CN116324562A - 弹出式移动摄像机和致动器 - Google Patents

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CN116324562A CN202280006912.2A CN202280006912A CN116324562A CN 116324562 A CN116324562 A CN 116324562A CN 202280006912 A CN202280006912 A CN 202280006912A CN 116324562 A CN116324562 A CN 116324562A
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以法莲·戈登堡
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丹尼尔·博尔廷斯基
达纳·德驰
奥里尔·格鲁什卡
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Abstract

一种弹出式摄像机，通过包括形状记忆合金(SMA)材料的弹出机构至少被带到一延伸操作的位置和一收缩位置。一种摄像机可包括一镜头，所述镜头包括多个透镜元件、一图像传感器和一弹出机构，所述弹出机构配置成控制在所述透镜元件之间或在一透镜元件与所述图像传感器之间的至少一个气隙，以使摄像机进入一操作弹出状态和进入一收缩状态，其中所述弹出机构包括至少一个由一SMA材料制成的部件。

Description

弹出式移动摄像机和致动器
相关申请
本申请要求2021年7月21日提交的美国临时专利申请第63/224131号、2021年9月13日提交的美国临时专利申请第63/243256号、2021年11月5日提交的美国临时专利申请第63/276072号、2021年12月23日提交的美国临时专利申请第63/293274号和2022年1月11日提交的美国临时专利申请第63/298335号的优先权；所有这些都通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开的主题一般涉及数码摄像机的领域，尤其涉及包括形状记忆合金(SMA)致动器的弹出式紧凑型多孔径摄像机。
背景技术
定义
在本申请中，对于说明书和附图中提及的光学和其他特性，使用了以下符号和缩写，所有这些都是本领域已知的术语：
镜头总长(TTL)：当系统聚焦到一无限远物距时，沿平行于一镜头光轴的轴测量的一第一透镜元件L1的前表面S1的一点与一图像传感器之间的最大距离。
光学后焦距(BFL)：当系统聚焦到一无限远物距时，沿平行于一镜头光轴的轴测量的最后一个透镜元件LN的后表面S2N的一点与一图像传感器之间的最小距离。
有效焦距(EFL)：在一镜头(透镜元件L1至LN的装配)中，所述镜头的一后主点P’和一后焦点F’之间的距离。
f-数(f/#)：所述EFL与一入射瞳孔直径的比率。
背景
紧凑型多摄像机及其在移动电子设备(在本文也称为“主机设备”)如平板电脑和移动电话(下文统称为“智能手机”)中的结合是已知的。一典型的多摄像机系统包括一超广角(或“超广”或“UW”)摄像机、一广角(或“广”或“W”)摄像机和一远摄(或“Tele”或“T”)摄像机，其中，它们的视场角(FOVs)满足FOVUW>FOVW>FOVT。
在持续尝试改善所获得的图像质量时，有需要将较大的图像传感器并入多摄像机中。较大的传感器顾及改善的低光性能及较大的像素数量，因此改善空间分辨率。其他图像质量特性，例如噪声特性、动态范围和色彩保真度也可以随着传感器尺寸的增加而改善。为了在远摄摄像机中提供大的变焦系数，需要结合具有一个大EFL的镜头。不论是结合大图像传感器和实现大EFL都需要具有一个大TTL的镜头。就一主机设备的工业设计而言，是不希望有一个大TTL的，因为它增加了所述主机设备的厚度。
弹出式摄像机允许在不增加一主机设备厚度的情况下结合大传感器和/或实现大变焦系数。它们结合了在所述摄像机使用时(“弹出状态”)提供一个大TTL，和在所述摄像机不使用时(“收缩状态”)将TTL折叠收缩为一折叠TTL(“c-TTL”)的薄型设计的优点。例如，在共同拥有的国际专利申请PCT/IB2020/058697和PCT/IB2022/052194中描述了弹出式摄像机。
发明内容
在各种实施例或示例中，提供了摄像机，包括：一镜头，所述镜头包括多个透镜元件，所述透镜元件之间由气隙分隔开；一图像传感器；一弹出机构，配置为控制在所述透镜元件之间或在一透镜元件与所述图像传感器之间的至少一个气隙，以使所述摄像机进入一操作弹出状态和进入一收缩状态；以及一形状记忆合金(SMA)致动器，所述SMA致动器包括至少两条拮抗SMA线和一杠杆，其中所述SMA致动器被配置为利用所述至少两条拮抗SMA线和所述杠杆来移动所述弹出机构以使所述摄像机进入所述操作弹出状态和进入所述收缩状态。
在各种实施例或示例中，提供了摄像机，包括：一镜头，所述镜头包括多个透镜元件，一图像传感器；一弹出机构，配置为控制在所述透镜元件之间或在一透镜元件与所述图像传感器之间的至少一个气隙，以使所述摄像机进入一操作弹出状态和进入一收缩状态；以及一形状记忆合金(SMA)致动器，所述SMA致动器包括第一和第二两个拮抗组，其中所述两个拮抗组中的至少一个包括至少一个SMA部件，所述SMA部件是由一SMA材料制成的，且其中，所述SMA致动器被配置成利用所述两个拮抗组来移动所述弹出机构以使所述摄像机进入所述操作弹出状态和进入所述收缩状态。
在一些示例中，利用所述两个拮抗组来移动所述弹出机构以使所述摄像机进入所述操作弹出状态和进入所述收缩状态的一SMA致动器配置包括使电流通过所述至少一个SMA部件，以便在第一弹出方向上移动所述弹出机构，并且不使电流通过所述至少一个SMA部件而在与所述第一弹出方向相反的第二弹出方向上移动所述弹出机构。
在一些示例中，一摄像机还包括一锁定机构，其中所述锁定机构被配置为当所述摄像机处于所述弹出状态或所述收缩状态时，防止所述弹出机构移动。在一些示例中，所述锁定机构是一种机械锁定机构。在一些示例中，所述锁定机构是一种磁性锁定机构。在一些示例中，所述机械锁定机构包括一第一凹痕、一第二凹痕和一圆形边缘，其中所述圆形边缘被配置为在所述弹出状态进入所述第一凹痕，而在所述收缩状态进入所述第二凹痕，以防止所述弹出机构移动。在一些示例中，所述圆形边缘进一步被配置为围绕一枢轴点进行一旋转运动。
在一些示例中，所述磁性锁定机构包括至少一个磁性锁定器，所述至少一个磁性锁定器包括一个磁铁和一个磁轭。在一些示例中，所述磁性锁定机构包括至少一个磁性锁定器，所述至少一个磁性锁定器包括两个磁铁。
在一些示例中，所述至少两条拮抗SMA线具有一相同的SMA线长(LW)和一相同的SMA线直径(DW)。在一些示例中，所述LW可以在10-100毫米的范围内。在其他示例中，所述LW可以在30-70毫米的范围内。在一些示例中，所述DW可以在0.025-0.5毫米的范围内。在其他示例中，所述DW可以在0.1-0.2毫米的范围内。
在一些示例中，所述杠杆具有一短臂、一长臂和一枢轴点，且所述SMA致动器的配置包括使电流通过所述至少两条SMA线中的第一条并且使电流不通过所述至少两条SMA线中的第二条，以沿第一冲程致动所述杠杆的所述短臂，而使所述杠杆的所述长臂沿第二冲程移动，以在第一弹出方向上移动所述弹出机构，以便弹出所述摄像机，且使电流通过所述至少两条SMA线中的所述第二条并且使电流不通过所述至少两条SMA线中的所述第一条，以沿第三冲程致动所述杠杆的所述短臂，而使所述杠杆的所述长臂沿着第四冲程移动，以在第二弹出方向上移动所述弹出机构，以便收缩所述摄像机，其中所述第一冲程和所述第三冲程是反向平行的，且其中所述第二冲程和所述第四冲程是反向平行的。
在一些示例中，所述杠杆的所述短臂的一长度LSA和所述杠杆的所述长臂的一长度LLA具有在1:10-1:2范围内的一杠杆比率LSA/LLA。在一些示例中，所述杠杆比率在1:3-1:5的范围内。
在一些示例中，所述SMA致动器还包括一拉杆，所述拉杆是由所述至少两条拮抗SMA线致动的，其中所述拉杆耦合到所述杠杆的所述短臂，且所述弹出机构耦合到所述杠杆的所述长臂。在一些示例中，所述SMA致动器还包括一致动器框架、一第一销和一第二销，其中所述第一销将所述杠杆连接到所述致动器框架并限定所述枢轴点的位置，其中所述第二销将所述杠杆连接到所述拉杆，且其中所述第一销和所述第二销之间的距离限定了所述杠杆的所述短臂的一长度LSA。在一些示例中，所述杠杆包括一插槽将所述杠杆连接到所述弹出机构，且其中所述第一销和所述插槽之间的距离限定了LLA。
在一些示例中，所述SMA致动器还包括至少一个霍尔传感器和至少一个磁铁，以用于测量所述拉杆和所述致动器框架之间的相对位置。
在一些示例中，所述至少两条拮抗SMA线是对称折叠的SMA线。在一些示例中，所述至少两条拮抗SMA线是由镍钛诺制成的。在一些示例中，所述至少两条拮抗SMA线附接到一散热器。
在一些示例中，所述弹出机构将一旋转运动转化为一线性运动，其中所述线性运动被定向为平行于一镜头光轴，且其中所述旋转运动是围绕被定向为平行于所述镜头光轴的一旋转轴。在一些示例中，所述弹出机构将一第一线性运动转化为一第二线性运动，其中所述第一线性运动被定向为垂直于一镜头光轴，且其中所述第二线性运动被定向为平行于所述镜头光轴。
在一些示例中，所述SMA致动器具有1到10毫米的一宽度W、2到15毫米的一高度H和10到50毫米的一长度L。在其他示例中，所述宽度W为2到4毫米，所述高度H为5到9毫米且所述长度L为20到40毫米。
上文或下文提及的一摄像机可以与至少一个附加摄像机一起被包含在一多摄像机内。所述一个或多个附加摄像机可以是收缩或非收缩(直立)摄像机。上文或下文所述的摄像机和/或多摄像机可以被包含在移动(便携式)电子设备诸如一智能手机中。
在各种实施例或示例中，提供了一种方法，包括：提供一具有L形的金属板；提供一条SMA线；提供一条辅助线；形成具有一矩形形状的一第一印模；形成具有一非矩形形状的一第二印模；使用所述第一印模在所述金属板上形成一第一凹陷；利用所述辅助线将所述金属板弯折以形成一第二凹陷；将所述SMA线插入所述第二凹陷；利用所述第二印模将所述SMA线固定在所述第二凹陷内以在所述SMA线上施加一弧形，从而形成一压接件-SMA线组件。所述压接件-SMA线组件可以包含在一智能手机中的一弹出式摄像机中。
在一些示例中，所述压接件具有0.25到7.5毫米的一宽度W、0.25到7.5毫米的一高度H和0.5到10毫米的一长度L。在其他示例中，所述宽度W为0.5到2.0毫米，所述高度H为0.5到2.0毫米，所述长度L为1.5到3.0毫米。
附图说明
下面参考本段后面列出的附图描述本文公开的主题的非限制性实施例。在多个图中出现的相同结构、元件或部件可以在它们出现的图中用相同的数字标示。所述附图和描述旨在阐述和厘清本文公开的示例，不应被视为以任何方式进行限制。
图1A示例性地示出了处于一活动或收缩状态的一弹出式摄像机模块的一已知示例；
图1B示例性地示出了所述图1A的已知示例处于一非活动或收缩状态；
