提供光学图像稳定的相机组件制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提供光学图像稳定的相机组件本专利技术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。本专利技术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。根据本专利技术的第一方面，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，本专利技术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，本专利技术的第一方面不同于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，本专利技术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。本专利技术的第二方面涉及可以提供OIS的替代相机组件。根据本专利技术的第二方面，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，本专利技术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，本专利技术的第二方面不同于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，本专利技术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，本专利技术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，在本专利技术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。至少一个滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.28 GB 1519034.1;2015.10.28 GB 1519036.61.一种相机组件，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。4.根据权利要求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。5.根据权利要求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。6.根据权利要求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。7.根据权利要求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。8.根据权利要求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。9.根据权利要求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。10.根据权利要求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。11.根据权利要求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。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。13.根据权利要求12所述的相机组件，其中，每个所述轴承表面是平面的。14.根据权利要求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。15.根据权利要求12至14...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·本杰明·大卫·布朗，
申请(专利权)人：剑桥机电有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB