CN116055845A - 提供光学图像稳定的相机组件 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及提供光学图像稳定的相机组件。一种相机组件包括支撑结构和安装在托架上的图像传感器，该托架通过至少一个滑动轴承悬挂在支撑结构上，所述滑动轴承允许托架和图像传感器相对于支撑结构沿与图像传感器的光敏区域成侧向的任何方向移动。包括多个形状记忆合金线的致动器装置被布置成使托架和图像传感器相对于支撑结构移动，以提供图像传感器所捕获的图像的光学图像稳定。

Description

提供光学图像稳定的相机组件
本申请是申请日为2016年10月28日、申请号为201680060899.3、发明名称为“提供光学图像稳定的相机组件”的申请的分案申请。
本发明涉及提供光学图像稳定(OIS)的相机组件。
在相机中，OIS的目的是补偿相机抖动，即，通常由用户手部移动引起的相机振动，这种振动会降低由图像传感器捕获的图像的质量。机械OIS通常涉及通过诸如陀螺仪传感器的振动传感器检测振动，并且基于检测到的振动来控制致动器装置，所述致动器装置调整相机设备以补偿振动。用于调整相机设备的几种技术是已知的。通过处理捕获的图像而进行的OIS在原则上是可能的，但需要很大的处理功率。因此，已经开发了机械OIS，其中相机的光学系统被机械地调整。
使用机械OIS技术的许多致动器装置是已知的，并且成功地应用于诸如数码相机之类的相对较大的相机设备中，但是难以微型化。在各种便携式电子设备(例如移动电话和平板电脑)中相机已经变得非常普遍，并且在许多这样的应用中，相机的微型化是重要的。在微型相机设备中部件的非常紧密的封装使得在期望的封装中添加OIS致动器存在很大困难。
在一种类型的机械OIS中，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相机单元相对于相机组件的支撑结构围绕相互垂直并且垂直于图像传感器的光敏区域的两个假想轴线倾斜。这种类型的OIS在这里将被称为“OIS-倾斜”。WO-2010/029316和WO-2010/089529各自公开了这种类型的相机组件，其中多个形状记忆合金(SMA)致动器线被布置成驱动相机单元的倾斜。在这样的相机中，需要提供足够的间隙以允许整个相机单元的倾斜。
在另一种类型的机械OIS中，透镜组件正交于至少一个透镜的光轴移动。这种类型的OIS在这里将被称为“OIS-透镜平移”。与OIS-倾斜相比，OIS-透镜平移有可能减小相机的整体封装尺寸，因为只有透镜组件移动并且其侧向移动所需的间隙比倾斜整个相机所需的间隙要小。WO-2013/175197和WO-2014/083318各自公开了这种类型的相机组件，其中多个SMA致动器线被布置成驱动透镜装置的移动。WO-2013/175197和WO-2014/083318使用用于透镜组件的不同的悬挂系统，其分别利用梁(beam)和球轴承。
本发明的第一方面涉及可以利用SMA致动器线提供OIS的替代性相机组件。
根据本发明的第一方面，提供了一种相机组件，其包括：支撑结构；图像传感器，其具有光敏区域，所述图像传感器以允许图像传感器相对于支撑结构在与图像传感器的光敏区域成侧向的任何方向上移动的方式悬挂在所述支撑结构上；以及多个形状记忆合金致动器线，其被布置成在其选择性驱动时能够使图像传感器相对于支撑结构在与图像传感器的光敏区域成侧向的任何方向上移动。
因此，本发明的第一方面提供了图像传感器与设置在相机(相机组件可包含在该相机中)中的透镜组件之间的相对移动。这种相对移动以类似于OIS-透镜平移的方式提供OIS。由于该移动由多个SMA致动器线驱动，这实现了与WO-2013/175197和WO-2014/083318中描述的优点类似的优点。例如，与其他类型的致动器相比，SMA致动器线的使用有助于微型化，并且与OIS-倾斜布置相比，可以减小沿着光轴的尺寸。
然而，本发明的第一方面不同于OIS-透镜平移之处在于，图像传感器(而不是透镜组件)侧向移动。这提供了如下的许多优点。
移动图像传感器通常更方便，因为图像传感器是比透镜组件更小的部件。这有助于相机的微型化。
此外，与OIS-透镜平移相比，通过移动图像传感器来提供OIS可以提高OIS的性能。虽然抖动引起的图像模糊的主要组成位于垂直于光轴的平面中，但是围绕光轴的旋转也会引起旋转模糊。由于透镜组件通常围绕光轴旋转对称，因此透镜组件的反向旋转不会对这种旋转引起的模糊产生影响。然而，本发明的第一方面还允许提供旋转图像稳定。也就是说，图像传感器可以以进一步允许图像传感器围绕与光敏区域正交的轴线旋转的方式被支撑在支撑结构上，并且多个形状记忆合金致动器线可以以如下布置被提供：在选择性驱动时，能够使图像传感器围绕该轴线旋转。
本发明的第二方面涉及可以提供OIS的替代相机组件。
根据本发明的第二方面，提供了一种相机组件，包括：支撑结构；图像传感器，其安装在托架上，所述图像传感器具有光敏区域；至少一个滑动轴承，其包括在所述托架和所述支撑结构中的每一个上的轴承表面，所述轴承表面支承彼此，以便将所述托架悬挂在所述支撑结构上并且允许所述图像传感器相对于所述支撑结构在与图像传感器的光敏区域成侧向的任何方向上移动；致动器装置，其被布置为在与所述图像传感器的光敏区域成侧向的任何方向上相对于所述支撑结构移动所述图像传感器。
