减少高度容余的折叠摄像装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于驱动折叠摄像装置里的透镜的促动器，所述折叠摄像装置包括这样的促动器，并且双摄像装置包括这样的折叠摄像装置。所述促动器驱动具有用于自动对焦(AF)的透镜光轴和光学图像稳定(OIS)的透镜，所述促动器包括静止次组件和透镜驱动次组件，所述静止次组件包括具有OIS线圈平面的OIS线圈和具有AF线圈平面的AF线圈，所述透镜驱动次组件相对所述静止次组件是可移动的，所述静止次组件具有固持所述透镜的透镜固持件。其中，所述OIS线圈平面垂直于所述AF线圈平面，所述透镜光轴位于所述OIS线圈平面和所述AF线圈平面之间。由于在促动器外壳上有顶部和/或底部开孔，一些促动器具有使用VCM驱动和降低的高度的设计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少高度容余的折叠摄像装置相关申请本申请要求2018年2月5日提交的美国临时申请62/626,306、2018年4月17日提交的美国临时申请62/658,819、2018年5月17日提交的美国临时申请62/672,754、以及2018年5月27日提交的美国临时申请62/677,012的优先权，其全文内容通过引用以其整体结合到本说明书中
本说明书所披露的实施例大体上关于一种数字摄像装置，并且特别关于薄型的折叠光学摄像装置。
技术介绍
近年来，诸如蜂窝电话(并且特别是智能电话)的移动装置、平板电脑和笔记本电脑已经广为普及了。这些装置中的许多包括一个或两个紧凑型的摄像装置/相机，例如，面向后方的主摄像头(即，设于该装置背面侧上的摄像头，其朝向远离用户的方向并且经常用于休闲摄影)和面向前方的次摄像头(即，设于该装置前面侧上的摄像头，常用于视频会议)。尽管本身已经相对紧凑了，这些摄像装置中的大多数的设计与数字静物摄像装置的传统结构相似，即，其包括设置在图像传感器顶部的透镜组件(或者几个光学元件的系列)。所述透镜组件(也称为“透镜模组”或简单地称为“透镜”)将入射光线进行折射并将其转向以在所述传感器上生成场景的图像。这些摄像装置的大小很大程度上由所述传感器的尺寸和所述光学元件的高度来决定。这些通常通过透镜的焦距(focallength，“f”)及其视场(fieldofview，FOV)来捆绑在一起的-在一定大小的传感器上产生特定FOV的透镜具有特定的焦距。保持FOV恒定的情况下，所述传感器的尺寸越大，则焦距及其光学元件高度越大。传统摄像装置的组装过程可以包括处理若干次组件：透镜、传感器板次组件和促动器。所述透镜包括由例如塑料或金属制成的镜筒、和若干(3-7)个由塑料或玻璃制成的透镜元件。所述传感器板次组件可以包括图像传感器、印刷电路板(PCB)和本领域熟知的操作该摄像装置所需的电子元件。使用所述促动器来移动所述透镜以用于光学需要(例如用于对焦(和特别是自动对焦(AF))及/或光学图像稳定(OIS)以及用于对摄像装置的其它部件的机械保护。在现有技术中，沿所述透镜光轴从一侧将所述透镜插入并连接(例如粘接)到所述促动器，而沿所述光轴从相对侧将所述传感器板连接(例如粘接)到所述促动器。“折叠摄像装置模组”(或简单称为“折叠摄像装置/折叠相机”)是已知的，并且已经并入了各种“主机”装置(例如：智能电话、平板电脑、笔记本电脑、智能TV，等)。在折叠相机中，诸如棱镜或镜子(于此共同称为“反射元件”)的光路折叠元件(OPFE)将到达第一光路或方向的光(例如垂直于智能电话的背侧表面)转向到第二光路或方向(例如平行于所述智能电话的背侧表面)。如果折叠相机是双孔相机的部分，如此会提供穿过透镜组件(例如Tele透镜)的折叠光路。这样的相机/摄像装置在本说明书中称为“折叠透镜双孔相机”或者“具有折叠透镜的双孔相机”。