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KR102299752B1 - 연장된 2 자유도 회전 범위를 갖는 광학 경로 폴딩 요소 - Google Patents

연장된 2 자유도 회전 범위를 갖는 광학 경로 폴딩 요소 Download PDF

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KR102299752B1
KR102299752B1 KR1020207026319A KR20207026319A KR102299752B1 KR 102299752 B1 KR102299752 B1 KR 102299752B1 KR 1020207026319 A KR1020207026319 A KR 1020207026319A KR 20207026319 A KR20207026319 A KR 20207026319A KR 102299752 B1 KR102299752 B1 KR 102299752B1
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에브라임 골든베르그
길 바쳐
갈 바락
이프타 코왈
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코어포토닉스 리미티드
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Abstract

두 개의 각각의 회전축을 중심으로 연장된 회전 범위에서 두 개의 첫 번째 및 제 2 자유도를 갖는 광학 경로 폴딩 요소를 회전시키는 액추에이터, 이러한 액추에이터를 포함하는 폴디드 카메라 및 위와 같이 폴디드 카메라를 포함하는 이중 카메라 직립 카메라.

Description

연장된 2 자유도 회전 범위를 갖는 광학 경로 폴딩 요소
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018 년 4 월 23 일에 출원된 공동 소유 및 공동 계류중인 미국 가특허 출원 제 62/661,158 호와 관련되어 있으며, 그것에 기초하여 우선권 이익을 주장하며, 그 전체가 여기에 참조로 포함된다.
본 명세서에 개시된 주제는 일반적으로 폴디드 렌즈 및 하나 이상의 폴디드 렌즈를 갖는 디지털 카메라에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안 휴대폰(특히 스마트 폰), 태블릿 및 랩톱과 같은 모바일 장치가 아주 흔해졌다. 이러한 장치의 대부분은 예를 들어, 주된 후면 카메라(즉, 장치 뒷면에 있는 카메라, 사용자의 반대쪽을 향하고 일상적인 사진 촬영에 자주 사용됨) 및 보조 전면 카메라(즉, 장치의 전면에 위치하고 화상 회의에 자주 사용되는 카메라)를 포함하는 하나 또는 두 개의 소형 카메라를 포함한다.
본질적으로 비교적 콤팩트하지만, 대부분의 이러한 카메라의 설계는 디지털 스틸 카메라의 기존 구조와 유사한다. 즉, 이미지 센서 위에 배치된 렌즈 모듈(또는 여러 광학 요소의 트레인)을 포함한다. 렌즈 모듈은 입사하는 광선을 굴절시키고 그것들을 벤딩시켜 센서에서 장면의 이미지를 생성한다. 이러한 카메라의 치수는 주로 센서의 크기와 광학 장치의 높이에 의해 결정된다. 이들은 일반적으로 렌즈의 초점 길이("f")와 그것의 시야(FOV)를 통해 강하게 결부된다. 특정 크기의 센서에서 특정 FOV를 이미지화해야하는 렌즈는 특정 초점 길이를 가진다. FOV를 일정하게 유지하면, 센서 치수(예컨대, X-Y 평면에서)가 클수록, 초점 길이와 광학 높이가 커진다.
컴팩트 카메라의 높이를 줄이기 위해 "폴디드 카메라 모듈"구조가 제안되었다. 폴디드 카메라 모듈 구조에서, 광학 경로 폴딩 요소(이하, 프리즘 또는 미러와 같은 반사표면을 포함하는 "OPFE"라고 지칭됨; 그렇지 않으면 총칭하여 "반사 요소"라고 지칭됨)가 추가되어, 광 전파 방향을 제 1 광학 경로(예를 들어, 스마트 폰 후면에 수직임)로부터 제 2 광학 경로(예를 들어, 스마트 폰 후면에 평행함)로 틸팅시킨다. 폴디드 카메라 모듈이 듀얼-애퍼처 카메라의 일부인 경우, 하나의 렌즈 모듈(예컨대, 텔레 렌즈)을 통해 폴디드 광학 경로를 제공한다. 이러한 카메라는 여기서 "폴디드-렌즈 듀얼-애퍼처 카메라" 또는 "폴디드 렌즈를 갖는 듀얼-애퍼처 카메라"라고 지칭된다. 일부 예들에서, 폴디드 카메라 모듈은 예를 들어, 트리플-애퍼처 카메라에서 2 개의 "논-폴디드" 카메라 모듈과 함께, 멀티-애퍼처 카메라에 포함될 수 있다.
자동-초점(AF) 메커니즘을 갖춘 폴디드-렌즈 듀얼-애퍼처 카메라(또는 "듀얼-카메라")는 출원인의 미국 공개 특허 출원 제 20160044247 호에 공개되어 있다.
현재 개시된 주제의 일 양태에 따르면, 연장된 회전 범위에서 2 개의 자유 도로 OPFE를 회전시키기 위한 액추에이터가 제공된다. 상기 액추에이터는 제 1 서브 어셈블리, 제 2 서브 어셈블리 및 고정 서브 어셈블리로서, 여기서 상기 제 1 서브 어셈블리는 요 회전축을 중심으로 연장된 회전 범위에서 상기 고정 서브 어셈블리에 대해 상기 OPFE를 회전시키도록 구성되고, 상기 제 2 서브 어셈블리는 상기 요 회전축에 실질적으로 수직인 피치 회전축을 중심으로 연장된 회전 범위에서 상기 제 1 서브 어셈블리에 대해 OPFE를 회전시키도록 구성되고; 상기 요 회전축 중심의 회전을 감지하도록 구성된 제 1 센서 및 피치 회전축 중심의 회전을 감지하도록 구성된 제 2 센서로서, 여기서 상기 제 1 및 제 2 센서는 상기 고정 서브 어셈블리에 고정되며, 여기서 상기 제 1 센서 또는 상기 제 2 센서 중 적어도 하나는 자속 센서이고; 및 자석 및 코일을 포함하는 보이스 코일 모터(VCM)로서, 여기서 상기 자석은 상기 제 1 서브 어셈블리 또는 상기 제 2 서브 어셈블리 중 하나에 고정적으로 부착되며, 상기 코일은 상기 고정 서브 어셈블리에 고정적으로 부착되며, 상기 코일 내의 구동 전류는 각각의 회전축 중심의 토크로 변환되는 힘을 생성하고, 상기 제 2 센서는 제 2 센서에 의한 감지가 요 회전축 중심의 OPFE 회전으로부터 분리되도록, 위치되고;를 포함한다.
상기 특징에 추가하여, 현재 개시된 주제의 이 측면에 따른 액추에이터는 임의의 기술적으로 가능한 조합 또는 치환으로 아래 나열된 특징들 (i) 내지 (xxv) 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다:
i. 액추에이터는 카메라 내에서 OPFE를 회전시키기 위해 폴디드 디지털 카메라에 설치 및 작동 가능하도록 구성되고,
ii. 액추에이터는 요 회전축을 중심으로 제 1 서브 어셈블리를 회전시키도록 구성된 제 1 작동 메커니즘(제 1 VCM 포함) 및 요 회전축을 중심으로 제 2 서브 어셈블리를 회전시키도록 구성된 제 2 작동 메커니즘(제 2 VCM 포함)을 포함하고,
iii. 액추에이터는 요 회전축 중심의 회전을 감지하도록 구성된 제 1 센서 및 각각의 제 1 자석을 포함하는 제 1 감지 메커니즘, 및 피치 회전축 중심의 회전을 감지하도록 구성된 제 2 센서 및 제 2 자석을 포함하는 제 2 감지 메커니즘을 포함하고,
iv. 요 회전축은 제 2 센서를 통과하여, 요 축 중심의 회전으로부터 제 2 센서를 분리하고,
v. 요 회전축은 제 2 센서의 중심을 통과하고,
vi. 액추에이터는 피치 축을 중심으로 회전을 가능하게 하도록 작동하는 제 1 만곡된 볼-가이드 메커니즘 및 요 축 중심으로 회전을 가능하게 하도록 작동하는 제 2 만곡된 볼-가이드 메커니즘을 더 포함하고,
vii. 액추에이터는 요 축을 중심으로 회전을 가능하게 하는 만곡된 볼-가이드 메커니즘을 더 포함하고, 만곡된 볼-가이드 메커니즘은 이미지 센서를 향하는 측면의 반대쪽 OPFE 측면에 위치하고,
viii. 연장된 회전 범위는 피치 및 요 회전축 중심으로 ± 5도 이상이고,
ix. 연장된 회전 범위는 피치 및 요 회전축 중심으로 ± 10도 이상이고,
x. 연장된 회전 범위는 피치 및 요 회전축을 중심으로 ± 15-40도 사이이고,
xi. 피치 회전축 중심의 연장된 회전 범위는 제 2 회전축 중심의 연장된 회전 범위와 상이하고,
xii. 적어도 하나의 보이스 코일 모터는 피치 축 중심의 회전을 생성하기 위한 전용 코일 및 피치 자석을 포함하고, 피치 자석은 코일을 향하는 평평한 표면으로 설계되고,
xiii. 자기 센서는 홀 센서와 같은 자속 센서이고,
xiv. 액추에이터는 제 1 센서 및 자석(예를 들어, 요 감지 자석)을 포함하는 감지 메커니즘을 포함하고, 자석은 감지 자석의 중앙 부분이 감지 자석의 단부에 비해, 제 1 센서의 이동 투영선으로부터 더 멀어지도록 성형 또는 형성되고,
xv. 액추에이터는 감지 자석의 단면의 폭이 실질적으로 그 중심에 있는 지점으로부터 자석의 각 단부를 향해 증가하도록 성형된 감지 자석(예를 들어, 요 감지 자석)을 포함하고, 그에 의해 결과적으로 제 2 자석과 센서 사이에서 상대적인 움직임이 발생할 때, 제 1 센서와 제 2 자석 사이의 가변 거리를 야기하고,
xvi. 액추에이터는 피치 회전축에 대해 반경 방향으로 제 1 서브 어셈블리를 제 2 서브 어셈블리로 당기는 제 1 마그넷-요크 쌍, 및 요 회전축에 대해 반경 방향으로 제 1 서브 어셈블리를 고정 서브-어셈블리로 당기는 제 2 마그넷-요크 쌍을 더 포함하고,
xvii. 제 1 서브 어셈블리는 중간 이동 프레임을 포함하고, 상기 제 2 서브 어셈블리는 OPFE 홀더를 포함하고, 상기 고정 서브 어셈블리는 베이스를 포함하고, 상기 제 1 마그넷-요크 쌍은 OPFE 홀더를 중간 이동 프레임으로 당기고, 상기 제 2 마그넷-요크 쌍은 중간 이동 프레임을 베이스로 당기고,
xviii. 제 1 서브 어셈블리는 중간 이동 프레임을 포함하고, 상기 제 2 서브 어셈블리는 OPFE 홀더를 포함하고, 상기 고정 서브 어셈블리는 베이스를 포함하고, 요 회전축 중심의 회전은 베이스에 대해 중간 이동 프레임을 회전시킴으로써 생성되고, 피치 회전축 중심의 회전은 중간 이동 프레임에 대해 OPFE 홀더를 회전시킴으로써 생성되고,
xix. 액추에이터는 절단된 구 형태를 특징으로 하는 자석 및 원형 형태를 특징으로 하는 코일을 포함하고, 상긱 코일은 절단된 구 주위에 대칭적으로 위치하고,
xx. 액추에이터는 요 회전축 중심의 회전을 위한 작동력을 생성하며, 제 1 서브 어셈블리와 고정 서브 어셈블리를 함께 홀딩하기 위한 마그네틱-요크 쌍에 예비력(pre-load force)을 생성하며, 요 회전축 중심의 회전을 감지하기 위해 사용되는 단일 자석을 포함하고,
xxi. 액추에이터는 요 회전축 중심의 회전을 감지하기 위해 사용되는 단지 하나의 자속 센서를 포함하고,
xxii. 상기 단일 자석은 자석의 길이를 따라 자석의 자기장 방향이 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 분극 자석이다. 제 1 및 제 2 감지 메커니즘은 서로 분리되어 있고,
xxiii. 액추에이터는 광축을 따라 복수의 렌즈 요소를 수용하는 렌즈 모듈을 포함하는 폴디드 카메라에 설치되도록 설계되고; OPFE는 폴디드 카메라에 입사하는 광을 제 1 광학 경로를 따라 뷰 섹션의 방향으로부터 광학 축을 따라 통과하는 제 2 광학 경로로 재지향하고,
xxiv. 액추에이터는 뷰 섹션을 향하는 측면과 반대인 OPFE의 측면에 위치한 피치 자석을 포함하고,
xxv. 액추에이터는 렌즈 모듈을 향하는 측면과 반대인 OPFE의 측면에 위치한 요 자석을 포함하고,
현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 이전의 양태에 따른 액추에이터를 포함하는 폴디드 카메라가 제공된다.
