CN108603995A

CN108603995A - 相机镜头致动装置

Info

Publication number: CN108603995A
Application number: CN201780009891.9A
Authority: CN
Inventors: 詹姆斯·豪沃思; 斯蒂芬·马修·邦廷
Original assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Current assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2037-02-03
Also published as: EP3411741A1; CN108603995B; EP3411741B1; CN115144994A; GB201602100D0; WO2017134456A1

Abstract

一种相机镜头致动装置包括其上安装有图像传感器的支撑结构和被布置成将图像聚焦在图像传感器上的相机镜头元件。SMA丝的两对节段被保持在支撑结构和相机镜头元件之间，当从光轴径向向外观察时，SMA丝的每个节段倾斜。SMA丝的两对节段被布置成在相反方向上向相机镜头元件施加具有平行于光轴的力。

Description

相机镜头致动装置

本发明涉及一种相机镜头致动装置，其包括其上安装有图像传感器的支撑结构和布置成将图像聚焦在图像传感器上的相机镜头元件，其中形状记忆合金(SMA)丝的节段(lengths)被保持在支撑结构和相机镜头元件之间，用于驱动相机镜头元件沿其光轴移动。

已知SMA丝用作致动器，并且在微型设备中具有特别的优点。因此，SMA丝作为致动器应用于各种设备中，包括手持设备，诸如相机和移动电话。这种致动器可例如用于微型相机中，用于驱动相机镜头元件沿其光轴移动，例如实现聚焦或变焦。

在WO-2007/113478中公开了这种类型的相机镜头致动装置的示例。在一个示例中，致动器包括一根SMA丝，该SMA丝在其端部处连接到支撑结构并钩在相机镜头元件上的钩上。该一根SMA丝在钩的两侧上的部分形成在沿着光轴观察时以小于180°(例如90°)的角度延伸的一对SMA丝的节段，其还向相机镜头元件施加具有平行于光轴的分量、远离图像传感器的力，以用于在收缩时驱动相机镜头元件的力矩沿着光轴远离图像传感器。因为SMA丝的节段形成V形，并且包含SMA丝的两个节段的平面与光轴成一定角度延伸，所以该一根SMA丝由于其相对于光轴的定向而可以被称为布置成“成角度的V形”。

在另一个示例中，两根SMA丝以成角度的V形布置，两根SMA丝向相机镜头元件施加具有平行于光轴的分量、远离图像传感器的力。

在WO-2007/113478中，相机镜头元件由悬架系统支撑在支撑结构上，该悬架系统包括弹性挠曲件，该弹性挠曲件对SMA丝的节段施加偏置力，用于驱动相机镜头元件平行于光轴朝向图像传感器运动。

根据本发明，提供了一种相机镜头致动装置，包括：支撑结构，其上安装有图像传感器；相机镜头元件，其被布置成将图像聚焦在图像传感器上并且具有光轴；总共四个节段的SMA丝，其保持在支撑结构和相机镜头元件之间，SMA丝的每个节段在从光轴径向向外观察时倾斜，其中SMA丝的第一对节段布置成在第一方向上向相机镜头元件施加具有平行于光轴的分量的力，并且SMA丝的第二对节段布置成在与第一方向相反的第二方向上向相机镜头元件施加具有平行于光轴的分量的力。

因此，SMA丝的两对节段在沿着光轴的相反方向上向相机镜头元件施加力。因此，在操作中，SMA丝的两对节段可各自被同时驱动，以保持丝中的张力，并将相机镜头元件保持在由SMA丝的每对节段的相对收缩控制的位置处。通过区别地驱动SMA丝的两对节段来收缩，可以驱动相机镜头元件沿光轴移动。以这种方式，SMA丝的两对节段相对。

具有SMA丝的相对的成对节段的这种布置允许相机镜头致动装置比WO-2007/113478的响应更快，在WO-2007/113478中，SMA丝的所有节段在收缩时在相同方向上驱动移动。WO-2007/113478中的操作速度受限于当希望通过弹性偏置使相机镜头元件朝向图像传感器移动时对于丝冷却所花费的时间。相比之下，对于本发明中的SMA丝的相对的成对节段，可以通过加热SMA丝的相应的成对节段来在两个方向上驱动移动，这提供了改进的响应，因为通过电驱动信号加热SMA丝比自然冷却更快。

对于SMA丝的节段的各种布置是可能的，例如如下。

在一种可能类型的布置中，SMA丝的节段是第一根和第二根SMA丝的部分。在这种情况下，第一根和第二根SMA丝可以各自在它们的端部处连接到支撑结构，并且钩在相机镜头元件上的相应的钩上，使得第一根SMA丝在钩的两侧上的它们被钩在其上的部分形成SMA丝的第一对节段，并且第二根SMA丝在钩的两侧上的它们被钩在其上的部分形成SMA丝的第二对节段。多根SMA丝可以布置有以小于180°的角度延伸的SMA丝的多对节段，例如沿光轴观察的大致为90°，例如以成角度的V形布置。

在这种类型的布置中，第一根和第二根SMA丝可以钩在相机镜头元件上的相应钩上，该相应钩布置在围绕光轴的相对角位置处，使得SMA丝的第一对节段和SMA丝的第二对节段被布置成在SMA丝的第一对节段和SMA丝的第二对节段之间在相反方向上垂直于光轴向相机镜头元件施加力。

