DE102021106909A1

DE102021106909A1 - Optische vorrichtungen zur unabhängigen bewegungssteuerung von linsen und bildsensoren in kamerasystemen

Info

Publication number: DE102021106909A1
Application number: DE102021106909.2A
Authority: DE
Inventors: Quang Le; Zhigang Bai; Xiaoyong Liu; Zhanjie Li; Kuok San Ho; Rajeev Nagabhirava
Original assignee: Western Digital Technologies Inc
Current assignee: Western Digital Technologies Inc
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2021-12-30
Also published as: US20210409600A1; CN113873104A; US11277565B2

Abstract

Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf optische Vorrichtungen und zugehörige Verfahren, die eine unabhängige Steuerung der Bewegung von Linsen und Bildsensoren in Kamerasystemen ermöglichen. In einem Beispiel ist ein Bildsensor unabhängig von und relativ zu einer Linse beweglich, und die Linse ist unabhängig von dem Bildsensor beweglich. In einem Beispiel schließt eine optische Vorrichtung eine Linse und einen unter der Linse angeordneten Bildsensor ein. Der Bildsensor ist relativ zu der Linse beweglich. Die optische Vorrichtung schließt eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind, eine Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind, und eine oder mehrere horizontale Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, ein. Die Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen sind eingerichtet, um, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zu der Linse zu bewegen. Die eine oder die mehreren horizontalen Spulenstrukturen sind eingerichtet, um, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse zu bewegen

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Gebiet der Offenbarung
Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf optische Vorrichtungen und zugehörige Verfahren, die eine unabhängige Steuerung der Bewegung von Linsen und Bildsensoren in Kamerasystemen ermöglichen. In einem Beispiel ist ein Bildsensor unabhängig von und relativ zu einer Linse beweglich, und die Linse ist unabhängig von dem Bildsensor beweglich.
Beschreibung des Stands der Technik
Kameras werden verwendet, um Bilder und/oder Videos von Zielen, wie Personen oder Objekten, in einer Vielzahl von Kontexten und Umgebungen aufzunehmen. Die von den Kameras aufgenommenen Bilder und Videos können jedoch instabil oder unscharf werden, wie z. B. wenn die Kamera bewegt oder gewackelt wird, oder wenn die Kamerakomponenten aufgrund der Herstellung falsch ausgerichtet sind. Kameras können manchmal der Instabilität nicht ausreichend Rechnung tragen oder defokussiert werden, was Bildfehler verursacht und die Bildqualität der Kamera beeinträchtigt. Kameras können manchmal keine optimalen Strahlengänge für Linsen und keine optimalen Bilder für Bildsensoren erstellen.
Bildsensoren von Kameras können auch nicht beweglich sein. Komponenten von Kameras können auch nicht zum Kippen in der Lage sein.
Daher besteht im Stand der Technik ein Bedarf an optischen Vorrichtungen und zugehörigen Verfahren, die relativ zu Linsen unabhängig bewegliche Bildsensoren ermöglichen und die Kippung, optimale Bildstabilisierung (OIS) und Autofokus (AF) von Kamerasystemen ermöglichen.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf optische Vorrichtungen und zugehörige Verfahren, die eine unabhängige Steuerung der Bewegung von Linsen und Bildsensoren in Kamerasystemen ermöglichen. In einem Beispiel ist ein Bildsensor unabhängig von und relativ zu einer Linse beweglich, und die Linse ist unabhängig von dem Bildsensor beweglich. In einem Beispiel schließt eine optische Vorrichtung eine Linse und einen unter der Linse angeordneten Bildsensor ein. Der Bildsensor ist relativ zu der Linse beweglich. Die optische Vorrichtung schließt eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind, eine Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind, und eine oder mehrere horizontale Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, ein. Bei Bestromung können die Spulenstrukturen Magnetfelder erzeugen, die bei Vorhandensein der Magnete eine Relativbewegung der Spulenstrukturen und zugehörigen Strukturen bewirken. Die erzeugten Magnetfelder ziehen die Magnete an oder stoßen sie ab, was die Relativbewegung der Spulenstrukturen ermöglicht. Die Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen sind eingerichtet, um, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zu der Linse zu bewegen. Die eine oder die mehreren horizontalen Spulenstrukturen sind eingerichtet, um, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse zu bewegen. Außerdem sind verschiedene Ausführungsformen auf Anordnungen solcher Spulenstrukturen und Magnete und Magnetzusammensetzungen und -ausgestaltungen gerichtet, um die Effizienz des Gesamtsystems zu verbessern.
In einer Implementierung schließt eine optische Vorrichtung eine Linse und einen unter der Linse angeordneten Bildsensor ein. Der Bildsensor ist relativ zu der Linse beweglich. Die optische Vorrichtung schließt eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind, eine Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind, und eine oder mehrere horizontale Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, ein. Jede der horizontalen Ebenen ist senkrecht zu der einen oder den mehreren vertikalen Ebenen ausgerichtet.
In einer Implementierung schließt eine optische Vorrichtung eine Linse und einen unter der Linse angeordneten Bildsensor ein. Der Bildsensor ist relativ zu der Linse beweglich. Die optische Vorrichtung schließt auch eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind, eine Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind, und eine einzelne horizontale Spulenstruktur, die über oder unter einer Vielzahl von Magneten angeordnet und in einer horizontalen Ebene gewickelt ist, ein. Ein jeweiliger Abschnitt der einzelnen horizontalen Spulenstruktur ist über oder unter jedem Magneten der Vielzahl von Magneten ausgerichtet.
In einer Implementierung schließt eine optische Vorrichtung eine Linse und einen unter der Linse angeordneten Bildsensor ein. Der Bildsensor ist relativ zu der Linse beweglich. Die optische Vorrichtung schließt eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind, eine erste Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse horizontal bewegen, und eine zweite Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse horizontal bewegen, ein. Die optische Vorrichtung schließt eine erste Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse vertikal bewegen oder kippen, und eine zweite Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse vertikal bewegen oder kippen, ein.
Figurenliste
Zur Verdeutlichung der Art und Weise, wie die vorstehend angegebenen Merkmale der vorliegenden Offenbarung im Detail verstanden werden können, kann eine ausführlichere Beschreibung der Offenbarung, die vorstehend kurz zusammengefasst ist, unter Bezugnahme auf Ausführungsformen erfolgen, von denen einige in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Es ist jedoch zu beachten, dass in den beigefügten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Offenbarung veranschaulicht sind und diese daher nicht als ihren Schutzumfang einschränkend anzusehen sind, da die Offenbarung andere ebenso wirksame Ausführungsformen zulassen kann.

1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Vorrichtung, die eine Kamera beherbergt, nach den offenbarten Ausführungsformen.
2A ist eine schematische Veranschaulichung einer isometrischen Draufsicht eines Kamerasystems nach den offenbarten Ausführungsformen.
2B ist eine schematische Veranschaulichung einer isometrischen Unteransicht des in 2A gezeigten Kamerasystems nach den offenbarten Ausführungsformen.
3 ist eine schematische Veranschaulichung einer Seitenansicht eines Kamerasystems, einschließlich einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen.
Die 4A-4C sind schematische Veranschaulichungen von Seitenansichten von Mehrspulenanordnungen einer optischen Vorrichtung eines Kamerasystems nach den offenbarten Ausführungsformen.
Die 5-13 sind schematische Veranschaulichungen von Draufsichten von Positionierungen von Vielzahlen von Magneten und Vielzahlen von Spulen nach den offenbarten Ausführungsformen.
14A veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen.
14B veranschaulicht eine schematische Teilseitenansicht der in 14A gezeigten Mehrspulenanordnung 1400 nach den offenbarten Ausführungsformen.
Die 15-17 sind schematische Veranschaulichungen von Seitenansichten von Mehrspulenanordnungen einer optischen Vorrichtung eines Kamerasystems nach den offenbarten Ausführungsformen.

Zum besseren Verständnis wurden, soweit möglich, identische Bezugszeichen verwendet, um identische Elemente zu bezeichnen, die den Figuren gemein sind. Es wird in Betracht gezogen, dass die in einer Ausführungsform offenbarten Elemente ohne besondere Aufzählung vorteilhaft auf andere Ausführungsformen angewendet werden können.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird auf die Ausführungsformen der Offenbarung verwiesen. Es versteht sich jedoch, dass die Offenbarung nicht auf bestimmte beschriebene Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen wird jede Kombination der folgenden Merkmale und Elemente, unabhängig davon, ob sie sich auf verschiedene Ausführungsformen beziehen oder nicht, zur Umsetzung und Praxis der Offenbarung in Betracht gezogen. Obwohl Ausführungsformen der Offenbarung Vorteile gegenüber anderen möglichen Lösungen und/oder gegenüber dem Stand der Technik erzielen können, ist die Offenbarung nicht einschränkend, ob ein bestimmter Vorteil durch eine bestimmte Ausführungsform erreicht wird oder nicht. Die folgenden Gesichtspunkte, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind daher nur veranschaulichend und gelten nicht als Elemente oder Einschränkungen der beiliegenden Ansprüche, es sei denn, sie werden ausdrücklich in einem oder mehreren Ansprüchen angegeben. Ebenso soll eine Bezugnahme auf „die Offenbarung“ nicht als Verallgemeinerung eines hierin offenbarten erfinderischen Gegenstands ausgelegt werden und soll nicht als Element oder Einschränkung der beiliegenden Ansprüche betrachtet werden, es sei denn, dies wird ausdrücklich in einem Anspruch bzw. in Ansprüchen angegeben.
Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf optische Vorrichtungen und zugehörige Verfahren, die eine unabhängige Steuerung der Bewegung von Linsen und Bildsensoren in Kamerasystemen ermöglichen. In einem Beispiel ist ein Bildsensor unabhängig von und relativ zu einer Linse beweglich, und die Linse ist unabhängig von dem Bildsensor beweglich. In einem Beispiel schließt eine optische Vorrichtung eine Linse und einen unter der Linse angeordneten Bildsensor ein. Der Bildsensor ist relativ zu der Linse beweglich. Die optische Vorrichtung schließt auch eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind, eine Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind, und eine oder mehrere horizontale Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, ein. Bei Bestromung können die Spulenstrukturen Magnetfelder erzeugen, die bei Vorhandensein der Magnete eine Relativbewegung der Spulenstrukturen und zugehörigen Strukturen bewirken. Die erzeugten Magnetfelder ziehen die Magnete an oder stoßen sie ab, was die Relativbewegung der Spulenstrukturen ermöglicht. Die Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen sind eingerichtet, um, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zu der Linse zu bewegen. Die eine oder die mehreren horizontalen Spulenstrukturen sind eingerichtet, um, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse zu bewegen. Außerdem sind verschiedene Ausführungsformen auf Anordnungen solcher Spulenstrukturen und Magnete und Magnetzusammensetzungen und -ausgestaltungen gerichtet, um die Effizienz des Gesamtsystems zu verbessern.
Die Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen, die die Linse vertikal bewegen und die Linse kippen, ermöglichen Autofokusfunktionen (AF-Funktionen) für das Kamerasystem, ermöglichen das Berichtigen von Fehlausrichtung (z. B. Nichtparallelität) zwischen der Linse und dem Bildsensor, ermöglichen das Erhalten eines größeren Sichtwinkels für die Linse und ermöglichen einen optimalen optischen Pfad für die Linse. Die Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die den Bildsensor horizontal bewegen, ermöglichen Funktionen der optischen Bildstabilisierung (OIS) für das Kamerasystem und ein optimales Bild für den Bildsensor.
Es versteht sich, dass hierin verwendete relationale Begriffe wie „horizontal“, „vertikal“, „oben“, „unten“, „unterer“ und „oberer“ in Bezug auf das betreffende Kamerasystem verstanden werden. Als ein Beispiel kann das Kamerasystem so positioniert sein, dass horizontale Ebenen parallel zu Gravitationskräften sind und vertikale Ebenen senkrecht zu Gravitationskräften sind.
Die hierin beschriebenen optischen Vorrichtungen und Kamerasysteme werden als Teil einer Smartphone-Vorrichtung beschrieben. Es versteht sich, dass hierin beschriebene Gesichtspunkte als Teil anderer persönlicher Vorrichtungen, wie anderer mobiler Vorrichtungen (zum Beispiel Tablets) oder Personal Computer (zum Beispiel Laptops oder Desktops) oder anderer Systeme, wie Überwachungskamerasysteme, Luftfahrtkamerasysteme oder Fahrzeugkamerasysteme, verwendet werden können. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die hierin beschriebenen Gesichtspunkte in jedem Kamerasystem verwendet werden können.
1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Vorrichtung 100, die eine Kamera 104 beherbergt, nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Vorrichtung 100 schließt ein Gehäuse 102 und eine Kamera 104 ein. Die Vorrichtung 100 kann eine beliebige aus einer Vielzahl von Vorrichtungen einschließen, einschließlich Desktop-Computern, Notebook-Computern (z. B. Laptops), Tablet-Computern, Digitalempfängern, Telefonhandgeräten wie sogenannten „Smartphones“, sogenannten „Smart Pads“, Fernsehgeräten, Sicherheitskameras, Anzeigevorrichtungen, digitalen Medienplayern, Videospielkonsolen, Video-Streaming-Geräten und dergleichen.
