CN116113875A - 长行程光学防抖系统及方法 - Google Patents

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CN116113875A CN202080105026.6A CN202080105026A CN116113875A CN 116113875 A CN116113875 A CN 116113875A CN 202080105026 A CN202080105026 A CN 202080105026A CN 116113875 A CN116113875 A CN 116113875A
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Abstract

本发明公开了一种光学防抖系统(10)。所述系统(100)包括：底座(100)，具有支撑表面(110)；镜头支架(200)，容纳用于采集光学图像的至少一个光学镜头(300)，其中，所述镜头支架(200)设置在所述底座(100)上，使得所述镜头支架(200)可以在平行于所述底座(100)的所述支撑表面(110)的方向上相对于所述底座(100)移动；至少一个致动器(410、420、430、440)，用于相对于所述底座(100)移动所述镜头支架(200)，其中，所述致动器(410、420、430、440)包括长度通过通电而改变的形状记忆合金线(412、422、432、442)。所述系统(10)还包括至少一个线转动元件(510a、510b、510c；520a、520b、520c；530a、530b、530c；540a、540b、540c)。所述形状记忆合金线(412、422、432、442)设置为通过所述线转动元件(510a、510b、510c；520a、520b、520c；530a、530b、530c；540a、540b、540c)转动至少一次。本发明还公开了一种在这种系统中实现的光学防抖方法。一种产品(1)包括相机模组(1a)，所述相机模组(1a)也包括所述光学防抖系统(10)。

Description

长行程光学防抖系统及方法
技术领域
本发明涉及一种长行程光学防抖系统及方法。本发明尤其涉及一种在各种产品的相机模组或相机单元中使用的长行程光学防抖系统及方法，其中，各种产品具体为智能手机、移动电话等各种移动电子设备。本发明还涉及一种包括这种光学防抖系统的产品。
背景技术
近年来，安装在智能手机或移动电话的相机模组上的图像传感器的尺寸越来越大。与此同时，图像传感器的镜头尺寸也越来越大，以满足增大的图像传感器尺寸。因此，镜头重量进一步增加。
相机模组包括本领域技术人员熟知的光学防抖(optical image stabilization，以下简称OIS)系统。OIS系统可以增强拍照能力，该能力已成为智能手机或移动电话等设备的主要功能之一。
然而，OIS系统也可能会增加镜头重量。这是因为实现上述功能需要提供更宽的成像区域。在这种情况下，安装在相机模组中的镜头致动器需要移动这么重的镜头，以实现OIS系统的功能。另一方面，由于智能手机或移动电话内的安装空间有限，致动器的尺寸受到限制。
为了改进OIS系统的功能，移动镜头需要足够的物理空间——目标镜头在更大的范围内移动，可以弥补手部抖动引起的模糊。但是，如上所述，智能手机或移动电话内的空间有限，因此需要一种有效利用空间的高效方法。
目前，对于智能手机或移动电话中的相机模组，音圈电机(voice coil motor，以下简称VCM)类型的OIS系统是满足这种需求的主要技术方案。VCM主要包括线圈和磁铁。VCM是一种利用电流通过线圈来获得推力的驱动单元。
在另一种技术方案中，已知的OIS系统还有形状记忆合金(shape memory alloy，以下简称SMA)类型的OIS系统。本领域技术人员熟知，SMA材质的合金线在通电时会因温度升高导致膨胀或收缩。SMA线的这种变形特性可以驱动镜头。
如上所述，虽然智能手机或移动电话中的相机模组的主要技术方案是VCM类型的OIS系统，但VCM的线圈和磁铁的尺寸需要增大，以与镜头的重量相符。而且在VCM类型的OIS系统中，为了实现光学镜头的更长行程，也有必要进一步增大线圈和磁铁的尺寸。除此之外，VCM类型的OIS系统还存在磁干扰方面的问题。
SMA线类型的OIS系统产生大的推力，因此易于驱动重的镜头。除此之外，与VCM类型的OIS系统相反，SMA线类型的OIS系统不存在磁干扰方面的问题。但是，由于SMA线存在固有特性，因此现有SMA线类型的系统不适合进行光学镜头的长行程操作。
JP2018018083A和JP2015518977A等申请公开了与本发明相关联的传统技术。
