CN113196736A - 镜头交换装置和便携式终端 - Google Patents

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CN113196736A CN201880100258.5A CN201880100258A CN113196736A CN 113196736 A CN113196736 A CN 113196736A CN 201880100258 A CN201880100258 A CN 201880100258A CN 113196736 A CN113196736 A CN 113196736A
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Abstract

本实施例提供的镜头交换装置100包括：旋转器20，用于围绕旋转中心夹持彼此分开的多个镜头11至13；支架30，用于可旋转地支撑所述旋转器20；电动机50，包括附接于所述旋转器20的动子51和附接于所述支架30以面向所述动子51的定子52，其中，所述电动机50相对于所述支架30旋转地驱动所述旋转器20。通过利用所述电动机50相对于所述支架30旋转地驱动所述旋转器20，可以交换所述多个镜头11至13，选择所述镜头中的一个镜头并将其定位在图像传感器99的光轴L上。提供了一种镜头交换式的相机模块，其中，一个模块由所述镜头和所述图像传感器99构成。

Description

镜头交换装置和便携式终端
技术领域
本发明涉及一种镜头交换装置和便携式终端。
相关技术
近年来，配备有多相机(也称为多眼相机)的智能手机被广泛使用，所述多相机包括多个相机模块。所述多相机包括每个相机模块的专用组件，例如镜头、通过所述镜头成像的图像传感器、用于校正所述镜头的位置的镜头执行器等。若每个相机模块中包括的镜头执行器都用于针对各个镜头实现专利文献1中公开的自动对焦(auto focus，简称AF)功能和光学稳像器(optical image stabilizer，简称OIS)功能，成本就会显著增加。
专利文献1：第2017-49343号日本专利申请公开说明书
因此，为了实现AF功能和OIS功能并抑制成本的增加，期望采用多个相机模块共享专用组件的配置。
发明内容
本发明第一方面提供了一种镜头交换装置，用于交换多个镜头以在图像传感器的光轴上设置任一镜头，包括旋转器，用于围绕旋转中心夹持彼此分开的多个镜头；支架，用于可旋转地支撑所述旋转器；电动机，包括附接于所述旋转器的动子和附接于所述支架以面向所述动子的定子，其中，所述电动机相对于所述支架旋转地驱动所述旋转器。
本发明第二方面提供了一种便携式终端，包括多个镜头；图像传感器；根据第一方面所述的镜头交换装置，其中所述镜头交换装置用于交换所述多个镜头以在所述图像传感器的光轴上设置任一镜头。
发明内容条款不一定描述本发明实施例的所有必要特征。本发明也可以是上述特征的子组合。
附图说明
图1A示出了本实施例提供的一种镜头交换装置在顶视图中的配置。
图1B示出了所述镜头交换装置沿图1A的参考线II-II的横截面上的配置。
图1C示出了旋转器在顶视图中的配置。
图1D示出了支架在顶视图中的配置。
图1E示出了底座在顶视图中的配置。
图2示出了本实施例提供的所述镜头交换装置的控制系统的配置。
图3A示出了从参考镜头状态到右镜头状态的镜头交换操作的开始。
图3B示出了所述镜头交换操作期间的状态(所述旋转器以单位旋转角度×1逆时针旋转的状态)。
图3C示出了所述镜头交换操作期间的状态(所述旋转器以单位旋转角度×2逆时针旋转的状态)。
图3D示出了所述镜头交换操作期间的状态(所述旋转器以单位旋转角度×3逆时针旋转的状态)。
图3E示出了所述镜头交换操作之后的右镜头状态(所述旋转器以单位旋转角度×4逆时针旋转的状态)。
图3F示出了从右镜头状态到参考镜头状态的镜头交换操作的开始。
图4A示出了从参考镜头状态到左镜头状态的镜头交换操作的开始。
图4B示出了所述镜头交换操作期间的状态(所述旋转器以单位旋转角度×1顺时针旋转的状态)。
图4C示出了所述镜头交换操作期间的状态(所述旋转器以单位旋转角度×2顺时针旋转的状态)。
图4D示出了所述镜头交换操作期间的状态(所述旋转器以单位旋转角度×3顺时针旋转的状态)。
图4E示出了所述镜头交换操作之后的左镜头状态(所述旋转器以单位旋转角度×4顺时针旋转的状态)。
图4F示出了从左镜头状态到参考镜头状态的镜头交换操作的开始。
图5A示出了一种实施例变形提供的一种镜头交换装置在顶视图中的配置。
图5B示出了所述镜头交换装置沿图5A的参考线II-II的横截面上的配置。
图5C示出了旋转器在顶视图中的配置。
图5D示出了支架在顶视图中的配置。
图5E示出了底座在顶视图中的配置。
图6示出了本实施例变形提供的所述镜头交换装置的控制系统的配置。
图7示出了一种便携式终端的配置。
具体实施方式
下面将描述本发明的(部分)实施例。根据权利要求，该(部分)实施例不限制本发明。同样，关于给定实施例描述的每个特征都不应被认为是本发明各方面所必需。
图1A至图1E示出了本实施例提供的镜头交换装置100的配置。其中，图1A示出了所述镜头交换装置100在顶视图中的配置。图1B示出了所述镜头交换装置100沿图1A的参考线II-II的横截面上的配置。图1C示出了旋转器20在顶视图中的配置。图1D示出了支架30在顶视图中的配置。图1E示出了底座40在顶视图中的配置。在这些图中，针对位于图像传感器99的光接收中心的光轴L，将平行于所述光轴L的方向定义为Z轴方向，将在与所述Z轴方向垂直的平面内连接所述光轴L和所述旋转器20的旋转中心(所述支架30上的轴33的中心)的直线的方向定义为Y轴方向，且将与所述Z轴方向和所述Y轴方向正交的方向定义为X轴方向。此外，在所述旋转器20的旋转中心交叉的两个轴线方向为A方向和B方向，其中，以+45度角与+Y方向交叉且以－45度角与－X方向交叉的方向为A方向，而以+45度角与+X方向交叉且以－45度角与+Y方向交叉的方向为B方向。
所述镜头交换装置100用于在安装于智能手机等便携式终端内的相机模块中交换多个镜头11至13，以便在所述图像传感器99的所述光轴L上设置其中一个镜头。所述镜头交换装置100包括旋转器20、支架30、底座40、电动机50和控制单元70。
所述多个镜头11至13均为光学系统，所述光学系统包括沿其光轴布置的多个镜头元件等，所述多个镜头11至13具有彼此不同的光学特性。所述镜头11至13可以是具有不同焦距(即，不同视场角)的镜头，例如标准镜头、广角镜头和远摄镜头或者是具有不同滤光器(例如中性密度滤光器、偏振滤光器、彩色补偿滤光器等)的镜头。在本实施例中，所述镜头11至13分别称为左镜头、标准镜头和右镜头。
所述旋转器20用于夹持所述镜头11至13。作为一个例子，所述旋转器20具有宽度大于高度的圆柱形形状，其中，围绕所述中心轴线(即，所述旋转中心)形成彼此分开的通孔20a1至20a4，并且所述通孔20a1至20a4在所述Z轴方向上穿过所述旋转器20；在与所述通孔20a4相邻的侧表面上形成有平行于所述Z轴的平整表面20a5；在所述平整表面20a5上形成有沿所述Z轴方向延伸的凹槽20a6。
所述通孔20a1至20a3具有圆形截面，且以恒定角度间距(在本实施例中，以90度的间距为例)隔开。所述镜头11至13分别装配入所述通孔20a1至20a3中，使得光轴指向所述Z轴方向。因此，所述旋转器20围绕所述旋转中心以恒定角度间距夹持彼此分开的所述多个镜头11至13。在本实施例中，所述三个镜头11至13由所述旋转器20夹持，但所述镜头的数量不限于三个，可以以恒定角度间距夹持四个或更多的镜头中的两个镜头。
作为一个例子，所述通孔20a4具有以下形状：具有内弯的腰的近似等腰梯形与连接在所述梯形的上底上的三角形相结合。所述三角形和所述梯形的上侧部的一部分布置在所述旋转中心上，所述梯形的底侧部布置在所述通孔20a1和20a3之间且与所述通孔20a1和20a3成角度(在与所述通孔20a1和20a3均成90度的方向上)。所述通孔20a4的三角形部分的内表面上固定有L形弯曲的滑块24，所述通孔20a4的底基部的内表面上固定有U形板簧25的两端，从而通过在所述滑块24和所述板簧25之间插入并夹住所述支架30的轴33，使所述旋转器20可旋转地支撑在所述支架30上。
所述旋转器20具有多个线圈51a至51d、参考磁体22a和22b、多个磁芯23a至23d、防振件26和柔性印刷电路板(flexible printed circuit board，简称FPC)27。
所述多个线圈51a至51d布置在所述旋转器20的侧表面，以配置电动机50的动子51。关于所述电动机50的配置，以下详细描述了所述线圈51a至51d的配置。
所述参考磁体22a、22b是永磁体，所述永磁体产生磁场以检测所述旋转器20的旋转位置和在所述Z轴方向上的位置(即，对焦位置)，所述永磁体布置在所述旋转器20的侧表面，该布置的角度间距与所述镜头11至13的角度间距(在本实施例中为90度的间距)相等。在本实施例中，所述参考磁体22a、22b分别设置在所述FPC 27上和所述线圈51d中。
所述多个磁芯23a至23d用于将所述旋转器20定位在所述旋转方向上，由坡莫合金等磁导率高的材料构成。所述多个磁芯23a至23d设置在所述旋转器20的侧表面，并且分别与如下所述的多个磁体52a至52d的第一磁极52a1至52d1和第二磁极52a2至52d2的边界对齐，当所述旋转器20旋转时，使得所述镜头11至13中的一个镜头位于所述光轴L上。当所述旋转器20旋转且所述磁芯23a至23d中的至少一个与所述磁体52a至52d中任一磁体的磁极边界对齐时，所述磁芯23a至23d从各自的磁极接收的引力是平衡的，从而所述旋转器20稳定在所述旋转位置。因此，所述镜头11至13中的一个镜头能够在不施加夹持力的情况下定位在所述图像传感器99的光轴L上。
在本实施例中，由于所述镜头11至13和所述磁体52a至52d以90度的相同角度间距布置，因此所述四个磁芯23a至23d(与所述磁体52a至52d的数量相同)以90度的间距布置。从而，当所述旋转器20旋转以在所述光轴L上设置所述镜头11至13中的一个镜头时，所述四个磁芯23a至23d中的每一个都与所述磁体52a至52d中的一个磁体的第一和第二磁极的边界(分别为处于图1A所示状态的所述磁体52a至52d的第一和第二磁极的边界)对齐，使得所述镜头11至13中的每一个镜头都能够在不施加夹持力的情况下定位在所述图像传感器99的所述光轴L上。
所述防振件26用于抑制AF驱动和OIS驱动可能引起的所述旋转器20的振动，所述防振件26包括橡胶26a和平衡器26b。所述橡胶26a由氯丁橡胶(chloroprene rubber，简称CR)等弹性材料构成并塑形为板状，所述橡胶26a缓冲所述旋转器20的振动，以抑制到所述FPC27的振动传递。所述平衡器26b由黄铜等比重较大的金属构成，塑形为厚度合适的板，所述平衡器26b将所述旋转器20的质量中心与所述旋转中心对齐。所述橡胶26a和所述平衡器26b装配在所述旋转器20的所述凹槽20a6中。
所述FPC 27为柔性基板，其上设有接线，用于将所述线圈51a至51d连接到所述底座40上的接线。所述FPC 27包括主体和延伸部27a，并通过所述旋转器20的所述通孔20a4和所述支架30的开口30b与所述底座40的FPC 40b连接，所述支架30的开口30b在所述平衡器26b上与该主体重叠，并将所述主体装配入所述旋转器20的所述凹槽20a6中，且允许所述延伸部27a从所述主体的－Z端延伸。
所述支架30为可旋转地支撑所述旋转器20的壳体。在所述支架30中，形成有在顶视图中具有圆形形状的凹部31和具有矩形形状的四个凹槽31a至31d。所述凹部31位于所述支架30的中心，并在其中容纳所述旋转器20。所述凹部31的底表面的+Y侧部形成有圆形开口30a，而在－Y侧部形成有矩形开口30b。所述四个凹槽31a至31d分别位于所述凹部31的+X交－Y侧、+X交+Y侧、－X交+Y侧以及－X交－Y侧，并分别在其中容纳所述磁体52a至52d。
所述支架30具有多个磁体52a至52d、磁力传感器32a和32b、轴33、执行器34和配重块35。
所述多个磁体52a至52d围绕所述旋转器20布置以构造电动机50的定子52。关于所述电动机50的配置，以下详细描述了所述磁体52a至52d的配置。
所述磁力传感器32a、32b用于检测所述参考磁体22a、22b产生的磁场，以检测所述旋转器20的旋转位置以及所述旋转器20在所述Z轴方向上的位置(即，所述镜头11至13在所述光轴L上的对焦位置)。例如，可以采用霍尔元件作为所述磁力传感器32a、32b。所述磁力传感器32a、32b分别埋设在所述凹部31的－Y侧和－X侧的内表面中，其角度间距为90度，等于所述镜头11至13的角度间距。通过指定所述两个磁力传感器32a、32b(其与所述两个参考磁体22a、22b对齐并检测所述参考磁体22a、22b产生的磁场)中的激活的磁力传感器，可以从所述镜头11至13中指定位于所述图像传感器99的所述光轴L上的镜头。所述磁力传感器32a、32b的检测信号传输至AF旋转控制单元71。
所述轴33为柱状轴体，用于在所述支架30上可旋转地支撑所述旋转器20，且设置在所述凹部31的中心，使得其纵向方向沿所述Z轴方向延伸。如上所述，通过将所述轴33夹入所述滑块24和所述旋转器20的所述板簧25之间，所述旋转器20被其间的摩擦力夹持在所述轴33上。在这里，由于所述旋转器20的质量中心与其旋转中心通过所述防振件26的所述平衡器26b对齐，因此所述旋转器20可以由所述轴33支撑在该质量中心，从而使得当所述旋转器20的位置沿所述光轴L校正时(即，所述旋转器20夹持的镜头由AF驱动)，可以防止发生共振。
执行器(也称为AF执行器)34是一种器件，所述器件在所述轴33的纵向方向(即所述Z轴方向)上膨胀和收缩以驱动所述轴33。例如，可以采用压电元件作为所述执行器34。
所述配重块35用于在所述支架30上稳定地支撑所述轴33，所述轴33夹持所述旋转器20。例如，所述配重块35用胶粘剂固定在所述凹部31的中心。所述轴33通过所述执行器34固定在所述配重块35上。
平滑冲击驱动机构(Smooth Impact Drive Mechanism，简称SIDM)由所述轴33、所述执行器34和所述配重块35构成。所述SIDM沿所述轴33在所述Z轴方向上驱动所述旋转器20，即，通过固定在所述配重块35上的所述执行器34的膨胀和收缩来对所述旋转器20进行AF驱动。1)使所述执行器34缓慢膨胀引起所述轴33在+Z方向上移动。因此，所述轴33支撑的所述旋转器20在+Z方向上被驱动。2)使所述执行器34快速收缩引起所述轴33在－Z方向上向后移动。在这种情况下，由于惯性，所述旋转器20在所述轴33上滑动，使得所述旋转器20维持在相同位置。3)通过重复这些操作，在+Z方向上以长冲程来驱动所述旋转器20。通过执行上述操作的反向操作，可以在－Z方向上以长冲程来驱动所述旋转器20。通过具有这种配置的SIDM在所述Z轴方向上共同驱动由所述旋转器20夹持的所有所述镜头11至13，可以沿所述图像传感器99的所述光轴L校正所述镜头在所述光轴L上的位置，即，执行自动对焦。