Das Gehäuse 102 kann unter Verwendung beliebiger Materialien durch Verbinden eines ersten Endes einer ersten Wand mit einem ersten Ende einer zweiten Wand, eines zweiten Endes einer zweiten Wand mit einem ersten Ende einer dritten Wand, eines zweiten Endes einer dritten Wand mit einem ersten Ende einer vierten Wand und eines zweiten Endes einer vierten Wand mit einem zweiten Ende der ersten Wand gebildet werden. Ferner kann das Gehäuse 102 durch Einschließen einer fünften Wand und einer sechsten Wand gebildet werden. Die sechste Wand ist mit einem ersten Rand der ersten Wand, einem ersten Rand der zweiten Wand, einem ersten Rand der dritten Wand und einem ersten Rand der vierten Wand verbunden. Die fünfte Wand ist mit einem zweiten Rand der ersten Wand, einem zweiten Rand der zweiten Wand, einem zweiten Rand der dritten Wand und einem zweiten Rand der vierten Wand verbunden. Der erste Rand und der zweite Rand befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten jeder Wand. Die Vielzahl von Wänden, die sechste Wand und die fünfte Wand können durch beliebige geeignete Strukturen, wie Klebstoffe, Befestigungsmittel (zum Beispiel Schrauben), Verbindungen oder eine beliebige Kombination davon, miteinander verbunden sein. Es wird in Betracht gezogen, dass andere, nicht aufgeführte Verfahren zum Verbinden von Materialien miteinander anwendbar sein können.
Das Gehäuse 102 kann Komponenten wie eine Steuerung, einen nichtflüchtigen Speicher, eine Stromversorgung, einen flüchtigen Speicher, eine Schnittstelle, einen Zwischenspeicher, eine Leiterplatte und dergleichen beherbergen. Ferner kann das Gehäuse 102 einen Steckplatz für zusätzliche Speichervorrichtungen aufweisen, wie Single-Level-Cell-Speicher, Multi-Level-Cell-Speicher, Triple-Level-Cell-Speicher, Quad-Level-Cell-Speicher und dergleichen. Das Gehäuse 102 kann auch eine Anschlusseinheit zu einer Stromquelle oder zur Übertragung von Daten zu und von der Vorrichtung 100 aufweisen. Jede Komponente der Vorrichtung 100 kann mechanisch an dem Gehäuse 102 oder an einer anderen Komponente befestigt sein und kann elektrisch leitfähige Bahnen einschließen, die Komponenten der Vorrichtung 100 elektrisch miteinander verbinden. In einem Beispiel kann die Vorrichtung 100 direkt mit einem Computerserver, einer netzwerkgebundenen Speichereinheit oder dergleichen verbunden sein.
Die Kamera 104 kann jede Funktion einschließen, die sich auf ein optisches Instrument bezieht, das zum Aufzeichnen von Bildern und/oder Video verwendet wird. Die Kamera 104 erfasst Lichtphotonen, wobei die Lichtphotonen im sichtbaren Spektrum und/oder in anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums (z. B. im Infrarotbereich) liegen können. Die Kamera 104 schließt eine kleine Öffnung (z. B. eine Apertur) ein, um das Licht einzulassen, um ein Bild auf einer lichtempfindlichen Oberfläche oder einem lichtempfindlichen Substrat (z. B. einem fotografischen Film oder einem digitalen Sensor) aufzunehmen. Die Öffnung kann jede Form aufweisen, die geeignet ist, Licht in die Kamera 104 zu lassen, wie eine kreisförmige Öffnung. Das Substrat kann ein Übergangsmetallhalogenid einschließen. In einem Beispiel ist die Kamera 104 eingerichtet, um die Größe des kleinen Lochs anzupassen, um mehr oder weniger Licht in die Kamera 104 zu lassen. Die Kamera 104 kann auch einen Verschlussmechanismus aufweisen, um die Zeitdauer zu bestimmen, während der die lichtempfindliche Oberfläche dem Licht ausgesetzt wird. In anderen Ausführungsformen können die von der Kamera erfassten Bilder im Laufe der Zeit als eine Reihe von Bildern (z. B. ein Video) auf einer Speichervorrichtung gespeichert werden.
2A ist eine schematische Veranschaulichung einer isometrischen Draufsicht eines Kamerasystems 200 nach den offenbarten Ausführungsformen. Das Kamerasystem 200 kann als die in 1 beschriebene Kamera 104 verwendet werden. Das Kamerasystem 200 schließt einen Rahmen 202, eine Linse 204, ein Magnetgehäuse 208 für eine Vielzahl von Magneten 206 (vier sind gezeigt) ein, wobei jeder Magnet 206 mit einer oder mehreren Spulen, wie einer optischen Bildstabilisierungsspule (OIS-Spule) und/oder einer Autofokusspule (AF-Spule), gekoppelt sein kann. Jeder Magnet 206 kann mit einer oberen Platte 210 und einer Vielzahl von Drähten 212 gekoppelt sein.
2B ist eine schematische Veranschaulichung einer isometrischen Unteransicht des in 2A gezeigten Kamerasystems 200 nach den offenbarten Ausführungsformen. Das Kamerasystem 200 schließt ferner einen Bildsensor 214, eine untere Platte 216, eine einstellbare Plattform 218, eine statische Plattform 220, eine Vielzahl von Plattenarmen 222, eine Basis 224 und eine Vielzahl von Plattenstabilisatoren 226 ein.
Der Rahmen 202 des Kamerasystems 200 kann aus den für das Gehäuse 102 von 1 beschriebenen Materialien gebildet sein. Der Rahmen 202 kann Teil des Gehäuses von 1 sein, integral mit diesem ausgebildet sein und/oder mit diesem gekoppelt sein. Die Linse 204 kann ein oder mehrere optische Linsenelemente einschließen, wobei Licht, das durch die Linse 204 hindurchtritt, am Bildsensor 214 erfasst wird. Das durch die Linse 204 hindurchtretende Licht konvergiert zu einem Punkt auf dem Bildsensor 214. Der Bildsensor 214 kann sich auf der statischen Plattform 220 der unteren Platte 216 der Basis 224 befinden. Die Basis 224 kann andere Komponenten einschließen, wie eine Schaltung für die Funktion der verschiedenen Komponenten des Kamerasystems 200.
Die einstellbare Plattform 218 schließt eine Vielzahl von Plattenarmen 222 und eine Vielzahl von Plattenstabilisatoren 226 ein. Die Vielzahl von Plattenarmen 222 kann die Vielzahl von Magneten 206 als Reaktion auf eine Änderung des Stroms, der durch die OIS-Spulen und/oder die AF-Spulen fließt, verschieben oder einstellen. Die Vielzahl von Plattenstabilisatoren 226 kann jedes geeignete Material zur Schwingungsdämpfung einschließen. Die Vielzahl von Drähten 212 kann die obere Platte 210 mit der unteren Platte 216 verbinden. Die obere Platte 210 und die untere Platte können aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, das eine gewisse Biegung während des Betriebs des Kamerasystems 200 ermöglichen kann.
3 ist eine schematische Veranschaulichung einer Seitenansicht eines Kamerasystems 300 einschließlich einer optischen Vorrichtung 301 nach den offenbarten Ausführungsformen. Das Kamerasystem 300 kann der in 1 gezeigten Kamera 104 und/oder dem in 2 gezeigten Kamerasystem 200 ähnlich sein und kann einen oder mehrere der Gesichtspunkte, Komponenten, Merkmale und/oder Eigenschaften davon einschließen. Das Kamerasystem 300 schließt eine Linse 304, eine Vielzahl von Magneten 302, die um die Linse 304 herum angeordnet sind, eine erste Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen 320, eine zweite Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen 306, eine erste Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen 308, eine zweite Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen 311, einen Bildsensor 310 und eine Basis 314 ein. Das Kamerasystem 300 kann als das Kamerasystem 200 verwendet werden, das in 2 gezeigt ist, und die Basis 314 kann als die Basis 224 von 2 verwendet werden. In den Beschreibungen hierin können zu beispielhaften Zwecken vertikale Spulenstrukturen (wie die zweite Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen 306) als Linsen-OIS-Spulen 306 bezeichnet werden, vertikale Spulenstrukturen (wie die erste Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen 320) können als Bildsensor-OIS-Spulen 320 bezeichnet werden, horizontale Spulenstrukturen (wie die erste Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen 308) können als Linsen-AF-Spulen 308 bezeichnet werden und horizontale Spulenstrukturen (wie die zweite Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen 311) können als Bildsensor-AF-Spulen 311 bezeichnet werden.
In den Beschreibungen hierin kann zu beispielhaften Zwecken die erste Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen 320 als eine erste Vielzahl von OIS-Spulen bezeichnet werden, die zweite Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen 306 kann als eine zweite Vielzahl von OIS-Spulen bezeichnet werden, die erste Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen 308 kann als eine erste Vielzahl von AF-Spulen bezeichnet werden und die zweite Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen 311 kann als eine zweite Vielzahl von AF-Spulen bezeichnet werden.
Die Vielzahl von Linsen-OIS-Spulen 306 sind entlang einer oder mehrerer vertikaler Ebenen (z. B. vertikaler Ebenen parallel zur y-z-Ebene) ausgerichtet und darin gewickelt, und die Vielzahl von Linsen-AF-Spulen 308 sind entlang einer oder mehrerer horizontaler Ebenen (z. B. horizontaler Ebenen parallel zur x-y-Ebene) ausgerichtet und darin gewickelt. Ferner ist die Vielzahl von Bildsensor-OIS-Spulen 320 entlang einer oder mehrerer vertikaler Ebenen (z. B. vertikaler Ebenen parallel zur y-z-Ebene) parallel zu der Vielzahl von Linsen-OIS-Spulen 306 ausgerichtet und darin gewickelt. Die Vielzahl von Bildsensor-AF-Spulen 311 sind entlang einer oder mehrerer horizontaler Ebenen (z. B. horizontaler Ebenen parallel zur x-y-Ebene) parallel zu der Vielzahl von Linsen-AF-Spulen 308 ausgerichtet und darin gewickelt. Die vertikalen Ebenen und die horizontalen Ebenen stehen senkrecht aufeinander. Der Bildsensor 310 ist unter der Linse 304 angeordnet, und der eine oder die mehreren Magnete 302 sind um die Linse herum angeordnet. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist die Linse 304 betriebsfähig mit einem oder mehreren LiDAR-Sensoren gekoppelt.
In 3 sind zwei Magnete 302 veranschaulicht; jedoch können mehr als zwei Magnete, wie jede beliebige Menge von Magneten zwischen etwa zwei Magneten bis etwa acht Magneten (wie vier Magneten), auf die offenbarten Ausführungsformen anwendbar sein. Ferner sind zwei Linsen-OIS-Spulen 306, zwei Bildsensor-OIS-Spulen 320, zwei Linsen-AF-Spulen 308 und Bildsensor-AF-Spulen 311 veranschaulicht; jedoch können mehr als zwei Linsen-OIS-Spulen 306, wie jede beliebige Menge von Linsen-OIS-Spulen 306 zwischen etwa zwei Linsen-OIS-Spulen bis etwa acht Linsen-OIS-Spulen (wie vier Linsen-OIS-Spulen), mehr als zwei Bildsensor-AF-Spulen 311, wie jede beliebige Menge von Bildsensor-AF-Spulen 311 zwischen etwa zwei Bildsensor-AF-Spulen bis etwa acht Bildsensor-AF-Spulen (wie vier Bildsensor-AF-Spulen) und mehr als zwei Linsen-AF-Spulen 308, wie jede beliebige Menge von Linsen-AF-Spulen zwischen etwa zwei Linsen-AF-Spulen bis etwa acht Linsen-AF-Spulen (wie vier Linsen-AF-Spulen), auf die offenbarten Ausführungsformen anwendbar sein. Ferner können mehr als zwei Bildsensor-OIS-Spulen 320, wie jede beliebige Menge von Bildsensor-OIS-Spulen zwischen etwa einer Bildsensor-OIS-Spule und etwa acht IS-Spulen (wie vier Bildsensor-OIS-Spulen), auf die offenbarten Ausführungsformen anwendbar sein.
Wenn Licht 312 durch die Linse 304 tritt, die eine oder mehrere Linsen einschließen kann, wird das Licht 312 gebrochen und zu einem zentralen Punkt 316 (z. B. einem Hauptfokus) auf dem Bildsensor 310 konvergiert. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist der Bildsensor 310 mit einem Gyroskop gekoppelt. Die vertikale Achse im Mittelpunkt 316 kann als optische Achse 318 des Bildsensors 310 bezeichnet werden. Bilder, die aufgezeichnet werden, wenn der Mittelpunkt 316 des konvergierten Lichts 312 den Bildsensor 310 schneidet, können im Allgemeinen von besserer Qualität sein als die Bilder, die aufgezeichnet werden, wenn der Mittelpunkt 316 des konvergierten Lichts 312 den Bildsensor 310 nicht schneidet.
Um einzustellen, wo sich der Mittelpunkt 316 des Lichts 312 befindet, werden die Linsen-OIS-Spulen 306, die Bildsensor-OIS-Spulen 320, die Linsen-AF-Spulen 308 und die Bildsensor-AF-Spulen 311 verwendet. Die Linse 304 ist an einer ersten magnetisch aufgehängten Struktur 350 befestigt, die in der x-y-Ebene und/oder der z-Richtung beweglich ist. Die erste magnetisch aufgehängte Struktur 350 schließt horizontale Elemente 351, die zwischen die Linse 304 und die Linsen-OIS-Spulen 306 gekoppelt sind, und vertikale Elemente 352, die zwischen die Linsen-OIS-Spulen 306 und die Linsen-AF-Spulen 308 gekoppelt sind, ein.
Die Bewegung der Linse 304 und/oder des Bildsensors 310 entlang der x-y-Ebene und/oder der z-Richtung kann genutzt werden, um das Verwackeln oder Vibrieren der Kamera während des Kamerabetriebs zu minimieren. Die Linse 304 kann unter Verwendung der einen oder mehreren Linsen-OIS-Spulen 306 entlang der x-y-Ebene und/oder der z-Richtung bewegt werden, was durch die gestrichelten Pfeile angegeben wird, die Linsen-OIS-Spulen 306 schneiden. Ferner kann die Linse 304 unter Verwendung der einen oder mehreren Linsen-AF-Spulen 308 entlang der z-Richtung bewegt werden, um die Position des Mittelpunkts 316 des Lichts 312 zu ändern (angegeben durch die gestrichelten Pfeile, die die Linsen-AF-Spulen 308 schneiden).
