DE112013006172T5

DE112013006172T5 - Schwingspule optisches Motorbildstabilisierungssystem

Info

Publication number: DE112013006172T5
Application number: DE112013006172.4T
Authority: DE
Inventors: Richard Topliss; Anthony J. Rossetti; Douglas S. Brodie; Richard H. Tsai; Richard L. Baer
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: AU2019200955A1; AU2017203084A1; JP2019035963A; CN109347299B; KR102401035B1; US11962877B2; US10616452B2; KR20220071287A; KR20190133796A; AU2020202594B2; US20150365568A1; US20200236251A1; US20220368814A1; US20180367711A1; DE112013006172B4; KR20210013348A; JP7004625B2; KR20150097766A; AU2017203084B2; AU2013361211B2

Abstract

Manche Ausführungsformen stellen eine Vorrichtung bereit zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Vorrichtung ein Stellantriebsmodul. Das Stellantriebsmodul weist eine Mehrzahl von Magneten auf. Jeder Magnet von den mehreren Magneten ist mit magnetischen Domänen gepolt, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Die Vorrichtung weist ferner eine Spule auf, die starr um eine Linse herum angeordnet ist. Jeder Magnet von den mehreren Magneten trägt zu den Kräften bei, mit denen die Linse auf Basis von Lorentz-Kräften, die von der Spule erzeugt werden, scharfgestellt werden soll.

Description

Hintergrund
Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft allgemein die Steuerung der Bewegung von Kamerakomponenten.
Beschreibung der verwandten Technik
Bei hochentwickelten Miniaturkameras ist es üblich, ,Autofokus'(AF) einzubauen, wodurch der Fokusabstand zu einem Objekt angepasst wird, damit Objekte in verschiedenen Entfernungen, die auf der Bildebene scharf abgebildet werden sollen, vom digitalen Bildsensor erfasst werden. Es wurden zahlreiche Vorschläge gemacht, um eine solche Anpassung der Fokusposition zu erreichen.
Die häufigste Lösung ist jedoch die Bewegung der gesamten optischen Linse als einen einheitlichen starren Körper entlang der optischen Achse. Positionen der Linse, die näher am Bildsensor liegen, entsprechen Fokusabständen von Objekten, die weiter weg sind von der Kamera. Es werden ständig Verbesserungen der Leistung solcher Miniaturkameras gefordert, ebenso wie eine weitere Verkleinerung gefordert wird, angesichts der Funktionen und Einrichtungen, die zu solchen mobilen Vorrichtungen hinzugefügt werden.
Insbesondere ist eine hohe Bildqualität einfacher zu erreichen, wenn die Linsenbewegung entlang der optischen Achse von einer minimalen parasitären Bewegung in den anderen Freiheitsgrad begleitet wird, insbesondere eine Kippung um Achsen, die orthogonal sind zur optischen Achse.
Darüber hinaus besteht ein starker Bedarf daran, größere Kameralinsen und Bildsensoren in eine Kamera einer vorgegebenen Größe einzupassen, um die Bildqualität zu verbessern, und somit besteht ein Bedarf an einer Verkleinerung von Komponenten wie beispielsweise Stellantrieben.
Überblick über Ausführungsformen
Manche Ausführungsformen beinhalten eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Vorrichtung ein Stellantriebsmodul. Das Stellantriebsmodul weist eine Mehrzahl von Magneten auf. Jeder Magnet von den mehreren Magneten ist mit magnetischen Domänen gepolt, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Die Vorrichtung weist ferner eine Spule auf, die starr um eine Linse herum angeordnet ist. Jeder Magnet von den mehreren Magneten trägt zu den Kräften bei, mit denen die Linse auf Basis von Lorentz-Kräften, die von der Spule erzeugt werden, scharfgestellt werden soll.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Blockdiagramm einer tragbaren Multifunktionsvorrichtung mit einer Kamera gemäß manchen Ausführungsformen.
2 ist eine Abbildung einer tragbaren Multifunktionsvorrichtung mit einer Kamera gemäß machen Ausführungsformen.
3A zeigt ein vollständiges Stellantriebsmodul gemäß manchen Ausführungsformen.
3B zeigt einen Stellantrieb, wobei der äußere Abschirmbecher verborgen ist, gemäß manchen Ausführungsformen.
3C ist eine Abbildung eines Stellantriebs in der Draufsicht gemäß manchen Ausführungsformen.
4 zeigt einen Stellantrieb in der Draufsicht, wobei der äußere Abschirmbecher und das Joch verborgen sind, gemäß manchen Ausführungsformen.
5 zeigt einen Stellantrieb in perspektivischer Ansicht, wobei der äußere Abschirmbecher verborgen ist, gemäß manchen Ausführungsformen.
6 zeigt einen Stellantrieb in perspektivischer Ansicht, wobei der äußere Abschirmbecher und das Joch verborgen ist, gemäß manchen Ausführungsformen.
7 zeigt einen Stellantrieb in aufgeschnittener Ansicht, wobei der äußere Abschirmbecher und das Joch verborgen ist, gemäß manchen Ausführungsformen.
8 ist eine Abbildung eines Stellantriebs im Aufriss und zeigt einen Querschnitt durch eine Ecke, gemäß manchen Ausführungsformen.
9 ist eine schematische Ansicht einer Anordnung von Magnet und Spule gemäß manchen Ausführungsformen.
10 ist eine Abbildung eines Stellantriebs im Aufriss und zeigt einen Querschnitt durch die Mittel, parallel zu kurzen Seiten, gemäß manchen Ausführungsformen.
11 zeigt einen Stellantrieb im Aufriss und zeigt einen Querschnitt durch die Mitte, gemäß manchen Ausführungsformen.
12 zeigt ein vollständiges Stellantriebsmodul, gesehen von der Unterseite, mit zwei (Hall-)Positionssensoren und einer integrierten Treiberschaltung gemäß manchen Ausführungsformen.
13 zeigt ein Stellantriebsmodul, gesehen von der Unterseite, mit (Hall-)Positionssensoren, integrierter Treiberschaltung, OIS-Spulen FPC und Becher verborgen, um die untere Feder sichtbar zu machen, gemäß manchen Ausführungsformen.
14A ist eine Abbildung eines Stellantriebsmoduls, gesehen von der Unterseite, wobei eine untere Feder entfernt ist, gemäß manchen Ausführungsformen.
14B ist eine schematische Darstellung von SMA-Eckdrähten und Vorspannfedern, die eine aktive Linsenkippung ermöglichen, gemäß manchen Ausführungsformen.
15 ist eine schematische Darstellung der Stellantriebsspulenanschlüsse gemäß manchen Ausführungsformen.
16 ist eine Tabelle von Beispielen für Ströme, die an die einzelnen Anschlüsse angelegt werden, und von deren Wirkungen auf Stellantriebsposition und -kippung, gemäß manchen Ausführungsformen.
17 ist eine schematische Ansicht einer Anordnung von Magnet und Spule gemäß manchen Ausführungsformen.
18 zeigt eine Anordnung von Autofokusmagnet und -spule in perspektivischer Darstellung, gemäß manchen Ausführungsformen.
19 ist eine Abbildung eines Beispiels für ein Stellantriebsmodul ohne Abschirmbecher gemäß manchen Ausführungsformen.
20A zeigt ein Beispiel für einen Linsenträger gemäß manchen Ausführungsformen.
20B zeigt ein Beispiel für einen Linsenträger mit Spulen gemäß manchen Ausführungsformen.
20C zeigt ein Beispiel für eine untere Federteilbaugruppe gemäß manchen Ausführungsformen.
20D zeigt ein Beispiel für ein Stellantriebsmodul: Linsenträger mit Spulen und unterer Federteilbaugruppe gemäß manchen Ausführungsformen.
21 ist eine Abbildung eines Systems für eine optische Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen. 22 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen.
23 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen.
24 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen.
25 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen.
26 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen.
27 ist ein Ablaufschema von Berechnungen, die in einem Verfahren zur optischen Bildstabilisierung verwendet werden, gemäß manchen Ausführungsformen.
28A ist ein Ablaufschema von Berechnungen, die in einem Verfahren zur optischen Bildstabilisierung verwendet werden, gemäß manchen Ausführungsformen.
28B ist ein Ablaufschema von Berechnungen, die in einem Verfahren zur Steuerung von Kamerakomponenten verwendet werden, gemäß manchen Ausführungsformen.
29 zeigt ein Beispiel für ein Computersystem, das so gestaltet ist, dass es Aspekte des Systems und des Verfahrens für eine Kamerasteuerung implementiert, gemäß manchen Ausführungsformen.
Diese Patentschrift beinhaltet Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform”. Wenn der Ausdruck „in einer Ausführungsform” auftaucht, ist damit nicht unbedingt immer dieselbe Ausführungsform gemeint. Bestimmte Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften können auf jede geeignete Weise kombiniert werden, wenn sie konsistent mit der Offenbarung ist.
„Umfassen” Dies ist ein offener Begriff. Wenn er in den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, schließt dieser Begriff zusätzliche Strukturen oder Schritt nicht aus. Dies soll am Beispiel des folgenden Anspruchs verdeutlicht werden: „Vorrichtung, eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassend.” Ein solcher Anspruch schließt nicht aus, dass die Vorrichtung zusätzliche Komponenten aufweist (z. B. eine Netzwerkschnittstelleneinheit, Grafikschaltungen usw.).
„Dafür ausgelegt” Verschiedene Einheiten, Schaltungen oder andere Komponenten können als „dafür ausgelegt”, eine oder mehrere Aufgaben zu erfüllen, beschrieben oder beansprucht werden. In einem solchen Kontext wird „dafür ausgelegt” verwendet, um eine Struktur näher zu bezeichnen, indem angegeben wird, dass die Einheiten/Schaltungen/Komponenten eine Struktur (z. B. eine Schaltung) aufweisen, die diese Aufgabe(n) während des Betriebs ausführt. Somit kann man sagen, dass die Einheit/Schaltung/Komponente dafür ausgelegt ist, die Ausgabe auszuführen, auch wenn die bezeichnete Einheit/Schaltung/Komponente gerade nicht in Betrieb ist (z. B. nicht eingeschaltet ist). Die Einheiten/Schaltungen/Komponenten, die mit dem Ausdruck „dafür ausgelegt” verwendet werden, beinhalten Hardware – zum Beispiel Schaltungen, Speicher, in dem Programmbefehle hinterlegt sind, die ausführbar sind, um den Betrieb zu implementieren, usw. Wenn angegeben wird, dass eine Einheit/Schaltung/Komponente „dafür ausgelegt” ist eine oder mehrere Aufgaben auszuführen, soll ausdrücklich nicht impliziert werden, dass 35 U. S. C. § 112, Absatz sechs, für diese Einheit/Schaltung/Komponente gilt. Außerdem kann „dafür ausgelegt” eine allgemeine Struktur (z. B. eine allgemeine Schaltung) beinhalten, die durch Software und/oder Firmware (z. B. eine FPGA oder eine Universal-Prozessorausführungssoftware) manipuliert wird, um auf eine Weise zu arbeiten, die in der Lage ist, die anstehende(n) Aufgabe(n) zu lösen. „Dafür ausgelegt” kann auch das Adaptieren eines Herstellungsverfahrens (z. B. einer Halbleiterherstellungsanlage) zur Herstellung von Vorrichtungen (z. B. integrierten Schaltungen) beinhalten, die daran angepasst sind, eine oder mehrere Aufgaben zu implementieren oder auszuführen.
„Erste”, „zweite” usw. Wie hierin verwendet, werden diese Begriffe als Bezeichnungen für nachgestellte Nomina verwendet, und sie implizieren keine Reihenfolge (z. B. räumlich, zeitlich, logisch usw.). Zum Beispiel kann eine Pufferschaltung hierin als eine beschrieben werden, die Schreiboperationen für „erste” und „zweite” Werte durchführt. Die Begriffe „erste” und „zweite” implizieren nicht unbedingt, dass der erste Wert von dem zweiten Wert geschrieben werden muss.
„Basierend auf” Wie hierin verwendet, wird dieser Begriff verwendet, um einen oder mehrere Faktoren zu beschreiben, die eine Entscheidung beeinflussen. Dieser Begriff schließt zusätzliche Faktoren nicht aus, die eine Entscheidung beeinflussen können. Das heißt, eine Entscheidung kann ausschließlich auf diesen Faktoren basieren oder sie kann zumindest zum Teil auf diesen Faktoren basieren. Man betrachte den Ausdruck „Entscheiden von A auf Basis von B”. Obwohl in diesem Fall B ein Faktor ist, der die Entscheidung über A beeinflusst, schließt ein solcher Ausdruck nicht aus, dass über A auch auf Basis von C entschieden wird. In anderen Fällen kann über A ausschließlich auf Basis von B entschieden werden.
Detaillierte Beschreibung
Einführung
Manche Ausführungsformen beinhalten eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente. In manchen Ausführungsformen weist die Vorrichtung ein Stellantriebsmodul zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera entlang von drei orthogonalen Achsen und einen Fokussiermechanismus zum Bewegen einer Linse entlang einer optischen Achse auf. In manchen Ausführungsformen ist der Mechanismus an mehreren Drähten aufgehängt, von denen jeder im Wesentlichen parallel ist zu einer optischen Achse, und wobei mindestens einer von den mehreren Drähten aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht, die in der Lage ist, Biegeverformungen durchzumachen, damit der Fokussiermechanismus in linearen Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse, bewegt werden kann.
In manchen Ausführungsformen umfassen die mehreren Drähte ferner vier Drähte, einen in jeder Ecke des Mechanismus. In manchen Ausführungsformen beinhalten die Biegeverformungen Biegeverformungen, die parasitäre Bewegungen in anderen Richtungen im Wesentlichen verhindern. In manchen Ausführungsformen hängen die mehreren Drähte den Fokussiermechanismus an einer Stellgliedmodul-Trägerstruktur auf, um die linearen Bewegungen zu ermöglichen, die für den Ausgleicht von Handbewegungen nötig sind. In manchen Ausführungsformen besteht jeder von den Drähten aus einer Legierung mit Formgedächtnis, die zu Biegeverformungen in der Lage ist. In manchen Ausführungsformen bestehen mindestens drei von den Drähten aus einer Legierung mit Formgedächtnis, und jeder von den Drähten, die aus einer Legierung mit Formgedächtnis bestehen, ist mit einer passiven Vorspannfeder gestaltet, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt.
In manchen Ausführungsformen ist jeder von den Drähten, die aus einer Legierung mit Formgedächtnis bestehen, mit einer passiven Vorspannfeder gestaltet, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes auf solche Weise anlegt, dass sich die Länge der einzelnen Drähte ändert, wenn sie durch Leiten von elektrischem Strom durch den Draht erwärmt wird, oder durch Abhalten eines Teils des Stroms abkühlt, und auf diese Weise wird eine Kippung des Fokussiermechanismus und der Linse in Bezug auf den Bildsensor gesteuert.
Manche Ausführungsformen beinhalten ein Verfahren zum Steuern der Position einer Linse. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, und das Reduzieren des Stroms durch den Aufhängungsdraht, um den Draht durch Zusammenziehen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verkürzen.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, ferner das Leiten von Strom gleichzeitig durch mehrere Eckdrähte einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus, der mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, ferner das Leiten von Strom gleichzeitig durch mindestens drei Eckdrähte einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus, der mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, ferner das Leiten von Strom gleichzeitig durch mindestens drei Eckdrähte einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus, der mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt, und das Abhalten des Stroms von einem vierten Eckdraht. In manchen Ausführungsformen ist der vierte Eckdraht nicht aus einem Legierungsmaterial mit Formgedächtnis gefertigt, ist der vierte Eckdraht passiv und ist der vierte Eckdraht in seinem Spannungs- und Dehnungsverhalten bei Betriebslasten im Wesentlichen linear.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, ferner das Leiten von Strom durch einen Draht, der eine Legierung mit Formgedächtnis umfasst, die in der Lage ist, Biegeverformungen durchzumachen, um zu ermöglichen, dass sich ein Fokussiermechanismus in linearen Richtungen bewegt, die orthogonal sind zu einer optischen Achse der Linse. Manche Ausführungsformen beinhalten ferner die Erzeugung einer Kippung einer Linse durch Leiten von Strom verschiedenen Strömen durch einen ersten Eckdraht und einen zweiten Eckdraht einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus, der mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt. Manche Ausführungsformen beinhalten ferner die Erzeugung einer Kippung einer Linse durch Leiten von Strom verschiedenen Strömen durch einen ersten Eckdraht und einen zweiten Eckdraht einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus. Manche Ausführungsformen beinhalten ferner das Steuern einer Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera entlang von drei linearen orthogonalen Achsen, von denen eine Achse parallel ist zu einer optischen Achse zur Scharfstellung, und von denen zwei andere Achse orthogonal sind zur optischen Achse und zueinander.
Manche Ausführungsformen beinhalten einen Fokussiermechanismus zum Bewegen einer Linse entlang einer optischen Achse. In manchen Ausführungsformen ist der Mechanismus an mehreren Drähten aufgehängt, von denen jeder im Wesentlichen parallel ist zu einer optischen Achse, und wobei mindestens einer von den mehreren Drähten aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht, die in der Lage ist, Biegeverformungen durchzumachen, damit der Fokussiermechanismus in linearen Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse, bewegt werden kann. In manchen Ausführungsformen. Mindestens drei von den Eckdrähten, die aus einer Legierung mit Formgedächtnis (SMA) gefertigt sind, wobei jeder Draht mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt, so dass die Länge der einzelnen Drähte gesteuert wird, wenn sie durch Leiten eines elektrischen Stroms durch den Draht erwärmt wird oder durch Abhalten eines Teils des Stroms abkühlt.
In manchen Ausführungsformen mindestens drei passive Vorspannfedern, eine pro Draht, die dafür ausgelegt sind, zwischen einem Abschnitt des Fokussiermechanismus und einer Stellantrieb-Trägerstruktur zu reagieren. In manchen Ausführungsformen lenken die passiven Vorspannfedern elektrischen Strom zum Fokussiermechanismus. In manchen Ausführungsformen ist mindestens einer der Drähte nicht aus einem Legierungsmaterial mit Formgedächtnis gefertigt, der mindestens eine Draht ist passiv und unter Betriebslasten im Wesentlichen linear und elastisch in seinem Spannungs- und Dehnungsverhalten.
Manche Ausführungsformen beinhalten eine Einrichtung zum Steuern einer Kamerakomponente, wie hierin beschrieben. Zum Beispiel leitet ein Modul einen elektrischen Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, und reduziert den Strom durch den Aufhängungsdraht, um den Draht durch Zusammenziehen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verkürzen, wie hierin beschrieben. Das Kameramodul kann in manchen Ausführungsformen durch ein nicht-transitorisches, computerlesbares Speichermedium und einen oder mehrere Prozessoren (z. B. CPUs und/oder GPUs) einer Rechenvorrichtung implementiert werden. Das computerlesbare Speichermedium kann Programmbefehle speichern, die von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausführbar sind, um zu bewirken, dass die Rechenvorrichtung ein Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, und eine Reduzierung des Stroms durch den Aufhängungsdraht, um den Draht durch Zusammenziehen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verkürzen, durchführt, wie hierin beschrieben. Andere Ausführungsformen des Kameramoduls können zumindest zum Teil durch Hardwareschaltungen und/oder Firmware, die beispielsweise in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist, implementiert werden.
Manche Ausführungsformen stellen eine Vorrichtung bereit zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Vorrichtung ein Stellantriebsmodul. Das Stellantriebsmodul weist eine Mehrzahl von Magneten auf. Jeder Magnet von den mehreren Magneten ist mit magnetischen Domänen gepolt, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Die Vorrichtung weist ferner eine Spule auf, die starr um eine Linse herum angeordnet ist. Jeder Magnet von den mehreren Magneten trägt zu den Kräften bei, mit denen die Linse auf Basis von Lorentz-Kräften, die von der Spule erzeugt werden, scharfgestellt werden soll. In manchen Ausführungsformen sind die mehreren Magnete an einer Trägerstruktur eines Fokussiermechanismus angebracht, der das Stellantriebsmodul umfasst, und die mehreren Magnete umfassen vier Magnete, die an der Trägerstruktur des Fokussiermechanismus angebracht sind.
In manchen Ausführungsformen wird die Spule mit einem elektrischen Strom angesteuert und die Spule ist starr um die Linse herum angeordnet und im Magnetfeld der einzelnen Magnete angebracht. In manchen Ausführungsformen ist die Polarisierungsrichtung jedes Magneten von den mehreren Magneten, wie sie im Stellantriebsmodul angebracht sind, im Wesentlichen orthogonal zu einer optischen Achse der Linse, und die Polarisierungsrichtung jedes Magneten von den mehreren Magneten ist zu mindestens einer von planen Seiten des Stellantriebsmoduls mit oder mit etwa 45 Grad angewinkelt, und das Stellantriebsmodul ist in der Hüllkurve im Wesentlichen würfelförmig.
In manchen Ausführungsformen ist ein Fokussiermechanismus mittels einer Einrichtung, welche die relative Bewegung im Wesentlichen auf lineare Richtungen beschränkt, die orthogonal sind zur optischen Achse, an einer Stellantriebsmodul-Trägerstruktur aufgehängt. In manchen Ausführungsformen wechselwirkt ein magnetisches Randfeld der einzelnen Magnete von den mehreren Magneten mit vier zusätzlichen Spulen, wenn diese mit elektrischen Strömen angesteuert werden, wobei die vier zusätzlichen Spulen so an der Stellantriebsmodul-Trägerstruktur befestigt sind, dass Komponenten der magnetischen Randfelder, die parallel sind zur optischen Achse, die Erzeugung von Lorentz-Kräften in Richtungen erlauben, die orthogonal sind zur optischen Achse, und die Lorentz-Kräfte eine gesteuerte Bewegung des Fokussiermechanismus und einer Linse in Richtungen erzeugen, die orthogonal sind zu einer optischen Achse.
In manchen Ausführungsformen ist das Stellantriebsmodul ein Stellantriebsmodul zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera entlang von drei orthogonalen Achsen, von denen eine parallel ist zur optischen Achse und einer Scharfstellung dient, und von denen zwei zur optischen Achse und zueinander orthogonal sind, um zu kompensieren, dass die Hand eines Anwenders nicht ganz ruhig ist.
Manche Ausführungsformen beinhalten ein Stellantriebsmodul zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Stellantriebsmodul eine Stellantriebsmodul-Trägerstruktur, einen Fokussiermechanismus, der an der Stellantriebsmodul-Trägerstruktur durch eine Aufhängungseinrichtung aufgehängt ist, die dafür ausgelegt ist, eine relative Bewegung auf lineare Richtungen zu beschränken, die orthogonal sind zu einer optischen Achse der Miniaturkamera, und mehrere Magnete, die an einer Trägerstruktur des Fokussiermechanismus angebracht sind.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Stellantriebsmodul-Trägerstruktur ein Magnetjoch. Die mehreren Magnete sind am Magnetjoch angebracht, eine obere Feder ist am Magnet angebracht, die obere Feder wird verwendet, um eine Linse und eine Fokussierspule aufzuhängen, und die obere Feder ist elektrisch gegen das Joch isoliert. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die obere Feder einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, wobei sowohl der erste Abschnitt als auch der zweite Abschnitt mit einem entsprechenden Anschluss der Fokussierspule verbunden ist, um eine Leitungsbahn zu bilden, um Strom vom Joch aus durch die Fokussierspule zu treiben, wenn verschiedene Spannungen an jeden vom ersten Abschnitt und vom zweiten Abschnitt angelegt werden.
In manchen Ausführungsformen ist das Stellantriebsmodul in der Draufsicht rechteckig, wenn es in Richtungen betrachtet wird, die orthogonal sind zur optischen Achse, mit Seiten, die so angeordnet sind, dass eine lange Seite und eine kurze Seite vorhanden ist, wobei jeder Magnet von den mehreren Magneten und eine entsprechende feste Spule so angeordnet sind, dass sie um eine Ebene bei 45 Grad zu mindestens einer Seite des Stellantriebsmoduls eine Spiegelsymmetrie zeigen, und die kombinierte Anordnung von vier Magneten und vier festen Spulen keine Spiegelsymmetrie um eine Ebene bei 45 Grad zu mindestens einer Seite des Stellantriebsmoduls und durch die optische Achse zeigt.
In manchen Ausführungsformen verläuft der Leitungspfad zu den beiden Abschnitten der oberen Feder durch den Aufhängungsmechanismus, und der Aufhängungsmechanismus lenkt den Fokussiermechanismus, so dass sich dieser in Bezug auf die feste Trägerstruktur des Stellantriebsmoduls in linearen Richtungen bewegt, die orthogonal sind zur optischen Achse. In manchen Ausführungsformen ist jeder Magnet von den mehreren Magneten so angeordnet, dass er mit Lorentzkräften wechselwirkt, die aus einer einzigen Spule erzeugt werden, die mit einem geeigneten elektrischen Strom angesteuert wird und die starr um die Linse herum angeordnet ist und im Magnetfeld jedes Magneten angebracht ist.
Manche Ausführungsformen beinhalten ferner eine untere Feder, die in Kombination mit der oberen Feder verwendet wird, um die Linse und die Fokussierspule an der Trägerstruktur des Fokussiermechanismus aufzuhängen, und die untere Feder ist an vier Magneten zwischen den Magneten und den vier festen Spulen angebracht.
Manche Ausführungsformen beinhalten eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente in einer mobilen Rechenvorrichtung. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Vorrichtung ein Stellantriebsmodul, das mehrere Magnete umfasst, die an einer Leiterplatte angebracht sind. Jeder Magnet von den mehreren Magneten ist mit magnetischen Domänen gepolt, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Manche Ausführungsformen beinhalten eine Spule, die starr um eine Linse herum angeordnet ist. Jeder Magnet von den mehreren Magneten trägt zu den Kräften bei, mit denen die Linse aufgrund von Lorentzkräften, die aus der starr- um die Linse herum angeordneten Spule erzeugt werden, scharfgestellt wird. In manchen Ausführungsformen umfasst die Leiterplatte eine flexible gedruckte Schaltung.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Leiterplatte eine gedruckte Schaltung, die mehreren Spulen sind in einer solchen Ausrichtung festgelegt, dass die Ebene der Leiterplatte orthogonal ist zu einer optischen Achse des Stellantriebs, und mindestens zwei Hall-Sensoren sind jeweils in der Mitte der Leiterplatten von zwei von den festen Spulen auf Seiten der Leiterplatte angebracht, die den Magneten gegenüber liegen. Manche Ausführungsformen beinhalten ferner eine integrierte Treiberschaltung, die an einer Unterseite der Leiterplatte angebracht ist, mit den mindestens zwei Hall-Sensoren verbunden ist, Hall-Sensoren, wobei die integrierte Treiberschaltung Antriebsströme für die mehreren Spulen und die Spule, die starr um die Linsen herum angeordnet ist, bereitstellen. In manchen Ausführungsformen ist jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten mit einer Polarisierungsrichtung, die im Wesentlichen orthogonal ist zu einer optischen Achse des Stellantriebsmoduls, am Stellantriebsmodul angebracht. In manchen Ausführungsformen ist jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten mit einer Polarisierungsrichtung, die orthogonal ist zu einer optischen Achse des Stellantriebsmoduls, am Stellantriebsmodul angebracht. In manchen Ausführungsformen ist jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten in einem Winkel von 45 Grad zu mindestens einer planen Seite des Stellantriebsmoduls am Stellantriebsmodul angebracht.
Manche Ausführungsformen stellen ein Stellantriebsmodul für eine Miniaturkamera bereit. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Stellantriebsmodul eine Fokussiermechanismusanbringung für eine Linse. Die Fokussiermechanismusanbringung bietet mindestens drei gesteuerte Positionierungsgrade in Bezug auf einen Bildsensor für die Linse. Ein gesteuerter Positionierungsgrad von den mindestens drei Positionierungsgraden ist eine lineare Positionierung der Linse in Bezug auf den Bildsensor in Richtungen entlang einer optischen Achse der Linse. Zwei andere gesteuerte Positionierungsgrade von den mindestens drei gesteuerten Positionierungsgraden sind Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor. Die Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor sind Kippungen um zwei Achsen, die zueinander orthogonal sind, und die Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor sind Kippungen, die orthogonal sind zur optischen Achse. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Stellantriebsmodul mindestens vier bidirektionale Stellantriebe, die jeweils an verschiedenen Regionen um die Linse angebracht sind. Jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben erzeugt Kräfte an der Linse, die parallel sind zur optischen Achse der Linse, und jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben ist eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen, die von einem elektrischen Strom angesteuert wird.
In manchen Ausführungsformen weist das Stellantriebsmodul eine rechteckige Form mit mindestens vier Ecken auf, wenn man es in Draufsicht entlang der optischen Achse betrachtet. Jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben ist an einer entsprechenden von den vier Ecken angeordnet. Für einen Strom mit einer gegebenen Polarität, der durch einen Anschluss eines ersten Stellantriebs an den ersten Stellantrieb angelegt wird, erzeugt der erste Stellantrieb eine Kraft an der Linse in einer ersten Richtung entlang der optischen Achse, und für zweite und dritte Stellantriebe an Ecken, die der Ecke benachbart sind, an der sich der erste Stellantrieb befindet, erzeugen Ströme mit der gleichen Polarität wie die gegebenen Polarität, die durch Anschlüsse der zweiten und dritten Stellantriebe angelegt werden, Kräfte an der Linse in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
In manchen Ausführungsformen weist das Stellantriebsmodul in Draufsicht eine rechteckige Form mit mindestens vier Ecken auf, wenn man es entlang der optischen Achse betrachtet, jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben ist an einer entsprechenden von den vier Ecken angeordnet, und einander benachbarte Spulen sind gegensätzlich zueinander gewickelt, so dass Ströme von entgegengesetzter Polarität in einander benachbarten Spulen Kräfte an der Linse von den beiden Stellantrieben in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse erzeugen.
In manchen Ausführungsformen weist das Stellantriebsmodul in Draufsicht eine rechteckige Form mit mindestens vier Ecken auf, wenn man es entlang der optischen Achse betrachtet, jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben ist an einer entsprechenden von den vier Ecken angeordnet, und einander benachbarte Spulen sind gegensätzlich zueinander angeschlossen, so dass Ströme von entgegengesetzter Polarität in einander benachbarten Spulen Kräfte an der Linse von den beiden Stellantrieben in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse erzeugen.