图1C示出了一种弹出式摄像机的框架的一个已知示例的透视图；
图2A示出了包括本文公开的一第一SMA弹簧示例的一种弹出式摄像机，所述弹出式摄像机内置在一主机设备中并处于一弹出状态；
图2B示出了图2A的弹出式摄像机处于一收缩状态；
图2C示出了图2A和2B的弹出式摄像机处于一弹出状态的透视图；
图2D示出了与图2C相同的图2A和2B的弹出式摄像机的透视图，但具有所述弹出式致动器的细节；
图3A示出了包括本文公开的一第二SMA弹簧示例的一种弹出式摄像机的另一个实施例，所述弹出式摄像机内置在一主机设备中并处于一弹出状态；
图3B示出了图3A的弹出式摄像机处于一收缩状态；
图4A示出了包含本文公开的一第一SMA线示例的一种弹出模块的实施例；
图4B示出了包括一第二SMA线示例的一种弹出模块处于一弹出状态的实施例；
图4C示出了图4B的弹出模块处于一收缩状态；
图4D示出了包含本文公开的一第三SMA线示例的一种弹出模块的实施例；
图4E示出了包含本文公开的一第三SMA弹簧示例的一种弹出模块的实施例；
图4F示出了包含本文公开的一第四SMA线示例的一种弹出模块处于一弹出状态的实施例；
图4G示出了图4F的弹出模块处于一收缩状态；
图5A示出了包含本文公开的一第五SMA弹簧示例的一种弹出模块的另一实施例的透视图；
图5B示出了图5A的弹出模块处于一收缩状态；
图6A示出了包含本文公开的一第六SMA线示例的一种弹出模块处于一弹出状态的另一实施例的俯视图；
图6B示出了图6A的弹出模块处于一收缩状态；
图6C示出了图6A的弹出模块的透视图；
图6D示出了图6B的弹出模块的透视图；
图6E示出了图6C的一些放大细节；
图6F示出了图6D的一些放大细节；
图7A示出了包含本文公开的一第七SMA线示例及本文公开的一第一锁定机构的一种弹出模块处于一弹出状态的又一实施例的俯视图；
图7B示出了图7A的弹出模块在同一俯视图中处于一收缩状态；
图8A示出了图7A的弹出模块的一镜头架和一销环处于一弹出状态的透视图；
图8B示出了图8A的镜头架和销环处于一收缩状态的透视图；
图9A显示了图7A-7B的弹出模块的销环和一传输模块处于一弹出状态的俯视图；
图9B示出了图9A的销环和传输模块处于一收缩状态的俯视图；
图9C示出了图9A-9B的销环和传输模块处于一弹出状态的透视图；
图10A示出了包含本文公开的一第八SMA线示例及本文公开的一第二锁定机构的一种弹出模块处于一弹出状态的又一实施例的透视图；
图10B以与图10A相同的视图示出了处于一收缩状态的弹出模块；
图10C示出了图10A-B的弹出模块处于一弹出状态的仰视图；
图10D以与图10C相同的视图示出了处于一收缩状态的图10A-C的弹出模块；
图10E示出了图10A-D的弹出模块处于一收缩状态的横截面仰视图；
图11A示出了本文公开的一SMA致动器在俯视图的尺寸；
图11B示出了图11A的SMA致动器在侧视图的尺寸；
图12A示出了本文公开的SMA致动器处于一收缩状态的透视图；
图12B以与图12A相同的视图示出了处于一收缩状态的图12A的SMA致动器的部件；
图12C示出了图12A-B的SMA致动器处于一弹出状态的侧视图；
图12D以与图12C相同的视图示出了处于一收缩状态的图12A-C的SMA致动器；
图12E示出了图12A-D的SMA致动器的分解视图；
图12F示出了图12A-E的SMA致动器的另一分解视图；
图13A示出了图12A-F的SMA致动器的部件的透视图；
图13B示出了图13A的SMA致动器的部件的分解视图；
图13C示出了图13A的SMA致动器的部件的另一分解视图；
图14A示出了包含本文公开的一第九SMA线示例的一种弹出模块处于一弹出状态的又一实施例的透视图；
图14B以与图10A相同的视图示出了处于一收缩状态的弹出模块；
图14C示出了图10A-B的弹出模块处于一弹出状态的仰视图；
图14D示出了图10A-B的弹出模块处于一收缩状态的仰视图；
图14E示出了图10A-B的弹出模块处于一弹出状态的横截面仰视图；
图14F示出了本文公开的第二锁定机构处于一收缩状态的详细视图；
图15A示出了本文公开的一第九SMA线示例处于一收缩状态的透视图；
图15B示出了图15A的弹出模块的部件处于一收缩状态的透视图；
图15C示出了图15A-B的弹出模块的其他部件处于一收缩状态的透视图；
图15D示出了图15A的弹出模块处于一弹出状态的俯视图；
图15E示出了图15D的弹出模块处于一收缩状态的俯视图；
图15F示出了图15A的弹出模块处于一弹出状态的分解视图；
图15G示出了图15A的弹出模块处于一弹出状态的另一分解视图；
图16A示出了本文公开的所述第九SMA线示例的一些部件的分解视图；
图16B示出了所述第九SMA线示例的其他部件的分解视图；
图16C示出了图16B所示的第九SMA线实施例的部件的另一分解视图；
图17示出了制造用于连接本文公开的一SMA线的一压接件的一工艺流程；
图18A示出了用于开始图17的工艺流程的一金属板的俯视图；
图18B示出了图18A的金属板的透视图。
图18C示出了应用于一金属板的一示例性第一凹陷的俯视图；
图18D示出了包括所述第一凹陷的所述金属板的透视图；
图18E示出了弯曲形式的金属板的俯视图；
图18F示出了弯曲形式的金属板的透视图；
图18G示出了具有一第二凹陷和一辅助线的金属板的透视图；
图18H示出了包括所述第二凹陷的金属板的透视图；
图18I示出了图18G的金属板，其在所述第二凹陷中引入了一SMA线并带有一成形印模；
图18J示出了所述成形印模将所述SMA线固定到所述第二凹陷中；
图18K示出了一成品压接件，所述成品压接件包括所述SMA线和由成形印模表面形成的一第三凹陷；
图18L示出了包括所述SMA线的所述成品压接件的侧视图；
图18M示出了所述成品压接件的横截面视图。
具体实施方式
图1A-1B分别示出了处于一非活动(收缩)状态和处于一活动(弹出)状态的一已知弹出式摄像机模块100的示意图。摄像机模块100可以包括在诸如智能手机、平板电脑、PDA等的移动电子设备中。应注意，本文公开的所有示例均有益地用于移动设备中，并且它们被优化为具有相对较小的尺寸，此处“相对”指的是与已知示例的比较。通常，尤其是一移动设备的高度(或厚度)对所述移动设备内所使用的组件造成了严格的约束(或限制)。所述移动设备的高度，除了本领域已知的收缩摄像机的例子之外，基本上平行于包括在所述移动设备的一摄像机中的一镜头的一光轴(“OA”)，平行于所述摄像机模块的一TTL且平行于摄像机模块的高度。一弹出式致动器，例如下文本文公开的弹出式致动器220、320、420、450、490、4020、520、620、720、1020和1420，可以被包括在弹出式摄像机模块100中。弹出式摄像机模块100包括一镜筒120、被配置为同轴容纳所述镜筒120的一载体130和一图像传感器160。镜筒120包括一物镜组件，所述物镜组件同轴地托住一个或多个透镜元件125，所述透镜元件125限定所述摄像机模块的一光轴101(此处沿一示例性XYZ坐标系中的Z轴)。弹出式摄像机模块100包括一弹出机构，所述弹出机构配置为将一旋转运动转换为一线性运动，其中所述线性运动被定向为平行于所述镜头的光轴。摄像机模块100还包括一可伸缩的盖窗150。载体130可以配置为形成围绕镜筒120的一套筒。盖窗150通常可以包括具有一光圈的一保护表面，所述光圈优选位于所述保护表面的中心。所述盖窗150的保护表面可以暴露于一外部环境，即是摄像机模块100中距离图像传感器160最远的元件。盖窗150可以配置为可在分别对应到所述盖窗相对于图像传感器160的一近端轴向位置和一远端轴向位置的一缩回位置和一延伸位置之间轴向移动。镜筒120也具有一弹出(或“操作”)状态和一收缩状态，分别对应于所述镜筒相对于所述图像传感器160的一近端轴向位置和一远端轴向位置。
在所述镜筒的操作状态下，图像传感器160可以位于所述物镜组件的一焦平面或一成像平面中。在所述摄像机模块的一活动模式中，盖窗150可以处于所述延伸位置且镜筒120可以处于操作状态，而在所述摄像机模块的一非活动模式中，盖窗150可以处于一缩回位置并且镜筒120可以处于一收缩状态。盖窗150和镜筒120在所述缩回/延伸位置和收缩/操作状态之间的运动可以协调以允许摄像机模块100选择性地在所述活动或非活动模式下操作。在所述非活动模式下，所述摄像机模块可能被停用，即所述摄像机模块可能无法对所述物镜组件的视场角(FOV)成像。所述活动模式对应于摄像机模块100的一弹出状态，在此状态中，所述摄像机模块的TTL(和一模块高度)高于所述摄像机模块在所述收缩状态下的TTL(和所述模块高度)(也称为cTTL)。
摄像机模块100还包括一致动器140，所述致动器具有配置用于操作盖窗弹出组件110的一驱动电机(或“致动器”)。盖窗150可以耦合到所述驱动凸轮，使得所述驱动凸轮沿第一旋转方向的旋转可使盖窗150从所述缩回位置轴向移动到所述延伸位置。所述驱动凸轮在第二相反旋转方向上的旋转可导致所述盖窗150从所述缩回位置轴向移动到所述延伸位置。所述驱动凸轮的旋转可以围绕平行于Z轴的一旋转轴，即平行于所述光轴。摄像机模块100还可以包括一外壳(未示出)，所述外壳被配置为容纳盖窗弹出组件110。可伸缩的盖窗150可以设置成相对于所述外壳可轴向移动。
通常，摄像机模块100可以被配置为防水的。所述摄像机模块可以包括一保护密封件，所述保护密封件被配置成在摄像机模块100的收缩状态和操作状态以及中间状态下保持所述摄像机模块的抗渗性。摄像机模块100还可以允许防尘，并且被配置为满足防护等级IP68标准。
通常，摄像机模块100的尺寸可以在以下范围内：包括所述致动器的所述摄像机模块可以装配在直径在6-50毫米之间的一圆中。所述盖窗的直径可以在5-40毫米之间。所述摄像机模块在所述非活动(收缩)状态下的高度可以在6-18毫米之间，而在所述活动(弹出)状态下可以在7-30毫米之间。所述摄像机模块在所述非活动和活动模式之间的一高度变化可以在1-15毫米之间。
图1C示出了所述共同拥有的国际专利申请PCT/IB2020/058697的图14B所示的一弹出式摄像机的一框架210'的一已知示例的透视图。框架210'包括一弹出机构，所述弹出机构被配置为将一第一线性运动转化为一第二线性运动，其中所述第一线性运动被定向为垂直于包括在所述弹出式摄像机中的一镜头的一光轴，而所述第二线性运动被定向为平行于包括在所述弹出式摄像机中的一镜头的一光轴。一弹出式致动器诸如下文本文公开的致动器220、320、420、450、490、4020、520、620、720、1020和1420可以被包括在像框架210'的一弹出式摄像机的一框架中(例如，如下所述的一摄像机200)，例如位于一侧边限制器1406的一侧或位于一侧边限制器1406的两侧。例如，一个弹出式致动器220可以位于侧边限制器1406的一侧102，且另一个弹出式致动器220可以位于侧边限制器1406的一侧104。在框架210'中，一凸轮从动件1402沿基本平行于x方向的一轴线的线性运动是用于控制在所述镜头的单一透镜元件之间或在所述镜头与所述图像传感器之间的所述至少一个气隙。
本文所示的所有斜角凹槽，如图1C中的106，相对于水平面可以具有30-60度的角度。
