CN115004072B - 包括形状记忆合金线的光学稳像系统及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学稳像系统(100)，包括：基板(102)；光学元件(104)；光学基座(106)；一个或多个支撑构件(108)；第一张力柱和第二张力柱(110A和110B)，设置在所述光学基座(106)的外围以及所述光学元件(104)的中心所在的第一直线上；第三张力柱和第四张力柱(110C和110D)，设置在所述光学基座(106)的所述外围以及所述光学元件(104)的所述中心所在的第二直线上；第一形状记忆合金线至第四形状记忆合金线(112A至112D)，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线(112A至112D)分别通过将两端固定在所述基板(102)上来进行拉紧，其中，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线(112A至112D)分别半缠绕在所述第一张力柱至所述第四张力柱上；所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线(112A至112D)用于分别通过所述第一张力柱至所述第四张力柱沿朝向所述光学元件(104)的所述中心的方向向所述光学基座(106)施加力。

Description

包括形状记忆合金线的光学稳像系统及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种包括形状记忆合金线的光学稳像系统及其制作方法。

背景技术

随着安装在智能手机、平板电脑等移动设备上的相机图像质量的提高，需要各种光学补偿。具体地，需要一种用于补偿由相机在拍摄图像时移动引起的相机抖动的光学稳像(optical image stabilizing，OIS)系统。

当包括成像元件的相机移动时，透镜等光学元件投影在成像元件上的光学图像在成像元件上相对移动，并导致相机抖动。因此，传统光学稳像系统检测相机移动，并相对于成像元件移动光学元件，以将光学图像相对地固定在成像元件上。

例如，音圈电机用于使光学元件移动(例如，参考专利文献1和2)。音圈电机由设置在永久磁体形成的磁场中的线圈组成。对线圈施加电流时，会产生使线圈或磁体移动的力。音圈电机具有结构简单、轻质、控制精确等优点。

为了在不使用音圈电机的情况下实现光学元件的移动，提出了使用形状记忆合金线的方法(例如，专利文献3至5)。图6示出了包括形状记忆合金线的传统光学稳像系统600。光学稳像系统600包括：

基板602；

光学元件604，例如透镜，与基板602的表面分离；

光学基座606，支撑光学元件604并与基板602的表面分离；

一个或多个支撑构件608，设置在基板602与光学基座606之间并支撑光学基座606，使得光学元件604和光学基座606可沿平行于基板602的表面的方向移动；

第一张力柱至第四张力柱(610A至610D)，设置在光学基座606的外围；

第一形状记忆合金(shape memory alloy，SMA)线至第四SMA线(612A至612D)，使得第一SMA线至第四SMA线(612A至612D)的一端固定在基板602上，另一端分别固定在第一张力柱至第四张力柱(610A至610D)上。第一SMA线至第四SMA线(612A至612D)用于在对这些丝加热时缩短其长度。

作为示例，说明了当光学元件604在图中向上移动时操作光学稳像系统的方法。对第一SMA线612A加热时，第一SMA线612A缩短其长度，因此通过第一张力柱610A沿图中箭头628A的方向向光学基座606施加力。然而，由于第一SMA线612A施加的力不指向光学元件604的中心，因此该力产生使光学元件604旋转的力矩。为了抵消该力矩，将第二SMA线612B和第四SMA线612D加热至低于第一SMA线612A的温度，以分别通过第二张力柱610B和第四张力柱610D沿箭头(628B、628D)的方向对光学基座606施加力。第三SMA线612C未加热。在这种情况下，在图中向上移动光学元件604，同时抵消第一SMA线612A产生的旋转力矩。表1示出了当光学元件604沿不同方向移动时第一SMA线至第四SMA线(612A至612D)的加热状态。表中的移动方向对应于图中所示的方向。这些线的温度表示为“高”、“中”和“低”，分别表示这些线被完全加热、这些线被加热至低于“高”的温度、这些线未被加热。

表1：包括SMA线的传统光学稳像系统的操作

移动方向	第一SMA线	第二SMA线	第三SMA线	第四SMA线
					向上(+y)	高	中	低	中
向下(-y)	低	中	高	中
					向右(+x)	中	高	中	低
向左(-x)	中	低	中	高
					右上	高	高	中	中
右下	中	高	高	中
					左上	高	中	中	高
左下	中	中	高	高

由于SMA线对光学基座施加的力不指向光学元件的中心，因此包括SMA线的传统光学稳像系统产生使光学元件旋转的力矩。因此，如表1所示，需要进行复杂的温度控制来抵消旋转力矩，因此难以实现光学元件的预定移动。

