CN103168264B

CN103168264B - 摄像装置

Info

Publication number: CN103168264B
Application number: CN201180038839.9A
Authority: CN
Inventors: 理查德·托普利斯; 安德鲁·本杰明·大卫·布朗
Original assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Current assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2031-08-03
Also published as: CN103168264A; KR101893229B1; GB2495887A; US20130222685A1; WO2012020212A1; GB201302771D0; US9137429B2; GB2495887B; KR20130108283A

Abstract

在一种摄像装置中，两个SMA致动器子系统每个包括连接在摄像单元和支撑结构之间的两条SMA配线，这两条SMA配线钩在限定枢轴线的枢轴元件上，该枢轴线位于沿着光轴的公共平面中。SMA配线的差动收缩驱动旋转。SMA致动器子系统是相对的，但每个子系统的SMA配线被分别固定到摄像单元和支撑结构，降低了高度。支撑电连接到SMA致动器系统的导电迹线的非导电基板被配置为摄像单元和支撑结构之间的弯曲布置。该弯曲布置在公共平面中的一位置处连接到摄像单元，减小了对倾斜的横向阻力。使用中间连接器元件允许电路板在透镜系统的高度之内被布置在中间连接器前面。

Description

摄像装置

本发明的第一方面到第三方面涉及摄像装置的光学图像稳定（OIS），所述摄像装置包括图像传感器和用于将图像聚焦在图像传感器上的透镜系统。本发明的第四方面更一般地涉及包括图像传感器和用于将图像聚焦在图像传感器上的透镜系统的摄像装置。

摄像装置在宽范围的便携式设备，例如移动电话和智能手机中变得非常普遍。

OIS的目的是补偿相机抖动，即通常由使用者手动引起的摄像装置的振动，该振动将劣化由图像传感器捕获到的图像的质量。OIS通常包括由振动传感器，诸如陀螺仪传感器做出的振动探测，并基于探测到的振动来控制致动器系统，致动器系统调整摄像装置以对捕获到的图像进行振动补偿。

已知几种用于调整摄像装置的技术。通常在数码相机中采用的一种技术是保持摄像单元作为整体（包括图像传感器和大部分透镜系统）的位置固定并在垂直于光轴的方向上移动一个透镜组。这种技术特别适用于大型相机，因为与相机的其余部分相比，透镜组具有小的尺寸和惯性。

替代性技术是保持透镜系统静止，并在垂直于光轴的方向上移动图像传感器。

虽然这些技术在相对大型的摄像装置，诸如数码相机上是成功的，但是其难以小型化。部件在小型摄像装置中的非常紧密的封装在所需封装内添加OIS致动器或甚至任何其他致动器时呈现出大的困难。

WO-2010/029316和WO-2010/089529公开了采用不同的技术的摄像装置，其中通过使包括图像传感器和透镜系统的摄像单元相对于支撑结构倾斜来实现OIS。在不同情况下，倾斜通过包括两个SMA致动器子系统的SMA致动器系统来驱动，每个SMA致动器子系统包括布置在摄像单元的相对侧上并在摄像单元和支撑结构之间连接的两条SMA配线（SMAwire）。每条SMA配线在两端处连接到摄像单元或连接到支撑结构，且在两端的中间钩在（hook over）设置在摄像单元或支撑结构中的另一个上的枢轴元件上。因此，每个SMA致动器子系统的两条SMA配线的枢轴元件限定关于该SMA致动器子系统的垂直于光轴的枢轴线，这两个SMA致动器子系统的枢轴线彼此垂直。每个SMA致动器子系统的SMA配线的差动收缩驱动摄像单元绕着另一个SMA致动器子系统的枢轴线旋转。

使用SMA配线来使摄像单元倾斜在摄像单元的尺寸和惯性相对小的小型相机中具有优势。此外，将OIS功能与其他相机功能分开是有益的，因为无须更改摄像单元的复杂内部设计，例如大公差的光学部件。通过将SMA配线用作致动器，实现了具有非常高的能量密度（对于给定的材料质量，可获得的机械能量）的SMA材料的优势。这允许致动器系统非常小且相反地传递高的力。

本发明的第一方面涉及一种装置，在该装置中两个SMA致动器子系统在其SMA配线共同收缩时驱动摄像单元相对于支撑结构在相反方向上沿着光轴发生位移，例如，在WO-2010/089529中所公开的。

本发明也避免或至少减少对提供任何偏置力以对抗SMA致动器的收缩的要求，因为每个SMA致动器子系统提供与另一个SMA致动器子系统的收缩相反的力。可以完全地避免偏置元件，或者如果提供偏置元件，则与其中所有的致动器驱动摄像单元沿着光轴在相同的方向上移动的等效系统相比，可以减小尺寸。类似地，如果摄像单元通过弯曲件悬挂，则减少了为此提供偏置力的要求，从而简化了设计。

本发明的第一方面关注在使用SMA致动器系统驱动摄像单元的倾斜来提供OIS的摄像装置中，减小摄像装置在沿着光轴的方向上的高度。对于小型化的要求使得非常需要使摄像装置的尺寸减到最小，特别是沿着光轴的方向上的高度。因为摄像装置经常被集成到大体上平坦的设备的被要求为细长形的面中。与其中摄像单元静止的摄像装置相比，对提供间隙以适应摄像单元的倾斜移动的需要增加了总体高度。

高度上的限制在包括用于沿着光轴移动透镜元件例如，以提供自动聚焦的附加的致动器系统的摄像装置中变得甚至更加严重，因为该附加的致动器系统通常需要安装在SMA致动器系统上方。

根据本发明的第一方面，提供了一种摄像装置，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在所述图像传感器上的透镜系统；及

SMA致动器系统，其包括两个SMA致动器子系统，每个SMA致动器子系统包括连接在所述摄像单元和所述支撑结构之间的两对SMA配线段，所述对被安置在所述摄像单元的相对侧上，且每对中的SMA配线段在公共点处连接到所述摄像单元或所述支撑结构，所述摄像单元被布置为绕着相应的枢轴线相对于所述支撑结构枢转，所述枢轴线延伸穿过关于每个SMA致动器子系统中的所述两对SMA配线段的公共点，所述两个SMA致动器子系统的所述枢轴线垂直于所述光轴且相互垂直且位于沿着所述光轴的公共平面中，每个SMA致动器子系统被布置为，在所述SMA致动器子系统的所述SMA配线差动收缩时，驱动所述摄像单元绕着另一个SMA致动器子系统的所述枢轴线旋转，所述两个SMA致动器子系统被布置为，在所述两个SMA致动器子系统的所述SMA配线共同收缩时，驱动所述摄像单元在相反方向上沿着所述光轴相对于所述支撑结构位移，

其中所述SMA致动器子系统中的一个SMA致动器子系统的每对中的SMA配线段在公共点处连接到所述摄像单元，并且所述SMA致动器子系统中的另一个SMA致动器子系统的每对中的SMA配线段在公共点处连接到所述支撑结构。

合意地，将这两个SMA致动器子系统的枢轴线布置为位于沿着光轴的公共平面中。在这种情况下，具有“虚拟的”枢轴，因为这两个SMA致动器子系统一起限定相机沿着光轴的位置，使得不需要枢轴或万向节机构。如果这两个SMA致动器子系统的枢轴线沿着光轴分开，则例如使用弯曲布置来提供对横向运动的阻力更加困难，因为摄像单元绕着枢轴线中的一条的倾斜引起摄像单元在沿着另一条枢轴线的光轴的位置处的横向运动。

本发明的第一方面使适应SMA致动器系统所需的沿着光轴的高度减到最小，而同时将两个SMA致动器子系统的枢轴线布置为位于沿着光轴的公共平面中。这通过每对中的SMA配线段不都在公共点处连接到摄像单元来实现，如在WO-2010/089529中所公开的布置中的情况。相反，SMA致动器子系统中的一个SMA致动器子系统的每对中的SMA配线段在公共点处连接到摄像单元，且SMA致动器子系统中的另一个SMA致动器子系统的每对中的SMA配线段在公共点连接到支撑结构。

减小需要适应SMA致动器系统的高度的原因如下。如果每对的SMA配线段在公共点处连接到支撑结构或摄像单元中的相同一个，则两个SMA致动器子系统的SMA配线段的对在不同方向上远离对齐的枢轴线延伸，且因此没有沿着光轴对齐。这是由于在两个SMA致动器子系统的SMA配线段共同收缩时，这两个SMA致动器子系统驱动摄像单元相对于支撑结构在相反方向上沿着光轴位移。然而，理解到，如果这两个SMA致动器子系统的SMA配线段在公共点处连接到支撑结构和摄像单元中的不同一个，则这两个SMA致动器子系统的SMA配线段可以沿着光轴对齐，同时保持枢轴线在沿着光轴的公共平面中对齐。实际上，由于不同地连接这两个SMA致动器子系统，因此SMA致动器子系统中的一个可能翻转（flip），使得这两个SMA致动器子系统对齐。