因此，本发明的第二方面提供了图像传感器与设置在相机(相机组件可包含在该相机中)中的透镜组件之间的相对移动。这种相对移动以类似于OIS-透镜平移的方式提供OIS。然而，本发明的第二方面不同于OIS-透镜平移之处在于，图像传感器(而不是透镜组件)相对于图像传感器的光敏区域侧向地移动。这提供了如下的许多优点。
移动图像传感器通常更方便，因为图像传感器是比透镜组件更小的部件。这有助于相机的微型化。
此外，与OIS-透镜平移相比，通过移动图像传感器来提供OIS可以提高OIS的性能。虽然抖动引起的图像模糊的主要组成位于垂直于光轴的平面中，但是围绕光轴的旋转也会引起模糊。由于透镜组件的一个或更多个透镜通常围绕光轴旋转对称，因此透镜组件的反向旋转不会对这种旋转引起的模糊产生影响。然而，本发明的第二方面还允许提供旋转图像稳定。也就是说，图像传感器可以以进一步允许图像传感器围绕与光敏区域正交的轴线旋转的方式被支撑在支撑结构上，并且多个形状记忆合金致动器线可以以如下布置被提供：在选择性驱动时，能够使图像传感器围绕该轴线旋转。
为了将托架悬挂在支撑结构上并允许图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上的移动，本发明的第二方面使用至少一个滑动轴承，所述至少一个滑动轴承包括在所述托架和所述支撑结构中的每一个上的轴承表面，所述轴承表面支承彼此。滑动轴承是包括支承彼此的两个轴承表面的轴承，其允许相对滑动运动。当然，滑动轴承是已知用于其他应用的简单类型的轴承。不可避免的是，轴承内部的摩擦对性能产生不利影响，特别是在微型装置中。
然而，令人惊讶的是，实际上可以使用滑动轴承来提供良好的性能，其中摩擦足够低以允许侧向移动。在致动器装置包括多个SMA致动器线的情况下实现特定优点，因为与其他形式的致动器相比，SMA提供高致动力，这有助于克服滑动轴承中的摩擦。
此外，在本发明的第二方面中至少一个滑动轴承的这种类型的悬挂提供了如下特定的优点。
首先，滑动轴承可以形成为沿着轴承的高度(即沿着光轴)具有固有地小的尺寸，特别是与采用滚珠的悬挂系统相比。与例如在WO-2014/083318中所公开的使用滚珠轴承相比，滑动轴承允许沿着光轴减小悬挂的尺寸。
其次，图像传感器产生大量的热。因此，希望将图像传感器附接到充当散热器的其他部件以允许该热被耗散。这减少了图像传感器的温度升高以及由图像传感器自加热引起的热劣化。
耗散产生的热的一种方法是将散热器附接到图像传感器并移动图像传感器和散热器两者。然而，这是不期望的，特别是在微型相机中，因为这需要移动散热器和图像传感器两者，从而会增加相机组件的尺寸和/或功耗。
至少一个滑动轴承不仅悬挂图像传感器并允许图像传感器移动，而且还促进从图像传感器到支撑结构的热传递。这是因为托架和支撑结构中的每一个上的轴承表面支承彼此并因此提供了没有气隙的导热材料的连续区域。这提供了具有良好导热性的路径以耗散来自图像传感器的热，并提供必要的悬挂。
每个轴承表面可以是平面的。这通过提供相对大的接触面积(area of contact)来改善平面轴承(planar bearing)的导热性。
流体(例如油脂)可以被安置在轴承表面之间。这可以改善平面轴承的导热性，特别是如果流体被选择为具有高导热率的话。
本发明的两个方面可以组合使用。在该情况下，这两个方面的优选特征可以以任何组合一起应用。
本发明的两个方面在应用于微型相机的相机组件时提供特定的优点，例如其中图像传感器的光敏区域具有至多12mm的对角线长度。
附图说明
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方案，在附图中：
图1是包括相机组件的相机设备的示意性横截面图；
图2是相机组件的横截面图；
图3是相机组件的托架的移动板的透视图；
图4是相机组件的俯视平面图；
图5至图7是可应用于相机组件中的替代性滑动轴承的横截面图；以及
图8至图11是相机组件的滑动轴承的接触区(area of contact)的平面图。
在图1中示出了包含根据本发明的OIS传感器平移相机组件2的相机设备1，图1是沿着光轴O截取的横截面图。相机设备1将被包含便携式电子设备中，诸如移动电话或平板电脑。因此，微型化是一个重要的设计标准。
在图2至图4中详细示出相机组件2，图2是相机组件2的侧视图，图3是相机组件2的托架8的移动板9的透视图；以及图4是相机组件2的平面图。为了清楚起见，图2和图4省略了下面描述的弯曲件67。相机组件2可以先被制造并且然后与相机设备1的其他部件组装在一起。
相机组件2包括支撑结构4，在该支撑结构4上支撑具有光敏区域7的图像传感器6。光轴O与光敏区域7正交。图像传感器6捕获图像并且可以是任何合适的类型，例如CCD(电荷耦合装置)或CMOS(互补金属氧化物半导体)装置。常规的是，图像传感器6具有矩形的光敏区域7。在不限制本发明的情况下，在此示例中，相机设备1是微型相机，其中图像传感器6的光敏区域7具有至多12mm的对角线长度。
图像传感器6安装在包括移动板9的托架8上。移动板9可以由片材料形成，片材料可以是金属，例如钢，诸如不锈钢。移动板9在图3中被单独示出并且包括在下面更详细描述的弯曲件67。
尽管在此示例中托架8包括单个移动板9，但是可选地，托架8可以包括可以与移动板9附接或层叠的其他层。
