有鏡頭傳動裝置的照相機模塊的製作方法
2023-04-23 03:42:56 1
專利名稱：有鏡頭傳動裝置的照相機模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及照相機，尤其是涉及適合集成到可攜式通訊設備，如行動電話的照相機模塊，可攜式通訊設備包括這樣的照相機模塊。
背景技術：
嵌入行動電話的照相機模塊呈現了很多與傳統數位相機呈現的特徵相同的特徵，且包括很多與傳統數位相機相同的組件。行動電話照相機模塊一般提供自動聚焦(AF)功能和變焦功能並包括光敏面如電荷耦合器件(CDD)或互補型金屬氧化物半導體(CMOS)光敏面，在光敏面上記錄由照相機模塊成像的景象，該模塊通常有一個接近於傳統照相機上存在的像素計數。為了提供AF和變焦功能，行動電話照相機模塊通常包括第一鏡頭或鏡頭系統，在下文中共同稱為「自動聚焦」鏡頭(AF，lens)，其用來聚焦模塊光敏面上的圖像；和第二鏡頭或鏡頭系統，在下文中共同稱為「變焦鏡頭」並提供變焦功能。AF鏡頭和變焦鏡頭分別安裝到鏡頭傳輸系統的第一和第二平臺，為方便起見分別稱為AF和變焦平臺，以便使AF和變焦鏡頭的光軸沿著公共「照相機模塊」光軸重疊。包括在傳輸系統中的適當的馬達或傳動器移動AF和變焦平臺以定位AF和變焦鏡頭並因而提供聚焦和變焦功能，即，以不同的遠距攝影和廣角結構定位鏡頭而使景象成像。
和傳統數位相機不同，適於嵌入可攜式電話的照相機模塊通常必須設置為裝配到適用於這樣的電話中照相機功能的相對小的空間。此外，儘管要求行動電話照相機模塊提供與傳統數位相機提供的改進圖像質量和增加功能數量並駕齊驅的圖像質量和功能，行動電話中照相機模塊可用的空間卻通常隨著行動電話變薄和變小而減少。
發明內容
本發明一些實施例的一個方面涉及提供包括改進的傳輸系統的照相機模塊，該系統有AF和變焦平臺以移動和定位包括在照相機模塊內的AF和變焦鏡頭。
根據本發明一些實施例的一個方面，傳輸系統被設置得足夠小以使照相機模塊可以嵌入可攜式通訊設備，如可攜式電話中。
根據本發明一些實施例的一個方面，傳輸系統包括至少一個杆，在下文中稱為「蝸杆傳動軸」(worm-drive shaft)，形成有與在傳輸系統的AF和/或變焦平臺上形成的相應螺紋相嚙合的螺紋。所說的至少一個蝸杆傳動軸平行於照相機模塊的光軸，且軸的旋轉使AF和/或變焦平臺及安裝到其上的鏡頭沿著照相機模塊的光軸平移。
至少一個蝸杆傳動軸可選地包括至少兩個蝸杆傳動軸。蝸杆傳動系統的AF平臺設置有與至少兩個蝸杆傳動軸中的一個蝸杆傳動軸相嚙合的螺紋，而變焦平臺設置有與所說的至少兩個蝸杆傳動軸的另一個蝸杆傳動軸相嚙合的螺紋。
在本發明的一實施例中，每個AF和變焦平臺被安裝到至少一個導軌，也平行於照相機模塊光軸，平臺可沿著其自由地滑動。至少一個導軌有助於穩定平臺的定向並為其提供準確控制的運動和定位。一個可選的壓電馬達被耦合到所說的至少一個蝸杆傳動軸的每一個並可控制地旋轉軸以選擇性地定位與其耦合的AF或變焦平臺，從而其關聯的鏡頭或鏡頭系統沿著照相機模塊光軸提供遠距攝影(telephoto)或廣角的景象的成像和聚焦。
為表達的方便起見，依照本發明的實施例的、包括一蝸杆傳動軸的傳輸系統稱為「蝸杆傳動」系統。
根據本發明一些實施例的一個方面，傳輸系統包括一個管，在下文中稱為「傳動管」，其有螺紋形成在其內表面的一個區域上，並可繞著軸旋轉，所說的軸與照相機模塊的光軸一致。至少一個壓電馬達耦合到傳動管並可控制地旋轉傳動管。為表達的方便起見，包括傳動管的、依照本發明的實施例的傳輸系統稱為「轉塔式傳動(turret drive)」系統。
轉塔式傳動系統的AF平臺形成有與傳動管螺紋相配的螺紋，並通過將平臺插入傳動管而耦合到傳動管，以使平臺的螺紋與傳動管的螺紋相嚙合。AF平臺沿著至少一個線性導軌可自由地滑動，該至少一個線性導軌在傳動管旋轉時阻止所說的平臺旋轉。結果，當所述至少一個壓電馬達旋轉時，傳動管、AF承載平臺沿著照相機模塊的光軸平移。壓電馬達通過控制馬達旋轉傳動管的角度來控制AF平臺沿著照相機模塊光軸的位置並因而控制安裝到該平臺上的AF鏡頭的位置。
轉塔式傳動系統的變焦平臺也安裝到傳動管的內部。變焦平臺可選地不包括與傳動管的螺紋相嚙合的螺紋。AF平臺可選地控制沿著照相機模塊光軸的變焦平臺的運動及因此的變焦鏡頭的運動，AF平臺可選擇性地耦合或不耦合到變焦平臺，從而使AF鏡頭的運動分別移動或不移動變焦平臺。可選地，變焦平臺可選擇性地「可停泊(dockable)」在沿著照相機模塊光軸的遠距攝影位置或沿著該軸的廣角位置，以提供景象的遠距攝影或廣角成像。變焦鏡頭的停泊可選地由至少一個柔韌的卡鎖和相應的至少一個抓擋來完成。當所述至少一個柔韌的卡鎖固定在相應的適當的抓擋中時，變焦平臺停泊在廣角或遠距攝影位置。在變焦鏡頭的任一所說的位置，AF平臺可通過旋轉傳動管沿著照相機模塊光軸定位，以提供在模塊光敏面上景象成像的適當的聚焦。
本發明一些實施例的一個方面涉及提供包括傳輸系統的照相機模塊，該傳輸系統有至少一個線性軌，在下文中稱為「傳動軌」，平行於照相機模塊光軸，AF和/或變焦平臺安裝其上。依照本發明的實施例，至少一個壓電馬達被安裝到AF平臺，以使馬達的耦合面彈性地壓靠所述至少一個傳動軌中的一傳動軌。馬達可控制地在其耦合面產生振動，這使馬達及因而AF平臺沿著該傳動軌「攀爬」(shinny)和平移。為表達的方便起見，平臺沿著傳動軌在其中攀爬的、依照本發明的實施例的傳輸系統稱為「攀爬傳動」系統。
可選地，所述至少一個傳動軌包括多個傳動軌，且所述至少一個馬達包括多個馬達。可選地，每個馬達有性地壓向所說的多個傳動軌中的不同的一個，以使該馬達的耦合面壓靠傳動軌。可選地，傳輸系統包括至少一個導軌，承載平臺沿其設置，以自由地滑動或滾動。該導軌有助於穩定平臺的定方並為其提供準確控制的運動和定位。可選地，所述至少一個馬達安裝到平臺上且壓向傳動軌，以使其產生轉矩，這有助於使平臺對齊和對準所述至少一個傳動軌和/或導軌。
在本發明的實施例中，至少一個壓電馬達類似地安裝到變焦平臺上，以使馬達的耦合面彈性地壓靠所述至少一個傳動軌中的一傳動軌。馬達可控制地使變焦平臺及因而其變焦鏡頭沿著傳動軌攀爬和平移。
安裝到AF和變焦平臺上的壓電馬達可控制地沿著照相機模塊光軸平移AF和變焦平臺，以選擇性地定位AF和/或變焦平臺，因而定位與其關聯的鏡頭到沿著光軸的遠距攝影或廣角位置。
在本發明的實施例中，只有攀爬傳動系統的AF平臺裝配有至少一個壓電馬達，所說的壓電馬達沿著照相機模塊光軸移動AF平臺及其AF鏡頭。AF平臺的運動可選地移動和定位變焦平臺，且AF平臺可選擇性地耦合或不耦合到變焦平臺，從而使AF平臺的運動分別移動或不移動變焦平臺。
可選地，變焦平臺可選擇性地「可停泊」在沿著照相機模塊光軸的遠距攝影位置或沿著該軸的廣角位置，以提供景象的遠距攝影或廣角成像。正如上面提到的在轉塔式傳動系統的情況，變焦鏡頭的停泊可選地由至少一個柔韌的卡鎖和相應的至少一個抓擋來完成。在變焦平臺的廣角或遠距攝影位置，可通過操作至少一個壓電馬達沿著照相機模塊光軸定位AF平臺，以提供模塊光敏面上圖像的適當的聚焦。
不同的壓電馬達可控制地為機械系統提供準確控制的動能量並適於用在包括在依照本發明的實施例的照相機模塊的傳輸系統中。例如，Zumeris等的美國專利5,616,980和題為「多層壓電馬達」的PCT公布WO00/74153描述了適於實施本發明的壓電馬達。
