CN105511207B - 用于可pcb安装的相机模块的可pcb安装的透镜适配器 - Google Patents

用于可pcb安装的相机模块的可pcb安装的透镜适配器 Download PDF

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Abstract

一种可PCB安装的透镜适配器，其包含供作为具有与所述第一视场不同的第二视场的影像***的组件的适配透镜，所述影像***包括所述适配透镜及所述相机透镜；以及适配壳体，供固持所述适配透镜及附接至PCB。用于修改相机模块的视场的方法，所述方法包含将可PCB安装的透镜适配器附接至PCB上，所述可PCB安装的透镜适配器包含装设在适配壳体中的适配透镜，所述PCB经配置以供所述相机模块表面安装于其上。

Description

用于可PCB安装的相机模块的可PCB安装的透镜适配器
技术领域
无
背景技术
数码相机是使用在各种消费性、工业及科学影像装置中，以产生静止影像及/或影片。此类数码相机是(例如)实施于网络摄影机及行动电话的中，且包含诸如附接至印刷电路板(PCB)上的可回焊相机模块(RCM)的相机膜组。RCM的视场(FOV)通常在60度及70度的间。视场可藉由在相机模块前方附接适配透镜而增加。所产生的影像***(适配透镜加上相机模块)具有比单独该相机模块的视场较为宽广的FOV。较宽广的FOV在诸如自动车辆导航、停车监视***及手势识别的应用中是宝贵的。
提供超广角视场(例如，180°)的适配透镜是称作鱼眼适配透镜或鱼眼转换透镜。目前的鱼眼适配透镜是以可拆卸方式附接至数码相机的外侧。于实例中是使用扣具以将该鱼眼适配透镜附接至该数位相机上，而使其与该相机模块对齐。于另一实例中，外壳围住含有内置相机模块的行动装置(例如，行动电话)，并固持该鱼眼适配透镜邻接该内置相机膜组。
发明内容
根据一实施例，其提供了可PCB安装的透镜适配器，供用于包含设有具第一视场的相机透镜的相机模块的装置。所述可PCB安装的透镜适配器包含适配透镜，供作为具有与所述第一视场不同的第二视场的影像***的组件，所述影像***包括所述适配透镜及所述相机透镜；以及适配壳体，供固持所述适配透镜及附接至印刷电路板上(PCB)。
根据本发明另一态样，其提供了用于修改相机模块的视场的方法。所述方法包含将可PCB安装的透镜适配器附接至PCB上，所述可PCB安装的透镜适配器包含装设在适配壳体中的适配透镜，所述PCB经配置以供所述相机模块表面安装于其上。
附图说明
图1显示配备有具印刷电路板(PCB)、影像处理器及显示器的停车辅助***的现有技术车辆。
图2是图1中的现有技术PCB的剖视图，其包含焊接于该PCB上的RCM。
图3是显示在一实施例中图2所示PCB的进一步细节，其附加安装在该PCB上并包围该RCM的可PCB安装的透镜适配器。
图4是图3的该可PCB安装的透镜适配器的固定座安装在该PCB上且包围该RCM的俯视图。
图5为一实施例中安装在图2的PCB上且包围该RCM的另一可PCB安装的透镜适配器的剖视图。
图6为一实施例中说明用于修改RCM的视场的方法的流程图，其中该RCM已接合至PCB上。
图7为一实施例中说明用于修改RCM的视场的方法的流程图，其中该RCM尚未接合至PCB上。
附图标记说明：
100：相机透镜；113：视场；116：影像感应器；120、220：RCM；130、230：印刷电路板；131：原始影像数据；140：影像处理器；150：显示器；160：停车辅助***；180：车辆；200：相机透镜；221：RCM直径；223、323、523：光轴；225：焊接凸块；233：入射光瞳；298：坐标轴；300、500：可PCB安装的透镜适配器；301：固定座；302：镜筒；303、503：适配透镜；304、504：适配壳体；306、506：距离；312、512：透镜表面；314：固定座表面；333、533：出射光瞳；341、541：第一内径；342、542：第二内径；501：固持座区域；502：镜筒区域；507：间隙宽度；514：安装表面；600、700：方法；602、604、606、610、702、704、706、708、710：步骤。
