CN103293824A - 具有自动对焦调整的可互换变焦透镜致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个光学模块，其包括可互换镜头而调整该光学模块的缩放倍数或对焦。

Description

具有自动对焦调整的可互换变焦透镜致动器

【技术领域】

在此披露的本发明涉及一个光学模块，其包括可互换镜头而调整该光学模块的缩放倍数或对焦。

【背景技术】

许多便携式电子装置，如手机和/或个人数字助理（PDA），都包括一个小型照相机模块。这种模块可以包括一个图像感应器、一个成像透镜组件、和/或一个致动器以调整成像透镜组件关于图像感应器的位置。当设计师推出更薄、更小型、和/或更轻便的便携式电子装置时，小型照相机模块制造商就面对这样的挑战：需要提供更小型的照相机模块，通过减小相机模块光学系统的制造公差，来减少制造成本。

【附图说明】

参照以下附图，将描述非限制性和非详尽性的实施例，其中相同参照码表示相同部件，除非另外特别说明。

图1A、1B和1C是一个实施例的镜头组件和图像感应器的示意性截面图。

图2是另一个实施例的镜头组件和图像感应器的示意性截面图。

图3是是一个实施例小型成像模块的透视图

图4是一个实施例小型成像模块的俯视图。

图5和图6是一个实施例小型成像模块的透视图。

图7是一个实施例小型成像模块的致动器或机械驱动机构的透视图。

图8是一个实施例小型成像模块的致动器的一部分的侧视图。

图9是一个实施例的小型成像模块的致动器的一部分细节透视图。

图10A、10B、11A和11B是一个实施例小型成像模块的透视图和侧视图。

图12和图13是一个实施例小型成像模块的侧视图，显示分开的可移动平台上半部分和下半部分。

图14A、14B和14C是一个实施例小型成像模块的机械驱动机构的一部分细节侧视图。

图15是另一个实施例小型成像模块的透视图。

图16是另一个实施例小型成像模块的机械驱动机构的一部分细节侧视图。

图17A和17B是不同实施例小型成像模块的透视图。

图18A、18B和18C是一个实施例小型成像模块的透视图和电磁致动器的示意图。

图19是一个实施例小型成像模块的透视图。

图20-23是一个实施例小型成像模块的倾斜或旋转致动器的一部分细节透视图。

图24是另一个实施例小型成像模块的孔径的俯视图。

图25和26是另一个实施例小型成像模块的倾斜或旋转致动器的一部分细节透视图。

【发明详述】

在以下的详述里，将会阐述众多具体细节以便能够全面理解本发明。但是，本领域技术人员将会明白，有时不需要这些具体细节也可以实施本发明。另外，为了不混淆本发明，本领域技术人员所熟知的方法、装置或系统将不予详细描述。

在说明书里，“一个实施例”是指在本发明至少一个实施例里的与一个特别实施例有关而描述的特别特征、结构或特性。因此，在说明书不同地方出现的“在一个实施例里”不一定是指同一实施例或描述的任何一个特定实施例。此外，将会理解，在一个或多个实施例里，描述的特别特征、结构、或特性可以以各种方式进行组合。当然，通常这些问题可能会随着上下文的特定使用而发生变化。所以，参照有关上下文，上下文的特定描述或这些术语的使用可以提供有效指引。

用来描述这些实施例的术语“在…上”、“在…下”、“上部的”、“下部的”和“在…侧”，是指相对于该小型成像模块的光轴的位置。特别地，“在…上”和“在…下”是指沿着光轴的位置，其中“在…上”是指一个元件的一侧，而“在…下”是指该元件的另一个相反侧。相对于“在…上”和“在…下”，“在…侧”是指元件的侧面，其偏离光轴，如透镜的周围。此外，应该理解，这些术语不一定是指由重力或任何其它特定朝向所定义的方向。相反，这些术语仅用来识别一个部分相对另一个部分。因此，“上部的”和“下部的”可以与“顶部的”和“底部的”、“第一”和“第二”、“右”和“左”等互换。“水平的”可以指垂直于光轴的方向，而“垂直的”可以指平行于光轴的方向。

在此所述的实施例包括一个小型成像模块，其提供一个机制和/或允许一个过程：在具有不同有效焦距的两个或多个单独镜头组件中，通过选择其中一个单独镜头组件，而调整缩放倍数。图1A、1B和1C是一个特别实施例的镜头组件和图像感应器的示意性截面图。第一镜头组件130包括两个或多个光学元件135，比如它们可以是多个透镜。第二镜头组件120也包括两个或多个光学元件125，比如它们也可以是多个透镜。第一镜头组件130为小型成像装置提供的缩放倍数，和第二镜头组件120提供的不同。被选中的镜头组件（即镜头组件120或130）接收光线105并提供一个图像到图像感应器150上。

在图1A中，被选中的镜头组件是第一镜头组件130，其靠近图像感应器150并提供一个图像到图像感应器的有效成像区上（未显示），而未被选中的第二镜头组件120放置一旁，远离图像感应器。在图1B中，被选中的镜头组件是第二镜头组件120，其靠近图像感应器150并提供一个图像到图像感应器上，而未被选中的第一镜头组件130放置一旁，远离图像感应器。选择一个特别的镜头组件可以通过在箭头126表示的方向上移动一个平台或框架110来实现。

