CN108292074B - 对sma致动装置的控制 - Google Patents

Abstract

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。

Description

对SMA致动装置的控制

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。

该方法可应用于SMA致动装置，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。

在一个示例中，自由度可以包括可移动元件相对于支撑结构围绕垂直于光轴的轴线的旋转，即期望位置是旋转位置。在那种情况下，可以通过关于可移动元件相对于支撑结构围绕垂直于光轴的所述轴线的所述旋转的偏移来调整误差。目标电阻值可以表示可移动元件相对于支撑结构的恒定的期望旋转位置，例如在可移动元件是照相机镜头元件的情况下，是照相机镜头元件相对于支撑结构的恒定的期望旋转位置，其中照相机镜头元件的光轴垂直于图像传感器，这确保了相对于图像传感器没有倾斜。然后，偏移具有的值被选择来调整可移动元件的实际旋转位置以匹配由目标电阻值表示的期望旋转位置。

在另一个示例中，自由度可以包括可移动元件相对于支撑结构的平移，即期望位置是平移位置。在那种情况下，可以通过关于可移动元件相对于支撑结构的平移的偏移来调整误差。

当可移动元件处于已知位置时，可以基于SMA致动器线的电阻的测量结果来校准这种偏移。可以在SMA致动装置的制造期间或在SMA致动装置的使用期间例如当SMA致动装置加电时执行校准。在可移动元件是照相机镜头元件的情况下，可以通过优化图像传感器上的图像的聚焦或者通过针对在SMA致动装置中提供的参考特征驱动可移动元件来找到已知位置。

根据本发明的第二方面，提供了一种SMA致动装置，包括：支撑结构；悬挂在支撑结构上的可移动元件；多条SMA致动器线，其在如下布置中在拉紧状态下连接在支撑结构与可移动元件之间：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；以及控制电路，其被布置成向SMA致动器线供应驱动信号，该控制电路被布置成通过与本发明的第一方面类似的方法来控制驱动信号。

根据本发明的第三方面，提供了一种校准用于第一或第二方面的偏移的方法，其中偏移在SMA致动装置的制造期间被校准。

为了更好地理解，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SMA致动装置的示意性侧视图；

图2是SMA致动装置的第一配置的透视图；

图3是SMA致动装置的第二配置的轴向图；以及

图4是SMA致动装置的控制电路的图示。

图1示出了如下布置的用于照相机的SMA致动装置1。

SMA致动装置1包括其上安装有图像传感器11的支撑结构10。照相机镜头元件20悬挂在支撑结构10上并且布置成将图像聚焦在图像传感器11上。照相机镜头元件包括一个或更多个镜头21，为了清楚起见，在图1中示出了单个镜头。照相机是微型照相机，其中一个或更多个镜头21具有不超过10mm的直径。

尽管在该示例中SMA致动装置1用于小型照相机，其中照相机镜头元件20是可移动元件，但这不是限制性的，并且通常SMA致动装置1可以应用于任何类型的可移动元件。

多条SMA致动器线30在拉紧状态下连接在支撑结构10和照相机镜头元件20之间。照相机镜头元件20可以唯一地通过SMA致动器线30悬挂在支撑结构10上。可选地，照相机透镜元件20可以通过悬架系统(未示出)悬挂在支撑结构10上，该悬架系统可具有任何合适的形式，以允许照相机镜头元件20相对于支撑结构10以期望自由度的移动，该悬架系统例如通过弯曲部形成以允许在三维中运动，或通过滚珠轴承或滑动轴承形成以允许在二维中运动同时限制在第三维度上的运动。

SMA致动器线30处于这样的布置中：其中SMA致动器线30能够在SMA致动器线30的选择性收缩时以多个自由度驱动照相机镜头元件20相对于支撑结构10的移动。SMA致动器线30可以被配置为驱动如显示SMA致动装置1的第一和第二配置的图2或图3所示的这种移动，或者通常可以具有其他配置。

现在将描述SMA致动装置1的第一和第二配置。为了易于参考，z轴被认为是照相机镜头元件20的光轴，并且x和y轴与其垂直。在照相机镜头元件20的期望取向中，照相机镜头元件20的光轴垂直于图像传感器11，并且x和y轴在图像传感器11的侧面。

