相机镜头悬置器的制作方法

本申请要求于2017年5月18日提交的美国专利申请15/599,449的优先权，并且还要求于2016年5月19日提交的美国临时专利申请62/338,823的权益，这些申请中的每件申请的通过引用整体并入本文。

本发明的实施例总体上涉及相机镜头悬置器，诸如被结合到移动电话、平板电脑和人体可穿戴式相机中的那些相机镜头悬置器。

背景技术：

相机镜头光学稳像(ois)悬置系统通常是已知的，并且例如在以下专利文献中被公开：美国专利8,570,384和8,848,064；已公开的美国专利申请2012/0154614和2014/0055630；pct国际申请公开wo2016/009200、wo2014/083318和wo2013/175197。所有上述专利文献都通过引用整体并入本文并用于所有目的。

这些类型的悬置系统具有由固定支撑构件上的挠曲元件或弹簧板支撑的运动组件或构件(相机镜头元件、可选地包括自动对焦驱动器可被安装至该运动组件或构件)，该固定支撑构件可以包括基座。系统可以由诸如遮蔽护壳(screeningcan)的结构包围。运动组件通过诸如多个滚珠的轴承或低摩擦的多个滑动轴承被支撑，以在支撑组件上移动。由诸如磷青铜或不锈钢的金属形成的挠曲元件具有运动板和挠曲部。弯曲件在运动板和固定支撑组件之间延伸并且用作弹簧，以使运动组件能够相对于固定支撑组件运动。滚珠使得运动组件能以很小的阻力运动。运动组件和支撑组件通过在组件之间延伸的四条形状记忆合金(sma)丝线联接。sma丝线中的每条具有附接至支撑组件的一端，以及附接至运动组件的相反端。通过向sma丝线施加电驱动信号来致动悬置器。

仍然持续需要改进的镜头悬置器。高度功能性的、耐用且有效地制造的这些类型的悬置器结构将是特别期望的。

技术实现要素：

描述了一种悬置组件。该悬置组件包括支撑构件，该支撑构件包括一个或多个支撑构件丝线附接结构。该悬置组件还包括运动构件，该运动构件包括一个或多个运动构件丝线附接结构。该悬置组件还包括一个或多个挠曲臂，该一个或多个挠曲臂被构造成将该运动构件联接到该支撑构件，其中，该挠曲臂被构造成使得该运动构件能够相对于该支撑构件运动。另外，该悬置组件包括一条或多条光学稳像形状记忆合金丝线，该一个或多个光学稳像形状记忆丝线中的每条与该支撑构件丝线附接结构中的一个和该运动构件丝线附接结构中的一个联接并在其间延伸。该悬置组件包括被可移动地安装到该运动构件的镜头支座。该悬置组件包括：至少第一对自动对焦形状记忆合金丝线附接结构；以及一条或多条自动对焦形状记忆合金丝线，每条该自动对焦形状记忆合金丝线被联接到该镜头支座，并且被联接到该至少第一对自动对焦形状记忆合金丝线附接结构中的一对中的自动对焦丝线附接结构并在其间延伸，该自动对焦形状记忆合金丝线被构造成相对于该运动构件致动该镜头支座。

根据附图和随后的详细描述，本发明的实施例的其它特征和优点将显而易见。

附图说明

本发明的实施例通过示例而非限制的方式在附图中示出，在附图中相同的附图标记表示类似的元件，并且在附图中：

图1示出了现有技术的相机镜头光学稳像系统；

图2示出了现有技术的相机镜头光学稳像系统；

图3示出了现有技术的相机镜头光学稳像系统；

图4示出了根据实施例的集成af和ois致动组件的悬置组件的第一侧视图；

图5示出了根据实施例的集成af和ois致动组件的悬置组件的俯视图；

图6示出了根据实施例的集成af和ois致动组件的悬置组件的第二侧视图；

图7至图24示出了根据各种实施例的包括护壳组件的ois组件和方法；

图25至图30示出了根据各种实施例的双丝线相机镜头光学稳像(“ois”)悬置组件900；

图31a至图31e示出了根据实施例的悬置组件的操作或致动；以及

图32示出了根据实施例以及图表的悬置组件的操作或致动。

具体实施方式

图1至图3示出了现有技术的相机镜头光学稳像(“ois”)系统。如图1和图2所示，ois系统还具有安装到ois系统100的自动对焦(af)系统102。如图所示，作为组件的ois系统100包括静态或支撑构件104以及运动构件106。形状记忆合金丝线沿着组件的侧面在位于支撑构件104和运动构件106上的相应丝线附接结构110(在所示实施例中为压接部)之间延伸。组件被安装到基座112并且侧面由具有侧壁116的护壳114围绕。