Der Bildsensor 310 ist beweglich in der optischen Vorrichtung 301 angeordnet, und der Bildsensor 310 ist relativ zur Linse 304 beweglich. Der Bildsensor 310 kann entweder in x-Richtung, in y-Richtung, sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung und/oder in z-Richtung verschoben werden. Der Bildsensor 310 ist durch eine zweite magnetisch aufgehängte Struktur 360, die in der x-y-Ebene und/oder entlang der z-Achse beweglich ist, mit der Vielzahl von Bildsensor-OIS-Spulen 320 und der Vielzahl von Bildsensor-AF-Spulen 311 gekoppelt. Die zweite magnetisch aufgehängte Struktur 360 kann in Bezug auf die erste magnetisch aufgehängte Struktur 350 unabhängig beweglich oder mit der ersten magnetisch aufgehängten Struktur 350 gekoppelt sein. Der Bildsensor 310 wird unter Verwendung der Bildsensor-OIS-Spulen 320 (angegeben durch die gestrichelten Pfeile, die die Bildsensor-OIS-Spulen 320 schneiden) parallel zur x-y-Ebene bewegt, um den Bildsensor 310 in Bezug auf die optische Achse 318 und den Mittelpunkt 316 des Lichts 312 besser auszurichten. Die zweite magnetisch aufgehängte Struktur 360 schließt horizontale Elemente 361 und vertikale Elemente 367 ein, die zwischen den Bildsensor 310 und die Bildsensor-OIS-Spulen 320 gekoppelt sind. Der Bildsensor 310 wird unter Verwendung der Bildsensor-AF-Spulen 311 auch vertikal bewegt. Der Bildsensor 310 kann sich translatorisch vertikal entlang der z-Achse bewegen und/oder unter Verwendung der Bildsensor-AF-Spulen 311 relativ zu der z-Achse und/oder der optischen Achse 318 kippen. Die zweite magnetisch aufgehängte Struktur 360 schließt vertikale Elemente 366 ein, die zwischen die Bildsensor-AF-Spulen 311 und die horizontalen Elemente 361 gekoppelt sind.
In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind die erste magnetisch aufgehängte Struktur 350 und die zweite magnetisch aufgehängte Struktur 360 Teil einer einzigen magnetisch aufgehängten Struktur. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, schließt die optische Vorrichtung 301 optionale vertikale Elemente 365 ein, die zwischen die horizontalen Elemente 361 und die Linsen-AF-Spulen 308 gekoppelt sind. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, werden die optionalen vertikalen Elemente 365 weggelassen, sodass die erste magnetisch aufgehängte Struktur 350 unabhängig von Bewegung und Steuerung der zweiten magnetisch aufgehängten Struktur 362 bewegt und gesteuert wird.
Während des Betriebs wird elektrische Leistung an die Linsen-OIS-Spulen 306, die Bildsensor-OIS-Spulen 320, die Bildsensor-AF-Spulen 311 und die Linsen-AF-Spulen 308 angelegt, um die Spulen zu erregen und Magnetfelder zu erzeugen. Jeder Magnet 302 hat ein Magnetfeld, das vom Südpol zum Nordpol des Magneten verläuft (angegeben durch die Pfeile, die durch die Magnete 302 verlaufen). Basierend auf den Lorentzkräften, die zwischen den Magneten 302 erzeugt werden, und dem Strom in entweder den Linsen-OIS-Spulen 306, den Bildsensor-OIS-Spulen 320, den Linsen-AF-Spulen 308 oder den Bildsensor-AF-Spulen 311 oder allen der Linsen-OIS-Spulen 306 werden die Linsen-AF-Spulen 308, die Bildsensor-AF-Spulen 311 und die Bildsensor-OIS-Spulen 320 von den Magneten 302 entweder angezogen oder abgestoßen. Die Bewegung der Linsen-OIS-Spulen 306, der Bildsensor-OIS-Spulen 320, der Linsen-AF-Spulen 308 und/oder der Bildsensor-AF-Spulen 311 unter Verwendung der Magnete 302 ermöglicht die Bewegung der ersten magnetisch aufgehängten Struktur 350 und/oder der zweiten magnetisch aufgehängten Struktur 360.
Durch Einstellen des Stroms (z. B. der elektrischen Leistung), der entweder durch die Linsen-OIS-Spulen 306, die Linsen-AF-Spulen 308 oder sowohl die Linsen-OIS-Spulen 306 als auch die Linsen-AF-Spulen 308 fließt, kann die Linse 304 in eine Position relativ zum Bildsensor 310 bewegt werden, um OIS- und/oder AF-Korrekturen zu realisieren. Jede der Vielzahl von Linsen-AF-Spulen 308 kann die Fähigkeit aufweisen, unterschiedliche elektrische Leistung aufzuweisen, sodass sich eine Linsen-AF-Spule 308 unabhängig von einer anderen Linsen-AF-Spule 308 bewegen kann, um eine Kippung der Linse 304 zu erzeugen, wie eine Kippung der optischen Achse 318 der Linse 304 relativ zu einer vertikalen Achse (z. B. der z-Achse).
Ferner kann durch Einstellen des Stroms (z. B. der elektrischen Leistung), der entweder durch die Bildsensor-OIS-Spulen 320, die Bildsensor-AF-Spulen 311 oder sowohl die Bildsensor-AF-Spulen 311 als auch die Bildsensor-OIS-Spulen 320 fließt, der Bildsensor 310 in eine Position relativ zur Linse 304 bewegt werden, um OIS- und/oder AF-Korrekturen zu realisieren. Jede der Vielzahl von Bildsensor-OIS-Spulen 320 kann die Fähigkeit aufweisen, unterschiedliche elektrische Leistung aufzuweisen, sodass sich eine Bildsensor-OIS-Spule 320 unabhängig von einer anderen Bildsensor-OIS-Spule 320 bewegen kann, um eine Verschiebung des Bildsensors 310, wie eine Verschiebung entlang der x-y-Ebene relativ zu der Linse 304, zu erzeugen. Jede der Vielzahl von Bildsensor-AF-Spulen 311 kann die Fähigkeit aufweisen, unterschiedliche elektrische Leistung aufzuweisen, sodass sich eine Bildsensor-AF-Spule 311 unabhängig von einer anderen Bildsensor-AF-Spule 311 bewegen kann, um eine Verschiebung des Bildsensors 310, wie eine Verschiebung entlang der z-Achse relativ zu der Linse 304 und/oder eine Kippung relativ zu der z-Achse, zu erzeugen.
Eine Fehlausrichtung (z. B. Nichtparallelität) zwischen der Linse 304 und dem Bildsensor 310 oder eine Bewegung von der Kameravorrichtung während des Betriebs kann durch Verwendung einer Kippung oder Verschiebung der Linse 304 und/oder durch Verwendung einer Kippung oder Verschiebung des Bildsensors 310 berichtigt werden. Ferner kann die Linse gekippt werden, um einen größeren Blickwinkel für das Kamerasystem während des Betriebs der Vorrichtung zu erreichen.
In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, können die Linsen-AF-Spulen 308 und die Linsen-OIS-Spulen 306 verwendet werden, um horizontale Bewegung, vertikale Bewegung und/oder Kippung der Linse 304 unabhängig davon zu steuern, ob die Bildsensor-OIS-Spulen 320 und die Bildsensor-AF-Spulen 311 horizontale Bewegung, vertikale Bewegung und/oder Kippung des Bildsensors 310 steuern.
Die 4A-4C sind schematische Veranschaulichungen von Seitenansichten von Mehrspulenanordnungen 400, 425, 450 einer optischen Vorrichtung eines Kamerasystems nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnungen 400, 425, 450 können in der Vorrichtung 100, dem Kamerasystem 200 und/oder dem hierin beschriebenen Kamerasystem 300 verwendet werden. In den Mehrspulenanordnungen 400, 425, 450 ist ein Magnetfeld eines Magneten 402 von einer Vielzahl von Magneten durch die durchgezogenen Pfeile veranschaulicht, die von einem Südpol S zu einem Nordpol N des Magneten 402 verlaufen. Obwohl die Mehrspulenanordnungen 400, 425, 450 einen einzelnen Magneten 402 veranschaulichen, können die offenbarten Ausführungsformen an einigen oder allen der Vielzahl von Magneten eines Kamerasystems reflektieren. In den erörterten Ausführungsformen können die AF-Spulen entweder als Linsen-AF-Spulen oder Bildsensor-AF-Spulen verwendet werden, und die OIS-Spulen können entweder als AF-OIS-Spulen oder Bildsensor-OIS-Spulen verwendet werden. Die AF-Spulen stellen die Linse oder den Bildsensor entlang der z-Richtung ein und die OIS-Spulen stellen die Linse oder den Bildsensor entlang der x-y-Ebene ein.
In 4A schließt die Mehrspulenanordnung 400 eine OIS-Spule 404 und eine erste AF-Spule 406a ein. Die OIS-Spule 404 ist außerhalb einer Außenfläche 412 des jeweiligen Magneten 402 angeordnet und ist in einer vertikalen Ebene (in Z-Richtung) gewickelt und angrenzend an den Magneten 402 angeordnet. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die OIS-Spulen 404 innerhalb von Innenflächen wie einer Innenfläche 411 der jeweiligen Magnete 402 angeordnet sein können. Die erste AF-Spule 406a ist in einer horizontalen Ebene (in der x-y-Ebene) gewickelt und ist mindestens teilweise unterhalb einer unteren Oberfläche 410 des Magneten 402 angeordnet. Die erste AF-Spule 406a schließt einen ersten Abschnitt 499, der vertikal unter dem Magneten 402 ausgerichtet ist, und einen zweiten Abschnitt 498, der innerhalb der Innenfläche 411 des Magneten 402 ausgerichtet ist, ein. Ein äußeres Ende des ersten Abschnitts 499 ist vertikal unter einer Mitte des Magneten 402 ausgerichtet. Eine Mitte der ersten AF-Spule 406a in der x-y-Ebene ist vertikal unter der Innenfläche 411 des Magneten 402 ausgerichtet. Durch die erste AF-Spule 406a fließt elektrischer Strom in einer Schleife. Somit fließt der elektrische Strom in einer Richtung aus der Seite heraus, wenn er durch den ersten Abschnitt 499 fließt (mit einem Punkt bezeichnet), und der elektrische Strom fließt in einer Richtung in die Seite hinein, wenn er durch den zweiten Abschnitt 498 fließt (mit einem „x“ bezeichnet). Die Punkt- und x-Konvention für Stromflussrichtungen wird in dieser und anderen Figuren verwendet. Die OIS-Spule 404 schließt einen ersten Abschnitt 497, durch den elektrischer Strom in einer Richtung aus der Seite heraus fließt, und einen zweiten Abschnitt 496, durch den der elektrische Strom in einer Richtung in die Seite hinein fließt, ein.
In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist der erste Abschnitt 499 der ersten AF-Spule 406a außerhalb der Außenfläche 412 des Magneten 402 ausgerichtet, und der zweite Abschnitt 498 ist vertikal unter dem Magneten 402 und innerhalb der Außenfläche 412 des Magneten 402 ausgerichtet. In einer solchen Ausführungsform ist die Mitte der ersten AF-Spule 406a vertikal unter der Außenfläche 412 des jeweiligen Magneten 402 ausgerichtet. Die Positionen der ersten AF-Spule 406a ermöglichen, dass das Magnetfeld, das von der ersten AF-Spule 406a erfahren wird, größer ist, wodurch die Effizienz unterstützt wird und der Bedarf an elektrischer Leistung (z. B. Strom) für die erste AF-Spule 406a verringert wird. Die Positionen der ersten AF-Spule 406a ermöglichen, dass die erste AF-Spule 406a ein weniger streuendes Magnetfeld erfährt und ein direkteres Magnetfeld erfährt, um die erste AF-Spule 406a (z. B. vertikal) zu bewegen.
In der in 4B gezeigten Mehrspulenanordnung 425 schließt die Mehrspulenanordnung 425 die OIS-Spule 404 und eine zweite AF-Spule 406b ein. Die erste AF-Spule 406a kann in der in 4B gezeigten Mehrspulenanordnung 425 weggelassen werden. Die OIS-Spule 404 ist innerhalb der Innenfläche 411 angeordnet und ist in einer vertikalen Ebene gewickelt und angrenzend an den Magneten 402 angeordnet. Die zweite AF-Spule 406b ist mindestens teilweise über einer oberen Oberfläche 413 des Magneten 402 angeordnet. Die zweite AF-Spule 406b schließt einen ersten Abschnitt 495, der vertikal über dem Magneten 402 ausgerichtet ist, und einen zweiten Abschnitt 494, der innerhalb der Innenfläche 411 des Magneten 402 ausgerichtet ist, ein. Ein äußeres Ende des ersten Abschnitts 495 ist vertikal über einer Mitte des Magneten 402 ausgerichtet. Eine Mitte der zweiten AF-Spule 406b ist vertikal über der Innenfläche 411 des Magneten 402 ausgerichtet. Durch die zweite AF-Spule 406b fließt elektrischer Strom in einer Schleife. Somit fließt der elektrische Strom in einer Richtung aus der Seite heraus, wenn er durch den zweiten Abschnitt 494 fließt, und der elektrische Strom fließt in einer Richtung in die Seite hinein, wenn er durch den ersten Abschnitt 495 fließt.
