專利名稱：組裝照相機(jī)模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組裝照相機(jī)模塊的方法，特別是組裝用于移動(dòng)電話的照相機(jī)模塊或者其它任何較小的照相機(jī)模塊的方法。在這種照相機(jī)模塊中，照相機(jī)元件的尺寸在毫米范圍內(nèi)，而容許公差在微米范圍內(nèi)。因此將照相機(jī)元件彼此相對(duì)精確地定位是非常重要的。
該照相機(jī)模塊包括基底、透鏡和安裝在基底上的圖像傳感器芯片。該圖像傳感器芯片的光敏表面接收通過透鏡的光線。將透鏡在x、y和z方向上非常精確地相對(duì)光敏表面對(duì)準(zhǔn)是十分重要的，其中z方向定義為垂直于光敏表面的方向，其中將x、y方向定義為相互垂直的方向，x和y方向都平行于光敏表面延伸。關(guān)于在z方向上的對(duì)準(zhǔn)，該圖像傳感器芯片的光敏表面位于透鏡焦點(diǎn)處是十分重要的，以便獲得清晰的圖像。
實(shí)際上，照相機(jī)模塊的光學(xué)性能似乎不佳。在許多情況下，這是由于該圖像傳感器芯片的光敏表面未精確定位在焦點(diǎn)處所造成的。因此，本發(fā)明尤其涉及一種組裝方法，以便實(shí)現(xiàn)z方向上的對(duì)準(zhǔn)。
在照相機(jī)模塊中，該透鏡是透鏡組件的一部分，其由安裝在基底上的載體來支撐。根據(jù)目前的技術(shù)狀態(tài)，在組裝照相機(jī)模塊的過程中，首先在基底上提供圖像傳感器芯片。在提供與圖像傳感器芯片的電連接步驟之后，將載體安裝到基底上，在基底上定位透鏡組件并將其安裝到載體上。利用圖像傳感器芯片來實(shí)施透鏡組件的定位，其中該透鏡組件向基底移動(dòng)，并且其中以離散的時(shí)間間隔檢查該圖像傳感器芯片生成的圖像的清晰度。一旦透鏡組件看上去具有正確位置，就將該透鏡組件安裝到載體上。
實(shí)際上，檢查圖像傳感器芯片生成的圖像的清晰度是由操作人員通過視覺觀察實(shí)施的，其中操作人員觀察屏幕上的圖像并確定圖像具有最佳質(zhì)量的位置。因此，該檢查過程需要由特殊訓(xùn)練的人員來實(shí)施，這就使得定位過程較為昂貴。然而，可以理解，由于人的判斷誤差，在一定比例的制造出的照相機(jī)模塊中，該圖像傳感器芯片的光敏表面沒有準(zhǔn)確地位于透鏡的焦點(diǎn)處或者沒有在焦點(diǎn)的容許范圍內(nèi)。因此，許多當(dāng)前的照相機(jī)模塊的圖像質(zhì)量差，并且一些照相機(jī)模塊甚至可能要被淘汰。在目前的技術(shù)狀態(tài)下，僅在組裝后才能確定淘汰，這就意味著損失了較為昂貴的圖像傳感器芯片。
本發(fā)明的目的是提供一種在照相機(jī)模塊中定位透鏡組件的方法，其更為準(zhǔn)確并且因此獲得了更高產(chǎn)量的高質(zhì)量照相機(jī)模塊。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，利用組裝照相機(jī)模塊的方法實(shí)現(xiàn)的這個(gè)目的，該模塊包括基底、透鏡和具有光敏表面的圖像傳感器芯片，其中在裝配狀態(tài)下，該透鏡的光軸在z方向上延伸，并且該圖像傳感器芯片的光敏表面在垂直于z方向的預(yù)定傳感器表面位置處延伸，該方法包括以下步驟a)將測(cè)量設(shè)備的檢測(cè)器與透鏡光軸相對(duì)準(zhǔn)；b)在z方向上移動(dòng)該透鏡；c)根據(jù)來自測(cè)量設(shè)備的測(cè)量信號(hào)確定透鏡的最佳z位置，其中在測(cè)量位置實(shí)施測(cè)量；d)使該透鏡達(dá)到最佳z位置，優(yōu)選相對(duì)于基底固定該透鏡；e)去除測(cè)量設(shè)備；并且f)放置圖像傳感器芯片。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，應(yīng)用了測(cè)量設(shè)備，以便確定透鏡的最佳z位置。當(dāng)透鏡軸向移動(dòng)時(shí)，測(cè)量設(shè)備生成測(cè)量信號(hào)，根據(jù)該信號(hào)確定最佳z位置。在已經(jīng)使透鏡達(dá)到這個(gè)最佳z位置之后，去除測(cè)量設(shè)備并且將圖像傳感器芯片安裝到基底上。
