TWI619963B - 具有微機電系統閉迴路補償器的自動聚焦照相機模組 - Google Patents

Abstract

一種光學模組被提供用於與一自動聚焦數位照相機模組之一影像感測器耦接。該光學模組可包括：具有一透鏡之一光學元件串；含有該光學元件串且與該影像感測器耦接之一外殼；一微機電系統(MEMS)致動器，其沿著一光學路徑移動該透鏡以將一對象聚焦於該影像感測器上，該影像感測器安置於該光學元件串之一聚焦平面處且耦接至一印刷電路；一對準補償組件，其程式化一處理器以產生對準補償信號，該等對準補償信號定位及對準該透鏡且考量一特定焦距並考量該透鏡之一照相機模組定向及非線性位移性質；及一對透鏡致動器控制墊，其經組態以耦接至該印刷電路用於接收包括該等對準補償信號之透鏡致動器控制信號。

Description

具有微機電系統閉迴路補償器的自動聚焦照相機模組

本發明係關於小型照相機模組，且特別係關於包括高效且通用之微機電系統(MEMS)組件的具有自動聚焦且視情況變焦功能性的小型照相機模組。

相關申請案之交互參照

本申請案主張2012年12月31日申請之美國臨時專利申請案第61/748,054號及2013年10月23日申請之美國臨時專利申請案第61/894,911號的優先權及權利，該等臨時專利申請案之全文以引用的方式併入。

本申請案為2013年3月7日申請之美國專利申請案第13/789,594號的部分接續申請案，該專利申請案之全文以引用的方式併入。

照相機模組可經象徵性地或實際地分為兩主要組件，亦即感測器組件及光學元件串組件。若光學元件串之所有透鏡及/或一或多個組成透鏡之位置相對於影像感測器之位置而固定，則將所得電子照相機稱為固定聚焦。將光學系統剛性地固定於適當位置意謂僅距照相機一定距離的物件將聚焦於影像感測器上。固定聚焦照相機在實體尺寸之小型性及成本 方面具有優勢，但性能受到限制。詳言之，焦距常常設定在1.2m，使得自60cm至無窮遠之物件顯得相當清晰。然而，影像清晰度並非特別良好且接近照相機60cm以內的物件將總是模糊的。雖然可能將焦點設定於較近距離以校正此問題，但此意謂遠處物件之清晰度下降而作為補償。

因此需要具有一種小型照相機模組，其具有包括高效且通用之MEMS組件的具有自動聚焦且視情況變焦功能性。

根據包括MEMS組件之某些具體實例來提供用於自動聚焦照相機模組之小型光學模組。在某些具體實例中，MEMS組件包括閉迴路補償器。小型光學模組經組態以與自動聚焦數位照相機模組之影像感測器組件耦接。光學元件串包括含至少一可移動透鏡之多個透鏡。外殼經組態以含有該光學元件串且與影像感測器組件耦接。MEMS致動器經組態以沿著光學路徑移動至少一可移動透鏡以將對象聚焦於影像感測器組件之影像感測器上，該影像感測器安置於光學元件串之聚焦平面處且耦接至印刷電路以載運包括由影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號。一對透鏡致動器控制墊經組態以用於接收來自印刷電路之透鏡致動器控制信號。對準補償組件可包括在某些具體實例中以定位及對準至少一可移動透鏡，且經調適以考量特定焦距並考量至少一可移動透鏡之照相機模組定向及非線性位移性質。

閉迴路控制組件可包括一自適應性控制組件。對準補償組件可包括一閉迴路控制組件。閉迴路控制組件可包括一自適應性控制組件。對準補償組件可具有在大致2%以內之定位精度。光學模組可包括鏡筒， 在其中含有包括至少一可移動透鏡之多個透鏡中之一或多者。

提供一小型模組自動聚焦照相機模組，其包括一影像感測器及一光學元件串，該光學元件串包括含至少一可移動透鏡之多個透鏡。外殼經組態以含有該光學元件串及影像感測器。MEMS致動器經組態以沿著光學路徑移動至少一可移動透鏡以將對象聚焦於影像感測器上，該影像感測器安置於光學元件串之聚焦平面處且耦接至印刷電路以載運包括由影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號。一對透鏡致動器控制墊經組態以接收來自印刷電路之透鏡致動器控制信號。對準補償組件經組態以定位及對準至少一可移動透鏡，且經調適以考量特定焦距並考量至少一可移動透鏡之照相機模組定向及非線性位移性質。

提供一具備小型自動聚焦照相機模組功能之嵌入式裝置，其包括：裝置處理器及裝置顯示器；包括電話及/或有線及/或無線網際網路發送/接收組件之一或多個通信信號介面；及根據本文描述之照相機模組中之任一者的小型自動聚焦照相機模組。

提供操作一小型MEMS致動自動聚焦照相機模組之另一方法，其中使用包括至少一可移動透鏡之多個透鏡來將對象成像至影像感測器上。MEMS致動沿著光學路徑移動至少一可移動透鏡以將對象聚焦於影像感測器上，該影像感測器安置於聚焦平面處且耦接至印刷電路。沿著印刷電路發送包括由影像感測器所捕捉之數位影像資料的電子信號。自印刷電路接收透鏡致動器控制信號。MEMS致動包括定位及對準至少一可移動透鏡，其包括考量特定焦距並考量至少一可移動透鏡之照相機模組定向及非線性位移性質。

該方法可包括自適應性地控制該致動。定位及對準可包括閉迴路控制。閉迴路控制可包括自適應性地控制該定位及對準。對準可具有在大致2%以內之定位精度。

根據某些具體實例提供另一小型光學模組，其用於與自動聚焦數位照相機模組之影像感測器組件耦接，該自動聚焦數位照相機模組包括具有距離量測能力之MEMS組件。光學模組之光學元件串包括含至少一可移動透鏡之多個透鏡。外殼經組態以含有該光學元件串且與影像感測器組件耦接。MEMS致動器經組態以沿著光學路徑移動至少一可移動透鏡以將對象聚焦於影像感測器組件之影像感測器上，該影像感測器安置於光學元件串之聚焦平面處且耦接至印刷電路以載運包括由影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號。電容量測組件經組態以判定MEMS致動器電容值作為處理器之輸入，該處理器經相應地程式化以判定光學模組或照相機模組或至少一可移動透鏡或其組合的運動及位移，以及調適該至少一可移動透鏡之位置及對準以考量特定焦距。一對透鏡致動器控制墊經組態以耦接至印刷電路以用於接收包括MEMS致動器電容值之透鏡致動器控制信號。

電容量測組件可包括以下各項中之一或多者：奈奎斯(Nyquist)取樣時間鑑別器，其用以判定操作期間之振鈴；可程式化驅動器等化組件，其用於提供基於電容感測穩定時間之電壓驅動；可程式化電流源，其經組態以將電容量測移動至MEMS致動器電容量測之雜訊位準之外；及/或可程式化滑動窗，其經組態以調適至用於MEMS致動器電容量測之MEMS致動器。鏡筒可在其中含有包括至少一可移動透鏡之多個透鏡中之一或多者。

亦提供一小型自動聚焦照相機模組，其包括一影像感測器及一光學元件串，該光學元件串包括含至少一可移動透鏡之多個透鏡。外殼經組態以含有該光學元件串及影像感測器。MEMS致動器經組態以沿著光學路徑移動至少一可移動透鏡以將對象聚焦於影像感測器組件之影像感測器上，該影像感測器安置於光學元件串之聚焦平面處且耦接至印刷電路以載運包括由影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號。一對透鏡致動器控制墊經組態以用於接收來自印刷電路之透鏡致動器控制信號。電容量測組件經組態以判定MEMS致動器電容值作為處理器之輸入，該處理器經相應地程式化以判定照相機模組、光學元件串之一或多個透鏡或至少一可移動透鏡或其組合的運動及位移，以及調適該至少一可移動透鏡之位置及對準以考量特定焦距。

一具備小型自動聚焦照相機模組功能之嵌入式裝置包括：裝置處理器及裝置顯示器；包括電話及/或有線及/或無線網際網路發送/接收組件之一或多個通信信號介面；及本文所描述之小型自動聚焦照相機模組中之任一者。

提供操作一小型MEMS致動自動聚焦照相機模組之另一方法。使用包括至少一可移動透鏡之多個透鏡來將對象成像至影像感測器上。MEMS組件致動沿著光學路徑移動至少一可移動透鏡以將對象聚焦於影像感測器上，該影像感測器安置於光學元件串之聚焦平面處且耦接至印刷電路。沿著印刷電路發送包括由影像感測器所捕捉之數位影像資料的電子信號。自印刷電路接收透鏡致動器控制信號。判定MEMS致動器電容值。基於MEMS致動器電容值來判定照相機模組之運動及位移、光學元件串之 一或多個光學裝置及/或至少一可移動透鏡。基於所判定之運動及位移來調適至少一可移動透鏡之位置及對準以考量特定焦距。

判定MEMS致動器電容值可包括以下各項中之一或多者：用以判定操作期間之振鈴的奈奎斯取樣時間鑑別；基於電容感測穩定時間而可程式化地等化一電壓驅動器；可程式化地控制一電流源以將電容量測移動至MEMS致動器電容量測之雜訊位準之外；及/或可程式化地滑動一經組態以調適至用於MEMS致動器電容量測之MEMS組件之致動的窗。

可組合本文中在上文或下文及/或在以引用的方式併入之參考中之任一者中陳述的具體實例以形成額外具體實例。舉例而言，以下具體實例中之任一者之一或多個特徵可與上文描述之具體實例中之任一者組合。

根據某些具體實例而提供一小型照相機模組，其包括：影像感測器，其經組態以耦接至可撓性印刷電路以對照相機模組供電及傳輸在影像感測器處所捕捉之影像；及光學元件串，其與包括多個透鏡之影像感測器對準。至少一可移動透鏡耦接至致動器(例如，MEMS致動器)以形成光學系統，該光學系統經組態以自動地沿著光學路徑調整至少一可移動透鏡之位置以將安置於照相機模組之自動聚焦範圍內的對象聚焦於影像感測器上。小型照相機模組包括一EMI外殼，該EMI外殼經組態以含有光學元件串及為照相機模組組件屏蔽電磁干擾(EMI)。EMI外殼在其中界定一聚焦調整光圈，該聚焦調整光圈足夠大以准許光學元件串之對象端在自動聚焦範圍之一端自其至少部分地突出。漏光擋板具有界定於其中之擋板 光圈，該擋板光圈沿著光學路徑而部分地重疊聚焦調整光圈。漏光擋板包括EMI屏蔽材料，該EMI屏蔽材料在光學路徑之方向上部分地重疊聚焦調整光圈，但沿著光學路徑之方向而位於自動聚焦範圍外部。

另一自動聚焦數位照相機模組包括：外殼；該外殼內之影像感測器；該外殼內之光學元件串，該光學元件串與影像感測器對準，該光學元件串界定一光學路徑且包括含至少一可移動透鏡之多個透鏡，該至少一可移動透鏡耦接至一透鏡致動器，該透鏡致動器經組態以沿著光學路徑移動該至少一可移動透鏡以將對象聚焦於安置於照相機模組之自動聚焦範圍內的影像感測器上。可撓性印刷電路(FPC)包括一感測器區段，該感測器區段耦接至影像感測器以對照相機模組供電及載運包括由影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號。FPC亦包括一與感測器區段間隔之延伸區段，該延伸區段包括電接觸墊，該等電接觸墊經組態以在FPC摺疊於照相機模組周圍時電耦接至透鏡致動器接觸墊以自感測器端至對象端載運透鏡致動器控制信號。

提供用於自動聚焦數位照相機之另一小型照相機模組，其包括一外殼，該外殼經組態以：含有用於捕捉及傳輸影像之成像光學裝置及數位電子裝置；及為電子組件屏蔽電磁干擾(EMI)。光學元件串耦接至影像感測器且與影像感測器對準，且該光學元件串經組態以界定一光學路徑以將對象聚焦於安置於光學元件串之聚焦平面處的影像感測器上。可撓性印刷電路耦接至影像感測器以載運包括由影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號。漏光擋板耦接至可撓性印刷電路且界定一距影像感測器預定距離之擋板空腔，使得在將FPC摺疊於外殼上後，漏光擋板安置於光學元 件串之對象側且擋板空腔重疊光學路徑。

亦提供用於自動聚焦數位照相機之小型照相機模組，其包括一外殼，該外殼經組態以：含有用於捕捉及傳輸影像之成像光學裝置及數位電子裝置；及為電子組件屏蔽電磁干擾(EMI)。光學元件串耦接至影像感測器且與影像感測器對準，該光學元件串包括經組態以界定該外殼內之一光學路徑以將對象聚焦於安置於光學元件串之聚焦平面處的影像感測器上的多個透鏡。MEMS致動器耦接至光學元件串之至少一可移動透鏡，該可移動透鏡可經由照相機模組之自動聚焦範圍而移動，該自動聚焦範圍藉由將影像感測器組件對準至小型光學模組而形成。可撓性印刷電路耦接至影像感測器以載運包括由影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號。FPC包括一延伸區段，該延伸區段經組態而使得在將FPC摺疊至外殼上後，安置於光學元件串之對象側上一或多個電接觸墊與FPC延伸區段上之接觸墊電耦接，藉此可將MEMS致動器控制信號自FPC直接傳輸至MEMS透鏡致動器。

