專利名稱：圖象拾取裝置的制造方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種能安裝在手機(jī)上或個人電腦上的圖象拾取裝置，以及一種圖象拾取裝置的制造方法。
隨著近年來圖象拾取裝置效率提高和尺寸減小，配備有圖象拾取裝置的手機(jī)和個人電腦不斷推廣。
在這類傳統(tǒng)的圖象拾取裝置中，在例如由玻璃纖維環(huán)氧樹脂制成的基板PC上設(shè)置諸如電容器和電阻器的電器元件以及與一圖象處理IC電路相連的圖象傳感器，并且還設(shè)置一圖象拾取光學(xué)單元，該圖象拾取光學(xué)單元中有一包含透鏡的光學(xué)元件和一支承該光學(xué)元件的鏡座元件。當(dāng)由在基板PC上執(zhí)行自動化生產(chǎn)的機(jī)器人將各個部分結(jié)合在一起時，就制成了這類圖象拾取裝置。
順便提及，由于在上述圖象拾取裝置的生產(chǎn)過程中，圖象拾取光學(xué)單元的安裝與其他部件如圖象傳感器和電器元件的安裝步驟高度相關(guān)，故當(dāng)例如其他部件如基板PC、或圖象傳感器和電器元件的尺寸和形狀改變時，也必須相應(yīng)地改變圖象拾取光學(xué)單元的組裝方法，導(dǎo)致需要重新調(diào)節(jié)用于生產(chǎn)圖象拾取裝置的機(jī)械，并需要安裝新設(shè)備。從而，制造圖象拾取裝置需要耗費(fèi)勞動和費(fèi)用。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供一種制造圖象拾取裝置的方法，該制造方法能夠減小勞動和費(fèi)用。
可以通過下列結(jié)構(gòu)(1)-(6)中任何一個實(shí)現(xiàn)上述目的。
結(jié)構(gòu)(1)一種圖象拾取裝置的制造方法，其中在一基板上提供一拾取物體圖象的圖象拾取光學(xué)單元，其中包括用于將一圖象傳感器和其他電器元件安裝在該基板上的第一步驟，和從一個方向?qū)⒃搱D象拾取光學(xué)單元組裝在該基板上的第二步驟，并且該第一步驟和第二步驟彼此獨(dú)立。
在結(jié)構(gòu)(1)中，由于將圖象傳感器和其他電器元件安裝在基板上的第一步驟與從一個方向?qū)D象拾取光學(xué)單元安裝在基板上的第二步驟彼此獨(dú)立，故即使第一步驟的操作發(fā)生改變或者部分改變時，也能按相同步驟組裝圖象拾取光學(xué)單元，既不用準(zhǔn)備用于組裝的新設(shè)備，也無需重新調(diào)節(jié)。因而，在圖象拾取裝置制造步驟中有可能節(jié)省勞動和費(fèi)用。
更具體地說，可以不受第一步驟的影響?yīng)毩⒌貓?zhí)行第二步驟，因為可以僅從一個方向組裝圖象拾取光學(xué)單元。因此，能在同一生產(chǎn)線(line)上制造圖象拾取裝置，而與基板的類型無關(guān)，這就使在圖象拾取裝置制造步驟中有可能節(jié)省勞動和費(fèi)用。
結(jié)構(gòu)(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)(1)的圖象拾取裝置制造方法，其中該圖象拾取光學(xué)單元配備一外部鏡座元件，一用于將光會聚到圖象傳感器上的光學(xué)元件，和一壓迫該光學(xué)元件的加壓元件，并且第二步驟中具有一外部鏡座元件固定步驟，以沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向?qū)⑼獠跨R座元件固定到基板上，從而使圖象傳感器被遮蓋；一光學(xué)元件接觸步驟，以沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向使該光學(xué)元件與基板或者與圖象傳感器相接觸；以及一加壓元件固定步驟，以沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向?qū)⒓訅涸潭ǖ酵獠跨R座元件上，使得該光學(xué)元件可受到一給定壓力壓迫。
在結(jié)構(gòu)(2)中，自然可以得到與結(jié)構(gòu)(1)相同的效果，特別是，將外部鏡座元件固定在基板上，使得在第二步驟中的外部鏡座元件固定步驟中圖象傳感器可被遮蓋；在光學(xué)元件接觸步驟中沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向使該光學(xué)元件與基板或圖象傳感器接觸，并將加壓元件固定在外部鏡座元件上，使得在加壓元件固定步驟中該光學(xué)元件可以受到沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面方向的給定壓力壓迫。因此，可以沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向進(jìn)行組裝，使操作簡單。另外，由于根據(jù)被固定到外部鏡座元件上的加壓元件沿光軸方向的運(yùn)動調(diào)節(jié)光學(xué)元件，故將該光學(xué)元件設(shè)置在外部鏡座元件上的操作很簡單。因此，有可能高度精確地制造圖象拾取裝置，同時使第一步驟與第二步驟彼此獨(dú)立。
