TWI836372B - 彈出式照相機系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於攜帶式電子裝置的照相機模組。該照相機模組包括可移動的一鏡筒，該鏡筒包含一物鏡組件，該物鏡組件同軸地固定一個或多個定義有一光軸的鏡片元件。該照相機模組具有可伸縮的一蓋窗。該鏡筒具有一操作狀態和一折疊狀態，該蓋窗具有相應的一展開位置和一縮回位置。該照相機還包括具有一驅動馬達的一致動器及由該致動器致動的一彈出組件。該彈出組件包含配置為由該致動器旋轉驅動的一驅動凸輪、配置為接收該鏡筒的一托架及配置為在該鏡筒處於該操作狀態時對該物鏡組件的視場進行成像的一圖像感應器。

Description

彈出式照相機系統

交叉引用相關申請

本申請主張2021年03月11日提交的美國臨時專利申請第63/159,660號；2021年08月09日提交的美國臨時專利申請第63/230,972號的優先權；2021年11月05日提交的美國臨時專利申請第63/276,072號的優先權；2021年11月17日提交的美國臨時專利申請第63/280,244號的優先權；2021年11月18日提交的美國臨時專利申請第63/280,732號的優先權；2021年12月02日提交的美國臨時專利申請第63/285,144號的優先權，及2022年01月11日提交的美國臨時專利申請第63/298,335號的優先權，所有這些內容都通過引用的方式整體併入本文。

本發明一般涉及數位照相機領域。更具體地，本發明涉及具有彈出組件的數位照相機。

智慧手機以及平板電腦的照相機模組通常需要低厚度“纖薄(be slim)”才能裝入這些裝置的殼體中。“纖薄(slimness)”的度量在本領域中通常由用語“總軌道長度(total track length)”或TTL來代稱。如圖1A所示，TTL通常由從最外面的鏡頭到照相機模組的圖像感應器的距離來定義。

增強照相機的性能可能特別涉及擴大圖像感應器的尺寸。更大的圖像感應器的好處包括改進的低光性能、更好的分辨率以及更高的色彩保真度。然而，擴大圖像感應器的尺寸需要增加模組化的TTL，以保持相似的視場(Field of View,FOV)。實際上，對於具有一對角線長度S的矩形圖像感應器，圖像感應器的尺寸、視場(FOV)和有效焦距(effective focal length,EFL)通過以下關係聯繫起來，如圖1B所示：

因此，為了不減少FOV，增加圖像感應器的對角線長度S需要增加EFL。由於EFL<TTL，增加EFL意味著增加TTL。增加TTL的需求與上述對低厚度的要求相衝突，並且代表了技術挑戰。

解決這一挑戰的標準技術涉及帶有彈出組件的照相機模組，該彈出組件配置為切換照相機模組在折疊狀態(照相機模組處於非啟動狀態)以及展開狀態(相機處於啟動狀態)之間。這種技術的一示例如在共同擁有的國際專利申請第WO2021/059097號中公開。這種彈出技術可以僅在使用照相機時增加TTL，而在不使用照相機時降低TTL。據觀察，只有當照相機處於非啟動狀態時才需要纖薄，例如，當智慧手機放在口袋裡時。因此，根據要求使模組可展開以及可折疊能夠彌補相互衝突的需求。

根據本發明主題的第一方面，提供了一種用於一攜帶式電子裝置的照相機模組，該照相機模組包括：一鏡筒，包含一物鏡組件，該物鏡組件同軸地固定一個或多個定義有一光軸的鏡片元件，該鏡筒配置為在一操作狀態以及一折疊狀態之間軸向移動；一蓋窗，設置在該鏡筒上方，並且配置為可在一縮回位置以及一展開位置之間軸向移動；一致動器，包括一驅動馬達；一蓋窗彈出組件，由該致動器來致動，該蓋窗彈出組件包含一驅動凸輪，該驅動凸輪配置為由該驅動馬達旋轉驅動；該驅動凸輪耦接至該蓋窗，以使該驅動凸輪的轉動使該蓋窗在該縮回位置與該展開位置之間軸向移動；一托架，配置為(可選地同心)接收該鏡筒；一鏡筒彈出組件，配置為使該鏡筒從該折疊狀態軸向移動至該操作狀態；一圖像感應器，配置為在該鏡筒處於該操作狀態時對該物鏡組件的一視場進行成像。

除非另有說明，否則本說明書中提到的所有致動器都是彈出致動器，用於彈出式照相機鏡頭、鏡筒或其他相機部件。

除了上述特徵之外，根據目前發明主題的這個方面的照相機模組能夠可選地包括以下特徵(1)至(45)中的一個或多個，以任何技術上可能的組合或排列：

(1)該蓋窗配置為當鏡筒處於該操作狀態時以及當該蓋窗被該蓋窗彈出組件操作以從該展開位置移動到該縮回位置時，將該鏡筒推入該折疊狀態。

(2)一後殼體，配置為容納該照相機模組；以及一前殼體，配置為將該驅動凸輪軸向保持在該後殼體上，同時允許該驅動凸輪旋轉。

(3)一前滾珠軸承聯軸器及/或一後滾珠軸承聯軸器，該前滾珠軸承聯軸器連接在該前殼體以及該驅動凸輪之間，該後滾珠軸承聯軸器在該驅動凸輪以及該後殼體之間。

(4)該鏡筒彈出組件以及該蓋窗彈出組件是協調的。

(5)一保護密封件，該保護密封件配置為保持該照相機模組的不滲透性。

(6)一個或多個靜態的鏡片元件，所述一個或多個靜態的鏡片元件被佈置為相對於該後殼體是靜止的。

(7)該致動器包含：一蜗杆，該蜗杆配置為由該驅動馬達提供動力；以及一蝸輪，該蝸輪連接到該蜗杆以及驅動凸輪，該蜗杆的旋轉使該驅動凸輪轉動。

(8)該托架連接至該驅動凸輪，該驅動凸輪的旋轉使該托架軸向移動，該蓋窗固定地連接到該托架，該托架的軸向移動使該蓋窗在該縮回位置以及該展開位置之間移動。

(9)該托架與該驅動凸輪連接形成一螺旋凸輪機構，該鏡筒彈出組件包含一固定連接件，該固定連接件在該鏡筒以及該托架之間，該驅動凸輪的旋轉使該托架在該折疊狀態以及該操作狀態之間移動該鏡筒。

(10)該驅動凸輪以及該蝸輪摩擦耦接，當大於一預定閾值的一塌陷力施加在該托架上時，耦接配置為被抑制。

(11)該驅動凸輪中的至少一凸輪螺旋槽配置為與該托架中的至少一托架螺旋槽配合，以包圍對應的至少一軸承滾珠，該軸承滾珠能夠將該驅動凸輪的移動傳遞至該托架。

(12)該托架包含一托架筒，該至少一托架螺旋槽形成在該托架筒的 一外表面上。

(13)該驅動凸輪包含一凸輪筒，該凸輪筒與該托架筒向外同心，該至少一凸輪螺旋槽形成在該凸輪筒的一內表面上。

(14)該後殼體包含一個或多個外殼軸向槽，所述一個或多個外殼軸向槽配置為與該托架中的一個或多個托架軸向槽配合，以包圍相應的一個或多個對準軸承滾珠而能夠保持該托架相對於該後殼體的一同心度。

(15)該托架包括一托架筒，一個或多個軸向槽形成在該托架筒的一內表面上。

(16)該後殼體包含一中心筒，所述一個或多個外殼軸向槽形成在該中心筒的一外表面上。

(17)該照相機模組另包括預加載的一彈簧，該彈簧配置為偏壓該托架以防止反彈。

(18)該托架包含一托架筒，而且該驅動凸輪包含一凸輪筒，該凸輪筒與該托架筒向外同心，一個或多個緊急銷從該托架筒徑向朝外突出，並且與該凸輪筒中相應的一個或多個緊急螺旋槽配合，使得所述一個或多個緊急銷僅在大於一預定閾值的一塌陷力被軸向施加在該托架上時與所述一個或多個緊急螺旋槽接合。

(19)該照相機模組另包括一後殼體，該後殼體配置為容納該照相機模組，該驅動凸輪包含至少一徑向銷，該徑向銷通過突出穿過該托架中的至少一相應的螺旋槽而接合該托架，進而在該驅動凸輪旋轉時使該托架能夠軸向移動，至少一個銷還穿過該後殼體中的至少一相應的軸向槽，以保持該托架相對於該後殼體的同心度。

(20)該致動器另包含：一蜗杆，配置為由該驅動馬達提供動力；一蝸輪，連接該蜗杆以及該驅動凸輪，該蜗杆的旋轉使該驅動凸輪轉動，其中該蝸輪與該驅動凸輪為一體。

(21)該托架是加載的彈簧，以防止反彈並且吸收機械衝擊。

(22)在機械衝擊的情況下，該彈簧進一步使該致動器與該驅動凸輪 分離，並在衝擊停止後進一步重新連接該致動器以及該驅動凸輪。

(23)該致動器包括配置為由該驅動馬達提供動力的一蜗杆、耦接該蜗杆並連接到該驅動凸輪的一蝸輪，使該蜗杆的旋轉帶動該驅動凸輪和該蜗杆與該蝸輪之間的一中間齒輪轉動。

(24)該蜗杆配置為沿一軸滑動，該致動器包括加載該蜗杆的一彈簧，以防止反彈，並可選地吸收機械衝擊。

(25)該物鏡組件中的至少一鏡片元件被切割，以形成一D-cut鏡片，進而釋放一D-cut體積。

(26)該D-cut鏡片的光學高度的10%至30%被去除。

(27)該鏡筒的外形的一形狀符合該D-cut鏡片，使得該D-cut體積在該鏡筒和該托架之間釋放。

(28)該照相機模組另包括集成在該D-cut體積中的一自動對焦(AF)模組。

(29)該鏡筒的直徑與該托架的直徑之間的差小於3mm，可選地小於1mm。

(30)該AF模組包含一軸向耦接器，該軸向耦接器設置在該鏡筒以及該托架之間，使得該鏡筒可相對於該托架軸向移動。

(31)該AF模組另包含一永磁體以及一電線圈，該永磁體固定在該鏡筒的一外壁上，該電線圈固定在該托架一內壁上，當該鏡筒處於該操作狀態時，該電線圈配置為該電線圈中的電流能夠在該永磁體上感應軸向力，進而使該鏡筒軸向移動並且啟用該照相機模組的自動對焦功能。

(32)該永磁體以及該電線圈形成該鏡筒彈出組件，並且當該蓋窗從該縮回位置移動至該展開位置時，進一步配置為該電線圈中的電流能夠在該永磁體上產生軸向力，進而使該鏡筒從該折疊狀態進入該操作狀態。

(33)該托架包含一止動件，該止動件配置為限制該鏡筒相對於該托架的一折疊運動。

(34)透過該AF模組使該托架以及該鏡筒之間的相對移動在0.1mm至5mm的範圍內。

(35)該AF模組另包含一驅動電路以及一位置感應器，該驅動電路配置為操作該AF模組，該位置感應器用於確定該鏡筒相對於該托架的位置。

(36)該AF模組另包含一印刷電路板，該印刷電路板固定在該托架的內壁上，該驅動電路以及電線圈安裝在該印刷電路板上。

(37)該照相機模組另包括一電流供應線，該電流供應線路用於向該AF模組提供電流，該電流供應線嵌入在包含用於電氣佈線的電線的一彎曲部中。

(38)該彎曲部具有低於一預定閾值的一剛度。

(39)該蓋窗配置為在處於該操作狀態的鏡筒以及處於該展開位置的蓋窗之間提供一軸向間隙。

(40)該鏡筒彈出組件包含一偏壓機構，該偏壓機構配置為當該鏡筒處於折疊狀態時使該鏡筒移動到該操作狀態(或至少朝向該操作狀態進入自動對焦範圍)。

(41)該蓋窗配置為當該鏡筒處於該操作狀態而且該蓋窗被該蓋窗彈出組件操作以從該展開位置移動到該縮回位置時，將該鏡筒推入該折疊狀態。

(42)該蓋窗配置為在該鏡筒處於該縮回位置時，將該鏡筒保持在該折疊狀態。

(43)該蓋窗配置為當該蓋窗從該縮回位置操作到該展開位置時，釋放該偏壓機構。

(44)該偏壓機構包含一壓縮彈簧。

(45)該偏壓機構包含一磁性彈簧。

根據本發明主題的另一方面，提供一種照相機模組，包括：一鏡筒，包含一物鏡組件，該物鏡組件同軸地固定一個或多個定義有光軸的鏡片元件，該鏡筒具有一操作狀態以及一折疊狀態；一托架，用於接收 該鏡筒，該鏡筒可相對於該托架軸向移動；一磁性彈簧組件，包含至少一永磁體以及一鐵磁軛，該永磁體固定在該鏡筒上，該鐵磁軛固定在該托架上，該磁性彈簧組件配置為使該鏡筒相對於該托架從該折疊狀態向該操作狀態軸向移動；以及一圖像感應器，配置為在該鏡筒處於該操作狀態時對該物鏡組件的一視場進行成像。

除了上述特徵之外，根據本發明主題的這個方面的照相機模組能夠可選地包括以下特徵(1)至(23)中的一個或多個以及相應的子特徵，以任何技術上可能的組合或排列：

(1)該永磁體固定在該鏡筒的一外壁上。

(2)由該鐵磁軛以及該永磁體相互作用引起的移動在0.5mm至10mm的範圍內。

(3)該鏡筒的一彈出行程大於在該折疊狀態下該照相機模組的高度的10%、15%、20%或30%。

(4)該鏡筒的一彈出行程小於該折疊狀態下該照相機模組的高度的一半。

(5)該照相機模組另包括可伸縮的一蓋窗，可伸縮的該蓋窗設置在該鏡筒上方並且可相對於該托架在該縮回位置以及該展開位置之間軸向移動，可伸縮的該蓋窗配置為：在該縮回位置，將該鏡筒保持在該折疊狀態，並且在該展開位置，以在處於該操作狀態的該鏡筒以及處於該展開位置的該蓋窗之間提供一軸向間隙。

(6)當該蓋窗從該展開位置移動到該縮回位置時，可伸縮的該蓋窗配置為使該鏡筒從該操作狀態移動到該折疊狀態。

(7)可伸縮的該蓋窗配置為在該鏡筒處於該操作狀態時將該鏡筒推入折疊狀態，而且該蓋窗由該蓋窗彈出組件操作以從該展開位置移動到該縮回位置。

(8)該照相機模組包括一蓋窗彈出組件，該蓋窗彈出組件配置為可控地將該蓋窗從該縮回位置移動至該展開位置。

(9)該磁性彈簧組件還配置為參與保持該鏡筒處於該操作狀態。

(10)該鏡筒以及該托架使用至少一個或多個軸軌以及一個或多個相應的軸承滾珠軸向連接，所述一個或多個相應的軸承滾珠被包圍在該鏡筒以及該托架之間。

(11)該物鏡組件中的至少一鏡片元件被切割以形成一D-cut鏡片，進而釋放一D-cut體積。

(12)該D-cut鏡片的光學高度的10%至30%被去除。

(13)該鏡筒的外形的一形狀符合該D-cut鏡片，使得該D-cut體積在該鏡筒和該托架之間釋放。

(14)該照相機模組另包括集成在該D-cut體積中的一自動對焦(AF)模組。

(15)該鏡筒的直徑與該托架的直徑之間的差小於3mm，可選地小於1mm。

(16)該AF模組包含至少一電線圈，該電線圈固定於該托架的一內壁，當該鏡筒向該操作狀態移動進入一自動對焦範圍時，該電線圈配置為該電線圈中的電流能夠在該永磁體上產生軸向力，進而使該鏡筒軸向移動到該操作狀態並且啟用該照相機模組的自動對焦功能。

