本發(fā)明涉及一種自動聚焦相機(jī)、具有可變焦距且旨在集成到此類相機(jī)中的光學(xué)設(shè)備，以及此類相機(jī)的制造方法。

背景技術(shù)：

圖1是具有固定焦距的微型相機(jī)示例的分解圖。

這種類型的相機(jī)1包括布置在基板11上的圖像傳感器10、具有組裝在鏡筒21中的若干個透鏡20a,20b,20c的光學(xué)塊20，以及將基板11和鏡筒21與之組裝在一起的安裝座22。

此類相機(jī)在制造完畢之后，若要用其清楚地拍攝位于無限遠(yuǎn)處的對象，則通常有必要進(jìn)行聚焦操作。

該聚焦操作由下述步驟組成：相對于圖像傳感器10移動容納透鏡的鏡筒21，然后采集位于無限遠(yuǎn)處或至少離相機(jī)的距離足夠大的對象(通常為景象)的圖像。

通常，借助鏡筒的螺紋210和安裝座內(nèi)螺紋220的配合，來使所述鏡筒在安裝座內(nèi)旋轉(zhuǎn)，由此確保鏡筒移置。

在鏡筒移置期間對圖像進(jìn)行分析，確定與圖像的最大清晰度相對應(yīng)的鏡筒位置。

隨后，例如經(jīng)由在安裝座22與鏡筒21之間的接合部處進(jìn)行局部焊接，而將鏡筒21固定在安裝座22中的這一位置。

其他相機(jī)具有稱為“自動對焦”的功能，該功能包括不管拍攝對象是位于無限遠(yuǎn)處，還是相機(jī)附近，都自動地確保拍攝對象的清晰度。

為確保實(shí)現(xiàn)該功能，目前的解決方案是在相機(jī)前部，也就是在朝向圖像傳感器的光路上在固定光學(xué)塊的上游，集成具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備。

在可用于此目的的光學(xué)設(shè)備中，可以有利地選擇包括可變形膜的設(shè)備。文檔fr2919073、fr2950154和fr2950153描述了具有可變形膜的此類設(shè)備的示例。這些設(shè)備通常包括：至少一張可變形膜；支撐件，所述膜的周邊錨定區(qū)域連接到所述支撐件；填充有恒定體積的流體的腔，所述腔部分地由所述膜界定；所述膜的位于所述周邊錨定區(qū)域和所述膜的中心部分之間的區(qū)域的致動設(shè)備，該致動設(shè)備被配置為通過施加電致動電壓而彎曲，以便將所述流體體積中的一些流體體積朝向所述中心或所述腔的周邊移置。

圖2是集成了具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30的自動聚焦相機(jī)1的分解圖。由于與圖1中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示的元件實(shí)現(xiàn)相同的功能，因而不再描述。

具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備包括其焦距可調(diào)節(jié)的光學(xué)區(qū)域，以及用于電連接到基板的裝置。

通常，先聚焦于無限遠(yuǎn)處，再集成具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備。事實(shí)上，一旦將具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30放置就位，就不再能夠觸及容納固定光學(xué)器件的鏡筒21而將其移動，這是因?yàn)殓R筒21前方存在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30以及該光學(xué)設(shè)備與基板11的連接31，該連接阻止鏡筒21在安裝座22內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

在集成具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備之前，存在兩種用于進(jìn)行相機(jī)聚焦的方法。

第一種方法基于與具有固定焦距的相機(jī)相同的原理，具體地講，就是使包括光學(xué)塊的鏡筒相對于安裝座移置，以便確保位于無限遠(yuǎn)處的對象的圖像的清晰度。在這種情況下，具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備必須具有零光強(qiáng)度(0屈光度)，以保持聚焦位于無限遠(yuǎn)處的對象。為了聚焦位于相機(jī)附近的對象，通常需要約為10屈光度的正光強(qiáng)度。因此，具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備必須能夠確保實(shí)現(xiàn)的光強(qiáng)度的范圍至少包括0屈光度和10屈光度之間的范圍。

盡管鮮為人知，但也可以在有限的距離例如20cm處進(jìn)行聚焦。在這種情況下，具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備必須具有零光強(qiáng)度(0屈光度)，以保持聚焦位于該20cm距離處的對象。在該示例中，為了聚焦在離相機(jī)10cm處的對象上，通常需要約為5屈光度的正光強(qiáng)度。光強(qiáng)度為-5屈光度時，位于無限遠(yuǎn)處的對象清晰可見。因此，必須由具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備確保實(shí)現(xiàn)的光強(qiáng)度的范圍至少包括–5屈光度和+5屈光度之間的范圍。所以，與聚焦于無窮遠(yuǎn)處相比，聚焦在20cm處導(dǎo)致具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的工作范圍出現(xiàn)-5屈光度的偏移。

一些光學(xué)設(shè)備可能出現(xiàn)光強(qiáng)度隨相機(jī)的使用溫度變化而變化的現(xiàn)象。另外，制造過程可能引起光強(qiáng)度分散。

因此，為了確保覆蓋所需的光強(qiáng)度范圍，確保具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備在制造后略為發(fā)散，例如約為-1至-5屈光度，在某些情況下甚至達(dá)到-10屈光度，可能是有利的或者甚至可能是必要的。利用標(biāo)稱的發(fā)散配置，確保了0屈光度處出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，并且相應(yīng)地確保了聚焦于無窮遠(yuǎn)處。然而，在近距離聚焦時，需要約為10屈光度的光強(qiáng)度很難實(shí)現(xiàn)，而且由于靜止位置是發(fā)散的，因此甚至需要更大的光強(qiáng)度變化：初始位置為-1屈光度需要11屈光度的變化，初始位置為-5屈光度需要15屈光度的變化，等等。該工作原理始終需要致動具有可變焦距的所述設(shè)備，無論是聚焦于無限遠(yuǎn)處還是近處，例如上文所提出的示例中的20cm處，也不管具有可變焦距的所述光學(xué)設(shè)備的工作范圍有多大(例如在上文所公開的多種情況下，為[0；10]屈光度或[–5；+5]屈光度)，都不例外。

圖3a示出了具有可變焦距的設(shè)備根據(jù)這第一種方法使自動聚焦相機(jī)聚焦的過程中，該設(shè)備的光強(qiáng)度變化的示例。在該示例中，考察了具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的光強(qiáng)度p(以屈光度為單位)隨施加到該設(shè)備的致動設(shè)備的電壓u(以伏特為單位)的線性變化。在該示例中，處于靜止時(即，不施加電壓時)光強(qiáng)度為-5屈光度。該圖示出了所述設(shè)備的兩個致動范圍：

