TWI484245B - 自動對焦相機 - Google Patents

Description

自動對焦相機 優先權請求

此專利申請案係依據35 USC 119請求2005年2月28日提交且名稱為“自動對焦相機”的美國臨時專利申請案60/657,261號(案號M-15826-V1 US)的優先權日期之利益。此臨時專利申請案的整體內容以引用方式明示地併入本文中。

此專利申請案係為2005年11月8日提交且名稱為“相機緩衝器總成”的美國專利申請案11/268,849號(案號M-15915 US)及2005年11月8日提交且名稱為“用於相機之軸向緩衝器”的美國專利申請案11/269,304號(案號M-15916 US)之部分接續案(CIP)。兩專利申請案的整體內容以引用方式明示地併入本文中。

發明領域

本發明概括有關相機。本發明更特別有關一適合使用於諸如行動電話等個人電子裝置中之微型自動對焦相機。

發明背景

已熟知數位相機。隨著數位相機的成本下降，其普及率亦繼續成長。數位相機不再需要購買及沖洗底片。因為可容易地在電腦監視器或類似物上觀視數位影像，其亦大幅地降低了列印的需求。數位相機因此降低了照相的整體成本。

數位相機之一種快速成長的應用係使用在諸如行動電話等個人電子裝置中。相機電話的銷售在2003年末季首次超越了其他數位相機。相機電話可使相片方便且快速地與他人分享。影像可在瞬間擷取然後容易地經由行動電話網路及/或經由網際網路與他人溝通。

雖然此等當代的相機電話已經證實通常適合其預定用途，其具有減損整體效力與吸引力(desirability)之先天缺陷。譬如，當代的數位相機通常具有可變焦距。然而，當代的相機電話不具有此種吸引人的特性。當代的可變焦距機構對於現今小型相機電話而言就是太過笨重。

就本身而言，當代相機電話具有固定焦距。雖然固定焦距在良好照明條件下有時足堪使用，當相機使用於低光條件下時，固定焦距一般係無法良好地運作。至少某程度來說，一固定焦距機構係逼近一針孔透鏡以提供足夠景深以保持聚焦，而無關乎主體與相機之間的距離。然而，此停下式(stopped-down)透鏡係對於環室照明條件具有不良的敏感性。這是因為一固定焦距相機的近針孔透鏡無法容受很多光線所致。因此，此等固定焦距相機一般需要比可變焦距相機更多的光線。此外，由於光的衍射極限，一針孔透鏡的小孔徑係限制了相機的解析度。因此，此固定焦距相機一般具有比可變焦距相機更低之解析度。

當具有不足的環室照明時，影像傾向於不良地呈現陰暗。認識到使用此等固定焦距透鏡的當代相機電話之限制，先前技術已經提供閃光燈機構以企圖確保提供充足的 光線。然而，行動電話使用電池電源供應器，因此具有有限的功率可供此等閃光燈機構所使用。若較頻繁地使用閃光燈來照相，將會因此導致相機電話需要較頻繁的充電。當然，頻繁的重新充電係為不良的方式。

就本身而言，需要提供一適合使用在諸如行動電話等個人電子裝置中之微型自動對焦相機。

發明概要

此處揭露用以提供一適合使用在諸如行動電話、口袋型PC、筆記型電腦、膝上型電腦、及平板電腦等個人電腦中之微型自動對焦相機之系統及方法。根據本發明的一實施例，一用於一微型相機之階台係至少部分地由一微機電系統(MEMS，Micro Electro-Mechanical System)程序形成。階台可包含一固定部、一可移部、及用以控制可移部相對於固定部的運動之撓曲件。因此，譬如，一透鏡可附接至MEMS階台的可移部，且透鏡的運動可大致侷限於一自由度中的運動。

根據本發明的一實施例，一階台總成係可包含一階台，被附接至階台以實行階台的運動之一致動器的至少一磁鐵，及被附接至階台以使透鏡的運動實行相機的對焦之至少一透鏡。一被附接至相機的一殼體之線圈係可與磁鐵合作以實行此運動。

因此，根據本發明的一實施例，一用以對焦一微型相機之方法可包含實行經過一線圈之電流以使一磁鐵回應於電流而移動。一階台係回應於磁鐵的運動而移動，且一透 鏡回應於階台的運動而移動。

根據本發明的一實施例，一用以組裝一微型相機之方法係可包含以一平面性方式將一磁鐵總成、一階台及一透鏡安裝座附接在一起。此總成係利於使用諸如揀取及放置設備等自動式組裝設備。

根據本發明的一實施例，一微型相機係可包含一殼體及一附接至殼體藉以大致相對於其被固定在位置中之線圈。殼體可組配為相對於一被附接至一階台之磁鐵來對準線圈。殼體亦可組配為相對於一成像感測器來對準階台。

根據本發明的一實施例，一微型相機係可包含一成像感測器、一組配為安裝至少一透鏡之透鏡安裝座、及一內部配置有透鏡安裝座之覆蓋件。覆蓋件及透鏡安裝座係可組配為限制住透鏡安裝座的運動。譬如，覆蓋件可組配為當透鏡安裝座移動至一遠離成像感測器之移行極限時抵靠住透鏡安裝座。

覆蓋件可由金屬形成且可組配為減輕與相機之電磁干擾。因此，可顯著地增強相機的效能。

根據本發明的一實施例，一微型相機係可包含一成像感測器，一具有至少一可移式光學元件之光學總成，其中光學元件的運動係實行相機的對焦，一MEMS階台，其被可移式光學元件附接以使階台控制可移式光學元件的動作，及一用以移動階台之致動器。