在这种类型的布置中，由于来自SMA丝的两对节段的力在相反方向上并且因此趋于相互抵消，因此施加到相机镜头元件的垂直于光轴的力被减小。横向力的这种减小在相机镜头致动装置的设计中提供了显著的优点。在悬架系统将相机镜头元件悬挂在支撑结构上的情况下，降低了悬架系统上的横向载荷力。这减少了对悬架系统的限制，允许悬架系统的改进设计和/或操作。例如，在悬架系统是滚珠轴承装置的情况下，滚珠轴承装置的负载减小，这允许更简单的滚珠轴承装置并改善响应。类似地，在悬架系统是挠曲装置的情况下，挠曲件需要具有较小的横向刚度，这允许挠曲装置设计成具有改进的响应。

在另一种可能类型的布置中，在沿光轴观察时，SMA丝的每个节段被布置在相机镜头元件的四个侧面中的相应一个侧面上，SMA丝的第一对节段被布置在彼此相邻的相机镜头元件的两个侧面上，并且SMA丝的第二对节段被布置在彼此相邻的相机镜头元件的另两个侧面上，使得SMA丝的第一对节段和SMA丝的第二对节段被布置成在SMA丝的第一对节段和SMA丝的第二对节段之间在相反方向上垂直于光轴向相机镜头元件施加力。

在又一种可能类型的布置中，SMA丝的每个节段是在沿光轴观察时布置在相机镜头元件的四个侧面中的相应一个侧面上的单独一根SMA丝。

在这种可能类型的布置的示例中，SMA丝的第一对节段布置在相机镜头元件的彼此相对的两个侧面上，并且布置成在SMA丝的第一对节段之间在相反方向上垂直于光轴向相机镜头元件施加力，并且SMA丝的第二对节段布置在相机镜头元件的彼此相对的另两个侧面上，并且布置成在SMA丝的第二对节段之间在相反的方向上垂直于光轴向相机镜头元件施加力。

在这种类型的布置中，由于来自每对内的SMA丝的节段的力在相反方向上并且因此趋于相互抵消，因此施加到相机镜头元件的垂直于光轴的力被减小。横向力的这种减小在相机镜头致动装置的设计中提供了显著的优点。在悬架系统将相机镜头元件悬挂在支撑结构上的情况下，降低了悬架系统上的横向载荷力。这减少了对悬架系统的限制，允许悬架系统的改进设计和/或操作。例如，在悬架系统是滚珠轴承装置的情况下，滚珠轴承装置的负载减小，这允许更简单的滚珠轴承装置并改善响应。类似地，在悬架系统是挠曲装置的情况下，挠曲件需要具有较小的横向刚度，这允许挠曲装置设计成具有改进的响应。

本发明在应用于微型相机时具有特别的优点，例如相机镜头元件包括直径不超过10mm的多个镜头之一。

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，其中：

图1是相机镜头致动装置的示意图；

图2是第一配置中的相机镜头致动装置的透视图；

图3是第一配置中的相机镜头致动装置的分解图；

图4和图5是从围绕光轴的两个角位置观察的、第二配置中的相机镜头致动装置的透视图；

图6是第二配置中的相机镜头致动装置的分解图；

图7是第三配置中的相机镜头致动装置的透视图；

图8是第三配置中的相机镜头致动装置的悬架系统的侧视图；

图9是第四配置中的相机镜头致动装置的透视图；

图10是第四配置中的相机镜头致动装置的悬架系统的连杆机构的侧视图；

图11是第四配置中的相机镜头致动装置的悬架系统的侧视图；

图12是第五配置中的相机镜头致动装置的透视图；

图13是第五配置中的相机镜头致动装置的分解图；

图14是第五配置中的、具有可选电连接的相机镜头致动装置的分解图；

图15是第五配置中的照相机镜头致动装置中的SMA丝的节段的沿着光轴的示意性平面图；

图16是第六配置中的相机镜头致动装置的透视图；

图17是第七配置中的第七相机镜头致动装置的透视图；

图18是第八配置中的相机镜头致动装置的透视图；

图19和图20是具有两种可选电连接方式的相机镜头致动装置的控制电路的图示。

现在将描述八种配置中的相机镜头致动装置。相机镜头致动装置在每个配置中是相同的，除了下面阐述的差异。因此，共同的元件被给予共同的参考数字。除了明确阐述的差异之外，对共同元件的描述同样适用于相机镜头致动装置的配置中的每一个，但是为了简洁起见，将不重复。

图1示意性地示出了在相机镜头致动装置的配置的每个中的相机镜头致动装置1，并且布置如下。

相机镜头致动装置1包括支撑结构2和相机镜头元件3。

支撑结构2具有安装在其上的图像传感器4。图像传感器4捕捉图像并且可以是任何合适的类型，例如CCD(电荷耦合设备)或CMOS(互补金属氧化物半导体)设备。

相机镜头元件3布置成将图像聚焦到图像传感器4上。相机镜头元件3包括支撑镜头6(或通常任何数量的镜头)的圆柱形主体形式的镜头架5。相机镜头元件3具有光轴O，在该光轴O上布置该(或每个)镜头6。相机镜头致动装置1是微型相机，其中该(或每个)镜头6具有不超过10mm的直径。

支撑结构具有围绕相机镜头元件3延伸的壁7，并且相机镜头元件3具有通过壁7中的间隙突出的臂8。

相机镜头元件3沿光轴O可移动以改变图像焦点，例如提供聚焦或变焦。在下面更详细描述的各种配置中，相机镜头元件3沿着光轴O的移动由SMA丝的总共四个节段10来驱动，该SMA丝的四个节段在支撑结构2和相机镜头元件3(特别是臂8)之间保持张力。

