CN116635625A

CN116635625A - 致动器组件

Info

Publication number: CN116635625A
Application number: CN202180074958.3A
Authority: CN
Inventors: 安德鲁·本杰明·辛普森·布朗; 詹姆斯·豪沃思
Original assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Current assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2023-08-22
Also published as: GB202018083D0; GB2601122A

Abstract

致动器组件包括：支撑结构；可移动部分，其可相对于支撑结构移动；支承机构，其将可移动部分支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动部分相对于支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动；以及至少一个致动器部件，该致动器部件连接在支撑结构和可移动部分之间并且布置成驱动可移动部分围绕螺旋轴线的旋转，所述旋转通过支承机构被转换成围绕螺旋轴线的螺旋移动，其中支承机构包括至少两个挠性件，这些挠性件连接在支撑结构和可移动部分之间并且被布置成挠曲以引起所述引导，挠性件各自具有在两个外部部分之间的中心部分，其中该中心部分在至少一个方向上比外部部分中的每一个更有刚性。

Description

致动器组件

本发明总体上涉及一种致动器组件，其中至少一个致动器部件(actuatorcomponent)驱动可移动部分相对于支撑结构的移动以产生螺旋移动，并且特别地但不排他地，涉及形状记忆合金(SMA，shape memory alloy)致动器组件。本发明还涉及制造这种致动器组件的方法。

致动器组件可以被用于驱动可移动部分相对于支撑结构的平移移动。例如，这样的致动器组件可以被用于光学设备(诸如相机)中，以用于驱动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中公开了这种类型的致动器组件的一些示例。在此，可移动部分是支撑在支撑结构上的相机透镜元件，并且SMA线在其端部处连接到支撑结构并钩住相机透镜元件上的钩子以驱动平移移动。

在包括SMA致动器组件在内的许多类型的致动器组件中，小型化是重要的设计标准。在许多应用中，希望在移动方向上最小化致动器组件的尺寸。例如，在致动器组件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。

WO 2019/243849A1公开了一种示例性致动器组件，该致动器组件包括螺旋支承机构(helical bearing arrangement)，该螺旋支承机构引导可移动部分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。SMA线连接在支撑结构和可移动部分之间，以驱动可移动部分围绕螺旋轴线旋转。由SMA线的收缩驱动的旋转被螺旋支承机构转换成可移动部分的螺旋移动。因此，可移动部分的平移移动作为螺旋移动的一部分沿着螺旋轴线实现。

由于SMA线具有驱动旋转的主要目的，所以SMA线沿螺旋轴线投影的范围可以最小化，使得SMA致动器组件的一些其他部件确定致动器在螺旋轴线方向(沿着该螺旋轴线方向实现平移移动)上的尺寸。

本发明的一个目的是提供一种提供螺旋移动的替代致动器组件。本发明的另一个目的是提供一种减少可移动部分和支撑结构之间的摩擦和/或减少可移动部分的倾斜的致动器组件。本发明的另一个目的是提供一种具有制造更简单的支承机构的致动器组件。

本发明的第一方面提供了一种致动器组件，该致动器组件包括：支撑结构；可移动部分，其可相对于支撑结构移动；支承机构，其将可移动部分支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动部分相对于支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动；以及至少一个致动器部件，该致动器部件连接在支撑结构和可移动部分之间并且布置成驱动可移动部分围绕螺旋轴线的旋转，所述旋转通过支承机构被转换成围绕所述螺旋轴线的螺旋移动，其中支承机构包括至少两个挠性件(flexures)，挠性件连接在支撑结构和可移动部分之间并且被布置成挠曲以引起所述引导，挠性件各自具有在两个外部部分之间的中心部分，其中该中心部分在至少一个方向上比外部部分中的每一个更有刚性。

与包括例如平面支承件(plain bearing)或滚子支承件(roller bearing)的支承机构相比，在支承机构中使用至少两个挠性件可以减少摩擦。由于每个挠性件的中心部分在至少一个方向上(例如在平行于螺旋轴线的方向上)比每个外部部分更有刚性，当挠性件受到该方向上的力时，该挠性件将优先在外部部分而不是在中心部分弯曲。这可以减少可移动部分在正常操作中的倾斜。

在正常操作中，挠性件可以被布置成仅通过外部部分的挠曲来挠曲。应当理解，当挠性件受到力时，挠性件的所有部分将对该力做出反应而挠曲。因此，“仅”通过外部部分的挠曲来挠曲将被理解为意味着基本上所有的挠曲都发生在外部部分，即使中心部分不可避免地将非常轻微地挠曲。

例如，在所讨论的方向上，中心部分可以比每个外部部分明显更有刚性。因此，在正常载荷下，基本上所有挠性件的挠曲将发生在外部部分，而中心部分根本不会弯曲或拉伸。

因此，挠性件可以基本上表现为好像其在任一端被销连结，而没有使用销连结附件的复杂性。

中心部分可以仅在一个方向上比每个外部部分更有刚性，但是也可以在更多方向(包括所有方向)上更有刚性。例如，中心部分可以在垂直于外部部分之间的方向(即，中心部分的延伸方向)的方向上更有刚性。后一种构造使得挠性件能够弯曲，这在作为支承机构的一部分的挠性件的操作中可能更相关，而外部部分和中心部分两者在沿着挠性件的方向上具有相似的刚度，因此该外部部分和中心部分对沿着挠性件长度的拉伸或压缩力具有相同的响应。