在ois系统的操作期间，电信号被施加到丝线108，以使得该丝线被加热并相对于支撑构件104移动或致动运动构件106。当丝线108未被供电并且冷却时，例如在系统组装期间，丝线108可以是松散或松弛的。在组装期间，并且例如图1所示，松弛的丝线可以延伸超出组件的侧面到护壳114的侧壁116与基座112接合的位置。为了防止在组装期间损伤丝线108，它们被向内朝着组件移动，以给护壳114的侧壁116提供适当的间隙来接合底座112，而不会损伤该丝线。在组装期间，丝线108可以被供电和加热，例如以使它们绷紧并降低它们在组装期间压折或损伤的风险。但是，仍然存在损伤这些丝线的风险。另外，额外的组装步骤导致更复杂的组装过程，这会增加相机镜头光学稳像系统的成本并且减慢组装工艺。

集成式自动对焦(af)和ois致动器

图4至图6示出了悬置组件的实施例，该悬置组件集成了自动对焦(“af”)和光学稳像器(“ois”)致动组件，这些致动组件沿着诸如为相机镜头致动器的装置的公共中心光学轴线对齐。具体而言，图4示出了根据一个实施例的集成了af和ois致动组件的悬置组件的第一侧视图。图5示出了根据一个实施例的集成了af和ois致动组件的悬置组件的俯视图。图6示出了根据一个实施例的集成了af和ois致动组件的悬置组件的第二侧视图。根据各种实施例，ois组件424具有两个层。支撑构件，诸如为fpc(静态)层404，其具有外部连接442。对于一些实施例，外部连接442包括七个外部连接部分406a-g，其被构造成与ois组件424的四条ois形状记忆合金(“sma”)丝线408a-d、af的两条afsma丝线410a,b电联接并且电联接到oissma丝线408a-d和afsma丝线410a,b的公共接地。柔性印刷电路(“fpc”)层404通过运动层412中的弹簧臂或挠曲臂405来连接到位于fpc层404上方的运动(弹簧)层412，所述弹簧臂或挠曲臂405通过四条oissma丝线408a-d附接到fpc层412，每条oissma丝线在悬置组件400的单独一侧上，每条oissma丝线在一端被附接、例如被压接到丝线附接结构，并且在其另一端被附接、例如被压接到运动层412中的运动层压接部418a-d，该丝线附接结构例如为fpc层压接部416a-d。轴承420被设置在运动层412和fpc层404之间。根据各种实施例，轴承420中的多个轴承，例如3个或更多个，被用于提供间隔并且在oissma丝线408a-d被致动时提供运动层412相对于fpc层404且垂直于光学轴线402的和平滑侧向x-y运动。但是，也可以使用任意数量的轴承420。