现有技术出版物

1.日本未审查专利申请，首次公开号为2011-065140

2.日本未审查专利申请，首次公开号为2014-206590

3.PCT，国际公开号为WO 2014/076463

4.美国专利，申请号为US 6,981,374

5.美国专利申请，公开号为US 2010/0060776

发明内容

本发明需要解决的问题

本发明旨在克服包括SMA线的传统光学稳像系统的上述缺点，并提供一种包括SMA线的光学稳像系统(不会产生使光学元件旋转的力矩)及其制作方法。

解决问题的方法

为了解决上述问题，本发明第一实施例提供了一种光学稳像系统，包括：

基板；

光学元件，与所述基板的表面分离；

光学基座，支撑所述光学元件并与所述基板的所述表面分离；

一个或多个支撑构件，设置在所述基板与所述光学基座之间并支撑所述光学基座，使得所述光学元件和所述光学基座可沿平行于所述基板的所述表面的方向移动；

第一张力柱和第二张力柱，设置在所述光学基座的外围以及所述光学元件的中心所在的第一直线上，其中，所述光学元件的所述中心位于所述第一张力柱和所述第二张力柱之间；

第三张力柱和第四张力柱，设置在所述光学基座的所述外围以及所述光学元件的所述中心所在的第二直线上，其中，所述第二直线与所述第一直线以预定义角度相交，所述光学元件的所述中心位于所述第三张力柱与所述第四张力柱之间；

第一形状记忆合金线至第四形状记忆合金线，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线分别通过将两端固定在所述基板上来进行拉紧，其中，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线分别半缠绕在所述第一张力柱至所述第四张力柱上；

所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线用于分别通过所述第一张力柱至所述第四张力柱沿朝向所述光学元件的所述中心的方向向所述光学基座施加力。

根据本发明第一实施例的一个方面，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线分别用于通过加热来缩短长度。

根据本发明第一实施例的一个方面，所述加热分别通过所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线施加电流来进行。

根据本发明第一实施例的一个方面，所述光学稳像系统还包括：

一个或多个霍尔元件，设置在所述基板或所述光学基座的一个表面上；

一个或多个磁体，设置在所述基板或所述光学基座的另一个表面上，使得所述磁体分别面对所述霍尔元件；

其中，所述一个或多个霍尔元件用于输出与所述光学基座相对于所述基板的相对位置相关的信号。

根据本发明第一实施例的一个方面，所述光学稳像系统还包括：

一个或多个铁磁构件，设置在所述基板或所述光学基座的一个表面上；

一个或多个磁体，设置在所述基板或所述光学基座的另一个表面上，使得所述磁体分别面对所述铁磁构件；

其中，所述一个或多个铁磁构件和所述一个或多个磁体用于分别在所述光学基座与所述基板之间产生吸引力。

根据本发明第一实施例的一个方面，所述光学稳像系统还包括：

一个或多个霍尔元件，设置在所述基板或所述光学基座的一个表面上；

一个或多个铁磁构件，设置在与设置所述霍尔元件的所述表面相同的所述基板或所述光学基座的表面上；

一个或多个磁体，设置在所述基板或所述光学基座的另一个表面上，使得所述磁体分别面对所述霍尔元件和所述铁磁构件；

其中，所述一个或多个霍尔元件用于输出与所述光学基座相对于所述基板的相对位置相关的信号；

其中，所述一个或多个铁磁构件和所述一个或多个磁体用于分别在所述光学基座与所述基板之间产生吸引力。

本发明第二实施例提供了一种制作光学稳像系统的方法，包括以下步骤：

设置基板；

设置光学元件和支撑所述光学元件的光学基座，所述光学基座包括：

第一张力柱和第二张力柱，设置在所述光学基座的外围以及所述光学元件的中心所在的第一直线上，其中，所述光学元件的所述中心位于所述第一张力柱与所述第二张力柱之间；

第三张力柱和第四张力柱，设置在所述光学基座的所述外围以及所述光学元件的所述中心所在的第二直线上，其中，所述第二直线与所述第一直线以预定义角度相交，所述光学元件的所述中心位于所述第三张力柱与所述第四张力柱之间；

在所述基板的表面上设置一个或多个支撑构件，所述一个或多个支撑构件支撑所述光学基座；

所述一个或多个支撑构件支撑所述光学基座，使得所述光学元件和所述光学基座与所述基板的所述表面分离并且可沿平行于所述基板的所述表面的方向移动；

将第一形状记忆合金线至第四形状记忆合金线的一端分别固定在所述基板上；

分别在所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线的另一端附加重物，并将所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线的所述另一端固定在所述基板上，其中，所述重物彼此具有相同的质量，张力通过作用于所述重物的重力施加于所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线，以分别将所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线半缠绕在所述第一张力柱至所述第四张力柱上；

从所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线上移除所述重物。

根据本发明第二实施例的一个方面，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线用于通过加热来缩短其长度。

根据本发明第二实施例的一个方面，所述加热用于分别通过对所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线施加电流来进行。