小型成像模块还可以通过选择性地改变单独镜头组件和图像感应器之间的距离，而调整对焦。例如在图1C中，选中的第一镜头组件130和未选中的第二镜头组件120可以在箭头165表示的方向上移动。镜头组件与图像感应器之间的距离是可以至少部分地通过一个机械力或电磁力而得到调整的。距离可以沿着镜头组件的光轴而测量。在一个实施中，用于在两个或多个镜头组件中选择一个镜头组件、并用于调整被选中镜头组件的焦距的机械力，可以是只由一个电机或致动器来产生的，这将在以下描述。例如，在一个特别实施例中，小型成像模块比如小型相机模块的结构，通过调整单独镜头组件和图像感应器之间的距离，可以提供缩放功能、自动对焦、和/或其他成像功能。小型成像模块可以为设计师提供一个优势：就是将该模块集成入愈加纤薄、小巧、和/或轻便的便携式电子装置中，诸如袖珍相机或手机。当然，小型成像模块的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

在一个实施例中，小型成像模块包括具有第一有效焦距的第一镜头组件和具有第二有效焦距的第二镜头组件。术语“有效焦距”是指由单个镜头组成的一个组件的焦距，而不是一个单个镜头的焦距。一个镜头组件的放大率或缩放倍数是至少部分地基于该镜头组件的有效焦距。因此，具有第一有效焦距的第一镜头组件可以产生一个缩放倍数的图像，而具有第二有效焦距的第二镜头组件可以产生另一个缩放倍数的图像。小型成像模块可以包括一个可移动的平台，其上装有第一和第二镜头组件。如果可移动平台在第一位置上时，图像感应器从第一镜头组件接收光线，而如果可移动平台在第二位置上时，图像感应器从第二镜头组件接收光线。特别是，可移动平台可以选择性地将第一镜头组件或第二镜头组件放置在一个位置上，使得光线穿过被选中的镜头组件，而被图像感应器接收。同时，未被选中的镜头组件放置的位置，使得任何穿过未被选中镜头组件的光线都不可能被图像感应器接收到。在一个实施中，小型成像模块可以包括一个或多个传感器去检测可移动平台的位置。例如，位置传感器可以检测可移动平台关于一个参考位置的水平和/或垂直位置。

小型成像模块可以包括单个机械动力源，以移动可移动平台到第一位置上或第二位置上，并改变图像感应器和可移动平台之间的距离。该机械动力源根据接收的电流而产生扭转力或其他力。例如，机械动力源可以是电机。在一些实施中，“机械动力源”是指将电能（或功率）转换成机械能（或功率）的装置。在一些实施中，“机械动力源”是指电机，并且除了有一根电机轴而不需要包括齿轮、蜗杆传动、螺钉、或任何其他类型的机械元件。

例如，运动可以是线性垂直运动。改变这样一个距离可以调整镜头组件关于图像感应器的对焦。换句话说，可以调整镜头组件和图像感应器之间的距离，使得图像感应器能接收到由镜头组件产生的聚焦图像。

在一个实施中，单个致动器可以包括一个马达，用于在水平方向上的一个位置范围内移动一个滚动或滑动元件。移动平台到第一位置或第二位置就相当于：选择具有第一有效焦距的第一镜头组件或具有第二有效焦距的第二镜头组件放置在图像感应器面前。因此，通过运行一个致动器来改变可移动平台在水平方向上的位置，小型成像模块的缩放倍数可以在两个数值中选择（如果小型成像模块包括三个或更多单独镜头组件，则在三个或更多数值中选择）。例如，可移动平台在第一位置上，就是将第一镜头组件放置在图像感应器面前，那么使得小型成像模块有第一缩放倍数。可移动平台在第二位置上，就是将第二镜头组件放置在图像感应器面前，那么使得小型成像模块有第二缩放倍数。

在水平方向位置范围的特别部分，滑动元件会在垂直方向（即垂直于水平方向）上施加一个力给可移动平台，几乎平行于镜头组件的光轴。单个致动器为可移动平台提供沿着光轴方向的运动，也就为置于可移动平台上的镜头组件提供相当精确的运动控制。例如，该致动器可以提供一个连续的线性运动，使得选中的镜头组件和图像感应器之间的距离可以任意数量地调整。例如，可以做出所述调整而将镜头组件的图像聚焦到图像感应器上。例如，致动器产生的可移动平台上半部分的垂直位移量是至少部分地基于致动器的一部分的水平位移量，这将在以下描述。这个位移量变化就是镜头组件和图像感应器之间的距离变化，从而精确控制光线聚焦到图像感应器上。

在另一个实施中，单个致动器可以包括一个马达，用于在第一方向上的一个位置范围内移动一个滑动元件，以至移动可移动平台到第一和第二位置，其中在所述范围的特别部分，滑动元件会施加一个力给可移动平台，以至改变镜头组件和图像感应器之间的距离。当然，致动器的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