JP2018018083A公开了一种镜头驱动器，用于使用形状记忆合金(shape memoryalloy，SMA)线移动镜头。该设备包括：第一驱动机构，用于沿着镜头的光轴移动镜头支架；第二驱动机构，包括电连接到电路板的SMA线组件。JP2015518977A也公开了一种使用SMA线来实现光学防抖(optical image stabilization，OIS)效应的镜头驱动器。但是，这些传统设备也无法在有限的小空间内实现当下所需的长行程操作。
由于这些原因，需要一种能够在有限的小空间内实现比现有设备更长的光学镜头行程的光学防抖系统及方法。
发明内容
鉴于上述内容，本发明的目的是提供一种可以解决或至少减轻上述与现有设备相关的问题的新颖的光学防抖系统及方法。具体地，本发明的一个更具体的目的是提供一种能够在有限的小空间内实现比现有设备更长的光学镜头行程且没有磁干扰的新颖的光学防抖系统及方法。
为了实现这些目的，本发明提供了一种光学防抖系统。所述系统包括：底座，具有支撑表面；镜头支架，容纳用于采集光学图像的至少一个光学镜头，其中，所述镜头支架设置在所述底座上，使得所述镜头支架可以在平行于所述底座的所述支撑表面的方向上相对于所述底座移动；至少一个致动器，用于相对于所述底座移动所述镜头支架，其中，所述致动器包括长度通过通电而改变的形状记忆合金线，所述光学防抖系统还包括至少一个线转动元件，所述形状记忆合金线设置为通过所述线转动元件转动至少一次。
本发明还提供了一种在如上所述的系统中实现的光学防抖方法。所述方法包括以下步骤：操作所述至少一个致动器，以通过使所述至少一个致动器的所述形状记忆合金线通电，在需要防抖的方向上相对于所述底座移动所述镜头支架。本发明还提供了一种包括相机模组的产品。所述相机模组包括如上所述的光学防抖系统。
根据本发明，形成致动器的形状记忆合金线通过至少一个线转动元件连接到镜头支架，并且可以在预定方向上驱动镜头支架。因此，根据本发明，与不具有这种构造的传统致动器相比，形状记忆合金线的总长度可以根据转动次数而变得更长。这样增加了形状记忆合金线的总变形量(即，致动器的行程)，因此，与传统致动器相比，可以大大增加连接到形状记忆合金线的镜头支架的移动程度。
本发明提供的光学防抖系统特别适合于并入产品中，例如，并入最新的移动电子设备中。这些产品包括相机模组，该相机模组需要在有限的小空间内以长行程移动大而重的镜头。
本文中使用的术语“转动”是指在某一点上改变形状记忆合金线的方向。线段方向改变之前的线段和线段方向改变之后的线段之间的角度可以是45°～135°，优选是60°～120°，尤其优选是80°～100°，例如，85°～95°。
根据本发明的一个优选方面，所述至少一个线转动元件可以包括：设置在所述底座上的两个底座侧线转动元件；设置在所述镜头支架上的支架侧线转动元件，其中，所述支架侧线转动元件沿着所述形状记忆合金线的延伸方向设置在所述两个底座侧线转动元件之间。在这个优选方面中，所述形状记忆合金线通过所述两个底座侧线转动元件和所述支架侧线转动元件基本成环形围绕所述镜头支架延伸。
根据本发明的一个优选方面，所述两个底座侧线转动元件和所述支架侧线转动元件可以设置为使得将所述两个底座侧线转动元件相互连接的第一虚拟线和将所述支架侧线转动元件与所述第一虚拟线的中点连接的第二虚拟线相互正交。也就是说，在这个优选方面中，两个底座侧线转动元件通过中间的第二虚拟线对称地设置。这个方面特别好地平衡了致动器的驱动力。
根据本发明的一个优选方面，所述底座侧线转动元件可以是可旋转地设置在所述底座上的滑轮。类似地，所述支架侧线转动元件可以是可旋转地设置在所述镜头支架上的滑轮。或者，所述底座侧线转动元件和/或所述支架侧线转动元件可以是具有圆截面等的凸台。在这种情况下，优选地对凸台的外围表面进行减摩处理(例如，使用
Figure BDA0004119250240000031
)。
根据本发明的一个优选方面，所述形状记忆合金线的两端可以固定到从所述底座的所述支撑表面突出的螺柱上。在这个优选方面中，所述螺柱由所述形状记忆合金线的两端共用。此外，在这个优选方面中，所述形状记忆合金线可以通过所述共用的螺柱通电。在这种情况下，用于向形状记忆合金线供电的布线结构可以大大简化。除此之外，所述螺柱可以设置在所述底座的角落处。在这种情况下，螺柱优选地设置在将支架侧线转动元件与第一虚拟线的中点连接的第二虚拟线的延伸部分上。
