圖像拍攝裝置的製作方法
2023-05-05 08:50:46 4
專利名稱：圖像拍攝裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像拍攝裝置。
背景技術：
電子圖像拍攝裝置為本領域所知並通常包括如CCD或CMOS陣列的圖像傳感器以及透鏡組件。透鏡組件將光聚焦於圖像傳感器上，其將入射光線轉化為適於處理的電子信號。此圖像拍攝裝置已在很多電子系統及裝置中得到應用。
雖然已經為電子圖像拍攝裝置開發了很多不同的結構構型，但很少已被驗證能在結構完整性(即，結構防止不需要的光或外界汙染進入圖像拍攝裝置中的性能)、低成本及製造性之間提供良好的平衡。
發明內容
一種圖像拍攝裝置可以包括基體，以及安裝至基體的前側的圖像傳感器。具有擋光元件的透鏡模塊安裝至基體的前側，由此擋光元件與基體相配合以基本上防止光通過由透鏡模塊與基體之間界定的接合部而進入由透鏡模塊與基體界定的內部區域。透鏡模塊上的透鏡定位元件與設置在基體上的基體定位元件配合以相對於基體對準透鏡模塊。
在附圖中示出了本發明的說明性的和現有優選的示例性實施例，其中圖1是示出了根據本發明的一個實施例的圖像拍攝裝置的前部的分解透視圖；圖2是示出了在圖1中圖示的圖像拍攝裝置的後部的分解透視圖；
圖3是圖像拍攝裝置的正視剖視圖；及圖4是在圖3中示出的圖像拍攝裝置的放大的正視剖視圖，更清楚的示出了界定在圖像拍攝裝置的基體與透鏡模塊之間的接合部。
具體實施例方式
在圖1-4中圖示了根據本發明的一個實施例的圖像拍攝裝置10，其可以包括基體12，以及適於安裝至基體12的透鏡模塊14。圖像傳感器16安裝於基體12的前側18，且在一個實施例中，該傳感器電連接至設置在基體12的後側22上的多個焊盤20。參見圖2。一個或多個基體定位元件24(在圖1中僅有一個可見)也設置在基體12上。在此示出並描述的實施例中，基體12由陶瓷材料製成，但是如下詳述，也可以使用其它材料。
透鏡模塊14適於或配置為可安裝至基體12。如圖2所示，例如是臺肩28的擋光元件26設置在透鏡模塊14上。如下將詳述的，擋光元件26與基體12配合以基本上防止光通過在基體12與透鏡模塊14之間界定的接合部32而進入由基體12與透鏡模塊14界定的內部區域30。參見圖3及4。還在透鏡模塊14上設置有一個或多個透鏡定位元件34。透鏡定位元件34與相應的基體定位元件24配合以相對於基體12對準透鏡模塊14。在這裡所示並描述的實施例中，透鏡模塊14還可以包括透鏡鏡筒組件36，其包含有適於將光聚焦於圖像傳感器16上的一個或多個透鏡38。透鏡模塊14可以由任何適於所需應用的寬範圍的材料製成，例如聚合物塑料。
透鏡模塊14可以通過多種的粘合劑中的任意一種固定至基體12。例如，在一個實施例中，用於將透鏡模塊14安裝至基體12上的粘合劑包括環氧樹脂。當透鏡模塊14安裝至基體12上時，粘合劑可以塗至界定了接合部30的配合表面40及42的任一個或兩者上。一旦已經塗敷了粘合劑，透鏡模塊14可以被定位接觸基體12，使得配合表面40及42上的粘合劑可以將兩者接合在一起。當基體12及透鏡模塊14接合在一起時，透鏡定位元件34與基體定位元件24相嚙合以對準基體12及透鏡模塊14。如上所述，擋光元件26與基體12配合以基本上防止光通過接合部32進入圖像拍攝裝置10的內部區域30。參見圖3及4。
本發明的一個重大的優點是擋光元件26基本上防止了通過界定在基體12與透鏡模塊14之間的接合部32的漏光。在現有技術的圖像拍攝裝置中通過各種接合部的漏光是個問題。此外，此圖像拍攝裝置的結構構型允許基體12及透鏡模塊14固定在一起而不會有粘合劑會不利地汙染圖像傳感器16或焊盤20的危險，這在現有技術的裝置中也是個問題。設置了基體定位元件24及透鏡定位元件34用以在基體12及透鏡模塊14之間的主動定位(即，對準)。此主動定位確保了良好的光學對準，但不需要在保持圖像傳感器16的基體12中設置通孔。在現有技術的裝置中，此種通孔提供了固定組件的粘合劑可能汙染設置在基體上的焊盤或導電線路的另一種途徑。
如果基體12由陶瓷材料製成，還可以實現其它優點。例如，在此示出並描述的實施例中，其中基體12的前側18容納圖像傳感器16，且其中後側22包含電連接至圖像傳感器16的一個或更多個焊盤20，焊盤20可以容易地焊接至另一基體，例如柔性印刷線路板(未示出)，而沒有基體12翹曲的危險。在現有技術的裝置中，焊接處理期間基體的翹曲是個問題。
已經簡要描述了圖像拍攝裝置的一個實施例以及其更重要的特徵和優點中的一些，以下將詳細描述本發明的各種示例性實施例。但是，在繼續進行描述前，需要注意的是，本發明的各種示例性實施例被示出並描述為它們可以使用在適於產生單色電子信號(即，數據)的圖像感應系統，該單色電子信號表示聚焦在圖像傳感器16上的二維圖像。但是，只要熟悉了這裡的教導後，對本領域的普通技術人員顯而易見的是，成像系統的其它實施例及變化也是可能的(例如，一維或線性成像系統，或用於一維或二維圖像數據的彩色成像系統)。由此，不能認為本發明受限於這裡所示並描述的特定的實施例及應用。
現參考圖1及2，圖像拍攝裝置10的一個實施例可以包括基體12及構造為安裝至基體12的透鏡模塊14。基體12可以包括任何適於特定應用的各種不同的形狀或構造。作為示例，在一個實施例中，基體12包括大體為矩形形狀(例如，正方形)的、具有前側18及後側22的板狀元件。前側18構造為容納圖像傳感器16，而後側22設置有一個或更多個焊盤20。設置在基體12中的多個電路跡線或導電路徑(未示出)允許圖像傳感器16電連接至設置於基體12的後側22上的一個或多個焊盤20。
基體12可以根據任何本領域已知的，或者在未來開發出的適於所需應用的各種工藝並由多種材料中的任何一種製成。由此，本發明不應該被認為受限於由任何特定材料製成的基體12。但是，如上簡要所述，由陶瓷材料(例如，氧化鋁)或陶瓷材料的組合來製造並使用根據任何現有工藝(例如高溫共結陶瓷(HTCC)工藝)來生產基體12是有利的。或者，基體12可以通過其它工藝，例如低溫共結陶瓷(LTCC)工藝由其它陶瓷材料製造。由陶瓷材料來製造基體12為圖像拍攝裝置10提供了高穩定性的基體，並且還大大減小了基體12在隨後的焊接工藝期間翹曲的可能性。
例如，在一個實施例中，設置在基體12的後側22上的焊盤20焊接至柔性印刷電路(未示出)，該電路將圖像傳感器16電連接至外部電子系統(也未示出)。通過熱棒材焊接(hot bar soldering)處理，柔性電路附裝至焊盤20。在熱棒材焊接處理過程中，施加於焊盤20及基體12的熱可能足以使由非陶瓷材料製成的基體(例如，由環氧玻璃材料製成的基體)翹曲。由此，如果要避免基體12的翹曲，通常優選由陶瓷材料製成基體12。
在這裡示出並描述的實施例中，其中基體12包括氧化鋁，設置在其中的電路跡線(未示出)包含鎢。或者，如本領域普通技術人員在理解了此處提供的教導而可以明了的，也可以使用與特定基體材料兼容的其它金屬或合金。由此，本發明不應被視為受限於具有任何特定成份的金屬跡線。
