專利名稱：成像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固態(tài)圖像傳感器以及包含所述固態(tài)圖像傳感器和光學裝置的成像設備，所述成像設備能夠精確、安全并且以簡單的操作調(diào)節(jié)固態(tài)圖像傳感器與光學裝置之間的距離，從而將圖像聚焦在所述固態(tài)圖像傳感器的接收表面上。
背景技術：
裝配在數(shù)字式照相機、具有照相機的筆記本電腦、移動電話等中的每個成像設備都是由諸如固態(tài)圖像傳感器、電路板以及包含透鏡的光學裝置構成的。
近年來，包含固態(tài)圖像傳感器和光學裝置的小型化成像設備應用于帶有照相機的手機中，在這種情況中，如果傳感器的像素計數(shù)增加的話，就更加需要將傳感器和光學裝置設定在精確的位置中以便于將圖像聚焦在傳感器的接收表面上。例如，如果傳感器具有十萬像素計數(shù)的話，那么即使光學裝置的焦點位置偏離約50μm，圖像也可被聚焦。然而，如果傳感器具有三十萬像素計數(shù)的話，那么即使光學裝置的焦點位置僅偏離約20μm，圖像不會被聚焦。對于帶有照相機的手機來說，需要日益增加的像素計數(shù)。
因此，為了精確可靠地形成光學裝置與固態(tài)圖像傳感器之間的位置關系(具體為它們之間的距離)，已提出了這樣一種結(jié)構，其中與所述固態(tài)圖像傳感器相對應的集成電路的安裝位置是可變的(作為參考，見JP2001-333332A，第2頁和3頁，圖1)。在傳統(tǒng)成像設備中，彈性突起以與設在所述集成電路上的突出部相接觸的方式被設在透鏡鏡筒上，當將集成電路安裝在透鏡鏡筒上時通過向集成電路施加壓力所產(chǎn)生的突起的彈性變形調(diào)節(jié)集成電路沿光軸方向的位置。
另外，圖11示出了另一個傳統(tǒng)成像設備的示例。
在圖11中，100表示第一透鏡、101表示第二透鏡、以及102表示與固態(tài)圖像傳感器相對應的集成電路(IC)。103表示設置在第一透鏡100和第二透鏡101之間的隔離物。上述部件被固定于成像設備中的殼體(未示出)。通過選擇和使用具有不同厚度的一些隔離物103，集成電路102的表面與第二透鏡101的表面之間的位置沿光軸方向被調(diào)節(jié)。
然而，在JP2001-333332A中所描述的傳統(tǒng)成像設備中，由于是通過向集成電路施加壓力所產(chǎn)生的突起的彈性變形執(zhí)行沿光軸方向的集成電路的調(diào)節(jié)的，因此存在這樣一個問題，即，調(diào)節(jié)的范圍較窄并且由于所施加的壓力導致集成電路易于變形。
另一方面，在圖11中所示出的傳統(tǒng)成像設備中，由于所使用的隔離物103的常用厚度為25、38和50μm，實際上難于制造厚度為10μm或更小的隔離物，因此不能執(zhí)行10μm或更低的高度調(diào)節(jié)。而且，在每次更換插在第一透鏡100和第二透鏡101之間的隔離物103時必須將第二透鏡從透鏡鏡筒(未示出)上移除，因此存在這樣一個問題，即，更換要求一些程序，因此所形成的成像設備較為昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成像設備，能夠精確且容易地調(diào)節(jié)焦距，且還完成加工性的改進和降低成本。
按照本發(fā)明的第一實施例，所述成像設備包括具有固態(tài)圖像傳感器的固定器、具有光學裝置并且以可旋轉(zhuǎn)的方式連接于所述固定器以便于將圖像聚焦在所述固態(tài)圖像傳感器的接收表面上的透鏡鏡筒、以及設在所述透鏡鏡筒與所述固定器之間的焦點調(diào)節(jié)裝置。