根據本發明的一實施例，一微型相機係可包含一成像感測器，一殼體，及一配置於殼體內之MEMS階台，其中 MEMS階台組配為大致只在一自由度中移動。一緩衝器總成可組配為進一步將MEMS階台的運動限制於五個自由度中，藉以保護階台不作過度運動。一透鏡固持件可附接至階台的一表面，譬如上表面。至少一對焦透鏡可附接至透鏡固持件。

一致動器可配置於殼體內。致動器可包含一附接至殼體之線圈及一附接至階台之磁鐵。殼體可相對於磁鐵來對準線圈且亦可相對於成像感測器來對準階台。一偏壓彈簧可組配為將階台相對於殼體偏壓至一預定位置中。金屬覆蓋件可組配為大致包圍住致動器及成像感測器。致動器可實行透鏡的運動藉以在成像感測器上提供一影像所需要的對焦。

根據本發明的一實施例，一用以製造一微型相機之方法係可包含提供一印刷電路板，將一成像感測器附接至印刷電路板，提供一組配為大致只在一自由度中移動之MEMS階台，以一平面性方式將一透鏡安裝座附接至MEMS階台，將一透鏡附接至透鏡安裝座，以一平面性方式將一磁鐵附接至MEMS階台，提供一殼體，將一線圈附接至殼體，將MEMS階台及一緩衝器總成放置在殼體內，其中緩衝器總成組配為將MEMS階台的運動大致限制在五個自由度中，壓縮一偏壓彈簧藉以將階台相對於殼體偏壓至一預定位置中且將一夾件附接至殼體藉以將偏壓彈簧固持在位置中，及以一金屬覆蓋件至少部分地包圍住致動器及成像感測器。

鑒於上文，提供一微型自動對焦相機。微型自動對焦相機係適合使用在諸如行動電話等個人電子裝置中。自動對焦微型相機可在低光條件中提供增強的影像。減輕了對於閃光燈的需求，故延長電池壽命。

將參照下列圖式連同下文詳細描述更完整地瞭解本發明。

圖式簡單說明

第1圖為根據本發明的一示範性實施例之一自動對焦相機的立體圖，其中已經移除電磁干擾(EMI)屏蔽件以更良好地顯示其組件；第2圖為第1圖的自動對焦相機之分解圖，包括其電磁干擾屏蔽件；第3圖為根據本發明的一示範性實施例用以顯示第1圖的自動對焦相機之組裝的流程圖示；第4圖為第2圖的階台及緩衝器總成之放大立體圖；第5圖為第4圖的階台及緩衝器總成之分解立體圖；第6圖為第2圖的磁鐵總成之放大側視圖；第7圖為第6圖的磁鐵總成之立體圖；第8圖為第6圖的磁鐵總成之立體仰視圖；第9圖為第2圖的殼體之立體圖，包括致動器線圈；第10圖為被附接至第4圖的階台及緩衝器總成之第8圖的磁鐵總成之立體圖；第11圖為被附接至第4圖的階台及緩衝器總成底部之第8圖的磁鐵總成以及被附接至其頂部之第2圖的透鏡安裝 座之立體圖；第12圖為被插入第2圖的殼體內時之透鏡安裝座、磁鐵總成、及階台及緩衝器總成(彼此附接)之立體圖；第13圖為已經插入第2圖的殼體內之後之透鏡安裝座、磁鐵總成、及階台及緩衝器總成之立體圖，且顯示被附接至殼體時之第2圖的夾件藉以將偏壓彈簧維持在其中；第14圖為已經插入第13圖的殼體內之後之透鏡安裝座、磁鐵總成、及階台及緩衝器總成之立體圖，且顯示已經附接至殼體之夾件；第15圖為第2圖的透鏡總成已經螺入其透鏡安裝座內之後之第14圖的經部分組裝自動對焦相機之立體圖；第16圖為第2圖的印刷電路板之放大正視圖；第17圖為附接有第14圖的經部分組裝自動對焦相機之第16圖的印刷電路板之正視圖，其中透鏡總成被移除以顯示附接至印刷電路板之成像感測器；及第18圖為第2圖之經組裝自動對焦相機的立體圖。

參照下文詳細描述將可最良好地瞭解本發明的實施例及其優點。應瞭解編號係用來代表一或多圖中所顯示的類似元件。

較佳實施例之詳細說明

當一光學系統減小尺寸時，必須與尺寸減小成正比地改良放置光學元件所需要的精密度。易言之，光學系統可線性地縮放尺寸。對於行動電話中的相機，成像系統可具 有鉅幅的尺寸減小。因此，若要能夠以所需要的精密度相對於彼此來定位及移動光學元件將會是一項挑戰。

為了能夠在一行動電話相機中達成自動對焦，常移動一透鏡或透鏡群組。這些透鏡的位置及動作必須很精密。利用當代科技將難以達成此精密度。

本發明的一或多項實施例係利用一微機電系統(MEMS)階台在很小相機組件的動作中提供增強的精密度。此MEMS階台在一透鏡的動作中提供很精密的控制且以適當密實的形式達成此作用。MEMS階台係作為一用以使透鏡相對於一成像感測器精密地對準之光學工台。根據本發明的一實施例，MEMS階台大致在一平面內移動。亦即，階台傾向於留在由階台本身所界定的平面內，而非大致正交於此平面而移動。

可利用一電磁致動器來移動MEMS階台。致動器的一磁鐵總成部分可附接至階台的一側，譬如底部。致動器的一線圈可附接至相機的一殼體。線圈及磁鐵總成係經由MEMS階台及殼體而彼此對準。一用以固持光學元件之透鏡安裝座係可附接至階台的另一側，亦即頂部。為了控制一或多個透鏡相對於一成像感測器之對準(譬如傾斜)，導入數個特性藉以使光學組件相對於彼此被動地對準。