結(jié)構(gòu)(3)根據(jù)結(jié)構(gòu)(2)的圖象拾取裝置制造方法，其中該光學(xué)元件配備一被嵌合部分，其與外部鏡座元件嚙合，并防止作為中心圍繞光軸旋轉(zhuǎn)；該外部鏡座元件配備一嵌合部分，其與該被嵌合部分嚙合，并且該光學(xué)元件接觸步驟具有一使光學(xué)元件的該被嵌合部分沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向配合到該嵌合部分中的步驟。
在結(jié)構(gòu)(3)中，自然可以獲得與結(jié)構(gòu)(2)相同的效果，特別是，可以調(diào)節(jié)光學(xué)元件在圍繞光軸旋轉(zhuǎn)的方向上的運(yùn)動，從而，因為該光學(xué)元件具有被嵌合部分，其與外部鏡座元件嚙合并防止以其為中心圍繞光軸旋轉(zhuǎn)；外部鏡座元件具有一與該被嵌合部分嚙合的嵌合部分，并且在光學(xué)元件接觸步驟中沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向?qū)⒐鈱W(xué)元件的被嵌合部分配合到該嵌合部分中，故可以很容易地制造高精度圖象拾取裝置，無需精密調(diào)節(jié)，如定位圖象傳感器。
結(jié)構(gòu)(4)根據(jù)結(jié)構(gòu)(2)或(3)的圖象拾取裝置制造方法，其中該第一步驟包括一將電器元件安裝到基板上固定該外部鏡座元件的粘合部分與圖象傳感器之間的部位，且更靠近基板的粘合部分的步驟。
在結(jié)構(gòu)(4)中，自然可以獲得與結(jié)構(gòu)(1)或(2)相同的效果，特別是，第二步驟中在將外部鏡座元件安裝在基板上時，有可能使用電器元件作為指示器，因為在第一步驟中電器元件已被安裝在基板上粘合部分與圖象傳感器之間的位置，且更靠近基板的粘合部分。從而，可以精確地安裝外部鏡座元件，無需對其安裝精細(xì)設(shè)置和調(diào)節(jié)，使之有可能在圖象拾取裝置制造步驟中節(jié)省勞動和費(fèi)用。
結(jié)構(gòu)(5)根據(jù)結(jié)構(gòu)(2)-(3)其中任一個的圖象拾取裝置制造方法，其中該外部鏡座元件固定步驟在使該外部鏡座元件與電器元件接觸之后將外部鏡座元件固定到基板上。
在結(jié)構(gòu)(5)中，自然能獲得與結(jié)構(gòu)(2)-(4)相同的效果，并且可以在比較迅速的操作中(in relatively prompt operation)粗略地移動外部鏡座元件，直至它與電器元件接觸，因為在外部鏡座元件固定步驟中，外部鏡座元件在與電器元件接觸之后被固定到基板上，因此有可能對外部鏡座元件進(jìn)行迅速的定位操作。從而，能精確地安裝外部鏡座元件，固定外部鏡座元件的操作無需精細(xì)設(shè)置和調(diào)節(jié)，使之有可能在圖象拾取裝置制造步驟中節(jié)省費(fèi)用和勞動。
結(jié)構(gòu)(6)根據(jù)結(jié)構(gòu)(2)-(5)的圖象拾取裝置制造方法，其中該外部鏡座元件固定步驟中具有涂覆由硬化型化合物樹脂組成的粘合劑的步驟，該樹脂既具有紫外輻射固化性，還具有由與外部鏡座元件的粘合部分和基板上的紫外輻射不同的指定硬化方法硬化的特性；一臨時固定步驟，使用紫外輻射使粘接部分硬化，進(jìn)行臨時固定；以及一正規(guī)固定步驟，在執(zhí)行光學(xué)元件接觸步驟和加壓元件固定步驟之后，用指定硬化方法硬化以進(jìn)行正規(guī)固定。
在結(jié)構(gòu)(6)中，自然能獲得與結(jié)構(gòu)(2)-(5)相同的效果，特別是，在將外部鏡座元件固定到基板上時，有可能將粘合劑硬化到某種程度，進(jìn)行臨時固定，從而進(jìn)行后續(xù)安裝步驟，無需等待粘合劑完全硬化，這是因為在外部鏡座元件固定步驟中執(zhí)行涂覆由硬化型化合物樹脂組成的粘合劑的步驟，該樹脂具有紫外輻射硬化性，還具有由與外部鏡座元件粘合部分和基板上的紫外輻射不同的指定硬化方法硬化的特性；臨時固定步驟，使用紫外輻射使粘接部分硬化，進(jìn)行臨時固定；以及正規(guī)固定步驟，在執(zhí)行光學(xué)元件接觸步驟和加壓元件固定步驟之后，用指定硬化方法進(jìn)行永久硬化。因此有可能縮短圖象拾取裝置的制造周期，從而提高生產(chǎn)率。
另外，在光學(xué)元件接觸步驟和加壓元件固定步驟期間，有可能防止外部鏡座元件的位置偏移，避免在正規(guī)固定步驟中重新調(diào)節(jié)，有可能制造高精度圖象拾取裝置。
附圖的簡要說明

圖1為本發(fā)明所涉及的圖象拾取裝置的剖面圖。
圖2為圖1所示圖象拾取裝置的透視圖。
圖3為光學(xué)元件的透視圖。
圖4為光學(xué)元件底面的視圖。
圖5為圖象傳感器的俯視圖。
圖6為沿圖1中線VI-VI所取的剖面圖。
圖7(a)-7(d)均為說明圖象拾取裝置制造方法的示意圖。
圖8(a)-8(c)均為說明圖象拾取裝置另一種制造方法的示意圖。
圖9(a)為表示包括一由兩個透鏡組成的光學(xué)元件和一與該光學(xué)元件嚙合的透鏡座的圖象拾取裝置的示意性剖面圖的另一個例子，圖9(b)為表示包括一由四個透鏡組成的光學(xué)元件和一與該光學(xué)元件嚙合的透鏡座的圖象拾取裝置的示意性剖面圖的另一個例子。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述下面將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1為本發(fā)明所涉及的圖象拾取裝置的剖面圖。圖2為圖1中所示圖象拾取裝置的透視圖。圖3為光學(xué)元件1的透視圖，圖4為光學(xué)元件1底面的視圖。圖5為圖象傳感器2的俯視圖。圖6為沿圖1中線VI-VI所取的剖面圖。
