用于照相机镜头元件的悬挂系统的制作方法
【专利说明】用于照相机镜头元件的悬挂系统
[0001]本发明涉及以允许与光轴正交的移动的方式悬挂照相机镜头元件。可以利用此类移动来提供由照相机镜头元件聚焦在图像传感器上的图像的光学稳像(OIS)。
[0002]OIS的目的在于补偿照相机抖动，照相机抖动是通常由用户手部移动造成的照相机设备的振动，其会降低由图像传感器所捕捉的图像的质量。OIS通常涉及经振动传感器(诸如陀螺仪传感器)的振动检测以及根据调节照相机设备以补偿振动的致动装置的检测到的振动的控制。
[0003]在一种类型的OIS技术中，处理捕捉的图像。然而，这需要显著的处理能力。
[0004]在另一种类型的技术中，机械地调节照相机的光学系统。该类型技术的一些示例如下所述。
[0005]已知的以及成功地应用在相对大的照相机设备(诸如数字照相机)中的多种机械OIS技术难以小型化。照相机在广泛的便携式电子设备(例如移动电话和平板电脑)中变得非常普遍，并且在许多此类应用中，照相机的小型化是重要的。小型照相机设备中部件的非常紧密的封装给在期望的封装内添加OIS致动器带来很大困难。
[0006]W0-2010/029316和W0-2010/089529两者均公开了所述类型的替代技术，其中照相机的光学系统被机械地调节。在该技术中，包括图像传感器和用于将图像聚焦到图像传感器上的镜头系统的照相机单元围绕垂直于彼此并且垂直于镜头系统的光轴的两条假想轴线相对于照相机的支撑结构倾斜。W0-2010/029316和W0-2010/089529具体地公开了包括被布置成驱动照相机单元的倾斜的多个SMA致动器的致动装置。W0-2011/104518公开了 SMA致动设备，其中SMA致动器导线(SMA actuator wire)用于通过驱动照相机单元的倾斜来在照相机中提供OIS，但是具有附加的自由度。在此照相机中，需要提供足够的间隙以允许整个照相机单元的倾斜。
[0007]为了减小照相机的总体封装尺寸，已经考虑通过将照相机镜头元件移动成与至少一个镜头的光轴正交来提供0IS。这具有减小照相机的总体封装尺寸的可能性，因为只移动了照相机镜头元件，并且其横向移动需要比使整个照相机倾斜更小的间隙。这种类型的OIS在本文中将被称为“01S偏移”。
[0008]OIS偏移设备需要某种形式的悬挂系统，因为仅横向地驱使移动，并且因此任何致动装置一般而言将不可操作以沿光轴定位照相机镜头元件。
[0009]可用的悬挂系统有利地允许照相机镜头元件相对于支撑结构的与光轴正交的移动，但是防止沿着光轴的移动。已知悬挂系统的示例包括例如由线材制成的、平行于光轴延伸的多个横梁，使得通过横梁的挠曲来适应与光轴正交的移动。然而，此类悬挂在所允许的与光轴正交的行进量方面受到限制，并且在例如在照相机掉落时可能发生的特殊载重的情况下易受损坏。
[0010]根据本发明，提供了一种用于以允许与至少一个镜头的光轴正交的移动的方式悬挂包括至少一个镜头的照相机镜头元件的悬挂系统，该悬挂系统包括:
[0011]支撑结构；
[0012]包括具有光轴的至少一个镜头的照相机镜头元件；
[0013]设置在支撑结构和照相机镜头元件之间的至少一个球状物，从而允许照相机镜头元件相对于支撑结构的与光轴正交的移动；以及
[0014]连接在支撑结构和照相机镜头元件之间的偏置装置，该偏置装置使支撑结构和照相机镜头元件抵靠至少一个球状物偏置，同时允许照相机镜头元件相对于支撑结构的与光轴正交的所述移动。
[0015]本发明的悬挂系统使用至少一个球状物以及偏置装置，该偏置装置连接在支撑结构和照相机镜头元件之间并且通常平行于光轴地使支撑结构和照相机镜头元件抵靠球状物偏置。以这种方式，照相机镜头元件有效地保持抵靠球状物，并且因此阻止沿光轴相对于支撑结构移动。同时，球状物承载照相机镜头元件相对于支撑结构的与光轴正交的移动。偏置元件被选择以允许此类移动。因此，当偏置元件提供稳健地抵抗特殊载重的悬挂系统时，悬挂系统在很小阻力的情况下允许与光轴正交的移动。
[0016]这些优点对于小型照相机特别有利，例如其中一个或多个镜头具有最多1mm的直径。
[0017]悬挂系统可用在照相机中，其中图像传感器安装在支撑结构上。
[0018]可以提供被布置成在与至少一个镜头的光轴正交的任何方向上相对于支撑结构移动可移动元件的横向致动装置。虽然可以应用任何合适的致动装置，但是通过包括连接在支撑结构和照相机镜头元件之间的多根SMA致动器导线的横向致动装置实现了特定优点。SMA致动器导线可以连接在装置中，使得在选择性驱动时，它们在与至少一个镜头的光轴正交的任何方向上相对于支撑结构移动可移动元件。
