TWI569436B - 用於可ｐｃｂ安裝的相機模組之可ｐｃｂ安裝的透鏡配接器 - Google Patents

用於可ｐｃｂ安裝的相機模組之可ｐｃｂ安裝的透鏡配接器 Download PDF

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TWI569436B
TWI569436B TW104127403A TW104127403A TWI569436B TW I569436 B TWI569436 B TW I569436B TW 104127403 A TW104127403 A TW 104127403A TW 104127403 A TW104127403 A TW 104127403A TW I569436 B TWI569436 B TW I569436B
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陳偉平
萬宗瑋
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Description

用於可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器
本發明係有關於透鏡配接器，特定而言係有關於用於可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器。
數位相機係使用在各種消費性、工業及科學成像裝置中，以產生靜止影像及/或影片。此類數位相機例如係實施於網路攝影機及行動電話之中，且包含相機模組諸如一附接至印刷電路板(PCB)上的可回焊相機模組(RCM)。RCM的視野(FOV)通常在60度及70度之間。視野可藉由在相機模組前方附接一配接透鏡而增加。所產生的成像系統(配接透鏡加上相機模組)具有比單獨該相機模組的視野較為寬廣的FOV。寬廣的FOV在諸如自主車輛導航、停車監視系統及手勢識別的應用中是寶貴的。
提供超廣角視野(例如，180°)的配接透鏡係稱作魚眼配接透鏡或魚眼轉換透鏡。目前的魚眼配接透鏡係以可拆卸方式附接至數位相機的外側。於一實例中係使用扣具將上述魚眼配接透鏡附接至數位相機上，而使其與相機模組對齊。於另一實例中，一外殼係圍住一含有內置相機模組的行動裝置(例如，行動電話)，並固持鄰近上述內置相機模組之魚眼配接透鏡。
根據一實施例，一可PCB安裝的透鏡配接器係予以提供，其用於一包含一相機模組之裝置，上述相機模組設有一具第一視野的相機透鏡。上述可PCB安裝的透鏡配接器包含一配接透鏡，用作為一成像系統的元件，上述成像系統具有與上述第一視野不同的第二視野，上述成像系統包括上述配接透鏡及上述相機透鏡；以及一配接殼體，用以固持上述配接透鏡及附接至一印刷電路板(PCB)上。
根據另一態樣，一用以修改一相機模組的視野之方法係予以提供。上述方法包含將一可PCB安裝的透鏡配接器附接至一PCB上，上述可PCB 安裝的透鏡配接器包含一裝設在一配接殼體中之配接透鏡，上述PCB係經配置以供上述相機模組表面安裝於其上。
100‧‧‧相機透鏡
113‧‧‧視野
116‧‧‧影像感應器
120、220‧‧‧RCM
130、230‧‧‧印刷電路板
131‧‧‧原始影像資料
140‧‧‧影像處理器
150‧‧‧顯示器
160‧‧‧停車輔助系統
180‧‧‧車輛
200‧‧‧相機透鏡
221‧‧‧RCM直徑
223、323、523‧‧‧光軸
225‧‧‧焊錫凸塊
233‧‧‧入射光瞳
298‧‧‧座標軸
300、500‧‧‧可PCB安裝的透鏡配接器
301‧‧‧固定座
302‧‧‧鏡筒
303、503‧‧‧配接透鏡
304、504‧‧‧配接殼體
306、506‧‧‧距離
312、512‧‧‧透鏡表面
314‧‧‧固定座表面
333、533‧‧‧出射光瞳
341、541‧‧‧第一內徑
342、542‧‧‧第二內徑
501‧‧‧固定座區域
502‧‧‧鏡筒區域
507‧‧‧寬度
514‧‧‧安裝表面
600、700‧‧‧方法
602、604、606、610、702、704、706、708、710‧‧‧步驟
圖1係顯示一配備有停車輔助系統之先前技術車輛，上述停車輔助系統具有印刷電路板(PCB)、影像處理器及顯示器。
圖2係為圖1中之先前技術PCB之剖視圖，其包含一焊接於PCB上之RCM。
圖3係顯示在一實施例中圖2所示之PCB之進一步細節，其附加一安裝在PCB上並包圍RCM之可PCB安裝的透鏡配接器。
