CN108810362B - 配置在成像设备中的镜头控制装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施方式涉及一种镜头控制装置，该镜头控制装置可以在成像设备中实施以提供自动对焦(AF)和图像稳定(IS)功能。该镜头控制装置包括：外壳；镜头支架，该镜头支架能够在所述外壳中移动并配置为保持成像镜头；一对聚焦线圈，该一对聚焦线圈设置在所述外壳内并配置为使镜头支架能够沿着光轴直线移动；以及一组致动线圈，该一组致动线圈设置在所述外壳内并被配置为使镜头支架在相对于光轴的第一方向上和相对于光轴的第二方向上枢转，所述第一方向和所述第二方向彼此正交，并且其中镜头控制装置能够为镜头支架提供至少三个自由度。

Description

配置在成像设备中的镜头控制装置
优先权声明
本申请要求于2017年4月27日提交的美国临时专利申请No.62/490,621的权益，其内容通过引用整体并入本文。在通过引用并入的参照文献中的术语的定义或使用与本文提供的该术语的定义不一致或相反时，本文提供的该术语的定义视为是控制性的。
技术领域
本公开涉及成像设备，并且更具体地涉及在光学成像设备中提供自动聚焦(AF)和图像稳定(IS)功能的镜头控制装置。
背景技术
随着移动设备诸如智能手机、平板电脑等的使用稳步增长，对紧凑型成像设备诸如可与移动设备集成的照相机的需求不断增长。因此，技术已在通过包括特征诸如更大的镜头光圈、更低的Z轮廓、光学图像稳定等在更小的形状因子方面追求更高图片质量的道路上。然而，所实施的用于增大镜头光圈以容许更多的光、更高的动态范围、物理大小的减小等的技术转化为成像设备的部件的设计和制造方面增加的复杂性。
近年来，自动对焦(AF)和图像稳定(IS)已成为移动设备的照相机中的突出特征。AF可以将用户想要捕捉的图像对好焦距，并且可以通过沿着光轴移置镜头以控制镜头与图像捕获机构之间的距离来实现。此外，IS通过最小化图片中的模糊来增强图片质量，该模糊可能由任何外部振动，诸如由在手握持照相机时手抖动引起。根据用于实现IS的常规配置，致动器通过根据由振动传感器检测到的照相机抖动移动镜头来执行照相机抖动校正。镜头移动部分包括三个主要构件：固定到壳体的基板、相对于基板在X轴方向上移动的第一滑动件以及相对于基板在Y轴方向上移动的第二滑动件。然而，所述配置的镜头移动部分体积庞大，因此使得该配置在用于移动设备的小型照相机中的实施难以实行。
因此，需要一种用于成像设备的增强型装置，该装置克服了现有配置的现有缺点和其他缺点，并且即使对于紧凑型设备也可以提供AF和I S功能。
发明内容
本公开涉及成像设备，并且更具体地涉及在光学成像设备中提供自动聚焦(AF)和图像稳定(I S)功能的镜头控制装置。
本公开的一个方面涉及一种镜头控制装置。所述镜头控制装置包括：外壳；镜头支架，该镜头支架能够在所述外壳中移动并配置为保持成像镜头；一对聚焦线圈，该一对聚焦线圈设置在所述外壳内并配置为使镜头支架能够沿着光轴直线移动；以及一组致动线圈，该一组致动线圈设置在所述外壳内并被配置为使镜头支架在相对于光轴的第一方向和相对于光轴的第二方向上枢转，所述第一方向和所述第二方向彼此正交，其中枢轴点配置在光轴上以使镜头支架围绕枢轴点在第一方向和第二方向上枢转，并且其中镜头控制装置能够为镜头支架提供至少三个自由度。
在一个实施方式中，镜头控制装置还包括一对具有相反极性的磁性元件，每个磁性元件设置在外壳内、镜头支架任一侧上。
在一个实施方式中，一组致动线圈包括至少两对致动线圈，一对致动线圈中的每个致动线圈安装在镜头支架的对角相对的表面的一个上。
在一个实施方式中，每对致动线圈安装在一对聚焦线圈中的一聚焦线圈的表面上，并且其中一对聚焦线圈中的每个聚焦线圈围绕镜头支架同心地绕组。
在一个实施方式中，一对致动线圈的致动线圈彼此电耦合并且相对于彼此具有相反的线圈绕组。