상기 특징들에 더하여, 현재 개시된 주제의 이 양태에 따른 폴디드 카메라는 임의의 기술적으로 가능한 조합 또는 치환으로 상기 나열된 특징 (i) 내지 (xxv) 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다.
현재 개시된 주제의 또 다른 양태에 따르면, 제 1 회전축을 중심으로 제 1 자유도(DOF) 및 제 2 회전축을 중심으로 제 2 DOF를 갖는 OPFE를 회전시키기 위한 액추에이터가 제공되며, 이는 다음을 포함한다:
a) 제 1 DOF에서 회전을 위한 제 1 작동 메커니즘;
b) 제 1 DOF에서의 움직임을 감지하기 위한 제 1 감지 메커니즘;
c) 제 2 DOF에서 회전을 위한 제 2 작동 메커니즘; 및
d) 제 2 DOF에서의 움직임을 감지하기 위한 제 2 감지 메커니즘;
제 1 및 제 2 작동 메커니즘은 연장된 회전 범위에서 각각의 제 1 또는 제 2 회전축 중심으로 OPFE를 회전시키도록 구성되고,
일부 예에서, 제 1 및 제 2 작동 메커니즘은 보이스 코일 모터이고, 제 2 감지 메커니즘은 제 1 회전축 중심의 OPFE 회전이 제 2 센서로부터 분리되도록, 위치된 센서를 포함한다.
상기 특징들에 추가하여, 현재 개시된 주제의 이 양태에 따른 카메라는 임의의 기술적으로 가능한 조합 또는 치환으로 상기 나열된 특징 (i) 내지 (xxv) 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다.
현재 개시된 주제의 다른 양태에 따르면, 회전축 중심의 회전 운동을 감지하기 위한 감지 메커니즘이 제공되며, 이는 자석, 및 자석의 자속을 검출하고 검출된 자속의 변화에 기초하여 자석과 자기 센서 사이의 상대적인 이동을 결정하도록 구성된 자기 센서을 포함하고, 여기서 상기 자석은 자석의 단면이 실질적으로 자석의 중심에 있는 지점으로부터 자석의 각 단부를 향해 증가하는 폭을 가지도록 성형되고, 그에 의해 자속의 검출 가능한 변화 범위를 증가시키며, 자석과 자기 센서 사이의 상대적 이동의 대응하는 검출 가능한 범위를 증가시킨다.
상기 특징들에 더하여, 현재 개시된 주제의 이 양태에 따른 액추에이터는 임의의 기술적으로 가능한 조합 또는 치환으로 아래 나열된 특징 (i) 내지 (iv) 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다:
i. 자석과 상기 자기 센서 사이의 상대적 이동의 검출 가능한 범위는 0.8mm보다 크고,
ii. 자석과 상기 자기 센서 사이의 상대적 이동의 검출 가능한 범위는 1.0mm보다 크고,
iii. 자석과 상기 자기 센서 사이의 상대적 이동의 검출 가능한 범위는 2.0mm보다 크고, 및
iv. 상기 자기 센서는 홀 바 센서이다.
현재 개시된 주제의 비-제한적인 예는 이 단락 다음에 나열된 여기에 첨부된 도면을 참조하여 아래에 설명된다. 하나 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조, 요소 또는 부품은 해당 그림에서 동일한 숫자로 표시될 수 있다. 도면 및 설명은 본 명세서에 개시된 실시 예를 조명하고 명확하게 하기 위한 것이며, 어떠한 방식으로도 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
도 1a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 연장된 2 자유도(DOF) 회전 범위를 갖는 광학 경로 폴딩 요소(OPFE)를 구비한 폴디드 카메라를 도시한다.
도 1b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, OPFE 액추에이터를 갖는 도 1a의 폴디드 카메라를 도시한다.
도 1c는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 업라이트(논-폴디드) 카메라와 함께, 도 1a와 같은 폴디드 카메라를 포함하는 듀얼 카메라를 도시한다.
도 2a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 1의 폴디드 카메라의 OPFE 액추에이터를 사시도로 도시한다.
도 2b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 실드 없는 도 2a의 액추에이터를 도시한다.
도 3a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 일측으로부터의 도 2a 및 도 2b의 액추에이터의 상부 작동 서브 어셈블리를 도시한다.
도 3b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 반대측으로부터의 도 3a의 상부 작동 서브 어셈블리를 도시한다.
도 3c는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 3a의 상부 작동 서브 어셈블리를 분해도로 도시한다.
도 4a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 일측으로부터의 도 2a 및 도 2b의 액추에이터의 하부 작동 서브 어셈블리를 도시한다.
도 4b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 반대측으로부터의 도 4a의 하부 작동 서브 어셈블리를 도시한다.
도 4c는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 하부 작동 서브 어셈블리를 분해도로 도시한다.
도 5a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 함께 설치된 상부 및 하부 작동 서브 어셈블리를 사시도로 도시한다.
도 5b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 함께 설치된 상부 및 하부 작동 서브 어셈블리를 도 5a에 도시된 라인 A-B를 따라 절단한 도면을 도시한다.
도 6a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 일측으로부터의 도 2a 및 도 2b의 액추에이터의 고정 서브 어셈블리를 도시한다.
도 6b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 반대측으로부터의 도 6a의 고정 서브 어셈블리를 도시한다.
도 6c는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 고정식 작동 서브 어셈블리를 분해도로 도시한다.
도 7은 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 2b에 도시된 라인 A-B를 따라 절단한 도 2a의 액추에이터를 도시한다.
도 8은 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 6a 내지 도 6c의 고정 서브 어셈블리에 포함된 전자 회로의 세부 사항을 도시한다.
도 9a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 2a 내지 도 2b에서의 액추에이터의 피치 작동 및 감지 메커니즘을 사시도로 도시한다.
도 9b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 9a의 피치 작동 및 감지 메커니즘에서 도 9a에 도시된 라인 A-B를 따라 절단된 측면을 도시한다.
도 10a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 2a 내지 도 2b에서의 액추에이터의 피치 작동 및 감지 메커니즘을 사시도로 도시한다.
도 10b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 10a에 도시된 라인 A-B를 따른 도 10a의 피치 작동 및 감지 메커니즘의 측면 절단도를 도시한다.
도 11a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 2a 내지 도 2b에서의 액추에이터의 요 감지 메커니즘을 도시한다.
도 11b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 요 회전 범위(β), 요 홀 바 요소와 요 회전축 사이의 거리(RYAW), 및 Y-Z 평면에서 도 11a의 요 감지 메커니즘의 요 감지 자석의 궤적을 도시한다.
도 11c는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 11a에 도시된 라인 A-B를 따라 절단된 도 11b의 요 감지 자석에 대한 하나의 자기 구성을 도시한다.
도 11d는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 11a에 도시된 라인 A-B를 따라 절단된 도 11b의 요 감지 자석에 대한 또 다른 자기 구성을 도시한다.
도 11e는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 11a에 도시된 라인 A-B를 따라 절단된 도 11b의 요 감지 자석에 대한 또 다른 자기 구성을 도시한다.
도 11f는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 11c 내지 도 11e에 제시된 경우에 대해 주어진 궤적을 따른 회전 함수로서 자기장을 도시한다.
도 11g 및 도 11h의 11-i 내지 도 11-vi는 요 감지 자석에 대한 자기 구성의 다양한 가능한 대안적인 예를 도시한다.
도 12a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 일측으로부터의 요 자기 작동 메커니즘을 사시도로 도시한다.
도 12b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 다른 측면으로부터의 요 자기 작동 메커니즘을 사시도로 도시한다.
도 12c는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 12의 절단면 A-B를 따른 Y-Z 평면에서의 자기장 방향을 도시한다.
도 13은 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 요 자석 옆에 위치한 추가 자기 요크를 도시한다.
도 14a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 4 개의 텔레 이미지로부터 생성된 스티칭된 이미지의 개략도이다.
도 14b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 6 개의 텔레 이미지로부터 생성된 스티칭된 이미지의 개략도이다.
도 14c는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 9 개의 텔레 이미지로부터 생성된 스티칭된 이미지의 개략도이다.
도 15a는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 함께 설치된 상부 작동 서브 어셈블리 및 하부 작동 서브 어셈블리를 도 15b에 도시된 라인 A-B를 따라 절단한 단면을 도시한다.
도 15b는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 15a에 도시된 예의 함께 설치된 상부 작동 서브 어셈블리 및 하부 작동 서브 어셈블리의 사시도이다.
도 15c는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 외부 요크를 도시하는, 함께 설치된 상부 작동 서브 어셈블리 및 하부 작동 서브 어셈블리의 사시도이다.
도 15d는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 단일 분극 자석의 개략도이다. 과
도 15e는 현재 개시된 주제의 일부 예에 따라, 도 15d에 도시된 단일 분극 자석의 Y-Z 평면에서의 자기장 라인 방향의 개략도이다.
명확성을 위해, 용어 "실질적으로"는 당업자에게 알려진 바와 같이 허용 가능한 범위 내의 값의 변화 가능성을 암시하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 하나의 예에 따르면, 본원에서 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 특정 값에 대해 최대 10 % 이상 또는 이하의 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 또 다른 예에 따르면, 본 명세서에서 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 특정 값에 대해 최대 5 % 이상 또는 이하의 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 추가의 예에 따르면, 본 명세서에서 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 특정 값에 대해 최대 2.5 % 이상 또는 이하의 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 실질적으로 수직인 문구는 정확히 90°에서 가능한 변형을 포함하도록 해석되어야 한다.
