TW201015985A - Camera module - Google Patents

Description

201015985 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明與一種由感測單元與鏡頭單元製成之相機模组 有關’其中該感測單7G托持一影像感測器，且該鏡頭單 元托持一拍攝鏡頭》 【先前技術】 ® 相機模組整合了托持拍攝鏡頭之鏡頭單元與托持影像 ⑤測器（例如CCD或CMOS)之感測單元一般的相機 模組都小的足以相配於行動電話與對講機的外殼中。 早期的相機模組一般都配置有不高於12百萬畫素之 低解析度影像感測器；因具有大光圈比，這種類型的低 解析度影像感測器不需於拍攝鏡頭與影像感測器之間進 行精確定位以產生與解析度相當之晝素數的影像。 ❿相較之下，目前的相機模組係如一般數位相翁使用較 大晝素且甚至是具有高達3-5百萬晝素之高解析度影 像感測器' 尚解析度影像感測器具有小光圈比，且在拍 攝鏡頭與影像感測器之間需要精確的定位，以產生與晝 素相當的解析度。 在—般的相機模組組褒程序中，鏡頭單元是由兩個托 持機構所托持’並可移動以調整其與保持固定之感測單 彳的相對位置。在此情形下，可透過鏡頭單元而以影 像感’則器擷取一測試圖，接著改變鏡頭單元的姿態（或 201015985 位置），直到所擷取之影像具有一定解析度為止，且鏡頭 單元係利用uv固化樹脂而接合至感測單元（見日本專 利公開號第2005-198103號）。 為了調整鏡頭單元與感測單元的相對位置，必須提供 一定位構件作為這些單元中至少其中一者的參考平面。 相機模組-般為小立方體，其每邊㈣1〇毫米；因此， 由於空間的限制，定位構件通f是位於單元的前或後表 φ 面上此外，相機模組需具有一托持構件，以於組裝後 品質檢驗中由一架體予以托持。 順帶一提，對相機模組而言，存在一種名為SMIA (標

