CN111988507B - 图像捕获装置的组装方法以及组装设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图像捕获装置的组装方法以及组装设备，所述组装方法包含提供图像传感组件，其至少包含朝向高度方向的图像传感芯片；在高度方向上暂时性地固定镜头组件于图像传感组件上方并保持间隔距离，镜头组件的光学镜片组具有朝向图像传感芯片的后光学表面以及通过图像传感芯片的光轴；启动图像传感芯片；控制镜头组件的对焦机构在光轴方向上移动光学镜片组；图像传感芯片进行影像捕获以连续产生多个测试图像，据以计算最佳對焦位置，得到补偿预留值；借由镜头组件与图像传感组件之间的相对移动调整，得到后焦距补偿预定值；依据后焦距补偿预定值减去补偿预留值后的数值调整间隔距离；以及将镜头组件与图像传感组件互相固定。

Description

图像捕获装置的组装方法以及组装设备

技术领域

本发明有关于图像捕获装置，特别是关于一种具图像捕获装置的组装方法以及组装设备。

背景技术

在图像捕获装置中，为了确保光学镜片组在图像传感组件上的成像质量，组装过程中需要对镜头组件的光轴进行主动对位校正(Active Alignment)，调整光轴与图像传感芯片之间的相对位置关系。主动对位校正是用以使得光轴可以垂直地通过图像传感芯片的中心，使得图像传感芯片产生的图像不会扭曲或是偏移，然后再以黏胶互相固定光学镜片组的对焦机构与图像传感组件。

光学镜片组的对焦机构与图像传感组件之间要先保留足够的间隔距离，以在后续进行焦距补偿。对于后焦距公差较大的镜头组件，前述的间隔距离也越大。因此，在互相固定对焦机构以及图像传感组件时，也需要较大量的黏胶填补间隔距离。

然而，在间隔距离大时，太厚的黏胶容易朝向侧向溢流，而沾粘到其他部位。同时，黏胶的厚度越大，黏胶处的结构强度越低，形成整个图像捕获装置中的低强度结构强度的弱点。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种具图像捕获装置的组装方法以及组装设备，用以降低对焦机构与图像传感组件之间的间隔距离，提高整体结构强度。

本发明至少一实施例提出一种图像捕获装置的组装方法，包含：

提供图像传感组件；其中，图像传感组件至少包含图像传感芯片，且图像传感芯片朝向高度方向；

提供镜头组件，在高度方向上暂时性地固定镜头组件于图像传感组件上方，使镜头组件与图像传感组件之间保持间隔距离；其中，镜头组件至少包含光学镜片组以及用以移动光学镜片组的对焦机构，光学镜片组具有后光学表面以及光轴，后光学表面朝向图像传感芯片，且光轴通过图像传感芯片；

启动图像传感芯片；

控制对焦机构在光轴方向上移动光学镜片组；

图像传感芯片进行影像捕获以连续产生多个测试图像；

依据光学镜片组所需要的移动行程以及对焦机构所能提供的最大行程，以得到补偿预留值；

借由镜头组件与图像传感组件之间的相对移动调整，得到后焦距补偿预定值；

依据后焦距补偿预定值减去补偿预留值后的数值调整间隔距离；以及

提供黏胶于镜头组件与图像传感组件之间，以黏合镜头组件于图像传感组件，将镜头组件与图像传感组件互相固定。

在本发明至少一实施例中，在将镜头组件与图像传感组件互相固定的步骤之前，更包含：改变光轴相对于图像传感芯片的垂直度，完成光轴的角度补偿。

在本发明至少一实施例中，在将镜头组件与图像传感组件互相固定的步骤之前，更包含：于垂直于光轴的方向移动图像传感组件或镜头组件，使光轴对准图像传感芯片的中心。

在本发明至少一实施例中，更包含提供移动平台，用以承载图像传感组件，并且在高度方向以及垂直于高度方向的平面移动图像传感组件。

在本发明至少一实施例中，更包含提供夹具装置，用以夹持并暂时性地固定镜头组件于图像传感组件上方，且夹具装置更用以倾斜镜头组件而改变光轴的角度以及传送对焦控制信号至对焦机构。

本发明至少一实施例还提出一种图像捕获装置的组装设备，用以组装图像捕获装置，图像捕获装置包含图像传感组件以及镜头组件，图像传感组件至少包含图像传感芯片，镜头组件至少包含光学镜片组以及用以移动光学镜片组的对焦机构，光学镜片组具有后光学表面以及光轴。