도 1a는 현재 개시된 주제의 예에 따라 연장된 회전 범위를 갖는 2 자유도(DOF) 광학 경로 폴딩 요소(OPFE)를 갖는 폴디드 카메라(100)를 도시한다. 표시된 직교 X-Y-Z 좌표("축")계는 이후의 모든 도면에도 적용된다. 이 좌표계는 예시일 뿐이며, 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다. 일부 예들에서, 본 명세서에서 사용되는 용어 "연장된 회전 범위"는 다른 응용, 예를 들어 광학 이미지 안정화(OIS)에 필요한 2-3도 보다 큰 회전 범위를 설명하기 위해 사용된다. 일 예에서, 연장된 회전 범위는 OPFE 제로 상태(아래 정의됨)에 대해 각각의 DOF에서 ± 5도 이상의 범위일 수 있다. 다른 예에 따르면, 연장된 회전 범위는 OPFE 제로 상태(아래 정의됨)에 대해 각각의 DOF에서 ± 10도 이상의 범위일 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 연장된 회전 범위는 OPFE 제로 상태(아래에 정의됨)에 대해 각각의 DOF에서 ± 15-40도 사이의 범위일 수 있다. 연장된 회전 범위는 2 개의 DOF에서 같을 수도 있고 같지 않을 수도 있다. 일 예에서, 연장된 회전 범위는 피치 DOF에서보다 요 DOF에서 2 배 이상일 수 있는데, 이는 피치 회전의 광학 효과(이미지 센서에서 이미지의 이동)가 요 회전의 광학 효과의 2 배이기 때문이다.
카메라(100)는 렌즈 어셈블리 또는 렌즈 모듈(또는 간단히 "렌즈")(102), OPFE(104) 및 이미지 센서(106)를 포함한다. 일반적으로, 렌즈 모듈(102)은 광축을 따라 위치하는 복수의 렌즈 요소, 예를 들어 3 내지 7 개의 렌즈 요소를 포함한다. 일부 예에서, 렌즈(102)는 고정된 초점 길이 "f"를 갖는다. 다른 예에서, 렌즈(102)는 가변 초점 길이(줌 렌즈)를 갖는다. 일부 예에서, 렌즈(102)는 예를 들어, 공동 소유의 미국 특허 제 9392188 호에 설명된 폴디드 카메라용으로 설계된 렌즈일 수 있다. OPFE(104)는 반사 표면을 갖는다(예를 들어, 거울 또는 프리즘일 수 있음).
OPFE(104)는 제 1 광학 경로(108)로부터 제 2 광학 경로(110)로 광을 폴딩한다. 제 1 광학 경로(108)는 뷰 섹션(114)의 방향(물체 또는 장면을 향함)으로부터 OPFE(104)를 향하여 연장되고, (예시적인 좌표계에서) X 축에 실질적으로 평행하다. 제 2 광학 경로(110)는 OPFE(104)로부터 이미지 센서(106)를 향해 연장되고, (예시적인 좌표계에서) Z 축에 실질적으로 평행하다.
뷰 섹션(114)은 예를 들어, 하나 이상의 객체, 장면 및/또는 파노라마 뷰 등을 포함할 수 있다. 예시된 예에 따르면, 축(110)은 렌즈(102)의 광축과 정렬되고, 따라서 이는 또한 "렌즈 광축"으로 지칭된다. 이미지 센서(106)는 축(110)에 실질적으로 수직인 평면(X 및 Y 축을 포함하는 평면)과 정렬될 수 있다. 이미지 센서(106)는 출력 이미지를 출력할 수 있다. 출력 이미지는 이미지 신호 프로세서(ISP-미도시)에 의해 처리될 수 있으며, 처리에는 예를 들어 디모자이싱, 화이트 밸런스, 렌즈 음영 보정, 불량 픽셀 보정 및 ISP에 의해 수행될 수 있는 기타 프로세스가 포함된다. 일부 실시 예에서, ISP(또는 ISP의 일부 기능)는 이미지 센서(106)의 일부일 수 있다.
OPFE 및 후술하는 일부 부품은 2 개의 DOF로 회전하도록 구성될 수 있지만, 모든 도면, 설명 및 여기서의 방향은 달리 언급되지 않는 한, (회전 없는) "제로" 상태의 OPFE를 도시한다.
설명의 명확성을 위해, 그리고 비-제한적인 예로서, 제로 상태에서 뷰 섹션(114)의 방향으로부터 OPFE(104)를 향해 연장하는 제 1 광학 경로(108)는 제로 평면에 수직인 것으로 정의된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "제로 평면"은 후술하는 액추에이터(202)가 위치되고 렌즈 광축에 평행한 가상 평면을 의미한다. 예를 들어, 휴대폰에서 제로 평면은 휴대폰 화면에 평행한 평면이다.
더욱이, 제로 상태에서 OPFE의 반사 표면은 제 1 광학 경로(108)를 따른 광이 렌즈 광축(110)과 일치하는 제 2 광학 경로(108)로 재지향(redirected)되도록 위치된다. 특히, 상기 정의는 시야(FOV)의 중심에 대해서 사실인 것으로 간주된다.
요 회전은 제로 상태에서 제 1 광학 경로에 실질적으로 평행한 축을 중심으로 한 회전으로 정의될 수 있다. 피치 회전은 요 회전축과 렌즈 광축에 실질적으로 수직인 축을 중심으로 한 회전으로 정의될 수 있다.
일부 예들에서, 카메라(100)는 축(110)을 따라 렌즈(102)를 이동(또는 "시프트" 또는 "작동")할 수 있게 하는 초점 또는 자동 초점(AF) 메커니즘(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. AF 메커니즘은 뷰 섹션(114)에 카메라의 초점을 조정하도록 구성될 수 있다. 뷰 섹션(114)에 초점을 조정하는 것은 OPFE로부터의 거리에 따라, 하나 이상의 객체에 초점을 맞추고, 및/또는 뷰 섹션(114)의 일부일 수 있는 하나 이상의 객체를 초점에서 벗어나게 할 수 있다. 간결성을 위해, AF 메커니즘만 참조하여 계속 설명되지만, 일반 (수동) 초점도 포함된다는 점을 이해해야 한다.
AF 메커니즘은 AF 작동 메커니즘을 포함할 수 있다. AF 작동 메커니즘은 보이스 코일 모터(VCM), 스테퍼 모터, 형상 기억 합금(SMA) 액추에이터 및/또는 다른 유형의 모터와 같이, 모션을 전달할 수 있는 모터를 포함할 수 있다. VCM을 포함하는 AF 작동 메커니즘은 "VCM 액추에이터"로 지칭될 수 있다. 이러한 작동 메커니즘은 당 업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 출원인의 공동 소유 국제 특허 출원 제 PCT/IB2015/056004 호 및 제 PCT/IB2016/055308 호에 개시되어 있다. 일부 실시 예에서, 카메라(100)는 AF 작동 메커니즘에 추가하여 또는 대신에, 광학 이미지 안정화(OIS) 작동 메커니즘(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, OIS는 렌즈(102) 및/또는 이미지 센서(106)를 X-Y 평면에서 하나 이상의 방향으로 이동시켜, Z 및 Y 방향 중심의 카메라(100)의 틸트를 보상함으로써, 달성될 수 있다. 3 자유도(3-DOF) OIS 및 초점 작동 메커니즘(OIS에 대해 2 개의 움직임을 수행하고 AF에 대해 1 개의 움직임을 수행함)은 VCM 유형일 수 있으며, 예를 들어 국제 특허 출원 제 PCT/US2013/076753 및 미국 특허 출원 제 2014/0327965 호에 개시된 바와 같이 당 업계에 알려져 있을 수 있다. 다른 실시 예에서, OIS는 제 1 및 제 2 광학 경로 모두에 수직인 한 방향(즉, Y 방향)으로 렌즈를 이동시켜, Z 방향(렌즈 광축) 중심의 카메라(100)의 틸트를 보상함으로써, 달성될 수 있다. 이 경우, Z 방향 중심의 카메라(100)의 틸트 보상은 아래에 설명된 바와 같이 Y 축을 중심으로 OPFE를 틸팅함으로써 수행될 수 있다. 컴팩트 폴디드 카메라의 자동 초점 및 OIS에 대한 자세한 내용은 출원인의 공동 소유인 국제 특허 출원 제 PCT/IB2016/052143 호, 제 PCT/IB2016/052179 호 및 제 PCT/IB2016/053335 호에서 확인할 수 있다.
카메라(100)는 연장된 회전 범위에서 적어도 2 개의 DOF(2-DOF)로 OPFE(104)를 회전시키는 기능을 갖도록 설계되었다. 회전은 예를 들어, 도 1b에 도시된 OPFE 액추에이터(120)를 사용하여 수행될 수 있다. 2-DOF 회전은 2 개의 축을 중심으로 프리즘의 회전을 설명하는 데 사용될 수 있다(각 축은 DOF임). 카메라(100)에서, 자유도는 위에서 정의된 바와 같이 제로 상태에 있을 때, 제 1 광학 경로(108)(X 축)에 평행한 요 회전축(122)을 중심으로 한 요 회전(132), 및 Y 축에 평행한 피치 회전축(124)을 중심으로 한 피치 회전(134)이다. 카메라(100)에서, 요 회전축(122)과 피치 회전축(124)은 교차할 수 있으며, 이는 도 9를 참조하여 후술하는 바와 같이, 피치 감지 메커니즘과 요 회전 사이의 커플링을 감소시킬 수 있다. 카메라(100)에서, 렌즈 광축(110)은 요 회전축(122)과 피치 회전축(124)의 교차점을 교차한다. 다른 실시 예에서, 이것은 그렇지 않을 수 있다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 카메라(100)는 듀얼 카메라(180)의 일부일 수 있다. 듀얼 카메라(180)는 카메라(100) 및 업라이트 카메라(190)를 포함한다. 업라이트 카메라(190)는 렌즈(192) 및 이미지 센서(194)를 포함한다. 업라이트 카메라(190)는 실드, 초점 또는 AF 메커니즘, 및/또는 OIS 메커니즘(모두 도시되지 않음)과 같이 당 업계에 공지된 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 카메라(100, 190)는 각각의 시야(FOV)의 일부 또는 전부를 공유할 수 있다. 일부 예에 따르면, 카메라(190)는 카메라(100)보다 더 넓은 FOV를 가질 수 있다. 이러한 예에서, 카메라(100)는 "텔레 카메라"로 지칭될 것이고, 카메라(190)는 "와이드 카메라"로 지칭될 것이다. 이러한 예에서, 카메라(100)의 스캐닝 메커니즘은 도 14a 내지 도 14c의 아래 기재내용에 설명되는 바와 같이, 카메라(190)의 FOV의 일부 또는 전부를 커버하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 카메라(100)는 예를 들어, 2 개 이상의 추가 업라이트 카메라 및/또는 2 개 이상의 추가 폴디드 카메라를 포함하여, 2 개 이상의 카메라를 포함하는 다중 애퍼처 카메라(멀티-카메라)의 일부일 수 있다. 특히, 연장된 회전 범위를 특징으로 하는 반면, 카메라(100) 및 액추에이터(120)는 또한 높은 정확도로 작은 범위의(1-2도) 작동을 수행할 수 있으며, 이는 연장된 회전 범위 내의 임의의 위치 주변에서 OIS를 가능하게 한다.
