CN102150073A

CN102150073A - 包括形状记忆合金致动器的光学图像稳定

Info

Publication number: CN102150073A
Application number: CN2009801350832A
Authority: CN
Inventors: 理查德·托普利斯; 罗伯特·约翰·利达姆
Original assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Current assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-08-10
Also published as: KR20110074979A; US20110249131A1; US8848064B2; JP2012502323A; WO2010029316A3; EP2326984A2; JP5458101B2; WO2010029316A2

Abstract

一种能够提供光学图像稳定的摄像装置，其包括：支撑结构；摄像单元，其包括图像传感器和透镜系统；悬挂系统，其包括以允许摄像单元倾斜的方式将摄像单元支撑在支撑结构上的多个弯曲元件；及多个SMA致动器，其均形成为连接在摄像单元和支撑结构之间的SMA丝，且被配置为在收缩时驱动摄像单元的倾斜。SMA丝可在其端部固定到摄像单元且被钩在支撑结构的元件上。振动传感器可安装到摄像单元上，该振动传感器的输出用作生成驱动信号的基础。

Description

包括形状记忆合金致动器的光学图像稳定

本发明涉及摄像装置的光学图像稳定(OIS)，该摄像装置包括图像传感器和用于将图像聚焦到图像传感器上的透镜系统。

OIS的目的是补偿相机抖动，即通常由用户的手动引起的摄像装置的振动，这降低了由图像传感器捕捉的图像质量。OIS通常涉及由诸如陀螺仪传感器(gyroscope sensor)的振动传感器进行的振动检测，及基于调节摄像装置以便为振动补偿捕捉的图像的致动器配置(actuator arrangement)检测的振动的控制。

已知几种用于调节摄像装置的技术。通常用于数码相机的一种技术是保持整个摄像装置(包括图像传感器和大部分的透镜系统)的位置固定并在垂直于光轴的方向移动一个透镜组。由于与相机的其余部分相比，透镜组的尺寸和惯性较小，所以该技术尤其适用于大型相机。一种可选的技术是保持透镜系统静止，且在垂直于光轴的方向移动图像传感器。

尽管这些技术在诸如数码相机的相对较大的摄像装置上是成功的，但它们难以小型化。小型摄像装置的组件的非常紧密的包装使得在期望的包装内增加OIS致动器(OIS actuator)具有较大的困难。

US-2006/0272328公开了一种摄像装置，其中一种不同的技术用于提供OIS。具体地，将包括图像传感器和透镜系统的摄像单元用弹性支撑部件支撑在支撑结构上，所述弹性支撑部件允许所述摄像单元绕着相互垂直且垂直于光轴的两个假想轴倾斜。两对SMA丝连接在所述支撑结构和所述摄像单元之间，其以相对于光轴的锐角延伸。各对SMA丝以推-拉结构(push-pull configuration)相对另一个对准，使得差动收缩(differential contraction)驱动摄像单元的倾斜。施加到SMA丝的驱动电流基于附接到支撑结构的振动传感器的输出而获得以补偿相机抖动。US-2006/0272328教导，通过减小SMA丝的直径能够获得足够的高频响应。通常，SMA作为致动器的一个可感知的缺陷是其较慢的响应时间。由于SMA致动器是热驱动的，所以响应时间受到SMA材料的温度升高和下降的限制，这与材料的热传导率、具体的热容量和其热质量有关。

因此，通过将摄像单元在与光轴垂直的方向倾斜来实现OIS。因为摄像单元的尺寸和惯性较小，所以这是可行的且为有利的，以致将OIS功能与其他摄像功能分开。尤其是，没有必要改变摄像单元的复杂的内部设计，如高容限的光学组件。此外，通过使用SMA作为致动器，实现了非常高的能量密度(对给定的材料质量可得到的机械能量)的优点。换句话说，这允许致动器配置非常小。类似地，SMA致动器能够传递高的力。这两个因素都意味着SMA致动器高度适合提供用于小型相机的OIS。

然而，在US-2006/0272328中公开的摄像装置存在由各对SMA丝配置为推-拉结构而产生的与位置控制和寿命及疲劳相关的缺点。具体地，两条SMA丝的段相互对抗，在某种程度上它们在垂直于光轴的相反方向牵引。即，各SMA丝的应力和因此SMA丝的长度取决于另一SMA丝。

首先，这导致实现准确的位置控制的问题。摄像装置的期望角对应于特定的丝长度，但在该长度各SMA丝可具有依赖于另一SMA丝的应力的多个应力。因此，各SMA丝的位置不能独立控制。尽管在原理上仍可以实现位置控制，但在实践中难以准确做到这点。例如，如果试图基于SMA丝的电阻提供控制，则相变温度对应力有依赖性，而且SMA丝的电阻随温度变化。因此当对另一丝操作时，给定的丝长度不对应于给定的电阻。

其次，由于各对SMA丝相互对抗作用，它们通常受到较大的应力，例如，如果两条SMA丝的段都被驱动或如果环境温度足够高而达到相变温度范围。该SMA丝中大的应力能够导致疲劳，导致它们的寿命减少。

期望减少这些问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种摄像装置，其包括：

支撑结构；

摄像单元，其包括图像传感器和用于将图像聚焦到所述图像传感器上的透镜系统；

悬挂系统(suspension system)，其以允许所述摄像单元绕着相互垂直且垂直于所述透镜系统的光轴的两个假想轴自由倾斜并沿着所述光轴移动的方式将所述摄像单元支撑在所述支撑结构上；及

至少三个SMA致动器，其均连接在所述摄像单元和所述支撑结构之间，并被布置为在收缩时驱动所述摄像单元沿着所述光轴相对于所述支撑结构移动，所述SMA致动器被配置在绕着光轴的不同位置，以致所述SMA致动器在收缩时驱动差动位移(differential displacement)，驱动所述摄像单元的倾斜。

因此，在由SMA致动器致动时，摄像单元能够在垂直于光轴的方向倾斜。这允许实现具有与在上述US-2006/0272328中阐述的相似的优点的OIS功能，即没有必要改变摄像单元的复杂的内部设计，且由于SMA的高能量密度该装置紧凑。

然而，与US-2006/0272328相比，摄像单元设置有允许摄像单元沿着光轴移动的悬挂系统，且类似地，SMA致动器被配置为驱动摄像单元沿着光轴的位移。因此，通过SMA致动器驱动差动位移实现了倾斜，但SMA致动器并不彼此相对。与US-2006/0272328相比，这提供了与位置控制、疲劳和寿命相关的改进。具体地，能够独立控制实现所关注的SMA致动器的期望位移的各SMA致动器的位移。尽管由于差动位移产生了摄像单元的因而产生的倾斜，所以位移被一起选择，但可通过其自身，例如基于SMA致动器的电阻来控制各SMA致动器。这可视为通过改变悬挂系统的形式以允许沿着光轴运动而不是提供绕着固定支点的倾斜来解耦SMA致动器。

