控制聚焦透镜组装件的制作方法

背景

数字相机通常包括启用可变焦距的元件。此外，各种移动设备(诸如智能电话和平板计算机)可包括用户可用来捕捉静止图片和/或视频的微型化数字相机模块。在这些相机模块中，焦距同样可以是可变的。

可变焦距可以例如通过聚焦透镜组装件来实现，其中一个或多个聚焦透镜可通过致动器来驱动以沿光轴相对于图像传感器移动。为了静止图片或视频序列的帧的曝光，聚焦透镜组装件可被驱动到预定帧聚焦位置以在图像传感器上产生对象的聚焦图像。

使用可移动聚焦透镜组装件，曝光帧的图像质量可依赖于在该帧的曝光期间聚焦透镜组装件相关于图像传感器的稳定性。

概述

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

一种移动设备可包括：图像传感器；可沿光轴相对于图像传感器移动的聚焦透镜组装件；机械挡块；耦合到聚焦透镜组装件以定位它的致动器；配置成提供聚焦透镜组装件定位指令的聚焦控制单元；以及耦合到所述聚焦控制单元和所述致动器的驱动器。驱动器可被配置成接收聚焦透镜组装件定位指令以及将致动输入提供给致动器以根据透镜聚焦透镜组装件定位指令来定位透镜聚焦透镜组装件。该帧可以是例如静止图片的帧或者视频序列的多个连贯帧之一。

通过结合附图参考以下详细描述，可易于领会并更好地理解许多附带特征。

附图简述

根据附图阅读以下具体实施方式，将更好地理解本发明，在附图中：

图1是一种方法的流程图；

图2是一种方法的流程图；

图3解说了一种方法的各步骤；

图4是移动设备的框图；

图5解说了移动设备的操作的示例；

图6是移动设备的框图；以及

图7是成像元件的框图。

详细描述

下面结合附图提供的详细描述旨在作为本发明示例的描述，并不旨在表示可以构建或使用本发明示例的唯一形式。然而，可以通过不同的示例来实现相同或等效功能和序列。

虽然本文各示例中的一些在此可被描述和解说为实现在智能电话或移动电话中，但它们只是移动设备的示例而非限制。本领域的技术人员将明白，本文各示例适合在各种不同类型的移动设备(例如平板计算机、游戏控制台或游戏控制器等等)中应用。这些示例中的一些也可应用在特定相机设备中。

图1示出可被用来定位可作为相机设备的一部分或结合相机设备来操作的聚焦透镜组装件的方法。这样的相机设备可以是包括不可分地集成在该设备内的数字相机模块或数字成像系统的移动电子设备，诸如例如移动电话、智能电话、平板计算机或游戏控制台。另一方面，相机设备也可以是特定、独立数字相机设备，例如紧凑相机、slr(单镜头反射)相机、或无反光镜可互换镜头相机。

聚焦透镜组装件可只包括一个单透镜或透镜元件。它还可包括多个透镜或透镜元件。除一个或多个透镜之外，可移动聚焦透镜组装件还可包括任何适当的透镜支架结构，该一个或多个透镜或透镜元件可被装载到该透镜支架结构和/或可由该透镜支架结构支撑，并且透镜组装件可经由透镜支架结构连接到周围设备结构并耦合到用于定位聚焦透镜组装件的致动器。

在本说明书中，“定位”涵盖通过移动聚焦透镜组装件并将其保持在特定位置或者简单地令其处于特定位置来控制聚焦透镜组装件。聚焦透镜组装件可至少沿光轴相对于图像传感器移动，例如cmos(互补金属氧化物半导体)图像传感器或ccd(电荷耦合器件)。

通过沿光轴相对于图像传感器移动聚焦透镜组装件，焦距可被调整。由此，可以在图像传感器上形成距聚焦透镜组装件不同距离处的对象的清晰图像。在本说明书中，“焦距”意指从聚焦透镜组装件到对象的距离，在此距离处，对象的聚焦清晰图像可被形成在图像传感器上。

在图1的方法中，聚焦透镜组装件首先移动为抵靠机械挡块，参见步骤102。该移动可例如通过音圈电机(vcm)经由向该音圈电机的线圈提供适当的电流来致动。在音圈电机中，供电电流确定电机的位置，并且因此也确定耦合到vcm的聚焦透镜组装件的位置。聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的位置可对应于特定电流电平。另选地，聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的位置可对应于vcm具有零供电电流的休止状态。

vcm致动器的替换方案包括例如步进电机、压电致动器、以及微机电系统(mems)。

接着，在步骤103，聚焦透镜组装件被移动，可能在稳定化时段之后，从机械挡块移动到用于帧的曝光的帧聚焦位置。在将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块与进一步将它从机械挡块移动到帧聚焦位置之间，聚焦透镜组装件可倚靠机械挡块。

在步骤102被用来将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块的同一致动器可被用来将它移动到帧聚焦位置。

以上机械挡块可以指在机械上限制聚焦透镜组装件的移动性的任何适当的结构，使得聚焦透镜组装件可抵靠机械挡块，即与机械挡块接触，由此机械挡块阻止聚焦透镜组装件进一步移动。

在本说明书中，“帧”意指经由图像传感器的各像素的曝光而捕捉的数字图像。帧可被用来产生一个单个静止图片。帧也可以是用于产生图像序列(例如，用于视频序列)的多个连贯帧中的一个帧。另选地，帧也可以是在用于在捕捉实际图像之前搜索聚焦透镜组装件的最优聚焦位置的自动聚焦(af)控制环期间捕捉的临时图像。

一般而言，在本说明书中，“帧聚焦位置”指的是在图像传感器上用预定焦距对帧进行曝光所需的、聚焦透镜组装件沿光轴的位置。帧聚焦位置可例如由相机设备的聚焦控制单元来确定。所以，在步骤103之后，即在将聚焦透镜组装件移动到帧聚焦位置之后，相机设备准备好用于帧的曝光。

图2解说了用于定位聚焦透镜组装件的方法的又一实现方式。图2的方法同样包括将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块以及从机械挡块移动到帧聚焦位置(在此是第二帧聚焦位置，用于第二帧的曝光)的步骤102、104。它还包括将聚焦透镜组装件保持在第一帧聚焦位置以用于第一帧的曝光的前置步骤101。在步骤102，聚焦透镜组装件从第一帧聚焦位置移动为抵靠机械挡块。在步骤104，聚焦透镜组装件在稳定化时段之后从机械挡块移动到第二帧聚焦位置。所以，只有在稳定化时段之后，聚焦透镜组装件从从机械挡块(即，从与它接触)移动到第二帧聚焦位置。

在图2的方法中，在稳定化时段期间，聚焦透镜组装件不只是被动地倚靠在抵靠机械挡块的位置处。相反，在将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块以及将它进一步移动到第二帧聚焦位置的步骤之间的稳定化时段期间，它被压迫抵靠机械挡块。对应的压迫抵靠机械挡块也可以在图1的示例方法中执行。

在本说明书中，“压迫抵靠”机械挡块一般意指提供将聚焦透镜组装件推挤或压靠机械挡块的力，使得聚焦透镜组装件的至少一部分与机械挡块接触。

压迫聚焦透镜组装件抵靠机械挡块可以通过与将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块以及从机械挡块移动到用于下一帧的曝光的帧聚焦位置的相同或类似致动器来执行。

在图1和2的示例方法中，稳定化时段可以例如是5ms(毫秒)或更多。在一些应用中，取决于相机设备的属性以及所使用的曝光规程，稳定化时段也可以更短。例如，它可以是1到5ms。

图1和图2的方法这两者可被用于视频序列(即用于形成运动视频图像的多个图像序列)的多个连贯帧的曝光。为了这样的帧序列的曝光，在每两个连贯帧的曝光之间，聚焦透镜组装件可被移动且可能被压迫抵靠机械挡块。另选地，聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的位移可以按预定间隔来执行。例如，聚焦透镜组装件可以在每一第二、每一第三、或每一第五帧等等的曝光之后被移动为抵靠机械挡块。

其聚焦透镜组装件被定位在图1和2的示例中的相机设备可被配置成在全局快门曝光的基础上操作，其中图像传感器的所有像素被同时曝光。另一方面，一个或多个特定有利特征可结合配置成基于卷帘快门曝光操作的相机、成像系统或相机模块来达到。在卷帘快门曝光中，图像传感器像素的曝光和读出逐行地执行，即一次一个像素行或列。随后，不同像素行或列在稍微不同的时刻曝光或至少在不完全重叠的曝光时段期间曝光。

上述示例方法可达到有利结果。例如，在帧的曝光之前将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块并且将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到帧聚焦位置可以降低聚焦透镜组装件的振动，从而使它稳定化以用于曝光。

可以从在稳定化时段期间附加压迫聚焦透镜组装件抵靠机械挡块来得到聚焦透镜组装件的甚至更高效的稳定化。

经改进的透镜稳定性可以改进图像质量。在卷帘快门曝光中，特定改进可经由贯穿整个图像区域的恒定聚焦来得到。这可造成所谓的焦点晃动的降低。焦点晃动通常意指帧的不同区域中由于在卷帘快门曝光期间聚焦透镜组装件相对于图像传感器的振动而造成的焦距变化。这一效应可存在于静止图片和运动视频图像两者中。

在将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块时，聚焦透镜组装件的移动速度可在聚焦透镜组装件接近机械挡块时渐进地降低。换言之，移动速度在接近机械挡块时可比远离它时更低。降低速度可有利地造成聚焦透镜组装件在机械挡块上的和缓碰撞，从而防止聚焦透镜组装件弹离机械挡块。和缓碰撞也可降低碰撞所产生的声音，这在例如视频捕捉中可能是有利的。

移动聚焦透镜组装件来抵靠的机械挡块可位于光轴的侧方，使得在将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块时，它向侧方移动，离开光轴。然而，机械挡块可有利地相关于光轴如下定位：聚焦透镜组装件可以被移动为抵靠机械挡块，并且从此沿着光轴移动。随后，聚焦透镜组装件抵靠以及始自机械挡块的移动可以通过使用执行正常聚焦(即，沿光轴定位聚焦透镜组装件以实现用预定焦距对帧进行曝光)的同一致动器来执行。

图3相关于用于对视频序列的各帧进行曝光的曝光规程解说了聚焦透镜组装件113的定位。各帧是通过将穿过聚焦透镜组装件的光聚集到具有按多个像素行来布置的多个像素的数字图像传感器111来曝光的。在图3的图表中，水平方向指示时间传播。在图表a中，垂直方向用于将不同像素行分开。在图表b和c中，垂直方向指示聚焦透镜组装件的位置，即它在光轴112上的位置。

最上方图表a呈现各连贯帧的卷帘快门曝光规程。单个帧的曝光通过对第一像素行进行曝光来开始。在图表a中，这是最上方像素行。一般而言，第一像素行也可以是最下方或某一中间像素行。曝光时间依赖于例如光照条件和所使用的图像传感器和光学装置(包括聚焦透镜组装件)的属性。曝光时间可以例如在几毫秒到几十毫秒的范围中。