本发明的第二方面和第三方面涉及在摄像装置中提供连接在支撑结构和摄像单元之间的弯曲布置，该摄像装置使用SMA致动器系统驱动摄像单元的倾斜来提供OIS。通常包括多个弯曲件的这样的弯曲布置被有利地布置为对横向于光轴的运动比对沿着光轴的运动提供更大程度的阻力，由此有助于支撑摄像单元并引导其运动，如下所述。

在一种情况下，两个SMA致动器子系统在其SMA配线段共同收缩时驱动摄像单元相对于支撑结构在相反方向上沿着光轴位移，例如，如在WO-2010/089529中公开的。在这种情况下，具有“虚拟的”枢轴，因为这两个SMA致动器子系统一起限定相机沿着光轴的位置，使得不需要枢轴或万向节机构。然而，由于SMA致动器的可控力和运动都实质上平行于光轴，因此对于使摄像单元横向于光轴振动的基础激励来说，具有相对小的稳定性。在这个基础上，提供弯曲布置是有益的，该弯曲布置对横向于光轴的运动比对沿着光轴的运动提供更大程度的阻力，以使横向于光轴的线性运动减到最少，但是允许沿着光轴的运动。

在另一种情况下，所有的SMA配线在收缩时都相对于支撑结构在相同方向上沿着光轴驱动摄像单元位移，例如，如在WO-2010/029316中公开的。在这种情况下，弯曲布置可用作提供对抗SMA配线的收缩的偏置力的偏置元件。可选地，可提供单独的偏置元件，但是仍然有利地包括弯曲布置，以通过提供抵抗横向于光轴的运动的阻力来获得稳定性。

本发明的第二方面和第三方面关注提供该功能的弯曲布置的设计。

根据本发明的第二方面，提供了一种摄像装置，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在所述图像传感器上的透镜系统；

SMA致动器系统，其包括两个SMA致动器子系统，每个SMA致动器子系统包括被安置在所述摄像单元的相对侧上且连接在所述摄像单元和所述支撑结构之间的两对SMA配线段，每对中的SMA配线段在公共点处连接到所述摄像单元或所述支撑结构，所述摄像单元被布置为绕着相应的枢轴线相对于所述支撑结构枢转，所述枢轴线延伸穿过关于每个SMA致动器子系统中的所述两对SMA配线段的公共点，所述两个SMA致动器子系统的所述枢轴线垂直于所述光轴且相互垂直且位于沿着所述光轴的公共平面中，每个SMA致动器子系统被布置为，在SMA致动器子系统的所述SMA配线差动收缩时，驱动所述摄像单元绕着另一个SMA致动器子系统的所述枢轴线旋转；及

弯曲布置，其连接在所述支撑结构和所述摄像单元之间，且所述弯曲布置被布置成对横向于所述光轴的运动比对沿着所述光轴的运动提供更大程度的阻力，

其中所述弯曲布置在所述公共平面中的一位置处连接到所述摄像单元，所述两个SMA致动器子系统的枢轴线位于所述公共平面中。

已理解到特别有利的是，布置SMA致动器子系统以使其两条枢轴线位于沿着光轴的公共平面中，且同时将弯曲布置布置在该公共平面中的一位置处连接到摄像单元。原因如下。

考虑假想的摄像装置，其中枢轴线中的一条或两条沿着光轴与弯曲布置分开。如果枢轴线是沿着光轴分开的，则这是不可避免的。即使枢轴线位于沿着光轴的公共平面中，例如，如果枢轴线沿着光轴居中地定位且弯曲布置被布置在摄像单元的端部上，则这可能发生。在这种情况下，可理解到，当摄像单元绕着分开的枢轴线倾斜时，摄像单元可在弯曲元件的位置处横向移动。因此，弯曲元件对抗由SMA配线段所产生的倾斜力，且因此削减了期望的运动。如果弯曲布置在沿着光轴的与相关的枢轴线相同的位置处连接到摄像单元，则可以减小该影响。由此得出结论，两个SMA致动器子系统的枢轴线应位于公共平面中，使得对于绕着两条枢轴线的倾斜来说可以实现该益处。因此，产生两个倾斜自由度的两个SMA致动器子系统组合以对于绕着这两条正交的枢轴线的所有随之产生的倾斜运动给出单一枢轴点。

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；

SMA致动器系统，其连接在所述摄像单元和所述支撑结构之间且被布置为驱动所述摄像单元绕着彼此垂直且垂直于所述光轴的两条假想轴线旋转；及

非导电基板（non-conductive substrate），其支撑电连接到所述摄像单元的导电迹线（conductive track），所述基板机械地连接在所述摄像单元和所述支撑结构之间且具有其间的被配置为弯曲布置的一部分，所述弯曲布置对横向于所述运动轴的运动比对沿着所述运动轴的运动提供更大的阻力。

因此本发明的第三方面利用了这个事实：做出到摄像单元的电连接是必要的。摄像单元承载图像传感器，因此有必要做出到摄像单元的电连接以对图像传感器提供动力、交换信息并传送图像数据。此外，取代或代替到支撑结构的电连接，做出到摄像单元上的SMA致动器系统的电连接可能是必要或需要的，这取决于SMA致动器系统的构型。这使提供从静态支撑结构到可移动的摄像单元的电连接成为必要。这样的电连接实现起来简单，例如，使用诸如配线的柔性连接器。然而，这样的柔性连接器的机械特性可能引入不利地影响摄像单元的运动的刚度。这可以通过适当地设计柔性连接器来减小，但仍然有问题，因为使柔性连接器完全地顺从（compliant）将是不可能的。

然而，使用本发明的第三方面，通过支撑导电迹线的非导电基板来提供到摄像单元的电连接，所述非导电基板另外被机械地连接在摄像单元和支撑结构之间且被配置为弯曲布置。这样的构型可以通过用适合的材料来形成非导电基板并使其适当地成形来实现，例如，将摄像单元和支撑结构之间的部分成形为多个弯曲件。例如，导电迹线可以形成为印刷电路，且已理解到，与一般刚性印刷电路相比，用于柔性印刷电路的典型材料是特别适合的。以这种方式，承载到摄像单元的电连接的装置可替代地设计为提供弯曲元件的所需机械特性，而不是试图将其影响机械地减到最小。相反地，没有必要提供作为附加元件形成的单独的弯曲布置，如例如在WO-2010/029316和WO-2010/089529中公开的布置中的。相应地，减少了总体构造和部件数。

本发明的第四方面关注减小摄像装置在沿着光轴的方向上的高度。对于小型化的要求使得将摄像装置的尺寸减到最小是非常合意的，特别是在沿着光轴的方向上的高度，因为摄像装置经常被集成到大体上平坦的设备的需要为细长形的面中。小型相机的高度是其最重要的参数之一，且对于便携式电子设备来说，具有强大的压力，且因此所包含的摄像装置应尽可能地薄。

在高度方面的限制在使用致动器系统，例如SMA致动器系统来驱动摄像单元的倾斜而提供OIS的摄像装置中变得更加严重。在该情况下，与图像传感器静止的摄像装置相比，提供适应摄像单元的倾斜运动的间隙的需要增大了总体高度。

在高度方面的限制在包括用于沿着光轴移动透镜元件例如，以提供自动聚焦的附加致动器系统的摄像装置中变得甚至更加严重，因为该附加致动器系统通常需要安装到SMA致动器系统前面。

根据本发明的第四方面，提供了一种摄像装置，包括：

图像传感器，其具有在其前侧上以用于感应图像的光敏区域，且还包括在其前侧上的端子；

透镜系统，其被布置在所述图像传感器前面，用于将图像聚焦在所述图像传感器的所述光敏区域上；

中间连接器元件，其被布置在所述图像传感器前面，且具有允许将图像聚焦到所述图像传感器的所述光敏区域上的开口，所述中间连接器元件包含在所述中间连接器元件的相对面之间延伸的导电迹线，所述导电迹线在所述面中的第一个面上连接到所述图像传感器的前侧上的所述端子；及

非导电基板，其在所述透镜系统的高度之内被沿着所述光轴布置在所述中间连接器前面，所述非导电基板支撑用于将来自于所述图像传感器的信号路由（route）到处理电路的导电迹线，所述中间连接器元件的导电迹线在所述面中的第二个面上连接到所述非导线基板的所述导电迹线，可选地通过另一个连接器元件来连接。