在一个实施方式中，一对聚焦线圈的聚焦线圈彼此电耦合并且相对于彼此具有相反的线圈绕组。
在一个实施方式中，镜头控制装置还包括一对弹簧，一对弹簧中的每个弹簧定位在镜头支架的任一侧上并且适于将镜头支架稳固地保持在外壳内。
在一个实施方式中，一对弹簧中的至少一个弹簧包括多个独立的弹簧元件，以驱动一组致动线圈和一对聚焦线圈中的任一个或组合中的电流。
在一个实施方式中，光轴上的枢轴点的配置基于一对弹簧中的每个弹簧之间的弹簧常数的比率。
在一个实施方式中，装置适于使用成像镜头在球形弯曲的光传感器的表面上提供成像，该弯曲的光传感器的球形形状关于光轴对称。
在一个实施方式中，枢轴点被配置为与弯曲的光传感器的曲率半径重合。
在一个实施方式中，使用控制单元来控制镜头支架的移动。
在一个实施方式中，控制单元与至少一个运动传感器可操作地耦合。
在一个实施方式中，控制单元与至少一个位置反馈传感器可操作地耦合。
本公开的另一方面涉及一种包括镜头控制装置的成像设备，其中所述镜头控制装置包括：外壳；镜头支架，该镜头支架能够在所述外壳中移动并配置为保持成像镜头；一对聚焦线圈，该一对聚焦线圈设置在所述外壳内并配置为使镜头支架能够沿着光轴直线移动；以及一组致动线圈，该一组致动线圈设置在所述外壳内并被配置为使镜头支架在相对于光轴的第一方向和相对于光轴的第二方向上枢转，所述第一方向和所述第二方向彼此正交，其中枢轴点配置在光轴上以使镜头支架围绕枢轴点在第一方向和第二方向上枢转，并且其中所述镜头控制装置能够为镜头支架提供至少三个自由度。
在一个实施方式中，成像设备还包括具有关于光轴对称的球形形状的弯曲的光传感器。
在一个实施方式中，成像设备还包括被配置为控制镜头支架的移动的控制单元。
根据以下对优选实施方式的详细描述以及附图，本发明主题的各种目的、特征、方面和优点将变得更加明显，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件。
附图说明
附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且附图并入本说明书并且构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的示例性实施方式，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
图1示出了根据本公开的一个实施方式的成像设备的示例性表示。
图2示出了根据本公开的一个实施方式的镜头控制装置的示例性分解图。
图3A-图3C示出了根据本公开的一个实施方式的镜头控制装置的示例性立体图。
图4A-图4B示出了根据本公开的一个实施方式的力的生成的示例性表示。
图5示出了根据本公开的一个实施方式的镜头控制装置的弹簧的示例性表示。
图6示出了根据本公开的一个实施方式的枢轴点的配置。
图7示出了根据本公开的一个实施方式的成像镜头和弯曲的光传感器的配置的示例性表示。
图8A-图8D示出了根据本公开的一个实施方式的焦深区域的配置。
图9示出了根据本公开的一个实施方式的控制单元的框图。
具体实施方式
以下是附图中描绘的本公开的实施方式的详细描述。这些实施方式如此详细以便清楚地传达本公开。然而，所提供的细节的量并不意在限制实施方式的预期的变化；相反，意在涵盖落入如所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替代。
所附权利要求中的每个权利要求定义了单独的发明，为了侵权目的单独的发明被认为是包括权利要求中指定的各种要素或限制的等同物。取决于上下文，下面对“发明”的所有引用可以在一些情况下仅指某些特定实施方式。在其他情况下，将认识到，对“发明”的引用将涉及在一个或多个权利要求但不一定是全部权利要求中记载的主题。
