紧凑型SMA致动器制造技术

本申请涉及紧凑型SMA致动器。概括地说，本技术的实施例提供了一种致动器，该致动器包括形状记忆合金(SMA)致动器丝线的节段，该致动器丝线的节段可用于传递相对较大的输出行程。特别地，SMA致动器丝线的两个节段可以围绕致动器的静态部件的拐角机械地联接在一起，使得一个节段的位移(例如收缩)引起另一个节段的位移(例如收缩)。以这种方式，每个节段的位移以叠加的方式组合，以产生能够移动致动器的可移动部件的大的输出行程。移动部件的大的输出行程。移动部件的大的输出行程。

【技术实现步骤摘要】
紧凑型SMA致动器
[0001]本申请是申请日为2018年05月11日，申请号为201880030990.X，专利技术名称为“紧凑型SMA致动器”的申请的分案申请。
[0002]本申请总体上涉及一种基于形状记忆合金(SMA)的致动器，且特别地涉及一种紧凑型致动器，该致动器使用连接在一起的SMA致动器丝线的节段(segments of SMA actuator wire)来传递相对较大的输出行程。
[0003]本技术提供了一种致动器，其包括：静态部件(static component)；可相对于静态部件移动的至少一个可移动部件；联接到静态部件和可移动部件的至少一个形状记忆合金(SMA)致动器丝线，其中SMA致动器丝线的第一节段设置在静态部件的第一侧边上，且SMA致动器丝线的第二节段设置在静态部件的第二侧边上，第二侧边邻近第一侧边；其中，SMA致动器丝线的第一节段和第二节段在静态部件的位于第一侧边和第二侧边交汇的拐角处机械地串联(inseries)联接在一起，由此，SMA致动器丝线的节段的收缩叠加组合以产生移动可移动部件的总收缩。
[0004]优选特征在所附从属权利要求中阐述。
附图说明
[0005]现在将参考附图仅通过示例的方式描述本技术的实施方式，在附图中：
[0006]图1示出了致动器的静态部件和用于相对于静态部件移动致动器的可移动部件的第一机构的透视图；
[0007]图2示出了联接到图1的静态部件的致动器的示例性可移动部件的透视图；
[0008]图3示出了用于相对于图1所示类型的静态部件移动致动器的可移动部件的第二机构的平面图；
[0009]图4示出了用于相对于图1所示类型的静态部件移动致动器的可移动部件的第三机构的平面图；
[0010]图5示出了用于相对于图1所示类型的静态部件移动致动器的可移动部件的第四机构的一部分的平面图；
[0011]图6A示出了致动器的第二示例性可移动部件的平面图，其中可移动部件处于关闭位置，且图6B示出了处于打开位置的图6A的可移动部件；和
[0012]图7A示出了致动器的另一个第三示例性可移动部件的平面图，其中可移动部件处于关闭位置，且图7B示出了处于打开位置的图7A的可移动部件。
[0013]概括地说，本技术的实施例提供了一种致动器，该致动器包括形状记忆合金(SMA)致动器丝线的节段，该致动器丝线的节段可用于传递相对较大的输出行程。特别地，SMA致动器丝线的两个节段可以围绕致动器的静态部件的拐角机械地联接在一起，使得一个节段的位移(例如收缩)引起另一个节段的位移(例如收缩)。以这种方式，每个节段的位移以叠加的方式组合，以产生能够移动致动器的可移动部件的大的输出行程。SMA致动器丝线(或其节段)的这种布置可以克服已知SMA材料的问题之一——在加热SMA材料超过转变温度时实现相对较小的收缩量(约8％)。因此，所需位移(例如，致动器的可移动部件的所需位移)
越大，实现该位移所需的SMA致动器丝线就越长。长的SMA致动器丝线在某些应用中可能不实际，并且还可能增加致动器的总成本。因此，本技术为这个问题提供了解决方案。
[0014]本文所述的致动器可用于需要致动器的可移动部件的大的移动/位移但是提供长的SMA致动器丝线却不实际(例如，致动器需要紧凑或微型)的任何情况。
[0015]本技术的致动器的一个示例性用途可以是用在图像捕捉设备中。这里描述的致动器可以被结合到图像捕捉设备中，并且用于移动光学元件，使得光学元件至少部分地覆盖图像捕捉设备的孔。光学元件可以是快门，其可以减少穿过图像捕捉设备的孔的光的总量。快门可以完全打开、部分打开和/或完全关闭。光学元件可以是滤光器，其可以阻挡某些波长的光穿过图像捕捉设备的孔。在一个示例中，滤光器可以是红外截止滤光器。
[0016]许多图像捕捉设备(例如，相机(cameras))具有位于光路中的红外滤光器，以确保红外辐射不会干扰图像。数字图像传感器，如CCD和CMOS传感器，具有延伸到近红外的灵敏度。如果没有IR截止滤光器，图像可能看起来不自然，且因此相机可能包含IR截止滤光器。
[0017]图像捕捉设备可以用作安全系统的一部分。例如，图像捕捉设备(如智能手机的相机)可用于执行虹膜识别，作为某些安全程序的一部分。一般来说，相机被用来拍摄一个人的眼睛来验证这个人的身份，因为每个人的虹膜都是独一无二的。虹膜识别可以用近红外照明来实现。因此，对于此目的而言，可能不需要IR截止滤光器。因此，为了使单个图像捕捉设备可用于多种目的，例如用于拍摄图像和虹膜识别，可能希望提供一种致动器机构，该致动器机构能够根据图像捕捉设备用于哪种功能而将例如红外滤光器移入和移出光路。
[0018]关于现有的图像捕捉设备(例如，视频和电视相机)，已经提供了将IR截止滤光器移出光路的机构，使得IR辐射可以用于例如在弱光或黑暗条件下成像。例如，美国专利第US5070407A号描述了一种视频相机，其具有保持在可旋转板中的IR截止滤光器盘和中性滤光器盘，该可旋转板由诸如螺线管的机构驱动旋转，以将期望的滤光器切换到光路中。美国专利第US7715115B2号描述了手持式相机的类似特征，其使用步进电机来线性地移动滤光器。这些致动器设备包括相对较大的部件(例如螺线管或步进电机)，且因此不适合于提供可以结合到例如便携式设备(诸如智能手机)中的紧凑型致动器。