提供另一自動聚焦數位相機模組，其包括：一外殼，其具有用於封閉照相機模組及內部框架之外表面；該外殼內之影像感測器；及光學元件串，該光學元件串耦接於外殼之內部框架內且與影像感測器對準，該光學元件串界定一光學路徑且包括多個透鏡。透鏡致動器(例如，MEMS致動器)經組態以沿著光學路徑移動光學元件串之至少一可移動透鏡，以在影像感測器之作用平面上聚焦安置於照相機模組之自動聚焦範圍內的對象之影像。印刷電路(例如，可撓性、剛性或剛性可撓性印刷電路)或印刷電路板耦接至影像感測器以對照相機模組供電及載運包括由影像感 測器所捕捉之數位影像的電子信號。印刷電路亦電子耦接至透鏡致動器以載運透鏡致動器控制信號。在外殼之外部表面上提供電磁干擾(EMI)屏蔽塗層。在外殼之內部框架之一或多個表面上提供導電跡線，該導電跡線准許透鏡致動器控制信號自印刷電路上之電接觸墊載運至透鏡撞地球接觸墊。

提供另一自動聚焦數位照相機模組，其包括EMI屏蔽外殼，該EMI屏蔽外殼含有在外殼內部形成內部框架之托架。包括多個透鏡之光學元件串耦接至外殼內之影像感測器且與影像感測器對準以界定一光學路徑。至少一可移動透鏡耦接至透鏡致動器(諸如MEMS致動器)，該透鏡致動器經組態以沿著光學路徑移動至少一可移動透鏡以聚焦安置於照相機模組之自動聚焦範圍內的對象之影像。印刷電路耦接至影像感測器以對照相機模組供電及載運包括由影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號。沿著托架之一或多個表面而形成一個或兩個導電跡線，以將印刷電路上之一或多個(例如，一對)電接觸墊電連接至透鏡致動器上之接觸墊，從而准許將在印刷電路上之電接觸墊與透鏡致動器上之接觸墊之間載運透鏡致動器控制信號。

提供另一小型光學模組，其經組態以與自動聚焦數位照相機模組之影像感測器組件耦接。小型光學模組之光學元件串包括含至少一可移動透鏡之多個透鏡及一透鏡致動器，該透鏡致動器經組態以沿著光學路徑移動至少一可移動透鏡以將對象聚焦於影像感測器上，該影像感測器安置於光學元件串之聚焦平面處且耦接至印刷電路以載運包括由影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號。內部外殼經組態為框架以含有光學元件 串及影像感測器且使光學元件串與影像感測器對準，而外部外殼含有內部外殼及光學元件串，且經組態以為光學元件串及影像感測器屏蔽電磁干擾(EMI)及外部實體衝擊。一或多個衝擊吸收海綿安置於外部外殼與內部外殼之間，該等外殼經組態以壓縮以在三個空間維度上吸收外部實體衝擊。在外部外殼與內部外殼之間界定一或多個容積式海綿壓縮間隙，以准許相對移動而不會在外部外殼之光學路徑之方向上朝向內部外殼的接觸。

提供另一小式照相機模組，其包括耦接至感測器模組之小式光學模組，及以其他方式包括小式光學模組、小式照相機模及/或本文描述之感測器模組特徵中之任一者。其他具體實例包括本文描述之特徵的組合。

201‧‧‧影像感測器

202‧‧‧基板

203‧‧‧套筒

204‧‧‧螺紋

205‧‧‧固持器

206‧‧‧透鏡元件串

207‧‧‧螺紋

208‧‧‧光軸

601‧‧‧EMI屏蔽或EMI外殼

602‧‧‧漏光擋板

603‧‧‧鏡筒托架

604‧‧‧致動器及鏡筒總成

605‧‧‧藍色玻璃或其他IR濾光器組件

606‧‧‧感測器組件

607‧‧‧底部海綿

608‧‧‧光圈

609A‧‧‧導電跡線

609B‧‧‧導電跡線

701‧‧‧EMI外殼

702A‧‧‧EMI部分

702B‧‧‧光圈

704‧‧‧MEMS致動器總成

708‧‧‧光圈

1002‧‧‧I2C介面控制器

1004‧‧‧電源重設輸入

1006‧‧‧CPU

1008‧‧‧ROM與RAM組件

1010‧‧‧限流器

1012‧‧‧電荷泵

1014‧‧‧驅動器

1016‧‧‧DAC

1018‧‧‧內部Vref輸入

1020‧‧‧內部振盪器

1802‧‧‧電容估計器

1804‧‧‧MEMS致動器驅動器

1806‧‧‧驅動器控制迴路

1808‧‧‧電容量測組件

1810‧‧‧電容按比例調整及決策邏輯組件

2100‧‧‧手機

2102‧‧‧照相機模組

2103‧‧‧自動聚焦照相機

2104‧‧‧特殊應用積體電路(ASIC)

2106‧‧‧微控制器

2108‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)

2110‧‧‧唯讀記憶體(ROM)

2112‧‧‧感測器

2114‧‧‧I2C介面

L1‧‧‧透鏡

L2‧‧‧透鏡

L3‧‧‧透鏡

L4‧‧‧透鏡

L5‧‧‧透鏡

圖1示意性說明根據某些具體實例之包括可移動透鏡之子集及MEMS致動器的自動聚焦照相機模組之實例的橫截面圖。

圖2A示意性說明根據某些具體實例之包括一或多個可移動透鏡之不同子集及MEMS致動器的自動聚焦照相機模組之另一實例。

圖2B說明包括兩主要子組件之照相機模組，該兩主要子組件包括可經耦接及解耦以便可互換的感測器組件及光學元件串組件。

圖3示意性說明根據某些具體實例之包括一或多個可移動透鏡之不同子集及MEMS致動器的自動聚焦照相機模組之另一實例。

圖4A示意性說明根據某些具體實例之包括線接合影像感測器組態之自動聚焦照相機模組之實例的橫截面圖。

圖4B示意性說明根據某些具體實例之包括覆晶影像感測器組態之自動聚焦照相機模組之實例的橫截面圖。

圖5A示意性說明根據某些具體實例之具有銅柱互連件之另一照相機模組的截面圖。

圖5B示意性說明圖5A之照相機模組之平面圖。

圖6A至圖6C分別示意性說明根據某些具體實例之具有某些周邊及/或內部組件之照相機模組的分解圖、頂視圖或俯視圖及側視圖。

圖7示意性說明照相機模組之分解圖，照相機模組包括：一外殼，其充當電磁干擾(EMI)屏蔽或EMI外殼，且准許封閉之鏡筒移動穿過聚焦調整光圈；及漏光擋板，其界定照相機光圈或其限界或圍繞照相機模組光圈、或以其他方式在傳輸所要曝光的同時阻擋不需要的雜散光經由第一光圈而進入或退出照相機模組。

圖8A至圖8C示意性說明根據某些具體實例之照相機模組，分別為FPC彎曲之前FPC延伸部立體圖、FPC彎曲期間頂視圖及FPC彎曲之後旋轉立體圖。

圖9A至圖9B示意性說明根據某些具體實例之照相機模組，其分別為如圖8A及圖8C中在FPC彎曲之前及之後，其中FPC經組態以電連接至致動器接點及充當或耦接至漏光擋板，例如，作為參看圖6A及圖7描述之具體實例的替代。

圖10A至圖10B分別示意性說明根據某些具體實例之MEMS致動器驅動器及其接腳封裝的實例。

圖11示意性說明用於將電壓轉換至根據某些具體實例之照相機模組之 MEMS聚焦致動器的位移的裝置之實例。

圖12展示根據在美國專利第61/698,567號所描述之透鏡向上、透鏡向下及透鏡側實例具體實例的MEMS位移對電容之曲線，該專利以引用的方式併入，且特定參看其中之圖24至圖32。

圖13說明根據某些具體實例之驅動MEMS致動器之方法。

圖14說明根據某些具體實例之用於驅動MEMS致動器之方法的控制迴路任務。

圖15說明根據某些具體實例之用於驅動MEMS致動器之方法的I2C任務。

圖16說明根據某些具體實例之用於驅動MEMS致動器之方法的Diag/Comm任務。

圖17說明根據某些具體實例之用於驅動MEMS致動器之方法的計時器程序。

圖18以區塊格式示意性說明根據某些具體實例之MEMS致動器驅動器(特別是針對自動聚焦照相機模組)之某些組件。

圖19示意性說明根據某些具體實例之MEMS致動器驅動器(特別是針對自動聚焦照相機模組)之實例。

圖20A示意性說明根據某些具體實例之I2C控制器資料主機存取讀取格式。

圖20B示意性說明根據某些具體實例之I2C控制器資料主機存取寫入格式。

圖21說明具有根據某些具體實例之閉迴路驅動器之系統的實例。

自動聚焦照相機模組

根據本文描述之具體實例之照相機模組包括：一影像感測器，其將光學域中之影像轉換為電子格式；及一光學元件串，其將相關場景聚焦於影像感測器上。具體實例包括經組態有增強之能力以準確地捕捉場景中之細節的照相機。可根據所要能力來選擇光學元件串之品質及/或影像感測器之解析度以準確地捕捉此類細節。影像感測器可含有數百萬像素(圖像元素)，且根據某些具體實例之自動聚焦照相機模組之光學元件串可包括兩個、三個、四個、五個或五個以上透鏡。

光學元件串之至少一可移動透鏡之位置相對於影像感測器之位置為非固定的，且因此，根據本文描述之具體實例之自動聚焦照相機模組可更改將被聚焦於影像感測器上之對象距電子照相機的距離。可根據具體實例而利用一系統以判定場景中之一或多個主體對象距照相機之一或多個距離。該至少一可移動透鏡可根據所判定之距離而移動，及/或可移動直至一或多個主體對象聚焦於影像感測器上為止。此等對象可在自距照相機非常近(10cm或更近)至非常遠(無窮遠)的範圍中。

本文提供具有照相機之具體實例，該等照相機提供比習知自動聚焦及固定聚焦照相機好的影像品質。根據某些具體實例之照相機模組亦展現微型大小以及有利的功率效率、以及保護免於不當之實體衝擊及電磁干擾的高效、可持續封裝環境。

根據某些具體實例之電子照相機展現有利的能力以顯著地更改視野。舉例而言，當使用習知照相機時，在家庭房子前方拍攝之家 庭照片可能無意中在場景邊緣包括一垃圾容器。根據某些具體實例之照相機可經調整以限制照相機之視野，以自所捕捉影像消除此假影。相反，可使用根據某些具體實例之照相機藉由調整至捕捉更多全景之較寬視野而增強在山頂上拍攝的家庭照片。

根據某些具體實例之照相機藉由併入具有自動聚焦機制之動態視野特徵而展現整體效能的清晰改良。在某些具體實例中，照相機之光學元件串之設計包括固定的部分及可藉由致動器而沿著照相機之光軸移動的部分。在某些具體實例中，藉由嵌入於照相機上之固定或可移動儲存裝置內之程式碼及/或使用遠端處理器(例如，移除影像失真)而提供一些影像處理。

根據某些具體實例提供有利之照相機，其將此等全部三者整合於小型照相機模組中。此類照相機模組可為獨立之照相機產品，或可包括於固定或攜帶型電子產品中，及/或包括於諸如汽車之各種其他環境中。

將參看諸圖來描述若干具體實例。本文提供電子照相機，其有利地併入整合式自動聚焦及視情況變焦功能性。在某些具體實例中，自動聚焦及變焦功能利用有利之光學元件串及基於處理器之影像處理的組合，且在某些具體實例中包括兩狀況中相同或類似的組件。

用以添加自動聚焦之替代方法可涉及作為群組來移動光學元件串中之一或多個其他透鏡。基於此操作主體之自動聚焦變焦照相機描述於美國專利申請案第61/609,293號中，該案以引用的方式併入。此可移動透鏡群組可含有一個以上可移動透鏡，且可含有如'293申請案中描述之四個透鏡，以及取決於形成可移動透鏡群組之一或多個透鏡之特定數目及幾 何形狀的各種數目個光闌及光圈。

根據某些具體實例之包括自動聚焦及視情況亦包括變焦之光學元件串包括兩個通用組件，亦即可移動透鏡群組及固定透鏡群組。圖1說明包括第一可移動透鏡群組(例如，L1至L4)及固定透鏡群組(例如，L5)的自動聚焦變焦照相機模組，其中第一可移動透鏡群組包括可沿著照相機之光軸移動之一或多個可移動透鏡，固定透鏡群組包括固定於適當位置之至少一透鏡。該一或多個可移動透鏡在圖1之實例中包括最接近場景之四個透鏡L1至L4，而固定透鏡L5最接近影像感測器。

一般而言，移動透鏡群組執行更改照相機之焦距的功能，且在亦包括變焦之照相機模組之具體實例中，至少一固定透鏡經組態以執行以下可選電子變焦功能：將光學裝置之PSF功能匹配至成像器，及補償由移動透鏡群組誘發之視野彎曲。在'293申請案中描述之特定具體實例中可執行此功能之固定透鏡為最接近影像感測器之透鏡。至少一移動透鏡位於沿著光軸之適當距離處以達成所要之焦距，而至少一固定透鏡經定位而使得其後焦距匹配透鏡與成像器之間的距離。

藉由嵌入式程式碼而程式化之處理器可收集來自影像感測器中之像素的資訊，且對相關聯電子檔案進行改變(在一些狀況中自動地且在其他狀況中基於使用者輸入)以提供變焦以及可能許多其他影像處理增強，如在下文以引用的方式併入之專利及申請中之專利申請案中所陳述。舉例而言，變焦程度可為可調整的。處理器亦可經程式化以儘力校正藉由光學元件串以可預測方式而產生之失真及其他假影。影像處理特徵可實施於硬體或軟體中。在某些具體實例中，此等特徵可在早期置放於影像 處理管線中(諸如，嵌入於影像感測器中之RTL(電阻器電晶體邏輯)程式碼)，而在其他具體實例中，此等特徵可置放於外部DSP(數位信號處理器)上或完全以軟體形式置放於處理器中(諸如，行動電話中之基頻晶片)。

可組合根據某些具體實例之照相機模組之自動聚焦程序來利用面部或其他對象偵測、追蹤及/或辨識。此等具體實例中之某些描述於美國專利第8,331,715號、第8,279,301號、第8,270,674號、第8,224,108號、第8,055,090號、第7,916,897號、第7,853,043號、第7,634,109號、第7,362,368號及美國專利申請案第61/657,012號中，每一案特此以引用的方式併入。

在某些具體實例中，根據圖1所說明之實例的自動聚焦變焦照相機實例可具有範圍可自10cm至9m、典型地15cm至5m且較佳20cm至3m的焦距(不包括超焦距)，而變焦功能之範圍可介於x0.5至x5之間，典型地可為x1至x4，且在某些具體實例中更具體而言可為介於x1至x3之間。藉由根據某些具體實例之有利照相機模組而產生的最終電子檔案之顯著特性在於：在某些具體實例中，電子檔案內所含影像之檔案大小及有效解析度可幾乎不變，而不管焦距及變焦設定。

根據某些具體實例之可變光學照相機包括一照相機，其中光學元件串劃分為多個群組，一些群組在功能性及位置上固定，且其他群組在功能性及位置上可變。藉此方式，可實現光學元件串之更進階控制。舉例而言，藉由沿著光軸移動兩特定透鏡群組，可更改照相機之視野。因為照相機之解析度可藉由其他參數而在某些具體實例中大體固定，所以限制視野導致場景中對象之有效放大。因此，將此類型之照相機稱作變焦照 相機或自動聚焦變焦照相機。

自動聚焦變焦照相機模組

若干不同具體實例包括有利之自動聚焦變焦照相機及/或自動聚焦變焦照相機之組件或特徵子集。在一個具體實例中，經由以下各項之組合而實現自動聚焦及變焦功能性：(i)一個透鏡，其結合變焦演算法經組態以提供電子變焦，且其相對於影像感測器而位置固定，(ii)可沿著照相機之光軸移動之單一透鏡，或者兩個或兩個以上移動透鏡，或一個移動透鏡與兩個或兩個以上固定透鏡的組合，及(iii)變焦演算法可程式化影像處理組件，其對影像之電子形式進行改變。在替代具體實例中藉由可移動透鏡組件來提供變焦。在其他具體實例中，提供不包括變焦組件之自動聚焦照相機模組，其中可在自動聚焦照相機模組(亦即，不包括變焦)中使用本文描述之用於自動聚焦變焦照相機模組之實例透鏡元件串，或可特定關於透鏡L5而簡化透鏡元件串。尤其與此具體實例之變焦特徵相關之相關具體實例及替代特徵可描述於美國再頒專利第RE42,898號及美國公開專利申請案第2009/0115885號及第2009/0225171號中，且以引用的方式併入。在另一具體實例中，藉由一或多個移動透鏡來提供變焦功能性。可在電子變焦具體實例中移動之單一透鏡可為位於光學元件串之中間且可移動以提供自動聚焦功能性的透鏡。在其他具體實例中不止單一透鏡可為可移動的，且在其他具體實例中包括一個以上固定透鏡。

在其他具體實例中以各種組合形式包括某些其他光學組件，諸如並非總是關於每一具體實例具體提及之一或多個光闌、光圈及/或紅外線濾光器。紅外線濾光器可包括在影像感測器與光學元件串之最後透 鏡之間，或沿著光學元件串之其他地方。一或多個光圈可固定在透鏡之表面處、或獨立固定至照相機模組外殼、或固定至照相機模組或照相機裝置之鏡筒外殼或其他固定組件。一或多個光圈可移動，諸如可移動透鏡上之可移動光圈或可與可移動透鏡一起移動之光圈。在某些具體實例中，可移動透鏡之光圈在處於可移動透鏡之表面上或附近時可移動否則相對於可移動透鏡而固定，使得該光圈及可移動可使用致動器一起移動。在其他具體實例中，可移動透鏡之光圈可相對於影像感測器而固定。

併入所描述類型之固定透鏡的電子照相機能夠提供視野之動態更改，換言之藉由成像修剪而變焦。雖然修剪由於來自場景之資訊經丟棄而通常降低影像品質，但在某些具體實例中經修剪影像之保真度由於影像中心已藉由此固定透鏡而被放大而得以保留。在某些具體實例中使用之用以產生照相機之動態視野之此固定透鏡除非經校正，否則將產生類似於桶形失真之影像之失真。失真程度為固定的且受透鏡設計控制。此藉由在由機載處理器或其他處理器執行之影像處理操作中組態影像資料而相對有效的校正及移除失真及其他可預測假影，該機載處理器在照相機模組自身內或在照相機模組外部，但在諸如照相機電話或攜帶型照相機或平板或膝上型電腦之裝置或包括照相機模組作為裝置之組件的其他裝置內部，其他處理器實體地或電子地或藉由無線信號而耦接至裝置，且藉由經設計用於特定目的之某一演算法而程式化。基於此操作主體之具有變焦之照相機的若干具體實例描述於美國專利第RE42,898號、美國公開專利申請案第2012/0063761號、第2011/0221936號、第2011/0216158號、第2009/0115885號及第2009/0225171號、及/或美國專利申請案第61/609,293號及第13/445,857 號中，該等專利以引用的方式併入。可將演算法儲存於電子裝置內之照相機模組上或照相機模組外部，該照相機模組為該電子裝置內之組件或在雲上或其他(只要其可由正被照相機模組利用之處理器存取)，該照相機模組可經組態以將演算法應用至影像資料(例如，來自影像感測器之原始資料或預處理之影像資料)，該影像資料尚未經儲存、傳輸或顯示為永久影像資料，直至處理器將演算法應用至資料而使得可以變焦放大之外觀來顯示影像。

在某些具體實例中，在結合演算法而產生變焦中所涉及之固定透鏡由於物理學原因而有利地安置為最接近影像感測器之透鏡。用以添加自動聚焦之替代方法可涉及作為群組來移動光學元件串中之一或多個其他透鏡。基於此操作主體之自動聚焦變焦照相機描述於美國專利申請案第61/609,293號中，該案以引用的方式併入。此可移動透鏡群組可含有一個以上可移動透鏡，且可含有如'293申請案中描述之四個透鏡，以及取決於形成可移動透鏡群組之一或多個透鏡之特定數目及幾何形狀的各種數目個光闌及光圈。其中僅單一透鏡包括於可移動透鏡群組中(諸如中間透鏡L3相對於位於中間透鏡L3之任一側上之兩對固定透鏡L1至L2及L4至L5為可移動的，如圖2A至圖2B示意性說明)的具體實例具有較小質量且因此在移動該透鏡時涉及相對較低的力的優點，且甚至具有令人驚訝之另一優點：可使用較小位移範圍致動器。

根據某些具體實例之自動聚焦變焦照相機模組之另一特徵涉及藉由在某些具體實例中移動光學元件串中之中間透鏡(例如，包括五個透鏡之光學元件串中之L3，或七個透鏡之光學元件串中之L4、或三個 透鏡之元件串中之L2)而自上述類型之固定變焦透鏡實現自動聚焦結合變焦。在其他具體實例中，可移動透鏡與光學元件串之至少一固定透鏡與其餘固定透鏡(例如，五個透鏡具體實例中之L2或L4，或七個透鏡具體實例中之L2、L3、L5或L6)之間的中間某處偏移。其他具體實例涉及在光學元件串之一端或兩端之可移動透鏡。

現參看圖2A至圖2B，示意性說明自動聚焦照相機模組之另一實例，其中中間透鏡L3可在兩對固定透鏡L1至L2與L4至L5之間移動。此具體實例描述於美國專利申請案第61/643,331號，該案以引用的方式併入。其中僅單一透鏡包括於可移動透鏡群組中(諸如中間透鏡L3相對於位於中間透鏡L3之任一側上之兩對固定透鏡L1至L2及L4至L5為可移動的)的具體實例具有較小質量的優點，且因此在移動該透鏡時涉及相對較低的力。單個可移動透鏡具體實例亦具有令人驚訝之另一優點：可使用較小位移範圍致動器。藉由移動某些具體實例中之光學元件串中之中間透鏡(例如，包括五個透鏡之光學元件串中之L3，或七個透鏡之光學元件串中之L4、或三個透鏡之元件串中之L2)。在其他具體實例中，可移動透鏡與光學元件串之至少一固定透鏡與其餘固定透鏡(例如，五個透鏡具體實例中之L2或L4，或七個透鏡具體實例中之L2、L3、L5或L6)之間的中間某處偏移。其他具體實例涉及在光學元件串之一端或兩端之可移動透鏡。

與所感知預期相反，據悉為達成與習知自動聚焦照相機類似之焦距範圍，圖2A之實例中之中間透鏡移動相對短的距離，典型地約100um。此使得可能使用新穎形式之致動器(諸如MEMS)來移動透鏡以及由此類裝置之固有特性而產生的許多相應益處。在此設計之許多益處之中， 提供小的大小、低功率消耗、低雜訊、高速度及高移動準確率及其他改良。

圖2B亦示意性說明根據某些具體實例之自動聚焦變焦照相機之橫截面，該自動聚焦變焦照相機利用具有經製造為預對準單式組件之透鏡元件串的總成。影像感測器201駐留於附接套筒203之基板202上。在圖2B說明之實例中，套筒具有螺紋204。含有透鏡元件串206之固持器205具有配對螺紋207。在此實例具體實例中，相對於套筒旋轉該固持器沿著照相機之光軸208而移動整個透鏡元件串，從而准許設定聚焦。匹配螺紋204及207之替代方式包括匹配各種圖案之凹槽及槽脊，從而准許連續地或離散地設定聚焦，諸如藉由一系列凹口、加載彈簧之銷或槓桿或彈性材料或其他技術，該等其他技術使透鏡元件串固持器205與套筒204耦接以致允許影像感測器201與透鏡元件串206之一或多個固定透鏡之間的距離得以設定。

根據光學元件串之某些具體實例之精度對準准許以高保真度來傳輸影像。某些具體實例涉及關於相對於彼此傾斜、居中及旋轉而將元件串之各種元件(主要為透鏡)至某一準確度。雖然在某些具體實例中可能使用主動式對準技術來達成一個透鏡與另一透鏡的非常準確對準，但在某些具體實例中使用被動式方法，且典型地由於總成之高速度及此方法之低成本而儘可能地使用被動式方法。在某些具體實例之自動聚焦變焦模組中，在除了透鏡元件串之接頭之一的所有接頭中適應被動式對準容限。

在另一具體實例中，自動聚焦照相機可具有在自動聚焦程序中移動之整個光學元件串。另外，根據本文描述之具體實例之包括具有可移動組件及固定組件的光學元件串的有利照相機可根據不同於圖1及圖 2A至圖2B說明的實例的許多實例來經組態。舉例而言，圖3示意性說明之自動聚焦照相機模組實例包括耦接至距影像感測器最遠或在光學元件串之影像端的透鏡L1之MEMS致動器。包括L1至L4、L1至L3、L1至L2或甚至僅一個透鏡L1(或如圖2A至圖2B中之L3，或在一些具體實例中或在光學元件串中僅包括三個或四個透鏡之其他具體實例、或光學元件串包括六個或七個透鏡之其他具體實例中的L2、或L4或甚至L5)的鏡筒可使用不同數目個透鏡及/或不同組態之透鏡的不同照相機模組具體實例而相對於此MEMS致動器位置移動。MEMS致動器可使用一或多個導電跡線或使用可撓性印刷電路延伸部而電耦接在鏡筒之此最朝向影像之透鏡L1處，該一或多個導電跡線在鏡筒外部之照相機模組托架內沿著其至在感測器端耦接至照相機模組的可撓性印刷電路，及可撓性印刷電路延伸部在照相機模組之影像端電耦接至致動器接觸墊而感測器端仍在第二位置連接至FPC。此等有利的自動聚焦變焦照相機使光學元件串之一或多個部分固定及一或多個部分移動。在某些具體實例中，照相機展現與習知固定或自動聚焦照相機不同的與固定透鏡的居中及傾斜對準之精密性。

藉由本文之實例實體、電子及光學架構且在相同受讓人之其他專利申請案或其他專利內示意性說明根據若干具體實例之照相機模組。舉例而言，其他照相機模組具體實例及可包括於替代具體實例中之照相機模組之特徵及組件的具體實例描述於以下專利中：美國專利第7,224,056號、第7,683,468號、第7,936,062號、第7,935,568號、第7,927,070號、第7,858,445號、第7,807,508號、第7,569,424號、第7,449,779號、第7,443,597號、第7,768,574號、第7,593,636號、第7,566,853號、第8,005,268號、第 8,014,662號、第8,090,252號、第8,004,780號、第8,119,516號、第7,920,163號、第7,747,155號、第7,368,695號、第7,095,054號、第6,888,168號、第6,583,444號及第5,882,221號，及美國公開專利申請案第2012/0063761號、第2011/0317013號、第2011/0255182號、第2011/0274423號、第2010/0053407號、第2009/0212381號、第2009/0023249號、第2008/0296717號、第2008/0099907號、第2008/0099900號、第2008/0029879號、第2007/0190747號、第2007/0190691號、第2007/0145564號、第2007/0138644號、第2007/0096312號、第2007/0096311號、第2007/0096295號、第2005/0095835號、第2005/0087861號、第2005/0085016號、第2005/0082654號、第2005/0082653號、第2005/0067688號，以及美國專利申請案第61/609,293號及PCT申請案第PCT/US12/24018號及第PCT/IB12/00381號，該等專利全部特此以引用的方式併入。

MEMS致動器

MEMS致動器耦接至圖2A至圖2B之實例中之L3(及耦接至圖1之實例中之可移動透鏡群組L1至L4)以提供某些具體實例中之自動聚焦能力。在其他具體實例中，音圈馬達(VCM)或壓電致動器可用以提供移動能力。