在图2和图3中示出了第一配置中的相机镜头致动装置1。如现在将更详细地描述，在相机镜头致动装置1的第一配置中，SMA丝的四个节段10由布置为成角度的V形的两根SMA丝形成，并且以围绕光轴O的相同角度位置耦合到相机镜头元件3。

在第一配置中的相机镜头致动装置1具有滚珠轴承装置形式的悬架系统11，其以允许相机镜头元件3沿着光轴O移动的方式将相机镜头元件3悬挂在支撑结构2上。特别地，悬架系统11包括以下元件。凸缘12形成在相机镜头元件3的镜头架5上，并且通道13形成在凸缘12定位在其中的支撑结构2的壁7中。每个凸缘12及其定位在其中的相应通道13在它们之间限定了两个滚珠轴承座圈18，一个在凸缘12的每一侧面上。滚珠14设置在滚珠轴承座圈18中，以将相机镜头元件3支承在支撑结构2上。滚珠轴承座圈18平行于光轴O延伸，以最小的倾斜引导相机镜头元件3沿着光轴O移动。

SMA丝的四个节段10是第一根和第二根SMA丝15的部分，每个被布置成如下的成角度的V形。

第一根和第二根SMA丝15的每一个在其端部处通过卷曲部分16连接到支撑结构2。卷曲部分16由金属制成，并卷曲在几根SMA丝15的端部上，以提供机械和电连接。卷曲部分16固定到支撑结构2，特别是壁7。

第一根和第二根SMA丝15中的每一个也钩在形成在相机镜头元件3的相同臂8上的相应钩17上，因此在围绕光轴O的相同角度位置处。因此，在第一配置中，仅提供一个臂8。第一根SMA丝15的在其被钩住的钩17的两侧上的部分形成SMA丝的第一对节段10，并且类似地，第二根SMA丝15的在其被钩住的钩17的两侧上的部分形成SMA丝的第二对节段10。

SMA丝的每对节段10布置为成角度的V形。也就是说，SMA丝的节段10形成V形，并且包含SMA丝的两个节段10的平面与光轴O成一定角度(非零锐角)延伸。因此，在每对中的SMA丝的两个节段10以在沿着光轴O观察时的大致上90°的角度沿着相机镜头元件3的两个相邻侧面延伸。更具体地，90°的角度可以是在沿着光轴O观察时小于180°的任何角度。此外，SMA丝的每个节段10在与光轴O径向向外观察时倾斜。

由于SMA丝的节段10的倾斜，SMA丝的每个节段10施加具有平行于光轴O的分量的力。与平行于光轴O布置的SMA丝相比，该倾斜允许提供SMA丝的更大的节段，从而增加了由于如WO-2007/113478中描述的齿轮效应引起的冲程。

类似地，成角度的V形布置允许每对中的SMA丝的两个节段10沿着相机镜头元件3的两个相邻侧面延伸，这允许SMA丝的节段10比它们都布置在相机镜头致动布置1的同一侧面时更长，也如WO-2007/113478中所描述的。

然而，SMA丝的第一对节段10在使得它们在第一方向上(例如图1中向下)施加具有平行于光轴O的分量的力的方向上倾斜，而SMA丝的第二对节段10在使得它们在与第一方向相反的第二方向(例如图1中向上)施加具有平行于光轴O的分量的力的方向上倾斜。因此，每对的SMA丝的节段10在它们被布置其上的相机镜头元件3的侧面上彼此交叉。与其中SMA丝的所有节段都在相同方向上施加具有平行于光轴O的分量的力的WO-2007/113478相反，SMA丝的两对节段10在如几对之间沿着光轴O在相反方向上向相机镜头元件施加力。

因此，在操作中，SMA丝的两对节段10可被同时驱动，以保持SMA丝中的张力，并将相机镜头元件3保持在由SMA丝的每对节段10的相对收缩控制的沿着光轴O的位置处。通过区别地驱动SMA丝的两对节段10来收缩，可以驱动相机镜头元件沿光轴移动到移动范围中的任何位置。移动范围的大小取决于SMA丝的节段10的长度和倾斜角以及SMA丝的节段10在其正常操作参数内的收缩范围。驱动通过控制电路100实现，该控制电路100将驱动信号供应给SMA丝的节段10，如下文更详细描述的。

以这种方式，SMA丝的两对节段10相对，这提供了比WO-2007/113478的布置更快的响应，在WO-2007/113478的布置中，当相机镜头元件在其中SMA由弹性偏置引起膨胀的方向上移动时，响应受到对于SMA丝冷却所花费的时间的限制。这是因为在相机镜头致动装置1中，相机镜头元件3沿着光轴O的移动可以由通过几根SMA丝15之一形成的SMA丝的成对的节段10之一在任一方向上驱动，由于通过电驱动信号加热SMA丝比冷却更快，因此其具有改进的响应。

由于第一根和第二根SMA丝15钩在相机镜头元件3的相同臂8上的相应钩17上，并且由此在围绕光轴O的相同角度位置处，因此，每对的SMA丝的节段10被布置在相机镜头元件3的相同两侧上。因此，SMA丝的两对节段10以相同的方向(即图2中所示的方向R)垂直于光轴O向相机镜头元件3施加力。这意味着由两根SMA丝15形成的SMA丝的两对节段10在相同方向上加载悬架系统11。这意味着在每个凸缘12的侧面上只有一个滚珠轴承座圈18被加载。因此，在每个凸缘12的另一侧上的滚珠轴承座圈18可以可选地省略。然而，悬架系统10的这种加载是不希望的，并且限制了性能。在相机镜头致动装置1的第二配置中，该问题被减少。

