200522343 ⑴ 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種攝像裝置，尤關於適合倂入可攜式終 端機且可能夠依據要被拍物的距離調整焦距的緊緻薄型攝 像裝置。 [先前技術】 傳統上，薄小型攝像裝置已倂入薄小型可攜式終端機 ，諸如行動電話或蜂巢式電話以及P D A (個人數位助理） ，而且因此之故，不僅能夠將聲音資訊傳到遠處，亦可將 影像資訊連同聲音資訊傳到遠處。目前使用固態攝像元件 ，諸如CCD (電荷耦合元件）型影像感測器或CMOS (補 償式金氧半導體）型影像感測器等等來做爲這些攝像裝置 的攝像元件。 在倂入行動電話或PDA的這些攝像裝置中已有人建 議安裝變焦透鏡以及讓廣角攝影變得可行。 已揭露的技術（例如專利參考文件1 )使用在光軸方 向擴張和縮收的壓電裝置做爲用於變焦和廣角攝影的一組 透鏡移動構造之致動器。 專利參考文件1 :日本專利公開申請案第 2002-107612 號 ° 在倂入上述可攜式終端機的攝像裝置中，攝像系統的 焦距已變得非常小’且光圈在F數爲2 一 4範圍時相當亮 ’因爲使用的攝像元件·已做得十分小。因此，結果是焦點 -4- 200522343 (2) 深度在攝像側變得很淺，而且在攝像光學系統在設定位置 相對於攝像表面的移動量需要很精確，在攝像元件與光軸 之間的垂直度亦需很精確。 與之成對比者’專利參考文件1所揭示的透鏡中，由 於壓電裝置在其驅動方向振動者爲已固定的光軸方向，而 且連接到壓電裝置的軸爲透鏡移動的導軸，將導軸固定很 困難，也很難得到導軸相對於攝像表面之垂直度。 另外，在倂入此種可攜式終端機的攝像裝置中，爲了 減小厚度，攝像元件未封裝，一般是在感測器晶片本身狀 態下直接安裝在印刷電路板上。由於導軸係裝在此印刷電 路板上，即使印刷電路板與導軸之間達成垂直度，若攝像 元件傾斜地安裝在印刷電路板上，攝像元件與導軸之間無 法保持垂直度。 【發明內容〕 鑒於上述問題，本發明的目的在於得到可調焦距攝像 裝置，其中攝像元件與導軸之間的垂直度得以保持，即使 攝像元件安裝在印刷電路板上的傾斜位置，因此攝像裝置 得以精確地維持攝像元件表面與攝像光學系統光軸之間的 垂直度。 本發明的目的可藉由以下構造達到： 項目1 : 一種攝像裝置，包括導引一目標光線的一攝像光學系 -5- 200522343 (3) 統、支撐攝像光學系統的一光學系統支撐件、將攝像光學 系統導引的目標光線光電轉換的一攝像元件、將光學系統 支撐件罩住的一外架體、以及固定在外架體上以將光學系 統支撐件沿一光軸可滑動地支撐的一光學系統支撐件導件 ，其中外架體係組裝在攝像元件上，使得外架體與攝像元 件接觸。 項目2 : 項目1之攝像裝置’更包括供攝像兀件固定的一基板 〇 項目3 : 項目1或2之攝像裝置，更包括一基板，其中在外架 體與基板之間有一間隙，且外架體未與基板接觸。 項目4 : 項目3之攝像裝置，其中外架體與基板係利用黏劑固 定在一起。 項目5 : 項目4之攝像裝置，其中黏劑爲紫外線硬化黏劑、熱 硬化黏劑、紫外線/熱硬化黏劑、以及紫外線/濕氣硬化 黏劑的其中一種。 200522343 (4) 項目6 : 項目1 - 5中任一者之攝像裝置，其中光學系統係與 形成攝像光學系統的其中一透鏡一體成型。 項目7 : 包括項目1 一 6中任一者的可攜式終端機。 依據上述項目1之構造，藉由組裝成使外架體與攝像 元件接觸，固定在外架體的光學系統支撐件導件總是保持 與攝像元件垂直，即使攝像元件安裝在印刷電路板上的傾 斜位置，光學系統將亦變成依據攝像元件傾斜度之傾斜， 所以其可能在攝像元件表面與攝像光學系統光軸之間達成 垂直度。 依據上述項目2 — 5之構造，其可得到項目1中所述 構造之相同效果。 另外，依據上述項目6之構造，藉由光學系統係與形 成攝像光學系統的其中一透鏡一體成型，其可能達成小型 化且降低成本，因爲中間元件數目較少，其亦可在光學系 統支撐件導件與攝像光學系統光軸之間更精確地符合平行 度。 另外，依據上述項目7之構造，藉由使用設有上述其 中一種攝像裝置的可攜式終端機，其可能得到設有具本發 明上述效果的攝像裝置的一可攜式終端機。 【實施方式〕 -7- 200522343 (5) 本發明在下文中係以一較佳實施例來說明，但 本發明不限於此較佳實施例例子。 圖1爲本發明之具攝像裝置的一可攜式終端機 行動電話單元T外觀圖。 圖1中的行動電話單元T包括一頂架7 1，其 顯示螢幕D的殼體，頂架7 1係由一鉸接機構73 設有操作鈕P的一底架7 2。此圖中的攝像裝置s 顯示螢幕D下方的頂架7 1，而且其位置能從頂架 面側採入拍攝目標來的光。 另外，攝像裝置S位置亦可在頂架7 1內部的 幕D上方（在外表面側），另外，行動電話單元 摺疊式。 圖2爲本發明的攝像裝置立體圖。此攝像裝置 在圖]中所示的攝像裝置S位置倂設。 如圖2所示，攝像裝置1 〇 〇係由上面裝有攝像 印刷電路板1 1、支撐攝像元件的構一外架體12、 外架體]2頂面且有一開口段1 3接收拍攝目標來的 蓋構件1 4、將攝像裝置1 〇 〇連接到可攜式終端機 印刷電路板的一連接器部1 7、以及將印刷電路板] 到連接器部1 7的一可撓性印刷電路板FPC所構成， 可撓性印刷電路板FPC通過攝像裝置1 00背 亦連接到光阻斷器P I和一步進馬達3 1 (以下稱爲 ，另外安裝驅動光阻斷器PI和S TM 3 1的一驅動 請了解 —例的 爲設有 連接到 係倂入 7 1外袠 顯示榮 不限於 1 00係 元件的 組裝在 光線之 的其他 1連接 » 〇 面，且 STM ) 器（圖 200522343 (6) 另外，如圖2所示，此攝像裝置1 〇 〇爲極小型，厚度 約8 m m，短邊長度約1 0 m m，長邊長度約1 5 m m。 接著說明攝像裝置1 〇 〇內部元件。然而，在以下圖式 中的不同圖式係以相同標號標示相同元件來避免重覆說明 ，攝像裝置1 0 0之構造係採用一攝像光學系統、一致動器 、以及將致動器和攝像光學系統機械地耦合的一機械部。 圖3爲攝像裝置的攝像光學系統剖面圖。圖3中，〇 爲光軸，1爲第一透鏡，2爲第二透鏡，3爲第三透鏡，7 爲將紅外線輻射切斷的紅外線過濾器，8爲攝像元件，2 1 爲光學系統支撐件，2 2和2 3爲在沿著光軸移動期間導引 光學系統支撐件2 1的光學系統支撐件導件（以下簡稱爲 導軸）。 如圖3所示，光學系統支撐件2 1將攝像光學系統5 0 支撐在其內側，攝像光學系統5 0建構成包括第一透鏡1 、第二透鏡2、第三透鏡3、開口孔徑4、以及固定孔徑5 。另外，光學系統支撐件2 1係使匹配導軸2 2的導管2 1 g 以及匹配導軸2 3的U形匹配部2 1 k爲一體成型構造。