CN116075768A - 致动器组件 - Google Patents

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安德鲁·本杰明·辛普森·布朗
亚当·索思
罗伯特·兰霍恩
詹姆斯·豪沃思
郭姵岐
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Abstract

致动器组件(4001)包括第一部件(4002)、第二部件(4004)、支承机构(4003)和驱动机构(4005)。支承机构(4003)包括第一至第四挠性件(40151、40152、40153、40154),第一至第四挠性件围绕穿过致动器组件(4001)的主轴线(4009)布置。支承机构将第二部件(4004)支撑在第一部件(4002)上。第二部件(4004)围绕第一和/或第二轴线(4011、4012)可倾斜,第一和/或第二轴线不平行且第一和/或第二轴线垂直于主轴线(4009)。驱动机构(4005)包括四段形状记忆合金线(40101、40102、40103、40104)。四段形状记忆合金丝线(40101、40102、40103、40104)联接到第二部件(4004)和第一部件(4002)。支承15机构(4003)被构造成将由驱动机构(4005)产生的正交于主轴线(4009)的侧向力转换成第二部件(4004)围绕第一和/或第二轴线(4011、4012)的倾斜。第一至第四挠性件(40151、40152、40153、40154)中的每一个具有连接到第一部件(4002)的第一端(4016)和连接到第二部件(4004)的第二端(4017)。第一至第四挠性件(40151、40152、40153、40154)中的每一个包括构造成增加该挠性件(40151、40152、40153、40154)对相应的第二端(4017)朝向相应的第一端(4016)的位移的第一顺从性的特征(1016)。第一顺从性小于该挠性件(40151、40152、40153、40154)对相应的第二端(4017)平行于主轴线(4009)的25位移的第二顺从性。

Description

致动器组件
领域
本申请涉及一种致动器组件,特别是一种包括多段形状记忆合金(SMA)线的致动器组件。
背景
这样的致动器组件可以用于例如通过使包括图像传感器和透镜系统的整个模块相对于支撑结构倾斜来提供与紧凑型相机模块相关的光学图像稳定(OIS)。这种提供OIS的方法通常被称为“模块倾斜”。
WO 2010/029316 A2描述了一种相机装置,该相机装置具有悬架系统,悬架系统包括多个挠性元件(flexure elements),挠性元件以允许相机模块倾斜的方式将相机模块支撑在支撑结构上,并且相机装置具有多根SMA线,每根SMA线连接在相机模块和支撑结构之间并且布置成收缩以驱动相机模块倾斜。SMA线可以在其端部处固定到相机模块,并钩在支撑结构的元件上。
概述
根据本发明的第一方面,提供了一种致动器组件,其包括第一部件、第二部件、支承机构和驱动机构(或系统)。支承机构包括围绕穿过致动器组件的主轴线布置的第一至第四挠性件(flexures)。支承机构将第二部件支撑在第一部件上。第二部件可围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,第一轴线和/或第二轴线不平行,并且第一轴线和/或第二轴线垂直于主轴线。驱动机构包括四段形状记忆合金线。四段形状记忆合金线联接到第二部件并联接到第一部件。支承机构被构造成将由驱动机构产生的正交于主轴线的(一种或更多种)侧向力转换成第二部件绕第一轴线和/或第二轴线的倾斜。第一至第四挠性件中的每一个具有连接到第一部件的第一端和连接到第二部件的第二端。第一至第四挠性件中的每一个包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向(和/或远离)相应的第一端的位移的第一顺从性的特征。第一顺从性小于该挠性件对相应的第二端平行于主轴线的位移的第二顺从性。
因此,提供了可替代的致动器组件,该致动器组件可以用于例如提供模块倾斜OIS,并且其中可以减小倾斜第二部件所需的驱动力和/或可以减小第二部件的除倾斜之外的位移。
第一至第四挠性件可以是长形的。第一至第四挠性件的特征不仅仅对应于增加挠性件的长度。
第一至第四挠性件可以围绕主轴线等角度地间隔开。
第一和第二顺从性对应于第一端和第二端之间的相对位移的有效、总体或总顺从性,其考虑了相应的挠性件的几何形状和材料。
驱动机构可以由四段形状记忆合金线组成。该四段形状记忆合金线可以直接将第二部件连接或联接到第一部件。
四段形状记忆合金线可以被配置为响应于所施加的输入信号而产生平行于第一轴线的第一力、平行于第二轴线的第二力和/或围绕法线的扭矩。
四段形状记忆合金线段中的每一个对应于形状记忆合金线的一个区部,在该区部上可以独立地控制驱动电流。例如,一对形状记忆合金线段可以由单根物理线提供,该物理线具有连接到一端的第一电流源、连接到另一端的第二电流源和在两端之间的点处的电流返回连接。
每段形状记忆合金线可以被布置成向具有不平行于(例如大体上垂直于)主轴线的分量的部分施加力。
法线可以穿过枢轴点。枢轴点不一定是物理点(例如物体表面上的点),而是可以位于空间中。例如,枢轴点可以响应于第一支承机构的移动和/或变形而移动。
第一轴线和第二轴线可以垂直于主轴线。第一轴线可以垂直于第二轴线。
第一挠性件和第三挠性件可以围绕主轴线以第一方向延伸,并且第二挠性件和第四挠性件可以围绕主轴线以相反的第二方向延伸。
第一方向可以是顺时针,并且第二方向可以是逆时针(反时针)。围绕主轴线沿一定方向(例如顺时针)“延伸”的挠性件可以对应于该挠性件被拉长,使得从该挠性件的第一端和第二端到第三轴线z绘制的一对线围绕第三轴线z形成一个角度,该角度(从第一端移向第二端)具有符号,该符号是正的(例如第一方向)或负的(例如第二方向)。
第一至第四挠性件中的每一个的特征可以包括在相应的第一端和第二端之间的点处的至少一个方向改变。每个特征可以对应于在相应的第一端和第二端之间的点处的挠性件的方向改变和/或横截面改变。
第一至第四挠性件中的每一个的特征可以包括该挠性件的至少一个发夹形部分。发夹形部分可以被限制到相应的平面,可选地,该平面可以平行于主轴线。
第一至第四挠性件中的每一个的特征可以包括该挠性件的在包络内发生曲折的至少一部分。特征可以在相应的平面内曲折,可选地,该平面可以平行于主轴线。
第一至第四挠性件中的每一个的特征可以包括该挠性件的至少一个弯曲部分。弯曲部分可以位于相应的平面内,可选地,该平面可以平行于主轴线。该平面可以平行于主轴线。
第一至第四挠性件中的每一个的特征可以包括至少一个肘弯部。肘弯部可以位于相应的平面内,可选地,该平面可以平行于主轴线。该平面可以平行于主轴线。
每一个挠性件可以大体上是L形的,具有第一直部分。第一直部分可以通过肘弯部连接到第二直部分。第一直部分可以比第二直部分长。
每个特征可以采取相应的挠性件的横截面形状和/或面积的变化的形式。例如,特征可以采取相应的挠性件中的凹口或收缩部的形式。
第一顺从性可以小于或等于第二顺从性的2%,并且第一顺从性可以大于或等于第二顺从性的0.02%。
第一顺从性可以在第二顺从性的0.05%和2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.1%和2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.02%和1%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.05%和1%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.1%和1%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.02%和0.2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.05%和0.2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.1%和0.2%之间。
支承机构可以包括一个或更多个止挡件,该止挡件被构造成将第二部件相对于第一部件的移动约束在允许体积(allowed volume)内。第一至第四挠性件的每个特征可以被构造成使得相应的挠性件的机械行为保持弹性,同时第二部件保持在允许体积内。
例如,一个或更多个止挡件(也称为“端部止挡件”)可以被定位成使得第二部件在平行于第一轴线、第二轴线和/或主轴线移动超过最大量之后将邻接至少一个止挡件。附加地或替代地,一个或更多个止挡件可以被定位成使得第二部件在围绕第一轴线、第二轴线和/或主轴线旋转超过最大角度之后将邻接至少一个止挡件。在邻接(接触)任何止挡件之前第二部件可以相对于第一部件移动的体积可以限定允许体积。
一个或更多个止挡件中的至少一个止挡件可以被构造成约束第二部件相对于第一部件沿着主轴线的移动。
支承机构可以被构造成约束第二部件相对于第一部件围绕主轴线的旋转。被构造成约束可能意味着抵制,甚至防止,或阻止。
支承机构可以被构造成允许第二部件相对于第一部件围绕主轴线的旋转。
支承机构可以被构造成约束第二部件相对于第一部件在垂直于主轴线的方向上的平移。
支承机构可以包括枢轴支承件。枢轴支承件可以包括基座和从基座或第一部件直立的枢轴。枢轴可以具有布置成接触第二部件的远端。相反,枢轴可悬置在第二部件上。枢轴可以包括硅树脂或另一柔性材料。例如,枢轴可以由诸如硅树脂的柔性材料的涂层包围或嵌入诸如硅树脂的柔性材料的块体中。
支承机构可以包括导热连杆。例如,柔性涂层或块体可以有助于将热量从第二部件传导出去。
枢轴可以是锥形的。枢轴可以是圆柱形的。枢轴可以从基座的中心直立。基座可以是平坦的。基板可以是板。基座可以是框架。例如,框架可以包括网状物(web),该网状物例如包括环形周边框架、中心垫状物和连结周边框架和中心垫状物的构件。基座可以是环形的。例如,枢轴可以包括环形基座和从环形基座延伸的锥体或棱锥(例如,形成具有围绕其基座的凸缘的锥体或棱锥)。第二部件可以被成形为提供用于枢轴的远端的支座。
例如,第二部件可以包括盲孔(或“凹部”)、通孔或凹陷,用于安置枢轴的远端。第二部件可以包括限定盲孔或凹陷的环形凸起。如果枢轴悬置在第二部件上,那么第一部件可以被成形成为枢轴的远端提供支座。
四段形状记忆合金线中的每一个可以位于第一平面中,第一平面平行于由第一轴线和第二轴线限定的第二平面。
第一平面和第二平面可以沿着主轴线相对于彼此偏移。
使用共面的四根形状记忆线可以帮助降低致动器组件的高度(或“降低”致动器组件的“轮廓”)。使形状记忆线的平面偏移可以允许力在不同的平面中施加到第一平面,从而允许形状记忆线引起平台的倾斜。
四段形状记忆合金线可以不是共面的(非共面的)。
四段形状记忆合金线可以被配置为响应于所施加的输入信号而产生平行于第一轴线的第一力、平行于第二轴线的第二力和/或围绕法线的扭矩。
四根形状记忆线可以相对于第一平面倾斜。
这可以帮助实现更高的行程,但可能会导致更少的力。
四段形状记忆线中的每一个可以置于第一部件与第二部件之间。
第一至第四挠性件中的每一个可以包括相应的薄网状物。
第一至第四挠性件可以与第一部件形成为单个部件。当挠性件未挠曲时,第一部件以及第一至第四挠性件可以是共面的。
第一至第四挠性件可以与第二部件形成为单个部件。当挠性件未挠曲时,第二部件以及第一至第四挠性件可以是共面的。
第二部件可以相对于第一部件围绕第一和/或第二轴线倾斜±6°(正或负六度)的范围。
致动器组件还可以包括图像传感器和透镜系统。图像传感器和透镜系统可以由第二部件支撑并与第二部件一起倾斜。可替代地,图像传感器可以由第一部件支撑,并且透镜系统可以由第二部件支撑,以便与第二部件一起倾斜(并且可选地沿着主轴线移动)。
第二部件可以是扁平的。第二部件通常可以是圆形(即,盘)、椭圆形(即,椭圆盘或板)或多边形(即,多边形板),例如矩形(即,矩形板),特别是方形(即,方形板)。第二部件可以是刚性的,或比挠性件更刚性的。
一种系统可以包括致动器组件和一组开关设备,用于向相应的形状记忆合金线段施加驱动信号。该系统还可以包括用于单独控制开关设备的控制器。
根据本发明的第二方面,提供了一种方法,该方法包括将致动器组件或系统用于光学图像稳定和/或自动聚焦。
该方法可以包括对应于致动器组件或系统的任何特征的特征。
根据本发明的第三方面,提供了一种相机组件,该相机组件包括第一部件和可相对于第一部件倾斜的第二部件。相机组件还包括支承机构,该支承机构将第二部件支撑在第一部件上。支承机构包括围绕穿过相机组件的主轴线布置的第一至第四挠性件。第二部件承载模块,该模块包括图像传感器和透镜系统。相机组件还包括四段形状记忆合金线,该四段形状记忆合金线布置成响应于驱动信号使第二部件和模块相对于第一部件倾斜。第一至第四挠性件中的每一个具有连接到第一部件的第一端和连接到第二部件的第二端。第一至第四挠性件中的每一个包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征。第一顺从性小于该挠性件对相应的第二端平行于主轴线的位移的第二顺从性。
透镜系统还可以包括透镜托架。透镜系统还可以包括透镜机构,透镜机构包括至少一个透镜。透镜系统还可以包括自动聚焦系统,该自动聚焦系统机械地联接透镜机构和透镜托架以使透镜机构相对于传感器移动。
相机组件可以包括对应于致动器组件或系统的任何特征的特征。
根据本发明的第四方面,提供了一种包括第一部件和第二部件的致动器组件。致动器组件还包括将第一部件连接到第二部件的第一至第四挠性机构。每个挠性机构包括连接到第一部件的第一部分。每个挠性机构还包括通过挠性件连接到第一部分的第二部分。第二部分连接到第二部件。致动器组件还包括将第一部件连接到第二部件的第一至第四压接机构。每个压接机构包括连接到第一部件并支撑第一压接部的第三部分。每个压接机构还包括连接到第二部件的侧表面并支撑第二压接部的第四部分。每个压接机构还包括连接在第一压接部和第二压接部之间的形状记忆合金线段。致动器组件还包括支承机构,该支承机构包括在第一至第四挠性机构中包括的挠性件,并将第二部件支撑在第一部件上。第二部件可围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,第一轴线和/或第二轴线不平行,并且第一轴线和/或第二轴线垂直于穿过致动器组件的主轴线。致动器组件还包括驱动机构,该驱动机构包括在第一至第四压接机构中包括的形状记忆合金线段。支承机构被构造成将由驱动机构产生的正交于主轴线的(一种或更多种)侧向力转换成第二部件围绕第一轴线和/或第二轴线的倾斜。
因此,提供了一种可替代的致动器组件,该致动器组件可以用于例如提供模块倾斜OIS,并且可以被方便地制造。
第二部件的侧表面是大体上平行于主轴线的任何表面。
第一至第四挠性件可以是长形的。每个挠性机构可以大体上是平面的。每个压接机构可以大体上是平面的。第一至第四挠性机构中的每一个可以与相应的压接机构大体上共面。
每个第一压接部可以与相应的第三部分形成为单件。每个第二压接部可以与相应的第四部分形成为单件。每个第一压接部可以例如通过焊接附接到相应的第三部分。每个第二压接部可以例如通过焊接附接到相应的第四部分。
驱动机构可以由四段形状记忆合金线组成。四段形状记忆合金线可以经由相应的第三部分和第二部分将第二部件直接连接或联接到第一部件。
四段形状记忆合金线可以被配置为响应于所施加的输入信号而产生平行于第一轴线的第一力、平行于第二轴线的第二力和/或围绕法线的扭矩。
四段形状记忆合金线段中的每一个可以对应于形状记忆合金线的可以独立地控制驱动电流的区部。例如,一对形状记忆合金线段可以由单根物理线提供,该物理线具有连接到一端的第一电流源、连接到另一端的第二电流源和在两端之间的点处的电流返回连接。
每段形状记忆合金线可以被布置成向具有不平行于(例如大体上垂直于)主轴线的分量的部分施加力。
法线可以穿过枢轴点。枢轴点不一定是物理点(例如物体表面上的点),而是可以位于空间中。例如,枢轴点可以响应于第一支承机构的移动和/或变形而移动。
第一轴线和第二轴线可以垂直于主轴线。第一轴线可以垂直于第二轴线。
每个第二部分可以电连接到相应的第四部分,并且相应的挠性件可以构成通过相应的SMA线段的电流的返回路径。
第一挠性机构对应于第一压接机构。第二挠性机构对应于第二压接机构。第三挠性机构对应于第三压接机构。第四挠性机构对应于第四压接机构。
每个第二部分可以与相应的第四部分形成为单件。换句话说,每个挠性机构和相应的压接机构可以对应于单个(组件)单元。可替代地,每个第二部分和相应的第四部分可以是独立件。
每个第二部分可以与相应的第四部分连接到第二部件的相同侧表面。可替代地,每个第二部分可以与相应的第四部分连接到第二部件的不同表面,例如下表面。
每个第一部分可以与相应的第三部分形成为单件。可替代地,每个第一部分和相应的第三部分可以是独立件。
对应于第一至第四压接机构中的每一者的形状记忆合金线段可以相对于相应的挠性机构的挠性件沿着主轴线偏移。
第一至第四挠性机构的每一个挠性件可以具有连接到第一部分的第一端和连接到第二部分的第二端。每一个挠性件可以包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征。该第一顺从性可以小于该挠性件对相应的第二端平行于主轴线的位移的第二顺从性。
这些特征不仅仅对应于增加挠性件的长度。相反,每个特征可以对应于在相应的第一端和第二端之间的点处的长形挠性件的方向改变和/或横截面改变。
第一和第二顺从性对应于第一端和第二端之间的相对位移的有效、总体或总顺从性,其考虑了相应的挠性件的几何形状和材料。
第一顺从性可以小于或等于第二顺从性的2%,并且第一顺从性可以大于或等于第二顺从性的0.02%。
第一顺从性可以在第二顺从性的0.05%和2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.1%和2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.02%和1%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.05%和1%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.1%和1%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.02%和0.2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.05%和0.2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.1%和0.2%之间。
支承机构可以包括一个或更多个止挡件,该止挡件被构造成将第二部件相对于第一部件的移动约束在允许体积内。第一至第四挠性件的每个特征可以被构造成使得相应的挠性件的机械行为保持弹性,同时第二部件保持在允许体积内。
例如,一个或更多个止挡件(也称为“端部止挡件”)可以被定位成使得第二部件在平行于第一轴线、第二轴线和/或主轴线移动超过最大量之后将邻接至少一个止挡件。附加地或替代地,一个或更多个止挡件可以被定位成使得第二部件在围绕第一轴线、第二轴线和/或主轴线旋转超过最大角度之后将邻接至少一个止挡件。在邻接(接触)任何止挡件之前第二部件可以相对于第一部件移动的体积可以限定允许体积。
一个或更多个止挡件中的至少一个止挡件可以被构造成约束第二部件相对于第一部件沿着主轴线的移动。
支承机构可以被构造成约束第二部件相对于第一部件围绕主轴线的旋转。被构造成约束可能意味着抵制,甚至防止,或阻止。
对应于第一至第四挠性机构的第一至第四挠性件可以围绕主轴线布置。第一和第三挠性件可以围绕主轴线以第一方向延伸,并且第二和第四挠性件可以围绕主轴线以相反的第二方向延伸。
第一至第四挠性件可以围绕主轴线等角度地间隔开。第一方向可以是顺时针,并且第二方向可以是逆时针(反时针)。围绕主轴线沿一定方向(例如顺时针)“延伸”的挠性件可以对应于该挠性件被拉长,使得从该挠性件的第一端和第二端到第三轴线z绘制的一对线围绕第三轴线z形成一个角度,该角度(从第一端移向第二端)具有符号,该符号是正的(例如第一方向)或负的(例如第二方向)。
第一至第四挠性机构的每个挠性件的特征可以包括该挠性件的至少一个发夹形部分。发夹形部分可以被限制到相应的平面,可选地,该平面可以平行于主轴线。第一至第四挠性机构中的每一个挠性件的特征可以包括该挠性件的在包络内发生曲折的至少一部分。特征可以在相应的平面内曲折,可选地,该平面可以平行于主轴线。第一至第四挠性机构的每个挠性件的特征可以包括该挠性件的至少一个弯曲部分。弯曲部分可以位于相应的平面内,可选地,该平面可以平行于主轴线。该平面可以平行于主轴线。第一至第四挠性机构的每个挠性件的特征可以包括至少一个肘弯部。肘弯部可以位于相应的平面内,可选地,该平面可以平行于主轴线。该平面可以平行于主轴线。第一至第四挠性机构的每个挠性件可以是具有第一直部分的大体上L形。第一直部分可以通过肘弯部连接到第二直部分。第一直部分可以比第二直部分长。