在某些构造中，刚度的差异可以通过在至少一个方向上具有比中心部分更小的横截面的外部部分来提供。例如，当沿着挠性件的延伸观察时，，横截面对于外部部分可以很小，或者在竖直方向(即沿着螺旋轴线)上更薄，或者在水平方向(即沿着垂直于螺旋轴线的方向)上更薄，或者在竖直方向和水平方向上都更薄。

在某些构造中，刚度的差异可以通过具有增强部分的中心部分来提供。例如，如果中心部分在外部部分之间在纵向方向上延伸，则挠性件可以具有在垂直于所述纵向延伸的方向上从中心部分延伸的增强部分。

增强部分可以与中心部分一体地地形成，这可以使挠性件的制造更简单。例如，增强部分和中心部分可以由片材形成，其中增强部分通过在与中心部分的连接点处折叠或弯曲来形成。

在某些布置中，至少一个间隙或狭缝存在于中心部分和增强部分之间。提供这样的间隙可以使例如通过折叠或弯曲形成增强部分变得更容易。

显然，横截面的差异和增强部分的提供可以结合起来。

在支承机构的某些布置中，每个挠性件围绕螺旋轴线以弧形延伸。这允许挠性件遵循大致圆形的路径，并遵循可移动部分的外部轮廓，该外部轮廓可以围绕螺旋轴线基本上是圆形的。

在某些实施例中，每个挠性件沿着螺旋轴线预偏转。因此，挠性件相对于与螺旋轴线正交的平面以一定角度延伸。

挠性件可以沿着螺旋轴线延伸，并且可以相对于垂直于螺旋轴线的平面倾斜，围绕螺旋轴线旋转对称。这使得挠性件能够至少部分地遵循由支承机构引导的螺旋路径。

支承机构还可以包括安装在支撑结构上的支撑板和安装在可移动部分上的可移动板，至少一个挠性件与支撑板和/或可移动板一体地形成。挠性件的一体式形成对于挠性件和支承机构的制造可能是非常有益的，特别是对于连接部件可能是困难的微型组件。支撑板和/或可移动板以及至少一个挠性件可以由诸如片状金属的片材形成。

优选地，支承机构包括五个挠性件。通常，已知销连结的连接以从组件的移动中去除单个自由度，因此提供基本上作为销连结的连接件操作的五个挠性件将留下单个自由度，这是期望的螺旋运动。

在许多实施例中，致动器部件可以由SMA线形成，但是也可以使用其他致动器部件。由于SMA线的小尺寸和高致动力，使用SMA线作为致动器部件在微型设备中具有特别的优点，并且可以应用于包括手持设备(例如相机和移动电话)的各种设备中。

可移动部分可以具有最多20mm、优选最多15mm、进一步优选最多10mm的最大侧向范围(lateral extent)，这允许致动器组件被用于微型设备，诸如微型相机。

致动器组件可以包括上述优选和可选特征中的一些、全部的任意组合或不包括上述优选和可选特征。

根据本发明，还提供了一种包括致动器组件的相机装置。图像传感器相对于致动器组件的支撑结构固定。可移动部分包括具有一个或更多个透镜的透镜组件，该透镜组件被配置成将图像聚焦到所述图像传感器上。

相机装置还可以包括控制器，该控制器被布置成通过控制致动器部件来控制透镜组件相对于支撑结构的位置。因此，控制器可以在相机装置中实现聚焦(自动聚焦，AF)或变焦。

根据本发明，还提供了一种致动器组件，该致动器组件包括：支撑结构；可移动部分，该可移动部分可相对于支撑结构移动；以及支承机构，该支承机构被配置为引导可移动部分相对于支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动。支承机构包括：支撑板，该支撑板连接到支撑结构；可移动板，该可移动板连接到可移动部分；以及至少两个挠性件，该至少两个挠性件连接在支撑板与可移动板之间，以便引导可移动板相对于支撑板围绕螺旋轴线的螺旋移动。支承机构由片材，例如片状金属一体地形成。至少一个致动器部件连接在支撑结构与可移动部分之间，并被布置成驱动可移动部分围绕螺旋轴线的旋转，所述旋转通过支承机构被转换成围绕螺旋轴线的螺旋移动。

由片材一体地形成支承机构可以使支承机构的制造更简单。

单个可移动板和/或单个支撑板可以连接到至少两个挠性件中的每一个。因此，单个可移动板和/或单个支撑板可以固定挠性件的相对位置，这在组装致动器组件时可能是有用的。

每个挠性件可以具有在两个外部部分之间的中心部分，其中中心部分在至少一个方向上比每个外部部分更有刚性，并且其中，中心部分和两个外部部分由片材形成。中心部分可以在平面内延伸，并且每个挠性件可以具有增强部分，增强部分连接到中心部分并在相对于中心部分的平面成角度的平面内延伸，其中增强部分由片材形成。因此，每个挠性件可以类似于销连结的臂，这可以减少致动器组件的倾斜。

