形状记忆合金致动器组件的制作方法

本发明涉及形状记忆合金(sma)致动器组件、致动系统、照相机组件和移动电话。sma致动器组件可以用于提供光学图像稳定(ois)。

在照相机中，ois的目的在于补偿通常由用户手移动造成的照相机抖动，即照相机的振动，其降低由图像传感器所捕捉的图像的质量。机械ois通常涉及通过振动传感器(诸如陀螺仪传感器)检测振动以及根据检测到的振动控制致动器装置，该致动器装置调节照相机设备以补偿振动。已知几种用于调节照相机设备的技术。通过处理捕捉的图像的ois原则上是可能的，但是需要很大的处理能力。因此，已经开发了机械ois，其中照相机的光学系统被机械地调节。已知的ois致动器移动镜头或图像传感器来抵消图像抖动。

采用机械ois技术的多种致动器装置是已知的且成功地应用在相对大的照相机设备(诸如数字照相机)中，但是难以小型化。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。

市场上需要远摄(长焦距)或变焦的折叠照相机(诸如作为双照相机系统的一部分的折叠照相机)中的ois。折叠照相机通过经由镜子或棱镜将光折叠来工作，从而获得更长的焦距。变焦镜头是这样一种镜头，其中镜头元件可以相对于彼此移动以改变镜头的焦距。对于典型的光学变焦镜头，存在至少两个镜头组，它们相对于图像传感器沿着光轴彼此独立地移动，但是以相互关联的方式移动。另外，通常还有相对于图像传感器保持静态的其他镜头组。具有远摄镜头或变焦镜头的折叠照相机会占据更多空间，从而使小型化更加困难。小型照相机设备中的部件的非常紧密的包装给在期望的包装内添加ois致动器带来很大困难。

在一种类型的机械ois中，照相机单元包括图像传感器和用于将图像聚焦在图像传感器上的镜头系统，该照相机单元围绕垂直于彼此并且垂直于图像传感器的光敏区域的两条假想轴线相对于照相机组件的支撑结构倾斜。这种类型的ois在本文中将被称为“ois倾斜”。wo2010/029316和wo2010/089529各自公开了这种类型的照相机组件，其中多个sma致动器线被布置成驱动照相机单元的倾斜。

在另一种类型的机械ois中，镜头组件正交于至少一个镜头的光轴移动。这种类型的ois在本文中将被称为“ois镜头迁移”。与ois倾斜相比，ois镜头迁移具有减小照相机的总体包装尺寸的可能性，因为只移动了镜头组件，并且其横向移动需要比使整个照相机倾斜更小的间隙。wo2013/175197公开了这种类型的照相机组件，其中多个sma致动器线被布置成驱动镜头组件的移动。

一些小型照相机具有折叠光学装置，其中多个镜头元件的光轴正交于第一镜头元件，进入照相机的光首先通过该第一镜头元件。镜子或棱镜可以用来折叠光路。致动器可用于以适当的方式倾斜镜子，以补偿用户手运动，从而稳定图像并提高图像质量。在此照相机中，需要提供足够的间隙以允许镜子的倾斜。

本发明的一个方面涉及用于在具有折叠光学装置的照相机中提供ois的可选择的致动器组件。

根据本发明的这一方面，提供了一种sma致动器组件，其用于使包括镜子或棱镜的可移动物体相对于静态部分倾斜，其中致动器组件被布置成使可移动物体围绕至少一个轴线倾斜，并且包括多个sma线。

因此，本发明的这一方面提供了镜子或棱镜与静态部分(例如，图像传感器和设置在其中可以包含sma致动器组件的照相机中的镜头组件)之间的相对移动。这种相对移动提供了ois。由于该移动由多个sma致动器线驱动，这实现了优点。例如，与其他类型的致动器(例如音圈马达)相比，使用sma致动器线有利于小型化，并且尺寸可以减小。

致动器组件可以被布置成使可移动物体仅围绕一个轴线倾斜。这简化了致动器组件的结构。可以在镜头系统中的其他地方提供围绕第二轴线的稳定。可选地，致动器组件可以被布置成使可移动物体围绕两个轴线倾斜，这两个轴线可以彼此垂直。这增加了镜子或棱镜的移动自由度，这可有助于更精确地稳定图像。