类似地，由于SMA致动器均沿着光轴驱动运动，所以它们不彼此相对。这避免了较高的应力，且减少了导致寿命减小的疲劳的相关问题，相对的SMA致动器易受到这些的影响。

本发明的第二个方面涉及改进摄像装置的设计，其中通过一种包括图像传感器和透镜系统的摄像单元绕着相互垂直且垂直于透镜系统的光轴的两个假想轴倾斜的技术提供OIS。

根据本发明的第二个方面，提供了一种摄像装置，其包括：

支撑结构；

悬挂系统，其包括多个弯曲元件(flexure element)，所述弯曲元件以允许所述摄像单元在所述弯曲元件偏斜时绕着相互垂直且垂直于所述透镜系统的光轴的两个假想轴倾斜的方式将所述摄像单元支撑在所述支撑结构上；及

多个SMA致动器，其均连接在所述摄像单元和所述支撑结构之间，且被配置为在收缩时驱动所述摄像单元倾斜。

然而，与US-2006/0272328相比，摄像单元设置有由多个弯曲元件形成的悬挂系统。弯曲元件作为悬挂系统提供了许多益处。弯曲元件可被配置为提供沿着运动轴的低的硬度和垂直于运动轴的高的硬度。类似地，与例如轴承相比，弯曲元件经受着最小程度的对抗运动的摩擦力。最后，由弯曲元件形成的悬挂系统紧凑且易于制造。

此外，使用弯曲元件提供了允许摄像单元沿着光轴移动的悬挂系统，从而提供了与本发明的第一方面相同的优点，如上所述。

第二方面的第一光学特征涉及最小化摄像装置的尺寸，其中通过包括图像传感器和透镜系统的摄像单元绕着相互垂直且垂直于透镜系统的光轴的两个假想轴倾斜的技术提供OIS。这对于例如旨在用于便携式电子设备的小型相机来说尤其需要。

第二方面的第一光学特征是，SMA致动器均包括SMA丝的段(a piece of SMA wire)，该SMA丝的段在两端固定到摄像单元和支撑结构中的一个，且在其端部的中间被钩在(hook over)连接到摄像单元和支撑结构中的另一个的相应的弯曲元件的一部分上，所述SMA致动器被配置为在收缩时驱动摄像单元的倾斜，弯曲元件因而所产生的偏斜提供了对抗SMA致动器的偏移力。

与US-2006/0272328相比，该摄像单元设置有由多个弯曲元件形成的悬挂系统，其中SMA致动器形成为被钩在相应的弯曲元件的一部分上的SMA丝的段。该配置最小化了摄像装置的尺寸。其非常紧凑，这主要是由于弯曲元件和SMA丝的紧密配置。由于SMA丝被钩在弯曲元件上，所以SMA丝连接到摄像单元和支撑结构中的另一个，而没必要将SMA丝固定到其上。

有利地，弯曲元件可均包括从连接到摄像单元和支撑结构中的所述另一个的中间部延伸到连接到所述摄像单元和支撑结构中的所述一个的部分的一对弯曲杆(flexure beam)。中间部可沿着光轴远离弯曲杆突出。在这种情况下，该SMA丝的段可被钩在中间部上，这提供了方便而紧凑的配置。

有利地，该SMA丝的段可垂直于光轴的径向的假想线(a notional line radial of the optical axis)在摄像单元和支撑结构之间延伸。由于SMA丝在径向方向的总范围被最小化，这进一步减小了配置的尺寸。

在这种情况下，该SMA丝的段也可以相对于光轴的非零角延伸。这放大了通过给定长度的SMA丝可实现的位移的程度，因为该几何导致SMA丝的方向在收缩时发生改变。有效地，与SMA丝平行于光轴相比，由于实现所要求的位移所需要的长度减小，这减小了摄像装置的尺寸。

第二个方面的第二光学特征涉及改善摄像装置的性能，其中通过包括图像传感器和透镜系统的摄像单元绕着相互垂直且垂直于透镜系统的光轴的两个假想轴倾斜的技术提供OIS。具有各种变化和限制，包括SMA材料的配置和特性、及悬挂系统的弯曲部分的配置和特性。

第二个方面的第二光学特征是，摄像装置还包括与悬挂系统分开的偏移元件(biassing element)，所述偏移元件在SMA致动器收缩时提供对抗SMA致动器的偏移力。

在悬挂系统包括多个弯曲元件时，可感知到一个优点，即弯曲元件也充当在与由SMA致动器在收缩时施加的力相反的方向提供偏移力的偏移工具。然而，代替那些，分离的偏移元件提供了以下优点。

期望地，该装置被构造为在SMA致动器内产生较大的应力。该应力升高了SMA材料内的应力足以导致对抗偏移工具的收缩的温度。这是期望的以增大装置可使用的环境温度的范围。然而，SMA致动器的这种应力需要与其他设计限制相平衡，特别是与可实现的运动范围相平衡。可实现的最大运动受到需要避免弯曲元件的偏斜的程度的限制，这导致超出弯曲元件的材料极限。通过增大弯曲元件的硬度可以增大应力。然而，在弯曲元件偏斜时，这也导致更快达到弯曲元件的材料极限，且因此能够间接减小运动范围。

然而，提供与悬挂系统分离的偏移元件提供了允许产生较大的应力而不会对悬挂系统的这些限制产生影响的益处。即，偏移元件施加了较大的力，其增大了在SMA致动器内产生以移动摄像单元的力。然而，由于偏移元件不将摄像单元悬挂在支撑结构上，所以大大减少了附加的偏移元件的设计限制。例如，可以将偏移元件设置为简单的螺旋弹簧。

这减少了整个装置的设计限制，允许改进的设计。例如，与没有附加的偏移元件的等效装置相比，可增大运动的最大范围和/或可放宽弯曲部分的设计限制。

本发明的第三个方面涉及简化摄像装置的实现，其中通过包括图像传感器和透镜系统的摄像单元绕着相互垂直且垂直于透镜系统的光轴的两个假想轴倾斜的技术提供OIS。

根据本发明的第三方面，提供了一种摄像装置，包括：

支撑结构；

悬挂系统，其以允许所述摄像单元绕着相互垂直且垂直于所述透镜系统的光轴的两个假想轴倾斜的方式将所述摄像单元支撑在所述支撑结构上；

多个SMA致动器，其均包括被配置为在收缩时驱动所述摄像单元倾斜的SMA丝的段，各SMA丝的段在其端部被固定到所述摄像单元，并被钩在所述支撑结构的元件上。

这提供了简化包含OIS功能的整个摄像装置的优点，因为该SMA丝的段被固定到摄像单元，与支撑结构相对。这便利了来自控制电路的用于向固定到摄像单元的该SMA丝的段的端部提供驱动信号的电连接。例如，该SMA丝的段通常通过卷住SMA丝的卷边部件(crimping member)固定到摄像单元，这也可方便地提供电连接。可通过考虑摄像单元包括图像传感器，其自身具有许多电连接且通常需要印刷电路板来理解该优点。因此，实现了到该SMA丝的段和摄像单元的图像传感器的电连接，由于穿过摄像单元的公共的电路径，其在任何情形下都将需要电连接，这简化了电配置。例如，支撑结构可根本不需要电连接。

有利地，也可在摄像单元上安装一振动传感器，其被配置为生成表示摄像单元的振动的输出信号，且响应于该输出信号，控制电路生成驱动信号。这提供了与简化电配置相似的优点，因为与振动传感器的电连接也设置在摄像单元上。此外，其提供了光学图像稳定的质量的技术改进。这是因为由控制电路实现的控制算法现在设法最小化由振动传感器检测的振动，而不是传递相反的校正到所感测的倾斜。在实践中，这比将振动传感器安装到支撑结构上提供了更可靠的补偿。