组装设备包含移动平台、夹具装置以及控制模块。

移动平台用以承载图像传感组件，使图像传感芯片朝向高度方向。

夹具装置用以夹持镜头组件，在高度方向上暂时性地固定镜头组件于图像传感组件上方，使镜头组件与图像传感组件之间保持间隔距离，并且使后光学表面朝向图像传感芯片，且光轴通过图像传感芯片；夹具装置更设置有接触针脚，用以传送对焦控制信号至对焦机构。

控制模块电性连接于移动平台以及接触针脚。

点胶装置，用以提供黏胶以黏合镜头组件于图像传感组件，使镜头组件与图像传感组件互相固定。

控制模块启动图像传感芯片，对焦控制信号控制对焦机构移动光学镜片组，使得光学镜片组在光轴方向上进行移动，图像传感芯片进行影像捕获以连续产生多个测试图像，并依据光学镜片组所需要的移动行程以及对焦机构所能提供的最大行程，以得到补偿预留值。

控制模块控制镜头组件与图像传感组件之间的相对移动调整，得到后焦距补偿预定值。

控制模块更依据后焦距补偿预定值减去补偿预留值后的数值调整间隔距离。

在本发明至少一实施例中，控制模块改变光轴相对于图像传感芯片的垂直度，完成光轴的角度补偿。

在本发明至少一实施例中，控制模块于垂直于光轴的方向移动图像传感组件或镜头组件，使光轴对准图像传感芯片的中心。

在本发明中，由于借由对焦机构在光轴方向上移动光学镜片组，使得补偿预留值可以被事先计算得出，因此在进行后焦距补偿时可以缩小镜头组件与图像传感组件之间预留的间隔距离。缩小的间隔距离使得黏胶填入量以及厚度降低，而可提高图像捕获装置的整体结构强度。同时，预留的间隔距离缩小也使得图像传感组件尺寸可以进一步降低，并提升组装精确度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明实施例中，图像捕获装置的组装设备的示意图。

图2是本发明实施例中，图像捕获装置的剖面示意图。

图3是本发明实施例中，组装设备的的流程图。

图4是本发明实施例中，移动平台承载图像传感组件的剖面示意图。

图5是本发明实施例中，暂时性地固定镜头组件的剖面示意图。

图6是本发明实施例中，进行光轴补偿角度的剖面示意图。

图7是本发明实施例中，移动图像传感组件以完成后焦距补偿以及对光轴进行校正的剖面示意图。

图8是本发明实施例中，提供黏胶至镜头组件与图像传感组件之间，以黏合镜头组件于图像传感组件的剖面示意图。

其中，附图标记：

100:图像捕获装置

110:图像传感组件

111:基板

112:图像传感芯片

113:框架

114:光学玻璃板

115:信号接头

120:镜头组件

122:光学镜片组

122a:后光学表面

124:对焦机构

124a:作动件

124b:外壳

124c:信号接入点

126:光学图像稳定作动器

200:组装设备

210:移动平台

220:夹具装置

222:接触针脚

230:控制模块

240:点胶装置

A:光轴补偿角度

L:光轴

X,Y:水平方向

Z:高度方向

G:间隔距离

Step 110～170:步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

以下说明使用的术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、微处理器，执行一个或多个软件或固件程序的芯片、电路设计。模块被配置为执行各种算法、变换和/或逻辑处理以生成一或多个信号。当模块以软件实现时，模块可以作为芯片、电路设计可读取的程序而通过程序执行实现于存储器中。

请参阅图1以及图2所示，为本发明实施例所揭露的一种图像捕获装置100的组装设备200，用以组装图像捕获装置100。图像捕获装置100包含图像传感组件110以及镜头组件120。图像捕获装置100用以设置于电子设备如智能型手机、平板计算机、笔记本电脑、显示器、独立摄影机或空拍机中。

如图1以及图2所示，图像传感组件110至少包含基板111、图像传感芯片112、框架113以及光学玻璃板114。图像传感芯片112与框架113设置于基板111的上表面，且框架113环绕图像传感芯片112。光学玻璃板114设置于框架113，且对应于图像传感芯片112配置。基板111、框架113以及光学玻璃板114共同形成封闭空间，以对图像传感芯片112进行覆盖保护。图像传感芯片112电性连接于信号接头115，藉以使得图像传感芯片112与外部装置(例如电子设备的电路)进行信号连接。在一些实施例中，图像传感芯片112直接地或间接地连接于信号接头115；信号接头115可以是FPC接头(FPC connector)，用以电性连接至电子设备如智能型手机的电路。