图2A示出了编号为200的一弹出式摄像机的实施例，其包括本发明公开的一第一SMA弹簧弹出式致动器，所述弹出式摄像机并入一主机设备206中。摄像机200以一弹出状态示出，其中摄像机200相对于装置206的一外表面208形成了一显著的突出凸块202。在本发明中，“显著”可以是例如1-25毫米。在所述弹出状态下，摄像机200将所述主机设备206的高度增加到“在一弹出状态下的高度”。这适用于本发明所示的所有其他弹出式摄像机。设备206进一步包括一屏幕218。摄像机200包括一弹出机构、包括摄像机200的一光圈212的一弹出窗框210、一窗框214和一固定框架216。当在弹出和收缩状态之间切换时，窗框214移动，而固定框架216不移动。如图所示，被包括在编号为200的弹出式摄像机中的一镜头(未示出)的一光轴(“OA”)被定向为平行于y轴。因此，以下所有对“绕y轴旋转”的引用均指绕OA旋转。同样在进一步的示例中，“OA”表示一镜头光轴的方向。用于在一弹出状态和一收缩状态之间切换的运动由本发明公开的一弹出式致动器220所致动。弹出式致动器220包括一第一弹簧222(“顶弹簧”)和一第二弹簧224(“底弹簧”)。弹簧222和弹簧224均由SMA材料制成，例如镍钛诺。由SMA材料制成的弹簧具有两种不同的弹簧常数，其取决于所述材料的温度。低于某个阈值温度TS(例如TS＝50-150度)时，一弹簧会具有一弹簧常数kcold，高于TS时所述弹簧会具有一弹簧常数khot，其中khot>kcold，例如khot/kcold＝2-10。加热可以例如通过电阻加热来完成。值得注意的是这里我们指的是具有khot>kcold的关系特征的SMA材料。在其他实施例中，可以使用具有khot<kcold的关系特征的不同SMA材料。弹簧222连接到销232和销234。弹簧224连接到销236和销238。销232固定地耦合到销238，并且两者皆另外固定地耦合到一部件(未示出)例如凸轮从动件1402，意即销232、销238和所述部件作为一个单元(组件)相对于设备206一起移动。所述销232、销238和所述部件的组件的集体运动基本上沿着平行于图中所示坐标系中的x轴的一轴线。所述部件的这种x线性运动被斜角销-槽机构例如斜角销-槽机构106转化成窗框214基本平行于y方向的运动。销234和销236固定地耦合到设备206。当通过加热弹簧222或弹簧224中的其中一个来致动弹出式致动器220时，被加热的弹簧具有一更强的弹簧常数khot，使得它的力大于另一个未加热的弹簧的力，导致销232、销238和所述部件形成的组件相对于设备206运动。因此，可以说是一个“使用两个SMA弹簧的第一拮抗(antagonistic)弹簧致动器”。“拮抗致动器”在本发明指的是一个致动器包括两个或更多的部件，其中由一第一部件施加的一第一力和由一第二部件施加的一第二力彼此反向平行。所述拮抗致动器所提供的致动产生的原因有两个：第一个原因是一锁定机构被打开，不管所述第一力比所述第二力强或弱，在打开之前它阻止了运动；第二个原因是所述第一力或所述第二力的大小发生了变化，例如通过加热一条SMA线或SMA弹簧。为了通过电阻加热来加热弹簧222和224，销232、234、236和238另外充当允许通过所述弹簧传导电流的电路的电接触点。
弹簧222和232可以由一相同的材料制成并且具有一相同的线直径，例如0.05-1毫米，优选为0.1-0.5毫米。一弹簧直径可以为0.5-5毫米，优选为1-2毫米。
图2B示出了处于一收缩状态的弹出式摄像机200，其中摄像机200相对于设备206的一外表面208形成一小的收缩凸块204(“c-凸块”)。所述C-凸块的高度可以是例如0-3毫米。
一锁定机构例如本发明所公开的锁定机构750或锁定机构1405分别将摄像机200锁定在弹出和收缩状态，即确保窗架214不移动，使得摄像机200分别保持在弹出和收缩状态而不需要驱动。当摄像机200处于弹出或收缩状态时不消耗功率。意即仅在状态之间切换时才需要操作弹出式致动器220(并且消耗功率)，这有利于低功耗。本发明公开的锁定机构的特征在于一相对较小的尺寸并且被设计成使得包括所述锁定机构的弹出式摄像机的尺寸不增加或仅略微增加。此外，本发明公开的锁定机构被设计成使得打开(或克服)所述锁定机构所需的力在从所述弹出式摄像机被锁定的状态移开时确实快速衰减。
收缩摄像机200—将摄像机200从弹出状态切换到收缩状态
对于收缩摄像机200，所述锁定机构被停用并且弹簧224被加热。弹簧222未被加热。在弹簧224从kcold转变为khot之后，弹簧224施加的力克服了弹簧222施加的力，这导致销238在一负x方向上以幅度Δs移动。Δs可以在Δs＝0.5-15毫米的范围内，并且优选地Δs＝1-5毫米。与销238一起，销232沿与销238相同的方向移动Δs。通过一弹出机构，诸如凸轮从动件1402的一组件(此处未示出)通过斜角销-槽机构例如一斜角销-槽机构106将此移动转化成窗框214在负y方向的移动。当达到所述收缩状态时，一锁定机构(未示出)将摄像机200保持在所述收缩状态而不需操作弹出式致动器220。
弹出摄像机200—将摄像机200从收缩状态切换到弹出状态
为了弹出摄像机200，所述锁定机构被停用并且弹簧222被加热。弹簧224未被加热。在弹簧224从kcold过渡到khot之后，弹簧222施加的力克服了弹簧224施加的力，这导致销238在一正x方向上以幅度Δs移动(Δs的值见上文)。与销238一起，销232沿与销238相同的方向移动Δs。通过一弹出机构，诸如凸轮从动件1402的一组件(此处未示出)通过斜角销-槽机构例如一斜角销-槽机构106将此移动转化成窗框214在一正y方向的移动。当达到所述弹出状态时，一锁定机构(未示出)将摄像机200保持在所述弹出状态而不需操作弹出式致动器220。
图2C示出了摄像机200在一弹出状态的透视图。弹出式致动器220被包含在一弹出式致动器外壳240中。弹出式致动器外壳240可以填充或不填充表现出有效导热性但不导电的材料，例如用作散热器的导热凝胶。这对加速所述SMA弹簧的冷却过程是有益的。
图2D示出了以与图2C相同的透视图的摄像机200，但具有致动器220的细节。弹出式致动器外壳240被移除，使得弹出式致动器220可见。
图3A示出了编号为300的弹出式摄像机的一实施例，其包括本发明公开的一第二SMA弹簧弹出式致动器并并入一主机设备306中。摄像机300以一弹出状态示出且具有与弹出式致动器220不同的一弹出式致动器320。
图3B示出了处于一收缩状态的弹出式摄像机300。一锁定机构使摄像机分别处于一弹出状态和一收缩状态。弹出式致动器320的一定位可以分别与图2A和图2B中的弹出式致动器220相同。
弹出式致动器320包括与弹出式致动器220相同的销的结构和功能，但是弹出式致动器320包括不同的弹簧。一第一弹簧322由具有两个弹簧常数khot和kcold的一SMA材料(例如镍钛诺)所制成，而一第二弹簧324由具有一弹簧常数k的一“常规”材料所制成，即不表现出取决于弹簧温度的两个不同弹簧常数的SMA行为的材料。弹簧324的k、弹簧322的khot和kcold被选择以使得它们满足khot>k>kcold。在此，可以说是一个“使用一个SMA弹簧和一个常规弹簧的第一拮抗弹簧致动器”。换句话说，在这里也可以说是包括至少一个由一SMA材料制成的弹簧的弹簧拮抗组的第一示例。
更一般地，如本文中所使用的，“拮抗组(antagonistic group)”是指用于一致动器中以提供沿两个相反方向移动的至少一对部件(例如多个线、多个弹簧或一条线和弹簧)。一拮抗组的一些部件可以由SMA材料制成，而其他部件可以由非SMA材料制成。
收缩摄像机300—将摄像机300从弹出状态切换到收缩状态
所述锁定机构被停用并且SMA弹簧322被加热。在弹簧322从kcold过渡到khot之后，弹簧332施加的力(～khot)克服了常规弹簧324(～k)施加的力，这导致销338在一负x方向上以幅度Δs移动。Δs可以在Δs＝0.5-15毫米的范围内，优选为Δs＝1-5毫米。所述销和锁定机构的移动如图2A-B中所描述的那样进行。
弹出摄像机300—将摄像机300从收缩状态切换到弹出状态
所述锁定机构被停用并且SMA弹簧322不被加热。当k>kcold时，弹簧322(～k)施加的力克服了弹簧324(～kcold)施加的力，这导致销338在一正x方向上以幅度Δs移动(Δs的值见上文)。所述销和锁定机构的移动如图2A-B中所描述的那样完成。
图4A以俯视图示出了处于一弹出状态编号为400的一弹出模块的一实施例，其包括本发明公开的一第一SMA线弹出式致动器420。
弹出模块400包括承载一镜头(未示出)的一镜头架(未示出)，所述镜头具有标记为“OA”的一镜头光轴，其定向垂直于所示的x-z坐标系，所述镜头表示包括弹出模块700、一外壳402和一弹出机构410的一弹出式摄像机的一光圈。弹出机构410包括一镜头架(未示出)、一销环414、一传输模块(未示出)和SMA致动器420。销环414的直径可以为5-40毫米，优选为在15-30毫米之间。弹出模块400的一宽度(“W”)和一长度(“L”)可以是W＝5-50毫米，L＝5-50毫米，且优选地W＝25-35毫米，L＝25-35毫米。
SMA致动器420包括在围绕销427的一第一转折点处，在围绕销428的一第二转折点处以及在围绕销429的一第三转折点处被折叠三次(“三重折叠”)的一条SMA线422。销427、销428和销429中的每一个直径可以是0.5-7.5毫米，优选为在2.5-5毫米之间。销427、销428和销429中的每一个都可以被配置成沿着平行于所述OA的一同心旋转轴旋转，即垂直于x轴和z轴。所述旋转可以例如通过本领域已知的衬套滑动轴承来实现。SMA线422可以具有大约1N-10N的力，优选为3N-6N。SMA线422的一第一端在位置426处被固定耦合并电连接到外壳402。SMA线422的一第二端在位置425处被固定耦合并电连接到销环414。SMA致动器420还包括具有一弹簧常数k的弹簧424。对于SMA线422而言，选择材料和线径的组合，使其满足Ehot>k>Ecold。
收缩弹出模块400—从弹出状态切换到收缩状态
SMA线422被加热。线422施加的力(～Ehot)克服弹簧422施加的力(～k)。这引起SMA线422约0.5-7.5毫米的一第一线性运动，如箭头412所示，优选约为1-4毫米。SMA线422的所述线性运动被传送到销环414，销环414在第一(例如，顺时针)旋转方向上绕所述OA如箭头413所示旋转约2.5-25度，优选约为7.5-20度。三重折叠是有益的，因为它允许使用大约20-150毫米、优选为50-120毫米的一相对长的SMA线。需要一相对较长的SMA线以允许沿着箭头412有足够的线性运动。SMA线422主要与空气接触，这有利于隔热从而快速加热。
弹出弹出模块400—从收缩状态切换到弹出状态
SMA线422不被加热。弹簧422施加的力(～k)克服了线422施加的力(～Ecold)。这引起SMA线422的一第二线性运动(与所述第一线性运动相反的一方向上)，如箭头712所示。SMA线422的所述线性运动被传送到销环414，销环414在一第二例如逆时针旋转方向上(与顺时针旋转方向相反)旋转。