在第一行的像素的曝光之后，由其像素收集的光的信息被读取，即从像素收集以用于图像处理目的。这一阶段被称为读出。

其它像素行的曝光和读出以类似方式顺序地执行，以便下一行的曝光比前一行的曝光开始得稍晚。在中间像素行作为第一行的情形中，随后像素行的曝光和读出可以一次两个像素行地执行，该规程在始自第一像素行的两个方向上同时传播。

在图表a中解说的曝光规程中，存在用于一个帧的所有像素行的曝光和读出的固定时间段(所谓的帧时段)。帧时段可以是例如33.33ms，对应于每秒30帧的帧速率。自然地，任何其他适当的帧速率和对应的帧时段也可被使用。

帧时段始自前一帧的最后像素行的读出的结束，且在当前帧的最后像素行的读出完成时结束。在第一像素行的曝光的开始之前，存在期间没有发生曝光或读出的空白时段。

图3的图表b解说了在图表a的曝光规程期间聚焦透镜组装件113的位置。由图3一个单个透镜元件标记的聚焦透镜组装件可沿光轴112相对于图像传感器111移动。在实践中，聚焦透镜组装件可包括例如一个或多个透镜元件以及该一个或多个透镜元件所装载到的透镜支架。在图3的示图中，聚焦透镜组装件的可移动范围由光轴附近的假想条来解说。若干特定位置被标记在这一条上。聚焦透镜组装件在曝光期间供使用的极限位置是分别用于无限远焦距和最接近的可能焦距的无限远聚焦位置117和近聚焦位置118。在这两个位置之间且包括这两个位置的正常聚焦调整范围之外，存在处于无限远聚焦位置之后的无限远端机械挡块位置119和处于近聚焦位置之后的近端机械挡块位置120。在这些位置中的每一者处，聚焦透镜可能与机械挡块(未示出)接触。

为了每一帧的曝光，存在预定帧聚焦位置121。在图3的示例中，对于每一帧，帧聚焦位置保持不变。自然地，每一帧也可具有与前一帧和/或下一帧的聚焦位置不同的自己的帧聚焦位置。

图表b解说了已被移动到并保持在用于帧的曝光的帧聚焦位置的聚焦透镜组装件的位置，其中图像传感器和透镜组装件被包括在其中的设备以比帧速率高几倍的频率振动。即使聚焦透镜组装件被主动保持在帧聚焦位置，例如通过向充当用于定位聚焦透镜组装件的致动器的vcm提供恒定电流，该聚焦透镜组装件也可能相对于图像传感器111振动。这可导致聚焦透镜组装件的实际位置在帧聚焦位置周围持续波动或振荡。这一振动在图表b中通过叠加在表示帧聚焦位置121的虚线上的类似正弦的曲线来解说。

聚焦透镜组装件的变化的位置导致单个帧的曝光期间的变化的焦距。另一方面，聚焦也可以在不同像素行的曝光之间变化。这可作为各种不合乎需要的效果而被看到，诸如图像模糊和焦点晃动，从而使图像质量恶化。

在图表c的情形中，定位一般可根据图1和2的方法来执行。图表c的情形因而不同于图表b的情形，在于聚焦透镜组装件不被恒定地保持在帧聚焦位置121。相反，在前一帧的最后像素行的读出之后，聚焦透镜组装件被驱动(即通过致动器移动)到无限远端机械挡块位置119，在此它变得与机械挡块结构接触。此后，它在下一帧的曝光开始之前被再次移动到帧聚焦位置。

如在图表c中通过根据时间表示聚焦透镜组装件在光轴上的位置的线来解说的，与机械挡块结构的接触可有效地停止或至少阻尼聚焦透镜组装件的振动。在移回到帧聚焦位置时，聚焦透镜组装件因此可甚至基本上没有任何振动。一些振动可能在帧时段期间再次开始发生。然而，该振动可能建立得太慢，以致在帧时段的结束处，该振动仍然远低于恒定地保持聚焦透镜组装件在帧聚焦位置的情形。

将聚焦透镜组装件移动到无限远端机械挡块位置119与从中移回帧聚焦位置之间的时段可被称为稳定化时段，指的是如下事实：与机械挡块结构的接触可以经由降低聚焦透镜组装件的振动来将它稳定化。稳定化时段的长度可以变化。尽可能晚地将聚焦透镜组装件移回帧聚焦位置以使得移动可仍然在下一帧的曝光开始之前完成可能是有利的。由此，在下一帧的曝光之前避免或至少降低新振动的生成可以是可能的。在一些应用中，稳定化时段可以是例如空白时段的50％或更多。

如在图表c中解说的，在将聚焦透镜组装件113朝无限远端机械挡块位置119移动时，其移动速度渐进地降低。这可帮助达到聚焦透镜组装件在机械挡块结构上的柔和且和缓的碰撞。作为替换或补充，可通过具有配置成阻尼碰撞的弹性材料的止动块的机械挡块来达到类似效果。

代替将聚焦透镜组装件移动为抵靠无限远端机械挡块位置，它也可被移动到近端帧聚焦位置。选择这两个位置中的更接近前一帧或下一帧的帧聚焦位置的那一个位置可能是有用的。

以上描述的与各方法的定义、细节、实现方式以及有利效果有关的事物在必要修正的情况下适用于下文讨论的各设备方面。反之也适用。以下设备和成像元件是用于执行上述方法的装置的示例。另一方面，先前方法是下文描述的设备和成像元件的可能操作方式的示例。

图4作为框图示出了移动电子设备200的一部分。

图4的移动电子设备具有合并到该设备的数字相机模块210。相机模块包括充当用于捕捉帧的装置的图像传感器211，例如cmos传感器。在距图像传感器的某一距离处，存在包括装载到透镜支架215且由透镜支架215支撑的透镜元件214的聚焦透镜组装件213，它可沿光轴212相对于图像传感器移动。作为致动器充当用于定位聚焦透镜组装件的装置的音圈电机(vcm)216耦合到聚焦透镜组装件以定位它，即沿光轴移动聚焦透镜组装件并将其保持就位在光轴上的预定位置。

使用聚焦透镜组装件的不同位置，相机模块的焦距可在聚焦调整范围内调整。无限长度的最大焦距是使用位于无限远聚焦位置217的聚焦透镜组装件来达到的。最短焦距是使用最接近聚焦位置218处的聚焦透镜组装件来达到的。这也可以被称为宏聚焦位置，如果相机模块可以在特定宏成像模式中操作的话。

光轴212不是任何物理结构，而是自由空间中的假想线，它定义光线从被成像的对象传播穿过聚焦透镜组装件到达图像传感器的路径。

相机模块210进一步包括绕光轴延伸的两个机械挡块219、220，一个接近图像传感器且作为无限远端机械挡块219，而另一个更远离图像传感器且作为近端机械挡块220。机械挡块位于被用于帧的曝光的聚焦透镜组装件的正常操作范围外部，使得聚焦透镜组装件的无限远和最接近聚焦位置中的每一者位于距对应机械挡块的某一距离处。

机械挡块中的每一者被形成为由相机模块或该设备(主体未示出)的主体支撑的基本上刚性的结构。机械结构可以被形成为例如具有绕光轴的开口的环形结构。机械挡块也可被形成为具有光轴所穿过的对应开口的简单方形或矩形板。然而，具有形成围绕光轴的连续周界的机械结构不是必需的。相反，机械挡块也可包括例如距光轴某一距离的一个或多个分开的条或突出部。具有由设备的相机的主体稳固地支撑的机械挡块且使挡块本身是刚性的，使得机械挡块不能在该设备的正常操作条件期间相关于主体移动或显著振动可能是有利的。

机械挡块219、220中的每一者可包括止动块，该止动块采用例如位于聚焦透镜组装件的侧面的且由弹性材料形成的凸起或表面层的形式。这样的止动块可阻尼聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的碰撞。

音圈电机(vcm)216可被形成为包围光轴的圆柱形组装件。vcm可包括装载在相机模块的主体或支撑板(未示出)上的第一部件(未分开示出)以及可相对于第一部件移动的第二部件(未分开示出)。聚焦透镜组装件可例如经由透镜支架装载到vcm的第二部件。vcm的第一部件可具有绕组线圈，且第二部件可具有永磁体元件。在这样的配置中，绕组线圈和永磁体元件可被布置以使得在电流形式的致动输入被提供给绕组线圈时，由流过线圈的电流所生成的磁场以及由永磁体所生成的磁场相互作用，使得对于每一电流，存在用于vcm的第一和第二部件的特定相互位置的平衡力。由此，聚焦透镜组装件可通过控制提供给绕组线圈的电流来被定位。

在恒定电流被提供时，聚焦透镜组装件位于恒定位置处。在没有任何供电电流的情形下，vcm返回到休止状态，在此第一和第二部件的相对位置并且因此聚焦透镜组装件相对于图像传感器的位置是通过vcm的机械配置来确定的。

vcm可被配置成使其休止状态在聚焦调整范围的一端处，即在无限远聚焦位置217处或在最接近聚焦位置218处，或者抵靠对应的机械挡块219、220。vcm还可被配置成双向地操作，使得休止状态位于无限远聚焦位置217与最接近聚焦位置218之间的中间位置，可移动部件与聚焦透镜组装件可一起从该中间位置向两个方向移动。

代替vcm，用于定位聚焦透镜组装件的致动器还可包括例如步进电机、压电致动器、或微机电系统(mems)。

在相机模块210外部，图4的移动设备包括充当用于提供聚焦透镜组装件定位指令的装置的聚焦控制单元230。聚焦控制单元因而被配置成提供聚焦透镜组装件定位指令235，即用于在光轴上定位聚焦透镜组装件的指令。那些聚焦透镜组装件定位指令可被生成并从聚焦控制单元以适于在移动电子设备中使用的任何适当的信号形式提供。用于提供聚焦透镜组装件定位指令的合适的连接接口例如是i2c(集成电路间)以及spi(串行外围接口)。相应地，可使用为这些连接接口确定的电信号。

在图4的示例中，聚焦控制单元是较大图像处理模块240的一部分。

相机模块210进一步包括耦合到聚焦控制单元230和致动器216的驱动器222。驱动器充当用于接收聚焦透镜组装件定位指令以及用于向用于定位聚焦透镜组装件的装置提供致动输入的装置。为此，驱动器被配置成接收聚焦透镜组装件定位指令235以及将致动输入223提供给致动器以根据聚焦透镜组装件定位指令来定位透镜聚焦透镜组装件。所以，驱动器将初始聚焦透镜组装件定位指令转换成实际上使致动器操作并因此定位聚焦透镜组装件的致动输入。

