JP2016509684A - ボイスコイルモータ光学画像安定化 - Google Patents
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Abstract
いくつかの実施形態は、カメラ構成要素の移動を制御するための装置を提供する。いくつかの実施形態において、上記装置は、アクチュエータモジュールを含む。アクチュエータモジュールは、複数の磁石を含む。複数の磁石の各磁石は、各磁石全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている。装置は、レンズ周りに固着されたコイルを更に含む。複数の磁石の各磁石は、コイルから生成されるローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する。
Description
本開示は、概して、カメラ構成要素の移動の制御に関する。
ハイエンドの小型カメラは、異なる距離の被写体を、像平面でピントを合わせ、デジタル画像センサで撮像できるように被写体焦点距離が調節されるオートフォーカス（ＡＦ）を内蔵しているのが一般的である。焦点位置のこのような調整を実現するための多くの提案がなされている。
しかし、最も一般的な解決法は、光学レンズ全体を単一の剛体として光軸に沿って移動することである。画像センサ寄りのレンズの位置は、カメラから離れた被写体焦点距離に対応する。このような小型カメラの性能の改善についての要望は、追加機能及びこのようなモバイル機器に追加されるデバイスを考慮すると、絶え間ない小型化への要望と同様に、途切れることがない。
特に、光軸に沿ったレンズの移動が、他の自由度における最小の寄生動作、特に、光軸に直交する軸周りの傾きが伴う場合、高画質を容易に実現できる。
これに加えて、所与のサイズのカメラに対して、画質を向上するより大きなレンズ及び画像センサを取り付ける強い要望があり、それによって、アクチュエータなどの構成要素のサイズ縮小に対する要望がある。
いくつかの実施形態は、カメラ構成要素の移動を制御するための装置を含む。いくつかの実施形態において、上記装置は、アクチュエータモジュールを含む。上記アクチュエータモジュールは、複数の磁石を含む。上記複数の磁石の各磁石は、各磁石全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている。上記装置は、レンズ周りに固着されたコイルを更に含む。上記複数の磁石の各磁石は、コイルから生成するローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する。
本明細書は、「一実施形態」又は「ある実施形態」への言及を含む。「一実施形態において」又は「ある実施形態において」という表現が現れた場合、必ずしも同じ実施形態を意味しない。特定の機能、構造又は特性は、本開示に整合する任意の好適な方法で組み合わせ得る。
「含む」、「備える」。この用語は、オープンエンドである。特許請求の範囲で用いられているこの用語は、追加の構造又は手順を除外しない。「１つ以上のプロセッサユニットを備える装置．．．」と記載した請求項の場合、この請求項は、装置が追加の構成要素（例えば、ネットワークインタフェースユニット、グラフィック回路等）を含むことから除外しない。
「構成される」。様々なユニット、回路又はその他の構成要素は、タスクを実行する「ように構成される」と記載又は特許請求し得る。このような関連において、「構成される」は、ユニット／回路／構成要素が、動作時にこれらのタスクを実行する構造体（例えば、回路）を含むことを示すことによって構造体を暗示する時に使用される。したがって、ユニット／回路／構成要素は、特定のユニット／回路／構成要素が現在動作していない（例えば、オンの状態でない）時でもタスクを実行するように構成されると言い得る。「構成される」という言葉と共に使用されるユニット／回路／構成要素は、ハードウェア、例えば、回路、動作を実行するために実行可能プログラム命令群を記憶したメモリ等を含む。ユニット／回路／構成要素は１つ以上のタスクを実行する「ように構成されている」という記載は、そのユニット／回路／構成要素について米国特許法第１１２条第６項を発動しないことを明示的に意図している。更に、「ように構成されている」は、ソフトウェア及び／又はファームウェア（例えば、ＦＰＧＡ又はソフトウェアを実行する汎用プロセッサ）によって操作され、問題のタスク（１つ又は複数）を実行可能な方法で動作する一般的な構造体（例えば、一般的な回路）を含む。また、「ように構成されている」は、製造プロセス（例えば、半導体製造設備）を、１つ以上のタスクを実施又は実行するように構成された装置（例えば、集積回路）を作製するように構成することを含む。
「第１」、「第２」等。本明細書で用いられているこれらの用語は、続く名詞の標識として使用され、いかなるタイプの順序付け（例えば、空間的、時間的又は論理的等）も意味しない。例えば、バッファー回路は、本明細書において、「第１」及び「第２」の値の書き込み動作を実行するとして記述され得る。用語「第１」及び「第２」は、第１の値が第２の値の前に書かれなければならないということを必ずしも意味しない。
「基づく」。本明細書で用いられている時、この用語は、判定に影響を及ぼす１つ以上の要因を記述する時に使用される。この用語は、判定に影響を及ぼし得る追加の要因を排除しない。即ち、判定はこれらの要因だけに基づくか、又は、少なくとも部分的にこれらの要因に基づき得る。「Ｂに基づきＡを判定する」という成句を考察する。この場合、ＢはＡの判定に影響を及ぼす要因であるが、このような成句は、Ａの判定がＣにも基づくことを排除しない。他の例では、Ａは単にＢに基づいて判定されることがあり得る。
いくつかの実施形態は、カメラ構成要素の移動を制御するための装置を含む。いくつかの実施形態において、上記の装置は、３本の直交軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するアクチュエータモジュールと、レンズを光軸に沿って移動する焦点調整機構とを含む。いくつかの実施形態において、上記焦点調整機構は、それぞれが光軸に対して実質的に平行な複数のワイヤで懸架されており、上記複数のワイヤの少なくとも１つは、焦点調整機構が、光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる。
いくつかの実施形態において、上記複数のワイヤは、焦点調整機構の各コーナーに１本配置された４本のワイヤを更に含む。いくつかの実施形態において、上記曲げ変形は、他の方向の寄生動作を実質的に防止する曲げ変形を含む。いくつかの実施形態において、上記複数のワイヤは、焦点調整機構をアクチュエータモジュール支持構造体上で懸架し、手振れ補正のための直線動作を可能にする。いくつかの実施形態において、上記複数のワイヤのそれぞれは、曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる。いくつかの実施形態において、上記複数のワイヤのうちの少なくとも３本は、形状記憶合金から成り、形状記憶合金からなるワイヤのそれぞれは、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成されている。
いくつかの実施形態において、形状記憶合金からなるワイヤのそれぞれは、電流を流すことによってワイヤが加熱された時、又は電流量を低減することによって冷却された時に、各ワイヤの長さが変化し、それによって画像センサに対する焦点調整機構とレンズの傾きが制御されるように、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成されている。
いくつかの実施形態は、レンズの位置を制御する方法を含む。いくつかの実施形態において、上記の方法は、懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させてワイヤを長くすることと、懸架ワイヤを流れる電流量を低減してワイヤ内の形状記憶合金を縮小させてワイヤを短くすることとを含む。
いくつかの実施形態において、懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させてワイヤを長くすることは、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成された焦点調整機構を懸架している複数のコーナーワイヤにも同時に電流を流すことを更に含む。いくつかの実施形態において、懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させてワイヤを長くすることは、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成された焦点調整機構を懸架している少なくとも３本のコーナーワイヤに電流を流すことを更に含む。
いくつかの実施形態において、懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させてワイヤを長くすることは、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成された焦点調整機構を懸架している少なくとも３本のコーナーワイヤに電流を流すことと、４番目のコーナーワイヤに電流を流すことを保留することとを更に含む。いくつかの実施形態において、上記の４番目のコーナーワイヤは、形状記憶合金材料から作製されておらず、第４のコーナーワイヤは受動的であって、４番目のコーナーワイヤは、操作負荷時のストレス及び歪み特性において実質的に直線的であり、弾力性を有する。
いくつかの実施形態において、懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くすることが、焦点調整機構がレンズの光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金を含むワイヤに電流を流すことを更に含む。いくつかの実施形態は、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成された焦点調整機構を懸架する第１のコーナーワイヤと第２のコーナーワイヤとに異なる電流を流すことによってレンズを傾けることを更に含む。いくつかの実施形態は、焦点調整機構を懸架する第１のコーナーワイヤと第２のコーナーワイヤとに異なる電流を流すことによってレンズを傾けることを更に含む。いくつかの実施形態は、３本の直交する直線軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御することを更に含み、上記３本の直交する軸のうちの１本の軸は、焦点調整のための光軸に対して平行であり、他の２本の軸は、上記光軸と直交であり、また互いに直交している。
いくつかの実施形態は、レンズを光軸に沿って移動するための焦点調整機構を含む。いくつかの実施形態において、上記焦点調整機構は、それぞれが光軸に対して実質的に平行な複数のワイヤで懸架されており、上記複数のワイヤの少なくとも１つは、焦点調整機構が、光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる。いくつかの実施形態において、形状記憶合金（ＳＭＡ）から作製されたコーナーワイヤのうちの少なくとも３本は、それぞれ、ワイヤに電流を流すことによって加熱した時、又は電流量を低減することによって冷却した時に各ワイヤの長さが制御されるように、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成されている。
いくつかの実施形態において、少なくとも３本の受動バイアスバネは、それぞれ、上記焦点調整機構の一部とアクチュエータ支持構造体との間で反応するように構成されている。いくつかの実施形態において、上記受動バイアスバネは、電流を上記焦点調整機構にルーティングする。いくつかの実施形態において、上記ワイヤのうちの少なくとも１本は形状記憶合金材料で作製されておらず、上記ワイヤのうちの少なくとも１本は、操作負荷時のストレス及び歪み特性において、受動的で、実質的に直線的で弾性を有する。
いくつかの実施形態は、本明細書で記述されているカメラ構成要素を制御する手段を含み得る。例えば、モジュールは、本明細書において記述されているように、懸架ワイヤに電流を流し、ワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くし、懸架ワイヤを流れる電流量を低減して、ワイヤ内の形状記憶合金を縮小させることによってワイヤを短くする。いくつかの実施形態において、カメラモジュールは、永続的コンピュータ可読記憶媒体及び計算装置の１つ以上のプロセッサ（例えば、ＣＰＵ及び／又はＧＰＵ）によって実装され得る。コンピュータ可読記憶媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行可能なプログラム命令群であって、計算装置に、本明細書において記述されているように、懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くさせ、懸架ワイヤを流れる電流量を低減してワイヤ内の形状記憶合金を縮小することによってワイヤを短くさせるプログラム命令を記憶し得る。カメラモジュールの他の実施形態は、ハードウェア回路及び／又は、例えば、不揮発性メモリ内に記憶されたファームウェアによって少なくとも部分的に実装され得る。
いくつかの実施形態は、カメラ構成要素の移動を制御するための装置を提供する。いくつかの実施形態において、上記装置は、アクチュエータモジュールを含む。上記アクチュエータモジュールは、複数の磁石を含む。上記複数の磁石の各磁石は、各磁石全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている。上記装置は、レンズ周りに固着されたコイルを更に含む。上記複数の磁石の各磁石は、コイルから生成されるローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する。いくつかの実施形態において、上記複数の磁石は、アクチュエータモジュールを含む焦点調整機構の支持構造体に取り付けられ、上記複数の磁石は、焦点調整機構の支持構造体に取り付けられた４つの磁石を含む。
いくつかの実施形態において、上記コイルは電流によって駆動され、上記コイルは、レンズ周りに固着され、各磁石の磁場内に取り付けられている。いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールが取り付けられた状態の上記複数の磁石の各磁石の分極方向は、レンズの光軸と実質的に直交であり、上記複数の磁石の各磁石の分極方向は、アクチュエータモジュールの複数の平面状側面の少なくとも１つに対して約４５度の角度を有し、アクチュエータモジュールは、包絡線で実質的に立方体である。
いくつかの実施形態において、焦点調整機構は、光軸に直交する直線方向に相対移動を実質的に制限する手段によってアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架されている。いくつかの実施形態において、上記複数の磁石の各磁石の周辺部磁場は、電流によって駆動された時に４つの追加コイルと相互に作用し、４つの追加コイルは、光軸に平行な周辺部磁場の構成要素が、光軸に直交する方向にローレンツ力を生成するようにアクチュエータモジュール支持構造体に固定され、上記ローレンツ力は、焦点調整機構とレンズの光軸に直交する方向の制御された移動を生成する。
いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、３本の直交軸に沿って、小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールであり、上記３本の直交軸の１つは、焦点調整のための光軸に対して平行であり、２つの直交軸は、上記光軸に対して直交であり、また、ユーザの手振れを補うために互いに直交している。
いくつかの実施形態は、小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールを含む。いくつかの実施形態において、上記アクチュエータモジュールは、アクチュエータモジュール支持構造体と、小型カメラの光軸に直交する直線方向に相対移動を制限するように構成された懸架手段によってアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架された焦点調整機構と、焦点調整機構の支持構造体に取り付けられた複数の磁石と、を含む。
いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュール支持構造体は、磁性ヨークを含む。複数の磁石が磁性ヨークに取り付けられ、上部バネが磁性ヨークに取り付けられ、上部バネがレンズとフォーカシングコイルを懸架するために用いられ、上部レンズが磁性ヨークと電気的に絶縁されている。いくつかの実施形態において、上部バネは、第１の部分と第２の部分とを含み、第１の部分と第２の部分のそれぞれは、フォーカシングコイルの対応する終端に接続されて、第１の部分と第２の部分のそれぞれに異なる電圧が印加された時に磁性ヨークからフォーカシングコイルに電流を流す導電路を形成する。
いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、光軸に直交する方向から見ると平面で矩形であり、辺は、長い辺と短い辺が存在するように配置されており、複数の磁石の各磁石と、相応する固定コイルは、アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度の平面を中心として鏡面対称を呈するように配置され、４つの磁石と４つの固定コイルの組み合わされた配置が、アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度を成し且つ光軸を通る平面を中心として鏡面対称を呈する。
いくつかの実施形態において、上部バネの２つの部分への導電路は懸架機構を通っており、上記懸架機構は、固定されたアクチュエータモジュール支持構造体に対して、光軸と直交する直線方向に移動するように焦点調整機構を導く。いくつかの実施形態において、複数の磁石の各磁石は、レンズ周りに固着され各磁石の磁場内に取り付けられた単一のコイルが適当な電流で駆動されることによって生成されるローレンツ力と相互作用するように配置されている。
いくつかの実施形態は、上部バネと共にレンズとフォーカシングコイルを焦点調整機構上で懸架する下部バネを更に含み、下部バネは、４つの磁石上で、磁石と４つの固定コイルとの間に取り付けられている。
いくつかの実施形態は、モバイルコンピューティング装置におけるカメラ構成要素の移動を制御するための装置を含む。いくつかの実施形態において、上記装置は、回路基板に取り付けられた複数の磁石を含むアクチュエータモジュールを含む。上記複数の磁石の各磁石は、各磁石全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている。いくつかの実施形態は、レンズ周りに固着されたコイルを含む。複数の磁石の各磁石は、レンズ周りに固着されたコイルから生成されるローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する。いくつかの実施形態において、回路基板は、フレキシブルプリント回路を含む。
いくつかの実施形態において、回路基板はプリント回路基板を含み、複数のコイルは、回路基板の面がアクチュエータの光軸に直交するような向きで固定され、少なくとも２つのホールセンサが、磁石からプリント配線基板の反対側の固定コイルのうちの２つの基板中心に取り付けられている。いくつかの実施形態は、回路基板の下側に取り付けられ少なくとも２つのホールセンサに接続されたドライバ集積回路を更に含み、ドライバ集積回路は、複数のコイルと、レンズ周りに固着されたコイルの駆動電流を供給する。いくつかの実施形態において、複数の磁石の各磁石は、分極方向をアクチュエータモジュールの光軸と実質的に直交させてアクチュエータモジュールに取り付けられている。いくつかの実施形態において、複数の磁石の各磁石は、分極方向をアクチュエータモジュールの光軸と直交させてアクチュエータモジュールに取り付けられている。いくつかの実施形態において、複数の磁石の各磁石は、アクチュエータの少なくとも１つの平面状の側面に対して４５度の角度でアクチュエータモジュールに取り付けられている。
いくつかの実施形態は、小型カメラ用アクチュエータモジュールを提供する。いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、レンズ用の焦点調整機構アタッチメントを含む。焦点調整機構アタッチメントは、レンズの画像センサに対する少なくとも３つの制御された位置決め度を提供する。上記少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの１つの制御された位置決め度は、レンズの光軸に沿った方向における画像センサに対するレンズの直線方向位置決めである。上記少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの他の２つの制御された位置決め度は、画像センサに対するレンズの傾きである。画像センサに対するレンズの傾きは、互いに直交する２軸周りの傾きであり、画像センサに対するレンズの傾きは、光軸に対して直交する傾きである。いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、レンズ周りのそれぞれ異なる領域に取り付けられた少なくとも４つの双方向アクチュエータを含む。４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、レンズの光軸に対して平行な力をレンズに対して生成し、４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、電流によって駆動される２端子デバイスである。
いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状を有する。上記４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、４つのコーナーの対応する１つで位置決めされる。第１のアクチュエータの端子を通じて第１のアクチュエータに印加された所与の極性の電流に対して、第１のアクチュエータは光軸に沿った第１の方向の力をレンズに発生し、第１のアクチュエータが位置するコーナーに隣接するコーナーの第２と第３のアクチュエータについては、所与の極性と同じ極性の第２及び第３のアクチュエータの端子を通じて印加された電流は、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する。
いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状を有し、４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、上記４つのコーナーの対応する１つに配置され、隣接するコイルは、隣接するコイルを流れる異なる極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向の力をレンズに発生するように、互いに反対方向に巻かれている。
いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状を有し、４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、上記４つのコーナーの対応する１つに配置され、隣接するコイルは、隣接するコイルを流れる異なる極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向の力をレンズに発生するように、互いに反対方向に接続されている。
いくつかの実施形態において、少なくとも４つの双方向アクチュエータは、コイルがレンズ又はレンズ支持構造体に取り付けられたボイスコイルモータを含み、二重極磁石が、アクチュエータモジュール焦点調整機構の支持構造体に取り付けられている。いくつかの実施形態において、少なくとも４つの双方向アクチュエータは、コイルがレンズ又はレンズ支持構造体に取り付けられたボイスコイルモータを含み、二重極磁石が、アクチュエータモジュール焦点調整機構の支持構造体に取り付けられており、隣接するコイルの逆極性電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向の力をレンズに発生するように、隣接する磁石は逆に分極されている。いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータを駆動するための、直線的で、双方向性を有する、プログラム可能な電流源を含む。
いくつかの実施形態は、レンズ用の焦点調整機構アタッチメントを含むアクチュエータを提示する。焦点調整機構アタッチメントは、レンズの画像センサに対する少なくとも３つの制御された位置決め度を提供する。上記少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの１つの制御された位置決め度は、レンズの光軸に沿った方向における画像センサに対するレンズの直線方向位置決めである。アクチュエータモジュール周りのそれぞれ異なる領域に取り付けられた少なくとも４つの双方向アクチュエータは、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状のポイントを形成する。４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、４つのコーナーの対応する１つで位置決めされる。第１のアクチュエータの端子を通じて第１のアクチュエータに印加された所与の極性の電流に対して、第１のアクチュエータは光軸に沿った第１の方向の力をレンズに発生し、第１のアクチュエータが位置するコーナーに隣接するコーナーの第２と第３のアクチュエータについては、所与の極性と同じ極性の第２及び第３のアクチュエータの端子を通じて印加された電流は、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する。
いくつかの実施形態において、４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、対応する電流源ドライバ又は電圧源ドライバに取り付けられており、対応する電流源ドライバ又は電圧源ドライバは、所与の組み合わせの印加電流に対して展開される位置と傾きを決めるように感度ゲイン及びオフセットに対応する。いくつかの実施形態は、各アクチュエータの１つの端子同士が電気的に接続され、各アクチュエータの他の端子が、各端子に印加された電流又は電圧で駆動されるように配置された、４つの端子を有するアクチュエータアセンブリを含み、組み合わせて、アクチュエータの配置が４つの端子で駆動され、これらの端子のうちの３つが、直線的で、双方向性のプログラム可能な電流源で駆動され、４番目の端子が、４つの端子からアクチュエータに流れる全電流の合計がゼロになるように電流を印加する電圧源で駆動される。
いくつかの実施形態において、上記少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの他の２つの制御された位置決め度は、画像センサに対するレンズの傾きであり、画像センサに対するレンズの傾きは、互いに直交する２本の軸を中心とした傾きである。画像センサに対するレンズの傾きは、光軸に直交する傾きである。
いくつかの実施形態において、４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、レンズの光軸に対して平行な力をレンズに生成し、上記４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、電流によって駆動される２端子デバイスである。いくつかの実施形態において、隣接するコイルを流れる逆極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向の力をレンズに発生するように、隣接するコイルが、互いに逆の方向に巻かれている。
いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、光軸に沿って視ると概して立方体の形状であり、４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、光軸に沿って視るとアクチュエータモジュールのコーナーに配置されており、端子を通じて第１のアクチュエータに印加された所与の極性の電流が、光軸に沿った第１の方向の力をレンズに発生し、第１のアクチュエータに隣接するコーナーのアクチュエータの場合、第１のアクチュエータと同じ極性のそれぞれの端子を通じて印加された電流は、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する。
いくつかの実施形態は、カメラ構成要素の移動を制御するための装置を提示する。いくつかの実施形態において、上記の装置は、小型カメラ用アクチュエータモジュールを含む。アクチュエータモジュールは、焦点調整機構と、レンズ周りの４つの異なる領域で動作する４つの双方向アクチュエータとを内蔵している。いくつかの実施形態において、上記の４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、光軸に沿って視ると概して立方体の形状をしているアクチュエータモジュールのコーナーに配置されている。いくつかの実施形態において、端子を通じて第１のアクチュエータに印加された所与の極性の電流が、光軸に沿った第１の方向の力をレンズに発生し、第１のアクチュエータに隣接するコーナーのアクチュエータの場合、第１のアクチュエータと同じ極性のそれぞれの端子を通じて印加された電流は、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する。
いくつかの実施形態において、上記４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータは、組み合わせて、アクチュエータの配置が４つの端子で駆動されるように、各端子に印加された電流又は電圧で駆動される。いくつかの実施形態において、各アクチュエータは、電流によって駆動される２端子デバイスである。いくつかの実施形態において、各アクチュエータの端子同士は、電気的に接続されている。いくつかの実施形態において、上記端子のうちの３つは、直線的で、双方向性のプログラム可能な電流源で駆動され、４番目の端子は、４つの端子からアクチュエータに流れる電流の合計がゼロになるために必要な電流をシンク又はソースし得る電圧源で駆動される。いくつかの実施形態において、上記の焦点調整機構は、画像センサに対するレンズに対して少なくとも３つの制御された位置決め度を提供する。上記位置決め度の１つは、レンズの光軸に沿った方向の画像センサに対するレンズの直線方向位置決めであり、他の２つは、互いに直交であり、両方が光軸に対して直交している２軸周りの画像センサに対するレンズの傾きである。
いくつかの実施形態は、残余電力消費を低減しながらカメラの狙い方向を定位置に固定できる光学画像安定化（ＯＩＳ）システムを作動する装置及び方法を含む。いくつかの実施形態において、動き信号を使用する代わりに、平衡カメラ狙い方向（定常状態）の推定が、位置センサ測定から計算され新しい狙い位置として使用される。一例として、カメラ平衡位置推定は、アクチュエータの過去の位置のいくつかの測定値を平均することによって計算し得る。
いくつかの実施形態において、多数のサンプルから平均を取って電流平衡位置が推定される。いくつかの実施形態において、この推定は、アクチュエータの物理モデルと結合して電話機の向き（重力方向）を測定するために、加速度センサからの動き信号を用いてもたらされる。いくつかの実施形態は、撮像する間にユーザがカメラを定常状態に維持しようとする時、スマートフォンの向きが長時間の間同じ向きにあることを想定して、バネ力と重力が平衡状態であるようにカメラ狙い方向を極小電力消費でロックするという効果を有する。いくつかの実施形態において、大きい向きの変化が検知され、ロック位置が更新される。いくつかの実施形態は、重力と比較すると小さい手の動きによって生じるカメラ加速度に対するＯＩＳシステム補償に必要な電力消費を低減する。
