TWI386327B - 影像接收系統 - Google Patents

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Description

影像接收系統
本發明關於一種影像接收系統及其製造方法。
國際專利WO 2005/015897 A提到了一種影像接收系統，它有一影像感測器、一光學單元、一殼體、及固定手段(用於將影像感測器相對於殼體固定)。在殼體中內側設有對準手段，可使影像感測器與光學單元的主軸互相以無固定的方式沿軸向對準。用於容納殼體的光學單元的手段，宜為一種螺紋容納部。
這種影像接收系統可達光度光學準確性，但其構造複雜，且一般須作費事的安裝及調整。
依本發明，在影像感測器上及其在基質上的接點上設一鑄造料，該鑄造料呈光學透明者，因此可達成一純化作用(Passivierung)或作保護以防機械作用，而不會影響影像感測器的光學測量。在此，影像感測器可特別為一半導體構件，例如一影像晶片，其中所設之基質可特別是一種電路板。
此光學裝置－－例如一透鏡或一透鏡系統－－可依不同實施例設在鑄造料中或形成在其中。該影像接收系統的製造作業宜整合到基質的裝配程序中，換言之，該製造作業在電路板裝配機中作，因此製造成本保持得很低，且可用低成本達成大的件數。
因此本發明的影像接收系統可以製成很緊密，安全、穩定，且可用低成本及大件數製造。
依一第一實施例，可在鑄造料中例如用一壓模形成一容納凹陷部，例如利用一壓模，然後將該光學裝置固定(例如粘入)在此容納凹陷部中，依另一實施例，該光學裝置可直接壓入該仍未硬的鑄造料中。
依又一實施例，該施覆的鑄造料也可設計成光學裝置，例如將其位在光學軸中的表面區域作對應成形，例如呈一透鏡區域或一透鏡的形狀，這些實施例基本上也可組合。
因此，一方面，感測器及其接點可受保護以防機械性損壞或作純化，因此可有高準確性及長使用壽命，且在所有情形，環境對影像接收的影響，如溫度、濕度等都很小。另方面，可裝入或形成一所要的光學裝置，它可以使影像感測器適當地聚焦到一所要觀察的區域，換言之有所要之像距(Schnitttiefe)或焦距。在此，原則上也可設較複雜的透鏡系統，例如一疊透鏡。
依一較佳實施例，該鑄造料的折射指數或折射率與該光學裝置的材料(如玻璃或塑膠)相似，因此在鑄造料與壓入或粘入的裝置之間的界面不會與很多因素有關。
本發明在以下利用圖式對一些實施例作說明。
要製造圖5所示的影像接收系統(1)，依圖1，先將一影像晶片(2)(作為影像感測器)例如利用一粘著劑層(4)固定在一基質(3)〔例如一電路板(3)〕的基質上側(3a)，並利用結合金屬絲(3)接觸。然後將一鑄造料〔球形頂(globe top)〕放到基質上側(3a)，使它將影像晶片(2)及其結合金屬絲(5)完全蓋住。在此，宜在基質上側(3a)設一界限(8)將所施之鑄造料(6)圍界住。界限(8)如圖1所示，特別利用一在基質(3)上環繞的(換言之，特別是環形設計的)邊緣(8)形成。然而，也可用阻擋緣(Stopp－kante)，其中過量的材料在溢流時被導開到旁邊。
如圖1所示，鑄造料宜呈液態、粘滯液態(zhflssig)或糊狀呈凸形(例如滴形)施覆，該鑄造料(6)的充分粘滯性有助於此點。如此已有似透鏡的雛形。舉例而言，鑄造料可利用紫外線照射硬化。
依本發明，該鑄造料(6)對於所要檢出的輻射線至少在一相關的波長頻域係為透明者。影像晶片(2)可特別用於接收可見光波範圍的光，但基本上也可使用在紅外線光譜範圍。鑄造料(6)可當作純化手段，以使影像晶片(2)及其結合金屬絲(5)以及在基質(3)上的接觸面〔例如結合墊片(Bondpad)〕鈍化(對機械影響不敏感化)或作保護以防機械影響，而不會影響相關輻射線的接收。
依圖2及圖3，鑄造料(6)隨後利用一壓模(10)(Stempel)從上作機械變形，然後將壓模(10)再移行回去。如此，可形成不同形狀的鑄造料(6)的表面(12)。依圖3，可形成一容納凹陷部(14)，且在鑄造料硬化後，在一隨後的程序步驟，可依圖4從上利用一施加工具(17)將一透鏡(16)當作光學單元放入，例如利用粘著劑(18)固定在容納凹陷部(14)中。為此，粘著劑(18)可先施在透鏡(16)上或施在相關之光學單元(22)的側粘著面(15)上。舉例而言，可使用一種可用紫外線硬化的粘著劑(18)，然後使之硬化。因此，如此形成圖5中所示之影像接收系統(1)，它具有基質(3)、影像晶片(2)、光學透明鑄造料(6)、及固定在其上的透鏡(16)。依圖5，可在透鏡(16)與鑄造料(6)之間留一自由空間(19)。如不採此方式，也可將透鏡(16)直接埋入在鑄造料(6)中，亦即沒有自由空間(19)，因此，此處只有一個界面。粘著劑(18)宜只在側面離開光軸A外之處設置，因此光路徑不受影響。但基本上，也可在光學相關的區域中在透鏡(16)和鑄造料(6)之間設一光學透明的粘著劑(18)。