在提及的專利和PCT公布內容中描述的壓電馬達包括相對薄的矩形壓電振蕩器，其有較大的平行正面表面以及窄的短和長的邊緣表面。可選地，振蕩器短邊緣的表面區域或振蕩器短邊緣上「摩擦塊」的表面起馬達耦合面的作用，其被壓到可移動主體的接觸面。振蕩器正面表面上的電極，或在WO 00/74153中描述的用於壓電馬達的振蕩器層正面表面上的電極，被帶電以在馬達的摩擦塊中激發振動，所述摩擦塊通過主體的接觸面將動能傳輸到可移動主體。題為「壓電馬達和馬達傳動配置」的PCT公布PCT/IL00/00698描述了不同的壓電馬達和耦合這些馬達以旋轉可移動主體的方法。題為「高分辨壓電馬達」的PCT公布PCT/IL03/00613描述了壓電馬達和操作壓電馬達以相對高度準確地定位物體的方法。所有上面被提及的文獻的公布內容都在這裡加入作為參考。
因此提供了一個依照本發明的實施例的有光軸的照相機模塊，其包括至少一個平臺，其形成有螺紋並包括至少一個鏡頭接收和傳輸從由模塊成像的景象到達照相機模塊的光；一不同的傳動軸，其具有平行於所述至少一個平臺中的每個平臺的光軸的軸，所說的傳動軸形成有與所說的平臺內螺紋相嚙合的螺紋；接觸面，其耦合到每個傳動軸以便當接觸面旋轉時，所說的傳動軸旋轉；和壓電馬達，其可控制地旋轉所說的接觸面並因而旋轉所說的傳動軸，以沿著所說的光軸移動並定位所說的平臺，所說的平臺的螺紋與傳動軸的螺紋相嚙合。
可選地，照相機模塊有平行於光軸的至少一個線性導向體，所述至少一個平臺沿其實質上自由地移動，從而阻止平臺相對於傳動軸旋轉，傳動軸的螺紋與平臺的螺紋相嚙合。
附加地或可選地，接觸面是可選地耦合到傳動軸的傳動輪的表面，傳動輪有旋轉的軸平行於傳動軸旋轉的軸。
在本發明的實施例中，旋轉接觸面的壓電馬達包括耦合面，所說的耦合面被壓到接觸面，且其中耦合面的運動旋轉接觸面並因而旋轉傳動軸。
在本發明的實施例中，壓電馬達包括有大的平行正面表面以及短和長的邊緣表面的矩形壓電振蕩器。可選地，馬達的耦合面位于振蕩器的一個邊緣表面上。可選地，邊緣表面為短的邊緣表面。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括保持住壓電馬達的馬達支架，馬達支架的長邊緣表面實質上平行於光軸。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括一個彈性元件，彈性元件推動壓電馬達以使其耦合面壓靠接觸面。
附加地或可選地，照相機模塊可選地包括照相機模塊機箱，馬達支架安裝到照相機模塊機箱。可選地，照相機模塊機箱實質上為立方體形狀。附加地或可選地，照相機模塊機箱包括用於每個傳動軸的至少一個軸承，傳動軸安裝到軸承。可選地，其上安裝有一個傳動軸的至少一個軸承中的一個軸承是加載彈簧的。
在本發明的實施例中，所述至少一個平臺包括多個平臺。可選地，多個平臺包括兩個平臺。
進一步提供了一個依照本發明的實施例的有光軸的照相機模塊，其包括傳動管，其可繞著光軸旋轉並有一個形成有螺紋的內表面和與與光軸一致的旋轉軸；第一平臺，其安裝在傳動管的內部，有與傳動管的螺紋相嚙合的螺紋並包括至少一個鏡頭接收和傳輸從由模塊成像的景象到達照相機模塊的光；至少一個導軌，第一平臺沿著其自由地滑動，阻止當傳動管旋轉時平臺旋轉；和至少一個壓電馬達，其可控制地旋轉傳動管並因而沿著光軸移動和定位第一平臺。
可選地，壓電馬達包括耦合面，所說的耦合面被按壓到所說傳動管的接觸面，且馬達被控制在其耦合面產生運動以旋轉所說傳動管。可選地，傳動管包括與傳動管的軸同心的環形圈且接觸面為所說的圈的表面。
在本發明的實施例中，壓電馬達包括有較大的平行正面表面以及短和長的邊緣表面的矩形壓電振蕩器。可選地，馬達的耦合表面位于振蕩器的一個邊緣表面上。可選地，邊緣表面為短邊緣表面。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括保持壓電馬達的馬達支架，馬達支架的長邊緣表面實質上平行於光軸。可選地，照相機模塊包括照相機模塊機箱，馬達支架安裝到照相機模塊機箱。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括一個彈性元件，彈性元件推動壓電馬達以使其耦合面壓靠接觸面。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括第二平臺，第二平臺安裝在傳動管的內部並有至少一個鏡頭以接收和傳輸從景象到達照相機模塊的光。可選地，第二平臺沒有與傳動管的螺紋相嚙合的螺紋。附加地或可選地，第二平臺可選地沿著至少一個導軌自由地滑動。
在本發明的實施例中，第二平臺耦合到第一平臺以便其能沿著光軸在相對於第一平臺的第一和第二位置之間滑動。可選地，第一和第二平臺在第一位置處實質上接觸。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括至少一個卡鎖和一個匹配抓擋可操作地用來在沿著光軸的至少一個預定位置處固定第二平臺。可選地，抓擋包括一個在第二平臺內形成的槽。可選地，卡鎖沿著平行於光軸的方向延伸。
進一步提供了一個依照本發明的實施例的有光軸的照相機模塊，其包括至少一個傳動軌，其平行於光軸；至少一個第一平臺，其包括至少一個鏡頭以接收和傳輸從由模塊成像的景象到達照相機模塊的光，並包括有耦合面的至少一個壓電馬達，耦合面接觸所述至少一個傳動軌；其中，所述至少一個壓電馬達可控制地在耦合面內激發振動，以將力施加到傳動軌以便沿著光軸移動和定位第一平臺。
可選地，所述至少一個傳動軌包括多個平行的傳動軌。可選地，所述至少一個壓電馬達包括不同的壓電馬達用於每個傳動軌，所說的馬達有接觸傳動軌的馬達耦合面。
在本發明的實施例中，平臺包括用於所述至少一個壓電馬達中的各壓電馬達的臂，臂保持住馬達並連接到平臺的主要中心體。可選地，臂由相對細的頸連接到平臺的主體，頸使臂能彈性地彎曲離開主體。附加地或可選地，臂可選地為由平臺內形成的槽界定的平臺的整體部分。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括一個彈性體，其壓耦合面以接觸所述至少一個傳動軌中的一個傳動軌。可選地，彈性體操作推動臂離開平臺的主體。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括平行於傳動軌的至少一個導軌，平臺沿著導軌實質上自由地滑動阻止平臺相對於傳動軌旋轉。可選地，由在每個馬達的耦合面和其被擠壓到的傳動軌之間的彈性體產生的力產生將平臺推到至少一個導軌的扭矩。
在本發明的實施例中，平臺包括至少一個軸承，其有沿著至少一個導軌滾動的組件。
可選地，滾動組件和導軌有相應的互補表面，實質上阻止導軌和滾動組件相對於導軌的橫向移動。可選地，互補表面中的一個為凸面而另一個為凹面。
在本發明的實施例中，滾動組件包括一個輪。可選地，輪形成有一個槽，其與導軌的互補表面的形狀匹配。
在本發明的實施例中，所述至少一個導軌包括多個平行的導軌。
在本發明的實施例中，所述至少一個第一平臺包括兩個第一平臺。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括第二平臺，其有至少一個鏡頭以接收和傳輸從景象到達照相機模塊的光。可選地，第二平臺耦合到所述至少一個第一平臺的一個第一平臺以便其能沿著光軸在相對於第一平臺的第一和第二位置之間滑動。可選地，第一和第二平臺在第一位置處實質上接觸。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括至少一個卡鎖和一個匹配抓擋可操作地在沿著光軸的至少一個預定位置處固定第二平臺。可選地，抓擋包括一個在第二平臺內形成的槽。可選地，卡鎖沿著平行於光軸的方向延伸。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括一個會聚透鏡，其接收從景象到達照相機模塊的光並將接收的光傳輸到包括在所述至少一個平臺內的至少一個鏡頭。
