TWI594059B - 相機模組 - Google Patents

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TWI594059B
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Description

相機模組
本發明係關於一種相機模組；特別係有關於一種可實現小型化之相機模組。
在相機模組(camera module)小型化的趨勢下，許多手持裝置(handheld device)都內建有照相功能，如手機(mobile phone)或平板電腦(tablet PC)等。
第1A圖顯示一習知相機模組1之立體圖，第1B圖顯示第1A圖中之習知相機模組1於一視角之剖視圖。如第1A及1B圖中所示，習知相機模組1包括一鏡頭驅動模組12及一影像感測模組14。鏡頭驅動模組12為一音圈馬達(Voice Coil Motor，簡稱VCM)，可利用線圈、磁鐵及簧片的組合，以承載鏡頭16於一攝像光軸O(亦即，圖中所示之Z軸)方向上進行前後移動，進而達到對焦或變焦的功能。影像感測模組14包括一電路基板18(例如為軟性電路板(FPC))、安裝於電路基板18上之一感測元件20(例如為感光耦合元件(CCD))及一屏蔽構件22，其中，感測元件20可接收來自鏡頭16之光信號並將其轉換為電信號，且在透過電路基板18上之電路系統處理上述電子信號之後產生一數位影像，而屏蔽構件22設置於鏡頭驅動模組12及電路基板18之間，用以保護感測元件20。
然而，使用屏蔽構件22會使得習知相機模組1之小型 化受到影響，例如其高度無法進一步減低。此外，現行設計中，是使用連接銷(pin)24穿過鏡頭驅動模組12之基座26，以電性連接電路基板18及鏡頭驅動模組21中的迴路(圖未示)，但是為避免連接銷24輕易脫離基座26，須在基座26上設計一些特徵(例如卡合結構)以保持連接銷24，如此將增加塑膠材質之基座26之厚度，並提高習知相機模組1之整體高度及製造成本。
有鑑於上述習知問題點，本發明之一目的在於提供一種相機模組，可省略使用屏蔽構件及連接銷，以降低相機模組之製造成本，同時有利於其小型化。
本發明一實施例提供一種相機模組，包括一鏡頭承載座、一驅動機構、一框體、一基座、一感測元件以及複數個立體線路。鏡頭承載座用以承載一鏡頭沿著一光軸移動。驅動機構用以驅使鏡頭承載座沿著光軸移動。框體用以收容驅動機構及鏡頭承載座於其中。基座用以支撐框體，其中基座之底部形成有一凹部，其係由基座之底部之外周朝著光軸之光出射方向延伸而形成。感測元件收容於凹部中。立體線路形成於凹部上，且電性連接於感測元件及驅動機構。
根據一些實施例，前述驅動機構包括一驅動線圈及複數個驅動磁鐵，其中驅動線圈配置於鏡頭承載座之外周面上，而驅動磁鐵固定於框體中且鄰近驅動線圈。
根據一些實施例，前述立體線路電性連接於感測元件及驅動線圈。
根據一些實施例，前述基座之凹部具有一頂面及與 光軸方向平行之複數個側面，立體線路形成於頂面及該些側面之至少一者上。
根據一些實施例，前述相機模組更包括複數個電子零件，設置於凹部之頂面或該些側面之至少一者上，且電性連接於立體線路。
根據一些實施例，前述相機模組更包括一電路基板，其中感測元件安裝於電路基板上，且電路基板電性連接於立體線路。
根據一些實施例，當沿著光軸方向觀看時，前述電子零件及感測元件之位置重疊。
根據一些實施例，前述感測元件直接設置於凹部之頂面上，且電性連接於立體線路。
根據一些實施例，前述立體線路係透過嵌入成型技術或膜塑互連技術形成於凹部上。
根據一些實施例，前述相機模組更包括至少一彈簧片，連接於鏡頭承載座及框體與基座中之至少一者。
為讓本發明之上述和其它目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
1‧‧‧習知相機模組
2、2’‧‧‧相機模組
12‧‧‧鏡頭驅動模組
14‧‧‧影像感測模組
16‧‧‧鏡頭
18‧‧‧電路基板
20‧‧‧感測元件
22‧‧‧屏蔽構件
24‧‧‧連接銷
26‧‧‧基座
28‧‧‧電子零件
100‧‧‧鏡頭驅動模組
102‧‧‧框體
1021‧‧‧框體開孔
104‧‧‧基座
1041‧‧‧基座開孔
106‧‧‧鏡頭承載座
1061‧‧‧貫穿孔
1062‧‧‧螺紋結構
108‧‧‧驅動線圈
110‧‧‧驅動磁鐵
112‧‧‧上彈簧片
114‧‧‧下彈簧片
116‧‧‧立體線路
200‧‧‧影像感測模組
202‧‧‧感測元件
204‧‧‧電路基板
206‧‧‧電子零件
D‧‧‧厚度
O‧‧‧光軸
R‧‧‧凹部
R1‧‧‧頂面
R2‧‧‧側面
S1、S2、S3‧‧‧接合面