如图1以及图2所示，镜头组件120至少包含光学镜片组122以及对焦机构124。光学镜片组122具有至少一光学镜片，光学镜片组122具有后光学表面122a以及光轴L。后光学表面122a朝向图像传感芯片112，且光轴L通过图像传感芯片112。对焦机构124连接于光学镜片组122，且对焦机构124通常配置为环绕光学镜片组122。对焦机构124用以沿光轴L移动光学镜片组122，而改变光学镜片组122与图像传感芯片112之间的距离，以进行对焦。

如图2所示，对焦机构124包含作动件124a、外壳124b以及信号接入点124c。作动件124a连接于光学镜片组122。作动件124a可为但不限定于音圈马达、压电组件或记忆金属(Shape Memory Alloys,SMA)，用以驱动光学镜片组122沿着光轴L移动以进行对焦。外壳124b包覆于作动件124a，且外壳124b的顶面及底面为开放，光学镜片组122的光轴L通过顶面及底面，且后光学表面122a在底面外露。信号接入点124c电性连接于作动件124a，用以接收对焦控制信号，以控制对焦机构124的作动件124a移动光学镜片组122。于本实施例中，对焦控制信号控制对焦机构124的作动件124a移动光学镜片组122，使得光学镜片组122可以在光轴L方向上进行移动。信号接入点124c可以是位于外壳124b的表面，或是位于延伸自作动件124a的软扁平电缆上。

在不同实施例中，镜头组件120还包含光学图像稳定作动器126(OIS作动器126)。OIS作动器126设置于对焦机构124的底面，并且OIS作动器126具有一中空区域，且光学镜片组122是对应于中空区域配置。

如图1所示，组装设备200包含移动平台210、夹具装置220、控制模块230以及点胶装置240。控制模块230电性连接于移动平台210、夹具装置220以及点胶装置240。移动平台210用以承载图像传感组件110，控制模块230用以控制移动平台210，使移动平台210水平地以及垂直地移动图像传感组件110进行三轴线性位移。控制模块230通过信号接头115或其他导电接点电性连接于图像传感芯片112，以启动图像传感芯片112。

如图1所示，夹具装置220用以夹持镜头组件120，以暂时性地固定镜头组件120于图像传感组件110的上方，并且使后光学表面122a朝向图像传感芯片112，并且光轴L通过图像传感芯片112。控制模块230用以控制夹具装置220，使夹具装置220夹持或释放镜头组件120。控制模块230并用以控制夹具装置220倾斜镜头组件120，而改变光轴L的角度(倾角)。此外，夹具装置220设置有接触针脚222，用以接触信号接入点124c；接触针脚222电性连接于控制模块230，使控制模块230产生的对焦控制信号可以通过接触针脚222以及信号接入点124c传送到对焦机构124。

于本实施例中，虽然移动平台210的功能是用于水平地以及垂直地移动图像传感组件110进行三轴线性位移，夹具装置220的功能是用于倾斜镜头组件120，而改变光轴L的角度，但本发明不以此为限，在其他实施例中，也可以是移动平台210用于倾斜图像传感组件110，而改变镜头组件120的光轴L相对于图像传感组件110的角度，夹具装置220用于水平地以及垂直地移动镜头组件120进行三轴线性位移。也就是说，只要移动平台210和夹具装置220能够移动或改变图像传感组件110和镜头组件120两者的相对位置即可。

图像捕获装置100的组装方法具体如下。

参阅图3以及图4所示，首先，提供图像传感组件110，并以移动平台210承载图像传感组件110，如步骤Step 110所示。其中，基板111是放置在移动平台210上，使得图像传感芯片112朝向移动平台210的上方，亦即朝向高度方向Z。

参阅图3以及图5所示，夹具装置220的位置，位于移动平台210的承载区上方。提供镜头组件120，以夹具装置220夹持镜头组件120，在高度方向Z上暂时性地固定镜头组件120于图像传感组件110上方，使镜头组件120与图像传感组件110之间保持间隔距离G，如步骤Step 120所示。此时，后光学表面122a朝向图像传感芯片112，且光轴L通过图像传感芯片112；通过光学镜片组122所获取的影像，可以成像于图像传感芯片112。

于本实施例中，通过信号接头115，控制模块230提供启动信号至图像传感组件110的图像传感芯片112以启动图像传感芯片112。此外，夹具装置220夹持于对焦机构124的外壳124b，同时以接触针脚222连接于对焦机构124的信号接入点124c，使得控制模块230可以通过夹具装置220传送对焦控制信号至对焦机构124。对焦控制信号控制对焦机构124的作动件124a移动光学镜片组122，使得光学镜片组122可以在光轴L方向上进行移动。同时，由于控制模块230启动图像传感芯片112，因此图像传感芯片112可进行影像捕获以连续产生多个测试图像；控制模块230并接收图像传感组件110产生的多个测试图像，以进行后续分析，如步骤Step 130所示。