根据本发明，还提供了一种制造致动器组件的方法。该方法包括：提供支承机构，该支承机构包括支撑板、可移动板和至少两个挠性件，该至少两个挠性件连接在支撑板与可移动板之间，以便引导可移动板相对于支撑板围绕螺旋轴线的螺旋移动，提供支承机构的方式为提供一件片材和选择性地去除该件片材的部分以便提供支承机构。该方法还包括：将可移动部分安装在支承机构的可移动板上，并且将支撑结构安装在支撑板上，使得支承机构被构造成引导可移动部分相对于支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动；以及将至少一个致动器部件连接在支撑结构与可移动部分之间，其布置方式为使得至少一个致动器部件驱动可移动部分围绕螺旋轴线的旋转，所述旋转通过支承机构转换成围绕螺旋轴线的螺旋移动。

提供支承机构可以包括部分地蚀刻挠性件的外部部分，使得外部部分具有比挠性件的中心部分更小的横截面。在选择性地去除片材的部分之后，片材可以被弯曲，以便形成用于每个挠性件的增强部分，该增强部分在相对于挠性件的其他部分成角度的平面内延伸。

支承机构可以设置有连接挠性件的单个可移动板和/或单个支撑板。在将可移动部分安装在可移动板上和/或在将支撑结构安装在支撑板上之后，可以去除单个可移动板和/或单个支撑板的部分以形成多个可移动板和/或支撑板。

现在将通过示例的方式参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的实施例的致动器组件的示意图；

图2是图1所示的致动器组件的支承机构的平面图；

图3A和图3B分别示出了在本发明的实施例的支承机构中使用的挠性件的平面图和侧视图；

图4A和图4B示出了形成根据本发明的实施例的致动器组件的一部分的支承机构的一部分；

图5示出了根据本发明的实施例的致动器组件的布置；以及图6A和图6B示出了根据本发明的实施例的由片材形成的支承机构。

在图1中示意性地示出了结合在相机装置中的致动器组件1。致动器组件1包括支撑结构2，该支撑结构2具有安装在其上的图像传感器3。支撑结构2可以采取任何合适的形式，典型地包括基座4，图像传感器3固定到该基座4。支撑结构2还可以支撑控制器5。控制器5可以是集成电路(IC)芯片5。

致动器组件1还包括可移动部分10，在该示例中可移动部分10包括透镜组件。透镜组件包括透镜11，但是可替代地透镜组件可以包括多于一个透镜。透镜组件具有与图像传感器3对准的光轴O，并且被布置成将图像聚焦在图像传感器3上。

致动器组件1是微型设备。在微型设备的一些示例中，透镜11(或多于一个透镜，当提供时)可以具有至多20mm、优选地至多15mm、进一步优选地至多10mm的直径。

尽管在该示例中的致动器组件1被结合在相机装置中，但这不是必需的。在一些示例中，致动器组件1可以被结合在光学设备中，其中可移动部分10包括透镜组件，但是没有图像传感器。在其他示例中，致动器组件1可以被结合在非光学设备类型的装置中，并且其中可移动部分10不包括透镜组件并且没有图像传感器。示例包括用于深度测绘、面部识别、游戏控制台、投影仪和安全扫描仪或触觉的装置。

致动器组件1包括支承机构20(在图1中示意性地示出)，该支承机构20将可移动部分10支承在支撑结构2上。支承机构20被布置成引导可移动部分10相对于支撑结构2围绕螺旋轴线H的螺旋移动。在该实施例中，螺旋轴线H与光轴O重合，并且螺旋移动在图1中由箭头M示出。优选地，螺旋移动沿着右螺旋，即具有恒定半径的螺旋，但是通常任何螺旋都是可能的。螺旋的螺距可以是恒定的，或者沿着螺旋运动变化的。优选地，螺旋移动通常仅是螺旋的整圈的一小部分(少于四分之一)。

由支承机构20引导的可移动部分10的螺旋移动包括沿着螺旋轴线H的平移运动和围绕螺旋轴线H的旋转移动的分量。沿着螺旋轴线H的平移移动是可移动部分10的期望移动，例如为了在结合到相机装置中时，改变图像在图像传感器3上的焦点和/或改变图像在图像传感器3上的放大倍数(变焦)。在该示例中，围绕螺旋轴线H的旋转移动不需要用于光学目的，但通常是可接受的，因为可移动部分10所包括的透镜组件的旋转不会改变图像传感器3上的图像焦点。

图2示出了根据本发明实施例的支承机构20的平面图，即，沿着图1所示的致动器组件1的轴线O、H观察的平面图。为简单起见，在图2中仅示出了可移动部分10和支承机构20。

支承机构20包括五个臂22，这些臂围绕可移动部分10的圆周等距地布置，使得支承机构围绕螺旋轴线H呈现五重旋转对称。臂22大致是弧形的，使得它们围绕直径略大于可移动部分10外部的圆的一部分延伸，并且每个臂22在第一端24附接到可移动部分10且在第二端26附接到支撑结构2(在图2中未示出)。

臂22是挠性件22，其将由一个或更多个SMA致动器线(未示出)施加到可移动部分10上的水平力转换成围绕中心轴线O、H的螺旋运动。

支承机构20还包括可移动板32。可移动部分10安装在可移动板32上，因此可移动部分10相对于可移动板32固定。图2中的可移动板连接到挠性件22中的每一个。支承机构20还包括五个支撑板34。每个支撑板34连接到相应的挠性件22。支撑结构2被安装到支撑板34，因此支撑结构2相对于支撑板34固定。尽管在图2中示出了单个公共的可移动板32和单独的支撑板34，但在一些实施例中，可以存在多个单独的可移动板32(例如，每个挠性件22一个可移动板)。在一些实施例中，可以存在单个公共支撑板34。