如本文的描述中以及贯穿随后的权利要求书中所使用的，除非上下文清楚地指示，否则“一”、“一个”和“所述”的含义包括复数引用。此外，如本文描述中所使用的，除非上下文清楚地指示，否则“在...中”的含义包括“在...中”和“在...上”。
本文所描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非本文另外指示或另外明显地与上下文相矛盾。针对本文中的某些实施方式提供的任何和所有实施例或示例性语言(例如“诸如”)的使用仅意在更好地说明本发明，而不是对本发明另外要求保护的范围进行限制。说明书中的任何语言都不应被解释为指示对本发明的实践必不可少的任何非要求保护的要素。
本文使用各种术语。在权利要求中使用的术语没有在下面定义的情况下，该术语应该被给予在提交时相关领域的人员已经被给予的如同印刷出版物和授权专利中所反映的该术语的最广泛的定义。
本公开的实施方式提供了一种可以在成像设备中实施以提供自动对焦(AF)和图像稳定(I S)功能的镜头控制装置。
根据一个方面，镜头控制装置包括：外壳；镜头支架，该镜头支架能够在所述外壳中移动并配置为保持成像镜头；一对聚焦线圈，该一对聚焦线圈设置在所述外壳内并配置为使镜头支架能够沿着光轴直线移动；以及一组致动线圈，该一组致动线圈设置在所述外壳内并被配置为使镜头支架在相对于光轴的第一方向和相对于光轴的第二方向上枢转，所述第一方向和所述第二方向彼此正交，其中枢轴点配置在光轴上以使镜头支架围绕枢轴点在第一方向和第二方向上枢转，并且其中镜头控制装置能够为镜头支架提供至少三个自由度。
在一个实施方式中，镜头控制装置还包括一对具有相反极性的磁性元件，每个磁性元件设置在外壳内、镜头支架任一侧上。
在一个实施方式中，一组致动线圈包括至少两对致动线圈，一对致动线圈中的每个致动线圈安装在镜头支架的对角相对的表面的一个上。
在一个实施方式中，每对致动线圈安装在一对聚焦线圈中的一聚焦线圈的表面上，并且其中一对聚焦线圈中的每个聚焦线圈围绕镜头支架同心地绕组。
在一个实施方式中，一对致动线圈的致动线圈彼此电耦合并且相对于彼此具有相反的线圈绕组。
在一个实施方式中，一对聚焦线圈的聚焦线圈彼此电耦合并且相对于彼此具有相反的线圈绕组。
在一个实施方式中，镜头控制装置还包括一对弹簧，一对弹簧中的每个弹簧定位在镜头支架的任一侧上并且适于将镜头支架稳固地保持在外壳内。
在一个实施方式中，一对弹簧中的至少一个弹簧包括多个独立的弹簧元件，以驱动一组致动线圈和一对聚焦线圈中的任一个或组合中的电流。
在一个实施方式中，光轴上的枢轴点的配置基于一对弹簧中的每个弹簧之间的弹簧常数的比率。
在一个实施方式中，装置适于使用成像镜头在球形弯曲的光传感器的表面上提供成像，该弯曲的光传感器的球形形状关于光轴对称。
在一个实施方式中，枢轴点被配置为与弯曲的光传感器的曲率半径重合。
在一个实施方式中，使用控制单元来控制镜头支架的移动。
在一个实施方式中，控制单元与至少一个运动传感器可操作地耦合。
在一个实施方式中，控制单元与至少一个位置反馈传感器可操作地耦合。
本公开的另一方面涉及一种包括镜头控制装置的成像设备，其中所述镜头控制装置包括：外壳；镜头支架，该镜头支架能够在所述外壳中移动并配置为保持成像镜头；一对聚焦线圈，该一对聚焦线圈设置在所述外壳内并配置为使镜头支架能够沿着光轴直线移动；以及一组致动线圈，该一组致动线圈设置在所述外壳内并被配置为使镜头支架在相对于光轴的第一方向和相对于光轴的第二方向上枢转，所述第一方向和所述第二方向彼此正交，其中枢轴点配置在光轴上以使镜头支架围绕枢轴点在第一方向和第二方向上枢转，并且其中所述镜头控制装置能够为镜头支架提供至少三个自由度。
在一个实施方式中，成像设备还包括具有关于光轴对称的球形形状的弯曲的光传感器。
在一个实施方式中，成像设备还包括被配置为控制镜头支架的移动的控制单元。
本文的实施方式公开了一种镜头控制装置，该镜头控制装置支持三个自由度并且使用球形弯曲的光传感器提供球形弯曲的像平面的形成。此外，该镜头控制装置在成像设备中提供AF和I S功能。本领域技术人员将会理解，通过实施合适的控制技术，本公开的镜头控制装置能够提供大的图像稳定补偿角而不会不利地影响周缘图像质量。