(17)該AF模組引起的軸向移動在0.5mm至2.5mm的範圍內。

(18)該AF模組另包含一驅動電路以及一位置感應器，該驅動電路配置為操作該AF模組，該位置感應器用於確定該鏡筒的一位置。

(19)該AF模組另包含一印刷電路板，該印刷電路板固定在該托架的內壁上，該驅動電路以及電線圈安裝在該印刷電路板上。

(20)該照相機模組另包括一電流供應線，該電流供應線路用於向該AF模組提供電流，該電流供應線嵌入在包含用於電氣佈線的電線的一彎曲部中。

(21)該彎曲部具有低於一預定閾值的一剛度。

(22)該照相機模組另包括一光學圖像穩定系統，該光學圖像穩定系統配置為移動該圖像感應器。

(23)該照相機模組另包括根據本發明第三方面的一光學圖像穩定系 統。

根據本發明主題的另一方面，提供了一種用於照相機模組中的光學圖像穩定(OIS)系統，以允許一鏡筒在平行於該照相機模組的一圖像感應器的一平面中移動，該OIS系統形成一分層結構，包括：一底部框架，配置為安裝在一印刷電路板上；一中間框架，安裝在該底部框架上並且軸向連接至該底部框架，以便在平行於該印刷電路板的一第一軸向上相對於該底部框架軸向移動；一頂部框架，固定地耦接至該照相機模組的托架，該頂部框架安裝在該中間框架上並且軸向連接至該中間框架，以便在一第二軸向上相對於該中間框架軸向移動，該第二軸向橫向於該第一軸向並且平行於該印刷電路板；以及一第一感應馬達和一第二感應馬達機，配置為可控制地驅動該中間框架沿該第一軸向方向的軸向移動和該頂部框架沿該第二軸向方向的軸向移動。

根據本發明主題的另一方面，提供一種照相機模組，包括：一鏡筒，包含一物鏡組件，該物鏡組件同軸地固定一個或多個定義有一光軸的鏡片元件，該鏡筒配置為在一操作狀態以及一折疊狀態之間軸向移動；一托架，配置為同心地接收該鏡筒，該鏡筒可相對於該托架軸向移動；一圖像感應器，配置為在該鏡筒處於該操作狀態時對該物鏡組件的一視場進行成像；一自動對焦(AF)模組，包含產生一線性運動的感應馬達，該感應馬達放置在該托架以及該鏡筒之間的一徑向間隙中，而且配置為使該鏡筒相對於該托架軸向移動，以在該鏡筒處於該操作狀態時實現自動對焦功能；一光學圖像穩定系統，用於允許該鏡筒在平行於該圖像感應器的一平面中移動，形成分層結構的光學圖像穩定系統包含：一底部框架，配置為相對固定在該圖像感應器；一中間框架，安裝在該底部框架上並且軸向連接至該底部框架，以便在平行於該圖像感應器的一第一軸向上相對於該底部框架軸向移動；一頂部框架，固定地耦接至該托架，該頂部框架安裝在該中間框架上並且軸向連接至該中間框架，以便在一第二軸向上相對於該中間框架軸向移動，該第二軸向橫向於該第一軸向並且平行於該圖像感應器；以及一第一光學圖像穩定感應馬達和第二光學圖像穩定感應馬達，配 置為可控地驅動該中間框架沿該第一軸向的軸向移動以及該頂部框架沿該第二軸向的軸向移動。

除了上述特徵之外，根據本發明主題的這個方面的照相機模組能夠以任何技術上可能的組合或排列可選地包括以下特徵(1)至(13)中的一個或多個以及相應的子特徵：

(1)一印刷電路板，其中該第一光學圖像穩定感應馬達和該第二光學圖像穩定感應馬達包含安裝在該印刷電路板的一第一電線圈以及一第二電線圈。

(2)該圖像感應器安裝在該印刷電路板上。

(3)該頂部框架耦接該托架的一底座。

(4)該底部框架與該中間框架之間的連接以及該中間框架與該頂部框架之間的連接分別由一第一組軌道以及一第二組軌道形成，使該頂部框架在該中間框架上沿一第一磁軌來軸向移動，該中間框架在該底部框架上沿一第二磁軸來軸向移動。

(5)該第一組軌道和第二組軌道中的至少一個另包圍多個軸承滾珠。

(6)一鏡筒彈出組件，該鏡筒彈出組件配置為在該折疊狀態以及該操作狀態之間驅動該鏡筒。

(7)可伸縮的一蓋窗，可伸縮的該蓋窗設置在該鏡筒上方並且可相對於該托架在該縮回位置以及該展開位置之間軸向移動。

(8)該光學圖像穩定系統的一高度小於在該折疊狀態下該照相機模組的高度的50%、30%、25%或15%。

(9)一電流供應線，該電流供應線路用於向該AF模組提供電流，該電流供應線嵌入在包含用於電氣佈線的電線的一彎曲部中，該彎曲部被承載到該頂部框架及該托架上，該托架包括一通孔，該通孔用於使該彎曲部到達該AF模組。

(10)該鏡筒的一彈出行程大於在該折疊狀態下該照相機模組的高度的10%、15%、20%或30%。

(11)該鏡筒的一彈出行程小於該折疊狀態下該照相機模組的高度的 一半。

(12)一濾光器，該濾光器配置為濾除該圖像感應器可檢測的電磁頻譜的一預定部分。

(13)該物鏡組件包含四個或更多鏡片。

根據本發明主題的另一方面，提供了一種攜帶式電子裝置，包括根據前述方面中的任何一個的照相機模組。

根據本發明主題的另一方面，提供了一種用於一攜帶式電子裝置的照相機模組，該照相機模組包括：一鏡筒，包含一物鏡組件，該物鏡組件同軸地固定一個或多個定義有一光軸的鏡片元件，該鏡筒配置為在一操作狀態以及一折疊狀態之間軸向移動；一致動器，包括一驅動馬達；一蓋窗彈出組件，由該致動器來致動，該蓋窗彈出組件包含一驅動凸輪，該驅動凸輪配置為由該驅動馬達旋轉驅動，該驅動凸輪耦接至該蓋窗，以使該驅動凸輪的轉動使該蓋窗在該縮回位置與該展開位置之間軸向移動；一托架，配置為同心地接收該鏡筒；該蓋窗彈出組件配置為推動該鏡筒從該折疊狀態軸向移動到該操作狀態，因此定義了該蓋窗彈出組件的一高度；該圖像感應器配置為在該鏡筒處於該操作狀態時對該物鏡組件的視場進行成像。此外，在彈出狀態下，該蓋窗彈出組件可能不與該鏡筒接觸。

在本發明中，以下用語及其生詞可以根據以下解釋來理解： 用語“總軌道長度”(total track length,TTL)可以指沿平行於照相機模組的光軸的軸測量，當照相機模組處於無限遠焦點時，在最遠鏡片元件的前表面的點與照相機模組的圖像感應器之間的最大距離。照相機模組的高度可能大於TTL，因為通常可能額外包括一後殼體和一蓋窗。

用語“水平平面”、“XY平面”或“感應器平面”可以指平行於照相機模組的圖像感應器的平面。用語“垂直”可以指垂直於水平感應器平面的方向。照相機模組的光軸可以平行於垂直軸延伸，並且可以通過延伸被稱為Z軸。

用語“上/下(above/below)”、“高/低(upper/lower)”、 “頂/底(top/bottom)”可以指Z坐標的差異。用語“高度”和“深度”是指垂直距離(在Z方向上)，而“寬度”和“長度”是指水平距離(在X方向或Y方向上)。如“垂直”或“水平”之類的用語並不暗示在使用照相機模組時該照相機模組的方向。該照相機模組可以在使用或製造期間以任何合適的方向定向，例如側向。

用語“內”和“外”及其生詞如“向內”和“向外”可以參考照相機模組的光軸來定義，其中比另一個元件更靠近光軸的元件被稱為內部，如果它更遠，則稱為外部。類似地，元件的內表面或壁被定義為比同一元件的外表面更靠近光軸的表面。

用語“近端”和“遠端”可用於指代沿Z軸與圖像感應器的相對接近度。如果一個元件比另一個可以稱為近端的元件更遠離感應器，則該元件可以稱為遠端。

用語“耦接(coupling)”可以指二個(或更多)元件之間的機械連接，使得能夠將移動從一個元件傳遞到另一個元件。用語耦接可以包括間接連接(鏈接)的元件之間的直接連接(鄰接)。例如，軸向聯接可以指允許二個元件相對於彼此軸向移動的機械連接。二個元件之間的固定耦接可以指這樣的連接，使得一個元件的任何移動動都被傳遞到另一個元件的相同移動中，例如，這二個元件相互連接。

10:智慧手機裝置

100、200、300、400、500、600、700、1000:照相機模組

110、210:蓋窗彈出組件

111:鏡筒彈出組件

120、220、520、620、720、1020:鏡筒

125、225、625:鏡片元件

130、230、330、530、630、730、1030:托架

140、240、340、440、540、640:致動器

150、250、350、550、650:蓋窗

160、260、360、560、660、760、1060:圖像感應器

210、310、410、510:驅動凸輪

213、313:凸輪筒

214:凸輪凸緣

215:螺旋槽

216:緊急螺旋槽

233:托架筒

235:螺旋槽

236:軸向凹槽

237、239:軸承滾珠

238:緊急銷

245、345、445、545:馬達

246、346、446:蜗杆

247、447:蝸輪

255:位置感應器

260、360、560、660:感應器

265、365、565:後殼體

266:軸向凹槽

267:軸承滾珠

268:彈簧

269、369:中心筒

270、570:前殼體

271、272:滾珠軸承聯軸器

280:靜態鏡片

285:保護密封件

290:靜態蓋

315a-315c:凹槽

316:軸向凹槽

317:通孔

320a-320c:銷

348:突出部分

349、449:彈簧

441:桿

442:軸承

443:馬達外殼

450:齒輪

448:齒輪

511:徑向銷

521:軸承滾珠

522a、522b、1022a、1022b:軸軌

572:鎖定環

531:螺旋槽

532:托架徑向銷

590:自動對焦模組

591:永磁體

592、1092:電線圈

593:彎曲部

594、1100:印刷電路板

597:軛

610、710:磁性彈簧組件

611:蓋窗彈出組件

670、770、1070:永磁體

680、780、1080:鐵磁軛

725a-725d:鏡片元件

800、900:光學圖像穩定系統

810、910:托架筒

820、920:頂部框架

830、930:中間框架

840、940:底部框架

915a-915b:連接器

922:凸緣

921a-921b:第一永磁體

923:第二永磁體

924a-924b:第一電線圈

926:第二電線圈

925a-925d:頂部軌道

945a-945d:底部突起

1110:印刷電路板部分

1120:彎曲部

1121a-1121d:電通道

1122a、1122b:連接端口

1123:彎曲環

1124:彎曲輪廓

F:磁力

Z:光軸

F_POP:垂直彈出組件

F_PRE:水平預緊組件

D_OFF:初始偏移距離

為了更好地理解本發明公開的主題並且舉例說明如何在實踐中實施，現在將參考附圖僅通過非限制性示例的方式描述實施例，其中：圖1A-1B，已描述且示意性地說明各種用語的定義，例如貫穿本發明的TTL以及EFL。

圖2A-2B顯示根據本方面第一方面的一些實施例的通用照相機模組分別處於非啟動模式及啟動模式的示意圖。

圖3A-3D顯示根據本方面第一方面的實施例的照相機模組分別處於非啟動模式及啟動模式的等距視圖。

圖4A-4E顯示圖3A-3D中所示的照相機模組的各種元件的等距視圖。

圖5顯示圖3A-3D中所示的照相機模組的各種元件的分解圖。

圖6顯示圖3A-3D中所示的照相機模組的另一分解圖。

圖7是圖6所示的照相機模組的元件分解圖。

圖8A-8B分別顯示圖3A-3D中所示的照相機模組在非啟動模式及啟動模式中的橫截面圖。

圖9A-9B顯示根據本發明第一方面的其他實施例的照相機模組分別處於非啟動模式及啟動模式的等距視圖。

圖10A-10B顯示圖9的照相機模組在折疊狀態及展開狀態下的內部元件。

圖11顯示了圖9的照相機模組在展開狀態下的附加內部元件。

圖12A-12D顯示根據本發明第一方面的其他實施例的照相機模組的元件。

圖13顯示根據本發明第一方面的其他實施例的照相機模組的分解圖。

圖14A-14B顯示圖13的照相機模組在二個垂直正交平面中的截面圖。

圖15A顯示根據本發明的其他實施例的圖13的照相機模組的一些元件在水平平面中的橫截面圖，而且圖15B顯示沒有D-cut鏡片的照相機模組的一些元件的相應橫截面圖。

圖16A-16C一般性地顯示常規鏡片以及D-cut鏡片的示例。

圖17A-17B顯示根據本發明實施例的自動對焦模組的元件各種視圖。

圖18A-18B分別顯示根據本發明第二方面的通用照相機模組在非啟動模式及啟動模式中的示意圖。

圖19顯示圖18A-18B的照相機模組中處於折疊狀態的磁力的示意圖。

圖20A-20B顯示根據第二方面的實施例的照相機模組分別處於非啟動模式及啟動模式的截面圖。

圖21A-21B顯示圖20A-20B的照相機模組隱藏了一些元件分別處於非啟動模式及啟動模式中的橫截面等距視圖。

圖22A-22B顯示根據本發明第二方面的實施例的磁彈簧的不同配置的實驗數據。

圖23A-23C顯示總體上示出根據本發明第三方面的實施例的OIS模組的示意圖。

圖24顯示根據本公開第三方面的實施例的OIS系統。

圖25A-25B分別顯示根據本公開實施例的包括圖24的OIS系統的照相機模組的分解圖和等距視圖。

圖26顯示根據本發明的一些實施例的圖25的照相機模組的鏡筒的等距視圖。

圖27A-27B顯示根據本發明的一些實施例的圖25的組相機模組的隔離元件。

圖28顯示根據本發明的一些實施例的圖25的照相機模組的隔離元件。

圖2A-2B示出根據本發明第一方面的一般實施例的照相機模組100的示意圖，分別處於非啟動模式和啟動模式。該照相機模組100能夠包括在如智慧手機、平板電腦、PDA等的攜帶式電子裝置中。