Standard Mobile Imaging Architecture ) 之標準；SMIA界定了相機模組與含有相機模組之電子裝 置之間的介面。典型的SMIA相機模組於其後表面（或 是感測單元的後表面）具有一端子群組，以傳送訊號至 電子裝置或自電子裝置接收訊號。此外，相機模組於其 ❹ 前表面（或是鏡頭單元的前表面）具有影像擷取窗以 引入來自照相主體的光線。 . . . . . . . - 近來需要更為小型的相機模組;然而當相機模組的尺 寸進一步縮小時，影像擷取窗與端子群組將佔據大邙八 模組’因此難以在鏡頭單元與感測單元中至少复—刀 /、 的 或後表面上提供定位構件。 . .... . ....... . . . 、 . . ..... . . . . 【發明内容】 201015985 鑑於刖述問題’本發明之目的在於提供-種相機模 組，其儘管因尺寸減小而產生空間限制，但仍保留定位 構件所需之空間。 達成上述與其他目的，根據本發明之相機模組具有 托持：拍攝鏡頭之鏡頭單元以及托持—影像感測器之感 測單π，且包括托持構件與定位構件。托持構件係成對 位於鏡頭單元與感測單元其中之一的上下表面或兩側表 ❹ *，在檢驗該相機模、组時，這些托持構件是由一托持架 予以托持。疋位構件係提供於托持構件中，並用於調整 鏡頭單元與感測單元的相對位置與角度❶ 在本發明之一較佳實施例中，鏡頭單元是一四邊形 盒，托持構件是具有三角形截面之一凹處，且包括向影 像感測器傾斜之一底面。 定位構件係一定位孔，其延伸而與該拍攝鏡頭之一光 軸垂直。該定位孔係容納一腳架，以於接合該鏡頭單元 Q 與該感測單元時托持該鏡頭單元。 在本發明之另一實施例中，該定位構件包括一定位表 面與一定位孔；該定位表面係形成於該托持構件的底面 内’並延伸而與該拍攝鏡頭之一光軸平行；該定位孔係 形成於該定位表面上’並延伸而與該光轴垂直。此定位 孔係容納一腳架，其具有一肩部部分以與該定位表面接 觸’並於接合該鏡頭單元與該感測單元時托持該鏡頭單 -. .... . ... .... ............. 元。. . 根據本發明，定位橼件係位於相機模組之上下表面或 201015985 兩側表面上所形成的乾持槿彳生& 得構件中’因此儘管因相機模組 尺寸減小而導致空間限制，装彳 其仍可保留定位構件所需之 空間。 【實施方式】 參照第1圖，相機模、组10具有約6至1〇毫米立方之 立方形狀，其係設計以裝設於行動相機電話與此類電子 ❹裝置中。相機模組在前表面上具有一影像擁取窗12 以暴露一拍攝鏡頭U，且具有成對之托持構件（容納部 刀）14，其各於上下表面上具有一定位構件13。同樣在 上表面上係形成有一開口 15以供一組裝機器之探針插 入，此開口 1 5在組裝後係覆以一平板i 6。 如第2圖所示，相機模組10包括一感測單元2〇與一 鏡頭單元21。感測單元20係經定位以使其成像平面垂 直於成像光轴23 (拍攝單元11的光軸），接著固定至拍 ® 攝單元21。更具體而言，藉由先於感測單元20的側表 面上之黏著劑容置處（接受部）中塗敷UV固化黏著樹 脂、接著輻照UV射線以固化該黏著樹脂，感測單元2〇 與鏡頭單元21的兩相配表面20a、21a係可接合在一起。 各黏著劑容置處22係一凹部，其於感測單元20的相 配表面2 0 a上部分開啟。黏著劑容置處2 2係位於跨越成 像光轴23之上表面的任一末端，且也位於直交的側向表 面上夂 201015985 在鏡頊單元21的相配表面21a上，可撓板24的端子 群組25係向外伸出；在感測單元2〇的相配表*心上 形成有具―接觸群組27之斷流器％。當鏡頭單元？！與 感測單元20接合時，端子群组25係藉由導電性黏著劑 等電連接至接觸群組27。 ❹ 如第3圖所示，感測單元2〇在一外殼32中具有一紅 外線（IR )阻斷濾波器3 〇以及一影像感測器i 8。紅外 線阻斷濾波器30覆蓋在外殼32上的一暴露孔洞33上， 影像感測器1 8係位於紅外線阻斷濾波器3〇的後方。 如第4圖所示，一後端子群組36係暴露於感測單元 20的後表面上，該後端子群組36係由複數個規則排列 的端子35構成’其係可連接至行動電話或這種裝置的接 觸點。一部分的後端子群組36係藉由一傳導元件（未示） 而電連接至影像感測器18 ;剩餘的後端子群組36係透 過可撓板24而連接至鏡頭單元21的鏡頭驅動系統28與 鏡頭位置偵測器29 (皆示於第5圖中）。 如第5圖與第6圖所示，鏡頭單元21包括鏡頭蓋40、 鏡頭支架41與支撐塊42。鏡頭蓋40包圍了在影像擷取 窗12與暴露孔洞33之間的光路徑。此一鏡頭蓋40具有 複數個彈性固定爪（未示），其以可脫離方式抓取該支撐 塊42。 鏡頭支架41托持拍攝鏡頭11，且其被圍繞於鏡頭蓋 40内。支撐塊42具有一開口 45以使光線通過。支撐塊 42也具有一桿件43、一引導轴桿44與該可撓板24。此 201015985 外’在各上下表面上具有一 程序中’這些托持構件14 制0 一對托持構件14 ; 14係由一模組杯姓 :在品質檢驗 一模組托持裝置予以控 鏡頭支架41具有第一與第二承载臂46、47。第一承 載臂46以一特定摩擦力而適配於該桿件43上，桿件43 係延伸而平行於成像光軸23，·第二承载臂44延伸而平 行於桿件43，並阻擋鏡頭支架41的轉動。

