CN121209032A

CN121209032A - 纤薄弹出宽相机透镜和弹出相机致动器

Info

Publication number: CN121209032A
Application number: CN202511711867.2A
Authority: CN
Inventors: 以法莲·戈登堡; 迈克尔·德罗; 耶夫塔·科瓦尔; 奥里尔·格鲁什卡; 伊塔马尔·博拉尔; 纳达夫·古林斯基
Original assignee: Corephotonics Ltd
Current assignee: Corephotonics Ltd
Priority date: 2022-11-15
Filing date: 2023-11-09
Publication date: 2025-12-26
Also published as: JP2025518178A; EP4476581C0; KR20240141305A; TWI897091B; EP4586010A2; EP4476581A2; EP4586010A3; CN119032307B; CN121209033A; KR20250167117A; US20260003162A1; JP7780041B2; CN121254449A; JP2026015550A; CN121325357A; WO2024105511A3; WO2024105511A2; TW202422199A; CN119032307A; KR102887341B1

Abstract

用于结合在诸如智能电话之类的可折叠移动电子设备中的被动弹出相机、用于此类相机的透镜系统，以及在一些示例中为被动的而在一些示例中为基于形状记忆合金以用于致动此类相机中的透镜系统和其他部件的弹出致动器。

Description

纤薄弹出宽相机透镜和弹出相机致动器

本申请是申请日为2023年11月09日、申请号为202380033357.7、发明名称为“纤薄弹出宽相机透镜和弹出相机致动器”的中国申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年11月15日提交的美国临时专利申请No.63/383,721、2023年3月28日提交的美国临时专利申请No.63/492,538、2023年4月10日提交的美国临时专利申请No.63/495,148、2023年8月8日提交的美国临时专利申请No.63/518,110和2023年6月9日提交的美国临时专利申请No.63/507,108的优先权，所有这些申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及数字相机，并且更具体地涉及具有弹出（“PO”）机构和透镜（lens）的数字相机。

定义

在本申请中，对于在整个说明书和附图中提到的光学性质和其他性质，使用以下符号和缩写，所有这些都是在本领域已知的术语：径迹总长（Total track length, TTL）：当系统聚焦到无穷远物距时，沿平行于透镜光轴的轴测量的第一透镜元件L1的前表面S1的点和图像传感器之间的最大距离。后焦距（Back focal length, BFL）：当系统聚焦到无穷远物距时，沿平行于透镜光轴的轴测量的最后一个透镜元件LN的后表面S2N的点和图像传感器之间的最小距离。有效焦距（Effective focal length, EFL）：在透镜（透镜元件L1至LN的组件）中，透镜的后主点P'和后焦点F'之间的距离。F数（f/#）：EFL与入瞳直径的比率。

背景技术

多孔径（multi-aperture）数字相机（或多相机（multi-camera））在当今的移动电子设备（或简称为“移动设备”，例如智能电话、平板、膝上型计算机、PDA、头戴式设备等）中是标准的。通常，多相机包括充当移动设备的主（或“首要”）相机的宽相机、超宽（Ultrawide, UW）相机和（可选的）有线摄像机（Tele camera）。主（或宽）相机具有宽相机传感器和约65-95度（约20mm-35mm 35等效焦距（eq.FL））的宽相机视场（FOV_W），UW相机具有UW相机传感器和约105-130度（约10mm-16mm 35等效焦距）的UW相机视场（FOV_UW>FOV_W），并且有线摄像机具有有线摄像机传感器和约10-40度（约50mm-250mm 35等效焦距）的有线摄像机视场（FOV_T<FOV_W）。一个主要的挑战是支持越来越高的图像质量（IQ）并且仍然适配到具有例如小于12.5mm的设备高度的薄移动设备的宽相机设计。为了改善IQ，在移动设备中结合了越来越大的图像传感器。此类大的图像传感器可以具有大于1/2”的光学格式，即它们具有SD>8mm的传感器对角线（“SD”），例如1/1.5”（SD=10.7mm）或甚至1/1”（SD=16mm）。P-O相机允许结合大的图像传感器，同时支持包括PO相机的移动设备的纤薄厚度。PO相机例如在共同拥有的国际专利申请PCT/IB2020/058697中有所描述。

图1A示意性地示出了诸如TTL、EFL和BFL等各种相机实体的定义。在结合在移动设备中的多相机中使用的大多数微型透镜中，TTL大于EFL，例如对于宽透镜，如图1A所示。

图1B示出了具有带视场（FOV）的透镜、EFL和具有传感器宽度S的图像传感器的示例性相机。对于固定的宽度/高度比和（矩形）图像传感器，（全）图像传感器对角线（SD）与传感器宽度和高度成比例。图像传感器的典型宽度/高度比是4:3。例如，1/1.2“传感器具有14.3mm的SD。对角线FOV涉及EFL和SD，如下:

这表明需要较大的EFL来实现具有较大的图像传感器但类似FOV的相机。在宽相机中结合较大的图像传感器是合宜的，但是为了保持相同的FOV_W，需要较大的EFL，从而导致较大的TTL，这对于集成在纤薄移动设备中是不合宜的。

图1C示意性地示出了移动设备100，该移动设备100包括处于当相机不在使用（或不活动）时的第一状态（“收缩状态”）的已知PO相机（“POC”）110。在收缩状态下，POC 110具有如所标记的第一TTL（“收缩TTL”或“c-TTL”）。c-TTL与现代移动设备的高度尺寸兼容，即在收缩状态下，PO相机110不超过移动设备100的高度（或厚度）。移动设备100的高度可以包括其中包括多相机的移动设备100的升高区域（“相机隆起”或简单地“隆起”）。c-TTL可以在5-15mm的范围内。

图1D示意性地示出了包括处于第二状态（“弹出”或“PO状态”）的POC 110的移动设备100。通常，只有在PO状态下，POC才可作为相机工作。在PO状态下，POC 110具有如所标记的第二TTL（“TTL”）。TTL>c-TTL，使得POC 110超过移动设备100的高度。换句话说，在PO状态下，POC 110从移动设备100突出（或“弹出”）。通常，移动设备具有约T = 5mm-20mm的厚度（“T”）。TTL可以在6-25mm的范围内。POC可以从移动设备100突出约1mm-15mm。

为了将POC 110从PO状态切换到收缩状态，需要主动致动器，例如步进电机、成形金属合金（SMA）致动器等。“主动”在这里意指致动需要电力。通常，为了将POC 110从收缩状态切换到PO状态，不需要主动致动器，而是例如基于弹簧力的被动致动器就足够了。在本公开中，术语“被动”指示致动器和/或致动不需要电力。最近，引入了诸如“可折叠电话”（“FP”）之类的“可折叠移动设备”，诸如三星Galaxy Fold或三星Galaxy Flip。FP可以被“折叠”。当被折叠时，FP实现较小的尺寸，这是合宜的。当被展开时，FP为主屏幕提供了大的屏幕区域，这也是合宜的。通常，当被折叠时，FP的主屏幕不活动。

例如在共同拥有的国际专利申请PCT/IB2022/056646中描述了包括SMA致动器的POC。通常，SMA致动器使用SMA线。SMA线有益于在移动设备中使用，因为它们便宜、重量轻、紧凑并且可以用于低功率、低噪声、紧凑的致动器。通常，SMA线在负载下可操作例如达二万五千（25,000）个周期，这是无益的，因为当在移动设备中使用时，超过十万（100,000）个周期的操作可能是强制性的。

有益的是具有支持PO宽相机的宽相机透镜设计，该PO宽相机包括大的图像传感器，例如1/1.33”或更大，即具有SD ≥ 12mm。

有益的是具有在移动设备中包括的完全被动的POC，即相对纤薄的相机，其仍然提供大的变焦效果或使用大的图像传感器，并且当从PO状态切换到收缩状态时，不需要主动致动，且反之亦然。这里公开了这种完全被动的POC。

有益的是具有一种SMA致动器，其可操作达相对大的周期数（例如，高达100,000个周期）并且用于移动设备中。这里公开了这样一种SMA致动器相机。

发明内容

在各种示例中，提供了一种用于紧凑型数字相机的透镜系统，该透镜系统包括：具有传感器对角线SD的图像传感器；以及透镜，其带有视场FOV并且具有N=9个透镜元件L₁-L₉，所述透镜元件从物侧朝向像侧从L₁开始沿透镜光轴OA布置，每个透镜元件L_i具有量值为|f_i|的相应焦距f_i，其中1≤ i ≤ N，所述透镜元件被分成由大间隙BG分开的两个透镜组G1和G2，所述透镜在PO状态具有弹出径迹总长TTL<20mm并且在收缩状态具有收缩径迹总长c-TTL，其中所述透镜系统被配置为通过将BG收缩至收缩大间隙c-BG来从PO状态切换到收缩状态，且反之亦然，其中BG>0.2 x TTL，其中SD≥12mm，其中比率c-TTL/SD ≤ 0.65。

在各种示例中，提供了一种用于紧凑型数字相机的透镜系统，该透镜系统具有PO状态和收缩状态，并且包括：具有传感器对角线SD的图像传感器；以及透镜，其具有N个透镜元件L₁-L_N，所述透镜元件从物侧朝向像侧从L₁开始沿透镜光轴OA布置，每个透镜元件L_i具有相应净孔径直径DA_Li，其中1≤ i ≤ N，并且具有PO状态下的视场FOV和f数（f/#）、透镜厚度T_Lens、后焦距BFL、有效焦距EFL和径迹总长TTL<20mm，其中所述透镜系统被配置成通过将BFL收缩至收缩后焦距c-BFL来从PO状态切换到收缩状态，且反之亦然，其中BFL>0.2 xTTL，其中SD≥15mm，并且其中比率c-TTL/SD<0.7。

在各种示例中，提供了一种包括被动弹出相机（POC）的可折叠移动设备，所述被动POC包括：弹出透镜；图像传感器；以及被动弹出（PO）致动器，其中，所述可折叠移动设备通过展开移动是可展开的，并且通过折叠移动是可折叠的，两种移动都由用户执行，其中，所述POC具有PO状态和收缩状态，在所述PO状态下，所述POC是可操作的并且具有径迹总长TTL，在所述收缩状态下，所述POC具有收缩c-TTL<TTL，其中被动PO致动器可操作以使用折叠移动来将被动POC从PO状态切换到收缩状态，并且其中被动PO致动器可操作以使用展开移动来将被动POC从收缩状态切换到PO状态。

在各种示例中，提供了一种包括被动折叠弹出相机（POC）的可折叠移动设备，所述被动折叠POC包括：透镜；镜；图像传感器；被动弹出致动器；以及相机外壳，其中，所述可折叠移动设备通过展开移动是可展开的，并且通过折叠移动是可折叠的，两种移动都由用户执行，其中，所述透镜位于所述镜的物侧，其中，所述相机外壳具有模块区域和肩部区域，所述模块区域具有模块高度H_M，所述肩部区域具有肩部高度H_S<H_M，其中，所述被动折叠POC具有PO状态以及收缩状态，在所述PO状态下，所述被动折叠POC是活动的并且具有模块高度H_M；在所述收缩状态下，所述被动折叠POC具有收缩模块高度c-H_M<H_M，其中所述被动PO致动器可操作以使用所述折叠移动来将所述被动折叠POC从PO状态切换到收缩状态，并且其中所述被动PO致动器可操作以使用所述展开移动来将所述被动折叠POC从收缩状态切换到PO状态。