根據(jù)本發(fā)明，以一種精確的方式來確定透鏡組件關(guān)于基底的位置，其中根據(jù)物鏡的測(cè)量來實(shí)施該確定處理。這與現(xiàn)有技術(shù)相比是有利的，在現(xiàn)有技術(shù)中僅僅根據(jù)人的判斷來實(shí)施該確定處理。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一有利特征是在確定透鏡的最佳z位置的處理過程中無(wú)需圖像傳感器芯片。如果測(cè)量表明基底與透鏡組件的組合完全不符合技術(shù)要求，并且不可能適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉撏哥R組件了，則可以在將該較昂貴的圖像傳感器芯片安裝到該基底上之前將基底和透鏡組件處理掉。
現(xiàn)在，將參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，并且其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)模塊的剖視圖；圖2是如圖1所示的照相機(jī)模塊處于裝配狀態(tài)下的部分截面剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的基底、透鏡組件、定位模具和檢測(cè)器的部分截面?zhèn)纫晥D；圖4是表示所測(cè)光強(qiáng)度與透鏡z位置之間關(guān)系的圖解圖；圖5是定位裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖1和2示出了根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)模塊的照相機(jī)元件，其中圖2示出了處于裝配狀態(tài)下的照相機(jī)元件。該照相機(jī)模塊包括基底10、透鏡組件30、圖像傳感器芯片40、紅外濾光器50和外殼60。紅外濾光器50不是該照相機(jī)模塊的必要元件，因此可以將其去掉。
在下文中，術(shù)語(yǔ)“上”和“下”以及派生的術(shù)語(yǔ)涉及如圖1和2所示的照相機(jī)元件10、30、40、50、60的方位?？梢岳斫?，這種限定是主觀強(qiáng)加的，這是因?yàn)檎障鄼C(jī)元件10、30、40、50、60可以具有與圖1和2所示的完全不同的方位。因此，不應(yīng)當(dāng)將這種限定視作對(duì)本基底10具有上表面11、下表面12和通孔13。在所示實(shí)例中，上表面11和下表面12基本上相互平行延伸。將下表面12設(shè)計(jì)為用于附著圖像傳感器芯片40，該芯片對(duì)準(zhǔn)孔13并且具有面對(duì)基底10的光敏表面41。在下文中，在裝配狀態(tài)下光敏表面41在基底10上的位置稱作傳感器表面位置。在所示的實(shí)例中，該傳感器表面位置和下表面12在相同平面內(nèi)延伸。
在該照相機(jī)模塊的裝配狀態(tài)下，孔13具有使光線傳播到該圖像傳感器芯片40的光敏表面41上的功能。為此，孔13的尺寸至少對(duì)應(yīng)于光敏表面41的尺寸。在圖2所示的實(shí)例中，孔13的尺寸略微大于光敏表面41的尺寸。
基底10包括用于容納透鏡組件30的圓柱形容納套管14，該套管與孔13對(duì)準(zhǔn)并且垂直于下表面12延伸。因此，該容納套管14的中心軸在z方向上延伸。根據(jù)本發(fā)明的重要方面，該容納套管14可以形成為基底10的組成部件。該容納套管14包括多個(gè)伸長(zhǎng)的肋15，優(yōu)選是三個(gè)，這些肋沿著該容納套管14的內(nèi)表面16均勻分布。該肋15在z方向上從容納套管14的下部延伸到上部。
在基底10的上表面11上提供了環(huán)形容納凹槽17，該凹槽圍繞容納套管14的外邊緣延伸并且用于容納外殼60的下部。在所示實(shí)例中，該容納凹槽17包括四個(gè)凸起18，這些凸起沿著容納凹槽17的外圓周19均勻分布。
該基底10優(yōu)選由充填玻璃的塑料材料制成，但也可以包括任意適合的材料。
基底10的部分表面覆蓋了電線20。在該照相機(jī)模塊的裝配狀態(tài)下，電線20例如通過彈拋片焊接處理連接于圖像傳感器芯片40的觸點(diǎn)42。
在該照相機(jī)模塊的裝配狀態(tài)下，例如通過焊接處理將圖像傳感器芯片40安裝到基底10的下表面12上。定位該圖像傳感器芯片40，使得光敏表面41與基底10上的孔13對(duì)準(zhǔn)，因此光線可以到達(dá)光敏表面41?？梢酝ㄟ^例如下表面12上的腔和/或下表面12上的凸起，或者根據(jù)觸點(diǎn)42與電線20的連接來確定該圖像傳感器芯片40關(guān)于基底10在x、y方向上的正確對(duì)準(zhǔn)，其中觸點(diǎn)42可以具有凸起。