いくつかの実施形態は、カメラ制御のための方法とシステムを含む。いくつかの実施形態において、カメラ構成要素の位置を制御する方法は、光学画像安定化平衡位置を推定することと、光学画像安定化コントローラ狙い位置を光学画像安定化平衡位置にロックすることとを含む。いくつかの実施形態において、上記の方法は、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することと、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたと判定したことに応じて、新しい光学画像安定化平衡位置を推定することと、光学画像安定化コントローラ狙い位置を新しい安定化平衡位置にロックすることとを更に含む。本明細書で用いられる場合、用語、カメラモジュールとカメラ制御モジュールは置き換え可能であると解釈され得る。
いくつかの実施形態において、カメラ構成要素の位置を制御する方法は、多機能デバイスにおけるカメラレンズについて、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することを含む。光センサに対するカメラレンズの平衡位置は、レンズアクチュエータ機構内のバネによるカメラレンズの変位が重力によるカメラレンズの変位を相殺する、光センサに対するカメラレンズの位置である。いくつかの実施形態において、上記の方法は、光センサに対するカメラレンズの現在の位置を検知することを含む。いくつかの実施形態において、上記の方法は、レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位を計算することを含む。いくつかの実施形態において、上記の方法は、アクチュエータ機構内のモータを用いてレンズに力を印加して変位を生成することを含む。
いくつかの実施形態において、上記の方法は、ジャイロスコープを用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することを含む。いくつかの実施形態において、上記の方法は、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することを含む。いくつかの実施形態において、上記の方法は、レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することを含む。いくつかの実施形態において、上記の方法は、アクチュエータ機構内のモータを用いてレンズに力を印加して新しい変位を生成させることを含む。
いくつかの実施形態において、上記の方法は、ジャイロスコープを用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することと、レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することと、アクチュエータ機構内のモータを用いてレンズに力を印加して新しい変位を生成させることとを含む。
いくつかの実施形態において、上記の方法は、ホールセンサを用いて、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの位置の変化量が閾値を超えたか判定することを含む。いくつかの実施形態において、上記の方法は、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することと、レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することと、アクチュエータ機構内のモータを用いてレンズに力を印加して新しい変位を生成させることとを含む。
いくつかの実施形態において、上記の、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、ルックバック期間の多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平均的位置を計算することを更に含む。いくつかの実施形態において、上記の、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、多機能デバイスのジャイロスコープから多機能デバイスの向きと重力ベクトルとを導き出すことと、バネベクトルが、重力ベクトルに対して大きさが同等で、位置が反対である位置を計算することを更に含む。
いくつかの実施形態において、上記の、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、多機能デバイスのジャイロスコープから多機能デバイスの向きと重力ベクトルとを導き出すことを更に含む。いくつかの実施形態において、上記の導き出すことが、ジャイロスコープデータをフィルタにかけて多機能デバイスの動きの低周波数動き成分を取り除くことを含む。いくつかの実施形態において、上記の、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、バネベクトルが、重力ベクトルに対して大きさが同等で、位置が反対である位置を計算することを更に含む。
いくつかの実施形態は、カメラを制御する手段を含み得る。例えば、カメラ制御モジュールは、光学画像安定化平衡位置を推定し、光学画像安定化コントローラ狙い位置を光学画像安定化平衡位置にロックし得る。いくつかの実施形態において、モジュールは、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定し、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたと判定したことに応じて、新しい光学画像安定化平衡位置を推定することと、光学画像安定化コントローラ狙い位置を新しい光学画像安定化平衡位置にロックし得る。
いくつかの実施形態において、カメラ制御モジュールは、多機能デバイスにおけるカメラレンズについて、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算し得る。光センサに対するカメラレンズの平衡位置は、レンズアクチュエータ機構内のバネによるカメラレンズの変位が、重力によるカメラレンズの変位を相殺する、光センサに対するカメラレンズの位置である。いくつかの実施形態において、カメラ制御モジュールは、光センサに対するカメラレンズの現在の位置を検知し得る。いくつかの実施形態において、カメラ制御モジュールは、レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位を計算し得る。いくつかの実施形態において、カメラ制御モジュールは、アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して変位を生成し得る。
カメラ制御モジュール又はその構成要素は、いくつかの実施形態において、永続的コンピュータ可読記憶媒体、及び計算装置の１つ以上のプロセッサ（例えば、ＣＰＵ及び／又はＧＰＵ）によって実装され得る。コンピュータ可読記憶媒体は、計算装置に、光学画像安定化平衡位置を推定することと、光学画像安定化コントローラ狙い位置を光学画像安定化平衡位置にロックすることと、を実行させる、１つ以上のプロセッサによって実行可能なプログラム命令群を記憶し得る。いくつかの実施形態において、上記の方法は、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することと、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたと判定したことに応じて、新しい光学画像安定化平衡位置を推定することと、光学画像安定化コントローラ狙い位置を新しい光学画像安定化平衡位置にロックすることとを更に含む。コンピュータ可読記憶媒体は、本明細書に記述されているように、計算装置に、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することと、光センサに対するカメラレンズの現在の位置を検知することと、レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位を計算することと、を多機能デバイス内のカメラレンズについて実行させる、１つ以上のプロセッサによって実行可能なプログラム命令群を記憶し得る。不均一ペイントローディングモジュール（non-uniform paint loading module）の他の実施形態は、ハードウェア回路及び／又は、例えば、不揮発性メモリ内に記憶されたファームウェアによって少なくとも部分的に実装され得る。
いくつかの実施形態は、カメラ構成要素の移動を制御するための装置を含む。上記装置は、複数の磁石を有するアクチュエータモジュールを含む。いくつかの実施形態において、上記複数の磁石の各磁石は、各磁石全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている。コイルがレンズ周りに固着されている。いくつかの実施形態において、上記複数の磁石の各磁石は、コイルから生成されるローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する。
いくつかの実施形態は、カメラ構成要素の移動を制御するための装置を含む。上記の装置は、３本の直交軸に沿った、小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するアクチュエータモジュールと、レンズを光軸に沿って移動する焦点調整機構とを含む。上記焦点調整機構は、それぞれが光軸に対して実質的に平行な複数のワイヤで懸架されており、上記複数のワイヤの少なくとも１つは、焦点調整機構が、光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる。
いくつかの実施形態は、カメラ構成要素の移動を制御するための装置を含む。上記装置は、複数の磁石を有するアクチュエータモジュールを含む。上記複数の磁石の各磁石は、各磁石全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている。コイルがレンズ周りに固着されている。上記複数の磁石の各磁石は、コイルから生成されるローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する。
多機能デバイス
多機能デバイス
実施例が添付の図面に示されている実施形態が、詳細に参照される。以下の詳細な説明において、本開示の完全な理解を提供するために多くの具体的な詳細が記述されている。しかしながら、いくつかの実施形態は、これらの具体的な詳細なくして実践し得ることが、当業者には明らかであろう。他の例においては、周知の方法、手続き、コンポーネント、回路、及びネットワークは、実施形態の態様を不必要に不明瞭なものとしないよう、詳細には説明されていない。
本明細書では、様々な要素を説明するために第１、第２などの用語が使用される場合があるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではないことも理解されるであろう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためのみに使用される。例えば、意図された範囲から逸脱することなく、第１の接触を第２の接触と称し得、同様に、第２の接触を第１の接触と称し得る。第１の接点及び第２の接点は両方接点であるが、それらは同一の接点ではない。
本明細書の記述で用いられる用語は、特定の実施形態を記述することのみを目的とするものであって、限定することを意図するものではない。本明細書及び特許請求の項で用いられる場合、単数形は、文脈において明らかに別の意味が示されていない限り、複数形を含むものとする。本明細書で使用される時に、用語「及び／又は」が、関連するリスト化された項目のうちの１つ以上の任意の全ての可能な組み合わせを指し、これを含むことをも理解されるであろう。更に、用語「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」及び／又は「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」が、本明細書で使用される時に、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はその群の存在又は追加を除外しないことが理解されるであろう。
本明細書で使用される時に、用語「ｉｆ（〜場合に）」を、文脈に応じて「ｗｈｅｎ（〜時に）」、「ｕｐｏｎ（〜時に）」、「ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ（〜との判定に応じて）」、又は「ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ（〜の検出に応じて）」を意味すると解釈することができる。同様に、句「ｉｆ ｉｔ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ（〜と判定される場合に）」又は「ｉｆ（ａ ｓｔａｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｒ ｅｖｅｎｔ）ｉｓ ｄｅｔｅｃｔｅｄ（（述べられる条件又はイベント）が検出される場合に）」を、文脈に応じて「ｕｐｏｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ（〜と判定される時に）」、「ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ（〜との判定に応じて）」、「ｕｐｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ（ｔｈｅ ｓｔａｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｒ ｅｖｅｎｔ）（（述べられる条件又はイベント）の検出時に）」、又は「ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ（ｔｈｅ ｓｔａｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｒ ｅｖｅｎｔ）（（述べられる条件又はイベント）の検出に応じて）」を意味すると解釈することができる。
電子デバイス、かかるデバイスのユーザインタフェース、及びかかるデバイスを用いるための関連付けられたプロセスの実施形態が説明されている。いくつかの実施形態において、デバイスは、モバイル電話などのポータブル通信デバイスであって、ＰＤＡ及び／又はミュージックプレーヤ機能などのその他の機能も含む。タッチ感知式表面（例えば、タッチスクリーンディスプレイ及び／又はタッチパッド）を有するラップトップ又はタブレットコンピュータなどのその他のポータブル電子デバイスも使用し得る。また、いくつかの実施形態において、このデバイスはポータブル通信デバイスではなく、タッチ感知面（例えば、タッチスクリーンディスプレイ及び／又はタッチパッド）を備えたデスクトップコンピュータであることを理解されたい。いくつかの実施形態において、上記デバイスは、向きセンサ（例えば、ゲームコントローラ内の向きセンサ）を有するゲームコンピュータである。他の実施形態において、上記デバイスは、携帯通信機器ではなく、カメラである。
以下の考察において、ディスプレイとタッチ感知式表面を有する電子デバイスが説明されている。しかし、電子デバイスは、物理的キーボード、マウス及び／又はジョイスティックなどの１つ以上のその他の物理的なユーザインタフェースデバイスを有し得ることが理解されよう。
デバイスは、典型的には、１つ以上の様々なアプリケーションをサポートする。これらのアプリケーションには、例えば、作図アプリケーション、プレゼンテーションアプリケーション、文書作成アプリケーション、ウェブサイト作成アプリケーション、ディスクオーサリングアプリケーション、スプレッドシートアプリケーション、ゲームアプリケーション、電話アプリケーション、テレビ会議アプリケーション、電子メールアプリケーション、インスタントメッセージアプリケーション、ワークアウトのサポートアプリケーション、写真管理アプリケーション、デジタルカメラアプリケーション、デジタルビデオカメラアプリケーション、ウェブブラウジングアプリケーション、デジタルミュージックプレイヤーアプリケーション、及び／又はデジタルビデオプレイヤーアプリケーションが含まれる。
そのデバイス上で実行できる様々なアプリケーションは、タッチ感知面など、少なくとも１つの共通の物理ユーザインタフェースデバイスを使用することができる。タッチ感知面の１つ以上の機能並びにデバイス上に表示される対応する情報を、アプリケーション毎に及び／若しくはそれぞれのアプリケーション内で調整し、並びに／又は変更することができる。このように、そのデバイスの共通の物理アーキテクチャ（タッチ感知面など）は、ユーザにとって直観的及び透過的なユーザインタフェースを有する様々なアプリケーションをサポートすることができる。
ここで、カメラを有するポータブルデバイスを検討する。図１Ａは、いくつかの実施形態に係る、カメラ１６４を有するポータブル多機能デバイス１００を示すブロック図である。カメラ１６４は、便宜上、「光学センサ」と称されることがあり、また、光学センサシステムとして公知であり、又は称され得る。デバイス１００は、メモリ１０２（１つ以上のコンピュータ可読記憶媒体を含み得る）、メモリコントローラ１２２、１つ以上の処理ユニット（ＣＰＵ）１２０、周辺機器インタフェース１１８、ＲＦ回路１０８、オーディオ回路１１０、スピーカ１１１、タッチ感知ディスプレイシステム１１２、マイクロホン１１３、入出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム１０６、他の入力又は制御デバイス１１６、及び外部ポート１２４を含み得る。デバイス１００は１つ以上の光センサ１６４を含んでもよい。これらの構成要素は１つ以上の通信バス又は信号線１０３を介して通信してもよい。
デバイス１００は、ポータブル多機能デバイスの一例に過ぎず、デバイス１００は、示さているよりも多くの又は少ない構成要素を有してもよく、２つ以上の構成要素を組み合わせていてもよく、構成要素の異なる構成又は配置を有していてもよいということを理解されたい。図１Ａに示される様々な構成要素は、１つ以上の信号処理及び／又は特定用途向け集積回路を含む、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現され得る。
メモリ１０２は高速ランダムアクセスメモリを含んでよく、また、１つ以上の磁気ディスク記憶デバイス、フラッシュメモリデバイス、又は他の不揮発性固体メモリデバイスなどの、不揮発性メモリを含んでもよい。ＣＰＵ １２０及び周辺機器インタフェース１１８などの、デバイス１００の他の構成要素によるメモリ１０２へのアクセスはメモリコントローラ１２２によって制御されてもよい。
周辺機器インタフェース１１８は、デバイスの入力及び出力周辺機器をＣＰＵ １２０及びメモリ１０２に結合するために使用してもよい。１つ以上のプロセッサ１２０は、デバイス１００のための様々な機能を実行するため並びにデータ処理を行うために、メモリ１０２に記憶された様々なソフトウェアプログラム及び／若しくは命令セットを走らせたり、又は実行したりする。
いくつかの実施形態では、周辺機器インタフェース１１８、ＣＰＵ １２０、及びメモリコントローラ１２２はチップ１０４などの単一チップ上に実装されてもよい。いくつかの他の実施形態では、それらは別個のチップ上に実装されてもよい。
ＲＦ（無線周波数）回路１０８は、電磁信号とも呼ばれるＲＦ信号を受信したり送信したりする。ＲＦ回路１０８は、電気信号を電磁信号に、又は電磁信号を電気信号に変換し、電磁信号を介して通信ネットワーク及び他の通信デバイスと通信する。ＲＦ回路機構１０８は、これらの機能を実行するために、限定するものではないが、アンテナシステム、ＲＦ送受信機、１つ以上の増幅器、同調器、１つ以上の発振器、デジタル信号プロセッサ、ＣＯＤＥＣチップセット、加入者識別モジュール（ＳＩＭ：subscriber identity module）カード、メモリなどを含む、周知の回路機構を含んでもよい。ＲＦ回路１０８は、無線通信により、ワールドワイドウェブ（World Wide Web、ＷＷＷ）とも呼ばれるインターネットなどのネットワーク、イントラネット及び／又はセルラー電話ネットワークなどの無線ネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及び／又はメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、並びにその他のデバイスと通信を行ってもよい。無線通信は、移動通信用のグローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）、広帯域符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標））（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｇ、及び／又はＩＥＥＥ ８０２．１１ｎ）、ボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）、Ｗｉ−ＭＡＸ（登録商標）、電子メール用プロトコル（例えば、インターネットメッセージアクセスプロトコル（ＩＭＡＰ）及び／又はポストオフィスプロトコル（ＰＯＰ））、インスタントメッセージング（例えば、拡張可能なメッセージング及びプレゼンスプロトコル（ＸＭＰＰ）、インスタントメッセージング及びプレゼンスイベントパッケージのためのセッション開始プロトコル（ＳＩＭＰＬＥ）、インスタントメッセージング及びプレゼンスイベントパッケージ（ＩＭＰＳ））、及び／又はショートメッセージサービス（ＳＭＳ）、又は本願の出願日の時点で未開発の通信プロトコルを含む、任意の他の好適な通信プロトコルが挙げられるが、これらに限定されない、任意の様々な通信規格、プロトコル及び技術のいずれかも利用し得る。
オーディオ回路機構１１０、スピーカ１１１、及びマイクロホン１１３は、ユーザとデバイス１００との間のオーディオインタフェースを提供する。オーディオ回路機構１１０は、周辺機器インタフェース１１８からオーディオデータを受信し、そのオーディオデータを電気信号に変換し、その電気信号をスピーカ１１１に送信する。スピーカ１１１は、その電気信号を人間が可聴の音波に変換する。オーディオ回路機構１１０はまた、マイクロホン１１３によって音波から変換された電気信号も受信する。オーディオ回路機構１１０は、その電気信号をオーディオデータに変換し、そのオーディオデータを、処理のために周辺機器インタフェース１１８に送信する。オーディオデータは、周辺機器インタフェース１１８によって、メモリ１０２及び／又はＲＦ回路１０８から取り込み可能であり、及び／又はメモリ１０２及び／又はＲＦ回路１０８に送信可能である。いくつかの実施形態において、オーディオ回路１１０はヘッドセットジャック（例えば、図２の２１２）も含む。ヘッドセットジャックは、オーディオ回路機構１１０と、出力専用ヘッドホン又は出力（例えば、片耳又は両耳用のヘッドホン）及び入力（例えば、マイクロホン）の両方を持つヘッドセットなどの、取り外し可能なオーディオ入出力周辺機器との間のインタフェースを提供する。
Ｉ／Ｏサブシステム１０６は、周辺機器インタフェース１１８に、タッチスクリーン１１２及び他の入力制御デバイス１１６などのデバイス１００の入出力周辺機器を結合する。Ｉ／Ｏサブシステム１０６は、ディスプレイコントローラ１５６、並びに他の入力若しくは制御デバイスのための１つ以上の入力コントローラ１６０を含むことができる。１つ以上の入力コントローラ１６０は、他の入力又は制御デバイス１１６から／へ電気信号を受信／送信する。他の入力制御デバイス１１６は、物理ボタン（例えば、プッシュボタン、ロッカボタンなど）、ダイヤル、スライダスイッチ、ジョイスティック、クリックホイールなどを含んでもよい。いくつかの代替的実施形態において、入力コントローラ（１つ又は複数）１６０は、キーボード、赤外線ポート、ＵＳＢポート、及びマウスなどのポインターデバイスのうちのいずれかに連結することができる（又は、いずれにも連結することができない）。１つ以上のボタン（例えば、図２の２０８）は、スピーカ１１１及び／又はマイクロホン１１３の音量調節のためのアップ／ダウンボタンを含み得る。上記の１つ以上のボタンは、プッシュボタン（例えば、図２の２０６）を含み得る。
タッチ感知ディスプレイ１１２は、デバイスとユーザとの間の入力インタフェース及び出力インタフェースを提供する。ディスプレイコントローラ１５６は、タッチスクリーン１１２から／へ電気信号を受信及び／又は送信する。タッチスクリーン１１２は、ユーザへ視覚出力を表示する。この視覚出力は、グラフィック、テキスト、アイコン、ビデオ、及びそれらの任意の組み合わせ（「グラフィック」と総称される）を含んでもよい。いくつかの実施形態において、視覚出力の一部又は全ては、ユーザインタフェースオブジェクトに対応してもよい。
タッチスクリーン１１２は、触覚及び／若しくは触感の接触に基づくユーザからの入力を受け付けるタッチ感知面、センサ、又はセンサのセットを有している。タッチスクリーン１１２及びディスプレイコントローラ１５６（メモリ１０２内の任意の関連モジュール及び／又は命令セットと共に）は、タッチスクリーン１１２上で接触（及び任意の移動又は接触の中断）を検出し、検出された接触をタッチスクリーン１１２上に表示されたユーザインタフェースオブジェクト（例えば、１つ以上のソフトキー、アイコン、ウェブページ、又は画像）との対話に変換する。ある例示的な実施形態では、タッチスクリーン１１２とユーザとの間の接触点は、ユーザの指に対応する。
タッチスクリーン１１２は、ＬＣＤ（liquid crystal display、液晶ディスプレイ）技術、ＬＰＤ（light emitting polymer display、発光ポリマーディスプレイ）技術、又はＬＥＤ（light emitting diode、発光ダイオード）技術を用いてもよいが、他の実施形態では、その他のディスプレイ技術が使用されてもよい。タッチスクリーン１１２及びディスプレイコントローラ１５６は、公知の又は今後開発される様々なタッチ感知技術のいずれかを使用して、接触、任意の移動又はそれらの中断を検知し得る。これらのタッチ感度技術には、静電容量技術、抵抗性技術、赤外線技術、及び表面弾性波技術、並びに、タッチスクリーン１１２との１つ以上のポイントの接触を判定するための他の近接センサアレイ又は他の要素が挙げられるが、これらに限定されない。例示の実施形態において、投影型相互静電容量感知技術が用いられる。
タッチスクリーン１１２は、１００ ｄｐｉを超えるビデオ解像度を有してもよい。いくつかの実施形態において、タッチスクリーンは約１６０ ｄｐｉのビデオ解像度を有する。ユーザは、スタイラス、指などの、任意の好適な物体又は付属物を使用して、タッチスクリーン１１２に接触してよい。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、主として指ベースの接触及びジェスチャで機能するように設計され、タッチスクリーン上の指の接触面積が広いことにより、スタイラスベースの入力よりも精度が低いことがある。いくつかの実施形態において、デバイスは、粗い指ベースの入力を正確なポインタ／カーソル位置又はユーザの望むアクションを実行するためのコマンドへ変換する。
いくつかの実施形態では、タッチスクリーンに加えて、デバイス１００は、特定の機能をアクティブ化又は停止させるためのタッチパッド（図示せず）を含んでもよい。いくつかの実施形態において、タッチパッドは、タッチスクリーンとは異なり、視覚出力を表示しない、デバイスのタッチ感知エリアである。タッチパッドは、タッチスクリーン１１２とは別個のタッチ感知面、又はタッチスクリーンによって形成されるタッチ感知面の拡張部であってもよい。
デバイス１００は更に、様々なコンポーネントに電力を供給するための電力システム１６２を含む。電力システム１６２は、電力管理システム、１つ以上の電源（例えば、バッテリ、交流（ＡＣ：alternating current））、再充電システム、停電検出回路、電力コンバータ又はインバータ、電力状態インジケータ（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））、並びにポータブルデバイスにおける電力の生成、管理、及び分配に関連付けられる任意の他の構成要素を含んでもよい。
デバイス１００は、１つ以上の光学センサ又はカメラ１６４も含み得る。図１Ａは、Ｉ／Ｏサブシステム１０６内の光学センサコントローラ１５８に連結された光センサを示す。光センサ１６４は、電荷結合素子（ＣＣＤ：charge−coupled device）又は相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ：complementary metal−oxide semiconductor）フォトトランジスタを含んでもよい。光センサ１６４は、１つ以上のレンズを通して投影された、環境からの光を受光し、その光を画像を表すデータに変換する。撮像モジュール１４３（カメラモジュールとも呼ばれる）と連動して、光センサ１６４は静止画像又はビデオを取り込んでもよい。いくつかの実施形態では、タッチスクリーンディスプレイを静止画像及び／又はビデオ画像取得のためのビューファインダとして使用することができるように、デバイスの前面のタッチスクリーンディスプレイ１１２の反対側である、デバイス１００の背面に光センサが配置されている。いくつかの実施形態において、別の光学センサがデバイスの前部に配置されており、ビデオ会議のユーザの画像を表示できるので、ユーザは、タッチスクリーンディスプレイ上で他のビデオ会議参加者を見ることができる。
デバイス１００は１つ以上の近接センサ１６６を含んでもよい。図１Ａは、周辺機器インタフェース１１８に連結された近接センサ１６６を示す。その代わりに、近接センサ１６６は、Ｉ／Ｏサブシステム１０６内の入力コントローラ１６０に結合されてもよい。いくつかの実施形態において、多機能デバイスがユーザの耳の近くに配置されている場合（例えば、ユーザが電話通話を行っている場合）、近接センサがオフになり、タッチスクリーン１１２が無効になる。
デバイス１００は、１つ以上の向きセンサ１６８を含む。いくつかの実施形態において、上記の１つ以上の向きセンサは、１つ以上の加速度計（例えば、１つ以上の直線加速度計及び／又は１つ以上の回転加速度計）を含む。いくつかの実施形態において、上記の１つ以上の向きセンサは、１つ以上のジャイロスコープを含む。いくつかの実施形態において、上記の１つ以上の向きセンサは１つ以上の磁気計を含む。いくつかの実施形態において、上記の１つ以上の向きセンサは、１つ以上の全地球測位システム（ＧＰＳ）、全地球的航法衛星システム（ＧＬＯＮＡＳＳ）、及び／又は他の全地球航法システムレシーバを含む。上記のＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ及び／又は他の全地球航法システムレシーバはデバイス１００のロケーション及び向き（例えば、縦置き又は横置き）に関する情報を得るために用い得る。いくつかの実施形態において、上記の１つ以上の向きセンサは、向き／回転センサの任意の組み合わせを含み得る。図１Ａは、周辺機器インタフェース１１８に連結された１つ以上の向きセンサ１６８を示す。代わりに、上記の１つ以上の向きセンサ１６８は、Ｉ／Ｏサブシステム１０６内の入力コントローラ１６０に連結し得る。いくつかの実施形態において、情報は、１つ以上の向きセンサから受信したデータの分析に基づいて、縦長表示又は横長表示でタッチスクリーンディスプレイ上に表示される。
いくつかの実施形態において、メモリ１０２に記憶されたソフトウェア構成要素は、オペレーティングシステム１２６と、通信モジュール（又は命令セット）１２８と、接触／動きモジュール（又は命令セット）１３０と、グラフィックモジュール（又は命令セット）１３２と、テキスト入力モジュール（又は命令セット）１３４と、全地球測位システム（ＧＰＳ）モジュール（又は命令セット）１３５と、アービタモジュール１５７と、アプリケーション（又は命令セット）１３６とを含む。更に、いくつかの実施形態において、メモリ１０２は、図１Ａ及び３に示すように、デバイス／グローバル内部状態１５７を記憶する。デバイス／グローバル内部状態１５７は、存在する場合には、いずれのアプリケーションが現在アクティブであるかを示す、アクティブアプリケーション状態、いずれのアプリケーション、ビュー、又は他の情報が、タッチスクリーンディスプレイ１１２の様々な領域を占有するかを示す、ディスプレイ状態、デバイスの様々なセンサ及び入力制御デバイス１１６から取得した情報を含む、センサ状態、並びにデバイスの場所及び／又は姿勢に関する場所情報のうちの、１つ以上を含む。
オペレーティングシステム１２６（例えば、Ｄａｒｗｉｎ（登録商標）、ＲＴＸＣ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＯＳ Ｘ（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）、又はＶｘＷｏｒｋｓ（登録商標）などの組み込みオペレーティングシステム）は、一般的なシステムタスク（例えば、メモリ管理、記憶デバイス制御、電力管理など）を制御及び管理するための様々なソフトウェアコンポーネント及び／又はドライバを含み、様々なハードウェアとソフトウェアコンポーネントとの間の通信を容易にする。