如圖1和2所示，圖象拾取裝置10包括基板PC，光學(xué)元件1，圖象傳感器2，光闌片3，透鏡座4，遮光板5，濾光片6，加壓元件7，設(shè)置在基板PC上的定位電器元件8和電器元件9。
順便提及，圖象拾取光學(xué)單元20由光學(xué)元件1，光闌片3，透鏡座4，遮光板5，濾光片6和加壓元件7組成。
光學(xué)元件1由透明塑料材料制成，并且如圖3和4所示，且在光學(xué)元件1中一體形成管腳部分1c和由該管腳部分1c支撐的由凸透鏡構(gòu)成的透鏡部分1a。此處管腳部分1c具有四個接觸部分1d，上管腳部分1e形成在光學(xué)元件1上端圓周面上，板狀頂面部分1b封閉頂端，下管腳部分1f形成在接觸部分1d與上管腳部分1e之間，并且在頂面部分1b的中心形成透鏡部分1a。
下管腳部分(被嵌合部分)1f為由弧線和在水平面上連接弧線兩端的弦構(gòu)成的大體D-形形狀，具有相應(yīng)嵌合部分的形狀。
另外，用粘合劑將光闌片3固定在頂面部分1b上部上透鏡部分1a的圓周面上，該光闌片由具有遮光性的材料制成，且孔徑為3a，代表指定凸透鏡部分1a的f-數(shù)的第一光闌。
在光學(xué)元件1外部，設(shè)置有透鏡座4，代表由不透光性材料制成的外部鏡座元件。在透鏡座4上，具有棱柱形下部4a和圓柱形上部4b，如從圖2顯然可以看出。下部4a的底端部為將透鏡座4固定在基板PC上的粘接位置，如圖1所示，將透鏡座4的內(nèi)表面和外表面朝向底面4aa傾斜切割成一給定角度，從而，在內(nèi)部和外部分別形成各具有一斜面的倒棱部分4ab和4ab。當(dāng)使透鏡座4的下部4a與將要固定在其上的基板PC相接觸時，將粘合劑B涂覆在基板PC與底面4aa之間的邊界處，以及倒棱部分4ab和4ab，將它們固定在一起。
另外，當(dāng)將透鏡座4從上部向下壓與其上涂覆有粘合劑B的基板PC相接觸時，透鏡座可固定在基板PC上，同時防止粘接時在粘合劑B與透鏡座4之間產(chǎn)生氣泡，因為由倒棱部分4ab和4ab形成了斜面。由此，透鏡座4可更加牢固地固定在基板PC上。在這種情形中，粘合劑B為涂覆在粘合部分上以后可通過照射紫外輻射或者通過其他方法而硬化的硬化型化合物樹脂。作為其他方法，有加熱，濕氣，硬化劑或硬化促進(jìn)劑。
在下部4a頂面上間隔壁4c的圓形內(nèi)表面上，形成有一與光學(xué)元件1的下管腳部分1f相應(yīng)的D-型槽(嵌合部分)4c1，如圖6所示，并且下管腳部分1f緊密地安裝在該D-型槽4c1中。從而，有可能僅通過使用例如，設(shè)置在自動裝配機(jī)械中的光探測器定位和設(shè)置基板PC與透鏡座4，使間隔壁4c上圓孔部分的中心和下面所述的圖象傳感器2的光電轉(zhuǎn)換部分2a的中心彼此一致，而沿垂直于光軸的方向?qū)⑼哥R部分1a精確設(shè)置到光電轉(zhuǎn)換部分2a。
另一方面，用粘合劑B將遮光板5安裝在透鏡座4上部4b的頂面上。遮光板5在其中心具有用作第二光闌的孔徑5a。用粘合劑B將由具有紅外吸收特性的材料制成的濾光片6，與遮光板5中心處的孔徑5a的底側(cè)相連。
遮光板5和濾光片6構(gòu)成了覆蓋元件11。由于如上所述基板PC、透鏡座4和遮蓋元件11緊密結(jié)合，故該圖象拾取裝置10具有防塵和防潮結(jié)構(gòu)。
在圖1中，由彈性元件如螺旋彈簧構(gòu)成的加壓元件7設(shè)置在光學(xué)元件1與遮光板5之間。當(dāng)將遮光板5安裝在透鏡座4上時，遮光板5壓加壓元件7，加壓元件7發(fā)生彈性形變。在圖1中該加壓元件7以指定壓力向下壓該光學(xué)元件1，將光學(xué)元件1推向(urge to)圖象傳感器2。在這種情形中，當(dāng)從遮光板5向下面的圖象傳感器2施加力時，加壓元件7發(fā)生彈性形變，因此引起緩沖作用，吸收力。從而力沒有直接傳送給圖象傳感器2，防止損壞圖象傳感器2。
在圖5中，圖象傳感器2由CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)型圖象傳感器組成。在基板PC的頂面上，安裝有矩形薄板形圖象傳感器2，使該圖象傳感器的底面與基板PC的頂面接觸。在圖象傳感器2的頂面中心，以二維方式設(shè)置有象素，從而形成代表圖象拾取表面的光電轉(zhuǎn)換部分2a。在光電轉(zhuǎn)換部分2a外部形成處理部分2b，以及設(shè)置在處理部分2b外邊緣附近的多個墊片2c。代表接線端的墊片2c通過導(dǎo)線W與基板PC相連，如圖1所示。導(dǎo)線W與基板PC上的指定電路相連。
另外，光學(xué)元件1的接觸部分1d從管腳部分1c下端突出成為圖4所示的形狀，并構(gòu)成管腳部分1c的一部分。在本實(shí)施例中，接觸部分1d設(shè)置在圖象傳感器2的處理部分2b中墊片2c之內(nèi)，處于接觸部分僅與圖5中所示的虛線部分相接觸的狀態(tài)。另外，接觸部分1d的數(shù)量為4，光學(xué)元件1的重心為接觸部分1d的中心。從而，可以認(rèn)為接觸部分1d具有使光學(xué)元件1單獨(dú)放置在任意平面上時透鏡部分1a的光軸垂直于該平面的位置和形狀。因此，即使在透鏡座4的內(nèi)圓周表面與光學(xué)元件1的外圓周表面之間存在微小間隙時，當(dāng)管腳部分1c與圖象傳感器2的處理部分2b接觸時，透鏡部分1a的光軸與圖象傳感器2的光電轉(zhuǎn)換部分垂直相交，并且可以獲得具有較小失真的圖象。