摄像装置通常需要支撑用于将来自于图像传感器的信号路由到处理电路的导电迹线的非导电基板，诸如电路板。

本发明的第四方面使用了中间连接器元件，其包含在其相对面之间延伸的导电迹线以提供在透镜系统的高度之内沿着光轴布置在中间连接器前面的非导电基板。与将图像传感器安装到这样的非导电基板上的最普遍的已知方法相比，这样的构型引起了在相机高度上的优势。

最普遍的已知方法是在非导电基板上安装图像传感器，所述非导电基板是布置在图像传感器后面的印刷电路板（PCB），使用配线结合部做出从图像传感器到PCB的电连接。该PCB具有，典型地具有0.4mm的量级的离散厚度。该厚度直接添加到摄像装置的高度。

本发明人考虑的技术是将图像传感器类似地安装在为柔性印刷电路（FPC）的非导电基板上。FPC本身可以制作得比PCB薄，例如具有0.1mm厚的量级，但是仍然直接添加到摄像装置的高度。此外，FPC通常需要比FPC厚刚性元件，该刚性元件通常为钢板，其典型地具有0.2mm的量级或更厚。需要刚性元件的这样的厚度，因为由诸如硅的半导体制成的图像传感器和通常由钢制成的刚性元件的不同的热膨胀率，这起因于图像传感器中消耗的大量电功率。

本发明人考虑的另一种技术是在芯片尺寸封装（CSP）中包含图像传感器，其中技术用来封装图像传感器以帮助减少半导体材料上的灰尘，同时允许封装的下侧具有焊料突起（solder bump），避免对于配线结合部的需要。然而，该集成技术也需要诸如PCB或FPC的非导电基板和在上面安装图像传感器的刚性元件。该技术有助于防尘且也有助于使图像传感器的覆盖区（footprint）以及因此的摄像装置的覆盖区减到最小，但是其不能帮助减小摄像装置的高度。

本发明人考虑的最终技术是将图像传感器经由陶瓷基板连接到为PCB的非导电基板。陶瓷基板的材料具有与硅较接近的热膨胀率，这提供了热效益。该技术的子集将为使用倒装芯片技术，其中图像传感器安装到陶瓷基板的背部上的凹槽中，要求陶瓷基板具有允许将图像聚焦在图像传感器的光敏区域上的开口。然而，在合并陶瓷基板与硅设备以提供热效益的现有设计中，通过设有导电迹线的陶瓷设备，PCB仍然设置在硅设备和陶瓷基板的后部处，所述导电迹线被路由到基板的后部上的焊盘（pad），在此处做出到PCB的连接。

与这些技术相比，本发明的第四方面允许非导电基板在透镜系统的高度之内沿着光轴布置在中间连接器前面，而无需将非导电基板添加到该高度。因此与PCB或FPC设置在图像传感器后面的这些技术相比，减小了高度。

中间连接器元件可包括导电迹线延伸穿过的基板，例如包括陶瓷材料的基板。此外，通过焊料突起，导电迹线可连接到图像传感器的前侧上的端子。以这种方式，可使用与上文讨论的本发明人考虑的最终技术类似的技术来实现中间连接器元件，例如使用倒装芯片技术，但是差异在于中间连接器元件的导电迹线被路由到与图像传感器相对的正面以允许做出到非导电基板做出连接。

摄像装置可以是这样的：其中通过一起构成摄像单元的至少图像传感器和透镜系统来提供OIS，且设置致动器系统，例如SMA致动器系统，该致动器系统连接在摄像单元和支撑结构之间，且被布置为驱动摄像单元绕着彼此垂直且垂直于光轴的两条假想轴线旋转。

在该情况下，摄像装置可包括在图像传感器后面的屏蔽外壳，以用于保护性目的，例如防止灰尘进入、EMC和/或移动图像传感器时的物理损坏。必然地，在屏蔽外壳和图像传感器之间具有间隙以允许图像传感器的运动。但是，减小了总体高度，因为与具有固定到图像传感器的后部的非导电基板的情况相比，屏蔽外壳被更接近于图像传感器地定位。

然而，由于在图像传感器前面做出与非导电基板的连接，因此减少了对保护性屏蔽外壳的需要。因此，在一些设计中，摄像装置可省略图像传感器后面的屏蔽外壳，由此实现了高度的进一步减小。

在通过致动器系统使摄像单元倾斜来提供OIS的地方，非导电基板可被机械地连接在摄像单元和支撑结构之间，且具有在其之间的被配置为弯曲布置的一部分，所述弯曲布置对横向于运动轴线的运动比沿着运动轴线的运动提供更大的阻力。在该情况下，摄像装置也可根据本发明的第三方面。相应地，本发明的第三方面和第四方面的特征可以任何组合的方式被自由地组合。

通过本发明的所有方面，SMA致动器系统可通过向其供应驱动信号而被驱动以提供光学图像稳定，该驱动信号可响应于安装在摄像单元或支撑结构上的振动传感器的输出信号而产生，该输出信号表示摄像单元的振动。

本发明的四个方面及每个方面的单独特征可以任何组合的方式一起应用。

为了允许更好地理解，现在将通过非限制性实例的方式并参考附图来描述本发明的实施方式，在附图中：

图1是摄像装置的示意性截面图；

图2是省略了透镜座座的摄像装置的透视图；

图3是摄像装置的底盘和滑架板（carriage plate）的透视分解图；

图4是摄像装置的底盘和滑架板处于其合适的相对位置中的透视图；

图5是包括SMA致动器系统的摄像装置的底盘和滑架板的透视图；

图6是摄像装置的底盘和滑架板的示意性透视图；

图7到图9是具有FPC基板和SMA致动器系统的底盘和滑架板的装配的连续阶段的透视图；

图10是具有自聚焦组件的底盘和滑架板的透视图；

图11是摄像装置的改进形式的底盘和滑架板的透视图；

图12是以另一种改进形式的摄像装置的示意性截面图；

图13是图像传感器和中间连接元件的组件的透视分解图；

图14和图15是图13的组件的顶部透视图和底部透视图；

图16是图13的组件和柔性印刷电路组件的分解透视图；

图17是图13的装配有柔性印刷电路组件的组件的透视图；

图18是图13的组件和柔性印刷电路组件之间的可选择的连接布置的透视图；

图19是已装配的摄像装置的透视图；

图20是用于产生SMA配线的驱动信号的控制电路的简图；及

图21是控制电路的驱动电路的简图。

图1中示出了被布置成执行OIS的摄像装置1，图1为示意性截面图，该截面沿着摄像装置1的光轴O截取，图1被示意性地绘制以图示部件之间的功能关系。

摄像装置1将被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，小型化是重要的设计标准。

摄像装置1包括支撑结构2和摄像单元10，摄像单元10被机械地连接在摄像单元10和支撑结构2之间的柔性印刷电路（FPC）基板40支撑在支撑结构2上。如下文所更详细地描述的，FPC基板40在摄像单元10和支撑结构2之间的部分被配置为弯曲布置41，所述弯曲布置41对横向于光轴的运动比沿着光轴的运动提供更大的阻力。在图1中，为了便于理解，摄像单元10和支撑结构2被显示为关于光轴O径向地分开，而实际上这些部件重叠，如将在下文描述的。

摄像装置还包括SMA致动器系统30，所述SMA致动器系统30连接在支撑结构2和摄像单元10之间以驱动摄像单元10相对于支撑结构2的运动。SMA致动器系统30也将在下文详细地描述。

摄像单元10是功能性相机且包括图像传感器11和透镜系统12，图像传感器11和透镜系统12两者都被支撑在滑架13上。

图像传感器11安装并连接到固定到滑架13的底部的印刷电路板（PCB）14。图像传感器11在其前侧上具有感应图像的光敏区域。透镜系统12被沿着光轴O布置在图像传感器11前面，使得透镜系统12将图像聚焦到图像传感器11的光敏区域上。图像传感器11捕捉图像且可以是任何适合类型的图像传感器，例如CCD（电荷耦合器件）或CMOS（互补金属氧化物半导体）器件。

透镜系统12包括固定在透镜座16中的至少一个透镜15（为了简洁，在图1中示出了单个透镜15，但是可选地提供多个透镜15），透镜座16在滑架13之内安装在形成在滑架13之内的内螺纹17上。滑架13和透镜座16两者都可以由模制塑料制成。摄像装置1是小型相机，其中该至少一个透镜15具有最多10mm的直径。例如，该至少一个透镜15的典型直径是6.5mm。由于其小的尺寸，由SMA致动器系统30移动摄像单元10来提供OIS是简单的。

