带有滚动补偿的自动对焦和光学图像稳定的折叠式相机制造技术

折叠式数码相机模块，其包括：光路折叠元件(OPFE)，其用于将来自具有第一光轴的第一光路的光折叠到具有垂直于第一光轴的第二光轴的第二光路；图像传感器；以及镜头模块，其携带具有平行于第二光轴的对称轴的镜头。相机模块适于执行光学图像稳定(OIS)，其涉及围绕轴的OPFE倾斜的至少一个倾斜运动，使得OPFE倾斜产生图像滚动移动和移位移动，OPFE倾斜产生的图像滚动移动补偿可由镜头模块的移动消除的折叠式相机模块滚动引起的滚动移动。

Auto focus and optical image stabilization with rolling compensation in a compact folding camera

A digital camera module, which comprises: a light path folding element (OPFE), which is used for from having a first optical axis of the first optical path of optical path with second to second fold axis perpendicular to the first axis; image sensor; and the camera lens module carrying with symmetrical axis parallel to the axis of the second. The camera module is suitable for performing optical image stabilization (OIS), which involves at least one inclined motion around the axis of OPFE tilt, tilt the OPFE image rolling movement and shift movement, folding OPFE images produced by the inclination of rolling motion compensation can be eliminated by moving the lens module of the camera module caused by rolling rolling.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紧凑型折叠式相机中带有滚动补偿的自动对焦和光学图像稳定相关技术的交叉引用本申请要求于2015年9月6日提交的并且具有相同的标题的美国临时专利申请号62/215,007的优先权，其全部内容明确地通过引用并入本文。
一般而言，本文中所公开的实施例涉及数码相机，具体地涉及具有变焦和/或自动对焦和/或光学图像稳定机构的薄型折叠式镜头双光圈(“双光学模块”)数码相机。
技术介绍
近年来，诸如手机(特别是智能手机)、平板电脑和笔记本电脑之类的移动设备变得无所不在。许多这些设备包括一个或两个紧凑型相机，该紧凑型相机包括例如后置主相机(即，在设备后侧的相机，其远离用户并且经常用于休闲摄影)和前置辅相机(即，位于设备前侧并且经常用于视频会议的相机)。尽管在本质上相对紧凑，但这些相机中的大多数相机的设计非常类似于传统结构的数字静物相机，即，其包括放置在图像传感器顶部上的光学部件(或者一连串几个光学元件和主光圈)。光学部件(还被称为“光学器件”)折射入射光线并且将其弯曲以在传感器上创建对象或场景图像。这些相机的尺寸在很大程度上取决于传感器的大小和光学器件的高度。这些通常通过镜头的焦距(“f”)及其视场(FOV)结合在一起，其中，必须在一定尺寸传感器上对一定的FOV进行成像的镜头具有特定的焦距。为了保持FOV恒定，传感器尺寸越大(例如，在X-Y平面中)，焦距和光学器件高度就越大。随着移动设备的尺寸(特别是诸如智能手机之类的设备的厚度)的缩小，紧凑型相机尺寸越来越成为移动设备厚度的限制因素。为了减轻这种约束，已经提出了几种途径来减少紧凑型相机厚度。