图2示出了用于SMA致动器装置1的第一配置，其中提供了八条SMA致动器线30。在第一配置中，SMA致动装置1可以具有如在对其进行参考的WO-2011/104518、WO-2012/066285或WO 2014/076463中的任一个中进一步详细描述的构造。然而，SMA致动器线30的布置的概述如下所述。

两条SMA致动器线30以2倍(2-fold)旋转对称布置设置在照相机镜头元件20的四个侧面中的每一侧上。

SMA致动器线30相对于照相机镜头元件20的光轴倾斜，使得它们各自提供沿着z轴的力分量和主要沿x轴或主要沿着y轴的力分量。

每条SMA致动器线30在一个端部处连接到支撑结构10并且在另一个端部处连接到照相机镜头元件20，如此选择使得与SMA致动器线30的倾斜结合，不同的SMA致动器线30提供沿着z轴的不同方向以及沿着x轴或沿着y轴的不同方向的力分量。特别地，照相机镜头元件20的任何给定侧上的一对SMA致动器线30被连接以提供沿着z轴的相反方向上的力分量，但在沿着x轴或沿着y轴的相同方向上提供力分量。在照相机镜头元件20的相对侧上的两对SMA致动器线30被连接以提供沿着x轴或沿着y轴的相反方向上的力分量。

因此，SMA致动器线30在选择性收缩时能够在具有三个自由度(即，沿着x、y和z轴)的平移运动中并且在同样具有三个自由度(即围绕x、y和z轴)的旋转运动中驱动照相机镜头元件20相对于支撑结构10的移动。由于对称布置，具有自由度中的每一个的移动通过SMA致动器线30的不同组合的收缩来驱动。随着移动线性地增加，在六个自由度内对任何平移和/或旋转位置的移动通过SMA致动器线30的收缩的线性组合来驱动。因此，通过控制施加到每条SMA致动器线30的驱动信号来控制照相机镜头元件20的平移和旋转位置。

在使用中，可以使用沿照相机镜头元件20的光轴(即，沿着z轴)的平移运动来改变由照相机镜头元件20形成的图像的聚焦，并且可以使用照相机镜头元件20的光轴的侧向上(laterally)(即，沿着x和y轴)的平移运动来提供OIS。在那种情况下，希望的是围绕x或y轴不存在旋转运动。由于通过SMA致动器线30的收缩得到旋转位置，因此这实际上需要控制驱动信号以提供恒定的旋转位置。

图3示出了用于SMA致动器装置1的第二配置，其中仅提供了四条SMA致动器线30。在第二配置中，SMA致动装置1可以具有如在对其进行参考的WO-2013/175197或WO-2014/083318中的任一个中进一步详细描述的构造。然而，SMA致动器线30的布置的概述如下所述。

在第二配置中，照相机镜头元件20相对于支撑结构10沿着光轴(即，沿着z轴)的移动机械上被约束，例如通过将照相机镜头元件20支撑在支撑结构10上的悬架系统，其可以包括如在WO-2013/175197中公开的梁、滑动轴承或在WO-2014/083318中公开的滚珠轴承。因此，较少的SMA致动器线30被以更简单的布置设置，因为不需要驱动沿着光轴的移动。

一条SMA致动器线30以2倍旋转对称布置设置在照相机镜头元件20的四个侧面中的每一侧上。每条SMA致动器线30基本上垂直于照相机镜头元件20的光轴的径向线延伸，其实质上垂直于x轴或y轴，并因此提供主要沿着x轴或主要沿着y轴的力分量。每条SMA致动器线30在一个端部处连接到支撑结构10并且在另一个端部处连接到照相机镜头元件20。SMA致动器线30连接到支撑结构10的端部在围绕z轴的连续侧上交替。因此，相对侧上的成对的SMA致动器线30提供在沿着x轴的相反方向上的或在沿着y轴的相反方向上的力分量。然而，由两对SMA致动器线30施加的扭矩围绕光轴(z轴)处于相反方向。

因此，SMA致动器线30在选择性收缩时能够驱动照相机镜头元件20相对于支撑结构10以两个自由度(即，沿着x、y轴)的平移运动并且还以具有一个自由度(即围绕z轴)的旋转运动来移动。由于对称布置，具有自由度中的每一个的移动通过SMA致动器线30的不同组合的收缩来驱动。随着移动线性地增加，在三个自由度内对任何平移和/或旋转位置的移动通过SMA致动器线30的收缩的线性组合来驱动。因此，通过控制施加到每条SMA致动器线30的驱动信号来控制照相机镜头元件20的平移和旋转位置。

在使用中，照相机镜头元件20的光轴的侧向平移运动(即，沿着x轴和y轴)可用于提供OIS。在那种情况下，可期望的是围绕光轴不存在旋转运动，或者可能是围绕光轴的旋转变化，这可取决于悬架系统的性质。由于通过SMA致动器线30的收缩得到旋转位置，因此这实际上需要控制驱动信号以提供恒定的旋转位置。

SMA致动装置还包括可以在集成电路芯片中实现的控制电路12。控制电路12布置成向SMA致动器线30供应驱动信号。控制电路12在图4中示出并且如下布置。参考控制SMA致动装置1的第一配置并因此控制具有六个自由度的移动来描述控制电路12。控制电路12可应用于SMA致动装置1的第二配置，其简单地通过减少SMA致动器30的数量并省略与不存在于SMA致动装置1的第二配置的自由度有关的电路部分来控制具有三个自由度的移动。

控制电路12包括驱动电路13，该驱动电路13被布置成根据用于向其供应的每条SMA致动器线30的控制信号来生成用于每条SMA致动器线30的驱动信号。驱动电路13连接到每条SMA致动器线30并向其供应驱动信号。驱动电路13可以是恒压电流源或恒流电流源。例如，在后一种情况下，恒定电流可能约为120mA。由驱动电路13生成的驱动信号是脉宽调制(PWM)信号。驱动信号的PWM占空比通过驱动电路13改变，以根据相应的控制信号改变功率。

控制电路12基于目标电阻值使用电阻反馈控制来生成控制信号，如下所述。

控制电路12包括检测电路14，其检测每条SMA致动器线30的电阻的测量结果用于反馈。

检测电路14可以连接在每条SMA致动器线30上。在驱动电路13是恒流电流源的情况下，检测电路14可以是电压检测电路，其可操作以检测作为SMA致动器线30的电阻的测量结果的在每条SMA致动器线30上的电压。在驱动电路13是恒压电流源的情况下，检测电路14可以是电流检测电路。为了更高的准确度，检测电路14可以包括电压检测电路和电流检测电路，其可操作用于检测跨每个SMA致动器的电压和电流两者，并且得出作为其比率的电阻的测量结果。

可选地，SMA致动器线30可以在可移动元件处连接在一起，在这种情况下，驱动电路13可以生成驱动信号，并且检测电路14可以使用WO-2012/066285中公开的类型的技术来检测电阻的测量结果。

控制电路12包括设置目标电阻值的设置单元15。目标电阻值可以针对每条线进行设置，或可以针对线电阻的不同组合进行设置。例如，可以选择对应于每个自由度的线的组合。为了更好地理解以下描述，将假定针对自由度中每一个来设置目标电阻值的情况。因此，目标电阻值表示照相机镜头元件20相对于支撑结构10的期望位置。因此，目标电阻值在图4中标记为表示沿着x、y和z轴的平移位置的目标电阻值tx、ty和tz以及表示围绕x、y和z轴的旋转位置的目标电阻值rx、ry和rz。

设置单元15例如如下那样根据照相机镜头元件20的期望控制设置目标电阻值。

表示沿垂直于光轴的x和y轴的平移位置的目标电阻值tx和ty可以被设置为例如基于振动传感器40的输出信号来提供OIS，振动传感器40充当振动传感器并且检测SMA致动装置1正在经历的振动。振动传感器40可以是检测SMA致动装置1的在三维中的角速度的陀螺仪传感器或检测允许推断方位和/或位置的运动的加速度计。

表示沿着沿光轴的z轴的平移位置的目标电阻值tz可以被设置为例如根据用户输入或根据自动聚焦控制系统的输出以期望的方式改变聚焦。

表示围绕垂直于光轴的x轴和y轴的旋转位置的目标电阻值rx和ry可以被设置为表示照相机镜头元件20的恒定的期望旋转位置，其中照相机镜头元件20的光轴被期望垂直于图像传感器11，使得整个图像上焦深是均匀的。

