專利名稱：攝像機模塊、攝像機模塊用的支架、攝像機系統和攝像機模塊的制造方法
技術領域：
本發明涉及包括配備有光導通道的支架的攝像機模塊，在所述通道內存在具有光軸的透鏡，固態圖像傳感器存在于所述光導通道端部附近，圖像傳感器包括其取向垂直于光軸的攝像部分。
本發明還涉及擬用于攝像機模塊的配備有光導通道的支架，所述支架設置成用以容納具有光軸的透鏡，所述支架還設置成用以在光導通道端部附近設置包括攝像部分的固態圖像傳感器。
本發明還涉及攝像機系統，它包括攝像機模塊，所述攝像機模塊包括支架。
本發明還涉及包括支架的攝像機模塊的制造方法。
從歐洲專利申請EP-A 1081 944已知這樣的攝像機模塊。所述已知的攝像機模塊適用于攝像機系統，諸如包括在電話機、便攜式計算機或者數字照相機或者數字攝影機中的攝像機系統。采用所述已知的攝像機模塊，攝像模塊設置成緊靠著支架的第二端。所述已知的攝像機模塊的攝像模塊包括基底。存在于基底的背向支架的、已經形成導電布線圖的一側的，是固態圖像傳感器，例如CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器或者CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器。固態圖像傳感器電連接到攝像機系統中的其他電子電路，攝像機系統的攝像機模塊通過導電連接，例如適當選定的材料(諸如金或者其他導電材料)的凸起塊形式的導電連接形成部件。固態圖像傳感器面對基底的一側包括設置成把入射光轉換為電信號的光敏區。
在所述已知的攝像機模塊的一個實施例中，基底是非透明材料，例如柔性箔覆蓋的金屬板，箔上有所述布線圖，其中金屬板上開有小孔，用以把光透射到固態圖像傳感器的光敏區。在另一個實施例中，基底由透明材料，諸如玻璃構成，其中導電布線圖存在于面對固態圖像傳感器的一側。
所述已知的攝像機模塊的一個缺點是，它要求復雜的制造方法，這使攝像機模塊成本相對較高。
本發明的一個目的是提供一種設計成能夠簡單制造的攝像機模塊。這目的用按照前言段落描述的攝像機模塊達到，其特征在于，形成支架的一部分的對準裝置存在于光導通道端部附近，所述對準裝置相對于光軸對準所述攝像部分。
在按照本發明的攝像機模塊中，借助于所述對準裝置來固定固態圖像傳感器在支架中的位置。因此，攝像部分相對于光軸的位置也是固定的。因此，在其制造過程中，為了相對于光軸對準攝像部分，只要利用對準裝置把固態圖像傳感器置于支架中即可。結果簡化了攝像機模塊的制造。
此外應當指出，按照本發明的攝像機模塊的固態圖像傳感器不象已知攝像機模塊的情況那樣裝在攝像模塊內。代之以，可以把固態圖像傳感器直接置于支架中。這本身已經簡化了攝像機模塊的制造。另一個結果是可以縮小攝像機模塊的尺寸，特別是在與光軸平行的方向上。這也是一個優點，因為在許多其中使用攝像機模塊的應用中可用空間非常有限，在將來的應用中尺寸甚至很可能進一步縮小。
按照本發明攝像機模塊的一個實施例，其特征在于，攝像部分在與固態圖像傳感器主面平行的平面內延伸，其中，固態圖像傳感器包括其取向至少基本上垂直于所述主面的側面，并且其中，在剖面圖上從垂直于光軸的方向看去，支架在所述端部附近至少基本上呈多邊形，其中，對準裝置包括支架的延伸部分，所述延伸部分延伸到超出光導通道的端部并且具有靠著固態圖像傳感器的至少一個側面的內表面，結果在垂直于光軸的方向上，固態圖像傳感器基本上無余隙地裝在支架之內。
因為延伸部分具有所述內表面，所以保證固態圖像傳感器的內表面和側面之間基本上沒有留出余隙地固定圖像傳感器的位置，因而攝像部分的位置在垂直于透鏡光軸的平面上是固定的。于是只要把固態圖像傳感器定位在延伸部分的內表面上，主面便在垂直于光軸的方向上延伸并面對透鏡，以便相對于光軸對準攝像部分。就攝像部分相對于光軸的對準而言，這導致攝像機模塊制造的進一步簡化。