因 此之故，支撐攝像光學系統5 0的光學系統支撐件2 1形成 方式總是能夠在光軸0方向沿著導軸2 2和2 3筆直移動 〇 外架體1 2設有一安裝部1 2d，而且其組成使得安裝 部1 2 d與已經安裝在印刷電路板1 1上的攝像元件8接觸 ，而且建構成周圍部印刷電路板1 1有一個很小的間隙d 。安裝部]2 d與攝像元件8接觸的部分不在光電轉換進行 -9 - 200522343 (7) 的表面而且在攝像元件8的光電轉換表面8a (參考表面 )側。導軸22和23係被外架體丨2和蓋構件1 4支撐，且 被蓋構件1 4頂面上的板之緣i 4 a和！ 4 b固定。接著。以 黏劑B將印刷電路板丨丨固定，使得周圍部的間隙d .被塡 滿。 至於黏劑B，其可使用包括紫外線硬化黏劑、熱硬化 黏劑、紫外線/熱硬化黏劑、以及紫外線/濕氣硬化黏劑 之黏劑。 圖9爲本發明的攝像元件8俯視圖。圖9中，8 a爲 光電轉換表面，8 b爲光電轉換部的周圍表面，8 c爲外部 連接用端子，8 d爲光電轉換部。像素二維安排的光電轉 換部8 d係形成在攝像兀件8的光電轉換表面8 a的中央， 周圍表面8 b係形成在光電轉換部8 d周圍，影像處理電路 設在周圍表面8b上和攝像元件8內側，在周圍表面8b外 緣附近設有數個互連接點墊。供互連的端子的接點墊8 c 係電子連結到印刷電路板（以下稱爲基板）的特殊電路。 外架體1 2的安裝部1 2 d位置係如圖9中虛線所示， 使得其在攝像元件8周圍表面8 b上的接點墊8 c內側接觸 〇 圖4爲攝像裝置1 〇 〇的攝像光學系統部剖面圖，顯示 攝像元件8安裝在印刷電路板1 ]上的傾斜位置。與圖3 相同的標號亦用於此圖中，由於構造與圖3中者相同，此 圖之說明將僅針對二圖中不同的部分爲之。 即使攝像兀件8以黏劑C黏在印刷電路板]1上的傾 -10- 200522343 (8) 斜位置’由於組合成使安裝部1 2 d接觸攝像元件8，外架 體1 2亦將依據攝像元件8傾斜度傾斜，將外架體1 2支撐 的導軸2 2和2 3維持總是與攝像兀件8的光電轉換表面 8 a垂直，即使是沿著導軸2 2和2 3移動的光學系統支撐 件2 1和攝像光學系統5 0亦可總是垂直於攝像元件8的光 電轉換表面8 a。 如此，藉由組裝成使外架體1 2安裝部1 2 d和攝像元 件8的光電轉換表面8 a彼此接觸，由於外架體〗2和攝像 元件8在安裝部1 2 d彼此接觸，即使攝像元件8和印刷電 路板1 1黏在傾斜位置，其可能維持外架體1 2支撐的導軸 22和23和攝像元件8的光電轉換表面8a總是彼此垂直 〇 另外，紅外線切斷過濾器 7係以黏劑固定在外架體 1 2上而與攝像元件8的光電轉換表面8 a相對。 圖5爲一前視圖，其槪示本發明之攝像裝置I 〇 〇內部 。此圖與圖2相同，但圖中的攝像裝置丨〇 〇的蓋構件！ 4 和可撓性印刷電路板F P C已移除，且係從光軸方向看去 〇 如圖5中所示，外架體1 2形狀略爲矩形，導軸2 2和 2 3係位於外架體1 2的對角位置，甚至與光學系統支撐件 一體成型的導管2 1 g和U形匹配部2 ] k係位於對角位置 。另外，在其他對角位置設置偵測光學系統支撐件2 1的 光阻斷器PI，且可依據光學系統支撐件2 ]移動而將與光 學系統支撐件2 1 —體成型的快門2 1 p***光阻斷器p 1的 -11 - 200522343 (9) 光發射部和接收部之間或從該處移除。