CN218816802U - 致动器及致动器模块组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型描述了致动器和致动器模块组件。致动器的一个实施例包括：基座；多个翘曲臂；和至少第一形状记忆合金导线，其与多个翘曲臂中的一对翘曲臂联接。致动器的另一实施例包括基座和至少一个压电双晶片致动器，该压电双晶片致动器包括形状记忆合金材料。压电双晶片致动器被附接到基座。

Description

致动器及致动器模块组件
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年6月10日提交的美国临时申请No.63/209,320和 2022年6月2日提交的美国专利申请No.17/831,318的权益和优先权，这两篇申请的全部内容均通过引用结合到本文中。
技术领域
本实用新型的实施例涉及形状记忆合金系统的领域。更具体地，本实用新型的实施例涉及形状记忆合金致动器及其相关方法的领域。
背景技术
形状记忆合金(“SMA”)系统具有活动组件或结构，该活动组件或结构例如可以与相机透镜元件结合使用作为自动聚焦驱动器。这些系统可被诸如屏蔽罐(screening can)之类的结构所包围。活动组件由诸如多个滚珠之类的支承件支撑以在支撑组件上移动。由诸如磷青铜或不锈钢之类的金属形成的挠性元件具有活动板和挠性件。挠性件在活动板与固定支撑组件之间延伸并起到弹簧的作用以使活动组件能够相对于固定支撑组件移动。滚珠允许活动组件在几乎没有阻力的情况下移动。活动组件和支撑组件被通过在这些组件之间延伸的四根形状记忆合金(SMA)导线联接。每根SMA导线的一端被附接到支撑组件，并且相反端被附接到活动组件。通过向SMA 导线施加电驱动信号来致动悬架。然而，这类系统受到系统复杂性的困扰，这导致系统体积庞大，需要较大的占用空间和较大的高度间隙。此外，本系统未能提供具有紧凑而低轮廓的占用空间的高Z行程范围。
实用新型内容
描述了SMA致动器和相关方法。致动器的一个实施例包括：基座；多个翘曲(buckle)臂；和至少第一形状记忆合金导线，其与多个翘曲臂中的一对翘曲臂联接。致动器的另一实施例包括基座和包括形状记忆合金材料的至少一个压电双晶片(bimorph)致动器。该压电双晶片致动器被附接到基座。
本实用新型的实施例的其他特征和优点将通过附图和随后的详细描述而是显而易见的。
附图说明
本实用新型的实施例在附图中以示例而非限制的方式示出，在附图中，相同的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：
图1a示出了根据一个实施例的包括被配置为翘曲致动器的SMA致动器的透镜组件；
图1b示出了根据一个实施例的SMA致动器；
图2示出了根据一个实施例的SMA致动器；
图3示出了根据一个实施例的包括SMA导线致动器的自动聚焦组件的分解图；
图4示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的自动聚焦组件；
图5示出了根据一个实施例的包括传感器的SMA致动器；
图6示出了根据一个实施例的被配置为翘曲致动器的SMA致动器的俯视图和侧视图，其中，该SMA致动器装配有透镜托架；
图7是根据该实施例的SMA致动器的一部分的侧视图。
图8示出翘曲致动器的实施例的多幅视图；
图9示出具有透镜托架的根据一个实施例的压电双晶片致动器；
图10示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的自动聚焦组件的剖视图；
图11a-c示出了根据一些实施例的压电双晶片致动器的视图；
图12示出了根据一个实施例的压电双晶片致动器的实施例的视图；
图13示出了根据一个实施例的压电双晶片致动器的端部焊盘截面；
图14示出了根据一个实施例的压电双晶片致动器的中间供电焊盘截面；
图15示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器的分解图；
图16示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器；
图17示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器的侧视图；
图18示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器的侧视图；
图19示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的组件的分解图，其中，该SMA致动器包括两个翘曲致动器；
图20示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器；
图21示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器；
图22示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器；
图23示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器和联接器的SMA 致动器；
图24示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，其中，该SMA致动器包括具有层压悬吊部(hammock)的翘曲致动器；
图25示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括带有层压悬吊部的翘曲致动器2402；
图26示出了根据一个实施例的包括层压悬吊部的翘曲致动器；
图27示出了根据一个实施例的SMA致动器的层压悬吊部；
图28示出了根据一个实施例的SMA致动器的层压成形的压接连接件；
图29示出包括带有层压悬吊部的翘曲致动器的SMA致动器；
图30示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，其中，该SMA致动器包括翘曲致动器；
图31示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括翘曲致动器；
图32示出了根据一个实施例的包括翘曲致动器的SMA致动器；
图33示出了根据一个实施例的SMA致动器的一对翘曲臂的双轭捕获接头；
图34示出了根据一个实施例的用于SMA致动器的电阻焊压接件，其中，该电阻焊压接件用于将SMA导线附接到翘曲致动器；
图35示出包括具有双轭捕获接头的翘曲致动器的SMA致动器；
图36示出了根据一个实施例的SMA压电双晶片液体透镜；
图37示出了根据一个实施例的透视的SMA压电双晶片液体透镜；
图38示出了根据一个实施例的SMA压电双晶片液体透镜的截面和仰视图；
图39示出了根据一个实施例的包括具有压电双晶片致动器的SMA致动器的SMA系统；
图40示出了根据一个实施例的具有压电双晶片致动器的SMA致动器；
图41示出用于SMA导线的压电双晶片致动器的长度和接合焊盘的位置，以使导线长度延伸到压电双晶片致动器之外；
图42示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA系统的分解图；
图43示出了根据一个实施例的SMA致动器的子部分的分解图；
图44示出了根据一个实施例的SMA致动器的一个子部分；
图45示出了根据一个实施例的5轴传感器移位系统；
图46示出了根据一个实施例的5轴传感器移位系统的分解图；
图47示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA致动器，其中，压电双晶片致动器被集成到该电路中用于所有运动；
图48示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA致动器，其中，压电双晶片致动器被集成到该电路中用于所有运动；
图49示出了根据一个实施例的5轴传感器移位系统的截面；
图50示出包括压电双晶片致动器的根据一个实施例的SMA致动器；
图51示出了根据一个实施例的SMA致动器的俯视图，其中，该SMA 致动器包括在不同的x和y位置中移动图像传感器的压电双晶片致动器；
图52示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA致动器，其中，压电双晶片致动器被配置为盒式压电双晶片自动聚焦装置；
图53示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA致动器；
图54示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA致动器；
图55示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA致动器；
图56示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中， SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图57示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，其中，该SMA致动器包括被配置为双轴透镜移位OIS的压电双晶片致动器；
图58示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的截面，其中，该SMA致动器包括被配置为双轴透镜移位OIS的压电双晶片致动器；
图59示出了根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器；
图60示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图61示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图62示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的截面，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图63示出了根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器；
图64示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图65示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图66示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图67示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图68示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图69示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图70示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的截面，其中，该SMA致动器包括被配置为三轴传感器移位OIS的压电双晶片致动器；
图71示出了根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器部件；
图72示出了根据一个实施例的用在SMA系统中的柔性传感器电路；
图73示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图74示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图75示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的截面；
图76示出了根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器；
图77示出了根据一个实施例的用在SMA系统中的柔性传感器电路；
图78示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图79示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图80示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的截面；
图81示出了根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器；
图82示出了根据一个实施例的用在SMA系统中的柔性传感器电路；
图83示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图84示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图；
图85示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的截面，其中，该SMA致动器包括压电双晶片致动器；
图86示出了根据一个实施例的用在SMA系统中的盒式压电双晶片致动器；
图87示出了根据一个实施例的用在SMA系统中的柔性传感器电路；
图88示出了根据多个实施例的SMA致动器的压电双晶片致动器的示例性尺寸；
图89示出了根据一个实施例的用于折叠相机的透镜系统；
图90示出了根据一个实施例的包括液体透镜的透镜系统的若干实施例；
图91示出了根据一个实施例的设置在致动器上的折叠透镜，其中，该折叠透镜为棱镜；
图92示出了根据一个实施例的具有偏移部的压电双晶片臂；
图93示出了根据一个实施例的具有偏移部和限位部的压电双晶片臂；
图94示出了根据一个实施例的具有偏移部和限位部的压电双晶片臂；
图95示出了根据一个实施例的基座的实施例，其中，基座包括具有偏移部的压电双晶片臂；
图96示出了根据一个实施例的基座的实施例，其中，基座包括两个具有偏移部的压电双晶片臂；
图97示出了根据一个实施例的包括加载点延伸部的翘曲臂；
图98示出了根据一个实施例的包括加载点延伸部9810的翘曲臂9801；
图99示出了根据一个实施例的包括加载点延伸部的压电双晶片臂；
图100示出了根据一个实施例的包括加载点延伸部的压电双晶片臂；
图101示出了根据一个实施例的SMA光学图像稳定器；
图102示出了根据一个实施例的活动部分的SMA材料附接部40；
图103示出了根据一个实施例的固定板的SMA附接部，其中，该SMA 附接部附接有电阻焊接的SMA导线；
图104示出了根据一个实施例的包括翘曲致动器的SMA致动器45；
图105a-b示出了根据一个实施例的包括用于SMA致动器的岛的电阻焊压接件；
图106示出了根据一个实施例的压电双晶片梁的弯曲平面z偏移部、槽宽和峰值力之间的关系；
图107示出了根据一个实施例的盒体积是如何与每个压电双晶片部件的功相关的示例，其中，盒体积是包围整个压电双晶片致动器的盒的粗略估算；
图108示出了根据一个实施例的使用翘曲致动器致动的液体透镜；
图109示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端；
图110示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端；
图111示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端；
