形状记忆合金致动装置的制作方法

形状记忆合金致动装置
1.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。
2.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，这样的sma致动器丝可以用于光学设备(诸如照相机)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。
3.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。在该文中，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)，挠曲件引导沿着光轴的平移移动。在该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。
4.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。
5.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。
6.根据要求保护的本发明的第一方面，提供了一种形状记忆合金(sma)致动装置，该装置包括：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；以及一组四个sma致动器线，每个线连接在支撑结构和可移动元件之间，位于正交于螺旋轴线的平面内或与正交于螺旋轴线的平面成锐角，该组线包括第一对线和第二对线，第一对线被布置成在收缩时驱使可移动元件在第一方向上围绕螺旋轴线旋转，第二对线被布置成在收缩时驱使可移动元件在相反的第二方向上围绕螺旋轴线旋转，其中螺旋轴承机构将旋转转换成螺旋移动。
7.四个sma致动器线可以提供使可移动元件移动的替代的且有利的方式。
8.在从属权利要求中指定了另外的(可选的)特征，并且下文描述了另外的优点。
9.在一些实施例中，螺旋轴承机构包括在支撑结构和可移动元件之间延伸的至少一个挠曲臂。例如，螺旋轴承机构可以包括两个挠曲臂，优选地四个挠曲臂。
10.在一些实施例中，挠曲臂和sma线沿第一轴线的最大延伸范围(extent)基本上小于挠曲臂和四个sma线沿第二轴线的最大延伸范围；其中第一轴线垂直于螺旋轴线，并且第二轴线垂直于螺旋轴线且垂直于第一轴线。例如，挠曲臂和sma线沿第一轴线的最大延伸范
围可以小于挠曲臂和四个sma线沿第二轴线的最大延伸范围的90％、优选地小于80％。
11.sma致动装置可以包括第一侧和第二侧，其中第一侧包括至少一个挠曲臂和四个sma线中的第一对，并且第二侧包括至少一个挠曲臂和四个sma线中的第二对。第一侧和第二侧位于螺旋轴线的相对侧上。第一侧和第二侧可以是分开的、不重叠的和毗邻的。
12.螺旋轴承机构可以包括四个挠曲臂。四个挠曲臂可以围绕可移动元件的周界基本上等距地间隔开。挠曲臂可以在大致彼此偏移90
°
的四个位置从可移动元件的主体的外周界突出。
13.四个sma线可以与第一轴线基本上对齐。例如，四个sma线中的每一个与轴线之间的角度可以小于20
°
，优选地小于10
°
，进一步优选地小于5
°
。
14.四个sma线可以沿着第一轴线基本上占据挠曲臂和sma线的最大延伸范围。例如，四个sma线可以占据挠曲臂和sma线沿第一轴线的最大延伸范围的80％以上，优选地90％以上，进一步优选地95％以上。
15.在一些实施例中，可移动元件包括四个可移动连接部分，并且支撑结构包括四个静态连接部分。四个sma线中的每一个可以连接在四个可移动部分中的每一个与四个静态连接部分中的每一个之间。四个可移动连接部分可以从围绕可移动元件的主体的周界基本上等距地间隔开的位置延伸。这些位置可以大致彼此偏离约90
°
。
16.挠曲臂和可移动连接部分可以是整体的(unitary)。例如，挠曲臂和可移动连接部分可以由单个片(例如，金属片)制成。可替代地，挠曲臂和可移动连接部分可以不是整体的，并且例如包括不同的厚度和/或材料。
