CN105009562B - 具有mems闭环补偿器的自动对焦照相机模块 - Google Patents

Abstract

提供了一种光学模块，用于与自动对焦数码照相机模块的图像传感器耦合。该光学模块包括具有镜头的光学组件、外壳、MEMS驱动机构以及一对镜头驱动机构的控制垫，其中外壳包含光学组件并与图像传感器耦合，MEMS驱动机构沿着光学路径移动镜头以将物体聚焦在放置在处理器的焦平面处的图像传感器上，以生成对准补偿信号，该信号定位和对准镜头，并负责特定的焦距和照相机模块的定位以及镜头的非线性位移属性，一对镜头驱动机构的控制垫构造为耦合至印刷电路以接收镜头的驱动机构的控制信号，该信号包括对准补偿信号。

Description

具有MEMS闭环补偿器的自动对焦照相机模块

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月31日申请的美国临时专利申请No.61/748,054以及2013年10月23日申请的美国临时专利申请No.61/894,911的优先权，将其全部并入这里作为参考。

本申请是2013年3月7日申请的美国专利申请No.13/789,594的一部分的延续，将其全部并入这里作为参考。

技术领域

本发明涉及一种紧凑型照相机模块，尤其是具有自动对焦，以及可选地具有变焦，包括有效而通用的MEMS元件的功能。

背景技术

照相机模块可以形象地或者实际划分为两个主要元件，即传感器元件和光学组件元件。如果光学组件的所有镜头和/或一个或多个组成的镜头的位置相对于图像传感器的位置固定，那么产生的电子照相机被称为定焦的。严格地恰当固定光学系统意味着只有距离照相机一定距离的物体在图像传感器上是对焦的。定焦照相机具有的优势是物理尺寸较小和成本较低，但是性能受到限制。特别地，焦距距离经常设定为1.2m以至于60cm至无穷大的物体呈现为勉强清晰。但是，图像清晰度特别不好，距离照相机近于60cm的物体将总是很模糊。虽然可以将焦距设定在更近的距离，以校正该问题，但是这意味着较远物体的清晰度在补偿方面下降。

因此，需要一种紧凑型照相机模块，其具有自动对焦，以及可选地具有变焦，包括有效而通用的MEMS元件的功能。

附图说明

图1示意性说明了根据某些实施例，包括一小组可移动镜头和MEMS驱动机构的自动对焦照相机模块的示例的剖视图。

图2A示意性说明了根据某些实施例，包括一小组不同的一个或多个可移动镜头和MEMS驱动机构的自动对焦照相机模块的另一示例。

图2B说明了包括两个主要子元件的照相机模块，所述两个子元件包括传感器元件和光学组件元件，其可以耦合和不耦合用以互换位置。

图3示意性说明了根据某些实施例，包括一小组不同的一个或多个可移动镜头和MEMS驱动机构的自动对焦照相机模块的另一示例。

图4A示意性说明了根据某些实施例，包括焊线图像传感器结构的自动对焦照相机模块的示例的剖视图。

图4B示意性说明了根据某些实施例，包括倒装芯片的图像传感器结构的自动对焦照相机模块的示例的剖视图。

图5A示意性说明了根据某些实施例，具有铜柱互连点的另一照相机模块的截面图。

图5B示意性说明了图5A的照相机模块的平面图。

图6A-6C分别示意性说明了根据某些实施例，具有某些外围和/或内部元件的照相机模块的剖面、上方或顶视图和侧视图。

图7示意性说明了一种照相机模块的剖视图，该照相机模块包括外壳和遮光罩，其中该外壳用作电磁干扰(EMI)屏蔽，或者EMI外壳，以及允许封装的镜筒移动通过调焦光圈，该遮光罩用于限定照相机光圈或者限制或包围照相机模块光圈，或者在传送想要的曝光时，阻挡不想要的杂散光通过第一光圈进入照相机模块或从其出射。

图8A-8C分别示意性说明了根据某些实施例的照相机模块，具有FPC弯折前的FPC延伸的透视图、FPC弯折期间的顶视图、以及FPC弯折之后旋转的透视图。

图9A-9B示意性说明了根据某些实施例的，分别在图8A和8C示出的FPC弯折之前和之后的照相机模块，其中FPC构造为电连接至驱动机构触头以及用作或耦合至遮光罩，例如，用作参考图6A和7中描述的实施例的替代。

图10A-10B示意性分别说明了根据某些实施例的MEMS驱动机构的驱动器和管脚封装的示例。

图11示意性说明了根据某些实施例的，用于将电压转换为位移的装置，其用于照相机模块的MEMS对焦驱动机构。

图12示出了根据美国系列号No.61/698,567所描述的镜头向上、镜头向下和向侧面的MEMS位移和电容关系的曲线图，所述专利作为参考在此并入，具体参考其中的图24-32。

图13说明了根据某些实施例的驱动MEMS驱动机构的方法。

图14说明了根据某些实施例的驱动MEMS驱动机构的方法的控制回路任务。

图15说明了根据某些实施例的驱动MEMS驱动机构的方法的I2C任务。

图16说明了根据某些实施例的驱动MEMS驱动机构的方法的对话/命令任务。

图17说明了根据某些实施例的驱动MEMS驱动机构的方法的定时过程。

图18以模块形式示意性说明了根据某些实施例的，尤其用于自动对焦照相机模块的MEMS驱动机构的驱动器的某些元件。

图19示意性说明了根据某些实施例的，尤其用于自动对焦照相机模块的MEMS驱动机构的驱动器的示例。

图20A和20B分别示意性说明了根据某些实施例的I2C控制器数据主机访问读取格式和写入格式。

图21说明了根据某些实施例的MEMS驱动机构的驱动器。

具体实施方式

根据某些实施例，提供了一种包括MEMS元件的用于自动对焦照相机模块的紧凑型光学模块。在某些实施例中，MEMS元件包括闭环补偿器。紧凑型光学模块构造用于耦合至自动对焦数码照相机模块的图像传感器元件。光学组件包括多个镜头，其中包括至少一个可移动镜头。外壳构造为包含光学组件并耦合至图像传感器元件。MEMS驱动机构构造为沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体对焦在图像传感器元件的图像传感器上，其中图像传感器元件放置在光学组件的焦平面上，并耦合至印刷电路以承载电信号，该电信号包括图像传感器捕捉的数字图像。一对镜头驱动机构的控制垫构造为从印刷电路接收镜头驱动机构控制信号。对准补偿元件包含在某些实施例中，以定位并对准至少一个可移动镜头，该对准补偿元件适用于负责特定焦距、以及照相机模块定位和至少一个可移动镜头的非线性位移属性。

闭环控制元件可包括自适应控制元件。对准补偿元件可包括闭环控制元件。闭环控制元件可包括自适应控制元件。对准补偿元件的定位精度为大约在2％以内。光学模块可包括镜筒，其包含多个镜头中的一个或多个，该多个镜头包含至少一个可移动镜头。

提供一种紧凑型自动对焦照相机模块，其包括图像传感器和光学组件，该光学组件包括具有至少一个可移动镜头的多个镜头。外壳构造为包含光学组件和图像传感器。MEMS驱动机构构造为沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体对焦在图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上并耦合至印刷电路以承载电信号，该电信号包括图像传感器捕捉的数字图像。一对镜头驱动机构的控制垫构造为从印刷电路接收镜头驱动机构的控制信号。对准补偿元件构造为定位并对准至少一个可移动镜头，并适用于负责特定焦距、以及照相机模块定位和至少一个可移动镜头的非线性位移属性。

提供了一种能够嵌入紧凑型自动对焦照相机模块的设备，其包括设备处理器和设备显示器、一个或多个通信信号接口、和根据这里描述的任何照相机模块的紧凑型自动对焦照相机模块，其中通信信号接口包括电话和/或有线和/或无线网络发送/接收元件。

提供了另外一种运行紧凑型MEMS驱动的自动对焦照相机模块的方法，其中利用含有至少一个可移动镜头的多个镜头，将物体成像在图像传感器上。MEMS驱动沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体聚焦在图像传感器。该传感器放置在焦平面并耦接至印刷电路。沿着印刷电路传送电信号，其包含图像传感器捕捉的数字图像数据。从印刷电路接收镜头驱动机构的控制信号。MEMS驱动包括定位和对准至少一个可移动镜头，包括生成(account for)特定焦距以及照相机模块定位和至少一个可移动镜头的非线性位移属性。

该方法包括自适应控制驱动。定位和对准包括闭环控制。闭环控制包括自适应控制定位和对准。对准的定位精度大约在2％以内。

根据某些实施例，提供另一种紧凑型光学模块，用于耦合至自动对焦数字照相机模块的图像传感器元件，该照相机模块包含具有距离测量能力的MEMS元件。光学模块的光学组件包括含有至少一个可移动镜头的多个镜头。外壳构造为包括光学组件，并耦合至图像传感器元件。MEMS驱动机构构造为沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体聚焦在图像传感器元件的图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上并耦合至印刷电路以承载电信号，该电信号包括图像传感器捕捉的数字图像。电容测量元件构造为确定MEMS驱动机构的电容值，作为处理器的输入，该处理器可相应的被编程以确定光学模块或照相机模块、或至少一个可移动镜头、或其组合的运动和位移，以及适应至少一个可移动镜头的位置和对准，以生成特定的焦距。一对镜头驱动机构控制垫构造为耦合至印刷电路，用于接收包含MEMS驱动机构的电容值的镜头驱动机构控制信号。

电容测量元件包括一个或多个用于检测运行期间的振铃的奈奎斯特(Nyquist)采样时间鉴别器，可编程驱动器均衡元件，其用于基于电容感测的固定时间提供电压驱动，还包括可编程电流源，其构造用于移动超过MEMS驱动机构电容测量的噪声水平的电容测量，和/或包括可编程滑动窗口，其构造用于适应MEMS驱动机构，用于MEMS驱动机构的电容测量。镜筒包括含有至少一个可移动镜头的一个或多个镜头。

还提供一种紧凑型自动对焦照相机模块，其包括图像传感器和光学组件，该光学组件包括含有至少一个可移动镜头的多个镜头。外壳构造为包含光学组件和图像传感器。MEMS驱动机构构造为沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体聚焦在图像传感器元件的图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上并耦合至印刷电路以承载电信号，该电信号包括图像传感器捕捉的数字图像。一对镜头驱动机构的控制垫构造为从印刷电路接收镜头驱动机构的控制信号。电容测量元件构造为确定MEMS驱动机构的电容值，作为处理器的输入，该处理器被相应编程以确定照相机模块、光学组件的一个或多个镜头、或者至少一个可移动镜头、或其组合的运动和位移，以及适应至少一个可移动镜头的位置和对准，以生成特定的焦距。

一种能够嵌入紧凑型自动对焦照相机模块的设备包括设备处理器和设备显示器，一个或多个通信信号接口，和根据这里描述的任何紧凑型自动对焦照相机模块，其中通信信号接口包括电话和/或有线和/或无线网络发送/接收元件。

提供另一种运行紧凑型MEMS驱动的自动对焦照相机模块的方法。利用含有至少一个可移动镜头的多个镜头，将物体成像在图像传感器上。MEMS元件驱动沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体聚焦在图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上，并耦合至印刷电路。沿着印刷电路发送电信号，其中该电信号包括图像传感器捕捉的数字图像数据。从印刷电路接收镜头驱动机构的控制信号。确定MEMS驱动机构的电容值。基于MEMS驱动机构的电容值，确定照相机模块、光学组件的一个或多个光学器件、和/或至少一个可移动镜头的运动和位移，基于确定的运动和位移，适应至少一个可移动镜头的位置和对准，以生成特定焦距。

确定MEMS驱动机构的电容值包括一个或多个用于检测运行期间的振铃的奈奎斯特采样时间鉴别，基于电容感测的固定时间可编程地均衡电压驱动器，可编程地控制电流源以移动超过MEMS驱动机构电容测量的噪声水平的电容测量，和/或可编程地滑动窗口，其构造用于适应用于MEMS驱动机构的电容测量的MEMS元件的驱动。

这里以上或以下提出的实施例和/或并入作为参考的任意参考文献中提出的实施例可以组合形成另外的实施例。例如，任何下面的实施例中的一个或多个特征可以与上述实施例中任何一个组合。

根据某些实施例，提供一种紧凑型照相机模块，其包括图像传感器，其构造用于耦合至柔性印刷电路以为照相机模块供电并发送图像传感器捕获的图像，还包括与图像传感器对准的光学组件，其包括多个镜头。至少一个可移动镜头耦合至驱动机构，例如，MEMS驱动机构，以形成光学系统，该光学系统构造用于沿着光学路径自动调整至少一个可移动镜头的位置，以将放置在照相机模块自动对焦范围内的物体对焦在图像传感器上。紧凑型照相机模块包括EMI外壳，其构造为包含光学组件以及使照相机模块元件屏蔽电磁干扰(EMI)。EMI外壳其中限定了焦距调整的光圈，其大到足够允许光学组件的物体末端至少部分进入到自动对焦范围的一个末端。遮光罩具有限定的遮光光圈，其沿着光学路径与焦距调整的光圈部分重叠。遮光罩包括EMI屏蔽材料，其沿着光学路径的方向与焦距调整的光圈部分重叠，但是位于沿光学路径方向的自动对焦范围的外侧。