所述焦點調(diào)節(jié)裝置包括能夠響應于設在所述固定器與所述透鏡鏡筒之間的控制部件的相對旋轉(zhuǎn)改變所述光學裝置與所述固態(tài)圖像傳感器之間的間隔的凸輪機構。
所述凸輪機構包括多對控制部件，所述控制部件具有設置在所述透鏡鏡筒或所述固定器的任意一個上的多個支承表面和設置在所述透鏡鏡筒或所述固定器的另一個上的多個接收表面。
所述控制部件包括相應支承表面與相應接收表面之間的接合組合。
所述多對控制部件被設定得沿光軸方向具有相對于彼此不同的凸起高度。


圖1是示出了本發(fā)明所涉及的成像設備的一個實施例的中央縱向截面圖。
圖2是示出了具有圖1中所示的成像設備中的凸輪機構的一個實施例的透鏡鏡筒的平面圖。
圖3是用在圖1中所示的成像設備中的固定器的平面圖。
圖4是圖3中所示的固定器的局部透視圖。
圖5是示出了具有本發(fā)明所涉及的成像設備中的凸輪機構的另一個實施例的透鏡鏡筒的透視圖。
圖6是連接于圖5中所示的透鏡鏡筒的固定器的透視圖。
圖7是示出了具有本發(fā)明所涉及的成像設備中的凸輪機構的另一個實施例的透鏡鏡筒的透視圖。
圖8是示出了圖7中所示的透鏡鏡筒中的凸輪機構的一部分的局部正視圖。
圖9是示出了具有本發(fā)明所涉及的成像設備中的凸輪機構的另一個實施例的透鏡鏡筒的透視圖。
圖10是具有圖9中所示的凸輪機構的固定器的透視圖。
圖11是傳統(tǒng)成像設備的示意性截面圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
參照圖1，其中示出了本發(fā)明所涉及的成像設備的一個實施例。成像設備1包括通常為圓柱形的透鏡鏡筒2，其中如下文中所述的固定有包含透鏡等的光學裝置，以及通常為立方體的固定器3，所述固定器3通過與透鏡鏡筒2相組合構成成像設備1的殼體。撓性印刷電路板(FPC)4被連接于固定器3的下端表面。FPC4具有連接部分4a，所述連接部分4a以與外部電路(未示出)相連接的方式遍布延伸在固定器3的側(cè)表面上。
固態(tài)圖像傳感器5(即，集成電路(IC))被連接于固定器3。固態(tài)圖像傳感器5例如以面向下的方式被安裝在FPC4上。
同時，除用于接收光線的接收表面以外，固態(tài)圖像傳感器5的圓周由密封樹脂6密封。
透鏡鏡筒2具有例如形成在透鏡鏡筒2的上部和中央部分處的埋頭孔部分2a和2b，以及設在埋頭孔部分的中央部分處的光線接收開口2c。透鏡鏡筒2還具有形成在開口2c下面的臺階2d，以及形成在下部圓周部分2e的外圓周上的凹槽2f和臺階2g。
包括以與臺階2d相接觸的方式容納在透鏡鏡筒2中的第一透鏡7和布置在第一透鏡7上的第二透鏡8的光學裝置用于將圖像聚焦在固態(tài)圖像傳感器5的接收表面上。光線屏蔽隔離物9被設置在第一透鏡7和第二透鏡8之間。這里，附圖標記10表示環(huán)形透鏡固定元件，所述環(huán)形透鏡固定元件10被固定于透鏡鏡筒2以便于固定第二透鏡8的下表面。11表示固定在埋頭孔部分2b上用于屏蔽紅外線的濾光器，而12表示固定在埋頭孔部分2a上的透明裝飾性密封體。13表示設置在固定器3的圓柱形壁表面3a與凹槽2f之間的光線屏蔽O形圈。14表示FPC，即，用于將成像設備1與外部設備相連接并且通過諸如ACF(各向異性導電薄膜)等連接器與FPC4的連接部分4a相連接的接觸面。另外，圖1中的O表示光學裝置和固態(tài)圖像傳感器5的公共光軸。
