镜头位置调整设备、相机模块、信息设备和相机驱动方法转让专利
申请号 : CN201780097885.3
文献号 : CN111868622B
文献日 : 2021-12-14
发明人 : 宇野胜 , 米山厚司
申请人 : 华为技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种镜头位置调整设备,其特征在于,包括:镜头固持器,其固持镜头;
第一形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)线,其用于沿着所述镜头的光轴在第一方向上移动所述镜头固持器;以及第二SMA线,其用于沿着所述光轴在第二方向上移动所述镜头固持器,所述第二方向与所述第一方向相反,其中:
通过使所述第一SMA线和所述第二SMA线通电并控制移动所述镜头固持器的力来沿着所述光轴在所述第一或第二方向上移动所述镜头固持器;
一对磁体,每个磁体布置成接近所述镜头固持器的侧面,该对磁体包括布置在与所述光轴相交的第一轴上的一个磁体和布置在与所述光轴相交的第二轴上的另一磁体;
一对线圈,其布置成与该对磁体相对。
2.根据权利要求1所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述第一SMA线和所述第二SMA线用于在围绕所述镜头的中心对称的两个位置处偏置所述镜头固持器。
3.根据权利要求2所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述镜头固持器由所述第一SMA线和所述第二SMA线固持。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述第一SMA线和所述第二SMA线在通电状态下收缩,并且移动所述镜头固持器的力增大,并由此所述镜头固持器在所述增大的移动力的方向上移动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述镜头位置调整设备的壳体包括引导区段,
所述镜头固持器包括接合区段,所述接合区段用于与所述引导区段接合,使得所述镜头固持器能够沿着所述光轴移动,且所述镜头固持器通过所述引导区段引导,并沿着所述光轴移动。
6.根据权利要求5所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述接合区段设置在从所述镜头固持器的侧面向外延伸的臂的末端处,且所述引导区段设置在从所述壳体的内壁朝内延伸的引导‑支撑区段的末端处。
7.根据权利要求5或6所述的镜头位置调整设备,其特征在于,提供两个引导区段作为在沿着所述光轴的方向上的所述引导区段。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述接合区段和所述引导区段中的任一个区段由球形构件形成,且所述接合区段和所述引导区段中的另一个区段的形状和尺寸设定成围绕球形部分。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述第一SMA线和所述第二SMA线布置在相对于形成围绕线对称的形状的位置向外偏离预定角度的位置处,所述线穿过所述镜头的中间,且所述接合区段通过所述第一SMA线和所述第二SMA线 的偏置力与所述引导区段接触。
10.根据权利要求5至8中任一项所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述第一SMA线和所述第二SMA线另外在固持所述镜头固持器的位置处偏置所述镜头固持器,使得所述镜头固持器从所述镜头固持器的侧面朝内偏置,其中朝内偏置的力的方向相对于从所述镜头的侧面到中心的方向偏离预定角度,且所述接合区段和所述引导区段通过所述朝内偏置的力彼此接触。
11.根据权利要求1所述的镜头位置调整设备,其特征在于,还包括支撑区段,所述支撑区段设置在所述镜头位置调整设备的壳体中并用于支撑所述第一SMA线和所述第二SMA线,其中所述镜头固持器由所述第一SMA线和所述第二SMA线固持,所述镜头固持器固持在所述线的末端和所述支撑区段之间。
12.根据权利要求11所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述支撑区段包括凹槽,所述凹槽的形状和尺寸设定成支撑所述第一SMA线和所述第二SMA线。