該照相機模組100包括一鏡筒120、配置成同軸地接收該鏡筒120的一托架130以及一圖像感應器160。該鏡筒120包括一物鏡組件，該物鏡組件同軸地保持一個或多個鏡片元件125，該鏡片元件125限定了該照相機模組的一光軸Z。該照相機模組100另包括可伸縮的一蓋窗150。該托架130可以配置為形成圍繞該鏡筒120的套筒。該蓋窗150通常可以包括具有孔的保護表面，較佳地位於保護表面的中心。該孔可以由允許光通過的密封元件來封閉。該蓋窗150的保護表面可暴露於外部環境，即成 為照相機模組100中距離該圖像感應器160最遠的元件。該蓋窗150可以配置為在分別對應於該蓋窗相對於該圖像感應器160的近端軸向位置以及遠端軸向位置的一縮回位置和一展開位置之間軸向移動。該鏡筒120另具有分別對應於該鏡筒相對於該圖像感應器160的近端軸向位置以及遠端軸向位置的一操作狀態以及一折疊狀態。在該鏡筒的操作狀態下，該圖像感應器160可以位於該物鏡組件的焦點平面或成像平面中。在該照相機模組的啟動模式中，該蓋窗150可以處於該展開位置，並且該鏡筒120可以處於該操作狀態，而在該照相機模組的非啟動模式中，該蓋窗150可以處於該鏡筒120的該縮回位置可能處於該折疊狀態。可以協調該蓋窗150和該鏡筒120在該縮回/展開位置以及折疊/操作狀態之間的運動，以允許該照相機模組100選擇性地以啟動或非啟動模式來操作。該照相機模組100可以包括用於協調該蓋窗和該鏡筒的運動的協調機構/控制器。在該非啟動模式中，該照相機模組可能被禁用，即該照相機模組可能無法對該物鏡組件的視野進行成像。該啟動模式對應於該照相機模組100的彈出狀態，其中該照相機模組的TTL(及模組高度)高於該照相機模組在該折疊狀態(也稱為作為cTTL)。

在該縮回位置，該蓋窗150可以定位成緊鄰處於該折疊狀態的鏡筒120的最遠側表面。在一些實施例中，處於該縮回位置的蓋窗120可以在折疊狀態下鄰接在該鏡筒120的最遠側表面(例如，邊緣)上。在該展開位置，該蓋窗150可以定位成提供與處於該操作狀態的鏡筒120的一軸向間隙。該照相機模組100在該展開狀態和該折疊狀態之間的高度差可以大於處於該折疊狀態的照相機模組的高度的10%、大於20%或大於30%。該照相機模組100還可以包括一蓋窗彈出組件110，其配置為在該縮回位置以及該展開位置之間可控地軸向移動該蓋窗150。該蓋窗彈出組件110可以配置為在該縮回位置以及該展開位置之間可逆地移動該蓋窗。即，將該蓋窗從該縮回位置移動到該展開位置，反之亦然，從該展開位置移動到該縮回位置。

該照相機模組100還可以包括一鏡筒彈出組件111(在圖 2A-圖2B中用虛線示出)，該鏡筒彈出組件111配置為當該蓋窗從該縮回位置移動到該展開位置時，使該鏡筒120從該折疊狀態軸向移動到該操作狀態。在一些實施例中，該鏡筒彈出組件可以配置為在該折疊狀態和該操作狀態之間(即可逆地)軸向移動該鏡筒120。在下文中，注意用語“在位置/狀態/模式之間移動”可以指可逆移動，即在二個方向上。用語“從一個位置/狀態/模式移動到另一個位置/狀態/模式”可以僅指單向移動。注意，在一些實施例中，該鏡筒彈出組件可以通過該鏡筒120和該蓋窗150之間的固定耦合/附接來實現，使得該蓋窗150的軸向運動引起該鏡筒120的軸向運動。因此，在這些實施例中，該蓋窗彈出組件110實際上可以配置為與該蓋窗150一起可控地移動該鏡筒120。換言之，該蓋窗彈出組件110可以執行該蓋窗150在該縮回位置和該展開位置之間的移動以及該鏡筒120在該折疊狀態和該操作狀態之間的移動。在一些其他實施例中，該鏡筒彈出組件可以包括一偏壓機構，該偏壓機構配置為當該鏡筒處於該折疊狀態時將該鏡筒朝向該操作狀態進行偏壓。處於該縮回位置的該蓋窗可以配置為將該鏡筒保持在該折疊狀態。該蓋窗可以配置為當從該縮回位置移動到該展開位置時釋放該偏壓機構。該蓋窗還可配置為當該鏡筒從該展開位置移動到該縮回位置時，使該鏡筒從該操作狀態返回到該折疊狀態。在一些實施例中，該偏壓機構可以通過一磁性彈簧來實現，如下面特別參考本公開第二方面更詳細地描述的。在其他實施例中，該偏壓機構可以通過機械彈簧來實現。在其他實施例中，該鏡筒彈出組件可以通過產生線性運動的感應馬達來實施，如下面特別參考圖13-圖14更詳細地描述的。例如，該鏡筒彈出組件可以包括固定到該鏡筒的外壁的永磁體和固定到該托架的內壁的電線圈。該永磁體和該電線圈可以配置為至少當該蓋窗彈出組件從該縮回位置移動到該展開位置時，該電線圈中的電流能夠在該永磁體上產生軸向力，以使該鏡筒從該折疊狀態進入該操作狀態。此外，該永磁體和該電線圈可以配置為使得該電線圈中的電流能夠在該永磁體上產生軸向力，至少在該蓋窗從該展開位置移動到該縮回位置時，使該鏡筒從該操作狀態進入該折疊狀態。

該照相機模組100還包括一致動器140，該致動器140具有配置用於操作該蓋窗彈出組件110的驅動馬達。在具有單獨的鏡筒彈出組件111的實施例中，該蓋窗彈出組件的致動器140可以用作該鏡筒彈出組件的致動器。在一些實施例中，該鏡筒彈出組件可以獨立於該蓋窗彈出組件的致動器而被致動。該蓋窗彈出組件110可以包括驅動凸輪(未示出)，該驅動凸輪配置為由該致動器140旋轉驅動。

該蓋窗150可以連接到該驅動凸輪，使得該驅動凸輪在一第一旋轉方向上的旋轉可以使該蓋窗150從該縮回位置軸向移動到該展開位置。該驅動凸輪在相反的一第二旋轉方向上的旋轉可導致該蓋窗150從該縮回位置軸向移動到該展開位置。該驅動凸輪的旋轉可以圍繞平行於Z軸的旋轉軸進行。與現有技術的軸向驅動凸輪相比，旋轉驅動凸輪的實施方式顯著地為該照相機模組提供了對可用空間的改進使用。該照相機模組100可以包括配置為接收該蓋窗彈出組件110的外殼體(未示出)。可伸縮的蓋窗150可佈置成相對於外殼體軸向可移動。該驅動凸輪可以通過一個或多個軸承滾珠可旋轉地連接到外殼體，該軸承滾珠封閉在外殼體中形成的一個或多個相應的弧形或圓形凹槽中。使用弧形/外周槽中的軸承滾珠的聯軸器可以提供平滑和準確的運動，沒有間隙和最小的摩擦。在一些實施例中，該驅動凸輪可以軸向地夾在後殼體和前殼體之間，而且該驅動凸輪與殼體的連接可以包括下部連接和上部連接，每個包括一個或多個軸承滾珠，該軸承滾珠封閉在一個或多個相應的弧形中或分別形成在後殼體和前殼體中的圓形凹槽。

在一些實施例中，該物鏡組件可以在該鏡筒中包括四個或更多個鏡片。在一些實施例中，該物鏡組件還可以包括一個或多個設置在該鏡筒120外部的靜態鏡片。一個或多個靜態鏡片元件可以配置為相對於照相機模組100的外殼體是靜態的。

該照相機模組100還可包括自動對焦(auto focus,AF)模組(未示出)。在一些實施例中，AF模組可配置為在該鏡筒120處於該操作狀態時沿該光軸Z移動該鏡筒120。在這些實施例中，該蓋窗150可以 配置為使得它在該展開位置提供與處於該操作狀態的鏡筒的軸向間隙。此外，該鏡筒120可以包括具有D-cut形狀的鏡片元件，例如在下文更詳細描述的圖12A-圖C中所示。例如，任何D-cut鏡片的光學高度的10%至50%都會被去除。該鏡筒120可以形成為符合D-cut形狀，因此在該托架130和該鏡筒120之間的空隙中釋放D-cut體積。這可以使得該鏡筒120的直徑和該托架130的直徑之間的差異能夠小於0.5mm、小於1mm、小於2mm或小於3mm。該圖像感應器通常可以具有4：3的寬高比。該鏡頭可沿平行於定義該圖像感應器的高度邊界的軸切割，使得較小的鏡頭側可與較小的感應器側(感應器的高度)對齊。AF模組可以集成在該托架130和該鏡筒120之間的D-cut體積中。AF模組可以包括設置在該鏡筒120和該托架130之間的軸向耦合器，使得該鏡筒120可相對於該托架130軸向移動。AF模組可以包括音圈馬達(voice coil motor,VCM)，或更一般地，感應馬達產生線性運動，以相對於該托架130軸向移動該鏡筒120。由AF模組引起的該鏡筒120的軸向移動可以在0.1mm至5mm的範圍內。AF模組可以包括配置為操作AF模組的驅動電路(即自動對焦控制器)。AF模組還可以包括電流供應線。在一些實施例中，該電流供應線可以由浮動電纜提供。在其他實施例中，可以使用配置為變形以允許AF模組在垂直方向和/或至少一個水平方向上移動的彎曲部來提供電流供應線。在一些其他實施例中，AF模組可以是基於感應器的自動對焦，其配置為沿該光軸Z移動該感應器160。

該照相機模組100還可包括一光學圖像穩定(OIS)系統(未示出)，其配置為在成像期間補償該照相機模組的運動。在一些實施例中，OIS系統可以配置為在水平面內沿著二個橫軸(例如X軸和Y軸)移動該鏡筒120。OIS系統可以根據以下更詳細描述的本公開第三方面來配置。OIS系統可以包括配置為相對於該感應器160固定的一底部框架、配置成相對於該底部框架在一個橫向(例如X方向)上移動的一中間框架以及配置成相對於該中間框架在另一橫向方向上移動的一頂部框架(例如Y方向)。該托架130可以安裝在該頂部框架上，而且該中間框架和該頂部框 架可以使用VCM(或更一般地產生線性運動的感應馬達)沿X軸和Y軸可控地驅動。這可以使OIS系統的高度小於該折疊狀態下該照相機模組高度的15%、小於25%、小於30%或小於50%。在一些其他實施例中，OIS系統可以是基於感應器的OIS系統，其配置為在感應器平面中沿著如X軸和Y軸的二個橫軸移動感應器160。OIS系統可以附加地或替代地被配置為移動感應器以使感應器沿偏航、俯仰和/或滾動旋轉軸旋轉。OIS系統可以包括配置為操作OIS的OIS控制器。

通常，該照相機模組100可以配置為防水的。該照相機模組100可以包括一保護密封件，其配置為在該折疊狀態和該操作狀態以及該照相機模組100的中間狀態中保持該照相機模組的不滲透性。該照相機模組100還可以允許防塵，並且配置為滿足入口保護代碼IP68標準。

該照相機模組100還可以包括一濾光器，該濾光器配置為濾除該圖像感應器可檢測的電磁光譜的預定部分。這可以過濾不可見輻射，例如紅外輻射。

通常，該照相機模組100的尺寸可以在以下範圍內：包括致動器的照相機模組可以安裝在直徑在6和50mm之間的圓中。該蓋窗的直徑可以在5到40mm之間。該照相機模組在非啟動(折疊)模式下的高度可以在6到18毫米之間，而在啟動(彈出)模式下，它可以在7到30毫米之間。該照相機模組的非啟動模式和啟動模式之間的高度變化可能在1到15毫米之間。

圖3至圖8顯示根據本公開第一方面的實施例的照相機模組200的各種元件。

圖3A-圖3B分別顯示了處於非啟動模式和啟動模式的照相機模組200，圖3C-圖3D顯示了相同的照相機模組200被集成在智慧手機裝置10中。該照相機模組200包括一鏡筒220、配置為同軸地接收一鏡筒220的一托架230(參見例如圖4C)、可伸縮的一蓋窗250以及一圖像感應器260。該鏡筒220包括一物鏡組件。該物鏡組件可以同軸地保持多個(例如六個)鏡片元件225(參見例如圖8A-圖8B)，限定該照相機模組 的光軸Z。該托架230可以包括用於接收該鏡筒220的凸緣的周邊肩部。該鏡筒220可以同軸地向內定位到該托架230。該鏡筒220固定地耦接到該托架。例如，可以通過主動對準工藝將該鏡筒220膠合在該托架230中。該蓋窗250可以配置為在分別對應於該蓋窗相對於該圖像感應器260的近端軸向位置和遠端軸向位置的一縮回位置和一展開位置之間軸向移動。該鏡筒220還可以具有分別對應於該鏡筒相對於該圖像感應器260的近端軸向位置和遠端軸向位置的一操作狀態和一折疊狀態。在該鏡筒的操作狀態下，該圖像感應器260可以位於該物鏡組件的焦點平面或成像平面中。在該照相機模組的啟動模式中，該蓋窗250可以處於該展開位置，而且該鏡筒220可以處於該操作狀態，而在該照相機模組的非啟動模式中，該蓋窗250可以處於該縮回位置，並且該鏡筒220可能處於該折疊狀態。在該操作狀態中，該圖像感應器260位於該物鏡組件的焦點平面或成像平面中。在該折疊狀態下，該照相機模組可能被禁用，即該照相機模組可能無法對該物鏡組件的視野進行成像。該鏡筒的操作狀態對應於該照相機模組200的彈出(啟動)模式，其中該照相機模組的TTL高於該照相機模組在非啟動模式下的TTL。

該照相機模組200還包括一個蓋窗彈出組件，配置為可控制地移動該蓋窗彈出組件210，該蓋窗彈出組件210配置為在該縮回位置和該展開位置之間可控地軸向移動該蓋窗250。該蓋窗彈出組件可以配置為在該縮回位置和該展開位置之間可逆地移動該蓋窗，也就是說，將該蓋窗從該縮回位置移動到該展開位置，反之亦然，從該展開位置移動到該縮回位置。

該物鏡組件還可包括設置在該鏡筒220外部的靜態鏡片280。該蓋窗彈出組件可以配置為控制該靜態鏡片280和該鏡筒220之間的氣隙。該蓋窗彈出組件包括一驅動凸輪210(參見例如圖4A-圖4E)，該驅動凸輪210通過下文更詳細描述的連接機構與該托架230配合。如上所述，該鏡筒220可以固定地安裝在該托架230中。此外，該蓋窗250可以固定地安裝在該托架230上(例如參見圖8A-圖8B)。該托架230連接到該驅動 凸輪，使得該驅動凸輪在一第一旋轉方向上的旋轉導致該托架230向上豎直移動，並因此導致該蓋窗250和該鏡筒220從該縮回位置/折疊狀態軸向移動到該展開位置/操作狀態。該驅動凸輪在相反的第二旋轉方向上的旋轉導致該托架230向下垂直移動，並因此導致該蓋窗250和該鏡筒220從該展開位置/操作狀態軸向移動到該縮回位置/折疊狀態。

該照相機模組200還可以包括一後殼體265(參見例如圖4A-圖4E)，該後殼體265配置為接收該蓋窗彈出組件210和該托架230。該靜態鏡片280可以固定到後殼265。可伸縮蓋窗250可以佈置成可相對於後殼265軸向移動。可縮回的該蓋窗250可以配置為在該縮回位置和該展開位置之間可控地移動。在該縮回位置，該蓋窗250可以緊鄰該鏡筒220的最遠側表面定位。處於該縮回位置的蓋窗250可以鄰接在該鏡筒220的最遠側表面上(例如參見圖8A-圖8B)。如下文更詳細解釋的，該蓋窗彈出組件210可以進一步配置為與該鏡筒220一起可控地移動可伸縮的蓋窗250。該蓋窗250可以結合成相對於該托架230軸向固定。