具体实施方式
上述现有技术的适配透镜为外接式：其附接至该含有可回焊相机模块(RCM)的装置的外部部分。此类外接式适配透镜有几个缺点。首先，其增加了该装置的体积，可能降低该装置在功能及使用情境上的评价。第二，该适配透镜与RCM的间的距离会限制可达到的影像质量。第三，该适配透镜不精确对齐RCM会降低影响质量。
本发明有关一种用于相机模块(诸如RCM)的可PCB安装的透镜适配器。尽管在下文中的说明阐述了RCM，应理解通过焊锡回流以外的方式而可安装至PCB上的相机模块可在不偏离本发明范畴的情形下使用。
本文中所述的可PCB安装的透镜适配器中的部分或全部是直接且永久地附接至PCB上且附接至RCM上。与外部附接方式相比，这样的附接方式对该装置增加了较少的体积并减少了该适配透镜与RCM的间的距离，且进一步减少对影像质量的限制。该可PCB安装的透镜适配器永久地附接至PCB亦确保该适配透镜准确对齐该可回焊相机透镜，并确保其准确对齐能保持不变。
图1显示配备有停车辅助***160的现有技术车辆180。该停车辅助***160包含印刷电路板(PCB)130、影像处理器140及显示器150。PCB 130包含RCM 120。RCM 120包含相机透镜100及影像感应器116。相机透镜100为(例如)具有大致上小于180°的视场(FOV)113的复合透镜。影像感应器116是使用(例如)互补式金属氧化物半导体(CMOS)技术而实施。
相机透镜100于其FOV 113中反映物体至影像感影器116上，其产生并传送原始影像数据131至影像处理器140。影像处理器140将至少部分的原始影像数据131转换为显示在显示器150上的输出显示数据。
图2是PCB 230的剖视图，其包含以焊接凸块225而机械性及电性连接于其上的RCM220。RCM 220具有RCM直径221且包含相机透镜200。相机透镜200具有入射光瞳233。
相机透镜200具有光轴223。相对于坐标轴298，光轴223与z轴平行且具有径向位置r＝0。RCM 220及PCB 230分别与在停车辅助***160中的RCM 120及PCB 130一样地作用。
图3显示安装在该PCB 230上且包围RCM 220的可PCB安装的透镜适配器300。可PCB安装的透镜适配器300包含适配壳体304及适配透镜303。适配壳体304包含固定座301及镜筒302。于图3中，固定座301附接至PCB 230并围绕RCM 220。在不偏离本发明范畴的情形下，固定座301可部分地围绕RCM 220。固定座301是按大小排列并经成型，让固定座301在附接至PCB 230(或RCM 220)上时不会阻碍RCM 220的视场。
固定座301可通过本领域中已知的方法而附接至PCB 230，诸如藉由胶合黏结及机械固定。可以视设计考虑且在不偏离本发明范畴的情况下，设置中间部件(图中未示)于固定座301及PCB 230的间。该中间部件可为便于固定座310附接至PCB 230上的耦合器。
于可PCB安装的透镜适配器300的一实施例中，镜筒302是以可拆卸方式附接至固定座301。于可PCB安装的透镜适配器300的另一实施例中，镜筒302是永久地附接至固定座301。
与现有技术的适配透镜附接至影像装置的外侧不同，可PCB安装的透镜适配器300是附接至PCB 130，即该影像装置的内部组件上。可PCB安装的透镜适配器300及RCM 220亦可独自附接至PCB 230上。
于可PCB安装的透镜适配器300的一实施例中，固定座301是附接至(例如)该停车辅助***160内部组件的RCM 220及PCB 230中的一或二者。RCM 220可在固定座301附接至PCB 230上的前或的后附接至固定座301。