图1示出了根据本公开的一个实施方式的成像设备的示例性表示。
参照图1，成像设备100诸如照相机可以包括成像镜头108、球形弯曲的光传感器114、镜头控制装置102和控制单元110。镜头108可以将图像投影在基本上与光传感器114的表面重合的球形弯曲的像平面处。弯曲的光传感器的球形形状关于光轴对称。镜头控制装置102可以向镜头108提供沿着光轴的直线移动，以进行AF。镜头控制装置102还可以提供镜头108在相对于光轴的两个方向上的独立倾斜移动，这两个方向彼此正交。镜头108的倾斜移动可被视为围绕枢轴点的枢转运动，该枢轴点的位置可通过实施用以控制镜头控制装置102的部件的合适的控制技术来进行操纵或微调。此外，控制单元110可以与一个或多个运动传感器112可操作地耦合，以便以同步和协调的方式执行对镜头控制装置102的各种部件的实时控制。
图2示出了根据本公开的一个实施方式的镜头控制装置的示例性分解图。
如图所示，镜头控制装置102可以包括：具有底盖204的外壳202；镜头支架216；一组致动线圈212A、212B、214A和214B；一对聚焦线圈210A和210B；一对磁性元件208A和208B；以及一对弹簧206A和206B。
在一个实施方式中，镜头控制装置102的工作部件可基本上设置在由具有底盖204的外壳202形成的壳体内。镜头支架216可设置在外壳202中以保持成像镜头108。包括一对聚焦线圈210A和210B的AF致动器可以使镜头支架216能够沿着光轴直线移动。此外，包括一组致动线圈212A、212B、214A和214B的一组I S致动器能够使镜头支架216在相对于光轴的两个方向上倾斜移动，这两个方向彼此正交。因此，本公开的镜头控制装置102能够为镜头支架216提供至少三个自由度。
镜头控制装置102可以被视为其中镜头支架216作为可移动零件并且具有底盖204的外壳202作为静止零件的致动器/马达。可以部署弹簧206A和206B以将镜头支架216与外壳202连接，以促进镜头支架216在外壳202中运动。在一个实施例中，弹簧206A和206B可以是金属片弹簧，使得每个弹簧定位在镜头支架216的任一侧上并且适于用外壳202的顶表面和底盖204牢固地保持镜头支架216。
在一个实施方式中，一组致动线圈212A、212B、214A和214B可以包括两对致动线圈，第一对由致动线圈212A和212B形成，而第二对由致动线圈214A和214B形成。聚焦线圈210A和210B可以围绕镜头支架216同心地绕组。此外，第一对致动线圈212A和212B可以安装在聚焦线圈210A的表面上，而第二对致动线圈214A和214B可以安装在聚焦线圈210B的表面上。此外，一对致动线圈中的每个致动线圈可以安装在镜头支架216的对角相对的表面中的一个上，例如，致动线圈212A和212B可以安装在镜头支架216的对角相对的表面上，并且致动线圈214A和214B可以安装在镜头支架216的对角相对的表面上。参照图4A和图4B进一步详细地解释聚焦线圈210A和210B以及致动线圈212A、212B、214A和214B的绕组线型。
在一个实施方式中，一对具有相反极性的磁性元件208A和208B可设置在外壳202中，其中每个磁性元件设置在镜头支架216的任一侧上。磁性元件208A和208B可具有相同的物理尺寸并且可以被固定到外壳202以形成镜头控制装置102的静止零件。磁性元件208A可以是可以与外壳202的表面一起配置的单件磁体，并且磁性元件208B可以是可以与底盖204一起配置的、具有与磁性元件208相反的磁极性的另一件磁体。本领域技术人员将会理解，由于相反的极性，磁性元件208A和208B倾向于彼此牢固地附接并且可以与聚焦线圈210A和210B以及致动线圈212A、212B、214A和214B相互作用以实现AF和IS功能两者。