焦點調(diào)節(jié)裝置20被設置在透鏡鏡筒2與固定器3之間。焦點調(diào)節(jié)裝置20包括能夠響應于透鏡鏡筒2與固定器3之間的相對旋轉(zhuǎn)改變所述光學裝置與固態(tài)圖像傳感器5之間的距離的凸輪機構21。
圖2到圖4示出了凸輪機構21的一個實施例。該實施例中的凸輪機構21包括多對控制部件24，所述控制部件24具有以在相等間隔下布置并且沿光學裝置的光軸O的方向突出的方式沿圓周設置在透鏡鏡筒2上的多個支承表面22，如圖2中所示的，以及以沿圓周方向隔開、沿光軸方向突出并且每個都可與每個支承表面22相接觸的方式設置在固定器3上的多個接收表面23，如圖3和4中所示的。多對控制部件中的每個都包括相應支承表面22與相應接收表面23的組合。
更具體地說，例如，圖2中的支承表面22以等距離間隔布置的方式設置在與固定器3相接觸的鏡筒圓周臺階2g上的四個突起25構成。這里，這四個突起25沿圖1中所示的光軸0方向突出。另外，在本實施例中，突起25具有相等的突起高度或長度，如圖1和圖2中所示的。
圖4中的接收表面23包括設置得以a到f的順序被布置在固定器的圓周部分3a中的四組臺階單元26(a到f)。臺階單元(a到f)26與鏡筒的圓周臺階2g上的支承表面22相接觸。這里，每個臺階單元26都具有例如六個臺階a到f。這里，臺階a、b、c、d、e和f被設定得使得臺階的突出高度從最小(a)到最大(f)按順序逐漸增加。
通過將四組臺階單元26中的每個與四個支承表面22中的一個相組合形成多對控制部件24。例如，當一個支承表面22面對并接觸臺階a時，其他支承表面與其他臺階單元的相應臺階相接觸。當允許支承表面22面對任何臺階時，透鏡鏡筒2與固定器3接合旋轉(zhuǎn)。從該狀態(tài)下，如果支承表面22與臺階f相接觸的話，光學裝置與固態(tài)圖像傳感器接收表面之間沿光軸方向的間隔變得比支承表面與相應臺階a相接觸時更遠。
以這種方式，根據(jù)通過使得支承表面22與臺階a到f中的任意一個相接觸而形成的臺階的突出高度可改變光學裝置與固態(tài)圖像傳感器接收表面之間的間隔。
同時，盡管支承表面22被設置在透鏡鏡筒2上而接收表面23被設置在固定器3上，但是支承表面22也可被設置在固定器3上而接收表面23可被設置在透鏡鏡筒2上，這是由于在每種情況中都將實現(xiàn)凸輪機構的作用。
另外，這里，固定器3具有位于接收表面23內(nèi)部的內(nèi)圓周壁表面3b，以使得透鏡鏡筒2的圓柱形部分2e的外圓周被內(nèi)配合于內(nèi)圓周壁表面3b中。光線接收開口3c被形成在固定器3的中央部分中。
接下來，將描述成像設備1的調(diào)焦。
首先將光學裝置裝配并固定于透鏡鏡筒2，并且固態(tài)圖像傳感器5被容納于固定器3中并且被安裝在固定器3上。然后將其中裝配有光學裝置的透鏡鏡筒2和其中裝配有固態(tài)圖像傳感器5的固定器相組合。此時，透鏡鏡筒2和固定器3接合旋轉(zhuǎn)以使得透鏡鏡筒2中的一個支承表面22與固定器3中的任意一個臺階a、b、c、d、e和f(例如，臺階c或d)相接觸。
可根據(jù)設在接收表面外部的上端表面3d上的作為用于對齊標記的凹入部分3e執(zhí)行支承表面22與接收表面23沿圓周方向的對齊。在這種狀態(tài)下，由于從預先設置在透鏡鏡筒2前面的測試圖的圖表表面發(fā)射出的光線適合于通過濾光器11、第一透鏡7和第二透鏡8將圖像聚焦在固態(tài)圖像傳感器5的接收表面上，通過與FPC14相連接的監(jiān)視屏確保圖像的清晰度，所述FPC14是從FPC4中拉出來的界面。