图3A和图3B分别示出了挠性件22中的一个的平面图和侧视图。为了简单起见，图3A和图3B中所示的挠性件22是直的，而不是像图2中所示的弧形。应当理解，在本发明的实施例中可以使用直的挠性件和弧形的挠性件两者。

挠性件22具有位于两个外部部分23、27之间的中心部分25。在所示的实施例中，外部部分23、27对应于颈缩部分(necked portions)23、27。第一个颈缩部分23靠近挠性件22的第一端24，而第二个颈缩部分27靠近挠性件的第二端26。这些颈缩部分23、27在平面和侧截面上都比中心部分25薄。颈缩部分23、27可以通过在制造期间对挠性件进行部分蚀刻或者通过其他已知的生产技术来形成。

挠性件22具有连接到中心部分25的增强部分28，该增强部分相对于挠性件22的总尺寸在至少一个方向上增加挠性件的横截面。在图3A和图3B所示的实施例中，增强部分28延伸挠性件的邻近中心部分25的宽度(如图3A所示)，同时挠性件的高度(如图3B所示)与中心部分25相同。替代的增强部分可以在不同的方向上延伸挠性件22的尺寸。

如图3A所示，增强部分28可以与中心部分25一体地形成，或者可以是附接到挠性件22的(例如，不同材料的)单独部件。增强部分可以在沿其长度的所有点处连接到中心部分25。替代地，挠性件可以在中心部分25和增强部分28之间具有一个或更多个切口29(也叫间隙)。

应当理解，颈缩部分23、27和增强部分28都具有使挠性件22的中心部分25比靠近第一端24和第二端26(特别是颈缩部分23、27)的部分更有刚性的效果。这意味着，至少在低到中等应力下，挠性件22将优先通过在颈缩部分23、27处弯曲而不是在中心部分(或更一般地沿着其长度)弯曲来挠曲。挠性件22还将通过在颈缩部分23、27处弯曲而不是通过拉伸或压缩来对施加的力做出反应。

挠性件22的这种构造使其至少在小的移动中以与在任一端处被销连结(分别被销连结到可移动部分和支撑结构)的刚性臂相同的方式作用。然而，挠性件22不需要真正的销连结的臂所需要的复杂连接布置，因此可以更简单和精确地制造，特别是当在微观尺度上制造时。例如，挠性件22可以在第一端24和第二端26处通过如现有微型组件中已知的热熔柱(heat stakes)连接到可移动部分和支撑结构。

由真正的销连结臂的连接限制或去除了连结的部分的相对运动的一个自由度。因此，通过提供关于图3A和图3B所描述类型的五个挠性件22，例如如图2所示的布置，可移动部分10相对于支撑结构2的相对运动的五个自由度可以被去除，留下是沿着期望的螺旋路径的运动的单个自由度。因此，根据本发明实施例的致动器组件优选地具有至少五个挠性件。

出于制造致动器组件的目的，由于制造的对称性，布置偶数个数量的部件的可能是优选的。因此，根据本发明的一些实施例的致动器组件可以具有例如四个、六个或八个挠性件，这些挠性件可以围绕螺旋轴线H旋转对称地布置。具有四个挠性件22的布置在具有方形占用面积的致动器组件1中(如在一些相机装置中)可能是有利的。

根据本发明的实施例的挠性件可以具有颈缩部分或增强部分中的一个或另一个，或者具有两者。此外，导致中心部分25相对于外部部分变刚性的其他方法也是可能的，例如通过用不同的材料制造挠性件，或者通过处理挠性件的材料以沿挠性件的长度调节挠性件的特性。

图4A和图4B示出了形成根据本发明的实施例的致动器组件1的一部分的支承机构20的一部分。为了清楚起见，在这些图中仅示出了单个挠性件22a，而整个支承机构20将包括几个这样的挠性件(例如，四个或五个(如图2所示))。类似地，致动器组件1作为一个整体的许多其他特征(诸如致动器部件)也从这些附图中省略。图4B示出了处于图4A所示布置中的挠性件22a的特写。

图4A和4B所示的布置中的挠性件22a是类似于图3A和图3B所示的直挠性件，并且示出了诸如图3A和图3B所示的挠性件如何能够被连接作为支承机构20的一部分。

挠性件22a在中心部分25a的任一侧具有颈缩部分23a、27a。这些颈缩部分仅由挠性件22a在竖直方向(即平行于螺旋轴线的方向)上的减小的尺寸形成。中心部分25a具有增强部分28a，该增强部分28a与中心部分一体地形成，作为中心部分的侧面的延伸部，并且具有沿着中心部分和增强部分之间的大部分长度蚀刻的切口(或间隙)29a，使得增强部分在任一端处连接到中心部分。在支承机构20或致动器组件的制造和/或组装期间，增强部分28a向下弯曲，使得增强部分形成为与中心部分25a成直角。

应当理解，与颈缩部分23a、27a相比，增强部分28a增加了中心部分25a的刚度。这使得挠性件22a以类似于在任一端处被销连结的刚性臂的方式作用，同时通过标准热熔柱21附接到可移动部分10和支撑结构2，该标准热熔柱21比真正的销连结更容易形成。

通过使用如上所述的挠性件，可以形成支承机构20，其中挠性件22不容易拉伸或屈曲(buckling)，因此导致当受到沿着挠性件的长度的压缩力或延伸力时不容易在长度上变化。因此，挠性件22可以保持连接点(例如热熔柱21)之间的恒定距离。这可以提高支承机构20跟随期望的螺旋运动的精度，同时在螺旋运动期间减少或消除可移动部分10的倾斜。

如上所述，在某些布置中，在本发明的实施例中使用的挠性件22被构造成以类似于在任一端处被销连结的刚性臂的方式操作。当受到沿着挠性件22的纵向方向的压缩力或张力时，这种挠性件22的长度不太可能变化(或可能经历相对较小的变化)。

图5示出了根据本发明实施例的致动器组件1的布置。致动器组件1的支承机构20的挠性件22可以是上述的那些，但是图5中省略了挠性件22的细节，以便更详细地示出驱动可移动部分10的运动的SMA线40的构造和附接。

图5所示实施例中的挠性件22类似于上面关于图3和图4所描述的挠性件。在该实施例中，挠性件22是弧形的，并且遵循可移动部分10的外圆周的形状。

四根SMA线40围绕可移动部分10以正方形图案布置。为了在可用空间中提供最大的行程量，SMA致动器线40基本上沿着支撑结构2的长度并靠近该支撑结构2的边缘延伸。每根SMA线40连接在静态压接部(crimp)41和移动压接部42之间，静态压接部41附接到支撑结构2或形成该支撑结构2的一部分，移动压接部42附接到可移动部分10或形成该可移动部分10的一部分。为了便于制造，可移动压接部42成对形成，使得两根SMA线40连接，使得它们从每个可移动压接部在基本垂直的方向上延伸。

在操作中，可以被包括在安装在支撑结构2上的IC 5中的控制器5控制向SMA线40的电力供应，例如以控制微型相机的自动对焦功能。在所示的配置中，控制器通常将向成对的SMA线40供电，使得在可移动部分10的相对侧上的SMA线40同时被供电。当电力供应到SMA线40时，电力使得SMA线40发热并因此收缩，这在移动压接部42上施加力，并且因此在可移动部分10上施加力。

由于本实施例中SMA线的构造，通过一对SMA线40的收缩施加在可移动部分10上的力是围绕中心轴线H(其也可以是例如安装在可移动部分10上的透镜组件的光轴)作用的扭转力。该力然后通过包括挠性件22c的支承机构转换成螺旋运动，使得可移动部分10不仅围绕中心轴线H旋转，而且还沿着该轴线(在进入或离开图5的平面的方向上)平移。因此，可移动部分10上的扭转力被转换成侧向运动。

图5所示实施例中的致动器组件1的构造允许致动器组件1凭借可以使用的SMA线40的长度提供良好的控制和沿轴线H的移动范围，但还提供了一种致动器组件，其在沿轴线H的方向上的形状因子被最小化，因为SMA线40都围绕可移动部分布置，而不是平行于轴线布置。

尽管图4中示出了四根SMA线40，但致动器组件1可以包括任何其他数量和布置的SMA线40。

如上所述，支承机构20用于引导可移动部分10相对于支撑结构2围绕螺旋轴线的螺旋移动，并且包括挠性件22。支承机构20可以由片材一体地形成。因此，支承机构20的所有部件都可以由片材形成。这可以降低制造支承机构20的复杂性，特别是当支承机构20是用于微型设备(例如微型相机)中的微型支承机构20时。

因此，提供了包括至少一个挠性件22的支承机构20。优选地，支承机构20包括至少两个挠性件22，例如四个挠性件22。支承机构可以包括关于图2至图5描述的支承机构20的任何特征。支承机构20的挠性件22可以包括或可以不包括中心部分25，该中心部分25比相应的外部部分23、27更有刚性。

这种支承机构20在图6A的平面图(沿着螺旋轴线H)和图6B的透视图中示出。支承机构20包括可以连接到可移动部分10的可移动板32和可以连接到支撑结构2的支撑板34。支承机构20引导可移动板32相对于支撑板34围绕螺旋轴线H的螺旋移动(并因此引导可移动部分10相对于支撑结构2围绕螺旋轴线H的螺旋移动)。

支承机构20由片材一体地形成。因此，挠性件22、可移动板32和支撑板34可以由片材一体地形成。片材可以是片状金属，例如不锈钢或其他金属的片。片材的厚度可以在5μm至500μm、优选10μm至200μm、进一步优选20μm至80μm、最优选30μm至50μm的范围内。支承机构20可以具有在1mm至16mm、优选2mm至10mm、进一步优选3mm至7mm的范围内的侧向范围(即垂直于螺旋轴线)。

片材可以是导电的。这允许电流经由支承机构20从支撑结构被引导到可移动部分。片材可以涂覆有电绝缘介电材料。介电涂层或其它类型的介电层可以包括允许电连接通过的一个或更多个窗口。

如图6A和图6B所示，支承机构20可以包括单个可移动板32，单个可移动板32对于支承机构20的挠性件22而言是共用的。因此，支承机构20的所有挠性件22都可以通过可移动板连接。这固定了挠性件22的相对位置，这在组装致动器组件1时可能是有用的。可移动板32可以是环形的，即，例如被成形为具有中心孔的圆形环。此外，图6A和图6B的支承机构20包括单个支撑板34，单个支撑板34对于支承机构32的挠性件22而言是共用的。支撑板34连接到支承机构32的所有挠性件22。支撑板34可以是环形的，即，例如被成形为具有中心孔的圆形环。

