具体实施方式

图1A示出了编号为100的折叠式摄影机的一个实施例的等距视图。所示出的正交X-Y-Z坐标(“轴”)系也适用于后面的所有附图。该坐标系是示例性的。图1B示出了被分成几个部件和子系统或子套件的摄影机100：透镜套件(或者简称作“透镜”)102、光径折叠单元(OPFE)104、图像传感器-PCB子套件106、致动器108以及顶部封盖110。顶部封盖110包括节段110a和节段110b，后者具有开口110c。在某些实施例中(比如图1A和1B中)，节段110a和110b是单个平板(封盖110)的一部分。

在某些实施例中(比如图1C和1D中)，节段110a和节段110b是封盖110的分开的部分。OPFE 104把沿着平行于来自对象(未示出)的(示例性坐标系中的)Y轴的轴112的光径折叠到沿着平行于(示例性坐标系中的)Z轴的轴114的光径中。轴114是透镜102的光轴。被包括在子套件106中的图像传感器116具有与轴114基本上对准的平面。也就是说，图像传感器116位于与轴114基本上垂直的平面内。图1C示出了具有进入到致动器108中的相反的透镜和OPFE插入方向的摄影机100的一个实施例，图1D则示出了具有进入到致动器108中的相同的透镜和OPFE插入方向的摄影机100的另一个实施例。本文中涉及方向所使用的“基本上”可以是指与方向的确切对准，或者偏差达到0.5度、达到1度、达到5度或者甚至达到10度。

顶部封盖110例如由金属制成，例如具有50-300μm的典型厚度的非铁磁性不锈钢薄板。在致动器108的组装之后并且在把透镜102和OPFE 104安装在致动器108中之后，顶部封盖110被定位在致动器108的顶侧。顶部封盖110在安装期间接近接触到OPFE 104的顶表面(10-30μm的标称间隙)。开口110c被设计成使得来自对象的光将穿过该开口并且到达OPFE 104。

在图2A-2D中示出并且将参照图2A-2D描述透镜102的细节。在图3A-3B中示出并且将参照图3A-3B描述子套件106的细节。在图4A-C中示出并且将参照图4A-C描述致动器108的细节。

沿着Y轴(轴112的方向)从最下端到最上端定义摄影机100的高度H，其中排除柔性PCB 304和连接器306(参见下面的图3B)。H是商业应用中有价值的重要数字。因此，对于给定的透镜尺寸把H减小到尽可能小是重要的设计目标。或者，对于给定的H最大化透镜尺寸是重要的设计目标。

图2A示出了透镜102的等距视图，图2B示出了透镜102的纵向剖面，并且图2C和2D示出了在顶部和底部外部透镜表面上分别具有和不具有平坦切面的透镜102的径向剖面。透镜102包括几个透镜单元202a-d(通常是3-8个，其中图2A作为一个实例示出了四个)，每一个透镜单元例如由塑料或玻璃成型制成。透镜单元202a-d被容纳在例如由塑料成型制成的透镜镜筒204中。透镜高度(或者在圆柱形透镜的情况下时“外直径”)206被定义成沿着Y轴(或者在与摄影机高度H相同的方向上)从透镜102的外表面上的最下点206a到透镜102的外表面上的最上点206b的距离。通常来说，点206a-b位于透镜镜筒204上，也就是说透镜102的高度受到透镜镜筒204的限制。在某些实施例中，至少其中一个透镜单元202a-d可以延伸到透镜镜筒204的外部。在这样的实施例中，透镜102的高度可能受到其中一个或多个单元202a-d和/或受到透镜镜筒204的限制。透镜102的光学孔径208被定义成朝向OPFE(104)侧的透镜102中的开口的直径，正如本领域内已知的那样。光学孔径208决定透镜102和摄影机100的光学质量的许多属性，正如本领域内已知的那样。透镜设计的目标是使得光学孔径208相比于透镜高度最大化。透镜102通常具有总体的圆柱形状，其直径比光学孔径208通常大600μm-2600μm。在某些实施例中，可以在透镜102的顶侧和底侧的外表面(包封)中提供两个平坦切面210a-b，从而通常把透镜高度206减小每个切面50-200μm，也就是说一共100-400μm。在这样的实施例中，所述平坦切面与最下点和最上点206a-b重合。图2C和2D中的径向剖面示出了具有(图2C)和不具有(图2D)平坦切面的透镜。透镜高度(外直径)减小不会改变光学孔径208的尺寸。

图3A示出了图像传感器-PCB子套件106的分解视图。子套件106包括图像传感器116、硬性传感器PCB 302、柔性PCB 304、连接器306、托架306和IR滤光器310。图像传感器116如本领域内已知的那样通常由硅制成，其首先被机械附着(胶粘)并且随后被电气引线键合到硬性传感器PCB 302。为了最小化摄影机高度H并且最大化图像传感器116的高度(沿着Y的维度)，图像传感器116的键合线312仅位于其两个侧面上(沿着X方向)。通过把键合线312仅定位到图像传感器116的侧面，允许硬性传感器PCB 302不超出摄影机高度H，正如后面所定义的那样。因此，可以对于给定的PCB尺寸最小化H，或者可以对于给定的H最大化PCB尺寸。

图3B示出了具有键合线312的硬性传感器PCB 302和图像传感器116。硬性传感器PCB 302还包括四个布线接点(wiring pad)314a-d，其被定位在布线接点452a-d(图4C)旁边以便把电信号传递到IC驱动器450(图4B)，正如后面所描述的那样。已经知道，可以在软硬结合技术(rigid-flex technology)中把硬性传感器PCB 302和柔性PCB 304制成一个单元。硬性传感器PCB 302具有允许安放传感器116和其他可选的电子组件的硬性机械属性，比如电容器、电阻器、存储器IC等等(图中未示出)。硬性传感器PCB 302可以具有几个(通常是2-6个)金属(例如铜)层以及200μm或更大的厚度。柔性PCB 304具有柔性机械属性，从而允许其弯曲，从而使得连接器306的位置不会增大摄影机100的高度H。柔性PCB 304可以仅具有两个铜层和50-100μm的厚度。针对硬性、柔性和软硬结合PCB的这些和其他制作考虑在本领域内是已知的。

连接器306是本领域内已知的板到板连接器。连接器306被焊接到PCB304，并且允许从摄影机被安装在其中的寄主设备发送和接收对于图像传感器116和IC驱动器450的操作所需要的数字信号。所述寄主例如可以是蜂窝电话、计算机、电视、无人机、智能眼镜等等。

摄影机100具有沿着其光轴114致动(移动)透镜102以用于对焦或自动对焦(AF)目的的能力，正如本领域内已知的那样。对焦致动是使用致动器108进行的，现在将参照图4A-4C更加详细地进行描述。

图4A示出了致动器108的分解视图。致动器108包括被致动子套件402。被致动子套件402包括通常由塑料制成的透镜载体404、致动磁体406和感测磁体408。磁体406和408例如可以是由钕合金(例如Nd2Fe14B)或钐钴合金(例如SmCo5)制成的永磁体。磁体406可以被制作(例如烧结)成使其改变磁极方向：在正Z侧北磁极朝向负X方向，在负Z侧北极朝向正X方向。磁体408可以被制作(例如烧结)成使其北磁极朝向负Z方向。磁体406和408被从侧面(X方向)固定地附着(例如胶粘)到透镜载体404。在其他实施例中，磁体406和/或磁体408可以被从底部(负Y方向)附着到透镜载体404。下面将描述磁体406和408的磁性功能。

透镜载体404把透镜102容纳在内部容积中。透镜载体404具有底部开口(或间隙)410a、底部开口(或间隙)410b、前侧开口410c和背侧开口410d。顶部开口410a被制作成使得可以在组装处理期间在其中插入(也就是穿过)透镜102。开口410a和/或410b被设计成使得当透镜102位于透镜载体404内部时，在透镜102中的最下点和/或最上点(例如206a-b)并且分别在底部封盖412与顶部封盖110之间没有其他部件。开口410c和410d的规格被确定成使得透镜载体404将不会与从OPFE来到图像传感器的光发生干扰。也就是说，开口410c和410d被制作成使得(1)来自OPFE并且在透镜载体404不存在的情况下原本将经过透镜102到达传感器116的任何光线将会穿过开口410c-d到达传感器116，并且(2)来自OPFE并且在透镜载体404不存在的情况下原本不会到达传感器116的任何光线将不会到达传感器116。此外，在某些实施例中，被致动子套件402可以被设计成使得在被致动子套件402上不存在比点206a更高的点，并且在被致动子套件402上不存在比点206b更低的点。这一特征确保摄影机100的高度仅由透镜高度206限制。