在本發明的實施例中，照相機模塊包括一個光敏面用於感應來自由照相機成像的景象的光。
進一步提供了依照本發明的實施例的可攜式終端，其包括依照前面的權利要求中任何一項所說的照相機模塊。可選地，可攜式終端包括傳輸和/或接收信號的通信模塊。附加地或可選地，可攜式終端包括顯示屏。
在本發明的實施例中，可攜式終端包括機箱，其內裝有終端的組件。可選地，機箱的尺寸實質上等於照相機模塊的尺寸。可選地，機箱的尺寸為機箱的厚度。附加地或可選地，照相機模塊的尺寸為照相機模塊平行於其光軸的最大尺寸。
在本發明的實施例中，可攜式終端包括行動電話。
在本發明的實施例中，可攜式終端包括條形碼閱讀器。
以下參考所附圖形描述了本發明實施例的非限制性例子。在本段以下列出的圖中，不同圖中相同的附圖標記表示相同的結構、元件或零件。為表達的方便和清楚起見，圖中所示組成部分和特徵的尺寸沒有必要按比例顯示。
圖1A和圖1B簡要示出依照本發明的實施例的包括AF和變焦平臺以在照相機模塊內定位AF和變焦鏡頭的照相機模塊的蝸杆傳動系統的不同透視圖；圖1C簡要示出依照本發明的實施例的包括圖1A和圖1D所示蝸杆傳動系統的照相機模塊的局部切割透視圖；圖1D簡要示出依照本發明的實施例的包括在圖1A和圖1B所示蝸杆傳動系統中的壓電馬達及其操作的詳圖；圖1E和圖1F簡要示出依照本發明的實施例的圖1A和圖1B所示照相機模塊的蝸杆傳動系統，其中AF和變焦鏡頭在廣角和遠距攝影的位置；圖1G簡要示出依照本發明的實施例的包括圖1A-1C所示照相機模塊的行動電話；圖2A簡要示出依照本發明的實施例的包括轉塔式傳動系統的照相機模塊的分解圖；圖2B簡要示出依照本發明的實施例的部分組裝的圖2A所示照相機模塊視圖；圖2C簡要示出依照本發明的實施例的圖2B所示照相機模塊的切割圖；圖2D和2E簡要示出依照本發明的實施例的圖2B所示照相機模塊的切割圖，其中AF和變焦鏡頭分別在廣角和遠距攝影的位置；圖3A和3B簡要示出依照本發明的實施例的包括AF和變焦平臺以在照相機模塊內定位AF和變焦鏡頭的照相機模塊的攀爬傳動系統的不同透視圖；圖3C簡要示出依照本發明的實施例的圖3A和3B所示攀爬傳動系統的視圖，其中部分拆卸以顯示攀爬傳動系統中AF平臺的細節；圖3D簡要示出依照本發明的實施例的圖3C所示AF平臺的平面圖；圖3E簡要示出依照本發明的實施例的圖3C和3D所示AF平臺的變形的平面圖；圖3F簡要示出依照本發明的實施例的圖3A和3B所示攀爬傳動系統的變形；圖3G簡要示出依照本發明的實施例的圖3A和3B所示攀爬傳動系統的另一變形；圖3H簡要示出依照本發明的實施例的選擇性地將變焦鏡頭平臺停靠在遠距攝影或廣角位置的卡鎖裝置；圖3I和3J簡要示出圖3H所示停靠裝置的操作；和圖4簡要示出依照本發明的實施例的另一照相機模塊攀爬傳動系統。
具體實施例方式
圖1A和1B簡要示出依照本發明的實施例的照相機模塊20的組成部分的不同透視圖。
照相機模塊20可選地包括蝸杆傳動系統30，該系統包括AF和變焦平臺31和41以在照相機模塊內分別定位安裝到AF和變焦平臺上的AF和變焦鏡頭或鏡頭系統(圖1A和1B中沒有示出)。會聚透鏡21可選地安裝到會聚透鏡框22上且其光軸與照相機模塊20的光軸一致，光軸用虛線23表示。會聚透鏡21接收來自由照相機模塊20成像的景象的光並將會聚光傳輸到安裝在AF和變焦平臺31和41上的變焦和AF鏡頭。蝸杆傳動系統30定位AF和變焦鏡頭平臺31和41及因而其相應的AF和變焦鏡頭，以在有像素25的CCD或CMOS光敏面24(圖1B)上選擇性地聚焦在景象的廣角或遠距攝影成像中接收的光。光敏面24可選地在「布線」基片26上安裝或形成，基片26可選地有電路元件的配置(沒有示出)以便處理像素25產生的信號從而提供景象的成像。
蝸杆傳動系統30可選地包括分別形成有螺紋33和43的第一和第二蝸杆傳動軸32和42以及至少一個導軌，所有的傳動軸和導軌都平行於照相機模塊20的光軸。可選地，如圖1A和1B所示，所述至少一個導軌包括兩個導軌51和52。可選地，每個蝸杆傳動軸32和42由第一軸承53和第二軸承(沒有示出)支撐住，軸承53可選地被螺旋彈簧54代表的彈性元件彈簧加載，第一軸承53和第二軸承安裝到照相機的機箱上。第二軸承實質上堅固地安裝在機箱上。元件54有彈性地向第二軸承推動第一軸承53以使蝸杆傳動軸32和42穩定地安置在第二軸承內，從而阻止或實質上因而減少了傳動軸相對於軸承的位置中的活動。蝸杆傳動軸因而其螺紋33或43因此相對準確地沿著光軸23的長度定位。可選地，蝸杆傳動軸32和42安裝到照相機的機箱70上，如圖1C所示並將在下面討論。
蝸杆傳動軸32和42可選地分別連接在傳動輪34和44上，傳動輪34和44分別與壓電馬達35和45耦合，可操作壓電馬達旋轉傳動輪因而驅動軸32和42。可選地，每個壓電馬達35和45包括安裝有或在其中窄邊緣上形成摩擦塊62的矩形壓電振蕩器61，並類似於上面參考的美國專利5,616,980或PCT公布WO 00/74153中描述的壓電馬達。本領域中已知的其它適當的壓電馬達也可以在實施本發明時使用並可以替代附圖中所示的馬達。每個馬達35和45都安裝到適當的馬達支架上，其託住馬達並有彈性地向有關的傳動輪34和44推動馬達以使馬達的摩擦塊62有彈性地擠壓傳動輪。依照本發明的實施例的馬達支架由圖1C簡要示出並將在下面描述。
形成AF平臺31以使其有與蝸杆傳動軸32的螺紋33相嚙合的螺紋並可選地與至少一個導軌51和52耦合，從而使平臺31可沿著所述至少一個導軌自由地滑動。蝸杆傳動軸32的旋轉因此使AF平臺31沿著光軸23平移。通過激發壓電馬達35在摩擦塊62產生適當的振動並且因此向傳動輪施加力矩，來選擇性地控制蝸杆傳動軸32以順時針或逆時針方向旋轉和朝著或遠離會聚透鏡21平移AF平臺。根據沿著傳動軸的軸的適當方向來定義蝸杆傳動軸32的順時針或逆時針旋轉。在下文中，朝著或遠離會聚透鏡21的方向分別指向上或向下。壓電馬達35的操作細節將參考圖1D在下面討論。
可選地，為將AF平臺31耦合到蝸杆傳動軸32，AF平臺包括耦合凸出體36，其形成有蝸杆傳動軸32穿過的螺紋孔且其螺紋與蝸杆傳動軸的螺紋33相嚙合。可選地，AF平臺耦合到每個導軌51和52。可選地，為與第一和第二導軌51和52耦合，AF平臺31有第一導向凸出體37和分叉導向凸出體48(圖1B)，凸出體37形成有第一導軌51通過的孔，凸出體48有兩個「擁抱」第二導軌52的臂39。
變焦平臺41可選地耦合到蝸杆傳動軸42及導軌51和52，類似於AF平臺31耦合到蝸杆傳動軸32及導軌51和52的方式。可選地，變焦平臺41有耦合凸出體46，其形成有蝸杆傳動軸42通過的螺紋孔且其螺紋與蝸杆傳動軸的螺紋43相嚙合。可選地，為與第一和第二導軌51和52耦合，變焦平臺41有第一導向凸出體47和分叉導向凸出體48(圖1B)，凸出體47形成有第一導軌51通過的孔，凸出體48有兩個「擁抱」第二導軌52的臂39。