因此，依圖1~圖5，該容納凹陷部(14)設計成機械性功能面(14)，換言之設計成透鏡納框的形式。
依圖6，一透鏡(20)也可直接利用該施加工具(17)(例如一真空吸罩(17))壓入鑄造料(6)中，因此不必用粘著劑(18)。在此實施例也造成一定的光學光路徑，因為鑄造料只在光軸側面一段距離外的區域變形或被向外壓；在光路徑A的區域中在影像晶片(2)上方設有鑄造料(6)及透鏡(20)，在此實施例，各施加的透鏡(18)(20)或一光學單元係從上施加一附加的保持手段，例如一保持環而保持住，該保持環將各透鏡(18)(20)邊緣固定且被壓入鑄造料(6)中。
除了圖5的傳統透鏡(16)以及圖6的或8b的雙凸鏡外，也可有其他形狀，例如依圖7e光學單元(22)由數個透鏡(23)(24)構成，舉例而言，它們用粘著劑(25)互相接合。
此外，依本發明，也可將該施覆的鑄造料(6)對應地成形，當作光學單元。圖8顯示一例，其中所施之鑄造料(6)由上利用一壓模(28)至少在一個與光學路徑有關的中央區域在其表面(6a)成形。因此在鑄造料(6)的表面(12)造成一透鏡區域(30)，它可特別設計成凸形以將入射光束聚焦。此透鏡區域(30)可在以後研磨及/或拋光。因此在此實施例，該透鏡區域(30)在鑄造料(6)中形成，當作功能面。各依光學單元的設計而定，透鏡區域(30)設計成凸形也有利於將光學單元的成像誤差補償。
所要的光學性質可藉由選擇透鏡(16)(20)的適當折射指數、光學單元的不同透鏡(23)(24)及鑄造料而改變。
所有程序步驟可在電路板裝配機中(即在電路板裝配電子元件之時)進行。將影像晶片(2)與結合金屬絲(5)後，然後將一滴鑄造料(6)施上去，且在硬化前，將各壓模(10)壓上，或利用施加工具(17)將透鏡(16)放入。依圖8，該鑄造料(6)可在電路板裝配程序時利用該壓模(28)成形。
鑄造料(6)與透鏡(16)(20)或(23)(24)的玻璃或塑膠材料的折射指數可設成相似或相同，因此界面對於光學系統的總折射力並無促進。
此影像接收系統(1)可特別用於當作具固定焦距的聚焦系統。為此，該影像側的像距，可利用不同措施確定，以作正確聚焦以及高成像品質。一方面，可使該各透鏡(16)(20)或光學單元(22)的影像側的像距或焦距在放入鑄造料(6)之前為已知或作實際測定。
此外，也可在裝配機中作一道真實時間(Real－Time)聚焦，俾使對比最佳化。為此聚焦可有數種可能方式：a)將該透鏡(16)(20)或光學單元(22)的放置點依標的加工，例如研磨。如此，該影像感測器(1)的位置在安裝後與像距重合。在此透鏡(16)的放置點在圖1~圖5的第一實施例利用粘著面(15)確定。
b)當粘入時，該透鏡(16)(20)或光學單元(22)一直到粘著劑(18)及/或鑄造料(6)硬化為止，一直都保持在最佳焦點位置，在此位置時影像面位在影像晶片(2)上。在圖1~圖5的實施例，該粘著劑(18)硬化。在圖6的實施例，鑄造料(6)硬化，其中，在此處，透鏡(18)被放在最佳焦點位置，這點在已知的影像側的像距的場合係直接利用裝置機經由施加工具(17)達成。
在這種最佳焦點定位的場合，在硬化過程時，光或光束沿光學軸A照到各透鏡(16)(20)或光學單元(22)，且將影像晶片(2)的測量信號分析，一般作最小的調整，或將各透鏡依影像晶片(2)的影像信號而定作保持，其中，該信號一般調節到一最佳值。
本發明的影像接收系統可用在汽車中作各種目的使用，例如用於檢知座位的位置，監視燃料箱，以及汽車其他部分，以及檢出及檢知汽車的周圍環狀，特別是檢出及檢知路況，其他的車輛，在碰撞前檢測，以及當作修理輔助(berholhilfe)及檢知交通號誌－及道路環境以將數位道路地圖作補足。在此，特別使用廉價之半導體元件(例如CCD－列或CCD或CMOS矩陣)當作影像感測器。
(1)．．．影像接收系統
(2)．．．影像晶片
(3)．．．基質(電路板)
(3a)．．．基質上側
(4)．．．粘著劑層
(5)．．．結合金屬絲
(6)．．．鑄造料
(8)．．．邊緣
(10)．．．壓模
(12)．．．鑄造料(6)的表面
(14)．．．容納凹陷部
(16)．．．透鏡
(17)．．．施加工具(真空施罩)
(18)．．．粘著劑
(19)．．．自由空間
(20)．．．透鏡
(22)．．．光學單元
(23)(24)．．．透鏡
