专利名称：包括精确地固定透镜与图像传感器芯片之间距离的装置的照相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种成像模块，包括保持透镜的透镜支座；以及保持图像传感器芯片的底座。
背景技术：
已知这样一种成像模块，并且可以作为例如便携式电话的部件。为了实现成像模块的这种应用，希望成像模块的高度可以变化，换句话说，希望透镜支座和底座可以相对彼此伸出和收缩。具有可变高度的成像模块可以通过透镜支座相对于底座伸出而进入工作状态，而当不再需要使用它时可以减小成像模块的高度。另外，为了获得清晰的图像，在工作状态下透镜和图像传感器芯片之间的距离等于透镜的焦距是很重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种在透镜与图像传感器芯片之间具有精确地设定距离的成像模块，并且最好也具有可变高度。该目的通过这种成像模块来实现，它包括用于在至少在一个方向上固定透镜支座和底座相对彼此的相互位置的可分离锁紧装置。
在根据本发明的成像模块制造过程中，可以通过沿着轴向即透镜的对称轴线延伸方向改变固定透镜支座和底座相对彼此的位置来改变透镜与图像传感器芯片之间的距离。这样，透镜和图像传感器芯片之间的距离可以与透镜的焦距一致。一旦设定了这个距离，最好固定透镜支座与底座的相互位置，使得对于成像模块的至少一个可能状态保持该设定距离。为此，根据本发明的成形模块包括可分离锁紧装置。
根据本发明的一个重要方面，通过在至少一个方向上使锁紧装置经受相对大的力才可以将锁紧装置分离以及将锁紧装置再次定固。因此，在通常情况下，通过锁紧装置防止透镜支座和底座在至少一个方向上相对彼此移动。
在根据本发明的成像模块中，设置有连接透镜支座和底座的连接装置。在根据本发明的成像模块的优选实施例中，这种连接装置包括设置在透镜支座下侧以及底座上侧的凸缘，其中设置有弹簧以相对于底座在轴向向外方向按压透镜支座。凸缘不能移动超过彼此，因此一旦凸缘之间形成接触，就阻止了透镜支座相对于底座的向外移动。在没有凸缘的情况下，这种向外的移动将在弹簧的作用下进行。
根据本发明的一个重要方面，连接装置设计成使得在透镜支座和底座在旋转方向相对彼此旋转时导致透镜支座相对于底座的轴向方向上运动，轴向方向也就是透镜对称轴线的方向。在本发明的上述优选实施例中，其中连接装置包括在透镜支座下侧以及底座上侧的凸缘。至少一个凸缘的接触表面是倾斜的，凸缘的接触表面被限定为与其它凸缘靠紧的表面。在成像模块的制造过程中，可以通过透镜支座和底座相对彼此的旋转改变透镜和图像传感器芯片之间的距离。一旦找到需要的距离，就需要阻止透镜支座和底座任何进一步的相对彼此的旋转。为此，锁紧装置设计成阻止这种相互的旋转移动。另外，在适合的实施例中，锁紧装置没有阻止透镜支座和底座在轴向上的相对彼此移动，使得透镜支座可以相对底座伸出和收缩，因此成像模块可以分别进入到工作状态和非工作状态。锁紧装置可以固定透镜支座和底座在旋转方向上的相互位置，使得在成像模块的工作状态，透镜和图像传感器芯片之间的距离等于焦距，而在成像模块的非工作状态，透镜和图像传感器芯片之间的距离小于焦距。
现在将参考附图更详细地解释本发明，其中用同样的参考标记表示相同的部件，其中图1是根据本发明的成像模块的优选实施例的分解图；图2是图1所示的成像模块的透镜支座和底座的立体图；图3是图1所示的成像模块的截面侧视图，其中成像模块处于工作状态；以及图4a-4d示出了成像模块的透镜与图像传感器芯片之间距离调节的基本原理。
具体实施例方式
在图1和3中，示出了根据本发明的成像模块1的优选实施例，而图2示出了成像模块1的两个主要组件。成像模块1包括具有感光表面11的图像传感器芯片10、以及透镜20。在图1和3中，透镜20的对称轴线用数字标记21表示。
在下文中，术语“上”和“下”以及派生术语涉及如图1-3所示成像模块1的方位，其中图像传感器芯片10位于成像模块1的下侧，而透镜20位于成像模块1的上侧。应当理解这种限定是任意的，成像模块1也可以是不同于图1-3所示的那样而具有总体不同的方位。这里的限定不应当被理解为对本发明的范围具有限制作用。