厘所構成。壓電元件48係一壓電板堆疊，其一端係 以其拉伸方向固定至支撐基座5〇，而另一端係固定至桿 件43、在自一外部裝置施加鉅齒狀脈波時，壓電元件料 係拉伸與收縮以於軸向方向上振動桿件43。此一振動使 鏡頭支架41沿著成像光軸23移動以進行聚焦。支撐基 座50係固定至支撐塊42的前表面。 鏡頭位置偵測器29是由在可撓板24尖端上的霍爾 © (Hall)元件52以及配置在鏡頭支架41上、面對霍爾 元件52的鈦（Nd )磁鐵53所構成。霍爾元件52係放置 在鏡頭支架41的路徑上方，此一霍爾元件52偵測磁阻 變化並找出Nd磁鐵53、或鏡頭支架41的位置^根據此 一位置資訊’可於聚焦搡作期間控制拍攝鏡頭1 1的位 置。 在可撓板24上具有一接觸群組55，其由複數個搔觸 點所構成。當鏡頭蓋40固定至.支樓塊.42時，.此.接觸.群.. 組55係從開口 15暴露。接觸群組55係於後續說明之位 201015985 置調整程序中連接至探針。這些探針發送驅動訊號以移 動拍攝鏡頭，也藉由接觸群組55而接收相機模組1〇的 鏡頭位置偵測訊號。 鏡頭單元2 1於各托持構件i 4中具有定位構件丨3。定 位構件係由一定位表面66與一定位孔67構成。定位表 面66平行於成像光軸23 ;定位孔67係形成至定位表面 66内一特定深度，且與成像光轴23垂直。這些定位表 ❹ 面όό與定位孔67係於位置調整程序中做為參考平面， 以精確調整鏡頭單元21相對於感測單元2〇的位置與角 度。就此構想而言，外部表面丨4a (包括上下表面）係 全部傾斜以利於解模（dem〇lding)。因此，外部表面14a 無法做為參考平面。 在感測單元20的各上下表面上具有一對斷流器68(見 第2圖），在位置調整程序中，感測單元2〇是藉由使用 這些斷流器68而予以托持。 © 位置調整程序之後是固定程序，固定程序是由在黏著 劑容置處22中施用UV可固化黏著樹脂開始；接著輻照 UV射線以使感測單元20與鏡頭單元21固定在一起。之 後’可撓板24的端子群組25係連接至感測單元2〇的接 觸群"且2 7 ’且最後開口 15係以平板16予以關閉。此經 組裝之相機模組1〇係送至品質檢驗程序線上。 在品質檢驗程序中’相機模組10係托持於特定位置 中’並由電源與透過後端子群組36而提供之外部訊號加 以驅動，接著對其運作與影像品質予以檢驗。 201015985 ❹

