本技術(shù)公開(kāi)的主題總體涉及數(shù)碼攝像頭領(lǐng)域，特別是涉及包括緊湊型彈出式致動(dòng)器的彈出式緊湊型攝像頭。

背景技術(shù)：

1、定義

2、在本技術(shù)中以及對(duì)于貫穿說(shuō)明書(shū)和附圖提及的光學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì)，使用以下符號(hào)和縮寫(xiě)，它們都是本領(lǐng)域已知的術(shù)語(yǔ)：

3、鏡頭總長(zhǎng)(ttl，total?track?length)：當(dāng)系統(tǒng)對(duì)焦到無(wú)限遠(yuǎn)物距時(shí)，沿著平行于鏡頭的光軸的軸測(cè)量的第一透鏡元件l1的前表面s1的點(diǎn)與圖像傳感器之間的最大距離。

4、后焦距(bfl，back?focal?length)：當(dāng)系統(tǒng)對(duì)焦到無(wú)限遠(yuǎn)物距時(shí)，沿著平行于鏡頭的光軸的軸測(cè)量的最后一個(gè)透鏡元件ln的后表面s2n的點(diǎn)與圖像傳感器之間的最小距離。

5、有效焦距(efl，effective?focal?length)：在鏡頭(透鏡元件l1至ln的組件)中，鏡頭的后主點(diǎn)p'與后焦點(diǎn)f'之間的距離。

6、f數(shù)(f/#)：efl與入瞳直徑的比率。

7、背景

8、多光圈數(shù)碼攝像頭(或多攝像頭)是當(dāng)今移動(dòng)手持電子設(shè)備(簡(jiǎn)稱“移動(dòng)設(shè)備”，如智能手機(jī)、平板電腦等)的標(biāo)準(zhǔn)配置。多攝像頭通常包括廣角(或“主”)攝像頭、超廣角攝像頭和長(zhǎng)焦攝像頭。

9、為了追求更高的圖像質(zhì)量(iq，image?quality)，需要越來(lái)越大的圖像傳感器(在廣角攝像頭中)和越來(lái)越大的變焦系數(shù)(在長(zhǎng)焦攝像頭中)。彈出式攝像頭(“poc，pop?outcamera”)兼具大圖像傳感器或大變焦系數(shù)與移動(dòng)設(shè)備(包括poc)的纖薄厚度的優(yōu)點(diǎn)。彈出式攝像頭例如在共有的國(guó)際專利申請(qǐng)pct/ib2020/058697中進(jìn)行了描述。

10、圖1a示意性地示出編號(hào)為100的移動(dòng)設(shè)備，其包括當(dāng)攝像頭不在使用中時(shí)處于第一狀態(tài)(“收縮狀態(tài)”)的已知poc?110。在收縮狀態(tài)下，poc?110具有第一ttl(“收縮ttl”或“cttl”)。cttl與現(xiàn)代移動(dòng)設(shè)備的高度尺寸兼容，即poc?110在其收縮狀態(tài)下不超過(guò)移動(dòng)設(shè)備100的高度(或厚度)。

11、圖1b示意性地示出移動(dòng)設(shè)備100，其中poc?110處于第二(“彈出”或“p-o”)狀態(tài)，在該狀態(tài)下，poc處于活動(dòng)(可操作)狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，poc僅在彈出狀態(tài)下可作為攝像頭操作。在p-o狀態(tài)下，poc?110具有“常規(guī)”p-o狀態(tài)ttl(以下簡(jiǎn)稱為“ttl”)。在p-o狀態(tài)下，poc?110從移動(dòng)設(shè)備100突出(或“彈出”)。通常，移動(dòng)設(shè)備具有約5-15mm的厚度t。在p-o狀態(tài)下，poc可以從移動(dòng)設(shè)備100突出(即，超出移動(dòng)設(shè)備100的厚度t)約1-10mm。在p-o狀態(tài)下，poc?110可以具有約8-25mm、優(yōu)選約10-20mm的ttl。比率cttl/ttl可以在0.5-0.95的范圍內(nèi)。

12、poc?110可以是廣角攝像頭，其具有：約8-20mm的廣角攝像頭有效焦距eflw，約60-100度的廣角攝像頭視場(chǎng)fovw(對(duì)角線)，約12-30mm的傳感器對(duì)角線sd的廣角攝像頭傳感器以及比率cttl/sd<0.8。poc?110也可以是長(zhǎng)焦攝像頭，其具有：約10-30mm的長(zhǎng)焦攝像頭eflt，約20-50度的長(zhǎng)焦攝像頭fovt，以及比率ttl/efl<1.1。poc?110還可以是超廣角(uw，ultrawide)攝像頭，其具有約5mm-15mm的uw攝像頭efluw和約100-160度的超廣角攝像頭fovuw。

