專利名稱：照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備的制作方法
照相才幾鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備
本發(fā)明涉及使用SMA (形狀記憶合金)材料作為驅(qū)動(dòng)器以驅(qū)動(dòng)小 型照相才幾中的照相機(jī)鏡頭元件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所述 小型照相機(jī)可以在例如移動(dòng)電話或者移動(dòng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理和/或傳輸設(shè) 備的便攜式電子設(shè)備上使用。
近年來(lái)，隨著有時(shí)被稱為PDA (便攜式數(shù)字助理)和移動(dòng)電話的 便攜式信息終端的爆炸式普及，越來(lái)越多的設(shè)備集成了采用圖像傳感 器的緊湊式數(shù)字照相機(jī)設(shè)備。當(dāng)此類數(shù)字照相機(jī)設(shè)備采用具有相對(duì)較 小圖像采集區(qū)域的圖像傳感器實(shí)現(xiàn)小型化時(shí)，其光學(xué)系統(tǒng)(包括一個(gè) 或者多個(gè)鏡頭)也相應(yīng)地需要小型化。
為了能夠聚焦和變焦，某些類型的驅(qū)動(dòng)裝置必須被包含在這種小 型照相機(jī)的狹小空間內(nèi)，以驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件沿光學(xué)軸運(yùn)動(dòng)。由于 照相機(jī)鏡頭元件比較小，因此該驅(qū)動(dòng)裝置必須能夠在相對(duì)小范圍的運(yùn) 動(dòng)中提供精確的驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，期望該驅(qū)動(dòng)裝置本身是緊湊的以使照相 機(jī)裝置整體小型化。在實(shí)際應(yīng)用中，這些方面限制了能夠被采用的驅(qū) 動(dòng)裝置類型。對(duì)于其它更多的小型設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)裝置，也具有同樣的 限制。
盡管大多數(shù)現(xiàn)有的照相機(jī)依賴于各種眾所周知的電子線圏電機(jī)， 但是，人們已經(jīng)提出了大量的其它驅(qū)動(dòng)裝置作為鏡頭系統(tǒng)的小型驅(qū)動(dòng) 單元。所述其它驅(qū)動(dòng)裝置包括基于壓電材料、電致伸縮材料或者磁致 伸縮材料的傳感器，通常稱為電活性設(shè)備， 一 個(gè)例證是如 WO-02/103451中所公開的包含撓曲結(jié)構(gòu)的螺旋纏繞壓電撓曲帶的驅(qū) 動(dòng)器，如WO-01/47041所述，其可以用作照相機(jī)鏡頭的驅(qū)動(dòng)器。
提出的另一類驅(qū)動(dòng)裝置采用形狀記憶合金(SMA)材料作為驅(qū)動(dòng) 器。SMA材料通過(guò)熱量來(lái)驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件運(yùn)動(dòng)。在活性溫度范圍 內(nèi)控制SMA材料的溫度可以獲得驅(qū)動(dòng)能力，在所述活性溫度范圍內(nèi)， SMA材料在馬氏體相和奧氏體相之間變化，其應(yīng)力應(yīng)變也發(fā)生改變。低溫狀態(tài)下，SMA材料處于馬氏體相狀態(tài)，而在高溫狀態(tài)下，SMA 材料轉(zhuǎn)變到奧氏體相狀態(tài)，引起SMA材料變形而收縮。通過(guò)有選擇 地使電流通過(guò)SMA材料而將其加熱并引起相變，可以改變SMA材利-的溫度，結(jié)果SMA材料產(chǎn)生變形而驅(qū)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)。對(duì)于小型物體如 小型照相機(jī)的鏡頭元件，采用SMA材料作為驅(qū)動(dòng)器具有內(nèi)在線性、 每單位質(zhì)量高能量、低費(fèi)用以及體型相對(duì)較小的優(yōu)勢(shì)。
不管使用SMA材料作為驅(qū)動(dòng)器的理論性優(yōu)勢(shì)如何，在實(shí)際中， SMA材料本質(zhì)所具有的限制使得SMA驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和制造比較困 難，特別是在小型設(shè)備中。通常，SMA材料用于做成絲狀。
對(duì)于照相機(jī)鏡頭元件，還必須考慮懸掛照相機(jī)鏡頭元件并引導(dǎo)其 沿光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)的懸掛系統(tǒng)。當(dāng)沿著照相機(jī)軸方向運(yùn)動(dòng)或者當(dāng)照相 機(jī)和電話朝向不同的方向時(shí)，鏡頭元件的軸必需最小地偏離照相機(jī)的 公稱軸。該偏離可能是軸的相對(duì)角度傾斜與/或線性平移。該偏離可能 導(dǎo)致圖像質(zhì)量的降低。因此，理想的懸掛系統(tǒng)在期望運(yùn)動(dòng)的方向具有 低的剛度或者抵抗力，而在所有其它方向具有高的剛度。
適合的懸掛系統(tǒng)的例證如下所述W02005/003834描述一種懸掛 系統(tǒng)，其最簡(jiǎn)單地包含了四邊連桿懸掛或平行四邊形懸掛； WO-03/048831和WO2006/05卯98 二者都描述一種懸掛系統(tǒng)，其包含 兩個(gè)處于撓曲狀態(tài)且中點(diǎn)兩側(cè)的部分具有相反曲率、因而其形狀近似 于正弦曲線的彈性構(gòu)件；WO-2006/061623描述一種懸掛系統(tǒng)，其包含 至少兩個(gè)互相垂直排列的寬鉸鏈連桿；共同未決的第0600911.2號(hào)英 國(guó)申請(qǐng)描述一種懸掛系統(tǒng)，其包含至少 一個(gè)主要通過(guò)改變方向和伸縮 性來(lái)適應(yīng)運(yùn)動(dòng)的彈性構(gòu)件。
當(dāng)使用SMA絲作為驅(qū)動(dòng)器時(shí)，有利地，SMA絲在照相機(jī)鏡頭元 件和支承結(jié)構(gòu)之間保持拉緊，并且SMA絲的各段分別與光學(xué)軸成銳 角。SMA絲的各段產(chǎn)生具有沿光學(xué)軸方向分量的張力。由于SMA絲 各段的局部變化受到SMA材料本身物理特性的限制，因此，如果SMA 絲與運(yùn)動(dòng)方向平行，照相機(jī)鏡頭元件則將很難獲得足夠程度的運(yùn)動(dòng)， 例如，以提供聚焦和變焦。然而，通過(guò)將SMA絲的各段設(shè)置為與光 學(xué)軸成銳角，對(duì)于一段SMA絲的一定變化而言，沿光學(xué)軸方向的運(yùn)動(dòng)程度將得到增強(qiáng)。這是因?yàn)?，由于一段SMA絲的變化導(dǎo)致其方向 的變化，而使沿光學(xué)軸方向的運(yùn)動(dòng)程度大于這段SMA絲沿光學(xué)軸方 向分解的實(shí)際尺寸的變化，從而使SMA絲的角度朝向有效地提供了 傳動(dòng)。
本發(fā)明的第一方面在于使沿光學(xué)軸的運(yùn)動(dòng)程度最大化。這必須在 驅(qū)動(dòng)器裝置受限尺寸的實(shí)際約束內(nèi)獲得。通常，通過(guò)使用足夠長(zhǎng)的絲 能夠獲得任意程度的運(yùn)動(dòng)，但是這將增加驅(qū)動(dòng)器裝置的尺寸并且與最 小化的設(shè)計(jì)相違背。
依照本發(fā)明的第一方面，提供了一種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包含
支承結(jié)構(gòu)；
照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡 頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)；以及
至少一對(duì)SMA絲段，其在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu) 之間保持拉緊，成對(duì)的所述SMA絲段在其公共點(diǎn)處連接于所述照相 機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)中之一，并且，以所述光學(xué)軸的徑向視角 觀察，成對(duì)的所述SMA絲段相對(duì)于所述光學(xué)軸從所述公共點(diǎn)處以相 反符號(hào)的銳角延伸，以沿所述光學(xué)軸方向的視角觀察，成對(duì)的所述 SMA絲段以相互之間小于180度的角度延伸。
因此，驅(qū)動(dòng)能力可以通過(guò)兩個(gè)成對(duì)的SMA絲段提供，成對(duì)的SMA 絲段在其公共點(diǎn)處連接于所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)中之 一，并且，以所述光學(xué)軸的徑向視角觀察，成對(duì)的所述SMA絲段相 對(duì)于所述光學(xué)軸乂人所述公共點(diǎn)處以相反符號(hào)的銳角延伸。SMA絲的銳 角提供了所述的傳動(dòng)效果，與沿光學(xué)軸延伸的SMA絲相比，增加了 運(yùn)動(dòng)的程度。
與單根SMA絲相比較，使用兩根絲才是供了更大的力。兩個(gè)SMA 絲段連接于公共點(diǎn)并且以相反符號(hào)的銳角延伸的成角度設(shè)置為SMA 絲段在垂直于光學(xué)軸方向所產(chǎn)生的力提供了一定程度的平衡。當(dāng)SMA 絲段成銳角布置而且易于側(cè)向移動(dòng)或者傾斜鏡頭元件時(shí)，離軸力是不 可避免的。盡管這種離軸力可以通過(guò)懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而得到抑制，但是，這種設(shè)計(jì)又限制了懸掛系統(tǒng)的選擇范圍而傾向于選擇具有高摩擦 力且不緊湊的懸掛系統(tǒng)。因此，成角度設(shè)置所提供的平衡是具有優(yōu)勢(shì) 的，并且增加了懸掛系統(tǒng)的選擇范圍，例如可以方便地使用撓曲部。
另外，沿光學(xué)軸方向視角觀察，SMA絲段互相構(gòu)成小于180度、 最好為90度的角度。因此，由成對(duì)的SMA絲段所形成的V形平面相 對(duì)于光學(xué)軸形成角度或者是傾斜。這允許在上文所述的限制設(shè)備整體 尺寸的實(shí)際約束條件內(nèi)進(jìn)一步增加移動(dòng)程度。如果以光學(xué)軸視角觀察， SMA絲段相互之間沒(méi)有構(gòu)成角度，則SMA絲從光學(xué)軸向外突出。因 此，由于在實(shí)際中需要考慮的垂直于光學(xué)軸方向的設(shè)備面積的限制， SMA絲的長(zhǎng)度及其與光學(xué)軸形成的角度相應(yīng)地受到限制。然而，通過(guò) 將SMA絲段布置為以光學(xué)軸視角觀察時(shí)成一定角度，可增加絲的長(zhǎng) 度，并可將其與光學(xué)軸之間以更大的角度布置。例如，對(duì)于優(yōu)選的90 度角，每個(gè)絲段可沿著具有垂直于光學(xué)軸的正方形截面的設(shè)備的每個(gè) 邊延伸。這提供了一種緊湊的照相機(jī)設(shè)備，其具有僅比鏡頭元件本身 直徑略大的正方形截面，但是在其中絲段的長(zhǎng)度為照相機(jī)設(shè)備的最大
的運(yùn)動(dòng)程度相應(yīng)地得到了增加。
當(dāng)SMA絲作為驅(qū)動(dòng)器時(shí)，SMA絲^a有利地在照相機(jī)鏡頭元件和 支承結(jié)構(gòu)之間與光學(xué)軸成銳角地保持拉緊。原因如上所述。
然而，SMA絲段與光學(xué)軸成銳角的結(jié)構(gòu)也提供了離軸力，也就是 具有垂直于光學(xué)軸的分量的力。這種離軸力易于使鏡頭元件側(cè)向移動(dòng) 或者傾斜，但可以通過(guò)懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而得到抑制。然而，這種設(shè)計(jì) 又限制了懸掛系統(tǒng)的選擇范圍，而傾向于具有高摩擦力且不緊湊的懸 掛系統(tǒng)。
例如一種對(duì)離軸力具有高阻作用的懸掛系統(tǒng)是軸承，其中可移動(dòng) 的軸承元件與桿或者軌道接觸并沿著其運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，離軸的
具有相對(duì)較大摩擦力和相對(duì)較大尺寸的懸掛系統(tǒng)。對(duì)于照相機(jī)鏡頭元 件(尤其是小型照相機(jī)中的照相機(jī)鏡頭元件)而言，像這樣的軸承沒(méi) 有優(yōu)勢(shì)。相反地， 一種對(duì)于照相機(jī)鏡頭元件而言具有優(yōu)勢(shì)的懸掛系統(tǒng)包含連接 于照相機(jī)鏡頭元件和支承結(jié)構(gòu)之間多個(gè)彈性撓曲部。然而，盡管這種 彈性撓曲部提供足夠大小的離軸阻力而引導(dǎo)照相機(jī)鏡頭元件沿光學(xué)軸
SMA絲所產(chǎn)生的離軸力是不易達(dá)到的。
依照本發(fā)明的第二方面，提供一種照相機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其包含 支承結(jié)構(gòu)；
照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡 頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)；以及
多個(gè)SMA絲段，其在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間 分別與所述光學(xué)軸成銳角地保持拉緊，并施加具有沿所述光學(xué)軸方向 的分量的張力，所述SMA絲段繞所述光學(xué)軸保持適當(dāng)?shù)奈恢煤头较颍?以使當(dāng)對(duì)所述多個(gè)SMA絲段中的每個(gè)SMA絲段用相同大小的電流進(jìn) 行加熱時(shí)，所述每個(gè)SMA絲段在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié) 構(gòu)之間產(chǎn)生的力具有沿所述光學(xué)軸方向的凈分量，而基本沒(méi)有沿垂直 于所述光學(xué)軸方向的凈分量，并且基本沒(méi)有繞垂直于所述光學(xué)軸方向 的任何軸線的凈扭矩。
因此，所述SMA絲段繞所述光學(xué)軸保持適當(dāng)?shù)奈恢煤头较颍?提供一種平衡結(jié)構(gòu)，使照相機(jī)鏡頭元件幾乎沒(méi)有離軸運(yùn)動(dòng)或者傾斜。 這也相應(yīng)地允許采用具有相對(duì)較弱的離軸阻力的鏡頭懸掛系統(tǒng)，因?yàn)?這種懸掛系統(tǒng)僅需提供足以引導(dǎo)照相機(jī)鏡頭元件沿著光學(xué)軸運(yùn)動(dòng)的離 軸阻力。這增加了可用的鏡頭懸掛系統(tǒng)的選擇范圍。
例如，特別有利地，本發(fā)明的第二方面采用包含連接于懸掛對(duì)象 和支承結(jié)構(gòu)之間的多個(gè)彈性撓曲部的鏡頭懸掛系統(tǒng)，所述撓曲部彎曲 以提供偏壓來(lái)抵消SMA絲所施加的力。這樣的懸掛系統(tǒng)對(duì)于懸掛照 相機(jī)鏡頭元件是有利的，因?yàn)樗蔷o湊的并且可以直接制造。而且， 當(dāng)該撓曲部應(yīng)用在SMA絲作為驅(qū)動(dòng)器的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備中時(shí)， 撓曲部的撓曲提供了懸掛對(duì)象對(duì)支承結(jié)構(gòu)沿所述光學(xué)軸與SMA絲所 施加的張力方向相反的偏壓。具有優(yōu)勢(shì)的是，當(dāng)每個(gè)SMA絲段通過(guò)相等大小的電流加熱時(shí)， SMA絲在照相機(jī)鏡頭元件和支持結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的力基本沒(méi)有繞光學(xué) 軸的凈扭矩。在這種情況下，SMA絲段不趨向于使照相機(jī)鏡頭元件繞 光學(xué)軸旋轉(zhuǎn)。因?yàn)檫@還減少了 SMA絲段對(duì)于懸掛系統(tǒng)特性所施加的 約束，因此是有益的。相反地， 一些圍繞光學(xué)軸的扭矩是允許的，這 是因?yàn)閼覓煜到y(tǒng)可適應(yīng)一些旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且/或者因?yàn)槿绻障鄼C(jī)鏡頭 元件中的鏡頭(組)是球面體或者是稍微的非球面體，這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 在光學(xué)上是可以接受的。
一種有益的結(jié)構(gòu)是多個(gè)SMA絲段是等長(zhǎng)的且分別與光學(xué)軸成相 等角度拉緊，以光學(xué)軸的徑向視角來(lái)看， 一半SMA絲段向上傾斜而 另一半SMA絲段向下傾斜，每一半中的SMA絲段均圍繞光學(xué)軸旋轉(zhuǎn) 對(duì)稱排列。
在這種結(jié)構(gòu)中，相等的長(zhǎng)度和對(duì)稱排列使得驅(qū)動(dòng)設(shè)備更易于設(shè)計(jì) 和制造，并且對(duì)SMA絲所產(chǎn)生的力進(jìn)行了適度平衡。因此，同樣依 照本發(fā)明的第二方面，提供一種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)裝置，其包括
支承結(jié)構(gòu)；
照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡 頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)；
多個(gè)SMA絲段，其具有相同長(zhǎng)度并分別與所述光學(xué)軸成相等大 小的銳角地保持拉緊，以所述光學(xué)軸的軸向視角觀察， 一半的SMA 絲段向上傾斜，而另一半的SMA絲段向下傾斜，每一半中的SMA絲 線均以圍繞所述光學(xué)軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方式裝配。
不管SMA材料作為驅(qū)動(dòng)器的已知的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際中，SMA材料 本性所具有的限制使得SMA驅(qū)動(dòng)器的制造比較困難，特別是在小型 設(shè)備中。絲狀是SMA材料最方便的可用形狀。當(dāng)利用SMA絲制造驅(qū) 動(dòng)器時(shí)，難以將絲按照期望精度的長(zhǎng)度和張力其附著到其它零部件上。 特別是在需要多個(gè)SMA絲段提供期望的操作特性時(shí)，這一點(diǎn)更是問(wèn) 題。在這種情況下，難以控制絲的長(zhǎng)度和互相之間的張力。
另外一個(gè)問(wèn)題是，獲得與SMA絲的期望的機(jī)械連接和電連接而不損壞SMA材料并且不降低它的結(jié)構(gòu)完整性在實(shí)際中是比較困難的。 概括而言，不管SMA材料本身固有特性所提供的這些已知優(yōu)點(diǎn) 如何，在制造過(guò)程中的這些實(shí)際困難都是非常重要的并且限制了 SMA 材料作為驅(qū)動(dòng)器在大批量生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用。
依據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供 一 種用于驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件相對(duì) 于支承結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)器件的制造方法，所述方法包括
制造包含至少 一根SMA絲的部件，所述至少 一根SMA絲連接于 至少一個(gè)裝配件，以形成包括所述SMA絲的封閉環(huán)；
通過(guò)將所述至少一個(gè)裝配件安裝到所述支承結(jié)構(gòu)和所述照相機(jī)鏡 頭元件中的至少之一上，并使所述至少一根SMA絲在所述照相機(jī)鏡 頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間保持拉緊，以產(chǎn)生沿所述光學(xué)軸方向的張 力，而將所述部件裝配到驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包含支承結(jié)構(gòu)以 及通過(guò)懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上的照相機(jī)鏡頭元件，所述懸掛 系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡頭 元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)。
而且，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種依據(jù)該方法制造的照 相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
本發(fā)明的第三方面使得采用SMA絲作為驅(qū)動(dòng)器的照相機(jī)鏡頭驅(qū) 動(dòng)設(shè)備的制造更加便利，因?yàn)樗霾考怯砂陂]合環(huán)內(nèi)的SMA 絲在分開的專門過(guò)程中制造的。這使得SMA絲的長(zhǎng)度可以直接得到 控制。還允許對(duì)于包含SMA絲的部件進(jìn)行獨(dú)立制造和測(cè)試。而且， 由于SMA絲包含在在部件中的閉合環(huán)內(nèi)，因此在照相機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備中 將SMA絲布置為具有適當(dāng)?shù)膹埩κ潜容^容易的，特別是能夠在不同 的SMA絲具有的相關(guān)之間提供適度的平衡。
本發(fā)明第三方面的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)首先將SMA絲連接到 與照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備的其余部件分離的裝配件上，然后將裝配件裝
配到安裝于照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備內(nèi)的支承結(jié)構(gòu)與/或照相機(jī)鏡頭元件 上，而^更于SMA絲的物理連4妄。
實(shí)際上，即使部件不具有包含在閉合環(huán)中的SMA絲的情況下， 也可獲得這些優(yōu)點(diǎn)。因此本發(fā)明的第三方面還提供一種制造照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備的方法，以及由此方法制造的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中所述部件沒(méi)
有形成包括SMA絲在內(nèi)的閉合環(huán)。
制造部件時(shí)，通過(guò)將SMA絲段拉緊地布置至少一個(gè)裝配件上并 且將SMA絲段連接到至少一個(gè)裝配件上，可以控制SMA絲的長(zhǎng)度。 例如， 一種可能的技術(shù)是將至少一個(gè)SMA絲段拉緊地纏繞在至少一 個(gè)裝配件上。在此纏繞過(guò)程中，使用繞線的傳統(tǒng)技術(shù)可在施加的張力 下精確控制SMA絲的長(zhǎng)度。
所述部件可以僅包含單個(gè)裝配件，構(gòu)成環(huán)的單根SMA絲的每端 都連接到此裝配件上。然而，更典型的是，部件包含多個(gè)裝配件，以 增加將部件裝配到支撐系統(tǒng)與/或照相機(jī)鏡頭元件上的裝配點(diǎn)數(shù)目。在 這種情況下，部件可以包含圍繞裝配件形成的環(huán)狀且末端重疊的單根 SMA絲。這種部件l更于制造。
另一方面，作為一種選擇，此部件可以包含多個(gè)獨(dú)立的連接于裝 配件之間的SMA絲。在這種情況下，閉合環(huán)的一部分可以由裝配件 而不是絲本身構(gòu)成。
有利地，可以通過(guò)巻曲SMA絲將裝配件連接到SMA絲上。采用 巻邊的方法是有益的，因?yàn)樗且环N連接SMA絲的方便而且有效的 方法。巻曲方法還具有便于電連接SMA絲的優(yōu)勢(shì)，而這是必須的。 這是因?yàn)樵谘b配件上形成的巻邊破壞了 SMA絲的自然形成的氧化覆 蓋物。
有利地，在將部件轉(zhuǎn)配到照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備的步驟中，將所述 SMA絲鉤掛到所述支承結(jié)構(gòu)和所述照相機(jī)鏡頭元件中的至少之一的 至少一個(gè)固定件上，以使所述至少一個(gè)固定件使所述SMA絲保持從 所述固定件的每一邊拉緊地延伸。這能夠方便地幫助調(diào)整從固定件的 每一邊延伸的SMA絲的長(zhǎng)度和拉力，因?yàn)楫?dāng)SMA絲鉤掛在固定件上 時(shí)，其易于滑動(dòng)趨向平衡結(jié)構(gòu)。這便于制造長(zhǎng)度和張力滿足期望的設(shè) 計(jì)約束的SMA結(jié)構(gòu)。
照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備可以包含懸掛系統(tǒng)，所述懸掛系統(tǒng)被配置以 提供所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)的偏壓，所述偏壓的方 向沿著所述光學(xué)軸、并與至少一個(gè)SMA絲,爻所施加的張力方向相反。在這種情況下，懸掛系統(tǒng)不僅能夠執(zhí)行懸掛鏡頭的功能，而且還具有
作為驅(qū)動(dòng)功能一部分的提供對(duì)SAM絲的偏壓的功能。這增加了照相
機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備的緊湊性。
在 一 種特別具有優(yōu)勢(shì)的形式中，懸掛系統(tǒng)包含在照相機(jī)鏡頭元件 和支撐機(jī)構(gòu)之間連接的多個(gè)彈性撓曲部，所述撓曲部彎曲以提供所述 偏壓。此類懸掛系統(tǒng)具有固有緊湊的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也是簡(jiǎn)單和便宜制造 的。
采用形成包括SMA絲在內(nèi)的閉合環(huán)的部件也提供了依照上述本 發(fā)明的第二方面的、使照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備便于制造的優(yōu)勢(shì)。
采用SMA驅(qū)動(dòng)器的 一個(gè)問(wèn)題是SMA材料的冷卻速度限制了其在 相應(yīng)方向的運(yùn)動(dòng)速度。典型地，通過(guò)筒單地將SMA材料的熱量自然 傳導(dǎo)到它的周邊環(huán)境而產(chǎn)生冷卻。對(duì)于照相機(jī)鏡頭元件，這具有一個(gè) 問(wèn)題，即，驅(qū)動(dòng)設(shè)備在與SMA材料冷卻相應(yīng)的方向上的響應(yīng)速度受 到限制。這影響了驅(qū)動(dòng)設(shè)備的性能。例如，在驅(qū)動(dòng)設(shè)備將被必須包含 對(duì)SMA材料進(jìn)行加熱和冷卻的自動(dòng)聚焦算法控制的情況下，這減少 了響應(yīng)時(shí)間?？朔@種問(wèn)題是期望的。
一種解決辦法是使用一些方法來(lái)主動(dòng)冷卻SMA材料。然而，這 實(shí)際是很難獲得的。
依照本發(fā)明的第四方面，提供了一種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其包
含--
支承結(jié)構(gòu)；
照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡 頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)；以及
至少一個(gè)SMA絲段，其在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu) 之間保持拉緊并施加至少在沿所述光學(xué)軸方向具有分量的張力，其中
所述至少一個(gè)SMA絲段具有不大于35微米的直徑。
本發(fā)明的第四方面基于這樣的原則使用細(xì)絲降低SMA絲冷卻 速度。具體地，使用直徑最大為35微米的SMA絲為驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供足 夠快的響應(yīng)時(shí)間，以允許執(zhí)行可接受的自動(dòng)聚焦算法。本發(fā)明的第五方面涉及一種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中通過(guò)多個(gè) 彈性撓曲部將照相機(jī)鏡頭元件支撐在支承結(jié)構(gòu)上，每個(gè)撓曲部圍繞光 學(xué)軸延伸，以引導(dǎo)照相機(jī)鏡頭元件沿照相機(jī)鏡頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn) 動(dòng)。這種懸掛系統(tǒng)在由照相機(jī)鏡頭元件和支持結(jié)構(gòu)之間拉緊的至少一
個(gè)SMA絲段來(lái)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的小型照相機(jī)中具有特殊的優(yōu)勢(shì)。在這種情
況下，撓曲部具有雙重作用，它不僅支撐鏡頭元件，而且提供鏡頭元
件對(duì)支承結(jié)構(gòu)的沿所述光學(xué)軸并與SMA絲產(chǎn)生張力的方向相反的偏 壓。撓曲部的使用也為懸掛系統(tǒng)提供了結(jié)構(gòu)緊湊并且能夠提供期望機(jī) 械特性的優(yōu)勢(shì)，所述期望機(jī)械特性指無(wú)靜態(tài)阻力的平滑運(yùn)動(dòng)，并且在 光學(xué)軸方向具有低剛度而在垂直光學(xué)軸方向具有高剛度。
對(duì)于這種、型照相機(jī)，該設(shè)備還需要抵抗機(jī)械碰撞以免其受到損 傷而使照相機(jī)性能相應(yīng)受到損害。照相機(jī)在制造中將按照規(guī)范說(shuō)明進(jìn) 行跌落試驗(yàn)，而其在使用中可能遭受意外跌落。對(duì)于照相機(jī)鏡頭設(shè)備， 這種(意外跌落的)機(jī)械撞擊比照相機(jī)被固定的情況下經(jīng)受的應(yīng)力要 大得多。對(duì)于懸掛系統(tǒng)由撓曲部形成的情況，撓曲部必須適應(yīng)由外部 撞擊引起的照相機(jī)鏡頭元件的位移，而不能使得此位移對(duì)撓曲部造成 永久性傷害，例如，超越撓曲部材料的屈服應(yīng)變。
對(duì)于沿光學(xué)軸的運(yùn)動(dòng)，通常通過(guò)直接設(shè)計(jì)撓曲部就能夠適應(yīng)由于 機(jī)械撞擊而產(chǎn)生的沿光學(xué)軸方向的大幅度運(yùn)動(dòng)。這是因?yàn)閾锨?皮設(shè) 計(jì)為允許在此方向進(jìn)行大幅度運(yùn)動(dòng)。然而，為實(shí)現(xiàn)撓曲部沿著光學(xué)軸 方向引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)的主要目標(biāo)，其被設(shè)計(jì)為在垂直于光學(xué)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)具有高 剛度。這使得該設(shè)計(jì)中的撓曲部難以在此方向抵抗機(jī)械撞擊而不受永 久性損傷。本發(fā)明的第五方面涉及滿足這種需求的測(cè)量。
依照本發(fā)明的第五方面，提供了一種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包含
支承結(jié)構(gòu)；
照相機(jī)鏡頭元件，其由多個(gè)彈性的撓曲部支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上， 每個(gè)所述撓曲部均繞光學(xué)軸延伸，并且其一端連接于所述照相機(jī)鏡頭 原件，其另一端連接于所述支承結(jié)構(gòu)，所述撓曲部的撓曲引導(dǎo)所述照 相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡頭元件的所述光學(xué) 軸方向運(yùn)動(dòng)；以及至少一個(gè)SMA絲段，其在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)
之間保持拉緊并產(chǎn)生具有沿所述光學(xué)軸方向的分量的張力，所述撓曲 部的撓曲提供所述照相機(jī)鏡頭元件對(duì)所述支承結(jié)構(gòu)的偏壓，所述偏壓
的方向沿著所述光學(xué)軸、并與至少一個(gè)SMA絲段所施加的張力方向 相反。
其中，所述支承結(jié)構(gòu)被布置以限制所述照相機(jī)鏡頭元件沿所述光 學(xué)軸徑向的運(yùn)動(dòng)，并且以所述光學(xué)軸方向的^L角觀察，所述撓曲部沿 其長(zhǎng)度方向撓曲，形成至少三個(gè)交替撓曲的區(qū)間。
支承結(jié)構(gòu)限制照相機(jī)鏡頭元件沿光學(xué)軸徑向的運(yùn)動(dòng)。這種使用小 間隙或阻擋的物理約束通常被應(yīng)用于其它機(jī)械系統(tǒng)中以限制零件的位 移達(dá)到損害系統(tǒng)的程度。然而，在小型照相機(jī)的情況下，撓曲部的特 性是需要以非常小的間隙來(lái)定位零件，例如50微米或者更小的數(shù)量 級(jí)。然而，這實(shí)際上意味著對(duì)制造和裝配間隙的挑戰(zhàn)，事實(shí)上可能導(dǎo) 致零件的高成本和低產(chǎn)出。
通過(guò)撓曲部的設(shè)計(jì)可以減小這種困難，具體地，通過(guò)將撓曲部彎 曲為以光學(xué)軸的視角觀察時(shí)沿長(zhǎng)度方向形成至少三個(gè)具有交替彎曲的 區(qū)域。這種設(shè)計(jì)允許撓曲部適應(yīng)沿光學(xué)軸徑向的增加位移而沒(méi)有永久 性損傷。這是因?yàn)閾锨軌蜻m應(yīng) 一定程度的機(jī)械變形所產(chǎn)生的位移同 時(shí)限制撓曲部的最大變形。
本發(fā)明的第六方面涉及采用SMA驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件運(yùn) 動(dòng)的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備的緊湊性。
依照本發(fā)明的第六方面，提供了一種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包含
支承結(jié)構(gòu)；
裝配在所述支承結(jié)構(gòu)上的圖像傳感器；
照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐在所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡 頭元件的光學(xué)軸運(yùn)動(dòng)，所述照相機(jī)鏡頭元件聚光到所述圖像傳感器上；
SMA驅(qū)動(dòng)器，其連接于所述支承結(jié)構(gòu)和所述照相機(jī)鏡頭元件之 間，以驅(qū)動(dòng)所述照相^l鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行所述運(yùn)動(dòng)； 以及驅(qū)動(dòng)電路，其連接于所述SMA驅(qū)動(dòng)器，并能夠產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)所 述SMA驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)所述支承結(jié)構(gòu)安裝于 所述圖像傳感器的后部。
當(dāng)使用SMA驅(qū)動(dòng)器時(shí)，必須提供驅(qū)動(dòng)電路，其能夠產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信 號(hào)以驅(qū)動(dòng)SMA驅(qū)動(dòng)器。這種驅(qū)動(dòng)電路的尺寸相對(duì)于設(shè)備的剩余部分 的尺寸并不是無(wú)關(guān)緊要的。因此驅(qū)動(dòng)電路增加了裝置的整體尺寸。然 而，通過(guò)將驅(qū)動(dòng)電路定位于圖像傳感器的后部，沿著光學(xué)軸的視角來(lái) 看，照相機(jī)設(shè)備的面積可達(dá)到最小。在許多應(yīng)用中已經(jīng)得到確認(rèn)這是 具有優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)樵谠O(shè)備內(nèi)部封裝不同器件的情況下，設(shè)備的面積比 設(shè)備沿光學(xué)軸的深度更重要。因此這種設(shè)計(jì)有效地改進(jìn)了設(shè)備封裝的 能力。
本發(fā)明的第七方面涉及對(duì)使用SMA驅(qū)動(dòng)器的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè) 備的控制，所述SMA驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件沿光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng) 以改變圖像傳感器的焦距。具體地，本發(fā)明的第七方面是關(guān)于提供自 動(dòng)控制能力的自動(dòng)聚焦算法。
對(duì)于采用非SMA的其它技術(shù)例如電子馬達(dá)和壓電驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的 照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備而言，提供自動(dòng)聚焦的技術(shù)是在所周知的。概括 而言，確定所需的聚焦度從而控制驅(qū)動(dòng)器。
用于確定所需聚焦度的 一 種技術(shù)是利用物理測(cè)距儀產(chǎn)生的信息， 例如采用飛行時(shí)間計(jì)算距離的超聲波測(cè)距儀，或者以反射光的平方根 來(lái)得出距離的紅外測(cè)距儀。然而，概括而言，基于測(cè)試儀信息的自動(dòng) 聚焦具有有限的精度。
確定所需聚焦度的一個(gè)替代方法是利用圖像傳感器輸出的圖像信 號(hào)來(lái)確定成像的聚焦品質(zhì)測(cè)定，并且基于已確定的聚焦品質(zhì)測(cè)定按照 一定算法如最大化測(cè)定來(lái)控制照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
本發(fā)明的第七方面涉及自動(dòng)聚焦技術(shù)，該技術(shù)基于圖像傳感器輸 出的圖像信號(hào)確定聚焦質(zhì)量，并基于確定的聚焦質(zhì)量通過(guò)對(duì)SMA材 料施加電流來(lái)加熱而對(duì)聚焦進(jìn)行控制，以驅(qū)動(dòng)照相才幾《竟頭元件沿著光 學(xué)軸運(yùn)動(dòng)。
在使用SMA材料驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件運(yùn)動(dòng)方面，提供精確并可重復(fù)的控制是 一 個(gè)值得考慮的問(wèn)題。這是由于外加電流和照相機(jī)鏡頭 元件的實(shí)際位置之間的滯后現(xiàn)象所引起的。雖然SMA材料長(zhǎng)度的變 化依賴于溫度，但在執(zhí)行控制中還存在問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是很難精確
確定溫度，所述溫度不僅依賴于通過(guò)SMA材料的外加電流而且依賴 于SMA材料依賴周圍環(huán)境以不同速度發(fā)生的冷卻。因此，溫度不能 通過(guò)已知的外加電流來(lái)精確確定。第二個(gè)問(wèn)題是即使假定能夠知道溫 度的精確值，在不同長(zhǎng)度的SMA材料和溫度之間也存在滯后現(xiàn)象。 具體地，加熱時(shí)從馬氏體相改變到奧氏體相的溫度范圍比冷卻時(shí)使 SMA材料從奧氏體相變化到馬氏體相的活性溫度范圍更高。作為這種 滯后作用的結(jié)果，SMA材料經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)的冷卻和加熱后，很難了解 電流狀態(tài)，因此也很難了解SMA材料本身的長(zhǎng)度。
盡管這種SMA材料的控制問(wèn)題是通常是眾所周知的，但是，當(dāng) SMA材料用于驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件運(yùn)動(dòng)時(shí)，這個(gè)問(wèn)題尤其尖銳，尤其 例如其中的照相機(jī)鏡頭元件的鏡頭最大直徑尺寸為10毫米的小型照 相機(jī)。在這種情況下，位置控制的精度必須非常高，因?yàn)檎障鄼C(jī)鏡頭 元件的全部移動(dòng)范圍是比較小的，而且必須以高準(zhǔn)確率控制鏡頭元件 以提供合適的焦距。
本發(fā)明的第七方面涉及在假定這些問(wèn)題的條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡 頭元件的SMA驅(qū)動(dòng)設(shè)備的精確自動(dòng)聚焦控制。
依照本發(fā)明的第七方面，提供了 一種控制照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)裝置的 方法，所述照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)裝置包括SMA驅(qū)動(dòng)器，所述SMA驅(qū)動(dòng)器 加熱后驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件沿著光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)，以改變所述照相機(jī)
鏡頭元件在圖像傳感器上的聚焦，在所述方法中，所述的加熱通過(guò)使 電流經(jīng)過(guò)所述SMA驅(qū)動(dòng)器來(lái)完成，所述方法包含
初始階段，將所述SMA驅(qū)動(dòng)器從馬氏體相加熱到達(dá)到其活性溫 度范圍，在所述活性溫度范圍內(nèi)，所述SMA驅(qū)動(dòng)器從馬氏體相轉(zhuǎn)變 為奧氏體相；
掃描階段，將所述SMA驅(qū)動(dòng)器加熱至超過(guò)所述活性溫度范圍， 對(duì)所述圖像傳感器輸出的圖像信號(hào)的聚焦質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，并且存儲(chǔ)當(dāng) 所述聚焦質(zhì)量達(dá)到可接受的程度時(shí)所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量；回掃階段，將所述sma驅(qū)動(dòng)器冷卻為變?yōu)轳R氏體相； 聚焦階段，加熱所述sma驅(qū)動(dòng)器，其中，在所述聚焦階段，獲 得對(duì)所述sma驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量，通過(guò)所述sma驅(qū)動(dòng)器的電流隨著 反饋控制技術(shù)的變化而變化，所述反饋控制技術(shù)將所述sma驅(qū)動(dòng)器 的阻抗測(cè)量作為反饋信號(hào)，以使獲得的阻抗的測(cè)量值趨近于存儲(chǔ)的阻 抗測(cè)量。
依據(jù)本發(fā)明的第七方面，還為驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供了一種執(zhí)行相同自動(dòng) 聚焦循環(huán)的控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的第七個(gè)方面提供了 一種自動(dòng)聚焦技術(shù)，其允許通過(guò)減少 上述問(wèn)題來(lái)自動(dòng)控制照相機(jī)鏡頭元件的焦距。原因如下所述。
首先，本發(fā)明的第七方面利用sma材料的阻抗測(cè)量作為對(duì)sma 材料長(zhǎng)度的測(cè)量，并因此作為對(duì)照相機(jī)鏡頭元件位置的測(cè)量。具體地， 在聚焦階段，反饋控制技術(shù)使用sma材料的測(cè)量阻抗作為反饋信號(hào)， 以使阻抗值趨近于已確定達(dá)到可接受聚焦品質(zhì)的存儲(chǔ)值。
通過(guò)提供附加的電子原件作為用于提供加熱sma材料的電流的 控制電路的補(bǔ)充，阻抗的使用具有直接執(zhí)行的優(yōu)勢(shì)。
然而，需要被理解的是，由于在阻抗測(cè)量和實(shí)際位置之間存在滯 后現(xiàn)象，因此sma材料的阻抗本身并不能提供位置的精確測(cè)量。通 過(guò)使用回掃技術(shù)，這個(gè)滯后的問(wèn)題已經(jīng)得到解決。具體地，聚焦品質(zhì) 達(dá)到可接受水平時(shí)的sma材料的期望阻抗值在掃描階段初期就確定
下來(lái)，而僅在sma材料被冷卻至返回到馬氏體相的回掃階^a之后，
sma材料才返回到這個(gè)存儲(chǔ)值。因此，在掃描和聚焦階段，sma材 料都從馬氏體相被加熱。結(jié)果，在掃描和聚焦階段，sma材料的阻抗
以相同的重復(fù)方式隨著sma材;阡的長(zhǎng)度的變化而變化。因此，回掃 技術(shù)使得照相機(jī)鏡頭元件可返回到掃描階段定義的提供可接受聚焦品 質(zhì)的相同位置。
聚焦階段的反饋控制技術(shù)的應(yīng)用提供了這樣的益處，即，考慮到 sma材料的冷卻而進(jìn)行控制，而這種冷卻通常是變化的。
本發(fā)明的所有方面均具有對(duì)小型照相機(jī)鏡頭元件的特殊應(yīng)用。所 述小型照相機(jī)鏡頭元件包含一個(gè)或者多個(gè)直徑不超過(guò)10毫米的鏡頭。本發(fā)明的不同方面及其特性可以按照任意方式組合使用以獲得特定的 優(yōu)勢(shì)。
為了更好的理解，將參照附圖非限制性地對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)
行描述，其中
圖1示出了包含SMA驅(qū)動(dòng)器的第一照相機(jī)的截面示意圖2示出了第一照相^/L的詳細(xì)透^L圖3示出了第一照相機(jī)的分解透視圖4示出了第一照相機(jī)的部件在;^弛狀態(tài)下的透視圖5示出了制造過(guò)程中拉緊的部件的透視圖6示出了第一照相機(jī)的控制電路圖7示出了第 一照相機(jī)中改進(jìn)的懸掛件的平面圖8示出了第一照相機(jī)的詳細(xì)截面圖9和圖IO示出了第一照相機(jī)的兩個(gè)改進(jìn)形式的透一見圖11示出了改進(jìn)形式的第一照相機(jī)中的部件的透視圖12示出了控制電子器件的示意圖13示出了控制電路的示意圖14和圖15示出了控制電路的兩種可能的實(shí)現(xiàn)的電路圖； 圖16示出了可在控制電路中實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)聚焦控制算法的流程圖； 圖17示出了第二照相機(jī)的透視圖； 圖18示出了第三照相機(jī)的透視圖19示出了圖18中所示出的第三照相機(jī)透視圖，但略去了支承 以顯示元件的內(nèi)部；
圖20示出了第四照相機(jī)的透視圖，其帶有斷面示出的支承結(jié)構(gòu)的 環(huán)形壁以及SMA絲的第 一替換結(jié)構(gòu)；
圖21示出了圖20所示出的第四照相機(jī)的透^見圖，其帶有斷面示 出的支承結(jié)構(gòu)的環(huán)形壁以及SMA絲的第二替換結(jié)構(gòu)；
圖22示出了第五照相機(jī)的側(cè)視圖，支承結(jié)構(gòu)以截面圖示出；并且
圖23示出了略去支承結(jié)構(gòu)的、圖22示出的第五照相機(jī)的透視圖。
圖1示意性地示出了第一照相機(jī)1。照相機(jī)1包含帶有基座部分3的支承結(jié)構(gòu)2，基座部分3上安裝了圖像傳感器4，圖像傳感器4可為 CCD (電荷耦合器件)或CMOS (互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)設(shè)備。 支承結(jié)構(gòu)2還包含從裝配有圖像傳感器4的基座3的前側(cè)突出的環(huán)形 壁5。支承結(jié)構(gòu)2可以用塑料制造。
照相機(jī)1還包含容納鏡頭系統(tǒng)7的鏡頭元件6,鏡頭系統(tǒng)7包含 一個(gè)或者多個(gè)鏡頭8。以示例的方式，圖1中示出的鏡頭系統(tǒng)7包含 兩個(gè)鏡頭8，但通?？筛鶕?jù)需要具有一個(gè)或者多個(gè)鏡頭8,以提供期望 的光學(xué)性能和低的造價(jià)。照相機(jī)1是帶有鏡頭系統(tǒng)7的鏡頭8的小型 照相機(jī)，典型地，鏡頭8的直徑不超過(guò)10毫米。盡管照相機(jī)1的設(shè)計(jì) 可以適應(yīng)較大的照相才幾，但其更適合這種小型照相機(jī)。
鏡頭元件6按照垂直于圖像傳感器4的、鏡頭系統(tǒng)7的光學(xué)軸O 裝配。通過(guò)這種方式中，鏡頭系統(tǒng)7聚光到圖像傳感器4上。
鏡頭元件6通過(guò)懸掛系統(tǒng)9懸掛在支承系統(tǒng)2上，懸掛系統(tǒng)9包 含連接在支承結(jié)構(gòu)2的環(huán)形壁5和鏡頭元件6之間的兩個(gè)懸掛件10。 懸掛系統(tǒng)9引導(dǎo)鏡頭元件6沿光學(xué)軸O運(yùn)動(dòng)。鏡頭元件6的這種運(yùn)動(dòng) 將改變圖像傳感器4上的成像的焦距。
現(xiàn)將參考略去了支承結(jié)構(gòu)2的基座3的詳細(xì)透視2對(duì)照相機(jī) 1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)^"描述。照相^L1具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此，從與圖2相 反的視角進(jìn)行觀察，照相機(jī)1仍具有相同的外形結(jié)構(gòu)。
鏡頭元件6為兩部分結(jié)構(gòu)，包含鏡頭托架20和通過(guò)鏡頭托架20 內(nèi)部形成的內(nèi)螺紋22裝配在鏡頭托架20內(nèi)部的鏡頭支架21。鏡頭支 架21的直徑通常為6.5毫米。固定在鏡頭支架20下邊緣的是金屬環(huán) 14，下文將對(duì)其進(jìn)一步描述。鏡頭托架20連接于懸掛系統(tǒng)9，以懸掛 鏡頭元件6。鏡頭支架21上安裝鏡頭系統(tǒng)7的一個(gè)或多個(gè)鏡頭8。鏡 頭托架2 0和鏡頭支架21都可以用模壓塑料制造。
這種兩部分結(jié)構(gòu)的鏡頭元件6在制造過(guò)程中提供了有利條件。通 過(guò)首先將不帶鏡頭支架21的鏡頭托架20安裝到位，然后在所有與鏡 頭托架20的各連接完成后安裝鏡頭支架21,而裝配照相機(jī)l。通過(guò)螺 紋22，可沿光學(xué)軸O調(diào)整鏡頭系統(tǒng)7相對(duì)于托架6 (因此也相對(duì)于圖 像傳感器4)的位置。在裝配中實(shí)施這種調(diào)整，以便適應(yīng)由于制造公差而出現(xiàn)的、鏡頭系統(tǒng)7中的鏡頭8的焦距以及相對(duì)位置的任何變化。 此后，鏡頭系統(tǒng)7保持固定在相對(duì)鏡頭托架20的相同的位置上。
現(xiàn)在，對(duì)用于鏡頭元件6的懸掛系統(tǒng)9進(jìn)行詳細(xì)描述。懸掛系統(tǒng) 9包含兩個(gè)懸掛件10，每個(gè)懸掛件由各自的單張材料板(如剪切成型 的鋼或者玻銅)構(gòu)成。 一種可能性是很難巻曲的能夠提供高屈服應(yīng)力 的302度奧氏體鋼。懸掛件10被安裝在托架20的相對(duì)的兩端上。盡 管在圖2中僅有一個(gè)懸掛件IO是清楚可見的，但是，兩個(gè)懸掛件10 都具有相同的結(jié)構(gòu)，如下所述。
每個(gè)懸掛件10包含連接到鏡頭托架20上的內(nèi)環(huán)11。具體的，內(nèi) 環(huán)11連接到鏡頭托架的不同端面上，以使其繞鏡頭支架21的外圍延 伸。
每個(gè)懸掛件10還包含連接到支承結(jié)構(gòu)2上的外環(huán)12。具體的， 外環(huán)12連接到支承結(jié)構(gòu)2的環(huán)形壁5的端面上并繞其延伸。
最后，每個(gè)懸掛件10包含四個(gè)撓曲部13，每個(gè)撓曲部13在內(nèi)環(huán) 11和外環(huán)12之間延伸。因此，撓曲部13的相對(duì)兩端分別連接到鏡頭 元件6和支承結(jié)構(gòu)2上。如果從沿著光學(xué)軸O的視角來(lái)看，撓曲部13 相對(duì)于光學(xué)軸的徑向方向傾斜。因此，撓曲部13繞光學(xué)軸延伸。撓曲 部13在不同徑向位置上圍繞鏡頭托架20布置，并且關(guān)于光學(xué)軸O旋 轉(zhuǎn)對(duì)稱。而且，撓曲部13沿光學(xué)軸O的方向的厚度(即，用來(lái)制造 懸掛件IO的材料板的厚度)小于其垂直于光學(xué)軸方向的寬度。從沿著 光學(xué)軸O的視角來(lái)看，撓曲部13在其長(zhǎng)度方向也是撓曲的，這一點(diǎn) 的更多細(xì)節(jié)將在下文進(jìn)行討論。
兩個(gè)懸掛件10通過(guò)連接在鏡頭元件6和支承結(jié)構(gòu)2之間的撓曲部 13將鏡頭元件6懸掛在支承結(jié)構(gòu)2上。由于這些設(shè)置，撓曲部13通 過(guò)撓曲來(lái)適應(yīng)鏡頭元件6沿光學(xué)軸O方向的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)鏡頭元件6沿光 學(xué)軸O方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)環(huán)11相對(duì)外環(huán)12沿光學(xué)軸O方向運(yùn)動(dòng)，隨之 發(fā)生的是撓曲部13的撓曲。
由于撓曲部13在平行于光學(xué)軸0的方向上具有小于其寬度的厚 度，因此，撓曲部13更容易在其厚度方向上撓曲，而不是在寬度方向 上撓曲。因此，撓曲部13使懸掛系統(tǒng)9對(duì)鏡頭元件6相對(duì)于支承結(jié)構(gòu)2沿光學(xué)軸方向的運(yùn)動(dòng)具有較小剛性，而對(duì)鏡頭元件6相對(duì)于支承結(jié)
構(gòu)2沿光學(xué)軸O的垂直方向的運(yùn)動(dòng)具有更大的剛性。
更進(jìn)一步，兩個(gè)懸掛件10沿光學(xué)軸O方向空間分離，因此，對(duì)
元件6的傾斜的抵抗力。
對(duì)于鏡頭元件6的離軸運(yùn)動(dòng)和傾斜的這種抵抗力是可期望的，這 是因?yàn)椋@種離軸運(yùn)動(dòng)和傾斜可降低鏡頭系統(tǒng)7在將圖像聚焦于傳感 器4上時(shí)的光學(xué)性能。
現(xiàn)在，參考圖3對(duì)將支承結(jié)構(gòu)2、鏡頭托架20 (包括金屬環(huán)14)、 懸掛件10以及兩個(gè)加強(qiáng)件15制造為一個(gè)部件的過(guò)程進(jìn)行描述。上述 組件如圖3所示地安裝為管組。在支承結(jié)構(gòu)2和鏡頭托架20上形成的 定位銷16定位于在懸掛件10內(nèi)部形成的定位孔17中。當(dāng)將完整管組 壓至夾具中后，在管組頂部和底部的每個(gè)定位銷16的端部都涂-抹粘合 劑。優(yōu)選的粘合劑是可用紫外光固化的氰基丙烯酸酯。通過(guò)表面張力 作用，粘合劑浸入到定位銷16的四周，并且將各層粘合到支承結(jié)構(gòu)2 和鏡頭托架20上。 一旦粘合劑已經(jīng)固化，就可以將該部件從夾具上去 除。作為粘合劑的替代，也可通過(guò)對(duì)定位銷16進(jìn)行熱鉚接以形成機(jī)械 地保持部件的塑料頭，從而形成接合。
每個(gè)加強(qiáng)件15均包含兩個(gè)環(huán)18,其分別適應(yīng)并加強(qiáng)懸掛件的內(nèi) 環(huán)11和外環(huán)12。這兩個(gè)環(huán)18通過(guò)在該部件安裝完畢后被去除的注料 口 19連接在一起。注料口 19的^^用在用夾具加工加強(qiáng)件15的環(huán)18 時(shí)有助于裝配，并且減少器件數(shù)目，因此也減少了零件費(fèi)用。 一旦注 料口 19被去除，鏡頭托架20則可通過(guò)外部負(fù)載相對(duì)于支承結(jié)構(gòu)2向 上運(yùn)動(dòng)。
另外，照相^1^ 1包含將獨(dú)立進(jìn)行說(shuō)明的部件30，其在圖4中處于 松弛狀態(tài)。部件30包含以閉合環(huán)形式安裝且其末端36和37重疊的 SMA絲31。
部件30還包含兩個(gè)裝配件32和33，每個(gè)裝配件均由細(xì)長(zhǎng)的金屬 片(如黃銅片)形成。裝配件32和33通過(guò)巻邊與SMA絲31連接。 具體的，裝配件32和33的末端均巻在SMA絲31上，從而分別形成巻邊34和35。
第一裝配件32巻在SMA絲31的重疊末端36和37上，將末端 36和37共同保持。第二裝配件33巻在SMA絲31的中點(diǎn)上。因此， SMA絲31和兩個(gè)裝配件32和33 —起形成了一個(gè)閉合環(huán)，這在制造 時(shí)能提供方便條件。
在制造過(guò)程中，部件30與照相機(jī)1的其它部分分離制造。具體地， 通過(guò)將裝配件32和33保持在如圖5所示的適當(dāng)位置，然后將SMA 絲31.纏繞在裝配件32和33上，來(lái)完成部件30的制造。在纏繞過(guò)程 中，SMA絲31被拉緊，即沒(méi)有任何松弛。盡管同樣可以采取更大的 張力，但是，通常采用小的張力以使SMA絲31不過(guò)于拉緊。
SMA絲31的繞線保持拉緊后，兩個(gè)裝配件32和33則撓曲到SMA 絲31上，以形成巻邊34和35。巻邊的應(yīng)用對(duì)SMA絲31提供了強(qiáng)力 而且方便的才幾械連接。另外，巻邊34和35穿透了 SMA絲的氧化性 涂料，并因此提供了從裝配件32和33到SMA絲31的電連接。
在通過(guò)巻邊34和35將裝配件32和33連接到SMA絲31后，則 可將SMA絲釋放以使其不再被拉緊。部件30然后則可以下文進(jìn)一步 描述的結(jié)構(gòu)安裝在照相機(jī)1內(nèi)。
在部件30的制造過(guò)程中，可釆用7>知的纏繞4支術(shù)將SMA絲31 繞裝配件32和33纏繞。這種纏繞技術(shù)可能額外導(dǎo)致SMA絲31繞纏 繞裝置的前部組成零件纏繞。在與照相機(jī)1的其它部分分離的專有過(guò) 程中制造部件30使兩個(gè)裝配件32和33的相對(duì)的兩端上的SMA絲31 的每一半的張力和長(zhǎng)度都能得到精確控制。相同地，照相機(jī)1的整體
裝配的復(fù)雜性可以降到最小。同樣，在單獨(dú)的專有過(guò)程中制造部件30 也丫更于通過(guò)巻邊34和35形成從裝配件32和33到SMA絲31的連接。
部件30如下所述地安置在照相才幾1的內(nèi)部。兩個(gè)裝配件32和33 的均裝配到支承結(jié)構(gòu)2的環(huán)形壁5的外側(cè)。裝配件32和33被固定在 適當(dāng)位置上，從而SMA絲31連接到支承結(jié)構(gòu)2上。如圖2所示出的， 裝配件32和33被裝配進(jìn)環(huán)形壁5的凹座40中，例如利用粘合劑、環(huán) 形壁5的型鍛或者一些其它方法。
此外，兩個(gè)裝配件32和33之間的SMA絲31的每一半分別鉤掛在固定件41上，固定件41是固定在鏡頭元件6上并向外凸出的金屬 環(huán)14的組成部分。因此，兩個(gè)固定件41通過(guò)金屬環(huán)14電連接在一起 (盡管這不是必需的)。對(duì)于固定件41而言，金屬是合適的材料，因 為它經(jīng)得起SMA絲31中產(chǎn)生的熱量。與SMA絲31接觸的固定件41 的表面可為撓曲的，以減少SMA絲的最大曲率。
在照相機(jī)1中，裝配件32和33位于繞光學(xué)軸O的徑向相對(duì)點(diǎn)上。 相似的，兩個(gè)固定件41位于裝配件32和33中間的、繞光學(xué)軸O的 徑向相對(duì)點(diǎn)位置上。而且，沿光學(xué)軸O方向，固定件41被安置在比 裝配件32和33上保持SMA絲的巻邊34和35更接近圖像傳感器4 的位置。因此，SMA絲31被夾持為四個(gè)SMA絲分段42，每個(gè)SMA 絲分段42都是SMA絲的一部分，并分別在(a)裝配件32和33之一 和(b)兩個(gè)固定件41之一之間延伸，分,殳42相對(duì)光學(xué)軸O成銳角。 每對(duì)相鄰的SMA絲的分段42都連接于鏡頭元件6或者支承結(jié)構(gòu)2的 公共點(diǎn)，即，連接于固定件41或裝配件32和33之一。SMA絲的分 段42在照相機(jī)1中被拉緊，以使其產(chǎn)生具有沿光學(xué)軸方向的分量的拉 力，具體的，在鏡頭元件6偏離圖像傳感器4方向上產(chǎn)生拉力。
另外，每個(gè)SMA絲分段42均產(chǎn)生具有垂直光學(xué)軸O方向的分量 的拉力。而且，SMA絲分^殳42以對(duì)稱平ff的結(jié)構(gòu)4i緊，其中SMA絲 分段42均具有相同的長(zhǎng)度，相對(duì)光學(xué)軸O以相等的銳角傾斜，并且 沿光學(xué)軸O的徑向交替地向上和向下傾斜。換句話說(shuō)， 一對(duì)相對(duì)的 SMA絲分段42都向上傾斜并且關(guān)于光學(xué)軸O旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，同樣，其它 兩個(gè)相對(duì)的SMA絲分I殳42都圍繞光學(xué)軸O旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地向下傾斜。
因此，假定當(dāng)每個(gè)SMA絲分段42被等值電流加熱時(shí)產(chǎn)生相同的 拉力，那么，由SMA絲分段42所產(chǎn)生的凈力被平衡。因此，凈力并 不提供沿垂直光學(xué)軸O的任何方向的分力。相同地，凈力基本沒(méi)有提 供繞垂直光學(xué)軸O的任何軸的扭矩，并且也沒(méi)有提供繞光學(xué)軸O本身 的扭矩。當(dāng)然，可能有一些由于制造公差而產(chǎn)生的凈力或者扭矩，那 么在這樣的環(huán)境下，本文所說(shuō)的沒(méi)有凈力是指凈力比沿光學(xué)軸方向的 凈力至少小一個(gè)數(shù)量級(jí)。
這意味著SMA絲分段42的布置基本上沒(méi)有產(chǎn)生照相機(jī)鏡頭元件6的離軸運(yùn)動(dòng)或者傾斜。這也就意味著，懸掛系統(tǒng)9不需要經(jīng)受任何
此類離軸運(yùn)動(dòng)或者傾斜。這減少了對(duì)于懸掛系統(tǒng)9的約束，因此，懸 掛系統(tǒng)9僅需要設(shè)計(jì)為通過(guò)對(duì)沿光學(xué)軸O方向的運(yùn)動(dòng)提供比對(duì)沿垂直 方向運(yùn)動(dòng)的更低的剛度來(lái)引導(dǎo)鏡頭元件6沿光學(xué)軸O運(yùn)動(dòng)。
在制造時(shí)，由于照相機(jī)l的布置結(jié)構(gòu)，可以直接將部件30裝配進(jìn) 照相機(jī)1中以提供SMA絲分段42的平衡拉力。具體地，通過(guò)對(duì)裝配 件32和33的處理，4吏得部件30容易控制。相似地，通過(guò)將SMA絲 鉤接在固定件41上，容易獲得SMA絲分段42的適當(dāng)長(zhǎng)度和拉力， 因?yàn)楣潭?1上的滑動(dòng)能夠幫助在每個(gè)固定件41的相對(duì)的兩端上獲 得SMA絲分段42的相等拉力。因此，SMA絲和鏡頭元件6之間的連 接被簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的不需要好的電學(xué)性能的機(jī)械連接。此類結(jié)構(gòu)布置去 除了對(duì)于照相機(jī)1的一些裝配^^差約束。如果用巻邊將SMA絲的終 端固定在鏡頭元件6上，那么，由于原始裝配改變，SMA絲分,爻42 的長(zhǎng)度和拉力也將改變。
裝配完成并處于平衡狀態(tài)后，可以用少量的粘合劑將SMA絲固 定在其位置上，以保證其在操作或者跌落試驗(yàn)中保持在固定件41上。 這可以在纏繞SMA絲的循環(huán)結(jié)束后再進(jìn)行，以幫助去除裝配公差。
制造過(guò)程的最大挑戰(zhàn)是將SMA絲裝配并加入到照相機(jī)1中。有 三個(gè)主要問(wèn)題，即(1) SMA絲長(zhǎng)度的控制，(2)實(shí)現(xiàn)到SMA絲的機(jī) 械連接和電連接，(3)在照相機(jī)1中控制裝配幾何構(gòu)形。這些問(wèn)題已 經(jīng)導(dǎo)致對(duì)包括SMA絲的部件30的研究。部件30可以獨(dú)立于照相才幾1 的其它部分進(jìn)行制造和質(zhì)量測(cè)試。將SMA絲與分離地安裝于支承結(jié) 構(gòu)的裝配件32和33機(jī)械連接且電連接使得制造的復(fù)雜性最小化。
當(dāng)SMA絲處于高溫狀態(tài)，并從而完全收縮時(shí)，其為剛性的，并 因此實(shí)際上處于其自然長(zhǎng)度，撓曲部13的拉力產(chǎn)生可忽略的絲應(yīng)變。 因此，在這種情況下鏡頭元件的位置很大程度上獨(dú)立于撓曲部的參數(shù)， 而高度依賴于SMA絲分段42的長(zhǎng)度。該長(zhǎng)度是直接測(cè)量并因此進(jìn)行 控制的關(guān)鍵控制參數(shù)。
當(dāng)處于低溫狀態(tài)時(shí)，SMA絲^皮撓曲部13拉直，并且SMA絲的應(yīng) 力應(yīng)變曲線非常平坦，意味著可以絲可具有大的應(yīng)變，而不會(huì)影響產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，在低溫狀態(tài)，鏡頭的位置很大程度上獨(dú)立于絲的長(zhǎng) 度，而高度依賴于撓曲部的剛度。撓曲部13的剛度可以在裝配階段測(cè)量。
因此，在移動(dòng)范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器性能可以分解為絲長(zhǎng)度和撓曲部剛 度這兩個(gè)制造控制參數(shù)。按照設(shè)計(jì)的優(yōu)選裝配過(guò)程，這兩個(gè)參數(shù)的每 個(gè)都可以被分別測(cè)試，并因此得到控制。這有利于制造產(chǎn)出和過(guò)程控 制，這兩方面都影響產(chǎn)品的造價(jià)。
下面將介紹照相機(jī)1驅(qū)動(dòng)鏡頭系統(tǒng)6沿光學(xué)軸O相對(duì)于支承結(jié)構(gòu) 2運(yùn)動(dòng)的操作。
SMA材料具有剛度隨溫度變化的特性，這是由于固態(tài)相變而引起 的。在此范圍的低溫態(tài)時(shí)，SMA材料進(jìn)入具有相對(duì)較低剛度的馬氏體 相。在高溫態(tài)時(shí)，SMA材料進(jìn)入具有比馬氏體相狀態(tài)的剛度高的奧氏 體相。因此，如果對(duì)負(fù)載產(chǎn)生反作用力，那么，對(duì)SMA絲分段42的 加熱(或者冷卻)能夠引起其長(zhǎng)度的減小(或者增加)。
在照相機(jī)1中，SMA絲分段42被拉緊，在鏡頭元件6和支承結(jié) 構(gòu)2之間提供沿光學(xué)軸O的凈拉力，該凈力驅(qū)動(dòng)鏡頭元件6向離開圖 像傳感器4的方向運(yùn)動(dòng)。此凈力反作用于支撐系統(tǒng)9所產(chǎn)生的沿光學(xué) 軸相反方向的偏壓力。撓曲部13的撓曲依賴于SMA絲所產(chǎn)生的拉力。 以光學(xué)軸O的徑向視角，制造的撓曲部13是直線的。盡管可能產(chǎn)生 一些輕微撓曲，但撓曲部13—般仍然能夠保持直線。
因?yàn)閼覓煜到y(tǒng)9的剛性保持不變，因此，在加熱或者冷卻時(shí)，SMA 絲分段42的剛性隨溫度的變化引起鏡頭元件6沿光學(xué)軸O運(yùn)動(dòng)而達(dá) 到一個(gè)新的平衡狀態(tài)位置，在此位置，在懸掛系統(tǒng)9和SMA絲分段 42所產(chǎn)生的偏向拉力之間達(dá)到平衡。因此，對(duì)SMA絲分段42的加熱 (或者冷卻)驅(qū)動(dòng)鏡頭元件6遠(yuǎn)離(或者朝向)圖像傳感器4運(yùn)動(dòng)。
因此，照相機(jī)1的一個(gè)重要方面是包含撓曲部13作為被動(dòng)偏置元 件的懸掛系統(tǒng)9的應(yīng)用。具體地，撓曲部13的撓曲沿SMA絲分段42 施加的拉力的反向提供照相機(jī)鏡頭元件6的偏壓。換句話說(shuō)，懸掛系 統(tǒng)9提供兩個(gè)功能引導(dǎo)照相機(jī)鏡頭元件6的運(yùn)動(dòng)以及作為SMA絲 分^殳42的#皮動(dòng)偏壓元件。鏡頭元件6相對(duì)于支承結(jié)構(gòu)2沿光學(xué)軸O的位移程度依賴于SMA 絲分段42內(nèi)形成的應(yīng)力，同時(shí)還依賴于SMA絲分段42相對(duì)于光學(xué) 軸O的銳角?？赡茉赟MA絲內(nèi)產(chǎn)生的拉力受限于相變的物理現(xiàn)象。 通過(guò)SMA絲分段42與光學(xué)軸O成銳角的布置，當(dāng)SMA絲分l殳42 的長(zhǎng)度改變時(shí)，其方向也隨之改變，即，與光學(xué)軸O之間的銳角角度 增加。這有效地驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此鏡頭系統(tǒng)6沿光學(xué)軸O的位移量比SMA 絲分段沿光學(xué)軸分解長(zhǎng)度的改變要大。通過(guò)增加SMA絲分段42和光 學(xué)軸O之間的銳角角度，可以增加驅(qū)動(dòng)的程度。在圖l示出的照相機(jī) l中，銳角大概為70度，但是通常來(lái)說(shuō)，可以依賴于鏡頭元件6運(yùn)動(dòng) 的期望范圍來(lái)選擇此銳角。
段42的長(zhǎng)度二者來(lái)決定。最大化這些參數(shù)是理想的。然而，這增加了 照相機(jī)的整體尺寸，因此必須與最小化照相機(jī)1尺寸的實(shí)際需要之間 進(jìn)行平4軒。這種平4軒可以通過(guò)照相才幾1中的SMA絲分,爻42的特定布 置來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體的，通過(guò)將SMA絲分段42布置為沿光學(xué)軸0的視角 觀察互相成90度角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，兩個(gè)SMA絲分段形成的平面可 以#1認(rèn)為相對(duì)光學(xué)軸O成角度或者傾斜。沿著光學(xué)軸O^L角看，每個(gè) SMA絲分段42沿圍繞照相機(jī)1的正方形的一邊延伸，而沒(méi)有向外突 出并因此增加照相機(jī)1垂直于光學(xué)軸O的尺寸。從光學(xué)軸O的徑向來(lái) 看，這允許每個(gè)SMA絲分段42的長(zhǎng)度和銳角在照相機(jī)1的各面的范 圍內(nèi)增加到最大尺寸。因此，在相對(duì)緊湊的照相機(jī)1內(nèi)實(shí)現(xiàn)鏡頭元件 6的相對(duì)大的位移。
鏡頭元件6相對(duì)于支承結(jié)構(gòu)2沿著光學(xué)軸2方向上的位置可通過(guò) 對(duì)SMA絲分段42的溫度控制來(lái)控制。在操作中，SMA絲分段42的 加熱是通過(guò)對(duì)其通過(guò)電流產(chǎn)生電阻熱量來(lái)獲得的。冷卻是通過(guò)停止電 流并允許SMA絲分段把熱量傳導(dǎo)到周圍環(huán)境來(lái)獲得的。電流通過(guò)圖6 所示的控制電路板5 0控制。
控制電路50連接到每個(gè)裝配件32和33上，裝配件32和33通過(guò) 巻邊34和35提供到SMA絲31的電連接。控制電路50在兩個(gè)裝配 件32和33之間l是供電流。因此，電流通過(guò)平行連接裝配件32和33的SMA絲31的每一半。
在下文進(jìn)一步描述控制電路50用于下文描述的其它照相機(jī)時(shí)控 制電路50的特性以及控制效果
第一照相機(jī)1具有結(jié)構(gòu)緊湊的特別優(yōu)勢(shì)。這是由于組成懸掛系統(tǒng) 9的懸掛件10的緊湊性以及SMA絲分段42的緊湊性產(chǎn)生的。這意味 著照相機(jī)1可以被非常有效的封裝。相反地，照相機(jī)1可以被設(shè)計(jì)為 具有包含鏡頭系統(tǒng)7鏡頭元件6，在鏡頭系統(tǒng)7中， 一個(gè)或者多個(gè)鏡 頭8具有與照相機(jī)1的占用面積相比相對(duì)較大的直徑。例如，在第一 照相機(jī)1的占用面積為邊長(zhǎng)為8.5毫米的正方形的情況下，其可以采 用最大直徑6.0毫米的鏡頭8。典型地，第一照相機(jī)1的設(shè)計(jì)允許鏡頭 支架21的外直徑至少占照相機(jī)1的占用寬度的70%到80%。
選擇SMA絲片斷31的材料組成以及預(yù)處理方式，以使得常規(guī)操 作中在高于所期望的環(huán)境溫度時(shí)能夠發(fā)生相變。典型地，溫度范圍是 大于70度。進(jìn)一步選擇SMA絲片斷31的材料組成以及預(yù)處理方式， 以使得馬氏體相和奧氏體相之間的變化能夠在盡可能大的溫度范圍內(nèi) 發(fā)生。這就最大化了位置控制的程度。
應(yīng)該注意的是，SMA絲分段42被安置以^吏鏡頭元件6偏向遠(yuǎn)離 圖像傳感器4。這是具有優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)樵诓粚?duì)SMA絲分段42加熱時(shí)， 鏡頭元件6在其活動(dòng)范圍內(nèi)處于相對(duì)圖像傳感器4的最近點(diǎn)處。將照 相機(jī)1設(shè)計(jì)為使得此位置對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)場(chǎng)焦點(diǎn)或者超焦距焦點(diǎn)，這是照相 機(jī)l的最普通的設(shè)置，特別是在提供自動(dòng)聚焦功能的情況下。以這種 方式，SMA絲分段42能在可能的最長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持不被加熱，從而減 少能量消耗。此外，如果控制電路50由于任何原因而停止供電，照相 機(jī)1則仍可在固定焦距的模式下操作，從而提供可能的最寬的焦距位 置。
下面介紹懸掛件10和SMA絲分段42的具體設(shè)計(jì)中的某些考慮。 鏡頭元件6的高速驅(qū)動(dòng)在許多應(yīng)用中(例如如果要提供自動(dòng)聚焦 功能)是渴望實(shí)現(xiàn)的。驅(qū)動(dòng)響應(yīng)速度受到SMA絲分段43冷卻的限制。 盡管通過(guò)使用高能電流容易使SMA快速加熱絲分段42，但是，，SMA 絲分段42的冷卻是被動(dòng)發(fā)生的，即，簡(jiǎn)單地通過(guò)將熱量散發(fā)到周圍環(huán)境的空氣中。這種冷卻不能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的方法加速。盡管能夠在理論 上提供主動(dòng)冷卻裝置，但在現(xiàn)實(shí)中很難實(shí)施。
然而，可以通過(guò)減小SMA絲分段42的厚度加快冷卻速度。SMA 絲分段42的厚度限于一定程度，使熱量能夠足夠快速地轉(zhuǎn)移到周圍環(huán) 境的空氣中以提供對(duì)于特定用途的照相機(jī)1來(lái)說(shuō)足夠快的響應(yīng)速度。 考慮到照相機(jī)和絲的尺寸，冷卻時(shí)間相對(duì)于絲的直徑近似線性變化。 由于此原因，SMA絲分段42的理想厚度是35微米，以提供照相機(jī)的 自動(dòng)聚焦應(yīng)用可4妄受的響應(yīng)。例如，在以上"i殳備中，如果SMA絲分 段42具有25微米的直徑，那么，從近焦到遠(yuǎn)焦(即被動(dòng)冷卻周期) 的移動(dòng)時(shí)間大概為200毫秒。
懸掛系統(tǒng)9設(shè)計(jì)為具有合適的寬度、厚度和長(zhǎng)度的、合適數(shù)目的 撓曲部13，以提供沿光學(xué)軸O以及其垂直方向上的期望剛度。撓曲部 具有25微米到100微米范圍的典型厚度。撓曲部13的數(shù)目可以通過(guò) 改變懸掛件10內(nèi)的撓曲部的數(shù)目和/或通過(guò)提供額外的懸掛件10而改 變。通常，每個(gè)懸掛件10都具有四的倍數(shù)個(gè)四面旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的撓曲部 13，因?yàn)檫@允許用沿光學(xué)軸O的視角來(lái)看具有正方形結(jié)構(gòu)的、支承結(jié) 構(gòu)2的環(huán)形壁5方便地封裝。
另外，SMA絲分,炎42還提供沿光學(xué)軸O方向以及垂直光學(xué)軸O 方向的剛度。盡管SMA絲分段42的厚度受上文所述的冷卻目的的限 制，并且SMA絲分段42垂直于光學(xué)軸O的剛度一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于撓曲部 的剛度，但是，且SMA絲分段42仍可以被認(rèn)為是懸掛系統(tǒng)9的一部 分并在設(shè)計(jì)照相機(jī)1時(shí)考慮其剛度。
考慮鏡頭元件6相對(duì)支承結(jié)構(gòu)2沿光學(xué)軸O的運(yùn)動(dòng)，SMA絲分 段42理想的總剛度與懸掛系統(tǒng)9的撓曲部的總剛度應(yīng)該是相同數(shù)量級(jí) 的。理想地，懸掛系統(tǒng)9的撓曲部13的總剛度值在從(a)在SMA 材料奧氏體相過(guò)程中的SMA絲分段42的總剛度到(b )在SMA材料 馬氏體相過(guò)程中的SMA絲分段42的總剛度的范圍內(nèi)。為了獲得鏡頭 的最大位移，懸掛系統(tǒng)9的撓曲部13的總剛度值等于(a)在SMA 材料奧氏體相過(guò)程中的SMA絲分段42的總剛度和(b)在SMA材料 馬氏體相過(guò)程中的SMA絲分段42的總剛度的幾何平均值。期望的是，當(dāng)照相機(jī)l在光學(xué)軸O平行于和反平行于地球重力場(chǎng)的方
向間變化時(shí)，由撓曲部13和SMA絲分段42的剛度之和所決定的懸 掛系統(tǒng)9的總剛度足以使得鏡頭元件6相對(duì)于支承結(jié)構(gòu)2在重力作用 下的運(yùn)動(dòng)達(dá)到最小。這就使得，當(dāng)在正常使用時(shí)照相機(jī)1指向不同的 方向時(shí)，鏡頭元件6的運(yùn)動(dòng)最小化。對(duì)于典型的鏡頭系統(tǒng)，鏡頭元件 6相對(duì)支承結(jié)構(gòu)2的運(yùn)動(dòng)理想地限制于最大50微米。對(duì)于典型的小型 攝像頭，這意味著由撓曲部13和SMA絲分段42組合提供的懸掛系 統(tǒng)的總剛度應(yīng)該為至少100N/m,最好為至少120N/m。
而且，撓曲部13被設(shè)計(jì)為具有合適的寬度，以提供阻礙鏡頭元件 6相對(duì)支承結(jié)構(gòu)2在垂直光學(xué)軸0的方向上運(yùn)動(dòng)的期望剛度。對(duì)SMA 絲分段42的剛度也加以考慮，但由于撓曲部13的寬度較大，因此SM A 絲分段42通常只能提供相比撓曲部13而言較小的作用。理想的剛度
依賴于鏡頭元件7的特性，具體地，依賴于鏡頭元件7能夠適應(yīng)離軸 運(yùn)動(dòng)和傾斜的程度。
其它的設(shè)計(jì)考慮是保證由撓曲部13和SMA絲分段42產(chǎn)生的最 大應(yīng)力不會(huì)使得各自的材料出現(xiàn)過(guò)應(yīng)力。
例如， 一種設(shè)計(jì)案例如下所示。每個(gè)懸掛件10包括三個(gè)撓曲部 13(而不是圖2所示出的四個(gè)撓曲部13),每個(gè)撓曲部10具有長(zhǎng)度4.85 毫米，寬度0.2毫米，厚度50微米。SMA絲31直徑25.4微米，允許
冷卻到完全馬氏體。SMA絲分段42相對(duì)光學(xué)軸以60度傾斜，即每個(gè) SMA絲分段42具有5毫米的水平長(zhǎng)度(垂直于光學(xué)軸O)和3毫米 的垂直厚度(平行于光學(xué)軸O)。當(dāng)SMA材料處于奧氏體相時(shí)，懸掛 件10偏斜0.5毫米。在這種狀態(tài)下，六個(gè)撓曲部13在光學(xué)軸O的方 向上提供與SMA絲分段42相平衡的138 mN大小的凈力(將鏡頭元 件6拉向圖像傳感器4)。在此偏斜時(shí)，撓曲部13具有最大應(yīng)力1 GPa。 在這種狀態(tài)時(shí)，SMA材料具有132MPa大小的張力，接近于與長(zhǎng)疲勞 壽命相關(guān)(幾百萬(wàn)次循環(huán))的最高允許應(yīng)力。當(dāng)SMA材料處于馬氏 體相時(shí)，SMA分段42被拉伸大約3%，而撓曲部13被偏斜僅僅0.2毫米，意p未著鏡頭元件6移動(dòng)0.3毫米?，F(xiàn)在撓曲部13的應(yīng)力為380 MPa，而SMA材津+的應(yīng)力為47 MPa。
現(xiàn)將描述圖2中示出的撓曲部13的撓曲形狀。撓曲部13的撓曲 形狀的目的是為了允許照相機(jī)1抵抗機(jī)械沖擊、而不會(huì)受到損傷從而 使照相機(jī)性能隨之受到損害。具體地，必須使得懸掛系統(tǒng)9適應(yīng)由沖 擊引起的鏡頭元件6的位移，而不對(duì)撓曲部13造成永久性損害(例如， 通過(guò)超過(guò)撓曲部13的材料屈服應(yīng)變)。在機(jī)械沖擊引起鏡頭元件6沿 光學(xué)軸O運(yùn)動(dòng)的情況下，因?yàn)閼覓煜到y(tǒng)9具有低剛度并且被設(shè)計(jì)以適 應(yīng)大范圍的位移，因此，此運(yùn)動(dòng)是直線的。然而，在機(jī)械沖擊引起鏡 頭元件6沿光學(xué)軸O的徑向運(yùn)動(dòng)的情況下，懸掛系統(tǒng)9被設(shè)計(jì)為具有 相對(duì)高的剛度以抵抗離軸位移和傾斜。這使得撓曲部13更有可能被此 方向的位移損害。盡管減小撓曲部13的長(zhǎng)度會(huì)增加軸向剛度，但是， 為了獲得較高的平面剛度，撓曲部13在最小曲率的情況下應(yīng)該盡可能 短，從而獲得平衡。然而，通過(guò)使撓曲部13的曲率最小化從而使其為 直線的或繞光學(xué)軸O略微撓曲，撓曲部13易于在與內(nèi)環(huán)11和外環(huán)12 連接的應(yīng)力集中的區(qū)域撓曲、拉伸和塑性變形。由于系統(tǒng)應(yīng)力的不平 衡，在這些連接處存在應(yīng)力集中的區(qū)域。
為了限制在此方向上的位移，照相機(jī)1在鏡頭元件6和支承結(jié)構(gòu) 2的環(huán)形壁5之間具有小的裕度。這樣，支承結(jié)構(gòu)2的壁5擔(dān)當(dāng)阻擋 的作用，以限制光學(xué)軸O徑向的最大位移。然而，小的裕度(例如50 微米或者更小的量級(jí))對(duì)制造和裝配提出了挑戰(zhàn)性的公差，事實(shí)上可 能達(dá)到導(dǎo)致高費(fèi)用零件和低制造產(chǎn)出的程度。
撓曲部13具有撓曲形狀以對(duì)付這些問(wèn)題。具體地，如果沿光學(xué)軸 方向觀察，撓曲部13沿其長(zhǎng)度方向是撓曲的。撓曲部13具有交替撓 曲的三個(gè)部分。通過(guò)將這種撓曲引入撓曲部13,為結(jié)構(gòu)增加了一定程 度的應(yīng)變消除能力。撓曲部13塑性變形的趨勢(shì)被減小，并且其轉(zhuǎn)而具 有彈性撓曲的趨勢(shì)。通過(guò)引入相對(duì)于中央部分具有相反曲率的外圍部 分，應(yīng)力不平銜"波減少，并且與內(nèi)環(huán)11和外環(huán)12的連4妻處產(chǎn)生的應(yīng) 力^C減小。因此，撓曲部13在平面方向內(nèi)變得更加適應(yīng)，而沒(méi)有產(chǎn)生 材料失效。這是在對(duì)于軸向和徑向剛度沒(méi)有不可接受的妥協(xié)的情況下獲得的。
為了最大化這種效果，撓曲部13的三個(gè)撓曲部分優(yōu)選地具有不等 的長(zhǎng)度和曲率，特別是中間部分應(yīng)該比外面部分具有更長(zhǎng)的長(zhǎng)度和更 小的曲率。具有優(yōu)勢(shì)的做法是，中間部分的長(zhǎng)度至少是外面部分的長(zhǎng)
度的兩倍，例如，三部分長(zhǎng)度的比例A:B:C是1: 2.5: 1。具有優(yōu)勢(shì) 的做法是，中間部分的曲率至多是外面部分的曲率的一半，例如，每 個(gè)部分的長(zhǎng)度對(duì)曲率的比例基本相等，以使每個(gè)部分所對(duì)的角度a , P和Y基本相等。然而，撓曲的這種幾何形狀并不是必須的，并且采 用其它幾何形狀(如其它的長(zhǎng)度和曲率或者更多個(gè)交替的撓曲部分) 也可以獲得相同的好處。
圖2所示出的懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，每個(gè)撓曲部13在光學(xué)軸0的 徑向的寬度比在光學(xué)軸O方向的厚度更大。然而，圖7示出了懸掛件 IO的代替設(shè)計(jì)，其中每個(gè)撓曲部13 一皮改進(jìn)為由一組平行的撓曲部43 組成。這樣通過(guò)減小每個(gè)平行的撓曲部43的寬度，允許懸掛系統(tǒng)9 更適于光學(xué)軸的徑向。通過(guò)減小從結(jié)構(gòu)的中軸到材料末端的距離，減 少了平行撓曲部43的應(yīng)力。
減少單根撓曲部13的寬度將不期望地減少平面剛度，但是，通過(guò) 引入多根互相平行的撓曲部43(例如，與寬度的減少成比例地)，整 體的平面剛度仍可得到保證。
圖8詳細(xì)示出了整個(gè)照相機(jī)1,除了為了清楚起見而略去了鏡頭 支架21。在此結(jié)構(gòu)中(鏡頭支架21裝配完成后)，照相機(jī)1是完整的， 并且能夠通過(guò)所有的客戶可靠性和強(qiáng)度測(cè)試。下面將對(duì)除圖2示出的 結(jié)構(gòu)之外的、照相機(jī)1的其它附件進(jìn)行描述。
照相機(jī)1具有夾緊并粘接到支承結(jié)構(gòu)2的壁5上的屏幕外殼44。 壁5也粘接到支承結(jié)構(gòu)2的底座3上。沿光學(xué)軸O的方向上，在鏡頭 元件6和屏蔽外殼44之間以及4竟頭元件6和底座3之間存在間隙，該 間隙允許鏡頭元件6沿光學(xué)軸O充分運(yùn)動(dòng)，以提供圖像傳感器4上的 圖像聚焦，而同時(shí)防止可能損害懸掛系統(tǒng)9或者SMA絲分段42的一 定程度的運(yùn)動(dòng)。
事實(shí)上，底座3比圖1示意性示出的具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。具體地，底座3具有中央孔45，圖像傳感器4裝配于中央孔45的后方。為了 裝配圖像傳感器4，底座3具有在孔45后部形成并超出孔45面積的 壁架46。在壁架46上裝配有圖像電路板47，在圖像電路板47上，具 有面向孔45并與之對(duì)齊的圖像傳感器4以接收沿光學(xué)軸O方向的光 線。
可選擇地，孔45可以具有裝配于其中的紅外濾波器。此濾波器不 僅保證多余的光線不會(huì)降低圖像質(zhì)量，而且也擔(dān)當(dāng)了密封的功能以防 止灰塵落到圖像傳感器4上而降低圖像質(zhì)量。因此，底座3可以在密 將圖像傳感器4密封在封罩內(nèi)，這種操作應(yīng)該在高度清潔的環(huán)境內(nèi)進(jìn) 行。
底座3還包含突出壁48，壁48位于壁架46的外部并且向后突出。 驅(qū)動(dòng)電路板49被裝配在突出壁48上，并且驅(qū)動(dòng)電路50在此驅(qū)動(dòng)電路 板上形成。因此，驅(qū)動(dòng)電路50位于圖像傳感器4的后方。這使得沿光 學(xué)軸O所觀察時(shí)的照相機(jī)1區(qū)域最小。在許多應(yīng)用中，這是具有優(yōu)勢(shì) 的，因?yàn)榫蛯⒏鞣N器件封裝進(jìn)儀器內(nèi)部來(lái)說(shuō)，照相機(jī)l的面積比其沿 光學(xué)軸0方向的深度更重要。例如，這種結(jié)構(gòu)允許照相機(jī)1被裝配到 電子設(shè)備內(nèi)部為特定目的設(shè)計(jì)的插座之上，所述插座通常裝配到電子 設(shè)備的母板上。
作為 一種可供選4奪的方法，可以采用下部裝配驅(qū)動(dòng)電路50的雙面 的圖像電路板47。此結(jié)構(gòu)具有價(jià)格和裝配優(yōu)勢(shì)，并且確實(shí)具有連接優(yōu)勢(shì)。
另外一種使得電子設(shè)備尺寸最小的可供選擇的方法是將控制電路 50集成到圖像傳感器4的同 一個(gè)芯片上來(lái)。由于自動(dòng)聚焦算法需要的 計(jì)算與那些已經(jīng)在圖像傳感器上為其它任務(wù)執(zhí)行的算法類似，因此這 是便利的。這明顯依賴于所使用的具體的圖像傳感器4?？蛇x擇地， 相同的處理功能可以由照相機(jī)1外部由于其它目的而提供的電子設(shè)備 中的其它處理器來(lái)執(zhí)行。
圖2所示出的結(jié)構(gòu)中，在部件30內(nèi)的所有SMA絲分)爻42由單 一的SMA絲31構(gòu)成，其中存在的一個(gè)問(wèn)題是兩個(gè)半環(huán)長(zhǎng)度的任何差 別將導(dǎo)致兩個(gè)半環(huán)的樣吏分電阻。當(dāng)它們被施加相同的電壓時(shí)，將導(dǎo)致差溫加熱。這可以導(dǎo)致鏡頭的不平衡應(yīng)力，并且因此超過(guò)鏡頭元件6 的最佳傾斜。
圖9和IO示出了解決此問(wèn)題的兩種改進(jìn)形式第一照相才幾1。
在圖9示出的第一改進(jìn)形式中，單個(gè)部件30由兩個(gè)如圖11示出 的獨(dú)立部件25替代。每個(gè)部件25包含一段SMA絲26，其每端均通 過(guò)巻邊28附接于裝配件27。部件25可獨(dú)立于照相才幾1的其它部分制 造，這提供了與部件30如上所述的的相同優(yōu)勢(shì)。采用這種幾何形狀， 部件25可以不用繞絲而成型。通過(guò)用巻邊設(shè)備設(shè)定巻邊28的之間的 距離，并因此設(shè)定SMA絲26的長(zhǎng)度，可將兩個(gè)裝配件27裝配到長(zhǎng) 條形構(gòu)件中。SMA絲穿過(guò)兩個(gè)裝配件27設(shè)置，且使兩個(gè)巻邊28成型。 巻邊28可以用標(biāo)準(zhǔn)W形巻邊工具使其成型。
兩個(gè)部件25如下描述地裝配在照相機(jī)1內(nèi)，以提供與圖2示出的 SMA絲分段42基本相同的結(jié)構(gòu)。具體地，通過(guò)將裝配件27裝配到支 承結(jié)構(gòu)2的環(huán)形壁5的外側(cè)，將兩個(gè)部件25裝配在照相機(jī)1的相對(duì)兩 側(cè)上。而且，兩個(gè)裝配件27之間的每個(gè)SMA絲26均鉤掛在各自的 固定件41上。因此，SMA絲26的每一半均形成與圖2示出的配置 基本相同的SMA絲分段42。因此，第一改進(jìn)形式的照相機(jī)1的操作 方式與以上所述相同。然而，通過(guò)由兩個(gè)不同的部件25形成SMA絲 分4史42，上文討論的差溫加熱的問(wèn)題得以避免。
現(xiàn)在需要選擇兩個(gè)SMA絲分段42的電驅(qū)動(dòng)是串聯(lián)還是并聯(lián)的。 如果兩個(gè)SMA絲分段42被串聯(lián)地電驅(qū)動(dòng)，那么，這就保證了每個(gè)SMA 絲分段42通過(guò)相同的加熱電流，并因此經(jīng)歷相同的相變。
除了僅提供一個(gè)部件25之外，如圖10示出的第二改進(jìn)形式與圖 9示出的第一改進(jìn)形式是相同的。因此，照相機(jī)1 ^又具有一對(duì)SMA絲 分4殳42。這種結(jié)構(gòu)從性能方面來(lái)說(shuō)不是最優(yōu)的，因?yàn)閮筛鵖MA絲所 產(chǎn)生的應(yīng)力僅與在固定件41處產(chǎn)生沿光學(xué)軸O徑向的凈應(yīng)力部分平 衡，從而使得鏡頭元件6具有傾斜的趨勢(shì)。然而，與具有合適撓曲部 13的懸掛系統(tǒng)結(jié)合，鏡頭元件6的傾斜將足夠小以適合許多鏡頭以及 圖-像傳感器。相反，包括單個(gè)部件25的這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于減少了費(fèi) 用和部件復(fù)雜性。所有已描述的選擇的優(yōu)勢(shì)在于，SMA絲不是終止于作為照相機(jī)1 運(yùn)動(dòng)部分的鏡頭元件6上。而是僅僅固定在照相機(jī)1上固定的、非運(yùn) 動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)2上。這簡(jiǎn)化了鏡頭元件6的幾何形狀和屬性，并且改 進(jìn)了工藝性并減小了照相機(jī)的尺寸。
是可能的。 一些非限制性的可以以任意組合實(shí)施的示例如下所述。
第一個(gè)選擇是改變圍繞鏡頭元件6的SMA絲分段42的數(shù)目和/ 或結(jié)構(gòu)。在這種情況下，SMA絲分段仍然可期望地提供如上所訴的應(yīng) 力平衡效果。
第二個(gè)選擇是改變部件30中裝配件32和33的數(shù)目?？蓛H包含連 接到SMA絲31的兩端36和37以形成環(huán)的第一裝配件32。然而，在 裝配件31和32促進(jìn)裝配件30的操作和安裝并有利于與SMA絲31 電連接時(shí)，這是較不期望的。相反地，可以提供額外的裝配件。裝配 件32和33可連接到鏡頭元件6或者支承結(jié)構(gòu)2上?？蓪㈩~外的裝配 件裝配到鏡頭系統(tǒng)6上，而不是將SMA絲環(huán)繞在固定件41上。
第三個(gè)選擇是將SMA絲連接到裝配件32的不同位置，而不是將 其在裝配件上重疊(例如，以將SMA絲31的末端36和37在第一裝 配件32上重疊的方式)。在這種情況下，在部件30中通過(guò)SMA絲和 裝配件本身形成了閉合環(huán)。
第四個(gè)選擇是采用不同于巻邊的技術(shù)將SMA絲連接到裝配件32 和35。 一種可能性是焊接。
第五個(gè)選擇是取消裝配件32和33,而改為將SMA絲31的末端 36和37焊接到一起以形成SMA絲的閉合環(huán)。在這種情況下，可通過(guò) 簡(jiǎn)單地將SMA絲的凈環(huán)鉤掛到鏡頭元件6和支承結(jié)構(gòu)2上的固定件 上，來(lái)實(shí)現(xiàn)與照相機(jī)1其余部分的連接，以使SMA絲沒(méi)有任何機(jī)械 固定地被拉緊。下文描述的第三照相機(jī)是此類型結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。
懸掛系統(tǒng)9也可以被改變。其它不同形式的采用撓曲部的懸掛系 統(tǒng)都是可能的。僅作為例證性的， 一種可能性是使用撓曲超出垂直于 光學(xué)軸的平面的撓曲部。在這種情況下，被動(dòng)偏置彈簧式撓曲部在片 狀材料平面內(nèi)是直的，且在制造過(guò)程中可能經(jīng)過(guò)直線和扁平的階段，但是在之后的制造階段被彈性或者是塑性成形，以在照相機(jī)中具有不
再扁平的自然幾何形狀。這種撓曲部的一個(gè)實(shí)施例如GB-2,398,854中 所述。增加的曲率或者形狀在撓曲部中提供用于抵抗沖擊過(guò)程中塑性 變形所需的松弛。
現(xiàn)將描述一 些另外的照相機(jī)。所述另外的照相機(jī)采用與第 一照相 機(jī)相同的許多組件。為了簡(jiǎn)潔的目的，相同組件使用相同的標(biāo)號(hào)且不 對(duì)其進(jìn)行重復(fù)描述。
圖17示出了第二照相機(jī)60。第二照相機(jī)60具有與第一照相^幾基 本相同的結(jié)構(gòu)，包括通過(guò)包含一對(duì)懸掛件10的懸掛系統(tǒng)9懸掛在支承 結(jié)構(gòu)2上的鏡頭元件6。
第二照相機(jī)60包含四個(gè)SMA絲分段42,其以與第一照相機(jī)中的 相似結(jié)構(gòu)布置。然而，SMA絲分段42采用與第一照相機(jī)不同的方式 安裝在鏡頭元件6和支承結(jié)構(gòu)2上，并且特別是其沒(méi)有提供在如上所 述的部件30上。
具體地，鏡頭元件6具有在繞光學(xué)軸0的相對(duì)兩個(gè)位置向外突出 的兩個(gè)支座71。相似地，支承結(jié)構(gòu)2具有布置在繞光學(xué)軸、處于鏡頭 元件6的兩個(gè)支座71之間的兩個(gè)相對(duì)的位置的兩個(gè)支座72,所述兩 個(gè)支座從支承結(jié)構(gòu)2的環(huán)形壁5的外圍向外突出。每個(gè)支座71和72 上的徑向最遠(yuǎn)端均形成有角部74。
每個(gè)SMA絲分,殳42均安裝在一個(gè)支架71和一個(gè)支架71之間， 延伸穿過(guò)支承結(jié)構(gòu)2的環(huán)形壁5中的孔76。每個(gè)SMA絲分段42利用 各自的巻邊75連接到支架71和72的角部74上。
每個(gè)SMA絲分段42都是SMA絲的閉合環(huán)78的一部分，閉合環(huán) 78例如通過(guò)將SMA絲31的末端連接在一起而形成，優(yōu)選地，通過(guò)焊 接。該焊接可為能夠使材料損傷最小化的YAG激光焊接。SMA絲環(huán) 78的長(zhǎng)度在其制造過(guò)程中確定，并且因此在第二照相機(jī)的裝配階段不 需要對(duì)其進(jìn)行控制。這就減少了制造的復(fù)雜性。將SMA絲形成為閉 合環(huán)減少了需要使用巻邊75進(jìn)行固定的需要，也相應(yīng)地減少了 SMA 絲的材料受到損壞的危險(xiǎn)。
作為一種選#^,由于巻邊75可將每個(gè)SMA絲分段42的每一端固定，因此各個(gè)SMA絲分^爻42可為分離的。
與SMA絲分段42的電連接可以通過(guò)任意的巻邊75實(shí)現(xiàn)，但優(yōu) 選地，通過(guò)支承結(jié)構(gòu)2的支座72上的巻邊75實(shí)現(xiàn)。SMA絲分段42 以如上參照第一照相機(jī)1所述的相同方式進(jìn)行安裝和操作。
圖18和19示出了第三照相機(jī)80。第三照相機(jī)80具有和照相才幾1 相同的結(jié)構(gòu)，鏡頭元件6通過(guò)包含一對(duì)懸掛件10的懸掛系統(tǒng)9懸掛在 支承結(jié)構(gòu)2上。在這種情況下，如圖18示出的，支承結(jié)構(gòu)2的環(huán)形壁 5形成為圍繞鏡頭元件的四個(gè)平面壁81。圖19中略去了支承結(jié)構(gòu)2 以顯示內(nèi)部元件。
第三照相機(jī)80還包含與第一照相機(jī)配置相同的SMA絲分段42。 然而，在第三照相機(jī)80中，SMA絲分段42是SMA絲閉合環(huán)88的一 部分，所述閉合環(huán)可以通過(guò)將SMA絲的末端相連而成，優(yōu)選地，通 過(guò)焊接相連。如第二照相機(jī)60，可以采用YAG激光焊接，其使材料 受破壞程度最小化，通常保持未焊接材料的80%的SMA屬性。環(huán)88 中的SMA絲的長(zhǎng)度在環(huán)的生產(chǎn)過(guò)程中決定，因此就不需要在組裝第 三照相機(jī)的時(shí)候?qū)λM(jìn)行控制，這減少了生產(chǎn)復(fù)雜性。
為連接SMA絲分段42,鏡頭元件6具有圍繞光學(xué)軸0、在相對(duì) 的兩個(gè)位置向外突出的兩個(gè)裝配件86，并且支承結(jié)構(gòu)2具有圍繞光學(xué) 軸O位于兩個(gè)相對(duì)位置并從支承結(jié)構(gòu)2的環(huán)形壁5內(nèi)側(cè)向內(nèi)突出的兩 個(gè)裝配件82。圖19中陰影部分的、裝配件82的表面連接到撐結(jié)構(gòu)2 的環(huán)形壁5上。鏡頭元件6的裝配件86比支承結(jié)構(gòu)2的裝配件82更 靠近圖像傳感器4。鏡頭元件6的每個(gè)裝配件86都包含平行于光學(xué)軸 0向圖像傳感器4的方向突出的柱頭84,并且支承結(jié)構(gòu)2的每個(gè)裝配 件82都包含平行于光學(xué)軸0背向傳感器4的方向突出的柱頭85，因 此柱頭84和85/人裝配件86和82處向外突出。
SMA絲的閉合環(huán)88環(huán)繞裝配件81和82，即，經(jīng)過(guò)裝配件81的 下方并經(jīng)過(guò)裝配件82的上方。柱頭84與85分別將絲80固定在裝配 件81和裝配件82上，以使每個(gè)SMA絲分段通過(guò)在裝配件81之一和 裝配件82之一之間延伸的絲環(huán)88的一部分而形成。
由于絲構(gòu)成的閉合環(huán)88環(huán)繞裝配件81和裝配件82,因此，無(wú)需在SMA絲和裝配件81和82之間使用任何其它的連接形式(例如通 過(guò)有可能破壞絲的SMA材料而導(dǎo)致裂開和材料失效的巻邊)，而只需 在裝配件81和82之間保持拉緊，就可以將SMA絲分段42與鏡頭元 件6和支承結(jié)構(gòu)2相連。
柱頭84和85是由電導(dǎo)材料制成，通常為金屬。通過(guò)柱頭84或 85的任意之一都可以電連接到SMA絲分,殳42上，但優(yōu)選地，通過(guò)支 承結(jié)構(gòu)2上的柱頭85電連接。由于絲是環(huán)繞配件81和82的閉合環(huán) 88，因此，理論上來(lái)講，可在絲80與柱頭84或85之間構(gòu)成充分的電 接觸，而沒(méi)有必要對(duì)絲80進(jìn)行焊接。但在實(shí)際中，SMA絲分段42中 的張力相對(duì)較小，并因此不利于突破SMA絲分段42表面上形成的氧 化層。為改善電接觸，可以考慮將SMA絲分,史42焊^接于柱頭84和 85，雖然這需要使用很強(qiáng)的焊接劑以穿透氧化層。這種焊接有可能產(chǎn) 生減少SMA絲分段42的完整性的不希望影響，雖然這種影響可以通 過(guò)消除焊點(diǎn)周圍的熱影響區(qū)域的應(yīng)力來(lái)減小，例如，利用將絲鑄封的 技術(shù)。
SMA絲分段42的裝配和操作與上述參照第一照相機(jī)1所述的方 法相同。
圖20和21示出了第四照相才幾卯。第四照相才幾90具有與第 一照 相機(jī)1相同的結(jié)構(gòu)，鏡頭元件6通過(guò)由兩個(gè)懸掛件IO組成的懸掛系統(tǒng) 9懸掛在支承結(jié)構(gòu)2上。然而，在第四照相機(jī)90中，用于驅(qū)動(dòng)鏡頭元 件6運(yùn)動(dòng)的SMA材料的形式與第一照相機(jī)1中的SMA絲分段42不 同。具體地，將第一照相機(jī)中的SMA絲分段42替換為繞鏡頭元件6 多圈的SMA絲95。
SMA絲95具有兩個(gè)可替換的結(jié)構(gòu)。在圖20所示的第 一可選結(jié)構(gòu) 中，SMA絲95圍繞鏡頭元件6線圈狀纏繞。在圖21所示的第二可選 結(jié)構(gòu)中，SMA絲95圍繞鏡頭元件6纏繞一整圈后再向相反方向纏繞 一整圈。因此，第二可選結(jié)構(gòu)中的SMA絲95具有圍繞鏡頭元件以相 反方向延伸的兩半。因?yàn)镾MA絲95每一半的感應(yīng)互相4氐消，所以這 改進(jìn)了第四照相機(jī)90的電^茲適應(yīng)性。
鏡頭元件6的外表面上具有兩個(gè)裝配件91，分別布置在繞光學(xué)軸O的兩個(gè)相對(duì)位置，同樣，支承結(jié)構(gòu)2的環(huán)形壁5的內(nèi)表面上具有兩 個(gè)裝配件92，分別布置在鏡頭元件6的兩個(gè)裝配件91的中間、繞光 學(xué)軸O的兩個(gè)相對(duì)位置。所以，裝配件91和92繞光學(xué)軸交替布置。 SMA絲95的每一圈都與每個(gè)裝配件91和92相接合。這使得連接于 一個(gè)裝配件91與一個(gè)裝配件92之間的、SMA絲95的每個(gè)部分93具 構(gòu)成撓曲部，通過(guò)撓曲適應(yīng)鏡頭元件6沿光學(xué)軸O的移動(dòng)。
相對(duì)于裝配件92來(lái)說(shuō)，裝配件91位于沿光學(xué)軸朝向圖像傳感器 4的方向上，使得SMA絲95的部分93受力后使鏡頭元件6沿光學(xué)軸 O朝背離圖像傳感器的方向偏離。懸掛系統(tǒng)9的撓曲部13使鏡頭元件 6向相反方向偏離。這樣，在沿光學(xué)軸O移動(dòng)中，第四照相才幾90的絲 93所起的作用與第 一照相機(jī)1中的SMA絲分段42 —樣，雖然SMA 絲95的部分93用作撓曲部而不為拉緊的。在操作中，以與第一照相 機(jī)1中使用的方式相同的方式，通過(guò)將驅(qū)動(dòng)鏡頭元件6電流通過(guò)SMA 絲95來(lái)控制絲的溫度。
第五照相機(jī)如圖22和23所示。在第五照相機(jī)100中，鏡頭元件 6通過(guò)懸掛系統(tǒng)9懸掛在支承結(jié)構(gòu)2上。懸掛系統(tǒng)9包含兩個(gè)懸掛件 IO和IIO。 一個(gè)是鈍化的(passive)懸掛件10，其與第一照相機(jī)l中 的懸掛件10 —樣。另一個(gè)是SMA懸掛件110，其與第一照相機(jī)1的 懸掛件IO的構(gòu)造一致，但不是由鈍化材料、而是由SMA材料構(gòu)成的。 SMA懸掛件110與懸掛件IO除了材質(zhì)不同之外，其它結(jié)構(gòu)形式都相 同，這就意味著為SMA懸掛件110的撓曲部113可設(shè)計(jì)為具有不同尺 寸，以獲得適當(dāng)?shù)膭偠?。鈍化懸掛件IO和SMA懸掛件110連接到鏡 頭支架6的相對(duì)的兩端，引導(dǎo)鏡頭支架6沿光學(xué)軸O移動(dòng)，其方式與 第一照相機(jī)1的懸掛件10 —致。
在第五照相機(jī)100中，鈍化的懸掛件IO在光學(xué)軸O的相對(duì)位置 上分別裝配了內(nèi)環(huán)11和外環(huán)12，以使撓曲部13通過(guò)撓曲而施加壓力， 從而使鏡頭支架6沿光學(xué)軸O向圖像傳感器方向移動(dòng)。SMA懸掛件 110也類似地裝配，以4吏撓曲部13通過(guò)撓曲而施加壓力，從而使鏡頭 元件6沿光學(xué)軸0移動(dòng)，不過(guò)其移動(dòng)方向是遠(yuǎn)離圖像傳感器。用這種 方式，由鈍化懸掛件10撓曲部13和SMA懸掛件110的撓曲部113的相對(duì)剛度確定鏡頭元件6沿光學(xué)軸O的位置，并且該位置可通過(guò)使
