自動調焦cmos傳感器的製作方法
2023-09-17 23:49:40 2
專利名稱：自動調焦cmos傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光學調焦結構，尤其涉及一種自動調焦CMOS傳 感器。
背景技術：
數字相機及照相手機為廣泛使用於隨身攜行的照相設備，現有數字 相機或照相手機的基本調焦機構如
圖1所示，該調焦機構1包括一機殼2、 光學鏡頭模塊3及一影像傳感器4,該光學鏡頭模塊3結合於機殼2前端， 以提供攝影物像攝入的功能，該光學鏡頭3通常會以機械式的手動或自 動調整，以達到調焦的功能，該影像傳感器4設於機殼2內部，以提供 該光學鏡頭模塊3攝入的光學影像成像及感應。
而上述現有的調焦機構1中，該光學鏡頭3與影像傳感器4為分離 的狀態，現有光學鏡頭模塊3與影像傳感器4在組裝過程中，所釆用的 方式大致可分為兩種， 一種為COB (CHIP ON BOARD),另一種為CSP (CHIP SCALE PACKAGE),其中，COB方式是將影像傳感器4直接安裝在印刷電路 板上，直接露出影像傳感器4與光學鏡頭模塊3對應互動操作，此種現 有調焦結構的優點為價格較低，可應用於較高解析度的場合，例如2百 萬相素(2M pixies)的高解析度應用場合，缺點為生產不易。
另外，現有CSP方式，則是將影像傳感器4上覆蓋一層玻璃保護層， 再結合鏡座(LENS HOLDER),再於鏡座上鎖入光學鏡頭模塊3，其優點為 生產容易，而缺點為價格較高且僅能應用於2百萬相素以下的低解析度 應用場合。
而無論是上述現有的COB或CSP兩種光學鏡頭模塊3與影像傳感器4 組裝方式及結構，在組裝過程中，該影像傳感器4頂面的感測區塊4A(如 圖1所示)，存在直接沾染灰塵的缺點，並且，無法適用於單一模塊及縮
小應用體積，例如在光學鏡頭模塊3與影像傳感器4間加設或安插液晶 縮放鏡頭時，影像擷取、感應的路徑會變長，而必需重新安排組件的組 合位置及增加容納體積，也無法進行單一模塊自動調焦操作功能，而不 利於整體CMOS攝影模塊(CCM， CMOS CAMERA MODULE)的產業利用。
實用新型內容
本實用新型所要解決的主要技術問題在於，克服現有技術存在的上 述缺陷，而提供一種自動調焦CMOS傳感器，特別是將一液晶自動調焦器 直接結合於CMOS影像傳感器，形成CMOS影像傳感器的感應區塊的保護 層，不會沾染任何灰塵，通過簡化複雜變焦鏡頭模塊結構，使影像擷取、 感測、轉換及處理以單一模塊完成，使整體組件體積縮小而有利於狹小 體積與空間的照相手機與數字相機的應用。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是
一種自動調焦CMOS傳感器，其特徵在於，包含一CMOS影像感測 單元提供攝影影像的感應、轉換及處理功能，在頂面設有一感應區塊， 以感測輸入的光學影像，該感測區塊形成至少一個有效區域，該有效區 域為影像輸入的有效感測區域，經有效區塊感應輸入影像並轉換成相對 的模擬影像訊號，再由該CMOS影像感測單元內部轉換成相對應的數字影 像訊號輸出；至少上述的液晶自動調焦器，具有光線折射率改變而提供 失焦狀態的聚焦調整功能，使攝入影像聚焦調整輸出，該液晶自動調整 器底部周緣對應結合於該CMOS影像感測單元頂部的有效區域以外的感應 區塊中，使該液晶自動調焦器直接連結覆蓋於CMOS影像感測單元的有效 區域上，以令該液晶自動調焦器提供攝影影像初步成像，即攝影影像經 由影像攝入端攝入後，而將攝影影像成像部分經影像成像端成像後直接 輸入CMOS影像感測單元的感應區塊的有效區域。