此一品質檢驗程序是利用用於托持相機模組ίο之模 托持裝置1〇〇(見第13 _ )而進行。模組托持裝置^⑽ 具有複數個彈性固定爪（托持架）1G1以與相機模組10 的托持構件接合。托持構件14為具有三角形截面的 凹處，其與固定爪1〇1的形狀相應。托持構件14是由底 面61構成，其向成像平面以及從底面61下端直立向上 的接α面14b傾斜。當固定爪1〇1適配至托持構件14中 時，接合面14b會與固定爪1〇1的接合面1〇u接觸；就 此構想而言，接合面14b係稍微向拍攝物體或成像平面 傾斜，且仍具效果。 接著，說明相機模組1 〇的組裝程序。感測單元2〇與 鏡頭單元21係分別建置’而被送至位置調整線。在位置 調整程序中’感測單元2〇與鏡頭單元21係送至組裝機 器60〇如第8圖所示，組裝機器6〇包括繪圖單元7〇、 聚光鏡71、用於托持鏡頭單元21之鏡頭托持裝置72、 用於托持感測單元20之感測器托持裝置73、樹脂注入 器74、UV射線輻照器75以及用於控制這些組件之控制 器76。 繪圖單元70係由測試圖77以及用於發出平行光以從 .. ·. . 後方照射測試圖77之光源78所構成。測試圖77是由例 如塑膠光擴散板所製成。聚光鏡71收集來自繪圖單元 7〇之光線’並將其引導至鏡頭單元21。 如第9圖與第1〇圖所示，鏡頭托持裝置72具有一上 支撐板79與一下支撐板80，其皆配備有複數個定位桿 201015985 81。下支撑板80疋靜止的’且其定位桿81係直立於上 表面上 '各定位桿81於頂端上具有小直徑之定位接腳 (腳架）82 ’此定位接腳82進入鏡頭單元21下表面上 的定位孔67中；此時’定位桿81的肩部部分83會與定 位表面66接觸。 上支撐板79係可於垂直方向中移動，並在鏡頭單元 21設置在下支撐板80上時移動向下。當上支樓板79接 近鏡頭單元21時，上支揮板79的定位接腳82係進入鏡 頭單元21上表面上成對的定位孔67中，且肩部部分83 係接觸定位表面60。鏡頭單元21現為固定以作為三維 空間中的參考位置與角度。此時，鏡頭單元21係定位為 使成像光軸23對齊測試圖77的中心點85。 上支標板79也具有一探針群組84，其由複數個探針 84a所組成。當上支撐板79向下移動，各探針84a進入 開口 15並觸及可撓板24的接觸群組55以進行檢驗。 〇 如第11圖所示’感測器托持裝置73包括一上舉升板 90、一下舉升板91、一偏移機構96、一探針單元94與 一傾斜機構95。各上下舉升板90、91具有兩個彈性接 合爪92，這些接合爪92從後方靠近感測單元2〇，並與 四個斷流器68接合。感測單元20現由感测器托持裝置 73加以托持。偏移機槔％沿著成像光軸23而相對於感 測單元20前後移動，因此，感測單元2〇在與鏡頭單元 21接觸之一接觸位置以及遠離鏡頭單元21之—遠離位 置之間移動。探針單元94具肴複數個探針93以連接至 201015985 感測單元20的後端子群組36以進行檢驗’各探針93具 有一尖端’其可沿著成像光軸23輕微移動，且此尖端藉 由一彈簧而保持向外推出_。 傾斜機構95改變感測單元20對鏡頭單元21的角度。 特別是，傾斜機構95使感測單元20垂直與水平轉向， 直到影像感測器18的成像平面與成像光軸23直交為止。 控制器76驅動偏移機構96以設定感測單元20為接觸 位置，並使鏡頭單元21的拍攝鏡頭11移動至一焦距内 . (in-focus)位置（聚焦位置與對測試圖77的距離有關）。 接著’控制器76藉由偏移機構96而以步進方式移動感 測單元20至該遠離位置，並在感測單元20每次移動至 一預定距離時以影像感測器18擷取測試圖77的影像。 控制器76計算一最佳化狀態（離鏡頭單元21的距離以 及在該位置的角度），而以一預定解析度來產生影像。最 後，控制器76驅動傾斜機構95，以藉由將感測單元20 © ’設定於經計算之狀態中而調整感測單元20與鏡頭單元 21的相對位置。 然後進行固定程序。如第12圖所示，在固定程序中， 控制器..7 6使感測早元2 〇 保将.定.位並驅動樹脂注入器 74將UV可固化黏著樹脂16施用於感測單元2〇的黏著 劑容置處22令；接著，驅動UV射線輻照器75以輻照 出使該UV可固化黏著樹脂86固化之uv射線。此時感 測單元20與鏡頭單元21係實體接合。 _ . . . .· 最後’在可撓板24上之轉子群組25的每一端子與感 . . : . . —- - ............ .-- - . . . . . .. . .· 12 . 201015985 測單元20上之接觸群組27的每一接觸點之間施甩導電 性黏著劑。感測單元2〇與鏡頭單元21係藉以彼此電性 連接’且相機模組1 〇係已完成；此相機模組丨〇被送至 品質檢驗.線_。 如第13圖與第i 4圖所示，在品質檢驗程序中，相機 模组10係藉由模組托持裝置100而被托持於特定位置。 模組托持裝置100包括四個固定爪101以抓取托持構件 ❹ 14,且包括複數個探針1〇2以觸及後端子群組36而進行 檢驗°這些探針102可沿著成像光軸23而移動，並由彈 簧保持為向外推出。類似於感測器托持裝置73，模组托 持裝置100具有一繪圖單元、一聚光鏡與用於這些組件 之一控制器。 當相機模組10設置至模組托持裝置1〇〇時，固定爪 係壓抵相機模組10的後方，並彈性變形以與托持構 件14接合。此時，探針1〇2碰觸後表面的端子μ ,模 組托持裝置100的控制器將拍攝鏡頭丨丨移動至一特定位 置，並以影像感測器18擷取測試圖的影像。根據來自影 像感測器18的影像資料來檢驗賴取之影像的解析度: 在品質檢驗程序之後’開口 15係覆以平板16，且 機模組1 0係已可運送。 如不調整感測單元20相對於鏡頭單元21的位置 可調整鏡頭單元21的位置。在此例 測 2〇上提供定位構件13與托構在H 二 、祀得構件14 ;此外，當鏡 13 201015985 疋位構件1 3與托持構件14係成對放置於鏡頭單元2 J 的上下表面上，然也可放置在右與左表面上。 雖然在上述實施例中，是在鏡頭單元21上形成具有三 角形截面之定位構件13，然而，僅有傾斜之底面6 i形 成於鏡頭單元21上（如第15圖所示），且感測單元2〇 的前表面20b的一部分係作為接合面。 雖然上述實施例之定位構件13具有定位表面66與定 位孔67，但定位表面66並非為必須；舉例而言，可加 深定位孔67 ’以使用其底部作為定位表面。 本發明雖以參照如附圖式而完整說明了較佳實施例， 然該領域技術人士顯可進行各種變化與修飾例，因此， 除非這些變化與修飾例超出本發明之範疇，否則這些變 化與修飾例皆含於其中。 【圖式簡單說明】 由上述實施例詳細說明與如附圖式，可更清楚瞭解本 發明之上述目的與優勢；其中： 第1圖係本發明之相機模組的外部透視圖; 第2圖係相機模組之分解透視圖； 第3圖係相機模組之水平截面调； 第4圖係感測單元的後視圖； 第5圖係鏡頭單元的分解透視圖； 第6圖係相機棋組沿托持構件位置之光轴所擷取之截 201015985 面圖； 第7囷係一側視圖，其繪示了模組托持裝置的托持構 件與固定爪； 第8圖係一組裝機器的示意侧視圖； 第9圖係該組裝機器之鏡頭托持裝置的部分透視圖； 第10圖係沿著光轴擷取、鏡頭托持裝置上之鏡頭單元 的截面圖；

