[发明专利]形状记忆合金致动装置

说明书

一种形状记忆合金致动装置包括支撑结构(2)和可移动元件(10)。将可移动元件支撑在支撑结构上的螺旋轴承机构(20)引导可移动元件相对于支撑结构围绕螺旋轴线(H)的螺旋移动。至少一个形状记忆合金致动器线(60)在正交于螺旋轴线的平面内或以与该平面成锐角的方式连接在支撑结构和可移动元件之间，以便驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动。

本公开涉及形状记忆合金(SMA)致动装置(actuation apparatus)，其中至少一个SMA致动器线驱使可移动元件相对于支撑结构移动。

已知，使用SMA线作为致动器来驱使可移动元件相对于支撑结构的平移移动。SMA致动器线在微型设备中具有特殊的优势，并且可以应用于包括手持设备(例如照相机和移动电话)在内的各种设备中。例如，这种SMA致动器线可以用于光学设备(例如照相机)中，以用于驱使照相机透镜元件沿其光轴的平移移动，例如以实现聚焦(自动聚焦，AF)或变焦。

在WO-2007/113478中公开了为这种类型的照相机的SMA致动装置的一些示例。在本文中，可移动元件是由螺旋轴承机构(helical bearing arrangement)支撑在支撑结构上的照相机透镜元件，该螺旋轴承机构包括挠曲件(flexure)，挠曲件导引沿着光轴的平移移动。在本文中描述的一个示例中，SMA致动器线是一件(a piece of)SMA线，该一件SMA线在其端部处连接到支撑结构，并钩挂在照相机透镜元件上的钩形件上，以用于驱使平移移动。由该件SMA线的在钩形件任一侧上的部分形成的直的SMA致动器线相对于平行于光轴的移动方向以大于0度的锐角延伸。与沿移动方向延伸的SMA致动器线相比，以这种方式倾斜SMA致动器线增加了移动量，并且还减小了致动器在移动方向上的范围。

微型化是许多类型的SMA致动装置的重要设计标准。在许多应用中，希望在移动方向上最小化SMA致动装置的尺寸。例如，在SMA致动装置包括沿着光轴移动的透镜元件的情况中，希望最小化沿着光轴的尺寸。

在SMA致动器线与移动方向成锐角延伸的SMA致动装置中，例如在WO2007/113478中公开的照相机中，SMA致动器线本身必须具有沿着移动方向投影的范围。这在SMA致动装置上沿移动方向设置了最小尺寸，即使其他部件在该方向上可以做得更小。特别是，SMA致动器线沿移动方向投影的范围由所需的平移移动程度决定，因为SMA致动器线在长度上的最大变化是SMA致动器线总长度的给定百分比，这是由SMA材料的机电特性造成的。

因此，这种装置中的SMA致动器线约束沿移动方向尺寸的减小，然而希望减小这种约束。

根据本公开，提供了一种形状记忆合金致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；螺旋轴承机构，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动；以及至少一个形状记忆合金致动器线，其在正交于螺旋轴线的平面内或与该平面成锐角地连接在支撑结构和可移动元件之间，并且布置成，在收缩时，驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动。

这种类型的SMA致动装置利用螺旋轴承机构，螺旋轴承机构引导可移动元件相对于支撑结构的螺旋移动。这种螺旋移动涉及围绕螺旋轴线的旋转以及沿着螺旋轴线的整体平移。因此，SMA致动器线连接在支撑结构和可移动元件之间，以便驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转。由SMA致动器线的收缩驱使的旋转被螺旋轴承机构转换成可移动元件的螺旋移动。因此，可移动元件的平移移动作为螺旋移动的一部分沿着螺旋轴线被实现。

由于SMA致动器线具有驱使旋转的主要目的，SMA致动器线沿螺旋轴线投影的范围可以最小化，使得SMA致动装置的一些其他部件确定致动器在螺旋轴线方向(沿着螺旋轴线实现平移移动)上的尺寸。

在一些实施例中，SMA致动器线可以在正交于螺旋轴线的平面中延伸。在这种情况中，SMA致动器线具有沿螺旋轴线投影的最小范围。