前述的自動調焦CMOS傳感器，其中CMOS影像感測單元為一 CMOS影 像感應晶片。
前述的自動調焦CMOS傳感器，其中CMOS影像感測單元為一 CCD影 像感應晶片。
前述的自動調焦CMOS傳感器，其中CMOS影像感測單元連結至一印 刷電路板。
前述的自動調焦CMOS傳感器，其中印刷電路板整合一驅動電路及一 影像處理電路。
前述的自動調焦CMOS傳感器，其中液晶自動調焦器的底部周緣設有
若干連結部。
前述的自動調焦CMOS傳感器，其中液晶自動調焦器的前端設有一攝 入影像端。
前述的自動調焦CMOS傳感器，其中液晶自動調焦器的後端設有一影 像成像端。
前述的自動調焦CMOS傳感器，其中液晶自動調焦器包括至少一膠 框，內部灌注有液晶；至少一對配向層，分別結合於膠框兩側，以封閉 膠框；至少一對ITO導電層，兩ITO導電層分別對應結合於兩配向層外 側，該兩IT0導電層分別設有一第一電極及一第二電極；至少一對玻璃 基板，兩玻璃基板分別對應結合於兩ITO導電層外側。
前述的自動調焦CMOS傳感器，其中膠框內的液晶為PNLC形式的高 分子混合液晶材料。
本實用新型的有益效果是，特別是將一液晶自動調焦器直接結合於 CMOS影像傳感器，形成CMOS影像傳感器的感應區塊的保護層，不會沾染 任何灰塵，通過簡化複雜變焦鏡頭模塊結構，使影像擷取、感測、轉換 及處理以單一模塊完成，使整體組件體積縮小而有利於狹小體積與空間 的照相手機與數字相機的應用。本實用新型具攝入影像變焦調整及影像 訊號處理轉換的功效。以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是現有照相調焦機構的結構示意圖
圖2是本實用新型自動調焦CMOS傳感器的第一實施例圖
圖3是本實用新型自動調焦CMOS傳感器的立體分解結構示意圖
圖4是本實用新型自動調焦CMOS傳感器的第二實施例圖
圖5是本實用新型自動調焦CMOS傳感器的第三實施例圖
圖6是本實用新型自動調焦CMOS傳感器的應用例圖
圖7是本實用新型自動調焦CMOS傳感器的電路方塊圖
圖中標號說明
100自動調焦CMOS傳感器10 CMOS影像感測單元
ll感應區塊lll有效區域
12數字影像訊號20液晶自動調焦器
21連結部22影像輸入端
23影像成像端201膠框
201A液晶202配向層
203配向層204 IT0導電層
2041第一電極205 ITO導電層
2051第二電極206玻璃基板
207玻璃基板200驅動電路
300印刷電路板400影像處理器
410變焦操作訊號500鏡座
510開口600光學鏡頭模塊
1調焦機構2機殼
3光學鏡頭4影像傳感器
4A感測區塊
具體實施方式
首先請參閱圖2及圖3所示,本實用新型的自動調焦CMOS傳感器100 的第一實施例，其中，該自動調焦鏡頭模塊100包含至少一 CMOS影像感 測單元10及至少一液晶自動調焦器20， CMOS影像感測單元10提供攝影 影像的感應、轉換及處理功能，該CMOS影像感測單元10的形式不限， 在本實施例中是以一 CMOS影像感應晶片或CCD(Charge Coupled Device, 電荷耦合裝置)影像感應晶片為例。且CMOS影像感測單元10在頂面設 有一感應區塊ll，以感測輸入的光學影像，該感測區塊11形成至少一個 有效區域lll,該有效區域lll為影像輸入的有效感測區域，經有效區塊 111感應輸入影像轉換成相對的模擬影像訊號，再由該CMOS影像感測單 元10內部轉換成相對應的數字影像訊號輸出。
上述的液晶自動調焦器20,在底部周緣設有若干連結部21，各連結 部21對應結合於該CMOS影像感測單元10頂部的有效區域111以外的感