圖4係為圖3之可PCB安裝的透鏡配接器之固定座之平面圖，上述固定座安裝在PCB上且包圍RCM。
圖5係為在一實施例中安裝在圖2的PCB上且包圍RCM之另一可PCB安裝的透鏡配接器之剖視圖。
圖6係為在一實施例中顯示一用以修改RCM的視野的方法之流程圖，其中上述RCM係已接合至PCB上。
圖7係為在一實施例中顯示用以修改RCM的視野的另一方法之流程圖，其中上述RCM尚未接合至PCB上。
上述先前技術的配接透鏡為外接式：其附接至上述含有可回焊 相機模組(RCM)的裝置的外部部分。此類外接式配接透鏡有幾個缺點。首先，其增加了裝置的體積，如此可能降低裝置在功能及使用情境上的評價。第二，上述配接透鏡與RCM之間的距離會限制可達到的影像品質。第三，上述配接透鏡不精確對齊RCM會降低影響品質。
本發明係有關一種用於相機模組(諸如RCM)之可PCB安裝的 透鏡配接器。儘管在下文中的說明係闡述RCM，應理解者為，透過焊錫回流以外的方式而可安裝至PCB上的相機模組係可在不偏離本發明範疇的情形下使用。
本文中所述之可PCB安裝的透鏡配接器中之部分或全部係直接 且永久性地附接至PCB上，前述PCB亦附接於RCM。與外部附接方式相比， 這樣的附接方式對裝置增加了較少的體積並減少了配接透鏡與RCM之間的距離，且進一步減輕對影像品質的限制。可PCB安裝的透鏡配接器永久性地附接至PCB亦確保配接透鏡準確對齊上述可回焊相機透鏡，並確保其準確對齊能保持不變。
圖1顯示一配備有一停車輔助系統160之先前技術車輛180。上 述停車輔助系統160包含一印刷電路板(PCB)130、一影像處理器140及一顯示器150。PCB 130包含一可回焊相機模組(RCM)120。RCM 120包含一相機透鏡100及一影像感應器116。相機透鏡100例如係為一具有大致上小於180°的視野(FOV)113之複合透鏡。影像感應器116例如係使用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)技術實施。
相機透鏡100對於其FOV 113中的一物體成像至影像感應器116 上，其產生並傳送原始影像資料131至影像處理器140。影像處理器140將至少部分的原始影像資料131轉換為顯示在顯示器150上的輸出顯示資料14。
圖2係為PCB 230之剖視圖，其包含一以焊錫凸塊225機械性 及電性連接於其上的RCM 220。RCM 220具有RCM直徑221且包含相機透鏡200。相機透鏡200具有一入射光瞳233。
相機透鏡200具有一光軸223。相對於座標軸298，光軸223係 與z軸平行且具有徑向位置r=0。RCM 220及PCB 230係分別與在停車輔助系統160中的RCM 120及PCB 130一樣地作用。
圖3係顯示一安裝在上述PCB 230上且包圍RCM 220之可PCB 安裝的透鏡配接器300。可PCB安裝的透鏡配接器300係包含一配接殼體304及一配接透鏡303。配接殼體304包含一固定座301及一鏡筒302。於圖3中，固定座301係附接至PCB 230並圍繞RCM 220。在不偏離本發明範疇的情形下，固定座301係可部分地圍繞RCM 220。固定座301係按尺寸製作並加以成形，使得固定座301在附接至PCB 230(或RCM 220)上時不會阻礙RCM 220的視野。
固定座301係可透過本領域中已知的方法而附接至PCB 230，諸 如藉由膠合黏結及機械固定。可視設計考量且在不偏離本發明範疇的情況下，設置一中間部件(圖中未示)於固定座301及PCB 230之間。上述中間部件係可為一便於固定座301附接至PCB 230上的耦合器。
於可PCB安裝的透鏡配接器300之一實施例中，鏡筒302係以 可拆卸方式附接至固定座301。於可PCB安裝的透鏡配接器300之另一實施例中，鏡筒302係永久性附接至固定座301。
與先前技術的配接透鏡附接至一成像裝置的外側不同，可PCB 安裝的透鏡配接器300係附接至PCB 130，即上述成像裝置的內部元件上。可PCB安裝的透鏡配接器300及RCM 220亦可獨自附接至PCB 230上。
於可PCB安裝的透鏡配接器300之一實施例中，固定座301係 附接至RCM 220及PCB 230中之一者或二者，上述RCM 220及PCB 230例如為上述停車輔助系統160的內部元件。RCM 220可在固定座301附接至PCB 230上之前或之後附接至固定座301。
配接透鏡303例如可為一單一元件透鏡，如圖3中所描繪。但 配接透鏡303可改為一包含複數個別光學元件之複合透鏡。