In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist der erste Abschnitt 495 der zweiten AF-Spule 406b außerhalb der Außenfläche 412 des Magneten 402 ausgerichtet, und der zweite Abschnitt 494 ist vertikal über dem Magneten 402 und innerhalb der Außenfläche 412 des Magneten 402 ausgerichtet. In einer solchen Ausführungsform ist die Mitte der zweiten AF-Spule 406b vertikal über der Außenfläche 412 des jeweiligen Magneten 402 ausgerichtet.
In der Mehrspulenanordnung 450, die in 4C gezeigt ist, schließt die Mehrspulenanordnung 450 die OIS-Spule 404, die erste AF-Spule 406a, die in 4A gezeigt ist, und die zweite AF-Spule 406b, die in 4B gezeigt ist und mindestens teilweise über der ersten AF-Spule 406a angeordnet ist, ein. Die beiden AF-Spulen 406a, 406b können im Einklang arbeiten, um die Linse schneller oder entlang einer größeren Strecke in der z-Richtung zu bewegen als bei Verwendung nur einer AF-Spule, wie nur einer ersten AF-Spule 406a oder nur einer zweiten AF-Spule 406b.
Bei den Mehrspulenanordnungen 400, 425, 450 können die Mitten der AF-Spulen 406a, 406b mit den Innenflächen 411 oder den Außenflächen 412 der jeweiligen Magnete 402 ausgerichtet sein. In den Mehrspulenanordnungen 400, 425, 450 sind äußere Enden der ersten Abschnitte 499, 495 der AF-Spulen 406a, 406b vertikal über oder vertikal unter der Mitte des jeweiligen Magneten 402 ausgerichtet, was zu einer größeren Magnetkraft führt, die die AF-Spulen 406a, 406b (wie durch die höhere Dichte der Magnetfeldlinien in den Figuren in diesen Bereichen gezeigt) unter Verwendung der elektrischen Leistung und der Magnete 402 erfahren. Die größeren Magnetkräfte, die die AF-Spulen 406a, 406b erfahren, ermöglichen Energieeffizienz und einen geringeren Bedarf an elektrischer Leistung (z. B. Strom) für die AF-Spulen 406a, 406b. Die Positionen der AF-Spulen 406a, 406b ermöglichen, dass die AF-Spulen 406a, 406b ein weniger streuendes Magnetfeld erfahren und ein direkteres Magnetfeld erfahren, um die AF-Spulen 406a, 406b (z. B. vertikal) zu bewegen.
Der Magnet 402 kann eine oder mehrere AF-Spulen 406a, 406b aufweisen, die dem Magneten 402 zugeordnet sind, wobei jede AF-Spule 406a, 406b von verschiedenen Magneten 402 unabhängig voneinander arbeiten kann. Die OIS-Spulen 404 können von den Innenflächen 411 der Magnete 402 nach innen ausgerichtet sein.
Die 5-13 sind schematische Veranschaulichungen von Draufsichten von Positionierungen von Vielzahlen von Magneten und Vielzahlen von Spulen nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Positionen der Vielzahlen von Magneten 520a-d, 620a-d, 720a-d, 820a-d, 920a-d, 1020a-d, 1120a-d, 1220a-h, 1320a-c, die Positionen der Vielzahlen von AF-Spulen 522a-d, 622a-d, 722a-d, 822, 922, 1022a-d, 1122a-d, 1222e-h, 1322a-c, und die Positionen der Vielzahlen von OIS-Spulen 524a-d, 624a-d, 724a-d, 824a-d, 924a-d, 1024a-d, 1124a-d, 1224a-d, 1324a-c sollen einen allgemeinen Bereich zeigen, in dem sich die Komponente innerhalb einer optischen Vorrichtung eines Kamerasystems befinden kann. Variationen in den Positionen können in Ausführungsformen anwendbar sein, die in den 5-13 nicht spezifisch veranschaulicht sind. Die in den 5-13 gezeigten Magnete sind horizontal in Richtung einer Linse (wie der Linse 304) magnetisiert.
In den in den 5-13 gezeigten Ausführungsformen sind die AF-Spulen 522a-d, 622a-d, 722a-d, 822, 922, 1022a-d, 1122a-d, 1222e-h, 1322a-c für vertikale Bewegung, wie vertikale Translation und/oder Kippung, vorgesehen. Die gezeigten AF-Spulen 522a-d, 622a-d, 722a-d, 822, 922, 1022a-d, 1122a-d, 1222e-h, 1322a-c können für vertikale Bewegung einer Linse (wie der Linse 304) und/oder vertikale Bewegung eines Bildsensors (wie des Bildsensors 310) verwendet werden. In den in den 5-13 gezeigten Ausführungsformen sind die OIS-Spulen 524a-d, 624a-d, 724a-d, 824a-d, 924a-d, 1024a-d, 1124a-d, 1224a-d, 1324a-c für horizontale Bewegung, wie horizontale Bewegung entlang der x-y-Ebene, vorgesehen. Die gezeigten OIS-Spulen 524a-d, 624a-d, 724a-d, 824a-d, 924a-d, 1024a-d, 1124a-d, 1224a-d, 1324a-c können für horizontale Bewegung einer Linse (wie der Linse 304) und/oder horizontale Bewegung eines Bildsensors (wie des Bildsensors 310) verwendet werden. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die Linse horizontal und/oder vertikal bewegt werden kann, während der Bildsensor stationär ist. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass der Bildsensor horizontal und/oder vertikal bewegt werden kann, während die Linse stationär ist. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass der Bildsensor horizontal und/oder vertikal bewegt werden kann, während die Linse horizontal und/oder vertikal bewegt wird. Die vorliegende Offenbarung sieht auch vor, dass die Linse eines von vertikal oder horizontal bewegt wird, während der Bildsensor das andere von vertikal oder horizontal bewegt wird. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, werden die AF-Spulen 522a-d, 622a-d, 722a-d, 822, 922, 1022a-d, 1122a-d, 1222e-h, 1322a-c verwendet, um eine Linse vertikal zu bewegen, während die OIS-Spulen 524a-d, 624a-d, 724a-d, 824a-d, 924a-d, 1024a-d, 1124a-d, 1224a-d, 1324a-c verwendet werden, um einen Bildsensor horizontal zu bewegen. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, werden die AF-Spulen 522a-d, 622a-d, 722a-d, 822, 922, 1022a-d, 1122a-d, 1222e-h, 1322a-c verwendet, um einen Bildsensor vertikal zu bewegen, während die OIS-Spulen 524a-d, 624a-d, 724a-d, 824a-d, 924a-d, 1024a-d, 1124a-d, 1224a-d, 1324a-c verwendet werden, um eine Linse horizontal zu bewegen.
Jede der AF-Spulen 522a-d, 622a-d, 722a-d, 822, 922, 1022a-d, 1122a-d, 1222e-h, 1322a-c der 5-13 kann unabhängig voneinander arbeiten, sodass eine oder mehrere AF-Spulen einer Ausführungsform eine andere elektrische Leistung aufweisen können als eine andere oder mehrere AF-Spulen derselben Ausführungsform. Die ungleichmäßige elektrische Leistung, die der einen oder den mehreren AF-Spulen zugeführt wird (es wird zum Beispiel mindestens einer, aber nicht allen AF-Spulen, eine andere elektrische Leistung zugeführt), kann eine Linsenkippung in der z-Achse erzeugen, sodass die Kippung die Positionierung des Mittelpunkts (z. B. Hauptfokus) einer Linse weg von der Mitte des Bildsensors ändert. Eine Fehlausrichtung (z. B. Nichtparallelität) zwischen der Linse und der Bildsensorebene und das Erreichen eines größeren Sichtwinkels kann durch Nutzung einer Linsenkippung kompensiert werden.
Jede der Vielzahl von OIS-Spulen 524a-d, 624a-d, 724a-d, 824a-d, 924a-d, 1024a-d, 1124a-d, 1224a-d, 1324a-c der 5-13 kann unabhängig voneinander arbeiten, sodass eine oder mehrere OIS-Spulen einer Ausführungsform eine andere elektrische Leistung aufweisen können als eine andere oder mehrere OIS-Spulen derselben Ausführungsform. Die ungleichmäßige elektrische Leistung, die der einen oder den mehreren OIS-Spulen zugeführt wird (es wird zum Beispiel mindestens einer, aber nicht allen OIS-Spulen, eine andere elektrische Leistung zugeführt), kann eine Bildsensorverschiebung oder eine Linsenverschiebung in der x-y-Ebene erzeugen, um die optische Achse besser in Bezug auf den Bildsensor auszurichten.
Gesichtspunkte von 3 und 4 können ähnlich sein oder können auf die in den 5-13 erörterten Ausführungsformen anwendbar sein. Zum Beispiel können die NF-Spulen 522a-d, 622a-d, 722a-d, 822, 922, 1022a-d, 1122a-d, 1222e-h, 1322a-c entweder teilweise unter den jeweiligen benachbarten Magneten, teilweise über den jeweiligen benachbarten Magneten oder sowohl teilweise unter den jeweiligen benachbarten Magneten als auch teilweise über den jeweiligen benachbarten Magneten angeordnet sein. Die Magnete sind an Ecken oder an Seiten einer Form, wie zum Beispiel einer Rechteckform oder einer Dreieckform, angeordnet. Magnete, die in einer Ecke angeordnet sind, können eine achteckige Form (wie zum Beispiel in 5 gezeigt) aufweisen, wie eine nicht regelmäßige achteckige Form mit einem Profil in Form eines gleichschenkligen Trapezes. Magnete, die entlang einer Seite einer Form angeordnet sind, können eine rechteckige Form aufweisen (wie zum Beispiel in 9 gezeigt). Die zuvor aufgeführten Formen der Magnete sollen nicht einschränkend sein, sondern ein Beispiel für mögliche Ausführungsformen bereitstellen.
5 veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 500 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 500 schließt vier Magnete 520a-d, vier AF-Spulen 522a-d und vier OIS-Spulen 524a-d ein, die entlang eines rechteckigen Musters 590, wie eines quadratischen Musters, angeordnet sind. Die vier Magnete 520a-d sind an vier Ecken des quadratischen Musters angeordnet. Der erste Magnet 520a befindet sich an einer zweiten Stelle 502, der zweite Magnet 520b befindet sich an einer fünften Stelle 505, der dritte Magnet 520c befindet sich an einer achten Stelle 508 und der vierte Magnet 520d befindet sich an einer elften Stelle 511. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind Mitten der vier Magnete 520a-d in der x-y-Ebene mit den vier jeweiligen Ecken des rechteckigen Musters 590 ausgerichtet.
Eine Linse und/oder ein Bildsensor können gekippt werden, wenn unterschiedliche elektrische Leistung an mindestens zwei der AF-Spulen der Vielzahl von AF-Spulen 522a-d angelegt wird. Wenn dieselbe elektrische Leistung an jede der Vielzahl von AF-Spulen 522a-d angelegt wird, können die Linse und/oder der Bildsensor vertikal parallel zur z-Achse bewegt werden, ohne die Linse und/oder den Bildsensor zu kippen. Die elektrische Leistung (z. B. Strom), die an jede AF-Spule der Vielzahl von AF-Spulen 522a-d und jede OIS-Spule der Vielzahl von OIS-Spulen 524a-d angelegt wird, kann für verschiedene OIS-Positionen, AF-Positionen und Kippwinkel kalibriert werden.
In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind die AF-Spulen 522a-d in Abständen voneinander angeordnet, und die OIS-Spulen 524a-d sind in Abständen voneinander angeordnet.
Die erste AF-Spule 522a, die dem ersten Magneten 520a zugeordnet ist, befindet sich an einer dritten Stelle 503 oder innerhalb der dritten Stelle 503. Die zweite AF-Spule 522b, die dem zweiten Magneten 520b zugeordnet ist, befindet sich an einer sechsten Stelle 506 oder innerhalb der sechsten Stelle 506. Die AF-Linsenspule 522c, die dem dritten Magneten 520c zugeordnet ist, befindet sich an einer neunten Stelle 509 oder innerhalb der neunten Stelle 509. Die vierte AF-Spule 522d, die dem vierten Magneten 520d zugeordnet ist, befindet sich an einer zwölften Stelle 512 oder innerhalb der zwölften Stelle 512.
Die erste OIS-Spule 524a, die dem ersten Magneten 520a zugeordnet ist, befindet sich an einer ersten Stelle 501. Die zweite OIS-Spule 524b, die dem zweiten Magneten 520b zugeordnet ist, befindet sich an einer vierten Stelle 504. Die dritte OIS-Spule 524c, die dem dritten Magneten 520c zugeordnet ist, befindet sich an einer siebten Stelle 507. Die vierte OIS-Spule 524d, die dem vierten Magneten 520d zugeordnet ist, befindet sich an einer zehnten Stelle 510.
In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind die Magnete und Spulen, die sich an, innerhalb, außerhalb oder zwischen den jeweiligen Stellen 501-512 befinden, derart an, innerhalb, außerhalb oder zwischen den jeweiligen Stellen 501-512 angeordnet, dass Mitten in der x-y-Ebene der Magnete und Spulen ausgerichtet sind mit, innerhalb, außerhalb oder zwischen den jeweiligen Stellen 501-512 ausgerichtet sind.
In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind Mitten der AF-Spulen 522a-d in der x-y-Ebene vertikal von Mitten der jeweiligen benachbarten Magnete 520a-d in der x-y-Ebene versetzt.
Eine Oberfläche (wie eine untere Oberfläche) von jedem von einem oder mehreren Magneten der Vielzahl von Magneten 520a-d ist einer jeweiligen AF-Spule der Vielzahl von AF-Spulen 522a-d zugewandt. Die Oberfläche des Magneten 520a-d schließt einen ersten Oberflächenbereich ein, und die jeweilige AF-Spule 522a-d schließt einen zweiten Oberflächenbereich ein, der der Oberfläche des jeweiligen Magneten zugewandt ist. Der zweite Oberflächenbereich ist ein Verhältnis R des ersten Oberflächenbereichs und das Verhältnis R liegt innerhalb eines Bereichs von 0,8 bis 1,2.