一种这样的途径使用包括“折叠式镜头”的所谓的“折叠式”相机模块。在折叠式相机模块结构中，光路折叠元件(以下称为“OPFE”)，例如，棱镜或反射镜，被添加以将光传播方向从垂直于电话背面的方向倾斜到平行于电话背面的方向。如果折叠式相机模块是双光圈相机的一部分，则它提供通过一个镜头模块(通常为“长焦”镜头模块)的折叠光路。这种相机在本文中被称为折叠式镜头双光圈相机或具有折叠式镜头的双光圈相机。例如，在申请人的美国专利申请号20160044250中公开了具有折叠式镜头的变焦双光圈相机和多光圈相机。本文中还示出了并入便携式电子设备(例如，智能电话机)中的具有折叠式镜头的变焦双光圈相机。除了光学器件和传感器之外，现代相机通常进一步包括机械运动(致动)机构，主要用于以下两个目的：传感器上的图像对焦以及光学图像稳定(OIS)。对于对焦，在更高级的相机中，可以借助致动器改变镜头模块(或者镜头模块中的至少一个镜头元件)的位置，并且可以根据所捕获的对象或场景改变对焦距离。在这些相机中，可以捕获从非常短的距离(例如，10cm)到无限远的对象。数字静物相机的趋势是提高变焦能力(例如，提高至5x、10x或更多)，而在手机(特别是智能手机)相机中，则是减少像素大小并且提高像素计数。这些趋势导致更强的手抖灵敏度或更长的曝光时间。需要采用OIS机制来满足这些趋势中的需求。有关自动对焦和OIS的紧凑型折叠式相机的更多信息可以在于2016年4月14日提交的申请人的国际专利申请PCT/IB2016/052143、于2016年4月15日提交的PCT/IB2016/052179以及于2016年6月7日提交的PCT/IB2016/053335中找到。在支持OIS的相机中，可以快速改变镜头或相机模块的横向位置或倾斜角度，以在图像捕获期间抵消手抖。手抖会将相机模块移动6个自由度，即，三个正交方向的线性移动(X，Y和Z)，滚动(围绕X轴倾斜)，偏摆(围绕Z轴倾斜)和俯仰(围绕Y轴倾斜)。为了简单起见，术语“围绕X轴”、“围绕Y轴”和“围绕Z轴”分别被替换为“围绕X”、“围绕Y”和“围绕Z”。在本说明书中使用的滚动、偏摆和俯仰的定义参照图1示出，其以前透视图和后透视图示出了示例性智能手机100，后视图示出了两个后相机102和104。在下文中，由手抖或其他不想要的移动引起的相机模块的不期望的滚动运动还可以被称为(除了简称“滚动”之外)“相机模块引起的滚动移动”或“相机模块引起的滚动”。“滚动”还涉及提供所显示的图像的相机模块的光轴周围的倾斜。滚动导致围绕图像中心的图像的旋转(并且因此可以被称为“图像滚动”)。X-Y-Z中的线性运动对图像质量影响不大，不必进行补偿。图2示出了在申请人的国际专利申请PCT/IB2016/053335中公开的具有AF和OIS机构的折叠式相机模块200的实施例。相机模块200包括携带镜头的镜头模块202、OPFE(这里是反射镜)204和图像传感器206。镜头可以具有例如4mm至20mm的有效焦距(EFL)，用作“长焦”镜头，并且其可以与带有例如具有3mm至5mm的EFL(“广角镜头”)的镜头和第二图像传感器的第二相机模块一起包括在双光圈相机中。镜头模块和反射镜彼此独立地移动，即，箭头所示的移动。也就是说，镜头模块202可以执行两个移动，沿着Z轴的AF的移动和沿着Y轴的OIS的移动。OIS的另一移动通过反射镜204'围绕Y的倾斜来实现。OIS的两个移动补偿了俯仰和偏摆，但没有补偿滚动。因此，需要具有补偿除了俯仰和偏摆之外的图像滚动的设备、系统和方法，并且具有补偿除了俯仰和偏摆之外的图像滚动的设备、系统和方法可能非常有利，具体地在包括折叠式相机模块的双光圈或多光圈相机中以及在包括这种相机的主机设备(诸如智能手机)中特别有利。
技术实现思路