可PCB安裝的透鏡配接器300係安裝在PCB 230上，使得配接 透鏡303及相機透鏡200軸向(同軸)對齊：配接透鏡303具有一與相機透鏡200的光軸223同一直線之光軸323。配接透鏡303的出射光瞳333係設置在與相機透鏡200的入射光瞳233相同的平面中。出射光瞳333及入射光瞳233因此為同平面。
為清楚說明，當一第一透鏡的入射光瞳與第二透鏡的出射光瞳 同軸時，其表示上述第一與第二透鏡為同軸。因此，關於安裝在PCB 230上之可PCB安裝的透鏡配接器300，入射光瞳233及出射光瞳333皆為同軸且同平面。
配接透鏡303具有一透鏡表面312，而固定座301具有一與上述 透鏡表面312間隔一距離306之固定座表面314。若出射光瞳333及入射光瞳233為同平面，則上述距離306可為零。
可PCB安裝的透鏡配接器300可設計成使得相機透鏡200及配接透鏡303共同作用為一微距鏡頭、一變焦鏡頭、一望遠鏡頭、一廣角鏡頭或一魚眼鏡頭。於可PCB安裝的透鏡配接器300的一實例中，配接透鏡303為2014年8月21日申請、名稱為"Three-piece all-aspheric adapter fisheye lens system"之美國專利申請案第14/465,013號中所述之三件式全非球面配接魚眼透鏡系統。於可PCB安裝的透鏡配接器300的另一實例中，配接透鏡303為2014年8月 21日申請、名稱為"Four-piece all-aspheric adapter fisheye lens system"之美國專利申請案第14/465,146號中所述之四件式全非球面配接魚眼透鏡系統。
固定座301具有一第一內徑341及一第二內徑342。第一內徑 341係按尺寸製作成等於或大於RCM直徑221，使得固定座301可設置在PCB 230上並至少部分地圍繞RCM 220。第二內徑342係按尺寸製作成使得鏡筒302可插入固定座301內。固定座301可為一機械加工或模製部件並可以金屬(諸如鋁或黃銅)或塑膠製成。在不偏離本發明範疇的情形下，固定座301可透過其他手段及材料製造。
圖4係安裝在PCB 230上且包圍RCM 220之固定座301之平面 圖。於固定座301之一實施例中，第一內徑341係大於RCM直徑221，使得PCB 230在固定座301與RCM 220之間的區域中為可看見的。於固定座301之一實施例中，上述第一內徑341係等於RCM直徑221，使得固定座301與RCM 220物理接觸。於此實施例中，固定座301防止電磁干擾傳達到RCM 220。
圖5係安裝在PCB 230上且包圍RCM 220之另一可PCB安裝 的透鏡配接器500之剖視圖。可PCB安裝的透鏡配接器300包含固定座301、鏡筒302及配接透鏡303等三個部件，可PCB安裝的透鏡配接器500卻包含二個部件：一配接殼體504及一配接透鏡503。配接透鏡503係近似於圖3中的配接透鏡303。
於可PCB安裝的透鏡配接器500的一實施例中，配接殼體504 附接至RCM 220及PCB 230中之一者或二者。於RCM 220或配接殼體504附接至PCB 230之前，RCM 220可附接至配接殼體504。
在圖5中，配接殼體504係顯示為附接至PCB 230並固持配接 透鏡503，使得配接殼體504附接至PCB 230並圍繞RCM 220。在不偏離本發明範疇的情形下，配接殼體504可部分地圍繞RCM 220。配接殼體504係按尺寸製作並加以成形，使得於附接至PCB 230(或RCM 220)時，固定座301不會阻礙RCM 220的FOV。
配接殼體504可透過本領域中已知的方法而附接至PCB 230，諸 如膠合黏結及機械固定。在不偏離本發明範疇的情況下，可在配接殼體504及PCB 230之間設置一中間部件。
於可PCB安裝的透鏡配接器500的一實施例中，配接殼體504 具有一固定座區域501及一鏡筒區域502。配接殼體504可視為固定座301與鏡筒302的融合體，其中固定座區域501用作為固定座301而鏡筒區域502用作為鏡筒302。
可PCB安裝的透鏡配接器500係安裝在PCB 230上，使得配接 透鏡503及相機透鏡200為同軸：配接透鏡503具有一與相機透鏡200的光軸223同一直線的光軸523。配接透鏡503的出射光瞳533係設置在與相機透鏡200的入射光瞳233相同的平面中；因此出射光瞳533及入射光瞳233為同平面。
透鏡表面512及安裝表面514之間的距離為距離506。於出射光 瞳533及入射光瞳233為同平面時上述距離506可為零，因為透鏡表面512直接接合安裝表面514。