可替代地，可以提供多个可移动板32和/或支撑板34。例如，支承机构可以包括用于每个挠性件22的独立的可移动板32和/或支撑板34。

每个挠性件22可以在两个外部部分23、27之间具有中心部分25。中心部分25可以在至少一个方向上(例如在平行于螺旋轴线H的方向上)比外部部分23、27中的每一个更有刚性。可选地，每个挠性件22可以具有增强部分29。因此，支承机构20可以对应于关于图2-图5所描述的支承机构20。中心部分25、两个外部部分23、27和可选的增强部分29可以由片材一体地形成。

中心部分25可以基本上在平面内延伸。增强部分29可以由片材形成，并在相对于中心部分25的平面成角度的平面内延伸。中心部分和增强部分可以例如通过弯曲或折叠片材来形成。

支承机构20可以结合到致动器组件1(诸如关于图1或图5描述的致动器组件1)中。

制造支承机构20的方法包括提供一件片材和选择性地去除一件片材的部分以提供支承机构20。一件片材可以是一件片状金属。

选择性地去除一件片材的部分可以包括例如通过光掩模或其他掩模选择性地蚀刻片材。这种蚀刻可以特别适用于微型装置和高产量制造。可替代地，一件片材的部分可以通过任何其他合适的技术(例如激光烧蚀或其他激光处理)去除，或者通过切割或冲压掉该件片材的部分去除。

挠性件22的外部部分23、27可以被部分地蚀刻，使得外部部分23、27具有比挠性件22的中心部分25更小的横截面。替代地或附加地，在选择性地去除片材的部分之后，片材可以被弯曲以形成用于每个挠性件22的增强部分29。因此，每个挠性件22可以形成为具有比两个外部部分23、27更有刚性的中心部分25，并且因此类似于如上所述的销连结的臂。

制造支承机构20可以进一步包括使可移动板32相对于支撑板34在垂直于片材的平面的方向上移动。挠性件22因此可以预偏转并相对于该件片材的平面成角度。

然后，支承机构20可以结合到致动器组件1中，例如结合到关于图1和图5描述的致动器组件1中。制造致动器组件1的方法包括将支承机构20的可移动板32连接到致动器组件1的可移动部分10，并将支承机构20的支撑板34连接到致动器组件1的支撑结构2。支承机构20可以通过任何合适的技术(例如通过热熔或使用粘合剂粘合)连接到可移动部分10和/或支撑结构1。致动器部件40(例如SMA线40)可以连接在支撑结构2与可移动部分10之间，其布置方式为使得在致动或收缩时，致动器部件40驱动可移动部分10围绕螺旋轴线H旋转。旋转通过支承机构20被转换为围绕螺旋轴线H的螺旋移动。致动器部件40通过任何合适的技术(例如通过压接)连接到支撑结构2和可移动部分10。

如图6A和图6B所示，支承机构20最初可以设置有连接挠性件22的单个可移动板32和/或单个支撑板34。单个可移动板32和/或单个支撑板34固定挠性件22的相对位置。在连接到可移动部分10和/或支撑结构2之后，可以选择性地去除可移动板32和/或支撑板34的部分。可以形成多个可移动板32和/或多个支撑板34，例如为每个挠性件22形成独立的可移动板32和/或独立的支撑板34。这可以为致动器组件1的其他器件留出空间，或者使致动器组件1更轻且更紧凑。挠性件22可以由于它们与可移动部分10和/或支撑结构2的连接而保持在适当的位置。

术语“形状记忆合金(SMA)线”可以指任何包含SMA的元件。SMA线可以具有适合于本文所述目的的任何形状。SMA线可以是长形的，并且可以具有圆形的横截面或任何其他形状的横截面。横截面可以沿SMA线的长度变化。也可能的是，SMA线的长度(无论定义如何)可以与SMA线的其他尺寸中的一个或更多个相似。SMA线可以是柔韧的，或者换句话说，是柔性的。在一些示例中，当在两个元件之间以直线连接时，SMA线只能施加迫使两个元件在一起的张力。在其他示例中，SMA线可以围绕元件弯曲，并且可以在SMA线在张力下趋于变直时向元件施加力。SMA线可以是梁状的或刚性的，并且能够对元件施加不同的力(例如非张力)。SMA线可以包括也可以不包括非SMA的(一种或更多种)材料和/或(一种或更多种)组成部分。例如，SMA线可以包括SMA的芯和非SMA材料的涂层。除非上下文另有要求，否则术语“SMA线”可以指充当单个致动元件的SMA线的任何配置，例如，该单个致动元件可以被独立地控制以产生作用于元件的力。例如，SMA线可以包括机械地并联和/或串联布置的SMA线的两个或更多个部分。在一些布置中，SMA线可以是较大区段的SMA线的一部分。这种较大区段的SMA线可以包括可单独受控制的两个或更多个部分，从而形成两根或更多根SMA线。

尽管上述实施例已经描述了使用SMA线的致动器组件，但本领域技术人员应理解，所描述的支承机构和挠性件的特征可以容易地与其他形式的致动器部件一起使用。例如，每个致动器部件可以是音圈马达(VCM)致动器，但也可以是其他类型的致动器，例如压电致动器、径向马达或其他马达。