設計上的期望值被設定得使得臺階形狀接收表面23，即，臺階a到f，中心附近的臺階的高度，例如，臺階c和d相當于光學裝置與固態(tài)圖像傳感器5之間的適當距離。如果通過臺階不能實現(xiàn)聚焦的話，可通過選擇相鄰的其他臺階并且重置透鏡鏡筒2和固定器3來調(diào)節(jié)光學裝置的焦距。如果確定了適當?shù)慕咕嗟脑?，緊固所述狀態(tài)，例如通過在透鏡鏡筒2和固定器3之間提供粘合劑而固定兩者。
如上所述的，由于與透鏡鏡筒2中的支承表面22相接觸并且具有不同高度的多個接收表面23被設置在固定器3上，因此通過組合支承表面和接收表面可容易地實現(xiàn)具有光學裝置的透鏡鏡筒2與具有固態(tài)圖像傳感器5的固定器3之間的調(diào)焦，從而可實現(xiàn)成像設備的成本降低。
在前面的描述中，使用了兩個透鏡7和8，但是透鏡不必局限于兩個。而且，四個支承表面22被設在透鏡鏡筒2，但是可使用三個或任何數(shù)量的支承表面。另外，用于如上所述的透鏡鏡筒和固定器旋轉(zhuǎn)位置的對齊標記可被設在支承表面和接收表面的任意一個或兩者上。
圖5和圖6示出了本發(fā)明所涉及的成像設備的另一個實施例。
該實施例中的成像設備包括包含光學裝置(未示出)的通常為圓柱形的透鏡鏡筒30以及連接于透鏡鏡筒2并且固定固態(tài)圖像傳感器(未示出)的固定器31。在該實施例中，當裝配透鏡鏡筒30和固定器31時可調(diào)節(jié)光學裝置與固態(tài)圖像傳感器5之間的位置關系。
同時，為了便于描述，以與圖1中所示的透鏡鏡筒倒轉(zhuǎn)的方式示出了透鏡鏡筒30。該方式也適用于圖7和圖9中所示的實施例中。
該實施例中的成像設備包括沿形成裝配表面的圓柱形壁表面形成在透鏡鏡筒30與固定器31的裝配表面上的多個階式的接收表面，所述接收表面在它們之間的水平面上具有微差(例如，10μm)，如圖5中所示的。換句話說，四個臺階單元33、34、35和36以相隔90°的間隔被布置。每個臺階單元都具有不同高度的四個臺階41到44。四個支承表面51、52、53和54以沿圓周方向隔開的方式被設置在固定器31上，并且四個支承表面51到54，換句話說，沿光軸方向的突出長度具有相等的高度。
當裝配透鏡鏡筒30和固定器31時，支承表面51、52、53和54中的一個可與任何一個臺階單元相接觸。除支承表面51到54被設置在固定器31上、作為接收表面的階單元33到36被設置在透鏡鏡筒30上、以及接收表面的數(shù)量少之外，該實施例具有與前述實施例相同的操作和效果。
同時，提供多少個支承表面和接收表面、提供多少個臺階式接收表面、設定階式接收表面的多大的臺階尺寸等是考慮到所需的規(guī)格、制造能力等確定的設計內(nèi)容。
在該實施例中，由于接收表面，換句話說，臺階單元33到36被設置在透鏡鏡筒30上，因此可獲得以下有利的效果。
獨立制造透鏡鏡筒30是適合的，這是由于透鏡鏡筒要求較高的精確度以固定光學裝置等，并且接收表面也要求較高的精確度。由于透鏡鏡筒30是被獨立制造的，因此可實現(xiàn)產(chǎn)品精確度的增加。
另一方面，在固定器31中，由于固態(tài)圖像傳感器5和支承表面的連接不要求精確度，并且固定器易于校正，因此可共同制造幾十個固定器，從而提高其產(chǎn)量并且可獲得價廉的成像設備。
圖7和圖8示出了本發(fā)明所涉及的成像設備的另一個實施例。