所述底座40用于可摆动地支撑所述支架30。所述底座40为大致正方形的板，具有以所述光轴L为中心的圆形开口40a，以及FPC 40b，所述FPC 40b包括在与多个线圈61a至61d连接的上表面上的接线。
所述底座40包括所述多个线圈61a至61d、磁力传感器42a和42b、弹簧48和轴承49。
所述多个线圈61a至61d用于构造执行器60的定子61，并设置在所述FPC 40b中，使得在Z轴方向上分别与所述支架30中设置的所述多个磁体52a至52d对齐。所述线圈61a至61d中的每一个均包括一对子线圈，其中，一个子线圈与所述磁体52a至52d包括的第一磁极52a1至52d1中对应的一个磁极以及位于其后表面极性相反的磁极对齐，而另一个子线圈与第二磁极52a2至52d2中对应的一个磁极以及位于其后表面极性相反的磁极对齐。所述执行器60(摆动装置的一个示例，也称为OIS执行器)用于通过所述磁体52a、52c以及与其对齐的所述线圈61a、61c在所述底座40上沿A方向摆动所述支架30，并通过所述磁体52b、52d以及与其对齐的线圈61b、61d在所述底座40上沿B方向摆动所述支架30。
根据具有这种配置的执行器60，可以在X和Y方向上校正位于所述图像传感器99的所述光轴L上的镜头的位置，即，在与所述光轴L正交的平面方向(即，A方向和B方向)上共同摆动由所述支架30支撑的所述旋转器20夹持的所有所述镜头11至13来实现稳像。用于旋转地驱动所述支架30上的所述旋转器20的所述电动机50和用于在所述底座40上摆动所述支架30的所述执行器60共用所述多个磁体52a至52d，使得所述电动机50和所述执行器60具有紧凑的配置。
所述磁力传感器42a、42b分别用于检测所述磁体52a、52b产生的磁场，以检测所述支架30在A、B方向上相对于所述底座40的位置。例如，可以采用霍尔元件作为所述磁力传感器42a、42b。所述磁力传感器42a、42b设置在所述FPC 40b上，以便分别与所述线圈61a、61b重叠。所述磁力传感器42a、42b的检测信号传输至OIS控制单元72。
所述弹簧48用于将所述支架30推向所述底座40。所述弹簧48附接在所述支架30的后表面的四个角和所述底座40的上表面的四个角之间。
所述轴承49为球形件，其在所述底座40上支撑所述支架30。本实施例中所述轴承49的数量为3个，但可以为3个或以上的任意数量。所述3个轴承49分别设置在所述底座40上的+X交+Y角、－X交+Y角、以及+Y中心。所述弹簧48将所述支架30推向所述底座40，从而将压力施加到所述轴承49，使得所述支架30可摆动地支撑在所述底座40上。
所述电动机50用于相对于所述支架30旋转地驱动所述旋转器20，并包括设置在所述支架30中的定子52和设置在所述旋转器20中以面向所述定子52的动子51。
所述定子52具有多个磁体52a至52d，所述多个磁体52a至52d围绕所述旋转器20布置在所述支架30上，以与所述定子52的多个线圈51a至51d相互作用。所述磁体52a至52d中的每一个均由两个永磁体构成，例如，其中一个永磁体具有第一磁极(例如，N极)52a1至52d1和位于其后表面极性相反的磁极(S极)，另一个永磁体具有第二磁极(S极)52a2至52d2和位于其后表面极性相反的磁极(N极)，使得所述第一磁极52a1至52d1和所述第二磁极52a2至52d2布置在一个表面上。
所述多个磁体52a至52d分别容纳在所述支架30的凹槽31a至31d中。相对于所述旋转器20的旋转中心(即，所述轴33的中心)，所述磁体52a、52c位于A方向的相对侧，而所述磁体52b、52d位于B方向的相对侧。这样，所述磁体52a至52d在圆周方向上彼此间隔开，面向所述轴33的中心的所述第一磁极52a1至52d1和第二磁极52a2至52d2交替地围绕所述旋转器20布置。
针对所述轴33的中心，所述磁体52a至52d的所述第一磁极52a1至52d1与所述第二磁极52a2至52d2之间的中心到中心距离对应的角度间隔给定了所述电动机50实现的所述旋转器20的单位旋转角度。本实施例中以所述单位旋转角度为22.5度为例。所述磁体52a至52d的所述第一磁极52a1至52d1与所述第二磁极52a2至52d2的宽度大于所述单位旋转角度对应的宽度。所述磁体52a至52d以4倍于所述单位旋转角度的角度间距(等于所述线圈两侧之间的间隔距离的2倍，在本实施例中为90度)来布置。
所述动子51具有多个线圈51a至51d，所述多个线圈51a至51d在所述旋转器20的侧表面布置。例如，所述线圈51a至51d可以由FPC线圈构成。
例如，所述多个线圈51a至51d具有矩形形状，且包括沿所述旋转器20的圆周彼此分开的第一侧51a1至51d1和第二侧51a2至51d2。相对于所述多个磁体52a至52d，所述多个线圈51a至51d的大小和布置为：针对所述旋转器20的旋转位置，所述线圈51a至51d的第一侧51a1至51d1和第二侧51a2至51d2分别与所述磁体52a至52d的所述第一磁极52a1至52d1和所述第二磁极52a2至52d2对齐，并且同样分别与所述多个磁体52a至52d中两个相邻磁体中的一个磁体的第一磁极52a1至52d1和所述两个相邻磁体中的另一个磁体的第二磁极52a2至52d2对齐。所述线圈51a至51d的第一侧51a1至51d1与第二侧51a2至51d2之间的间隔距离等于所述单位旋转角度的2倍(在本实施例中为45度)。
所述线圈51a至51d布置在所述旋转器20的侧表面上，角度间距为所述单位旋转角度的3倍(等于所述第一侧与所述第二侧之间的间隔距离的3/2倍，在本实施例中为67.5度)。因此，在图1A所示的状态(所述镜头12位于所述光轴L上的所述标准镜头状态)下，所述线圈51a的第一侧51a1和第二侧51a2分别处于－45度(以所述单位旋转角度为单位时为－2)和0度(0)的角度位置；所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2分别处于22.5度(1)和67.5度(3)的角度位置；所述线圈51c的第一侧51c1和第二侧51c2分别处于90度(4)和135度(6)的角度位置；所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2分别处于157.5度(7)和202.5度(9)的角度位置。
根据上述磁体52a至52d和所述线圈51a至51d的布置，在图1A所示的标准镜头状态下，所述线圈51b的第一侧和第二侧51b1、51b2分别与所述磁体52b的第一磁极和第二磁极52b1、52b2对齐；所述线圈51d的第一侧和第二侧51d1、51d2分别与所述磁体52c的第二磁极52c2和所述磁体52d的第一磁极52d1对齐。进一步地，所述线圈51c的第一侧和第二侧51c1、51c2分别与所述磁体52b和52c之间的空间以及所述磁体52c的第一磁极和第二磁极52c1、52c2的边界对齐；所述线圈51a的第一侧和第二侧51a1、51a2分别与所述磁体52a的第一磁极和第二磁极52a1、52a2的边界以及所述磁体52a和52b之间的空间对齐。一对线圈51a、51c和一对线圈51b、51d以相对相位偏移90度的方式设置。因此，当所述旋转器20以所述单位旋转角度的整数倍旋转时，所述线圈51a、51c中每一个线圈的两侧或所述线圈51b、51d中每一个线圈的两侧总是与所述磁体52a至52d的第一磁极51a1至52d1和第二磁极51a2至52d2对齐。