13、圖1c-圖1d示意性地示出分別處于收縮狀態(tài)和伸出狀態(tài)的poc?110的剖視圖。攝像頭模塊110包括鏡筒112、配置為接收鏡筒112的鏡頭載件(或簡(jiǎn)稱為“載件”)114和圖像傳感器116。攝像頭模塊110還可以包括可伸縮的蓋窗118。鏡筒112包括物鏡組件。物鏡組件可以同軸地保持多個(gè)(例如，四個(gè)至十個(gè))透鏡元件120，這些透鏡元件120限定了攝像頭模塊110的光軸z。鏡筒112可以同軸地定位在載件114的內(nèi)側(cè)。鏡筒112可以耦合至載件114，以允許鏡筒112相對(duì)于載件114的軸向位移。載件114可以不相對(duì)于圖像傳感器116軸向移動(dòng)，即，其可以相對(duì)于z軸固定。

14、鏡筒112具有p-o(或“活動(dòng)”、“操作”或“可操作”)狀態(tài)和收縮或“不活動(dòng)”狀態(tài)。在操作狀態(tài)下，圖像傳感器116定位于物鏡組件的焦平面或成像平面。鏡筒的操作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于攝像頭模塊110的p-o(活動(dòng))模式。

15、攝像頭模塊110還包括筒p-o組件122，其配置為可控制地將鏡筒112從收縮狀態(tài)移動(dòng)到操作狀態(tài)，并在操作狀態(tài)下偏置(或推壓)鏡筒112。p-o組件122可以配置為使鏡筒112相對(duì)于載件114從收縮狀態(tài)朝向操作狀態(tài)軸向地移動(dòng)。p-o組件122可以定位在載件114和鏡筒112之間的空隙(空間)中。這樣的空隙可以通過(guò)切割透鏡元件120(即執(zhí)行本領(lǐng)域已知的d-切割)而形成。當(dāng)鏡筒重量阻止鏡筒112從收縮狀態(tài)到操作狀態(tài)的軸向移動(dòng)時(shí)，p-o組件122可配置為產(chǎn)生能夠克服該鏡筒重量的p-o力。可伸縮的蓋窗118可以配置為在縮回位置和伸出位置之間可控制地軸向移動(dòng)。在縮回位置中，蓋窗118可以定位成鄰接處于收縮狀態(tài)的鏡筒112的最遠(yuǎn)表面(例如邊緣)。在伸出位置中，蓋窗118可以定位成為與處于操作狀態(tài)的鏡筒112的最遠(yuǎn)表面具有軸向間隙。

16、蓋窗118在縮回和伸出位置之間的運(yùn)動(dòng)和鏡筒112在收縮和伸出位置之間的運(yùn)動(dòng)可以被協(xié)調(diào)。蓋窗118的軸向運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)由致動(dòng)器126操作的蓋窗p-o組件124驅(qū)動(dòng)。在縮回位置中，蓋窗118可以配置為將鏡筒112保持在收縮位置。在伸出位置中，蓋窗118可以配置為與處于操作狀態(tài)的鏡筒112具有軸向間隙。軸向間隙能夠允許鏡筒112從操作狀態(tài)進(jìn)行一些軸向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焦(或自動(dòng)對(duì)焦“af，autofocus”)。蓋窗118還可配置為當(dāng)蓋窗118由窗蓋彈出組件124操作以從伸出位置移動(dòng)到縮回位置時(shí)使鏡筒112從操作狀態(tài)移動(dòng)到收縮狀態(tài)。換而言之，當(dāng)操作窗蓋p-o組件124而將蓋窗118從伸出位置移動(dòng)到縮回位置時(shí)，窗蓋118能夠推壓鏡筒112并使鏡筒112收縮而處于收縮狀態(tài)。當(dāng)蓋窗118從縮回位置移動(dòng)到伸出位置時(shí)，鏡筒112被釋放，并且由p-o組件122生成的p-o力能夠朝向操作狀態(tài)驅(qū)動(dòng)鏡筒112。