在各种示例中，提供了一种被包括在相机中的形状记忆合金（SMA）致动器，所述SMA致动器包括：P ≥ 2个的多个SMA线；以及移动元件，所述移动元件可操作以致动被包括在所述相机中的部件，其中所述相机被包括在移动电子设备中，其中所述P个的多个SMA线中的每个SMA线在M个周期内可操作，其中所述P个的多个SMA线由所述移动元件引导，其中用于致动被包括在所述相机中的所述部件的力由所述P个的多个SMA线中的一个SMA线提供，并且其中所述P个SMA线被相继地使用，使得SMA致动器在扩展数目的PxM个周期内可操作。

附图说明

本文公开的示例的非限制性示例在下文参考本文所附的附图进行描述，所述附图在本段之后列出。在不止一个附图中出现的相同结构、元件或零件在它们出现的所有附图中通常用相同的数字标记。如果仅在一个附图中示出相同的元件但对它们进行编号，则假定它们在所出现的所有附图中都具有相同的编号。附图和描述旨在说明和阐明本文所公开的示例，而不应被认为是以任何方式进行限制。

图1A示意性地示出了诸如TTL和EFL的各种实体的定义。

图1B示出了用于薄透镜近似或等效的FOV、EFL和S的定义。

图1C示意性地示出了包括处于第一状态（“收缩状态”）的已知PO相机（“POC”）的移动设备。

图1D示意性地示出了处于第二（弹出）状态的图1C的移动设备。

图2A示意性地示出了本文公开的PO光学透镜系统，其处于聚焦到无限远的PO状态。

图2B示意性地示出了处于收缩状态的图2A的PO系统。

图2C示出了1G PO光学透镜系统的示例，其包括处于PO状态的本文公开的PO透镜。

图2D示出了处于收缩状态的图2C的PO系统。

图3示出了本文公开的2G PO光学透镜系统的示例。

图4示出了本文公开的2G PO光学透镜系统的另一示例。

图5示出了本文公开的1G PO光学透镜系统的示例。

图6示出了本文公开的2G PO光学透镜系统的又一示例。

图7示出了本文公开的1G PO光学透镜系统的另一示例。

图8A以截面侧视图示出了包括如本文所公开的处于部分展开状态的被动PO相机的可折叠电话。

图8B以截面侧视图示出了处于折叠状态的图8A的可折叠电话。

图8C以截面侧视图示出了图8A的可折叠电话处于折叠状态的放大区段。

图9A以截面侧视图示出了包括如本文所公开的处于部分展开状态的被动PO相机的另一可折叠电话。

图9B以截面侧视图示出了处于折叠状态的图9A的可折叠电话。

图9C以截面侧视图示出了图9A的可折叠电话处于折叠状态的放大区段。

图10A以截面侧视图示出了包括如本文所公开的处于部分展开状态的被动PO相机的另一可折叠电话。

图10B以截面侧视图示出了处于折叠状态的图10A的可折叠电话。

图11A以截面侧视图示出了包括如本文所公开的处于部分展开状态的被动PO相机的另一可折叠电话。

图11B以截面侧视图示出了处于折叠状态的图11A的可折叠电话。

图12以透视图示出了本文所公开的形状记忆合金致动器。

具体实施方式

图2A示出了包括PO透镜202和图像传感器204的“2组”（或“2G”）弹出（“PO”）光学透镜系统200的已知技术示例。PO光学透镜系统200被示为处于PO或扩展状态（和聚焦到无穷远）。PO透镜202被分成两个透镜组，这两个透镜组由大间隙（BG）分开，第一物侧透镜组（“G1”）和第二传感器侧透镜组（“G2”）。G1的厚度用T_G1指示。透镜202包括N个的多个透镜元件Li（其中“i”是在1和N之间的整数，并且其中N可以例如在5和10之间）。L1是最靠近物侧的透镜元件，而LN是最靠近像侧（即图像传感器所处的一侧）的透镜元件。对于这里公开的所有透镜和透镜元件，这种顺序是成立的。每个透镜元件Li包括相应的前表面S2i-1（索引“2i-1”是前表面的数目）和相应的后表面S2i（索引“2i”是后表面的数目）。在整个说明书中使用这种编号惯例。替代地，如贯穿本说明书所做的，透镜表面被标记为“Sk”，k从1遍历到2N。前表面和后表面在某些情况下可以是非球面的。然而，这不是限制性的。

如这里所使用的，术语每个透镜元件的“前表面”是指更靠近相机的入口（相机物侧）的透镜元件的表面，而术语“后表面”是指更靠近图像传感器（相机像侧）的透镜元件的表面。

每个透镜组包括一个或多个透镜元件Li。G1可以包括大于等于5个元件并且G2可以包括1-2个元件。G2可以用作本领域已知的场透镜。

图2B示出了处于收缩状态的2G PO光学透镜系统200。大间隙BG被收缩成收缩BG（标记为“c-BG”），即G1和G2之间的距离减小，导致收缩TTL（“c-TTL”）。c-BG可以在0.1mm-5mm的范围内。只有BG改变。PO光学透镜系统200中的其他距离（例如BFL或分别包括在G1和G2中的透镜元件之间的距离）没有改变。

图2C示出了1G PO光学透镜系统250的另一示例，其包括具有透镜厚度T_Lens的PO透镜252和在此公开的处于PO状态的图像传感器254。PO透镜252具有如图所示的透镜光轴。示出了处于PO或扩展状态（和聚焦到无穷远）的1G PO光学透镜系统250。透镜252包括N个的多个透镜元件。示出了BFL。