af组件422位于运动层412上方，并且通过两条afsma丝线410a,b连接到运动层412和fpc层404，afsma丝线410a,b分别在悬置组件400的相反侧上，并且在一端被连接到fpc层404的下部压接部421a,b，在其另一端被连接到运动层412的上部压接部419a,b。根据各种实施例，用于附接af组件422的afsma丝线410a,b的afsma丝线附接结构(例如，压接部421,419)与用于压接ois组件424的四条sma丝线408a-d的压接部416,418分开。根据一些实施例，af组件424包括af外部壳体432，其可由塑料制成并且围绕af组件部件的全部或部分，包括镜头426、afsma丝线410a,b、例如圈架430的镜头支座、以及弹簧428。壳体432的顶部部分提供通道434或引导部，以用于定位和连接圈架430。圈架430可以是塑料的，其将镜头426保持在沿着光学轴线402的居中位置，并且包括圈架弹簧428，以在afsma丝线410a,b被致动时沿着光学轴线402(例如，z轴)移动或平移镜头426。两条afsma丝线410a,b中的每条具有第一部分440a和第二部分440c，该第一部分440a和第二部分440c各自在z方向上从压接部朝着光学轴线402以一角度延伸。该第一部分440a和第二部分440c在诸如形成在圈架430中的钩结构436a-d的结构处过渡，以将sma丝线引导到丝线的第三部分440b中，该第三部分440b位于第一部分440a和第二部分440c之间并且垂直于光学轴线402(或平行于ois组件层)延伸。钩结构436a-d保持丝线，但在afsma丝线410a,b被致动时不干涉afsma丝线410a,b的运动，这意味着钩结构436a-d被构造成使得丝线能滑动。如此，afsma丝线在水平(第三)部分440b中的收缩促进了镜头426在光学轴线402方向、例如z方向上的平移，由此提供了比竖向区段(第一部分440a和第二部分440c)能够单独提供的行程更长的行程。

afsma丝线410a,b在被致动时缩短以使圈架430在所有四个角部上均等地向下移动，或者伸长以使圈架430在所有四个角部上均等地向上移动，并且通过使用圈架弹簧428的张力来进一步控制该运动。圈架430的z轴平移转换为所附接的镜头426的z轴平移，该镜头426执行相机镜头致动器的自动对焦功能。由于af组件422以比ois组件424更慢的频率操作，因此afsma丝线410a,b的直径可以大于oissma丝线408a-d的直径。对于各种实施例，该对中的两个对焦丝线附接结构分别在该支撑构件和该运动构件上，或者该对的两个对焦丝线附接结构都在支撑构件上，或者该对的两个对焦丝线附接结构都在运动构件上。

根据各种实施例，为了最小化装置的接地连接的成本和复杂性，通过轴承420(例如，滚珠或滑动轴承)和/或通过将运动层412电连接到fpc层404来建立公共连接。

护壳/包壳

图7至图24示出了根据各种实施例的包括遮蔽护壳组件的ois组件和方法。如图所示，支撑构件/运动构件组件被定位在具有侧壁704的护壳基座702或桶中，侧壁704能够约束松散的形状记忆合金丝线，从而降低松散的丝线在组装期间受到压折或损伤的风险。护壳基座702例如可以是注塑成型塑料或冲压金属。根据一些实施例，护壳基座702可以通过包括底部722来替代支撑构件的基层714。例如，图7、图8、图9、图10、图12以及图16至图24示出了包括底部722的护壳基座702的各种实施例，该底部722被构造成替代基层714。图11示出了护壳基座702的实施例，该护壳基座702被构造成不具有底部722，并且包括侧壁704且与包括基层714的ois组件一起使用。图13至图15示出了在图11中示出的护壳基座702的实施例的各种视图。

根据其它实施例，护壳基座702可以被胶接或以其它方式附接到支撑构件/运动构件组件的基座结构714。可以在将组件附接到ois芯部或组件基座之前将护壳基座702附接到支撑构件/运动构件组件基座。由于胶接剂已经固化并且护壳基座702的侧壁704足够高以远离遮蔽护壳和胶接剂，因此这种方法可以降低松散的丝线受到限制的风险。在实施例中，护壳基座的侧壁可以是约1mm高和约0.3mm厚。在其它实施例中，该结构具有其它尺寸。位于上边缘上的唇部，例如内唇部，可以有助于保护并且可以定位容差和有助于抗冲击稳健性。

图19至图24示出了护壳基座802的实施例，其包括护壳基座802的侧壁804，该侧壁804被构造为“全高度”(例如，至少与诸如由护壳基座围绕的自动对焦系统和ois的构件一样高)。根据各种实施例，护壳遮护部820可以是与全高度侧壁804的上边缘配合的平坦盖体。图20至图24示出了包括开口的实施例，该开口例如为穿过基座814或护壳基座的底壁的狭槽822。具有端子焊盘的ois830的尾部可以延伸穿过狭槽822。