在這種情形中，在管腳部分1c與處理部分2b接觸時，最好使來自接觸部分1d的負(fù)荷不大于500g(按照表面壓力，不大于1000g/mm2)，因為在超過該負(fù)載(表面壓力)時恐怕會損壞圖象傳感器2。不過，當(dāng)將振動引起的圖象模糊考慮在內(nèi)時，最好使來自接觸部分1d的負(fù)荷不小于5g。通過選擇導(dǎo)線直徑和加壓元件7螺旋彈簧的匝數(shù)，可適當(dāng)?shù)乜刂七@類負(fù)荷。在這種情況下，通過用與接觸部分1d相接觸的表面面積去除光學(xué)元件的接觸部分1d施加在圖象傳感器2上的負(fù)荷，得到表面壓力。
在本實(shí)施例中，在接觸部分1d與圖象傳感器2的處理部分2b相接觸的狀態(tài)下，在光學(xué)元件1上管腳部分1e的底面與透鏡座4下部4a的間隔壁4c之間形成間隙Δ。從而，可以由管腳部分1c的長度精確確定透鏡部分1a與圖象傳感器2光電轉(zhuǎn)換部分2a之間的距離L(即，沿光軸方向定位)。雖然在本實(shí)施例中接觸部分1d的數(shù)量為4，不過也可以是一個，兩個或三個。另外，假如能避免影響墊片2c，接觸部分也可以為沿光學(xué)元件1圓柱形管腳部分1c形成的環(huán)形部件。
另外，由于光學(xué)元件1由塑料材料制成，還可能減小溫度改變時透鏡部分1a折射率變化導(dǎo)致的聚焦位置偏離。即在塑料透鏡中，當(dāng)其溫度升高時，該透鏡的折射率減小，其聚焦位置變得離透鏡更遠(yuǎn)。另一方面，由于溫度升高時管腳部分1c伸長，有減小聚焦位置偏離的作用。順便提及，在體積相同時，本實(shí)施例的光學(xué)元件1比玻璃透鏡輕，緩沖性極好，因為光學(xué)元件1由塑料材料制成，其比重相當(dāng)?shù)?。從而，即使圖象拾取裝置10意外掉落，也可以最大限度地防止圖象傳感器2損壞，這是有利的。
在光學(xué)元件1可在透鏡座4內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)中，接觸部分1d妨礙墊片2c，從而，形成了一種防旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使之有可能在對光學(xué)元件1的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的同時進(jìn)行組裝。
具體來說，防旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由幾乎為D-型、代表安裝在透鏡座內(nèi)的嵌合部分的下管腳部分(被嵌合部分)1f，和作為透鏡座4間隔壁4c中嵌合部分的D-型槽(嵌合部分)4c1組成，如圖6所示。
也就是說，當(dāng)光學(xué)元件1的下部1f插入D-型槽4c1中時，通過使光學(xué)元件1圍繞光軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)該光學(xué)元件，并且確定在水平面中兩個軸上的位置。順便提及，防旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以采用任何機(jī)械結(jié)構(gòu)，不限于幾乎為D-型的下管腳部分1f和D-型槽4c1，只要該機(jī)械結(jié)構(gòu)能控制光學(xué)元件1圍繞其光軸的旋轉(zhuǎn)。
例如以一電容器，一電阻器和一二極管來表示定位電器元件(positioning electric part)8，并且將這些元件設(shè)置成在基板PC上的圖象傳感器2與圖1中的透鏡座4之間，靠近透鏡座4。另外，從PC基板到定位電器元件8頂端部分的高度大于從PC基板到圖象傳感器2頂端部分的高度。在圖5中，將4個定位電器元件8設(shè)置成在透鏡座4的粘接部分(在圖5中用虛線圍成正方形的部分)內(nèi)圍成一正方形。從而，透鏡座4粘接到基板PC上時，定位電器元件8用作確定透鏡座4位置的標(biāo)志。另外，定位電器元件8的頂端高于圖象傳感器2的頂端，防止透鏡座4與圖象傳感器2接觸，損壞導(dǎo)線等。順便提及，在圖5中，圍繞定位電器元件8外部的虛線表示透鏡座4的粘接部分。
順便提及，定位電器元件8僅是圖象拾取裝置10所需的電器元件，不限于例如，一電容器，一電阻器和一二極管。
除了定位電器元件8以外，電器元件9是操作圖象拾取裝置10所必需的元件。
下面將說明本實(shí)施例的操作。
光學(xué)元件1的透鏡部分1a在圖象傳感器2的光電轉(zhuǎn)換部分2a上形成物體的圖像。圖象傳感器2可以將相當(dāng)于所接收光量的電信號轉(zhuǎn)換成圖象信號，通過墊片2c和導(dǎo)線W輸出。
另外，在本實(shí)施例中，通過控制光學(xué)元件1管腳部分1c(包括接觸部分1d)的尺寸精度，即通過控制上述距離L的精度，在組裝步驟中可不必對透鏡部分1a的聚焦位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，這是因為光學(xué)元件1安裝在圖象傳感器2的處理部分2b之上。順便提及，為了使對聚焦位置的調(diào)節(jié)變得不必要，必須將圖象傳感器2光電轉(zhuǎn)換部分2a與光學(xué)元件1透鏡部分1a的象點(diǎn)之間的偏差限制到大約±F×2P(F透鏡部分的f-數(shù)，P圖象傳感器中的像素間距)，以換算成空氣中的長度為單位。