第1A圖顯示一習知相機模組之立體圖。
第1B圖顯示第1A圖中之習知相機模組於一視角之剖視圖。
第1C圖顯示第1A圖中之影像感測模組於一視角之剖視圖。
第1D圖顯示第1C圖中之感測元件及電子零件之沿著光軸方向觀看時之示意圖。
第2A圖顯示本發明一實施例之相機模組之***圖。
第2B圖顯示第2A圖中之相機模組組裝後之示意圖。
第3圖顯示第2B圖中之相機模組於一視角之剖視圖。
第4圖顯示第3圖中之感測元件及電子零件之沿著光軸方向觀看時之示意圖。
第5圖顯示本發明另一實施例之相機模組於一視角之剖視圖。
以下說明本發明之實施例。此說明之目的在於提供本發明的總體概念而並非用以侷限本發明的範圍。本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
在以下說明中，所稱的方位“上”、“下”，僅是用來表示相對的位置關係，並非用來限制本創作。當述及一第一元件位於一第二元件上時，可能包括第一元件與第二元件直接接觸或間隔有一或更多其他元件之情形。在圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同之符號。在圖式中，實施例之形狀或厚度可擴大，以簡化或是方便標示。再者，在圖式中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式。
請先參照第2A圖及第2B圖，其中第2A圖顯示根據本發明一實施例之相機模組2之***圖，第2B圖顯示第2A圖中之相機模組2組裝後之示意圖。如圖所示，相機模組2包括一鏡頭驅動模組100及一影像感測模組200，其中鏡頭驅動模組100例如為一音 圈馬達(Voice Coil Motor，簡稱VCM)，定義有X軸、Y軸與Z軸三個相互垂直的方向，並包括一框體102、一基座104、一鏡頭承載座106、一驅動線圈108、四個驅動磁鐵110、一上彈簧片112及一下彈簧片114，而影像感測模組200包括一感測元件202(例如為感光耦合元件(CCD)或互補性氧化金屬半導體(CMOS))及一電路基板204(例如為軟性電路板(FPC))。
如第2A及2B圖所示，框體102的外觀為一立方體，其底部為開放的(由於視角關係而無法看到)，可與一方形之基座104結合(例如透過卡合結構或黏合之方式)而構成鏡頭驅動模組100之一外殼。更具體而言，基座104由下方支撐框體102，而上述鏡頭驅動模組100中之其他部件收容於框體102中。
又，框體102之頂壁及基座104上分別形成有一框體開孔1021及一基座開孔1041，兩者的中心位於鏡頭驅動模組100之一(攝像)光軸O(平行於Z軸)上，且基座開孔1041正對於其下方之安裝於電路基板204上之感測元件202。由此，設置於鏡頭驅動模組100中之一鏡頭(圖未示)可通過框體102上之框體開孔1021對外界進行光影之擷取，而感測元件202可通過基座104上之基座開孔1041接收來自鏡頭之光信號並將其轉換為電信號，之後再透過電路基板204上之電路系統處理上述電子信號以產生一數位影像。
鏡頭承載座106用以承載鏡頭(圖未示)。更具體而言，鏡頭承載座106為一中空環狀結構，具有一貫穿孔1061，其中貫穿孔1061上形成有螺紋結構1062，與鏡頭外周面上之另一螺紋結構相互匹配，而使得鏡頭可鎖固於貫穿孔1061中。
驅動線圈108配置(捲繞)於鏡頭承載座106外周面。在 本實施例中，驅動線圈108順應鏡頭承載座106之外形而呈八角環狀，但本發明不以此為限，鏡頭承載座106之外形及驅動線圈108亦可視需求設計為其他形狀。四個驅動磁鐵110，例如為永久磁鐵，固定於框體102中且鄰近驅動線圈108之外側。在本實施例中，四個驅動磁鐵110呈三角形，且分別設置於框體102中之四個角落，但本發明不以此為限，在一些實施例中，四個驅動磁鐵110亦可呈長條形，且分別設置於框體102之四個側壁內側。
另外，鏡頭承載座106係活動地設置於框體102中。更具體而言，鏡頭承載座106可藉由上彈簧片112及下彈簧片114彈性地懸吊在框體102之中心，同時承載著鏡頭沿著光軸O方向前後移動。在本實施例中，上彈簧片112為一扁平狀金屬彈簧片，配置於鏡頭承載座106靠近框體102之頂壁之一側，且連接於鏡頭承載座106(活動部)及框體102(固定部)之間，而下彈簧片114亦為一扁平狀金屬彈簧片，配置於鏡頭承載座106靠近基座104之一側，且連接於鏡頭承載座106(活動部)及基座104(固定部)之間。然而，在一些實施例中，亦可省略上彈簧片112或下彈簧片114，而鏡頭承載座106僅藉由單一個彈簧片彈性地懸吊在框體102中。