6 veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 600 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 600 schließt vier Magnete 620a-d, vier AF-Spulen 622a-d und vier OIS-Spulen 624a-d ein, die entlang eines quadratischen Musters 690 angeordnet sind. Die vier Magnete 620a-d befinden sich an den Ecken des quadratischen Musters 690. Der erste Magnet 620a befindet sich an einer zweiten Stelle 602, der zweite Magnet 620b befindet sich an einer fünften Stelle 605, der dritte Magnet 620c befindet sich an einer achten Stelle 608 und der vierte Magnet 620d befindet sich an einer elften Stelle 611.
Die erste AF-Spule 622a, die dem ersten Magneten 620a zugeordnet ist, befindet sich an einer ersten Stelle 601 oder außerhalb der ersten Stelle 601. Die zweite AF-Spule 622b, die dem zweiten Magneten 620b zugeordnet ist, befindet an einer vierten Stelle 604 oder außerhalb der vierten Stelle 604. Die dritte AF-Spule 622c, die dem dritten Magneten 620c zugeordnet ist, befindet sich an einer siebten Stelle 607 oder außerhalb der siebten Stelle 607. Die vierte AF-Spule 622d, die dem vierten Magneten 620d zugeordnet ist, befindet sich an einer zehnten Stelle 610 oder außerhalb der zehnten Stelle 610.
Die erste OIS-Spule 624a, die dem ersten Magneten 620a zugeordnet ist, befindet sich an einer dritten Stelle 603. Die zweite OIS-Spule 624b, die dem zweiten Magneten 620b zugeordnet ist, befindet sich an einer sechsten Stelle 606. Die dritte OIS-Spule 624c, die dem dritten Magneten 620c zugeordnet ist, befindet sich an einer neunten Stelle 609. Die vierte OIS-Spule 624d, die dem vierten Magneten 620d zugeordnet ist, befindet sich an einer zwölften Stelle 612.
7 veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 700 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 700 schließt vier Magnete 720a-d, vier AF-Spulen 722a-d und vier OIS-Spulen 724a-d ein, die entlang eines quadratischen Musters 790 angeordnet sind. Die vier Magnete 720a-d sind an den vier Ecken des quadratischen Musters 790 angeordnet. Der erste Magnet 720a befindet sich an einer ersten Stelle 701, der zweite Magnet 720b befindet sich an einer dritten Stelle 703, der dritte Magnet 720c befindet sich an einer fünften Stelle 705 und der vierte Magnet 720d befindet sich an einer siebten Stelle 707.
Die erste AF-Spule 722a, die dem ersten Magneten 720a zugeordnet ist, befindet sich an einer zweiten Stelle 702. Die zweite AF-Spule 722b, die dem zweiten Magneten 720b zugeordnet ist, befindet sich an einer vierten Stelle 704. Die dritte AF-Spule 722c, die dem dritten Magneten 702c zugeordnet ist, befindet sich an einer sechsten Stelle 706. Die vierte AF-Spule 722d, die dem vierten Magneten 720d zugeordnet ist, befindet sich an einer achten Stelle 708.
Die erste OIS-Spule 724a, die dem ersten Magneten 720a zugeordnet ist, befindet sich innerhalb der zweiten Stelle 702. Die zweite OIS-Spule 724b, die dem zweiten Magneten 720b zugeordnet ist, befindet sich innerhalb der vierten Stelle 704. Die dritte OIS-Spule 724c, die dem dritten Magneten 720c zugeordnet ist, befindet sich innerhalb der sechsten Stelle 706. Die vierte OIS-Spule 724d, die dem vierten Magneten 720d zugeordnet ist, befindet sich innerhalb der achten Stelle 708.
8 veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 800 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 800 schließt vier Magnete 820a-d, eine AF-Spule 822 und vier OIS-Spulen 824a-d ein, die entlang eines quadratischen Musters 890 angeordnet sind. Die AF-Spule 822 ist eine einzelne AF-Spulenstruktur mit Spulen, die in einem rechteckigen Muster gewickelt sind. Die vier Magnete 820a-d sind über oder unter vier Ecken des rechteckigen Musters der einzelnen AF-Spulenstruktur der AF-Spule 822 angeordnet. Die vier Magnete 820a-d befinden sich an den vier Ecken des quadratischen Musters 890. Der erste Magnet 820a befindet sich an einer zweiten Stelle 802, der zweite Magnet 820b befindet sich an einer fünften Stelle 805, der dritte Magnet 820c befindet sich an einer achten Stelle 808 und der vierte Magnet 820d befindet sich an einer elften Stelle 811. Die OIS-Spulen 824a-d sind außerhalb von Außenflächen der Magnete 820a-d angeordnet. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die OIS-Spulen 824a-d innerhalb von Innenflächen der Magnete 820a-d angeordnet sein können.
Die AF-Spule 822 schneidet den ersten Magneten 820a in einem Bereich unter dem ersten Magneten 820a an der dritten Stelle 803, den zweiten Magneten 820b in einem Bereich unter dem zweiten Magneten 820b an der sechsten Stelle 806, den dritten Magneten 820c in einem Bereich unter dem dritten Magneten 820c an der neunten Stelle 809 und den vierten Magneten 820d in einem Bereich unter dem vierten Magneten 820d an der zwölften Stelle 812. Die AF-Spule 822 folgt dem quadratischen Muster 890, und einer der vier Magnete 820a-d befindet sich an jeder Ecke des quadratischen Musters 890.
Die erste OIS-Spule 824a, die dem ersten Magneten 820a zugeordnet ist, befindet sich an einer ersten Stelle 801. Die zweite OIS-Spule 824b, die dem zweiten Magneten 820b zugeordnet ist, befindet sich an einer vierten Stelle 804. Die dritte OIS-Spule 824c, die dem dritten Magneten 820c zugeordnet ist, befindet sich an einer siebten Stelle 807. Die vierte OIS-Spule 824d, die dem vierten Magneten 820d zugeordnet ist, befindet sich an einer zehnten Stelle 810.
9 veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 900 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 900 schließt vier Magnete 920a-d, eine AF-Spule 922 und vier OIS-Spulen 924a-d ein, die entlang eines quadratischen Musters 990 angeordnet sind. Die AF-Spule 922 ist eine einzelne AF-Spulenstruktur mit Spulen in einem rechteckigen Muster. Die vier Magnete 920a-d sind über oder unter vier Seiten des rechteckigen Musters der einzelnen AF-Spulenstruktur der AF-Spule 922 angeordnet. Jede Seite des quadratischen Musters 990 schließt einen der vier Magnete 920a-d ein. Der erste Magnet 920a befindet sich an einer ersten Stelle 901, der zweite Magnet 920b befindet sich an einer dritten Stelle 903, der dritte Magnet 920c befindet sich an einer fünften Stelle 905 und der vierte Magnet 920d befindet sich an einer siebten Stelle 907.
Die AF-Spule 922 schneidet den ersten Magneten 920a in einem Bereich unter dem ersten Magneten 920a an der ersten Stelle 901, den zweiten Magneten 920b in einem Bereich unter dem zweiten Magneten 920b an der dritten Stelle 903, den dritten Magneten 920c in einem Bereich unter dem dritten Magneten 920c an der fünften Stelle 905 und den vierten Magneten 920d in einem Bereich unter dem vierten Magneten 920d an der siebten Stelle 907. Die AF-Spule 922 folgt dem quadratischen Muster 990, und einer der vier Magnete 920a-d befindet sich auf jeder Seite des quadratischen Musters 990.
Die erste OIS-Spule 924a, die dem ersten Magneten 920a zugeordnet ist, befindet sich an einer zweiten Stelle 902. Die zweite OIS-Spule 924b, die dem zweiten Magneten 920b zugeordnet ist, befindet sich an einer vierten Stelle 904. Die dritte OIS-Spule 924c, die dem dritten Magneten 920c zugeordnet ist, befindet sich an einer sechsten Stelle 906. Die vierte OIS-Spule 924d, die dem vierten Magneten 920d zugeordnet ist, befindet sich an einer achten Stelle 908. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die OIS-Spulen 924a-d außerhalb von Außenflächen der Magnete 920a-d angeordnet sein können.
10 veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 1000 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 1000 schließt vier Magnete 1020a-d, vier AF-Spulen 1022a-d und vier OIS-Spulen 1024a-d ein, die entlang eines quadratischen Musters 1090 angeordnet sind. Jede Seite des quadratischen Musters 1090 schließt einen der vier Magnete 1020a-d ein. Der erste Magnet 1020a befindet sich an einer ersten Stelle 1001, der zweite Magnet 1020b befindet sich an einer dritten Stelle 1003, der dritte Magnet 1020c befindet sich an einer fünften Stelle 1005 und der vierte Magnet 1020d befindet sich an einer siebten Stelle 1007. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind Mitten der vier Magnete 1020a-d in der x-y-Ebene mit den vier jeweiligen Seiten des quadratischen Musters 1090 ausgerichtet.
Die OIS-Spulen 1024a-d und die AF-Spulen 1022a-d sind innerhalb von Innenflächen der Magnete 1020a-d angeordnet. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die OIS-Spulen 1024a-d und die AF-Spulen 1022a-d außerhalb von Außenflächen der Magnete 1020a-d angeordnet sein können.
Die erste AF-Spule 1022a, die dem ersten Magneten 1020a zugeordnet ist, befindet sich an einer zweiten Stelle 1002 oder innerhalb der zweiten Stelle 1002. Die zweite AF-Spule 1022b, die dem zweiten Magneten 1020b zugeordnet ist, befindet sich an einer vierten Stelle 1004 oder innerhalb der vierten Stelle 1004. Die dritte AF-Spule 1022c, die dem dritten Magneten 1020c zugeordnet ist, befindet sich an einer sechsten Stelle 1006 oder innerhalb der sechsten Stelle 1006. Die vierte AF-Spule 1022d, die dem vierten Magneten 1020d zugeordnet ist, befindet sich an einer achten Stelle 1008 oder innerhalb der achten Stelle 1008.
Die erste OIS-Spule 1024a, die dem ersten Magneten 1002a zugeordnet ist, befindet sich innerhalb der zweiten Stelle 1002. Die zweite OIS-Spule 1024b, die dem zweiten Magneten 1020b zugeordnet ist, befindet sich innerhalb der vierten Stelle 1004. Die dritte OIS-Spule 1024c, die dem dritten Magneten 1020c zugeordnet ist, befindet sich innerhalb der sechsten Stelle 1006. Die vierte OIS-Spule 1024d, die dem vierten Magneten 1020d zugeordnet ist, befindet sich innerhalb der achten Stelle 1008.
11 veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 1100 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 1100 schließt vier Magnete 1120a-d, vier AF-Spulen 1122a-d und vier OIS-Spulen 1124a-d ein, die entlang eines quadratischen Musters 1190 angeordnet sind. Jede Seite des quadratischen Musters 1190 schließt einen der vier Magnete 1120a-d ein. Der erste Magnet 1120a befindet sich an einer zweiten Stelle 1102, der zweite Magnet 1120b befindet sich an einer fünften Stelle 1105, der dritte Magnet 1120c befindet sich an einer achten Stelle 1108 und der vierte Magnet 1120d befindet sich an einer elften Stelle 1111.
Die OIS-Spulen 1124a-d sind innerhalb von Innenflächen der Magnete 1120a-d angeordnet. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die OIS-Spulen 1124a-d außerhalb von Außenflächen der Magnete 1120a-d angeordnet sein können.
Die AF-Spulen 1122a-d sind außerhalb von Außenflächen der Magnete 1120a-d angeordnet. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die AF-Spulen 1122a-d innerhalb von Innenflächen der Magnete 1120a-d angeordnet sein können.
Die erste AF-Spule 1122a, die dem ersten Magneten 1120a zugeordnet ist, befindet sich an einer ersten Stelle 1101 oder außerhalb der ersten Stelle 1101. Die zweite AF-Spule 1122b, die dem zweiten Magneten 1120b zugeordnet ist, befindet sich an einer vierten Stelle 1104 oder außerhalb der vierten Stelle 1104. Die dritte AF-Spule 1122c, die dem dritten Magneten 1120c zugeordnet ist, befindet sich an einer siebten Stelle 1107 oder außerhalb der siebten Stelle 1107. Die vierte AF-Spule 1122d, die dem vierten Magneten 1120d zugeordnet ist, befindet sich an einer zehnten Stelle 1110 oder außerhalb der zehnten Stelle 1110.
Die erste OIS-Spule 1124a, die dem ersten Magneten 1120a zugeordnet ist, befindet sich an einer dritten Stelle 1103. Die zweite OIS-Spule 1124b, die dem zweiten Magneten 1120b zugeordnet ist, befindet sich an einer sechsten Stelle 1106. Die dritte OIS-Spule 1124c, die dem dritten Magneten 1120c zugeordnet ist, befindet sich an einer neunten Stelle 1109. Die vierte OIS-Spule 1124d, die dem vierten Magneten 1120d zugeordnet ist, befindet sich an einer zwölften Stelle 1112.
