CN101715062A - 照相机模块 - Google Patents

Abstract

一种照相机模块具有保持图像传感器的传感器单元和保持拍摄镜头的镜头单元。传感器单元和镜头单元被连接，以使得图像传感器的成像平面正交于拍摄镜头的光学轴线。镜头单元的顶表面和底表面中的每一个具有一对由保持夹具保持的保持构件。这个保持构件是由向镜头单元的后表面倾斜的底面限定的三角形横截面的凹陷。每个保持构件包含定位构件，当传感单元的位置和角度被相对于镜头单元调整时，该定位构件接收销夹具。

Description

照相机模块

技术领域

本发明涉及一种由保持图像传感器的传感器单元和保持拍摄镜头的镜头单元组成的照相机模块。

背景技术

照相机模块是保持拍摄镜头的镜头单元和保持诸如CCD或CMOS的图像传感器的传感器单元的集成体。典型的照相机模块足够小，以能够装配到移动电话和门铃(doorphone)的壳体中。

早期的照相机模块通常装备仅仅1-2百万像素的低分辨率的图像传感器。这种类型的低分辨率的图像传感器具有大的孔径比，但不需要在拍摄镜头和图像传感器之间的精确定位，以用于产生分辨率等于像素的数目的图像。

与此相比，目前的照相机模块采用更大数量的像素，如与标准的数码照相机相同，甚至具有至3-5百万像素的高分辨率的图像传感器。高分辨率的图像传感器具有小的孔径比，和在拍摄镜头和图像传感器之间需要精确定位以产生分辨率与像素的数目相等的图像。

在典型的照相机模块的装配过程中，镜头单元由两个保持机构保持，和被移动以调整它与被保持不动的传感器单元的相对位置。在这种情况下，利用图像传感器通过镜头单元，来捕获测试图。镜头单元的相对位置(posture)(或位置)之后被改变，直到拍摄的图像达到预定的分辨率，用UV(紫外线)可固化的树脂将镜头单元与传感器单元连接(参见，日本专利已公开的公开物No.2005-198103)。

为了调整镜头单元和传感器单元的相对位置，必需在这些单元中的至少一个上设置作为参考平面的定位构件。照相机模块通常是小的立方体，一侧约10毫米。由于空间的限制，因此，定位构件通常设置在单元的前表面或后表面上。此外，在组装之后，在品质检验中照相机模块需要具有一个由夹具保持的保持构件。

附带地，有一个用于照相机模块的被称作SMIA(标准移动成像结构，Standard Mobile Imaging Architecture)的标准。SMIA定义了照相机模块和包括照相机模块的电子装置之间的接口。典型的SMIA照相机模块在其后表面(或即，传感器单元的后表面)上具有终端组，用于从电子装置发送信号和接收来自电子装置的信号。此外，照相机模块在其前表面(或即，镜头单元的前表面)上具有图像拍摄窗口，用于从拍摄主体引入光线。

目前，需要更为紧凑的照相机模块。如果照相机模块需要进一步缩小尺寸，然而，图像拍摄窗口和终端组将占据模块的很大一部分。因此，很难在镜头单元和传感器单元中的至少一个单元的前表面或后表面上提供定位构件。

发明内容

鉴于前述，本发明的一个目的是提供能够为定位构件保持空间的照相机模块，尽管由于要减小尺寸而受到空间限制。

为了达到上述和其它目的，根据本发明的照相机模块具有保持拍摄镜头的镜头单元和保持图像传感器的传感器单元，和包括保持构件和定位构件。保持构件成对地设置在镜头单元和传感器单元中的一个的顶表面和底表面上或两个侧表面上。在检验照相机模块时由保持夹具来保持这些保持构件。保持构件上设置有定位构件，这些定位构件用于调整镜头单元和传感器单元之间的相对位置和角度。

本发明的优选实施例中，镜头单元是四边形盒体。保持构件是具有三角形横截面的凹陷，且包括向图像传感器倾斜的底面。

定位构件是正交于拍摄镜头的光学轴线延伸的定位孔。当镜头单元与传感单元连接在一起时，这个定位孔接收用于保持镜头单元的销夹具。

在本发明另一个优选的实施例中，定位构件包括定位表面和定位孔。定位表面形成在保持构件的底面中，且平行于拍摄镜头的光学轴线延伸。定位孔形成在定位表面上和正交于光学轴线延伸。这个定位孔接收具有与定位表面接触的肩部的销夹具，且在镜头单元和传感器单元连接在一起时该销夹具保持镜头单元。

根据本发明，定位构件设置在形成在照相机模块的顶表面和底表面或两个侧面上的保持构件中。因此，可以为定位构件保持空间，尽管由于要减小照相机模块的尺寸，而受到空间限制。