--5屈光度和0屈光度之間的第一范圍(從左到右以陰影線上升)，其目的僅在于補(bǔ)償由于制造分散和/或溫度變化而引起的光強(qiáng)度變化。

-0屈光度和10屈光度之間的第二范圍(從左到右以陰影線下降)，其確保聚焦于無限遠(yuǎn)處和相機(jī)附近。

施加以產(chǎn)生零光強(qiáng)度的前3伏電壓不用于聚焦，并且因此可被視作丟失；聚焦在3v和10v之間的電壓范圍內(nèi)完成。

采用第二種聚焦方法時，就像在前述方法中那樣，相對于安裝座移動包括光學(xué)塊的鏡筒，以確保位于無限遠(yuǎn)處的對象的圖像的清晰度；然而，一旦已實(shí)施聚焦于無限遠(yuǎn)處的操作，如果具有可變焦距的設(shè)備的光強(qiáng)度不為零，則通過使鏡筒相對于其最佳位置移置來有意地引入散焦?；蛘撸婢劢褂跓o限遠(yuǎn)處然后散焦的做法，可直接將光學(xué)設(shè)備聚焦在較小距離處。如果具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的光強(qiáng)度為零，則必須將該設(shè)備聚焦于無限遠(yuǎn)處。構(gòu)思這種特定的聚焦是為了準(zhǔn)確地補(bǔ)償隨后將被集成到相機(jī)中的具有可變焦距的設(shè)備的初始光強(qiáng)度。換句話說，光學(xué)塊和具有可變焦距的所述設(shè)備處于靜止時的整體必須確保聚焦于無限遠(yuǎn)處，只在為了確保近距離聚焦時才有必要致動。

圖3b示出了與圖3a所示相同的具有可變焦距的設(shè)備根據(jù)這第二種方法使自動聚焦相機(jī)聚焦的過程中，該設(shè)備的光強(qiáng)度變化的示例。處于靜止時(即，不施加電壓時)光強(qiáng)度為-5屈光度，這通過將相機(jī)的固定光學(xué)器件散焦5屈光度或直接聚焦在離相機(jī)20cm處的對象上來補(bǔ)償。因此，在這種情況下，10屈光度的光強(qiáng)度變化(從-5屈光度到5屈光度)就足以實(shí)現(xiàn)聚焦于無限遠(yuǎn)處和近處。這對應(yīng)于0v和7v之間的電致動電壓范圍。

同第一種聚焦方法相比，這第二種方法的優(yōu)點(diǎn)是將光強(qiáng)度變化的完整范圍(因而電致動電壓的范圍)用于聚焦。另外，電致動電壓的范圍減小。然而，該方法的主要缺點(diǎn)是：制造具有可變焦距的設(shè)備之后的分散必須極小并得到很好地控制，這是異?？量痰囊蟆Ａ硪环矫?，在沒有用來補(bǔ)償溫度對所述設(shè)備處于靜止時的焦距的影響的工作范圍的情況下，相機(jī)的使用溫度可能直接影響相機(jī)聚焦。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是糾正這些缺點(diǎn)，并提出一種自動聚焦相機(jī)，該相機(jī)包括具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備，其聚焦比現(xiàn)有相機(jī)簡單，并且優(yōu)化了所述相機(jī)工作所必需的功率。

根據(jù)本發(fā)明，提出了一種自動聚焦相機(jī)，包括：

-圖像傳感器，

-光學(xué)塊，該光學(xué)塊包括具有固定焦距的多個透鏡，

-光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備具有可變焦距，該光學(xué)設(shè)備包括：

·可變形膜，

·支撐件，所述膜的周邊錨定區(qū)域連接到該支撐件，

·填充有恒定體積流體的腔，所述腔至少部分地由所述膜和支撐件壁界定，

·所述膜的位于周邊錨定區(qū)域和所述膜的中心部分之間的區(qū)域的致動設(shè)備，該致動設(shè)備被配置為通過施加電致動電壓而彎曲，以便將所述流體體積中的一些流體體積朝向所述中心或朝向所述腔的周邊移置，

其中，所述光學(xué)設(shè)備的與所述膜的中心部分和致動區(qū)域不同的至少一個區(qū)域受到自動聚焦相機(jī)的某個部件(除所述光學(xué)設(shè)備本身之外)施加的永久性機(jī)械應(yīng)力，以便由所述流體引起所述膜的中心部分的永久變形，處于靜止時的光學(xué)設(shè)備在所述機(jī)械應(yīng)力作用下的焦距與施加所述應(yīng)力之前處于靜止時的所述光學(xué)設(shè)備的焦距不同。

“處于靜止時的光學(xué)設(shè)備”是指沒有電壓施加到致動設(shè)備。

根據(jù)所述相機(jī)的其他有利特征：

-所述機(jī)械應(yīng)力包括力、壓力或扭矩；

-支撐件包括限定所述腔的基部的第一基板和附接到所述膜的錨定區(qū)域的第二基板，該第一基板和該第二基板由限定所述腔的周壁的粘合劑珠連接；

-受應(yīng)力區(qū)域位于第二基板中；

-受應(yīng)力區(qū)域是第二基板中局部較薄的區(qū)域；

-受應(yīng)力區(qū)域是第二基板中的區(qū)域，所述膜的錨定區(qū)域通過該區(qū)域直接暴露于所述應(yīng)力；

-受應(yīng)力區(qū)域是第二基板中局部較厚的區(qū)域；

-受應(yīng)力區(qū)域位于粘合劑珠中；

-受應(yīng)力區(qū)域位于第一基板中；

-容納流體的腔分為面向所述膜的中心部分的中心腔和利用至少一個通道與中心腔流體連接的周邊腔，并且受應(yīng)力區(qū)域面向該周邊腔；

-永久機(jī)械應(yīng)力由從光學(xué)塊朝向具有可變焦距的設(shè)備的受應(yīng)力區(qū)域延伸的至少一個突起來施加；

-相機(jī)包括互連螺柱，用于確保圖像傳感器和具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的布置在受應(yīng)力區(qū)域中的相應(yīng)電接觸部之間的電連接，永久機(jī)械應(yīng)力由所述互連螺柱來確保；

-圖像傳感器、光學(xué)塊和具有可變焦距的設(shè)備各自集成到基板中，這些基板形成疊堆；

-光學(xué)塊和該具有可變焦距的設(shè)備布置在附接到圖像傳感器的安裝座中；

-選擇永久機(jī)械應(yīng)力的施加裝置的熱膨脹系數(shù)，以便補(bǔ)償具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備和/或光學(xué)塊處于靜止時的光強(qiáng)度的任何溫度漂移。

另一個目的涉及一種具有可變焦距且被設(shè)計(jì)來集成到此類相機(jī)中的光學(xué)設(shè)備。該設(shè)備包括：

-可變形膜，

-支撐件，所述膜的周邊錨定區(qū)域連接到該支撐件，

-填充有恒定體積流體的腔，所述腔至少部分地由所述膜和支撐件壁界定，

-所述膜的位于周邊錨定區(qū)域和所述膜的中心部分之間的區(qū)域的致動設(shè)備，該致動設(shè)備被配置為通過施加電致動電壓而彎曲，以便將所述流體體積中的一些流體體積朝向所述中心或朝向所述腔的周邊移置。