如下文所进一步描述的，通过将整个摄像单元10绕着垂直于光轴O的轴线倾斜来提供OIS，其优势在于摄像单元10的内部结构不需要适合于该目的。因此，摄像单元10可以是功能标准的相机。因此，不考虑OIS功能，摄像单元10可具有任何需要的结构以提供需要的光学性能，可能不同于本文所描述的。例如，摄像单元10可包括透镜系统12，透镜系统12根据需要包括单个透镜或多个透镜以提供光学性能和成本之间的期望平衡。类似地，透镜系统12可提供固定的焦点或可变的焦点。在可变焦点的情况下，摄像单元10可采用任何合适的构造来改变焦点，包括使用SMA致动器系统。例如，摄像单元10可以为在WO-2007/113478、WO-2008/099156、WO-2009/056822或WO-2010/089526中描述的类型的相机。

现在将参考示出了摄像装置1的不同元件的图2至8来详细地描述摄像装置1。术语“上”和“下”等将参照图中示出的方位来使用且在使用中不意指摄像装置1的任何特定方位。

图2是整个摄像装置1的透视图，其为了简洁省略了透镜座16，且特别示出了支撑结构2。具体地，支撑结构2包括连接到顶部罐状物（top can）21和底部罐状物22的底盘20，顶部罐状物21和底部罐状物22覆盖和保护摄像装置。因此，底盘20在图2中被遮住。顶部罐状物21包括与光轴O对齐的孔23，光穿过孔23进入摄像装置1。滑架13的螺纹17是穿过孔23可见的。

图2也图示了在顶部罐状物21和底部罐状物22之间延伸到摄像装置1中的FPC基板40。FPC基板40支撑电连接到集成电路（IC）芯片43的导电迹线42。导电迹线42从集成电路（IC）芯片43延伸到摄像装置1中，在此处导电迹线42电连接到摄像单元10，如下文所进一步描述的。

图3和图4图示了底盘20和形成滑架13的一部分的滑架板50，图3是分解图，且图4示出了当装配时在其相对位置中的底盘20和滑架板50，在该状态下，具有足够的间隙来允许滑架板50相对于底盘20的倾斜运动。底盘20和滑架板50可以例如由塑料模制。当沿着光轴O查看时，底盘20和滑架板50两者都具有围绕光轴O延伸成环的大体正方形的形状，且两者都在光轴O的径向上重叠。在已装配的摄像装置1中，PCB14被固定到底盘20的下侧，其中图像传感器11在其中心孔52中。

滑架板50设有四个支柱51，支柱51穿过底盘20的中心孔52伸出。每个支柱51具有设置在其最上表面上的装配安装件55和卷曲安装件56。滑架板50也设有在滑架板50的相对侧上的两个枢轴元件57。每个枢轴元件57设置在基柱（pillar）58上，所述基柱58从滑架板50向上伸出且通过最下拱形枢轴表面59悬伸。滑架板50还在其不支撑枢轴元件57的两侧上的上表面上设有两个弯曲安装件63。

底盘20还在其最上表面上设有四个卷曲安装件60。此外，底盘20还在底盘20的相对侧上设有两个枢轴元件61，该相对侧与滑架板50的未设有两个枢轴元件57的侧部对齐。每个枢轴元件61设有最下拱形枢轴表面62。底盘20还在其不支撑枢轴元件61的两个侧部上的最下表面上设有两个弯曲安装件64。

在已装配的摄像装置1中，滑架板50和底盘20上的枢轴元件57和61沿着光轴O对齐，使得其拱形枢轴表面59和62位于与光轴O垂直的公共平面内。此外，在已装配的摄像装置1中，弯曲安装件63和弯曲安装件64彼此对齐，且与枢轴元件57和61沿着光轴O对齐（即大体上对齐，弯曲安装件63和64以附接到其的FPC基板40的厚度隔开，如下文所描述的）。

图5图示出底盘20和滑架板50，SMA致动器系统30安装到滑架板50，在该实例中，为了简洁而省略了FPC基板40。

SMA致动器系统30包括四条SMA配线31到34，每条SMA配线是布置在摄像装置1的四个侧部中的一个上的SMA配线的节段（a piece ofSMA wire），具有整体弓弦式V形状。SMA配线中的两条31和32在图5中是完全可见的，在摄像单元10的相对侧上的其他SMA配线33和34在穿过光轴O的垂直想象平面中是配线31和32的镜像。由于SMA配线31到34每条沿着摄像单元10的侧部延伸，因此在摄像单元的相对侧上彼此平行的第一对SMA配线31和33垂直于也在摄像单元的相对侧上彼此平行的第二对SMA配线32和34延伸。为了便于参考，第一对SMA配线31和33及第二对SMA配线32和34将分别被称为SMA致动器系统30的第一SMA致动器子系统36和第二SMA致动器子系统37。

每一条SMA配线31到34被安装在两个卷曲构件35之间，所述卷曲构件35在每一端部处使SMA配线31到34卷曲，从而提供机械端子。此外，卷曲构件35提供到SMA配线31到34的电连接，允许驱动电流穿过SMA配线31到34供应。

第一SMA致动器子系统36的SMA配线31和33的卷曲构件35每个在其两个端部处固定到底盘20的卷曲安装件60，从而SMA配线31和33连接到支撑结构2。这些SMA配线31和33在其端部的中间特别地抵着拱形枢轴表面59钩在滑架板50的两个枢轴元件57上，由此SMA配线31和33连接到摄像单元10。可选地，SMA配线31和33可被例如通过粘接剂固定到枢轴元件57，但是即使没有粘接剂，SMA配线31和33也通过被拉伸地保持而有效地连接到枢轴元件57。

总体来看，每条SMA配线31和33在枢轴元件57的任一侧上的部分形成连接在支撑结构2和摄像单元10之间的SMA配线段，SMA配线段在公共点处即在枢轴元件57的点处连接到摄像单元10。因此，摄像单元10能够绕着第一SMA子系统36的限定在枢轴元件57之间的枢轴线旋转。由于枢轴元件57在滑架板50的相对侧上对齐，因此枢轴垂直于光轴O。

相反地，第二SMA致动器子系统37的SMA配线32和34的卷曲构件35每个在其两个端部处固定到滑架板50的卷曲安装件56，从而SMA配线32和34连接到摄像单元10。这些SMA配线32和34在其端部的中间特别地抵着拱形枢轴表面62钩在底盘20的两个枢轴元件61上，由此SMA配线32和34连接到支撑结构2。可选地，SMA配线32和34可被例如通过粘接剂固定到枢轴元件61，但是即使没有粘接剂，SMA配线32和34也通过被拉伸地保持而有效地连接到枢轴元件61。

总体来看，每条SMA配线32和34在枢轴元件61的任一侧上的部分形成连接在支撑结构2和摄像单元10之间的SMA配线段，SMA配线段在公共点处即在枢轴元件61的点处连接到支撑结构2。因此，摄像单元10能够绕着第二SMA子系统37的限定在枢轴元件61之间的枢轴线旋转。由于枢轴元件61在底盘20的相对侧上对齐，因此枢轴垂直于光轴O，且垂直于第一SMA子系统36的枢轴。虽然在该摄像装置1中，每条SMA配线31到34是SMA配线的单个节段，但是通过可选地用两根分开的SMA配线替代每条SMA配线31到34可以实现类似的效果，其中在实质上相同的布置中所述两根分开的SMA配线每条连接在支撑结构2和摄像单元10之间。

卷曲构件35到卷曲安装件56和60的固定可通过机械配件来实现，通过使用粘接剂来加强。可选地，如果卷曲安装件56和60由聚合物材料制成且具有适合的热变形特征以保持卷曲构件35，则该安装可通过热铆接工艺（heat staking process）来实现。

从这点看，图6是底盘20和滑架板50的示意图，滑架板50图示了SMA配线31至34到滑架板50的连接。图6示出了第一SMA致动器子系统36的SMA配线31和33如何每个在其两个端部处通过卷曲构件35固定到底盘20，且在其端部的中间钩在滑架板50的枢轴元件57上。图6还示出了第二SMA致动器子系统37的SMA配线32和34如何每个在其两个端部处通过卷曲构件35固定到滑架板50，且在其端部的中间钩在底盘20的枢轴元件61上。