致动输入的形式可根据致动器216的类型而变化。在图4的示例中，在vcm作为致动器的情形下，致动输入可以是致动电流信号的形式。在某种电压驱动致动器的情形中，致动输入相应地可以是电压信号。驱动器可包括例如用于将数字聚焦透镜组装件定位指令转换成适用于致动器的模拟电压或电流电平的数模转换器(dac)。

图3的电子移动设备200可以是例如智能电话。另选地，电子移动设备可以是例如移动电话、平板计算机、便携式游戏控制台或游戏控制器、或包括数字相机装置的任何其它移动电子设备或装置。电子移动设备也可以是特定相机设备，例如供在例如装载到头盔或车辆上时使用的动作相机或者可穿戴相机。特定相机设备可以甚至是通用紧凑相机、slr相机、或无反射镜可互换镜头相机。该设备或装置可包括数字相机装置作为分开的相机模块，如图4中解说的，或者相机装置也可被形成为该装置或设备的不可分的集成部件。

接着，讨论相机模块210以及移动电子设备200的相关部件的用于使用所需聚焦来曝光各帧的操作。

在曝光静止图片或视频序列的实际帧之前，图像处理模块240和相机模块210首先一起操作以确定适当的聚焦。这可基于各自动聚焦(af)算法。af算法可在使用各焦距来曝光各聚焦帧的循环中执行。例如，可以按预定区间来扫描整个聚焦调整范围。

对于这样扫描聚焦调整范围，聚焦控制单元230确定af算法的每一焦距，并相应地生成聚焦透镜组装件定位指令235。驱动器222接收这些指令并通过将致动输入223提供给它来相应地致动vcm。图像处理模块240接收由此捕捉的每一聚焦帧，并处理该多个聚焦帧以确定用于实际帧的曝光的最优焦距。这一确定可以例如基于对比度检测af算法。也可使用任何其他af算法。

在最优焦距已被确定时，聚焦控制单元230生成要被用于下一实际帧的曝光的聚焦透镜组装件定位指令。驱动器接收这些指令并相应地将致动输入提供给致动器。

作为用于自动确定适当的聚焦的af算法的替换方案，焦距也可由该设备的用户经由该设备的用户界面手动确定。随后，聚焦控制单元230只是根据所选择的焦距来生成聚焦透镜组装件定位指令。

图像处理模块240还控制图像传感器211的操作，如在图4中由将图像处理模块和图像传感器耦合在一起的箭头解说的。

为了特定帧的曝光，聚焦透镜组装件定位指令235包括用于首先将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块219、220之一以及从机械挡块移动到用于该帧的曝光的帧聚焦位置221的指令。因而，代替将聚焦透镜组装件直接移动到用于曝光的帧聚焦位置，首先指令它移动为抵靠(即，接触)机械挡块之一。因而，聚焦透镜组装件定位指令235随后包括与图1的步骤102和104相对应的指令。这可提供以上相关于方法方面讨论的有利效果。

当聚焦透镜组装件定位指令包括用于将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块的指令时，驱动器所提供的致动输入随后相应地包括用于将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块的致动输入。

用于将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到帧聚焦位置的指令可包括用于只有在稳定化时段之后才将聚焦透镜组装件移动到帧聚焦位置的指令。稳定化时段可以是例如至少5ms。另一方面，在一些应用中，它也可以更短，例如1到5ms。

在聚焦透镜组装件定位指令包括用于只有在稳定化时段之后才将聚焦透镜组装件移动到帧聚焦位置的指令时，驱动器所提供的致动输入随后相应地包括用于只有在稳定化时段之后才将聚焦透镜组装件移动到帧聚焦位置的致动输入。

在聚焦透镜组装件定位指令包括用于只有在稳定化时段之后才将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到第二帧聚焦位置的指令时，它们还可有利地包括用于在稳定化时段期间压迫聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的指令，对应于图2的方法的步骤103。

机械挡块中的由聚焦透镜组装件被指令移动为抵靠的那一机械挡块可以是较接近帧聚焦位置221的那一机械挡块。这可允许稳定化时段的最大历时，这可进一步改进图像质量。

图5解说了图4的聚焦控制单元(或一般而言，聚焦控制单元)可生成的聚焦透镜组装件定位指令235的另一示例。图5的流程图包括在步骤301首先将聚焦透镜组装件保持在第一帧聚焦位置以用于第一帧的曝光的指令，随后在步骤302将聚焦透镜组装件从第一帧聚焦位置移动为抵靠机械挡块的指令。接着，这些指令包括用于在步骤303压迫聚焦透镜组装件抵靠机械挡块达稳定化时段，以及此后在步骤304将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到第二帧聚焦位置的指令。在步骤305，指令将聚焦透镜组装件主动保持在第二帧聚焦位置以用于第二帧的曝光。第一和第二帧聚焦位置可以相同。另选地，聚焦可在第一和第二帧之间变化，使得第一和第二帧聚焦位置是不同的。聚焦透镜组装件根据这些指令的定位可被用于例如两个连贯帧的曝光，例如视频序列的两个连贯帧。

对于视频捕捉，聚焦透镜组装件定位指令可包括用于在每两个连贯帧的曝光之间将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块之一的指令。

参考图3，在视频捕捉的情形中，第一和第二帧的曝光和读出之间可存在空白时段。随后，稳定化时段可以是例如空白时段的至少50％。在一些应用中，步骤303可被省略，其中聚焦透镜简单地可自由倚靠机械挡块。