提供另一种自动对焦数码照相机模块，其包括外壳，外壳内的图像传感器和外壳内的光学组件，该光学组件与图像传感器对准，限定了一条光学路径，该光学组件包括含有至少一个可移动镜头的多个镜头，该可移动镜头耦合至镜头驱动机构，该驱动机构构造用于沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将放置在照相机模块的自动对焦范围内的物体对焦在图像传感器上。柔性印刷电路(FPC)包括耦合至图像传感器的传感器部分，用以为照相机模块供电并承载电信号，该电信号包括图像传感器捕捉的数字图像。FPC也包括与传感器部分隔开的延伸部分，其包括电触头垫，其构造用于电耦合至镜头驱动机构的触头垫，以在FPC围绕照相机模块从传感器末端折叠至物体末端时，承载镜头驱动机构的控制信号。

提供另一种紧凑型照相机模块，用于自动对焦数码照相机，其中该模块包括构造为包含成像光学器件和数字电子器件以及使电子元件屏蔽电磁干扰(EMI)的外壳，其中成像光学器件和数字电子器件用于捕获和发送图像。光学组件与图像传感器耦合并对准，并构造用于限定光学路径以将物体对焦在图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上。柔性印刷电路耦合至图像传感器以承载电信号，该电信号包括图像传感器捕捉的数字图像。遮光罩耦合至柔性印刷电路并在距离图像传感器预定距离处限定了遮光罩的空腔，使得将FPC折叠到外壳上时，遮光罩放置在光学组件的物体侧，并且遮光罩的空腔与光学路径重叠。

提供另一种紧凑型照相机模块，用于自动对焦数码照相机，其中该模块包括构造为包含成像光学器件和数字电子器件以及使电子元件屏蔽电磁干扰(EMI)的外壳，其中成像光学器件和数字电子器件用于捕获和发送图像。包含多个镜头的光学组件与图像传感器耦合并对准，并构造用于限定在外壳内的光学路径以将物体对焦在图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上。MEMS驱动机构耦合至光学组件的至少一个可移动镜头，该可移动镜头在由对准图像传感器元件和紧凑型光学模块形成的照相机模块的自动对焦范围内移动。柔性印刷电路耦合至图像传感器以承载电信号，该电信号包括图像传感器捕捉的数字图像。FPC包括延伸部分，其构造使得：一旦将FPC折叠到外壳上，放置在光学组件物体侧的一个或多个电触头垫就电耦合至FPC延伸部分的触头垫，其中MEMS驱动机构的控制信号从所述FPC延伸部分直接从FPC发送至MEMS镜头的驱动机构。

提供另一种自动对焦数码照相机模块，其包括具有用于封装照相机模块的外表面和内部框架的外壳、外壳内的图像传感器、以及光学组件，该光学组件耦合在外壳的内部框架内，并与图像传感器对准，从而限定了光学路径，该光学组件包括多个镜头。镜头驱动机构，例如，MEMS驱动机构，其构造用于沿着光学路径移动光学组件的至少一个可移动镜头，以将物体的图像对焦在图像传感器的活动平面上，其中该物体放置在照相机模块的自动对焦范围内。印刷电路，例如柔性、刚性、或刚性-柔性印刷电路或印刷电路板，耦合至图像传感器用以为照相机模块供电并承载电信号，该电信号包括图像传感器捕捉的数字图像。印刷电路也电耦合至镜头驱动机构以承载镜头驱动机构的控制信号。在外壳的外表面设置电磁干扰(EMI)屏蔽膜。在外壳的内部框架的一个或多个表面上设置导电轨迹，以允许镜头驱动机构的控制信号从印刷电路的电触头垫运送到镜头驱动机构的触头垫。

提供另一种自动对焦数码照相机模块，其包括EMI屏蔽外壳，该外壳包括在外壳内形成内部框架的支架。包括多个镜头的光学组件与外壳内的图像传感器耦合并对准以限定光学路径。至少一个可移动镜头耦合至镜头驱动机构，例如MEMS驱动机构，其构造为沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以对焦放置在照相机模块的自动对焦范围内的物体的图像。印刷电路耦合至图像传感器，以给照相机模块供电并承载电信号，该电信号包括由图像传感器捕获的数字图像。沿着支架的一个或多个表面形成一个或两个导电轨迹，以将一个或多个印刷电路上的电触头垫，例如印刷电路上的一对电触头垫，电连接至镜头驱动机构的触头垫，用于允许在印刷电路的电触头垫和镜头驱动机构的触头垫之间传送镜头驱动机构的控制信号。

提供另一种紧凑型光学模块，其构造用于耦合至自动对焦数码照相机模块的图像传感器元件。紧凑型光学模块的光学组件包括含有至少一个可移动镜头的多个镜头，该光学组件还包括镜头驱动机构，其构造为沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体对焦在图像传感器上，该图像传感器放置在光学组件的焦平面上并耦合至印刷电路以承载电信号，该电信号包括图像传感器捕获的数字图像。构造内部外壳作为框架以包含和对准光学组件和图像传感器，而外部外壳包含内部外壳和光学组件，并且构造为使光学组件和图像传感器屏蔽电磁干扰(EMI)和外部物理撞击。一个或多个撞击吸收海绵放置在外部外壳和内部外壳之间，构造为压缩以在三维空间吸收外部物理撞击。在外部外壳和内部外壳之间限定一个或多个具有测定体积的海面压缩空隙以允许在外部外壳朝向内部外壳的光学路径的方向上没有接触的情况下，可以相对移动。

提供另一紧凑型照相机模块，包括耦合至传感器模块的紧凑型光学模块，另外还包括任何这里描述的紧凑型光学模块、紧凑型照相机模块和/或传感器模块的特征。进一步的实施例包括所述的特征的组合。

自动对焦照相机模块

根据这里所述的实施例的照相机模块包括将光学域内的图像转换为电子形式的图像传感器和将感兴趣的场景对焦到图像传感器上的光学组件。实施例包括照相机，其构造为具有增强的能力以精确的捕获场景中的细节。根据精确捕获该细节的理想的能力，选择光学组件的质量和/或图像传感器的分辨率。图像传感器包括千万个象素(图像元素)，根据某些实施例的自动对焦照相机模块的光学组件包括两个、三个、四个、五个、或更多个镜头。

光学组件的至少一个可移动镜头的位置相对于图像传感器的位置不固定，因此，这里所示的根据实施例的自动对焦照相机模块可以改变与电子照相机的距离，在该处，物体可以对焦在图像传感器上。根据实施例，可以利用该系统，确定场景中的一个或多个主要物体距离照相机的一个或多个距离。根据确定的距离移动至少一个可移动镜头，和/或移动至少一个可移动镜头直到一个或多个主要物体对焦在图像传感器上。这些物体可以从距离照相机很近(10cm或更近)变化到很远(无限远)。

这里提供的实施例中，照相机提供的图像质量优于传统的自动对焦和定焦照相机。根据某些实施例的照相机模块也表现出尺寸最小，供电效率有利，以及能够防止有害的物理撞击和电磁干扰的有效耐用的封装环境。

根据某些实施例的电子照相机表现出能够显著改变视野的有利的能力。例如，当使用传统照相机时，一家人在他们房前的照片会不经意的包含场景边角的垃圾箱。根据某些实施例的照相机可以进行调整，以限制照相机的视野从而从捕获的图像中消除这些物品。相反，可以利用根据某些实施例的照相机，通过将视野调宽以捕获更多的风景全貌，使得一家人在山顶的照片扩大。

根据某些实施例的照相机通过在自动对焦机构中加入动态视野的特性，在整体性能上有明显提高。在某些实施例中，照相机的光学组件的设计包括固定的部分和通过驱动机构沿着照相机的光学轴移动的部分。在某些实施例中，通过在照相机的固定或可移除的存储设备中嵌入代码和/或利用远程处理器处理一些图像，例如去除图像失真。

根据某些实施例提供有利的照相机，其在紧凑型照相机模块中集成了这三个部分。该照相机模块可以是独立的照相机产品，或者包含在固定或便携式电子产品中和/或在各种其他环境中，例如汽车中。

现在参照附图，描述几个实施例。这里提供的电子照相机有利的包含集成的自动对焦，可选的包括变焦功能。在某些实施例中，自动对焦和变焦功能利用了有利的光学组件和基于处理器的图像处理的组合，在某些实施例中，在这两种情况下包括相同或相似的元件。

增加自动对焦的替换方法包含移动光学组件中作为一组的一个或多个其他的镜头。基于该主要操作的自动对焦变焦照相机在美国专利申请系列号61/609,293中描述过，其并入这里作为参考。该可移动镜头组可以包含一个以上的可移动镜头，也可以包含如’293申请中描述的四个镜头，并且取决于形成可移动镜头组的镜头的特定数量和几何结构，可以包含不同数量的光圈(stops)和光圈(apertures)。

根据某些实施例的光学组件包括自动对焦，以及可选择的包括变焦，还包括两个通用的元件，即可移动镜头组和固定镜头组。图1示意了包括第一可移动镜头组(例如，L1-L4)和固定镜头组(例如，L5)的自动对焦变焦照相机模块，其中第一可移动镜头组包括一个或多个能够沿着照相机光学轴移动的可移动镜头，固定镜头组包括在位置固定的至少一个镜头。在图1的示例中，一个或多个移动镜头包括距离场景最近的四个镜头L1-L4，而固定镜头L5距离图像传感器最近。

通常情况下，移动镜头组执行改变照相机焦距的功能，在包括变焦的照相机模块的实施例中，至少一个固定的镜头构造为执行可选的电子变焦功能，该功能将光学器件的PSF功能与成像器匹配，并补偿由移动镜头组引入的像场弯折。在’293申请中描述的特定实施例中执行该功能的固定镜头是距离图像传感器最近的镜头。至少一个移动镜头沿着光学轴位于一个恰当的距离，以实现理想的焦距，而定位至少一个固定镜头，使得其后焦距与镜头和成像器之间的距离匹配。

由嵌入的代码编程的处理器可以在一些情况下自动地、在其他情况下基于用户输入，从图像传感器的象素中收集信息，并转换为相关的电子文件，以提供变焦，以及并入下面作为参考的专利和待审专利申请中提出的许多其他图像处理增强功能。例如，变焦的程度是可调整的。处理器也可被编程以尽力校正失真，以及由光学组件产生的可预测的其他物品。图像处理特性可以以硬件或软件实现。在某些实施例中，这些特性可以放在图像处理流水线的早期，例如在图像传感器中嵌入的RTL(电阻晶体管逻辑结构)代码中，而在其他实施例中，可以放在外部DSP(数字信号处理器)上或整个放在处理器的软件中，例如手机的基带芯片中。

可以结合根据某些实施例的照相机模块的自动对焦过程，使用人脸或其他物体检测、跟踪、和/或识别。美国专利8,331,715、8,279,301、8,270,674、8,224,108、8,055,090、7,916,897、7,853,043、7,634,109、7,362,368和美国专利申请No.61/657,012中描述的这些实施例中的一些，其并入这里作为参考。

根据图1中示意的示例，自动对焦变焦照相机在某些实施例中具有10cm至9m范围的焦距，典型的是15cm至5m，优选是20cm至3m(排除超焦距)，而变焦功能在x0.5至x5范围内，典型的在x1至x4范围内，在某些实施例中更多的是在x1至x3之间。根据某些实施例的有利的照相机模块产生的最终的电子文件的有价值的特性是文件大小以及其包含的图像的分辨率在某些实施例中可以不管焦距和变焦的设置，在很大程度上是固定的。

根据某些实施例的可变的光学照相机包括其中的光学组件被分为几组的照相机，一些组的功能和位置固定，其他的组的功能和位置是可变的。借此，可以实现光学组件的更高级的控制。例如，通过沿着光学轴移动特殊的两组镜头，照相机的视野可以改变。由于照相机的分辨率在某些实施例中通常由其他参数固定，限制视野导致场景中的物体有效放大。因此，这种类型的照相机称为变焦照相机或自动对焦变焦照相机。

自动对焦变焦照相机模块

几个不同的实施例包括有利的自动对焦变焦照相机，和/或自动对焦变焦照相机的元件或特性的子集。在一个实施例中，通过下述组合完成自动对焦和变焦功能：(i)一个镜头，其构造为和变焦算法结合，以提供电子变焦，并且该镜头相对于图像传感器位置固定，(ii)沿着照相机的光学轴移动的单个镜头，或者作为替换，两个或多个移动镜头，或者一个移动镜头和两个或多个固定镜头的组合，以及(iii)改变图像电子形式的变焦算法的可编程图像处理元件。在替换实施例中提供具有可移动镜头元件的变焦。在其他实施例中，提供不包括变焦元件的自动对焦照相机模块，其中在这里描述的用于自动对焦变焦照相机模块的示例性镜头组件可以用于自动对焦照相机模块中(即，不包括变焦)，或者镜头组件可以简化，尤其是镜头L5。在美国重新颁证的专利RE42,898和美国公布的专利申请No.2009/0115885和2009/022517中描述了尤其涉及该实施例的变焦特性的相关实施例和替换的特性，其并入这里作为参考。在另一实施例中，由一个或多个移动镜头提供变焦功能。在电子变焦实施例中能够移动的单个镜头可以是位于光学组件中间的镜头，其可移动以提供自动对焦功能。在其他实施例中，有一个以上的镜头可以移动，在其他实施例中，也可以包括一个以上的固定镜头。

在不同实施例的各种组合中包含某些其他光学元件，例如在每个实施例中不经常特别提到的一个或多个光圈(stops)、光圈(apertures)和/或红外过滤器。在图像传感器和光学组件的最后的镜头之间、或者沿着光学路径可含有红外过滤器。一个或多个光圈固定在镜头表面，或者独立固定在照相机模块外壳，或者镜筒外壳，或者照相机模块或照相机设备的其他固定元件。一个或多个光圈可以移动，例如可移动镜头上或者和其一起的可移动的光圈。在某些实施例中，可移动镜头的光圈在可移动镜头的表面上或其附近移动、或者相对可移动镜头固定，以至于利用驱动机构一起移动光圈和可移动镜头。在其他实施例中，可移动镜头的光圈相对图像传感器固定。

包含所述类型的固定镜头的电子照相机能够通过成像剪裁(即变焦)提供动态变化的视野。虽然由于场景信息丢弃，造成剪裁通常会降低图像质量，但是，在某些实施例中保留了剪裁的图像的逼真度，这是由于通过该固定镜头已经放大了图像的中心。在某些实施例中使用该固定镜头以产生照相机的动态视野，如果不校正，其会产生图像的失真，这与桶形失真类似。失真的程度固定，并由镜头设计控制。这使得通过在由单板处理器执行的图像处理操作中构造图像数据，来校正和去除失真和其他可预测的物品是非常高效的，其中单板处理器位于照相机模块本身内、或者在照相机模块外部但是在设备的内部，该设备例如为照相机手机或者便携式照相机或者平板电脑或者笔记本或者其他包含照相机模块而作为该设备元件的设备，或者上述图像处理操作由物理或电气或通过无线信号耦合至该设备、以及由专用目的设计的某些算法编程的其他处理器来执行。在美国专利RE42,898，美国公布的专利申请No.2012/0063761、2011/0221936、2011/0216158、2009/0115885和2009/0225171，和/或美国专利申请序列号61/609,293和13/445,857中描述过基于该主要操作的具有变焦的照相机的几个实施例，其并入这里作为参考。该算法存储在照相机的模块中或者电子设备内的照相机模块的外部，其中在电子设备内部，照相机模块是一个元件，或者是云存储上，或者只要是能够被由照相机模块使用的处理器访问的地方，其中照相机模块构造为将该算法应用于图像数据，例如来自图像传感器的原始数据或者预处理过的图像数据，其还未作为永久图像数据被存储、发送或显示，直到处理器将该算法应用于该数据，使得图像以变焦放大的外观显示出来。

结合该算法的包含在产生变焦中的固定镜头，由于物理原因，在某些实施例中，有利地被放置以作为距离图像传感器最近的镜头。增加自动对焦的替换方法包括移动光学组件中作为一组的一个或多个其他镜头。基于该操作原则的自动对焦变焦照相机在美国专利申请序列号61/609,293中描述过，其并入这里作为参考。该可移动镜头组包含一个以上的可移动镜头，并且可以包含’293申请中所述的四个镜头，以及包含取决于形成可移动镜头组的镜头的具体数量和几何结构的各种数量的光圈(stops)和光圈(apertures)。可移动镜头组中仅包含一个镜头的实施例，例如图2A-2B示意性说明的，中间镜头L3相对于位于中间镜头L3任一端的两对固定镜头L1-L2和L4-L5可移动，其具有质量较小的优势，因此移动时所需的力较小，甚至还有意外的优势，即使用驱动机构的位移范围变小。

根据某些实施例的自动对焦变焦照相机的另一特性包含通过移动某些实施例中的光学组件中的中间镜头，例如包含五个镜头的光学组件中的L3或者包含七个镜头的光学组件中的L4、或者三个镜头的组件中的L2，实现自动对焦与所述类型的固定变焦镜头的变焦的组合。在其他实施例中，可移动镜头从中间偏移到至少一个固定镜头和光学组件其他部分之间的某个地方，例如五个镜头实施例的L2或L4或者七个镜头实施例的L2、L3、L5或L6。其他实施例在光学组件的一端或两端包含可移动镜头。

参照图2A-2B，示意性说明了自动对焦照相机模块的另一示例，其中中间的镜头L3在两对固定镜头L1-L2和L4-L5之间移动。该实施例在美国专利申请序列号61/643,331中描述过，其并入这里作为参考。可移动镜头组中仅包含一个镜头的实施例，例如中间镜头L3相对于位于中间镜头L3任一端的两对固定镜头L1-L2和L4-L5可移动，其具有质量较小的优势，因此移动时所需的力较小。单个可移动镜头的实施例也还有意外的优势，即可以使用位移范围较小的驱动机构。某些实施例中通过移动光学组件的中间镜头，例如包含五个镜头的光学组件中的L3、或者七个镜头的光学组件中的L4、或者三个镜头的组件中的L2。在其他实施例中，可移动镜头从中间位置偏移到至少一个固定镜头和光学组件其他部分之间的某个位置，例如五个镜头实施例的L2或L4或者七个镜头实施例的L2、L3、L5或L6。其他实施例在光学组件的一端或两端包含可移动镜头。

与预期的相反，发现为了实现比传统自动对焦照相机相似的对焦范围，图2A示例中的中间镜头移动相对较短的距离，典型的大约100μm。这使得可以利用驱动机构的新形式，例如MEMS，以移动镜头，以及从该设备的固有特性引发的一系列益处。在该设计的许多益处中，包括尺寸小、功耗小、噪声低、移动速度快和精度高、以及其他改进。

图2B也示意性说明了根据某些实施例的自动对焦变焦照相机的剖面图，其中该照相机使用了带有镜头组件的成套件，其制造为预对准的整体元件。图像传感器201位于基底202上，套筒203附着至该基底。在图2B中示意的示例中，套筒具有螺纹204。包含镜头组件206的支架205具有配合的螺纹207。在该示例性实施例中，相对于套筒旋转支架以沿着照相机的光轴208移动整个镜头组件，以允许定焦。将螺纹204和207匹配的替代方法包括以各种方式匹配凹槽和焊点，以连续或离散的定焦，例如，利用一系列槽口、弹簧销或杠杆或弹性材料或其他技术以将镜头组件支架205和套筒204耦合，用以允许设定图像传感器201和镜头组件206的一个或多个固定镜头之间的距离。

根据光学组件的某些实施例的精确对准允许以高逼真度传送图像。某些实施例包括组件的各个元件、主要是镜头，相对于斜面的对准，相对彼此定位中心和旋转到一定程度的精度。虽然在某些实施例中可以利用有源对准技术实现一个镜头和另一个的精确对准，但是在某些实施例中可以使用无源的方法，典型的在所有可能的地方，这是由于该方法组装速度快、成本低。在某些实施例的自动对焦变焦模块中，在除镜头组件的一个节点之外的所有节点中，容许无源对准的公差。

在另一实施例中，自动对焦照相机具有在自动对焦过程中移动的整个光学组件。另外，根据这里所述的实施例的有利的照相机包括具有可移动元件和固定元件的光学组件，该照相机根据许多其他示例，而不是图1和2A-2B中示意的示例构造。例如，图3中示意性说明的自动对焦照相机模块示例包括MEMS驱动机构，其耦合至距离图像传感器最远的或光学组件的图像末端的镜头L1。利用不同数量的镜头和/或不同结构的镜头的不同的照相机模块的实施例，可以结合MEMS驱动机构的位置，移动镜筒，该镜筒包括L1-L4、L1-L3、L1-L2或者甚至仅是一个镜头L1(或者是图2A-2B中的L3、或者L2、或者L4、或者甚至是L5，在一些实施例或在其他实施例中，在光学组件中仅包括三个或四个镜头，或者在其他光学组件中包含六个或七个镜头)。MEMS驱动机构可以利用一个或多个导电轨迹或者利用柔性印刷电路延伸部分，在镜筒的最成像(imageward)的镜头L1处，电耦合至柔性印刷电路，其中导电轨迹跟随镜筒外部的照相机支架，柔性印刷电路在传感器末端耦合至照相机模块，其中该延伸部分在照相机模块的图像端电耦合至驱动机构的触头垫，而传感器的末端还在第二位置连接至FPC。这些有利的自动对焦变焦照相机具有一个或多个光学组件的固定的部分，以及一个或多个移动的部分。在某些实施例中，照相机表现出对移动镜头和固定镜头进行精确地中心定位和倾斜对准，这不同于传统的定焦或自动对焦的照相机。

通过这里、以及相同代理人代理的其他专利申请或其他专利内示意的物理、电子和光学机构，示意性说明了根据几个实施例的照相机模块。例如，其他照相机模块的实施例和替换实施例中包含的照相机模块的特性和元件的实施例在下述文献中描述过，即美国专利No.7,224,056、7,683,468、7,936,062、7,935,568、7,927,070、7,858,445、7,807,508、7,569,424、7,449,779、7,443,597、7,768,574、7,593,636、7,566,853、8,005,268、8,014,662、8,090,252、8,004,780、8,119,516、7,920,163、7,747,155、7,368,695、7,095,054、6,888,168、6,583,444和5,882,221以及美国公布的专利申请No.2012/0063761、2011/0317013、2011/0255182、2011/0274423、2010/0053407、2009/0212381、2009/0023249、2008/0296717、2008/0099907、2008/0099900、2008/0029879、2007/0190747、2007/0190691、2007/0145564、2007/0138644、2007/0096312、2007/0096311、2007/0096295、2005/0095835、2005/0087861、2005/0085016、2005/0082654、2005/0082653、2005/0067688,和美国专利申请no.61/609,293,以及PCT申请No.PCT/US 12/24018以及PCT/IB12/00381，将其并入这里作为参考。

MEMS驱动机构

在某些实施例中，MEMS驱动机构耦合至图2A-2B示例中的L3(以及耦合至图1的示例中的可移动镜头组L1-L4)，以提供自动对焦的能力。在其他实施例中，可以使用音圈电机(VCM)或压电驱动机构来提供移动的能力。

恰当的MEMS驱动机构在并入这里作为参考的几个美国专利和美国专利申请中描述过，例如参见美国专利申请序列号61/622,480。另一具有一点不同设计的MEMS驱动机构在美国PCT申请No.PCT/US12/24018中描述过。这两个美国专利申请并入这里作为参考，其他MEMS驱动机构和元件的示例在下面引用并且并入作为参考，用作提供替换的实施例。该驱动机构可以由硅或实质上是聚合材料制造，并且行程为大约是100μm。它们也表现出多个其他的有利特性，其赋予到所述类型的自动对焦变焦照相机模块中。这些有利特性包括：非常低的功耗，快速和精确的驱动，低噪声，可忽略的微粒的污染以及低成本。

根据某些实施例的MEMS驱动机构通常被认为是单向设备，而不管由于驱动机构元件引起的任何定位中心或倾斜对准的移动的时候，即使根据某些实施例由MEMS驱动机构提供三维的有利的对准。即，根据某些实施例的MEMS驱动机构具有静止位置，即当在执行自动对焦特性中使用驱动机构时，其可以在一维方向从静止位置被驱动。这样组装自动对焦照相机模块是有好处的，这是由于它允许整个镜头组件，或者其实质部分作为预对准的单元元件被组装。为了随后的组装和校正步骤，可以以和定焦照相机的镜头组件类似或完全相同的方式处理，即通过插入支架将镜头组件包含在固定到图像传感器的套筒中来定焦。在某些实施例中，支架和套筒通过螺纹耦合。

具有保护盖的照相机模块

在某些实施例中，在图像传感器上可以增加光学表面作为单独的元件。该光学表面用作盖子，由透明玻璃或聚合物制造，以防止尘土或其他污物进入传感器的有源表面，而允许可见光穿过传感器。光学表面也可以用作红外(IR)过滤器，尤其是用于硅传感器。IR吸收材料可以用于盖子，或者IR膜可以应用到玻璃或聚合物或其他光学的透明保护盖。也可以形成该光学表面以提供光动力，例如复制的镜头L1的形状，如图4A-4B的示例中，其中IR过滤器也放置在传感器和镜头L1之间(未示出，但是参见美国序列号13/445,857，其并入这里作为参考)。在切块之前，在晶片台上形成单独的(singulated)元件的过程仅在这里简要描述，详见’857申请。

在图4A-4B中示出了单独的元件，其包括有源图像传感器，该图像传感器例如利用晶片级的混合光学器件防止污物。该方法也具有另一优势，通过在照相机模块元件中加入该混合光学器件，照相机模块的整体的物理Z高度，即沿着光学路径、与传感器平面正交的高度，会降低。

根据某些实施例，在切块之前或者将图像传感器的晶片切割放入分隔的模子之前，在晶片台处，保护图像传感器的有源图像区域。在某些实施例中，通过附着玻璃晶片，例如蓝色玻璃或IR镀膜玻璃、或其他例如聚合体的材料、或者其他对于可见光来说是透明的且吸收或阻挡IR光的材料，实现对于有源图像区域的保护。如图4A-4B的示例所示，通过增加晶片级的光学元件，进一步改进该玻璃保护的功能。

图4A示意性说明了示例的照相机模块，其包括耦合至照相机模块元件的焊线。图4B示意性说明了包括倒装芯片的示例的照相机模块。图4B中示意性说明的示例的照相机模块使用热压缩或热超声工艺。这些具体在美国专利申请序列号13/445,857的示例性实施例中描述过，其并入这里作为参考。

在根据各种实施例的自动对焦和可选变焦的照相机模块中，基于元件，例如失真校正元件，像差校正元件，照度、色度、和/或照度或色度对比增强元件，模糊校正元件，和/或扩展景深(EDOF)和/或扩展的或高动态范围(EDR或HDR)元件的处理器。

图5A和图5B示意性说明了另一示例，其也在13/445,857美国申请中详细描述过，其并入这里作为参考。图5A-5B包括根据某些实施例的照相机模块的结构性元件的示例，其分别以剖面图和平面图示出。平面基底形成图5A-5B的照相机模块的基础。该基底的目的是提供结构支撑，因此恰当的材料包括金属(例如锡)、陶瓷(例如，氧化铝)和硬聚合体，例如人造树胶。基底材料可以模制，或者使用一种或多种其他方法在其中制造通孔阵列。在某些实施例中，这些通孔最终完全或部分被导电材料填充，作为该结构的一部分用以为照相机模块提供电气接口。由于基底有助于照相机模块的整体高度，因此，其非常薄，但是足够坚固。包括其模数和断裂韧度的基底的材料的机械特性，在某些实施例中会被仔细地选择。基底可以大约200微米厚，厚度可以在大约50微米至400微米之间的范围。

在图5A-5B说明的示例性实施例中，图像传感器和玻璃盖板大约在基底的中心部分耦合。图像传感器可以利用粘合剂粘合、或者磁性地、或者利用一个或多个线夹、或者补充的滑动或扭转紧固元件、或者利用合适的结合方式、或者其他附着至基底，其中合适的结合方式使用静态粘合或热或压缩收缩或者膨胀配合。在该实施例中，基底的剩余的实体部分被附着柔性电路。附着的方法是粘合剂粘合，或者上述方法中的一个或其他。在某些实施例中，柔性电路包括薄导电轨迹，其由铜、或其他金属、或软聚合材料表面上的导电聚合体和/或软聚合材料内嵌入的导电聚合体制造，其中软聚合材料例如为聚酰亚胺。可以使用光圈或其他特性访问铜轨迹，以实现电连接。

如图5A-5B中的示例所示意的，柔性电路在平面区中具有比图像传感器小的孔。这允许柔性电路放置在图像传感器上，使得图像传感器上的焊盘被柔性电路覆盖。这样，在图像传感器上的焊盘和柔性电路上恰当的焊点(land)之间形成电气接头。根据几个实施例，可以使用更多选择的方法和材料，以实现这种接头，示例中包括导电粘合剂、热压缩焊盘、焊接接头、以及超声焊。

图像传感器连接或者电连接至柔性电路，使得能够使用根据某些实施例的柔性电路上的追踪，以规划电气连接至其他位置的路线，这包括有源和/或无源元件。在各种实施例中，利用已有的方法和技术，有源和/或无源元件可以附接至和互相连接至柔性电路。在图5A-5B中，沿着十个(10)焊接垫和八个(8)通孔焊接互连点，三个(3)无源元件包含在照相机模块中，但是这些数量、位置、形状和大小可以通过示例提供，并且可以有许多变形。

照相机模块的外部电连接在某些实施例中包含电连接至柔性电路的恰当的焊点。通过设计，这些焊点有利的位于基底的通孔上。虽然图5A-5B描述了这里电气互连点的铜柱，但是电气互连点可以由各种材料和结构制造，该结构包括焊柱、堆叠的柱形锡块、导电粘合剂和/或深槽焊线。其他实施例包括像装有弹簧的元件和弹簧针的机械结构。在使用焊柱时，在焊料回流时，外围会将形状变为半球形，使得照相机模块的外表面类似半导体封装的互连点，其与球形触点阵列相似。图5A-5B中示出的示例结构包括平面柔性印刷电路，虽然在其他具有一个或多个轻微弯折的实施例中，FPC弯折为U型。

图5A-5B示意性说明了放置在基底的凹陷处的图像传感器，使得图像传感器的焊盘和柔性电路的底部在同一水平面上，虽然在其他实施例中，这会有偏差。对于该对准的细节的一些调整会考虑用于将柔性电路和焊盘附接和连接的连接介质的厚度。

照相机模块总览示例

图6A-6C分别以剖面图、顶视图和侧视图说明照相机模块的示例，该照相机模块包括某些元件，它们可以和图像传感器和光学组件元件一起被包括在该示意性总览示例中。图6A示出的其他元件包括EMI屏蔽或EMI外壳601，遮光罩602，镜筒支架603，驱动机构和镜筒组装件604，蓝色玻璃或其他IR过滤器元件(尤其用于硅传感器的实施例)605，传感器元件606(示出为通过总线连接器耦合至柔性印刷电路FPC)，以及底部海绵607。

模块在每个侧面的尺寸小于10mm，在某些实施例中，在每个侧面小于9mm，在X和Y方向(图像传感器的平面，与光学路径正交)，某些实施例可以是8.6mm或者甚至在没有EMI带的情况下是8.5mm，在Z方向(与光学路径平行，与传感器平面正交)，某些实施例可以小于8mm或甚至小于7mm，在某些实施例，小于6.5mm或者6.4mm，例如具有EMI带时为6.315mm，或者没有EMI带时小于6.3mm，例如6.215mm。

以下参照图6A-6C，描述和汇总了元件601-607。可以参照美国专利申请No.13/571,395，13/571,405，13/571,397和/或13/571,393；其并入这里作为参考。在图6A的示例中示出了遮光罩602，其外罩直径大约和在照相机模块的物体端限定的焦距调整光圈608的直径匹配。内罩直径足够大，以允许具有某曝光度的照相机捕获的图像穿过，但是也小到能够阻止不想要的光线。在另一实施例中，遮光罩602的外直径比光圈608大，但是与遮光罩602重叠的EMI外壳材料比EMI外壳601剩余部分的材料薄很多，或者与遮光罩重叠的EMI外壳的材料在任何情况下被提升到足以允许镜头组装件，例如图1或图3的示例，移动到其范围的末端。根据某些实施例的遮光罩602具有EMI屏蔽特性，其为在焦距调整光圈608处的EMI外壳提供补充。

在图6A示出了作为单独元件的IR过滤器605，其与传感器配合、或者耦合、或者放置在传感器上、或者与传感器稍微分开，如上所述，IR过滤器605也可以和传感器一起在晶片级形成并且耦合至传感器以通过空腔壁形成空腔，然而在上述实施例中，可选的，距离图像传感器最近的镜头，例如L5也可以和传感器以及IR过滤器一起在晶片级形成。

在图6A的示例中示出了L型海绵607，其也可以是U型并具有四个侧面，第五个侧面具有空隙，以允许FPC刚好穿过它或者伸到它下面，例如在包括图6A的示例的某些实施例中大约与底部海绵的顶部共面。也示出了导电轨迹609A和609B，其从支架的底部延伸到支架的顶部，用于为驱动机构提供能量并控制驱动机构以移动自动对焦的镜头，其中在支架的底部，导电轨迹连接至FPC，在支架的顶部，导电轨迹连接至驱动机构的衬垫。

电磁干扰(EMI)外壳

图7示意性说明了根据某些实施例的自动对焦照相机模块的示例的剖视图，该模块包括EMI外壳701，其物理地包含光学和电子元件，例如镜头和MEMS驱动机构组件704，即，包括含有多个镜头的光学组件和MEMS驱动机构。EMI外壳701用作这里包含的元件的电磁干扰(EMI)屏蔽。在一个实施例中，EMI外壳由导电或半导电的材料制造，或者包含聚合体或其他绝缘、耐用框架上的导电或半导电层。图7的示例性自动对焦照相机模块的EMI外壳701也有利地允许封装的镜筒、或者光学组件的物体端的至少一个或多个镜头移动穿过照相机模块物体端的焦距调整光圈。

具有EMI功能的遮光罩

在该示例中，遮光罩702耦合至外壳701的外部，例如利用粘合剂，例如导电胶。遮光罩具有EMI特性部分702A，其在和照相机模块的光路平行的Z方向上与光圈708重叠。在遮光罩中限定的光圈702B被EMI部分702A围绕，而在Z方向上与EMI外壳701的材料重叠的外面的部分703C可以具有或者没有EMI特性。如图6A说明的示例，外面的部分703C是可选的，尤其是如果采用另外一种方式以沿着Z轴在其位置耦合遮光罩602、702，以允许对焦移动中的光学组件的可移动镜头或镜筒向外移动，例如自动对焦搜索，而在X-Y平面对准以允许照相机模块捕获的图像具有理想的曝光度和清晰度，以至于将遮光罩602、702耦合至可移动镜头或镜筒的最靠近物体的(object-most)末端。

根据某些实施例的遮光罩702在图7以剖面图示意性说明，其例如利用诸如导电胶的粘合剂或者作为替换利用一个或多个无源对准夹子、或者其组合，耦合至EMI外壳的顶部。遮光罩包括导电材料层，例如碳皮、或者2D碳或石墨烯、或者薄导电聚合体、或者金属、或者绝缘体和导电层的组合，或者作为替换，遮光罩702由和EMI外壳相同的材料制成，除了其可以被提升以允许镜筒移动或者通过粘合剂或夹子单独附着。遮光罩702限定了照相机的光圈，或者限制或围绕照相机模块的光圈，或者阻挡不想要的杂散光通过第一光圈进入照相机模块或从照相机模块出去而发送想要的曝光。

图7的照相机模块包括EMI外壳，其包含多个镜头和MEMS驱动机构组件和/或EMI外壳耦合至镜头和MEMS驱动机构，或者两者组合。EMI外壳包括遮光罩702，其包括碳皮(carbon feather)或其他具有EMI屏蔽特性的导电材料。

图8A-8C示意性说明了根据某些实施例的照相机模块分别在FPC弯折之前的透视图、在FPC弯折期间的顶视图、和在FPC弯折之后的旋转透视图。该照相机模块801在传感器元件处物理地耦合和电耦合至图8A中传感器连接部分802A处的可弯折的、柔性印刷电路(FPC)802。某些电子器件803耦合至侧面部分803A，其中这些电子器件装入一个空的空间中，这是由于，例如使用U型支架或内部EMI外壳框架会在一侧留出空间，这个空间由电子器件803填满并由FPC 802的侧面部分803A封装。在该空的空间的一部分还会包含加速器和/或定位传感器(参见，例如美国序列号No.61/622,480和61/675,812，其由相同代理人代理，并入这里作为参考)。图8A的实施例中的FPC 802也包括FPC延伸部分804，其是末端部分或者刚好是在传感器连接部分和侧面部分803之后距离传感器连接部分802一定精确距离的FPC部分804。FPC延伸部分804包括两个或多个导电侧衬垫804A，用于在照相机模块的镜筒的图像端部电接触驱动机构的衬垫。FPC延伸部分804或者末端部分限定了部分的、半圆的或完全图样(full cut-out)805，以覆盖照相机模块的光圈，使得理想的成像光线不会被阻挡进入照相机模块，以及使得不理想的光线从光学路径的中央部分被进一步阻挡出去。根据替换实施例，FPC 802在FPC末端部分连接至照相机模块的传感器末端，并在四周弯折以连接至驱动机构的衬垫，并将其连接点从驱动机构的连接部分804(取代如图所示的从传感器部分802A)继续延伸至照相机模块的外部。FPC延伸部分804具有EMI屏蔽属性，和示例的遮光罩602、702类似，或者参照图6A-7。

图9A-9B示意性说明了根据某些实施例的FPC弯折之前和之后的照相机模块，分别类似于参照图8A-8B所述的实施例。FPC 901构造为物理地和电气连接至照相机模块902的传感器末端，以及电连接至驱动机构的触头903，其具有足够的物理耦合稳定性，该电连接利用了插入和/或扣紧驱动机构上的吊钩附件或者其他无源补充特征，例如FPC导电垫的图样904和提升的驱动机构控制接触垫903和/或专门的物理耦合突出物和/或图样。相同的FPC部分905包括驱动机构衬垫的导电触头904，导电触头904具有光圈906，其构造为用作或者耦合至遮光罩，例如作为参照图6A-7描述的实施例的遮光罩的602、702的替代物，更类似于图8A-8B的实施例。在图8A-8B的实施例中，和图6A-7中一样，在Z方向提供空间，以移动提供有利的自动对焦范围的镜头组，而当外部光学器件没有延伸穿过自动对焦光圈时，光会从外部的光学器件和自动对焦光圈(例如图7的光圈708)之间的缝隙泄漏。和之前的实施例一样，FPC部分905具有EMI屏蔽属性，这使其具有多个优点和多个功能。

图10A-10B分别示意性说明了根据某些实施例的MEMS驱动机构的驱动器和管脚封装的示例。根据某些实施例，MEMS驱动机构的驱动器IC构造的目的是用于大体积、量产、和数码成像照相机对焦元件。MEMS驱动器构造为和专有的MEMS元件结合使用，其中专有的MEMS元件用在安装在数码照相机或照相机模块组装件上的对焦系统中，例如快速自动对焦系统，其中，照相机模块组装件用在手机、PDA、和各种计算机系统，例如台式机和笔记本电脑及等价品、平板电脑、迷你平板电脑和其他使用照相机的设备中，并在监视汽车或其他地方的成像器时被耦合。参照图10A，根据某些实施例的MEMS驱动机构的驱动器的示例包括I2C接口控制器1002，例如400kHZ，包括SDA、SCL和ENAn管脚输入以及电源复位输入1004。I2C接口控制器和CPU 1006以及ROM和RAM元件1008通信，其中CPU例如为8051CPU，例如，256B SRAM，ROM和RAM元件例如为8KB ROM和4KB SRAM。CPU 1006从限流器1010，例如10位电容传感器接收输入。限流器1010具有V_AF管脚输入。

图10A中说明的示例性MEMS驱动机构的驱动器具有电荷泵1012，例如32伏，其具有VBatt管脚输入，例如2.7V至3.6V。电池系统在某些实施例中构造用于运行内部逻辑电路系统，模拟获取系统，上电复位，和内部电压参考。电荷泵1012和接地GND管脚用作接至32V驱动器1014的输入。

图10A中说明的示例性MEMS驱动机构的驱动器也包括连接在CPU1006和驱动器1014之间的DAC，例如10位。DAC 1016具有内部Vref输入1018。在某些实施例中，提供I2C总线从动控制器以访问MEMS驱动器IC的内部寄存器。外部I2C主机能够读取内部寄存器和写入内部寄存器。某些实施例中的数据包括8位数据格式。

内部8位CPU(基于8051)系统构造为具有8K字节的ROM数据，用于程序数据的4K字节的SRAM，以及数据存储器。对于8051内部来说，在某些实施例中提供快速的256字节的SRAM/寄存器数据，以执行闭合回路的电容反馈，用于定位MEMS镜头组件的控制。根据某些实施例，CPU构造为关注内部控制、线性化、定位电容转换以及MEMS系统的校准。CPU构造为运行“状态空间”控制回路以保持MEMS驱动的自动对焦照相机模块的光学组件的一个或多个镜头的正确定位。CPU构造为使用算法以允许驱动器IC能够在所有时候确定照相机的位置。该处理器在最小为5.5MHz时计时。

在某些实施例中，在内部设计梯形电荷泵，以支持达到32V电压源，用于低电流(10μA)电压驱动器。低电流电压驱动机构在某些实施例中具有功能性操作以驱动MEMS元件。电压等级通过内部寄存器和10位DAC经由I2C控制。DAC在前端具有平滑滤波器(例如，由硬件实现)，以防止在输出驱动器上的快速电压边沿。当前保护电压驱动器输出。另外，输出元件具有依照请求的电容测量电路。在这些实施例中，不连续测量电容，但是电容被采样，以测量自动对焦的MEMS距离。该电容电路将驱动器管脚上测量的电容转换为10位数字寄存器，该寄存器通过I2C总线可被读取。

图10A中示意性说明的示例性的MEMS驱动机构的驱动器也包括内部振荡器1020，例如22MHZ。在某些实施例中，提供22MHz振荡器以获得400KHz I2C读取定时并提供用于内部功能的定时。

图10B示意性说明了用于图10A的MEMS驱动机构的驱动器的示例性管脚封装的顶视图。管脚封装包括6个管脚球阵列封装(BGA)。在某些实施例中，这6个管脚包括串行时钟输入(SCL)，例如零至3.6伏；串行数据(SDA)，例如具有开漏和零至3.6V范围的双向管脚；使能管脚(ENAn)，例如低态有效的零伏，其可以启动设备，而高电平3.6伏可以是关断模式；还包括电源端输入(Vbatt)，例如2.5-3.6伏；接地端子(GND)，例如零伏；以及自动对焦电压输出管脚(V_AF)，例如最小值在零伏和10伏之间，最大值在31.5伏和36伏之间。在一个实施例中，封装高度是0.33mm，封装长度和宽度分别是1.8mm和0.8mm，而球间距可以是0.4mm。

对于自动对焦的电压输出管脚的驱动器来说，电流驱动和限流器分别在10微安31伏、和30微安具有最大值。放大器扭转速度和设定时间分别是最小值3V/ms和最大值200微秒。放大器偏差和带宽(-3db)可以分别是最大值10毫伏和最小值150Hz。输出电容，DAC分辨率和输出精确度分别是最大值10皮法，10位和+/-2％满刻度。

对于自动对焦电压输出管脚的电容测量来说，电荷泵输出纹波50kHz-1MHz具有最大100nV的纹波，电荷泵上电时间最大为2ms。在电容测量期间，自动对焦驱动器的频率在10kHz和1MHz之间，电容测量驱动器的电压在10kHz时可以是最大10mV。输出电容的分辨率为10位，测量电容在25pF和300pF之间。输出电容精度和测量时间的最大值分别是+/-20％和50微秒。

图11A-11B示意性说明了根据某些实施例的，用于将惯量或电压分别转换为用于照相机模块的MEMS对焦驱动机构的位移的机械和/或电气装置的示例。可以响应于输入电压产生外力Fext用作驱动机构电容器板之间的静电力。用于图11A的系统的外部电压Fext可以根据惯量、阻尼力和弹簧力的共同表示来分布：Fext＝ma+bv+kx。图11B的示例中的电气框图包括接触电阻R、漏电阻RL和电容C，该电容是驱动机构位移的函数。

MEMS自动对焦驱动机构的机械位移/力传递曲线具有弱阻尼的复杂的共轭极，例如最大值Q为4。图11B中识别的用于元件的示例的值的范围包括25pF和300pF之间的MEMS电容，最大值为20k的导线电阻R，以及最小值为100M欧姆的泄漏电阻RL。MEMS驱动机构也具有最大的电压，过渡电流(标称值为3微安)和共振频率(标称值为100Hz)，其值分别为32V、7微安和140Hz。最小的共振频率(标称值为100Hz)可以是50Hz。MEMS驱动机构对于100微米运动的固定时间为15ms，100微米后的固定超调量(settling overshoot)为5％。

MEMS对焦驱动机构的电容是位移的函数，如图12中的绘图所示。在驱动器中包括电容测量模块，其在皮法级测量MEMS对焦驱动机构的等价电容。测量的电容值存储在可读的内部I2C可访问寄存器中。电容值的位深为10比特或更多，分辨率小于0.3pF/bit。电容测量时间小于50微秒。

图12示出了根据美国系列No.61/698,567中描述的镜头向上、镜头向下、以及向侧面的示例的实施例中，MEMS位移与电容的曲线，该美国专利并入这里作为参考，尤其是参照其中的图24-32。照相机的三个方向，即镜头向上、镜头向下和向侧面是’567申请中说明的示例，用于照相机模块或能够使用照相机的设备，其分别瞄准水平线之上和之下，以及水平线的角度。

引导ROM

在某些实施例中，8051CPU(参见图10，例如元件1006)使用引导ROM从上电复位电路执行。在某些实施例中，驱动器IC的引导ROM长度可以是4千字节。在生产驱动器IC时可以熔合引导ROM代码。引导ROM功能在某些实施例中包括下述方面：

初始化CPU中的8051HW寄存器；

初始化CPU的内部存储器；

初始化堆栈指针；

初始化CPU外部的外部寄存器，其包含在驱动器IC中；

启动CPU的初始空闲循环；以及

通过在I2C接口的控制寄存器中设定CPU_READY，标记I2C寄存器作为准备用于命令和控制通信的设备。

在某些实施例中，默认的ROM操作包括下述方面：

初始化CPU系统；

进入空闲循环，其中示例的空闲循环过程可以包括下述：

等待I2C命令；

处理I2C命令；

解码命令；以及

等待定时节拍(tick)(1ms)。

在某些实施例中，支持任一或所有下述命令：

下载微代码，检查头文件，校验和，如果下载完成则启动代码；

使能/禁止V_AF；

RAMP DAC测试；

启动控制回路(ROM版)；

返回代码校验和；

测试RAM int；

测试程序RAM；

测试数据RAM；

校验和ROM；

报告电容；

校准DAC；

设定回路系数，A，B，C，D，Kp，采样；

报告照相机角度；

报告来自盖子测量观察器的加速度/速度；以及

设定V_AF斜坡包络线。

运行时间控制回路

根据某些实施例的运行时间闭环控制包括“状态空间”控制系统。该系统运行为1ms定时中断。在启动和结束V_AF复位时间的步进/倾斜处理、振铃校准、照相机倾角测量、死区测量、和状态可变系数校准期间，可以选择性地不用1ms定时中断。

在某些实施例中有两组主机至CPU和CPU至主机的寄存器组。这些寄存器用于调试和优化控制回路系统，该系统具有基于DSP的I2C主机控制器。还有两组RS232模拟寄存器，用于在正常测试操作期间发送和接收，该正常测试操作用于在测试期间控制8051的环境。

CPU/主机寄存器构造为在正常操作、校准和生产测试期间，传送命令和状态。一旦CPU从RAM、或者控制回路的嵌入的ROM版运行，通过I2C寄存器支持的主机命令包括上述的ROM代码命令，以及下述方面的任一或所有：

从ROM中复位处理器，重新初始化；

搜索位置0至65535；

闭环操作；

开环操作，线性；

对数开环搜索操作；

设定斜坡滤波器的系数；

设定电容限定参数(平均值，增益，部分响应限定器)

报告MEMS缺陷区；

报告校准的系数；

BODE模式，设定环路输入/输出位置；以及

校准驱动机构；

图13示意了根据某些实施例的驱动MEMS驱动机构的方法。MEMS(微机电系统)驱动器利用8051CPU硬件或其他基于恰当的软件、固件、和/或硬件的处理技术。在图13中提供了固件流程图的示例。在CPU启动1302时，在1304初始化CPU和寄存器。在1306，清除SRAM和/或闪存、EEPROM、DRAM或其组合、或者其他静态和/或动态预备(ready)访问存储器。在1308初始化信号处理器(SP)。可以使用中断，将控制从当前程序传送至新的操作。在1310启动1ms定时。在1312初始化外围附件。在1314初始化I2C任务。在1316提供空闲循环。在事件的情况下，使得运行任务中断。在图13的示例中，有四个直接从空闲循环1316发生的过程，包括控制回路任务(1400，参见图14)、I2C任务(1500，参见图15)、对话/命令任务(1600，参见图16)、和定时中断(1700，参见图17)。