該設(shè)備的特征在于包括至少一個與中心部分不同的區(qū)域，并且所述膜的致動區(qū)域被配置為受到自動聚焦相機(jī)的某個部件施加的永久性機(jī)械應(yīng)力，以便由所述流體引起所述膜的永久變形，處于靜止時的光學(xué)設(shè)備在所述機(jī)械應(yīng)力作用下的焦距與施加所述應(yīng)力之前處于靜止時的所述光學(xué)設(shè)備的焦距不同。

另一個目的涉及諸如上文所述的自動聚焦相機(jī)的制造方法。

該方法包括：

-在圖像傳感器上組裝光學(xué)塊，

-在由光學(xué)塊和圖像傳感器形成的整體上組裝具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備，所述組裝包括在所述設(shè)備的與所述膜的中心部分和致動區(qū)域分離的區(qū)域上施加機(jī)械應(yīng)力，所述應(yīng)力的作用是將所述流體體積中的一些流體體積進(jìn)行移置并使所述膜的中心部分變形，以便改變處于靜止時的所述光學(xué)設(shè)備的焦距，

-同時執(zhí)行下述操作：施加機(jī)械應(yīng)力，分析由相機(jī)采集的圖像，以及確定生成優(yōu)選聚焦的機(jī)械應(yīng)力，

-完成組裝，以便永久性地施加所述確定的機(jī)械應(yīng)力。

附圖說明

參考附圖從以下具體實(shí)施方式將看出本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

-圖1是具有固定焦距的微型相機(jī)示例的分解圖，

-圖2是微型自動聚焦相機(jī)示例的分解圖，

-圖3a示出了具有可變焦距的設(shè)備根據(jù)第一種已知方法使自動聚焦相機(jī)聚焦的過程中，該設(shè)備的光強(qiáng)度變化的示例，

-圖3b示出了具有可變焦距的設(shè)備根據(jù)第二種已知方法使自動聚焦相機(jī)聚焦的過程中，該設(shè)備的光強(qiáng)度變化的示例，

-圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的自動聚焦相機(jī)中的具有可變焦距的設(shè)備的光強(qiáng)度變化的示例，

-圖5a和圖5b是光學(xué)設(shè)備的剖面圖，該設(shè)備處于靜止時具有發(fā)散的可變形膜(圖5a)，并且由于施加電致動電壓而變得會聚(圖5b)，

-圖6a和圖6b示出了本發(fā)明的第一實(shí)施方案，其中通過在光學(xué)設(shè)備的膜所錨定的基板上施加永久應(yīng)力(圖6b)，而使處于靜止時的光強(qiáng)度從初始配置(圖6a)變化，

-圖7a和圖7b示出了本發(fā)明的第二實(shí)施方案，其中通過在連接所述膜所錨定的基板與光學(xué)設(shè)備的支撐件的粘合劑珠上施加永久應(yīng)力(圖7b)，而使處于靜止時的光強(qiáng)度從初始配置(圖7a)變化，

-圖8a和圖8b示出了本發(fā)明的第三實(shí)施方案，其中通過在光學(xué)設(shè)備的支撐件上施加永久應(yīng)力(圖8b)，而使處于靜止時的光強(qiáng)度從初始配置(圖8a)變化，

-圖9a和圖9b是在施加永久應(yīng)力之前(圖9a)和之后(圖9b)，其基板具有有利于施加所述應(yīng)力的特定結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)備的剖面圖，

-圖10a至圖10d以平面圖示出了所述結(jié)構(gòu)的不同實(shí)施方案，

-圖11示出了有利于施加永久應(yīng)力的基板的特定結(jié)構(gòu)的另一個實(shí)施方案，

-圖12a和圖12b分別以光學(xué)設(shè)備的平面圖、以及流體和粘合劑珠的部分平面圖示出了有利于施加永久應(yīng)力的基板的特定結(jié)構(gòu)的另一個實(shí)施方案，

-圖13a是根據(jù)一個實(shí)施方案的相機(jī)在其組裝(“晶片級”組裝)之前的剖面圖，圖13b和圖13c分別是光學(xué)設(shè)備的底部平面圖，以及所述相機(jī)的光學(xué)塊的平面圖，

-圖14a是根據(jù)一個實(shí)施方案的相機(jī)在其組裝(“晶片級”組裝)之前的剖面圖，圖14b和圖14c分別是光學(xué)設(shè)備的底部平面圖，以及所述相機(jī)的光學(xué)塊的平面圖，

-圖15是根據(jù)一個實(shí)施方案的相機(jī)在其組裝(傳統(tǒng)組裝)之前的剖面圖，

-圖16是根據(jù)一個實(shí)施方案的相機(jī)在其組裝(傳統(tǒng)組裝)之前的剖面圖，

-圖17a和圖17b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，在“晶片級”組裝的情況下，在組裝光學(xué)設(shè)備期間使相機(jī)聚焦的兩個步驟，

-圖18a和圖18b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，在傳統(tǒng)組裝的情況下，在組裝光學(xué)設(shè)備期間使相機(jī)聚焦的兩個步驟，

-圖19是具有可變形膜的光學(xué)設(shè)備的剖面圖，所述可變形膜上已示出兩個互連螺柱，

-圖20a和圖20b分別是在“晶片級”組裝和傳統(tǒng)組裝的情況下，具有被設(shè)計(jì)來耦接到光學(xué)設(shè)備的螺柱的互連件的光學(xué)塊的剖面圖，

-圖21是光學(xué)塊和布置在所述光學(xué)塊之外的兩個互連件的剖面圖，

-圖22a和圖22b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，在“晶片級”組裝的情況下，在組裝光學(xué)設(shè)備期間使相機(jī)聚焦的兩個步驟，

-圖23是在基板中包括兩個互連螺柱和兩個結(jié)構(gòu)以有利于施加永久應(yīng)力的光學(xué)設(shè)備的平面圖，

-圖24a至圖24c是在機(jī)械應(yīng)力區(qū)域的水平處具有不同的互連螺柱布置的光學(xué)設(shè)備的實(shí)施方案的剖面圖，

-圖25是組裝好的相機(jī)(“晶片級”組裝)的剖面圖，

-圖26是組裝好的相機(jī)(傳統(tǒng)組裝)的剖面圖，

-圖27是組裝好的相機(jī)(傳統(tǒng)組裝)的剖面圖，

-圖28a、圖28b、圖28c分別是帶螺紋整體的剖面圖、罩的平面圖以及對置件的底部平面圖，

-圖29a和圖29b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，在傳統(tǒng)組裝的情況下，在組裝光學(xué)設(shè)備期間的相機(jī)聚焦步驟。