具有侧壁的护壳基座的优点包括在镜头支座构造工艺中降低智能记忆合金丝线压折的风险。其在运动压接部将延伸到护壳侧壁中时提供了限制部，使得组件能更稳健地操纵。其提供了位置容差，使得能在变化的人工或自动容差能力情况下在镜头支座制造商之间实现更加一致的控制。当塑料绝缘体被置于遮蔽护壳和ois基座之间时，柔性印刷电路(“fpc”)到ois基座电气短路风险被降低。

另外，实施例包括悬置组件，该悬置组件包括支撑构件，该支撑构件包括第一区域(例如，底部区域)以及一个或多个支撑构件丝线附接结构，其中，每个支撑构件丝线附接结构相对于该第一区域处于一z高度；运动构件，该运动构件被联接到该支撑构件(例如，在第一区域的第一侧上)以形成具有侧部的组件，该运动构件包括一个或多个运动构件丝线附接结构，并且每个运动构件丝线附接结构相对于该支撑构件的第一区域处于一z高度；一条或多条形状记忆合金(sma)丝线，每条丝线被联接到该支撑构件丝线附接结构中的一个支撑构件丝线附接结构和该运动构件丝线附接结构中的一个运动构件丝线附接结构并在其间延伸；包括侧壁的护壳基座，该侧壁沿着组件的具有延伸的形状记忆合金丝线的一个或多个侧部，其中，该组件位于或者能够位于护壳基座中，并且该护壳基座具有由每个侧壁的边缘限定的开口，每个侧壁具有相对于第一区域延伸到z高度的高度，该高度足以将丝线约束在该护壳基座内并且降低丝线可能以其它方式延伸超出侧壁边缘的可能性。悬置组件还可以包括在护壳基座上的护壳，该护壳具有一个或多个侧部部分，并且每个侧部部分接合护壳基座的侧壁。另外，悬置组件可以包括具有多个(在实施例中为四个)侧壁的护壳基座，并且每个侧壁可选地具有相同的高度。另外，悬置组件可以包括具有多个(在实施例中为四个)侧部部分的护壳，并且每个侧部部分接合护壳基座的壁。悬置组件还可以包括具有一个或多个侧壁的护壳。悬置组件可以包括护壳基座的每个侧壁，其延伸到一高度，该高度至少与支撑构件丝线附接结构的z高度相等。悬置组件还可以包括护壳基座的每个侧壁，其延伸到一高度，该高度至少与运动构件丝线附接结构的z高度相等。悬置组件可以包括护壳基座的每个侧壁，其延伸到一高度，该高度等于或大于支撑构件丝线附接结构和运动构件丝线附接结构的z高度。悬置组件可以包括具有基座区域的护壳基座，并且侧壁从基座区域延伸。悬置组件还可以包括护壳基座的侧壁中的一个或多个，其包括用于接合护壳的唇部。悬置组件可以包括具有端子的尾部，并且护壳基座的基座区域包括开口(可选地为狭槽)，该悬置组件的尾部延伸穿过该开口。包括护壳基座的每个侧壁的悬置组件是全高度侧壁；并且护壳是大致平坦的盖体。

根据一个实施例的用于组装悬置器的方法包括：提供具有侧部的组件，该组件包括：支撑构件，该支撑构件包括第一区域(例如，底部区域)以及一个或多个支撑构件丝线附接结构；运动构件，该运动构件被联接到该支撑构件(例如，在第一区域的第一侧上)，该运动构件包括一个或多个运动构件丝线附接结构；以及一条或多条形状记忆合金丝线，每条丝线被联接到该支撑构件丝线附接结构中的一个支撑构件丝线附接结构和该运动构件丝线附接结构中的一个运动构件丝线附接结构并在其间延伸；提供护壳基座，该护壳基座包括与该组件的具有延伸的形状记忆合金丝线的至少每个侧部相关联的侧壁；以及，将该组件定位在该护壳基座中，并通过相关联的侧壁将每条形状记忆合金丝线约束在该护壳基座内。该方法还包括：提供具有一个或多个侧部部分(以及可选的侧壁)的护壳；以及，将该护壳安装到该护壳基座上，包括将该护壳的每个侧部部分与该护壳基座的相关联的侧壁接合，同时相关联的形状记忆合金丝线被该护壳基座约束。