图2示出了本实施例提供的所述镜头交换装置100的控制系统的配置。所述控制系统由控制单元70构成，用于旋转地控制所述旋转器20，对位于所述光轴L上的镜头进行AF控制(即自动对焦)和OIS控制(即稳像)。计算机装置执行控制程序以实现具有AF旋转控制单元71和OIS控制单元72功能的所述控制单元70。
所述AF旋转控制单元71用于根据所述支架30上的所述磁力传感器32a、32b的输出信号，旋转地控制所述旋转器20并对所述光轴L上的镜头进行AF控制。
当所述旋转器20旋转且所述磁力传感器32a、32b与所述参考磁体22a、22b对齐以检测所述参考磁体22a、22b产生的磁场时，通过指定所述磁力传感器32a、32b中的激活的传感器来检测所述旋转器20的转动位置。如图3A和4A所示，在所述旋转器20位于参考位置且所述镜头12位于所述光轴L的所述标准镜头状态下，所述磁力传感器32a、32b分别检测所述参考磁体22a、22b以输出有效检测信号(即，所述磁力传感器32a、32b被激活)。如图3E所示，在所述旋转器20从所述标准镜头状态逆时针旋转90度且所述镜头13位于所述光轴L上的右镜头状态下，只有所述磁力传感器32a检测到所述参考磁体22b并且被激活。如图4E所示，在所述旋转器20从所述标准镜头状态顺时针旋转90度且所述镜头11位于所述光轴L上的左镜头状态下，只有所述磁力传感器32b检测到所述参考磁体22a并且被激活。所述AF旋转控制单元71通过确定从所述磁力传感器32a、32b接收的检测信号是否有效来指定激活的磁力传感器。
当所述磁力传感器32a、32b均被激活时，所述AF旋转控制单元71检测到所述旋转器20处于参考位置，并将镜头状态指定为所述标准镜头状态。当只有所述磁力传感器32a被激活时，所述AF旋转控制单元71检测到所述旋转器20位于离所述参考位置90度的旋转位置，并将镜头状态指定为右镜头状态。当只有所述磁力传感器32b被激活时，所述AF旋转控制单元71检测到所述旋转器20位于离所述参考位置－90度的旋转位置，并将镜头状态指定为左镜头状态。
如上所述，所述AF旋转控制单元71检测所述旋转器20的旋转位置，并指定定位在所述光轴L上的镜头(即，所述标准镜头状态、所述右镜头状态和所述左镜头状态中的任意一种)，以通过控制所述电动机50旋转地驱动所述旋转器20来交换所述镜头11至13。
所述旋转器20在所述Z轴方向上的位置(也称为AF位置)由所述磁力传感器32a、32b中的一个或多个激活的传感器来检测，所述磁力传感器32a、32b检测到所述旋转器20上的所述参考磁体22a、22b，并输出有效检测信号。其中，在所述标准镜头状态下所述磁力传感器32a、32b均被激活，在所述右镜头状态下所述磁力传感器32a被激活，在所述左镜头状态下所述磁力传感器32b被激活。在这里，所述AF旋转控制单元71根据被激活的磁力传感器的检测信号，检测所述旋转器20在所述Z轴方向上的位置。当所述磁力传感器32a、32b均被激活时，可以使用其中任一个或两个。
所述AF旋转控制单元71沿着所述光轴L校正位于所述光轴L上的镜头的位置，即如上文所述，通过检测所述旋转器20在所述Z轴方向上的位置并根据结果控制所述执行器34在所述Z轴方向上驱动所述旋转器20(即由所述旋转器20共同夹持的所述镜头11至13)，从而对所述镜头进行AF控制。对于具有这种配置的控制单元70，所述磁力传感器32a、32b在所述旋转器20的旋转位置检测和AF位置检测中被共用。
所述OIS控制单元72用于根据所述底座40上的磁力传感器42a、42b的检测信号，对所述光轴L上的镜头进行OIS控制。所述OIS控制单元72通过根据所述磁力传感器42a、42b的检测信号计算所述支架30在A方向和B方向上相对于所述底座40的位置，并根据计算结果激发构成执行器60的多个线圈61a至61d，从而使所述支架30在所述底座40上沿A方向和B方向摆动。因此，可以在X和Y方向上校正位于所述图像传感器99的所述光轴L上的镜头的位置，即，在与所述光轴L正交的平面方向(即，A方向和B方向)上共同摆动由所述旋转器20夹持的所有所述镜头11至13来实现稳像。
具有这种配置的所述控制单元70利用所述电动机50旋转地驱动夹持所述多个镜头11至13的所述旋转器20以交换所述镜头11至13并将其中一个镜头定位在所述光轴L上，通过使用所述执行器34在所述Z轴方向上驱动所述旋转器20并使用所述执行器60在与所述光轴L正交的平面方向(即，在所述A方向和B方向)上摆动所述旋转器20，从而对所述光轴L上的镜头进行AF控制和OIS控制。因此，可以通过公共控制系统精确控制所述多个镜头11至13中的每一个镜头的位置。
本发明描述了所述AF旋转控制单元71的镜头交换操作的原理和所述电动机50对所述旋转器20的旋转驱动(励磁切换的时机)。
所述多个线圈51a至51d的励磁切换时序图如表1所示。针对所述旋转器20的每个旋转位置，该图表显示出所述磁体52a至52d的第一磁极(N极)52a1至52d1和第二磁极(S极)52a2至52d2，所述第一磁极和所述第二磁极的边界(D)，以及所述磁体52a至52d之间的空间(－)等中哪个与所述线圈51a至51d的第一侧51a1至51d1和第二侧51a2至51d2对齐。该图表还示出了要激发的线圈和要激发线圈的方向，以使所述旋转器20从每个旋转位置逆时针(counterclockwise，简称CCW)和顺时针(clockwise，简称CW)旋转。结合所述参考镜头状态(0度)按所述单位旋转角度(22.5度)的增量在－90度至90度的范围内给出所述旋转器20的旋转位置。此外，激发所述线圈51a至51d的方向定义为激励方向，由u(+Z方向)和d(－Z方向)其中之一指示，且所述第一侧51a1至51d1和所述第二侧51a2至51d2无标记(无激励)。在括号中，左边字母和右边字母分别表示逆时针和顺时针旋转。
Figure BDA0003118340110000081
Figure BDA0003118340110000091
本发明描述了从所述镜头12定位在所述光轴L上的所述参考镜头状态到所述镜头13位于所述光轴L上的所述右镜头状态的镜头交换操作中所述线圈51a至51d的励磁切换。
在图3A所示的所述参考镜头状态中，所述旋转器20上的磁芯23a至23d分别与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐，使得所述旋转器20位于参考位置而无需施加夹持力，且所述镜头12相应地位于所述光轴L上。所述AF旋转控制单元71通过感应出所述磁力传感器32a、32b都检测到所述参考磁体22a、22b(接收到来自它们的有效检测信号)并因此被激活，从而将镜头状态指定为所述标准镜头状态。