17、圖1e示出pct/ib2020/058697的圖18e中公開(kāi)的編號(hào)為130的已知p-o鏡頭模塊(也稱為“光學(xué)框架”)的俯視圖。p-o鏡頭模塊130可以在諸如poc?110的poc中使用。p-o鏡頭模塊130包括外部部件132、內(nèi)部部件134、諸如鏡筒112的鏡筒(未示出)、p-o組件140和p-o鏡頭(未示出)。p-o組件140包括三個(gè)彈簧142、144和146以及三個(gè)銷槽機(jī)構(gòu)148、150和152。銷槽機(jī)構(gòu)148、150和152一起形成外部部件132和內(nèi)部部件134之間的運(yùn)動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)。當(dāng)將poc110從p-o狀態(tài)切換到收縮狀態(tài)以及從收縮狀態(tài)切換到p-o狀態(tài)時(shí)，彈簧142、144和146提供p-o組件140的致動(dòng)力，該致動(dòng)力使內(nèi)部部件134相對(duì)于外部部件132移動(dòng)，并且運(yùn)動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)提供p-o組件140的機(jī)械精度和可重復(fù)性。

18、彈簧142、144和146中的每一個(gè)具有彈簧直徑“dspring”。如圖所示，內(nèi)部部件134具有外直徑(“d-iouter”)和內(nèi)直徑(“d-iinner”)。外部部件132具有內(nèi)半徑(“d-oinner”，未示出，參見(jiàn)圖2a-圖2b)。我們注意到，外部部件132圍繞(或環(huán)繞)內(nèi)部部件134，使得外部部件132的d-oinner等于或大于d-iouter。d-iinner由彈簧142、144和146限制，并且它表示包括在poc110中的p-o鏡頭的最大光圈直徑(“damax”，如所標(biāo)記的)，即damax＝d-iinner。d-iouter和d-iinner之間的差被稱為“直徑罰值”或簡(jiǎn)稱為“罰值”或“p”，其中d-iouter＝damax+p。在p-o鏡頭模塊130中，p可以是約為1mm<p<7.5mm。

19、為了實(shí)現(xiàn)具有一定d-iouter的緊湊且仍然具有良好性能的poc，最小化罰值p是有益的，因?yàn)檫@可以使damax最大化，進(jìn)而使能夠進(jìn)入poc并有助于poc信號(hào)的光量最大化。p由彈簧直徑dspring加上一定氣隙“g”(通常g＝0.05mm-0.75mm)給出，即p＝dspring+g。p是通過(guò)在外部部件132和鏡筒之間結(jié)合彈簧142、144和146而產(chǎn)生的。彈簧142、144和146是本領(lǐng)域已知的“閉合”彈簧。在下文中，我們將p-o鏡頭模塊130提供的致動(dòng)稱為“彈簧致動(dòng)”。

20、圖1f示出已知閉合彈簧160的已知示例的透視圖和俯視圖。它的形狀被稱為“閉合”彈簧，因?yàn)樵诟┮晥D中它類似于一個(gè)閉合的圓。俯視圖是垂直于xy平面的方向上的視圖。閉合彈簧160具有彈簧直徑“dspring”。

21、圖1g示出編號(hào)為170的另一已知p-o鏡頭模塊的俯視圖。在鏡頭模塊170中，所有實(shí)體及其標(biāo)記具有與鏡頭模塊130中的相似的含義。p-o鏡頭模塊170可以在諸如poc?110的poc中使用。p-o鏡頭模塊170包括外部部件172、內(nèi)部部件174、內(nèi)部部件172和外部部件174之間的間隙(“g”)、致動(dòng)器176和p-o鏡頭(未示出)。g的寬度沿著外部部件172和內(nèi)部部件174的直徑變化，其中最大g寬度標(biāo)記為“wg-max”。致動(dòng)器176可操作以沿著p-o透鏡光軸178使外部部件172和內(nèi)部部件174相對(duì)彼此移動(dòng)，以將包括p-o鏡頭模塊170的poc從p-o狀態(tài)切換到收縮狀態(tài)，反之亦然。p-o透鏡光軸178定向?yàn)榇怪庇谟伤咀鴺?biāo)系限定的x-y軸。致動(dòng)器176包括兩個(gè)彈簧180和182。彈簧180和182是“閉合”彈簧。當(dāng)將包括p-o鏡頭模塊170的poc從p-o狀態(tài)切換到收縮狀態(tài)以及從收縮狀態(tài)切換到p-o狀態(tài)時(shí)，彈簧180和182提供致動(dòng)器176的致動(dòng)力。

22、圖1h示意性地示出在共有的國(guó)際專利申請(qǐng)pct/ib2022/052194的圖18a-圖18b中公開(kāi)的編號(hào)為190的已知poc處于收縮狀態(tài)的剖視圖。poc?190包括p-o組件122，其包括固定到鏡筒112的至少一個(gè)永磁體192和固定到載件114的磁軛194。p-o組件122表示磁性彈簧組件。p-o組件122通過(guò)永磁體192提供施加在軛194上的磁力，以彈簧的方式在鏡筒112上產(chǎn)生豎直偏置力。因此，在下文中，我們將p-o組件122提供的致動(dòng)稱為“磁性彈簧致動(dòng)”。在p-o狀態(tài)下并且與線圈(未示出)協(xié)作，軛194和磁體192提供用于執(zhí)行對(duì)焦的力。