双丝线式ois

图25至图30示出了根据各种实施例的双丝线式相机镜头光学稳像(“ois”)悬置组件900。如图所示，悬置组件包括基座部件902、诸如静态压接部/柔性印刷电路(“fpc”)的支撑构件904以及诸如运动压接部/弹簧部件的运动构件906。支撑构件904包括弹簧臂908或挠曲部，其被联接到支撑构件904并且使得运动构件906能够相对于支撑构件904运动。根据实施例，两个弹簧臂908被使用。诸如低摩擦滑动垫或滚珠轴承的轴承910相对于支撑构件904支撑运动构件906的一部分。挠曲臂908将运动构件906相对于支撑构件904偏压到中性位置或弹簧中心。第一丝线附接结构912a,b和第二丝线附接结构914a,b分别位于支撑构件和运动构件上。对于各种实施例，第一丝线附接结构和第二丝线附接结构是压接部。第一形状记忆合金丝线916被连接到支撑构件904和运动构件906的第一丝线附接结构912a,b，并且沿着第一轴线延伸，该第一轴线例如为x轴。第二形状记忆合金丝线918被连接到支撑构件904和运动构件906的第二丝线附接结构914a,b，并且沿着第二轴线延伸，该第二轴线例如为y轴。所示实施例仅包括两条形状记忆合金丝线和相关联的丝线附接结构。

根据各种实施例，支撑构件904上的第一丝线附接结构912a通过第一迹丝线924与第一端子920电联接。根据各种实施例，支撑构件904上的第二丝线附接结构914b通过第二迹丝线926与第二端子922电联接。运动构件906上的第一丝线附接结构912b和第二丝线附接结构914a通过挠曲臂908中的一个或多个与公共端子928电联接。根据一些实施例，公共端子928与接地联接。通过向第一sma丝线916施加电力，可以加热丝线，从而使丝线收缩并使运动构件从中性位置在一个方向上、例如绕着x轴移动。可以控制或调节施加到第一sma丝线916的电力大小，从而控制或调节第一sma丝线916的被加热程度，以便控制运动构件绕着x轴的移动量或移动距离。类似地，通过向第二sma丝线918施加电力，可以加热丝线，从而使丝线收缩并使运动构件从中性位置在一个方向上、例如绕着y移动。可以控制或调节施加到第二sma丝线918的电力大小，从而控制或调节第二sma丝线918的被加热程度，以便控制运动构件906绕着y轴的移动量或移动距离

图31a至图31e和图32的图表说明了根据各种实施例的悬置组件的操作或致动。电力被施加给第一sma丝线2202和第二sma丝线2204，以将运动构件2206从其中性位置(即，弹簧中心)移动或偏压到其操作范围的中心(即，机能中心)。实际上，通过调节给第一sma丝线2202和第二sma丝线2204的电力或者可控地向第一sma丝线2202和第二sma丝线2204施加电力，运动构件2206可以被定位在笛卡尔坐标系的一个象限内的一系列位置处，在该坐标系内该中性位置对应于坐标系的原点。

双丝线式悬置器可以使用比现有技术的四丝线式悬置器更少的丝线，这是由于需要更少数量的丝线并且由于减少以“额外”的丝线来在相关联的压接部之间提供松弛的需要(即，由于悬置器从角部开始其运动范围，因而丝线不需要加长)。通过减轻现有技术悬置器可能出现的问题，减少的丝线量提供了优势。例如，额外的丝线在将屏蔽护壳附接到ois基座时会导致制造问题，这是由于额外的丝线可能被限制或被压折在护壳下面。额外的丝线还更有可能在冲击中受损，同时更有可能撞击相机内的其它部件。其它优点包括较低的成本、较少的材料清单和较少的工艺步骤、由于减少了对丝线间隙区域的需求而减少的占用空间、易于构造镜头支座以及更少的电端子。