透鏡組件30是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，并且包含多個(gè)元件，即具有凸部的透鏡元件31以及圍繞透鏡元件31的透鏡夾持器32。下文中該凸部將稱作凸透鏡33。在圖3中，附圖標(biāo)記34示意性地示出并表示該凸透鏡33的焦點(diǎn)。
透鏡元件31由透明材料制成，例如透明塑料。在所示實(shí)施例中，透鏡夾持器32的上部35的外徑大于透鏡夾持器32的下部36的外徑。而且，在上側(cè)，透鏡組件30具有用于容納可選紅外濾光器50的凹部37。
在所示實(shí)例中，透鏡組件31和透鏡夾持器32形成了一個(gè)不可分的整體，但根據(jù)本發(fā)明這不是必要的。
外殼60形如空心圓柱，其中該外殼60的內(nèi)部尺寸是這樣的，即該外殼60可以包圍透鏡組件30和基底10的容納套管14，以便提供保護(hù)來抵抗雜散光。在該照相機(jī)模塊的裝配狀態(tài)下，外殼60的下側(cè)位于基底10上的容納凹槽17中。外殼60可以通過膠合安裝到基底10上，其中該容納凹槽17的凸起18可以容納膠滴。在上側(cè)，外殼60包含用于使光線傳播到紅外濾光器50和透鏡組件30上的孔61。
根據(jù)本發(fā)明的重要方面，通過壓入配合將透鏡組件30安裝到基底10的容納套管14中。因此，透鏡夾持器32的下部36的外徑略微大于由容納套管14中肋15的內(nèi)表面確定的虛圓直徑。為了保證透鏡組件30關(guān)于容納套管14的位置，可以采用密封材料制成的環(huán)或者模子(環(huán)氧的)。
在裝配的照相機(jī)模塊中，光線可以通過外殼60上側(cè)的孔61、通過紅外濾光器50(如果存在)并且通過透鏡元件31。在該過程中，凸透鏡33以某種方式偏轉(zhuǎn)光線，使得光線在圖像傳感器芯片40的光敏表面41的方向上會(huì)聚。光線通過基底10上的孔13到達(dá)光敏表面41。當(dāng)圖像傳感器芯片40的光敏表面41受到光線照射時(shí)，該圖像傳感器芯片40生成表示接收到光線的電信號(hào)。根據(jù)這個(gè)信號(hào)，可以將圖像顯示到屏幕上。
為了獲得清晰的圖像，使凸透鏡33和圖像傳感器芯片40的光敏表面41相對(duì)于彼此精確定位是重要的。凸透鏡33和圖像傳感器芯片40的定位具有以下各個(gè)方面-在平面中對(duì)準(zhǔn)，該平面平行于圖像傳感器芯片40的光敏表面41。光敏表面41的中心與凸透鏡33的中心應(yīng)位于相同的軸上。
-圖像傳感器芯片40的光敏表面41與凸透鏡33之間的距離。這個(gè)距離對(duì)于最佳聚焦是重要的，其中該光敏表面41應(yīng)位于凸透鏡33的焦點(diǎn)34處。
-圖像傳感器芯片40的光敏表面41與凸透鏡33的光軸之間的夾角。該光敏表面41應(yīng)垂直于凸透鏡33的光軸延伸。
在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)模塊中，在平行于圖像傳感器芯片40的光敏表面41的平面中的對(duì)準(zhǔn)優(yōu)于常規(guī)的照相機(jī)模塊。原因在于在根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)模塊中，由于圖像傳感器芯片40和凸透鏡33都直接連接于基底10，所以在圖像傳感器芯片40與凸透鏡33之間僅有一個(gè)元件。將透鏡組件30安裝到基底10的容納套管14中并且支撐外殼60。根據(jù)本發(fā)明的配置不同于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的配置，在現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器芯片40與凸透鏡33之間存在至少兩個(gè)物體。在常規(guī)照相機(jī)模塊中，透鏡組件30由獨(dú)立載體所支撐，該載體又由基底10所支撐。在組裝照相機(jī)模塊的過程中，每個(gè)元件的定位同時(shí)也帶來了其自身的安裝和對(duì)準(zhǔn)的問題。因此，中間元件的個(gè)數(shù)越少精度越高是事實(shí)。
對(duì)于如以上段落中提及的原因，當(dāng)通過根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)元件10、30、40、50、60組裝照相機(jī)模塊時(shí)，該照相機(jī)模塊的精度高于常規(guī)照相機(jī)模塊的精度。當(dāng)以常規(guī)途徑組裝照相機(jī)模塊和定位凸透鏡33時(shí)這也是事實(shí)了，其中首先在基底10上提供圖像傳感器芯片40，并且其中通過利用圖像傳感器芯片40并立即判斷該照相機(jī)模塊的性能來確定凸透鏡33與圖像傳感器芯片40的位置。然而，凸透鏡33的位置優(yōu)選是通過采用根據(jù)本發(fā)明的定位方法來確定的。在下文中將描述這種定位方法，其中參照了圖3和4。
