CN110754078B - 具有光通信能力的图像传感器 - Google Patents

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Abstract

一种移动设备包括通过开放空间与处理部件分开的图像传感器。图像传感器包括一个或多个光源模块，并且处理部件包括与一个或多个光源模块对准的一个或多个光传感器。来自图像传感器的图像数据可经由在一个或多个光源模块与一个或多个光传感器之间交换的光信号而被传输到处理部件。在一些实施方案中，在图像传感器的一个或多个光源模块与处理部件的一个或多个光传感器之间传输的光信号用于确定关于图像传感器的位置和角度数据。

Description

具有光通信能力的图像传感器
技术领域
本公开整体涉及在相机图像传感器和其他相机部件之间发送光信号。
背景技术
小型移动多用途设备诸如智能电话和平板电脑或平板设备的出现导致对高分辨率小外形相机集成在设备中的需求。另外，提高相机的图像质量能力导致需要将大量图像数据从相机图像传感器传送到其他设备部件。一些小外形相机可使用电迹线或其他电通信路径从图像传感器传输图像数据。在此类布置中，由电通信引起的电磁场可能相互干扰，从而限制从图像传感器传送图像数据的能力。为了避免这种干扰，电通信路径可彼此间隔开，然而这可能限制可在小外形相机中实现的相机部件的密度水平。另外，一些小外形相机可使用磁性传感器(诸如霍尔效应传感器)来确定一个或多个内部相机部件相对于一个或多个其他相机部件的位置，诸如镜片部件相对于图像传感器部件的位置。然而，此类传感器可能需要移动磁场以便正常工作，因此传感器常常被定位在利用致动器移动的磁体的磁场中。此类放置要求可能限制此类传感器在相机中可放置的位置和方式。另外，霍尔传感器可表现出偏移漂移，该偏移漂移可随着温度变化而进一步变化，并且可能需要重复的重新校准。
发明内容
在一些实施方案中，使用光信号在相机的图像传感器和密集地填充在薄外形移动设备中的其他相机部件之间传输大量图像数据。例如，诸如移动设备的系统包括壳体、定位在壳体内部空间中的图像传感器、定位在壳体内部空间中的电气底板。在一些实施方案中，该系统包括图像传感器和电气底板之间的开放空间。在一些实施方案中，开放空间可部分地填充有其他部件，诸如透镜或透镜系统。在一些实施方案中，底板可集成到壳体中或附接到壳体。电气底板可包括处理器、存储器设备，以及为相机和/或移动设备执行各种功能的其他部件。在一些实施方案中，电气底板可为电路板组件或可与一个或多个电路板组件耦接。该图像传感器包括图像捕获部分以及位于图像传感器的除图像捕获部分之外的一部分上的一个或多个光源模块。相对于图像传感器处于开放空间的另一侧的电气底板包括被配置为检测从图像传感器的一个或多个光源模块发射的光的一个或多个光传感器。在一些实施方案中，一个或多个光源模块可经由穿过开放空间的发射光将图像数据从图像传感器传送至电气底板的一个或多个光传感器。另外，在一些实施方案中，来自图像传感器的一个或多个光源模块的发射光可由电气底板的一个或多个光传感器检测，并且可用于确定图像传感器相对于电气底板的相对位置和/或角度。在一些实施方案中，该系统还可包括耦接到图像传感器的致动器，该致动器被配置为调节图像传感器的位置和/或角度。在一些实施方案中，可使用从图像传感器的一个或多个光源发射并由电气底板的一个或多个光传感器检测到的光信号在图像传感器和电气底板之间传递大量图像数据，例如用于高清晰度视频的图像数据。
在一些实施方案中，该系统包括图像传感器，该图像传感器包括图像捕获部分和位于图像传感器的除图像捕获部分之外的一个或多个位置的一个或多个光源模块。一个或多个光源模块可以是被配置为通过与图像传感器相邻的开放空间从图像传感器发射光的半导体激光器。例如，一个或多个光源模块可通过开放空间将光发射至一个或多个光传感器，以传送图像数据和/或确定图像传感器的相对位置或相对角度。
在一些实施方案中，一种方法包括从图像传感器向电气底板传输光信号，其中图像传感器和电气底板被定位在移动设备的内部空间中。该方法还包括由光传感器接收来自图像传感器的光信号，以及由电气底板的处理器基于所接收的光信号来确定由图像传感器捕获的图像的图像数据。
在一些实施方案中，可采用各种抑制方案来屏蔽图像传感器的图像捕获部分，使其不受光源模块发射的杂散光影响或不受光传感器处的杂散光影响。例如，图像传感器的图像捕获部分可位于图像传感器的与来自光源模块的光发射所通过的开放空间相对的一侧。另外，在一些实施方案中，可与光源模块一起包括挡板，以防止从光源模块发射的光在可能影响图像传感器的图像捕获部分的方向上传播。例如，可在光源模块的边缘周围包括挡板，以防止在从光源模块发射光时杂散光传播。另外，可将挡板包括在图像传感器的硅结构中，以防止光穿过图像传感器的硅结构传导并影响图像传感器的图像捕获部分。在一些实施方案中，图像传感器的硅结构内的挡板可防止来自光源模块的杂散光影响图像传感器的图像捕获部分。另外，可将挡板包括在图像传感器的硅结构中，以防止在光传感器处接收的光影响图像传感器的图像捕获部分，其中光传感器位于图像传感器的除图像捕获部分之外的一部分上。另外，在一些实施方案中，光源模块可以在硅具有最小响应或无响应的波长下发射光。例如，在一些实施方案中，光源模块可包括在1550纳米范围内的波长下操作的磷化铟垂直腔面发射激光器(VCSEL)。在一些实施方案中，光源模块可发射红外线波长的光，并且图像传感器可包括红外滤光器，该红外滤光器过滤杂散红外光，使其不影响由图像传感器捕获的图像。除此之外，壳体的内部分可包括被设计成吸收由光源发射的光的光吸收涂层，使得壳体内反射的杂散光至少部分地被吸收涂层吸收，以消除或减少壳体内的杂散光。
附图说明
图1A示出了根据一些实施方案，穿过图像传感器和电气底板之间的开放空间发送光信号。
图1B示出了根据一些实施方案的图像传感器的顶视图，其示出了图像传感器的图像捕获部分。
图1C示出了根据一些实施方案的图像传感器的底视图，其示出了嵌入在图像传感器中的光源模块。
图2示出了根据一些实施方案的移动设备的一部分，该移动设备包括图像传感器和电气底板，电气底板被配置为经由通过图像传感器和电气底板之间的开放空间传递的光信号进行通信。
图3A示出了根据一些实施方案的包括光源模块的图像传感器。
图3B示出了根据一些实施方案，至少部分地嵌入在图像传感器的硅基板中的光源模块。
图4A示出了根据一些实施方案的具有光源模块的图像传感器和包括光传感器的电气底板。
图4B和图4C示出了根据一些实施方案可使用的光传感器的类型。
图4D示出了根据一些实施方案的电气底板的剖视图，其示出了光传感器的顶视图。
图5A-图5B示出了根据一些实施方案，使用光源模块和光传感器来测量图像传感器的相对位置或角度。
图6示出了根据一些实施方案，至少部分地由从电气底板的光源模块发射的光供电的图像传感器。
图7是根据一些实施方案，使用光信号在图像传感器和电气底板之间传输图像数据的方法的流程图。
图8是根据一些实施方案，使用光信号来确定和/或调节图像传感器的位置或角度的方法的流程图。
图9示出了根据一些实施方案的具有相机的便携式多功能设备的框图。
图10示出了根据一些实施方案的具有相机的便携式多功能设备。
图11示出了根据一些实施方案的可包括在移动设备中的示例性计算机系统。
本说明书包括参考“一个实施方案”或“实施方案”。出现短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”并不一定是指同一个实施方案。特定特征、结构或特性可以与本公开一致的任何合适的方式被组合。
“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所使用的，该术语不排除附加结构或步骤。考虑以下引用的权利要求：“一种包括一个或多个处理器单元...的装置”此类权利要求不排除该装置包括附加部件(例如，网络接口单元、图形电路等)。
“被配置为”。各种单元、电路或其他部件可被描述为或叙述为“被配置为”执行一项或多项任务。在此类上下文中，“被配置为”用于通过指示单元/电路/部件包括在操作期间执行这一项或多项任务的结构(例如，电路)来暗指该结构。如此，单元/电路/部件据称可被配置为即使在指定的单元/电路/部件当前不可操作(例如，未接通)时也执行该任务。与“被配置为”语言一起使用的单元/电路/部件包括硬件——例如电路、存储可执行以实现操作的程序指令的存储器等。引用单元/电路/部件“被配置为”执行一项或多项任务明确地旨在针对该单元/电路/部件不援引35U.S.C.§112(f)。此外，“被配置为”可包括由软件和/或固件(例如，FPGA或执行软件的通用处理器)操纵的通用结构(例如，通用电路)以能够执行待解决的一项或多项任务的方式操作。“被配置为”还可包括调整制造过程(例如，半导体制作设施)，以制造适用于实现或执行一项或多项任务的设备(例如，集成电路)。