致动器组件可以包括至少四个sma线。这有助于使镜子或棱镜围绕两个垂直轴线倾斜。

sma线可以在中点处被钩住，其中该线在中点的两侧上的两个部分沿着镜子或棱镜的不同侧延伸。对于sma线的给定收缩率，这可以增加镜子或棱镜的移动。

镜子或棱镜可以安装在万向节上。万向节可以被布置成允许镜子或棱镜通过万向节的扭转部分的扭转而倾斜。这可以提高设备的简单性，同时允许围绕轴线倾斜。可选地，万向节可以包括摇摆枢轴，该摇摆枢轴被布置成允许镜子或棱镜倾斜。

在第一方面，提供了一种sma致动器，其使可移动物体相对于静态部分倾斜，其中该致动器被布置成使可移动物体围绕两个垂直轴线倾斜，并且包括四个成角度的v形sma线。

在第二方面，提供了一种sma致动器，其使可移动物体相对于静态部分倾斜，其中该致动器被布置成使可移动物体围绕两个垂直轴线倾斜，并且包括万向节挠曲件和四个sma线。

在第三方面，四个sma线各自在一端处连接到静态部分，且在另一端处连接到可移动物体。

在第四方面，四个sma线各自在两端处固定到静态部分，并且在其中点处在可移动物体上的特征上被钩住。

在第五方面，四个sma线各自在两端处固定到可移动物体，并且在其中点处在静态部分上的特征上被钩住。

在第六方面，提供了一种sma致动器，其使可移动物体相对于静态部分倾斜，其中该致动器被布置成使可移动物体围绕两个垂直轴线倾斜，并且包括万向挠曲件和两个sma线和两个弹簧。

在第七方面，提供了一种sma致动器，其使可移动物体相对于静态部分倾斜，其中致动器被布置成使可移动物体围绕两个垂直轴线倾斜，并且包括万向节挠曲件和两个sma线和两个具有操纵杆(levels)的弹簧。

在第八方面，万向节挠曲件是从钢片材切割或蚀刻的单件式钢挠曲件。

在第九方面，可移动物体是镜子。

在第十方面，致动器用于实现远摄照相机或变焦照相机中的光学图像稳定。

在第十一方面，照相机包括直径至多10mm的镜头。

为了允许更好地理解，现在将参考附图通过非限制性示例来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是照相机组件的示意性横截面图；

图2是照相机组件的布置的镜子的透视图；

图3是图2的镜子的横截面图；

图4是可以应用在照相机组件中的致动器组件的示意性透视图；

图5和图6是图4的致动器组件的可选择的布置的横截面图；

图7是万向节的平面图，该万向节包括根据致动器组件的布置的扭转部分；

图8至13是可应用于图7所示万向节的sma线的可选择的布置的示意图；

图14和15是使用扭转装置绕一个轴线倾斜的致动器组件的透视图；

图16和17是使用可选择的枢轴绕一个轴线倾斜的致动器组件的示意透视图；和

图18是用于控制致动器组件的控制系统的示意性框式图。

图1中示出了根据本发明的包含ois的照相机组件1。照相机组件1可以包含在诸如双照相机系统的照相机设备中。照相机组件1将被包含在诸如移动电话或平板电脑的便携式电子装置中。因此，小型化是重要的设计标准。

例如，双照相机系统可能需要具有19mm的最大长度、9.5mm的最大宽度和5.9mm的最大z高度。因此，图1中示意性示出的照相机组件1可能需要具有9.5mm的最大长度、9.5mm的最大宽度和5.9mm的最大z高度(图1中的竖直方向)。

照相机组件1包括镜头2。例如，镜头2可以是变焦镜头。可选地，例如，镜头2可以是远摄镜头。本发明并不特别限于镜头2的类型。当镜头2是变焦镜头时，镜头2可以包括可以相对于彼此移动的多个单独的镜头。

如图1所示，照相机组件1包括图像传感器3。图像传感器3具有光敏区域。光轴o正交于光敏区域。图像传感器3捕捉图像并且可以是任何合适类型，例如ccd(电荷耦合装置)或cmos(互补金属氧化物半导体)装置。与常规的一样，图像传感器3可以具有矩形光敏区域。不限于本发明，在该示例中，照相机组件1是小型照相机组件，其中图像传感器3的光敏区域具有至多12mm的对角线长度。