表示围绕沿光轴的z轴的旋转位置的目标电阻值rz可以被设置为表示照相机镜头元件20的对于悬架系统所必需的恒定的期望旋转位置，其可以根据需要而变化，或者可以被忽略。

控制电路12包括关于自由度中的每一个的误差检测器16。每个误差检测器16被供应有目标电阻值和所有检测到的电阻测量结果中的相应一个。

每个误差检测器16包括反馈测量单元17，其得出关于相应自由度的反馈值。反馈值是检测到的SMA致动器线30的电阻测量结果的线性和。用于线性和中的每个电阻测量结果的缩放因子对应于SMA致动器线30对所涉及的自由度内的移动的贡献。这取决于SMA致动器装置1中的SMA致动器线30的几何形状。

作为示例，考虑一种系统，其中围绕x轴的旋转位置(RotX)是标记为a、b、e和f的相等长度的SMA致动器线30的长度的函数。SMA致动器线30的长度与SMA致动器线30的电阻有关，使得RotX＝K*(Ra-Rb+Re-Rf)，其中K是比例常数，并且Ra、Rb、Re和Rf分别是线a、b、e和f的电阻。在这种情况下，反馈值是线性和(Ra-Rb+Re-Rf)。在该示例中，线性和中的比例因子全部为1或-1，因为对称配置导致线贡献相等的量，但对于其他配置，可以根据所涉及的几何形状应用其他比例因子。

每个误差检测器16包括比较器18，其得出关于所涉及的自由度的目标电阻值和反馈值之间的误差，并且进一步通过偏移O进行调整。偏移O的值在下面进一步描述。如图4所示，可以通过偏移由比较器18得出的误差来应用该调整。作为替代方案，可以通过在供应给比较器18之前(例如在设置单元15内)偏移目标电阻值或通过在供应给比较器18之前偏移反馈值来施加该调整，这两个替代方案具有同样的效果。

由误差检测器16得出的调整后的误差被供应给矩阵控制器19，该矩阵控制器19得出用于每条SMA致动器线30的控制信号，以便根据调整后的误差控制驱动信号的功率，特别是使用减少误差的闭环控制算法。对于每条SMA致动器线30，矩阵控制器考虑了关于由所涉及的SMA致动器线30的收缩所影响的自由度的调整后的误差。这是使用缩放因子完成的，该缩放因子对应于SMA致动器线30对所涉及的自由度内的移动的贡献。这实际上与用于得出关于各个自由度的反馈值是反向关系。此外，它取决于SMA致动器装置1中的SMA致动器线30的几何形状。矩阵控制器19将控制信号供应给驱动电路13。

设置单元15、误差检测器16和矩阵控制器19可以在一个或更多个处理器中实现，该处理器可以是公共处理器，尽管为了便于理解，它们在图4中被示为分离的部件。

由于反馈控制基于反馈值执行，因此可以通过改变供应给每条SMA致动器线30的平均功率来独立于位置控制而有效地设置SMA致动器线30的张力和温度。因此，控制信号可以表示相应的驱动信号的相对功率，并且驱动电路13然后可以供应驱动信号，该驱动信号的功率等于供应给SMA致动器线30的每一个的平均功率乘以由控制信号表示的相对功率。这具有根据控制信号调整驱动信号的功率与平均功率不同的相对量的效果。平均功率可以在致动操作期间保持恒定，但是可以例如响应于环境温度的测量结果而在致动之间变化，例如如在WO-2014/076463中更详细公开的。可以使用结合张力和位置/方位的其他方法。

现在将考虑用于调整得出的误差的偏移O。偏移O具有的值被选择以调整照相机镜头元件20的实际位置以匹配由目标电阻值表示的期望位置。例如由于制造公差或SMA致动器线的响应随时间变化的变化，偏移O被选择为校正可移动元件被驱动到的实际位置的变化。因此，通过偏移O的调整提高了对驱动信号控制的精度。