一个实施例包括悬置组件，该悬置组件包括：支撑构件，该支撑构件具有第一丝线附接结构和第二丝线附接结构(例如，静态压接部)；运动构件，该运动构件具有第一丝线附接结构和第二丝线附接结构(例如，运动压接部)；将该支撑构件联接到该运动构件的一个或多个弹簧或挠曲臂，其中，该挠曲臂使得该运动构件能够绕着x轴和y轴相对于支撑构件移动，并将该运动构件绕着轴x和y轴相对于该支撑构件偏压到中性x,y位置(例如，运动构件和挠曲臂共同地为柔性印刷电路(fpc))；第一形状记忆合金丝线和第二形状记忆合金丝线，该第一丝线被联接到该支撑构件和运动构件的第一丝线附接结构并且关于第一轴线延伸，该第二丝线被联接该支撑构件和运动构件的第二丝线附接结构并且关于与该第一轴线不平行的第二轴线延伸；悬置组件被构造成通过给第一丝线施加电力来使该运动构件能够仅在该中性位置的一侧上绕着x轴在一系列位置上移动，并且通过给第二丝线施加电力来使该运动构件能够仅在该中性位置的一侧上绕着y轴在一系列位置上移动(例如，在xy坐标系中相对于原点在一个象限上)。悬置组件还可以仅包括两条智能记忆合金丝线(即，仅第一丝线和第二丝线)。悬置组件还可以包括绕着大致垂直的轴线(例如，x和y)延伸的第一丝线和第二丝线。悬置组件还可以包括在运动构件上彼此相邻的第一丝线附接结构和第二丝线附接结构。悬置组件还可以包括与运动构件的第一丝线附接结构关于x轴隔开的支撑构件的第一丝线附接结构，以及与运动构件的第二丝线附接结构关于y轴隔开的支撑构件的第二丝线附接结构。

根据一个实施例的用于致动悬置组件的方法，例如本文所述的那些方法，包括：给第一丝线施加第一电量以使第一丝线具有第一温度(例如，相对冷)，从而将运动构件关于x轴定位成距离中性位置第一距离；给第二丝线施加第一电量以使第二丝线具有第一温度(例如，相对冷)，从而将运动构件定位关于y轴定位成距离中性位置第一距离；给第一丝线施加大于第一电量的第二电量，以使第一丝线具有大于第一温度的第二温度(例如，相对暖)，从而将运动构件关于x轴定位成距离中性位置大于第一距离的第二距离；给第二丝线施加大于第一电量的第二电量，以使第二丝线具有大于第一温度的第二温度(例如，相对暖)，从而将运动构件关于y轴定位成距离中性位置大于第一距离的第二距离；给第一丝线施加大于第二电量的第三电量，以使第一丝线具有大于第二温度的第三温度(例如，相对热)，从而将运动构件关于x轴定位成距离中性位置大于第二距离的第三距离；以及，给第二丝线施加大于第二电量的第三电量，以使第二丝线具有大于第二温度的第三温度(例如，相对热)，从而关于y轴定位成距离中性位置大于第二距离的第三距离。

上述实施例的各个特征和整体功能可以彼此组合。可以结合到本发明的上述实施例中的悬置组件的其它特征在于2015年11月25日提交的名称为“集成相机镜头悬置器”的经共同转让的美国专利申请no.14/951,537中描述，其出于所有目的通过引用全部并入本文。

在不背离本发明范围的情况下，可以对所讨论的示例性实施例进行各种修改和添加。例如，虽然上述实施例涉及特定特征，但是本发明的范围还包括具有特征的不同组合的实施例以及不包括所有所述特征的实施例。因此，这些实施例的范围旨在涵盖落入权利要求范围内的所有这些替代、修改和变化，以及其所有等同方案。虽然所公开的主题适用于各种修改和替代形式，但是已经在附图中通过示例示出并在本文中描述了具体的实施例。然而，并不旨在将本发明限制到所描述的特定实施例中。相反，本公开旨在覆盖落入由所附权利要求所限定的本公开范围内的所有修改、等同方案和替代方案。

由于本文中关于测量范围(诸如以上直接公开的这些)使用了术语，“约”和“大约”可互换地用于指代一种测量，所述测量包括所陈述的测量并且还包括适度地接近所陈述的测量，但可相差适当少量，诸如相关领域普通技术人员将会理解并很容易确定从而可归因于测量误差，测量和/或制造设备校准中的差值，在读取和/或设置测量中的人为误差，考虑到与其它部件、特定实施场景相关联的测量中的差用于优化性能和/或结构参数而进行的调节，由人或机器对物体进行的不精确调节和/或操纵，等等。