在本實(shí)施例中，可由與圖象傳感器2處理部分2b相接觸的光學(xué)元件1管腳部分1c的接觸部分1d，確定透鏡部分1a和圖象傳感器2的光電轉(zhuǎn)換部分2a在光軸方向的位置。另外，當(dāng)使用圖象傳感器2的光電轉(zhuǎn)換部分2a作為定位基準(zhǔn)，將透鏡座4安裝在基板PC上時，確定透鏡部分1a和圖象傳感器2的光電轉(zhuǎn)換部分2a在垂直于光軸方向的位置，有可能以較低費(fèi)用實(shí)現(xiàn)高精度定位。
具體來說，用粘合劑將透鏡座4以及另外兩個粘合部分粘接到基板PC上，保持圖象拾取裝置10的外部為密封狀態(tài)，使雜質(zhì)不能侵入，因此，能排除雜質(zhì)對圖象傳感器2光電轉(zhuǎn)換部分2a的不良影響。最好上面所用的粘合劑具有吸濕性。由此，有可能防止?jié)駳馇秩雽?dǎo)致的圖象傳感器2表面和墊片2c損蝕。
由于具有沿光軸方向用指定彈力壓光學(xué)元件1上管腳部分1e的臺階部分頂面的加壓元件7，可能通過使用該加壓元件7的彈力，以適當(dāng)壓力(相當(dāng)于從5g到500g負(fù)荷的力)將接觸部分1d壓在圖象傳感器2的處理部分2b上。從而，即使無論光學(xué)元件1和圖象傳感器2沿光軸方向的定位有多容易，在變形如老化引起的元件彎曲發(fā)生改變時，可能用穩(wěn)定的彈力將光學(xué)元件1壓在圖象傳感器2上，從而控制振動發(fā)生時光學(xué)元件1反沖，進(jìn)一步防止發(fā)生振動時在圖象傳感器2中設(shè)置有電路的處理部分2b上產(chǎn)生過大壓力。另外，當(dāng)沿透鏡座4的光軸方向施加較大的力，如沖擊力時，出于保護(hù)圖象傳感器2的觀點(diǎn)，最好這些力不直接傳輸給圖象傳感器2，而傳輸給基板PC。順便提及，使用諸如螺旋彈簧的彈性元件作為加壓元件。另外，也可以使用氨基甲酸乙酯或海綿，不過最好是能長時間表現(xiàn)出穩(wěn)定彈力的樹脂或金屬彈性材料。
由于與透鏡部分1a相比，由遮光板5和濾光片6組成的覆蓋元件11設(shè)置成更靠近物體，故透鏡部分1a并不暴露在外而受到保護(hù)，防止雜質(zhì)附著到透鏡表面。另外，濾光片6由具有紅外吸收特性的物質(zhì)制成，不必單獨(dú)設(shè)置一紅外阻擋濾光片，從而能減少元件數(shù)量，是優(yōu)選的。不令濾光片6具有紅外阻擋性質(zhì)，認(rèn)為用具有紅外吸收性質(zhì)的材料形成光學(xué)元件1本身，或者在透鏡部分1a的表面上涂覆一層具有紅外阻擋性質(zhì)的薄膜。
另外，在組裝步驟中，在將遮光板5從透鏡座4取出的情況下，可以從物體一側(cè)將光學(xué)元件1插入透鏡座4中，然后可將遮光板5安裝在透鏡座4上。由于這種結(jié)構(gòu)，改善了光學(xué)元件1的安裝，能容易地實(shí)現(xiàn)自動組裝。如果在這種情形中在透鏡座4下部4a的任一面上形成一排氣孔，那么即使透鏡座4與光學(xué)元件1之間的間隙很小，也易于進(jìn)行組裝。不過，最好在組裝完成之后用填充物填充該排氣孔，使得可以控制外部雜質(zhì)的侵入，以及圖象傳感器2和墊片2c的表面降質(zhì)。另外，最好該填充物具有遮光性，從而可以阻止漏光。順便提及，可以在透鏡座4粘合到基板PC上之后插入光學(xué)元件1，或者可以首先將光學(xué)元件1安裝在透鏡座4上，然后將光學(xué)元件1與透鏡座4作為一個整體粘接到基板PC上，可以保證處理的自由度。在后一種組裝情形中，透鏡座4的間隔壁4c也起到防止光學(xué)元件1掉出來的作用。
下面，將參照圖7說明如上所述構(gòu)造和操作的圖象拾取裝置10的制造方法，圖7順序說明了圖象拾取裝置10的制造步驟。
作為制造圖象拾取裝置10的第一步驟，在多個基板PC的每一個上安裝定位元件8、電器元件9和圖象傳感器2，且此多個基板PC構(gòu)成由尚未切割成片的多個接續(xù)基板PC組成的集合基板P。
具體說來，作為第一步驟中的初始步驟，將定位電器元件8焊接到圖7(a)-7(d)所示集合基板P中的每個基板PC上，處于透鏡座4安裝范圍之內(nèi)，并且處于圖象傳感器2的設(shè)置范圍之外，如圖5所示，且將其他電器元件9安裝在其指定位置，圖7(a)表示出其結(jié)果。
作為第一步驟中的后續(xù)步驟，將圖象傳感器2設(shè)置在集合基板P的每個基板PC上。具體來說，首先將硅片切成小立方體，然后從該硅片獲得構(gòu)成圖象傳感器2的CMOS型圖象傳感器。隨后在基板PC上指定位置處涂覆例如諸如銀糊的粘合劑。之后，將CMOS型圖象傳感器粘帖在指定位置。爾后使銀糊硬化進(jìn)行粘接。之后，導(dǎo)線W提供將圖象傳感器2的墊片2c與基板PC上指定電路相連的引線接合，產(chǎn)生圖7(b)中所示的狀態(tài)，結(jié)束圖象傳感器2與基板PC之間的連接處理。
此后，作為第二步驟，執(zhí)行將圖象拾取光學(xué)單元20組裝在基板PC上的操作。
具體來說，作為第二步驟中的初始步驟，在基板PC上由圖5中包圍定位電器元件8的虛線所示的與透鏡座4的粘接部分涂覆粘合劑B。