依据所述多个测试图像经分析计算最佳對焦位置后，可得出一补偿预留值V1，以减少后续主动对位校正(Active Alignment)所需的补偿距离。举例而言，光学镜片组122所需要的移动行程是0.2mm(毫米)，且对焦机构124所能提供最大行程是0.3mm时，不考虑预留裕度，则对焦机构124还能提供0.3mm–0.2mm＝0.1mm的补偿预留值V1，使得对焦机构124还可以额外的提供0.1mm的空间，以供后续主动对位校正补偿时的运用。

如图5所示，在一些实施例中，光轴L在这个阶段并非垂直于图像传感芯片112，而是与图像传感芯片112的法线之间存在一个倾角补偿值(光轴补偿角度A)需要进行补偿。

如图2、图3以及图6所示，在一些实施例中，所接收的测试图像中通常包含样本图形，控制模块230可分析测试图像中的样本图形的清晰度以及扭曲程度，计算出光学镜片组122所需要的光轴补偿角度A以及最清楚的对焦位置。在光轴补偿角度方面，控制模块230依据多个测试图像的扭曲程度变化，改变光轴L相对于图像传感芯片112的垂直度，完成光轴L的角度补偿。于本实施例中，控制夹具装置220对镜头组件120进行倾斜，以改变光轴L相对于图像传感芯片112的垂直度，以完成光轴L的角度补偿，如步骤Step 140所示。在一些实施例中，控制模块230在接收多个测试图像并进行分析时，同时发出不同的控制信号以控制对焦机构124以及夹具装置220，换句话说，步骤Step 130和步骤Step 140可以是同时进行，也可以是不同时进行。

如图2、图3以及图7所示，控制模块230控制移动平台210在高度方向Z以及水平方向X,Y上移动图像传感组件110，进行后焦距补偿(如步骤Step 150所示)以及光轴L的对位补偿(如步骤Step 160所示)。在后焦距补偿方面，借由镜头组件120与图像传感组件110之间的相对移动调整，得到后焦距补偿预定值V2。于本实施例中，控制模块230控制移动平台210在高度方向Z上移动图像传感组件110，以进行焦距调整，得到后焦距补偿预定值V2。在后焦距补偿的步骤中，镜头组件120与图像传感组件110之间的间隔距离G是借由后焦距补偿预定值V2减去补偿预留值V1所得到，也就是说，在高度方向Z上，控制模块230根据所述后焦距补偿预定值V2以及补偿预留值V1，调整镜头组件120与图像传感组件110之间的间隔距离G，进行后焦距补偿。控制模块230依据后焦距补偿预定值V2减去补偿预留值V1的数值控制移动平台210在高度方向Z上移动图像传感组件110，以调整间隔距离G。

在光轴L的对位补偿方面，于本实施例中，控制模块230控制移动平台210在水平方向X,Y上，亦即在垂直于光轴L的方向上，移动图像传感组件110以使光轴L对准所述图像传感芯片112的中心，完成对光轴L进行主动对位校正(Active Alignment)。

如图2、图3以及图8所示，最后，维持镜头组件120与图像传感组件110之间的相对位置，将镜头组件120与图像传感组件110互相固定，如步骤Step170所示。在一或多个实施例中，控制模块230控制点胶装置240移动至镜头组件120与图像传感组件110的侧边，并提供黏胶至镜头组件120与图像传感组件110之间，以黏合镜头组件120于图像传感组件110。在本实施例中，黏胶是注入框架113与OIS作动器126之间，且黏胶不延伸至后光学表面122a以及光学玻璃板114之间。在不同实施例中，图像捕获装置100不具有OIS作动器126，则黏胶是注入框架113与对焦机构124的外壳124b之间。在一些实施例中，控制模块230驱动夹具装置220移开镜头组件120以让出点胶空间，并控制点胶装置240移动至图像传感组件110的上缘进行点胶，再驱动夹具装置220移回镜头组件120至已调整好的位置，借此提供黏胶至镜头组件120与图像传感组件110之间，以黏合镜头组件120于图像传感组件110。