應區塊11中，使該液晶自動調焦器20能夠直接連結覆蓋於有效區域111 上，該連結部21與CMOS影像感測單元10的感應區塊11的連結方式不 限，在本實用新型實施例中是採用黏合方式。
液晶自動調焦器20前端設有一影像攝入端22，以提供攝影影像輸入， 該液晶自動調焦器20後端設有一影像成像端23，以提供攝影影像初步成 像，即攝影影像經由影像攝入端22攝入後，經液晶自動調焦器20進行 光線折射率改變而向光學鏡頭模塊提供失焦狀態的聚焦調整功能，使攝 入影像聚焦調整輸出，而將攝影影像成像部分經影像成像端23成像後直 接輸入CMOS影像感測單元10的感應區塊11的有效區域111,使該CMOS 影像感測單元10能夠進行攝影影像的感測、轉換及處理。
如圖4所示，為本實用新型的自動調焦CMOS傳感器100的第二實施， 上述的液晶自動調焦器20的形態不限，在本實用新型實施例中是列舉以 一穿透式液晶面板為例，其中，該液晶自動調焦器20包括至少一膠框201 、 至少一對配向層(Alignment Layer) 202及203、至少一對ITO (Indium tin oxide)導電層204及205與至少一對玻璃基板206及207，該膠框 201內灌注有液晶201A,該配向層202及203分別結合於膠框201兩側， 以封閉膠框201，該IT0導電層204結合於配向層202外側，ITO導電層 205結合於配向層203外側，該ITO導電層204設有一第一電極2041， 該ITO導電層205設有一第二電極2051，藉由該第一電極2041及第二電 極2051間連結一驅動電路200通以不同電壓的偏壓或驅動電源，以使該 膠框201內的折射率改變，以達到攝影影像調焦的功能，該玻璃基板206 結合於ITO導電層204外側，該玻璃基板207結合於ITO導電層205外 側，該玻璃基板206則對應為上述的攝像攝入端22;該玻璃基板207則 對應為上述的影像成像端23。
請再配合圖5所示，為本實用新型的自動調焦CMOS傳感器100的第 三實施例，其中，顯示該液晶自動調焦器20的膠框201內所灌注的液晶 201A為PNIC (polymer network liquid crystal)型式的高分子混合液 晶材料，可以經過預先以灰階光罩(GRAY MASK)及紫外光照射而規範成 凸或凹面鏡的光學變焦特性，在圖5中是規劃成凸面鏡(如虛線部分所 示)的光學變焦特性，能夠將攝入影像進行自動變焦操作。
請再參閱圖6及圖7所示，為本實用新型的自動調焦CMOS傳感器100 的較佳應用例，其中，該CMOS影像感測單元10結合固定於一印刷電路 板300上，該印刷電路板300整合有上述的驅動電路200及一影像處理 電路400 (如圖7所示)，該液晶自動調焦器20的第一電極2041及第二 電極2051連結至印刷電路板300的驅動電路200，且該自動調焦CMOS傳 感器100整體由一鏡座500予以包覆，該鏡座500頂部設有一開口 510， 於該開口 510結合一光學鏡頭模塊600，藉由該光學鏡頭模塊600將攝影 影像攝入，並經由開口 510進入上述的液晶自動調焦器20，經由該液晶 自動調焦器20變焦操作後直接進入該CMOS影像感測單元10頂端的感應 區塊11的有效區塊111，由CMOS影像感測單元10進行攝影影像的感測、 轉換及處理，並輸出對應的一數字影像訊號12,給影像處理電路400，由 影像處理電路400進行後續的數字影像數據處理，且該影像處理電路400 連結驅動電路200,以根據輸入的數字影像訊號12狀態或使用者操作控 制命令，如操作按鍵壓按操作，而自動或手動輸出一變焦操作訊號410 給驅動電路200，而由驅動電路200再驅動液晶自動調焦器20進行攝入 影像的變焦操作。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型 作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的 範圍內。