图2D示出了处于收缩状态的1G PO光学透镜系统250。BFL被收缩成收缩BFL（标记为“c-BFL”），即透镜252和图像传感器254之间的距离减小，导致收缩TTL（“c-TTL”）。c-TTL的基本下限由透镜252的厚度（“T_Lens”）给出，即c-TTL>T_Lens。实际上，c-TTL = T_Lens+ c-BFL，其中，c-BFL=0.2mm-1.5mm或更大。这意味着c-TTL = T_Lens+ 0.2mm至T_Lens+ 1.5mm或更大。

2G PO光学透镜系统200可操作地用在PO相机中。所得到的POC仅在PO状态下可操作为相机。在收缩状态下，POC不可操作为相机，即它是不活动的。

1G PO光学透镜系统250是“1组”（或“1G”）PO光学透镜系统，即透镜252作为一个单元移动，这意味着被包括在透镜252中的透镜元件之间的距离在从PO状态切换到收缩状态时不改变，而只是BFL改变。2G PO光学透镜系统200和1G PO光学透镜系统250可以（或可操作地）被包括在POC中。为了执行光学图像稳定（OIS），POC可以使用本领域已知的若干方法。此类方法可以是“透镜移位OIS”，其中透镜相对于图像传感器和相机主存移动设备移动以进行OIS，或“传感器移位OIS”，其中图像传感器相对于透镜和相机主存移动设备移动以进行OIS。

本文公开的所有PO光学透镜系统可用于共同拥有的PCT专利申请PCT/IB2020/058697中描述的POC示例中。

下面公开的所有PO光学透镜系统都以PO状态示出，其中包括光学透镜系统的POC是可操作的。

在收缩状态下，所有2G PO光学透镜系统示例具有0.2mm-4.0mm的c-BG。小的c-BG有益于实现可以集成在诸如智能电话的纤薄移动设备中的纤薄相机模块。cTTL可以在9.94mm至13.9mm之间的范围内。在收缩状态下，所有1G PO光学透镜系统示例具有0.2mm-3.0mm的c-BFL。小的c-BFL有益于实现纤薄相机模块。cTTL可以在9.26mm至13.22mm之间的范围内。为了清楚起见，这里公开的所有透镜系统都可以有益地被包括在诸如智能电话等移动设备中。

图3示出了这里公开且编号为300的2G PO光学透镜系统的示例。透镜系统300包括分成两个透镜组G1和G2并具有透镜光轴308的PO透镜302、图像传感器304和可选的光学元件306。光学元件306可以例如是红外（IR）滤光器、和/或玻璃图像传感器防尘罩。图像传感器304可以具有21.5mm的SD。G1包括7个透镜元件（L₁-L₇），且G2包括2个透镜元件（L₈-L₉）。光射线穿过透镜302并在图像传感器304上形成图像。图3示出了6个场，每个场具有4条射线。

PO透镜302的详细光学数据和表面数据在表1-表2中给出。表1提供了表面类型，表2提供了非球面系数。表面类型为：

a）平面（Plano）：平坦表面，无曲率。

b）Q类型1（QT1）表面凹陷（surface sag）公式：

c）偶非球面（ASP）表面凹陷公式：

其中{z, r}是标准柱面极坐标，c是表面的近轴曲率，k是圆锥参数，r_norm是表面的净孔径（CA）的一半，A_n是透镜数据表中所示的非球面系数。Z轴朝向像侧是正的。CA的值以净孔径半径（即D/2）给出。参考波长为555.0 nm。单位是mm，折射指数（“指数”）和阿贝数（Abbe #）除外。每个透镜元件Li具有表1中给出的相应焦距fi。FOV以半FOV（HFOV）给出。

表1

表2

续表2

从L₁到L₉的透镜元件的功率序列如下：+-+--+-+-（正-负-正-负-负-正-负-正-负），即PO透镜302包括四个正透镜元件和五个负透镜元件。L₈和L₉两者分别具有3.8mm和3.5mm的最大SAG，如分别由“Max_SAG_L8”和“Max_SAG_L9”指示。

L₁由玻璃制成；

EFL_G1和EFL_G2具有相反的符号但量值相似，即，|EFL_G1|和|EFL_G2|彼此相差小于3%；

G1的厚度比G2的厚度大，G1的厚度为G2的厚度的约4.5倍；

f₉和EFL_G2具有相同的符号和类似的量值，即f₉和EFL_G2彼此相差小于4%；

f₆是透镜306的最强透镜元件。f₆比透镜306强，f₆是透镜306的1.5倍以上；

L₄和L₅彼此接近。AGT_L4-L5小于TTL的2%；

cTTL与SD的比率在0.46-0.64之间；

BG与TTL的比率为0.33；

BG与cTTL的比率在0.35-0.49之间；

cTTL与TTL的比率在0.68-0.94之间；

cTTL与EFL的比率在0.86-1.19之间；

L8的最大SAG（Max_SAG_L8）是L₈的厚度的5.25倍；和

L9的最大SAG（Max_SAG_L9）是L₉的厚度的4.04倍。

图4示出了这里公开且编号为400的2G PO光学透镜系统的另一示例。透镜系统400包括分成两个透镜组G1和G2并具有透镜光轴408的PO透镜402、图像传感器404和可选的光学元件406。图像传感器404可以具有21.5mm的SD。G1包括8个透镜元件（L₁-L₈），且G2包括1个透镜元件（L₉）。PO透镜402的详细光学数据和表面数据在表3-表4中给出。表3提供了表面类型，表4提供了非球面系数。