12 veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 1200 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 1200 schließt acht Magnete 1220a-h, vier AF-Spulen 1222e-h und vier OIS-Spulen 1224a-d ein, die entlang eines quadratischen Musters 1290 angeordnet sind. Eine erste Vielzahl von Magneten 1220e-h (vier sind gezeigt) sind an vier Ecken des quadratischen Musters 1290 angeordnet. Eine zweite Vielzahl von Magneten 1220a-d (vier sind gezeigt) sind an vier Seiten des quadratischen Musters 1290 angeordnet. Ein erster Magnet 1220a befindet sich an einer ersten Stelle 1201, ein zweiter Magnet 1220b befindet sich an einer dritten Stelle 1203, ein dritter Magnet 1220c befindet sich an einer fünften Stelle 1205 und ein vierter Magnet 1220d befindet sich an einer siebten Stelle 1207. Ein fünfter Magnet 1220e befindet sich an einer neunten Stelle 1209, ein sechster Magnet 1220f befindet sich an einer zehnten Stelle 1210, ein siebter Magnet 1220g befindet sich an einer elften Stelle 1211 und ein achter Magnet 1220 h befindet sich an einer zwölften Stelle 1212. Die erste Vielzahl von Magneten 1220e-h hat eine nicht regelmäßige achteckige Form und die zweite Vielzahl von Magneten 1220a-d hat eine rechteckige Form.
Die zweite Vielzahl von Magneten 1220a-d, die sich auf jeder Seite des quadratischen Musters 1290 befinden, sind horizontal oder vertikal in Richtung einer Linse (wie der Linse 304) magnetisiert, um Magnetfelder horizontal in horizontalen Richtungen (oder vertikal in vertikalen Richtungen) in Richtung einer Mitte des quadratischen Musters 1290 und in Richtung der Linse zu erzeugen. Ein Nordpol jedes Magneten der Vielzahl von Magneten 1220a-d weist nach innen in Richtung der Mitte (z. B. der Linsenposition) des quadratischen Musters 1290 und der Südpol jedes Magneten der Vielzahl von Magneten 1220a-d weist nach außen weg von der Mitte (z. B. der Linsenposition) des quadratischen Musters 1290. Die Vielzahl von Magneten 1220e-h, die an jeder Ecke des quadratischen Musters 1290 angeordnet sind, erzeugen Magnetfelder vertikal in vertikalen Richtungen in der z-Richtung (z. B. parallel zu einer Richtung von der Linse und in Richtung des Bildsensors). In einem Beispiel weist ein Nordpol jedes Magneten der Vielzahl von Magneten 1220e-h nach unten zum Bildsensor und der Südpol jedes Magneten der Vielzahl von Magneten 1220e-h weist nach oben und zur Linse.
Die erste AF-Spule 1222e, die einem fünften Magneten 1220e zugeordnet ist, befindet sich an der neunten Stelle 1209. Die zweite AF-Spule 1222f, die einem sechsten Magneten 1220f zugeordnet ist, befindet sich an der zehnten Stelle 1210. Die dritte AF-Spule 1222 g, die einem siebten Magneten 1220g zugeordnet ist, befindet sich an der elften Stelle 1211. Die vierte AF-Spule 1222h, die einem achten Magneten 1220 h zugeordnet ist, befindet sich an der zwölften Stelle 1212.
Die erste OIS-Spule 1224a, die einem ersten Magneten 1220a zugeordnet ist, befindet sich an einer zweiten Stelle 1202. Die zweite OIS-Spule 1224b, die einem zweiten Magneten 1202b zugeordnet ist, befindet sich an einer vierten Stelle 1204. Die dritte OIS-Spule 1224c, die einem dritten Magneten 1220c zugeordnet ist, befindet sich an einer sechsten Stelle 1206. Die vierte OIS-Spule 1224d, die einem vierten Magneten 1220d zugeordnet ist, befindet sich an einer achten Stelle 1208.
In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist die erste Vielzahl von Magneten 1220e-h mit dem Bewegen der Linse verbunden, und die zweite Vielzahl von Magneten 1220a-d ist mit dem Bewegen des Bildsensors verbunden. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist die erste Vielzahl von Magneten 1220e-h mit dem Bewegen des Bildsensors verbunden, und die zweite Vielzahl von Magneten 1220a-d ist mit dem Bewegen der Linse verbunden.
In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind die AF-Spulen 1222e-h vollständig unter jeweiligen Magneten der ersten Vielzahl von Magneten 1220e-h ausgerichtet. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist jede AF-Spule der AF-Spulen 1222e-h zwischen einer Innenfläche und einer Außenfläche eines jeweiligen Magneten der ersten Vielzahl von Magneten 1220e-h ausgerichtet. In einem Beispiel sind Mitten der AF-Spulen 1222e-h in der x-y-Ebene vertikal unter Mitten jeweiliger Magnete der ersten Vielzahl von Magneten 1220e-h in der x-y-Ebene ausgerichtet. In einem Beispiel ist eine Mitte jeder AF-Spule der AF-Spulen 1222e-h in der x-y-Ebene zwischen einer Innenfläche und einer Außenfläche jedes jeweiligen Magneten der ersten Vielzahl von Magneten 1220e-h in der x-y-Ebene ausgerichtet. Magnetisierungen der ersten Vielzahl von Magneten 1220e-h, die vertikal in vertikalen Richtungen ausgerichtet sind, unterstützen das Ausrichten jeder AF-Spule der AF-Spulen 1222e-h zwischen einer Innenfläche und einer Außenfläche eines jeweiligen Magneten der ersten Vielzahl von Magneten 1220e-h.
Durch das Einschließen separater Magnete für jede der Vielzahl von AF-Spulen 1222e-h und für jede der Vielzahl von OIS-Spulen 1224a-d werden die Kanten und Ecken des quadratischen Musters vollständiger genutzt, was der Kompaktheit optischer Vorrichtungen und Kamerasysteme entgegenkommt. Platz innerhalb des quadratischen Musters 1290 wird auch dadurch eingespart, dass sich jede der Vielzahl von AF-Spulen 1222e-h entweder unterhalb, oberhalb oder sowohl unterhalb als auch oberhalb der Vielzahl von Magneten 1220e-h befindet, die jeder der Vielzahl von AF-Spulen 1222e-h zugeordnet sind. Ferner kann das Magnetfeld sowohl für die Vielzahl von AF-Spulen 1222e-h als auch für die Vielzahl von OIS-Spulen 1224a-d maximiert werden, sodass jede Spule 1222e-h einem einzelnen Magneten der Vielzahl von Magneten 1220a-h zugeordnet ist. Durch Maximieren des Magnetfelds, das an jede der Vielzahl von OIS-Spulen 1224a-d und der Vielzahl von AF-Spulen 1222e-h angelegt wird, kann Strom gespart werden.
13 veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 1300 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrfachspulenanordnung 1300 schließt drei Magnete 1320a-c, drei AF-Spulen 1322a-c und drei OIS-Spulen 1324a-c ein, die entlang eines dreieckigen Musters 1390 angeordnet sind. Jede Ecke des dreieckigen Musters 1390 schließt einen Magneten von den drei Magneten 1320a-c ein. Ein erster Magnet 1320a befindet sich an einer ersten Stelle 1301, ein zweiter Magnet 1320b befindet sich an einer dritten Stelle 1303 und ein dritter Magnet 1320c befindet sich an einer fünften Stelle 1305. Die Magnete 1320a-c, die AF-Spulen 1322a-c und die OIS-Spulen 1324a-c sind zu einer Mitte des dreieckigen Musters 1390 ausgerichtet. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sind Mitten der drei Magnete 1320a-c in der x-y-Ebene mit den drei jeweiligen Ecken des dreieckigen Musters 1390 ausgerichtet.
Die erste AF-Spule 1322a, die dem ersten Magneten 1320a zugeordnet ist, befindet sich zwischen der ersten Stelle 1301 und einer zweiten Stelle 1302. Die zweite AF-Spule 1322b, die dem zweiten Magneten 1320b zugeordnet ist, befindet sich zwischen der dritten Stelle 1303 und einer vierten Stelle 1304. Die dritte AF-Spule 1322c, die dem dritten Magneten 1320c zugeordnet ist, befindet sich zwischen der fünften Stelle 1305 und einer sechsten Stelle 1306. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die OIS-Spulen 1324a-c auf Außenseiten jedes jeweiligen Magneten angeordnet sein können, wie auf Außenoberflächen der Magneten 1320a-c ausgerichtet oder außerhalb davon angeordnet. Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass die AF-Spulen 1322a-c auf Außenseiten jedes jeweiligen Magneten angeordnet sein können, wie auf Außenoberflächen der Magneten 1320a-c ausgerichtet oder außerhalb davon angeordnet. Die erste OIS-Spule 1324a, die dem ersten Magneten 1320a zugeordnet ist, befindet sich an der zweiten Stelle 1302. Die zweite OIS-Spule 1324b, die dem zweiten Magneten 1320b zugeordnet ist, befindet sich an der vierten Stelle 1304. Die dritte OIS-Spule 1324c, die dem dritten Magneten 1320c zugeordnet ist, befindet sich an der sechsten Stelle 1306.
14A veranschaulicht eine schematische Draufsicht einer Mehrspulenanordnung 1400 einer optischen Vorrichtung nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 1400 schließt vier Magnete 1420a-d (eine Vielzahl von Magneten), die um eine Linse herum angeordnet sind, vier erste AF-Spulen 1422a-d (eine erste Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen), die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, und vier erste OIS-Spulen 1426a-d (eine zweite Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen), die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind, ein. Die Mehrspulenanordnung 1400 schließt vier zweite OIS-Spulen 1424a-d (eine erste Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen), die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind, und vier zweite AF-Spulen 1428a-d (eine zweite Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen), die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, ein. Die Magnete 1420a-d, die ersten AF-Spulen 1422a-d, die ersten OIS-Spulen 1426a-d, die zweiten OIS-Spulen 1424a-d und die zweiten AF-Spulen 1428a-d sind an Ecken eines quadratischen Musters 1490 angeordnet.
Die vorliegende Offenbarung sieht vor, dass zu beispielhaften Zwecken die ersten AF-Spulen 1422a-d als erste Linsenspulen bezeichnet werden können, die ersten OIS-Spulen 1426a-d als zweite Linsenspulen bezeichnet werden können, die zweiten OIS-Spulen 1424a-d als erste IS-Spulen bezeichnet werden können und die zweiten AF-Spulen 1428a-d als zweite IS-Spulen bezeichnet werden können.
Die vier ersten AF-Spulen 1422a-d verschieben die Linse in der z-Richtung, wenn sie mit Strom versorgt werden, und können unabhängig voneinander arbeiten (z. B. haben unterschiedliche elektrische Ströme). Ferner verschieben vier erste OIS-Spulen 1426a-d die Linse in der x-y-Ebene, wenn sie mit Strom versorgt wird, und können unabhängig voneinander arbeiten (z. B. haben unterschiedliche elektrische Ströme). Die zweiten OIS-Spulen 1424a-d verschieben den Bildsensor in der x-y-Ebene, wenn sie mit Strom versorgt werden, und die zweiten AF-Spulen 1428a-d verschieben den Bildsensor in der z-Richtung, wenn sie mit Strom versorgt werden. Die zweiten OIS-Spulen 1424a-d und die zweiten AF-Spulen 1428a-d können unabhängig voneinander arbeiten (z. B. haben unterschiedliche elektrische Ströme). In einem Beispiel kann die Linse unter Verwendung des Anlegens unterschiedlicher elektrischer Leistung an mindestens zwei der ersten AF-Spulen 1422a-d relativ zur Z-Achse gekippt werden. In einem Beispiel kann der Bildsensor unter Verwendung des Anlegens unterschiedlicher elektrischer Leistung an mindestens zwei der zweiten AF-Spulen 1428a-d relativ zur Z-Achse gekippt werden. Andere Konfigurationen, die nicht spezifisch in 14A gezeigt sind, werden in Betracht gezogen und können auf die offenbarten Ausführungsformen anwendbar sein.
Die vertikalen und horizontalen Spulen (die ersten AF-Spulen 1422a-d und die ersten OIS-Spulen 1426a-d), die die Linse horizontal und/oder vertikal bewegen, befinden sich auf derselben Seite (z. B. auf Innenseiten) jedes jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten 1420a-d. Die vertikalen und horizontalen Spulen (die zweiten OIS-Spulen 1424a-d und die zweiten AF-Spulen 1428a-d), die den Bildsensor horizontal und/oder vertikal bewegen, befinden sich auf derselben Seite (z. B. auf Außenseiten) jedes jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten 1420a-d. Die Positionen der verschiedenen Spulen können so vertauscht werden, dass die ersten AF-Spulen 1422a-d und die ersten OIS-Spulen 1426a-d auf Außenseiten jedes jeweiligen Magneten angeordnet sind und die zweiten OIS-Spulen 1424a-d und die zweiten AF-Spulen 1428a-d auf Innenseiten jedes jeweiligen Magneten angeordnet sind.
Der erste Magnet 1420a befindet sich an einer zweiten Stelle 1402, der zweite Magnet 1420b befindet sich an einer fünften Stelle 1405, der dritte Magnet 1420c befindet sich an einer achten Stelle 1408 und der vierte Magnet 1420d befindet sich an einer elften Stelle 1411.
Eine erste AF-Spule 1422a, die dem ersten Magneten 1420a zugeordnet ist, befindet sich zwischen der zweiten Stelle 1402 und einer dritten Stelle 1403. Eine erste AF-Spule 1422b, die dem zweiten Magneten 1420b zugeordnet ist, befindet sich zwischen der fünften Stelle 1405 und einer sechsten Stelle 1406. Eine erste AF-Spule 1422c, die dem dritten Magneten 1420c zugeordnet ist, befindet sich zwischen der achten Stelle 1408 und einer neunten Stelle 1409. Eine erste AF-Spule 1422d, die dem vierten Magneten 1420d zugeordnet ist, befindet sich zwischen der elften Stelle 1411 und einer zwölften Stelle 1412.
Eine erste OIS-Spule 1426a, die dem ersten Magneten 1420a zugeordnet ist, befindet sich an der dritten Stelle 1403. Eine erste OIS-Spule 1426b, die dem zweiten Magneten 1420b zugeordnet ist, befindet sich an der sechsten Stelle 1406. Eine erste OIS-Spule 1426c, die dem dritten Magneten 1420c zugeordnet ist, befindet sich an der neunten Stelle 1409. Eine erste OIS-Spule 1426d, die dem vierten Magneten 1420d zugeordnet ist, befindet sich an der zwölften Stelle 1412.
Die zweite OIS-Spule 1424a, die dem ersten Magneten 1420a zugeordnet ist, befindet sich an einer ersten Stelle 1401. Die zweite OIS-Spule 1424b, die dem zweiten Magneten 1420b zugeordnet ist, befindet sich an einer vierten Stelle 1404. Die zweite OIS-Spule 1424c, die dem dritten Magneten 1420c zugeordnet ist, befindet sich an einer siebten Stelle 1407. Die zweite OIS-Spule 1424d, die dem vierten Magneten 1420d zugeordnet ist, befindet sich an einer zehnten Stelle 1410.
Eine zweite AF-Spule 1428a, die dem ersten Magneten 1420a zugeordnet ist, befindet sich zwischen der ersten Stelle 1401 und der zweiten Stelle 1402. Eine zweite AF-Spule 1428b, die dem zweiten Magneten 1420b zugeordnet ist, befindet sich zwischen der vierten Stelle 1404 und der fünften Stelle 1405. Eine zweite AF-Spule 1428c, die dem dritten Magneten 1420c zugeordnet ist, befindet sich zwischen der siebten Stelle 1407 und der achten Stelle 1408. Eine zweite AF-Spule 1428d, die dem vierten Magneten 1420d zugeordnet ist, befindet sich zwischen der zehnten Stelle 1410 und der elften Stelle 1411.
14B veranschaulicht eine schematische Teilseitenansicht der in 14A gezeigten Mehrspulenanordnung 1400 nach den offenbarten Ausführungsformen. Die Mehrspulenanordnung 1400 der optischen Vorrichtung ist Teil eines Kamerasystems, wie der Kamera 104 der Vorrichtung 100, des Kamerasystems 200 und/oder des Kamerasystems 300. In der Mehrspulenanordnung 1400 ist das Magnetfeld des Magneten 1452 durch die durchgezogenen Pfeile veranschaulicht, die vom Südpol S zum Nordpol N des Magneten 1452 verlaufen. Obwohl die Mehrspulenanordnung 1400 einen einzelnen Magneten 1452 veranschaulicht, können die offenbarten Ausführungsformen an allen Magneten des Kamerasystems reflektieren, wie an den Magneten, die in den 3-14A veranschaulicht sind. Die erste AF-Spule 1422a kann die Linse entlang und relativ zu der z-Richtung einstellen, und die erste OIS-Spule 1426a kann die Linse relativ zu der x-y-Ebene einstellen. Die zweite OIS-Spule 1424a kann den Bildsensor entlang der x-y-Ebene einstellen, und die zweite AF-Spule 1428a kann den Bildsensor entlang und relativ zur z-Richtung einstellen. Es wird in Betracht gezogen, dass andere Konfigurationen der Spulen 1422a, 1424a, 1426a, 1428a auf die offenbarten Ausführungsformen anwendbar sind.
In 14B schließt das geteilte Spulendesign 1400 eine erste AF-Spule 1422a, eine erste OIS-Spule 1426a, eine zweite OIS-Spule 1424a und eine zweite AF-Spule 1428a ein. Die zweite OIS-Spule 1424a ist außerhalb einer Außenfläche 1421 des Magneten 1452 angeordnet und ist in einer vertikalen Ebene angrenzend an den Magneten 1452 gewickelt. Die zweite AF-Spule 1428a ist mindestens teilweise unter einer unteren Oberfläche 1419 des Magneten 1452 angeordnet und ausgerichtet. Die zweite AF-Spule 1428a schließt einen ersten Abschnitt ein, der vertikal unter dem Magneten 1452 ausgerichtet ist, und einen zweiten Abschnitt, der vertikal außerhalb der Außenfläche 1421 des Magneten 1452 ausgerichtet ist. Eine Mitte der zweiten AF-Spule 1428a ist vertikal unter oder außerhalb der Außenfläche 1421 des Magneten 1452 ausgerichtet.
Die erste AF-Spule 1422a ist teilweise vertikal unter der unteren Oberfläche 1419 des Magneten 1452 ausgerichtet. Die erste AF-Spule 1422a schließt einen ersten Abschnitt ein, der vertikal unter dem Magneten 1452 ausgerichtet ist, und einen zweiten Abschnitt, der vertikal innerhalb einer Innenfläche 1418 des Magneten 1452 ausgerichtet ist. Eine Mitte der ersten AF-Spule 1422a ist vertikal unter oder innerhalb der Innenfläche 1418 des Magneten 1452 ausgerichtet.
In einem Beispiel werden die Positionen der ersten AF-Spulen 1422a (z. B. innere Positionen) mit den zweiten AF-Spulen 1428a (z. B. äußere Positionen) geschaltet, und die Positionen der ersten OIS-Spulen 1426a (z. B. innere Positionen) werden mit den zweiten OIS-Spulen 1424a (z. B. äußere Positionen) geschaltet. In einem Beispiel können sich die erste AF-Spule 1422a und/oder die zweite AF-Spule 1428a über dem Magneten 1452 befinden. In einem Beispiel können sich die erste AF-Spule 1422a und/oder die zweite AF-Spule 1428a sowohl oberhalb als auch unterhalb des Magneten 1452 befinden. In einem Beispiel befindet sich eine von der ersten AF-Spule 1422a oder der zweiten AF-Spule 1428a über dem Magneten 1452, und die andere von der ersten AF-Spule 1422a oder der zweiten AF-Spule 1428a befindet sich unter dem Magneten 1452.
Die 15-17 sind schematische Veranschaulichungen von Seitenansichten von Mehrspulenanordnungen 1500, 1600, 1700 einer optischen Vorrichtung eines Kamerasystems nach den offenbarten Ausführungsformen. Jede Magnetvorrichtung der mehreren Spulenanordnungen 1500, 1600, 1700 kann zwei oder mehr Magnete einschließen, die miteinander gekoppelt sind. In einem Beispiel einer Mehrspulenanordnung eines Kamerasystems einschließlich eines einzelnen Magneten für jede Magnetvorrichtung zeigt ein erzeugtes Magnetfeld nach innen in Richtung einer Mitte einer Linse, sodass der Nordpol des Magneten nach innen in Richtung der Linse weist und der Südpol des Magneten nach außen von der Linse weg weist. In einem Beispiel weist der Nordpol des Magneten nach innen in Richtung der Linse und der Südpol des Magneten weist nach außen weg von der Linse bei 180° gegenüber dem Nordpol (wie in 16 gezeigt). In einem Beispiel ist der Magnet in einem Winkel relativ zur horizontalen Ebene nach innen zur Linse magnetisiert, und der Winkel ist ein schiefer Winkel, der ungefähr 45° von der horizontalen Ebene ist. In einem solchen Beispiel, In dem der Magnet in einem schiefen Winkel magnetisiert ist, ist der Magnet horizontal nach innen zur Linse und zur OIS-Spule magnetisiert. Der Magnet ist auch vertikal (z. B. nach unten) zum Bildsensor und zur AF-Spule magnetisiert. In einem Beispiel ist der Magnet in einem Winkel relativ zur horizontalen Ebene magnetisiert, und der Winkel beträgt ungefähr 90° (wie in 15 gezeigt) von der horizontalen Ebene. Die aufgeführten Winkel sollen nicht einschränkend sein, sondern Beispiele möglicher Ausführungsformen bereitzustellen. In noch einer anderen Ausführungsform kann der Magnet ein Magnetfeld erzeugen, das in die z-Richtung zeigt.
In einer Mehrspulenanordnung, einschließlich eines ersten Magneten, der mit einem zweiten Magneten gekoppelt ist, kann der erste Magnet ein Magnetfeld aufweisen, das antiparallel zu dem Magnetfeld ist, das durch den zweiten Magneten erzeugt wird. In einem Beispiel kann der erste Magnet ein Magnetfeld aufweisen, das senkrecht zu dem Magnetfeld ist, das durch den zweiten Magneten erzeugt wird.
Die in 15 gezeigte Mehrspulenanordnung 1500 veranschaulicht einen ersten Magneten 1502 mit einem Magnetfeld 1510, das in negativer z-Richtung vertikal nach unten zeigt. Das Magnetfeld 1510 steht senkrecht, wie z. B. in einem 90°-Winkel, zu einer horizontalen Ebene (z. B. der x-y-Ebene). Eine NF-Spule 1504 ist in einer horizontalen Ebene gewickelt und unterhalb des ersten Magneten 1502 angeordnet. Die AF-Spule 1504 kann mit einem Bildsensor oder einer Linse gekoppelt sein, um den Bildsensor oder die Linse vertikal zu bewegen. Eine OIS-Spule 1506 ist in einer vertikalen Ebene gewickelt und innerhalb des ersten Magneten 1502 angeordnet. Die OIS-Spule 1506 kann mit einem Bildsensor oder einer Linse gekoppelt sein, um den Bildsensor oder die Linse horizontal zu bewegen (z. B. in der x-y-Ebene). Das Magnetfeld 1510, das parallel zur z-Achse ausgerichtet ist, ermöglicht es dem Bildsensor oder der Linse, entlang der z-Achse bewegt zu werden, wenn der Bildsensor oder die Linse an der AF-Spule 1504 befestigt ist, und/oder entlang der x-y-Ebene bewegt zu werden, wenn der Bildsensor oder die Linse an der OIS-Spule 1506 befestigt ist. Eine Mitte der OIS-Spule 1506 ist horizontal mit einer oberen Oberfläche 1509 des ersten Magneten 1502 ausgerichtet.
Die in 16 gezeigte Mehrspulenanordnung 1600 veranschaulicht einen ersten Magneten 1602a mit einem Magnetfeld 1610, das in eine horizontale Richtung zeigt (z. B. nach innen und zur Linse hin), und einen zweiten Magneten 1602b mit einem Magnetfeld 1611, das in eine vertikale Richtung zeigt (z. B. nach unten und zum Bildsensor hin). Ein Nordpol des ersten Magneten 1602a weist nach innen zur Linse hin und ein Südpol des ersten Magneten 1602a weist nach außen von der Linse weg. Ein Nordpol des zweiten Magneten 1602b weist nach unten (z. B. parallel zu einer Richtung von der Linse weg und zu dem Bildsensor hin) und ein Südpol des zweiten Magneten 1602b weist nach oben (z. B. parallel zu einer Richtung von dem Bildsensor weg und zu der Linse hin). Das Magnetfeld 1610 des ersten Magneten 1602a steht senkrecht zum Magnetfeld 1611 des zweiten Magneten 1602b. Parallel zur horizontalen Ebene des zweiten Magneten 1602b befindet sich eine AF-Spule 1604. Parallel zur vertikalen Ebene des ersten Magneten 1602a befindet sich eine OIS-Spule 1606. Indem ein dedizierter zweiter Magnet 1602b auf die AF-Spule 1604 wirkt, ist das Magnetfeld, das von der AF-Spule 1604 erfahren wird, größer, wodurch die Effizienz unterstützt wird und der Bedarf an elektrischer Leistung (z. B. Strom) für die AF-Spulen verringert wird. Somit wird die Strommenge, die benötigt wird, um die AF-SPULE 1604 einzustellen, reduziert.
Die in 17 gezeigte Mehrspulenanordnung 1700 veranschaulicht einen ersten Magneten 1702a mit einem in eine horizontale Richtung weisenden Magnetfeld 1710 und einen zweiten Magneten 1702b mit einem in die entgegengesetzte horizontale Richtung weisenden Magnetfeld 1711. Eine Magnetisierung des ersten Magneten 1702a ist antiparallel zu einer Magnetisierung des zweiten Magneten 1702b. Das Magnetfeld 1710 des ersten Magneten 1702a ist antiparallel zum Magnetfeld 1711 des zweiten Magneten 1702b. Eine NF-Spule 1706 befindet sich parallel zur vertikalen Ebene sowohl des ersten Magneten 1702a als auch des zweiten Magneten 1702b. Die antiparallelen Magnetfelder 1710, 1711 des ersten Magneten 1702a und des zweiten Magneten 1702b ändern die Kraftrichtung der AF-Spule 1706 um 90°. Durch Ändern der Kraftrichtung der AF-Spule 1706 um 90° ist die AF-Spule 1706 in der Lage, sich in der z-Richtung zu bewegen, sodass die AF-Spule 1706 verwendet wird, um eine Linse oder einen Bildsensor vertikal in der z-Richtung zu bewegen. Die AF-Spule 1706 ist innerhalb des ersten und zweiten Magneten 1702a, 1702b (wie in 17 gezeigt) oder außerhalb des ersten und zweiten Magneten 1702a, 1702b angeordnet. Eine OIS-Spule 1704 befindet sich unter dem zweiten Magneten 1702b und parallel zu einer horizontalen Ebene des zweiten Magneten 1702b. Die OIS-Spule 1704 wird verwendet, um eine Linse oder einen Bildsensor in einer horizontalen Richtung, wie entlang der x-y-Ebene, zu bewegen. Die antiparallelen Magnetfelder 1710, 1711 des ersten Magneten 1702a und des zweiten Magneten 1702b ändern die Kraftrichtung der OIS-Spule 1704 um 90°. Durch Ändern der Kraftrichtung der OIS-Spule 1704 um 90° ist die OIS-Spule 1704 in der Lage, sich in einer horizontalen Richtung zu bewegen. Indem ein dedizierter zweiter Magnet 1702b auf die OIS-Spule 1704 wirkt, ist das Magnetfeld, das die OIS-Spule 1704 erfährt, größer, wie das, bei dem die AF-Spulen und die OIS-Spulen dasselbe Magnetfeld teilen. Somit wird die Strommenge, die benötigt wird, um die OIS-Spule 1704 einzustellen, reduziert. In einer Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist der zweite Magnet 1702b in Kontakt mit dem ersten Magneten 1702a angeordnet. In einem Beispiel ist der zweite Magnet 1702b mit dem ersten Magneten 1702a gekoppelt.