In manchen Ausführungsformen umfassen die mindestens vier bidirektionalen Stellantriebe Schwingspulenmotoren mit Spulen, die an der Linse oder der Linsenträgerstruktur angebracht sind, und zweipolige Magnete sind an einer Trägerstruktur des Fokussiermechanismus des Stellantriebsmoduls angebracht. In manchen Ausführungsformen umfassen die mindestens vier bidirektionalen Stellantriebe Schwingspulenmotoren mit Spulen, die an der Linse oder der Linsenträgerstruktur angebracht sind, zweipolige Magnete sind an einer Trägerstruktur des Fokussiermechanismus des Stellantriebsmoduls angebracht, und einander benachbarte von den Magneten sind zueinander entgegengesetzt gepolt, so dass Ströme von entgegengesetzter Polarität in einander benachbarten Spulen Kräfte an der Linse von den zwei Stellantrieben in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse erzeugen. In manchen Ausführungsformen umfasst das Stellantriebsmodul lineare, bidirektionale, programmierbare Stromquellen zum Ansteuern der einzelnen Stellantriebe von den vier bidirektionalen Stellantrieben.
Manche Ausführungsformen stehen ein Stellantriebsmodul dar, das eine Fokussiermechanismusanbringung für eine Linse aufweist. Die Fokussiermechanismusanbringung bietet mindestens drei gesteuerte Positionierungsgrade in Bezug auf einen Bildsensor für die Linse. Ein gesteuerter Positionierungsgrad von den mindestens drei Positionierungsgraden ist eine lineare Positionierung der Linse in Bezug auf den Bildsensor in Richtungen entlang einer optischen Achse der Linse. Mindestens vier bidirektionale Stellantriebe, die jeweils an verschiedenen Regionen um das Stellantriebsmodul angebracht sind, um in der Draufsicht Punkte von regelmäßiger Form mit mindestens vier Ecken zu bilden, wenn sie entlang der optischen Achse betrachtet werden. Jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben ist an einer entsprechenden von den vier Ecken angeordnet. Für einen Strom mit einer gegebenen Polarität, der durch einen Anschluss eines ersten Stellantriebs an den ersten Stellantrieb angelegt wird, erzeugt der erste Stellantrieb eine Kraft an der Linse in einer ersten Richtung entlang der optischen Achse, und für zweite und dritte Stellantriebe an Ecken, die der Ecke benachbart sind, an der sich der erste Stellantrieb befindet, erzeugen Ströme mit der gleichen Polarität wie die gegebenen Polarität, die durch Anschlüsse der zweiten und dritten Stellantriebe angelegt werden, Kräfte an der Linse in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
In manchen Ausführungsformen ist jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben an einem jeweiligen Strom- oder Spannungsquellentreiber angebracht, und der jeweilige Strom- oder Spannungsquellentreiber dient der Empfindlichkeitsverstärkung und -herabsetzung, um eine Position und eine Kippung zu bestimmen, die für eine bestimmte Kombination aus angelegtem Strom entwickelt werden. Manche Ausführungsformen beinhalten eine Stellantriebsanordnung mit vier Anschlüssen, die so angeordnet sind, dass die Stellantriebe jeweils über einen Anschluss elektrisch miteinander verbunden sind, und der andere Anschluss jedes Stellantriebs mit einem elektrischen Strom oder einer Spannung angesteuert wird, der bzw. die an die einzelnen Anschlüsse angelegt wird, so dass die Anordnung der Stellglieder in Kombination von vier Anschlüssen angesteuert wird, wobei drei von den Anschlüssen mit linearen, bidirektionalen programmierbaren Stromquellen angesteuert werden und der vierte Anschluss mit einer Spannungsquelle angesteuert wird, die einen solchen Strom anlegt, dass ein Gesamtstrom, der aus den vier Anschlüssen in den Stellantrieb fließt, null ist.
In manchen Ausführungsformen sind zwei andere gesteuerte Positionierungsgrade von den mindestens drei gesteuerten Positionierungsgraden Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor, und die Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor sind Kippungen um zwei Achsen, die zueinander orthogonal sind. Die Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor sind Kippungen, die orthogonal sind zur optischen Achse.
In manchen Ausführungsformen erzeugt jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben Kräfte an der Linse, die parallel sind zur optischen Achse der Linse, und jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben ist eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen, die von einem elektrischen Strom angesteuert wird. In manchen Ausführungsformen sind einander benachbarte Spulen zueinander entgegengesetzt gewickelt, so dass Ströme von entgegengesetzter Polarität in einander benachbarten Spulen Kräfte an der Linse von den zwei Stellantrieben in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse erzeugen.
In manchen Ausführungsformen ist das Stellantriebsmodul in Draufsicht allgemein würfelförmig, wenn man es entlang der optischen Achse betrachtet, jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben ist an einer Ecke des Stellantriebsmoduls angeordnet, wenn man ihn entlang der optischen Achse betrachtet, und für Strom mit einer gegebenen Polarität, der durch einen Anschluss an einen ersten Stellantrieb angelegt wird, wird eine Kraft in einer ersten Richtung entlang der optischen Achse erzeugt, während für Stellantriebe in Ecken, die dem ersten Stellantrieb benachbart sind, von Strömen mit der gleichen Polarität wie beim ersten Stellgliedmodul, die durch ihre jeweiligen Anschlüsse angelegt werden, Kräfte an der Linse in einer zweiten Richtung erzeugt werden, die der ersten entgegengesetzt ist.
Manche Ausführungsformen stellen eine Vorrichtung dar zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente. In manchen Ausführungsformen weist die Vorrichtung ein Stellantriebsmodul für eine Miniaturkamera auf. Das Stellantriebsmodul weist einen Fokussiermechanismus und vier bidirektionale Stellantriebe auf, die auf vier verschiedene Regionen um eine Linse wirken. In manchen Ausführungsformen ist jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben sind an Ecken des bei Betrachtung entlang der optischen Achse im Allgemeinen würfelförmigen Stellantriebsmoduls angeordnet. In manchen Ausführungsformen wird für Strom einer gegebenen Polarität, der durch einen Anschluss an einen ersten Stellantrieb angelegt wird, eine Kraft in einer ersten Richtung entlang der optischen Achse an der Linse erzeugt, während für Stellantriebe in Ecken, die dem ersten Stellantrieb benachbart sind, von Strömen mit der gleichen Polarität wie beim ersten Stellgliedmodul, die durch ihre jeweiligen Anschlüsse angelegt werden, Kräfte an der Linse in einer zweiten Richtung erzeugt werden, die der ersten entgegengesetzt ist.
In manchen Ausführungsformen wird jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben mit einem elektrischen Strom oder einer Spannung angesteuert, so dass die Anordnung aus Stellantrieben in Kombination mit vier Anschlüssen angesteuert wird. In manchen Ausführungsformen ist jeder Stellantrieb eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen, die von einem elektrischen Strom angesteuert wird. In manchen Ausführungsformen sind Anschlüsse von jedem Stellantrieb elektrisch miteinander verbunden. In manchen Ausführungsformen werden drei von den Anschlüssen mit linearen bidirektionalen programmierbaren Stromquellen angesteuert, während der vierte Anschluss mit einer Spannungsquelle angesteuert wird, die eine Senke oder eine Quelle für den nötigen Strom sein kann, so dass der Strom, der von den vier Anschlüssen in den Stellantrieb fließt, in der Summe null ist. In manchen Ausführungsformen stellt der Fokussiermechanismus mindestens drei gesteuerte Positionierungsgrade zur Positionierung einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor bereit, wobei eine lineare Positionierung einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in Richtungen entlang einer optischen Achse der Linse ist und zwei andere Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor um zwei Achsen sind, die orthogonal zueinander und jeweils orthogonal zur optischen Achse ist.
Manche Ausführungsformen beinhalten Systeme und Verfahren zum Betreiben eines optischen Bildstabilisierungs-(OIS)-Systems, das eine Arretierung der Kamerazielrichtung ermöglicht, wodurch es möglich ist, einen Restenergieverbrauch zu senken. In manchen Ausführungsformen wird anstelle der Verwendung von Bewegungssignalen eine Bestimmung von dem, was die Kamerazielausrichtung im Gleichgewichtszustand (im stabilen Zustand) ist, aus Positionssensormessungen berechnet und als neue Zielposition verwendet. Als Beispiel könnte die Bestimmung der Kameragleichgewichtsposition durch Bildung eines Durchschnitts mehrerer Messungen von früheren Stellantriebspositionen berechnet werden.
In manchen Ausführungsformen liefert eine Durchschnittsbildung von Probewerten eine Bestimmung der aktuellen Gleichgewichtsposition. In manchen Ausführungsformen wird die Bestimmung unter Verwendung eines Bewegungssignals von einem Beschleunigungssensor bereitgestellt, um eine Telefonausrichtung (eine Richtung der Schwerkraft) in Kombination mit einem physikalischen Modell des Stellantriebs zu messen. Manche Ausführungsformen haben die Wirkung, die Kamerazielrichtung mit sehr niedrigem Energieverbrauch zu arretieren, so dass Federkräfte und Schwerkraft im Gleichgewicht sind, und zwar auf Basis der Annahme, dass die Ausrichtung des Smartphones über einen längeren Zeitraum gleich bleiben sollte, wenn der Anwender versucht, die Kamera ruhig zu halten, während er sie verwendet, um Bilder aufzunehmen. In manchen Ausführungsformen werden größere Änderungen der Ausrichtung erfasst und die Arretierungsposition wird dann aktualisiert. Manche Ausführungsformen senken den Energieverbrauch auf das, was für die Kompensation einer durch eine Handbewegung verursachten Kamerabeschleunigung, die im Vergleich zur Schwerkraft klein ist, durch das OIS-System nötig ist.
Manche Ausführungsformen beinhalten Verfahren und Systeme für eine Kamerasteuerung. In manchen Ausführungsformen beinhaltet ein Verfahren zum Steuern der Position von Kamerakomponenten eine Bestimmung einer Gleichgewichtsposition für eine optische Bildstabilisierung und eine Arretierung einer Zielposition eines optischen Bildstabilisierungs-Controllers in der Gleichgewichtsposition zur optischen Bildstabilisierung. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner eine Feststellung, ob eine Änderung einer Ausrichtung einer Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, und als Reaktion auf eine Feststellung, dass die Änderung der Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, das Bestimmen einer neuen Gleichgewichtsposition zur optischen Bildstabilisierung und eine Arretierung einer Zielposition eines optischen Bildstabilisierungs-Controllers auf die neue Stabilisierungs-Gleichgewichtsposition. Wie hierin verwendet können die Begriffe Kameramodul und Kamerasteuermodul austauschbar verwendet werden.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet ein Verfahren zum Steuern der Position von Kamerakomponenten für eine Kameralinse in einer Multifunktionsvorrichtung das Berechnen einer Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf einen Photosensor der Multifunktionsvorrichtung. Die Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor ist eine Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor, bei der eine Verlagerung der Kameralinse aufgrund von Federn in einem Linsenstellantriebsmechanismus eine Verlagerung der Kameralinse aufgrund der Schwerkraft ausgleicht. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren eine aktuelle Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das Berechnen einer Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die Gleichgewichtsposition zu bewegen. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das Anlegen einer Kraft an die Linse unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus, um die Verlagerung zu erzeugen.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren eine Feststellung, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, unter Verwendung eines Gyroskops. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das Berechnen einer neuen Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das Berechnen einer neuen Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die neue Gleichgewichtsposition zu bewegen. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das Anlegen einer Kraft an die Linse unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus, um die neue Verlagerung zu erzeugen.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren die Feststellung, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellenwert überschritten hat, unter Verwendung eines Gyroskops, das Berechnen einer neuen Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die Gleichgewichtsposition zu bewegen, und das Anlegen einer Kraft an die Linse, um die neue Verlagerung zu erzeugen, unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren eine Feststellung, ob eine Änderung der Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, unter Verwendung eines Hall-Sensors. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das Berechnen einer neuen Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung, das Berechnen einer neuen Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die neue Gleichgewichtsposition zu bewegen, und das Anlegen einer Kraft an die Linse, um die neue Verlagerung zu erzeugen, unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Berechnen der Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung ferner das Berechnen einer Durchschnittsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor während eines Lookback-Zeitraums. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Berechnen der Gleichgewichtsposition Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung ferner das Ableiten einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und eines Gravitationsvektors aus einem Gyroskop der Multifunktionsvorrichtung und das Berechnen einer Position, bei der ein Federvektor dem Gravitationsvektor im absoluten Wert gleich ist und in der Position entgegengesetzt ist.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Berechnen der Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung ferner das Ableiten einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und eines Gravitationsvektors aus einem Gyroskop der Multifunktionsvorrichtung. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Ableitung das Filtern von Gyroskopdaten, um niederfrequente Bewegungskomponenten der Multifunktionsvorrichtung zu eliminieren. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Berechnen der Gleichgewichtsposition Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung ferner das Berechnen einer Position, an der ein Federvektor dem Gravitationsvektor im absoluten Wert gleich ist und in der Position entgegengesetzt ist.
Manche Ausführungsformen beinhalten eine Einrichtung zum Steuern einer Kamera. Zum Beispiel kann ein Kamerasteuermodul eine Gleichgewichtsposition zur optischen Bildstabilisierung bestimmen und eine Zielposition eines optischen Bildstabilisierungs-Controllers an der Gleichgewichtsposition für die optische Bildstabilisierung arretieren. In manchen Ausführungsformen kann das Modul feststellen, ob eine Änderung einer Ausrichtung einer Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, und als Reaktion auf eine Feststellung, dass die Änderung der Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, eine neue Gleichgewichtsposition zur optischen Bildstabilisierung bestimmen und eine Zielposition eines optischen Bildstabilisierungs-Controllers an der neuen Stabilisierungs-Gleichgewichtsposition arretieren.
In manchen Ausführungsformen kann ein Kamerasteuermodul für eine Kameralinse in einer Multifunktionsvorrichtung eine Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf einen Photosensor der Multifunktionsvorrichtung berechnen. Die Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor ist eine Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor, bei der eine Verlagerung der Kameralinse aufgrund von Federn in einem Linsenstellantriebsmechanismus eine Verlagerung der Kameralinse aufgrund der Schwerkraft ausgleicht. In manchen Ausführungsformen kann ein Kamerasteuermodul eine aktuelle Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor erfassen. In manchen Ausführungsformen kann das Kamerasteuermodul eine Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die Gleichgewichtsposition zu bewegen, berechnen. In manchen Ausführungsformen kann das Kamerasteuermodul unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus, eine Kraft an die Linse anlegen, um die Verlagerung zu erzeugen.
Das Kamerasteuermodul oder Komponenten davon kann in manchen Ausführungsformen durch ein nicht-transitorisches, computerlesbares Speichermedium und einen oder mehrere Prozessoren (z. B. CPUs und/oder GPUs) einer Rechenvorrichtung implementiert werden. Das computerlesbare Speichermedium kann Programmbefehle speichern, die durch den einen oder die mehreren Prozessoren ausführbar sind, um zu bewirken, dass die Rechenvorrichtung eine Bestimmung einer Gleichgewichtsposition für die optische Bildstabilisierung und eine Arretierung einer Zielposition des optischen Bildstabilisierungs-Controllers an der Gleichgewichtsposition der optischen Bildstabilisierung durchführt. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner eine Feststellung, ob eine Änderung einer Ausrichtung einer Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, und als Reaktion auf eine Feststellung, dass die Änderung der Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, das Bestimmen einer neuen Gleichgewichtsposition zur optischen Bildstabilisierung und eine Arretierung einer Zielposition eines optischen Bildstabilisierungs-Controllers auf die neue Stabilisierungs-Gleichgewichtsposition, wie hierin beschrieben. Das computerlesbare Speichermedium kann Programmbefehle speichern, die von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausführbar sind, um zu bewirken, dass die Rechenvorrichtung für eine Kameralinse in einer Multifunktionsvorrichtung eine Berechnung einer Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung, eine Erfassung einer aktuellen Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor und eine Berechnung einer Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die Gleichgewichtsposition zu bewegen, durchführt, wie oben beschrieben. Andere Ausführungsformen des nichtgleichmäßigen Farblademoduls können zumindest zum Teil durch Hardwareschaltungen und/oder Firmware, die beispielsweise in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist, implementiert werden.
Manche Ausführungsformen beinhalten eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente. Die Vorrichtung beinhaltet ein Stellantriebsmodul mit mehreren Magneten. In manchen Ausführungsformen ist jeder Magnet von den mehreren Magneten mit magnetischen Domänen gepolt, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Eine Spule ist starr um eine Linse herum angeordnet. In manchen Ausführungsformen trägt jeder Magnet von den mehreren Magneten zu den Kräften bei, mit denen die Linse auf Basis von Lorentz-Kräften, die von der Spule erzeugt werden, scharfgestellt werden soll.
Manche Ausführungsformen beinhalten eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente. Die Vorrichtung weist ein Stellantriebsmodul zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera entlang von drei orthogonalen Achsen und einen Fokussiermechanismus zum Bewegen einer Linse entlang einer optischen Achse auf. Der Mechanismus ist an mehreren Drähten aufgehängt, von denen jeder im Wesentlichen parallel ist zu einer optischen Achse, und wobei mindestens einer von den mehreren Drähten aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht, die in der Lage ist, Biegeverformungen durchzumachen, damit der Fokussiermechanismus in linearen Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse, bewegt werden kann.
Manche Ausführungsformen beinhalten eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente. Die Vorrichtung beinhaltet ein Stellantriebsmodul, das mehrere Magnete aufweist. Jeder Magnet von den mehreren Magneten ist mit magnetischen Domänen gepolt, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Eine Spule ist starr um eine Linse herum angeordnet. Jeder Magnet von den mehreren Magneten trägt zu den Kräften bei, mit denen die Linse auf Basis von Lorentz-Kräften, die von der Spule erzeugt werden, scharfgestellt werden soll.
Multifunktionsvorrichtung
Es wird nun ausführlich auf Ausführungsformen Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, um für ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Es ist jedoch für den Fachmann ersichtlich, dass manche Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details ausführbar sind. In anderen Fällen wurden bekannte Verfahren, Vorgehensweisen, Komponenten, Schaltungen und Netzwerke nicht ausführlich beschrieben, um Aspekte der Ausführungsformen nicht unnötig unklar zu machen.
Es versteht sich auch, dass wenngleich die Begriffe erste/erster/erstes, zweite/zweiter/zweites etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Beispielsweise könnte ein erster Kontakt als zweiter Kontakt bezeichnet werden und auf ähnliche Weise könnte ein zweiter Kontakt als erster Kontakt bezeichnet werden ohne vom angestrebten Schutzumfang abzuweichen. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt sind beide Kontakte, aber es handelt sich dabei nicht um denselben Kontakt.
Die in der Beschreibung hierin verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll nicht als Einschränkung verstanden werden. So wie sie in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüche verwendet werden, sollen die Singularformen „ein”, „eine”, „eines” und „die”, „der”, „das” auch die Pluralformen einschließen, es sei denn der Kontext gibt ausdrücklich Gegenteiliges an. Es versteht sich auch, dass der Begriff „und/oder”, so wie er hier verwendet wird, sich auf jegliche und alle möglichen Kombinationen von einem oder mehreren der damit zusammenhängenden aufgeführten Begriffe bezieht und diese einschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „einschließen”, „einschließend”, „umfasst” und/oder „umfassend”, wenn sie in dieser Patentschrift verwendet werden, die Gegenwart von aufgeführten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber die Gegenwart oder das Hinzufügen von einem oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Wie hier verwendet, ist der Begriff „wenn” so ausgelegt werden kann, dass er je nach Kontext „während” oder „bei” oder „als Reaktion auf das Feststellen” oder „als Reaktion auf das Erfassen” bedeutet. Auf ähnliche Weise kann die Wendung „wenn festgestellt wird” oder „wenn [eine aufgeführte Bedingung oder ein aufgeführtes Ereignis] erfasst wird” so ausgelegt werden, dass sie je nach Kontext „bei Bestimmung” oder „als Reaktion auf das Bestimmen” oder „bei Erfassen [der aufgeführten Bedingung oder des aufgeführten Ereignisses]” oder „als Reaktion auf das Erfassen [der aufgeführten Bedingung oder des aufgeführten Ereignisses]” bedeutet.
Es werden Ausführungsformen von elektronischen Vorrichtungen, von Benutzerschnittstellen für solche Vorrichtungen und von verknüpften Prozessen zur Verwendung solcher Vorrichtungen beschrieben In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei der Vorrichtung um eine tragbare Kommunikationsvorrichtung, wie etwa ein Mobiltelefon, das auch andere Funktionen umfasst, wie etwa PDA und/oder Funktionen zur Wiedergabe von Musik. Es können auch andere tragbare elektronische Vorrichtungen, wie etwa Laptop-Computer oder Tablets mit berührungsempfindlichen Oberflächen (z. B. Touchscreenbildschirmen und/oder Touchpads) verwendet werden. Es versteht sich auch, dass es sich in einigen Ausführungsformen bei der Vorrichtung nicht um eine tragbare Kommunikationsvorrichtung handelt, sondern um einen Schreibtischcomputer mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche (z. B. einem Touchscreenbildschirm und/oder einem Touchpad). In manchen Ausführungsformen ist die Vorrichtung eine Spielecomputer mit Ausrichtungssensoren (z. B. Ausrichtungssensoren in einem Spiele-Controller). In anderen Ausführungsformen ist die Vorrichtung keine tragbare Kommunikationsvorrichtung, sondern eine Kamera.
In der folgenden Besprechung wird eine elektronische Vorrichtung, die einen Bildschirm und eine berührungsempfindliche Oberfläche umfasst, beschrieben. Es sollte sich jedoch verstehen, dass die elektronische Vorrichtung eine oder mehrere physische Benutzerschnittstellenvorrichtungen, wie etwa eine physische Tastatur, eine Maus und/oder einen Joystick, einschließen kann.
Die Vorrichtung unterstützt in der Regel eine Vielzahl an Anwendungen, wie etwa eine oder mehrere der Folgenden: eine Zeichnungsanwendung, eine Präsentationsanwendung, eine Textverarbeitungsanwendung, eine Anwendung zum Erstellen von Websites, eine Anwendung zur Entwicklung von Autorensoftware für Discs, eine Tabellenkalkulationsanwendung, eine Spieleanwendung, eine Telefonanwendung, eine Videokonferenzanwendung, eine E-Mail-Anwendung, eine Instant Messaging-Anwendung, eine Anwendung zu Unterstützung des Trainings, eine Fotoverwaltungsanwendung, eine Anwendung für digitale Kameras, eine Anwendung für digitale Videos, eine Anwendung zum Surfen im Internet, eine Anwendung zur Wiedergabe digitaler Musik und/oder eine Anwendung zur Wiedergabe digitaler Videos.
Die verschiedenen Anwendungen, die auf der Vorrichtung ausgeführt werden, können mindestens eine gemeinsame physische Benutzerschnittstellenvorrichtung, wie etwa die berührungsempfindliche Oberfläche, verwenden. Eine oder mehrere Funktionen der berührungsempfindlichen Oberfläche sowie auf der Vorrichtung angezeigte entsprechende Informationen können von einer Anwendung zur anderen und/oder innerhalb einer jeweiligen Anwendung angepasst und/oder variiert werden. Auf diese Weise kann eine gemeinsame physische Architektur (wie etwa die berührungsempfindliche Oberfläche) der Vorrichtung die verschiedenen Anwendungen mit Benutzerschnittstellen, die für den Benutzer intuitiv und erkennbar sind, unterstützen.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf Ausführungsformen von tragbaren Vorrichtungen mit Kameras gerichtet. 1A ist ein Blockdiagramm, das eine tragbare Multifunktionsvorrichtung 100 mit einer Kamera 112 gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht. Die Kamera 164 wird manchmal als „optischer Sensor” betrachtet, wenn dies zweckmäßig erscheint, und kann auch als optisches Sensorsystem bekannt sein oder bezeichnet werden. Die Vorrichtung 100 kann einen Speicher 102 (der eines oder mehrere computerlesbare Speichermedien einschließen kann), eine Speichersteuerung 122, eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten (CPUs) 120, eine Schnittstelle für Peripheriegeräte 118, HF-Schaltungen 108, Audioschaltungen 110, Lautsprecher 111, Mikrofone 113, ein Eingabe-/Ausgabe-Untersystem (E/A-Untersystem) 106, andere Eingabe- oder Steuervorrichtungen 116 und einen externen Anschluss 124 einschließen. Die Vorrichtung 100 kann einen oder mehrere optische Sensoren 164 einschließen. Diese Komponenten können über einen oder mehrere Kommunikationsbusse oder Signalleitungen 103 kommunizieren.
Es sollte sich verstehen, dass die Vorrichtung 100 nur ein Beispiel einer tragbaren Multifunktionsvorrichtung ist und dass die Vorrichtung 100 mehr oder weniger Komponenten als gezeigt aufweisen kann, zwei oder mehr Komponenten kombinieren kann oder eine andere Konfiguration oder Anordnung der Komponenten aufweisen kann. Die verschiedenen in 1A gezeigten Komponenten können in Hardware, Software oder einer Kombination sowohl aus Hardware als auch aus Software, einschließlich einer oder mehrerer signalverarbeitender und/oder anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen, implementiert sein.
Der Speicher 102 kann Hochgeschwindigkeits-Direktzugriffsspeicher aufweisen und kann auch einen nichtflüchtigen Speicher, wie etwa eine oder mehrere Magnetdiskettenspeichervorrichtungen, Flash-Speicher-Vorrichtungen oder andere nichtflüchtige Halbleiterlaufwerkspeichervorrichtungen aufweisen. Der Zugriff auf den Speicher 102 von anderen Komponenten der Vorrichtung 100 wie etwa von der CPU 120 und der peripheren Schnittstelle 118 kann von der Speichersteuerung 122 gesteuert werden.
Die Schnittstelle für Peripheriegeräte 118 kann dazu verwendet werden, um Eingabe- und Ausgabeperipheriegeräte der Vorrichtung an die CPU 120 und den Speicher 102 zu koppeln. Der eine oder die mehreren Prozessoren 120 führen verschiedene im Speicher 102 gespeicherte Softwareprogramme und/oder Anweisungssätze aus, um verschiedene Funktionen der Vorrichtung 100 auszuführen und Daten zu verarbeiten.
In einigen Ausführungsformen können die Schnittstelle für Peripheriegeräte 118, die CPU 120 und die Speichersteuerung 122 auf einem einzelnen Chip, wie etwa Chip 104, implementiert sein. In einigen anderen Ausführungsformen können sie auf separaten Chips implementiert sein.
Die HF-Schaltung (Hochfrequenz-Schaltung) 108 empfängt und sendet HF-Signale, die auch als elektromagnetische Signale bezeichnet werden. Die HF-Schaltung 108 wandelt elektrische Signale in elektromagnetische Signale bzw. elektromagnetische Signale in elektrische Signale um und kommuniziert mittels der elektromagnetischen Signale mit Kommunikationsnetzwerken und anderen Kommunikationsvorrichtungen. Die HF-Schaltung 108 kann bekannte Schaltung zum Ausführen dieser Funktionen, einschließlich unter anderem eines Antennensystems, eines HF-Sender-Empfängers, eines oder mehrerer Verstärker, eines Tuners, eines oder mehrerer Oszillatoren, eines digitalen Signalprozessors, eines Codec-Chipsatzes, einer Teilnehmeridentitätsmodulkarte (subscriber identity module card – SIM-Karte), Speicher und so weiter umfassen. Die HF-Schaltung 108 kann mittels drahtloser Kommunikation wahlweise mit Netzwerken, wie etwa dem Internet, das auch als World Wide Web (WWW) bezeichnet wird, einem Intranet und/oder einem drahtlosen Netzwerk, wie etwa einem Mobiltelefonnetzwerk, einem drahtlosen lokalen Netzwerk (LAN) und/oder einem innerstädtischen Netzwerk (MAN) und anderen Vorrichtungen kommunizieren. Die drahtlose Kommunikation kann irgendwelche von mehreren Kommunikationsstandards, Kommunikationsprotokollen und -technologien, einschließlich unter anderem des Global System for Mobile Communications (GSM), Enhanced Data GSM Environment (EDGE), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), High Speed Uplink Packet Access (HSUPA), Wideband Code Division Multiple Access (W-CDMA), Code Division Multiple Access (CDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), Bluetooth, Wireless Fidelity (Wi-Fi) (z. B. IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g und/oder IEEE 802.11n), Voice over Internet Protocol (VoIP), Wi-MAX, einem Protokoll für E-Mails (z. B. Internet Message Access Protocol (IMAP) und/oder Post Office Protocol (POP)), Instant Messaging (z. B. Extensible Messaging and Presence Protocol (XMPP), Session Initiation Protocol for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions (SIMPLE), Instant Messaging and Presence Service (IMPS)), und/oder Short Message Service (SMS), oder jegliches andere geeignete Kommunikationsprotokoll, einschließlich zum Zeitpunkt der Einreichung dieses Dokuments noch nicht entwickelter Kommunikationsprotokolle verwenden.
Die Audioschaltung 110, die Lautsprecher 111 und das Mikrofon 113 stellen eine Audioschnittstelle zwischen einem Benutzer und einer Vorrichtung 100 bereit. Die Audioschaltung 110 empfängt Audiodaten von der peripheren Schnittstelle 118, wandelt die Audiodaten in ein elektrisches Signal um und überträgt die elektrischen Signale an den Lautsprecher 111. Der Lautsprecher 111 wandelt die elektrischen Signale in vom Menschen hörbare Schallwellen um. Die Audioschaltung 110 empfängt auch vom Mikrofon 113 aus Schallwellen umgewandelte elektrische Signale. Die Audioschaltung 110 wandelt die elektrischen Signale in Audiodaten um und überträgt die Audiodaten zur Verarbeitung an die Schnittstelle für Peripheriegeräte 118. Audiodaten können von der peripheren Schnittstelle 118 aus dem Speicher 102 und/oder der HF-Schaltung 108 abgerufen und/oder dorthin übermittelt werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Audioschaltung 110 auch einen Kopfhöreranschluss (z. B. 212, 2). Der Kopfhöreranschluss stellt eine Schnittstelle zwischen der Audioschaltung 110 und den entfernbaren Eingabe-/Ausgabeperipheriegeräten bereit, wie etwa Nur-Ausgabe-Kopfhörer oder Kopfhörer sowohl mit Ausgabe (z. B. ein Kopfhörer für ein oder beide Ohren) als auch mit Eingabe (z. B. ein Mikrofon).
