纖薄雙孔徑變焦數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的制作方法
【專利說(shuō)明】纖薄雙孔徑變焦數(shù)字?jǐn)z影機(jī)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)涉及2013年7月4日提交的標(biāo)題為“Miniature telephoto lensassembly (小型長(zhǎng)焦透鏡套件)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/842，987并且要求其優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)被全文合并在此以作參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]這里所公開(kāi)的實(shí)施例總體上涉及數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，更具體來(lái)說(shuō)涉及可以被合并到例如移動(dòng)電話之類的便攜式電子產(chǎn)品中的纖薄雙孔徑變焦數(shù)字?jǐn)z影機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004]緊湊的多孔徑并且特別是雙孔徑(其也被稱作“雙透鏡”或“雙攝影機(jī)”)數(shù)字?jǐn)z影機(jī)是已知的。小型化技術(shù)允許把這樣的攝影機(jī)合并在例如平板設(shè)備和移動(dòng)電話(后者在后文中通常被稱作“智能電話”)之類的緊湊的便攜式電子設(shè)備中，其中所述攝影機(jī)提供例如變焦之類的先進(jìn)成像能力，例如參見(jiàn)標(biāo)題為“High-resolut1n thin mult1-apertureimaging systems (高分辨率纖薄多孔徑成像系統(tǒng))”的共同所有的PCT專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/IB2013/060356，其被全文合并在此以作參考。在制造之后，在最終產(chǎn)品中(例如在智能電話中)對(duì)雙攝影機(jī)系統(tǒng)(其示例性地包括廣角(或“Wide”)攝影機(jī)和長(zhǎng)焦(或“Tele”)攝影機(jī))進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0005]系統(tǒng)校準(zhǔn)通過(guò)在全部?jī)蓚€(gè)攝影機(jī)中捕獲已知的對(duì)象來(lái)匹配長(zhǎng)焦和廣角圖像像素。這樣允許更快并且更加可靠地應(yīng)用兩個(gè)攝影機(jī)之間的融合，正如在PCT/IB2013/060356中所描述的那樣。這樣的攝影機(jī)可能遇到的一個(gè)問(wèn)題是例如掉落沖擊之類的小意外。掉落沖擊可能導(dǎo)致發(fā)生在系統(tǒng)校準(zhǔn)之后的兩個(gè)攝影機(jī)之間的相對(duì)移動(dòng)，從而改變長(zhǎng)焦與廣角圖像之間的像素匹配，并且從而阻礙長(zhǎng)焦與廣角圖像之間的快速可靠的融合。
[0006]雙孔徑變焦攝影機(jī)的另一個(gè)問(wèn)題涉及其高度。在長(zhǎng)焦和廣角攝影機(jī)的高度(其也被稱作光學(xué)總長(zhǎng)“TTL”)中存在很大差異。參見(jiàn)圖1，TTL被定義成第一透鏡元件的物側(cè)表面與攝影機(jī)圖像傳感器平面之間的最大距離。在后面，下標(biāo)“W”和“T”分別指代廣角和長(zhǎng)焦攝影機(jī)。參見(jiàn)圖1，在大多數(shù)小型透鏡中，TTL大于透鏡有效焦距(EFL)，所述有效焦距在本領(lǐng)域內(nèi)的含義是眾所周知的。對(duì)應(yīng)于給定透鏡(或透鏡套件)的典型的TTL/EFL比值是大約1.3。在單孔徑智能電話攝影機(jī)中，EFL通常是3.5mm，從而導(dǎo)致70-80°的視場(chǎng)。假設(shè)希望在智能電話中實(shí)現(xiàn)雙孔徑X2光學(xué)變焦，很自然的是將使用EFLW= 3.5mm和EFL τ=2xEFLw= 7mm。但是在沒(méi)有空間限制的情況下，廣角透鏡將具有EFLW= 3.5mm和3.5x1.3 =
4.55mm的TTLW，長(zhǎng)焦透鏡則將具有EFLT= 7mm和7x1.3 = 9.1mm的TTL τ。把9.1mm的透鏡合并到智能電話攝影機(jī)中將導(dǎo)致大約9.8mm的攝影機(jī)高度，這對(duì)于許多智能電話制造商來(lái)說(shuō)是不可接受的。此外，參見(jiàn)圖2，廣角與長(zhǎng)焦攝影機(jī)之間的較大高度差異(近似4.55_)可能導(dǎo)致遮蔽和擋光問(wèn)題。