Obwohl die Mehrspulenanordnungen 1500, 1600, 1700 einen einzelnen Magneten 1502, ein einzelnes Paar von Magneten 1602a, 1602b und ein einzelnes Paar von Magneten 1702a, 1702b veranschaulichen, können die offenbarten Ausführungsformen einige oder alle der Vielzahl von Magneten oder der Vielzahl von Paaren von Magneten eines Kamerasystems reflektieren.
Vorteile der vorliegenden Offenbarung schließen das Verwenden von Spulenstrukturen (wie vertikalen Spulenstrukturen) ein, um das unabhängige Bewegen von Bildsensoren relativ zu Linsen zu ermöglichen, und die Kippungs-, optimale Bildstabilisierungsfunktionen (OIS-Funktionen) und Autofokusfunktionen (AF-Funktionen) von Kamerasystemen ermöglichen. Durch die Verwendung von hierin beschriebenen Magnetfeldrichtungen für Magnete oder durch dedizierte Magnete für jede der Vielzahl von Linsenspulen und/oder der Vielzahl von IS-Spulen können Strom und Platz innerhalb der optischen Vorrichtung und des Kamerasystems gespart werden. Ferner wird durch individuelle Einstellung der Ströme der IS-Spulen eine Bildsensorkippung und/oder -verschiebung erreicht. Die Bildsensorkippung und/oder -verschiebung sowie die Linsenkippung können einen optimalen optischen Pfad der Linse zum Bildsensor für die Autofokusfunktion und ein optimales Bild auf dem Bildsensor als Reaktion auf eine durch das Gyroskop erkannte Bewegung ermöglichen.
Es wird in Betracht gezogen, dass ein oder mehrere hierin offenbarte Gesichtspunkte kombiniert werden können. Darüber hinaus wird in Betracht gezogen, dass ein oder mehrere hierin offenbarte Gesichtspunkte einige oder alle der vorstehend genannten Vorteile einschließen können. Als ein Beispiel sieht die vorliegende Offenbarung vor, dass eine/einer/eines oder mehrere der Gesichtspunkte, Merkmale, Komponenten und/oder Eigenschaften der Linse 304, des Bildsensors 310, der Mehrspulenanordnungen 400, 425, 450, der Mehrspulenanordnungen 500-1400 und/oder der Mehrspulenanordnungen 1500-1700 kombiniert werden können.
In einer Ausführungsform umfasst eine optische Vorrichtung eine Linse und einen Bildsensor, der unter der Linse angeordnet ist. Der Bildsensor ist relativ zu der Linse beweglich. Die optische Vorrichtung schließt eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind, eine Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind, und eine oder mehrere horizontale Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, ein. Jede der horizontalen Ebenen ist senkrecht zu der einen oder den mehreren vertikalen Ebenen ausgerichtet. In einem Beispiel bewegt die Vielzahl der vertikalen Spulenstrukturen, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse horizontal, und die eine oder mehrere horizontale Spulenstrukturen bewegen, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse. In einem Beispiel bewegt die Vielzahl der vertikalen Spulenstrukturen, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse horizontal, und die eine oder mehrere horizontale Spulenstrukturen bewegen, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse. Der Bildsensor ist betriebsfähig mit einem Gyroskop verbunden. In einem Beispiel schließen die eine oder die mehreren horizontalen Spulenstrukturen eine Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen ein, die in der einen oder den mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, um die Linse zu kippen, wenn an mindestens zwei der Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen eine unterschiedliche elektrische Leistung angelegt wird. In einem Beispiel ist jede horizontale Spulenstruktur der einen oder mehreren horizontalen Spulenstrukturen mindestens teilweise unter einer unteren Oberfläche eines jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet. In einem Beispiel ist ein erster Abschnitt jeder horizontalen Spulenstruktur vertikal unter der unteren Oberfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet, und ein zweiter Abschnitt jeder horizontalen Spulenstruktur ist vertikal innerhalb einer Innenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet, oder ist außerhalb einer Außenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet. Eine Mitte jeder horizontalen Spulenstruktur ist vertikal unter der Innenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet, oder sie ist vertikal unter der Außenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet. Die optische Vorrichtung schließt auch eine oder mehrere zweite horizontale Spulenstrukturen ein, die in einer oder mehreren zweiten horizontalen Ebenen gewickelt sind, wobei jede zweite horizontale Spulenstruktur der einen oder mehreren zweiten horizontalen Spulenstrukturen mindestens teilweise über einer oberen Oberfläche des jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet ist.
In einem Beispiel ist jede horizontale Spulenstruktur der einen oder mehreren horizontalen Spulenstrukturen mindestens teilweise über einer oberen Oberfläche eines jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet. In einem Beispiel ist ein erster Abschnitt jeder horizontalen Spulenstruktur vertikal über der oberen Oberfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet, und ein zweiter Abschnitt jeder horizontalen Spulenstruktur ist vertikal innerhalb einer Innenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet, oder ist außerhalb einer Außenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet. Eine Mitte jeder horizontalen Spulenstruktur ist vertikal über der Innenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet, oder ist vertikal über der Außenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet.
In einem Beispiel ist jede vertikale Spulenstruktur der Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen außerhalb einer Außenfläche eines jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet, oder ist innerhalb einer Innenfläche des jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet. In einem Beispiel ist die Vielzahl der Magnete an den Ecken eines Musters oder an den Seiten des Musters angeordnet. Das Muster ist ein quadratisches Muster oder ein dreieckiges Muster. In einem Beispiel wird die Vielzahl von Magneten horizontal zur Linse hin magnetisiert, um Magnetfelder horizontal in horizontalen Richtungen zur Linse hin zu erzeugen, wobei ein Nordpol jedes Magneten der Vielzahl von Magneten nach innen zur Linse hin weist und ein Südpol jedes Magneten der Vielzahl von Magneten nach außen von der Linse weg weist. In einem Beispiel wird die Vielzahl von Magneten vertikal magnetisiert, um Magnetfelder vertikal in vertikaler Richtung zu der einen oder den mehreren horizontalen Spulenstrukturen zu erzeugen. Ein Kamerasystem, das die optische Vorrichtung einschließt, wird ebenfalls offenbart.
In einer Ausführungsform umfasst eine optische Vorrichtung eine Linse und einen Bildsensor, der unter der Linse angeordnet ist. Der Bildsensor ist relativ zu der Linse beweglich. Die optische Vorrichtung schließt auch eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind, eine Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind, und eine einzelne horizontale Spulenstruktur, die über oder unter einer Vielzahl von Magneten angeordnet und in einer horizontalen Ebene gewickelt ist, ein. Ein jeweiliger Abschnitt der einzelnen horizontalen Spulenstruktur ist über oder unter jedem Magneten der Vielzahl von Magneten ausgerichtet. Die einzelne horizontale Spulenstruktur schließt Spulen ein, die in einem rechteckigen Muster gewickelt sind, und eine Vielzahl von Magneten ist über oder unter den Ecken oder Seiten des rechteckigen Musters angeordnet. Ein Kamerasystem, das die optische Vorrichtung einschließt, wird ebenfalls offenbart.
In einer Ausführungsform umfasst eine optische Vorrichtung eine Linse und einen unter der Linse angeordneten Bildsensor. Der Bildsensor ist relativ zu der Linse beweglich. Die optische Vorrichtung schließt eine Vielzahl von Magneten ein, die um die Linse herum angeordnet sind, wobei eine erste Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse horizontal bewegen. Die optische Vorrichtung schließt eine zweite Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen ein, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse horizontal bewegen. Die optische Vorrichtung schließt eine erste Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen ein, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse vertikal bewegen oder kippen. Die optische Vorrichtung schließt eine zweite Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen ein, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse vertikal bewegen oder kippen. Die Linse, die zweite Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen und die erste Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen sind mit einer ersten aufhängbaren Struktur, die magnetisch aufhängbar ist, gekoppelt. Der Bildsensor, die erste Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen und die zweite Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen sind mit einer zweiten aufhängbaren Struktur, die magnetisch aufhängbar ist, gekoppelt. Ein Kamerasystem, das die optische Vorrichtung einschließt, wird ebenfalls offenbart.
Während sich das Vorstehende auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bezieht, können andere und weitere Ausführungsformen der Offenbarung ausgearbeitet werden, ohne vom grundlegenden Schutzumfang davon abzuweichen, und der Schutzumfang wird durch die nachstehenden Ansprüche bestimmt.

Claims

Optische Vorrichtung, umfassend: eine Linse; einen Bildsensor, der unter der Linse angeordnet ist, wobei der Bildsensor relativ zur Linse beweglich ist; eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind; eine Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind; und eine oder mehrere horizontale Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, wobei jede der horizontalen Ebenen senkrecht zu der einen oder den mehreren vertikalen Ebenen ausgerichtet ist.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die mehreren vertikalen Spulenstrukturen, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse horizontal bewegen, und die eine oder mehreren horizontalen Spulenstrukturen, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse bewegen.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse horizontal bewegen, und die eine oder mehreren horizontale Spulenstrukturen, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse bewegen.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Bildsensor betriebsfähig mit einem Gyroskop verbunden ist.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren horizontalen Spulenstrukturen eine Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen umfassen, die in der einen oder den mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind, um die Linse zu kippen, wenn an mindestens zwei der Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen eine unterschiedliche elektrische Leistung angelegt wird.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: jede horizontale Spulenstruktur der einen oder mehreren horizontalen Spulenstrukturen mindestens teilweise unter einer unteren Oberfläche eines jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet ist; ein erster Abschnitt jeder horizontalen Spulenstruktur vertikal unter der unteren Oberfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist; ein zweiter Abschnitt jeder horizontalen Spulenstruktur innerhalb einer Innenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist, oder außerhalb einer Außenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist; und eine Mitte jeder horizontalen Spulenstruktur vertikal unter der Innenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist, oder vertikal unter der Außenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 6, ferner umfassend eine oder mehrere zweite horizontale Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren zweiten horizontalen Ebenen gewickelt sind, wobei jede zweite horizontale Spulenstruktur der einen oder mehreren zweiten horizontalen Spulenstrukturen mindestens teilweise über einer oberen Oberfläche des jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet ist.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: jede horizontale Spulenstruktur der einen oder mehreren horizontalen Spulenstrukturen mindestens teilweise über einer oberen Oberfläche eines jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet ist; ein erster Abschnitt jeder horizontalen Spulenstruktur vertikal über der oberen Oberfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist; ein zweiter Abschnitt jeder horizontalen Spulenstruktur innerhalb einer Innenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist, oder außerhalb einer Außenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist; und eine Mitte jeder horizontalen Spulenstruktur vertikal über der Innenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist, oder vertikal über der Außenfläche des jeweiligen Magneten ausgerichtet ist.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jede vertikale Spulenstruktur der Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen außerhalb einer Außenfläche eines jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet ist oder innerhalb einer Innenfläche des jeweiligen Magneten der Vielzahl von Magneten angeordnet ist.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Magneten an Ecken eines Musters oder an Seiten des Musters angeordnet sind, wobei das Muster ein quadratisches Muster oder ein dreieckiges Muster ist.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Magneten horizontal in Richtung der Linse magnetisiert sind, um Magnetfelder horizontal in horizontalen Richtungen zur Linse hin zu erzeugen, wobei ein Nordpol jedes Magneten der Vielzahl von Magneten nach innen zur Linse hin weist und ein Südpol jedes Magneten der Vielzahl von Magneten nach außen von der Linse weg weist.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Magneten vertikal magnetisiert sind, um Magnetfelder vertikal in vertikalen Richtungen zu der einen oder den mehreren horizontalen Spulenstrukturen zu erzeugen.
Kamerasystem, umfassend die optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1.
Optische Vorrichtung, umfassend: eine Linse; einen Bildsensor, der unter der Linse angeordnet ist, wobei der Bildsensor relativ zur Linse beweglich ist; eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind; eine Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind; und eine einzelne horizontale Spulenstruktur, die über oder unter der Vielzahl von Magneten angeordnet und in einer horizontalen Ebene gewickelt ist, wobei ein jeweiliger Abschnitt der einzelnen horizontalen Spulenstruktur über oder unter jedem Magneten der Vielzahl von Magneten ausgerichtet ist.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die einzelne horizontale Spulenstruktur Spulen umfasst, die in einem rechteckigen Muster gewickelt sind, und die Vielzahl von Magneten über oder unter den Ecken oder Seiten des rechteckigen Musters angeordnet sind.
Kamerasystem, umfassend die optische Vorrichtung gemäß Anspruch 14.
Optische Vorrichtung, umfassend: eine Linse; einen Bildsensor, der unter der Linse angeordnet ist, wobei der Bildsensor relativ zur Linse beweglich ist; eine Vielzahl von Magneten, die um die Linse herum angeordnet sind; eine erste Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse horizontal bewegen; eine zweite Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren vertikalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse horizontal bewegen; eine erste Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, die Linse vertikal bewegen oder kippen; und eine zweite Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen gewickelt sind und die, wenn sie mit Strom versorgt werden, den Bildsensor relativ zur Linse vertikal bewegen oder kippen.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Linse, die zweite Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen und die erste Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen mit einer ersten aufhängbaren Struktur, die magnetisch aufhängbar ist, gekoppelt sind.
Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Bildsensor, die erste Vielzahl von vertikalen Spulenstrukturen und die zweite Vielzahl von horizontalen Spulenstrukturen mit einer zweiten aufhängbaren Struktur, die magnetisch aufhängbar ist, gekoppelt sind.
Kamerasystem, umfassend die optische Vorrichtung gemäß Anspruch 19.