CN113195891A - 用于控制形状记忆合金致动器的运动的技术 - Google Patents

用于控制形状记忆合金致动器的运动的技术 Download PDF

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CN113195891A CN201980083077.0A CN201980083077A CN113195891A CN 113195891 A CN113195891 A CN 113195891A CN 201980083077 A CN201980083077 A CN 201980083077A CN 113195891 A CN113195891 A CN 113195891A
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Abstract

广义地说,本技术的实施例提供了通过使用至少一个阻尼元件来减少致动器的不期望的运动来改善形状记忆合金(SMA)致动器的操作的技术。

Description

用于控制形状记忆合金致动器的运动的技术
本申请总体上涉及用于改进形状记忆合金(SMA)致动器的操作的技术,且特别地涉及使用粘性材料来减少致动器的不期望的运动。
国际专利公开WO2013/175197和WO2014/083318中描述了一种用于在垂直于主轴线的两个维度上致动可移动元件的移动的形状记忆合金(SMA)致动器组件。这种致动器可以用于微型照相机中的光学图像稳定(OIS)。这些致动器包括连接在可移动元件和固定支撑件之间的四根SMA线。每根线在其一端处通过压接物(crimp)(移动压接物)连接到可移动元件,在其另一端处连接到支撑结构(静止压接物)。
在国际专利公开第WO2011/104518号和国际专利申请第PCT/GB2018/052302号中描述了一种用于对可移动部件提供具有多个自由度的位置控制的SMA致动器组件。这种致动器包括八根SMA致动器线,这些致动器线可以独立驱动或成组驱动。八根SMA致动器线可被驱动以使可移动部件以所有下列自由度移动:沿主轴线(例如,当致动器用于照相机时,为光轴)移动、在横向于主轴线的任意方向上移动、以及在任意方向上倾斜。因此,这种八线SMA致动器可用于在照相机/微型照相机中提供自动聚焦(AF)和光学图像稳定(OIS)。在这些致动器中,可移动部件由八根SMA致动器线支撑在支撑结构上。每根线在其一端处连接到可移动部件,在其另一端处连接到支撑结构。
本申请人已经确定需要一种SMA致动器,其中致动器的不期望的运动得到减少或防止。
在本技术的第一种方案中,提供了一种形状记忆合金(SMA)致动装置,包括:支撑结构,该支撑结构包括基板和静止压接板,静止压接板包括静止的线附接结构;可移动部件,其以允许可移动部件相对于支撑结构在垂直于延伸穿过可移动部件的假想主轴线的两个正交方向上移动的方式支撑在支撑结构上,该可移动部件包括:弹簧板,弹簧板包括可移动的线附接结构;至少两根形状记忆合金(SMA)致动器线,其连接在可移动部件和支撑结构之间,并且布置成在收缩时移动可移动部件;和粘性材料,其设置在SMA致动装置中的至少一个位置中,并被布置用于减少可移动部件的不期望的运动。
在本技术的第二种方案中,提供了一种形状记忆合金(SMA)致动装置,包括:支撑结构;可移动部件,其以允许可移动部件相对于支撑结构移动的方式支撑在支撑结构上;八根SMA致动器线,其相对于假想主轴线倾斜,在围绕主轴线的四个侧中的每一个侧上各有两根SMA致动器线,SMA致动器连接在可移动部件和沿着主轴线在相反方向上的部件之间,每组SMA致动器线围绕主轴线双重旋转对称地布置;和至少一个阻尼元件,其被布置用于减少可移动部件的不期望的运动。
在本技术的第三种方案中,提供了一种包括本文所述类型的SMA致动装置的装置。
该装置可以是以下任何一种:智能手机、智能手机的保护盖或保护壳、智能手机或电子设备的功能盖或功能壳、照相机、可折叠智能手机、可折叠图像捕捉设备、可折叠智能手机照相机、可折叠图像捕捉设备、可折叠消费电子设备、图像捕捉设备、具有折叠光学器件的照相机、阵列照相机、潜望镜照相机、3D感测设备或系统、消费电子设备(包括家用电器,例如真空吸尘器、洗衣机和割草机)、移动或便携式计算设备、移动或便携式电子设备、膝上型电脑、平板计算设备、电子阅读器(也称为电子书阅读器或电子书设备)、计算附件或计算外围设备(例如鼠标、键盘、头戴式受话器、耳机、耳塞等)、音频设备(如头戴式受话器、头戴式耳机、耳机等)、安全系统、医疗设备(例如内窥镜)、游戏系统、游戏附件(例如控制器、头戴式耳机、可佩戴控制器、操纵杆等)、机器人或机器人设备、医疗设备(例如内窥镜)、机器人或机器人设备、增强现实系统、增强现实设备、虚拟现实系统、虚拟现实设备、触觉设备、可佩戴设备(例如手表、智能手表、健身跟踪器等)、无人机(空中、水上、水下等)、自主驾驶交通工具(如无人驾驶汽车)、交通工具(如飞机、航天器、潜水器、汽车等)、工具、手术工具、遥控器(例如用于无人机或消费电子设备)、服饰(例如衣服、鞋子等)、开关、拨盘或按钮(例如灯开关、恒温器拨盘等)、传感器、显示屏、触摸屏、柔性表面和无线通信设备(例如,近场通信(NFC)设备)。应当理解,这是示例性装置的非穷举的列举。
本文描述的SMA致动装置可用于以下设备/系统中,该设备/系统适合于例如图像捕捉、3D感测、深度测绘、空中勘测、陆地勘测、在太空中或从太空勘测、水文勘测、水下勘测、场景检测、碰撞警告、安保、医学成像、面部识别、增强和/或虚拟现实、交通工具中的高级驾驶员辅助系统、自主驾驶交通工具、游戏、手势控制/识别、触觉反馈、机器人设备、机器人设备控制、非接触型技术、家用自动化以及医疗设备。
优选特征在所附的从属权利要求中阐述。
现在将参考附图仅通过示例的方式描述本技术的实施方式,在附图中:
图1示出了SMA致动器中阻尼器的典型位置;
图2示出了第一SMA致动器中阻尼器的第一布置;
图3A和3B示出了第一SMA致动器中阻尼器的第二布置;
图4示出了第一SMA致动器中阻尼器的第三布置;
图5示出了第一SMA致动器中阻尼器的第四布置;
图6示出了第一SMA致动器中阻尼器的第五布置;
图7示出了第一SMA致动器中阻尼器的第六布置;
图8示出了第一SMA致动器中阻尼器的第七布置;
图9A示出了照相机透镜组件,图9B至9D示出了照相机透镜组件内用于减少可听见的噪声的三种阻尼器布置;
图10A示出了使用8线SMA致动器的照相机透镜组件;
图10B示出了使用8线SMA致动器的照相机透镜组件的侧视图;
图11A示出了第二SMA致动器中可以设置阻尼器的位置,图10B至10D示出了阻尼器可以在该位置如何布置;
图12示出了照相机透镜组件的侧视图,并示出了阻尼器的可能位置;
图13A和13B示出了可以修改第二SMA致动器的屏蔽罩以与阻尼器相互作用的两种方式;
图14A至14G示出了对第二SMA致动器的各种修改以结合阻尼器的示意图;
图15A和15B示出了对第二SMA致动器的两种修改以结合阻尼器的示意图;
图16示出了包括作为阻尼器的成形片材的致动器的示意图;
图17A示出了包括阻尼器的第二致动器的示意图;
图17B示出了包括阻尼器的第二致动器的示意图;和
图18A至18C示出了凹下部分(well)或凹槽(recess)可如何能够使阻尼器移动的示意图。