合適之MEMS致動器描述於以引用的方式併入本文之美國專利及美國專利申請案中之若干者中，例如參見美國專利申請案第61/622,480號。具有稍微不同設計之另一MEMS致動器描述於美國PCT申請案第PCT/US 12/24018號中。此等美國專利申請案兩者以引用的方式併入，且在下文列舉且以引用的方式併入MEMS致動器及其組件之其他實例 作為提供替代具體實例。此類致動器可用矽或實質上聚合材料來製造，且具有約100um之衝程。其亦展現許多其他有益特性，該等特性經授予所描述類型之自動聚焦變焦照相機模組上。此等特性包括：非常低的功率消耗、快速且精確之致動、低雜訊、可忽略之微粒污染及低成本。

可將根據某些具體實例之MEMS致動器一般看作為單向裝置，將可歸於致動器組件之任何居中或傾斜對準移動擱在一旁，即使藉由根據某些具體實例之MEMS致動器來提供三個維度之有利對準。亦即，根據某些具體實例之MEMS致動器具有一擱置位置，且(亦即)在該致動器用於執行自動聚焦特徵時可在一個維度上將其自該擱置位置驅動。此具有自動聚焦照相機模組之總成的益處，此係因為其准許整個透鏡元件串或其實質部分經組裝為預對準之單式組件。對於後續總成及校準步驟，接著可類似於固定聚焦照相機之透鏡元件串或以與固定聚焦照相機之透鏡元件串完全相同的方式來處置，亦即可藉由插入固持器、將透鏡元件串含於固定在影像感測器上之套筒中而設定聚焦。在某些具體實例中，固持器及套筒可藉由螺紋來耦接。

具有保護蓋之照相機模組

在某些具體實例中，可將光學表面添加至影像感測器作為單體化組件。此光學表面可充當蓋(其由透明玻璃或聚合物製成)以防止灰塵或其他污染物到達感測器之作用表面，同時准許可見光穿過感測器。光學表面亦可充當紅外線(IR)濾光器，特定用於矽感測器。可將IR吸收材料用於蓋，或可將IR塗層應用至玻璃或聚合或其他光學透明之保護蓋。亦可形成光學表面以提供光功率(諸如以複製透鏡L1之形狀)，如在圖4A 至圖4B之實例中，其中IR濾光器亦可安置於感測器與透鏡L1之間(圖中未示，但參見美國專利第13/445,857號，該案以引用的方式併入)。下文僅簡要描述在切割之前在晶圓載物台形成單體化組件的程序，且在'857申請案中更詳細描述。

在圖4A及圖4B中展示包括主動式影像感測器之單體化組件，該主動式影像感測器(例如)使用晶圓級混合光學裝置而被保護免於污染。此方法具有另一優點：照相機模組之整體實體Z高度(亦即，沿著垂直於感測器平面之光學路徑)可藉由併入具有照相機模組組件之此類混合光學裝置而減小。

根據某些具體實例，影像感測器上之作用影像區域在將影像感測器晶圓切割或單體化為離散晶粒之前在晶圓載物台處受保護。在某些具體實例中，作用影像區域之此保護藉由附接玻璃晶圓而達成，諸如藍色玻璃或IR塗層玻璃或其他材料，諸如對可見光透射且吸收或以其他方式阻擋IR光的聚合物或其他材料。此玻璃保護之進一步改良功能性可藉由添加晶圓級光學元件(如圖4A至圖4B之實例中)而達成。

圖4A示意性說明包括耦接至照相機模組組件之線接合的實例照相機模組。圖4B示意性說明包括覆晶之實例照相機模組。圖4B示意性說明之實例照相機模組可使用熱壓縮或熱超音波程序。此等程序更詳細描述於美國專利申請案第13/445,857號的實例具體實例中，該案以引用的方式併入。

在根據各種具體實例之自動聚焦及可選變焦照相機模組中，基於處理器之組件諸如失真校正組件、色像差校正組件、明度、色度 及/或明度或色度對比增強組件、模糊校正組件、及/或景深擴展(EDOF)及/或擴展或高動態範圍(EDR或HDR)組件。

另一實例示意性說明於圖5A及圖5B處，且亦詳細描述於上文以引用的方式併入之第13/445,857號美國申請案中。圖5A至圖5B包括分別以剖面圖及平面圖說明之根據某些具體實例之照相機模組的結構組件之實例。平坦基板形成圖5A至圖5B之照相機模組之基底。此基板之目的為提供結構支撐，且因此合適之材料包括金屬(例如，鈦)、陶瓷(例如，氧化鋁)及硬聚合物(如膠木(Bakelite))。基板材料可經模製，或可使用一或多個其他方法來在其中製造通孔陣列。在某些具體實例中，此等通孔將最終經完全或不同填充導電材料作為提供對照相機模組之電界面的表面之部分。因為基板構成照相機模組之整體高度，所以其非常薄但足夠地硬。在某些具體實例中，小心地選擇基板材料之機械性質，包括其模數及斷裂韌性。基板可為約200微米厚，且可具有介於大致50微米與400微米之間的厚度範圍。

在圖5A至圖5B說明之實例具體實例中的基板之大概中央部分上耦接影像感測器及蓋玻璃。影像感測器可藉由以下方式而附接至基板：使用黏著劑接合或以磁性方式，或使用一或多個夾子或互補滑動或扭轉繫固組件，或使用利用靜態黏接或熱或壓縮收縮或碰撞配合之配合接合，或其他方式。在此實例中，在基板之剩餘部分之實質部分上附接可撓性電路。附接之方法可為黏著劑接合或剛剛所提及方法中之一者或其他方式。在某些具體實例中，可撓性電路可包括在軟聚合材料(如聚醯亞胺)上及/或嵌入於其內的由銅或其他金屬或導電聚合物製成之薄的導電軌道。 可使用孔隙或其他特徵來提供對銅軌道的接取以進行電連接。

如圖5A至圖5B之實例中說明，可撓性電路在規劃區中具有小於影像感測器的孔隙。此准許可撓性電路置放於影像感測器上，使得影像感測器上之接合點由可撓性電路覆蓋。以此方式，可在影像感測器上之接合點與可撓性電路上之合適槽脊之間產生電接頭。根據若干具體實例使用方法及材料之廣泛選擇以實現此類接頭，其實例包括導電黏著劑、熱壓縮接合、焊接接頭及超音波焊接。

影像感測器以電性方式連接或可連接至可撓性電路，從而實現根據某些具體實例之可撓性電路上之追蹤，該等可撓性電路將用以將電連接佈線至其他位點，包括主動式及/或被動式組件。主動式及/或被動式組件可使用所建立方法及技術而附接及互連至各種具體實例中之可撓性電路。在圖5A至圖5B中，照相機模組中包括三個(3)被動式組件，連同十個(10)接合墊及八個(8)通孔焊接互連件，但此等數字及位置及形狀及大小藉由說明的方式而提供，且許多變化為可能的。

在某些具體實例中與照相機模組之外部電連接涉及與可撓性電路上之合適槽脊的電連接。藉由設計，此等槽脊有利地位於基板中之通孔上。儘管圖5A至圖5B描繪此等電互連件之銅柱，但該等電互連件可由多種材料及結構製成，包括焊接柱、堆疊凸塊、導電黏著劑及/或深接取線接合。其他具體實例包括機械結構，如彈簧元件及頂針。在使用焊接柱的情況下，在焊料之回焊時，周邊將形狀改變為半球，使得照相機模組之外部界面看起來像類似於球柵陣列之半導體封裝的互連件。圖5A至圖5B中展示之實例結構包括平坦可撓性印刷電路，但在其他具體實例中具有一 或多個輕微彎曲，且在其他具體實例中將FPC彎曲為U形。

圖5A至圖5B中示意性說明安置於基板之凹座中之影像感測器，使得影像感測器接合墊在與可撓性電路之下側相同的水平上，但在其他具體實例中，影像感測器接合墊與該下側可偏移。可針對用以將可撓性電路附接及連接至接合墊之接合介質的厚度而考慮對此對準之細節的一些調整。

照相機模組概觀實例

圖6A至6C分別以分解圖、頂視圖及側視圖說明照相機模組之實例，其包括可與影像感測器及光學元件串組件一起包括於說明性概觀實例中的某些組件。圖6A中展示之其他組件包括EMI屏蔽或EMI外殼601、漏光擋板602、鏡筒托架603、致動器及鏡筒總成604、藍色玻璃或其他IR濾光器組件(特定用於矽感測器具體實例)605、感測器組件606(經展示為藉由匯流排連接器而耦接至可撓性印刷電路FPC)及底部海綿607。

模組大小可在每一側上小於10mm，且在某些具體實例中在每一側上小於9mm，在X及Y方向上(影像感測器之平面，垂直於光學路徑)某些具體實例可為8.6mm或甚至8.5mm(無EMI帶)，且在Z方向上(平行於光學路徑，垂直於感測器平面)某些具體實例可為小於8mm或小於甚至7mm，且在某些具體實例中小於6.5mm或6.4mm(例如，6.315mm有EMI帶)，或小於6.3mm無EMI帶(例如，6.215mm)。

下文參看圖6A至6C來描述及概述組件601至607。可參考美國專利申請案第13/571,395號、第13/571,405號、第13/571,397號及/或第13/571,393號，該等申請案以引用的方式併入。在圖6A之實例中將漏光 擋板602展示為具有外擋板直徑，其大致匹配界定於照相機模組之對象端的聚焦調整光圈608之直徑。內擋板直徑足夠大以准許將由照相機捕捉之影響具有某些曝光通過，但足夠小以阻擋不想要之光。在另一具體實例中，漏光擋板602之外徑可大於光圈608，但重疊擋板602之EMI外殼材料可比EMI外殼601之剩餘部分薄很多，或重疊擋板之EMI外殼材料可在任一狀況下凸起充分以准許將(例如)圖1或圖3之實例之透鏡總成移動至其範圍之末端。根據某些具體實例之漏光擋板602具有EMI屏蔽特性，其在聚焦調整光圈608處補充EMI外殼。

IR濾光器605經展示為圖6A中之配合或耦接或安置於感測器上或與感測器稍微間隔之獨立組件，而如上文提及，IR濾光器605亦可與感測器一起形成於晶圓級且耦接至感測器以藉由空腔壁而形成空腔，而亦視情況最接近影像感測器之透鏡(例如，L5)亦與感測器及上述具體實例中之IR濾光器形成於晶圓級。

圖6A之實例中以L形展示海綿607，其可為U形且可為四側，且第五側可具有准許FPC僅穿過其或在其下方突出的空間，例如，在包括圖6A之實例之某些具體實例中大致與底部海綿之頂部共面。亦展示導電跡線609A及609B自其可連接至FPC的托架底部延伸至托架之頂部，導電跡線在該頂部可連接至致動器墊以激勵及控制該致動器以移動透鏡用於自動聚焦。

電磁干擾(EMI)外殼

圖7示意性說明根據某些具體實例之自動聚焦照相機模組之實例的分解圖，其包括實體地含有光學及電子組件(諸如透鏡)之EMI 外殼701以及MEMS致動器總成704(例如，包括含多個透鏡之光學元件串及MEMS致動器總成)。EMI外殼701充當由於其中所含組件之電磁干擾(EMI)屏蔽。在一個具體實例中，EMI外殼由導電或半導電材料製成，或包括在聚合物或其他絕緣耐用框架上之導電或半導電層。圖7之實例自動聚焦照相機模組之EMI外殼701亦有利地准許移動封閉鏡筒(或在光學元件串之對象端處之至少一或多個透鏡)穿過在照相機模組之對象端處之聚焦調整光圈。

具有EMI功能之漏光擋板

在此實例具體實例中，漏光擋板702(例如)使用黏接劑(諸如導電膠)而耦接至外殼701之外部。漏光擋板可具有在平行於照相機模組之光學路徑之Z方向上重疊光圈708的EMI特性部分702A。界定於漏光擋板中之光圈702B由EMI部分702A圍繞，而在Z方向上重疊EMI外殼701之材料的外部分703C可或不可具有EMI特性。如圖6A之實例中說明，外部分703C為可選的，尤其在存在將漏光擋板602、702耦接在其適當位置處的另一方式的情況下，在該方式中，沿著Z軸耦接准許光學元件串之可移動透鏡或透鏡或鏡筒在諸如自動聚焦搜尋之聚焦移動中向外移動，而在XY平面上對準准許所要曝光及清晰度之影像被照相機模組捕捉，諸如將漏光擋板602、702耦接至可移動透鏡或透鏡或鏡筒之最靠近對象端。

在圖7之分解圖中將根據某些具體實例之漏光擋板702示意性說明為耦接至EMI外殼之頂部，例如使用諸如導電膠之黏接劑或者一或多個被動式對準夾子或其組合。漏光擋板可包括一層導電材料，諸如carbon feather或2D碳或石墨或薄導電聚合物或金屬、或絕緣體與導電層之 組合，或者漏光擋板702可由與EMI外殼相同之材料製成，不同之處在於其可凸起以准許鏡筒移動或其可藉由黏接劑或夾子分開附接。漏光擋板702可界定照相機光圈或可限界或圍繞照相機模組光圈、或以其他方式在傳輸所要曝光的同時阻擋不需要的雜散光經由第一光圈而進入或退出照相機模組。

圖7之照相機模組可包括含有多個透鏡及MEMS致動器總成之EMI外殼、及/或耦接至透鏡及MEMS致動器總成之EMI外殼、或其組合。EMI外殼可包括漏光擋板702，其包含具有EMI屏蔽特性之carbon feather或其他導電材料。