17.当应用于sma致动装置(其中可移动元件是包括至少一个透镜的透镜元件，例如其中螺旋轴线是透镜元件的光轴)时，特定的优点被实现。在许多应用中，希望最小化沿这种透镜元件的平移移动方向的尺寸。例如，sma致动装置可以是照相机，其中支撑结构具有安装在其上的图像传感器，并且透镜元件布置成将图像聚焦在图像传感器上。通过本技术实现的尺寸减小的优点在空间宝贵的手持设备和微型设备中(例如其中，至少一个透镜具有的直径至多为30mm，优选地至多为20mm，优选地至多为15mm，优选地至多为10mm)特别有价值。
18.然而，本技术通常可以大致应用于任何类型的设备，该任何类型的设备包括静态部分和相对于静态部分可移动的可移动部分。通过非限制性的示例，致动器组件可以是下列设备中的任一种或者可以设置在下列设备中的任一种中：智能手机、照相机、可折叠的智能手机、可折叠的智能手机照相机、可折叠的消费电子设备、图像捕获设备、可折叠的图像捕获设备、阵列照相机、3d感测设备或系统、伺服马达、消费电子设备、移动或便携式计算设备、移动或便携式电子设备、膝上型计算机、平板计算设备、电子阅读器、计算附件或计算外围设备、安全系统、游戏系统、游戏附件、机器人或机器人设备、医疗设备、增强现实系统、增强现实设备、虚拟现实系统、虚拟现实设备、可穿戴设备、无人机、飞行器、航天器、潜水器、交通工具以及自动交通工具。应当理解，这是示例设备的非穷举列表。
19.现在将参考附图仅以示例的方式描述要求保护的本发明的某些实施例，在附图中：
20.图1是致动器组件的示意图，该致动器组件是照相机；
21.图2和图3是两个螺旋轴承的透视图；
22.图4是具有不同的螺旋轴承机构的致动器组件的示意性横截面图；
23.图5和图6是如图4中所示的致动器组件的示例的透视图；
24.图7是图5和图6中所示的致动器组件的平面图；
25.图8至图10是具有不同的螺旋轴承机构的致动器组件的示意性横截面图；
26.图11是图9的致动器组件的螺旋轴承机构的透视图；
27.图12是图9的致动器组件的第一示例的透视图；
28.图13是图12中所示的致动器组件的侧视图；
29.图14是图12中所示的致动器组件的平面图；
30.图15是图9的致动器组件的第二示例的透视图；
31.图16是图15中所示的致动器组件的平面图；以及
32.图17是具有另一种可能的螺旋轴承机构的致动器组件的透视图；
33.图18至图22是可能的加载机构(loading arrangement)的侧视图；
34.图22a是具有又一种可能的螺旋轴承机构的致动器组件的示意性横截面图；
35.图23是垂直于轴承的移动方向截取的第一可替代轴承的横截面图；
36.图24是图23的第一可替代轴承的侧视图；
37.图25是垂直于轴承的移动方向截取的第二可替代轴承的横截面图；
38.图26是图25的可替代轴承的侧视图；
39.图27是具有螺旋轴承机构的致动器组件的侧视图，该螺旋轴承机构包括多于一个挠曲件；
40.图28和图29是图27的螺旋轴承机构的平面图，该螺旋轴承机构具有不同形式的挠曲件；
41.图29a是包括多于一个挠曲件的可替代螺旋轴承机构的透视图；
42.图30至图32是sma致动器线、螺旋轴承和偏置元件(在存在时)的各种布置的透视图；
43.图33是可替代螺旋轴承机构的透视图；
44.图34a-图34b是第一螺旋挠曲组件的透视图；
45.图35是第二螺旋挠曲组件的平面图；
46.图36是第三螺旋挠曲组件的平面图；
47.图37是第四螺旋挠曲组件的平面图；以及
48.图38是第五螺旋挠曲组件的平面图。
49.除非上下文另有要求，术语“轴承”在本文中使用如下。本文使用的术语“轴承”包括术语“滑动轴承(sliding bearing)”、“滑体轴承(plain bearing)”、“滚动轴承”、“滚珠轴承”、“滚子轴承”、“空气轴承”(其中压缩空气使负载浮动)和“挠曲件”。本文使用的术语“轴承”通常是指任何元件或元件的组合，其用以将运动限制为仅期望的运动并减少移动部分之间的摩擦。术语“滑动轴承”用于表示轴承元件在轴承表面上滑动的轴承，并且包括“滑体轴承”。术语“滚动轴承”用于表示滚动轴承元件(例如滚珠或滚子)在轴承表面上滚动的轴承。这种滚动轴承元件可以是屈从元件(compliant element)，例如充满气体的囊。在实施例中，轴承可以设置于非线性轴承表面上或者可以包括非线性轴承表面。