基體12也可以設置有周邊環44。周邊環44為透鏡模塊14界定了安裝表面40並以以下將詳述的方式也與設置在透鏡模塊14上的擋光元件26相配合。在這裡示出並描述的實施例中，周邊環44在其中也設置有一個或更多個凹口46，其形成了各個基體定位元件24。
周邊環44可以包括後來通過例如合適的粘合劑而附裝至基體12的分離元件。或者，在基體成型期間，周邊環44可以界定為基體12的一組成部分(例如，凸起的周邊)。因此，本發明不應被視為受限於包括分離元件或在基體12成型期間所界定的周邊環44。但是，作為示例，在一個實施例中，周邊環44包含在陶瓷材料燒結前附裝或固定至基體12的陶瓷材料(例如，氧化鋁)。在燒結處理後，周邊環44變為基體12的組成部分。
圖像傳感器16可以包括任何本領域已知的或可能在未來開發出的各種將適於所需應用的圖像感應裝置。由此，本發明不應該被視為受限於使用任何特定類型的圖像傳感器16。但是，作為示例，在一個實施例中，圖像傳感器16包括二維CMOS陣列。
通過任何本領域已知的或在未來可能開發出的各種技術，圖像傳感器16可以固定至基體12的前側18並可以電連接至設置在基體12的前側18上的焊盤(未示出)。作為示例，在一個實施例中，通過合適的粘合劑(例如，「LE」帶)，圖像傳感器16固定至基體12的前側18。通過線路接合處理，圖像傳感器16電連接至設置在前側18的焊盤(未示出)。但是，因為將例如是圖像傳感器16的圖像傳感器固定至基體的技術是本領域已知的，且對理解或實施本發明不是必須的，所以這裡將不再詳細描述可以使用以有效地將圖像傳感器16附裝至基體12的特定技術。
透鏡模塊14適於安裝至基體12且可以包括大體上為矩形形狀的殼體56，且其加工為由基體12容納的尺寸。或者，也可以是其它構造。透鏡模塊14的殼體56可以設置有適於將光聚焦至圖像傳感器16上的一個或更多個透鏡38。在這裡示出並描述的實施例中，透鏡38設置在透鏡鏡筒組件36中。透鏡鏡筒組件36可以設置有螺紋48，其加工為與設置在透鏡模塊14的殼體56中的匹配螺紋50嚙合的尺寸。或者，也可以是用於將一個或多個透鏡38設置至透鏡模塊14的其它布置。在這裡示出並描述的實施例中，如圖2所示，透鏡模塊14也設置有紅外濾波器52。如其名稱所意味的，紅外濾波器在允許紅外光到達圖像傳感器16前，將其除去或過濾。
但是，因為不同的光學部件(例如，透鏡38及濾波器52)以及它們設置在透鏡模塊14中的方式(例如，通過分離的透鏡鏡筒組件36)可能會根據特定的應用而不同，且因為部件類型的詳情及它們的布置對理解或實施本發明不是必需的，所以對透鏡38、濾波器52以及它們是如何安裝至透鏡模塊14將不在此再做詳細描述。
透鏡模塊14的殼體56可以根據任何本領域已知或可能在未來開發出的適於所需應用的工藝由多種材料中的任何一種製成。由此，本發明不應被視為受限於由任何特定材料製成或由任何特定工藝形成的透鏡模塊14。但是，作為示例，在一個實施例中，透鏡模塊14的殼體56以及透鏡鏡筒組件36都由例如是Solvay-Xydar G-930的液晶聚合物模製成型。
現主要參考圖2-4，透鏡模塊14也設置有擋光元件26，該擋光元件與基體12配合以基本上防止光進入圖像拍攝裝置10的內部區域30(圖3及4)。在這裡示出並描述的實施例中，擋光元件26包括臺肩28。如圖3及4示出的，臺肩28加工成與設置在基體12上的周邊環44相鄰裝配的尺寸。構成擋光元件26的臺肩28可以包括安裝至透鏡模塊14的殼體56上的分離元件。或者，擋光元件26可以在透鏡模塊14的殼體56的成型期間而界定。在這裡示出並描述的實施例中，臺肩28在透鏡模塊14的殼體56的模製成型期間被界定，即，臺肩28模製成透鏡模塊14的殼體56的組成元件。