도 2a 및 도 2b는 현재 개시된 주제의 일부 비-제한적인 예에 따른 세부 사항을 갖는 OPFE 액추에이터(120)를 도시한다. 도 2a는 OPFE 액추에이터(120)를 사시도로 도시한다. OPFE 액추에이터(120)는 광이 OPFE(104)로 유입될 수 있는 개구부(204) 및 광이 OPFE(104)로부터 유출할 수 있는 개구부(206)를 갖는 실드(202)에 의해 덮일 수 있다. 도 2b는 실드(202)가 없는 액추에이터(120)를 도시한다. 액추에이터(120)는 하부 작동 서브 어셈블리(220)(또한, 본 명세서에서 "요 서브 어셈블리" 또는 ""제 1 서브 어셈블리"로 지칭됨), 상부 작동 서브 어셈블리(210)(또한, 본 명세서에서 "피치 서브 어셈블리" 또는 "제 2 서브 어셈블리"로 지칭됨) 및 고정 서브 어셈블리(230)를 포함한다. 상부 작동 서브 어셈블리(210)는 회전되도록 작동할 수 있으며, 따라서 아래에 설명된 바와 같이, 하부 작동 서브 어셈블리(220)(피치 회전 134)에 대하여 (Y 축에 평행한) 피치 회전축을 중심으로 OPFE(104)를 회전시킬 수 있다. 하부 작동 서브 어셈블리(220)는 회전하도록 작동할 수 있으며, 따라서 아래에 설명된 바와 같이, 고정 서브 어셈블리(230)(요 회전(132))에 대하여 (X 축에 평행한) 요 회전축을 중심으로 OPFE(104)를 회전시킬 수 있다.
아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 일 예에 따르면, 하부(요) 작동 서브 어셈블리(220)는 고정 서브 어셈블리에 대해 회전하고, 상부(피치) 작동 서브 어셈블리(210)는 하부 서브 어셈블리에 대해 회전하고, 따라서 하부 서브 어셈블리는 마스터로 작동하고, 상부 서브 어셈블리는 슬레이브로 작동한다. 출원인은 요 회전에 사용되는 하부 작동 서브 어셈블리와 피치 회전에 사용되는 상부 작동 서브 어셈블리, 그리고 마스터 역할을 하는 하부 작동 서브 어셈블리와 슬레이브 역할을 하는 상부 작동 서브 어셈블리를 갖는 이러한 설계가 액추에이터의 전체 높이를 낮게 유지하여 폴디드 카메라 높에 대한 페널티를 완화할 수 있음을 발견했다.
도 3a 내지 도 3c는 현재 개시된 주제의 일부 비-제한적인 예에 따라, 상부(피치) 작동 서브 어셈블리(210)를 일측으로부터의 사시도(도 3a), 타측으로부터의 사시도(도 3b) 및 분해도(도 3c)로 더 상세하게 도시한다. 상부 작동 서브 어셈블리(210)는 예를 들어, OPFE(104)의 형상에 맞는 플라스틱 몰드에 의해 제조될 수 있는 OPFE 홀더(또는 캐리어)(302)를 포함한다. 상부 작동 서브 어셈블리(210)는 영구(고정) 피치 자석(304)을 더 포함한다. 피치 자석(304) 및 이 응용 분야의 다른 모든 자석은 예를 들어, 네오디뮴 합금(예를 들어, Nd2Fe14B) 또는 사마륨-코발트 합금(예를 들어, SmCo5)으로 만든 영구 자석일 수 있으며, 소결에 의해 제조될 수 있다. 일 예에 따르면, 피치 자석(304)은 아래에서(도 3a에서 음의 X 방향) OPFE 캐리어(302)에 고정적으로 부착(예를 들어, 접착)된다. 이하에서 OPFE(104)의 위치와 관련하여 사용되는 용어 "아래"는 뷰 섹션을 향하는 측면(뷰에 대한 음의 X 방향)의 반대쪽 OPFE 측면을 의미한다. 피치 자석(304) 및 그 동작의 세부 사항은 아래에 주어진다. 일부 예에서, OPFE 캐리어(302)는 2 개의 핀(308)을 포함한다(예를 들어, 성형된다).
서브 어셈블리(210)는 2 개의 강자성 요크(306)를 더 포함할 수 있다. 강자성 요크(306)는 핀(308)상에서 OPFE 홀더(302)에 부착(예를 들어, 접착)될 수 있다. 강자성 요크(306)는 강자성 재료(예를 들어, 철)로 제조될 수 있고, 피치 회전축(124)에 중심을 갖는 호(만곡) 형태를 가질 수 있다. 강자성 요크(306)는 피치-풀 자석(408)(도 4a, 4c 참조)에 의해 당겨져서, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 아래에 설명되는 바와 같이, 상부 작동 서브 어셈블리(210)를 하부 작동 서브 어셈블리(220)에 부착한다. OPFE 홀더(302)는 OPFE 홀더(302)의 2 개의 대향 측면에 위치하는 2 개의 평행한 호형(만곡형) 홈(310a 및 310b)(도 3b)을 추가로 포함할 수 있으며(예를 들어, 성형됨), 각각의 호형 홈은 각도 α'>α를 갖고, 여기서 각도 α는 광학적 요구에 의해 정의된 원하는 피치 스트로크이다. 각도 α'는 도 5b에 도시되어 있다. 호형 홈(310a 및 310b)은 피치 회전축(124)상에 곡률 중심을 갖는다(도 3a, 5a, 5b 참조). OPFE 홀더(302)는 OPFE 홀더(302)의 2 개의 대향 측면에 위치된 2 개의 스토퍼(312)(도 3a)를 추가로 포함한다(예를 들어, 성형됨). 스토퍼(312)는 OPFE(104)를 필요한 위치에서 정지시키는 데 사용된다.
도 4a 내지 도 4c는 하부(요) 작동 서브 어셈블리(220)를 일측으로부터의 사시도(도 4a), 타측으로부터의 사시도(도 4b) 및 분해도(도 4c)로 더 상세하게 도시한다. 하부 작동 서브 어셈블리(220)는 예를 들어, 플라스틱 몰드에 의해 제조될 수 있는 중간 이동 프레임(402)을 포함한다. 하부 작동 서브 어셈블리(220)는 4 개의 영구(고정) 자석: 요 작동 자석(404), 요 감지 자석(406) 및 2 개의 피치-풀 자석(408)을 더 포함한다. 모든 자석은 중간 이동 프레임(402)에 고정적으로 부착(예를 들어, 접착)된다. 특히, 요 자석(404)은 카메라(100)에서 렌즈 모듈(102)을 향하는 측면의 반대쪽 OPFE 측면에 위치한다. 모든 자석 및 그 동작에 대한 세부 사항은 아래에 주어진다.
하부 작동 서브 어셈블리(220)는 예를 들어, 비자성 금속으로 만들어진 2 개의 스토퍼(410)를 더 포함한다. 스토퍼(410)는 중간 이동 프레임(402)에 고정식으로 부착(예를 들어, 접착)된다. 스토퍼(410)는 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 강한 외부 충격 또는 낙하시 상부 작동 서브 어셈블리(210)가 하부 작동 서브 어셈블리(220)로부터 분리되는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 중간 이동 프레임(402)은 중간 이동 프레임(402)의 2 개의 대향 측면에 위치하는 2 개의 평행한 호형(만곡형) 홈(412(도 4A))을 포함하고(예를 들어, 성형됨), 각각의 호형 홈은 각도 α''> α를 갖는다. 각도 α''는 도 5b에 도시되어 있다. 호형 홈(412)은 호형 홈(310)과 공통으로 요 회전축(122)(도 5b)상에 곡률 중심을 갖는다. 중간 이동 프레임(402)은 중간 이동 프레임(402)(음의 Z 축)의 후측면에 위치한 2 개의 평행한 호형(또는 "만곡형") 홈(414)을 추가로 포함하고(예를 들어, 성형 됨), 각각의 호형 홈은 각도 β'> β를 갖고, 여기서 각도 β는 광학적 요구에 의해 정의되는 요구되는 요 스트로크이다. 각도 β'는 도 7에 도시되어 있다. 호형 홈(414)은 요 회전축(122)(도 7)상에 곡률 중심을 갖는다.
도 5a 내지 도 5b는 함께 설치된 상부 작동 서브 어셈블리(210) 및 하부 작동 서브 어셈블리(220)를 도시한다. 도 5a는 사시도를 도시하고, 5b는 도 5a의 라인 A-B를 따른 절단면을 도시한다. 도면들은 또한 위에서 설명한 다양한 요소를 도시한다. 도 5b는 홈(310a 및 412a) 사이의 공간에 위치된 3 개의 볼(512a, 514a 및 516a)과 홈(310b 및 412b) 사이의 공간에 위치된 3 개의 볼(512b, 514b 및 516b)을 갖는 액추에이터(120)를 도시한다. 도 5b는 볼(512b, 514b 및 516b) 및 홈(310b 및 412b)만을 도시하지만, 볼(512a, 514a 및 516a) 및 홈(310a 및 412a)은 보이지 않으며(도면의 보이지 않는 후측면에 있음), 평면 Z-Y를 따라 대칭인 것으로 이해된다. 도면에 도시된 볼의 수(여기서 3)는 단지 예시를 위한 것일 뿐이며, 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다. 다른 실시 예에서, 액추에이터(120)와 같은 액추에이터는 인접한 홈 사이의 공간에 3 개의 볼(예를 들어, 2-7 개의 볼)보다 더 많거나 더 적게 가질 수 있다. 볼은 알루미나, 다른 세라믹 재료, 금속, 플라스틱 또는 기타 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 볼은 예를 들어 0.3-1mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 액추에이터(120)에서, 홈(310a, 301b, 412a, 412b) 및 볼(512a, 512b, 514a, 514b, 516a 및 516b)은 VCM 액추에이터에 의한 작동 시(아래 참조), 회전 또는 틸트 움직임을 광학 요소(예를 들어, OPFE(104))에 전달하도록 작동하는 만곡된 볼-가이드 메커니즘(560)을 형성한다. 액추에이터의 볼-가이드 메커니즘에 대한 자세한 내용은 공동 소유인 국제 특허 출원 제 PCT/IB2017/052383 호 및 제 PCT/IB2017/054088 호에서 확인할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상이한 크기(예를 들어, 2 개의 상이한 볼 크기)를 갖는 볼이 더 부드러운 움직임을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 볼은 대 직경(LD) 그룹과 소 직경(SD) 그룹으로 나눌 수 있다. 각 그룹의 볼은 동일한 직경을 가질 수 있다. LD 볼은 예를 들어, SD 볼보다 0.1-0.3mm 더 큰 직경을 가질 수 있다. 메커니즘의 롤링 능력을 유지하기 위해 2 개의 LD 볼 사이에 SD 볼을 배치할 수 있다. 예를 들어, 볼(512b 및 516b)은 LD 볼일 수 있고, 볼(514b)은 SD 볼일 수 있다(및 볼들(512a-516a)에 대해서도 유사하다). 전술한 바와 같이, OPFE 홀더(302)에 고정적으로 부착될 수 있는 2 개의 금속 강자성 요크(306)는 중간 프레임(402)에 부착될 수 있는 2 개의 피치-풀 자석(408)과 마주한다. 강자성 요크(306)는 자력에 의해 자석(408)을 당겨(따라서 상부 작동 서브 어셈블리(210)를 하부 작동 서브 어셈블리(220)로 당긴다), 만곡된 볼-가이드 메커니즘(560)이 분리되는 것을 방지한다. 이동 메커니즘의 2 부분이 분리되는 것을 방지하기 위해 사용되는 자기력(예를 들어, 요크(306)와 자석(408) 사이에 작용)은 본 명세서에서 "예비력(pre-load force"으로 지칭된다. 피치-풀 자석(408) 및 각각의 요크(306)는 "제 1 자석-요크 쌍"으로 지칭될 수 있다. 강자성 요크(306) 및 피치-풀 자석(408)은 모두 피치 회전축(124)에 중심을 갖는 호 형태를 갖는다. 피치-풀 자석(408)의 자기 방향은 예를 들어, 북극은 OPFE(104)를 향하고 남극은 OPFE(104)로부터 멀어지도록, 피치 회전축(124)을 따른다. 제시된 기하학적 및 자기 설계로 인해 강자성 요크(306)와 피치-풀 자석(408) 사이의 자기력(예비력)은 도 5a에서 볼 수 있는 바와 같이, 모든 회전 위치에서 무시할 수 있는 접선력과 함게, 피치 회전축(124)상에 중심을 둔 상태에서 실질적으로 반경 방향(520)으로 유지된다.