“第一”“第二”等。如本文所用，这些术语充当它们所在之前的名词的标签，并且不暗指任何类型的排序(例如，空间的、时间的、逻辑的等)。例如，缓冲电路在本文中可被描述为执行“第一”值和“第二”值的写入操作。术语“第一”和“第二”未必暗指第一值必须在第二值之前被写入。
“基于”。如本文所用，该术语用于描述影响确定的一个或多个因素。该术语不排除影响确定的附加因素。即，确定可仅基于这些因素或至少部分地基于这些因素。考虑短语“基于B来确定A”。在这种情况下，B为影响A的确定的因素，此类短语不排除A的确定也可基于C。在其他实例中，可仅基于B来确定A。
具体实施方式
随着移动设备从大体积设备演进到更薄的设备，移动设备内用于设备部件的空间已变得越来越有限。另外，随着移动设备的演进，移动设备中已包括更复杂的相机，这些相机生成数量不断增多的图像数据。因此，包括在移动设备中的相机所生成的大量图像数据可能需要在相对较小量的空间内传送至移动设备的处理部件。
一些移动设备可包括安装在电气底板上和/或与电气底板电连通的相机图像传感器，其中电气底板包括处理图像数据的处理部件。图像传感器可经由电迹线或其他电连接将图像数据传送至处理部件。然而，由与通过迹线传送图像数据相关的电流引起的电磁场可能干扰经由迹线中的其他迹线传送的图像数据。为了避免此类干扰，可能需要电迹线之间的最小量的间距。然而，随着移动设备中的可用空间被减小以实现更薄的设备，可用于支持额外的电迹线或电迹线间距的空间可能会受到限制。另外，电迹线的数据传输率可小于其他数据通信方法(诸如光子信号通信)的数据传输率。
在一些实施方案中，为了有利于在少量空间中从图像传感器向移动设备的处理部件传送大量图像数据，图像传感器可包括集成到图像传感器中的一个或多个光源模块。一个或多个光源模块可被配置为经由光信号将图像数据从图像传感器传送到从图像传感器横跨开放空间的位置中的一个或多个光传感器。例如，光传感器可集成到从图像传感器横跨开放空间定位的电气底板中。电气底板还可包括被配置为处理经由光子通信(例如，经由光信号)从图像传感器接收的图像数据的一个或多个处理器。在一些实施方案中，在图像传感器和光传感器之间传送的光信号可通过与经由光纤通信传送的光信号类似的方式起作用，然而不在图像传感器和电气底板之间的开放空间中使用光纤介质。
此外，在一些实施方案中，图像传感器可位于相机中，使得图像传感器的位置是可调节的。例如，图像传感器可“浮动”(例如，可悬置)在电气底板组件上方，并且可由一个或多个可调式致动器可移动地支撑。在此类实施方案中，可以调节图像传感器相对于相机的光学元件(诸如镜头(或镜头组))的位置以聚焦相机或执行其他调节。另外，在一些实施方案中，可以调节图像传感器的位置以稳定相机。例如，可以检测相机的运动并且可以调节图像传感器的位置以至少部分地抵消相机的运动，从而稳定相机要捕获的图像。在一些实施方案中，图像传感器可位于相机中，使得图像传感器相对于底板、镜头(或镜头系统)或这两者处于固定位置。
在一些实施方案中，从图像传感器的光源发射的光信号可用于确定图像传感器相对于另一个部件诸如电气底板组件的位置和/或角度。例如，光传感器可被配置为基于来自图像传感器的光源的光如何照射到光传感器来确定图像传感器的位置。在一些实施方案中，多个光源模块可包括在图像传感器中，并且多个光传感器可包括在电气底板组件中。稳定部件可基于由光传感器感测到的光和由光传感器感测到的光之间的差值，来确定图像传感器在至多六个自由度(例如，X、Y、Z和欧拉角
Figure BDA0002315999850000061
θ、Ψ)中的相对位置。在一些实施方案中，稳定部件可在执行其他功能诸如处理图像数据的移动设备的处理器上实现，或者可在单独的处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等上实现。在一些实施方案中，图像传感器可包括传输图像数据的一个或多个光源模块和发射用于遥测的光的一个或多个附加光源。在一些实施方案中，用于传输图像数据的光信号也可用于遥测。在一些实施方案中，使用光信号进行遥测可允许与将磁传感器(诸如霍尔传感器)用于遥测相比更灵活的安装位置。另外，使用光信号进行遥测可在不重新校准(或比磁性传感器更少的重新校准)的情况下产生更准确的结果。例如，使用光信号进行遥测不需要移动磁场(例如，需要安装磁体以与致动器一起移动)，如磁传感器(诸如霍尔传感器)的情况。另外，使用光信号进行遥测可减少或消除磁传感器(诸如霍尔传感器)所经受的漂移。例如，光信号可能不会受到温度变化的显著影响，使得温度变化不需要重新校准，如霍尔传感器的情况。
在一些实施方案中，可将诸如镜头(或镜头组)的固定光学元件包括在相机中，并且可相对于固定光学元件来调节相机的图像传感器，以便聚焦或以其他方式调节相机。在此类实施方案中，可省略用于调节光学元件的位置的致动器部件，从而减小相机的厚度和/或重量。
在一些实施方案中，可将诸如镜头(或镜头组)的可移动光学元件包括在相机中，并且可相对于固定光学元件来调节相机的图像传感器，可相对于图像传感器调节可移动光学元件，或可以调节两者，以便聚焦或以其他方式调节相机。在一些实施方案中，可单独控制光学元件的移动和图像传感器的移动。
在一些实施方案中，集成到图像传感器中的光源模块和集成到电气底板组件中的光传感器可能够有高信号调制速率。例如，在一些实施方案中，光源模块和光传感器可能够传送千兆字节/秒的数据或更多数据。另外，在一些实施方案中，多组光源模块和对应的光传感器可并行地传送图像数据，以增加移动设备相机的图像传感器和移动设备的另一个部件(诸如包括处理器部件的电气底板)之间的图像数据的数据传输率。此类高数据传输率可使得高清晰度视频能够被图像传感器捕获并传送至处理部件。
另外，在一些实施方案中，至少部分地集成到图像传感器中的光源模块可不从图像传感器的表面延伸超过100微米。换句话讲，光源模块超出图像传感器的外表面的高度可小于100微米。因此，相对于由光源模块和/或光传感器占据的移动设备的厚度的高度的量可较小。
在一些实施方案中，光源模块和/或光传感器可包括在相对于图像传感器的表面升高的结构中，使得从光源模块发射的光或在光传感器处感测到的光不穿过图像传感器的结构传播并影响图像传感器的图像捕获部分。另外，在一些实施方案中，挡板可环绕或部分环绕光源模块和/或光传感器，以防止光穿过相机或移动设备壳体的内部分传播。例如，管状挡板可环绕或部分环绕光源模块，或者管状挡板可环绕或部分环绕光传感器，以防止杂散光线穿过壳体传播并且可能影响经由图像传感器的图像捕获部分捕获的图像。
图1A示出了根据一些实施方案，穿过图像传感器和电气底板之间的开放空间发送光信号。相机封装100包括图像传感器102和电气底板104。在一些实施方案中，电气底板104可以是包括一个或多个处理器的电气底板组件，可以是接收光信号本身的处理器，或者可以是被配置为处理图像数据的另一种类型的集成电路。
电气底板104包括集成到电气底板104中的光传感器106。例如，在一些实施方案中，电气底板104可包括硅基板，并且光传感器106可嵌入在硅基板中。
图像传感器102包括图像捕获部分108，该图像捕获部分从相机外部接收与要捕获的图像相关的光波并且将光波转换为图像数据。图像传感器102还包括光源模块诸如激光器110，其被配置为发射光信号穿过开放空间(诸如图像传感器102和电气底板104之间的开放空间112)。光源模块(诸如激光器110)可以是垂直腔面发射激光器(VCSEL)或其他类型的光源，诸如边缘发射激光器。在一些实施方案中，光源模块(诸如激光器110)可嵌入在图像传感器的硅基板中。例如，光源模块(诸如激光器110)可以是集成到图像传感器(诸如图像传感器102)的硅基板中的由III族V族半导体材料制成的VCSEL。例如，在一些实施方案中，光源模块(诸如激光110)可包括嵌入在图像传感器(诸如图像传感器102)的硅基板中的砷化镓。在一些实施方案中，光源模块的底侧上的金属触件可包括在图像传感器的硅基板中，并且光源模块的顶侧处的金属触件可经由导体连接，该导体沿着光源模块从图像传感器的硅基板延伸出来的侧面从图像传感器的硅基板延伸出来。在一些实施方案中，光源模块(诸如激光器110)可包括在1550纳米范围内的波长下工作的磷化铟垂直腔面发射激光器(VCSEL)。
另外，在一些实施方案中，用于驱动光源模块的驱动部件可集成到图像传感器(诸如图像传感器102)的硅基板中。
在一些实施方案中，由电气底板组件的光传感器(诸如电气底板104的光传感器106)接收的光信号可由处理部件处理以确定图像数据。另外，图像数据还可由处理部件或另一处理部件进一步操纵。
例如，由光传感器106从激光器110接收的光信号114可由电气底板104的处理部件处理，以确定由图像传感器102捕获的图像数据并且还进一步操纵图像数据。需注意，图1包括两个激光器110和两个光传感器106。然而，在一些实施方案中，更多或更少的光源模块和光传感器可用于图像传感器和处理部件之间的光子通信。