通信モジュール１２８は、１つ以上の外部ポート１２４を介して他のデバイスとの通信を容易にし、ＲＦ回路１０８及び／又は外部ポート１２４が受信したデータを処理するための様々なソフトウェアコンポーネントを含む。外部ポート１２４（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＦＩＲＥＷＩＲＥ（登録商標）など）は、直接的に、又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮなど）を介して間接的に他のデバイスに結合するように適合される。いくつかの実施形態において、外部ポートは、３０ピンコネクタと同一の、又はこれに類似した及び／又は互換性のあるマルチピン（例えば、３０ピン）コネクタである。
接触／動きモジュール１３０は、（ディスプレイコントローラ１５６と関連して）タッチスクリーン１１２及び他のタッチ感知デバイス（例えば、タッチパッド又は物理的なクリックホイール）との接触を検出することができる。接触／動きモジュール１３０は、接触が生じたかどうかの判定（例えば、フィンガダウンイベントの検出）、接触の移動があるかどうかの判定及びタッチ感知面を横切る移動の追跡（例えば、１つ以上のフィンガドラッギングイベントの検出）、並びに接触が終わったかどうかの判定（例えば、フィンガアップイベント又は接触の中断の検出）など、接触の検出に関連する様々な動作を行うための様々なソフトウェアコンポーネントを含む。接触／動きモジュール１３０は、タッチ感知面から接触データを受信する。一連の接触データにより表される接触点の移動の判定は、接触点の速さ（大きさ）、速度（大きさ及び方向）、並びに／又は加速度（大きさ及び／若しくは方向の変化）の判定を含んでもよい。これらの操作は、単一の接触（例えば、１本の指の接触）又は複数の同時接触（例えば、「マルチタッチ」／複数の指の接触）に適用することができる。いくつかの実施形態において、コンタクト／動作モジュール１３０及びディスプレイコントローラ１５６は、タッチパッド上のコンタクトを検知する。
接触／動きモジュール１３０は、ユーザによるジェスチャ入力を検出することができる。タッチ感知面上での異なるジェスチャは、異なる接触パターンを有する。したがって、特定の接触パターンを検出することによってジェスチャを検出することができる。例えば、フィンガタップジェスチャの検出は、フィンガダウンイベントを検出し、続いてフィンガダウンイベント（例えば、アイコンの位置）と同一の位置（又は、実質的に同一の位置）でのフィンガアップ（リフトオフ）イベントを検出することを含む。他の実施例として、タッチ感知面でのフィンガスワイプジェスチャの検出は、フィンガダウンイベントを検出し、続いて１つ以上のフィンガドラッギングイベントを検出し、その後、フィンガアップ（リフトオフ）イベントを検出することを含む。
グラフィックモジュール１３２は、表示されるグラフィックの明度を変更するための構成要素を含む、タッチスクリーン１１２又は他のディスプレイ上にグラフィックをレンダリングして表示するための、様々な既知のソフトウェア構成要素を含む。本明細書で使用する時に、用語「グラフィック」は、ユーザに対して表示することができる任意のオブジェクトを含み、それらのオブジェクトとしては、テキスト、ウェブページ、アイコン（ソフトキーを含むユーザインタフェースオブジェクトなど）、デジタル画像、ビデオ、アニメーションなどが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、グラフィックモジュール１３２は、使用されるグラフィックを表すデータを記憶する。各グラフィックには、対応するコードが割り当てられてもよい。グラフィックモジュール１３２は、アプリケーションなどから、必要に応じて座標データ及び他のグラフィック特性データと共に、表示されるグラフィックを指定する１つ以上のコードを受信して、次いで、ディスプレイコントローラ１５６に出力するためのスクリーン画像データを生成する。
テキスト入力モジュール１３４は、グラフィックモジュール１３２の構成要素であってもよく、様々なアプリケーション（例えば、連絡先１３７、電子メール１４０、ＩＭ１４１、ブラウザ１４７、及びテキスト入力を必要とする任意の他のアプリケーション）でテキストを入力するための、ソフトキーボードを提供する。
ＧＰＳモジュール１３５は、デバイスの位置を判定し、この情報を様々なアプリケーションで使用するために提供する（例えば、ロケーションベースダイアル発呼で使用するための電話１３８へ、ピクチャ／ビデオのメタデータとしてカメラ１４３へ、並びに気象ウィジェット、地方のイエローページウィジェット、及び地図／ナビゲーションウィジェットなどのロケーションベースのサービスを提供するアプリケーションへ）。
アプリケーション１３６は、以下のモジュール（若しくは、命令のセット）、又はそれらの部分集合若しくは上位集合を含んでもよい。
●連絡先モジュール１３７（アドレス帳又は連絡先リストと呼ばれる場合もある）、
●電話モジュール１３８、
●テレビ会議モジュール１３９、
●電子メールクライアントモジュール１４０、
●インスタントメッセージング（ＩＭ）モジュール１４１、
●トレーニングサポートモジュール１４２、
●静止画像及び／又はビデオ画像用のカメラモジュール１４３、
●画像管理モジュール１４４、
●ブラウザモジュール１４７、
●カレンダモジュール１４８、
●気象ウィジェット１４９−１、株価ウィジェット１４９−２、計算機ウィジェット１４９−３、アラーム時計ウィジェット１４９−４、辞書ウィジェット１４９−５、及びユーザによって取得された他のウィジェット、並びにユーザ作成ウィジェット１４９−６のうちの１つ以上を含んでもよい、ウィジェットモジュール１４９、
●ユーザ作成ウィジェット１４９−６を作るためのウィジェット作成モジュール１５０、
●検索モジュール１５１、
●ビデオ再生装置及びミュージックプレーヤモジュールから構成され得る映像及びミュージックプレーヤモジュール１５２、
●メモモジュール１５３、
●地図モジュール１５４、並びに／あるいは
●オンラインビデオモジュール１５５。
●連絡先モジュール１３７（アドレス帳又は連絡先リストと呼ばれる場合もある）、
●電話モジュール１３８、
●テレビ会議モジュール１３９、
●電子メールクライアントモジュール１４０、
●インスタントメッセージング（ＩＭ）モジュール１４１、
●トレーニングサポートモジュール１４２、
●静止画像及び／又はビデオ画像用のカメラモジュール１４３、
●画像管理モジュール１４４、
●ブラウザモジュール１４７、
●カレンダモジュール１４８、
●気象ウィジェット１４９−１、株価ウィジェット１４９−２、計算機ウィジェット１４９−３、アラーム時計ウィジェット１４９−４、辞書ウィジェット１４９−５、及びユーザによって取得された他のウィジェット、並びにユーザ作成ウィジェット１４９−６のうちの１つ以上を含んでもよい、ウィジェットモジュール１４９、
●ユーザ作成ウィジェット１４９−６を作るためのウィジェット作成モジュール１５０、
●検索モジュール１５１、
●ビデオ再生装置及びミュージックプレーヤモジュールから構成され得る映像及びミュージックプレーヤモジュール１５２、
●メモモジュール１５３、
●地図モジュール１５４、並びに／あるいは
●オンラインビデオモジュール１５５。
メモリ１０２内に記憶されてもよい他のアプリケーション１３６の例としては、他のワードプロセッシングアプリケーション、他の画像編集アプリケーション、描画アプリケーション、プレゼンテーションアプリケーション、ＪＡＶＡ（登録商標）対応アプリケーション、暗号化、デジタル著作権管理、音声認識、及び音声複製が挙げられる。
タッチスクリーン１１２、ディスプレイコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィクスモジュール１３２、及びテキスト入力モジュール１３４と共に、連絡先モジュール１３７は、（例えば、メモリ１０２又はメモリ３７０内の、連絡先モジュール１３７のアプリケーション内部状態１９２内に記憶される）アドレス帳又は連絡先リストを管理するために使うことができ、この管理には、アドレス帳に名前（１つ又は複数）を追加すること、アドレス帳から名前（１つ又は複数）を削除すること、電話番号（１つ又は複数）、電子メールアドレス（１つ又は複数）、実際の住所（１つ又は複数）、又は他の情報を名前と関連付けること、画像を名前と関連付けること、名前を分類して並び替えること、電話１３８、テレビ会議１３９、電子メール１４０、又はＩＭ １４１などによる通信を開始及び／又は容易にするために、電話番号又は電子メールアドレスを提供することなどが挙げられる。
ＲＦ回路機構１０８、オーディオ回路機構１１０、スピーカ１１１、マイクロホン１１３、タッチスクリーン１１２、ディスプレイコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、及びテキスト入力モジュール１３４と共に、電話モジュール１３８は、電話番号に対応する一連の文字を入力し、アドレス帳１３７内の１つ以上の電話番号にアクセスし、入力されている電話番号を修正し、それぞれの電話番号をダイヤルし、会話を遂行し、会話が完了した際に接続を切るか又は電話を切るために、使用されてもよい。上述のように、無線通信は、様々な通信規格、プロトコル、及び技術のいずれかを利用し得る。
ＲＦ回路１０８、オーディオ回路機構１１０、スピーカ１１１、マイクロホン１１３、タッチスクリーン１１２、ディスプレイコントローラ１５６、光センサ１６４、光センサコントローラ１５８、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、テキスト入力モジュール１３４、連絡先リスト１３７、及び電話モジュール１３８と関連して、ビデオ会議モジュール１３９は、ユーザの指示に従って、ユーザと１人以上の他の参加者との間のビデオ会議を開始し、行い、終了するための実行可能命令群を含む。
ＲＦ回路１０８、タッチスクリーン１１２、ディスプレイコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、及びテキスト入力モジュール１３４と関連して、電子メールクライアントモジュール１４０は、ユーザの指示に応じて、電子メールを作成し、送信し、受信し、管理するための実行可能命令群を含む。画像管理モジュール１４４と関連して、電子メールクライアントモジュール１４０により、カメラモジュール１４３で撮影した静止画像又はビデオを作成し、電子メールを送ることが非常に簡単になる。
ＲＦ回路１０８、タッチスクリーン１１２、ディスプレイコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、及びテキスト入力モジュール１３４と関連して、インスタントメッセージモジュール１４１は、インスタントメッセージに対応する文字のシーケンスを入力したり、入力済みの文字を修正したり、対応するインスタントメッセージを送信したり（例えば、電話ベースのインスタントメッセージのためのショートメッセージサービス（ＳＭＳ）若しくはマルチメディアメッセージサービス（ＭＭＳ）プロトコルを使用して、又はインターネットベースのインスタントメッセージのためのＸＭＰＰ、ＳＩＭＰＬＥ、若しくはＩＭＰＳを使用して）、インスタントメッセージを受信して、受信したインスタントメッセージを表示したりするための実行可能命令群を含む。いくつかの実施形態では、送信及び／又は受信されるインスタントメッセージは、ＭＭＳ及び／又は拡張メッセージングサービス（ＥＭＳ：Enhanced Messaging Service）でサポートされるような、グラフィック、写真、オーディオファイル、ビデオファイル、及び／又は他の添付ファイルを含んでもよい。本明細書で使用する時に、「インスタントメッセージング」とは、電話ベースのメッセージ（例えば、ＳＭＳ又はＭＭＳを使用して送信されるメッセージ）及びインターネットベースのメッセージ（例えば、ＸＭＰＰ、ＳＩＭＰＬＥ又はＩＭＰＳを使用して送信されるメッセージ）の双方を示す。
ＲＦ回路１０８、タッチスクリーン１１２、ディスプレイコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、テキスト入力モジュール１３４、ＧＰＳモジュール１３５、地図モジュール１５４、及び音楽再生ジュール１４６と関連して、トレーニングサポートモジュール１４２は、トレーニングを作成したり（例えば、時間、距離、及び／又はカロリー消費目標に関して）、トレーニングセンサ（スポーツデバイス）と通信したり、トレーニングセンサデータを受信したり、トレーニングを監視するために用いられるセンサを較正したり、トレーニングのための音楽を選択して再生したり、トレーニングデータを表示、記憶、送信したりするための実行可能命令群を含む。
タッチスクリーン１１２、ディスプレイコントローラ１５６、光センサ（１つ又は複数）１６４、光センサコントローラ１５８、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、及び画像管理モジュール１４４と関連して、カメラモジュール１４３は、静止画像又はビデオ（ビデオストリームを含む）をキャプチャしてメモリ１０２にそれらを記憶したり、静止画像又はビデオの特徴を変更したり、又はメモリ１０２から静止画像若しくは動画を削除したりするための実行可能命令群を含む。
タッチスクリーン１１２、ディスプレイコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、テキスト入力モジュール１３４、及びカメラモジュール１４３と関連して、画像管理モジュール１４４は、静止画像及び／又はビデオを配置し、修正し（例えば、編集し）、また別の方法で操作し、ラベルを付け、削除し、提示し（例えば、デジタルスライドショー又はアルバム内で）、並びに記憶したりするための実行可能命令群を含む。
ＲＦ回路１０８、タッチスクリーン１１２、ディスプレイシステムコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、及びテキスト入力モジュール１３４と関連して、ブラウザモジュール１４７は、ウェブページ又はそれらの一部、並びにウェブページにリンクされた添付及び他のファイルを検索し、リンク付け、受信し、表示することを含むユーザの指示に従い、インターネットをブラウズするための実行可能命令群を含む。
ＲＦ回路１０８、タッチスクリーン１１２、ディスプレイシステムコントローラ１５６、コンタクトモジュール１３０、図形モジュール１３２、テキスト入力モジュール１３４、電子メールクライアントモジュール１４０、及びブラウザモジュール１４７と協働して、カレンダモジュール１４８は、ユーザの指示に従って、カレンダ及びカレンダに関連したデータ（例えば、カレンダ入力、タスク一覧等）を作成、表示、修正、及び記憶する、実行可能命令群を有する。
ＲＦ回路１０８、タッチスクリーン１１２、ディスプレイシステムコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィクモジュール１３２、テキスト入力モジュール１３４、及びブラウザモジュール１４７と関連して、ウィジェットモジュール１４９は、ユーザによりダウンロードされ、使用され得る（例えば、気象ウィジェット１４９−１、株式ウィジェット１４９−２、電卓ウィジェット１４９３、目覚まし時計ウィジェット１４９−４、及び辞書ウィジェット１４９−５）、又はユーザにより作成され得る（例えば、ユーザ作成ウィジェット１４９−６）ミニアプリケーションである。いくつかの実施形態において、ウィジェットは、ＨＴＭＬ（ハイパーテキストマークアップ言語）ファイル、ＣＳＳ（カスケーディングスタイルシート）ファイル、及びＪａｖａＳｃｒｉｐｔファイルを含む。いくつかの実施形態では、ウィジェットは、ＸＭＬ（拡張可能マークアップ言語）ファイル及びＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）ファイル（例えば、Ｙａｈｏｏ！（登録商標）ウィジェット）を含む。
ＲＦ回路機構１０８、タッチスクリーン１１２、ディスプレイシステムコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、テキスト入力モジュール１３４、及びブラウザモジュール１４７と関連して、ウィジェット作成モジュール１５０は、ウィジェットを作成する（例えば、ウェブページのユーザ指定箇所をウィジェットに変える）ために、ユーザによって使用されてもよい。
タッチスクリーン１１２、ディスプレイシステムコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、及びテキスト入力モジュール１３４と関連して、検索モジュール１５１は、ユーザの指示に従い、１つ以上の検索判断基準（例えば、１つ以上のユーザ指定の検索語句）と一致する、メモリ１０２内のテキスト、音楽、音、画像、ビデオ、及び／又は他のファイルを検索するための実行可能命令群を含む。
タッチスクリーン１１２、ディスプレイシステムコントローラ１５６、コンタクトモジュール１３０、図形モジュール１３２、オーディオ回路１１０、スピーカ１１１、ＲＦ回路１０８、及びブラウザモジュール１４７と協働して、ビデオ及びミュージックモジュール１５２は、ユーザが、ＭＰ３又はＡＡＣファイルなどの１つ以上のファイルフォーマットに記憶されている記録されたミュージック及びその他のサウンドファイルをダウンロード及び再生することを可能にする実行可能命令群と、（例えば、タッチスクリーン１１２上又は外部ポート１２４を介して外部に接続されたディスプレイ）で動画を表示、提示又は再生する実行可能命令群と、を有する。いくつかの実施形態において、デバイス１００は、ＭＰ３プレーヤの機能を含み得る。
タッチスクリーン１１２、ディスプレイコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、及びテキスト入力モジュール１３４と共に、メモモジュール１５３は、ユーザの指示に従って、メモ、Ｔｏ Ｄｏリストなどを作成及び管理するための、実行可能命令群を含む。
ＲＦ回路１０８、タッチスクリーン１１２、ディスプレイシステムコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、テキスト入力モジュール１３４、ＧＰＳモジュール１３５、及びブラウザモジュール１４７と関連して、地図モジュール１５４は、ユーザの指示に従い、地図及び地図に関連付けられたデータ（例えば、運転方向、特定の位置又はその近くの店舗及びその他の見所のデータ、並びに他の位置ベースのデータ）を受信、表示、変更、及び記憶するのに使用することができる。
タッチスクリーン１１２、ディスプレイシステムコントローラ１５６、接触モジュール１３０、グラフィックモジュール１３２、オーディオ回路機構１１０、スピーカ１１１、ＲＦ回路１０８、テキスト入力モジュール１３４、電子メールクライアントモジュール１４０、及びブラウザモジュール１４７と関連して、オンラインビデオモジュール１５５は、ユーザがＨ．２６４などの１つ以上のファイル形式のオンラインビデオにアクセスし、ブラウズし、受信し（例えば、ストリーミング及び／又はダウンロードにより）、再生し（例えば、タッチスクリーン上で又は外部ポート１２４を介して接続された外部のディスプレイ上で）、特定のオンラインビデオへのリンクを含む電子メールを送信し、別の方法で管理できるようにする命令群を含む。いくつかの実施形態においては、電子メールクライアントモジュール１４０ではなく、インスタントメッセージモジュール１４１が、特定のオンラインビデオへのリンクを送るために用いられる。
上記で識別されたモジュール及びアプリケーションのそれぞれは、１つ又はそれ以上の上記の機能を実行するための実行可能命令セット及び本出願に記載の方法（例えば、コンピュータにより実行される方法及び本明細書に記載の他の情報処理方法）に対応する。これらのモジュール（つまり、命令セット）は、個別のソフトウェアプログラム、手続き又はモジュールとして実装する必要がなく、したがって、これらのモジュールの様々なサブセットは、様々な実施形態において組み合わせるか、あるいは、再構成し得る。いくつかの実施形態では、メモリ１０２は、上記で識別されたモジュール及びデータ構造のサブセットを記憶することができる。更に、メモリ１０２は、上述されていない追加のモジュール及びデータ構造を記憶することができる。
いくつかの実施形態において、デバイス１００は、デバイス上の機能の既定のセットの動作が排他的にタッチスクリーン及び／又はタッチパッドを介して実行されるデバイスである。デバイス１００の動作のための主要な入力制御デバイスとしてタッチスクリーン及び／又はタッチパッドを使用することにより、デバイス１００上の物理的な入力制御デバイス（プッシュボタン、ダイヤル、及び同様のものなど）の数を減らすことができる。
排他的にタッチスクリーン及び／又はタッチパッドを介して実行することができる機能の既定のセットは、ユーザインタフェース間のナビゲーションを含む。いくつかの実施形態では、タッチパッドは、ユーザにタッチされると、デバイス１００上に表示することができる任意のユーザインタフェースから、メイン、ホーム、又はルートメニューへとデバイス１００をナビゲートする。このような実施形態において、タッチパッドを「メニューボタン」と呼ぶことができ、いくつかの他の実施形態においては、メニューボタンは、タッチパッドの代わりに、物理的なプッシュボタン、又は他の物理的な入力制御デバイスであってもよい。
図２は、いくつかの実施形態に係る、タッチスクリーン１１２を有するポータブル多機能デバイス１００を示す。タッチスクリーンは、ユーザインタフェース（ＵＩ）２００内に１つ以上のグラフィックを表示することができる。この実施形態並びに下記の他の実施形態において、ユーザは、例えば、１つ以上の指２０２（図では拡大縮小するように作図されていない）又は１つ以上のスタイラス２０３（図では拡大縮小するように作図されていない）を使って図形上でジェスチャを行うことによって１つ以上の図形を選択し得る。
デバイス１００はまた、「ホーム」又はメニューボタン２０４などの、１つ以上の物理的なボタンを含んでもよい。前述したように、メニューボタン２０４は、デバイス１００上で実行することができるアプリケーションのセット内の任意のアプリケーション１３６へのナビゲーションに使用されてもよい。あるいは、いくつかの実施形態において、メニューボタンは、タッチスクリーン１１２に表示されたＧＵＩにおけるソフトキーとして実装されている。
ある実施形態において、デバイス１００は、タッチスクリーン１１２、メニューボタン２０４、デバイスへの電源をオン／オフしてデバイスをロックするためのプッシュボタン２０６、音量調整ボタン（１つ又は複数）２０８、受信者識別モジュール（ＳＩＭ）カードスロット２１０、ヘッドセットジャック２１２、及びドッキング／充電用外部ポート１２４を含む。プッシュボタン２０６は、ボタンを押し下げて、既定の時間間隔にわたってボタンを押し下げられた状態で保持することによって、デバイスの電源をオン／オフし、ボタンを押し下げて、既定の時間間隔が経過する前にボタンを解放することによって、デバイスをロックし、及び／又は、デバイスをロック解除するか、若しくはロック解除処理を開始するために、使われてもよい。代替の実施形態において、デバイス１００はまた、マイクロホン１１３を通して、一部の機能をアクティブにし、又は非アクティブにするための口頭入力を受け入れてもよい。
下記の実施例の多くは、光学センサ／カメラ１６４（デバイスの前部に配置）を参照して記述されているが、光学センサ／カメラ１６４の代わりに、ディスプレイに対向する後ろ向きのカメラ又は光学センサを使用し得ることに留意願いたい。
ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）光学画像安定化（ＯＩＳ）ワイヤ
ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）光学画像安定化（ＯＩＳ）ワイヤ
いくつかの実施形態は、移動携帯デバイス又は他の多機能デバイスにおいて使用されるカメラなどの小型カメラで用いられるアクチュエータモジュールを含む。ハイエンドの小型カメラは、異なる距離の被写体を、像平面でピントを合わせ、デジタル画像センサで撮像できるように被写体焦点距離が調節されるオートフォーカス（ＡＦ）を内蔵しているのが一般的である。いくつかの実施形態は、このような小型カメラの性能の向上、並びにこのような追加機能と、このような移動デバイスへの追加デバイスを収容する継続的な小型化を可能にする。
いくつかの実施形態は、寄生動作に対して強い懸架機構を収容することによって、光軸に沿ったレンズの移動が、他の自由度における最小寄生動作、特に、光軸に直交する軸周りの傾きを伴うことを可能にする。いくつかの実施形態はレンズ位置を約１ミクロンに制御し、いくつかのこのような懸架機構は摩擦の原因となる。
いくつかの実施形態は、アクチュエータなどの構成要素のサイズ縮小を可能にする。いくつかの実施形態は、光学画像安定化（ＯＩＳ）などの更に拡張された機能を小型カメラに追加することを可能にする。光学画像安定化は、ユーザの手振れを補うように１つ以上のレンズと画像センサを移動し、それによって弱光条件下での長時間の露出を可能にすると共に、映像撮像を向上する。
いくつかの実施形態は、高品質小型カメラ用のアクチュエータを含む。いくつかの実施形態において、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）は、アクチュエータとして使用される。このようなアクチュエータの場合、磁場内の通電導体は、導電体に流れる電流と磁場の外積に比例した力を受ける。この力は、ローレンツ力として公知である。いくつかの実施形態において、ローレンツ力は、磁場の方向が電流の流れる方向に直交する場合に最大となり、結果として導電体に加わる力は、磁場と電流の両方向に対して直交する。ローレンツ力は、磁束密度と導電体を流れる電流に正比例する。
したがって、いくつかの実施形態は、発生する力が導電体を流れる電流に正比例するように、アクチュエータの全ての位置に対してコイルを切断する、実質的に一定の磁場を有するように設計されたアクチュエータを用いる。いくつかの実施形態は、ボイスコイルモータ技術を更に利用し、電力消費量の改善、性能向上、サイズ縮小、及び光学画像安定化を含む特別機能の追加に好適なアクチュエータ構成を含む。
図３Ａは、いくつかの実施形態に係る一式のアクチュエータモジュールを示す。いくつかの実施形態において、アクチュエータ３００は、カメラレンズの光軸に対して直交する長さ寸法である９．９ｍｍ（Ｘ−３０２）×７．８ｍｍ（Ｙ−３０４）の設置面積を有する。高さは、３．３ｍｍ（Ｚ−３０６）であって、レンズの光軸に平行である。いくつかの実施形態は、カメラの高さが携帯電話又は他の多機能デバイスの厚さを制限するので縮小寸法Ｚ ３０６を収容するように設計されており、この縮小寸法は、多機能デバイス設計の間で競合的な差別化要因になり得る。
複数の実施形態が、アクチュエータの寸法Ｙ−３０４の有利な制御を可能にする。この制御は、典型的には最新のスマートフォン又は他の多機能デバイスのディスプレイスクリーンの上部に位置するカメラにおいていくつかの実施形態が使用されているので、商業的に有用であり得る。上部バネ３０８、レンズキャリア３１０、スクリーニングカン３１２、埋設コイル付き光学画像安定化フレキシブルプリント回路（ＯＩＳ ＦＰＣ）３１４、及び下部バネ３１６。
図３Ｂは、いくつかの実施形態に係る、外側スクリーニングカンが隠されているアクチュエータを示す。このようにすると、機構の更なる詳細を観察し得る。いくつかの実施形態において、アクチュエータ３１８は、オートフォーカスヨーク３２０と、光学画像安定化コイル３２２と、上部バネ３２４と、光学画像安定化懸架コーナーワイヤ３２６〜３３２とを含む。
図３Ｃは、いくつかの実施形態に係るアクチュエータ３３４の平面図を示す。この図には、スクリーニングカン３３６が含まれている。図４は、いくつかの実施形態に係る、外側スクリーニングカンとヨークが隠されているアクチュエータの平面図を示す。図４は、図３Ｃと同一のアクチュエータ４００の斜視図であるが、磁石４０２〜４０８と光学画像安定化コイル４１２〜４１８などの内部構成要素を明らかにするためにオートフォーカスヨークが隠されている。
図５は、図３Ｂと同じアセンブリ状態のアクチュエータであるが、アクチュエータ５００の１つのコーナーの拡大斜視図を示す。オートフォーカスヨーク５０４とワイヤ取付部５０２が示されている。アクチュエータ５００の基本的なオートフォーカスボイスコイルモータ構成は、ねじ付きレンズキャリア５０８に巻かれた単一のオートフォーカスコイル（不図示）からなり、その後、ねじ付きレンズキャリア５０８にレンズ（不図示）がねじ込まれる。オートフォーカスヨーク構成要素５０４は、コーナーで４つの磁石（この図では示されていない）を支持及び収容する。各磁石は、磁場を生成するように分極されており、オートフォーカス機能に有用な磁場の成分は、光軸５１０に直交であり、オートフォーカスコイルに近接した各磁石の平面に直交している。４つの磁石全ての磁場は、４つの磁石全てからのローレンツ力が光軸５１０に沿って同じ方向に作用するように、全てオートフォーカスコイルに向けられているか、又は全てオートフォーカスコイルから離れている。
オートフォーカスヨーク５０４は、アクチュエータ５００のオートフォーカス機構の支持シャーシ構造体として機能する。レンズキャリア５０８は、上部バネ５１２と下部バネ（この図では見えない）によってオートフォーカスヨーク５０４上で懸架されている。このようにして、オートフォーカスコイルに電流が印加されると、４つの磁石の存在によりローレンツ力が発生し、光軸５１０に実質的に平行な力が生成されレンズキャリア５０８を移動し、それによって、レンズを、レンズの焦点を合わせるように、アクチュエータ５００のオートフォーカス機構の支持構造体に対して、光軸５１０に沿って移動する。レンズキャリア５０８を懸架することと、寄生動作を実質的に除去することとに加えて、上部バネ５１２と下部バネは、ローレンツ力に耐えて、それによって、その力をレンズの変位に転換する。この図３Ａ〜図８の基本構成は、いくつかの実施形態の典型例であって、この構成において、光学画像安定化機能は、角速度を検知する２軸又は３軸ジャイロスコープなどのいくつかの手段によって検知されるユーザの手振れに応じて、アクチュエータ５００の（オートフォーカスヨーク５０４によって支持される）オートフォーカス機構全体を光軸５１０に直交する直線方向に移動することを含む。注目の手振れは、「ピッチ方向、ヨー方向」のカメラの変化するチルト角であって、このチルト角は、画像センサに対するレンズの上記の直線方向の移動によって補い得る。
複数の実施形態が、２つの対の光学画像安定化コイル（例えば、５０６及び５１４など）を使ってこの２つの独立した自由度動作を実現している。２つの対の各対同士が作用して、光軸５１０に直交する１つの直線軸に制御された移動を伝え、各対が、他方の対に対して実質的に直交する方向に制御された移動を伝える。これらの光学画像安定化コイル５０６と５１４は、カメラアクチュエータ５００支持構造体に固定されており、電流が適切に印加されると、光学画像安定化コイル５０６と５１４がアクチュエータ５００のオートフォーカス機構全体にローレンツ力を生成し、オートフォーカス機構を所望に従って移動する。ローレンツ力に必要な磁場は、オートフォーカス機能のためのローレンツ力を可能にする４つの磁石と同じ４つの磁石によって発生される。しかし、光学画像安定化移動の移動の方向がオートフォーカス移動と直交するため、この磁場は、光軸５１０に平行する方向に磁場成分を有する、使用される４つの磁石の漏れ磁場である。
図６は、いくつかの実施形態に係る、外側スクリーニングカンとヨークが隠されているアクチュエータの斜視図を示す。アクチュエータ６００の基本的なオートフォーカスボイスコイルモータ構成は、ねじ付きレンズキャリア６０８に巻かれた単一のオートフォーカスコイル６１８からなり、その後、ねじ付きレンズキャリア６０８にレンズ（不図示）がねじ込まれる。オートフォーカスヨーク構成要素（不図示）は、コーナーで４つの磁石（例えば、６２０〜６２２）を支持及び収容する。各磁石（例えば、６２０〜６２２）は、磁場を生成するように分極されており、オートフォーカス機能に有用な磁場の成分は、光軸６１０に直交であり、オートフォーカスコイル６１８に近接した各磁石（例えば、６２０〜６２２）の平面に直交している。４つの磁石全ての磁場は、４つの磁石（例えば、６２０〜６２２）全てからのローレンツ力が光軸６１０に沿って同じ方向に作用するように、全てオートフォーカスコイル６１８に向けられているか、又は全てオートフォーカスコイル６１８から離れている。