配接殼體504具有一第一內徑541及一第二內徑542。配接殼體 504可為一機械加工部件或模製部件並可以金屬(諸如鋁或黃銅)或塑膠製成。 在不偏離本發明範疇的情形下，上述配接殼體504可透過其他手段及材料製造。
於配接殼體504的一實施例中，第一內徑541係大於RCM直徑 221，使得配接殼體504與RCM 220之間有一寬度507的間隙。於配接殼體504的另一實施例中，上述第一內徑541係等於RCM直徑221，使得上述寬度507等於零且配接殼體504接合RCM 220。於寬度507等於零時，配接殼體504作用於防止電磁干擾傳達到RCM 220。
圖6係為顯示一用以修改RCM的FOV的例示性方法600之流 程圖，其中上述RCM係接合至PCB上且包含一相機透鏡。於選擇性的步驟602中，方法600形成用於一配接透鏡之配接殼體。上述配接殼體係予以形成使得上述配接透鏡的出射光瞳與上述相機透鏡的入射光瞳為同平面且同軸。於步驟602的一實例中，方法600形成用於配接透鏡503之配接殼體504，使得於(i)配接透鏡503安裝於配接殼體504內，(ii)配接殼體504結合至PCB 230及(iii)RCM 220表面安裝至PCB 230時，上述配接透鏡503的出射光瞳533與上述相機透鏡200的入射光瞳233為同平面。
於選擇性的步驟604中，方法600將配接透鏡安裝在配接殼體 內，進而產生一可PCB安裝的透鏡配接器。於步驟604之一實例中，方法600將上述配接透鏡503安裝至配接殼體504內。
於步驟606中，方法600係對齊配接透鏡及相機透鏡，使得上 述配接透鏡及相機透鏡為同軸。於步驟606的一實例中，方法600係對齊上述配接透鏡503及上述相機透鏡200，使得上述配接透鏡503及相機透鏡200為同軸。
於步驟610中，方法600係將上述配接殼體附接至上述RCM所 表面安裝於上的PCB上。於步驟610的一實例中，方法600係將上述配接殼體504附接至上述RCM 220所表面安裝於上的PCB 230。
圖7係為顯示一用以修改RCM的視野的例示性方法700之流程 圖，其中上述RCM尚未接合至PCB上。於選擇性的步驟702中，方法700係形成配接殼體。上述配接殼體係予以形成使得上述配接透鏡的出射光瞳與上述相機透鏡的入射光瞳為同平面且同軸。於步驟702的一實例中，方法700形成用於配接透鏡503之配接殼體504，使得於(i)配接透鏡503安裝於配接殼體504內，(ii)配接殼體504結合至PCB 230及(iii)RCM 220表面安裝至PCB 230時，上述配接透鏡503的出射光瞳533與上述相機透鏡200的入射光瞳233為同平面。
於選擇性的步驟704中，方法700將上述配接透鏡安裝在配接 殼體內，進而產生一可PCB安裝的透鏡配接器。於步驟704的一實例中，方法700將上述配接透鏡503安裝至配接殼體504內，進而產生可PCB安裝的透鏡配接器500。
於步驟706中，方法700將上述RCM附接至上述配接殼體，使 得上述配接透鏡及相機透鏡為同軸。於步驟706的一實例中，方法700係將RCM 220附接至配接殼體504，使得上述配接透鏡503及相機透鏡200為同軸。
於步驟708中，方法700係將上述RCM表面安裝至PCB上。 於步驟708的一實例中，方法700係將上述RCM 220表面安裝至PCB 230上。
於步驟710中，方法700係將上述配接殼體附接至PCB。於步 驟710的一實例中，方法700係將上述配接殼體504附接至PCB 230。
可在不偏離本發明範疇的情形下對上述方法及系統做出改變。因此，應注意者為，上述說明所內含或顯示於圖式中之內容應解釋為說明性的意義而非限制性的意義。下列申請專利範圍係意欲涵蓋本文所述之所有一般性特徵及特定特徵以及本方法及系統的範疇的全部陳述，而本方法及系統的範疇的全部陳述在文義上可能落入其間。
220‧‧‧RCM
230‧‧‧印刷電路板
200‧‧‧相機透鏡
221‧‧‧RCM直徑
223、323‧‧‧光軸
225‧‧‧焊錫凸塊
233‧‧‧入射光瞳
300‧‧‧可PCB安裝的透鏡配接器
301‧‧‧固定座
302‧‧‧鏡筒
303‧‧‧配接透鏡
304‧‧‧配接殼體
306‧‧‧距離
312‧‧‧透鏡表面
314‧‧‧固定座表面
333‧‧‧出射光瞳
341‧‧‧第一內徑
342‧‧‧第二內徑

Claims (18)

  1. 一種用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其包括：一配接透鏡及一配接殼體，該配接殼體係用以於該可PCB安裝的相機模組與該配接殼體二者耦合至一PCB上時固持該配接透鏡，該配接透鏡係與該可PCB安裝的相機模組的一相機透鏡同軸；該配接透鏡的一出射光瞳係與該相機透鏡的一入射光瞳同平面；該配接透鏡及該相機透鏡共同形成一成像系統，該成像系統具有一超過單獨該相機透鏡的視野之視野。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其中該配接殼體及該相機模組係可獨立安裝至該PCB上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其中該配接透鏡及該相機透鏡形成一透鏡系統以用作為一鏡頭，該鏡頭係選自下列所組成之群組：一微距鏡頭、一變焦鏡頭、一望遠鏡頭及一廣角鏡頭。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其中該配接透鏡及該相機透鏡形成一透鏡系統以作用為一魚眼鏡頭。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其中該配接殼體係可附接至該相機模組，不論該PCB連接至該配接殼體及該相機模組中的一者或二者。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其中該配接殼體包括：一鏡筒，用以固持該配接透鏡，以及一固定座，用以固持該鏡筒以及附接至該PCB。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其中該鏡筒係以可拆卸方式附接至該固定座。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其中該配接殼體係直接附接至該PCB上。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其中該配接殼體係附接至一中間部件，該中間部件係直接附接至該PCB上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，更包括一耦合器，其可機械耦合該可PCB安裝的透鏡配接器至該PCB。
  11. 一種用以修改一可PCB安裝的相機模組的視野之方法，其包括：附接一可PCB安裝的透鏡配接器至一印刷電路板(PCB)，該可PCB安裝的透鏡配接器包含一裝設於一配接殼體中之配接透鏡，該PCB係經配置供該可PCB安裝的相機模組表面安裝於其上；裝設該配接透鏡於該配接殼體中；以及將該配接透鏡及該相機模組之一相機透鏡設置成使得該配接透鏡的一出射光瞳與該相機透鏡的一入射光瞳同平面。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括軸向對齊該配接透鏡及該相機透鏡。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括附接該可PCB安裝的相機模組至該配接殼體。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該可PCB安裝的相機模組係表面安裝至該PCB。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該配接殼體包括二個部件，該二 個部件包含一固定座及一鏡筒，該配接透鏡係安裝在該鏡筒中。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該鏡筒係以可拆卸方式附接於該固定座。
  17. 一種用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其包括：一配接殼體，用以於(i)一配接透鏡安裝於該配接殼體中，(ii)該配接殼體附接至一PCB上及(iii)該可PCB安裝的相機模組係表面安裝至該PCB上時，將該配接透鏡的一出射光瞳定位於與該可PCB安裝的相機模組的一相機透鏡的一入射光瞳相同之平面中。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之用於一可PCB安裝的相機模組之可PCB安裝的透鏡配接器，其中於(i)該配接透鏡安裝在該配接殼體中，(ii)該配接殼體附接至該PCB上及(iii)該可PCB安裝的相機模組表面安裝至該PCB上時，該配接殼體係軸向對齊該配接透鏡與該相機透鏡。
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