圖8A至圖8C示意性說明根據某些具體實例之照相機模組，分別為FPC彎曲之前立體圖、FPC彎曲期間頂視圖及FPC彎曲之後旋轉立體圖。照相機模組801在感測器組件處實體地及電耦接至圖8A中之感測器連接區段802A處的可彎曲可撓性印刷電路(FPC)802。某些電子裝置803可耦接至側區段803A，其中彼等電子裝置歸因於(例如)使用U狀托架或內部EMI外殼框架而配合至空的空間中，U狀托架或內部EMI外殼框架在一側留下填充有電子裝置803且由FPC 802之側區段803A封閉的空間。亦可將加速計及/或定向感測器包括於該空的空間之一部分處(參見，例如，美國專利第61/622,480號及第61/675,812號，該等專利經讓渡給相同受讓人且以引用的方式併入)。圖8A之具體實例中之FPC 802亦包括FPC延伸部804，其可為在感測器連接區段及側區段803之後與感測器連接區段802位移一精確量之末端區段或僅為FPC區段804。FPC延伸區段804包括用於在照相機模組之鏡筒之影像端電接觸致動器墊之兩個或兩個以上導電 側墊804A。FPC延伸部804或末端區段可界定一部分、半圓形或全切口805以覆蓋照相機模組之光圈，使得所要成像射線未被阻擋進入該照相機模組，且使得不需要之射線經阻擋進一步遠離光學路徑之中央部分。在替代具體實例中，FPC 802可在FPC末端區段連接至照相機模組之感測器端，且在周圍彎曲以連接至致動器墊且繼續其自致動器連接區段804至照相機模組外部的連接(替代如自感測器區段802A所展示)。FPC延伸部804可具有類似於實例漏光擋板602、702或上文參看之圖6A至圖7中之任一者的EMI屏蔽性質。

圖9A至圖9B示意性說明根據某些具體實例之照相機模組，其分別為類似於剛才參看圖8A至圖8B所描述之具體實例的FPC彎曲之前及FPC彎曲之後。FPC 901經組態以實體地及電連接至照相機模組902之感測器端，且藉由使用致動器端上之交錯及/或對扣鉤附件或其他被動式互補特徵以充分之實體耦接穩定性而電連接至致動器接點903，該等其他被動式互補特徵諸如FPC導電墊切口904及凸起之致動器控制接觸墊903及/或專用實體耦接突起及/或切口。包括致動器墊導電接點904之相同FPC區段905可具有經組態以充當或耦接至漏光擋板之光圈906，例如作為參看圖6A至圖7描述之具體實例之漏光擋板602、702的替代且較類似於圖8A至圖8B之具體實例。在圖8A至圖8B之具體實例以及圖6A至圖7之彼等具體實例中，在Z方向上提供空間用於移動提供有利的自動聚焦範圍之透鏡群組，而光原本在外部光學裝置未延伸穿過自動聚焦光圈時洩漏在外部光學裝置與自動聚焦光圈(例如，圖7之光圈708)之間的間隙中。如同先前之具體實例，FPC區段905可具有EMI屏蔽性質而使得其具有多優點及多 功能。

圖10A至圖10B分別示意性說明根據某些具體實例之MEMS致動器驅動器及其接腳封裝的實例。根據某些具體實例之MEMS致動器驅動器IC經組態用於高容量、生產及數位成像照相機聚焦元件目的。MEMS驅動器可經組態而結合專屬MEMS元件使用，該專屬MEMS元件用於聚焦系統(例如，快速自動聚焦系統，其安裝於可用於行動電話、PD之數位照相機或照相機模組總成上)、各種電腦系統(諸如桌上型及膝上型PC及等效物、平板、迷你平板及其他具備照相機功能之裝置)中，且可經耦接作為汽車中或其他地方之監視成像器。參看圖10A，根據某些具體實例之MEMS致動器驅動器之實例包括I2C介面控制器1002(例如，400kHz，包括SDA、SCL及ENAn接腳輸入)及電源重設輸入1004。I2C介面控制器可與CPU 1006(諸如，8051 CPU，例如256B SRAM)及ROM與RAM組件1008(例如，8KB ROM及4KB SRAM)通信。CPU 1006可接收來自限流器1010(例如，10位元電容感測器)之輸入。限流器1010可具有V_AF接腳輸入。

圖10A說明之實例MEMS致動器驅動器可具有電荷泵1012(例如，32伏特)，其具有例如2.7V至3.6V之VBatt接腳輸入。在某些具體實例中電池系統經組態用於執行內部邏輯系統、類比獲取系統、上電重設及內部電壓參考。電荷泵1012及接地GND接腳充當32V驅動器1014之輸入。

圖10A示意性說明之實例MEMS致動器驅動器亦可包括連接於CPU 1006與驅動器1014之間的DAC，例如10位元。DAC 1016可具有內部Vref輸入1018。在某些具體實例中，提供I2C匯流排受控控制器以存 取MEMS致動器IC內之內部暫存器。外部I2C主機能夠讀取內部暫存器及寫入內部暫存器。某些具體實例中之資料包括8位元資料格式。

內部8位元CPU(基於8051)系統經組態有8K位元組之ROM資料及4K位元組之SRAM用於程式資料及資料記憶體。在8051內部，在某些具體實例中提供快速256位元組之SRAM/暫存器資料以執行閉迴路電容回饋用於MEMS透鏡總成之位置控制。CPU經組態以照看MEMS系統之內部控制、線性化、位置至電容轉換及校準。CPU經組態以執行「狀態空間」控制迴路以維持根據某些具體實例之MEMS致動式自動聚焦照相機模組之光學元件串的一或多個透鏡之適當定位。CPU經組態以使用一演算法以允許驅動器IC一直判定照相機之位置。以最小值5.5MHz來對處理器計時。

在某些具體實例中梯型電荷泵經內部設計以支援高達32V之電壓源用於低(10uA)電流電壓驅動器。在某些具體實例中，低電流電壓驅動器具有函數運算以驅動MEMS元件。經由I2C經由內部暫存器及10位元DAC來控制電壓位準。DAC具有在前端具有平滑濾波器(例如以韌體實施)以防止輸出驅動器上之快速電壓邊緣。電壓驅動器輸出為受電流保護的。另外，輸出元件具有按需電容性量測電路。在此等具體實例中，電容並非連續量測的，而是經取樣以量測用於自動聚焦之MEMS距離。此電容性電路將驅動器接腳上之所量測電容轉換為10位元暫存器，其可經由I2C匯流排而經讀取。

圖10A示意性說明之實例MEMS致動器驅動器亦可包括內部振盪器1020，例如22MHz。在某些具體實例中提供22MHz振盪器以導 出400KHz之I2C讀出計時且提供用於內部運算之計時。

圖10B示意性說明圖10A之MEMS致動器驅動器之實例接腳封裝的俯視圖。接腳封裝可包括六個接腳球柵陣列(BGA)。在某些具體實例中，彼等六個接腳可包括：串列時脈輸入(SCL)，例如零至3.6伏特；串列資料(SDA)，例如具有開路汲極及零至3.6伏特範圍之雙向接腳；啟用接腳(ENAn)，例如低態有效零伏特可啟用裝置，而高位準3.6伏特可關閉模式；電源端子輸入(Vbatt)，例如2.5至3.6伏特；接地端子(GND)，例如零伏特；及自動聚焦電壓輸出接腳(V_AF)，例如其可具有在零伏特與10伏特之間的最小值且可具有在31.5伏特與36伏特之間的最大值。一個具體實例中之封裝高度為0.33mm，且封裝長度及寬度可分別為1.8mm及0.8mm，而焊球間距可為0.4mm。

關於自動聚焦電壓輸出接腳驅動器，電流驅動及限流器分別可在31伏特下具有最大值10微安及30微安。放大器轉換速率及設定時間分別可為最小值3V/ms及最大值200微秒。放大器偏移及頻寬(-3db)分別可為最大值10毫伏及最小值150Hz。輸出電容、DAC解析度及輸出精度分別可為最大值10微微法拉、10位元及+/- 2%滿刻度。

關於自動聚焦電壓輸出接腳電容量測，電荷泵輸出漣波50kHz至1MHz可具有最大值100nV漣波，且電荷泵開機時間最大值為2ms。在電容量測期間之自動聚焦驅動器頻率可介於10kHz與1MHz之間，10kHz下之電容量測驅動器電壓可具有最大值10mV。輸出電容解析度可為10位元，且量測能力可介於25pF與300pF之間。輸出電容精度及量測時間分別可具有最大值+/- 20%及50微秒。

圖11A至圖11B示意性說明用於分別將慣性或電壓轉換至根據某些具體實例之照相機模組之MEMS聚焦致動器的位移的機械及/或電裝置之實例。可產生外力Fext作為回應於輸入電壓之致動器電容器板之間的靜電力。用於圖11A之系統之外力Fext可根據慣性力、阻尼(damping)力及彈簧力之一般表示而分配：Fext=ma+bv+kx。圖11B之實例中之電氣圖可包括接觸電阻R、洩漏電阻RL及電容C，其均可為致動器位移之函數。

MEMS自動聚焦致動器之機械位移/力轉移曲線可具有小阻尼共軛複數極值，例如最大值Q為4。圖11B中所識別之組件之實例值範圍可包括介於25pF與300pF之間的MEMS電容、最大值20k之引線電阻R及最小值100兆歐之洩漏電阻RL。MEMS致動器亦可分別具有最大電壓32V、暫態電流(標稱3微安)7微安及諧振頻率(標稱100Hz)140Hz。最小值諧振頻率(標稱100Hz)可為50Hz。MEMS致動器可具有針對100微米運動之穩定時間15ms及在100微米之後的穩定突增5%。

作為位移函數之MEMS聚焦致動器之電容可如圖12之曲線圖中所說明。電容量測區塊可包括在驅動器中，其量測MEMS聚焦致動器之等效電容(以微微法拉為單位)。所量測電容值可儲存於可讀取內部I2C可存取暫存器中。電容值之位元深度可為10位元或10位元以上，其中解析度小於0.3pF/位元。電容量測時間可小於50微秒。

圖12展示根據在美國專利第61/698,567號所描述之透鏡向上、透鏡向下及透鏡側實例具體實例的MEMS位移對電容之曲線，該專利以引用的方式併入，且特定參看其中之圖24至圖32。透鏡向上、透鏡向下及側之三個照相機定向為'567申請案中對於分別針對視角在水平上及在水 平下及水平的照相機模組或具備照相機功能之裝置的實例。

啟動ROM

在某些具體實例中，8051 CPU(例如參見圖10，元件1006)使用啟動ROM來自上電重設執行。在某些具體實例中用於驅動器IC之啟動ROM長度可為4K位元組。啟動ROM代碼可用於生產驅動器IC。在某些具體實例中啟動ROM功能可包括以下：初始化CPU中之8051 HW暫存器；初始化CPU中之內部絕緣體；初始化堆疊指標；初始化CPU外部之含於驅動器IC中之外部暫存器；開始CPU之初始閒置迴路；及藉由設定I2C介面之控制暫存器中之CPU_READY位元而將I2C暫存器標記為準備好用於命令及控制通信的裝置。

在某些具體實例中，預設ROM操作可包括以下：初始化CPU系統；進入閒置迴路，其中實例閒置迴路程序可包括以下：等待I2C命令；處理I2C命令；解碼命令；及等待計時器滴答(1ms)。

在某些具體實例中，支援以下命令中之任一者或全部：下載微代碼，檢查標頭，總和檢查碼，若下載好了則開始代碼； 啟用/停用V_AF；RAMP DAC測試；控制控制迴路(ROM版本)；返回代碼總和檢查碼；測試RAM int；測試程式RAM；測試資料RAM；總和檢查碼ROM；報告電容；校準DAC；設定迴路係數，A、B、C、D、Kp、樣本；報告照相機視角；自上限量測觀察者報告來自加速度/速度；及設定V_AF斜降測繪器。

執行時間控制迴路

根據某些具體實例之執行時間閉迴路控制包括「狀態空間」控制系統。系統可執行於1ms計時器中斷上。1ms計時器中斷可視情況在針對以下各項之開始及結束的步進/斜降處理期間不使用：V_AF再定位時間、振鈴校準、照相機視角斜率量測、死區量測及狀態可變係數校準。

在某些具體實例中，存在兩組主機至CPU及CPU至主機暫存器組。此等暫存器可用以除錯及最佳化具有基於DSP之I2C主機控制器的控制迴路系統。亦存在用於在正常測試操作期間傳輸及接收之兩RS232 模擬暫存器，其在測試期間控制8051環境。

CPU/主機暫存器經組態以在正常操作、校準及生產測試期間傳遞命令及狀態。一旦CPU自RAM或控制迴路之嵌入式ROM版本來執行，則經由I2C暫存器支援之主機命令可包括上文列出之ROM代碼命令以及以下各項中之任一者或全部：自ROM重設處理器，重新初始化；尋找位置0至65535；關閉迴路操作；開啟迴路操作，線性；對數開迴路尋找操作；設定斜降濾波器係數；設定電容限定參數(平均、增益、部分回應限定符)；報告MEMS缺陷區；報告經校準係數；BODE模式，設定迴路輸入/輸出位置；及校準致動器；圖13說明根據某些具體實例之驅動MEMS致動器之方法。MEMS(微機電系統)驅動器可利用8051 CPU韌體或其他合適之基於軟體、韌體及/或硬體之處理技術。圖13提供韌體流程圖之實例。在CPU開始1302，在1304處使CPU及暫存器初始化。在1306使SRAM及/或快閃、EEPROM、DRAM或其組合或其他靜態及/或動態就緒存取絕緣體。在1308初始化信號處理器(SP)。可使用中斷以將控制自當前程序轉移至新操作。 可在1310開始1ms計時器。可在1312初始化周邊裝置。可在1314初始化I2C任務。在1316提供IDLE迴路。在發生事件狀況下，可啟用執行任務中斷。在圖13之實例中，存在可直接自IDLE迴路1316發生之四個程序，包括：控制迴路任務(1400，參見圖14)、I2C任務(1500，參見圖15)、Diag/Comm任務(1600，參見圖16)及計時器中斷(1700，參見圖17)。