볼(512a-516a 및 512b-516b)는 상부 작동 서브 어셈블리(210)가 하부 작동 서브 어셈블리(220)와 접촉하는 것을 방지한다. 따라서, 상부 작동 서브 어셈블리(210)는 하부 작동 서브 어셈블리(220)로부터 일정한 거리로 제한된다(confined). 만곡된 볼-가이드 메커니즘(560)은 피치 회전축(124)을 따라 상부 작동 서브 어셈블리(210)를 더 제한한다. 상부 작동 서브 어셈블리(210)는 만곡된 볼-가이드 메커니즘(560)에 의해 정의된 경로, 즉 피치 회전축(124) 중심의 피치 회전(134)을 따라서만 이동할 수 있다.
도 6a 및 도 6c는 고정 서브 어셈블리(230)를 일측으로부터의 사시도(도 6a), 타측으로부터의 사시도(도 6b) 및 분해도(도 6c)로 더 상세하게 도시한다. 고정 서브 어셈블리(230)는 예를 들어, 플라스틱 몰드에 의해 만들어질 수 있는 베이스(602)를 포함한다. 고정 서브 어셈블리(230)는 도 6c에 도시된 바와 같이, 베이스(602)에 부착된 전자 회로(608)를 더 포함한다. 전자 회로(608)의 세부 사항은 도 8를 참조하여 아래에 주어진다. 고정 서브 어셈블리(230)는 강자성 요크(606)를 더 포함한다. 강자성 요크(606)는 강자성 재료(예를 들어, 철)로 만들어지고, 요 작동 자석(404)(도 6b 및 7c 참조)에 의해 당겨져, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하부 작동 서브 어셈블리(220)를 고정 서브 어셈블리(230)에 부착한다. 강자성 요크(606) 및 요 작동 자석(404)은 "제 2 자석-요크 쌍"으로 지칭될 수 있다.
고정식 작동 서브 어셈블리(230)는 스토퍼(610)를 더 포함한다. 스토퍼(610)는 예를 들어, 비자성 금속으로 만들어진다. 스토퍼(610)는 베이스(602)에 부착(예를 들어, 접착)된다. 스토퍼(610)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 강한 외부 충격 또는 낙하 시, 하부 작동 서브 어셈블리(220)가 베이스(602)로부터 분리되는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 일부 예에서, 베이스(602)는 2 개의 평행한 호형(만곡형) 홈(612a-d(도 6a))을 포함하고, 각각의 호형 홈은 각도 β''>β를 가지며, 여기서 각도 β는 광학적 요구에 따라 정의된 필요한 틸트 스트로크이다. 각도 β''는 도 7에 도시되어 있다. 호형 홈(612a-d)은 호형 홈(414a-b)과 공통으로 요 회전축(122)(도 2c, 6a 및 7)에 곡률 중심을 더 포함할 수 있다.
도 7은 도 2a에 도시된 라인 A-B를 따라 절단된 실드가 없는 액추에이터(120)를 도시한다. 홈(612a-d)은 요 회전축(122)(도 6b 및 6c에 도시된 612c 및 612d, 도 7에는 숨겨져 있음)상에서 홈(414a-b)과 중심을 공유하는 것으로 도시되어 있다. 각도 β' 및 β''가 보여진다. 홈(612a-b)은 홈(414a)에 인접하고, 홈(612c-d)은 홈(414b)에 인접한다. 4 개의 볼(712)(2 개는 도 7에 도시됨)이 인접한 홈 쌍(612a 및 414a, 612b 및 414a, 612c 및 414b, 612d 및 414b) 사이에 위치하며, 각각의 인접한 홈 쌍 사이에 하나의 볼이 위치한다. 다른 실시 예에서, 액추에이터(120)는 예를 들어, 각각의 인접한 홈 쌍에 하나 이상의 볼 쌍, 예를 들어 1-4 볼 범위에서 가질 수 있다. 모든 볼의 크기와 재질에 대한 고려 사항은 위에서 설명한 것과 유사한다. 홈(414a-b, 612a-d) 및 볼(712)은 액추에이터(120)의 제 2 만곡된 볼-가이드 메커니즘(760)를 형성한다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 만곡된 볼-가이드 메커니즘은 요 축을 중심으로 회전하기 위한 홈(612)이 OPFE(104) 뒤에 위치하도록, 즉 OPFE(104)에 대해 Z 축을 따라 양의 방향(렌즈를 향하는 측면의 반대쪽 측면)에 위치하도록 배치된다.
전술한 바와 같이, 강자성 요크(606)는 자석(404)(예를 들어, 도 4a 및 도 4c에 도시됨)을 향하는베이스(602)에 고정적으로 부착된다. 강자성 요크(606)는 자기력(702)(예비력)에 의해 자석(404)(따라서, 하부 작동 서브 어셈블리(220)을 고정 서브 어셈블리(230)로 끌어 당겨, 만곡된 볼-가이드 메커니즘(760)이 분리되는 것을 방지한다. 자력(702)의 방향은 도 7에서 Z 방향으로 표시되어 있다. 볼(712)은 하부 작동 서브 어셈블리(220)가 고정 서브 어셈블리(230)와 접촉하는 것을 방지한다. 따라서, 하부 작동 서브 어셈블리(220)는 고정 서브 어셈블리(230)로부터 일정한 거리로 제한된다. 제 2 만곡된 볼-가이드 메커니즘(760)은 Y 축을 따라 하부 작동 서브 어셈블리(220)를 더 제한한다. 하부 작동 서브 어셈블리(220)는 만곡된 볼-가이드 메커니즘(760)에 의해 정의된 경로, 즉 요 회전축(122)을 중심으로 한 요 회전을 따라서만 이동할 수 있다.
본 명세서에 개시된 만곡된 볼-가이드 메커니즘(560 및 760)은 곡선이 요구되는 회전축에 적응될 수 있기 때문에, 피치 및 요 회전축을 각각 정의할 때, 유연성을 제공한다. 또한, 만곡된 볼-가이드 메커니즘(560 및 760)은 홈에 의해 규정된 경로를 따라 홈(레일) 내에 제한된 볼 위로 롤링함으로써, 상부 작동 서브 어셈블리 및 하부 작동 서브 어셈블리의 이동을 실행할 수 있게 하여, 볼과 움직이는 부품 사이의 이동 중에 존재할 수 있는 마찰을 줄이거나 제거하는 데 도움이 된다.
도 8은 현재 개시된 주제의 일부 예에 따른 더 상세한 전자 회로(608)를 도시한다. 전자 회로(608)는 인쇄 회로 기판(PCB)(802)을 포함하고, 처리 회로를 포함할 수 있다. PCB(802)는 입력 및 출력 전류를 코일(806 및 804)과 홀 바 요소(808 및 810)(아래에 설명됨)로 전달하는 것을 가능하게 하며, 전류는 동작에 필요한 전력 및 전자 신호를 모두 전달한다. PCB(802)는 전선에(표시되지 않음) 의해 예를 들어, 호스트 카메라(카메라(100) 또는 유사한 카메라) 또는 호스트 장치(예를 들어, 전화, 컴퓨터, 도시되지 않음)에 전자적으로 연결될 수 있다. PCB(802)는 가요성 PCB(FPCB) 또는 리지드 플렉스 PCB(RFPCB)일 수 있고, 당 업계에 알려진 바와 같이 여러 층(예를 들어, 2-6)을 가질 수 있다. 전자 회로(608)는 3 개의 코일, 피치 코일(804) 및 2 개의 요 코일(806)을 더 포함한다. 전자 회로(608)는 2 개의 홀 바 감지 요소, 피치 홀 바 요소(808) 및 요 홀 바 요소(810)를 더 포함한다. 코일(804 및 806) 및 홀 바 요소(808 및 810)는 모두 PCB(802)에 연결(예를 들어, 납땜)된다. 액추에이터(120)에서, 피치 코일(804) 및 피치 홀 바 요소(808)는 피치 자석(304) 아래에 위치한다. 특히, 전자 회로의 일부로 언급된 구성 요소 중 일부는 또한 작동 및 감지 메커니즘의 일부로 간주된다.
