TWI681244B - 相機模組及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種相機模組包括一支座框架、一第一鏡頭單元、一第二鏡頭單元、一第一影像感測單元以及一第二影像感測單元。支座框架具有一第一固設部及一第二固設部。第一鏡頭單元穿設並固定於第一固設部，並具有一第一光入射端及一第一光出射端。第二鏡頭單元穿設並固定於第二固設部，並具有一第二光入射端及一第二光出射端。第一影像感測單元係與第一鏡頭單元之該第一光出射端對應設置。第二影像感測單元係與第二鏡頭單元之第二光出射端對應設置。另外，本發明亦揭露一種相機模組的製造方法。

Description

相機模組及其製造方法
本發明係關於一種相機模組及其製造方法，特別關於一種具有多個鏡頭之相機模組及其製造方法。
隨著數位化科技的發展，數位相機早已取代了傳統的底片相機，也由於相機模組持續的微型化、緊湊化，相機模組幾乎可植入各種電子裝置中。
請參照第1圖所示，習知的一種相機模組10包括一鏡頭組(lens)11、一鏡頭座(lens holder)12、一影像感測元件(image sensor)13、一電路基板14以及一軟性電路板(flexible printed circuit,FPC)15。
鏡頭組11係由複數個透鏡片組合而成，並具有一光入射端111及一光出射端112。
鏡頭座12具有一開孔121，鏡頭組11係設置並固定於開孔121中，且鏡頭組11的光入射端111係暴露於於鏡頭座12的一第一端122，而光出射端112係暴露於鏡頭座12的一第二端123。
影像感測元件13係對應於鏡頭組11的光出射端112而連接於鏡頭座12的第二端123，以接收穿過鏡頭組11的光線。另外，影像感測元件13係電性連接於電路基板14上。電路基板14除了負責影像感測元件13的電訊號傳輸之外，亦扮演承載板的角色。
再者，電路基板14係設置並且電性連接於軟性電路板15上，以完成相機模組10。
一般而言，相機模組10係將射入鏡頭組11的光線經由影像感測元件13而轉換為電訊號，透過光電效應，由影像感測元件13感應來源光線，從而轉換成儲存電荷的能力。簡言之，當 影像感測元件13表面接受到由鏡頭組11進來的光線照射時，即會將光線的能量轉換成電荷。光線越強，電荷也就越多，這些電荷就成為判斷光線強弱大小的依據。影像感測元件13上安排有通道線路，將這些電荷傳輸至放大解碼元件，就能還原影像感測元件13產生的訊號，並構成一幅完整的畫面。
在光學系統中，任何光線的折射、反射或繞射等問題，皆會影響影像的成像品質。上述的相機模組中，在各元件的組裝上皆可能存在著組裝公差，尤其是電性連接時所使用的焊錫，可能導致元件之間的角度傾斜，從而將會影響影像品質。而一般的處理方法則是利用演算法的修正，以降低組裝公差對影像品質的影響。
再隨著科技發展，利用二個相機模組的組合因為可以發揮更多的應用，例如測量距離、拍攝三維影像、模擬光學對焦或使編修影像畫面具有更多選擇性等，因此也逐漸地被應用在較高端的電子產品上。然而，上述的組裝公差問題仍然延續存在於使用二個相機模組的應用場合。單一個相機模組可能存在三個軸向的角度誤差，然而二個以上的相機模組，其誤差的組合可能性將是倍數，從而造成演算法也不易修正該誤差。
因此，如何提供一種相機模組及其製造方法，以改善前述諸多不足，實屬當前重要課題之一。
有鑒於此，本發明之一目的在於提供一種相機模組及其製造方法，其可改善因組裝或製程公差而導致影像品質下降的情形，進而能夠提高相機模組的影像品質。
為達上述目的，本發明提供一種相機模組，其包括一支座框架、一第一鏡頭單元、一第二鏡頭單元、一第一影像感測單元以及一第二影像感測單元。支座框架具有一第一固設部及一第二固設部。第一鏡頭單元穿設並固定於該第一固設部，並具有一第一光入射端及一第一光出射端。第二鏡頭單元穿設並固定於該第二固設部，並具有一第二光入射端及一第二光出射端。第 一影像感測單元係與該第一鏡頭單元之該第一光出射端對應設置。第二影像感測單元係與該第二鏡頭單元之該第二光出射端對應設置。
於本發明之一實施例中，其中該第一固設部與該第一鏡頭單元係以螺合固定，該第二固設部與該第二鏡頭單元係以螺合固定。