在一种替换办法中，一个特定帧的曝光和读出可被省略，由此聚焦透镜组装件可在前一帧和下一帧的曝光和读出之间的空闲时间段期间被移动为抵靠机械挡块。这一办法可例如在其中每两个连贯帧之间不存在空白时段的情形或者其中空白时段过短而不能在空白时段期间启用聚焦透镜组装件的这种移动的情形中被利用。

致动输入可被配置使得在将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块时，其移动速度在聚焦透镜组装件接近机械挡块时渐进地降低。

图4的图像处理单元240可包括例如至少一个处理器和耦合到处理器的至少一个存储器。该至少一个存储器可以存储程序代码指令，当该程序代码指令在至少一个处理器上运行时使得处理器执行各种图像处理操作，包括上述聚焦控制单元的那些操作。替换地或附加地，在功能上描述的特征可以至少部分由一个或多个硬件逻辑组件来执行。例如、但非限制，可使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑器件(cpld)、等等。

作为图4的配置的替换方案，移动电子设备的各元件可被不同地布置。例如，驱动器222和图像处理器211可被布置在同一基板上或设置在相机模块中的同一芯片上。驱动器222还可被合并在图像处理模块中，且还与聚焦控制单元230共享公共基板，例如公共印刷电路板。一般而言，驱动器、聚焦控制单元、图像处理模块以及图像传感器中的任一者可被组合到这些元件中的其它各者中的一者或多者，以形成一个单个组件、元件或模块。

图6示出与图4的设备200包括相同的结构和功能特征以及执行相同的操作的移动电子设备300。然而，该设备的各元件被不同地布置。没有与该设备的其余部分分开的特定相机模块。相反，图像传感器311、包括聚焦透镜元件314和透镜支架315且可沿光轴312移动的聚焦透镜组装件313、致动器316、两个机械挡块319、320、具有聚焦控制单元330的图像处理模块340、以及耦合到致动器和聚焦控制单元的驱动器322全部被集成到单个集成组装件。与图4的设备200相类似，聚焦控制单元330确定每一帧的帧聚焦位置321，并相应地生成聚焦透镜组装件定位指令335。驱动器322接收这些指令并通过将致动输入323提供给它来相应地致动致动器316。

图6解说了处于如下状态的设备：聚焦透镜组装件已被驱动(即移动)为抵靠近端机械挡块320，使得透镜支架315与机械挡块接触。

图6的设备300可以例如是特定相机设备，例如紧凑相机、动作相机、或可穿戴相机。然而，诸如图6的配置等集成配置也可被用在并非特定相机设备的设备中，诸如智能电话、移动电话、平板计算机、游戏控制器，等等。

作为对图6的设备300的可能修改，图像处理模块340与聚焦控制单元330一起可以与驱动器222相组合，并且可能甚至也与图像传感器311相组合，以形成一个单个模块。例如，图像处理模块、驱动器以及图像传感器可被包括在单个片上系统(soc)中。

图7示出成像元件410的框图，成像元件410包括可沿光轴412移动且具有聚焦透镜元件414和透镜支架415的聚焦透镜组装件413、致动器416、两个机械挡块419、420以及耦合到致动器的驱动器422。致动器和驱动器充当用于与图4的设备200的目的相同的目的的装置。为了静止图片或视频图像的各帧的曝光，聚焦透镜组装件可被移动到无限远聚焦位置417和近聚焦位置418之间且包括无限远聚焦位置417和近聚焦位置418的任何帧聚焦位置421。成像元件进一步包括驱动器可经由其从成像元件的外部(例如从成像元件被合并到的设备的成像处理元件)接收聚焦透镜组装件定位指令435的连接布置460。因而，连接布置是用于从成像元件的外部接收聚焦透镜组装件定位指令435的装置的示例。

连接布置460可包括用于将成像元件连接到提供聚焦透镜组装件定位指令的元件的任何适当的连接器、连线、以及线路。例如，为了启用成像元件到智能电话的成像处理单元的连接，连接布置可包括i2c总线和对应的接口连接器。

聚焦透镜组装件、致动器、机械挡块以及驱动器的各特征和操作可以与图4的设备200的对应部件的特征和操作相同。与设备200相比的不同在于，驱动器422不仅接收聚焦透镜组装件定位指令435并将它们直接转换成用于致动器的致动423输入。相反，驱动器接收聚焦透镜组装件定位指令并将致动输入提供给致动器以将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块，并从机械挡块移动到由聚焦透镜组装件定位指令限定的用于帧的曝光的帧聚焦位置。

因而，驱动器422可以接收只包括与所需帧聚焦位置有关的信息的聚焦透镜组装件定位指令。驱动器自身随后用于将如下添加到致动输入：聚焦透镜组装件(在将它移动到帧聚焦位置之前)被移动为抵靠机械挡块以及只有可能在稳定化时段之后才从机械挡块移动到帧聚焦位置。与以上讨论的其他示例类似，在曝光例如视频序列的两个或更多个连贯视频帧时，在每两个连贯帧的曝光之间，聚焦透镜组装件可被移动为抵靠两个机械挡块之一。

致动输入423还可被生成以致动致动器来在将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到用于下一帧的曝光的帧聚焦位置之前压迫聚焦透镜组装件抵靠机械挡块达稳定化时段。

成像元件410可进一步包括作为用于捕捉图像的装置的可在卷帘快门基础上操作的数字图像传感器411，例如cmos传感器。使用图像传感器，成像元件可被形成为例如适于合并在移动电子设备(诸如移动电话、智能电话、平板计算机或包括数字相机的任何其它移动电子设备)中的相机模块。