특히, 요 회전축(122)은 피치 센서(예를 들어, 홀 바 요소(808))에 가능한 한 가깝게 위치된다. 일 예에 따르면, 요 회전축(122)은 요 축 중심의 회전으로부터 피치 센서의 감지를 분리하기 위해 피치 센서(808)를 통과한다. 분리되면, 요 축 중심의 회전에 의한 피치 센서 감지에 대한 영향이 감소하거나 제거된다. 보다 구체적으로, 일 예에 따르면, 요 회전축(122)은 피치 센서(808)의 중심을 통과한다. 요 회전축을 피치 센서의 중심을 통과하도록 위치시킴으로써, 피치 센서의 감지에 대한 요 회전의 영향은 완전히 제거된다. 또한, 일부 설계에서, 요 회전축(122)은 선택적으로 피치 코일(804)의 중심을 통과할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 피치 자석(304), 피치 코일(804) 및 피치 홀 바 요소(808)를 포함하는 피치 작동 및 감지 메커니즘(PAASM)(900)의 예를 도시한다. PAASM(900)은 액추에이터(120)에 포함될 수 있다. 일부 실시 예에서, PAASM(900)은 작동에만 사용된다(하나의 DOF에 대한 작동 메커니즘으로 작동). 도 9a는 PAASM(900)을 사시도로 도시한다. 도 9b는 라인 A-B를 따른 피치 자석(304)의 측면 절단면을 도시한다. 일 예에 따르면, 피치 자석(304)은 피치 회전축(124) 및 제 1 광축(108)을 포함하는 평면을 따라 대칭일 수 있다. 일 예에서, 피치 자석(304)은 기계적 대칭 평면을 따라 변화하는 자기장 방향을 갖도록, 예를 들어 좌 측면에서 양의 X 방향을 향하는 북쪽 자기장을 갖고 우 측면에서 음의 X 방향을 향하는 북쪽 자기장을 갖도록, 제조(예를 들어, 소결)될 수 있다. 피치 자석(304)은 피치 회전축(124)에 평행하고 피치 코일(804)보다 실질적으로 더 긴 수 밀리미터(예를 들어, 2-6mm)의 길이(RPITCH)를 가질 수 있어서, 피치 회전축(124)에 평행한 대부분의 라인상의 자기장이 상수로 간주될 수 있다. 피치 코일(804)에서 전류를 구동할 때, 피치 자석(304)에 로렌츠 힘이 생성된다; 시계 방향의 전류는 양의 Z 방향(Z 축을 따라)으로 힘을 생성하고, 시계 반대 방향의 전류는 음의 Z 방향으로 힘을 생성한다. 피치 자석(304)에 대한 임의의 힘은 피치 회전축(124) 중심의 토크로 변환되고, 따라서 상부 작동 서브 어셈블리(210)는 하부 작동 서브 어셈블리(220)에 대해 회전할 것이다.
피치 코일(804) 내부에 위치하는 피치 홀 바 요소(센서)(808)는 피치 회전축(124)으로부터 방사상으로 멀어지는 피치 자석(304)의 자기장의 강도 및 방향을 감지할 수 있다. 즉, 상부 작동 서브 어셈블리(210)의 임의의 피치 방향에 대해, 피치 홀 바는 X 방향으로만 향하는 자기장의 강도를 측정한다. 요 회전축(122)이 피치 홀 바 요소(808)를 통과하기 때문에, 피치 자석(304)에 의해 인가되는 X 방향의 자기장에 대한 하부 작동 서브 어셈블리(220)의 요 회전 효과가 감소(예를 들어, 제거됨)되어, 피치 홀 바 요소(808)의 측정도 감소된다(예를 들어, 제거됨). 요 회전축(122)이 그 중심을 통과하도록 홀 바 요소(808)를 위치시킴으로써, 피치 자석(304)에 의해 인가되는 X 방향의 자기장에 대한 하부 작동 서브 어셈블리(220)의 요 회전 효과가 감소되고(예를 들어, 최소화됨), 따라서 피치 홀 바 요소(808)의 측정에 대한 임의의 변화가 완화된다. 따라서, 피치 홀 바 요소(808)는 하부 작동 서브 어셈블리의 요 회전에 의해 영향을 받지 않으면서, 상부 작동 서브 어셈블리(210)의 각각의 피치 회전을 측정할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 PAASM(900)과 유사한 PAASM(1000)의 다른 예시적인 실시 예를 도시한다. PAASM(1000)은 PAASM(900)을 대체하기 위해 액추에이터(120)에 포함될 수 있다. 일례에 따르면, 피치 자석(1004)이 피치 자석(304)을 대체한다. 피치 자석(1004)은 그 중심이 요 회전축(122)과 피치 회전축(124)의 교차점에 실질적으로 위치하는 구의 커팅부(cut)이다. 일 예에 따르면, 피치 코일(804)을 대체하는 피치 코일(1006)은 실질적으로 요 회전축(122)에 실질적으로 중심을 갖는 원형 형태를 갖는다(일부 예에서 요 회전축은 코일의 중심을 정확히 통과함). 피치 코일(1006)은 피치 코일(804)에 대해 위에서 제시된 유사한 고려 사항으로 제조(제작)될 수 있다. 요 회전축(122) 중심의 피치 자석의 대칭성때문에, 임의의 요 회전은 피치 코일의 자기장에 영향을 주지 않을 것이며, 따라서 피치 코일(1006)에 의해 피치 자석(1004)에 인가된 힘을 변경하지 않는다. 다양한 요 위치에 대해 일정한 힘을 갖는 것은 피치 위치 제어(폐쇄 루프 제어 또는 개방 루프 제어)를 용이하게하고 단순화할 수 있다. 전술한 바와 같이, 요 회전축은 센서(808)를 통과하여, 피치 자석(1004)에 의해 인가되는 X 방향의 자기장에 대한 하부 작동 서브 어셈블리(220)의 요 회전 효과를 감소시킨다.
도 11a는 요 감지 메커니즘(1100)을 도시한다. 요 감지 메커니즘(1100)은 요 감지 자석(406) 및 요 홀 바 요소(810)를 포함한다. 요 홀 바 요소(810)는 요 회전축을 따라 지향되는 요 감지 자석(406)의 자기장의 강도 및 방향을 측정할 수 있다. 즉, 홀 바 요소(810)는 X 방향으로만 지향되는 자기장의 강도를 측정한다.
도 11b는 요 회전 범위(β), 요 홀 바 요소(810)와 요 회전축(122) 사이의 거리(RYAW), 및 Y-Z 평면에서의 요 감지 자석(406)의 궤적(1108)을 도시한다. 일부 예에서, 요 회전 범위(β)는 10도 이상이다. 거리 RYAW는 예를 들어, 2-5mm 범위이다. 예를 들어, β = 40°( "제로" 위치에서 ± 20°를 의미함) 및 RYAW = 2.75mm인 경우를 아래의 도 11c-11f에도 분석하였다. 하부 작동 서브 어셈블리(220)가 요-회전함에 따라, 궤적(1108)은 Y-Z 평면에 있다. 궤적(1108)은 길이 β×RYAW를 갖는 Y-Z 평면(도 11b)에서 원호 투영을 가지며, 여기서 β는 라디안으로 계산된다. 궤적(1108)은 길이 2×RYAW×cos(β)를 갖는 X-Y 평면(도 11c-11e)에 선 모양 투영을 갖는다.
요 감지 자석(406)은 Z-Y 방향을 따른 치수를 갖고, 평면도(Y-Z 평면)에서 궤적(1108)을 커버하도록, 설계된다. 요 감지 자석(406)은 상이한 구성을 가질 수 있다.
도 11c 내지 11e는 요 감지 메커니즘(1100)의 X-Y 평면을 따른 단면에서 요 감지 자석(406)에 대한 자기 구성의 3 개의 상이한 예를 도시한다. 도 11c의 구성에서, 요 감지 자석(406)은 직사각형 단면을 가지며, 요 감지 자석(406)의 자기장은 중간에서, 예를 들어 좌 측면에서 양의 X 방향을 향하는 북쪽 자기장을 가지며 우 측면에서 음의 X 방향을 향하는 북쪽 자기장을 가지는 것과 같이, 방향을 변경한다. 도 11d의 구성에서, 요 감지 자석(406)은 직사각형 단면을 가지며, 요 감지 자석(406)의 자기장은 Y 방향으로 지향된다.
도 11e에 도시된 구성에서, 요 감지 자석(406)은 Y 방향을 따라, 중앙에서 더 얇은 단면(Y-X 평면) 및 측면에서 더 두꺼운 단면을 갖는 것을 특징으로 한다. 폭이 변하면, 센서와 자석 근처에 위치한 자석 사이의 거리가 달라지고(센서는 자석에 대해 음의 X 방향을 향해 위치함), 따라서 Y-X 평면에 궤적(1108)(라인 1114)의 투영을 따라 다양한 자기장이 발생한다. 일부 예들에서, 자기장 중심의 변화는 자석 단면의 두께가 실질적으로 그 중심에 있는 지점으로부터 자석의 각 단부를 향해 증가하도록, 그 중심 주위에서 대칭적이다. 이 원리에 따라 구성된 자석의 다양한 예가 도 11-i 내지 도 11-vi에 예시되어 있다.
또한, 도 11e(또는 도 11-i 내지 도 11-vi 중 어느 하나)의 구성의 일부 예에서, 요 감지 자석(406)의 자기장은 중간에서, 예를 들어 북쪽 자기장이 좌 측면에서 양의 X 방향을 향하고 북쪽 자기장이 우 측면에서 음의 X 방향을 향하는 것과 같이, 방향을 변경한다. 이는 (중심선을 따라) 자석(406)의 중심을 향하는 요 홀 바 요소(810)에서 X 방향으로 제로 자기장을 만든다.
도 11f는 도 11c 내지 11e에 제시된 3 개의 경우에 대해, 궤적(1108)을 따른 회전의 함수로서 자기장을 도시한다. 평면 X-Y상의 궤적(1108)의 투영(센서에 대한 자석 시프트의 측면 시프트 성분을 나타냄)은 도 11c의 라인(1110), 도 11d의 라인(1112) 및 도 11e의 라인(1114)에 의해 도시된다. 라인(1110)의 경우 ± 20도 궤적에 따른 최대 자기장 변화는 ± 0.28 테슬라이다. 그러나, 대부분의 자기장 변화는 ± 7도 궤적에서 얻어지며, 높은 요 각도에서의 자기장 구배가 낮은 요 각도보다 낮다. 이것은 높은 요 각도에서 높은 정확도로 변화를 감지하는 능력을 제한한다. 투영 라인(1112)의 경우, 자기장 구배는 투영 라인(1110)에 비해, ± 20의 궤적을 따라 더 균일하다. 그러나, 자기장 총 변화는 ± 0.08 테슬라 미만으로 제한된다. 투영 라인(1114)의 경우, 자기장 구배는 라인(1110 및 1112) 둘 다보다 더 균일하고, 총 자기장 변화는 ± 0.25 테슬라이며, 이는 위치 측정에 대해 높은 정확도를 제공할 수 있다. 따라서, 도 11e에 제시된 자기 구성은 자기장의 변화를 사용하는 홀 바와 대응 자석 사이의 거리(예를 들어, 1-4mm 범위)에 비해, 큰 스트로크에서 위치 감지에 우수한다. 따라서, 도 11e 및 도 11-i 내지 도 11-vi에 도시된 바와 같이, 자석을 다양한 두께로 성형함으로써, 자속의 검출 가능한 변화 범위가 증가한다. 따라서, 자석과 센서의 상대적(측면) 시프트의 대응 검출 가능 범위도 또한 증가한다.