图3A-图3C示出了根据本公开的一个实施方式的镜头控制装置的示例性立体图。
图3A是镜头控制装置102的俯视图，图3B是沿着图3A的线A-A的截面图，以及图3C是沿着图3A的线B-B的截面图。现在参照图3A-图3C。外壳202容纳镜头控制装置102的工作部件。聚焦线圈210A和210B可围绕镜头支架216同心地绕组。此外，如图3B中所示，第一对致动线圈212A和212B可以安装在聚焦线圈210A的表面上，而第二对致动线圈214A和214B可以安装在聚焦线圈210B的表面上。并且，致动线圈212A和212B可以安装在镜头支架216的对角相对的表面上，并且致动线圈214A和214B可以安装在镜头支架216的对角相对的表面上。
本领域技术人员将会理解，将一对致动线圈212A和212B与聚焦线圈210A重叠以及将一对致动线圈214A和214B与聚焦线圈210B重叠使得能够通过节省镜头控制装置102的长度而实现装置的紧凑设计。因此，所述重叠是实现超低轮廓镜头控制装置102的关键方面。
图4A-图4B示出了根据本公开的一个实施方式的力的生成的示例性表示。
参照图4A-图4B，根据一个实施方式，聚焦线圈210A和210B可以围绕镜头支架216以同心的方式绕组。用于聚焦线圈210A的线圈绕组的方向可以与用于聚焦线圈210B的线圈绕组的方向相反。因此，如果聚焦线圈210A具有顺时针绕组线型，则聚焦线圈210B将具有逆时针绕组线型，并且反之亦然。另外，聚焦线圈210A的一端可以电耦合到另一聚焦线圈210B的一端。因此，聚焦线圈210A和210B可以串联连接以形成单电路。
在一个实施方式中，形成一对的致动线圈212A和212B可以放置在镜头支架216的对角相对的表面上，并且可以在第一方向上配置。此外，致动线圈212A的线圈绕组与致动线圈212B的线圈绕组相反。因此，如果致动线圈212A具有顺时针线圈绕组，则致动线圈212B将具有逆时针线圈绕组，并且反之亦然。并且，致动线圈212A的一端可以电耦合到致动线圈212B的一端，使得致动线圈212A和212B一起形成单电路。此外，另一对致动线圈214A和214B可以在第二方向上具有类似的配置。
图4A示出了产生磁力以实现AF功能。根据一个实施方式，当聚焦线圈210A可以被电流激活时，聚焦线圈210A可以与磁性元件208A相互作用以在沿着光轴的一个方向(向上方向)上产生第一力。因为聚焦线圈210A和210B电串联连接，所以通过聚焦线圈210B的电流将与通过聚焦线圈210A的电流相同。因此，聚焦线圈210B将与磁性元件208B相互作用，以产生大小和方向与第一力的大小和方向相同的第二力。因此，镜头支架216将在沿着光轴的方向上经受合力。本领域技术人员将会理解，如果电流的方向相反，则将在与沿着光轴的方向相反的方向(向下方向)上产生净合力。因此，由聚焦线圈210A和210B产生的力的方向将总是相同并且沿着该沿着光轴的方向或与该沿着光轴的方向相反。
图4B示出了产生磁力以实现IS功能。根据一个实施方式，当一组致动线圈212A和212B被电流激活时，致动线圈212A将与磁性元件208A相互作用，使得在沿着光轴的方向(向上方向)上产生第一力。因为致动线圈212A和212B电串联连接，所以通过致动线圈212B的电流将与通过致动线圈212A的电流相同。通过致动线圈212B的电流将与磁性元件208B相互作用，以产生大小与第一力的大小相同并且在与沿着光轴的方向相反的方向(向下方向)上的第二力。因此，镜头支架216将经历零合力；然而，将在相对于光轴的第一方向上产生扭矩。本领域技术人员将会理解，致动线圈214A和214B可以在相对于光轴的第二方向上在镜头支架216上产生扭矩。
图5示出了根据本公开的一个实施方式的镜头控制装置的弹簧的示例性表示。