成像模块1包括具有大体上居中位置的通孔31的底座30。在图1-3所示的实施例中，孔31的直径不是恒定的。孔31的中部32直径最小而孔31的上部33直径最大。在孔31的上部33与中部32之间的过渡处，底座30包括环形支撑内表面34。图像传感器芯片10位于孔31的底部，而红外滤光片40位于孔31中部的顶部。除了孔31，底座30还包括外凸缘35，位于底座30的顶部。
透镜20由透镜支座50保持，其大体形状为具有开口端和封闭端的中空圆柱体。在封闭端中设置有通孔51，透镜20位于该孔51的下面。应当理解孔51是为了让光线通过到达透镜20。
透镜支座50的下侧包括内凸缘52。在制造成像模块1的一个步骤中，将透镜支座50按压到底座30上，直到透镜支座50暂时地变形而使内凸缘52移动超过外凸缘35，换句话说，直到透镜支座50搭扣配合在底座30上。
根据本发明的成像模块1包括在透镜支座50与底座30的支撑表面34之间延伸的螺旋弹簧60。弹簧60倾向于按压透镜支座50使其离开底座30。然而，由于弹簧60不能将透镜支座50的内凸缘52向外按压超过底座30的外凸缘35，成像模块1的各元件仍然不可以散开。
根据本发明的一个重要方面，外凸缘35的接触表面36与内凸缘52的接触表面53的高度平面在沿旋转方向的不同位置不同。最终，可以通过相对彼此旋转透镜支座50和底座30的方式来精确地设置透镜20与图像传感器芯片10之间的距离。
出于清楚的目的，通过图4a-4d示出了调节透镜20和图像传感器芯片10之间距离的根本原理。图4a-4d是代表底座30和外凸缘35的上部块70以及代表透镜支座50和内凸缘52的下部块80的截面图。代表外凸缘35接触表面36的上部块70的下表面71、以及代表内凸缘52接触表面53的下部块80的上表面81都具有齿形外观。在如图4a所示的相互位置时，齿形表面71、81完全相互抵靠，因此在表面71、81之间没有空间。从图4a所示的相互位置开始，通过相对彼此移动块70、80获得图4b所示的相互位置，其中通过表面71、81的齿尖端保持块70、80之间的接触。对比图4a和4b看出，相互移动的结果是块70、80受压分开，而上部块70的上表面72与下部块80的下表面82之间的距离D增大。
进一步相互移动的结果在图4c中示出。在所示出的块70、80的相互位置，齿尖端相互抵靠，距离D为最大。通过块70、80的进一步移动，获得图4d所示的相互位置，其中距离D相对于最大值被减小。
块70、80的相互移动表示了透镜支座50的内凸缘52与底座30的外凸缘35相对彼此的旋转运动，应当理解接触表面36、53可以在旋转方向的相互运动导致了透镜支座50与底座30的轴向相互运动，只要接触表面36、53相对于与运动的旋转轴线垂直延伸的平面是倾斜的。
在成像模块1制造过程的一个步骤中，通过透镜支座50和底座30相对彼此的旋转改变透镜20与图像传感器芯片10之间的距离，直到透镜20与图像传感器芯片10之间的距离等于透镜20的焦距。可以用任何适合的方式确定焦距，例如可以通过将透镜支座50向着底座30移动，同时以不连续的间隔检测图像传感器芯片10产生的图像清晰度。一旦透镜支座50出现在相对底座30的适当位置，阻止透镜支座50和底座30相对彼此旋转是很重要的，以不失去透镜支座50与底座30之间的设定距离。
为了阻止透镜支座50和底座30相对彼此旋转，根据本发明的成像模块1包括布置在内凸缘52内周边54的制动部55。在所示实施例中，制动部55包括在内凸缘52内周边54上沿着旋转方向均匀分开的槽56。另外，在底座30的外表面38上设置有肋37，从外凸缘35延伸至底座30的底部。肋37的形状、尺寸和位置使得肋37的一部分可以被制动部55的槽56所接收，这样，一旦肋37被槽56所接收，就需要在旋转方向上有相对较大的力将肋37从制动部55释放出来。
在根据本发明的成像模块1的制造过程中，透镜支座50和底座30被迫相对彼此旋转，从而设置透镜20与图像传感器芯片10之间所需距离。为了旋转，需要在旋转方向上施加相对较大的力。应当理解，在力太小的情况下，制动部55和肋37之间的啮合将会阻止旋转运动。一旦透镜支座50与底座30之间的距离被设定，通过制动部55和肋37之间的啮合就固定了在旋转方向上透镜支座50相对于底座30的相关位置。然而，肋37可以在槽56中滑动，因此制动部55和肋37之间的啮合不会阻止透镜支座50和底座30在轴向上相对彼此的运动。这种结构非常有利，因为这样就可以实现透镜20与图像传感器芯片10之间距离的改变。