本发明的第四方面涉及改进光学图像稳定的质量。

根据本发明的第四方面，提供了一种摄像装置，包括：

支撑结构；

致动器配置，其被配置为驱动所述摄像单元的倾斜；

振动传感器，其安装在所述摄像单元上且被配置为生成表示所述摄像单元的振动的输出信号；及

控制电路，其连接到所述致动器配置以向其提供驱动信号，所述控制电路被配置为响应于所述振动传感器的输出信号而生成驱动信号。

这提供了光学图像稳定的质量的技术改进。这是因为由控制电路实现的控制算法现在设法最小化由振动传感器检测的振动，而不是传递相反的校正到所感测的倾斜。在实践中，这比将振动传感器安装到支撑结构上提供了更可靠的补偿。

本发明的各个方面可以在任何组合中一起使用。

为了更好的理解，现在将参考附图通过非限制性实例描述本发明的实施方式，其中：

图1是摄像装置的示意性截面图；

图2是摄像装置的第一配置的透视图；

图3是机箱(chassis)的透视图；

图4是悬挂系统的透视图；

图5是SMA致动器的侧视图；

图6是机箱和SMA致动器的透视图；

图7是弯曲元件和SMA致动器的侧视图；

图8是摄像装置的第二配置的透视图；

图9是省略壳体的摄像装置的第二配置的透视图；

图10是摄像装置的第三配置的透视图；

图11是机箱的透视图；

图12是托架的透视图；

图13是从托架和机箱的下部看去的透视图；

图14是悬挂系统的平面图；

图15是从安装有悬挂系统的托架和机箱的下部看去的透视图；

图16是从安装有底板的托架、机箱和悬挂系统的下部看去的透视图；

图17是托架和SMA致动器的透视图；

图18是安装有机箱的托架和SMA致动器的透视图；

图19是第一配置中在SMA致动器中产生的应力对位置的图；

图20是第二配置中在SMA致动器中产生的应力对位置的图；

图21是用于生成SMA致动器的驱动信号的控制电路图；以及

图22是控制电路的驱动电路图。

概览

被配置以执行OIS的摄像装置1在图1中示意性地示出，图1为沿着摄像装置1的光轴O截取的截面图。摄像装置1将包含在诸如移动电话、媒体播放器或便携式数字助手的便携式电子设备中。因此，小型化是一个重要的设计原则。

摄像装置1包括支撑结构2和摄像单元100，摄像单元100被一悬挂系统(以下将详细描述)支撑在支撑结构2上。

摄像单元100是功能性相机，且包括图像传感器101和透镜系统102，两者都支撑在相机支架103上。透镜元件102和图像传感器101沿着光轴O配置，使得透镜系统102将图像聚焦在图像传感器101上。图像传感器101捕捉图像且可以为任何适合的类型如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)器件。摄像单元1是具有一个或多个直径不超过10mm的透镜的小型相机。

如同以下进一步描述的一样，通过将整个摄像单元100绕着垂直于光轴O的轴倾斜来提供OIS，其优点是摄像单元100的内部构造不需要适于该目的。因此，摄像单元100可以是功能上标准的相机。因此，摄像单元100可具有任何期望的构造以提供期望的光学性能，而不必考虑OIS功能。例如，摄像单元100可包括一透镜系统102，其根据需要包括一个透镜或多个透镜以提供光学性能和成本之间的期望的平衡。类似地，透镜系统102可提供固定的焦距或可变焦距。在后者中，摄像单元100可采用任何用于变焦的适合的构造，包括使用SMA驱动配置。例如，摄像单元100可为在WO-2007/113478、WO-2008/099156或国际申请号PCT/GB08/003657中描述的类型的相机。

现在将描述摄像装置尤其是用于将摄像单元100悬挂在支撑结构2上的悬挂系统的几种不同的配置。在不同的配置中，共同的元件将给出共同的参考数字且不再重复其描述。

第一配置

摄像装置1的第一配置在图2中示出，以下为了示出悬挂系统的组件省略了摄像单元100。尽管通常机械结构在尺寸上没有限制，但该第一配置提供用于具有标准的8.5平方毫米的封装(footprint)的摄像单元100的OIS，其典型地用在移动电话中。

支撑结构2包括机箱3和基底4，基底4为具有用于连接摄像装置1的各种电子组件的电路的印刷电路板(PCB)。基底4具有方部5和从方部5横向突出且具有用于连接到控制电路的接触件7的延展部6。机箱3在图3中单独示出，其采取了具有4个相同形式的侧壁8的环形壁的形式，每个均沿着基底4的方部5的边缘延伸并从那突出。如下所述，机箱3可以形成为注射模制的组件且在其上装配有其他组件。

机箱3支撑用于摄像单元100的悬挂系统10，该悬挂系统10在图4中单独示出。悬挂系统10包括4个均沿着机箱3的一个侧壁8延伸的弯曲元件11。各弯曲元件11包括一对从中间部13向外延伸的弯曲杆12，中间部13在最内侧具有连接摄像单元100的装配件14。弯曲杆12从中间部13延伸到角部15，角部15自身连接到机箱3的角。尽管在原理上，由所有4个弯曲元件11构成的整个悬挂系统10由单块通常为金属的材料形成，但各弯曲元件11可以同样地形成为分开的元件，只要角部15连接到机箱3。

弯曲杆12从沿着光轴O看去的宽度大于从沿着与光轴O垂直的方向看去的厚度，以允许在阻挡垂直于光轴O的运动的同时沿着光轴O偏斜。因此，弯曲元件11将摄像单元100支撑在支撑结构2上，但允许在弯曲元件11偏斜时摄像单元100沿着光轴O运动。由于在摄像单元100的四个侧面中的各个上均有一个弯曲元件11，所以悬挂系统10也允许摄像单元100绕着相互垂直且与光轴O垂直的两个假想轴倾斜，即在彼此相对配置的弯曲元件11的差动偏斜时。该通常绕着两个垂直的轴的倾斜允许摄像单元100绕着垂直于光轴O的任何任意轴倾斜。

从垂直于光轴O的方向看去，中间部13具有U-形，以致中间部13沿着光轴O从弯曲杆12突出。装配部14形成在中间部13的远离弯曲杆12的端部。

机箱3也具有位于其上并从悬挂系统10的外侧上的各个侧壁8向上突出的外壳18。外壳18具有向内朝着光轴O延伸的边缘19以覆盖悬挂系统10。外壳18保护摄像装置1的内部组件。作为将悬挂系统10的角部15直接连接到机箱3的一种选择，角部15例如可通过点焊连接到外壳18的边缘19。

摄像装置1还包括4个如下配置的SMA致动器20。SMA致动器20在图5中单独示出，其包括装配在两个卷边部件22之间的SMA丝的段21，从而提供机械端子，两个卷边部件22在各个端部卷住SMA丝21。卷边部件22均固定在机箱3，如图6所示，以提供SMA致动器20到机箱3的机械连接。该装配可通过机械配合来实现，通过使用粘合剂来加强。各SMA致动器20的卷边部件22位于机箱3的各个侧壁8的相对的端部，这样该SMA丝的段21沿着侧壁8的线延伸。因此，SMA丝21垂直于光轴O径向的假想线延伸。

此外，卷边部件22提供到该SMA丝的段21的电连接，允许通过该SMA丝的段21提供驱动电流。卷边部件22例如通过焊接到提供在其上的适当的焊盘而电连接到基底4上的电路。这允许用于SMA致动器20的电连接穿过基底到接触件7的路径安排以连接到下文将详细描述的控制电路。

具体地，每条SMA丝的段21被配置为接近弯曲元件11中的一个，每条SMA丝的段21被钩在中间部13上。SMA致动器20和弯曲元件11的具体配置在图7中详细示出。因此，每条SMA丝的段21在摄像单元100和支撑结构2之间以相对于光轴O的非零锐角延伸。在摄像装置的装配过程中，首先将SMA致动器20安装到机箱3，然后将SMA丝21夹住或定位，这样它们将被适当地钩在弯曲元件11的中间部13上。

在SMA致动器20的该配置中，该SMA丝的段21由弯曲元件11张紧保持，从而在沿着光轴O的方向A施加分力。这使弯曲元件11发生偏斜，弯曲元件11由此提供在沿着光轴O的相反方向B反抗SMA致动器20的偏移力。在摄像装置1的该第一配置中，弯曲元件11提供反抗SMA致动器20的唯一的偏移力(sole biasing force)。

因此，在所装配的摄像装置1中，弯曲元件11对SMA致动器20施加预负荷。该预负荷由形成在机箱3的侧壁8上的末端挡板(end-stop)23限制，该末端挡板23接触形成弯曲元件11的中间部13的一部分的突起24，从而限制在方向B的运动。

一旦SMA致动器20和悬挂系统10如图1所示装配，摄像装置1已经准备好装配摄像单元100。为了实现这点，摄像单元100被夹入摄像装置1内的位置，然后固定到各弯曲元件11的安装板40。这可以通过穿过形成在安装板14内的孔的顶部施加粘合剂以及在穿过形成在安装板14内的孔的顶部上施加粘合剂以形成与摄像单元100的结合来实现。为了实现这点，机箱3可设置有缝25，通过缝25施加粘合剂，缝25随后被盖26覆盖，其可为例如结合在适当位置以保护机械装置的聚酰胺膜。

支撑结构2的基底4也装配陀螺仪传感器71，该陀螺仪传感器71输出表示支撑结构的角速度的信号，从而充当检测摄像装置1经受的振动的振动传感器。尽管通常可以使用较大数目的陀螺仪或其他类型的振动传感器，但是陀螺仪传感器71通常为一对小型陀螺仪，用于检测在两个相互垂直且垂直于光轴的轴周围的振动。如下将详细描述的，将来自陀螺仪传感器71的输出信号提供给控制电路，且控制电路基于该信号生成驱动信号。

第二配置

摄像装置1的第二配置在图8和9中示出，在图8和9中省去了摄像单元100，且在图9中省去了壳体30和摄像装配件31。如同第一配置一样，摄像装置1的第二配置提供了用于具有标准8.5平方毫米的封装的摄像单元100的OIS。

在第二配置中，摄像装置1具有类似于第一配置的支撑结构2，其包括为PCB的基底4和采取了具有4个相同形式的侧壁8的环形壁形式的机箱3。

机箱3支撑包括4个弯曲元件33的悬挂系统32，弯曲元件33均沿着机箱3的一个侧壁8延伸。各弯曲元件33包括其端部连接到机箱3的角的弓形弯曲杆。在第二配置中，各弯曲元件33是分开的元件，但是它们在理论上可以由单块材料形成。

4个弯曲元件33支撑包括4个壁34的摄像装配件31，壁34平行于机箱3的侧壁8并在机箱3的侧壁8的内部延伸。各壁34具有连接到各个弯曲元件33的中心部的向外延伸的凸缘35。摄像单元100连接到摄像装配件31的壁34，且因此由弯曲元件33悬挂。

弯曲元件33在沿着光轴O看去的宽度大于从垂直于光轴O的方向看去的厚度，以允许在阻挡垂直于光轴O的运动的同时沿着光轴O偏斜。因此，弯曲元件33将摄像单元100支撑在支撑结构2上，但允许在弯曲元件11偏斜时沿着光轴O运动。如同第一配置，悬挂系统32在弯曲元件33的差动偏斜时，也允许摄像单元100绕着相互垂直且垂直于光轴O的两个假想轴倾斜。

与第一配置一样，摄像装置1还包括4个SMA致动器20，每个均包括安装在两个卷边部件22之间的SMA丝的段21，该两个卷边部件22在各端部卷住该SMA丝的段21。位于各侧壁8的相对端部的卷边部件22均固定到机箱3，这样该SMA丝的段21沿着各侧壁8延伸，垂直于光轴径向的假想线。

各SMA致动器20的该SMA丝的段21被钩在从摄像装配件31的相应的壁34向外突出的凸台34上。在SMA致动器20的这种结构中，该SMA丝21的段通过相应的弯曲元件33而保持受拉，从而在沿着光轴O的方向C施加分力。这使得弯曲元件33发生偏斜，弯曲元件33提供在沿着光轴O的相反方向D反抗SMA致动器20的偏移力。在摄像装置1的第二配置中，弯曲元件33提供反抗SMA致动器20的唯一的偏移力。

摄像装置1还包括在机箱3的外侧上从基底4向上突出的壳体30，并包括向内朝着光轴O延伸以覆盖悬挂系统32的凸缘36。

第三配置

摄像装置1的第三配置在图10中示出且配置如下。在第三配置中，所有的电连接都连接到摄像单元100，而不是支撑结构2。

支撑结构2包括装配在基底装配件41上的机箱40。机箱40在图11中单独示出，其包括4个相同形式的侧壁42，其被配置为环形，每一个均沿着方形的边缘延伸。各侧壁42具有位于其中央并从其最低的边缘延伸的切口43(如图10和11所示)，及位于侧壁42的内侧的与切口43相邻的吊钩44。

基底装配件41隔开摄像单元100，且在其下侧机械底材(mechanical ground)的任何电子部件都装配在该产品上。槽45被设置在基底装配件41中以允许例如，经由柔性印制电路(FPC)带从较宽的产品系统电子设备到摄像单元100的电接触。

摄像装置1还包括用于安装摄像单元100的托架50。托架50在图12中单独示出，其包括4个相同形式的配置成环形的侧壁51，每个侧壁51均沿着方形的边缘延伸。摄像单元100固定在托架50的内部。

如图13所示，托架50的尺寸设定成以允许沿着光轴O作相对运动的方式配合在机箱40内部。各侧壁51在其中部定位了向外突出并配合在机箱40的切口43中的一个内部的装配块52。切口43的端面45形成与装配块52接合的末端挡板以限制摄像单元100沿着光轴O相对于支撑结构2运动。各装配块52也具有开向最下端(在图13中为最上端)的凹槽53。

机箱3支撑用于摄像单元100的悬挂系统60，其在图14中单独示出。悬挂系统60包括4个均沿着机箱40的一个侧壁42延伸的弯曲元件61。各弯曲元件61包括一对从中间装配板63向外延伸到角装配板65的弯曲杆62。如图15所示，中间装配板63连接到托架50的装配块52的最下端的表面，从而连接摄像单元100。角装配板65连接到机箱40的角部。