如上所述，镜头控制装置102包括弹簧206A和206B，每个弹簧可以定位在外壳202与镜头支架216的任一侧之间，以促进镜头支架216的移动。在一个实施方式中，弹簧206A的一端可以固定到外壳202的内壁，而弹簧206A的另一端可以固定到镜头支架216的表面。可以通过使用粘合物质或使用激光焊接工艺来实现弹簧的固定。此外，弹簧206B的一端可以固定到底盖204的表面，而弹簧206B的另一端可以固定到镜头支架216的另一表面。
本领域技术人员将会理解，弹簧206B也可以用作电导体以引导电流通过聚焦线圈210A和210B以及致动线圈212A、212B、214A和214B。因此，弹簧206B可以包括多个独立弹簧，以用于驱动电流通过聚焦线圈210A和210B以及致动线圈212A、212B、214A和214B。因此，独立弹簧的数量可以等于或大于聚焦线圈210A和210B以及致动线圈212A、212B、214A和214B的端的数量。
图6示出了根据本公开的一个实施方式的枢轴点的配置。
根据一个实施方式，两对致动线圈212A和212B以及214A和214B可产生扭矩以使镜头支架216沿着第一方向和第二方向枢转，第一方向和第二方向彼此正交。枢转运动将围绕沿着光轴的枢轴点。此外，枢轴点可以位于由弹簧206A和弹簧206B分别形成的两个平面之间的某处。可以通过调整弹簧206A和弹簧206B的弹簧常数，操纵(即，沿着光轴移动)该点的位置。
由弹簧206A和206B形成的系统的弹簧常数可以分解成两个方向，Kv和Kh，其中Kv是沿着光轴方向的有效弹簧常数，而Kh是在与光轴的方向正交的方向上的弹簧常数。Kv可以是弹簧206A和弹簧206B的Kv常数的合量。在一个实施例中，可以认为Kvt和Kvb分别表示弹簧206A和弹簧206B沿着光轴方向的弹簧常数，因此系统的有效Kv将是Kvt和Kvb的总和。类似地，可以认为Kht和Khb分别表示弹簧206A和弹簧206B沿着与光轴的方向正交的方向的弹簧常数，因此，系统的有效Kh将是Kht和Khb的总和。
在一个实施方式中，枢轴点沿着光轴的确切位置可以基于Kht和Khb的比率。假设，Pv表示从弹簧206B的弹簧平面测量的枢轴点的位置，则Pv等于S*Kht/Khb，其中S是弹簧206A与弹簧206B之间的距离。因此，通过配置弹簧206A和206B的弹簧常数Kht和Khb，可以优化枢轴点的位置。
图7示出了根据本公开的一个实施方式的成像镜头和弯曲的光传感器的配置的示例性表示。
参照图7，成像镜头108可以包括一个或多个镜头元件，以将图像投影在基本上可以与球形弯曲的光传感器114的表面重合的成像平面上。为了在光传感器114的表面处或附近形成球形弯曲的像平面，光传感器114的曲率半径(RoC)可接近成像镜头108的有效焦距f。
根据一个实施方式，控制单元110可以用于运行实时控制算法来以协调的方式控制每个运动致动器，以实现自动对焦和镜头支架216的倾斜移动。控制单元110可以是专用的独立式控制器，或可以集成到更通用的处理器中。
为了实现I S功能，可以在镜头控制装置102内致动镜头108以抵消任何外部振动。因此，产生了在镜头108与弯曲的光传感器114之间的相对运动。此外，可以精确地控制镜头支架216所经受的倾斜量，以抵消可以由与控制单元110可操作地耦合的一个或多个运动传感器112诸如加速计和/或陀螺仪检测到的任何外部振动(例如来自手抖动)。
图8A-图8D示出了根据本公开的一个实施方式的焦深区域的配置。
图8A示出了由弯曲的光传感器114获得的焦深区域。应该理解的是，由于IS涉及镜头108沿着光轴的移动，所以镜头108的焦深区域也将随着镜头108的移动一起移动。镜头108的焦深可以被定义为成像平面相对于镜头108的布置的公差。