隨后，將透鏡座4設(shè)置在基板PC上，同時通過使透鏡座4的下部4a從上部與基板PC上的定位電器元件8相接觸，確定粘接部位。具體來說，通過使用例如設(shè)置在自動組裝機(jī)械上的光探測器進(jìn)行定位，使間隔壁4c圓孔部分的中心與圖象傳感器2光電轉(zhuǎn)換部分2a的中心一致(圖7(c))。然后，將紫外輻射施加到基板PC與透鏡座4之間的粘接部位上。由于紫外輻射的照射，粘合劑B輕微硬化，暫時將透鏡座4固定(臨時固定步驟)?？筛鶕?jù)所用粘合劑的類型和使用量，以及所需硬化程度，適當(dāng)?shù)卮_定所施加的紫外輻射強(qiáng)度和照射時間。
然后，作為第二步驟的后續(xù)步驟，通過將光學(xué)元件1的下部1f，從透鏡座4上部插入透鏡座4間隔壁4c的嵌合部分處所形成的D-型槽4c1中，確定在光學(xué)元件1水平方向的兩個軸的位置，結(jié)果表示在圖7(d)中。
之后，使接觸部分1d與基板PC上的圖象傳感器2相接觸。然后，在將加壓元件7設(shè)置在光學(xué)元件1上部之后，使遮光板5與透鏡座4的上部4b嚙合，并用粘合劑B將遮光板5與透鏡座4臨時固定在一起。
另外，將濾光片6安裝在遮光板5的孔徑部分5a上，并用粘合劑B固定。在已經(jīng)安裝了圖象拾取裝置10的這些組成元件之后，用加熱裝置，如電暖器對透鏡座4與基板PC之間的粘接部位，以及其它粘接部位進(jìn)行加熱。通過這種加熱粘合劑B充分硬化，以實(shí)現(xiàn)正規(guī)固定(正規(guī)固定步驟)。在加熱之后，實(shí)現(xiàn)粘合劑B的硬化，從而，結(jié)束圖象拾取光學(xué)單元20的組裝工作。
由于在如上所述的本實(shí)施例中，構(gòu)成圖象拾取裝置10，使得很容易沿光軸方向?qū)D象拾取光學(xué)單元20的透鏡座4進(jìn)行定位，以及對光學(xué)元件1進(jìn)行定位，有可能獨(dú)立地進(jìn)行安裝圖象傳感器2與電器元件9的步驟(第一步驟)和組裝圖象拾取光學(xué)單元20的步驟(第二步驟)。從而，不必根據(jù)各個部件的改變和第一步驟中安裝步驟的改變，而改變第二步驟，從而，有可能節(jié)省制造步驟改變所產(chǎn)生的工時，并節(jié)省例如用于設(shè)備和裝置調(diào)節(jié)以及安裝新設(shè)備的費(fèi)用。
另外，在第二步驟中，從上部插入圖象拾取光學(xué)單元20的所有構(gòu)成元件，從而可以在不受第一步驟的影響下僅僅獨(dú)立執(zhí)行第二步驟。因此，即使基板PC的類型改變，也可以在同一條生產(chǎn)線上制造圖象拾取光學(xué)單元20，故能節(jié)省制造費(fèi)用和工時。
另外，在本實(shí)施例將透鏡座4固定在基板PC上的方法中，可以通過使透鏡座4與在基板PC上設(shè)置成圍繞一正方形透鏡座4粘接部分的定位電器元件8相接觸，設(shè)置透鏡座4。從而，可能簡單并精確地制造圖象拾取裝置，無需用于定位的高精度機(jī)械，或者在基板PC上設(shè)置一定位標(biāo)記所用的工時和費(fèi)用。還可能快速設(shè)置透鏡座4，因為在瞬時操作步驟中能粗略地移動透鏡座4，直至它與定位電器元件8接觸。
而且，通過在基板PC與透鏡座4之間的粘接部分中執(zhí)行臨時固定步驟和正規(guī)固定步驟，并且通過在臨時固定步驟與正規(guī)固定步驟之間的時間周期內(nèi)執(zhí)行光學(xué)元件1與遮光板5的安裝步驟，易于進(jìn)行組裝，且與正規(guī)固定步驟相比縮短了固定時間，因為不必?fù)?dān)心在安裝進(jìn)程中透鏡座4偏離基板PC。還可能在正規(guī)固定的同時進(jìn)行粘接步驟，使組裝步驟的時間減少。
另外，由于從PC基板到定位電器元件8頂端部分的高度大于從PC基板到圖象傳感器2頂端部分的高度，故有可能通過防止在將透鏡座4固定到基板PC上時透鏡座4的下端4a接觸圖象傳感器2和導(dǎo)線W的相應(yīng)部分而損壞它們的條件下進(jìn)行制造。
定位電器元件8是一個已經(jīng)設(shè)置在基板PC上的元件。從而有可能有效地利用傳統(tǒng)元件，不提供專門用于定位透鏡座4的元件。另外，當(dāng)例如將定位電器元件8設(shè)置在透鏡座4與圖象傳感器2之間存在的間隙上時，可以將基板PC本身制得較小，故有可能減小圖象拾取裝置10的尺寸，降低制造費(fèi)用。
雖然上面已經(jīng)參照實(shí)施例說明了本發(fā)明，不過認(rèn)為本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，當(dāng)然可以改變或改進(jìn)本發(fā)明。例如，雖然對其中9個基板PC形成在一個集合基板P上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但構(gòu)成圖象拾取光學(xué)單元20的基板PC和電器元件9不限于圖8(a)-8(c)所示的上述結(jié)構(gòu)。即，在圖8(a)中，9個基板PC構(gòu)成一個集合基板P，作為本實(shí)施例中所說明的一個制造單位。同樣，根據(jù)本發(fā)明所涉及的圖象拾取裝置10的制造方法，對于圖象拾取光學(xué)單元20，在一個集合基板P中形成四個基板PC或兩個基板PC，如圖8(b)或圖8(c)所示，即使在設(shè)置有不同于圖8(a)電器元件的電器元件9b和9c的基板PC上也能進(jìn)行組裝。
另外，雖然使光學(xué)元件1的接觸部分1d與圖象傳感器2的頂面相接觸，不過也可以與基板PC相接觸，或者同時與圖象傳感器2和基板PC相接觸。