Das E/A-Subsystem 106 koppelt Eingabe-/Ausgabeperipheriegeräte an die Vorrichtung 100, wie etwa den Touchscreen 112, und andere Eingabesteuervorrichtungen 116 an die Schnittstelle für Peripheriegeräte 118. Das E/A-Subsystem 106 kann einen Display-Controller 156 und einen oder mehrere Controller bzw. Steuerungen 160 für andere Eingabe- oder Steuervorrichtungen aufweisen. Die eine oder die mehreren Eingabesteuerungen 160 empfangen/senden elektrische Signale von/an andere(n) Eingabe- oder Steuerungsvorrichtungen 116. Die anderen Eingabesteuerungsvorrichtungen 116 können physische Schaltflächen (z. B. Drucktasten, Wipptasten, etc.), Wählscheiben, Schiebeschalter, Joysticks, Klickräder und so weiter aufweisen. In einigen alternativen Ausführungsformen kann/können die Eingabesteuerung(en) 160 an eine (oder keine) der Folgenden gekoppelt sein: eine Tastatur, eine Infrarotschnittstelle, einen USB-Anschluss und an eine Zeigevorrichtung wie eine Maus. Die eine oder die mehreren Schaltflächen (z. B. 208, 2) kann/können eine Aufwärts/Abwärts-Schaltfläche für die Lautstärkeregelung des Lautsprechers 111 und/oder des Mikrofons 113 aufweisen. Die eine oder die mehreren Schaltflächen kann/können eine Drucktaste (z. B. 206, 2) aufweisen.
Der berührungsempfindliche Bildschirm 112 stellt eine Eingabeschnittstelle und eine Ausgabeschnittstelle zwischen der Vorrichtung und dem Benutzer bereit. Die Bildschirmsteuerung 156 empfängt und/oder sendet elektrische Signale von dem/an den Touchscreen 112. Der Touchscreen 112 zeigt dem Benutzer visuelle Ausgaben an. Die visuelle Ausgabe kann wahlweise Grafiken, Text, Icons, Video und eine beliebige Kombination davon (insgesamt als „Grafiken” bezeichnet) beinhalten. In einigen Ausführungsformen können einige oder alle der visuellen Ausgaben den Benutzerschnittstellenobjekten entsprechen.
Der Touchscreen 112 weist eine berührungsempfindliche Oberfläche und einen Sensor oder einen Satz von Sensoren auf, der/die Eingaben vom Benutzer basierend auf haptischem und/oder Tastkontakt annimmt. Der Touchscreen 112 und die Bildschirmsteuerung 156 (zusammen mit jeglichen damit zusammenhängenden Modulen und/oder Anweisungssätzen im Speicher 102) erfassen Kontakt (und jegliche Bewegung oder ein Abbrechen des Kontakts) auf dem Touchscreen 112 und wandeln den erfassten Kontakt in Kommunikation mit den Benutzerschnittstellenobjekten (z. B. ein(en) oder mehrere Softkeys, Icons, Webseiten oder Bilder), die auf dem Touchscreen 112 angezeigt werden, um. In einer beispielhaften Ausführungsform entspricht ein Kontaktpunkt zwischen dem Touchscreen 112 und dem Benutzer einem Finger des Benutzers.
Der Touchscreen 112 kann LCD-Technologie (Flüssigkristallanzeigetechnologie), LPD-Technologie (Leuchtpolymervorrichtungstechnologie) oder LED-Technologie (anorganische Leuchtdiodentechnologie) verwenden, wenngleich in anderen Ausführungsformen andere Bildschirmtechnologien verwendet werden können. Der Touchscreen 112 und die Bildschirmsteuerung 156 können Kontakt und jegliche Bewegung oder ein Abbrechen des Kontakts unter Verwendung einer Reihe bereits bekannter oder noch zu entwickelnder Berührungssensortechnologien, einschließlich unter anderem kapazitiven, resistiven, Infrarot- und akustischen Oberflächenwellentechnologien, sowie anderer Näherungssensoranordnungen oder anderer Elemente zum Bestimmen eines oder mehrerer Kontaktpunkte auf dem Touchscreen 112. In einem Ausführungsbeispiel wird eine Sensortechnik auf Basis von projizierter Gegenkapazität angewendet.
Der Touchscreen 112 kann eine Videoauflösung von mehr als 100 dpi aufweisen. In einigen Ausführungsformen weist der Touchscreen eine Videoauflösung von ungefähr 160 dpi auf. Der Benutzer kann Kontakt mit dem Touchscreen 112 herstellen, indem er irgendein geeignetes Objekt oder Körperteil, wie etwa einen Eingabestift, einen Finger und dergleichen verwendet. In einigen Ausführungsformen ist die Benutzerschnittstelle dazu ausgelegt, hauptsächlich mit auf Fingern basierenden Kontakten und Handbewegungen zu arbeiten, die aufgrund der größeren Kontaktfläche eines Fingers auf dem Touchscreen weniger akkurat als eine Eingabe mit dem Eingabestift sein können. In einigen Ausführungsformen übersetzt die Vorrichtung die grobe auf Fingern basierende Eingabe in eine präzise Position des Mauszeigers/Cursors oder in einen Befehl zum Ausführen der vom Benutzer gewünschten Aktionen.
In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 100 zusätzlich zum Touchscreen ein (nicht gezeigtes) Touchpad zum Aktivieren oder Deaktivieren bestimmter Funktionen aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist das Touchpad ein berührungsempfindlicher Bereich der Vorrichtung, der im Gegensatz zum Touchscreen keine visuellen Ausgaben anzeigt. Das Touchpad kann eine berührungsempfindliche Oberfläche, die vom Touchscreen 112 separat ist, oder eine Verlängerung der vom Touchscreen gebildeten berührungsempfindlichen Oberfläche sein.
Die Vorrichtung 100 umfasst auch das Stromversorgungssystem 162, um die verschiedenen Komponenten mit Strom zu versorgen. Das Stromversorgungssystem 162 kann ein Stromverwaltungssystem, eine oder mehrere Stromquellen (z. B. Batterie, Wechselstrom (AC)), ein Aufladesystem, eine Stromausfallerfassungsschaltung, einen Stromrichter oder Wechselrichter, eine Stromstatusanzeige (z. B. eine Leuchtdiode (LED)) und jegliche anderen Komponenten, die mit der Stromerzeugung, Stromverwaltung und Stromverteilung in tragbaren Geräten im Zusammenhang stehen, aufweisen.
Die Vorrichtung 100 kann auch einen oder mehrere optische Sensoren oder Kameras 164 einschließen. 1A zeigt einen optischen Sensor, der an die optische Sensorsteuerung 158 im E/A-Subsystem 106 gekoppelt ist. Der optische Sensor 164 kann Fototransistoren mit ladungsgekoppelten Bauteilen (charge-coupled device – CCD) oder mit komplementären Metalloxid-Halbleitern (complementary metal-oxide semiconductor – CMOS) aufweisen. Der optische Sensor 164 empfängt Licht aus der Umgebung, das durch eine oder mehrere Linsen projiziert wird, und wandelt das Licht in ein Bild darstellende Daten um. Zusammen mit dem Bildgebungsmodul 143 (das auch als Kameramodul bezeichnet wir), kann der optische Sensor 164 wahlweise Standbilder oder Videobilder aufnehmen. In einigen Ausführungsformen kann ein optischer Sensor auf der Rückseite der Vorrichtung 100 gegenüber dem Touchscreenbildschirm 112 auf der Vorderseite der Vorrichtung angeordnet sein, sodass der Touchscreenbildschirm als Bildsucher für Standbild- und/oder Videobilderfassung verwendet werden kann. In einigen Ausführungsformen ist ein weiterer optischer Sensor auf der Vorderseite der Vorrichtung angeordnet, sodass das Bild des Benutzers für Videokonferenzen erhalten werden können, während der Benutzer die anderen Teilnehmer der Videokonferenz auf dem Touchscreenbildschirm sieht.
Die Vorrichtung 100 kann auch einen oder mehrere Näherungssensoren 166 aufweisen. 1A zeigt den Näherungssensor 166, der an die Schnittstelle für Peripheriegeräte 118 gekoppelt ist. Alternativ dazu kann der Näherungssensor 166 an die Eingabesteuerung 160 im E/A-Subsystem 106 gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen schaltet der Näherungssensor den Touchscreen 112 aus und deaktiviert ihn, wenn die Multifunktionsvorrichtung in der Nähe des Ohrs des Benutzers platziert wird (z. B. wenn der Benutzer einen Anruf tätigt).
Die Vorrichtung 100 weist einen oder mehrere optische Sensoren 168 ein. In manchen Ausführungsformen weist der eine oder weisen die mehreren Ausrichtungssensoren einen oder mehrere Beschleunigungsmesser (z. B. einen oder mehrere lineare Beschleunigungsmesser und/oder einen oder mehrere Rotationsbeschleunigungsmesser) auf. In manchen Ausführungsformen weist der eine oder weisen die mehreren Ausrichtungssensoren eines oder mehrere Gyroskope auf. In manchen Ausführungsformen weist der eine oder weisen die mehreren Ausrichtungssensor eines oder mehrere Magnetometer auf. In manchen Ausführungsformen weist der eine oder weisen die mehreren Ausrichtungssensoren eines oder mehrere der folgenden auf: ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS), ein globales Navigationssatellitensystem (GLONASS) und/oder andere globale Navigationssystemempfänger. GPS, GLONASS und/oder andere globale Navigationssystemempfänger können verwendet werden, um Informationen über den Ort und die Ausrichtung (z. B. Hoch- oder Querformat) der Vorrichtung 100 zu erhalten. In manchen Ausführungsformen weist der eine oder weisen die mehreren Ausrichtungssensoren irgendeine Kombination aus Ausrichtungs-/Rotationssensoren auf. 1A zeigt den einen oder die mehreren Ausrichtungssensoren 168, die an die Schnittstelle für Peripheriegeräte 118 gekoppelt sind. Alternativ dazu kann der eine oder können die mehreren Ausrichtungssensoren 168 an die Eingabesteuerung 160 im E/A-Subsystem 106 gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen werden Informationen auf dem Touchscreenbildschirm im Hochformat oder im Querformat angezeigt, basierend auf einer Analyse von Daten, die von dem einen oder den mehreren Ausrichtungssensoren empfangen wurden.
In einigen Ausführungsformen umfassen die im Speicher 102 gespeicherten Softwarekomponenten das Betriebssystem 126, das Kommunikationsmodul (oder einen Anweisungssatz) 128, das Kontakt-/Bewegungsmodul (oder einen Anweisungssatz) 130, das Grafikmodul (oder einen Anweisungssatz) 132, das Texteingabemodul (oder einen Anweisungssatz) 134, das GPS-Modul (Globales Positionierungssystem-Modul) (oder einen Anweisungssatz) 135, ein Arbitermodul 157 und Anwendungen (oder einen Anweisungssatz) 136. Darüber hinaus speichert der Speicher 102 in einigen Ausführungsformen den Vorrichtungs-/globalen internen Status 157, wie in 1A und 3 gezeigt. Der Vorrichtungs-/globale interne Status 157 umfasst eines oder mehrere der Folgenden: aktiver Anwendungsstatus, der anzeigt welche der Anwendungen gegebenenfalls gerade aktiv sind; Bildschirmstatus, der anzeigt, welche Anwendungen, Ansichten oder anderen Informationen verschiedene Bereiche des Touchscreenbildschirms 112 belegen; Sensorstatus, einschließlich Informationen, die von den verschiedenen Sensoren und Eingabesteuervorrichtungen 116 der Vorrichtung erhalten wurden; und Ortsinformationen, die den Ort und/oder die Einstellung der Vorrichtung betreffen.
Das Betriebssystem 126 (z. B. Darwin, RTXC, LINUX, UNIX, OS X, WINDOWS oder ein eingebettetes Betriebssystem wie VxWorks) umfasst verschiedene Softwarekomponenten und/oder Softwaretreiber zum Steuern und Verwalten der allgemeinen Systemaufgaben (z. B. Speicherverwaltung, Speichervorrichtungssteuerung, Stromverwaltung, etc.) und erleichtert die Kommunikation zwischen verschiedenen Hardware- und Softwarekomponenten.
Das Kommunikationsmodul 128 erleichtert die Kommunikation mit anderen Vorrichtungen über einen oder mehrere externe Anschlüsse 124 und umfasst auch verschiedene Softwarekomponenten zur Handhabung von Daten, die von der HF-Schaltung 108 und/oder vom externen Anschluss 124 empfangen wurden. Der externe Anschluss 124 (z. B. Universal Serial Bus (USB), FIREWIRE, etc.) ist dazu ausgelegt, direkt an andere Vorrichtungen oder indirekt über ein Netzwerk (z. B. das Internet, WLAN, etc.) gekoppelt zu werden. In einigen Ausführungsformen ist der externe Anschluss eine Stiftleiste (z. B. mit 30 Stiften), die der Stiftleiste mit 30 Stiften gleich oder ähnlich ist.
Das Kontakt-/Bewegungsmodul 130 kann einen Kontakt mit dem Touchscreen 112 (in Verbindung mit der Bildschirmsteuerung 156) und anderen berührungsempfindlichen Vorrichtungen (z. B. einem Touchpad oder einem physischen Klickrad) erfassen. Das Kontakt-/Bewegungsmodul 130 umfasst verschiedene Softwarekomponenten zum Ausführen verschiedener Vorgänge, die mit dem Erfassen von Kontakt in Zusammenhang stehen, wie etwa Bestimmen, ob es einen Kontakt gab (z. B. Erfassen eines Finger-nach-unten-Ereignisses), Bestimmen, ob eine Bewegung des Kontakts vorliegt und Nachverfolgen der Bewegung über die berührungsempfindliche Oberfläche hinweg (z. B. Erfassen eines oder mehrerer Fingerzieh-Ereignisse), und Bestimmen, ob der Kontakt aufgehört hat (z. B. Erfassen eines Finger-nach-oben-Ereignisses oder einer Unterbrechung des Kontakts). Das Kontakt-/Bewegungsmodul 130 empfängt Kontaktdaten von der berührungsempfindlichen Oberfläche. Das Bestimmen von Bewegung des Kontaktpunkts, die von einer Reihe von Kontaktdaten dargestellt wird, kann das Bestimmen von Schnelligkeit (Größenordnung), Geschwindigkeit (Größenordnung und Richtung) und/oder einer Beschleunigung (einer Veränderung der Größenordnung und/oder der Richtung) des Kontaktpunkts beinhalten. Diese Vorgänge können auf einzelne Kontakte (z. B. ein Fingerkontakt) oder auf mehrere gleichzeitige Kontakte (z. B. „Mehrfachberührung”/Kontakt von mehreren Fingern) angewendet werden. In einigen Ausführungsformen erfassen das Kontakt-/Bewegungsmodul 130 und die Bildschirmsteuerung 156 Kontakt auf einem Touchpad.
Das Kontakt-/Bewegungsmodul 130 kann eine Eingabe durch eine Handbewegung eines Benutzers erfassen. Verschiedene Handbewegungen auf der berührungsempfindlichen Oberfläche weisen unterschiedliche Kontaktmuster auf. Folglich kann eine Handbewegung durch Erfassen eines bestimmten Kontaktmusters erfasst werden. Beispielsweise umfasst das Erfassen einer Fingerklopfbewegung das Erfassen eines Finger-nach-unten-Ereignisses gefolgt vom Erfassen eines Finger-nach-oben(Abheben)-Ereignisses an der gleichen Stelle (oder im Wesentlichen der gleichen Stelle) wie das Finger-nach-unten-Ereignis (z. B. an der Stelle eines Icons). Als ein weiteres Beispiel umfasst das Erfassen einer Fingerwischbewegung auf der berührungsempfindlichen Oberfläche das Erfassen eines Finger-nach-unten-Ereignisses gefolgt vom Erfassen eines oder mehrerer Fingerziehereignisse und schließlich gefolgt vom Erfassen eines Finger-nach-oben(Abheben)-Ereignisses.
Das Grafikmodul 132 umfasst verschiedene bekannte Softwarekomponenten zum Vorlegen und Anzeigen von Grafiken auf dem Touchscreen 112 oder einem anderen Bildschirm, einschließlich Komponenten zur Veränderung der Intensität der angezeigten Grafiken. Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „Grafiken” jegliches Objekt, das einem Benutzer angezeigt werden kann, einschließlich unter anderem Text, Webseiten, Icons (wie etwa Benutzerschnittstellenobjekte einschließlich Softkeys), digitalen Bildern, Videos, Animationen und dergleichen.
In einigen Ausführungsformen speichert das Grafikmodul 132 Daten, die zu verwendende Grafiken darstellen. Jeder Grafik kann ein entsprechender Code zugewiesen werden. Das Grafikmodul 132 empfängt von Anwendungen, etc. einen oder mehrere Codes, die Grafiken spezifizieren, die, falls erforderlich, zusammen mit Koordinatendaten und anderen Daten zu grafischen Eigenschaften angezeigt werden sollen, und erzeugt dann Bildschirmbilddaten zur Ausgabe an die Bildschirmsteuerung 156.
Das Texteingabemodul 134, bei dem es sich um eine Komponente des Grafikmoduls 132 handeln kann, stellt Bildschirmtastaturen zur Eingabe von Text bei verschiedenen Anwendungen (z. B. Kontakte 137, E-Mail 140, Instant Messaging 141, Browser 147 und jede andere Anwendung bei der Texteingabe erforderlich ist) bereit.
Das GPS-Modul 135 bestimmt den Ort der Vorrichtung und stellt diese Informationen zur Verwendung in verschiedenen Anwendungen bereit (z. B. dem Telefon 138 zur Verwendung von Wählen auf Ortsbasis, der Kamera 143 als Bild-/Video-Metadaten, und Anwendungen die standortbezogene Dienste anbieten wie etwas Wetter-Widgets, Widgets der örtlichen gelben Seiten und Karten-/Navigations-Widgets).
Die Anwendungen 136 können die folgenden Module (oder Anweisungssätze), oder eine Teilmenge oder eine Übermenge davon beinhalten:

• Kontakte-Modul 137 (manchmal als Adressbuch oder Kontaktliste bezeichnet);
• Telefonmodul 138;
• Videokonferenzmodul 139;
• E-Mail-Client-Modul 140;
• Instant Messaging(IM)-Modul 141;
• Trainingsunterstützungsmodul 142;
• Kameramodul 143 für Standbilder und/oder Videobilder;
• Bildverwaltungsmodul 144;
• Browsermodul 147;
• Kalendermodul 148;
• Widget-Module 149, die eines oder mehrere der Folgenden umfassen können: Wetter-Widget 149-1, Aktien-Widget 149-2, Taschenrechner-Widget 149-3, Wecker-Widget 149-4, Wörterbuch-Widget 149-5 und andere vom Benutzer erhaltene sowie vom Benutzer erstellte Widgets 149-6;
• Widgeterstellungsmodul 150 zum Erzeugen von vom Benutzer erstellten Widgets 149-6;
• Suchmodul 151;
• Video- und Musikabspielmodul 152, das aus einem Video-Abspielmodul und einem Musikabspielmodul bestehen kann;
• Notizenmodul 153;
• Stadtplanmodul 154; und/oder
• Online-Video-Modul 155.

Beispiele für andere Anwendungen 136, die im Speicher 102 gespeichert sein können, umfassen andere Textverarbeitungsanwendungen, andere Bildbearbeitungsanwendungen, Zeichnungsanwendungen, Präsentationsanwendungen, JAVA-fähige Anwendungen, Verschlüsselung, digitale Rechteverwaltung, Spracherkennung und Stimmreplikation.
Zusammen mit dem Touchscreen 112, der Bildschirmsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132 und dem Texteingabemodul 134 kann das Kontakte-Modul 134 dazu verwendet werden, ein Adressbuch oder eine Kontaktliste (das/die z. B. im internen Anwendungsstatus 192 vom Kontakte-Modul 137 im Speicher 102 oder Speicher 370 gespeichert ist) zu verwalten, einschließlich: Hinzufügen eines Namens/mehrerer Namen zum Adressbuch; Löschen eines Namens/mehrerer Namen aus dem Adressbuch; Zuweisen einer/mehrerer Telefonnummer(n), E-Mail-Adresse(n), Wohnadresse(n) oder anderer Informationen zu einem Namen; Zuweisen eines Bildes zu einem Namen; Kategorisieren und Sortieren von Namen; Bereitstellen von Telefonnummern oder E-Mail-Adressen, um die Kommunikation mittels Telefon 138, Videokonferenz 139, E-Mail 140 oder IM 141 einzuleiten oder zu vereinfachen; und so weiter.
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, der Audioschaltung 110, dem Lautsprecher 111, dem Mikrofon 113, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132 und dem Texteingabemodul 134 kann das Telefonmodul 138 dazu verwendet werden, eine Zeichenfolge einzugeben, die einer Telefonnummer entspricht, um auf eine oder mehrere Telefonnummern im Adressbuch 137 zuzugreifen, um eine eingegebene Telefonnummer abzuändern, eine entsprechende Telefonnummer zu wählen, ein Gespräch zu führen und die Verbindung zu beenden oder aufzulegen, wenn das Gespräch zu Ende ist. Wie oben erwähnt, kann die drahtlose Kommunikation beliebige von verschiedenen Kommunikationsstandards, -protokollen und -technologien.
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, der Audioschaltung 110, dem Lautsprecher 111, dem Mikrofon 113, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsteuerung 156, dem optischen Sensor 164, der optischen Sensorsteuerung 158, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132, dem Texteingabemodul 134, der Kontaktliste 137 und dem Telefonmodul 138 umfasst das Videokonferenzmodul 139 ausführbare Anweisungen zum Einleiten, Führen und Beenden einer Videokonferenz zwischen einem Benutzer und einem oder mehreren anderen Teilnehmern gemäß Benutzeranweisungen.
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132 und dem Texteingabemodul 134 umfasst das E-Mail-Client-Modul 140 ausführbare Anweisungen zum Erzeugen, Senden, Empfangen und Verwalten von E-Mails als Reaktion auf Benutzeranweisungen. Zusammen mit dem Bildverwaltungsmodul 144 macht es das E-Mail-Client-Modul 140 sehr leicht, E-Mails mit Standbildern oder Videobildern, die mit dem Kameramodul 143 aufgenommen wurden, zu erstellen und zu versenden.
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132 und dem Texteingabemodul 134 umfasst das Instant Messaging-Modul 141 ausführbare Anweisungen zum Eingeben einer Zeichenfolge, die einer Sofortnachricht (instant message) entspricht, zum Ändern zuvor eingegebener Zeichen, zum Übertragen einer jeweiligen Sofortnachricht (zum Beispiel unter Verwendung eines Kurznachrichtendienst (Short Message Service – SMS)- oder eines Multimedianachrichtendienst(Multimedia Message Service – MMS)-Protokolls für telefoniebasierte Sofortnachrichten oder unter Verwendung von XMPP, SIMPLE oder IMPS für internetbasierte Sofortnachrichten), zum Empfangen von Sofortnachrichten und zum Ansehen von empfangenen Sofortnachrichten. In einigen Ausführungsformen können übermittelte und/oder empfangene Sofortnachrichten wahlweise Grafiken, Fotos, Audiodateien, Videodateien und/oder andere Anhänge beinhalten, die von einem MMS und/oder einem Erweiterten Nachrichtendienst (Enhanced Messaging Service – EMS) unterstützt werden. Wie hier verwendet bezieht sich „Instant Messaging” sowohl auf telefoniebasierte Nachrichten (z. B. per SMS oder MMS gesendete Nachrichten) als auch auf internetbasierte Nachrichten (z. B. per XMPP, SIMPLE oder IMPS gesendete Nachrichten).
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132, dem Texteingabemodul 134, dem GPS-Modul 134, dem Stadtplanmodul 154 und dem Musikwiedergabemodul 145 umfasst das Trainingsunterstützungsmodul 142 ausführbare Anweisungen zum Erstellen von Trainingsplänen (z. B. mit Zeit-, Entfernungs- und/oder Kalorienverbrauchszielen); zum Kommunizieren mit Trainingssensoren (Sportgeräten); zum Empfangen von Trainingssensordaten; zum Kalibrieren von Sensoren, die zum Überwachen eines Trainings verwendet werden; zur Auswahl und Wiedergabe von Musik für ein Training; und zum Anzeigen, Speichern und Übermitteln von Trainingsdaten.
Zusammen mit dem Touchscreen 112, der Bildschirmsteuerung 156, dem/den optischen Sensor(en) 164, der optischen Sensorsteuerung 158, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132 und dem Bildverwaltungsmodul 144 umfasst das Kameramodul 143 ausführbare Anweisungen zum Erfassen von Standbildern oder Videos (einschließlich eines Videostreams) und zum Speichern derselben im Speicher 102, zum Ändern der Eigenschaften eines Standbilds oder Videos oder zum Löschen eines Standbilds oder Videos aus dem Speicher 102.
Zusammen mit dem Touchscreen 112, der Bildschirmsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132, dem Texteingabemodul 134 und dem Kameramodul 143 umfasst das Bildverwaltungsmodul 144 ausführbare Anweisungen zum Anordnen, Verändern (z. B. Bearbeiten) oder zum anderweitigen Verarbeiten, Kennzeichnen, Löschen, Präsentieren (z. B. in einer digitalen Diashow oder einem digitalen Album) und Speichern von Stand- und/oder Videobildern.
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsystemsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132 und dem Texteingabemodul 134 umfasst das Browsermodul 147 ausführbare Anweisungen zum Browsen des Internets gemäß Benutzeranweisungen, einschließlich Suchen von, Verknüpfen mit, Empfangen von und Anzeigen von Webseiten oder Teilen davon, sowie Anhängen und anderen mit Webseiten verknüpften Dateien.
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsystemsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132, dem Texteingabemodul 134, dem E-Mail-Client-Modul 140 und dem Browsermodul 147 umfasst das Kalendermodul 148 ausführbare Anweisungen zum Erstellen, Anzeigen, Verändern und Speichern von Kalendern und mit Kalendern zusammenhängenden Daten (z. B. Kalendereinträge, Aufgabenlisten, etc.) gemäß Benutzeranweisungen.
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsystemsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132, dem Texteingabemodul 134 und dem Browsermodul 147 handelt es sich bei den Widget-Modulen 149 um Minianwendungen, die von einem Benutzer heruntergeladen und verwendet werden können (z. B. Wetter-Widget 149-1, Aktien-Widget 149-2, Taschenrechner-Widget 1493, Wecker-Widget 149-4 und Wörterbuch-Widget 149-5) oder von einem Benutzer erstellt werden können (z. B. benutzererstelltes Widget 149-6). In einigen Ausführungsformen umfasst ein Widget eine HTML(Hypertext Markup Language)-Datei, eine CSS(Cascading Style Sheets)-Datei und eine JavaScript-Datei. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Widget eine XML(Extensible Markup Language)-Datei und eine JavaScript-Datei(z. B. Yahoo!-Widgets).
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsystemsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132, dem Texteingabemodul 134 und dem Browsermodul 147 kann das Widgeterstellungsmodul 150 von einem Benutzer zum Erstellen von Widgets verwendet werden (z. B. zum Umwandeln eines vom Benutzer vorgegebenen Teils einer Webseite in ein Widget).
Zusammen mit dem Touchscreen 112, der Bildschirmsystemsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132 und dem Texteingabemodul 134 umfasst das Suchmodul ausführbare Anweisungen zum Suchen nach Text, Musik, Klang, Bildern, Videos und/oder anderen Dateien im Speicher 102, die einem oder mehreren Suchkriterien entsprechen (z. B. einem oder mehreren vom Benutzer vorgegebenen Suchbegriffen) gemäß Benutzeranweisungen.
Zusammen mit dem Touchscreen 112, der Bildschirmsystemsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132, der Audioschaltung 110, dem Lautsprecher 111, der HF-Schaltung 108 und dem Browsermodul 147 umfasst das Modul zur Wiedergabe von Video und Musik 152 ausführbare Anweisungen, die es dem Benutzer ermöglichen, aufgezeichnete Musik und andere in einem oder mehreren Dateiformaten, wie etwa MP3- oder AAC-Dateien, gespeicherte Klangdateien herunterzuladen und wiederzugeben, und ausführbare Anweisungen zum Anzeigen, Präsentieren oder anderweitigem Wiedergeben von Videos (z. B. auf dem Touchscreen 112 oder auf einem externen, über die externe Schnittstelle 124 verbundenen Bildschirm). In manchen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 100 die Funktion eines MP3-Players beinhalten.
Zusammen mit dem Touchscreen 112, der Bildschirmsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132 und dem Texteingabemodul 134 umfasst das Notizenmodul 153 ausführbare Anweisungen zum Erzeugen und Verwalten von Notizen, Aufgabenlisten und dergleichen gemäß Benutzeranweisungen.
Zusammen mit der HF-Schaltung 108, dem Touchscreen 112, der Bildschirmsystemsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132, dem Texteingabemodul 134, dem GPS-Modul 135 und dem Browsermodul 147 kann das Stadtplanmodul 154 zum Empfangen, Anzeigen, Verändern und Speichern von Stadtplänen und mit Stadtplänen zusammenhängenden Daten (z. B. Fahrtbeschreibungen; Daten zu Geschäften und anderen Sehenswürdigkeiten (points of interest) an einem bestimmten Ort oder in der Nähe davon; und andere standortbezogene Daten) gemäß Benutzeranweisungen verwendet werden.
Zusammen mit dem Touchscreen 112, der Bildschirmsystemsteuerung 156, dem Kontaktmodul 130, dem Grafikmodul 132, der Audioschaltung 110, dem Lautsprecher 111, der HF-Schaltung 108, dem Texteingabemodul 134, dem E-Mail-Client-Modul 140 und dem Browsermodul 147 umfasst das Online-Video-Modul 155 Anweisungen, die es dem Benutzer ermöglichen auf Online-Videos zuzugreifen, sie zu durchsuchen, zu empfangen (z. B. durch Streamen und/oder Herunterladen), wiederzugeben (z. B. auf dem Touchscreen oder einem externen, über den externen Anschluss 124 verbundenen Bildschirm), eine E-Mail mit einem Link zu einem bestimmten Online-Video zu senden und Online-Videos anderweitig in einem oder mehreren Dateiformaten, wie etwa H.264, zu verwalten. In einigen Ausführungsformen wird das Instant Messaging Modul 141 anstelle des E-Mail-Client-Moduls 140 verwendet, um einen Link zu einem bestimmten Online-Video zu senden.