作为另一示例，成像元件410可被形成为数字相机的可互换镜头，即“物镜”。

为执行在将聚焦透镜组装件移动到帧聚焦位置之前使聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的移动的添加，驱动器可包括与图4和6的示例的驱动器222、322相比某一(些)进一步功能元件。例如，驱动器可包括例如至少一处理器和耦合到处理器的存储器。存储器可以存储程序代码指令，当该程序代码指令在处理器上运行时使得处理器执行使聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的移动到致动输入的所述添加。替换地或附加地，在功能上描述的特征可以至少部分由一个或多个硬件逻辑组件来执行。例如、但非限制，可使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑器件(cpld)、等等。

在以上设备和成像元件示例中，用于提供聚焦透镜组装件定位指令的装置以及用于接收聚焦透镜组装件定位指令和用于将致动输入提供给用于定位聚焦透镜组装件的装置的装置一般可被认为是用于提供用于定位聚焦透镜组装件的致动输入的装置。

以上讨论的设备和成像元件示例共享某些共同特征。这些特征可被认为是成像装置。这样的成像装置可包括可沿光轴移动的聚焦透镜组装件、机械挡块、用于定位聚焦透镜组装件的装置以及用于提供用于定位聚焦透镜组装件的致动输入的装置。用于定位聚焦透镜组装件的装置可包括耦合到聚焦透镜组装件的致动器。

在一移动设备方面，用于提供用于定位聚焦透镜组装件的致动输入的装置可包括用于提供聚焦透镜组装件定位指令的装置以及用于接收聚焦透镜组装件定位指令并用于将致动输入提供给致动器以根据聚焦透镜组装件定位指令来定位聚焦透镜组装件的装置，其中聚焦透镜组装件定位指令包括用于将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块以及从机械挡块移动到用于帧的曝光的帧聚焦位置的指令。

在一成像元件方面，用于提供用于定位聚焦透镜组装件的致动输入的装置可包括用于接收聚焦透镜组装件定位指令以及用于将致动输入提供给致动器以将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块并从机械挡块移动到用于帧的曝光的帧聚焦位置的装置，帧聚焦位置是由聚焦透镜组装件定位指令来定义的。

在下文进一步简短地讨论了一些实施例。

在一方法方面，一种用于定位聚焦透镜组装件的方法，所述聚焦透镜组装件能沿光轴相对于图像传感器移动，所述方法包括：将所述聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块；以及将所述聚焦透镜组装件从所述机械挡块移动到用于帧的曝光的帧聚焦位置。

在一实施例中，聚焦透镜组装件在稳定化时段之后从机械挡块移动到帧聚焦位置。

在一实施例中，所述方法被用于两个连贯帧的曝光，其中所述聚焦透镜组装件从用于第一帧的曝光的第一帧聚焦位置被移动为抵靠所述机械挡块，以及从所述机械挡块移动到用于第二帧的曝光的第二帧聚焦位置。

在一实施例中，所述方法被用于视频序列的多个连贯帧的曝光，其中聚焦透镜组装件在每两个连贯帧的曝光之间被移动为抵靠所述机械挡块。

在一实施例中，所述方法包括在稳定化时段期间压迫所述聚焦透镜组装件抵靠所述机械挡块。

在一实施例中，在将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块时，聚焦透镜组装件的移动速度在聚焦透镜组装件接近机械挡块时渐进地降低。

在一实施例中，聚焦透镜组装件沿光轴被移动到机械挡块。

在一设备方面，一种移动设备包括：图像传感器；可沿光轴相对于图像传感器移动的聚焦透镜组装件；机械挡块；耦合到聚焦透镜组装件以定位它的致动器；配置成提供聚焦透镜组装件定位指令的聚焦控制单元；以及耦合到聚焦控制单元和致动器的驱动器，该致动器被配置成：接收聚焦透镜组装件定位指令以及将致动输入提供给致动器以根据聚焦透镜组装件定位指令来定位透镜聚焦透镜组装件。聚焦透镜组装件定位指令包括用于将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块以及从机械挡块移动到用于帧的曝光的帧聚焦位置的指令。

在一实施例中，聚焦透镜组装件定位指令包括用于在稳定化时段之后将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到用于帧的曝光的帧聚焦位置的指令。

在一实施例中，稳定化时段是至少5ms。在另一实施例中，它可以更短，例如1到5ms。

在一实施例中，聚焦透镜组装件定位指令包括用于如下操作的指令：将聚焦透镜组装件保持在第一帧聚焦位置以用于第一帧的曝光；将聚焦透镜组装件从第一帧聚焦位置移动为抵靠机械挡块；以及将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到第二帧聚焦位置，并且将聚焦透镜组装件保持在第二帧位置以用于第二帧的曝光。

在一实施例中，第一和第二帧是视频序列的连贯帧。

在一实施例中，第一和第二帧的曝光和读出之间存在空白时段，其中聚焦透镜组装件定位指令包括用于在稳定化时段之后将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到第二帧聚焦位置的指令，并且其中稳定化时段是空白时段的至少50％。

在一实施例中，聚焦透镜组装件指令包括用于在稳定化时段期间压迫聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的指令。

在一实施例中，机械挡块包括配置成阻尼聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的碰撞的弹性材料的止动块。

在一成像元件方面，一种成像元件包括：能沿光轴移动的聚焦透镜组装件；机械挡块；耦合到聚焦透镜组装件以定位它的致动器；以及耦合到致动器的驱动器，并且该驱动器被配置成：接收聚焦透镜组装件定位指令并将致动输入提供给致动器以将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块，并从机械挡块移动到由聚焦透镜组装件定位指令限定的用于帧的曝光的帧聚焦位置。