通過控制馬達45選擇性地旋轉傳動輪44，從而傳動軸42相對於沿著傳動軸的軸的合適的方向順時針或逆時針旋轉，變焦平臺41可選擇性地沿著光軸23向上或向下平移。
圖1C簡要示出照相機模塊20的局部切割視圖，其中會聚透鏡21和蝸杆傳動30安裝在照相機模塊機箱70內。機箱70被局部切割以顯示照相機模塊20的細節，尤其是馬達支架的細節，根據本發明實施例馬達支架支撐壓電馬達35和45以使馬達正確地耦合到其相應的傳送輪34和44。在圖1C的透視圖中示出壓電馬達35及其馬達支架80。圖中沒有示出的壓電馬達45可選地被安裝，類似於壓電馬達35安裝到機箱70的方式。可選地，照相機機箱70實質上為立方體形狀。
馬達支架80可選地包括夾持架81，其可選地被兩個柔韌的連接到基塊84的延展臂82耦合。基塊84用本領域已知的任何不同的方法固定到機箱70，如通過膠合和/或擠壓而固定到機箱70中的凹槽。延展臂82形成有相對薄的區域88以在平行於壓電馬達35長度的方向上向臂提供柔韌性，但臂在垂直於馬達平面的方向足夠寬以便臂在那個方向相對剛硬。彈性元件可選地為螺旋彈簧90，其朝著傳動輪34的方向推動夾持架81以使壓電馬達35的摩擦塊62有彈性地擠壓傳動輪。可選地，柔韌元件90安裝到機箱70的支撐棒91上並延伸到夾持架81頂部的凹槽92中。
插圖85簡要示出夾持架80可選地支持壓電馬達35的方式的內部細節和參考圖1D以下將討論的馬達振蕩器61上形成的電極101-104的可選配置的細節。夾持架81可選地包括兩個位於架內部的彈性元件86，其用壓電馬達35的振蕩器61可選地壓靠兩個分別置於彈性元件對面的支持塊87。可選地，支持塊87和彈性元件86在振蕩器的諧振波節處接觸振蕩器61，由充電的電極101-104激發諧振以在摩擦塊62內產生振動。
可選地，照相機模塊20裝配有監控每個蝸杆傳動軸32和42(圖1A和1B)的旋轉的監控系統。可以在旋轉監控系統中使用任何本領域已知的不同位置監控傳感器和系統以監控蝸杆傳動軸的旋轉角度。可選地，監控系統包括位於每個傳動輪34和44周邊上的基準標記94(只在圖1C的傳動輪34上示出)和安裝到機箱70以感應標記的運動並產生與之相應的信號的光傳感器96。信號可選地傳輸到適當的控制器(沒有示出)從而使用信號來控制壓電馬達35和45以提供傳動軸32和42的理想旋轉並因而提供AF和變焦平臺31和41的理想位置。
圖1D簡要示出壓電馬達35如何操作而旋轉傳動輪34並因而旋轉蝸杆傳動系統32以平移AF平臺31。
壓電馬達35可選地包括四個在壓電振蕩器61的第一大正面表面上形成的象限電極101-104和一個在振蕩器的第二大正面表面上的大單電極(沒有示出)。對角電極可選地電連接。
在本發明的實施例中，為控制馬達35順時針旋轉傳動輪34和蝸杆傳動軸32，對角電極101和103相對於大電極可選地在振蕩器的諧振頻率處用第一AC電壓充電。對角電極102和104可選地用與第一AC電壓異相180°的第二AC電壓充電。電極的充電使振蕩器61在振蕩器的平面內振動，且縱向振動平行于振蕩器的長度而橫向「彎曲振動」平行于振蕩器的寬度。該振動在摩擦塊62內產生順時針(從讀者的角度所見)橢圓振動，其有一個由「順時針」橢圓106示意表示的「軌道」。對橢圓振動106每個周期沿著橢圓106的底部的一部分，摩擦塊62接觸傳動輪34並施加由塊箭頭107指示的順時針(從傳動軸32的頂部所見)旋轉傳動輪的力。對於橢圓周期106的其餘部分，摩擦塊不接觸傳動輪。通過顛倒施加到對角電極對101-103和102-104的AC電壓的極性，橢圓振動也顛倒並變成逆時針振動，由逆時針橢圓108示意表示。逆時針振動將由塊箭頭109表示且與塊箭頭107的力方向相反的力應用到傳動輪34從而以逆時針方向旋轉傳動輪。
依照本發明的實施例可使用本領域已知的其它充電配置以操作壓電馬達35並旋轉蝸杆傳動軸32。例如，壓電馬達35可在非對稱脈衝模式中操作以旋轉傳動軸32。在此模式中，壓電振蕩器61上的電極用非對稱脈衝充電，從而使壓電振蕩器在其平面內彎曲而將摩擦塊相對快或相對慢地移置到一邊並然後將摩擦塊相反的方向分別相對慢或相對快地移置回原處。在相對快的移置期間，摩擦塊62和傳動輪34之間的摩擦相對大而傳動輪隨著摩擦塊移動並旋轉。在摩擦塊62的相對快的運動期間，塊和傳動輪之間的摩擦相對低，摩擦塊在其擠壓傳動輪34的表面上滑過，而傳動輪實質上不隨著摩擦塊移動並實質上不旋轉。對摩擦塊62的快速和慢速運動的每個周期，傳動輪34以摩擦塊的慢移置確定的方向經歷一個淨旋轉。
作為例子，為在非對稱脈衝模式中操作，電極101和104可選地電連接並以相同的單極非對稱脈衝產生脈動，該脈衝有相對短的上升時間和相對長的下降時間。電極102和104可選地電連接並用與為電極101和104充電的脈衝相反的脈衝充電。施加到電極的非對稱脈衝使振蕩器61彎曲並在脈衝上升時間期間相對快地將摩擦塊62移置到右邊(假定在脈衝的極性和壓電振蕩器61的偏振之間有適當的對應)。在相對長的下降時間期間，壓電振蕩器61慢慢地放鬆並伸直，將摩擦塊62相對慢地返回到其初始位置。
激發類似於壓電馬達35和45的壓電馬達的方法在上面參考的美國專利5,616,980、PCT公布WO 00/74153和PCT公布PCT/IL00/00698及PCT/IL03/00613中作了描述並可用於實施本發明。美國專利5,616,980描述了一些不同的充電配置來為類似於壓電振蕩器35和45的壓電振蕩器的電極充電以在非對稱脈衝模式中操作馬達。
圖1E和圖1F簡要示出包括在照相機模塊20中的蝸杆傳動系統30的側視圖，其中控制壓電馬達35和45以定位AF和變焦平臺31和41從而使其相應的AF和變焦鏡頭分別設置在廣角和遠距攝影的配置中。在圖中，AF和變焦鏡頭包括在AF和變焦平臺31和41中，由虛線單鏡頭橫截面110和111示意表示。
在圖1E所示的廣角配置中，AF和變焦鏡頭110和111位於相對遠離會聚透鏡21的位置。相對於圖1E所示變焦鏡頭111的位置，雙向箭頭線112示意指示AF鏡頭110的位置範圍，壓電馬達35在此範圍內移動AF鏡頭以聚焦由照相機模塊20成像的景象。在圖1F所示的遠距攝影配置中，AF和變焦鏡頭110和111位於相對靠近會聚透鏡21的位置。相對於圖1F所示變焦鏡頭111的位置，雙向箭頭線113示意指示AF鏡頭110的位置範圍，壓電馬達35在此範圍內移動AF鏡頭以聚焦由照相機模塊20成像的景象。
圖1G簡要示出包括傳輸和/或接收信號的通訊模塊的可攜式終端的平面圖。可選地，可攜式終端包括行動電話115，其包括依照本發明的實施例的照相機模塊如照相機模塊20。行動電話115可選地包括第一面板116和包括顯示屏119的第二面板118，第一面板有包括鍵盤117的用戶接口。面板118由鉸鏈114接合到第一面板116以使面板118可從第一面板打開並關閉到第一面板，且這些面板用本領域已知的任何不同方法和設備電耦合以在其間能夠進行信號的傳遞。照相機模塊20可選地安裝到面板118內且照相機機箱70(圖1C)由虛線示意表示。照相機模塊20的會聚透鏡21通過第二面板118內的孔是可見的，通過該孔會聚透鏡會聚來自由照相機模塊20成像的景象的光。照相機模塊20可選地響應面板116或118之一上的專用按鈕和/或鍵盤117上的專用按鈕和/或鍵的操作而被控制為景象成像。成像的景象可選地顯示在顯示屏119上。
圖2A簡要示出依照本發明的實施例的包括轉塔式傳動系統122的照相機模塊120的分解圖。圖2B簡要示出照相機模塊120的部分組裝。為表達的方便起見，在圖2B中省略了圖2A所示安裝到機箱202的會聚透鏡21。
