[发明专利]SMA致动装置

说明书

本发明涉及使用SMA（形状记忆合金）致动器线以提供对在支撑结构上支撑的可移动元件的位置控制。

存在被期望提供对可移动元件的位置控制的各种类型的装置。SMA线作为这样的装置中的致动器是有优势的，特别是由于其高能量密度，这意味着被要求施加一定力的SMA致动器具有相对小的尺寸。

SMA线被已知在其中用作致动器的一种类型的装置是摄像机，特别是微型摄像机。例如，WO-2007/113478公开了一种SMA致动装置，其中SMA致动器线被用来驱动摄像机镜头元件沿光轴的移动，例如为了将由摄像机镜头元件形成的图像聚焦在图像传感器上的目的。又例如，WO-2010/029316和WO-2010/089529每个都公开了SMA致动装置，其中SMA致动器线被用来通过驱动包括摄像机镜头元件和图像传感器的摄像机单元俯仰来驱动以在摄像机中提供光学图像稳定（OIS）。该俯仰被控制使由摄像机镜头元件形成的图像在图像传感器上稳定防止振动。

根据本发明的第一方面，提供了一种SMA致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件，所述可移动元件以允许可移动元件相对于支撑结构移动的方式被支撑在支撑结构上；以及

八根SMA致动器线，所述八根SMA致动器线相对于抽象的主轴倾斜，且在环绕主轴的四个侧面的每个侧面上有一对SMA致动器线，SMA致动器被连接在可移动元件和支撑结构之间使得在收缩时两组四根SMA致动器线在可移动元件上提供具有在沿主轴的相对方向上的分量的力，每组的SMA致动器线被布置为具有绕主轴的2倍旋转对称。

因此，SMA致动装置使用八根SMA致动器线，该八根SMA致动器线以能够对可移动元件提供具有多自由度的位置控制的方式配置。在最一般的情况下，其中SMA致动器线被独立地驱动，然后位置控制可被提供以依照以下所有自由度移动可移动元件：沿主轴的移动；沿主轴的横向上任意方向的移动；以及在任意方向的俯仰。虽然在一些实施方式中，驱动可以可选择地以更严格的方式执行，但是大体上SMA致动装置通过SMA致动器线的不同组合的选择性致动提供多功能的位置控制。

如下所述，位置控制中的自由度由SMA致动器线的配置产生。两组四根SMA致动器线在可移动元件上提供具有在相对方向上的分量的力并因此这些组的共同的致动驱动沿主轴的移动。由于对称布置，每组内的SMA致动器线对的差动致动驱动俯仰移动。此外，由于对称布置，存在有SMA致动器线对，其提供具有在主轴的横向方向上的分量的力。因此各对的共同致动驱动在那些横向方向上的移动。因此SMA致动器线的这些组合的选择性致动可被组合以驱动不同的移动。

一般说来，SMA致动装置可用于提供对在支撑结构上支撑的广范类型的可移动元件的位置控制。现将描述摄像机装置内的一些非限制性例子。

在一个例子中，SMA致动装置可用于通过驱动摄像机单元的移动为摄像机提供OIS，摄像机单元包括图像传感器和被布置成将图像聚焦到图像传感器上的摄像机镜头元件。在这种情况下，主轴是摄像机镜头元件的光轴。SMA致动装置可以被用来以与WO-2010/029316和WO-2010/089529中公开的相同方式驱动摄像机单元的俯仰。此外，SMA致动装置可被用来驱动摄像机单元在光轴的横向上的移动。俯仰提供了稳定防止由正交于光轴的俯仰引起的模糊。已经意识到横向运动可另外用于提供稳定防止由环绕光轴的俯仰引起的模糊。这种额外的OIS在应用于微型摄像机时具有特别的优势，在这种情况下，图像的相对广的角度特别容易受由环绕光轴的这种俯仰引起的模糊的影响。

在另一个例子中，SMA致动装置可用于为摄像机提供OIS并提供摄像机镜头元件沿光轴的移动，例如为了聚焦。在这个例子中，SMA致动装置是摄像机装置，其还包括固定到支撑结构的图像传感器，并且可移动元件包括被布置成将图像聚焦在图像传感器上的摄像机镜头元件。主轴是摄像机镜头元件的光轴。SMA致动装置可通过摄像机元件在光轴的横向上的移动提供OIS以及提供摄像机镜头元件沿光轴的移动。这是有利的，因为相比使用分离的致动布置以提供OIS和摄像机镜头元件沿光轴的移动的摄像机，它减小了整体尺寸。

根据本发明的第二方面，提供了一种使用多根独立控制的SMA线的用于微型摄像机的光学图像稳定器，其中施加到每根线的电功率被控制，并且每根线的电阻被监控以允许控制，其中这些线还一致行动以感测由基础激励施加到摄像机模块的俯仰，并且被控制通过以减少悬挂在SMA线系统上的摄像头模块的有效共振频率的方式来控制这些线来提供OIS功能而无需陀螺仪传感器。