50.在本公开的一些实施例中，可以组合使用多于一种类型的轴承元件来提供轴承功
能。因此，本文使用的术语“轴承”包括例如滑体轴承、滚珠轴承、滚子轴承和挠曲件的任意组合。
51.致动器组件
52.图1中示意性地示出了致动器组件1，该致动器组件1是照相机。
53.致动器组件1包括静态部件2，该静态部件2具有安装在其上的图像传感器3。静态部件2可以采取任何合适的形式，典型地包括基座4，图像传感器固定到基座。静态部件2还可以支撑下面进一步描述的ic芯片5。
54.致动器组件1还包括透镜元件10，在该示例中，该透镜元件10是可移动部件。透镜元件10包括透镜11，尽管可替代地透镜元件可以包括多于一个透镜。透镜元件10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。
55.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30mm、优选地至多20mm、优选地至多15mm、优选地至多10mm的直径。
56.尽管在该示例中致动器组件1是照相机，但这通常不是必需的。在一些示例中，致动器组件1可以是光学设备，其中可移动部件是透镜元件，但是没有图像传感器。在其它示例中，致动器组件1可以是这样一种类型的装置，即，该装置不是光学设备，并且其中可移动部件不是透镜元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的装置。
57.螺旋轴承机构
58.致动器组件1还包括螺旋轴承机构20(在图1中示意性地示出)，螺旋轴承机构将透镜元件10支撑在静态部件2上。螺旋轴承机构20被布置成引导透镜元件10围绕螺旋轴线h相对于静态部件2的螺旋移动。在本示例中，螺旋轴线h与光轴o重合，并且螺旋移动用箭头m在图1中示出。优选地，螺旋运动沿着右螺旋，即具有恒定半径的螺旋，但通常任何螺旋都是可能的。螺旋的螺距沿着螺旋运动可以是恒定的或变化的。优选地，螺旋移动通常仅是螺旋一整圈的一小部分(少于四分之一)。
59.由螺旋轴承机构20引导的透镜元件10的螺旋运动包括沿着螺旋轴线h的平移移动和围绕螺旋轴线h的旋转移动的分量。沿着螺旋轴线h的平移移动是透镜元件10的期望移动，例如改变图像在图像传感器3上的焦距和/或改变图像在图像传感器3上的放大(变焦)。在这个示例中，围绕螺旋轴线h的旋转移动对于光学目的是不需要的，但是通常是可接受的，因为透镜元件10的旋转不会改变图像在图像传感器3上的焦距。
60.螺旋轴承机构20可以采取多种形式。
61.一种可能性是，螺旋轴承机构20包括是滚动轴承的一个或更多个螺旋轴承30，这种螺旋轴承的示例在图2和图3中示出。在图2和图3的每一个中，螺旋轴承30包括一对轴承表面31和32，以及多于一个滚动轴承元件33，例如滚珠，其设置在轴承表面31和32之间。轴承表面31和32中的一个设置在静态部件2上，并且轴承表面31和32中的另一个设置在透镜元件10上。
62.螺旋轴承30引导透镜元件10相对于静态部件2的螺旋移动，如箭头m所示。这可以通过轴承表面31和32围绕螺旋轴线h螺旋地延伸(即沿着螺旋的线延伸)来实现。也就是说，在实际实施例中，如果螺旋轴承机构20中的一个或更多个螺旋轴承引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动，则与轴承表面31和32距螺旋轴线h的距离相比，轴承表面31和32的
长度可以是短的，使得它们的形状接近直的或者甚至每个都是直的。通常存在多于一个螺旋轴承30，其以不同角度位置围绕螺旋轴线h定位，在这种情况中，螺旋轴承30具有不同的定向，使得它们协作并保持足够的约束，以引导透镜元件10相对于静态部件2的螺旋移动，即使单个螺旋轴承30的轴承表面31和32是直的。