快門2 1 p安裝位置 係使其在攝像光學系統5 0在攝像元件8側時進入光阻斷 器p 1的光發射部和接收部之間，而當其朝向要被拍照的 目標時係移出光阻斷器PI的光發射部和接收部之間位置 。另外’在導管21g內形成一突起部21f，其從外架體中 的切斷面突伸朝向S T Μ 3 1之側。 如圖所示，S ΤΜ 3 1位置使得其轉軸相對於攝像光學 系統光軸扭轉，另外，STM 3 1設有一導程螺絲3丨r，其驅 動軸方向與STM 3 1旋轉方向相同，且其驅動軸連接步進 馬達3 1做爲致動器。另外，其構造亦可使S TM 3 1轉軸 與導程螺絲3 1 r驅動軸方向相同，且二者由齒輪等等耦合 。螺帽3 2螺合在導程螺絲3 1 r上，螺帽3 1 2亦與圖中未 示的一轉動停止器匹配，而且因STM 31轉動而在圖中箭 號所示方向移動（因爲導程螺絲3 1 r轉動），使得與光軸 的位置關係杻轉。 另外，在螺帽3 2上形成一匹配部3 2 f與身爲驅動方 向改變機構的匹配板2 4匹配，且匹配板2 4同時匹配導管 2 ] g突起部2 1，由匹配板2 4構成的驅動方向改變機構係 利用能自由轉動的一梢3 3固定外架體1 2壁上。 另外，虛線所標示的矩形所示者爲參照圖3說明之攝 像元件8，且虛線所標示的圓形所指者爲形成在外架體1 2 內以安裝攝像元件8的安裝部1 2 d。 圖6爲一匹配板24平面圖，其爲一驅動方向改變機 構。圖6爲圖5中從S T Μ 3 1側看去的平面圖，印刷電路 200522343 (10) 板1 1以及光軸位置已加入以利了解其位置關係。 如圖6所示，匹配板2 4已利用梢3 3固定在可自由轉 動的軸上，且長孔部25匹配突起部21f，而長孔部26匹 配匹配部3 2 f。圖中被做爲致動器3 1的S TM 3 1驅動的匹 配部3 2 f、匹配部2 4以及形成在導管2 1 g上的突起部2 1 f 之操作接著說明如下。 圖6中，匹配部3 2 f因爲導程螺絲3 1 r轉動而從實線 所示位置沿著與印刷電路板1 1平行之方向移到虛線位置 (參閱圖5 )，隨著此一移動，匹配部24從實線位置轉 到虛線位置，如此，甚至長孔部2 5從實線位置轉到虛線 位置，且匹配長孔部2 5的突起部2 1 f移動，同時被導軸 2 2限制（參閱圖3和圖5 )，如從圖中平行光軸〇方向 觀之所示者（與印刷電路板1 1呈直角的方向）。由於此 移動，光學系統支撐件2 1 (亦即攝像光學系統5 〇 )朝要 被拍照的目標移動。另外，若導程螺絲3 1 r在相反方向轉 動，其可進行相反操作’亦即從虛線位置回到實線位置。 換言之，藉由控制導程螺絲3 1 r轉向和轉動量，其可使攝 像光學系統停在任何所要位置。 另外，藉由將長孔部2 6旋轉半徑設定成較大且將長 孔部2 5旋轉半徑設定成較小，或是使長孔部2 6較長側斜 度接近將梢3 3和長孔部2 6中心連結的直線n 1傾度且使 長孔部2 6較長側斜度大於將梢3 3中心和長孔部2 5中心 連’Τα的直線N 2傾度’其亦可將驅動軸驅動量傳到攝像光 學系統，因而能使攝像光學系統驅動步進程度較小於驅動 -13- 200522343 (11) 軸側的步進大小’因而能更精確地設定攝像光學系統° 如前所解釋者’藉由置於攝像光學系，統光軸和1被致動 器驅動的驅動軸扭轉位置’可得到在攝像裝置光1軸方向特 別薄的攝像裝置。 