[发明专利]对SMA致动装置的控制

说明书

执行用于SMA致动装置中的多条SMA致动器线的驱动信号的电阻反馈控制。目标电阻值被设置为表示可移动元件相对于支撑结构的期望位置。检测每条SMA致动器线的电阻的测量结果。根据目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差，误差通过偏移进行调整。供应给SMA致动器线的驱动信号的功率根据调整后的误差进行控制。偏移具有的值被选择以调整可移动元件的实际位置以匹配由目标电阻值表示的期望位置。

本发明涉及一种形状记忆合金(SMA)致动装置，其使用SMA致动器线来驱动可移动元件相对于支撑结构的移动。

SMA致动器线可以在拉紧状态下连接在支撑结构与可移动元件之间，以在收缩时驱动可移动元件相对于支撑结构的移动。SMA致动器线的使用与其他类型的致动器相比具有许多优点，特别是对于微型器件。这些优点包括在紧凑布置中提供高的力。

在许多类型的SMA致动装置中，多条SMA致动器线以这样的布置连接：其中SMA致动器线能够在选择性收缩时以多个自由度驱动可移动元件相对于支撑结构的移动。这允许驱动复杂的移动，这在许多应用中是有用的。

在一种类型的应用中，SMA致动装置可用于微型照相机以实现聚焦、变焦或光学图像稳定(OIS)。举例来说，WO-2011/104518、WO-2012/066285、WO-2014/076463公开了采用八条SMA致动器线的SMA致动装置，其提供具有三个自由度的平移运动以及还有具有三个自由度的旋转运动。在可移动元件是照相机镜头元件的情况下，这些SMA布置能够改变聚焦并提供OIS。在其他示例中，WO-2013/175197和WO-2014/083318公开了采用四条SMA致动器线的SMA致动装置，其提供具有两个自由度的平移运动以及还有具有两个自由度的旋转运动。在可移动元件是照相机镜头元件的情况下，这些SMA装置能够提供OIS。

然而，当在实践中制造这种SMA致动装置时，通过控制选择的驱动信号来驱动可移动元件到期望位置，在可移动元件被驱动到其处的实际位置上可能存在变化。

这种变化以各种方式出现。制造公差导致名义上相同的不同制造的SMA致动装置之间的变化。而且，例如由于在不同热环境中的操作以及由于其寿命期间的老化，可存在SMA致动器线的响应可能随时间的变化。由于可移动元件没有被限制在可移动元件被驱动的自由度内，因此这种变化会导致控制精度降低。在各种用途中，这可能会降低性能。

在其中图像传感器安装在支撑结构上并且可移动元件是布置成将图像聚焦在图像传感器上的照相机镜头元件的SMA致动装置的类型中，自由度可以包括照相机镜头元件围绕垂直于光轴的轴线的旋转，其中照相机镜头元件相对于传感器倾斜。在那种情况下，可期望的是，旋转位置是恒定的，例如将照相机镜头元件的光轴保持垂直于图像传感器，因为在该旋转位置中的误差将导致在图像上的焦深的变化。然而，可移动元件被驱动到的位置的变化会产生这样的误差。

根据本发明的第一方面，提供了一种控制在SMA致动装置中供应到SMA致动器线的驱动信号的方法，其中SMA致动器线在拉紧状态下连接在支撑结构和可移动元件之间，处于其中SMA致动器线能够在SMA致动器线的选择性收缩时以多个自由度驱动可移动元件相对于支撑结构的移动的布置，该方法包括：设定表示可移动元件相对于支撑结构的期望位置的目标电阻值；检测每条SMA致动器线的电阻的测量结果；根据目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差，该误差通过偏移进行调整，该偏移具有的值被选择以调整可移动元件的实际位置以匹配由目标电阻值表示的期望位置；并且根据调整后的误差来控制供应给SMA致动器线的驱动信号的功率。

基于根据目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出的误差，电阻反馈控制被应用于驱动信号的控制。这些误差通过偏移来调整，该偏移具有的值被选择以调整可移动元件的实际位置以匹配由目标电阻值表示的期望位置。因此，可以使用偏移来校正可移动元件被驱动到的实际位置的变化，该变化例如归因于制造公差或SMA致动器线的响应随时间变化的变化。这提高了控制的精度，从而改善了性能。