每个特征可以采取相应的挠性件的横截面形状和/或面积的变化的形式。例如,特征可以采取相应的挠性件中的凹口或收缩部的形式。
支承机构可以被构造成约束第二部件相对于第一部件围绕主轴线的旋转。被构造成约束可能意味着抵制,甚至防止,或阻止。
支承机构可以被构造成允许第二部件相对于第一部件围绕主轴线的旋转。
支承机构可以被构造成约束第二部件相对于第一部件在垂直于主轴线的方向上的旋转。
支承机构可以包括枢轴支承件。枢轴支承件可以包括基座和枢轴,枢轴从基座或第一部件直立并且具有远端,其中,枢轴的远端布置成接触第二部件。相反,枢轴可悬置在第二部件上。枢轴可以包括硅树脂或另一柔性材料。例如,枢轴可以由诸如硅树脂的柔性材料的涂层包围或嵌入诸如硅树脂的柔性材料的块体中。
支承机构可以包括导热连杆。例如,柔性涂层或块体可以有助于将热量从第二部件传导出去。
枢轴可以是锥形的。枢轴可以是圆柱形的。枢轴可以从基座的中心直立。基座可以是平坦的。基板可以是板。基座可以是框架。例如,框架可以包括网状物,该网状物例如包括环形周边框架、中心垫状物和连结周边框架和中心垫状物的构件。基座可以是环形的。例如,枢轴可以包括环形基座和从环形基座延伸的锥体或棱锥(例如,形成具有围绕其基座的凸缘的锥体或棱锥)。
第二部件可以被成形为提供用于枢轴的远端的支座。例如,第二部件可以包括盲孔(或“凹部”)、通孔或凹陷,用于安置枢轴的远端。第二部件可以包括限定盲孔或凹陷的环形凸起。如果枢轴悬置在第二部件上,那么第一部件可以被成形成为枢轴的远端提供支座。
四段形状记忆合金线中的每一个可以位于第一平面中,第一平面平行于由第一轴线和第二轴线限定的第二平面。第一平面和第二平面可以沿着主轴线相对于彼此偏移。
使用共面的四根形状记忆线可以帮助降低致动器组件的高度(或“降低”致动器组件的“轮廓”)。使形状记忆线的平面偏移可以允许力在不同的平面中施加到第一平面,从而允许形状记忆线引起平台的倾斜。
四段形状记忆合金线可以不是共面的。
四段形状记忆合金线可以被配置为响应于所施加的输入信号而产生平行于第一轴线的第一力、平行于第二轴线的第二力和/或围绕法线的扭矩。
四根形状记忆线可以相对于第一平面倾斜。
这可以帮助实现更高的行程,但可能会导致更少的力。
四段形状记忆线中的每一个可以置于第一部件与第二部件之间。
第一至第四挠性机构中的每一个可以包括薄网状物或采取薄网状物的形式。第一至第四压接机构中的每一个可以包括薄网状物或采取薄网状物的形式。第一至第四挠性机构和对应的压接机构中的每一个可以包括相同的薄网状物,或者采取相同的薄网状物的形式。
致动器组件还可以包括图像传感器和透镜系统,图像传感器和透镜系统由第二部件支撑以便与第二部件一起倾斜。
致动器组件还可以包括由第一部件支撑的图像传感器和由第二部件支撑以便与第二部件一起倾斜的透镜系统。
第二部件可以是扁平的。第二部件通常可以是圆形(即,盘)、椭圆形(即,椭圆盘或板)或多边形(即,多边形板),例如矩形(即,矩形板),特别是方形(即,方形板)。第二部件可以是刚性的,或比挠性件更刚性。
一种系统可以包括致动器组件和一组开关设备,用于向相应的形状记忆合金线段施加驱动信号。该系统还可以包括用于单独控制开关设备的控制器。
根据本发明的第五方面,提供了一种方法,该方法包括将致动器组件用于光学图像稳定和/或自动聚焦。
该方法可以包括使用该系统。该方法可以包括对应于致动器组件或系统的任何特征的特征。
根据本发明的第六方面,提供了一种制造致动器组件的方法。该方法包括将四段形状记忆线压接到对应的第一至第四压接机构。每个压接机构包括支撑第一压接部的第三部分和支撑第二压接部的第四部分。形状记忆合金线段被压接在第一压接部和第二压接部之间。第一至第四压接机构中的每一个对应于第一至第四挠性机构中的一个。每个挠性机构包括通过挠性件连接的第一部分和第二部分。该方法还包括将第一至第四压接机构和第一至第四挠性机构中的每一个连接在第一部件和第二部件之间。将第一至第四压接机构中的每一个连接在第一部件和第二部件之间包括将每个第四部分连接到第二部件的侧表面。压接机构和挠性机构在第一部件和第二部件之间的连接使得支承机构包括在第一至第四挠性机构中包括的挠性件,并将第二部件支撑在第一部件上。支承机构形成为使得第二部件可围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,第一轴线和/或第二轴线不平行,并且第一轴线和/或第二轴线垂直于穿过致动器组件的主轴线。压接机构和挠性机构连接在第一部件和第二部件之间使得驱动机构包括在第一至第四挠性机构中包括的形状记忆合金线段。支承机构被构造成将由驱动机构产生的正交于主轴线的(一种或更多种)侧向力转换成第二部件围绕第一轴线和/或第二轴线的倾斜。
制造致动器组件的方法可以包括对应于致动器组件、系统或使用方法的任何特征的特征。
该方法还可以包括将每个第二部分电连接到相应的第四部分,使得相应的挠性件可以构成通过相应的SMA线段的电流的返回路径。
第一挠性机构对应于第一压接机构。第二挠性机构对应于第二压接机构。第三挠性机构对应于第三压接机构。第四挠性机构对应于第四压接机构。
每个第二部分可以与相应的第四部分形成为单件。可选地,每个第二部分和相应的第四部分可以是独立件。
该方法还可以包括将每个第二部分与相应的第四部分连接到第二部件的相同侧表面。可替代地,该方法可以包括将每个第二部分与相应的第四部分连接到第二部件的不同表面,例如下表面。
每个第一部分可以与相应的第三部分形成为单件。
对应于第一至第四挠性机构中的每一者的第一部分和第二部分可以在第一部件和第二部件之间的连接期间通过一个或更多个第一浇口连接。该方法还可以包括切断一个或更多个第一浇口以将每个第一部分与相应的第二部分分开。例如,每个第一部分和相应的第二部分可以通过第一浇口连接到第一框架。
对应于第一至第四压接机构中的每一者的第三部分和第四部分可以在第一部件和第二部件之间的连接期间通过一个或更多个第二浇口连接。该方法还可以包括切断一个或更多个第二浇口以将每个第三部分与相应的第四部分分开。例如,每个第三部分和相应的第四部分可以通过第一浇口连接到第一框架或第二框架。
每个压接机构和相应的挠性机构可以连接在第一部件和第二部件之间,使得相应的形状记忆合金线段从相应的挠性件沿着主轴线偏移。
第一至第四挠性机构的每一个挠性件可以具有连接到第一部分的第一端和连接到第二部分的第二端。每一个挠性件可以包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征。该第一顺从性可以小于该挠性件对相应的第二端平行于主轴线的位移的第二顺从性。
根据本发明的第七方面,提供了一种相机组件,该相机组件包括第一部件和可相对于第一部件倾斜的第二部件。相机组件还包括将第一部件连接到第二部件的第一至第四挠性机构。每个挠性机构包括连接到第一部件的第一部分。每个挠性机构还包括支撑第一压接部的第二部分。每个挠性机构还包括通过挠性件连接到第一部分的第三部分。第二部分连接到第二部件并支撑第二压接部。每个挠性机构还包括连接在第一压接部和第二压接部之间的形状记忆合金线段。相机组件还包括支承机构。支承机构包括对应于第一至第四挠性机构的挠性件。第二部件承载模块,该模块包括图像传感器和透镜系统。对应于第一至第四挠性机构的形状记忆合金线段布置成响应于驱动信号而使第二部件和模块相对于第一部件倾斜。
透镜系统还可以包括透镜托架。透镜系统还可以包括透镜机构,透镜机构包括至少一个透镜。透镜系统还可以包括自动聚焦系统,该自动聚焦系统机械地联接透镜机构和透镜托架以使透镜机构相对于传感器移动。
相机组件可以包括对应于致动器组件、系统、使用方法或制造致动器组件的方法的任何特征的特征。
根据本发明的第八方面,提供了一种包括第一部件和第二部件的致动器组件。第二部件包括中心部分以及第一侧部至第四侧部。侧部与中心部分形成单件,并且侧部从中心部分向下折叠(和/或向下延伸),使得第一侧部与第三侧部相对且大体上平行,并且第二侧部与第四侧部相对且大体上平行。每个侧部包括连接到第一部件并支撑第一压接部的第一部分。每个侧部还包括通过挠性件连接到第一部分的第二部分,第二部分连接到第二部件并支撑第二压接部。第一部分通过第二部分和挠性件连接到中心部分。每个侧部还包括连接在第一压接部和第二压接部之间的形状记忆合金线段。致动器组件还包括支承机构,支承机构包括对应于第一侧部至第四侧部的挠性件,并将第二部件支撑在第一部件上。第二部件可围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,第一轴线和/或第二轴线不平行,并且第一轴线和/或第二轴线垂直于穿过致动器组件的主轴线。致动器组件还包括驱动机构,该驱动机构包括对应于第一至第四侧部的形状记忆合金线段。支承机构被构造成将由驱动机构产生的正交于主轴线的(一种或更多种)侧向力转换成第二部件绕第一轴线和/或第二轴线的倾斜。
因此,提供了一种可替代的致动器组件,该致动器组件可以用于例如提供模块倾斜OIS,并且可以被方便地制造。
大体上平行可以对应于小于45度的角度或小于20度的角度或小于10度的角度或小于5度的角度。
第一至第四侧部的挠性件可以是长形的。
每个第一压接部可以与相应的第一部分形成为单件。每个第二压接部可以与相应的第二部分形成为单件。每个第一压接部可以例如通过焊接附接到相应的第一部分。每个第二压接部可以例如通过焊接附接到相应的第二部分。第一和第二压接部可以由第一材料制成,并且第一和第二部分可以由不同的第二材料制成。中心部分可以包括中心孔。中心部分可以是方形或矩形。
驱动机构可以由四段形状记忆合金线组成。四段形状记忆合金线可以经由相应的第三和第二部分将第二部件直接连接或联接到第一部件。
四段形状记忆合金线可以被配置为响应于所施加的输入信号而产生平行于第一轴线的第一力、平行于第二轴线的第二力和/或围绕法线的扭矩。
四段形状记忆合金线中的每一个对应于形状记忆合金线的一个区部,在该区部上可以独立地控制驱动电流。例如,一对形状记忆合金线段可以由单根物理线提供,该物理线具有连接到一端的第一电流源、连接到另一端的第二电流源和在两端之间的点处的电流返回连接。
每段形状记忆合金线可以被布置成向具有不平行于(例如大体上垂直于)主轴线的分量的部分施加力。
法线可以穿过枢轴点。枢轴点不一定是物理点(例如物体表面上的点),而是可以位于空间中。例如,枢轴点可以响应于第一支承机构的移动和/或变形而移动。
第一轴线和第二轴线可以垂直于主轴线。第一轴线可以垂直于第二轴线。
对应于第一至第四侧部中的每一者的形状记忆合金线段可以相对于相应的挠性件沿着主轴线偏移。
第一至第四侧部的每一个挠性件可以具有连接到第一部分的第一端和连接到第二部分的第二端,并且每一个挠性件可以包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征,其中第一顺从性小于该挠性件对相应的第二端平行于主轴线的位移的第二顺从性。
这些特征不仅仅对应于增加挠性件的长度。相反,每个特征对应于在相应的第一端和第二端之间的某一点处的长形挠性件的方向改变和/或横截面改变。
第一和第二顺从性对应于第一端和第二端之间的相对位移的有效、总体或总顺从性,其考虑了相应的挠性件的几何形状和材料。
第一顺从性可以小于或等于第二顺从性的2%并且大于或等于第二顺从性的0.02%。
第一顺从性可以在第二顺从性的0.05%和2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.1%和2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.02%和1%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.05%和1%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.1%和1%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.02%和0.2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.05%和0.2%之间。第一顺从性可以在第二顺从性的0.1%和0.2%之间。
对应于第一至第四侧部的第一至第四挠性件可以围绕主轴线布置。第一挠性件和第三挠性件可以围绕主轴线以第一方向延伸,并且第二挠性件和第四挠性件可以围绕主轴线以相反的第二方向延伸。
第一至第四挠性件可以围绕主轴线等角度地间隔开。第一方向可以是顺时针,而第二方向可以是逆时针(反时针)。围绕主轴线沿一定方向(例如顺时针)“延伸”的挠性件可以对应于该挠性件被拉长,使得从该挠性件的第一端和第二端到第三轴线z绘制的一对线围绕第三轴线z形成一个角度,该角度(从第一端移动到第二端)具有符号,该符号是正的(例如第一方向)或负的(例如第二方向)。
第一至第四侧部的每个挠性件的特征可以包括该挠性件的至少一个发夹形部分。发夹形部分可以被限制到相应的平面,可选地,该平面可以平行于主轴线。第一至第四侧部中的每一个挠性件的特征可以包括该挠性件的在包络内发生曲折的至少一部分。特征可以在相应的平面内曲折,可选地,该平面可以平行于主轴线。第一至第四侧部的每个挠性件的特征可以包括该挠性件的至少一个弯曲部分。弯曲部分可以位于相应的平面内,可选地,该平面可以平行于主轴线。该平面可以平行于主轴线。第一至第四侧部的每个挠性件的特征可以包括至少一个肘弯部。肘弯部可以位于相应的平面内,可选地,该平面可以平行于主轴线。该平面可以平行于主轴线。第一至第四侧部的每一个挠性件可以大体上是L形的,具有第一直部分。第一直部分可以通过肘弯部连接到第二直部分。第一直部分可以比第二直部分长。
每个特征可以采取相应的挠性件的横截面形状和/或面积的变化的形式。例如,特征可以采取相应的挠性件中的凹口或收缩部的形式。
支承机构可以被构造成约束第二部件相对于第一部件围绕主轴线的旋转。被构造成约束可能意味着抵制,甚至防止,或阻止。
支承机构可以被构造成允许第二部件相对于第一部件围绕主轴线的旋转。
支承机构可以被构造成约束第二部件相对于第一部件在垂直于主轴线方向上的平移。
支承机构可以包括:枢轴支承件。
枢轴支承件可以包括基座和枢轴,枢轴从基座或第一部件直立并且具有远端,其中,枢轴的远端布置成接触第二部件。相反,枢轴可悬置在第二部件上。枢轴可以包括硅树脂或另一柔性材料。例如,枢轴可以由诸如硅树脂的柔性材料的涂层包围或嵌入诸如硅树脂的柔性材料的块体中。
支承机构可以包括导热连杆。例如,柔性涂层或块体可以有助于将热量从第二部件传导出去。
枢轴可以是锥形的。枢轴可以是圆柱形的。枢轴可以从基座的中心直立。基座可以是平坦的。基板可以是板。基座可以是框架。例如,框架可以包括网状物,该网状物例如包括环形周边框架、中心垫状物和连结周边框架和中心垫状物的构件。基座可以是环形的。例如,枢轴可以包括环形基座和从环形基座延伸的锥体或棱锥(例如,形成具有围绕其基座的凸缘的锥体或棱锥)。
第二部件可以被成形为提供用于枢轴的远端的支座。例如,第二部件可以包括盲孔(或“凹部”)、通孔或凹陷,用于安置枢轴的远端。第二部件可以包括限定盲孔或凹陷的环形凸起。如果枢轴悬置在第二部分上,那么第一部分可以被成形成为枢轴的远端提供支座。
四段形状记忆合金线段中的每一个可以位于第一平面中,第一平面平行于由第一轴线和第二轴线限定的第二平面。
第一平面和第二平面可以沿着主轴线相对于彼此偏移。
使用共面的四根形状记忆线可以帮助降低致动器组件的高度(或“降低”致动器组件的“轮廓”)。使形状记忆线的平面偏移可以允许力在不同的平面中施加到第一平面,从而允许形状记忆线引起平台的倾斜。
四段形状记忆合金线可以不是共面的。
四段形状记忆合金线可以被配置为响应于所施加的输入信号而产生平行于第一轴线的第一力、平行于第二轴线的第二力和/或围绕法线的扭矩。
四根形状记忆线可以相对于第一平面倾斜。
这可以帮助实现更高的行程,但可能会导致更少的力。
四个形状记忆线段中的每一个可以置于第一部件与第二部件之间。
致动器组件可以包括止挡件,以约束每个第二部分的下端的平行于和/或垂直于主轴线的移动。
支承机构可以包括一个或更多个止挡件,该止挡件被构造成将第二部件相对于第一部件的移动限制在允许体积内。第一至第四挠性件的每个特征可以被构造成使得相应的挠性件的机械行为保持弹性,同时第二部件保持在允许体积内。
例如,一个或更多个止挡件(也称为“端部止挡件”)可以被定位成使得第二部件在平行于第一轴线、第二轴线和/或主轴线移动超过最大量之后将邻接至少一个止挡件。附加地或替代地,一个或更多个止挡件可以被定位成使得第二部件在围绕第一轴线、第二轴线和/或主轴线旋转超过最大角度之后将邻接至少一个止挡件。在邻接(接触)任何止挡件之前第二部件可以相对于第一部件移动的体积可以限定允许体积。
一个或更多个止挡件中的至少一个止挡件可以被构造成约束第二部件相对于第一部件沿着主轴线的移动。
每个第一部分可以通过连接部分连接到第一部件,该连接部分与第一部分和中心部分形成单件,并且该连接部分从第一部分向上折叠,使得连接部分大体上平行于中心部分。
中心部分和第一至第四侧部可以由单个薄网状物形成。
中心部分和第一至第四侧部可以通过蚀刻单个薄网状物来形成。蚀刻可以包括化学蚀刻。蚀刻可以包括激光蚀刻。
致动器组件还可以包括图像传感器和透镜系统,图像传感器和透镜系统由第二部件支撑以便与第二部件一起倾斜。
致动器组件还可以包括:由第一部件支撑的图像传感器;以及透镜系统,透镜系统由第二部件支撑以便与第二部件一起倾斜。
第二部件可以是扁平的。第二部件通常可以是圆形(即,盘)、椭圆形(即,椭圆盘或板)或多边形(即,多边形板),例如矩形(即,矩形板),特别是方形(即,方形板)。第二部件可以是刚性的,或比挠性件更刚性。
一种系统可以包括致动器组件和一组开关设备,用于向相应的形状记忆合金线段施加驱动信号。该系统还可以包括用于单独控制开关设备的控制器。
一种方法可以包括将致动器组件或系统进行光学图像稳定和/或自动聚焦。
该方法可以包括对应于致动器组件或系统的任何特征的特征。
根据本发明的第九方面,提供了一种制造致动器组件的方法。该方法包括提供片材,该片材包括中心部分和第一至第四侧部。侧部与中心部分一体形成。每个侧部包括第一部分和通过挠性件连接到第一部分的第二部分。第一部分通过第二部分和挠性件连接到中心部分。该方法还包括通过从中心部分向下折叠第一至第四侧部来形成第二部件,使得第一侧部与第三侧部相对且大体上平行,并且第二侧部与第四侧部相对且大体上平行。该方法还包括将第一至第四侧部中的每一个的第一部分连接到第一部件。方法还包括提供:被支撑在第一部分上的第一压接部、被支撑在第二部分上的第二压接部以及连接在第一压接部和第二压接部之间的形状记忆合金线段。这使得支承机构包括对应于第一至第四侧部的挠性件,并且支承机构将第二部件支撑在第一部件上。第二部件可围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,第一轴线和/或第二轴线不平行,并且第一轴线和/或第二轴线垂直于穿过致动器组件的主轴线。也使得驱动机构包括对应于第一至第四挠性机构的形状记忆合金线段。支承机构被构造成将由驱动机构产生的正交于主轴线的(一种或更多种)侧向力转换成第二部件绕第一轴线和/或第二轴线的倾斜。
制造致动器组件的方法可以包括对应于致动器组件、系统或使用方法的任何特征的特征。
每对第一压接部和第二压接部可以与相应的侧部形成为单件。
每个第一压接部可以通过弯曲相应的第一部分的区部来形成。每个第二压接部可以通过弯曲相应的第二部分的区部来形成。
每对第一压接部和第二压接部可以附接到相应的侧部。
每个第一压接部可以例如通过焊接附接到相应的第一部分。每个第二压接部可以例如通过焊接附接到相应的第二部分。第一和第二压接部可以由第一材料制成,并且第一和第二部分可以由不同的第二材料制成。
相应的形状记忆合金线段可以在压接部附接到相应的侧部之前压接在每对第一压接部和第二压接部之间。
可替代地,相应的形状记忆合金线段可以在压接部附接到相应的侧部之后压接在每对第一压接部和第二压接部之间。
对应于第一至第四侧部中的每一者的形状记忆合金线段可以相对于相应的挠性件沿着主轴线偏移。
第一至第四侧部的每一个挠性件可以具有连接到第一部分的第一端和连接到第二部分的第二端,并且每一个挠性件可以包括构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征,其中第一顺从性小于该挠性件对相应的第二端平行于主轴线的位移的第二顺从性。
第一顺从性可以小于或等于第二顺从性的2%并且大于或等于第二顺从性的0.02%。
第一至第四侧部中的每一个的第一部分可以连接到第一部件,使得四段形状记忆合金线中的每一段位于第一平面中,第一平面平行于由第一轴线和第二轴线限定的第二平面。
第一至第四侧部中的每一个的第一部分可以连接到第一部件,使得四段形状记忆合金线不是共面的。
在制造致动器组件时,图像传感器和透镜系统可以由第二部件支撑以便与第二部件一起倾斜。或者,在制造致动器组件时,图像传感器可以由第一部件支撑并且透镜系统可以由第二部件支撑以便与第二部件一起倾斜。
片材可以包括连接到相应的第一部分的第一至第四连接部分。形成第二部件可以包括从相应的第一部分向上折叠第一至第四连接部分,使得连接部分大体上平行于中心部分。将第一部分连接到第一部件可以包括将连接部分固定到第一部件。