Jedes/jede der vorstehend aufgezeigten Module und Anwendungen entspricht einem Satz von ausführbaren Anweisungen zum Ausführen einer oder mehrerer vorstehend beschriebener Funktionen und der in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren (z. B. die computerimplementierten Verfahren und andere hierin beschriebene informationsverarbeitende Verfahren). Diese Module (d. h. Anweisungssätze) müssen nicht als separate Softwareprogramme, -verfahren oder -module implementiert werden, und deshalb können verschiedene Teilmengen dieser Module in verschiedenen Ausführungsformen kombiniert oder anderweitig umgeordnet werden. In einigen Ausführungsformen kann der Speicher 102 eine Teilmenge der oben aufgezeigten Module und Datenstrukturen speichern. Des Weiteren kann der Speicher 102 zusätzliche Module und Datenstrukturen speichern, die vorstehend nicht beschrieben wurden.
In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei der Vorrichtung 100 um eine Vorrichtung, bei der das Betreiben eines vordefinierten Satzes von Funktionen auf der Vorrichtung ausschließlich durch einen Touchscreen und/oder ein Touchpad ausgeführt wird. Durch Verwenden eines Touchscreens und/oder Touchpads als primäre Eingabesteuerungsvorrichtung für den Betrieb der Vorrichtung 100, kann die Anzahl der physischen Eingabesteuerungsvorrichtungen (wie etwa Drucktasten, Wählscheiben und dergleichen) auf der Vorrichtung 100 verringert werden.
Der vordefinierte Satz von Funktionen, die ausschließlich durch einen Touchscreen und/oder ein Touchpad ausgeführt werden, kann das Navigieren zwischen Benutzerschnittstellen beinhalten. In einigen Ausführungsformen navigiert das Touchpad, wenn es vom Benutzer berührt wird, die Vorrichtung 100 von jeglicher Benutzerschnittstelle, die auf der Vorrichtung 100 angezeigt werden kann, zu einem Haupt-, Home- oder Hauptverzeichnismenü. In manchen Ausführungsformen kann das Touchpad als „Menüschaltfläche” bezeichnet werden. In einigen weiteren Ausführungsformen kann die Menüschaltfläche eine physische Drucktaste oder eine andere physische Eingabesteuerungsvorrichtung anstelle eines Touchpads sein.
2 veranschaulicht eine tragbare Multifunktionsvorrichtung 100 mit einem Touchscreen 112 gemäß einigen Ausführungsformen. Der Touchscreen kann eine oder mehrere Grafiken innerhalb der Benutzerschnittstelle (user Interface – UI) 200 anzeigen. In dieser Ausführungsform, sowie in anderen nachstehend beschriebenen Ausführungsformen kann ein Benutzer eine oder mehrere der Grafiken auswählen, indem er eine Handbewegung auf den Grafiken ausführt, beispielsweise mit einem oder mehreren Fingern 202 (in der Figur nicht maßstabsgetreu dargestellt) oder einem oder mehreren Eingabestiften 203 (in der Figur nicht maßstabsgetreu dargestellt).
Die Vorrichtung 100 kann auch eine oder mehrere physische Schaltflächen, wie etwa eine „Home”- oder eine Menüschaltfläche 204, aufweisen. Wie zuvor beschrieben, kann die Menüschaltfläche 204 dazu verwendet werden, zu einer beliebigen Anwendung 136 in einem Satz von Anwendungen, die auf der Vorrichtung 100 ausführbar sind, zu navigieren. Alternativ dazu ist in einigen Ausführungsformen die Menüschaltfläche als ein Softkey in einer GUI implementiert, der auf dem Touchscreen 112 angezeigt wird.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 100 den Touchscreen 112, die Menüschaltfläche 204, die Drucktaste 206 zum Ein-/Ausschalten und zum Sperren der Vorrichtung, die Lautstärkeregelungsschaltfläche(n) 208, den SIM(Subscriber Identity Module)-Kartenschlitz 210, den Kopfhöreranschluss 212 und einen externen Anschluss 124 zum Docking/Aufladen. Die Drucktaste 206 kann dazu verwendet werden, die Vorrichtung ein-/auszuschalten, indem die Taste gedrückt und über einen vordefinierten Zeitraum in der gedrückten Stellung gehalten wird; um die Vorrichtung zu sperren, indem die Taste gedrückt und wieder losgelassen wird, bevor der vordefinierte Zeitraum verstrichen ist; und/oder um die Sperre der Vorrichtung aufzuheben oder einen Entsperrungsvorgang einzuleiten. In einer alternativen Ausführungsform kann die Vorrichtung 100 auch gesprochene Eingaben zur Aktivierung oder Deaktivierung einiger Funktionen durch das Mikrofon 113 akzeptieren.
Man beachte, dass zwar viele von den folgenden Beispielen in Bezug auf einen optischen Sensor/eine Kamera 164 (auf der Vorderseite einer Vorrichtung) abgegeben werden, dass aber auch eine nach hinten gewandte Kamera oder ein optischer Sensor, der in die zum Display entgegengesetzte Richtung weist, anstelle des optischen Sensors/der Kamera 164 verwendet werden kann.
Schwingspulenmotor (VCM) Drähte für optische Bildstabilisierung (OIS)
Einige Ausführungsformen beinhalten ein Stellantriebsmodul zur Verwendung in Miniaturkameras, beispielsweise solchen, die in mobilen Geräten, die in der Hand zu halten sind, oder anderen Multifunktionsvorrichtungen verwendet werden. Bei hochentwickelten Miniaturkameras ist es üblich, ,Autofokus' (AF) einzubauen, wodurch der Fokusabstand zu einem Objekt angepasst wird, damit Objekte in verschiedenen Entfernungen, die auf der Bildebene scharf abgebildet werden sollen, vom digitalen Bildsensor erfasst werden. Einige Ausführungsformen ermöglichen Verbesserungen der Leistung solcher Miniaturkameras ebenso wie eine weitere Verkleinerung, um zusätzliche Funktionen und Einrichtungen, die zu solchen mobilen Vorrichtungen hinzugefügt werden, aufnehmen zu können.
Manche Ausführungsformen lassen zu, dass die Linsenbewegung entlang der optischen Achse von einer minimalen parasitären Bewegung in den anderen Freiheitsgraden begleitet wird, insbesondere von einer Kippung um Achsen, die orthogonal sind zur optischen Achse, durch Aufnahme eines Aufhängungsmechanismus, der für solche parasitäre Bewegungen steif ist. Manche Ausführungsformen steuern die Linsenposition auf etwa 1 Mikrometer, und manche dieser Aufhängungsmechanismus erzeugen Reibung.
Einige Ausführungsformen ermöglichen eine Verkleinerung von Komponenten wie Stellantrieben. Einige Ausführungsformen ermöglichen die Hinzufügung weiter verbesserter Funktionen zu Miniaturkameras, beispielsweise eine optische Bildstabilisierung (OIS), die die Linse und/oder den Bildsensor auf solche Weise bewegt, dass ein Verwackeln ausgeglichen wird und somit längere Belichtungszeiten unter schwächeren Lichtbedingungen möglich sind, wobei auch die Videoaufnahme verbessert ist.
Manche Ausführungsformen beinhalten ein Stellantriebsmodul für Miniaturkameras. In manchen Ausführungsformen wird ein Schwingspulenmotor (VCM) als Stellantrieb verwendet. Bei solchen Stellantrieben erfährt ein stromführender Leiter in einem Magnetfeld eine Kraft, die proportional ist zum Schnittpunkt des Stroms im Leiter und dem Magnetfeld. Die Kraft ist als Lorentz-Kraft bekannt. In manchen Ausführungsformen ist die Lorentz-Kraft am größten, wenn die Richtung des Magnetfelds orthogonal ist zur Richtung, in der der Strom fließt, und die resultierende Kraft am Leiter ist orthogonal zu beiden. Die Lorentz-Kraft ist proportional zur Magnetfelddichte und zum Strom, der durch den Leiter fließt.
Daher verwenden manche Ausführungsformen einen Stellantrieb, der so konstruiert ist, dass er ein im Wesentlichen konstantes Magnetfeld aufweist, das die Spule an allen Positionen des Stellantriebs schneidet, so dass die erzeugte Kraft proportional ist zum Strom, der durch den Leiter fließt. Manche Ausführungsformen nutzen ferner die Schwingspulenmotortechnik und weisen eine Stellantriebsarchitektur auf, die sich zur Verbesserung des Energieverbrauchs, der Leistung, für die Verkleinerung und für die Hinzufügung von extra Funktionen, einschließlich optischer Bildstabilisierung, eignet.
3A zeigt ein vollständiges Stellantriebsmodul gemäß manchen Ausführungsformen. In manchen Ausführungsformen weist der Stellantrieb 300 eine Grundfläche von 9,9 mm (X – 302) mal 7,8 mm (Y – 304) auf, was die linearen Abmessungen orthogonal zur optischen Achse der Kameralinse sind. Die Höhe ist 3,3 mm (Z – 306), was parallel ist zur optischen Achse der Linse. Einige Ausführungsformen sind so konstruiert, dass sie eine verkleinerte Z-Abmessung 306 bewältigen können, da die Kamerahöhe die Dicke des Mobiltelefons oder der andere Multifunktionsvorrichtung beschränkt, was Multifunktionsvorrichtungen einen Wettbewerbsvorteil verschaffen kann.
Ausführungsformen ermöglichen eine vorteilhafte Steuerung über der Y-Abmessung 304 der Stellglieder, was einen Wettbewerbsvorteil bringen kann, da manche Ausführungsformen in Kameras in modernden Smartphones oder anderen Multifunktionsvorrichtungen verwendet werden, die in der Regel oberhalb des Bildschirms angeordnet sind. Eine obere Feder 108, ein Linsenträger 310, ein Abschirmbecher 312, eine flexible Schaltung für eine optische Bildstabilisierung (OIS FPC) 314 mit eingebetteten Spulen und eine untere Feder.
3B zeigt einen Stellantrieb, wobei der äußere Abschirmbecher verborgen ist, gemäß manchen Ausführungsformen. So ist mehr von dem Mechanismus sichtbar. In manchen Ausführungsformen weist der Stellantrieb 318 ein Autofokusjoch 320, eine Spule für die optische Bildstabilisierung 322, eine obere Feder 324 und Aufhängungseckdrähte für die optische Bildstabilisierung 326–332 auf.
3C ist eine Abbildung eines Stellantriebs 3334 in der Draufsicht gemäß manchen Ausführungsformen. In dieser Ansicht ist der Abschirmbecher 336 enthalten. 4 zeigt einen Stellantrieb in der Draufsicht, wobei der äußere Abschirmbecher und das Joch verborgen sind, gemäß manchen Ausführungsformen. 4 zeigt eine identische perspektivische Ansicht eines Stellantriebs 400 wie 3C, aber hier ist das Autofokusjoch verborgen, um die inneren Komponenten sichtbar zu machen, beispielsweise die Magnete 402–408 und Spulen für die optische Bildstabilisierung 412–418.
5 zeigt den Stellantrieb im gleichen Zusammenbauzustand wie 3B, zeigt aber eine nähere perspektivische Ansicht einer Ecke des Stellantriebs. Es sind ein Autofokusjoch 504 und eine Drahtanbringung 502 gezeigt. Eine Basiskonfiguration eines Autofokus-Schwingspulenmotors des Stellantriebs 500 besteht aus einer einzelnen (nicht dargestellten) Autofokusspule, die auf einen mit einem Gewinde versehenen Linsenträger 508 gewickelt wird, in den anschließend die Linse (nicht dargestellt) geschraubt wird. Eine Autofokusjochkomponente 504 trägt und beherbergt vier Magnete (in dieser Ansicht nicht dargestellt) in den Ecken. Jeder Magnet ist so gepolt, dass er ein Magnetfeld erzeugt, dessen für die Autofokusfunktion nützliche Komponente orthogonal ist zur optischen Achse 510 und orthogonal ist zur Ebene der einzelnen Magnete nahe an der Autofokusspule, und wo das Feld für alle vier Magnete entweder alle zur Autofokusspule oder davon weg gerichtet sind, so dass die Lorentz-Kräfte von allen vier Magneten in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse 510 wirken.
Das Autofokusjoch 504 wirkt als Trägerrahmenstruktur für den Autofokusmechanismus des Stellantriebs 500. Der Linsenträger 508 wird von einer oberen Feder 512 und einer unteren Feder (in dieser Ansicht nicht dargestellt) am Autofokusjoch 504 aufgehängt. Wenn ein elektrischer Strom an die Autofokusspule angelegt wird, werden auf diese Weise Lorentz-Kräfte aufgrund des Vorhandenseins der vier Magnete entwickelt, und eine Kraft, die im Wesentlichen parallel ist zur optischen Achse 510, wird erzeugt, um den Linsenträger 508 und somit die Linse in Bezug auf die Trägerstruktur des Autofokusmechanismus des Stellantriebs 500 entlang der optischen Achse 510 zu bewegen, um die Linse scharfzustellen. Zusätzlich zur Aufhängung des Linsenträgers 508 und weitgehend eliminierter parasitärer Bewegungen widerstehen die obere Feder 512 und die untere Feder auch den Lorentz-Kräften und wandeln somit die Kräfte in eine Verlagerung der Linse um. Diese grundlegende Architektur in 3A–8 ist typisch für manche Ausführungsformen, in denen eine optische Bildstabilisierungsfunktion als Reaktion auf ein Verwackeln durch den Anwender, das auf irgendeine Weise erfasst wird, beispielsweise von einem zwei- oder dreiachsigen Gyroskop, das eine Winkelgeschwindigkeit erfasst, das Bewegen des gesamten Autofokusmechanismus des Stellantriebs 500 (der vom Autofokusjoch 504 getragen wird) in linearen Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse 510, beinhaltet. Das Verwackeln, um das es hier geht, ist eine Kippung der Kamera in „Nick- und Gierrichtungen” mit veränderlichem Winkel, die nicht durch die linearen Bewegungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor ausgeglichen werden kann.
Ausführungsformen erreichen diese beiden unabhängigen Freiheitsgrade der Bewegung unter Verwendung von zwei Paaren aus optischen Bildstabilisierungsspulen (z. B. 506 und 514), wobei jedes Paar zusammenwirkt, um eine gesteuerte Bewegung in einer linearen Achse, die orthogonal ist zur optischen Achse 510 bereitzustellen, und jedes Paar eine gesteuerte Bewegung in einer Richtung bereitstellt, die im Wesentlichen orthogonal ist zum anderen Paar. Diese optischen Bildstabilisierungsspulen 506 und 514 sind an der Trägerstruktur des Kamerastellantriebs 500 befestigt, und wenn Strom auf geeignete Weise angelegt wird, erzeugen optische Bildstabilisierungsspulen 506 und 514 Lorentz-Kräfte am gesamten Autofokusmechanismus des Stellantriebs 500 und bewegen ihn nach Wunsch. Die nötigen Magnetfelder für die Lorentz-Kräfte werden von denselben vier Magneten erzeugt, die auch die Lorentz-Kräfte für die Autofokusfunktion ermöglichen. Da die Bewegungsrichtungen der Bewegungen für die optische Bildstabilisierung jedoch orthogonal sind zu den Autofokusbewegungen, ist es das Randfeld der vier Magnete, die verwendet werden, die Magnetfeldkomponenten in Richtungen aufweisen, die parallel sind zur optischen Achse 510.
6 zeigt einen Stellantrieb in perspektivischer Ansicht, wobei der äußere Abschirmbecher und das Joch verborgen ist, gemäß manchen Ausführungsformen. Eine Basiskonfiguration eines Autofokus-Schwingspulenmotors des Stellantriebs 600 besteht aus einer einzelnen Autofokusspule 618, die auf einen mit einem Gewinde versehenen Linsenträger 608 gewickelt wird, in den anschließend die Linse (nicht dargestellt) geschraubt wird. Eine (nicht dargestellte) Autofokusjochkomponente trägt und beherbergt vier Magnete (z. B. 620–622) in den Ecken. Jeder Magnet (z. B. 620–622) ist so gepolt, dass er ein Magnetfeld erzeugt, dessen für die Autofokusfunktion nützliche Komponente orthogonal ist zur optischen Achse 610 und orthogonal ist zur Ebene der einzelnen Magnete (z. B. 620–622) nahe an der Autofokusspule 618, und wo das Feld für alle vier Magnete entweder alle zur Autofokusspule 618 oder weg von der Autofokusspule 618 gerichtet sind, so dass die Lorentz-Kräfte von allen vier Magneten (z. B. 620–622) in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse 610 wirken.
Das (nicht dargestellte) Autofokusjoch wirkt als Trägerrahmenstruktur für den Autofokusmechanismus des Stellantriebs 600. Der Linsenträger 608 wird von einer oberen Feder 612 und einer unteren Feder 624 am Autofokusjoch aufgehängt. Wenn ein elektrischer Strom an die Autofokusspule 618 angelegt wird, werden auf diese Weise Lorentz-Kräfte aufgrund des Vorhandenseins der vier Magnete (z. B. 620–622) entwickelt, und eine Kraft, die im Wesentlichen parallel ist zur optischen Achse 610, wird erzeugt, um den Linsenträger 608 und somit die Linse in Bezug auf die Trägerstruktur des Autofokusmechanismus des Stellantriebs 600 entlang der optischen Achse 610 zu bewegen, um die Linse scharfzustellen. Zusätzlich zur Aufhängung des Linsenträgers 608 und weitgehend eliminierter parasitärer Bewegungen widerstehen die obere Feder 612 und die untere Feder 624 auch den Lorentz-Kräften und wandeln somit die Kräfte in eine Verlagerung der Linse um. Diese grundlegende Architektur in 3A–8 ist typisch für manche Ausführungsformen, in denen eine optische Bildstabilisierungsfunktion als Reaktion auf ein Verwackeln durch den Anwender, das auf irgendeine Weise erfasst wird, beispielsweise von einem zwei- oder dreiachsigen Gyroskop, das eine Winkelgeschwindigkeit erfasst, das Bewegen des gesamten Autofokusmechanismus des Stellantriebs 600 (der vom Autofokusjoch getragen wird) in linearen Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse 610, beinhaltet. Das Verwackeln, um das es hier geht, ist eine Kippung der Kamera in „Nick- und Gierrichtungen” mit veränderlichem Winkel, die nicht durch die linearen Bewegungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor ausgeglichen werden kann.
Ausführungsformen erreichen diese beiden unabhängigen Freiheitsgrade der Bewegung unter Verwendung von zwei Paaren aus optischen Bildstabilisierungsspulen (z. B. 606 und 614), wobei jedes Paar zusammenwirkt, um eine gesteuerte Bewegung in einer linearen Achse, die orthogonal ist zur optischen Achse 610 bereitzustellen, und jedes Paar eine gesteuerte Bewegung in einer Richtung bereitstellt, die im Wesentlichen orthogonal ist zum anderen Paar. Diese optischen Bildstabilisierungsspulen 606 und 614 sind an der Trägerstruktur des Kamerastellantriebs 600 befestigt, und wenn Strom auf geeignete Weise angelegt wird, erzeugen optische Bildstabilisierungsspulen 606 und 614 Lorentz-Kräfte am gesamten Autofokusmechanismus des Stellantriebs 600 und bewegen ihn nach Wunsch. Die nötigen Magnetfelder für die Lorentz-Kräfte werden von denselben vier Magneten (z. B. 620–622) erzeugt, die auch die Lorentz-Kräfte für die Autofokusfunktion ermöglichen. Da die Bewegungsrichtungen der Bewegungen für die optische Bildstabilisierung jedoch orthogonal sind zu den Autofokusbewegungen, ist es das Randfeld der vier Magnete (z. B. 620–622), die verwendet werden, die Magnetfeldkomponenten in Richtungen aufweisen, die parallel sind zur optischen Achse 610.
7 zeigt einen Stellantrieb in aufgeschnittener Ansicht, wobei der äußere Abschirmbecher und das Joch verborgen ist, gemäß manchen Ausführungsformen. Es sind ein Autofokusjoch 704 und Drahtanbringungen 702a–702b gezeigt. Eine Basiskonfiguration eines Autofokus-Schwingspulenmotors des Stellantriebs 700 besteht aus einer einzelnen Autofokusspule 718, die auf einen mit einem Gewinde versehenen Linsenträger 708 gewickelt wird, in den anschließend die Linse (nicht dargestellt) geschraubt wird. Eine Autofokusjochkomponente 704 trägt und beherbergt vier Magnete (z. B. 720 und 722) in den Ecken. Jeder Magnet ist so gepolt, dass er ein Magnetfeld erzeugt, dessen für die Autofokusfunktion nützliche Komponente orthogonal ist zur optischen Achse 710 und orthogonal ist zur Ebene der einzelnen Magnete (z. B. 720 und 722) nahe an der Autofokusspule 718, und wo das Feld für alle vier Magnete (z. B. 720 und 722) entweder alle zur Autofokusspule 718 oder weg von der Autofokusspule 718 gerichtet sind, so dass die Lorentz-Kräfte von allen vier Magneten (z. B. 720 und 722) in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse 710 wirken. Es ist ein Hall-Sensor 730 dargestellt.
Das Autofokusjoch 704 wirkt als Trägerrahmenstruktur für den Autofokusmechanismus des Stellantriebs 700. Der Linsenträger 708 wird von einer oberen Feder 712 und einer unteren Feder 724 am Autofokusjoch 704 aufgehängt. Wenn ein elektrischer Strom an die Autofokusspule 718 angelegt wird, werden auf diese Weise Lorentz-Kräfte aufgrund des Vorhandenseins der vier Magnete (z. B. 720 und 722) entwickelt, und eine Kraft, die im Wesentlichen parallel ist zur optischen Achse 710, wird erzeugt, um den Linsenträger 708 und somit die Linse in Bezug auf die Trägerstruktur des Autofokusmechanismus des Stellantriebs 700 entlang der optischen Achse 710 zu bewegen, um die Linse scharfzustellen. Zusätzlich zur Aufhängung des Linsenträgers 708 und weitgehend eliminierter parasitärer Bewegungen widerstehen die obere Feder 712 und die untere Feder 724 auch den Lorentz-Kräften und wandeln somit die Kräfte in eine Verlagerung der Linse um. Diese grundlegende Architektur in 3A–8 ist typisch für manche Ausführungsformen, in denen eine optische Bildstabilisierungsfunktion als Reaktion auf ein Verwackeln durch den Anwender, das auf irgendeine Weise erfasst wird, beispielsweise von einem zwei- oder dreiachsigen Gyroskop, das eine Winkelgeschwindigkeit erfasst, das Bewegen des gesamten Autofokusmechanismus des Stellantriebs 700 (der vom Autofokusjoch 704 getragen wird) in linearen Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse 710, beinhaltet. Das Verwackeln, um das es hier geht, ist eine Kippung der Kamera in „Nick- und Gierrichtungen” mit veränderlichem Winkel, die nicht durch die linearen Bewegungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor ausgeglichen werden kann.
Ausführungsformen erreichen diese beiden unabhängigen Freiheitsgrade der Bewegung unter Verwendung von zwei Paaren aus optischen Bildstabilisierungsspulen (z. B. 706 und 714), wobei jedes Paar zusammenwirkt, um eine gesteuerte Bewegung in einer linearen Achse, die orthogonal ist zur optischen Achse 710 bereitzustellen, und jedes Paar eine gesteuerte Bewegung in einer Richtung bereitstellt, die im Wesentlichen orthogonal ist zum anderen Paar. Diese optischen Bildstabilisierungsspulen 706 und 714 sind an der Trägerstruktur des Kamerastellantriebs 700 befestigt, und wenn Strom auf geeignete Weise angelegt wird, erzeugen optische Bildstabilisierungsspulen 706 und 714 Lorentz-Kräfte am gesamten Autofokusmechanismus des Stellantriebs 700 und bewegen ihn nach Wunsch. Die nötigen Magnetfelder für die Lorentz-Kräfte werden von denselben vier Magneten erzeugt, die auch die Lorentz-Kräfte für die Autofokusfunktion ermöglichen. Da die Bewegungsrichtungen der Bewegungen für die optische Bildstabilisierung jedoch orthogonal sind zu den Autofokusbewegungen, ist es das Randfeld der vier Magnete, die verwendet werden, die Magnetfeldkomponenten in Richtungen aufweisen, die parallel sind zur optischen Achse 710.
8 ist eine Abbildung eines Stellantriebs im Aufriss und zeigt einen Querschnitt durch eine Ecke, gemäß manchen Ausführungsformen. Im Stellantrieb 800 sind ein Aufhängungsdraht 802, eine optische Bildstabilisierungsspule 806, ein Magnet 820 und ein Linsenträger 808 markiert. Die 4, 6, 7 und 8 zeigen, wie die optischen Bildstabilisierungsspulen in Bezug auf die Magnete angeordnet sind, die im AF-Mechanismus angebracht sind.
9 ist eine schematische Ansicht einer Anordnung von Magnet und Spule gemäß manchen Ausführungsformen. 9 ist eine schematische Darstellung 900 eines Querschnitts, ähnlich wie in 7 und 8, durch einen Magneten 902 der Autofokusspule 904 und einer optischen Bildstabilisierungsspule 906. Eine Magnetfeldkomponente 908 ist ,horizontal' und ermöglicht die Lorentz-Kraft für die Autofokusfunktion 910. Man beachte jedoch, dass das Randfeld 912 durch jede Hälfte der optischen Bildstabilisierungsspule 906 schneidet, wobei die ,vertikale' Komponente des Feldes 912 in der entgegengesetzten Richtung in jeder Hälfte der optischen Bildstabilisierungsspule 906 verläuft. Man beachte auch, dass die optische Bildstabilisierungsspule 906 zusammenhängend ist und daher die Richtung des Stromflusses in jeder Hälfte der optischen Bildstabilisierungsspule 906 auch entgegengesetzt ist. Dies wird durch die ,Punkte' 914 in jedem Draht einer Hälfte der optischen Bildstabilisierungsspule 906 dargestellt, die Strom anzeigen, der aus der Seite herauskommt, während die ,Kreuze' 916 in jedem Draht der anderen Hälfte der optischen Bildstabilisierungsspule 906 anzeigen, dass Strom in die Seite hinein geht. Somit hat die Lorentz-Kraft 918, die in jeder Hälfte der optischen Bildstabilisierungsspule 906 erzeugt wird, die gleiche Richtung, in diesem Fall nach rechts. Und die Lorentz-Kraft in der Autofokusspule 910 ist nach oben.
Zurück zu 5: die Aufhängung des Autofokusmechanismus an der Trägerstruktur des Stellantriebs 500 wird durch die Verwendung von vier Eckdrähten (z. B. 530) erreicht, die günstigstenfalls einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Der Draht 530 wirkt als Biegebalken mit relativ geringer Steifigkeit, die in der Lage sind, sich zu biegen, wodurch eine Bewegung in beiden Freiheitsgraden der optischen Bildstabilisierung möglich ist. Jedoch ist der Draht 530 in manchen Ausführungsformen in Richtungen, die parallel sind zur optischen Achse, relativ steif, da dies nötig machen würde, dass sich der Draht streckt oder staucht, wodurch parasitäre Bewegungen in diesen Richtungen im Wesentlichen verhindert werden. Da vier Drähte vorhanden sind, die auf geeignete Weise voneinander getrennt sind, können sie außerdem in den parasitären Kipprichtungen des Nickens und Gierens steif sein, wodurch eine relativ dynamische Kippung zwischen der Linse und dem Bildsensor im Wesentlichen verhindert wird. Dies wird deutlich, wenn man sich klar macht, dass jeder Draht 530 in Richtungen steif ist, in denen er sich längen muss, und somit bilden die festen Punkte an den Enden jedes Drahtes (acht Punkte insgesamt) im Wesentlichen die Scheitelpunkte eines Parallelepipeds für alle Betriebsstellungen des optischen Bildstabilisierungsmechanismus.
Man beachte, dass aufgrund der harten Stoß- und Fallprüfanforderungen an Multifunktionsvorrichtungen einige Ausführungsformen eine Einrichtung zum Entkoppeln der Aufhängungsdrähte für die optischen Bildstabilisierung von Bewegungen des Autofokusmechanismus entlang der optischen Achse, die durch einen solchen Stoß bewirkt werden, aufweisen. Die Entkopplungseinrichtung kann bei Betriebslasten steif sein, aber ausreichend nachgiebig, um die zulässige Bewegung des Autofokusmechanismus aufzunehmen und somit zu verhindern, dass die Eckdrähte sich strecken und plastisch verformen. Die Entkopplungsstruktur (Drahtanbringung 502) ist als Erweitung der oberen Autofokusfeder in jeder Ecke ausgeführt. Auf diese Weise sind die Eckdrähte 530 über relativ kurze Biegefedern, die steif sind, aber unter extremen Bedingungen eine gewisse Bewegung zulassen, am Autofokusjoch angefügt. Solche Strukturen sind nützlich für die Zuverlässigkeit des Mechanismus, und eine ist in 5 verdeutlicht.
Es wird kurz auf 4 verwiesen, um zu zeigen, dass manche Ausführungsformen eine vorteilhafte Anordnung der Position und Ausrichtung der Magnet 402–408 zeigen, wobei die Magnete 402–408 an den Ecken liegen, wo der Magnet und seine Polarisationsrichtung im Wesentlichen 45 Grad zu jeder Seite 422–428 des Stellantriebsmoduls 400 haben.