繼續參考圖4A-圖4E，該致動器240可以包括一馬達245和包括一蜗杆246和一蝸輪247的一蜗杆驅動器。該蝸輪247可形成與該蜗杆246嚙合的環。該馬達245可配置為使該蜗杆246沿其縱向軸線旋轉。該蜗杆246可配置為當該蝸輪247旋轉時使該蝸輪247圍繞Z軸旋轉。該馬達245可以是步進馬達。為了從彈出狀態(也稱為展開狀態)切換該照相機模組，該馬達245可以通過該蜗杆246在第二旋轉方向上驅動該蝸輪247。為了將該照相機模組從該折疊狀態切換到該彈出狀態，該馬達245可以通過該蜗杆246在與該第二旋轉方向相反的第一旋轉方向上驅動該蝸輪247。

此外，該驅動凸輪210可包括一凸輪筒213和位於其基部的一凸輪凸緣214。該凸輪凸緣214可以包括從該凸輪筒213的基部向外突出的三個徑向部分。該驅動凸輪210還可包括徑向的一位置感應器255。該驅動凸輪210可以相對於光軸同軸地定位在該托架230的外側。該驅動凸輪210可以軸向地夾在一後殼體265和一前殼體270之間。該前殼體270 可以形成固定到該後殼體265的鎖定環，用於將該驅動凸輪保持在該後殼體265上。該驅動凸輪210可以通過滾珠軸承聯軸器271、272分別連接到前殼體和後殼體，使得該鏡筒230可以相對於前後殼體265、270旋轉。該滾珠軸承聯軸器271、272可包括多個軸承滾珠和用於接收軸承滾珠的弧形或外圍凹槽。軸承滾珠可提供低摩擦軸承並提供精確的機動控制能力。此外，該驅動凸輪210可以摩擦耦合到蝸輪247。因此，該蝸輪247的轉動通常被傳遞到該驅動凸輪210。該驅動凸輪210和該蝸輪247之間的摩擦耦合可以配置為當大於一預定閾值的塌陷力施加在該托架上時被克服。換言之，該驅動凸輪210和該蝸輪247之間的摩擦接觸可以構造成允許滑動超過該蝸輪247和該驅動凸輪210之間的預定扭矩。這可以在該驅動凸輪210和該蝸輪247之間施加過大扭矩的情況下提供保護機制。

該托架230可以包括同軸地定位在凸輪筒213內部的一托架筒233。該托架筒233和該凸輪筒213可連接以形成螺旋凸輪，因此將該凸輪筒213的旋轉運動轉換成該托架筒233的軸向運動。更具體地，該托架筒233和驅動凸輪筒213之間的連接可以包括該凸輪筒213的內壁上的一個或多個(例如三個)螺旋槽215，配置為與該托架筒233的外壁上的對應的一個或多個(例如三個)螺旋槽235配合，以包圍對應的一個或多個(例如三個)軸承滾珠237，其能夠將運動從該凸輪筒213傳遞到該托架筒233。該凸輪筒內壁上的螺旋槽和該托架筒外壁上的螺旋槽可以相對於光軸具有不同的傾角。此外，該托架230和該後殼體265可以使用軸向聯接來連接。該托架230和該後殼體265之間的軸向連接可以包括在該托架筒233的內壁上的一個或多個(例如三個)軸向凹槽236，其配置為與後殼體265的中心筒269的外壁上的一個或多個(例如三個)對應的軸向凹槽266配合。該中心筒269可以同軸地定位在該托架筒233的內部。該托架筒233可以徑向地夾在該凸輪筒213和中心筒269之間。該托架230和該後殼體265之間的軸向連接可以進一步包括一個或多個(例如三個)對準軸承滾珠267，分別由該托架230和該後殼體265中的軸向凹槽236、266包圍，該軸承滾珠能夠保持該托架230相對於該後殼體265的同心度。 可選地，該托架230中的軸向凹槽239之一可以是柔性的(即，由具有比托架材料的柔性更高的柔性的材料製成)以允許橫向預加載。這可以確保該托架230的平穩、準確和可重複的運動。

在運行中，彈出組件可按以下傳動鏈運行：(1)與該蜗杆246連接的馬達245(旋轉馬達)使該蝸輪247旋轉，(2)該蝸輪247通過摩擦接觸使驅動凸輪210(螺旋凸輪)旋轉，(3)驅動凸輪通過螺旋聯軸器(由螺旋槽215、螺旋槽235和軸承滾珠237形成的二個螺旋)產生該托架230的線性上下運動，(4)該托架230(線性滑軌)由該托架230和該後殼體265之間的軸向耦接實現的預緊線性軸承引導。該托架230的線性上/下運動被傳遞到該鏡筒220和蓋窗，因為它們固定地耦接到其上。

該照相機模組200還可包括緊急機構，該緊急機構配置為在該照相機模組處於啟動模式時在該托架上施加過大力的情況下保護螺旋凸輪機構。這可以提供掉落事件保護，以避免在掉落事件的情況下機構和照相機損壞。該緊急機構可以包括一個或多個(例如三個)緊急銷238，其從該托架筒233的外壁徑向向外突出，並且與該凸輪筒213中的一個或多個(例如三個)相應的緊急螺旋槽216配合，使得該緊急銷238僅當大於預定閾值的塌陷力在處於操作狀態時軸向地施加在該托架230上時才接合緊急螺旋槽。如果在該托架230上施加過大的壓扁力，緊急銷可以提供更大的接觸面積。

該照相機模組200還可以包括保護密封件285(參見例如圖8)，其配置為在該折疊狀態和該操作狀態以及該照相機模組200的中間狀態中保持該照相機模組的不滲透性。該保護性密封件可以配置為允許防塵。該保護密封件可配置為符合防護等級IP68標準。該保護密封件285可以是隔膜。隔膜可以形成可折疊(例如，相對於Z軸可折疊)套管。套管的一端可以固定到該托架230的外周邊緣，而且該套管的另一端可以固定到前殼體270的內周邊緣。該照相機模組200還可以包括靜態蓋290(參見例如圖6、圖8)，該靜態蓋290配置為覆蓋未被該蓋窗250覆蓋的元件，例如前殼體270。該靜態蓋290和該蓋窗250可以一起形成該照相機模組 的蓋體。

該照相機模組200還可包括一個或多個預加載的壓縮彈簧268，其配置為軸向偏壓該托架230以防止後衝。一個或多個彈簧268可以定位在後殼體265的法蘭和該托架230的法蘭之間。當提供一個彈簧時，該彈簧268可以同心地向內定位到該中心筒269並且向外定位到鏡筒220。在一些實施例中，提供多於一個(例如三個)彈簧圍繞光軸彼此分佈(例如以120度)。多於一個彈簧可以向內定位到該中心筒269並且向外定位到該鏡筒220。該彈簧也可以在該托架230的操作狀態下被壓縮。該照相機模組200還可以包括AF模組(未示出)。AF模組可以配置為沿光軸Z移動一感應器260以在該照相機模組處於操作模式時提供自動對焦功能。在其他實施例中，AF模組可配置為沿光軸Z移動鏡筒以執行自動對焦。該照相機模組200還可以包括OIS系統以提供穩定能力。OIS系統可以配置為在感應器平面中沿X和Y軸移動感應器260。OIS系統可以附加地或替代地配置為移動感應器以使感應器沿偏航、俯仰和/或滾動旋轉軸旋轉。

通常，該照相機模組200的尺寸可以在以下範圍內：包括致動器的照相機模組可以安裝在直徑在6和50mm之間的圓中。蓋窗的直徑可以在5到40mm之間。該照相機模組在非啟動(折疊)模式下的高度可以在6到18毫米之間，而在啟動(彈出)模式下，可以在7到30毫米之間。該照相機模組的非啟動模式和啟動模式之間的高度變化可能在1到15毫米之間。

圖9至圖11顯示根據本發明第一方面的其他實施例的照相機模組300。

該照相機模組300包括一鏡筒(未示出)和一托架330、可伸縮的一蓋窗350以及一圖像感應器360。該鏡筒包括物鏡組件。該物鏡組件可以同軸地保持多個鏡片元件，這些鏡片元件限定了垂直於圖像感應器360的平面的照相機模組的光軸Z。該托架330可以同軸地容納該鏡筒。該鏡筒220可以可滑動地容納在該托架330中，即能夠相對於其軸向移動。在其他實施例中，該鏡筒可以例如通過主動對準工藝膠合在該托架330中 而固定地安裝在該托架330中。該蓋窗350具有如上文所定義的展開位置(參見圖9B、圖10B)和該縮回位置(參見圖9A、圖10A)。該蓋窗350還可以包括位於該蓋窗350的上邊緣的窗板(未示出，例如由玻璃製成)，以將該鏡筒與外部環境密封。該鏡筒可以具有該操作狀態和該折疊狀態。在該操作狀態中，該圖像感應器360位於該物鏡組件的焦點平面或成像平面中。在該折疊狀態下，該照相機模組可能被禁用，即該照相機模組可能無法對該鏡頭組件的視野進行成像。該鏡筒的操作狀態對應於該照相機模組300的彈出模式，其中該照相機模組的TTL高於該照相機模組在非啟動模式下的TTL。

該照相機模組300還包括一蓋窗彈出組件，其配置為在該縮回位置和該展開位置之間可控地移動該蓋窗350。該彈出組件包括一驅動凸輪310，該驅動凸輪310通過下文更詳細描述的連接機構與該托架330配合。該蓋窗350可以固定地耦接到該托架330，使得該托架330的運動被傳遞到該蓋窗350。該蓋窗彈出組件由一致動器340操作。該托架330連接到該驅動凸輪，使得該驅動凸輪310沿第一旋轉方向的旋轉導致該托架330向上豎直移動，並因此導致該蓋窗從該縮回位置軸向移動到該展開位置。該驅動凸輪310沿相反的第二旋轉方向的旋轉，導致該托架330向下豎直移動，並因此導致該蓋窗從該展開位置軸向移動到該縮回位置。

該照相機模組300還可以包括一後殼體365，該後殼體365配置為接收該彈出組件和該托架330。可伸縮的該蓋窗350可相對於該後殼體365軸向移動。在該縮回位置，該蓋窗350可以佈置在該托架上方，並且定位成軸向靠近該鏡筒的最遠側表面。如下文更詳細解釋的，該驅動凸輪310配置為與該托架330一起可控地移動可伸縮的蓋窗350。

該致動器340可以包括一馬達345和包括一蜗杆346和一蝸輪的蜗杆驅動器。該蝸輪可以形成包括與蜗杆嚙合的突出部分348的環。在本實施例中，該蝸輪可以與該驅動凸輪310成一體。該驅動凸輪可包括凸輪筒313和位於其基部的凸緣。該突出部分348可以從法蘭徑向突出。該馬達345可以配置為使蜗杆沿著其縱向軸線旋轉。該蜗杆可以配置為當 驅動凸輪310通過帶齒輪的突出部分348旋轉時，使該驅動凸輪310圍繞Z軸旋轉。該馬達345可以是步進馬達。為了將該照相機模組從啟動模式(也稱為彈出狀態)切換，該馬達345可以通過蜗杆在第二旋轉方向上致動該驅動凸輪310。為了將該照相機模組從非啟動模式切換到啟動模式，該馬達345可以通過蜗杆在與第二旋轉方向相反的第一旋轉方向上致動該驅動凸輪310。該致動器340還可以包括預加載彈簧349，該預加載彈簧349配置為確保該蜗杆346和該蝸輪通過突出部分348保持直接接觸。此外，預加載彈簧349可用作減震器或掉落吸收器，以防在處於操作狀態時向其施加高於預定閾值的易於折疊該照相機模組300的外力。外力可以被引導至與彈出模組運動共線以折疊照相機。預定閾值可以定義顯著大於由步進馬達345施加的用於彈出和折疊托架、鏡筒和蓋窗的力。例如，這種外力可能由用戶掉落包括彈出式照相機的電子攜帶裝置引起，該彈出式照相機包括該照相機模組300。例如，力可以是大約5N或更大。

當外力施加到彈出模組300時，預加載彈簧349配置為膨脹。由於彈簧349膨脹，蝸輪的突出部分348可能與蜗杆346脫離，即蝸輪的突起部分348和該蜗杆346之間的距離增加，而且在某些時候，蝸輪的突出部分348的齒不再與蜗杆346的齒接觸。這是有益的，因為外力不會施加到彈出致動器340中包含的任何元件，例如，至步進馬達345。當外力停止時，預壓彈簧349收縮，使蜗輪的突出部分348與該蜗杆346重新嚙合，即蝸輪的突出部分348的齒與蜗杆346的齒恢復接觸。

該後殼體365可以包括同軸定位在凸輪筒313內部的中心筒369(見圖11)。此外，該托架330可以包括同軸地定位在該中心筒369內部的托架筒。該托架筒和該凸輪筒313可以聯接以形成螺旋凸輪，因此該凸輪筒313的旋轉運動被轉換成托架筒的軸向運動。更具體地，該托架筒和驅動凸輪筒313之間的連接可以包括一個或多個(例如三個)螺旋(或成角度的)凹槽315a-315c穿過該凸輪筒313，該凸輪筒313配置為與一個或多個(例如三個)相應的穿過該後殼體365的中心筒369的軸向凹槽316和一個或多個(例如三個)在該托架筒上的相應通孔。一個或多個(例 如三個)銷320a-320c可以徑向突出穿過螺旋凹槽315a-315c、軸向凹槽316和通孔317，以允許將該凸輪筒的旋轉運動轉換成該托架筒的軸向運動。該銷320a-320c可以固定地耦接到該托架330中的通孔。該托架330中的通孔可以符合銷320a-320c的形狀。為了將包括彈出模組300的彈出式照相機從彈出模式(也稱為啟動模式)切換到非啟動模式，步進馬達345致動蝸輪的突出部分348，使該驅動凸輪310順時針轉動。該驅動凸輪310在x-y平面上的圓周運動通過三個有角度的(螺旋)凹槽機構315a-315c和三個垂直(軸向)銷轉換成銷320a-320c在正z方向上的線性運動-凹槽機構316。為了將包括彈出模組300的彈出式照相機從非啟動模式切換到彈出模式，步進馬達345致動該蝸輪的突出部分348，使得後者沿逆時針方向旋轉。該驅動凸輪310在x-y平面上的圓周運動通過三個有角度的凹槽機構315a-315c和三個垂直銷槽機構316轉換成銷320a-320c在負z方向上的線性運動。該托架330和該蓋窗350執行與銷320a-320c相同的線性運動。

該組相機模組300可以包括一鏡筒彈出組件，該筒彈出組件配置為使該鏡筒從該折疊狀態軸向移動到該操作狀態。該鏡筒彈出組件還可配置為使該鏡筒從該操作狀態軸向移動到該折疊狀態。在一些實施例中，該鏡筒彈出組件可包括如下文所述的磁性彈簧。在一些其他實施例中，該鏡筒彈出組件可以包括產生線性運動的感應馬達。例如，該鏡筒彈出組件可以包括固定到該鏡筒的外壁的永磁體和固定到該托架的內壁的電線圈。該永磁體和電線圈可以配置成使得該電線圈中的電流能夠在該永磁體上產生軸向力，至少在該蓋窗彈出組件從該縮回位置移動到該展開位置時，將該鏡筒從該折疊狀態帶到該操作狀態。此外，該永磁體和該電線圈可以配置成使得該電線圈中的電流能夠在永磁體上產生軸向力，至少在該蓋窗從該展開位置移動到該縮回位置時，使該鏡筒從該操作狀態進入該折疊狀態。在其他實施例中，該蓋窗350可配置為在該鏡筒處於該操作狀態時將該鏡筒推入該折疊狀態，而且該蓋窗350由該蓋窗彈出組件操作以從該展開位置移動到該縮回位置。