致动器108还包括例如由塑料或液晶聚合物制成的底座420。使用两个弹簧将被致动子套件402悬挂在底座420上方：即前侧弹簧422和背侧弹簧424。弹簧422和424例如可以由不锈钢或铍铜制成。弹簧422和424被设计成使其形成沿着Z轴的线性轨道，也就是说其具有沿着Z轴的低弹簧系数和其他方向上的高弹簧系数：Y轴、X轴以及围绕X、Y和Z轴的旋转。使用两个弹簧创建线性轨道在本领域内是已知的，但是弹簧422和424被设计成使其在底座420上的悬挂点处于一侧(正X轴)，并且其在透镜载体404上的悬挂点处于另一侧(负X轴)。此外，每一个弹簧422和424具有开放圆形部件。所描述的弹簧设计允许以下属性：(1)实现所期望的线性轨道属性；(2)弹簧不会由于阻挡从OPFE来到图像传感器的任何光线而牺牲摄影机100的光学属性；(3)弹簧不会反射原本将到达传感器的来自OPFE或来自透镜102的任何光线；(4)弹簧422和424的悬挂都不是沿着Y轴，因此对于悬挂不需要或使用附加的高度；以及(5)弹簧可以耐受摄影机的掉落。

在某些实施例中，致动器108还包括集成的屏蔽430，其通常由折叠的非铁磁性不锈钢薄板制成，并且具有100-300μm的典型厚度。在其他实施例中，摄影机100可以包括类似于屏蔽430的屏蔽，其在组装的某一阶段被固定地附着到摄影机100并且/或者附着到致动器108。不管屏蔽时被集成到致动器还是被固定地附着到致动器的单独部件，本文中的描述都把屏蔽称作致动器的“一部分”。此外还参见图1B，屏蔽430在四个侧面围绕底座420和被致动子套件402。屏蔽的某些节段可以具有开口，其他节段则可以没有开口。举例来说，屏蔽的顶部部件中的开口431允许把透镜102安装在致动器108中。在某些实施例中，顶部封盖110和底部封盖412是仅有的增加摄影机高度H的部件(除了透镜之外)。在某些实施例中(如在图4A中)，底部封盖412是屏蔽430的一部分，而在其他实施例中，底部封盖412可以与屏蔽430分开。在某些实施例中，屏蔽430可以具有前面给出的范围内的变化的高度，底部封盖412厚度则被保持在50-200μm的范围内。

在摄影机100中，OPFE 104被定位在底座420的背侧432中(负Z)。图4D示出了编号为108’的本文中所公开的致动器的另一个实施例。在致动器108’中，底座420被分成两个部件：底座背侧432和底座前侧433。在致动器108’中，OPFE 104被安装在底座背侧432中，并且随后底座背侧432被附着(例如胶粘)到致动器108’的其他部件。

致动器108还包括电子子系统440，图4B从一侧示出了电子子系统440，并且图4C从另一侧示出了电子子系统440。电子子系统440包括致动器PCB442、线圈444和驱动器集成电路(IC)450。线圈444和IC 450被焊接到致动器PCB 442，从而使得线圈444被电气连接到IC450，并且IC 450被连接到致动器PCB 442上的四个布线接点452a-d。布线接点452a-d被用来把电子信号递送到IC 450。正如本领域内已知的那样，四个电信号通常包括操作电压(Vdd)、接地(Gnd)以及被用于IIC协议的两个信号(信号时钟(SCL)和信号数据(SDA))。在其他实施例中，可以使用其他协议，比如本领域内已知的SPI协议，或者IC450可能需要多于一个操作电压来操作；在这样的情况下，可以有多于或少于4个布线接点，例如处于2-8个的范围内。致动器PCB 442被从外部胶粘到底座420，从而使得线圈442和IC 450穿过底座420中的孔洞420a，并且使得线圈444被定位在磁体406的旁边，并且IC 450被定位在磁体408的旁边。线圈444到磁体406以及IC 450到磁体480的典型距离处于50-200μm的范围内。该距离可以允许被致动子套件402在没有干扰的情况下沿着Z轴移动。在某些实施例中，致动器108可以在本领域内已知的开环控制方法中工作，也就是说其中电流信号在没有位置控制机制的情况下被发送到线圈。