在繼續進行說明前，需要注意的是因為透鏡模塊14上的擋光元件26與基體12相配合以基本上防止光通過接合部32進入內部區域30，所以對擋光元件26及其位置的識別可以有不同的解釋。例如，因為其位置起阻擋來自臺肩28的頂端或外沿的光的作用，周邊環44可以被視為也提供了擋光的功能，或至少提供了部分擋光的功能。即，在此種可選的界定中，周邊環44可以被視為擋光元件26，而臺肩28可以被視為補充擋光元件26。這裡提供的界定是基於各個元件的主要功能，其中周邊環44的主要功能是界定安裝表面40，且臺肩28的主要功能是基本上阻擋可能通過由兩個安裝表面40及42界定的接合部32而進入的光。由此總結來講，將擋光元件26視為設置到基體12或通過基體12界定的此種其他的界定也應該被視為包括在本發明的範圍內。
透鏡模塊14也設置有加工為與設置在基體上相應的基體定位元件24相配合的尺寸的一個或更多個透鏡定位元件34。透鏡定位元件34與基體定位元件24的配合起主動定位或將基體12與透鏡模塊14對準的功能，由此確保了精確的光學對準。在這裡示出並描述的實施例中，透鏡定位元件34包括銷54，其被加工成嚙合由基體12的周邊環44界定的凹口46的尺寸。
通過任何本領域已知的或在未來可能開發出的適於構成基體12及透鏡組件14的特定材料以及適於特定應用的多種粘合劑，透鏡模塊14可以固定至基體12。由此，本發明不應視為受限於任何特定的粘合劑。但是，作為示例，在一個實施例中，粘合劑包括本領域已知且商業上易於獲取的類型的環氧樹脂。當透鏡模塊14安裝至基體12上時，粘合劑可以塗在界定了接合部30的安裝表面40及42的任一個或兩者上。或者，根據使用的粘合劑類型，可以在基體12與透鏡組件14已經定位在一起後將粘合劑塗在接合部30的外部。在任何情況下，當基體12與透鏡模塊14接合在一起時，透鏡定位元件34與基體定位元件24相嚙合以精確定位或對準基體12與透鏡模塊14。當完全接合在一起時，構成擋光元件26的臺肩28與設置在基體12上的周邊環44相配合以基本上防止光進入圖像拍攝裝置10的內部區域30。
以上對本發明的優選實施例進行了描述，可以預期對其合適的修改將依然落入本發明的範圍。因此本發明僅應根據所附權利要求進行解釋。
權利要求
1.一種圖像拍攝裝置，包括基體，其具有前側及後側；基體定位元件，其設置在所述基體上；圖像傳感器，其安裝至所述基體的前側；透鏡模塊，其安裝至所述基體的前側；擋光元件，其設置在所述透鏡模塊上，所述擋光元件與所述基體配合以基本上防止光通過在所述透鏡模塊與所述基體之間界定的接合部而進入由所述透鏡模塊與所述基體界定的內部區域；以及透鏡定位元件，其設置在所述透鏡模塊上，所述透鏡定位元件與所述基體定位元件配合以相對於所述基體對準所述透鏡模塊。
2.如權利要求1所述的圖像拍攝裝置，還包括周邊環，其安裝至所述基體的前側。
3.如權利要求2所述的圖像拍攝裝置，其中所述基體定位元件包括由所述周邊環界定的凹口。
4.如權利要求2所述的圖像拍攝裝置，其中所述透鏡定位元件包括銷，所述銷加工成被所述周邊環界定的凹口容納的尺寸。
5.如權利要求4所述的圖像拍攝裝置，其中所述銷由所述透鏡模塊界定。