另外，即使致動器和驅動軸總長稍大於攝像裝置在光 軸方向長度’藉由將之側向置於扭:轉方向以及藉由將致動 器和驅動軸置於相同方向’其可得到相同厚度減小並使其 形狀爲所要者。另外，藉由將驅動方向改變機構置於致動 器和攝像光學系統之間來改變驅動方向，其能利用驅動方 向改變機構縮短致動器驅動量’因而能使攝像光學系統步 進更小地移動，因而能更精確地設定攝像光學系統位置。 另外，藉由將導引攝像光學系統的導軸置於容納攝像元件 和攝像光學系統的略爲矩形的外架體的對角位置，其能增 加空間使用效率並將構造封在所要形狀裡面，因爲外部形 狀並未增加。 在攝像裝置構造如上且倂入一可攜式終端機內，其操 作說明如下。 圖7爲包含攝像裝置1 〇 〇的可攜式終端機T設定在攝 影機模式操作流程圖。此流程中，首先判斷裝置已設定在 攝影機模式（步驟S 1 0 1 )，若判斷單元已設定在攝影機 模式，攝像光學系統移到超焦距（步驟s I 02 )。 接著說明攝像光學系統移到超焦距之動作。 當攝像裝置1 0 0不使用時，形成在光學系統支撐件 2 ]內的快門2 ] p遮斷光阻斷器p I的發射和接收，首先步 -14 - 200522343 (12) 進馬達S TM 3 1被驅動，攝像光學系統5 〇 (亦即光學系統 支撐件2 1 )移向要被拍攝的目標，當此完成後，光阻斷 器ΡΪ偵測快門2 1 p已離開光發射及接收位置。此攝像光 學系統設定爲超焦距，其係藉由將快門2 1 p離開光發射及 接收位置之點做爲起始點並以特定數目步驟驅動步進馬達 STM 31，各攝像裝置皆不同且在製程中經度量事先決定 之數目做爲此特定步驟數目（見圖4和圖5 )。 之後，攝像裝置被驅動，所得影像連續地顯示在顯示 螢幕D (見圖1)上做爲直接影像，其直接通過光學系統 ’接者再度確認攝影機模式（步驟S 1 0 4 )，若已設定攝 影機模式，操作進行到步驟S 1 0 5，以決定實際攝像時之 曝光値爲目標攝像做準備。在此之後，裝置等待具快門釋 放功能的按鈕（例如可爲圖1中所示任何一操作鈕P )成 爲ON，直到具快門釋放功能的按鈕變成ON之前，步驟 S104 — S106重覆，且實際影像曝光値不斷更新，這是爲 了因應要拍照的目標不同狀況直到實際影像被攝取。 當具快門釋放功能的按鈕變成ON，在超焦距的影像 被讀入，且在藉由啓動攝像光學系統將焦距調整到較短距 離之後亦將影像讀入，在個別位置的影像被評估，且攝像 光學系統移到影像焦距最佳位置（步驟S 1 07 )，如此完 成自動對焦作業，在此之後，攝像元件中之電荷被淸除， 且再度充電以用於實際影像攝取（步驟 s 1 0 8 )，步驟 S ] 0 5中得到的曝光値做爲此時的曝光狀況。 之後，攝像元件中累積的電荷（亦即影像信號）被讀取 -15- 110) 200522343 (13) (步驟S 1 0 9 )，影像信號進行A / D轉換（步驟S ，A / D轉換後的數據受到影像處理’且影像數據受 據壓縮（步驟S 1 11 ) °接著被壓/縮數據存在記錄影 據的記憶體中（步驟S 1 1 2 ) ’兀成 β像之k像。 之後，作業回到步驟S 1 0 1，再度確認攝影機模 若設定在攝影機模式，操作進行到步驟s 10 2 ’若已 攝影機模式，操作進行到步驟s 121將攝像光學系統 初始位置，亦即將形成在光學系統支撐件2 1中的 2 1 p朝攝像元件移動到光阻斷器P I的光發射和接收 斷的位置。