如图2中所描绘的，照相机组件1包括可移动物体11。可移动物体11用于折叠进入照相机组件1的光。光可以从物体11的上方(在图1的取向)进入照相机组件1。物体11包括镜子12或棱镜。镜子12或棱镜被配置成折叠入射光，以便将光引导到镜头2中，并随后引导到图像传感器3上。光路如图1中的虚线所示。

在下面的描述中，将参考正在使用的镜子12来描述本发明的实施例。然而，本发明同样适用于在照相机组件1中用作折叠光的元件的棱镜。

镜头2和图像传感器3包括致动器组件10的静态部分。可移动物体11可以相对于静态部分(例如镜头2和图像传感器3)倾斜，以提供ois。

镜头2可以具有大约5mm的长度(图1中的水平方向)。图像传感器3可以具有大约0.65mm的长度(图1中的水平方向)，并且可以以距镜头2大约0.8mm的间隙定位。可移动物体11可以以距镜头2的另一端大约0.5mm的间隙定位。

对于最大长度为9.5mm的照相机组件1，这意味着致动器组件(用于移动可移动物体12)的可用长度约为2.55mm。同时，致动器组件可以具有9.55mm的最大宽度(图1中进出纸面的方向)和大约5.9mm的最大z高度。因此，可能的空间包络可以是2.5mmx9.5mmx5.9mm。当然，该空间的一部分将被镜子12或棱镜和光路使用。

图2是一旦设置了可移动物体11的镜子12的位置后的致动器组件的可能空间包络的透视图。镜子12可以具有在从大约2mm到大约5mm的范围内的宽度，例如大约3mm。

图3是在图2所示的透视图的示意性横截面图。在图3中，可移动物体11的镜子12下方所示的空间代表致动器组件可用的主要空间。镜子12的左手(较高)端可以在可用空间的底部上方大约4.2mm。同时，镜子12的右手(下)端可以仅在可用空间的基部上方大约1.6mm。

本发明涉及致动器组件10，其在下面更详细地描述。致动器组件10被配置为使可移动物体11相对于静态部分(例如，镜头2和图像传感器3)倾斜。致动器组件10被布置成使可移动物体11围绕至少一个轴线倾斜。

致动器组件10包括多个sma线。sma线可以收缩以驱动致动器组件10。因此，致动器组件10是sma致动器组件。

与其他类型的致动器(例如音圈马达)相比，sma致动器线的使用便于小型化。与音圈马达装置相比，致动器的尺寸可以减小。

图4示意性地描绘了根据实施例的一种布置的致动器组件10。如图4中所描绘的，致动器组件10包括多个sma线14。致动器组件10被配置为相对于静态部分(例如，镜头2和图像传感器3)移动可移动物体11。

在图4所示的例子中，致动器组件10被配置成使可移动物体11围绕两个不平行的轴线倾斜。例如，不平行的轴线可以是垂直的。这为镜子12或棱镜的移动提供了更大的灵活性。这可允许为更大范围的不同类型的照相机抖动实现ois。

如图4中所描绘的，致动器组件10可以包括至少四个sma线14。在图4所示的例子中，sma线14围绕可移动物体11的四个边缘延伸。图4所表示的设计可以以类似于已知的照相机倾斜致动器的方式起作用，例如在wo2010/029316中公开的照相机倾斜致动器。

图5和6示意性地描绘了图4所示的致动器组件10的横截面视图。图5和图6之间的区别是致动器组件10的尺寸。可移动物体11可以包括移动平台，镜子12或棱镜安装到该移动平台上。

致动器组件10可以包括悬挂系统。悬挂系统用于以允许可移动物体倾斜的方式将可移动物体11支撑在静态部分上。可移动物体11可以被允许围绕彼此垂直的两个假想轴线倾斜。

如图4中所描绘的，致动器组件10包括多个sma线14(也称为sma致动器)。sma线14各自连接在静态部分和可移动物体11之间。sma线14可以被收缩。例如，每个sma线14可以被加热，导致其收缩。sma线14被布置成在收缩时驱动可移动物体11相对于静态部分的位移。

sma线14被布置在可移动物体11周围的不同位置处，使得sma线14被布置成在收缩时驱动不同的位移，以驱动可移动物体11的倾斜。因此，通过控制sma线14的收缩，可移动物体11可以围绕两个垂直轴线倾斜。