13.根据权利要求12所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述第一SMA线和所述第二SMA线通过环绕所述凹槽两圈或更多圈来支撑。
14.根据权利要求12或13所述的镜头位置调整设备,其特征在于,所述凹槽设置在所述支撑区段中的两个位置处,以便支撑所述第一SMA线和所述第二SMA线,使得所述第一和第二SMA线彼此分隔开。
15.一种镜头位置调整设备,其特征在于,包括:镜头固持器,其固持镜头;以及
至少一个形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)线,其用于沿着所述镜头的光轴移动所述镜头固持器,
通过使所述至少一个SMA线通电并控制移动所述镜头固持器的力来沿着所述光轴在第一方向或与所述第一方向相反的第二方向上移动所述镜头固持器;
所述设备还包括支撑区段,所述支撑区段设置在所述镜头位置调整设备的壳体中并用于支撑所述至少一个SMA线;
所述至少一个SMA线配置成使得所述镜头固持器由所述至少一个SMA线的末端和所述支撑区段固持;
所述支撑区段包括用于支撑所述至少一个SMA线的凹槽;且所述至少一个SMA线环绕所述凹槽两圈或更多圈,以便受所述支撑区段支撑;
一对磁体,每个磁体布置成接近所述镜头固持器的侧面,该对磁体包括布置在与所述光轴相交的第一轴上的一个磁体和布置在与所述光轴相交的第二轴上的另一磁体;
一对线圈,其布置成与该对磁体相对。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的镜头位置调整设备,其特征在于,还包括:稳像设备,其用于在与所述光轴相交的方向上移动所述镜头位置调整设备,其中所述镜头固持器通过该对磁体和该对线圈移动,所述设备还包括用于在所述镜头位置调整设备的壳体和所述稳像设备之间提供间隙的球,
所述镜头位置调整设备和所述稳像设备通过弹簧互连,且所述镜头位置调整设备的壳体通过所述弹簧偏置到所述稳像设备的壳体上。
17.一种镜头位置调整设备,其特征在于,包括布置成彼此邻近的根据权利要求16所述的两个镜头位置调整设备,其中:一对所述磁体布置在所述两个镜头位置调整设备中的一个中;
另一对所述磁体布置在所述两个镜头位置调整设备中的另一个中;且该对和该另一对所述磁体布置成彼此间隔开。
18.一种相机模块,其特征在于,包括根据权利要求1至17中任一项所述的镜头位置调整设备。
19.一种信息设备,其特征在于,包括根据权利要求1至15中任一项所述的镜头位置调整设备。
20.一种信息设备,其特征在于,包括根据权利要求16或17所述的镜头位置调整设备。
21.根据权利要求20所述的信息设备,其特征在于,包括至少一个其它镜头位置调整设备。
22.一种驱动镜头位置调整设备的方法,其特征在于,所述镜头位置调整设备包括固持镜头的镜头固持器、用于沿着所述镜头的光轴在第一方向上移动所述镜头固持器的第一形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)线,以及用于沿着所述光轴在第二方向上移动所述镜头固持器的第二SMA线,所述第二方向与所述第一方向相反;所述镜头位置调整设备还包括一对磁体和一对线圈,每个磁体布置成接近所述镜头固持器的侧面,该对磁体包括布置在与所述光轴相交的第一轴上的一个磁体和布置在与所述光轴相交的第二轴上的另一磁体,该对线圈布置成与该对磁体相对,所述方法包括以下步骤:
使所述第一SMA线通电以沿着所述光轴在所述第一方向上移动所述镜头固持器;以及使所述第二SMA线通电以沿着所述光轴在所述第二方向上移动所述镜头固持器;
通过所述镜头位置调整设备的控制单元从位置传感器接收位置检测信号;
通过所述控制单元从一对陀螺仪接收角速度信号,以检测在与所述光轴相交的两个方向上的振动;
通过所述控制单元输出控制信号,所述控制信号基于所述位置检测信号使根据从该对陀螺仪接收到的所述角速度信号计算出的振动偏移;
通过使所述线圈通电在与所述光轴相交的方向上移动所述镜头的位置。
23.一种计算机程序,其特征在于,用于使计算机执行根据权利要求22所述的驱动所述镜头位置调整设备的方法。
说明书 :
镜头位置调整设备、相机模块、信息设备和相机驱动方法