在一个实施例中，小型成像模块包括一个镜头平台，其有上半部分和下半部分。上半部分支持具有第一有效焦距的第一镜头组件和具有第二有效焦距的第二镜头组件。例如，第一和第二镜头组件可以安装在镜头平台的上半部分上并由其物理支撑。如果镜头平台在第一位置，那么图像感应器可以从第一镜头组件接收光线，或者如果镜头平台在第二位置，那么图像感应器可以从第二镜头组件接收光线。一个驱动装置可以在水平方向上移动该镜头平台，以选择第一或第二镜头组件而光学对齐图像感应器。

镜头平台的上半部分包括一个倾斜的和/或弧形的表面部分，其与驱动装置相互作用，将水平运动转化成垂直运动，而改变图像感应器和上半部分之间的距离。任一镜头组件的对焦都可以通过该距离改变而得到调整。当然，小型成像模块的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

图2是另一个实施例的小型成像模块260的镜头组件和图像感应器的示意性截面图。第一镜头组件230包括两个或多个光学元件235，例如它们可以是多个透镜。第二镜头组件220也包括两个或多个光学元件225，例如它们也可以是多个透镜。第一镜头组件230为小型成像装置提供的缩放倍数，和第二镜头组件220提供的不同。被选中的镜头组件（即镜头组件220或230）接收光线205并提供一个图像到图像感应器250上。图像感应器包括一个有效成像区（为显示），该有效成像区可以是像素化电荷耦合器件阵列（CCD）和/或一个或多个互补金属氧化物半导体（CMOS）器件，这仅仅是一些例子。图像感应器250也可以包括非成像区（未显示），其至少部分地围住有效成像区。该非成像区通常是有效成像区的边界或边框，可以用于物理支撑小型成像模块的其他部分，而不干扰投射到有效成像区上的光线。

在图2显示的例子里，选中的镜头组件是第一镜头组件230，其靠近图像感应器250，投射一个图像到图像感应器的有效成像区上（未显示），而未选中的第二镜头组件220放置一旁，远离图像感应器。第一镜头组件230和第二镜头组件220的选择可以通过在箭头226表示的方向上移动一个平台或框架210来实现。小型成像模块还可以通过选择性地改变单独镜头组件和图像感应器之间的距离205，而调整对焦。例如，选中的第一镜头组件230和未选中的第二镜头组件220可以在箭头265表示的方向上移动。镜头组件与图像感应器之间的距离是可以至少部分地通过一个电磁力而得到调整的，电磁力由一个或多个磁体和线圈产生，这将在以下描述。

图3是一个实施例小型成像模块300的透视图，图4是其俯视图。所示小型成像模块包括具有第一有效焦距的第一镜头组件330和具有第二有效焦距的第二镜头组件340。小型成像模块还包括一个可移动平台320，其上安装有第一和第二镜头组件。如果可移动平台在第一位置上，即第二镜头组件340置于图像感应器（图3中未显示）上，那么图像感应器从第二镜头组件340接收图像。另一方面，尽管没有显示，但是可以知道，如果可移动平台在第二位置上，即第一镜头组件330置于图像感应器上，那么图像感应器从第一镜头组件330接收图像。在这种情况下，未选中第二镜头组件340所处的位置占据一个空间305，以至任何穿过未选中第二镜头组件340的光线都不会被图像感应器接收到。

小型成像模块300包括一个致动器，该致动器有多个部件。例如，该致动器包括一个马达或步进马达310、驱动力传动齿轮312、螺杆传动机构314、和夹紧机构316，当然本发明在这方面不受此限制。该夹紧机构可以将致动器和可移动平台机械连接，而将致动器产生的力传递给可移动平台。致动器可以驱动可移动平台320沿着导杆322在箭头343标示的第一或水平方向上移动。但是，同一致动器还可以驱动可移动平台320沿着导杆424在箭头345标示的第二或垂直方向上移动。允许水平运动和垂直运动的致动器部件将在以下附图显示和解释。可以使用一个预负荷弹簧（pre-load spring）328来提供压缩力，以压紧可移动平台320的上半部分和可移动平台的下半部分。当然，小型成像模块300的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

图5是一个实施例小型成像模块500的透视图。该小型成像模块包括一个可移动平台520，其有一个上半部分525和一个下半部分526。上半部分525包括第一空腔535A和第二空腔545A，第一空腔535A用以容纳第一镜头组件，第二空腔545A用以容纳第二镜头组件。下半部分526包括第一空腔535B和第二空腔545B，第一空腔535B用以容纳第一镜头组件，第二空腔545B用以容纳第二镜头组件。下半部分526还包括导杆524，上半部分525通过孔/槽524A和导杆524配合而导向。上半部分有一凹处528A用于预负荷弹簧（如图6的628），预负荷弹簧用于提供压缩力，将可移动平台520的上半部分压向可移动平台的下半部分。在一个实施中，上半部分525包括一个倾斜的和/或弧形的表面部分（如图6的665），其形成一凹陷区以容纳一个驱动机构或滑动元件550。

小型成像模块500包括一个致动器，该致动器有多个部件。例如，该致动器包括一个马达或步进马达510、驱动力传动齿轮512、螺杆传动机构514、和夹紧机构516。致动器可以驱动可移动平台520沿着导杆移动。例如，图5显示有一个这样的导杆522，以及槽522A会容纳另一根导杆。但是，同一致动器还可以驱动可移动平台520沿着导杆524在垂直方向上移动。允许水平运动和垂直运动的致动器部分将在以下附图显示和解释。当然，小型成像模块500的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

图6是一个实施例小型成像模块600的透视图。该小型成像模块类似于500，但是是从另一个方向来显示，而且没有显示一些致动器部件，它们可以安装在平台606上。如以上描述的，小型成像模块包括一个可移动平台，其有一个上半部分625和一个下半部分626。上半部分625包括第一空腔（如535A）和第二空腔（如545A），第一空腔用以容纳第一镜头组件630，第二空腔用以容纳第二镜头组件640。下半部分626包括第一空腔635B和第二空腔645B，第一空腔用以容纳第一镜头组件，第二空腔用以容纳第二镜头组件。下半部分626还包括导杆624，上半部分625通过孔/槽624A和导杆624配合而导向。上半部分有一凹处628A用于预负荷弹簧628，预负荷弹簧用于提供压缩力，将可移动平台的上半部分压向可移动平台的下半部分。

在一个实施中，上半部分625包括一个倾斜的和/或弧形的表面部分665（此后称为“倾斜表面部分”），其包括第一侧面663和第二侧面666。在某种意义上，倾斜表面部分665形成一个凹陷区，该凹陷区有一个角度接触边缘。例如，该角度接触边缘关于可移动平台的顶表面（即上半部分625的顶表面）是倾斜的和/或弧形的。该凹陷区可以容纳一个驱动机构或滑动元件650。如以下详细描述的，滑动元件650和倾斜表面部分665相互作用，可以将水平方向的机械力（如图5所示的致动器部件施加的）转换成垂直方向的机械力。该垂直方向的力可以用于改变图像感应器和上半部分625之间的距离，上半部分625包括第一和第二镜头组件630、640。当滑动元件650水平方向移动时，可以滚动和/或滑动。当然，小型成像模块600的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

图7是一个实施例小型成像模块的致动器700部分的透视图。如以上描述的，致动器可以包括许多部件。例如，致动器可以包括一个马达或步进马达710、驱动力传动齿轮712、螺杆传动机构714、和夹紧机构716。该致动器可以驱动可移动平台（如520）沿着导杆移动，其中一个导杆可以由孔722容纳。致动器700还可以包括滑动元件750，滑动元件750伸入一个凹陷区，该凹陷区至少部分地由可移动平台上半部分的倾斜表面部分（如665）界定。当然，致动器700的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

图8是一个实施例小型成像模块的致动器和一部分可移动平台的部分800的侧视图。上半部分825包括一个倾斜表面部分，其有第一侧面863和第二侧面866。如以上提到的，倾斜表面部分有一个凹陷区以容纳滑动元件850。可移动平台下半部分826的部分也显示出来了。

图9是一个实施例900小型成像模块的致动器部分一些细节的透视图。可移动平台的上半部分925包括一个倾斜表面部分，其有第一侧面963和第二侧面966。如以上提到的，倾斜表面部分有一个凹陷区以容纳滑动元件950。可移动平台下半部分926的部分也显示出来了。

图10A、10B、11A、11B是一个实施例小型成像模块1000的透视图和侧视图。小型成像模块包括一个平台/光学部分1001和一个机械驱动部分1002。平台/光学部分1001包括可移动平台1025、平台底座1004、和图像感应器1070，图像感应器1070有光轴1075。图10A和10B显示的小型成像模块1000的布置是第二镜头组件1040对齐图像感应器1070。图11A和11B显示的小型成像模块1000的布置是第一镜头组件1030对齐图像感应器1070。

图12和13是一个实施例小型成像模块1000的侧视图，显示可移动平台上半部分和下半部分是分开的。小型成像模块包括一个可移动平台，其有一上半部分1225和一下半部分1226。上半部分包括一个倾斜表面部分，其有第一侧面1263和第二侧面1266。如以上提到的，倾斜表面部分有一个凹陷区以容纳滑动元件1250。小型成像模块还有一个平台底座1204，其包括物理挡板，如第一停止块1281和第二停止块1282，两个停止块提供了一个限制范围给可移动平台的水平运动。滑动元件1250的水平运动可以由一个机械驱动装置或致动器来驱动，它们在图12和13中没有显示。因此，滑动元件1250的运动会通过接触点1255传递一个水平运动给可移动平台的上半部分1225。这里可以理解，接触点1255包括不止一个点，是一个有限面积，这取决于滑动元件1250的形状和倾斜表面部分1263和1266的形状。

滑动元件1250在水平范围内移动所述可移动平台，从停止块1281到第二停止块1282。如果当可移动平台已经接触到第一停止块1281或第二停止块1282时，而滑动元件1250继续超出该水平范围而移动，那么滑动元件会迫使上半部分1225垂直运动。例如，在图12中，可移动平台已经接触到第二停止块1282。滑动元件1250的中心离第二停止块的距离是1203，且滑动元件1250与上半部分1225的接触点是1255。上半部分1225有一个垂直位移，由箭头1202标示。在图13中，可移动平台继续接触到第二停止块1282。因为右边的第二停止块，可移动平台不能再向右边移动了。但是，滑动元件1250可以再向右边移动。当它再向右边移动时，会迫使可移动平台的上半部分1225垂直运动（即上升），而产生一个垂直位移，由箭头1302标示。