线圈444具有示例性的体育场形状，其通常具有几十个绕组(例如在50-250的非限制性范围内)，并且具有10-30欧姆的典型电阻。线圈444被固定地连接到IC 450，从而能够向线圈444发送输入电流。线圈444中的电流由于磁体406的磁场而产生洛伦兹力：作为示例，顺时针方向上的电流将产生正Z方向上的力，逆时针方向上的电流则将产生负Z方向上的力。完全磁性方案(例如固定磁体406的极方向)在本领域内是已知的，并且例如在专利申请PCT/IB2016/052179中进行了详细描述。

图5A和5B分别示出了沿着A-A和B-B切割(图1A)的完整的摄影机100的剖面。A-A和B-B切割分别处于Y-Z和X-Y平面内。如图5B的剖面中所示，透镜载体404还可以在其底部中包括V形沟槽504。V形沟槽504允许通过从顶部开口410a插入而进行透镜102的捡放式(pick-and-place)安放，而不需要主动对准(参见后文)。

在图5A和图5B中所示出的实施例中，摄影机100的高度H等于透镜102的高度+底部封盖412的厚度+顶部封盖110的厚度+两个气隙510a和510b。气隙510a-b的规格被确定成在致动期间允许透镜102的运动而不会发生干扰。透镜102的运动是用于沿着Z轴的对焦(并且特别是用于自动对焦)和/或用于沿着X方向的OIS；用于AF和OIS全部二者的致动模式在本领域内是已知的。举例来说，在某些实施例中，每一个气隙510a或510b可以大于大约10μm，例如在10-50μm、10-100μm或10-150μm的范围内。因此，摄影机100的结构最大化透镜102对摄影机100的总高度的贡献。在其他实施例中，摄影机高度可以略微超出H，例如超出达到300μm，这是由于OPFE或图像传感器具有略大于H的高度规格。总而言之，在摄影机100中，高度H比透镜102的高度206高出不超过600μm。在本说明书中，关于高度或另一个规格使用术语“大约”或“基本上”或“近似”在某些实施例中意味着该高度或规格的确切数值。在其他实施例中，这些术语意味着确切数值加上达到数值的1％的变化，确切数值加上达到数值的5％的变化，或者甚至确切数值加上达到确切数值的10％的变化。

图6示出了IC 450的内部结构。IC 450包括电流驱动电路602(作为示例时H电桥)、位置(例如PID)控制器604、模拟到数字转换器(A2D)606、Hall条单元608和用户界面610。在致动时，被致动子套件402和Hall条单元608的相对位置被改变。由Hall条单元608感测到的磁场的强度和方向也被改变。Hall单元608的输出电压与磁场强度成比例。A2D 606把电压水平转换成被输入到位置控制器604的数字。位置控制器604被用来控制被致动子套件的位置，并且被设定到由用户在用户界面610中给出的位置命令。控制电路输出是施加在线圈444中的电流的数量。完全磁性方案(例如固定磁体408的极方向)在本领域内是已知的，并且例如在PCT专利申请PCT/IB2016/052179中进行了详细描述。

关于本文中所提供的致动器108的描述仅仅是一个实例。在其他实施例中，致动器可以具有不同引导机制(例如在共同所有的专利申请PCT/IB2017/054088中所公开的滚珠引导致动器)，可以包括更多的致动方向(例如在PCT/IB2017/054088中所公开的包括AF和OIS的致动器)，可以具有不同的磁性方案(例如具有如在共同所有的美国专利9,448,382中所公开的磁阻磁性方案的致动器)。在所有这样的情况中，致动器可以被确定规格/制作/设计成使得摄影机100的其中一些或所有以下属性得以保持：(1)高度H比透镜102的高度206高出不超过600μm；(2)高度H基本上等于以下各项之和，透镜高度(206)、第一封盖厚度、屏蔽厚度、朝向封盖的透镜表面上的第一点之间的第一气隙的尺寸以及与第一点直径相对并且朝向屏蔽的透镜表面上的第二点之间的第二气隙的尺寸；(3)在被致动子套件402上没有高于点206a的点，并且在被致动子套件402上没有低于点206b的点。

图7示出了双摄影机700，其例如包括比如摄影机100之类的摄影机以及直立式摄影机702，后者在本领域内是已知的。双摄影机的操作在本领域内是已知的，例如在共同所有的专利申请PCT/IB2015/056004和PCT/IB2016/052179中进行了描述。摄影机702靠近OPFE 104被固定地附着到摄影机100。在实施例700中，摄影机702的位置处于折叠式摄影机100的负Z侧，并且机械附着是使用通常由不锈钢制成的托架704而实现的。在其他实施例中，摄影机702可以位于摄影机100的负或正X侧，例如在PCT/IB2016/052179中进行了描述。在其他实施例中，摄影机702可以通过除了托架704之外的其他方式和手段附着到摄影机100。