通常，偏移O被存储在控制电路12中，偏移O可以在制造期间被校准并预先存储在SMA致动装置中或者可以在SMA致动装置的使用期间被校准。

现在将考虑相对于照相机镜头元件20的光轴的旋转(倾斜)(即，照相机镜头元件20围绕垂直于光轴的x和y轴的旋转位置)的偏移O。如上所述，光轴被期望垂直于图像传感器11(即，不倾斜)，使得整个图像上的焦深是均匀的。在不存在偏移的情况下，当根据表示恒定期望参考位置的恒定目标电阻值来驱动照相机镜头元件20时，例如由于制造公差或SMA致动器线的响应随时间的变化，仍然可能存在可移动元件被驱动到的实际位置的变化。关于照相机镜头元件20相对于支撑结构10围绕垂直于光轴的轴线的旋转(即围绕x轴或y轴的旋转)的偏移O对此进行校正。

可以在制造期间或在使用期间例如当SMA致动装置加电时校准偏移O。当照相机镜头元件20处于相对于支撑结构10的已知位置时，可以基于对SMA致动器线30的电阻的测量结果来执行校准。

对于校准的一个选择在于已知位置是图像传感器11上的图像的聚焦被优化的位置。也就是说，可以调整驱动信号直到光轴垂直于图像传感器，即直到没有倾斜为止，例如通过图像上的最佳聚焦来判断。在这个状态中的SMA致动器线30的每一个的电阻被测量并且用于得出偏移O以补偿在该状态下得出的对于实际反馈值的任何实际变化。

举例来说，这可以使用以下方法对于SMA致动装置1的第一配置进行处理，该方法涉及围绕x轴的旋转位置，等效方法也被应用于围绕y轴的旋转位置。

考虑围绕x轴的旋转位置是标记为a、b、e和f的相等长度的SMA致动器线30的长度的函数的情况。SMA致动器线30的长度与SMA致动器线30的电阻有关，使得RotX＝K*(Ra-Rb+Re-Rf)，其中K是比例常数，并且Ra、Rb、Re和Rf分别是线a、b、e和f的电阻。施加到SMA致动器线30的驱动信号被改变，直到图像在图像传感器上的所有点处被聚焦为止，表明镜头处于期望的零倾斜。所有线的电阻被测量，并它们用于计算等于(Ra-Rb+Re-Rf)的第一参考偏移Roff1。

这种偏移方法被期望为许多目的提供足够的补偿，但是最好在其中对图像传感器11进行非常精确的聚焦是可行的制造期间来执行。在这种情况下，例如由于使用期间的卷曲和连接电阻的逐渐变化的任何后续变化可能影响线的电阻并干扰补偿。

对于校准的另一选择在于，已知位置是照相机镜头元件20接触照相机镜头元件20可针对其被驱动的参考特征的位置。参考特征可以是图像传感器11、为限制运动而提供的终点挡板，或者为此目的专门设置的参考特征，其可以包括例如三个接触点。在这种情况下，如下所述，可以基于在驱动照相机镜头元件20接触参考特征时的SMA致动器线的电阻的测量结果来校准偏移O。可以从SMA致动器线30的测量电阻对所施加的驱动信号的功率的依赖性来检测与参考特征的接触或失去接触。

作为制造过程中的预备步骤，照相机镜头元件20针对参考特征被驱动，并且在该状态下照相机镜头元件20的旋转位置被测量并存储在控制电路12中。

然后，在使用期间，例如当SMA致动装置1加电时，照相机镜头元件20再次针对参考特征被驱动。在这种状态下SMA致动器线30的每一个的电阻被测量，并且偏移O根据测量到的电阻和照相机镜头元件20的存储的旋转位置的组合来计算并得出。因此，偏移O补偿可能随时间发生的SMA致动装置1的变化。

举例来说，这可以使用以下方法对于SMA致动装置1的第一配置进行处理，该方法涉及围绕x轴的旋转位置，等效方法也被应用于围绕y轴的旋转位置。

考虑围绕x轴的旋转位置是标记为a、b、e和f的相等长度的SMA致动器线30的长度的函数。SMA致动器线30的长度与SMA致动器线30的电阻有关，使得RotX＝K*(Ra-Rb+Re-Rf)，其中K是比例常数，并且Ra、Rb、Re和Rf分别是线a、b、e和f的电阻。