電流通過(guò)SMA懸掛件110的撓曲部113而實(shí)現(xiàn)的溫度控制而控制。因 此，使用懸掛件110代替SMA絲分段42的第五個(gè)照相才幾100的控制 和效果基本上與第 一 照相機(jī)一致。
下面描述控制電路50的機(jī)理和控制效果。圖12為控制電路50 的示意圖。其可用于上文所述的任意一個(gè)照相機(jī)，或者實(shí)際上可用于 任何SMA控制裝置。相應(yīng)地，下文將簡(jiǎn)要描述SMA驅(qū)動(dòng)器51的控 制器，SMA驅(qū)動(dòng)器51可為第一到第三照相機(jī)中的SMA絲分段42、 第四照相機(jī)的SMA絲環(huán)或者第五照相機(jī)中SMA懸掛系統(tǒng)9的撓曲部 113。這樣，在圖12中，控制電路50連接于SMA驅(qū)動(dòng)器51,并對(duì)其 輸入電流以控制SMA驅(qū)動(dòng)器51的溫度，SMA驅(qū)動(dòng)器51使鏡頭元件 6移動(dòng)并改變圖像傳感器4上的聚焦。
控制電^各50通過(guò)控制流過(guò)SMA驅(qū)動(dòng)器51的電流、施加電流虧1 起加熱并且停止(或減少)電流以允許冷卻，來(lái)控制SMA驅(qū)動(dòng)器51 的加熱程度。
這種控制可基于對(duì)由傳感器輸出的、對(duì)鏡頭元件6的位置進(jìn)行的測(cè)量。
這種測(cè)量可為直接檢測(cè)鏡頭元件6位置的位置傳感器(例如光傳 感器或者感應(yīng)傳感器)的單一輸出。
可選地，這種測(cè)量也可為由溫度傳感器得到的信號(hào)指示的、SMA 驅(qū)動(dòng)器51的溫度。
可選地，這種測(cè)量可為由電阻傳感器得到的信號(hào)指示的、SMA驅(qū) 動(dòng)器51的電阻。電阻的變化是因?yàn)槔?duì)SMA驅(qū)動(dòng)器51的長(zhǎng)度和 面積的改變足以克服SMA驅(qū)動(dòng)器51的馬氏體和奧氏體相中的電阻系 數(shù)的相反變化。因此，電阻可有效地表征SMA驅(qū)動(dòng)器51的長(zhǎng)度變化。
光學(xué)的或者感應(yīng)的位置傳感器成本低，且通常對(duì)輸出信號(hào)的處理 過(guò)程不復(fù)雜。但是，其需要額外的空間，而且在使用光傳感器時(shí)需要 避免光泄漏到圖像傳感器4上。然而，電阻傳感器不需要增加照相機(jī) 的封裝尺寸，因?yàn)槠鋬H通過(guò)控制電路50中的附件組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
光傳感器可以通過(guò)在鏡頭元件6 (或支承結(jié)構(gòu)2 )上安裝光發(fā)射器和接收器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣來(lái)自光發(fā)射器的光通過(guò)鏡頭元件6(或支承結(jié) 構(gòu)2)上的目標(biāo)反射到接收器上。接收器測(cè)量接收到的光的強(qiáng)度。比 如，接收器可以是光電晶體管，在其中，光產(chǎn)生電流，通過(guò)選擇適當(dāng) 的外部組件，可以使電壓呈線性變化。
對(duì)目標(biāo)和目標(biāo)的移動(dòng)方式有很多種選擇，各種選擇都會(huì)使入射到 光電晶體管上的光產(chǎn)生不同的變化，比如，將目標(biāo)前后移動(dòng)、將目標(biāo) 在傳感器上方滑動(dòng)、滑動(dòng)一個(gè)灰度目標(biāo)、滑動(dòng)楔形的黑/白變換目標(biāo)， 將黑白交叉變換目標(biāo)、改變反光鏡的角度等等。
可以使用位于鏡頭元件6或支承結(jié)構(gòu)2上沿著光學(xué)軸O布置的三
個(gè)感應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)傳感器，這三個(gè)感應(yīng)器的軸都垂直于光學(xué)軸o, 且中間的感應(yīng)器相對(duì)于外邊的感應(yīng)器偏離。中間的感應(yīng)器被驅(qū)動(dòng)，外
部的感覺器接收到相同的通量。在鏡頭元件6或者支承結(jié)構(gòu)2中的另 一個(gè)上的金屬物體移動(dòng)穿過(guò)感應(yīng)器，破壞其對(duì)稱性，從而導(dǎo)致外部感 應(yīng)器接收的通量不平衡。通過(guò)以相反極性將外部感應(yīng)器串聯(lián)，對(duì)這種 不平衡進(jìn)行檢測(cè)，且將共模相同信號(hào)刪去。這就移除感應(yīng)技術(shù)中的大 的直流輸出。然后對(duì)輸出像調(diào)幅無(wú)線電信號(hào)一樣進(jìn)行放大和修正。
相反，電阻傳感器只需要電子元件連接到SMA驅(qū)動(dòng)器51，雖然 它也需要相對(duì)復(fù)雜的處理以解釋信號(hào)輸出。
使用電阻的原理如下。SMA驅(qū)動(dòng)器51的電阻隨溫度和變形而變 化。在發(fā)生變形的活性溫度區(qū)域之外，電阻隨溫度而增加，就像通常 的導(dǎo)體那樣。在活性溫度區(qū)域內(nèi)，當(dāng)溫度增加時(shí)，SMA驅(qū)動(dòng)器51的 長(zhǎng)度收縮，且長(zhǎng)度的變化導(dǎo)致電阻減小(如SMA材料按泊松率增長(zhǎng))。 這樣，電阻提供了對(duì)SMA驅(qū)動(dòng)器51的長(zhǎng)度測(cè)量。
可用于控制電路50的許多技術(shù)都4吏用電阻測(cè)量，舉例如下。
第一種技術(shù)是使用線性驅(qū)動(dòng)，其中，控制電路50使用具有期望的 加熱程度的、被線性控制的電流源。比如，該電流源可為簡(jiǎn)單的線性 B類放大器。在這種情況下，對(duì)SMA驅(qū)動(dòng)器51的電流和電壓進(jìn)行測(cè) 量并將其用于計(jì)算電阻。然而，由于需要測(cè)量電壓、電流和電阻，因 此便增加了控制電路50的復(fù)雜度，并且所需的除法運(yùn)算也會(huì)增加反饋 的等待時(shí)間，并可能成為不精確源。通過(guò)使用恒流或者恒壓電源，可減弱這種問(wèn)題，但不能將其消除。
第二種技術(shù)是使用疊加弱信號(hào)的線性驅(qū)動(dòng)。控制電路50使用被線 性控制的電源輸出線性的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以提供期望的加熱。
另外，控制電路50將弱信號(hào)疊加在線性輸出信號(hào)上。這個(gè)弱信號(hào) 足夠弱，使得它與線性驅(qū)動(dòng)信號(hào)相比，基本對(duì)絲的加熱的不起貢獻(xiàn)， 如至少小一個(gè)數(shù)量級(jí)。然后，將這個(gè)弱信號(hào)獨(dú)立于線性驅(qū)動(dòng)信號(hào)單獨(dú)
提取，并用來(lái)計(jì)算電阻?？梢酝ㄟ^(guò)將弱信號(hào)的頻率設(shè)置為相對(duì)于線性 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高頻來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)，這樣這個(gè)弱信號(hào)可以通過(guò)過(guò)濾的方 式提取出來(lái)
為了能夠測(cè)量電阻，該弱信號(hào)應(yīng)該可為恒流信號(hào)。這時(shí)，對(duì)從SMA 驅(qū)動(dòng)器51提取出來(lái)的弱信號(hào)的電壓進(jìn)一亍測(cè)量，以測(cè)量電阻。
這第二種技術(shù)提供了獨(dú)立于線性驅(qū)動(dòng)信號(hào)的、對(duì)電阻的精確測(cè)量， 但它的弊端在于需要復(fù)雜的電路來(lái)添加和抽取這個(gè)弱信號(hào)。
第三種技術(shù)就是使用PWM (脈沖寬度調(diào)制)。使用這種方法時(shí)， 控制電路50使用PWM電流，并通過(guò)改變占空度，以改變施加的電流 量，從而進(jìn)行加熱。使用PWM的益處在于，可使用高分辨率對(duì)提供 的功率量精確控制。這個(gè)方法提供了高的信噪比，甚至是在低的動(dòng)力 下。PWM的可以用已知PWM技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常，控制電路50會(huì)持 續(xù)提供電流脈沖(如在5%到95%范圍內(nèi)變化的脈沖)。當(dāng)占空度為該 范圍內(nèi)的低值時(shí)，顯示在SMA驅(qū)動(dòng)器51中的平均功率則低，所以即 使提供了一定的電流，絲也會(huì)變涼。相反地，當(dāng)占空度處于這個(gè)范圍 內(nèi)的^1高值時(shí)，SMA驅(qū)動(dòng)器51則加熱。
〃使用這第三種沖支術(shù)，對(duì)電阻在電流^^沖期間進(jìn)^f亍測(cè)量，比如在月永 沖開始后的、短的預(yù)定延遲后測(cè)得。 一種選擇是使用恒壓電源測(cè)量， 在這種情況下，對(duì)流過(guò)SMA驅(qū)動(dòng)器51的電流進(jìn)行測(cè)量，并將其用做 對(duì)電阻的測(cè)量。這種方法的困難之處在于測(cè)量電流需要相對(duì)復(fù)雜的電 路，比如將電阻與SMA驅(qū)動(dòng)器51和放大器串聯(lián)，以放大通過(guò)電阻的 電壓，用于供數(shù)字電路進(jìn)行測(cè)量。第二種選擇是使用恒流電源。在這 種情況下，測(cè)量通過(guò)SMA驅(qū)動(dòng)器51的電壓，以對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量。
圖13示出了控制電路50使用具有恒流電源的第三種技術(shù)的例子?？刂齐娐?0包括恒流電源53,其連接于SMA驅(qū)動(dòng)器51并為其 供電。例如，在第一照相機(jī)l中，恒流電源可為120 mA。
此外，控制電路50還包括了檢測(cè)電路54,用于檢測(cè)通過(guò)SMA驅(qū) 動(dòng)器51的電壓。用適當(dāng)?shù)奈⑻幚砥鲗?shí)現(xiàn)的控制器5 2用于控制電源5 3, 以提供脈沖寬度調(diào)制電流。控制器52接收檢測(cè)電路54測(cè)量的檢測(cè)電 壓，然后響應(yīng)于該電壓進(jìn)4亍PWM控制。
圖14和15示出了圖13示出的控制電路50的兩個(gè)詳細(xì)電路實(shí)施 方式。
圖14所示的第一個(gè)電路的設(shè)計(jì)方案造價(jià)比較低，但是性能有限。 特別是電源53是使用雙極晶體管120的筒單排列來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電壓一全測(cè) 電^各54是用一對(duì)二級(jí)管121和一個(gè)電阻122簡(jiǎn)單橋4妄而成。
圖15所示的第二個(gè)電路設(shè)計(jì)方案精度更高，但造價(jià)也更貴。特別 是電源52是使用由運(yùn)算放大器124控制的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng) (MOSFET)晶體管123來(lái)實(shí)現(xiàn)的。檢測(cè)電路125是用兩個(gè)電阻125 橋接而成，其輸出由運(yùn)算放大器126放大。運(yùn)算放大器126允許控制 器52的A/D轉(zhuǎn)換器使用其全部的動(dòng)態(tài)范圍。
控制器52可以執(zhí)行很多控制算法來(lái)改變電源53輸出的脈沖寬度 調(diào)制電流的占空度。 一種方式是比例控制，其中，占空度的變化與測(cè) 量電阻和目標(biāo)電阻之差成比例。當(dāng)SMA驅(qū)動(dòng)器51加熱至活性溫度區(qū) 域時(shí)，將感應(yīng)到電阻的降低，然后將其用于反饋控制技術(shù)。加熱期間， 反饋控制的穩(wěn)定性由SMA驅(qū)動(dòng)器51自身的比例-積分功能保證。整體 反^t響應(yīng)由SMA驅(qū)動(dòng)器51的整個(gè)加熱的的響應(yīng)而控制。
SMA驅(qū)動(dòng)器51的響應(yīng)中有可能具有某些非線性。通過(guò)在控制電 路中加入預(yù)補(bǔ)償，可對(duì)這些非線性進(jìn)行限制。 一種選擇是在補(bǔ)償中包 括在電源53的輸出信號(hào)上加上增益或偏移修正，例如基于需求或需求 信號(hào)的歷史而進(jìn)行。如果SMA驅(qū)動(dòng)器51上的反饋信號(hào)不足，使用這 種方案則是有效的。
應(yīng)該:〖人識(shí)到，在SMA驅(qū)動(dòng)器51加熱過(guò)程中，電阻隨SMA驅(qū)動(dòng) 器51的長(zhǎng)度變化而變化，其變化在不同的采樣和連續(xù)的加熱周期中都 保持一致。然而，在冷卻時(shí)，電阻的變化在采樣和采樣之間不再重復(fù)，并且與加熱過(guò)程相比具有可變的滯后效應(yīng)。這一點(diǎn)并不防止在冷卻時(shí) 使用電阻確定位置的測(cè)量方法，但是確實(shí)降低了控制精度。按照預(yù)定 且重復(fù)的運(yùn)動(dòng)路線，可以通過(guò)控制電路50來(lái)解決這一問(wèn)題，比如使用 下面將介紹的回掃技術(shù)。
控制電路50可使用自動(dòng)聚焦算法。在這種情況下，控制可基于對(duì) 從傳感器4得到的圖像信號(hào)的圖像焦距的測(cè)量(例如，調(diào)制傳遞函數(shù)
或者空間頻率響應(yīng))而進(jìn)行。已經(jīng)有很多合適方法，這些方法都可以采用。
在這種情況下，具有這樣的局限性，那就是焦距測(cè)量較慢。為解 決這個(gè)問(wèn)題，在掃描經(jīng)過(guò)許多聚焦位置時(shí)，在由焦距測(cè)量確定的期望
的聚焦位置，控制電路50可利用上文所述的傳感器確定鏡頭元件6 的位置。然后在掃描的最后，將鏡頭元件6驅(qū)動(dòng)回到對(duì)位置進(jìn)行測(cè)量 的原位置，而不是位于測(cè)得的焦點(diǎn)處。
在這種情況下，由于將來(lái)自圖像傳感器4的圖像信號(hào)用于獲得初 始的反饋參數(shù)，因此，在單一的自動(dòng)聚焦周期的過(guò)程中沒(méi)有明顯變化 的條件下，在重復(fù)周期和時(shí)間上作為第二參數(shù)的、位置測(cè)量上的任何 偏移都是無(wú)關(guān)的。利用元件13的電阻作為位置測(cè)量時(shí)，可滿足這一條 件。例如，在給定的器械中，電阻變動(dòng)范圍可為高溫時(shí)的IO歐姆到低 溫時(shí)的12歐姆，然后，在幾百個(gè)周期的過(guò)程中，該范圍可變?yōu)楦邷貢r(shí) 的15歐姆和低溫時(shí)的20歐姆。然而，對(duì)于任何給定的周期，最佳聚 焦對(duì)應(yīng)于足夠高精度的特定的電阻率。這樣就只需要調(diào)到這個(gè)特定的 電阻率，而不用考慮其絕對(duì)值。
圖15示出了可由控制電路50中使用的控制算法實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)聚焦 周期，下面將對(duì)此進(jìn)行描述。自動(dòng)聚焦周期使用了回掃技術(shù)。
自動(dòng)聚焦周期開始時(shí)，SMA驅(qū)動(dòng)器51處于馬氏體相。在這個(gè)初 始階段中，控制電路50可能并未輸入電流，或輸入具有最小占空度的 脈沖寬度調(diào)制電流。
在初始階段Sl，控制電路50將SMA材料從馬氏體相加熱到達(dá)到 活性溫度區(qū)域，此時(shí)SMA材料的應(yīng)力開始增加。通過(guò)由控制電路50 提供具有最大占空度的脈沖寬度調(diào)制電流，實(shí)現(xiàn)加熱。控制器52對(duì)由說(shuō)明書第41/42頁(yè)
檢測(cè)器54檢測(cè)的通過(guò)SMA驅(qū)動(dòng)器51的電壓進(jìn)行監(jiān)控，作為對(duì)SMA 驅(qū)動(dòng)器51的電阻測(cè)量。在活性溫度區(qū)域外，電阻隨溫度升高而增大， 但在活性溫度區(qū)域內(nèi)，電阻隨SMA驅(qū)動(dòng)器51的縮短而減少。因此， 峰值電阻指出了活性溫度區(qū)域的開始之處。響應(yīng)于穿過(guò)SMA驅(qū)動(dòng)器 51的電壓下降，控制器52結(jié)束初始階段Sl并開始掃描階段S2。
在掃描階段S2，在整個(gè)活性溫度區(qū)域掃描SMA驅(qū)動(dòng)器51。這是 通過(guò)使用一系列的通過(guò)測(cè)量用于計(jì)算電阻的SMA驅(qū)動(dòng)器51的電壓值 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)值依次用于作為由控制器52執(zhí)行的反饋控制技術(shù)的目 標(biāo)值。使用測(cè)得的通過(guò)SMA驅(qū)動(dòng)器51的電壓值做為反饋信號(hào)，從而 反饋控制技術(shù)使該電壓趨近測(cè)試值，來(lái)控制電源53輸出的脈沖寬度調(diào) 制電流的占空度。 一旦測(cè)量電壓值達(dá)到測(cè)試值，變會(huì)得到對(duì)圖像傳感 器4輸出的圖像信號(hào)的聚焦質(zhì)量的測(cè)量值，并將其存儲(chǔ)在控制器52 的內(nèi)存里。對(duì)于每個(gè)測(cè)試值，均重復(fù)此過(guò)程。測(cè)試值連續(xù)增加，以使 SMA驅(qū)動(dòng)器51的溫度值單調(diào)遞增。用這種方式，隨著SMA驅(qū)動(dòng)器 51在掃描過(guò)程中溫度不斷增加，對(duì)圖像的聚焦質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。
測(cè)試值可在整個(gè)活性溫度區(qū)域內(nèi)線性分布，但并不一定如此。測(cè) 試值也可不平均地分布，如集中在某一特定范圍之內(nèi)。
將存儲(chǔ)的聚焦質(zhì)量數(shù)據(jù)用于得到控制信號(hào)的聚焦值，在該聚焦值 時(shí)，聚焦質(zhì)量處于可接受的水平。最簡(jiǎn)單的做法是選擇多個(gè)測(cè)試值中 具有最好的聚焦質(zhì)量的測(cè)試值。也可以用曲線擬合法預(yù)測(cè)測(cè)試值中將 提供最好聚焦的電阻值。這樣，聚焦值并不需要是測(cè)試值之一。曲線 擬合可能是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方程，比如M階多項(xiàng)式，其中M大于1，或者 選擇為與根據(jù)代表性情況預(yù)測(cè)量的曲線庫(kù)中的曲線最佳擬合。
聚焦值可以在掃描階段S2的最后測(cè)得，或者也可以在掃描階段 S2的過(guò)程中測(cè)得。聚焦值被存儲(chǔ)于控制器52中，用于在之后使用。
接下來(lái)，在回掃階段S3， SMA材料冷卻至馬氏體相。這可以通 過(guò)施加具有最少占空度的脈沖寬度調(diào)制電流或者不施加電流的方法來(lái) 實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)檢測(cè)電路54所測(cè)得電壓進(jìn)行監(jiān)控的控制器52,可對(duì)轉(zhuǎn) 化到馬氏體相進(jìn)行檢測(cè)，該轉(zhuǎn)化指示反饋階段的結(jié)束?？蛇x地，回掃 階段也可以簡(jiǎn)單地維持預(yù)定的時(shí)間，該時(shí)間選4奪為足夠使SMA驅(qū)動(dòng)器51在任何希望的操作條件下冷卻。
接下來(lái)，在聚焦階段S4，將SMA驅(qū)動(dòng)器51加熱至與掃描階段結(jié) 束時(shí)測(cè)量的聚焦值相對(duì)應(yīng)的位置。這可以通過(guò)控制電路52使用反饋控 制技術(shù)將所存儲(chǔ)的聚焦值用作目標(biāo)值來(lái)實(shí)現(xiàn)，以將用做反饋信號(hào)的、 測(cè)得的通過(guò)SMA驅(qū)動(dòng)器51的電壓趨近所存儲(chǔ)的聚焦值。如掃描階段 S2—樣，溫度再次單調(diào)增大。如上所討論一樣，由于使用了回掃技術(shù)， SMA驅(qū)動(dòng)器51滯后的問(wèn)題得到了解決，以使鏡頭元件6位于對(duì)應(yīng)于 存儲(chǔ)的聚焦值的位置。
作為用以獲取清晰圖像的另一種技術(shù)，控制電路50還可使用 WO-2005/093510中介紹的技術(shù)。
控制電路50的另外一種形式可以簡(jiǎn)單地驅(qū)動(dòng)鏡頭元件2到對(duì)應(yīng)于 遠(yuǎn)焦和近焦的兩個(gè)位置。在這種情況下，控制電路50或者不通電流， 或者通電流將鏡頭元件2移動(dòng)到遠(yuǎn)焦位置。這種形式的優(yōu)點(diǎn)是使控制 電路50更簡(jiǎn)單，并因此更緊湊且成本低。例如，在近聚焦位置，控制 電路50可以通入沒(méi)有任何反饋的固定的電流，但即使使用反饋，也需 要較低精度，從而使反饋控制更簡(jiǎn)單。結(jié)合了這兩種聚焦位置控制的 照相機(jī)比固定焦距的照相機(jī)提供了更好的圖像質(zhì)量，但比全自動(dòng)聚焦 控制的相機(jī)更便宜和小巧。
盡管上述實(shí)施方式涉及并入了 SMA驅(qū)動(dòng)裝置的照相才幾，該SMA 驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件的移動(dòng)，但是，描述的SMA驅(qū)動(dòng)裝置 可等同地適用于驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件之外的其它物體的移動(dòng)。
權(quán)利要求
1. 一種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包含支承結(jié)構(gòu)；照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)；以及至少一對(duì)SMA絲段，其在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間保持拉緊，成對(duì)的所述SMA絲段在其公共點(diǎn)處連接于所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)中之一，并且，以所述光學(xué)軸的徑向視角觀察，成對(duì)的所述SMA絲段相對(duì)于所述光學(xué)軸從所述公共點(diǎn)處以相反符號(hào)的銳角延伸，以沿所述光學(xué)軸方向的視角觀察，成對(duì)的所述SMA絲段以相互之間小于180度的角度延伸。
2. 如權(quán)利要求1所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，沿所述光學(xué) 軸觀察，成對(duì)的所述SMA絲段以相互之間基本為90度的角度延伸。
3. 如權(quán)利要求1或者2所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，成對(duì) 的所述SMA絲4炎具有相同的長(zhǎng)度。
4. 如上述權(quán)利要求的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其 中，成對(duì)的所述SMA絲段是整根SMA絲的部分。
5. 如上述權(quán)利要求的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其 中，所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)中的所述之一是所述照相才幾 鏡頭元件。
6. 如上述權(quán)利要求的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其 中，所述整根SMA絲通過(guò)鉤掛在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié) 構(gòu)中的所述之一 的固定件上而連接于所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)中的所述之一。
7. 如上述權(quán)利要求的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包含圍繞所述光學(xué)軸對(duì)稱排列的多對(duì)相同的SMA絲段。
8. 如上述權(quán)利要求的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其 中，所述至少一對(duì)SMA絲段構(gòu)成部件的一部分，所述部件還包含連 接于所述SMA絲段的至少一個(gè)裝配件，并且，裝配有所迷至少一個(gè) 裝配件的所述部件安裝于所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)中的至 少之一。
9. 如上述權(quán)利要求的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中 所述照相機(jī)鏡頭元件包括一個(gè)或多個(gè)直徑不超過(guò)10毫米的鏡頭。
10. 如上述權(quán)利要求的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其 中所述懸掛系統(tǒng)被配置以提供所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié) 構(gòu)的偏壓，所述偏壓的方向沿著所述光學(xué)軸、并與所述整根SMA絲 的至少 一部分所施加的張力方向相反。
11. 如上述權(quán)利要求的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其 中所述懸掛系統(tǒng)包含連接在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間 的多個(gè)彈性撓曲部，所述撓曲部撓曲以提供所述偏壓。
12. —種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包含 支承結(jié)構(gòu)；照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡 頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)；以及多個(gè)SMA絲段，其在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間 分別與所述光學(xué)軸成銳角地保持拉緊，并施加具有沿所述光學(xué)軸方向的分量的張力，所述SMA絲段繞所述光學(xué)軸保持適當(dāng)?shù)奈恢煤头较颍?以使當(dāng)對(duì)所述多個(gè)SMA絲段中的每個(gè)SMA絲段用相同大小的電流進(jìn) 行加熱時(shí)，所述每個(gè)SMA絲段在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié) 構(gòu)之間產(chǎn)生的力具有沿所述光學(xué)軸方向的凈分量，而基本沒(méi)有沿垂直 于所述光學(xué)軸方向的凈分量，并且基本沒(méi)有繞垂直于所述光學(xué)軸方向 的任何軸線的凈扭矩。
13. 如權(quán)利要求12所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，對(duì)所述多 個(gè)SMA絲段中的每個(gè)SMA絲段用相同大小的電流進(jìn)行加熱時(shí)在所述 照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的所述力基本不提供圍繞所 述光學(xué)軸的凈扭矩。
14. 如權(quán)利要求13所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)i殳備，其中，所述多個(gè) SMA絲段具有相同長(zhǎng)度，并且分別與所述光學(xué)軸成相等大小的銳角， 以所述光學(xué)軸的徑向視角觀察， 一半的SMA絲段以第一符號(hào)的銳角 傾斜，而另一半的SMA絲段以第二符號(hào)的銳角傾斜，所述第二符號(hào) 與所述第一符號(hào)相反，每一半中的SMA絲段以圍繞所述光學(xué)軸旋轉(zhuǎn) 對(duì)稱的方式裝配。
15. 如權(quán)利要求14所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中所述多個(gè) SMA絲段均垂直于位于其中點(diǎn)和所述光學(xué)軸之間的概念線。
16. 如權(quán)利要求12到15的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中所述多個(gè)SMA絲段是整根SMA絲的部分。
17. 如權(quán)利要求12到16的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中所述SMA絲段通過(guò)對(duì)其進(jìn)行巻曲固定的巻邊連接于所述照相機(jī) 鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)中的至少之一。
18. 如權(quán)利要求12到17的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中至少兩根SMA絲^由整根SMA絲形成，所述整才艮SMA絲鉤掛 在所述支承結(jié)構(gòu)和所述照相機(jī)鏡頭元件的至少之一的固定件上，使所 述SMA絲段保持拉緊。
19. 如權(quán)利要求12到18的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中所述照相機(jī)鏡頭元件包括一個(gè)或多個(gè)直徑不超過(guò)10毫米的鏡頭。
20. 如權(quán)利要求12到19的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中所述懸掛系統(tǒng)被配置以提供所述照相機(jī)鏡頭元件對(duì)所述支承結(jié)構(gòu) 的偏壓，所述偏壓的方向沿著所述光學(xué)軸、并與所述整根SMA絲的 至少一部分所施加的張力方向相反。
21. 如權(quán)利要求20的所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中所述懸掛 系統(tǒng)包含連接在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間的多個(gè)彈性 撓曲部，所述撓曲部撓曲以提供所述偏壓。
22. 如權(quán)利要求21的所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中所述彈性 撓曲部以圍繞所述光學(xué)軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方式裝配。
23. —種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其包含 支承結(jié)構(gòu)；照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡 頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)；多個(gè)SMA絲段，其具有相同長(zhǎng)度并分別與所述光學(xué)軸成相等大 小的銳角地保持拉緊，以所述光學(xué)軸的徑向視角觀察， 一半的SMA 絲段向上傾斜，而另一半的SMA絲段向下傾斜，每一半中的SMA絲 線均以圍繞所述光學(xué)軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方式裝配。
24. —種用于驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于支承結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)器件的制造方法，所述方法包括制造包含至少 一根SMA絲的部件，所述至少 一根SMA絲連接于 至少一個(gè)裝配件，以形成包括所述SMA絲的封閉環(huán)；通過(guò)將所述至少一個(gè)裝配件安裝到所述支承結(jié)構(gòu)和所述照相機(jī)鏡 頭元件中的至少之一上，并使所述至少一根SMA絲在所述照相機(jī)鏡 頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間保持拉緊，以產(chǎn)生沿所述光學(xué)軸方向的張 力，而將所述部件裝配到驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包含支承結(jié)構(gòu)以 及通過(guò)懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上的照相機(jī)鏡頭元件，所述懸掛 系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡頭 元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中制造所述部件的步驟包括在 將至少一根拉緊的SMA絲安裝于所述至少一個(gè)裝配件上，并且將所 述SMA絲連接到所述至少一個(gè)裝配件上。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中將至少一根拉緊的SMA絲 安裝于所述至少一個(gè)裝配件上的步驟包含將所述至少一根拉緊的 SMA絲圍繞所述至少一4艮裝配件纏繞。
27. 如權(quán)利要求24至26任意之一所述的方法，其中所述部件包 含多個(gè)裝配件。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述部件包含單根絲。
29. 如權(quán)利要求24至28任意之一所述的方法，其中在制造所述 部件的步驟中，通過(guò)由在所述至少一個(gè)裝配件上形成的巻邊將至少一根SMA絲巻曲固定，將所述至少一根SMA絲連接到所述至少一個(gè)裝配件上。
30. 如權(quán)利要求24至29任意之一所述的方法，其中，在將所述部件裝配到所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的步驟中，將所述SMA絲鉤掛到所述支承 結(jié)構(gòu)和所述照相枳4竟頭元件中的至少之 一 的至少 一 個(gè)固定件上，以4吏所述至少一個(gè)固定件使所述SMA絲保持從所述固定件的每一邊拉緊 地延伸。
31. 如權(quán)利要求24至30任意之一所述的方法，其中所述至少一 個(gè)裝配件與所述至少一根SMA絲電接觸。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述部件包括至少一個(gè)裝配件，所述裝配件由金屬制造，并在多個(gè)分離的位置連接于所述SMA 絲且與其電接觸。
33. 如權(quán)利要求24至32任意之一所述的方法，其中所述照相才幾 鏡頭元件包含一個(gè)或者多個(gè)最大直徑尺寸不超過(guò)10毫米的鏡頭。
34. 如權(quán)利要求24至32任意之一所述的方法，其中所述懸掛系 其中所述懸掛系統(tǒng)被配置以提供所述照相機(jī)鏡頭元件對(duì)所述支承結(jié)構(gòu) 的偏壓，所述偏壓的方向沿著所述光學(xué)軸、并與所述整根SMA絲的 至少 一部分所施加的張力方向相反。
35. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述懸掛系統(tǒng)包含連接在所 述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間的多個(gè)彈性撓曲部，所述撓曲 部撓曲以-提供所述偏壓。
36. 如權(quán)利要求35所述的方法，其中所述彈性撓曲部以圍繞所述 光學(xué)軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方式裝配。
37. 如權(quán)利要求24至36任意之一所述的方法，其中，在將所述 部件裝配到所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的步驟中，將所述閉合環(huán)布置為圍繞所述照 相機(jī)鏡頭元件延伸，并且所述至少一根SMA絲的多個(gè)SMA絲段與所述光學(xué)軸分別成銳角地拉緊，施加具有沿所述光學(xué)軸方向的分量的張 力。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述SMA絲段繞所述光學(xué) 軸保持適當(dāng)?shù)奈恢煤头较?，以使?dāng)對(duì)所述多個(gè)SMA絲段中的每個(gè) SMA絲段用相同大小的電流進(jìn)行加熱時(shí)，所述每個(gè)SMA絲段在所述的凈分量，而基本沒(méi)有沿垂直于所述光學(xué)軸方向的凈分量，并且基本 沒(méi)有繞垂直于所述光學(xué)軸方向的任何軸線的凈扭矩。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，對(duì)所述多個(gè)SMA絲段中 的每個(gè)SMA絲段用相同大小的電流進(jìn)行加熱時(shí)在所述照相機(jī)鏡頭元 件和所述支承結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的所述力基本不提供圍繞所述光學(xué)軸的凈 扭矩。
40.如權(quán)利要求37至39任意之一所述的方法，其中所述多個(gè)SMA 絲段具有相同長(zhǎng)度，并且分別與所述光學(xué)軸成相等大小的銳角，以所 述光學(xué)軸的徑向視角觀察， 一半的SMA絲段以第一符號(hào)的銳角傾斜， 而另一半的SMA絲段以第二符號(hào)的銳角傾斜，所述第二符號(hào)與所述 第一符號(hào)相反，每一半中的SMA絲段以圍繞所述光學(xué)軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的 方式裝配。
41.如權(quán)利要求24至40任意之一所述的方法，其中所述多個(gè)SMA 絲段均垂直于位于其中點(diǎn)和所述光學(xué)軸之間的概念線。
42. —種用于驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于支承結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的照相機(jī) 鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括 支承結(jié)構(gòu)；照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)；部件，其包含連接到至少一個(gè)裝配件的至少一根SMA絲從而構(gòu) 成包括所述SMA絲的封閉環(huán)，所述部件上裝配有所述至少一個(gè)裝配 件和所述至少一根SMA絲，所述裝配件裝配到所述支承結(jié)構(gòu)和所述 照相機(jī)鏡頭元件中的至少之一，所述至少一沖艮SMA絲在所述照相枳』 鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間保持拉緊，因而施加所述沿光學(xué)軸方向 的張力。
43. 如權(quán)利要求42所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中所述部件包 含多個(gè)裝配件。
44. 如權(quán)利要求43所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中所述部件包 含單根SMA絲。
45. 如權(quán)利要求43至44的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，通過(guò)由在所述至少一個(gè)裝配件上形成的巻邊將至少一根SMA 絲巻曲固定，將所述至少一根SMA絲連接到所述至少一個(gè)裝配件上。
46. 如權(quán)利要求42至45的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，所述SMA絲鉤掛到所述支承結(jié)構(gòu)和所述照相機(jī)鏡頭元件中的 至少之一的至少一個(gè)固定件上，以使所述SMA絲保持從所述固定件 的每一邊拉緊地延伸。
47. 如權(quán)利要求42至46的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中所述至少一個(gè)裝配件與所述至少一根SMA絲電接觸。
48. 如權(quán)利要求47所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，其中所述 部件包括至少一個(gè)裝配件，所述裝配件由金屬制造，并在多個(gè)分離的 位置連接于所述SMA絲且與其電接觸。
49. 如權(quán)利要求42至48的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，其中所述照相機(jī)鏡頭元件包含一個(gè)或者多個(gè)最大直徑尺寸不超 過(guò)10亳米的鏡頭。
50. 如權(quán)利要求42至49的任意之一所述的照相才幾鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中所述懸掛系統(tǒng)被配置以提供所述照相機(jī)鏡頭元件對(duì)所述支承結(jié)構(gòu) 的偏壓，所述偏壓的方向沿著所述光學(xué)軸、并與所述整根SMA絲的 至少 一部分所施加的張力方向相反。
51. 如權(quán)利要求50所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中所述懸掛系 統(tǒng)包含連接在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間的多個(gè)彈性撓 曲部，所述撓曲部撓曲以提供所述偏壓。
52. 如權(quán)利要求51所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中所述彈性撓 曲部以圍繞所述光學(xué)軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方式裝配。