SMA材料具有在受热时其经历引起SMA材料收缩的固态相变的特性。在低温时，SMA材料进入马氏体相。在高温时，SMA进入奥氏体相，其引起导致SMA材料收缩的变形。由于转变温度在SMA晶体结构中的统计扩展，该相变在超过温度范围时发生。因此SMA配线31到34的受热导致其中的应力增大且SMA配线31到34收缩。这引起摄像单元10运动。当SMA配线31到34的温度增加到超过SMA材料发生从马氏体相到奥氏体相过渡的温度范围时，发生一系列运动。相反地，在SMA配线31到34冷却使得其中的应力减小时，SMA配线31到34的延伸允许相机在相反的方向上移动。因此，摄像单元10相对于支撑结构2沿着光轴O的位置和方通过改变SMA配线31到34的温度来进行控制。这通过使提供电阻性加热的驱动电流穿过SMA配线31到34来实现。加热由驱动电流来提供。冷却通过减小或停止驱动电流以允许SMA配线31到34通过到其周围环境的热传导进行冷却来提供。

SMA配线31到34可设有足够的响应速度以提供OIS。典型地，每条SMA配线31到34被成比例地驱动以便在高达10Hz、高达20Hz或高达30Hz的频率带宽上控制位置。SMA作为致动器的已察觉到的缺陷是其慢的响应时间。由于SMA配线31到34是热驱动的，响应时间受到可实现的温度变化的限制，这与导热性、具体的热容量和热质量有关。虽然SMA配线31到34的受热可通过增大驱动电流的功率来增加，但冷却依赖于SMA配线31到34的厚度。该厚度被选择为在冷却期间提供期望的响应时间。例如，如果SMA配线31到34的厚度为25μm，其为当前最薄的可获得的商业材料，则热响应在4Hz时开始转降。基于对OIS功能的分析，功能性要求是在高达30Hz的带宽上提供运动补偿。然而，所需要的响应幅值在操作带宽上显著地下降，以致只需要较小的运动（例如超过20Hz时为小于10μm）。尽管SMA响应在超过4Hz时转降，但是SMA配线31到34仍然能够在30Hz时传送位移要求，并且因此SMA配线31到34能够成功地满足对于小型相机的OIS的致动要求。

SMA配线31到34可以由任何适合的SMA材料制成，例如镍钛诺或另一种钛合金SMA材料。有利地，SMA配线31到34的材料成分和预处理被选择为在正常操作期间在高于期望的环境温度的温度范围上提供相变，且该温度范围尽可能地宽以最大化位置控制的程度。

如垂直于光轴O所查看到的，由枢轴元件57和61的任一侧上的SMA配线31到34的两个部分形成的SMA配线段以相对于光轴O的锐（非零）角在摄像单元10和支撑结构2之间延伸，优选以在70°到80°的范围内的角度延伸。每条SMA配线31到34被拉伸地保持，从而将力的分量施加在沿着光轴O的方向上。可实现的位移程度取决于在SMA配线31到34内产生的应力，并且还取决于在枢轴元件57和61的任一侧上的两部分的锐角。可能在SMA配线31到34中产生的应力受到相变物理现象的限制。由于SMA配线31到34的两个部分以相对于光轴O的锐角延伸，因此当其长度改变时，SMA配线31到34的方位改变。这提供了变形的机械放大，使得沿着光轴O的位移程度高于SMA配线31到34沿着光轴O分解的长度变化。

如沿着光轴O所查看到的，由SMA配线31到34在枢轴元件57和61的任一侧上的两个部分形成的SMA配线段每个垂直于径向于光轴O的公共假想线延伸，即在摄像装置1的方形侧面的中间延伸。因此，每条单独的SMA配线31到34没有提供垂直于光轴O的力分量，这对于避免将侧向力施加到摄像单元10是有利的。

同时，可以从图6如下所述地理解SMA配线31到34的差动和共同收缩的效果。

第一SMA致动器子系统36的SMA配线31和33的差动收缩驱动摄像单元10绕着由第二SMA致动器子系统37的枢轴元件61限定的枢轴线旋转。类似地，第二SMA致动器子系统37的SMA配线32和34的差动收缩驱动摄像单元10绕着由第一SMA致动器子系统36的枢轴元件57限定的枢轴线旋转。由于SMA配线31到34的布置，这两个枢轴线彼此垂直且垂直于光轴O。此外，SMA配线31到34被定位成使枢轴元件57和61沿着光轴O对齐，使得这两条枢轴线位于沿着光轴O的公共平面中。通过使用受控的驱动信号操作所有SMA配线31到34，SMA致动器系统30的构型为摄像单元10创建了需要的虚拟枢转，而不需要任何枢轴或万向节机构。因此，通过组合地驱动第一SMA致动器子系统36和第二SMA致动器子系统337，SMA致动器系统30可被作为整体驱动以提供绕着垂直于光轴O的任意假想轴线的倾斜。这两个SMA致动器子系统36和37的枢轴线的对齐简化了设计，因为绕着一条枢轴线旋转不会引起另一条枢轴线的横向运动，如果枢轴线沿着光轴O分开将是这种情况。枢轴线在理论上可沿着光轴O任意地定位，但是合意地位于摄像单元10之内，优选在摄像单元10的质心处。这是为了减小由SMA致动器系统30所经历的惰性运动。

此外，由于第一SMA致动器子系统36的SMA配线31和33被固定到底盘20且钩在滑架板50上，并且第二SMA致动器子系统37的SMA配线32和34被相反地连接，即固定到滑架板50且钩在底盘20上，因此第一SMA致动器子系统36和第二SMA致动器子系统37是实际上相对的。因此，在SMA配线31到34共同收缩时，第一SMA致动器子系统36和第二SMA致动器子系统37将力在相反方向上沿着光轴O施加到摄像单元10。即，第一SMA致动器子系统36在箭头A的方向上将力施加到滑架板50及因此的摄像单元10，而第二SMA致动器子系统37在箭头B的方向上将力施加到滑架板50及因此的摄像单元10。

因此，第一SMA致动器子系统36和第二SMA致动器子系统37在收缩时以功能上等效于在WO-2010/089529中公开的SMA致动器系统30的方式彼此施加应力。这提供了与去除或减少对于抵着SMA配线31到34作用的单独的偏置元件的需要类似的优势，且SMA致动器系统30本身作用为支撑摄像单元10。

然而，与WO-2010/089529对比，使用相对地连接到支撑结构2和摄像单元10的第一SMA致动器子系统36和第二SMA致动器子系统37，实现了该功能。因此，第一SMA致动器子系统36和第二SMA致动器子系统37的枢轴线可在沿着光轴O的公共平面中对齐，而同时减小了需要容纳SMA配线31到34的摄像单元10的高度。该高度减小由引起所有的SMA配线在同一方位上成V形的相反连接而产生，即使第一SMA致动器子系统36和第二SMA致动器子系统37在沿着光轴O的不同方向上向摄像单元10提供力。因此，每条SMA配线31到34对齐并沿着光轴O占据相同的高度。每条SMA配线31到34沿着光轴O的投影高度是SMA配线31到34的角的余切乘以在垂直于光轴O的平面中的最大投影长度，该投影高度本身通常由摄像装置1的覆盖区确定。因此，每条SMA配线31到34的高度通过SMA配线31到34的覆盖区和几何形状来固定，但通过对齐所有的SMA配线31到34的高度，需要适合整个SMA致动器系统30的最小高度。

通过对比，如果第一SMA致动器子系统36和第二SMA致动器子系统37都连接到支撑结构2和摄像单元10中的同一个，如在WO-2010/089529中的，且枢轴线在沿着光轴O的公共平面中对齐，则第一SMA致动器子系统36的SMA配线31和33将与第二SMA致动器子系统37的SMA配线32和34相反地定向，在相反的方向上从枢轴线延伸且因此沿着光轴O占据两倍的高度。

此外，由于SMA配线31到34的端部都接近于共面，且与枢轴元件57和61的假想平均平面分开，则将弯曲件45和电连接件接近于枢轴元件57和61的平面定位是相对容易的，如下文所述。

现在将参考图7到图9描述由此设置的FPC基板40和弯曲布置41，图7到图9图示了FPC基板40的构型和其到摄像装置1的装配。

FPC基板40在图7中是可见的且包括其上安装IC芯片43的主体44。FPC基板40与主体44相邻的部分被配置为弯曲布置41，该部分在装配到摄像装置1中时连接在滑架板50和底盘20之间，并被如下布置。FPC基板40由一片非导电材料形成，其被成形为提供如下的布置。弯曲布置41包括四个弯曲件45：从主体44延伸到相应的滑架安装件46的两个弯曲件45a以及延伸到相应的滑架安装件46以外的两个弯曲件45b。FPC基板40还包括四个底盘安装件47：邻近于从主体44延伸的弯曲件45a设置在主体44上的两个底盘安装件47a以及设置在延伸超过滑架安装件46的两个弯曲件45b的远端上的两个底盘安装件47b。