為了使附圖易于辨認(rèn)，所示的不同元件未必以相同的比例顯示。

在各幅附圖中使用附圖標(biāo)記來標(biāo)示相同的元件。

具體實(shí)施方式

相機(jī)由組裝不同的部件而制成，主要的部件有：

-光學(xué)塊，該光學(xué)塊包括具有固定焦距的多個透鏡，這些透鏡以位置受控的方式精確地組裝在相機(jī)上。不打算讓光學(xué)塊移動。相對于圖像傳感器設(shè)置光學(xué)塊的精度取決于所選擇的傳輸技術(shù)；

-具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備，其通常在朝向圖像傳感器的光路上布置在光學(xué)塊的上游(任選地，具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備可集成到光學(xué)塊中，或者甚至在所述光路上集成到光學(xué)塊的下游)。如下文將詳細(xì)說明的那樣，所述光學(xué)設(shè)備具有特定的特征，該特征能夠向該設(shè)備的與膜的中心部分和致動區(qū)域不同的至少一個區(qū)域施加機(jī)械應(yīng)力而改變該設(shè)備的處于靜止時的(即，沒有向致動設(shè)備施加電壓時)光強(qiáng)度。這種機(jī)械應(yīng)力(力、壓力或扭矩)的作用是將所述流體體積中的一些流體體積進(jìn)行移置，這導(dǎo)致膜的中心部分變形。由于所述機(jī)械應(yīng)力是永久性的，所以膜的中心部分的變形也是永久性的。因此，光強(qiáng)度相對于施加這種應(yīng)力之前設(shè)備的光強(qiáng)度永久性地改變。然而，這種應(yīng)力不改變低焦度光學(xué)設(shè)備焦距變化的性能；

-一個或多個結(jié)構(gòu)，用來在聚焦步驟期間向具有可變焦距的設(shè)備施加應(yīng)力。這個結(jié)構(gòu)或這些結(jié)構(gòu)可集成到具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備和/或光學(xué)塊(透鏡或安裝座)中。

相機(jī)利用所述組件，通過向該具有可變焦距的設(shè)備的某個區(qū)域或多或少地施加應(yīng)力而聚焦，提供該區(qū)域是為了借助針對此目的而提供的所述結(jié)構(gòu)來改變初始光強(qiáng)度。在施加該應(yīng)力期間對圖像進(jìn)行分析(通常包括調(diào)制傳遞函數(shù)(mtf))，確定與圖像的最大清晰度相對應(yīng)的理想應(yīng)力。一旦識別最佳聚焦，就將組件固定在其當(dāng)前狀態(tài)，使得施加于具有可變焦距的設(shè)備的應(yīng)力隨時間永久性地保持。

在組裝不同的部件期間，光學(xué)塊相對于圖像傳感器的平均位置(和相關(guān)聯(lián)的分散)必須根據(jù)光學(xué)塊的焦距和處于靜止時的光強(qiáng)度的變化來確定，這可通過對該具有可變焦距的設(shè)備施加機(jī)械應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)。對于具有可變焦距，且其光強(qiáng)度在機(jī)械應(yīng)力的作用下增大的設(shè)備來說，有利的是將光學(xué)塊相對于圖像傳感器放置在小于所述光學(xué)塊的焦距的距離處。因此，通過向該具有可變焦距的設(shè)備施加應(yīng)力并且增大該設(shè)備的光強(qiáng)度，可保證將相機(jī)聚焦于無限遠(yuǎn)處。類似地，對于具有可變焦距，且其光強(qiáng)度在機(jī)械應(yīng)力的作用下下降的設(shè)備來說，有利的是將光學(xué)塊相對于圖像傳感器放置在大于所述光學(xué)塊的焦距的距離處。因此，通過向具有可變焦距的設(shè)備施加機(jī)械應(yīng)力并且降低該設(shè)備的光強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)聚焦于無限遠(yuǎn)處。

在這兩種情況下，初始光強(qiáng)度的變化范圍都必須能夠補(bǔ)償光學(xué)塊相對于焦距的位置(近似)。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的自動聚焦相機(jī)中的具有可變焦距的設(shè)備的光強(qiáng)度變化的示例，該設(shè)備的工作范圍在-5屈光度和+5屈光度之間。當(dāng)然，該示例可變換為任何其他工作范圍。

在該示例中，所述設(shè)備的初始光強(qiáng)度(施加機(jī)械應(yīng)力之前)為-7屈光度。光學(xué)塊設(shè)置在距圖像傳感器小于焦距的某距離處。通過永久性地向所述光學(xué)設(shè)備施加機(jī)械應(yīng)力，光強(qiáng)度被提升到-5屈光度，這使得聚焦于無限遠(yuǎn)處(在這種情況下，光學(xué)塊對組件扭矩的散焦效果為-2屈光度)。

本發(fā)明得益于參考圖3a和圖3b描述的兩種已知方法的優(yōu)點(diǎn)，且沒有這兩種方法的任何缺點(diǎn)。事實(shí)上，該具有可變焦距的設(shè)備的光強(qiáng)度的完整范圍(10屈光度)仍然得到利用。在生產(chǎn)出具有可變焦距的設(shè)備之后，對靜止位置分散的約束被放寬到聚焦功能期間施加的應(yīng)力能夠補(bǔ)償該分散并且啟用所述聚焦功能的程度。

出于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的原因，這種解決方案對于在多數(shù)情況下避免配置聚焦功能的“低分辨率”相機(jī)特別有利。本發(fā)明提出了一種用于使這些相機(jī)聚焦的解決方案，該解決方案與極高的尺寸要求以及與制造“晶片級”類型相機(jī)相容。

最后，此類解決方案可視需要任選地補(bǔ)償溫度對具有可變焦距的設(shè)備的初始光強(qiáng)度的影響。在溫度方面，施加在具有可變焦距的設(shè)備上的永久機(jī)械應(yīng)力的大小可有利地被設(shè)計(jì)為抵消所述設(shè)備和任選地光學(xué)塊的初始光強(qiáng)度。

在第一種情況下，將描述具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的不同實(shí)施方案。

如前面所指出的那樣，所述光學(xué)設(shè)備具有能夠通過向該設(shè)備的至少一個表面施加應(yīng)力來改變該設(shè)備的初始光強(qiáng)度(即，沒有施加電致動電壓時)的特定的特征。具有可變形膜且包含流體的光學(xué)mems是特別有利的。在圖5a至圖18b中，出于簡化的原因，并且為了不讓圖紙過于復(fù)雜，未示出具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的電互連螺柱。

在圖5a和圖5b所示的示例中，光學(xué)設(shè)備30處于靜止時略為發(fā)散(圖5a)，在致動時會聚(圖5b)。

設(shè)備30包括可變形膜301、支撐件302，以及填充有恒定體積流體的腔303，所述膜的周邊錨定區(qū)域301c連接到該支撐件302，所述腔至少部分地由膜301和支撐件壁302界定。

所述膜包括限定光學(xué)設(shè)備的光場的中心部分301a。

因此，所述膜包括被稱為內(nèi)面的面和被稱為外面的相背對面，該內(nèi)面與流體接觸，該外面與第二流體接觸，第二流體可以是環(huán)境空氣。流體有利地為液體，諸如碳酸丙烯酯、水、折射液、光學(xué)油或離子液體、硅油、具有高熱穩(wěn)定性與低飽和蒸汽壓力的惰性液體。