根据本发明的一个优选方面，所述光学防抖系统可以包括相互独立操作的多个(具体是四个)致动器。在这种情况下，所述四个致动器中的相邻致动器设置为相互间隔约90度。在本发明中，这个方面是特别优选的。这是因为通过采用这种构造，镜头支架可以相对于底座自由移动(例如，向上或向下、向左或向右，以及它们的组合)。在这个方面中，对应于致动器的数量，提供了需要的成对(即，四对)支架侧线转动元件和底座侧线转动元件。此外，在本发明的这个优选方面中，每个滑轮可以在其外围表面上设有用于容纳相关合金线的环形凹槽。在这种情况下，每个滑轮的环形凹槽距所述底座的所述支撑表面的高度位置可以互不相同，从而避免不同线之间的相互干扰。
根据本发明的一个优选方面，所述镜头支架可以包括与所述至少一个光学镜头有操作关联的自动对焦部件和固定容纳所述自动对焦部件的可移动框架。在这种情况下，所述一个或多个支架侧线转动元件可以设置在所述可移动框架上。
根据本发明的一个优选方面，所述光学防抖系统还可以包括插在所述底座和所述镜头支架之间的板簧。在这种情况下，所述镜头支架由所述板簧支撑并推动到所述镜头支架的中心位置。板簧的形状没有特别限制，但是，例如，可以使用具有圆形开口的S形板簧，该圆形开口用于使镜头支架中心处的镜头暴露出来。
关于所述光学防抖方法，根据本发明的一个优选方面，所述用于实现这种方法的系统可以包括设置为相互间隔约90度的四个致动器。在这种情况下，在所述操作步骤中，所述四个致动器中的两个或三个致动器同时操作。由此，如上所述，镜头支架可以相对于底座自由移动(例如，向上或向下、向左或向右，以及它们的组合)。
关于所述包括相机模组的产品，根据本发明的一个优选方面，所述产品可以是包括所述相机模组的设备、装置、装备、机器、设施、工具等。具体地，所述产品可以是包括所述相机模组的移动电子设备。
附图说明
下面参考附图详细解释本发明的非限制性和代表性实施例。
图1是本发明一个实施例提供的包括光学防抖(optical image stabilization，OIS)系统的产品(即智能手机)的示意图。
图2是图1所示的OIS系统的平面图。
图3是图1所示的OIS系统在拆卸状态下的透视图。
图4是图1所示的OIS系统的角区域的透视图。
图5是图1所示的OIS系统的平面图，示出了引导形状记忆合金(shape memoryalloy，SMA)线的各种滑轮的位置关系，其中，SMA线以虚线示出。
图6是图1所示的OIS系统的平面图，示出了镜头支架的八个移动方向，其中，为清楚起见，省略了板簧。
图7是每个SMA线的通电(加热)程度和镜头支架的移动方向之间关系的表格。
图8是图1所示的OIS系统的平面图，示出了镜头支架通过一些相关致动器的操作向上移动后的状态。
图9是图1所示的OIS系统的平面图，示出了镜头支架通过一些相关致动器的操作向下移动后的状态。
图10是图1所示的OIS系统的平面图，示出了镜头支架通过一些相关致动器的操作向右移动后的状态。
图11是图1所示的OIS系统的平面图，示出了镜头支架通过一些相关致动器的操作向左移动后的状态。
图12是图1所示的OIS系统的平面图，示出了镜头支架通过一些相关致动器的操作向右上方移动后的状态。
图13是图1所示的OIS系统的平面图，示出了镜头支架通过一些相关致动器的操作向右下方移动后的状态。
图14是图1所示的OIS系统的平面图，示出了镜头支架通过一些相关致动器的操作向左上方移动后的状态。
图15是图1所示的OIS系统的平面图，示出了镜头支架通过一些相关致动器的操作向左下方移动后的状态。
具体实施方式
下面参考图1至图15描述本发明的一些示例性实施例。
本文中使用的与“向上”、“向下”、“上”、“下”、“向上地”、“向下地”、“右”、“左”等方向相关的术语需要结合附图中的系统朝向来理解，这些方向可能与使用中的实际朝向匹配，也可能不匹配。
本发明的以下示例性实施例涉及一种在移动电子设备(具体是智能手机)等产品的相机模组(但不限于此)中使用的光学防抖系统及方法。此外，本发明的以下示例性实施例还涉及包括相机模组的这类产品(具体是移动电子设备)，该相机模组包括本发明的一个示例性实施例提供的光学防抖系统。但是，这种产品可以是包括相机模组的任何设备、任何装置、任何装备、任何机器、任何设施、任何工具等。
图1示出了本发明一个优选实施例提供的移动电子设备1，即智能手机。移动电子设备1包括内置其中的相机模组1a。相机模组1a包括光学防抖系统(以下简称“OIS系统”)10，如下详述。
图2是OIS系统10的平面图。OIS系统10主要包括：底座100、镜头支架200和多个致动器，具体是四个致动器，即第一至第四致动器410、420、430、440，它们相互独立操作。图3是OIS系统10在拆卸状态下的透视图，从其中可以最好地看出，底座100具有支撑表面110。底座100具有圆形开口120，用于使容纳在镜头支架200中的镜头(如下描述)暴露出来。多个板状挡块130a至130h从支撑表面110突出，以包围圆形开口120。挡块130a至130h协同限定了镜头支架200的基本成方形的可移动区域。