图5示意性地描绘了相对薄的致动器组件10。例如，致动器组件10可以具有大约0.5mm的厚度(在垂直于镜子12的反射平面的方向上)同时，图6描绘了相对较厚的致动器组件10的横截面。例如，图6所示的致动器组件10可以具有大约1mm的厚度。

对于致动器组件10的两种厚度，sma线14可以如图5和6所示对角延伸。希望sma线14的长度尽可能长，以便增加可能的倾斜量。可以计算出，图5所示的相对较薄的致动器组件的最大线长度大于图6所示的相对较厚的致动器组件10的最大线长度。因此，致动器组件10可以被布置成具有小于1mm的厚度，例如大约0.5mm。例如，对于图5所示的相对较薄的致动器组件10，每个sma线的最大长度可以计算为大约4.8mm。同时，图6所示的相对较厚的致动器组件10中使用的sma线14的最大长度可以计算为大约4.2mm。

如图5和6所示，镜子12的中心可不与致动器组件10的旋转中心对准。镜子21和致动器组件10的中心对准不是必需的。然而，希望各中心相对接近地对齐。根据镜子12的尺寸，中心之间缺乏对准可能会导致问题。

存在sma线14可以布置在图4的致动器组件10中的多种方式。例如，如wo2010/029316中所述，sma线14可以各自在一端处连接到静态部分，且在另一端处连接到可移动物体11。因此，sma线14的收缩相对于静态部分移动可移动部分11。

可选择地，sma线14可以在中点处被钩住。例如，sma线可以各自在两端处固定到静态部分，并且在其中点处在可移动物体11的特征处被钩住。替代地，sma线14可以各自在两端固定到可移动物体11，并且在静态部分的特征的中点处被钩住。

如图4中所描绘的，在sma线14的中点处钩住sma线14的情况下，中点可能位于致动器组件10的拐角处。特别地，当在垂直于可移动物体11围绕其倾斜的轴线的方向上观察时，sma线的在被钩住的部分的两侧上的两个部分可以相对于彼此成角度。

特征(枢轴元件)(sma线14围绕其被钩住)设置在致动器组件10的拐角中。每个sma线14围绕拐角延伸，其中从枢轴元件16延伸的两个部分沿着致动器组件10的一侧延伸。因此，从枢轴元件16延伸的sma线14的两个部分各自以相对于镜子12的反射表面的法线的径向的公共假想线成小于90°的角度延伸。

这提供了在特定正方形覆盖区的限制下增加可用的sma线14的有效长度的优点，尽管代价是稍微使布置复杂化。

可选地，枢轴元件16可以设置在沿着致动器组件的侧部的中点处。在这种情况下，每个sma线在致动器组件10的一侧上形成v形形状。无论枢轴元件16是在致动器组件10的拐角处(例如，如图4所示)，还是在沿着致动器组件10的侧部的中点处，操作都是相同的。

如图4所示，sma线14通过连接元件15在其端部处被保持。例如，连接元件15可以是卷曲的。连接元件15将sma线14的端部固定到静态部分或可移动物体11。

图7以平面图描绘了在本发明的实施例的布置中使用的万向节。在图7中所示的示例中，万向节20包括单件式挠曲件(onepieceflexture)。

镜子12或棱镜安装在万向节20的中心部分上。万向节20被布置成允许可移动镜子13或棱镜围绕一个轴线倾斜。

图7所示的万向节包括扭转部分22。扭转部分22被配置成扭转，使得万向节20的外平台25相对于万向节20的固定部分21旋转。万向节20的任一端上有两个固定部分21，其中对应的扭转部分22在固定部分21和外平台25之间延伸。

如图7所描绘的，万向节20可以被布置成允许镜子12或棱镜围绕两个垂直轴线倾斜。图7所示的万向节20还包括在万向节20的外平台25和中心平台26之间延伸的扭转部分23。另外的扭转部分23被构造成扭转，使得中心平台26可以相对于外平台25旋转。