在一些实施方案中，光源模块(诸如激光器110)可集成到/嵌入在图像传感器(诸如图像传感器102)的硅基板中，而不是附接于图像传感器的表面上。将光源模块集成到/嵌入在图像传感器的基板中可允许将光源模块更精确地放置在图像传感器上，这可通过经由粘合剂导体将独立光源模块附接于图像传感器而实现。另外，与附接于图像传感器的独立光源模块相比，将光源模块集成到/嵌入在图像传感器的基板中可减小光源模块超出图像传感器表面的高度。
此外，图像传感器102在电气底板104上方是“浮动的”(例如，悬置的)，并且可由一个或多个可调式致动器(未示出)支撑。浮动图像传感器的位置可在一个或多个方向上调节以聚焦相机，稳定相机，和/或出于其他原因。例如，可相对于光学元件上下调节图像传感器102，如在图2中更详细所述。这是可能的，至少是因为图像传感器102与电气底板104通过开放空间112分开。当图像传感器102朝光学元件(未示出)移动时，开放空间112的高度可能增大，并且当图像传感器102移动离开光学元件时，高度可能减小。因为从激光器110发射的光信号穿过开放空间112并且不经由固定的物理介质传送，所以从激光器110发射的光信号可最低限度地受到图像传感器变化位置，诸如朝向或远离光学元件移动的影响。
图1B示出了根据一些实施方案的图像传感器的顶视图，其示出了图像传感器的图像捕获部分。图像传感器102的图像捕获部分108可为像素化图像传感器或其他合适类型的图像传感器。在一些实施方案中，光源模块(诸如激光器110)不包括在图像传感器的与图像捕获部分(诸如图像捕获部分108)相同的一侧上。然而，在其他实施方案中，诸如激光器110的光源模块可被包括在图像传感器的与图像捕获部分(图像传感器的在成像期间接收光的部分，从其生成表示所接收光的一个或多个信号)相同的一侧上，而是可位于图像传感器上除图像捕获部分之外的位置。例如，在一些实施方案中，一个或多个光源模块(诸如激光器110)可位于图1B在图像捕获部分108外部所示的图像传感器102的顶侧(被定位成在成像期间接收入射光的图像传感器一侧)上。
图1C示出了根据一些实施方案的图像传感器的底视图，其示出了嵌入在图像传感器中的光源模块。如上所述，在一些实施方案中，光源模块可仅包括在不包括图像捕获部分的图像传感器侧面(诸如图像传感器的底侧)上。图1C所示的图像传感器102包括在图像传感器102的底侧上的四个光源模块，诸如激光器110。在一些实施方案中，图像传感器可包括任意数量的光源模块。另外，在一些实施方案中，包括在图像传感器上的一些光源模块可传输图像数据，而包括在图像传感器上的其他光源模块可用于确定图像传感器的遥测数据。在一些实施方案中，光源模块可发射光信号，该光信号传输图像数据并且还用于确定图像传感器的遥测数据。
图2示出了根据一些实施方案的移动设备的一部分，该移动设备包括图像传感器和电气底板，电气底板被配置为经由通过图像传感器和电气底板之间的开放空间传递的光信号进行通信。移动设备200包括壳体202和定位在壳体202的内部空间234中的光学元件204、图像传感器206和电气底板208。
在一些实施方案中，图像传感器(诸如图像传感器206)可相对于包括处理器部件的电气底板(诸如电气底板208)浮动，并且可由一个或多个致动器支撑。例如，图像传感器206由致动器210、212和214支撑。在一些实施方案中，图像传感器可由图像传感器的其他端部处的附加致动器210和212支撑。另外，在一些实施方案中，附加致动器214可耦接到图像传感器的其他侧面，例如左侧、右侧、前侧或后侧。另外，在一些实施方案中，致动器210和212可耦接到图像传感器的底侧，如图2所示，或者可耦接到图像传感器的顶侧。
在一些实施方案中，致动器可包括暂停图像传感器的一个或多个挠曲部以及定位在一个或多个相关联磁体附近的一个或多个音圈马达。在一些实施方案中，耦接到致动器的图像传感器可耦接到致动器的一部分，并且致动器可不直接连接到图像传感器，而是可连接到连接到或以其他方式保持图像传感器的一个或多个支撑部件。此外，如本文所述，“图像传感器”可广义地指包括图像传感器的平台，该图像传感器可形成为单个基板，或可为单独形成并连接的多个基板。在包括多个分立部件的图像传感器的实例中，分立部件可经由适当的电连接进行连接。
在一些实施方案中，图像传感器可包括被配置为传输图像数据的光源模块以及用于确定图像传感器的遥测数据的一个或多个附加光源模块。例如，图像传感器206包括用于遥测的光源模块216和218以及被配置为传输图像数据的光源模块220。
在一些实施方案中，包括在处理器部件中或经由处理器部件(处理器部件可包括在电气底板，诸如电气底板208中)实现的稳定模块可确定图像传感器的相对位置和/或角度，诸如图像传感器206相对于电气底板208或相对于光学元件204的相对位置或角度。稳定模块还可确定要对图像传感器(例如，图像传感器206)的位置或角度进行的一个或多个调节，以便稳定图像传感器。除此之外或另选地，包括处理器部件的电气底板诸如电气底板208中包括的或在其上实现的图像处理模块可通过调节图像传感器相对于光学元件诸如光学元件204在如轴222所示的Z轴(光轴)中的位置，来聚焦要经由图像传感器诸如图像传感器206捕获的图像。可通过使致动器(诸如致动器210和212)沿Z轴向上或向下移动图像传感器(诸如图像传感器206)来调节该位置。除此之外，其他致动器(诸如致动器214)可使得图像传感器(诸如图像传感器206)沿X方向或Y方向移动。需注意，图2中示出了单个致动器214。然而，在一些实施方案中，可在图像传感器206的其他侧上包括附加致动器214。在一些实施方案中，致动器210、212和214中的相应致动器可相对于致动器210、212和214中的其他致动器被调节不同的量，以调节图像传感器的角取向。例如，使图像传感器围绕X轴、Y轴或Z轴旋转。在一些实施方案中，如上所述的致动器可包括暂停图像传感器的挠曲部和使得图像传感器移动的音圈马达两者。
在一些实施方案中，稳定模块、位置模块和/或图像处理模块可在电气底板组件(诸如电气底板208)的相同处理部件上实现，在电气底板组件(诸如电气底板208)的不同处理部件上实现，或者可在移动设备的除电气底板208之外的不同电路板上实现。
在一些实施方案中，竖直结构诸如竖直结构224可延伸出或安装在底板诸如电气底板208的表面上，以支撑致动器，诸如致动器214。在一些实施方案中，竖直结构诸如竖直结构224也可包括光传感器，诸如光传感器226。在一些实施方案中，经由包括在竖直结构中的光传感器(诸如包括在竖直结构224中的光传感器226)接收的图像数据、遥测数据或光信号可经由集成到竖直结构中的通信路径传输至包括处理器部件的电气底板，诸如电气底板208。另外，致动器(诸如致动器214)的控制信号可经由集成到竖直结构诸如竖直结构224中的通信路径来传输。
在一些实施方案中，图像传感器和底板(诸如图像传感器206和底板208)之间的侧向通信可在没有竖直结构诸如竖直结构224的情况下执行。例如，尽管图2中未示出，但在一些实施方案中，光传感器226和光源模块236可取向在某一角度，使得从安装在图像传感器206的一侧上的光源模块236发射的光被导向安装在电气底板208上的光传感器226(而不是如图2所示的竖直结构224)。另外，在一些实施方案中，光传感器226可安装壳体中在除竖直结构224之外的另一结构上。光传感器226可感测从光源模块236发射的侧向光，并且经由从光传感器226到电气底板208的迹线将信号传输回电气底板208。
通过类似的方式，经由光传感器(诸如光传感器232)接收的图像数据可经由集成到电气底板中的通信路径传输至电气底板组件的处理部件(诸如电气底板208的处理部件)。另外，来自光传感器228和230的遥测数据可经由集成到电气底板中的通信路径传送至诸如电气底板208的电气底板的稳定模块或其他处理部件。
图3A示出了根据一些实施方案的包括光源模块的图像传感器。本文所述的任何相机和/或移动设备可包括图像传感器，诸如图3A中所示的图像传感器300。图像传感器300包括图像捕获部分302、聚合部件304和驱动光源模块310和312的激光驱动器306和308。除此之外，图像传感器300包括驱动光源模块318和320的激光驱动器314和316。在一些实施方案中，包括在图像传感器中的一些光源模块可用于确定图像传感器的遥测数据，而包括在图像传感器中的其他光源模块可用于传输图像数据。例如，光源模块310和312可用于传输数据，而光源模块318和320可用于确定遥测数据。在一些实施方案中，同一光源模块可用于传输图像数据和确定遥测数据。
在一些实施方案中，聚合部件可聚合从包括在图像传感器的图像捕获部分中的像素化图像传感器接收的图像数据。例如，聚合部件304可聚合从图像捕获部分302的像素化图像传感器接收的图像数据。在一些实施方案中，聚合部件诸如聚合部件304可进一步在超过一个光子通信链路间分布聚合的图像数据以将图像数据传送至处理部件。例如，聚合部件304可将图像数据分布到激光驱动器306以经由光源模块310进行传送，并将图像数据传送至激光驱动器308以经由光源模块312进行传送。在一些实施方案中，给定图像的图像数据可经由多个光子通信链路并行发送至处理部件。