镜头支架200容纳用于采集光学图像的至少一个光学镜头300，在本实施例中容纳两个、三个或四个光学镜头300。需要说明的是，图3、图5、图6、图8至图15中省略了这些镜头。镜头支架200设置在底座100的支撑表面110上，使得镜头支架200可以在平行于支撑表面110的方向上相对于底座100移动。在本实施例中，从图3中可以最好地看出，镜头支架200包括与光学镜头300有操作关联的自动对焦部件210和固定容纳自动对焦部件210的可移动框架220。
致动器410、420、430、440用于相对于底座100移动镜头支架200。在本实施例中，致动器410、420、430、440分别包括第一至第四形状记忆合金线(以下简称“SMA线”)412、422、432、442。本领域技术人员熟知，SMA线412、422、432、442通过通电，在这种情况下通过使电流通过其中，而改变其长度。于是，SMA线412、422、432、442产生驱动力来移动镜头支架200。
除了图2至图4之外，还可以从图5中看出，OIS系统10还包括多个线转动元件。具体而言，OIS系统10包括：第一对线转动元件510a、510b、510c；第二对线转动元件520a、520b、520c；第三对线转动元件530a、530b、530c；第四对线转动元件540a、540b、540c。
第一对线转动元件510a、510b、510c与第一致动器410(即，第一SMA线412)相关联。
第二对线转动元件520a、520b、520c与第二致动器420(即，第二SMA线422)相关联。
第三对线转动元件530a、530b、530c与第三致动器430(即，第三SMA线432)相关联。
第四对线转动元件540a、540b、540c与第四致动器440(即，第四SMA线442)相关联。
第一至第四SMA线412、422、432、442分别设置为通过相应的线转动元件转动至少一次，在本实施例中转动三次。也就是说，第一SMA线412通过第一对线转动元件510a、510b、510c转动三次。类似地，第二SMA线422通过第二对线转动元件520a、520b、520c转动三次。第三SMA线432通过第三对线转动元件530a、530b、530c转动三次。第四SMA线442通过第四对线转动元件540a、540b、540c转动三次。
在本实施例中，每对线转动元件包括两个底座侧线转动元件和一个支架侧线转动元件。具体而言，第一对线转动元件包括设置在底座100上的两个底座侧线转动元件510a、510b和设置在镜头支架200上的一个支架侧线转动元件510c。类似地，第二对线转动元件包括设置在底座100上的两个底座侧线转动元件520a、520b和设置在镜头支架200上的一个支架侧线转动元件520c。第三对线转动元件包括设置在底座100上的两个底座侧线转动元件530a、530b和设置在镜头支架200上的一个支架侧线转动元件530c。第四对线转动元件包括设置在底座100上的两个底座侧线转动元件540a、540b和设置在镜头支架200上的一个支架侧线转动元件540c。
支架侧线转动元件510c、520c、530c、540c分别沿着第一至第四SMA线412、422、432、442的延伸方向设置在相关的两个底座侧线转动元件之间。具体而言，支架侧线转动元件510c设置在两个底座侧线转动元件510a、510b之间。类似地，支架侧线转动元件520c设置在两个底座侧线转动元件520a、520b之间。支架侧线转动元件530c设置在两个底座侧线转动元件530a、530b之间。支架侧线转动元件540c设置在两个底座侧线转动元件540a、540b之间。
在本示例性实施例中，支架侧线转动元件510c、520c、530c、540c分别设置在镜头支架200的可移动框架220的相应角落上。但是，支架侧线转动元件510c、520c、530c、540c在镜头支架200上的位置是任意的。同样的情况也适用于底座100上的每个底座侧线转动元件。
SMA线412、422、432、442分别通过两个底座侧线转动元件和一个支架侧线转动元件基本成环形围绕镜头支架200延伸。具体而言，第一SMA线412通过两个底座侧线转动元件510a、510b和支架侧线转动元件510c围绕镜头支架200延伸。类似地，第二SMA线422通过两个底座侧线转动元件520a、520b和支架侧线转动元件520c围绕镜头支架200延伸。第三SMA线432通过两个底座侧线转动元件530a、530b和支架侧线转动元件530c围绕镜头支架200延伸。第四SMA线442通过两个底座侧线转动元件540a、540b和支架侧线转动元件540c围绕镜头支架200延伸。