도 12a-12c는 요 자기 작동 메커니즘(1200)을 도시한다. 이 작동 메커니즘은 제 2 DOF를 위한 것이다. 도 12a는 일측으로부터의 사시도를 도시하고, 도 12b는 타측으로부터의 사시도를 도시한다. 요 자기 작동 메커니즘(1200)은 요 작동 자석(404), 요 코일(806) 및 강자성 요크(606)를 포함한다. 도 12c는 도 12a의 절단선 A-B를 따라, 자기장 방향이 Y-Z 평면임을 도시한다. 요 작동 자석(404)은 자기장이 음의 Z 방향을 향하도록 소결될 수 있다. 각각의 코일(806)은 요 작동 자석(404)에 매우 근접하게(예를 들어, 100-300㎛의 거리) 위치된 하나의 부분(1202, 1204)과 요 자석(404)에서 더 멀리 떨어져 있는 하나의 부분(1206, 1208)을 갖는다. 코일(806)은 2 개 코일의 전류가 일치하도록, 직렬로 연결된다. 1202의 전류가 양의 X 방향에 있을 때, 1204의 전류도 양의 X 방향에 있고, 부분(1206 및 1208)의 전류는 음의 X 방향에 있다. 요 코일(806)에서 전류를 구동할 때,
Figure 112020096588956-pct00001
에 따라, 요 자석(404)에 로렌츠 힘이 생성된다. 자기장의 방향은 도 12c에서 설명된다. 로렌츠 힘은 요 회전축(122) 중심의 토크로 변환된다.
일부 예에서, 추가 자기 요크(1302)가 요 자석(404) 옆에 위치할 수 있다. 이 요크는 코일(806)에서 자기장의 강도를 증가시킬 수 있고, 요 자기 작동 메커니즘(1200)에 의해 생성된 토크를 증가시킬 수 있다. 도 13은 이 경우를 도시한다.
일부 예들에서, 하나 또는 두 개의 축을 중심으로 반사 요소의 회전은 카메라 FOV의 위치를 이동시키고, 여기서 각각의 위치에서, 장면의 다른 부분이 디지털 카메라의 해상도를 갖는 이미지로 캡처된다. 이러한 방식으로, 인접한 카메라 FOV(예를 들어, 부분적으로 겹치는 FOV)의 복수의 이미지가 캡처되고, 함께 스티칭되어 디지털 카메라 FOV보다 큰 FOV의 전체 이미지 영역을 갖는 스티칭된(또한, "합성"으로 지칭됨) 이미지를 형성한다.
일부 예들에서, 디지털 카메라는 텔레 이미지 해상도를 갖는 텔레 이미지를 제공하도록 구성된 폴디드 텔레 카메라일 수 있고, 텔레 이미지 센서 및 그 텔레 렌즈 어셈블리를 포함하는 폴디드 텔레 카메라는 텔레 시야(FOVT)를 갖는 것을 특징으로 한다.
일부 예에 따르면, 폴디드 텔레 카메라는 텔레 이미지 해상도보다 작은 와이드 이미지 해상도를 가진 와이드 이미지를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 추가 업라이트 와이드 카메라를 포함하는 다중 애퍼처 디지털 카메라에 통합되며, 와이드 카메라는 와이드 시야(FOVW)를 갖는 와이드 렌즈 모듈 및 와이드 이미지 센서를 포함하고; 여기서 FOVT는 FOVW보다 작으며, 여기서 OPFE의 회전은 예를 들어, 공동 소유인 국제 특허 출원 제 PCT/IB2016/056060 호 및 제 PCT/IB2016/057366 호에 도시된 바와 같이, FOVW에 대해 FOVT를 이동한다.
이러한 PCT 출원서에 대한 설명에는 조정 가능한 텔레 시야를 갖는 텔레 카메라가 포함된다. PCT/IB2016/056060 및 PCT/IB2016/057366에 설명된 바와 같이, 하나 또는 두 개의 축을 중심으로 반사 요소를 회전시키면, 와이드 FOV(FOVW)에 대해 텔레 FOV(FOVT)의 위치를 이동시키며, 여기서 각 위치에서 다른 부분 장면(FOVW 내)은 고해상도의 "텔레 이미지"로 캡처된다. PCT/IB2016/056060 및 PCT/IB2016/057366에 개시된 일부 예에 따르면, 인접한 비-중첩(또는 부분 중첩) 텔레 FOV의 복수의 텔레 FOV가 캡처되고, 함께 스티칭되어, FOVT보다 큰 FOV의 전체 이미지 영역을 갖는 스티칭된(또한 "합성"으로 지칭됨) 텔레 이미지를 형성할 수 있다. 일부 예에 따르면, 스티칭된 텔레 이미지는 와이드 카메라에 의해 생성된 와이드 이미지와 융합된다.
디지털 카메라(100)는 디지털 카메라(예를 들어, 카메라 CPU)의 동작을 제어하도록 구성된 컴퓨터 처리 회로(하나 이상의 컴퓨터 처리 장치를 포함함)를 더 포함하거나, 그렇지 않으면 작동 가능하게 연결될 수 있다. 처리 회로는 예를 들어, 그 작동을 제어하도록 구성되며, 회전 OPFE의 액추에이터에 작동적으로 연결된 컨트롤러를 포함할 수 있다.
처리 회로는 특정 줌 팩터를 갖는 이미지를 요청하는 명령에 응답할 수 있고, 요청된 줌을 갖는 이미지를 제공하기 위해 디지털 카메라의 동작을 제어할 수 있다. 출원서 PCT/IB2016/056060 및 PCT/IB2016/057366에서 언급한 바와 같이, 일부 예들에서, 사용자 인터페이스(예를 들어, 처리 회로에 의해 실행됨)는 요청된 줌 팩터를 나타내는 사용자 명령의 입력을 허용하도록 구성될 수 있다. 처리 회로는 명령을 처리하고 요청된 줌을 갖는 이미지를 캡처하기 위해 디지털 카메라에 적절한 지시를 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 경우에, 요청된 줌 팩터가 와이드 카메라의 FOVW와 텔레 카메라의 FOVT 사이의 값인 경우, 처리 회로는 (액추에이터의 컬트롤러에게 지시를 제공함으로써) 반사 요소의 액추에이터가 반사 요소를 움직이게 하도록 구성할 수 있다. 그 결과, 요청된 줌 팩터에 대응하는 장면의 일부 영역이 스캔되고, 각각 텔레 해상도를 가지며 부분 영역의 일부를 커버하는 복수의 부분 중첩 또는 비-중첩 텔레 이미지가 캡처된다. 처리 회로는 텔레 해상도 및 디지털 카메라의 FOVT보다 큰 FOV를 갖는 스티칭된 이미지(합성 이미지)를 형성하기 위해, 함께 이미지화된 복수의 캡처된 이미지를 스티칭하도록 더 구성될 수 있다. 선택적으로 스티칭된 이미지를 와이드 이미지와 융합할 수 있다.
도 14a는 도 1c의 예에서와 같이, 와이드 카메라의 FOVW와 비교하여, FOVT를 갖는 4 개의 텔레 이미지를 스캐닝, 캡처 및 함께 스티칭함으로써 생성된 스티칭된 이미지(1400)의 예의 개략도이다. 여기서, 카메라(190)는 FOVT를 갖는 폴디드 텔레 카메라(100)에 결합된 FOVW를 갖는 와이드 FOV 카메라를 나타낸다. 도 14a에서, 1402는 FOVW, 1404는 FOVW의 중심에 있는 FOVT를 나타내고, 1406은 요청된 줌 팩터의 크기를 나타낸다. 예시된 예에서, 부분적으로 중첩되는 4 개의 텔레 이미지(1408)가 캡처된다.
특히, 캡처된 텔레 이미지(1408)의 전체 영역은 요청된 줌에서 줌 이미지(1406)의 영역보다 크다. 캡처된 텔레 이미지의 중앙 부분은 스티칭된 이미지(1400)를 생성하기 위해(예를 들어, 스티칭된 이미지의 생성의 일부로서 컴퓨터 처리 회로에 의해) 추출된다. 이것은 하나의 이미지에 의해 커버된 이미지 영역으로부터 다른 이미지에 의해 커버된 이미지 영역으로의 변환(transition)으로부터 생기는 이미지 아티팩트의 효과를 줄이는 데 도움이 된다.
도 14b는 6 개의 텔레 이미지를 캡쳐하고 함께 스티칭함으로써 생성된 스티칭 이미지(1400')의 예의 개략도이다. 도 14c는 9 개의 텔레 이미지를 캡쳐하고 함께 스티칭함으로써 생성된 스티칭된 이미지(1400''')의 예의 개략도이다. 도 14a를 참조하여 설명된 동일한 원리가 도 14b에 적용된다. 특히, 스티칭으로부터 생기는 출력 이미지는 단일 이미지 비율과 상이한 너비 대 높이 비율을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 14b에 도시된 바와 같이, 단일 이미지는 3 : 4 비율을 가질 수 있고, 출력된 스티치 이미지는 9:16 비율을 가질 수 있다.
이미지 스티칭 자체는 당 업계에 잘 알려져 있으므로 더 자세히 설명하지 않는다.
위에서 설명된 상부 및 하부 작동 서브 어셈블리의 대안적인 설계가 이제 도 15a 내지 도 15e를 참조하여 설명된다. 특히, 당업자에게 명백한 바와 같이, 달리 언급되지 않는 한, 이전 도면을 참조하여 위에서 설명된 세부 사항 중 일부는 도 15a 내지 도 15e를 참조하여 설명된 예에도 적용될 수 있다.
이 설계에 따르면, 단일 자석(1510)은 3 가지 목적을 위해 사용된다. 1) 하부 작동 서브 어셈블리를 고정 서브 어셈블리에 고정하기 위한 마그넷-요크 쌍의 프리로드 자석으로 사용된다; 2) 하부 작동 서브 어셈블리의 요 움직임을 생성하기 위한 요 작동 자석으로 사용된다; 그리고 3) 요 움직임을 감지하기 위한 요 감지 자석으로 사용된다.
도 15a는 자석(1506) 및 요크(예를 들어, 철과 같은 강자성 플레이트)(1504)를 도시하고, 여기서 자석과 요크는 예비력(검은색 이중 머리 화살표로 표시됨)에 의해 함께 당겨져서, 상부 작동 서브 어셈블리(210)를 하부 작동 서브 어셈블리(220)에 고정시킨다. 일부 예들에서, 자석(1506) 및 요크(1504)는 상부 작동 서브 어셈블리의 중심(Y 축 방향에 대해)에 실질적으로 위치된다. 하부 작동 서브 어셈블리에 대한 피치 회전축은 원형 화살표(1508)로 표시된다.
도 15b는 상부 및 하부 작동 서브 어셈블리를 사시도로 도시한다. 도 15b는 하부 작동 서브 어셈블리의 내부 부분에 위치한 자석(1510), 센서(1512) 및 (자석(1510)에 대해 양의 Z 방향으로) 하부 작동 서브 어셈블리의 후면에 위치한 코일(1514)을 도시한다. 일 예에 따르면, 단일 코일이 작동에 사용될 수 있다.