63.在图2的示例中，轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35，滚动轴承元件33位于凹槽34和35中。在该示例中，凹槽34和35约束透镜元件10相对于静态部件2的横向平移移动(即横向于箭头m所示的移动方向)。图2中所示的凹槽在横截面上是v形的，但是其他横截面也是可能的，例如弯曲成圆形或椭圆形的部分。通常，凹槽34和35提供了与相应的滚动轴承元件33的两个接触点。凹槽34和35可以螺旋地延伸。可替代地，在实际实施例中，如果螺旋轴承机构20中的一个或更多个螺旋轴承30引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动，则与轴承表面31和32距螺旋轴线h的距离相比，轴承表面31和32的长度可以是短的，在这种情况凹槽34和35可以是直的或者是接近直的。
64.在图3的示例中，第一轴承表面31包括滚动轴承元件33位于其中的凹槽36，并且第二轴承表面32中的轴承表面是“平面的”。包括凹槽36的第一轴承表面31可以设置在静态部件2和透镜元件10中的任一个上，第二轴承表面32设置在静态部件2和透镜元件10中的另一个上。在图3的示例中，螺旋轴承30不约束透镜元件10相对于静态部件2的横向平移移动(即横向于箭头m所示的移动方向)。轴承表面32在下述意义上是“平面”的，即其为不是凹槽的表面，是只提供与滚珠单点接触的表面。换句话说，轴承表面32在滚动轴承元件33的整个宽度尺度上实际上是平面的，尽管在更大的尺度上是螺旋的。例如，如图所示，该“平面”表面是螺旋的，在横截面中是沿移动方向螺旋扭曲的一条线，在任何时候都保持与滚珠的单点接触。可选地，并且如上所述，在实际实施例中，如果螺旋轴承机构20中的一个或更多个螺旋轴承30引导透镜元件10相对于支撑结构2的螺旋移动，则轴承表面31和32的长度可以是短的，在这种情况下，轴承表面32可以是平面的或者是接近平面的。
65.图2和图3中以示例的方式示出了单个滚动轴承元件33，但是通常可以包括多于一个的任意数量的滚动轴承元件33。
66.在一些示例中，螺旋轴承30可以包括单个滚动轴承元件33。在那种情况下，螺旋轴承30本身不约束透镜元件10相对于静态部件2围绕单个滚动轴承元件33的旋转移动，即围绕横向于箭头m所示的移动方向的轴线的旋转移动。然而，这使螺旋轴承30的整体尺寸最小化，并且特别是使螺旋轴承30沿螺旋轴线h投影的高度最小化，因为它只需要适应滚动轴承元件33的尺寸和轴承表面31和32的相对行程。
67.在其他示例中，螺旋轴承30可以包括多于一个滚动轴承元件33。在这种情况下，螺旋轴承30约束透镜元件10相对于静态部件2围绕滚动轴承元件33中的任一个的旋转移动，即围绕横向于箭头m所示的移动方向的轴线的旋转移动。然而，与使用单个滚动轴承元件33相比，这增加了螺旋轴承30的整体尺寸，并且特别是增加了螺旋轴承30沿螺旋轴线h投影的高度。
68.螺旋轴承机构通常可以包括任意数量的螺旋轴承30，其中螺旋轴承30的构造被选择为引导透镜元件10相对于静态部件2的螺旋移动，同时在其他自由度上约束透镜元件10相对于静态部件2的移动。许多螺旋轴承机构可以包括多于一个螺旋轴承30，并且至少一个螺旋轴承包括多于一个滚动轴承元件30。
69.具有可能的不同螺旋轴承机构的致动器组件1的一些具体示例在图4、图8、图9和图10中图示，这些图是正交于螺旋轴线的示意性平面图，示出了静态部件2、透镜元件10以及螺旋轴承30。
70.图4图示了仅包括两个螺旋轴承37和38的可能的螺旋轴承机构。螺旋轴承37和38布置在透镜元件10的相对的侧上。
71.第一螺旋轴承37与图2所示的螺旋轴承30属于同一种类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35。第一螺旋轴承37包括多于一个滚动轴承元件33，以约束透镜元件10和静态部件2的相对移动。
72.第二螺旋轴承38与图3所示的螺旋轴承30属于同一种类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。图4图示了第二螺旋轴承38的第一轴承表面31在静态部件2上的情况，但是可选地第一轴承表面31可以在透镜元件10上。第二螺旋轴承38可以包括单个滚动轴承元件33或多于一个滚动元件33，并且主要增加对透镜元件10和静态部件2围绕第一螺旋轴承37的移动方向(箭头m)的相对旋转的约束。