从图3中可以看出，镜头支架200的可移动框架220在其外围四侧包括线性凹槽220a至220d，以便容纳通过各种转动元件重定向的线的至少一部分(即，为了避免镜头支架和线之间的干扰)。例如，凹槽220a容纳形状记忆合金线422、432的一部分，在图2中可以最好地看出，其它凹槽220b至220d依此类推。
在本实施例中，从图4中可以最好地看出，底座侧线转动元件510a、510b、520a、520b、530a、530b、540a、540b都是设置在底座100上的滑轮。这些滑轮可绕从底座100的支撑表面110突出的相应轴线(未用附图标记示出)旋转。类似地，支架侧线转动元件510c、520c、530c、540c都是可旋转地设置在镜头支架200上的滑轮。
以第四致动器440的情况为例，描述两个底座侧线转动元件和一个支架侧线转动元件之间的位置关系。如图5所示，两个底座侧线转动元件540a、540b和支架侧线转动元件540c设置为使得将两个底座侧线转动元件540a、540b相互连接的第一虚拟线L1和将支架侧线转动元件540c与第一虚拟线L1的中点P连接的第二虚拟线L2相互正交。关于第一至第三致动器410、420、430，两个底座侧线转动元件510a、510b、520a、520b、530a、530b和支架侧线转动元件510c、520c、530c存在相同的位置关系，但设置为相互间隔90度。
从图4中可以看出，SMA线412、422、432、442的两端固定到从底座100的支撑表面110突出的相应螺柱612、622、632、642上。螺柱612、622、632、642设置在底座100的相应角落处。在本实施例中，固定SMA线是通过一对金属夹板实现的。图4示出了第四SMA线432使用的金属夹板632a、632b。螺柱612、622、632、642分别由相应的SMA线412、422、432、442的两端共用。SMA线412、422、432、442分别通过螺柱612、622、632、642(具体是通过一对相应的金属夹板)通电。在这种情况下，其中一个夹板设置为正极，另一个夹板设置为负极。
如上所述，在本示例性实施例中，OIS系统10包括四个致动器410、420、430、440。也就是说，OIS系统10包括第一至第四SMA线412、422、432、442。这四个致动器410、420、430、440以及第一至第四SMA线412、422、432、442中的相邻致动器设置为相互间隔约90度。第一至第四SMA线412、422、432、442设置为使得它们与底座100的支撑表面110的高度略有不同，以避免相互干扰。具体而言，每个线转动元件(即，每个滑轮510a、510b、510c、520a、520b、520c、530a、530b、530c、540a、540b、540c)在其外围表面上设有用于容纳SMA线412、422、432、442中的相关合金线的环形凹槽。图4只示出了滑轮510c的环形凹槽512c、滑轮520a的环形凹槽522a和滑轮540b的环形凹槽542b。在本实施例中，例如，通过调整设置在底座10和可移动框架220上的每个滑轮的容纳表面的高度，每个滑轮的环形凹槽距底座10的支撑表面110的高度位置可以适当地进行区分，从而避免不同SMA线之间的相互干扰。
具体而言，第一SMA线412位于上方，即，距离底座100的支撑表面110最远。第一SMA线412环绕镜头支架200以及挡块130a、130b、130g、130h。第二SMA线422位于第一SMA线412的正下方。第二SMA线422环绕镜头支架200以及挡块130a、130b、130c、130d。第三SMA线432位于第二SMA线422的正下方。第三SMA线432环绕镜头支架200以及挡块130c、130d、130e、130f。第四SMA线442位于下方，即最靠近底座100的支撑表面110。第四SMA线442环绕镜头支架200以及挡块130e、130f、130g、130h。
在另一个实施例中，OIS系统10包括多个致动器，因此包括多个SMA线，小于或大于四个。在这种情况下，致动器和SMA线根据其数量通过适当的角度间隔开。除此之外，线转动元件的位置也会适当调整。
再次参考图3，OIS系统10还包括板簧700。在本实施例中，板簧700几乎呈S形，并且包括中心开口710，用于使容纳在镜头支架200中的镜头暴露出来。板簧700插在底座100和镜头支架200之间。镜头支架200由板簧700支撑并推动到镜头支架200的中心位置。在本实施例中，三个球轴承720a、720b、720c进一步插在底座10的支撑表面和板簧700之间。