根据现有技术的状态，在成像模块制造过程的某个阶段，通过例如胶水将透镜支座50永久地连接在底座30上，从而固定了透镜支座50在旋转方向上相对于底座30的位置。使用如图所示的制动部55的一个重要优点是，一旦找到了透镜20和图像传感器芯片10之间所需距离，就不再需要采取其它措施来确保透镜支座50和底座30在旋转方向上的相互位置。另外，根据本发明，保留了调节透镜20与图像传感器芯片10之间距离的可能性。而在现有技术状态的成像模块中，在透镜支座50和底座30相互永久连接之后，所述距离就不能再进行调整了。因此，在制造过程中距离设置错误的情况下，根据本发明的成像模块1可以进行进一步的调节，而现有技术状态的成像模块却不能再进入有用状态。
在成像模块1的工作状态，凸缘35、52的接触表面36、53相互抵靠，透镜20和图像传感器芯片10之间的距离最大。如同上面已经解释的，在成像模块1的制造过程中，这个距离可以设定为等于透镜20的焦距，从而可以在成像模块1的工作状态获得清晰的图像。可以通过相对彼此按压透镜支座50和底座30而使成像模块1进入非工作状态，其中弹簧60被额外压缩并且肋37在槽56中滑动。可以设置附加的固定装置将成像模块1保持在非工作状态，例如它可以设计为与透镜支座50相啮合。应当理解，该固定装置是可分离的，从而使得使用者可以解除透镜支座50与固定装置的啮合。一旦透镜支座50被释放，它在弹簧60的作用下相对于底座30被向外按压，直到凸缘35、52的接触表面36、53相互抵靠。只要根据本发明的成像模块1处于工作状态，在对透镜支座50施加向上压力的弹簧60作用下，透镜支座50相对于底座30保持在收缩位置。
应当理解可以在本发明的范围之内自由选择肋37的数量、以及槽56的数量和形状。根据本发明的成像模块1所包括的肋37最好少于槽56。将槽56的位置调整至肋37的位置很重要，以便在设置有多于一个的肋37的情况下，槽56可以同时保持所有的肋37。还很重要的是，槽56的形状使得槽56可以在旋转方向上保持肋37。
另外，应当理解也可以在内凸缘52的内周边54上设置凸起、并在底座30的外表面38上设置纵向槽以接收所述凸起。
对于熟悉本领域的技术人员应当清楚，本发明的范围并不仅限于前面所述的实施例，在不脱离本发明所附权利要求限定范围的情况下，还可以有多种改进或变化。
成像模块1也可以是另一种设计，其中透镜支撑器50可以在底座30内移动，而不是如图所示的在底座30上移动。在这种可选设计中，透镜支撑器50包括外凸缘，而底座30包括内凸缘。另外，还在底座30的内表面以及透镜支座50外凸缘的外周上设置有肋37和槽56。
在本发明的范围内，除了所示的凸缘35、52的倾斜接触表面36、53，也可以采用其它合适装置以便通过透镜支撑器50和底座30相对彼此的旋转来调节透镜20与图像传感器芯片10之间的距离。另外，还可以通过其它方式来调节所述距离。例如，可以只通过简单地轴向移动透镜支座50来设定距离。然后可以通过阻止透镜支座50和底座30在轴向上相互移动的制动部来固定该距离。应当理解这种设定和固定距离的方式不如图中所示的方式优选，因为在前一种方式中，不可以从工作状态到非工作状态地改变成像模块1的状态，反之亦然。如果设置有这种透镜支座50和底座30可相对彼此进行轴向移动的制动部，就可以相对底座30伸出和收缩透镜支座50，而成像模块1就可以用在那些节约空间非常重要的情况下了。
为了获得透镜支座50和底座30之间的可分离连接，可以设置不同于透镜支座50上的制动部55和底座30上的肋37的这种组合的其它适合方式。优选地所述装置设置在透镜支座50与底座30的不同相互位置，以获得透镜支座50与底座30之间可分离的搭扣连接。在适当的实施例中，解除透镜支撑器50与底座30之间啮合所需要的力要大于在其使用过程中通常作用在成像模块1上的力，因此避免了意外解除透镜支撑器50与底座30之间啮合的情况。