和图12的状况相比，滑动元件1250的中心朝向第二停止块1282移动了，所以第二停止块到滑动元件中心的距离1303就从1203减小了一个距离1304。因此，滑动元件1250和倾斜表面部分1263、1266之间的接触点就移到点1355，该点要低于点1255。如果可移动平台被第二停止块1282挡住了，那么滑动元件1250就通过表面部分1266和可移动平台的上半部分1225相互配合作用。另一方面，如果可移动平台被第一停止块1281挡住了，那么滑动元件1250就通过表面部分1263和可移动平台的上半部分1225相互配合作用。

如以上解释的，滑动元件1250传递一个垂直运动给可移动平台的上半部分1225，这就改变了图像感应器和可移动平台内镜头组件之间的距离。改变该距离就可以调整镜头组件对焦到图像感应器。当然，小型成像模块1200的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

图14A、14B和14C是滑动元件各种构造的侧视图，显示为实施例1400、1401和1402。滑动元件1450、1451或1452仅仅是一些可能结构的例子。

图15是另一个实施例小型成像模块1500的透视图。小型成像模块包括一个平台/光学部分1501和一个机械驱动部分1502。平台/光学部分1501包括一个可移动平台，其有一个上半部分1525，上半部分有第一空腔1530和第二空腔1540，第一空腔用以容纳第一镜头组件，第二空腔用以容纳第二镜头组件。导杆1522用于导向可移动平台沿着水平方向移动。机械驱动部分1502包括一个致动器，该致动器有多个部件。例如，致动器可以包括一个马达或步进马达1510、螺杆传动机构1514。该致动器可以驱动可移动平台沿着导杆1522移动。

小型成像模块1500类似于小型成像模块600，只是滑动元件不是机械驱动部分（如1502）的一部分，而是滑动元件是可移动平台的一部分。另一个不同之处是机械驱动部分1502包括一个倾斜表面部分，而前一个例子是可移动平台包括一个倾斜表面部分（如665）。当然，小型成像模块1500的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

图16一个实施例机械驱动机构部分1600的一些细节侧视图，如小型成像模块1500的机械驱动机构1502。机械驱动部分1600包括一个倾斜表面部分，其有第一侧面1663和第二侧面1666。在某种意义上，该倾斜表面部分形成一个凹陷区，该凹陷区有一个角度接触边缘。该凹陷区容纳滑动元件1650。如以上解释的，滑动元件1650与倾斜表面部分的相互作用会传递一个垂直运动给可移动平台。

图17A和17B是从不同角度观看小型成像模块1500的透视图。图17A显示可移动平台上半部分1525包含滑动元件1650。也显示了马达1510用于参考。图17B显示可移动平台上半部分1525包含滑动元件1650。机械驱动部分1502包括倾斜表面部分1665用以容纳滑动元件1650。同样，也显示了马达1510用于参考。

图18A是另一个实施例小型成像模块1800的透视图。小型成像模块1800类似于上述的小型成像模块，如600或1500。但是不同之处是小型成像模块1800包括一个机电致动器。例如，该机电致动器包括一组下半永久磁体1860、一组上半永久磁体1870和一个置于所述下半组和上半组磁体之间的电磁线圈1865。在另一个实施例中，相反，机电致动器可以包括一组下半电磁线圈1860、一组上半电磁线圈1870和一个置于所述下半组和上半组电磁线圈之间的永久磁体1865。

磁体可以是由一种被磁化而产生自身永久磁场的材料制成的永久磁体。例如，这种材料可以是铁磁材料，如铁、镍、钴、或一些稀土金属合金，这些仅仅是一些例子。线圈可以是缠绕线圈、印制线圈、或者是在一个基板上的电镀线圈。小型成像模块可以包括一个弹簧，用以提供一个回复力给支撑有两个或多个镜头组件的可移动平台。当然，小型成像模块的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

在第一实施例中，下半组和上半组磁体各自包含的磁体的布置，使得相邻磁体的磁极相反。例如，如果磁体1861的磁北极朝上（即朝向线圈1865），那么相邻磁体1862的磁南极就朝上，反之亦然。这样布置的下半组和上半组磁体和线圈1865相互作用，使得线圈1865可以至少部分地基于通过线圈1865的电流量而水平地和/或垂直地移动。

线圈1865可以物理地附着在可移动平台的上半部分1825上，可移动平台包含有第一镜头组件1830和第二镜头组件1840。导杆1822用于导向该可移动平台沿着水平方向移动，导杆1824则用于导向该可移动平台沿着垂直方向移动。当然，小型成像模块1800的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

在另一个实施例中，线圈1865可以被设定为只在水平方向上移动。在这种情况下，可移动平台的上半部分1825包括一个倾斜表面部分，如图6中的665，倾斜表面部分有第一侧面和第二侧面。该凹陷区容纳一个驱动机构或滑动元件。如以上详细解释的，滑动元件和倾斜表面部分的相互作用将水平方向的机械力（如由线圈1865施加的）转换成垂直方向的机械力。该垂直方向的机械力用于改变图像感应器和上半部分1825之间的距离，所述上半部分包含有第一和第二镜头组件1830、1840。当然，小型成像模块1800的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