图3B示出了根据一些实施方案，至少部分地嵌入在图像传感器的硅基板中的光源模块。硅基板350包括嵌入在硅基板350中的激光驱动器部件308和至少部分地嵌入在硅基板350中的光源模块312。光源模块312包括底部金属触件354，该底部金属触件通过嵌入在硅基板350中的通孔356电耦接到激光驱动器部件308。而且，光源模块312包括顶部金属触件358，该顶部金属触件通过嵌入在硅基板350中的通孔360电耦接到激光驱动器部件308。除此之外，光源模块312包括下反射器362、上反射器366和定位在下反射器362和上反射器366之间的量子阱364。在一些实施方案中，顶部金属触件358可以是沿着上反射器366的侧面从硅基板350出来并越过上反射器366的顶部的导体。底部金属触件354和顶部金属触件358可跨越光源模块312产生使得量子阱364发射光子的压差。光子可经由下反射器362和上反射器366被加强和导向，并且可作为光信号368垂直于图像传感器300的表面被发射。
图4A示出了根据一些实施方案的具有光源模块的图像传感器和包括光传感器的电气底板。图像传感器400可以是与图3中所示的图像传感器300类似的图像传感器。在图4中，光信号402和404由电气底板410的光传感器406和408接收。在一些实施方案中，电气底板410可以是包括嵌入在电气底板组件中的一个或多个处理器和光传感器的电气底板组件。另外，在一些实施方案中，可将光传感器(诸如光传感器406和408)结合到处理器的封装中。例如，光传感器可直接位于处理器封装上，而不是包括在包括耦接到电气底板组件的处理器封装的电气底板组件中。此外，在一些实施方案中，包括处理器部件、处理器封装或其他处理器布置的电气底板组件可包括附加光传感器。附加光传感器可被配置为基于来自图像传感器的光信号照射光传感器的位置和方式，来确定发射光信号的图像传感器的位置或角度。例如，电气底板410包括光传感器412和414，这些光传感器可用于基于从图像传感器400发射的光信号416和418如何照射光传感器412和414来确定图像传感器400的相对位置或角度。
图4B和图4C示出了根据一些实施方案的可用于光传感器412和414的光传感器的类型。光传感器412包括透镜420和光感测部分422。光传感器414不包括透镜诸如透镜420，但包括光感测部分424。在一些实施方案中，光传感器的光感测部分可包括光感测元件的网格(例如，光感测像素的阵列)，诸如从图4D的顶图所示的光感测部分426。图4D所示的光感测部分426可与图4B和图4C所示的光感测部分422或424相同。在一些实施方案中，光传感器(诸如光传感器412和414)可包括位置敏感检测器(PSD)。例如，光感测部分422、424和426可以全部为PSD。另外，在一些实施方案中，光传感器(诸如光传感器412和414)可包括硅四象限检测器(SQD)。在一些实施方案中，其他类型的光感测部分可用于光传感器中，或者可使用其他类型的光传感器。
在一些实施方案中，具有透镜的光传感器可用于基于来自图像传感器的光信号照射光传感器的透镜的角度来确定图像传感器的角位置。例如，如图4D中可见，以某角度照射到透镜420的光可被透镜420折射。在一些实施方案中，与光未被透镜折射的情况下光会照射到光感测部分相比，透镜折射的光可在光感测部分上的不同位置处照射到光传感器的光感测部分，诸如光感测部分422。另外，可基于光照射到透镜的角度来折射穿过透镜的光的不同量。
例如，光信号428以大于光信号416的角度照射透镜420。另外，光信号430以类似角度照射光传感器414的光感测部分424。然而，光信号428被透镜420折射，使得光信号428在穿过透镜420之后，在离光感测部分422的中心比光信号430照射光传感器414的光感测部分424的位置更远的位置432处，照射光传感器412的光感测部分422。
在一些实施方案中，稳定模块或位置模块可比较来自多个光传感器(诸如光传感器412和414)的遥测数据，以确定图像传感器的相对位置和/或角度。例如，稳定模块或位置模块可比较光信号416和418照射相应光感测部分422和424的位置中的差异。基于该差异和透镜420的已知特性，稳定模块或位置模块可区分图像传感器400的平移和图像传感器400的角运动。例如，如果图像传感器在保持平行于电气底板410的同时平移，则与相应光信号416和418照射光传感器412和414的光感测部分422和424的中心的相应距离应当很少或没有差异。然而，如果图像传感器400旋转，即在角方向上移动，使得图像传感器不再平行于处理器，则穿过透镜420的光信号416将被折射与图像传感器的旋转量成比例的特定量。因此，与光信号416照射光传感器412的光感测部分422的中心的距离将大于与光信号418照射光传感器414的光感测部分424的中心的距离。基于该差异，稳定模块或位置模块可确定图像传感器400已旋转的角量。
在一些实施方案中，可在相机或移动设备中包括多组具有和不具有透镜的光传感器，以确定图像传感器在X、Y和Z方向上的相对位置和角度以及与俯仰、翻滚和偏转相关的角移动。此外，如上文结合图2所述。在一些实施方案中，相机或移动设备还可包括被配置为基于如上所述确定的相对位置和/或角度来调节图像传感器的位置或角度的致动器。在一些实施方案中，可使用具有或不具有透镜的其他合适类型的光传感器。
例如，图5A-图5B示出了根据一些实施方案，使用光源模块和光传感器来测量图像传感器的相对位置或角度。在图5A中，图像传感器500向左翻滚。在图像传感器翻滚时，光信号502和504在光传感器上的不同位置处照射电气底板510的光传感器506和508。在一些实施方案中，光传感器之一(诸如光传感器506)可包括透镜，诸如图4B中的光传感器412。如上文结合图4所述，基于相应光传感器上相应光信号照射光传感器的光感测部分的位置，稳定模块或位置模块可确定图像传感器500的翻滚角度。
又如，图5B示出了图像传感器500围绕Z轴旋转。以与上文所述类似的方式，光传感器506和508可通过比较光传感器506和508上光信号502和504照射光传感器506和508的光感测部分的位置，来确定图像传感器500围绕Z轴的角旋转量。在一些实施方案中，稳定模块可确定X和Y方向上的平移和围绕X轴、Y轴或Z轴的旋转。在一些实施方案中，相机聚焦模块可在Z方向上定位图像传感器以聚焦图像。在此类实施方案中，可省略被配置为确定图像传感器在Z方向上的位置的光传感器。然而，在其他实施方案中，使用相机聚焦模块来调节图像传感器的Z位置的相机还可包括被配置为确定图像传感器在Z方向上的位置的光传感器。
图6示出了根据一些实施方案，至少部分地由从电气底板的光源模块发射的光供电的图像传感器。
在一些实施方案中，诸如电气底板600的电气底板组件还可包括光源模块，诸如发射指向图像传感器的光的VCSEL或其他类型的光源。在一些实施方案中，图像传感器可包括被配置为将光能转换成电能的光电池，该电能用于至少部分地为图像传感器供电。例如，电气底板600包括将光606引导向图像传感器608的光电池604处的光源模块602。在一些实施方案中，光606可通过光电池604转换为电能。电能可用于至少部分地为图像传感器608供电。
除此之外，包括在图像传感器或电气底板(诸如电气底板600)中的光源模块可为“眼睛安全”激光器。例如，光源模块可被配置为发射即使拿着激光器的人没有佩戴眼睛保护也对人眼无害的光。
图7是根据一些实施方案，使用光信号在图像传感器和处理器之间传输图像数据的方法的流程图。在702处，提供具有光源模块的图像传感器和具有光传感器的电气底板组件。图像传感器和电气底板组件由开放空间分隔。例如，图像传感器和电气底板组件可包括在相机封装中或可为包括在移动设备中的部件，或可包括在相机封装中，该相机封装继而包括在移动设备中。
在704处，图像被图像传感器捕获，或者视频被图像传感器捕获。由图像传感器捕获图像或视频可使得生成图像或视频的图像数据。在一些实施方案中，图像或视频数据可被序列化为多个数据流，每个数据流包括所捕获的图像数据或视频数据的一部分。在706处，图像数据被传输至处理部件，诸如包括在电气底板组件中的处理器。为了传输图像数据，可经由从包括在图像传感器中的光源模块发射的光信号来传送图像数据。光信号可指向电气底板组件的相对于图像传感器处于开放空间另一侧的对应光传感器。
在708处，可由处理部件接收光信号。例如，可在包括在电气底板组件中的光传感器处接收光信号，该电气底板组件还包括被配置为处理图像数据的一个或多个处理器。在710处，基于所接收的光信号来确定图像数据。在一些实施方案中，处理器可解译从光传感器接收的对应于光信号的信号以确定图像数据。在一些实施方案中，图像数据可被进一步处理以用于存储或显示。
图8是根据一些实施方案，使用光信号来确定和/或调节图像传感器的位置或角度的方法的流程图。通过与702类似的方式，在802处，提供具有光源模块的图像传感器和具有光传感器的电气底板组件。