当弹出模块400处于一弹出或收缩状态时，一锁定机构(未示出)可以锁定所述摄像机的状态。
在这里，可以说是一个“使用一条SMA线和一个常规弹簧的第二拮抗致动器”。
图4B以俯视图示出了处于一弹出状态编号为430的一弹出模块的一实施例，其包括本发明公开的一第二SMA线弹出式致动器450。图4C示出了处于一收缩状态的弹出模块430。除了SMA线弹出式致动器450之外，弹出模块430与弹出模块400相同，即由SMA线弹出式致动器450致动的一线性运动被转换为销环414的一旋转运动，如由箭头413所示。SMA线弹出式致动器450包括多个单一SMA线，具体包括一第一SMA线452、一第二SMA线454、一第三SMA线456和一第四SMA线458。第四SMA线458被固定耦合到在位置435处的销环414。SMA线弹出式致动器450还包括三个杠杆，第一杠杆460、第二杠杆462和第三杠杆464。所述杠杆允许传递由加热没有小的弯曲半径的SMA线452-458引起的力。SMA线452-458主要与空气接触，有利于隔热，从而快速加热。加热SMA线452-458导致销环414在一第一(例如，顺时针)旋转方向上旋转。为了在与所述第一旋转方向相反的一第二旋转方向(例如逆时针？)上旋转销环414，SMA致动器450可以另外包括一常规弹簧(此处未示出)，例如具有一弹簧常数k的弹簧424(图4A)。
图4D以俯视图示出了处于一弹出状态编号为470的一弹出模块的一实施例，其包括本发明公开的一第三SMA线弹出式致动器490。
除了SMA线弹出式致动器490之外，编号为470的弹出模块与编号为400的弹出模块相同，即由SMA线弹出式致动器490致动的一线性运动被转换为销环414的一旋转运动，如箭头413所示。
SMA致动器490包括一SMA线492，其可具有约1N-10N的力，优选为3N-6N的力。SMA线492的一第一端在一位置496处被固定耦合并电连接到外壳402。SMA线492的一第二端在一位置497处被固定耦合并电连接到一杠杆498。杠杆498在位置493处被固定耦合到销环414并围绕枢轴点499旋转，如箭头495所示。如图所示，一杠杆比率可以大约是1:4，即位置497和枢轴点499之间的距离可以是枢轴点499和位置493之间的距离的1/4。在其他示例中，一杠杆比率可以是1:10–1:2。此处使用杠杆是有益的，因为由于加热超过一SMA温度阈值而导致的一SMA线长度变化被限制为远低于所述SMA线的实际长度的10％，即所述SMA变化的一相对长度变化远低于10％。给定一所需的运动冲程，具有适当杠杆比的一杠杆被用于放大(或延长)此长度变化，从而可以提供超过所需运动冲程的致动。SMA致动器490还包括具有一弹簧常数k的弹簧494。对于SMA线492而言，选择材料和线径的组合，使其满足Ehot>k>Ecold。SMA线422可以具有大约1N-10N的力，优选为3N-6N的力。弹出模块470的一宽度(“W”)和一长度(“L”)可以是W＝5-50毫米，L＝5-50毫米，并且优选地为W＝25-35毫米，L＝25-35毫米。
在这里，可以说是一个“使用一条SMA线和一个常规弹簧的第三拮抗致动器”。
图4E以俯视图示出了处于一弹出状态编号为4000的一弹出模块的一实施例，其包括本发明公开的一第三SMA弹簧弹出式致动器4020。除了SMA弹簧弹出式致动器4020之外，编号为4000的弹出模块与编号为400的弹出模块相同，即由SMA弹簧弹出式致动器4020致动的一线性运动转换为销环414的一旋转运动，如箭头413所示。SMA弹簧弹出式致动器4020包括一第一SMA弹簧4022、一第二SMA弹簧4023、一第一常规弹簧4024和一第二常规弹簧4025。第一常规弹簧4024和第二常规弹簧4025可以具有相同的弹簧常数k。第一SMA弹簧4022和第二SMA弹簧4023的弹簧常数khot和kcold可以相同并且被选择以使得它们满足khot>k>kcold。在这里，可以说是一个“使用两个SMA弹簧和两个常规弹簧的拮抗弹簧致动器”或包括至少一个由一SMA材料制成的弹簧的一弹簧拮抗组的第二个示例。弹出模块490的一宽度(“W”)和一长度(“L”)可以是W＝5-50毫米，L＝5-50毫米并且优选地为W＝25-35毫米，L＝25-35毫米。
图4F以透视图示出了处于一弹出状态编号为4100的一弹出模块的一实施例，其包括本发明公开的一第四SMA线弹出式致动器4120。图4G示出了处于一收缩状态的弹出模块4100。SMA线弹出式致动器4120包括一第一SMA线4122、一第二SMA线4123、一第一常规弹簧4124和一第二常规弹簧4125。第一常规弹簧4124与一第一销4126固定耦合，第二常规弹簧4125与第二销4128固定耦合。第一销4126和第二销4128分别限定在一第一导轨4127和一第二导轨4129内，从而使其仅可以沿z轴(平行于所述镜头OA)移动。第一销4126和第二销4128被固定地耦合到一弹出机构4110，所述弹出机构4110被配置为基于由SMA线弹出式致动器4120致动的运动来弹出和收缩编号为4100的弹出模块。第一常规弹簧4124和第二常规弹簧4125可以具有相同的弹簧常数k并且被选择以使得它们向上推动第一销4126和第二销4128，即朝向更正的z值。可以选择SMA线4122和SMA线4123使得满足Ehot>k>Ecold。
收缩弹出模块4100—从弹出状态切换到收缩状态
SMA线4122和SMA线4123被加热。SMA线4122和SMA线4123施加的力(～Ehot)克服了弹簧4124和弹簧4125(～k)施加的力。这引起弹簧4124和弹簧4125的收缩以及第一销4126和第二销4128向下的一线性运动，即朝向更负的z值。一锁定机构可以将弹出机构4110保持在所述收缩状态。
收缩弹出模块4100—从收缩状态切换到弹出状态
SMA线4122和SMA线4123未加热。弹簧4124和弹簧4125施加的力(～k)克服了SMA线4122和SMA线4123施加的力(～Ehot)。这引起弹簧4124和弹簧4125的膨胀以及第一销4126和第二销4128向上的一线性运动，即朝向更正的z值。一锁定机构可以将弹出机构4110保持在所述弹出状态。在这里，可以说是一个“使用两条SMA线和两个常规弹簧的拮抗致动器”。
图5A以俯视图示出了处于一弹出状态编号为500的一弹出模块的一实施例，其包括本发明公开的一第五SMA线弹出式致动器520。图5B以俯视图示出了处于一收缩状态的弹出模块500。弹出模块500包括一外壳506、一弹出机构510和本发明公开的包括一SMA线522的一SMA线弹出式致动器520。弹出机构510包括一镜头架512、一销环514和一锁定环518、由一第一销-槽对532、一第二销-槽对534和一第三销-槽对536形成的一斜角销-槽机构530、以及由一第一销-槽对542、一第二销-槽对544和一第三销-槽对546形成的一导向机构540。
相对于外壳506，镜头架512被配置为平行于所述OA线性运动(即垂直于所述x轴和z轴)，销环514被配置为在所述x-z平面中旋转运动，且锁定环518不动。
SMA线522由一SMA材料制成，例如由镍钛诺制成。线522具有取决于所述材料温度的两个不同的弹性模量。在TS(例如TS＝50-150度)以下，线522具有弹性模量Ecold，在TS以上，它具有弹性模量Ehot，其中Ehot<Ecold。与具有一弹簧常数k(未示出)的一复位弹簧一起，SMA线522用于销环514的旋转致动。所述复位弹簧可以是一常规弹簧，即不是由一SMA材料制成的弹簧。线522固定地附接至一外壳506和销环514。在接触点528(用于接触销环514)和529(用于接触外壳506)处提供电接触以通过电阻加热来加热线522。SMA线522的直径可以在0.025-0.5毫米之间，优选地在0.05-0.15毫米之间。选择材料和线径的组合，使其满足Ehot>k>Ecold。接触点528是一移动的电接触点。当弹出模块500处于一弹出或收缩状态时，一锁定机构(未示出)锁定摄像机状态。在其他实施例中，不使用像SMA线522那样单一一条SMA线，而是使用复数条SMA线，例如2-6条SMA线。使用复数条SMA线可能是有益的，因为它允许施加更大的力且每条单一SMA线使用更小的直径。这减少了加热和/或冷却时间，即所述SMA线加热到一线温度T>TS和/或冷却到一线温度T<TS所花费的时间，因此在更短的时间内，它的功能如下所述。
“精度公差”在此指的是光学元件之间和机械元件之间的距离的一最大变化。“重复性公差”在这里指的是在不同的弹出周期中光学元件之间和机械元件之间的距离的一最大变化，即机械和光学元件在一次或多次弹出(或收缩)事件后返回到其先前位置的能力。在Y方向的公差可能较不重要，因为在Y的变化可以通过光学反馈和移动所述镜头进行自动对焦来补偿。
收缩弹出模块500—从弹出状态切换到收缩状态
所述锁定机构被停用且SMA线522被加热。当所述弹性模量变为Ehot>k时，SMA线522施加的力(～Ehot)克服了所述复位弹簧(～k)施加的力，这导致销环514以幅度Δs顺时针移动，使弹出模块500处于一收缩状态。Δs可以在Δs＝1-15毫米的范围内，优选地Δs＝1-5毫米。
弹出模块500—从收缩状态切换到弹出状态
所述锁定机构被停用。当k>Ecold时，复位弹簧(～k)施加的力克服了SMA线522(～Ecold)施加的力，这导致销环514以幅度Δs逆时针移动，使弹出模块500处于一弹出状态。
在一些实施例中并且关于所涉及的弹簧，可以以一相反的顺序操作弹出模块500，意即所述复位弹簧收缩弹出模块500，而SMA线522弹出弹出模块500。
图6A示出了一编号为600的弹出模块的另一实施例的俯视图，其包括本发明公开的处于一弹出状态的一第六SMA线弹出式致动器620。除了不同的SMA线外，弹出模块600与图5E和图5F的弹出模块500'相同，除了模块600包括一条不同的SMA线650。图6B在与图6A相同的视图中示出了处于一收缩状态的弹出模块600。图6C示出了处于一弹出状态的弹出模块600的透视图。图6D示出了处于一收缩状态的弹出模块600的透视图。图6E示出了处于一弹出状态的弹出模块600的放大透视图。图6F示出了处于一收缩状态的弹出模块600的放大透视图。
第六SMA线弹出式致动器620包括一SMA线650例如由镍钛诺制成。在TS以下(例如TS＝50-150度)，线650具有一弹性模量Ecold，在TS以上，它具有一弹性模量Ehot，其中Ehot>Ecold。与具有一弹簧常数k且不是由一SMA材料制成的一常规弹簧(未示出)的一复位弹簧一起，线650用于销环524的旋转致动。
线650固定地附接至一底座652并由一钩633保持拉紧。钩633是销环524的一部分。线650在钩633处折叠。钩633和线650在图6C-6F中可见。线650的一第一端电连接到具有一第一电极性的一第一接触点629并围绕钩633折叠。线650的一第二端电连接到具有一第二电极性的一第二接触点631。所述电接触被提供以用于通过电阻加热来加热线650。SMA线650可以具有在0.025-0.5毫米之间的一直径，优选地在0.05-0.15毫米之间。接触点629和631是非移动(固定)电接触点。选择材料和线径的组合，使其满足Ehot>k>Ecold。当弹出模块600处于一弹出或收缩状态时，一锁定机构(未示出)分别将所述摄像机锁定在所述弹出或收缩状态。