因此，此處揭露一用以提供一自動對焦相機之方法及系統。根據本發明的一實施例，自動對焦相機係為一適合使用在諸如行動電話、口袋型PC、筆記型電腦、膝上型電腦、及平板電腦等個人電子裝置中之微型相機。本發明的 自動對焦相機之至少一實施例亦適合用來作為一獨立式裝置。此獨立式裝置可使用於保全及監視應用，及任何其他的所需要應用。

MEMS階台可用來控制一透鏡的動作，以使透鏡大致只在一自由度中移動。磁鐵總成及透鏡安裝座可以一平面性方式附接至MEMS階台，藉以更良好地利於使用自動式組裝設備。殼體可組配為可固持一致動器的線圈且可相對於一磁鐵總成來對準線圈。殼體亦可組配為相對於成像感測器來對準MEMS階台(及因此包括透鏡)。

此處所稱以一平面性方式將一組件附接至另一組件可以指將一組件放置在另一組件頂上。因此，以一平面性方式來組裝組件可以指組件之堆積。

可利用一偏壓彈簧來定位階台，藉以當沒有功率施加至致動器時，將透鏡定位成用於其移行的一極端(譬如無限遠)處之對焦。偏壓彈簧可由一非磁性材料形成藉以不與致動器的操作產生干擾。可使用一簡單的金屬夾件來對抗磁鐵總成(其可附接至階台)將偏壓彈簧固持在位置中。

一金屬覆蓋件可使用於電磁干擾(EMI)保護且用來限制透鏡安裝座的動作。透鏡安裝座可具有一面甲狀結構，該面甲狀結構係組配為當階台(且因此包括透鏡安裝座)在一方向(譬如遠離成像感測器)中移動太遠時抵靠住金屬覆蓋件。面甲狀結構可組配為當階台(及因此包括透鏡安裝座)在另一方向(譬如朝向成像感測器)中移動太遠時抵靠住殼體。

MEMS階台動作可藉由緩衝器在所有自由度中受到限制，藉以諸如在一衝擊期間保護撓曲件不會過度延伸及/或過度壓縮。移行方向(供一或多個透鏡移動以利對焦之一沿著相機的一光軸之方向)中，透鏡安裝座可抵靠住軸向緩衝器以限制動作。在所有其他自由度中，如果超過階台的正常動作極限，矽階台係以六個自由度抵靠住緩衝器。

下文參照圖式以進一步細節來討論本發明的各種不同示範性實施例之這些及其他特性及態樣。

現在參照第1及2圖，根據本發明的一實施例，一微型自動對焦相機可包含一安裝在一印刷電路板(PCB)11上之相機總成10。相機總成10可包含相機光學元件12。相機光學元件12可具有至少一可移式光學元件，諸如一透鏡，藉以利於將一影像對焦於一成像感測器13上。

成像感測器13可安裝至印刷電路板11。或者，成像感測器13可附接至相機總成10。成像感測器13附接至印刷電路板11的作用係利於電信號導通於成像感測器13與諸如一監視器、記憶體及/或一處理器等其他電性組件之間。譬如，可藉由形成在印刷電路板11上的傳導線跡以利於此電性導通。

如下文進一步詳細地討論，相機光學元件12可附接至一用以控制相機光學元件12之階台總成14。以一利於對焦微型相機且亦減輕微型相機之光學元件的失準之方式來控制相機光學元件12的運動。因此，利於相機光學元件12沿著相機軸線(譬如朝向及遠離成像感測器13)之線性運動，同 時抑制垂直於光軸之運動及相機光學元件12之所有旋轉。

更特定言之，一階台401(更良好地顯示於第4及5圖中)係組配為利於沿著光軸方向之運動且同時不容易利於其他運動。一六自由度緩衝器402係與軸向緩衝器403合作以限制階台401超過所組配者之運動。下文進一步詳細地討論階台401、六自由度緩衝器402、及軸向緩衝器之構造及操作。

一磁鐵總成16及線圈17係合作以界定一用以實行一階台401(及因此包括相機光學元件12)沿著微型相機之光軸的運動以利對準之致動器。致動器可為一羅侖茲致動器(Lorentz actuator)。或者，致動器可為任何其他理想類型的致動器。使用此處所揭露的特定羅侖茲致動器之相關優點係包括小尺寸、降低的重量、低輪廓、及藉此產生的強大力量。此致動器係進一步詳細地討論於2005年10月31日提交名稱為“用於微型相機之羅侖茲致動器”之美國專利申請案11/263,149號，該案的內容以引用方式整體明示地併入本文中。

磁鐵總成16可附接至階台總成14的底側且線圈17可附接至殼體20。殼體20概括包圍住相機光學元件12、階台總成14、磁鐵總成16、及線圈17。殼體20亦利於將相機總成10諸如利用黏劑結合而附接至印刷電路板11。殼體20可利用掣子、緊固件、超音波熔接、銲接、或經由任何其他理想方法被附接至印刷電路板11。

一電磁干擾屏蔽件22可視需要覆蓋住本發明的微型自動對焦相機之一顯著部分，藉以減輕其上電磁干擾的不良 效應。熟習該技術者瞭解，隨著微型相機變得更小，電磁干擾的效應傾向於變得更明顯。隨著微型相機變得更小，控制及影像信號中所使用之電流及電壓量傾向於降低。利用較低的信號位準可能使這些信號更容易受到諸如鄰近電子裝置發射的電磁輻射、及可能由裝設有微型相機本身的個人電子裝置所造成者之干擾。

一透明窗口23可附接至電磁干擾屏蔽件22。電磁干擾屏蔽件22及窗口23可合作以抑制諸如灰塵、濕氣及煙霧等環境污染不良地接觸到微型相機之光學元件，諸如相機光學元件12的透鏡及諸如成像感測器13。電磁干擾屏蔽件22亦可界定一阻止部，阻止部係至少部分地界定相機光學元件12的動作上之一或多個極限，如下文所討論。