本文中所公开的实施例教导了折叠式相机模块和折叠式镜头双光圈相机，其中OIS功能性在两个光学元件(折叠式)镜头模块和OPFE之间分开。本文中所公开的实施例进一步教导诸如包括这种折叠式相机模块和折叠式镜头双光圈相机的智能电话之类的主机电子设备。虽然该描述集中于具有一个折叠式相机模块的双光圈相机，但是应当理解，本文中所公开的同样适用于多光圈相机(例如，具有三个或更多个相机模块)，其中至少一个相机模块是折叠式相机模块。这种多光圈相机例如在共同专利技术和共同拥有的美国专利申请号20060044250中得以公开。在下文的描述中(还参见图3至图5)，示例性地选择了以下XYZ坐标系，并且仅用于解释：Z轴平行于折叠式相机模块的镜头模块(和镜头)的光轴(以下被称为“第二光轴”)；当倾斜OPFE处于零致动点时，Y轴垂直于镜头的光轴并且还平行于倾斜OPFE(例如，棱镜或反射镜)的表面。当OPFE处于零致动点时，X轴垂直于镜头的光轴并且在OPFE的平面的45度处。X轴还平行于与第二光轴正交的“第一光轴”。在示例性实施例中，提供折叠式相机模块，包括：OPFE，用于将光从具有第一光轴的第一光路折叠到具有垂直于第一光轴的第二光轴的第二光路，OPFE被设计成围绕轴倾斜，使得OPFE倾斜产生图像滚动移动和移位移动，OPFE倾斜产生的图像滚动移动补偿折叠式相机模块引起的滚动移动；以及镜头模块，其携带具有平行于第二光轴的对称轴的镜头，镜头模块被设计成移动以补偿OPFE倾斜产生的移位移动，由此OPFE的倾斜和镜头模块的移动提供包括图像滚动补偿的OIS。在示例性实施例中，OPFE围绕轴倾斜的设计包括围绕包括在由第一和第二光轴形成的平面中的第一轴倾斜的设计。在示例性实施例中，镜头模块的移动设计包括在与第一和第二光轴正交的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种折叠式相机模块，包括：(a)光路折叠元件(OPFE)，其用于将光从具有第一光轴的第一光路折叠到具有垂直于所述第一光轴的第二光轴的第二光路，所述OPFE被设计成围绕轴倾斜，使得所述OPFE倾斜产生滚动移动和移位移动，所述OPFE倾斜产生的滚动移动补偿折叠式相机模块引起的滚动移动；以及(b)镜头模块，其携带具有平行于所述第二光轴的对称轴的镜头，所述镜头模块被设计成移动以补偿所述OPFE倾斜产生的移位移动，由此所述OPFE的倾斜和所述镜头模块的移动提供包括图像滚动补偿的光学图像稳定(OIS)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.06 US 62/215,0071.一种折叠式相机模块，包括：(a)光路折叠元件(OPFE)，其用于将光从具有第一光轴的第一光路折叠到具有垂直于所述第一光轴的第二光轴的第二光路，所述OPFE被设计成围绕轴倾斜，使得所述OPFE倾斜产生滚动移动和移位移动，所述OPFE倾斜产生的滚动移动补偿折叠式相机模块引起的滚动移动；以及(b)镜头模块，其携带具有平行于所述第二光轴的对称轴的镜头，所述镜头模块被设计成移动以补偿所述OPFE倾斜产生的移位移动，由此所述OPFE的倾斜和所述镜头模块的移动提供包括图像滚动补偿的光学图像稳定(OIS)。2.根据权利要求1所述的折叠式相机模块，其中，所述OPFE围绕轴倾斜的设计包括围绕包括在由所述第一和第二光轴形成的平面中的第一轴倾斜的设计。3.根据权利要求2所述的折叠式相机模块，其中，所述镜头模块的移动设计包括在与所述第一和第二光轴两者正交的第一方向上移动的设计。4.根据权利要求3所述的折叠式相机模块，其中，所述镜头模块的移动设计还包括在平行于所述第一光轴的第二方向上移动的设计。5.根据权利要求2所述的折叠式相机模块，其中，所述OPFE被进一步设计成围绕与所述第一和第二光轴两者正交的第二倾斜轴倾斜。6.根据权利要求1所述的折叠式相机模块，其中，所述镜头模块还被设计成在平行于所述第二光轴的方向上移动用于自动对焦。7.根据权利要求2所述的折叠式相机模块，其中，所述镜头模块还被设计成在平行于所述第二光轴的方向上移动用于自动对焦。8.根据权利要求3所述的折叠式相机模块，其中，所述镜头模块还被设计成在平行于第二光轴的方向上移动用于自动对焦。9.根据权利要求1所述的折叠式相机模块，其中，所述OPFE选自由棱镜、反射镜和覆盖有金属反射表面的棱镜组成的组。10.一种数码相...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·戈登堡，G·巴查尔，I·吉尔拜，G·沙布岱，
申请(专利权)人：核心光电有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL