專(zhuān)利名稱(chēng)：可調(diào)焦距的照相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以?xún)?yōu)選在移動(dòng)終端設(shè)備、譬如移動(dòng)無(wú)線電設(shè)備中使用的照相機(jī)。
對(duì)于移動(dòng)終端設(shè)備、譬如第三代移動(dòng)無(wú)線電設(shè)備需要微小型照相機(jī)。
已知的照相機(jī)都配有一個(gè)可調(diào)的透鏡。可調(diào)透鏡需要一種復(fù)雜的、機(jī)械的調(diào)節(jié)裝置。但是，這種機(jī)械裝置鑒于機(jī)械作用譬如碰撞和粉塵(磨損)而造成費(fèi)用高、體積相當(dāng)大和易受侵蝕。
所有在制造商一方已調(diào)焦的照相機(jī)(所有固定聚焦系統(tǒng))都有一個(gè)缺點(diǎn)，即透鏡聚焦在照相機(jī)裝配期間費(fèi)用高。這種聚焦在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)在成品質(zhì)量方面也顯示出很大的弱點(diǎn)。
此外，已知在照相機(jī)上采用自動(dòng)聚焦控制，其中用電子方式、磁方式或通過(guò)電機(jī)移動(dòng)透鏡以進(jìn)行聚焦。但是，這種控制易受干擾、不穩(wěn)定、需要很多能量、且浪費(fèi)空間位置。而在為移動(dòng)應(yīng)用使照相機(jī)小型化時(shí)，將自動(dòng)聚焦功能集成在照相機(jī)內(nèi)是合乎愿望的。
因此本發(fā)明所基于的任務(wù)是，提供一種照相機(jī)，其結(jié)構(gòu)可以小型化、只耗費(fèi)很少電流、然而不易受機(jī)械性影響的干擾，以及在總成本低時(shí)能作到結(jié)構(gòu)密封防塵。此外，用于移動(dòng)終端設(shè)備的照相機(jī)也可集成在足以防止環(huán)境影響的外殼內(nèi)。
這個(gè)任務(wù)由具有權(quán)利要求1的特征的照相機(jī)解決。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案由從屬權(quán)利要求給出。
照相機(jī)具有一個(gè)外殼、一個(gè)透鏡和一個(gè)作為成像平面的敏感元件、一個(gè)移動(dòng)敏感元件的壓電元件和接觸該敏感元件的連接工具。壓電元件安裝在敏感元件下面，并且透鏡固定地裝在照相機(jī)內(nèi)、特別是照相機(jī)外殼內(nèi)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過(guò)壓電元件移動(dòng)成像平面進(jìn)行聚焦。與已知的聚焦裝置相反，聚焦不是通過(guò)移動(dòng)透鏡實(shí)現(xiàn)的。透鏡可以固定在照相機(jī)外殼上，以此可以盡最大可能地避免外部作用對(duì)透鏡的影響。外殼可防止照相機(jī)受環(huán)境影響。在此，所指的環(huán)境影響是譬如濕度、粉塵、煙霧劑、風(fēng)、射線、靜電放電或機(jī)械震動(dòng)。
為聚焦可采用壓電元件的相互的壓電效應(yīng)。如果對(duì)壓電材料加載一個(gè)電壓，則壓電材料產(chǎn)生機(jī)械變形。壓電元件安裝在敏感元件下面。通過(guò)機(jī)械變形可使在壓電元件上面的敏感元件、也即成像平面并行于透鏡移動(dòng)。因此通過(guò)依賴(lài)于所加的電壓來(lái)移動(dòng)成像平面可控制聚焦。
在本發(fā)明中，為移動(dòng)成像平面可使用一個(gè)壓電元件，因?yàn)橹恍枰苿?dòng)幾個(gè)10μm、譬如±50μm。因此按照本發(fā)明可采用已知可靠性、精確性和穩(wěn)定性的壓電元件。壓電元件具有的優(yōu)點(diǎn)是只有很少的電流消耗。壓電元件只有當(dāng)所加的電壓變化時(shí)才耗電。在穩(wěn)壓時(shí)幾乎不耗電。通過(guò)變壓器的能量損耗產(chǎn)生總電流消耗。由此，壓電元件正好適用于移動(dòng)應(yīng)用。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，接觸敏感元件的連接工具被構(gòu)造為電纜、電線或壓焊絲。特別是可使用絲焊-導(dǎo)線連接。在此，連接工具提供敏感元件和一個(gè)印刷電路板或一個(gè)柔性印刷電路板(柔性薄膜)之間的連接。
按照本發(fā)明，在此如此構(gòu)成連接工具，以使平行于透鏡而移動(dòng)敏感元件是可能的。在此，在2個(gè)相對(duì)的端側(cè)上用壓焊絲接觸敏感元件。
連接線優(yōu)選地焊接在敏感元件上。還可規(guī)定其它連接可能性、譬如在敏感元件和印刷電路板/柔性連接板之間的柔性線的直接連接(焊接、粘接或其它類(lèi)似的連接)。壓焊絲優(yōu)選地具有如此大的間隙，以致于壓電元件的最大變形不會(huì)受電纜線的限制，并且在激活壓電元件時(shí)仍可保證焊線連接的足夠長(zhǎng)的壽命。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，連接工具被構(gòu)成為至少一層柔性薄膜。優(yōu)選地，該柔性薄膜由一個(gè)具有涂覆的銅膜的聚酰亞胺襯底和一個(gè)作為防護(hù)層的由聚酰胺絕緣層組成。