於本發明之一實施例中，其中該第一固設部與該第一鏡頭單元係緊密配合固定，該第二固設部與該第二鏡頭單元係緊密配合固定。
於本發明之一實施例中，更包含一電路橋接板，其係對應於該支座框架而設置。
於本發明之一實施例中，更包含一軟性電路板，其係電性連接於該第一影像感測單元、該第二影像感測單元及該電路橋接板之間。
於本發明之一實施例中，更包含一第一軟性電路板及一第二軟性電路板。第一軟性電路板係電性連接於該第一影像感測單元與該電路橋接板之間。第二軟性電路板係電性連接於該第二影像感測單元與該電路橋接板之間。
於本發明之一實施例中，其中該支座框架之材質係為金屬或塑膠。金屬例如係為不鏽鋼、鋁或銅。塑膠例如係為玻璃纖維強化塑膠(FRP)、聚甲醛(Polyoxymethylene，POM)、聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)。
另外，為達上述目的，本發明提供一種相機模組的製造方法，包括下列步驟一至步驟五。步驟一是提供一支座框架；步驟二是設置一第一鏡頭單元於該支座框架之一第一固設部；步驟三是設置一第二鏡頭單元於該支座框架之一第二固設部；步驟四是將一第一影像感測單元對應於該第一鏡頭單元之一第一光出射端連接設置；步驟五是將一第二影像感測單元對應於該第二鏡頭單元之一第二光出射端連接設置。值得一提的是，上述的步驟 一至步驟五的順序並非為限制性。
於本發明之一實施例中，其中該第一鏡頭單元係以螺合方式設置於該第一固設部，該第二鏡頭單元係以螺合方式設置於該第二固設部。
於本發明之一實施例中，更包含將一第一軟性電路板電性連接於該第一影像感測單元與一電路橋接板之間；以及將一第二軟性電路板電性連接於該第二影像感測單元與該電路橋接板之間。
再者，為達上述目的，本發明提供一種相機模組的製造方法，包括下列步驟六至步驟九。步驟六係提供一具有一第一固設部及一第二固設部之支座框架。步驟七係分別將一第一鏡頭單元連結於第一固設部，並且將一第二鏡頭單元連結於第二固設部。步驟八係分別將一第一影像感測單元設置於一第一軟性電路板，並且將一第二影像感測單元設置於一第二軟性電路板。步驟九係分別將第一影像感測單元對應於第一鏡頭單元之一第一光出射端而與第一固設部連接，並且將第二影像感測單元對應於第二鏡頭單元之一第二光出射端而與第二固設部連接。
於本發明之一實施例，其中，於將第一影像感測單元與第一固設部連接，並且將第二影像感測單元與第二固設部連接之前，製造方法更包含致能第一影像感測單元及第二影像感測單元，使其分別產生一第一影像及一第二影像；以及調整第一鏡頭單元與第一影像感測單元之相對位置，並且調整第二鏡頭單元與第二影像感測單元之相對位置，使得第一影像及第二影像具有一預設焦距。
於本發明之一實施例，其中，第一影像感測單元及第二影像感測單元係分別與第一固設部及第二固設部膠合。
承上所述，依據本發明提供之相機模組及其製造方法，係將多個鏡頭單元設置於單一的支座框架，以固定各鏡頭單元之間的距離不受組裝製程的公差影響。另外，減少了黏著膠以及焊錫等固定元件的使用，亦可大幅度的改善相機模組傾斜的可 能性。
10‧‧‧相機模組
11‧‧‧鏡頭組
111‧‧‧光入射端
112‧‧‧光出射端
12‧‧‧鏡頭座
121‧‧‧開孔
122‧‧‧第一端
123‧‧‧第二端
13‧‧‧影像感測元件
14‧‧‧電路基板
15‧‧‧軟性電路板
20‧‧‧相機模組
21‧‧‧支座框架
211‧‧‧第一固設部
212‧‧‧第二固設部
213、214‧‧‧螺紋
22‧‧‧第一鏡頭單元
221‧‧‧第一光入射端
222‧‧‧第一光出射端
223‧‧‧螺紋
23‧‧‧第二鏡頭單元
231‧‧‧第二光入射端
232‧‧‧第二光出射端
233‧‧‧螺紋
24‧‧‧第一影像感測單元
241‧‧‧第一感光表面
25‧‧‧第二影像感測單元
251‧‧‧第二感光表面
26‧‧‧電路橋接板
27‧‧‧第一軟性電路板
28‧‧‧第二軟性電路板
D1‧‧‧預設間距
X1‧‧‧鏡頭軸線
S01-S11‧‧‧步驟
第1圖繪示的是習知的一種相機模組的結構分解示意圖。
第2圖繪示的是依據本發明較佳實施例之一種相機模組的結構示意圖。
第3圖繪示的是依據本發明較佳實施例之相機模組的結構分解示意圖。
第4圖繪示的是依據本發明較佳實施例之相機模組的結構組合示意圖。
第5圖繪示的是依據本發明較佳實施例之一種相機模組的製造方法流程圖。
以下將透過實施例來解釋本發明內容，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。須說明者，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示，且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。另外，以下實施例中，相同的元件將以相同的元件符號加以說明。
依據本發明較佳實施例，其中第2圖是一種相機模組的結構示意圖；第3圖是相機模組的結構分解示意圖；第4圖是相機模組的結構組合示意圖；第5圖是相機模組的製造方法流程圖。
請同時參照第2圖以及第3圖所示，依據本發明較佳實施例之一種相機模組20係包括一支座框架(holder frame)21、一第一鏡頭單元22、一第二鏡頭單元23、一第一影像感測單元24、一第二影像感測單元25、一電路橋接板26、一第一軟性電路板27以及一第二軟性電路板28。本實施例之相機模組20係做為立體攝像機(Stereo camera)的應用。
支座框架21的材質可以是金屬或塑膠。金屬例如係 為不鏽鋼、鋁或銅等具有結構支撐性且不易變形的金屬。塑膠例如係為玻璃纖維強化塑膠(fiber reinforced plastic，FRP)、聚甲醛(Polyoxymethylene，POM)、聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)。
另外，支座框架21具有一第一固設部211以及一第二固設部212。在本實施例中，第一固設部211以及第二固設部212係分別為一開孔，且在開孔的側壁上具有螺紋(screw thread)213、214。第一固設部211以及第二固設部212在支座框架21上係具有一預設間距D1，其係依據所需要的影像效果或功能，配合軟體演算法而得到的一個距離。
第一鏡頭單元22係由複數個鏡片及一外殼所組成。在外殼的外側具有與第一固設部211之螺紋213對應的螺紋223，並具有一第一光入射端221及一第一光出射端222。第一鏡頭單元22係穿設於支座框架21之第一固設部211中，並且第一鏡頭單元22係以螺合方式穩固地固定於第一固設部211中。
與第一鏡頭單元22類似，第二鏡頭單元23係由複數個鏡片及一外殼所組成。在外殼的外側具有與第二固設部212之螺紋214對應的螺紋233，並具有一第二光入射端231及一第二光出射端232。第二鏡頭單元23係穿設於支座框架21之第二固設部212中，並且第二鏡頭單元23係以螺合方式穩固地固定於第二固設部212中。
第一影像感測單元24係與第一鏡頭單元22之第一光出射端222對應設置。在本實施例中，第一影像感測單元24具有一第一感光表面241，其係對應於第一鏡頭單元22之第一光出射端222而設置，以接收由第一光入射端221進入第一鏡頭單元22的光線。
與第一影像感測單元24類似，第二影像感測單元25係與第二鏡頭單元23之第二光出射端232對應設置。在本實施例中，第二影像感測單元25具有一第二感光表面251，其係對應於第 二鏡頭單元23之第二光出射端232而設置，以接收由第二光入射端231進入第二鏡頭單元23的光線。
在本實施例中，第一影像感測單元24以及第二影像感測單元25係可為互補式金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)或係為感光耦合元件(charge coupled device，CCD)。
電路橋接板26係可為印刷電路板(printed circuit board，PCB)。第一軟性電路板27係電性連接於第一影像感測單元24與電路橋接板26之間。第二軟性電路板28係電性連接於第二影像感測單元25與電路橋接板26之間。
在本實施例中，電路橋接板26之外觀係與支座框架21之外觀相仿，以利於相機模組20在組裝之後除了具有電性及光學的效能之外，亦可以具有簡潔的外觀。另外，藉由第一軟性電路板27及第二軟性電路板28的可撓性，可以使得電路橋接板26與支座框架21在摺疊後保有簡潔的結構(如第4圖所示)。