夾件24係將偏壓彈簧25固持在位置中。偏壓彈簧25譬如在一對焦於無限遠之位置處於其一移行方向中偏壓階台總成14。此偏壓係提供階台總成14的一已知起始位置以更良好地利於控制其運動且因此提供一所需要的故障安全裝置(對準於無限遠)。此偏壓彈簧進一步詳細地討論於2005年9月2日提交且名稱為“微型相機偏壓彈簧”之美國專利申請案11/219,259號中，其內容以引用方式整體明示地併入本文中。

接觸部26係利於線圈17與印刷電路板11之間的電性導通。線圈17之兩引線的各者係可與一專用夾件26電性導通。各夾件26可接觸印刷電路板11的一傳導墊。然而，熟習該技術者瞭解同樣地適合使用利於電性導通於線圈17與 印刷電路板11之間的其他部件。

現在參照第3圖，提供根據本發明的一示範性實施例之第1圖的自動對焦相機的組裝之流程圖。步驟31至42係為自動對焦相機的組裝之部分關鍵態樣。

根據本發明的一實施例，可利用如步驟31所示提供階台總成14及磁鐵總成16且諸如經由黏劑結合將其附接在一起，以如步驟32所示形成階台及磁鐵總成50，藉以組裝自動對焦相機。透鏡安裝座111隨後可諸如經由黏劑結合被附接至階台及磁鐵總成50以提供步驟33所示之透鏡安裝座總成51。

透鏡安裝座111、階台總成14、及磁鐵總成16可以一平面性方式組裝至彼此。亦即，透鏡安裝座111、階台總成14、及磁鐵總成16可藉由將一物件接連地放置在另一物件上而組裝至彼此。此組裝係利於使用諸如機械臂或揀取與放置設備等自動式組裝設備。譬如，此自動式組裝設備可將黏劑施加至磁鐵總成16，將階台總成14放置在磁鐵總成16上，將黏劑施加至階台總成14，及將透鏡安裝座111放置在階台總成14上。

可藉由將透鏡安裝座總成51插入殼體22內以使步驟34之殼體22及透鏡安裝座51組裝在一起，以提供步驟35的模組總成52。可利用自動式組裝設備來進行將透鏡安裝座總成51插入殼體22內之作用。

視需要，可將油施加至階台總成14以提供減振。可在透鏡安裝座總成51插入殼體22內之前進行將油施加至階台 總成14之作用。油可施加至階台401(第5圖)與六自由度緩衝器402之間。此減振可藉由撫平階台401的運動來增強自動對焦相機。此減振亦提供對抗振動及衝擊之增強的保護。此油減振進一步詳細地討論於2005年9月1日提交且名稱為“用於相機光學總成之油減振”之美國專利申請案11/219,137號，該案內容以引用方式整體明示地併入本文中。其他實施例中，可能未將油添加至MEMS階台。

透鏡固持件112可附接至模組總成52的透鏡安裝座111以提供步驟36的透鏡總成53。然後，偏壓彈簧25及夾件可如第37圖所示附接至透鏡總成53。

步驟38中可進行功能性測試以確保微型自動對焦相機之適當操作。可利用實行諸如由磁鐵總成16及線圈17所界定之致動器等自動對焦機構的功能運作之測試設備來進行功能性測試。此功能性測試可驗證階台操作14的適當操作，諸如其動作控制態樣。

透鏡總成53可在步驟39附接至一印刷電路板11。在步驟40可測試焦距以提供一焦距分數。可利用調變轉換函數(MTF)來進行焦距測試。未達成高於預定值的焦距分數之單元可被再製及/或剔除。可在步驟42添加電磁干擾屏蔽件11且隨後可作額外的測試。

第3圖所示的組裝步驟之部分態樣進一步詳細地討論於下文。熟習該技術者將瞭解可利用其他操作順序來組裝本發明的一或多項實施例之自動對焦相機。

現在參照第4及5圖，一階台總成14係包含一階台401、 一在內部捉取住階台401之六自由度緩衝器402、及軸向緩衝器403。六自由度緩衝器402可包含一上部411及一下部412且其合作以在之間嵌夾住階台401。六自由度緩衝器402可由一剛性聚合物材料形成。

軸向緩衝器403可與六自由度緩衝器402的上部形成一體。或者，軸向緩衝器403可與六自由度緩衝器402的上部411分離地形成而隨後附接至該處。

與六自由度緩衝器402及軸向緩衝器403合作之階台401係界定相機光學元件12的動作。亦即，階台401及六自由度緩衝器402可允許相機光學元件12沿著自動對焦相機的一光軸(譬如，雙頭箭頭406的方向中)作顯著運動，同時限制沿所有其他軸線之平移及旋轉。

撓曲件404係從階台401的一靜態部延伸至其一移動部。撓曲件404利於階台401沿著光軸之運動同時傾向於抑制其他運動。有關此等撓曲件的進一步揭示請見2005年2月1日發證且名稱為“基底、酬載及連接結構及其製造方法”之美國專利案6,850,675號；2005年1月21日提交且名稱為“動作控制階台及其製造方法”之美國專利申請案11/041,122號；及2005年1月18日提交且名稱為“基底、酬載及連接結構及其製造方法”之美國專利申請案11/037,883號，此項發證專利案及這兩項審查中專利申請案之內容係以引用方式整體明示地併入本文中。