可以提供参考特征(例如，终点挡板或图像传感器11本身)，照相机镜头元件20在沿着光轴(即，沿着z轴)朝向图像传感器11被驱动一定距离时击中该参考特征。在制造期间，平面图像目标与图像传感器11平行布置。施加到SMA致动器线30的驱动信号被改变，直到图像在图像传感器上的所有点处被聚焦为止，表明镜头处于期望的倾斜。所有线的电阻被测量，并它们用于计算等于K*(Ra-Rb+Re-Rf)的第一参考偏移Roff1。

然后，施加到SMA致动器线30的驱动信号被改变以驱动照相机镜头元件20朝向图像传感器11，并且当与参考特征进行接触时测量SMA致动器线30的电阻。也就是说，将照相机镜头元件20拉离图像传感器11的SMA致动器线30的电阻将停止增加，并且将致动器拉向图像传感器11的SMA致动器线30的电阻将停止减小。然后为所有SMA致动器线30记录该轮廓的特征(例如最大和最小电阻)。这些电阻用于计算等于K*(R0-R1+R4-R5)的第二参考偏移Roff2。

然后，第一和第二参考偏移之间的差异(Roff2-Roff1)是照相机镜头元件20在与参考特征接触时的绝对旋转位置的测量结果。

在使用期间例如当SMA致动装置1加电时执行的偏移O的校准如下所述。施加到SMA致动器线30的驱动信号被改变以驱动照相机镜头元件20朝向图像传感器11，并且当与参考特征进行接触时测量SMA致动器线30的电阻。然后为所有线记录该轮廓的特征(例如最大和最小电阻)。这些电阻用于计算等于K*(R0-R1+R4-R5)的第三参考偏移Roff3。然后可以将旋转位置的总偏移Rtotal计算为(Roff3-Roff2+Roff1)，并且因此偏移被推导为Rtotal/K。虽然这个讨论涉及位置上的参考偏移，但是由于K的值抵消，因此所存储的参数可以是电阻。

尽管以上描述涉及使用表示恒定的期望旋转位置的恒定目标电阻值，但是这些技术可以类似地应用于关于以任何自由度的运动。

现在将考虑关于侧向于照相机镜头元件20的光轴(即，沿着x轴和y轴)的照相机透镜元件的平移的偏移O。在这种情况下，对于包括OIS的许多应用，期望的是具有使照相机镜头元件20从其处移动的参考位置，典型地是静止位置。因此，目标电阻值可表示可移动元件相对于支撑结构的期望侧向位置，其围绕参考位置变化。在这种情况下，偏移可以调整实际平移位置以匹配期望的平移位置。

在下文的一个或更多个实施例中可实现本公开的各方面：

1)一种控制供应给SMA致动装置中的SMA致动器线的驱动信号的方法，其中，所述SMA致动器线在拉紧状态下连接在支撑结构与可移动元件之间，处于其中所述SMA致动器线能够在所述SMA致动器线的选择性收缩时以多个自由度驱动所述可移动元件相对于所述支撑结构的移动的布置，所述方法包括：

设置目标电阻值，所述目标电阻值表示所述可移动元件相对于所述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；

根据所述目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差，所述误差通过偏移来调整，所述偏移具有的值被选择以调整所述可移动元件的实际位置以匹配由所述目标电阻值表示的关于所述自由度中的至少一个的所述期望位置；以及

根据调整后的误差来控制供应给SMA致动器线的所述驱动信号的功率。

2)根据1)所述的方法，其中，图像传感器被安装在所述支撑结构上，并且所述可移动元件是布置成将图像聚焦在所述图像传感器上的照相机镜头元件。

3)根据2)所述的方法，其中，所述自由度包括所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于光轴的轴线的旋转，并且所述误差通过关于所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述光轴的所述轴线的所述旋转的偏移来调整。

4)根据3)所述的方法，其中，所述目标电阻值表示所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述光轴的所述轴线的恒定期望旋转位置。

5)根据4)所述的方法，其中，所述目标电阻值表示所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述光轴的所述轴线的恒定期望旋转位置，其中所述照相机镜头元件的所述光轴垂直于所述图像传感器。