23、以下是有利的：(1)使用包括緊湊型彈簧的彈簧致動(dòng)的poc，即，具有較小彈簧直徑(或彈簧寬度)的彈簧，使得它們僅引起較小的罰值p，以及(2)使用磁性彈簧致動(dòng)的poc具有磁性彈簧，該磁性彈簧施加不只是由磁體和軛的強(qiáng)度限定的磁性彈簧力，該磁體和軛也可操作以用于對(duì)焦。本文公開(kāi)了這種彈簧及其在poc中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在各種示例性實(shí)施例中，公開(kāi)了一種彈出式鏡頭模塊，包括：內(nèi)部部件；具有外部部件直徑do的外部部件；內(nèi)部部件和外部部件之間的間隙，該間隙具有最大間隙寬度wg-max；固定地耦合到內(nèi)部部件的移動(dòng)透鏡組，該移動(dòng)透鏡組包括多個(gè)n個(gè)透鏡元件并具有光軸，其中所有移動(dòng)透鏡元件中的最大透鏡元件直徑為damax；和致動(dòng)器，該致動(dòng)器包括位于間隙中的開(kāi)口彈簧，其中當(dāng)沒(méi)有施加外力時(shí)，該開(kāi)口彈簧可操作以將內(nèi)部部件相對(duì)于外部部件在平行于光軸的第一方向上移動(dòng)到彈出狀態(tài)，其中內(nèi)部部件可以在外力下相對(duì)于外部部件在與第一方向相反的第二方向上移動(dòng)到收縮狀態(tài)，其中do＝damax+罰值p，其中p滿足0.5mm<p<2.5mm，并且其中3mm<damax<15mm。

2、在一些示例中，0.5mm<p<2mm。在一些示例中，0.5mm<p<1.5mm。在一些示例中，0.5mm<p<1mm。在一些示例中，5mm<da<12.5mm。在一些示例中，5mm<da<10mm。

3、在一些示例中，開(kāi)口彈簧具有開(kāi)口彈簧長(zhǎng)度lspring，并且lspring>wg-max。

4、在一些示例中，開(kāi)口彈簧是1-折的。在一些示例中，開(kāi)口彈簧是7-折的。在一些示例中，開(kāi)口彈簧是直的。在一些示例中，開(kāi)口彈簧是彎曲的。在一些示例中，開(kāi)口彈簧是錐形的。在一些示例中，開(kāi)口彈簧是成角度的。

5、在一些示例中，開(kāi)口彈簧具有2-6個(gè)蛇形。在一些示例中，開(kāi)口彈簧具有2-4個(gè)繞組。

6、在一些示例中，1mm≤lspring≤15mm。在一些示例中，4mm≤lspring≤8mm。

7、在一些示例中，開(kāi)口彈簧具有開(kāi)口彈簧寬度wspring，并且0.1mm≤wspring≤1mm。在一些示例中，0.15mm≤wsprin≤0.5mm。

8、在一些示例中，開(kāi)口彈簧具有收縮狀態(tài)下的開(kāi)口彈簧高度c-hspring和彈出狀態(tài)下的開(kāi)口彈簧高度hspring，并且比率c-hspring/hspring滿足1/4≤c-hspring/hspring≤3/4。

9、在一些示例中，開(kāi)口彈簧具有收縮狀態(tài)下的開(kāi)口彈簧高度c-hspring和彈出狀態(tài)下的開(kāi)口彈簧高度hspring，其中1mm≤c-hspring≤15mm，并且其中1mm≤hspring≤20mm。在一些示例中，1mm≤c-hspring≤10mm并且1mm≤hspring≤15mm。在一些示例中，1mm≤c-hspring≤8mm并且1mm≤hspring≤12mm。

10、在一些示例中，彈出式鏡頭模塊包括為內(nèi)部部件相對(duì)于外部部件的移動(dòng)提供機(jī)械精度和可重復(fù)性的運(yùn)動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)。

11、在一些示例中，運(yùn)動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)銷槽機(jī)構(gòu)。在一些示例中，運(yùn)動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)包括三個(gè)銷槽機(jī)構(gòu)。