膜是指任何柔軟但緊密的薄膜，使得該膜在容納于腔中的流體和位于該膜相背對面上的流體之間形成屏障。所述膜可基于有機(jī)材料制造，諸如聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚對二甲苯、環(huán)氧樹脂、光敏聚合物、硅樹脂、或礦物質(zhì)材料諸如硅、氧化硅、氮化硅、多晶硅、金剛石碳。所述膜可包括相同材料的單層或不同材料的層疊堆。

在光學(xué)設(shè)備起透射作用的情況下，膜與腔的基部至少在其中心部分對于預(yù)期經(jīng)由透鏡傳播的光束是透明的，該光束依次穿過膜的中心部分、流體和腔的基部。

流體為充分不可壓縮的，以便在沿流體方向?qū)δな┘恿r朝向設(shè)備的中心部分移動，這個力被施加于膜的錨定區(qū)域和中心部分之間的中間部分301b。

支撐件302可包括限定腔的基部的第一基板302a(例如玻璃)和附接到膜的錨定區(qū)域301c的第二基板302b(例如硅)，該第一基板和該第二基板由限定腔303的周壁的粘合劑珠302c連接。

所述膜的位于周邊錨定區(qū)域301c和所述膜的中心部分301a之間的區(qū)域301b(所謂“致動區(qū)域”)的致動設(shè)備304被配置為通過施加電致動電壓而彎曲，以便將所述流體體積中的一些流體體積朝向所述中心或朝向腔303的周邊移置。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道用于致動膜的不同致動設(shè)備。

這些設(shè)備基于不同的技術(shù)，其示例為壓電致動、靜電、電磁、熱致動或甚至基于電活性聚合物。

就此而言，可參考文獻(xiàn)fr2919073、fr2950154和fr2950153中的此類致動設(shè)備。

對致動技術(shù)的選擇以及致動設(shè)備的尺寸設(shè)定取決于預(yù)期的性能水平(例如，電耗)、設(shè)備在工作期間將經(jīng)受的應(yīng)力，以及與要施加的電致動電壓有關(guān)的考慮。

例如，特別適用的致動設(shè)備以壓電技術(shù)為基礎(chǔ)?；叵雺弘娭聞悠靼ㄍ耆虿糠直粖A在兩個電極之間的壓電材料塊，在兩個電極被饋電時其旨在用于向壓電材料施加電場。這個電場用于控制壓電材料塊的機(jī)械變形。壓電材料塊可以為單層或多層并且延伸超過一個電極。優(yōu)選地選擇pzt作為壓電材料。

致動設(shè)備可包括呈冠狀形式的單個致動器，或在膜的周界上均勻分布的其他若干個獨(dú)立的致動器(例如以光束的形式)。

任選地，致動器可能可以在兩個相反方向上彎曲。

可以將致動設(shè)備布置在膜的內(nèi)面上、膜的外面上，或甚至膜的內(nèi)部。

任選地，致動設(shè)備可在周邊錨定區(qū)域上方部分延伸。

許多其他示例也是可行的，這里不作說明。處于靜止時的光學(xué)設(shè)備尤其可以是會聚的或甚至是平坦的(零光強(qiáng)度)。在致動時，如圖5b所示，該設(shè)備可能變得發(fā)散，而不是會聚。

對于此類光學(xué)設(shè)備，可以在施加于光學(xué)設(shè)備的與膜的中心部分和致動區(qū)域分離的區(qū)域中的結(jié)構(gòu)上的機(jī)械應(yīng)力的作用下，改變處于靜止時的(即，沒有施加電致動電壓時)設(shè)備的光強(qiáng)度。如果將此類光學(xué)設(shè)備集成到已知類型的相機(jī)中，則此類焦距變化現(xiàn)象必然受到限制。正相反，本發(fā)明引起這種現(xiàn)象并從中受益。

此類光學(xué)設(shè)備的工作原理為：通過致動設(shè)備的壓力而對旨在使膜的中心變形并且改變焦距(或光強(qiáng)度)的流體施以影響。焦距的此類變化也可以在不向設(shè)備施加電壓，而是經(jīng)由外部應(yīng)力使該光學(xué)設(shè)備的外部結(jié)構(gòu)變形的情況下發(fā)生，所述外部結(jié)構(gòu)通常包括玻璃基板、粘合劑和硅基板。

本發(fā)明的第一實(shí)施方案不需要特定結(jié)構(gòu)來施加該應(yīng)力，而是包括設(shè)定光學(xué)設(shè)備外包封(玻璃基板、粘合劑，甚至是硅基板)的尺寸，使得其可在外應(yīng)力的作用下變形。根據(jù)這些不同元件的幾何形狀，外包封的至少一個元件的厚度可減小，以使外包封能夠在預(yù)期的機(jī)械應(yīng)力的作用下變形。

圖6a至圖8b所示的示例對應(yīng)于與圖5a至圖5b所示類似的具有可變焦距的設(shè)備，這些示例的光強(qiáng)度在機(jī)械應(yīng)力s的作用下增大。由應(yīng)力引起的流體朝向所述腔的中心的移動由箭頭f表示。

在圖6b的情況下，機(jī)械應(yīng)力s沿大體上垂直于基板302b的表面和膜的錨定區(qū)域301的方向施加在所述基板上。與施加該應(yīng)力之前的設(shè)備(圖6a)相比，流體移置具有減小膜的中心部分301a的曲率，也就是說使光學(xué)設(shè)備有較小的發(fā)散度的效果。

在圖7b的情況下，機(jī)械應(yīng)力s沿大體上垂直于腔303的周壁的方向施加在將基板302a和302b粘結(jié)起來的粘合劑珠302c上。與施加該應(yīng)力之前的設(shè)備(圖7a)相比，流體移置具有減小膜的中心部分301a的曲率，也就是說使光學(xué)設(shè)備有較小的發(fā)散度的效果。

在圖8b的情況下，機(jī)械應(yīng)力s沿大體上垂直于所述基板的表面的方向施加在基板302a上。相對于施加該應(yīng)力之前的設(shè)備(圖8a)，流體移置具有減小膜的中心部分301a的曲率，也就是說使光學(xué)設(shè)備有較小的發(fā)散度的效果。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械應(yīng)力可相對于光學(xué)設(shè)備的平面或?qū)ΨQ軸非對稱地施加于局部?；蛘撸搼?yīng)力可對稱地施加。

在圖6a至圖8b的情況下，機(jī)械應(yīng)力具有將更多的液體推向腔的中心，以提升設(shè)備的初始光強(qiáng)度的效果。然而，可以配置所述機(jī)械應(yīng)力以減少腔中心處的流體的量，從而降低設(shè)備的光強(qiáng)度。