在某些具體實例中，控制迴路任務1400可包括以下實例操作：接通HVPS；校準DAC；校準ADC；接通驅動器；校準MEMS；及開始控制迴路狀態機。

在某些具體實例中，I2C任務1500可包括以下實例操作：處置狀態/控制暫存器；設定I2C DMA暫存器；解碼命令；執行命令；發送命令完成狀態；及更新I2C介面。

在某些具體實例中，Diag/Comm任務1600可包括以下實例操作： 發送/接收控制；循環COMM；校準任務；驅動器監視；及報告診斷。

在某些具體實例中，計時器中斷任務1700可包括以下實例操作：1ms計時器滴答；藉由遞減來更新SW計時器暫存器；及若WE計時器變為零，則通知事件。

圖14說明根據某些具體實例之用於驅動MEMS致動器之方法的控制迴路任務1400。在某些具體實例中，控制迴路任務1400可包括以下實例操作：接通HVPS；校準DAC；校準ADC；接通驅動器；校準MEMS及開始控制迴路狀態機。在1402，可設定事件及時間，且可起始、觸發及/或排程量測。在1404，判定校準。若在1406判定校準在進程中，則在1408校準類比狀態機。在1410接通HVPS，分別在1412及1414校準DAC及ADC。在1416接通MEMS驅動器。在1418執行MEMS校準。對於MEMS校準，在1420，可校準MEMS狀態機，其中實例校準程序可涉及設法使用MEMS致動將自動聚焦照相機模組之一或多個可移動透鏡移動至一或多個已知位置，量測電容，及求微分以判定斜率。在1422不提供校準區塊。

在1424，將控制提供至MEMS狀態機。在1426讀取電容。1426處之電容讀取可包括針對以下各項中之一或多者過濾電容狀態：最可 能值、估計值、設定檔、平均及使用估計值。在1428可判定不保持位置，在此狀況下可在1432設定斜降至最小速度，且可在1434保持該位置。在尋找的開始，可在1436設定斜降至最大速度，且接著在1438將尋找程序置於進程中。不管在1428判定保持位置抑或在1430判定一尋找程序在進程中，在1440進行一開迴路判定。若判定無開迴路，則在1442，按比例調整係數，過濾狀態空間及執行觀察者。若在1440判定開迴路或無開迴路，則在1442之後，在1444估計下一電容量測。在1446按比例調整輸出。在1448將MEMS組件驅動至下一值。若在1450判定MEMS組件已達到目標，例如已針對MEMS致動式自動聚焦照相機模組而達到聚焦條件，則在1452判定設定。若否，則可判定保持該位置或在1454繼續尋找。

圖15說明根據某些具體實例之用於驅動MEMS致動器之方法的I2C任務。在某些具體實例中，I2C任務1500可包括以下實例操作：處置狀態/控制暫存器；設定I2C DMA暫存器；解碼命令；執行命令；發送命令完成狀態；及更新I2C介面。

在1502，可設定事件及時間，且可觸發、起始或排程量測。在1504，藉由在1506讀取I2C命令解碼命令而判定是否存在新命令，其後在1508，一命令可在進程中。可在1504判定處於進程中之命令，藉此可執行當前命令且可在1510執行事件監視及逾時。在1512，可判定是否完成一 命令，且若否，則在1514命令可在進程中或在1516命令可完成。在某些具體實例中，讀取I2C命令組件1506及執行當前命令組件1510分別可經受以下命令：在1518，更新位置，開啟/閉合迴路，在1520重設，在1522讀取當前位置及照相機視角，校準MEMS，在1524測試及黏滯/磁滯，在1526自ROM/SRAM下載開始，在1528執行自身測試ROM/RAM，及在1530讀取/設定運動統計及參數。

當命令完成時，則在1532藉由標記命令完成而更新狀態。命令經完成且狀態更新後，在1534可移至下一命令。

圖16說明根據某些具體實例之用於驅動MEMS致動器之方法的Diag/Comm任務。在某些具體實例中，Diag/Comm任務1600可包括以下實例操作/命令：發送/接收控制；循環COMM；校準任務；驅動器監視；及報告診斷。

在1602，可設定事件及時間，且可觸發、起始或排程量測。 自DSP信箱1604，在1606可判定發送訊息，且在1608若FIFO滿，則在1610等待出現FIFO空。當在1608 FIFO未滿時，則在1612置放寫入訊息。在1614執行設定訊息發送事件，及在1616發生寫入訊息完成。在1606可判定不發送訊息，且在1618可判定是否接收訊息，且若否則在1620完成訊息。若判定接收訊息，則在1622發生獲得讀取訊息。在1624，在設定訊息rxd事件之後接著判定是否存在回送訊息，且若否，則在1628完成讀取訊息，且若是，則在1630發送訊息。自DSP信箱，在1632可判定呈現係數，且在1634發生按比例調整輸入係數，且在1636同時繼續該程序。

圖17說明根據某些具體實例之用於驅動MEMS致動器之方法的計時器程序。在某些具體實例中，計時器中斷任務1700可包括以下實例操作/命令：1ms計時器滴答(或其他預設、選定及/或動態間隔/持續時間)；藉由遞減來更新SW計時器暫存器；及若SW計時器變為零，則通知事件。

若在1704判定時間滴答為否，則在1702發生滴答完成。若判定時間滴答為是，則在1706判定控制計時器。若是，則在1712發生遞減計時器，且若在1714判定事件，則在1716設定事件。在事件經設定之後或若未判定事件或若判定控制計時器為否，則在1708判定診斷COMM計時器，若為是，則執行遞減計時器1712、事件1714及設定事件1716，且若在1708為否或在1714事件否或在1716設定事件，則判定I2C計時器。若是，則在1712發生遞減計時器，且若在1714判定事件，則在1716設定事件。若判定I2C計時器為否或在1714判定無事件或若在1716設定事件，則在 1718完成滴答。

圖18示意性說明根據某些具體實例之MEMS致動器(特別是針對自動聚焦照相機模組)之區塊描述。圖18說明之MEMS致動器區塊包括電容估計器1802、MEMS致動器驅動器1804、驅動器控制迴路1806、電容量測組件1808、電容按比例調整及決策邏輯組件1810及MEMS組件1812。

電容估計器1802可觀測MEMS組件1812之機械運動及位置。電容估計器1802可計算估計MEMS行為之動態機械等式。在某些具體實例中在運動期間動態地建立預定驅動器型樣。在此等具體實例中電容估計器預計算MEMS裝置之運動。

在某些具體實例中電容估計器1802可建立一驅動表，其估計在即將到來之事件中之MEMS的所要運動。電容估計器所建立之驅動表可用以獨自驅動MEMS達短的序列及/或延長之尋找例程，或可結合實際電容輸入資料來進行利用。電容估計器1802可用以提供經計算之電容，例如當未接收或獲得實際電容量測時及/或當在實際電容量測中已發生錯誤時。當已判定不需要或未預期之離焦條件時，電容量測中之錯誤可為明顯的。當不存在足夠之增益或相位邊限來在定位期間控制MEMS時，在某些具體實例中可使用驅動表來驅動開迴路控制系統模式中之MEMS。電容估計器1802可產生估計器表，其可用以觀察真實電容位置資訊，使得決策邏輯區塊1810(例如，參見實例具體實例之下文描述)可決定使用經估計或是真實電容量測。在其他具體實例中，電容估計器1802可用以校準實際電容量測組件及/或可用於診斷能力中。

電容按比例調整及/或決策邏輯組件1810(在某些具體實例中，亦可稱作觀察者1810及/或智慧型邏輯1810)可經組態以乘以、除以、加上及/或減去實值，及/或根據控制迴路回饋輸入而執行更複雜之計算，使得可使控制迴路穩定在預定及/或動態判定之範圍內。在某些具體實例中可對電容整流。在某些具體實例中，電容可限於實值以便不會溢流控制迴路計算。

在某些具體實例中，電容按比例調整及/或決策邏輯組件1810可經組態以進行一或多個決策，諸如是否進行了太多超限電容量測或錯誤量測或電容不可用量測。組件1810亦可經組態以判定是否使用估計之電容，例如如可由電容估計器1802所提供。組件1810可包括決策邏輯，其判定特定程序是否涉及校準程序及/或是否允許一或多個或所有電容量測將用以建立估計器等式係數及/或執行時間控制迴路係數。

電容量測組件1808可經組態以藉由執行、承擔、控制或監視電容量測及/或接收基於此類電容量測之資訊而量測MEMS組件1812之有效位移。電容量測組件1808可經組態以使用連續頻率方法來量測類比波形之所觀察相位。

電容量測組件1808可比較該相位與內部參考電容器。來自此比較之資訊可用以計算對於MEMS致動器驅動器1804之增加之電容效應(例如，參見實例具體實例之下文描述)。在某些具體實例中相位比較可導致MEMS位移移動之直接量測，此係因為MEMS 1812藉由外力及/或藉由諸如MEMS致動器驅動器1804之電壓驅動器而經驅動至新位置。

在某些具體實例中，電容可在多個樣本(例如，5個、10 個、25個、50個、100個或100個以上)中求平均值。可比較該平均值與經取樣值。在一個實例具體實例中，電容量測組件經組態而使得，若方差大於經校準電壓且存在少於2個錯誤樣本，則移除範圍外樣本，且對剩餘樣本重新求平均值。在其他具體實例中提供數個樣本之變化、錯誤樣本之數目及臨限值方差。當電容量測區塊判定存在太多樣本時，則決策邏輯1810可經組態以判定將用於控制迴路之「估計」電容值。

在某些具體實例中，驅動器控制迴路1806經組態為一數學區塊，其可用以接受來自電容量測組件1808之回饋及/或(例如)來自電容估計器1802之估計回饋，且驅動MEMS電壓驅動器1804。數學控制迴路等式可由驅動器控制迴路1806使用以對輸入資料進行過濾。在某些具體實例中，驅動器控制迴路經組態以將MEMS 1812驅動處於快速且穩定之運動中。在某些具體實例中，驅動器控制迴路亦經組態以防止MEMS 1812以不穩定方式操作。

數學控制迴路等式可藉由以下實例程序來校準：(i)按比例調整MEMS 1812之分區操作，(ii)找到最小/最大驅動值，及(iii)設定增益及偏移校準。可使用獨立之校準技術來按比例調整該控制迴路係數。在某些具體實例中，可藉由在最小/最大位置之間遞增地驅動MEMS及觀察電容量測之相對較小改變而計算最小/最大驅動值，藉此設定最小/最大驅動值。此程序可用以照看驅動器漂移及/或溫度電壓變化。

在某些具體實例中，可在多個區中校準位置係數。舉例而言，可使用N個區來估計MEMS 1812之位置。可使用最小/最大驅動值，且接著除以區數目以得到位置及斜率表。MEMS 1812可相對於每一區而定位 (例如，在中間及/或在邊界)，接著可藉由讀取每一區階處之每一電容來建立估計器表。可自每一區階之差來計算斜率。接著可使用此表來計算新位置作為運動百分數。

在某些具體實例中，可藉由(例如)在½最大位置尋找及¾位置尋找中量測MEMS之振鈴而校準速度運動係數。振鈴可藉由電容量測組件1808來量測。振鈴可藉由使用一或多個斜降/尋找設定檔表以減少至最小值之穩定時間同時最大化MEMS 1812之速度尋找效能而進行控制從而得以降低。

在某些具體實例中，MEMS致動器驅動器1804經組態以將傳入之低電壓按比例調整至高電壓以用於驅動MEMS 1812。MEMS致動器驅動器1804之控制處理器可經組態以命令驅動器電壓經過一範圍，例如自最小MEMS位置至最大MEMS位置之可移動透鏡或可移動透鏡群組之自動聚焦範圍。在某些具體實例中，MEMS致動器驅動器之控制處理器可經組態以用小信號正弦波來調變電壓，以用於量測歸因於MEMS上之電容負載之相位回應。可將實例驅動器條件設定為：(i)關閉，(ii)僅DC開啟，及(iii)在調變及DC偏移之情況下開啟。MEMS致動器驅動器1804可在MEMS故障及/或MEMS驅動器電壓接腳之短路的情況下受短路保護。

圖19示意性說明根據某些具體實例之MEMS致動器驅動器(特別是針對自動聚焦照相機模組)之實例。在圖19示意性說明之實例具體實例中，雜訊產生器組件1902及1990經組態以產生雜訊，例如帶限白雜訊。雜訊產生器組件1990提供對組件1902之輸入，組件1902亦接收來自MEMS模型組件1988之輸入。雜訊產生器組件1902提供輸出之電容量測組 件1906及至MEMS位置回應監視器1992。

雜訊產生器組件1902及1990提供用於模型化目的之雜訊激勵。在某些具體實例中，雜訊產生器組件1902及1990經組態以模擬白雜訊，諸如在閉迴路操作期間由具備照相機功能之行動電話或其他嵌入式裝置環境所產生之白雜訊。在某些具體實例中，可使用激勵來在行動電話或其他具備照相機功能之嵌入式裝置環境中檢查電容取樣錯誤處理、調諧濾波器及/或檢查迴路穩定性。