尽管在原理上由所有4个弯曲元件61构成的整个悬挂系统60由通常为金属的单块材料形成，但只要角部65连接到机箱40，各弯曲元件61可以同样地形成为分开的元件。

弯曲杆62沿着光轴O看去的宽度大于沿着与光轴O垂直的方向看去的厚度，以允许在阻挡垂直于光轴O的运动的同时沿着光轴O偏斜。因此，经由托架50，弯曲元件61将摄像单元100支撑在支撑结构2上，但允许在弯曲元件61偏斜时摄像单元100沿着光轴O运动。由于在摄像单元100的4侧的每一个上均有一弯曲元件61，所以悬挂系统10也允许摄像单元100绕着相互垂直且垂直于光轴O的两个假想轴倾斜，即在相对彼此配置的弯曲元件61的差动偏斜时。该通常绕着两个垂直轴的倾斜允许摄像单元100绕着垂直于光轴O的任何任意轴发生倾斜。

弯曲杆62的偏斜产生了沿着光轴O作用在支撑结构2和摄像单元100之间的反抗该偏斜的力。此外，为螺旋弹簧的偏移弹簧66装在各装配块52的凹槽53内。如图16所示，机箱40具有环状的基底板67，其具有沿着机箱40的侧壁42延伸并固定到机箱40的侧壁42的4个侧面。各偏移弹簧66被压缩保持在托架50的装配块52和机箱40的基底板67之间，从而以类似于弯曲杆的方式施加沿着光轴O作用在支撑结构2和摄像单元100之间的力。偏移弹簧66和弯曲杆62一起从而在支撑结构2和摄像单元100之间施加预负荷。

摄像装置1还包括如下配置的4个SMA致动器20。

如图17所示，各SMA致动器20包括装配在两个卷边部件22之间的SMA丝的段21，所述卷边部件22在每个端部卷住该SMA丝的段21，从而提供机械端子。卷边部件22均固定到托架50，如图17所示，以提供SMA致动器20到托架50的机械连接。该安装可通过机械配合来实现，并通过使用粘合剂来加强。可选地，如果托架50由聚合物材料制成且具有合适的热变形特性以保持卷边部件22，该安装可通过某种热铆合过程(heat staking process)来实现。各SMA致动器20的卷边部件22位于机箱50的相应的侧壁51的相对端部，这样该SMA丝的段21沿着侧壁51的线延伸。因此，SMA丝21垂直于光轴O径向的假想线延伸。

此外，卷边部件22提供到该SMA丝的段21的电连接，从而允许经由该SMA丝的段21提供驱动电流。卷边部件22例如通过焊接到设置在PCB 68上的适当的焊盘而电连接到固定到摄像单元100的最下侧的印刷电路板(PCB)68，如图16所示。

PCB 68安装了集成电路(IC)芯片70，其中实现用于生成经由PCB 68供应到SMA致动器20的驱动信号的控制电路。PCB 68也安装了输出表示摄像单元100的角速度的信号的陀螺仪传感器71，从而充当检测摄像单元100经受的振动的振动传感器。尽管通常可以使用较大数目的陀螺仪或其他类型的振动传感器，但陀螺仪传感器71通常为一对小型陀螺仪，用于检测在相互垂直且垂直于光轴的两个轴周围的振动。将来自陀螺仪传感器71的输出信号提供给IC芯片70的控制电路，其基于该信号生成驱动信号，如同下面详述的一样。

PCB 68在其上侧也安装了图像传感器101，需要PCB 68具有许多与图像传感器101的电连接。

如图18所示，各SMA致动器20的该SMA丝的段21被钩在机箱40的相应的吊钩44上。因此，各SMA丝的段21在摄像单元100和支撑结构2之间以与光轴O的非零锐角延伸。在SMA致动器20的这种结构中，该SMA丝的段21通过相应的偏移弹簧66和弯曲元件61保持受拉，从而施加在沿光轴O的方向E的分力。偏移弹簧66和弯曲元件61一起提供在沿着光轴O的相反方向F对抗SMA致动器20的偏移力。

因此，在装配的摄像装置1中，偏移弹簧66和弯曲元件61一起对SMA致动器20施加预负荷。该预负荷受到由机箱内的接触装配块52的切口43的端面45形成的端部挡板的限制，从而限制摄像单元100在方向E的运动。当驱动电流减小或切断时，这能有效限制SMA丝21的延长。该预负荷确保，在摄像单元100开始运动之前，各SMA丝21达到一定的足以克服由偏移弹簧66和弯曲元件61生成的偏移力的张力。该最小张力有效确定SMA材料运动所需要的温度下限，且因此使系统在较高的环境温度下运行。

与单独由弯曲元件11施加偏移力的第一配置相比，在第三配置中，偏移弹簧66另外提供偏移力。这减少了在相机1上的设计限制，如下所示。

通过比较例，图19是关于第一配置的在摄像单元100的不同位置x(在悬挂系统10和因此也在SMA致动器20中)产生的应力S的图。位置P1a和P2a为摄像单元100的运动范围Δxa的端部。

端部挡板23的位置P1a是摄像单元100在静止状态的位置，且被选为对悬挂系统10预施加应力到应力S1，该应力S1因此为需要在SMA致动器20中产生以致动摄像单元100的运动的应力。该预应力被设计得足够高以实现两个效果。首先，由于该预应力升高了SMA致动器20中的应力足以产生对抗弯曲元件的收缩的温度，所以该预应力被选取为考虑到摄像装置1运行的环境温度的需要范围。其次，为了准确控制位置并阻止摄像单元100由外力导致的运动，该预应力被选取为保持摄像单元100牢牢贴着末端挡板23。

位置P2a是当SMA致动器20完全收缩时摄像单元100的位置，且因此取决于SMA致动器20的结构。在该位置P2a，产生应力S2。位置P2a选取为使得在该位置P2a，没有超出弯曲元件11的材料极限。

图20示出了在第三配置中的摄像单元100的不同位置x产生的应力S的等效图。具体地，线L1是在偏移弹簧61中产生的应力，线L2是在悬挂系统60中产生的应力，及线L3是在偏移弹簧61和悬挂系统60中一起产生的总应力，其因此为在SMA致动器20中产生的应力。位置P1b和P2b为摄像单元100的运动范围Δxb的端部。

在该实例中，凹槽43的端面45的位置P1b选取为使得在摄像单元100的静止位置，悬挂系统60不偏斜，且因此不产生应力，但偏移弹簧61产生具有与在图19中的静止位置相同值的应力S1。该应力S1因此也为需要在SMA致动器20中产生以致动摄像单元100的运动的应力，且基于上述被选取。

位置P2b是当SMA致动器20完全收缩时摄像单元100的位置，且因此取决于SMA致动器20的结构。SMA致动器20构造为在该位置P2b，在偏移弹簧61中产生的应力S3及在悬挂系统10中产生的应力S2b不超过偏移弹簧61和弯曲元件61的材料极限。与图2所示的第一配置相比，大大减少了弯曲元件60的设计限制。首先，悬挂系统10没必要提供偏移SMA致动器20所需要的所有硬度，其主要由偏移弹簧61提供。其次，在较小的偏斜度下操作弯曲元件60是可行的。因此，在图20的具体实例中，运动范围Δxb大于在图19的比较例中的运动范围Δxa，但是在悬挂系统9中提供比图19的比较例中的应力S2a小的应力S2b。