另外，在光學(xué)設(shè)備的構(gòu)成其外包封的不同元件(具體地為兩個基板302a,302b，以及粘合劑珠302c)上結(jié)合的機(jī)械應(yīng)力也是可能的。

在任何情況下，都既不在膜的中心部分301a、也不在致動區(qū)域301b中施加機(jī)械應(yīng)力，以便在聚焦操作之后將光學(xué)設(shè)備的電光學(xué)性能保持在最大程度。

在光學(xué)設(shè)備中提供特定結(jié)構(gòu)，旨在有利于光強(qiáng)度在機(jī)械應(yīng)力的作用下變化或者有利于將應(yīng)力施加到光學(xué)設(shè)備的優(yōu)選區(qū)域，可能是有利的。

因此，如圖9a和圖9b所示，可以局部蝕刻基板302b，以便在所述基板的整個厚度上形成凹槽3020，使機(jī)械應(yīng)力s直接施加到膜的比基板更容易變形的錨定區(qū)域301c上。

圖10a至圖10d以平面圖示出了基板302b中的結(jié)構(gòu)的不同布置將機(jī)械應(yīng)力直接施加到膜的錨定區(qū)域301c。

在圖10a的情況下，所述結(jié)構(gòu)是形成于基板302b中，以便暴露膜的錨定區(qū)域301c的一部分的環(huán)形凹槽3020。該凹槽3020包圍膜的中心部分301a和膜的包括致動設(shè)備304的區(qū)域。

在圖10b的情況下，所述結(jié)構(gòu)是形成于基板302b中，以便暴露膜的錨定區(qū)域301c的一部分的圓形孔3021。

在圖10c的情況下，所述結(jié)構(gòu)由形成于基板302b中，以便暴露膜的錨定區(qū)域301c的一部分的兩個橢圓形孔3021構(gòu)成。這些橢圓形孔例如相對于膜的中心部分301a在直徑上對置，并且取向成使得它們的主軸相互垂直。

在圖10d的情況下，所述結(jié)構(gòu)包括形成于基板302b中，以便暴露膜的錨定區(qū)域301c的一部分的兩個正方形孔3021。這些正方形孔例如相對于膜的中心部分301a在直徑上對置。

為施加機(jī)械應(yīng)力而提供的結(jié)構(gòu)也可實(shí)現(xiàn)光學(xué)設(shè)備相對于光學(xué)塊的機(jī)械對中功能。從這個角度看，圖10a、圖10c和圖10d所示控制這種對中的實(shí)施方案是特別有利的。

還有許多其他可能的結(jié)構(gòu)形式。這些結(jié)構(gòu)可如圖9a至圖9b所示形成于基板302b的整個厚度上，以釋放構(gòu)成光學(xué)設(shè)備的另一個元件(例如，如本示例中所示的膜)，或只形成于基板的部分厚度上(例如以孔或凹槽的形式，其深度小于基板的厚度，實(shí)施方案未示出)。

另一個實(shí)施方案包括在基板302b的表面上生成隆起3022，以有利于在隨后的聚焦功能期間向該區(qū)域施加應(yīng)力(參見圖11)。此類解決方案可防止在光學(xué)塊的水平處集成施加應(yīng)力的附加結(jié)構(gòu)。

下文詳述的所有示例也可適用于基板302a和/或粘合劑珠302c。

在所有情況下，光學(xué)設(shè)備中受到機(jī)械應(yīng)力的一個或多個區(qū)域都必須能夠使流體朝向腔的中心區(qū)域(或反向)移置，因此可對光學(xué)設(shè)備的處于靜止時的光強(qiáng)度產(chǎn)生影響。

在上文所述的示例中，流體存在于光學(xué)設(shè)備的整個表面上。還可以通過將流體限制于膜的中心區(qū)域和致動區(qū)域，來最小化流體的量。在這種情況下，如圖12a至圖12b所示，可以在光學(xué)設(shè)備的中心腔303a和周邊腔303b之間設(shè)置通道303c，該通道由錨定區(qū)域301c與膜接觸，旨在向其施加應(yīng)力而調(diào)節(jié)初始光強(qiáng)度。以這種方式，施加到錨定區(qū)域301c的一部分的機(jī)械應(yīng)力具有經(jīng)由通道303b將容納在周邊腔303b內(nèi)的一些流體推向中心腔303a的效果。

旨在集成到光學(xué)塊中的一個或多個結(jié)構(gòu)可以變化，并且很大程度上取決于用來將固定光學(xué)塊組裝在相機(jī)中的解決方案、設(shè)置在光學(xué)設(shè)備上的任何結(jié)構(gòu)，以及將被選擇用于向光學(xué)設(shè)備施加應(yīng)力的解決方案。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)典技術(shù)將光學(xué)塊組裝在相機(jī)中。

一旦將光學(xué)塊組裝在相機(jī)中，就不再需要使光學(xué)塊移置，這與已知的自動聚焦相機(jī)相反。因此，鏡筒不必再帶螺紋，安裝座不必再帶內(nèi)螺紋。

組裝相機(jī)有兩種主要的方法。

采用所謂“晶片級”組裝的第一種方法時，將光學(xué)塊直接堆疊在圖像傳感器上。圖13a中示出了此類組裝方法的示例，光學(xué)塊在這種情況下包括由間隔件20e隔開的兩個透鏡20a,20b。在這種情況下，圖像傳感器10時常粘附到基板例如玻璃上，并且其互連件100通過被稱作tsv(“硅穿孔”)的已知技術(shù)附接到其背面。在這種情況下，使用間隔件12來將光學(xué)塊20定位為相距圖像傳感器10足夠大的距離，即光學(xué)塊的焦距。

根據(jù)第二種方法，即所謂的傳統(tǒng)方法，可將形成光學(xué)塊的透鏡直接組裝在安裝座中。

在采用如圖13a所示的晶片級組裝技術(shù)的情況下，將具有硅基板302b的光學(xué)設(shè)備朝向圖像傳感器放置，即便不必要，也是有利的。具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30的玻璃基板302a起到保護(hù)相機(jī)部件的作用。膜301更易損壞，其得到保護(hù)而免受外來的侵害。因此，所述設(shè)備中受到機(jī)械應(yīng)力的區(qū)域有利地是硅基板302b。

用于在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30上施加永久機(jī)械應(yīng)力的簡單結(jié)構(gòu)解決方案包括：在光學(xué)塊上(例如在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備所附接的最后一個透鏡的上表面上)提供螺柱211，然后理想地將這些螺柱面向特別提供的結(jié)構(gòu)放置，這些結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為改變具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的處于靜止時的光強(qiáng)度(在圖13a所示的情況下，具體地為布置在基板302b中的凹槽3020，或者在圖13b所示的情況下，具體地為兩個橢圓形孔3021)。因此，在隨后的聚焦步驟期間，在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備上或多或少施加強(qiáng)壓力將改變其處于靜止時的光強(qiáng)度。