6)根据3)至5)中任一项所述的方法，还包括：当所述照相机镜头元件处于已知位置时，基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果来校准所述偏移。

7)根据6)所述的方法，其中，当所述照相机镜头元件处于所述图像传感器上的图像的聚焦被优化的已知位置时校准所述偏移。

8)根据6)所述的方法，其中，所述SMA致动装置还包括参考特征，所述照相机镜头元件能够针对所述参考特征被驱动，并且所述偏移在所述照相机镜头元件处于接触所述参考特征的已知位置处时基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果被校准。

9)根据6)至8)中任一项所述的方法，其中，在使用所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

10)根据9)所述的方法，其中，当所述SMA致动装置被加电时校准所述偏移。

11)根据6)至8)中任一项所述的方法，其中，在制造所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

12)根据1)或2)所述的方法，其中，所述目标电阻值表示所述可移动元件相对于所述支撑结构关于所述自由度中的至少一个的恒定期望位置。

13)根据1)至5)中任一项或12)所述的方法，还包括：当所述可移动元件处于已知位置时，基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果来校准所述偏移。

14)根据13)所述的方法，其中，所述SMA致动装置还包括参考特征，所述可移动元件能够针对所述参考特征被驱动，并且所述偏移在所述可移动元件处于接触所述参考特征的已知位置处时基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果被校准。

15)根据13)或14)所述的方法，其中，在使用所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

16)根据15)所述的方法，其中，当所述SMA致动装置被加电时校准所述偏移。

17)根据13)至16)中任一项所述的方法，其中，在制造所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

18)根据1)至5)中任一项或12)所述的方法，其中，所述偏移被预先存储在所述SMA致动装置中。

19)根据前述项中任一项所述的方法，其中：

所述目标电阻值关于所述自由度中的每一个进行设置，并且

检测误差的步骤包括：

得出关于所述自由度中的每一个的反馈值，所述反馈值是所述SMA致动器线的电阻的测量结果的线性总和，以及

关于所述自由度中的每一个得出所述目标电阻值和所述反馈值之间的误差。

20)根据前述项中的任一项所述的方法，其中，所述照相机镜头元件包括具有不超过10mm的直径的一个或更多个透镜。

21)一种SMA致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件，所述可移动元件悬挂在所述支撑结构上；

多条SMA致动器线，所述SMA致动器线在拉紧状态下连接在所述支撑结构与所述可移动元件之间，处于其中所述SMA致动器线能够在所述SMA致动器线的选择性收缩时以多个自由度驱动所述可移动元件相对于所述支撑结构的移动的布置；以及

控制电路，所述控制电路布置成将驱动信号供应给所述SMA致动器线，所述控制电路被布置成通过以下操作来控制所述驱动信号：

设置目标电阻值，所述目标电阻值表示所述可移动元件相对于所述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；

根据所述目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差，所述误差通过偏移来调整，所述偏移具有的值被选择以调整所述可移动元件的实际位置以匹配由所述目标电阻值表示的所述期望位置；以及

根据调整后的误差来控制供应给SMA致动器线的所述驱动信号的功率。

22)一种校准用于在根据1)所述的方法或根据21)所述的SMA致动装置中使用的偏移的方法，所述方法包括在所述SMA致动装置的制造期间校准所述偏移。

Claims (27)

1.一种控制供应给SMA致动装置中的SMA致动器线的驱动信号的方法，其中，所述SMA致动器线在拉紧状态下连接在支撑结构与可移动元件之间，处于其中所述SMA致动器线能够在所述SMA致动器线的选择性收缩时以多个自由度驱动所述可移动元件相对于所述支撑结构的移动的布置，所述方法包括：

设置目标电阻值，所述目标电阻值表示所述可移动元件相对于所述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；

根据所述目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差，所述误差通过偏移来调整，所述偏移具有的值被选择以调整所述可移动元件的实际位置以匹配由所述目标电阻值表示的关于所述自由度中的至少一个的所述期望位置，以校正归因于制造公差或所述SMA致动器线的响应随时间的变化的实际位置的变化，其中当所述可移动元件处于已知位置时，基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果来校准所述偏移；以及