六自由度緩衝器402係防止階台401顯著地移動超過撓曲件404所准許的動作範圍。利用此方式，六自由度緩衝器 係減輕撓曲件404、階台401及/或其他相機組件由於階台401過度動作(諸如由於其過度平移及/或旋轉)而受損之可能性。此六自由度緩衝器係進一步詳細地討論於2005年11月8日提交且名稱為“相機緩衝器總成”之美國專利申請案11/268,849號中，該案的內容以引用方式整體明示地併入本文中。

軸向緩衝器403係限制相機光學元件12沿著雙頭箭頭406方向之運動(第2圖)。軸向緩衝器403因此亦限制階台401在六自由度緩衝器402內之運動。軸向緩衝器403係藉由配置於相鄰軸向緩衝器403所界定的間隙中之透鏡安裝座111的抵靠阻止部415來限制透鏡安裝座111(及因此包括透鏡固持件112、階台401、及磁鐵總成16)之運動，如第11圖清楚地顯示。因此，隨著透鏡安裝座111沿著雙頭箭頭406所界定的光軸移動，阻止部415係在移行至其運動的各個極端時接觸到軸向緩衝器403。

軸向緩衝器可由一諸如矽橡膠等聚合物材料形成，以緩衝此接觸。應注意，相機可組配為在正常操作期間不使阻止部415與軸向緩衝器發生接觸。相機光學元件12及階台401的運動之此限制可減輕相機光學元件12、階台401、撓曲件404、六自由度緩衝器402、及其他微型相機組件在諸如衝擊等異常事件期間受損之可能性。此等軸向緩衝器403係進一步詳細地討論於2005年11月8日提交且名稱為“用於相機之軸向緩衝器”之美國專利申請案11/269,304號，其內容以引用方式整體明示地併入本文中。

階台401可利用微機電系統(MEMS)技術由矽形成。譬如，可藉由蝕刻或微機械加工矽來形成階台401。階台401的固定部、階台401的移動部、及撓曲件404可由諸如矽等之單一單體性材料件所形成。微機械加工可包括油銑製、雷射燒蝕、化學機械拋光(CMP)、微電性放電、微鍛製等。

階台401亦提供一將磁鐵總成16及17所界定的致動器連接至光學元件總成12之方式，藉以實行光學元件總成12的運動以利於微型相機的對焦。更特定言之，階台401係利於將磁鐵總成16附接至相機光學元件12，故使磁鐵總成16回應於經過線圈17的電流之運動導致相機光學元件12的類似運動。

現在參照第6至8圖，根據本發明的一示範性實施例，一磁鐵總成16係包含組裝合併成一堆積體之一第一磁鐵601、一第一通量導件602、一第二磁鐵603、及一第二通量導件604。一譬如塑料等非磁性固持件605係有助於維持磁鐵601及603及通量導件602及602之所需要位置。磁鐵601及603、通量導件602及604、及固持件605可彼此黏劑式結合。或者，磁鐵601及603、通量導件602及604、及固持件605可利用掣子、緊固件、或任何其他所需要的方法而彼此附接。

一座位606可形成於固持件605中以接收彈簧25的一端。如上文所討論，彈簧25係將磁鐵總成16、且因此亦包括將相機光學元件12偏壓至一移行極端。

現在參照第9圖，線圈17可由黏劑結合被附接至殼體20。或者，線圈17可由掣子、緊固件、或任何其他所需要 方法被附接至殼體20。線圈20因此固定式附接至殼體20且在致動器操作期間大致與其相對保持靜態藉以實行相機光學元件12的運動來提供對焦。

現在參照第10圖，磁鐵總成16附接至階台總成14的底側。更特定言之，磁鐵總成16附接至階台401的底側。磁鐵總成16可由黏劑結合被附接至階台401。或者，磁鐵總成16可藉由掣子、緊固件、或任何其他所需要方法被附接至階台401。

因此，磁鐵總成16固定式附接至階台401故使磁鐵總成16的運動實行階台401的類似運動。利用此方式，被附接至階台401之相機光學元件12亦移動藉以實行對焦。

現在參照第11圖，透鏡固持件112可經由形成於透鏡固持件112上的螺紋及形成於透鏡安裝座111內的螺紋被螺入透鏡安裝座111內以形成相機光學元件12。利用螺紋來將透鏡固持件112附接至透鏡安裝座111係利於相對於透鏡安裝座111來調整透鏡固持件112之譬如透鏡等光學元件，藉以傾向於將此等光學元件定位為最佳操作，譬如焦距在無限遠處係為最佳方式。然而，透鏡固持件112可藉由掣子、緊固件、黏劑結合、或任何其他所需要的方法被附接至透鏡安裝座111。可在透鏡安裝座111、階台總成14、及磁鐵總成16插入殼體20內之前或之後將透鏡固持件112附接至透鏡安裝座111(如第12圖所示)。

如第11圖所示，透鏡安裝座111附接至階台401的上表面，而磁鐵總成16附接至其底側或下表面。因此，磁鐵總 成11的運動係導致透鏡固持件12的光學元件之類似運動藉以實行對焦。

現在參照第12圖，透鏡安裝座111、階台總成14、及磁鐵總成16可插入殼體20內。殼體20可組配為使階台總成20的一部分(諸如其靜態部1201)附接至殼體20。靜態部1201可藉由黏劑結合附接至殼體20。或者，階台總成14的任何其他非移動部可經由掣子、緊固件、或任何其他所需要的方法被附接至殼體20。因為階台總成14的一非移動部附接至殼體20，階台401、磁鐵總成16、及透鏡安裝座111(其含有透鏡固持件112)係可沿著微型相機的一光軸自由移動(如第4圖的雙頭箭頭406所示)。

現在參照第13及14圖，夾件24可附接至殼體20以相對於磁鐵總成16的座位606來固持偏壓彈簧25。夾件24可鉚扣於殼體20的掣子1301上方以實行此附接。或者，夾件24可經由黏劑結合、緊固件、或任何其他所需要的方法被附接至殼體20。