所述螺柱可作為整體元件添加，諸如球體或整體件。它們可通過任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)諸如絲網(wǎng)漏印、分配、沖壓、熱成型、模塑等形成于光學(xué)塊的表面上(如圖13a所示)或具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備本身的表面上。所述螺柱可由金屬材料(例如cu、al，pb的合金，sn/cu的合金、ni……)、陶瓷(例如aln、al2o3……)或有機(jī)材料(諸如粘合劑、薄膜、樹脂)制成。

可選擇所使用材料的熱膨脹系數(shù)，使得一旦聚焦完成，所述結(jié)構(gòu)就補(bǔ)償具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備和/或光學(xué)塊處于靜止時的光強(qiáng)度的任何溫度漂移。

如果未在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備上提供特定的附加結(jié)構(gòu)，則布置在光學(xué)塊上的此類螺柱也可能是適宜的。

但是，在圖13a的有利情況下，其中在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30上以及光學(xué)塊30上提供了相應(yīng)的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)3020,211，所述結(jié)構(gòu)除了起到向具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備施加機(jī)械應(yīng)力的作用之外，還可以發(fā)揮在光學(xué)塊上自動對準(zhǔn)具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的作用。因?yàn)閷⒕哂锌勺兘咕嗟墓鈱W(xué)設(shè)備對中可能至關(guān)重要，所以此類方法可能被證實(shí)具有特別重大的意義。

另選的解決方案包括將光學(xué)塊上的結(jié)構(gòu)面向具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的特定幾何特征放置。在圖14a所示的實(shí)施方案中，具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30上不需要特定的結(jié)構(gòu)。使用在硅基板302b中生成的用于釋放膜的中心部分301a和致動設(shè)備304的開口。具有傾斜翼片的隆起冠部212面向該開口的周邊集成在光學(xué)塊20上。冠部212的傾斜翼片與基板302b中的上述開口配合，其角度參與具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30在光學(xué)塊20上的自動對中。在組裝期間避免具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備相對于光學(xué)塊出現(xiàn)任何樞轉(zhuǎn)，并且確保這兩個元件平行對準(zhǔn)，也是有利的。

上文針對晶片級組裝技術(shù)提出的解決方案也可用于在安裝座中傳統(tǒng)組裝光學(xué)塊的情況，如圖15和圖16所示。

根據(jù)這些傳統(tǒng)組裝技術(shù)，安裝座22可發(fā)揮額外的作用，并且具有應(yīng)力結(jié)構(gòu)。在圖16的示例中，具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30借助安裝座22組裝在光學(xué)塊20上，所述安裝座支承螺柱211與環(huán)形凹槽3020配合，以在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30上施加機(jī)械應(yīng)力。在圖15的情況下，具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30直接組裝在本身固定于安裝座22上的光學(xué)塊20上。具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的環(huán)形凹槽3020的應(yīng)力螺柱211布置在光學(xué)塊20上。

若要用相機(jī)清楚地拍攝位于無限遠(yuǎn)處的對象，則有必要將相機(jī)聚焦。

在此操作期間，對放置在無限遠(yuǎn)處或至少離相機(jī)的距離足夠大的對象(最常見的是景象)執(zhí)行圖像采集。在本發(fā)明中，與已知技術(shù)不同的是，光學(xué)塊不發(fā)生移動。而且，應(yīng)力被施加到具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備上。在該操作期間，施加到具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的機(jī)械應(yīng)力是變化的，目的是改變其靜止光強(qiáng)度，并且完成若干次圖像采集。這些圖像的分析結(jié)果(通常是調(diào)制傳遞函數(shù)(mtf))確定了對應(yīng)于無限最大清晰度的機(jī)械應(yīng)力。

存在多種不同的方法將這種應(yīng)力施加至具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，該聚焦功能與具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的組裝操作在相機(jī)中同時執(zhí)行。為了如圖17a所示那樣通過粘附進(jìn)行組裝，可將粘合劑213分配或刷到具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備上，或者光學(xué)塊20上，有利地是提供在結(jié)構(gòu)211的水平面上，從而對具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備施加應(yīng)力。

在接觸光學(xué)塊20上具有可變焦距30的光學(xué)設(shè)備期間，所施加的用以擠壓粘合劑213的力逐漸增加。

同時進(jìn)行圖像分析可以確定對應(yīng)于圖像最大清晰度的最佳應(yīng)力。此時，在松弛該應(yīng)力之前，將粘合劑213聚合，使具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30保持在這種變形狀態(tài)，繼而變成永久性的狀態(tài)。以這種方式，通過調(diào)整具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的處于靜止時的光強(qiáng)度，來執(zhí)行相機(jī)的聚焦，如圖17b所示。

在上述示例中，粘合劑和螺柱可以僅使用一些同樣熱聚合的uv粘合劑形成相同的材料。可以分配或涂上粘合劑以形成螺柱，將其暴露于uv(其將具有固化粘合劑和形成楔形物的作用)，通過調(diào)節(jié)壓力來定位具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備，并且通過使粘合劑熱聚合來修整粘附力。

在聚焦功能期間將這種應(yīng)力施加至具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的另一種解決方案是，將螺紋/內(nèi)螺紋系統(tǒng)保持在光學(xué)塊中。在這種情況下，如圖18a和圖18b所示，該系統(tǒng)不再旨在移動鏡筒，而是在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30上或多或少地施加相當(dāng)大的應(yīng)力。內(nèi)螺紋220形成在安裝座22中。使用帶有與內(nèi)螺紋220互補(bǔ)的螺紋230的輔助罩23。具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30被放置在罩23中。將罩23逐漸擰入安裝座22中，并且借助設(shè)置在光學(xué)塊20上的螺柱211將應(yīng)力逐漸施加到具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備30上。一旦通過分析所采集的圖像而確定了產(chǎn)生最大清晰度的位置，就通過例如粘合或者甚至通過局部融合231來將罩23在安裝座22上保持到位(參見圖17b)。此類聚焦方法的優(yōu)點(diǎn)在于：能夠使用傳統(tǒng)上用于該操作的器材。事實(shí)上，從外觀上看，相機(jī)(罩/安裝座)的結(jié)構(gòu)仍然接近經(jīng)典結(jié)構(gòu)(鏡筒/安裝座)。

基于螺紋/內(nèi)螺紋的這種方法也可以應(yīng)用于晶片級配置。例如，將內(nèi)螺紋形成在旨在將應(yīng)力施加到具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的工件中。該工件被放置在相機(jī)的最后一個鏡頭上或組裝在相機(jī)的最后一個鏡頭上。然后將容納具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的罩組裝在該工件上。通過或多或少地將罩?jǐn)Q入該帶螺紋的工件來確保聚焦。

該解決方案對于“低分辨率”相機(jī)尤其適用。事實(shí)上，相機(jī)的尺寸及其在晶片規(guī)模上的制造不受該聚焦解決方案的影響。因此，與該制造技術(shù)有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)上所用的聚焦裝置的益處一起得到保留。