6.如權利要求2所述的圖像拍攝裝置，其中所述擋光元件包括臺肩，所述臺肩以相鄰的關係裝配至所述周邊環，由所述透鏡模塊界定的所述臺肩與安裝至所述基體的前側的所述周邊環的所述相鄰關係阻擋光通過在所述透鏡模塊與所述基體之間界定的所述接合部進入所述內部區域。
7.如權利要求6所述的圖像拍攝裝置，其中所述臺肩由所述透鏡模塊界定。
8.如權利要求1所述的圖像拍攝裝置，其中所述基體包括陶瓷材料。
9.如權利要求1所述的圖像拍攝裝置，其中所述透鏡模塊包括聚合物材料。
10.如權利要求1所述的圖像拍攝裝置，其中所述基體的後側在其中包括有多個焊盤，且其中所述圖像傳感器電連接至設置在所述基體的後側上的所述多個焊盤。
11.一種圖像拍攝裝置，包括基體，其具有前側、後側以及基體定位元件；圖像傳感器，其安裝至所述基體的前側；透鏡模塊，其安裝至所述基體的前側，所述透鏡模塊包括擋光元件，所述擋光元件基本上防止光通過在所述透鏡模塊與所述基體之間界定的接合部而進入由所述透鏡模塊與所述基體界定的內部區域，所述透鏡模塊還包括透鏡定位元件，所述透鏡定位元件與所述基體定位元件配合以將所述透鏡模塊與所述基體對準。
12.如權利要求11所述的圖像拍攝裝置，其中所述基體在所述基體的前側上界定有凸起周邊。
13.如權利要求12所述的圖像拍攝裝置，其中所述擋光元件包括臺肩，所述臺肩以相鄰的關係裝配至在所述基體的前側上的所述凸起周邊，所述臺肩與所述凸起周邊的所述相鄰關係基本上防止光通過在所述透鏡模塊與所述基體之間界定的所述接合部進入所述內部區域。
14.如權利要求13所述的圖像拍攝裝置，其中所述臺肩由所述透鏡模塊界定。
15.如權利要求12所述的圖像拍攝裝置，其中所述基體定位元件包括由所述基體的凸起周邊界定的凹口。
16.如權利要求15所述的圖像拍攝裝置，其中所述透鏡定位元件包括銷，其加工為由通過所述基體的所述凸起周邊界定的凹口所容納的尺寸。
17.如權利要求16所述的圖像拍攝裝置，其中所述銷由所述透鏡模塊界定。
18.如權利要求11所述的圖像拍攝裝置，其中所述基體包括陶瓷材料。
19.如權利要求11所述的圖像拍攝裝置，還包括多個焊盤，其設置在所述基體的後側上，且其中所述圖像傳感器電連接至設置在所述基體的後側上的所述多個焊盤。
20.一種圖像拍攝裝置，包括基體，其具有前側以及凸起周邊，所述凸起周邊在其中界定有凹口；圖像傳感器，其安裝至所述基體的前側；透鏡模塊，其安裝至所述基體的前側，所述透鏡模塊包括臺肩，所述臺肩以相鄰的關係裝配至在所述基體上的所述凸起周邊，所述臺肩與所述凸起周邊的所述相鄰關係基本上防止光通過在所述透鏡模塊與所述基體之間界定的所述接合部進入由所述透鏡模塊及所述基體界定的內部區域，所述透鏡模塊還包括銷，所述銷與由所述基體的所述凸起周邊界定的所述凹口嚙合以將所述透鏡模塊及所述基體對準。
全文摘要
本發明提供了一種圖像拍攝裝置，所述圖像拍攝裝置包括基體以及安裝至基體的前側的圖像傳感器。具有擋光元件的透鏡模塊安裝至基體的前側，使得擋光元件與基體相配合以基本上防止光通過由透鏡模塊與基體之間界定的接合部而進入由透鏡模塊與基體界定的內部區域。透鏡模塊上的透鏡定位元件與設置在基體上的基體定位元件配合以相對於基體對準透鏡模塊。
文檔編號G03B11/04GK1744666SQ200510090658
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月18日 優先權日2004年9月3日
發明者歐野澤, 程哈赤, 格伯爾·辛·A/L·巴旺特·辛, 哈茲利·休斯尼 申請人:安捷倫科技有限公司