轉塔式傳動系統122可選地包括基座130、傳動管140、分別安裝有照相機模塊120的AF和變焦鏡頭的AF平臺160和變焦平臺180和導軌200。照相機模塊120也包括機箱202和光軸與照相機模塊120的光軸23一致的會聚透鏡21，機箱的零件作為轉塔式傳動系統的組成部分。
基座130可選地形成有圓形井131、與井同心的環形凹槽132及可選地由兩個輪134代表的本領域已知的任何適當配置的軸承形成，兩個輪134可選地在基座內或相對於基座安裝以使輪突出而進入或保留在環形凹槽的表面上。光敏面24如CCD或CMOS可選地位於適當基片上的井131的底部，基片可選地包括光敏面的布線襯底。
傳動管140可選地包括傳動墊圈141並有在其內表面上形成的螺紋142。設置傳動管以使其可以固定在井131內，其中傳動墊圈141接觸並支撐在輪134上。可選地類似於壓電馬達35和45並包括壓電振蕩器61和摩擦塊62的至少一個壓電馬達60耦合到傳動墊圈141，馬達可控制性地將力施加到傳動墊圈以繞著照相機模塊光軸23選擇性地順時針或逆時針旋轉傳動墊圈。
為了將每個所述至少一個壓電馬達60耦合到傳動墊圈141，由螺旋彈簧143代表的彈性元件向墊圈推動馬達以使馬達的摩擦塊擠壓傳動墊圈。雖然彈性元件143由螺旋彈簧代表，彈性元件可以為本領域已知的任何適當的彈性元件，如板簧或適當形狀的彈性材料塊，如橡皮。作為例子，在圖2A中，所述至少一個壓電馬達60包括兩個壓電馬達。每個馬達60可選地在傳動墊圈的對面位置處擠壓以接觸傳動墊圈141，在此位置處不同的輪134接觸墊圈。
AF平臺160可選地包括管狀部分161和容納導軌200的導軌孔163，管狀部分161的外表面上形成有與傳動管140內形成的螺紋142相嚙合的螺紋162，且圖2A的透視圖中只可見到一個導軌孔。AF平臺160也有多個耦合臂170以將AF平臺耦合到變焦透鏡平臺180，每個耦合臂朝著變焦平臺向上延伸並以面對光軸23的短「牙」結束。
對於每個耦合臂170，變焦平臺180在其外表面上可選地包括形成有臺階182的區域181，臺階182與耦合臂的牙171匹配。變焦平臺180可在耦合臂170之間插入以使耦合臂170的牙171咬在臺階182上而將變焦平臺耦合到AF平臺，還允許變焦平臺沿著耦合臂滑動。變焦平臺180可選地從兩個平臺接觸的位置到其分離的最大距離的位置能相對於AF平臺160滑動，在該距離處牙171扣在臺階182上而阻止平臺的進一步分離。
圖2C示出照相機模塊120部分組裝的示意性切割圖，其中示出兩個耦合臂170相對於變焦平臺180的臺階182沿著光軸23從AF平臺160移動一段距離，此時牙171沒有扣在臺階182上。圖2C也簡要示出AF透鏡110和變焦透鏡111分別安裝在AF和變焦平臺160和180內。
如圖2A所示，變焦平臺180也包括至少一個表面區域184和容納導軌200的導軌孔187，表面區域184上分別形成頂部和底部槽185和186，且圖2A中只示出一個導軌孔。可選地，如圖所示，所述至少一個表面區域184包括兩個對稱放置的表面區域184。
對變焦平臺180的每個表面區域184，機箱202包括有卡鎖牙207的彈性卡鎖206，其與表面區域內的作為卡鎖的抓擋的槽185和186匹配並緊密配合。卡鎖206和頂部槽185配合以使變焦平臺180停靠在廣角位置而卡鎖206和底部槽186配合以使變焦平臺180停靠在遠距攝影位置。當卡鎖牙207固定在頂部槽185內時，變焦平臺因而安裝在其上的變焦鏡頭111沿著光軸23固定在廣角位置。當卡鎖牙207固定在底部槽186內時，變焦平臺因而變焦鏡頭111沿著光軸23固定在遠距攝影位置。當變焦平臺停靠在任一位置時，可移動AF平臺以便從兩個平臺接觸的位置到牙171扣在臺階182上的位置相對於平臺180聚焦。(上面提到了平臺160相對於平臺180運動的範圍。)圖2D示出照相機模塊120部分組裝的示意性切割圖，其中卡鎖牙207固定在頂部槽185內，變焦平臺因而變焦鏡頭111沿著光軸23固定在廣角位置。圖2E示出照相機模塊120部分組裝的示意性切割圖，其中卡鎖牙207固定在底部槽186內，變焦平臺因而變焦鏡頭111沿著光軸固定在遠距攝影位置。
機箱202可選地包括兩個凸出體203和每個壓電馬達60的凹槽210，每個凸出體203形成有導軌孔204形成以容納導軌200，且凹槽210用來將馬達安裝到機箱上以使彈性元件143朝著傳動墊圈141推動馬達。在圖2B的透視圖中，只示出一個馬達凹槽210。可選地，凹槽210與馬達支架如圖1C所示馬達支架80配合。可選地，凹槽210包括固定框209以抓緊馬達60並在與馬達平面垂直的方向維持框的位置。可選地，凹槽210包括支持塊和彈性元件的排列，其類似於圖1C的插圖中所示支持馬達60的支持塊87和彈性元件86。可選地，由圖2A中螺旋彈簧143代表並將馬達60擠壓到墊圈141的彈性元件包括板簧215，其裝配到凹槽210頂端部分。
照相機模塊120可選地通過在AF平臺160的耦合臂170之間插入變焦平臺180和將平臺旋入傳動管140內來組裝以使AF平臺上的螺紋162與傳動管內的螺紋142相嚙合。傳動管140插入井131中以使傳動墊圈141接觸並支撐在輪134上。壓電馬達60及其相關的將馬達擠壓到傳動墊圈141的彈性元件143安裝在機箱202中的凹槽210內，且機箱與基座130連接在一起。導軌200插入機箱中的導軌孔204以使導軌通過變焦平臺180中的導軌孔187(圖2A)和AF平臺160中的導軌孔163。
AF平臺160及其AF鏡頭110通過控制壓電馬達60以適當的順時針或逆時針方向旋轉傳動墊圈141從而旋轉傳動管140來選擇性地沿著光軸23向上或向下平移並沿著光軸定位。因為AF平臺160的螺紋162與傳動管的螺紋142相嚙合和導軌200阻止AF平臺的旋轉，所以傳動管的旋轉使AF平臺160沿著光軸23平移。
依照本發明的實施例，變焦平臺180通過移動AF平臺160在遠距攝影和廣角位置之間移動。例如，假設變焦平臺180停靠在圖2E所示的遠距攝影位置，其中卡鎖206嚙合在變焦平臺的底部槽186中。為了將變焦平臺移到廣角位置，控制壓電馬達60旋轉傳動管140並向下平移AF平臺直到耦合臂170的牙171(圖2C)與臺階182嚙合。其後，AF平臺160向下的繼續平移使卡鎖牙207從底部槽186脫離並向下拉變焦平臺180直到卡鎖牙與頂部槽185嚙合，從而將變焦平臺180及其變焦鏡頭110停靠在圖2D所示的廣角位置。將變焦鏡頭停靠在廣角位置之後，AF平臺160可沿著光軸23向上平移一段由雙向箭頭211示意指示的距離，而沒有從廣角位置脫離變焦平臺180。AF平臺160可在沿著由雙向箭頭211指示的距離的任意一點定位以便在廣角位置聚焦由照相機模塊120成像的景象。
為了將變焦平臺移回遠距攝影位置，AF平臺160向上移動直到接觸變焦平臺180且其後向上推變焦平臺直到卡鎖206與底部槽186嚙合而將變焦平臺停靠在遠距攝影位置。由於變焦平臺180在遠距攝影位置，AF平臺可以向下移動一段由雙向箭頭212指示的距離，而沒有從遠距攝影位置脫離變焦平臺。AF平臺160可在沿著由雙向箭頭212指示的距離的任意一點定位以便在遠距攝影位置聚焦由照相機模塊120成像的景象。(在距離212的「底部」，耦合臂170的牙171與臺階182嚙合(圖2C)且AF平臺進一步的行動將變焦平臺從遠距攝影位置脫離並朝著廣角位置拖變焦平臺。)依照本發明的實施例，照相機模塊120合併入可攜式通訊設備如行動電話，類似於照相機模塊20合併入行動電話的方式，且可選地如圖1G所示。