按照本發明的照相機模塊的另一個實施例的特征是，光導通道的端部配備有其取向垂直于光軸的端接面，端接面基本上沒有余隙地緊靠在固態圖像傳感器的主面上，以此確定從攝像部分到透鏡的距離。
當延伸部分這樣配置時，比較容易把固態圖像傳感器裝配到延伸部分的內表面。就攝像部分相對于光軸的對準而言，這導致攝像機模塊制造的進一步簡化。
按照本發明的攝像機模塊的另一個實施例的特征是，光導通道的端部配備有端接面，其取向垂直于光軸，所述端接面基本上沒有余隙地緊靠在固態圖像傳感器的主面，以此確定從攝像部分到透鏡的距離。
一旦把固態圖像傳感器安裝在支架上，固態圖像傳感器的主面便平行于它靠著的端接面而延伸。結果，固態圖像傳感器的攝像部分也與端接面平行延伸。端接面的取向垂直于光軸。于是實現了以下狀態在裝入固態圖像傳感器之后，攝像部分的取向將垂直于光軸。工作時，所述取向改善了由透鏡投影在攝像部分上的圖像的質量。這導致攝像機模塊的制造進一步簡化。
用這樣的方法還實現可以把攝像部分定位在離開透鏡預定距離的位置上。若透鏡和鏡筒的尺寸公差足夠小，則設置透鏡時不再需要使透鏡聚焦。通常，聚焦是一種必須以應有的精度進行的費時的步驟。于是，省去這一步驟，攝像機模塊的制造便得以簡化。
按照本發明的攝像機模塊的另一個實施例，其特征在于，所述支架配備有銷釘，其縱軸與光軸平行延伸，銷釘固定在所述第二端，銷釘位于基底的開孔處，以此對準攝像機模塊相對于基底的位置。
基底上銷釘和相應的開孔的使用簡化了裝配攝像機模塊或者攝像機模塊形成其一部分的攝像機系統時支架在基底上的定位。這簡化了攝像機系統的制造。另外，銷釘和基底上相應的開孔的使用使強化支架和基底之間的連接成為可能。
按照本發明的攝像機模塊的另一個實施例的特征在于，固態圖像傳感器的主面在光導通道的外面延伸，同時，在光導通道外面所述主面的一部分上設置焊盤，所述焊盤起向位于固態圖像傳感器外面的電路提供電連接的作用。
當以這方式配置固態圖像傳感器并且所有的焊盤都設置在所述側面之一附近并配備有凸起塊時，固態圖像傳感器容易通過所提供的柔性箔膠帶在電氣上與導電布線圖接觸，從而把攝像機模塊電連接到攝像機系統的其它電子電路。這免除了通過焊接線把存在于固態圖像傳感器上的集成電路連接到基底上的導電布線圖的必要性。設置焊接線是一種需要以應有的精度進行的相對費時的步驟。
按照本發明攝像機模塊的另一個實施例的特征在于，所述支架的外壁配備有至少一個支持壁，所述支持壁沿著平行于光軸的方向延伸并且當它在光導通道的外面延伸時，它靠著所述固態圖像傳感器的一個側面。
所述支持壁通過所述凸起塊隔離柔性箔膠帶和固態圖像傳感器上的焊盤之間通過所述凸起塊的連接。這使例如裝配攝像機系統(攝像機模塊形成其部分)時，處理攝像機模塊比較容易。所述事實是可以較少考慮膠帶和固態圖像傳感器之間連接的易損性。
一種按照本發明的用于攝像機模塊的支架，所述支架配備有光導通道，所述光導通道設置成容納具有光軸的透鏡并且還設置成在該光導通道端部附近設置包括攝像部分的固態圖像傳感器，所述支架的特征在于，形成支架一部分的對準裝置存在于光導通道的所述端部附近，用以相對于光軸對準所述攝像部分。
在按照本發明支架中，由所述對準裝置來固定要設置包括攝像部分的固態圖像傳感器的位置。于是，攝像部分相對于光軸的位置也是固定的。因此，在制造攝像機模塊時，為了相對于光軸對準攝像部分，只要利用對準裝置把固態圖像傳感器置于支架中即可。因而，制造攝像機模塊時利用按照本發明的支架簡化了攝像機模塊的制造。
一種按照本發明的攝像機系統，它包括攝像機模塊，所述攝像機模塊包括配備有光導通道的支架，在光導通道中存在具有光軸的透鏡，其中，在所述光導通道端部附近存在配備有其取向垂直于光軸的攝像部分的固態圖像傳感器，并且其中形成支架的一部分的對準裝置存在于光導通道的所述端部附近，用以相對于光軸對準攝像部分。