图112示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端；
图113示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端；
图114示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端；
图115示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端；
图116示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端；
图117示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端的后视图；
图118示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端；
图119示出了根据替代实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端；
图120示出了根据替代实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端；
图121示出了根据替代实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端；
图122示出了根据替代实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端；
图123示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端；
图124示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端；和
图125示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端。
图126示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。
图127示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器。
图128示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。
图129示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括被配置成保持和隔离金属部件的聚酰亚胺层。
图130示出包括共用基岛的根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。
图131示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。
图132示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括被配置成保持和隔离金属部件的聚酰亚胺层。
图133示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括控制输入焊盘和接地焊盘。
图134示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。
图135示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括单根 SMA导线。
图136示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括单根 SMA导线、控制输入焊盘和接地焊盘。
图137示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。
图138示出了根据一个实施例的具有交错取向的平衡压电双晶片致动器，其包括被配置成保持和隔离金属部件的聚酰亚胺层。
图139示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括控制输入焊盘和接地焊盘。
图140示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器。
图141示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器的分解图。
图142示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器。
图143示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的传感器移位光学图像稳定器。
图144示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器。
图145示出了根据一个实施例的被制造为成形金属的金属外部壳体，该金属外部壳体在嵌件成形工艺中被附接有模制塑料。
图146示出金属外部罐实施例，其包括被形成到外部罐的侧面中的成形凹穴(pocket)，该成形凹穴被配置成允许齐平安装压电双晶片致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器)。
图147示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的光学图像稳定器。
图148A是具有成形的减摩球体的压电双晶片致动器的等距视图。
图148B是未固定的加载点端和在其上形成的减摩球体的详视图。
图149是根据一个实施例的图148A的成形凹坑的俯视和侧视图。
图150是根据一个实施例的压电双晶片致动器的俯视和侧视图，其中，在未固定的加载点端中容置有滚珠支承件。
图151是根据一个实施例的压电双晶片致动器的俯视和侧视图，其中，在未固定的加载点端中容置有滚珠支承件。
图152是根据一个实施例的压电双晶片致动器的俯视和侧视图，其中，在未固定的加载点端中容置有球面支承件。
图153是根据一个实施例的压电双晶片致动器的俯视和侧视图，其中，在未固定的加载点端中容置有球面支承件。
图154A是根据一个实施例的处于呈打开状态的未固定的加载点端中的球面支承件的俯视和侧视图。
图154B是根据一个实施例的处于呈闭合状态的未固定的加载点端中的球面支承件的俯视和侧视图。
具体实施方式
本文描述了SMA致动器的实施例，其包括紧凑的占用空间并提供了高致动高度，例如沿正z轴方向(z方向)的移动(在本文中被称为z行程)。 SMA致动器的实施例包括SMA翘曲致动器和SMA压电双晶片致动器。 SMA致动器可被用在许多应用中，这些应用包括但不限于作为自动聚焦致动器的透镜组件、微流体泵、传感器移位装置、光学图像稳定器、光学变焦组件，以机械地撞击两个表面，从而产生通常在触觉反馈传感器和装置以及使用致动器的其他系统中发现的振感。例如，本文描述的致动器的实施例可被用作在被配置成向用户提供警告、通知、警报、触摸区或按下按钮响应的手机或可穿戴装置中使用的触觉反馈致动器。此外，可以在系统中使用不止一个SMA致动器来获得更大的行程。
对于多种实施例，SMA致动器具有大于0.4毫米的z行程。此外，当 SMA致动器处于其初始退动位置时，用于多种实施例的SMA致动器在z 方向上的高度为2.2毫米或更小。被配置为透镜组件中的自动聚焦致动器的 SMA致动器的多种实施例可以具有比透镜内径(“ID”)大3毫米的占用空间。根据多种实施例，SMA致动器可以具有在一个方向上更宽的占用空间以容纳部件，这些部件包括但不限于传感器、导线、迹线和连接器。根据一些实施例，SMA致动器的占用空间在一个方向上大0.5毫米，例如SMA 致动器的长度比宽度大0.5毫米。
图1a示出了根据一个实施例的包括被配置为翘曲致动器的SMA致动器的透镜组件。图1b示出了根据一个实施例的被配置为翘曲致动器的SMA 致动器。翘曲致动器102与基座101联接。如图1b所示，SMA导线100 被附接到翘曲致动器102，使得当SMA导线100被致动并收缩时，这致使翘曲致动器102翘曲，该翘曲导致至少每个翘曲致动器102的中间部分104沿如箭头108所示的z行程方向(例如正z方向)移动。根据一些实施例，当通过诸如压接结构106之类的导线保持器向该导线的一端供应电流时，致动该SMA导线100。电流流过SMA导线100，从而由于制造SMA导线 100的SMA材料中所固有的电阻，导致对它进行加热。SMA导线100的另一侧具有诸如压接结构106之类的导线保持器，该导线保持器连接SMA导线100以完成电路接地。将SMA导线100加热到足够的温度导致独特的材料特性以从马氏体改变为奥氏体晶体结构，这导致导线的长度变化。改变电流，改变温度并因此改变导线的长度，这用于致动和退动该致动器以控制致动器在至少z方向上的移动。本领域技术人员将会理解，可以使用其他技术来向SMA导线提供电流。
图2示出了根据一个实施例的被配置为SMA压电双晶片致动器的 SMA致动器。如图2所示，SMA致动器包括与基座204联接的压电双晶片致动器202。压电双晶片致动器202包括SMA条带206。压电双晶片致动器202被配置成随着SMA条带206收缩，使至少压电双晶片致动器202的未固定端在z行程方向208上移动。
图3示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的自动聚焦组件的分解图。如所示，根据本文描述的实施例，SMA致动器302被配置为翘曲致动器。自动聚焦组件还包括光学图像稳定器(“OIS”)304、被配置成使用包括本领域已知技术在内的技术来保持一个或多个光学透镜的透镜托架306、复位弹簧308、竖向滑动支承件310和引导盖312。透镜托架306被配置成当SMA导线被致动且使用包括本文所述技术在内的技术拉动翘曲致动器 302并使其翘曲时，随着SMA致动器302在z行程方向(例如正z方向) 上移动，透镜托架被配置成靠在竖向滑动支承件310上滑动。复位弹簧308 被配置成使用包括本领域已知技术在内的技术在透镜托架306上沿与z行程方向相反的方向施加力。根据多种实施例，复位弹簧308被配置成当SMA 导线中的张力随着SMA导线被退动而减小时，使透镜托架306在与z行程方向相反的方向上移动。当SMA导线中的张力被减小到初始值时，透镜托架306在z行程方向上移动到最低高度。图4示出了根据图3所示实施例的包括SMA导线致动器的自动聚焦组件。
图5示出了包括传感器的根据一个实施例的SMA导线致动器。对于多种实施例，传感器502被配置成测量SMA致动器在z方向上的移动或 SMA致动器正在使用包括本领域已知技术在内的技术移动的部件的移动。 SMA致动器包括一个或多个翘曲致动器506，该翘曲致动器506被配置成使用与本文描述的SMA导线类似的一根或多根SMA导线508来致动。例如，在参考图4描述的自动聚焦组件中，传感器被配置成使用包括本领域已知技术在内的技术来确定透镜托架306从初始位置在z方向504上移动的移动量。根据一些实施例，传感器是隧穿磁阻(“TMR”)传感器。
图6示出了根据一个实施例的被配置为翘曲致动器的SMA致动器602 的俯视图和侧视图，其中，该SMA致动器602装配有透镜托架604。图7 示出了根据图6所示的该实施例的SMA致动器602的一部分的侧视图。根据图7所示的实施例，SMA致动器602包括滑动基座702。根据一个实施例，滑动基座702使用包括本领域公知技术在内的技术由诸如不锈钢之类的金属形成。然而，本领域技术人员将会理解，其他材料可被用于形成滑动基座702。此外，根据一些实施例，滑动基座702具有与SMA致动器602 联接的弹簧臂612。根据多种实施例，弹簧臂612被配置成提供两种功能。第一个功能是帮助将物体(例如透镜托架604)推入到引导盖的竖向滑动表面中。对于该示例，弹簧臂612将透镜托架604预加载到该表面上，从而确保透镜在致动期间将不会倾斜。对于一些实施例，竖向滑动表面708被配置成与引导盖配合。弹簧臂612的第二个功能是在SMA导线608使SMA 致动器602在z行程方向(正z方向)上移动之后，帮助将SMA致动器602 向下(例如在负z方向上)拉回。由此，当SMA导线608被致动时，它们收缩以使SMA致动器602在z行程方向上移动，并且弹簧臂612被配置成当退动该SMA导线608时，使SMA致动器602在z行程方向的相反方向上移动。
SMA致动器602还包括翘曲致动器710。对于多种实施例，翘曲致动器710由诸如不锈钢之类的金属形成。此外，翘曲致动器710包括翘曲臂 610和一个或多个导线保持器606。根据图6和图7所示的实施例，翘曲致动器710包括四个导线保持器606。四个导线保持器606每个都被配置成接收SMA导线608的端部并保持住SMA导线608的该端部，使得SMA导线608被固定到翘曲致动器710。对于多种实施例，四个导线保持器606是压接件，其被配置成夹持在SMA导线608的一部分上以将该导线固定于该压接件。本领域技术人员将会理解，可以使用本领域已知技术将SMA导线 608固定到导线保持器606，这些技术包括但不限于粘合、焊接和机械固定。智能记忆合金(“SMA”)导线608在一对导线保持器606之间延伸，使得翘曲致动器710的翘曲臂610被配置成在SMA导线608被致动时移动，这导致一对导线保持器606被拉得更近了。根据多种实施例，当向SMA导线 608施加电流时，SMA导线608被电气致动以移动翘曲臂610并控制翘曲臂610的位置。当电流被移除或低于阈值时，SMA导线608被退动。这使这对导线保持器606移动分开，并且翘曲臂610沿与SMA导线608被致动时的方向相反的方向移动。根据多种实施例，翘曲臂610被配置成当SMA 导线在其初始位置中被退动时具有相对于滑动基座702成5度的初始角度。并且，根据多种实施例，在全行程处或当SMA导线被充分致动时，翘曲臂 610被配置成具有相对于滑动基座702成10至12度的角度。
根据图6和图7所示的实施例，SMA致动器602还包括滑动支承件706，该滑动支承件706被配置在滑动基座702与导线保持器606之间。滑动支承件706被配置成使滑动基座702与翘曲臂610和/或导线保持器606 之间的任何摩擦最小化。对于一些实施例，滑动支承件被固定到滑动支承件706。根据多种实施例，滑动支承件由聚甲醛(“POM”)形成。本领域技术人员将理解，可使用其他结构来降低翘曲致动器与基座之间的任何摩擦。
根据多种实施例，滑动基座702被配置成与组件基座704(例如用于自动聚焦组件的自动聚焦基座)联接。根据一些实施例，致动器基座704 包括蚀刻垫片。这种蚀刻垫片可用于在SMA致动器602是诸如自动聚焦组件之类的组件的一部分时，为导线和压接件提供间隙。
图8示出了翘曲致动器802的实施例关于x轴、y轴和z轴的多幅视图。如图8中所定向的那样，翘曲臂804被配置成当SMA导线如本文所述被致动和退动时沿z轴移动。根据图8所示的实施例，翘曲臂804被通过诸如悬吊部806之类的中间部分彼此联接。根据多种实施例，悬吊部806 被配置成托住由翘曲致动器对其起作用的物体的一部分，该物体为例如由翘曲致动器使用包括本文所述技术在内的技术移动的透镜托架。根据一些实施例，悬吊部806被配置成在致动期间向翘曲致动器提供侧向刚度。对于其他实施例，翘曲致动器不包括悬吊部806。根据这些实施例，翘曲臂被配置成作用在物体上以使它移动。例如，翘曲臂被配置成直接作用在透镜托架的特征上以将其向上推动。