在图4至图6中示出了第二配置中的相机镜头致动装置1。如现在将更详细地描述，在相机镜头致动装置1的第二配置中，SMA丝的四个节段10由布置为成角度的V形的两根SMA丝形成，并且以围绕光轴O的相反角度位置耦合到相机镜头元件3。

在第二配置中的相机镜头致动装置1具有滚珠轴承装置形式的悬架系统11，其以允许相机镜头元件3沿着光轴O移动的方式将相机镜头元件3悬挂在支撑结构2上。悬架系统11具有与相机镜头致动装置1的第一配置中的相同形式。因此，上述对悬架系统11给出的描述同样适用于第二配置中的相机镜头致动装置1，因此将不重复。

类似地，与第一配置中一样，在第二配置中，SMA丝的四个节段10是第一根和第二根SMA丝15的部分，每根SMA丝布置为成角度的V形，并且上面给出的描述同样适用，不同之处在于，在第二配置中，第一根和第二根SMA丝15钩在形成在相机镜头元件3的相对角部中的臂8上的相应钩17上，并且因此钩在围绕光轴O的相对角度位置处。这意味着SMA丝的第一对和第二对节段10垂直于光轴在如SMA丝的第一对节段10和第二对节段10之间的相反方向上(也即图4中所示的相反方向S和T)向相机镜头元件2施加力。

SMA丝的两对节段10以与第一配置中相同的方式相对，即SMA丝的第一对节段10在第一方向上施加具有平行于光轴O的分量的力，而SMA丝的第二对节段10在与第一方向相反的第二方向上施加具有平行于光轴O的分量的力。因此，就沿着光轴O驱动移动而言，第二配置中的相机镜头致动装置1以与第一配置中相同的方式操作，并且上述描述同样适用。

然而，在第二配置中，由于来自SMA丝的节段10的力在如两对之间的相反方向上并且因此趋于相互抵消，因此施加到相机镜头元件的垂直于光轴O的力被减小。横向力的这种减小提供了显著的优点，因为在悬架系统11上的横向载荷力减小，从而提供了与第一配置相比改进的响应。

此外，在第二配置中，由于第一根和第二根SMA丝15在围绕光轴O的相对角度位置处钩在相应的钩17上，因此在沿着光轴O观察时，SMA丝的每个节段10布置在相机镜头元件3的四个侧面中的相应一个侧面上，即，第一对的SMA丝的节段10由相机镜头元件3的彼此相邻的两个侧面上的第一根SMA丝15形成，并且第二对的SMA丝的节段10由相机镜头元件3的彼此相邻的另两个侧面上的第二根SMA丝15形成。因此，SMA丝的节段10不交叉，这降低了意外接触和引起电短路的风险，并且类似地降低了如在第一配置中可能需要的保护需求，例如在SMA丝的节段10上提供绝缘涂层和/或在两根SMA丝15之间提供足够的间隙，这增加了相机镜头致动装置1的占地面积。

第二配置确实需要在相对的角部上的两个臂8，但是实施起来相对简单。

在图7和图8中示出了第三配置中的相机镜头致动装置1。在相机镜头致动装置1的第三配置中，SMA丝的四个节段10由布置为成角度的V形的两根SMA丝形成，并且以围绕光轴O的相对角度位置耦合到相机镜头元件3，处于与第二配置类似的布置中。

在第三配置中的相机镜头致动装置1具有挠曲装置而不是滚珠轴承装置形式的悬架系统31，其以允许相机镜头元件3沿着光轴O移动的方式将相机镜头元件3悬挂在支撑结构2上。

特别地，悬架系统31包括布置在相机镜头元件3的相对端部上的一对挠曲件32。其中一个挠曲件32在图7中可见，而另一挠曲件32位于相机镜头元件3的相对端处的相应位置上。挠曲件32是细长梁，当沿着光轴O观察时，该挠曲件32被成形为围绕镜头架5的端部延伸的部分环，以便位于镜头6的区域之外而不遮蔽成像。每个挠曲件32的一个端部38(图7中右手侧在钩8之一上方)附接到相机镜头元件3，特别是附接到镜头架5。每个挠曲件32的另一个端部39(图7中左手端)附接到支撑结构2，特别是附接到壁7。挠曲件32由弹性材料制成，诸如金属，例如不锈钢或另一种硬质金属或塑料。

挠曲件32成形为细长梁。光轴O径向上的挠曲件32的宽度大于平行于光轴O的挠曲件32的厚度，使得挠曲件32弯曲以允许相机镜头元件3沿着光轴O的轴向移动，但阻止相机镜头元件3沿着光轴O径向的横向移动。图8示出当相机镜头元件3远离(在这种情况下向上)图像传感器4移动时，挠曲件32呈现(take up)成S形。当相机镜头元件3朝向图像传感器4移动时，呈现类似但相反的S形。

悬架系统31的益处在于易于制造，因为挠曲件32可以从片材切割，并且例如通过粘合剂或焊接容易地附接到支撑结构2和相机镜头元件3。材料比滚珠便宜，并且组装过程更简单，因此比将滚珠组装到滚珠轴承座圈18中便宜。然而，倾斜性能可能不如滚珠轴承装置形式的悬架系统11好，但是对于许多目的来说可能是足够的。