总的来说，所述折叠相机可以被包括在多孔相机中，例如和两个“非折叠”(直立)式相机模组一起包括在三孔相机中，或者在多孔相机中具有多于三个相机。已知在智能电话中使用用于AF和OIS的促动器。通常使用的促动器是基于音圈电机(VCM)技术的。在VCM技术中，使用永久性的(或“固定的”)磁体和线圈来产生驱动力。所述线圈设置在所述固定磁体的磁场附近。当线圈中有驱动电流时，会在所述线圈上产生洛伦兹力(Lorentzforce)，且反过来在所述磁体上施加相等的反作用力。所述磁体或所述线圈刚性连接到光学元件上以构建驱动组件。所述驱动组件于是由所述磁洛伦兹力来移动。VCM还可以称为“VCM发动机(engine)”，并且包括这样的VCM(或VCM发动机)的促动器可称为“VCM促动器”或简单地称为“促动器”。促动器可以部分或完全地由具有外壳厚度的外壳(有时也称为“壳体”)所围绕。在具有移动透镜机构(由促动器/VCM驱动)的折叠相机中，需要至少一个空气间隙来允许移动。所述外壳和增加来保护所述机构的其它可选择的顶部和底部元件或部件(例如板)提高所述促动器的整体高度。折叠相机的小的高度对于使得包括它的主机装置尽可能地薄是很重要的。所述相机的高度很多时候是受限于工业设计情况的。相对地，提高用于透镜、传感器和OPFE的高度可能改善光学特性。外壳和其它可选择的顶部和/或底部部件会增加所述折叠相机的高度。该高度因而具有需要减少的“容余(penalty)”。在VCMs中，除了磁力之外，已知机械轨道可用于给光学元件产生运动。机械轨道在预期路径中保持所述透镜的移动，如光学需求所要求的。本领域已知的机械轨道的一个例子是“弹簧牵引的轨道”，其中使用一个弹簧或一组弹簧来界定移动方向。包括弹簧牵引的轨道的VCM被称为“弹簧牵引VCM”。例如，美国专利申请第20110235196号披露了在线性弹簧轨道中移动透镜元件来进行对焦。例如，国际专利申请PCT/IB2016/052179号揭露了将弹簧牵引VCM包括和使用在折叠相机中。该专利申请教导了移动透镜元件来进行对焦和OIS和以旋转方式移动光路折叠元件(OPEF)来产生OIS。还有，PCT/IB2016/052179号国际专利申请教导了在折叠促动器的AF+OIS，其中该促动器没有增加折叠相机的高度。本领域已知机械轨道的另一个例子是“球引导轨道”，参阅例如美国专利第8810714号。具有球引导轨道，所述透镜通过限制在槽(也称为“狭缝”)里的球体组来使得透镜在所期望的方向里移动。包括球引导轨道的VCM称为“球引导VCM”。球引导VCM相较于弹簧牵引VCM具有若干优势，包括：(1)更低的能量消耗，因为在弹簧牵引VCM中磁力须对抗球引导VCM中不存在的弹簧机械力，及(2)在掉落中更高的可靠性，包括VCM的相机的使用寿命期间可能会发生各种掉落事件。在美国专利第8810714号中的驱动方法设计用于示例性的非折叠透镜，其中透镜光轴直接指向待拍摄的对象，且所述透镜光轴不能用于折叠相机中。故而，有需要降低折叠相机的高度和长度容余，并且对于线性球引导VCM的结构和设计来说降低折叠相机中的高度和长度的容余都是有好处的。
技术实现思路
本说明书中描述的实施例关于具有降低了高度的透镜的促动器(例如VCM设计的)和具有这样的促动器的折叠相机/摄像装置。术语“透镜”可以指的是透镜组件，包括若干光学元件的系列组和收容所述透镜元件的透镜。透镜的特征在于固定有效焦距(fixedeffectivefocallength，EFL)、光圈(clearaperture)和高度，固定有效焦距和光圈都在国际专利申请第PCT/IB2018/050988号中有界定、并于此整体并入本说明书中，所述高度是沿所述透镜上的最高点和最低点的距离。透镜元件可以由塑料、玻璃和本领域已知的其它材料制成。促动器和折叠相机的所述高度主要由所述透镜的直径(高度)和“容余(penalty)”来决定。