根据本发明的第十方面,提供了一种包括第一部件的相机组件。相机组件还包括第二部件,该第二部件包括中心部分和第一至第四侧部。侧部与中心部分形成单件,并且侧部从中心部分向下折叠(和/或向下延伸),使得第一侧部与第三侧部相对且大体上平行,并且第二侧部与第四侧部相对且大体上平行。每个侧部包括连接到第一部件并支撑第一压接部的第一部分。每一个侧部还包括通过挠性件连接到第一部分的第二部分。第二部分连接到第二部件并支撑第二压接部。第一部分通过第二部分和挠性件连接到中心部分。每个侧部还包括连接在第一压接部和第二压接部之间的形状记忆合金线段。相机组件还包括支承机构,该支承机构使得第二部件能够相对于第一部件倾斜。支承机构包括对应于第一至第四侧部的挠性件。第二部件承载模块,该模块包括图像传感器和透镜系统。对应于第一至第四侧部的形状记忆合金线段布置成响应于驱动信号使第二部件和模块相对于第一部件倾斜。
透镜系统还可以包括透镜托架。透镜系统还可以包括透镜机构,透镜机构包括至少一个透镜。透镜系统还可以包括自动聚焦系统,该自动聚焦系统机械地联接透镜机构和透镜托架以使透镜机构相对于传感器移动。
相机组件可以包括对应于致动器组件、系统、使用方法或制造致动器组件的方法的任何特征的特征。
附图简述
现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的某些实施例,在附图中:
图1是包含形状记忆合金(SMA)致动器组件的相机的示意图;
图2示意性地示出了可由SMA致动器组件提供的可能的自由度;
图3是可用于SMA致动器组件中的第一类型的驱动机构的示意性平面图;
图4是采用图3所示的第一类型的驱动机构的扁平的SMA致动器组件的透视图;
图5A是可用于SMA致动器组件中的第二类型的驱动机构的示意性平面图;
图5B和图5B是图5A所示的第二类型驱动机构的示意性的侧视图和端视图;
图6是两杆式连杆支承件的示意性侧视图;
图7A示意性地图示了响应于横向力而偏转的挠性件;
图7B示意性地图示了响应于纵向力而被压缩的挠性件;
图8A是第一平行二乘二杆连杆支承件(或“单一挠性件”)的平面图;
图8B是图8A的单一挠性件处于变形状态的示意性平面图;
图8C是图8A的单一挠性件处于图8B的变形状态的示意性侧视图;
图9是第二单一挠性件的示意性平面图;
图10是第三单一挠性件的示意性平面图;
图11示意性地图示了图10的第三单一挠性件的第一变形;
图12示意性地图示了图10的第三单一挠性件的第二变形;
图13是第四单一挠性件的示意性平面图;
图14是第五单一挠性件的示意性平面图;
图15是第六单一挠性件的示意性平面图;
图16是第七单一挠性件的示意性平面图;
图17是第八单一挠性件的示意性平面图;
图18是第一枢轴支承件的示意性投影;
图19A是在图18中示出的第一枢轴支承件的示意性侧视图;
图19B是第二枢轴支承件的示意性侧视图;
图19C是第三枢轴支承件的示意性侧视图;
图19D是第四枢轴支承件的示意性侧视图;
图20A是第一平面支承件的示意性侧视图;
图20B是图20A所示的第一平面支承件的示意性分解投影图;
图21是第二平面支承件的示意性侧视图;
图22是第一致动器组件的示意性分解投影;
图23是图22所示的第一致动器组件的示意性投影;
图24是图22所示的第一致动器组件的示意性框图;
图25是图22所示的第一致动器组件的示意性平面图;
图26是图25所示的第一致动器组件的沿A-A'线截取的示意性横截面图;
图27示意性地示出平台所在的第一平面的倾斜和第二部分所在的第二平面的倾斜;
图28是第二致动器组件的示意性分解投影图;
图29是图28所示的第二致动器组件的示意性投影图;
图30是图28所示的第二致动器组件的示意性俯视图;
图31是图28所示的第二致动器组件的示意性侧视图;
图32是图28所示的第二致动器组件的示意性框图;
图33是压接机构和挠性机构的示意性侧视图;
图34是改进的压接机构和改进的挠性机构的示意性侧视图;
图35是第三致动器组件的示意性分解投影图,该第三致动器组件包括图33所示的改进的压接机构和改进的挠性机构;
图36是图35所示的第三致动器组件的示意性投影图;和
图37是图35所示的第三致动器组件的示意性框图;以及
图38是包括基板和托架的致动器子组件的透视图,其中托架安装在基板上并包括集成挠性臂;以及
图39A至图39G图示了图38所示子组件的制造过程中的步骤。
详细描述
相机
参照图1,示出了结合了SMA致动器组件2(本文也称为“SMA致动器”或简称为“致动器”)的相机1。
相机1包括第一部件3和第二部件4。
相机的第一部件3采取支撑结构的形式并且包括基座5。相机的第二部件4采取由SMA致动器组件2悬置在相机1的第一部件3上的透镜组件的形式。
图像传感器6设置在基座5的前侧的前方,即图像传感器6介于透镜组件4和基座5之间。
SMA致动器组件2以允许透镜组件4相对于支撑结构3的一个或更多个自由度的方式支撑透镜组件4和图像传感器6。透镜组件4具有光轴O(在下文有时也称为主轴线)。
相机1包括实施控制电路的集成电路(IC)7,并且还包括陀螺仪传感器(未示出)。支撑结构3还包括从基座5向前突出的包壳(can)8,以包住和保护相机1的其他部件。
透镜组件4包括呈圆柱形主体形式的透镜托架9,透镜托架9支撑沿光轴O布置的两个透镜10。一般来说,可以包括任何数量的一个或更多个透镜10。优选地,每个透镜10具有至多约20毫米的直径。因此,相机1可以被称为微型相机。
透镜组件4被布置成将图像聚焦到图像传感器6上。图像传感器6捕捉图像并且可以是任何合适的类型,例如电荷耦合设备(charge-coupled device,CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)设备。
透镜10被支撑在透镜托架9上,并且透镜托架9由SMA致动器组件2支撑,使得透镜组件4可相对于支撑结构3沿光轴O移动,例如以提供聚焦或变焦。虽然在本示例中所有透镜10都固定到透镜托架9,但通常,透镜10中的一个或更多个可以安装到除透镜托架9以外的部件,并且可以相对于图像传感器6固定在适当的位置,使透镜10中的至少一个附接到透镜托架并相对于图像传感器6沿着光轴O可移动。
通常,在使用中,透镜组件4可相对于图像传感器6正交于光轴O移动,其效果是图像传感器6上的图像被移动。例如,如果一组右手正交轴线x、y、z排列成使得第三轴线z大体上平行于光轴O定向,则透镜组件4可在平行于第一轴线x的方向和/或平行于第二轴线y的方向上可移动。这用于提供光学图像稳定(OIS),补偿相机1的移动,该移动可能由手抖等引起。提供OIS的移动不需要被约束于x-y平面。另外或可选地,可以通过围绕平行于第一轴线x的轴线和/或围绕平行于第二轴线y的轴线倾斜透镜组件4或倾斜透镜组件4和图像传感器6两者(即,整个相机模块)来提供OIS功能。此外,透镜组件4或其至少一个透镜10可平行于光轴O(平行于第三轴线z)移动,以提供形成在图像传感器6上的图像的聚焦,例如作为自动聚焦(AF)功能的一部分。
本说明书涉及SMA致动器组件2的示例,这些SMA致动器组件的示例基于透镜组件4和图像传感器6一起相对于支撑结构3倾斜(也被称为“模块倾斜”OIS)来提供光学图像稳定(OIS)。本说明书还涉及SMA致动器组件2的示例,这些SMA致动器组件的示例提供光学图像稳定(OIS),其是基于使透镜组件4相对于支撑结构3倾斜,同时图像传感器6相对于支撑结构3保持静止(也被称为“透镜倾斜”OIS)。自动聚焦(AF)可以由附加系统提供,该附加系统可以使用或可以不使用SMA线。
自由度
还参考图2,示出了可由SMA致动器组件2提供的可能的移动类型(或自由度)。
第一自由度(DOF)Tx对应于平行于第一轴线x的移动。第二DOF Ty对应于平行于第二轴线y的移动。第三DOF Tz对应于平行于第三轴线z的移动,第三轴线z大体上平行于光轴O定向。第三DOF Tz对应于透镜组件3朝向或远离图像传感器6的移动。第一轴线x、第二轴线y和第三轴线z形成右手笛卡尔坐标系。第四DOF Rx对应于围绕平行于第一轴线x的轴线的旋转。第五DOF Ry对应于围绕平行于第二轴线y的轴线的旋转。第六自由度Rz对应于围绕平行于第三轴线z的轴线的旋转。在一些示例中,所述轴线中的一个或更多个可以附属于SMA致动器组件2或相机1的第一部件、第二部件或任何其他元件(并随其移动和/或旋转/倾斜)。例如,原点可以是相机1的元件,例如图像传感器6或透镜组件4的透镜10。
透镜组件4(第一部件)相对于支撑结构3(第二部件)的运动可以分解为第一至第六DOF(移动)Tx、Ty、Tz、Rx、Ry、Rz中的任一种或全部的分量。虽然被描述为自由度,但在某些情况下,平移和旋转可以是关联的。例如,沿着第三轴线z的给定平移Tz可以与对应的旋转Rz相联系,使得透镜组件4的运动是螺旋的。可以使用方括号括起来的一对来指代这种关联运动,以避免与更多个独立的运动混淆,例如[Tz,Rz]将表示下文描述的螺旋运动。
本说明书涉及SMA致动器组件,其主要目的是提供对应于第四和第五自由度Rx、Ry的运动以倾斜透镜组件的一个或更多个透镜10(透镜倾斜OIS),或倾斜透镜10和图像传感器6两者(模块倾斜OIS)。第四DOF Rx和第五DOF Ry提供了本文中的OIS功能。如本文所述,SMA致动器组件2可以约束其他运动(即,减少或甚至防止其他运动,或至少使其成为比要求的旋转/倾斜小得多的运动)。
形状记忆合金驱动组件
还参照图3,示意性地示出了可以包括在本文描述的SMA致动器组件中的第一类型驱动机构11。
第一驱动机构11包括第一结构12和第二结构13。第二结构13通常被支撑在由第一结构12限定的边界内,例如使用下文所述的一个或更多个支承件。第二结构12通常不需要提供完整的或不间断的边界。第一结构12和第二结构13可以采取相应的图案化金属片材(例如蚀刻或机械加工的不锈钢)的形式,并且可以涂覆有电绝缘介电材料。
四根SMA线141、142、143、144(以点划线示出以有助于可见性)围绕第二结构13形成一圈。第一SMA线141和第三SMA线143大体上平行于第一轴线x延伸并且在平行于第二轴线y的方向上间隔开。第一SMA线141的收缩将在负-x方向上对第二结构13施加力,而第三SMA线143的收缩将在正+x方向上对第二结构13施加力。第二SMA线142和第四SMA线144大体上平行于第二轴线y延伸并且在平行于第一轴线x的方向上间隔开。第二SMA线142的收缩将在负-y方向上对第二结构13施加力,而第四SMA线144的收缩将在正+y方向上对第二结构13施加力。
可以使用其他示例构型,并且在WO 2017/055788 A1和WO 2019/086855 A1中提供了进一步的细节,这些申请通过该引用以其整体并入本文。
通过选择性地改变SMA线141、142、143、144的温度来控制第二结构13相对于第一结构12的垂直于光轴O的位置。这是通过使选择性驱动信号传送经过SMA线141、142、143、144从而提供电阻加热来实现的。加热通过驱动电流来直接提供。通过减小或停止驱动电流来提供冷却,以允许SMA线141、142、143、144通过与其周围环境的传导、对流和辐射来冷却。
在操作中,SMA线141、142、143、144被选择性地驱动以使第二结构13相对于第一结构12(或第一结构12相对于第二结构13)在任何侧向方向(即,在平行于第一轴线x和第二轴线y且垂直于光轴O和第三轴线z的平面内的方向)上移动。
进一步的细节也在WO 2013/175197 A1中提供,其通过该引用并入本文。
以一组四根SMA线141、142、143、144为例,SMA线141、142、143、144在围绕光轴O(这里对应于第三轴线z)的不同角度位置处布置成一圈,以提供大体上相互垂直的两对相对的SMA线141和143、142和144。因此,每对相对的SMA线141和143、142和144能够选择性地驱动第二结构13在与光轴O正交的两个垂直方向中的一个方向上移动。因此,SMA线141、142、143、144能够被选择性地驱动,以将第二结构13相对于第一结构12在与光轴O正交的平面内的移动范围内移动到任何位置。观察该移动的另一种方式是任何一对相邻SMA线(例如,SMA线143、144)的收缩将使第二结构13在平分该对SMA致动器线的方向上(在图3中对角地)移动。移动范围的大小取决于SMA线141、142、143、144在其正常操作参数内的几何形状和收缩范围。
在加热SMA线141、142、143、144中的一个时,SMA线141、142、143、144中的应力增加并且SMA线收缩,导致第二结构13相对于第一结构12移动。随着SMA的温度在发生SMA材料从马氏体相向奥氏体相转变的温度范围内增加,会出现一系列移动。相反,在冷却SMA线141、142、143、144中的一个使得SMA线141、142、143、144中的应力减小时,该SMA线在来自SMA线141、142、143、144中的相对的SMA线的力(在一些示例中,还有来自一个或更多个诸如弹簧、电枢等的偏置装置的偏置力)的作用下扩展。这允许第二结构13相对于第一结构12在相反的方向上移动。
SMA线141、142、143、144可以由任何合适的SMA材料(例如镍钛诺或另一种钛合金SMA材料)制成。
用于SMA线141、142、143、144的驱动信号由在IC 7中实施的控制电路产生和提供。例如,如果第一结构12固定到支撑结构3(或支撑结构3的一部分)并且第二结构13固定到透镜组件4(或透镜组件4的一部分),则由控制电路响应于陀螺仪传感器(未示出)的输出信号产生驱动信号,以驱动透镜组件4移动,以稳定由透镜组件4聚焦在图像传感器6上的图像,从而提供OIS。驱动信号可以使用电阻反馈控制技术来产生,例如,如WO 2014/076463 A1中所描述的,WO 2014/076463 A1通过该引用并入本文。
还参考图4,示出了实施第一驱动机构11的“扁平的”SMA致动器组件15的示例。
在扁平的致动器组件15中,第一结构12采取具有矩形外周(或“外边缘”)和圆形内周(或“内边缘”)的扁平的环形板16的形式,而第二结构13采取具有矩形外周和圆形内周的扁平的薄环形片材17的形式。板16形式的第一结构12被支撑在矩形板形式的基座5上。四根SMA线141、142、143、144各自在一端处附接到相应的第一压接部181、182、183、184(也称为“静态”压接部),该第一压接部固定地附接到第一结构12、16(或形成为第一结构12、16的一部分)。每根SMA线141、142、143、144的另一端附接到相应的第二压接部191、192、193、194(也称为“移动”压接部),该第二压接部固定地附接到第二结构13、17(或形成为第二结构13、17的一部分)。
板16和片材17可以各自采取相应的图案化金属片材(例如蚀刻或机械加工的不锈钢)的形式,并且可以涂覆有电绝缘介电材料。板16和片材17各自设置有与光轴(或主轴线)O对准的相应的中心孔,允许光从安装到片材17的透镜组件4传递到支撑在基座5上的图像传感器6(图4中未示出,参见图1)。
四根SMA线141、142、143、144可以垂直于光轴O或相对于垂直于光轴O的平面以小角度倾斜。一般来说,在一组中,四根SMA线141、142、143、144是非共线的。
扁平的致动器组件15包括围绕光轴O间隔开的多个滑动支承件(图4中未示出),以将第二结构13、17支承在第一结构12、16上。优选地,使用至少三个支承件以帮助提供稳定的支撑,但是通常可以使用不同数量的支承件。每个滑动支承件(图4中未示出)可以采取圆柱体形式的支承构件的形式,并且可以附接到第一结构12或形成为第一结构12的一部分。滑动支承件(图4中未示出)可以由适当的金属或合金(例如具有类金刚石碳涂层的磷青铜或不锈钢)制成。滑动支承件(图4中未示出)可以由聚合物制成,或者可以包括聚合物的上层涂层,聚合物诸如聚甲醛(POM,缩醛)、聚四氟乙烯(PTFE)或PTFE浸渍的POM。
扁平的致动器组件15一般还将包括偏置装置(未示出),诸如一个或更多个弹簧或挠性臂,偏置装置被布置和构造成当SMA线141、142、143、144未被通电时保持第一结构12和第二结构13接触(经由滑动支承件)和/或朝向中立的(例如中心)相对位置推动第一结构12和第二结构13。
与制造类似于扁平的致动器组件15的致动器组件相关的细节可以在WO 2016/189314A1中找到,WO 2016/189314A1通过引用以其整体并入本文。
虽然在图4中未示出,但是扁平的致动器组件15可以设置有端部止挡件,以提供对第二结构13相对于第一结构12的侧向移动的限制。以这种方式,可以保护SMA线141、142、143、144免于由例如结合有扁平的致动器组件15的设备(未示出)可能受到(例如掉落)的撞击而导致的过度伸展。
第一驱动机构11可以驱动沿第一轴线x和/或第二轴线y的平移Tx、Ty以及围绕平行于第三轴线z(第三轴线z大体上平行于光轴O)的轴线的旋转Rz。然而,为了提供平行于第三轴线z的平移Tz,第一驱动机构11要与至少一个支承件组合,该至少一个支承件能够将围绕光轴O施加的扭矩转换成旋转Rz和平移Tz的组合(螺旋移动)。
还参照图5A至图5C,示意性地示出了可以包括在本文描述的SMA致动器组件中的第二类型驱动机构20。
第二驱动机构20类似于第一驱动机构11,除了第一结构12包括基座21和一对第一直立支柱221和第二直立支柱222,并且SMA线141、142、143、144大体上不局限于垂直于第三轴线z的平面。
图5A示出了沿着平行于第三轴线z的方向从上方观察的第二驱动机构20。
图5B示出了沿着平行于第一轴线x的方向从侧面观察的第二驱动机构20。注意,尽管第四SMA线144在很大程度上被遮挡在第二结构13的后面,但是出于视觉目的,第四SMA线144已经叠加在图5B上。
图5C示出了沿着平行于第二轴线y的方向从侧面观察的第二驱动机构20。注意,尽管第一SMA线141在很大程度上被遮挡在第二结构13的后面,但是出于视觉目的,第一SMA线141已经叠加在图5B上。
当沿着第三轴线观察时(图5A),基座21延伸超过第二结构13的边缘,并且在该示例中为矩形(或方形)。第一支柱221从基座21的第一拐角直立且第二支柱222从第二拐角直立,第一支柱221和第二支柱222在横跨第二结构13的斜对角上相对。
第一SMA线141从第二结构13的下部(沿着z轴线的较低处)连接到第一支柱221的上部(沿着z轴线的较高处)。第二SMA线142从第二结构13的上部连接到第二支柱222的下部。第三SMA线143从第二结构13的下部连接到第二支柱222的上部。第四SMA线142从第二结构13的上部连接到第一支柱221的下部。
以这种方式,第一SMA线141与第三SMA线143在平行于第一轴线x的方向上相对,第二SMA线142与第四SMA线144在平行于第二轴线y的方向上相对,并且第一SMA线141和第三SMA线143与第二SMA线142和第四SMA线144在平行于第三轴线z的方向上相对抗。
以这种方式,使用四个成角度的(非共面的)SMA线141、142、143、144的第二驱动机构20可以提供对应于Tx、Ty、Tz、Rx、Ry、Rz运动的驱动。运动不是完全独立的自由度,并且通常平移将与旋转相关联,例如[Tx,Rx]、[Ty,Ry]和[Tz,Rz],具体的关联取决于SMA线141、142、143、144的角度。
第一结构12、21和第二结构13中的任一个或两者可以包括中心孔,以允许来自透镜组件4的光在图像传感器6上形成图像。
由第一驱动机构11或第二驱动机构20驱动的运动中的一个或更多个可以通过将一个或更多个支承件联接第一结构12和第二结构13之间来完全或部分地约束。
支承件
一般而言,根据本说明书的SMA致动器将包括第一驱动机构11和第二驱动机构20中的至少一个,并且还包括一个或更多个机械支承件的机构(也被称为“支承机构”),该一个或更多个机械支承件的机构用于支撑、约束和/或转换由第一驱动机构11或第二驱动机构20产生的移动。
-两杆式连杆支承件-
还参考图6,示出了两杆式连杆支承件1001。
两杆式连杆支承件1001包括由第一梁部分10031和第二梁部分10032(也称为挠性件)连接的第一刚性部分10021和第二刚性部分10022。刚性部分10021、10022各自在平行于第一轴线x的方向上是长形的,并且在平行于第二轴线y的方向上彼此间隔开。梁部分10031、10032各自在平行于第二轴线y的方向上是长形的,并且在平行于第一轴线x的方向上彼此间隔开。梁部分10031、10032被示出为垂直于刚性部分10021、10022,然而,这不是必须的,并且任何角度都可起作用,只要梁部分10031、10032彼此大致平行。梁部分10031、10032不能围绕与刚性部分10021、10022的接头旋转,例如,连接不是销连结的或类似的连结。
梁部分10031、10032和刚性部分10021、10022的相对抗弯刚度选择成(主要使用横截面的尺寸和形状)使得如果第一刚性部分10021被夹紧,则第二刚性部分10022可以经由梁部分10031、10032在x-y和/或x-z平面中的弯曲相对于第一刚性部分10021移动。以这种方式,两杆式连杆1001能够提供相对移动Tx、Tz、Rx和/或Ry,以用于第一刚性部分10021和第二刚性部分10022之间的相对运动。第二刚性部分10022平行于第一轴线移动距离d的变形状态也在图6中用虚线示出。两杆式连杆支承件1001可以旋转90度以提供平行于第二轴线y的移动Ty而不是Tx。