[0007]第三個(gè)問(wèn)題涉及在雙孔徑變焦攝影機(jī)中實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)圖像穩(wěn)定化(0IS)。標(biāo)準(zhǔn)OIS通過(guò)平行于圖像傳感器(示例性地處于X-Y平面中)的透鏡移動(dòng)(“LMV”)來(lái)補(bǔ)償攝影機(jī)傾斜(“CT”)。攝影機(jī)傾斜導(dǎo)致圖像模糊。對(duì)于抵消給定的攝影機(jī)傾斜所需要的LMV的數(shù)量(以mm計(jì))取決于攝影機(jī)透鏡EFL并且是根據(jù)關(guān)系式LMV = CT*EFL，其中“CT”以弧度計(jì)，EFL以mm計(jì)。由于如前所示雙孔徑變焦攝影機(jī)可能包括具有顯著不同的EFL的兩個(gè)透鏡，因此不可能一同移動(dòng)全部?jī)蓚€(gè)攝影機(jī)并且對(duì)于長(zhǎng)焦和廣角攝影機(jī)二者都實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的傾斜補(bǔ)償。也就是說(shuō)，由于傾斜對(duì)于全部?jī)蓚€(gè)攝影機(jī)是相同的，因此將抵消對(duì)應(yīng)于廣角攝影機(jī)的傾斜的移動(dòng)將不足以抵消對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)焦攝影機(jī)的傾斜。類似地，將抵消對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)焦攝影機(jī)的傾斜的移動(dòng)將過(guò)度補(bǔ)償對(duì)應(yīng)于廣角攝影機(jī)的傾斜抵消。通過(guò)為每一個(gè)攝影機(jī)指派單獨(dú)的0IS致動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)傾斜補(bǔ)償，但是其代價(jià)是復(fù)雜并且昂貴的攝影機(jī)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]這里所公開(kāi)的實(shí)施例涉及具有改進(jìn)的掉落沖擊抗性、更小的總厚度、廣角與長(zhǎng)焦攝影機(jī)之間的更小的TTL差異以及改進(jìn)的0IS補(bǔ)償?shù)睦w薄雙孔徑變焦攝影機(jī)。
[0009]在一些實(shí)施例中，提供了包括具有對(duì)應(yīng)的廣角透鏡的廣角攝影機(jī)和具有對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)焦透鏡的長(zhǎng)焦攝影機(jī)的雙孔徑變焦攝影機(jī)，所述廣角和長(zhǎng)焦攝影機(jī)被直接安放在單個(gè)印刷電路板上，其中廣角和長(zhǎng)焦透鏡具有對(duì)應(yīng)的有效焦距EFLjP EFLT以及對(duì)應(yīng)的光學(xué)總長(zhǎng)TTLW和 TTLT，并且其中 TTLW/EFLW>1.1 并且 TTLt/EFLt〈1.0。
[0010]在一些實(shí)施例中，這里所公開(kāi)的雙孔徑變焦攝影機(jī)還包括OIS控制器，其被配置成通過(guò)LMV = CT*EFLzf根據(jù)攝影機(jī)傾斜輸入和用戶定義的變焦因數(shù)來(lái)提供補(bǔ)償透鏡移動(dòng)，其中EFLZF是“與變焦因數(shù)相關(guān)的EFL”。
[0011]在一些實(shí)施例中，長(zhǎng)焦透鏡是如在標(biāo)題為“Miniature telephoto lensassembly (小型長(zhǎng)焦透鏡套件)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/842，987和美國(guó)專利申請(qǐng)14/367，924中詳細(xì)描述的透鏡，所述兩件專利申請(qǐng)都被全文合并在此以作參考。
[0012]在一些實(shí)施例中，提供了用于制造雙孔徑變焦攝影機(jī)的方法，其包括以下步驟:提供具有廣角透鏡的廣角攝影機(jī)，所述廣角透鏡具有有效焦距EFLW和光學(xué)總長(zhǎng)TTLW;提供具有長(zhǎng)焦透鏡的長(zhǎng)焦攝影機(jī)，所述長(zhǎng)焦透鏡具有有效焦距EFLT和光學(xué)總長(zhǎng)TTL τ，其中TTLW/EFLW>1.1并且其中TTLt/EFLt〈1.0 ;以及將廣角和長(zhǎng)焦攝影機(jī)直接安放在單個(gè)印刷電路板上。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述方法還包括以下步驟:配置雙孔徑變焦攝影機(jī)的0IS控制器，以便根據(jù)攝影機(jī)傾斜輸入和用戶定義的變焦因數(shù)來(lái)補(bǔ)償廣角和長(zhǎng)焦透鏡的透鏡移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]這里將僅通過(guò)舉例的方式參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的非限制性實(shí)施例，其中:
[0015]圖1示出了 TTL和EFL的定義；
[0016]圖2示出了由于雙孔徑攝影機(jī)中的廣角與長(zhǎng)焦攝影機(jī)之間的高度差異所導(dǎo)致的遮蔽和擋光問(wèn)題；
[0017]圖3示出了這里所公開(kāi)的雙孔徑攝影機(jī)的一個(gè)實(shí)施例；
[0018]圖4在方框圖中示意性地示出了圖3的攝影機(jī)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)確定，通過(guò)把兩個(gè)攝影機(jī)直接安放在單個(gè)印刷電路板上并且通過(guò)最小化其間的距離“d”，可以避免或者最小化攝影機(jī)移動(dòng)(其作為示例而非限制是由于例如掉落沖擊之類的小意外而導(dǎo)致的)。圖3示出了包括直接安放在單個(gè)印刷電路板306上的兩個(gè)攝影機(jī)302和304的雙孔徑攝影機(jī)300的一個(gè)實(shí)施例。每一個(gè)攝影機(jī)包括透鏡套件(分別是306和308)、致動(dòng)器(分別是310和312)和圖像傳感器(分別是314和316)。所述兩個(gè)致動(dòng)器被剛性地安放在剛性底座318上，所述剛性底座318通過(guò)柔性元件320柔性連接到印刷電路板?？梢酝ㄟ^(guò)由0IS控制器402 (圖4)控制的0IS機(jī)制(未示出)來(lái)移動(dòng)底座318。0IS控制器耦合到傾斜傳感器(作為示例是陀螺儀)404(圖4)并且從該處接收攝影機(jī)傾斜信息。后面參照?qǐng)D4給出了關(guān)于這里所公開(kāi)的0IS規(guī)程的更多細(xì)節(jié)。所述兩個(gè)攝影機(jī)通過(guò)通常是1mm的較小距離“d”分開(kāi)。攝影機(jī)之間的這一較小距離還減少了透視效應(yīng)，從而允許攝影機(jī)之間的更加平滑的變焦過(guò)渡。
[0020]在一些實(shí)施例中，可選的是可以在廣角與長(zhǎng)焦攝影機(jī)之間的寬度為d的間隙中插入如在共同所有的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/365,718中所描述的磁性屏蔽板，該申請(qǐng)的標(biāo)題為“Magnetic shielding between voice coil motors in a dual-aperture camera(雙孔徑攝影機(jī)中的語(yǔ)音線圈電動(dòng)機(jī)之間的磁性屏蔽)”，并且被全文合并在此以作參考。
[0021]—般來(lái)說(shuō)，圖3中示出的攝影機(jī)規(guī)格可以是如下:攝影機(jī)的長(zhǎng)度L(Y方向上)可以在13-25mm之間變化，攝影機(jī)的寬度W(X方向上)可以在6_12mm之間變化，并且攝影機(jī)的高度H(垂直于X-Y平面的Z方向上)可以在4-12mm之間變化。在這里所公開(kāi)的智能電話攝影機(jī)中更加典型的是，L = 18mm, ff = 8.5mm，并且Η = 7mm。
[0022]本發(fā)明的發(fā)明人還確定，在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)對(duì)于廣角攝影機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)透鏡(TTLW/EFLW>1.1，通常是1.3)并且對(duì)于長(zhǎng)焦攝影機(jī)使用特殊長(zhǎng)焦透鏡設(shè)計(jì)(TTLt/EFLT〈1.0，通常是0.87)來(lái)解決由于已知的雙孔徑攝影機(jī)長(zhǎng)焦和廣角透鏡的TTL/EFL比值中的較大差異所構(gòu)成的問(wèn)題。作為示例，所述特殊長(zhǎng)焦透鏡設(shè)計(jì)可以是如在共同所有的美國(guó)專利申請(qǐng)14/367，924中所描述的那樣，其標(biāo)題為“Miniature telephoto lensassembly (小型長(zhǎng)焦透鏡套件)”并且被全文合并在此以作參考。其中所詳細(xì)描述的長(zhǎng)焦透鏡套件包括五個(gè)透鏡，其中按照從物側(cè)到像側(cè)的順序包括:具有凸物側(cè)表面并且具有正折射本領(lǐng)的第一透鏡元件，在光軸上具有厚度(12并且與第一透鏡元件通過(guò)第一氣隙分開(kāi)的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第二透鏡元件，具有負(fù)折射本領(lǐng)并且與第二透鏡元件通過(guò)第二氣隙分開(kāi)的第三透鏡元件，具有正折射本領(lǐng)并且與第三透鏡元件通過(guò)第三氣隙分開(kāi)的第四透鏡元件，以及具有負(fù)折射本領(lǐng)并且與第四透鏡元件通過(guò)第四氣隙分開(kāi)的第五透鏡元