广义地说,本技术的实施例提供了通过使用至少一个阻尼器以减少致动器的不期望的运动来改善形状记忆合金(SMA)致动器的操作的技术。至少一个阻尼器在SMA致动器中提供机械阻尼,这可以减少不期望的运动,从而提高位置控制的精度并减少非线性振荡。因此,通过本技术可以提高SMA致动器的位置精度。虽然本技术是参考AF和OIS SMA致动器两者和OIS SMA致动器来描述的,但是应当理解,本技术可以用于任何SMA致动器。
阻尼材料可用于提供机械阻尼。如上文所提到的,适当粘度的阻尼凝胶可以通过降低致动器的不期望运动的严重性来改善AF和/或OIS致动器性能。然而,诸如凝胶/油的阻尼材料的问题在于,在致动器制造过程期间或在致动器的使用期间,它们会从致动器内的设置阻尼材料的位置迁移。
一般来说,更粘性的油/凝胶不太可能从其在致动器内的原始位置迁移,但是如果粘度太高,则AF和/或OIS性能将会降低。阻尼材料在致动器内的迁移是有问题的,因为它可能会降低本应提供的阻尼功能,并且该材料可能会污染致动器内或设置有致动器的设备/装置内的其他区域,并干扰致动器/设备的正确操作。
图1示出了SMA致动装置100中的阻尼器的典型位置。在图1中,右侧图片是SMA致动装置100的平面图,左侧图片是沿着剖面线A-A截取的SMA致动装置的一部分的放大剖视图。在右侧图片中,弹簧板106是部分透明/不透明的,以便示出SMA致动装置的其他部件的位置。
SMA致动装置100包括支撑结构,该支撑结构包括基板102和静止压接板104。静止压接板4包括静止的线附接结构114。静止的线附接结构114可以是压接物。SMA致动装置100包括可移动部件,该可移动部件以允许可移动部件相对于支撑结构在垂直于延伸穿过可移动部件的假想主轴线P的两个正交方向上移动的方式支撑在支撑结构上。可移动部件包括弹簧板106,弹簧板106包括可移动的线附接结构112。可移动的线附接结构112可以是压接物。弹簧板106可以包括挠曲臂110,挠曲臂110从弹簧板延伸并连接到静止压接板104。SMA致动装置100可以包括至少一个轴承108,该轴承108将可移动部件的弹簧板支承在支撑结构上,允许弹簧板相对于支撑结构垂直于主轴线P移动。
SMA致动装置100包括至少两根形状记忆合金(SMA)致动器线118,该至少两根形状记忆合金(SMA)致动器线118连接在可移动部件和支撑结构之间,并且布置成在收缩时移动可移动部件。每个SMA致动器线118可以在一端处联接到可移动的线附接结构112,且在另一端处联接到静止的线附接结构114。在图1中,SMA致动装置100具有四根SMA致动器线118,但是应当理解,这仅仅是一种特定的布置。
图1示出了阻尼材料116的典型放置,阻尼材料116可以是阻尼凝胶。阻尼材料116设置在静止压接板104和弹簧板106之间。在一些布置中,在静止压接板104和弹簧板106之间可存在小的间隙(例如,0.05mm),并且阻尼材料116设置在该间隙中。
然而,由于(支撑结构的)静止压接板104和(可移动部件的)弹簧板106之间的间隙的高度小,因此使用不太可能从其预期位置迁移的更粘性的阻尼材料可能是不可能的,因为它们会降低OIS性能。这是由于阻尼材料内的剪切应力随着间隙高度的减小而增加,且因此阻尼材料对弹簧106的运动所施加的阻力变得高得不可容忍。
本申请人已经确定了用于在SMA致动器中提供阻尼器的新技术,其以以下三种方式之一(或这些方式的组合)工作:
1.使用粘性较小的材料,将材料中的剪切力降低到最佳水平,同时设计一种防止迁移的环境。
2.增加移动部件和静止部件之间的间隙尺寸,以降低阻尼材料中的剪切应力。这允许使用更粘性/更硬的阻尼凝胶来实现良好的致动器性能,该凝胶不会从其在致动器内的预期位置迁移。
3.改变部件与阻尼材料相互作用的方式。因此,代替凝胶作用在两个平板之间,相互作用的部件之一可以由具有不同形状和减小的接触面积的突起组成。这使较小体积的阻尼材料能够变形,从而减小阻力,并且能够使用更粘性的阻尼材料,该阻尼材料不从其在致动器内的预期位置迁移。
现在参考图2至图8来描述这些技术的实施例。在每个实施例中,形状记忆合金(SMA)致动装置包括:支撑结构,该支撑结构包括基板和静止压接板,该静止压接板包括静止的线附接结构;可移动部件,其以允许可移动部件相对于支撑结构在垂直于延伸穿过可移动部件的假想主轴线的两个正交方向上移动的方式支撑在支撑结构上,可移动部件包括弹簧板,弹簧板包括可移动的线附接结构;至少两根形状记忆合金(SMA)致动器线,其连接在可移动部件和支撑结构之间,并且布置成在收缩时移动可移动部件;以及粘性材料,该粘性材料设置在SMA致动装置中的至少一个位置中,并被布置用于减少可移动部件的不期望的运动。为了简单起见,在下面的描述中,相同的附图标记用于表示相同或相似的特征。
在SMA致动装置中的至少一个位置中提供的粘性材料可以是阻尼器。图2至图8示出了可以设置阻尼器的可能位置。
本文使用的术语“阻尼(damping)”是指一种用于降低共振峰的高度的技术。在SMA致动器的情况下,阻尼可以允许使用更高的控制回路增益而没有振荡。
本文使用的术语“阻尼器(damper)”是指可用于降低共振峰的高度的任何材料。术语“阻尼器”在本文中也可与术语“阻尼材料”、“阻尼凝胶”、“凝胶”、“阻尼油”、“油”、“阻尼流体”和“流体”互换使用。
在小间隙中的阻尼材料
在图2至图4中,阻尼器设置在SMA致动装置中的一个或更多个位置中,在这些位置处,部件之间存在小间隙,或者在这些位置处,可能形成有小间隙。
图2示出了SMA致动装置200中的阻尼器的第一布置。在图2中,左上方的图片是SMA致动装置200的平面图,右上方的图片是SMA致动装置的弹簧板6的平面图,底部的图片是沿剖面线A-A截取的SMA致动装置的一部分的放大剖视图。在左上方的图片中,弹簧板106是部分透明/不透明的,以便示出SMA致动装置的其他部件的位置。
这里,弹簧板106还包括在弹簧板106的与静止压接板104接触的侧/面/表面中的至少一个凹下部分124,并且至少一个阻尼器120设置在该至少一个凹下部分124中。该布置类似于图1所示的布置,除了至少一个凹下部分124提供了将阻尼材料容纳在适当位置的方式外。至少一个凹下部分124可以通过使用任何合适的蚀刻技术(例如激光蚀刻或化学蚀刻)蚀刻或部分蚀刻弹簧板6来形成。可选择地,至少一个凹下部分124可以使用金属成形技术(例如压印或冲压)形成。
凹部(pocket)或凹下部分124将支撑结构的静止压接板104和可移动部件的弹簧板106之间的距离相对于图1增加至最多2.5倍,并且这可以减小更粘性的阻尼材料的阻力,使其对于OIS性能(或类似性能)来说是可接受的。凹部124的深度可以在制造期间调整,以调节阻尼材料的性能。
附加地或可选择地,静止压接板104可以进一步地在静止压接板104的与弹簧板106接触的面中包括至少一个凹下部分,并且阻尼器120可以设置在该至少一个凹下部分中。换句话说,静止压接板可以形成(例如通过部分蚀刻)为包括一个或更多个凹下部分。在实施例中,静止压接板104和弹簧板106两者可以在不同的位置包括一个或更多个凹下部分。
图3示出了SMA致动装置300中的阻尼器的第二布置,其类似于图2所示的第一布置。在图3中,左上方的图片是SMA致动装置300的平面图,右上方的图片是SMA致动装置的弹簧板106的平面图,而底部的图片是沿剖面线A-A截取的SMA致动装置的一部分的放大剖视图。在左上方的图片中,弹簧板106是部分透明/不透明的,以便示出SMA致动装置的其他部件的位置。