在迄今為止提出的附圖中，出于簡化的原因，未示出具有可變焦距的設(shè)備的電連接。

以下描述涉及此主題。諸如在本發(fā)明中執(zhí)行的聚焦過程也可以參與具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的電連接。事實(shí)上，為改變具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的處于靜止時的光強(qiáng)度而施加的應(yīng)力，也可以參與執(zhí)行其與圖像傳感器或基板的互連。相反，互連解決方案可以分擔(dān)具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的應(yīng)力。

出于簡化附圖的原因，圖19示出的具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備包括位于該設(shè)備的外周上的連接螺柱305(對于這些連接螺柱而言，還有許多其它可能的位置)。這種螺柱有兩個，并且在圖19的情況下它們定位于粘合劑珠302c之外。也存在其他許多情況的示例。具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備可任選地具有更多的互連螺柱(這些螺柱可以位于技術(shù)性疊堆的任何水平面)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，存在若干種對位于相機(jī)中的具有可變焦距的設(shè)備進(jìn)行電連接的方式。

第一種方法包括，將互連件206插入到光學(xué)塊20中，如圖20a(晶片級組件)和20b(傳統(tǒng)組件)所示。已知解決方案的示例是基于導(dǎo)電粘合劑的解決方案(例如，相機(jī)中制有通孔，并且通孔中填充有導(dǎo)電材料，諸如載有銀的粘合劑或載有銅的油墨)。還可以使用剛性元件，諸如“pogo^tm銷”型金屬彈簧或金屬棒。

所得的互連件將具有可變焦距的設(shè)備連接到圖像傳感器或相機(jī)的基板，所述基板本身連接到外部(例如，移動電話的母板)上。借助這些互連件，可以將電驅(qū)動電壓施加到具有可變焦距的設(shè)備上。

第二種方法包括將互連件從光學(xué)塊中取出，如例如在圖21所示。在這種情況下，提供附加基板207(有利地提供fpc型柔性基板(“柔性印刷電路”)，并將具有可變焦距的設(shè)備附接至該基板(未在圖中示出))。在這種情況下，互連件是在基板207上具有跡線的導(dǎo)電跡線208(對于由聚酯或聚酰亞胺制成的fpc來說，典型地為例如銅)。然后將該基板沿著安裝座22放置，以便使相機(jī)的尺寸最小化，然后通過常規(guī)技術(shù)(連接器適配、局部焊接...)將該基板連接到相機(jī)的基板11。

圖22a和圖22b涉及晶片級組件。復(fù)制相機(jī)光學(xué)塊中制造的兩個電互連件206，以形成具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的兩個應(yīng)力結(jié)構(gòu)211。這兩個額外的結(jié)構(gòu)211不能實(shí)現(xiàn)任何電學(xué)功能，而是僅具有機(jī)械應(yīng)力功能。

根據(jù)此類方法，有必要確保光學(xué)mems在旨在改變mems的初始光強(qiáng)度的整個應(yīng)力范圍上的電連接。

將應(yīng)力結(jié)構(gòu)和電觸點(diǎn)螺栓放置在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的一個或多個拐角處是有利的。事實(shí)上，由于采用了晶片級制造和切割方式，透鏡的幾何形狀經(jīng)常呈圓形，而具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備呈矩形或正方形形狀，這導(dǎo)致拐角處的區(qū)域從光學(xué)視角來看是無效的。因此，這些區(qū)域用于集成這些元件，并且使對具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的尺寸的影響最小化，并且因此使對于相機(jī)的影響最小化(參見圖23)。

將觸點(diǎn)螺柱小心地放置在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備上，可以將應(yīng)力結(jié)構(gòu)的作用引導(dǎo)到電互連件。事實(shí)上，將電觸點(diǎn)螺柱放置在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的對應(yīng)力敏感的區(qū)域中，能夠同時執(zhí)行具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的電互連和機(jī)械應(yīng)力(參見圖24a-圖24c)。

(例如，通過增加其厚度)構(gòu)造具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的電觸點(diǎn)，或添加參與互連的結(jié)構(gòu)例如諸如螺柱凸塊(由導(dǎo)電聚合物或金屬諸如金制成)，螺柱和應(yīng)力結(jié)構(gòu)可以隨后形成僅一個且同一個元件。

通過將所述功能(電連接和機(jī)械應(yīng)力)組合起來，可以優(yōu)化所述結(jié)構(gòu)的數(shù)量，并減小相機(jī)的尺寸。圖25示出了執(zhí)行諸如上述螺紋/內(nèi)螺紋系統(tǒng)的組件的示例。在基板302b中，具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備具有凹槽3020，以用于施加永久機(jī)械應(yīng)力。兩個互連螺柱305布置在該凹槽3020的基部。兩個互連結(jié)構(gòu)206延伸穿過光學(xué)塊，并且與此同時，確保與互連螺柱305的電接觸，并且對具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備施加機(jī)械應(yīng)力。

圖22b和圖25所示的對應(yīng)于晶片級組件技術(shù)的示例，也可以類似地用于傳統(tǒng)組件技術(shù)，如圖26和圖27分別所示?；ミB和/或應(yīng)力結(jié)構(gòu)可任選地穿過安裝座和/或所有透鏡(在非光學(xué)區(qū)域中)。

用于在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備上施加應(yīng)力的螺紋/內(nèi)螺紋系統(tǒng)必須與具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的互連相關(guān)的要求相容。大多數(shù)時候，由于基板或圖像傳感器上的電接觸部位于精確的位置，因此具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的接觸部必定在面向所提供的互連的確定位置。在這種情況下，可能需要防止具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備發(fā)生任何旋轉(zhuǎn)，并且僅施加平移運(yùn)動。圖28a至圖28c示出了此類實(shí)施方案。具有可變焦距30的光學(xué)設(shè)備被接收在工件24的凹口241中，該工件具有與罩23的內(nèi)螺紋230配合的螺紋240。凹口241的形狀與具有可變焦距30的光學(xué)設(shè)備的形狀互補(bǔ)(但不具有旋轉(zhuǎn)對稱性)，因此當(dāng)罩23被旋擰到工件24上時能夠防止具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備發(fā)生任何旋轉(zhuǎn)。具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的互連螺柱305布置在面向膜的錨定區(qū)域的基板302b上。當(dāng)罩23被旋擰到工件24上時，具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備被壓縮，從而對基板302b上的互連螺柱305造成機(jī)械應(yīng)力。

最后，圖29a和圖29b示出了常規(guī)的組裝模式，其中具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的電連接布置在光學(xué)塊的外部。在該實(shí)施例中，在組裝之前，將螺柱凸塊305置于具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備上。此處的這些螺柱凸塊在具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的電連接中起作用，而且在其初始光強(qiáng)度的調(diào)節(jié)中起作用。在該實(shí)施例中，螺柱凸塊位于具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備上，但它們也可位于面向具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備的接觸螺柱的附加基板207上。

當(dāng)然，可以存在多種多樣的實(shí)施方案，本發(fā)明并不限于所示出的具體示例。