圖3示出了定位模具70和由該定位模具70的上表面71支撐的基底10。為了以預(yù)定方式定位基底10，該定位模具70可以例如包括從該上表面71延伸的凸起。
定位模具70包含凹部72。在定位模具70的上側(cè)，蓋板73覆蓋凹部72。蓋板73包括點(diǎn)孔75，其位于容納套管14的中心軸上。優(yōu)選的是，該點(diǎn)孔75的直徑具有焦點(diǎn)直徑的數(shù)量級(jí)或者更小，例如在20-30μm范圍內(nèi)。恰好在蓋板73下方、凹部72之內(nèi)，設(shè)置了用于檢測(cè)通過點(diǎn)孔75的光的強(qiáng)度的光傳感器80。
用于將透鏡組件30相對(duì)于基底10定位的方法如下。將透鏡組件30放置在基底10的容納套管14中，并且在基底10的方向上移動(dòng)該透鏡組件。優(yōu)選的是，透鏡組件30以軸向步幅移動(dòng)，其中該步幅可以是例如1μm。在該處理中，利用包含射線的光束照射透鏡組件30，該光束基本上相互平行延伸并且平行于凸透鏡33的光軸，換句話說，該光束垂直于基底10的下表面12(或者定位模具70的上表面71)延伸。在圖3中，由虛線箭頭和附圖標(biāo)記90示意性地表示了該平行光線。
已經(jīng)知道，凸透鏡33向其焦點(diǎn)34偏轉(zhuǎn)平行光線90。在圖3中，由虛線和附圖標(biāo)記91表示外部平行光線的偏轉(zhuǎn)路徑。當(dāng)透鏡組件30在基底10的方向上開始移動(dòng)時(shí)，凸透鏡33的焦點(diǎn)34位于蓋板73和點(diǎn)孔75之上，并且偏轉(zhuǎn)光束在蓋板73的上表面74上的投影的形狀為圓盤形。當(dāng)透鏡組件30移動(dòng)得更近時(shí)，光點(diǎn)變得越來越小，因此，光傳感器80所接收到的光強(qiáng)度增加。當(dāng)凸透鏡33的焦點(diǎn)34與蓋板73的上表面74重合時(shí)，就獲得了最大的光強(qiáng)度。從這點(diǎn)開始，當(dāng)透鏡組件30仍然在基底10的方向上移動(dòng)時(shí)，光點(diǎn)再次變大，光傳感器80所接收到的光強(qiáng)度降低。
每次該透鏡組件30移動(dòng)一個(gè)步幅，光傳感器80就檢測(cè)點(diǎn)孔75處光束的光強(qiáng)度。在當(dāng)前所檢測(cè)的光強(qiáng)度與先前所檢測(cè)的光強(qiáng)度的比較示出當(dāng)前檢測(cè)的光強(qiáng)度高于先前檢測(cè)的光強(qiáng)度時(shí)，透鏡組件30的步幅繼續(xù)移動(dòng)。在當(dāng)前檢測(cè)的光強(qiáng)度與先前檢測(cè)的光強(qiáng)度的比較示出當(dāng)前檢測(cè)的光強(qiáng)度低于先前檢測(cè)的光強(qiáng)度時(shí)，就可獲知焦點(diǎn)34已經(jīng)通過了點(diǎn)孔75。從該點(diǎn)開始，沒必要收集任何其它的測(cè)量結(jié)果了。通過推斷可以利用的測(cè)量結(jié)果，就能夠確定光強(qiáng)度最大時(shí)透鏡組件30的位置。在下文中，將該位置稱作基準(zhǔn)透鏡位置。當(dāng)透鏡組件30位于該基準(zhǔn)透鏡位置時(shí)，蓋板73的上表面74位于凸透鏡33的焦點(diǎn)34處。
圖4是示出光傳感器80的輸出信號(hào)S的圖表，該輸出信號(hào)S是透鏡組件30的z位置Z的函數(shù)。為了說明找到基準(zhǔn)透鏡位置的方式，在該圖中表示了三個(gè)連續(xù)的測(cè)量點(diǎn)A、B和C。對(duì)應(yīng)于連續(xù)測(cè)量點(diǎn)的z位置之間的差ΔZs表示移動(dòng)透鏡組件30的步幅大小。
當(dāng)測(cè)量點(diǎn)B的輸出信號(hào)SB與先前測(cè)量點(diǎn)A的輸出信號(hào)SA相比時(shí)，發(fā)現(xiàn)輸出信號(hào)SB的值大于輸出信號(hào)SA的值。根據(jù)這個(gè)結(jié)果，繼續(xù)移動(dòng)透鏡組件30，并且實(shí)施新的測(cè)量，這就產(chǎn)生了測(cè)量點(diǎn)C。當(dāng)測(cè)量點(diǎn)C的輸出信號(hào)SC與先前測(cè)量點(diǎn)B的輸出信號(hào)SB相比時(shí)，發(fā)現(xiàn)輸出信號(hào)SC的值小于輸出信號(hào)SB的值。根據(jù)這個(gè)結(jié)果，停止移動(dòng)透鏡組件30，這是因?yàn)楝F(xiàn)在已經(jīng)知道輸出信號(hào)S的最大值位于測(cè)量點(diǎn)B與C之間的點(diǎn)M處?？梢酝ㄟ^例如外插法來確定這個(gè)點(diǎn)M。與點(diǎn)M有關(guān)的z位置ZM表示基準(zhǔn)透鏡的位置。
為了使該照相機(jī)模塊正常工作，圖像傳感器芯片40的光敏表面41必須與凸透鏡33的焦點(diǎn)34重合。一旦根據(jù)借助于光傳感器80實(shí)施的測(cè)量確定了基準(zhǔn)透鏡的位置，就能夠確定透鏡組件30的最佳z位置。在所示實(shí)例中，定位模具70的上表面71的高度等于基底10的下表面12的高度，并且因此等于傳感器表面位置的高度。因此，基準(zhǔn)透鏡位置和最佳透鏡位置之間的距離等于定位模具70的上表面71的高度與蓋板73的上表面74的高度之間的距離。當(dāng)獲知了后者時(shí)，從基準(zhǔn)透鏡位置開始可以輕易地確定出最佳透鏡位置。
在所示實(shí)例中，定位模具70的上表面71的高度低于蓋板73的上表面74的高度。有利的是，這兩個(gè)高度之間的距離大于基準(zhǔn)透鏡位置與進(jìn)行最后測(cè)量時(shí)透鏡組件30的位置之間的距離。然后可以繼續(xù)在基底10的方向上移動(dòng)透鏡組件30，直到該透鏡組件30達(dá)到最佳透鏡位置。
為了確定從進(jìn)行最后測(cè)量的位置開始仍被該透鏡組件30覆蓋的距離值，所需的僅僅是將這個(gè)位置與基準(zhǔn)透鏡位置之間的距離與最佳透鏡位置與基準(zhǔn)透鏡位置之間的距離相比較。這兩個(gè)距離之差就等于仍被透鏡組件30覆蓋的距離。參照如圖4所示的圖形，進(jìn)行最后測(cè)量時(shí)的z位置由對(duì)應(yīng)于測(cè)量點(diǎn)C的z位置ZC表示。這個(gè)位置與基準(zhǔn)透鏡位置之間的距離由z位置ZM與ZC之間的距離ΔZ1表示。
在已經(jīng)根據(jù)上述方法定位了透鏡組件30之后，從定位模具70上取下基底10和透鏡組件30，并且將圖像傳感器芯片40安裝到基底10的下表面12上。同樣，可以將可選紅外濾光器50和外殼60安裝到位。
在實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的定位方法的過程中，許多具體情況可以不同于結(jié)合以上實(shí)例描述的情況。
當(dāng)將透鏡組件30壓裝入容納套管14中時(shí)，實(shí)施如上所述的定位方法是有利的。在這種情況下，可以僅僅在朝向基底10的方向上移動(dòng)該透鏡組件30。在相反方向上移動(dòng)透鏡組件30將使透鏡組件30松動(dòng)。因此，在這種情況下，使最佳透鏡位置比基準(zhǔn)透鏡位置更接近基底10是重要的，換句話說，將點(diǎn)孔75位于在這樣一個(gè)位置之上是重要的，該位置是圖像傳感器芯片40的光敏表面41在隨后的步驟中所在的位置。
然而，根據(jù)本發(fā)明的定位方法還涉及透鏡組件30可以在容納套管14內(nèi)的兩個(gè)方向上移動(dòng)而不松動(dòng)的情況，例如透鏡組件30具有外螺紋并且容納套管14具有內(nèi)螺紋的情況。在這種情況下，在朝向基底10的方向上看，如果透鏡組件30已經(jīng)移動(dòng)超過了最佳透鏡位置則沒有問題。因此，基準(zhǔn)透鏡位置和最佳透鏡位置可以重合。因此，點(diǎn)孔75的位置和圖像傳感器芯片40的光敏表面41在隨后的步驟中所在的位置可以重合。理論上，基準(zhǔn)透鏡位置甚至可以比最佳透鏡位置更接近基底10。
在定位透鏡組件30的處理過程中，可選紅外濾光器50和外殼60可能已經(jīng)放置在相對(duì)于透鏡組件30的正確位置上。
沒有必要在離散的步驟中移動(dòng)透鏡組件30。也可以連續(xù)移動(dòng)透鏡組件30。在這種情況下，仍可以以離散的時(shí)間間隔實(shí)施測(cè)量。
還可以將測(cè)量結(jié)果用于確定透鏡組件30是否滿足涉及光強(qiáng)度最大值的技術(shù)要求。在該處理中，將基準(zhǔn)透鏡位置上光強(qiáng)度的實(shí)際值與值的容許范圍進(jìn)行比較。如果該實(shí)際值未滿足技術(shù)要求，則在該透鏡組件30、基底10或其它元件中可能會(huì)存在誤差。這樣就在將圖像傳感器芯片40安裝到基底10上之前找到了這樣的誤差，阻止了圖像傳感器芯片40的損失。
通過應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的定位方法、已經(jīng)完成定位了的透鏡組件30的照相機(jī)模塊的光學(xué)性能是非常好的。除了照相機(jī)元件10、30、40、50、60的位置精確外，圖像傳感器芯片40的分辨率對(duì)于該照相機(jī)模塊的光學(xué)性能也起到了作用。因此，為了能夠使用分辨率更低的圖像傳感器芯片40和/或?qū)嵤└俚臄?shù)字處理，而不是為了獲得更好的圖像質(zhì)量，可以采用根據(jù)本發(fā)明的定位方法。對(duì)于例如移動(dòng)電話中使用的照相模塊，可以理想地限制圖像信息的大小是非常令人感興趣的方面。
圖5是示意性示出用于相對(duì)基底10定位透鏡組件30的定位裝置100的框圖?？煽夭倏v器110能夠移動(dòng)透鏡組件30，其受到控制器120的控制，該控制器在輸入端121處接收輸出信號(hào)S。只要S的值增加，該控制器120就繼續(xù)激勵(lì)操縱器110。
一旦控制器120發(fā)現(xiàn)獲得了最大SM，就可以停止操縱器110。如果激勵(lì)該操縱器使透鏡組件30繼續(xù)移動(dòng)超過了對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)透鏡位置和最大SM的點(diǎn)M，則可以獲得更高的精度。根據(jù)測(cè)得的表示S與Z之間關(guān)系的曲線，控制器120能夠計(jì)算出基準(zhǔn)透鏡的位置ZM。
在先前的實(shí)例中，實(shí)施測(cè)量的位置在傳感器表面位置之上的預(yù)定距離ΔZ2處。當(dāng)透鏡組件30移動(dòng)超過基準(zhǔn)透鏡位置的距離為ΔZ1時(shí)，可以將透鏡組件30移動(dòng)到最佳透鏡位置。能夠精確地確定需要覆蓋的距離，這是因?yàn)檫@個(gè)距離恰好等于ΔZ2與ΔZ1之差。在定位處理過程中，控制器120首先根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定基準(zhǔn)透鏡位置。一旦找到了這個(gè)基準(zhǔn)透鏡位置，就可以通過比較實(shí)際z位置與該基準(zhǔn)透鏡位置來計(jì)算距離ΔZ1。然后，根據(jù)已知的距離ΔZ2，控制器120能夠計(jì)算出為了達(dá)到最佳透鏡位置，該透鏡組件30必須移動(dòng)的距離，并且激勵(lì)操縱器110，以便將透鏡組件30實(shí)際定位到最佳透鏡位置上。
在可能的實(shí)施例中，如果為了達(dá)到最佳透鏡位置而有必要使透鏡組件30遠(yuǎn)離基底10移動(dòng)，則控制器120反向激勵(lì)操縱器110。如果操縱器110能夠拉回，例如如果應(yīng)用了螺旋座，則這是可能的。如果透鏡組件30相對(duì)于基底10壓入配合，則不可選擇拉回，這是因?yàn)槔貙⑹雇哥R組件30在基底10中松動(dòng)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，本發(fā)明的范圍不限于前面討論的實(shí)例，而其幾種修改和變型，在不背離所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍的情況下也是可以的。
例如，盡管僅僅示出了容納套管14包括肋15，但也可以是透鏡組件30包含肋15。甚至還可以是容納套管14和透鏡組件30都包含肋15。
而且，盡管以上沒有明確地公開，但蓋板73也可以形成為定位模具70的組成部件。
在本發(fā)明的上下文中，凸透鏡33的定位處理沒必要是當(dāng)透鏡組件30位于某位置時(shí)開始，該位置是凸透鏡33的焦點(diǎn)34位于蓋板73的上表面74之上時(shí)的位置，且凸透鏡33沒必要朝向基底10移動(dòng)。透鏡組件30的初始位置還可以是這樣的，即凸透鏡33的焦點(diǎn)34位于蓋板73的上表面74之下，其中通過遠(yuǎn)離基底10移動(dòng)透鏡組件30找到基準(zhǔn)透鏡的位置。
在所有所述的實(shí)例中，已經(jīng)公開了在定位處理過程中，僅僅移動(dòng)透鏡組件30。這不是必要的；透鏡組件30和基底10彼此相對(duì)移動(dòng)是重要的。因此，還可以僅僅移動(dòng)基底10，或者可以移動(dòng)透鏡組件30和基底10。