(25)．．．粘著劑
(28)．．．壓模
(30)．．．透鏡區域
圖1~圖5顯示依第一實施例的一影像接收系統的製造方法的垂直剖面圖，其中：圖1係將鑄造料施在影像感測器上，圖2，3係鑄造料的表面成形，圖4係將一透鏡放入該形成的鑄造料中，圖5係該影像接收系統，具有粘接上去的透鏡，圖6係依另一實施例的影像接收系統的製造，透鏡係直接壓入，圖7使用於放入影像接收系統中的不同的透鏡，圖8係依又一實施例的影像接收系統，透鏡直接在鑄造料中形成。
(1)．．．影像接收系統
(2)．．．影像晶片
(3)．．．基質(電路板)
(3a)．．．基質上側
(4)．．．粘著劑層
(5)．．．結合金屬絲
(6)．．．鑄造料
(8)．．．邊緣
(15)．．．黏著面
(16)．．．透鏡
(18)．．．粘著劑
(19)．．．自由空間

Claims (16)

  1. 一種影像接收系統(1)，特別是用於汽車用途，該系統至少具有：一基質(3)，一影像感測器，設在該基質(3)上且利用接點(5)接觸，一光學透明的鑄造料(6)，該鑄造料將該影像感測器(2)、接點(5)及基質上側(2a)的一部分蓋住，其中在該鑄造料(6)之中固定著一光學裝置(16)(20)(22)(23)(24)(30)，其中該光學透明的鑄造料(6)沿影像感測器(2)及光學裝置(16)(20)(22)(23)(24)(30)的光軸設置。
  2. 如申請專利範圍第1項之影像接收系統，其中：該光學裝置有一透鏡(16)(20)或一透鏡系統(22)(23)(24)。
  3. 如申請專利範圍第1或第2項之影像接收系統，其中：設有該光學裝置以將入射光聚焦到影像感測器(2)上。
  4. 如申請專利範圍第1項之影像接收系統，其中：在鑄造料(6)中形成一容納部(14)，該光學裝置(16)(20)(22)粘入在該容納部(14)中。
  5. 如申請專利範圍第1項之影像接收系統，其中：該光學裝置(16)(20)(22)被壓入鑄造料(6)中並被該鑄造料以形狀嵌合的方式保持住。
  6. 如申請專利範圍第1項之影像接收系統，其中： 該鑄造料(6)的表面(6)有一區域(30)形成該光學裝置(30)的一部分。
  7. 如申請專利範圍第1或第2項之影像接收系統，其中：該影像感測器(2)完全鑄入在基質(3)上。
  8. 如申請專利範圍第1或第2項之影像接收系統，其中：該鑄造料(6)利用一施到基質(3)上的界限(8)圍出界限。
  9. 一種製造一影像接收系統(1)的方法，至少具有以下步驟：將至少一影像感測器(2)固定在一基質(3)及在其上作電接觸，將一光學透明的鑄造料(6)施在該基質(3)上，使它裝影像感測器(2)及接點(5)蓋住；將一光學裝置(16)(20)(22)(30)施加在該鑄造料(6)之中，其中該光學透明鑄造料(6)沿影像感測器(2)及該光學裝置之間一光軸設置。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中：在鑄造料(6)中形成一容納凹陷部(14)，然後將光學裝置(16)(20)(22)固定在其中。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中：該容納凹陷(14)利用一壓模(10)壓入在該未硬化的鑄造料(6)中形成。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中：將該光學裝置(20)(22)壓入仍未硬化的鑄造料(6)中。
  13. 如申請專利範圍第9項之方法，其中： 將光學裝置形成或施加的步驟係為將基質作裝配的裝配程序的程序步驟。
  14. 如申請專利範圍第9項之方法，其中：該影像感測器(2)在裝配程序中作真實時間聚焦。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中：該光學裝置(16)(20)(22)在粘入及/或放入鑄造料中時，一直到該將它固定的塑膠(18)或將它固定的鑄造料(6)硬化為止，都保持在一最佳焦點位置，在此位置時，影像面在影像感測器(2)上。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中：在粘著劑(18)及/或鑄造料(6)的硬化過程時，光或光速沿一光學軸A照到該光學裝置(16)(20)(22)上，且將影像感測器(2)的測量信號作分析，其中，如有必要則將光學裝置(16)(20)(22)的位置改變。
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