CN114127607B - 用于摄像头模块的线性执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于摄像头模块的执行器。具体而言，本发明提供了一种用于摄像头模块的线性执行器，所述线性执行器可以适用于智能手机等移动设备。所述线性执行器包括活塞，可连接到或连接到所述摄像头模块的从动元件。此外，所述线性执行器还包括：一个或多个杠杆臂，连接到所述活塞；一根或多根SMA线，其中，每根SMA线耦合到所述杠杆臂中的一个杠杆臂。可操作所述一根或多根SMA线以改变其长度，从而移动所述一个或多个杠杆臂，以产生所述活塞的线性运动。

Description

用于摄像头模块的线性执行器

技术领域

本发明涉及一种用于摄像头模块的执行器。具体而言，本发明提供了一种用于摄像头模块的线性执行器，所述线性执行器可以适用于智能手机等移动设备。线性执行器使用一根或多根形状记忆合金(shape-memory alloy，SMA)线，可操作该SMA线以移动活塞，从而驱动摄像头模块的从动元件。本发明还提供了一种包括执行器的摄像头模块以及一种用于操作执行器以驱动从动元件的方法。

背景技术

摄像头模块(例如安装在智能手机中)是移动行业的关键差异器件。随着性能水平的稳步提高，需要新的功能。例如，通过引入可调透镜(例如，可变形透镜)或可移动透镜(通常是不可变形透镜)，新型摄像头模块能够更高效地执行对焦、防抖或其它操作。然而，这些摄像头模块需要合适的机电执行器，使透镜变形或移动。

对于实现垂直于图像传感器移动镜筒的执行器，应用最广泛的技术是音圈电机(voice coil motor，VCM)执行器。另一种应用广泛的技术是压电电机执行器。此外，静电、电磁或磁致伸缩执行器、步进电机执行器和电活性聚合物执行器也是已知的。

然而，所有这些执行器产生的力通常太小，尤其是在将这些执行器用于使摄像头模块中的透镜变形或移动时。例如，可调透镜的变形材料(例如液体和聚合物)需要相当大的物理变形，因此需要更大的力。此外，可移动透镜通常相当重，因此需要更大的力才能移动。不利的是，例如，VCM执行器几乎无法在合理的空间内和合理的功耗下产生50mN的操作力。这种力不足以实现上述应用场景。

发明内容

鉴于上述挑战和缺点，本发明的实施例旨在提供一种经过改进的用于摄像头模块的执行器。具体而言，目的是提供一种能够产生更大的力的执行器。此外，所述执行器应该能够实现高速操作和精确定位。同时，所述执行器应具有较低的功耗。此外，所述执行器应采用紧凑的结构且具有合理的生产成本。

该目的通过所附独立权利要求中描述的本发明的实施例实现。从属权利要求中进一步定义了本发明实施例的有利实现方式。

本发明的第一方面提供了一种用于摄像头模块的线性执行器，所述执行器包括：活塞，所述活塞可连接到或连接到所述摄像头模块的从动元件；连接到所述活塞的一个或多个杠杆臂；一根或多根SMA线，每根SMA线耦合到所述杠杆臂中的一个杠杆臂；其中，可操作所述一根或多根SMA线以改变其长度，从而移动所述一个或多个杠杆臂，以产生所述活塞的线性运动。

所述活塞的所述线性运动可以基本上是线性的。换言之，它可能偏离完全的线性(即完全的直线)运动，但偏差很小。如果所述线性运动在所述活塞的整个可能运动范围内与直线运动的偏差不超过最大角度偏差(其为某个小角度)，则可以认为所述线性运动基本上是线性的。例如，最大角度偏差可以小于10°，或小于5°，甚至小于2°。

所述第一方面的基于SMA线的线性执行器是一种经过改进的用于摄像头模块的执行器。具体而言，与传统执行器相比，所述执行器能够更有效地产生更大的力。所述第一方面的执行器还实现了更好的机电封装密度，即它可以比传统执行器实现更紧凑的结构。此外，通过独立或同时操作所述一根或多根SMA线，可以非常精确地控制所述活塞的所述线性运动，使其可以用于在所述摄像头模块中执行对焦操作。此外，所述第一方面的执行器还允许进行快速操作，即所述活塞的快速运动，特别是沿着某个轴来回移动。这使得所述线性执行器有利于所述摄像头模块中的变焦操作。此外，所述执行器的功耗很低，因此所述摄像头模块的功耗也有限。

所述一根或多根SMA线可以通过耦合和悬架机构连接到所述执行器或摄像头模块内部的构件，特别是连接到所述杠杆臂或固定结构。这些机构可以满足典型手机的组装、操作和可靠性要求。因此，所述第一方面的线性执行器适用于安装在智能手机等移动设备中的摄像头模块。

所述第一方面的执行器还可以具有较高的电磁抗扰性，这在将所述执行器与其它执行器组合使用(例如，在多摄像头系统中)时非常有益。电磁抗扰性尤其有助于避免由其它执行器产生的相邻磁场之间的干扰。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述SMA线的所述长度变化通过所述杠杆臂的运动转换为所述活塞的线性运动。

由于所述杠杆臂的存在，可以产生较大的力，并且可以通过所述一根或多根SMA线的相对较小的长度变化来实现所述活塞的较大行程。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述执行器还包括一个或多个传感器，所述传感器用于测量所述活塞的线性位置。

每个传感器可以用于测量所述线性位置。所述一个或多个传感器使得所述执行器(活塞)可以进行精确运动和定位，以便准确驱动所述从动元件。例如，这使得能够在所述摄像头模块中实现快速准确的对焦操作。具体而言，所述一个或多个传感器可以是一个或多个霍尔传感器。此类传感器中的一个或多个也可以设置在所述从动元件上。

在所述第一方面的一种实施方式中，所述一个或多个杠杆臂固定所述活塞。

因此，所述杠杆臂不仅用于驱动所述活塞(即，用于将动量传递至所述活塞)，而且用于支撑所述活塞，特别是在驱动所述活塞时以及活塞处于静止状态时。因此，所述一个或多个杠杆臂还可以用作轴承、支撑件或底座，在任何时候将所述活塞保持在所需/预期位置。例如，可以通过一个或多个接头(例如一个或多个枢轴)将所述活塞安装到所述杠杆臂中的一个或多个杠杆臂上。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述执行器还包括滑动轴承或滚珠轴承，用于引导所述活塞。

因此，与单独使用所述杠杆臂相比，可以更准确地引导所述活塞。滑动轴承在成本方面是有利的，而滚珠轴承轴承的摩擦和间隙较小。

在所述第一方面的一种实现方式中，每个杠杆臂包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段共同形成所述杠杆臂的弯曲部分并在所述杠杆臂的枢轴点处相接；所述杠杆臂的第二段连接到所述活塞；耦合到所述杠杆臂的所述SMA线耦合到所述杠杆臂的所述第一段；所述SMA线的所述长度变化使所述杠杆臂围绕所述枢轴点旋转。

因此，所述一个或多个杠杆臂可以不是直臂。通过这种方式，可以为所述活塞的运动产生较大的力和较大的行程。然而，在其它实施例中，所述一个或多个杠杆臂也可以是直的，这可以实现更简单、更紧凑的设计。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述第二段比所述第一段长。

因此，所述执行器可以特别高效地产生力，即，所述一根或多根SMA线的长度变化产生较大的移动活塞的力。

在所述第一方面的一种实现方式中，每根SMA线的一端连接到固定结构，另一端连接到所述杠杆臂；或者，每根SMA线的两端连接到固定结构，并且每根SMA线的中间部分连接到所述杠杆臂的附接部分。

每个杠杆臂都可以耦合到一根或多根SMA线，使其发生运动。SMA线可以绕在所述附接部分上，以耦合到所述杠杆臂，而所述SMA线的两端固定到所述固定结构上。或者，可以使用两根SMA线实现相同的效果。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述执行器还包括：第一杠杆臂和第二杠杆臂，所述第一杠杆臂和所述第二杠杆臂连接到所述活塞上的不同位置；其中，所述一根或多根SMA线包括耦合到所述第一杠杆臂的第一SMA线和耦合到所述第二杠杆臂的第二SMA线；其中，所述第一SMA线和/或所述第二SMA线的长度变化导致所述活塞的所述线性运动。

通过独立和/或同时操作所述第一SMA线和所述第二SMA线，可以非常准确地移动所述活塞，并且可以沿着某个轴快速移动。因此，可以沿着所述轴向相反方向移动所述活塞。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述第一SMA线和所述第二SMA线共同形成V形或X形。

在所述第一方面的一种实现方式中，所述执行器还用于独立驱动每根SMA线或与至少一根其它SMA线同时驱动每根SMA线，其中，每次驱动均会改变相应线的长度。

通过这种方式，可以非常精确地控制所述活塞的运动。

本发明的第二方面提供了一种摄像头模块，所述摄像头模块包括：从动元件；根据第一方面或其任何实现方式所述的线性执行器；其中，所述线性执行器的所述活塞连接到所述从动元件。

所述摄像头模块受益于第一方面的线性执行器的上述所有优点。具体而言，可以使用比传统执行器更大的力来驱动所述摄像头模块的从动元件。此外，可以非常准确、快速地驱动所述从动元件。这使得摄像头模块非常适用于包括一个或多个可调或可移动透镜的从动元件，例如可用于移动设备摄像头中。

在所述第二方面的一种实现方式中，所述从动元件包括光学元件。

所述从动元件还可以包括一个或多个传感器，特别是霍尔传感器，以测量所述活塞的位置。

在所述第二方面的一种实现方式中，所述光学元件包括透镜、棱镜或反射镜中的一种或多种。

在所述第二方面的一种实现方式中，所述光学元件包括透镜，其中，所述透镜用于通过所述活塞的所述线性运动来变形，或者所述透镜是刚性透镜且用于通过所述活塞的运动来移动。

所述刚性透镜可以是不可变形透镜。可变形透镜可以是可调透镜，其中，所述透镜的光学材料的变形可以改变其折射率。

在所述第二方面的一种实现方式中，所述摄像头模块还包括图像传感器，其中，所述线性执行器用于通过移动所述执行器的所述活塞来执行对焦操作。

对焦操作是包括(或旨在)将图像聚焦在所述图像传感器上的操作。所述图像可以是静止图像或视频帧。

本发明的第三方面提供了一种用于驱动摄像头模块的从动元件的方法，所述方法包括：操作一根或多根SMA线，以改变其长度；其中，每根SMA线耦合到一个或多个杠杆臂中的一个杠杆臂，所述一个或多个杠杆臂连接到活塞，所述活塞连接到所述从动元件；其中，操作所述一根或多根SMA线以改变其长度，从而移动所述一个或多个杠杆臂，以产生所述活塞的线性运动。

所述方法可以通过操作所述第一方面或其实现方式中的执行器来执行。所述方法还可以通过操作所述第二方面或其实现方式中的摄像头模块的执行器来执行。所述方法可实现与上述相同的优点。

总而言之，这些方面和实现方式(实施例)描述了用于光学系统(特别是摄像头模块)的机电执行装置(即，所述线性执行器)。所述摄像头模块可以设计用于移动设备摄像头，并且可以包括(例如，基于变形的)可调透镜或(重型和/或刚性)不可变形透镜。

本发明的实施例将活塞与一个或多个杠杆臂相结合，其中，多个杠杆臂可以布置为平行四边形。所述活塞可以具有某种自测量能力，例如通过使用上述一个或多个霍尔传感器来实现。此外，所述活塞可以具有与摄像头模块的可调透镜或刚性透镜耦合的连接件。可以通过线性或准线性的方式移动所述活塞，使所述可调透镜的光学表面变形。或者，可以通过移动所述活塞来改变所述刚性透镜的位置。所述活塞运动可以在两个相反的方向上进行。所述一根或多根SMA线可分别悬挂在所述杠杆臂中的一个杠杆臂上，以便在操作时移动所述一个或多个杠杆臂，从而以线性或准线性的方式移动所述活塞。

需要说明的是，本申请中描述的所有设备、元件、单元和模块可以通过软件或硬件元件或其任何类型的组合实现。本申请中描述的各种实体执行的所有步骤和所描述的将由各种实体执行的功能旨在表明相应的实体适于或用于执行相应的步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，外部实体执行的具体功能或步骤没有在执行具体步骤或功能的实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应清楚，这些方法和功能可以通过相应的硬件或软件元件或其任何组合实现。

附图说明

结合所附附图，下面具体实施例的描述阐述上述本发明的各方面及实现方式。

图1示出了本发明实施例提供的线性执行器；

图2(a)和图2(b)示出了本发明实施例提供的摄像头模块；

图3示出了本发明实施例提供的可用于摄像头模块中的可变形透镜示例；

图4示出了本发明实施例提供的线性执行器的杠杆臂和活塞；

图5示出了本发明实施例提供的处于初始位置的线性执行器；

图6示出了本发明实施例提供的处于第一操作位置的线性执行器；

图7示出了本发明实施例提供的处于第二操作位置的线性执行器；

图8示出了本发明实施例提供的线性执行器；

图9(a)和图9(b)示出了本发明实施例提供的用于引导线性执行器的活塞的轴承。

具体实施方式

图1示出了本发明实施例提供的线性执行器100。所述线性执行器100适用于摄像头模块200(参见图2(a)和图2(b))，例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备的摄像头模块。具体而言，所述线性执行器100用于移动所述摄像头模块200的从动元件110。

所述线性执行器100包括活塞101、一个或多个杠杆臂102和一根或多根SMA线。所述活塞101可连接到或连接到所述摄像头模块200的所述从动元件110。所述一个或多个杠杆臂102连接到所述活塞101。因此，所述一个或多个杠杆臂102可以固定和/或引导所述活塞101。如果有多个杠杆臂102，则所述多个杠杆臂102可以在不同的位置分别连接到所述活塞101。所述一根或多根SMA线103各自耦合到所述杠杆臂102中的一个杠杆臂。因此，多根SMA线103可以耦合到单个杠杆臂102。所述一根或多根SMA线103中的每一根SMA线的一端或中间部分可以连接到一个杠杆臂102的附接部分。所述一根或多根SMA线103中的每一根SMA线的另一端或两端可以分别固定，例如附接到所述执行器100或摄像头模块200的某些固定结构或部分。

可以操作所述一根或多根SMA线103以改变其长度104，即可以操作每根SMA线103以改变其长度104，例如通过驱动电流。因此，所述SMA线103中的每一根SMA线可以独立于至少一根其它SMA线103操作/驱动，或者与至少一根其它SMA线103同时操作/驱动，从而使所述SMA线103发生长度变化。所述一根或多根SMA线103的所述长度变化可以全部相同或不同。所述一根或多根SMA线103的所述长度变化使所述一个或多个杠杆臂102发生移动，从而产生所述活塞101的线性或准线性运动105。所述活塞101的所述线性或准线性运动可以沿某个轴定向。根据所述一根或多根SMA线103的长度104是增加还是减小，所述活塞101可以沿着该轴在相反方向上移动，即向前或向后移动。

众所周知，SMA的特征在于两相之间的结构转变，即所谓的马氏体相和所谓的奥氏体相，前者在较低温度下具有稳定性，后者在较高温度下具有稳定性。SMA有四种温度：Mf、Ms、As、Af。Mf是SMA完全处于马氏体相(即具有马氏体结构)所低于的温度；Af是SMA完全处于奥氏体相(即具有奥氏体结构)所高于的温度。可以对由SMA制成的线(也称为SMA线)进行训练，以在温度从低于Mf变为高于Af时改变其形状，反之亦然。SMA线的加工和训练是该领域广为人知的程序，如可追溯到2004年秋季训练部分“ME559—智能材料与结构”(ME559-Smart Materials and Structures)的论文“形状记忆合金形状训练教程”(Shape MemoryAlloy Shape Training Tutorial)所示。

而且众所周知，由SMA制成的线在等于或高于奥氏体起始温度As的温度时开始缩短，并且在等于或高于奥氏体最终温度Af的温度下加热时达到其最终长度。

传统执行器仅可以移动光学堆栈的光部分，或者仅可以使非常小的可调透镜变形，以执行摄像头模块的自动对焦和/或变焦操作。与这些传统执行器相比(例如与VCM执行器相比)，本发明实施例提供的线性执行器100可以移动更重的重量(例如，较大的刚性透镜)，或者可以使较硬的膜片变形(例如，布置在较大的可调透镜的流体上)。这是因为所述线性执行器100基于所述一个或多个杠杆臂102和所述一根或多根SMA线103。

图2(a)和图2(b)示出了本发明实施例提供的不同摄像头模块200，这些模块均使用本发明实施例提供的线性执行器100，例如，如图1所示。所述摄像头模块200包括所述从动元件110和所述线性执行器100。所述执行器(100)的所述活塞(101)连接到所述从动元件(110)。所述从动元件110通常包括一个或两个光学元件，例如透镜、棱镜和/或反射镜。在图2(a)中，所述从动元件110具体包括可调透镜201(例如，可变形透镜)；在图2(b)中，所述从动元件110具体包括可移动透镜201。所述可调透镜201用于通过所述活塞101的所述线性运动105来变形，而所述可移动透镜202用于通过所述活塞101的所述线性运动105来移动。因此，所述活塞101的运动可用于实现所述摄像头模块200中的自动对焦和/或变焦操作，例如将图像聚焦到包含在所述摄像头模块200中的图像传感器上。

图3示出了可变形可调透镜201的示例。所述执行器100的导向活塞101(图3中未示出)的运动可以作用于第一腔体的可调透镜膜上的刚性元件300。由此，可以产生流体压力，所述流体压力改变光轴上的第二腔体的光学膜片。因此，所述活塞101的运动可以用于调节所述可调透镜201的光折射。

图4部分地示出了本发明实施例提供的执行器100，该实施例构建于图1所示的执行器100的基础上。具体而言，图4示出了所述执行器100的实现方式可以包括两个杠杆臂102和所述活塞101。所述活塞101可以是导向活塞，例如所述导向活塞可以由所述两个杠杆臂102引导。所述两个杠杆臂102的一端可以分别附接到固定结构400，例如所述执行器100或所述摄像头模块200的壳体上，而另一端可以附接到所述活塞101，尤其是所述活塞101的不同位置。因此，每个所述杠杆臂102可以通过第一接头401附接到所述活塞101，并通过第二接头402附接到所述固定结构400，其中，所述接头401、402可以是枢轴。相应地，所述两个杠杆臂102可以共同形成连接到所述活塞101的弯曲部分，特别是x型弯曲部分。值得注意的是，也可以仅使用一个杠杆臂102来实现单型弯曲部分，如图1所示。所述弯曲部分(以及所述一个或多个杠杆臂102)可以由塑料或金属制成，并且组装简单且非常坚固。

图5示出了本发明实施例提供的线性执行器100的实现方式，该实施例构建于图1和图3分别示出的线性执行器100的基础上。具体而言，图5所示的线性执行器100将所述两个杠杆臂102和所述活塞101(如图3所示)的布置与至少两根SMA导线103(即，与至少第一SMA线103和第二SMA线103)相结合。所述两根SMA线103形成V形。两根SMA线103均耦合到所述杠杆臂102中的一个杠杆臂。该图中示出了每根SMA线103的一端连接到固定结构400(例如壳体)，另一端连接到所述杠杆臂102。具体而言，所述SMA线103由此连接到所述固定结构400的不同位置，但连接到所述杠杆臂102的相同附接部分。因此，形成了V形。

由于驱动所述SMA线的首选方法是通过焦耳效应加热，如果使用多根SMA线，则：

·如果同时驱动所述SMA线103，则不需要进行电绝缘(协作构造)。

·如果所述SMA线103需要独立驱动或需要处于不同的驱动状态(即温度)，则需要在所述SMA线103之间进行电绝缘(对抗性构造)。

所述杠杆臂102可以具有总长度502(“L2”)，所述附接部分可以按与所述接头402确定的距离501(“L1”)布置在所述杠杆臂102上，这将所述杠杆臂102耦合到所述固定结构400。所述第一SMA线103和/或所述第二SMA线103的长度变化导致杠杆臂102的运动，并且还导致所述活塞101的所述线性运动105。

图6、图7和图8分别示出了本发明实施例提供的线性执行器100的另一种实现方式，该实施例构建于图1所示的线性执行器100的基础上。具体而言，图6至图8所示的线性执行器100包括两个杠杆臂102，即第一杠杆臂102和第二杠杆臂102，这些杠杆臂通过所述接头401在不同位置连接到所述活塞101。每个所述杠杆臂102的另一端通过接头402连接到所述固定结构400(例如壳体)。所述杠杆臂102中的每一个杠杆臂包括第一段601和第二段602。所述第一段601和所述第二段602相接并形成所述杠杆臂102的弯曲部分，并且在所述杠杆臂102的枢轴点处相接，该枢轴点由相应接头402限定。所述杠杆臂102中的每一个杠杆臂的所述第二段602连接到所述活塞101。

此外，所述执行器100包括至少两根SMA线103，即至少第一SMA线103和第二SMA线103，所述SMA线103中的每一根SMA线分别连接到所述杠杆臂102中的一个杠杆臂和所述固定结构400。具体而言，该图中示出了每根SMA线103的两端连接到固定结构400，并且每根SMA线的中间部分连接到所述杠杆臂102的附接部分。当然，每个杠杆臂102都可以使用两根单独的SMA线103而不是一根环形SMA线103，并且在这种情况下，这两根SMA线103中的每一根SMA线的一端将连接到所述固定结构400，另一端将连接到所述杠杆臂102。所述第一SMA线103和所述第二SMA线103共同形成X形。

所述SMA线103中的每一根SMA线耦合到与其相关联的所述杠杆臂102的第一段601。所述SMA线103中的一根或多根SMA线的长度变化使所述杠杆臂102围绕各自枢轴点402旋转，从而导致所述活塞101的所述运动105。

在所述线性执行器100的实施例中，在断电状态下，所述活塞101可以处于中间(初始)位置。这是针对图6中所示的执行器100的上述实施方式示出的。图7示出了处于第一操作位置的所述活塞101，即所述活塞101已从图6所示初始位置朝一个方向线性运动。图8示出了处于第二操作位置的所述活塞101，即所述活塞已从图6所示初始位置朝与图7所示相反的方向线性运动。

图5是对抗性配置中的SMA线103的良好示例，即所述两根SMA线103彼此相对地工作，而图6至图8示出了协作构造中的两根SMA线103。

在包括图3所示的可调透镜/可变形透镜201的摄像头模块200中，如果所述活塞101处于所述初始位置，这可能意味着所述执行器100未向所述可调透镜201的膜片加载任何力。值得注意的是，可以存在硬止挡，以限制所述活塞101的所述运动105。如果随后所述活塞101进行线性运动使所述可调透镜201的膜片发生变形，则可以由所述膜片提供反作用力，该力作用在所述活塞101和所述执行器100的所有活动部件上。通过操作所述一根或多根SMA线103产生的力可以与由所述一个或多个杠杆臂102的杠杆效应支撑的可变形透镜201的膜片的力相反。

在所述线性执行器100的实施例中，所述一根或多根SMA线103中的每一根SMA线都能够通过施加电流收缩其原始线长104的1％至4％。所述一根或多根SMA线103中的每一根SMA线还通过使用压接连接附接到所述固定结构400，例如壳体上的执行器基座。所述执行器100可以具体设计为推拉所述活塞101，以执行所述线性运动105。

在所述摄像头模块200的实施例中，当自动对焦功能处于激活状态时，图像信号处理器(image signal processor，ISP)可以将所述线性执行器100驱动到被确定为能够拍摄最佳图像的位置(即，被认为是获取清晰图像的最佳位置)。通过所述一根或多根SMA线103驱动电流时，所述活塞101可以平行于所述执行器100的基座结构(例如所述固定结构400)移动，并且朝向所述从动元件110移动。因此，所述执行器100的所述活塞101的最大全行程可以受到硬止挡的限制，这有助于保护所述执行器100免受损坏，例如在设备测试中执行跌落测试时。