在上文中，公開了定位方法，其中通過測(cè)量從已經(jīng)通過了凸透鏡33的平行光線束90獲得的光束的光強(qiáng)度，精確地確定凸透鏡33相對(duì)于基底10的最佳z位置。找到凸透鏡33的焦點(diǎn)34的益處在于獲知了在焦點(diǎn)34處的光束光強(qiáng)度是最大的。由于難以在未經(jīng)過最大值的情況下確定該最大值，因此繼續(xù)朝向基底10移動(dòng)該凸透鏡33并且測(cè)量光強(qiáng)度，直到光強(qiáng)度可能再次降低為止。然后，能夠比較容易地計(jì)算對(duì)應(yīng)于該最大值的凸透鏡33的位置。在這個(gè)位置上，凸透鏡33的焦點(diǎn)34位于測(cè)量光強(qiáng)度時(shí)的區(qū)域74上。從傳感器表面位置開始，考慮到圖像傳感器芯片40的光敏表面41必須位于凸透鏡33的焦點(diǎn)34處的情況，可以以精確的方式確定凸透鏡33的最佳位置。根據(jù)已經(jīng)實(shí)施測(cè)量的區(qū)域74相對(duì)于傳感器表面位置的位置，有必要將凸透鏡33遠(yuǎn)離基底10移動(dòng)或者朝向基底10移動(dòng)，以便將其到達(dá)最佳位置。
同樣，在上文中，公開了一種用于裝配照相機(jī)模塊的方法，該方法包括以下步驟-將基底10置于定位模具70上；-利用平行光線90照射透鏡組件30；-在軸向上移動(dòng)包含凸透鏡33的透鏡組件30；-利用容納在定位模具70中的光傳感器80來測(cè)量通過點(diǎn)孔75的光的光強(qiáng)度；-根據(jù)所獲得的光強(qiáng)度曲線來確定透鏡組件30的最佳軸向位置；-使透鏡組件30達(dá)到最佳軸向位置；-去除定位模具70；和將圖像傳感器芯片40安裝到基底10的下表面12上。
權(quán)利要求
1.一種組裝照相機(jī)模塊的方法，該照相機(jī)模塊包括基底(10)、透鏡(33)和具有光敏表面(41)的圖像傳感器芯片(40)，其中在裝配狀態(tài)下，該透鏡(33)的光軸在z方向上延伸，并且該圖像傳感器芯片(40)的光敏表面(41)在垂直于z方向的預(yù)定傳感器表面位置處延伸，該方法包括以下步驟a)將測(cè)量設(shè)備的檢測(cè)器(80)與透鏡(33)的光軸相對(duì)準(zhǔn)；b)在z方向上移動(dòng)該透鏡(33)；c)根據(jù)來自測(cè)量設(shè)備的測(cè)量信號(hào)確定透鏡(33)的最佳z位置，其中在測(cè)量位置(74)實(shí)施測(cè)量；d)使該透鏡(33)達(dá)到最佳z位置，優(yōu)選相對(duì)于基底(10)固定該透鏡(33)；e)去除測(cè)量設(shè)備；并且f)放置圖像傳感器芯片(40)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該測(cè)量設(shè)備(80)定位于基底(10)的下表面(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該測(cè)量設(shè)備包括與透鏡(33)的光軸對(duì)準(zhǔn)的光圈開口(75)，以及接收所有通過該光圈開口(75)的光的光傳感器(80)，并且其中步驟c)包括將光傳感器(80)檢測(cè)到的光強(qiáng)度確定為透鏡位置的函數(shù)的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，還包括確定最大光強(qiáng)度的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的方法，其中該測(cè)量位置與傳感器表面位置重合，并且其中一旦達(dá)到最佳z位置就停止透鏡(33)的移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該測(cè)量位置與傳感器表面位置重合，其中在已經(jīng)達(dá)到最佳z位置之后繼續(xù)透鏡(33)的移動(dòng)，其中步驟c)包括計(jì)算當(dāng)前z位置與最佳z位置之間的距離的步驟，并且其中步驟d)包括在相反方向上將透鏡(33)移動(dòng)所算得的距離的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該測(cè)量位置在傳感器表面位置之上，在預(yù)定距離ΔZ2處，其中在已經(jīng)達(dá)到測(cè)量信號(hào)具有最大值的基準(zhǔn)z位置之后，繼續(xù)透鏡(33)的移動(dòng)，其中步驟c)包括計(jì)算當(dāng)前z位置與基準(zhǔn)z位置之間的距離ΔZ1的步驟，并且其中步驟d)包括將透鏡(33)移動(dòng)距離ΔZ2-ΔZ1的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的方法，其中逐步地移動(dòng)透鏡(33)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該測(cè)量位置位于與傳感器表面位置相距預(yù)定距離ΔZ2的位置，并且其中預(yù)定距離ΔZ2大于透鏡(33)移動(dòng)的一個(gè)步幅。