这里,代替将一个或更多个凹下部分蚀刻到弹簧板中,弹簧板106在弹簧板106的接触静止压接板4的侧/面/表面中包括至少一个环形的凹下部分126。阻尼器120设置在该环形凹下部分126或每个环形凹下部分126的中心处。至少一个环形凹下部分126可以通过使用任何合适的蚀刻技术(例如激光蚀刻或化学蚀刻)蚀刻或部分蚀刻弹簧板106来形成。可选择地,至少一个环形凹下部分126可以使用金属成形技术(例如压印或冲压)形成。
如上文参考图1所提到的,当放置在静止压接板104和弹簧板106之间的0.05mm的小间隙中时,低粘度阻尼凝胶提供了良好的致动器性能,但是在组装/制造过程期间或在使用期间,阻尼凝胶倾向于从原始位置移动/迁移。因此,图5所示的第二布置是有利的,因为弹簧板106下侧中的环形凹下部分126可以防止低粘度材料从其原始位置迁移。低粘度流体倾向于通过毛细作用移动到小间隙中。环绕阻尼器120的环形凹下部分126扩大了横截面积,这可有助于防止阻尼材料通过毛细作用的运动,同时仍然允许使用低粘度凝胶。
附加地或可选择地,静止压接板104可以进一步包括在静止压接板的与弹簧板接触的面中的至少一个环形凹下部分,并且阻尼器设置在环形凹下部分的中心中。换句话说,静止压接板104可以形成(例如通过部分蚀刻)为包括一个或更多个环形凹下部分。在实施例中,静止压接板104和弹簧板106两者可以在不同位置包括一个或更多个环形凹下部分。
图4示出了SMA致动装置400中的阻尼器的第三布置,其类似于图2所示的第一布置。在图4中,上方图片是SMA致动装置400的平面图,下方图片是SMA致动装置的弹簧板106的平面图。在上方图片中,弹簧板106是部分透明/不透明的,以便示出SMA致动装置的其他部件的位置。
这里,弹簧板106还包括至少一个包括多个凹陷部(dimple)130的区域,并且阻尼器在凹陷部130之上设置在该区域中。在图4中,弹簧板106的两个区域包括多个凹陷部130。如图所示,包括凹陷部130的每个区域可以具有类似于图2中的凹下部分124的面积的面积。每个凹陷部是弹簧板106的表面中的压痕(indentation)。因此,每个凹陷部就像非常小的凹下部分一样。每个区域中的凹陷部聚集在一起,使得它们在弹簧板106的表面上形成表面纹理。换句话说,弹簧板106还包括至少一群凹陷部130。可以通过使用任何合适的蚀刻技术(例如激光蚀刻或化学蚀刻)蚀刻或部分蚀刻弹簧板106来形成该群凹陷部130或每群凹陷部130。在可选择的实施例中,该群凹陷部可以由一群凸起或小突起代替。然而,使用蚀刻来制造可能更加困难或昂贵(由于需要移除的材料的量和每个凸起/突起之间的间隔)。
该群凹陷部130可以将支撑结构的静止压接板104和可移动部件的弹簧板106之间的距离相对于图1增加至最多2.5倍,并且这可以减小更粘性的阻尼材料的阻力,使其对于OIS性能(或类似性能)是可接受的。
附加地或可选择地,静止压接板104可以进一步包括至少一个包括多个凹陷部的区域,并且阻尼器设置在凹陷部之上。换句话说,静止压接板104可以被形成为(例如,通过部分蚀刻)包括一群或多群凹陷部130。在实施例中,静止压接板104和弹簧板106两者可以在不同的位置中包括一群或更多群凹陷部130。
在第一、第二和第三布置中的每一个中,至少一个凹下部分124、至少一个环形凹下部分126和多个凹陷部130中的每个凹陷部的深度或高度可以在制造期间调整,以调节和优化阻尼器的性能。
在其他位置中的阻尼材料
在图5至图8中,阻尼器设置在SMA致动装置中的一个或更多个位置中,在这些位置处,部件之间存在较大的间隙(相对于图2至图4的小间隙),或者在这些位置处,可能形成较大的间隙。
图5示出了SMA致动装置500中的阻尼器的第四布置。在图5中,左上方的图片是SMA致动装置500的平面图,右上方的图片是SMA致动装置的弹簧板6的平面图,而底部的图片是沿剖面线A-A截取的SMA致动装置的一部分的放大剖视图。在左上方的图片中,弹簧板106是部分透明/不透明的,以便示出SMA致动装置的其他部件的位置。
这里,至少一个阻尼器120安置在静止压接板104和从弹簧板106延伸的至少一个突起128之间。如图5所示,可以向弹簧板106中蚀刻通孔,同时留下突起128,其中突起128从孔的周边延伸到其中心。径向突起128与将设置在孔的中心处的阻尼器120相互作用。
第四布置是有利的,因为可以使用更粘性的阻尼材料,并且突起128与阻尼器120的相互作用将不同于弹簧板106与阻尼器120的相互作用(根据图4和图5)。由于这种相互作用,阻力可能会低得多,因此,可以提高致动器的性能。
图6示出了SMA致动装置600中的阻尼器的第五布置。在图6中,上方的图片是SMA致动装置600的平面图,底部的图片是沿着剖面线A-A截取的SMA致动装置的一部分的放大剖视图。在上方的图片中,弹簧板106是部分透明/不透明的,以便示出SMA致动装置的其他部件的位置。如之前所提到的,弹簧板106包括从弹簧板106延伸并连接到静止压接板104的挠曲臂110。在这种布置中,至少一个阻尼器120设置在挠曲臂110和静止的线附接结构114之间。有利的是,在挠曲臂110和静止的线附接结构114之间可以使用更粘性的阻尼材料。挠曲臂110与阻尼器120的相互作用将不同于弹簧板106与阻尼器120的相互作用(根据图2至图4)。由于这种相互作用,剪切力可能会低得多,因此,致动器的性能可能会得到改善。
图7示出了SMA致动装置700中的阻尼器的第六布置。左上方的图片是SMA致动装置700的平面图,右上方的图片是SMA致动装置的通过剖面线A-A截取的剖视图,而底部的图片是SMA致动装置的一部分的放大剖视图。在左上方的图片中,弹簧板106是部分透明/不透明的,以便示出SMA致动装置的其他部件的位置。
SMA致动装置700包括安置在支撑结构的基板102和可移动部件的可移动的线附接结构112之间的至少一个阻尼器120。至少一个阻尼器120可以是阻尼凝胶。阻尼凝胶可以比图1的布置中使用的更粘。阻尼器120可以在基板102和可移动的线附接结构112之间设置在SMA致动装置700的一个或更多个拐角处。可移动的线附接结构112和基板102之间的距离可以是大约0.3mm。这是如图1所示(也在图2中作为参考示出)的阻尼材料的典型位置的六倍,并且因此可以显著降低更粘性的阻尼材料120中的剪切应力,从而显著降低弹簧106上的阻力。阻尼器120可以是硅胶或阻尼油。这种布置的另一个优点是,阻尼器120的位置还允许完全进行UV固化,这对于许多粘性阻尼材料来说是必要的工艺步骤。
图8A和8B示出了SMA致动装置中的阻尼器的第七布置,其类似于图7所示的布置。在图8A和8B的每一个中,上方的图片是SMA致动装置的可移动的线附接结构的透视图,中间图片是SMA致动装置的平面图,底部的图片是SMA致动装置的一部分的放大剖视图。在中间图片中,弹簧板106是部分透明/不透明的,以便示出SMA致动装置的其他部件的位置。
在图8A和8B两者中,至少一个阻尼器120安置在SMA致动装置800、810的基板102和从每个可移动的线附接结构112延伸的突起122之间。因此,该布置类似于图7的布置,因为突起122和基板102之间的间隙很大。突起122可用于操纵与阻尼器120的相互作用。与图2的布置相比,突起122将减小与阻尼器120的接触面积,因此,可以允许进一步减小更粘性的阻尼材料的阻力。
在图8A中,突起122平行于或大体上平行于基板102。突起122的尺寸可以调整,以优化与阻尼器120的相互作用。
在图8B中,突起122包括延伸到阻尼器120中的弯曲的尖端。突起122的弯曲的尖端延伸到阻尼器120中的量可以被调整,以优化与阻尼器120的相互作用。