附图说明

在结合附图阅读时，将从下述的详细描述中更加清楚本发明的上述目的和优点，其中：

图1是根据本发明的照相机模块的外部透视图；

图2是照相机模块的分解透视图；

图3是照相机模块的水平横截面视图；

图4是传感器单元的后透视图；

图5是镜头单元的分解透视图；

图6是在保持构件的位置处沿光学轴线所获得的照相机模块的横截面视图；

图7是显示模块保持装置的锁定爪和保持构件的侧视图；

图8是装配机器的示意侧视图；

图9是装配机器的镜头保持装置的部分透视图；

图10是沿光学轴线所获得的镜头保持装置上的镜头单元的横截面视图；

图11是装配机器的传感器保持装置的部分透视图；

图12是沿光学轴线所获得的在粘结过程中镜头单元和传感器单元的横截面视图。

图13是在品质检验过程中模块保持装置的透视图；

图14是沿着光学轴线所获得的模块保持装置上的照相机模块的横截面视图；和

图15是根据另一实施例的保持构件的横截面视图。

具体实施方式

参考图1，照相机模块10是约6-10立方毫米的立方体形，被设计用于安装在可移动的照相机电话和这样的电子装置中。照相机模块10在前表面上具有用于暴露拍摄镜头11的图像拍摄窗口12，和成对的保持构件(接收部)14，每个保持构件14在顶表面和底表面上具有定位构件13。另外，用于插入装配机器的探针的开口15形成在顶表面上，在装配之后，该开口15由板16覆盖。

如图2所示，照相机模块10包括传感器单元20和镜头单元21。传感器单元20被定位，以使其成像平面正交于成像光学轴线23(拍摄镜头11的光学轴线)，然后安装到镜头单元21上。更具体地，通过首先将紫外线(UV)可固化的粘合树脂涂覆到传感器单元20的侧面上的粘合接收部(接收端口)22中，和之后照射紫外线以固化粘合树脂，来连接传感器单元20和镜头单元21的两个配合表面20a、21a。

每个粘合接收部22都是在传感器单元20的配合表面20a上部分敞开的凹陷(concavity)。粘合接收部22位于越过成像光学轴线23的顶表面的任一端上，以及在右侧面上。

在镜头单元21的配合表面21a上，柔性板24的终端组25向外伸出。具有接触组27的切口26形成在传感器单元20的配合表面20a上。当镜头单元21和传感器单元20连接时，终端组25和接触组27通过导电粘结剂或相类似的电连接。

如图3所示，传感器单元20在壳体32中具有红外线截止滤光器(cutfilter)30和图像传感器18。红外线截止滤光器30覆盖壳体32上的曝光孔33。图像传感器18位于红外线截止滤光器30的后面。

如图4所示，由规则布置的多个终端35组成的后终端组36暴露在传感器单元20的后表面上，该终端35可连接至接触移动电话或这样的装置的接触点上。后终端组36的一部分通过导电元件(未图示)电连接图像传感器18。后终端组36中的剩余部分通过柔性板24连接至镜头单元21中的镜头驱动系统28和镜头位置检测器29(在图5中示出上述两者)。

如图5和6所示，镜头单元21包括镜头盖40、镜头保持器41和支撑块42。镜头盖40包封在图像拍摄窗口12和曝光孔33之间延伸的主体光路。该镜头盖40具有多个弹性的锁定爪(未图示)以可拆卸地方式捕获支撑块42。

镜头保持器41保持拍摄镜头11和容纳在镜头盖40中。支撑块42具有用于穿过主体光线的开口45。支撑块42还具有杆43、引导轴44和柔性板24。此外，在顶表面和底表面中的每一个上设置一对保持构件14。这些保持构件14在品质检验过程中被模块保持装置抓住。

镜头保持器41具有第一和第二轴承臂46、47。用特定的摩擦力将第一轴承臂46装配到杆43上。杆43平行于成像光学轴线23延伸。第二轴承臂47装配到平行于杆43延伸的引导轴44上，并阻止镜头保持器41的旋转。

镜头驱动系统28由杆43、压电元件48和支撑基座50组成。压电元件48是一堆压电板，其一端沿其伸展方向连接到支撑基座50上，其另一端连接到杆43上。在施加来自外部装置的锯齿脉冲时，压电元件48伸展和收缩，以在轴向方向上振动杆43。这种振动沿着成像光学轴线23移动镜头保持器41，用于聚焦。支撑基座50连接至支撑块42的前表面上。

镜头位置检测器29由设置在柔性板24顶端上的霍尔元件52和设置在镜头保持器41上的用于面向霍尔元件52的钕(Nd)磁铁53组成。霍尔元件52设置在镜头保持器41的路径的上方。这种霍尔元件52检测磁阻变化和找到钕磁铁53(或即镜头保持器41)的位置。基于这种位置信息，在聚焦操作的过程中对拍摄镜头11的位置进行控制。