根据本发明第二实施例的一个方面，所述制作光学稳像系统的方法还包括：

在所述基板或所述光学基座的一个表面上设置一个或多个霍尔元件；

在所述基板或所述光学基座的另一个表面上设置一个或多个磁体，使得所述磁体分别面对所述霍尔元件；

其中，所述一个或多个霍尔元件用于输出与所述光学基座相对于所述基板的相对位置相关的信号。

根据本发明第二实施例的一个方面，所述制作光学稳像系统的方法还包括：

在所述基板或所述光学基座的一个表面上设置一个或多个铁磁构件；

在所述基板或所述光学基座的另一个表面上设置一个或多个磁体，使得所述磁体分别面对所述铁磁构件；

其中，所述一个或多个铁磁构件和所述一个或多个磁体用于在所述光学基座与所述基板之间施加吸引力；

其中，在所述一个或多个支撑构件支撑所述光学基座的步骤中，所述一个或多个磁体将所述光学基座保持在相对于所述基板的预定义位置。

根据本发明第二实施例的一个方面，所述制作光学稳像系统的方法还包括：

在所述基板或所述光学基座的一个表面上设置一个或多个霍尔元件；

在与设置所述霍尔元件的所述表面相同的所述基板或所述光学基座的表面上设置一个或多个铁磁构件；

在所述基板或所述光学基座的另一个表面上设置一个或多个磁体，使得所述磁体分别面对所述霍尔元件和所述铁磁构件；

其中，所述一个或多个霍尔元件用于输出与所述光学基座相对于所述基板的相对位置相关的信号；

其中，所述一个或多个铁磁构件和所述一个或多个磁体用于在所述光学基座与所述基板之间施加吸引力；

其中，在所述一个或多个支撑构件支撑所述光学基座的步骤中，所述一个或多个磁体将所述光学基座保持在相对于所述基板的预定义位置。

发明效果

根据本发明实施例，可以提供一种包括SMA线的光学稳像系统及其制作方法，所述光学稳像系统不会产生使光学元件旋转的力矩。

附图说明

图1示出了本发明第一实施例提供的光学稳像系统的平面图；

图2示出了图1所示的光学稳像系统的侧视图；

图3示出了图1所示的光学稳像系统的一部分的扩展透视图；

图4示出了本发明第一实施例提供的制作光学稳像系统的方法的流程图；

图5示出了图4所示的制作光学稳像系统的方法中将SMA线的一端固定在基板上的步骤的扩展透视图；

图6示出了传统光学稳像系统的平面图。

具体实施方式

图1示出了本发明第一实施例提供的使用形状记忆合金(shape memory alloy，SMA)丝的光学稳像系统100的平面图。图2示出了图1所示的光学稳像系统100的侧视图，图3示出了图1所示的光学稳像系统100的一部分的扩展视图。

所述光学稳像系统100包括：基板102；光学元件104，与所述基板102的表面分离；光学基座106，支撑所述光学元件104并与所述基板102的所述表面分离；一个或多个支撑构件108，设置在所述基板102与所述光学基座106之间并支撑所述光学基座106。

所述基板102由玻璃、硅或金属等常规材料制成，并且所述基板102面向所述光学元件104的区域具有使透过所述光学元件104的光能够通过的结构。例如，如果所述基板102由玻璃制成，则不会在该区域中提供防止光通过所述基板102的不透明结构。如果所述基板102由硅或金属等不透明材料制成，则可以在该区域中设置通孔以使光能够通过。

例如，所述光学元件104可以是由塑料或玻璃等制成的透镜。从对称性角度来看，优选地，所述光学元件104具有圆形平面形状，如下所述。此外，也可以采用其它形状。然而，此类形状可能会使设备的设计和控制复杂化。所述光学元件104由所述光学基座106支撑，使得所述光学元件104以预定义距离与所述基板102的所述表面分离。所述光学基座106具有围绕所述光学元件104的形状。然而，所述光学基座106可以具有不围绕所述整个光学元件104的形状。所述光学基座106可以由玻璃、硅或金属等常规材料制成。

所述光学基座106由一个或多个支撑构件108支撑，使得所述光学基座106以预定义距离与所述基板102的所述表面分离。在图1所示的示例中，所述支撑构件108是三个球。由于所述球的旋转，所述光学元件104和所述光学基座106可沿平行于所述基板102的所述表面的方向移动。可替代地，例如，所述支撑构件108可以是设置在所述基板102的所述表面上的突出物，并且在所述突出物的顶点处与所述光学基座106接触。所述顶点可以具有陡峭的形状或弯曲的表面，以确保非常小的接触面积，从而减小所述光学基座106与所述顶点之间的摩擦力。在这种情况下，所述光学基座106可以在所述突出物的所述顶点上平滑地滑动，并沿平行于所述基板102的所述表面的方向移动。如果所述支撑构件108是所述突出物，则由于所述支撑构件108固定在所述基板102上，因此所述设备具有易于装配的优点。在一个可替代的示例中，所述支撑构件108可以是弹簧结构，所述弹簧结构可以悬挂所述光学基座106。