在第一至第七布置的每一个中,阻尼器120可以是粘弹性材料。粘弹性材料可以是硅胶或阻尼油。
在第一至第七布置的每一个中,阻尼器120可以使用紫外线固化。
用于降低可听见的噪声的阻尼材料
图9A示出了使用SMA致动装置(未示出)的照相机透镜组件的第一示例的一部分,该致动装置可以是如上所述的或者如例如WO 2013/175197A1中所述的(即没有阻尼凝胶)。SMA致动器装置的可移动部件支撑透镜组件,该透镜组件可以包含提供自动聚焦的致动器。透镜组件至少部分地容纳在壳体(也称为“自动对焦轭框(AF yoke)”)92内。照相机透镜组件包括另一个壳体91(也称为“屏蔽罩(screening can)”),照相机透镜组件的其他部件至少部分地容纳在该壳体91内。在操作期间,AF轭框92可以相对于屏蔽罩91在三维方向上移动,以提供AF和OIS。
SMA致动器装置板106的可移动部件通过挠曲臂(例如上面参照图1描述的挠曲臂110)或提供力(也称为“下压力(downforce)”)的其他合适元件联接到静止部件,用于通常通过轴承装置(例如上面参照图1描述的轴承108)保持可移动部件与静止部件接触。在某些情况下,照相机透镜组件可能受到超过下压力的力/加速度,导致可移动部件远离轴承装置抬起。这又会导致自动对焦轭框92(的顶表面)撞击屏蔽罩91(的内侧顶表面),产生可听见的噪声。这通常是不期望的。
包括如本文所述的粘性阻尼材料的阻尼器93可用于降低这种可听见的噪声的风险。现在将描述这种阻尼器93的几种布置。在每种布置中,阻尼器93布置在AF轭框92的顶表面和屏蔽罩91的内侧顶表面之间。此外,在每个布置中,有一组(例如四个或更多或更少的)阻尼器93围绕照相机透镜组件的中心轴(“光轴”)分布。
参照图9B,在第一布置中,每个阻尼器93位于自动对焦轭框92的顶表面中的凹槽92a内。阻尼器93粘附到AF轭框92的顶表面,并且当可移动元件处于正常位置(即,通过轴承装置与静止部件接触)时,阻尼器93与屏蔽罩91的内侧顶表面间隔开。如果可移动部件像如上所述的那样远离轴承装置抬起,则阻尼器93接触屏蔽罩91的内侧顶表面,并防止或减少与AF轭框92撞击屏蔽罩91相关的可听见的噪声。凹槽92a的一个目的是能够在不增加照相机透镜组件高度的情况下,将合适尺寸的阻尼器93(例如,合适量的粘性阻尼材料)容纳(并定位)在AF轭框92和屏蔽罩91之间。另一个目的是通过提供在非常大的力导致AF轭框92的顶表面与屏蔽罩91的内侧顶表面紧密接近的情况下不会被侵占的体积来保护阻尼器。
参照图9C,第二布置与第一布置等同,除了每个阻尼器93位于屏蔽罩91的内侧顶表面中的凹槽91a内、粘附到屏蔽罩91的内侧顶表面、并且通常与自动聚焦轭框92的顶表面间隔开之外。
参照图9D,第三布置与第一布置等同,除了每个阻尼器93在屏蔽罩91的内侧顶表面和自动聚焦轭框92的顶表面两者之间延伸并粘附到两者之外。在这种情况下,凹槽92a的一个目的是使阻尼器93能够具有合适的高度(而不增加照相机透镜组件的高度),使得阻尼器93具有合适的低剪切强度,因此对SMA致动器装置的OIS性能具有合适的低影响。
等同的第四布置与第三布置等同,但是是在屏蔽罩91的内侧顶表面中具有凹槽。
润滑剂
在SMA致动装置的至少一个位置中设置的粘性材料可以是润滑剂。如前面参考图1所提到的,SMA致动装置可以包括至少一个轴承108,该轴承108将可移动部件的弹簧板106支承在支撑结构上。可以在至少一个轴承108和弹簧板106之间提供润滑剂。至少一个轴承108可以是滚珠轴承,或者可以是滑动轴承(也称为轴承表面)。润滑剂可以是油脂、硅脂和油中的任何一种。
应当理解,除了参照图2至图8描述的阻尼器之外,还可以使用润滑剂。但是,在设置了阻尼器的位置不能使用润滑剂。
在本文描述的任何一个实施例中,SMA致动装置可以是照相机装置,并且可以进一步包括固定到支撑结构的图像传感器。可移动部件可以包括照相机透镜元件,该照相机透镜元件包括至少一个透镜,该透镜被布置成将图像聚焦在图像传感器上,主轴线是照相机透镜元件的光轴。可移动部件可以被移动以提供光学图像稳定。
在本文描述的任何一个实施例中,SMA致动装置可包括总共四根SMA致动器线。
对八线SMA致动器提供阻尼
使用粘性材料来减少致动器的不期望的移动也可以用于其他类型的SMA致动器,例如国际专利公开WO2011/104518和WO2019/034860中所示类型的8线SMA致动器。
图10A和10B取自WO2019/034860,且示出了使用8线SMA致动器的照相机透镜组件。照相机透镜组件1包括静止部分10和透镜保持器(lens holder)20,透镜保持器20保持透镜21(以虚线轮廓示出)或者更一般地任意数量的透镜,该透镜具有光轴O。如下文更详细描述的,透镜保持器20由八根SMA致动器线30支撑在静止部分上,其中四根在图10A中可见。透镜保持器20能够在SMA致动器线30的驱动下以六个自由度(即三个正交平移自由度和三个正交旋转自由度)相对于静止部分10移动。
在该示例中,透镜保持器20仅由SMA致动器线30支撑,但是作为替代,透镜保持器20可以另外由悬架系统支撑,该悬架系统允许六个自由度的运动,例如该悬架系统由一个或更多个挠曲件形成。
静止部分10优选地还包括屏蔽罩15(为了清楚起见,在图10a中未示出,并且在图10B中以剖视图剖开示出),该屏蔽罩15刚性地附接到基板1,并且以足够的空隙围绕透镜保持器20延伸,以允许透镜保持器20完全移动。这种屏蔽罩15保护照相机透镜组件1免受物理损坏和灰尘的进入。
更详细地,静止部分10包括基板11和设置在基板11的相对的拐角上的两个静止柱12。静止柱12可以附连到基板11,或者与基板11一体形成为一个件。两个压接组件13附连到两个静止柱12中的每一个。基板11还刚性地安装有图像传感器14,透镜21将图像聚焦在图像传感器14上。
透镜保持器20包括两个移动柱22,它们与基板11的的位于静止柱12中间的拐角对齐。两个压接组件23附连到移动柱22中的每个。
SMA致动器线30通过在一端处压接到静止部分的压接组件13且在另一端处压接到透镜保持器20的压接组件23而连接在静止部分10和透镜保持器20之间。压接组件13和23提供机械连接和电连接两者。在透镜保持器20上的每个拐角处的压接组件23可以电连接在一起,或者可以不电连接在一起。
SMA致动器线30具有与WO2011/104518中描述的照相机装置中的SMA致动器线相同的围绕透镜保持器20的构型。具体而言,在围绕光轴O的四个侧中的每一个上布置两个SMA致动器线30,并且当垂直于光轴O观察时,这两个SMA致动器线30在彼此相反的方向上相对于光轴倾斜(即,以大于0度的锐角)并且彼此交叉。因此,具体而言,每个SMA致动器线30相对于透镜元件20的光轴O倾斜并且相对于彼此倾斜。关于SMA致动器线30的布置的进一步细节,请参考WO2011/104518。
SMA致动器线30的选择性收缩驱动透镜保持器20在六个自由度中的任何一个上移动。SMA致动器线30的收缩和伸长通过向其施加驱动信号而产生。SMA致动器线30被驱动信号电阻式地加热,并且当驱动信号的能量降低时通过与周围环境的热传导进行冷却。
因此,SMA致动器线30可用于通过透镜保持器20沿着光轴O的平移移动来提供AF功能,以及通过透镜保持器20垂直于光轴O的平移移动来提供OIS功能。