适配透镜303可为(例如)单一组件透镜，如图3中所描绘。但适配透镜303可改为包含复数个别光学组件的复合透镜。
可PCB安装的透镜适配器300自安装在PCB 230上，让适配透镜303及相机透镜200轴向(同轴)对齐：适配透镜303具有与相机透镜200的光轴223同一直线的光轴323。适配透镜303的出射光瞳333设置在与相机透镜200的入射光瞳233相同的平面中。出射光瞳333及入射光瞳233因此为同平面。
为清楚起见，当第一透镜的入射光瞳233与第二透镜的出射光瞳同轴时，其表示该第一与第二透镜为同轴。因此，关于安装在PCB 230上的可PCB安装的透镜适配器300，入射光瞳233及出射光瞳333皆为同轴且同平面。
适配透镜303具有透镜表面312，而固定座301具有与该透镜表面312间隔一距离306的固定座表面314。若出射光瞳333及入射光瞳233为同平面，则该距离306可为零。
可PCB安装的透镜适配器300可设计为让相机透镜200及适配透镜303共同作为一微距镜头、变焦透镜、望远透镜、广角镜头或鱼眼镜头。于可PCB安装的透镜适配器300的一实例中，适配透镜303为2014年8月21日申请、名称为"Three-piece all-aspheric adapterfisheye lens system"的美国专利申请第14/465,013号中所述的三件式全非球面适配鱼眼透镜***。于可PCB安装的透镜适配器300的另一实例中，适配透镜303为2014年8月21日申请、名称为"Four-piece all-aspheric adapter fisheye lens system"的美国专利申请第14/465,146号中所述的四件式全非球面适配鱼眼透镜***。
固定座301具有第一内径341及第二内径342。第一内径341是按大小排列以等于或大于RCM直径221，让固定座301可设置在PCB 230上并至少部分地围绕RCM 220。第二内径341是按大小排列让镜筒302可***固定座301内。固定座301可为机械加工或模制部件并以金属(诸如铝或黄铜)或塑料制成。在不偏离本发明范畴的情形下，固定座301可通过其它手段及材料制造，诸如经设置在PCB 230上并至少部分地围绕RCM 220。
图4是安装在PCB 230上且包围RCM 220的固定座301的俯视图。于固定座301的一实施例中，第一内径341大于RCM直径221，让PCB 230在固定座301与RCM 220的间的区域中为可看见的。于固定座301的一实施例中，该第一内径341相等于RCM直径221，让固定座301与RCM 220物理接触。于此实施例中，固定座301防止了电磁干扰传达到RCM 220。
图5是另一安装在PCB 230上且包围RCM 220的可PCB安装的透镜适配器500的剖视图。鉴于可PCB安装的透镜适配器300包含固定座301、镜筒302及适配透镜303等三个部件，可PCB安装的透镜适配器500包含二个部件：适配壳体504及适配透镜503。适配透镜503是近似于图3中的适配透镜303。
于可PCB安装的透镜适配器500的一实施例中，适配壳体504附接至RCM 220及PCB230中的一或二者。于RCM 220或适配壳体504附接至PCB 230的前，RCM 220可附接至适配壳体504。
在图5中，适配壳体504是显示为附接至PCB 230并固持适配透镜503，让适配壳体504附接至PCB 230并围绕RCM 220。在不偏离本发明范畴的情形下，适配壳体504可部分地围绕RCM 220。适配壳体504是按大小排列并经定型，藉以在附接至PCB 230(或RCM 220)时，让固定座301不会阻碍RCM 220的FOV。
适配壳体504可通过本领域中已知的方法而附接至PCB 230，诸如胶合黏结及机械固定。在不偏离本发明范畴的情况下，可在适配壳体504及PCB 230的间设置中间部件。