技术领域
背景技术
周围,磁体布置成接近镜身的外表面,由此配置音圈电机(voice coil motor,VCM)。此外,
当电流在线圈中流动时,从外部磁场作用于线圈上的力使镜身移动,以便实现用于自动对
焦目的的预期驱动功能。
在上述使用板弹簧固持镜身的AF驱动机构的情况下。
发明内容
移动所述镜头固持器;以及第二SMA线,其用于沿着所述光轴在第二方向上移动所述镜头固
持器,所述第二方向与所述第一方向相反。
持器。
述镜头固持器的第一形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)线以及用于沿着所述光轴
在第二方向上移动所述镜头固持器的第二SMA线。第二方向与第一方向相反。
附图说明
仍然可以根据这些附图非创造性地导出其它图,在附图中:
具体实施方式
本领域普通技术人员基于本文中所公开的实施例非创造性地获得的所有其它实施例应属
于本发明的保护范围。
等。在相机模块100中,包括光学系统(即,镜头)104的镜头固持器102容纳在自动对焦
(autofocus,AF)执行器106中,而AF执行器106又容纳在稳像设备107(其还可称作相机抖动
校正设备)中。IR截止滤镜108附接到稳像设备107上。图像传感器110和控制单元118布置在
相机模块100的壳体中。
使得焦点的位置可以进行调整。确切地说,AF执行器106用于在试验基础上在光轴116的方
向上移动镜头104,并评估由图像传感器110产生的图像信号的对比度(频率分量)。此外,当
图像信号中的对比度增加时,AF执行器106将继续在那个方向上的移动。同时,当图像信号
中的频率分量减小到越过峰值时,AF执行器106将在相反方向上移动镜头104,以便执行对
焦确定。
离相当的量,以便确保光学图像由图像传感器110的成像元件正确地形成。
化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)的固态成像设备可用作
图像传感器110。控制单元118负责控制AF执行器106和稳像设备107。
递送到相机模块100,使得相机模块100中的电子组件被供电,从而进行它们各自的操作。
个相机模块作为所述相机模块。
器102具有两个臂218和220,每个臂从镜头固持器102的侧面向外伸出。在这两个臂的末端
处分别设置U形接合区段。同时,球形支撑区段226和228沿着壳体202的一个对角线从壳体
202的内壁朝内延伸。用作引导区段的球214和216分别由球形支撑区段226和228的末端支
撑。应注意,接合区段的形状不限于U形,并且它可采用各种形式。在此情况下,引导区段可
采用适当的形状来与接合区段接合。
间通常设置程度较低的接合松度。在通过球214和216引导时,镜头固持器224能够在沿着光
轴延伸的Z轴方向上移动。并且,引导区段和接合区段的形状不限于图2所示的那些形状。
形成,而另一个区段的形状和尺寸设定成围绕球形部分。
memory alloy,SMA)线210和212的凹槽。
杆204在Z轴的负方向上伸出,换句话说,朝向图中的下侧伸出,并且在拉杆204中形成凹槽。
SMA线210附接到这个凹槽上。分别支撑球214a和224b的球形支撑区段226a和226b在Z轴方
向上布置。在通过作为引导区段的球214a和214b引导时,臂218能够在由箭头D指示的方向
上移动,其中SMA线212和210在Z轴方向上移动。
304和306的形状和尺寸分别设定成支撑第一SMA线210和第二SMA线212。SMA线210附接到凹
槽304上,且SMA线212附接到凹槽306上。由线性形式或股线式形式的形状记忆合金形成的
SMA线是一种由于由电流产生的焦耳热而收缩且在它被空气冷却时膨胀的线,并且可以对
其使用例如镍钛(nickel‑titanium,Ni‑Ti)合金。优选地,SMA线210和212分别环绕凹槽304
和306两圈或更多圈,以便附接到凹槽上。这通过图3C中所说明的实例来描述。
间隔开的状态中,凹槽的形状和尺寸分别设定成支撑第一SMA线210和第二SMA线212。SMA线
210附接到一个凹槽上,且SMA线212附接到另一凹槽上。优选地,SMA线210和212中的每一个
环绕每个凹槽两圈或更多圈,以便附接到凹槽上。
固持器,其固持镜头;以及至少一个SMA线,其用于沿着镜头的光轴移动镜头固持器。通过使