圖3A和3B簡要示出依照本發明的實施例的包括攀爬傳動系統230的照相機模塊220的透視圖。圖中只示出與本討論關係密切的照相機模塊220的特徵。
攀爬傳動系統230包括AF平臺240、變焦平臺280和可選地兩個傳動軌301和兩個導軌302、頂部面板303和底部面板304。圖3C清楚地示出傳動軌和導軌並簡要示出攀爬傳動230的零件的透視圖。光軸與照相機模塊220的光軸23一致的會聚透鏡21可選地安裝在頂部面板303內。CCD或CMOS光敏面24(圖3B)可選地安裝在底部面板304上，其作為或包括光敏面的布線襯底。
依照本發明的實施例，AF平臺240包括至少一個沿著每個導軌302駛過的導輪241。可選地，如圖3A和3B所示，所述至少一個導輪包括兩個導輪241。參考上面內容圖3C示出AF平臺240的細節而圖3D簡要示出AF平臺240的平面圖。可選地，AF平臺240形成有兩個狹槽244，每個狹槽限定一個臂245，臂通過相對細的頸247連接到平臺的主要的中心主體上(圖3C和3D清楚地示出臂245和頸247)。壓電馬達60安裝在每個臂245中的凹槽248內。
狹槽244和與臂245聯繫的相對細的頸247使臂能繞著基本上與AF平臺240的平面垂直的軸有彈性地彎曲，該軸位於頸247的區域內。依照本發明的實施例，可選地為螺旋彈簧246(圖3D)的彈性元件插入每個狹槽244且有彈性地偏置並使與狹槽244聯繫的臂245遠離AF平臺240的主體彎曲。結果，臂245產生彈性轉矩以將每個壓電馬達60推向與其聯繫的傳動軌301，從而使馬達的摩擦塊62有彈性地接觸傳動軌而導輪241有彈性地擠壓導軌302。形成導輪241和導軌302以便減少導輪相對於軌的側向運動並維持準確配準傳動軌和導軌的AF平臺240的位置。可選地，這是通過形成有可選的「V」型槽242(圖3D)的每個導輪241來完成的，槽242內放入與其聯繫的導軌。
在本發明的一些實施例中，為了接收與指定的臂245聯繫的彈性元件246，臂形成有螺紋通孔330，如圖3D中以虛線示意表示，且平臺的主體形成有盲孔331，如虛線所示。彈性元件246通過螺紋孔330插入直到固定在盲孔331中。固定螺絲釘333的螺紋與螺紋孔330相配並旋入孔中以將彈性元件246固定在適當的位置。調節固定螺絲釘333旋入螺紋孔330的深度以提供彈性元件246的理想壓縮並因而提供理想力以將與臂245聯繫的壓電馬達60擠壓到與臂聯繫的傳動軌301。
在本發明的一些實施例中，每個臂245與平臺240的主體分離而形成。可選地，臂245並沒有形成孔330，通過該孔彈性元件246可插入而固定在平臺240的主體中的盲孔331中，而是形成有彈性元件可以固定在其中的孔，可選地為盲孔。當彈性元件246在主體和臂之間為彈性元件提供的孔內安置後，平臺240的主體可選地永久連接在臂245上。可選地，臂和主體隨後被焊接以將其永久地連接。
在本發明的一些實施例中，配置組成平臺240的材料和頸247的結構以使臂245可以充分彎曲而打開狹槽244，從而使彈性元件246可以在臂和平臺的主體之間插入。
在本發明的一些實施例中，彈性元件在凹槽248內部安置以沿著與摩擦塊62相對的馬達邊緣接受壓電馬達60從而將摩擦塊擠壓到與臂聯繫的傳動軌301。可選地，對於彈性元件安置在凹槽248內部的實施例，AF平臺並沒有形成有狹槽244且AF平臺240不包括臂245。臂245的彈性元件不用來將馬達60的摩擦塊擠壓到其相關的傳導軌。圖3E簡要示出類似於AF平臺240但沒有形成狹槽244和臂245的AF平臺260的頂視圖。置於凹槽248內的彈性元件261將安裝在平臺內的每個壓電馬達60擠壓到其相關的傳動軌301，馬達安裝在凹槽248內。
通過給壓電馬達60內的電極充電以激發摩擦塊62中的適當的，可選地為橢圓振動來控制AF平臺240選擇性地向上或向下移動傳動軌和導軌301和302，從而沿著照相機模塊220的光軸23移動並定位其AF鏡頭(沒有示出)。(如上面提到的，「向上」和「向下」指圖3A和3B中朝著或遠離會聚透鏡21的方向。)振動使馬達因而平臺分別向上或向下「攀爬」軌。可選地，傳動軌301由耐磨材料組成和/或沿著傳動軌被摩擦塊62接觸的區域由保護性耐磨材料覆蓋。
雖然在本發明的實施例中，AF平臺240包括其自己的壓電馬達60以沿著光軸23移動和定位AF平臺，在本發明的一些實施例中，如圖3A和3B簡要示出的，變焦平臺280可選地不包括其自己的壓電馬達以移動平臺。作為替代，類似於照相機模塊120及其轉塔式傳動系統122的情況(圖2A-2E)，攀爬傳動系統230中的變焦平臺280由AF平臺240的運動來移動，AF平臺240可選地形成有兩個耦合臂250形成以將變焦平臺耦合到AF平臺。圖3C清楚地示出耦合臂250的細節，其執行的功能類似於轉塔傳動系統122中耦合臂170執行的功能且每個耦合臂形成有牙251。下面討論耦合臂的操作和變焦平臺280的運動。
變焦平臺280可選地包括安裝有變焦鏡頭(沒有示出)的圓柱部分281和至少兩個將鏡頭架可選地安裝到傳動軌301的臂282，從而使變焦平臺能沿著傳動軌自由地向上或向下移動。圓柱部分281形成有底部凸緣283及頂部和底部槽284和285。頂部和底部槽284和285起圖3A和3B所示彈性卡鎖290的抓擋的作用，卡鎖290可選地從頂部面板303向下延伸。彈性卡鎖290包括卡鎖牙291且使槽284和285定形以匹配卡鎖牙。
卡鎖290和頂部槽284配合將變焦平臺280停靠在廣角位置而卡鎖和底部槽285配合將變焦平臺280停靠在遠距攝影位置。如圖3A所示，當卡鎖牙291固定在頂部槽284中時，變焦平臺280因而安裝到其上的變焦鏡頭沿著光軸23相對遠離會聚透鏡21而固定在廣角位置。如圖3B所示，當卡鎖牙291固定在底部槽285中時，變焦平臺因而安裝到其上的變焦鏡頭沿著光軸23固定在遠距攝影位置。
為了將變焦平臺280從遠距攝影位置(圖3B)移動到廣角位置(圖3A)，控制壓電馬達60使AF平臺向下攀爬直到耦合臂250的牙251扣住變焦平臺的底部凸緣283。其後，AF平臺240向下的繼續平移使卡鎖牙291從底部槽285脫離並向下拉變焦平臺280直到卡鎖與頂部槽284嚙合，而將變焦平臺及其變焦鏡頭停靠在圖3A所示的廣角位置。將變焦平臺280停靠在廣角位置之後，AF平臺240可沿著光軸23向上平移一段由雙向箭頭線293指示的距離，而沒有從廣角位置脫離變焦平臺280。AF平臺240可定位在沿著由雙向箭頭線293指示的距離的任意一點以便以廣角配置聚焦由照相機模塊120成像的景象。
為了將變焦平臺280移回遠距攝影位置(圖3B)，AF平臺240向上移動直到接觸變焦平臺280且其後向上推變焦平臺直到卡鎖290與底部槽285嚙合而將變焦平臺停靠在遠距攝影位置。由於變焦平臺280在遠距攝影位置，AF平臺240可以向下移動一段由雙向箭頭線294指示的距離，而沒有從遠距攝影位置脫離變焦平臺。AF平臺240可定位在沿著距離294的任意一點以便以遠距攝影配置聚焦由照相機模塊120成像的景象。
當然卡鎖290不必安裝到頂部面板303並從頂部面板303向下延伸。適於實現本發明的卡鎖的其它配置也可使用且可能有利。例如，圖3F簡要示出依照本發明的實施例的包括類似於攀爬傳動230(圖3A)的攀爬傳動322的照相機模塊320，其中停靠卡鎖324安裝到底部面板304並從底部面板304向上延伸。