在第三配置中，SMA丝的四个节段10是第一根和第二根SMA丝15的部分，每根SMA丝以与第二配置相同的方式布置为成角度的V形，并且因此上面给出的描述同样适用，包括这样的优点：由于来自SMA丝的节段10的力在两对之间处于相反方向，因此垂直于光轴O向相机镜头元件3施加的力减小，从而趋于彼此抵消。横向力的这种减小提供了显著的优点，因为悬架系统31上的横向载荷力减小，与具有与第一配置中相同布置的SMA丝的节段10相比，其允许更简单的挠曲装置，因为挠曲件32需要具有更小的横向刚度，这允许挠曲装置被设计成具有改进的响应。

在图9至图11中示出了第四配置中的相机镜头致动装置1。如现在将更详细地描述，在相机镜头致动装置1的第四配置中，SMA丝的四个节段10由布置为成角度的V形的两根SMA丝形成，并且以围绕光轴O的相对角度位置耦合到相机镜头元件3，处于与第二配置类似的布置中。

在第四配置中的相机镜头致动装置1具有四连杆机构装置而不是滚珠轴承装置形式的悬架系统41，其以允许相机镜头元件3沿着光轴O移动的方式将相机镜头元件3悬挂在支撑结构2上。

特别地，悬架系统41包括布置在相机镜头元件3的相对端部处的两个悬架元件42。其中一个悬架元件42在图9中可见，而另一悬架元件42位于相机镜头元件3的相对端处的相应位置上。悬架元件42是细长梁，当沿着光轴O观察时，该挠曲件32被成形为围绕镜头架5的端部延伸的部分环，以便位于镜头6的区域之外而不遮蔽成像。

如图10所示，每个悬架元件42包括刚性杆43，该刚性杆43是细长梁，当沿着光轴O观察时，该刚性杆被成形为围绕镜头架5的端部延伸的部分环，以便位于镜头6的区域之外而不遮蔽成像。每个悬架元件42还包括在刚性杆43的相对端部处的一对第一凸片44和第二凸片45。一对第一凸片44和第二凸片45各自通过铰链部分46附接到刚性杆43。每个悬架元件42可以由片材形成为单件，其中铰链部分46是沿着线变薄的区域。

第一对凸片44附接到支撑结构2，且第二凸片45附接到相机镜头元件3。因此，如图11所示，悬架元件42形成由铰链部分46连接的四连杆机构装置的两个杆，其中支撑结构2和相机镜头元件3形成另外两个杆。悬架系统41的这种四连杆机构装置允许相机镜头元件3借助于铰链部分46处的弯曲而沿着光轴O移动。图11示出了已经从图像传感器4移开(在这种情况下向上)的相机镜头元件3。当相机镜头元件3朝向图像传感器4移动时，呈现类似但相反的形状。

悬架装置41的一个益处在于易于制造，因为悬架元件42可以从片材切割，并且例如通过粘合剂或焊接容易地附接到支撑结构2和相机镜头元件3。材料比滚珠便宜，并且组装过程更简单，因此比将滚珠组装到滚珠轴承座圈18中便宜。悬架装置41的另一个益处在于，由于这种四连杆机构装置必须提供基本平行的移动，因此镜头架被限制为沿着光轴O精确地移动。这样，与悬架装置31相比，倾斜减小。

在第四配置中，SMA丝的四个节段10是第一根和第二根SMA丝15的部分，每根SMA丝以与第二配置相同的方式布置为成角度的V形，并且因此上面给出的描述同样适用，包括这样的优点：由于来自SMA丝的节段10的力在两对之间处于相反方向，因此垂直于光轴O向相机镜头元件3施加的力减小，从而趋于彼此抵消。横向力的这种减小提供了显著的优点，因为在悬架系统41上的横向载荷力减小，允许与如第一配置中具有相同布置的SMA丝的节段10相比的更简单的四连杆机构装置。

在图12至图15中示出了第五配置中的相机镜头致动装置1。如现在将更详细地描述，在相机镜头致动装置1的第五配置中，SMA丝的四个节段10由四根SMA丝51形成。

在第五配置中的相机镜头致动装置1具有滚珠轴承装置形式的悬架系统11，其以允许相机镜头元件3沿着光轴O移动的方式将相机镜头元件3悬挂在支撑结构2上。悬架系统11具有与相机镜头致动装置1的第二配置中的相同形式。因此，上述对悬架系统11给出的描述同样适用于第五配置中的相机镜头致动装置1，因此将不重复。

与其中SMA丝的四个节段10由布置为成角度的V形的两根SMA丝形成的第一至第四配置相反，在第五配置中，SMA丝的四个节段10是如下布置的SMA丝的单独丝51。

沿着光轴观察，形成SMA丝的各个节段10的几根SMA丝51中的每一个被布置在相机镜头元件3的四个侧面中的相应侧面上。几根SMA丝51的每一个在一个端部处通过卷曲部分52连接到支撑结构2，特别是连接到壁7，并且在另一端部处通过卷曲部分53连接到相机镜头元件3，特别是连接到臂8之一。卷曲部分52和53由金属制成，并卷曲在几根SMA丝51的端部上，以提供机械和电连接。

SMA丝的每个节段10在光轴O的径向向外观察时是倾斜的。由于SMA丝的节段10的倾斜，SMA丝的每个节段10施加具有平行于光轴O的分量的力。与平行于光轴O布置的SMA丝相比，该倾斜允许提供SMA丝的更大的节段，从而增加了由于如WO-2007/113478中描述的齿轮效应引起的冲程。类似地，由于沿着相机镜头元件3的四个侧面的位置，SMA丝的每个节段10可以在沿着光轴O观察的相机镜头致动装置1的覆盖面积内具有最大外展。