按照本發明的攝像機系統采用攝像機模塊，在所述攝像機模塊內，通過對準裝置來固定固態圖像傳感器在支架內的位置。于是，攝像部分相對于光軸的位置也是固定的。在制造過程中，為了相對于光軸對準攝像部分，只要利用對準裝置把固態圖像傳感器置于支架中即可。結果簡化了攝像機系統的制造。
一種制造包括支架的攝像機模塊的方法，其特征在于，支架配備有對準裝置，其中，在把固態圖像傳感器置于所述支架中時，固態圖像傳感器與對準裝置接觸，結果，相對于光軸對準了存在于固態圖像傳感器的攝像部分。
在制造過程中，將具有光軸的透鏡置于支架中。為了正確地操作攝像機模塊，在垂直于光軸的平面內相對于光軸對準固態圖像傳感器是重要的。為了做到這一點，攝像機模塊在制造時配備有對準裝置。攝像部分相對于光軸的自動對準是通過在把固態圖像傳感器置于支架中時使固態圖像傳感器與對準裝置接觸來完成的。結果簡化了攝像機系統的制造。
現將參照附圖更詳細地論述本發明的這些及其他方面，附圖中
圖1是按照本發明的攝像機模塊的縱剖面圖；圖2是按照本發明攝像機模塊的第二實施例的縱剖面圖；圖3是按照本發明的攝像機模塊的第三實施例的縱剖面圖；及圖4是按照本發明的攝像機模塊的第三實施例的平面圖。
在附圖中，相似的部分用同一標號表示。
圖1表示按照本發明的攝像機模塊一個實施例的縱剖面圖。攝像機模塊100包括配備有光導通道103的支架102。在光導通道103之內的是具有光軸105的透鏡104。固態圖像傳感器107包括存在于光導通道端部附近的攝像部分108，正如箭頭106所表明的。攝像部分108的取向垂直于光軸105。
攝像部分108平行于固態圖像傳感器107的面向透鏡104的主面109而延伸。除此之外，固態圖像傳感器107具有垂直于主面109延伸的側面115。光導通道的端部配備有端接面110，其取向垂直于光軸105。固態圖像傳感器107的主面109基本上無余隙地靠著端接面110。制造攝像機模塊100時這使攝像部分108的取向垂直于光軸。攝像部分108相對于光軸105垂直取向的優點是攝像部分108將更精確地定位在透鏡104的焦點上，其結果是通過透鏡104把更清晰的圖像投影在攝像部分108上。通過使固態圖像傳感器的主面109緊靠在端接面110上而達到的另一個結果是決定了從攝像部分108到透鏡104的距離。若透鏡104充分精確地安裝在光導通道103上，則制造攝像機模塊100時，這使透鏡相對于攝像部分108不必進一步聚焦。結果簡化了攝像機模塊100的制造。
在剖面圖上從垂直于光軸105的方向看去，在光導通道的端部附近，支架102呈矩形。與光導通道103對齊的延伸部分112存在于所述光導通道103的端部。在圖1中，虛線113表示支架102和延伸部分112的過渡部位。盡管可以作為獨立的部件制造支架102和延伸部分112，然后合二為一。但為簡單起見，延伸部分一般與支架做成一體。延伸部分112具有內表面114，它配置成緊靠在固態圖像傳感器107的三個側面上。在設置固態圖像傳感器之后，這使側面115基本上無余隙地緊靠在延伸部分的內表面114上。結果，簡單地設置固態圖像傳感器107，即可使固態圖像傳感器107的攝像部分108與光軸105對準。這意味著攝像機模塊100制造的簡化，因為相對于光軸105對準攝像部分108需要的工序個數減少。固態圖像傳感器107的位置用一般方法，例如用一般用于此目的的膠固定。
如圖1所示，固態圖像傳感器部分地延伸到超出支架102。主面109的延伸超出支架102的部分配備有在各側面115之一附近的焊盤116。焊盤116經由凸起塊117連接到設置在柔性箔膠帶118上的導電印制線圖案。這樣，固態圖像傳感器107上的集成電路可以電連接到攝像機系統上的其他電子電路。所述電子電路，例如起安排例如通過電池組或電源適配器給所述集成電路提供電壓以及讀取固態圖像傳感器所產生的信號并進行其他處理的作用的電路。為了加強膠帶118和固態圖像傳感器107之間的機械連接，在所述凸起塊的周圍設置底層填充(underfill)材料119，所述材料把面向主面109膠帶的側面和主面109粘結在一起。