至少一个SMA线通电并控制移动镜头固持器的力来沿着光轴在第一方向或与第一方向相反
的第二方向上移动镜头固持器。并且,所述设备还包括支撑区段,所述支撑区段设置在镜头
位置调整设备的壳体中并用于支撑至少一个SMA线;所述至少一个SMA线配置成使得镜头固
持器由所述至少一个SMA线的末端和支撑区段固持;所述支撑区段包括用于支撑所述至少
一个SMA线的凹槽;且所述至少一个SMA线环绕所述凹槽两圈或更多圈,以便由所述支撑区
段支撑。
AF执行器和稳像设备。
支撑区段404、406、408和410上。借助此配置,AF执行器106的壳体202通过弹簧642、644、646
和648附接到稳像设备107的壳体602上,并通过由箭头F3指示的力朝向壳体602的底部部分
偏置。
光学稳像(Optical Image Stabilization,OIS)球658、660和662放置在AF执行器106的壳
体202和稳像设备107的壳体602之间。磁体650、652和线圈654、656之间形成间隙。间隙由球
658、660和662的直径提供。借助此配置,通过在控制线圈654和656中流动的电流力作用在
磁体650和652上,并使得AF执行器106连同壳体202一起沿着垂直于光轴的轴线(X轴和Y轴)
移动。
传感器658和660。同时,还可视需要使用其它位置检测单元(位置传感器)而非霍尔元件,包
括光学型位置检测单元,例如光传感器(photoreflector)。
多个磁体零件形成。
上部部分,附接到拉杆204的下部部分上,并环绕拉杆206的上部部分。此外,另一SMA线212
同样地环绕拉杆230的下部部分,附接到拉杆204的上部部分上,并环绕拉杆206的下部部
分。参考图6,SMA线210和212在拉杆230和拉杆204之间的一位置处彼此相交,并且在拉杆
204和拉杆206之间的另一位置处再次彼此相交。SMA线210沿着光轴在Z轴方向上使拉杆204
朝向对象偏置,换句话说,朝向图的上侧偏置,且SMA线212使拉杆204朝向远离对象的方向
偏置,换句话说,朝向图中的下侧偏置。因此,SMA线210和212分别负责偏置功能性。因此,通
过施加引起在第一方向(朝向对象的方向)上偏置的力和引起在第二方向(远离对象的方
向)上偏置的力,镜头固持器102被第一SMA线210和第二SMA线212固持。
绕拉杆234的上部部分。环绕拉杆206的下侧的SMA线212附接到拉杆208的上侧上并环绕拉
杆234的下部部分。
方向上移动。
热而收缩。由于这一收缩,从拉杆230到拉杆204的线210的长度从L1变成L2(L2短于L1)。长
度不变但形状改变直接导致了力的形成,通过这种方式,线210促使其自身获得笔直形状。
通过讨论中的形状的改变,如图7B中所说明,力F1沿着光轴朝向对象,即朝向图的上侧,作
用在SMA线210上,使得SMA线210移动距离Z1。在SMA线210的移动过程中,拉杆204也移动,从
而使得拉线212延伸。
需要时间,所以SMA线通过使一对SMA线中的另一个SMA线通电来延伸。确切地说,如图8A中
所说明,当在拉杆204在朝向对象的方向上移动的状态中,电流I2在SMA线212中流动时,在
SMA线212中产生热,且SMA线212因为这个热而收缩。由于这一收缩,力F2在远离对象的方向
上作用在拉杆204上,使得拉杆204朝向下侧移动。在拉杆204的移动过程中,如图8B中所说
明,从拉杆230到拉杆204的SMA线210的长度从L2增加到L1。当另外使SMA线212通电时,SMA
线212如图8C中所说明的那样收缩,SMA线的长度从L1增加到L3,且拉杆204远离开始位置移
动距离Z2。例如,在通过如上文所描述的板弹簧固持镜身的常规自动对焦(autofocusing,
AF)驱动机构中,有必要提供一种用于将镜身的位置稳定保持在壳体内的机构,从而使得机
构的结构难以得到简化。根据实施例,有可能实施具有结构简单的AF机构的镜头位置调整
设备。
器606的壳体603。AF执行器606的壳体202通过弹簧642、644、646和648附接到稳像设备607
的壳体602上,以便朝向壳体602的底部部分偏置。
3%可用于光轴方向上的移动。
上,延伸超过从壳体的底部部分延伸的引脚668的外侧,然后环绕拉杆634。SMA线612环绕拉