由多个接触点构成的接触组55设置在柔性板24上。这个接触组55在镜头盖40与支撑块42连接时由开口15暴露。在之后描述的位置调整过程中将接触组55与探针相连。这些探针通过接触组55发送移动拍摄镜头11的驱动信号和另外从照相机模块10接收镜头位置检测信号。

镜头单元21的每个保持构件14中具有定位构件13。定位构件由定位表面66和定位孔67组成。定位表面66平行于成像光学轴线23。定位孔67在定位表面66中形成至特定深度，和与成像光学轴线23正交。在位置调整过程中这些定位表面66和定位孔67作为参考平面来操作，以精确调整镜头单元21相对于传感器单元20的位置和角度。在这点上，外表面14a(包括顶表面和底表面)都被倾斜，以便于脱模。因此，外表面14a不能用做参考平面。

传感器单元20的顶表面和底表面的每一个上设有一对切口68(参见图2)。在位置调整过程中通过使用这些切口68来保持传感器单元20。

位置调整过程之后是固定过程。将紫外线可固化的粘合树脂涂覆到粘合接收部22上，来开始固定过程。之后用紫外线照射以将传感器单元20和镜头单元21固定在一起。在此之后，将柔性板24的终端组25和传感器单元20的接触组27进行连接，最后用板16封闭开口15。这种已装配的照相机模块10被送到品质检验过程线上。

在品质检验过程中，照相机模块10被保持在特定的位置上和通过后终端组36由外部提供的电力和信号来驱动，然后检测其操作和图像质量。

这种品质检验过程是通过使用保持照相机模块10的模块保持装置100(参见，图13)来进行的。模块保持装置100具有多个弹性锁定爪(保持夹具)101，以与照相机模块10的保持构件14接合。保持构件14是具有三角形横截面的凹陷，其对应于锁定爪101的形状。保持构件14由向成像平面倾斜的底面61和由从底面61下端直立地竖立的接合面14b组成。当锁定爪101装配到保持构件14中时，接合面14b与锁定爪101的接合面101a接触。在这点上，接合面14b可以向拍摄主体或成像平面略微倾斜，而且仍然能起到作用。

接下来，对照相机模块10的装配工序进行描述。分别制造传感器单元20和镜头单元21，且被发送至位置调整线上。在位置调整过程中，在装配机器60中设置传感器单元20和镜头单元21。如图8所示，装配机器60包括图单元70、聚光器透镜71、用于保持镜头单元21的镜头保持装置72、保持传感器单元20的传感器保持装置73、树脂注射器74、紫外线辐射器75和用于控制这些部件的控制器76。

图单元70由测试图77和发射平行光以从后面照射测试图77的光源78构成。测试图77例如由塑料光扩散面板制成。聚光器透镜71聚集来自图单元70的光，和将其引导至镜头单元21上。

如图9和10所示，镜头保持装置72具有上支撑板79和下支撑板80，上述两者装备有多个定位杆81。下支撑板80是固定的，其定位杆81直立地竖立在上表面上。每个定位杆81在顶部上具有小直径的定位销(销夹具)82。这种定位销82进入到镜头单元21的底表面上的定位孔67中。此时，定位杆81的肩部83与定位表面66接触。

上支撑板79沿垂直方向是可移动的，在镜头单元21设置在下支撑板80上时上支撑板向下降(come down)。当上支撑板79接近镜头单元21时，上支撑板79的定位销82进入到镜头单元21的顶表面上的一对定位孔67中，肩部83与定位表面66接触。此时，镜头单元21被固定，以作为三维空间中的参考位置和角度。此时，镜头单元21被定位，以将成像光学轴线23和测试图77的中心点85对齐。

上支撑板79还具有由多个探针84a组成的探针组84。当上支撑板79下降时，每个探针84a进入开口15中和接触用于检验的柔性版24的接触组55。

如图11所示，传感器保持装置73包括上升降板90、下升降板91、移动机构96、探针单元94和倾斜机构95。上和下升降板90、91中的每个都包括两个弹性接合爪92。这些接合爪92从后面接近传感器单元20和与四个切口68接合。现在传感器单元20由传感器保持装置73保持。移动机构96沿着成像光学轴线23向前和向后移动传感器单元20。因此，传感器单元20在与镜头单元21接触的接触位置和远离镜头单元21的远端位置之间移动。探针单元94具有用于检验的被连接至传感器单元20的后终端组36上的多个探针93。每个探针93具有沿着成像光学轴线23可略微移动的顶端，这个顶端被弹簧推出。

倾斜机构95改变传感器单元20对于镜头单元21的角度。具体地，倾斜机构95垂直地和水平地转动传感器单元20，直到图像传感器18的成像平面与成像光学轴线23正交为止。