在本发明中，由于借由对焦机构124在光轴L方向上移动光学镜片组122，使得补偿预留值V1可以被事先计算得出，因此在进行后焦距补偿时可以缩小镜头组件120与图像传感组件110之间预留的间隔距离G。缩小的间隔距离G使得黏胶填入量以及厚度降低，而可提高图像捕获装置100的整体结构强度。同时，预留的间隔距离G缩小也使得图像传感组件110尺寸可以进一步降低，并提升组装精确度。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种图像捕获装置的组装方法，其特征在于，包含：

提供图像传感组件；其中，该图像传感组件至少包含图像传感芯片，且该图像传感芯片朝向高度方向；

提供镜头组件，在该高度方向上暂时性地固定该镜头组件于该图像传感组件上方，使该镜头组件与该图像传感组件之间保持间隔距离；其中，该镜头组件至少包含光学镜片组以及用以移动该光学镜片组的对焦机构，该光学镜片组具有后光学表面以及光轴，该后光学表面朝向该图像传感芯片，且该光轴通过该图像传感芯片；

启动该图像传感芯片；

控制该对焦机构在该光轴方向上移动该光学镜片组；

该图像传感芯片进行影像捕获以连续产生多个测试图像；

依据该光学镜片组所需要的移动行程以及该对焦机构所能提供的最大行程，以得到补偿预留值；

借由该镜头组件与该图像传感组件之间的相对移动调整，得到后焦距补偿预定值；

依据该后焦距补偿预定值减去该补偿预留值后的数值调整该间隔距离；以及

提供黏胶于该镜头组件与该图像传感组件之间，以黏合该镜头组件于该图像传感组件，将该镜头组件与该图像传感组件互相固定。

2.如权利要求1所述的图像捕获装置的组装方法，其特征在于，在将该镜头组件与该图像传感组件互相固定的步骤之前，更包含：

改变该光轴相对于该图像传感芯片的垂直度，完成该光轴的角度补偿。

3.如权利要求1所述的图像捕获装置的组装方法，其特征在于，在将该镜头组件与该图像传感组件互相固定的步骤之前，更包含：

于垂直于该光轴的方向移动该图像传感组件或该镜头组件，使该光轴对准该图像传感芯片的中心。

4.如权利要求3所述的图像捕获装置的组装方法，其特征在于，更包含：

提供移动平台，用以承载该图像传感组件，并且在该高度方向以及垂直于该高度方向的平面移动该图像传感组件。

5.如权利要求2所述的图像捕获装置的组装方法，其特征在于，更包含：

提供夹具装置，用以夹持并暂时性地固定该镜头组件于该图像传感组件上方，且该夹具装置更用以倾斜该镜头组件而改变该光轴的角度以及传送对焦控制信号至该对焦机构。

6.一种图像捕获装置的组装设备，用以组装图像捕获装置，该图像捕获装置包含图像传感组件以及镜头组件，该图像传感组件至少包含图像传感芯片，该镜头组件至少包含光学镜片组以及用以移动该光学镜片组的对焦机构，该光学镜片组具有后光学表面以及光轴；其特征在于，该组装设备包含：

移动平台，用以承载该图像传感组件，使该图像传感芯片朝向高度方向；

夹具装置，用以夹持该镜头组件，在该高度方向上暂时性地固定该镜头组件于该图像传感组件上方，使该镜头组件与该图像传感组件之间保持间隔距离，并且使该后光学表面朝向该图像传感芯片，且该光轴通过该图像传感芯片；该夹具装置更设置有接触针脚，用以传送对焦控制信号至该对焦机构；

控制模块，电性连接于该移动平台以及该接触针脚；以及

点胶装置，用以提供黏胶以黏合该镜头组件于该图像传感组件，使该镜头组件与该图像传感组件互相固定；

其中，该控制模块启动该图像传感芯片，该对焦控制信号控制该对焦机构移动该光学镜片组，使得该光学镜片组在该光轴方向上进行移动，该图像传感芯片进行影像捕获以连续产生多个测试图像，并依据该光学镜片组所需要的移动行程以及该对焦机构所能提供的最大行程，以得到补偿预留值；

其中，该控制模块控制该镜头组件与该图像传感组件之间的相对移动调整，得到后焦距补偿预定值；

其中，该控制模块更依据该后焦距补偿预定值减去该补偿预留值后的数值调整该间隔距离。

7.如权利要求6所述的图像捕获装置的组装设备，其特征在于，该控制模块改变该光轴相对于该图像传感芯片的垂直度，完成该光轴的角度补偿。

8.如权利要求6所述的图像捕获装置的组装设备，其特征在于，该控制模块于垂直于该光轴的方向移动该图像传感组件或该镜头组件，使该光轴对准该图像传感芯片的中心。

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