可以通过使用梁部分10031、10032的横截面形状来控制x-y平面相对于y-z平面中的相对抗弯曲性,以选择相对抗挠刚度,以便控制两杆式连杆对作用以产生相对运动Tx、Tz、Rx和/或Ry的力的总体(或有效)顺从性。
当力围绕该梁部分10031、10032的纵向轴线施加力矩时,梁部分10031、10032经由弯曲而变形。相比之下,纯拉紧或压缩载荷(沿纵向轴线的力)往往会产生明显较小的梁端部相对位移。描述这一点的一种方式是长形梁部分10031、10032与拉紧或压缩相比,对弯曲具有相对更大的顺从性。
例如,也参考图7A,示出了由于弯曲而变形的梁部分或挠性件1004。
挠性件1004具有第一端1005和第二端1006。在未变形(未应变)状态下,挠性件1004在第一端1005和第二端1006之间平行于第一轴线x是长形的。挠性件1004是长形的并且大体上是直的,使得第一端1005和第二端1006之间的长度L明显大于(例如,大于5倍或10倍,或更大)挠性件1004的任何部分距第一端1005和第二端1006之间绘制的直线的最大距离。
图7A图示了第一端1005被夹紧并且不能平移或旋转的构造。第二端1006的平移和/或旋转不受外部约束,并且在平行于第三轴线z的方向上,即垂直于未应变挠性件1004的纵向轴线(x)的方向上,将F大小的力施加到第二端1006。在这种情况下,欧拉-伯努利梁(Euler-Bernoulli beam)弯曲告诉我们,在力F的方向上的偏转δz可以近似为:
Figure BDA0004113372700000351
其中L是挠性件1004的长度,E是杨氏模量,并且I是面积惯性矩。例如,如果挠性件1004具有平行于第二轴线y(如图所示进入页面)的宽度A和平行于第三轴线z的宽度B,则第二惯性矩将是:
Figure BDA0004113372700000352
使得具有矩形横截面的挠性件1004的偏转为:
Figure BDA0004113372700000353
还参考图7B,示出了相同挠性件1004沿其纵向轴线加载(F平行于x),在这种情况下,第二端1006的位移将是(根据基本应力-应变关系和矩形几何形状):
Figure BDA0004113372700000354
取位移δz和δx的比率:
Figure BDA0004113372700000355
该比率与相关纵横比率L/B的平方成正比。这用于说明挠性件1005对施加弯矩的力的偏转δz明显大于当轴向作用(相对于挠性件1004)时由相同力产生的偏转δx。
再次参考图7A,应当注意,第二端1006的偏转不会导致平行于第三轴线z的纯位移δz。挠性件1004的曲率还导致第二端1006朝向第一端1005的位移δx*。该位移δx*在致动器中通常是不需要的,位移δx*是使用诸如挠性件1004的挠性件的弯曲的副产物,并且可能导致被致动部件的不需要的平移和/或旋转。然而,位移δx*不能被完全抑制,因为这将需要沿着挠性件1004的轴线(即,在张力下)延伸挠性件1004,需要非常大的力增加(见等式5)。
如下面将更详细地解释的,类似的考虑适用于形成单一挠性件(例如,图8A和图9中的第一或第二单一挠性件1008、1013)的一部分的四个挠性件,其中心部分正在经历平移和/或旋转移动Tz、Rx和/或Ry。这种旋转移动Rx,Ry包括四个挠性件中的每一个挠性件的端部在球体表面上的位移,该位移可以近似为平行于第三轴线z的位移。特别地,这种移动Tz、Rx和/或Ry倾向于涉及每一个挠性件的移动端(以及因此涉及单一挠性件的中心部分)的“不需要的”位移和/或“不需要的”力。
本说明书的一个方面(参见例如图10至图17)涉及改进挠性件(诸如挠性件1004)的几何形状,以便调节挠性件1004对平行和垂直于第一端1005和第二端1006之间的线施加的力的响应的机械顺从性系数(刚度的倒数)。在这样做时,可以改进不需要的挠性偏转的约束之间的平衡,而不会过度增加获得期望的挠性偏转所需的力。
-单一挠性件-
还参考图8A,示出了呈二乘二平行杆式连杆支承件1008形式的可倾斜z形挠性件(也称为单一挠性件)。
单一挠性件1008包括中心部分1009和两对挠性件(或梁部分)10101、10102、10103、10104。每一个挠性件10101、10102、10103、10104在一端处刚性地连接到中心部分1009,并且具有第二自由端10111、10112、10113、10114。在一些示例中,中心部分1009还可以具有中心孔1012(图10)。第一挠性件10101和第三挠性件10103在平行于第一轴线x的方向上是长形的,并且能够例如通过在x-z平面中的梁弯曲而变形。类似地,第二梁部分(挠性件)10102和第四梁部分(挠性件)10104在平行于第二轴线y的方向上是长形的,并且能够例如通过在y-z平面中的梁弯曲而变形。挠性件10101、10102、10103、10104侧向地(垂直于第三轴线z)偏转被所有梁部分(或挠性件)10101、10102、10103、10104与中心部分1009的连接约束和/或通过挠性件10101、10102、10103、10104的横截面形状约束。特别地,如上所述,垂直于第三轴线z的平移将需要至少一个挠性件1010的轴向延伸和至少一个其他挠性件1010的轴向压缩。
以这种方式,如果自由端1011被夹紧,则单一挠性件1008能够在中心部分1009和夹紧的自由端1011之间提供相对移动Tz、Rx和/或Ry。
图8A所示的单一挠性件1008抵抗在第一x方向和第二y方向上的运动Tx、Ty。当移动部分(中心部分1009)围绕第一轴线x和/或第二轴线y倾斜Rx,Ry时,该挠性件设计倾向于使移动部分(中心部分1009)围绕第三轴线z旋转Rz。
然而,由于与挠性件1010的曲率相关联的不需要的位移,例如上文讨论的δx*,完全抑制运动Rz、Tx和Ty是不可能的。
例如,还参考图8B和图8C,示出了图8A的单一挠性件的变形状态1008b,其中中心部分1009围绕第二轴线y以一定角度倾斜Ry。
中心部分1009的倾斜通过挠性件1010的曲率来调节,特别地第一和第四挠性件10101、10104向上弯曲(相对于第三轴线z),同时第二和第三挠性件10102、10103向下弯曲(相对于第三轴线z)。然而,如上文所讨论的,这种曲率固有地与朝向各个夹紧端1011的小位移相关联。由于单一挠性件1008的挠性件1010都以相同的方向(如图8A至图8C所示的顺时针方向)延伸,这些不需要的位移具有产生中心部分1009围绕第三轴线z的小旋转Rz的净效应(net effect)。为了视觉目的,在图8B和图8C中放大地示出了这一点。
尽管图8B和图8C中所示的特定倾斜构造导致围绕第三轴线z的小的不需要的旋转Rz,但是其他倾斜构造可能导致不需要的旋转Rz、不需要的平移Tx和/或不需要的平移Ty的组合。
-第二单一挠性件-
在图8A所示的挠性件设计(单一挠性件1008)中,当从静态部分(夹紧的自由端1011)移动到移动部分(中心部分1009)时,所有挠性臂(挠性件1010)围绕第三轴线z顺时针(或逆时针)延伸。该设计的手性(chirality)意味着当围绕第一轴线x和/或第二轴线y倾斜Rx、Ry时,移动部分(中心部分1009)倾向于围绕第三轴线z旋转Rz。为了减少这种效应,提出了一种挠性件设计,其中当从移动部分(中心部分1009)移动到静态部分(例如,夹紧的自由端1011)时,一半挠性件1010顺时针延伸,且一半挠性件逆时针延伸(或者反之亦然)。
还参考图9,示出了第二单一挠性件1013。
第二单一挠性件1013被构造成抵抗围绕第三轴线z的不需要的旋转Rz,同时仍然允许期望的移动Tz、Rx、Ry。
为了在挠性件1010的弯曲期间抵抗围绕第三轴线z的旋转Rz,第一和第三挠性件10101、10103逆时针(反时针)延伸,同时第二和第四挠性件10102、10104顺时针延伸。换言之,在第二单一挠性件1013中,第一挠性件至第四挠性件10101、10102、10103、10104围绕第三轴线z的旋转方向是交替的。一般来说,第一和第三挠性件10101、10103围绕第三轴线z以第一方向延伸,并且第二和第四挠性件10102、10104围绕第三轴线z以相反的第二方向延伸。第一方向可以是顺时针的,并且第二方向是逆时针的,或者反之亦然。这与单一挠性件1008形成对比,在单一挠性件1008中,第一挠性件至第四挠性件10101、10102、10103、10104都以同样的方向围绕第三轴线z延伸。
围绕第三轴线z在一定方向上(例如顺时针或逆时针)“延伸”的挠性件1010可以对应于该挠性件被拉长,使得从该挠性件1010的第一端1005和第二端1006到第三轴线z的一对线围绕第三轴线z形成一个角度,该角度具有(从第一端1005移向第二端1006)的符号,该符号是正的(例如第一方向)或负的(例如第二方向)。
当第二单一挠性件1013的挠性件10101、10102、10103、10104通过在平行于第三轴线z的平面中弯曲而变形时,第一和第三挠性件10101、10103的不需要的侧向偏转δx*将倾向于逆时针旋转中心部分1009,而第二和第四挠性件10102、10104的不需要的侧向偏转δy*将倾向于顺时针旋转中心部分1009。因此,可以抑制或甚至防止中心部分1009围绕第三轴线z的不需要的旋转Rz。
然而,抑制不需要的旋转Rz是以降低中心部分1009对期望的移动Tz、Rx、Ry的顺从性(增加的刚度)为代价的。这需要增加由SMA致动器组件2的SMA线14施加的力。
特别地,基本形式的该挠性件设计(第二单一挠性件1013)对围绕第一轴线x和/或第二轴线y的期望旋转Rx、Ry提供了比预期更大的阻力。通过增加对该挠性件设计(第二单一挠性件1013)的顺从性,围绕第一轴线x和/或第二轴线y的期望旋转Rx、Ry的阻力可以降低到可接受的水平,同时保持对沿第一x方向和/或第二y方向的平移Tx、Ty和/或围绕第三轴线z的旋转Rz的可接受的阻力水平。
-第三单一挠性件-
第二单一挠性件1013对围绕第一轴线x和/或第二轴线y旋转(倾斜)Rx、Ry的阻力是由于当中心部分1009围绕这些轴线x、y倾斜时挠性件1010被拉伸(轴向拉紧)的事实。如上文所述,直挠性件非常好地抵抗长度的增加(顺从性低/刚度高),因此挠性件1013抵抗围绕第一轴线x和/或第二轴线y的倾斜Rx、Ry。
通过使挠性件1010非线性(即,不是简单的直线梁),可以为挠性件1010增加顺从性,以允许挠性件1010的长度在围绕第一轴线x和/或第二轴线y倾斜Rx、Ry期间增加。
还参考图10,示出了第三单一挠性件1014。
第三单一挠性件1014被构造成在减少不需要的移动Rz、Tx、Ty,同时限制中心部分1009对期望的移动Tz、Rx、Ry的顺从性的减少(通过增加挠性件1010对延伸部的顺从性)之间取得平衡。
第三单一挠性件1014包括具有中心孔1012的大体上方形(或矩形)板形式的中心部分1009。中心部分1009通过第一至第四长形挠性件10101、10102、10103、10104连接到外环1015。外环1015采用具有大体上方形(或矩形)外周界的板的形式。每一个挠性件1010具有连接到外环1015的第一端1005(图1)和连接到中心部分1009的第二端1006(图11)。以与第二单一挠性件1013相同的方式,第一和第三挠性件10101、10103围绕第三轴线z以第一方向(如图所示的逆时针方向)延伸,同时第二和第四挠性件10102、10104围绕第三轴线z以相反的第二方向(如图所示顺时针方向)延伸。如上文所述,这种交替方向的构造用于响应于挠性件1010的第二端1006相对于相应的第一端1006沿着第三轴线z的偏转来抑制围绕第三轴线z的旋转Rz。
然而,为了减轻中心部分1009对第三单一挠性件1014的期望的移动Tz、Rx、Ry的顺从性降低(刚度增加)的问题,第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104中的每一者包括特征1016,特征1016构造成增加挠性件10101、10102、10103、10104的第一顺从性以使相应的第二端1006朝向相应的第一端1005位移。
在第三单一挠性件1015中,特征1016在每个挠性件1010中采取肘弯接头的形式。第一挠性件10101包括第一长部分10171,第一长部分10171平行于第一轴线x是长形的并且第一长部分10171从中心部分1009沿负x方向延伸。第一长部分10171在肘弯特征1016处接合第一短部分10181,第一短部分10181平行于第二轴线y是长形的并第一短部分10181从外环1015沿负y方向延伸。类似地,第二至第四挠性件10102、10103、10104中的每一者包括长部分10172、10173、10174,这些长部分从中心部分1009延伸以在相应的肘弯特征1016处与相应的短部分10182、10183、10184相接。
这些特征1016增加了挠性件1010的顺从性,因为短部分1018也可以通过弯曲而变形。例如,当第一长部分10171平行于第三轴线z偏转δz时,由于第一长部分10171的曲率导致的不需要的偏转δx*被耦合到第一短部分10181并通过第一短部分10181的弯曲被部分地抵抗。这允许第一挠性件10101总体地适应沿其长度的偏转而不轴向拉紧第一长部分10171或第一短部分10181(如上文所解释的,轴向拉紧显著降低了顺从性)。
例如,还参考图11和图12,示出了使第二或第三单一挠性件1013、1014偏转的第一和第二示意性表示1019、1020。
第一示意性表示1019对应于将中心部分1009向上(相对于第三轴线z)移动距离δz。图11示出了连接各个第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104的相应的第一端1005和第二端1006的直线1021。例如,第一直线10211将第一挠性件10101的第一端10051连接到相应的第二端10061。出于该表示1019的目的,假设直线1021平行于第一轴线x或第二轴线y,然而实际上可能不是这种情况(例如,在图10中直线1021不平行于长部分1017或短部分1018)。
第一端1005和第二端1006在未变形状态下的间隔为平行于第一轴线x的wx和平行于第二轴线y的wy。间隔可以等于wx=wy。为了使第二端1005向下位移δz,同时防止第二端1006的平移Tx、Ty,第一直线1021的将第一端10051和第二端10061分开的距离必须增加由下式给出的量δd1
Figure BDA0004113372700000411
并且类似地对于第二至第四直线10212、10213、10214
Figure BDA0004113372700000412
Figure BDA0004113372700000413
Figure BDA0004113372700000414
如果位移δd1、δd2、δd3、δd4必须通过挠性件1010在张力下的纵向(轴向)延伸来调节,所需的力将非常高,这解释了第二单一挠性件1013对所期望的运动Tz、Rx、Ry的低顺从性(高刚度)。
与此相对,使用诸如第三单一挠性件1014的肘弯部的顺从性增强特征1016意味着位移δd1、δd2、δd3、δd4可以通过使长部分1017和短部分1018弯曲的组合来调节,使得能够响应于大大减小的力来实现示意性构造1019。
当然,实际变形不会完全避免第二端1005的侧向平移Tx、Ty。然而,第三单一挠性件1014的构造(具有交替方向(例如,顺时针和逆时针)的第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104,结合有顺从性特征1016)意味着第二端1005的任何这样的侧向平移Tx、Ty可以是平衡的,以便最小化或甚至防止围绕第三轴线z的旋转Rz。
特别参考图12,第二示意性表示1020基本类似于第一示意性表示1019,不同之处是第二示意性表示1020对应于倾斜中心部分1009使得当第三和第四挠性件10103、10104的第二端10063、10064向上移位的量为δz时,第一和第二挠性件10101、10102的第二端10061、10062向下移位的量为-δz。中心部分1009围绕各种倾斜轴线的若干不同倾斜角可以与第二示意表示1020一致,但是所有倾斜角都可以受益于第二端1005的侧向平移Tx、Ty的平衡,以便最小化或甚至防止围绕第三轴线z的旋转Rz。
然而,挠性件1010长度的顺从性可以允许移动部分在例如由SMA致动器组件2的SMA线14提供的力作用下平行于第一轴线x和/或第二轴线y移动Tx、Ty。这意味着代替或除了根据需要围绕第一轴线x和/或第二轴线y倾斜Rx、Ry,移动部分(中心部分1009)可以附加地移动(垂直于第三轴线z的侧向平移)。
由特征1016增加的顺从性应该是平衡的,使得挠性件1010的顺从性足以允许围绕第一轴线x和/或第二轴线y旋转(倾斜)Rx、Ry的低阻力,同时改变挠性件1010的长度的阻力是足够的,使得与致动SMA线14移动的距离相比,挠性件1010高度的平行于第一轴线x和/或第二轴线y的运动(平移)Tx、Ty是小的。这样的平衡可以帮助确保SMA线14的平移(长度变化)有效地转换为移动部分(中心部分1009)围绕第一轴线x和/或第二轴线y的期望倾斜Rx、Ry。
返回参考图10,挠性件1010的特征1016不必是肘弯部,并且一般来说特征1016可以以用于增加该挠性件1010对相应的第二端1006朝向相应的第一端1005的位移的第一顺从性的任何方式构造。第一顺从性的值可以相对于第二顺从性来定义,第二顺从性定义为挠性件1010对其第二端1006平行于第三轴线z的位移的顺从性。例如,第一顺从性可以增加到大于或等于第二顺从性的0.02%或0.05%或0.1%。然而,该特征不应过度增加第一顺从性,并且例如,第一顺从性应保持小于第二顺从性。特别地,第一顺从性应该小于或等于第二顺从性的2%,并且大于或等于第二顺从性的0.02%。优选地,第一顺从性小于或等于第二顺从性的1%,并且最优选地小于第二顺从性的0.2%。
参考的第一和第二顺从性对应于特定挠性件1010的第一和第二端1005、1006之间的相对位移的有效、总体或总顺从性,考虑到该挠性件1010的几何形状和材料。挠性件1010的合适特征1016并不简单地对应于增加该挠性件1010的长度。相反,每个特征1016将对应于长形挠性件1010的方向改变和/或长形挠性件1010的横截面在相应的第一和第二端1005、1006之间的某一点处的改变。
利用特征1010增加挠性件1010的顺从性的另一个好处是,当挠性件1010用于支撑SMA致动器组件的移动部分(第二部件4)时,该移动部分(第二部件4)能够进一步平移,例如在跌落测试期间(特别是沿着第三轴线z),直到它碰到端部止挡件,而不损坏挠性件1010(通过将其延伸到其弹性范围之外)。
尽管图示为位于垂直于第三轴线z的x-y平面内,但肘弯部形式的特征1016可以同样位于平行于第三轴线z的平面内。例如,所有的第一至第四短部分10181、10182、10183、101814可以平行于第三轴线z定向。
第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104可以由一个或更多个相应的薄网状物形成。例如,第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104的形状可以通过蚀刻(例如化学或激光蚀刻)金属片材(例如,诸如不锈钢或铝板)来制造。作为蚀刻的替代,可以使用压印,只要这不会将过多的残余应变引入到第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104中。外环1015和/或中心部分1009中的一者或两者可以可选地通过蚀刻/压印相同的片材来形成。换言之,第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104可以与第一外环1015、中心部分1009形成为单个部件,或者整个第三单一挠性件1014可以形成为单件。
挠性件1010不限于包括单个特征1016,并且两个或更多个挠性件1016可以沿着挠性件1010串联定位,和/或沿着挠性件间隔开。
第三单一挠性件1014可以通过将外环1015连接到第一部件3而结合到SMA致动器组件2中,或者第一部件3可以代替外环1015,使得挠性件1010的第一端1005直接连接到第一部件3(或者与第一部件3形成单个部件)。类似地,中心部分1009可以连接到第二部件4,或者中心部分1009可以提供第二部件4,例如通过支撑相机模块或一个或更多个透镜10。
-第四单一挠性件-
还参考图13,示出了第四单一挠性件1022。
除了第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104的特征1016不是肘弯部,而是采取相应的发夹形部分10231、10232、10233、10234的形式之外,第四单一挠性件1022与第三单一挠性件1014相同。
尽管图示为位于垂直于第三轴线z的x-y平面内,但呈发夹形部分10231、10232、10233、10234形式的特征1016可以同样位于平行于第三轴线z的平面内。例如,第一和第三发夹形部分10231、10233可以位于相应的x-z平面中,而第二和第四发夹形部分10232、10234可以位于相应的y-z平面中。