延伸部分112具有第二端123，它在垂直于光軸105的平面內延伸。固態圖像傳感器107具有第二主面124，它基本上與第二端123處于一個平面內。安裝攝像機系統中的攝像機模塊100時，攝像機模塊100可以用一般方法，例如用適當的膠通過所述第二主面124和所述第二端固定到基底上。
圖2表示按照本發明攝像機模塊第二實施例的縱剖面圖。所述攝像機模塊200包括鏡筒201，后者安裝在配備有光導通道203的支架202上。在鏡筒201之內存在具有光軸205的透鏡204。另外，在光導通道之內存在光闌220，后者包括垂直于光軸205的開孔222。延伸在開孔222之上的紅外輻射濾光片221緊靠在光闌220上。一般最好使用紅外輻射濾光片221，因為固態圖像傳感器一般用硅制造。這樣的固態圖像傳感器對電磁光譜的紅外輻射部分的輻射比對可見光敏感得多。借助于紅外輻射濾光片221來對此進行校正。
正如箭頭206所表明的，在光導通道端部附近存在包括攝像部分108的固態圖像傳感器107。攝像部分108的取向垂直于光軸205。
攝像部分108平行于固態圖像傳感器107面向透鏡104的主面109而延伸。除此之外，固態圖像傳感器107包括其取向垂直于主面109的側面115。光導通道203的端部配備有端接面210，其取向垂直于光軸205。固態圖像傳感器107的主面109基本上無余隙地緊靠在端接面210上。這在制造攝像機模塊200時做到使攝像部分108的取向垂直于光軸205。攝像部分108相對于光軸205垂直取向的優點是，攝像部分108將更精確地定位在透鏡204的焦點上，這使透鏡204投影在攝像部分108上的圖像更加清晰。通過使固態圖像傳感器的主面109緊靠在端接面210上而產生的另一個結果是，決定了從攝像部分108到透鏡204的距離。若透鏡204充分精確地安裝在光導通道203內，則在制造攝像機模塊200時這具有透鏡不必進一步聚焦在攝像部分108的優點。這使攝像機模塊200的制造得以簡化。
在垂直于光軸205的剖面圖上看到，在光導通道203端部附近支架202呈矩形。與光導通道203一致的延伸部分212存在于所述光導通道203的端部。在圖1中，虛線213以圖示的方法表示支架202和延伸部分212之間的過渡部位。雖然有可能把支架202和延伸部分212制造成單獨的部件，隨后將兩者結合，但為了簡單起見，延伸部分212一般與支架202做成一體。所述延伸部分212具有內表面214，它配置成緊靠在固態圖像傳感器107的三個側面115上。在設置固態圖像傳感器107之后，這使所述側面115基本上無余隙地緊靠在所述延伸部分212的內表面214上。結果，只要簡單地設置固態圖像傳感器107，即可使固態圖像傳感器107的攝像部分108與光軸205對準。這意味著，攝像機模塊200的制造得以簡化，因為用于相對于光軸205對準攝像部分所需的工序數量減少了。固態圖像傳感器107的位置用一般方法，例如用一般用于此目的的膠固定。
如圖2所示，固態圖像傳感器部分地延伸到支架202以外。主面209延伸到支架202以外的部分，在各側面115之一附近配備有焊盤116。焊盤116通過凸起塊117連接到設置在柔性箔膠帶118上的導電印制線圖案。這樣存在于固態圖像傳感器107上的所述集成電路便可以電連接到存在于攝像機系統中的其他電子電路。所述電子電路，例如起安排通過電池組或電源適配器給所述集成電路提供電壓、讀取固態圖像傳感器產生的信號并進行其他處理的作用。為了加強膠帶118和固態圖像傳感器107之間的機械連接，圍繞所述凸起塊設置底層填充(underfill)材料119，所述材料把面向主面109的膠帶的一側和主面109粘結在一起。