收缩弹出模块600—从弹出状态切换到收缩状态
所述锁定机构被停用且SMA线650被加热。当Ehot>k时，线650施加的力(～Ehot)克服了所述复位弹簧(～k)施加的力，这导致销环524以幅度Δs顺时针移动，使弹出模块600处于一收缩状态。Δs可以在Δs＝1-10毫米的范围内，优选地Δs＝1-5毫米。
弹出模块600—从收缩状态切换到弹出状态
所述锁定机构被停用。由于k>Ecold，复位弹簧(～k)施加的力克服了线650(～Ecold)施加的力，这导致销环524以幅度Δs逆时针移动，使弹出模块600处于一弹出状态。在这里，这被称为一个“使用一条SMA线和一或多个常规弹簧的拮抗致动器”。
在其他实施例中，例如为了减少力的要求，可以使用像线650的一第二SMA线代替所述复位弹簧。在这种情况下，可以向所述第二SMA线施加电流以从一收缩状态切换到一弹出状态。在这里，这被称为一个“使用两条SMA线的第一拮抗SMA线致动器”。
下面的实施例的描述是参考图7A-7B和图9A-9B进行的。
图7A示出了一编号为700的弹出模块的又一实施例，其包括本发明公开的处于一弹出状态的一第七SMA线弹出式致动器720和一第一锁定机构750的俯视图。图7B以与图7A相同的视图中示出了处于一收缩状态的弹出模块700。第一锁定机构750被称为一个“机械锁定机构”。
弹出模块700包括承载一镜头(未示出)的一镜头架702，所述镜头形成一弹出式摄像机的光圈，所述弹出式摄像机包括弹出模块700、一外壳706、一顶盖704和一弹出机构710。弹出机构710包括镜头架702、一销环714、一传输模块716、一SMA致动器720(图9A)和本发明公开的一第一锁定机构750。
第七SMA线弹出式致动器720包括一条顶部SMA线722，其在一转折点724处围绕一顶销726折叠。顶部SMA线722(图9A)的两端固定耦合并电连接到一顶部接触垫728。
此处不可见，但在图9C中可见，SMA致动器720还包括在一转折点734处围绕一底销(未示出)被引导(或折叠)的一底部SMA线732，底部SMA线732的两端固定地耦合并电连接到一底部接触垫738。SMA致动器720可以通过围绕一枢轴点739的旋转平行所述x轴(在图7A、7B、9A、9B中所示的坐标系中)移动。在所示示例中，SMA线722和732可以由相同的材料制成，且可以具有一相同的线径。例如，MA线722和732可以由镍钛诺制成。在TS(例如TS＝50-150度)以下，线722和线732具有一弹性模量Ecold，在TS以上具有一弹性模量Ehot，其中Ehot>Ecold。SMA线722和732可以具有在0.025-1毫米之间的相同直径，优选地在0.1-0.3毫米之间，以及在1毫米-50毫米的一相同长度。在其他示例中，SMA线722可具有与SMA线732不同的直径和/或不同的长度。
SMA线722和732提供旋转销环714的力，其将包括弹出模块700的一弹出摄像机从一弹出状态切换到一收缩状态，反之亦然。
传输模块716包括通过一枢轴点746连接的一第一传输杆742和一第二传输杆744。传输杆744通过一枢轴点748连接到SMA致动器720。
第一锁定机构750包括可绕枢轴点754旋转的一锁定器752。锁定器752具有一圆形边缘756，所述圆形边缘756进入包括在销环714中的一第一凹痕762。此进入将弹出模块700锁定在一弹出状态(参见图7A)。为了将弹出模块700锁定在一收缩状态(参见图7B)，圆形边缘756进入包括在销环714中的一第二凹痕764。具体而言，此处应用于弹出模块700的术语“锁定”意味着当弹出模块700分别处于所述弹出状态和收缩状态时不消耗功率，这是实现消耗相对低功耗的一弹出式摄像机所期望的。在一第一侧固定耦合到外壳706且在一第二侧固定耦合到锁定器752的一弹簧758施加将圆形边缘756分别推入第一凹痕762或第二凹痕764中的恢复力。
弹出机构710还包括三个(第一、第二和第三)斜角销-槽机构770、780和790。第一销-槽机构770包括一槽772和一销774。第二销-槽机构780包括一槽782和一销784。第三销-槽机构790包括一槽792和一销794。销774、784和794是销环714的一部分(或与之固定耦合)。槽772、782和792形成在镜头架702中。斜角销-槽机构770、780和790将销环714在x-z平面中的圆周运动转换成镜头架702沿y轴的线性运动，如图8A-8B所示。
箭头711和712分别标记传输杆744、SMA致动器720和第一传输杆742的线性运动。
SMA致动器720仅位于弹出模块700的一侧。传输模块716作为一杠杆。传输模块716位于弹出模块700的两侧。如图所示，杠杆比率可以约为1:4。杠杆比率例如1:4表示所述杠杆的短臂移动1个单位(例如毫米)会转化为所述杠杆的长臂移动4个单位(例如毫米)。在其他示例中，杠杆比率可以是1:10-1:2。
图8A示出了处于一弹出状态的镜头架702和销环714的透视图。图8B示出了图8A中处于收缩状态的镜头架702和销环714的透视图。斜角销-槽机构770、780和790将销环714在x-z平面中的圆周运动转化为镜头架702沿y轴的线性运动，如箭头802所示，箭头802表示镜头架702的线性运动的方向。
图9A示出了处于一弹出状态的销环714和传输模块716的俯视图。图9B示出了处于一收缩状态的图9A的销环714和传输模块716的俯视图。SMA线722的转折点724是可见的。SMA线722部分地被一套筒723和一套筒725包围。套筒723和725可以填充或不填充表现出有效导热性但不导电的材料，例如用作一散热器的导热凝胶。如图所示，在靠近转折点724的位置，SMA线722没有被所述套筒包围，因此它可以围绕销726折叠(参见图7A-7B)。
图9C示出了处于一弹出状态的图9A-9B的销环714和传输模块716的透视图。这里，整个SMA致动器720是可见的。底部SMA线732在一转折点734处围绕一底销(未示出)被引导(或折叠)，底部SMA线732的两端固定耦合并电连接到底部接触垫738。底销的尺寸和功能与顶销726的尺寸和功能相同。SMA线722和732具有相同的直径和长度。SMA线722和SMA线732的折叠是对称的。以SMA线722为示例，如果SMA线722在转折点724之前的第一部分的长度与SMA线732在转折点724之后的第二部分的长度相同，则SMA线722的折叠是对称的。
折叠弹出模块700—从弹出状态切换到收缩状态
SMA线722被加热而SMA线732未被加热。由于Ehot>Ecold，线722施加的力(～Ehot)克服了SMA线732(～Ecold)施加的力。这引起SMA致动器720的线性运动，如箭头712所示。SMA致动器720的线性运动被传递到销环714，销环714沿顺时针方向旋转，这导致镜头架702沿y轴线性移动了-Δs，使弹出模块700处于一收缩状态。Δs可以在Δs＝1-15毫米的范围内，优选地Δs＝1-5毫米。圆形边缘756进入第二凹痕764，将弹出模块700锁定在所述收缩状态。
弹出弹出模块700—从收缩状态切换到弹出状态
SMA线732被加热而SMA线722未被加热。由于Ehot>Ecold，由线732施加的力(～Ehot)克服了由SMA线722施加的力(～Ecold)，这导致SMA致动器720的线性运动，如箭头712所示。为了弹出弹出模块700，SMA致动器720的线性运动与上文折叠弹出模块700的线性运动方向相反。SMA致动器720的线性运动被传递到沿逆时针方向旋转的销环714上，这导致镜头架702沿y轴线性移动了Δs，使弹出模块700处于一弹出(或操作)状态。Δs可以在Δs＝1-15毫米的范围内，优选地Δs＝1-5毫米。圆形边缘756进入第一凹痕762，将弹出模块700锁定在所述弹出状态。
图10A示出了一编号为1000的弹出模块的又一实施例，包括本发明公开的处于一弹出状态的一第八(8th)SMA线弹出式致动器1020。图10B以与图10A相同的视图中示出了处于一收缩状态的弹出模块1000。所述弹出模块与包括一可折叠的弹出式镜头和一图像传感器的一光学模块一起形成一弹出式摄像机。所述弹出式摄像机有利于在一智能手机中使用。
弹出模块1000包括一镜头架1012，所述镜头架1012包括形成一弹出式摄像机的一光圈1008的一镜头(未示出)，所述弹出式摄像机包括被一玻璃窗1009覆盖的弹出模块1000。弹出模块1000还包括一外壳1006、一顶盖1004、一弹出机构1010和包括一柔性件1021的一弹出式致动器1020。柔性件1021包括一或多个印刷电路板(PCBs)，并在弹出模块1000和承载包括弹出模块1000的一弹出式摄像机的一移动设备之间传输电源和控制信号。
图10C示出了图10A-B的弹出模块1000处于一弹出状态的仰视图中。图10D以与图10C相同的视图示出了处于一收缩状态的图10A-C的弹出模块1000。图10E示出了图10A-D的弹出模块1000处于一收缩状态的横截面仰视图。
弹出机构1010包括一镜头架1012、一销环1014、一锁定环1018和一锁定机构(未示出)和三个斜角销-槽机构1015、1016和1017。相对于外壳1006，镜头架1012被配置为平行于z轴线性运动，销环1014被配置为在x-z平面中旋转运动，而锁定环1018不移动。所述三个斜角销-槽机构1015、1016和1017将销环1014的旋转运动转化为镜头架1012的线性运动。弹出式致动器1020包括连接到销环1014的一杠杆1023。销环1014包括一底销1019(图10E)，杠杆1023包括一插槽1025(图10E)。所述杠杆1023与销环1014的耦合是通过底销1019进入插槽1025实现的。所述杠杆1023还包括一杠杆框架孔1027和一杠杆杆孔1029。杠杆1023的“短臂”在杠杆框架孔1027和杠杆杆孔1029之间形成。杠杆1023的“长臂”在杠杆框架孔1027和插槽1025之间形成。弹出式制动器1020还包括一拉杆1022、一致动器框架1024、一拉杆销1026、一模块框架销1028和一导向销1037。杠杆1023在一枢轴点连接至致动器框架1024，所述枢轴点是模块框架销1028进入杠杆框架孔1027处形成的点，使得杠杆1023可以围绕所述枢轴点进行旋转运动。杠杆1023通过拉杆销1026进入杠杆杆孔1029与拉杆1022连接，使得拉杆1022移动时制动杠杆1023。杠杆1023将弹出式致动器1020产生的线性运动转换为销环1014的旋转运动，以用于弹出或折叠弹出模块1000。包括杠杆1023的弹出式致动器1020仅位于弹出模块1000的一侧。导向销1037引导拉杆1022的移动并防止拉杆1022脱离框架1024。
在其他实施例中，杠杆1023可具有一孔而不是插槽1025(参见例如图11A)，其中杠杆1023与销环1014的耦合通过底销1019进入所述孔来实现。
图11A示例性地示出了弹出式致动器1020在俯视图的尺寸。弹出式致动器1020包括一枢轴点1102，所述枢轴点1102可将杠杆1023连接到销环1014。