如图10B所示(但为了清楚起见,相对于图10A进行了省略),静止部分10还包括具有端部止动表面17的端部止动件16,端部止动表面17面向透镜保持器20且布置成通过接触透镜保持器20来限制透镜保持器20的移动。对应于每个SMA致动器线30有一个端部止动件16。图10b示出了在照相机透镜组件1的一侧上的两个SMA致动器线30和两个对应的端部止动件16,在照相机透镜组件1的其他侧上的其他的SMA致动器线30具有相同构型的对应的端部止动件16。每个端部止动表面17正交于沿着对应的SMA致动器线30的方向延伸。因此,端部止动表面17以与SMA致动器线相对于光轴O倾斜的角度互补的角度相对于光轴O倾斜,图10B中所示的两个端部止动表面17彼此反向地倾斜。应当理解,端部止动件可以不需要成角度,并且可以是正交的。换句话说,图10B所示的成角度的端部止动件是非限制性的。因此,在以下描述中,在阻尼器设置在端部止动件之间的情况下,应当理解,这些端部止动件可以是任何合适的端部止动件(例如成角度的、不成角度的、正交的等)
转到图11A至17B,现在描述用于减少图10A和10B所示类型的致动器中的可移动部件的不期望运动的各种技术。因此,本技术的实施例提供了一种形状记忆合金(SMA)致动装置,该装置包括:支撑结构;可移动部件,其以允许可移动部件相对于支撑结构移动的方式支撑在支撑结构上;八根SMA致动器线,其相对于假想主轴线倾斜,在围绕主轴线的四个侧中的每一个上各有两根SMA致动器线,SMA致动器连接在可移动部件和沿着主轴线在相反方向上的部件之间,每组的SMA致动器线围绕主轴线以双重旋转对称(two-fold rotationalsymmetry)地布置;和至少一个阻尼元件,该阻尼元件布置用于减少可移动部件的不期望的运动。
图11A示出了8线SMA致动器中可以设置阻尼器的位置1000,图11B至11d示出了阻尼器可如何在该位置1000布置。图11A与图10B相同,但已被注释,以示出致动器内用于阻尼器的一个可能的位置1000。可能的阻尼器位置1000用圆圈标出。在该实施例中,阻尼器设置在可移动部件1004(例如,其可以是透镜保持器)和静止部件1002之间,且具体地,设置在可移动部件1004和静止部件/支撑结构1002的端部止动件之间。图11B、11C和11D是可能的阻尼器位置1000的放大视图。
在图11B中,阻尼器1006设置在支撑结构1002和可移动部件1004之间。阻尼器1006可以通过阻尼器1006本身的粘性性质保持在适当位置。在实施例中,阻尼器1006可以具有使阻尼器能够保持在所需位置1000的粘合性质。如上所述,阻尼器1006被布置成减少可移动部件1004的不期望的运动。因此,阻尼器1006可以通过降低致动器的不期望的运动的严重性来改善致动器的自动聚焦(AF)和/或光学图像稳定(OIS)性能。然而,如上所述,阻尼材料如凝胶/油的问题在于,在致动器制造过程期间或在致动器的使用期间,它们可能从致动器内设置阻尼材料的位置迁移。
为了减轻这种迁移问题,图11C所示的实施例包括凹下部分1008,凹下部分1008可以至少部分地容纳阻尼材料1006。凹下部分1008被图示为形成在支撑结构1002中。然而,应当理解,凹下部分1008可以替代地设置在可移动部件中。在这种布置中,阻尼器1006不仅可以通过阻尼器1006的粘性性质保持在适当位置,还可以通过凹下部分1008保持在适当位置。此外,当可移动部件1004在阻尼器1006上施加力时,凹下部分1008为阻尼器1006提供了流入的区域。这可能是有利的,因为阻尼器1006的迁移可能比图11B的布置更受控制。
凹下部分1008可以通过以下技术之一形成在支撑结构1002的表面中(或可移动部件1004的表面中):蚀刻、部分蚀刻、金属形成、压印和冲压。凹下部分可以形成在支撑结构的注射成型部分中(或者如果凹下部分设置在可移动部件中的话,形成在可移动部件的注射成型部分中)。本领域技术人员将理解,一个或更多个凹下部分1008可以设置在支撑结构1002上(和/或可移动部件1004上)的不同位置。该个凹下部分1008或每个凹下部分1008可以是相同的尺寸、形状或深度,或者可以是不同的。该个凹下部分1008或每个凹下部分1008的深度可以视致动器设计而定,并且可以被选择,以优化阻尼器1006的性能。凹下部分1008可以具有任何形状的横截面或轮廓,例如矩形、圆形、椭圆形、三角形、梯形、环形或提供将阻尼材料1006容纳在适当位置的方式的任何其他合适的形状。
图11d示出了限制阻尼器1006从期望位置1000迁移的另一种机构。在这种布置中,一个或更多个屏障或障碍物(dykes)1010在待设置阻尼器1006的位置1000处设置在支撑结构1002和可移动部件1004之间。在这种布置中,该屏障1010或每个屏障1010可以被布置用于防止阻尼器1006在特定方向上的流动。尽管图11D示出了屏障1010与凹下部分1008结合使用以容纳阻尼器1006,但是应当理解,屏障1010可以在没有凹下部分的情况下使用。(多个)屏障1010可由任何合适的结构元件形成,例如支撑结构1002和/或可移动部件1004中的尖锐的角度变化、台阶或壁。
在实施例中,屏障1010可以由从支撑结构1002的端部止动件和/或可移动部件1004延伸的突起形成。突起还可以增加与阻尼器1006相互作用的T形表面面积,这可以帮助阻尼器1006停留在适当的位置。
在图11B至11D的布置中,阻尼器1006可以是以下任何一种:凝胶、硅凝胶、胶水、软胶水、油、油脂、硅脂、阻尼油或任何适当粘度的粘弹性材料。根据所使用的材料,阻尼器1006可以使用紫外光固化。
图12示出了包括8线SMA致动器的照相机透镜组件的侧视图。图12与图10B相同,但带有注释,以示出可能的阻尼器位置。例如,阻尼器的一个位置1000可以在端部止动件16和端部止动表面17之间(也如图11A-11D所示)。阻尼器的另一个位置1012可以在支撑结构的一侧和可移动部件的一侧之间。阻尼器的另一个位置1014可以在致动器的压接组件13和/或压接组件23上。阻尼器的另一个位置1016可以在可移动部件的基部和支撑结构之间。应当理解,所示位置是可能的阻尼器位置的非限制性示例,且阻尼器1006可以放置在致动器内的任何位置(以及在一个以上的位置),以便最小化可移动部件的不期望的运动。
图13A和13B示出了可以修改致动器的屏蔽罩以与阻尼器相互作用的两种方式。具体而言,图13A和13B各自示出了致动器的一个区段1200,其中屏蔽罩围绕可移动部件/透镜保持器延伸并在其上方延伸。如图10B所示,致动器,例如8线SMA致动器,可以包括屏蔽罩15,以保护照相机透镜组件免受可能影响致动器或照相机的性能的物理损坏和尘土/灰尘的进入。图13A和13B示出了可如何修改屏蔽罩以与设置在可移动部件1204(例如透镜保持器/透镜托架)上的阻尼材料1206相互作用。可移动部件1204可以包括至少一个凹下部分1208,其中该凹下部分或每个凹下部分容纳阻尼材料1206。
在图13A中,屏蔽罩1202可以包括从屏蔽罩1202延伸的至少一个突起1210。该突起1210或每个突起1210被布置成部分地延伸到凹下部分1208中,并与容纳在其中的阻尼材料1206相互作用。应当理解,一个突起1210可以与一个凹下部分1208相互作用,或者多个突起1210可以与一个凹下部分1208相互作用。该构思类似于图5中所示的构思,并且这种布置的优点也类似于上面关于图5描述的那些优点。突起1210可以通过蚀刻屏蔽罩1202或成形加工屏蔽罩1202来形成。可选择地,突起1210可以形成为与屏蔽罩1202分离的部件,并随后附接到屏蔽罩1202(例如,使用粘合剂、焊接或其他合适的附接技术)。