在图3A所示的所述参考镜头状态下，即当所述旋转器20处于所述参考位置(0度)时，所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2分别与所述磁体52b的第一磁极52b1和第二磁极52b2对齐，所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2分别与所述磁体52c的第二磁极52c2和所述磁体52d的第一磁极52d1对齐。同时，所述线圈51a、51c的第一侧51a1、51c1和第二侧51a2、51c2与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐或与两个相邻磁体之间的空间对齐，从而不与所述磁体52a至52d中任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51b、51d，使电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2，且电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2。因此，相对于所述支架30施加逆时针驱动力到所述旋转器20上，所述磁芯23a至23d脱离所述磁体52a至52d的引力，而所述旋转器20则开始沿图中箭头所示的方向旋转。
如图3B所示，当所述旋转器20以所述单位旋转角度(22.5度)逆时针旋转时，所述线圈51c的第一侧51c1和第二侧51c2分别与所述磁体52c的第一磁极52c1和第二磁极52c2对齐，所述线圈51a的第一侧51a1和第二侧51a2分别与所述磁体52a的第二磁极52a2和所述磁体52b的第一磁极52b1对齐。同时，所述线圈51b、51d的第一侧51b1、51d1和第二侧51b2、51d2与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐或与两个相邻磁体之间的空间对齐，从而不与所述磁体52a至52d中任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51c、51a，使电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51c的第一侧51c1和第二侧51c2，且电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51a的第一侧51a1和第二侧51a2。因此，相对于所述支架30施加逆时针驱动力到所述旋转器20上，而所述旋转器20则进一步沿图中箭头所示的方向旋转。
如图3C所示，当所述旋转器20以所述单位旋转角度×2(45度)逆时针旋转时，所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2分别与所述磁体52d的第一磁极52d1和第二磁极52d2对齐，所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2分别与所述磁体52b的第二磁极52b2和所述磁体52c的第一磁极52c1对齐。同时，所述线圈51a、51c的第一侧51a1、51c1和第二侧51a2、51c2与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐或与两个相邻磁体之间的空间对齐，从而不与所述磁体52a至52d中任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51d、51b，使电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2，且电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2。因此，相对于所述支架30施加逆时针驱动力到所述旋转器20上，而所述旋转器20则进一步沿图中箭头所示的方向旋转。
如图3D所示，当所述旋转器20以所述单位旋转角度×3(67.5度)逆时针旋转时，所述线圈51a的第一侧51a1和第二侧51a2分别与所述磁体52b的第一磁极52b1和第二磁极52b2对齐，所述线圈51c的第一侧51c1和第二侧51c2分别与所述磁体52c的第二磁极52c2和所述磁体52d的第一磁极52d1对齐。同时，所述线圈51b、51d的第一侧51b1、51d1和第二侧51b2、51d2与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐或与两个相邻磁体之间的空间对齐，从而不与所述磁体52a至52d中任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51a、51c，使电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51a的第一侧51a1和第二侧51a2，且电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51c的第一侧51c1和第二侧51c2。因此，相对于所述支架30施加逆时针驱动力到所述旋转器20上，而所述旋转器20则进一步沿图中箭头所示的方向旋转。
如图3E所示，当所述旋转器20以所述单位旋转角度×4(90度)逆时针旋转时，所述旋转器20上的所述磁芯23a至23d分别与所述磁体52b至52d和所述磁体52a的磁极边界对齐，使得所述旋转器20位于该位置而无需施加夹持力，且所述镜头13相应地位于所述光轴L上。所述AF旋转控制单元71通过感应出只有所述磁力传感器32a检测到待激活的所述参考磁体22b并完成镜头交换操作，从而将镜头状态指定为所述右镜头状态。
本发明描述了从所述右镜头状态到所述参考镜头状态的镜头交换操作中所述线圈51a至51d的励磁切换。
如图3F所示的所述右镜头状态下，即当所述旋转器20位于90度的位置时，所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2分别与所述磁体52c的第一磁极52c1和第二磁极52c2对齐，所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2分别与所述磁体52d的第二磁极52d2和所述磁体52a的第一磁极52a1对齐。同时，所述线圈51a、51c的第一侧51a1、51c1和第二侧51a2、51c2与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐或与两个相邻磁体之间的空间对齐，从而不与所述磁体52a至52d中任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51b、51d，使电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2，且电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2。因此，相对于所述支架30施加顺时针驱动力到所述旋转器20上，所述磁芯23a至23d脱离所述磁体52a至52d的引力，而所述旋转器20则开始沿图中箭头所示的方向旋转。
接下来，所述AF旋转控制单元71在图3B至图3D所示的所述旋转器20的每个位置执行上述励磁切换，同时在反方向上激励所述线圈51a至51d。从而，所述旋转器20进一步顺时针旋转。
如图3A所示，当所述旋转器20返回所述参考位置(0度)时，所述旋转器20上的所述磁芯23a至23d分别与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐，使得所述旋转器20位于该参考位置而无需施加夹持力，且所述镜头12相应地位于所述光轴L上。所述AF旋转控制单元71通过感应出所述磁力传感器32a、32b均检测到所述参考磁体22a、22b并因此被激活，从而将镜头状态指定为所述标准镜头状态。
本发明描述了从所述镜头12位于所述光轴L上的所述参考镜头状态到所述镜头11位于所述光轴L上的所述左镜头状态的镜头交换操作中所述线圈51a至51d的励磁切换。
在图4A所示的参考镜头状态下，即，如上所述当所述旋转器20位于所述参考位置(0度)时，所述线圈51b、51d的第一侧51b1、51d1和第二侧51b2、51d2与所述磁体52a至52d的磁极对齐，因此所述线圈51a、51c的第一侧51a1、51c1和第二侧51a2、51c2不与所述磁体52a至52d中的任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51b、51d，使电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2，且电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2。因此，相对于所述支架30施加顺时针驱动力到所述旋转器20上，所述磁芯23a至23d脱离所述磁体52a至52d的引力，而所述旋转器20则开始沿图中箭头所示的方向旋转。
如图4B所示，当所述旋转器20以所述单位旋转角度(－22.5度)顺时针旋转时，所述线圈51a的第一侧51a1和第二侧51a2分别与所述磁体52a的第一磁极52a1和第二磁极52a2对齐，所述线圈51c的第一侧51c1和第二侧51c2分别与所述磁体52b的第二磁极52b2和所述磁体52c的第一磁极52c1对齐。同时，所述线圈51b、51d的第一侧51b1、51d1和第二侧51b2、51d2与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐或与两个相邻磁体之间的空间对齐，从而不与所述磁体52a至52d中任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51a、51c，使电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51a的第一侧51a1和第二侧51a2，且电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51c的第一侧51c1和第二侧51c2。因此，相对于所述支架30施加顺时针驱动力到所述旋转器20上，而所述旋转器20则进一步沿图中箭头所示的方向旋转。
如图4C所示，当所述旋转器20以所述单位旋转角度×2(－45度)顺时针旋转时，所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2分别与所述磁体52c的第一磁极52c1和第二磁极52c2对齐，所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2分别与所述磁体52a的第二磁极52a2和所述磁体52b的第一磁极52b1对齐。同时，所述线圈51a、51c的第一侧51a1、51c1和第二侧51a2、51c2与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐或与两个相邻磁体之间的空间对齐，从而不与所述磁体52a至52d中任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51d、51b，使电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2，且电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2。因此，相对于所述支架30施加顺时针驱动力到所述旋转器20上，而所述旋转器20则进一步沿图中箭头所示的方向旋转。
如图4D所示，当所述旋转器20以所述单位旋转角度×3(－67.5度)顺时针旋转时，所述线圈51c的第一侧51c1和第二侧51c2分别与所述磁体52b的第一磁极52b1和第二磁极52b2对齐，所述线圈51a的第一侧51a1和第二侧51a2分别与所述磁体52d的第二磁极52d2和所述磁体52a的第一磁极52a1对齐。同时，所述线圈51b、51d的第一侧51b1、51d1和第二侧51b2、51d2与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐或与两个相邻磁体之间的空间对齐，从而不与所述磁体52a至52d中任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51c、51a，使电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51c的第一侧51c1和第二侧51c2，且电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51a的第一侧51a1和第二侧51a2。因此，相对于所述支架30施加顺时针驱动力到所述旋转器20上，而所述旋转器20则进一步沿图中箭头所示的方向旋转。
如图4E所示，当所述旋转器20以所述单位旋转角度×4(－90度)顺时针旋转时，所述旋转器20上的所述磁芯23a至23d分别与所述磁体52d和52a至52c的磁极边界对齐，使得所述旋转器20位于该位置而无需施加夹持力，且所述镜头11相应地位于所述光轴L上。所述AF旋转控制单元71通过感应出只有所述磁力传感器32b检测到待激活的所述参考磁体22a并完成镜头交换操作，从而将镜头状态指定为所述左镜头状态。
本发明描述了从所述左镜头状态到所述参考镜头状态的镜头交换操作中所述线圈51a至51d的励磁切换。
如图4F所示的所述左镜头状态下，即当所述旋转器20位于－90度的位置时，所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2分别与所述磁体52a的第一磁极52a1和第二磁极52a2对齐，所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2分别与所述磁体52b的第二磁极52b2和所述磁体52c的第一磁极52c1对齐。同时，所述线圈51a、51c的第一侧51a1、51c1和第二侧51a2、51c2与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐或与两个相邻磁体之间的空间对齐，从而不与所述磁体52a至52d中任意磁体的磁极对齐。然后所述AF旋转控制单元71激发所述线圈51b、51d，使电流分别在－Z方向和+Z方向上流过所述线圈51b的第一侧51b1和第二侧51b2，且电流分别在+Z方向和－Z方向上流过所述线圈51d的第一侧51d1和第二侧51d2。因此，相对于所述支架30施加逆时针驱动力到所述旋转器20上，所述磁芯23a至23d脱离所述磁体52a至52d的引力，而所述旋转器20则开始沿图中箭头所示的方向旋转。
接下来，所述AF旋转控制单元71在图4B至图4D所示的所述旋转器20的每个位置执行上述励磁切换，同时在反方向上激励所述线圈51a至51d。从而，所述旋转器20进一步逆时针旋转。