所述第一张力柱110A和所述第二张力柱110B设置在所述光学基座106的外围以及穿过所述光学元件104的中心124的第一直线120上，使得所述光学元件104的所述中心124位于所述第一张力柱110A与所述第二张力柱110B之间。从对称性角度来看，优选地，所述第一张力柱110A和所述第二张力柱110B设置在与所述光学元件104的所述中心124距离相同的位置处。所述第三张力柱110C和所述第四张力柱110D设置在所述光学基座106的所述外围以及穿过所述光学元件104的所述中心124并以预定义角度与所述第一直线120相交的第二直线122上，使得所述光学元件104的所述中心124位于所述第三张力柱110C与所述第四张力柱110D之间。从对称性角度来看，优选地，所述第三张力柱110C和所述第四张力柱110D设置在与所述光学元件104的所述中心124距离相同的位置处。优选地，所述第一直线120与所述第二直线122正交。所述第一张力柱至所述第四张力柱(110A至110D)可以设置为具有其它距离和角度。然而，此类布置可能会使所述设备的设计和控制复杂化。

可以在所述基板102的所述表面上设置一个或多个霍尔元件126。可以在所述光学基座106的表面上设置一个或多个磁体128，使得所述磁体128分别面对所述霍尔元件126。所述霍尔元件126可以检测所述光学基座106移动引起的所述磁体128相对于所述霍尔元件126的相对位置的变化，并输出指示所述光学基座106和所述光学元件104的所述相对位置的信号。

可以在所述基板102的所述表面上设置一个或多个铁磁构件。所述磁体可以设置在所述光学基座106的所述表面上，使得所述磁体分别面对所述铁磁构件。所述磁体与所述铁磁构件之间可以产生吸引力，从而将所述光学基座106保持在预定义位置。因此，例如，装配所述设备时，可以相对于所述基板102将所述光学基座106布置在正确位置。此外，所述吸引力可以用作恢复力，以将所述光学基座106从位移位置快速移动到预定义位置。

所述霍尔元件126和所述铁磁构件可以分别面对不同的磁体；或者，所述霍尔元件126和所述铁磁构件可以面对一个共同的磁体。

尽管对在所述基板102上设置所述霍尔元件126和所述铁磁构件并且在所述光学基座106上设置所述磁体128的示例进行了说明，但是可以相对地设置这些组件。在所述基板102上设置所述霍尔元件126时，具有易于从所述霍尔元件126提取信号的优点。

此外，所述光学稳像系统100包括第一形状记忆合金(shape memory alloy，SMA)丝至第四SMA线(112A至112D)，所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)的两端固定在设置在所述基板102的所述表面上的电源端子114上，且所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)分别半缠绕在所述第一张力柱至所述第四张力柱(110A至110D)上，同时张力施加于所述丝上。图3示出了所述光学稳像系统100的所述第一张力柱110A和所述第一SMA线112A的放大图。

例如，所述SMA线可以由镍钛基合金(包括镍和钛)、铁氧体基形状记忆合金(包括铁氧体、锰和硅)等各种已知材料制成。例如，当所述SMA线被加热至介于100℃和110℃之间的温度时，所述SMA线的长度比其原始长度缩短3％左右；当所述SMA线被冷却至室温时，所述SMA线恢复所述原始长度。杨氏模量在室温下较小，并且所述SMA线可以是弹性的。所述电源端子114用于对所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)施加电流。因此，所述电源端子114可以与所述基板102绝缘。

图3示出了所述第一张力柱110A包括凹槽126A。所述第一SMA线112A在所述凹槽126A处半缠绕在所述第一张力柱110A上。所述凹槽126A将所述第一SMA线112A保持在所述第一张力柱110A上的预定义位置处。所述第一张力柱110A可以包括所述第一SMA线112A穿过的通孔，而不是所述凹槽。在这种情况下，由于所述第一SMA线112A必须穿过所述通孔，因此装配过程变得复杂。然而，所述通孔确保保持所述第一SMA线112A，并防止所述第一SMA线112A在操作期间从所述第一张力柱110A上移除。

再次参考图1和图2，其中说明了操作所述光学稳像系统100的方法。

当通过所述电源端子114对所述第一SMA线112A施加电流并且加热所述第一SMA线112A时，所述第一SMA线112A的长度缩短。因此，所述第一SMA线112A通过所述第一张力柱110A沿图中箭头128A的方向对所述光学基座106施加力，所述箭头128A的方向指向所述光学元件104的所述中心124。该力导致所述光学基座106沿所述箭头128A的方向发生位移。为了不对所述光学基座106施加旋转力矩，优选地，所述第一SMA线112A对所述光学基座106施加所述力的方向正确地指向所述光学元件104的所述中心124。因此，优选地，所述第一SMA线112A相对于所述第一直线120以线对称的方式布置。换言之，优选地，所述第一SMA线112A在所述第一SMA线112A的所述中心处半缠绕在所述第一张力柱110A上。此外，优选地，所述第一SMA线112A的两端连接至所述电源端子114，所述电源端子114相对于所述第一直线120以线对称的方式布置。这同样适用于所述第二SMA线112B至所述第四SMA线112D。

表2示出了当所述光学元件104向图中的每个方向移动时所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)的加热/非加热状态。在该表中，移动方向对应于图中的方向。所述丝的温度表示为“高”、“中”和“低”，分别表示所述丝被完全加热、所述丝被加热至低于“高”的温度、所述丝未被加热。加热程度可以通过调整对所述SMA线施加的电流量来选择。

沿图中的向上方向(+y方向)移动所述光学元件104时，对所述第一SMA线112A和所述第四SMA线112D施加电流，以将所述第一SMA线112A和所述第四SMA线112D加热至高温状态(例如，110℃)。另一方面，不对所述第二SMA线112B和所述第三SMA线112C施加电流，以将所述第二SMA线和所述第三SMA线保持在低温状态(例如，室温)。在这种情况下，由于所述第一SMA线112A和所述第四SMA线112D对所述光学基座106施加的力位于箭头(128A、128D)指示的方向上，因此合力位于图中的向上方向(+y方向)上。关于向下方向(-y方向)、向右方向(+x方向)和向左方向(-x方向)，如表2所示控制所述SMA线的温度，以移动所述光学元件104。

例如，沿右上方向(+y方向与+x方向之间的中间方向)移动所述光学元件104时，对所述第一SMA线112A施加电流，以将所述第一SMA线112A加热至高温状态(例如，110℃)。不对与所述第一SMA线112A相对的所述第二SMA线112B施加电流，以将所述第二SMA线112B保持在低温状态(例如，室温)。在这种情况下，由于对所述光学基座106施加的力位于所述箭头128A的方向上，因此所述光学元件104沿所述右上方向移动。然而，为了更精确地控制移动方向，如表2所示，对所述第三SMA线112C和所述第四SMA线112D施加电流以将它们加热至中温状态(例如，介于室温和110℃之间的温度)，缩短所述第三SMA线112C和所述第四SMA线112D的长度，以分别通过所述第三张力柱110C和所述第四张力柱110D沿箭头(128C、128D)的方向对所述光学基座106施加力。优选地，由于所述第三张力柱110C和所述第四张力柱110D对称地布置在所述第二直线122上，使得所述光学元件104的所述中心124布置在所述第三张力柱110C与所述第四张力柱110D之间，因此这两个力的方向彼此相反，并因此彼此抵消。因此，所述光学元件104可以在沿不偏离所述箭头128A的方向的预定方向移动。此外，控制所述SMA线的温度，使其沿表2所示的右下方向(-y方向与+x方向之间的中间方向)、左上方向(+y方向与-x方向之间的中间方向)和左下方向(-y方向与-x方向之间的中间方向)等其它方向移动。

表2：本发明第一实施例提供的光学稳像系统的操作

移动方向	第一SMA线	第二SMA线	第三SMA线	第四SMA线
					向上(+y)	高	低	低	高
向下(-y)	低	高	高	低
					向右(+x)	高	低	高	低
向左(-x)	低	高	低	高
					右上	高	低	中	中
右下	中	中	高	低
					左上	中	中	低	高
左下	低	高	中	中

根据所述光学稳像系统的第一实施例，通过控制所述SMA线的温度，可以沿预定方向移动所述光学元件，如表2所示。由于所述张力柱和所述SMA线相对于所述光学元件的所述中心高度对称地布置，因此所述SMA线对所述光学基座施加的力指向所述光学元件的所述中心。因此，不对所述光学基座施加使所述光学基座旋转的旋转力矩。与图6和表1所示的传统光学稳像系统的SMA线的温度控制方法相比，消除所述旋转力矩简化了表2所示的光学稳像系统的第一实施例的SMA线的温度控制过程。

所述光学稳像系统的第一实施例还具有其它优点。由于所述第一SMA线112A和所述第二SMA线112B相对于所述光学元件104的所述中心124对称地布置，因此所述第一SMA线112A和所述第二SMA线112B对所述光学基座106施加的力彼此相反。因此，可以利用差动驱动方法使所述光学基座106发生位移。当所述第一SMA线112A对所述光学基座106施加的力大于所述第二SMA线112B对所述光学基座106施加的力时，所述光学基座106沿图中的右上方向移动。然而，当所述第一SMA线112A停止对所述光学基座106施加力时，所述光学基座106被所述第二SMA线112B施加的力推回原始位置。因此，所述第二SMA线112B施加的力用作恢复力。尽管通过SMA线执行的驱动通常具有响应速度低于传统光学稳像系统中采用的音圈驱动的缺点，但是所述差动驱动方法可以提高所述响应速度。