L₁和L₆由玻璃制成；

EFL_G1和EFL_G2具有相反的符号但量值相似，即，|EFL_G1|和|EFL_G2|彼此相差小于25%；

G1的中心厚度比G2的中心厚度大，G1的中心厚度为G2的中心厚度的约7倍；

f₉和EFL_G2具有相同的符号和类似的量值，即f₉和EFL_G2彼此相差小于2%;

f₆是透镜406的最强透镜元件。f₆比透镜406强，f₆是透镜406的约1.5倍；

L₅和L₆彼此接近；

cTTL与SD的比率在0.49-0.65之间；

BG与TTL的比率为0.27；

BG与cTTL的比率在0.27-0.36之间；

cTTL与TTL的比率在0.75-0.98之间；

cTTL与EFL的比率在0.92-1.21之间；和

从L₁到L₉的透镜功率序列是正-正-正-负-负-正-正-正-负，即PO透镜402包括六个正透镜元件和三个负透镜元件。

表3

表4

续表4

图5示出了这里公开且编号为500的1G PO光学透镜系统的示例。透镜系统500包括具有透镜光轴508的PO透镜502、图像传感器504以及可选的光学元件506。图像传感器504可以具有21.5mm的SD。PO透镜502包括8个透镜元件（L₁-L₈）。光射线穿过透镜502并在图像传感器504上形成图像。PO透镜502的详细光学数据和表面数据在表5-表6中给出。表5提供了表面类型，表6提供了非球面系数。

表5

表6

续表6

图6示出了这里公开且编号为600的2G PO光学透镜系统的另一示例。透镜系统600包括分成两个透镜组G1和G2并具有透镜光轴608的PO透镜602、图像传感器604和可选的光学元件606。图像传感器604可以具有21.5mm的SD。G1包括8个透镜元件（L₁-L₈），且G2包括1个透镜元件（L₉）。PO透镜602的详细光学数据和表面数据在表7-表8中给出。表7提供了表面类型，表8提供了非球面系数。

表7

表8

续表8

图7示出了这里公开且编号为700的1G PO光学透镜系统的示例。透镜系统700包括具有透镜光轴708的PO透镜702、图像传感器704以及可选的光学元件706。图像传感器704可以具有21.5mm的SD。PO透镜702包括6个透镜元件（L₁-L₆）。光射线穿过透镜702并在图像传感器704上形成图像。PO透镜702的详细光学数据和表面数据在表9-表10中给出。表9提供了表面类型，表10提供了非球面系数。

就L₆的透镜形状而言，不是整个BFL可以被收缩，而是只有BG从L₆到图像传感器706和光学元件706的最近点分别扩展。

表9

表10

续表10

表11示出了本文所公开的光学透镜系统300、400、500、600和700的值和范围。

- SD、TTL、c-TTL、BG、c-BG、BFL、c-BFL、EFL、EFL_G1、EFL_G2、T_G1、T_G2、T_Lens、f₅、f₆、f₉、AGT_L4-L5、Max_SAG以mm给出；半视场（“HFOV”）以度数给出，且f数（“f/#”）以无单位的形式给出。

- 图像传感器304、图像传感器404、图像传感器504和图像传感器604可以具有21.5mm的SD（“4/3”传感器或“1/0.8”传感器）。

- AGT_L4-L5表示L₄和L₅之间的气隙的平均厚度。这里，“平均厚度”意指考虑从0（即，从光轴，例如光轴308）到D/2（即，最高透镜余量）的所有y值的L₄和L₅之间的距离的平均值。

- c-BG_MIN和c-BG_MAX分别表示收缩BG的最小值和最大值。c-BG可以具有在c-BG_MIN和c-BG_MAX之间的任何值。

- c-BFL_MIN和c-BFL_MAX分别表示收缩BFL的最小值和最大值。c-BFL可以具有在c-BFL_MIN和c-BFL_MAX之间的任何值。

- c-TTL_MIN和c-TTL_MAX分别表示收缩TTL的最小值和最大值。c-TTL可以具有在c-TTL_MIN和c-TTL_MAX之间的任何值。

- T_Lens、T_G1和T_G2分别表示透镜的中心厚度或G1和G2的中心厚度。在透镜光轴处测量中心厚度。

- f₅、f₆和f₉分别指L₅、L₆和L₉的焦距。

表11

图8A至图8B示例性地示出了包括这里公开的内部被动POC 802的可折叠电话（“FP”）800。这里的“内部”意指相机802的FOV 808与它的“主屏幕”位于FP 800的同一侧。主屏幕是被包括在FP 800中的最大屏幕（即，具有最大屏幕区域）。FP 800包括铰链轴810，该铰链轴810将第一翼812与第二翼818连接，并且该铰链轴810可操作以允许展开和折叠FP800。铰链轴810垂直于x-y平面定向。第一翼812包括第一外（或面向世界的）侧814和第一内（或面向用户的）侧816。第二翼818包括第二外侧820和第二内侧822。通常，FP 800的主屏幕在第一内侧816和第二内侧822上扩展。当FP 800展开时，主屏幕可以被整体地使用，并且内部被动POC 802作为面向用户的（或“自拍（selfie）”）相机是可操作的（或“活动的”）。在一些示例中，第一外侧814和/或第二外侧820还包括屏幕。当FP 800被折叠时，内部被动POC802的孔径被第二翼818覆盖。内部被动POC 802包括被动PO致动器（图8C），具有透镜光轴（“OA”）、透镜厚度T_L的PO透镜804，和图像传感器806。内部被动POC 802被包括在相机模块外壳（或简称为“相机外壳”）809中，并被相机模块外壳（或简称为“相机外壳”）809包围。

图8A示出FP 800处于部分展开状态，在部分展开状态下，被动POC 802处于PO状态。在PO状态下，内部被动POC 802具有TTL并且作为相机是活动的，即PO透镜804可操作以将场景的清晰（或清楚）图像成像到图像传感器806上。在PO状态下，相机外壳809的高度（“H_C”）由TTL和机械“惩罚”（“p”）定义，H_C= TTL + p，其中p可以在0.5mm-5mm的范围内。低H_C对于在诸如智能电话之类的纤薄移动设备中使用是有益的。这里和下文中，H_C、TTL和p沿z轴测量。