于可PCB安装的透镜适配器500的一实施例中，适配壳体504具有固持座区域501及镜筒区域502。适配壳体504可视为固定座301与镜筒302的融合体，其中固持座区域501用作固定座301而镜筒区域502用作镜筒302。
可PCB安装的透镜适配器500是安装在PCB 230上，让适配透镜503及相机透镜200为同轴：适配透镜503具有与相机透镜200的光轴223同一直线的光轴523。适配透镜503的出射光瞳533是设置在与相机透镜200的入射光瞳233相同的平面中；因此出射光瞳333及入射光瞳233为同平面。
透镜表面512及安装表面514的间的距离为距离506。于出射光瞳533及入射光瞳233为同平面时该距离506可为零，因为透镜表面512直接接合安装表面514。
适配壳体504具有第一内径541及第二内径542。适配壳体504可为机械加工部件或模制部件并以金属(诸如铝或黄铜)或塑料制成。在不偏离本发明范畴的情形下，该适配壳体504可通过其它手段及材料制造。
于适配壳体504的一实施例中，第一内径541大于RCM直径221，让适配壳体与RCM220之间有一间隙宽度507。于适配壳体504的另一实施例中，该第一内径541相等于RCM直径221，让该宽度507等于零且适配壳体504接合RCM 220。于宽度507等于零时，适配壳体504作用于防止电磁干扰传达到RCM 220。
图6为说明用于修改RCM的FOV的例示性方法的流程图，其中该RCM接合至PCB上且包含相机透镜。于可选择的步骤602中，方法600形成了用于适配透镜的适配壳体。该适配壳体经形成让该适配透镜的出射光瞳与该相机透镜的入射光瞳为同平面且同轴。于步骤602的一实例中，方法600形成了用于适配透镜503的适配壳体504，并且在(i)适配透镜503安装于适配壳体504内，(ii)适配壳体504结合至PCB 230及(iii)RCM 220表面安装至PCB 230时，让该适配透镜503的出射光瞳533与该相机透镜200的入射光瞳233为同平面。
于可选择的步骤604中，方法600将该适配透镜安装在适配壳体内，进而产生可PCB安装的透镜适配器。于可选择的步骤604中，方法600将该适配透镜503安装至适配壳体504内。
于步骤606中，方法600对齐该适配透镜及该相机透镜，让该适配透镜及相机透镜为同轴。于步骤606的一实例中，方法600对齐该适配透镜503及该相机透镜200，让该适配透镜503及相机透镜200为同轴。
于步骤610中，方法600将该适配壳体附接至该RCM所表面安装于上的PCB上。于步骤610的一实例中，方法600将该适配壳体504附接至该RCM 220所表面安装于上的PCB 230。
图7为说明用于修改RCM的视场的例示性方法700的流程图，其中该RCM尚未接合至PCB上。于可选择的步骤702中，方法700形成了适配壳体。该适配壳体经成型让该适配透镜的出射光瞳与该相机透镜的入射光瞳为同平面且同轴。于步骤702的一实例中，方法700形成了用于适配透镜503的适配壳体504，并且于(i)适配透镜503安装于适配壳体504内，(ii)适配壳体504结合至PCB 230及(iii)RCM 220表面安装至PCB 230时，让该适配透镜503的出射光瞳533与该相机透镜200的入射光瞳233为同平面。
于可选择的步骤704中，方法700将该适配透镜安装在适配壳体内，进而产生可PCB安装的透镜适配器。于可选择的步骤704中，方法700将该适配透镜503安装至适配壳体504内，进而产生可PCB安装的透镜适配器500。
于步骤706中，方法700将该RCM附接至该适配壳体，让该适配透镜及相机透镜为同轴。于步骤706的一实例中，方法700将RCM 220附接至适配壳体504，让该适配透镜503及相机透镜200为同轴。
于步骤708中，方法700将该RCM表面安装至PCB上。于步骤708的实例中，方法700将该RCM 220表面安装至PCB 230上。