图9示出了根据一个实施例的被配置为SMA压电双晶片致动器的 SMA致动器。SMA压电双晶片致动器包括压电双晶片致动器902，其包括本文描述的致动器。根据图9所示的实施例，每个压电双晶片致动器902 的一个端部906被固定到基座908。根据一些实施例，一个端部906被焊接到基座908。然而，本领域技术人员将会理解，可使用其他技术将一个端部906固定到基座908。图9还示出了透镜托架904，该透镜托架904被布置成使得压电双晶片致动器902被配置成在被致动时在z方向上卷曲并且在z 方向上提升托架904。对于一些实施例，复位弹簧用于将压电双晶片致动器 902推回到初始位置。复位弹簧可以如本文所述被配置成帮助将压电双晶片致动器向下推到它们的初始退动位置。由于压电双晶片致动器的占用空间小，因此可以制造出比当前致动器技术具有缩小的占用空间的SMA致动器。
图10示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的自动聚焦组件的剖视图，该自动聚焦组件包括诸如TMR传感器之类的位置传感器。自动聚焦组件1002包括被附接到活动弹簧1006的位置传感器1004和附接到自动聚焦组件的透镜托架1010的磁体1008，该自动聚焦组件包括诸如本文所述致动器之类的SMA致动器。位置传感器1004被配置成使用包括本领域已知技术在内的技术基于磁体1008与位置传感器1004相距的距离来确定透镜托架1010从初始位置在z方向1005上移动的移动量。根据一些实施例，位置传感器1004使用光学图像稳定组件的活动弹簧1006的弹簧臂上的多条电迹线与控制器或处理器(例如中央处理单元)电耦合。
图11a-c示出了根据一些实施例的压电双晶片致动器的视图。根据多种实施例，压电双晶片致动器1102包括梁1104和一种或多种SMA材料 1106，例如(例如，如根据图11b的实施例的包括SMA条带的压电双晶片致动器的透视图中所示的)SMA条带1106b或(例如，如根据图11a的实施例的包括SMA导线的压电双晶片致动器的截面中所示的)SMA导线1106a。SMA材料1106被使用包括本文所述技术在内的技术固定到梁1104。根据一些实施例，使用粘性膜材料1108将SMA材料1106固定到梁1104。对于多种实施例，SMA材料1106的端部与触头1110电耦合和机械联接，触头1110被配置成使用包括本领域已知技术在内的技术向SMA材料1106 供应电流。根据多种实施例，(例如，如图11a和11b所示的)触头1110 是镀金铜焊盘。根据多个实施例，长度为约1毫米的压电双晶片致动器1102 被配置成产生大行程和50毫牛顿(“mN”)的推力并被用作透镜组件的一部分，例如图11c所示。根据一些实施例，使用长度大于1毫米的压电双晶片致动器1102将产生比长度为1毫米的致动器更大的行程但更小的力。对于一个实施例，压电双晶片致动器1102包括20微米厚的SMA材料1106、 20微米厚的绝缘体1112(例如聚酰亚胺绝缘体)和30微米厚的不锈钢梁 1104或基座金属。多种实施例包括被设置在包括触头1110的接触层与SMA 材料1106之间的第二绝缘体1114。根据一些实施例，第二绝缘体1114被配置成使SMA材料1106与接触层的未用作触头1110的多个部分绝缘。对于一些实施例，第二绝缘体1114是表层(covercoat layer)，例如聚酰亚胺绝缘体。本领域技术人员将会理解，可以使用其他尺寸和材料来满足所期望的设计特性。
图12示出了根据一个实施例的压电双晶片致动器的实施例的视图。如图12所示的实施例包括用于施加电力的中间馈电部1204。在SMA材料 1202(导线或条带)的中间供应电力，例如本文所述。SMA材料1202的端部被接地到梁1206或基座金属在端部焊盘1203处作为返回路径。端部焊盘1203与接触层1214的其余部分电绝缘。根据多个实施例，梁1206或基座金属沿着SMA材料1202(例如SMA导线)对于SMA材料1202的紧密靠近在电流被切断(即压电双晶片致动器被退动)时提供对导线的更快冷却。结果是更快的导线退动和致动器响应时间。改善了SMA导线或条带的热分布。例如，热分布更均匀，使得可以将更高的总电流可靠地输送到导线。如果没有均匀的散热，导线的多个部分(例如中间区)可能会过热并被损坏，从而由此需要减小电流并减少运动以进行可靠的运行。中间馈电部1204提供下列益处：导线激活/致动更快(加热更快)和SMA材料1202 的功耗降低(电阻路径长度缩短)，以获得更快的响应时间。这允许更快的致动器运动和以更高的移动频率运行的能力。
如图12所示，梁1206包括与梁1206的其余部分绝缘以形成中间馈电部1204的中间金属1208。绝缘体1210(例如本文所述的绝缘体)被设置在梁1206的上方。绝缘体1210被配置成具有一个或多个开口或通孔1212 以提供到梁1206的电通路，例如以耦合接触层的接地部分1214b，并提供与中间金属1208的接触以形成中间馈电部1204。根据一些实施例，诸如本文所述的接触层之类的接触层1214包括电力部分1214a和接地部分1214b，以通过电源触头1216和接地触头1218向压电双晶片致动器提供致动/控制信号。表层1220(例如本文所述的表层)被设置在接触层1214的上方以除了在接触层1214的期望电耦合的多个部分(例如，一个或多个触头)处以外与接触层电绝缘。
图13示出了根据图12所示的实施例的压电双晶片致动器的端部焊盘截面。如上所述，端部焊盘1203通过形成在端部焊盘1203与接触层1214 之间的间隙1222与接触层1214的其余部分电绝缘。根据一些实施例，使用包括本领域已知技术在内的蚀刻技术形成间隙。端部焊盘1203包括被配置成将端部焊盘1203与梁1206电耦合的通孔部分1224。通孔部分1224被形成在形成于绝缘体1210中的通孔1212中。SMA材料1202被电耦合到端部焊盘1213。SMA材料1202可以使用包括但不限于焊接、电阻焊接、激光焊接和直接电镀的技术而被电耦合到端部焊盘1213。
图14示出了根据图12所示的实施例的压电双晶片致动器的中间馈电部截面。中间馈电部1204被通过接触层1214与电源电耦合并且与中间金属1208通过在形成在绝缘体1210中的通孔1212中形成的中间馈电部1204 中的通孔部分1226电耦合和热耦合。
本文所述的致动器可用于形成使用多个翘曲致动器和/或多个压电双晶片致动器的致动器组件。根据一个实施例，致动器可以被彼此堆叠以便增大可以实现的行程距离。
图15示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器的分解图。根据本文所述的实施例，两个翘曲致动器1302、1304被相对于彼此布置以使用它们的运动来相互对抗。对于多种实施例，两个翘曲致动器 1302、1304被配置成以彼此相反的关系移动以定位透镜托架1306。例如，第一翘曲致动器1302被配置成接收向第二翘曲致动器1304发送的电力信号的反向电力信号。
图16示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器。翘曲致动器1302、1304被配置成使得每个翘曲致动器1302、1304的翘曲臂1310、1312彼此面对并且每个翘曲致动器1302、1304的滑动基座1314、 1316是两个翘曲致动器的外表面。根据多种实施例，每个SMA致动器1302、 1304的悬吊部1308被配置成托住由一个或多个翘曲致动器1302、1304对其起作用的物体的一部分，该物体为例如由翘曲致动器使用包括本文所述技术在内的技术移动的透镜托架1306。
图17示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器的侧视图，该实施例示出了SMA导线1318的方向，这些SMA导线1318致使诸如透镜托架之类的物体在正z方向上或在向上方向上移动。
图18示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器的侧视图，该实施例示出了SMA导线1318的方向，这些SMA导线1318致使诸如透镜托架之类的物体在负z方向上或在向下方向上移动。
图19示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的组件的分解图，该 SMA致动器包括两个翘曲致动器。翘曲致动器1902、1904被配置成使得每个翘曲致动器1902、1904的翘曲臂1910、1912是两个翘曲致动器的外表面并且每个翘曲致动器1902、1904的滑动基座1914、1916彼此面对。根据多种实施例，每个SMA致动器1902、1904的悬吊部1908被配置成托住由一个或多个翘曲致动器1902、1904对其起作用的物体的一部分，该物体为例如由翘曲致动器使用包括本文所述技术在内的技术移动的透镜托架 1906。对于一些实施例，SMA致动器包括基座部分1918，该基座部分1918 被配置成接收第二翘曲致动器1904。SMA致动器还可以包括盖部分1920。图20示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器，该SMA致动器包括基座部分和盖部分。
图21示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器的SMA致动器。对于一些实施例，翘曲致动器1902、1904被相对于彼此布置成，使得第一翘曲致动器1902的悬吊部1908被相对于第二翘曲致动器1904的悬吊部旋转约90度。90度配置使得诸如透镜托架1906之类的物体能够俯仰和翻滚旋转。这提供了对于透镜托架1906的移动的更好控制。对于多种实施例，差分功率信号被施加到每个翘曲致动器对的SMA导线，这针对倾斜OIS运动提供了透镜托架的俯仰和翻滚旋转。
包括两个翘曲致动器的SMA致动器的实施例消除了对于具有复位弹簧的需要。当使用SMA导线电阻进行位置反馈时，使用两个翘曲致动器可以改善/减少滞后作用。包括两个翘曲致动器的反作用力SMA致动器由于滞后作用比包括复位弹簧的致动器的情况小，因此有助于更为准确的位置控制。对于一些实施例(例如图22所示的实施例)，包括两个翘曲致动器 2202、2204的SMA致动器使用差分功率向每个翘曲致动器2202、2204的左侧SMA导线2218a和右侧SMA导线2218b提供2轴倾斜。例如，左侧 SMA导线2218a被以比右侧SMA导线2218b更高的电力致动。这导致透镜托架2206的左侧向下移动并且导致其右侧向上移动(倾斜)。对于一些实施例，第一翘曲致动器2202的SMA导线被以相等的电力保持，以充当 SMA导线2218a、2218b的支点，以便以不同的方式推压，从而引起倾斜运动。将向SMA导线施加的电力信号反转(例如向第二翘曲致动器2202的 SMA导线施加相等的电力并且将差分功率用于第二翘曲致动器2204的左侧SMA导线2218a和右侧SMA导线2218b)导致透镜托架2206在另一方向上倾斜。这提供了使物体(例如透镜托架)在任一运动轴上倾斜的能力，或者可以调除透镜和传感器之间的任何倾斜以实现良好的动态倾斜，这在所有像素上产生更好的图像质量。
图23示出了根据一个实施例的包括两个翘曲致动器和联接器的SMA 致动器。SMA致动器包括两个翘曲致动器(例如本文所述的翘曲致动器)。第一翘曲致动器2302被配置成使用诸如联接器环2305之类的联接器与第二翘曲致动器2304联接。翘曲致动器2302、2304被相对于彼此布置成，使得第一翘曲致动器2302的悬吊部2308相对于第二翘曲致动器2304的悬吊部2309旋转约90度。用于移动例如透镜或透镜组件的有效负载被附接到透镜托架2306，该透镜托架2306被配置成被设置在第一翘曲致动器2302 的滑动基座上。
对于多种实施例，可以将相等的电力施加到第一翘曲致动器2302的 SMA导线和第二翘曲致动器2304的SMA导线。这可致使SMA致动器在正z方向上的z行程最大化。对于一些实施例，SMA致动器的行程可以具有等于或大于包括两个翘曲致动器在内的其他SMA致动器的行程的两倍的z行程。对于一些实施例，可以向两个翘曲件添加额外的弹簧以在从SMA 致动器移除电力信号时推动这两个翘曲件，从而帮助向下推回致动器组件和有效负载。可以将相等且相反的电力信号施加到第一翘曲致动器2302的 SMA导线和第二翘曲致动器2304的SMA导线。这使得SMA致动器能够通过翘曲致动器在正z方向上移动并且通过翘曲致动器在负z方向上移动，这能够准确控制SMA致动器的位置。此外，可以将相等且相反的电力信号(差分功率信号)施加到第一翘曲致动器2302和第二翘曲致动器2304的左侧SMA导线和右侧SMA导线，以使物体(例如透镜托架2306)在两个轴中的至少一个的方向上倾斜。
包括两个翘曲致动器和联接器的SMA致动器的实施例(例如图23中所示)可以与附加的翘曲致动器和成对的翘曲致动器联接，以实现比单个 SMA致动器的行程更大的期望行程。
图24示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，该SMA致动器包括具有层压悬吊部的翘曲致动器。如本文所述，对于一些实施例，SMA系统被配置成与一个或多个相机透镜元件相结合用作自动聚焦驱动器。如图24所示，SMA系统包括复位弹簧2403，根据多种实施例，该复位弹簧2403被配置成，当SMA导线2408中的张力随着SMA 导线被退动而减小时，使透镜托架2406在z行程方向的相反方向上移动。对于一些实施例，SMA系统包括壳体2409，该壳体2409被配置成接收复位弹簧2403并用作滑动支承件以在z行程方向上引导该透镜托架。该壳体 2409也被配置成被设置在翘曲致动器2402上。翘曲致动器2402包括与本文所述的滑动基座类似的滑动基座2401。翘曲致动器2402包括与悬吊部(例如由层压材料形成的层压悬吊部2406)联接的翘曲臂2404。翘曲致动器2402 还包括SMA导线附接结构，例如层压形成的压接连接件2412。
如图24所示，滑动基座2401被设置在可选择的适配器板2414上。该适配器板被配置成将SMA系统或翘曲致动器2402匹配于另一系统，该另一系统为例如OIS、附加SMA系统或其他部件。图25示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统2501，该SMA致动器包括具有层压悬吊部的翘曲致动器2402。
图26示出了根据一个实施例的包括层压悬吊部的翘曲致动器。翘曲致动器2402包括翘曲臂2404。翘曲臂2404被配置成当SMA导线2412被如本文所述致动和退动时沿z轴移动。SMA导线2408被使用层压形成的压接连接件2412附接到翘曲致动器。根据图26所示的实施例，翘曲臂2404 被通过诸如层压悬吊部2406之类的中间部分彼此联接。根据多种实施例，层压悬吊部2406被配置成托住由翘曲致动器对其起作用的物体的一部分，该物体为例如通过翘曲致动器使用包括本文所述技术在内的技术移动的透镜托架。
图27示出了根据一个实施例的SMA致动器的层压悬吊部。对于一些实施例，层压悬吊部2406的材料是低刚度材料，因此它并不抵抗该致动运动。例如，层压悬吊部2406被使用设置在第一聚酰亚胺层上的铜层和设置在该铜层上的第二聚酰亚胺层形成。对于一些实施例，层压悬吊部2406被使用包括本领域已知技术在内的沉积技术和蚀刻技术形成在翘曲臂2404上。对于其他实施例，层压悬吊部2406与翘曲臂2404分开形成并且被使用包括焊接、粘合和本领域已知的其他技术在内的技术附接到翘曲臂2404。对于多种实施例，在层压悬吊部2406上使用胶水或其他粘合剂以确保翘曲臂 2404相对于透镜托架保持在适当位置中。
图28示出了根据一个实施例的SMA致动器的层压形成的压接连接件。该层压形成的压接连接件2412被配置成将SMA导线2408附接到翘曲致动器并与SMA导线2408形成电路接头。对于多种实施例，层压形成的压接连接件2412包括由一层或多层绝缘体和形成在压接件上的一层或多层导电层形成的层压件。