圖19中展示高電壓驅動器1904，其接收來自狀態空間組件1978或控制迴路組件1978之輸入。高電壓驅動器1904提供在MEMS干擾節點1984處接收之輸出。在某些具體實例中，高壓驅動器1904經組態以將驅動器IC內部之低電壓轉換為高電壓。高電壓驅動器1904可包括電荷泵及電壓驅動器。高電壓驅動器1904可包括數位類比轉換器(DAC)。高電壓驅動器1904可在照相機模組內部受控制，而某些輸入可自一或多個具備照相機模組功能之嵌入式裝置組件接收。距離而，照相機模組可具有專用處理器及/或處理器可讀取程式碼及/或一或多個資料儲存記憶體組件。在照相機電話或其他具備照相機模組功能之嵌入式裝置之處理器內安裝照相機模組，及/或照相機模組經組態以接收命令及/或傳達影像資料。程式碼及/或其他診斷資料可儲存於照相機模組組件、嵌入式裝置內，及/或在外部儲存於(例如)「雲」上，且用於照相機模組之某些操作區塊、組件或模式中。高壓驅動器1904可接收範圍介於1V DC至4V DC之間的輸入電壓，同時提供介於0V DC至35V DC之間的輸出驅動器。

電容量測組件1906接收來自組件1902之輸入，組件1902 可經組態以使來自組件1988之MEMS模型輸入與來自組件1990之雜訊輸入相加。電容量測徐建提供在電容濾波器1912處接收之輸出。在某些具體實例中，電容量測組件1906將電容轉換為數位值。電容量測組件可將(例如)自0pf至1000pf之電容範圍中之任一者轉換為數位值，例如16位元。組件1906使用數位處理器來量測MEMS裝置之電容。

電容量測組件1906經組態以執行數位處理方法，其使用信號驅動器電壓且比較內部參考電容器相位與驅動MEMS電容相位。該程序之結果為表示內部電容與外部電容之間的差的值。在某些具體實例中使用16位元數位電容用於閉迴路控制器之回饋。提供MEMS電容值，其表示MEMS致動式裝置(諸如嵌入式裝置之自動聚焦照相機模組之可移動透鏡或可移動透鏡群組)所行進之距離。

圖19亦說明估計器監視器組件1908。在某些具體實例中，估計器監視器組件經組態用於除錯處理。估計器監視器組件1908可經組態以觀察一程序，其中MEMS驅動器(例如，圖18之組件1804)利用估計之電容結合量測之電容以提供更準確、精確、完整及/或穩定之輸入命令至MEMS組件(例如，圖18之組件1812)，其中MEMS組件可相對於自動聚焦照相機模組之一或多個透鏡或鏡及/或其他組件而與可移動透鏡或可移動透鏡群組或可移動影像感測器耦接，使得針對涉及不同聚焦條件之許多影像序列而快速且有效地持續達成可靠且穩定之聚焦條件。

圖19亦示意性說明錯誤計算器組件1910。在某些具體實例中，錯誤計算器組件1910接收來自決策開關1972之輸入，決策開關1972接收來自組件1942、1958、1976及節點1969的輸入，節點1969接收來自 組件1968及1970之輸入，藉此在下文更詳細描述此等組件中之每一者的實例。圖19示意性說明之實例錯誤計算器組件1910根據某些具體實例經組態以自實際MEMS位置減去目標位置及創建用於閉迴路控制計算器1978之錯誤位置。

在圖19中將電容雜訊濾波組件1912示意性說明為接收來自電容量測組件1906之輸入及提供輸出至電容增益組件1916。在某些具體實例中，電容雜訊濾波組件1912經組態以使用有限脈衝回應濾波器來消除由行動電話或其他嵌入式裝置電雜訊激勵引起的高頻雜訊。

電容增益組件1914及1916包括增益組件1914及乘法器組件1916，乘法器組件1916向電容偏移節點220輸出來自電容雜訊濾波組件1912之輸出與增益組件1914的增益相乘乘積。在某些具體實例中，電容增益組件1914及1916用以依據最大及最小校準電容值來增加信號增益以用於將內部控制模型匹配至已知範圍。

電容偏移組件1918及1920經組態而使得來自組件1918之輸出及來自組件1916之輸出經接收作為組件1920的輸入，組件1920輸出偏移電容值至電容值限制器組件1922。在某些具體實例中，電容偏移組件1918及1920經組態以分別將零參考偏移加至自組件1916接收的電容值或自該電容值減去零參考偏移，以便產生平衡校準值，例如至中點校準電容值。電容偏移組件1918及1920經組態以移除所量測電容值之偏移誤差，使得內部計算可利用沒有任意偏移之平衡參考點。

圖19亦示意性說明電容量測限制器1922，其在某些具體實例中經組態以接收來自電容偏移節點1920之輸入且提供在組件1962處接收 之輸出。在某些具體實例中，電容量測限制器1922經組態以將電容量測限制為最小值或最大值或兩者。電容量測限制器1922可經組態以消除控制迴路中之計算超限。電容量測限制器1922可經組態以消除例外、越界計算以將控制迴路保持在穩定、有正確正負號值得範圍中。

將來自組件1924之輸出提供至根據某些具體實例之圖19示意性說明的MEMS致動器驅動器之估計器區塊內的組件1932。組件1924可經組態以輸出偏移測試型樣至估計器區塊內之組件1932。在某些具體實例中，可將偏移測試型樣加至估計器計算器中。組件1924所輸出之偏移測試型樣可用於校準及/或除錯估計器計算器。

將來自組件1926之輸出提供至根據某些具體實例之圖19示意性說明的MEMS致動器驅動器之估計器區塊內的組件1934。組件1934亦接收來自組件1964之輸入。組件1934提供在組件1932處接收之輸出連同來自組件1924之輸出。組件1926可經組態以將估計之MEMS位置計算輸出至組件1934。組件1926可包括估計位置計算器。在一個實例中，形式可涉及位置值X_k及位置純量A。實例結果可涉及位置值X_k+1=A * X_k，其中X_k+1表示在與第k位置值相關聯之位置之後的下一預測位置的第(k+1)位置值。

將來自組件1928之輸出提供至根據某些具體實例之圖19示意性說明的MEMS致動器驅動器之估計器區塊內的組件1936。組件1936亦接收來自組件1946之輸入。組件1936提供在組件1940處接收之輸出連同來自組件1938之輸出。組件1928可經組態以將估計之MEMS速度計算輸出至組件1936。組件1928可包括估計速度計算器。在一個實例中，形式 可涉及速度值X'_k及速度純量B。實例結果可涉及速度值X'_k+1=B * X'_k，其中X'_k+1表示在與第k速度值相關聯之速度之後的下一預測速度的第(k+1)速度值。

將來自組件1930之輸出提供至根據某些具體實例之圖19示意性說明的MEMS致動器驅動器之估計器區塊內的組件1938。組件1938亦接收來自組件1950之輸入。組件1938提供在組件1940處接收之輸出連同來自組件1936之輸出。組件1930可經組態以將估計之MEMS加速度計算輸出至組件1938。組件1930可包括估計加速度計算器。在一個實例中，形式可涉及加速度值X"_k及位置純量C。實例結果可涉及加速度值X"_k+1=C * X"_k，其中X"_k+1表示在與第k加速度值相關聯之加速度之後的下一預測加速度的第(k+1)加速度值。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1932包括用於位置計算之求和點。組件1932接收來自組件1924及1934之輸出，且提供將在組件1942處接收之輸出。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1934包括用於位置計算之乘積乘法器。組件1934接收來自組件264及226之輸入，且提供將在組件1932處接收之輸出。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1936包括用於速度計算之乘積乘法器。組件1936接收來自組件1928及1946之輸入。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1938包括用於加速度計算之乘積乘法器。組件1938 接收來自組件1930及1950之輸入。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1940包括用於速度與加速度計算項之求和點。組件1940接收來自組件1936及1938之輸出，且提供將在組件1942處接收之輸出。

可在一個、兩個或三個線性維度中判定、計算、量測及/或監視位置、速度及/或加速度，且可包括一或多個旋轉維度。在某些具體實例中，可判定、計算、量測及/或監視自動聚焦照相機模組之MEMS組件或其他MEMS致動式組件的線性位置、速度及加速度且視情況一或多個旋轉維度的向量中之任何一或多者，及/或除了或替代判定、計算、量測及/或監視MEMS組件相對於照相機組件及/或嵌入式裝置的特定位置、速度及加速度之外，可判定、計算、量測及/或監視照相機模組及/或包括照相機模組之嵌入式裝置的一或多個線性及/或旋轉位置及/或移動向量。就此而言，美國專利申請案第61/698,567號、第61/675,812號及第61/622,480號，及美國專利第7,317,815號、第7,403,643號、第7,640,803號、第8,036,460號、第8,054,564號、第8,081,844號、第8,169,486號、第8,212,882號、第8,265,348號、第8,265,399號、第8,285,001號及第8,358,841號，及美國公開專利申請案第2012/0062761號、第2012/0075504號、第2012/0106790號、第2012/0133746號、第2012/0155709號、第2012/0207358號、第2012/0219180號及第2013/0023072號特此以引用的方式併入。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1942包括MEMS估計下一位置計算器。組件1942 接收來自組件1932及1940之輸入，且提供將在估計器組件1908、回饋組件1964及回饋組件1972處接收之輸出。

在某些具體實例中，當無電容量測可用或判定電容量測有缺陷時，組件1942計算用於尋找設定檔之MEMS開迴路位置。舉例而言，可將輸出估計及表示為值X_k+1，其中k+1表示下一位置，且k表示MEMS致動式及/或MEMS致動組件之當前位置。在一個實例中，可將MEMS預測行為計算為：Estimated_X_k+1=X_k+X' _k*△t+½X" _k*△t²；其中，X、X'及X"分別表示位置向量、速度向量及加速度向量，或者當根據某些具體實例僅考慮照相機模組之成像系統之MEMS致動式組件的自動聚焦移動之方向時或當獨立計算多個方向時(例如，當自由度大致為正交時)表示純量。MEMS之估計位置計算之變化可涉及MEMS之開迴路定位期間針對所要驅動器控制的估計位置項加估計速度項加估計加速度項的差異。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1944包括先前狀態之單位取樣器。組件1944接收來自回饋組件1964之輸入。組件1944可經組態以保持先前估計位置，例如將用於估計器設施中之誤差計算的Estimated_X_k-1。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1946包括誤差計算器。在圖19之實例具體實例中，組件1946接收來自組件1944及1964之輸入，且提供將在組件1948、1950、1954及1936處接收之輸出。組件1946可經組態以自先前估計位置減去當前 估計位置，且產生用於估計器計算器之誤差位置。在其他具體實例中，估計中所涉及之一或多個量為實數(例如經量測的)，及/或具有實值分量以及一或多個估計組件值。

一般而言，諸如圖18之組件1802之估計器區塊或其組件或組件區塊可使用完全估計值或實值與估計值的組合或完全實值、量測值、平均值及/或監視值作為輸入來計算另一估計值，諸如與MEMS裝置相關聯之電容，其取決於一或多個參數，諸如自動聚焦照相機模組之成像系統內之可移動透鏡或透鏡群組的相對位置。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1948及1950經組態用於針對加速度之誤差計算。組件1948及1950各自接收來自組件1946之輸入。組件1950亦接收組件1948之輸出作為另一輸入。

組件1950提供將在組件1956處接收之輸出。在某些具體實例中，組件1948及1950經組態以自先前估計位置減去當前估計位置，並藉由用先前誤差計算之間的差來預測計算器之加速度組件而產生用於估計器區塊計算器之加速度部分的誤差位置。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1952經組態為位置觀察者。組件1952接收來自回饋組件1964之輸入。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1954經組態為速度觀察者。組件1954接收來自組件1946之輸入。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1956經組態為加速度觀察者。組件1956接收來自組件1950之輸入。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1958經組態為校準啟用組件1958。組件1958提供將在組件1972處接收之輸入。在某些具體實例中使用校準啟用組件1958來藉由在運動及/或觀察位置、速度及/或加速度線性及/或突增期間在一或多個實際電容量測中進行切換而校準一或多個估計器係數。在某些具體實例中，校準啟用係數1958在實際運動期間按比例調整A、B、C係數以針對溫度及/或位置方差而校正估計器設施。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器之組件1960及1962經組態以提供一或多個實際校正電容純量。組件1960提供將在組件1962之輸入處接收之輸出。組件1962亦接收來自組件1922之輸入。組件1960及1962可經組態以用以藉由將電容範圍按比例調整至已知大小(例如，預設定、預定、選定、計算及/或量測大小)用於正確的估計器比率設定來校準估計器區塊。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的估計器區塊之組件1964經組態為觀察者及真實量測與估計值之間的校準開關。組件1964接收來自組件1962、1958及1942之輸入。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件1968可經組態以請求新的位置值。組件1968可產生將在組件1969處作為輸入接收之重複序列梯，組件1969亦接收來自積分器組件1970之輸 入。新位置值請求組件1968可經組態為經I2C命令及/或主機請求以接收MEMS位置請求且提供MEMS位置資訊。舉例而言，組件1968可經組態以計算所請求MEMS位置，且比較所請求MEMS位置與MEMS當前位置。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件1970可經組態以請求新的按比例調整位置。新的按比例調整位置請求組件1970可經組態以將0至100%之請求按比例調整至介於最大電容與最小電容之間的值，例如如在開機校準期間所量測。組件1970亦可經組態以產生最小電容與最大電容之間的虛擬距離計算。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件1972可經組態以判定使用估計位置或是真實位置用於回饋。組件1972接收來自組件1976、1958及1942之輸入，且提供將在組件1910處接收之輸出。決策開關1972可經組態以在執行時間使用來決定使用實際電容項或估計回饋項用於閉迴路控制操作。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件1974及1976可經組態以提供電容回饋純量。組件1974提供將在組件1976處接收之輸出，組件1976亦接收來自組件1922之輸入。電容回饋純量組件1976產生將在組件1972處接收之輸出。電容回饋純量組件1974可經組態以乘以電容回饋以等化在多項之間的切換期間在估計回饋與真實電容量測之間的差。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件1978可經組態為控制迴路設施及/或狀態空間組件或提供者。組件1978接收來自組件1910之輸入，且提供將在組件1980及在高壓驅動器1904 處接收之輸出。控制迴路設施1978可經組態以輸出MEMS驅動器電壓用於電容或估計位置計算器推導。控制迴路設施1978可經組態以輸出項Y_n，其中n表示當前樣本。控制迴路設施1978可經組態以自狀態空間估計器收集下一估計位置(例如，表示為X_n-1)以與開迴路估計器進行比較。控制迴路設施1978可經組態為閉迴路狀態空間輸出計算器，其中：Y_n=Cx_n+Du_n，其中C及D為兩項之純量。舉例而言，C可為當前誤差位置x_n之純量，D可為來自積分器計算器u_n之純量。項u_n可表示誤差位置之總和，例如x_n+x_n-1+x_n-2+...x_n-z。項x_n-z可表示第一樣本。