支撑结构4包括支撑板5，支撑板5可以由片材料形成，该片材料可以是金属，例如钢，诸如不锈钢。
尽管在此示例中支撑结构4包括单个支撑板5，但是可选地，支撑结构4可以包括可以与支撑板5附接或层叠的其他层。
支撑结构4还包括固定到支撑板5的前侧并围绕支撑板5延伸的边缘部分10。边缘部分10具有中心孔口11。
支撑结构4还包括固定在支撑板5的后侧上的IC(集成电路)芯片30和陀螺仪传感器31。在IC芯片30中实现下面进一步描述的控制电路。
移动板9与图像传感器6一起以下述方式悬挂在支撑结构4上，即，允许图像传感器6在与图像传感器6的光敏区域7成侧向的任何方向上(即，在光轴O的侧向并且平行于光敏区域7所延伸的平面)移动并且还允许图像传感器围绕光轴O旋转。在所示出的示例中，移动板9通过现在将描述的呈设置在支撑板5与移动板9之间的滑动轴承100的形式的悬挂系统悬挂在支撑结构4上。
在此示例中，滑动轴承100包括在托架8上的第一轴承表面101(具体是移动板9的下表面)以及在支撑结构4上的第二轴承表面102(具体是支撑板5的上表面)。在此示例中，轴承表面101和102各自是平面的。轴承表面101和102支承彼此并由此将托架8悬挂在支撑结构4上。由于轴承表面101和102可以相对于彼此滑动，所以它们允许图像传感器6在与图像传感器6的光敏区域7成侧向的任何方向上移动，并且还允许图像传感器围绕光轴O旋转。
滑动轴承100不仅悬挂图像传感器6，而且还促进从图像传感器6到支撑结构4的热传递。这是因为轴承表面101和102提供了没有气隙的导热材料的连续区域。这提供了具有良好导热性的路径以耗散来自图像传感器6的热，并提供必要的悬挂。这允许支撑结构4充当用于图像传感器6的散热器。
通过由具有高导热率的材料(例如金属)形成移动板9和支撑板5，进一步促进了从图像传感器6传递热。
图5至图7示出了滑动轴承100的一些替代性结构，其中采用了提供轴承表面101和102中的至少一个的轴承构件，来替代轴承表面101和102是移动板9和支撑板5的表面的情况。
在图5的替代方案中，轴承100包括固定到移动板9的轴承构件104。因此，第一轴承表面101是轴承构件104的下表面，并且第二轴承表面102是支撑板5的上表面。
在图6的替代方案中，轴承100包括固定到支撑板5的轴承构件105。因此，第一轴承表面101是移动板9的下表面，并且第二轴承表面102是轴承构件105的上表面。
在图7的替代方案中，轴承100包括固定到移动板9的轴承构件106和固定到支撑板5的轴承构件107。因此，第一轴承表面101是轴承构件106的下表面，并且第二轴承表面102是轴承构件107的上表面。
在使用一个或更多个轴承构件的情况下，该一个或更多个轴承构件可以通过粘合剂固定到移动板9或支撑板5。
在使用一个或更多个轴承构件104至107的情况下，该轴承构件或每个轴承构件104至107分离移动板9和支撑板5，并且相应地选择该轴承构件或每个轴承构件104至107的厚度。
使用一个或更多个轴承构件104至107的优点是可以选择轴承构件的材料以改善轴承性能，例如具有减小的磨损和/或减小的摩擦系数。
在所示的示例中，在支撑板4和托架8之间设置单个滑动轴承100。在该示例中，滑动轴承100具有如在图8中与托架8一起示出的在轴承表面101和102之间的矩形接触区110。然而，一般地，接触区可以变化和/或可以设置多个滑动轴承100。
图9至图11在滑动轴承100的一些替代性布置、非限制性的替代性布置中示出了接触区110。
在提供单个滑动轴承100的情况下，滑动轴承100的接触区110可以具有除矩形以外的形状。举例来说，接触区110可以具有如图9所示的圆形形状，其可以更容易制造和/或有助于提供平衡的轴承接触。
提供多个滑动轴承100的替代方案可以有助于制造和/或有助于提供平衡的轴承接触。通常，可以使用至少三个滑动轴承来提供稳定的接触。图10示出了包括四个滑动轴承100的示例，所述滑动轴承具有位于托架8的转角中的圆形接触区110。
有利的是，每个都由一个或更多个轴承构件104至107(如在上述图5至图7的任何示例中)形成的多个滑动轴承100可以设置有在轴承构件104至107之间的通道。这些通道可以收集磨损颗粒。图11示出了这种类型的示例，其包括具有成规则的矩形阵列的矩形接触区110的六个滑动轴承100，矩形接触区之间设置有通道111。
选择滑动轴承100的轴承表面101和102的总接触面积(如果设置多于一个滑动轴承的话，则为所有滑动轴承100的总面积)以控制摩擦和导热率。一般地，存在通过最小化总面积来减小摩擦和通过最大化总面积来增加热导率之间的平衡。
令人惊讶的是，在已经考虑到由SMA致动器线40施加的力的情况下，使用一个或更多个滑动轴承100实际上可以提供良好的性能，所述一个或更多个滑动轴承100作为摩擦足够低以允许垂直于光轴O移动的轴承。当滑动轴承100在轴承表面101和102上保持相对较高的总接触面积时，与具有点或线接触的轴承相比，随时间发生的磨损的影响减小。
关于导热性，滑动轴承100的轴承表面101和102的总接触面积被选择成相对于图像传感器6的尺寸足够大，使得导热性移除由此产生的热。通常，总接触面积可以是图像传感器6的光敏区域7的面积的至少0.2倍，优选至少0.5倍。总接触面积甚至可以大于图像传感器6的光敏区域7或大于图像传感器6的总尺寸。为了实现这一点，托架8可以被布置成具有比图像传感器6更大的总尺寸。