現在參照第15圖，如果需要，可在透鏡安裝座111(連同階台總成14及磁鐵總成16)已被放置在殼體20內之後將透鏡固持件112附接至透鏡安裝座111。或者，可在透鏡安裝座11已經放置在殼體20內之前將透鏡固持件112附接至透鏡安裝座11。

現在參照第16圖，印刷電路板11係組配為利於附接成像感測器13(第2圖)及殼體20。印刷電路板11亦可組配為用來附接相機電子元件。此等相機電子元件可包括一利於藉 由線圈17及磁鐵總成16來控制(可能亦有其他功能)自動對焦致動器、且亦利於控制及讀取成像感測器13之處理器及/或控制器。

現在參照第17圖，將殼體20顯示為附接至印刷電路板20。成像感測器13亦附接至印刷電路板11。將透鏡固持件112顯示為自透鏡安裝座111移除，故可看見成像感測器13。

現在參照第18圖，將電磁干擾屏蔽件22顯示為覆蓋住殼體20。電磁干擾屏蔽件22可藉由黏劑結合被附接至殼體20及/或印刷電路板11。或者，電磁干擾屏蔽件22可經由掣子、緊固件、或任何其他所需要的方法被可移除式附接至殼體20及/或印刷電路板11。

操作中，電流係流經線圈17以使線圈17與磁鐵總成16合作所產生的一羅侖茲力造成階台401移動。可由一處理器、諸如一安裝在印刷電路板11上之專用處理器來控制經過線圈17之電流，以提供自動對焦。或者，處理器可為一個人電子裝置的一處理器，諸如一行動電話的一處理器。階台401可移動藉此根據熟知的原理以一實行自動對焦的方式來定位相機光學元件12。或者，可諸如經由個人電子裝置的一開關以人工方式控制階台401的運動，藉以可允許一使用者將相機對準。

鑒於上文，本發明的一或多項實施例係提供適合使用於諸如行動電話等個人電子裝置之微型自動對焦相機。相機的對焦傾向於提供更好的影像，特別是在需要一較大孔徑來提供足夠光線或希望具有一較高解析度相片之低光情 境中尤然。藉由利於使用較大孔徑將可減輕對於使用閃光燈的需求。因為利於較少使用閃光燈，個人電子裝置的電池傾向於具有較長壽命。

上述實施例係示範但未限制本發明。亦應瞭解根據本發明的原理可能具有許多修改及變異。為此，本發明的範圍只由申請專利範圍所界定。

10‧‧‧相機總成

11‧‧‧印刷電路板(PCB)

12‧‧‧相機光學元件

13‧‧‧成像感測器

14‧‧‧階台總成

16‧‧‧磁鐵總成

17‧‧‧線圈

20‧‧‧殼體

22‧‧‧電磁干擾屏蔽件/殼體

23‧‧‧透明窗口

24‧‧‧夾件

25‧‧‧偏壓彈簧

26‧‧‧夾件，接觸部

50‧‧‧階台及磁鐵總成

51‧‧‧透鏡安裝座總成

52‧‧‧模組總成

53‧‧‧透鏡總成

111‧‧‧透鏡安裝座

112‧‧‧透鏡固持件

401‧‧‧階台

402‧‧‧六自由度緩衝器

403‧‧‧軸向緩衝器

404‧‧‧撓曲件

406‧‧‧雙頭箭頭

411‧‧‧上部

412‧‧‧下部

415‧‧‧阻止部

601‧‧‧第一磁鐵

602‧‧‧第一通量導件

603‧‧‧第二磁鐵

604‧‧‧第二通量導件

605‧‧‧非磁性固持件

606‧‧‧座位

1201‧‧‧靜態部

1301‧‧‧掣子

第1圖為根據本發明的一示範性實施例之一自動對焦相機的立體圖，其中已經移除電磁干擾(EMI)屏蔽件以更良好地顯示其組件；第2圖為第1圖的自動對焦相機之分解圖，包括其電磁干擾屏蔽件；第3圖為根據本發明的一示範性實施例用以顯示第1圖的自動對焦相機之組裝的流程圖示；第4圖為第2圖的階台及緩衝器總成之放大立體圖；第5圖為第4圖的階台及緩衝器總成之分解立體圖；第6圖為第2圖的磁鐵總成之放大側視圖；第7圖為第6圖的磁鐵總成之立體圖；第8圖為第6圖的磁鐵總成之立體仰視圖；第9圖為第2圖的殼體之立體圖，包括致動器線圈；第10圖為被附接至第4圖的階台及緩衝器總成之第8圖的磁鐵總成之立體圖；第11圖為被附接至第4圖的階台及緩衝器總成底部之第8圖的磁鐵總成以及被附接至其頂部之第2圖的透鏡安裝 座之立體圖；第12圖為被插入第2圖的殼體內時之透鏡安裝座、磁鐵總成、及階台及緩衝器總成(彼此附接)之立體圖；第13圖為已經插入第2圖的殼體內之後之透鏡安裝座、磁鐵總成、及階台及緩衝器總成之立體圖，且顯示被附接至殼體時之第2圖的夾件藉以將偏壓彈簧維持在其中；第14圖為已經插入第13圖的殼體內之後之透鏡安裝座、磁鐵總成、及階台及緩衝器總成之立體圖，且顯示已經附接至殼體之夾件；第15圖為第2圖的透鏡總成已經螺入其透鏡安裝座內之後之第14圖的經部分組裝自動對焦相機之立體圖；第16圖為第2圖的印刷電路板之放大正視圖；第17圖為附接有第14圖的經部分組裝自動對焦相機之第16圖的印刷電路板之正視圖，其中透鏡總成被移除以顯示附接至印刷電路板之成像感測器；及第18圖為第2圖之經組裝自動對焦相機的立體圖。