Es wird kurz auf 9 verwiesen, um zu zeigen, dass die Verwendung des Randfelds 912 des Magneten 902 impliziert, dass in manchen Ausführungsformen jede optische Bildstabilisierungsspule 906 eine Grundfläche (Breite) aufweist, die größer ist als die Dicke des Magneten. Zurück zu 4, wo die optischen Bildstabilisierungsspulen 412–418 auf jeder Seite der Magneten 402–408 zu sehen sind (obwohl ein Teil durch die Autofokusspule und den Linsenträger verborgen ist). Manche Ausführungsformen manchen sich die Beobachtung zunutze, dass bei manchen Anwendungen die X-Abmessung der Kamera weniger wichtig ist als die Y-Abmessung, und die Magnete und optischen Bildstabilisierungsspulen 412–418 um die Linse herum bewegt werden, um jeglichen Einfluss auf die Y-Abmessung zu eliminieren.
Einige Ausführungsformen behalten den 45-Grad-Winkel der Magnete 402–408 und optischen Bildstabilisierungsspulen 412–418, so dass jedes Paar aus optischen Bildstabilisierungsspulen 412–418 Kräfte erzeugt, die zueinander im Wesentlichen orthogonal sind. Jedoch erzeugt nun jede von den optischen Bildstabilisierungsspulen 412–418 eine Kraft auf den Autofokusmechanismus, die nicht mehr durch die optische Achse wirkt und somit ein Drehmoment um die Linse erzeugt. Um dem entgegenzuwirken, sei darauf hingewiesen, dass das Drehmoment, das von den einzelnen optischen Bildstabilisierungsspulen 412–418 erzeugt wird, bezüglich seines absoluten Werts und nominell gleich und in der Richtung entgegengesetzt zu dem Drehmoment ist, das von seinem diagonal gegenüber liegenden Partner erzeugt wird, somit gibt es nominell kein Nettodrehmoment aus dem Paar aus optischen Bildstabilisierungsspulen 412–418.
Außerdem leisten manchen Ausführungsformen ein Mapping, um die Verwackelungskippung, die von einem Kippungssensor (in aller Regel von dem Gyroskop) gemessen wird, in eine Bewegung in den Richtungen der zwei 45-Grad-Achsen umzuwandeln. In manchen Ausführungsformen eliminiert diese Konfiguration der Magnete 402–408 und optischen Bildstabilisierungsspulen 412–418 den Einfluss auf die Y-Abmessung der Kamera aus dem Vorhandensein dieser Komponenten und der Verwendung des Randfelds.
10 ist eine Abbildung eines Stellantriebs im Aufriss und zeigt einen Querschnitt durch die Mittel, parallel zu kurzen Seiten, gemäß manchen Ausführungsformen. Der Stellantrieb 1000 weist einen Abschirmbecher 1002, ein Autofokusjoch 1004, eine Autofokusspule 1112, einen Linsenträger 1006, eine obere Feder 1008 und eine untere Feder 1010 auf.
11 zeigt einen Stellantrieb im Aufriss und zeigt einen Querschnitt durch die Mitte, gemäß manchen Ausführungsformen. Der Stellantrieb 1100 weist einen Abschirmbecher 1102, ein Autofokusjoch 1104, eine Autofokusspule 1112, einen Linsenträger 1106, eine obere Feder 1108 und eine untere Feder 1110 auf.
In manchen Ausführungsformen bildet das Autofokusjoch 1104 die Trägerstruktur des Autofokusmechanismus, so dass keine geformten Trägerstrukturkomponenten am Autofokusmechanismus vorhanden sind. Die Auswirkung dieses Aspekts von Ausführungsformen wird aus 10 und 11 deutlich. In manchen Ausführungsformen wird die Y-Abmessung der Kamera durch gestapelte Abmessungen eingestellt:

• Den Linsendurchmesser und das Gewinde
• Die geformte Wanddicke des Linsenträgers 1106 außerhalb des Gewindes
• Die Dicke der Autofokusspule 1112
• Die Lücke zwischen der Autofokusspule 1112 und dem Autofokusjoch 1104 (die nötig ist, um eine relative Bewegung und Herstellungs- und Montagetoleranzen zu ermöglichen)
• Die Dicke des Autofokusjochs 1104
• Die Lücke zwischen dem Autofokusjoch 1104 und dem Abschirmbecher 1102 (die nötig ist, um die Bewegung der optischen Bildstabilisierung und Herstellungs- und Montagetoleranzen zu ermöglichen)
• Die Dicke des Abschirmbechers 1102

Die Verwendung des Autofokusjochs 1104 als Trägerstruktur des Autofokusmechanismus reduziert einen Teil dieses Stapels, da die Dicke des Autofokusjochs 1104 in der Regel 0,1 mm bis 0,15 mm beträgt. In manchen Ausführungsformen sind andere Verbesserungen Teil der vorliegenden Erfindung, einschließlich der Verwendung einer Linse ohne Gewinde, und in der Tat der vollständigen Eliminierung des Linsenträgers 1106 und der Anbringung der Autofokusspule 1112 direkt an der Linse.
Außerdem wird die Autofokusspule 1112 in manchen Ausführungsformen in vier Eckspulen geteilt, so dass die Autofokusspule 1112 keinen Einfluss auf die Y-Abmessung hat. Jedoch verwenden solche Ausführungsformen häufig mehrpolige Magnete, die das Randfeld verringern können und somit die Lorentz-Kräfte für einen bestimmten Strom im optischen Bildstabilisierungsmechanismus verringern.
In manchen Ausführungsformen wirkt sich die Verwendung des Autofokusjochs 1104 als Trägerstruktur für den Autofokusmechanismus auch auf die Z-Abmessung des Stellantriebs 1100 aus. Die obere Feder 1108 ist direkt am Autofokusjoch 1104 angebracht, und somit ist die Z-Abmessung der Struktur minimiert. Die elektrischen Verbindungen zur Autofokusspule 1112 werden durch Teilen der oberen Feder 1108 in zwei Stücke und Löten eines Endes der Autofokusspule 1112 an jede Hälfte der oberen Feder 1108 hegestellt. Die elektrischen Signale werden dann an den (nicht dargestellten) Eckdrähten entlang hinunter zur flexiblen Schaltung der optischen Bildstabilisierung geleitet, die in manchen Ausführungsformen die Basis des Stellantriebs 1100 bildet und die (nicht dargestellten) eingebetteten optischen Bildstabilisierungsspulen enthält. Diese elektrische Pfad verwendet eine elektrische Isolierung gegen die obere Feder 1108 für das Autofokusjoch 1104, das in der Regel aus einem weichmagnetischen und elektrisch leitfähigen Metallblechwerkstoff tiefgezogen wird. In manchen Ausführungsformen wird dies durch Beschichten des Autofokusjochs 1104 mit irgendeiner Art nichtleitfähiger Beschichtung erreicht. Als Alternative ist in manchen Ausführungsformen irgendeine Art einer dünnen isolierenden Dichtung oder anderen Schicht zwischen der oberen Feder 1108 und dem Autofokusjoch 1104 angeordnet. Trotzdem stellt das Autofokusjoch 1104 in jedem Fall die Funktion der strukturellen Stützung des Autofokusmechanismus bereit und bildet die starre Anbringung für die obere Feder 1108.
Einige Ausführungsformen beinhalten mechanische Verbindungen von sowohl der oberen Feder 1108 als auch der unteren Feder 1110 am geformten Linsenträger 1106, in der Regel unter Verwendung eines Heißverprägungsprozesses, wodurch in der Regel Regionen der oberen Feder 1108 und der unteren Feder 110 mit Löchern über Kunststoffvorsprünge auf dem Linsenträger 1106 gepasst werden, die dann erwärmt und gepresst werden, um Pilzköpfe zu bilden, wodurch die obere Feder 1108 und die untere Feder 1110 festgehalten werden. In manchen Ausführungsformen werden diese mechanischen Verbindungen zwischen dem Linsenträger 1106 und der oberen Feder 1108 und der unteren Feder 1110 entlang der X-Richtung des Linsenträgers 1106 angeordnet (d. h. sie liegen am nächsten an den beiden kurzen Seiten des Stellantriebs 1100). Es gibt keine Anbringungspunkte an Positionen, die einen Einfluss auf die Y-Abmessung der Kamera haben würden.
Manche Ausführungsformen sind so konstruiert, dass sie die Z-Abmessung des Stellantriebs 1100 minimieren. Dank der Verwendung des Autofokusjochs 1104 als Trägerstruktur, an welche die obere Feder 1108 effektiv gebunden ist (wenn auch möglicherweise über irgendeine Art von dünner Zwischenschicht), liegt die obere Feder 1108 im Autofokusmechanismus oben. In manchen Ausführungsformen besteht das Verfahren der Anbringung der Kerndrähte an der oberen Feder 1108 darin, eine Lötnaht an der oberen und leichter zugänglichen Seite der oberen Feder 1108 und des Drahtes in den Ecken herzustellen. Das bedeutet, dass eine Lötperle auf der Oberseite der oberen Feder 1108 aufgenommen wird. Auf diese Weise lösen manche Ausführungsformen dieses Problem dadurch, dass sie die Ecken der oberen Feder 1108, wie in 5 dargestellt, bilden, um Raum für die Lötperle zu schaffen, ohne dass sich dies auf die Z-Abmessung auswirkt. Dieser Ausbildungsprozess kann eine Variabilität in diese Eckregionen der oberen Feder 1108 einführen und ist unter dem Gesichtspunkt der Herstellung ungünstig. Allerdings zeigen Toleranzanalysen, dass die Variabilität in manchen Ausführungsformen einen zu vernachlässigenden Einfluss auf Faktoren wie Steifigkeit und Kippung hat und somit zu vertreten ist.
Manche Ausführungsformen beinhalten die Verwendung von Hall-Sensoren als Positionssensoren für den optischen Bildstabilisierungsmechanismus. 7 und 12 zeigen die Positionen der Hall-Sensoren. 12 zeigt ein vollständiges Stellantriebsmodul, gesehen von der Unterseite, mit zwei (Hall-)Positionssensoren und einer integrierten Treiberschaltung gemäß manchen Ausführungsformen. Teile des Stellantriebs 1200, die sichtbar sind, beinhalten eine Abschirmdose 1208, einen Linsenträger 1206, eine untere Feder 1210, optische Bildstabilisierungsspulen 1202a–1202d, eine obere Feder 1214, Hall-Sensoren 1204 und eine integrierte Treiberschaltung 1212.
12 zeigt, wo sich die Stellantriebe für Autofokus und optische Bildstabilisierung in der integrierten Treiberschaltung 1212 befinden. Einige Ausführungsformen platzieren die Hall-Sensoren 1204 in der Mitte von zwei von den optischen Bildstabilisierungsspulen 1202c–1202d, gelötet an die Unterseite der Leiterplatte, und erfassen die Position des Autofokusmechanismus auf Basis des gleichen Randfelds, das auch von den optischen Bildstabilisierungsspulen 1202c–1202d verwendet wird, um die Lorentz-Kräfte zu erzeugen. Auf diese Weise werden extra Magnete zur Verwendung mit den Hall-Sensoren 1204 vermieden. Ebenso ist die integrierte Treiberschaltung 1212 an der Unterseite der flexiblen gedruckten Schaltung 1214 der optischen Bildstabilisierung angebracht. Auf diese Weise wird die Größe des Stellantriebs durch Vermeidung der Notwendigkeit für extra Sensormagnete minimiert. Außerdem wird die integrierte Treiberschaltung 1212 in manchen Ausführungsformen zusammen mit anderen (nicht dargestellten) passiven Komponenten, die für den Stellantrieb 1200 und den Bildsensor nötig sind, nahe am (nicht dargestellten) Infrarotfilter am (nicht dargestellten) Bildsensorsubstrat angebracht.
Die Anbringung der Hall-Sensoren 1204 und der integrierten Treiberschaltung 1212 auf die dargestellte Weise auf der Unterseite der flexiblen gedruckten Schaltung 1214 der optischen Bildstabilisierung nutzt den gleichen Raum in der Kamera, nur dass diese Komponenten am Stellantrieb und nicht am Bildsensorsubstrat angebracht werden. Das bedeutet, dass die Hinzufügung der Hall-Sensoren 1212 keinen Einfluss auf die Kameragröße hat. Dies erlaubt außerdem, einen großen Teil der elektrischen Verbindungen zwischen den optischen Bildstabilisierungsspulen 1202a–1202d, den Hall-Sensoren 1204 und der integrierten Treiberschaltung 1212 innerhalb des Stellantriebs 120 unterzubringen und den elektrischen Anschluss, der für das Substrat nötig ist, auf vier Anschlüsse zu minimieren (Strom, Masse und zwei Kommunikationsleitungen – in der Regel 12C).
Überblick über die Drähte des Schwingspulenmotors (VCM) für optische Bildstabilisierung (OIS)
Wie oben erörtert, stellen manchen Ausführungsformen ein Stellantriebsmodul bereit zum Steuern der Position einer Linse in einer Miniaturkamera entlang von drei orthogonalen Achsen, von denen eine parallel ist zur optischen Achse und einer Scharfstellung dient, und von denen zwei zur optischen Achse und zueinander orthogonal sind, um Verwackeln auszugleichen. Das Stellantriebsmodul weist eine Hüllkurve auf, die im Wesentlichen würfelförmig ist.
In manchen Ausführungsformen besteht der Stellantrieb aus vier Magneten, von denen jeder mit magnetischen Domänen gepolt ist, die durch jeden Magneten in der gleichen Richtung ausgerichtet sind, und wobei jeder Magnet zu den Kräften für die Scharfstellung beiträgt, die auf Lorentz-Kräften basieren, die von einer einzigen Spule erzeugt werden, die mit einem geeigneten elektrischen Strom angesteuert wird und die starr um die Linse herum angeordnet und im Magnetfeld jedes Magneten angebracht ist. Diese vier Magnete sind alle an einer Trägerstruktur des Fokussiermechanismus angebracht. Die Polungsrichtungen aller Magnete, die im Stellantriebsmodul angebracht sind, sind im Wesentlichen orthogonal zur optischen Achse und weisen jeweils einen Winkel von im Wesentlichen 45 Grad zu mindestens einer der planen Seiten des im Wesentlichen würfelförmigen Moduls auf.
Der Fokussiermechanismus ist anhand einer Einrichtung, welche die lineare Bewegung im Wesentlichen auf lineare Richtungen orthogonal zur optischen Achse beschränkt, an der Stellantriebsmodul-Trägerstruktur angebracht, und das magnetische Randfeld aller Magnete wechselwirkt mit vier zusätzlichen Spulen, wenn er auf geeignete Weise mit elektrischen Strömen angesteuert wird, wobei sie so an der Stellantriebsmodul-Trägerstruktur angebracht sind, dass Komponenten des magnetischen Randfelds, die parallel sind zur optischen Achse, die Erzeugung von Lorentz-Kräften in Richtungen erlauben, die parallel sind zur optischen Achse, und diese Kräfte können daher eine gesteuerte Bewegung des Fokussiermechanismus und somit der Linse in Richtungen erzeugen, die orthogonal sind zur optischen Achse.
In manchen Ausführungsformen sind die im Wesentlichen rechteckigen Abmessungen des Stellantriebsmoduls in Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse, so angeordnet, dass eine lange Seite und eine kurze Seite vorhanden ist, so dass zwar jeder Magnet und eine feste Spule so angeordnet sind, dass sie um eine Ebene bei 45 Grad zu mindestens einer Seite des Stellantriebsmoduls eine Spiegelsymmetrie zeigen, aber die kombinierte Anordnung von vier Magneten und vier festen Spulen keine Spiegelsymmetrie um eine Ebene bei 45 Grad zu mindestens einer Seite des Stellantriebsmoduls und durch die optische Achse zeigt.
Einige Ausführungsformen weisen ferner eine Magnetjochkomponente auf, welche die Trägerstruktur des Fokussiermechanismus bildet, da an ihr die vier Magnete und eine obere Feder, die verwendet wird, um die Linse und die Fokussierspule an der Trägerstruktur des Fokussiermechanismus anzubringen, direkt angebracht sind. In manchen Ausführungsformen ist eine Einrichtung bereitgestellt zur elektrischen Isolierung der oberen Feder gegen das Joch, wobei die obere Feder in zwei Abschnitte geteilt ist, die jeweils mit einem Anschluss der Fokussierspule verbunden sind, so dass sie im Betrieb mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt werden können, um einen Strom vom Joch durch die Fokussierspule zu schicken. In manchen Ausführungsformen verläuft der Leitungspfad zu den beiden Abschnitten der oberen Feder durch den Aufhängungsmechanismus, der den Fokussiermechanismus so lenkt, dass sich dieser in Bezug auf die feste Trägerstruktur des Stellantriebsmoduls nur in linearen Richtungen bewegt, die orthogonal sind zur optischen Achse.
Einige Ausführungsformen weisen außerdem eine untere Feder auf, die auch in Kombination mit der oberen Feder verwendet wird, um die Linse und die Fokussierspule an der Trägerstruktur des Fokussiermechanismus aufzuhängen. In manchen Ausführungsformen ist die untere Feder zwischen den Magneten und den vier festen Spulen an den vier Magneten angebracht.
In manchen Ausführungsformen weist die obere Feder in jeder Ecke Abschnitte auf, mit denen jede Ecke mit einem Draht verbunden ist, der im Wesentlichen parallel zur optischen Achse ausgerichtet ist, die gemeinsam dazu dienen, den Fokussiermechanismus an der Trägerstruktur des Stellantriebsmoduls aufzuhängen. Die im Wesentlichen plane obere Feder ist in jeder Ecke plastisch aus der Eben heraus verformt, um Platz zu schaffen für die Lötverbindung zwischen der oberen Feder und den Drähten.
Einige Ausführungsformen weisen ferner eine gedruckte Leiterplatte oder eine flexible gedruckte Schaltung auf, an der die vier festen Spulen entweder im Zuge des Herstellungsprozesses der Leiterplatte eingebettet werden, oder an der sie angebracht werden, wobei die Leiterplatte Teil der festen Stellantriebsmodul-Trägerstruktur ist und so ausgerichtet ist, dass die Ebene der Leiterplatte orthogonal zur optischen Achse ist. Zwei Hall-Sensoren sind in der Mitte von zwei von den festen Spulen auf der zu den Magneten entgegengesetzten Seite der Leiterplatte an der Leiterplatte angebracht und können die Position des Fokussiermechanismus erfassen, wenn sie auf geeignete Weise elektrisch verbunden sind. Eine integrierte Treiberschaltung ist ebenfalls an der Unterseite der Leiterplatte angebracht und mit den Hall-Sensoren verbunden und liefert nach Bedarf die Antriebsströme für die fünf Spulen.
13 zeigt ein Stellantriebsmodul, gesehen von der Unterseite, wobei die mit (Hall-)Positionssensoren, die integrierte Treiberschaltung, die optischer Bildstabilisierungsspule, die flexible gedruckte Schaltung und die Dose verborgen sind, um die untere Feder sichtbar zu machen, gemäß manchen Ausführungsformen. Teile des Stellantriebs 1300, die sichtbar sind, beinhalten einen Linsenträger 1306, eine untere Feder 1310, eine obere Feder 1314, Eckdrähte 1316a–d und Biegefedern 1318a–d.
Aus Legierung mit Formgedächtnis des Schwingspulenmotors für die optische Bildstabilisierung
In manchen Ausführungsformen stellt der oben beschriebene Schwingspulenmotor für die optische Bildstabilisierung ein Stellantriebsmodul und einen Mechanismus bereit, um drei lineare Freiheitsgrade einer gesteuerten relativen Bewegung zwischen einem festen Bildsensor und einer beweglichen Linse zu schaffen. Ein Freiheitsgrad ist eine lineare Bewegung der Linse parallel zur optischen Achse der Linse, der verwendet wird, um die Linse auf verschiedene Objektabstände scharfzustellen. Die beiden anderen Freiheitsgrade sind lineare Bewegungen in Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse und jeweils zueinander orthogonal sind. Diese werden verwendet, um ein Verwackeln durch den Anwender zu kompensieren, was ein Kippen der Kamera in Nick- und Gierrichtungen bewirkt und somit längere Belichtungszeiten für ein gegebenes Maß an Unschärfe in den resultierenden Bildern ermöglicht.
Einige Ausführungsformen bieten eine Verbesserungen der oben erörterten Stellantriebsarchitektur des Schwingspulenmotors für eine optische Bildstabilisierung, die zwei weitere Freiheitsgrade zur gesteuerten Bewegung der Linse in Bezug auf den Bildsensor hinzufügt; dies sind ein Kippen der Linse in Nick- und Gierrichtungen in Bezug auf den Bildsensor (d. h. eine Kippung der Linse um zwei Achsen, die orthogonal sind zueinander und beide orthogonal sind zur optischen Achse). In manchen Ausführungsformen verbessern diese extra Freiheitsgrade die Kameraleistung erheblich, indem sie die relative Verkippung zwischen der optischen Achse der Linse und einer Achse, die orthogonal ist zur Ebene des Bildsensors im Wesentlichen eliminiert. Nominal sind diese Achsen parallel, aber durch Herstellungstoleranzen und Trägheitseffekte der Linse können relative parasitäre Kippungen eingeführt werden.
Zum Beispiel können Herstellungstoleranzen bedeuten, dass für eine bestimmte Kamera, die in der neutralen Position ist, die optische Achse der Linse von Natur aus in Bezug auf eine Achse, die orthogonal ist zur Ebene des Bildsensors, gekippt ist. Die Hinzufügung eines Mechanismus zur Durchführung einer optischen Bildstabilisierung kann solche Kipp-Herstellungstoleranzen verschlimmern. Außerdem können zusätzliche Toleranzen bedeuten, dass an unterschiedlichen Positionen der drei gesteuerten linearen Freiheitsgrade die relative Kippung jeweils verschieden sein kann. Außerdem liegt insbesondere bei komplexen und größenmäßig beschränkten Mechanismen, beispielsweise dem optischen Bildstabilisierungsmechanismus, der Schwerpunkt der Linse nicht am Schwerpunkt der Linsenaufhängungsstruktur, was bedeutet, dass unterschiedliche Ausrichtungen der Kamera die Kippung der Linse in Bezug auf den Bildsensor verändern können (sogenannte haltungsabhängige Kippung). Aus diesen Gründen ist die Hinzufügung einer aktiven Kippungsausgleichung zu manchen Ausführungsformen, die entweder auf einer Kalibrierung in der Fabrik oder auf Sensoren, welche die Ausrichtung der Kamera erfassen, oder auf einer Rückmeldung von aufgenommenen Bildern basiert, für die Kameraleistung von Vorteil.
14A ist eine Abbildung eines Stellantriebsmoduls, gesehen von der Unterseite, wobei eine untere Feder entfernt ist, gemäß manchen Ausführungsformen. Teile des Stellantriebs 1400, die sichtbar sind, beinhalten einen Linsenträger 1406, eine obere Feder 1414, Eckdrähte 1416a–d und Biegefedern 1418a–d.
14B ist eine schematische Darstellung von Eckdrähten aus Legierung mit Formgedächtnis und Vorspannfedern, die eine aktive Linsenkippung ermöglichen, gemäß manchen Ausführungsformen. Obwohl manche Ausführungsformen für diese Funktion verschiedene Mechanismen enthalten, enthalten manchen Ausführungsformen einen Mechanismus, nachstehend dargestellt, um diese Kipp-Freiheitsgrad zum Stellantriebsmodul des Schwingspulenmotors für die optische Bildstabilisierung hinzuzufügen, wie schematisch in 14B dargestellt ist. 14B ist eine schematische Darstellung von SMA-Eckdrähten 1428 und Vorspannfedern 1432, die eine aktive Linsenkippung ermöglichen, gemäß manchen Ausführungsformen. Teile des Stellantriebs 1420, die sichtbar sind, beinhalten einen Fokussiermechanismus 1422, eine untere Feder 1424, eine obere Feder 1426 und Eckdrähte 1428 (aus Legierung mit Formgedächtnis).
In manchen Ausführungsformen sind die Eckdrähte 1428, welche die Funktion des Aufhängens des Fokussiermechanismus 1422 an der Trägerstruktur des Stellantriebs 1420 erfüllen, so dass sie parasitäre Bewegungen im Wesentlichen verhindern und dabei eine Bewegung in linearen Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse der Linse, aus Legierung mit Formgedächtnis (SMA) gebildet.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet eine Legierung mit Formgedächtnis auch eine Klasse von Materialien, die eine Festzustandsphasenänderung durchmachen, wenn sie auf geeignete Weise erwärmt oder gekühlt werden, und wobei, abhängig von der mechanischen Konfiguration, diese Phasenänderung mit einer Formänderung einhergeht. In manchen Ausführungsformen bestehen die Eckdrähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis aus Nitinol, einer binären Legierung aus Nickel und Titan. Bei einer ,hohen' Temperatur liegt die Kristallstruktur in einer austenitischen Phase vor, das heißt in einer herkömmlichen und weitgehend linearen Phase, wo die Dehnung im Wesentlichen proportional ist zur Spannung. Bei einer ,niedrigeren' Temperatur geht das Material in eine martensitische Phase über, die in erheblichem Maße nicht-linear sein kann, und kann unter Last in einem bestimmten Bereich starke Dehnungen bei einer relativ geringen Spannungsveränderung zeigen.
In manchen Ausführungsformen wird ein solches Material als Eckdrahtdraht 1428 verwendet, wo seine Kornstruktur angepasst werden kann, um eine hohe Ermüdungsbeständigkeit zu ergeben. Außerdem ist es typisch, dass solche Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis gegen eine Vorspannfeder 1432 arbeiten müssen. In der Regel ist ein einzelner Stellantrieb eines Drahtes 1428 aus einer Legierung mit Formgedächtnis und einer Vorspannfeder 1432 so gestaltet, dass die Vorspannfeder 1432 den Draht 1428 aus der Legierung mit Formgedächtnis streckt. Wenn der Draht 1428 aus der Legierung mit Formgedächtnis erwärmt wird und in eine austenitische Phase übergeht, wird er steif und verkürzt sich. Wenn der Draht 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis abkühlen gelassen wird und in seine martensitische Phase übergeht, wird er weniger steif und streckt sich unter der Wirkung der Vorspannfeder 1432.
Einige Ausführungsformen verwenden vier von diesen Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis in dieser Konfiguration, die gegen eine passive Vorspannfeder 1432 wirken. In manchen Ausführungsformen sind die Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis steif genug, um erfolgreich als Aufhängungsmechanismus für den Fokussiermechanismus an der Trägerstruktur des Stellantriebsmoduls 1420 wirken zu können und somit die Bewegung der optischen Bildstabilisierung zu lenken. Wenn jedoch nur ein Draht 1428 durch Leiten eines elektrischen Stroms durch denselben durch Widerstandsaufheizung erwärmt wird, verkürzt er sich, was zu einer Kippung dieser Ecke des Fokussiermechanismus führt. Ebenso kann für eine zweite Ecke der Strom durch den Draht 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis verringert werden, wodurch er abkühlen kann und somit die Vorspannfeder 1432 in dieser Ecke den Draht 1428 strecken kann. Auf diese Weise werden die Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis in den vier Ecken in Kombination verwendet, um den Fokussiermechanismus um zwei orthogonale Achsen zu kippen, die beide orthogonal sind zur optischen Achse.
Beschreibt man 14B ausführlicher, so ist ein Ende jedes Drahtes 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis an Eckerweiterungen der oberen Feder 1426 befestigt. Jeder von den Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis verläuft durch Durchgangsbohrungen 1430a–b in ähnlichen Eckerweiterungen der unteren Feder 1424, aber zwischen den Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis und der unteren Feder 1424 besteht kein Kontakt. Diese unteren Eckerweiterungen der unteren Feder 1424 wirken als Anbringungspunkte für die Vorspannfedern 1432, die günstigsterweise so gestaltet sind, dass jede von ihnen mit ihrem jeweiligen Draht 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis koaxial ist. Mit spiralförmigen Vorspannfeder 1432 wie dargestellt können die Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis durch die Mitten der Vorspannfedern 1432 verlaufen. Die Vorspannfedern 1432 sind so konstruiert, dass ihre Steifigkeit in Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse, gering ist, so dass sie einen geringen Einfluss auf die Funktion der Aufhängung der optischen Bildstabilisierung hat.
Dadurch, dass sie gegen die Erweiterungen der unteren Feder 1424 und die feste Stellantriebsbasis 1434 wirken und somit komprimiert werden, wirkt die Kraft von den Vorspannfeder 1432 jedoch auf eine Streckung der Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis hin. Auf diese Weise kann die Länge von jedem der Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis durch Anpassen des Stroms durch jeden von den Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis angepasst werden. Somit ermöglicht dies eine aktive Kippsteuerung der Linse und des Fokussiermechanismus, wodurch die Größe des Stellantriebs aber nur minimal vergrößert wird.
Was die elektrischen Verbindungen der Autofokusspule (nicht dargestellt) und der vier Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis betrifft, so ist in manchen Ausführungsformen der Autofokusmechanismus bidirektional. In manchen von diesen Ausführungsformen benötigt die Autofokusspule zwei Anschlüsse, die beide ihre Spannung ändern können, somit kann keiner davon beispielsweise als Masseanschluss verwendet werden, der auch für die Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis verwendet werden könnte.
Infolgedessen ist in manchen Ausführungsformen die untere Feder 1424 in mindestens zwei Abschnitte geteilt. Ein Anschluss der Autofokusspule (nicht dargestellt) ist elektrisch mit einem anderen Abschnitt der unteren Feder 1424 verbunden. Die untere Feder 1424 ist von der Trägerstruktur des Fokussiermechanismus elektrisch isoliert, um einen Kurzschluss der Autofokusspule zu vermeiden. Eine elektrische Verbindung wird zwischen den beiden Abschnitten der unteren Feder 1424, die elektrisch mit der Autofokusspule verbunden ist, und den jeweiligen Vorspannfedern 1432 für die Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis in den Ecken des Stellantriebsmoduls 1420 hergestellt. Dann führen die Vorspannfedern 1432 das elektrische Signal für die Autofokusspule zur Basisträgerstruktur 1434 des Stellantriebsmoduls 1420. Diese Basisträgerstruktur 1434 enthält eine Einrichtung bzw. Einrichtungen zum elektrischen Verbinden mit den Vorspannfedern 1432.
In einer Ausführungsform weist die Basisträgerstruktur 1434 eine flexible gedruckte Schaltung auf, um die Verbindungen zu führen und möglicherweise auch, um die Treiberschaltung anzubringen. Auf diese Weise führen die untere Feder 1424 und die Vorspannfedern 1432 die elektrischen Verbindungen zur Autofokusspule. Es werden mindestens zwei Vorspannfedern 1432 und zwei Ecken der unteren Feder 1424 verwendet.