SMA丝的每个节段10在与从光轴O径向向外观察相同的方向上倾斜。此外，SMA丝的节段10形成SMA丝的第一和第二对节段10，该第一和第二对节段10由于它们分别连接到支撑结构2和相机镜头元件3而在相反方向上向相机镜头元件3施加具有平行于光轴O的分量的力，如下所述。

SMA丝的第一对节段10布置在相机镜头元件3的彼此相对的两个侧面上(例如，沿光轴O观察的左侧和右侧)，并且连接到相机镜头元件3，以在第一方向上(例如，图12中向上)向相机镜头元件3施加具有平行于光轴的分量的力。SMA丝的第二对节段10布置在相机镜头元件的彼此相对的其他两个侧面上(例如，沿光轴O观察的前侧和后侧)，并且连接到相机镜头元件3，以在与第一方向上相反的第二方向上(例如，图12中向下)向相机镜头元件3施加具有平行于光轴的分量的力。这种布置可以在图13和图14的透视图中以及图15的示意图中看到。本文中，布置在相机镜头元件3的彼此相对的两个侧面上的SMA丝的节段10a和10b是第一对，并且倾斜成使得它们在朝向图纸中的第一方向上向相机镜头元件3施加具有平行于光轴的分量的力，然而布置在相机镜头元件3的彼此相对的另两个侧面上的SMA丝的节段10c和10d是第二对，并且倾斜成使得它们在从图纸向外的第二方向上向相机镜头元件3施加具有平行于光轴的分量的力。因此，在任何两个相邻侧面上的SMA丝的节段10(例如，SMA丝的节段10a和10c)在中间角部处连接到支撑结构2或相机镜头元件3中的同一个(例如，在SMA丝的节段10a和10c的情况下的支撑结构2)。

因此，在操作中，SMA丝的两对节段10可被同时驱动，以保持SMA丝中的张力，并将相机镜头元件3保持在由SMA丝的每对节段10的相对收缩控制的沿着光轴O的位置处。通过区别地驱动SMA丝的两对节段来收缩，可以驱动相机镜头元件沿光轴移动到移动范围中的任何位置。移动范围的大小取决于SMA丝的节段10的长度和倾斜角以及SMA丝的节段10在其正常操作参数内的收缩范围。

同样作为该布置的结果，SMA丝的第一对节段10a和10b被布置成在与SMA丝的第一对节段10a和10b之间的相反方向上垂直于光轴O(即，在垂直于光轴O的平面中)向相机镜头元件3施加力。类似地，SMA丝的第二对节段10c和10d也被布置成在与SMA丝的第二对节段10c和10d之间的相反方向上垂直于轴O(即，在垂直于光轴O的平面中)向相机镜头元件3施加力。例如，如图15所示，SMA丝的第一对节段10a和10b在相反方向A和B上垂直于光轴O向相机镜头元件3施加力，类似地，SMA丝的第二对节段10c和10d在相反方向C和D上垂直于光轴O向相机镜头元件3施加力。

因此，由于来自SMA丝的节段10的力在如每对之间的SMA丝的节段10之间的相反方向上并且因此趋于相互抵消，因此施加到相机镜头元件3的垂直于光轴O的力被减小。横向力的这种减小提供了显著的优点，因为在悬架系统11上的横向载荷力减小，允许具有与第一配置相比所改进的响应的更简单的滚珠轴承装置。

现在将考虑在相机镜头元件3处的SMA丝的节段10的电连接。

图13所示的第一种可能性在于相机镜头元件3还包括两个导电连接器54。导电连接器54布置在相机镜头元件3的相对端部处，并且成形为围绕镜头架5的相应端部延伸的环，以便位于镜头6的区域之外而不遮蔽成像。导电连接器54与相应的卷曲部分53电接触，以提供SMA丝的节段10的电连接。具体地，导电连接器54的每一个在相机镜头元件3处将SMA丝的节段10的对之一电连接在一起。也即，图13中最上面的导电连接器54将SMA丝的第一对节段10a和10b电连接在一起，而图13中最下面的导电连接器54将SMA丝的第二对节段10c和10d电连接在一起。

在这种情况下，每个臂8上的两个卷曲部分53彼此电隔离。

以这种电连接方式，可以在支撑结构处跨越SMA丝的每对节段10施加相应的驱动信号，而不将控制电路100连接到相机镜头元件3处的SMA丝的节段10。因此，相同的驱动信号经由相应的导电连接器54通过一对内的SMA丝的每个节段10供应。

图14中所示的第二种可能性在于相机镜头元件3还包括单个导电连接器55。导电连接器55布置在相机镜头元件3的一个端部处，并且成形为围绕镜头架5的端部延伸的环，以便位于镜头6的区域之外而不遮蔽成像。导电连接器55与所有的卷曲部分53电接触，以提供SMA丝的所有节段10的公共电连接。在这种情况下，每个臂8上的两个卷曲部分53电连接在一起。

以这种电连接方式，可以使用下面进一步描述的驱动方案在支撑结构处向SMA丝的每个节段10施加单独的驱动信号，而不将控制电路100连接到相机镜头元件3处的SMA丝的节段10。

在图16中示出了第六配置中的相机镜头致动装置1。如现在将更详细地描述，在相机镜头致动装置1的第六配置中，在类似于第五配置中的布置中SMA丝的四个节段10由四根SMA丝51形成。