操作

现在将描述摄像装置1的提供OIS的操作。

SMA材料具有当受热时其经历导致SMA材料收缩的固态相变的特性。在低温下，SMA材料进入马氏体相。在高温下，SMA进入引起导致SMA材料收缩的变形的奥氏体相。由于SMA晶体结构的转变温度的统计扩散，该相变在一温度范围内进行。因此，SMA丝的段21的受热导致其长度减小。

在SMA致动器20受热时，其中的应力增大，且SMA致动器20对抗偏移力而收缩。这导致连接到弯曲元件61的摄像单元100沿着光轴O运动。由于SMA致动器20的温度在发生SMA材料从马氏体相到奥氏体相的转变的温度范围内增大，因此出现了运动范围。相反地，在冷却SMA致动器20使得其中的应力减小时，由弯曲元件61提供的偏移导致SMA致动器20延伸，从而在相反方向移动摄像单元100。

摄像单元100沿着光轴O相对于支撑结构2的位置通过改变SMA致动器20的温度来控制。这通过穿过SMA致动器20传递提供电阻加热的驱动电流来实现。由驱动电流提供加热。通过减小或停止驱动电流以允许SMA致动器20通过到其周围环境的传导进行冷却来提供冷却。

沿着光轴O可实现的位移的程度取决于在SMA致动器20内产生的应变，且也取决于在摄像单元1和支撑结构2之间延伸的该SMA丝的段21相对于光轴O的锐角。可在SMA丝21内产生的应变由相变的物理现象限制。由于SMA丝21以相对于光轴O的非零锐角延伸，所以当SMA丝21长度变化时其方向变化。这有效调整了运动，使得沿着光轴O的位移程度大于SMA丝沿着光轴O分解的长度的变化。

SMA丝21可由任何适合的SMA材料制成，例如镍钛合金或另一种钛合金SMA材料。有利地，该SMA丝的段21的材料组成和预处理选取成提供在上述期望的在正常操作期间的环境温度的温度范围内的相变，且尽可能的宽以使位置控制的程度最大化。

各SMA致动器20因此驱动摄像单元100沿着光轴O相对于支撑结构2发生位移。由于SMA致动器20配置在绕着光轴O的不同位置，所以SMA致动器20整体能够驱动摄像单元的倾斜，即在SMA致动器20收缩时提供差动位移。因此，通过适当控制SMA致动器20，可驱动摄像单元100绕着相互垂直且垂直于光轴O的两个假想轴倾斜。具体地，各对相对的SMA致动器20的差动位移驱动绕着垂直于光轴O的一个假想轴发生位移。因此，可驱动4个致动器20以提供绕着垂直于光轴O的任何任意假想轴的倾斜。

在摄像装置1中，提供了4个致动器20且这4个致动器20绕着光轴O均匀地间隔开。这简化了提供的控制的性质，且此外4个SMA致动器20的结构是方便且紧凑的。然而，通常，只要有提供绕着两个垂直的假想轴的倾斜的至少三个SMA致动器20，就可以改变SMA致动器20的数量。

由于通过整体倾斜摄像单元100来实现OIS，所以这具有优点，即通过将OIS功能与其他的摄像功能分开，摄像单元100的内部设计不受影响。由于其小尺寸和惯性，这在小型摄像单元100中尤其易懂。

此外，SMA致动器20的使用意味着，与其他驱动配置相比，由于SMA材料的高能量密度，该驱动配置在竖直方向是紧凑的。

摄像装置1的第一配置也是特别紧凑的。具体地，其能够对总封装仅9.5平方毫米内的尺寸为8.5平方毫米的摄像单元100传送OIS，即对封装的宽度仅增加1mm。这可与将摄像单元100的封装增大到11平方毫米的第二配置进行对比。在接受允许在OIS期间清除倾斜运动的需要下，OIS的提供对摄像装置1的高度也具有非常小的影响。具体地，摄像装置1的第一配置的高度仅为3.8mm。该小尺寸通过使用SMA材料作为致动器来实现，且还通过该SMA丝的段21被钩在弯曲元件11上的特殊构造来实现。该紧密的配置通过将三种功能组合在弯曲元件内而减小了尺寸，所述三种功能即：(1)提供对抗SMA致动器20的偏移力；(2)提供该SMA丝的段21弯曲的特征；以及(3)提供与摄像单元100连接的特征，使得弯曲元件11将摄像单元100横向和纵向整体定位于摄像装置1内，并限制摄像单元100与SMA致动器20一起运动。

可用高精度的位置控制来驱动SMA致动器20。由于悬挂系统10、32、60允许摄像单元100沿着光轴O移动及SMA致动器20被配置为沿着光轴O驱动位移，所以通过SMA致动器20驱动差动位移来实现倾斜。各SMA致动器20需要的位移的相对程度选取成提供需要的差动位移。然而，例如，基于各单独的SMA致动器20的电阻，可以独立地控制各单独的SMA致动器20以提供其需要的位移，以下将详细描述。该优点是可实现的，因为悬挂系统10、32、60允许摄像单元100沿着光轴O移动。

此外，由于悬挂系统10、32、60允许摄像单元100沿着光轴O移动，所以还存在另外的优点，即在不施加驱动电流的状态下，摄像单元由悬挂系统10、32、60和/或偏移弹簧66保持在逆着末端挡板的固定位置。因此，没有OIS功能，例如，在SMA致动器20的控制电路80失效的情形下，仍然能够使用摄像装置1。这与US-2006/0272328的摄像装置形成对比，其中动力的缺少导致相对的SMA丝两者都松弛，其结果是摄像单元将不会稳定地安装在支撑结构上。

此外，悬挂系统10、32、60具有从使用弯曲元件11、33、61来支撑摄像单元100带来的益处，具体是，弯曲元件11、33、61可被配置为提供沿着光轴O的较低的硬度和在垂直方向的较高的硬度。类似地，与其他悬挂系统例如轴承相比，弯曲元件11、33、61经受逆着运动的最小程度的摩擦力。而且，悬挂系统10、32、60紧凑且易于制造。

SMA材料作为致动器技术的一个关键优势是其非常高的能量密度(从给定的材料质量可得到的机械能量)。这允许SMA致动器20和相关的机构非常小，其结果是仅需要摄像装置1的尺寸的小量增大来提供OIS。该SMA致动器20也能够传递高的力。这些因素都使SMA高度适合提供用于小型摄像单元100的OIS系统的致动器。

此外，已经意识到，SMA致动器20可设置有足够的响应速度以提供OIS。通常，各SMA致动器20被按比例地驱动以在达到10Hz、达到20Hz、或达到30Hz的频带内控制位置。SMA作为致动器的一个感知的缺点是其较慢的响应时间。由于SMA致动器20进行热驱动，所以响应时间受到可实现的温度变化的限制，该温度变化与热传导率、具体的热容量和热质量相关。

虽然通过增大驱动电流的功率能够加快SMA丝的受热，但冷却取决于SMA丝的段21的厚度。该厚度选取成提供冷却时期望的响应时间。由于25微米厚的SMA丝21是当前可得到的最薄的商业材料，所以热响应开始在4Hz滚降。基于OIS功能的分析，功能上的要求是提供在高达30Hz的带宽内的运动补偿。然而，所要求的响应幅值在运行带宽内明显下降，因此只需要较少的运动(即在20Hz内小于10微米)。