在804处，光信号从图像传感器的光源模块传输至电气底板组件的光传感器。在一些实施方案中，可使用单独的光源模块和光传感器来传输图像数据和确定图像传感器的位置和/或角度。在其他实施方案中，可使用光传感器中的特定光源模块来传输图像数据和确定图像传感器的位置和/或角度。
在806处，从图像传感器的光源模块传输的光被电气底板组件的光传感器接收。基于来自光源模块的光照射光传感器的位置，可按照与上文结合图4所述类似的方式来确定图像传感器的位置和/或角度。在一些实施方案中，可基于比较来自多个光传感器的遥测信息来确定图像传感器的位置或角度。
在808处，确定图像传感器的相对位置或角度。例如，稳定模块可比较来自一个或多个光传感器的遥测信息以确定图像传感器的相对位置或角度。
在810处，基于所确定的图像传感器的相对位置和/或角度，来执行对图像传感器的位置和/或角度的一个或多个调节。例如，稳定模块可被编程为将图像传感器保持在特定位置或角度，并且可生成控制信号以使一个或多个致动器调节图像传感器的相对位置或角度。在一些实施方案中，稳定模块可调节图像传感器的位置或角度以抵消图像传感器的意外运动，诸如由移动设备的操作者在捕获图像时未保持移动设备稳定所引起的运动。
多功能设备示例
本文描述了电子设备、此类设备的用户界面和使用此类设备的相关过程的实施方案。在一些实施方案中，该设备为还包含其他功能诸如PDA和/或音乐播放器功能的便携式通信设备，诸如移动电话。也可使用其他便携式电子设备，诸如膝上型电脑、相机、移动电话、或平板电脑。还应当理解的是，在一些实施方案中，该设备并非便携式通信设备，而是具有相机的台式计算机。在一些实施方案中，设备为具有取向传感器(例如游戏控制器中的取向传感器)的游戏计算机。在其他实施方案中，该设备不是便携式通信设备，而是相机。
在下面的讨论中，描述了一种包括显示器和触敏表面的电子设备。然而，应当理解，电子设备可包括一个或多个其他物理用户接口设备，诸如物理键盘、鼠标、和/或操作杆。
该设备通常支持各种应用程序，诸如以下中的一者或多者：绘图应用程序、呈现应用程序、文字处理应用程序、网站创建应用程序、盘编辑应用程序、电子表格应用程序、游戏应用程序、电话应用程序、视频会议应用程序、电子邮件应用程序、即时消息应用程序、健身支持应用程序、照片管理应用程序、数字相机应用程序、数字视频摄像机应用程序、网页浏览应用程序、数字音乐播放器应用程序和/或数字视频播放器应用程序。
可在设备上执行的各种应用程序可使用至少一个共用的物理用户界面设备，诸如触敏表面。触敏表面的一种或多种功能以及被显示在设备上的对应信息从一个应用程序到下一个应用程序可被调节和/或变化，和/或在相应应用程序内可被调节和/或变化。这样，设备的共用物理架构(诸如触敏表面)可利用对于用户直观且透明的用户界面来支持各种应用程序。
现在将注意力转到具有相机的便携式设备的实施方案。图9示出了根据一些实施方案的示例性便携式多功能设备的框图，该便携式多功能设备可包括相机模块(例如，上文参考图1-图8所述的相机)。为了方便起见，相机964有时被称为“光学传感器”，并且也可被命名为或称为光学传感器系统。设备900可具有存储器902(其可包括一个或多个计算机可读存储介质)、存储器控制器922、一个或多个处理单元(CPU)920、外围设备接口918、RF电路908、音频电路910、扬声器911、触敏显示器系统912、麦克风913、输入/输出(I/O)子系统906、其他输入或控制设备916，以及外部端口924。设备900可包括一个或多个光学传感器964。这些部件可通过一个或多个通信总线或信号线903进行通信。
应当理解，设备900只为便携式多功能设备的一个示例，并且设备900可具有比所示出的更多或更少的部件，可组合两个或更多个部件，或者可具有这些部件的不同配置或布置。图9中所示的各种部件可用硬件、软件、或软件和硬件的组合来实施，包括一个或多个信号处理电路和/或应用专用集成电路。
存储器902可包括高速随机存取存储器并且还可包括非易失性存储器，诸如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储器设备或其他非易失性固态存储器设备。由设备900的其他部件(诸如CPU 920和外围设备接口918)对存储器902进行的访问可由存储器控制器922来控制。
外围设备接口918可用于将设备的输入外围设备和输出外围设备耦接到CPU 920和存储器902。一个或多个处理器920运行或执行存储器902中所存储的各种软件程序和/或指令集以执行设备900的各种功能并处理数据。
在一些实施方案中，外围设备接口918、CPU 920和存储器控制器922可在单个芯片诸如芯片904上实现。在一些其他实施方案中，它们可在单独的芯片上实现。在一些实施方案中，如本文所述的光传感器可在与外围设备接口918、CPU 920和存储器控制器922相同的芯片上实现，或者可在单独的芯片上实现。
RF(射频)电路908接收和发送也被称作电磁信号的RF信号。RF电路908将电信号转换为电磁信号/将电磁信号转换为电信号，并且经由电磁信号与通信网络及其他通信设备进行通信。RF电路908可包括用于执行这些功能的熟知的电路，包括但不限于天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、一个或多个振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块(SIM)卡、存储器等等。RF电路908可通过无线通信与网络以及其他设备进行通信，所述网络为诸如互联网(也被称为万维网(WWW))、内联网和/或无线网络(诸如蜂窝电话网络、无线局域网(LAN)和/或城域网(MAN))。无线通信可使用多种通信标准、协议和技术中的任一者，包括但不限于全球移动通信系统(GSM)、增强型数据GSM环境(EDGE)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、高速上行链路分组接入(HSUPA)、宽带码分多址(W-CDMA)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、蓝牙、无线保真(WI-Fi)(例如，IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g和/或IEEE 802.11n)、互联网语音协议(VoIP)、Wi-MAX、用于电子邮件的协议(例如，互联网消息访问协议(IMAP)和/或邮局协议(POP))、即时消息(例如，可扩展消息处理和存在协议(XMPP)、用于即时消息和存在利用扩展的会话发起协议(SIMPLE)、即时消息和存在服务(IMPS)、和/或短消息服务(SMS))、或者包括在本文献提交日还未开发出的通信协议的其他任何适当的通信协议。
音频电路910、扬声器911和麦克风913提供用户与设备900之间的音频接口。音频电路910从外围设备接口918接收音频数据，将音频数据转换为电信号，并将电信号传输到扬声器911。扬声器911将电信号转换为人类可听到的声波。音频电路910还接收由麦克风913从声波转换的电信号。音频电路910将电信号转换为音频数据，并且将音频数据传输到外围设备接口918以用于处理。音频数据可由外围设备接口918从存储器902和/或RF电路908进行检索和/或被传输至该存储器和/或RF电路。在一些实施方案中，音频电路910还包括耳麦插孔(例如，图10中的1012)。耳麦插孔提供音频电路910和可移除的音频输入/输出外围设备之间的接口，该可移除的音频输入/输出外围设备诸如仅输出的耳机或者具有输出(例如，单耳耳机或双耳耳机)和输入(例如，麦克风)两者的耳麦。
I/O子系统906将设备900上的输入/输出外围设备诸如触摸屏912和其他输入控制设备916耦接到外围设备接口918。I/O子系统906可包括显示控制器956以及一个或多个输入控制器960以用于其他输入或控制设备。一个或多个输入控制器960从其他输入或控制设备916接收电信号或者将电信号发送到该其他输入或控制设备。其他输入控制设备916可包括物理按钮(例如，下压按钮、摇臂按钮等)、拨号盘、滑块开关、操纵杆、点击轮等。在一些另选的实施方案中，输入控制器960可耦接到(或不耦接到)以下各项中的任一者：键盘、红外线端口、USB端口和指向设备诸如鼠标。一个或多个按钮(例如，图10中的1008)可包括用于扬声器911和/或麦克风913的音量控制的增大/减小按钮。一个或多个按钮可包括下压按钮(例如，图10中的1006)。
触敏显示器912提供设备和用户之间的输入界面和输出界面。显示控制器956从触摸屏912接收电信号和/或将电信号发送至触摸屏912。触摸屏912向用户显示视觉输出。视觉输出可包括图形、文本、图标、视频、以及它们的任意组合(统称为“图形”)。在一些实施方案中，一些视觉输出或全部的视觉输出可对应于用户界面对象。