10.優(yōu)選為根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的方法，其中該透鏡組件(30)具有壓裝入底座(14)中的透鏡(33)，該底座固定地安裝到基底(10)上或者為其組成部件，該方法包括將透鏡組件(30)推入底座(14)中直到透鏡(33)達(dá)到希望的位置的步驟。
11.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的方法中的定位設(shè)備(70)，該定位設(shè)備(70)包括-用于接收由透鏡(33)偏轉(zhuǎn)的光束的測(cè)量區(qū)域(74)；和-用于測(cè)量在測(cè)量區(qū)域(74)處的光束的光強(qiáng)度的檢測(cè)器(80)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的定位設(shè)備(70)，其中該測(cè)量區(qū)域(74)包括光圈開口(75)，并且其中該檢測(cè)器包括設(shè)置用于接收所有通過該光圈開口(75)的光的光傳感器(80)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的定位設(shè)備(70)，包括用于容納光傳感器(80)的凹部(72)，其中該光傳感器(80)置于測(cè)量區(qū)域(74)的底部。
14.根據(jù)權(quán)利要求11到13中任一項(xiàng)所述的定位設(shè)備(70)，包括適于支撐基底(10)的下表面(12)的支撐表面(71)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的定位設(shè)備(70)，其中該測(cè)量區(qū)域(74)位于支撐表面(71)之上，在預(yù)定距離ΔZ2處。
16.照相機(jī)模塊，包括基底(10)和具有透鏡(33)的透鏡組件(30)，其中該透鏡組件(30)相對(duì)于基底(10)壓入配合。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的照相機(jī)模塊，其中將該透鏡組件(30)安裝到圓柱形底座(14)中，該底座(14)是基底(10)的組成部件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的照相機(jī)模塊，其中該底座(14)包括至少三個(gè)軸向定位的延長(zhǎng)的肋(15)，并且其中該肋(15)沿著底座(14)的內(nèi)表面(16)分布。
19.用于相對(duì)于基底(10)定位透鏡(33)的定位裝置(100)，該定位裝置(100)包括-定位設(shè)備(70)，優(yōu)選的是根據(jù)權(quán)利要求11到15中任一項(xiàng)所述的定位設(shè)備；-用于接收來自測(cè)量設(shè)備的測(cè)量信號(hào)S的控制器(120)；-用于相對(duì)于基底(10)移動(dòng)透鏡(33)的可控操作器(110)；其中該控制器(120)適于根據(jù)測(cè)量信號(hào)S驅(qū)動(dòng)該操作器(110)。
全文摘要
一種用于組裝照相機(jī)模塊的方法，包括以下步驟將基底(10)置于定位模具(70)上；利用平行光線(90)照射透鏡組件(30)；在軸向上移動(dòng)包括凸透鏡(33)的透鏡組件(30)；利用容納在定位模具(70)中的光傳感器(80)來測(cè)量通過點(diǎn)孔(75)的光的光強(qiáng)度；根據(jù)所獲得的光強(qiáng)度曲線確定透鏡組件(30)的最佳軸向位置；使透鏡組件(30)達(dá)到最佳軸向位置；去除定位模具(70)；并且將圖像傳感器芯片安裝到基底(10)的下表面(12)上。
文檔編號(hào)H04N5/225GK1685707SQ03823269
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者V·J·J·莫特福特, F·G·C·韋維格 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司