控制器76驱动移动机构96，以将传感器单元20设置在接触位置上，和将镜头单元21的拍摄镜头11移动到正焦位置(聚焦位置依赖于到测试图77的距离)上。随后，控制器76通过移动机构96逐步地将传感器单元20移动到远端位置上，以及每当传感器单元20移动给定距离时用图像传感器18拍摄测试图77的图像。控制器76计算优化的相对位置(从镜头单元21的距离和在该位置的角度)以产生预定分辨率的图像。最后，控制器76驱动倾斜机构95，以通过将传感器单元20设置到已计算的相对位置上来调整传感器单元20和镜头单元21之间的相对位置。

在此之后进行固定过程。在固定过程中，如图12所示，控制器76将传感器单元20保持在适当的位置上，和驱动树脂注射器74以将紫外线可固化的粘合树脂86涂覆到传感器单元20的粘合接收部22中。之后，驱动紫外线辐射器75来辐射使紫外线可固化的粘合树脂86固化的紫外线。传感器单元20和镜头单元21现在被物理地连接。

最终，在柔性版24上的终端组25中的每个终端和传感器单元20上的接触组27中的每个接触点之间涂覆导电粘结剂。传感器单元20和镜头单元21从而被电性互相连接，从而完成了照相机模块10。这个照相机模块10被送到品质检验线上。

如图13和14所示，在品量检验过程中，由模块保持装置100将照相机模块10保持在特定的位置上。模块保持装置100包括用于抓持保持构件14的四个锁定爪101和多个用于检验触摸后终端组36的探针102。这些探针102沿成像光学轴线23是可移动的，且被弹簧推出。类似于传感器保持装置73，该模块保持装置100具有图单元、聚光器透镜和这些部件的控制器。

当照相机模块10被设置到模块保持装置100上时，锁定爪101压靠在照相机模块10的后部上，和弹性变形以接合保持构件14。此时，探针102触摸后表面中的终端35。模块保持装置100的控制器将拍摄镜头11移动到特定位置上和用图像传感器18拍摄测试图的图像。基于来自图像传感器18的图像数据，可检验被拍摄图像的分辨率。

在品质检验过程之后，开口15被板16覆盖，照相机模块10准备用于装运。

可以调整镜头单元21的位置，而不是调整传感器单元20相对于镜头单元21的位置。在这种情况下，需要将定位构件13和保持构件14设置在传感器单元20上。此外，当镜头单元21被倾斜时，探针组84应当被倾斜。

虽然定位构件13和保持构件14可以成对地设置在镜头单元21的顶表面和底表面上，但是它们可以被设置在右表面和左表面上。

尽管在上述实施例中，具有三角形横截面的保持构件14形成在镜头单元21上，但是只有倾斜的底面61可以形成在镜头单元21上，如图15所示，和传感器单元20的前表面20b的一部分可以用作接合面。

虽然上述实施例中的定位构件13具有定位表面66和定位孔67，但是该定位表面66不是必需的。例如，定位孔67可以被加深，以将其底部作为定位表面。

尽管已经参考附图通过本发明的优选实施例的方式对本发明进行了全面地描述，但是本发明的各种变形和修改对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，除非另外地这些变形和修改偏离了本发明的范围，否则它们应当被解释为包含在本发明的范围中。

Claims (5)

1.一种用于通过拍摄镜头拍摄图像的由保持拍摄镜头的镜头单元和保持图像传感器的传感器单元连接而成的照相机模块，所述照相机模块包括：

一对保持构件，其设置在所述镜头单元和传感器单元中的一个的顶表面和底表面上或两个侧表面上，在检验所述照相机模块时，每个所述保持构件由保持夹具保持；和

定位构件，其被设置在每个所述保持构件上和用于调整所述镜头单元和所述传感器单元之间的相对位置和角度。

2.如权利要求1所述的照相机模块，其中所述镜头单元包括四边形盒体。

3.如权利要求2所述的照相机模块，其中所述保持构件包括三角形横截面的凹陷，并包含向所述图像传感器倾斜的底面。

4.如权利要求3所述的照相机模块，其中所述定位构件包括定位孔，该定位孔正交于所述拍摄镜头的光学轴线延伸，并接收销夹具，该销夹具在连接所述镜头单元和所述传感器单元时保持所述镜头单元。

5.如权利要求3所述的照相机模块，其中所述定位构件包括：

定位表面，其形成在所述底面中和平行于所述拍摄镜头的光学轴线延伸；和

定位孔，其形成在所述定位表面上和正交于所述光学轴线延伸，所述定位孔接收销夹具，所述销夹具具有肩部用来与所述定位表面接触，并在连接所述镜头单元和所述传感器单元时，保持所述镜头单元。

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