根据调整后的误差来控制供应给SMA致动器线的所述驱动信号的功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，图像传感器被安装在所述支撑结构上，并且所述可移动元件是布置成将图像聚焦在所述图像传感器上的照相机镜头元件。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述自由度包括所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于光轴的轴线的旋转，并且所述误差通过关于所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述光轴的所述轴线的所述旋转的偏移来调整。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述目标电阻值表示所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述光轴的所述轴线的恒定期望旋转位置。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述目标电阻值表示所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述光轴的所述轴线的恒定期望旋转位置，其中所述照相机镜头元件的所述光轴垂直于所述图像传感器。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，还包括：当所述照相机镜头元件处于已知位置时，基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果来校准所述偏移。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述照相机镜头元件处于所述图像传感器上的图像的聚焦被优化的已知位置时校准所述偏移。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述SMA致动装置还包括参考特征，所述照相机镜头元件能够针对所述参考特征被驱动，并且所述偏移在所述照相机镜头元件处于接触所述参考特征的已知位置处时基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果被校准。

9.根据权利要求7-8中任一项所述的方法，其中，在使用所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，在使用所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，当所述SMA致动装置被加电时校准所述偏移。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，当所述SMA致动装置被加电时校准所述偏移。

13.根据权利要求7-8中任一项所述的方法，其中，在制造所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

14.根据权利要求6所述的方法，其中，在制造所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标电阻值表示所述可移动元件相对于所述支撑结构关于所述自由度中的至少一个的恒定期望位置。

16.根据权利要求2所述的方法，其中，所述目标电阻值表示所述可移动元件相对于所述支撑结构关于所述自由度中的至少一个的恒定期望位置。

17.根据权利要求1或15所述的方法，其中，所述SMA致动装置还包括参考特征，所述可移动元件能够针对所述参考特征被驱动，并且所述偏移在所述可移动元件处于接触所述参考特征的已知位置处时基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果被校准。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在使用所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，当所述SMA致动装置被加电时校准所述偏移。

20.根据权利要求18-19中任一项所述的方法，其中，在制造所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

21.根据权利要求17所述的方法，其中，在制造所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。

22.根据权利要求1-5和15-16中任一项所述的方法，其中，所述偏移被预先存储在所述SMA致动装置中。

23.根据权利要求1-5、7-8、10-12、14-16、18-19和21中任一项所述的方法，其中：

所述目标电阻值关于所述自由度中的每一个进行设置，并且

检测误差的步骤包括：

得出关于所述自由度中的每一个的反馈值，所述反馈值是所述SMA致动器线的电阻的测量结果的线性总和，以及

关于所述自由度中的每一个得出所述目标电阻值和所述反馈值之间的误差。

24.根据权利要求2-5和7-8中的任一项所述的方法，其中，所述照相机镜头元件包括具有不超过10mm的直径的一个或更多个透镜。

25.根据权利要求6所述的方法，其中，所述照相机镜头元件包括具有不超过10mm的直径的一个或更多个透镜。

26.一种SMA致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件，所述可移动元件悬挂在所述支撑结构上；

多条SMA致动器线，所述SMA致动器线在拉紧状态下连接在所述支撑结构与所述可移动元件之间，处于其中所述SMA致动器线能够在所述SMA致动器线的选择性收缩时以多个自由度驱动所述可移动元件相对于所述支撑结构的移动的布置；以及

控制电路，所述控制电路布置成将驱动信号供应给所述SMA致动器线，所述控制电路被布置成通过以下操作来控制所述驱动信号：

设置目标电阻值，所述目标电阻值表示所述可移动元件相对于所述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；

根据所述目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差，所述误差通过偏移来调整，所述偏移具有的值被选择以调整所述可移动元件的实际位置以匹配由所述目标电阻值表示的关于所述自由度中的至少一个的所述期望位置，以校正归因于制造公差或所述SMA致动器线的响应随时间的变化的实际位置的变化，其中当所述可移动元件处于已知位置时，基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果来校准所述偏移；以及

根据调整后的误差来控制供应给SMA致动器线的所述驱动信号的功率。

27.一种校准用于在根据权利要求1所述的方法或根据权利要求26所述的SMA致动装置中使用的偏移的方法，所述方法包括在所述SMA致动装置的制造期间校准所述偏移。

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