オートフォーカスヨーク（不図示）は、アクチュエータ６００のオートフォーカス機構の支持シャーシ構造体として機能する。レンズキャリア６０８は、上部バネ６１２と下部バネ６２４によってオートフォーカスヨーク６１２上で懸架されている。このようにして、オートフォーカスコイル６１８に電流が印加されると、４つの磁石（例えば、６２０〜６２２）の存在によりローレンツ力が発生され、光軸６１０に実質的に平行な力が生成されてレンズキャリア６０８を移動し、それによって、レンズをレンズの焦点を合わせるように、アクチュエータ６００のオートフォーカス機構の支持構造体に対して、光軸６１０に沿って移動する。レンズキャリア６０８を懸架することと、寄生動作を実質的に除去することとに加えて、上部バネ６１２と下部バネ６２４は、ローレンツ力に耐えて、それによってその力をレンズの変位に変換する。この図３Ａ〜図８の基本構成は、いくつかの実施形態の典型例であって、この構成において、光学画像安定化機能は、角速度を検知する２軸又は３軸ジャイロスコープなどのいくつかの手段によって検知されるユーザの手振れに応じて、アクチュエータ６００の（オートフォーカスヨークによって支持される）オートフォーカス機構全体を光軸６１０に直交する直線方向に移動することを含む。注目の手振れは、「ピッチ方向、ヨー方向」のカメラの変化するチルト角であって、このチルト角は、画像センサに対するレンズの上記の直線方向の移動によって補い得る。
複数の実施形態が、２つの対の光学画像安定化コイル（例えば、６０６及び６１４など）を使ってこの２つの独立した自由度動作を実現している。２つの対の各対同士が作用して、光軸６１０に直交する１つの直線軸に制御された移動を伝え、各対が、他方の対に対して実質的に直交する方向に制御された移動を伝える。これらの光学画像安定化コイル６０６と６１４は、カメラアクチュエータ６００支持構造体に固定されており、電流が適切に印加されると、光学画像安定化コイル６０６と６１４がアクチュエータ６００のオートフォーカス機構全体にローレンツ力を生成し、オートフォーカス機構を所望に従って移動する。ローレンツ力を発生するために必要な磁場は、オートフォーカス機能のためのローレンツ力を可能にする４つの磁石と同じ４つの磁石（例えば、６２０〜６２２）によって形成される。しかし、光学画像安定化移動の動作の方向がオートフォーカス移動と直交するため、この磁場は、光軸６１０に平行する方向に磁場成分を有する、使用される４つの磁石（例えば、６２０〜６２２）の漏れ磁場である。
図７は、いくつかの実施形態に係る、外側スクリーニングカンとヨークが隠されているアクチュエータの切断図を示す。オートフォーカスヨーク７０４とワイヤ取付部７０２ａ〜７０２ｂが示されている。アクチュエータ７００の基本的なオートフォーカスボイスコイルモータ構成は、ねじ付きレンズキャリア７０８に巻かれた単一のオートフォーカスコイル７１８からなり、その後、ねじ付きレンズキャリア７０８にレンズ（不図示）がねじ込まれる。オートフォーカスヨーク構成要素７０４は、コーナーで４つの磁石（例えば、７２０及び７２２）を支持及び収容する。各磁石は、磁場を生成するように分極されており、オートフォーカス機能に有用な磁場の成分は、光軸７１０に直交であり、オートフォーカスコイル７１８に近接した各磁石（例えば、７２０と７２２）の平面に直交している。４つの磁石全ての磁場は、４つの磁石（例えば、７２０〜７２２）全てからのローレンツ力が光軸７１０に沿って同じ方向に作用するように、全てオートフォーカスコイル７１８に向けられているか、又は全てオートフォーカスコイル７１８から離れている。ホールセンサ７３０が示されている。
オートフォーカスヨーク７０４は、アクチュエータ７００のオートフォーカス機構の支持シャーシ構造体として機能する。レンズキャリア７０８は、上部バネ７１２と下部バネ７２４によってオートフォーカスヨーク７０４上で懸架されている。このようにして、オートフォーカスコイル７１８に電流が印加されると、４つの磁石（例えば、７２０〜７２２）の存在によりローレンツ力が発生され、光軸７１０に実質的に平行な力が生成されてレンズキャリア７０８を移動し、それによって、レンズを、レンズの焦点を合わせるように、アクチュエータ７００のオートフォーカス機構の支持構造体に対して、光軸７１０に沿って移動する。レンズキャリア７０８を懸架することと、寄生動作を実質的に除去することとに加えて、上部バネ７１２と下部バネ７２４は、ローレンツ力に耐えて、それによってその力をレンズの変位に変換する。この図３Ａ〜図８の基本構成は、いくつかの実施形態の典型例であって、この構成において、光学画像安定化機能は、角速度を検知する２軸又は３軸ジャイロスコープなどのいくつかの手段によって検知されるユーザの手振れに応じて、アクチュエータ７００の（オートフォーカスヨーク７０４によって支持される）オートフォーカス機構全体を光軸７１０に直交する直線方向に移動することを含む。注目の手振れは、「ピッチ方向、ヨー方向」のカメラの変化するチルト角であって、このチルト角は、画像センサに対するレンズの上記の直線方向の移動によって補い得る。
複数の実施形態が、２つの対の光学画像安定化コイル（例えば、７０６と７１４など）を使ってこの２つの独立した自由度動作を実現している。２つの対の各対同士が作用して、光軸７１０に直交する１つの直線軸に制御された移動を伝え、各対が、他方の対に対して実質的に直交する方向に制御された移動を伝える。これらの光学画像安定化コイル７０６と７１４は、カメラアクチュエータ７００支持構造体に固定されており、電流が適切に印加されると、光学画像安定化コイル７０６と７１４がアクチュエータ７００のオートフォーカス機構全体にローレンツ力を生成し、オートフォーカス機構を所望に従って移動する。ローレンツ力を発生するために必要な磁場は、オートフォーカス機能のためのローレンツ力を可能にする４つの磁石と同じ４つの磁石によって形成される。しかし、光学画像安定化移動の移動方向がオートフォーカス移動と直交するため、この磁場は、光軸７１０に平行する方向に磁場成分を有する、使用される４つの磁石の漏れ磁場である。
図８は、いくつかの実施形態に係る、コーナーの断面を示すアクチュエータの正面図である。アクチュエータ８００の内部に、懸架ワイヤ８０２と、光学画像安定化コイル８０６と、磁石８２０と、レンズキャリア８０８とがマーキングされている。図４、図６、図７、及び図８は、ＡＦ機構に取り付けられた磁石に対する光学画像安定化コイルの配置状態を示す。
図９は、いくつかの実施形態に係る、磁石とコイルの構成の概略図を示す。図９は、図７と図８と同様に、１つの磁石９０２と、オートフォーカスコイル９０４と、光学画像安定化コイル９０６を通る断面の略図９００である。磁場成分９０８は、「水平」であって、オートフォーカス機能９１０のためのローレンツ力を可能にする。但し、漏れ磁場９１２が、光学画像安定化コイル９０６の各半分を貫通し、磁場９１２の「垂直」成分が光学画像安定化コイル９０６の各半分で逆方向であることに留意願いたい。また、光学画像安定化コイル９０６が連続しているため、光学画像安定化コイル９０６の各半分で電流の流れる方向が逆であることに留意願いたい。これは、電流がページから出ていくことを示す、光学画像安定化コイル９０６の一方の半分の各ワイヤ内の「点印」９１４と、電流がページに向かって進入することを示す、光学画像安定化コイル９０６の他方の半分の各ワイヤ内の「Ｘ印」によって図示されている。したがって、光学画像安定化コイル９０６の各半分で生成されるローレンツ力は、同じ方向であって、この場合は、右方向である。オートフォーカスコイル９１０におけるローレンツ力は上向きである。
図５に戻ると、アクチュエータ５００支持構造体上でのオートフォーカス機構の懸架は、最適円形断面の４本のコーナーワイヤ（例えば、５３０）を使用することによって実現される。ワイヤ５３０は、比較的低い剛性を有する、曲げが可能な屈曲ビームとして作用するので、両方の光学画像安定化自由度における動作を可能にする。但し、ワイヤ５３０は、いくつかの実施形態において、ワイヤに伸び又は座屈が要求される時に、光軸に平行な方向で比較的剛性があるので、そのような方向の寄生動作を実質的に防止する。更に、適切に分離されたこのようなワイヤの存在によって、ピッチ方向及びヨー方向の寄生チルトにおいてワイヤが強固になり、これにより、レンズと画像センサとの間の相対的な動的チルトを実質的に防止する。各ワイヤ５３０が、長さが変化する方向において強固であり、それによって、各ワイヤの端部の固定点（合計８箇所）が、光学画像安定化機構の全ての動作位置の平行六面体の頂点を実質的に形成することを理解されたい。
多機能デバイスは、厳しい耐衝撃試験と耐落下試験の要求のため、いくつかの実施形態は、衝撃などにより生じる光軸に沿ったオートフォーカス機構の移動から光学画像安定化懸架ワイヤを切り離す手段を提供する。この切り離し手段は、操作負荷に対して強靭であるが、オートフォーカス機構の許容可能移動を受け入れるように構成されており、それによって、コーナーワイヤの伸びや塑性変形を防止する。この切り離し構造体（ワイヤ取付部５０２）は、各コーナーにおけるオートフォーカス上部バネの延長部として具現化されている。このようにして、コーナーワイヤ５３０は、強靭であるが、極端な状況においていくらかの移動が可能な比較的短いフレクシャースプリングを介して、オートフォーカスヨークに結合されている。このような構造体は、機構の信頼性に有用であり、その１つが、図５において強調して図示されている。
図４を参照すると、いくつかの実施形態は、コーナーに磁石４０２〜４０８を有する、磁石４０２〜４０８の位置と向きの有利な配置を特徴としており、磁石及びその分極方向は、アクチュエータモジュール４００の各辺４２２〜４２８において実質的に４５度である。
図９を参照すると、磁石９０２の漏れ磁場９１２の使用は、いくつかの実施形態において、各光学画像安定化コイル９０６が、磁石の厚さより大きい設置面積（幅）を有することを意味する。図４に戻ると、光学画像安定化コイル４１２〜４１８が、磁石４０２〜４０８のいずれの側にもある（一部分はオートフォーカスコイルとレンズキャリアによって隠されている）。いくつかの実施形態は、いくつかのアプリケーションの場合、カメラのＸ寸法は、Ｙ寸法ほど重要でないという観察を利用して、磁石と光学画像安定化コイル４１２〜４１８が、Ｙ寸法に及ぼす効果を除去するためにレンズ周りを移動される。
いくつかの実施形態は、光学画像安定化コイル４１２〜４１８の各対が他方に対して実質的に直交する力を発生するように、磁石４０２〜４０８と光学画像安定化コイル４１２〜４１８の４５度の角度を維持し続けている。しかし、現在、光学画像安定化コイル４１２〜４１８のそれぞれは、光軸を通過して作用しない力をオートフォーカス機構上に発生し、それによって、レンズ周りにトルクを生成する。この点に関し、光学画像安定化コイル４１２〜４１８のそれぞれによって発生されたトルクは、対角上に対向するパートナーによって発生されるトルクと、名目上大きさにおいて同等であって、方向において逆であり、それによって、光学画像安定化コイル４１２〜４１８の各対による正味トルクが、名目上存在しないことを留意願いたい。
更に、いくつかの実施形態は、傾きセンサ（最も典型的な例は、ジャイロスコープ）で測定された手振れの傾きを２本の４５度軸の方向のレンズの移動に変換するマッピングを提供する。いくつかの実施形態において、磁石４０２〜４０８と光学画像安定化コイル４１２〜４１８のこの構成は、これらの構成要素の存在によるカメラＹ寸法と、漏れ磁場の使用に対する影響を除去する。
図１０は、いくつかの実施形態に係る、短い辺を平行に中央を通る断面を示す、アクチュエータの立面図を図説する。アクチュエータ１０００は、スクリーニングカン１００２と、オートフォーカスヨーク１００４と、オートフォーカスコイル１１１２と、レンズキャリア１００６と、上部バネ１００８と、下部バネ１０１０とを含む。
図１１は、いくつかの実施形態に係る、中央部の断面を示す、アクチュエータの立面図を示す。アクチュエータ１１００は、スクリーニングカン１１０２と、オートフォーカスヨーク１１０４と、オートフォーカスコイル１１１２と、レンズキャリア１１０６と、上部バネ１１０８と、下部バネ１１１０とを含む。
いくつかの実施形態において、オートフォーカスヨーク１１０４は、オートフォーカス機構に対して成形された支持構造体構成要素が存在しない、オートフォーカス機構支持構造体を形成する。複数の実施形態のこの態様の影響は、図１０と図１１において明らかである。いくつかの実施形態において、カメラのＹ寸法は、以下の寸法の積み重ねによって設定される。
●レンズ径とネジ山、
●ネジ山の外側のレンズキャリア１１０６の成形壁厚、
●オートフォーカスコイル１１１２の厚さ、
●オートフォーカスコイル１１１２とオートフォーカスヨーク１１０４との間の（相対移動、及び、製作公差と組立公差を許容するために必要な）隙間、
●オートフォーカスヨーク１１０４の厚さ、
●オートフォーカスヨーク１１０４とスクリーニングカン１１０２との間の（光学画像安定化動作、及び、製作公差と組立公差を許容するために必要な）隙間、
●スクリーニングカン１１０２の厚さ。
●レンズ径とネジ山、
●ネジ山の外側のレンズキャリア１１０６の成形壁厚、
●オートフォーカスコイル１１１２の厚さ、
●オートフォーカスコイル１１１２とオートフォーカスヨーク１１０４との間の（相対移動、及び、製作公差と組立公差を許容するために必要な）隙間、
●オートフォーカスヨーク１１０４の厚さ、
●オートフォーカスヨーク１１０４とスクリーニングカン１１０２との間の（光学画像安定化動作、及び、製作公差と組立公差を許容するために必要な）隙間、
●スクリーニングカン１１０２の厚さ。
オートフォーカスヨーク１１０４をオートフォーカス機構支持構造体として使用すると、オートフォーカスヨークの厚さが典型的には０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍなので、上記の積み重ねの一部が少なくなる。いくつかの実施形態において、本発明の一部を構成する他の改良点は、ネジ山のないレンズの使用、全てのレンズキャリア１１０６の全面的不使用、及び、オートフォーカスコイル１１１２のレンズへの直接装着を含む。
更に、いくつかの実施形態は、オートフォーカスコイル１１１２がＹ寸法に影響を及ぼさないように、オートフォーカスコイルを４つのコーナーコイルに分離している。但し、このような実施形態は、漏れ磁場を低減して、それによって、光学画像安定化機構における所与の電流に対するローレンツ力を低減し得る多極磁石を使用することが多い。
いくつかの実施形態において、オートフォーカスヨーク１１０４をオートフォーカス機構支持構造体として使用すると、アクチュエータ１１００のＺ寸法にも影響を及ぼす。上部バネ１１０８がオートフォーカスヨーク１１０４に直接取り付けられ、それによって、構造体の寸法Ｚが最小になる。オートフォーカスコイル１１１２への電気的接続は、上部バネ１１０８を２つに分離し、オートフォーカスコイルの一方の端部を上部バネ１１０８の各半分にはんだ付けして行われる。電気信号はコーナーワイヤ（不図示）を経由して光学画像安定化フレキシブルプリント回路１１１４にルーティングされる。いくつかの実施形態において、光学画像安定化フレキシブルプリント回路１１１４は、アクチュエータ１１００のベースを形成し、埋設型光学画像安定化コイル（不図示）を内蔵する。この電路は、上部バネ１１０８からオートフォーカスヨーク１１０４までの電気的分離を利用しており、典型的には、軟らかい、磁性と導電性を有する板金材料から深絞りされる。いくつかの実施形態において、これは、オートフォーカスヨーク１１０４をなんらかの非導電性皮膜でコーティングすることによって実現される。代替手段として、いくつかの実施形態において、何らかの薄い絶縁ガスケット又は他の層が、上部バネ１１０８とオートフォーカスヨーク１１０４の間で挟まれている。それにもかかわらず、いずれの場合においても、オートフォーカスヨーク１１０４は尚もオートフォーカス機構の構造体支持機能を提供し、上部バネ１１０８の強固な取付部を形成する。
いくつかの実施形態は、上部バネ１１０８と下部バネ１１１０とを両方レンズキャリア１１０６に結合する、典型的にはヒートステークプロセスを用いた機械的結合部を含む。この機械的結合部により、典型的には、穴を有する上部バネ１１０８と下部バネ１１１０の領域がレンズキャリア１１０６上のプラスチックポストに固定され、このプラスチックポストは、加熱、圧縮されてマッシュルームヘッドを形成して、それによって、上部バネ１１０８と下部バネ１１１０を保持する。いくつかの実施形態において、レンズキャリア１１０６と、上部バネ１１０８と下部バネ１１１０との間のこれらの機械的結合部は、レンズキャリア１１０６のＸ方向に沿って設けられている（つまり、これらの機械的結合部は、アクチュエータ１１００の２つの最も短い辺に最も近い位置にある）。カメラのＹ寸法に影響を及ぼす位置に取付点はない。
いくつかの実施形態は、アクチュエータ１１００のＺ寸法を最小にするように設計されている。上部バネ１１０８が効果的に（もしかすると、潜在的に薄い介在層を介して）接合される支持構造体としてオートフォーカスヨーク１１０４を使用するため、上部バネ１１０８は、オートフォーカス機構の上部に位置する。いくつかの実施形態において、コーナーワイヤを上部バネ１１０８に取り付ける方法は、上部バネ１１０８の上部でよりアクセス可能な側とコーナーのワイヤとのはんだ接合である。これは、はんだボールが上部バネ１１０８の上部側で収容されることを意味する。このようにして、いくつかの実施形態は、図５に示されるように上部バネ１１０８のコーナーを形成して、Ｚ寸法に影響を及ぼすことなくはんだボールのスペースを作ることによってこの問題を解決している。この形成方法は、上部バネ１１０８のコーナー領域に可変性をもたらす可能性があり、それによって、製作上の観点から望ましくない。しかし、ある公差解析によると、いくつかの実施形態において、この可変性が剛性及び傾きなどの要因に及ぼす影響は無視できる程度であり、それによって、この可変性が実行可能であることを示している。
いくつかの実施形態は、光学画像安定化機構の位置センサとしてホールセンサの使用を組み込んでいる。図７及び図１２は、ホールセンサの位置を示す。図１２は、いくつかの実施形態に係る、２個の位置（ホール）センサとドライバ集積回路を有する一式のアクチュエータモジュールを下側から見た図を示す。この図で可視可能なアクチュエータ１２００の部品には、スクリーニングカン１２０８と、レンズキャリア１２０６と、下部バネ１２１０と、光学画像安定化コイル１２０２ａ〜１２０２ｄと、上部バネ１２１４と、ホールセンサ１２０４と、ドライバ集積回路１２１２とが挙げられる。
図１２は、オートフォーカスと光学画像安定化アクチュエータとの両方用のドライバ集積回路１２１２の位置を示す。いくつかの実施形態は、光学画像安定化コイル１２０２ｃ〜１２０２ｄのうちの２つの中心にホールセンサ１２０４を置き、ボードの下側ではんだ付けし、ローレンツ力を生成する光学画像安定化コイル１２０２ｃ〜１２０２ｄが使用する同一の磁場に基づいてオートフォーカス機構の位置を検知する。このようにして、ホールセンサ１２０４と共に使用する余分の磁石が回避される。同様に、ドライバ集積回路１２１２も、光学画像安定化フレキシブルプリント回路１２１４の下側に装着される。このようにして、余分の検知用磁石の必要性を回避することによってアクチュエータ１２００のサイズが最小化される。更に、いくつかの実施形態では、画像センサ基板（不図示）上で、赤外線フィルタ（不図示）の隣りに、アクチュエータ１２００と画像センサに必要な他の受動素子（不図示）と共にドライバ集積回路１２１２が取り付けられている。
ホールセンサ１２０４とドライバ集積回路１２１２の光学画像安定化フレキシブルプリント回路１２１４の下側に示される方法での取り付けには、カメラ内の同じ空間が利用され、これらの構成要素だけが画像センサ基板上ではなくアクチュエータ上に取り付けられる。これは、ホールセンサ１２０４の追加がカメラのサイズに影響を及ぼさないことを意味する。また、これによって、アクチュエータ１２００内に収容される光学画像安定化コイル１２０２ａ〜１２０２ｄと、ホールセンサ１２０４と、ドライバ集積回路１２１２と、との間の電気的接続の多くが可能になり、４個の端末（電源、接地、２本の通信線（典型的には、１２Ｃ））に必要な基板の電気端子が最小化される。
ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）光学画像安定化（ＯＩＳ）ワイヤ
ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）光学画像安定化（ＯＩＳ）ワイヤ
上述の通り、いくつかの実施形態は、３本の直交軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールを提供する。３本の直交軸の１つは、焦点調整のための光軸に対して平行であり、２つの直交軸は、上記光軸に対して直交であり、また、ユーザの手振れを補うために互いに直交している。アクチュエータモジュールは、包絡線で実質的に立方体である。
いくつかの実施形態において、アクチュエータは、４個の磁石からなる。各磁石は、各磁石全体にわたって実質的に同じ方向に揃えられた磁領域で分極され、レンズ周りに固着され各磁石の磁場内に取り付けられた、適切な電流で駆動される単一のコイルから生成されるローレンツ力に基づいて、焦点を調節するための力に寄与する。これらの４個の磁石は、全て、焦点調整機構の支持構造体に取り付けられている。アクチュエータモジュールに取り付けられた状態の各磁石の分極方向は、光軸に対して実質的に直交であり、各磁石は、実質的に立方体のアクチュエータモジュールの平面状側面の少なくとも１つに対して４５度の角度を成す。
焦点調整機構は、光軸に直交する直線方向に相対移動を実質的に制限する手段でアクチュエータモジュール支持構造体上で懸架され、各磁石の漏れ磁場は、電流で適切に駆動された時に４個の追加コイルと相互作用する。この４個の追加コイルは、光軸に平行な漏れ磁場の成分によって光軸に直交する方向にローレンツ力が生成され得るように、アクチュエータモジュール支持構造体に固定されており、それによって、このローレンツ力が、焦点調整機構及び、それによって、レンズの光軸に直交する方向に制御された移動を生成し得る。
いくつかの実施形態において、光軸に直交する方向のアクチュエータの実質的に矩形の寸法は、長い辺と短い辺が存在するように配置されており、各磁石と固定コイルは、アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度の平面を中心として鏡面対称を呈するように配置され、４つの磁石と４つの固定コイルの組み合わされた配置が、アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度であり、且つ光軸を通る平面を中心として鏡面対称を呈しない。
いくつかの実施形態は、焦点調整機構の支持構造体を形成する磁性ヨーク構成要素を更に含む。この磁性ヨーク構成要素には、焦点調整機構支持構造体上でレンズとフォーカシングコイルを懸架するための４個の磁石と上部バネが直接取り付けられている。いくつかの実施形態において、上部バネを磁性ヨーク構成要素に対して電気的に絶縁する手段が設けられている。上部バネは、２つの位置に分けて取り付けられ、各上部バネは、作動時にヨークからフォーカシングコイルを通って電流を駆動するように異なる電圧を印加し得るようにフォーカシングコイルの１つの端子に接続されている。いくつかの実施形態において、上部バネの２つの部分への導電路は懸架機構を通っており、上記懸架機構は、固定されたアクチュエータモジュール支持構造体に対して、レンズ光軸と直交する直線方向にのみ実質的に移動するように焦点調整機構を導く。
いくつかの実施形態は、レンズとフォーカシングコイルを焦点調整機構支持構造体上で懸架する上部バネと共に用いられる下部バネを更に含む。いくつかの実施形態において、下部バネは、磁石と固定コイルとの間で４個の磁石上に取り付けられる。
いくつかの実施形態において、上部バネは、光軸と実質的に平行に配向されているワイヤと各コーナーで接合するための部分を各コーナーに有する。これらの部分が全体として作用して焦点調整機構をアクチュエータモジュール支持構造体に対して懸架する。この実質的に平面的な上部バネは、各コーナーにおいて平面から可塑的に形成され、上部バネとワイヤとの間のはんだ接続のための空間を作る。
いくつかの実施形態は、プリント回路基板、即ち、フレキシブルプリント回路を更に含む。このフレキシブルプリント回路には、４個の固定コイルが、基板の製作プロセスの一部として埋め込まれているか、又は装着されており、基板は、固定されたアクチュエータモジュール支持構造体の一部であり、回路基板の平面が光軸に直交するように配向されている。２個のホールセンサが、磁石から回路基板の反対側の固定コイルのうちの２つの中心で基板に取り付けられている。この２個のホールセンサは、適切に電気的に接続されている時、焦点調整機構の位置を検知し得る。ドライバ集積回路も回路基板の下側に取り付けられている。ドライバ集積回路は、ホールセンサに接続し、必要に応じて固定コイルの駆動電流を供給する。
図１３は、（ホール）位置センサと、ドライバ集積回路と、光学画像安定化コイルと、フレキシブルプリント回路とを有するアクチュエータモジュールを下側から見た図であり、或る実施形態によっては、これらは下部バネを露出するために隠され得る。アクチュエータ１３００の可視可能な部品には、レンズキャリア１３０６と、下部バネ１３１０と、上部バネ１３１４と、コーナーワイヤ１３１６ａ〜１３１６ｄと、フレクシャーバネ１３１８ａ〜１３１８ｄとが挙げられる。
ボイスコイルモータ光学画像安定化形状記憶合金
ボイスコイルモータ光学画像安定化形状記憶合金
いくつかの実施形態において、上述のボイスコイルモータ光学画像安定化機構は、固定された画像センサと移動レンズとの間で３つの直線自由度の制御された相対移動を伝えるアクチュエータモジュールと機構を提供する。１つの自由度は、レンズの焦点を異なる被写体距離に合わせるために用いるレンズ光軸に平行なレンズの直線的な移動である。他の２つの自由度は、光軸に直交する方向の互いに直交する直線的な移動である。これらの自由度は、カメラ全体のピッチ方向及びヨー方向の傾きを生じる、ユーザの手振れを補うために用いられ、それによって、所与のレベルの画像のボケに対する長時間の露出を可能にする。
いくつかの実施形態は、上述のボイスコイルモータ光学画像安定化アクチュエータ構成の増強、つまり、画像センサに対するレンズの制御された移動に更に２つの自由度、ピッチ方向とヨー方向の傾き（互いに直交し、光軸に対して直交する２軸周りのレンズの傾き）を追加して提供する。いくつかの実施形態において、これらの付加的な自由度は、レンズ光軸と、画像センサの平面に直交する軸との間の相対チルトを実質的に無くすことによってカメラ性能を大幅に増強する。名目的には、これらの軸は平行であるが、レンズの製作公差及び慣性効果が寄生的な相対チルトをもたらし得る。
例えば、製作公差は、所与のカメラについて、その中立位置にある時、レンズ光軸は、画像センサの平面に直交する軸に自然に傾くということを意味する場合がある。光学画像安定化を実行する機構を追加すると、このような傾き製作公差が悪化し得る。更に、更なる公差（further tolerances）は、３つの制御された直線的自由度の異なる位置で、相対チルトが異なり得ることを意味する場合がある。更に、特に、光学画像安定化機構などの複雑でサイズが制約される機構の場合、レンズの重心はレンズ懸架構造体の中心に位置せず、このことは、カメラの向きによって画像センサに対するレンズの傾き（姿勢依存型チルト（posture dependent tilt）として公知）が変わり得ることを意味する。したがって、これらの理由により、アクティブなチルト補償を、工場較正若しくはカメラの向きを検知するセンサ又は撮像からのフィードバックに基づいて、いくつかの実施形態に追加することは、カメラ性能にとって有利である。
図１４Ａは、いくつかの実施形態に係る、下部バネを取り外した状態のアクチュエータモジュールを下側から見た図である。アクチュエータ１４００の可視可能な部品には、レンズキャリア１４０６と、上部バネ１４１４と、コーナーワイヤ１４１６ａ〜１４１６ｄと、フレクシャーバネ１４１８ａ〜１４１８ｄとが挙げられる。
図１４Ｂは、いくつかの実施形態に係る、アクティブなレンズ傾きを可能にする形状記憶合金コーナーワイヤとバイアスバネの略図を示す。いくつかの実施形態は、この機能のための異なる機構を内蔵しているが、いくつかの実施形態は、図１４Ｂで模式的に示されるように、これらの傾き自由度をボイスコイルモータ光学画像安定化アクチュエータモジュールに付加した機構を内蔵している。図１４Ｂは、いくつかの実施形態に係る、アクティブなレンズ傾きを可能にするＳＭＡコーナーワイヤ１４２８とバイアスバネ１４３２の略図を示す。アクチュエータ１４２０の可視可能な部品には、焦点調整機構１４２２と、下部バネ１４２４と、上部バネ１４２６と、コーナーワイヤ（形状記憶合金）１４２８とが挙げられる。
いくつかの実施形態において、レンズ光軸に直交する直線方向の移動を可能にしつつ、寄生動作を実質的に防止するように焦点調整機構１４２２をアクチュエータ１４２０の支持構造体上で懸架する機能を実行するコーナーワイヤ１４２８は、形状記憶合金（ＳＭＡ）で形成される。
いくつかの実施形態において、形状記憶合金は、適切に加熱又は冷却された時に固体相変化を受ける材料の種類を含み、機械的構成によって、この相変化は対応する形状の変化を伴う。いくつかの実施形態において、上記の形状記憶合金コーナーワイヤ１４２８は、ニッケルとチタンの二元系合金であるニチノールから製造される。「高」温では、結晶構造は、従来のおおむね直線位相であるオーステナイト相であって、歪みが応力に実質的に正比例する。「低」温では、材料は、非常に非線形であり得るマルテンサイト相に進入し、特定の範囲の負荷を受けると、比較的小さい応力の変化に対して高い歪みを呈し得る。
いくつかの実施形態において、このような材料はコーナーワイヤ１４２８として用いられ、その粒状組織を調整して高い疲労寿命をもたらし得る。更に、典型的には、このような形状記憶合金ワイヤ１４２８はバイアスバネ１４３２に対して用いられる。形状記憶合金ワイヤ１４２８とバイアスバネ１４３２の単一のアクチュエータは、典型的には、バイアスバネ１４３２が形状記憶合金ワイヤ１４２８を伸ばすように構成されている。形状記憶合金ワイヤ１４２８は、加熱されてオーステナイトリッチ相に変化すると、硬くなって、短くなる。形状記憶合金ワイヤ１４２８が冷却されマルテンサイト相に進入すると、硬さが和らぎ、バイアスバネ１４３２の作用で伸びる。
いくつかの実施形態は、この構成で、受動バイアスバネ１４３２に対して作用する４本のこのような形状記憶合金ワイヤ１４２８を使用している。いくつかの実施形態において、形状記憶合金ワイヤ１４２８は、アクチュエータモジュール１４２０の支持構造体上の焦点調整機構の懸架機構として十分に機能し、それによって、光学画像安定化動作を導くだけの十分な剛性を有する。しかし、１本のワイヤ１４２８が、電流を流すことによって抵抗加熱で加熱されると、短くなり、焦点調整機構のコーナーを傾かせる。２番目のコーナーについても同様に、形状記憶合金ワイヤ１４２８を流れる電流が少なくなり、形状記憶合金ワイヤ１４２８が冷却され、それによって、そのコーナーのバイアスバネ１４３２が形状記憶合金ワイヤ１４２８を伸ばすことを可能にする。このようにして、４つのコーナーの形状記憶合金ワイヤ１４２８は、組み合わされて使用され、いずれも光軸に対して直交している２本の直交軸周りで焦点調整機構を傾ける。
図１４Ｂを更に詳細に説明すると、形状記憶合金ワイヤ１４２８のそれぞれの一方の端部は、上部バネ１４２６のコーナー延長部に固定されている。形状記憶合金ワイヤ１４２８のそれぞれは、下部バネ１４２４の同様なコーナー延長部の穴１４３０ａ〜１４３０ｂを貫通するが、形状記憶合金ワイヤ１４２８と下部バネ１４２４との間の接触はない。これらの下部バネ１４２４コーナー延長部は、バイアスバネ１４３２の取付点として機能する。バイアスバネ１４３２は、対応する形状記憶合金ワイヤ１４２８と同軸であることが最も好ましい。図示のようにバイアスバネ１４３２はヘリカル状であるので、形状記憶合金ワイヤ１４２８は、バイアスバネ１４３２の中心を貫通し得る。バイアスバネ１４３２は、光軸に直交する方向の剛性が小さく、光学画像安定化懸架機能に及ぼす影響が小さくなるように設計されている。
しかし、下部バネ１４２４と固定されたアクチュエータベース１４３４の伸びに対して反応して圧縮されることによって、それによって、バイアスバネ１４３２からの力が形状記憶合金ワイヤ１４２８を伸ばす傾向がある。このようにして、形状記憶合金ワイヤ１４２８のそれぞれを流れる電流を調節することによって、形状記憶合金ワイヤ１４２８のそれぞれの長さを調節し得る。したがって、レンズと焦点調整機構のアクティブな傾き制御が可能になり、アクチュエータのサイズの増分を最小限に抑えることができる。