高倍率光学变焦摄像头模块(特别是包括可调/可变形透镜)中对焦和变焦操作的动态行程要求比固定焦距摄像头模块的传统要求高3到8倍。此外，所需的力是传统对焦光学器件的3到10倍。因此，所述一根或多根SMA线103的性能(较大的力和较大的行程)可提供最佳封装和力规格，并且有利于驱动较大的可变形或可移动透镜201、202。此外，通过电阻感测所述活塞101的位置，使得能够省略额外的位置传感器，以实现更小的封装，如目前对智能手机所要求的那样。

图9(a)和图9(b)示出了本发明实施例提供的适用于引导线性执行器100的活塞101的轴承。从技术上来看，可以通过滑动轴承900(如图9(a)所示)或滚珠轴承901(如图9(b)所示)来实现此类线性导向(即，所述活塞线性运动105的导向)。所述滑动轴承900在成本方面是有利的，但可能会增加一些摩擦和/或间隙。所述滚珠轴承901克服了这些缺点，但可能会增加组装的复杂性。所述执行器的行程(即所述活塞101的所述线性运动105)的引导方式并没有系统性的区别。使用线性导向装置(例如轴承900、901)或平行导向装置(例如通过弯曲部分实现)，甚至两者都使用时，仅存在一般性差异。

综上所述，本发明的实施例提供了一些主要优点，列举如下：

·所述线性执行器100具有经过优化的机电设计，该设计利用SMA线技术驱动所述从动元件110，例如包括可变形透镜201或刚性透镜202或其它光学元件。这使得能够在所述摄像头模块200中执行精确的对焦和/或快速变焦操作。

·所述一个或多个杠杆臂102和所述活塞101(可能在导向装置中移动)的组合可在保持精度的同时，产生可能的更大的力。具体而言，所述执行器100能够产生高达数百mN的力。这种力适用于产生大型可调透镜201的变形或产生重型刚性透镜202的快速运动。

·所述线性执行器100操作准确且灵敏度良好，其中，可以通过使用测量所述活塞101的运动105的至少一个霍尔传感器来支撑所述线性执行器。这对于在所述摄像头模块200中执行对焦操作特别有用。

·所述线性执行器100对相邻磁场具有电磁抗扰性，所述磁场可能由使用VCM执行器的摄像头模块产生。这种抗电磁干扰的特性可以在线性执行器100用于多摄像头模块组件中时出现。

·所述线性执行器100不产生可听噪声，操作时没有声音。这是有利的，因为所述执行器100中的两个执行器(例如，分别用于对焦和变焦)可以在摄像头模块200中同时操作。

已经结合各种实施例以及实现方式描述了本发明。但是，根据对附图、公开内容和独立权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，能够理解和实现其它变型。在权利要求书以及说明书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可满足权利要求书中所列举的若干实体或项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举一些措施并不表示这些措施的组合不能用于有益的实现方式。

此外，本发明的实施例不限于任何特定的SMA材料或SMA线径，即使优选使用具有或不具有选自Hf、Nb、Pt、Cu的附加元素的Ni-Ti基合金(例如镍钛诺)。

SMA线执行器元件的合适直径在75和25μm之间，特别是在75和50μm之间，但并不限于此。由于所述SMA线103是实物，它们的横截面可能不是完美的圆形，因此术语“直径”意指包围真实横截面的圆的直径。

Claims (16)

1.一种用于摄像头模块(200)的线性执行器(100)，其特征在于，所述执行器(100)包括：

活塞(101)，可连接到或连接到所述摄像头模块(200)的从动元件(110)，

一个或多个杠杆臂(102)，连接到所述活塞(101)，

一根或多根形状记忆合金(shape-memory alloy，SMA)线(103)，每根SMA线(103)耦合到所述杠杆臂(102)中的一个杠杆臂，

其中，可操作所述一根或多根SMA线(103)以改变其长度(104)，从而移动所述一个或多个杠杆臂(102)，以产生所述活塞(101)的线性运动(105)；

每个所述杠杆臂（ 102） 通过第一接头（ 401） 附接到所述活塞（ 101） ，并通过第二接头（ 402） 附接到固定结构（ 400） ，所述第一接头（ 401） 和所述第二接头（ 402） 为枢轴。