在某些实施例中，控制回路任务1400可以包括下述示例操作：

打开HVPS；

校准DAC；

校准ADC；

打开驱动器；

校准MEMS；以及

启动控制回路状态设备。

在某些实施例中，I2C任务1500包括下述示例的操作：

处理状态/控制寄存器；

建立I2C DMA寄存器；

解码命令；

执行命令；

发送命令完成状态；以及

更新I2C接口。

在某些实施例中，对话/命令任务1600包括下述示例的操作：

发送/接收控制；

循环COMM；

校准任务；

驱动器监视；以及

报告诊断。

在某些实施例中，定时中断任务1700包括下述示例的操作：

1ms定时节拍；

通过递减，更新SW定时寄存器；以及

如果WE定时器走到零，宣布事件。

图14说明了根据某些实施例的，用于驱动MEMS驱动机构的方法的控制回路任务1400。在某些实施例中，控制回路任务1400包括下述示例的操作：打开HVPS；校准DAC；校准ADC；打开驱动器；校准MEMS；以及启动控制回路状态设备。在1402，设定事件和时间，以及初始化、触发和/或安排测量。在1404，确定校准。如果在1406确定校准正在进行，那么在1408校准模拟状态设备。在1410打开HVPS，在1412和1414分别校准DAC和ADC。在1416打开MEMS驱动器。在1418执行MEMS校准。在1420，对于MEMS校准来说，校准MEMS状态设备，其中示例的校准过程包括利用MEMS驱动机构，试图将自动对焦照相机模块的一个或多个可移动镜头移动至一个或多个已经位置，测量电容，以及微分以确定斜度。在1422设置非校准模块。

在1424，为MEMS状态设备提供控制。在1426读取电容。在1426进行电容读取包括对于一个或多个以下的内容，对电容状态进行滤波：最可能的值，估计值，包络线，平均，以及使用估计值。在1428确定不保持位置，在该情况下，在1432设定到达最小速度的斜坡，在1434保持该位置。在搜索开始时，在1436设定到达最大速度的斜坡，然后在1438进行搜索过程。在1428确定是否保持位置或者在1430决定搜索过程是否进行，然后，在1440做出开环的决定。如果决定不开环，那么，在1442，将系数进行缩放，对状态空间过滤，并运行观察器。如果在1440确定开环，或者不开环，那么在1442之后，在1444估计下一个电容的测量值。在1446将输出进行缩放。在1448，驱动MEMS元件至下一个值。如果在1450，确定MEMS元件已经达到目标，例如，对于MEMS驱动的自动对焦照相机模块来说已经达到对焦条件，那么在1452确定设定。如果没有，那么在1454，确定保持该位置，或者继续搜索。

图15说明了根据某些实施例的驱动MEMS驱动机构的方法的I2C任务。在某些实施例中，I2C任务1500包括下述示例的操作：

处理状态/控制寄存器；

建立I2C DMA寄存器；

解码命令；

执行命令；

发送命令完成状态；以及

更新I2C接口。

在1502，设定事件和时间，以及触发、初始化、或安排测量。在1504，通过在1506读取I2C命令解码命令，确定是否有新的命令，在这之后，在1508执行该命令。在1504确定进行中的命令，由此，在1510执行当前的命令以及执行事件监视和超时。在1512，确定是否完成了命令，如果没有，在1514执行命令，或者在1516完成命令。在某些实施例中，分别I2C命令的读取和执行当前命令的元件1506和1510可以受下述命令控制：在1518，更新位置，

开环/闭环，

在1520重置，

在1522读取当前位置和照相机的角度，

校准MEMS，

在1524测试和粘贴/迟滞，

在1526从ROM/SRAM下载开始，

在1528运行自测试ROM/RAM，以及

在1530读取/设定运动统计信息和参数。

当命令完成时，在1532通过标记完成的命令，更新状态。命令完成和状态更新时，在1534移动至下一个命令。

图16说明了根据某些实施例的驱动MEMS驱动机构的方法的对话/命令任务。在某些实施例中，对话/命令任务1600包括下述示例的操作/命令：

发送/接收控制；

循环COMM；

校准任务；

驱动器监视；以及

报告诊断。

在1602，设定事件和时间，以及触发、初始化、或安排测量。从DSP邮箱1604，在1606确定发送消息，在1608如果FIFO已满，那么在1610等待FIFO空的出现。在1608当FIFO不满时，那么在1612放置写入消息。在1614执行设定消息发送事件，以及在1616写入消息完成。可以在1606确定不发送消息，在1618确定是否接收消息，如果否，那么在1620完成消息。如果确定接收消息，那么在1622获得读取的消息。在1624，设定消息rxd事件后跟随确定作为反馈消息，如果否，在1628完成消息读取，如果是，那么在1630发送消息。当在1636继续过程时，那么从DSP邮箱，在1632确定当前的系数，并在1634缩放输入系数。

图17说明了根据某些实施例的驱动MEMS驱动机构的方法的定时过程。在某些实施例中，定时中断任务1700包括下述示例的操作/命令：

1ms定时节拍(或者其他预设的，选择的和/或动态间隔/持续时间)；

通过递减，更新SW定时寄存器；以及

如果SW定时达到零，宣布事件。

如果在1704确定事件节拍为否，那么在1702完成节拍。如果确定时间节拍为是，那么在1706确定控制定时器。如果是，那么在1712将定时器递减，如果在1714确定事件，那么在1716设定事件。在事件设定之后、或者如果确定没有事件或者如果确定控制定时器为否，那么在1708确定诊断COMM定时器。当如果为是时，运行递减定时器1712、事件1714和设定事件1716，如果在1708为否、或者在1714没有事件、或者在1716设定事件，那么确定I2C定时器。如果是，那么在1712运行递减定时器，如果在1714确定事件，那么在1716设定事件。如果I2C定时器确定为否，或者确定没有事件1714，或者如果在1716设定事件，那么在1718完成节拍。

图18示意性说明了根据某些实施例的，尤其用于自动对焦照相机模块的，MEMS驱动机构的模块描述。图18中示意的MEMS驱动机构模块包括电容估计器1802，MEMS驱动机构的驱动器1804，驱动器控制回路1806，电容测量元件1808，电容缩放和决策逻辑元件1810，以及MEMS元件1812。

电容估计器1802观察MEMS元件1812的机械运动和位置。电容估计器1802计算动态机械方程，这些方程估计MEMS的行为。在某些实施例中，在运动期间，动态构建预定的驱动器方式。在这些实施例中，电容估计器预计算MEMS设备的运动。

在某些实施例中，电容估计器1802构建驱动器表，其估计MEMS在即将到来的驱动事件中的理想的运动。由电容估计器构建的驱动器表用以MEMS自身驱动，用于较短队列和/或延长的搜索例行程序，或者和实际的电容输入数据结合使用。电容估计器1802用于，例如当没有接收或获得实际的电容测量值和/或当在实际的电容测量值中出现误差时，提供计算的电容。当确定出现非理想的或不期望的模糊情况时，电容测量值的误差是明显的。在某些实施例中，驱动器表用以在定位期间没有足够增益或相位容限控制MEMS时，在开环控制系统模式中驱动MEMS。电容估计器1802产生估计器表，用于观察实际的电容位置信息，使得决策逻辑模块1810(例如，参见下面的示例的实施例的描述)可以决定要么使用估计的，要么使用实际的电容测量值。在其他实施例中，电容估计器1802可以用于校准实际的电容测量元件和/或可以用在诊断容量中。

电容缩放和/或决策逻辑元件1810，其在某些实施例中也被称为观察器1810和/或智能逻辑器件1810，该元件被构造为根据控制回路的反馈输入，乘以、除以、加上和/或减去实际值，和/或执行更复杂的计算，使得在预定和/或动态确定的范围内使控制回路稳定。在某些实施例中，修正电容。在某些实施例中，将电容限制到实际值，用以不溢出控制回路的计算。

在某些实施例中，电容缩放和/或决策逻辑元件1810可以构造为做出一个或多个决定，例如是否已经进行太多的超过限值的电容测量、或者错误的测量、或者没有获得电容的测量。元件1810也构造为确定是否使用估计的电容，例如其由电容估计器1802提供。元件1810包括决策逻辑电路，其确定特殊的过程是否包括校准过程和/或是否允许一个或多个或所有电容测量值用于构造估计器方程的系数和/或运行时间控制回路系数。

电容测量元件1808构造为通过执行、承担、控制或监视电容测量和/或接收基于该电容测量的信息，测量MEMS元件1812的有效位移。电容测量元件1808构造为使用连续的频率方法，以测量模拟波形的观察的相位。

电容测量元件1808将该相位和内部参考电容器比较。有关比较的信息用于计算作用在MEMS驱动机构的驱动器1804上增加的电容影响(例如，参见下面的示例性实施例的描述)。在某些实施例中，当由外力和/或电压驱动器，例如MEMS驱动机构的驱动器1804，将MEMS 1812驱动至新位置时，该相位比较会产生MEMS位移移动的直接测量值。

在某些实施例中，对于多个采样(例如，5个，10个，25个，50个，100个，或更多个)的电容值进行平均。平均值与采样值进行比较。在一个示例性实施例中，构造电容测量元件，使得如果方差大于校准的电压，并且具有小于2个的错误采样，那么去除超出范围的采样，对剩余的采样重新平均。在另一实施例中，提供采用数量、错误采样的数量和阈值方差的变型。当电容测量模块确定采样太多时，决策逻辑电路1810构造为确定用于控制回路的“估计的”电容值。

在某些实施例中，驱动器控制回路1806构造用作数据模块，其用于从电容测量元件1808接受反馈和/或例如从电容估计器1802接受估计的反馈，并阙东MEMS电压驱动器1804。驱动控制回路1806使用数学控制回路方程，以过滤输入的数据。在某些实施例中，构造驱动器控制回路，用于以快速且稳定的运动驱动MEMS 1812。在某些实施例中，还构造驱动器控制回路用于防止MEMS 1812以不稳定方式运行。

通过下述示例的过程，校准数学控制回路方程：(i)对MEMS 1812的分区运行进行缩放，(ii)找到min/max驱动值，以及(iii)设定增益和偏差计算。可以使用单独的校准技术缩放控制回路的系数。在某些实施例中，通过递增地驱动MIN/MAX位置之间的MEMS，以及观察电容测量中的较小的变化，来计算min/max驱动值，由此设定min/max驱动值。这个过程可以用于关注驱动器漂移和/或超过温度变化的电压。

在某些实施例中，在多个分区校准位置系数。例如，使用N个分区估计MEMS 1812的位置。可以使用min/max驱动值，然后该值除以分区数量以获得位置和斜率表。相对于每个分区，将MEMS 1812定位在，例如中间和/或边界，然后通过在每个分区步段读取每个电容来构造估计器表。可以从每个分区步段的区别来计算斜率。该表可以用于计算新的位置，作为运动的百分比。

在某些实施例中，通过测量MEMS的振铃，来校准速度运动系数，例如在1/2最大位置搜索和在3/4位置搜索。可以通过电容测量元件1808测量振铃。可以利用一个或多个斜坡/搜索包络线表，通过控制减少振铃，以将固定时间减少至最小值，而使得MEMS 1812的速度搜索性能最大化。

在某些实施例中，MEMS驱动机构的驱动器1804构造为将引入的低压放大为高压，用于驱动MEMS 1812。MEMS驱动机构的驱动器1804的控制处理器构造为在从最小MEMS位置至最大MEMS位置的范围中命令驱动器的电压，其中该范围例如是可移动镜头或可移动镜头组的自动对焦范围。MEMS驱动机构的驱动器的控制处理器在某些实施例中构造为利用小信号正弦波调制电压，以测量由于MEMS上的电容负载而产生的相位响应。示例的驱动器的状态可以设定为(i)关闭，(ii)仅在DC，以及(iii)调制和DC偏差时打开。在MEMS故障和/或MEMS驱动器的电压管脚短路的情况下，MEMS驱动机构的驱动器1804可以有短路保护。

图19示意性说明了根据某些实施例的MEMS驱动机构的驱动器，尤其是用于自动对焦照相机模块的示例。噪声发生器元件1902和1990在图19示意性说明的示例性实施例中构造为产生噪声，例如带宽受限、白噪声。噪声发生器元件1990向元件1902提供输入，元件1902也从MEMS模型元件1988接收输入。噪声发生器元件1902向电容测量元件1906和MEMS位置响应监视器1992提供输出。

噪声发生器元件1902和1990提供用于建模目的的噪声激励。噪声发生器元件1902和1990在某些实施例中构造为对白噪声进行仿真，该白噪声例如由具有照相机的手机或其他嵌入照相机的设备环境在闭环操作期间产生。激励可以在某些实施例中用于检查电容采样误差处理，调谐滤波器和/或检查手机或其他嵌入照相机的设备环境中的回路的稳定性。

在图19中示出了高压驱动器1904，其从状态空间元件1978或控制回路元件1978接收输入。高压驱动器1904提供输出，该输出在MEMS扰动节点1984处接收。高压驱动器1904在某些实施例中构造为将驱动器IC内部的低压转换为高压。高压驱动器1904包括电荷泵和电压驱动器。高压驱动器1904可以包括数模转换器(DAC)。高压驱动器1904可以在照相机模块中被内部控制，而某些输入可以从一个或多个嵌入有照相机模块的设备元件接收。例如，照相机模块具有专门的处理器和/或处理器可读的程序代码和/或一个或多个数据存储的存储器元件。照相手机或者其他嵌入有照相机模块的设备的处理器构造为接收命令和/或交流图像数据，其中，照相机模块安装在所述设备内和/或和该设备在一起。程序代码/或其他诊断数据可以存储在照相机模块元件、嵌入的设备、和/或外部，例如“云”中，并且可以在某些运行模块、元件或照相机模块的模式中使用。高压驱动器1904可以接收范围在1V DC至4VDC之间的输入电压，而作为输出驱动器输出0V DC至35V DC之间的输出。