Was die erwartete elektrische Verbindung zu den Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis betrifft, so besteht eine Konfiguration darin, die Verbindungen zu nutzen, die jeder von den Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis zur oberen Feder 1426 hat, die aus einem Stück gebildet ist. Es wird eine Einrichtung bereitgestellt, um die obere Feder 1426 elektrisch zu erden (oder sie auf einer anderen geeigneten konstanten Spannung zu halten). Dies kann durch Führen einer elektrischen Verbindung innerhalb des Fokussiermechanismus zwischen der oberen Feder 1426 und einem dritten Abschnitt der unteren Feder 1424 geschafft werden, der dann elektrisch mit einer dritten Vorspannfeder 1432 verbunden wird. Auf diese Weise kann jeder einzelne von den Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis, die elektrisch mit der Basisträgerstruktur 1434 des Stellantriebsmoduls 1420 verbunden sind, unabhängig mit jeweils einem anderen elektrischen Strom angesteuert werden, so dass vier unabhängige elektrische Steuerungen der Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis vorhanden sind; jeweils eine pro Draht, um eine Steuerung der beiden Kipp-Freiheitsgrade zu ermöglichen. Ein Gleichtaktstrom zu allen Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis erlauben außerdem eine gewisse Steuerung der Z-Position des Fokussiermechanismus oberhalb der Basisträgerstruktur 1434 des Stellantriebsmoduls 1420, die verwendet werden könnte, um Herstellungstoleranzen oder Linsenpositionierungstoleranzen innerhalb des Fokussiermechanismus auszugleichen.
Jedoch kann diese Anordnung eine extra Freiheitsgrad der Steuerung übrig lassen, der sich als ,Unstimmigkeit' manifestieren kann, wo einer von den Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis durch die anderen drei Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis durchhängen gelassen oder leicht gestaucht wird. In manchen Ausführungsformen ist eine Lösung dieses Problems nicht nur die Verwendung von Drähten 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis in drei Ecken des Stellantriebsmoduls 1420; die vierte Ecke weist einen regulären, passiven Draht auf, der nicht aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht. Aus Gründen der Kraftsymmetrie ist es in manchen Ausführungsformen trotzdem von Vorteil, in dieser Ecke eine Vorspannfeder 1432 einzubauen. Der passive Draht, der nicht aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht, wird dann als Masseverbindung mit der oberen Feder 1426 verwendet, wie sie für die drei Drähte 1428 aus Legierung mit Formgedächtnis nötig ist, und vermeidet somit die Notwendigkeit, die untere Feder 1424 in drei Abschnitte zu teilen, und die Notwendigkeit, eine elektrische Verbindung innerhalb des Fokussiermechanismus zwischen oberer Feder 1426 und unterer Feder 1424 herzustellen. Einige Ausführungsformen eliminieren die Möglichkeit einer unabhängigen Z-Höhensteuerung des Fokussiermechanismus, lösen jedoch das ,Unstimmigkeit'-Problem und das Problem der elektrischen Verbindungen auf elegante Weise.
Überblick über Drähte aus Legierung mit Formgedächtnis des Schwingspulenmotors für die optische Bildstabilisierung
In manchen Ausführungsformen wird ein Stellantriebsmodul bereitgestellt zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera entlang von drei orthogonalen Achsen, von denen eine parallel ist zur optischen Achse und einer Scharfstellung dient, und von denen zwei zur optischen Achse und zueinander orthogonal sind, um ein Verwackeln zu kompensieren, und die beide orthogonal sind zur optischen Achse und zueinander.
In manchen Ausführungsformen ist der Mechanismus zum Bewegen der Linse entlang der optischen Achse an vier Drähten aufgehängt, einem in jeder Ecke, die im Wesentlichen parallel sind zur optischen Achse und somit jeweils in der Lage sind, Biegeverformungen durchzumachen, die eine Bewegung des Fokussiermechanismus in linearen Richtungen orthogonal zur optischen Achse ermöglichen, während sie parasitäre Bewegungen in anderen Richtungen im Wesentlichen verhindern und somit den Fokussiermechanismus an der Trägerstruktur des Stellantriebsmoduls aufhängen, um die linearen Bewegungen zu ermöglichen, die für das Ausgleichen des Verwackelns nötig sind. In manchen Ausführungsformen sind mindestens drei von den Eckdrähten aus einer Legierung mit Formgedächtnis (SMA) gefertigt, wobei jeder Draht aus Legierung mit Formgedächtnis mit einer passiven Vorspannfeder gestaltet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes auf solche Weise anlegt, dass die Länge der einzelnen Drähte gesteuert werden kann, wenn diese durch Leiten von elektrischem Strom durch die Drähte erwärmt werden oder durch Abhalten eines Teils des Stroms abgekühlt werden, und auf diese Weise kann eine Kippung des Fokussiermechanismus und der Linse in Bezug auf den Bildsensor gesteuert werden.
In manchen Ausführungsformen sind mindestens drei passive Vorspannfedern, eine pro Draht aus Legierung mit Formgedächtnis vorhanden, und jede Feder reagiert zwischen einem Abschnitt des Fokussiermechanismus und der Stellantrieb-Trägerstruktur. In manchen Ausführungsformen führen die passiven Vorspannfedern die elektrische Verbindung zum Fokussiermechanismus. In manchen Ausführungsformen ist einer der Eckdrähte nicht aus einem Legierungsmaterial mit Formgedächtnis gefertigt, sondern ist passiv und bei den Betriebslasten des Stellantriebsmodulmechanismus im Wesentlichen linear und elastisch in seinem Spannungs- und Dehnungsverhalten.
Antriebsschema des Schwingspulenmotors
Einige Ausführungsformen schaffen ferner ein Antriebsschema für einen Stellantrieb für eine Miniaturkamera, wie sie in einer mobilen, in der Hand zu haltenden Vorrichtung oder anderen Multifunktionsvorrichtung verwendet werden kann. Einige Ausführungsformen schaffen eine Konfiguration für einen Stellantrieb für einen Schwingspulenmotor, der ,feste' Magnete und eine bewegliche Spule um einen Linsenträger mit Gewinde, an dem eine Linse mit Gewinde angebracht ist, verwendet. Einige Ausführungsformen beinhalten ferner ein Verfahren zum Anordnen des Stellantriebs und ein Verfahren zum Ansteuern des Stellantriebs mit linearen Strom- und Spannungsquellen, um elektrisches Rauschen zu vermeiden, das die Qualität der Kamerabilder oder andere empfindliche Vorrichtungen im Produkt stören kann.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Stellantriebsmodul vier separate Autofokusspulen, eine in jeder Ecke des Stellantriebsmoduls, die jeweils ihren eigenen Magneten dabei haben. In manchen Ausführungsformen bietet diese Anordnung einen Größenvorteil, da die Autofokusspule nicht mehr ganz um den Linsenträger herum geht und somit das Stellantriebsmodul minimiert. Um Lorentz-Kräfte von jeder Seite jeder Spule in der gleichen Richtung auszugeben, verwenden manchen Ausführungsformen zweipolige Magnete, wo die Domänen in verschiedenen Abschnitten des Magneten in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sind.
Eine Ausführungsform dieser Anordnung von Spulen und Magneten ist in den begleitenden Zeichnungen dargestellt. 19 ist eine Abbildung eines Beispiels für ein Stellantriebsmodul ohne Abschirmdose gemäß manchen Ausführungsformen. Komponenten des Stellantriebsmoduls 1900, die in 19 dargestellt sind, beinhalten einen Autofokusmagneten 105, eine Autofokusbasis 1910, einen Linsenträger 1915, eine Autofokusspule 1920, eine obere Feder 1925, ein Autofokusjoch 1930, eine untere Feder 1935, einen optischen Bildstabilisierungsmagneten 1940, eine optische Bildstabilisierungsspule 1945, eine optische Bildstabilisierungsbasis 1950, einen unteren Federversteifer 1955 und ein Kugellager 1960.
Insbesondere zeigt 19 ein Beispiel für eine Anordnung solch eines Stellantriebsmoduls 1900, das in diesem Fall auch einen Mechanismus zur Bereitstellung einer optischen Bildstabilisierungs-(OIS)-Funktion aufweist, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf solch einen verbesserten Stellantrieb beschränkt ist.
20A zeigt ein Beispiel für einen Linsenträger gemäß manchen Ausführungsformen. Ein Linsenträger 2000 weist einen Abschnitt 2002 mit Gewinde zur Anbringung an einer (nicht dargestellten) Linse und Anbringungspunkte 2004a–2004c zum Anbringen von (nicht dargestellten) Spulen auf.
20B zeigt ein Beispiel für einen Linsenträger mit Spulen gemäß manchen Ausführungsformen. Ein Linsenträger 2008 weist einen Abschnitt 2010 mit Gewinde zur Anbringung einer (nicht dargestellten) Linse und Anbringungspunkte 2012a–2012b zum Anbringen von (nicht dargestellten) Spulen 2014a–2014d auf.
20C zeigt ein Beispiel für eine untere Federteilbaugruppe gemäß manchen Ausführungsformen. Die untere Federteilbaugruppe 2016 besteht aus Hälften 2018a–2018b, von denen jede aus Autofokusfedern 2020a–2020d, einem unteren Federversteifer 2022a–2022b, einem Befestigungsanschluss 2024a–2024b und optischen Bildstabilisierungsfedern 2026a–2026d besteht.
20D zeigt ein Beispiel für ein Stellantriebsmodul: Linsenträger mit Spulen und unterer Federteilbaugruppe gemäß manchen Ausführungsformen. Das Stellantriebsmodul 2028 weist einen Linsenträger 2030 auf, der einen Abschnitt 2032 mit Gewinde zur Anbringung einer (nicht dargestellten) Linse und Anbringungspunkte 2036a–2036b zum Anbringen von Spulen 2034a–2034d aufweist. Die untere Federteilbaugruppe besteht aus Hälften 2038a–2038b
20A–D zeigen ein Beispiel für ein Stellantriebsmodul, wo die vier separaten Fokussierspulen sichtbar sind, die an einem geformten Linsenträger mit Gewinde angebracht sind, der schließlich zum Unterbringen einer Linse mit Gewinde verwendet wird. 20C zeigt auch die Anordnung der unteren Feder, die Teil des Aufhängungsmechanismus des Linsenträgers an der Trägerstruktur des Stellantrieb-Fokussiermechanismus ist. Man beachte, dass die untere Feder in vier Abschnitte geteilt ist; einen für jede Ecke des Stellantriebs. Ein Anschluss von jeder Spule ist elektrisch mit seinem entsprechenden Abschnitt der unteren Feder verbunden. Dadurch kann ein Anschluss von jeder Spule vom sich bewegenden Linsenträger weg und zurück zur festen Trägerstruktur und somit schließlich zu einer geeigneten Antriebsschaltung geführt werden.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist eine zweite obere Federkomponente als Teil des Aufhängungsmechanismus vorhanden. In einer Ausführungsform ist diese obere Feder nicht geteilt, sondern einstückig, und der zweite Anschluss jeder Spule ist elektrisch mit der oberen Feder verbunden und nicht zur Antriebsschaltung geführt. Auf diese Weise wird jeweils ein Anschluss von jeder Spule jeweils mit den anderen verbunden. Dadurch wird die Notwendigkeit vermieden, eine andere Einrichtung zum Führen von elektrischen Anschlüssen weg vom sich bewegenden Abschnitt des Stellantriebs und hin zur festen Trägerstruktur zu finden. In manchen Ausführungsformen ist diese Anordnung besonders vorteilhaft im Fall der dargestellten Struktur des Stellantriebs für die optische Bildstabilisierung, wo die Trägerstruktur des Fokussiermechanismus ihrerseits mittels des Stellantriebs für die optische Bildstabilisierung bewegt wird.
17 ist eine schematische Ansicht einer Anordnung von Magnet und Spule gemäß manchen Ausführungsformen. Ein Magnet 1700 und ein damit einhergehendes Magnetfeld 1702 sind in Verbindung mit einer Spule 1704 dargestellt. Es sind ein elektrischer Strom 1706 in die Seite hinein und ein elektrischer Strom 1708 aus der Seiter heraus gezeigt, ebenso wie eine Kraft auf die Spule 1710a–1710b.
18 zeigt eine Anordnung von Autokokusmagnet und -spule in perspektivischer Darstellung, gemäß manchen Ausführungsformen. 18 zeigt ausführlicher, wie der zweipolige Magnet 1800 in jeder Ecke des Stellantriebsmoduls durch ein Magnetfeld 1830 mit der Fokussierspule 1810 wechselwirkt, die Strom 140 führt, um eine konsistente Kraft 1820 von jedem Magneten 1800 und jeder Spule 1810 am (nicht dargestellten) Linsenträger in Richtungen, die parallel sind zur optischen Achse der (nicht dargestellten) Linse zu produzieren.
15 ist eine schematische Darstellung der Stellantriebsspulenanschlüsse gemäß manchen Ausführungsformen. Angesichts der obigen Beschreibung der Spulen- und Magnetanordnung und der elektrischen Anschlüsse kann dies schematisch durch das Diagramm 1500 in 15 dargestellt werden. Es gibt vier separate Spulen 1502a–1502d und Magnete 1504a–1504d und vier Anschlüsse 1506a–1506d, wobei die anderen Anschlüsse von jeder von den Spulen 1502a–1502d miteinander verbunden sind. Einige Ausführungsformen ziehen Vorteil aus der Art, wie diese Spulen 1502a–1502d gestaltet sind und elektrisch angesteuert werden, wobei sie durch die beschriebenen mechanische Struktur in die Lage versetzt werden, dass die verschiedenen Spulen 1502a–1502d möglicherweise unabhängig angesteuert werden können. Auf diese Weise ist es möglich, zusätzlich zur aktiven Fokussteuerung bzw. Scharstellung eine aktive Kippsteuerung der Linse in Bezug auf den Bildsensor zu leisten, solange es möglich ist, die Spulen 1502a–1502d so anzusteuern, dass die Kippung um zwei Achsen, die orthogonal sind zueinander und beide orthogonal sind zur optischen Achse, gesteuert wird.
In manchen Ausführungsformen wird dies durch Betreiben der Spulen 1502a–1502d auf solche Weise, dass diagonal gegenüber liegende Spulen 1502a–1502d eine Steuerung der Kippung um eine Achse, die nahe an der anderen Diagonalen ist, leisten. Außerdem sind Spulen 1502a–1502d, die einander benachbart sind, einander entgegengesetzt gewickelt oder elektrisch verbunden, oder die Magnete müssen entgegengesetzt zueinander gepolt sein. Wenn daher beispielsweise eine der Spulen 1502a–1502d mit einem ,positiven' Strom angesteuert wird und die jeweils benachbarte von den Spulen 1502a–1502d mit einem ,negativen` Strom angesteuert wird, dann verlaufen die Lorentz-Kräfte von beiden auf dem Linsenträger in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse. Außerdem können in manchen Ausführungsformen alle Spulen 1502a–1502d mit Strömen jeder Polarität angesteuert werden, so dass die Stellantriebe bidirektional sind. Das bedeutet, dass, wenn diagonal entgegengesetzte Spulen 1502a–1502d mit elektrischem Strom der gleichen Polarität angesteuert werden, sie beide Kräfte auf dem Linsenträger in der gleichen Richtung erzeugen, die parallel ist zur optischen Achse der Linse.
Einige Ausführungsformen beinhalten ein Verfahren zum Ansteuern dieser Spulen 1502a–1502d unter Verwendung von mehreren linearen Stromantrieben. Solche Ausführungsformen sind dahingehend von Vorteil, dass sie das elektrische Rauschen minimieren, das die Qualität der vom Bildsensor aufgenommenen Bilder oder andere Komponenten in dem Produkt, die rauschempfindlich sein könnten, negativ beeinflussen könnte.
16 ist eine Tabelle von Beispielen für Ströme, die an die einzelnen Anschlüsse angelegt werden, und von deren Wirkungen auf Stellantriebsposition und -kippung, gemäß manchen Ausführungsformen. Nun wird die Betriebsweise mancher Ausführungsformen mit Bezug auf 15 und insbesondere auf die Tabelle in 16 beschrieben. Es soll der Fall in der ersten Zeile 1602 der Tabelle 1600 betrachtet werden, wo der Strom durch alle vier Anschlüsse null ist. Die Position der Linse wird dann durch die Ruhestellung der Linse und des Linsenträgers an den Federn bestimmt, die dann durch die Ausrichtung der Kamera beeinflusst wird. Die Annahme von 16 ist, dass die Kamera horizontal ausgerichtet ist, so dass das Gewicht der Linse und des Linsenträgers nicht bewirkt, dass die Linse an den Federn durchhängt. In der Tabelle wird angenommen, dass eine unendliche Brennweit der Linsenposition bei ,0 μm' entspricht.
Die angegebene Nahbrennpunkt-Linsenposition (die zum Beispiel einem Objektfokusabstand von 10 cm entspricht) ist 180 μm. Obwohl der Fokussierungsstellantrieb bidirektional ist, wird die neutrale Stellung 50 μm weit weg vom unendlichen Fokus und nicht in der Mitte der zurückzulegenden Strecke gewählt. Dies kann frei gewählt werden, aber da Kamerabenutzer in der Regel mehr Zeit für die Scharfstellung auf Objekte verwenden als auf ,weit weg', minimiert eine neutrale Position, die näher am unendlichen Fokus liegt, Leistung. Für den Fall, dass kein Strom durch irgendeine Spule fließt, wird die Linse daher in der 50 μm-Position angeordnet. Für das Beispiel des gewählten Stellantriebs ist die Empfindlichkeit der vier Spulen 1502a–1502d und der Magnete 1504a–1504d für die Lorentz-Kraft so, dass ein Gleichtaktstrom von 1 mA durch alle vier Spulen 1502a–1502d (mit der geeigneten Polarität in jeder der Spulen 1502a–1502d) eine Bewegung von 2 μm ergibt. Daher wird, betrachtet man die zweite Zeile 1604 der Tabelle 1600, jede der Spulen 1502a–1502d mit 20 mA angesteuert, und somit hat sich die Linse um 40 μm in die 90 μm-Position bewegt.
Man beachte, dass es, weil vier Anschlüsse vorhanden sind, anhand des Kirchoff'schen Gesetzes in manchen Ausführungsformen notwendig ist, dass alle Ströme in das System in der Summe null ergeben. Dies ist der Grund dafür, dass es nötig ist, dass zwei Spulen 1502a–1502d anders als die beiden anderen Spulen 1502a–1502d gewickelt, verbunden und in Bezug auf ihre Magnete angebracht werden müssen, da zwei von den Spulen 1502a–1502d mit einem Strom von ,positiver' Polarität angesteuert werden und zwei von den Spulen 1502a–1502d mit Strom mit einer ,negativen' Polarität angesteuert werden. In diesem Fall werden zwei von den Spulen 1502a–1502d mit +20 mA angesteuert, und zwei mit –20 mA, aber alle vier Spulen 1502a–1502d erzeugen Lorentz-Kräfte in der gleichen Richtung, um die Linse weg aus der neutralen Stellung und in Richtung eines Makrofokus zu bewegen, und alle vier Ströme ergeben in der Summe null.
Nun soll die dritte Zeile 1606 in der Tabelle 1600 betrachtet werden. Der Strom in jeder von den Spulen 1502a–1502d ist nun 25 mA, aber die Richtung des Stroms in jeder von den Spulen 1502a–1502d wurde geändert. Dies bedeutet, dass jede von den Spulen 1502a–1502d nun eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung auf die Linse ausübt. Angesichts der Kraftempfindlichkeit jeder von den Spulen 1502a–1502d, bewegen 25 mA die Linse in die unendliche Position (–50 μm weg von der neutralen Position).
Nun soll die vierte Zeile 1608 in der Tabelle 1600 betrachtet werden. Der Strom durch die Spulen 2 und 3 bleibt unverändert bei 25 mA. Daher bleibt auch der Gleichtaktstrom durch die Spulen 1 und 4 unverändert, da der Gesamtstrom in der Summe null sein muss. Dies bedeutet, dass die Fokalstellung auch unverändert bleibt, nämlich am unendlichen Fokus. Nun wird jedoch ein kleiner Differenzstrom an die Spulen 1 und 4 angelegt, die einander diagonal gegenüber liegen, wie in 15 dargestellt ist. Ein Differenzstrom zwischen den Spulen 1 und 4 erzeugt eine Nettokippung um eine Achse, die ungefähr durch die Diagonale durch die Spulen 2 und 3 verläuft. In diesem Fall schiebt die Spule 1 ihre Ecke weiter weg von der neutralen Position als die Spule 4.
Für das Stellantriebsbeispiel erzeugt ein Differenzstrom von 4 mA zwischen einander diagonal gegenüber liegenden Spulen 1502a–1502d eine Kippung von 0,1 Grad um eine Achse. Die anderen Zeilen in der Tabelle sind eine logische Erweiterung der ersten vier. Man beachte, dass in Zeile sechs einander diagonal gegenüber liegende Spulen nicht unbedingt Ströme der gleichen Polarität aufweisen müssen, je nach der relativen Fokusposition und Kippung.
Einige Ausführungsformen zeigen, dass die vier Spulen so gestaltet und angesteuert werden können, dass drei Grade gesteuerter Bewegung der Linse in Bezug auf den Bildsensor erreicht werden können: eine lineare Bewegung parallel zur optischen Achse und Kippungen um Achsen, die orthogonal sind zur optischen Achse. In manchen Ausführungsformen verbessern diese extra Freiheitsgrade die Kameraleistung, indem sie die relative Verkippung zwischen der optischen Achse der Linse und einer Achse, die orthogonal ist zur Ebene des Bildsensors im Wesentlichen eliminiert. Nominal sollten diese Achsen parallel sein, aber durch Herstellungstoleranzen und Trägheitseffekte der Linse können relative parasitäre Kippungen eingeführt werden.
Zum Beispiel können Herstellungstoleranzen bedeuten, dass für eine bestimmte Kamera, die in der neutralen Position ist, die optische Achse der Linse von Natur aus in Bezug auf eine Achse, die orthogonal ist zur Ebene des Bildsensors, gekippt ist. Außerdem können zusätzliche Toleranzen bedeuten, dass an unterschiedlichen Fokalpositionen (oder optischen Bildstabilisierungspositionen, falls vorhanden) die relative Kippung jeweils verschieden sein kann. Außerdem liegt insbesondere bei komplexen und größenmäßig beschränkten Mechanismen, beispielsweise dem optischen Bildstabilisierungspositionsmechanismus, der Schwerpunkt der Linse nicht notwendigerweise am Schwerpunkt der Linsenaufhängungsstruktur, was bedeutet, dass unterschiedliche Ausrichtungen der Kamera die Kippung der Linse in Bezug auf den Bildsensor verändern können (sogenannte haltungsabhängige Kippung). Aus diesen Gründen ist die Hinzufügung einer aktiven Kippungsausgleichung, die entweder auf einer Kalibrierung in der Fabrik oder auf Sensoren, welche die Ausrichtung der Kamera erfassen, oder auf einer Rückmeldung von aufgenommenen Bildern basiert, für die Kameraleistung und die Bildqualität von Vorteil.
In manchen Ausführungsformen steuert die Anordnung des Stellantriebs die Bewegung der Linse in Bezug auf den Bildsensor in drei Freiheitsgraden, jedoch besteht der Stellantrieb aus vier separaten Spulen, von denen jede möglicherweise mit unterschiedlichen elektrischen Strömen angesteuert wird. Somit scheint eine statische Unbestimmtheit zu existieren. Eine andere Möglichkeit, das Problem zu beschreiben, ist, dass eine notwendige Beschränkung der elektrischen Ansteuerung des Systems darin besteht, das die elektrischen Ströme durch die vier Spulen alle in der Summe null sein müssen, so dass in der Praxis nicht vier elektrische Ströme durch die Spule unabhängig gewählt werden können: nur drei.
Einige Ausführungsformen nehmen sich dieses Problems dadurch an, dass sie drei von den vier Spulen mit bidirektionalen programmierbaren Stromquellen ansteuern, beispielsweise mit Anschlüssen 1, 2 und 3, während der Anschluss 4 dann mit einer Spannungsquelle angesteuert wird. Die Spannungsquelle gewährleistet effektiv, dass die Spannung des mittleren Knotens, mit dem ein Anschluss jeder Spule verbunden ist, über den Widerstand der Spule 4 bei einer ungefähr bekannten konstanten Spannung gehalten wird. Die Spannungsquelle kann als Senke oder als Quelle für soviel Strom wirken, wie nötig ist, um sicherzustellen, dass die Ströme in der Summe null ergeben. Die Spannungsquelle bestimmt nicht den Strom durch die Spule 4, der durch die kombinierten Ströme durch die Spulen 1, 2 und 3 bestimmt wird. In der Praxis kann die Lorentz-Kraft-Empfindlichkeit jeder Spule aufgrund von Herstellungstoleranzen unterschiedlich sein. Außerdem können auch die verschiedenen programmierbaren Stromquellen für die Anschlüsse 1, 2 und 3 aufgrund von Herstellungstoleranzen unterschiedlich ausfallen. Diese und andere Ursachen von Unterschieden ändern den tatsächlichen Winkel und die Position der Linse in Bezug auf den Bildsensor für eine bestimmte Folge programmierter Ströme. All diese Wirkungen können durch die Durchführung eines Kalibrierungsprozesses berücksichtigt werden, in dem für eine Folge von Strömen, die an die verschiedenen Anschlüsse angelegt werden, die tatsächliche Position und der tatsächliche Winkel der Linse gemessen werden. Parameter im Steueralgorithmus, welche die effektive Verstärkung oder Herabsetzung bzw. den Offset jeder Spule und jedes Magneten verändern, können dann bestimmt werden und verwendet werden, um die Linse exakt zu positionieren und zu kippen.
Überblick über ein Antriebsschema des Schwingspulenmotors
Manche Ausführungsformen stellen ein Stellantriebsmodul für eine Miniaturkamera bereit, der einen Fokussiermechanismus aufweist, der mindestens drei gesteuerte Positionierungsgrade zur Positionierung einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor bereitstellt, wobei eine lineare Positionierung einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in Richtungen entlang einer optischen Achse der Linse ist und zwei andere Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor um zwei Achsen sind, die orthogonal zueinander und jeweils orthogonal zur optischen Achse ist. Diese Freiheitsgrade werden durch vier bidirektionale Stellantriebe erreicht, die auf vier verschiedene Regionen um die Linse wirken und von denen jeder in der Lage ist, Kräfte auf der Linse zu erzeugen, die parallel sind zur optischen Achse der Linse, und wobei jeder Stellantrieb eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen ist, die von einem elektrischen Strom angesteuert wird. Jeweils ein Anschluss von jedem Stellantrieb ist elektrisch mit den anderen verbunden, und der andere Anschluss jedes Stellantriebs wird mit einem elektrischen Strom oder einer Spannung angesteuert, der bzw. die an die einzelnen Anschlüsse angelegt wird, was bedeutet, dass die Anordnung der Stellantriebe in Kombination von vier Anschlüssen angesteuert wird, wobei drei von den Anschlüssen mit linearen, bidirektionalen programmierbaren Stromquellen angesteuert werden und der vierte Anschluss mit einer Spannungsquelle angesteuert wird, die als Senke oder Quelle für den Strom dienen kann, der nötig ist, damit der Strom, der aus den vier Anschlüssen in den Stellantrieb fließt, in der Summe null ergibt.
In manchen Ausführungsformen sind bei Betrachtung entlang der optischen Achse die vier Stellantriebe an den Ecken des im Allgemeinen würfelförmigen Stellantriebsmoduls angeordnet. Für Strom einer gegebenen Polarität, der an einen ersten Stellantrieb durch dessen Anschluss angelegt wird, wird eine Kraft in einer ersten Richtung entlang der optischen Achse an der Linse erzeugt, während für Stellantriebe in Ecken, die dem ersten Stellantrieb benachbart sind, von Strömen mit der gleichen Polarität wie beim ersten Stellantriebsmodul, die durch ihre jeweiligen Anschlüsse angelegt werden, Kräfte an der Linse in einer zweiten Richtung erzeugt werden, die der ersten entgegengesetzt ist.
In manchen Ausführungsformen sind die vier Stellantriebe Schwingspulenmotoren mit vier Spulen, die an der Linse oder der Linsenträgerstruktur angebracht sind, und die vier Magnete sind zweipolig und an der Trägerstruktur des Fokussiermechanismus des Stellantriebsmoduls angebracht.
In einigen Ausführungsformen sind einander benachbarte Spulen entweder umgekehrt gewickelt oder umgekehrt angeschlossen, oder sind die Magnete umgekehrt gepolt, so dass Ströme entgegengesetzter Polarität in einander benachbarten Spulen Kräfte an der Linse von den beiden Stellantrieben in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse erzeugen.
In manchen Ausführungsformen werden jeder Stellantrieb und sein jeweiliger Strom- oder Spannungsquellentreiber für ihre Empfindlichkeitsverstärkung oder -herabsetzung kalibriert, um zu bestimmen, welche Position und Kippung für eine bestimmte Kombination des angelegten Stroms tatsächlich entwickelt werden, um Herstellungsabweichungen auszugleichen.
21 ist eine Abbildung eines Systems für eine optische Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen. Eine Kamerasteuerung 2100 weist verschiedene Komponenten auf, die nachstehend beschrieben sind. Ein Gyroskop 2102 sendet eine Ableitung eines Ausrichtungswinkels in Bezug auf die Zeit an eine Integrationseinheit 2104, die einen Ausrichtungswinkel an ein Hochpassfilter 2106 sendet. Das Hochpassfilter 2106 filtert diesen Winkel, um ein Signal an eine Subtraktionseinheit 2108 zu senden, die außerdem eine Eingabe von einem Positionserfassungssensor 2114 empfängt. Das Subtraktionsergebnis der Subtraktionseinheit 2109 wird an einen optischen Bildstabilisierungs-Controller 2110 gesendet, der Signale zum Aktivieren von Stellantrieben, die mit dem Positionssensor 2112 verkoppelt sind, sendet. Positionssensoren, die mit den Stellantrieben 2112 verkoppelt sind, senden ein Signal an den Positionssensorprozessor 2114.