優(yōu)選地構(gòu)成薄的柔性薄膜。柔性薄膜的厚度小于34μm證明是有利的。
優(yōu)選在連接工具上安裝敏感元件。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，連接工具(譬如柔性薄膜)具有2個(gè)橢圓形的空隙。在此，連接工具固定在照相機(jī)的外殼上的邊緣區(qū)內(nèi)，并且安裝在壓電元件上方具有敏感元件的連接區(qū)內(nèi)。通過(guò)將連接工具構(gòu)成為柔性薄膜，敏感元件成本低廉的和穩(wěn)定的接觸是可能的。此外，在多個(gè)聚焦周期后也保證照相機(jī)有最佳的功能。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，照相機(jī)有一個(gè)紅外濾光器。
此外，照相機(jī)還有一個(gè)透鏡上的玻璃擋罩。
在本發(fā)明的一個(gè)擴(kuò)展方案中，照相機(jī)與自動(dòng)聚焦控制組合起來(lái)。本發(fā)明即使在小型化的照相機(jī)中也可以進(jìn)行自動(dòng)聚焦。對(duì)此，相應(yīng)的算法必須承擔(dān)對(duì)壓電元件的控制。這種算法譬如可集成在照相機(jī)的圖象處理器中。
在下面根據(jù)附圖借助實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。在那里所示出的特征以及還有上述已經(jīng)給出的特征不僅在所述的組合中，而且單個(gè)的或在其它的組合中對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)都是基本的。圖中給出了

圖1以方框圖形式示出了具有壓焊絲連接的本發(fā)明照相機(jī)。
圖2以方框圖形式示出了具有作為連接工具的柔性連接的本發(fā)明照相機(jī)；并且圖3示出了按照本發(fā)明的柔性薄膜。
圖1示出了按照本發(fā)明的照相機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。該照相機(jī)具有一個(gè)玻璃擋罩1、一個(gè)聚焦透鏡2和一個(gè)紅外濾光器3。透鏡2經(jīng)一個(gè)支架14與外殼7固定連接。透鏡2不能移動(dòng)。敏感元件4表示一個(gè)成像平面。在敏感元件下面安裝一個(gè)位于印刷電路板6上的壓電元件5。借助壓焊絲10提供敏感元件4和印刷電路板6之間的連接。通過(guò)在壓電元件上加電壓(未標(biāo)出)，這個(gè)壓電元件在垂直方向上(如箭頭所示)變形，因此位于其上的敏感元件也即照相機(jī)的成像平面抬高或降低。由此，可以通過(guò)壓電元件5上的電壓變化進(jìn)行聚焦。在此，壓焊絲10可焊接在敏感元件4上。
圖2示出了本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。在圖2中的照相機(jī)仍包括一個(gè)玻璃擋罩1、一個(gè)聚焦透鏡2和一個(gè)紅外濾光器3。透鏡2仍經(jīng)一個(gè)支架14與外殼7固定連接。按照?qǐng)D2在本實(shí)施例中在一個(gè)薄的柔性薄膜上實(shí)現(xiàn)敏感元件4的觸點(diǎn)連接。在此，敏感元件4置于柔性薄膜12上。通過(guò)在壓電元件5上加壓(未標(biāo)出)，可以使位于柔性薄膜12上的敏感元件4、也即照相機(jī)的成像平面抬上或降下。由此，根據(jù)所加電壓可以進(jìn)行聚焦。
圖3以平面圖形式示出了按照?qǐng)D2的本發(fā)明柔性薄膜的設(shè)計(jì)方案。敏感元件4在柔性薄膜11的中央?yún)^(qū)中位于該柔性薄膜的上面。柔性薄膜具有2個(gè)構(gòu)成橢圓形的空隙13。在柔性薄膜11的連接端12的區(qū)域內(nèi)、也即在敏感元件4下面有一個(gè)壓電元件(在圖3中未畫(huà)出)。在柔性薄膜11的邊界區(qū)域、也即在空隙13周?chē)?，柔性薄?1與外殼7的底邊連接。在此，空隙13的橢圓形的結(jié)構(gòu)并不是絕對(duì)必要的。
在所有的實(shí)施方案中，可以考慮省去透鏡上的玻璃檔罩和/或根據(jù)系統(tǒng)還省去紅外帶阻濾波器。
通過(guò)本發(fā)明，在盡最大可能地防止環(huán)境影響的照相機(jī)中提供聚焦調(diào)節(jié)是可能的。同時(shí)，可保持已知小型化的照相機(jī)的體積大小，以此擴(kuò)大照相機(jī)的應(yīng)用范圍。
此外，在組裝照相機(jī)時(shí)得出許多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橥哥R的裝設(shè)無(wú)須有精密的微調(diào)容差。對(duì)透鏡進(jìn)行相當(dāng)粗的調(diào)準(zhǔn)就足夠了?？捎烧障鄼C(jī)的用戶(hù)手動(dòng)地進(jìn)行正確的聚焦。這在批量生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)這種照相機(jī)的制造成本有很大的影響。