例如，在不锈钢部分的至少一部分上设置聚酰亚胺层，从而形成压接件2413。然后在该聚酰亚胺层上设置诸如铜之类的导电层，该导电层与设置在翘曲致动器上的一条或多条信号迹线2415电耦合。使该压接件变形以与其中的SMA导线接触也使SMA导线与导电层电接触。由此，与一条或多条信号迹线耦合的导电层用于使用包括本文所述技术在内的技术将电力信号施加到SMA导线。对于一些实施例，在导电层的上方、在导电层将不与SMA导线接触的区域中形成第二聚酰亚胺层。对于一些实施例，层压形成的压接连接件2412被使用包括本领域已知技术在内的沉积技术和蚀刻技术形成在压接件2413上。对于其他实施例，层压形成的压接连接件2412 和一条或多条电迹线被与压接件2413和翘曲致动器分开形成，并被使用包括焊接、粘合和本领域中已知的其他技术在内的技术附接到压接件2412和翘曲致动器。
图29示出了包括带有层压悬吊部的翘曲致动器的SMA致动器。如图 29所示，当施加电力信号时，SMA导线收缩或缩短以使翘曲臂和层压悬吊部沿正z方向移动。与物体接触的层压悬吊部进而使那个物体(例如透镜托架)沿正z方向移动。当电力信号被减少或移除时，SMA导线加长翘曲臂和层压悬吊部并使其沿负z方向移动。
图30示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的分解图，该SMA致动器包括翘曲致动器。如本文所述，对于一些实施例，SMA 系统被配置成与一个或多个相机透镜元件相结合用作自动聚焦驱动器。如图30所示，SMA系统包括复位弹簧3003，根据多种实施例，该复位弹簧 3003被配置成，当SMA导线3008中的张力随着SMA导线被退动而被减小时，使透镜托架3005在z行程方向的相反方向上移动。对于一些实施例，SMA系统包括被设置在复位弹簧3003上的加强件3000。对于一些实施例， SMA系统包括由两个部分形成的壳体3009，该壳体3009被配置成接收复位弹簧3003并用作滑动支承件以沿z行程方向引导该透镜托架。壳体3009 也被配置成被设置在翘曲致动器3002上。翘曲致动器3002包括与本文所述的由两部分形成的滑动基座类似的滑动基座3001。滑动基座3001被分开以使2侧(例如一侧是接地端，另一侧是电力)电绝缘，因为根据一些实施例，电流通过滑动基座3001的多个部分流向该导线。
翘曲致动器3002包括翘曲臂3004。每对翘曲致动器3002被形成在翘曲致动器3002的单独部分上。翘曲致动器3002还包括SMA导线附接结构，例如电阻焊导线压接件3012。SMA系统可选择地包括用于将SMA导线 3008电耦合到一个或多个控制电路的柔性电路3020。
如图30所示，滑动基座3001被设置在可选择的适配器板3014上。该适配器板被配置成将SMA系统或翘曲致动器3002配合到诸如OIS、附加SMA系统之类的另一系统或其他部件。图31示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统3101，该SMA致动器包括翘曲致动器3002。
图32包括根据一个实施例的包括翘曲致动器的SMA致动器。翘曲致动器3002包括翘曲臂3004。翘曲臂3004被配置成当SMA导线3012如本文所述被致动和退动时沿z轴移动。SMA导线2408被附接到电阻焊导线压接件3012。根据图32所示的实施例，翘曲臂3004被配置成使用双轭捕获接头与没有中间部分的物体(例如透镜托架)配合。
图33示出了根据一个实施例的SMA致动器的一对翘曲臂的双轭捕获接头。图33还示出用于将可选择的柔性电路附接到滑动基座的电镀焊盘。对于一些实施例，电镀焊盘被使用金来形成。图34示出了根据一个实施例的用于SMA致动器的电阻焊压接件，该电阻焊压接件用于将SMA导线附接到翘曲致动器。对于一些实施例，也可将胶水或粘合剂放置在焊缝的顶部上，以帮助提高机械强度并在操作和冲击加载期间充当疲劳应变消除部。
图35示出了包括带有双轭捕获接头的翘曲致动器的SMA致动器。如图35所示，当施加电力信号时，SMA导线收缩或缩短以使翘曲臂沿正z 方向移动。与物体接触的双轭捕获接头进而使该物体(例如透镜支架)在正z方向上移动。当电力信号被减少或移除时，SMA导线加长翘曲臂并使翘曲臂沿负z方向移动。该轭捕获特征确保翘曲臂相对于透镜托架保持在正确的位置中。
图36示出了根据一个实施例的SMA压电双晶片液体透镜。SMA压电双晶片液体透镜3501包括液体透镜子组件3502、壳体3504和具有SMA 致动器3506的电路。对于多种实施例，SMA致动器包括4个压电双晶片致动器3508，例如本文所述的实施例。压电双晶片致动器3508被配置成推动被定位在柔性膜3512上的成形环3510。该环使膜3512/液体3514扭曲，从而改变通过膜3512/液体3514的光路。液体容纳环3516用于在膜3512 与透镜3518之间容纳液体3514。来自压电双晶片致动器的相等的力改变图像在(垂直于透镜的)Z方向上的焦点，这允许它充当自动聚焦装置。根据一些实施例，来自压电双晶片致动器3508的差分力可以使光线在X轴方向、 Y轴方向上移动，这允许它充当光学图像稳定器。利用对每个致动器进行的适当控制，可以同时实现OIS功能和AF功能。对于一些实施例，使用了 3个致动器。具有SMA致动器3506的电路包括用于控制信号以致动SMA 致动器的一个或多个触头3520。根据包括4个SMA致动器的一些实施例，具有SMA致动器3506的电路包括用于各个SMA致动器的4个电源电路控制触头和一个共用复位触头。
图37示出了根据一个实施例的透视的SMA压电双晶片液体透镜。图38示出了根据一个实施例的SMA压电双晶片液体透镜的截面和仰视图。
图39示出了根据一个实施例的包括具有压电双晶片致动器的SMA致动器3902的SMA系统。SMA致动器3902包括使用本文所述技术的4个压电双晶片致动器。压电双晶片致动器中的两个被配置为正z行程致动器 3904并且两个被配置为负z行程致动器3906，如图40所示，图40示出了根据一个实施例的具有压电双晶片致动器的SMA致动器3902。相对的致动器3906、3904被配置成在整个行程范围内控制两个方向的运动。这提供了调整控制代码以补偿倾斜的能力。对于多种实施例，被附接到部件的顶部的两条SMA导线3908能够实现正z行程移位。被附接到部件的底部的两条SMA导线能够实现负z行程移位。对于一些实施例，每个压电双晶片致动器被使用用以接合物体(例如透镜托架3910)的凸片附接到该物体。 SMA系统包括顶部弹簧3912，该顶部弹簧3912被配置成提供透镜托架3910 在垂直于z行程轴的轴上(例如在x轴和y轴的方向上)的稳定性。此外，顶部间隔件3914被配置成被布置在顶部弹簧3912与SMA致动器3902之间。底部间隔件3916被布置在SMA致动器3902与底部弹簧3918之间。底部弹簧3918被配置成提供透镜托架3910在垂直于z行程轴的轴上(例如在x轴和y轴的方向上)的稳定性。底部弹簧3918被配置成被设置在基座3920(例如本文所述的基座)上。
图41示出了压电双晶片致动器4103的长度4102和用于SMA导线 4206的接合焊盘4104的位置，以将导线长度延伸到压电双晶片致动器之外。将比压电双晶片致动器长的导线用于增大行程和力。由此，SMA导线4206 的超出压电双晶片致动器4103的延伸长度4108被用于设置压电双晶片致动器4103的行程和力。
图42示出了根据一个实施例的包括SMA压电双晶片致动器4202的 SMA系统的分解图。根据多种实施例，SMA系统被配置成使用单独的金属材料和非导电粘合剂来形成一个或多个电路以便单独为SMA导线供电。一些实施例没有AF尺寸影响并且包括4个压电双晶片致动器，例如本文所述的压电双晶片致动器。压电双晶片致动器中的两个被配置为正z行程致动器，并且两个被配置为负z行程致动器。图43示出了根据一个实施例的SMA 致动器的子部分的分解图。该子部分包括负致动器信号连接件4302、具有压电双晶片致动器4306的基座4304。负致动器信号连接件4302包括用于使用包括本文所述技术在内的技术连接压电双晶片致动器4306的SMA导线的导线接合(wire bond)焊盘4308。使用粘合剂层4310将负致动器信号连接件4302固定到基座4304。该子部分还包括正致动器信号连接件4314，该正致动器信号连接件4314具有用于使用包括本文所述技术在内的技术连接压电双晶片致动器4306的SMA导线4312的导线接合焊盘4316。正致动器信号连接件4314被使用粘合剂层4318固定到基座4304。基座4304、负致动器信号连接件4302和正致动器信号连接件4314中的每一个由诸如不锈钢之类的金属形成。基座4304、负致动器信号连接件4302和正致动器信号连接件4314中的每一个上的连接焊盘4322被配置成电耦合控制信号和接地端，以使用包括本文所述技术在内的技术致动该压电双晶片致动器 4306。对于一些实施例，连接焊盘4322是镀金的。图44示出了根据一个实施例的SMA致动器的子部分。对于一些实施例，镀金焊盘被形成在不锈钢层上，用于焊接或其他已知的电气端接方法。此外，所形成的导线接合焊盘用于信号接头以电耦合用于电力信号的SMA导线。
图45示出了根据一个实施例的5轴传感器移位系统。5轴传感器移位系统被配置成使物体(例如图像传感器)相对于一个或多个透镜在5轴上移动。这包括X/Y/Z轴平移和俯仰/翻滚倾斜。可选择地，该系统被配置成仅使用4轴与X/Y轴平移和俯仰/翻滚倾斜以及顶部上的单独的AF来执行 Z运动。其他实施例包括被配置成使一个或多个透镜相对于图像传感器移动的5轴传感器移位系统。对于一些实施例，固定透镜组被安装在顶盖上并插入在ID的内部(不触及内部的橙色活动托架)。
图46示出了根据一个实施例的5轴传感器移位系统的分解图。该5 轴传感器移位系统包括2个电路部件：柔性传感器电路4602、压电双晶片致动器电路4604；和使用包括本文所述技术在内的技术而被设立在压电双晶片电路部件上的8-12个压电双晶片致动器4606。该5轴传感器移位系统包括被配置成保持一个或多个透镜的活动托架4608和外部壳体4610。根据一个实施例，压电双晶片致动器电路4604包括8-12个SMA致动器(例如本文所述的SMA致动器)。SMA致动器被配置成使活动托架4608在5轴 (例如在x方向、y方向、z方向、俯仰轴和翻滚轴)上移动，类似于本文描述的其他5轴系统。
图47示出了根据一个实施例的包括被集成到该电路中用于所有运动的压电双晶片致动器的SMA致动器。SMA致动器的实施例可以包括8-12 个压电双晶片致动器4606。然而，其他实施例可以包括更多或更少的压电双晶片致动器。图48示出了根据一个实施例的包括被集成到该电路中用于所有运动的压电双晶片致动器的SMA致动器4802，该SMA致动器4802 被部分地形成为装配在对应的外部壳体4804内。图49示出了根据一个实施例的5轴传感器移位系统的截面。
图50示出了包括压电双晶片致动器的根据一个实施例的SMA致动器 5002。SMA致动器5002被配置成使用4个侧面安装的SMA压电双晶片致动器5004以使图像传感器、透镜或其他多种有效负载在x和y方向上移动。图51示出了SMA致动器的俯视图，该SMA致动器包括在不同的x位置和 y位置中移动图像传感器、透镜或其他多种有效负载的压电双晶片致动器。
图52示出了被配置为盒式压电双晶片自动聚焦装置的根据一个实施例的包括压电双晶片致动器5202的SMA致动器。四个顶部和底部安装的 SMA压电双晶片致动器(例如本文所述的致动器)被配置成一起移动，以在z行程方向上产生移动，用于自动聚焦运动。图53示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA致动器，并且两个顶部安装的压电双晶片致动器5302被配置成向下推动一个或多个透镜。图54示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA致动器，并且两个底部安装的压电双晶片致动器5402被配置成向上推动一个或多个透镜。图55示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的SMA致动器，以示出四个顶部和底部安装的SMA压电双晶片致动器5502(例如本文所述的致动器)被用于移动一个或多个透镜以产生倾斜运动。
图56示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，该 SMA致动器包括被配置为双轴透镜移位OIS的压电双晶片致动器。对于一些实施例，双轴透镜移位OIS被配置成使透镜在X/Y轴上移动。对于一些实施例，Z轴移动来自单独的AF(例如本文所述的AF)。4个压电双晶片致动器推动自动聚焦装置的两侧以实现OIS运动。图57示出了根据一个实施例的包括SMA致动器5802的SMA系统的分解图，该SMA致动器5802 包括被配置为双轴透镜移位OIS的压电双晶片致动器5806。图58示出了根据一个实施例的包括SMA致动器5802的SMA系统的截面，该SMA致动器5802包括被配置为双轴透镜移位OIS的压电双晶片致动器5806。图59 示出了用在SMA系统中的根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器5802，该盒式压电双晶片致动器5802被配置为在将它成形为装配在该系统中之前制造的双轴透镜移位OIS。这种系统可被配置为具有高OIS行程(例如， +/-200um或更大)。此外，这种实施例被配置成通过使用4个滑动支承件(例如POM滑动支承件)具有大运动范围和良好的OIS动态倾斜。实施例被配置成容易地与AF设计(例如，VCM或SMA)集成在一起。
图60示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，该 SMA致动器包括被配置为五轴透镜移位OIS和自动聚焦装置的压电双晶片致动器。对于一些实施例，五轴透镜移位OIS和自动聚焦装置被配置成使透镜在X/Y/Z轴上移动。对于一些实施例，俯仰和偏航轴运动用于动态倾斜调整能力。8个压电双晶片致动器用于使用本文所述的技术为自动聚焦装置和OIS提供运动。图61示出了根据一个实施例的包括SMA致动器6202 的SMA系统的分解图，该SMA致动器6202包括被配置为五轴透镜移位 OIS和自动聚焦装置的根据一个实施例的压电双晶片致动器6204。图62示出了根据一个实施例的包括SMA致动器6202的SMA系统的截面，该SMA 致动器6202包括被配置为五轴透镜移位OIS和自动聚焦装置的压电双晶片致动器6204。图63示出了用在SMA系统中的根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器6202，该盒式压电双晶片致动器6202被配置为在将它成形以装配在该系统中之前制造的五轴透镜移位OIS和自动聚焦装置。这种系统可以被配置为具有高OIS行程(例如，+/-200um或更大)和高自动聚焦行程(例如，400um或更大)。此外，这种实施例能够调除(tune out)任何倾斜并消除对单独的自动聚焦组件的需要。
图64示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，该 SMA致动器包括被配置为外推盒的压电双晶片致动器。对于一些实施例，压电双晶片致动器组件被配置成环绕物体(例如透镜托架)。由于电路组件与透镜托架一起移动，因此柔性部分用于低X/Y/Z刚度。电路的尾焊盘是固定的。外推盒可被配置成既用于4个压电双晶片致动器，又用于8个压电双晶片致动器。因此，外推盒可以被配置为位于侧面上的用于在X和Y 轴上移动的OIS的4个压电双晶片致动器。外推盒可被配置为位于顶部和底部上的用于在z轴上移动的自动聚焦装置的4个压电双晶片致动器。外推盒可被配置为位于顶部、底部和侧面上的8个压电双晶片致动器，其用于在x、y和z轴上移动的OIS和自动聚焦装置，并能够进行3轴倾斜(俯仰/翻滚/偏航)。图65示出了根据一个实施例的包括SMA致动器6602的 SMA系统的分解图，该SMA致动器6602包括被配置为外推盒的压电双晶片致动器6604。由此，SMA致动器被配置成使得该压电双晶片致动器作用在外部壳体6504上，以使用本文所述的技术来移动透镜托架6506。图66 示出了根据一个实施例的包括SMA致动器6602的SMA系统，该SMA致动器6602包括被配置为外推盒的压电双晶片致动器，该外推盒被部分地成形以接收透镜托架6604。图67示出了根据一个实施例的包括SMA致动器 6602的SMA系统，该SMA致动器6602包括压电双晶片致动器6604，该压电双晶片致动器6604被配置为在将它成形为装配在该系统中之前制造的外推盒。