轴承表面101和102的材料性质被选择成提供低摩擦和低磨损的滑动轴承。
关于减小摩擦，轴承表面101和102可以设计成具有0.2或更小的摩擦系数。
每个轴承表面101和102可以由与轴承表面形成在其上的元件(例如支撑板5、移动板9或轴承构件104至107)相同的材料制成。该材料可以被选择成提供合适的性质。
在提供轴承构件104至107的情况下，其材料可以被选择成提供合适的性质。作为非限制性示例，在使用的情况下，轴承构件104至107可以由聚合物制成，例如尼龙、聚四氟乙烯(PTFE)(例如特氟隆)、缩醛(例如迭尔林)或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。
替代地，轴承表面101和102可以涂覆有被选择以提供合适特性的材料。在使用涂层的情况下，涂层可以具有比被涂覆的元件(例如支撑板5、移动板9或轴承构件104至107)的材料更低的摩擦和/或更低的磨损。作为非限制性示例，在使用的情况下，涂层可以由聚合物制成，例如尼龙、聚四氟乙烯(PTFE)(例如特氟隆)、缩醛(例如迭尔林)或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。
如所示的示例所示，流体103可以安置在轴承表面101和102之间。流体103(如果提供流体103的话)的材料性质被选择成在轴承表面101和102之间提供润滑，使得轴承表面101和102之间的摩擦系数降低和/或具有改善轴承表面102和103之间的热接触的导热率。例如，流体103可以是油脂。
然而，流体103是可选的。作为提供流体103的替代方案，轴承表面101和102可以直接接触。取决于轴承表面101和102和/或其上的涂层的材料性质，直接接触可以提供足够的热接触和摩擦系数。
另外，相机组件2包括连接在支撑结构4和托架8之间的两个弯曲件67，以充当偏置装置，该偏置装置将轴承表面101和102偏置在一起，并且提供与图像传感器6的电连接。在此示例中，弯曲件67在其一个端部68处与移动板9一体地形成并且在其另一个端部69处安装到支撑结构4的支撑板5。替代地，弯曲件67可以与支撑结构4的板一体地形成并且安装到托架，或者可以是安装到支撑结构4和托架8中的每一个的分离的元件。在任何这些示例中，弯曲件67的安装可以通过提供机械连接和电连接两者的焊接来实现。
弯曲件67如下地布置以提供它们的机械功能。每个弯曲件67是连接在支撑结构4和托架8之间的细长梁。弯曲件67由于其固有的弹性而将支撑结构4和托架8偏置在一起，偏置力平行于光轴O被施加。这保持了滑动轴承100的轴承表面101和102之间的接触。同时，弯曲件67可以侧向偏转以允许图像传感器6相对于支撑结构4进行侧向移动和旋转，从而允许OIS功能。
同样由于其固有弹性，弯曲件67还提供侧向偏置力，该侧向偏置力朝向与透镜组件20的光轴O对准的中心位置从围绕该中心位置的任何方向偏置图像传感器6。结果是，在没有驱动SMA致动器线40的情况下，图像传感器6将倾向于中心位置。这确保了即使在没有驱动SMA致动器线40的情况下，相机设备1仍起作用以捕获图像。
弯曲件67如下地被设计以沿光轴O为滑动轴承100提供合适的保持力，并且还允许利用侧向偏置力进行侧向移动。侧向偏置力的大小保持足够低以便不妨碍OIS，同时足够高以在没有驱动的情况下使图像传感器6居中。每个弯曲件67具有横截面，该横截面具有与光轴O正交的平均宽度，该平均宽度大于平行于光轴O的其平均厚度。每个弯曲件67围绕光轴O成L形延伸，通常期望的是，在弯曲件67的端部之间测量的角度范围至少为90°。
在相机组件2的组装状态中，弯曲件67从其松弛状态偏转，以提供将支撑结构4和托架8偏置在一起的预加载力。
弯曲件67由提供期望的机械性质并且导电的合适的材料制成。通常，该材料是具有相对高的产率的金属，例如钢，诸如不锈钢。
另外，弯曲件67支撑连接到至少图像传感器6的电迹线。以这种方式，弯曲件67提供电气功能以及机械功能。这避免了需要对图像传感器6进行单独的电连接，否则单独的电连接会在OIS期间阻碍图像传感器6的移动。
尽管在此示例中，移动板9通过呈滑动轴承100形式的悬挂系统悬挂在支撑结构4上，但是根据本发明的第一方面，可以提供任何其他类型的悬挂系统。例如，采用平行于光轴O延伸的多个梁的悬挂系统，如在WO-2013/175197中公开的用于悬挂透镜组件的悬挂系统，或采用球轴承的悬挂系统，如在WO-2014/083318中公开的用于悬挂透镜组件的悬挂系统。
图像传感器6相对于支撑结构4的移动由如下布置并且在图4中最容易看到的致动器装置驱动。致动器装置由连接在支撑结构4和托架8之间的总共四条SMA致动器线40形成。为了附接SMA致动器线40，托架8包括固定到移动板9的压接部分41，并且支撑结构4包括固定到边缘部分10的压接部分42。压接部分41和42压接四条SMA致动器线40，以将它们连接到支撑结构4和托架8。固定到移动板9的压接部分41由金属片一体形成，以在托架8处将SMA致动器线40电连接在一起。