該照相機模組300還可以包括AF模組(未示出)，其配置為在該鏡筒處於該操作狀態時沿光軸Z移動該鏡筒。如上所述，AF模組可以包括電線圈和永磁體(或者通常是VCM，或更一般地是產生線性運動的感應馬達)，還配置為能夠在該鏡筒處於該操作狀態時產生軸向力以進行自動對焦。在一些其他實施例中，AF模組可以配置為沿光軸Z移動感應器360。

該照相機模組300還可以包括一光學圖像穩定系統(OIS，未示出)。在一些實施例中，OIS系統可以配置為在水平面內沿著二個橫軸(例如X軸和Y軸)移動該鏡筒120。OIS系統可以根據以下更詳細描述的本發明第三方面來配置。在一些實施例中，OIS系統可以配置為在感應器平面中沿著如X軸和Y軸的二個橫軸移動該感應器360。OIS系統可以附加地或替代地配置為移動該感應器，以使該感應器沿偏航、俯仰和/或滾動旋轉軸旋轉。該照相機模組300可以配置為防水的。該照相機模組可以包括一保護密封件，其配置為在該折疊狀態和該操作狀態以及該照相機模組300的中間狀態中保持該照相機模組的不滲透性。該照相機模組300還可以允許防塵，並且配置為滿足入口保護代碼IP68標準。該照相機模組300還可以包括一濾光器，該濾光器配置為濾除該圖像感應器可檢測到的電磁光譜的預定部分。這可以過濾不可見輻射，例如紅外輻射。

一般來說，該照相機模組300的尺寸可以在以下範圍內：包括致動器的照相機模組可以安裝在直徑在6和50mm之間的圓中。該蓋窗的直徑可以在5到40mm之間。該照相機模組在非啟動(折疊)模式下的高度可以在6到18毫米之間，而在啟動(彈出)模式下，可以在7到30毫米之間。該照相機模組的非啟動模式和啟動模式之間的高度變化可能在1到15毫米之間。

圖12A-圖12D顯示根據本發明的實施例的用於編號為400的照相機模組的彈出模組的另一個實施例。該彈出模組400包括一驅動凸輪410和一致動器440。類似模組400的彈出模組可以實施到如本文所公開的相機模組中，例如圖9-11中所示的照相機模組300。

該彈出模組400可以包括鏡片架(未示出)、鏡筒(未示出)、蓋窗(未示出)和後殼體(未示出)。彈出致動器440可包括一蜗杆446、一齒輪450、一蝸輪447、一步進馬達445和一馬達外殼443。該蝸輪可包括配置為與該齒輪450配合的一齒輪448。為了將包括彈出模組400的彈出式照相機從該啟動模式切換到非啟動模式，以及從非啟動模式切換到啟動模式，該步進馬達445分別沿第一旋轉方向和與第一方向相反的第二旋轉方向驅動該蜗杆446。該齒輪450和該蝸輪447將蜗杆的旋轉傳遞為該驅動凸輪410的圓周運動，該圓周運動又轉化為該驅動凸輪410平行或反平行於由Z軸表示的垂直方向的直線運動。其方式類似於以上對該照相機模組300的描述。此外，彈出致動器440包括用作掉落吸收器的彈簧449，彈出模組400包括該驅動凸輪410和三個有角度的凹槽，將彈出式照相機從彈出狀態切換到折疊狀態，反之亦然。

當施加超過預定閾值的外力容易塌陷時，該照相機模組400在處於該操作狀態時被施加到其上，彈簧449可以用作減震器。外力可被引導至與彈出模組運動共線以折疊相機。預定閾值可以定義顯著強於由步進馬達445施加的用於彈出和折疊托架、鏡筒和蓋窗的力。例如，這種外力可能由用戶掉落包括彈出式照相機的電子攜帶式裝置引起，該彈出式照相機包括該照相機模組400。例如，該力可以是大約5N或更大。參考圖12C，該彈簧449可以處於加載狀態。如可見的，外力導致該蜗杆446的大量線性運動，如箭頭A所示，使得該彈簧449收縮(或“加載”)，而且該驅動凸輪410沿箭頭B指示的方向線性移動。在外力停止後，加載彈簧449施加在該蜗杆446上的彈簧力，導致該蜗杆446進行大量線性運動，使得該驅動凸輪410沿箭頭B所示方向直線運動，直到彈出模組400返回其彈出狀態。通過該彈簧449的收縮，所描述的機構用於平穩地吸收對包括彈出模組400的彈出式照相機的衝擊，例如以防包括彈出式照相機在內的智慧手機等裝置掉落。如果沒有彈簧449，這樣的掉落可能會損壞彈出模組400中所包含的組件。因此，彈簧449可以被稱為“掉落吸收器彈簧”，因為提供了“掉落吸收器”或“減震器”。該蜗杆446：齒輪450：驅動凸輪 410的旋轉比可以是10-1000：2-50：1，即對於該蜗杆446的10-1000個旋轉週期，該齒輪450可以旋轉2-50次，而且該驅動凸輪410可以旋轉一次。該彈簧449的長度(L)可以是2-10mm，其力可以是0.5-10N。該蜗杆446的直線運動(M)可以是0.5-10mm。該蜗杆446的齒角可以是0-10度，而且該蜗杆446的直徑(或節徑)可以是1-5mm。圖12D以分解圖顯示彈出致動器440。彈出致動器可以包括一桿441，該桿441配置為將該步進馬達445產生的力傳遞到該蜗杆546。此外，該桿441可以引導該彈簧449並且由一軸承442支撐。

圖13至圖14顯示根據本發明第一方面的另一實施例的照相機模組500。圖9以分解圖來顯示照相機模組500。圖14A-圖14B顯示圖13的照相機模組在該操作狀態下從二個垂直的垂直平面的截面圖。

該照相機模組500包括一鏡筒520、配置為接收該鏡筒520的一托架530和一圖像感應器560。該照相機模組500還包括一蓋窗550。該鏡筒520可以包括一物鏡組件。該物鏡組件可以同軸地保持多個(例如四個)鏡片元件(未示出)，定義該照相機模組500的光軸Z。該托架530可以包括一托架筒，該托架筒包括在其內壁中的一個或多個外圍的肩部凹槽。該肩部凹槽可以配置用於支撐從該鏡筒520徑向向外突出的一個或多個外圍的凸緣突起(鉤)。一個或多個外圍的肩部凹部和對應的一個或多個外圍的凸緣突起可形成一止動件，該止動件配置為限制該鏡筒520相對於該托架筒在該感應器方向(即向下)的軸向運動。

該蓋窗550可以配置為在分別對應於該蓋窗相對於該圖像感應器560的近端軸向位置和遠端軸向位置的縮回位置和展開位置之間軸向移動。該鏡筒520還可以具有分別對應於該鏡筒相對於該圖像感應器560的近端軸向位置和遠端軸向位置的該操作狀態和該折疊狀態。在該鏡筒的操作狀態下，該圖像感應器560可以定位在該物鏡組件的焦點平面或成像平面中。在該照相機模組的啟動模式中，該蓋窗550可以處於該展開位置，而且該鏡筒520可以在該照相機模組的非啟動模式下處於該操作狀態，該蓋窗550可以處於該縮回位置，而且該鏡筒520可以處於折疊狀態。該鏡 筒520可以同軸地向內定位到該托架530。在該操作狀態下，該圖像感應器560位於該物鏡組件的焦點平面或成像平面中。在該折疊狀態下，該照相機模組可能被禁用，即該照相機模組可能無法對該物鏡組件的視野進行成像。該鏡筒的操作狀態對應於該照相機模組500的彈出(啟動)模式，其中該照相機模組的TTL高於該照相機模組在非啟動模式下的TTL。

該組相機模組500可以包括一鏡筒彈出組件，該鏡筒彈出組件配置為使該鏡筒從該折疊狀態軸向移動到該操作狀態。該鏡筒彈出組件還可配置為使該鏡筒從該操作狀態軸向移動到該折疊狀態。

該照相機模組500還可包括一蓋窗彈出組件，其配置為在該縮回位置和該展開位置之間可控地軸向移動該蓋窗550。該蓋窗彈出組件可以配置為在該縮回位置和該展開位置之間可逆地移動該蓋窗。即，將該蓋窗從該縮回位置移動到該展開位置，反之亦然，從該展開位置移動到該縮回位置。該蓋窗彈出組件包括一驅動凸輪510，該驅動凸輪510通過下文更詳細描述的連接機構與托架530配合。該托架530連接到該驅動凸輪，使得該驅動凸輪在第一旋轉方向上的旋轉，導致該蓋窗550從該縮回位置軸向移動到該展開位置。該驅動凸輪在相反的第二旋轉方向上的旋轉，導致該蓋窗550從該展開位置軸向移動到該縮回位置。當該鏡筒520處於該操作狀態，而且該蓋窗550由該蓋窗彈出組件操作以從該展開位置移動到該縮回位置時，該蓋窗550可以配置為將該鏡筒520推入該折疊狀態。

在該縮回位置，該蓋窗550可以定位成緊鄰處於該折疊狀態的鏡筒520的最遠側表面。處於該縮回位置的蓋窗550可以在折疊狀態下鄰接在該鏡筒520的最遠側表面上。在該延伸位置，該蓋窗550可配置為提供相對於該鏡筒520的最遠側表面的一軸向間隙。如下文更詳細解釋的，該鏡筒彈出組件可以配置為在該托架530軸向移動的同時可控地移動該鏡筒520。該照相機模組500還可以包括一後殼體565，該後殼體565配置為接收該彈出組件和該托架530。可伸縮的蓋窗550可以佈置成相對於該後殼體565軸向可移動。

致動器540可以包括一馬達545和一蜗杆傳動裝置，該蜗杆 傳動裝置包括如上面參考圖4A所述的一蜗杆和一蝸輪。該蝸輪可以形成與該蜗杆嚙合的環。在本實施例中，該蝸輪可以與該驅動凸輪510成一體。該驅動凸輪因此可以具有輪形。該馬達545可配置為使該蜗杆沿其縱向軸線旋轉。該蜗杆可配置為在該蝸輪/驅動凸輪510旋轉時使該蝸輪/驅動凸輪510圍繞Z軸旋轉。該馬達545可以是步進馬達。為了將該照相機模組從啟動(彈出)模式切換到非啟動(縮回)模式，該馬達545可以通過該蜗杆在第二旋轉方向上致動該驅動凸輪510。為了將該照相機模組從非啟動模式切換到該啟動模式，該馬達545可以通過該蜗杆在與第二旋轉方向相反的第一旋轉方向上致動該驅動凸輪510。該驅動凸輪可以通過一鎖定環572相對於外殼保持軸向固定。

該托架筒530可以同軸地定位在該驅動凸輪510的內部。該托架530可以固定地聯接到該蓋窗550，使得該托架的軸向運動被傳遞到該蓋窗。該托架筒530和該驅動凸輪510可以連接以形成螺旋凸輪，進而將該驅動凸輪510的旋轉運動轉換成該托架530的軸向運動。該驅動凸輪510可以包括一個或多個(例如三個)徑向銷511接合該托架530。該徑向銷511可以從該驅動凸輪510向內突出到形成在該托架筒的外壁上的一個或多個(例如三個)對應的螺旋槽531中。該托架可包括一個或多個(例如三個)托架徑向銷532，該托架徑向銷532從其外壁突出穿過該後殼體565的中心筒中的至少一個相應的軸向槽，以保持該托架530相對於該後殼565的同心度。

該鏡筒520可以通過軸向連接器連接到該托架530，使該鏡筒520能夠相對於該托架530軸向移動。該托架530和該鏡筒520之間的軸向連接可以包括形成在該鏡筒520和該托架530之間的間隙中的二個軸軌522a、522b，軸承滾珠521封閉在軸軌522a、522b中(參見例如圖14A和15A)。該軸軌可以沿著平行於Z軸的二個軸延伸。該托架530和該鏡筒520之間的軸向耦接可以通過允許精細地修改該鏡筒520相對於該感應器560的軸向位置來實現在操作狀態下的自動對焦功能。換句話說，軸承滾珠521允許該鏡筒520沿Z軸移動，這是自動對焦功能所需的。為了執行 AF，該鏡筒可以相對於該托架530和該圖像感應器560平行於Z軸移動。例如在圖13中可以看出，該照相機模組可以包括自動對焦(AF)模組590。AF模組590可以包括VCM，其配置為相對於該托架530軸向移動該鏡筒520。VCM可以定位在該托架530和該鏡筒520之間的空隙中。VCM可以包括至少一個(例如二個)固定到該鏡筒520的外壁的永磁體591和至少一個(例如二個)固定到該托架530的內壁的電線圈592。該電線圈592可以配置為使得當該鏡筒520處於該操作狀態時，該電線圈592中的電流能夠在該永磁體591上產生軸向力，進而引起該鏡筒592相對於該托架530的軸向移動。這可以允許啟動該照相機模照500的自動對焦功能。該自動對焦功能可以提供0.1mm到5mm之間的軸向運動。AF模組590還可以包括配置為操作AF模照的驅動電路和用於確定該鏡筒520的位置的位置感應器(未示出)。AF模組590還可包括一印刷電路板(PCB)594，其可固定到該托架的內壁。該驅動電路和該電線圈592可以安裝在PCB594上。該照相機模組500還可包括用於向AF模組590提供電流的電流供應線。該電流供應線可以從該感應器560能夠安裝到其上的主PCB延伸於至少一個電線圈592安裝到其上的PCB 594。如圖17A-圖17B所示，該電流供應線可以在配置為在該鏡筒的折疊狀態和操作狀態之間彈性變形的彎曲部593中實現。可以將該彎曲部593的剛度選擇為盡可能小。AF模組590還可包括由鐵磁材料製成的軛597，並且配置為使得軛597和固定到該鏡筒520的至少一個永磁體591之間的磁力相互作用而提供水平預緊力分量，有助於將該軸承滾珠521保持永在該軸軌522a、522b中。此外，軛和永磁體之間的磁相互作用可以將該鏡筒520從該托架530軸向提升。該軛597可以例如定位在PCB 594外部的容納AF模組590的空隙中。

可以使用AF模組的VCM來實現鏡筒彈出組件。永磁體和電線圈還可以配置為使得電線圈中的電流在永磁體上感應軸向力，進而當該蓋窗彈出組件從該縮回位置移動到該展開位置時，使該鏡筒至少從該折疊狀態進入該操作狀態。該托架的軸向運動可以傳遞到安裝在該托架上的電線圈，而且施加在該電線圈中的電流可以在該鏡筒上的永磁鐵中引起軸 向力，進而使該鏡筒軸向移動。換句話說，該鏡筒通過電磁方式移動，而該托架通過該驅動凸輪進行機械移動。在其他實施例中，當該托架軸向移動時，該鏡筒可以通過肩部凹槽和凸緣突起之間的機械相互作用從該折疊狀態軸向移動到該操作狀態。或者，在電源故障或VCM超出自動對焦範圍等特殊情況下，肩部凹槽和凸緣突起可用作擋塊。此外，永磁體和電線圈可以配置為使得該電線圈中的電流在永磁體上感應軸向力，當該蓋窗從該展開位置移動到該縮回位置時，至少使該鏡筒從該工作狀態進入該折疊狀態。