图68示出了根据一个实施例的包括SMA致动器6802的SMA系统，该SMA致动器6802包括被配置为三轴传感器移位OIS的压电双晶片致动器。对于一些实施例，z轴移动来自单独的自动聚焦系统。4个压电双晶片致动器被配置成推动传感器托架6804的侧面，以使用本文所述的技术为 OIS提供运动。图69示出了根据一个实施例的包括SMA致动器6802的SMA系统的分解图，该SMA致动器6802包括被配置为三轴传感器移位 OIS的压电双晶片致动器。图70示出了根据一个实施例的包括SMA致动器6802的SMA系统的截面，该SMA致动器6802包括被配置为三轴传感器移位OIS的压电双晶片致动器6806。图71示出了用在SMA系统中的根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器6802部件，该盒式压电双晶片致动器6802部件被配置为在将它成形为装配在该系统中之前制造的三轴传感器移位OIS。图72示出了根据一个实施例的用在被配置为三轴传感器移位OIS 的SMA系统中的柔性传感器电路。这种系统可被配置为具有高OIS行程(例如，+/-200um或更大)和高自动聚焦行程(例如，400um或更大)。此外，这种实施例被配置成通过使用4个滑动支承件(例如POM滑动支承件)而具有大双轴运动范围和良好的OIS动态倾斜。实施例被配置成容易地与AF 设计(例如，VCM或SMA)集成在一起。
图73示出了根据一个实施例的包括SMA致动器7302的SMA系统，该SMA致动器7302包括被配置为六轴传感器移位OIS和自动聚焦装置的压电双晶片致动器7304。对于一些实施例，六轴传感器移位OIS和自动聚焦装置被配置成使透镜在X/Y/Z/俯仰/偏航/翻滚轴上移动。对于一些实施例，俯仰和偏航轴运动用于动态倾斜调整能力。8个压电双晶片致动器用于使用本文所述的技术为自动聚焦装置和OIS提供运动。图74示出了根据一个实施例的包括SMA致动器7402的SMA系统的分解图，该SMA致动器7402 包括被配置为六轴传感器移位OIS和自动聚焦装置的压电双晶片致动器 7404。图75示出了根据一个实施例的包括SMA致动器7402的SMA系统的截面，该SMA致动器7402包括被配置为六轴传感器移位OIS和自动聚焦装置的压电双晶片致动器。图76示出了用在SMA系统中的根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器7402，该盒式压电双晶片致动器7402被配置为在将它成形为装配在该系统中之前制造的六轴传感器移位OIS和自动聚焦装置。图77示出了根据一个实施例的用在SMA系统中的柔性传感器电路，其中，该柔性传感器电路被配置为三轴传感器移位OIS。这种系统可被配置为具有高OIS行程(例如，+/-200um或更大)和高自动聚焦行程(例如，400um或更大)。此外，这种实施例能够调除任何倾斜并消除对单独的自动聚焦组件的需要。
图78示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，该 SMA致动器包括被配置为双轴相机倾斜OIS的压电双晶片致动器。对于一些实施例，双轴相机倾斜OIS被配置成使相机在俯仰/偏航轴上移动。4个压电双晶片致动器用于推动自动聚焦装置的顶部和底部，以使用本文所述的技术针对OIS俯仰和偏航运动进行整个相机运动。图79示出了根据一个实施例的包括SMA致动器7902的SMA系统的分解图，该SMA致动器7902 包括被配置为双轴相机倾斜OIS的压电双晶片致动器7904。图80示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的截面，该SMA致动器包括被配置为双轴相机倾斜OIS的压电双晶片致动器。图81示出用在SMA 系统中的根据一个实施例的盒式压电双晶片致动器，该盒式压电双晶片致动器被配置为在将它成形为装配在该系统中之前制造的双轴相机倾斜OIS。图82示出了根据一个实施例的用在SMA系统中的柔性传感器电路，该柔性传感器电路被配置为双轴相机倾斜OIS。这种系统可被配置为具有高OIS 行程(例如，正/负3度或更大)。实施例被配置成容易地与自动聚焦(“AF”) 设计(例如，VCM或SMA)集成在一起。
图83示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统，该 SMA致动器包括被配置为三轴相机倾斜OIS的压电双晶片致动器。对于一些实施例，双轴相机倾斜OIS被配置成使相机在俯仰/偏航/翻滚轴上移动。 4个压电双晶片致动器用于推动自动聚焦装置的顶部和底部，以使用本文所述的技术针对OIS俯仰和偏航运动进行整个相机运动，并且4个压电双晶片致动器用于推动自动聚焦装置的侧面，从而使用本文描述的技术针对OIS 翻滚运动进行整个相机运动。图84示出了根据一个实施例的包括SMA致动器8402的SMA系统的分解图，该SMA致动器8402包括被配置为三轴相机倾斜OIS的压电双晶片致动器8404。图85示出了根据一个实施例的包括SMA致动器的SMA系统的截面，该SMA致动器包括被配置为三轴相机倾斜OIS的压电双晶片致动器。图86示出了根据一个实施例的用在SMA 系统中的盒式压电双晶片致动器，该盒式压电双晶片致动器被配置为在将它成形为装配在该系统中之前制造的三轴相机倾斜OIS。图87示出了根据一个实施例的用在SMA系统中的柔性传感器电路，该柔性传感器电路被配置为三轴相机倾斜OIS。这种系统可被配置为具有高OIS行程(例如，正/ 负3度或更大)。实施例被配置成容易地与AF设计(例如，VCM或SMA) 集成在一起。
图88示出了根据多个实施例的SMA致动器的压电双晶片致动器的示例性尺寸。这些尺寸是优选实施例，但是本领域技术人员将会理解，可以基于SMA致动器的期望特性使用其他尺寸。
图89示出了根据一个实施例的用于折叠相机的透镜系统。折叠相机包括折叠透镜8902，其被配置成将光弯曲到包括一个或多个透镜8903a-d 的透镜系统8901。对于一些实施例，折叠透镜是棱镜和透镜中的任一种的一个或多个。透镜系统8901被配置成具有与传输轴线8906成角度的主轴线8904，该传输轴线8906平行于在光到达折叠透镜8902之前的光的行进方向。例如，折叠相机用在拍照手机系统中以降低透镜系统8901在传输轴线8906的方向上的高度。
透镜系统的实施例包括一个或多个液体透镜(例如本文所述的液体透镜)。图89所示的实施例包括两个液体透镜8903b、8903d(例如本文所述的液体透镜)。这一个或多个液体透镜8903b、8903d被配置成使用包括本文所述技术在内的技术来致动。使用致动器来致动液体透镜，这些致动器包括但不限于翘曲致动器、压电双晶片致动器和其他SMA致动器。图108 示出了根据一个实施例的使用翘曲致动器60致动的液体透镜。液体透镜包括成形环/联接器64、液体透镜组件61、诸如本文所述的致动器之类的一个或多个翘曲致动器60、滑动基座65和基座62。一个或多个翘曲致动器60 被配置成移动该成形环/联接器64以改变液体透镜组件61的柔性膜的形状，从而移动或成形光线，例如如本文所述。对于一些实施例，使用3个或4 个致动器。液体透镜可被单独配置，也可以与其他透镜结合配置，以充当自动聚焦装置或光学图像稳定器。液体透镜也可被配置成以其他方式将图像引导到图像传感器上。
图90示出了透镜系统9001的若干实施例，该透镜系统9001包括液体透镜9002a-h以将图像聚焦在图像传感器9004上。如所示，液体透镜 9002a-h可包括任何透镜形状并且被配置成被动态地配置以使用包括本文所述技术在内的技术来调整通过透镜的光路。
用于折叠相机的透镜系统被配置成包括致动的折叠透镜9100。致动的折叠透镜的示例是棱镜倾斜件，如图91所示。在图91所示的示例中，折叠透镜是设置在致动器9104上的棱镜9102。该致动器包括但不限于SMA 致动器，其包括本文所述的致动器。对于一些实施例，棱镜倾斜件被设置在包括4个压电双晶片致动器9106的SMA致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器)上。根据一些实施例，致动的折叠透镜9100被配置为使用包括本文所述技术在内的技术的光学图像稳定器。例如，致动的折叠透镜被配置成包括诸如图39所示的SMA系统之类的SMA系统。致动的折叠透镜的另一示例可以包括诸如图21所示的SMA致动器之类的SMA致动器。然而，折叠透镜也可以包括其他致动器。
图92示出了根据一个实施例的具有偏移部的压电双晶片臂。该压电双晶片臂9201包括具有成形偏移部9203的压电双晶片梁9202。成形偏移部9203增加了比没有偏移部的压电双晶片臂产生更高的力的机械优势。根据一些实施例，偏移部的深度9204(在本文中也被称为弯曲平面z偏移量 9204)和偏移部的长度9206(在本文中也被称为槽宽9206)被配置成限定压电双晶片臂的特性，例如峰值力。例如，图106中的曲线示出了根据一个实施例的压电双晶片梁9202的弯曲平面z偏移量9204、槽宽9206和峰值力之间的关系。
压电双晶片臂包括一种或多种SMA材料(例如SMA条带或SMA导线9210)，例如本文所述的材料。使用包括本文所述技术在内的技术将SMA 材料固定到该梁。对于一些实施例，SMA材料(例如SMA导线9210)被固定到压电双晶片臂的固定端9212和压电双晶片臂的加载点端9214，使得成形偏移部9203位于SMA材料所固定的两端之间。对于多种实施例，SMA 材料的端部与触头电耦合和机械联接，这些触头被配置成使用包括本领域已知技术在内的技术向SMA材料供应电流。具有偏移部的压电双晶片臂可被包括在诸如本文所述的SMA致动器和系统之类的SMA致动器和系统中。
图93示出了根据一个实施例的具有偏移部和限位部的压电双晶片臂。该压电双晶片臂9301包括压电双晶片梁9302，其具有成形偏移部9303和与该成形偏移部9303相邻的限位部9304。偏移部9303增加了比没有偏移部的压电双晶片臂9301产生更高的力的机械优势，并且限位部9304抑制了该臂沿远离压电双晶片致动器的未固定的加载点端9306的方向的运动。具有成形偏移部9303和限位部9304的压电双晶片臂9301可被包括在诸如本文所述的SMA致动器和系统之类的SMA致动器和系统中。压电双晶片臂9301包括一种或多种SMA材料(例如SMA条带或SMA导线9308)，例如本文所述的被使用包括本文所述技术在内的技术固定到压电双晶片臂 9301的材料。
图94示出了根据一个实施例的具有偏移部和限位部的压电双晶片臂。压电双晶片臂9401包括具有成形偏移部9403和与成形偏移部9403相邻的限位部9404的压电双晶片梁9402。限位部9404被形成为用于压电双晶片臂9401的基座9406的一部分。基座9406被配置成接收压电双晶片臂9401 并包括凹部(recess)9408，该凹部9408被配置成接收压电双晶片梁的偏移部。凹部的底部被配置成限位部9404以与成形偏移部9403相邻。基座 9406还可以包括一个或多个部分9410，这一个或多个部分9410被配置成在压电双晶片臂未被致动时支撑其多个部分。具有成形偏移部9403和限位部9404的压电双晶片臂9401可被包括在诸如本文所述的SMA致动器和系统之类的SMA致动器和系统中。压电双晶片臂9401包括一种或多种SMA 材料(例如SMA条带或SMA导线)，例如本文所述的使用包括本文所述技术在内的技术固定到压电双晶片臂9401的材料。
图95示出了根据一个实施例的包括具有偏移部的压电双晶片臂的基座的实施例。压电双晶片臂9501包括具有成形偏移部9504的压电双晶片梁9502。压电双晶片臂还可以包括使用包括本文所述技术在内的技术的限位部。压电双晶片臂9501包括一种或多种SMA材料(例如SMA条带或SMA导线9506)，例如本文所述的使用包括本文所述技术在内的技术固定到压电双晶片臂9501的那些材料。
图96示出了根据一个实施例的包括两个具有偏移部的压电双晶片臂的基座9608的实施例。每个压电双晶片臂9601a、9601b包括具有成形偏移部9604a、9604b的压电双晶片梁9602a、9602b。每个压电双晶片臂9601a、 9601b包括一种或多种SMA材料(例如SMA条带或SMA导线9606a、 9606b)，例如本文所述的使用包括本文所述技术在内的技术固定到压电双晶片臂9501的材料。每个压电双晶片臂9601a、9601b还可以包括使用包括本文所述技术在内的技术的限位部。一些实施例包括基座，该基座包括使用包括本文所述技术在内的技术形成的不止两个压电双晶片臂。根据一些实施例，压电双晶片臂9601与基座9608一体形成。对于其他实施例，压电双晶片臂9602a、9602b中的一个或多个与基座9608分开形成并被使用包括但不限于焊锡、电阻焊、激光焊和粘合剂的技术固定到基座9608。对于一些实施例，两个或更多个压电双晶片臂9601a、9601b被配置成作用在单个物体上。这实现了增大向物体施加的力的能力。图107中的下列曲线图示出了盒体积如何与每个压电双晶片部件的功相关的示例，其中，盒体积是包含整个压电双晶片致动器的盒的粗略估算。该盒体积被使用压电双晶片致动器9612的长度、压电双晶片致动器9610的宽度和压电双晶片致动器9614的高度粗略估算而得(其被统称为“盒体积”)。
图97示出了根据一个实施例的包括加载点延伸部的翘曲臂。翘曲臂 9701包括梁部分9702和从梁部分9702延伸的一个或多个加载点延伸部 9704a、9704b。翘曲臂9701的每个端部9706a、9706b被配置成被使用包括本文所述技术在内的技术固定到或一体形成于板或其他基座。根据一些实施例，一个或多个加载点延伸部9704a、9704b在相对于梁部分9702的加载点9710a、9710b偏移的位置处与梁部分9702固定或一体形成。加载点 9710a、9710b是梁部分9702的被配置成将翘曲臂9701的力传递到另一物体的这部分。对于一些实施例，加载点9710a、9710b位于梁部分9702的中心。对于其他实施例，加载点9710a、9710b位于与梁部分9702的中心不同的位置。加载点延伸部9704a、9704b被配置成从其连结到梁部分9702 的位置朝向梁部分9702的加载点9710a、9710b在梁部分9702的纵向轴线的方向上延伸。对于一些实施例，加载点延伸部9704a、9704b的端部至少延伸到梁部分9702的加载点9710a、9710b。翘曲臂9701包括一种或多种 SMA材料(例如SMA条带或SMA导线9712)，例如本文所述的材料。SMA 材料(例如SMA导线9712)被固定在梁部分9702的相反两端。SMA材料使用包括本文所述技术在内的技术被固定到梁部分9702的相反两端。对于一些实施例，加载点延伸部9704a、9704b的长度可被配置为被包含在翘曲臂9701的相关平坦(未致动)的梁部分9702的纵向长度内的任何长度。
图98示出了处于致动位置中的根据一个实施例的包括加载点延伸部 9810的翘曲臂9801。固定到梁部分9802的相反两端的SMA材料被使用包括本文所述技术在内的技术来致动。加载点9804使翘曲臂9801能够在没有延伸部的翘曲臂上增大行程范围。由此，包括加载点延伸部的翘曲臂能够实现更大的最大竖向行程。具有加载点延伸部的翘曲臂可被包括在诸如本文所述的SMA致动器和系统之类的SMA致动器和系统中。