图18B显示上半永久磁体1891、下半永久磁体1892、和电磁线圈1888的一个布置实施示意图。上半磁体1891的磁极交替布置。而且，下半磁体1892的磁极与相应上半磁体的磁极正好相反。如果线圈1888内的电流方向相继改变，那么线圈会感应一个水平方向力，从而产生水平运动。线圈1888的运动会驱动可移动平台的上半部分1825水平移动。另外，通过滚柱和倾斜表面（如图16显示的）的相互作用，可移动平台也可以垂直移动。

图18C显示上半电磁线圈阵列1895、下半电磁线圈阵列1896、和一个永久磁体1895的一个布置实施示意图。对于上半线圈阵列1895，各个线圈的电流方向和相邻线圈的相反。而且，下半线圈阵列1896的电流方向与相应上半线圈的正好相反。如果线圈内的电流方向相继改变，那么磁体1889会感应一个水平方向力，从而产生水平运动。磁体1889的运动会驱动可移动平台的上半部分1825水平移动。另外，通过滚柱和倾斜表面（如图16显示的）的相互作用，可移动平台也可以垂直移动。

图19是另一个实施例小型成像模块1900的透视图。小型成像模块1900类似于上述的小型成像模块，如600、1500或1800。但是不同之处是小型成像模块1900包括一个压电致动器。例如，该压电致动器包括一个下半部分1960、一个上半部分1970。上半部分1970物理地附着在可移动平台的上半部分1925上，上半部分1925包含有第一镜头组件1930和第二镜头组件1940。该压电致动器产生一个水平方向力用以驱动可移动平台相对于下半部分1960而改变位置。导杆1922用于导向可移动平台沿着水平方向移动，导杆1924用于导向可移动平台沿着垂直方向移动。

在一个实施中，形状记忆合金（SMA）包括一种诸如金属线的材料，其遇到电流就会收缩。例如，SMA可以是一种能够“记住”自己原始冷锻形状的合金：通过加热就会回复到预成型的形状。SMA材料的一些例子包括铜-锌-铝-镍、铜-铝-镍、镍-钛（NiTi）合金、以及锌、铜、金、铁合金，这些仅仅是一些例子。例如，一个电流施加到SMA线上，导致SMA线的收缩（即变短）。因此，收缩的SMA线会施加一个力，用以在一个方向上移动可移动平台。当然，小型成像模块1900的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

图20和21是一个实施例小型成像模块的倾斜（tilt）或旋转致动器的一些细节的透视图。将这种倾斜或旋转致动器应用到光学装置上，用以补偿不需要的振动，而起到防抖功能的作用（即成像稳定），当然本发明主题不受此限制。

例如，可移动平台2000可以包含这样一个倾斜或旋转致动器。因此，可移动平台2000包括上半部分2025和下半部分2026。下半部分2026有第一空腔2031和第二空腔2041，第一空腔用以容纳第一镜头单元，第二空腔用以容纳第二镜头单元。上半部分2025有第一透镜镜筒2030、第二透镜镜筒2040和弹簧2060，第一透镜镜筒用以容纳第一镜头单元，第二透镜镜筒用以容纳第二镜头单元，弹簧2060可以是片弹簧。在一个实施中，一个这样的弹簧可以卡在第一镜头单元和一部分上半部分2025之间，另一个这样的弹簧卡在第二镜头单元和一部分上半部分2025之间。当镜头单元旋转和/或倾斜偏离它们的中性位置（中性位置是与图像感应器的光轴一致的）时，弹簧2060就会提供一个回复力给镜头单元。所述的旋转和/或倾斜可以是由置于上半部分2025内的线圈/磁体2080和置于下半部分2026内的磁体/线圈2085相互作用而造成的。

特别是，如果电磁线圈2080置于上半部分2025内，那么磁体2085就置于下半部分2026内。另一方面，如果磁体2080置于上半部分2025内，那么电磁线圈2085就置于下半部分2026内。在一个示例性应用中，在相应线圈和磁体之间的电磁引力或斥力会施加一个扭矩给透镜镜筒2030或2040。该扭矩会倾斜或旋转透镜镜筒2030或2040，如箭头2150所示。当然，倾斜或旋转可以关于任何方向，箭头2150仅仅是倾斜或旋转的一个例子。由线圈/磁体对施加的扭矩可以是至少部分地基于流入线圈的电流量。图20显示一个镜头组件有四个线圈磁体对。但是可移动平台可以包括任意数量的线圈磁体对。在一个实施中，倾斜或旋转致动器可以如上所述地单个独自运行，驱动可移动平台水平地或垂直地移动。

图22-23是一个实施例小型成像模块2200的倾斜或旋转致动器的一些细节的透视图。小型成像模块2200类似于小型成像模块2000，除了以下不同之处：小型成像模块2000包括置于可移动平台上半部分内的线圈和置于可移动平台下半部分内的磁体（或反之亦然）。另一方面，小型成像模块2200包括置于可移动平台上半部分2225内的线圈2280和置于外壳或磁轭2210内的磁体2285（或反之亦然）。因此，可移动平台下半部分2226不需要包含任何线圈或磁体。