尽管在此示例中，压接部分41和42是固定到移动板9和边缘部分10的分离的元件，但是作为替代方案，压接部分41可以与移动板9一体地形成和/或压接部分42可以与支撑板5一体地形成。
SMA致动器线40如下布置，使得它们在选择性驱动时能够使图像传感器6相对于支撑结构4在与图像传感器6的光敏区域7成侧向的任何方向上移动，并且还能够围绕光轴O旋转图像传感器6。
SMA致动器线40中的每一个保持张紧，由此在支撑结构4和托架8之间施加力。
SMA致动器线40可以垂直于光轴O，使得施加到托架8的力与图像传感器6的光敏区域7成侧向。替代地，SMA致动器线40可以相对于图像传感器6的光敏区域7以小角度倾斜，使得施加到托架8的力包括与图像传感器6的光敏区域7成侧向的分量以及沿光轴O的用作偏置力的分量，该偏置力将滑动轴承100的轴承表面101和102偏置在一起。
现将描述SMA致动器线40的整体布置，除了它们连接到用于移动图像传感器6的托架8而不是连接到透镜组件20之外，SMA致动器线40类似于WO-2014/083318中描述的SMA致动器线。
SMA材料具有在加热时经历固态相变的性质，该固态相变导致SMA材料收缩。在低温下，SMA材料进入马氏体相。在高温下，SMA进入奥氏体相，这诱发会引起SMA材料收缩的变形。由于SMA晶体结构中转变温度的统计分布，相变在一定温度范围内发生。因此，加热SMA致动器线40会引起它们的长度减小。
SMA致动器线40可以由任何合适的SMA材料制成，例如镍钛诺或另一种钛合金SMA材料。有利地，SMA致动器线40的材料组成和预处理被选择为在一定温度范围内提供相变，该温度范围在正常操作期间高于预期环境温度并且尽可能宽以最大化位置控制的程度。
在加热SMA致动器线40中的一个时，该SMA致动器线中的应力增加并且其收缩，引起图像传感器6的移动。随着SMA的温度在发生SMA材料从马氏体相向奥氏体相转变的温度范围内增加，发生一系列移动。相反，在冷却SMA致动器线40中的一个以使其中的应力减小时，该SMA致动器线在来自SMA致动器线40中相对的SMA致动器线40的力的作用下扩张。这导致图像传感器6在相反的方向上移动。
托架8和图像传感器6沿轴向定位在支撑结构4的边缘部分10的孔口11内。四个SMA致动器线40布置在图像传感器6的四个侧上。SMA致动器线40具有相同的长度并且具有旋转对称的布置。
当沿轴向观察时，第一对SMA致动器线40平行于第一轴线(图4中的竖直方向)延伸，该第一轴线与图像传感器6的光敏区域7成侧向。然而，第一对SMA致动器线40相对地连接到支撑结构4和托架8，使得第一对SMA致动器线40沿着第一轴线在相反的方向上(在图4中竖直向上和向下)施加力。在每个SMA致动器线40中的张力相等的情况下，由第一对的SMA致动器线40施加的力平衡。这意味着第一对SMA致动器线40向图像传感器6施加第一转矩(图4中的逆时针方向)。
当沿轴向观察时，第二对SMA致动器线40平行于第二轴线(图4中的水平方向)延伸，该第二轴线与图像传感器6的光敏区域7成侧向。然而，第二对SMA致动器线40相对地连接到支撑结构4和托架8，使得第二对SMA致动器线40沿着第二轴线在相反的方向上(在图4中水平向左和向右)施加力。在每个SMA致动器线40中的张力相等的情况下，由第二对的SMA致动器线40施加的力平衡。这意味着第二对SMA致动器线40向图像传感器6施加第二转矩(图3中的顺时针方向)，该第二转矩被布置为与第一转矩相反。因此，如果每个SMA致动器线40中的张力相同，则第一转矩和第二转矩平衡。
结果是，可以选择性地驱动SMA致动器线40以使图像传感器6在任何方向上侧向移动并且使图像传感器6绕光轴O旋转。即：
·图像传感器6沿着第一轴线在任一方向上的移动可以通过驱动第一对SMA致动器线40有差异地收缩(因为它们沿相反的方向施加力)来实现；
·图像传感器6沿着第二轴线在任一方向上的移动可以通过驱动第二对SMA致动器线40有差异地收缩(因为它们沿相反的方向施加力)来实现；以及
·图像传感器6的旋转可以通过驱动第一对SMA致动器线40和第二对SMA致动器线40有差异地收缩(因为第一转矩和第二转矩是相反的)来实现。
移动和旋转范围的大小取决于SMA致动器线40在其正常操作参数内的几何形状和收缩范围。
SMA致动器线40的这种特定布置是有利的，因为它可以用最少数量的SMA致动器线来驱动期望的侧向移动和旋转。然而，可以应用SMA致动器线40的其他布置。为了提供三个运动度(两个侧向运动度和一个旋转运动度)，则提供最少四个SMA致动器线40。其他布置可以应用不同数量的SMA致动器线40。可以提供较少的SMA致动器线40，以进行侧向运动，但不进行旋转。具有多于四个SMA致动器线40的布置也是可能的，并且可以具有允许控制除了运动之外的额外参数的优点，例如SMA致动器线40中的应力程度。
通过选择性地改变SMA致动器线40的温度来控制图像传感器6相对于支撑结构4的侧向位置和定向。SMA致动器线40的这种驱动通过将选择性驱动信号传递通过SMA致动器线40以提供电阻加热来实现。由驱动信号的电流直接提供加热。通过减小或停止驱动信号的电流来提供冷却，以允许SMA致动器线40通过与其周围环境的传导、对流和辐射来冷却。
相机设备1包括透镜组件20，透镜组件20通过安装到支撑结构4，特别是边缘部分10，而与相机组件2组装在一起。