电容测量元件1906接收来自元件1902的输入，该元件1902构造为将来自元件1988的MEMS模型输入和来自元件1990的噪声输入相加。电容测量元件提供输出，其在电容滤波器1912处被接收。在某些实施例中，电容测量元件1906将电容值转换为数字值。电容测量元件可以将，例如0pf至1000pf范围内的任意电容值转换为数字值，例如16位。元件1906利用数字处理器测量MEMS设备的电容值。

电容测量元件1906构造为执行数字处理的方法，该方法使用信号驱动器电压，并将内部参考电容器相位和驱动的MEMS电容相位进行比较。该过程的结果是一个值，该值代表内部电容值和外部电容值之间的差异。在某些实施例中，16位数字电容值用于闭环控制器的反馈。提供MEMS电容值，该值代表MEMS驱动的设备、例如嵌入设备的自动对焦照相机模块的可移动镜头或可移动镜头组的行进距离。

图19也说明了估计器监视元件1908。在某些实施例中，估计器监视元件构造为调试处理。估计器监视元件1908构造为观察过程，在该过程中，MEMS驱动器(例如，图18的元件1804)使用估计的电容，并结合测量的电容值，以向MEMS元件(例如，图18的元件1812)提供更正确、精确、完整和/或稳定的输入命令，其中MEMS元件相对于自动对焦照相机模块的一个或多个镜头或镜子和/或其他元件耦合至可移动镜头或可移动镜头组或可移动图像传感器，使得对于包含不同对焦条件的许多图像的序列来说，能够快速和有效地持续实现可靠和稳定的对焦条件。

误差计算器元件1910也在图19中示意性说明。在某些实施例中，误差计算器元件1910从决策开关1972和节点1969接收输入，决策开关1972从元件1942、1958、和1976接收输入，该节点1969从元件1968和1970接收输入，其中下面将更详细介绍这些元件中每一个的示例。图19示意性说明的示例的误差计算器元件1910根据某些实施例构造为从实际的MEMS位置中减去目标位置，并且产生用于闭环控制计算器1978的误差位置。

电容噪声滤波元件1912在图19中示意性说明，其从电容测量元件1906接收输入，并向电容增益元件1916提供输出。电容噪声滤波元件1912在某些实施例中构造为使用有限脉冲响应滤波器，以消除由手机或其他嵌入的设备的电气噪声激励引起的高频噪声。

电容增益元件1914和1916包括增益元件1914和乘法元件1916，该乘法元件1916向电容偏差节点220输出乘以电容噪声滤波元件1912和增益元件1914的输出的乘积的增益。在某些实施例中，使用电容增益元件1914和1916，以增加信号增益，用于将内部控制模型与公知范围匹配，该信号增益作为最大和最小校准的电容值的函数。

构造电容偏差元件1918和1920，使得元件1918的输出和元件1916的输出作为到元件1920的输入被接收，元件1920向电容值限制器元件1922输出偏差电容值。电容偏差元件1918和1920在某些实施例中分别构造为向从元件1916接收的电容值中加入零参考偏差值，或者从其减去零参考偏差值，以产生平衡的校准值，例如，中点校准的电容值。电容偏差元件1918和1920构造为移除测量的电容值中的偏移误差，以至于内部计算可以使用平衡的参考点，而没有随意的偏差。

图19也示意性说明了电容测量限制器1922，其在某些实施例中构造为从电容偏差节点1920接收输入，并提供输出，该输出在元件1962处被接收。电容测量限制器1922在某些实施例中构造为将电容测量值限制到最小值或最大值或这两个。电容测量限制器1922构造为消除控制回路内计算超过限制。电容测量限制器1922可以构造为消除失序、消除边界计算，以将控制回路保持在稳定、正确标记的值的范围。

元件1924的输出提供至根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块内的元件1932。元件1924构造为向估计器模块的元件1932输出偏差测试方案。在某些实施例种，该偏差测试方案被加入估计计算器中。由元件1924输出的偏差测试方案可用于校准和/或调试估计计算器。

元件1926的输出提供至根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块内的元件1934。元件1934也从元件1964接收输入。元件1934提供输出，其和元件1924的输出一起由元件1932接收。元件1926构造为向元件1934输出估计的MEMS位置计算值。元件1926包括估计位置计算器。在一个示例中，该形式包括位置值X_k和位置标量A。示例的结果包含位置值X_k+1＝A*X_k，其中X_K+1代表与第k个位置值相关的位置之后的下一个预测的位置的第(k+1)个位置值。

元件1928的输出提供至根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块内的元件1936。元件1936也从元件1946接收输入。元件1936提供输出，其和元件1938的输出一起由元件1940接收。元件1928构造为向元件1936输出估计的MEMS速度计算值。元件1928包括估计速度计算器。在一个示例中，该形式包括速度值X’_k和速度标量B。示例的结果包含速度值X’_k+1＝B*X’_k，其中X’_K+1代表与第k个速度值相关的速度之后的下一个预测的速度的第(k+1)个速度值。

将元件1930的输出提供至根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块内的元件1938。元件1938也从元件1950接收输入。元件1938提供输出，其和元件1936的输出一起由元件1940接收。元件1930构造为向元件1938输出估计的MEMS加速度计算值。元件1930包括估计加速度计算器。在一个示例中，该形式包括加速度值X”_k和加速度标量C。示例的结果包含加速度值X”_k+1＝C*X”_k，其中X”_K+1代表与第k个加速度值相关的加速度值之后的下一个预测的加速度的第(k+1)个加速度值。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1932包括用于位置计算的求和节点。元件1932从元件1924和1934接收输入，并提供在元件1942处接收的输出。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1934包括用于位置计算的乘积乘法器。元件1934从元件264和226接收输入，以及提供在元件1932处接收的输出。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1936包括用于速度计算的乘积乘法器。元件1936从元件1928和1946接收输入。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1938包括用于加速度计算的乘积乘法器。元件1938从元件1930和1950接收输入。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1940包括用于速度和加速度计算项的求和节点。元件1940从元件1936和1938接收输入，并提供在元件1942处接收的输出。

可以在一维、二维或三维线性空间中确定、计算、测量和/或监视位置、速度和/或加速度，并且可以包括一个或多个旋转维度。在某些实施例中，自动对焦照相机模块的MEMS元件或者其他MEMS驱动的元件的任何一个或多个线性位置、速度和加速度的向量，以及可选的一个或多个旋转维度可以被确定、计算、测量和/或监视，和/或照相机模块和/或包括照相机模块的嵌入设备的一个或多个线性的和/或旋转位置和/或运动矢量可以被确定、计算、测量和/或监视，另外，或者作为替换，确定、计算、测量和/或监视MEMS元件相对于照相机模块和/或嵌入设备的特殊位置、速度和加速度。在这方面，美国专利申请61/698,567、61/675,812和61/622,480以及美国专利7,317,815、7,403,643、7,640,803、8,036,460、8,054,564、8,081,844、8,169,486、8,212,882、8,265,348、8,265,399、8,285,001和8,358,841，以及美国公布的专利申请2012/0062761、2012/0075504、2012/0106790、2012/0133746、2012/0155709、2012/0207358、2012/0219180、和2013/0023072，其并入这里作为参考。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1942包括MEMS估计下一个位置的计算器。元件1942从元件1932和1940接收输入，并提供在估计器元件1908、反馈元件1964和反馈元件1972处接收的输出。

在某些实施例中，元件1942计算MEMS开环位置，用于在不能获得电容测量值或者确定电容测量值有瑕疵时，搜索包络线。例如，可以估计输出，并由值X_k+1代表，其中k+1代表下一个位置，k代表MEMS驱动的和/或MEMS驱动元件的当前位置。在一个示例中如下述计算MEMS预测的行为：

Estimated_X_k+1＝X_k+X’_k*Δt+1/2X”_k*Δt²

其中X、X’和X”分别代表位置、速度和加速度矢量，或者在下述情况替换为标量，即当根据某些实施例仅考虑照相机模块的成像系统的MEMS驱动元件的自动对焦移动的方向时，或者当独立计算多个方向时，例如，当自由度接近正交时。MEMS的估计位置的计算的变形包括在MEMS开环定位期间，用于理想的驱动器控制的估计位置项加上估计速度项加上估计加速度项中的差值。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1944包括之前状态的单元采集器。元件1944从反馈元件1964接收输入。元件1944可以构造为保持之前的估计位置，例如Estimated_X_k-1，用于估计设备的误差计算。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1946包括误差计算器。在图19的示例性实施例中，元件1946从元件1944和1964接收输入，并提供在元件1948、1950、1954和1936处被接收的输出。元件1946构造为从之前估计的位置减去当前估计的位置，产生用于估计计算器的误差位置。在其他实施例中，估计值中包含的一个或多个数量是实际值，例如，测量的和/或具有实际值的分量以及一个或多个估计的分量值。

通常，图18的估计器模块例如元件1802、或者元件或者其元件模块，可以完全使用估计值，或者实际值和估计值的组合，或者完全是实际的、测量的、平均的和/或监视的值，作为输入，以计算另一估计值，例如与MEMS设备相关的电容值，其取决于一个或多个参数，例如自动对焦照相机模块的成像系统内可移动镜头或镜头组的相对位置。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1948和1950构造为用于加速度的误差计算。元件1948和1950中的每一个从元件1946接收输入。元件1950也接收元件1948的输出，作为另一输入。元件1950提供输出，其被元件1956接收。在某些实施例中，元件1948和1950构造为从之前估计的位置减去当前估计的位置，以及通过发现之前误差计算之间的差异产生估计器模块计算器的加速部分的误差位置，用以预测计算器的加速度分量。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1952构造为位置观察器。元件1952从反馈元件1964接收输入。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1954构造为速度观察器。元件1954从元件1946接收输入。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1956构造为加速度观察器。元件1956从元件1950接收输入。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1958构造为校准使能元件1958。元件1958提供输入，其在元件1972处被接收。在某些实施例中，校准使能元件1958用以通过在运动期间在一个或多个实际电容测量值中切换和/或观察位置、速度和/或加速度线性和/或超调量，来校准一个或多个估计系数。在某些实施例中，在实际运动期间，校准使能系数1958对A、B、C系数进行缩放，以校正用于温度和/或位置变化的估计设备。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1960和1962构造为提供一个或多个实际的校正的电容标量。元件1960提供输出，其在元件1962处作为输入被接收。元件1962也从元件1922接收输入。元件1960和1962构造为通过将电容范围缩放至已知的大小，例如预设的、选择的、计算的和/或测量的大小，来校准估计器模块，从而校正估计器的比例设定值。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的估计器模块的元件1964构造作为观察器以及实际测量值和估计值之间的校准开关。元件1964从元件1962、1958和1942接收输入。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1968构造为请求新的位置值。元件1968产生重复序列阶梯(sequence stair)，其作为输入在元件1969处被接收，元件1969也接收来自集成器元件1970的输入。新的位置值请求元件1968构造为被I2C命令和/或主机请求以接收MEMS位置请求并提供MEMS位置信息。例如，元件1968构造为比较并计算请求的MEMS位置和MEMS当前位置。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1970构造为请求新的缩放位置。新的缩放位置请求元件1970构造为将0-100％的请求缩放为最大电容和最小电容之间的值，例如，在供电校准期间的测量值。元件1970也构造为在最小电容和最大电容之间产生虚拟的距离计算。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1972构造为确定使用估计的位置还是实际的位置用于反馈。元件1972从元件1976、1958和1942接收输入，并提供输出，由元件1910接收。决策开关1972构造为在运行时间使用，用以决定使用实际的电容项还是估计的反馈项，用于闭环控制操作。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1974和1976构造为提供电容反馈标量。元件1974提供输出，其由元件1976接收，其中元件1976也从元件1922接收输入。电容反馈标量元件1976产生输出，其由元件1972接收。电容反馈标量元件1974也构造为将电容反馈相乘，以在各项之间切换期间，平衡估计的反馈和实际电容测量值之间的差异。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1978构造为控制回路设备和/或状态空间元件或提供器。元件1978从元件1910接收输入并提供输出，该输出由元件1980和高压驱动器1904接收。控制回路设备1978可以构造为输出用于电容的MEMS驱动器电压或估计的位置计算偏差。控制回路设备1978构造为输出项Y_n，其中n代表当前的采样。控制回路设备1978可以构造为从状态空间估计器收集下一个估计的位置，例如，由X_n-1代表，以和开环估计器比较。控制回路设备1978构造为闭环状态空间输出计算器，其中Y_n＝Cx_n+Du_n，其中C和D是两项的标量。例如，C可以是当前误差位置X_n的标量，D可以是集成计算器u_n的标量。项u_n代表误差位置的和，例如x_n+x_n-1+x_n-2+…x_n-z。项x_n-z可代表第一个采样。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1980构造为电压驱动器监视器1980和/或闭环驱动器观察器1980，其从控制回路设备1978和/或状态空间提供器1978接收输入。