估計某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件1980可經組態為低壓驅動器監視器1980及/或閉迴路驅動器觀察者1980，其接收來自控制迴路設施1978及/或狀態空間提供者1978的輸入。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件1982及1984可經組態以提供機械MEMS干擾。組件1982提供將在組件1984處接收之輸出。機械MEMS干擾可為週期信號，諸如具有順序增加及降低部分之正弦波或另一波形。順序增加及降低部分可為平滑或不連續的，且可包括在一對增加及降低部分之間的平台部分，且可包括一或多個階梯、鋸齒或多線性特徵、或一或多個正或負切口指數部分、或一或多個抛物線或雙曲線彎曲部分、或兩個或兩個以上增加或降低部分之序列其後分別接著降低或增加部分，或具有此性質之此等或其他波形的組合。

組件1982及1984可經組態以用於校準，以調變MEMS且計算MEMS之頻率回應。組件1982及1984可經組態以用於正弦波電容相位計算，以導出具有小AC波形之MEMS且比較驅動器之相位與MEMS電容 回應。組件1982及1984可經組態以用於在衝擊及振動測試期間除錯MEMS實體運動。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件1986可經組態為系統傳送延遲。系統傳送延遲組件1986可經組態用於真實系統模擬。系統傳送組件可經組態以產生驅動器電壓輸出對MEMS裝置之延遲。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件288可經組態以提供MEMS模型。MEMS模型組件可經組態以提供二階MEMS實體回應模型用於模擬。在一個實例具體實例中，MEMS模型可包括：頻域中之(F)/(As²+Bs+C)，其中將F、A、B及C設定為經組態以正確或大致表示MEMS之機械回應(包括運動行為、振鈴及/或穩定時間中之一或多者)的適當值。

上文參考組件1990作為經組態以產生雜訊分量，例如將與來自組件1988之輸出一起接收作為組件1902的帶限白雜訊分量信號。

根據某些具體實例之圖19示意性說明之MEMS致動器驅動器的組件1992可經組態以提供MEMS位置回應及/或雜訊激勵回應(例如)作為激勵。組件1992接收來自組件1902之輸入，組件1902亦提供將在電容量測組件1906處接收之輸出。

圖20A示意性說明根據某些具體實例之I2C控制器資料主機存取讀取格式之實例。圖20B示意性說明根據某些具體實例之I2C控制器資料主機存取寫入格式之實例。熟習此項技術者將瞭解，可結合本文描述 之某些具體實例來使用圖20A及圖20B中展示之讀取格式及寫入格式。

圖21說明具有根據某些具體實例之閉迴路驅動器之系統的實例。如圖21中所示，系統可包括手機2100及可包括在手機中之照相機模組2102。根據一些具體實例，閉迴路驅動器可為包括特殊應用積體電路(ASIC)2104及相關聯軟體及/或韌體之閉迴路MEMS致動器驅動器。ASIC 2104可為混合模式ASIC(例如，藉由第三方至另一方之規格及獨特照相機模組設計建立之ASIC)。照相機模組2102可包括一或多個感測器，諸如感測器2112。

驅動器藉由經由I2C介面2114自主機處理器接收位置命令且產生對應輸出電壓以定位自動聚焦照相機2103中之諸如MEMS致動器的聚焦機構而提供自動聚焦照相機2103之閉迴路控制(例如，藉由控制自動聚焦照相機中之如本文描述之MEMS致動器)。為定位致動器，驅動器可尋找開迴路模式中之估計電壓或位置，且控制速度設定檔以最小化振鈴。一旦已達到尋找位置之近接性，驅動器控制至目標位置之途徑且維持此正確位置在閉迴路模式中。

致動器之位置由ASIC 2104藉由讀取MEMS致動器之電容而量測。ASIC 2104經建立於照相機模組2102中且經定位接近自動聚焦照相機2103之MEMS致動器。

ASIC 2104可包括混合模式ASIC，其放大一個實例中之輸入電壓2.1V至3.3V至介於0V與32V(作為實例)之間的電壓。在某些具體實例中，ASIC 2104可包括數位處理器，諸如微控制器2106、隨機存取記憶體(RAM)2108、唯讀記憶體(ROM)2110及控制介面。舉例而言，數 位處理器2106可包括ARM 8051(例如，具有8位元架構)。ROM 2108之大小可為8千位元組，且RAM 2110之大小可為4千位元組。

通信介面可使用I2C串列標準，且可用以傳達資料及命令之數位處理器。ROM中之程式碼可經程式化至ROM中。RAM可用於工作儲存器，及動態碼段用以擴展ROM中指令之功能。

當驅動器ASIC 2104經組裝為照相機模組(諸如照相機模組2102)且併入於手機2100中時，主機(手機)軟體驅動程式可用以自手機作業系統發送命令及碼段至微控制器2104之程式碼。可提供動態鏈接庫(DLL)，其利用手機作業系統之I2C驅動器來與驅動器ASIC 2104通信。

本文描述類型之閉迴路驅動器可幫助提供致動器「尋找」最大化致動器速度的軟著墊，可藉由在無手機作業系統干預的情況下校正振動、定向改變等而幫助維持致動器位置，藉此增加透鏡系統之剛性，可幫助線性化致動器之非線性電容電壓設定檔，可幫助阻尼致動器之自然頻率，可幫助自手機驅動器卸載處理藉此最小化手機處理器額外負擔及通信匯流排負責，可幫助最小化影響致動器之任何磁滯，可幫助提供致動器效能之全時間監視及控制演算法之動態調整，及/或可幫助動態調整致動器變化以增加照相機模組製造良率。

ASIC 2104之規格及其控制介面可如本文所述，或者以其他方式在本發明之範疇內經組態。

應用程式化介面至DOC DLL之規格可如本文所述，或者以其他方式在本發明之範疇內經組態。

雖然已描述及說明本發明之例示性圖式及特定具體實例，但 應理解本發明之範疇不應限於所論述之特定具體實例。因此，應將具體實例看作說明性而非限制性的，且應理解可在未偏離本發明之範疇的情況下由熟習此項技術者進行對彼等具體實例之變化。

另外，在可根據本文之較佳具體實例而執行且已在上文描述之方法中，已按選定印刷序列來描述該等操作。然而，該等序列已經選定且如此排序用於印刷方便且並不意欲暗示用於執行該等操作之任何特定次序，除非可明確陳述特定次序或熟習此項技術者可確定特定次序為必要的情況。

Claims (23)

1. 一種小型光學模組，其經組態以與一自動聚焦數位照相機模組之一影像感測器組件耦接，該小型光學模組包含：一光學元件串，其包含包括至少一可移動透鏡之多個透鏡；一外殼，其經組態以含有該光學元件串且與該影像感測器組件耦接；一微機電系統(MEMS)致動器，其經組態以沿著一光學路徑移動該至少一可移動透鏡以將一對象聚焦於該影像感測器組件之一影像感測器上，該影像感測器安置於該光學元件串之一聚焦平面處且耦接至一印刷電路以載運包括由該影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號；一對準補償組件，其經組態以程式化一處理器以產生對準補償信號，該等對準補償信號經組態以基於一特定焦距和該至少一可移動透鏡之一照相機模組定向及非線性位移性質，來定位及對準該至少一可移動透鏡；及一對透鏡致動器控制墊，其經組態以耦接至該印刷電路以用於接收包括該等對準補償信號之透鏡致動器控制信號。
2. 如申請專利範圍第1項之小型光學模組，其中該對準補償組件包含一自適應性控制組件。
3. 如申請專利範圍第1項之小型光學模組，其中該對準補償組件包含一閉迴路控制組件。
4. 如申請專利範圍第3項之小型光學模組，其中該閉迴路控制組件包含一 自適應性控制組件。
5. 如申請專利範圍第3項之小型光學模組，其中該對準補償組件具有在大致2%以內之一定位精度。
6. 如申請專利範圍第1項之小型光學模組，其進一步包含一鏡筒，在該鏡筒中含有包括該至少一可移動透鏡之該多個透鏡中之一或多者。
7. 一種小型自動聚焦照相機模組，其包含：一影像感測器；一光學元件串，其包含包括至少一可移動透鏡之多個透鏡；一外殼，其經組態以含有該光學元件串及該影像感測器；一MEMS致動器，其經組態以沿著一光學路徑移動該至少一可移動透鏡以將一對象聚焦於該影像感測器上，該影像感測器安置於該光學元件串之一聚焦平面處且耦接至一印刷電路以載運包括由該影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號；一對透鏡致動器控制墊，其用於接收來自該印刷電路之透鏡致動器控制信號；及一對準補償組件，其經組態以基於一特定焦距和該至少一可移動透鏡之一照相機模組定向及非線性位移性質，來定位及對準該至少一可移動透鏡。
8. 如申請專利範圍第7項之小型自動聚焦照相機模組，其中該對準補償組件包含一自適應性控制組件。
9. 如申請專利範圍第7項之小型自動聚焦照相機模組，其中該對準補償組件包含一閉迴路控制組件。
10. 如申請專利範圍第9項之小型自動聚焦照相機模組，其中該閉迴路控制組件包含一自適應性控制組件。
11. 如申請專利範圍第9項之小型自動聚焦照相機模組，其中該對準補償組件具有在大致2%以內之一定位精度。
12. 如申請專利範圍第7項之小型自動聚焦照相機模組，其進一步包含一鏡筒，在該鏡筒中含有包括該至少一可移動透鏡之該多個透鏡中之一或多者。
13. 一種具備小型自動聚焦照相機模組功能之嵌入式裝置，其包含：一裝置處理器；一裝置顯示器；一或多個通信信號介面，其包括電話或有線或無線網際網路發送/接收組件或其組合；及一小型自動聚焦照相機模組，其包括：一影像感測器；一光學元件串，其包含包括至少一可移動透鏡之多個透鏡；一外殼，其經組態以含有該光學元件串及該影像感測器；一MEMS致動器，其經組態以沿著一光學路徑移動該至少一可移動透鏡以將一對象聚焦於該影像感測器上，該影像感測器安置於該光學元件串之一聚焦平面處且耦接至一印刷電路以載運包括由該影像感測器所捕捉之數位影像的電子信號；一對透鏡致動器控制墊，其用於接收來自該印刷電路之透鏡致動器控制信號；及 一對準補償組件，其經組態以基於一特定焦距和該至少一可移動透鏡之一照相機模組定向及非線性位移性質，來定位及對準該至少一可移動透鏡。
14. 如申請專利範圍第13項之具備小型自動聚焦照相機模組功能之嵌入式裝置，其中該對準補償組件包含一自適應性控制組件。
15. 如申請專利範圍第13項之具備小型自動聚焦照相機模組功能之嵌入式裝置，其進一步包含通信地耦接至該裝置處理器及該對準補償組件之一特殊應用積體電路，其中該對準補償組件包含一閉迴路控制組件。
16. 如申請專利範圍第15項之具備小型自動聚焦照相機模組功能之嵌入式裝置，其中該閉迴路控制組件包含一自適應性控制組件，且其中該特殊應用積體電路經組態以接收來自該裝置處理器之一位置命令，及產生用於該自適應性控制組件之一對應輸出電壓。
17. 如申請專利範圍第15項之具備小型自動聚焦照相機模組功能之嵌入式裝置，其中該對準補償組件具有在大致2%以內的一定位精度，且其中該特殊應用積體電路經進一步組態以尋找處於一開迴路模式中之該MEMS致動器的一位置，且一旦已達到該位置則將該位置維持於一閉迴路模式。
18. 如申請專利範圍第13項之具備小型自動聚焦照相機模組功能之嵌入式裝置，其進一步包含一鏡筒，在該鏡筒中含有包括該至少一可移動透鏡之該多個透鏡中之一或多者。
19. 一種操作一小型MEMS致動自動聚焦照相機模組之方法，其包含：使用包括至少一可移動透鏡之多個透鏡來將一對象成像至一影像 感測器上；調整一MEMS致動器組件以沿著一光學路徑移動該至少一可移動透鏡以將該對象聚焦於該影像感測器上，該影像感測器安置於光學元件串之一聚焦平面處且耦接至一印刷電路；沿著該印刷電路發送包括由該影像感測器所捕捉之數位影像資料的電子信號；及接收來自該印刷電路之透鏡致動器控制信號；且其中該致動包含定位及對準該至少一可移動透鏡，包括考量一特定焦距並考量該至少一可移動透鏡之一照相機模組定向及非線性位移性質。
20. 如申請專利範圍第19項之方法，其進一步包含自適應性地控制該致動。
21. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該定位及對準包含閉迴路控制，且其中該接收包含在一特殊應用積體電路處接收該等透鏡致動器控制信號。
22. 如申請專利範圍第21項之方法，其中該閉迴路控制包含至少部分藉由用該特殊應用積體電路產生對應於該等透鏡致動器控制信號之一輸出電壓來自適應性地控制該定位及對準。
23. 如申請專利範圍第21項之方法，其中該對準具有在大致2%以內的一定位精度，且其中該自適應性地控制該定位及對準包含尋找處於一開迴路模式中之該MEMS致動器的一位置，且一旦已達到該位置則將該位置維持於一閉迴路模式。