FPC基板40的滑架安装件46和底盘安装件47用于将弯曲件45如下地连接到滑架板50和底盘20。如图7所示，FPC基板40位于滑架板50上方且滑架安装件46固定到滑架板50。然后，底盘20位于FPC基板40的上方且底盘20固定到底盘安装件47。这使得弯曲件45在底盘20和滑架板50之间延伸。

随后，如图9所示，SMA配线31到34被附接到底盘20和滑架板50。最后，如图10所示，与滑架板50一起形成滑架13的一部分的滑架组件38被附接到滑架板50，尤其是装配安装件55。在这个例子中，滑架组件38包含附加的SMA配线39，该SMA配线39被布置成提供透镜系统12相对于摄像单元10的其余部分的沿着光轴的运动，以提供聚焦功能。滑架组件38的详细构造类似于在WO-2010/089526中描述的摄像装置的构造，对WO-2010/089526做出参考且通过参考将其并入本文。但是为了简洁，在本文没有描述详细构造，因为其不影响OIS功能。实际上，滑架组件38可被适配为使得透镜系统12被固定。

FPC基板40包括从滑架安装件46中的一个延伸的两个传感器片48，传感器片48在滑架板50的边缘上变形成向下延伸到滑架板50的下表面从而和PCB14邻接。FPC基板40也包括从与传感器片48相同的一个滑架安装件46延伸的陀螺仪片49，陀螺仪片49在底盘20的边缘之外且与之隔开地向上变形。陀螺仪传感器70固定到陀螺仪片49。

弯曲件45是有弹性的并被布置为梁，所述梁具有比垂直于光轴O查看的厚度大的沿着光轴O查看的宽度，从而对横向于光轴的运动比沿着光轴O的运动提供更大程度的阻力。该构型允许沿着光轴O的偏斜同时抵抗垂直于光轴O的运动。因此，弯曲件45有助于支撑摄像单元10，并且通过在由SMA致动器系统30驱动的弯曲件45偏斜时允许摄像单元10绕着枢轴线倾斜来引导其运动。将弯曲件45布置成实质上共面被发现在实现这点上是合意的。这样的共面布置由于弯曲件45由同片材料即FPC基板40形成而实现。

因此，弯曲布置45被设计为允许摄像单元10在由SMA致动器系统30提供的驱动下倾斜。典型地，摄像单元10被允许倾斜至少±0.5°，优选至少±1.0°，更优选至少±1.5°。弯曲布置45也可以被设计为控制摄像单元10的谐振频率。典型地，期望的谐振频率为至少50Hz，优选至少100Hz，更优选至少150Hz。弯曲布置45的这些机械特性可通过下列项来控制：弯曲件45上的导体量；导电迹线在弯曲件45上的位置；FPC基板40的厚度，尤其是在弯曲件45处的厚度；弯曲件45的宽度；弯曲件45的长度；弯曲件45的方位；以及FPC基板40的材料。

与其他类型的悬挂系统相比，弯曲件45的使用提供了优势，特别是紧凑和易于制造同时沿着光轴O提供低刚度且在垂直的方向上提供高刚度。类似地，与其他悬挂系统例如轴承相比，弯曲件45经受抵抗运动的最小程度的摩擦。

由于枢轴元件57和61相对于弯曲安装件63和64的定位，弯曲布置41在SMA致动器子系统36和37的枢轴线所位于的公共平面中的一位置处连接到摄像单元10。这是有利的，因为在该公共平面中，摄像单元10在绕着枢轴线倾斜时没有横向运动。相比之下，摄像单元10的与公共平面分开的部分在绕着枢轴线倾斜时不会横向运动。因此，弯曲布置41不需要适应或抵抗由于倾斜导致的这种横向运动。这简化了弯曲布置41的弯曲件45的设计，因为仅需要抵抗由外力诸如支撑结构2的振动或撞击而引起的横向运动。

虽然由SMA配线31到34的两个部分形成的SMA配线段在枢轴元件57或67处理想地连接到公共点处的支撑结构，但是实际的考虑可能意味着在连接点之间具有小程度的间隔，例如由于枢轴元件57或67的设计而引起的。因此，在该文件的上下文中，通过在公共点处的连接意味着其被充分地接近地连接以提供摄像单元10相对于支撑结构的期望枢转。类似地，虽然枢轴线和弯曲布置41连接到摄像单元10的位置是理想地共面的，但是实际的考虑可能意味着该理想情况不能被准确地实现。因此，在该文件的上下文中，通过共面意味着其被充分地接近以提供上文描述的优势。

此外，支撑在FPC基板40上的导电迹线42从主体44上的IC芯片43沿着弯曲元件45中的一个延伸（如在图7中最佳地看到的，为了清楚而从图8和图9省略）到滑架板20，在滑架板50处，对摄像单元10做出电连接。做出了几个这样的电连接。

第一，通过导线迹线42做出到图像传感器11的电连接，导电迹线42延伸跨过待连接到PCB14的传感器片48，以做出到图像传感器11的电连接。经由该电连接，信号被提供以为图像传感器11提供动力、交换信息及传输图像数据。

第二，通过延伸跨过陀螺仪片49的导电迹线42做出到陀螺仪传感器70的电连接。经由该电连接，来自于陀螺仪传感器70的输出信号被传递到IC芯片43。

第三，到第二SMA致动器子系统37的SMA配线32和34的电连接通过其卷曲构件35做出，该卷曲构件35具有延伸到PCB14并电连接到PCB14的片。因此，从导电迹线42到PCB14的电连接也提供了到SMA配线32和34的连接。在支撑结构2上，到第一SMA致动器子系统36的SMA配线31和33的电连接通过其卷曲构件35做出，该卷曲构件35具有延伸到FPC基板40的主体44上的导电迹线42并电连接到FPC基板40的主体44上的导电迹线42的片。卷曲构件35可通过被焊接到适当的焊盘来电连接到PCB14和FPC基板40。经由这些电连接，驱动信号被提供到SMA配线31到34。

因此，FPC基板40被共同地使用以做出到摄像单元10的电连接并提供弯曲布置41。这简化了整个摄像装置1，因为不需要分开地准备提供弯曲布置的部件和提供电连接的连接器。任何这样的连接器可能引入刚度，刚度将不利地影响摄像单元10的运动，且同时通过将连接器适当地设计成柔性的，该刚度可被最小化，这带来困难，因为使柔性连接器完全地符合要求将是不可能的。通过将FPC基板40既作为弯曲布置41使用又用来承载到摄像单元10的电连接来避免这些困难。实际上，代替需要使电连接器的机械撞击最小化，FPC基板40提供期望的机构。

此外，FPC基板40的布置意味着导电迹线42全都位于摄像装置1的一侧上，这有助于布线连接。

弯曲布置41的构型可通过由适合的材料形成FPC基板40并使弯曲件45适当地成形来实现。已理解，与一般刚性印刷电路相反，用于柔性印刷电路的典型材料例如聚酰胺，是特别适合的。

在摄像装置1的改进形式中，SMA致动器系统30可以被与图11示出的不同地布置。在这种情况下，SMA配线31到34不被配置为沿着摄像装置1的一侧延伸以及枢轴元件57和61被布置在每一侧的中点处。代替地，滑架板50和底盘20被修改成将枢轴元件57和61设置在摄像装置1的拐角内，使得每条SMA配线31到34围绕拐角延伸，其中从枢轴元件57和61延伸的两个部分沿着摄像装置1的一侧延伸。因此，每条SMA配线31到34的从枢轴元件57和61延伸的两个部分每个以相对于径向于光轴O的公共假想线成小于90°的角度延伸，如沿着光轴O查看到的，即沿着摄像装置1的正方形的对角线延伸。这提供了增加SMA配线31到34的在特定正方形覆盖区的限制内可获得的有效长度的优势，虽然以该布置稍微变复杂为代价。然而，操作与改进是相同的，即由枢轴元件57和61提供的枢轴线为摄像装置1的正方形的对角线。

现在将描述图12中示出的摄像装置1的改进形式，图12为截面图，该截面沿着光轴O截取，且摄像装置1被示意性地示出以图示部件之间的功能关系。改进的摄像装置包括与图像传感器11到FPC基板40的电连接相关的改进。除了下文描述的改进之外，改进的摄像装置1具有与上述相同的构造，并且因此共同的元件被给予共同的参考数字且为了简洁而不再重复其描述。