在前面，描述了包括用于保持透镜20的透镜支座50以及用于保持图像传感器芯片10的底座30的成像模块1。底座30的上侧和透镜支座50下侧都设置有具有倾斜接触表面36、53的凸缘35、52。在组装状态下，透镜支座50搭扣装配在底座30上，其中凸缘35、52不能彼此移过，其中透镜支座50可以相对底座30伸出和收缩。
在透镜支座50凸缘52的内周边54处，设置有包括槽56的制动部55。另外，在底座30的外表面38上设置有肋37。当槽56接收到肋37，就阻止了透镜支座50相对底座30的旋转，然而透镜支座50相对底座30的轴向移动还是可以的。
透镜支座50和底座30在旋转方向上的相互位置是通过槽56与肋37相互啮合而固定。由于凸缘35、52的接触表面36、53是倾斜的，就确定了透镜支座50与底座30之间的最大轴向距离，这个距离可以设定为透镜20的焦距。
权利要求
1.成像模块(1)，包括保持透镜(20)的透镜支座(50)；保持图像传感器芯片(10)的底座(30)；以及用于在至少一个方向上相对彼此固定透镜支座(50)和底座(30)的相互位置的可分离锁紧装置(37，55)。
2.如权利要求1所述的成像模块(1)，其特征在于，锁紧装置(37，55)设计成，使得在透镜支座(50)和底座(30)相对彼此在至少一个方向上移动时导致了透镜支座(50)与底座(30)之间的搭扣连接。
3.如权利要求1或2所述的成像模块(1)，其特征在于，锁紧装置包括设置在底座(30)和透镜支座(50)中的一个上的至少一个肋(37)、以及设置在底座(30)和透镜支座(50)中的另一个上的用于接受和保持肋(37)的至少一个槽(56)。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的成像模块(1)，其特征在于，还包括用于连接透镜支座(50)和底座(30)的连接装置(35，52)，其中连接装置(35，52)设计成，使得在透镜支座(50)和底座(30)相对彼此旋转时导致透镜支座(50)相对于底座(30)在轴向上运动。
5.如权利要求4所述的成像模块(1)，其特征在于，锁紧装置(37，55)设计成阻止透镜支座(50)与底座(30)相对彼此的旋转。
6.如权利要求4或5所述的成像模块(1)，其特征在于，锁紧装置(37，55)设计成允许透镜支座(50)与底座(30)相对彼此在轴向上移动。
7.如权利要求4-6中任意一项所述的成像模块(1)，其特征在于，连接装置包括底座(30)上的凸缘(35)以及透镜支座(50)上的凸缘(52)，其中凸缘(35，52)都包括接触表面(36，53)，并且接触表面(36，53)被预定为相互抵靠。
8.如权利要求7所述的成像模块(1)，其特征在于，至少一个凸缘(35，52)的接触表面(36，53)相对垂至于轴向延伸的平面是倾斜的。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的成像模块(1)，其特征在于，还包括用于轴向向外相对彼此按压透镜支座(50)和底座(30)的按压装置(60)，按压装置优选地包括螺旋弹簧(60)。
10.便携式电话，包括如权利要求1-9中任意一项所述的成像模块(1)。
全文摘要
一种成像模块(1)，包括用于保持透镜的透镜支座(50)、以及用于保持图像传感器芯片的底座(30)。底座(30)和透镜支座(50)都设置有带倾斜接触表面(36，53)的凸缘(35，52)。在组装状态下，透镜支座(50)搭扣装配在底座(30)之上。透镜支座(50)包括槽(56)，而底座(30)包括肋(37)。当肋(37)被槽(56)所接受时，就阻止了透镜支座(50)相对于底座(30)的旋转，而透镜支座(50)在轴向上相对底座(30)的移动是允许的。这样，确定了透镜支座(50)和底座(30)之间的最大轴向距离，这个距离可以设定为透镜的焦距。
文档编号H04N5/225GK1764860SQ200480007855
公开日2006年4月26日 申请日期2004年3月18日 优先权日2003年3月24日
发明者特尼斯·A·卡森纳尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司