此外，可用這個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)焦的溫度補(bǔ)償。常規(guī)的照相機(jī)設(shè)計(jì)在外殼設(shè)計(jì)中必須考慮不同工作溫度的影響。這只能受限制地或以很大的花費(fèi)實(shí)現(xiàn)。因此，通過(guò)本發(fā)明就可降低照相機(jī)模塊的成本。
本發(fā)明基本上與每種類(lèi)型的自動(dòng)聚焦控制都能結(jié)合起來(lái)，以致于提供自動(dòng)聚焦功能。與已知的自動(dòng)聚焦方案相比，通過(guò)本發(fā)明改進(jìn)防塵是可能的。
權(quán)利要求
1.具有外殼(7)的照相機(jī)，具有-一個(gè)透鏡(2)；-一個(gè)作為象素的敏感元件(4)；-一個(gè)用于移動(dòng)敏感元件的壓電元件(5)，其中壓電元件安裝在敏感元件下面；-連接工具(10、11、12)，用于接觸敏感元件，其特征在于，透鏡(2)固定地安裝在照相機(jī)中、特別是照相機(jī)機(jī)殼內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的照相機(jī)，其特征在于，通過(guò)壓電元件移動(dòng)成像平面以進(jìn)行聚焦。
3.按照上述權(quán)利要求之一所述的照相機(jī)，其特征在于，連接工具被構(gòu)成為電纜、電線或壓焊絲(10)。
4.按照權(quán)利要求3所述的照相機(jī)，其特征在于，連接工具提供敏感元件和印刷電路板或柔性印刷電路板、特別是柔性薄膜(6)之間的連接。
5.按照權(quán)利要求3或4之一所述的照相機(jī)，其特征在于，連接工具如此構(gòu)成，以致于敏感元件能夠平行于透鏡移動(dòng)。
6.按照權(quán)利要求1或2之一所述的照相機(jī)，其特征在于，連接工具被構(gòu)成為至少一層柔性薄膜(11、12)。
7.按照權(quán)利要求6所述的照相機(jī)，其特征在于，柔性薄膜被構(gòu)成為薄層。
8.按照權(quán)利要求6或7之一所述的照相機(jī)，其特征在于，敏感元件安裝在連接工具上。
9.按照權(quán)利要求6-8之一所述的照相機(jī)，其特征在于，連接工具具有2個(gè)空隙(12)。
10.按照權(quán)利要求9所述的照相機(jī)，其特征在于，空隙(12)構(gòu)成為橢圓形。
11.按照權(quán)利要求6-10之一所述的照相機(jī)，其特征在于，連接工具固定在照相機(jī)機(jī)殼上的邊緣區(qū)內(nèi)。
12.按照權(quán)利要求6-11之一所述的照相機(jī)，其特征在于，連接工具安裝在壓電元件上方具有敏感元件(12)的連接區(qū)內(nèi)。
13.按照權(quán)利要求6-12之一所述的照相機(jī)，其特征在于，如此構(gòu)成連接工具，以致于敏感元件能夠平行于透鏡移動(dòng)。
14.按照上述權(quán)利要求之一所述的照相機(jī)，其特征在于，照相機(jī)具有一個(gè)紅外濾光器(3)。
15.按照上述權(quán)利要求之一所述的照相機(jī)，其特征在于，照相機(jī)在透鏡上面有一個(gè)玻璃擋罩(1)。
16.按照上述權(quán)利要求之一所述的照相機(jī)，其特征在于，外殼(7)防止照相機(jī)受環(huán)境影響。
17.按照上述權(quán)利要求之一所述的照相機(jī)，其特征在于，照相機(jī)與自動(dòng)聚焦控制器組合起來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種照相機(jī)，其具有一個(gè)外殼(7)、一個(gè)透鏡(2)、一個(gè)作為成像平面的敏感元件(4)、一個(gè)用于移動(dòng)敏感元件的壓電元件(5)，其中壓電元件安裝在敏感元件之下，以及具有連接工具(10、11、12)，用來(lái)接觸敏感元件，其中透鏡固定地安裝在照相機(jī)中、特別是照相機(jī)機(jī)殼內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過(guò)壓電元件移動(dòng)成像平面以進(jìn)行聚焦。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1618231SQ03802339
公開(kāi)日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2003年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月18日
發(fā)明者M·赫爾姆森 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司