下文参考图6至图15描述上述OIS系统10的操作。请注意，在图7中，“热”表示高电平供电，“温”表示低电平供电，“冷”表示不供电。
首先，当包括AF部件210的镜头支架200向上移动(如图6中的“向上”所示)来实现光学防抖时，只有第一SMA线412和第二SMA线422以高电平通电(即，两者的温度大大升高)，如图7所示。然后，向左上方的力通过第一SMA线412施加到镜头支架200上，而且向右上方的力通过第二SMA线422同时施加到镜头支架200上。但是，在左右方向上作用的力被抵消，因此镜头支架200只向上移动，如图8所示。此时，未通电的线432、442被通电的线412、422强行拉伸(这也适用于下文描述的其它操作)。
当镜头支架200向下移动(如图6中的“向下”所示)来实现光学防抖时，只有第三SMA线432和第四SMA线442以高电平通电，如图7所示。然后，向右下方的力通过第三SMA线432施加到镜头支架200上，而且向左下方的力通过第四SMA线442同时施加到镜头支架200上。但是，在左右方向上作用的力被抵消，因此镜头支架200只向下移动，如图9所示。
当镜头支架200向右移动(如图6中的“向右”所示)以实现光学防抖时，只有第二SMA线422和第三SMA线432以高电平通电，如图7所示。然后，向右上方的力通过第二SMA线422施加到镜头支架200上，而且向右下方的力通过第三SMA线432同时施加到镜头支架200上。但是，向上和向下作用的力被抵消，因此镜头支架200只向右移动，如图10所示。
当镜头支架200向左移动(如图6中的“向左”所示)来实现光学防抖时，只有第一SMA线412和第四SMA线442以高电平通电，如图7所示。然后，向左上方的力通过第一SMA线412施加到镜头支架200上，而且向左下方的力通过第四SMA线442同时施加到镜头支架200上。但是，向上和向下作用的力被抵消，因此镜头支架200只向左移动，如图11所示。
当镜头支架200向右上方移动(如图6中的“右上”所示)来实现光学防抖时，只有第二SMA线422以高电平通电，如图7所示。另一方面，第一SMA线412和第三SMA线432以低电平通电(即，两者的温度少量升高)，同样如图7所示。然后，向右上方的力通过第二SMA线422施加到镜头支架200上，向左上方的力通过第一SMA线412同时施加到镜头支架200上，而且向右下方的力通过第三SMA线432同时施加到镜头支架200上。但是，由于第一SMA线412和第三SMA线432产生的力是平衡的，因此镜头支架200向右上方移动，如图12所示。
当镜头支架200向右下方移动(如图6中的“右下”所示)来实现光学防抖时，只有第三SMA线432以高电平通电，如图7所示。另一方面，第二SMA线422和第四SMA线432以低电平通电，同样如图7所示。然后，向右下方的力通过第三SMA线432施加到镜头支架200上，向右上方的力通过第二SMA线422同时施加到镜头支架200上，而且向左下方的力通过第四SMA线442同时施加到镜头支架200上。但是，由于第二SMA线422和第四SMA线442产生的力是平衡的，因此镜头支架200向右下方移动，如图13所示。
当镜头支架200向左上方移动(如图6中的“左上”所示)来实现光学防抖时，只有第一SMA线412以高电平通电，如图7所示。另一方面，第二SMA线422和第四SMA线442以低电平通电，同样如图7所示。然后，向左上方的力通过第一SMA线412施加到镜头支架200上，向右上方的力通过第二SMA线422同时施加到镜头支架200上，而且向左下方的力通过第四SMA线442同时施加到镜头支架200上。但是，由于第二SMA线422和第四SMA线442产生的力是平衡的，因此镜头支架200向左上方移动，如图14所示。
最后，当镜头支架200向左下方移动(如图6中的“左下”所示)来实现光学防抖时，只有第四SMA线442以高电平通电，如图7所示。另一方面，第一SMA线412和第三SMA线432以低电平通电，同样如图7所示。然后，向左下方的力通过第四SMA线442施加到镜头支架200上，向左上方的力通过第一SMA线412同时施加到镜头支架200上，而且向右下方的力通过第三SMA线432同时施加到镜头支架200上。但是，由于第一SMA线412和第三SMA线432产生的力是平衡的，因此镜头支架200向左下方移动，如图15所示。本领域技术人员在阅读本说明书之后将理解，镜头支架200可以位于除图8至图15所示的位置以外的任意位置上。