承上所述，由於支座框架21係為具有支撐力且不易變形的金屬或塑膠材質製成，搭配鏡頭單元與固設部利用螺合的方式穩固地結合，使得第一鏡頭單元22以及第二鏡頭單元23的位置能夠被精確的固定。換言之，第一鏡頭單元22以及第二鏡頭單元23之間的距離係由第一固設部211以及第二固設部212的預設間距D1所定義，而第一鏡頭單元22以及第二鏡頭單元23延鏡頭軸線X1的方向及角度，係由第一固設部211以及第二固設部212的設計所定義。因此，能夠減少相機模組20的組裝公差變數，使得其所呈現的影像品質得以提升，並且可以降低演算法的複雜度，進而可以減少處理單元(或運算單元)的負擔。
上述實施例係以二個鏡頭單元為例說明，根據實際的需求，可以在支座框架上設計更多的固設部，以與對應的鏡頭單元接合。
另外，值得一提的是，第一鏡頭單元與第一固設部以及第二鏡頭單元與第二固設部除了利用螺合的方式接合之外， 亦可使用緊密配合的方式，或其他例如卡合的方式接合。
再者，在其他實施例中，第一軟性電路板以及第二軟性電路板係可整合為單一的軟性電路板，而不局限於每個鏡頭單元必須獨立搭配一個軟性電路板。
請再參照第5圖所示，依據本發明較佳實施例之一種相機模組的製造方法係包括下列步驟。
步驟S01是提供一支座框架，其中視其材質的不同，可以是CNC加工成型，或是射出成型，然不以此為限。在本實施例中，形成的支座框架係具有開孔形式的一第一固設部及一第二固設部，且在開孔的側壁上分別具有螺紋。
步驟S02是將一第一鏡頭單元連結於支座框架之第一固設部，以及步驟S03是將一第二鏡頭單元連結於支座框架之第二固設部。在本實施例中，步驟S02及步驟S03係可同時執行，其係將第一鏡頭單元對應於第一固設部，而與第一固設部鎖附連結，並將第二鏡頭單元對應於第二固設部，而與第二固設部鎖附連結。
步驟S04是將一第一影像感測單元設置於一第一軟性電路板，以及步驟S05是將一第二影像感測單元設置於一第二軟性電路板。在本實施例中第一影像感測單元及第二影像感測單元係可藉由焊球、導電凸塊或導電膠，而分別電性連接於第一軟性電路板及第二軟性電路板。
步驟S06是致能(enable)第一影像感測單元及第二影像感測單元。於本實施例中，是經由第一軟性電路板及第二軟性電路板傳遞電源，以使得第一影像感測單元產生一第一影像，並使得第二影像感測單元產生一第二影像。
步驟S07是調整第一影像感測單元與第一鏡頭單元之相對位置，以及步驟S08是調整第二影像感測單元與第二鏡頭單元之相對位置，使得第一影像與第二影像的成像具有一預設焦距並且將第一影像與第二影像之水平與傾斜影像做對準。在本實施例中，所謂的預設焦距是以令影像清晰為目的，其可藉由軟體判 斷。
步驟S09是將第一影像感測單元對應於第一鏡頭單元之一第一光出射端而與第一固設部連接，以及步驟S10是將第二影像感測單元對應於第二鏡頭單元之一第二光出射端而與第二固設部連接。在本實施例中，步驟S09及步驟S10係可同時執行，其係可利用接合膠等元件接合第一影像感測單元與第一固設部，以及接合第二影像感測單元與第二固設部。
步驟S11係將一電路橋接板與第一軟性電路板及第二軟性電路板電性連接。在本實施例中，步驟S11係可利用焊球、導電凸塊或導電膠等元件，以令第一軟性電路板及第二軟性電路板穩固地電性連接於電路橋接板。
值得一提的是，上述步驟S06至步驟S08可以稱之為主動式對位(active alignment)，如此可以確保相機模組的水平與傾角公差是可控的。
另外，在其他實施例中，第一軟性電路板及第二軟性電路板係可被整合為同一軟性電路板。在此實施態樣中，第一鏡頭單元及第二鏡頭單元係分別以焊球、導電凸塊或導電膠而電性連接於軟性電路板。
綜上所述，本發明提供一種相機模組及其製造方法，係利用支座框架的固設部穩固地分別與將複數個鏡頭單元連接，以減少相機模組的組裝公差。鏡頭單元之間的距離可由支座框架的固設部之間的預設距離所定義，而鏡頭單元之鏡頭軸心的方向及角度則可藉由固設部所定義。因此，依據本發明之相機模組應用於立體攝像機(stereo camera)或3D攝像機(3D camera)等應用領域，能夠減少相機模組的組裝公差變數，使得其所呈現的影像品質得以提升，並且可以降低演算法的複雜度，進而可以減少處理單元(或運算單元)的負擔。