杆630,附接到拉杆204上,延伸超过引脚664的外侧,并接着环绕拉杆206。环绕拉杆206的
SMA线612另外附接到拉杆208上,延伸超过引脚668的外侧,然后环绕拉杆634。
图。借助所说明的配置,通过控制在线圈654和656中流动的电流,力作用在磁体650和652
上,使得AF执行器606连同壳体603一起在垂直于光轴的方向(X轴/Y轴方向)上移动。
的形状。然而,在存在引脚664的情况下,它们布置在相对于由虚线指示的位置向外偏离角
度 的位置处。此外,至于拉杆634,同样,通过相同或类似的方式移动SMA线,使得它布置在
从由虚线指示的位置偏离角度 的一位置处,并围绕对角线1102对称。优选地,角度 是例
如但不限于15度。臂218和220的接合区段分别通过SMA线610和612的偏置力接触球214和
216。将参考图11描述通过使SMA线移位获得的效果。
么按压拉杆204和208的力F5和F6在从镜头222的侧面朝向镜头222的中心的方向上作用。当
SMA线移位时,按压拉杆的力将从F5移位到F7及从F6移位和F8。因此,使臂220的接合区段接
触球216的力将在位置P1处强烈作用。同样地,使臂218的接合区段接触球214的力将在位置
P2处强烈作用。通过这些力,将减小由接合区段和球214与216之间的接合松度所致的水平
方向上的不稳定性,从而有可能实现镜头固持器的更稳定布置。
外,电力通过弹簧642并穿过导电线808供应给SMA线610。此外,SMA线610穿过导电线804并
通过导电线804连接到弹簧646。另外,SMA线612穿过导电线802连接到弹簧648。以此方式,
通过将弹簧646、648、642和644连接到电源来构造电路。
流I3在其中从线圈的右侧流动到图中的远端侧并且从左侧输出到图中的近端侧,那么在存
在磁体652的情况下,洛仑兹力F9朝向右侧作用。然而,因为线圈656固定到壳体602上,磁体
652将由于反应力F9'而向左移动。由于这一移动,AF执行器606向左(在Y轴方向上)移动。同
样地,通过使线圈654通电,AF执行器606可以在X轴方向上移动。
移动;以及使一对线圈中的另一线圈654通电,从而使镜头固持器102在第二轴(X轴)上移
动。
体,所述第一磁体布置在垂直于光轴的第一轴上,所述第二磁体布置在垂直于光轴的第二
轴上,且稳像设备107使镜头固持器借助该对磁体和该对线圈移动。根据此实施例,代替镜
头固持器通过板弹簧固定所根据的现有技术水平配置的是,OIS球布置在AF执行器和稳像
设备之间,并且另外,AF执行器使用弹簧偏置到稳像设备的壳体的底部部分上。借助这一操
作,稳定了AF执行器的布置,并且有可能使用牵引磁体(tow magnets)控制稳像设备。
(位置传感器)1408。相机模块100可包括SMA线610、612、线圈654、656、AF执行器606、稳像设
备607和控制单元1402。第一方向陀螺仪1404和第二方向陀螺仪1406设置在信息设备的壳
体中。第一方向陀螺仪1404用于检测第一方向(X轴方向)上的振动,第二方向陀螺仪1406用
于检测第二方向(Y轴方向)上的振动。
方向(Y轴方向)的角速度,并输出指示已检测到的第二方向(Y轴方向)角速度的第二角速
度。第一和第二角速度信号递送给控制单元1402。
控制信号递送给稳像设备607。如上文已经描述的,稳像设备607使线圈654和656通电,并使
AF执行器607的位置在X轴方向和Y轴方向上移动。
的四个磁体。相比于传统的镜头位置调整设备,图9中所说明的镜头位置调整设备包括两个
磁体,且镜头位置调整设备布置成使得镜头位置调整设备的一对磁体与镜头位置调整设备
的另一对磁体间隔开。通过以此方式布置两个镜头位置调整设备,在由虚线指示的镜头位
置调整设备的相邻区域处不会出现磁场干扰,使得有可能实现更精确的相机抖动校正。
施例来实现。至于特定原理,与设备实施例相关联的描述内容同样可以在方法实施例的上
下文中提及,关于方法实施例的详细解释在本文中未提供。
媒体,例如随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、只读存储器(Read Only
Memory,ROM)、可装卸式或非可装卸式硬盘等等。
的范围内实施等效的经过修改的实例的过程的全部或部分也将属于本发明的范围。