在一些實施例中，該物鏡組件中的至少一個鏡片元件切割以形成D-cut鏡片，進而釋放如圖16A-圖16B所示的D-cut體積。鏡片可沿一側切割(在其他示例中沿二側切割)10%至40%，較佳地為10%至30%。這意味著最小光學高度HOPT-CUT可以比最大光學鏡片高度HOPT小10%至50%。圖16A-圖16C說明了與切割鏡片有關的定義。圖16A顯示了具有鏡片高度HL和光學鏡片高度HOPT的軸對稱鏡片元件。鏡片高度HL等於光學鏡片高度HOPT加上虛線所示的機械元件尺寸貢獻。機械貢獻通常在200到1000微米之間。圖16B顯示沿X具有與圖16A中所顯示的軸對稱鏡片相同的鏡片高度的切割鏡片元件。切割後的鏡片元件沿不同軸測得的HL和HOPT不同。例如，最大光學鏡片高度HOPT(沿Y測量)大於最小光學鏡片HOPT-CUT(沿X測量)。切割後的鏡片元件相對於Y沿一側切割約25%。這意味著HOPT-CUT

0.75 x HOPT。圖16C顯示了包括幾個切割鏡片元件的切割鏡筒，這些切割鏡片元件一起形成切割鏡片。切割鏡片相對於Y沿兩側切割。在切割時，鏡筒WL的寬度大於鏡筒HL的高度。在此公開的彈出式照相機中，與軸對稱鏡筒相比，沿一側相對於Y切割的鏡筒節省的體積用於將AF模組590緊湊地集成到彈出式照相機中相機。換言之，該鏡筒的外形可以較佳地符合D-cut鏡片，使得D-cut體積在該鏡筒520和該托架530之間被釋放。如圖15A所示，AF模組590可以較佳地集成在鏡筒520和該托架530之間釋放的D-cut體積中。這可以允許限制將基於該鏡片的AF模組安裝在照相機模組500上的空間要求。 換言之，通過切割鏡片，承載鏡片的鏡筒可以比用於軸對稱鏡片的鏡筒小，進而節省切割體積。AF模組可以位於切割體積中，進而允許緊湊的圓形彈出式照相機工業設計。申請人發現，與具有軸對稱鏡片的彈出式照相機相比，集成AF致動器所需的額外空間可減少約90%，其中D-cut鏡片在一側沿Y切割約20%。如圖15A-圖15B中的示例所示，將自動對焦集成到在鏡筒和托架之間釋放的D-cut體積中，可以限制由於AF模組導致的照相機模組的直徑增加，並限制該鏡筒520的直徑與鏡筒520的直徑與該托架530的直徑小於0.05mm、小於0.5mm、小於1mm、小於2mm、小於3mm或小於6mm。

該照相機模組500還可以包括一保護密封件585，其配置為在該折疊狀態和該操作狀態以及該照相機模組500的中間狀態中保持該照相機模照500的不滲透性。該保護密封件585可以配置為允許防塵。該保護密封件585配置為符合防護等級IP68標準。該保護密封件585可以是隔膜。該保護密封件585可以形成可折疊的套筒。該套管的一端可以固定到該托架530的外周邊緣，而且套管的另一端可以固定到該殼體570的內周邊緣。

該相機模組500還可以包括一光學圖像穩定(optical image stabilization,OIS)系統，以提供穩定能力。OIS系統可以配置為在感應器平面中沿X軸和Y軸移動該感應器560。OIS系統可以附加地或替代地配置為通過沿偏航、俯仰和/或橫滾旋轉軸，較佳地沿偏航(Z)和俯仰(X)旋轉軸轉動感應器來移動感應器。

通常，該照相機模組500的尺寸可以在以下範圍內：包括致動器的照相機模組可以安裝在直徑在6和50mm之間的圓中。該蓋窗的直徑可以在5到40mm之間。該照相機模照在非啟動(折疊)模式下的高度可以在6到18毫米之間，而在啟動(彈出)模式下，可以在7到30毫米之間。該照相機模組的非啟動模式和啟動模式之間的高度變化可能在1到15毫米之間。

圖18A-18B顯示根據本發明第二方面的實施例的分別處於 折疊狀態和展開狀態的通用照相機模組600的示意圖。

該照相機模照600包括一鏡筒620、配置為接收該鏡筒620的一托架630以及一圖像感應器660。該照相機模組600還可以包括可伸縮的蓋窗650。該鏡筒620包括物鏡組件。該物鏡組件可以同軸地保持多個(例如，四個)鏡片元件625，該鏡片元件625限定了該照相機模組600的光軸Z。該托架630可以包括用於接收該鏡筒620的托架筒。該鏡筒620可以同軸地向內定位到該托架630。該鏡筒620可以耦接到該托架630，以允許該鏡筒620相對於該托架630軸向位移。該鏡筒620和該托架630可以使用至少一個或多個(例如二個)軸軌和相應的一個或多個(例如二個)封閉在它們之間的軸承滾珠來軸向耦接。該托架630可以耦接成相對於該圖像感應器660相對於Z軸軸向固定。該鏡筒620具有操作狀態和折疊狀態。在該操作狀態中，該圖像感應器660位於該物鏡組件的焦點平面或成像平面中。在該折疊狀態下，該照相機模組可能被禁用，即該照相機模組可能無法對該物鏡組件的視野進行成像。該鏡筒的操作狀態對應於照相機模組600的彈出(啟動)模式，其中該照相機模組的TTL高於該照相機模組在非啟動模式下的TTL。

該照相機模照600還包括一鏡筒彈出組件，該鏡筒彈出組件配置為將該鏡筒620從該折疊狀態可控地移動到該操作狀態。該鏡筒彈出組件包括一磁性彈簧組件610，該磁性彈簧組件610配置為在該操作狀態下偏壓該鏡筒620。該磁性彈簧組件610包括至少一個固定到該鏡筒620的永磁體670和固定到該托架630的鐵磁軛680。該磁性彈簧組件610可以配置為使該鏡筒620相對於該托架630從該折疊狀態朝向該操作狀態軸向移動。該磁性彈簧組件可以定位在該托架630和該鏡筒620之間的空隙中。至少一個永磁體670可以固定到該鏡筒620的外壁。該鐵磁軛680可以固定到該托架筒的內壁。換言之，本方面提供了使用由該永磁體施加在鐵磁軛上的磁力，以彈簧的方式在該鏡筒620上產生垂直偏壓力。圖19是說明施加在永磁體670上的磁力F的示意圖，其垂直彈出組件F_POP和水平預緊組件F_PRE。該水平預緊組件F_PRE可有助於保持封閉在耦接該鏡筒 620和該托架630的軸軌中的軸承滾珠。如圖22A-圖22B所顯示的圖18-圖21所示實施例，磁力F取決於永磁體670相對於該鐵磁軛680的位置和取向，特別是取決於處於塌陷狀態的鐵磁軛和永磁體之間的初始偏移距離D_OFF。當該鏡筒的重量抵抗該鏡筒從該折疊狀態到該操作狀態的軸向移動時，磁性彈簧組件可以構造成產生能夠克服該鏡筒重量的彈出力。在一些實施例中，磁性彈簧組件可以配置為使得在該折疊狀態下的彈出力可以為大約0.5g到4g。

可縮回的蓋窗650也可以配置為在該縮回位置和該展開位置之間可控地軸向移動。在該縮回位置，該蓋窗650可以定位成鄰接處於該折疊狀態的鏡筒620的最遠側表面(例如，邊緣)。在該展開延伸位置，該蓋窗650可以定位成與處於該操作狀態的鏡筒620的最遠側表面提供軸向間隙。可以協調該蓋窗650在該縮回位置和該展開位置之間的運動以及透該鏡筒620在該折疊位置和該展開位置之間的運動。該蓋窗650的軸向移動可由致動器640操作的蓋窗彈出組件611驅動。在該縮回位置，該蓋窗650可以配置為將該鏡筒620保持在該折疊位置。換言之，處於該縮回位置的蓋窗可以克服該磁性彈簧組件610的磁力。在該展開位置，該蓋窗可以配置為與處於該操作狀態的鏡筒620提供軸向間隙。軸向間隙可以允許該鏡筒620從該操作狀態進行一些軸向移動，進而允許自動聚焦功能。該蓋窗650還可以配置成當通過該蓋窗彈出組件611操作該蓋窗從該展開位置移動到該縮回位置時，使該鏡筒從該操作狀態移動到該折疊狀態。換言之，當該蓋窗彈出組件611操作時，當該蓋窗從伸展位置移動到縮回位置時，該蓋窗可以推壓該鏡筒並且使該鏡筒620收縮在該折疊狀態。當該蓋窗650從該縮回位置移動到該展開位置時，該鏡筒620被釋放並且磁力可以驅動該鏡筒620朝向該操作狀態。在一些實施例中，該蓋窗彈出組件可以是參考圖9-圖12描述的任何蓋窗彈出組件。在一些實施例中，該蓋窗彈出組件可以由壓縮彈簧驅動。壓縮彈簧可將蓋窗偏向展開位置。該蓋窗可以通過閂鎖機構保持在縮回位置。閂鎖機構可以例如由請求使用其上安裝有照相機模組的攜帶式電子裝置上的照相機的用戶或由用戶機械地操 縱照相機模組，例如通過照相機來驅動。通過推動蓋窗。彈簧可以通過用戶將蓋窗移動到該縮回位置來重新加載，例如通過向下推蓋窗直到閂鎖機構將蓋窗閂鎖在該縮回位置。

該照相機模組600還可包括AF模組，該AF模組包括固定到托架筒的內壁的至少一個電線圈。電線圈可以配置為當該鏡筒移向操作狀態進入自動對焦範圍時，至少一個電線圈中的電流能夠在至少一個永磁體上產生軸向力，以引起該鏡筒的軸向移動，並實現該照相機模組的自動對焦功能。自動對焦範圍可以指沿Z軸的位置，對於該位置電線圈可以感應能夠軸向移動該鏡筒的力。該磁性彈簧組件610可以配置為在自動對焦範圍內移動該鏡筒。在一些實施例中，AF模組可以允許將該鏡筒620保持在該操作狀態。在一些實施例中，彈出力可以允許將該鏡筒620保持在操作狀態。可以理解的是，在該操作狀態下的彈出力可能明顯小於在該折疊狀態下的彈出力。該磁性彈簧可以在操作狀態下放鬆，然後可以通過自動對焦電線圈和永磁體的相互作用來克服小的彈出力，以便對相機進行對焦。AF模組還可以包括配置為操作AF模組的驅動電路和可選的位置感應器(未示出)以確定該鏡筒620的垂直位置。AF模組還可以包括能夠固定到該托架的內壁的PCB。驅動電路和電線圈可以安裝在PCB上。該照相機模組600還可包括用於向AF模組供應電流的電流供應線。該電流供應線可以從其上可安裝感應器660的主PCB延伸到其上安裝有至少一個電線圈的PCB。

該鏡筒620可以包括一個或多個具有至少一種D-cut形狀的鏡片元件。例如，可以去除任何D-cut鏡片的10%到50%的光學高度。該鏡筒620可以符合D-cut形狀，進而釋放該托架630和該鏡筒620之間的D-cut體積。AF模組可以較佳地集成在該托架630和該鏡筒620之間的D-cut體積中。這可以使得能夠限制由於AF模組導致的照相機模組的直徑增加，並且能夠將該鏡筒620的直徑和該托架630的直徑之間的差△D限制為小於0.05mm、小於0.5mm、小於1mm、小於2mm、小於3mm或小於6mm。

該照相機模組600還可以包括一光學圖像穩定系統，以提供穩定能力。OIS系統可以配置為沿X和Y軸在感應器平面中移動感應器660。OIS系統可以附加地或替代地被配置為通過沿偏航、俯仰和/或橫滾旋轉軸，較佳地沿偏航(Z)和俯仰(X)旋轉軸轉動感應器來移動感應器。在一些實施例中，OIS系統可以附加地或替代地通過使用例如根據本發明第三方面的OIS組件沿X和Y軸在感應器平面中移動該托架630和該鏡筒來提供。

通常，該照相機模組600可以配置為防水的。該照相機模組可以包括一保護密封件，其配置為在該折疊狀態和該操作狀態以及該照相機模組600的中間狀態中保持該照相機模組的不滲透性。該照相機模組600還可以包括一濾光器，該濾光器配置為濾除該圖像感應器可檢測的電磁光譜的預定部分。這可以過濾不可見輻射，例如紅外輻射。

通常，該照相機模組600的尺寸可以在以下範圍內：包括致動器的照相機模照可以安裝在直徑在6和50mm之間的圓中。蓋窗的直徑可以在5到40mm之間。該照相機模組在非啟動(折疊)模式下的高度可以在6到18毫米之間，而在啟動(彈出)模式下，可以在7到30毫米之間。該照相機模組的非啟動模式和啟動模式之間的高度變化可能在1到15毫米之間。

圖20A-圖20B分別顯示根據本發明第二方面的實施例的處於非啟動模式和啟動模式的照相機模組700的截面圖。圖21A-圖21B顯示分別處於折疊狀態和展開狀態的圖20A-圖20B的照相機模組的元件的橫截面等距視圖。

該照相機模組700包括一鏡筒720、配置為接收該鏡筒720的一托架730和一圖像感應器760。該照相機模組700還可包括由蓋窗彈出組件和致動器(未示出)操作的可伸縮的蓋窗(未示出)。該鏡筒720包括一物鏡組件。該物鏡組件同軸地保持四個鏡片元件725a-725d，定義相機模組700的光軸Z。該鏡筒720包括具有二個D-cut的鏡片元件。該鏡筒720符合D-cut形狀，進而釋放該托架730和該鏡筒720之間的D-cut 體積。

該托架730包括用於接收該鏡筒720的一托架筒。該鏡筒720與該托架730同軸地向內定位。該鏡筒720耦接到該托架730以允許該鏡筒720相對於該托架730軸向位移。該鏡筒720和該托架730使用二個軸軌和封閉在其間的對應的二個軸承滾珠，以類似於圖11A所示的方式軸向連接。該托架730安裝在相對於該圖像感應器760相對於Z軸軸向固定的OIS組件上。OIS組件在下文中關於本發明第三方面進行詳述。該鏡筒720具有操作狀態和折疊狀態。在操作狀態中，該圖像感應器760位於物鏡組件的焦點平面或成像平面中。在該折疊狀態下，該照相機模照可能被禁用，即該照相機模組可能無法對物鏡組件的視野進行成像。該操作狀態對應於該照相機模組700的彈出模式，其中該照相機模組的TTL高於處於非啟動模式的照相機模組的TTL。

該照相機模組700還包括彈出式組件，該彈出式組件配置為將該鏡筒720從該折疊狀態可控地移動到該操作狀態。該彈出組件包括磁性彈簧組件710，該磁性彈簧組件710配置為在該操作狀態下偏壓該鏡筒720。該磁性彈簧組件710包括至少一個固定到該鏡筒720的一永磁體770和固定到托架730的一鐵磁軛780。該磁性彈簧組件710配置為使該鏡筒720相對於該托架730從該折疊狀態朝向該操作狀態軸向移動。該磁性彈簧組件710定位在該托架730和該鏡筒720之間的空隙中。至少一個永磁體770固定到該鏡筒720的外壁。該鐵磁軛780固定到該托架筒的內壁。