藉由上述配置，當驅動線圈108流通電流時，可與驅動磁鐵110之間產生一電磁驅動力(electromagnetic force)，以驅使鏡頭承載座106沿著光軸O(亦即，Z軸)方向前後移動(亦即，驅動線圈108及驅動磁鐵110可視作鏡頭承載座106之驅動機構)，並進行鏡頭與感測元件202之間的對焦。同時，上彈簧片112及下彈簧片114能夠限制鏡頭承載座106之行程範圍，並提供鏡頭承載座106在X軸、Y軸及Z軸方向上之位移緩衝。
接著請參照第3圖，其顯示第2B圖中之相機模組2於一視角之剖視圖。特別地，本實施例中之基座104之底部更形成有一凹部R，其係由基座104之底部之外周朝著光軸O之光出射方向(亦即，向下或者朝著感測元件202之方向)延伸而形成。更明確來說，凹部R係形成於基座104之底部與延伸的外周之間。而在組裝時，基座104之底部之延伸的外周可接合於電路基板204(例如透過黏合之方式)，且感測元件202對應收容於凹部R中。由此，基座104之凹部R可用以保護感測元件202，並取代習知技術中之屏蔽構件22(第1A及1B圖)。也就是說，本實施例之相機模組2能夠省略使用屏蔽構件22，從而可達到減少部品數量及降低製造成本之效果。
值得一提的是，由於屏蔽構件22之省略，使得本實施例之鏡頭驅動模組100之基座104可與影像感測模組200之電路基板204直接接合(單一個接合面S1)。相對地，參照第1B圖，在習知相機模組1中，鏡頭驅動模組12之基座26與影像感測模組14之電路基板18之間則包括兩個接合面(基座26與屏蔽構件22之間之接合面S2，及屏蔽構件22與電路基板18之間之接合面S3)。應可瞭解的是，相較於習知相機模組1，本實施例之相機模組2具有較少的接合面，故而可減少存在於不同部件之間之接合面的公差，以改善機構之傾斜(tilt)狀況(亦即，可提高相機模組2之製造品質)。
請繼續參照第3圖，在本實施例中，複數個立體線路116更被形成於基座104之底部之凹部R上。更具體而言，凹部R具有一頂面R1及與光軸O(亦即，Z軸)方向平行之複數個側面R2，且複數個立體線路116形成於頂面R1及複數個側面R2之至少一者上。在本實施例中，複數個立體線路116僅形成於其中一側面R2 上，但本發明不以此為限，在一些實施例中，複數個立體線路116亦可同時形成於複數個側面R2上，其可根據需求來配置。
應瞭解的是，複數個立體線路116可透過嵌入成型(Insert Molding)技術或膜塑互連(Molded Interconnect Device)技術(指將導電電路形成於非導電的膜塑元件的立體表面的技術，例如，雷射直接成型(Laser Direct Structuring)或微細複合加工(MIPTEC))形成於凹部R上。
又，形成於側面R2上之立體線路116可延伸並電性連接於電路基板204及其上之感測元件202，而形成於頂面R1上之立體線路116可延伸並穿過基座104，進而與框體102中之驅動機構之驅動線圈108電性連接。在一些實施例中，穿過基座104之立體線路116可透過下彈簧片114及一些未圖示之線路電性連接於驅動線圈108。由此，可實現鏡頭驅動模組100中之迴路(亦即，上述驅動線圈108、下彈簧片114及未圖示之線路)與影像感測模組200之電路基板204之間的電性連接，而不需要使用習知技術中之連接銷24(第1B圖)，使得塑膠材質之基座104的厚度D可減少，進而亦可降低相機模組2之製造成本及整體高度(有利於小型化)。
進一步地，如第3圖所示，複數個原來設置於電路基板204上之電子零件206(例如電阻、電感及其他主/被動元件)亦可設置於凹部R上，例如設置於凹部R之頂面R1或複數個側面R2之至少一者上(第5圖)，且電性連接於立體線路116(亦即，焊接於立體線路116上)。
請一併參照第1C、1D、3及4圖，其中第1C圖顯示第1A圖中之影像感測模組14於一視角之剖視圖，第1D圖顯示第1C 圖中之感測元件20及電子零件28之沿著光軸O方向觀看時之示意圖，第4圖顯示第3圖中之感測元件202及電子零件206之沿著光軸方向觀看時之示意圖。在習知技術中(第1C及1D圖)，感測元件20及複數個電子零件28並排安裝於電路基板18上(亦即，沿著光軸O方向觀看時，感測元件20及複數個電子零件28之位置相互不重疊)，如此使得承載感測元件20及複數個電子零件28之電路基板18須具有一定大小的面積，而造成影像感測模組14乃至整個習知相機模組1(第1A圖)的尺寸無法縮小。反之，在本實施例中(第3及4圖)，部分原來設置於電路基板204上之電子零件206可改為設置於凹部R之頂面R1上(亦即，沿著光軸O方向觀看時，感測元件202與複數個電子零件206之位置可重疊)，如此使得電路基板204之面積可縮小，進而亦有利於相機模組2之小型化，並可降低製造成本。