12、在各個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種具有操作的彈出狀態(tài)和收縮狀態(tài)的彈出式攝像頭，該攝像頭包括：具有圖像傳感器對(duì)角線(sd)的圖像傳感器；鏡頭，其包括多個(gè)n個(gè)透鏡元件和沿透鏡光軸布置且包括m個(gè)透鏡元件(m＜n)的移動(dòng)透鏡組；容納移動(dòng)透鏡組的鏡筒；載件，配置為接收鏡筒，鏡筒相對(duì)于載件可軸向地移動(dòng)；包括至少兩個(gè)永磁體的磁性彈簧組件，第一永磁體固定地耦合至鏡筒，第二永磁體和磁軛固定地耦合至載件，其中磁性彈簧組件配置為使鏡筒沿著沿透鏡光軸的第一方向相對(duì)于載件從收縮狀態(tài)朝向操作狀態(tài)軸向地移動(dòng)，并且其中圖像傳感器配置為當(dāng)鏡筒處于操作狀態(tài)時(shí)對(duì)鏡頭的視場(chǎng)成像。

13、在一些示例中，第二永磁體固定地耦合至載件，第一永磁體分為上半部分和下半部分，上半部分和下半部分都具有垂直于第一方向的磁化，并且下半部分的磁化與上半部分的磁化反平行。

14、在一些示例中，第二永磁體具有垂直于第一方向的磁化。在一些示例中，第二永磁體的磁化矢量平行于第一永磁體的下半部分的磁化矢量。在一些示例中，第一永磁體具有平行于第一方向的磁化，并且磁化矢量指向朝向圖像傳感器。

15、在一些示例中，第二永磁體固定地耦合至載件并且具有平行于第一方向的磁化，其中磁化矢量指向遠(yuǎn)離圖像傳感器。在一些示例中，磁性彈簧組件包括三個(gè)永磁體，并且第三永磁體固定地耦合至鏡筒。在一些示例中，第三永磁體具有平行于第一方向的磁化，并且磁化矢量指向朝向圖像傳感器。在一些示例中，第二永磁體具有垂直于第一方向的磁化，并且磁化矢量指向朝向鏡筒。在一些示例中，第二永磁體具有平行于第一方向的磁化，并且磁化矢量指向遠(yuǎn)離圖像傳感器。

16、在一些示例中，彈出式攝像頭具有活動(dòng)狀態(tài)下的鏡頭總長(zhǎng)ttl和非活動(dòng)狀態(tài)下的收縮的鏡頭總長(zhǎng)cttl，并且cttl/ttl<0.9。在一些示例中，cttl/ttl<0.8。在一些示例中，cttl/ttl<0.75。在一些示例中，cttl/ttl<0.7。

17、在一些示例中，鏡頭由移動(dòng)透鏡組形成。在一些示例中，鏡頭沿著光軸移動(dòng)以進(jìn)行對(duì)焦。在一些示例中，鏡頭由固定地耦合至內(nèi)部部件的移動(dòng)透鏡組和固定地耦合至外部部件的非移動(dòng)透鏡組形成。

18、在一些示例中，彈出式攝像頭是具有廣角攝像頭圖像傳感器的廣角攝像頭，該廣角攝像頭圖像傳感器具有在12-30mm范圍內(nèi)的傳感器對(duì)角線sd，其中廣角攝像頭具有在5-20mm范圍內(nèi)的有效焦距efl，并且其中cttl/sd<0.8。在一些示例中，cttl/sd<0.75。在一些示例中，cttl/sd<0.7。在一些示例中，cttl/sd<0.65。在一些示例中，cttl/sd<0.6。

19、在一些示例中，彈出式攝像頭包括可伸縮的蓋窗，該蓋窗推壓內(nèi)部部件以使彈出式攝像頭處于收縮狀態(tài)。

20、在一些示例中，彈出式攝像頭是具有在10-30mm范圍內(nèi)的有效焦距efl的長(zhǎng)焦攝像頭，并且具有比率cttl/efl<0.8。在一些示例中，cttl/efl<0.75。在一些示例中，cttl/efl<0.7。在一些示例中，cttl/efl<0.65。在一些示例中，cttl/efl<0.6。

21、在一些示例中，彈出式攝像頭包括在移動(dòng)設(shè)備中。在一些示例中，移動(dòng)設(shè)備是智能手機(jī)。

22、在一些示例中，彈出式攝像頭與至少一個(gè)附加攝像頭一起包括在多攝像頭中。

23、在一些示例中，彈出式鏡頭模塊垂直于光軸移動(dòng)以用于光學(xué)圖像穩(wěn)定。

24、在一些示例中，彈出式攝像頭包括垂直于光軸移動(dòng)以用于光學(xué)圖像穩(wěn)定的圖像傳感器。