延伸部分212具有第二端223，它在垂直于光軸205的平面內延伸。固態圖像傳感器107具有第二主面224，它基本上與第二端223處于一個平面內。把攝像機模塊200裝入攝像機系統時，攝像機模塊200可以通過所述第二主面224和所述第二端用一般方法，例如用適當的膠固定到基底上。
圖3表示按照本發明的攝像機模塊第三實施例的縱剖面圖。除已經參照圖1論述的元件外，所述攝像機模塊300還包括外壁301，支持壁302固定在外壁301上。支持壁302在平行于光軸105的平面內延伸，并緊靠在部分地延伸到支架102以外的側面115上。支持壁302起保護膠帶118到固態圖像傳感器102的連接的作用。這使攝像機模塊在其裝配之后，例如在運輸過程中或把攝像機模塊安裝在攝像機系統時易于處理。
延伸部分112和支持壁302都配備有銷釘303，每一個銷釘303的縱軸304的取向平行于光軸105。所述銷釘分別固定在延伸部分的第二端123和支持壁302的第三端305上，所述第二端123和所述第三端302處于其取向垂直于光軸105的平面內。若所述基底配備有與銷釘303對應的孔，則在所述攝像機模塊安裝到攝像機系統中時，銷釘303可用于攝像機模塊在基底上的對準。銷釘303可以略呈錐形，以便當安裝攝像機模塊300時使銷釘303相對于基底上相應的孔的對準精度不起那么重要的作用。
圖4是按照本發明的攝像機模塊的第三個實施例的平面視圖。所述平面AA′表示圖3的縱剖面圖的平面。攝像機模塊300連接到基底400。所述基底配備孔403，銷釘303延伸到孔403中。在舉例說明的實施例中，孔403的形狀與銷釘303的矩形形狀一致。在實踐中，孔403一般是鉆孔，這意味著它們將呈圓形。在所述情況下，使銷釘303的形狀與所述形狀一致更實際。
在所述主面109的側面115附近，膠帶118固定在固態圖像傳感器107上。支持壁302緊靠在兩個相對的側面115上。壁302固定到支架102的外壁30上面。銷釘303固定在外壁301和支持壁302上。透鏡104的光軸105存在于支架102內，用直線410和412的交點代表。
總而言之，本發明涉及攝像機模塊100。攝像機模塊100包括配備有光導通道103的支架102。具有光軸105的透鏡104存在于所述光導通道103內。固態圖像傳感器107設置在光導通道103的端部附近，固態圖像傳感器107配備有其取向垂直于光軸105的攝像部分108。形成支架102一部分的對準裝置112存在于光導通道121的端部106附近。所述對準裝置相對于光軸106對準攝像部分108。在攝像機模塊100的一個實施例中，在垂直于光軸105的剖面圖看去，支架102在端部106附近基本上呈矩形，而對準裝置由光導通道103的延伸部分112形成，它存在于光導通道103的端部附近并配備有內表面114。內表面114基本上無余隙地緊靠在固態圖像傳感器107的側面125上。這種相對于光軸105對準攝像部分108的方法簡化了攝像機模塊100的制造。
權利要求
1.一種攝像機模塊，它包括配備有光導通道的支架，在所述光導通道內存在具有光軸的透鏡，固態圖像傳感器存在于所述光導通道端部附近，所述圖像傳感器包括其取向垂直于所述光軸的攝像部分，其特征在于形成所述支架一部分的對準裝置存在于所述光導通道的端部附近，所述對準裝置相對于所述光軸對準所述攝像部分。
2.如權利要求1所述的攝像機模塊，其特征在于所述攝像部分在與所述固態圖像傳感器的主面平行的平面內延伸，其中，所述固態圖像傳感器包括一個其取向至少基本上垂直于所述主面的側面，并且其中在垂直于所述光軸的剖面圖上看去，所述支架至少基本上在所述端部附近呈多邊形，其中，所述對準裝置包括所述支架的延伸部分，所述延伸部分延伸到所述光導通道的所述端部以外并且其內表面緊靠在所述固態圖像傳感器的至少一個側面上，結果，所述固態圖像傳感器以在垂直于所述光軸的方向上基本上無余隙的形式被安裝在所述支架內。