本领域技术人员应理解，尽管前面的内容已描述了被认为是执行本公开的最佳模式和在适当的情况下执行本公开的其它模式，但是本公开不应限于本说明书中公开的优选实施例的具体构造和方法。本领域技术人员应认识到，本公开具有广泛的应用范围，并且在不脱离所附权利要求所限定的任何发明构思的情况下，实施例可以进行宽范围的修改。

Claims

1.一种致动器组件，包括：

支撑结构；

可移动部分，其能够相对于所述支撑结构移动；

支承机构，其将所述可移动部分支撑在所述支撑结构上，并被布置成引导所述可移动部分相对于所述支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动；以及

至少一个致动器部件，其连接在所述支撑结构与所述可移动部分之间，并被布置成驱动所述可移动部分围绕所述螺旋轴线的旋转，所述旋转通过所述支承机构被转换成围绕所述螺旋轴线的螺旋移动，

其中，所述支承机构包括至少两个挠性件，所述挠性件连接在所述支撑结构和所述可移动部分之间，并且被布置成挠曲以引起所述引导，所述挠性件各自具有在两个外部部分之间的中心部分，其中，所述中心部分在至少一个方向上比所述外部部分中的每一个更有刚性。

2.根据权利要求1所述的致动器组件，其中，所述外部部分在至少一个方向上具有比所述中心部分更小的横截面。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的致动器组件，其中，所述中心部分在所述外部部分之间在纵向方向上延伸，并且其中，所述挠性件具有在垂直于所述纵向延伸的方向上从所述中心部分延伸的增强部分。

4.根据权利要求3所述的致动器组件，其中，所述增强部分与所述中心部分一体地形成。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的致动器组件，其中，至少一个间隙存在于所述中心部分和所述增强部分之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件，其中，在正常操作中，所述挠性件被布置成仅通过所述外部部分的挠曲来挠曲。

7.根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件，其中，每个挠性件围绕所述螺旋轴线以弧形延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件，其中，每个挠性件沿着所述螺旋轴线预偏转。

9.根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件，其中，所述挠性件沿着所述螺旋轴线延伸，并且相对于垂直于所述螺旋轴线的平面倾斜，围绕所述螺旋轴线旋转对称。

10.根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件，其中，所述支承机构还包括安装在所述支撑结构上的支撑板和安装在所述可移动部分上的可移动板，至少一个所述挠性件与所述支撑板和/或所述可移动板一体地形成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件，其中，所述支承机构包括至少四个挠性件，优选五个挠性件。

12.根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件，其中，所述致动器部件由形状记忆合金形成。

13.根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件，其中，所述可移动部分具有最多20mm，优选最多15mm，进一步优选最多10mm的最大侧向范围。

14.根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件，其中，所述支承机构由片材一体地形成。

15.一种相机装置，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的致动器组件；以及

图像传感器，其相对于所述致动器组件的所述支撑结构固定；

其中，所述致动器组件的所述可移动部分包括具有一个或更多个透镜的透镜组件，所述透镜组件被配置成将图像聚焦到所述图像传感器上。

16.根据权利要求15所述的相机装置，还包括控制器，所述控制器被布置成通过控制所述致动器部件来控制所述透镜组件相对于所述图像传感器的位置。

17.一种致动器组件，包括：

支撑结构；

可移动部分，其能够相对于所述支撑结构移动；

支承机构，其被构造成引导所述可移动部分相对于所述支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动，所述支承机构包括：

支撑板，其连接到所述支撑结构；

可移动板，其连接到所述可移动部分；以及

至少两个挠性件，其连接在所述支撑板和所述可移动板之间，以便引导所述可移动板相对于支撑板围绕所述螺旋轴线的螺旋移动；

其中，所述支承机构由片材一体地形成；以及

至少一个致动器部件，其连接在所述支撑结构与所述可移动部分之间，并被布置成驱动所述可移动部分围绕所述螺旋轴线的旋转，所述旋转通过所述支承机构被转换成围绕所述螺旋轴线的螺旋移动。

18.根据权利要求17所述的致动器组件，其中，所述支承机构由片状金属一体地形成。

19.根据权利要求17或18所述的致动器组件，其中，单个可移动板和/或单个支撑板连接到所述至少两个挠性件中的每一个。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的致动器组件，其中，每个挠性件具有在两个外部部分之间的中心部分，其中，所述中心部分在至少一个方向上比所述外部部分中的每一个更有刚性，并且其中，所述中心部分和所述两个外部部分由所述片材形成。

21.根据权利要求20所述的致动器组件，其中，所述中心部分在平面内延伸，并且其中，每个挠性件具有增强部分，所述增强部分连接到所述中心部分并在相对于所述中心部分的平面成角度的平面内延伸，其中，所述增强部分由所述片材形成。

22.一种制造根据权利要求17至21中任一项所述的致动器组件的方法，所述方法包括：

提供支承机构，所述支承机构包括支撑板、可移动板和至少两个挠性件，所述挠性件连接在所述支撑板和所述可移动板之间，以便引导所述可移动板相对于支撑板围绕所述螺旋轴线的螺旋移动，所述支承机构通过以下方式来提供：