第5圖顯示本發明另一實施例之相機模組2’於一視角之剖視圖。須特別說明的是，相機模組2’與上述實施例之相機模組2之主要差異在於，將電路基板204省略，並將感測元件202直接設置於凹部R之頂面R1上，且電性連接於立體線路116(亦即，焊接於立體線路116上)。如此一來，更可進一步減少部品數量、簡化製造過程、降低製造成本及相機模組2’之整體高度(有利於小型化)。此外，透過例如雷射直接成型可輕易將立體線路116形成於凹部R之任何位置上，因此亦便於調整電子零件206之配置(例如由第3圖中所示之頂面R1調整至第5圖中所示之側面R2)。
綜上所述，根據本發明實施例，可以基座104之底部之凹部R及立體線路116來取代習知技術中之屏蔽構件及連接銷，以降低相機模組之製造成本，並同時有利於其小型化。此外， 亦可進一步將影像感測模組200之感測元件202及電子零件206透過立體線路116直接設置於基座104之凹部R上，並省略電路基板204，如此亦可簡化製造過程、降低製造成本及縮小整個相機模組之尺寸。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
2’‧‧‧相機模組
102‧‧‧框體
1021‧‧‧框體開孔
104‧‧‧基座
1041‧‧‧基座開孔
106‧‧‧鏡頭承載座
1061‧‧‧貫穿孔
108‧‧‧驅動線圈
110‧‧‧驅動磁鐵
112‧‧‧上彈簧片
114‧‧‧下彈簧片
116‧‧‧立體線路
202‧‧‧感測元件
206‧‧‧電子零件
O‧‧‧光軸
R‧‧‧凹部
R1‧‧‧頂面
R2‧‧‧側面

Claims (11)

  1. 一種相機模組，包括：一鏡頭承載座，承載一鏡頭沿著一光軸移動；一驅動機構，驅使該鏡頭承載座沿著該光軸移動；一框體，收容該驅動機構及該鏡頭承載座於其中；一基座，支撐該框體，其中該基座之底部形成有一凹部，其係由該基座之底部之外周朝著該光軸之光出射方向延伸而形成；一感測元件，收容於該凹部中；以及複數個立體線路，形成於該凹部上，且電性連接於該感測元件及該驅動機構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的相機模組，其中該驅動機構包括一驅動線圈及複數個驅動磁鐵，該驅動線圈配置於該鏡頭承載座之外周面上，而該些驅動磁鐵固定於該框體中且鄰近該驅動線圈。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的相機模組，其中該些立體線路電性連接於該感測元件及該驅動線圈。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的相機模組，其中該基座之該凹部具有一頂面及與該光軸方向平行之複數個側面，該些立體線路形成於該頂面及該些側面之至少一者上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的相機模組，更包括複數個電子零件，設置於該凹部之該頂面或該些側面之至少一者上，且電性連接於該些立體線路。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的相機模組，更包括一電路基板，該感測元件安裝於該電路基板上，且該電路基板電性連接於該些立體線路。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的相機模組，其中當沿著該光軸方向觀看時，該些電子零件及該感測元件之位置重疊。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的相機模組，其中該感測元件直接設置於該凹部之該頂面上，且電性連接於該些立體線路。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的相機模組，其中該些立體線路係透過嵌入成型技術或膜塑互連技術形成於該凹部上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的相機模組，更包括至少一彈簧片，連接於該鏡頭承載座及該框體與該基座中之至少一者。
  11. 一種相機模組，包括：一鏡頭承載座，承載一鏡頭沿著一光軸移動；一驅動機構，驅使該鏡頭承載座沿著該光軸移動；一框體，收容該驅動機構及該鏡頭承載座於其中；一基座，支撐該框體，其中該基座為一體成形；一感測元件，收容於該基座內；以及複數個立體線路，形成於該基座上，且電性連接於該感測元件及該驅動機構。
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