該照相機模組700包括AF模組，該AF模組包括固定到托架筒的內壁的至少一個電線圈。AF模組集成在該托架730和該鏡筒720之間釋放的D-cut體積中。該電線圈配置為，當該鏡筒朝該操作狀態移動到自動對焦範圍時，至少一個電線圈中的電流能夠在至少一個永磁體770上產生軸向力，以引起該鏡筒的軸向移動並實現該照相機模組的自動對焦功能。自動對焦範圍可以指沿Z軸的位置，對於該位置電線圈可以感應能夠軸向移動鏡筒的力。該磁性彈簧組件710配置為在自動對焦範圍內移動該鏡筒720。在一些實施例中，AF模組可以允許將該鏡筒720保持在操作狀 態。在一些實施例中，該磁性彈簧組件710的彈出力可以允許將該鏡筒720保持在操作狀態。

通常，該照相機模組700的尺寸可以在以下範圍內：包括致動器的照相機模組可以安裝在直徑在6和50mm之間的圓中。該蓋窗的直徑可以在5到40mm之間。該照相機模組在非啟動(折疊)模式下的高度可以在6到18毫米之間，而在啟動(彈出)模式下，可以在7到30毫米之間。該照相機模組的非啟動模式和啟動模式之間的高度變化可能在1到15毫米之間。

圖22A-圖22B分別顯示磁力彈簧在磁體沿Z軸的行程上的彈出力和預緊力，用於軛和處於塌陷狀態的磁體之間的不同偏移距離。如圖22A所示，其中給出了1.8mm、2.1mm和2.4mm的軛偏移距離的數據，彈出力隨軛偏移距離而變化。可以確定的是，提供能夠在自動對焦範圍內或直接將該鏡筒提升到該操作狀態的彈出力的軛偏移距離。從圖22B中可以看出，預載力也隨著磁軛偏移距離和磁行程而變化。

圖23A-圖23C總體上顯示根據本發明第三方面的實施例的OIS系統800的示意圖。與標準系統相比，目前公開的OIS系統可具有低肩部(即沿Z軸的尺寸)。OIS系統800可以配置為相對於感應器移動照相機模組的鏡筒。OIS系統800可以配置為提供該物鏡組件在垂直於該鏡筒的光軸的平面中在二個橫向方向上的位移。OIS系統800可以配置為支持根據本發明實施例的相機模組的托架。

OIS系統800包括OIS的底部框架840、OIS的中間框架830和OIS的頂部框架820。這些在以後可以簡稱為“框架(frame)”。底部框架、中間框架和頂部框架通常可以是基本上延伸到OIS平面中的基本上平坦的結構。OIS框架可以具有板形。每個OIS框架可以包括一個中空的中心部分，以允許光照射到圖像感應器上。OIS系統800可以配置為安裝在限定水平面的圖像感應器(未示出)上。該底部框架840可以配置為相對於該圖像感應器固定地耦接。該底部框架840可以配置為安裝在PCB上，該感應器可以安裝在PCB上，該感應器以感應器為中心並且使得OIS平面 平行於感應器平面。該中間框架830可以配置為安裝在該底部框架840上。該中間框架830可以耦接合成可相對於該底部框架840在平行於水平感應器平面的方向Y上軸向位移。該中間框架830可以耦接到該底部框架840，以抵抗在橫向於Y方向並且平行於該感應器平面的方向X上的軸向位移。例如，該中間框架830可以(僅)具有根據Y方向相對於該底部框架840的一個自由度。在一些實施例中，該底部框架840和該中間框架830可以包括在Y方向上的一個或多個平行軌道，以允許該中間框架830相對於該底部框架840軸向位移/移位。在一些實施例中，一個或多個平行軌道可以包圍軸承滾珠，以確保該中間框架830和該底部框架840之間的低摩擦耦接。該頂部框架820可以配置為安裝到該中間框架830上。該頂部框架820可以耦接成相對於該中間框架830在橫向於Y方向並平行於該感應器平面的X方向上可軸向移位。該頂部框架820可以連接到該中間框架830以抵抗在橫向於X方向的Y方向上的軸向位移。例如，該頂部框架820可以(僅)具有根據X方向相對於該中間框架830的一個自由度。在一些實施例中，該頂部框架820和該中間框架830可以包括在X方向上的一個或多個平行軌道，以允許該頂部框架820相對於該中間框架820軸向位移。在一些實施例中，一個或多個平行軌道可以包圍軸承滾珠，以確保該中間框架830和該頂部框架820之間的低摩擦耦接。該頂部框架820可以配置為固定地支撐該照相機模組的托架筒810。該托架筒810可以配置為接收該鏡筒。在一些實施例中，該托架筒810可以與該頂部框架820成一體。

OIS系統800還可包括音圈馬達(voice coil motor,VCM)機構(或更一般地線性運動感應馬達機構)，其配置為根據X方向相對於該中間框架選擇性地移動該頂部框架820。VCM機構可以進一步配置用於在Y方向上相對於該底部框架840選擇性地移動中間框架830(以及與中間框架830一起承載在其上的頂部框架820)。換言之，VCM機構可以配置為根據X和/或Y軸選擇性地移動該頂部框架820。VCM機構可以包括一個用於沿X方向驅動OIS的VCM和另一個用於沿Y方向驅動OIS的VCM。OIS系統800可以包括分別限定第一磁軸和第二磁軸的第一永磁體和第二 永磁體。在一些實施例中，第一永磁體和第二永磁體可以固定到頂部框架820，使得第一磁軸和第二磁軸分別與X和Y軸共線。在一些實施例中，一個永磁體可以固定到該頂部框架820，使得它的磁軸平行於X軸，而另一個永磁體固定到該中間框架830，使得它的磁軸平行於Y軸。其磁軸平行於X軸的第一永磁體和其磁軸平行於Y軸的第二永磁體可以分別稱為X磁體和Y磁體。此外，OIS系統800可以包括配置為分別與第一永磁體和第二永磁體協作的第一和第二電線圈，使得第一電線圈和/或第二電線圈中的電流能夠在第一永磁體和/或第二永磁體上引起軸向力，進而導致該頂部框架在X和/或Y方向上的軸向移動。在一些實施例中，OIS系統800還可以包括額外的磁體組和對應的線圈。OIS系統800還可包括控制器。OIS系統800還可以包括霍爾位置感應器，以允許對框架的位置進行反饋。OIS系統800還可以包括定位在感應器平面中的軛，使得由X和Y磁體施加在軛上的磁力將分層結構保持在一起，進而使軸承滾珠保持在軌道中。

OIS系統800可以集成到根據本發明第二方面的照相機模組。該照相機模組的托架可以固定地耦接到OIS系統800的頂部框架820，使得該頂部框架的運動被傳遞到該托架。在一些實施例中，該托架可以與頂部框架820成一體。

OIS系統800的外部尺寸可以使得OIS系統800可以安裝在直徑在6到50mm之間的圓中。

圖24顯示根據本發明第三方面的OIS系統900。OIS系統900包括一底部框架940、一中間框架930和一頂部框架920。該頂部框架920可以通過在其基部處徑向延伸的凸緣922固定地連接到托架筒910。托架筒910可以大體上類似於參照圖20描述的托架730。特別地，該托架筒910可以配置成同軸地接收該鏡筒，同時使該鏡筒能夠通過垂直軸向連接器915a-915b沿Z方向軸向移動。此外，該托架筒910可以配置為接收AF模組(特別是鐵磁軛和電線圈)，用於移動接收在其中的鏡筒，如上所述。該凸緣922的底側可以構造成保持第一永磁體和第二永磁體。該底部框架940可以配置為固定到PCB上。該底部框架940和該中間框架930 可以使用允許沿Y方向移動的軸向連接機構來軸向連接。例如，軸向連接機構(也稱為軌道連接)可以包括從該底部框架940的上表面突出的多個底部突起945a-945d以及與形成在該中間框架930的下表面上的中間軌道(即軸向凹槽，未繪示)配合。該等底部突起945a-945d可以在平行於該圖像感應器平面的Y方向上軸向延伸。至少一些並且較佳地該等底部突起945a-945d中的每一個可以由具有預定(例如三角形)橫截面形狀的軸向突出形成。至少一些並且較佳地每個突起945a-945d可以包括配置為容納軸承滾珠的凹部。中間軌道可以配置為面對該等底部突起945a-945d，並且具有相同的預定(例如三角形)橫截面形狀，以便能夠接收該等底部突起945a-945d，使得該中間框架930能夠在Y方向上於該底部框架940上滑動，同時防止在垂直於Y方向，而且平行於該圖像感應器平面的X方向上的移動。該頂部框架920和該中間框架930可以使用允許沿X方向相對運動的軸向連接機構來軸向連接。例如，軸向連接機構可以包括如上所述的在該底部框架940和該中間框架930之間的類似軌道連接，包括中間突起935a-935d和頂部軌道925a-925d，以允許該頂部框架920相對於該中間框架930沿著X方向移動。

圖25-圖28顯示根據本發明實施例的照相機模組1000。圖25A-圖25B分別以分解圖和組裝立體圖顯示了照相機模組1000。圖26-28顯示了照相機模組1000的隔離組件。該照相機模組1000結合了本發明第二方面(通常使用磁性彈簧執行的鏡筒的彈出機構)和第三方面(通常是一個三層OIS系統，用於在平行於圖像感應器的平面上移動鏡筒)。

該照相機模組1000可以包括一鏡筒1020、配置為接收該鏡筒1020的一托架1030和一圖像感應器1060。該照相機模組1000還可包括由蓋窗彈出組件和致動器(未示出)操作的可伸縮的蓋窗(未示出)。該鏡筒1020包括一物鏡組件。該物鏡組件同軸地固定多個鏡片元件，這些鏡片元件限定該照相機模組1000的光軸Z。該鏡筒1020包括一個具有至少一個D-cut形狀的鏡片元件。該鏡筒1020符合D-cut形狀，進而釋放該托架1030和該鏡筒1020之間的D-cut體積。

該托架1030包括用於接收該鏡筒1020的托架筒。該鏡筒1020與該托架1030同軸地向內定位。該鏡筒1020耦接到該托架1030以允許該鏡筒1020相對於該托架1030軸向位移。該鏡筒1020和該托架1030使用一個或多個(例如二個)軸軌1022a、1022b和相應的一個或多個(例如二個)封閉在它們之間的軸承滾珠軸向耦接。該托架1030安裝在參照圖24描述的OIS系統900上。該圖像感應器1060安裝在主PCB1100上。該底部框架940安裝在該圖像感應器1060上方居中的主PCB 1100上。該底部框架940和該中間框架930可以使用允許該中間框架930相對於該底部框架940沿Y方向移動的軸向連接機構來軸向連接。該頂部框架920和該中間框架930可以使用軸向連接機構來軸向連接，該軸向連接機構允許該頂部框架920相對於該中間框架930沿X方向的相對運動。該托架1030通過該凸緣922固定地連接到該頂部框架920。該托架1030可以與該頂部框架920成一體。該凸緣922的底側可以構造成保持第一永磁體921a-921b和第二永磁體923，使得它們的磁軸分別平行於X軸和Y軸。附加的磁體921b可以定位成使得其磁軸平行於X方向，相對於第一永磁體921a關於光軸對稱。進一步地，第一電線圈924a-924b和第二電線圈926分別被配置為分別與第一永磁體921a-921b和第二永磁體923配合併，而且配置為使得第一電線圈924a-924b和/或第二電線圈926中的電流能夠在第一永磁體921a-921b和/或第二永磁體923上產生軸向力，從而導致該頂部框架在X和/或Y方向上的軸向移動。第一電線圈924a-924b和第二電線圈926可以安裝在主PCB 1100上。主PCB 1100可以包括用於該圖像感應器1060、第一電線圈924a-924b和第二電線圈926以及用於下文描述的AF模組的電連接。在一些實施例中，該照相機模組1000可以另外包括配置為移動該圖像感應器1060的附加OIS系統。

該鏡筒1020具有操作狀態和折疊狀態。在該操作狀態中，該圖像感應器1060位於該物鏡組件的焦點平面或成像平面中。在該折疊狀態下，該照相機模組可能被禁用，即該照相機模組可能無法對該物鏡組件的視野進行成像。該操作狀態對應於該照相機模組1000的彈出狀態，其中 該照相機模組的TTL高於處於該折疊狀態的照相機模組的TTL。

該照相機模組1000還包括一彈出組件，該彈出組件配置為可控地將該鏡筒1020從該折疊狀態移動到該操作狀態。該彈出組件包括一磁性彈簧組件，該磁性彈簧組件配置為在該操作狀態下偏壓該鏡筒1020。該磁性彈簧組件包括至少一個固定在鏡筒1020上的一永磁體1070，以及固定在該托架1030上的一鐵磁軛1080。該磁性彈簧組件配置為使該鏡筒1020相對於該托架1030從該折疊狀態朝向該操作狀態軸向移動。該磁性彈簧組件定位在該托架1030和該鏡筒1020之間的空隙中。至少一個(例如二個)永磁體1070固定到該鏡筒1020的外壁。該鐵磁軛1080固定到該托架筒1030的內壁。

可縮回的蓋窗(未示出)也可以配置為在該縮回位置和該展開位置之間可控地軸向移動。在該縮回位置，該蓋窗可以定位成在該折疊狀態下鄰接該鏡筒的最遠側表面，並且將該鏡筒保持在該折疊狀態。該在該展開位置，該蓋窗可以定位成與處於該操作狀態的鏡筒提供軸向間隙。可以協調該蓋窗在該縮回位置和該展開位置之間的運動，以及該鏡筒在該折疊位置和該展開位置之間的運動。該蓋窗的軸向運動可以由致動器操作的蓋窗彈出組件來驅動。該蓋窗彈出組件可以是參考圖9-12所示的機構之一，或者是如前面參考照相機模組600所述的基於彈簧的機構。在該縮回位置，該蓋窗可以配置為將該鏡筒保持在該折疊位置。換言之，處於該縮回位置的蓋窗可以克服磁性彈簧組件的磁力。該蓋窗還可以配置為當通過該蓋窗彈出組件操作蓋窗從該展開位置移動到該縮回位置時，使該鏡筒從該操作狀態移動到該折疊狀態。換言之，當從該展開位置移動到該縮回位置時，該蓋窗可以推壓該鏡筒並在該折疊狀態下折疊該鏡筒。當蓋窗從該縮回位置移動到該展開位置時，該鏡筒被釋放並且磁性彈簧可以驅動該鏡筒朝向該操作狀態。