Kamerasteuerungsmethoden
22 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen. Es wird eine Gleichgewichtsposition der optischen Bildstabilisierung bestimmt (Schritt 2200). Die Zielposition des optischen Bildstabilisierungs-Controllers wird an der Gleichgewichtsposition der optischen Bildstabilisierung arretiert (Block 2210). Es wird festgestellt, ob eine Änderung der Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschreitet (Block 2220). Wenn die Änderung den Schwellwert überschritten hat, kehrt der Prozess zu Schritt 2200 zurück, der oben beschrieben ist. Wenn die Änderung den Schwellwert nicht überschritten hat, kehrt der Prozess dann zu Schritt 2210 zurück, der oben beschrieben ist.
23 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen. Für eine Kameralinse in einer Multifunktionsvorrichtung wird eine Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf einen Photosensor der Multifunktionsvorrichtung berechnet, so dass die Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor eine Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor ist, bei der eine Verlagerung der Kameralinse aufgrund von Federn in einem Linsenstellantriebsmechanismus die Verlagerung der Kameralinse aufgrund der Schwerkraft ausgleicht (block 2300). Es wird eine aktuelle Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor erfasst (Block 2310). Es wird eine Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die Gleichgewichtsposition zu bewegen, berechnet (Block 2320). Unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus wird eine Kraft an die Linse angelegt, um die Verlagerung zu erzeugen (Block 2330).
24 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen. Unter Verwendung eines Gyroskops wird festgestellt, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat (Block 2400). Es wird eine neue Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung berechnet (Block 2410). Es wird eine neue Verlagerung der Linse durch den Stellantrebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die neue Gleichgewichtsposition zu bewegen, berechnet (Block 2420). Unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus wird eine Kraft an die Linse angelegt, um die neue Verlagerung zu erzeugen (Block 2430).
25 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen. Unter Verwendung eines Gyroskops wird festgestellt, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat (Block 2500). Es wird eine neue Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die Gleichgewichtsposition zu bewegen, berechnet (Block 2510). Unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus wird eine Kraft an die Linse angelegt, um die Verlagerung zu erzeugen (Block 2520).
26 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zur optischen Bildstabilisierung gemäß manchen Ausführungsformen. Unter Verwendung eines Hall-Sensors wird festgestellt, ob eine Änderung der Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat (Block 2600). Es wird eine neue Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung berechnet (Block 2610). Es wird eine neue Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die neue Gleichgewichtsposition zu bewegen, berechnet (Block 2620). Unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus wird eine Kraft an die Linse angelegt, um die Verlagerung zu erzeugen (Block 2630).
27 ist ein Ablaufschema von Berechnungen, die in einem Verfahren zur optischen Bildstabilisierung verwendet werden, gemäß manchen Ausführungsformen. Es werden eine Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und ein Schwerkraftvektor aus einem Gyroskop berechnet (Block 2700). Es wird eine Position berechnet, in der ein Federvektor dem Schwerkraftvektor in Bezug auf absoluten Wert gleich ist und in der Position diesem entgegengesetzt ist (Schritt 2710).
28A ist ein Ablaufschema von Berechnungen, die in einem Verfahren zur optischen Bildstabilisierung verwendet werden, gemäß manchen Ausführungsformen. Eine Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und ein Schwerkraftvektor werden aus einem Gyroskop abgeleitet, wobei das Ableiten das Filtern von Gyroskopdaten, um die niederfrequenten Bewegungskomponenten der Multifunktionsvorrichtung zu eliminieren, eine Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und ein Schwerkraftvektor, wobei das Ableiten ein Filter von Gyroskopdaten zum Eliminieren von niederfrequenten Bewegungskomponenten der Multifunktionsvorrichtung beinhaltet (Block 2800). Es wird eine Position berechnet, in der ein Federvektor dem Schwerkraftvektor in Bezug auf absoluten Wert gleich ist und in der Position diesem entgegengesetzt ist (Schritt 2810).
28B ist ein Ablaufschema von Berechnungen, die in einem Verfahren zur Steuerung von Kamerakomponenten verwendet werden, gemäß manchen Ausführungsformen. Ein elektrischer Strom wird durch einen Aufhängungsdraht geleitet, um den Draht durch Dehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern (Block 2820). Der Strom durch den Aufhängungsdraht wird verringert, um den Draht durch Zusammenziehen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verkürzen (Block 2830).
Beispiel für ein Computersystem
21 zeigt ein Computersystem 2900, das so gestaltet ist, dass es jede einzelne der oben beschriebenen Ausführungsformen ausführt. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Computersystem 2900 eine von verschiedenen Arten von Vorrichtungen sein, unter anderem ein PC-System, ein Desktop-Computer, ein Laptop, ein Notebook, ein Tablet, ein Slate oder ein Netbook-Computer, ein Mainframe-Computersystem, ein in der Hand zu haltender Computer, eine Workstation, ein Netz-Computer, eine Kamera, eine Set Top Box, eine mobile Vorrichtung, eine Anwendervorrichtung, eine Videospielkonsole, eine in der Hand zu haltende Videospielvorrichtung, ein Anwendungsserver, eine Speichervorrichtung, ein Fernsehgerät, ein Videorecorder, eine periphere Vorrichtung wie ein Switch, ein Modem, ein Router oder ganz allgemein jede Art von Rechner oder elektronischer Vorrichtung.
Verschiedene Ausführungsformen eines Kamerabewegungssteuersystems wie hierin beschrieben können in einem oder mehreren Computersystemen 2900 ausgeführt werden, die mit verschiedenen anderen Vorrichtungen Wechselwirken können. Man beachte, dass jede Komponente, Aktion oder Funktion, die oben mit Bezug auf 1–20 beschrieben wurde, an einem oder mehreren Computern ausgeführt werden kann, der bzw. die als Computersystem 2900 von 29 ausgeführt ist bzw. sind, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. In der dargestellten Ausführungsform weist das Computersystem 2900 einen oder mehrere Prozessoren 2910 auf, die über eine Eingabe/Ausgabe-(E/A)-Schnittstelle mit einem Systemspeicher 2920 gekoppelt sind. Das Computersystem 2900 weist ferner eine Netzschnittstelle 2940, die mit der E/A-Schnittstelle 2930 gekoppelt ist, und eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtungen 2950 ein, beispielsweise eine Cursor-Steuervorrichtung 290, eine Tastatur 2970 und ein oder mehrere Displays 2980. In manchen Fällen kann in Betracht gezogen werden, dass Ausführungsformen unter Verwendung eines Einzelinstanz-Computersystems 2900 implementiert werden, während in anderen Ausführungsformen mehrere solcher Systeme oder mehrere Knoten, aus denen das Computersystem 2900 besteht, so konfiguriert sein können, dass sie verschiedene Abschnitte oder Instanzen von Ausführungsformen hosten. Zum Beispiel können in einer Ausführungsform manche Elemente über einen oder mehrere Knoten des Computersystems 2900 implementiert werden, die sich von den Knoten unterscheiden, die andere Elemente implementieren.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Computersystem 2900 ein Einzelprozessorsystem sein, das einen Prozessor 2910 enthält, oder ein Multiprozessorsystem, das mehrere Prozessoren 2910 (z. B. zwei, vier, acht oder eine geeignete Anzahl) enthält. Die Prozessoren 2910 können aus jedem geeigneten Prozessor bestehen, der in der Lage ist, Befehle auszuführen. Zum Beispiel können Prozessoren 2910 in verschiedenen Ausführungsformen Allzweck- oder eingebettete Prozessoren sein, die eine von einer Reihe verschiedener Befehlssatzarchitekturen (ISAs) implementieren, beispielsweise x829, PowerPC, SPARC oder MIPS ISAs, oder irgendeine andere geeignete ISA. In Multiprozessorsystemen kann jeder Prozessor 2910 die gleiche ISA implementieren wie die anderen, dies ist aber nicht notwendig.
Der Systemspeicher 2920 kann dafür ausgelegt sein, Kamerasteuerprogrammbefehle 2922 und/oder Kamerasteuerdaten zu speichern, auf die der Prozessor 2910 zugreifen kann. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Systemspeicher 2920 unter Verwendung jeder geeigneten Speichertechnologie, wie als statischer Schreib-Lese-Speicher (SRAM), synchroner dynamischer RAM (SDRAM), nicht-flüchtiger/Flash-Speicher oder irgendeine andere Art von Speicher implementiert werden. In der dargestellten Ausführungsform können Programmbefehle 2922 dafür ausgelegt sein, eine Linsensteueranwendung 2924 zu implementieren, die eine der oben beschriebenen Funktionalitäten enthält. Außerdem können existierende Kamerasteuerdaten 2932 des Speichers 2920 irgendwelche der oben beschriebenen Informationen oder Datenstrukturen enthalten. In manchen Ausführungsformen können Programmbefehle und/oder Daten auf verschiedenen Arten von für Computer zugänglichen Medien oder auf ähnlichen Medien, die vom Systemspeicher 2920 oder vom Computersystem 2900 getrennt vorliegen, empfangen, versendet oder gespeichert werden. Obwohl das beschriebene Computersystem 2900 die Funktionalität von Funktionsblöcken vorangehender Figuren implementiert, kann jede der hierin beschriebenen Funktionalitäten über solch ein Computersystem implementiert werden.
In einer Ausführungsform kann die E/A-Schnittstelle 2930 dafür ausgelegt sein, E/A-Verkehr zwischen dem Prozessor 2910, dem Systemspeicher 2920 und irgendwelchen peripheren Vorrichtungen in der Vorrichtung, einschließlich der Netzschnittstelle 2940 oder anderer peripherer Schnittstellen, wie Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 2950, zu koordinieren. In manchen Ausführungsformen kann die E/A-Schnittstelle jede nötige Protokoll-, Zeitsteuerungs- oder andere Datenumwandlung durchführen, um Datensignale von einer Komponente (z. B. dem Systemspeicher 2920) in ein Format umzuwandeln, das sich zur Verwendung durch eine andere Komponente (z. B. den Prozessor 2910) eignet. In manchen Ausführungsformen kann die E/A-Schnittstelle Vorrichtungen unterstützen, die über verschiedene Arten von peripheren Bussen angebracht werden, beispielsweise eine Variante des Peripheral Component Interconnect(PCI)-Busstandard oder des Universal Serial Bus(USB)-USB-Standard. In manchen Ausführungsformen kann die Funktion der E/A-Schnittstelle 2930 auf zwei oder mehr separate Komponenten aufgeteilt sein, beispielsweise eine Nordbrücke und eine Südbrücke. Ebenso können in manchen Ausführungsformen einige oder alle Funktionalitäten der E/A-Schnittstelle 2930, beispielsweise eine Schnittstelle mit einem Systemspeicher 2920, direkt in den Prozessor 2910 eingebaut sein.
Die Netzschnittstelle 2940 kann dafür ausgelegt sein, einen Datenaustausch zwischen dem Computersystem 2900 und anderen Vorrichtungen, die an einem Netzwerk 2985 angebracht sind (z. B. am Träger oder an Agentenvorrichtungen) oder zwischen Knoten des Computersystems 2900 zuzulassen. Das Netz 1985 kann in verschiedenen Ausführungsformen eines oder mehrere Netze enthalten, wozu unter anderem Local Area Networks (LANs) (z. B. ein Ethernet- oder Corporate-Network), Wide Area Networks (WANs) (z. B. das Internet), drahtlose Datennetze, andere elektronische Datennetze oder Kombinationen davon gehören. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Netzwerkschnittstelle 2940 eine Kommunikation über kabelgebundene oder drahtlose allgemeine Datennetze, wie beispielsweise jede geeignete Art von Ethernet-Netzwerk; über Telekommunikations-/Telefonnetze, wie analoge Telefonnetze oder digitale Faserkommunikationsnetze; über Speichernetzwerke wie Fibre Channel SANS oder über irgendeine andere Art von Netz und/oder Protokoll.
Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen 2950 können in manchen Ausführungsformen einen oder mehrere Display-Anschlüsse, Tastaturen, Keypads, Touchpads, Scanner, Sprach- oder optischen Erkennungsvorrichtungen oder irgendwelchen anderen Vorrichtungen, die sich dafür eignen, Dateneingabe oder -zugriffe durch eines oder mehrere Computersysteme durchzuführen. Im Computersystem 2900 können mehrere Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen 2950 vorhanden sein oder sie können auf verschiedene Knoten auf dem Computersystem 2900 verteilt sein. In manchen Ausführungsformen können ähnliche Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen getrennt vom Computersystem 2900 vorliegen und können mit einem oder mehreren Knoten des Computersystems 2900 über eine kabelgebundene oder drahtlose Verbindung, beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle 2940 wechselwirken.
Wie in 29 dargestellt ist, kann der Speicher 2920 Programmbefehle 2922 enthalten, die von einem Prozessor ausführbar sind, um irgendeine(s) der oben beschriebenen Elemente oder Aktionen zu implementieren. In einer Ausführungsform können die Programmbefehle die oben beschriebenen Verfahren implementieren. In anderen Ausführungsformen können andere Elemente und Daten enthalten sein. Man beachte, dass Daten jegliche der oben beschriebenen Daten oder Informationen beinhalten können.
Der Fachmann wird erkennen, dass das Computersystem 2900 nur zur Erläuterung dient und den Bereich der Ausführungsformen nicht beschränken soll. Genauer können das Computersystem und die Vorrichtungen irgendwelche Kombinationen aus Hardware und Software enthalten, welche die angegebenen Funktionen ausführen können, einschließlich von Computer, Netzgeräten, Internetzgeräten, PDAs, drahtlosen Telefonen, Pagern usw. Das Computersystem 2900 kann auch mit anderen Vorrichtungen verbunden sein, die nicht dargestellt sind, und kann stattdessen als eigenständiges System arbeiten. Außerdem kann die Funktionalität, die von den dargestellten Komponenten bereitgestellt wird, in manchen Ausführungsformen in weniger Komponenten kombiniert oder in zusätzlichen Komponenten verteilt sein. Ebenso kann in manchen Ausführungsformen die Funktionalität von manchen der dargestellten Komponenten nicht bereitgestellt werden, und/oder es kann eine zusätzliche Funktionalität verfügbar sein.
Der Fachmann wird außerdem erkennen, dass zwar wie dargestellt verschiedene Dinge im Speicher bzw. Memory gespeichert oder in einer Speichervorrichtung abgelegt sein können, während sie verwendet werden, dass diese Dinge oder Teile davon aber für die Zwecke der Speicherverwaltung und Datenintegrität auch zwischen einem Memory und anderen Speichervorrichtung übertragen werden können. Alternativ dazu können in anderen Ausführungsformen einige oder alle von den Software-Komponenten im Memory oder einer andere Vorrichtung ausgeführt werden und mit dem dargestellten Computersystem über Inter-Computer-Kommunikation kommunizieren. Einige oder alle von den Systemkomponenten oder Datenstrukturen können auch auf einem für Computer zugänglichen Medium oder einem tragbaren Gegenstand gespeichert werden (z. B. als Befehle oder strukturierte Daten), um von einem geeigneten Laufwerk gelesen zu werden, wofür Beispiele oben beschrieben sind. In manchen Ausführungsformen können Befehle, die auf einem für Computer zugänglichen Medium gespeichert sind, das separat vom Computersystem 2900 vorliegt, über Sendemedien oder -signale, wie elektrische, elektromagnetische oder digitale Signale auf das Computersystem 2900 übertragen werden, über ein Kommunikationsmedium wie ein Netz und/oder eine drahtlose Strecke übermittelt werden. Verschiedene Ausführungsformen können ferner das Empfangen, Verschicken oder Speichern von Befehlen und/oder Daten, die gemäß der obigen Beschreibung implementiert werden, auf einem für Computer zugänglichen Medium beinhalten. Allgemein gesprochen kann ein für Computer zugängliches Medium ein nicht-transitorisches, computerlesbares Speichermedium oder ein Memory-Medium beinhalten, wie magnetische oder optische Medien, z. B. eine Disk oder DVD/CD-ROM, flüchtige oder nicht-flüchtige Medien wie RAM (z. B. SDRAM, DDR, RDRAM, SRAM usw.), ROM, usw. In manchen Ausführungsformen kann ein für Computer zugänglichen Medium Sendemedien oder -signale beinhalten wie beispielsweise elektrische, elektromagnetische oder digitale Signale, die über ein Kommunikationsmedium wie ein Netz und/oder eine drahtlose Strecke übermittelt werden.
Die hierin beschriebenen Verfahren können in Software, Hardware oder einer Kombination davon in verschiedenen Ausführungsformen implementiert werden. Außerdem kann die Reihenfolge der Blöcke der Verfahren geändert werden, und verschiedene Elemente können hinzugefügt, aufgezeichnet, kombiniert, weggelassen, modifiziert werden usw. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können vorgenommen werden, wie dies für einen Fachmann, der sich dieser Offenbarung bedient, naheliegen würde. Die verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen sollen erläuternd, aber nicht beschränkend sein. Es sind zahlreiche Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen möglich. Somit können für Komponenten, die hierin als einzelne Dinge oder Vorgänge beschrieben sind, mehrere Dinge oder Vorgänge bereitgestellt werden. Grenzen zwischen verschiedenen Komponenten, Arbeitsschritten und Datenspeicherungen sind in gewissem Maß willkürlich, und bestimmte Arbeitsschritte sind im Kontext konkreter erläuternder Konfigurationen dargestellt. Andere Zuordnungen von Funktionalitäten sind denkbar und können in den Bereich der folgenden Ansprüche fallen. Schließlich können Strukturen und Funktionalitäten, die in den als Beispiele aufgeführten Konfigurationen als diskrete Komponenten dargestellt werden, als kombinierte Struktur oder Komponente implementiert werden. Diese und andere Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen können in den Bereich der Ausführungsformen fallen, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
Weitere Beispiele bestimmter Merkmalskombinationen, die innerhalb der vorliegenden Offenbarung gelehrt werden, sind unter den folgenden nummerierten Ziffern aufgeführt.

Ziffer 1. Ein Stellantriebsmodul für eine Miniaturkamera, das aufweist: eine Fokussiermechanismusanbringung für eine Linse, wobei die Fokussiermechanismusanbringung mindestens drei gesteuerte Positionierungsgrade in Bezug auf einen Bildsensor für die Linse bereitstellt, ein gesteuerter Positionierungsgrad von den mindestens drei Positionierungsgraden eine lineare Positionierung der Linse in Bezug auf den Bildsensor in Richtungen entlang einer optischen Achse der Linse ist, zwei andere gesteuerte Positionierungsgrade von den mindestens drei gesteuerten Positionierungsgraden Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor sind, die Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor Kippungen sind, die orthogonal zueinander sind, und die Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor Kippungen sind, die orthogonal sind zur optischen Achse; und mindestens vier bidirektionale Stellantriebe, die jeweils an verschiedenen Regionen um die Linse herum angebracht sind, wobei jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben Kräfte an der Linse erzeugt, die parallel sind zur optischen Achse der Linse, und jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen ist, die von einem elektrischen Strom angesteuert wird.
Ziffer 2. Ein Stellantriebsmodul nach Ziffer 1, wobei das Stellantriebsmodul eine rechteckige Form mit mindestens vier Ecken aufweist, wenn man es in Draufsicht entlang der optischen Achse betrachtet, jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben an einer entsprechenden von den vier Ecken angeordnet ist, für Strom einer gegebenen Polarität, der durch einen Anschluss eines ersten Stellantriebs an den ersten Stellantrieb angelegt wird, der erste Stellantrieb eine Kraft an der Linse in einer ersten Richtung der optischen Achse erzeugt, und für zweite und dritte Stellantrieb an Ecken, die der Ecke benachbart sind, an der sich der erste Stellantrieb befindet, Ströme, die durch Anschlüsse der zweiten und dritten Stellantriebe angelegt werden, mit der gleichen Polarität wie die gegebenen Polarität, Kräfte an der Linse in einer zweiten Richtung erzeugen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Ziffer 3. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 1–2, wobei das Stellantriebsmodul eine rechteckige Form mit mindestens vier Ecken aufweist, wenn man es in Draufsicht entlang der optischen Achse betrachtet, jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben an einer entsprechenden von den vier Ecken angeordnet ist und einander benachbarte Spulen zueinander entgegengesetzt gewickelt sind, so dass Ströme von entgegengesetzter Polarität in einander benachbarten Spulen Kräfte an der Linse von den zwei Stellantrieben in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse erzeugen.
Ziffer 4. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 1–3, wobei das Stellantriebsmodul eine rechteckige Form mit mindestens vier Ecken aufweist, wenn man es in Draufsicht entlang der optischen Achse betrachtet, jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben an einer entsprechenden von den vier Ecken angeordnet ist und einander benachbarte Spulen zueinander entgegengesetzt angeschlossen sind, so dass Ströme von entgegengesetzter Polarität in einander benachbarten Spulen Kräfte an der Linse von den zwei Stellantrieben in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse erzeugen.
Ziffer 5. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 1–4, wobei die mindestens vier bidirektionalen Stellantriebe Schwingspulenmotoren mit Spulen umfassen, die an der Linse oder der Linsenträgerstruktur angebracht sind, und zweipolige Magnete an einer Trägerstruktur des Stellantrieb-Fokussiermechanismus angebracht sind.
Ziffer 6. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 1–5, wobei die mindestens vier bidirektionalen Stellantriebe Schwingspulenmotoren mit Spulen umfassen, die an der Linse oder der Linsenträgerstruktur angebracht sind, zweipolige Magnete an einer Trägerstruktur des Stellantrieb-Fokussiermechanismus angebracht sind, und einander benachbarte von den Magneten entgegengesetzt gepolt sind, so dass Ströme von entgegengesetzter Polarität in einander benachbarten Spulen Kräfte an der Linse von den zwei Stellantrieben in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse erzeugen.
Ziffer 7. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 1–6, ferner aufweisend: lineare, bidirektionale, programmierbare Stromquellen zum Ansteuern der einzelnen Stellantriebe von den vier bidirektionalen Stellantrieben.
Ziffer 8. Ein Stellantriebsmodul, das aufweist: eine Fokussiermechanismusanbringung für eine Linse, wobei die Fokussiermechanismusanbringung mindestens drei gesteuerte Positionierungsgrade in Bezug auf einen Bildsensor für die Linse bereitstellt, ein gesteuerter Positionierungsgrad von den mindestens drei Positionierungsgraden eine lineare Positionierung der Linse in Bezug auf den Bildsensor in Richtungen entlang einer optischen Achse der Linse ist; und mindestens vier bidirektionale Stellantriebe, die jeweils an verschiedenen Regionen um das Stellantriebsmodul angebracht sind, um in der Draufsicht Punkte von regelmäßiger Form mit mindestens vier Ecken zu bilden, wenn sie entlang der optischen Achse betrachtet werden. jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben an einer entsprechenden von den vier Ecken angeordnet ist, für Strom einer gegebenen Polarität, der durch einen Anschluss eines ersten Stellantriebs an den ersten Stellantrieb angelegt wird, der erste Stellantrieb eine Kraft an der Linse in einer ersten Richtung der optischen Achse erzeugt, und für zweite und dritte Stellantrieb an Ecken, die der Ecke benachbart sind, an der sich der erste Stellantrieb befindet, Ströme, die durch Anschlüsse der zweiten und dritten Stellantriebe angelegt werden, mit der gleichen Polarität wie die gegebenen Polarität, Kräfte an der Linse in einer zweiten Richtung erzeugen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Ziffer 9. Ein Stellantriebsmodul nach Ziffer 8, wobei jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben an einem entsprechenden Strom- oder Spannungsquellentreiber angebracht ist; und der jeweilige Strom- oder Spannungsquellentreiber der Empfindlichkeitsverstärkung oder -herabsetzung dient, um eine Position zu bestimmen und eine Kippung werden entwickelt für eine gegebene Kombination aus angelegtem Strom.
Ziffer 10. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 8–9, ferner aufweisend: eine Stellantriebsanordnung mit vier Anschlüssen, wobei die Stellantriebe jeweils über einen Anschluss elektrisch miteinander verbunden sind, und der andere Anschluss jedes Stellantriebs mit einem elektrischen Strom oder einer Spannung angesteuert wird, der bzw. die an die einzelnen Anschlüsse angelegt wird, so dass die Anordnung der Stellglieder in Kombination von vier Anschlüssen angesteuert wird, wobei drei von den Anschlüssen mit linearen, bidirektionalen programmierbaren Stromquellen angesteuert werden und der vierte Anschluss mit einer Spannungsquelle angesteuert wird, die einen solchen Strom anlegt, dass ein Gesamtstrom, der aus den vier Anschlüssen in den Stellantrieb fließt, null ist.
Ziffer 11. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 8–10, wobei zwei andere gesteuerte Positionierungsgrade von den mindestens drei gesteuerten Positionierungsgraden Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor sind, und die Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor Kippungen sind, die zueinander orthogonal sind, und Die Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor Kippungen sind, die orthogonal sind zur optischen Achse.
Ziffer 12. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 8–11, wobei jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben Kräfte an der Linse erzeugt, die parallel sind zur optischen Achse der Linse, und jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen ist, die von einem elektrischen Strom angesteuert wird.
Ziffer 13. Das Stellantriebsmodul unter Ziffer 8–12, wobei einander benachbarte Spulen zueinander entgegengesetzt gewickelt sind, so dass Ströme von entgegengesetzter Polarität in einander benachbarten Spulen Kräfte an der Linse von den zwei Stellantrieben in der gleichen Richtung entlang der optischen Achse erzeugen.
Ziffer 14. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 8–13, wobei das Stellantriebsmodul bei Betrachtung entlang der optischen Achse in der Draufsicht allgemein würfelförmig ist, jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben an einer Ecke des Stellantriebsmoduls angeordnet ist, und für Strom einer gegebenen Polarität, der an einen ersten Stellantrieb durch dessen Anschluss angelegt wird, eine Kraft in einer ersten Richtung entlang der optischen Achse an der Linse erzeugt wird, während für Stellantriebe in Ecken, die dem ersten Stellantrieb benachbart sind, von Strömen mit der gleichen Polarität wie beim ersten Stellantriebsmodul, die durch ihre jeweiligen Anschlüsse angelegt werden, Kräfte an der Linse in einer zweiten Richtung erzeugt werden, die der ersten entgegengesetzt ist.
Ziffer 15. Eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Stellantriebsmodul für eine Miniaturkamera, wobei das Stellantriebsmodul eine Fokussiermechanismus aufweist, und vier bidirektionale Stellantrieb, die auf vier verschiedene Regionen um eine Linse herum wirken, wobei jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben einer an Ecken des bei Betrachtung entlang der optischen Achse im Allgemeinen würfelförmigen Stellantriebsmoduls angeordnet ist, und für Strom einer gegebenen Polarität, der an einen ersten Stellantrieb durch dessen Anschluss angelegt wird, eine Kraft in einer ersten Richtung entlang der optischen Achse an der Linse erzeugt wird, während für Stellantriebe in Ecken, die dem ersten Stellantrieb benachbart sind, von Strömen mit der gleichen Polarität wie beim ersten Stellantriebsmodul, die durch ihre jeweiligen Anschlüsse angelegt werden, Kräfte an der Linse in einer zweiten Richtung erzeugt werden, die der ersten entgegengesetzt ist.
Ziffer 16. Die Vorrichtung unter Ziffer 15, wobei jeder Stellantrieb von den vier bidirektionalen Stellantrieben mit einem elektrischen Strom oder einer Spannung angesteuert wird, so dass die Anordnung aus Stellantrieben in Kombination mit vier Anschlüssen angesteuert wird.
Ziffer 17. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 15–16, wobei jeder Stellantrieb eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen ist, die von einem elektrischen Strom angesteuert wird.
Ziffer 18. Die Vorrichtung unter den Ziffern 15–17, wobei Anschlüsse von jedem Stellantrieb elektrisch miteinander verbunden sind.
Ziffer 19. Die Vorrichtungen unter einer der Ziffern 15–18, wobei drei von den Anschlüssen mit linearen bidirektionalen programmierbaren Stromquellen angesteuert werden, während der vierte Anschluss mit einer Spannungsquelle angesteuert wird, die eine Senke oder eine Quelle für den nötigen Strom sein kann, so dass der Strom, der von den vier Anschlüssen in den Stellantrieb fließt, in der Summe null ist.
Ziffer 20. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 15–19, wobei der Fokussiermechanismus mindestens drei gesteuerte Positionierungsgrade zur Positionierung einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor bereitstellt, wobei eine lineare Positionierung einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in Richtungen entlang einer optischen Achse der Linse ist und zwei andere Kippungen der Linse in Bezug auf den Bildsensor um zwei Achsen sind, die orthogonal zueinander und jeweils orthogonal zur optischen Achse ist.
Ziffer 21. Eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Stellantriebsmodul, das eine Mehrzahl von Magneten umfasst, wobei jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten mit magnetischen Domänen gepolt ist, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind, und eine Spule, die starr um eine Linse herum angeordnet ist, wobei zur Scharfstellung der Linse auf Basis von Lorentz-Kräften, die von der Spule erzeugt werden, jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten zu den Kräften beiträgt.
Ziffer 22. Die Vorrichtung unter Ziffer 21, wobei die Mehrzahl von Magneten an einer Trägerstruktur eines Fokussiermechanismus, der das Stellantriebsmodul umfasst, angebracht ist, und die Mehrzahl von Magneten vier Magnete umfasst, die an der Trägerstruktur des Fokussiermechanismus angebracht sind.
Ziffer 23. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 21–22, wobei: die Spule mit einem elektrischen Strom angesteuert wird, und die Spule starr um die Linse herum angeordnet und im Magnetfeld jedes Magneten angebracht ist.
Ziffer 24. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 21–23, wobei: die Polungsrichtungen jedes Magneten von der Mehrzahl von Magneten, wie sie im Stellantriebsmodul angebracht sind, im Wesentlichen orthogonal ist zu einer optischen Achse der Linse, und die Polungsrichtungen jedes Magneten von der Mehrzahl von Magneten einen Winkel von oder von etwa 45 Grad mit mindestens einer von mehreren planen Seiten des Stellantriebsmoduls bildet, eine Hüllkurve des Stellantriebsmoduls im Wesentlichen würfelförmig ist,
Ziffer 25. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 21–24, wobei: ein Fokussiermechanismus mittels einer Einrichtung, welche die relative Bewegung im Wesentlichen auf lineare Richtungen beschränkt, die orthogonal sind zur optischen Achse, an einer Stellantriebsmodul-Trägerstruktur aufgehängt ist.