在本说明书中，附加于所述透镜直径的任何高度被认为是“容余”。更具体地，容余是上(或顶(top))高度容余和下(或底(bottom))高度容余的和，下方将对“上(upper)”、“下(lower)”和“容余(penalty)”等术语详细描述。在本专利技术的各项实施例中，本说明书所描述的具有降低高度的透镜的促动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种折叠摄像装置，包括：a)可移动的透镜，定位在光路折叠元件(OPFE)和图像传感器之间的光路中，其中所述OPFE将光从第一方向转向到第二方向，并且其中所述透镜包括平行于所述第二方向的透镜光轴、大体上与所述第一方向对准的透镜高度、第一透镜表面和正对所述第一透镜表面的第二透镜表面，所述第一透镜表面和所述第二透镜表面位于垂直所述第一方向的平面里；以及b)外壳，至少部分围绕所述透镜，并且沿着所述第一方向包括第一外壳部分和第二外壳部分，所述第一外壳部分具有位于所述透镜的第一侧上的第一开孔，所述外壳在所述透镜完全相对的第二侧上没有开孔，其中所述第一透镜表面沿所述第一方向相对所述第一外壳部分的外表面距离第一空气间隙，其中所述第二透镜表面沿所述第一方向相对所述第二外壳部分的内表面距离第二空气间隙，其中所述第二外壳部分具有第二外壳厚度，并且其中所述折叠摄像装置具有大体上与所述第一方向对准的摄像装置高度，所述摄像装置高度大体上等于所述透镜高度、所述第一空气间隙、所述第二空气间隙和所述第二外壳部分厚度的总和。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2018.02.05 US 62/626,306;2018.04.17 US 62/658,819;1.一种折叠摄像装置，包括：a)可移动的透镜，定位在光路折叠元件(OPFE)和图像传感器之间的光路中，其中所述OPFE将光从第一方向转向到第二方向，并且其中所述透镜包括平行于所述第二方向的透镜光轴、大体上与所述第一方向对准的透镜高度、第一透镜表面和正对所述第一透镜表面的第二透镜表面，所述第一透镜表面和所述第二透镜表面位于垂直所述第一方向的平面里；以及b)外壳，至少部分围绕所述透镜，并且沿着所述第一方向包括第一外壳部分和第二外壳部分，所述第一外壳部分具有位于所述透镜的第一侧上的第一开孔，所述外壳在所述透镜完全相对的第二侧上没有开孔，其中所述第一透镜表面沿所述第一方向相对所述第一外壳部分的外表面距离第一空气间隙，其中所述第二透镜表面沿所述第一方向相对所述第二外壳部分的内表面距离第二空气间隙，其中所述第二外壳部分具有第二外壳厚度，并且其中所述折叠摄像装置具有大体上与所述第一方向对准的摄像装置高度，所述摄像装置高度大体上等于所述透镜高度、所述第一空气间隙、所述第二空气间隙和所述第二外壳部分厚度的总和。2.如权利要求1所述的折叠摄像装置，其中所述第一空气间隙和所述第二空气间隙中的每一个处于10-50μm的范围内。3.如前述权利要求1所述的折叠摄像装置，其中所述第一空气间隙和所述第二空气间隙中的每一个处于10-100μm的范围内。4.如前述权利要求1所述的折叠摄像装置，其中所述第一空气间隙和所述第二空气间隙中的每一个处于10-150μm的范围内。5.如前述权利要求1所述的折叠摄像装置，其中所述透镜可移动用于对焦。6.如前述权利要求1所述的折叠摄像装置，其中所述透镜可移动用于光学图像稳定。7.如前述权利要求1所述的折叠摄像装置，其中所述透镜在单个平面里可沿两个方向移动以用于对焦和光学图像稳定，所述单个平面垂直于所述第一方向。8.如前述权利要求1-7中任一项所述的折叠摄像装置，其中所述折叠摄像装置具有不超过所述透镜高度多于600μm的高度。9.如前述权利要求1-7中任一项所述的折叠摄像装置，和直立式摄像装置一起包括在双摄像装置里。