3.如權利要求2所述的攝像機模塊，其特征在于所述多邊形是矩形。
4.如權利要求3所述的攝像機模塊，其特征在于所述延伸部分至少基本上緊靠在所述固態圖像傳感器的三個側面上。
5.如權利要求4所述的攝像機模塊，其特征在于所述光導通道的端部配備有其取向垂直于所述光軸的端接面，所述固態圖像傳感器的所述主面基本上無余隙地緊靠在所述端接面上，以此確定從所述攝像部分到所述透鏡的距離。
6.如權利要求2所述的攝像機模塊，其特征在于所述攝像機模塊包括基底，所述固態圖像傳感器配備有第二主面，所述第二主面的取向垂直于所述主面，所述延伸部分的第二端至少基本上與所述第二主面也在其中延伸的平面一致，所述第二主面和所述第二端緊靠在所述基底上。
7.如權利要求6所述的攝像機模塊，其特征在于所述支架配備有銷釘，所述銷釘的縱軸與所述光軸平行地延伸，所述銷釘固定到所述第二端，所述銷釘位于所述基底上的開孔內，以此相對于所述基底對準所述攝像機模塊。
8.如權利要求2或6所述的攝像機模塊，其特征在于所述固態圖像傳感器的所述主面延伸到所述光導通道以外，在所述主面位于所述光導通道外面的部分上設置焊盤，所述焊盤起向位于所述固態圖像傳感器外面的電路提供電連接的作用。
9.如權利要求8所述的攝像機模塊，其特征在于所述支架的外壁配備有至少一個支持壁，所述至少一個支持壁與所述光軸平行延伸并且當它延伸到所述光導通道以外時緊靠在所述固態圖像傳感器的所述各側面之一上。
10.一種用于攝像機模塊的支架，所述支架配備有光導通道，所述光導通道設置成容納具有光軸的透鏡并且還設置成將包括攝像部分的固態圖像傳感器置于所述光導通道的端部附近，其特征在于形成所述支架的一部分的對準裝置存在于所述光導通道端部附近，用以相對于所述光軸對準所述攝像部分。
11.一種攝像機系統，它包括帶有支架的攝像機模塊，所述支架配備有光導通道，所述光導通道中存在具有光軸的透鏡，其中，在所述光導通道的端部附近存在配備有其取向垂直于所述光軸的攝像部分的固態圖像傳感器，并且，其中，形成所述支架的一部分的對準裝置存在于所述光導通道的所述端部附近，用以相對于所述光軸對準所述攝像部分。
12.一種制造包括支架的攝像機模塊的方法，其特征在于所述支架配備有對準裝置，其中，當把固態圖像傳感器置于所述支架中時所述固態圖像傳感器與所述對準裝置接觸，結果，將所述固態圖像傳感器的攝像部分相對于所述光軸對準。
全文摘要
本發明涉及攝像機模塊(100)。攝像機模塊(100)包括配備有光導通道(103)的支架(102)。光導通道(103)內是具有光軸(105)的透鏡(104)。在光導通道(103)的端部附近是固態圖像傳感器(107)。圖像傳感器(107)配備有其取向垂直于光軸(105)的攝像部分(108)，而構成支架(102)一部分的對準裝置(112)位于光導通道(121)端部(106)附近，用以相對于光軸(106)對準攝像部分(108)。在攝像機模塊(100)的一個實施例中，在剖面圖中從垂直于光軸(105)的方向看去，支架(102)基本上呈矩形。對準裝置(112)由光導通道(103)的延伸部分(112)形成，處于光導通道(103)端部(106)附近并配備有內表面(114)。固態圖像傳感器(107)的側面(115)基本上無余隙地緊靠在內表面(114)上。這種相對于光軸(106)對準攝像部分((108)的方法簡化了攝像機模塊(100)的制造。
文檔編號H01L31/0203GK1669302SQ03816877
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月15日 優先權日2002年7月18日
發明者L·A·E·范格梅特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司