Ziffer 26. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 21–25, wobei: ein magnetisches Randfeld jedes Magneten von der Mehrzahl von Magneten bei einer Ansteuerung mit elektrischen Strömen mit vier zusätzlichen Spulen wechselwirkt, die vier zusätzlichen Spulen so an der Stellantriebsmodul-Trägerstruktur befestigt sind, dass Komponenten des magnetischen Randfelds, die parallel zur optischen Achse sind, die Erzeugung von Lorentzkräften in Richtungen zulassen, die orthogonal sind zur optischen Achse, und die Lorentzkräfte eine gesteuerte Bewegung des Fokussiermechanismus und einer Linse in Richtungen erzeugen, die orthogonal sind zu einer optischen Achse.
Ziffer 27. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 21–26, wobei: das Stellantriebsmodul ein Stellantriebsmodul ist zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera entlang von drei orthogonalen Achsen, von denen eine parallel ist zur optischen Achse und einer Scharfstellung dient, und von denen zwei zur optischen Achse und zueinander orthogonal sind, um zu kompensieren, dass die Hand eines Anwenders nicht ganz ruhig ist.
Ziffer 28. Ein Stellantriebsmodul zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera, umfassend: eine Stellantriebsmodul-Trägerstruktur; einen Fokussiermechanismus, der anhand einer Aufhängungseinrichtung, die so gestaltet ist, dass sie eine relative Bewegung auf lineare Richtungen beschränkt, die orthogonal sind zu einer optischen Achse der Miniaturkamera, an der Stellantriebsmodul-Trägerstruktur aufgehängt ist; und eine Mehrzahl von Magneten, die an einer Trägerstruktur des Fokussiermechanismus angebracht sind.
Ziffer 29. Ein Stellantriebsmodul nach Ziffer 28, wobei die Stellantriebsmodul-Trägerstruktur ein Magnetjoch umfasst, wobei die Mehrzahl von Magneten an dem Magnetjoch angebracht ist, eine obere Feder am Magnetjoch angebracht ist, die obere Feder verwendet wird, um eine Linse und eine Fokussierspule aufzuhängen, und die obere Feder elektrisch gegen das Joch isoliert ist.
Ziffer 30. Ein Stellantriebsmodul nach Ziffer 29, wobei die obere Feder einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, jeder vom ersten Abschnitt und vom zweiten Abschnitt mit einem entsprechenden Anschluss der Fokussierspule verbunden ist, um eine Leitungsbahn zu bilden, um Strom vom Joch aus durch die Fokussierspule zu treiben, wenn verschiedene Spannungen an jeden vom ersten Abschnitt und vom zweiten Abschnitt angelegt werden.
Ziffer 31. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 28–30, wobei das Stellantriebsmodul in der Draufsicht rechteckig ist, wenn es in Richtungen betrachtet wird, die orthogonal sind zur optischen Achse, mit Seiten, die so angeordnet sind, dass eine lange Seite und eine kurze Seite vorhanden ist, jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten und eine entsprechende feste Spule so angeordnet sind, dass sie in Bezug auf eine Ebene bei 45 Grad zu mindestens einer Seite des Stellantriebsmoduls spiegelsymmetrisch sind, und die kombinierte Anordnung von vier Magneten und vier festen Spulen in Bezug auf eine Ebene bei 45 Grad zu zumindest einer Seite des Stellantriebsmoduls und durch die optische Achse nicht spiegelsymmetrisch ist
Ziffer 32. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 28–31, wobei die Leitungsbahn zu den beiden Abschnitten der oberen Feder durch den Aufhängungsmechanismus verläuft, und der Aufhängungsmechanismus den Fokussiermechanismus so führt, dass sich dieser in linearen Richtungen orthogonal zur optischen Achse, relativ zur festen Trägerstruktur des Stellantriebsmoduls bewegt.
Ziffer 33. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 28–32, wobei jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten so angeordnet ist, dass er mit Lorentzkräften wechselwirkt, die mit einem geeigneten elektrischen Strom aus einer einzigen Spule erzeugt werden, die starr um die Linse herum angeordnet ist und im Magnetfeld jedes Magneten angebracht ist.
Ziffer 34. Das Stellantriebsmodul unter einer der Ziffern 28–33, ferner eine untere Feder umfassend, die in Kombination mit der oberen Feder verwendet wird, um die Linse und die Fokussierspule an der Fokussiermechanismus-Trägerstruktur aufzuhängen, und die untere Feder an den vier Magneten angebracht ist, zwischen den Magneten und den vier festen Spulen.
Ziffer 35. Eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente in einer mobilen Rechenvorrichtung, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Stellantriebsmodul, das eine Mehrzahl von Magneten umfasst, die an einer Leiterplatte angeordnet sind, wobei jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten mit magnetischen Domänen gepolt ist, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind, und eine Spule, die starr um eine Linse herum angeordnet ist, wobei jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten zu den Kräften beiträgt, mit denen die Linse aufgrund von Lorentzkräften, die aus der starr um die Linse herum angeordneten Spule erzeugt werden, scharfgestellt wird.
Ziffer 36. Die Vorrichtung unter Ziffer 35, wobei die Leiterplatte eine flexible gedruckte Schaltung umfasst.
Ziffer 37. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 35–36, wobei: die Leiterplatte eine flexible gedruckte Schaltung umfasst, die mehreren Spulen in einer solchen Ausrichtung fixiert sind, dass die Ebene der Leiterplatte orthogonal ist zu einer optischen Achse des Stellantriebs, und mindestens zwei Hallsensoren jeweils in der Mitte der Platten von zwei von den befestigten Spulen auf Seiten der Leiterplatte angebracht sind, die den Magneten gegenüber liegen.
Ziffer 38. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 35–37, wobei: jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten mit einer Polarisierungsrichtung, die im Wesentlichen orthogonal ist zu einer optischen Achse des Stellantriebsmoduls, am Stellantriebsmodul angebracht ist.
Ziffer 39. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 35–38, wobei: jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten mit einer Polarisierungsrichtung, die orthogonal ist zu einer optischen Achse des Stellantriebsmoduls, am Stellantriebsmodul angebracht ist.
Ziffer 40. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 35–39, wobei: jeder Magnet von der Mehrzahl von Magneten in einem Winkel von 45 Grad zu mindestens einer planen Seite des Stellantriebsmoduls am Stellantriebsmodul angebracht ist.
Ziffer 41. Eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente, wobei die Vorrichtung umfasst: Ein Stellantriebsmodul zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera entlang von drei orthogonalen Achsen, und einen Fokussiermechanismus zum Bewegen einer Linse entlang einer optischen Achse, wobei der Mechanismus an mehreren Drähten aufgehängt ist, von denen jeder im Wesentlichen parallel ist zu einer optischen Achse, und mindestens einer von den mehreren Drähten aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht, die in der Lage ist, Biegeverformungen durchzumachen, damit der Fokussiermechanismus in linearen Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse, bewegt werden kann.
Ziffer 42. Die Vorrichtung unter Ziffer 41, wobei die mehreren Drähte ferner vier Drähte umfassen, einen in jeder Ecke des Mechanismus.
Ziffer 43. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 41–42, wobei die Biegeverformungen Biegeverformungen umfasst, die parasitäre Bewegungen in anderen Richtungen im Wesentlichen verhindern.
Ziffer 44. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 41–43, wobei die mehreren Drähte den Fokussiermechanismus an einer Stellantriebsmodul-Trägerstruktur aufhängen, um die linearen Bewegungen zu ermöglichen, die für den Ausgleich von Handbewegungen nötig sind.
Ziffer 45. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 41–44, wobei jeder von den Drähten aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht, die zu Biegeverformungen in der Lage ist.
Ziffer 46. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 41–45, wobei: mindestens drei von den mehreren Drähten aus Legierung mit Formgedächtnis bestehen und jeder von den Drähten, die aus dem Formgedächtnis besteht, mit einer passiven Vorspannfeder gestaltet ist, die eine Zugkraft entlang der Länge des Drahtes bereitstellt.
Ziffer 47. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 41–46, wobei: jeder von den Drähten, die aus einer Legierung mit Formgedächtnis bestehen, mit einer passiven Vorspannfeder gestaltet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes auf solche Weise anlegt, dass sich die Länge der einzelnen Drähte ändert, wenn sie durch Leiten von elektrischem Strom durch den Draht erwärmt wird, oder durch Abhalten eines Teils des Stroms abkühlt, und auf diese Weise wird eine Kippung des Fokussiermechanismus und der Linse in Bezug auf den Bildsensor gesteuert.
Ziffer 48. Ein Verfahren zum Steuern der Position einer Linse, wobei das Verfahren umfasst: Leiten eines elektrischen Stroms durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Dehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, und Verringern des Stroms durch den Aufhängungsdraht, um den Draht durch Zusammenziehen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verkürzen.
Ziffer 49. Das Verfahren unter Ziffer 48, wobei das Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, ferner das Leiten von Strom gleichzeitig durch mehrere Eckdrähte einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus umfasst, der mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt.
Ziffer 50. Das Verfahren unter einer der Ziffern 48–49, wobei: das Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, ferner das Leiten von Strom durch mindestens drei Eckdrähte einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus umfasst, der mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt.
Ziffer 51. Das Verfahren unter einer der Ziffern 48–50, wobei: das Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, ferner das Leiten von Strom durch mindestens drei Eckdrähte einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus umfasst, der mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt, und Abhalten von Strom von einem vierten Eckdraht, wobei der vierte Eckdraht nicht aus einem Legierungsmaterial mit Formgedächtnis hergestellt ist, der vierte Eckdraht passiv ist, und der vierte Eckdraht bei Betriebslasten im Wesentlichen linear und elastisch in seinem Spannungs- und Dehnungsverhalten ist.
Ziffer 52. Das Verfahren unter einer der Ziffern 48–51, wobei: das Leiten von elektrischem Strom durch einen Aufhängungsdraht, um den Draht durch Ausdehnen einer Legierung mit Formgedächtnis in dem Draht zu verlängern, ferner das Leiten von Strom durch einen Draht umfasst, der eine Legierung mit Formgedächtnis umfasst, die in der Lage ist, Biegeverformungen durchzumachen, um zu ermöglichen, dass sich ein Fokussiermechanismus in linearen Richtungen bewegt, die orthogonal sind zu einer optischen Achse der Linse.
Ziffer 53. Das Verfahren unter einer der Ziffern 48–52, ferner aufweisend: die Erzeugung einer Kippung einer Linse durch Leiten von Strom verschiedenen Strömen durch einen ersten Eckdraht und einen zweiten Eckdraht einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus, der mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt.
Ziffer 54. Das Verfahren unter einer der Ziffern 48–53, ferner aufweisend: die Erzeugung einer Kippung einer Linse durch Leiten von Strom verschiedenen Strömen durch einen ersten Eckdraht und einen zweiten Eckdraht einer Aufhängung eines Fokussiermechanismus.
Ziffer 55. Das Verfahren unter einer der Ziffern 48–54, ferner aufweisend: das Steuern einer Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera entlang von drei linearen orthogonalen Achsen, von denen eine Achse parallel ist zu einer optischen Achse zur Scharfstellung, und von denen zwei andere Achse orthogonal sind zur optischen Achse und zueinander.
Ziffer 56. Eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Fokussiermechanismus zum Bewegen einer Linse entlang einer optischen Achse, wobei der Mechanismus an mehreren Drähten aufgehängt ist, von denen jeder im Wesentlichen parallel ist zu einer optischen Achse, und mindestens einer von den mehreren Drähten aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht, die in der Lage ist, Biegeverformungen durchzumachen, damit der Fokussiermechanismus in linearen Richtungen, die orthogonal sind zur optischen Achse, bewegt werden kann.
Ziffer 57. Die Vorrichtung unter Ziffer 56, ferner umfassend: mindestens drei von den Eckdrähten, die aus einer Legierung mit Formgedächtnis (SMA) gefertigt sind, wobei jeder Draht mit einer passiven Vorspannfeder ausgebildet ist, die eine Zugkraft über der Länge des Drahtes anlegt, so dass die Länge der einzelnen Drähte gesteuert wird, wenn sie durch Leiten eines elektrischen Stroms durch den Draht erwärmt wird oder durch Abhalten eines Teils des Stroms abkühlt.
Ziffer 58. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 56–57, ferner umfassend: mindestens drei passive Vorspannfedern, eine pro Draht, die dafür ausgelegt sind, zwischen einem Abschnitt des Fokussiermechanismus und einer Stellantrieb-Trägerstruktur zu reagieren.
Ziffer 59. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 56–58, wobei die passiven Vorspannfedern elektrischen Strom zum Fokussiermechanismus führen.
Ziffer 60. Die Vorrichtung unter einer der Ziffern 56–59, wobei mindestens einer der Drähte nicht aus einem Legierungsmaterial mit Formgedächtnis gefertigt ist, der mindestens eine Draht passiv und unter Betriebslasten im Wesentlichen linear und elastisch in seinem Spannungs- und Dehnungsverhalten ist.
Ziffer 61. Verfahren, das Folgendes umfasst: Berechnen einer bevorzugten Position einer Kameralinse in Bezug auf einen Bildsensor einer Multifunktionsvorrichtung für die Kameralinse in der Multifunktionsvorrichtung, wobei die bevorzugte Position der Kameralinse in Bezug auf den Bildsensor eine Position der Kameralinse in Bezug auf den Bildsensor ist, wenn die Summe der durchschnittlichen Kräfte auf der Linse null ist; Berechnen einer Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die bevorzugte Position zu bewegen; und Anlegen einer Kraft an die Linse, um die Verlagerung zu erzeugen, unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus.
Ziffer 62. Das Verfahren unter Ziffer 61, wobei die bevorzugte Position eine Gleichgewichtsposition ist, bei der eine Verlagerung der Kameralinse aufgrund von Federn in einem Linsenstellantriebsmechanismus eine Verlagerung der Kameralinse aufgrund der Schwerkraft ausgleicht.
Ziffer 63. Das Verfahren unter einer der Ziffern 61–62, wobei die bevorzugte Position eine Position ist, bei der die Summe von durchschnittlichen Kräften auf der Linse über diskreten Zeitabschnitten so gesteuert wird, dass sie in einem dynamischen Bereich liegt.
Ziffer 64. Das Verfahren unter einer der Ziffern 61–63, ferner aufweisend: Feststellen, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, unter Verwendung eines Gyroskops; Berechnen einer neuen Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung; Berechnen einer neuen Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die neue Gleichgewichtsposition zu bewegen; und Anlegen einer Kraft an die Linse, um die neue Verlagerung zu erzeugen, unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus.
Ziffer 65. Das Verfahren unter einer der Ziffern 61–64, ferner aufweisend: Feststellen, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, unter Verwendung eines Gyroskops; Berechnen einer neuen Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die Gleichgewichtsposition zu bewegen; und Anlegen einer Kraft an die Linse, um die neue Verlagerung zu erzeugen, unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus.
Ziffer 66. Das Verfahren unter einer der Ziffern 61–65, ferner aufweisend: Feststellen, ob eine Änderung der Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, unter Verwendung eines Hall-Sensors; Berechnen einer neuen Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung; Berechnen einer neuen Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die neue Gleichgewichtsposition zu bewegen; und Anlegen einer Kraft an die Linse, um die neue Verlagerung zu erzeugen, unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus.
Ziffer 67. Das Verfahren unter einer der Ziffern 61–66, wobei: das Berechnen der Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung ferner das Berechnen einer Durchschnittsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor während eines Lookback-Zeitraums umfasst.
Ziffer 68. Das Verfahren unter einer der Ziffern 61–67, wobei das Berechnen der Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung ferner umfasst: Ableiten einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und eines Schwerkraftvektors aus einem Beschleunigungsmesser der Multifunktionsvorrichtung; und Berechnen einer Position, in der ein Federvektor dem Schwerkraftvektor in Bezug auf absoluten Wert gleich ist und in der Position diesem entgegengesetzt ist.
Ziffer 69. Das Verfahren unter einer der Ziffern 61–68, wobei das Berechnen der Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung ferner umfasst: Ableiten einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und eines Schwerkraftvektors aus einem Beschleunigungsmesser der Multifunktionsvorrichtung; wobei das Ableiten das Filter von Beschleunigungsmesserdaten zur Eliminierung von hochfrequenten Bewegungskomponenten einer Bewegung der Multifunktionsvorrichtung umfasst; und Berechnen einer Position, in der ein Federvektor dem Schwerkraftvektor in Bezug auf absoluten Wert gleich ist und in der Position diesem entgegengesetzt ist.
Ziffer 70. Ein System, das Folgendes umfasst: mindestens einen Prozessor; und einen Memory-Speicher, der Programmbefehle enthält, wobei die Programmbefehle von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um: eine bevorzugte Position einer Kameralinse in Bezug auf einen Bildsensor der Multifunktionsvorrichtung für die Kameralinse in der Multifunktionsvorrichtung zu berechnen, wobei die bevorzugte Position der Kameralinse in Bezug auf den Bildsensor eine Position der Kameralinse in Bezug auf den Bildsensor ist, wenn die Summe der durchschnittlichen Kräfte auf der Linse null ist; eine Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die bevorzugte Position zu bewegen, zu berechnen; und unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus eine Kraft an die Linse anzulegen, um die Verlagerung zu erzeugen.
Ziffer 71. Das System unter Ziffer 70, ferner umfassend: Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um unter Verwendung eines Beschleunigungsmessers festzustellen, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat; Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um eine neue Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung zu berechnen; Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um eine neue Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus zu berechnen, die nötig ist, um die Linse in die neue Gleichgewichtsposition zu bewegen; und Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus eine Kraft an die Linse anzulegen, um die neue Verlagerung zu erzeugen.
Ziffer 72. Das System unter einer der Ziffern 70–71, ferner aufweisend: Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um unter Verwendung eines Beschleunigungsmessers festzustellen, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat; Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um eine neue Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus zu berechnen, die nötig ist, um die Linse in die Gleichgewichtsposition zu bewegen; und Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus eine Kraft an die Linse anzulegen, um die neue Verlagerung zu erzeugen.
Ziffer 73. Das System unter einer der Ziffern 70–72, wobei Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um die Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung zu berechnen, ferner umfassen: Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um aus einem Beschleunigungsmesser der Multifunktionsvorrichtung eine Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und einen Schwerkraftvektor abzuleiten; und Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um eine Position zu berechnen, in der ein Federvektor dem Schwerkraftvektor in Bezug auf absoluten Wert gleich ist und in der Position diesem entgegengesetzt ist.
Ziffer 74. Das System unter einer der Ziffern 70–73, wobei Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um die Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung zu berechnen, ferner umfassen: Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um aus einem Beschleunigungsmesser der Multifunktionsvorrichtung eine Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und einen Schwerkraftvektor abzuleiten; wobei die Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um abzuleiten, Programmbefehle umfassen, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um Beschleunigungsmesserdaten zu filtern, um hochfrequente Bewegungskomponenten der Bewegung der Multifunktionsvorrichtung zu eliminieren; und Programmbefehle, die von dem mindestens einen Prozessor ausführbar sind, um eine Position zu berechnen, in der ein Federvektor dem Schwerkraftvektor in Bezug auf absoluten Wert gleich ist und in der Position diesem entgegengesetzt ist.
Ziffer 75. Ein nicht-transitorisches, computerlesbares Speichermedium, das Programmbefehle speichert, wobei die Programmbefehle computer-ausführbar sind, um Folgendes zu implementieren: das Berechnen einer bevorzugten Position einer Kameralinse in Bezug auf einen Bildsensor einer Multifunktionsvorrichtung für die Kameralinse in der Multifunktionsvorrichtung, wobei die bevorzugte Position der Kameralinse in Bezug auf den Bildsensor eine Position der Kameralinse in Bezug auf den Bildsensor ist, wenn die Summe der durchschnittlichen Kräfte auf der Linse null ist; Berechnen einer Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die bevorzugte Position zu bewegen; und Anlegen einer Kraft an die Linse, um die Verlagerung zu erzeugen, unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus.
Ziffer 76. Das nicht-transitorische, computerlesbare Speichermedium 75, das ferner umfasst: Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um unter Verwendung eines Beschleunigungsmessers eine Feststellung zu implementieren, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat; Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um eine Berechnung einer neuen Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung zu implementieren; Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um eine Berechnung einer neuen Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die neue Gleichgewichtsposition zu bewegen, zu implementieren; und Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus das Anlegen einer Kraft an die Linse, um die neue Verlagerung zu erzeugen, zu implementieren.
Ziffer 77. Das nicht-transitorische, computerlesbare Speichermedium unter einer der Ziffern 75–76, das ferner umfasst: Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um unter Verwendung eines Beschleunigungsmessers eine Feststellung zu implementieren, ob eine Änderung einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat; Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um eine Berechnung einer neuen Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die Gleichgewichtsposition zu bewegen, zu implementieren; und Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus das Anlegen einer Kraft an die Linse, um die neue Verlagerung zu erzeugen, zu implementieren.
Ziffer 78. Das nicht-transitorische, computerlesbare Speichermedium unter einer der Ziffern 75–77, das ferner umfasst: Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um unter Verwendung eines Hall-Sensors eine Feststellung, ob eine Änderung der Position der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung einen Schwellwert überschritten hat, zu implementieren; Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um eine Berechnung einer neuen Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung zu implementieren; Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um eine Berechnung einer neuen Verlagerung der Linse durch den Stellantriebsmechanismus, die nötig ist, um die Linse in die neue Gleichgewichtsposition zu bewegen, zu implementieren; und Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um unter Verwendung eines Motors im Stellantriebsmechanismus das Anlegen einer Kraft an die Linse, um die neue Verlagerung zu erzeugen, zu implementieren.
Ziffer 79. Das nicht-transitorische, computerlesbare Speichermedium unter einer der Ziffern 75–78, wobei die Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um das Berechnen der Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung zu implementieren, ferner Programmbefehle umfasst, die von einem Computer ausführbar sind, um das Berechnen einer Durchschnittsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor während eines Lookback-Zeitraums umfasst.
Ziffer 80. Das nicht-transitorisches, computerlesbares Speichermedium unter einer der Ziffern 75–79, wobei die Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um das Berechnen der Gleichgewichtsposition der Kameralinse in Bezug auf den Photosensor der Multifunktionsvorrichtung zu implementieren, ferner umfasst: Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um ein Ableiten einer Ausrichtung der Multifunktionsvorrichtung und eines Schwerkraftvektors aus einem Beschleunigungsmesser der Multifunktionsvorrichtung zu implementieren; und Programmbefehle, die von einem Computer ausführbar sind, um das Berechnen einer Position, in der ein Federvektor dem Schwerkraftvektor in Bezug auf absoluten Wert gleich ist und in der Position diesem entgegengesetzt ist, zu implementieren.

Claims

Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Stellantriebsmodul, das eine Vielzahl von Magneten umfasst, wobei jeder Magnet der Vielzahl von Magneten mit magnetischen Domänen gepolt ist, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind, und eine Spule, die starr um eine Linse herum angeordnet ist, wobei zur Scharfstellung der Linse auf Basis von Lorentz-Kräften, die von der Spule erzeugt werden, jeder Magnet der Vielzahl von Magneten zu den Kräften beiträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Vielzahl von Magneten an einer Trägerstruktur eines Fokussiermechanismus, der das Stellantriebsmodul umfasst, angebracht ist, und die Vielzahl von Magneten vier Magnete umfasst, die an der Trägerstruktur des Fokussiermechanismus angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Spule mit einem elektrischen Strom angesteuert wird und die Spule starr um die Linse herum angeordnet und im Magnetfeld jedes Magneten angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Polungsrichtungen jedes Magneten der Vielzahl von Magneten, wie sie im Stellantriebsmodul angebracht sind, im Wesentlichen orthogonal ist zu einer optischen Achse der Linse, und die Polungsrichtungen jedes Magneten der Vielzahl von Magneten einen Winkel von oder von etwa 45 Grad mit mindestens einer von mehreren planen Seiten des Stellantriebsmoduls bildet, eine Hüllkurve des Stellantriebsmoduls im Wesentlichen würfelförmig ist,
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: ein Fokussiermechanismus mittels einer Einrichtung, welche die relative Bewegung im Wesentlichen auf lineare Richtungen beschränkt, die orthogonal sind zur optischen Achse, an einer Stellantriebsmodul-Trägerstruktur aufgehängt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: ein magnetisches Randfeld jedes Magneten der Vielzahl von Magneten bei einer Ansteuerung mit elektrischen Strömen mit vier zusätzlichen Spulen wechselwirkt, die vier zusätzlichen Spulen so an einer Stellantriebsmodul-Trägerstruktur befestigt sind, dass Komponenten des magnetischen Randfelds, die parallel zur optischen Achse sind, die Erzeugung von Lorentzkräften in Richtungen zulassen, die orthogonal sind zur optischen Achse, und die Lorentzkräfte eine gesteuerte Bewegung des Fokussiermechanismus und einer Linse in Richtungen erzeugen, die orthogonal sind zu einer optischen Achse.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das Stellantriebsmodul ein Stellantriebsmodul ist zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera entlang von drei orthogonalen Achsen, von denen eine parallel ist zur optischen Achse und einer Scharfstellung dient, und von denen zwei zur optischen Achse und zueinander orthogonal sind, um zu kompensieren, dass die Hand eines Anwenders nicht ganz ruhig ist.
Stellantriebsmodul zum Steuern der Position einer Linse in Bezug auf einen Bildsensor in einer Miniaturkamera, umfassend: eine Stellantriebsmodul-Trägerstruktur, einen Fokussiermechanismus, der mittels einer Aufhängungseinrichtung, die so gestaltet ist, dass sie eine relative Bewegung auf lineare Richtungen beschränkt, die orthogonal sind zu einer optischen Achse der Miniaturkamera, an der Stellantriebsmodul-Trägerstruktur aufgehängt ist, und eine Vielzahl von Magneten, die an einer Trägerstruktur des Fokussiermechanismus angebracht sind.
Stellantriebsmodul nach Anspruch 8, wobei die Stellantriebsmodul-Trägerstruktur ein Magnetjoch umfasst, wobei die Vielzahl von Magneten an dem Magnetjoch angebracht ist, eine obere Feder am Magnetjoch angebracht ist, die obere Feder verwendet wird, um eine Linse und eine Fokussierspule aufzuhängen, und die obere Feder elektrisch gegen das Joch isoliert ist.
Stellantriebsmodul nach Anspruch 9, wobei die obere Feder einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils mit einem entsprechenden Anschluss der Fokussierspule verbunden ist, um eine Leitungsbahn zu bilden, um Strom vom Joch aus durch die Fokussierspule zu treiben, wenn verschiedene Spannungen an den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt angelegt werden.
Stellantriebsmodul nach Anspruch 8, wobei das Stellantriebsmodul in der Draufsicht rechteckig ist, wenn es in Richtungen betrachtet wird, die orthogonal sind zur optischen Achse, mit Seiten, die so angeordnet sind, dass eine lange Seite und eine kurze Seite vorhanden ist, jeder Magnet der Vielzahl von Magneten und eine entsprechende feste Spule so angeordnet sind, dass sie in Bezug auf eine Ebene bei 45 Grad zu mindestens einer Seite des Stellantriebsmoduls spiegelsymmetrisch sind, und die kombinierte Anordnung von vier Magneten und vier festen Spulen in Bezug auf eine Ebene bei 45 Grad zu zumindest einer Seite des Stellantriebsmoduls und durch die optische Achse nicht spiegelsymmetrisch ist.
Stellantriebsmodul nach Anspruch 8, wobei die Leitungsbahn zu den beiden Abschnitten der oberen Feder durch den Aufhängungsmechanismus verläuft und der Aufhängungsmechanismus den Fokussiermechanismus so führt, dass sich dieser in linearen Richtungen orthogonal zur optischen Achse, relativ zur festen Trägerstruktur des Stellantriebsmoduls bewegt.
Stellantriebsmodul nach Anspruch 8, wobei jeder Magnet der Vielzahl von Magneten so angeordnet ist, dass er mit Lorentzkräften wechselwirkt, die aus einer einzigen Spule erzeugt werden, die mit einem geeigneten elektrischen Strom angesteuert wird und die starr um die Linse herum angeordnet ist und im Magnetfeld jedes Magneten angebracht ist.
Stellantriebsmodul nach Anspruch 8, ferner eine untere Feder umfassend, die in Kombination mit der oberen Feder verwendet wird, um die Linse und die Fokussierspule an der Fokussiermechanismus-Trägerstruktur aufzuhängen, und die untere Feder an den vier Magneten angebracht ist, zwischen den Magneten und den vier festen Spulen.
Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Kamerakomponente in einer mobilen Rechenvorrichtung, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Stellantriebsmodul, das eine Vielzahl von Magneten umfasst, die an einer Leiterplatte angeordnet sind, wobei jeder Magnet der Vielzahl von Magneten mit magnetischen Domänen gepolt ist, die in jedem Magneten im Wesentlichen durchgängig in der gleichen Richtung ausgerichtet sind, und eine Spule, die starr um eine Linse herum angeordnet ist, wobei jeder Magnet der Vielzahl von Magneten zu den Kräften beiträgt, mit denen die Linse aufgrund von Lorentzkräften, die aus der starr um die Linse herum angeordneten Spule erzeugt werden, scharfgestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Leiterplatte eine flexible gedruckte Schaltung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Leiterplatte eine flexible gedruckte Schaltung umfasst, die Vielzahl von Spulen in einer solchen Ausrichtung fixiert sind, dass die Ebene der Leiterplatte orthogonal ist zu einer optischen Achse des Stellantriebs, und mindestens zwei Hallsensoren jeweils in der Mitte der Platten von zwei der befestigten Spulen auf Seiten der Leiterplatte angebracht sind, die den Magneten gegenüber liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei jeder Magnet der Vielzahl von Magneten mit einer Polarisierungsrichtung, die im Wesentlichen orthogonal ist zu einer optischen Achse des Stellantriebsmoduls, am Stellantriebsmodul angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei jeder Magnet der Vielzahl von Magneten mit einer Polarisierungsrichtung, die orthogonal ist zu einer optischen Achse des Stellantriebsmoduls, am Stellantriebsmodul angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei jeder Magnet der Vielzahl von Magneten in einem Winkel von 45 Grad zu mindestens einer planen Seite des Stellantriebsmoduls am Stellantriebsmodul angebracht ist.