[0019]例如，如在美国专利第US9164356号和美国专利第US8131144号中所描述的，还提出了使用电磁音圈电机(VCM)的用于微型相机(例如，智能手机的相机)的IR滤光器切换机构。然而，VCM致动器的磁体和线圈可以小型化的程度是有限的。特别地，对于滤光器切换机构而言，VCM可能增加相机模块的厚度(高度)大约1mm。智能手机市场需要越来越薄的手机，因此高度增加1毫米是非常不可取的。
[0020]本申请人率先在微型相机中使用形状记忆合金(SMA)致动器。这种致动器在电加热SMA致动器丝线以使其收缩的基础上工作。因此，致动器非常小，因为它们仅包括例如25微米直径的细丝线和适当的连接件。本申请人已经提出了用于自动聚焦机构的SMA致动器设计(例如参见国际专利公开第WO2007/113478号)和用于光学图像抖动校正(OIS)机构的SMA致动器设计(例如参见国际专利公开第WO2010/029316号和第WO2013/175197号)。虽然这些致动器设计提供了精细的控制和精确的定位，但是它们产生的位移还不足以将红外滤光器移入和移出光路。
[0021]现在参考附图描述本技术。
[0022]图1示出了致动器的静态部件100和用于使致动器的可移动部件(未示出)相对于
静态部件移动的第一机构的透视图。静态部件100可以包括五个基底部分102、104、106、108和110，该五个基底部分102、104、106、108和110是基本上平坦的并且如图所示布置在一个平面中。基底部分102
‑
110可以固定地联接到基板(如图2所示)。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种致动器，包括：静态部件；至少一个可移动部件，其能够相对于所述静态部件移动；至少一个形状记忆合金(SMA)致动器丝线，其联接到所述静态部件和所述可移动部件，其中SMA致动器丝线的第一节段设置在所述静态部件的第一侧边上，并且SMA致动器丝线的第二节段设置在所述静态部件的第二侧边上，所述第二侧边邻近所述第一侧边；其中，SMA致动器丝线的所述第一节段和第二节段在所述静态部件的位于所述第一侧边和所述第二侧边交汇的拐角处机械地串联联接在一起，由此，SMA致动器丝线的所述第一节段和所述第二节段的收缩叠加组合以产生移动所述可移动部件的总收缩；其中，所述SMA致动器丝线缠绕在联接到所述可移动部件的可移动连接元件周围。2.根据权利要求1所述的致动器，所述静态部件包括位于所述第一侧边和所述第二侧边交汇的所述拐角处的拐角元件。3.根据权利要求2所述的致动器，其中所述拐角元件是挠性件，所述挠性件在所述静态部件的拐角处将SMA致动器丝线的所述第一节段和所述第二节段机械地联接在一起，其中SMA致动器丝线的所述第一节段的收缩引起所述挠性件的弯曲和SMA致动器丝线的所述第二节段的位移。4.根据权利要求3所述的致动器，其中所述挠性件包括压接部件，所述压接部件用于将SMA致动器丝线的所述第一节段和所述第二节段机械地联接在一起。5.根据权利要求3所述的致动器，其中SMA致动器丝线的所述第一节段和所述第二节段是单条连续的SMA致动器丝线的节段，并且其中，所述挠性件包括卡扣部分，并且所述单条连续的SMA致动器丝线设置在所述挠性件的所述卡扣部分中。6.根据权利要求2所述的致动器，其中SMA致动器丝线的所述第一节段和所述第二节段是单条连续的SMA致动器丝线的节段。7.根据权利要求6所述的致动器，其中所述拐角元件是柱，并且所述单条连续的SMA致动器丝线围绕所述柱布置，其中，SMA致动器丝线的所述第一节段的收缩引起SMA致动器丝线的所述第二节段围绕所述柱滑动。8.根据权利要求7所述的致动器，其中所述柱由以下中的任何一种形成：电绝缘材料、陶瓷、塑料、聚合物、导电材料、低摩擦材料和金属。9.根据权利要求8所述的致动器，其中所述柱被低摩擦涂层覆盖。10.根据权利要求8或9所述的致动器，其中所述柱被电绝缘涂层覆盖。11.根据权利要求6所述的致动器，其中所述拐角元件是滑轮，并且所述单条连续的SMA致动器丝线围绕所述滑轮布置，其中，SMA致动器丝线的所述第一节段的收缩引起SMA致动器丝线的所述第二节段围绕所述滑轮滑动。12.根据权利要求6所述的致动器，其中所述拐角元件是摇臂，其中SMA致动器丝线的所述第一节段的收缩引起所述摇臂和SMA致动器丝线的所述第二节段的位移。13.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中所述SMA致动器丝线在一端固定地联接到所述静态部件。14.根据权利要求13所述的致动器，其中所述SMA致动器丝线在第一端通过压接部件固定地联接到所述静态部件，所述压接部件能够联接到电源。
15.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中，所述至少一个可移动部件被布置成相对于所述静态部件的孔移动光学元件。16.根据权利要求15所述的致动器，其中，所述光学元件是单叶快门或多叶快门。17...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯，
申请(专利权)人：剑桥机电有限公司，
类型：发明
国别省市：