触摸屏912具有基于触觉和/或触感接触来接收来自用户的输入的触敏表面、传感器或传感器组。触摸屏912和显示控制器956(与存储器902中的任何相关联的模块和/或指令集一起)检测触摸屏912上的接触(和该接触的任何移动或中断)，并且将所检测到的接触转换为与被显示在触摸屏912上的用户界面对象(例如，一个或多个软键、图标、网页或图像)的交互。在一个示例性实施方案中，触摸屏912与用户之间的接触点对应于用户的手指。
触摸屏912可使用LCD(液晶显示器)技术、LPD(发光聚合物显示器)技术、或LED(发光二极管)技术，但是在其他实施方案中可使用其他显示技术。触摸屏912和显示控制器956可使用现在已知的或以后将开发出的多种触摸感测技术中的任何触摸感测技术以及其他接近传感器阵列或用于确定与触摸屏912的一个或多个接触点的其他元件来检测接触及其任何移动或中断，该多种触摸感测技术包括但不限于电容性技术、电阻性技术、红外技术和表面声波技术。在一个示例性实施方案中，使用投影互电容感测技术。
触摸屏912可具有超过800dpi的视频分辨率。在一些实施方案中，触摸屏具有约860dpi的视频分辨率。用户可使用任何合适的物体或附加物诸如触笔、手指等来与触摸屏912接触。在一些实施方案中，将用户界面设计为主要通过基于手指的接触和手势来工作，由于手指在触摸屏上的接触区域较大，因此这可能不如基于触笔的输入精确。在一些实施方案中，设备将基于手指的粗略输入转化为精确的指针/光标位置或命令以用于执行用户所期望的动作。
在一些实施方案中，除了触摸屏之外，设备900可包括用于激活或去激活特定功能的触控板(未示出)。在一些实施方案中，触控板是设备的触敏区域，与触摸屏不同，该触敏区域不显示视觉输出。触控板可以是与触摸屏912分开的触敏表面，或者是由触摸屏形成的触敏表面的延伸部分。
设备900还包括用于为各种部件供电的电力系统962。电力系统962可包括电力管理系统、一个或多个电源(例如，电池、交流电(AC))、充电系统、电力故障检测电路、功率变换器或逆变器、电源状态指示器(例如，发光二极管(LED))和与便携式设备中的电力的生成、管理和分配相关联的任何其他部件。
设备900还可包括一个或多个光学传感器或相机964。图9示出了耦接到I/O子系统906中的光学传感器控制器958的光学传感器964。光学传感器964可包括电荷耦接器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)光电晶体管。光学传感器964从环境接收通过一个或多个透镜而投射的光，并且将光转换为表示图像的数据。光学传感器964可为如本文在图1-图8中所述的图像传感器。结合成像模块943(也称为相机模块)，光学传感器964可捕获静态图像或视频。在一些实施方案中，成像模块诸如成像模块943可包括在电气底板组件中或实现在处理器上，如本文在图1-图8中所述。在一些实施方案中，光学传感器964位于与设备前部上的触摸屏显示器912相背对的设备900的后部上，使得触摸屏显示器912可被用作用于静态图像和/或视频图像采集的取景器。在一些实施方案中，另一光学传感器位于设备的前部上，使得用户在触摸屏显示器上观看其他视频会议参与者的同时可以获得该用户的图像以用于视频会议。
设备1400还可包括一个或多个接近传感器966。图9示出了耦接到外围设备接口918的接近传感器966。另选地，接近传感器966可耦接到I/O子系统906中的输入控制器960。在一些实施方案中，当多功能设备900被置于用户的耳朵附近时(例如，当用户正在进行电话呼叫时)，接近传感器966关闭并且禁用触摸屏912。
设备900包括一个或多个取向传感器968。在一些实施方案中，一个或多个取向传感器968包括一个或多个加速度计(例如，一个或多个线性加速度计和/或一个或多个旋转加速度计)。在一些实施方案中，一个或多个取向传感器968包括一个或多个陀螺仪。在一些实施方案中，一个或多个取向传感器968包括一个或多个磁力仪。在一些实施方案中，一个或多个取向传感器968包括全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)和/或其他全球导航系统接收器中的一者或多者。GPS、GLONASS和/或其他全球导航系统接收器可用于获取关于设备1400的位置和取向(例如纵向或横向)的信息。在一些实施方案中，一个或多个取向传感器968包括取向/旋转传感器的任何组合。图9示出了耦接到外围设备接口918的一个或多个取向传感器968。或者，一个或多个取向传感器968可耦接到I/O子系统906中的输入控制器960。在一些实施方案中，信息基于对从一个或多个取向传感器968接收的数据的分析而在触摸屏显示器912上被显示在纵向视图或横向视图中。
在一些实施方案中，存储于存储器902中的软件部件包括操作系统926、通信模块(或指令集)928、接触/运动模块(或指令集)930、图形模块(或指令集)932、文本输入模块(或指令集)934、全球定位系统(GPS)模块(或指令集)935、相机稳定模块937、仲裁模块938以及应用程序(或指令集)936。此外，在一些实施方案中，存储器902存储设备/全局内部状态940。设备/全局内部状态940包括以下中的一者或多者：活动应用程序状态，其指示哪些应用程序(如果有的话)当前是活动的；显示状态，其指示什么应用程序、视图或其他信息占据触摸屏显示器912的各个区域；传感器状态，包括从设备的各个传感器和输入控制设备916获取的信息；以及关于设备的位置和/或姿态的位置信息。
操作系统926(例如，Darwin、RTXC、LINUX、UNIX、OS X、WINDOWS、或嵌入式操作系统诸如VxWorks)包括用于控制和管理一般系统任务(例如，存储器管理、存储设备控制、电源管理等)的各种软件部件和/或驱动程序，并且有利于各种硬件和软件部件之间的通信。
通信模块928便于通过一个或多个外部端口924来与其他设备进行通信，并且还包括用于处理由RF电路908和/或外部端口924所接收的数据的各种软件部件。外部端口924(例如，通用串行总线(USB)、火线等)适于直接耦接到其他设备，或间接地通过网络(例如，互联网、无线LAN等)进行耦接。在一些实施方案中，外部端口为多针(例如，30针)连接器。
接触/运动模块930可检测与触摸屏912(结合显示控制器956)和其他触敏设备(例如，触控板或物理点击轮)的接触。接触/运动模块930包括多个软件部件以用于执行与接触的检测相关的各种操作，诸如确定是否已发生接触(例如，检测手指按下事件)、确定是否存在接触的移动并跟踪在触敏表面上的该移动(例如，检测一个或多个手指拖动事件)、以及确定接触是否已终止(例如，检测手指抬起事件或者接触中断)。接触/运动模块930从触敏表面接收接触数据。确定接触点的移动可包括确定接触点的速率(量值)、速度(量值和方向)、和/或加速度(量值和/或方向的改变)，接触点的移动由一系列接触数据来表示。这些操作可施加于单个触点(例如，一个指状触点)或多个同时的触点(例如，“多点触摸”/多个指状触点)。在一些实施方案中，接触/运动模块930和显示控制器956检测触控板上的接触。
接触/运动模块930可检测由用户进行的手势输入。触敏表面上的不同手势具有不同的接触图案。因此，可通过检测具体接触图案来检测手势。例如，检测单指轻击手势包括检测手指按下事件，然后在与手指按下事件相同的位置(或基本上相同的位置)处(例如，在图标位置处)检测手指抬起(抬离)事件。又如，检测触敏表面上的手指轻扫手势包括检测手指按下事件，然后检测一个或多个手指拖动事件，并且随后检测手指抬起(抬离)事件。
图形模块932包括用于在触摸屏912或其他显示器上渲染和显示图形的多个已知软件部件，其包括用于改变被显示图形的强度的部件。如本文所用，术语“图形”包括可被显示给用户的任何对象，非限制性地包括文本、网页、图标(诸如包括软键的用户界面对象)、数字图像、视频、动画等。
在一些实施方案中，图形模块932存储表示待使用的图形的数据。每个图形可被分配有对应的代码。图形模块932从应用程序等接收用于指定待显示的图形的一个或多个代码，在必要的情况下还一起接收坐标数据和其他图形属性数据，并且然后生成屏幕图像数据，以输出至显示控制器956。
可作为图形模块932的部件的文本输入模块934提供用于在各种应用程序中输入文本的软键盘。
GPS模块935确定设备的位置，并提供该信息以供在各种应用程序中使用。
相机稳定模块737确定要对致动器进行的调节以调节图像传感器的位置，如本文在图1-图8中所述。在一些实施方案中，相机稳定模块可为或可包括位置模块，该位置模块将图像传感器定位在距光学元件特定距离以聚焦被图像传感器捕获的图像。
应用程序936可包括以下模块(或指令集)或者其子集或超集：
·联系人模块(有时称为通讯录或联系人列表)；
·电话模块；
·视频会议模块；
·电子邮件客户端模块；