第11圖係該組裝機器的感測器托持裝置之部分透視 第12圖係沿著光軸擷取、在黏著程序中鏡頭單元與感 測單元的截面圖； 第13圖係品質檢驗程序中模組托持裝置的透視圖； 第14囷係沿光轴擷取、在模組托持裝置上之相機模組 的截面圖； 第15圖係根據本發明另一實施例之托持構件的截面 ❹ 圖。 【主要元件符號說明】 10 相機模組 11 拍攝鏡頭 12 影像擷取窗 13 定位構件 14 托持構件 14 a 外部表面 14b 接合面 15 開口 16 平板 18 影像感測器 15 201015985

20 感測單元 20a 相配表面 21 鏡頭單元 21a 相配表面 22 黏著劑容置處 23 光軸 24 可撓板 25 端子群組 26 斷流器 27 接觸群組 28 鏡頭驅動系統 29 鏡頭位置偵測器 30 紅外線阻斷濾波器 32 外殼 33 暴露孔洞 35 端子 36 後端子群組 40 鏡頭蓋 41 鏡頭支架 42 支撐塊 43 桿件 44 引導轴桿 45 開口 46 第一承載臂 47 第二承載臂 48 壓電元件 50 支撐基座 52 霍爾元件 53 欽磁鐵 55 接觸群組 60 組裝機器 61 底面 66 定位表面 67 定位孔 68 斷流器 70 繪圖單元 71 聚光鏡 72 鏡頭托持裝置 73 感測器托持裝置 74 樹脂注入器 75 UV射線輻照器 76 控制器 77 測試圖 78 光源 16 201015985 79 上支撐板 80 下支撐板 81 定位桿 82 定位接腳 83 肩部部分 8 5 中心點 90 上舉升板 91 下舉升板 92 接合爪 93 探針 94 探針單元 95 傾斜機構 96 偏移機構 100 模組托持裝置 101 固定爪 101b 接合面 102 探針 ❿ 17

Claims (1)

1. 201015985 七、申請專利範圍： 丨.、一種相機模組’其藉由接合一鏡頭單元與—感測單元 而製成其中該鏡頭單元托持一拍攝鏡頭，且該感測單元 托持影像感測器以透過該拍攝鏡頭擷取一影像，該相機 模組包括： 對托持構件，其位於該鏡頭單元與該感測單元中其 的上下表面或兩側表面上，在檢視該相機模組時該等 ❹托持構件之每一者係由一托持架予以托持；以及 一定位構件’其位於該等托持構件之每一者中，且用 於調整該鏡頭單元與該感測單元的相對位置與角度。 2·如申請專利範圍第丨項所述之相機模組，其中該鏡頭 單元包括一四邊形盒。 3.如申請專利範圍第2項所述之相機模組其中該托持 ©構件包括具三角形截面之一凹處，且包括向該影像感測器 傾斜之一底面。 4·如申請專利範圍第3項所述之相機模組，其中該定位 構件包括一疋位孔’該定位孔延伸而與該拍攝鏡頭之一光 軸垂直益容納一腳架，其於接合該鏡頭單元與該感測單元 時托持該鏡頭單元。 201015985 3項所述之相機模組，其中該定位 5.如申請專利範圍第 構件包括： 一定位表面， 鏡頭之一光軸平行 其形成於該底面内， ;以及 並延伸而與該拍攝 一定位孔’其形成於該定位表面上’並延伸而與該光 軸垂直，該定位孔係容納一腳架，其具有一肩部部分以與 該定位表面接觸’並於接合該鏡頭單元與該感測單元時托 持該鏡頭單元。