도 15c에 도시된 바와 같이, 요크(1516)는 고정 서브 어셈블리에 고정된다. 자석(1510) 및 요크(1516)는 예비력에 의해 끌어 당겨져, 하부 작동 서브 어셈블리(220)를 고정 서브 어셈블리(230)에 고정시킨다. 코일(1514)은 요 작동 자석(1510)에 매우 근접하게 위치한다(예를 들어, 100-300㎛의 거리). 전류가 코일(1514)에 인가될 때, 로렌츠 힘은
Figure 112020096588956-pct00002
에 따라 요 자석(1510)에 생성되며, 여기서 로렌츠 힘은 위에서 설명한 바와 같이, 요 회전축(122) 중심의 토크로 변환된다(미도시).
자석(1510)은 하부 작동 서브 어셈블리의 일부로서 요 방향을 따라 이동한다. 이 유형의 요 작동 메커니즘은 더 콤팩트할뿐만 아니라, 원하는 요 움직임과 반대 방향으로 힘을 생성하지 않기 때문에, 더 우수한 효율성을 제공한다.
위에서 설명된 바와 같이, 일부 예들에서, 상부 작동 서브 어셈블리(210)는 OPFE 홀더(또는 캐리어)(302)를 포함하고, 하부 작동 서브 어셈블리는 중간 이동 프레임(402)을 포함한다. 예에 따르면, 요크(1504)는 홀더에 부착(예를 들어, 접착)되고, 제 1 마그네틱-요크 쌍(1506-1504)은 OPFE 홀더를 중간 이동 프레임으로 당긴다. 대안적으로, 자석과 요크의 위치를 스위치될 수 있다. 고정 서브 어셈블리는 베이스를 포함하고, 요크는 제 2 마그넷-요크 쌍(1510-1516)이 중간 이동 프레임을 베이스로 당기는 방식으로 베이스에 부착된다. 또한, 예시적인 코일(1514) 및 센서(1512)는 베이스에 고정(예를 들어, 접착)된다.
요 감지 자석으로도 작용하는 현재 개시된 주제의 요 자석(1510)의 일부 예에 따르면, 증가된 검출 범위를 갖도록 만들어진다. 이를 위해, 자석(1510)은 도 15d에 도시된 자석(1510)의 남극으로부터 북극으로 연장되는 후방 화살표로 표시된 바와 같이, 단일 자기 분극 방향을 갖도록 만들어진다. 자기장 라인의 방향은 도 15d에서 화살표(a-e)로 표시되고, 자석(1510)의 평면도인 도 15e에 더 상세히 표시된다. 자석(1510)의 단일 자기 분극 방향의 결과로서, 화살표(a-e)로 표시된 바와 같이, 자석 표면에 대한 자기장의 각도는 자석의 길이를 따라 연속적으로 변한다. 도면은 한쪽 끝에서 양의 방향으로 실질적으로 수직 상태로부터, 자석 중심에서 평행한 방향으로, 그리고 다른 한쪽에서 음의 방향으로 실질적으로 수직 상태로, 각도가 변하는 것을 보여준다. 자기장 방향의 변화가 발생하는 각 지점에서, 상대적인 변화(예를 들어, 자속)가 검출될 수 있기 때문에, 센서(1512)에 대한 자석의 요 움직임이 증가된 범위에 걸쳐 검출될 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 요 자석의 증가된 검출 범위는 작동 및 감지 모두를 위해 동일한 자석을 사용할 수 있게 하여, 두 개의 개별 자석에 대한 필요성을 제거한다.
달리 언급되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 "제 1" 및 "제 2"와 같은 용어는 특정 순서를 의미하는 것이 아니라, 단지 "하나" 및 "다른"의 의미에서 두 요소 또는 동작을 구별하는 것을 의미할 뿐이다.
본 개시내용은 특정 실시 예 및 일반적으로 관련된 방법의 관점에서 설명되었지만, 실시 예 및 방법의 변경 및 치환은 당업자에게 명백할 것이다. 본 개시내용은 여기에 설명된 특정 실시 예에 의해 제한되지 않고, 첨부된 청구 범위의 범위에 의해서만 제한됨을 이해해야 할 것이다.
본 명세서에 언급된 모든 참고 문헌은 각각의 개별 참고 문헌이 구체적으로 그리고 개별적으로 본 명세서에 참고로 포함되도록, 지시된 것과 동일한 정도로 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 또한, 본 출원서에서 인용 또는 참조 식별은 해당 참조가 본 출원에 대한 선행 기술로 이용 가능하다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

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  6. 광학 경로 폴딩 요소(OPFE)를 회전시키기 위한 액추에이터를 포함하는 폴디드 카메라로서, 상기 액추에이터는:
    제 1 서브 어셈블리, 제 2 서브 어셈블리 및 고정 서브 어셈블리로서, 상기 제 1 서브 어셈블리는 요 회전축을 중심으로 연장된 회전 범위에서 상기 고정 서브 어셈블리에 대해 상기 OPFE를 회전시키도록 구성되고, 상기 제 2 서브 어셈블리는 상기 요 회전축에 실질적으로 수직인 피치 회전축을 중심으로 연장된 회전 범위에서 상기 제 1 서브 어셈블리에 대해 상기 OPFE를 회전시키도록 구성되고, 상기 연장된 회전 범위는 상기 피치 및 요 회전축 중심으로 ± 5도 이상이고;
    상기 요 회전축 중심의 회전을 감지하도록 구성된 제 1 센서 및 상기 피치 회전축 중심의 회전을 감지하도록 구성된 제 2 센서로서, 상기 제 1 및 제 2 센서는 상기 고정 서브 어셈블리에 고정되며, 여기서 상기 제 1 센서 또는 상기 제 2 센서 중 적어도 하나는 자속 센서이고; 및
    자석 및 코일을 포함하는 보이스 코일 모터(VCM)로서, 여기서 상기 자석은 상기 제 1 서브 어셈블리 또는 상기 제 2 서브 어셈블리 중 하나에 고정적으로 부착되며, 상기 코일은 상기 고정 서브 어셈블리에 고정적으로 부착되며, 상기 코일 내의 구동 전류는 각각의 회전축 중심의 토크로 변환되는 힘을 생성하고, 상기 제 2 센서는 상기 제 2 센서에 의한 감지가 상기 요 회전축 중심의 상기 OPFE 회전으로부터 분리되도록(decoupled), 위치되고;
    를 포함하는 폴디드 카메라.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연장된 회전 범위는 상기 피치 및 요 회전축 중심으로 ± 10도 이상인 폴디드 카메라.
  8. 제6항에 있어서, 상기 연장된 회전 범위는 상기 피치 및 요 회전축 중심으로 ± 15-40도 사이인 폴디드 카메라.
  9. 제6항에 있어서, 상기 피치 회전축 중심의 상기 연장된 회전 범위는 제 2 회전축 중심의 연장된 회전 범위와 상이한 폴디드 카메라.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석 및 상기 코일은 상기 피치 회전축 중심의 회전을 위해 사용되며, 상기 자석은 상기 코일과 마주하는 평평한 표면으로 설계되는 폴디드 카메라.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 렌즈 광축을 따라 복수의 렌즈 요소를 수용하는 렌즈 모듈을 더 포함하고, 상기 OPFE는 제 1 광학 경로를 따라 뷰 섹션의 방향으로부터 폴디드 카메라로 유입되는 광을, 상기 렌즈 광축을 따르는 제 2 광학 경로를 향하도록 재지향하고, 상기 액추에이터는 상기 뷰 섹션을 향하는 측면의 반대쪽 OPFE 측면에 위치하는 피치 자석을 더 포함하는 폴디드 카메라.
  12. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 렌즈 광축을 따라 복수의 렌즈 요소를 수용하는 렌즈 모듈을 더 포함하고, 상기 OPFE는 제 1 광학 경로를 따라 뷰 섹션의 방향으로부터 폴디드 카메라로 유입되는 광을, 상기 렌즈 광축을 따르는 제 2 광학 경로를 향하도록 재지향하고, 상기 액추에이터는 상기 렌즈 모듈을 향하는 측면의 반대쪽 OPFE 측면에 위치하는 요 자석을 더 포함하는 폴디드 카메라.
  13. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자속 센서는 홀 센서인 폴디드 카메라.
  14. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터는 자석의 중앙 부분이 제 2 자석의 단부에 비해 제 1 센서의 모션 투영선으로부터 더 멀리 떨어져 있도록, 성형되거나 형성된 제 2 자석을 포함하는 폴디드 카메라.
  15. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터는 제 2 자석의 단면의 폭이 실질적으로 그 중심에 있는 지점으로부터 제 2 자석의 각 단부를 향해 증가하도록, 성형된 제 2 자석을 포함하고, 그에 의해 결과적으로 제 2 자석과 센서 사이에서 상대적인 움직임이 발생할 때, 제 1 센서와 제 2 자석 사이에서 가변 거리를 초래하는 폴디드 카메라.
  16. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터는 피치 회전축에 대해 반경 방향으로 제 1 서브 어셈블리를 제 2 서브 어셈블리로 당기는 제 1 마그넷-요크 쌍, 및 요 회전축에 대해 반경 방향으로 제 1 서브 어셈블리를 고정 서브-어셈블리로 당기는 제 2 마그넷-요크 쌍을 더 포함하는 폴디드 카메라.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제 1 서브 어셈블리는 중간 이동 프레임을 포함하고, 상기 제 2 서브 어셈블리는 OPFE 홀더를 포함하고, 상기 고정 서브 어셈블리는 베이스를 포함하고, 상기 제 1 마그넷-요크 쌍은 OPFE 홀더를 중간 이동 프레임으로 당기고, 상기 제 2 마그넷-요크 쌍은 중간 이동 프레임을 베이스로 당기는 폴디드 카메라.
  18. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 서브 어셈블리는 중간 이동 프레임을 포함하고, 상기 제 2 서브 어셈블리는 OPFE 홀더를 포함하고, 상기 고정 서브 어셈블리는 베이스를 포함하고, 요 회전축 중심의 회전은 베이스에 대해 중간 이동 프레임을 회전시킴으로써 생성되고, 피치 회전축 중심의 회전은 중간 이동 프레임에 대해 OPFE 홀더를 회전시킴으로써 생성되는 폴디드 카메라.
  19. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석은 절단된 구 형태인 것을 특징으로 하고, 상기 코일은 원형 형태인 것을 특징으로 하고, 상기 코일은 절단된 구 주위에 원형 형태로 대칭적으로 위치하는 폴디드 카메라.
  20. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석은 요 회전축 중심의 회전을 위한 작동력을 생성하며, 상기 제 1 서브 어셈블리 및 상기 고정 서브 어셈블리를 함께 홀딩하기 위한 마그넷-요크 쌍에서 예비력(pre-load force)을 생성하며, 요 회전축 중심의 회전을 감지하기 위해 사용되는 단일 자석인 폴디드 카메라.
  21. 제20항에 있어서, 상기 자속 센서는 상기 요 회전축 중심의 회전을 감지하기 위해 사용되는 단일 자속 센서인 폴디드 카메라.
  22. 제20항에 있어서, 상기 단일 자석은 자석의 길이를 따라 자석의 자기장 방향이 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 분극 자석인 폴디드 카메라.
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