透镜组件20包括安装到支撑结构4的边缘部分10的呈圆柱体形式的透镜支架21。透镜支架支撑沿光轴O布置的至少一个透镜22。一般地，可以提供任何数量的一个或更多个透镜22。在不限制本发明的情况下，在此示例中，相机设备1是微型相机，其中所述至少一个透镜22(即，每个透镜22，如果提供多个透镜的话)通常具有至多10mm的直径。透镜组件20的所述至少一个透镜22被布置成将图像聚焦到图像传感器6上。
在此示例中，至少一个透镜22以下述方式被支撑在透镜支架21上，即，至少一个透镜22可相对于透镜支架21沿光轴O移动，例如以提供聚焦或变焦，但这不是必须的。具体地，所述至少一个透镜22被固定到可相对于透镜支架21沿光轴O移动的透镜保持件23。在存在多个透镜22的情况下，任何或所有透镜22可以被固定到透镜保持件23，和/或透镜22中的一个或更多个可以被固定到透镜支架21并且因此不能相对于透镜支架21沿光轴O移动。
被设置在透镜支架21和透镜保持件23之间的轴向致动器装置24被布置成驱动透镜保持件21和透镜22沿光轴O相对于透镜支架21的移动。轴向致动器装置24可以是任何合适的类型的装置，例如是音圈电机(VCM)或SMA致动器线的装置，诸如在WO-2007/113478中描述的，WO-2007/113478通过引用合并于此。
另外，相机设备1包括容纳部(can)15，容纳部15被固定到支撑结构4并且从支撑结构4向前突出，以包封和保护相机设备1的其他部件。
如上所述，在操作中，SMA致动器线40被选择性地驱动以使图像传感器6在任何方向上侧向移动并且使图像传感器6绕光轴O旋转。这用于提供OIS，补偿相机设备1由于例如手抖而引起的图像移动。
图像传感器6相对于支撑结构4并且因此也相对于透镜组件20的相对移动可以用于稳定图像，以对抗相机设备1的倾斜，即，围绕与图像传感器6的光敏区域7成侧向延伸的轴线的旋转。这以与提供WO-2013/175197和WO-2014/083318中公开的类型的OIS-透镜平移的相机设备类似的方式发生，该类型的OIS-透镜平移也涉及图像传感器6和透镜组件20的相对侧向移动。另外，图像传感器6的旋转可以用于稳定图像以对抗相机设备1围绕光轴O的旋转。这种类型的稳定没有由提供WO-2013/175197和WO-2014/083318中公开的类型的OIS-透镜平移的相机设备实现。
SMA致动器线40由在IC芯片30中实现的控制电路驱动。具体地，控制电路为每个SMA致动器线40生成驱动信号并且将驱动信号供应到SMA致动器线40。
控制电路30接收陀螺仪传感器31(其充当振动传感器)的输出信号。陀螺仪传感器31检测相机设备1正在经历的振动，并且陀螺仪传感器31的输出信号代表那些振动，具体是相机透镜元件20在三个维度上的角速度。陀螺仪传感器31通常是一对微型陀螺仪，用于检测围绕三个轴线的振动，所述三个轴线是图像传感器6的光敏区域7侧向的两个轴线以及光轴O。更一般地，可以使用更大数量的陀螺仪或其他类型的振动传感器。
驱动信号由控制电路响应于陀螺仪传感器31的输出信号而产生，从而驱动相机透镜元件20移动，以稳定由相机透镜元件20聚焦在图像传感器6上的图像，由此提供OIS。可以利用例如在国际专利申请第PCT/GB2013/051325号、国际专利申请第PCT/GB2013/052959号、第WO-2012/066285号、第WO-2012/020212号、第WO-2011/104518号、第WO-2012/038703号、第WO-2010/089529号或第WO-2010029316号中的任何国际专利申请中公开的电阻反馈控制技术来产生驱动信号，每个国际专利申请通过引用并入本文。
还公开了以下编号的条款中描述的内容：
条款1.一种相机组件，包括：
支撑结构；
图像传感器，其具有光敏区域，所述图像传感器以允许所述图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上移动的方式悬挂在所述支撑结构上；以及
多个形状记忆合金致动器线，其被布置成在其选择性驱动时能够使所述图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上移动。
条款2.根据条款1所述的相机组件，其中，所述图像传感器以进一步允许所述图像传感器围绕与所述光敏区域正交的轴线旋转的方式被支撑在所述支撑结构上，并且所述多个形状记忆合金致动器线被布置成在选择性驱动时能够使所述图像传感器围绕所述轴线旋转。
条款3.根据条款1或2所述的相机组件，其中，所述多个形状记忆合金致动器线包括总共四个形状记忆合金致动器线。
条款4.根据条款3所述的相机组件，其中，所述四个形状记忆合金致动器线被布置在所述图像传感器的四个侧上。
条款5.根据条款3或4所述的相机组件，其中，所述四个形状记忆合金致动器线包括：第一对形状记忆合金致动器线，所述第一对形状记忆合金致动器线被布置成沿着与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的第一轴线在相反的方向上向所述图像传感器施加力，并且向所述图像传感器施加第一转矩；以及第二对形状记忆合金致动器线，所述第二对形状记忆合金致动器线被布置成沿着与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向并且垂直于所述第一轴线的第二轴线在相反的方向上向所述图像传感器施加力，并且向所述图像传感器施加与所述第一转矩相反的第二转矩。