在图13B中,屏蔽罩1202可以包括从屏蔽罩1202延伸的至少一个突起1212。突起1212被布置成部分地延伸到凹下部分1208中,并与容纳在其中的阻尼材料1206相互作用。该构思类似于图5中所示的构思,并且这种布置的优点也类似于上面关于图5描述的那些优点。突起1212可以通过折叠或以其他方式成形加工屏蔽罩1202来形成。
可移动部件的修改
图14A至14G示出了图10A和10B所示的8线致动器可以被修改以与阻尼元件相互作用的一些方式,该阻尼元件被布置用于减少可移动部件的不期望的运动。通过具有在不同位置的多个阻尼器或具有不同类型的多个阻尼器,可以抑制8线致动器的所有六个自由度上的不期望的运动,这些阻尼器也能够抑制旋转运动。
图14A示出了8线致动器的第一修改的示意图(侧视图)。这里,可移动部件1302包括至少一个突起1304,该突起1304从可移动部件1302向支撑结构(为了清楚起见未示出)的基部1300延伸。阻尼材料1308设置在支撑结构的基部1300上的至少一个位置。至少一个突起1304被布置成延伸到阻尼材料1308中。至少一个突起1304可以不与支撑结构本身的基部1300接触。在实施例中,阻尼材料1308可以设置在支撑结构的基部1300中的一个或更多个凹下部分中。该突起1304或每个突起1304可以采取刚性杆或圆柱体的形式。在图示的例子中,每个突起1304可以包括位于杆/圆柱体的一端处的球体1306,并且至少该球体1306与阻尼材料1308相互作用。球体1306增加了突起1304的与阻尼材料1308相互作用的表面积。图14A所示的布置可以被认为是三维阻尼布置。也就是说,该布置能够抑制可移动部件1302的三维移动中的任何一个中的不期望的运动。
图14B中的上方的图片示出了8线致动器的可移动部件的第二修改的示意图(侧视图)。如图14A所示,可移动部件1302包括至少一个突起1304。这里,代替突起1304在一端处包括球体/球,该突起1304或每个突起1304包括至少一个桨状物、搅拌叶片或螺旋桨叶片。至少一个突起1304可以不与支撑结构本身的基部1300接触。该突起1304或每个突起1304可以具有单个桨状物1310,或者如图14B中的底部的图片所示,可以具有一个以上的桨状物1310。图14B中的底部的图片所示的实施例可能是有利的,因为它增加了突起1304与阻尼材料1308相互作用的表面积。图14B所示的实施例可以在可移动部件1302沿着主轴线P(如果致动器用于移动诸如透镜或透镜组的光学部件,则该主轴线可以是光轴)移动时减少阻尼凝胶的位移。在阻尼器1308设置在凹下部分内而不是仅仅设置在支撑结构(例如,基部1300)的表面上的情况下,桨状物可以有利地降低凝胶从凹下部分逸出的可能性。
图14C示出了8线致动器的第三修改的示意图(侧视图)。这里,致动器包括至少一个臂1312,该臂1312在一端处联接到可移动部件1302,且在另一端处联接到支撑结构的基部1300。至少一个臂1312可以由本身提供阻尼或减震的材料形成。例如,至少一个臂1312可以由泡沫、氨基甲酸乙酯泡沫、微孔泡沫、聚氨基甲酸酯泡沫或PORON(RTM)形成。在该实施例中,由于至少一个臂1312本身由阻尼材料形成,所以可不需要液体阻尼器(例如凝胶或油)。可选地,至少一个阻尼臂1312可以与液体阻尼材料结合使用。
图14D示出了8线致动器的第四种修改的示意图(侧视图)。这里,致动器包括从可移动部件1302延伸的突起1304。突起1304可以采取刚性杆或圆柱体的形式。支撑结构1301被修改为包括凹下部分1314。可以在凹下部分1314中提供流体阻尼材料。突起1304延伸到凹下部分1314中的阻尼材料中。密封件(未示出)可以设置在凹下部分上,以减少或防止流体阻尼材料流出凹下部分1314,并且突起1304可以延伸穿过该密封件以与阻尼材料相互作用。
图14E示出了8线致动器的第五种修改的示意图(侧视图)。这里,致动器包括一个或更多个缓冲器(dashpot)1316。该缓冲器1316或每个缓冲器1316包括活塞1318,活塞1318可以在一端处联接到可移动部件1302,并且与容纳粘性流体阻尼材料(例如油)的容器1320接合。容纳粘性材料的容器联接到支撑结构(为了清楚起见,没有示出整个支撑结构)的基部1300并从其延伸。可移动部件1302的活塞与粘性流体接合以提供阻尼。
图14F示出了8线致动器的第六种修改的示意图(侧视图)。在图14E中,每个缓冲器1316联接到可移动部件1302的顶部,并且被布置成大体上平行于致动器的主轴线(例如光轴)。相反,在图14F中,该缓冲器1316或每个缓冲器1316可以联接到可移动部件1302的底部,并且可以与主轴线成一定角度布置。
图14G示出了8线致动器的第七种修改的示意图(平面图)。在这种布置中,当阻尼材料处于剪切状态时,阻尼可能是最有效的。这里所示的布置旨在沿着可移动部件1302的一个特定运动轴线给出最佳阻尼。这里,可移动部件1302包括突起1304,该突起1304从可移动部件的一侧延伸并与支撑结构1301的一侧或拐角相互作用。支撑结构1301可以包括凹下部分1314,并且凹下部分1314可以容纳阻尼材料1308。突起1304被布置成延伸到阻尼材料1308中。突起1304可以采取刚性杆或圆柱体的形式。在图示的例子中,突起1304可以包括位于杆/圆柱体的一端处的球体1306,并且至少该球体1306与阻尼材料1308相互作用。球体1306增加了突起1304的与阻尼材料1308相互作用的表面积。因此,除了突起1304在不同的方向上从可移动部件1302延伸并与支撑结构的不同部分相互作用之外,该布置与图14A所示的布置类似。
图15A和15B示出了对8线致动器的两种修改以结合阻尼器的示意图。在图15A中,8线致动器的可移动部件1402包括与支撑结构1400的表面相互作用的端部止动件1404。可移动部件1402可以包括突起1410。支撑结构1400可以包括凹槽或凹下部分1406。当端部止动件1404与支撑结构1400的表面接触时,可移动部件1402的突起1410可以与凹槽1406相互作用。凹槽1406可以包容纳阻尼材料1408。因此,当端部止动件1404接触支撑结构1400时,可移动部件的突起1410与阻尼材料1408相互作用。在图15B中,可移动部件1402包括突起1410,突起1410本身形成致动器的端部止动件。因此,在图15B中,突起1410接触支撑结构1400的表面。阻尼材料1408可以设置在端部止动件1408和支撑结构1400之间。
应当理解,尽管图15A和15B示出了突起在可移动部件上,而凹槽/凹下部分在支撑结构上,然而突起可以在支撑结构上,凹槽/凹下部分可以在可移动部件上。
图16示出了包括作为阻尼器的成形片材的致动器的示意图。这里,成形片材1504在一端处联接到可移动部件1502,且在另一端处联接到支撑结构1500。成形片材1504包括两个弯折部1506,并且能够围绕弯折部1506弯曲。片材1504可以被布置成使得可移动部件1502能够在所需方向上移动,但是防止可移动部件1502在其他方向上移动。这样,片材1504可以用作阻尼器。
图17A示出了包括阻尼器的第二致动器的示意图。致动器包括位于支撑结构1600和可移动部件(为了清楚起见,这里未示出)之间的公共弹簧部件1602。公共弹簧1602可以被修改为包括突起1604,突起1604被布置用于与阻尼材料1606相互作用。阻尼材料1606可以设置在支撑结构1600上,例如在支撑结构的表面上或支撑结构中的凹下部分中。