图99示出了根据一个实施例的包括加载点延伸部的压电双晶片臂。压电双晶片臂9901包括梁部分9902和从该梁部分延伸的一个或多个加载点延伸部9904a、9904b。压电双晶片臂9901的一个端部被配置成被使用包括本文所述技术在内的技术固定到或一体地形成于板或其他基座。梁部分 9902的与固定的或一体形成的端部相反的端部不是固定的并且可以自由移动。根据一些实施例，一个或多个加载点延伸部9904a、9904b在相对于梁部分9902的自由端偏移的位置处与梁部分9902固定或一体形成。加载点延伸部9904a、9904b被配置成从其连结到梁部分9902的位置在远离包括梁部分9902的纵向轴线的平面的方向上延伸。例如，一个或多个加载点延伸部9904a、9904b沿着在梁部分被致动时梁部分的自由端延伸的方向上延伸。压电双晶片臂9901的一些实施例包括一个或多个具有纵向轴线的加载点延伸部9904a、9904b，该纵向轴线与包括梁部分的纵向轴线的平面形成包括1度至90度的角度。对于一些实施例，加载点延伸部9904a、9904b 的端部9910a、9910b被配置成接合被配置成被移动的物体。
压电双晶片臂9901包括一种或多种SMA材料(例如SMA条带或 SMA导线9906)，例如本文所述的材料。SMA材料(例如SMA导线9906) 被固定于梁部分9902的相反两端。SMA材料被使用包括本文所述技术在内的技术固定到梁部分9902的相反两端。对于一些实施例，加载点延伸部 9904a、9904b的长度可被配置为任何长度。根据一些实施例，加载点延伸部9904a、9904b的端部9910a、9910b与物体的接合点的位置可以被配置成处于沿着梁部分9902的纵向长度的任何位置。当梁部分是平坦的(未致动) 时，加载点延伸部的端部的位于梁部分的上方的高度可被配置为任何高度。对于一些实施例，当压电双晶片臂被致动时，加载点延伸部可被配置成至少位于压电双晶片臂的其他部分的上方。
图100示出了处于致动位置中的根据一个实施例的包括加载点延伸部的压电双晶片臂。固定到梁部分2的相反两端的SMA材料被使用包括本文所述技术在内的技术来致动。加载点延伸部10使压电双晶片臂1能够比没有延伸部的压电双晶片臂增大行程力。由此，包括加载点延伸部10的压电双晶片臂1能够实现由压电双晶片臂1施加更大的力。具有加载点延伸部 10的压电双晶片臂1可被包括在诸如本文所述的SMA致动器和系统之类的SMA致动器和系统中。
图101示出了根据一个实施例的SMA光学图像稳定器。SMA光学图像稳定器20包括活动板22和固定板24。活动板22包括与活动板22一体形成的弹簧臂26。对于一些实施例，活动板22和固定板24各自被形成为是单一的一件式板。活动板22包括第一SMA材料附接部28a和第二SMA 材料附接部28b。固定板24包括第一SMA材料附接部30a和第二SMA材料附接部30b。每个SMA材料附接部28、30被配置成使用电阻焊接头将 SMA材料(例如SMA导线)固定到板上。活动板22的第一SMA材料附接部28a包括被设置在它与固定板的第一SMA材料附接部30a之间的第一 SMA导线32a和被设置在它与固定板24的第二SMA附接部30b之间的第二SMA导线32b。活动板22的第二SMA材料附接部28b包括被设置在它与固定板的第二SMA材料附接部30b之间的第三SMA导线32c和被设置在它与固定板24的第一SMA附接部30a之间的第四SMA导线32d。使用包括本文所述技术在内的技术致动每根SMA导线使活动板22移动远离固定板24。图102示出了根据一个实施例的活动部分的SMA材料附接部40。 SMA材料附接部被配置成SMA材料附接部40电阻焊接有SMA材料(例如SMA导线41)。图103示出了根据一个实施例的固定板的SMA附接部 42，其附接有电阻焊接的SMA导线43。
图104示出了根据一个实施例的包括翘曲致动器的SMA致动器45。翘曲致动器46包括翘曲臂47(例如本文所述的翘曲臂)。翘曲臂47被配置成当使用包括本文所述技术在内的技术致动和退动SMA导线48时沿z轴移动。每根SMA导线48被使用电阻焊附接到相应的电阻焊导线压接件49。每个电阻焊导线压接件49包括与金属51隔离开的岛50，从而在SMA导线48的至少一侧上形成翘曲臂47。岛结构可用在其他致动器、光学图像稳定器和自动聚焦系统中，以将SMA导线的至少一侧连接到形成在基座金属层中的孤立的岛结构，例如用在图101所示的OIS应用中。
图105示出了根据一个实施例的包括用于SMA致动器的岛的电阻焊压接件，该电阻焊压接件用于使用包括本文所述技术在内的技术将SMA导线48附接到翘曲致动器46。图105a示出了SMA致动器45的底部。根据一些实施例，SMA致动器45由不锈钢基层51形成。在不锈钢基层51的底部上设置有介电层52(例如聚酰亚胺层)。根据一些实施例，导体层53 被通过介电层52中的通孔电连接到不锈钢岛50，从而能够在被焊接到不锈钢岛50的导线与被附接到不锈钢岛的导体电路之间实现电连接。根据一些实施例，岛50被从不锈钢基层蚀刻而成。介电层52保持岛50在不锈钢基层51内的位置。岛50被配置成使用包括本文所述技术在内的技术(例如电阻焊)将SMA导线附接到其上。图105b示出了包括岛50的SMA致动器45的顶部。对于一些实施例，也可在焊缝的顶部上放置胶水或粘合剂，以帮助提高机械强度并在操作和冲击加载期间充当疲劳应变消除部。
图108包括根据一个实施例的包括带有翘曲致动器的SMA致动器的透镜系统。该透镜系统包括被设置在基座62上的液体透镜组件61。透镜系统还包括与翘曲致动器60机械联接的成形环/联接器64。包括翘曲致动器 60(例如本文所述的翘曲致动器)的SMA致动器设置在滑动基座65上，该滑动基座65被设置在基座62上。SMA致动器被配置成通过使用包括本文所述技术在内的技术致动翘曲致动器60来使成形环/联接器64沿着液体透镜组件61的光轴移动。这使成形环/联接器64移动以改变液体透镜组件中的液体透镜的焦点。
图109示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端。压电双晶片臂的未固定的加载点端70包括用于固定SMA材料(例如SMA 导线72)的平坦表面71。SMA导线72被通过电阻焊缝73固定到平坦表面71。电阻焊缝73被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。
图110示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端。压电双晶片臂的未固定的加载点端76包括平坦表面77以固定住SMA材料 (例如SMA导线78)。SMA导线78被通过电阻焊缝固定到平坦表面77，类似于图109所示。粘合剂79被设置在电阻焊缝上。这使得SMA导线78 与未固定的加载点端76之间的接合更可靠。粘合剂79包括但不限于导电粘合剂、非导电粘合剂和本领域已知的其他粘合剂。
图111示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端。压电双晶片臂的未固定的加载点端80包括平坦表面81以固定SMA材料 (例如SMA导线82)。金属夹层84被设置在平坦表面81上。金属夹层84 包括但不限于金层、镍层或合金层。SMA导线82被通过电阻焊缝83固定到被设置在平坦表面81上的金属夹层84。电阻焊缝83被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。金属夹层84实现了与未固定的加载点端80的更好附着。
图112示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端。压电双晶片臂的未固定的加载点端88包括平坦表面89以固定SMA材料 (例如SMA导线90)。金属夹层92被设置在平坦表面89上。金属夹层92 包括但不限于金层、镍层或合金层。SMA导线90被通过电阻焊缝固定到平坦表面89，类似于图111中所示。粘合剂91被设置在电阻焊缝上。这使得SMA导线90与未固定的加载点端88之间的接合更可靠。粘合剂91包括但不限于导电粘合剂、非导电粘合剂和本领域已知的其他粘合剂。
图113示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端。压电双晶片臂的固定端95包括平坦表面96以固定SMA材料(例如SMA导线97)。 SMA导线97被通过电阻焊缝98固定到平坦表面96。电阻焊缝98被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。
图114示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端。压电双晶片臂的固定端120包括平坦表面121以固定SMA材料(例如SMA导线122)。 SMA导线122被通过电阻焊缝固定到平坦表面121，类似于图113中所示。粘合剂123被设置在电阻焊缝上。这使得SMA导线122与固定端120之间的接合更可靠。粘合剂123包括但不限于导电粘合剂、非导电粘合剂和本领域已知的其他粘合剂。
图115示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端。压电双晶片臂的固定端126包括平坦表面127以固定SMA材料(例如SMA导线128)。金属夹层130被设置在平坦表面127上。金属夹层130包括但不限于金层、镍层或合金层。SMA导线128被通过电阻焊缝129固定到被设置在平坦表面127上的金属夹层130。电阻焊缝129被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。金属夹层130能够与固定端126更好地附着。
图116示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端。压电双晶片臂的固定端135包括平坦表面136以固定SMA材料(例如SMA导线137)。金属夹层138被设置在平坦表面136上。金属夹层136包括但不限于金层、镍层或合金层。SMA导线137被通过电阻焊缝固定到平坦表面136，类似于图115中所示。粘合剂139被设置在电阻焊缝上。这使得SMA导线137 与固定端135之间的接合更可靠。粘合剂139包括但不限于导电粘合剂、非导电粘合剂和本领域已知的其他粘合剂。
图117示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端的后侧视图。压电双晶片臂143被根据本文所述的多个实施例进行配置。压电双晶片臂的固定端143包括与固定端143的外部部分145隔离开的岛144。这使得岛 144能够与外部部分145电绝缘和/或热隔离。对于一些实施例，固定到压电双晶片臂的固定端143的相反两侧的SMA材料被通过通孔与SMA材料 (例如SMA导线)电耦合。岛144被设置在绝缘体146(例如本文所述的绝缘体)上。岛144可被使用包括本领域已知技术在内的蚀刻技术形成。
图118示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端70。压电双晶片臂的未固定的加载点端70包括平坦表面71，该平坦表面71被配置成包括从电阻焊接区73延伸出的辐射表面区域74。辐射表面区域74 包括远侧部分76和近侧部分75。平坦表面71被配置成具有固定到平坦表面71的SMA材料(例如SMA导线72)。根据一些实施例，SMA导线72在电阻焊接区73处被通过电阻焊缝固定到平坦表面71。电阻焊缝被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。对于其他实施例，SMA导线72被使用包括本文所述技术在内的其他附接技术固定到平坦表面71。
未固定的加载点端70的温度降低与SMA导线72的相变温度有关。辐射表面区域74显著增大了未固定的加载点端70的表面积。
增大的表面积改善了未固定的加载点端70的温度降低。增大的表面积能够实现冷却以防止在致动期间发生形状记忆合金相变。
图119示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端 170。压电双晶片臂的未固定的加载点端170包括平坦表面171，该平坦表面171被配置成包括从电阻焊接区173延伸出的辐射表面区域174。
辐射表面区域174包括远侧部分176和近侧部分175。平坦表面171 被配置成将SMA材料(例如SMA导线172)固定到平坦表面171。根据一些实施例，SMA导线172通过到电阻焊接区173的电阻焊缝而被固定到平坦表面171。对于其他实施例，SMA导线172被使用包括本文所述技术在内的其他附接技术固定到平坦表面171。
未固定的加载点端170还包括通过电阻焊接区173分隔开的近侧孔口 178和远侧孔口179。近侧孔口178和远侧孔口179被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。虽然孔口178和179被示出为全通特征，但是在一些示例中，孔口178和179可被部分地蚀刻出。
近侧孔口178和远侧孔口179物理地破坏平坦表面171并限定电阻焊接区173的位置。根据一些实施例，孔口178和179被配置成减轻了导线 172与电阻焊接区173附近的平坦表面171之间的干扰。
图120示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端 270。压电双晶片臂的未固定的加载点端270包括平坦表面271，该平坦表面271被配置成包括从电阻焊接区273延伸出的辐射表面区域274。平坦表面271被配置成将SMA材料(例如SMA导线272)固定到平坦表面271。根据一些实施例，SMA导线272通过到电阻焊接区273的电阻焊缝而被固定到平坦表面271。对于其他实施例，SMA导线272被使用包括本文所述技术在内的其他附接技术固定到平坦表面271。
未固定的加载点端270还包括通过电阻焊接区273分隔开的近侧孔口 278和远侧孔口279。未固定的加载点端270还包括对应于SMA导线272 的一部分的细长孔口280。细长孔口280可被移除以形成用于SMA导线272 的导线间隙。在一些实施例中，细长孔口280从近侧孔口278延伸。虽然孔口278、279和280被示出为全通特征，但是在一些示例中，孔口278、279和280可被部分地蚀刻出。
近侧孔口278和远侧孔口279物理地破坏平坦表面271并且限定电阻焊接区273的位置。同样，细长孔口280物理地破坏平坦表面271并且限定SMA导线272的位置。根据一些实施例，孔口278、279和280被配置成减轻了导线272与电阻焊接区273附近的平坦表面271之间的干扰。
图121示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端 370。平坦表面371被配置成将SMA材料(例如SMA导线372)固定到平坦表面371。根据一些实施例，SMA导线372通过到电阻焊接区373的电阻焊缝而被固定到平坦表面371，该电阻焊接区373被至少部分地通过非线性孔口378隔离开。在一些配置中，非线性孔口378是u形的，以便物理地隔离开高达90％的电阻焊接区373。电阻焊接区373可被安装在由非线性孔口378限定的焊舌上。对于其他实施例，SMA导线372被使用包括本文所述技术在内的其他附接技术固定到平坦表面371。虽然非线性孔口378被示出为全通特征，但在一些示例中，非线性孔口378可被部分地蚀刻出。
来自辐射表面区域374的增大的表面区域能够实现冷却以防止在致动期间发生形状记忆合金相变。在一些替代实施例中，电阻焊接区373可被从未固定的加载点端370完全地蚀刻出。作为选择，电阻焊接区373也可以包含部分蚀刻的凹槽以增大该焊舌的顺应性。