条款6.根据条款1至5中任一项所述的相机组件，其中，所述图像传感器被安装在托架上，并且所述多个形状记忆合金致动器线连接在所述支撑结构和所述托架之间。
条款7.根据条款1至6中任一项所述的相机组件，还包括透镜组件，所述透镜组件包括被布置成将图像聚焦在所述图像传感器的所述光敏区域上的至少一个透镜，所述透镜组件被安装到所述支撑结构。
条款8.根据条款7所述的相机组件，其中，所述图像传感器的所述光敏区域具有至多12mm的对角线长度。
条款9.根据条款1至8中任一项所述的相机组件，还包括至少一个滑动轴承，所述滑动轴承将所述可移动元件支承在所述支撑结构上，从而允许所述可移动元件相对于所述支撑结构与光轴正交地移动。
条款10.根据条款1至9中任一项所述的相机组件，还包括被布置成驱动所述形状记忆合金致动器线的控制电路。
条款11.根据条款10所述的相机组件，还包括振动传感器，所述振动传感器被布置为生成表示所述相机组件的振动的输出信号，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来驱动所述形状记忆合金线，以便驱动所述图像传感器的移动，从而稳定所述图像传感器捕获的图像。
条款12.一种相机组件，包括：
支撑结构；
图像传感器，其被安装在托架上，所述图像传感器具有光敏区域；
至少一个滑动轴承，其包括在所述托架和所述支撑结构中的每一个上的轴承表面，所述轴承表面支承彼此，从而将所述托架悬挂在所述支撑结构上并且允许所述图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上移动；
致动器装置，其被布置为使所述图像传感器在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上相对于所述支撑结构移动。
条款13.根据条款12所述的相机组件，其中，每个所述轴承表面是平面的。
条款14.根据条款12或13所述的相机组件，其中，所述轴承表面具有0.2或更小的摩擦系数。
条款15.根据条款12至14中任一项所述的相机组件，还包括被安置在所述轴承表面之间的流体。
条款16.根据条款15所述的相机组件，其中，所述流体是油脂。
条款17.根据条款15或16所述的相机组件，其中，所述流体减小所述轴承表面之间的摩擦系数和/或改善所述轴承表面之间的热接触。
条款18.根据条款12至17中任一项所述的相机组件，还包括将所述轴承表面偏置在一起的偏置装置。
条款19.根据条款18所述的相机组件，其中，所述偏置装置包括至少一个弯曲件。
条款20.根据条款19所述的相机组件，其中，所述弯曲件支撑连接到至少所述图像传感器的电迹线。
条款21.根据条款12至20中任一项所述的相机组件，其中，所述SMA致动器线相对于所述图像传感器的所述光敏区域倾斜，以便施加将所述轴承表面偏置在一起的偏置力。
条款22.根据条款12至21中任一项所述的相机组件，其中，所述支撑结构包括由片材料形成的支撑板，并且所述托架包括由片材料形成的移动板，所述滑动轴承被设置在所述支撑板和所述移动板之间。
条款23.根据条款22所述的相机组件，其中，所述支撑板和所述移动板中的一者或两者由金属制成。
条款24.根据条款22或23所述的相机组件，其中，所述轴承表面是所述支撑板的表面和所述移动板的表面。
条款25.根据条款22或23所述的相机组件，其中，所述滑动轴承包括固定到所述支撑板和所述移动板中的一个的轴承构件，所述滑动轴承的所述轴承表面中的一个是所述轴承构件的表面，并且所述滑动轴承的所述轴承表面中的另一个是所述支撑板和所述移动板中的另一个的表面。
条款26.根据条款22或23所述的相机组件，其中，所述滑动轴承包括固定到所述支撑板和所述移动板两者的轴承构件，所述滑动轴承的所述轴承表面是每个轴承构件的表面。
条款27.根据条款25或26所述的相机组件，其中，所述轴承构件或每个轴承构件由聚合物制成。
条款28.根据条款12至15中任一项所述的相机组件，其中，所述轴承表面中的至少一个具有涂层，所述涂层具有比被涂覆的相符表面的材料低的摩擦和/或低的磨损。
条款29.根据条款12至28中任一项所述的相机组件，其中，所述至少一个滑动轴承包括多个滑动轴承。
条款30.根据条款1至17中任一项所述的相机组件，其中，所述至少一个滑动轴承具有为所述图像传感器的所述光敏区域的面积的至少0.2倍的总接触面积。
条款31.根据条款12至30中任一项所述的相机组件，其中，所述致动器装置包括连接在所述支撑结构和所述托架之间的多个形状记忆合金致动器线，所述多个形状记忆合金致动器线被布置成在其选择性驱动时能够使所述图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上移动。
条款32.根据条款12至31中任一项所述的相机组件，其中，所述至少一个滑动轴承进一步允许所述图像传感器围绕与所述光敏区域正交的轴线旋转，并且所述致动器装置还被布置为使所述图像传感器围绕所述轴线旋转。
条款33.根据条款12至32中任一项所述的相机组件，还包括透镜组件，所述透镜组件包括被布置成将图像聚焦在所述图像传感器的所述光敏区域上的至少一个透镜，所述透镜组件被安装到所述支撑结构。