图17B示出了包括阻尼器的第二致动器的示意图。在这种布置中,阻尼材料1606可以设置在公共弹簧1602上(即,在可移动部件1608和公共弹簧1602之间)、公共弹簧1602下方(即,在支撑结构1600和公共弹簧1602之间)、或者两者兼有。阻尼材料1606可以设置在公共弹簧上/下的离散位置处,或者可以覆盖公共弹簧1602。阻尼材料可以设置在公共弹簧的中点上,这可以减缓运动。
图18A至18C示出了凹下部分或凹槽可如何能够使阻尼器移动的示意图。这里,阻尼器1706设置在可移动部件1700的表面和位于支撑结构1702中的凹下部分1704之间。(应当理解,凹下部分同样可以代替地位于可移动部件1700中)。当可移动部件1700和支撑结构1702接触时,凹下部分1704防止阻尼器1706挤压或压缩,阻尼器的显著压缩可限制材料抑制不期望的运动的能力。因此,当可移动部件与支撑结构分离时(图18A)、当可移动部件1700与支撑结构1702紧密接触使得阻尼器1706移动到凹下部分1704中时(图18B)、以及当可移动部件平行于/沿着支撑结构的表面移动时(图18C),阻尼器能够起作用。
在图11A至14B、14D至15B和17A至17B所示的实施例中,至少一个阻尼元件可以是设置在SMA致动装置中的至少一个位置中的粘性材料。粘性材料可以是润滑剂。润滑剂可以是油脂、硅脂和油中的任何一种。可选择地,至少一个阻尼元件可以是设置在SMA致动装置中的至少一个位置中的粘弹性材料。粘弹性材料可以是硅胶或阻尼油,其可以使用紫外光固化。
至少一个阻尼元件可以设置在支撑结构和可移动部件之间。
至少一个阻尼元件可以设置在支撑结构的表面上,并且可移动部件可以包括延伸到至少一个阻尼元件中的至少一个突起。支撑结构可以包括至少一个凹下部分,并且阻尼元件设置在至少一个凹下部分内。该至少一个凹下部分可以设置在支撑结构的基部或侧部中。
至少一个阻尼元件可以设置在可移动部件的表面上,并且支撑结构可以包括延伸到至少一个阻尼元件中的至少一个突起。可移动部件可以包括至少一个凹下部分,并且阻尼元件设置在至少一个凹下部分内。至少一个凹下部分可以设置在可移动部件的基部或侧部中。
至少一个突起可以是杆,并且杆的一端可以延伸到至少一个阻尼元件中。可选择地,至少一个突起可以包括杆,该杆在一端处联接到球体/球,并且球体/球可以延伸到至少一个阻尼元件中。可选择地,至少一个突起可以包括杆,该杆在一端处联接到至少一个桨状物,并且该至少一个桨状物可以延伸到至少一个阻尼元件中。该至少一个桨状物能够围绕杆弯曲或旋转。
支撑结构还可以包括屏蔽罩,并且屏蔽罩可以包括至少一个突起,该突起布置成延伸到至少一个阻尼元件中。在这种情况下,可移动部件可以包括至少一个凹下部分,其中阻尼元件设置在至少一个凹下部分内。
在实施例中,该装置可以包括联接在可移动部件和支撑结构之间的至少一个缓冲器,其中该至少一个缓冲器容纳至少一个阻尼元件。
在实施例中,该装置可以包括联接到可移动部件和支撑结构的公共弹簧,其中公共弹簧包括布置成延伸到至少一个阻尼元件中的至少一个突起。可选择地,至少一个阻尼元件可以设置在支撑结构和公共弹簧之间和/或公共弹簧和可移动部件之间。
在实施例中,例如图14C所示的例子,至少一个阻尼元件可以是臂,该臂在一端处联接到可移动部件而在另一端处联接到支撑结构。该臂可以由泡沫、氨基甲酸乙酯泡沫、微孔泡沫、聚氨基甲酸酯泡沫和PORON中的任何一种形成。
在实施例中,例如图16所示的例子,至少一个阻尼元件可以是成形片材,该成形片材在一端处联接到可移动部件而在另一端处联接到支撑结构。成形片材可以由金属、金属合金、金属材料和电绝缘材料中的任何一种形成。
在参照图11A至17B描述的任何一个实施例中,SMA致动装置可以是照相机装置,并且可以进一步包括固定到支撑结构的图像传感器。可移动部件可以包括照相机透镜元件,该照相机透镜元件包括至少一个透镜,该透镜被布置用于将图像聚焦在图像传感器上,主轴线是照相机透镜元件的光轴。可移动部件可以被移动以提供自动聚焦和/或光学图像稳定。
本领域技术人员应理解,尽管前面的内容已描述了被认为是执行本技术的最佳模式和在适当的情况下执行本技术的其它模式,但是本技术不应限于本说明书中公开的优选实施例的具体构型和方法。本领域技术人员应认识到,本技术具有广泛的应用范围,并且在不脱离所附权利要求所限定的任何发明构思的情况下,实施例可以进行宽范围的修改。

Claims (53)

1.一种形状记忆合金(SMA)致动装置,包括:
支撑结构,其包括:
基板,以及
静止压接板,其包括静止的线附接结构;
可移动部件,其以允许所述可移动部件相对于所述支撑结构在垂直于延伸穿过所述可移动部件的假想主轴线的两个正交方向上移动的方式支撑在所述支撑结构上,所述可移动部件包括:
弹簧板,其包括可移动的线附接结构;
至少两根形状记忆合金(SMA)致动器线,其连接在所述可移动部件和所述支撑结构之间,并且布置成在收缩时移动所述可移动部件;和
粘性材料,其设置在所述SMA致动装置中的至少一个位置中,并被布置用于减少所述可移动部件的不期望的运动。
2.根据权利要求1所述的SMA致动装置,其中在至少一个位置设置的所述粘性材料是阻尼器。
3.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述弹簧板还包括在所述弹簧板的与所述静止压接板接触的面中的至少一个凹下部分,并且所述阻尼器设置在所述至少一个凹下部分中。
4.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述静止压接板还包括在所述静止压接板的与所述弹簧板接触的面中的至少一个凹下部分,并且所述阻尼器设置在所述至少一个凹下部分中。
5.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述弹簧板还包括在所述弹簧板的与所述静止压接板接触的面中的至少一个环形凹下部分,并且所述阻尼器设置在所述环形凹下部分的中心中。
6.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述静止压接板还包括在所述静止压接板的与所述弹簧板接触的面中的至少一个环形凹下部分,并且所述阻尼器设置在所述环形凹下部分的中心中。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的SMA致动装置,其中所述至少一个凹下部分或所述至少一个环形凹下部分通过以下技术中的任一种形成:蚀刻、部分蚀刻、金属成形、压印和冲压。
8.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述弹簧板包括至少一个区域,所述至少一个区域包括多个凹陷部,并且所述阻尼器设置在所述凹陷部上。
9.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述静止压接板包括至少一个区域,所述至少一个区域包括多个凹陷部,并且所述阻尼器设置在所述凹陷部上。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的SMA致动装置,其中在制造过程期间,所述至少一个凹下部分的深度、所述至少一个环形凹下部分的深度以及所述多个凹陷部中的每个凹陷部的深度是可调整的,以优化所述阻尼器的性能。
11.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述阻尼器安置在所述基板和所述可移动的线附接结构之间。