綜上所述，本實用新型在結構設計、使用實用性及成本效益上，完 全符合產業發展所需，且所揭示的結構亦是具有前所未有的創新構造， 具有新穎性、創造性、實用性，符合有關新型專利要件的規定，故依法 提起申請。
權利要求1、一種自動調焦CMOS傳感器，其特徵在於，包含一CMOS影像感測單元，在頂面設有一感應區塊，該感測區塊形成至少一個有效區域，該有效區域為影像輸入的有效感測區域，經有效區塊感應輸入影像並轉換成相對的模擬影像訊號，再由該CMOS影像感測單元內部轉換成相對應的數字影像訊號輸出；至少上述的液晶自動調焦器，使攝入影像聚焦調整輸出，該液晶自動調整器底部周緣對應結合於該CMOS影像感測單元頂部的有效區域以外的感應區塊中，使該液晶自動調焦器直接連結覆蓋於CMOS影像感測單元的有效區域上，以令該液晶自動調焦器提供攝影影像初步成像，即攝影影像經由影像攝入端攝入後，而將攝影影像成像部分經影像成像端成像後直接輸入CMOS影像感測單元的感應區塊的有效區域。
2、 根據權利要求1所述的自動調焦CMOS傳感器，其特徵在於所述 CMOS影像感測單元為一 CMOS影像感應晶片。
3、 根據權利要求1所述的自動調焦CMOS傳感器，其特徵在於所述 CMOS影像感測單元為一 CCD影像感應晶片。
4、 根據權利要求1所述的自動調焦CMOS.傳感器，其特徵在於所述 CMOS影像感測單元連結至一印刷電路板。
5、 根據權利要求4所述的自動調焦CM0S傳感器，其特徵在於所述 印刷電路板整合一驅動電路及一影像處理電路。
6、 根據權利要求1所述的自動調焦CMOS傳感器，其特徵在於所述 液晶自動調焦器的底部周緣設有連結部。
7、 根據權利要求1所述的自動調焦CMOS傳感器，其特徵在於所述 液晶自動調焦器的前端設有一攝入影像端。
8、 根據權利要求1所述的自動調焦CMOS傳感器，其特徵在於所述 液晶自動調焦器的後端設有一影像成像端。
9、 根據權利要求l、 6、 7或8所述的自動調焦CM0S傳感器，其特 徵在於所述液晶自動調焦器包括至少一膠框，內部灌注有液晶；至少一對配向層，分別結合於膠框兩側，以封閉膠框； 至少一對ITO導電層，兩IT0導電層分別對應結合於兩配向層外側， 該兩IT0導電層分別設有一第一電極及一第二電極；至少一對玻璃基板，兩玻璃基板分別對應結合於兩IT0導電層外側。
10、根據權利要求9所述的自動調焦CM0S傳感器，其特徵在於所述 膠框內的液晶為PNLC形式的高分子混合液晶材料。
專利摘要一種自動調焦CMOS傳感器，包含一CMOS影像感測單元，頂面有一感應區塊，感測區塊形成至少一個有效區域，有效區域為影像輸入的有效感測區域，經有效區塊感應輸入影像並轉換成相對的模擬影像訊號，再由CMOS影像感測單元內部轉換成相對應的數字影像訊號輸出；至少的液晶自動調焦器，使攝入影像聚焦調整輸出，液晶自動調整器底部周緣對應結合於CMOS影像感測單元頂部的有效區域以外的感應區塊中，使液晶自動調焦器直接連結覆蓋於CMOS影像感測單元的有效區域上，令液晶自動調焦器提供攝影影像初步成像，即攝影影像經由影像攝入端攝入後，而將攝影影像成像部分經影像成像端成像後直接輸入CMOS影像感測單元的感應區塊的有效區域。
文檔編號H04N3/15GK201063699SQ20072015367
公開日2008年5月21日 申請日期2007年5月25日 優先權日2007年5月25日
發明者廖正興, 曾令遠 申請人:曾令遠;草田敦男