与图6所示的传统光学稳像系统相反，由于本发明实施例提供的光学稳像系统具有两端连接至所述电源端子114的SMA线，因此可以轻松地对所述SMA线施加电流。在图6所示的传统光学稳像系统中，所述SMA线的一端连接至所述基板上的所述电源端子，另一端连接至所述光学基座。因此，必须为所述光学基座提供能够供应电流的接触点。因此，所述光学基座的设计和所述光学稳像系统的装配过程可能变得更加复杂。

优选地，考虑到形状记忆功能的保持、晶体结构的稳定性和耐久性，所述SMA线的长度缩短范围可达3％左右。由于本发明所述的光学稳像系统的SMA线比图6所示的传统光学稳像系统的SMA线更长，因此与所述传统光学稳像系统相比，SMA线的长度缩短范围(即所述光学元件104的位移)可以增加。例如，对于面积相同的光学稳像系统，图1所示的本发明提供的SMA线的长度是图6所示的传统SMA线的两倍。假设图6所示的传统光学稳像系统的形状记忆合金线的长度缩短量为x，则所述光学元件在朝向所述光学元件的所述中心的方向上的位移为x/√(2)，这是因为所述光学元件的所述位移与所述形状记忆合金线的所述长度缩短方向之间的夹角为45°。由于图1所示的本发明提供的形状记忆合金线的长度缩减量为2x，因此所述光学元件在朝向所述光学元件的所述中心的方向上的位移为2x/√(2)＝√(2)x。因此，与所述传统光学稳像系统相比，本发明提供的光学稳像系统可以实现所述光学元件的更大位移，从而解决更大的相机抖动。

与图6所示的传统光学稳像系统相反，由于本发明实施例提供的光学稳像系统具有两端连接至所述电源端子114的SMA线，因此所述SMA线可以沿两个方向对一个张力柱施加力。通过所述张力柱对所述光学基座106施加的力是所述两个方向上的所述力的合力。例如，如果通过缩短所述SMA线的长度来对所述张力柱施加力f，则在朝向图6所示的传统光学稳像系统的所述光学元件的所述中心的方向上的力的分量是f/√(2)。另一方面，由于对图1所示的本发明实施例提供的光学稳像系统的所述张力柱施加分别沿朝向所述SMA线的两端的方向的两个力f，因此朝向所述光学元件的所述中心的力的分量是2f/√(2)＝√(2)f。因此，与所述传统光学稳像系统相比，本发明实施例提供的光学稳像系统可以更大的力移动所述光学元件，从而提高响应速度并实现更大光学元件的位移。

考虑到如上所述的所述光学元件的位移以及对所述光学基座施加的力，结果表明，所述SMA线的数量越小，朝向所述光学元件的所述中心的位移分量和力分量越大。此外，更多的SMA线会增加要控制的参数，从而使控制变得更加复杂。所述设备的尺寸也会变得更大。由于优选通过如上所述的差动驱动方法来驱动所述光学元件，因此优选地，所述SMA线的数量为偶数，并且所述SMA线相对于所述光学元件的所述中心对称地布置。所述SMA线的数量可以不是四根，例如，可以是三根、五根或更多。然而，优选地，考虑到上面的讨论，所述SMA线的数量是四根，如图1所示。

图4示出了图1所示的本发明实施例提供的制作光学稳像系统的方法400的流程图。

在步骤402中，设置基板102。所述基板102由玻璃、硅和金属等常规材料制成。面向光学元件104的区域具有使透过所述光学元件104的光能够通过的结构。例如，如果所述基板102由玻璃制成，则不会在该区域中提供防止光通过所述基板102的不透明结构。如果所述基板102由硅或金属等不透明材料制成，则可以在该区域中设置通孔以使光能够通过。

在步骤404中，设置光学元件104以及用于支撑所述光学元件104的光学基座106。例如，所述光学元件104可以是由塑料或玻璃等制成的透镜。所述光学元件104由所述光学基座106支撑。所述光学基座106可以由玻璃、硅或金属等常规材料制成。

第一张力柱110A和第二张力柱110B形成在所述光学基座106的外围以及穿过所述光学元件104的中心124的第一直线120上，使得所述光学元件104的所述中心124位于所述第一张力柱110A与所述第二张力柱110B之间。第三张力柱110C和第四张力柱110D设置在所述光学基座106的所述外围以及穿过所述光学元件104的所述中心124并以预定义角度与所述第一直线120相交(优选地与所述第一直线正交)的第二直线122上，使得所述光学元件104的所述中心124位于所述第三张力柱110C与所述第四张力柱110D之间。

在步骤406中，在所述基板102的表面上设置支撑所述光学基座106的一个或多个支撑构件108。例如，所述支撑构件108可以是三个球。在这种情况下，由于所述球的旋转，所述光学元件104和所述光学基座106可沿平行于所述基板102的所述表面的方向移动。可替代地，例如，所述支撑构件108可以是设置在所述基板102的所述表面上的突出物，并且在所述突出物的顶点处与所述光学基座106接触，并实现所述光学基座106的平滑移动。如果所述支撑构件108是所述突出物，则由于所述支撑构件108固定在所述基板102上，因此所述设备具有易于装配的优点。在一个可替代的示例中，所述支撑构件108可以是弹簧结构，所述弹簧结构可以悬挂所述光学基座106。

在步骤408中，所述光学基座106由所述支撑构件108支撑，使得所述光学元件104和所述光学基座106与所述基板102的所述表面分离并且可沿平行于所述基板102的所述表面的方向移动。例如，可以在所述基板102或所述光学基座106中的一个上设置一个或多个铁磁构件，并且可以在所述基板102或所述光学基座106中的另一个上设置一个或多个磁体，使得所述磁体分别面对所述铁磁构件。在这种情况下，所述铁磁构件和所述磁体在所述光学基座106与所述基板102之间产生吸引力，这可以轻松地将所述光学基座106保持在相对于所述基板102的预定义位置并与所述预定义位置对准。具体地，如果所述支撑构件108是所述球，则所述磁体保持所述光学基座106是有利的，因为所述支撑构件108未固定在所述基板102和所述光学基座106两者上。

在步骤410中，所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)的一端分别固定在所述基板102上的电源端子114上。

在步骤412中，所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)半缠绕在所述第一张力柱至所述第四张力柱(110A至110D)上，并分别插入设置在所述基板102上的通孔422中。彼此具有相同质量的重物424附接在所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)的另一端。由于对所述重物424施加的重力，相同的张力被施加于所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)。然后，将所述电源端子114插入所述通孔422，以固定所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)。图5示出了针对所述第一SMA线112A执行步骤412时的扩展透视图。由于在所述光学稳像系统100的操作期间通过所述电源端子114对所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)施加电流，因此优选地所述通孔422的表面至少覆盖有绝缘材料。

在这种情况下，由于对所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)中的所有丝施加相同的张力，因此所述光学元件104的所述中心可以与光学器件的原点对准。如果对所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)施加相同的电流以分别加热所述SMA线，则所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)的长度缩减量以及对所述光学基座106施加的力彼此相同。因此，控制所述光学元件104的位移变得非常容易。

在步骤414中，移除所述第一SMA线至所述第四SMA线(112A至112D)的所述重物424和剩余部分，以获得所述光学稳像系统100。

尽管上面示出了本发明实施例，但是本领域技术人员将容易理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改和改进。

附图标记

100：光学稳像系统

102：基板

104：光学元件

106：光学基座

108：支撑构件

110A至110D：第一张力柱至第四张力柱

112A至112D：第一形状记忆合金(shape memory alloy，SMA)丝至第四SMA线

114：电源端子

120：第一直线

122：第二直线

124：光学元件104的中心

126：霍尔元件

126A：凹槽

128：磁体

422：通孔

424：重物

600：传统光学稳像系统

602：基板

604：光学元件

606：光学基座

608：支撑构件

610A至610D：第一张力柱至第四张力柱

612A至612D：第一形状记忆合金(shape memory alloy，SMA)丝至第四SMA线

Claims (12)

1.一种光学稳像系统，其特征在于，包括：

基板；

光学元件，与所述基板的表面分离；

光学基座，支撑所述光学元件并与所述基板的所述表面分离；

一个或多个支撑构件，设置在所述基板与所述光学基座之间并支撑所述光学基座，使得所述光学元件和所述光学基座可沿平行于所述基板的所述表面的方向移动；

第一张力柱和第二张力柱，设置在所述光学基座的外围以及所述光学元件的中心所在的第一直线上，其中，所述光学元件的所述中心位于所述第一张力柱与所述第二张力柱之间；

第三张力柱和第四张力柱，设置在所述光学基座的所述外围以及所述光学元件的所述中心所在的第二直线上，其中，所述第二直线与所述第一直线以预定义角度相交，所述光学元件的所述中心位于所述第三张力柱与所述第四张力柱之间；

第一形状记忆合金线至第四形状记忆合金线，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线分别通过将两端固定在所述基板上来进行拉紧，其中，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线分别半缠绕在所述第一张力柱至所述第四张力柱上；

所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线用于分别通过所述第一张力柱至所述第四张力柱沿朝向所述光学元件的所述中心的方向向所述光学基座施加力。

2.根据权利要求1所述的光学稳像系统，其特征在于，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线分别用于通过加热来缩短长度。

3.根据权利要求2所述的光学稳像系统，其特征在于，所述加热分别通过所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线施加电流来进行。