オートフォーカスコイル（不図示）と４つのコーナーの形状記憶合金ワイヤ１４２８の電気的接続性に関しては、いくつかの実施形態において、オートフォーカス機構は双方向性である。いくつかのこのような実施形態において、オートフォーカスコイルは電圧を変更でき、それによって、例えば、形状記憶合金ワイヤ１４２８用にも使用し得る接地端子として使用できない２つの端子を必要とする。
その結果、いくつかの実施形態において、下部バネ１４２４は、少なくとも２つの部分に分離される。オートフォーカスコイル（不図示）の１つの端子は、下部バネ１４２４の異なる部分に電気的に接続される。下部バネ１４２４は、オートフォーカスコイルの短絡を回避するために焦点調整機構支持構造体から電気的に絶縁されている。オートフォーカスコイルに電気的に接続された下部バネ１４２４の２つの部分と、アクチュエータモジュール１４２０のコーナーにおける形状記憶合金ワイヤ１４２８の対応するバイアスバネ１４３２との間には電気的接続が施されている。バイアスバネ１４３２は、オートフォーカスコイルの電気信号をアクチュエータモジュール１４２０のベース支持構造体１４３４にルーティングする。このベース支持構造体１４３４は、バイアスバネ１４３２に電気的に接続するための何らかの手段を内蔵する。
一実施形態は、ベース支持構造体１４３４が、上記接続をルーティングするフレキシブル回路基板を含み、及び、可能であれば、駆動回路も取り付ける。このようにして、下部バネ１４２４とバイアスバネ１４３２は、オートフォーカスコイルへルーティングする。少なくとも２つのバイアスバネ１４３２と下部バネ１４２４の２つのコーナーが使用される。
形状記憶合金ワイヤ１４２８への予想される電気的接続を考慮すると、１つの構成は、形状記憶合金ワイヤ１４２８のそれぞれと上部バネ１４２６が成す接続部を利用することであって、一体化として構成される。上部バネ１４２６を電気的に接地する（又は、別の好都合な定電圧で保持する）手段が講じられている。これは、焦点調整機構内で上部バネ１４２６と下部バネ１４２４の第３の部分との間の電気的接続をルーティングすることによって提供され得、この下部バネ１４２４の第３の部分は、更に第３のバイアスバネ１４３２に電気的に接続される。このようにして、アクチュエータモジュール１４２０のベース支持構造体１４３４に電気的に接続し得る形状記憶合金ワイヤ１４２８の他方の端部は、形状記憶合金ワイヤ１４２８の各ワイヤ毎に１つの、４つの独立した電気的制御があり、２つの自由度傾きを制御できるように、それぞれ異なる電流で独立して駆動され得る。形状記憶合金ワイヤ１４２８のコモンモード電流は、アクチュエータモジュール１４２０のベース支持構造体１４３４上の焦点調整機構のＺ位置の何がしかの制御を可能にし、製作公差、又は焦点調整機構内のレンズ位置決め公差の補償に使用し得る。
しかし、この配置は、余分な制御自由度を残し得、形状記憶合金ワイヤ１４２８のうちの１つが緩み、又は他の３つの形状記憶合金ワイヤ１４２８によって僅かに屈曲されると、「傾きの不足」として現れ得る。いくつかの実施形態において、この問題に対する１つの解決法は、アクチュエータモジュール１４２０の３つのコーナーでのみ形状記憶合金ワイヤ１４２８を使用することである。４番目のコーナーは、普通の受動型非形状記憶合金ワイヤを有する。力の対称のため、いくつかの実施形態において、バイアスバネ１４３２をこのコーナーにアセンブルすることが依然として有利である。この受動型非形状記憶合金ワイヤは、３本の形状記憶合金１４２８で必要とされているように、上部バネ１４２６に対する接地接続部として使用し、それによって、下部バネ１４２４を３つの部分に分離する必要性と、焦点調整機構内の上部バネ１４２６と下部バネ１４２４との間を電気的に接続する必要性を回避する。この実施形態は、焦点調整機構の独立したＺ高さ制御の可能性をなくするが、「傾きの欠如」という問題と、電気的接続性の問題を整然と解決する。
ボイスコイルモータ光学画像安定化形状記憶合金ワイヤの要約
ボイスコイルモータ光学画像安定化形状記憶合金ワイヤの要約
いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、３本の直交する直線軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するために提供されており、１つは、焦点調整のための光軸に対して平行であり、２つは、上記光軸に対して直交であり、また、ユーザの手振れを補うために互いに直交であり、２つの傾動軸は、上記光軸に対して直交し、互いに直交している。
いくつかの実施形態において、レンズを光軸に沿って移動する機構は、各コーナー毎に１つの、４つのワイヤで懸架されており、各ワイヤは、光軸に対して実質的に平行であり、それによって、各ワイヤは、焦点調整機構が、他方向の寄生動作を実質的に防止しながら、光軸に直交する直線方向に移動し、それによって、焦点調整機構をアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架して手振れ補正に必要な直線的な移動を可能にする曲げ変形の機能を有する。いくつかの実施形態において、コーナーワイヤのうちの少なくとも３本は、形状記憶合金（ＳＭＡ）で作製されており、各形状記憶合金ワイヤは、ワイヤに電流を流すことによって加熱された時、又は、電流を低減することによって冷却された時に、各ワイヤの長さが制御され、画像センサに対する焦点調整機構とレンズの傾きが制御され得るように、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成されている。
いくつかの実施形態において、各形状記憶合金ワイヤ毎に１本の、少なくとも３本の受動バイアスバネがあり、各バネは、焦点調整機構の一部とアクチュエータ支持構造体との間で作用する。いくつかの実施形態において、上記受動バイアスバネは、電気的接続を上記焦点調整機構にルーティングする。いくつかの実施形態において、上記コーナーワイヤのうちの１本は形状記憶合金材料で作製されておらず、アクチュエータモジュール機構の作業負荷時の応力及び歪み特性において、受動的で、実質的に直線的で弾性を有する材料である。
ボイスコイルモータ駆動スキーム
ボイスコイルモータ駆動スキーム
いくつかの実施形態は、移動携帯デバイス又は他の多機能デバイスで使用され得るような小型カメラ用アクチュエータの駆動スキームを更に提供する。いくつかの実施形態は、ねじ付きレンズが取り付けられるねじ付きレンズキャリア周りに「固定」磁石と可動コイルを使用したボイスコイルモータアクチュエータ構成を提供する。いくつかの実施形態は、カメラ画像の品質、又は製品内の他の精密デバイスに影響を及ぼし得る電気ノイズを回避するように、アクチュエータを構成する方法及び線形電流及び電圧源でアクチュエータを駆動する方法を更に組入れている。
いくつかの実施形態において、アクチュエータモジュールは、アクチュエータモジュールの各コーナーに１つ配置され、各独自の磁石を伴う４本の個別のオートフォーカスコイルを含む。いくつかの実施形態において、オートフォーカスコイルが、レンズキャリアを全体に周り込まず、それによってアクチュエータモジュールのサイズを最小化するため、この配置に対するサイズ有利性がある。ローレンツ力を各コイルの各側から同じ方向に伝えるために、いくつかの実施形態は、磁石の異なる部分における磁領域が反対の方向に揃えられる２極磁石を用いる。
この配置のコイルと磁石の実施形態が添付の図面で例示されている。図１９は、いくつかの実施形態に係る、スクリーニングカンを有さない例示的なアクチュエータモジュールを示す。図１９に示されるアクチュエータモジュール１９００の構成要素には、オートフォーカスマグネット１９０５と、オートフォーカスベース１９１０と、レンズキャリア１９１５と、オートフォーカスコイル１９２０と、上部バネ１９２５と、オートフォーカスヨーク１９３０と、下部バネ１９３５と、光学画像安定化磁石１９４０と、光学画像安定化コイル１９４５と、光学画像安定化ベース１９５０と、下部バネ補強材１９５５と、ボールベアリング１９６０とが含まれる。
特に、図１９は、光学画像安定化（ＯＩＳ）機能を提供するメカニズムを組み込んだアクチュエータモジュール１９００の例示的な配置を示す。但し、本発明は、このような拡張されたアクチュエータに限定されない。
図２０Ａは、いくつかの実施形態に係る、例示的なレンズキャリアを示す。レンズキャリア２０００は、レンズ（不図示）を取り付けるためのネジきり部２００２と、コイル（不図示）を取り付けるための取付点２００４ａ〜２００４ｃとを有する。
図２０Ｂは、いくつかの実施形態に係る、コイル付きの例示的なレンズキャリアを示す。レンズキャリア２００８は、レンズ（不図示）を取り付けるためのネジきり部２０１０と、コイル２０１４ａ〜２０１４ｄを取り付けるための取付点２０１２ａ〜２０１２ｂとを有する。
図２０Ｃは、いくつかの実施形態に係る例示的な下部バネサブアセンブリを示す。下部バネサブアセンブリ２０１６は、それぞれが、オートフォーカスバネ２０２０ａ〜２０２０ｄと、下部バネ補強材２０２２ａ〜２０２２ｂと、取付端子２０２４ａ〜２０２４ｂと、光学画像安定化バネ２０２６ａ〜２０２６ｄとからなる、ハーフ２０１８ａ〜２０１８ｂから構成される。
図２０Ｄは、いくつかの実施形態に係る、コイルと下部バネサブアセンブリとを有するレンズキャリアを備えた例示的なアクチュエータモジュールを示す。アクチュエータモジュール２０２８は、レンズ（不図示）取付用のネジきり部２０３２と、コイル２０３４ａ〜２０３４ｄ取付用の取付点２０３６ａ〜２０３６ｂとを有するレンズキャリア２０３０を含む。下部バネサブアセンブリは、ハーフ２０３８ａ〜２０３８ｂで構成される。
図２０Ａ〜図２０Ｄは、最終的にはネジ付きレンズを収容するために用いる、成形されたねじ付きレンズキャリアに４本の個別のフォーカシングコイルが取り付けられている例示的なアクチュエータモジュールを示す。図２０Ｃは、アクチュエータ焦点調整機構の支持構造体上のレンズキャリアの懸架機構の一部である下部バネのアセンブリも示す。下部バネは、アクチュエータの各コーナー毎に１つで、４つの部分に分離されている。各コイルの一方の端部は、下部バネの対応する部分に電気的に接続されている。これによって、各コイルの一方の端部は、可動レンズキャリアから固定された支持構造体に戻って、最終的に適切な駆動回路へルーティングされ得る。
図示されていないが、懸架機構の一部として第２の上部バネ構成要素がある。一実施形態において、この上部バネは分離されておらず、一体であり、各コイルの第２の端部が、上部バネに電気的に接続されており、駆動回路にルーティングされていない。このようにして、各コイルの一方の端部同士が全て電気的に接続されている。これによって、電気端子をアクチュエータの可動部分から固定された支持構造体にルーティングする別の手段の必要性が回避される。いくつかの実施形態において、この配置は、図示の光学画像安定化アクチュエータ構造の場合に特に有用であって、焦点調整機構の支持構造体自体が、光学画像安定化アクチュエータの手段によって移動する。
図１７は、いくつかの実施形態に係る、磁石とコイル構成の概略図を示す。磁石１７００と付随する磁場１７０２が、コイル１７０４と共に示されている。ページ１７０６に入る電流と、ページ１７０８から出る電流が、コイル１７１０ａ〜１７１０ｂへの力と同様に示されている。
図１８は、いくつかの実施形態に係る、オートフォーカスマグネットとコイル構成の斜視図である。図１８は、アクチュエータモジュールの各コーナーの２極磁石１８００が、磁場１８３０を介して、電流１８４０を流すフォーカシングコイル１８１０と相互作用して、レンズ光軸（不図示）に平行な方向でレンズキャリア（不図示）上の各磁石１８００とコイル１８１０から貫徹力１８２０を発生する状況をより詳細に示している。
図１５は、いくつかの実施形態に係る、アクチュエータコイル接続の略図を示す。上述のコイルと磁石構成、及び電気的接続性は、図１５のダイアグラム１５００によって模式的に表され得る。４つの個別のコイル１５０２ａ〜１５０２ｄと磁石１５０４ａ〜１５０４ｄとがあり、４つの端部１５０６ａ〜１５０６ｄは、イル１５０２ａ〜１５０２ｄのそれぞれの他方の端部と接続されている。いくつかの実施形態は、これらのコイル１５０２ａ〜１５０２ｄの構成方法及び電気的駆動方法から優位性を導き出しており、記述されている機械的構造によって、異なるコイル１５０２ａ〜１５０２ｄを独立して駆動させることを潜在的に可能にしている。このようにして、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄを駆動して、互いに直交し、両方が光軸に対して直交している２軸周りの傾きを制御することが可能である限り、アクティブな焦点制御に加え、画像センサに対するレンズのアクティブな傾き制御を提供することが可能である。
いくつかの実施形態において、対角線方向に対向するコイル１５０２ａ〜１５０２ｄが向かいの対角に近い軸周りの傾きを制御するように、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄを走査することによってこれが実現される。更に、互いに隣接するコイル１５０２ａ〜１５０２ｄは、互いに逆方向に巻かれるか又は電気的に接続され、又は磁石が逆方向に分極される必要がある。例えば、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのうちの１つが「正」電流で駆動され、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのうちの隣接する１つが「負」電流で駆動される場合、両方のコイルから発生するローレンツ力は、レンズキャリア上で光軸に沿った同じ方向に加わる。更に、いくつかの実施形態において、全てのコイル１５０２ａ〜１５０２ｄは、アクチュエータが双方向性であるように、いずれかの極性の電流でも駆動され得る。このことは、対角方向で対向するコイル１５０２ａ〜１５０２ｄが同じ極性の電流で駆動される場合、コイルが、レンズ光軸に平行な同じ方向でレンズに力を生成することを意味する。
いくつかの実施形態は、複数の直線電流駆動を用いてこれらのコイル１５０２ａ〜１５０２ｄを駆動する方法を含む。いくつかの実施形態は、画像センサ又はノイズ対して弱い可能性がある画像センサ内の他の構成要素によって撮像される画像の品質に悪影響を及ぼし得る電気ノイズを最小化する点において有利である。
図１６は、いくつかの実施形態に係る、各端子に印加される例示的な電流とそれのアクチュエータ位置と傾きに及ぼす影響を示すテーブルである。いくつかの実施形態の動作を、図１５及び、特に、図１６のテーブルを参照して説明する。４端子全てを流れる電流がゼロであるテーブル１６００の第１行１６０２の場合を検討する。レンズの位置は、カメラの向きの影響を受けるバネ上のレンズとレンズキャリアの静止位置によって決まる。図１６は、レンズとレンズキャリアの重さがレンズにバネ上でたわませないようにカメラが水平方向を向いていることを想定している。テーブルにおいて、無限焦点は、「０μｍ」のレンズ位置に相当すると想定されている。
指定されているクローズフォーカスレンズ位置（被写体焦点距離１０ｃｍに相当）は、１８０μｍである。フォーカシングアクチュエータは双方向性であるが、中立位置は、ストロークの中央部でなく、無限焦点から５０μｍ離れた位置が選択される。この位置は自由に選択し得るが、カメラユーザは、典型的には、「遠く離れた」被写体のピント合わせに時間を費やすので、無限焦点寄りの中立位置が電力を最小化する。したがって、電流がどのコイルにも流れていない場合、レンズは５０μｍの位置に位置決めされる。選択されたアクチュエータの場合、４つのコイル１５０２ａ〜１５０２ｄと磁石１５０４ａ〜１５０４ｄのローレンツ力感度は、４つのコイル１５０２ａ〜１５０２ｄを流れるコモンモード電流（コイル１５０２ａ〜１５０２のそれぞれに適切な極性の）１ｍＡが、２μｍの移動を発生する程度である。したがって、テーブル１６００の第２行１６０４を考慮すると、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのそれぞれが２０ｍＡで駆動され、それによって、レンズが４０μｍだけ移動して９０μｍの位置に移動する。
４つの端子があるので、いくつかの実施形態において、キルヒホフの法則を使って、システム内の全ての電流の合計がゼロであることが必要である。したがって、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのうちの２つが「正」極電流で駆動され、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのうちの２つが「負」極電流で駆動されるので、コイルコイル１５０２ａ〜１５０２ｄのうちの２つは、コイルコイル１５０２ａ〜１５０２ｄの他の２つとは異なって対応する磁石に巻かれ、接続され、取り付けられる必要がある。この場合、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのうちの２つは＋２０ｍＡで駆動され、２つが−２０ｍＡで駆動されるが、４つのコイル１５０２ａ〜１５０２ｄの全てが、同じ方向にローレンツ力を発生し、レンズを中立位置から離れてマクロフォーカス（macro focus）に向かって移動し、４つの電流全ての合計がゼロになる。
ここで、テーブル１６００の第３行１６０６を検討する。コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのそれぞれを流れる電流は２５ｍＡであるが、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのそれぞれを流れる電流の方向が変更されている。これは、コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのそれぞれが、レンズに対して反対方向に力を印加していることを意味する。コイル１５０２ａ〜１５０２ｄのそれぞれの力感度を考慮すると、２５ｍＡは、レンズを無限位置（中立位置から−５０μｍ）まで移動する。
ここで、テーブル１６００の第４行１６０８を検討する。コイル２及び３を流れる電流は、変わらず２５ｍＡのままである。したがって、電流の合計がゼロでなければならないので、コイル１と４を流れるコモンモード電流は変わらないままである。これは、焦点位置も変わらず、無限焦点であることを意味する。しかし、図１５に示されるように対角方向に対向するコイル１と４に僅かの差動電流が印加されつつある。コイル１と４との間の差動電流が、コイル２と３と略対角方向の軸周りにネットチルト（net tilt）を生じる。この場合、コイル１は、コイル４以上にそのコーナーを中立位置から遠くに押す。
例示のアクチュエータの場合、対角方向に対向するコイル１５０２ａ〜１５０２ｄ間の差動電流４ｍＡは、１つの軸周りに０．１度の傾きを生じる。テーブルの他の行は、最初の４つの論理的延長である。第６行のように、対角方向に対向するコイルは、相対的な焦点位置及び傾きによっては、必ずしも同じ極性の電流を有する必要がないことを留意願いたい。
いくつかの実施形態は、４つのコイルを、画像センサに対するレンズの３つの制御された移動度、つまり、光軸に平行な直線移動と、光軸に直交する軸周りの傾きを実現するように構成及び駆動し得ることを実証している。いくつかの実施形態において、これらの付加的な傾き自由度は、レンズ光軸と、画像センサの平面に直交する軸との間の相対チルトを実質的に無くすことによってカメラ性能を増強する。名目的には、これらの軸は平行であるが、レンズの製作公差及び慣性効果が寄生的な相対チルトをもたらし得る。
例えば、製作公差は、所与のカメラについて、その中立位置にある時、レンズ光軸は、画像センサの平面に直交する軸に自然に傾くということを意味する場合がある。更に、更なる公差は、異なる焦点位置（又は、存在する場合、光学画像安定化位置）において、相対チルトが異なり得ることを意味することがある。更に、特に、光学画像安定化機構などの複雑でサイズが制約される機構の場合、レンズの重心は必ずしもレンズ懸架構造体の中心に位置せず、このことは、カメラの向きによって画像センサに対するレンズの傾き（姿勢依存型チルト（posture depenent tilt）として公知）が変わり得ることを意味する。したがって、これらの理由により、アクティブなチルト補償を、工場較正若しくはカメラの向きを検知するセンサ又は撮像からのフィードバックに潜在的に基づいて、いくつかの実施形態に追加することは、カメラ性能及び画質にとって有利である。
いくつかの実施形態において、アクチュエータ配置は、画像センサに対するレンズの移動を３つの自由度で制御するが、アクチュエータは、それぞれが、潜在的に、異なる電流で駆動される４つの個別のコイルで構成されている。したがって、静的な不確定性があるように思われる。別の方法でこの問題を説明すると、４つのコイルを流れる電流の合計がゼロでなければならないというシステムの電気駆動についての必要な制約があるので、実際問題として、コイルを流れる電流の４つの独立した選択肢はなく、３つのみである。
いくつかの実施形態は、４つのコイルのうちの３つ、例えば、端子１，２，３を双方向性のプログラム可能な電流源で駆動し、端子４を電圧源で駆動することによってこの問題に対処している。電圧源は、各コイルの１つの端子が接続されている中央ノードの電圧が、コイル４の抵抗を介して概略で既知の定電圧に保持されることを効果的に確保する。電圧源は、確実に電流の合計をゼロにするために必要な電流をシンク又はソースし得る。電圧源は、コイル４を流れる電流を決定せず、この電流は、コイル１，２，３を流れる電流の組み合わせで決定される。実際に、各コイルのローレンツ力感度は、製作公差による可変性を示す。更に、端子１，２，３の異なるプログラム可能な電流源も製作誤差による可変性を示す。これら及び他のソースの可変性は、所与の一連のプログラムされた電流について画像センサに対するレンズの実際の角度及び位置を変え得る。これらの効果は、全て、較正処理を実行することによって明らかにされ得、異なる端子に印加された一連の電流については、レンズの実際の位置及び角度が測定される。次に、各コイル及び磁石の実効ゲイン及びオフセットを変える制御アルゴリズムのパラメータを決定及び使用して、レンズを正確に位置決め及び傾けることができる。
ボイスコイルモータ駆動スキームの概要
ボイスコイルモータ駆動スキームの概要
いくつかの実施形態は、画像センサに対するレンズの少なくとも３つの制御された位置決め度、つまり、１つは、レンズ光軸に沿った方向の画像センサに対するレンズの直線方向位置決めであり、他の２つは、互いに直交であり、両方が光軸に対して直交している２軸周りの画像センサに対するレンズの傾きである、３つの制御された位置決め度を提供する焦点調整機構を内蔵する小型カメラ用アクチュエータモジュールを提供する。これらの自由度は、レンズ周りの異なる領域で作用する４つの双方向アクチュエータによって実現される。各アクチュエータは、レンズ光軸に平行な力をレンズに生成することが可能であり、電流で駆動される２端子デバイスである。各アクチュエータの１つの端子同士が電気的に接続され、各アクチュエータの他の端子が、各端子に印加された電流又は電圧で駆動され、それによって、このような組み合わせにおいて、アクチュエータの配置が４つの端子で駆動され、端子のうちの３つが、直線的で、双方向性のプログラム可能な電流源で駆動され、４番目の端子が、４つの端子からアクチュエータに流れる全電流の合計がゼロになるために必要な電流をシンク又はソースし得る電圧源で駆動されることを意味する。
いくつかの実施形態において、４つのアクチュエータが、光軸に沿って見ると概して立方体のアクチュエータのコーナーに配置されている。端子を通じて第１のアクチュエータに印加された所与の極性の電流が、レンズに光軸に沿った第１の方向に力を発生し、第１のアクチュエータに隣接するコーナーのアクチュエータについて、対応する端子を通じた、第１のアクチュエータと同じ極性の印加された電流は、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する。
いくつかの実施形態において、４つのアクチュエータは、レンズ又はレンズ支持構造体に取り付けられた４つのコイルを有するボイスコイルモータであって、４つの磁石は、２極性で、アクチュエータモジュール焦点調整機構の支持構造体に取り付けられている。
いくつかの実施形態において、隣接するコイルを流れる反対の極性の電流が２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向でレンズに力を発生するように、隣接するコイルは、反対方向に巻かれているか、又は反対方向に接続されており、又は磁石が反対方向に分極されている。
いくつかの実施形態において、各アクチュエータと、その対応する電流ドライバ又は電圧ドライバは、製作可変性を補うために、所与の組み合わせの印加された電流に対して実際に展開される位置と傾きを判定するように感度ゲインとオフセットが較正される。
図２１は、いくつかの実施形態に係る光学画像安定化システムを示す。カメラ制御２１００は、以下に記述する様々な構成要素を含む。ジャイロスコープ２１０２は、時間に対する配向角の導関数を積分ユニット２１０４に送信し、積分ユニット２１０４は、配向角をハイパスフィルタ２１０６に送信する。ハイパスフィルタ２１０６はこの角度をフィルタにかけ、信号を減算器ユニット２１０８に送信し、減算器ユニット２１０８は、位置感知プロセッサ２１１４からも入力を受信する。減算器ユニット２１０９の減算出力は、光学画像安定化コントローラ２１１０に送信され、光学画像安定化コントローラ２１１０は、位置センサ２１１２に連結されたアクティブなアクチュエータに信号を送る。アクチュエータ２１１２に連結された光センサは、信号を位置センサプロセッサ２１１４に送信する。
カメラ制御方法
カメラ制御方法
図２２は、いくつかの実施形態に係る光学画像安定化方法のフローチャートである。光学画像安定化平衡位置を推定される（ブロック２２００）。光学画像安定化コントローラ狙い位置が、光学画像安定化平衡位置でロックされる（ブロック２２１０）。多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えていないか判定される（ブロック２２２０）。変化量が閾値を超えた場合、プロセスは上記のステップ２２００に戻る。変化量が閾値を超えていない場合、プロセスは上記のステップ２２１０に戻る。
図２３は、いくつかの実施形態に係る光学画像安定化方法のフローチャートである。多機能デバイスにおけるカメラレンズの場合、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置は、光センサに対するカメラレンズの平衡位置が、レンズアクチュエータ機構内のバネによるカメラレンズの変位が、重力によるカメラレンズの変位を相殺する、光センサに対するカメラレンズの位置になるように計算される（ブロック２３００）。光センサに対するカメラレンズの現在の位置が検知される（ブロック２３１０）。レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位が計算される（ブロック２３２０）。アクチュエータ機構内のモータで、レンズに力が印加されて変位を生成する（ブロック２３３０）。
図２４は、いくつかの実施形態に係る光学画像安定化方法のフローチャートである。ジャイロスコープを用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定される（ブロック２４００）。多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置が計算される（ブロック２４１０）。レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位が計算される（ブロック２４２０）。アクチュエータ機構内のモータで、レンズに力が印加されて新しい変位を生成する（ブロック２４３０）。
図２５は、いくつかの実施形態に係る光学画像安定化方法のフローチャートである。ジャイロスコープを用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定される（ブロック２５００）。レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位が計算される（ブロック２５１０）。アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力が印加されて変位を生成する（ブロック２５２０）。
図２６は、いくつかの実施形態に係る光学画像安定化方法のフローチャートである。ホールセンサを用いて、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの位置の変化量が閾値を超えたか判定される（ブロック２６００）。多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置が計算される（ブロック２６１０）。レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位が計算される（ブロック２６２０）。アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力が印加されて変位を生成する（ブロック２６３０）。
図２７は、いくつかの実施形態に係る、光学画像安定化方法に用いられる計算のフローチャートである。多機能デバイスの向きと重力ベクトルがジャイロスコープから導き出される（ブロック２７００）。スプリングベクトル（spring vector）が、重力ベクトルに対して大きさが同等で、位置が反対になる位置が計算される（ブロック２７１０）。
図２８Ａは、いくつかの実施形態に係る、光学画像安定化方法に用いられる計算のフローチャートである。多機能デバイスの向きと重力ベクトルがジャイロスコープから導き出される。この導き出すことは、ジャイロスコープデータにフィルタをかけて、多機能デバイスの向きと重力ベクトルから多機能デバイスの動きの低周波数動き成分を除去することを含む（ブロック２８００）。スプリングベクトル（spring vector）が、重力ベクトルに対して大きさが同等で、位置が反対になる位置が計算される（ブロック２８１０）。
図２８Ｂは、いくつかの実施形態に係る、カメラ構成要素制御方法に用いられる計算のフローチャートである。懸架ワイヤに電流が流し、ワイヤ内の形状記憶合金が膨張することによってワイヤを長くする（ブロック２８２０）。懸架ワイヤを流れる電流が低減され、ワイヤ内の形状記憶合金を縮小することによってワイヤを短くする（ブロック２８３０）。
例示的なコンピュータシステム
例示的なコンピュータシステム
図２１は、上述の実施形態のうちの任意又は全ての実施形態を実行するように構成されたコンピュータシステム２９００を示す。異なる実施形態において、コンピュータシステム２９００は、様々なタイプの機器のいずれかであり得、例えば、パーソナルコンピュータシステム、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、ノートブック、タブレット、スレート、又はネットブックコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ハンドヘルドコンピュータ、ワークステーション、ネットワークコンピュータ、カメラ、セットトップボックス、モバイル機器、消費者装置、ビデオゲームコンソール、ハンドヘルドビデオゲーム機器、アプリケーションサーバ、記憶装置、テレビ、録画機器、スイッチ、モデム、ルータなどの周辺機器、又は概して、全てのタイプのコンピュータ機器又は電子機器を含むが、これらに限定されない。
本明細書に記述されているカメラ動作制御システムの様々な実施形態は、様々な他の機器と相互作用し得る１つ以上のコンピュータシステム２９００内で実行され得る。図１〜図２０を参照して上述されている全ての構成要素、動作、又は機能は、様々な実施形態に係る、図２９のコンピュータシステム２９００として構成される１つ以上のコンピュータにおいて実行され得ることを留意願いたい。例示されている実施形態において、コンピュータシステム２９００は、入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース２９３０を介してシステムメモリ２９２０に連結された１つ以上のプロセッサ２９１０を含む。コンピュータシステム２９００は、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０に連結されたネットワークインタフェース２９４０と、カーソル制御機器２９６０、キーボード２９７０、ディスプレイ（１つ又は複数）２９８０などの１つ以上の入出力機器２９５０とを更に含む。いくつかの場合、いくつかの実施形態は、単一のインスタンスのコンピュータシステム２９００を使って実行し得、他の実施形態では、複数のこのようシステム、又はコンピュータシステム２９００を構成する複数のノードが、実施形態の異なる部分又はインスタンスを提供するように構成し得ることが想定される。例えば、一実施形態において、他の要素を実装するノードとは異なる１つ以上のノードのコンピュータシステム２９００を介していくつかの要素を実行し得る。