此外，雖然在本實(shí)施例中在圖象拾取光學(xué)單元20各個元件從上部沿一個方向插入的條件下進(jìn)行了說明，不過這些元件也可以從例如下部插入，只要從下部插入的方向是垂直于圖象傳感器2光電轉(zhuǎn)換部分2a的方向。
另外，在本實(shí)施例中，圖象傳感器2為裸芯片結(jié)構(gòu)。不過，還可以考慮通過在圖象傳感器的頂面或底面上施加一保護(hù)元件，如玻璃或薄膜，可以使圖象傳感器2為耐用結(jié)構(gòu)。另外，基板PC還可以為撓性基板，不限于硬基板。
雖然在本實(shí)施例中在使用CMOS型圖象傳感器作為圖象傳感器2的結(jié)構(gòu)下進(jìn)行了說明，不過也可以使用CCD(電荷耦合器件)型圖象傳感器。
認(rèn)為本發(fā)明的圖象拾取裝置能安裝在多種物體中，如手機(jī)，個人電腦，PDA，AV裝置，電視機(jī)和家用電器。
圖9(a)描繪出另一個例子，表示圖象拾取裝置210的示意性剖面圖，該圖象拾取裝置由其透鏡部分201a具有兩個透鏡的光學(xué)元件201和與該光學(xué)元件201嚙合的透鏡座204組成。同樣，圖9(b)描繪出又一個例子，表示圖象拾取裝置310的示意性剖面圖，該圖象拾取裝置由其透鏡部分301a具有四個透鏡的光學(xué)元件301和與該光學(xué)元件301嚙合的透鏡座304組成。
因此，當(dāng)在圖9(a)和9(b)每一個中將玻璃模制透鏡用作最接近于物體的第一透鏡時，如果玻璃具有其高玻變點(diǎn)(Tg)，通常必須使模壓步驟中進(jìn)行壓制工作的溫度較高，使得用于模制的金屬模具易于磨損和損壞。結(jié)果，增加了用于模制的金屬模具的更換次數(shù)和維護(hù)次數(shù)，導(dǎo)致費(fèi)用增加。從而當(dāng)使用玻璃模制透鏡時，最好使用玻變點(diǎn)為400℃或更低的玻璃材料。
從散射和折射率觀點(diǎn)看，在用于光刻的光學(xué)系統(tǒng)中最好使用玻璃透鏡，不過在用于光刻的光學(xué)系統(tǒng)中必須通過采用非球面透鏡來減小透鏡數(shù)量，因為白光是先決條件。在這種情形中，自然可通過借助模壓的壓模轉(zhuǎn)印表面形狀，制造非球面透鏡，因為不可能通過透鏡研磨和拋光方法制造非球面透鏡。
在這種情形中，當(dāng)然將玻璃材料加熱到易于模壓，并且在這種情形中如果溫度較高(換句話說，熔點(diǎn)較高，玻變點(diǎn)較高)，則用于模壓的模具迅速熱磨損(不能耐受大量沖擊)另外，在制造模具時，必須選擇耐高溫的材料作為模具，導(dǎo)致可選擇的材料性減小。
此外，在模壓工作的情形中，將玻璃材料加熱到高溫，然后進(jìn)行沖壓，之后需要冷卻，這使周期較長。
如果使用具有低熔點(diǎn)的玻璃材料，與上述情形相反，解決了上述問題。即，擴(kuò)展了模具材料的選擇范圍，延長了模具壽命，并能縮短實(shí)際工作中的周期。
在結(jié)構(gòu)(1)中，由于將圖象傳感器和其他電器元件安裝在基板上的第一步驟與從一個方向?qū)D象拾取光學(xué)單元安裝在基板上的第二步驟彼此獨(dú)立，故即使第一步驟的操作發(fā)生改變或者部分改變時，也能用相同步驟安裝圖象拾取光學(xué)單元，既不用準(zhǔn)備用于組裝的新設(shè)備，也無需重新調(diào)節(jié)。從而，在圖象拾取裝置制造步驟中有可能節(jié)省勞動和費(fèi)用。
更具體來說，可以不受第一步驟的影響，單獨(dú)執(zhí)行第二步驟，因為可以僅從一個方向安裝圖象拾取光學(xué)單元。因此，能以同樣的方法制造圖象拾取裝置，與基板的類型無關(guān)，使之在圖象拾取裝置制造步驟中有可能節(jié)省勞動和費(fèi)用。
在結(jié)構(gòu)(2)中，自然可以得到與結(jié)構(gòu)(1)相同的效果，特別是，將外部鏡座元件固定在基板上，使得在第二步驟中外部鏡座元件固定步驟中可以遮蓋圖象傳感器，在光學(xué)元件接觸步驟中沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向使光學(xué)元件與基板或圖象傳感器接觸，并將加壓元件固定在外部鏡座元件上，使得在加壓元件固定步驟中光學(xué)元件可以受到沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面方向的給定壓力壓迫。因此，可以沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向進(jìn)行組裝，使操作簡單。另外，由于根據(jù)被固定到外部鏡座元件上的加壓元件沿光軸方向的運(yùn)動調(diào)節(jié)光學(xué)元件，故將該光學(xué)元件設(shè)置在外部鏡座元件上的操作很簡單。因此，有可能高度精確地制造圖象拾取裝置，同時使第一步驟與第二步驟彼此獨(dú)立。
在結(jié)構(gòu)(3)中，自然可以獲得與結(jié)構(gòu)(2)相同的效果，特別是，可以調(diào)節(jié)光學(xué)元件在圍繞光軸旋轉(zhuǎn)的方向的運(yùn)動，從而，因為該光學(xué)元件具有被嵌合部分，以與外部鏡座元件嚙合并防止以其為中心圍繞光軸旋轉(zhuǎn)；外部鏡座元件具有一與該被嵌合部分嚙合的嵌合部分，并且在光學(xué)元件接觸步驟中沿垂直于圖象傳感器圖象拾取表面的方向?qū)⒐鈱W(xué)元件的被嵌合部分安裝到嵌合部分中，故可以很容易地制造高精度圖象拾取裝置，無需精密調(diào)節(jié)，如定位圖象傳感器。