图8B示出了FP 800处于折叠状态。在折叠状态下，内部被动POC 802处于收缩状态。在收缩状态下，被动POC具有c-TTL<TTL，并且不作为相机活动。在折叠状态（图8B）和展开状态（图8A）之间切换的展开移动由箭头824指示。在部分展开状态（图8A）和折叠状态（图8B）之间切换的折叠移动由箭头826指示。展开移动和折叠移动通常由用户手动执行。示出了第一翼812和第二翼818中的每一者的高度（“H”）。第一翼812具有拥有高度（“H”）的规则区域和拥有升高的高度H + B的隆起区域，其中“B”是隆起高度。隆起区域从第一内侧816挤出。内部被动POC 802集成在凸块区域中，并且内部被动POC 802从面向第一内侧816的场景接收光。在收缩状态下，相机外壳809具有收缩高度（“c-HC”）<HC，其由c-H_C= c-TTL + p定义。c-H_C≤ H，从而在收缩状态下不存在相机隆起。在其他示例中，在收缩状态下，可以存在减小的相机隆起。这里的“减小”意指与PO状态相比，相机隆起具有更低的B。这里和下文中，H、B、c-H_C和c-TTL沿z轴测量。

图8C示出了FP 800处于折叠状态并且内部被动POC 802处于收缩状态的放大区段830。区段830示出了如本文所公开的被动PO致动器832。被动PO致动器832包括弹簧834。在上端，弹簧834固定地附接到第一外侧814，或更一般地，附接到被包括在第一翼812中的不相对于第一翼812移动的部件。在下端，弹簧834固定地附接到包括PO透镜804的PO透镜筒。在收缩状态下，弹簧834存储动能并且可操作以提供如箭头836所示的弹簧力，即弹簧834被加载。当用户展开FP 800时，弹簧834松弛并且弹簧力致动（或“弹出”）内部被动POC 802，即内部被动POC 802切换到PO状态。当用户折叠FP 800时，弹簧834被压缩和加载，从而内部被动POC 802被切换到收缩状态。我们注意到，当FP 800被用户折叠时，同时被动POC 802被从PO状态切换到收缩状态。当FP 800被用户展开时，同时被动POC 802被从收缩状态切换到PO状态。如对于诸如FP之类的移动设备所期望的，不需要主动致动。

在一些示例中，可以使用机械弹簧，如这里所示。在其他示例中，可以使用磁弹簧。磁弹簧可以包括磁体和磁轭，或者替代地，包括两个磁体。此类磁弹簧例如在共同拥有的国际专利申请No. PCT/IB2022/052194和No. PCT/IB2023/054411中描述。

图9A至图9B示例性地示出了包括如本文所公开的外部被动POC 902的FP 900。这里，“外部”意指被动POC 902的FOV 908位于FP 900的主屏幕的相对侧。FP 900包括如图8A至图8B中所描述的所有部件，除了不同的被动POC。在FP 900的折叠状态及其展开状态中，外部被动POC 902的FOV 908的孔径接收来自场景的光。外部被动POC 902包括被动PO致动器（图9C）、PO透镜904和图像传感器906。外部被动POC 902被包括在相机外壳909中。

图9A示出FP 900处于部分展开状态并且外部被动POC 902处于PO状态。隆起区域从第一外侧814挤出。外部被动POC 902集成在隆起区域中并接收来自面向第一外侧814的场景的光。

图9B示出了FP 900处于折叠状态其中外部被动POC处于收缩状态。

图9C示出FP 900处于折叠状态并且外部被动POC 902处于收缩状态的放大区段930。区段930示出了如本文所公开并包括磁弹簧940的被动PO致动器932。磁弹簧940包括第一磁体942和第二磁体944，第一磁体942固定地附接到包括PO透镜804的PO透镜筒，第二磁体944固定地附接到第二翼818。选择和定向第一磁体942和第二磁体944，使得它们彼此吸引。在收缩状态下，第一磁体942和第二磁体944彼此相对接近，从而存储磁能，并且磁弹簧940可操作以提供如箭头946所指示的磁弹簧力。磁弹簧力使外部被动POC 902收缩。当用户展开FP 900时，磁弹簧940松弛并且没有提供磁弹簧力。被包括在外部被动POC 902中的另一弹簧可提供弹簧力以弹出外部被动POC 902，即外部被动POC 902切换到PO状态。第一磁体942和第二磁体944彼此相对远离。当用户折叠FP 900时，第一磁体942和第二磁体944再次彼此靠近，并且外部被动POC 902切换到收缩状态。我们注意到，当FP 900被用户折叠时，同时外部被动POC 902被从PO状态切换到收缩状态。当FP 900被用户展开时，同时外部被动POC 902被从收缩状态切换到PO状态。如对于诸如FP之类的移动设备所期望的，不需要主动致动。

图10A至图10B示例性地示出了包括如本文所公开的外部被动POC 1002的FP1000。FP 1000包括如图8A至图8B中所描述的所有部件，除了不同的被动POC。外部被动POC1002包括如本文所公开的被动PO致动器1010、PO透镜1004，图像传感器1006，并且被包括在相机外壳1009中。