該照相機模組1000還包括AF模組，該AF模組包括至少一個固定到托架筒1030的內壁的自動對焦的電線圈1092。AF模組集成在該托架1030和該鏡筒1020之間釋放的D-cut體積中。這可以限制由於AF 模組導致的直徑增加。自動對焦的電線圈1092配置為當該鏡筒1020向該操作狀態移動進入自動對焦範圍時，至少一個電線圈中的電流能夠在至少一個永磁體1070上產生軸向力，以引起該鏡筒的軸向移動，並實現該照相機模組1000的自動對焦功能。自動對焦範圍可以指沿Z軸的位置，對於該位置，該電線圈1092自動對焦可以引起能夠軸向移動鏡筒的力。該磁性彈簧組件配置為在自動對焦範圍內移動該鏡筒1020。在一些實施例中，AF模組可以允許將鏡筒1020保持在該操作狀態。在一些實施例中，該磁性彈簧組件的彈出力可以允許將該鏡筒1020保持在該操作狀態。AF模組還可以包括配置為操作AF模組的驅動電路和用於確定該鏡筒1020的位置的位置感應器(未示出)。AF模組還包括可固定到該托架1030內壁的自動對焦PCB。該驅動電路和電線圈1092可以安裝在PCB上。該照相機模組1000還可以包括用於向AF模組提供電流的電流供應線。該電流供應線可以從其上可以安裝感應器1060的主PCB 1100延伸到其上安裝有至少一個電線圈1092以便向AF模組供應電流的PCB。主PCB 1100可以包括可折疊的PCB部分1110，其可以被折疊以到達該頂部框架920的上表面。該電流供應線可以進一步包括配置為裝配到該頂部框架920上表面上的平面彎曲部1120。該彎曲部1120可以包括用於電氣佈線的電線。該彎曲部1120可以電連接到主PCB 1100的可折疊的PCB部分1110。該彎曲部1120可以電連接到自動對焦PCB。該彎曲部1120可以包括四個電通道1121a-1121d，用於向AF模組提供控制信號。二個通道可以用於控制自動聚焦電線圈1092，而且二個通道可以用於控制驅動電路和位置感應器。該彎曲部1120可以包括自動對焦連接端口1122a，其包括用於連接到AF模組的四個連接點。托架筒1030可以配置為允許這些電連接通過，並且可以例如包括用於接收電連接的通孔(孔徑)。該彎曲部1120還可包括PCB連接端口1122b，其包括用於連接到主PCB 1100的四個連接點。該彎曲部1120可以包括圍繞該托架筒的基部佈置的彎曲環1123和佈置在該頂部框架920的外圍邊緣上的彎曲輪廓1124。該電通道1121a-1121d可以各自獨立地連接彎曲輪廓1124和彎曲環1123。在一些其他實施例中，自動對焦連接端口1122a 和PCB連接端口1222b可以直接連接，例如使用浮動電纜，進而不包括平面彎曲部1120。

換言之，該磁性彈簧可以使該鏡筒在平行於鏡片光軸的方向上線性移動。這可以在(操作)彈出狀態和(非操作)折疊狀態之間切換彈出式照相機。為了在折疊狀態和彈出狀態之間切換彈出式照相機，在移動該鏡筒的同時或之前，該蓋窗在平行於鏡片光軸的方向上線性移動。該鏡筒在該折疊狀態和該彈出狀態之間切換移動的行程可以在0.5mm和10mm之間。由於精度要求相對較低，因此該鏡筒切換移動可以在開環配置中執行。在該彈出狀態下，自動對焦模組可線性移動該鏡筒以進行自動對焦。這種自動對焦移動的行程可能在0.5毫米和5毫米之間。自動對焦移動可以在閉環配置中執行，因為執行自動對焦的精度要求很高。

請注意，與基於感應器的OIS相比，鏡頭OIS致動器通常需要照相機模組中的額外空間。本文公開的OIS系統具有限制該問題的設計。特別地，OIS系統900可以具有平坦的分層結構，其中能夠移動的機械元件定位在照相機模組的底部。平坦層狀結構的高度可低於3mm，而且通常為約2mm或更小。為了進行比較，照相機模照的高度可以在5到15mm之間，通常為8到10mm，例如大約9mm。當前公開的OIS系統可以避免增加照相機模組的蓋窗的直徑並且實現低肩設計。

一般而言，照相機模組1000的尺寸可在以下範圍內：包括致動器的照相機模組可以安裝在直徑在6和50mm之間的圓中。蓋窗的直徑可以在5到40mm之間。照相機模組在非啟動(折疊)模式下的高度可能在6到18毫米之間，而在啟動(彈出)模式下，它可能在7到30毫米之間。照相機模組的非啟動模式和啟動模式之間的高度變化可能在1到15毫米之間。

需要注意的是，在各個實施例中描述的各個特徵可以根據所有可能的技術組合進行組合。

應當理解的是，本發明在其應用中不限於本文所包含的描述中闡述的或附圖中所示的細節。本發明能夠具有其他實施例並且能夠以各 種方式實踐和執行。因此，應當理解的是，這裡使用的措辭和用語是為了描述的目的而不應被視為限制性的。因此，本領域的技術人員將理解，本發明所基於的概念可以容易地用作設計其他結構、方法和系統以實現當前發明的主題的多個目的的基礎。

本領域的技術人員將容易理解，在不脫離由所附請求項限定的範圍的情況下，可以將各種修改和改變應用於如上文所述的本發明的實施例。

100:照相機模組

110:蓋窗彈出組件

111:鏡筒彈出組件

120:鏡筒

125:鏡片元件

130:托架

140:致動器

150:蓋窗

160:圖像感應器

Claims (45)

1. 一種用於一攜帶式電子裝置的照相機模組，該照相機模組包括：一鏡筒，包含一物鏡組件，該物鏡組件同軸地固定一個或多個定義有一光軸的鏡片元件，該鏡筒配置為在一操作狀態以及一折疊狀態之間軸向移動；一蓋窗，設置在該鏡筒上方，並且配置為可在一縮回位置以及一展開位置之間軸向移動；一致動器，包括一驅動馬達；一蓋窗彈出組件，由該致動器來致動，該蓋窗彈出組件包含一驅動凸輪，該驅動凸輪配置為由該驅動馬達旋轉驅動，該驅動凸輪耦接至該蓋窗，該驅動凸輪的轉動使該蓋窗在該縮回位置與該展開位置之間軸向移動；一托架，用於接收該鏡筒，其中該蓋窗固定地連接到該托架，該托架的軸向移動使該蓋窗在該縮回位置以及該展開位置之間移動；一鏡筒彈出組件，配置為使該鏡筒從該折疊狀態軸向移動至該操作狀態，其中該鏡筒彈出組件包含一固定連接件，該固定連接件在該鏡筒以及該托架之間，該驅動凸輪的旋轉使該托架在該折疊狀態以及該操作狀態之間移動該鏡筒；一圖像感應器，配置為在該鏡筒處於該操作狀態時對該物鏡組件的一視場進行成像；及一保護密封件，該保護密封件配置為保持該照相機模組的不滲透性。
2. 如請求項1所述之照相機模組，其中該蓋窗配置為在該鏡 筒處於該操作狀態時將該鏡筒推入該折疊狀態，該蓋窗由該蓋窗彈出組件操作以從該展開位置移動至該縮回位置。
3. 如請求項1所述之照相機模組，其中該照相機模組另包括一後殼體以及一前殼體，該後殼體配置為容納該照相機模組，該前殼體配置為將該驅動凸輪軸向保持在該後殼體上，同時允許該驅動凸輪旋轉。
4. 如請求項1所述之照相機模組，其中該鏡筒彈出組件以及該蓋窗彈出組件是協調的。
5. 如請求項3所述之照相機模組，其中該照相機模組另包括一前滾珠軸承聯軸器及/或一後滾珠軸承聯軸器，該前滾珠軸承聯軸器連接在該前殼體以及該驅動凸輪之間，該後滾珠軸承聯軸器在該驅動凸輪以及該後殼體之間。
6. 如請求項3所述之照相機模組，其中該照相機模組另包括一個或多個靜態的鏡片元件，所述一個或多個靜態的鏡片元件被佈置為相對於該後殼體是靜止的。
7. 如請求項1所述之照相機模組，其中該致動器另包含：一蜗杆，配置為由該驅動馬達提供動力；以及一蝸輪，連接該蜗杆以及該驅動凸輪，該蜗杆的旋轉使該驅動凸輪轉動。
8. 如請求項1所述之照相機模組，其中該托架連接至該驅動凸輪，該驅動凸輪的旋轉使該托架軸向移動。
9. 如請求項8所述之照相機模組，其中該托架與該驅動凸輪連接形成一螺旋凸輪機構。
10. 如請求項9所述之照相機模組，其中該驅動凸輪以及該蝸輪摩擦耦接，當大於一預定閾值的一塌陷力施加在該托架上時，耦接配 置為被抑制。
11. 如請求項8所述之照相機模組，其中該驅動凸輪中的至少一凸輪螺旋槽配置為與該托架中的至少一托架螺旋槽配合，以包圍對應的至少一軸承滾珠，該軸承滾珠能夠將該驅動凸輪的移動傳遞至該托架。
12. 如請求項11所述之照相機模組，其中該托架包含一托架筒，該至少一托架螺旋槽形成在該托架筒的一外表面上。
13. 如請求項12所述之照相機模組，其中該驅動凸輪包含一凸輪筒，該凸輪筒與該托架筒向外同心，該至少一凸輪螺旋槽形成在該凸輪筒的一內表面上。
14. 如請求項10所述之照相機模組，其中該後殼體包含一個或多個外殼軸向槽，所述一個或多個外殼軸向槽配置為與該托架中的一個或多個托架軸向槽配合，以包圍相應的一個或多個對準的軸承滾珠而能夠保持該托架相對於該後殼體的一同心度。
15. 如請求項14所述之照相機模組，其中該托架包括一托架筒，一個或多個軸向槽形成在該托架筒的一內表面上。
16. 如請求項14所述之照相機模組，其中該後殼體包含一中心筒，所述一個或多個外殼軸向槽形成在該中心筒的一外表面上。
17. 如請求項10所述之照相機模組，其中該照相機模組另包括預加載的一彈簧，該彈簧配置為偏壓該托架以防止反彈。
18. 如請求項10-17中任一項所述之照相機模組，其中該托架包含一托架筒，而且該驅動凸輪包含一凸輪筒，該凸輪筒與該托架筒向外同心，一個或多個緊急銷從該托架筒徑向朝外突出，並且與該凸輪筒中相應的一個或多個緊急螺旋槽配合，使得所述一個或多個緊急銷僅在大於一預定閾值的一塌陷力被軸向施加在該托架上時與所述一個或多個緊急螺 旋槽接合。
19. 如請求項8所述之照相機模組，其中該照相機模組另包括一後殼體，該後殼體配置為容納該照相機模組，該驅動凸輪包含至少一徑向銷，該徑向銷通過突出穿過該托架中的至少一相應的螺旋槽而接合該托架，進而在該驅動凸輪旋轉時使該托架能夠軸向移動，至少一個銷還穿過該後殼體中的至少一相應的軸向槽，以保持該托架相對於該後殼體的同心度。
20. 如請求項19所述之照相機模組，其中該致動器另包含：一蜗杆，配置為由該驅動馬達提供動力；一蝸輪，連接該蜗杆以及該驅動凸輪，該蜗杆的旋轉使該驅動凸輪轉動，其中該蝸輪與該驅動凸輪為一體。
21. 如請求項19所述之照相機模組，其中該托架是加載的彈簧，以防止反彈並且吸收機械衝擊。
22. 如請求項21所述之照相機模組，其中在機械衝擊的情況下，該彈簧進一步使該致動器與該驅動凸輪分離，並在衝擊停止後進一步重新連接該致動器以及該驅動凸輪。
23. 如請求項20所述之照相機模組，其中該致動器另包含一中間齒輪，該中間齒輪位於該蜗杆以及該蝸輪之間。
24. 如請求項23所述之照相機模組，其中該蜗杆配置為沿一軸滑動，該致動器包含一彈簧，該彈簧加載該蜗杆，以防止反彈。
25. 如請求項19所述之照相機模組，其中該物鏡組件中的至少一鏡片元件被切割，以形成一D-cut鏡片，進而釋放一D-cut體積。
26. 如請求項25所述之照相機模組，其中該D-cut鏡片的光學高度的10%至30%被去除。
27. 如請求項25所述之照相機模組，其中該鏡筒的外形的一 形狀符合該D-cut鏡片，使得該D-cut體積在該鏡筒和該托架之間釋放。
28. 如請求項25所述之照相機模組，其中該照相機模組另包括集成在該D-cut體積中的一自動對焦(AF)模組。
29. 如請求項28所述之照相機模組，其中該鏡筒的直徑與該托架的直徑之間的差小於3mm，可選地小於1mm。
30. 如請求項28所述之照相機模組，其中該AF模組包含一軸向耦接器，該軸向耦接器設置在該鏡筒以及該托架之間，使得該鏡筒可相對於該托架軸向移動。
31. 如請求項28所述之照相機模組，其中該AF模組另包含一永磁體以及一電線圈，該永磁體固定在該鏡筒的一外壁上，該電線圈固定在該托架一內壁上，當該鏡筒處於該操作狀態時，該電線圈配置為該電線圈中的電流能夠在該永磁體上感應軸向力，進而使該鏡筒軸向移動並且啟用該照相機模組的自動對焦功能。
32. 如請求項31所述之照相機模組，其中該永磁體以及該電線圈形成該鏡筒彈出組件，並且當該蓋窗從該縮回位置移動至該展開位置時，進一步配置為該電線圈中的電流能夠在該永磁體上產生軸向力，進而使該鏡筒從該折疊狀態進入該操作狀態。
33. 如請求項19所述之照相機模組，其中該托架包含一止動件，該止動件配置為限制該鏡筒相對於該托架的一折疊運動。
34. 如請求項31所述之照相機模組，其中透過該AF模組使該托架以及該鏡筒之間的相對移動在0.1mm至5mm的範圍內。
35. 如請求項31所述之照相機模組，其中該AF模組另包含一驅動電路以及一位置感應器，該驅動電路配置為操作該AF模組，該位置感應器用於確定該鏡筒相對於該托架的位置。
36. 如請求項35所述之照相機模組，其中該AF模組另包含一印刷電路板，該印刷電路板固定在該托架的內壁上，該驅動電路以及電線圈安裝在該印刷電路板上。
37. 如請求項31所述之照相機模組，其中該照相機模組另包括一電流供應線，該電流供應線路用於向該AF模組提供電流，該電流供應線嵌入在包含用於電氣佈線的電線的一彎曲部中。
38. 如請求項37所述之照相機模組，其中該彎曲部具有低於一預定閾值的一剛度。
39. 如請求項19所述之照相機模組，其中該蓋窗配置為在處於該操作狀態的鏡筒以及處於該展開位置的蓋窗之間提供一軸向間隙。
40. 如請求項1所述之照相機模組，其中該鏡筒彈出組件包含一偏壓機構，該偏壓機構配置為當該鏡筒處於折疊狀態時使該鏡筒移動到該操作狀態。
41. 如請求項40所述之照相機模組，其中該蓋窗配置為當該鏡筒處於該操作狀態而且該蓋窗被該蓋窗彈出組件操作以從該展開位置移動到該縮回位置時，將該鏡筒推入該折疊狀態。
42. 如請求項40所述之照相機模組，其中該蓋窗配置為當該蓋窗從該縮回位置操作到該展開位置時，釋放該偏壓機構。
43. 如請求項40所述之照相機模組，其中該偏壓機構包含一壓縮彈簧。
44. 如請求項40所述之照相機模組，其中該偏壓機構包含一磁性彈簧。
45. 如請求項41所述之照相機模組，其中該蓋窗配置為在該鏡筒處於該縮回位置時，將該鏡筒保持在該折疊狀態。

Images