如上详述，在OIS系统10中实现的光学防抖方法(也是本发明一个示例性实施例)包括以下步骤：操作四个致动器410、420、430、440中的至少一个，以通过使致动器410、420、430、440的第一至第四SMA线412、422、432、442中的至少一个通电，在需要光学防抖的方向上相对于底座100移动镜头支架200。具体而言，在操作步骤中，四个致动器410、420、430、440中的两个或三个致动器同时且协同操作，从上文描述中可以理解。
如上所述，在上述实施例提供的系统和方法中，形成致动器410、420、430、440的SMA线412、422、432、442通过相应的线转动元件连接到镜头支架200，并且在预定方向上驱动镜头支架200。因此，与不具有这种构造的传统致动器相比，SMA线412、422、432、442的总长度可以根据转动次数而变长。这样增加了SMA线412、422、432、442的总变形量(即，致动器410、420、430、440的行程)，因此，与传统致动器相比，可以大大增加连接到SMA线412、422、432、442的镜头支架200的移动程度。
因此，上述OIS系统10(可以称为“长行程”OIS系统)特别适合于并入产品中，例如，并入移动电子设备中。这些产品包括相机模组，该相机模组需要在有限的小空间内以长行程灵活地移动大而重的镜头。并入这种产品中的OIS系统10提供了高防抖和图像拼接功能。此外，与音圈电机(voice coil motor，VCM)类型的OIS系统相比，上述实施例提供的OIS系统可以显著缩小尺寸，与之不同的是，不会发生磁干扰问题。
上文已经参考相关附图解释了本发明的优选实施例。但是，本发明并不限于这些实施例，在不偏离本发明的要点和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改和改变，这种修改和改变也包括在本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种光学防抖系统(10)，其特征在于，所述系统包括：
底座(100)，具有支撑表面(110)；
镜头支架(200)，容纳用于采集光学图像的至少一个光学镜头(300)，其中，所述镜头支架(200)设置在所述底座(100)上，使得所述镜头支架(200)可以在平行于所述底座(100)的所述支撑表面(110)的方向上相对于所述底座(100)移动；
至少一个致动器(410、420、430、440)，用于相对于所述底座(100)移动所述镜头支架(200)，其中，所述致动器(410、420、430、440)包括长度通过通电而改变的形状记忆合金线(412、422、432、442)，
其中，所述光学防抖系统(10)还包括至少一个线转动元件(510a、510b、510c；520a、520b、520c；530a、530b、530c；540a、540b、540c)，
所述形状记忆合金线(412、422、432、442)设置为通过所述线转动元件(510a、510b、510c；520a、520b、520c；530a、530b、530c；540a、540b、540c)转动至少一次。
2.根据权利要求1所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述至少一个线转动元件(510a、510b、510c；520a、520b、520c；530a、530b、530c；540a、540b、540c)包括：
设置在所述底座(100)上的两个底座侧线转动元件(510a、510b；520a、520b；530a、530b；540a、540b)；
设置在所述镜头支架(200)上的支架侧线转动元件(510c、520c、530c、540c)，其中，所述支架侧线转动元件(510c、520c、530c、540c)沿着所述形状记忆合金线(412、422、432、442)的延伸方向设置在所述两个底座侧线转动元件(510a、510b；520a、520b；530a、530b；540a、540b)之间，
其中，所述形状记忆合金线(412、422、432、442)通过所述两个底座侧线转动元件(510a、510b；520a、520b；530a、530b；540a、540b)和所述支架侧线转动元件(510c、520c、530c、540c)基本成环形围绕所述镜头支架(200)延伸。
3.根据权利要求2所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述两个底座侧线转动元件(510a、510b；520a、520b；530a、530b；540a、540b)和所述支架侧线转动元件(510c、520c、530c、540c)设置为使得将所述两个底座侧线转动元件(510a、510b；520a、520b；530a、530b；540a、540b)相互连接的第一虚拟线(L1)和将所述支架侧线转动元件(510c、520c、530c、540c)与所述第一虚拟线(L1)的中点(P)连接的第二虚拟线(L2)相互正交。