提供一件片材，以及

选择性地去除所述一件片材的部分以提供所述支承机构；

将可移动部分安装在所述支承机构的所述可移动板上，并将支撑结构安装在所述支撑板上，使得所述支承机构被构造成引导所述可移动部分相对于所述支撑结构围绕所述螺旋轴线的螺旋移动；以及

将至少一个致动器部件连接在所述支撑结构和所述可移动部分之间，其布置方式为使得所述至少一个致动器部件驱动所述可移动部分围绕所述螺旋轴线旋转，所述旋转通过所述支承机构被转换成围绕所述螺旋轴线的螺旋移动。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，提供所述支承机构包括部分地蚀刻所述挠性件的外部部分，使得所述外部部分具有比所述挠性件的中心部分更小的横截面。

24.根据权利要求22或23所述的方法，还包括在选择性地去除所述一件片材的部分之后，弯曲所述片材以形成用于每个挠性件的增强部分，所述增强部分在相对于所述挠性件的其它部分成角度的平面内延伸。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中，提供所述支承机构包括提供具有连接所述挠性件的单个可移动板和/或单个支撑板的支承机构；以及

在将所述可移动部分安装在所述可移动板上和/或在将所述支撑结构安装在所述支撑板上之后，去除所述单个可移动板和/或所述单个支撑板的部分以形成多个可移动板和/或支撑板。

26.一种致动器组件，包括：

支撑结构；

可移动部分，其能够相对于所述支撑结构移动；

支撑板，其连接到所述支撑结构；

可移动板，其连接到所述可移动部分；以及

至少两个挠性件，其连接在所述支撑板和所述可移动板之间，以引导所述可移动板相对于支撑板围绕所述螺旋轴线的螺旋移动；

其中，所述支承机构由片材一体地形成；以及

27.根据权利要求26所述的致动器组件，其中，所述支承机构由片状金属一体地形成。

28.根据权利要求26或27所述的致动器组件，其中，单个可移动板和/或单个支撑板连接到所述至少两个挠性件中的每一个。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的致动器组件，其中，每个挠性件具有在两个外部部分之间的中心部分，其中，所述中心部分在至少一个方向上比所述外部部分中的每一个更有刚性，并且其中，所述中心部分和所述两个外部部分由所述片材形成。

30.根据权利要求29所述的致动器组件，其中，所述外部部分在至少一个方向上具有比所述中心部分更小的横截面。

31.根据权利要求29或39所述的致动器组件，其中，所述中心部分在平面内延伸，并且其中，每个挠性件具有增强部分，所述增强部分连接到所述中心部分并在相对于所述中心部分的平面成角度的平面内延伸，其中，所述增强部分由所述片材形成。

32.根据权利要求31所述的致动器组件，其中，至少一个间隙存在于所述中心部分和所述增强部分之间。

33.根据权利要求29至32中任一项所述的致动器组件，其中，在正常操作中，所述挠性件被布置成仅通过所述外部部分的挠曲来挠曲。

34.根据权利要求26至33中任一项所述的致动器组件，其中，每个挠性件围绕所述螺旋轴线以弧形延伸。

35.根据权利要求26至34中任一项所述的致动器组件，其中，每个挠性件沿着所述螺旋轴线预偏转。

36.根据权利要求26至35中任一项所述的致动器组件，其中，所述挠性件沿着所述螺旋轴线延伸，并且相对于垂直于所述螺旋轴线的平面倾斜，围绕所述螺旋轴线旋转对称。

37.根据权利要求26至36中任一项所述的致动器组件，其中，所述支承机构包括至少四个挠性件，优选五个挠性件。

38.根据权利要求26至37中任一项所述的致动器组件，其中，所述致动器部件由形状记忆合金形成。

39.根据权利要求26至38中任一项所述的致动器组件，其中，所述支承机构具有在1mm至16mm，优选3mm至7mm的范围内的最大侧向范围。

40.根据权利要求26至39中任一项所述的致动器组件，其中，所述片材具有在5μm至500μm，优选20μm至80μm的范围内的厚度。

41.一种相机装置，包括：

根据权利要求26至40中任一项所述的致动器组件；以及

42.根据权利要求41所述的相机装置，还包括控制器，所述控制器被布置成通过控制所述致动器部件来控制所述透镜组件相对于所述图像传感器的位置。

43.一种制造根据权利要求26至40中任一项所述的致动器组件的方法，所述方法包括：

提供支承机构，所述支承机构包括支撑板、可移动板和至少两个挠性件，所述挠性件连接在所述支撑板和所述可移动板之间，以便引导所述可移动板相对于支撑板围绕所述螺旋轴线的螺旋移动，所述支承机构通过以下方式来提供:

提供一件片材，以及

选择性地去除所述一件片材的部分以提供所述支承机构；

44.根据权利要求43所述的方法，其中，提供所述支承机构包括部分地蚀刻所述挠性件的外部部分，使得所述外部部分具有比所述挠性件的中心部分更小的横截面。

45.根据权利要求43或44所述的方法，还包括在选择性地去除所述一件片材的部分之后，弯曲所述片材以形成用于每个挠性件的增强部分，所述增强部分在相对于所述挠性件的其它部分成角度的平面内延伸。

46.根据权利要求43至45中任一项所述的方法，其中，提供所述支承机构包括提供具有连接所述挠性件的单个可移动板和/或单个支撑板的支承机构；以及