53. 如權(quán)利要求42至52的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，所述閉合環(huán)布置為圍繞所述照相機(jī)鏡頭元件延伸，并且所述至 少一根SMA絲的多個(gè)SMA絲段與所述光學(xué)軸分別成銳角地拉緊，施 加具有沿所述光學(xué)軸方向的分量的張力。
54. 如權(quán)利要求53所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述SMA 絲段繞所述光學(xué)軸保持適當(dāng)?shù)奈恢煤头较?，以使?dāng)對(duì)所述多個(gè)SMA 絲段中的每個(gè)SMA絲段用相同大小的電流進(jìn)行加熱時(shí)，所述每個(gè) S M A絲段在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的力具有 沿所述光學(xué)軸方向的凈分量，而基本沒(méi)有沿垂直于所述光學(xué)軸方向的 凈分量，并且基本沒(méi)有繞垂直于所述光學(xué)軸方向的任何軸線的凈扭矩。
55. 如權(quán)利要求54所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，對(duì)所述多 個(gè)SMA絲段中的每個(gè)SMA絲段用相同大小的電流進(jìn)行加熱時(shí)在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的所述力基本不提供圍繞所 述光學(xué)軸的凈扭矩。
56. 如權(quán)利要求42至55的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中所述多個(gè)SMA絲段具有相同長(zhǎng)度，并且分別與所述光學(xué)軸成相 等大小的銳角，以所述光學(xué)軸的徑向視角觀察， 一半的SMA絲段以 第一符號(hào)的銳角傾斜，而另一半的SMA絲段以第二符號(hào)的銳角傾斜， 所述第二符號(hào)與所述第一符號(hào)相反，每一半中的SMA絲段以圍繞所述光學(xué)軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方式裝配。
57. —種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其包含 支承結(jié)構(gòu)；照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡 頭元件的光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)；以及至少一個(gè)SMA絲段，其在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu) 之間保持拉緊并施加至少在沿所述光學(xué)軸方向具有分量的張力，其中所述至少一個(gè)SMA絲段具有不大于35微米的直徑。
58. 如權(quán)利要求57所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述照相 機(jī)鏡頭元件包含一個(gè)或多個(gè)最大直徑不超過(guò)10毫米的鏡頭。
59. —種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，包含 支承結(jié)構(gòu)；照相機(jī)鏡頭元件，其由多個(gè)彈性的撓曲部支撐于所述支承結(jié)構(gòu)上， 每個(gè)所述撓曲部均繞光學(xué)軸延伸，并且其一端連接于所述照相機(jī)鏡頭 原件，其另一端連接于所述支承結(jié)構(gòu)，所述撓曲部的撓曲引導(dǎo)所述照 相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡頭元件的所述光學(xué) 軸方向運(yùn)動(dòng)；以及至少一個(gè)SMA絲段，其在所述照相機(jī)鏡頭元件和所述支承結(jié)構(gòu)之間保持拉緊并產(chǎn)生具有沿所述光學(xué)軸方向的分量的張力，所述撓曲 部的撓曲提供所述照相機(jī)鏡頭元件對(duì)所述支承結(jié)構(gòu)的偏壓，所述偏壓的方向沿著所述光學(xué)軸、并與至少一個(gè)SMA絲^:所施加的張力方向 相反。其中，所述支承結(jié)構(gòu)被布置以限制所述照相機(jī)鏡頭元件沿所述光 學(xué)軸徑向的運(yùn)動(dòng)，并且以所述光學(xué)軸方向的^L角觀察，所述撓曲部沿 其長(zhǎng)度方向撓曲，形成至少三個(gè)交替撓曲的區(qū)間。
60. 如權(quán)利要求59所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述撓曲 部被撓曲成三個(gè)交替撓曲的區(qū)間。
61. 如權(quán)利要求60所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，中間區(qū)間 的長(zhǎng)度比外圍區(qū)間的長(zhǎng)度要大。
62. 如權(quán)利要求60所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述中間 區(qū)間的長(zhǎng)度至少是所述外圍區(qū)間的兩倍。
63. 如權(quán)利要求60至62的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)i殳備， 其中，所述中間區(qū)間的曲率比外圍區(qū)間的曲率要小。
64. 如權(quán)利要求60至62的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，所述中間區(qū)間的曲率至多是所述外圍區(qū)間的一半。
65. 如權(quán)利要求60至64的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，每個(gè)區(qū)間的長(zhǎng)度和曲率的比例是基本相等的。
66. 如權(quán)利要求59至65的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，以所述光學(xué)軸的徑向視角觀察，所述撓曲部沿其長(zhǎng)度方向是成 直線的。
67. 如權(quán)利要求59至66的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，所述撓曲部圍繞所述光學(xué)軸對(duì)稱排列。
68. 如權(quán)利要求59至67的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，所述撓曲部包含多組平行的撓曲部。
69. 如權(quán)利要求59至68的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，所述照相機(jī)鏡頭元件包括一個(gè)或者多個(gè)直徑不超過(guò)10毫米的鏡 頭。
70. —種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包含 支承結(jié)構(gòu)；裝配在所述支承結(jié)構(gòu)上的圖像傳感器；照相機(jī)鏡頭元件，其由懸掛系統(tǒng)支撐在所述支承結(jié)構(gòu)上，所述懸 掛系統(tǒng)引導(dǎo)所述照相機(jī)鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)沿所述照相機(jī)鏡 頭元件的光學(xué)軸運(yùn)動(dòng)，所述照相機(jī)鏡頭元件聚光到所述圖像傳感器上；SMA驅(qū)動(dòng)器，其連接于所述支承結(jié)構(gòu)和所述照相機(jī)鏡頭元件之 間，以驅(qū)動(dòng)所述照相才幾鏡頭元件相對(duì)于所述支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行所述運(yùn)動(dòng)； 以及驅(qū)動(dòng)電路，其連接于所述SMA驅(qū)動(dòng)器，并能夠產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)所 述SMA驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)所述支承結(jié)構(gòu)安裝于 所述圖像傳感器的后部。
71. 如權(quán)利要求70所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述驅(qū)動(dòng) 電路位于驅(qū)動(dòng)電路板上，并且所述支承結(jié)構(gòu)具有從所述圖像傳感器向 后突出的突出壁，并且所述驅(qū)動(dòng)電路板安裝在所述突出壁上。
72. 如權(quán)利要求71所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述圖像 傳感器位于圖像電路板上，并且所述支承結(jié)構(gòu)具有位于所述突出壁內(nèi) 側(cè)的壁架，并且所述圖像電路板安裝在所述壁架上。
73. 如權(quán)利要求72所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述照相 機(jī)鏡頭元件包括一個(gè)或者多個(gè)直徑不大于IO毫米的鏡頭。
74. —種控制照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)裝置的方法，所述照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng) 裝置包括SMA驅(qū)動(dòng)器，所述SMA驅(qū)動(dòng)器加熱后驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件 沿著光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)，以改變所述照相機(jī)鏡頭元件在圖像傳感器上的 聚焦，在所述方法中，所述的加熱通過(guò)使電流經(jīng)過(guò)所述SMA驅(qū)動(dòng)器 來(lái)完成，所述方法包含初始階段，將所述SMA驅(qū)動(dòng)器從馬氏體相加熱到達(dá)到其活性溫 度范圍，在所述活性溫度范圍內(nèi)，所述SMA驅(qū)動(dòng)器從馬氏體相轉(zhuǎn)變 為奧氏體相；掃描階段，將所述SMA驅(qū)動(dòng)器加熱至超過(guò)所述活性溫度范圍， 對(duì)所述圖像傳感器輸出的圖像信號(hào)的聚焦質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，并且存儲(chǔ)當(dāng) 所述聚焦質(zhì)量達(dá)到可接受的程度時(shí)所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量； 回掃階段，將所述SMA驅(qū)動(dòng)器冷卻為變?yōu)轳R氏體相； 聚焦階段，加熱所述SMA驅(qū)動(dòng)器，其中，在所述聚焦階段，獲 得對(duì)所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量，通過(guò)所述SMA驅(qū)動(dòng)器的電流隨著 反饋控制技術(shù)的變化而變化，所述反饋控制技術(shù)將所述SMA驅(qū)動(dòng)器 的阻抗測(cè)量作為反饋信號(hào)，以使獲得的阻抗的測(cè)量值趨近于存儲(chǔ)的阻 抗測(cè)量。
75. 如權(quán)利要求74所述的方法，其中，在所述聚焦階段，通過(guò)所 述SMA驅(qū)動(dòng)器的電流是經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的，通過(guò)改變脈沖寬度調(diào)制 電流的占空度，使所述電流改變。
76. 如權(quán)利要求75所述的方法，其中，通過(guò)與獲得的阻抗測(cè)量和 儲(chǔ)存的阻抗測(cè)量之間的差值成比例地改變所述脈沖寬度調(diào)制電流的占 空度，使所述電流改變。
77. 如權(quán)利要求74至76的任意之一所述的方法，其中，在所述 初始階—段，獲得所述SMA驅(qū)動(dòng)器的，并且響應(yīng)于所述阻抗測(cè)量的下 降，開始所述掃描階段。
78. 如權(quán)利要求77所述的方法，其中，在所述掃描階段開始時(shí)， 將阻抗測(cè)量的峰值存儲(chǔ)起來(lái)，在所述回掃階段，獲得所述SMA驅(qū)動(dòng) 器的阻抗測(cè)量，通過(guò)將所述SMA驅(qū)動(dòng)器冷卻直到獲得的所述SMA驅(qū) 動(dòng)器的阻抗測(cè)量到達(dá)或者超過(guò)存儲(chǔ)的所述峰值，而將所述SMA驅(qū)動(dòng) 器冷卻至馬氏體相。
79. 如權(quán)利要求74至78的任意之一所述的方法，其中，在所述 掃描階段，獲得所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量，通過(guò)所述SMA驅(qū)動(dòng)器 的電流隨著反饋控制技術(shù)的變化而變化，所述反饋控制技術(shù)利用所述 SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量作為反饋信號(hào)，以使獲得的阻抗測(cè)量值接連地 趨近于一系列測(cè)試值。
80. 如權(quán)利要求79所述的方法，其中，在所述掃描期間，通過(guò)所 述SMA驅(qū)動(dòng)器的電流是經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的，通過(guò)改變脈沖寬度調(diào)制 電流的占空度，使所述電流改變。
81. 如權(quán)利要求80所述的方法，其中，通過(guò)與獲得的和各測(cè)試值 之間的差值成比例地改變所述脈沖寬度調(diào)制電流的占空度，使所述電 流改變。
82. 如權(quán)利要求74至81的任意之一所述的方法，其中，由恒流 電源為所述SMA驅(qū)動(dòng)器供電，并且獲得的阻抗測(cè)量是通過(guò)所述SMA 驅(qū)動(dòng)器的電壓。
83. —種用于照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備的控制系統(tǒng)，所述照相機(jī)鏡頭 驅(qū)動(dòng)設(shè)備包含，所述SMA驅(qū)動(dòng)器加熱后用于驅(qū)動(dòng)照相機(jī)鏡頭元件沿著光學(xué)軸方向運(yùn)動(dòng)來(lái)改變所述照相機(jī)鏡頭元件在圖像傳感器上的聚焦，所述控制系統(tǒng)包括電源，其能夠操作以將電流通過(guò)所述SMA驅(qū)動(dòng)器，以使其加熱； 檢測(cè)電路，其能夠操作以檢測(cè)所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量； 控制器，其用于控制所述電源，并響應(yīng)于由所述檢測(cè)電路檢測(cè)到的所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量，其中，所述控制器操作以執(zhí)行包括以下各階段的自動(dòng)聚焦周期初始階段，控制所述電源將所述SMA驅(qū)動(dòng)器從馬氏體相加熱至達(dá)到其活性溫度范圍，在所述活性溫度范圍內(nèi)，所述SMA驅(qū)動(dòng)器從馬氏體相轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體相；掃描階段，控制所述電源將所述SMA驅(qū)動(dòng)器加熱至超過(guò)所述活性溫度范圍，對(duì)所述圖像傳感器輸出的圖像信號(hào)的聚焦質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，并且存儲(chǔ)當(dāng)所述聚焦質(zhì)量達(dá)到可接受的程度時(shí)所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量；回掃階段，控制所述電源將所述SMA驅(qū)動(dòng)器冷卻為變?yōu)轳R氏體相；聚焦階段，控制所述電源對(duì)所述SMA驅(qū)動(dòng)器加熱，其中，在所 述聚焦階段，獲得對(duì)所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量，通過(guò)所述SMA驅(qū) 動(dòng)器的電流隨著反饋控制技術(shù)的變化而變化，所述反饋控制技術(shù)將所 述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量作為反饋信號(hào)，以使獲得的阻抗的測(cè)量值 趨近于存儲(chǔ)的阻抗測(cè)量。
84. 如權(quán)利要求42至45的任意之一所述的照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 其中，在所述聚焦階段，所述控制器控制所述電源將脈沖寬度調(diào)制電 流通過(guò)所述SMA驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)改變脈沖寬度調(diào)制電流的占空度，使 所述電流改變。
85. 如權(quán)利要求84所述的控制系統(tǒng)，其中，通過(guò)與獲得的阻抗測(cè) 量和儲(chǔ)存的阻抗測(cè)量之間的差值成比例地改變所述脈沖寬度調(diào)制電流 的占空度，使所述電流改變。
86. 如權(quán)利要求83至85的任意之一所述的控制系統(tǒng)，其中，在 所述初始階段，所述控制器監(jiān)控由所述檢測(cè)電路測(cè)得的所述SMA驅(qū) 動(dòng)器的阻抗測(cè)量，并響應(yīng)于所述阻抗測(cè)量的下降，開始所述掃描階段。
87. 如權(quán)利要求86所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述掃描階段開始 時(shí)，所述控制器將阻抗測(cè)量的峰值存儲(chǔ)起來(lái)，在所述回掃階段，所述 控制器監(jiān)控由所述檢測(cè)電路測(cè)得的所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量，并 通過(guò)將所述SMA驅(qū)動(dòng)器冷卻直到獲得的所述SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量 到達(dá)或者超過(guò)存儲(chǔ)的所述峰值，而將所述SMA驅(qū)動(dòng)器冷卻至馬氏體 相。
88. 如權(quán)利要求83至87的任意之一所述的控制系統(tǒng)，其中，在 所述掃描階段，響應(yīng)于作為反饋信號(hào)的、由所述檢測(cè)電路測(cè)得的所述 SMA驅(qū)動(dòng)器的阻抗測(cè)量，所述控制器使所述電源的電流隨反饋控制技 術(shù)改變，以使獲得的阻抗測(cè)量值接連地趨近于一 系列測(cè)試值。
89. 如權(quán)利要求88所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述掃描階段，所 述控制器控制所述電源將脈沖寬度調(diào)制電流通過(guò)所述SMA驅(qū)動(dòng)器， 通過(guò)改變脈沖寬度調(diào)制電流的占空度，使所述電流改變。
90. 如權(quán)利要求89所述的控制系統(tǒng)，其中，通過(guò)與獲得的和各測(cè) 試值之間的差值成比例地改變所述脈沖寬度調(diào)制電流的占空度，使所 述電流改變。
91. 如權(quán)利要求83至90的任意之一所述的控制系統(tǒng)，其中，由 恒流電源為所述SMA驅(qū)動(dòng)器供電，并且檢測(cè)器電路是能夠操作以檢 測(cè)通過(guò)所述SMA驅(qū)動(dòng)器的電壓的電壓檢測(cè)器。
全文摘要
提供了一種照相機(jī)鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其用于驅(qū)動(dòng)通過(guò)懸掛系統(tǒng)支撐在支承結(jié)構(gòu)上的照相機(jī)鏡頭的運(yùn)動(dòng)。所述設(shè)備包括包含SMA絲的部件，所述SMA絲與安裝在支承結(jié)構(gòu)上的至少一個(gè)裝配件連接。至少一對(duì)SMA絲段在照相機(jī)鏡頭元件和支撐系統(tǒng)之間相對(duì)于光學(xué)軸分別成銳角地保持拉緊，產(chǎn)生具有沿著光學(xué)軸分量的張力。沿光學(xué)軸方向的視角觀察，成對(duì)的SMA絲段成一定角度地拉緊?？删哂卸鄬?duì)平衡排列的SMA絲段，產(chǎn)生的張力沒(méi)有垂直于光學(xué)鏡頭方向的凈分量，并且不產(chǎn)生垂直于光學(xué)軸的任意軸的凈扭矩。控制電路響應(yīng)于SMA絲段的阻抗測(cè)量值控制對(duì)SMA絲段的加熱。
文檔編號(hào)G02B7/08GK101416090SQ200780012088
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者大衛(wèi)·利文斯敦, 理查德·濤普利斯, 羅伯特·約翰·利德哈姆 申請(qǐng)人:1...有限公司