示出了杠杆1023相对于x轴的一中心1104。图11B示例性地示出了SMA致动器1020在侧视图的尺寸。表1显示了所述尺寸的值和范围(以毫米为单位)。所述杠杆1023的移动或冲程(“S”)以线表示，但在一些实施例中S可以是弧形的。
Figure BDA0004175685430000301
表格1
图12A示出了处于一收缩状态的弹出式致动器1020的透视图。弹出式致动器1020包括杠杆1023、右护罩1202、左护罩1204、一第一线盖1206和一第二线盖1208。右护罩1202和左护罩1204以闭合机构1210闭合。
图12B示出了在与图12A相同的视图中处于一收缩状态的图12A的弹出式致动器1020，所述弹出式致动器1020没有右护罩1202和线盖1206。弹出式致动器1020还包括一右SMA线1220，所述右SMA线1220在一转折点1302(图13B-C)处折叠并固定耦合至拉杆1212，例如通过胶粘。顶部SMA线1220的所述两端固定耦合并电连接到一第一右接触压接件1222和一第二右接触压接件1224。接触压接件1222和接触压接件1224可以是本领域已知的书形压接件并且可以如图17所示被制造。例如相对于所述弹出式摄像机中包含的一图像传感器，致动器框架1024不移动，但是拉杆1212会移动。箭头1031表示拉杆1212线性运动的方向，其平行于弹出式致动器1020的一对称轴。例如，拉杆1212的线性运动平行于图10C-D中所示的y轴且平行于图10E中所示的x轴。
此处不可见，但在图12E-F中可见。弹出式致动器1020还包括一底部SMA线1230，其在一转折点1304(图13B-C)处被引导(或折叠)并固定地耦合到拉杆1212。
图12C示出了处于一弹出状态的图12A-B的SMA致动器1020的侧视图。杠杆1023与x轴形成了一个大于45度的角度。图12D以与图12C相同的视图示出了处于一收缩状态下的图12A-C的SMA致动器1020。杠杆1023与x轴形成了一个小于45度的角度。
图12E示出了图12A-D的弹出式致动器1020的分解视图。顶部SMA线1220和底部SMA线1230是可见的。底部SMA线1030的两端固定耦合并电连接到一第一左接触压接件1232和一第二左接触压接件1234。接触压接件1232和接触压接件1234可以是本领域已知的书形压接件并且可以如图17所示被制造。
图12F示出了图12A-E的弹出式致动器1020的另一分解视图。弹出式致动器1020还包括一霍尔传感器1236和一磁铁1238。霍尔传感器1236和磁铁1238共同构成一位置测量单元，用于控制拉杆1022的拉动冲程(以及随着它的弹出式致动器1010的移动)。磁铁1238与拉杆1022固定耦合，因此磁铁1238与拉杆1212一起移动，例如相对于所述弹出式摄像机中包含的一图像传感器移动。霍尔传感器1236固定耦合到柔性件1021并测量由磁铁1238感应的磁场。柔性件1021固定耦合到致动器框架1024，因此霍尔传感器1236不会相对于所述弹出式摄像机中包含的图像传感器移动。拉杆的移动超过约0.2-2.5毫米的一距离(“拉动冲程”)。杠杆1023将所述拉动冲程转换为一弹出冲程。所述弹出冲程大约是所述拉动冲程的2-10倍大，因此杠杆1023的杠杆系数为2-10倍。优选地，所述弹出冲程比所述拉动冲程大了大约3-5倍。SMA线1220和1230可以由相同的材料制成并且可以具有相同的线直径。例如，SMA线1220和1230可以由镍钛诺制成。在TS(例如TS＝50-150度)以下，线1220和线1230具有一弹性模量Ecold，在TS以上其具有弹性模量Ehot，其中Ehot>Ecold。SMA线1220和1230可具有在0.025-0.5毫米之间、优选在0.1-0.2毫米之间的相同线直径(wire diameter,“DW”)和在10-100毫米、优选在30-70毫米之间的相同线长度(wire length,“LW”)。SMA线1220和1230可以被或不被例如用于热和电隔离的一硅酮材料所包围。SMA线1220和1230提供线性致动拉杆1022的力，这导致杠杆1023的旋转运动，进而导致销环1014的旋转运动。这通过升高和降低像窗框214这样的窗框以将包括弹出模块1000的一弹出摄像机从一弹出状态转换到一收缩状态，反之亦然，如下所述。
图13A示出了图12A-F的弹出式致动器1020的部件的透视图。图13B示出了图13A的弹出式致动器1020的所述部件的分解视图。弹出式致动器1020还包括一第一线盖1306和一第二线盖1308，其覆盖SMA线1220和1230在转折点1302和1304处分别与拉杆1022的耦合点。此外，第二线盖1308保持拉杆销1026在其位子上，即防止拉杆销1026离开杠杆杆孔1029。杠杆框架孔1027与杠杆杆孔1029之间的距离代表杠杆1023的短臂的长度，称为短臂长度，标记为“LSA”。杠杆框架孔1027与插槽1025之间的距离代表杠杆1023的长臂的长度，称为长臂长度，标记为“LLA”。如图所示，杠杆比率，即LSA和LLA的比率可以约为1:4。在其他示例中，杠杆比率可以是1:10-1:2。
图13C示出了图13A的弹出式致动器1020的所述部件的另一分解视图。SMA线1220和SMA线1230的折叠是对称的。
折叠弹出模块1000—从弹出状态切换到收缩状态
SMA线1220被加热而SMA线1230未被加热。由Ehot>Ecold，由线1220施加的力(～Ehot)克服了由SMA线1230施加的力(～Ecold)，因此SMA线1220收缩而SMA线1230延伸。所述收缩和延伸使所述线的长度改变大约1％-10％，优选为2％-5％。
这引起拉杆1022的线性运动，如箭头1031(图12B)所示。所述弹出式致动器1020的线性运动通过杠杆1023传递到销环1014。销环1014沿逆时针方向旋转(图10C-D)，使得镜头架1012沿z轴线性移动(图10A-B)了-Δs，使弹出模块1000进入一收缩状态。Δs可以在Δs＝1-10毫米的范围内，优选Δs＝1-5毫米。
弹出弹出模块1000—从收缩状态切换到弹出状态
SMA线1230被加热而SMA线1220未被加热。由于Ehot＞Ecold，由线1230施加的力(～Ehot)克服了由SMA线1220施加的力(～Ecold)，这引起拉杆1022的线性运动，如箭头1033所示(图12B)。此拉杆1022的线性运动与上文用于折叠弹出模块1000的线性运动的方向相反。拉杆1022的线性运动通过杠杆1023传递给销环1014。销环1014沿顺时针方向旋转(图10C-D)，使得镜头架1012沿z轴线性移动(图10A-B)了Δs，使弹出模块1000进入一弹出(或操作)状态。
在此，这被称为一个“使用两条SMA线的第二拮抗SMA线致动器”。
图14A示出了一编号为1400的弹出模块的又一实施例的透视图，其包括本发明公开的处于一弹出状态的一第九(9th)SMA线弹出式致动器1420。图14B以与图14A相同的视图中示出了处于一收缩状态的弹出模块1400。所述弹出模块与包括一可折叠的弹出式镜头和一图像传感器的一光学模块一起形成一弹出式摄像机。所述弹出式摄像机有利于在一智能手机中使用。
弹出模块1400包括一镜头架1412，所述镜头架1412包括形成一弹出式摄像机的一光圈1008的一镜头(未示出)，所述弹出式摄像机包括被玻璃窗1409覆盖的弹出模块1400。弹出模块1400还包括一外壳1406、一顶盖1404、一弹出机构1410、本发明公开的弹出式致动器1420和本发明公开的第二锁定机构1405。除了弹出式致动器1420和包括一第一锁定器1411和一第二锁定器1415(参见图14C-G)的锁定机构1405以外，弹出模块1400与弹出模块1000相同。具体而言，弹出机构1410的功能与弹出机构1010(图10C-E)的功能相同。弹出机构1410包括镜头架1412、销环1414和锁定环1418。第二锁定机构1405被称为一“磁性锁定机构”。在其他磁性锁定机构中，可以只包括一个锁定器或大于两个锁定器，例如可能包括三个或更多锁定器。
图14C示出了图4A-B的弹出模块1400处于一弹出状态的仰视图。锁定器1411打开且锁定器1415关闭。锁定器1415“锁定”或保持弹出模块1400处于一弹出状态。图14D以与图14C相同的视图示出了处于一收缩状态的图14A-C的弹出模块1400。锁定器1411关闭且锁定器1415打开。锁定器1411“锁定”或保持弹出模块1400处于一收缩状态。图14E示出了图14A-D的弹出模块1400处于一弹出状态的横截面仰视图。锁定器1411打开且锁定器1415关闭。
图14F示出了图14A-E的弹出模块1400的第二锁定器1415处于一收缩状态(锁定器1415打开)的详细横截面仰视图。在此，示出了示例性的第二锁定器1415。然而，这里描述的所有细节也适用于第一锁定器1411。第二锁定器1415包括具有一磁轭1417的一第一臂1416和包括一磁铁1419的一第二臂1413。优选地，一磁轭例如磁轭1417被包含在相对于外壳1406移动的一部件中，且一磁铁例如磁铁1419被包含在相对于外壳1406不移动的一部件中，因为磁铁的移动可能会导致所述磁铁的磁场干扰在所述摄像机中的其他磁场，其他磁场例如用于传感或致动。在所示的弹出状态中，第一臂1416和第二臂1413位于彼此相距相对较大的距离处，例如，1毫米或更多，因此使磁轭1417和磁铁1419彼此仅微弱地吸引。在所述收缩状态下，第一臂1416和第二臂1413位于彼此相距相对较短的距离处，即它们“接触”，因此磁轭1417和磁铁1419相互强烈吸引并“锁定”所述弹出式摄像机处于收缩状态。将所述弹出式摄像机“锁定”在收缩状态或弹出状态意味着基于锁定机构1405施加的力，所述弹出式摄像机保持其当前状态，直到弹出式致动器1420提供致动。在其他示例中，第一臂1416和第二臂1413均可以包括一磁铁。
图15A示出了弹出式致动器1420处于一收缩状态的透视图。弹出式致动器1420包括一顶部SMA线1520(图15C)和一底部SMA线1530(图15F)、一杠杆1423、一柔性件1421、以闭合机构1511闭合的一右护罩1502和一左护罩1504。杠杆1423具有一插槽1425、一杠杆框架孔1427和插入所述杠杆框架孔1427中的一模块框架销1428。
杠杆1423与销环1414的耦合是通过一底销例如底销1019进入插槽1425来实现。弹出式致动器1420包括一拉杆1522、一致动器框架1524、一拉杆销1526和一模块框架销1528。杠杆1423在一枢轴点处连接到致动器框架1524，所述枢轴点是在模块框架销1528进入杠杆框架孔1427处形成的，使得杠杆1423可以围绕所述枢轴点进行旋转运动。杠杆1423通过拉杆销1526进入拉杆孔1429与拉杆1522连接，使得当拉杆1422移动时带动杠杆1423。杠杆1423将弹出式致动器1420产生的线性运动转化为销环1414的旋转运动，以用于弹出或收缩弹出模块1400，如下文更详细的描述。包括杠杆1423的弹出式致动器1420仅位于弹出模块1400的一侧。