根据某些实施例，图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1982和1984构造为提供机械的MEMS扰动。元件1982提供输出，其由元件1984接收。机械的MEMS扰动可以是周期信号，例如是正弦波或另一种具有顺序上升和下降部分的波形。顺序上升和下降部分是平滑的或不连续的，可以在一对上升和下降部分之间包括平坦的部分，并且可以包括一个或多个台阶、锯齿、或者多个线性特征、或者一个或多个正的或负的截断型指数部分、或者一个或多个抛物线或双曲线的曲线部分、或者分别在下降或上升部分之后的两个或多个上升或下降部分的序列、或者这些或该种类型的其他波形的组合。

元件1982和1984可以构造为用于校正，以调节MEMS并计算MEMS的频率响应。元件1982和1984可以构造用于正弦波电容的相位计算，以利用小的AC波形驱动MEMS并将驱动器的相位和MEMS电容响应比较。元件1982和1984构造用于在撞击和振动测试期间调试MEMS的物理运动。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1986可以构造为系统传输延时。系统传输延时元件1986可以构造用于实际系统仿真。系统传输元件可以构造为产生输出至MEMS设备的驱动器电压的延时。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件288构造为提供MEMS模型。MEMS模型元件构造为提供用于仿真的二阶MEMS物理响应模型。在一个示例性实施例中，MEMS模型可以包括：

频域中的(F)/(As²+Bs+C)，其中F、A、B和C设定为恰当的值，其构造用于正确的或恰当的代表MEMS的机械响应，该响应包括一个或多个运动行为、振铃和/或固定时间。

上述提到的元件1990构造为产生噪声元件，例如具有带宽有限的白噪声分量的信号，其和元件1988的输出一起，由元件1902接收。

根据某些实施例，在图19中示意性说明的MEMS驱动机构的驱动器的元件1992构造为提供MEMS位置响应和/或噪声激励响应，例如仿真。元件1992接收来自元件1902的输入，元件1902也提供输出，该输出由电容测量元件1906接收。

图20A示意性说明了根据某些实施例的I2C控制器数据主机访问读取格式的示例。图20B示意性说明了根据某些实施例的I2C控制器数据主机访问写入格式的示例。本领域技术人员可以理解，图20A和20B中示意的读取格式和写入格式可以和这里描述的某些实施例一起使用。

图21示意了根据某些实施例，具有闭环驱动器的系统的示例。如图21所示，该系统包括手机2100和包含在手机中的照相机模块2102。根据某些实施例，闭环驱动器可以是闭环MEMS驱动机构的驱动器，其包括特定应用集成电路(ASIC)2104和相关的软件和/或硬件。ASIC 2104可以是混合模式ASIC(例如，第三方将ASIC构建入另一方的规格和唯一的照相机模块设计构建的ASIC)。照相机模块2102可以包括一个或多个传感器，例如传感器2112。

驱动器通过借助I2C接口2114从主机处理器接收位置命令并产生相应的输出电压，来提供自动对焦照相机2103的闭环控制(例如，通过控制这里所述的自动对焦照相机中的MEMS驱动机构)，以定位对焦机构，例如自动对焦照相机2103中的MEMS驱动机构。为了定位驱动机构，驱动器会在开环模式中搜索估计的电压或位置，并控制速度包络线以最小化振铃。一旦达到搜索位置的附近，驱动器控制该方法达到目标位置，并在闭环模式中保持该正确的位置。

通过读取MEMS驱动机构的电容，由ASIC 2104测量驱动机构的位置。ASIC 2104在照相机模块2102中构建，并且距离自动对焦照相机2103的MEMS驱动机构很近。

ASIC 2104可以包括混合模式ASIC，其将一个示例的输入电压2.1V至3.3V放大至0V和32V之间的电压(作为示例)。在某些实施例中，ASIC2104可以包括数字处理器，例如微控制器2106、随机访问存储器(RAM)2108、只读存储器(ROM)2110、以及控制接口。数字处理器2106可以，例如包括ARM 8051(例如，具有8位结构)。ROM 2108的大小可以是8千字节，RAM2110的大小可以是4千字节。

通信接口可以使用I2C系列标准，并且可以用于和数字处理器通信数据和命令。ROM中的代码可以被编程入ROM中。RAM可以用于工作存储和动态代码片段，该片段用于扩展ROM中的指令的功能。

当驱动器ASIC 2104组装入照相机模块，例如照相机模块2102，并加入手机2100中时，主机(手机)软件驱动器可以用于从手机操作系统向微控制器2104的代码发送命令和代码片段。可以提供动态链接库(DLL)，其使用手机操作系统的I2C驱动器，以和驱动器ASIC2104通信。

这里所述的闭环驱动器可以帮助提供驱动机构“搜索”的软着陆，以使得驱动机构的速度最大，也可以通过校正振动、方位变化等，来帮助保持驱动机构的位置，而无需手机操作系统的介入，由此增加镜头系统的坚固性，并且可以帮助使得驱动机构的非线性电容-电压包络线线性化，可以帮助对驱动机构的自然频率产生阻尼，可以帮助从手机驱动器卸载处理，由此最小化手机处理器的内务操作和通信总线的负载，可以帮助最小化对于驱动机构的任何磁滞现象的影响，可以帮助提供驱动机构性能的全时间监视和控制算法的动态调整，和/或可以帮助动态调整驱动机构的变化以增加照相机模块的制造产量。

ASIC 2104的规格及其控制接口可以如这里所述，或者在本发明的保护范围内构造。

DOC DLL的应用程序接口的规格可以如这里所述，或者在本发明的保护范围内构造。

虽然已经描述和示意了本发明的示意性附图和特定的实施例，但是可以理解本发明的保护范围不被限制在所讨论的特殊的实施例中。因此，这些实施例被认为是示意性的，而不是限制性的，应当理解本领域技术人员在不脱离本发明保护范围的情况下，可以对这些实施例做出各种变形。

另外，在根据这里的优选实施例执行的方法以及上述的方法中，以选择的印刷顺序描述了操作。但是，这是为了印刷方便，已经选择和安排了该种顺序，不意在暗示执行操作时的任何特殊的顺序，除了明确提出的顺序或者本领域技术人员认为一种特殊的顺序是必须的。

Claims (24)

1.一种紧凑型光学模块，其构造用于与自动对焦数码照相机模块的图像传感器元件耦合，所述紧凑型光学模块包括：

光学组件，其包括具有至少一个可移动镜头的多个镜头；

外壳，其构造为包含所述光学组件并与所述图像传感器元件耦合；

MEMS驱动机构，其构造为沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体聚焦在图像传感器元件的图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上并耦合至印刷电路以承载电信号，所述电信号包括图像传感器捕捉的数字图像；

对准补偿元件，其构造为对处理器编程以产生对准补偿信号，所述信号构造为基于特定焦距以及照相机模块定位和所述至少一个可移动镜头的非线性位移属性定位并对准所述至少一个可移动镜头；以及

一对镜头驱动机构的控制垫，其构造为耦合至印刷电路，用于接收镜头驱动机构控制信号，所述镜头驱动机构控制信号包括所述对准补偿信号。

2.如权利要求1所述的紧凑型光学模块，其中所述对准补偿元件包括自适应控制元件。

3.如权利要求1所述的紧凑型光学模块，其中所述对准补偿元件包括闭环控制元件。

4.如权利要求3所述的紧凑型光学模块，其中所述闭环控制元件包括自适应控制元件。

5.如权利要求3所述的紧凑型光学模块，其中所述对准补偿元件具有2％的定位精度。

6.如权利要求1所述的紧凑型光学模块，进一步包括镜筒，其包含具有至少一个可移动镜头的多个镜头中的一个或多个。

7.一种紧凑型自动对焦照相机模块，其包括：

图像传感器；

光学组件，其包括具有至少一个可移动镜头的多个镜头；

外壳，其构造为包含所述光学组件和图像传感器；

MEMS驱动机构，其构造为沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体聚焦在所述图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上并耦合至印刷电路以承载电信号，所述电信号包括图像传感器捕捉的数字图像；

一对镜头驱动机构控制垫，用于从所述印刷电路接收镜头驱动机构控制信号；以及

对准补偿元件，其构造为基于特定焦距以及照相机模块定位和所述至少一个可移动镜头的非线性位移属性定位并对准所述至少一个可移动镜头。

8.如权利要求7所述的紧凑型自动对焦照相机模块，其中所述对准补偿元件包括自适应控制元件。

9.如权利要求7所述的紧凑型自动对焦照相机模块，其中所述对准补偿元件包括闭环控制元件。

10.如权利要求9所述的紧凑型自动对焦照相机模块，其中所述闭环控制元件包括自适应控制元件。

11.如权利要求9所述的紧凑型自动对焦照相机模块，其中所述对准补偿元件具有2％的定位精度。

12.如权利要求7所述的紧凑型自动对焦照相机模块，进一步包括镜筒，其中包含具有至少一个可移动镜头的多个镜头中的一个或多个。

13.一种嵌入紧凑型自动对焦照相机模块的设备，其包括：

设备处理器；

设备显示器；

一个或多个通信信号接口，其包括有线网络发送/接收元件，或无线网络发送/接收元件，或者其组合；以及

紧凑型自动对焦照相机模块，其包括：

图像传感器；

光学组件，其包括具有至少一个可移动镜头的多个镜头；

外壳，其构造为包含所述光学组件和图像传感器；

MEMS驱动机构，其构造为沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体聚焦在所述图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上并耦合至印刷电路以承载电信号，所述电信号包括图像传感器捕捉的数字图像；

一对镜头驱动机构控制垫，用于从所述印刷电路接收镜头驱动机构控制信号；以及

对准补偿元件，其构造为基于特定焦距以及照相机模块定位和所述至少一个可移动镜头的非线性位移属性定位并对准所述至少一个可移动镜头。

14.如权利要求13所述的嵌入紧凑型自动对焦照相机模块的设备，其中所述对准补偿元件包括自适应控制元件。

15.如权利要求13所述的嵌入紧凑型自动对焦照相机模块的设备，进一步包括专用集成电路，其通信地耦合至所述设备处理器和所述对准补偿元件，其中所述对准补偿元件包括闭环控制元件。

16.如权利要求15所述的嵌入紧凑型自动对焦照相机模块的设备，其中所述闭环控制元件包括自适应控制元件，其中所述专用集成电路构造为从所述设备处理器接收位置命令并产生用于所述自适应控制元件的相应的输出电压。

17.如权利要求15所述的嵌入紧凑型自动对焦照相机模块的设备，其中所述对准补偿元件具有2％的定位精度，其中所述专用集成电路进一步构造为在开环模式中搜索MEMS驱动机构的位置，一旦到达所述位置，在闭环模式中保持所述位置。

18.如权利要求13所述的嵌入紧凑型自动对焦照相机模块的设备，进一步包括镜筒，其包含具有至少一个可移动镜头的多个镜头中的一个或多个。

19.如权利要求13所述的嵌入紧凑型自动对焦照相机模块的设备，其中所述有线网络发送/接收元件或无线网络发送/接收元件包括电话。

20.一种运行紧凑型MEMS驱动的自动对焦照相机模块的方法，其包括：

利用含有至少一个可移动镜头的多个镜头，将物体成像在图像传感器上；

驱动MEMS驱动机构元件，以沿着光学路径移动至少一个可移动镜头，以将物体聚焦在所述图像传感器上，其中图像传感器放置在光学组件的焦平面上并耦合至印刷电路；

沿着所述印刷电路发送电信号，所述电信号包括图像传感器捕捉的数字图像；以及

从所述印刷电路接收镜头驱动机构控制信号；以及

其中所述驱动包括基于特定焦距以及照相机模块定位和所述至少一个可移动镜头的非线性位移属性定位并对准所述至少一个可移动镜头。

21.如权利要求20所述的方法，进一步包括自适应控制所述驱动。

22.如权利要求20所述的方法，其中所述定位和对准包括闭环控制，其中所述接收包括在专用集成电路接收所述镜头驱动机构控制信号。

23.如权利要求22所述的方法，其中所述闭环控制包括通过专用集成电路产生与镜头驱动机构控制信号对应的输出电压，至少部分地自适应控制所述定位和对准。

24.如权利要求22所述的方法，其中所述对准具有2％的定位精度，其中自适应控制所述定位和对准包括在开环模式中搜索MEMS驱动机构的位置，一旦到达所述位置，在闭环模式中保持所述位置。