如图4A所示，当所述旋转器20返回所述参考位置(0度)时，所述旋转器20上的所述磁芯23a至23d分别与所述磁体52a至52d的磁极边界对齐，使得所述旋转器20位于该参考位置而无需施加夹持力，且所述镜头12相应地位于所述光轴L上。所述AF旋转控制单元71通过感应出所述磁力传感器32a、32b均检测到待激活的所述参考磁体22a、22b并完成镜头交换操作，从而将镜头状态指定为所述标准镜头状态。
相对于所述磁体52a至52d的布置，所述线圈51a、51c和所述线圈51b、51d以相对相位偏移90度的方式来布置。因此每次所述旋转器20以所述单位旋转角度旋转时，所述线圈51a、51c的两侧和所述线圈51b、51d的两侧与所述磁体52a至52d的磁极交替对齐。因此，可以在不失控制的情况下旋转地驱动所述旋转器20。
如上所述，本实施例提供的镜头交换装置100包括：旋转器20，用于围绕旋转中心夹持彼此分开的多个镜头11至13；支架30，用于可旋转地支撑所述旋转器20；电动机50，包括附接于所述旋转器20的动子51和附接于所述支架30以面向所述动子51的定子52，其中，所述电动机50相对于所述支架30旋转地驱动所述旋转器20。通过利用所述电动机50相对于所述支架30旋转地驱动所述旋转器20，可以交换所述多个镜头11至13，选择所述镜头中的一个镜头并将其定位在图像传感器99的光轴L上。可以提供一种镜头交换式的相机模块，其中，一个模块由所述光轴L上的镜头和所述图像传感器99构成。
在本实施例提供的镜头交换装置100中，所述两个磁力传感器32a、32b设置在所述支架30上，两个参考磁体22a、22b设置在所述旋转器20上。通过指定所述磁力传感器32a、32b(其与待激活的所述参考磁体22a、22b对齐以检测它们产生的磁场)，可以检测所述旋转器20的旋转位置。但是，可以使用任意数量的磁力传感器和参考磁体。通过指定一个磁力传感器(其与所述旋转器20上至少一个参考磁体对齐并会对所述参考磁体的磁场作出反应)，可以检测到所述旋转器20的旋转位置，其中，可以在所述旋转器20上设置至少一个参考磁体，可以在所述支架30上围绕所述旋转器20布置多个磁力传感器以面向至少一个参考磁体。
在这种情况下，所述多个磁力传感器对应于所述旋转器20的位置进行布置，其中，所述多个镜头11至13位于所述图像传感器99的所述光轴L上。因此，通过指定所述多个磁力传感器中的至少一个磁力传感器(其检测至少一个参考磁体并因此被激活)，可以指定位于所述图像传感器99的所述光轴L上的镜头。
在本实施例提供的镜头交换装置100中，采用了一种动圈式电动机，其中，布置在所述旋转器20的侧表面上的所述多个线圈51a至51d用作所述动子51，围绕所述旋转器20布置在所述支架30上的所述多个磁体52a至52d用作所述定子52。但所述电动机不限于此类型。可以采用一种动磁式电动机，其中，多个磁体布置在所述旋转器20的侧表面上用作所述动子51，围绕所述旋转器20布置在所述支架30上的多个磁体用作所述定子52。此外，所述动子51可以不限于设置在所述侧表面，而是可以设置在所述旋转器20的上表面或下表面的外围附近，所述定子52可以设置在所述支架上并面向所述动子51，从而可以配置平面对向型电动机。
图5A至5E示出了一种实施例变形提供的镜头交换装置110的配置。其中，图5A示出了所述镜头交换装置110在顶视图中的配置。图5B示出了所述镜头交换装置110沿图5A的参考线II-II的横截面上的配置。图5C示出了旋转器120在顶视图中的配置。图5D示出了支架130在顶视图中的配置。图5E示出了底座140在顶视图中的配置。在这些图中，针对位于图像传感器99的光接收中心的光轴L，将平行于所述光轴L的方向定义为Z轴方向，将在与所述Z轴方向垂直的平面内连接所述光轴L和所述旋转器120的旋转中心(所述支架130上的轴33的中心)的直线的方向定义为Y轴方向，且将与所述Z轴方向和所述Y轴方向正交的方向定义为X轴方向。
所述镜头交换装置110包括旋转器120、支架130、底座140、电动机150和控制单元170。
所述旋转器120用于夹持所述镜头11至13，除以下所述特征外，配置与上述旋转器20类似。所述参考磁体22a、22b分别设置在所述线圈51a的第一侧51a1的背面以及所述线圈51d与所述防振件26之间。此外，所述多个磁芯23a至23c分别设置在所述旋转器20的靠近所述镜头13至11的侧表面。
所述支架130为可旋转地支撑所述旋转器120的壳体，除以下所述特征外，配置与上述支架30类似。所述四个凹槽31a至31d分别位于所述凹部31的+X侧、+Y侧、－X侧以及－Y侧，并分别在其中容纳所述磁体52a至52d。换言之，所述磁体52b、52d位于一条直线的方向的相对侧，该直线连接所述光轴L与所述轴33的中心。所述磁力传感器32a、32b分别埋设在所述凹部31的+X交－Y侧和－X交－Y侧的内表面。
所述底座140用于可摆动地支撑所述支架130，除以下所述特征外，配置与上述底座40类似。所述线圈61b、61d用于构造执行器160的定子61，且设置在所述FPC 40b中，以便分别与设置在所述支架130中的所述磁体52b、52d在Z轴方向对齐。所述磁力传感器42a、42b分别用于检测所述磁体52a、52b产生的磁场，以检测所述支架130在所述X和Y方向上相对于所述底座140的位置。所述磁力传感器42a设置在所述FPC 40b上，以与所述支架130上的所述磁体52a在所述Z轴方向对齐。所述磁力传感器42b设置在FPC 40b上，与所述线圈61b重叠，以与所述支架130上的所述磁体52b在所述Z轴方向对齐。
所述线圈61b、61d中的每一个均包括一对子线圈，其中，一个子线圈与所述磁体52b、52d包括的第一磁极52b1、52d1以及位于其后表面极性相反的磁极对齐，而另一个子线圈与第二磁极52b2、52d2以及位于其后表面极性相反的磁极对齐。所述磁体52b、52d和与其对齐的所述线圈61b、61d构成所述执行器160(摆动装置的一个示例，也称为OIS执行器)，以在所述底座140上沿所述Y轴方向摆动所述支架130。
除了所述磁体52a至52d的布置不同外，所述电动机150的构造与上述电动机50类似。
图6示出了本实施例变形提供的所述镜头交换装置110的控制系统的配置。所述控制系统构造为包括控制单元170。计算机装置执行控制程序，实现具有AF旋转控制单元71和OIS控制单元72功能的所述控制单元170。
所述AF旋转控制单元71用于根据所述支架130上的所述磁力传感器32a、32b的输出信号，旋转地控制所述旋转器120，并对所述光轴L上的镜头进行AF控制。所述旋转器120的旋转驱动和AF驱动的原理如上所述。
通过根据所述磁力传感器42a、42b的检测信号计算所述支架130在所述X和Y方向上相对于所述底座140的位置，通过控制所述执行器160来激发所述线圈61b、61d以使所述支架130在所述底座140上沿所述Y轴方向摆动，并根据计算结果控制所述电动机150使所述旋转器120相对于所述支架130微微旋转，所述OIS控制单元72能够在所述X和Y方向上校正所述多个镜头11至13(由所述旋转器120夹持)中位于所述图像传感器99的所述光轴L上的镜头的位置，即进行稳像。