图8B示出了由于光轴的横向移位而导致的焦深区域的移位。应该理解的是，如果图像感测面积在焦深区域之外，则图像的清晰度受损。在本领域中已知的是，在IS期间，通过引入镜头108相对于光传感器114的移动，偶尔在光传感器114的一部分位于焦深区域之外时，光传感器114的周缘附近的图像清晰度可能降低。并且，为了实现I S，某些设备在垂直于光轴的横向方向上横向地致动镜头108。例如，在现有的基于镜头移位的I S技术中，镜头在与光轴正交的X方向和Y方向上横向地移位。由于镜头的横向移位，焦深区域也横向地移位。因此，在弯曲的光传感器的周缘，焦深区域可能移出弯曲的图像表面，导致周缘处的模糊图像。因此，应该理解的是，如本公开所公开的用于实现I S的倾斜技术优于涉及使镜头在与光轴正交的横向方向上移位以进行IS的技术。
图8C示出了焦深区域围绕枢轴点的移动。根据一个实施方式，为了保证当镜头108被致动离开弯曲的光传感器114的法线时的最佳图片质量，小心地控制镜头108的倾斜以匹配弯曲的光传感器114的曲率。在一个实施方案中，镜头控制装置102控制镜头108，以进行AF和I S。镜头支架216的枢轴点的位置可以与弯曲的光传感器114的曲率半径(RoC)紧密匹配。当焦深区域围绕枢轴点移动时，将有离开弯曲的光传感器114在焦深区域内的表面的更大的可能性。因此，即使当镜头108由于IS而枢转时，弯曲的光传感器114的表面仍可保留在由镜头108限定的焦深区域内。因此，可以在不显著地损失尤其是在图像的周缘附近的图片清晰度的情况下实现I S。
图8D示出了枢轴点与RoC重合使得弯曲的光传感器的表面可以完全地保留在焦深区域内的理想情况。在镜头支架216的枢轴点可以被设计为与RoC重合的理想情况下，即使当镜头108枢转得更远离光轴时，图像感测表面也可以保留在镜头的焦深内。应该理解的是，在所述理想情况下，即使当倾斜角度很大时，弯曲的光传感器114的表面也将与焦深区域重合。
图9示出了根据本公开的一个实施方式的用于控制单元的框图。
根据一个实施方式，控制单元110可以执行AF和/或I S实时控制算法。控制单元110可以与一个或多个运动传感器112可操作地耦合。根据一个实施方式，取决于运动传感器112的数量，本发明可以允许2至4轴I S。如果配置2轴陀螺仪即俯仰陀螺仪910和偏航陀螺仪912，则成像设备100在俯仰角和偏航角两者中的振动可以被I S补偿。如果配置2轴的横向加速度计即X-加速度计914和Y加速度计916，则成像设备100在横向X方向和Y方向上的振动也可以被I S补偿。陀螺仪和/或加速度计可以向控制单元110的抖动检测逻辑904提供输入。此外，控制单元110还可以可操作地配置有一个或多个位置反馈传感器918诸如霍尔传感器，该一个或多个位置反馈传感器可以提供镜头108的位置反馈信息以控制控制单元110的逻辑906。此外，应用处理器(AP)902可以与控制单元110可操作地耦合并且可以充当主机以传达内务处理任务以及在需要对焦时发送AF指令。控制单元110可以包括驱动电路908，以向AF/I S致动器的驱动机构920提供驱动指令。然而，虽然本公开的实施方式被解释为使用控制单元110来执行控制，但是本公开的范围并不以任何方式受限于例如控制单元110的使用，本公开不排除在应用处理器902上执行控制单元110的计算任务，因此可以省去对专用控制单元110的需要，由此减少了执行镜头控制装置102的控制所需的部件的数量。
虽然以上描述了本发明的各种实施方式，但是可以在不脱离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其他和另外的实施方式。本发明的范围由随后的权利要求确定。本发明不限于所描述的实施方式、版本或实施例，所描述的实施方式、版本或实施例被包括以使得在与本领域普通技术人员可用的信息和知识结合时本领域普通技术人员能够制造和使用本发明。

Claims (18)

1.一种配置在紧凑型光学成像设备中的镜头控制装置，包括：
外壳；
镜头支架，所述镜头支架能够在所述外壳中移动并被配置为保持成像镜头；