在該實施例中，如圖7中所示的，多個傾斜接收表面61、62和63被設置在圓柱形透鏡鏡筒60上。在該實施例中，接收表面61、62和63包括例如以相隔120°的間隔被布置的三個傾斜表面，沒有示出如上述實施例中所示的階式接收表面。具有與接收表面61、62和63相似結(jié)構的三個支承表面71、72和73被形成在連接于透鏡鏡筒60的固定器70上，如圖8中所示的。接收表面和支承表面的最大高度約為0.2mm，如圖8中所示的，接收表面和支承表面的高度從0.2mm逐漸并平穩(wěn)地傾斜至零(0)。另外，在該實施例中，與上述實施例相似，支承表面可被形成為具有相等高度的多個突出部分。
當裝配透鏡鏡筒60和固定器70時，設置在三個位置處的任意一個接收表面61、62和63與固定器70的三個支承表面71、72和73中的任意一個相接觸。此時，當每個支承表面與每個接收表面的中央部分附近相接觸時，光學裝置與固態(tài)圖像傳感器被如此預先設定，即，使得在光學裝置與固態(tài)圖像傳感器的接收表面之間提供適當?shù)木嚯x。如果在接收表面的中央部分附近不能實現(xiàn)聚焦的話，使得透鏡鏡筒60和固定器70旋轉(zhuǎn)以便于調(diào)節(jié)光學裝置與固態(tài)圖像傳感器的位置關系或焦距。此時，由于在該實施例中可連續(xù)地調(diào)焦，因此可實現(xiàn)比上述兩個實施例更容易的調(diào)節(jié)。
圖9和圖10示出了本發(fā)明所涉及的成像設備的另一個實施例。
在該實施例中，多個臺階單元81、82、83和84沿構成裝配表面的圓柱形壁被設置在固定器80與透鏡鏡筒90的裝配表面上，多個支承表面91被形成在連接于固定器80的透鏡鏡筒90上。每個臺階單元都具有例如四個臺階式接收表面85、86、87和88，所述臺階式接收表面85、86、87和88在它們之間的水平面上具有微差(例如，10μm)。
支承表面91被設置在四個位置處，沿光軸方向的四個支承表面91的高度被設定為相等。
在裝配透鏡鏡筒90和固定器80時，任意一個接收表面與任意一個支承表面相接觸。該實施例中的操作和效果與上述實施例中的相同。
在該實施例中，由于在不需要光學裝置被安裝于其上的透鏡鏡筒和固態(tài)圖像傳感器被固定于其上的固定器的過高精確度的情況下，可補償透鏡等中的變化、以及完成部件的包括固態(tài)圖像傳感器的精細位移等的特征，因此可實現(xiàn)成像設備的產(chǎn)量的明顯增加和裝配時間的減少。
如上所述的，依照本發(fā)明，可容易并可靠地執(zhí)行光學裝置的調(diào)焦。
而且，由于要求較高精確度的部件被集中于透鏡鏡筒，具有高精確度的透鏡鏡筒可制成為單獨模制的產(chǎn)品。
另外，由于從固定器中移除了要求高精確度的部件，可實現(xiàn)有效產(chǎn)量并且可廉價地執(zhí)行大批量生產(chǎn)。
此外，由于調(diào)焦裝置中的接收表面被形成為傾斜表面，光學裝置與固態(tài)圖像傳感器的位置調(diào)節(jié)更容易。
同時，在本說明書中被裝配的透鏡鏡筒與固定器的接觸表面中，透鏡鏡筒的表面被稱作接收表面，而固定器的表面被稱作支承表面，但是如果透鏡鏡筒的表面被稱作支承表面，并且固定器的表面被稱作接收表面的話，可獲得相同的操作和效果。換句話說，在如上所述的說明書中，即使接收表面由支承表面代替并且支承表面由接收表面代替的話，技術內(nèi)容基本是相同的。
盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本發(fā)明不局限于所述實施例，可對所述實施例作出各種改變和修正。
權利要求