和小型成像模块2000的情况一样，上半部分2225有第一透镜镜筒2230、第二透镜镜筒2240和弹簧2260，第一透镜镜筒用以容纳第一镜头单元，第二透镜镜筒用以容纳第二镜头单元，弹簧2260可以是片弹簧。在一个实施中，一个这样的弹簧可以卡在第一镜头单元和一部分上半部分2225之间，另一个这样的弹簧卡在第二镜头单元和一部分上半部分2025之间。当镜头单元旋转和/或倾斜偏离它们的中性位置（中性位置是与图像感应器的光轴一致的）时，弹簧2260就会提供一个回复力给镜头单元。所述的旋转和/或倾斜可以是由置于上半部分2225内的线圈/磁体2280和置于外壳或磁轭2210内的磁体/线圈2285相互作用而造成的。特别是，如果电磁线圈2280置于上半部分2225内，那么磁体2285就置于外壳或磁轭2210内。另一方面，如果磁体2280置于上半部分2225内，那么电磁线圈2285就置于外壳或磁轭2210内。如以上解释的，在相应线圈和磁体之间的电磁引力或斥力会施加一个扭矩给透镜镜筒2230或2240。该扭矩会倾斜或旋转透镜镜筒2230或2240。由线圈/磁体对施加的扭矩可以是至少部分地基于流入线圈的电流量。图23显示一个镜头组件有四个线圈磁体对。但是可移动平台可以包括任意数量的线圈磁体对。在一个实施中，倾斜或旋转致动器可以如上所述地单个独自运行，驱动可移动平台水平地或垂直地移动。

图24是另一个实施例小型成像模块的一个孔径的俯视图。外壳或磁轭2210可以至少部分地用于封住可移动平台和/或致动器部分，如图15中的1502。外壳或磁轭2210可以有一个孔径2250，以允许光线进入选中的镜头组件。

图25和26是另一个实施例小型成像模块2500的倾斜或旋转致动器的一些细节的透视图。小型成像模块2500类似于小型成像模块2000，除了以下不同之处：小型成像模块2000包括置于可移动平台上半部分内的线圈和置于可移动平台下半部分内的磁体（或反之亦然）。另一方面，小型成像模块2500包括置于可移动平台上半部分2525内的线圈2285和置于一个透镜镜筒上的磁体2580。因此，可移动平台下半部分2526不需要包含任何线圈或磁体。

和小型成像模块2000的情况一样，上半部分2525有第一透镜镜筒2570、第二透镜镜筒2575和弹簧2560，第一透镜镜筒用以支撑第一镜头单元，第二透镜镜筒用以支撑第二镜头单元，弹簧2560可以是片弹簧。第一透镜镜筒2570有一个孔径2530，用以容纳第一镜头单元，第二透镜镜筒2575有一个孔径2540，用以容纳第二镜头单元。下半部分2526有一空腔2529以容纳第一镜头单元，和一空腔2539以容纳第二镜头单元。

在一个实施中，弹簧2560的一部分可以卡在第一透镜镜筒2570和上半部分2225之间，弹簧2560的另一部分卡在第二透镜镜筒2575和上半部分2025之间。当透镜镜筒旋转和/或倾斜偏离它们的中性位置（中性位置是与图像感应器的光轴一致的）时，弹簧2560就会提供一个回复力给透镜镜筒。所述的旋转和/或倾斜可以是由置于上半部分2525内的线圈/磁体2580和置于透镜镜筒2570、2575上的磁体/线圈2580相互作用而造成的。特别是，如果电磁线圈2585置于上半部分2525内，那么磁体2580就置于透镜镜筒上。另一方面，如果磁体2585置于上半部分2525内，那么电磁线圈2580就置于透镜镜筒上。如以上解释的，在相应线圈和磁体之间的电磁引力或斥力会施加一个扭矩给透镜镜筒2570或2575。该扭矩会倾斜或旋转透镜镜筒。由线圈/磁体对施加的扭矩可以是至少部分地基于流入线圈的电流量。图26显示一个镜头组件有四个线圈磁体对。但是可移动平台或透镜镜筒可以包括任意数量的线圈磁体对。在一个实施中，倾斜或旋转致动器可以如上所述地单个独自运行，驱动可移动平台水平地或垂直地移动。当然，小型成像模块2500的这些细节仅仅是例子，本发明主题不受此限制。

本领域技术人员将会认识到，对于以上描述，可能会有一个几乎无限数量的变异，这些例子和所附附图仅仅是用于描述一个或多个特定实施。

在此使用的“和”、“和/或”和“或”可以包含各种涵义，同样至少部分取决于这些术语使用的上下文。通常，使用时，如果“或”和“和/或”关联到一个列表，如A、B或C，其可以是包含涵义，是指A、B和C，也可以是排他涵义，是A、B或C。另外，在此使用的“一个或多个”可以用来描述单数的任何特征、结构或特性，或可以用来描述特征、结构或特性的一些组合。尽管如此，应该注意到，这仅是一个描述例子，本发明并不受限于此例子。

尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (25)

1.一个装置，包括：

第一镜头组件，其有第一有效焦距；

第二镜头组件，其有第二有效焦距；

可移动平台，其上安装有所述第一和第二镜头组件，所述可移动平台可在第一和第二位置之间移动；

图像感应器，如果所述可移动平台位于所述第一位置上时，那么所述图像感应器从所述第一镜头组件接收光线，如果所述可移动平台位于所述第二位置上时，那么所述图像感应器从所述第二镜头组件接收光线；