10.一种折叠摄像装置，包括a)可移动的透镜，定位在光路折叠元件(OPFE)和图像传感器之间的光路中，其中所述OPFE将光从第一方向转向到第二方向，并且其中所述透镜包括平行于所述第二方向的透镜光轴、大体上与所述第一方向对准的透镜高度、第一透镜表面和正对所述第一透镜表面的第二透镜表面，所述第一透镜表面和所述第二透镜表面位于垂直所述第一方向的平面里；以及b)外壳，至少部分围绕所述透镜，并且沿着所述第一方向包括第一外壳部分和第二外壳部分，所述第一外壳部分具有位于所述透镜的第一侧上的第一开孔，所述第二外壳部分具有位于正对所述透镜的第二侧上的第二开孔，其中所述第一透镜表面沿所述第一方向相对所述第一外壳部分的外表面距离第一空气间隙，其中所述第二透镜表面沿所述第一方向相对所述第二外壳部分的外表面距离第二空气间隙，并且其中所述折叠摄像装置具有大体上与所述第一方向对准的摄像装置高度，所述摄像装置高度大体上等于所述透镜高度、所述第一空气间隙和所述第二空气间隙的总和。11.如权利要求10所述的折叠摄像装置，其中所述第一空气间隙和所述第二空气间隙中的每一个处于10-50μm的范围内。12.如前述权利要求10所述的折叠摄像装置，其中所述第一空气间隙和所述第二空气间隙中的每一个处于10-100μm的范围内。13.如前述权利要求10所述的折叠摄像装置，其中所述第一空气间隙和所述第二空气间隙中的每一个处于10-150μm的范围内。14.如前述权利要求10所述的折叠摄像装置，其中所述透镜可移动用于对焦。15.如前述权利要求10所述的折叠摄像装置，其中所述透镜可移动用于光学图像稳定。16.如前述权利要求10所述的折叠摄像装置，其中所述透镜在单个平面里可沿两个方向移动以用于对焦和光学图像稳定，所述单个平面垂直于所述第一方向。17.如前述权利要求11-16中任一项所述的折叠摄像装置，其中所述折叠摄像装置具有不超过所述透镜高度多于400μm的高度。18.如前述权利要求11-16中任一项所述的折叠摄像装置，其中所述折叠摄像装置具有不超过所述透镜高度多于300μm的高度。19.如前述权利要求11-16中任一项所述的折叠摄像装置，和直立式摄像装置一起包括在双摄像装置里。20.一种用于移动透镜的透镜促动器，所述透镜具有平行于第二方向的透镜光轴和大体上与第一方向对准的透镜高度，所述第二方向大体上垂直于所述第一方向，所述促动器包括：至少部分围绕所述透镜的外壳，所述外壳沿所述第一方向包括具有位于所述透镜第一侧上的第一开孔的第一外壳部分和第二外壳部分，所述外壳在所述透镜的完全相对的第二侧上没有开孔，其中第一透镜表面沿所述第一方向相对所述第一外壳部分的外表面距离第一空气间隙，其中第二透镜表面沿所述第一方向相对所述第二外壳部分的内表面距离第二空气间隙，其中所述第二外壳部分具有第二外壳厚度，并且其中所述折叠摄像装置具有大体上与所述第一方向对准的摄像装置高度，所述摄像装置高度大体上等于所述透镜高度、所述第一空气间隙、所述第二空气间隙和所述第二外壳部分厚度的总和。21.如权利要求20所述的促动器，其中所述第一空气间隙和所述第二空气间隙中的每一个处于10-50μm的范围内。22.如前述权利要求20所述的促动器，其中所述第一空气间隙和所述第二空气间隙中的每一个处于10-100μm的范围内。23.如前述权利要求20所述的促动器，其中所述第一空气间隙和所述第二空气间隙中的每一个处于10-150μm的范围内。24.如前述权利要求20所述的促动器，其中所述透镜可移动用于对焦。25.如前述权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：加尔·巴拉克，伊泰·耶德，以法莲·戈登堡，
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