一般来说,挠性件1010的每个特征16可以采取的形式是该挠性件1010的在包络内发生曲折的至少一部分。发夹形部分1023可以被认为是这种情况的一种特殊情况,其中包络是方形的,并且包络被设定尺寸成允许单次曲折。曲折不需要弯曲,并且作为一种替代,可以使用之字形曲折。曲折形式的特征1016一般可以被限制在平面内,或者可以沿着三维路径曲折。当限制于平面时,该平面可以平行于第三轴线z。
-第五单一挠性件-
还参考图14,示出了第五单一挠性件1024。
第五单一挠性件1024除了以下不同之处外与第三或第四单一挠性件1014、1022相同,不同之处是特征1016不是肘弯部或发夹形部分,而是采取第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104中的每一个包括至少一个弯曲部分(即,远离相应的第一和第二端1005、1006之间的直线1021弯曲)的形式。
尽管图示为位于垂直于第三轴线z的x-y平面内,但是提供特征1016的弯曲部分可以同样位于平行于第三轴线z的相应的平面内。
-第六单一挠性件-
在图14所示的第五单一挠性件1024中,第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104中的每一个远离相应的第一和第二端1005、1006之间的直线1021朝向中点弯曲,采用类似于余弦函数的单个周期的形状。然而,挠性件1010的特征1016不限于该特定形状,并且如果该挠性件1010遵循偏离相应的直线1021的任何弯曲路径,则挠性件1010的第一顺从性可以增加。
例如,还参考图15,示出了第六单一挠性件1025。
除了提供特征1016的弯曲部分的形状不同之外,第六单一挠性件1025与第五单一挠性件1024相同。例如,第一挠性件10101包括第一端部分10261、第二端部分10271以及中间部分10281,第一端部分10261从相应的第一端10051大体上平行于第一轴线x延伸,第二端部分10271从相应的第二端10061大体上平行于第一轴线x延伸,中间部分10281平行于第一轴线x延伸,同时相对于第一端部分10261和第二端部分10271平行于第二轴线y偏移。中间部分10281通过第一挠性件10101的弯曲的S形部分连接到第一端部分10261和第二端部分10271。第二至第四挠性件10102、10103、10104包括具有与第一挠性件10101相同构造的特征1016。
-第七单一挠性件-
顺从性增强特征1016的使用不限于第二单一挠性件1013的基本构造,其中成对的挠性件1010以交替方向延伸。
例如,还参考图16,示出了第七单一挠性件1029。
除了第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104不围绕第三轴线交替其旋转方向,而是围绕第三轴线z全部以相同的方向延伸之外,第七单一挠性件1029与第三单一挠性件1014相同。第七单一挠性件1029可以可替代地被视为单一挠性件1008的实施方式,使用与第三单一挠性件1014相同类型的挠性件1010,即包括在肘弯部形式的特征1016处连接到短部分1018的长部分1017。
-第八单一挠性件-
还参考图17,示出了第八单一挠性件1030。
第八单一挠性件1030除了以下不同之处之外与第七单一挠性件1029相同,不同之处是第八单一挠性件1030使用呈弯曲部分形式的特征1016(类似于第五单一挠性件1024)而不是肘弯部(类似于第三单一挠性件1014)。
第三至第八单一挠性件1014、1022、1024、1025、1029、1030已被描述和示出为包括对应于挠性件1010的路径变化的特征1016,使得横截面大体上恒定。然而,特征1016不限于此,并且在其他示例中,特征1016可以附加地或替代地包括相应的挠性件1010的横截面形状和/或面积的变化。例如,特征1016可以采取相应的挠性件1010中的凹口或收缩部的形式。在其他示例中,挠性件1010的横截面可以朝向相应的第一端和/或第二端1005、1006增大,以便减小一个或两个附接点处的应力集中。
-枢轴支承件-
还参考图18和图19A,示出了第一枢轴支承件1050。
图18示出了第一枢轴支承件1050的第一板1051的投影图,并且图19A示出了第一枢轴支承件1050的侧视图。
第一板1051包括平行于第一和第二轴线x、y延伸的矩形基板1052,锥形突起1053在平行于第三轴线z的方向上从该矩形基板1052直立。锥形突起1053被图示为位于基板1052的中心,但实际上这不是必需的,并且对于特定应用,锥形突起1053被放置在需要枢转原点的任何地方。第一枢轴支承件1050由接触锥形突起1053的第二板1054完成。偏置装置(未示出)将第一板1051和第二板1054推动到一起,以保持锥形突起1053和第二板1054之间的接触。第二板1054可以平行于第一轴线x和/或第二轴线y相对于锥形突起1053滑动,并且可以围绕任何轴线x、y、z旋转(倾斜),其中原点由锥形突起的尖端提供。
以这种方式,第一板1051和第二板1054之间的相对运动对应于Tx、Ty、Rx、Ry和Rz,而约束平行于第三轴线z的移动Tz。
锥形突起1053不是必需的,并且代替地可以使用适合提供枢轴点的任何形状的突起。
还参考图19B,示出了第二枢轴支承件1055的侧视图。
第二枢轴支承件1055包括第一板1051,但是用第三板1056代替第二板1054。第三板1056包括环形突起1057,环形突起1057限定接收锥形突起1053的尖端的凹部。环形突起1057约束第三板1056相对于第一板1051的侧向滑动。以这种方式,第一板1051和第三板1056之间的相对运动对应于Rx、Ry和Rz,而约束移动Tx、Ty和Tz。
还参考图19C,示出了第三枢轴支承件1058的侧视图。
第三枢轴支承件1058包括第一板1051,但是用第四板1059代替第二板1054。第四板1059包括锥形凹陷1060,其限定接收锥形突起1053的尖端的凹部。锥形凹陷1060约束第四板1059相对于第一板1051的侧向滑动。以这种方式,第一板1051和第四板1059之间的相对运动对应于Rx、Ry和Rz DOF,而约束移动Tx、Ty和Tz。
还参考图19D,示出了第四枢轴支承件1061的侧视图。
第四枢轴支承件1061包括第一板1051,但是用第五板1062代替第二板1054。第五板1062包括接收锥形突起1053的尖端的通孔1063。通孔1063约束第五板1061相对于第一板1051的侧向滑动。以这种方式,第一板1051和第五板1062之间的相对运动对应于Rx、Ry和Rz,而约束移动Tx、Ty和Tz。与第三板1056或第四板1059相比,第五板1062的制造可能相对简单。
枢轴支承件1050、1055、1058、1061可以被颠倒过来。因此,锥形(或其它形状的)突起1053可以悬垂在(上)板1054、1056、1059、1062上,并且如果存在,则相面对的突起1057、凹陷160或凹部1063可设置在(下)板1051、1052中。
-平面支承件-
还参考图20A和图20B,示出了第一平面支承件1064(也称为三点支承件)。
图20A是侧视图,并且图20B是分解投影图。
第一平面支承件1064包括与第二板1066接触地滑动的第一板1065。第一板1065支撑至少三个圆柱形突起1067,包括至少第一圆柱形突起10671、第二圆柱形突起10672和第三圆柱形突起10673,这些圆柱形突起不共线,例如布置在三角形的顶点处。第二板1066通过偏置装置(图20A和20B中未示出)被推动与圆柱形突起1067的平坦表面接触,并且在平行于第一和第二轴线x、y的平面内自由滑动,并且围绕平行于第三轴线z的轴线旋转。这样,第一板1065和第二板1066之间的相对运动对应于Tx、Ty和/或Rz。除非克服将板1065、1066推动到一起的偏置力,否则Tz、Rx和Ry移动被约束。
在图20A和图20B所示的示例中,两个板1065、1066都采取具有矩形外周界和限定中心孔1012的圆形内周界的环的形式。然而,板1065、1066的形状与第一平面支承件1064的功能无关,并且代替地可以使用任何形状的板。虽然在图20A和图20B中示出了三个圆柱形突起10671、10672、10673,但是一般来说可以使用任意数目的大于或等于三个的圆柱形突起。
还参考图21,示出了第二平面支承件1068。
第二平面支承件1068与第一平面支承件1064相同,除了圆柱形突起67被滚珠支承件10311、10312、10313代替。第一板1065也可以被替换为第三板1069,第三板1069包括凹部10701、10702、10703,例如圆形凹陷,用于接收对应的滚珠支承件10311、10312、10313。除了第二平面支承件1068是滚动支承件而不是滑动支承件之外,第二平面支承件1068以与第一平面支承件1064相同的方式起作用。
尽管为了参考,以相对于一组右手笛卡尔轴线x、y、z的特定定向来示出和描述,但上文所述的任何支承件都可以以任意角度定向。
上文所述的支承件可以由任何合适的材料和使用任何合适的制造方法形成。例如,板状或片状部件可以由金属片材(例如不锈钢)制造,并通过化学或激光蚀刻提供图案化。可以使用铣削或压印,只要这不会不可接受地引入导致零件变形的残余应变。在图案化之后,这些零件可以根据需要弯曲或预变形。复杂的三维零件可以通过将零件附接到板、片材或其他零件来构建,例如使用粘合剂、焊接、硬钎焊、软钎焊等。可选择地,复杂的三维零件可以通过例如金属的烧结或压铸或者通过聚合物的注射模制来形成。任何支承表面都可以由聚合物(例如POM(缩醛)、PTFE或PTFE浸渍的POM)形成。
第一致动器组件
参考图22至图26,示意性地示出了第一致动器组件2001。
致动器组件2001包括第一部件2002、支承机构2003、第二部件2004和驱动系统2005。
支承机构2003将致动器组件2001的第二部件2004支撑在第一部件2002上。第二部件2004可围绕枢轴点2008倾斜,枢轴点2008位于穿过致动器组件2001的光轴2009(或“主轴线”)上。在一些示例中,枢轴点2008可以仅是空间中的一点。在一些情况下,当平移力和/或旋转力被施加到支承机构2003时,枢轴点2008可以移动。
在下文中,第一部件2002可以被称为“固定部件”、“支撑件”或“支撑结构”,而第二部件2004可以被称为“可移动部件”或“可倾斜部件”。
驱动系统2005包括总共四根形状记忆合金线20101、20102、20103、20104(在本文中也被称为“形状记忆合金线段”)。四根形状记忆合金线20101、20102、20103、20104将致动器组件的第二部件2004机械地连接(或“联接”)到第一部件2002,并用于使致动器组件2001的第二部件2004相对于第一部件2002移动。形状记忆合金线20101、20102、20103、20104由铜铝镍合金、镍钛合金或其他合适的形状记忆合金形成。
形状记忆合金线20101、20102、20103、20104大体上是共面的,并且这种布置被称为“扁平的四线SMA线布置”。然而,形状记忆合金线20101、20102、20103、20104可以可选地布置成不是共面的(布置成“有角度的四线SMA线布置”)。
-支承机构2003-
支承机构2003被构造成引导第二部件2004绕第一轴线2011和/或第二轴线2012倾斜(即,绕第一轴线2011、绕第二轴线2012以及绕第一轴线2011和第二轴线2012倾斜的组合)。在一些示例中,支承机构2003可以被构造成约束第二部件2004绕主轴线2008的旋转。第一轴线2011和第二轴线2012彼此不平行,并且垂直于主轴线2009。在该示例中,第一轴线2011和第二轴线2012也彼此垂直。第一轴线2011和第二轴线2012穿过枢轴点2008。
支承机构2003包括单一挠性件2013,单一挠性件2013大体上如上文参考图8A至图8C所描述的单一挠性件1008。
单一挠性件2013包括两对挠性件(梁部分)20151、20152、20153、20154。每个挠性件20151、20152、20153、20154例如通过焊接在第一端20161、20162、20163、20164处刚性地连接到支撑件2002,并且在相应的第二端20171、20172、20173、20174处刚性地连接到可倾斜部件2004。
可倾斜部件2004和挠性件20151、20152、20153、20154都是单件。例如,第二部件2004和挠性件20151、20152、20153、20154可以通过对金属或金属合金(例如不锈钢)的片材进行蚀刻或机械加工而形成。
挠性件20151、20152、20153、20154可以支持柔性电连接。
第一和第三挠性件20151、20153平行于第一轴线x是长形的,并且能够通过在x-z平面中的梁弯曲而变形。类似地,第二和第四挠性件20152、20154平行于第二轴线y是长形的,并且能够通过在y-z平面中的梁弯曲而变形。挠性件20151、20152、20153、20154侧向地(垂直于第三轴线z)偏转受限于所有挠性件20151、20152,、20153、20154与第二部件2004的连接。
可倾斜部件2004(第二部件)一般是薄且扁平的,并且具有相反的第一面2018和第二面2019。第一面2018面向支撑件2002(第一部件),并且第二面2019背对支撑件2002。可倾斜部件2004的第二面2019(下文被称为“顶面”)支撑图像传感器2020,例如CCD或CMOS设备。
支承机构2003包括枢轴支承件2021,枢轴支承件2021基本上与上文参考图18和图19A至图19D所描述的相同。
枢轴支承件2021包括从支撑件2002的顶面2023直立的构件2022(或“突起”),支撑件2002用作枢轴的基座。在一些示例中,枢轴支承件2021可以包括由支撑件2002支撑的单独基座。
突起2022具有远端2024,远端2024与可倾斜部件(第二部件)2004接触,特别是与可倾斜部件2004的第一面2018(下文被称为“底面”或“下侧”)上的接触点(或接触区域)接触。突起2022的远端2024和接触点限定枢轴点2008。
挠性件20151、20152、20153、20154的第一端20161、20162、20163、20164附接到支撑件(第一部件)2002的顶面2023。这迫使支撑件(第一部件)2002和可倾斜部件(第二部件)2004一起保持突起2022与可倾斜部件2004之间的接触。
用于形状记忆合金线20101、20102、20103、20104的锚固构件20261、20262刚性地附接到支撑件(第一部件)2002。锚固构件20261、20262可以采取从致动器组件2001的第一部件2002直立的柱或其他结构的形式。在本示例中,提供了两个锚固构件20261、20262,这两个锚固构件20261、20262定位在支撑件2002的对角地相对的拐角中。然而,可以设置多于两个锚固构件20261、20262。压接部(未示出)用于将形状记忆合金线20101、20102、20103、20104附接到锚固构件20261、20262。锚固构件20261、20262形成底架的一部分。
致动器组件的支撑件(第一部件)2002由金属或金属合金(如不锈钢)形成。
还参考图27,支撑件(第一部件)2002位于第一平面2500中,并且可倾斜部件(第二部件)2004位于具有法线2502(在本文中也被称为“倾斜的轴线”或“倾斜轴线”)的第二平面2501中,使得可倾斜部件2002的倾斜使法线2502远离主轴线2009倾斜。
仍然参考图22至图26,倾斜部件(第二部件)2004承载围绕图像传感器2020的支架2037。支架2037通常是盒形的,并且包括具有中心圆形孔2039的顶板2038(或“顶部”)。顶板2038在其上表面2040上支撑透镜托架2041。
透镜托架2041通常是环形的并保持透镜组件2042。自动聚焦系统(未示出)和/或(附加的)OIS系统可以设置在透镜组件2042与透镜托架2041之间。
支架2037的顶部2038具有四个拐角,包括对角地相对的第一拐角和第二拐角20501、20502。第二形状记忆合金线20102和第三形状记忆合金线20103的各自的第一端附接到支架2037的顶部2038的第一拐角20501。第二形状记忆合金线20102的第二端附接到第一锚固构件20261,并且第三形状记忆合金线20103的第二端附接到第二锚固构件20262。类似地,第四形状记忆合金线20104和第一形状记忆合金线20101的各自的第一端附接到支架2037的顶部2038的第二拐角20502。第四形状记忆合金线20104的第二端附接到第二锚固构件20262,并且第一形状记忆合金线20101的第二端附接到第一锚固构件20261
相应的静态压接部(未示出)用于将形状记忆合金线20101、20102、20103、20104的各自的第一端附接到锚固构件20261、20262。相应的移动压接部(未示出)用于将形状记忆合金线20101、20102、20103、20104的各自的第二端附接到支架2037的顶部2038的拐角20501、20502
特别参考图26,在支承机构2003、可倾斜部件(第二部件)2004、SMA线20101、20102、20103、20104透镜托架2041和透镜组件2042周围设置了盒状屏蔽容纳件2043。容纳件2043具有中心圆形孔2044。
-移动-
仍然参考图22至图26,第一致动器组件2001能够通过使可倾斜部件(第二部件)2004倾斜来提供OIS。
不同的移动是由加热和冷却不同组合的SMA线20101、20102、20103、20104引起的。正如前面所解释的,加热可以由驱动电流通过SMA线引起,这导致SMA线收缩。
通过增加向两根相邻线(例如,第四线20104和第一线20101)的功率并因此使其收缩、同时降低向另外两根线(在本示例中,第二线20102和第三线20102)的功率并因此允许其扩展,带来了关于对角线(例如,关于线Y=-X)倾斜的变化,从而在第二部件2004上产生力,在这种情况下沿线Y=X。
合适的倾斜可以作为对角线倾斜变化的线性组合产生。
如果SMA线20101、20102、20103、20104位于枢轴点2022上方A mm并具有±B mm的行程,则致动器2001可以产生±sin(B/A)的倾斜。例如,当A=1mm且B=0.09mm(即,90μm)时,倾斜约为±5°。
尽管第一致动器组件2001已图示为使用对应于单一挠性件1008的单一挠性件2013,可选地,该单一挠性件2013或其挠性件20151、20152、20153、20154可以根据第二至第八单一挠性件1013、1014、1022、1024、1025、1029、1030(或其挠性件10101、10102、10103、10104)中的任何一个来构造。
如果单一挠性件2013根据第二至第六单一挠性件1013、1014、1022、1024、1025构造,则可以减少或者甚至防止第二部件2004和被支撑的透镜组件2042围绕主轴线2009的旋转Rz。在相机组件的特定情况下,优选地避免透镜组件2042的透镜10的旋转,因为透镜10可能不是关于光学(主)轴线2009完全对称的。因此,关于光学(主)轴线2009的任何旋转可能由于透镜10的这种不对称而引入像差。第二至第六单一挠性件1013、1014、1022、1024、1025可以用于单一挠性件2013,以减轻或甚至防止这种像差。
此外,在一些实施方式中,单一挠性件2013可以构造成使用挠性件20151、20152、20153、20154,这些挠性件包括如上文关于第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104或第三至第八单一挠性件1013、1014、1022、1024、1025、1029、1030所描述的顺从性改进特征1016。
顺从性改进特征1016可以提供上文描述的顺从性改进特征1016的效果和优点,例如可以减小驱动系统2005为了使可倾斜部件(第二部件)2004倾斜而需要产生的力。
此外,顺从性改进特征可以提供额外的优点。特别地,第一致动器组件2001将包括端部止挡件,例如图26中示意性图示的端部台阶特征2100,并且端部台阶特征2100被设计成防止第二部件2004响应于冲击(例如在跌落之后)移动(平移和/或旋转)太远偏离中心并损坏例如SMA线20101、20102、20103、20104。端部止挡件特征2100采用从屏蔽容纳件2043的内表面向下(相对于主轴线2009)悬垂的环形环的形式。环形环2100可以附接到屏蔽容纳件2043,或者可以与屏蔽容纳件2043形成为单件。环形环2100大体上是圆形的,并且与主轴线2009同轴。以这种方式,第二部件2004沿着主轴线2009的平移Tz将受限于与环形环2100接触(邻接)的透镜托架2041。类似地,第二部件2004的倾斜Rx、Ry将受限于与环2101接触(邻接)的透镜托架2041。可以包括另外的端部止挡件特征(未示出)以限制绕主轴线2009的任何可能的旋转Rz和/或沿着第一和/或第二轴线2011、2012的任何平移Tx、Ty。
端部止挡件特征(例如环形环2100)优选地包括第一和第二部件2002、2004中的每一个上的一个或更多个配合表面。使用顺从性改进特征1016可以有助于确保挠性件20151、20152、20153、20154具有足够的弹性顺从性,使得挠性件20151、20152、20153、20154在到达一个或更多个端部止挡件2100之前不会被塑性变形损坏。这在诸如具有可倾斜第二部件2004的第一致动器组件2001的致动器组件中尤其重要,其中,对于第二部件2004的每个部分,与倾斜相关的正常操作范围涉及平行于第三轴线z的相对大的移动范围。因此,相关的端部止挡件(例如端部止挡件2100)需要被构造成适应平行于第三轴线z的大范围移动。在这些情况下,具有足够弹性顺从性的挠性件可能是特别有利的。以这种方式,在挠性件20151、20152、20153、20154中包括顺从性改进特征1016可以使第一致动器组件2001更稳健。
一般而言,致动器组件2、2001和/或其支承机构2003可以包括一个或更多个端部止挡件2100,该端部止挡件2100构造成约束第二部件4、2004相对于第一部件3、2002的移动以保持在允许体积(未示出)内。使用顺从性改进特征1016、第一至第四挠性件(例如挠性件20151、20152、20153、20154,)可以被构造成使得各个挠性件20151、20152、20153、20154的机械行为保持弹性,同时第二部件4、2004保持在允许体积(未示出)内。例如,第一致动器组件2001的允许体积可以由透镜托架2041和端部止挡件2100之间的间隔、枢轴2008的相对位置、以及任何另外的端部止挡件(未示出)的构造来限定。优选地,至少一个端部止挡件2100被构造成约束第二部件4、2004相对于第一部件3、2002沿着主轴线2009的移动。
第二致动器组件
第一致动器组件2001涉及使图像传感器2020和透镜组件2042与第二部件2004一起倾斜,以便提供“模块倾斜”OIS。可选地,图像传感器可以固定到第一部件,同时透镜或透镜组件与第二部件一起倾斜以提供OIS。
还参考图28和图32,示出了第二致动器组件3001。
图28示出了第二致动器组件3001的分解投影图,图29示出了投影图,图30是俯视图,图31是侧视图,且图32是示意图。
特别参考图32,第二致动器组件3001包括第一部件3002和第二部件3004。支承机构3003机械地将第一部件3002联接到第二部件3004。第二致动器组件3001还包括驱动系统3005,驱动系统3005包括总共四根形状记忆合金线30101、30102、30103、30104,这些形状记忆合金线将第一部件3002联接到第二部件3004。在图28至图31所示的示例中,使用成角度SMA线的驱动系统3005被使用,对应于第二驱动机构20被使用。然而,根据支承机构3003的构造,可以替代地使用对应于第一驱动机构11的驱动系统3005。
驱动系统3005和支承机构3003被构造成使得第二部件3004可沿着穿过第二致动器组件3001的主轴线3009(或光轴,如图28至图31所示平行于z)朝向或远离第一部件3002移动,并且使得第二部件3004可围绕第一和/或第二轴线3011、3012相对于第一部件3002倾斜(可旋转)Rx、Ry(或反之亦然),第一和/或第二轴线3011、3012不平行,穿过枢轴点3008,并且垂直于主轴线3009。根据具体构造,枢轴点3008可以与第一部件3002、第二部件3002重合,或者沿着主轴线3009从两者偏移。倾斜Rx、Ry可以指小的旋转,例如围绕相应的轴线3011、3012小于或等于10度、5度或1度的旋转。
支承机构3003被构造成引导第二部件3004相对于第一部件3002沿着主轴线3009的移动Tz,并且引导第二部件3004相对于第一部件3002(或反之亦然)绕第一轴线3011和/或第二轴线3012的倾斜。支承机构3003还被构造成约束第二部件3004相对于第一部件3002在平行于第一轴线3011和/或第二轴线3012的平面内的移动Tx、Ty,以及约束第二部件3004相对于第一部件3002绕主轴线3009的旋转Rz。
特别参考图28至图31,更详细地示出了第二致动器组件3001的一个示例实施方式。
第二致动器组件3001包括矩形板3027形式的第一部件3002。第一和第二锚固构件30281、30282从板3027的对角地相对的拐角向上(相对于主轴线z)延伸。板3027和锚固构件30281、30282可以对应于第二驱动机构20的基座21和支柱221、222。每个锚固构件30281、30283具有矩形形式的横截面,其中一个拐角被截断(或斜切)。每个锚固构件30281、30282具有大体上垂直于所绘制的y轴线的第一面3029和大体上垂直于所绘制的x轴线的第二面3030。如图30和图31所示,图像传感器3020可以安装到矩形板3027(第一部件3002)的上表面(相对于主轴线3009)的中心。
在该示例中,支承机构3003包括呈改进的单一挠性件形式的第一支承件3013。类似于第二单一挠性件1013,第一支承件3013包括四个挠性件30151、30152、30153、30154。第一挠性件30151从第一锚固构件30281的第二面30301大体上平行于x轴线(沿正方向+x)延伸。第二挠性件30152从第二锚固构件30282的第一面30292大体上平行于y轴线(沿正方向+y)延伸。第一和第二挠性件30151、30152的远端通过第一接头30321连接。
第三挠性件30153从第二锚固构件30282的第二面30302大体上平行于x轴线(沿负方向-x)延伸。第四挠性件30154从第一锚固构件30281的第一面30291大体上平行于y轴线(沿负方向-y)延伸。第三和第四挠性件30153、30154的远端通过第二接头30322连接。
第二部件3004采取环形片材3033的形式,该环形片材3033具有限定中心孔3014的圆形内周界和具有带有截断(或斜切)拐角的大致矩形的形状的外周界。环形片材3033可以可选择地描述为具有(不规则的)八边形外周界。环形片材3033提供用于安装一个或更多个透镜10或透镜组件(未示出)的透镜托架3041。环形片材3033固定到第一支承件3013的接头30321、30322,例如通过焊接、粘合剂或其他合适的附接方法。当组装时,第一和第三挠性件30151、30153沿着所绘制的y轴线支撑环形片材3033,同时第二和第四挠性件30152、30154沿着所绘制的x轴线支撑环形片材3033。
第一和第二线联接结构30341、30342从环形片材3033(第二部件3004)的对角地相对的拐角延伸。当组装第二致动器组件3001时,线联接结构30341、30342将对应于未被锚固构件30281、30282占据的拐角。每个线联接结构30341、30342采用在环形片材3033的上方和下方(相对于主轴线z)延伸的支柱的形式。线联接结构30341、30342采取垂直于主轴线3009的梯形横截面定向的梯形棱柱的形式。每个线联接结构30341、30342包括对应于平行梯形边中的较短边的内面3035、对应于与所绘制的y轴线大体上垂直的倾斜边的第一面3036、以及对应于与所绘制的x轴线大体上垂直的倾斜边的第二面3037。提供相同的功能的其他形状的线联接结构30341、30342可以用来代替所示的梯形棱镜。注意,为了视觉目的,图28中示出了勾勒被第一线联接结构30341遮挡的结构的虚线。
一旦环形片材3033被固定到接头30321、30322,第一SMA线30101从第一线联接结构30341的第二面30371的上部区域(相对于主轴线3009)连接到第一锚固构件30281的第二面30301的下部区域(相对于主轴线3009)。第二SMA线30102从第一线联接结构30341的第一面30361的下部区域(相对于主轴线3009)连接到第二锚固构件30282的第一面30292的上部区域(相对于主轴线3009)。第三SMA线30103从第二线联接结构30342的第二面30372的上部区域(相对于主轴线3009)连接到第二支柱30282的第二面30302的下部区域(相对于主轴线3009)。第四SMA线30104从第二线联接结构30342的第一面30362的下部区域(相对于主轴线3009)连接到第一锚固构件30281的第一面30291的上部区域(相对于主轴线3009)。该布置对应于相当于第二驱动机构20的驱动系统3005。
驱动系统3005可以通过使第一和第三SMA线30101、30103收缩以提供净向下力而引起第二部件3004沿主轴线3009朝向第一部件3002的移动Tz。类似地,驱动系统3005可以通过使第二和第四SMA线30102、30104收缩以提供净向上力而引起第二部件3004沿主轴线3009远离第一部件3002的移动Tz。在任一情况下,还产生了绕主轴线3009的扭矩,但是绕主轴线z的旋转Rz受到挠性件30151、30152、30153、30154刚性连接到环形片材3033的约束。这样的收缩组合不会施加围绕第一或第二倾斜轴线3011、3012的净扭矩。
驱动系统3005可以导致围绕第一和/或第二倾斜轴线3011、3012的倾斜Rx'、Ry',第一和/或第二倾斜轴线3011、3012对应于所绘制的旋转轴线x'、y'。与描述第二致动器组件3001的几何形状时提到的且在图28至图31示出的轴线x、y、z相比,所描绘的旋转后的轴线x'、y'、z绕主轴线3009逆时针(反时针)旋转45度。
第一和第二SMA线30101、30102可以收缩以导致第二部件3004相对于第一部件3002绕第一倾斜轴线3011(平行于所绘制的x'轴线)顺时针倾斜Rx'。类似地,第三和第四SMA线30103、30104可以收缩以引起第二部件3004相对于第一部件3002绕第一倾斜轴线3011(如图所示平行于x'轴线)逆时针倾斜Rx'。无论哪种情况,沿主轴线3009都没有净力。
第二和第三SMA线30102、30103可以收缩以引起第二部件3004相对于第一部件3002绕第二倾斜轴线3012(如图所示平行于y'轴线)顺时针倾斜Ry'。类似地,第一和第四SMA线30101、30104可以收缩以引起第二部件3004相对于第一部件3002绕第二倾斜轴线3012(如图所示平行于y'轴线)逆时针倾斜Ry'。无论哪种情况,沿主轴线3009都没有净力。
倾斜Rx'、Ry'围绕第一至第四挠性件30151、30152、30153、30154的中心处的隐式(或虚拟)枢轴点3008(见图30)。一般运动可以分解为这些运动的分量Rx'、Ry'、Tz。
以这种方式,第二致动器组件3001可以使用包括总共四根SMA线30101、30102、30103、30104的驱动系统3005来提供基于围绕第一和/或第二倾斜轴线3011、3012的倾斜Rx'、Ry'的OIS功能以及基于沿着主轴线3009的平移Tz的AF功能。OIS功能和AF功能可以在运动范围的至少一部分上大体上独立。
尽管参考图28至图31中所示的特定示例进行了说明,但是第二致动器组件3001可以通过大量的排列来改变以提供相同的功能。
尽管第二致动器组件3001已经用对应于相机的支撑结构4的板3027(第一部件3002)和对应于透镜组件3的透镜托架9的环形片材3033(第二部件3004)来解释,但是角色可以互换,使得第一部件3002对应于透镜托架9,并且第二部件3004提供支撑结构4。同样,第二致动器组件3001不一定局限于在相机1中使用,并且第一部件3002和第二部件3004可以是需要相对运动Rx、Ry和/或Tz的任何部件。
板3027和片材3033可以各自采取相应的图案化金属片材(例如蚀刻或机械加工的不锈钢)的形式,并且可以涂覆有电绝缘介电材料。板3027和片材3033中的任一个或两者可以设置有相应的中心孔3014。
尽管第二致动器组件3001已图示为使用对应于第二单一挠性件1013的第一支承件3013,但是可选地,该第一支承件3013或其挠性件30151、30152、30153、30154可以根据单一挠性件1008或第三至第八单一挠性件1014、1022、1024、1025、1029、1030(或其挠性件10101、10102、10103、10104)中的任何一个来构造。
如果第一挠性件3013根据第二至第六单一挠性件1013、1014、1022、1024、1025构造,则可以减少或防止第二部件3004和被支撑的透镜组件(未示出)的旋转,从而提供上文相对于第一致动器组件2001描述的优点。
在一些实施方式中,第一挠性件3013可以构造成使用挠性件30151、30152、30153、30154,这些挠性件包括如上文关于第三至第八单一挠性件1013、1014、1022、1024、1025、1029、1030的第一至第四挠性件10101、10102、10103、10104所描述的顺从性改进特征1016。包括顺从性改进特征1016可以提供上文关于第三至第八单一挠性件1013、1014、1022、1024、1025、1029、1030和/或第一致动器组件2001描述的顺从性改进特征1016的任何或全部效果和优点。
使用包括总共四根SMA线30101、30102、30103、30104并且不需要第五根或更多的SMA线的单个驱动系统3005提供OIS和AF功能可以有利地降低用于相机1的第二致动器组件3001的复杂性和/或功率消耗。此外,无论是基于SMA线还是其他技术,第二驱动机构既不被包括也不是必需的。组合的AF和OIS可以降低零件、组装和/或测试的成本。OIS和AF功能之间的结合/耦合的鲁棒性也可以得到改善。此外,不需要静态部件和随OIS致动而移动的单独AF驱动系统之间的移动电连接。
作为组合AF和OIS系统的附加优点,第二致动器组件3001可以潜在地由单个三轴霍尔传感器的输出来控制。这样的传感器可以安装在第二致动器组件3001的静态区部(第一部件3002或第二部件3004,取决于构造)上,以避免限制透镜托架旋转的旋转中的潜在迟滞。例如,在图28至图31所示的示例中,磁体(未示出)可以安装到第一部分3002,并且三轴霍尔传感器(未示出)可以安装到第二部分3004。
SMA致动器的侧组装
为了最小化对致动器制造商和相机制造商的现有供应链的扰乱,可能希望模块倾斜致动器被设计为保持和倾斜完整相机模块(即,至少图像传感器和相关联的透镜)的支托物。这种构造可以包括将致动器放置在相机模块周围,例如在相机模块的侧面。
另外,将SMA线(例如14、2010、3010)压接(或以其他方式附接)到完全组装的致动器可能是不希望的,因为这倾向于使压接机械更复杂。
本说明书在下文中描述了一种用于简化SMA致动器组件的制造的方法,其使用附接在例如相机模块4020(图35)的部件的侧面上的压接机构4050(图33)和挠性机构4051(图33)。压接机构4050(图33)包括或支撑静态压接部和移动压接部。挠性机构4051包括或支撑横跨在第一(静态)部件和第二(移动)部件之间的挠性臂。SMA线被压接以便沿着z轴线从挠性臂偏移,从而能够产生倾斜运动,如上文所述。优选地但不是必须地,与直梁相比,每个挠性机构4051(图33)的挠性臂可以包括增加的纵向顺从性,例如通过包括一个或更多个顺从性改进特征1016。
在SMA致动器2001、3001的支承机构2003、3003中使用单一挠性件1008、1013、1014、1022、1024、1025、1029、1030、2013、3013可以非常适合于使用压接机构4050和挠性机构4051(图33)组装SMA致动器的方法。
还参考图33至图37,将结合第三SMA致动器4001描述制造方法(侧组装方法)。
侧组装方法利用压接机构4050,在第一和第二部件4002、4004之间的连接之前,SMA线4010可以预压接到压接机构4050。侧组装方法还利用连接在第一和第二部件4002、4004之间的挠性机构4051。
具体参考图33,示出了压接机构4050和挠性机构4051。
挠性机构4051包括第一部分4052和第二部分4053。压接机构4050包括第三部分4054和第四部分4055。
第一和第三部分4052、4054由第一中间部分40581分开。第一中间部分40581通过第一柱形件(fret)4059连接在第一和第三部分4052、5054之间。类似地,第二和第四部分4053、5055由第二中间部分40582分开。第二中间部分40582通过第二柱形件4060连接在第二和第四部分4053、4055之间。
第一至第四部分4052、4053、4054、4055在SMA线4010的压接和附接到第一和第二部件4002、4004期间形成单件。然而,一旦附接,柱形件4059、4060可以被切断以分离中间部分40581、40582,并将第一至第四部分4052、4053、4054、4055分成独立件。
在其他示例中,第一至第四部分4052、4053、4054、4055最初可以通过一些其他结构彼此连接,例如通过经由相应的柱形件连接到框架(未示出)。
在另外的示例中,第一和第二部件4052、4053最初可以通过相应的柱形件连接到第一框架(未示出),而第三和第四部分4054、4055最初通过相应的柱形件连接到第二框架(未示出)。以这种方式,第一和第二部件4052、4053和连接挠性件4015可以由一种材料形成,而第三和第四部分4054、4055以及被支撑的压接部4056、4057可以由不同的第二材料形成。后一种选择的优点在于,它允许对挠性件4015和压接部4056、4057进行单独的材料选择。例如,挠性件4015和压接部4056、4057可以对屈服应力、塑性等具有不同的要求。
当组装第三致动器组件4001时,第一和第三部分4052、4054两者都用于连接到第一部件4002。第三部分4054支撑第一压接部4056(静态压接部)。第二部分4053通过长形挠性件4015连接到第一部分4052。第四部分4055支撑第二压接部4057(移动压接部)。第二和第四部分4053、4055用于在组装第三致动器组件4001时连接到第二部件4004。挠性件4015具有连接到第一部分4052的第一端4016和连接到第二部分4053的第二端4017。挠性件4015包括弯曲部分形式的顺从性改进特征1016(在设计上类似于第五单一挠性件1024的挠性件10101、10102、10103、10104)。一段形状记忆合金线4010连接在第一和第二压接部4056、4057之间。
第一、第二、第三和第四部分4052、4053、4054、4055和挠性件4015可以是已经附接在一起的独立件,但是优选地形成为单件。例如,通过由金属(例如不锈钢或铝合金)的坯料片材蚀刻(化学或激光)或压印出所需的形状。蚀刻是优选的,然而可以使用压印,只要所得压接机构4050和挠性机构4051都没有留下过多的残余应变。
每个第一压接部4056可以与相应的第三部分4054形成为单件,例如通过折叠第二部分4054的延伸部分。类似地,每个第二压接部4057可以与相应的第四部分4055形成为单件。
然而,在一些实施方式中,第一和第二压接部4056、4057可以是例如通过焊接而附接到相应的第三和第四部分4054、4055的独立件。后一种选择的优点在于,它允许对挠性件4015和压接部4056、4057进行单独的材料选择。例如,挠性件4015和压接部4056、4057可以对屈服应力、塑性等具有不同的要求。
SMA线4010沿如图所示的z轴线偏移,这将对应于当组装第三致动器组件4001时沿光学或主轴线4009的偏移。
当组装到第三致动器组件4001中时,第二部分4053和第四部分4055可以电连接,使得挠性件4015可以为SMA线4010提供电流返回路径。
还参考图34,示出了改进的压接机构4050b和改进的挠性机构4051b。
除了第二和第四部分4053、4055形成为单件而不是由第二中间部分40582分开之外,改进的压接机构4050b和改进的挠性机构4051b与压接机构4050和挠性机构4051相同。以这种方式,第二和第四部分4053、4055被电连接而不需要附加连接,以便挠性件4015为SMA线4010提供电流返回路径。
附加地或替代地,在一些实施方式中,第一部分4052和第三部分4054可以形成为单件。
在压接机构4050和挠性机构4051或改进的压接机构4050b和改进的挠性机构4051b中的任一个中,第一部分4052可以可选地包括一个或更多个第一通孔4061和/或第三部分4054可以可选地包括一个或更多个第二通孔4062。第一和第二通孔4061、4062可以有助于附接到第一部件4002。
第三致动器组件
具体参考图35至图37,示出了第三致动器组件4001。
第三致动器组件4001包括第一部件4002和第二部件4004。支承机构4003将第二部件4004支撑在第一部件4002上。第一和第二部件4002、4005也通过驱动系统4005联接在一起。
第一部件4002包括平坦矩形板(或基座)4031,平坦矩形板具有第一和第二对角地相对的拐角40311、40312。第一壁40321从第一拐角40311直立并且包括第一区部40331,第一区部40331部分地沿着板4030的第一边缘40341从第一拐角40311延伸。第一和第三边缘40341、40343与所绘制的x轴线平行,同时第二和第四边缘40342、40344与所绘制的y轴线平行。第一壁40321还包括第二区部40351,第二区部40351部分地沿着板4030的第四边缘40344从第一拐角40311延伸。第二壁40322从第二拐角40312直立并且包括第一区部40332和第二区部40352,第一区部40332部分地沿着第三边缘40343从第二拐角40312延伸,第二区部40352部分地沿着第二边缘40342从第二拐角40312延伸。第一和第二壁40321、40322优选地由非导电材料形成,例如任何工程聚合物,以便允许挠性件40151、40152、40153、40154用作各个SMA线40101、40102、40103、40104的返回路径。
第二部件4004采用包括图像传感器(未示出)和一个或更多个透镜(未示出)的相机模块4020的形式。相机模块4020可以可选地包括AF系统。相机模块4020具有背对板4030的顶面4036和下部面4037。中心孔4038设置在顶面4036中,以允许光进入相机模块4020。主轴线4009延伸穿过相机模块4020,并且与相机模块4020的光轴重合。相机模块4020还具有第一至第四侧表面40391、40392、40393、40394,这些侧表面平行于主轴线4009。第一和第三侧表面40391、40393平行于所绘制的x轴线,并且第二和第四侧表面40392、40394平行于所绘制的y轴线。
第一至第四改进的压接机构4050b1、4050b2、4050b3、4050b4将第一部件4002连接到第二部件4004。第一至第四改进的挠性机构4051b1、4051b2、4051b3、4051b4也将第一部件4002连接到第二部件4004。
第一改进的压接机构4050b1连接在第一壁40321的第一部分40331和相机模块4020之间,使得对应的第一SMA线40101大体上平行于第一和第三边缘40341、40343延伸。第一改进的挠性机构4051b1的第一部分40521连接到第一壁40321的第一部分40331,例如通过焊接或胶合。可选地,第一壁40321的第一部分40331可以包括用于接收到第一部分40521的对应的第一通孔4061中的第一突起4040。第一改进的压接机构4050b1的第三部分40541连接到第一壁40321的第一部分40331,例如通过焊接或胶合。可选地,第一壁40321的第一部分40331可以包括用于接收到第三部分40541的对应的第二通孔4062中的第二突起4041。第一改进的压接机构4050b1和第一改进的挠性机构4051b1的第二和第四部分40531、40551连接到相机模块4020的第一侧表面40391,例如通过焊接或胶合。
类似地,第二改进的压接机构4050b2以及第二改进的挠性机构4051b2连接在第二壁40322的第二部分40352和相机模块4020的第二侧表面40392之间,使得对应的第二SMA线40102平行于第二和第四边缘40342、40344延伸。第三改进的压接机构4050b3以及第三改进的挠性机构4050b3类似地连接在第二壁40322的第一部分40332和相机模块4020的第三侧表面40393之间,使得对应的第三SMA线40103平行于第一和第三边缘40341、40343延伸。第四压接机构4050b4以及第四挠性机构4051b4连接在第一壁40321的第二部分40351以及相机模块4020的第四侧表面40394之间,使得对应的第四SMA线40104平行于第二和第四边缘40342、40344延伸。
支承机构4003包括单一挠性件4013,单一挠性件4013由对应于第一至第四改进的挠性机构4051b1、4051b2、4051b3、4051b4的第一至第四挠性件40151、40152、40153、40154形成。单一挠性件4013基本类似于第五单一挠性件1024,外环1015被替换为第一部件4002,中心部分1009被替换为第二部件4004,并且每一个挠性件10101、10102、10103、10104旋转以位于与所绘制的z轴线平行的相应的平面中。
支承机构4003还包括枢轴支承件4021,枢轴支承件4021大体上与上文参考图18和图19A至图19D所描述的相同。
枢轴支承件4021包括从板4030(第一部件4002)的顶面4023直立的构件4022(或“突起”),板4030用作枢轴的基座。在一些示例中,枢轴支承件4021可以包括由板4030(第一部件4002)支撑的单独基座。
突起4022具有接触相机模块4020(第二部件4004)的远端4024,特别地接触下表面4037上的接触点(或区域)。突起4022的远端4024和接触点限定枢轴点4008。枢轴点4008位于主轴线4009上,并且第一和第二倾斜轴线4011、4012穿过枢轴点4008。第一轴线4011和第二轴线4012不平行,并且垂直于主轴线4009。
改进的挠性机构4051b1、4051b2、4051b3、4051b4可以连接在第一和第二部件4002、4004之间,使得挠性件40151、40152、40153、40154稍微被张紧并促使相机模块4020的下表面4037上的接触点与远端4024接触。
支承机构4003(单一挠性件4013和枢轴支承件4021)将第二部件4004支撑在第一部件4002上,使得第二部件4004(相机模块4020)可围绕第一和/或第二轴线4011、4012倾斜,与上文针对第一致动器组件2001的第一和第二部件2002、2004描述的方式相同。
驱动系统4005包括对应于第一至第四改进的压接机构4050b1、4050b2、4050b3、4050b4的第一至第四SMA线40101、40102、40103、40104。驱动系统4005对应于第一(共面)驱动机构11,但由于枢轴点4008和第一至第四SMA线40101、40102、40103、40104之间的沿着主轴线4009的偏移,驱动系统4005能够产生相机模块4020的倾斜。
驱动系统4005和支承机构4003一起操作以产生第二部件4004(相机模块4020)相对于第一部件4002(板4030)围绕第一和/或第二倾斜轴线4011、4012的倾斜,其方式大体上与上文相对于第一致动器组件2001描述的方式相同。
第三致动器组件4001已经使用挠性件4015描述,挠性件4015具有弯曲部分形式的顺从性特征1016,对应于第五单一挠性件1024的挠性件1010。然而,可以替代地使用前面描述的任何顺从性特征1016,例如,在第三单一挠性件1014中使用的肘弯部、在第四单一挠性件1022中使用的发夹形部分1023、在第六单一挠性件1025中使用的替代弯曲部分、或者满足前面概述的要求的任何其他特征1016。可选地,挠性件4015不需要包括任何顺从性改进特征1016,并且可以采取简单的直梁的形式。
已经描述了第三致动器组件4001,使得第一和第三挠性件40151、40153绕主轴线4009以第一方向延伸,同时第二和第四挠性件40152、40154围绕主轴线4009以相反的第二方向延伸(参见图9中的第二单一挠性件4013)。然而,这不是必需的,并且可选地,所有的第一至第四挠性件40151、40152、40153、40154可以绕主轴线4009以相同的方向延伸(参见图8A中的单一挠性件1008)。
第三致动器组件4001已被描述为包括四个改进的压接机构4050b和四个改进的挠性机构4051b。然而,改进的压接机构4050b和改进的挠性机构4051b中的一个、一些或所有可以被替换为压接机构4050和挠性机构4051。第一和第三部分4052、4054可以通过切断相应的第一柱形件4059而在完成的第三致动器组件4001中分离。第二部分4053和第四部分4055可以通过切断相应的第二柱形件4060而在完成的第三致动器组件4001中分离。
为了组装第三致动器组件4001,第一至第四SMA线40101、40102、40103、40104被压接至对应的第一至第四压接机构40501、40502、40503、40504或改进的压接机构4050b1、4050b2、4050b3、4050b4。随后,如上文所述,第一至第四压接机构40501、40502、40503、40504或改进的压接机构4050b1、4050b2、4050b3、4050b4中的每一个连接在第一部件4002和第二部件4004之间。
当每个压接机构4050、4050b最初连接到相应的挠性机构4051、4051b时,挠性机构4051、4051b与压接机构4050、4050b一起连接在第一部件4002和第二部件4004之间。然而,当每个压接机构4050、4050b单独提供给相应的挠性机构4051、4051b时,在压接机构4050、4050b的连接被分离期间,挠性机构4051、4051b可以连接在第一部件4002和第二部件4004之间。
尽管SMA线4010优选地在组装之前被压接到压接机构4050、4050b,但是同样可能的是,在将SMA线4010压接到位之前将压接机构4050、4050b连接到第一和第二部件4002、4004。
第三致动器组件4001可以使用不同类型的连接组件制造,例如:
-第一和第三部分4052、4054可以形成为单件。在这样的示例中,压接机构4050、4050b和挠性机构4051、4051b优选地被构造成使得挠性件4015不使该段SMA线4010短路。
-替代地或附加地,第二和第四部分4053、4055可以被形成为最终组件中的独立件(然而它们可以最初以与第一和第三部分4052、4054类似的方式彼此连接,例如使用第二中间部分40582)。在第一和第三部分4052、4054以及第二和第四部分4053、4055形成为独立件的情况下,每个压接机构4050、4050b有效地与相应的挠性机构4051、4051b分离,使得每个压接机构4050、4050b可以独立于相应的挠性机构4051、4051b连接在第一和第二部件4002、4004之间。
-替代地或附加地,第二部分4053可以连接到第二部件4004的不同表面,例如下表面4037,同时相应的第四部分4055保持附接到侧表面4039。在第二和第四部分4053、4055形成为单件的情况下,这可以通过形成(弯曲)该单件使得例如第二和第四部分4053、4055位于正交平面中来实现。第一和第三部分4052、4054可以具有类似的构造。如将理解的,如果第一和第三部分4052、4054以及第二和第四部分4053、4055形成为独立件,则可以更容易地实现这种构造。
尽管关于第三致动器组件4001进行了描述,但是使用(优选地预压接的)压接机构4050、4050b和相应的挠性机构4051、4051b的侧组装方法可以容易地适于用于制造第一SMA致动器2001和/或第二SMA致动器3001。
托架/基板子组件
在上文描述的致动器组件2001、3001中,每个SMA线20101、20102、20103、20104、30101、30102、30103、30104保持在一对压接部之间,一个压接部(直接或间接地)附接到SMA致动器组件的一个部件(例如,第一部件2002、3002),并且另一个压接部(直接或间接地)附接到SMA致动器的另一个不同部件(例如,第二部件2004、3004)。
压接可以在不同的位置进行。在一种方法中,每个SMA线可以在原位(或“板上”)时压接,换句话说,在诸如第一或第二致动器组件2001、3001的致动器组件的组装期间。每根SMA线提供给部分制造的致动器组件,并且压接工具插入组件中以压接该线。然而,可能很难插入压接工具来允许线被压接。因此,在另一种方法中,每根SMA线可以使用支杆元件(或“柱形件”)远离组装中的致动器“离板”压接。柱形件具有从其远端侧向延伸的凸片,并且凸片折叠在SMA线的端部上并被压缩以形成压接部。SMA线和压接部被提供给组装中的致动器,并且例如通过焊接附接到组装中的致动器。使用裁剪工具或激光将柱形件从压接部拆下,并收回柱形件。更多详情可以在WO 2016/189314 A1中找到。
这种方法的一种变型包括使用附接在致动器的侧面上的压接组件进行组装。压接柱形件由第一和第二压接部(也称为“静态和移动压接部”)以及横跨两个压接部并到达靠近静态压接部的固定末端的挠性臂组成。SMA线从挠性臂偏移以产生倾斜运动。
另外(或可选地),可以通过将挠性件集成到托架中来促进组装,如现在将更详细地描述的那样。
参考图38,示意性地示出了托架/基板子组件5001。
子组件5001包括第一部件5002、支承机构5003、第二部件5004和驱动系统5005。
子组件5001使用第一部件5002和托架单元5006组装,托架单元5006包括支承机构5003、第二部件5004和驱动系统5005。
第一部件5002采用薄的环形框架的形式,该框架具有大致方形的外周界5007和大致方形的内周界5008。外周界5007的每条边5011包括从边5011的中心偏移的相应的矩形开口侧切口5012。内周界5008也包括位于两个相对拐角中的第一箭头形切口5013和第二箭头形切口5013。
托架单元5006包括第二部件5004,第二部件5004包括片状主要部分5014(或“面部分”),该片状主要部分在平面图中大致是方形的,具有中心圆形孔5024和从侧部5017垂下的四个垂下翼状壁部分5016。中心圆形孔5024与主(或光学)轴线5009重合。如将在下文中更详细地解释的,主要部分和壁部分5014、5016一体形成为单件。壁部分5016被弯曲以提供两对相对的壁,每对相对的壁彼此平行。
每个壁部分5016包括第一(或“上”)长形部分5018、第一壁部分5020和第二壁部分5022以及挠性件部分5015(或简称为“挠性件”),该长形部分5018具有沿着主要部分的相应的侧部5017延伸的第一长形边缘5019,第一壁部分5020在壁部分5016的第一端5021处从长形部分5018下垂,第二壁部分5022设置在壁部分的相对的第二端5023处,该挠性件部分5015沿着第二长形边缘5025在第一和第二端5021、5023之间延伸。支承机构5003至少包括挠性件5015,并且可以包括附加支承件,例如诸如枢轴支承件,例如第一枢轴支承件1050。挠性件5015包括特征5026,例如扭结或曲折,该特征5026对应于上文描述的顺从性改进特征1016,并且在所示示例中类似于图14所示的第五单一挠性件1024的挠性件1010被构造。翼状凸片部分5027从壁部分5016向外延伸。凸片部分5027固定(例如焊接)到第一部件5002。
驱动系统5005包括四根SMA线5010。每个SMA线5010由相应的一对压接部5028、5029保持。第一压接部5028(或“移动压接部”)固定(例如,焊接)到壁5016的第一壁部分5020,或者由第一壁部分5020的一部分(例如,由第一壁部分5020中的“U”形槽形成的弯曲舌片)形成。类似地,第二压接部5029(或“静态压接部”)固定(例如,焊接)到第二壁部分5022的一部分(例如,由“U”形槽形成的舌片)或由第二壁部分5022的一部分(例如,由“U”形槽形成的舌片)形成。因此,第一壁部分5020和第二壁部分5022通过挠性件5015和SMA线5010的平行布置连接。
提供静态压接部5029位置的第二壁部分5022然后在基座处向后折叠以形成翼状凸片部分5027,这允许静态压接部5029安装到基板(第一部件)5002。然后将外容纳件组装在基板(第一部件)5002上并焊接到基板(第一部件)5002上。
基板(第一部件)5002具有切口5012,以允许静态压接部具有突出于基板下方的端子。这些可以焊接到传感器PCB的挡板上。
第一壁部分5020(移动压接部5028所在的位置)在下面具有空间,这部分地是由于第一部件5002中的箭头形切口5013,其可以被端部止挡件特征(未示出)占据,例如以限制沿着第三轴线z的向下移动。第一壁部分5020和/或第二部件5002的板材料可以向后弯曲,以在该位置形成第一和第二轴线x、y端部止挡件。
托架/基板子组件5001可以允许不同的材料用于挠性件5015和压接部5028、5029,挠性件5015和压接部5028、5029可以具有不同的屈服应力和塑性要求。例如,挠性件5015(和托架单元5016)可以由硬不锈钢、钛铜或镍铜形成,而压接部5028、5029可以由半硬不锈钢或磷青铜形成。托架/基板子组件5001还可以帮助最小化占用面积,同时提供具有表面的基板(第一部件)5002。
现在将参考图39A至图39G描述托架/底板子组件5001的制造。
参考图39A和图39B,第一片状工件5030(在这种情况下采取不锈钢片材的形式)用抗蚀刻掩模5031遮蔽并且被湿蚀刻或干蚀刻。移除掩模5031,留下第一部件5002。作为蚀刻的替代方法,可以使用压印。
参考图39C和图39D,第二片状工件5032(其在这种情况下采取不锈钢片材的形式)用抗蚀刻掩模5033掩蔽并且被湿蚀刻或干蚀刻。移除掩模5033,留下片状网状物5034。同样,作为蚀刻的替代,可以使用压印。
参考图39E,网状物5034沿着折叠线5036、5037折叠。第一组折叠线5036限定主要部分5014和侧壁5016之间的边缘。第二组折叠线5037限定第二壁部分5022和相应的翼状凸片5027之间的边缘。这形成了托架单元5006。
参考图39F,托架单元5006然后被安装到第一部件5002上,并通过焊接的翼状凸片5027固定到第一部件5002上。
参考图39G,SMA线5010和压接部5028、5029附接到托架单元5006的外侧。压接优选地“离板”进行,但是如上所述也可以“板上”进行。
尽管已经使用具有弯曲部分形式的顺从性特征5026的挠性件5015描述了托架/基板子组件5001,该挠性件5015大体上对应于第五单一挠性件1024的挠性件1010。然而,可以替代地使用前面描述的任何顺从性特征1016,例如,在第三单一挠性件1014中使用的肘弯部、在第四单一挠性件1022中使用的发夹形部分1023、在第六单一挠性件1025中使用的替代弯曲部分、或者满足前面概述的要求的任何其他特征1016。可选地,挠性件5015不需要包括任何顺从性改进特征5026、1016,并且可以采取简单的直梁的形式。
已经描述了托架/基板子组件5001,使得一对相对的挠性件5015绕主轴线5009以第一方向延伸,而剩余的一对挠性件5015绕主轴线5009以相反的第二方向延伸(参见图9中的第二单一挠性件1013)。然而,这不是必需的,并且可选地,四个挠性件5015可以绕主轴线5009以相同的方向延伸(参见图8A中的单一挠性件1008)。
SMA线5010和压接部5028、5029可以附接到托架单元5006的内侧,而不是附接到托架单元5006的外侧。可选地或附加地,SMA线5010和/或压接部5028、5029可以在制造的不同阶段附接到托架单元5006,例如在折叠网状物5034之前或在将托架单元5006固定到第一部件5002之前。
修改
应理解,可以存在上述实施例的许多其他变型。
例如,上述不同的SMA驱动组件和不同的支承件可适当地用于上面所描述的致动器组件中。
四种形状记忆合金线141、142、143、144、20101、20102、20103、20104、30101、30102、30103、30104、40101、40102、40103、40104、5010中的每一者对应于可以独立控制驱动电流的SMA线区部。例如,一对SMA线(例如141、142)可以由单个物理线提供,该单个物理线具有连接到一端的第一电流源(未示出)、连接到另一端的第二电流源(未示出)和位于两端之间的点处的电流返回连接件(未示出)。
在上文的描述中,多个部件被描述为矩形,这应该被解释为包含方形形状。在上文的描述中,多个部件被描述为圆形,这应该被解释为包含椭圆形状。
第一SMA线至第四SMA线已经被描述并显示为直接连接第一部件和第二部件。然而,在一些示例中,第一SMA线至第四SMA线可以例如经由一个或更多个中间结构(未示出)间接连接第一部件和第二部件。中间结构(未示出)可以被配置为帮助延长一根或更多根SMA线的行程。
该致动器组件可以是任何类型的组件,其包括第一部件和相对于第一部件可移动的第二部件。致动器组件可以是以下任何一种设备或可以设置在以下任何一种设备中:智能手机、用于智能手机的保护盖或壳、用于智能手机或电子设备的功能盖或壳、相机、可折叠智能手机、可折叠智能手机相机、可折叠消费电子设备、具有折叠光学器件的相机、图像捕获设备、阵列相机、三维感测设备或系统、伺服电机、消费电子设备、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、计算附件或计算外围设备、音频设备、安全系统、游戏系统、游戏附件、机器人或机器人设备、医疗设备、增强现实系统、增强现实设备、虚拟现实系统、虚拟现实设备、可穿戴设备、无人机、飞行器、航天器、潜水船、交通工具和自动驾驶交通工具、工具、外科手术工具、遥控器、衣服、开关、刻度盘或按钮、显示屏、触摸屏、柔性表面和无线通信设备。应当理解,这是示例性设备的非穷举列表。

Claims (77)

1.一种致动器组件,包括:
第一部件;
支承机构,其包括围绕穿过所述致动器组件的主轴线布置的第一挠性件至第四挠性件;
第二部件,其中所述支承机构将所述第二部件支撑在所述第一部件上,并且其中,所述第二部件能够围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,所述第一轴线和/或所述第二轴线不平行,并且所述第一轴线和/或所述第二轴线垂直于所述主轴线;以及
驱动机构,所述驱动机构包括四段形状记忆合金线,其中,所述四段形状记忆合金线联接到所述第二部件并且联接到所述第一部件;
其中,所述支承机构被构造成将由所述驱动机构产生的法向于所述主轴线的侧向力转换为所述第二部件围绕所述第一轴线和/或所述第二轴线的倾斜;
其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件中的每一个具有连接到所述第一部件的第一端和连接到所述第二部件的第二端,并且所述第一挠性件至所述第四挠性件中的每一个包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征,其中所述第一顺从性小于该挠性件对相应的第二端平行于所述主轴线的位移的第二顺从性。
2.根据权利要求1所述的致动器组件,其中,所述第一挠性件和所述第三挠性件围绕所述主轴线以第一方向延伸,并且所述第二挠性件和所述第四挠性件围绕所述主轴线以相反的第二方向延伸。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的致动器组件,其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件中的每一个的所述特征包括在相应的所述第一端和所述第二端之间的点处的至少一个方向改变。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件中的每一个的所述特征包括该挠性件的至少一个发夹形部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件中的每一个的所述特征包括该挠性件的在包络内发生曲折的至少一部分。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件中的每一个的所述特征包括该挠性件的至少一个弯曲部分。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件中的每一个的所述特征包括至少一个肘弯部。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一顺从性小于或等于所述第二顺从性的2%,并且所述第一顺从性大于或等于所述第二顺从性的0.02%。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的致动器组件,其中,所述支承机构包括一个或更多个止挡件,所述一个或更多个止挡件被构造成将所述第二部件相对于所述第一部件的移动约束在允许体积内;
其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件的每个特征被构造成使得相应的挠性件的机械行为保持弹性,同时所述第二部件保持在所述允许体积内。
10.根据权利要求9所述的致动器组件,其中,所述一个或更多个止挡件中的至少一个止挡件被构造成约束所述第二部件相对于所述第一部件沿着所述主轴线的移动。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的致动器组件,其中,所述支承机构被构造成约束所述第二部件相对于所述第一部件围绕所述主轴线的旋转。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的致动器组件,其中,所述支承机构被构造成约束所述第二部件相对于所述第一部件在垂直于所述主轴线的方向上的平移。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的致动器组件,其中,所述四段形状记忆合金线中的每一个位于第一平面中,所述第一平面平行于由所述第一轴线和所述第二轴线限定的第二平面。
14.根据权利要求13所述的致动器组件,其中,所述第一平面和所述第二平面沿所述主轴线相对于彼此偏移。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的致动器组件,其中,所述四段形状记忆合金线不是共面的。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的致动器组件,其中,所述四段形状记忆线中的每一个置于所述第一部件和所述第二部件之间。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件中的每一个包括相应的薄网状物。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件与所述第一部件形成为单个部件。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性件至所述第四挠性件与所述第二部件形成为单个部件。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的致动器组件,其中,所述第二部件能够相对于所述第一部件围绕所述第一轴线和/或所述第二轴线倾斜±6°的范围。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的致动器组件,还包括:
图像传感器;和
透镜系统。
22.根据权利要求21所述的致动器组件,其中,所述图像传感器和所述透镜系统由所述第二部件支撑并且与所述第二部件一起倾斜。
23.根据权利要求21所述的致动器组件,其中,所述图像传感器由所述第一部件支撑,并且其中,所述透镜系统由所述第二部件支撑并且与所述第二部件一起倾斜。
24.一种系统,包括:
根据权利要求1至23中任一项所述的致动器组件;
一组开关设备,其用于向相应的形状记忆合金线段施加驱动信号;以及
控制器,其用于单独地控制所述开关设备。
25.一种方法,包括将根据权利要求1至23中任一项所述的致动器组件或根据权利要求24所述的系统用于光学图像稳定和/或自动聚焦。
26.一种致动器组件,包括:
第一部件;
第二部件;
将所述第一部件连接到所述第二部件的第一挠性机构至第四挠性机构,每个挠性机构包括:
连接到所述第一部件的第一部分;
通过挠性件连接到所述第一部分的第二部分,所述第二部分连接到所述第二部件;
将所述第一部件连接到所述第二部件的第一压接机构至第四压接机构,每个压接机构包括:
第三部分,所述第三部分连接到所述第一部件并支撑第一压接部;
第四部分,所述第四部分连接到所述第二部件的侧表面并支撑第二压接部;
形状记忆合金线段,所述形状记忆合金线段连接在所述第一压接部和所述第二压接部之间;
支承机构,所述支承机构包括在所述第一挠性机构至所述第四挠性机构中包括的所述挠性件,并且所述支承机构将所述第二部件支撑在所述第一部件上,其中所述第二部件能够围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,所述第一轴线和/或所述第二轴线不平行,并且所述第一轴线和/或所述第二轴线垂直于穿过所述致动器组件的主轴线;
驱动机构,所述驱动机构包括在所述第一压接机构至所述第四压接机构中包括的所述形状记忆合金线段;
其中,所述支承机构被构造成将由所述驱动机构产生的法向于所述主轴线的侧向力转换为所述第二部件围绕所述第一轴线和/或所述第二轴线的倾斜。
27.根据权利要求26所述的致动器组件,其中,每个第二部分电连接到相应的第四部分,并且其中,相应的挠性件构成通过相应的SMA线段的电流的返回路径。
28.根据权利要求26或权利要求27所述的致动器组件,其中,每个第二部分与相应的第四部分形成为单件。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的致动器组件,其中,每个第二部分与相应的第四部分连接到所述第二部件的相同侧表面。
30.根据权利要求26至29中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性机构至所述第四挠性机构中的每一个与相应的压接机构是大体上共面的。
31.根据权利要求26至30中任一项所述的致动器组件,其中,对应于所述第一压接机构至所述第四压接机构中的每一个的形状记忆合金线段相对于相应的挠性机构的挠性件沿着所述主轴线偏移。
32.根据权利要求26至31中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性机构至所述第四挠性机构的每一个挠性件具有连接到所述第一部分的第一端和连接到所述第二部分的第二端,并且每一个挠性件包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征,其中所述第一顺从性小于该挠性件对相应的第二端平行于所述主轴线的位移的第二顺从性。
33.根据权利要求32所述的致动器组件,其中,所述第一顺从性小于或等于所述第二顺从性的2%,并且所述第一顺从性大于或等于所述第二顺从性的0.02%。
34.根据权利要求26至33中任一项所述的致动器组件,其中,对应于所述第一挠性机构至所述第四挠性机构的第一挠性件至第四挠性件围绕所述主轴线布置,其中所述第一挠性件和所述第三挠性件围绕所述主轴线以第一方向延伸,并且所述第二挠性件和所述第四挠性件围绕所述主轴线以相反的第二方向延伸。
35.根据权利要求26至34中任一项所述的致动器组件,其中,四个形状记忆合金线段中的每一个位于第一平面中,所述第一平面平行于由所述第一轴线和所述第二轴线限定的第二平面。
36.根据权利要求26至34中任一项所述的致动器组件,其中,四个形状记忆合金线段不是共面的。
37.根据权利要求26至36中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一挠性机构至所述第四挠性机构中的每一个包括薄网状物。
38.根据权利要求26至37中任一项所述的致动器组件,其中,所述第一压接机构至所述第四压接机构中的每一个包括薄网状物。
39.根据权利要求26至38中任一项所述的致动器组件,还包括图像传感器和透镜系统,所述图像传感器和所述透镜系统由所述第二部件支撑以便与所述第二部件一起倾斜。
40.根据权利要求26至38中任一项所述的致动器组件,还包括:
由所述第一部件支撑的图像传感器;以及
透镜系统,所述透镜系统由所述第二部件支撑以便与所述第二部件一起倾斜。
41.一种方法,包括将根据权利要求26至40中任一项所述的致动器组件用于光学图像稳定和/或自动聚焦。
42.一种制造致动器组件的方法,包括:
将四个形状记忆线段压接至相应的第一压接机构至第四压接机构,每个压接机构包括支撑第一压接部的第三部分和支撑第二压接部的第四部分,其中形状记忆合金线段被压接在所述第一压接部和所述第二压接部之间;
其中所述第一压接机构至所述第四压接机构中的每一个对应于第一挠性机构至第四挠性机构中的一个,每一个挠性机构包括通过挠性件连接的第一部分和第二部分;
将所述第一压接机构至所述第四压接机构和第一挠性机构至第四挠性机构中的每一个连接在第一部件和第二部件之间,其中将所述第一压接机构至所述第四压接机构中的每一个连接在所述第一部件和所述第二部件之间包括将每个第四部分连接到所述第二部件的侧表面,使得:
支承机构包括在所述第一挠性机构至所述第四挠性机构中包括的所述挠性件,并且所述支承机构将所述第二部件支撑在所述第一部件上,其中所述第二部件能够围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,所述第一轴线和/或所述第二轴线不平行,并且所述第一轴线和/或所述第二轴线垂直于穿过所述致动器组件的主轴线;
驱动机构包括在所述第一挠性机构至所述第四挠性机构中包括的形状记忆合金线段;
其中,所述支承机构被构造成将由所述驱动机构产生的法向于所述主轴线的侧向力转换为所述第二部件围绕所述第一轴线和/或所述第二轴线的倾斜。
43.根据权利要求42所述的方法,还包括将每个第二部分电连接到相应的第四部分,使得相应的挠性件构成通过相应的SMA线段的电流的返回路径。
44.根据权利要求42或权利要求43所述的方法,其中,每个第二部分与相应的第四部分形成为单件。
45.根据权利要求42至44中任一项所述的方法,还包括将每个第二部分与相应的第四部分连接到所述第二部件的相同侧表面。
46.根据权利要求42至45中任一项所述的方法,其中,所述第一挠性机构至所述第四挠性机构中的每一个与相应的压接机构是大体上共面的。
47.根据权利要求42至46中任一项所述的方法,其中,对应于所述第一挠性机构至所述第四挠性机构中的每一个的所述第一部分和所述第二部分在所述第一部件和所述第二部件之间的连接期间通过一个或更多个第一浇口连接;
所述方法还包括切断所述一个或更多个第一浇口以将每个第一部分与相应的第二部分分开。
48.根据权利要求42至47中任一项所述的方法,其中,对应于所述第一压接机构至所述第四压接机构中的每一个的所述第三部分和所述第四部分在所述第一部件和第二部件之间的连接期间通过一个或更多个第二浇口连接;
所述方法还包括切断所述一个或更多个第二浇口以将每个第三部分与相应的第四部分分开。
49.根据权利要求42至48中任一项所述的方法,其中,每个压接机构和相应的挠性机构连接在所述第一部件和所述第二部件之间,使得相应的形状记忆合金线段沿着所述主轴线从相应的挠性件偏移。
50.根据权利要求42至49中任一项所述的方法,其中,所述第一挠性机构至所述第四挠性机构的每一个挠性件具有连接到所述第一部分的第一端和连接到所述第二部分的第二端,并且每一个挠性件包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征,其中所述第一顺从性小于该挠性件对相应的第二端平行于所述主轴线的位移的第二顺从性。
51.一种致动器组件,包括:
第一部件;
第二部件,所述第二部件包括中心部分和第一侧部至第四侧部,所述侧部与所述中心部分形成单件,并从所述中心部分向下折叠,使得所述第一侧部与所述第三侧部相对并大体上平行,并且所述第二侧部与所述第四侧部相对并大体上平行;
其中每一个侧部包括:
第一部分,所述第一部分连接到所述第一部件并支撑第一压接部;
第二部分,所述第二部分通过挠性件连接到所述第一部分,所述第二部分连接到所述第二部件并支撑第二压接部,其中所述第一部分通过所述第二部分和所述挠性件连接到所述中心部分;
形状记忆合金线段,所述形状记忆合金线段连接在所述第一压接部和所述第二压接部之间;
支承机构,其包括对应于所述第一侧部至所述第四侧部的所述挠性件,并将所述第二部件支撑在所述第一部件上,其中所述第二部件能够围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,所述第一轴线和/或所述第二轴线不平行且所述第一轴线和/或所述第二轴线垂直于穿过所述致动器组件的主轴线;
驱动机构,所述驱动机构包括对应于所述第一侧部至所述第四侧部的所述形状记忆合金线段;
其中,所述支承机构被构造成将由所述驱动机构产生的法向于所述主轴线的侧向力转换为所述第二部件围绕所述第一轴线和/或所述第二轴线的倾斜。
52.根据权利要求51所述的致动器组件,其中,对应于所述第一侧部至所述第四侧部中的每一个的所述形状记忆合金线段相对于相应的挠性件沿着所述主轴线偏移。
53.根据权利要求51或权利要求52所述的致动器组件,其中,所述第一侧部至所述第四侧部的每一个挠性件具有连接到所述第一部分的第一端和连接到所述第二部分的第二端,并且每一个挠性件包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征,其中所述第一顺从性小于该挠性件对相应的第二端平行于所述主轴线的位移的第二顺从性。
54.根据权利要求53所述的致动器组件,其中,所述第一顺从性小于或等于所述第二顺从性的2%并且大于或等于所述第二顺从性的0.02%。
55.根据权利要求51至54中任一项所述的致动器组件,其中,对应于所述第一侧部至所述第四侧部的所述第一挠性件至所述第四挠性件围绕所述主轴线布置,其中,所述第一挠性件和所述第三挠挠性件围绕所述主轴线以第一方向延伸,并且所述第二挠性件和所述第四挠性件围绕所述主轴线以相反的第二方向延伸。
56.根据权利要求51至55中任一项所述的致动器组件,其中,所述支承机构包括:
枢轴支承件。
57.根据权利要求51至56中任一项所述的致动器组件,其中,四个形状记忆合金线段中的每一个位于第一平面中,所述第一平面平行于由所述第一轴线和所述第二轴线限定的第二平面。
58.根据权利要求57所述的致动器组件,其中,所述第一平面和所述第二平面沿所述主轴线相对于彼此偏移。
59.根据权利要求51至56中任一项所述的致动器组件,其中,四个形状记忆合金线段不是共面的。
60.根据权利要求51至59中任一项所述的致动器组件,包括止挡件,以约束每个第二部分的下端的平行于和/或垂直于所述主轴线的移动。
61.根据权利要求51至60中任一项所述的致动器组件,其中,每个第一部分通过连接部分连接到所述第一部件,所述连接部分与所述第一部分和所述中心部分形成单件,并且所述连接部分从所述第一部分向上折叠,使得所述连接部分基本上平行于所述中心部分。
62.根据权利要求51至61中任一项所述的致动器组件,其中,所述中心部分和所述第一侧部至所述第四侧部由单个薄网状物形成。
63.根据权利要求51至62中任一项所述的致动器组件,还包括图像传感器和透镜系统,所述图像传感器和所述透镜系统由所述第二部件支撑以便与所述第二部件一起倾斜。
64.根据权利要求51至62中任一项所述的致动器组件,还包括:
由所述第一部件支撑的图像传感器;以及
透镜系统,所述透镜系统由所述第二部件支撑以便与所述第二部件一起倾斜。
65.一种系统,包括:
根据权利要求51至64中任一项所述的致动器组件;
一组开关设备,其用于向相应的形状记忆合金线段施加驱动信号;以及
控制器,其用于单独地控制所述开关设备。
66.一种方法,包括将根据权利要求51至64中任一项所述的致动器组件或根据权利要求65所述的系统用于光学图像稳定和/或自动聚焦。
67.一种制造致动器组件的方法,包括:
提供包括中心部分和第一侧部至第四侧部的片材,所述侧部与所述中心部分一体形成,每一个侧部包括第一部分和第二部分,所述第二部分通过挠性件连接到所述第一部分,其中所述第一部分通过所述第二部分和所述挠性件连接到所述中心部分;
通过从所述中心部分向下折叠所述第一侧部至所述第四侧部来形成第二部件,使得所述第一侧部与所述第三侧部相对且大体上平行,并且所述第二侧部与所述第四侧部相对且大体上平行;
将所述第一侧部至所述第四侧部中的每一个的所述第一部分连接到第一部件;以及
提供被支撑在所述第一部分上的第一压接部、被支撑在所述第二部分上的第二压接部以及连接在所述第一压接部和所述第二压接部之间的形状记忆合金线段,使得:
支承机构包括对应于所述第一侧部至所述第四侧部的所述挠性件,并将所述第二部件支撑在所述第一部件上,其中所述第二部件能够围绕第一轴线和/或第二轴线倾斜,所述第一轴线和/或所述第二轴线不平行且所述第一轴线和/或所述第二轴线垂直于穿过所述致动器组件的主轴线;
驱动机构包括对应于所述第一挠性机构至所述第四挠性机构的所述形状记忆合金线段;
其中,所述支承机构被构造成将由所述驱动机构产生的法向于所述主轴线的侧向力转换为所述第二部件围绕所述第一轴线和/或所述第二轴线的倾斜。
68.根据权利要求67所述的方法,其中,每对第一压接部和第二压接部与相应的侧部形成为单件。
69.根据权利要求67所述的方法,其中,每对第一压接部和第二压接部附接到相应的侧部。
70.根据权利要求69所述的方法,其中,在将所述压接部附接到相应的侧部之前,将相应的形状记忆合金线段压接在每对第一压接部和第二压接部之间。
71.根据权利要求67至70中任一项所述的方法,其中,对应于所述第一侧部至所述第四侧部中的每一个的所述形状记忆合金线段相对于相应的挠性件沿着所述主轴线偏移。
72.根据权利要求67至71中任一项所述的方法,其中,所述第一侧部至所述第四侧部的每一个挠性件具有连接到所述第一部分的第一端和连接到所述第二部分的第二端,并且每一个挠性件包括被构造成增加该挠性件对相应的第二端朝向相应的第一端的位移的第一顺从性的特征,其中所述第一顺从性小于该挠性件对相应的第二端平行于所述主轴线的位移的第二顺从性。
73.根据权利要求72所述的方法,其中,所述第一顺从性小于或等于所述第二顺从性的2%并且大于或等于所述第二顺从性的0.02%。
74.根据权利要求67至73中任一项所述的方法,其中,所述第一侧部至所述第四侧部中的每一个的所述第一部分连接到所述第一部件,使得四个形状记忆合金线段中的每一个位于第一平面中,所述第一平面平行于由所述第一轴线和所述第二轴线限定的第二平面。
75.根据权利要求67至74中任一项所述的方法,其中,所述第一侧部至所述第四侧部中的每一个的所述第一部分连接到所述第一部件,使得四个形状记忆合金线段不是共面的。
76.根据权利要求67至75中任一项所述的方法,其中,当制造所述致动器组件时,图像传感器和透镜系统由所述第二部件支撑以便与所述第二部件一起倾斜;或者
其中,当制造所述致动器组件时,图像传感器由所述第一部件支撑,并且透镜系统由所述第二部件支撑以便与所述第二部件一起倾斜。
77.根据权利要求67-76中任一项所述的方法:
其中,所述片材包括连接到相应的第一部分的第一连接部分至第四连接部分;
其中,形成所述第二部件包括从相应的第一部分向上折叠所述第一连接部分至所述第四连接部分,使得所述连接部分大体上平行于所述中心部分;并且
其中,将所述第一部分连接到所述第一部件包括将所述连接部分固定到所述第一部件。
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