在第六配置中的相机镜头致动装置1具有挠曲装置而不是滚珠轴承装置形式的悬架系统31，其以允许相机镜头元件3沿着光轴O移动的方式将相机镜头元件3悬挂在支撑结构2上。悬架系统31具有与相机镜头致动装置1的第三配置(图7和图8中所示)中的相同形式。因此，上述对悬架系统31给出的描述同样适用于第六配置中的相机镜头致动装置1，因此将不重复。

在第六配置中，SMA丝的四个节段10是以与第五配置相同的方式布置的单独根SMA丝51，并且因此上面给出的描述同样适用，包括这样的优点：由于来自SMA丝的节段10的力在每对内的SMA丝的节段10之间处于相反方向，因此垂直于光轴O向相机镜头元件3施加的力减小，从而趋于彼此抵消。横向力的这种减小提供了显著的优点，因为悬架系统31上的横向载荷力减小，与具有与第一配置中相同布置的SMA丝的节段10相比，其允许更简单的挠曲装置，因为挠曲件32需要具有更小的横向刚度，这允许挠曲装置被设计成具有改进的响应。

在图17中示出了第七配置中的相机镜头致动装置1。如现在将更详细地描述，在相机镜头致动装置1的第七配置中，在类似于第五配置中的布置中SMA丝的四个节段10由四根SMA丝51形成。

在第七配置中的相机镜头致动装置1具有四连杆机构装置形式的悬架系统41，其以允许相机镜头元件3沿着光轴O移动的方式将相机镜头元件3悬挂在支撑结构2上。悬架系统41具有与相机镜头致动装置1的第四配置中的相同形式。因此，上述对悬架系统11给出的描述同样适用于第七配置中的相机镜头致动装置1，因此将不重复。

在第七配置中，SMA丝的四个节段10是以与第五配置相同的方式布置的单独根SMA丝51，并且因此上面给出的描述同样适用，包括这样的优点：由于来自SMA丝的节段10的力在每对内的SMA丝的节段10之间处于相反方向，因此垂直于光轴O向相机镜头元件3施加的力减小，从而趋于彼此抵消。横向力的这种减小提供了显著的优点，因为在悬架系统41上的横向载荷力减小，允许与如第一配置中具有相同布置的SMA丝的节段10相比的更简单的四连杆机构装置。

在图18中示出了第八配置中的相机镜头致动装置1。如现在将更详细地描述的，在相机镜头致动装置1的第八配置中，SMA丝的四个节段10由四根SMA丝51形成，并且相机镜头元件3由SMA丝的节段10悬挂，而不采用单独的悬架系统。

在第八配置中，SMA丝的四个节段10是以与第五配置相同的方式布置的单独根SMA丝51，并且因此上面给出的描述同样适用，包括这样的优点：由于来自SMA丝的节段10的力在每对内的SMA丝的节段10之间处于相反方向，因此垂直于光轴O向相机镜头元件3施加的力减小，从而趋于彼此抵消。事实上，横向力装置的这种减小足够大，使得SMA丝的节段10本身将相机镜头元件3悬挂在支撑结构2上，而不需要单独的悬架系统。

通过控制电路100向SMA丝的节段供应驱动信号，控制上述相机镜头致动装置以沿着光轴移动相机镜头元件，如现在将参照图19和图20描述的，图19和图20示出了两种可选的电连接方式。控制电路100可以在附接到支撑结构2的集成电路芯片中实现。

控制电路100向SMA丝的节段10供应驱动信号，该驱动信号提供电阻加热，以选择性地改变SMA丝的节段10的温度，并因此改变其收缩程度。加热通过驱动信号来直接提供。冷却通过减小驱动信号的功率来提供，以允许SMA丝的节段通过与其周围环境的传导、对流和辐射来冷却。快速加热和冷却SMA丝的节段10对于聚焦和变焦应用是必要的。出于这个原因，SMA丝的节段10相对细，通常具有约25μm的直径，因为这种细丝非常快速地加热和冷却。

一般而言，控制电路100可以被配置成生成如WO-2007/113478、WO-2008/099156、WO2008/129291、WO2009/071898或WO-2010/089529中任一个所公开的驱动信号。与其中SMA丝的节段全部都沿着光轴在相同方向上提供力的WO-2007/113478相反，由于SMA丝的成对节段10的相反性质，控制电路100生成驱动信号，该驱动信号通过在SMA丝的第一和第二对节段10之间提供不同的收缩来控制相机镜头元件3沿着光轴O的位置。例如，增加到SMA丝的第一对节段10的驱动信号的功率，以及减少到SMA丝的另一对节段10的驱动信号的功率，使得相机镜头元件3在第一方向上移动，反之亦然。

在相机镜头致动装置1中，控制电路100在支撑结构2处连接到SMA丝的节段10，但不在相机镜头元件3处连接。避免在相机镜头元件3处进行电连接的需要简化了结构，尽管这不是必需的，并且控制电路100原则上可以在相机镜头元件3处进行与SMA丝的节段10的电连接。

图19示出了电连接的方式，其中SMA丝的每对节段10在相机镜头元件3处电连接在一起。这适用于其中SMA丝的成对节段10电连接在一起的第一至第四配置中的每一个，因为它们是相同根的SMA丝15的部分，并且也适用于如图13所示通过导电连接器54在相机镜头元件3处提供电连接的第五至第八配置。在这种情况下，相同的驱动信号因此通过一对内的SMA丝的每个节段10来供应，并且如在第一对和第二对之间，驱动信号被分离并且提供差别收缩。