奇怪的是，尽管SMA丝响应的滚降在4Hz以上，但是SMA丝21仍然能够在30Hz传递位移要求，且因此SMA致动器20能够成功满足用于小型相机的OIS的驱动要求。

用于生成SMA致动器20的驱动信号的控制电路80在图21示出，且现在将描述。

控制电路80包括SMA控制器81，其提供有陀螺仪传感器71的输出信号，并响应于该输出信号而产生关于各SMA致动器20的控制信号。SMA控制器81可在处理器上实现并根据控制算法生成控制信号。该控制信号表示相应的SMA致动器20补偿由陀螺仪传感器71的输出信号表示的振动所需要的驱动程度。因此，生成了用于一对相对的SMA致动器20的控制信号以提供差动位移，该差动位移提供所需要的绕着对应的垂直于光轴O的假想轴的倾斜度。事实上，这意味着控制信号表示绕着该轴倾斜所要求的角度的区别。

理想地，陀螺仪传感器71被设置成提供两个表示绕着垂直轴的倾斜的输出信号，所述垂直轴与各对相对的SMA致动器20能够使摄像单元100倾斜所绕着的轴对准。在这种情况下，用于各对相对的SMA致动器20的控制信号从单个输出信号中获取。然而，在错位、或陀螺仪传感器71提供多个输出信号的情况下，用于各对相对的SMA致动器20的控制信号从输出信号的线性组合获取。

由于陀螺仪传感器71的不同位置，在SMA控制器81实现的控制算法在第一和第三配置之间发生变化。在第一配置中，由于将陀螺仪传感器71固定到支撑结构2，因此输出信号表示支撑结构2的振动。该振动总在发生且OIS受到在相反方向倾斜摄像单元100的影响。因此，SMA控制器81生成提供所要求的倾角的控制信号，其与由陀螺仪传感器71测量的实际倾角相对。在第三配置中，由于将陀螺仪传感器71固定到摄像单元100，因此输出信号表示摄像单元100的振动。OIS受到以趋于减小这些振动的方式倾斜摄像单元100的影响。因此，SMA控制器81生成提供所需要的倾角的控制信号，减小了由陀螺仪传感器71测量的实际倾角。在实践方面，这意味着，第三配置通过使用在SMA致动器20和陀螺仪传感器20的输出之间的高增益在驱动电路82中施加SMA致动器20的比例控制更易于提供更为精确的补偿。

各SMA致动器20的控制信号被提供给相应的驱动电路82，该相应的驱动电路82根据其生成驱动信号并将驱动信号提供给SMA致动器20。驱动电路82具有与图22所示相同的配置。

驱动电路82包括驱动控制器83，其提供有来自SMA控制器81的控制信号，并使用电阻反馈来控制驱动器84。该驱动控制器83可在处理器上实现。尽管为了易于理解将SMA控制器81和驱动控制器83示出为分开的部件，但它们可以在共同的处理器中实现。

驱动器84被连接以对SMA致动器20提供驱动电流。驱动器84可以为恒压电流源或恒流电流源。例如，在后者的情况下，恒流可在120mA的级别。

驱动电路82还包括配置为检测SMA致动器20的电阻的检测电路85。在驱动器84是恒流电流源的情况下，检测电路85可为可操作成检测SMA致动器20的电压的电压检测电路，其为该SMA丝的段21的电阻的测量。在驱动器84是恒压电流源的情况下，检测电路85可为电流检测电路。为了更高的准确度，检测电路85可包括可操作成检测通过SMA致动器的电压和电流两者并根据其比例推导出电阻的测量的电流检测电路和电压检测电路。

驱动控制器82被配置为控制驱动器84以提供脉宽调制电流。驱动控制器82接收由检测电路54测得的电阻，并使用它作为闭环控制算法中的反馈信号以根据由提供给驱动电路20的控制信号表示的要求来控制致动SMA致动器20的驱动器84的PWM占空比。闭环控制可为比例的。

在功能运动范围内，通过使用SMA致动器20的电阻作为与位置相关的反馈参数，SMA材料的收缩和膨胀与其电阻成近似线性关系。在一定程度上发生包括滞后和蠕变的非线性。这些可以忽视，但为了更好的线性，这些可在闭环控制算法中考虑。

尽管由于各批SMA材料特性的自然变化，及其他诸如弹簧硬度和装配放置容限的制造容限，该驱动电路85和其算法在控制SMA致动器20方面非常成功，但对应于所要求的倾斜的一定变化的摄像单元100的倾斜的实际变化将具有某些方差，可能仅准确到近似10％。

可通过多种方式减小这种方差。

在第一配置的情形中，一种方便的方法是压缩SMA致动器20的准确度误差，即将其视为在SMA驱动控制增益中的误差，例如，在各SMA致动器20的位移和其电阻之间的增益。对应于电阻的具体(类-线性)变化的位置变化对应于增益，且因此所有的误差都可视为该增益中的误差。对于单个的摄像装置1，在制造期间基于致动器20的位移的测量，该增益可被校准。

另一种方法是将陀螺仪传感器71或其他振动传感器配置在摄像单元100上，这样它们感测摄像单元100的实际振动。这提供了许多优点。

首先，OIS控制算法的目标变为最小化由陀螺仪传感器71检测的振动，而不是对检测的倾斜传递相反的校正。陀螺仪传感器71的输出信号感测实际的振动，而不管该相机振动是由于诸如用户手抖的系统的基底激振引起的、或者是由于SMA控制增益的准确度中的误差引起的。因此，最优化SMA致动器增益以最小化由陀螺仪传感器感测的倾斜是可行的。具体地，控制电路80具有可调节的增益且被配置为调节其增益以最小化感测的振动。通过调节SMA控制器81和/或驱动控制器83的增益可以调节总增益。

其次，陀螺仪传感器71可被安装到用于安装图像传感器101的同一PCB 68上，这方便了电连接，而且也提供了安装控制电路80的方便的位置。

可应用于第一或第三配置的可选方案是使用专用的校准程序，其中控制电路80要求来自SMA致动器20的审慎的振动，且然后由陀螺仪传感器71感测该引起的振动，因此可以评估实际的倾斜振动。基于陀螺仪传感器71的输出信号，调节增益直到所要求的倾斜与测量的倾斜相匹配。该方案假设可以从感测的振动中忽视或去除基底激振。

由于有多个分开的SMA致动器20，每一个可具有能够作为上述算法的一部分而被分别优化的可变增益。

第三配置的一个特别的方面是SMA致动器20的卷边部件22连接到摄像单元100，而不是像第一和第二配置一样连接到支撑结构。实际上，这颠倒了SMA致动器20安装的方式。该方法有两个主要优点。

第一个优点是摄像单元100与SMA致动器的结合简单，因为摄像单元100是实质上实体部件。

第二个优点与较宽的OIS系统的电子器件有关。由于SMA致动器20固定到摄像单元100，所以用于SMA致动器20和图像传感器101的电连接可在摄像单元100内进行，具体来自PCB 68。通过在同一组件进行两者的电连接，这简化了电子器件。在实践方面，其也减小了总的系统体积。