様々な実施形態において、コンピュータシステム２９００は、１つのプロセッサ２９１０を含むユニプロセッサシステム、又はいくつかのプロセッサ２９１０（例えば、２つ、４つ、８つ、又は別の好適な数）を含むマルチプロセッサシステムであり得る。プロセッサ２９１０は、命令群を実行可能な任意の好適なプロセッサであり得る。例えば、様々な実施形態において、プロセッサ２９１０は、ｘ８２９、ＰｏｗｅｒＰＣ（登録商標）、ＳＰＡＲＣ（登録商標）、若しくはＭＩＰＳ ＩＳＡ（登録商標）、又は任意の他の好適なＩＳＡなどの様々な命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）のいずれかを実装する汎用又は組み込みプロセッサであり得る。マルチプロセッサシステムにおいて、プロセッサ２９１０のそれぞれは、必ずしもではないが、通常、同じＩＳＡを実装し得る。
システムメモリ２９２０は、カメラ制御プログラム命令群２９２２及び／又はプロセッサ２９１０がアクセス可能なカメラ制御データを記憶するように構成され得る。様々な実施形態において、システムメモリ２９２０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、同期式動的ＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、不揮発性／フラッシュ型メモリ、又は任意の他のタイプのメモリなどの、任意の好適なメモリ技術を用いて実装され得る。例示されている実施形態において、プログラム命令群２９２２は、上述の機能のいずれかを組み込んだレンズ制御アプリケーション２９２４を実行するように構成し得る。更に、メモリ２９２０の既存のカメラ制御データ２９３２は、上述の情報又はデータ構造のいずれをも含み得る。いくつかの実施形態において、プログラム命令群及び／又はデータは、異なるタイプのコンピュータがアクセス可能な媒体、若しくはシステムメモリ２９２０又はコンピュータシステム２９００とは別体の類似の媒体上に受信、送信、又は記憶し得る。コンピュータシステム２９００は、上述の図の機能ブロックの機能を実行するとして記述されているが、本明細書で記述されている機能のいずれもが、かかるコンピュータシステムを介して実行され得る。
一実施形態において、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０は、プロセッサ２９１０と、システムメモリ２９２０と、ネットワークインタフェース２９４０、又は、入出力機器２９５０などのその他の周辺インタフェースを含む機器における任意の周辺機器との間のＩ／Ｏトラフィックを調整するように構成され得る。いくつかの実施形態において、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０は、任意の必要なプロトコル、タイミング、又はその他のデータ変換を実行して、１つの構成要素（例えば、システムメモリ２９２０）からのデータ信号を別の構成要素（例えば、プロセッサ２９１０）による使用に好適なフォーマットに変換し得る。いくつかの実施形態において、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０は、例えば、周辺機器相互接続（ＰＣＩ）バス規格、又は汎用シリアルバス（ＵＳＢ）規格の変形などの様々なタイプの周辺バスを介して取り付けられる機器のサポートを含み得る。いくつかの実施形態において、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０の機能は、例えば、ノースブリッジとサウスブリッジなどの２つ以上の別体の構成要素に分離され得る。また、いくつかの実施形態において、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０のシステムメモリ２９２０へのインタフェースなどの機能の一部又は全ては、直接にプロセッサ２９１０に組込まれ得る。
ネットワークインタフェース２９４０は、コンピュータシステム２９００と、ネットワーク２９８５に取り付けられた他の機器（例えば、キャリア又はエージェント装置）との間、又はコンピュータシステム２９００のノード間でのデータ交換を可能にするように構成し得る。ネットワーク２９８５は、様々な実施形態において、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）（例えば、イーサネットネットワーク又は会社ネットワーク）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）（例えば、インターネット）、無線データ網、いくつかの他の電子データネットワーク、又はいくつかのこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない１つ以上のネットワークを含む。様々な実施形態において、ネットワークインタフェース２９４０は、任意の好適なタイプのイーサネットネットワークなどの有線又は無線一般データネットワークを介した通信、例えば、アナログ音声ネットワーク又はデジタルファイバー通信ネットワークなどの電気通信／電話ネットワークを介した通信、ファイバーチャネルＳＡＮなどのストレージエリアネットワークを介した通信、又は任意の他の好適なタイプのネットワーク及び／又はプロトコルを介した通信をサポートし得る。
入／出力機器２９５０は、いくつかの実施形態において、１つ以上のディスプレイ端末、キーボード、キーパッド、タッチパッド、スキャン機器、音声又は光学認識機器、又は、１つ以上のコンピュータシステム２９００によりデータを入力又はアクセスするために好適な任意の他の機器を含み得る。複数の入／出力機器２９５０がコンピュータシステム２９００内に存在し得、又は、コンピュータシステム２９００の様々なノード上で配信され得る。いくつかの実施形態において、類似の入／出力機器が、コンピュータシステム２９００とは別体として、ネットワークインタフェース２９４０を介するなど、有線又は無線の接続部を介してコンピュータシステム２９００の１つ以上のノードと相互作用し得る。
図２９に示されるように、メモリ２９２０は、プロセッサで実行して、上記の任意の要素又は動作を実行し得るプログラム命令群２９２２を含み得る。一実施形態において、プログラム命令群は、上述の方法を実行し得る。他の実施形態において、異なる要素及びデータが含まれ得る。データは、上述の一切のデータ又は情報を含み得る。
当業者は、コンピュータシステム２９００が、単に例示的なものであって、実施形態の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されよう。特に、コンピュータシステム及び機器は、指示された機能を実行できる、コンピュータ、ネットワーク機器、インターネット装置、ＰＤＡ、無線電話、ページャ等を含む、ハードウェア又はソフトウェアの任意の組み合わせを含み得る。また、コンピュータシステム２９００は、例示されていない他の機器にも接続でき、又は、それに代わって、独立型システムとして動作し得る。更に、例示の構成要素によって提供される機能は、いくつかの実施形態において、数個の構成要素で組み合わせ、又は、追加の構成要素に分散し得る。同様に、いくつかの実施形態において、例示の構成要素の一部の機能が提供されない場合があり、及び／又は、他の追加機能が利用できる場合があり得る。
当業者においては、様々な項目が、使用時にメモリ又は記憶装置に記憶されると示されているが、これらの項目又はその一部分は、メモリ管理及びデータ保全の目的でメモリと他の記憶装置デバイスとの間で転送し得ることを理解されよう。あるいは、他の実施形態において、ソフトウェア構成要素の一部又は全てが、別の機器においてメモリ内で実行して、インターネット／コンピュータ通信を介して例示のコンピュータシステムと通信し得る。システム構成要素又はデータ構造の一部又は全てを、コンピュータアクセス可能媒体又は携帯品上に（例えば、命令群又は構造化データとして）記憶して、上述の様々な実施例のうちの適切なドライブによって読み取ることができる。いくつかの実施形態において、コンピュータシステム２９００とは別体のコンピュータアクセス可能媒体に記憶された命令群は、送信媒体又はネットワーク及び／若しくは無線リンクなどの通信媒体を介して伝送される電気信号、電磁信号、又はデジタル信号などの信号を介してコンピュータシステム２９００に送信され得る。様々な実施形態が、コンピュータアクセス可能媒体に関する上記の説明に従って実行される命令群及び／又はデータを受信、送信又は記憶することを更に含み得る。概して、コンピュータアクセス可能媒体は、磁気媒体又は光学的媒体（例えば、ディスク又はＤＶＤ／ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ（例えば、ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ、ＲＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等などの揮発性又は不揮発性媒体）、ＲＯＭ等）などの永続的コンピュータ可読記憶媒体又はメモリ媒体を含み得る。いくつかの実施形態において、コンピュータアクセス可能媒体は、ネットワーク及び／又は無線リンクなどの通信媒体を介して伝送される電気信号、電磁信号、又はデジタル信号などの送信媒体又は信号を含み得る。
本明細書で記述されている方法は、異なる実施形態において、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせで実行され得る。更に、これらの方法のブロックの順序は変更でき、様々な要素の追加、並び替え、組み合わせ、省略、修正等が可能である。本開示の恩恵を受ける当事者にとって自明である様々な修正及び変更が可能である。本明細書に記述されている様々な実施形態は、例示的であって、限定することを意味するものではない。多くの変形、変更、追加、及び改善が可能である。したがって、本明細書に記述されている構成要素について複数のインスタンスが単一のインスタンスとして提供され得る。様々な構成要素と、動作と、データストアとの間の境界は幾分か任意であって、特定の動作は、特定の例示的構成の文脈で例示されている。機能のその他の割り当てが想定されており、以下の特許請求の範囲内に含まれ得る。最後に、例示的構成において離散型構成要素として提供されている構造と機能は、組み合わされた構造体又は構成要素として実装され得る。これら及び他の変形、変更、追加、及び改善は、以下の特許請求項の範囲における定義に従い実施形態の範囲内に含まれ得る。
本開示において教示されている特定機能の組み合わせの更なる実施例が、以下の番号付け条項で記載されている。
第１条項
レンズの焦点調整機構アタッチメントであって、
焦点調整機構アタッチメントは、レンズの画像センサに対する少なくとも３つの制御された位置決め度を提供し、
少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの１つの制御された位置決め度は、レンズの光軸に沿った方向における画像センサに対するレンズの直線方向位置決めであり、
少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの他の２つの制御された位置決め度は、画像センサに対するレンズの傾きであり、
画像センサに対するレンズの傾きは、互いに直交する２軸周りの傾きであって、
画像センサに対するレンズの傾きは、光軸に直交する傾きである、
レンズの焦点調整機構アタッチメントと、
レンズ周りの対応する異なる領域に取り付けられた少なくとも４つの双方向アクチュエータであって、
４個の双方向アクチュエータの各アクチュエータが、レンズの光軸に平行な力をレンズに生成し、
４個の双方向アクチュエータの各アクチュエータが、電流で駆動される２端子デバイスである、少なくとも４つの双方向アクチュエータと、
を含む、小型カメラ用アクチュエータモジュール。
第２条項
アクチュエータモジュールが、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状を有し、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、４つのコーナーのうちの対応する１つで位置決めされ、
第１のアクチュエータの端子を通じて第１のアクチュエータに印加される所与の極性の電流に対して、第１のアクチュエータが、レンズに光軸に沿った第１の方向に力を発生し、
第１のアクチュエータが位置するコーナーに隣接したコーナーの第２と第３のアクチュエータについて、第２と第３のアクチュエータの端子を通じて印加される所与の極性と同じ極性の電流が、第１の方向とは反対の方向に力をレンズに発生する、第１条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３条項
アクチュエータモジュールが、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状を有し、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、４つのコーナーのうちの対応する１つで位置決めされ、
隣接するコイルを流れる逆極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向でレンズに力を発生するように、隣接するコイルが、互いに逆の方向に巻かれている、第１条項又は第２条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第４条項
アクチュエータモジュールが、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状を有し、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、４つのコーナーのうちの対応する１つで位置決めされ、
隣接するコイルを流れる逆極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向でレンズに力を発生するように、隣接するコイルが、互いに逆の方向に接続されている、第１条項から第３条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第５条項
少なくとも４つの双方向アクチュエータが、レンズ又はレンズ支持構造体上に取り付けられたコイルを有するボイスコイルモータを含み、
２極磁石が、アクチュエータモジュール焦点調整機構の支持構造体に取り付けられている、第１条項から第４条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第６条項
少なくとも４つの双方向アクチュエータが、レンズ又はレンズ支持構造体上に取り付けられたコイルを有するボイスコイルモータを含み、
２極磁石が、アクチュエータモジュール焦点調整機構の支持構造体に取り付けられており、
隣接するコイルを流れる逆極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向でレンズに力を発生するように、隣接する１つの磁石が、逆の極性になっている、第１条項から第５条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第７条項
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータを駆動するための、直線的で、双方向性を有する、プログラム可能な電流源を更に含む、第１条項から第６条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第８条項
レンズの焦点調整機構アタッチメントであって、
焦点調整機構アタッチメントは、レンズの画像センサに対する少なくとも３つの制御された位置決め度を提供し、
少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの１つの制御された位置決め度は、レンズの光軸に沿った方向における画像センサに対するレンズの直線方向位置決めである、レンズの焦点調整機構アタッチメントと、
アクチュエータモジュール周りの対応する異なる領域に取り付けられ、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状のポイントを形成する、少なくとも４つの双方向アクチュエータであって、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、４つのコーナーのうちの対応する１つで位置決めされ、
第１のアクチュエータの端子を通じて第１のアクチュエータに印加される所与の極性の電流に対して、第１のアクチュエータが、レンズに光軸に沿った第１の方向に力を発生し、
第１のアクチュエータが位置するコーナーに隣接したコーナーの第２と第３のアクチュエータについて、第２と第３のアクチュエータの端子を通じて印加される所与の極性と同じ極性の電流が、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する、少なくとも４つの双方向アクチュエータと、
を含むアクチュエータモジュール。
第９条項
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、対応する電流源ドライバ又は電圧源ドライバに取り付けられており、
対応する電流源ドライバ又は電圧源ドライバが、所与の組み合わせの印加された電流に対して展開される位置と傾きを決めるように感度ゲイン及びオフセットに対応する、第８条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１０条項
４つの端子を有するアクチュエータアセンブリを更に含み、各アクチュエータの１つの端子同士が電気的に接続され、各アクチュエータの他の端子が、各端子に印加された電流又は電圧で駆動され、組み合わせて、アクチュエータの配置が４つの端子で駆動され、端子のうちの３つが、直線的で、双方向性のプログラム可能な電流源で駆動され、４番目の端子が、４つの端子からアクチュエータに流れる全電流の合計がゼロになるように電流を印加する電圧源で駆動される、第８条項又は第９条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１１条項
少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの他の２つの制御された位置決め度が、画像センサに対するレンズの傾きであり、
画像センサに対するレンズの傾きが、互いに直交する２軸周りの傾きであって、
画像センサに対するレンズの傾きが、光軸に直交する傾きである、第８条項から第１０条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１２条項
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、レンズにレンズの光軸に平行な力を生成し、
４個の双方向アクチュエータの各アクチュエータが、電流で駆動される２端子デバイスである、第８条項から第１１条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１３条項
隣接するコイルを流れる逆極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向に力をレンズに発生するように、隣接するコイルが、互いに逆の方向に巻かれている、第８条項から第１２条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１４条項
アクチュエータモジュールが、光軸に沿って視た時、概して立方体の形状をしており、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、光軸に沿って視るとアクチュエータモジュールのコーナーに配置されており、
端子を通じて第１のアクチュエータに印加された所与の極性の電流が、光軸に沿った第１の方向に力をレンズに発生し、第１のアクチュエータに隣接するコーナーのアクチュエータについて、第１のアクチュエータと同じ極性の対応する端子を通じて印加された電流が、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する、第８条項から第１３条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１５条項
カメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
焦点調整機構を内蔵する小型カメラ用焦点調整機構と、
レンズ周りの４つの異なる領域で動作する４つの双方向アクチュエータと、
を含み、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、光軸に沿って視ると概して立方体の形状をしているアクチュエータモジュールのコーナーに配置されており、
端子を通じて第１のアクチュエータに印加された所与の極性の電流が、光軸に沿った第１の方向に力をレンズに発生し、第１のアクチュエータに隣接するコーナーのアクチュエータについて、第１のアクチュエータと同じ極性の対応する端子を通じて印加された電流が、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する、
装置。
第１６条項
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、組み合わせて、アクチュエータの配置が４つの端子で駆動されるように、各端子に印加された電流又は電圧で駆動される、第１５条項に記載の装置。
第１７条項
各アクチュエータが、電流で駆動される２端子デバイスである、第１５条項又は第１６条項のいずれか一条項に記載の装置。
第１８条項
各アクチュエータの端子同士が電気的に接続されている、第１５条項から第１７条項のいずれか一条項に記載の装置。
第１９条項
端子のうちの３つが、直線的で、双方向性のプログラム可能な電流源で駆動され、４番目の端子が、４つの端子からアクチュエータに流れる電流の合計がゼロになるために必要な電流をシンク又はソースし得る電圧源で駆動される、第１５条項から第１８条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２０条項
焦点調整機構が、画像センサに対するレンズの少なくとも３つの制御された位置決め度を提供し、位置決め度の１つは、レンズ光軸に沿った方向の画像センサに対するレンズの直線方向位置決めであり、他の２つは、互いに直交であり、両方が光軸に対して直交している２軸周りの画像センサに対するレンズの傾きである、第１５条項から第１９条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２１条項
カメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
複数の磁石を含むアクチュエータモジュールであって、
複数の磁石の各磁石が全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている、
アクチュエータモジュールと、
レンズ周りに固着されたコイルと、
を含み
複数の磁石の各磁石が、コイルから生成されるローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する、装置。
第２２条項
複数の磁石が、アクチュエータモジュールを含む焦点調整機構の支持構造体に取り付けられており、
複数の磁石が、焦点調整機構の支持構造体に取り付けられた４つの磁石を含む、第２１条項に記載の装置。
第２３条項
コイルが、電流で駆動され、
コイルが、レンズ周りで固着され、各磁石の磁場内に取り付けられている、第２１条項又は第２２条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２４条項
アクチュエータモジュールに取り付けられた状態の複数の磁石の各磁石の分極方向が、レンズの光軸に実質的に直交であり、
複数の磁石の各磁石の分極方向が、アクチュエータモジュールの複数の平面状側面の少なくとも１つに対して約４５度の角度を成しており、
アクチュエータモジュールが、包絡線で実質的に立方体である、第２１条項から第２３条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２５条項
焦点調整機構が、光軸に直交する直線方向に相対移動を実質的に制限する手段によってアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架されている、第２１条項から第２４条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２６条項
複数の磁石の各磁石の漏れ磁場が、電流で駆動された時４つの追加コイルと相互作用し、
４つの追加コイルは、光軸に平行な漏れ磁場の成分が、光軸に直交する方向にローレンツ力を生成することを可能にするように、アクチュエータモジュール支持構造体に固定され、
ローレンツ力が、光軸に直交する方向に焦点調整機構とレンズの制御された移動を生成する、第２１条項から第２５条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２７条項
アクチュエータモジュールが、３本の直交軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールであり、１本は、焦点調整のための光軸に対して平行であり、２本は、光軸に対して直交であり、ユーザの手振れを補うために互いに直交している、第２１条項から第２６条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２８条項
小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールであって、
アクチュエータモジュール支持構造体と、
小型カメラの光軸に直交する直線方向に相対移動を制限するように構成された懸架手段によってアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架された焦点調整機構と、
焦点調整機構の支持構造体に取り付けられた複数の磁石と、
を含むアクチュエータモジュール。
第２９条項
アクチュエータモジュール支持構造体が、磁性ヨークを含み、
複数の磁石が、磁性ヨークに取り付けられており、
上部バネが、磁性ヨークに取り付けられており、
上部バネが、レンズとフォーカシングコイルとを懸架するために用いられ、
上部バネがヨークから電気的に絶縁されている、第２８条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３０条項
上部バネが、第１の部分と第２の部分を含み、
第１の部分と第２の部分のそれぞれが、フォーカシングコイルの対応する端部に接続されて、第１の部分と第２の部分のそれぞれに異なる電圧が印加された時に、ヨークからフォーカシングコイルを通じて電流を駆動する導電路を形成する、第２９条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３１条項
アクチュエータモジュールが、光軸に直交する方向で視た時に平面で矩形であって、辺が、長い辺と短い辺があるように配置されており、
複数の磁石の各磁石と、対応する固定コイルが、アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度の平面を中心として鏡面対称を呈するように配置されており、
４つの磁石と４つの固定コイルの組み合わされた配置が、光軸を通り、アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度の平面を中心として鏡面対称を呈さない、第２８条項から第３０条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３２条項
上部バネの２つの部分への伝導路が懸架機構を貫通し、
懸架機構が、固定されたアクチュエータモジュール支持構造体に対して光軸と直交する直線方向に焦点調整機構を移動するように導く、第２８条項から第３１条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３３条項
複数の磁石の各磁石が、レンズ周りに固着され各磁石の磁場内に取り付けられた、適切な電流で駆動される、単一のコイルから生成されるローレンツ力と相互作用するように配置されている、第２８条項から第３２条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３４条項
上部バネと組み合わせて用いられて、焦点調整機構支持構造体上でレンズとフォーカシングコイルとを懸架する下部バネを更に含み、下部バネが、磁石と４つの固定コイルとの間で４つの磁石上に取り付けられている、第２８条項から第３３条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３５条項
モバイルコンピューティング装置におけるカメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
回路基板に取り付けられる複数の磁石を含むアクチュエータモジュールであって、
複数の磁石の各磁石が全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている、
アクチュエータモジュールと、
レンズ周りに固着されたコイルと、
を含み、
複数の磁石の各磁石が、レンズ周りに固着されたコイルから生成されるローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する、装置。
第３６条項
回路基板が、フレキシブルプリント回路を含む、第３５条項に記載の装置。
第３７条項
回路基板が、プリント回路基板を含み、
複数のコイルが、回路基板の平面がアクチュエータの光軸に直交するような向きで固定され、
少なくとも２つのホールセンサが、磁石からプリント回路基板の反対の側の固定コイルのうちの２つの基板中心に取り付けられている、第３５条項又は第３６条項のいずれか一条項に記載の装置。
第３８条項
複数の磁石の各磁石が、分極方向をアクチュエータモジュールの光軸と実質的に直交させてアクチュエータモジュールに取り付けられている、第３５条項から第３７条項のいずれか一条項に記載の装置。
第３９条項
複数の磁石の各磁石が、分極方向をアクチュエータモジュールの光軸と直交させてアクチュエータモジュールに取り付けられている、第３５条項から第３８条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４０条項
複数の磁石の各磁石が、アクチュエータの少なくとも１つの平面状の側面に対して４５度の角度でアクチュエータモジュールに取り付けられている、第３５条項から第３９条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４１条項
カメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
３本の直交軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールと、
光軸に沿ってレンズを移動するための焦点調整機構と、
を含み、
機構が、それぞれが光軸に対して実質的に平行である複数のワイヤ上で懸架されており、
複数のワイヤのうちの少なくとも１つが、焦点調整機構が光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる、
装置。
第４２条項
複数のワイヤが、機構の各コーナーに１つ配置された、４本のワイヤを更に含む、第４１条項に記載の装置。
第４３条項
曲げ変形が、他の方向における寄生動作を実質的に防止する曲げ変形を含む、第４１条項又は第４２条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４４条項
複数のワイヤが、手振れ補正に必要な直線的な移動を可能にするように焦点調整機構をアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架する、第４１条項から第４３条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４５条項
複数のワイヤのそれぞれが、曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる、第４１条項から第４４条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４６条項