圖3G簡要示出依照本發明的實施例的包括在照相機模塊340的攀爬傳動系統344中的卡鎖350的另一配置。儘管在轉塔式傳動和攀爬傳動系統122和230中，卡鎖在系統操作期間不接觸耦合臂170和250，但是卡鎖350在攀爬傳動系統344的操作期間接觸耦合臂250。使卡鎖具有某種形狀從而使耦合臂接觸並將力施加到卡鎖以使卡鎖從其安置的槽284或285中脫離。
圖3H簡要示出依照本發明的實施例的圖3G所示卡鎖350及其相應的耦合臂250相對於變焦平臺280的底部凸緣283及頂部和底部槽284和285的配置細節。圖3H示出耦合臂250連接到圖3G所示AF平臺240的一部分，在圖中由數字240標記。
卡鎖350可選地由彈性彈簧狀材料製造並包括杆351，其形成有區域352和在杆351一邊延伸的釋放柄353，區域352在下文中稱為適合於咬進並扣住槽284和285的「抓擋」。如以前提到的，耦合臂250有一個牙251及第一和第二傾斜面或表面360和362，其分別在垂直(即，平行於圖3G所示照相機模塊120的光軸23)面361的兩邊。傾斜和垂直面360-362在AF平臺240運動期間嚙合釋放柄353，以從廣角和遠距攝影位置的一個到另一個移動變焦平臺280並對柄施加力而將柄抬起從而使卡鎖350的抓擋352分別從其安置的槽284或285脫離。
圖3I以圖象的時間順序示出變焦平臺280從廣角位置到遠距攝影位置的運動期間耦合臂250和卡鎖350的操作，其中在廣角位置抓擋352在頂部槽284中嚙合，在遠距攝影位置抓擋352在底部槽285中嚙合。圖中的圖象顯示了在變焦平臺的運動期間卡鎖和耦合臂的相對位置。在圖中，時間從左到右增加且序列中的每個圖象都用字母表的字母標註。字母表中越後次序的字母標註的圖象越在右邊，其在時間上比左邊的圖象越遲。圖3J以圖象的時間順序示出變焦平臺280從遠距攝影位置到廣角位置的運動期間耦合臂250和卡鎖350的操作。
雖然圖3A、3B、3F和3G中的照相機模塊包括有壓電馬達的AF平臺和沒有壓電馬達而被AF平臺移動的變焦平臺，在本發明的一些實施例中，AF和變焦平臺都被其自己的壓電馬達獨立移動並定位。
圖4簡要示出依照本發明的實施例的包括攀爬傳動系統402的照相機模塊400，其中攀爬傳動系統有AF平臺404和變焦平臺406，每個平臺都安裝有其自己的壓電馬達60。可選地，這些平臺類似。可選地，雖然與平臺一起安裝的鏡頭配置及將相應鏡頭安裝到平臺的組件可能例外，但平臺是相同的。
獨立控制AF和變焦平臺404和406的運動和定位使其相應的AF和變焦鏡頭能彼此獨立地定位並移動。結果，與限制變焦平臺由AF平臺移動且假定沿著照相機模塊光軸在有限數量的固定位置移動平臺的照相機模塊相比，照相機模塊400通常更靈活。依照本發明的實施例，提供AF和變焦平臺的獨立控制的類似於照相機模塊400的照相機模塊通常設置為提供的放大率連續範圍大於不提供獨立控制的照相機模塊提供的放大率連續範圍。
注意雖然依照本發明的實施例的照相機模塊被說成是設置為足夠小以合併入行動電話，依照本發明的實施例的照相機模塊也可製造成不同的尺寸且不限於在行動電話或可攜式終端中使用。例如，類似於上述照相機模塊的典型實施例的照相機模塊可以「常規尺寸」製造並用於或用作「常規照相機」。依照本發明的實施例的相對小的照相機模塊，如適於合併入小的行動電話，可以合併入例如條形碼閱讀器或個人配件和/或可佩帶的配件如鑰匙鏈和眼鏡。
在本申請文件的說明書和權利要求中，每個動詞「包括」、「包含」和「有」及其中的動詞變化都用於指明動詞的一個賓語或多個賓語不必是動詞的一個主語或多個主語的成員、組成部分、元件或零件的完全列表。
本發明是用其中詳細描述的實施例來描述的，這些實施例作為例子而提供且意圖不是限定本發明的範圍。所描述的實施例包括不同的特徵，在本發明所有的實施例中不要求所有的特徵。本發明的一些實施例只利用一些特徵或特徵的可能組合。所述的本發明實施例的變形和包括所述實施例中提到的特徵的不同組合的本發明實施例對本領域的技術人員來講是存在的。本發明的範圍僅由下列權利要求限定。
權利要求
1.一個具有光軸的照相機模塊，包括至少一個平臺，所述平臺形成有螺紋形成並包括接收和傳輸從由所述模塊成像的景象到達所述照相機模塊的光的至少一個鏡頭；不同的傳動軸，其具有平行於所述至少一個平臺中的每個平臺的光軸的軸，所述傳動軸形成有與所述平臺內所述螺紋相嚙合的螺紋；接觸面，其耦合到每個傳動軸以便當所述接觸面旋轉時，所述傳動軸也旋轉；和壓電馬達，其可控制地旋轉所述接觸面且因而旋轉所述傳動軸，以移動並定位所述平臺，所述平臺的螺紋與沿著所述光軸的所述軸的螺紋相嚙合。
2.如權利要求1所述的照相機模塊，有平行於所述光軸的至少一個線性導向體，所述至少一個平臺沿所述導向體實質上自由地移動，阻止了所述平臺相對於所述傳動軸旋轉，所述傳動軸的螺紋與所述平臺的螺紋相嚙合。
3.如權利要求1或2所述的照相機模塊，其中，所述接觸面是耦合到所述傳動軸的傳動輪的表面，所述傳動輪具有旋轉軸平行於所述傳動軸的旋轉的軸。
4.如前面的權利要求中任何一項所述的照相機模塊，其中，旋轉所述接觸面的所述壓電馬達包括被壓到所述接觸面的耦合面，且其中所述耦合面的運動旋轉所述接觸面且因而旋轉所述傳動軸。
5.如前面的權利要求中任何一項所述的照相機模塊，其中，所述壓電馬達包括有大的平行正面表面以及短和長的邊緣表面的矩形壓電振蕩器。
6.如權利要求5所述的照相機模塊，其中，所述馬達的所述耦合面位於所述振蕩器的一個邊緣表面上。
7.如權利要求6所述的照相機模塊，其中，所述邊緣表面是短的邊緣表面。
8.如權利要求5-7中任何一項所述的照相機模塊，包括馬達支架，所述馬達支架保持所述壓電馬達，所述馬達支架有長邊緣表面實質上平行於所述光軸。
9.如權利要求4-8中任何一項所述的照相機模塊，其包括一個彈性元件，所述彈性元件推動所述壓電馬達以使其耦合面壓靠所述接觸面。
10.如權利要求8或9所述的照相機模塊，包括照相機模塊機箱，所述馬達支架安裝到所述照相機模塊機箱。
11.如權利要求10所述的照相機模塊，其中，所述照相機模塊機箱實質上為立方體形狀。
12.如權利要求10或11所述的照相機模塊，其中，所述照相機模塊機箱包括用於每個傳動軸的至少一個軸承，所述傳動軸安裝到所述軸承。
13.如權利要求12所述的照相機模塊，其中，傳動軸安裝到的所述至少一個軸承中的軸承是彈簧加載的。
14.如前面的權利要求中任何一項所述的照相機模塊，其中，所述至少一個平臺包括多個平臺。
15.如權利要求14所述的照相機模塊，其中，所述多個平臺包括兩個平臺。
16.一個有光軸的照相機模塊，包括傳動管，其可繞著所述光軸旋轉並具有形成有螺紋的內表面及與所述光軸一致的旋轉的軸；第一平臺，其安裝在所述傳動管的內部，有與所述傳動管的所述螺紋相嚙合的螺紋並包括接收和傳輸從由所述模塊成像的景象到達所述照相機模塊的光的至少一個鏡頭；至少一個導軌，所述第一平臺沿著所述導軌自由地滑動，阻止了當所述傳動管旋轉時所述平臺旋轉；和至少一個壓電馬達，其可控制地旋轉所述傳動管並因而沿著所述光軸移動和定位所述第一平臺。
17.如權利要求16所述的照相機模塊，其中，所述壓電馬達包括被壓到所述傳動管的接觸面的耦合面，且所述馬達被控制在其耦合面產生運動以旋轉所述傳動管。
18.如權利要求17所述的照相機模塊，其中，所述傳動管包括與所述傳動管的所述軸同心的環形圈且所述接觸面為所述圈的表面。
19.如權利要求16-18中任何一項所述的照相機模塊，其中所述壓電馬達包括具有大的平行正面表面以及短和長的邊緣表面的矩形壓電振蕩器。