[0019]横向控制电路可被提供用于生成横向致动装置的驱动信号。为了提供OIS，可进一步提供被布置成生成代表照相机振动的输出信号的振动传感器。在这种情况下，横向控制电路可被布置响应于振动传感器的用于驱动照相机镜头元件的移动的输出信号，而成生成SMA致动器导线的驱动信号，以稳定由照相机镜头元件聚焦的图像。
[0020]和轴向偏置一样，偏置装置可被布置成提供使照相机镜头元件朝向中心位置偏置的横向偏置力。这提供的优点是:在不存在驱动照相机镜头元件的移动的情况下，照相机镜头元件将趋向于中心位置。这具有的作用是:在不驱动照相机镜头元件的情况下，例如在发生故障或处于节电的操作模式的情况下时，并入照相机镜头元件的照相机可保持功能。
[0021]偏置装置可包括至少一个挠曲部(flexure)，优选地包括多个挠曲部。挠曲部的使用提供了多个优点。挠曲部可被方便地设计成，提供使支撑结构和照相机镜头元件抵靠至少一个球状物偏置的期望的功能效果，同时允许照相机镜头元件相对于支撑结构的与光轴正交的所述移动。挠曲部还可被方便地设计成提供使照相机镜头元件朝向中心位置偏置的横向偏置力。此外，挠曲部能够利用紧凑且轻型的机械结构来提供这些功能。
[0022]此类挠曲部可具有如下的多个有利特征。
[0023]至少一个挠曲部的与光轴正交的平均宽度可以大于至少一个挠曲部的与光轴平行的平均厚度。
[0024]至少一个挠曲部可被布置成从其松弛状态偏转，使得该挠曲部提供使支撑结构和照相机镜头元件抵靠至少一个球状物偏置的预加载力。
[0025]至少一个挠曲部的端部之间的在与光轴正交的方向上分辨的距离可以大于至少一个挠曲部的端部之间的在与光轴平行的方向上分辨的距离。
[0026]至少一个挠曲部可围绕光轴延伸如在至少一个挠曲部的端部之间测量的至少90。。
[0027]至少一个挠曲部的长度可以大于至少一个挠曲部的与光轴正交的平均宽度。
[0028]可以在任何组合中应用的这些特征中的每一个提供了相对于期望地相对低的横向偏置力增加偏置力以便允许横向移动的优点。
[0029]至少一个挠曲部可由片材形成，该挠曲部另外地包括在至少一个挠曲部的一个端部处的安装到支撑结构的基座配件以及在至少一个挠曲部的另一个端部处的安装到照相机镜头元件的移动配件。
[0030]支撑结构可包括由片材形成的安装有基座配件的支撑板，并且照相机镜头元件可包括由片材形成的安装有移动配件的移动板。
[0031]悬挂系统可包括形成支撑结构的一部分的支撑组件和形成照相机镜头元件的一部分的移动组件，其中支撑组件和移动组件中的每一个具有层压结构，并且至少一个挠曲部连接在支撑组件和移动组件之间。此类层压结构的使用提供了易于制造的紧凑构造。
[0032]用于支撑板和移动板的片材的使用提供了易于制造的紧凑结构。其进一步允许支撑板和/或移动板的片材与另一种片材层压，以提供期望的机械性质和/或电气性质。用于支撑板和移动板的有利结构的一些示例如下所述。
[0033]在提供了包括在装置中连接在支撑结构和照相机镜头元件之间的多根SMA致动器导线的横向致动装置的情况下，其中SMA致动器导线被布置成在选择驱动时在与至少一个镜头的光轴正交的任何方向上相对于支撑结构移动可移动元件，则支撑板和移动板可各自由片材形成并且成形为具有压接SMA致动器导线的压接物。这提供了用于利用便于且易于制造的机械结构安装SMA致动器导线。
[0034]此外，支撑板可被分成至少两个电隔离部分，每个电隔离部分压接到不同的SMA致动器导线。以这种方式，支撑板可以起到安装SMA致动器导线和提供电连接至在支撑结构处的SMA致动器导线的静态端部的双重目的。例如，如果存在总共四根SMA导线，则支撑板可被分成四个电隔离部分，每个电隔离部分压接到不同的SMA致动器导线，以提供用于每根SMA致动器导线的独立致动的连接。
[0035]由片材形成的承载板可与支撑板层压，承载板承载至少一个球状物。承载板可提供有用于承载功能的合适性质。在该情况下，承载板可被提供在支撑板的与照相机镜头元件相对的侧面上，其中支撑板具有相对于该球状物或每个球状物的孔，至少一个球状物通过该孔接合承载板。在该结构中，支撑板中的孔横向地定位和保持球状物。
[0036]移动板可以是成形为具有压接每根SMA致动器导线的压接物的单个板。在这种情况下，移动板可提供公共电连接至所有SMA致动器导线。
[0037]移动配件可以是与移动板层压的板。在该情况下，移动配件可承载至少一个球状物。
[0038]移动配件可被分成每个连接到不同的挠曲部的至少两个电隔离部分，其中的至少一个电连接到移动板。以这种方式，移动配件可起到连接挠曲部和提供电连接至在照相机镜头元件处的SMA致动器导线的移动端部的双重目的。
[0039]通常，一个或多个电绝缘层可以与支撑板层压，和/或一个或多个电绝缘层可以与移动板层压，以提供部件之间的电隔离。
[0040]通过至少一个挠曲部可形成从支撑结构到照相机镜头元件的电连接。这为挠曲部的使用提供了