单个机械动力源，用以移动所述可移动平台到所述第一位置或到所述第二位置，用以改变所述图像感应器和所述可移动平台之间的距离，以调整所述第一镜头组件或所述第二镜头组件关于在所述图像感应器上的对焦。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述单个机械动力源包括：

一个致动器，其驱动一个滑动或滚动元件沿着第一方向在一个位置范围内移动；其中在所述范围的特别部分上，所述滑动元件在第二方向上施加一个力到所述可移动平台，所述第二方向不同于所述第一方向。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述单个机械动力源包括：

一个致动器，其驱动一个滑动元件沿着第一方向在一个位置范围内移动，以至于移动所述可移动平台在所述第一和第二位置之间；其中在所述范围的特别部分上，所述滑动元件施加一个力到所述可移动平台，以至于改变所述图像感应器和所述可移动平台之间的距离所述图像感应器和所述可移动平台之间的距离。

4.根据权利要求2所述的装置，其中根据从所述滑动元件转换到所述可移动平台的一个机械力，所述可移动平台可以在所述第一方向或所述第二方向上移动。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述可移动平台包括一个角度接触边缘，用以将所述机械力从所述滑动元件转换到所述可移动平台，其中所述角度接触边缘相对于所述可移动平台的顶表面是倾斜的和/或弧形的。

6.根据权利要求2所述的装置，其中所述滑动元件是一个圆形滚柱。

7.根据权利要求1所述的装置，还包括一个或多个电磁致动器，其置于所述可移动平台内，用以相对于所述图像感应器的光轴而倾斜或旋转所述第一或第二镜头组件。

8.根据权利要求7所述的装置，还包括弹簧，当所述第一或第二镜头组件发生倾斜或旋转时，所述弹簧用以提供一个回复力。

9.根据权利要求2所述的装置，其中所述可移动平台沿着所述第一方向的移动是线形的。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括预负荷弹簧，用以提供一个压缩力，将所述可移动平台上半部分压向所述可移动平台下半部分。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括一个或多个传感器，用以检测所述可移动平台的位置。

12.一个装置，包括：

镜头平台，其包括一个上半部分和一个下半部分，其中所述上半部分支撑具有第一有效焦距的第一镜头组件和具有第二有效焦距的第二镜头组件；

驱动机构，用以驱动所述镜头平台在第一方向上移动，其中一个图像感应器被放置使得，如果所述镜头平台在第一位置上，那么所述图像感应器就从所述第一镜头组件接收光线，如果所述镜头平台在第二位置上，那么所述图像感应器就从所述第二镜头组件接收光线；

倾斜和/或弧形表面，其与所述驱动机构相互作用，将在所述第一方向上的运动转换为第二方向的运动，从而改变所述图像感应器和所述上半部分之间的距离。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述倾斜和/或弧形表面是所述镜头平台上半部分的一部分。

14.根据权利要求12所述的装置，其中所述倾斜和/或弧形表面是所述驱动机构的一部分，其中所述镜头平台上半部分包括一个滑动元件或滚柱。

15.根据权利要求12所述的装置，还包括物理挡板，其确立所述镜头平台在所述第一方向上的运动范围，其中如果所述驱动机构试图驱动所述镜头平台超越所述运动范围，那么所述驱动机构就驱动所述上半部分在所述第二方向上移动。

16.根据权利要求12所述的装置，其中所述第二方向垂直于所述第一方向。

17.根据权利要求12所述的装置，其中为了响应于所述图像感应器和所述上半部分之间的距离改变，所述第一镜头组件或所述第二镜头组件相对于所述图像感应器的对焦是可调整的。

18.根据权利要求12所述的装置，还包括一个滑动结构，当所述滑动结构在所述第一方向上移动时，所述滑动结构驱动所述上半部分在所述第二方向上移动。

19.根据权利要求18所述的装置，还包括一个致动器和螺杆传动机构，用以驱动所述滑动结构在所述第一方向上移动。

20.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一方向是垂直于所述第一或第二镜头组件光轴的方向，其中所述第二方向是平行于所述光轴的方向。

21.根据权利要求12所述的装置，还包括一个或多个电磁致动器，其置于所述镜头平台内，用以相对于所述图像感应器的光轴而倾斜或旋转所述第一或第二镜头组件。

22.根据权利要求21所述的装置，还包括弹簧，当所述第一或第二镜头组件发生倾斜或旋转时，所述弹簧用以提供一个回复力。

23.一个装置，包括：

镜头平台，其包括一个上半部分和一个下半部分，其中所述上半部分支撑具有第一有效焦距的第一镜头组件和具有第二有效焦距的第二镜头组件；

单个驱动机构，用以驱动所述镜头平台在第一方向上移动到第一位置或到第二位置，用以驱动所述上半部分在第二方向上关于所述下半部分而移动，其中一个图像感应器被放置使得，如果所述镜头平台在第一位置上，那么所述图像感应器就从所述第一镜头组件接收光线，如果所述镜头平台在第二位置上，那么所述图像感应器就从所述第二镜头组件接收光线。

24.根据权利要求23所述的装置，其中所述单个驱动机构是一个电磁致动器。

25.根据权利要求23所述的装置，其中所述单个驱动机构是一个压电致动器。

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