在改进的摄像装置1中，代替图像传感器11安装在位于图像传感器11的后侧上的PCB14上，使用被布置在图像传感器11前面的中间基板80来将图像传感器11安装和连接到FPC基板40。改进的摄像装置1可具有与图3到图10中示出的构造类似的构造或可具有图11中示出的改进构造，在图3到图10中，枢轴元件57和61被布置在其每一侧的中点上，在图11中，枢轴元件57和61被布置在摄像装置1的拐角内。改进的摄像装置1的详细构造将在对具有与图3到图10中示出的构造类似的构造的后一情况中进行描述。

图13到图15图示了中间基板80及其到图像传感器11的安装。图像传感器11具有光敏区域81及围绕光敏区域81延伸的外围区域82。图像传感器11具有在外围区域82内被布置在外围区域82的正面上的多个端子99。端子99具有提供图像传感器11到IC芯片43的电连接的目的。

为了允许将图像聚焦到光敏区域81上，中间基板80具有大于光敏区域81且与之对齐的开口83。中间基板80被固定到外围区域82上的图像传感器11。在该实例中，中间基板80是环形的，其中开口83为中心孔，但这不是必须的，且代替地，中间基板80可以仅仅部分地围绕光敏区域81延伸。

中间基板80也具有跨过开口83安装的光学透明的保护片84。保护片84是可选的，但可提供对光敏区域81的物理保护，例如防尘，和/或保护片84可以为滤光器，例如红外滤光器。保护片84通过任何适合的手段固定到基板81，例如通过粘接剂。

中间基板80包括在中间基板80的相对面86和87之间延伸的多个导电迹线85。中间基板80是由陶瓷材料构成的基板，尽管其可替代地由其他适合的非导电材料形成。期望地，中间基板80具有与图像传感器11类似的热膨胀特性。因此，中间基板80可具有与用来将硅器件连接到PCB的已知陶瓷基板类似的构造和制造，以提供与硅器件较接近的热匹配。

导电迹线85在中间基板80的面87中的第一个面上通过焊料突起100电连接到图像传感器11的正面上的端子99。可使用常规的倒装芯片技术来做出该连接。除了提供电连接外，焊料突起100将中间基板80物理地安装到图像传感器11。

中间基板80如下地作用为提供图像传感器11和FPC基板40之间的电连接的中间部件。

如图16和图17所示，中间基板80连接到FPC基板40。中间基板80的导电迹线85在中间基板80的第二个面86上穿过PCB88电连接到FPC基板40的片90上的迹线42，PCB88作用为物理地布置在FPC基板40和中间基板80之间的另外的连接器元件。PCB88将FPC基板40和中间基板80间隔开以为保护片84和为许多无源电子部件89提供间隙，无源电子部件89在保护片84的外部安装在中间基板80的正面上。

作为中间基板80通过作为另外的连接器元件的PCB88连接到FPC基板40的替代方案，中间基板80可替代地以图18中示出的方式直接连接到FPC基板40。在该替代形式中，FPC基板40的片90在长度上延伸并弯折以接触中间基板80。片90承载导电迹线42，导电迹线42在中间基板80的第二个面86上直接连接到中间基板80的导电迹线85。

FPC基板40机械地连接在摄像单元10和支撑结构2之间，其中摄像单元10和支撑结构2之间的部分被配置为弯曲布置93，弯曲布置93对横向于光轴的运动比沿着光轴的运动更提供更大的阻力。该弯曲布置93通过由一片非导电材料形成的FPC基板来提供，该片非导电材料被成形为提供如下布置。

FPC基板40包括在其上安装IC芯片43和陀螺仪传感器70的主体91。主体91设置在腿92的端部上，腿92连接到FPC基板40的被配置为弯曲布置93的部分，弯曲布置93在装配到摄像装置1中时连接在滑架板50和底盘20之间。

弯曲布置93由被布置成环的四个弯曲件94构成，其中两个底盘安装件95和两个滑架安装件96被布置在四个弯曲件94中间。滑架安装件96中的一个连接到腿92。两个弯曲件94a从滑架安装件96延伸到相应的底盘安装件95。两个另外的弯曲件从相应的一个底盘安装件95延伸到第二个滑架安装件96。两个滑架安装件96在FPC基板40中定位成与片90相邻，通过片90，FPC基板40经由PCB88连接到中间基板80。

如图19所示，底盘安装件95和滑架安装件96用于将弯曲件94连接到滑架板50和底盘20。滑架板50和底盘20被装配在一起且SMA配线31到34被附接到其。然后，底盘20和滑架板50的组件被定位在FPC基板上，在此处，底盘安装件95固定到底盘20且滑架安装件96固定到滑架板50。

图像传感器11也借助于到片90的物理连接通过中间基板80和PCB88安装到滑架板96。以这种方式，图像传感器11和滑架板50被连接在一起作为摄像单元10相对于底盘20移动的部分。

与滑架板50形成滑架13的部分的滑架组件38附接到滑架板50，特别地附接到装配安装件55。如上所述，滑架配件38包括附加的SMA配线39，该SMA配线39被布置为驱动透镜系统12相对于摄像单元10的其余部分沿着光轴O移动，以提供聚焦功能，尽管滑架安装件38可被适配为使透镜系统12固定。

在该进一步改进的摄像装置1中，FPC基板40在透镜系统12的高度之内沿着光轴O被布置在中间基板80前方。通过图示，在图12示出了在沿着光轴I的方向上的典型尺寸。弯曲布置93在SMA致动器子系统36和37的枢轴线所位于的公共平面中的一位置处连接到摄像单元10。这提供了与上文关于弯曲布置41描述的优势相同的优势。

与上文描述的摄像装置1，例如图1中示出的摄像装置1相比，改进的摄像装置1的不同之处在于，没有位于图像传感器11后面的PCB14，这通过使用中间基板80来实现。这具有益处，即与上文描述的布置，例如图1示出的布置相比，减小了摄像装置1的总体高度。因此，底部罐状物22可被定位成更接近图像传感器11。通过比较，在上文描述的摄像装置1中，FPC14的厚度可典型地具有0.4mm的量级，这可将相同的高度添加到摄像装置1的总体高度中。高度上的该减小具有显著的优势，特别是在被设计为集成到便携式电子设备中的摄像装置1的背景下。

现在将描述产生被供应到SMA配线31到34的驱动信号的控制电路72。控制电路72在图20中示出且包括SMA倾斜控制器73、应力控制器74和驱动电路75，其全都被实现在IC芯片43中，虽然其可被可选择地实现在多个IC芯片中。

控制电路72包括陀螺仪传感器70，陀螺仪传感器70输出表示摄像单元10的角速度的信号，由此作用为检测摄像单元10正受到的振动的振动传感器。陀螺仪传感器70通常为一对小型陀螺仪，用于检测围绕相互垂直且垂直于光轴的两个轴的振动，虽然通常可以使用更大数量的陀螺仪或其他类型的振动传感器。

SMA倾斜控制器73被供应有陀螺仪传感器70的输出信号且响应于该输出信号来产生与每条SMA配线31到34相关的倾斜控制信号。SMA倾斜控制器73可被实现在处理器中并根据控制算法产生倾斜控制信号。该倾斜控制信号表示相应的SMA配线31到34要求的致动程度以补偿由陀螺仪传感器70的输出信号所表示的振动。因此，该倾斜控制信号包括第一SMA致动器子系统36的SMA配线31和33的差动分量以及第二SMA致动器子系统37的SMA配线32和34的差动分量，以提供差动位移，所述差动位移提供所需要的绕着垂直于光轴O的相应枢轴线的倾斜度。实际上，这意味着差动分量（倾斜控制信号之间的差异）表示所要求的绕着该轴的倾斜角度。这些差动分量可通过补偿算法来改进以补偿非线性效应，诸如SMA材料中的磁滞。

理想地，陀螺仪传感器70被对齐以提供两个输出信号，该两个输出信号表示围绕SMA致动器子系统36和37中的每个能够使摄像单元10绕其倾斜的轴对齐的垂直轴来倾斜。在这种情况，用于SMA致动器子系统36和37中的每个的倾斜控制信号从输出信号中的单独一个获得。然而，在未对齐或者陀螺仪传感器70提供更多的输出信号的情况下，用于每个SMA致动器子系统36和37的倾斜控制信号从输出信号的线性组合获得。

当陀螺仪传感器70固定到摄像单元10时，输出信号表示摄像单元10的振动。因此，通过以趋于减小这些振动的方式使摄像单元10倾斜来实现OIS。相应地，SMA倾斜控制器73产生提供所要求的倾斜角度的倾斜控制信号，所要求的倾斜角度减小由陀螺仪传感器70所测量的实际倾斜。然而，作为替代形式，陀螺仪传感器70可被安装在支撑结构2上。在那种情况下，输出信号表示支撑结构2的振动。将总是出现这样的振动且通过使摄像单元10相反地倾斜来实现OIS。因此，SMA倾斜控制器73产生提供所要求的倾斜角度的控制信号，所要求的倾斜角度与由陀螺仪传感器70所测量的实际倾斜相反。