·即时消息(IM)模块；
·健身支持模块；
·用于静态图像和/或视频图像的相机模块；
·图像管理模块；
·浏览器模块；
·日历模块；
·桌面小程序模块，其可包括以下各项中的一者或多者：天气桌面小程序、股市桌面小程序、计算器桌面小程序、闹钟桌面小程序、字典桌面小程序和由用户获取的其他桌面小程序以及用户创建的桌面小程序；
·用于形成用户创建的桌面小程序的桌面小程序创建器模块；
·搜索模块；
·视频和音乐播放器模块，其可以由视频播放器模块和音乐播放器模块构成；
·记事本模块；
·地图模块；以及/或者
·在线视频模块。
可被存储在存储器902中的其他应用程序936的示例包括其他文字处理应用程序、其他图像编辑应用程序、绘图应用程序、演示应用程序、支持JAVA的应用程序、加密、数字版权管理、语音识别和语音复制。
上述所识别的每个模块和应用对应于用于执行上述一种或多种功能以及在本申请中所描述的方法(例如，本文中所描述的计算机实现的方法和其他信息处理方法)的一组可执行指令。这些模块(即指令集)不必被实现为独立的软件程序、过程或模块，因此这些模块的各种子集可在各种实施方案中被组合或以其他方式重新布置。在一些实施方案中，存储器902可存储上述模块和数据结构的子集。此外，存储器902可存储上文没有描述的附加模块和数据结构。
在一些实施方案中，设备900是该设备上的预定义的一组功能的操作唯一地通过触摸屏和/或触控板来执行的设备。通过使用触摸屏和/或触控板作为用于设备900的操作的主要输入控制设备，可减少设备900上的物理输入控制设备(诸如下压按钮、拨号盘等等)的数量。
可唯一地通过触摸屏和/或触控板执行的预定义的一组功能包括在用户界面之间进行导航。在一些实施方案中，触控板在被用户触摸时将设备900从可被显示在设备900上的任何用户界面导航到主菜单、home菜单或根菜单。在此类实施方案中，触控板可被称为“菜单按钮”。在一些其他实施方案中，菜单按钮可为物理下压按钮或者其他物理输入控制设备，而不是触控板。
图10示出了根据一些实施方案的示例性便携式多功能设备900，该便携式多功能设备可包括相机模块(例如，上文参考图1-图8所述的相机)。设备900可包括触摸屏912。触摸屏912可在用户界面(UI)1000内显示一个或多个图形。在该实施方案中，以及在下文中所述的其他实施方案中，用户可以通过例如用一根或多根手指1002(在附图中没有按比例绘制)或者用一个或多个触笔(未示出)在图形上作出手势来选择这些图形中的一个或多个。
设备900还可包括一个或多个物理按钮，诸如“home”按钮或菜单按钮1004。如前所述，菜单按钮1004可被用于导航到可在设备900上执行的应用程序集中的任何应用程序936。另选地，在一些实施方案中，菜单按钮1004被实现为被显示在触摸屏912上的GUI中的软键。
在一个实施方案中，设备900包括触摸屏912、菜单按钮1004、用于对设备开关机和锁定设备的下压按钮1006、音量调节按钮1008、用户身份模块(SIM)卡槽1010、耳机插孔1012和对接/充电外部端口1014。下压按钮1006可被用于通过压下该按钮并且将该按钮保持在压下状态达预定义的时间间隔来对设备进行开关机；通过压下该按钮并在该预定义的时间间隔过去之前释放该按钮来锁定设备；和/或对设备进行解锁或发起解锁过程。在另选的实施方案中，设备900还可通过麦克风913来接受用于激活或去激活一些功能的语音输入。
应当指出的是，尽管本文的许多实施例是参考光学传感器/相机964(在设备的前部)提供的，但与显示器相反指向的后置相机或光学传感器可代替或补充设备前方的光学传感器/相机964使用。
示例性计算机系统
图11示出了根据一些实施方案的示例性计算机系统1100，该计算机系统可包括相机模块(例如，上文参考图1-图8所述的相机)。计算机系统1100可被配置为执行上文所述的任意或全部实施方案。在不同的实施方案中，计算机系统1100可为各种类型的设备中的任一者，包括但不限于：个人计算机系统、台式计算机、膝上型电脑、笔记本电脑、平板电脑、一体电脑、平板计算机或上网本计算机、大型计算机系统、手持式计算机、工作站、网络计算机、相机、机顶盒、移动设备、消费者设备、视频游戏控制器、手持式视频游戏设备、应用服务器、存储设备、电视、视频记录设备、外围设备(诸如交换机、调制解调器、路由器)、或一般性的任何类型的计算或电子设备。
如本文所述的相机运动控制系统的各种实施方案，包括本文所述的磁位置感测的实施方案，可在一个或多个计算机系统1100中执行，该一个或多个计算机系统可与各种其他设备进行交互。需注意，根据各种实施方案，上文相对于图1-图10描述的任何部件、动作或功能性可以实现于配置为图11的计算机系统1100的一种或多种计算机上。在例示的实施方案中，计算机系统1100包括经由输入/输出(I/O)接口1130耦接到系统存储器1120的一个或多个处理器1110。计算机系统1100还包括耦接到I/O接口1130的网络接口1140，以及一个或多个输入/输出设备1150，诸如光标控制设备1160、键盘1170和显示器1180。在一些情况下，设想到实施方案可使用计算机系统1100的单个示例来实现，而在其他实施方案中，多个此类系统或者构成计算机系统1100的多个节点可被配置为托管实施方案的不同部分或示例。例如，在一个实施方案中，一些元素可经由计算机系统1100的与实现其他元素的那些节点不同的一个或多个节点来实现。
在各种实施方案中，计算机系统1100可以是包括一个处理器1110的单处理器系统、或者包括若干个处理器1110(例如两个、四个、八个或另一合适数量)的多处理器系统。处理器1110可以是能够执行指令的任何合适的处理器。例如，在各种实施方案中，处理器1110可为实现多种指令集架构(ISA)(诸如x86、PowerPC、SPARC或MIPS ISA或任何其他合适的ISA)中的任一种的通用或嵌入式处理器。在多处理器系统中，处理器1110中的每一个通常可以但并非必须实现相同的ISA。
系统存储器1120可被配置为存储可被处理器1110访问的相机控制程序指令1122和/或相机控制数据。在各种实施方案中，系统存储器1120可使用任何合适的存储器技术来实现，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、非易失性/闪存型存储器或任何其他类型的存储器。在例示的实施方案中，程序指令1122可被配置为实现结合上述功能中的任一种的图像传感器控制应用程序。此外，存储器1120的现有相机控制数据1132可包括上述信息或数据结构中的任一者。在一些实施方案中，程序指令和/或数据可被接收、发送或存储在与系统存储器1120或计算机系统1100分开的不同类型的计算机可访问介质上或类似介质上。尽管将计算机系统1100描述为实施前面各图的功能框的功能性，但可以通过这样的计算机系统实施本文描述的任何功能性。
在一个实施方案中，I/O接口1130可以被配置为协调设备中的处理器1110、系统存储器1120、和任何外围设备包括网络接口1140或其他外围设备接口(诸如输入/输出设备1150)之间的I/O通信。在一些实施方案中，I/O接口1130可执行任何必要的协议、定时或其他数据转换以将来自一个部件(例如系统存储器1120)的数据信号转换为适于由另一部件(例如处理器1110)使用的格式。在一些实施方案中，I/O接口1130可包括对例如通过各种类型的外围设备总线诸如外围部件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变体所附接的设备的支持。在一些实施方案中，I/O接口1130的功能例如可被划分到两个或更多个单独部件中，诸如北桥和南桥。此外，在一些实施方案中，I/O接口1130(诸如到系统存储器1120的接口)的一些或所有功能可以被直接并入到处理器1110中。
网络接口1140可被配置为允许在计算机系统1100与附接到网络1185的其他设备(例如，承载器或代理设备)之间或者在计算机系统1100的节点之间交换数据。在各种实施方案中，网络1185可包括一种或多种网络，包括但不限于：局域网(LAN)(例如以太网或企业网)、广域网(WAN)(例如互联网)、无线数据网、某种其他电子数据网络、或它们的某种组合。在各种实施方案中，网络接口1140可支持经由有线或无线通用数据网络(诸如任何合适类型的以太网网络)的通信，例如；经由电信/电话网络(诸如模拟语音网络或数字光纤通信网络)的通信；经由存储区域网络(诸如光纤通道SANs)、或经由任何其他合适类型的网络和/或协议的通信。
输入/输出设备1150在一些实施方案中可包括一个或多个显示终端、键盘、键区、触控板、扫描设备、语音或光学识别设备、或适于由一个或多个计算机系统1100输入或访问数据的任何其他设备。多个输入/输出设备1150可存在于计算机系统1100中，或者可分布在计算机系统1100的各个节点上。在一些实施方案中，类似的输入/输出设备可以与计算机系统1100分开，并且可通过有线或无线连接(诸如通过网络接口1140)与计算机系统1100的一个或多个节点进行交互。