一对聚焦线圈，所述一对聚焦线圈设置在所述外壳内并被配置为使所述镜头支架能够沿着光轴直线移动；以及
一组致动线圈，所述一组致动线圈设置在所述外壳内并被配置成使所述镜头支架在相对于所述光轴的第一方向上和相对于所述光轴的第二方向上枢转，所述第一方向和所述第二方向彼此正交，其中，枢轴点配置在所述光轴上以使所述镜头支架围绕所述枢轴点在所述第一方向和第二方向上枢转，并且
其中，所述镜头控制装置能够为所述镜头支架提供至少三个自由度；
所述一组致动线圈包括至少两对致动线圈，每对致动线圈安装在所述一对聚焦线圈中的一聚焦线圈的表面上，并且其中，所述一对聚焦线圈的每个聚焦线圈围绕所述镜头支架同心地绕组。
2.根据权利要求1所述的镜头控制装置，还包括一对具有相反极性的磁性元件，每个磁性元件设置在所述外壳内、所述镜头支架任一侧上。
3.根据权利要求1所述的镜头控制装置，其中，所述一对致动线圈的致动线圈彼此电耦合，并且相对于彼此具有相反的线圈绕组。
4.根据权利要求1所述的镜头控制装置，其中，所述一对聚焦线圈的聚焦线圈彼此电耦合，并且相对于彼此具有相反的线圈绕组。
5.根据权利要求1所述的镜头控制装置，还包括一对弹簧，所述一对弹簧中的每个弹簧定位在所述镜头支架的任一侧上并且适于将所述镜头支架稳固地保持在所述外壳内。
6.根据权利要求5所述的镜头控制装置，其中，所述一对弹簧中的至少一个弹簧包括多个独立的弹簧元件，以驱动所述一组致动线圈和所述一对聚焦线圈中的任一个或组合中的电流。
7.根据权利要求5所述的镜头控制装置，其中，所述光轴上的所述枢轴点的配置基于所述一对弹簧中的每个弹簧之间的弹簧常数的比率。
8.根据权利要求1所述的镜头控制装置，其中，所述装置适于使用所述成像镜头在球形弯曲的光传感器的表面上提供成像，所述弯曲的光传感器的球形形状关于所述光轴对称。
9.根据权利要求8所述的镜头控制装置，其中，所述枢轴点被配置为与所述弯曲的光传感器的曲率半径重合。
10.根据权利要求1所述的镜头控制装置，其中，使用控制单元来控制所述镜头支架的移动。
11.根据权利要求10所述的镜头控制装置，其中，所述控制单元与至少一个运动传感器可操作地耦合。
12.根据权利要求10所述的镜头控制装置，其中，所述控制单元与至少一个位置反馈传感器可操作地耦合。
13.一种包括镜头控制装置的紧凑型成像设备，其中，所述镜头控制装置包括：
外壳；
镜头支架，所述镜头支架能够在所述外壳中移动并被配置为保持成像镜头；
一对聚焦线圈，所述一对聚焦线圈设置在所述外壳内并被配置为使所述镜头支架能够沿着光轴直线移动；以及
一组致动线圈，所述一组致动线圈设置在所述外壳内并被配置为使所述镜头支架在相对于所述光轴的第一方向上和相对于所述光轴的第二方向上枢转，所述第一方向和所述第二方向彼此正交，其中，枢轴点配置在所述光轴上以使所述镜头支架围绕所述枢轴点在所述第一方向和所述第二方向上枢转，并且
其中，所述镜头控制装置能够为所述镜头支架提供至少三个自由度；
所述一组致动线圈包括至少两对致动线圈，每对致动线圈安装在所述一对聚焦线圈中的一聚焦线圈的表面上，并且其中，所述一对聚焦线圈的每个聚焦线圈围绕所述镜头支架同心地绕组。
14.根据权利要求13所述的成像设备，还包括弯曲的光传感器，所述弯曲的光传感器具有关于所述光轴对称的球形形状。
15.根据权利要求13所述的成像设备，还包括被配置为控制所述镜头支架的移动的控制单元。
16.权利要求13所述的成像设备，其中，所述控制单元与至少一个运动传感器可操作地耦合。
17.权利要求13所述的成像设备，其中，所述镜头控制装置还包括一对弹簧，所述一对弹簧中的每个弹簧定位在所述镜头支架的任一侧上并且适于将所述镜头支架稳固地保持在所述外壳内。
18.根据权利要求17所述的成像设备，其中，所述光轴上的所述枢轴点的配置基于所述一对弹簧中的每个弹簧之间的弹簧常数的比率。
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