应力控制器74产生被共同提供到每条SMA配线31到34的应力控制信号。应力控制信号表示SMA配线31到34中所需要的应力且可响应于环境温度而发生改变，即其本身可由温度传感器（未示出）确定或从SMA配线31到34的所测得的电参数确定。改变SMA配线31到34中的应力水平提供了其应力循环的积极控制。摄像装置1被配置为在SMA配线31到34中发展相对高的应力，同时使应力范围减到最小。高应力使SMA材料中的应力足以引起收缩的温度升高。应力控制信号因此可响应于环境温度来改变，随着环境温度的增高而增大。相反地，在应力的大变化上保持小的应力范围具有最小化疲劳效应的优势。最小化应力范围也具有最小化改变SMA配线31到34的相所需要的驱动功率并允许SMA配线31到34收缩的作用。

每条SMA配线31到34具有相应的驱动电路75，驱动电路75被供应有共同的应力控制信号和相应的倾斜控制信号，并根据这些控制信号产生驱动信号。驱动信号从驱动电路75供应到相应的SMA配线31到34。驱动电路75具有与图21所示的布置相同的布置。

驱动电路75包括组合电路76，组合电路76组合接收的应力控制信号和倾斜控制信号以产生表示由相应的驱动电路75控制的SMA配线31到34的目标阻力的总体驱动信号。在最简单的情况下，这可以仅仅通过对接收的应力控制信号和倾斜控制信号求和并进行适当的缩放来实现。为了获得更高的精度，总体控制信号可通过补偿算法来修改以补偿非线性效应。换句话说，可选地，应力控制器74和组合电路76可被省略，在这种情况下，倾斜控制信号暗含地设置SMA配线31到34中的应力。

驱动电路75也包括被供应有来自于组合电路76的总体控制信号的驱动控制器77和使用阻力反馈的控制驱动器78。驱动控制器77可被实现在处理器中。

驱动器78被连接以将驱动电流供应到SMA配线31到34。驱动器78可以是恒压电流源或恒流电流源。例如，在恒流电流源的情况下，恒流可以具有120mA的量级。

驱动电路75还可包括被布置为检测SMA配线31到34的电阻的检测电路79。在驱动器78是恒流电流源的情况下，检测电路79可以是可操作来检测SMA致动器31两端的电压的电压检测电路，该电压为该条SMA配线32的电阻的量度。在驱动器78为恒压电流源的情况下，检测电路79可以是电流检测电路。为了获得较高的准确度，检测电路79可包含电压检测电路及电流检测电路，该电压检测电路及电流检测电路可操作来检测SMA致动器两端的电压和电流以从其比值获得电阻的量度。

驱动控制器77被布置成控制驱动器78来供应脉宽调制电流。驱动控制器77接收由检测电路79所测量的电阻并使用该电阻作为闭环控制算法中的反馈信号来控制驱动器78的PWM占空比，从而根据由总体控制信号所表示的要求来使SMA配线31到34致动。闭环控制可以是成比例的。

通过将SMA配线31到34的电阻用作与位置相关的反馈参数，在功能运动范围内，SMA材料的收缩和膨胀与其电阻近似成线性。包括磁滞和蠕变的非线性在某种程度上发生。这些可被忽略，但为了更好的线性，这些可考虑在闭环控制算法中。

虽然该驱动电路75及其算法在控制SMA致动器31方面非常成功，但是由于SMA材料属性从批次到批次的自然变化以及其他制造容差，诸如弹簧刚度及装配放置容差，在摄像单元10的倾斜方面，对应于所要求的倾斜中的某种变化的实际变化将具有某些差异，可能仅准确到大约10%。

该差异可以许多方式来减小。

在第一布置的情况下，一种方便的方法是概括（encapsulate）SMA配线31到34的精度误差并将其视为SMA驱动控制增益中的误差，例如每个SMA致动器31的位移及其电阻之间的增益。对应于电阻中的特定（准-线性）变化的位置变化对应于增益，且因此所有的误差可被视为该增益中的误差。对于单独的摄像装置1来说，该增益可在制造期间基于SMA配线31到34的位移的测量值来校准。

可替代的方案是使用专用的校准程序，其中控制电路72要求来自于SMA配线31到34的故意振动，且所诱发的振动随后被陀螺仪传感器70感测，且因此可评估实际的倾斜振动。基于陀螺仪传感器70的输出信号，该增益可被调整直到所要求的倾斜匹配测量的倾斜。该方案假设基础激励振动可被忽略或从感测到的振动去卷积。

由于具有多个分开的SMA配线31到34，因此每条可具有可变的增益，该可变的增益可作为上述算法的一部分来单独地优化。

作为使用电阻反馈的替代形式，该控制可替代地使用在英国专利申请第1100350.6号（J A Kemp参考号：N.111974A）中描述的技术，对该申请做出引用且其通过引用并入本文。

在描述的实施方式中，本发明的不同方面被一起应用。通常，在从属权利要求中定义的不同方面及其可选的特征可以这些方面的任意组合和其可选的特征的任意组合的方式一起应用。

Claims

1.一种摄像装置，包括：

支撑结构；

SMA致动器系统，其包括两个SMA致动器子系统，每个SMA致动器子系统包括连接在所述摄像单元和所述支撑结构之间的两对SMA配线段，每对中的所述SMA配线段在公共点处连接到所述摄像单元或所述支撑结构，所述对被安置在所述摄像单元的相对侧上，且所述摄像单元被布置为绕着相应的枢轴线相对于所述支撑结构枢转，所述枢轴线延伸穿过关于每个SMA致动器子系统中的所述两对SMA配线段的所述公共点，所述两个SMA致动器子系统的所述枢轴线垂直于所述摄像单元的光轴且相互垂直，并且位于沿着所述光轴的公共平面中，每个SMA致动器子系统被布置为，在所述SMA致动器子系统的SMA配线差动收缩时，驱动所述摄像单元绕着另一个SMA致动器子系统的所述枢轴线旋转，所述两个SMA致动器子系统被布置为，在所述两个SMA致动器子系统的所述SMA配线共同收缩时，驱动所述摄像单元在相反方向上沿着所述光轴相对于所述支撑结构位移，

其特征在于，所述SMA致动器子系统中的一个SMA致动器子系统的每对中的所述SMA配线段在公共点处连接到所述摄像单元，并且所述SMA致动器子系统中的另一个SMA致动器子系统的每对中的所述SMA配线段在公共点处连接到所述支撑结构。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括弯曲布置，所述弯曲布置连接在所述支撑结构和所述摄像单元之间并且被布置成对横向于所述光轴的运动比对沿着所述光轴的运动提供更大程度的阻力。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述弯曲布置在所述公共平面中的一位置处连接到所述摄像单元，所述两个SMA致动器子系统的所述枢轴线位于所述公共平面中。

4.根据权利要求2或3所述的装置，还包括支撑导电迹线的非导电基板，所述导电迹线在所述支撑结构和所述摄像单元中的至少一个上电连接到所述SMA致动器系统，所述弯曲布置为所述基板的一部分。

5.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述弯曲布置包括多个弯曲件。

6.根据权利要求2或3所述的装置，每对中的所述SMA配线段包括SMA配线的相应节段的部分，所述SMA配线的相应节段在其两端中间钩在设置在所述摄像单元和所述支撑结构中的一个上的枢轴元件上，且由此在公共点处连接到所述摄像单元和所述支撑结构中的所述一个，且所述SMA配线的相应节段在其两端处连接到所述摄像单元和所述支撑结构中的另一个。

7.根据权利要求2或3所述的装置，其中当垂直于所述光轴查看时，每对中的两个SMA配线段以相对于所述光轴的锐角从所述公共点延伸。

8.根据权利要求2或3所述的装置，其中当沿着所述光轴查看时，每对中的两个SMA配线段以相对于径向于所述光轴的公共假想线成90°的角度或小于90°的角度从所述公共点延伸。

9.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述摄像单元还包括电连接到所述SMA配线以向所述SMA配线提供驱动信号的控制电路。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述控制电路包括被布置为产生表示所述摄像单元的振动的输出信号的振动传感器，所述控制电路被布置为响应于所述振动传感器的所述输出信号而产生所述驱动信号。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述振动传感器被布置为产生表示所述摄像单元的角速度的输出信号。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述振动传感器是陀螺仪传感器。

13.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述透镜系统包括具有最大为10mm的直径的一个或多个透镜。