本發明符合發明專利之要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士，爰依本案發明 精神所作之等效修飾或變化，皆應包括於以下之申請專利範圍內。
20‧‧‧相機模組
21‧‧‧支座框架
22‧‧‧第一鏡頭單元
23‧‧‧第二鏡頭單元
26‧‧‧電路橋接板
27‧‧‧第一軟性電路板
28‧‧‧第二軟性電路板
D1‧‧‧預設間距

Claims (7)

  1. 一種相機模組，包含：一支座框架，具有一第一固設部及一第二固設部，其中該第一固設部與該第二固設部之間具有特定長度之一第一預設間距；一第一鏡頭單元，穿設並固定於該第一固設部，並具有一第一光入射端及一第一光出射端；一第二鏡頭單元，穿設並固定於該第二固設部，並具有一第二光入射端及一第二光出射端，其中該第二鏡頭單元之該第二光出射端與該第一鏡頭單元之該第一光出射端係朝向相同方向；一第一影像感測單元，與該第一鏡頭單元之該第一光出射端對應設置；一第二影像感測單元，與該第二鏡頭單元之該第二光出射端對應設置；一電路橋接板，係對應於該支座框架而設置，其中該電路橋接板與該支座框架具有相仿外觀；以及一軟性電路板，係電性連接於該第一影像感測單元、該第二影像感測單元及該電路橋接板之間，並且該軟性電路板係為可撓折的以使該電路橋接板與該支座框架相互折疊設置，其中，該第一鏡頭單元與該第二鏡頭單元之間距等於該第一預設間距以協同拍攝立體影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中該第一固設部與該第一鏡頭單元係以螺合固定，該第二固設部與該第二鏡頭單元係以螺合固定。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中該第一固設部與該第一鏡頭單元係緊密配合固定，該第二固設部與該第二鏡頭單元係以緊密配合固定。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，更包含：一第一軟性電路板，電性連接該第一影像感測單元與該電路橋 接板之間；以及一第二軟性電路板，電性連接該第二影像感測單元與該電路橋接板之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中該支座框架之材質係為金屬或塑膠。
  6. 一種相機模組的製造方法，包含：提供一具有一第一固設部及一第二固設部之支座框架，其中該第一固設部與該第二固設部之間具有特定長度之一第一預設間距；分別將一第一鏡頭單元連結於該第一固設部，並且將一第二鏡頭單元連結於該第二固設部，並將該第一鏡頭單元之一第一光出射端與該第二鏡頭單元之一第二光出射端朝向相同方向；分別將一第一影像感測單元設置於一第一軟性電路板，並且將一第二影像感測單元設置於一第二軟性電路板；致能該第一影像感測單元及該第二影像感測單元，使其分別產生一第一影像及一第二影像；調整該第一鏡頭單元與該第一影像感測單元之相對位置，並且調整該第二鏡頭單元與該第二影像感測單元之相對位置，使得該第一影像及該第二影像具有一預設焦距；分別將該第一影像感測單元對應於該第一鏡頭單元之該第一光出射端而與該第一固設部連接，並且將該第二影像感測單元對應於該第二鏡頭單元之該第二光出射端而與該第二固設部連接；將一電路橋接板與該第一軟性電路板及該第二軟性電路板電性連接，其中該電路橋接板與該支座框架具有相仿外觀；以及撓折該第一軟性電路板及該第二軟性電路板以使該電路橋接板與該支座框架相互折疊設置，其中，該第一鏡頭單元與該第二鏡頭單元之間距等於該第一預設間距以協同拍攝立體影像。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其中該第一影像感測單元及該第二影像感測單元係分別與該第一固設部及該第二固設部膠合。
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