如图11中所示，存储器1120可包含程序指令1122，该程序指令可能可由处理器执行，以实现上文所述的任何元素或动作。在一个实施方案中，程序指令可执行上文所述的方法。在其他实施方案中，可包括不同的元件和数据。需注意，数据可包括上文所述的任何数据或信息。
本领域的技术人员应当理解，计算机系统1100仅仅是例示性的，而并非旨在限制实施方案的范围。具体地，计算机系统和设备可包括可执行所指出的功能的硬件或软件的任何组合，包括计算机、网络设备、互联网设备、个人数字助理、无线电话、寻呼机等等。计算机系统1100还可连接到未示出的其他设备，或者反之可作为独立的系统进行操作。此外，由所示出的部件所提供的功能在一些实施方案中可被组合在更少的部件中或者被分布在附加部件中。类似地，在一些实施方案中，所示出的部件中的一些部件的功能可不被提供，和/或其他附加功能可能是可用的。
本领域的技术人员还将认识到，虽然各种项目被示出为在被使用期间被存储在存储器中或存储装置上，但是为了存储器管理和数据完整性的目的，这些项目或其部分可在存储器和其他存储设备之间进行传输。另选地，在其他实施方案中，这些软件元件中的一些或全部软件可在另一设备上的存储器中执行，并且经由计算机间通信来与所示出的计算机系统进行通信。系统部件或数据结构中的一些或全部也可(例如作为指令或结构化数据)被存储在计算机可访问介质或便携式制品上以由合适的驱动器读取，其多种示例在上文中被描述。在一些实施方案中，存储在与计算机系统1100分开的计算机可访问介质上的指令可经由传输介质或信号(诸如经由通信介质诸如网络和/或无线链路而传送的电信号、电磁信号或数字信号)传输到计算机系统1100。各种实施方案还可包括在计算机可访问介质上接收、发送或存储根据以上描述所实现的指令和/或数据。一般来讲，计算机可访问介质可包括非暂态计算机可读存储介质或存储器介质，诸如磁介质或光学介质，例如盘或DVD/CD-ROM、易失性或非易失性介质，诸如RAM(例如SDRAM、DDR、RDRAM、SRAM等)、ROM等。在一些实施方案中，计算机可访问介质可包括传输介质或信号，诸如经由通信介质诸如网络和/或无线链路而传送的电气信号、电磁信号、或数字信号。
在不同的实施方案中，本文所述的方法可以在软件、硬件或它们的组合中实现。此外，可改变方法的框的次序，并且可对各种要素进行添加、重新排序、组合、省略、修改等。对于受益于本公开的本领域的技术人员，显然可做出各种修改和改变。本文所述的各种实施方案旨在为例示的而非限制性的。许多变型、修改、添加和改进是可能的。因此，可为在本文中被描述为单个示例的部件提供多个示例。各种部件、操作和数据存储库之间的界限在一定程度上是任意性的，并且在具体的示例性配置的上下文中示出了特定操作。预期了功能的其他分配，它们可落在所附权利要求的范围内。最后，被呈现为示例性配置中的分立部件的结构和功能可被实现为组合的结构或部件。这些和其他变型、修改、添加和改进可落入如以下权利要求书中所限定的实施方案的范围内。

Claims (20)

1.一种电子系统，包括：
移动设备壳体；
图像传感器，所述图像传感器定位在所述移动设备壳体的内部空间中，所述图像传感器包括：
图像捕获部分，所述图像捕获部分被配置为基于接收到的光生成图像数据；以及
多个光源模块，所述多个光源模块位于所述图像传感器的除所述图像捕获部分之外的一部分上；
电气底板，所述电气底板定位在所述移动设备壳体的所述内部空间中，所述电气底板包括：
多个光传感器，所述多个光传感器被配置为检测从所述图像传感器的所述多个光源模块发射的光；
其中所述多个光源模块被配置为将光发射到所述图像传感器和所述电气底板之间的开放空间，以在所述图像传感器和所述电气底板之间传送所述图像数据。
2.根据权利要求1所述的电子系统，其中：
所述图像传感器被配置为捕获高清晰度视频，并且
所生成的图像数据包括用于所述高清晰度视频的图像数据，其中所述多个光源模块和所述多个光传感器被配置为在所述图像传感器和所述电气底板之间传送用于所述高清晰度视频的所述图像数据。
3.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述多个光源模块各自包括至少部分地嵌入在所述图像传感器的硅基板中的垂直腔面发射激光器。
4.根据权利要求3所述的电子系统，其中导电材料嵌入在所述硅基板中，所述导电材料沿着所述垂直腔面发射激光器的边缘延伸出所述硅基板，以向所述垂直腔面发射激光器的外部分提供电力。
5.根据权利要求4所述的电子系统，其中包括垂直腔面发射激光器的所述多个光源模块中的每个的高度超过所述图像传感器的所述硅基板的外表面不到100微米。
6.根据权利要求4所述的电子系统，其中所述垂直腔面发射激光器包括至少部分地嵌入在所述硅基板中的砷化镓或磷化铟材料。
7.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述多个光源模块中的相应光源模块各自被配置为与所述多个光源模块中的至少一个其他光源模块并行地在所述图像传感器和所述电气底板之间传送所述图像数据。
8.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述多个光传感器中的至少一个光传感器被配置为基于从所述多个光源模块中的一个光源模块接收的光，来测量所述图像传感器的相对位置或角度。
9.一种电子系统，包括：
图像传感器，所述图像传感器包括：
图像捕获部分，所述图像捕获部分被配置为基于接收到的光生成图像数据；以及
多个光源模块，所述多个光源模块位于所述图像传感器上除所述图像捕获部分之外的一个或多个位置，
其中所述多个光源模块被配置为通过与所述图像传感器相邻的开放空间从所述图像传感器发射光，以在所述图像传感器和电气底板之间传送所述图像数据。
10.根据权利要求9所述的电子系统，其中所述多个光源模块被配置为发射能够由一个或多个光传感器用于确定所述图像传感器的位置或角度的光信号。
11.根据权利要求10所述的电子系统，还包括：
所述一个或多个光传感器；
稳定模块，所述稳定模块被配置为：
至少部分地基于由所述一个或多个光传感器检测到的从所述多个光源模块发射的光信号，来确定用于稳定所述图像传感器的一个或多个调节；以及
一个或多个致动器，所述一个或多个致动器耦接到所述图像传感器，
其中所述一个或多个致动器被配置为至少部分地基于由所述稳定模块确定的所述一个或多个调节，来调节所述图像传感器的所述位置或所述角度。
12.根据权利要求9所述的电子系统，其中所述多个光源模块被配置为发射光以在所述图像传感器和所述开放空间的另一侧的处理器之间执行高速数据通信。
13.根据权利要求9所述的电子系统，其中所述多个光源模块是至少部分地嵌入在所述图像传感器的硅基板中的垂直腔面发射激光器。
14.根据权利要求9所述的电子系统，其中所述多个光源模块的高度超出所述图像传感器的外表面不到100微米。
15.根据权利要求9所述的电子系统，还包括：
所述电气底板，所述电气底板安装在所述开放空间的另一侧，其中所述电气底板包括一个或多个附加光源模块，
其中所述图像传感器还包括被配置为将来自所述一个或多个附加光源模块的光转换为用于至少部分地为所述图像传感器供电的能量的一个或多个光接收器。
16.一种用于电子设备的方法，包括：
由图像传感器的图像捕获部分基于接收到的光生成图像数据；
将光信号经由开放空间从所述图像传感器的多个光源模块传输至安装在电气底板上的光传感器，以传送所述图像数据，其中所述图像传感器和所述电气底板被定位在所述电子设备的移动设备壳体的内部空间中；
由所述光传感器接收从所述图像传感器传输的所述光信号；以及
由所述电气底板的处理器基于所接收的光信号来确定所述图像数据。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
至少部分地基于从所述图像传感器跨开放空间传输的光信号或基于从所述图像传感器传输的另一光信号，来确定所述图像传感器的相对位置或角度。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
至少部分地基于所述图像传感器的所确定的相对位置或角度，来调节所述图像传感器的位置或角度以稳定所述图像传感器。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括：
通过所述图像传感器捕获高清晰度视频，
其中所生成的图像数据包括用于所述高清晰度视频的图像数据，以及
其中所述将所述光信号传输到所述处理器包括传输用于所述高清晰度视频的图像数据。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述传输所述光信号包括并行传输多个光信号。
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