73.图4的螺旋轴承机构包括比以下其他示例更少数量的螺旋轴承(即两个)，这简化了构造并减少了致动器组件1的占用面积。
74.图5至图7图示了图4中所示的致动器组件1的示例，其中静态部件2和透镜元件10由模制部件形成。在图5至图7中，可以看到静态部件2、透镜元件10和螺旋轴承37和38的详细形式。此外，致动器组件1包括弹性元件70，弹性元件70以压缩方式连接在支撑结构2和透镜元件10之间，并且平行于螺旋轴线h延伸，从而提供沿螺旋轴线h的力。结果是，弹性元件70加载一个或更多个螺旋轴承。在该示例中，弹性元件70是弹簧，但是原则上可以由任何其他元件形成，例如挠曲件或弹性材料件。
75.图8图示了可能的螺旋轴承机构，其仅包括三个螺旋轴承39、40和41。三个螺旋轴承39、40和41围绕螺旋轴线h等角度地间隔开，但是可替代地，它们可以不相等地间隔开。
76.第一螺旋轴承39和第二螺旋轴承40与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35。
77.第三螺旋轴承41与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。图8图示了第三螺旋轴承41的第一轴承表面31在透镜元件10上的情况，但是可替代地，它可以在静态部件2上。
78.三个螺旋轴承39、40和41中的每一个可以包括单个滚动轴承元件或多于一个轴承元件33。这是可能的，因为由三个螺旋轴承39、40和41施加的且特别是第一螺旋轴承39和第二螺旋轴承40的凹槽施加的约束足以在除螺旋移动之外的自由度上约束透镜元件10相对于静态部件2的移动。由于在三个螺旋轴承39、40、41中的每一个中仅使用单个滚动轴承元件33，因此与图4的螺旋轴承机构相比，三个螺旋轴承39、40和41的整体尺寸并且特别是三个螺旋轴承39、40和41沿螺旋轴线h投影的高度被减小。
79.图10图示了可能的螺旋轴承机构，其仅包括四个螺旋轴承42至45。四个螺旋轴承42至45围绕螺旋轴线h等角度地间隔开。
80.第一螺旋轴承42与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32
各自包括相应的凹槽34和35。
81.第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45各自均与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。图10图示了第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45的第一轴承表面31在透镜元件10上的情况，但是可选地，它可以在静态部件2上。
82.第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45中的每一个可以包括单个滚动轴承元件33，而第一螺旋轴承42包括两个滚动轴承元件。这是可能的，因为由四个螺旋轴承42至45施加的约束足以在除螺旋移动之外的自由度上约束透镜元件10相对于静态部件2的移动。
83.图9图示了另一可能的螺旋轴承机构，其仅包括四个螺旋轴承46至49。四个螺旋轴承46至49围绕螺旋轴线h等角度地间隔开，但是可替代地，它们可以不相等地间隔开。
84.第一螺旋轴承46和第二螺旋轴承47与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35。
85.第三螺旋轴承48和第四螺旋轴承49与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。图9图示了第三螺旋轴承48和第四螺旋轴承49的第一轴承表面31在透镜元件10上的情况，但是可替代地，它可以在静态部件2上。