图122示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的未固定的加载点端 470。设置相邻的平坦表面471以固定SMA材料(例如SMA导线472)。 SMA导线472被通过电阻焊接区473固定到平坦表面471，该电阻焊接区 473被至少部分地通过非线性孔口478隔离开。
电阻焊接区473可被使用部分蚀刻的凹槽479安装在非线性孔口478 中。在一些配置中，非线性孔口478物理地破坏平坦表面471并限定电阻焊接区473的位置。根据一些实施例，孔口178和179被配置成减轻了导线172与电阻焊接区173附近的平坦表面171之间的干扰。虽然孔口178 和179被示出为全通特征，但是在某些示例中，孔口178和179可被部分地蚀刻出。
来自辐射表面区域474的增大的表面区域能够实现冷却以防止在致动期间发生形状记忆合金相变。
所公开的实施例可被应用于压电双晶片臂的固定端。图123-125在本文中被作为结合所公开的实施例的固定端的示例实施例提供。
图123示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端。压电双晶片臂的固定端95包括平坦表面96，以固定SMA材料(例如SMA导线97)。 SMA导线97被通过电阻焊接区98固定到平坦表面96。电阻焊接区98被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。
固定端95包括通过电阻焊接区98分隔开的近侧孔口93和远侧孔口94。近侧孔口93和远侧孔口94被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。
近侧孔口93和远侧孔口94物理地破坏平坦表面96并限定电阻焊缝 98的位置。根据一些实施例，孔口93和94被配置成减轻了SMA导线97 与电阻焊接区98附近的平坦表面96之间的干扰。虽然孔口93和94被示出为全通特征，但是在一些示例中，孔口93和94可以被部分地蚀刻出。
图124示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端。压电双晶片臂的固定端195包括平坦表面196，以固定SMA材料(例如SMA导线197)。 SMA导线197在电阻焊接区198处被通过电阻焊缝固定到平坦表面196。电阻焊接区198被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。
固定端195包括通过电阻焊接区198分隔开的近侧孔口193和远侧孔口194。近侧孔口193和远侧孔口194被使用包括本领域已知技术在内的技术形成。
固定端195还包括对应于SMA导线197的一部分的细长孔口160。细长孔口160可以被去除以便为SMA导线197提供导线间隙。在一些实施例中，细长孔口160从远侧孔口194延伸。
近侧孔口193和远侧孔口194至少部分地物理地隔离开电阻焊接区 198。细长孔口160物理地破坏平坦表面196并限定SMA导线197的位置。根据一些实施例，孔口194和196被配置成减轻了SMA导线197与电阻焊接区198附近的平坦表面196之间的干扰。虽然孔口194和196被示出为全通特征，但是在一些示例中，孔口194和196可以被部分地蚀刻出。
图125示出了根据一个实施例的压电双晶片臂的固定端295。压电双晶片臂的固定端295包括平坦表面296，以固定SMA材料(例如SMA导线297)。SMA导线297在电阻焊接区298处被通过电阻焊缝固定到平坦表面296。
电阻焊接区298被至少部分地通过非线性孔口294隔离开。在一些配置中，非线性孔口294是u形的，以便物理地隔离开高达90％的电阻焊接区298。电阻焊接区298可被安装在由非线性孔口294限定的焊舌上。
非线性孔口294物理地破坏平坦表面296并限定电阻焊接区298的位置。根据一些实施例，非线性孔口294被配置成减轻了SMA导线297与电阻焊接区298附近的平坦表面296之间的干扰。在一些替代实施例中，电阻焊接区298可被从固定端295完全地蚀刻出。作为选择，电阻焊接区298 也可包含部分蚀刻的凹槽以缩小接触面积。
图126示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。平衡压电双晶片致动器包括使用包括本文所述技术在内的技术形成和配置的两个压电双晶片臂。平衡压电双晶片致动器被配置成抵消它们自身的摩擦分量，因为它包括被反向布置的两个压电双晶片臂。每个压电双晶片臂的摩擦力分量沿与每个压电双晶片臂的所需力行程不同的方向起作用。根据一些实施例，平衡压电双晶片致动器包括至少一个第一压电双晶片臂和至少一个另一压电双晶片臂，其被配置成具有在与第一压电双晶片臂相反的方向上起作用的摩擦力分量。由此，平衡压电双晶片致动器被配置成平衡由一个或多个压电双晶片臂引起的滑动摩擦。这可以实现更为精确的控制，而很少需要或无需主动抵消不希望的摩擦力。包括本文所述的平衡压电双晶片致动器在内的平衡压电双晶片致动器克服了在末端产生摩擦力分量的其他压电双晶片致动器的问题。这些其他压电双晶片致动器在Y方向上产生推力，并且由于沿致动器的被推动构件的表面在X方向上的滑动而在X方向上产生不希望的力。这将在X方向上产生控制系统将必须对其进行补偿的少量不希望的运动。然而，这些补偿压电双晶片致动器也将诱生它们自身不希望的摩擦力。这需要复杂的控制算法来获得例如用在光学图像稳定系统中的良好的运动性能。
图127示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器。由于这些平衡压电双晶片致动器被反向设置，因此在所有侧面上的平衡压电双晶片致动器均用于抵消它们自身的摩擦分量。在净摩擦力大致为零的情况下，开环位置误差最小。在某些示例中，小误差将是由于典型的装配和部件尺寸公差造成的，且可通过使用闭环控制系统轻松纠正。
图128示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。平衡压电双晶片致动器包括被以直列镜像方位布置两个压电双晶片臂(例如本文所述的压电双晶片臂)。根据一些实施例，第一压电双晶片臂被配置成主要在第一压电双晶片臂的固定端的平行于平衡压电双晶片致动器的纵向轴线的方向上具有摩擦力分量。第二压电双晶片臂被配置成与第一压电双晶片臂成一直线，使得第二压电双晶片臂的固定端与第一压电双晶片臂的固定端相邻。第二压电双晶片臂被配置成在与第一压电双晶片臂相反的方向上具有摩擦力分量。这导致平衡压电双晶片致动器的净总摩擦大致为零。对于一些实施例，平衡压电双晶片致动器的每个压电双晶片臂包括SMA导线。在一些示例中，SMA导线被串联连接并且被配置成例如通过单通道输入端接收到达两条导线的相等电流以控制致动器的致动。在其他示例中，SMA导线被并联连接并且被配置成接收与相应源的电流相等的电流。
图129示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括被配置成保持和隔离开金属部件的聚酰亚胺层。图130示出了包括共用基岛的根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。共用基岛是第一压电双晶片臂和第二压电双晶片臂的固定端。
图131示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。平衡压电双晶片致动器包括以反向直列方位布置的两个压电双晶片臂(例如本文所述的压电双晶片臂)。根据一些实施例，第一压电双晶片臂被配置成主要在第一压电双晶片臂的固定端的平行于平衡压电双晶片致动器的纵向轴线的方向上具有摩擦力分量。第二压电双晶片臂被配置成与第一压电双晶片臂成一直线，使得压电双晶片臂的固定端位于压电双晶片致动器的相反两端。由此，第一压电双晶片臂的未固定端和第二压电双晶片臂的未固定端被布置成彼此靠近。第二压电双晶片臂被配置成在与第一压电双晶片臂相反的方向上具有摩擦力分量。这导致平衡压电双晶片致动器的净总摩擦大致为零。对于一些实施例，平衡压电双晶片致动器的每个压电双晶片臂均包括 SMA导线。在一些示例中，SMA导线被串联连接并且被配置成例如通过单通道输入端接收到达两条导线的相等电流以控制致动器的致动。在其他示例中，SMA导线被并联连接并且被配置成接收与相应源的电流相等的电流。
图132示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括被配置成保持和隔离开金属部件的聚酰亚胺层。图133示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括控制输入焊盘和接地焊盘。
图134示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。平衡压电双晶片致动器包括被以直列镜像方位布置的两个压电双晶片臂(例如本文所述的压电双晶片臂)。根据一些实施例，第一压电双晶片臂被配置成主要在第一压电双晶片臂的固定端的平行于平衡压电双晶片致动器的纵向轴线的方向上具有摩擦力分量。第二压电双晶片臂被配置成与第一压电双晶片臂成一直线，使得第二压电双晶片臂的固定端与第一压电双晶片臂的固定端相邻。第二压电双晶片臂被配置成在与第一压电双晶片臂相反的方向上具有摩擦力分量。这导致平衡压电双晶片致动器的净总摩擦大致为零。对于一些实施例，使用单根SMA导线并且SMA导线的每一个端部均被联接到每个压电双晶片臂的相应未固定端。单根SMA导线实现了平衡压电双晶片致动器的更大行程。
图135示出包括单根SMA导线的根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。图136示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括被配置有单根SMA导线、控制输入焊盘和接地焊盘。
图137示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器。平衡压电双晶片致动器包括以交错方位设置的两个压电双晶片臂(例如本文所述的压电双晶片臂)。根据一些实施例，第一压电双晶片臂被配置成主要在第一压电双晶片臂的固定端的平行于第一压电双晶片臂的纵向轴线的方向上具有摩擦力分量。第二压电双晶片臂被配置成与第一压电双晶片臂交错，使得第二压电双晶片臂的纵向轴线大致平行于第一压电双晶片臂的纵向轴线。此外，压电双晶片臂的固定端位于压电双晶片致动器的相反两端。由此，第一压电双晶片臂的未固定端和第二压电双晶片臂的未固定端彼此交错。第二压电双晶片臂被配置成在与第一压电双晶片臂相反的方向上具有摩擦力分量。这导致平衡压电双晶片致动器的净总摩擦力大致为零。对于一些实施例，平衡压电双晶片致动器的每个压电双晶片臂均包括SMA导线。在一些示例中，SMA导线被串联连接并且被配置成例如通过单通道输入端接收到达两条导线的相等电流以控制致动器的致动。在其他示例中，SMA导线被并联连接并且被配置成接收与相应源的电流相等的电流。
图138示出了根据一个实施例的具有交错方位的平衡压电双晶片致动器，其包括被配置成保持和隔离开金属部件的聚酰亚胺层。图139示出了根据一个实施例的平衡压电双晶片致动器，其包括控制输入焊盘和接地焊盘。
图140示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器。由于平衡压电双晶片致动器被沿相反方向布置，因此，所有侧面上的平衡压电双晶片致动器均用于抵消它们自身的摩擦分量。在净摩擦力大致为零的情况下，开环位置误差最小。在某些示例中，小误差将是由于典型的装配和部件尺寸公差所造成的，并且可以通过使用闭环控制系统轻松纠正。
图141示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器的分解图。光学图像稳定器被配置成接收压电双晶片致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器)，其以齐平的方式自定位到外部壳体上的凹穴中。这种布置通过使压电双晶片致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器)与外部壳体共享同一X/Y空间来实现压电双晶片模块的较小的X/Y 占用空间。这还通过在最后一步从外部插入压电双晶片致动器来简化压电双晶片模块的组装。该外部壳体可由模制塑料、金属或其他材料制成。
图142示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器。光学图像稳定器被配置成接收压电双晶片致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器)，其以齐平的方式自定位到外部壳体上的凹穴中。这种布置通过使压电双晶片致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器) 与外部壳体共享同一X/Y空间来实现压电双晶片模块的较小的X/Y占用空间。这还通过在最后一步从外部插入压电双晶片致动器来简化压电双晶片模块的组装。该外部壳体可由模制塑料、金属或其他材料制成。
图143示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的传感器移位光学图像稳定器。光学图像稳定器被配置成接收被配置为平衡托架的平衡压电双晶片致动器(例如本文所述的平衡压电双晶片致动器)。压电双晶片托架被配置成从传感器移位OIS模块的外部插入。对于一些实施例，传感器移位OIS使用偏心的压电双晶片致动器的设计来同样诱发图像传感器的旋转，该旋转可被控制成用于抑制翻滚激励以及X/Y激励。这种布置通过使压电双晶片致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器)与外部壳体共享同一X/Y空间来实现压电双晶片模块的较小的X/Y占用空间。这还通过在最后一步从外部插入压电双晶片致动器来简化压电双晶片模块的组装。该外部壳体可由模制塑料、金属或其他材料制成。
图144示出了根据一个实施例的包括平衡压电双晶片致动器的光学图像稳定器。光学图像稳定器被配置成接收压电双晶片致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器)，其以齐平的方式自定位到外部壳体上的凹穴中。这种布置通过使压电双晶片致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器) 与外部壳体共享同一X/Y空间来实现压电双晶片模块的较小的X/Y占用空间。这还通过在最后一步从外部插入压电双晶片致动器来简化压电双晶片模块的组装。该外部壳体可由模制塑料、金属或其他材料制成。
图145示出了被制造为成形金属的金属外部壳体，该成形金属在嵌件成形工艺中被附接有成形塑料。图146示出了金属外部罐实施例，其包括形成到外部罐的4个侧面中的成形凹穴，这些成形凹穴被配置成允许齐平安装压电双晶片致动器(例如本文所述的压电双晶片致动器)。
图147示出了根据一个实施例的包括压电双晶片致动器的光学图像稳定器147。光学图像稳定器147包括致动器1470，其示出了被围绕致动器 1470定位的压电双晶片1471的侧视图。根据一个实施例，每个压电双晶片 1471可被配置有支承元件1472，该支承元件1472被定位在压电双晶片1471 与致动器1470的外接触表面1473之间。可以使用包括本文所述技术在内的技术来形成和配置四个压电双晶片1471。所理解的是，光学图像稳定器147可以包括比本文所示的四个更多或更少的压电双晶片。致动器1471包括支承元件1472，该支承元件1472被配置成最小化或降低压电双晶片1471 与致动器1470的外接触表面1473之间的摩擦。在一些示例中，润滑材料可用于进一步降低支承元件1472的摩擦。例如，适用的润滑剂(例如但不限于无尘室润滑脂)可被用作为支承元件1472提供润滑的手段。另外，适用的润滑剂可被用作帮助将支承元件保持就位的手段。
所有侧面上的压电双晶片致动器通过结合支承元件来最小化它们自身的摩擦分量。在净摩擦力大致为零的情况下，开环位置误差最小。在某些示例中，小误差将是由于典型的装配和部件尺寸公差所造成的，并且可以通过使用闭环控制系统轻松纠正。
支承元件1472的结合能够实现更为精确的控制，而很少需要或无需主动抵消不希望的摩擦力。包括本文所述的压电双晶片1471的致动器1470 克服了在末端产生摩擦力分量的其他压电双晶片致动器的问题。这些其他压电双晶片致动器在Y方向上产生推力，并且由于沿着致动器的被推动构件的表面在X方向上滑动而在X方向上产生不希望的力。这将在X方向上产生控制系统必须对其进行补偿的少量不希望的运动。然而，这些补偿压电双晶片致动器也将诱生它们自身不希望的摩擦力。这需要复杂的控制算法来获得例如在光学图像稳定系统147中使用的良好的运动性能。
图148A是具有成形球体1486的压电双晶片致动器1480的等距视图。球体1486被配置成降低摩擦力或使其最小化，并且在本文中有时可以被称为减摩球体或支承件。压电双晶片致动器1480可以包括基岛1485、未固定的加载点端1487和将未固定的加载点端1487连接到基岛1485的金属梁 1481。球体1486可被形成在未固定的加载点端1487上。图148B是未固定的加载点端1487和形成在其上的球体1486的详视图。图149是根据一个实施例的图148A的压电双晶片致动器1480的俯视图和侧视图。压电双晶片致动器1480包括控制输入焊盘1483和接地焊盘1484。
减摩球体1486的设计例如可以控制作用在活动部件上的法向力的矢量，同时最小化活动部件之间的表面接触面积。球体1486被配置成减小摩擦力并且可以通过使压电双晶片致动器1480与致动器的外接触表面(图147) 之间的摩擦力最小化来促进期望的运动。
这导致压电双晶片致动器的大致最小化的摩擦力。对于一些实施例，压电双晶片致动器1480的每个金属梁1481均包括SMA导线1482。在一些示例中，SMA导线1482被串联连接并且被配置成例如通过单通道输入端接收到达两条线的相等电流，以控制压电双晶片致动器1480的致动。在其他示例中，SMA导线1482被并联连接并且被配置成接收与相应源的电流相等的电流。
图150是根据一个实施例的压电双晶片致动器1500的俯视图和侧视图，其中，在未固定的加载点端1587中容置有滚珠支承件1501。未固定的加载点端1587包括被配置成减小摩擦力或使其最小化的支承件，该支承件可被配置成未固定的加载点端1587的悬臂元件1502。悬臂元件1502可以包括半圆形接收空间，该半圆形接收空间包含至少一个自由回转的金属滚珠(滚珠支承件1501)。滚珠支承件1501包括至少一个滚动元件，例如具有圆形截面的滚珠。这些滚珠可被通过悬臂元件1502固定在压电双晶片致动器1500的未固定的加载点端1587内。
例如，滚珠支承件1501的设计可以控制作用在活动部件上的法向力的矢量，同时最小化活动部件之间的表面接触面积。滚珠支承件1501可以通过最小化压电双晶片致动器1500与(图147的)致动器的外接触表面之间的摩擦力来促进期望的运动。在一些示例中，可以使用润滑材料来进一步减小滚珠支承件1501的摩擦力。例如，可以使用无尘室润滑脂作为滚珠支承件1501的润滑手段。另外，可以使用适用的润滑剂以帮助将滚珠支承件保持就位。
对于一些实施例，压电双晶片致动器1500的每个金属梁1581包括 SMA导线1582。在一些示例中，SMA导线1582被串联连接并且被配置成例如通过单通道输入端接收到达两条导线的相等电流，以控制压电双晶片致动器1500的致动。在其他示例中，SMA导线1582被并联连接并且被配置成接收与相应源的电流相等的电流。
图151是根据一个实施例的压电双晶片致动器1510的俯视图和侧视图，其中，在未固定的加载点端1587中容置有滚珠支承件1511。未固定的加载点端1587包括被配置成减小摩擦力的支承件1512，该支承件1512可被安装到未固定的加载点端1587。减摩支承件1512可在焊接点1512A和 1512B处固定到未固定的加载点端1587。在其他示例中，可以使用其他公开的技术将减摩支承件1512固定到未固定的加载点端1587。减摩支承件 1512包括半圆形接收空间，其容纳至少一个自由回转的金属滚珠(滚珠支承件1511)。滚珠支承件1511包括至少一个滚动元件，例如具有圆形截面的滚珠。滚珠可被通过减摩支承件1512固定在压电双晶片致动器1510的未固定的加载点端1587内。
例如，滚珠支承件1511的设计可以例如控制作用在活动部件上的法向力的矢量，同时最小化活动部件之间的表面接触面积。滚珠支承件1511 可以通过最小化压电双晶片致动器1510与(图147的)致动器的外接触表面之间的摩擦力来促进期望的运动。在一些示例中，可以使用润滑材料来进一步减小滚珠支承件1511的摩擦力。例如，可以使用无尘室润滑脂作为滚珠支承件1511的润滑手段。另外，可以使用适用的润滑剂以帮助将滚珠支承件保持就位。
图152是根据一个实施例的压电双晶片致动器1520的俯视图和侧视图，其中，在未固定的加载点端1587中容置有球面支承件1521。球面支承件1521包括在由未固定的加载点端1587形成的孔口之间旋转的轴1521B。未固定的加载点端1587的孔口被形成在未固定的加载点端1587与被配置成减少摩擦力的支承件1522之间，这些支承件1522可被安装到未固定的加载点端1587。减摩支承件1522可以在焊接点1522A和1522B处被固定到未固定的加载点端1587。在其他示例中，可使用其他公开的技术将减摩支承件1522固定到未固定的加载点端1587。
支承件1522包括半圆形接收空间，该半圆形接收空间容纳在球面支承件1521上旋转的轴1521B的至少一部分。球面支承件1521包括至少一个滚动元件，例如具有圆形截面的辊子1521A。轴1521B可被配置成在被通过减摩支承件1522固定到压电双晶片致动器1520的未固定的加载点端 1587的同时旋转。
例如，球面支承件1521的设计可以控制作用在活动部件上的法向力的矢量，同时最小化活动部件之间的表面接触面积。球面支承件1521可以通过最小化压电双晶片致动器1510与(图147的)致动器的外接触表面之间的摩擦力来促进期望的运动。在一些示例中，可以使用润滑材料来进一步减小球面支承件1521的摩擦力。例如，可以使用无尘室润滑脂作为球面支承件1521的润滑手段。另外，可以使用适用的润滑剂帮助将球面支承件保持就位。
图153是根据一个实施例的压电双晶片致动器1530的俯视图和侧视图，其中，在未固定的加载点端1587中容置有球面支承件1531。球面支承件1531包括至少一个滚动元件，例如具有圆形截面的辊子1531A。球面支承件1531还包括在未固定的加载点端1587的孔口之间旋转的轴1531B。未固定的加载点端1587的孔口被形成在未固定的加载点端1587的第一悬臂元件1532A与第二悬臂元件1532B的对准部之间。所理解的是，这里可以实现多个悬臂元件。第一悬臂元件1532A可以包括沿第一方向定位的半圆形元件。然而，第二悬臂元件1532B可以包括半圆形元件，其被沿与第一方向相反的第二方向定位。以这种方式，第一悬臂元件1532A和第二悬臂元件1532B的对准部可以产生被配置成接收球面支承件1531的轴1531B 的一部分的贯穿部。
例如，球面支承件1531的设计可以控制作用在活动部件上的法向力的矢量，同时最小化活动部件之间的表面接触面积。球面支承件1531可以通过最小化压电双晶片致动器1530与(图147的)致动器的外接触表面之间的摩擦力来促进期望的运动。
图154A是根据一个实施例的处于呈打开状态的未固定的加载点端 1587中的球面支承件1541的俯视图和侧视图。图154B是根据一个实施例的处于呈闭合状态的未固定的加载点端1587中的球面支承件的俯视图和侧视图。未固定的加载点端1587包括从未固定的加载点端1587延伸的第一可配置悬臂元件1542A和第二可配置悬臂元件1542B。这被称为打开状态并且在图154A中示出。第一可配置悬臂元件1542A和第二可配置悬臂元件1542B两者的远端可被配置成被折叠在每个相应的悬臂元件的长度的一部分上，从而产生未固定的加载点端1587的孔口。这被称为关闭状态并且在图154B中示出。
球面支承件1541还包括轴1541B，该轴1541B在处于闭合状态的未固定的加载点端1587中的孔口之间旋转。未固定的加载点端1587的孔口被形成在未固定的加载点端1587的第一可配置悬臂元件1542A与第二可配置悬臂元件1542B的对准部之间。以这种方式，第一可配置悬臂元件1542A 和第二可配置悬臂元件1542B的对准部可以形成被配置成接收球面支承件 1541的轴1541B的一部分的贯穿部。
将会理解，本文使用的诸如“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”和x 方向、y方向和z方向之类的术语是为了表示部件相对于彼此而非相对于任何特定的空间或重力方位的空间关系的方便术语。因此，这些术语旨在涵盖组成部件的组件，而不管该组件是否以附图中所示和专利说明书中所描述的特定方位、相对于该方位倒置或任何其他旋转变化定向。
将会理解，如本文所用的术语“本实用新型”不应被解释为仅呈现具有单个基本元件或元件组的单个实用新型。同样，还将理解，术语“本实用新型”包括多个单独的创新，每个创新都可被视为是单独的实用新型。尽管已经结合优选实施例及其附图详细描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚的是，可以在不背离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型的实施例进行多种修改和改型。此外，本文所述的技术可用于制造具有两个、三个、四个、五个、六个或更一般地n个压电双晶片致动器和翘曲致动器的装置。因此，将会理解，上文所阐述的详细描述和附图并非意在限制本实用新型的范围，本实用新型的范围应仅从所附权利要求书及其适当解释的法律等效方案推断出来。

Claims (22)

1.一种致动器，其特征在于，所述致动器包括：
多个压电双晶片臂；和
多个支承元件，所述多个支承元件各自被定位在所述致动器的外接触表面与压电双晶片臂之间，所述多个支承元件中的支承元件被配置成将支承件容置在所述压电双晶片臂的未固定的加载点端中并被配置成减小所述多个压电双晶片臂的净摩擦力。
2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述多个支承元件中的支承元件包括球体，所述球体被配置成减小摩擦并且被形成在所述压电双晶片臂的未固定的加载点端上。
3.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述压电双晶片臂的未固定的加载点端包括悬臂元件，所述悬臂元件包括半圆形接收空间以接收所述支承元件。
4.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述致动器还包括支承件，所述支承件被配置成减小摩擦并且被安装到所述压电双晶片臂的未固定的加载点端，
所述支承件包括半圆形接收空间以接收所述支承元件。
5.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述多个支承元件中的支承元件包括球面支承件，所述球面支承件被容置在所述压电双晶片臂的未固定的加载点端中。
6.如权利要求5所述的致动器，其特征在于，所述球面支承件包括至少一个滚动元件和在由所述未固定的加载点端形成的两个孔口之间旋转的轴。
7.如权利要求6所述的致动器，其特征在于，所述未固定的加载点端的孔口被形成在所述未固定的加载点端与至少一个支承件之间，所述至少一个支承件被配置成减小摩擦并被安装到所述未固定的加载点端。
8.如权利要求5所述的致动器，其特征在于，所述压电双晶片臂的未固定的加载点端包括多个悬臂元件，所述多个悬臂元件包括半圆形接收空间，第一悬臂元件和第二悬臂元件的对准部形成被配置成接收所述球面支承件的一部分的贯穿部。
9.如权利要求5所述的致动器，其特征在于，所述未固定的加载点端包括从所述未固定的加载点端延伸的第一可配置悬臂元件和第二可配置悬臂元件，
其中，所述第一可配置悬臂元件的远端和所述第二可配置悬臂元件的远端都被配置成被折叠在每个悬臂元件的长度的一部分上，从而形成所述未固定的加载点端的孔口以接收所述球面支承件的一部分。
10.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述多个压电双晶片臂中的每一个包括梁和一种或多种智能金属合金(SMA)材料。
11.如权利要求10所述的致动器，其特征在于，所述SMA材料包括SMA导线或SMA条带。
12.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述多个压电双晶片臂中的每一个包括金属梁和SMA导线。
13.一种致动器模块组件，其特征在于，所述致动器模块组件包括：
由塑料或金属制成的外部壳体，所述外部壳体被配置成，在围绕所述外部壳体的周边具有一个或多个压电双晶片致动器的情况下，接收所述压电双晶片致动器，其中，所述压电双晶片致动器被配置成减小多个压电双晶片致动器臂的摩擦力；和
多个支承元件，所述多个支承元件被各自定位在所述多个压电双晶片致动器臂的压电双晶片致动器臂与内部壳体的外接触表面之间。
14.如权利要求13所述的致动器模块组件，其特征在于，所述多个支承元件中的支承元件包括球体，所述球体被配置成减小摩擦并且被形成在所述压电双晶片致动器臂的未固定的加载点端上。
15.如权利要求13所述的致动器模块组件，其特征在于，所述多个支承元件中的支承元件包括被容置在所述压电双晶片致动器臂的未固定的加载点端中的滚珠支承件。
16.如权利要求15所述的致动器模块组件，其特征在于，所述压电双晶片致动器臂的未固定的加载点端包括悬臂元件，所述悬臂元件包括半圆形接收空间以接收所述滚珠支承件。
17.如权利要求15所述的致动器模块组件，其特征在于，所述致动器模块组件还包括支承件，所述支承件被配置成减小摩擦并且被安装到所述压电双晶片致动器臂的未固定的加载点端，
所述支承件包括半圆形接收空间以接收所述滚珠支承件。
18.如权利要求13所述的致动器模块组件，其特征在于，所述多个支承元件中的支承元件包括被容置在所述压电双晶片致动器臂的未固定的加载点端中的球面支承件。
19.如权利要求18所述的致动器模块组件，其特征在于，所述球面支承件包括至少一个滚动元件和在由所述未固定的加载点端形成的两个孔口之间旋转的轴。
20.如权利要求19所述的致动器模块组件，其特征在于，所述未固定的加载点端的孔口被形成在所述未固定的加载点端与至少一个支承件之间，所述至少一个支承件被配置成减小摩擦并被安装到所述未固定的加载点端。
21.如权利要求18所述的致动器模块组件，其特征在于，所述压电双晶片致动器臂的未固定的加载点端包括多个悬臂元件，所述多个悬臂元件包括半圆形接收空间，第一悬臂元件和第二悬臂元件的对准部形成被配置成接收所述球面支承件的一部分的贯穿部。
22.如权利要求18所述的致动器模块组件，其特征在于，所述未固定的加载点端包括从所述未固定的加载点端延伸的第一可配置悬臂元件和第二可配置悬臂元件，
其中，所述第一可配置悬臂元件的远端和所述第二可配置悬臂元件的远端都被配置成被折叠在每个悬臂元件的长度的一部分上，从而形成所述未固定的加载点端的孔口以接收所述球面支承件的一部分。
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