接著在攝像裝置中的攝影機模式終止作業 如攝像元件者，而操作進行到其他特定模式。 上述者爲倂設有本發明之攝像裝置可攜式終端機 在攝影機模式下之操作情形。 圖8爲攝像裝置1 0 0的攝像光學系統另一例的剖 。此圖爲圖3中光學系統支撑件21功能係與第二透 一體成型，只有與圖3不同之處加以說明。 如圖8所不，匹配導軸2 2的導管2 g、匹配匹配彳 的突起部2 f、以及匹配導軸2 3的U形匹配部2 1 k皆 第二透鏡2 —體成型。換言之，與第二透鏡2 一體成 導管2g已成爲支撐整個攝像光學系統的光學系統支 〇 另外，雖然圖中未示，在第二透鏡2中，設置了 透明漆被覆或由不透明材料製成的快門，使得其可進 離開光阻斷器的光發射及接收位置。另外，孔口 4] 到數 像數 式， 解除 移到 快門 被切 ，諸 設定 面圖 鏡2 K 24 係與 型的 撐件 具不 入及 利用 -16 - 200522343 (14) 黏劑固定在第一透鏡1上。 如此，藉由使導管2 g和匹配部2 1 k與構成攝像光學 系統的透鏡一體成型，其能減少中間元件數目，因而不僅 能達成小型化亦能輕易地調整導軸和攝像光學系統光軸的 平行度。 【圖式簡單說明】 圖1爲本發明之具攝像裝置的一可攜式終端機一例的 行動電話單元外觀圖。 圖2爲本發明的攝像裝置立體圖。 圖3爲攝像裝置的攝像光學系統剖面圖。 圖4爲攝像裝置的攝像光學系統剖面圖，顯示攝像元 件安裝在印刷電路板上的傾斜位置。 圖5爲一前視圖，其槪示本發明之攝像裝置內部。 圖6爲一匹配板平面圖，其爲一驅動方向改變機構。 圖7爲包含攝像裝置的可攜式終端機設定在攝影機模 式操作流程圖。 圖8爲攝像裝置的攝像光學系統另一例的剖面圖。 圖9爲本發明的攝像元件俯視圖。 【主要元件符號說明】 ]:第一透鏡 2 :第二透鏡 2 f :匹配部 -17 - 200522343 (15) 2g :導管 3 :第三透鏡 4 :開口光圈 5 :固定光圈 7 :紅外線過濾器 8 :攝像元件
8 a :光電轉換表面 8b :周圍表面 8 c :端子（接點墊）
8 d :光電轉換部 1 1 :印刷電路板 1 2 :外架體 1 2 d :安裝部 1 3 :開口段 1 4 :蓋構件 1 4 a :緣 14b :緣 1 7 :連接器部 2 1 :光學系統支撐件 2 1 f :突起部 2 ] g :導管 2 1 k :匹配部 2 1 p :快門 22 :光學系統支撐件導件（導軸） -18- 200522343 (16) 2 3 :光學系統支撐件導件（導軸） 24 :匹配板 2 5 :長孔部 2 6 :長孔部 3 1 :步進馬達 3 1 r :導程螺絲 3 2 :螺帽
3 2 f :匹配部 33 :梢 4 1 :孔口 5 0 :攝像光學系統 7 1 :頂架 72 :底架 7 3 :鉸接機構 1 0 0 :攝像裝置 B :黏劑 C :黏齊IJ D :顯不營幕 d :間隙 F P C :可撓性印刷電路板 N ]:直線 N 2 :直線 〇 :光軸 P :操作鈕 -19 - 200522343 (17) PI :光阻斷器 S :攝像裝置 T :可動電話單元 α :傾斜角
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