万向节20可以包括单件式金属(例如钢)挠曲件。万向节20被设计成控制倾斜运动。图7示出了万向节20上的四个致动点24，致动点24代表可以向万向节20的外平台25和/或中心平台26施加力以引起围绕两个垂直轴线的倾斜运动的点。根据稍后更详细描述的另一个替代方案，代替具有四个致动点，可以有两个致动点和两个弹簧预加载点。特别地，对于每个旋转轴线，致动点24之一可以由弹簧预加载点代替。

在可选的布置中，万向节20的致动可以由两个堆叠的件(以及可选的间隔件)产生，以在需要时减小z高度。

图8示意性地描绘了根据本发明的实施例的布置的万向节20的致动。如图8所示，致动器组件10可以包括四个sma线14。每一个sma线14在一端处连接到静态部分，并且在另一端处连接到万向节20。sma线14的端部通过连接点15(例如卷曲部)连接。可选地，sma线14可以安装在附接到万向节20的中心平台26的支柱上。

图8所示的布置是这样一种布置，其中与sma线14垂直于沿图8的左右方向延伸的轴线延伸多远相比，sma14垂直于沿图8的上下方向所示的轴线延伸更长的距离。结果是，一个轴线比另一个轴线具有大得多的倾斜放大。

如图9所描绘的，sma线14可以缩短，以便使轴线在这方面对称。特别地，如图9所示，sma线14可以相对于两个旋转轴线成大约45°的角度延伸(当在垂直于两个旋转轴线的方向上观察时)。

图8所示的布置可以具有在可用空间中更容易实现的优点。另一方面，

图9所示的布置具有围绕两个旋转轴线的倾斜移动的放大更相等的优点。

图8和9示出了万向节20的下侧。在图8所示的布置中，sma线14的一端连接到万向节20。sma线的另一端连接到静态部分。因此，在图8和9的视图中，sma线从万向节向上延伸，并从页面向读者延伸出来。期望的是，sma线14在沿图8和9所示的取向进出纸张的方向上行进的距离尽可能大。这增加了围绕旋转轴线的倾斜运动的放大。

上面描述了sma线14被钩在中点处的可能性。图10示出了这种布置，其中sma线被钩成v形形状并连接到万向节20。图10中的上部图是万向节20的下侧的视图。图10中的下部图是同一致动器组件10的竖直横截面图。如图10所描绘的，sma线14在其中点处连接到万向节20。图10所示的v形sma线14的两端都附接到静态部分。sma线14的中心钩在移动物体11上，特别是万向节20上。sma线14的中点可以直接连接到万向节20，或者经由枢轴元件27连接，如图10所示。枢轴元件27可以是在sma线14的中点和万向节20之间延伸的柱形物或柱。在图10所示的布置中，sma线中的三个sma线经由这样的枢轴元件27连接到万向节20，另一个更直接地连接。这允许从两个级别创建致动，这根据可用空间的形状可能是期望的。例如，如图6所示，可用空间的形状可以在一个截面中比另一个截面具有更大的可用的z高度尺寸。

在图10所示的布置中，致动器组件10包括四个v形sma线14。sma线14成对，使得每个sma线14与另一个sma线14相对(用于围绕轴线旋转)。图10所示的布置的优点在于，可以使围绕两个旋转轴线的倾斜运动的放大相等。如同图8和9所示的布置，期望sma线14在垂直于万向节20的平面的方向上尽可能延伸，以便在sma线14收缩时增加倾斜运动的放大。

图11示意性地描绘了可选择的布置，其中对于每个旋转轴线，sma线14中的一个和弹簧28被布置成提供用于倾斜镜子12或棱镜的相反的力。因此，图11所描绘的致动器组件10包括两个v形sma线14和两个弹簧28。对于每个旋转轴线，有一个v形sma线14和一个弹簧28。期望地，sma线14和弹簧28被布置成使得倾斜运动的放大(sma线14的每次收缩量)对于两个旋转轴线是相等的。

在图11所示的布置中，当与旋转轴线之一相关联的sma线14收缩(例如，通过加热)时，万向节20的中心平台26(或者可选地，外平台25)的一端被致动以移动成更靠近静态部分。这导致中心平台26的另一侧远离静态部分移动。当sma线不再收缩时，由于弹簧28的回复力，中心平台26返回到其原始位置。如同图8至10所示的布置，希望v形sma线14在垂直于图11所示万向节20的平面的方向上尽可能延伸。这是为了增加倾斜运动的放大。