2.根据权利要求1所述的执行器(100)，其特征在于，还包括：

一个或多个传感器，用于测量所述活塞(101)的位置。

3.根据权利要求1或2所述的执行器(100)，其特征在于：

所述一个或多个杠杆臂(102)固定所述活塞(101)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的执行器(100)，其特征在于，还包括：

滑动轴承(900)或滚珠轴承(901)，用于引导所述活塞(101)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的执行器(100)，其特征在于：

每个杠杆臂(102)包括第一段(601)和第二段(602)，所述第一段和所述第二段共同形成所述杠杆臂(102)的弯曲部分并在所述杠杆臂(102)的枢轴点(402)处相接，

所述杠杆臂(102)的第二段(602)连接到所述活塞(101)，

耦合到所述杠杆臂(102)的所述SMA线(103)耦合到所述杠杆臂(102)的所述第一段(601)，

所述SMA线(103)的所述长度变化使所述杠杆臂(102)围绕所述枢轴点(402)旋转。

6.根据权利要求5所述的执行器(100)，其特征在于：

所述第二段(602)比所述第一段(601)长。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的执行器(100)，其特征在于：

每根SMA线(103)的一端连接到固定结构(400)，另一端连接到所述杠杆臂(102)，或者

每根SMA线(103)的两端连接到固定结构(400)，并且每根SMA线的中间部分连接到所述杠杆臂(102)的附接部分。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的执行器(100)，其特征在于，包括：

第一杠杆臂(102)和第二杠杆臂(102)，所述第一杠杆臂和所述第二杠杆臂连接到所述活塞(101)上的不同位置，

其中，所述一根或多根SMA线(103)包括耦合到所述第一杠杆臂(102)的第一SMA线(103)和耦合到所述第二杠杆臂(102)的第二SMA线(103)，

其中，所述第一SMA线(103)和/或所述第二SMA线(103)的长度变化导致所述活塞(101)的所述线性运动(105)。

9.根据权利要求8所述的执行器(100)，其特征在于：

所述第一SMA线(103)和所述第二SMA线(103)共同形成V形或X形。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的执行器(100)，其特征在于，用于：

独立驱动每根SMA线(103)或与至少一根SMA线(103)同时驱动每根SMA线(103)，以改变其长度。

11.一种摄像头模块(200)，其特征在于，包括：

从动元件(110)，

根据权利要求1至10中任一项所述的线性执行器(100)，

其中，所述线性执行器(100)的所述活塞(101)连接到所述从动元件(110)。

12.根据权利要求11所述的摄像头模块(200)，其特征在于：

所述从动元件(110)包括光学元件(201、202)。

13.根据权利要求12所述的摄像头模块(200)，其特征在于：

所述光学元件(201、202)包括透镜、棱镜或反射镜中的一种或多种。

14.根据权利要求13所述的摄像头模块(200)，其特征在于：

所述光学元件(201、202)包括透镜，

所述透镜(201)用于通过所述活塞(101)的所述线性运动(105)来变形，或者

所述透镜(202)是刚性透镜且用于通过所述活塞(101)的所述线性运动(105)来移动。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的摄像头模块(200)，其特征在于，还包括：

图像传感器，

其中，所述线性执行器(100)用于通过移动所述执行器(100)的所述活塞(101)来执行对焦操作。

16.一种用于驱动摄像头模块(200)的从动元件(110)的方法，其特征在于，所述方法包括：

操作一根或多根SMA线(103)，以改变其长度，

其中，每根SMA线(103)耦合到一个或多个杠杆臂(102)中的一个杠杆臂，所述一个或多个杠杆臂(102)连接到活塞(101)，所述活塞(101)连接到所述从动元件(110)，

其中，操作所述一根或多根SMA线(103)以改变其长度，从而移动所述一个或多个杠杆臂(102)，以产生所述活塞(101)的线性运动(105)；

每个所述杠杆臂（ 102） 通过第一接头（ 401） 附接到所述活塞（ 101） ，并通过第二接头（ 402） 附接到固定结构（ 400） ，所述第一接头（ 401） 和所述第二接头（ 402） 为枢轴。

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