具有这种配置的所述控制单元170通过所述电动机150旋转地驱动夹持所述多个镜头11至13的所述旋转器120以交换所述镜头11至13并将其中一个镜头定位在所述光轴L上，通过所述执行器34在所述Z轴方向上驱动所述旋转器120来对所述光轴L上的镜头进行AF控制，并通过所述执行器160在所述Y轴方向上摆动所述旋转器120以及通过所述电动机150微微旋转所述旋转器120来对所述光轴L上的镜头进行OIS控制。因此，可以通过公共控制系统精确控制所述多个镜头11至13的位置。
图7示出了便携式终端200的配置的一个示例。所述便携式终端200例如可以为智能手机、平板电脑等，包括所述多个镜头11至13、所述图像传感器99和本实施例提供的所述镜头交换装置100或者本实施例变形提供的所述镜头交换装置110。所述多个镜头11至13由所述镜头交换装置100(110)包括的所述旋转器20(120)夹持，所述图像传感器99设置在所述镜头交换装置100(110)中，使得其光轴L与所述支架30(130)的开口30a的中心以及所述底座40(140)的开口40a的中心对齐。具有这种配置的所述便携式终端200提供了包括相机模块的便携式终端，所述相机模块针对所述镜头11至13使用单个图像传感器99、单个AF执行器34以及单个OIS执行器60(160)，通过采用镜头交换方法由所述镜头交换装置100(110)交换所述多个镜头11至13并将其中的一个镜头定位在所述图像传感器99的所述光轴L上。
虽然已经描述了本发明实施例，但本发明的技术范围不限于上述实施例。对于本领域技术人员将显而易见的是，可以对上述实施例进行各种改变和改进。从权利要求的范围中也可以明显看出，添加有此类改变或改进的实施例可以包括在本发明的技术范围内。
只要顺序未由“在……之前”、“之前”等所指示，并且只要前一过程的输出未在后一过程中使用，权利要求、实施例或附图所示的装置、系统、程序和方法所执行的每个过程的操作、流程、步骤和阶段就可以按任意顺序执行。即使权利要求、实施例或附图中使用了诸如“第一个”或“下一个”等短语来描述处理流程，也不一定意味着所述处理流程必须按该顺序执行。

Claims (17)

1.一种镜头交换装置，用于交换多个镜头以在图像传感器的光轴上设置任一镜头，其特征在于，包括：
旋转器，用于围绕旋转中心夹持彼此分开的多个镜头；
支架，用于可旋转地支撑所述旋转器；
电动机，包括附接于所述旋转器的动子和附接于所述支架以面向所述动子的定子，其中，所述电动机相对于所述支架旋转地驱动所述旋转器。
2.根据权利要求1所述的镜头交换装置，其特征在于，所述动子具有布置在所述旋转器的侧表面上的多个线圈，所述定子具有布置在所述旋转器周围的多个磁体，使得所述多个磁体与所述多个线圈相互作用。
3.根据权利要求2所述的镜头交换装置，其特征在于，所述多个磁体中的每一个磁体均具有第一磁极和第二磁极，布置所述多个磁体使得所述磁极在所述旋转器周围交替；
其中，所述多个线圈中的每一个线圈沿着所述旋转器的圆周均具有彼此分开的第一侧和第二侧；
其中，所述多个磁体和所述多个线圈的相对大小和布置为：针对所述旋转器的旋转位置，所述多个线圈中的第一线圈的第一侧与所述多个磁体中的第一磁体的第一磁极对齐，所述第一线圈的第二侧与所述第一磁体的第二磁极对齐，并且所述多个线圈中的第二线圈的第一侧与所述多个磁体中的第二磁体的第二磁极对齐，所述第二线圈的第二侧与所述多个磁体中的第三磁体的第一磁极对齐，所述第二磁体与所述第三磁体相邻。
4.根据权利要求3所述的镜头交换装置，其特征在于，放置所述多个线圈中的第三线圈使得所述第三线圈的第一侧在所述第一和第二磁体之间对齐，所述第三线圈的第二侧与所述第二磁体的所述第一和第二磁极的边界对齐；并且放置所述多个线圈的第四线圈使得所述第四线圈的第一侧与第四磁体的第一和第二磁极的边界对齐，所述第四线圈的第二侧在所述第一磁体与第四磁体之间对齐。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的镜头交换装置，其特征在于，所述多个磁体中的每一个磁体均具有第一磁极和第二磁极，布置所述多个磁体使得所述磁极在所述旋转器周围交替；
其中，所述多个线圈中的每一个线圈沿着所述旋转器的圆周均具有彼此分开的第一侧和第二侧；
其中，所述多个线圈的阵列间距为所述多个线圈中每个线圈的所述第一侧与所述第二侧的间隔距离的3/2倍，且所述多个磁体的阵列间距为所述多个线圈中每个线圈的所述第一侧与所述第二侧的间隔距离的2倍。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的镜头交换装置，其特征在于，所述旋转器具有至少一个磁芯，当所述旋转器可旋转地放置使得所述多个镜头中的一个镜头位于所述光轴上时，所述至少一个磁芯与所述多个磁体中的一个磁体的第一磁极和第二磁极的边界对齐。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的镜头交换装置，其特征在于，所述镜头交换装置还包括底座，用于可摆动地支撑所述支架，其中，所述底座具有设置成分别面向所述多个磁体的多个不同线圈。
8.根据权利要求7所述的镜头交换装置，其特征在于，所述镜头交换装置还包括控制单元，用于根据磁力传感器的输出信号激发所述多个不同的线圈，所述磁力传感器设置在所述底座上以面向所述多个磁体中的至少一个磁体。
9.根据权利要求7或8所述的镜头交换装置，其特征在于，所述多个磁体包括两对磁体，每对磁体位于所述旋转器的旋转中心的相对侧。
10.根据权利要求7或8所述的镜头交换装置，其特征在于，所述多个磁体包括两个磁体，所述两个磁体位于所述旋转器的旋转中心相对侧，使得所述光轴直接位于所述两个磁体之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的镜头交换装置，其特征在于，所述旋转器具有至少一个参考磁体，所述支架具有多个磁力传感器，所述多个磁力传感器设置在所述旋转器周围以检测所述至少一个参考磁体。
12.根据权利要求11所述的镜头交换装置，其特征在于，放置所述支架上的所述多个磁力传感器使得至少一个磁力传感器在所述旋转器的每个旋转位置处检测至少一个参考磁体，在所述旋转位置处所述多个镜头中的一个镜头被定位在所述图像传感器的所述光轴上。
13.根据权利要求11所述的镜头交换装置，其特征在于，所述多个镜头包括三个镜头，所述三个镜头围绕所述旋转器的旋转中心以恒定角度间隔设置，其中，所述至少一个参考磁体包括两个参考磁体，所述两个参考磁体以等于所述恒定角度间隔的角度间隔设置，且所述支架上的所述多个磁力传感器包括两个磁力传感器，所述两个磁力传感器以等于所述恒定角度间隔的角度间隔设置。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的镜头交换装置，其特征在于，所述镜头交换装置还包括控制单元，用于根据所述支架上所述多个磁力传感器中用于检测所述参考磁体的磁力传感器的检测结果，校正所述旋转器沿所述光轴的位置。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的镜头交换装置，其特征在于，所述支架具有可旋转地支撑所述旋转器的轴和用于沿着所述光轴驱动所述轴的执行器。
16.根据权利要求15所述的镜头交换装置，其特征在于，所述轴在所述旋转器的质量中心支撑所述旋转器。
17.一种便携式终端，其特征在于，包括：
多个镜头；
图像传感器；
根据权利要求1至16中任一项所述的镜头交换装置，用于交换所述多个镜头以在所述图像传感器的光轴上设置任一镜头。
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