4.根据权利要求2或3所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述底座侧线转动元件(510a、510b；520a、520b；530a、530b；540a、540b)是可旋转地设置在所述底座(100)上的滑轮。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述支架侧线转动元件(510c、520c、530c、540c)是可旋转地设置在所述镜头支架(200)上的滑轮。
6.根据上述权利要求中任一项所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述形状记忆合金线(412、422、432、442)的两端固定到从所述底座(100)的所述支撑表面(110)突出的螺柱(612、622、632、642)上，所述螺柱(612、622、632、642)由所述形状记忆合金线(412、422、432、442)的两端共用。
7.根据权利要求6所述的光学防抖系统(10)，其中，所述形状记忆合金线(412、422、432、442)通过所述螺柱(612、622、632、642)通电。
8.根据权利要求6或7所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述螺柱(612、622、632、642)设置在所述底座(100)的角落处。
9.根据上述权利要求中任一项所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述系统(10)包括相互独立操作的四个致动器(410、420、430、440)，所述四个致动器(410、420、430、440)中的相邻致动器设置为相互间隔约90度。
10.当权利要求9从属于权利要求4或5时，根据权利要求9所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，每个滑轮在其外围表面上设有用于容纳相关合金线(412、422、432、442)的环形凹槽，每个滑轮的环形凹槽距所述底座(100)的所述支撑表面(110)的高度位置互不相同，从而避免不同线之间的相互干扰。
11.根据上述权利要求中任一项所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述镜头支架(200)包括与所述至少一个光学镜头(300)有操作关联的自动对焦部件(210)和固定容纳所述自动对焦部件(210)的可移动框架(220)。
12.根据权利要求11所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述支架侧线转动元件(510c、520c、530c、540c)设置在所述可移动框架(220)上。
13.根据上述权利要求中任一项所述的光学防抖系统(10)，其特征在于，所述光学防抖系统(10)还包括插在所述底座(100)和所述镜头支架(200)之间的板簧(700)，所述镜头支架(200)由所述板簧(700)支撑并推动到所述镜头支架(200)的中心位置。
14.一种在根据上述权利要求中任一项所述的系统(10)中实现的光学防抖方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
操作所述至少一个致动器(410、420、430、440)，以通过使所述至少一个致动器(410、420、430、440)的所述形状记忆合金线(412、422、432、442)通电，在需要防抖的方向上相对于所述底座(100)移动所述镜头支架(200)。
15.根据权利要求14所述的光学防抖方法，其特征在于，所述系统(10)包括设置为相互间隔约90度的四个致动器(410、420、430、440)；在所述操作步骤中，所述四个致动器(410、420、430、440)中的两个或三个致动器同时操作。
16.一种包括相机模组(1a)的产品(1)，其特征在于，所述相机模组(1a)包括根据权利要求1至13中任一项所述的光学防抖系统(10)。
17.根据权利要求16所述的产品(1)，其特征在于，所述产品(1)是包括所述相机模组(1a)的设备、装置、装备、机器、设施、工具等。
18.根据权利要求17所述的产品(1)，其特征在于，所述产品(1)是包括所述相机模组(1a)的移动电子设备。
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