图20示出了电连接的方式，其中SMA丝的所有节段10在相机镜头元件3处电连接在一起。这适用于第五至第八配置，其中通过提供公共电连接的导电连接器55在如图14所示的相机镜头元件3处提供电连接。在这种情况下，可以使用WO-2012/066285中公开的类型的驱动方案将驱动信号施加到SMA丝的每个节段10，以提供差别收缩。

Claims

1.一种相机镜头致动装置，包括：

支撑结构，其具有安装在其上的图像传感器；

相机镜头元件，其被布置成将图像聚焦在所述图像传感器上并且具有光轴；

SMA丝的总共四个节段，其被保持在所述支撑结构和所述相机镜头元件之间，SMA丝的每个节段在从所述光轴径向向外观察时倾斜，其中SMA丝的第一对节段被布置成在第一方向上向所述相机镜头元件施加具有平行于所述光轴的分量的力，并且SMA丝的第二对节段被布置成在与所述第一方向相反的第二方向上向所述相机镜头元件施加具有平行于所述光轴的分量的力。

2.根据权利要求1所述的相机镜头致动装置，其中

所述SMA丝的节段是第一根SMA丝和第二根SMA丝的部分，

所述第一根SMA丝和所述第二根SMA丝各自在它们的端部处连接到所述支撑结构，并且钩在所述相机镜头元件上的相应的钩上，所述第一根SMA丝在它们被钩在其上的钩的两侧上的部分形成所述SMA丝的第一对节段，并且所述第二根SMA丝在它们被钩在其上的钩的两侧上的部分形成所述SMA丝的第二对节段，以及

每对的SMA丝的节段在沿所述光轴观察时以小于180°的角度相对于彼此延伸。

3.根据权利要求2所述的相机镜头致动装置，其中，所述小于180°的角度基本上是90°。

4.根据权利要求2或3所述的相机镜头致动装置，其中，所述第一根SMA丝和所述第二根SMA丝钩在所述相机镜头元件上的相应钩上，所述相应钩布置在围绕所述光轴的相对角位置处，使得所述SMA丝的第一对节段和所述SMA丝的第二对节段被布置成在所述SMA丝的第一对节段和所述SMA丝的第二对节段之间在相反方向上垂直于所述光轴向所述相机镜头元件施加力。

5.根据权利要求1所述的相机镜头致动装置，其中

SMA丝的每个节段在沿着所述光轴观察时被布置在所述相机镜头元件的四个侧面中的相应一个侧面上；

所述SMA丝的第一对节段被布置在所述相机镜头元件的彼此相邻的两个侧面上，并且

所述SMA丝的第二对节段被布置在所述相机镜头元件的彼此相邻的另外两个侧面上，使得所述SMA丝的第一对节段和所述SMA丝的第二对节段被布置成在所述SMA丝的第一对节段和所述SMA丝的第二对节段之间在相反方向上垂直于所述光轴向所述相机镜头元件施加力。

6.根据权利要求5所述的相机镜头致动装置，其中

所述SMA丝的节段是第一根SMA丝和第二根SMA丝的部分，并且

所述第一根SMA丝和所述第二根SMA丝各自在它们的端部处连接到所述支撑结构，并且钩在所述相机镜头元件上的相应的钩上，所述第一根SMA丝在它们被钩在其上的钩的两侧上的部分形成所述SMA丝的第一对节段，并且所述第二根SMA丝在它们被钩在其上的钩的两侧上的部分形成所述SMA丝的第二对节段。

7.根据权利要求1所述的相机镜头致动装置，其中，SMA丝的每个节段是在沿所述光轴观察时布置在所述相机镜头元件的四个侧面中的相应一个侧面上的单独一根SMA丝。

8.根据权利要求7所述的相机镜头致动装置，其中

所述SMA丝的第一对节段被布置在所述相机镜头元件的彼此相对的两个侧面上，并且被布置成在所述SMA丝的第一对节段之间在相反方向上垂直于所述光轴向所述相机镜头元件施加力，并且

所述SMA丝的第二对节段被布置在所述相机镜头元件的彼此相对的另外两个侧面上，并且被布置成在所述SMA丝的第二对节段之间在相反方向上垂直于所述光轴向所述相机镜头元件施加力。

9.根据权利要求7或8所述的相机镜头致动装置，其中，SMA丝的每个节段在与从所述光轴径向向外观察时的相同的方向上倾斜。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的相机镜头致动装置，其中，所述SMA丝的第一对节段在所述相机镜头元件处电连接在一起，并且所述SMA丝的第二对节段在所述相机镜头元件处电连接在一起。

11.根据权利要求9至11中任一项所述的相机镜头致动装置，其中，SMA丝的所有节段在所述相机镜头元件处电连接在一起。

12.根据前述权利要求中任一项所述的相机镜头致动装置，还包括将所述相机镜头元件悬挂在所述支撑结构上的悬架系统。

13.根据权利要求12所述的相机镜头致动装置，其中，所述悬架系统是挠曲装置、滚珠轴承装置或四连杆机构装置。

14.根据权利要求1至11中任一项所述的相机镜头致动装置，其中，所述SMA丝的第一对节段和所述SMA丝的第二对节段将所述相机镜头元件悬挂在所述支撑结构上。

15.根据前述权利要求中任一项所述的相机镜头致动装置，其中，所述相机镜头元件包括直径不超过10mm的多个镜头中的一个。

16.根据前述权利要求中任一项所述的相机镜头致动装置，还包括控制电路，所述控制电路被布置成向所述SMA丝的节段供应驱动信号，用于沿着所述光轴移动所述相机镜头元件。