在結(jié)構(gòu)(4)中，自然可以獲得與結(jié)構(gòu)(1)或(2)相同的效果，特別是，第二步驟中在將外部鏡座元件安裝在基板上時，有可能使用電器元件作為指示器，因為在第一步驟中電器元件已被安裝在基板粘合部分與圖象傳感器之間的位置，且更靠近基板的粘合部分。從而，可以精確地安裝外部鏡座元件，無需精細(xì)設(shè)置和調(diào)節(jié)，使之有可能在圖象拾取裝置制造步驟中節(jié)省勞動和費(fèi)用。
在結(jié)構(gòu)(5)中，自然能獲得與結(jié)構(gòu)(2)-(4)相同的效果，并且可以在瞬時操作步驟中粗略地移動外部鏡座元件，直至它與電器元件接觸，因為在外部鏡座元件固定步驟中外部鏡座元件在與電器元件接觸之后被固定到基板上，因此有可能對外部鏡座元件進(jìn)行瞬時定位操作。從而，能精確地安裝外部鏡座元件，固定外部鏡座元件的操作無需精細(xì)設(shè)置和調(diào)節(jié)，使之有可能在圖象拾取裝置制造步驟中節(jié)省費(fèi)用和勞動。
在結(jié)構(gòu)(6)中，自然能獲得與結(jié)構(gòu)(2)-(5)相同的效果，特別是，在將外部鏡座元件固定到基板上時，有可能將粘合劑硬化到某種程度，進(jìn)行臨時固定，從而進(jìn)行后續(xù)安裝步驟，無需等待粘合劑完全硬化，這是因為在外部鏡座元件固定步驟中執(zhí)行涂覆由硬化型化合物樹脂組成的粘合劑的步驟，該樹脂具有紫外輻射硬化性，還具有由與外部鏡座元件粘合部分和基板上的紫外輻射不同的指定硬化方法硬化的特性；臨時固定步驟，使用紫外輻射使粘接部分硬化，進(jìn)行臨時固定；以及正規(guī)固定步驟，在執(zhí)行光學(xué)元件接觸步驟和加壓元件固定步驟之后，用指定硬化方法進(jìn)行永久硬化。因此有可能縮短圖象拾取裝置的制造周期，從而提高生產(chǎn)率。
另外，在光學(xué)元件接觸步驟和加壓元件固定步驟期間，有可能防止外部鏡座元件的位置偏移，避免在正規(guī)固定步驟中重新調(diào)節(jié)，故有可能制造高精度圖象拾取裝置。
權(quán)利要求
1.一種圖象拾取裝置的制造方法，其中在一基板上提供一拾取物體圖象的圖象拾取光學(xué)單元，該制造方法包括步驟(a)將一圖象傳感器和其他電器元件安裝在該基板上；和(b)之后，從一個方向?qū)⒃搱D象拾取光學(xué)單元組裝在該基板上。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該圖象拾取光學(xué)單元配備一外部鏡座元件，一用于將光會聚在該圖象傳感器上的光學(xué)元件，以及一壓迫該光學(xué)元件的加壓元件，并且其中該組裝步驟包括沿垂直于該圖象傳感器圖象拾取表面的方向?qū)⒃撏獠跨R座元件固定在(sticking)該基板上，以便遮蓋該圖象傳感器；使該光學(xué)元件沿垂直于該圖象傳感器圖象拾取表面的方向與該基板或圖象傳感器相接觸；以及沿垂直于該圖象傳感器圖象拾取表面的方向?qū)⒃摷訅涸潭ㄔ谠撏獠跨R座元件上，以便用一給定壓力壓迫該光學(xué)元件。
3.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中該光學(xué)元件具有一被嵌合部分，其與該外部鏡座元件嚙合，并防止以光軸為中心圍繞該光學(xué)元件的光軸旋轉(zhuǎn)；該外部鏡座元件具有一嵌合部分，其與該被嵌合部分嚙合，并且其中使光學(xué)元件接觸的步驟包括將該光學(xué)元件的被嵌合部分沿垂直于該圖象傳感器圖象拾取表面的方向配合到該嵌合部分中。
4.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中該安裝步驟包括將該電器元件固定在該基板上固定(stick)有外部鏡座元件的粘合部分與圖象傳感器之間的部位，且更靠近該基板的該粘合部分。
5.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中該固定外部鏡座元件的步驟是在使該外部鏡座元件與該電器元件接觸之后進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中該固定外部鏡座元件的步驟包括涂覆由硬化型化合物樹脂組成的粘合劑，該樹脂既具有紫外輻射固化性，又具有由與外部鏡座元件的粘合部分和基板上的紫外輻射不同的指定硬化方法硬化的特性；通過利用紫外輻射使粘合劑硬化將該粘合部分臨時固定；以及在執(zhí)行使光學(xué)元件接觸步驟和將加壓元件固定步驟之后，通過以指定的硬化方法使粘合劑硬化將該粘合部分正式固定。
7.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述一個方向是該圖象拾取光學(xué)單元軸線的方向。
全文摘要
一種圖象拾取裝置的制造方法，其中在一基板上提供一拾取物體圖象的圖象拾取光學(xué)單元，其中包括將一圖象傳感器和其他電器元件安裝在該基板上的第一步驟，和從一個方向?qū)⒃搱D象拾取光學(xué)單元組裝在該基板上的第二步驟，并且該第一步驟與第二步驟彼此獨(dú)立。
文檔編號H01L31/0232GK1449055SQ03107698
公開日2003年10月15日 申請日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月2日
發(fā)明者丹生和男, 水上雅文, 猿谷信弘, 新勇一 申請人:柯尼卡株式會社