4.根据权利要求1所述的光学稳像系统，其特征在于，还包括：

一个或多个霍尔元件，设置在所述基板或所述光学基座的一个表面上；

一个或多个磁体，设置在所述基板或所述光学基座的另一个表面上，使得所述磁体分别面对所述霍尔元件；

其中，所述一个或多个霍尔元件用于输出与所述光学基座相对于所述基板的相对位置相关的信号。

5.根据权利要求1所述的光学稳像系统，其特征在于，还包括：

一个或多个铁磁构件，设置在所述基板或所述光学基座的一个表面上；

一个或多个磁体，设置在所述基板或所述光学基座的另一个表面上，使得所述磁体分别面对所述铁磁构件；

其中，所述一个或多个铁磁构件和所述一个或多个磁体用于分别在所述光学基座与所述基板之间产生吸引力。

6.根据权利要求1所述的光学稳像系统，其特征在于，还包括：

一个或多个霍尔元件，设置在所述基板或所述光学基座的一个表面上；

一个或多个铁磁构件，设置在与设置所述霍尔元件的所述表面相同的所述基板或所述光学基座的表面上；

一个或多个磁体，设置在所述基板或所述光学基座的另一个表面上，使得所述磁体分别面对所述霍尔元件和所述铁磁构件；

其中，所述一个或多个霍尔元件用于输出与所述光学基座相对于所述基板的相对位置相关的信号；

其中，所述一个或多个磁体和所述一个或多个铁磁构件用于分别在所述光学基座与所述基板之间产生吸引力。

7.一种制作光学稳像系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置基板；

设置光学元件和支撑所述光学元件的光学基座，所述光学基座包括：

第一张力柱和第二张力柱，设置在所述光学基座的外围以及所述光学元件的中心所在的第一直线上，其中，所述光学元件的所述中心位于所述第一张力柱与所述第二张力柱之间；

第三张力柱和第四张力柱，设置在所述光学基座的所述外围以及所述光学元件的所述中心所在的第二直线上，其中，所述第二直线与所述第一直线以预定义角度相交，所述光学元件的所述中心位于所述第三张力柱与所述第四张力柱之间；

在所述基板的表面上设置一个或多个支撑构件，所述一个或多个支撑构件支撑所述光学基座；

所述一个或多个支撑构件支撑所述光学基座，使得所述光学元件和所述光学基座与所述基板的所述表面分离并且可沿平行于所述基板的所述表面的方向移动；

将第一形状记忆合金线至第四形状记忆合金线的一端分别固定在所述基板上；

所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线分别插入设置在所述基板的通孔中，分别在所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线的另一端附加重物，并将电源端子插入所述通孔，以将所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线的所述另一端固定在所述基板上，其中，所述重物彼此具有相同的质量，张力通过作用于所述重物的重力施加于所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线，以分别将所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线半缠绕在所述第一张力柱至所述第四张力柱上；

从所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线上移除所述重物。

8.根据权利要求7所述的制作光学稳像系统的方法，其特征在于，所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线用于通过加热来缩短其长度。

9.根据权利要求8所述的制作光学稳像系统的方法，其特征在于，所述加热用于分别通过对所述第一形状记忆合金线至所述第四形状记忆合金线施加电流来进行。

10.根据权利要求7所述的制作光学稳像系统的方法，其特征在于，还包括：

在所述基板或所述光学基座的一个表面上设置一个或多个霍尔元件；

在所述基板或所述光学基座的另一个表面上设置一个或多个磁体，使得所述磁体分别面对所述霍尔元件；

其中，所述一个或多个霍尔元件用于输出与所述光学基座相对于所述基板的相对位置相关的信号。

11.根据权利要求7所述的制作光学稳像系统的方法，其特征在于，还包括：

在所述基板或所述光学基座的一个表面上设置一个或多个铁磁构件；

在所述基板或所述光学基座的另一个表面上设置一个或多个磁体，使得所述磁体分别面对所述铁磁构件；

其中，所述一个或多个铁磁构件和所述一个或多个磁体用于在所述光学基座与所述基板之间施加吸引力；

其中，在所述一个或多个支撑构件支撑所述光学基座的步骤中，所述一个或多个磁体将所述光学基座保持在相对于所述基板的预定义位置。

12.根据权利要求7所述的制作光学稳像系统的方法，其特征在于，还包括：

在所述基板或所述光学基座的一个表面上设置一个或多个霍尔元件；

在与设置所述霍尔元件的所述表面相同的所述基板或所述光学基座的表面上设置一个或多个铁磁构件；

在所述基板或所述光学基座的另一个表面上设置一个或多个磁体，使得所述磁体分别面对所述霍尔元件和所述铁磁构件；

其中，所述一个或多个霍尔元件用于输出与所述光学基座相对于所述基板的相对位置相关的信号；

其中，所述一个或多个铁磁构件和所述一个或多个磁体用于在所述光学基座与所述基板之间施加吸引力；

其中，在所述一个或多个支撑构件支撑所述光学基座的步骤中，所述一个或多个磁体将所述光学基座保持在相对于所述基板的预定义位置。