图8至10所示的布置不依赖于提供回复力的任何弹簧28。这些布置具有降低万向节20的扭转部分22、23中的应力的优点，该应力可能由弹簧28的预加载引起。

图13示意性地描绘了致动器组件10的另一可选择的布置。图13所示的致动器组件10是图11所示的致动器组件的改进。如同图11所示的布置，致动器组件10包括两个v形sma线14和成对的弹簧28。在图13所示的布置中，弹簧28通过操纵杆29起作用。

图12示意性地描绘了图13所示的致动器组件10的透视图。

在图7至13所示的布置中，万向节20被布置成允许镜子12或棱镜围绕两个垂直轴线倾斜。然而，围绕两个垂直轴线旋转并不是必需的。

图14是其中仅围绕一个旋转轴线提供倾斜的布置的透视图。这简化了本发明的布置。如图14所描绘的，致动器组件10包括万向节20，万向节20具有固定部分21和扭转部分22(在万向节20的任一侧上)。固定部分20和扭转部分22大体上沿着旋转轴线定位。万向节20包括外平台25，该外平台25代表镜子12或棱镜放置在其上的挠曲件的安装部分。致动器组件10包括固定到壳体的支撑件13。支撑件13可以形成致动器组件10的静态部分的一部分。万向节20的固定部分21固定到支撑件13。例如，如图14所示，固定部分21可以紧密配合到支撑件13中的凹槽中。

图15示出了图14的致动器组件10的下侧。提供两个sma线14。每个sma线14围绕连接到万向节20的枢轴元件27被钩住。sma线14在其端部处通过连接点15(例如卷曲部)连接到致动器组件10的静态部分。当sma线14被加热使得其收缩时，力被施加在枢轴元件27上，从而导致万向节20的外平台25被拉动。这导致外平台25倾斜，并因此导致镜子12或棱镜倾斜。倾斜是由两个相对的sma线14施加的力的差异引起的。

在图7至14所示的布置中，通过扭转部分22、23的扭转，允许镜子12或棱镜绕旋转轴线(或多个旋转轴线)旋转。然而，通过扭转提供倾斜并不是必需的。图16和17示出了可选择的布置，其中不同类型的摇摆枢轴用于允许倾斜动作。

如图16所描绘的，致动器组件10包括倾斜平台41，镜子12或棱镜支撑在倾斜平台41上。倾斜平台41被配置成在枢轴点42上倾斜。枢轴点42固定到作为静态部分的一部分的支撑件13。倾斜平台41在其下侧上包括凹槽43，以围绕枢轴点42装配。当sma线14被加热使得其收缩时，倾斜平台41在枢轴点42上倾斜。

图17示意性地描绘了可选择的枢转机构。在图17所示的布置中，枢轴点42固定到倾斜平台41。凹槽43设置在支撑件13中。枢轴点42装配在凹槽43中，从而允许倾斜平台41围绕旋转轴倾斜。

图18是用于控制致动器组件10的控制系统的示意性框式图。在本发明的实施例中，sma线14由控制电路50驱动。控制电路50可以例如在集成电路芯片中实现。特别地，控制电路50为每个sma线14产生驱动信号，并将驱动信号提供给sma线14。

控制电路50接收作为振动传感器的陀螺仪传感器51的输出信号。陀螺仪传感器51检测照相机组件1正在经历的振动，并且其输出信号表示这些振动，其输出信号特别地作为照相机组件1在三维中的角速度。陀螺仪传感器51通常是一对小型陀螺仪，用于检测围绕三个轴线的振动，这三个轴线是图像传感器3的光敏区域的横向的两个轴线，以及还有光轴。更一般地，可以使用更多数量的陀螺仪或其他类型的振动传感器。

这些驱动信号响应于陀螺仪传感器51的输出信号由控制电路50产生，以便驱动可移动物体11的移动，以稳定由照相机镜头2聚焦在图像传感器3上的图像，从而提供ois。驱动信号可以使用电阻反馈控制技术产生。