參照下文詳細描述將可最良好地瞭解本發明的實施例及其優點。應瞭解編號係用來代表一或多圖中所顯示的類似元件。

11‧‧‧印刷電路板(PCB)

14‧‧‧階台總成

16‧‧‧磁鐵總成

22‧‧‧電磁干擾屏蔽件

50‧‧‧階台及磁鐵總成

51‧‧‧透鏡安裝座總成

52‧‧‧模組總成

53‧‧‧透鏡總成

111‧‧‧透鏡安裝座

112‧‧‧透鏡固持件

Claims (45)

1. 一種微型相機，包含：一殼體；一線圈，其附接至該殼體藉以相對於該殼體被固定在定位；及一光學元件，其組配為可藉由施加一電流通過該線圈而予以移動，以調整該微型相機的一對焦，其中該光學元件被限制成沿著該光學元件之一光學路徑而行一實質直線性移動(rectilinear movement)。
2. 如申請專利範圍第2項之微型相機，進一步包含：一成像感測器；一微機電系統(MEMS)階台；及其中該殼體組配為相對於該成像感測器來對準該MEMS階台。
3. 如申請專利範圍第2項之微型相機，進一步包含：一磁鐵總成，其附接至該MEMS階台；及其中該殼體組配為相對於該磁鐵總成來對準該線圈。
4. 一種微型相機，包含：一成像感測器；一MEMS階台；一線圈；一殼體，其組配為相對於該成像感測器來對準該MEMS階台；及 一光學元件，其設在該MEMS階台上，且組配為可藉由施加一電流通過該線圈而予以移動，以調整該微型相機的一對焦，其中該光學元件被限制成沿著該光學元件之一光學路徑而行一實質直線性移動。
5. 如申請專利範圍第4項之微型相機，進一步包含附接至該MEMS階台之至少一透鏡藉以使該殼體相對於該成像感測器來對準該(等)透鏡。
6. 如申請專利範圍第1項之微型相機，更包含：一成像感測器；一透鏡安裝座，其組配為可安裝至少一透鏡，該(等)透鏡被組配為將一影像對焦於該成像感測器上；一殼體，其內配置有該透鏡安裝座；一金屬覆蓋件，其內配置有該殼體；及其中該金屬覆蓋件及該透鏡安裝座係組配為藉以限制該透鏡安裝座之運動，且該金屬覆蓋件係組配為藉以減輕與該相機之電磁干擾。
7. 如申請專利範圍第6項之微型相機，其中該金屬覆蓋件及該透鏡安裝座係組配為限制該階台遠離該成像感測器之運動。
8. 如申請專利範圍第6項之微型相機，其中該殼體及該透鏡安裝座係組配為限制該階台朝向該成像感測器之運動。
9. 如申請專利範圍第6項之微型相機，進一步包含：一階台，其被該透鏡安裝座所附接； 至少一透鏡，其安裝至該透鏡安裝座；一致動器，其用以實行該階台之運動；及其中該金屬覆蓋件係組配為覆蓋住該成像感測器、該透鏡安裝座、該階台、該(等)透鏡及該致動器。
10. 如申請專利範圍第6項之微型相機，其中該透鏡安裝座係包含一面甲(visor)，該面甲係組配為當該透鏡安裝座移行至一遠離該成像感測器之位置時抵靠該覆蓋件。
11. 如申請專利範圍第6項之微型相機，其中該透鏡安裝座係包含一面甲，該面甲係組配為當該透鏡安裝座移行至一朝向該成像感測器之位置時抵靠該覆蓋件。
12. 一種微型相機，包含：一成像感測器；一光學元件總成，其具有至少一可移式光學元件，該(等)可移式光學元件的運動實行一影像於該成像感測器上的對焦；一MEMS階台，其組配為在一平面內移動，該(等)可移式光學元件係附接至該MEMS階台，該MEMS階台係控制該(等)可移式光學元件之動作，其中該(等)可移式光學元件被限制成沿著該(等)可移式光學元件之一光學路徑而行一實質直線性移動；及一致動器，其用以藉由施加一電流通過一線圈而移動該MEMS階台。
13. 如申請專利範圍第12項之微型相機，其中該MEMS階台係組配為只准許該等可移式光學元件在一自由度中之 顯著動作。
14. 一種微型相機，包含：一成像感測器；一殼體；一MEMS階台，其至少部分地配置於該殼體內，該MEMS階台係組配為藉以只在一自由度中移動；一緩衝器總成，其組配為將該MEMS階台的運動限制在五個自由度中；一透鏡固持件，其附接至該MEMS階台；至少一透鏡，其附接至該透鏡固持件；一致動器，其配置於該殼體內，該致動器包含一附接至該殼體之線圈及一附接至該MEMS階台之磁鐵，該殼體相對於該磁鐵來對準該線圈，該殼體相對於該成像感測器來對準該MEMS階台；一偏壓彈簧，其組配為相對於該殼體將該MEMS階台偏壓至一預定位置中；一金屬覆蓋件，其組配為包圍住該致動器及該成像感測器；及其中該致動器實行該透鏡的運動藉以實行一影像於該成像感測器上的對焦。