图15B示出了与图15A相同视图中处于一收缩状态且没有右护罩1502的图15A的弹出式致动器1420。弹出式致动器1420还包括一右SMA保护器1503和一左SMA保护器1505(图15F-G)。
图15C示出了与图15A-B相同视图中处于一收缩状态且没有右SMA保护器1403的图15A-B的弹出式致动器1420。弹出式致动器1420进一步包括一拉杆1522、一致动器框架1524和一右SMA线1520，所述右SMA线1520在一转折点1521(图15F)处收缩并固定地耦合到拉杆1522，例如，通过胶粘。
图15D和图15E分别示出了图15A-C的弹出式致动器1420处于一弹出状态和一收缩状态的俯视图。示出了弹出式致动器1420的宽度(“W”)和长度(“L”)。杠杆1423分别处于弹出状态和收缩状态的位置是可见的。
图15F示出了图15A-E的弹出式致动器1420的分解视图。图15G示出了图15A-F的弹出式致动器1420的另一个分解视图。弹出式致动器1420还包括一左SMA线1530，所述左SMA线1530在一转折点1531(图13B-C)处折叠并固定耦合到拉杆1522和一霍尔磁铁传感器1508。霍尔磁铁传感器1508固定耦合到柔性件1421且相对于致动器框架1524不移动。分别在转折点1521和1531，SMA线1520和SMA线1530分别被线盖1523和线盖1533覆盖。SMA线1520通过一压接件1525和一压接件1527固定耦合并电连接到致动器框架1524。SMA线1530通过一压接件1535和一压接件1536固定耦合并电连接到致动器框架1534。压接件1525、1527、1535和1536可以是本领域已知的书形压接件，并且可以如图17所示被制造。SMA线1520和SMA线1530的折叠是对称的。一组件包括如上或下文的一压接件和一SMA线可被称为“压接件-SMA线组件”。
图16A示出了图15A-G的弹出式致动器1420的部件的分解视图。图16B示出了图15A-G的弹出式致动器1420的其他部件的分解视图。图16C示出了图16B的弹出式致动器1420的部件的另一分解视图。弹出式致动器1420还包括一导向销1537、一第一绝缘体1542、一第二绝缘体1544、一磁铁1529、一拉杆销1526和一模块框架销1528。导向销1537引导拉杆1522的运动并防止拉杆1522离开框架1524。为了达成此目的，导向销1537进入作为拉杆1522的一部分的孔1539。第一绝缘体1542和第二绝缘体1544将SMA线1520和1530以及压接件1525、1527、1535和1536与致动器框架1524电绝缘。磁铁1529固定地耦合到拉杆1522，即它不相对于后者移动。磁铁1529与霍尔磁铁传感器1508相互作用，以测量拉杆1522相对于致动器框架1524的位置。杠杆1423通过拉杆销1526进入杠杆杆孔1429以与拉杆1522连接，使得当拉杆1522移动时杠杆1423被致动。杠杆1423在模块框架销1528进入杠杆框架孔1427处形成的一枢轴点处连接到致动器框架1524，使得杠杆1423可以围绕所述枢轴点进行旋转运动。杠杆1423的一“短臂”在杠杆框架孔1427和杠杆杆孔1429之间形成。杠杆1423的一“长臂”在杠杆框架孔1427和插槽1425之间形成。杠杆框架孔1427与杠杆杆孔1429之间的距离代表杠杆1423的短臂的长度，称为短臂长度，在图16B中标记为“LSA”。杠杆框架孔1427与插槽1425之间的距离代表杠杆1423的长臂的长度，称为长臂长度，在图16B中标记为“LLA”。如图所示，杠杆比率，即LSA和LLA的比率可以约为1:4。在其他示例中，杠杆比率可以是1:10-1:2。
顶部SMA线1520的所述两端固定耦合并电连接到第一右接触压接件1525和第二右接触压接件1527。例如，对于所述弹出式摄像机中包括的一图像传感器而言，致动器框架1524不移动，但拉杆1522会移动。箭头1431表示拉杆1522线性运动的方向，其平行于弹出式致动器1420的一对称轴。例如，拉杆1522的线性运动平行于图14C-D所示的y轴。在此，这被称为一个“使用两条SMA线的第三拮抗SMA线致动器”。
Figure BDA0004175685430000381
表2
图17描述了本文公开的编号为1700的一工艺，用于制造将一SMA线机械地和/或电气地耦合(或连接)到一接触点的一书形压接件，例如压接件1525、1527、1535或1536。图18A-M示出了各个工艺阶段之后的压接件状态。所述工艺有益于制造具有非常小的尺寸或体积的SMA压接件，即具有小的如图18L-M中所定义的W、H和L的SMA压接件，且在一SMA线诸如SMA线1520与一机械(和/或电)接触点之间仍可提供牢固的机械连接。牢固的机械连接的特征在于保持高应力，例如大于500MPa(32兆帕)，而线不会从所述压接件滑落。
在第一步骤1702中，提供一合适的金属板。图18A示例性示出了一合适的金属板1800的俯视图。图18B示出了金属板1800的透视图。金属板1800具有一第一区域1802和一第二区域1804，使得金属板1800形成“L形”。金属板1800可以例如是由黄铜制成的。第一区域1802代表如1520的一SM线被限制的实际压接区域，其中第二区域1804代表需要作为机械和电气锚定(或连接)区域的一区域。
在第二步骤1704中，形成第一凹陷。图18C示例性示出了形成在金属板1800中的一第一凹陷1806的俯视图。图18D示出了包括第一凹陷1806的金属板1800的透视图。示例性地，第一凹陷1806在金属板1800的第一区域1802中形成。例如，第一凹陷1806可以是矩形的。一具有矩形形状的印模可用于形成第一凹陷1806。
在第三步骤1706中，金属板1800被弯曲。图18E示例性地示出了步骤1706的弯曲的俯视图。图18F示例性地示出了步骤1706的弯曲的透视图。通过所述弯曲产生了一转折点1808。第一凹陷形成在金属板1800的第一区域1802中。
在第四步骤1708中，施加一第二凹陷。图18G示例性地示出了如何形成所述第二凹陷1818(图18H)。通过在透视图使用一辅助线1812。辅助线1812可由钢或比制成金属板1800的金属更坚固的任何其他金属制成。辅助线1812可以通过如箭头1814和箭头1816所示的移动均匀地压入在转折点1808处形成的一凹槽中。这样做以形成所述第二凹陷1818。图18H示出了包括第二凹陷1818的金属板1800的透视图。第二凹陷1818位于金属板1800的第一区域1802。优选地，第二凹陷1818可以是圆形的，以适用于包括例如1520的一圆形SMA线。
在第五步骤1712中，固定一SMA线并形成一压接件。作为第一子步骤并且如图18I所示，将一SMA线1820引入第二凹陷1818中并且提供一成形印模1830。“成形”在此是指印模1830不具有矩形形状，但成形印模1830包括一具有成形印模表面1834的第一部分1832和一第二部分1836。作为第二子步骤并且如图18J所示，成形印模1830通过在第二区域1802上施加一压力将SMA线1820固定到第二凹陷1818中。通过所述压力，第一凹陷1806消失，以1806'表示。如图18K所示，示出包括SMA线1820的成品压接件1840，一第三凹陷1838由成形印模表面1834形成。图18L示出了包括SMA线1820的成品压接件1840的侧视图。箭头1842和1844表示用于提供如图18M所示的横截面视图的一剖切面。指示了压接件1840的宽度(“W”)和高度(“H”)。图18M示出了如箭头1842和1844所示的压接件1840的横截面视图。指示了压接件1840的长度(“L”)。L可以在L＝0.5-10毫米的范围内(优选L＝1.5-3.0毫米)，W可以在W＝0.25-7.5毫米的范围内(优选W＝0.5-2.0毫米)，H可以在H＝0.25-7.5毫米的范围内(优选W＝0.5-2.0毫米)。可见，通过施加第一凹陷1806并使用成形印模1830，一弧形(或波浪)形状1842被施加到SMA线1820上。示出了杠杆1023相对于x轴的中心1104。图11B示例性地示出了SMA致动器1020的尺寸的侧视图。表2显示了弹出式致动器1420尺寸的值和范围(以毫米为单位)。A、R、S的定义参见图11A。
除非另有说明，否则在用于选择的一选项列表的最后两个成员之间使用的“和/或”表示对所列出的选项中的一个或多个的选择是适当的并且可行。
应当理解，在权利要求或说明书提及“一”或“一个”元件的情况下，这种引用不应被解释为只有一个所述元件。
此外，为了清楚起见，术语“基本上”在本文中用于暗示值在可接受范围内变化的可能性。根据一个示例，本文使用的术语“基本上”应该被解释为暗示超过或低于任何特定值的可能变化高达5％。根据另一个例子，本文使用的术语“基本上”应该被解释为暗示超过或低于任何特定值的可能变化高达2.5％。根据进一步的一例子，本文使用的术语“基本上”应该被解释为暗示超过或低于任何特定值的可能变化高达1％。
本说明书中提到的所有专利和专利申请通过引用全部并入本说明书中，其程度与每个单独的专利或专利申请被具体地和单独地指示通过引用并入本说明书的程度相同。此外，本申请中对任何参考文献的引用或识别不应被解释为承认此类参考文献可作为本公开的现有技术。
虽然已经根据某些示例和一般相关的方法描述了本公开，但是对于本领域技术人员来说，所述示例和方法的改变和排列将是显而易见的。本公开将被理解为不受本文描述的具体示例的限制，而仅受所附权利要求的范围的限制。

Claims (56)

1.一种摄像机，其特征在于：所述摄像机包括：
一镜头，包括多个透镜元件，所述透镜元件之间由气隙分隔开；
一图像传感器；
一弹出机构，配置为控制在所述透镜元件之间或在一透镜元件与所述图像传感器之间的至少一个气隙，以使所述摄像机进入一操作弹出状态和进入一收缩状态；和
一形状记忆合金(SMA)致动器，其包括至少两条拮抗SMA线和一个杠杆，
其中所述SMA致动器被配置为使用所述至少两条拮抗SMA线和所述杠杆来移动所述弹出机构，以使所述摄像机进入所述操作弹出状态和所述收缩状态。
2.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述摄像机还包括一锁定机构，其中，所述锁定机构被配置为当所述摄像机处于所述弹出状态或处于所述收缩状态时用以防止所述弹出机构移动。
3.如权利要求2所述的摄像机，其特征在于：所述锁定机构是机械锁定机构。
4.如权利要求3所述的摄像机，其特征在于：所述机械锁定机构包括一第一凹痕、一第二凹痕和一圆形边缘，其中所述圆形边缘被配置为在所述弹出状态下进入所述第一凹痕且在所述收缩状态下进入所述第二凹痕，以防止所述弹出机构移动。
5.如权利要求4所述的摄像机，其特征在于：所述圆形边缘还被配置为围绕一枢轴点进行旋转运动。
6.如权利要求2所述的摄像机，其特征在于：所述锁定机构是磁性锁定机构。
7.如权利要求6所述的摄像机，其特征在于：所述磁性锁定机构包括至少一个磁性锁定器，所述至少一个磁性锁定器包括一磁铁和一磁轭。
8.如权利要求6所述的摄像机，其特征在于：所述磁性锁定机构包括至少一个磁性锁定器，所述至少一个磁性锁定器包括两个磁铁。
9.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述至少两条拮抗SMA线具有一相同的SMA线长度(LW)和一相同的SMA线直径(DW)。
10.如权利要求9所述的摄像机，其特征在于：所述LW在10-100毫米的范围内。
11.如权利要求9所述的摄像机，其特征在于：所述LW在30-70毫米的范围内。
12.如权利要求9所述的摄像机，其特征在于：所述DW在0.025-0.5毫米的范围内。
13.如权利要求9所述的摄像机，其特征在于：所述DW在0.1-0.2毫米的范围内。
14.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述杠杆具有一短臂、一长臂和一枢轴点，
其中所述SMA致动器的配置包括使电流通过所述至少两条SMA线中的第一条并且使电流不通过所述至少两条SMA线中的第二条，以沿第一冲程致动所述杠杆的所述短臂，而使所述杠杆的所述长臂沿第二冲程移动，以在第一弹出方向上移动所述弹出机构，以便弹出所述摄像机，且使电流通过所述至少两条SMA线中的所述第二条并且使电流不通过所述至少两条SMA线中的所述第一条，以沿第三冲程致动所述杠杆的所述短臂，而使所述杠杆的所述长臂沿着第四冲程移动，以在第二弹出方向上移动所述弹出机构，以便收缩所述摄像机，
其中所述第一冲程和所述第三冲程是反向平行的，且其中所述第二冲程和所述第四冲程是反向平行的。
15.如权利要求14所述的摄像机，其特征在于：所述杠杆的所述短臂的长度LSA和所述杠杆的所述长臂的长度LLA具有一杠杆比率LSA/LLA在1:10-1:2的范围内。
16.如权利要求15所述的摄像机，其特征在于：所述杠杆比率在1:3-1:5的范围内。
17.如权利要求14所述的摄像机，其特征在于：所述SMA致动器还包括一拉杆，所述拉杆是由所述至少两条拮抗SMA线致动的，其中所述拉杆耦合到所述杠杆的所述短臂，并且其中所述弹出机构耦合到所述杠杆的所述长臂。
18.如权利要求14所述的摄像机，其特征在于：SMA致动器还包括一致动器框架、一第一销和一第二销，其中所述第一销将所述杠杆连接到所述致动器框架并限定所述枢轴点的位置，其中所述第二销将所述杠杆连接到所述拉杆，且其中所述第一销和所述第二销之间的距离限定了所述杠杆的所述短臂的长度LSA。
19.如权利要求18所述的摄像机，其特征在于：所述杠杆包括一插槽，所述插槽将所述杠杆连接到所述弹出机构，且其中所述第一销和所述插槽之间的距离限定了LLA。
20.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述SMA致动器还包括至少一个霍尔传感器和至少一个磁铁，以用于测量所述拉杆与所述致动器框架之间的相对位置。
21.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述至少两条拮抗SMA线是对称折叠的SMA线。
22.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述至少两条拮抗SMA线由镍钛诺制成。
23.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述至少两条拮抗SMA线被附接到一散热器。
24.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述弹出机构将一旋转运动转换成一线性运动，其中所述线性运动被定向为平行于一镜头光轴，且其中所述旋转运动是围绕被定向为平行于所述镜头光轴的一旋转轴。
25.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述弹出机构将一第一线性运动转化为一第二线性运动，其中所述第一线性运动被定向为垂直于一镜头光轴，且其中所述第二线性运动被定向为平行于所述镜头光轴。
26.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述SMA致动器具有一宽度W、一高度H和一长度L，其中W＝1-10毫米，其中H＝2-15毫米且其中L＝10-50毫米。
27.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于：所述SMA致动器具有一宽度W、一高度H和一长度L，其中W＝2-4毫米，其中H＝5-9毫米且其中L＝20-40毫米。
28.如权利要求1-27中任一项所述的摄像机，其特征在于：所述摄像机与至少一个附加摄像机一起被包含在一多摄像机中。
29.如权利要求1-27中任一项所述的摄像机，其特征在于：所述摄像机包含在一智能手机中。
30.一种摄像机，其特征在于：所述摄像机包括：
一镜头，其包括多个透镜元件；
一图像传感器；
一弹出机构，配置为控制在所述透镜元件之间或在一透镜元件与所述图像传感器之间的至少一个气隙，以使所述摄像机进入一操作弹出状态和进入一收缩状态；和
一形状记忆合金(SMA)致动器，其包括第一和第二两个拮抗组，
其中所述两个拮抗组中的至少一个包括至少一个SMA部件，所述SMA部件由SMA材料制成，且
其中，所述SMA致动器被配置成利用所述两个拮抗组来移动所述弹出机构以使所述摄像机进入所述操作弹出状态和进入所述收缩状态。
31.如权利要求30所述的摄像机，其特征在于：利用所述两个拮抗组来移动所述弹出机构以使所述摄像机进入所述操作弹出状态和进入所述收缩状态的所述SMA致动器配置包括使电流通过所述至少一个SMA部件，以便在第一弹出方向上移动所述弹出机构，并且不使电流通过所述至少一个SMA部件而在与所述第一弹出方向相反的第二弹出方向上移动所述弹出机构。
32.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述摄像机还包括一锁定机构，其中所述锁定机构被配置为当所述摄像机处于所述弹出状态或所述收缩状态时用以防止所述弹出机构移动。
33.如权利要求32所述的摄像机，其特征在于：所述锁定机构是一种机械锁定机构。
34.如权利要求33所述的摄像机，其特征在于：所述机械锁定机构包括一第一凹痕、一第二凹痕和一圆形边缘，其中所述圆形边缘被配置为在所述弹出状态下进入所述第一凹痕且在所述收缩状态下进入所述第二凹痕以防止所述弹出机构移动。
35.如权利要求34所述的摄像机，其特征在于：所述圆形边缘的移动是通过所述圆形边缘围绕一枢轴点的一旋转运动来实现。
36.如权利要求32所述的摄像机，其特征在于：所述锁定机构是一种磁性锁定机构。
37.如权利要求36所述的摄像机，其特征在于：所述磁性锁定机构包括至少一个磁性锁定器，所述至少一个磁性锁定器包括一磁铁和一磁轭。
38.如权利要求37所述的摄像机，其特征在于：所述磁性锁定机构包括至少一个磁性锁定器，所述至少一个磁性锁定器包括两个磁铁。
39.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述弹出机构将一旋转运动转化为一线性运动，其中所述线性运动被定向为平行于所述镜头光轴。
40.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述弹出机构将一第一线性运动转化为一第二线性运动，其中所述第一线性运动被定向为垂直于所述镜头光轴且所述第二线性运动被定向为平行于所述镜头光轴。
41.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述第一拮抗组和所述第二拮抗组中的每一个包括一个由一SMA材料制成的弹簧。
42.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述第一拮抗组包括一个由一SMA材料制成的弹簧，且其中所述第二拮抗组包括一个由非SMA材料的一材料制成的弹簧。
43.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述第一拮抗组包括一条由一SMA材料制成的线，且其中所述第二拮抗组包括一个由非SMA材料的一材料制成的弹簧。
44.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述第一拮抗组包括四条由一SMA材料制成的线，且其中所述第二拮抗组包括一或多个由非SMA材料的一材料制成的弹簧。
45.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述第一拮抗组包括一条由一SMA材料制成的SMA线，且其中所述第二拮抗组包括一或多个由非SMA材料的一材料制成的弹簧。
46.如权利要求45所述的摄像机，其特征在于：所述SMA线在一杠杆的第一端连接到所述杠杆，其中所述杠杆以所述杠杆的第二端连接到所述弹出机构。
47.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述第一拮抗组包括两个由一SMA材料制成的SMA弹簧，且其中所述第二拮抗组包括两个由非SMA材料的一材料制成的弹簧。
48.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述第一拮抗组包括两条或更多条由一SMA材料制成的SMA线，且其中所述第二拮抗组包括两个或更多个由非SMA材料的一材料制成的弹簧。
49.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述SMA致动器具有一宽度W、一高度H和一长度L，其中W＝1-10毫米，其中H＝2-15毫米且其中L＝10-50毫米。
50.如权利要求31所述的摄像机，其特征在于：所述SMA致动器具有一宽度W、一高度H和一长度L，其中W＝2-4毫米，其中H＝5-9毫米且其中L＝20-40毫米。
51.如权利要求30-50中任一项所述的摄像机，其特征在于：所述摄像机与至少一个附加摄像机一起被包含在一多摄像机中。
52.如权利要求30-50中任一项所述的摄像机，其特征在于：所述摄像机包含在一智能手机中。
53.一种方法，其特征在于：所述方法包括：
提供一具有L形的金属板；
提供一条形状记忆合金(SMA)线；
提供一条辅助线；
形成具有一矩形形状的一第一印模；
形成具有一非矩形形状的一第二印模；
使用所述第一印模在所述金属板上形成一第一凹陷；
利用所述辅助线将所述金属板弯折以形成一第二凹陷；
将所述SMA线插入所述第二凹陷；和
利用所述第二印模将所述SMA线固定在所述第二凹陷内以在所述SMA线上施加一弧形，从而形成一压接件-SMA线组件。
54.如权利要求53所述的方法，其特征在于：所述压接件具有一宽度W、一高度H和一长度L，其中W＝0.25-7.5毫米，其中H＝0.25-7.5毫米且其中L＝0.5-10毫米。
55.如权利要求53所述的方法，其特征在于：所述压接件具有一宽度W、一高度H和一长度L，其中W＝0.5-2.0毫米，其中H＝0.5-2.0毫米且其中L＝1.5-3.0毫米。
56.如权利要求53所述的方法，其特征在于：所述压接件-SMA线组件包含在一智能手机中所包含的一弹出式摄像机中。
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