbaugruppe stabil an der Schaltkreisplatine 10 montiert
werden kann. Der rechteckige Rahmen 31 bildet eine Aufnahmekammer 39 zur
Aufnahme der elektronischen Vorrichtungen 11 und des Fotodetektors 20.
Vorzugsweise ist das untere Gebiet des rechteckigen Rahmens 31 etwa
gleich dem der Schaltkreisplatine 10. Auf diese Weise wird
das optische Modul 1 zusammengebaut.
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Um
die Schaltkreisplatine 10 und den Fotodetektor 20 zu
integrieren, kann die obere Fläche
des Abstandsmittels 22 mit Klebstoff beschichtet sein,
so dass die obere Fläche
des Abstandsmittels 22 an der unteren Fläche des
Fotodetektors 20 angebracht werden kann. Klebstoff kann
auch an der unteren Fläche
des Abstandsmittels 22 aufgebracht sein, so dass das Abstandsmittel 22 an
der Schaltkreisplatine 10 angebracht werden kann. Folglich
ist der Fotodetektor 20 über den elektronischen Vorrichtungen 11 montiert.
Gleichzeitig sind die Drahtverbindungen 21 des Fotodetektors 20 in
die Löcher 12 der
Schaltkreisplatine 10 eingesetzt, um damit eine elektrische Verbindung
zu bewirken. Die Positionierungsschenkel 38 greifen dann
mit den abgeschrägten
Flächen 13 der
Schaltkreisplatine 10, so dass die elektronischen Vorrichtungen 11 und
der Fotodetektor 20 in der Aufnahmekammer 39 aufgenommen
sind.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel von
einem optischen Modul. Wie gezeigt ist, hat das Abstandsmittel 22' die Form einer
Vielzahl von zylindrischen Säulen,
die in vorbestimmten Positionen der Schaltkreisplatine 10 montiert
sind. Die obere Fläche des
Abstandsmittels 22' ist
mit Klebstoff versehen, um den Fotodetektor 20 daran festzukleben.
Gleichzeitig sind die Drahtverbindungen 21 des Fotodetektors 20 in
die Löcher 12 eingesetzt,
um elektrische Verbindungen mit der Schaltkreisplatine 10 zu
bewirken.
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6 zeigt
noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines optischen Moduls. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schaltkreisplatine 10 eine
Baugruppe aus einer ersten Schaltkreisplatine 101 und einer
zweiten Schaltkreisplatine 102. Ein Teil der elektronischen
Vorrichtungen, wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise, ist an
der ersten Schaltkreisplatine 101 ausgebildet, und ein
anderer Teil der elektronischen Vorrichtungen 11, wie zum
Beispiel Widerstände
und Kondensatoren, ist an der zweiten Schaltkreisplatine 102 ausgebildet.
Abstandsmittel 22' sind zwischen
der ersten und der zweiten Schaltkreisplatine 101 und 102 sowie
dem Fotodetektor 20 zwecks Isolation angeordnet. Das Abstandsmittel 22' kann zwei oder
mehr als zwei Schichten aus isolierenden Säulen oder Strukturen aufweisen.
Dadurch wird das Gebiet des optischen Moduls 1 weiter reduziert.
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Folglich
beinhaltet das optische Modul, das in den obigen Ausführungsbeispielen
zur Verfügung gestellt
wird, zumindest die folgenden Vorteile. Das Abstandsmittel wird
verwendet, um den Fotodetektor und die elektronischen Vorrichtungen
zu stapeln, so dass das Gebiet der Schaltkreisplatine wesentlich vermindert
wird. Als Ergebnis werden die äußeren Abmessungen
des optischen Moduls reduziert, und die Tragbarkeit des elektronischen
Geräts
mit der eingebauten Kamera wird verbessert.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf deren
bevorzugte Ausführungsbeispiele
gezeigt und beschrieben wurde, soll verstanden werden, dass der
Fachmann verschiedene Veränderungen
hinsichtlich der Ausgestaltungen und Details durchführen kann,
ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der
in den nachfolgenden Ansprüchen
definiert ist.