一个相关点涉及陀螺仪传感器71，其在第三配置中也安装在摄像单元100上。一般，OIS的设置要求诸如陀螺仪传感器71的振动传感器来监视相机的振动。在通常在处理器中实现的控制算法中，控制电路使用振动传感器的输出信号以生成表示抑制振动并保持摄像单元100的方向所需的SMA致动器20的致动的控制信号。控制电路也包括驱动电路，其包括根据控制信号生成用于SMA致动器20的驱动信号的电子部件。由于SMA致动器20固定到摄像单元100，所以可以将整个控制电路和其所有的连接都设置在摄像单元100内。此外，如上所述，将陀螺仪传感器71、或通常的任何振动传感器设置在摄像单元100上，提供了在控制电路中实现的控制算法的操作上的优点。

以这种方式，支撑结构2不需要电连接，且所有的连接都仅布置到摄像单元100，其在任何情况下都将需要用于图像传感器101的电连接。

Claims

1.一种摄像装置，包括：

支撑结构；

悬挂系统，其以允许所述摄像单元绕着相互垂直且垂直于所述透镜系统的光轴的两个假想轴自由倾斜以沿着所述光轴移动的方式将所述摄像单元支撑在所述支撑结构上；及

至少三个SMA致动器，其均连接在所述摄像单元和所述支撑结构之间，并被布置为在收缩时驱动所述摄像单元沿着所述光轴相对于所述支撑结构移动，所述SMA致动器被配置在绕着所述光轴的不同位置，使得所述SMA致动器在收缩时驱动差动位移，驱动所述摄像单元的倾斜。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述悬挂系统包括多个弯曲元件，所述弯曲元件以允许所述摄像单元在所述弯曲元件偏斜时绕着相互垂直且垂直于所述透镜系统的所述光轴的两个假想轴倾斜的方式将所述摄像单元支撑在所述支撑结构上。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，在所述SMA致动器收缩时，所述弯曲元件因而所产生的偏斜提供了对抗所述SMA致动器的唯一的偏移力。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括：与所述悬挂系统分开的偏移元件，所述偏移元件在所述SMA致动器收缩时提供对抗所述SMA致动器的偏移力。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的装置，其中，各SMA致动器包括垂直于所述光轴的径向的假想线在所述摄像单元和所述支撑结构之间延伸的SMA丝的段。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，各SMA致动器包括以相对于所述光轴的非零角在所述摄像单元和所述支撑结构之间延伸的SMA丝的段。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的装置，其中，所述SMA致动器被配置在绕着所述光轴均匀间隔开的不同位置。

8.根据权利要求7所述的装置，包括：4个SMA致动器。

9.一种摄像装置，包括：

支撑结构；

悬挂系统，其包括多个弯曲元件，所述弯曲元件以允许所述摄像单元在所述弯曲元件偏斜时绕着相互垂直且垂直于所述透镜系统的光轴的两个假想轴倾斜的方式将所述摄像单元支撑在所述支撑结构上；及

10.根据权利要求9所述的摄像装置，其中，所述SMA致动器均包括SMA丝的段，所述SMA丝的段在两个端部固定到所述摄像单元和所述支撑结构中的一个，且在所述SMA丝的段的端部的中间被钩在连接到所述摄像单元和所述支撑结构中的另一个的相应的弯曲元件的一部分上，所述SMA致动器被配置为在收缩时驱动所述摄像单元的倾斜，所述弯曲元件因而所产生的偏斜提供了对抗所述SMA致动器的偏移力。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述弯曲元件均包括一对弯曲杆，所述弯曲杆从连接到所述摄像单元和所述支撑结构中的所述另一个的中间部延伸到连接到所述摄像单元和所述支撑结构中的所述一个的部分，所述SMA丝的段被钩在所述中间部上。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述中间部沿着所述光轴远离所述弯曲杆突出。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述弯曲元件整体形成。

14.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述弯曲元件均为材料的成形片。

15.根据权利要求10到14中任一项所述的装置，其中，各SMA丝的段在所述摄像单元和所述支撑结构中的所述一个以及垂直于所述光轴的径向的假想线连接到所述摄像单元和所述支撑结构中的所述另一个的相应的弯曲元件的部分之间延伸。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述SMA丝的段以相对于所述光轴的非零角延伸。

17.根据权利要求10到16中任一项所述的装置，其中，所述弯曲元件的所述因而所产生的偏斜提供了对抗所述SMA致动器的唯一的偏移力。

18.根据权利要求10到17中任一项所述的装置，还包括：与所述悬挂系统分离的偏移元件，在所述SMA致动器收缩时，所述偏移元件提供对抗所述SMA致动器的偏移力。

19.根据权利要求10到18中任一项所述的装置，其中，所述摄像单元和所述支撑结构中的所述一个是所述支撑结构，而所述摄像单元和所述支撑结构中的所述另一个是所述摄像单元。

20.根据权利要求9所述的摄像装置，还包括：与所述悬挂系统分离的偏移元件，在所述SMA致动器收缩时，所述偏移元件提供对抗所述SMA致动器的偏移力。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述偏移元件包括螺旋弹簧。

22.根据权利要求20或21所述的装置，其中，所述SMA致动器被配置在绕着所述光轴均匀间隔开的不同位置。

23.根据权利要求22所述的装置，包括：4个SMA致动器。

24.一种摄像装置，包括：

支撑结构；

多个SMA致动器，其均包括被配置为在收缩时驱动所述摄像单元倾斜的SMA丝的段，各SMA丝的段在所述SMA丝的段的端部被固定到所述摄像单元，并被钩在所述支撑结构的元件上。

25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述SMA丝的段被卷住所述SMA丝的卷边部件固定到所述摄像单元。

26.根据权利要求24或25所述的装置，其中，所述摄像单元还包括控制电路，所述控制电路电连接到被固定到所述摄像单元的所述SMA丝的段的端部以向所述SMA丝的段提供驱动信号。

27.根据权利要求26所述的装置，还包括：振动传感器，所述振动传感器安装到所述摄像单元并被配置为生成表示所述摄像单元的振动的输出信号，所述控制电路被配置为响应于振动传感器的输出信号而生成驱动信号。

28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述控制电路具有可调节的增益且被配置为调节所述控制电路的增益以最小化所感测的振动。

29.根据权利要求27或28所述的装置，其中，所述振动传感器被配置为生成表示所述摄像单元的角速度的输出信号。

30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述振动传感器是陀螺仪传感器。

31.一种摄像装置，包括：

支撑结构；

致动器配置，其被配置为驱动所述摄像单元的倾斜；

控制电路，其连接到所述致动器配置以向所述致动器配置提供驱动信号，所述控制电路被配置为响应于所述振动传感器的输出信号而生成驱动信号。

32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述控制电路具有可调节的增益且被配置为调节所述控制电路的增益以最小化所感测的振动。

33.根据权利要求31或32所述的装置，其中，所述振动传感器被配置为生成表示所述摄像单元的角速度的输出信号。

34.根据权利要求33所述的装置，其中，所述振动传感器是陀螺仪传感器。

35.根据权利要求31到34中任一项所述的装置，其中，所述致动器配置包括多个SMA致动器，所述多个SMA致动器均被配置为在收缩时驱动所述摄像单元倾斜。