折叠式摄影机组装处理的实例

在一个实施例中，在例如致动器108之类的致动器的本领域内已知的组装之后，参照图8A所描述的用于折叠式摄影机的一种示例性组装处理(方法)可以包括：

-步骤1：例如使用捡放式方法从顶部(垂直于光轴114的Y方向)把透镜102插入到致动器108中并且将其附着到透镜载体404。这可以由于留在致动器108的屏蔽430中的顶部开口431和留在致动器108的透镜载体404中的开口410a而实现，并且由于透镜载体404和底座420的机械结构而实现。当插入透镜102时，在透镜102下方并且在屏蔽430上方形成气隙510b。

-步骤2：例如使用捡放式方法从顶部(垂直于光轴114的Y方向)把OPFE104插入到致动器108的底座420中。这可以由于底座420的机械结构而实现。

-步骤3：把顶部封盖110固定地附着到屏蔽430的顶表面。当固定顶部封盖110时，在透镜102上方并且在封盖110下方形成气隙510a。

-步骤4：安装图像传感器-PCB子套件106。可以使用两种可选的方法来安装传感器116：(1)主动对准处理或者(2)机械对准处理。所述两种对准处理允许以不同的准确度设定垂直于光轴114的图像传感器，正如本领域内已知的那样。

通过在前面的步骤1和3中分别产生气隙510a、510b，允许透镜102相对于摄影机100的其他部件的运动。

前面的组装处理(步骤1-4)对于如图1B和5B中的折叠式摄影机是相关的。在某些其他实施例中，例如在图1C和1D中，所述组装处理可以包括从一侧插入OPFE并且从相对侧插入透镜。在其他实施例中，透镜的插入可以是穿过与前面的顶部开口相对的屏蔽的底表面中的底部开口(未示出)，并且随后进一步用底部屏蔽封盖(未示出)来覆盖底部开口，所述底部屏蔽封盖可以具有与顶部覆盖相同或类似的厚度。

在其中底座被分成两个部件的具有例如致动器108’之类的致动器的其他实施例中，可以从其他方向(顶部或前侧)把OPFE 104插入在底座背侧432中。在这种情况下，可以在OPFE和透镜安装之后在步骤2和3之间的步骤2’中把底座背侧432附着到致动器108’(图8B)。

本文中所使用的短语“举例来说”、“例如”、“比如”及其变型描述本发明所公开的主题内容的非限制性实施例。在说明书中提到“一种情况”、“某些情况”和“其他情况”或者其变型意味着结合所述(多个)实施例所描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明所公开的主题内容的至少一个实施例中。因此，短语“一种情况”、“某些情况”、“其他情况”或者其变型的出现不一定是指相同的(多个)实施例。

除非另行声明，否则在供选择的选项列表的最后两个成员之间使用表达法“和/或”表明对于其中一个或多个所列出的选项的选择是适当的，并且可以作出这样的选择。

应当理解的是，当权利要求或说明书提到“一个”或“某个”单元时，不应当被解释成只有一个该单元。

应当认识到，为了清楚起见在分开的实施例或实例的情境中所描述的本文中所公开的实施例的某些特征也可以被组合提供在单个实施例中。相反，为了简短起见在单个实施例中所描述的本文中所公开的各种特征也可以被分开提供或者在任何适当的子组合中提供，或者适当地提供在本文中所公开的任何其他所描述的实施例中。在各个实施例的情境中所描述的某些特征不应当被视为这些实施例的本质特征，除非该实施例在没有这些元素的情况下是不可操作的。

在本发明所公开的主题内容的实施例中，在图8A和8B中示出的一个或多个步骤可以按照不同的顺序被执行，并且/或者可以同时执行一组或多组步骤。

在本说明书中所提到的所有专利和专利申请通过引用的方式被全文合并到说明书中，就如同每一项单独的专利或专利申请都被具体并且单独地表明通过引用的方式合并在本文中。此外，在本申请中对于任何参考文献的引述或标识不应当被解释为承认这样的参考文献可用作针对本发明的现有技术。

虽然本公开内容是通过某些实施例和一般相关联的方法进行描述的，但是本领域技术人员将认识到所述实施例和方法的改动和置换。本公开内容应当被理解成不受限于本文中所描述的具体实施例，而是仅由所附权利要求的范围限制。