图10A示出FP 1000处于部分展开状态并且被动POC 1002处于PO状态。

图10B示出FP 1000处于折叠状态并且被动POC处于收缩状态。隆起区域从第一外侧814挤出。外部被动POC 1002集成在凸块区域中并接收来自面向第一外侧814的场景的光。PO致动器1010包括O个的多个齿轮（这里，O=3），即第一齿轮1012、第二齿轮1014和第三齿轮1016。PO致动器1010位于铰链轴810处或其附近。例如，PO致动器1010可以位于距铰链轴810至多达25mm的距离处。实际上，外部被动POC 1002也位于相对靠近铰链轴810的位置。例如，POC 1002可位于距铰链轴810至多达50mm的距离处。PO致动器1010使用诸如由箭头824指示的展开移动或由箭头826指示的折叠移动之类的移动来将外部被动POC 1002从PO状态切换到收缩状态，如由箭头1018指示的那样，且反之亦然。即，PO致动器1010将第一翼812和第二翼818绕铰链轴810的旋转展开或折叠移动转换为沿包括PO透镜804的PO透镜镜筒的z轴并相对于图像传感器806的线性移动。我们注意到，当FP 1000被用户折叠时，同时外部被动POC 1002被从PO状态切换到收缩状态。当FP 1000被用户展开时，同时外部被动POC 1002被从收缩状态切换到PO状态。如对于诸如FP之类的移动设备所期望的，不需要主动致动。

图11A至图11B示例性地示出了包括这里公开的外部被动POC 1102的FP 1100。图11A示出FP 1100处于部分展开状态并且外部被动POC 1102处于PO状态。FP 1100包括如图8A至图8B中所描述的所有部件，除了不同的被动POC。外部被动POC 1102接收来自面向第一外侧814的场景的光。在PO状态下，外部被动POC 1102作为本领域中已知的折叠相机而可操作。外部被动POC 1102包括被动PO致动器（未示出）、透镜1104、镜1108、图像传感器1106，并且被包括在相机外壳1109中。外部被动POC 1102可操作以沿平行于z轴的第一光路（“OP1”）接收光。透镜1104的OA平行于OP1。在PO状态下，镜1108相对于z轴以约45度的角度定向，使得反射光沿平行于z轴的第二光路（“OP2”）朝向图像传感器1106传播。透镜1104位于镜1108的物侧，其对于给定的相机高度提供了相对较低的f/#，这对于在诸如FP之类的移动设备中使用是有益的。此类相机例如在共同拥有的国际专利申请No. PCT/IB2022/055745中描述。在PO状态下，相机外壳1109具有包括PO透镜1104和镜1108的第一升高（“模块”）区域，以及包括图像传感器1106的第二（“肩部”）区域。模块区域具有由T_L、镜1108的高度和PO透镜1104与镜1108之间的约0.1mm-2.5mm的气隙之和限定的最小模块高度（“MH_M”）。沿z轴测量的相机外壳1009的模块区域的高度（“H_M”）由MH_M和机械“惩罚”（“p”）限定，H_M= MH_M+ p，其中p可以在0.5mm-5mm的范围内。肩部区域具有最小肩部高度（“MH_S”）<MH_M，并且其由沿z轴测量的图像传感器1106的高度限定。沿z轴测量的相机外壳1009的肩部区域的高度（“H_S”）由MH_S和机械“惩罚”（“p”）限定，H_S= MH_S+ p，其中p可以在0.5mm-5mm的范围内。低H_M和低H_S对于在诸如智能电话之类的纤薄移动设备中使用是有益的。当H_S<H_M时，肩部区域可以被集成到具有高度H的规则区域中。仅模块区域被集成到隆起区域中。换句话说，外部被动POC 1102仅部分地集成在隆起区域中，这对于实现相对较小的隆起区域是有益的。这里和下文，沿z轴测量高度、气隙、MH_M、H_M、MH_S、H_S和p。

图11B示出了处于折叠状态的FP 1100并且外部被动POC 1102处于收缩状态。为了从PO状态切换到收缩状态，PO透镜1104超第二翼818线性地移动。镜1108绕垂直于OP1和OP2的轴旋转移动约45度，使得它与y轴形成约0度的角度，此外，它朝第二翼818线性地移动。“约”在本文中意指例如±10度或±5度的变化。执行相应的移动，使得MH_M收缩成c-MH_M<MH_M，并且H_M收缩成c-H_M<H_M，c-H_M由c-H_M= c-MH_M+ p给出。c-H_M≤ H，使得在收缩状态下不需要相机隆起。MH_S不改变。为了提供PO透镜1104和镜1108的相应移动的致动，外部被动POC 1102可以包括被动PO致动器，例如包括磁弹簧的被动PO致动器932（图9C），或者它可以包括被动PO致动器，例如包括多个齿轮的被动PO致动器1010（图10A至图10B）。

图12示出了如本文所公开的SMA致动器1200。SMA致动器1200可操作达相对大的周期数（或在相对大的周期数“内”可操作）（参见下面的示例），并用于诸如智能电话之类的移动设备的相机。SMA致动器1200包括移动元件1202，其可操作以相对于包括移动元件1202的移动设备移动，例如用于将POC从PO状态和收缩状态切换（且反之亦然），以用于聚焦透镜或用于透镜或图像传感器的移动以进行光学图像稳定（OIS）。移动元件1202包括P个的多个导轨1210（这里，P = 4），即第一导轨1212、第二导轨1214、第三导轨1216和第四导轨1218。SMA致动器1200包括P个的多个SMA线1220（这里，P = 4），即第一SMA线1222、第二SMA线1224、第三SMA线1226和第四SMA线1228。P个SMA线1220中的每一个位于P个导轨1210中的一个中并由P个导轨1210中的一个引导。预载力被施加在P个SMA线1220和P个导轨1210之间，使得P个SMA线1220不会从移动元件1202脱离（或“脱轨”）。SMA致动器1200还包括P个的第一多个卷边1230和P个的第二多个卷边1232。即，总的来说，SMA致动器1200包括2P个卷边。被包括在P个的第一多个卷边1230和P个的第二多个卷边1232中的每一个卷边固定地附接到被包括在P个SMA线1220中的每个SMA线的一端，如图所示。卷边提供机械和电连接。在其他示例中，P个的多个导轨和P个SMA线可分别包括P = 2至25。