15. 一種用以製造微型相機之方法，該方法包含：提供一印刷電路板；將一成像感測器附接至該印刷電路板；提供一MEMS階台，該MEMS階台組配為只在一自 由度中移動；以一平面性方式將一透鏡安裝座附接至該MEMS階台；將一透鏡附接至該透鏡安裝座；以一平面性方式將一磁鐵附接至該MEMS階台；提供一殼體；將一線圈附接至該殼體；將該MEMS階台及一緩衝器總成放置在該殼體內，該緩衝器總成係組配為將該MEMS階台的運動限制在五個自由度中；壓縮一偏壓彈簧藉以相對於該殼體將該MEMS階台偏壓至一預定位置中，且將一夾件附接至該殼體藉以將該偏壓彈簧固持在定位；以一金屬覆蓋件至少部分地包圍住該MEMS階台、該透鏡固持件、及該成像感測器；其中該金屬覆蓋件係限制該透鏡固持件的運動且減輕電磁干擾；其中該殼體係相對於該磁鐵來對準該線圈，且該殼體相對於該成像感測器來對準該階台；及其中藉由該線圈及該磁鐵所界定之一致動器實行該透鏡的運動，藉以實行一影像於該成像感測器上的對焦。
16. 一種用於如申請專利範圍第1項之微型相機之階台，該階台係包含係組配為可移動於一平面內且由一MEMS程序所形成之至少一部分。
17. 如申請專利範圍第16項之階台，包含一移動部、一靜態部、及用以將該移動部附接至該靜態部之至少一撓曲件。
18. 如申請專利範圍第17項之階台，其中該移動部、該靜態部、及該(等)撓曲件藉由一MEMS程序所形成。
19. 如申請專利範圍第17項之階台，其中該移動部係被該(等)撓曲件所拘限以相對於該靜態部只在一自由度中移動。
20. 如申請專利範圍第16項之階台，其中該階台係藉由單件的矽單體性地形成。
21. 如申請專利範圍第16項之階台，其中該階台藉由蝕刻形成。
22. 如申請專利範圍第16項之階台，其中該階台藉由微機械加工形成。
23. 如申請專利範圍第16項之階台，其中該階台係組配為利於與相機光學元件之附接。
24. 如申請專利範圍第16項之階台，其中該階台係組配為利於與一致動器之附接。
25. 一種用以控制如申請專利範圍第1項之微型相機之一相機透鏡的動作之方法，該方法包含：將一透鏡附接至一MEMS階台；及將該MEMS階台的運動限制於一自由度。
26. 如申請專利範圍第25項之方法，進一步包含在該一自由度的方向中偏壓該階台。
27. 如申請專利範圍第25項之方法，進一步包含將該階台偏壓至一用以對焦於無限遠之位置。
28. 一種用以製造一階台以實行如申請專利範圍第1項之微型相機之一相機透鏡的運動之方法，該方法包含使用一MEMS技術來形成一移動於一平面內之階台。
29. 如申請專利範圍第28項之方法，其中該MEMS技術包含蝕刻。
30. 如申請專利範圍第28項之方法，其中該MEMS技術包含微機械加工。
31. 如申請專利範圍第28項之方法，其中該MEMS階台由一單件的單體性矽所製造。
32. 一種用於如申請專利範圍第1項之微型相機之階台總成，該階台總成包含：一階台；一致動器之至少一磁鐵，其附接至該階台用以實行該階台的運動；及至少一透鏡，其附接至該階台，該透鏡的運動係實行該相機的對準。
33. 如申請專利範圍第32項之階台總成，其中該階台包含一靜態部及一移動部，且該靜態部附接至一將該移動部的動作限制於單一自由度之緩衝器總成。
34. 如申請專利範圍第32項之階台總成，進一步包含一用以在其動作的一極端處偏壓該階台之偏壓彈簧。
35. 如申請專利範圍第32項之階台總成，進一步包含一用以 偏壓該階台以對準於無限遠之偏壓彈簧。
36. 如申請專利範圍第32項之階台總成，其中該階台、該磁鐵、及該透鏡係至少部分地配置於該殼體中，且進一步包含：一偏壓彈簧，其用以在其動作的一極端處偏壓該階台；及一夾件，其組配為附接至該殼體以將該偏壓彈簧相對於其固持在定位。
37. 一種用以對焦如申請專利範圍第1項之微型相機之方法，該方法包含：實行經過一線圈之電流；使一磁鐵回應於該電流而移動；使一MEMS階台回應於該磁鐵的運動而移動；及使一透鏡回應於該MEMS階台的運動而移動。
38. 如申請專利範圍第37項之方法，其中該線圈及該磁鐵係界定一羅侖茲致動器(Lorentz actuator)。
39. 如申請專利範圍第37項之方法，進一步包含將該MEMS階台的運動限制於一自由度。
40. 如申請專利範圍第37項之方法，進一步包含偏壓該MEMS階台，故當沒有電流流經該線圈時，該階台被定位為對準於無限遠。
41. 一種用以組裝如申請專利範圍第1項之微型相機之方法，該方法包含以一平面性方式將一磁鐵總成、一階台、及一透鏡安裝座附接在一起。
42. 如申請專利範圍第41項之方法，其中以一平面性方式將一磁鐵總成、一階台、及一透鏡安裝座附接在一起的步驟係包含：將該階台放置在該磁鐵總成頂上；及將該透鏡安裝座放置在該階台頂上。
43. 如申請專利範圍第41項之方法，其中以一平面性方式將一磁鐵總成、一階台、及一透鏡安裝座附接在一起的步驟係包含利用自動式組裝設備來：將該階台放置在該磁鐵總成頂上；及將該透鏡安裝座放置在該階台頂上。
44. 一種用以限制如申請專利範圍第1項之微型相機中之一透鏡的動作之方法，該方法包含組配一覆蓋件以當一透鏡安裝座移動至一遠離一成像感測器之移行極限時抵靠該透鏡安裝座，且組配該殼體藉以當該透鏡安裝座移動至一朝向該成像感測器之移行極限時抵靠該透鏡安裝座。
45. 如申請專利範圍第44項之方法，其中該覆蓋件由金屬構成且減輕與該相機之電磁干擾。