1.一種成像設備，所述成像設備包括包括具有接收表面的固態(tài)圖像傳感器的固定器；具有光學裝置并且以可旋轉(zhuǎn)的方式與所述固定器相接合以便于將圖像聚焦在所述固態(tài)圖像傳感器的接收表面上的透鏡鏡筒；以及設在所述透鏡鏡筒與所述固定器之間的焦點調(diào)節(jié)裝置，所述焦點調(diào)節(jié)裝置包括能夠響應于所述固定器與所述透鏡鏡筒的相對旋轉(zhuǎn)改變所述光學裝置與所述固態(tài)圖像傳感器之間的距離的凸輪機構。
2.依照權利要求1所述的成像設備，其特征在于，所述凸輪機構包括多對控制部件，所述控制部件包括設置在所述透鏡鏡筒或所述固定器上的多個支承表面和設置在所述透鏡鏡筒或所述固定器中的另一個上的多個接收表面，所述多個支承表面以等間隔被布置并且沿光學裝置的光軸方向突出，所述多個接收表面沿光學裝置的光軸方向被設置并且可與每個支承表面相接觸，所述控制部件包括相應支承表面與相應接收表面之間的一系列組合，以及每個組合沿光軸方向的接合距離被設定成與其他對控制部件的接合距離不同。
3.依照權利要求2所述的成像設備，其特征在于，透鏡鏡筒具有通常為圓柱形的形狀，固定器具有通常為圓柱形的形狀以便于與透鏡鏡筒旋轉(zhuǎn)地接合，以等間隔布置的支承表面被設置在透鏡鏡筒的端表面或固定器的端表面上，以及接收表面被設置在透鏡鏡筒的端表面或固定器的端表面中的另一個上。
4.依照權利要求2所述的成像設備，其特征在于，多個接收表面從透鏡鏡筒或固定器的端表面處延伸，以使得沿光軸方向的接收表面的距離彼此不同，并且多個支承表面從透鏡鏡筒或固定器中的另一個的端表面處延伸，以使得沿光軸方向的支承表面的高度彼此相同。
5.依照權利要求2所述的成像設備，其特征在于，多對控制部件中的每個都包括至少兩個接收表面和可與接收表面相接觸的至少兩個支承表面的組合，這兩個接收表面在高度上不同于其他接收表面，并且所述支承表面具有相同的高度。
6.依照權利要求2所述的成像設備，其特征在于，所述接收表面被設置在所述固定器上，并且所述支承表面被設置在所述透鏡鏡筒上。
7.依照權利要求2所述的成像設備，其特征在于，所述接收表面被設置在所述透鏡鏡筒上，并且所述支承表面被設置在所述固定器上。
8.依照權利要求2所述的成像設備，其特征在于，所述凸輪機構包括沿光學裝置的光軸方向具有相同高度的多個支承表面以及在水平面上具有微差的階狀接收表面，所述階狀接收表面可與支承表面相接觸。
9.依照權利要求2所述的成像設備，其特征在于，所述凸輪機構包括沿光學裝置的光軸方向具有相同高度的多個支承表面以及可與支承表面相接觸的傾斜接收表面。
全文摘要
一種成像設備，所述成像設備包括具有固態(tài)圖像傳感器的固定器、以可旋轉(zhuǎn)的方式與所述固定器相接合并且具有光學裝置以便于將圖像聚焦在所述固態(tài)圖像傳感器的接收表面上的透鏡鏡筒、以及設在所述透鏡鏡筒與所述固定器之間的焦點調(diào)節(jié)裝置，所述焦點調(diào)節(jié)裝置包括能夠響應于所述固定器與所述透鏡鏡筒的相對旋轉(zhuǎn)改變所述光學裝置與所述固態(tài)圖像傳感器之間的距離的凸輪機構，所述凸輪機構包括多對控制部件，所述控制部件具有設置在所述透鏡鏡筒或所述固定器的一個上的沿圓周方向隔開并且沿光學裝置的光學方向突出的多個支承表面和沿圓周方向設置在所述透鏡鏡筒或所述固定器的另一個上的多個接收表面，所述多個接收表面以等間隔被布置，沿光學裝置的光學方向突出并且可與每個支承表面相接觸。
文檔編號H04N5/335GK1700047SQ20051007273
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權日2004年5月18日
發(fā)明者渡邊毅, 渡邊幸造, 木下丈 申請人:西鐵城電子股份有限公司