20.權利要求19所述的照相機模塊，其中，所述壓電馬達的所述耦合面位於所述振蕩器的一個邊緣表面上。
21.如權利要求20所述的照相機模塊，其中，所述邊緣表面是短的邊緣表面。
22.如權利要求19-21中任何一項所述的照相機模塊，包括馬達支架，所述馬達支架保持所述壓電馬達，所述馬達支架的長邊緣實質上平行於所述光軸。
23.如權利要求22所述的照相機模塊，包括照相機模塊機箱，所述馬達支架安裝到所述照相機模塊機箱。
24.如前面的權利要求中任何一項所述的照相機模塊，包括一個彈性元件，所述彈性元件推動所述壓電馬達以使所述壓電馬達的耦合面壓靠所述接觸面。
25.如權利要求17-24中任何一項所述的照相機模塊，包括第二平臺，所述第二平臺安裝在所述傳動管的內部並具有接收和傳輸從所述景象到達所述照相機模塊的光的至少一個鏡頭。
26.如權利要求25所述的照相機模塊，其中，所述第二平臺沒有與所述傳動管的所述螺紋相嚙合的螺紋。
27.如權利要求25或26所述的照相機模塊，其中，所述第二平臺沿著所述至少一個導軌自由地滑動。
28.如權利要求25-27中任何一項所述的照相機模塊，其中，所述第二平臺耦合到所述第一平臺以便能沿著所述光軸在相對於所述第一平臺的第一和第二位置之間滑動。
29.如權利要求28所述的照相機模塊，其中，所述第一和第二平臺在所述第一位置處實質上接觸。
30.如權利要求16-29中任何一項所述的照相機模塊，包括至少一個卡鎖和匹配抓擋可操作地將所述第二平臺固定在沿著所述光軸的至少一個預定位置處。
31.如權利要求30所述的照相機模塊，其中，所述抓擋包括在所述第二平臺內形成的槽。
32.如權利要求31所述的照相機模塊，其中，所述卡鎖沿著平行於所述光軸的方向延伸。
33.一個有光軸的照相機模塊，包括至少一個傳動軌，其平行於所述光軸；至少一個第一平臺，其包括至少一個鏡頭，所述至少一個鏡頭接收和傳輸從由所述模塊成像的景象到達所述照相機模塊的光，並包括至少一個壓電馬達，所述至少一個壓電馬達具有耦合面，所述耦合面接觸所述至少一個傳動軌；其中，所述至少一個壓電馬達可控制地激發在所述耦合面內振動將力施加到所述傳動軌，以便沿著所述光軸移動和定位所述第一平臺。
34.如權利要求33所述的照相機模塊，其中，所述至少一個傳動軌包括多個平行的傳動軌。
35.如權利要求34所述的照相機模塊，其中，所述至少一個壓電馬達包括用於每個傳動軌的不同的壓電馬達，所述馬達有接觸所述傳動軌的馬達耦合面。
36.如權利要求33-35中任何一項所述的照相機模塊，其中，所述平臺包括用於所述至少一個壓電馬達中的每個壓電馬達的臂，所述臂保持住所述馬達並連接到所述平臺的主要中心體。
37.如權利要求36所述的照相機模塊，其中，所述臂由相對細的頸連接到所述平臺的所述主體，所述頸能使所述臂彈性地彎曲離開所述主體。
38.如權利要求36或37所述的照相機模塊，其中，所述臂為由所述平臺內形成的槽界定的所述平臺的一整體部件。
39.如權利要求36-38中任何一項所述的照相機模塊，包括彈性體，所述彈性體壓所述耦合面以接觸所述至少一個傳動軌中的一傳動軌。
40.如權利要求39所述的照相機模塊，其中，所述彈性體操作推動所述臂離開所述平臺的所述主體。
41.如權利要求33-39中任何一項所述的照相機模塊，包括平行於所述傳動軌的至少一個導軌，所述平臺沿著所述導軌實質上自由地滑動，阻止所述平臺相對於所述傳動軌旋轉。
42.如權利要求40所述的照相機模塊，包括平行於所述傳動軌的至少一個導軌，所述平臺沿著所述導軌實質上自由地滑動，阻止了所述平臺相對於所述傳動軌旋轉。
43.如權利要求42所述的照相機模塊，其中，由在每個馬達的所述耦合面和被壓到其上的所述傳動軌之間的所述彈性體產生的力產生扭矩推動所述平臺到所述至少一個導軌。
44.如權利要求41-43中任何一項所述的照相機模塊，其中，所述平臺包括至少一個軸承，所述軸承具有沿著所述至少一個導軌滾動的組件。
45.如權利要求44所述的照相機模塊，其中，所述滾動的組件和所述導軌具有相應的互補表面，實質上地阻止所述導軌和滾動的組件相對於所述導軌的橫向移動。
46.如權利要求45所述的照相機模塊，其中，所述互補表面之一為凸面，另一個為凹面。
47.如權利要求44-46中任何一項所述的照相機模塊，其中，所述滾動的組件包括一輪。
48.如權利要求47所述的照相機模塊，其中，所述輪形成有槽，所述槽與所述導軌的互補表面的形狀匹配。
49.如權利要求41-48中任何一項所述的照相機模塊，其中，所述至少一個導軌包括多個平行的導軌。
50.如權利要求33-49中任何一項所述的照相機模塊，其中，所述至少一個第一平臺包括兩個第一平臺。
51.如權利要求33-50中任何一項所述的照相機模塊，包括第二平臺，所述第二平臺具有接收和傳輸從所述景象到達所述照相機模塊的光的至少一個鏡頭。
52.如權利要求51所述的照相機模塊，其中，所述第二平臺耦合到所述至少一個第一平臺中的一第一平臺，從而所述第二平臺能沿著所述光軸在相對於所述第一平臺的第一和第二位置之間滑動。
53.如權利要求51所述的照相機模塊，其中，所述第一和第二平臺在所述第一位置處實質上接觸。
54.如權利要求51-53中任何一項所述的照相機模塊，包括至少一個卡鎖和匹配抓擋可操作地將所述第二平臺固定在沿著所述光軸的至少一個預定位置處。
55.如權利要求54所述的照相機模塊，其中，所述抓擋包括一個在所述第二平臺內形成的槽。
56.如權利要求54或55所述的照相機模塊，其中，所述卡鎖沿著平行於所述光軸的方向延伸。
57.如前面的權利要求中任何一項所述的照相機模塊，包括一個會聚透鏡，所述會聚透鏡接收從所述景象到達所述照相機模塊的光並將接收的光傳輸到包括在所述至少一個平臺內的所述至少一個鏡頭。
58.如前面的權利要求中任何一項所述的照相機模塊，包括一光敏面用於感應來自由所述照相機成像的所述景象的光。
59.一種可攜式終端，包括如前面的權利要求中任何一項所述的照相機模塊。
60.如權利要求59所述的可攜式終端，包括傳輸和/或接收信號的通信模塊。
61.如權利要求59或60所述的可攜式終端，包括顯示屏。
62.如權利要求59-61中任何一項所述的可攜式終端，包括機箱，所述機箱內裝有所述終端的組件。
63.如權利要求62所述的可攜式終端，其中，所述機箱的尺寸實質上等於所述照相機模塊的尺寸。
64.如權利要求63所述的可攜式終端，其中，所述機箱的所述尺寸為所述機箱的厚度。
65.如權利要求63或64所述的可攜式終端，其中，所述照相機模塊的所述尺寸為所述照相機模塊平行於其光軸的最大尺寸。
66.如權利要求59-65中任何一項所述的可攜式終端，其中，所述可攜式終端包括行動電話。
67.如權利要求59-65中任何一項所述的可攜式終端，其中，所述可攜式終端包括條形碼閱讀器。
全文摘要
照相機模塊有多個沿著光軸對準的鏡頭以接收和傳輸來自由照相機模塊成像的景象的光。至少一個鏡頭安裝到沿著光軸可移動的平臺上並由壓電馬達的運轉移動。可選地，至少一個鏡頭安裝到沿著光軸可移動的第二平臺上。第二平臺可由第二壓電馬達驅動或由第一平臺的運動移動。
文檔編號G02B7/04GK101065957SQ200580040634
公開日2007年10月31日 申請日期2005年9月27日 優先權日2004年9月29日
發明者艾倫·艾維託, 賀華夫·艾爾哈雅妮, 蓋爾·佩萊德, 尼爾·卡若斯科夫, 喬夫·加諾 申請人:納諾動力有限公司