在成像元件的一实施例中，致动输入是用于在稳定化时段之后将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到帧聚焦位置的致动输入。

在一实施例中，成像元件进一步包括数字图像传感器。

在其中成像元件包括数字图像传感器的一个实施例中，成像元件被形成为数字相机模块。

在一实施例中，成像元件被形成为数字相机的可互换镜头。

在下文中，讨论了某些实施例的进一步方面。

一种用于定位聚焦透镜组装件的方法，所述聚焦透镜组装件能沿光轴相对于图像传感器移动，所述方法包括：将所述聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块；以及将所述聚焦透镜组装件从所述机械挡块移动到用于帧的曝光的帧聚焦位置。

在一实施例中，聚焦透镜组装件在稳定化时段之后从机械挡块移动到帧聚焦位置。

在如以上定义的两个实施例中的任一者所述的实施例中，所述方法被用于两个连贯帧的曝光，其中所述聚焦透镜组装件从用于第一帧的曝光的第一帧聚焦位置被移动为抵靠所述机械挡块，以及从所述机械挡块移动到用于第二帧的曝光的第二帧聚焦位置。

在如以上定义的三个实施例中的任一者所述的实施例中，所述方法被用于视频序列的多个连贯帧的曝光，其中聚焦透镜组装件在每两个连贯帧的曝光之间被移动为抵靠所述机械挡块。

在使用稳定化时段的一实施例中，所述方法包括在稳定化时段期间压迫聚焦透镜组装件抵靠所述机械挡块。

在可结合以上方法实施例中的任一者来应用的一实施例中，在将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块时，聚焦透镜组装件的移动速度在聚焦透镜组装件接近机械挡块时渐进地降低。

在可结合以上方法实施例中的任一者来应用的一实施例中，聚焦透镜组装件沿光轴被移动到机械挡块。

在另一方面，成像装置包括：能沿光轴移动的聚焦透镜组装件；机械挡块；用于定位所述聚焦透镜组装件的装置；用于提供用于定位聚焦透镜组装件的致动输入的装置；其中致动输入包括用于将聚焦透镜组装件移动为抵靠机械挡块以及从机械挡块移动到应用帧的曝光的帧聚焦位置的致动输入。

在成像装置的一实施例中，所述致动输入包括用于在稳定化时段之后将所述聚焦透镜组装件从所述机械挡块移动到所述帧聚焦位置以用于帧的曝光的致动输入。

在使用稳定化时段的一实施例中，所述致动输入包括用于在稳定化时段期间压迫聚焦透镜组装件抵靠所述机械挡块的致动输入。

在一实施例中，一种移动设备包括如以上定义的那些成像装置中的任一者所述的成像装置以及聚焦透镜组装件可相对于其移动的成像传感器。在这一实施例中，用于提供用于定位聚焦透镜组装件的致动输入的装置包括：用于提供聚焦透镜组装件定位指令的装置；以及用于接收所述聚焦透镜组装件定位指令以及用于向用于根据所述聚焦透镜组装件定位指令来定位所述聚焦透镜组装件的装置提供致动输入的装置，其中所述聚焦透镜组装件定位指令包括用于将所述聚焦透镜组装件移动为抵靠所述机械挡块以及从所述机械挡块移动到用于帧的曝光的帧聚焦位置的指令。

在该设备的一实施例中，聚焦透镜组装件定位指令包括用于如下操作的指令：将聚焦透镜组装件保持在第一帧聚焦位置以用于第一帧的曝光；将聚焦透镜组装件从第一帧聚焦位置移动为抵靠机械挡块；以及将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到第二帧聚焦位置，并且将聚焦透镜组装件保持在第二帧位置以用于第二帧的曝光。

在一实施例中，第一和第二帧是视频序列的连贯帧。

在如使用第一和第二帧的那两个实施例中的任一者所述的实施例中，第一和第二帧的曝光和读出之间存在空白时段，其中聚焦透镜组装件定位指令包括用于在稳定化时段之后将聚焦透镜组装件从机械挡块移动到第二帧聚焦位置的指令，并且其中稳定化时段是空白时段的至少50％。

在如以上那些设备实施例中的任一者所述的实施例中，机械挡块包括配置成阻尼聚焦透镜组装件抵靠机械挡块的碰撞的弹性材料的止动块。

在一实施例中，一种成像元件包括如以上定义的那些成像装置中的任一者所述的成像装置。在这一实施例中，用于提供用于定位所述聚焦透镜组装件的致动输入的装置包括用于接收聚焦透镜组装件定位指令且用于向用于定位所述聚焦透镜组装件的装置提供致动输入以将所述聚焦透镜组装件移动为抵靠所述机械挡块以及从所述机械挡块移动到用于帧的曝光的由所述聚焦透镜组装件定位指令限定的帧聚焦位置的装置。

在一实施例中，成像元件进一步包括数字图像传感器。

在一实施例中，包括数字图像传感器(例如，cmos传感器)的成像元件被形成为数字相机模块。

在另一实施例中，成像元件被形成为数字相机的可互换镜头。

术语“包括”在本说明书中被用来意指包括此后伴随的各特征，而不排除一个或多个附加特征的存在。

尽管用结构特征和/或动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。相反，上述特定特征和动作是作为实现权利要求书的示例而公开的，并且其他等价特征和动作旨在处于权利要求书的范围内。