移动元件1202的移动可以是沿平行于z轴的旋转轴1204的旋转移动。旋转轴1204可以位于移动元件1202的中心。在其他示例中，移动元件1202的移动可以是x-y平面中的线性移动，如箭头1206所指示。为了致动这种线性或旋转移动，SMA致动器1200可操作以驱动电流通过P个SMA线1220中的一个。即，在致动期间，P个SMA线1220中的仅一个SMA线操作。换句话说，SMA致动器1200相继地操作P个SMA线1220。例如，在第一时间段期间，仅第一SMA线1222操作，在第二时间段期间，仅第二SMA线1224操作，在第三时间段期间，仅第三SMA线1226操作，以及在第四时间段期间，仅第四SMA线1228操作。这对于扩展（或延长）SMA致动器1200可操作的周期数是有益的。例如，单个SMA线可以在负载下可操作达M个周期，但是SMA致动器的规范可能需要在PxM个周期内操作。通过如上所详述的那样相继地操作P个SMA线，可以满足PxM个周期的规范。例如，诸如第一SMA线1222之类的单个SMA线可以在负载下可操作达M = 两万五千（25,000）个周期，但是SMA致动器1200的规范可能需要在4 × M = 10万（100,000）个周期内操作。通过如上所详述的那样相继地操作四个SMA线1220，可以满足10万（100,000）个周期的规范。在这个示例中，相对大的周期数是十万（100,000）个周期。在其他示例中，相对大的周期数可以在五千（5,000）个周期至五十万（500,000）个周期的范围内。

虽然已经根据某些示例和通常相关联的方法描述了本公开，但是示例和方法的改变和置换对于本领域技术人员将是显而易见的。本公开应理解为不限于本文所公开的具体示例，而仅由所附权利要求的范围限定。

应当领会，为清楚起见，在分开的示例的上下文中描述的当前公开的主题的某些特征也可以在单个示例中组合提供。相反，为简洁起见，在单个示例的上下文中描述的当前公开的主题的各种特征也可以单独提供或以任何合适的子组合提供。

除非另有说明，否则用于选择的选项列表的最后两个成员之间的表述“和/或”的使用指示对所列选项中的一个或多个的选择是适当的并且可以被做出。

应当理解，在权利要求书或说明书提到“一”或“一个”元素的情况下，这种引用不应被解读为仅存在一个该元素。

本说明书中提到的所有专利和专利申请都通过引用整体结合到本说明书中，其程度如同每个单独的专利或专利申请被具体地和单独地指出为通过引用结合到本文中一样。此外，在本申请中任何参考文献的引用或标识不应被解读为承认这样的参考文献可作为本公开的现有技术获得。

Claims

1.一种用于可折叠移动设备的被动弹出相机（POC），所述被动POC包括：

弹出透镜；

图像传感器；和

被动弹出致动器，

其中所述可折叠移动设备通过展开移动是可展开的，并且通过折叠移动是可折叠的，所述展开移动和所述折叠移动都由用户执行，其中所述被动POC具有弹出状态和收缩状态，在所述弹出状态下，所述被动POC是可操作的并且具有径迹总长TTL，在所述收缩状态下，所述被动POC具有收缩c-TTL < TTL，其中所述被动弹出致动器可操作以使用所述折叠移动来将所述被动POC从所述弹出状态切换到所述收缩状态，并且其中所述被动弹出致动器可操作以使用所述展开移动来将所述被动POC从所述收缩状态切换到所述弹出状态。

2.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述可折叠移动设备包括一个或多个屏幕，并且其中所述一个或多个屏幕中的最大屏幕是主屏幕。

3.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述被动POC是面向与所述主屏幕不同的场景的外部被动POC。

4.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述被动POC是面向与所述主屏幕相同的场景的内部被动POC。

5.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述被动弹出致动器包括一个或多个机械弹簧。

6.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中使用所述折叠移动来将所述被动POC从所述弹出状态切换到所述收缩状态包括加载所述一个或多个机械弹簧，并且使用所述展开移动来将所述被动POC从所述收缩状态切换到所述弹出状态包括使用机械弹簧力。

7.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述被动弹出致动器包括一个或多个磁弹簧。

8.根据权利要求7所述的被动弹出相机，其中使用所述折叠移动来将所述被动POC从所述弹出状态切换到所述收缩状态包括使用吸引磁弹簧力。

9.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述被动弹出致动器包括两个或更多个齿轮。

10. 根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述图像传感器具有传感器对角线SD，并且其中比率c-TTL/SD ≤ 0.65。

11. 根据权利要求10所述的被动弹出相机，其中c-TTL/SD ≤ 0.6。

12. 根据权利要求10所述的被动弹出相机，其中c-TTL/SD > 0.3。

13. 根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述弹出透镜具有有效焦距EFL，并且其中比率c-TTL/EFL ≤ 0.75。

14. 根据权利要求13所述的被动弹出相机，其中c-TTL/EFL ≤ 0.65。

15. 根据权利要求13所述的被动弹出相机，其中c-TTL/EFL > 0.4。

16.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中TTL在7.5mm至15mm的范围内。

17. 根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中c-TTL ≤ 0.9 x TTL。

18.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述图像传感器具有在12mm至25mm范围内的传感器对角线SD。

19.根据权利要求1所述的被动弹出相机，其中所述弹出透镜具有10mm至30mm范围内的有效焦距EFL。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的被动弹出相机，其中所述可折叠移动设备具有规则区域和升高的相机隆起区域，并且其中被动POC被包括在所述相机隆起区域中。