条款34.根据条款33所述的相机组件，其中，所述图像传感器的所述光敏区域具有至多12mm的对角线长度。
条款35.根据条款12至34中任一项所述的相机组件，还包括被布置成驱动所述致动器装置的控制电路。
条款36.根据条款35所述的相机组件，还包括振动传感器，所述振动传感器被布置为生成表示所述相机组件的振动的输出信号，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来驱动所述致动器装置，以便驱动所述图像传感器的移动，从而稳定所述图像传感器捕获的图像。

Claims (10)

1.一种相机组件，包括：
支撑结构；
图像传感器，其具有光敏区域，所述图像传感器以允许所述图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上移动的方式悬挂在所述支撑结构上；以及
多个形状记忆合金致动器线，其被布置成在其选择性驱动时能够使所述图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上移动。
2.根据权利要求1所述的相机组件，其中，所述图像传感器以进一步允许所述图像传感器围绕与所述光敏区域正交的轴线旋转的方式被支撑在所述支撑结构上，并且所述多个形状记忆合金致动器线被布置成在选择性驱动时能够使所述图像传感器围绕所述轴线旋转。
3.根据权利要求1或2所述的相机组件，其中，所述多个形状记忆合金致动器线包括总共四个形状记忆合金致动器线；
可选地，其中，所述四个形状记忆合金致动器线被布置在所述图像传感器的四个侧上；
可选地，其中，所述四个形状记忆合金致动器线包括：第一对形状记忆合金致动器线，所述第一对形状记忆合金致动器线被布置成沿着与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的第一轴线在相反的方向上向所述图像传感器施加力，并且向所述图像传感器施加第一转矩；以及第二对形状记忆合金致动器线，所述第二对形状记忆合金致动器线被布置成沿着与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向并且垂直于所述第一轴线的第二轴线在相反的方向上向所述图像传感器施加力，并且向所述图像传感器施加与所述第一转矩相反的第二转矩。
4.根据权利要求1所述的相机组件，还包括至少一个滑动轴承，所述滑动轴承将所述图像传感器支承在所述支撑结构上，从而允许所述图像传感器相对于所述支撑结构与光轴正交地移动。
5.根据权利要求1所述的相机组件，还包括被布置成驱动所述形状记忆合金致动器线的控制电路；
可选地，还包括振动传感器，所述振动传感器被布置为生成表示所述相机组件的振动的输出信号，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来驱动所述形状记忆合金线，以便驱动所述图像传感器的移动，从而稳定所述图像传感器捕获的图像。
6.一种相机组件，包括：
支撑结构；
图像传感器，其被安装在托架上，所述图像传感器具有光敏区域；
至少一个滑动轴承，其包括在所述托架和所述支撑结构中的每一个上的轴承表面，所述轴承表面支承彼此，从而将所述托架悬挂在所述支撑结构上并且允许所述图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上移动；
致动器装置，其被布置为使所述图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上移动。
7.根据权利要求6所述的相机组件，其中，每个所述轴承表面是平面的；
和/或，其中，所述轴承表面具有0.2或更小的摩擦系数；
和/或，还包括被安置在所述轴承表面之间的流体；以及可选地，其中，所述流体减小所述轴承表面之间的摩擦系数和/或改善所述轴承表面之间的热接触。
8.根据权利要求6所述的相机组件，还包括将所述轴承表面偏置在一起的偏置装置；
可选地，其中，所述偏置装置包括至少一个弯曲件；
可选地，其中，所述弯曲件支撑连接到至少所述图像传感器的电迹线。
9.根据权利要求6所述的相机组件，其中，所述形状记忆合金致动器线相对于所述图像传感器的所述光敏区域倾斜，以便施加将所述轴承表面偏置在一起的偏置力。
10.根据权利要求6所述的相机组件，其中，所述轴承表面中的至少一个具有涂层，所述涂层具有比被涂覆的相符表面的材料低的摩擦和/或低的磨损；和/或
其中，所述至少一个滑动轴承包括多个滑动轴承；和/或
其中，所述至少一个滑动轴承具有为所述图像传感器的所述光敏区域的面积的至少0.2倍的总接触面积；和/或
其中，所述致动器装置包括连接在所述支撑结构和所述托架之间的多个形状记忆合金致动器线，所述多个形状记忆合金致动器线被布置成在其选择性驱动时能够使所述图像传感器相对于所述支撑结构在与所述图像传感器的所述光敏区域成侧向的任何方向上移动；和/或
其中，所述至少一个滑动轴承进一步允许所述图像传感器围绕与所述光敏区域正交的轴线旋转，并且所述致动器装置还被布置为使所述图像传感器围绕所述轴线旋转。
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