12.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述阻尼器安置在所述基板和从每个可移动的线附接结构延伸的突起之间。
13.根据权利要求12所述的SMA致动装置,其中所述突起平行于所述基板。
14.根据权利要求12所述的SMA致动装置,其中所述突起包括延伸到所述阻尼器中的弯曲的尖端。
15.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述阻尼器安置在所述静止压接板和从所述弹簧板延伸的至少一个突起之间。
16.根据权利要求2所述的SMA致动装置,其中所述弹簧板包括从所述弹簧板延伸并连接到所述静止压接板的挠曲臂,并且所述阻尼器设置在所述挠曲臂和所述静止的线附接结构之间。
17.根据权利要求2至15中任一项所述的SMA致动装置,其中所述阻尼器是粘弹性材料。
18.根据权利要求16所述的SMA致动装置,其中所述粘弹性材料是硅胶或阻尼油。
19.根据权利要求2至18中任一项所述的SMA致动装置,其中所述阻尼器使用紫外光固化。
20.根据权利要求1所述的SMA致动装置,其中在至少一个位置设置的所述粘性材料是润滑剂。
21.根据权利要求20所述的SMA致动装置,还包括至少一个轴承,所述至少一个轴承将所述可移动部件的所述弹簧板支承在所述支撑结构上,其中所述润滑剂设置在所述至少一个轴承和所述弹簧板之间。
22.根据权利要求20或21所述的SMA致动装置,其中所述润滑剂是油脂、硅脂和油中的任何一种。
23.根据任一前述权利要求所述的SMA致动装置,其中所述SMA致动装置是照相机装置,并且还包括固定到所述支撑结构的图像传感器,并且所述可移动部件包括照相机透镜元件,所述照相机透镜元件包括被布置用于将图像聚焦在所述图像传感器上的至少一个透镜,所述主轴线是所述照相机透镜元件的光轴。
24.根据权利要求23所述的SMA致动装置,其中所述可移动部件被移动以提供光学图像稳定。
25.根据任一前述权利要求所述的SMA致动装置,包括总共四根SMA致动器线。
26.根据任一前述权利要求所述的SMA致动装置,还包括:
透镜元件,其支撑在所述弹簧板上;和
外壳;
其中所述粘性材料设置在所述透镜元件的表面和所述外壳的表面之间,以便防止或减少当所述SMA致动装置受到使所述可移动部件至少部分地与所述支撑结构分离的力时,由所述透镜元件的表面和所述外壳的表面之间的接触引起的可听见的噪声。
27.根据权利要求26所述的SMA致动装置,其中所述粘性材料设置在所述透镜元件中的凹槽内和/或所述外壳中的凹槽内。
28.一种形状记忆合金(SMA)致动装置,包括:支撑结构;可移动部件,其以允许所述可移动部件相对于所述支撑结构移动的方式支撑在所述支撑结构上;
八根SMA致动器线,其相对于假想主轴线倾斜,在围绕所述主轴线的四个侧中的每一个上各有两根SMA致动器线,所述SMA致动器连接在所述可移动部件和沿着所述主轴线在相反方向上的部件之间,每组的所述SMA致动器线围绕所述主轴线双重旋转对称地布置;和
至少一个阻尼元件,其被布置用于减少所述可移动部件的不期望的运动。
29.根据权利要求28所述的SMA致动装置,其中所述至少一个阻尼元件是设置在所述SMA致动装置中的至少一个位置中的粘性材料。
30.根据权利要求29所述的SMA致动装置,其中所述粘性材料是润滑剂。
31.根据权利要求30所述的SMA致动装置,其中所述润滑剂是油脂、硅脂和油中的任何一种。
32.根据权利要求28所述的SMA致动装置,其中所述至少一个阻尼元件是设置在所述SMA致动装置中的至少一个位置中的粘弹性材料。
33.根据权利要求29所述的SMA致动装置,其中所述粘弹性材料是硅胶或阻尼油。
34.根据权利要求33所述的SMA致动装置,其中所述粘弹性材料使用紫外光固化。
35.根据权利要求29至34中任一项所述的SMA致动装置,其中所述至少一个阻尼元件设置在所述支撑结构和所述可移动部件之间。
36.根据权利要求29至34中任一项所述的SMA致动装置,其中所述至少一个阻尼元件设置在所述支撑结构的表面上,并且所述可移动部件包括延伸到所述至少一个阻尼元件中的至少一个突起。
37.根据权利要求29至34中任一项所述的SMA致动装置,其中所述至少一个阻尼元件设置在所述可移动部件的表面上,并且所述支撑结构包括延伸到所述至少一个阻尼元件中的至少一个突起。
38.根据权利要求29至37中任一项所述的SMA致动装置,其中所述可移动部件或所述支撑结构包括至少一个凹下部分,并且所述阻尼元件设置在所述至少一个凹下部分内。
39.根据权利要求38所述的SMA致动装置,其中所述至少一个凹下部分设置在所述支撑结构或所述可移动部件的基部或侧部中。
40.根据权利要求36、37、38或39所述的SMA致动装置,其中所述至少一个突起是杆,并且所述杆的一端延伸到所述至少一个阻尼元件中。
41.根据权利要求36、37、38或39所述的SMA致动装置,其中所述至少一个突起包括杆,所述杆在一端处联接到球体,并且所述球体延伸到所述至少一个阻尼元件中。
42.根据权利要求36、37、38或39所述的SMA致动装置,其中所述至少一个突起包括杆,所述杆在一端处联接到至少一个桨状物,并且所述至少一个桨状物延伸到所述至少一个阻尼元件中。
43.根据权利要求29至35中任一项所述的SMA致动装置,其中所述支撑结构还包括屏蔽罩,并且所述屏蔽罩能够包括至少一个突起,所述至少一个突起被布置成延伸到所述至少一个阻尼元件中。
44.根据权利要求43所述的SMA致动装置,其中所述可移动部件包括至少一个凹下部分,其中所述阻尼元件设置在所述至少一个凹下部分内。
45.根据权利要求29至34中任一项所述的SMA致动装置,还包括至少一个缓冲器,所述至少一个缓冲器联接在所述可移动部件和所述支撑结构之间,其中所述至少一个缓冲器容纳所述至少一个阻尼元件。
46.根据权利要求29至35和38至39中任一项所述的SMA致动装置,还包括联接到所述可移动部件和所述支撑结构的公共弹簧,其中所述公共弹簧包括被布置成延伸到所述至少一个阻尼元件中的至少一个突起。
47.根据权利要求29至35和38至39中任一项所述的SMA致动装置,还包括联接到所述可移动部件和所述支撑结构的公共弹簧,其中所述至少一个阻尼元件设置在所述支撑结构和所述公共弹簧之间和/或所述公共弹簧和所述可移动部件之间。
48.根据权利要求28所述的SMA致动装置,其中所述至少一个阻尼元件是臂,所述臂在一端处联接到所述可移动部件并且在另一端处联接到所述支撑结构。
49.根据权利要求48所述的SMA致动装置,其中所述臂由泡沫、氨基甲酸乙酯泡沫、微孔泡沫、聚氨基甲酸酯泡沫和PORON中的任何一种形成。
50.根据权利要求28所述的SMA致动装置,其中所述至少一个阻尼元件是成形片材,所述成形片材在一端处联接到所述可移动部件,且在另一端处联接到所述支撑结构。
51.根据权利要求50所述的SMA致动装置,其中所述成形片材由金属、金属合金、金属材料和电绝缘材料中的任一种形成。
52.根据权利要求28至51中任一项所述的SMA致动装置,其中所述SMA致动装置是照相机装置,并且还包括固定到所述支撑结构的图像传感器,并且所述可移动部件包括照相机透镜元件,所述照相机透镜元件包括被布置成将图像聚焦在所述图像传感器上的至少一个透镜,所述主轴线是所述照相机透镜元件的光轴。
53.根据权利要求52所述的SMA致动装置,其中所述可移动部件被移动以提供自动对焦和/或光学图像稳定。
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