複数のワイヤの少なくとも３本が形状記憶合金からなり、
形状記憶合金からなるワイヤのそれぞれが、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される、第４１条項から第４５条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４７条項
形状記憶からなるワイヤのそれぞれが、電流を流すことによってワイヤが加熱された時、又は電流の一部を低減することによって冷却された時に、各ワイヤの長さが変化し、それによって画像センサに対する焦点調整機構とレンズの傾きが制御されるように、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される、第４１条項から第４６条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４８条項
レンズの位置を制御する方法であって、
懸架ワイヤに電流を流して、ワイヤ内の形状記憶合金を膨張させてワイヤを長くすることと、
懸架ワイヤを流れる電流を低減して、ワイヤ内の形状記憶合金を縮小することによってワイヤを短くすることと、
を含む方法。
第４９条項
懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くすることが、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される焦点調整機構を懸架する複数のコーナーワイヤに同時に電流を流すことを更に含む、第４８条項に記載の方法。
第５０条項
懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くすることが、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される焦点調整機構を懸架する少なくとも３本のコーナーワイヤに電流を流すことを更に含む、第４８条項又は第４９条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５１条項
懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くすることが、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される焦点調整機構を懸架する少なくとも３本のコーナーワイヤに電流を流すことと、
４本のコーナーワイヤから電流を低減することと、
を更に含み、
第４のコーナーワイヤが形状記憶合金材料で作製されておらず、第４のコーナーワイヤが受動型であり、
第４のコーナーワイヤが、操作負荷時のストレス及び歪み特性において実質的に直線的であり、弾力性を有する、
第４８条項から第５０条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５２条項
懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くすることが、焦点調整機構がレンズの光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金を含むワイヤに電流を流すことを更に含む、第４８条項から第５１条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５３条項
ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成された焦点調整機構を懸架する第１のコーナーワイヤと第２のコーナーワイヤとに異なる電流を流すことによってレンズを傾けることを更に含む、第４８条項から第５２条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５４条項
焦点調整機構を懸架する第１のコーナーワイヤと第２のコーナーワイヤに異なる電流を流すことによってレンズを傾けることを更に含む、第４８条項から第５３条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５５条項
３本の直交する直線軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御することを更に含み、１本の軸が、焦点調整のための光軸に対して平行であり、他の２本の軸が、光軸と直交であり、及び互いに直交している、第４８条項から第５４条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５６条項
カメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
光軸に沿ってレンズを移動するための焦点調整機構を含み、
機構が、それぞれが光軸に対して実質的に平行である複数のワイヤ上で懸架されており、
複数のワイヤのうちの少なくとも１つが、焦点調整機構が光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる、
装置。
第５７条項
ワイヤに電流を流すことによって加熱された時、又は電流量を低減することによって冷却された時に各ワイヤの長さが制御されるように、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される形状記憶合金（ＳＭＡ）から作製された、少なくとも３本のコーナーワイヤを更に含む、第５６条項に記載の装置。
第５８条項
焦点調整機構の一部とアクチュエータ支持構造体との間で反応するように構成されている、各ワイヤに対し１本の、少なくとも３本の受動バイアスバネを更に含む、第５６条項又は第５７条項のいずれか一条項に記載の装置。
第５９条項
受動バイアスバネが電流を焦点調整機構にルーティングする、第５６条項から第５８条項のいずれか一条項に記載の装置。
第６０条項
ワイヤのうちの少なくとも１本が、形状記憶合金材料で作製されておらず、ワイヤのうちの少なくとも１本が、操作負荷時のストレス及び歪み特性において受動的で、実質的に直線的で弾性的である、第５６条項から第５９条項のいずれか一条項に記載の装置。
第６１条項
多機能デバイスにおけるカメラレンズについて、多機能デバイスの画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置を計算することであって、
画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置が、レンズに加わる平均的な力の合計がゼロである時の画像センサに対するカメラレンズの位置である、
好ましい位置を計算することと、
レンズを好ましい位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して変位を生成することと、
を含む方法。
第６２条項
好ましい位置が、レンズアクチュエータ機構内のバネによるカメラレンズの変位が重力によるカメラレンズの変位を相殺する、平衡位置である、第６１条項に記載の方法。
第６３条項
好ましい位置が、レンズに加わる平均的な力の合計が、ダイナミックレンジ内に含まれるように離散的期間にわたって管理される位置である、第６１条項又は第６２条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６４条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することと、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することと、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して新しい変位を生成させることと、
を含む方法。
第６５条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することと、
レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して新しい変位を生成することと、
を更に含む、第６１条項から第６４条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６６条項
ホールセンサを用いて、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの位置の変化量が閾値を超えたか判定することと、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することと、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して新しい変位を生成することと、
を更に含む第６１条項から第６５条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６７条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、ルックバック期間の多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平均的位置を計算することを更に含む、第６１条項から第６６条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６８条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、
多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルを導き出すことと、
スプリングベクトルが、重力ベクトルと大きさが同等で、位置が反対になる位置を計算することと、
を更に含む、第６１条項から第６７条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６９条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、
加速度計データをフィルタにかけて、多機能デバイスの動きの高周波数動き成分を除去することを含む、多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルを導き出すことと、
スプリングベクトルが、重力ベクトルに対して大きさが同等で、位置が反対になる位置を計算することと、
を更に含む、第６１条項から第６８条項のいずれか一条項に記載の方法。
第７０条項
少なくとも１つのプロセッサと、
プログラム命令群を含むメモリと、
を含み、プログラム命令群は、
多機能デバイスにおけるカメラレンズについて、多機能デバイスの画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置を計算することであって、
画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置が、レンズに加わる平均的な力の合計がゼロである時の画像センサに対するカメラレンズの位置である、
好ましい位置を計算することと、
レンズを好ましい位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して変位を生成することと、
を少なくとも１つのプロセッサによって実行可能である、システム。
第７１条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いてレンズに力を印加して、新しい変位を生成する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
を更に含む、第７０条項に記載のシステム。
第７２条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いてレンズに力を印加して、新しい変位を生成する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
を更に含む、第７０条項又は第７１条項のいずれか一条項に記載のシステム。
第７３条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群が、
多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルとを導き出す、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
スプリングベクトルが、重力ベクトルと大きさが同等で、位置が反対である位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
を更に含む、第７０条項から第７２条項のいずれか一条項に記載のシステム。
第７４条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群が、
多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルとを導き出す、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群であって、
導き出す少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群が、加速度計データをフィルタにかけて多機能デバイスの動作の高周波数動き成分を除去する少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群を含む、
導き出す少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
スプリングベクトルが、重力ベクトルと大きさが同等で、位置が反対である位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
を含む、第７０条項から第７３条項のいずれか一条項に記載のシステム。
第７５条項
プログラム命令群を記憶する永続的コンピュータ可読記憶媒体であって、プログラム命令群が、
多機能デバイスにおけるカメラレンズについて、多機能デバイスの画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置を計算することであって、
画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置が、レンズに加わる平均的な力の合計がゼロである時の画像センサに対するカメラレンズの位置である、
好ましい位置を計算することと、
レンズを好ましい位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して変位を生成することと、
を実行する、永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第７６条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して、新しい変位を変位することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
を更に含む、第７５条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第７７条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して、新しい変位を生成することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
を更に含む、第７５条項から第７６条項のいずれか一条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第７８条項
ホールセンサを用いて、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの位置の変化量が閾値を超えたか判定することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して、新しい変位を生成することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
を更に含む、第７５条項から第７７条項のいずれか一条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第７９条項
光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群が、ループバック期間時に多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平均的位置を計算することを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群を更に含む、第７５条項から第７８条項のいずれか一条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第８０条項
永続的コンピュータ可読記憶媒体であって、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群が、
多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルとを導き出すことを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群と、
スプリングベクトルが、重力ベクトルと大きさが同等で、位置が反対である位置を計算することを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群と、
を更に含む、第７５条項から第７９条項のいずれか一条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第１条項
レンズの焦点調整機構アタッチメントであって、
焦点調整機構アタッチメントは、レンズの画像センサに対する少なくとも３つの制御された位置決め度を提供し、
少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの１つの制御された位置決め度は、レンズの光軸に沿った方向における画像センサに対するレンズの直線方向位置決めであり、
少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの他の２つの制御された位置決め度は、画像センサに対するレンズの傾きであり、
画像センサに対するレンズの傾きは、互いに直交する２軸周りの傾きであって、
画像センサに対するレンズの傾きは、光軸に直交する傾きである、
レンズの焦点調整機構アタッチメントと、
レンズ周りの対応する異なる領域に取り付けられた少なくとも４つの双方向アクチュエータであって、
４個の双方向アクチュエータの各アクチュエータが、レンズの光軸に平行な力をレンズに生成し、
４個の双方向アクチュエータの各アクチュエータが、電流で駆動される２端子デバイスである、少なくとも４つの双方向アクチュエータと、
を含む、小型カメラ用アクチュエータモジュール。
第２条項
アクチュエータモジュールが、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状を有し、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、４つのコーナーのうちの対応する１つで位置決めされ、
第１のアクチュエータの端子を通じて第１のアクチュエータに印加される所与の極性の電流に対して、第１のアクチュエータが、レンズに光軸に沿った第１の方向に力を発生し、
第１のアクチュエータが位置するコーナーに隣接したコーナーの第２と第３のアクチュエータについて、第２と第３のアクチュエータの端子を通じて印加される所与の極性と同じ極性の電流が、第１の方向とは反対の方向に力をレンズに発生する、第１条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３条項
アクチュエータモジュールが、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状を有し、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、４つのコーナーのうちの対応する１つで位置決めされ、
隣接するコイルを流れる逆極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向でレンズに力を発生するように、隣接するコイルが、互いに逆の方向に巻かれている、第１条項又は第２条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第４条項
アクチュエータモジュールが、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状を有し、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、４つのコーナーのうちの対応する１つで位置決めされ、
隣接するコイルを流れる逆極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向でレンズに力を発生するように、隣接するコイルが、互いに逆の方向に接続されている、第１条項から第３条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第５条項
少なくとも４つの双方向アクチュエータが、レンズ又はレンズ支持構造体上に取り付けられたコイルを有するボイスコイルモータを含み、
２極磁石が、アクチュエータモジュール焦点調整機構の支持構造体に取り付けられている、第１条項から第４条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第６条項
少なくとも４つの双方向アクチュエータが、レンズ又はレンズ支持構造体上に取り付けられたコイルを有するボイスコイルモータを含み、
２極磁石が、アクチュエータモジュール焦点調整機構の支持構造体に取り付けられており、
隣接するコイルを流れる逆極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向でレンズに力を発生するように、隣接する１つの磁石が、逆の極性になっている、第１条項から第５条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第７条項
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータを駆動するための、直線的で、双方向性を有する、プログラム可能な電流源を更に含む、第１条項から第６条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第８条項
レンズの焦点調整機構アタッチメントであって、
焦点調整機構アタッチメントは、レンズの画像センサに対する少なくとも３つの制御された位置決め度を提供し、
少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの１つの制御された位置決め度は、レンズの光軸に沿った方向における画像センサに対するレンズの直線方向位置決めである、レンズの焦点調整機構アタッチメントと、
アクチュエータモジュール周りの対応する異なる領域に取り付けられ、光軸に沿った平面視で、少なくとも４つのコーナーを有する矩形の形状のポイントを形成する、少なくとも４つの双方向アクチュエータであって、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、４つのコーナーのうちの対応する１つで位置決めされ、
第１のアクチュエータの端子を通じて第１のアクチュエータに印加される所与の極性の電流に対して、第１のアクチュエータが、レンズに光軸に沿った第１の方向に力を発生し、
第１のアクチュエータが位置するコーナーに隣接したコーナーの第２と第３のアクチュエータについて、第２と第３のアクチュエータの端子を通じて印加される所与の極性と同じ極性の電流が、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する、少なくとも４つの双方向アクチュエータと、
を含むアクチュエータモジュール。
第９条項
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、対応する電流源ドライバ又は電圧源ドライバに取り付けられており、
対応する電流源ドライバ又は電圧源ドライバが、所与の組み合わせの印加された電流に対して展開される位置と傾きを決めるように感度ゲイン及びオフセットに対応する、第８条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１０条項
４つの端子を有するアクチュエータアセンブリを更に含み、各アクチュエータの１つの端子同士が電気的に接続され、各アクチュエータの他の端子が、各端子に印加された電流又は電圧で駆動され、組み合わせて、アクチュエータの配置が４つの端子で駆動され、端子のうちの３つが、直線的で、双方向性のプログラム可能な電流源で駆動され、４番目の端子が、４つの端子からアクチュエータに流れる全電流の合計がゼロになるように電流を印加する電圧源で駆動される、第８条項又は第９条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１１条項
少なくとも３つの制御された位置決め度のうちの他の２つの制御された位置決め度が、画像センサに対するレンズの傾きであり、
画像センサに対するレンズの傾きが、互いに直交する２軸周りの傾きであって、
画像センサに対するレンズの傾きが、光軸に直交する傾きである、第８条項から第１０条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１２条項
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、レンズにレンズの光軸に平行な力を生成し、
４個の双方向アクチュエータの各アクチュエータが、電流で駆動される２端子デバイスである、第８条項から第１１条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１３条項
隣接するコイルを流れる逆極性の電流が、２つのアクチュエータから光軸に沿って同じ方向に力をレンズに発生するように、隣接するコイルが、互いに逆の方向に巻かれている、第８条項から第１２条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１４条項
アクチュエータモジュールが、光軸に沿って視た時、概して立方体の形状をしており、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、光軸に沿って視るとアクチュエータモジュールのコーナーに配置されており、
端子を通じて第１のアクチュエータに印加された所与の極性の電流が、光軸に沿った第１の方向に力をレンズに発生し、第１のアクチュエータに隣接するコーナーのアクチュエータについて、第１のアクチュエータと同じ極性の対応する端子を通じて印加された電流が、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する、第８条項から第１３条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第１５条項
カメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
焦点調整機構を内蔵する小型カメラ用焦点調整機構と、
レンズ周りの４つの異なる領域で動作する４つの双方向アクチュエータと、
を含み、
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、光軸に沿って視ると概して立方体の形状をしているアクチュエータモジュールのコーナーに配置されており、
端子を通じて第１のアクチュエータに印加された所与の極性の電流が、光軸に沿った第１の方向に力をレンズに発生し、第１のアクチュエータに隣接するコーナーのアクチュエータについて、第１のアクチュエータと同じ極性の対応する端子を通じて印加された電流が、第１の方向とは反対の第２の方向の力をレンズに発生する、
装置。
第１６条項
４つの双方向アクチュエータの各アクチュエータが、組み合わせて、アクチュエータの配置が４つの端子で駆動されるように、各端子に印加された電流又は電圧で駆動される、第１５条項に記載の装置。
第１７条項
各アクチュエータが、電流で駆動される２端子デバイスである、第１５条項又は第１６条項のいずれか一条項に記載の装置。
第１８条項
各アクチュエータの端子同士が電気的に接続されている、第１５条項から第１７条項のいずれか一条項に記載の装置。
第１９条項
端子のうちの３つが、直線的で、双方向性のプログラム可能な電流源で駆動され、４番目の端子が、４つの端子からアクチュエータに流れる電流の合計がゼロになるために必要な電流をシンク又はソースし得る電圧源で駆動される、第１５条項から第１８条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２０条項
焦点調整機構が、画像センサに対するレンズの少なくとも３つの制御された位置決め度を提供し、位置決め度の１つは、レンズ光軸に沿った方向の画像センサに対するレンズの直線方向位置決めであり、他の２つは、互いに直交であり、両方が光軸に対して直交している２軸周りの画像センサに対するレンズの傾きである、第１５条項から第１９条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２１条項
カメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
複数の磁石を含むアクチュエータモジュールであって、
複数の磁石の各磁石が全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている、
アクチュエータモジュールと、
レンズ周りに固着されたコイルと、
を含み
複数の磁石の各磁石が、コイルから生成されるローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する、装置。
第２２条項
複数の磁石が、アクチュエータモジュールを含む焦点調整機構の支持構造体に取り付けられており、
複数の磁石が、焦点調整機構の支持構造体に取り付けられた４つの磁石を含む、第２１条項に記載の装置。
第２３条項
コイルが、電流で駆動され、
コイルが、レンズ周りで固着され、各磁石の磁場内に取り付けられている、第２１条項又は第２２条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２４条項
アクチュエータモジュールに取り付けられた状態の複数の磁石の各磁石の分極方向が、レンズの光軸に実質的に直交であり、
複数の磁石の各磁石の分極方向が、アクチュエータモジュールの複数の平面状側面の少なくとも１つに対して約４５度の角度を成しており、
アクチュエータモジュールが、包絡線で実質的に立方体である、第２１条項から第２３条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２５条項
焦点調整機構が、光軸に直交する直線方向に相対移動を実質的に制限する手段によってアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架されている、第２１条項から第２４条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２６条項
複数の磁石の各磁石の漏れ磁場が、電流で駆動された時４つの追加コイルと相互作用し、
４つの追加コイルは、光軸に平行な漏れ磁場の成分が、光軸に直交する方向にローレンツ力を生成することを可能にするように、アクチュエータモジュール支持構造体に固定され、
ローレンツ力が、光軸に直交する方向に焦点調整機構とレンズの制御された移動を生成する、第２１条項から第２５条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２７条項
アクチュエータモジュールが、３本の直交軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールであり、１本は、焦点調整のための光軸に対して平行であり、２本は、光軸に対して直交であり、ユーザの手振れを補うために互いに直交している、第２１条項から第２６条項のいずれか一条項に記載の装置。
第２８条項
小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールであって、
アクチュエータモジュール支持構造体と、
小型カメラの光軸に直交する直線方向に相対移動を制限するように構成された懸架手段によってアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架された焦点調整機構と、
焦点調整機構の支持構造体に取り付けられた複数の磁石と、
を含むアクチュエータモジュール。
第２９条項
アクチュエータモジュール支持構造体が、磁性ヨークを含み、
複数の磁石が、磁性ヨークに取り付けられており、
上部バネが、磁性ヨークに取り付けられており、
上部バネが、レンズとフォーカシングコイルとを懸架するために用いられ、
上部バネがヨークから電気的に絶縁されている、第２８条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３０条項
上部バネが、第１の部分と第２の部分を含み、
第１の部分と第２の部分のそれぞれが、フォーカシングコイルの対応する端部に接続されて、第１の部分と第２の部分のそれぞれに異なる電圧が印加された時に、ヨークからフォーカシングコイルを通じて電流を駆動する導電路を形成する、第２９条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３１条項
アクチュエータモジュールが、光軸に直交する方向で視た時に平面で矩形であって、辺が、長い辺と短い辺があるように配置されており、
複数の磁石の各磁石と、対応する固定コイルが、アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度の平面を中心として鏡面対称を呈するように配置されており、
４つの磁石と４つの固定コイルの組み合わされた配置が、光軸を通り、アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度の平面を中心として鏡面対称を呈さない、第２８条項から第３０条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３２条項
上部バネの２つの部分への伝導路が懸架機構を貫通し、
懸架機構が、固定されたアクチュエータモジュール支持構造体に対して光軸と直交する直線方向に焦点調整機構を移動するように導く、第２８条項から第３１条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３３条項
複数の磁石の各磁石が、レンズ周りに固着され各磁石の磁場内に取り付けられた、適切な電流で駆動される、単一のコイルから生成されるローレンツ力と相互作用するように配置されている、第２８条項から第３２条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３４条項
上部バネと組み合わせて用いられて、焦点調整機構支持構造体上でレンズとフォーカシングコイルとを懸架する下部バネを更に含み、下部バネが、磁石と４つの固定コイルとの間で４つの磁石上に取り付けられている、第２８条項から第３３条項のいずれか一条項に記載のアクチュエータモジュール。
第３５条項
モバイルコンピューティング装置におけるカメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
回路基板に取り付けられる複数の磁石を含むアクチュエータモジュールであって、
複数の磁石の各磁石が全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている、
アクチュエータモジュールと、
レンズ周りに固着されたコイルと、
を含み、
複数の磁石の各磁石が、レンズ周りに固着されたコイルから生成されるローレンツ力に基づいてレンズの焦点を調整する力に寄与する、装置。
第３６条項
回路基板が、フレキシブルプリント回路を含む、第３５条項に記載の装置。
第３７条項
回路基板が、プリント回路基板を含み、
複数のコイルが、回路基板の平面がアクチュエータの光軸に直交するような向きで固定され、
少なくとも２つのホールセンサが、磁石からプリント回路基板の反対の側の固定コイルのうちの２つの基板中心に取り付けられている、第３５条項又は第３６条項のいずれか一条項に記載の装置。
第３８条項
複数の磁石の各磁石が、分極方向をアクチュエータモジュールの光軸と実質的に直交させてアクチュエータモジュールに取り付けられている、第３５条項から第３７条項のいずれか一条項に記載の装置。
第３９条項
複数の磁石の各磁石が、分極方向をアクチュエータモジュールの光軸と直交させてアクチュエータモジュールに取り付けられている、第３５条項から第３８条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４０条項
複数の磁石の各磁石が、アクチュエータの少なくとも１つの平面状の側面に対して４５度の角度でアクチュエータモジュールに取り付けられている、第３５条項から第３９条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４１条項
カメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
３本の直交軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールと、
光軸に沿ってレンズを移動するための焦点調整機構と、
を含み、
機構が、それぞれが光軸に対して実質的に平行である複数のワイヤ上で懸架されており、
複数のワイヤのうちの少なくとも１つが、焦点調整機構が光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる、
装置。
第４２条項
複数のワイヤが、機構の各コーナーに１つ配置された、４本のワイヤを更に含む、第４１条項に記載の装置。
第４３条項
曲げ変形が、他の方向における寄生動作を実質的に防止する曲げ変形を含む、第４１条項又は第４２条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４４条項
複数のワイヤが、手振れ補正に必要な直線的な移動を可能にするように焦点調整機構をアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架する、第４１条項から第４３条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４５条項
複数のワイヤのそれぞれが、曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる、第４１条項から第４４条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４６条項
複数のワイヤの少なくとも３本が形状記憶合金からなり、
形状記憶合金からなるワイヤのそれぞれが、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される、第４１条項から第４５条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４７条項
形状記憶からなるワイヤのそれぞれが、電流を流すことによってワイヤが加熱された時、又は電流の一部を低減することによって冷却された時に、各ワイヤの長さが変化し、それによって画像センサに対する焦点調整機構とレンズの傾きが制御されるように、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される、第４１条項から第４６条項のいずれか一条項に記載の装置。
第４８条項
レンズの位置を制御する方法であって、
懸架ワイヤに電流を流して、ワイヤ内の形状記憶合金を膨張させてワイヤを長くすることと、
懸架ワイヤを流れる電流を低減して、ワイヤ内の形状記憶合金を縮小することによってワイヤを短くすることと、
を含む方法。
第４９条項
懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くすることが、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される焦点調整機構を懸架する複数のコーナーワイヤに同時に電流を流すことを更に含む、第４８条項に記載の方法。
第５０条項
懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くすることが、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される焦点調整機構を懸架する少なくとも３本のコーナーワイヤに電流を流すことを更に含む、第４８条項又は第４９条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５１条項
懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くすることが、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される焦点調整機構を懸架する少なくとも３本のコーナーワイヤに電流を流すことと、
４本のコーナーワイヤから電流を低減することと、
を更に含み、
第４のコーナーワイヤが形状記憶合金材料で作製されておらず、第４のコーナーワイヤが受動型であり、
第４のコーナーワイヤが、操作負荷時のストレス及び歪み特性において実質的に直線的であり、弾力性を有する、
第４８条項から第５０条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５２条項
懸架ワイヤに電流を流してワイヤ内の形状記憶合金を膨張させることによってワイヤを長くすることが、焦点調整機構がレンズの光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金を含むワイヤに電流を流すことを更に含む、第４８条項から第５１条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５３条項
ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成された焦点調整機構を懸架する第１のコーナーワイヤと第２のコーナーワイヤとに異なる電流を流すことによってレンズを傾けることを更に含む、第４８条項から第５２条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５４条項
焦点調整機構を懸架する第１のコーナーワイヤと第２のコーナーワイヤに異なる電流を流すことによってレンズを傾けることを更に含む、第４８条項から第５３条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５５条項
３本の直交する直線軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御することを更に含み、１本の軸が、焦点調整のための光軸に対して平行であり、他の２本の軸が、光軸と直交であり、及び互いに直交している、第４８条項から第５４条項のいずれか一条項に記載の方法。
第５６条項
カメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
光軸に沿ってレンズを移動するための焦点調整機構を含み、
機構が、それぞれが光軸に対して実質的に平行である複数のワイヤ上で懸架されており、
複数のワイヤのうちの少なくとも１つが、焦点調整機構が光軸に直交する直線方向に移動できるように曲げ変形が可能な形状記憶合金からなる、
装置。
第５７条項
ワイヤに電流を流すことによって加熱された時、又は電流量を低減することによって冷却された時に各ワイヤの長さが制御されるように、ワイヤの長さに沿って張力を付与する受動バイアスバネを備えて構成される形状記憶合金（ＳＭＡ）から作製された、少なくとも３本のコーナーワイヤを更に含む、第５６条項に記載の装置。
第５８条項
焦点調整機構の一部とアクチュエータ支持構造体との間で反応するように構成されている、各ワイヤに対し１本の、少なくとも３本の受動バイアスバネを更に含む、第５６条項又は第５７条項のいずれか一条項に記載の装置。
第５９条項
受動バイアスバネが電流を焦点調整機構にルーティングする、第５６条項から第５８条項のいずれか一条項に記載の装置。
第６０条項
ワイヤのうちの少なくとも１本が、形状記憶合金材料で作製されておらず、ワイヤのうちの少なくとも１本が、操作負荷時のストレス及び歪み特性において受動的で、実質的に直線的で弾性的である、第５６条項から第５９条項のいずれか一条項に記載の装置。
第６１条項
多機能デバイスにおけるカメラレンズについて、多機能デバイスの画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置を計算することであって、
画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置が、レンズに加わる平均的な力の合計がゼロである時の画像センサに対するカメラレンズの位置である、
好ましい位置を計算することと、
レンズを好ましい位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して変位を生成することと、
を含む方法。
第６２条項
好ましい位置が、レンズアクチュエータ機構内のバネによるカメラレンズの変位が重力によるカメラレンズの変位を相殺する、平衡位置である、第６１条項に記載の方法。
第６３条項
好ましい位置が、レンズに加わる平均的な力の合計が、ダイナミックレンジ内に含まれるように離散的期間にわたって管理される位置である、第６１条項又は第６２条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６４条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することと、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することと、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して新しい変位を生成させることと、
を含む方法。
第６５条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することと、
レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して新しい変位を生成することと、
を更に含む、第６１条項から第６４条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６６条項
ホールセンサを用いて、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの位置の変化量が閾値を超えたか判定することと、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することと、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して新しい変位を生成することと、
を更に含む第６１条項から第６５条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６７条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、ルックバック期間の多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平均的位置を計算することを更に含む、第６１条項から第６６条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６８条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、
多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルを導き出すことと、
スプリングベクトルが、重力ベクトルと大きさが同等で、位置が反対になる位置を計算することと、
を更に含む、第６１条項から第６７条項のいずれか一条項に記載の方法。
第６９条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することが、
加速度計データをフィルタにかけて、多機能デバイスの動きの高周波数動き成分を除去することを含む、多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルを導き出すことと、
スプリングベクトルが、重力ベクトルに対して大きさが同等で、位置が反対になる位置を計算することと、
を更に含む、第６１条項から第６８条項のいずれか一条項に記載の方法。
第７０条項
少なくとも１つのプロセッサと、
プログラム命令群を含むメモリと、
を含み、プログラム命令群は、
多機能デバイスにおけるカメラレンズについて、多機能デバイスの画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置を計算することであって、
画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置が、レンズに加わる平均的な力の合計がゼロである時の画像センサに対するカメラレンズの位置である、
好ましい位置を計算することと、
レンズを好ましい位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して変位を生成することと、
を少なくとも１つのプロセッサによって実行可能である、システム。
第７１条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いてレンズに力を印加して、新しい変位を生成する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
を更に含む、第７０条項に記載のシステム。
第７２条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いてレンズに力を印加して、新しい変位を生成する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
を更に含む、第７０条項又は第７１条項のいずれか一条項に記載のシステム。
第７３条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群が、
多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルとを導き出す、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
スプリングベクトルが、重力ベクトルと大きさが同等で、位置が反対である位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
を更に含む、第７０条項から第７２条項のいずれか一条項に記載のシステム。
第７４条項
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群が、
多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルとを導き出す、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群であって、
導き出す少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群が、加速度計データをフィルタにかけて多機能デバイスの動作の高周波数動き成分を除去する少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群を含む、
導き出す少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
スプリングベクトルが、重力ベクトルと大きさが同等で、位置が反対である位置を計算する、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なプログラム命令群と、
を含む、第７０条項から第７３条項のいずれか一条項に記載のシステム。
第７５条項
プログラム命令群を記憶する永続的コンピュータ可読記憶媒体であって、プログラム命令群が、
多機能デバイスにおけるカメラレンズについて、多機能デバイスの画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置を計算することであって、
画像センサに対するカメラレンズの好ましい位置が、レンズに加わる平均的な力の合計がゼロである時の画像センサに対するカメラレンズの位置である、
好ましい位置を計算することと、
レンズを好ましい位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの変位を計算することと、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して変位を生成することと、
を実行する、永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第７６条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して、新しい変位を変位することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
を更に含む、第７５条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第７７条項
加速度計を用いて、多機能デバイスの向きの変化量が閾値を超えたか判定することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
レンズを平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して、新しい変位を生成することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
を更に含む、第７５条項から第７６条項のいずれか一条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第７８条項
ホールセンサを用いて、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの位置の変化量が閾値を超えたか判定することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの新しい平衡位置を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
レンズを新しい平衡位置に移動するために必要なアクチュエータ機構によるレンズの新しい変位を計算することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
アクチュエータ機構内のモータを用いて、レンズに力を印加して、新しい変位を生成することを実行する、コンピュータ実行可能プログラム命令群と、
を更に含む、第７５条項から第７７条項のいずれか一条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第７９条項
光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群が、ループバック期間時に多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平均的位置を計算することを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群を更に含む、第７５条項から第７８条項のいずれか一条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
第８０条項
永続的コンピュータ可読記憶媒体であって、多機能デバイスの光センサに対するカメラレンズの平衡位置を計算することを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群が、
多機能デバイスの加速度計から多機能デバイスの向きと重力ベクトルとを導き出すことを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群と、
スプリングベクトルが、重力ベクトルと大きさが同等で、位置が反対である位置を計算することを実行するコンピュータ実行可能プログラム命令群と、
を更に含む、第７５条項から第７９条項のいずれか一条項に記載の永続的コンピュータ可読記憶媒体。
Claims (20)
- カメラ構成要素の動きを制御するための装置であって、
複数の磁石を含むアクチュエータモジュールであって、前記複数の磁石の各磁石が全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている、当該アクチュエータモジュールと、
レンズの周りに固着されたコイルと、を備え、
前記複数の磁石の各磁石が、前記コイルから生成するローレンツ力に基づいて前記レンズの焦点を調節する力に寄与する、ことを特徴とする装置。 - 前記複数の磁石が、前記アクチュエータモジュールを含む焦点調整機構の支持構造体に取り付けられており、
前記複数の磁石が、前記焦点調整機構の前記支持構造体に取り付けられた４つの磁石を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記コイルが、電流で駆動され、
前記コイルが、前記レンズ周りで固着され、各磁石の磁場内に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記アクチュエータモジュールに取り付けられた状態の前記複数の磁石の各磁石の分極方向が、前記レンズの光軸に実質的に直交であり、
前記複数の磁石の各磁石の前記分極方向が、前記アクチュエータモジュールの複数の平面状側面の少なくとも１つに対して約４５度の角度を成しており、
前記アクチュエータモジュールが、包絡線で実質的に立方体である、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 焦点調整機構が、前記光軸に直交する直線方向に相対移動を実質的に制限する手段によってアクチュエータモジュール支持構造体上に懸架されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記複数の磁石の各磁石の漏れ磁場は、電流で駆動された場合４つの追加コイルと相互作用し、
前記４つの追加コイルは、前記光軸に平行な前記漏れ磁場の成分が、前記光軸に直交する方向にローレンツ力を生成することを可能にするように、アクチュエータモジュール支持構造体に固定され、
前記ローレンツ力が、光軸に直交する方向に前記焦点調整機構とレンズの制御された移動を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記アクチュエータモジュールが、３本の直交軸に沿った小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールであり、１本は、焦点調整のための光軸に対して平行であり、２本は、前記光軸に対して直交であり、ユーザの手振れを補うために互いに直交している、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 小型カメラ内の画像センサに対するレンズの位置を制御するためのアクチュエータモジュールであって、
アクチュエータモジュール支持構造体と、
前記小型カメラの光軸に直交する直線方向に相対移動を制限するように構成された懸架手段によって前記アクチュエータモジュール支持構造体上に懸架された焦点調整機構と、
前記焦点調整機構の支持構造体に取り付けられた複数の磁石と、
を備えることを特徴とするアクチュエータモジュール。 - 前記アクチュエータモジュール支持構造体が、磁性ヨークを含み、
前記複数の磁石が、前記磁性ヨークに取り付けられており
上部バネが、前記磁性ヨークに取り付けられており、
前記上部バネが、レンズとフォーカシングコイルとを懸架するために用いられ、
前記上部バネが前記ヨークから電気的に絶縁されている、
ことを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータモジュール。 - 前記上部バネが、第１の部分と第２の部分を含み、
前記第１の部分と前記第２の部分のそれぞれが、前記フォーカシングコイルの対応する端部に接続されて、前記第１の部分と前記第２の部分のそれぞれに異なる電圧が印加された時に前記ヨークから前記フォーカシングコイルを通じて電流を駆動する導電路を形成する、ことを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータモジュール。 - 前記アクチュエータモジュールが、前記光軸に直交する方向で視た時に平面で矩形であって、辺が、長い辺と短い辺があるように配置されており、
前記複数の磁石の各磁石と、対応する固定コイルが、前記アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度の平面を中心として鏡面対称を呈するように配置されており、
４つの磁石と４つの固定コイルの前記組み合わされた配置が、前記光軸を通り、前記アクチュエータモジュールの少なくとも１つの辺に対して４５度の平面を中心として鏡面対称を呈さない、
ことを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータモジュール。 - 前記上部バネの前記２つの部分への前記伝導路が前記懸架機構を貫通し、
前記懸架機構が、前記アクチュエータモジュールの固定された支持構造体に対して前記光軸に対して直交する直線方向に移動するように前記焦点調整機構を導く、ことを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータモジュール。 - 前記複数の磁石の各磁石が、前記レンズ周りに固着され、各磁石の前記磁場内に取り付けられた、適切な電流で駆動される単一のコイルから生成されるローレンツ力と相互作用するように配置されている、ことを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータモジュール。
- 前記上部バネと組み合わせて用いられて、前記焦点調整機構支持構造体上で前記レンズと前記フォーカシングコイルとを懸架する下部バネを更に備え、前記下部バネが、前記磁石と前記４つの固定コイルとの間で前記４つの磁石上に取り付けられている、ことを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータモジュール。
- モバイルコンピューティング装置におけるカメラ構成要素の移動を制御するための装置であって、
回路基板に取り付けられた複数の磁石を含むアクチュエータモジュールであって、前記複数の磁石の各磁石が全体にわたって同じ方向に実質的に揃えられた磁領域で分極されている、当該アクチュエータモジュールと、
レンズ周りに固着されたコイルと、
を備え、
前記複数の磁石の各磁石が、レンズ周りに固着された前記コイルから生成されるローレンツ力に基づいて前記レンズの焦点を調整する力に寄与する、ことを特徴とする装置。 - 前記回路基板がフレキシブルプリント回路を含む、ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
- 前記回路基板が、プリント回路基板を含み、
前記複数のコイルが、前記回路基板の平面が前記アクチュエータの光軸に直交するような向きで固定され、
少なくとも２つのホールセンサが、前記磁石から前記プリント回路基板の反対の側の前記固定コイルのうちの２つの基板中心に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。 - 前記複数の磁石の各磁石が、分極方向を前記アクチュエータモジュールの光軸と実質的に直交させて前記アクチュエータモジュールに取り付けられている、ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
- 前記複数の磁石の各磁石が、分極方向を前記アクチュエータモジュールの光軸と直交させて前記アクチュエータモジュールに取り付けられている、ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
- 前記複数の磁石の各磁石が、前記アクチュエータの少なくとも１つの平面状の側面に対して４５度の角度で前記アクチュエータモジュールに取り付けられている、ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
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