于步骤710中，方法700将该适配壳体附接至PCB。于步骤710的一实例中，方法700将该适配壳体504附接至PCB 230。
可在不偏离本发明范畴的情形下对上述方法及***做出改变。因此应当指出的是，上述说明或显示于附图中的内容应解释为说明性的意义而非限制性的意义。下列申请专利范围意欲涵盖本文所述的所有一般性特征及特定特征，且由于语言的关系，本方法及***的范畴的全部陈述可能落入其间。

Claims (18)

1.一种用于可PCB安装的相机模块的可PCB安装的透镜适配器，包括：
适配透镜及适配壳体，所述适配壳体用于在所述可PCB安装的相机模块与所述适配壳体二者耦合至PCB上时固持所述适配透镜，所述适配透镜与所述可PCB安装的相机模块的相机透镜同轴，
所述适配透镜的出射光瞳与所述相机透镜的入射光瞳同平面；
所述适配透镜及所述相机透镜共同形成影像***，所述影像***具有超过单独相机透镜的视场的视场。
2.根据权利要求1所述的可PCB安装的透镜适配器，所述适配壳体及相机模块可独立安装至所述PCB上。
3.根据权利要求1所述的可PCB安装的透镜适配器，由所述适配透镜和所述相机透镜形成的所述影像***用作从下列组成的群组选出的透镜：微距镜头、变焦透镜、望远透镜及广角镜头。
4.根据权利要求1所述的可PCB安装的透镜适配器，由所述适配透镜和所述相机透镜形成的所述影像***用作鱼眼镜头。
5.根据权利要求1所述的可PCB安装的透镜适配器，所述适配壳体可附接至所述相机模块，不论所述PCB连接至所述适配壳体及所述相机模块中的一或二者。
6.根据权利要求1所述的可PCB安装的透镜适配器，所述适配壳体包括：
用于固持所述适配透镜的镜筒，以及
用于固持所述镜筒以附接至所述PCB的固定座。
7.根据权利要求6所述的可PCB安装的透镜适配器，所述镜筒是以可拆卸方式附接至所述固定座。
8.根据权利要求1所述的可PCB安装的透镜适配器，所述适配壳体直接附接至所述PCB上。
9.根据权利要求1所述的可PCB安装的透镜适配器，所述适配壳体附接至中间部件，所述中间部件直接附接至所述PCB上。
10.根据权利要求1所述的可PCB安装的透镜适配器，更包括可机械耦合所述可PCB安装的透镜适配器至所述PCB的耦合器。
11.一种用于修改可PCB安装的相机模块的视场的方法，包括：
附接可PCB安装的透镜适配器至印刷电路板(PCB)，所述可PCB安装的透镜适配器包含装设于适配壳体中的适配透镜，所述PCB经配置供所述可PCB安装的相机模块表面安装于其上；
装置所述适配透镜于所述适配壳体中；以及
定位所述适配透镜和所述相机模块的相机透镜，从而所述适配透镜的出射光瞳与所述相机透镜的入射光瞳同平面。
12.根据权利要求11所述的方法，更包括轴向对齐所述适配透镜及所述相机透镜。
13.根据权利要求11所述的方法，更包括附接所述可PCB安装的相机模块至所述适配壳体。
14.根据权利要求11所述的方法，所述可PCB安装的相机模块是表面安装至所述PCB。
15.根据权利要求11所述的方法，所述适配壳体包括二个部件，固定座及镜筒，所述适配透镜安装在所述镜筒中。
16.根据权利要求15所述的方法，所述镜筒是以可拆卸方式附接所述固定座。
17.一种用于可PCB安装的相机模块的可PCB安装的透镜适配器，包括：
适配壳体，用于在(i)适配透镜安装于所述适配壳体中，(ii)所述适配壳体附接至所述PCB上及(iii)所述可PCB安装的相机模块是表面安装至所述PCB上时，将所述适配透镜的出射光瞳定位于与所述可PCB安装的相机模块的相机透镜的入射光瞳相同的平面中。
18.根据权利要求17所述的可PCB安装的透镜适配器，在(i)所述适配透镜安装在所述适配壳体中，(ii)所述适配壳体附接至所述PCB上及(iii)所述可PCB安装的相机模块表面安装至所述PCB上时，所述适配壳体是轴向对齐所述适配透镜与所述相机透镜。
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