86.四个螺旋轴承46至49中的每一个可以包括单个滚动轴承元件33。这是可能的，因为由四个螺旋轴承46至49施加的约束足以在除螺旋移动之外的自由度上约束透镜元件10相对于静态部件2的移动。由于在四个螺旋轴承46至49中的每一个中仅使用单个滚动轴承元件33，因此与图4的螺旋轴承机构相比，四个螺旋轴承46至49的整体尺寸且特别是四个螺旋轴承46至49沿着螺旋轴线h投影的高度被减小。
87.图11图示了图9中所示的致动器组件1的螺旋轴承机构20的示例，其中静态部件2和透镜元件10由模制部件形成。在图11中，可以看到静态部件2、透镜元件10和螺旋轴承30的详细形式。
88.图12至图14图示了图9中所示的致动器组件1的第一示例，该致动器组件包括如图11中所示的螺旋轴承机构20。此外，致动器组件1包括两个弹性元件70，该两个弹性元件70以压缩方式连接在支撑结构2和透镜元件10之间，并且与螺旋轴线h成锐角地延伸，使得这两个弹性元件提供力，该力具有加载四个螺旋轴承46至49的分量。在该示例中，弹性元件70是弹簧，但是原则上可以由任何其他元件形成，例如挠曲件或弹性材料件。
89.图15和图16图示了图9中所示的致动器组件1的第二示例，该致动器组件包括如图11中所示的螺旋轴承机构20。此外，致动器组件1包括两个弹性元件70，它们以压缩方式连接在支撑结构2和透镜元件10之间，并以围绕螺旋轴线h旋转对称的方式正交于螺旋轴线h延伸，使得这两个弹性元件提供力，该力具有加载螺旋轴承46至49的分量。
90.在上文描述的每个螺旋轴承机构中，透镜元件10上的轴承表面32各自相对于支撑结构2上的轴承表面31布置在同一侧(全部在上方或全部在下方)。当轴承表面31和32螺旋地延伸时，这意味着在图8的垂直于螺旋轴线h的横截面视图中，从螺旋轴线h外侧看，位于透镜元件10上的所有轴承表面32都在位于支撑结构2上的轴承表面31的右侧，并且在图9和图10的视图中，当从螺旋轴线h外侧看时，位于透镜元件10上的所有轴承表面32都在位于支
撑结构2上的轴承表面31的左侧。由于这种布置，螺旋轴承的位于支撑结构2上的所有轴承表面31彼此都面向相同的方向，这有助于通过相同的工具制造轴承表面31。类似地，制造优势适用于透镜元件2上的轴承表面32，它们彼此也面向相同的方向。
91.这种布置的结果是，所有的螺旋轴承30需要以相同的螺旋方向加载。因此，螺旋轴承30的加载可以通过沿着螺旋轴线h施加加载力、围绕螺旋轴线h施加加载力或其组合来提供。在下文更详细描述的布置中，该加载力可以由弹性偏置元件70施加。
92.图17示出了另一可能的螺旋轴承机构，其是图7的螺旋轴承机构的修改。因此，螺旋轴承机构仅包括四个螺旋轴承46至49，并且四个螺旋轴承46至49围绕螺旋轴线h等角度地间隔开，但是可替代地，它们可以不相等地间隔开。
93.如在图11的螺旋轴承机构中，(a)第一螺旋轴承46和第二螺旋轴承47与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35，以及(b)第三螺旋轴承48和第四螺旋轴承49与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。图17图示了第三螺旋轴承48和第四螺旋轴承49的第一轴承表面31在透镜元件10上的情况，但是可替代地，它可以在支撑结构2上。
94.如图17的螺旋轴承机构，四个螺旋轴承46至49中的每一个可以包括单个滚动轴承元件33。这是可能的，因为由四个螺旋轴承46至49施加的约束足以在除螺旋移动之外的自由度上约束透镜元件10相对于支撑结构2的移动。由于在四个螺旋轴承46至49的每一个中仅使用单个滚动轴承元件33，因此当每个螺旋轴承仅具有单个滚动元件时，四个螺旋轴承46至49的整体尺寸并且特别是四个螺旋轴承46至49沿光轴投影的高度被减小。
95.然而，与图11相比，图17的螺旋轴承机构被修改，以改变各个轴承46至49中的轴承表面31和32的布置，如下所述。在第一螺旋轴承46中，当沿着螺旋轴线h观察时，透镜元件10上的轴承表面32在支撑结构2上的轴承表面31上方，而在第二螺旋轴承47中，当沿着螺旋轴线h观察时，透镜元件10上的轴承表面32在支撑结构2上的轴承表面31下方。类似地，在第三螺旋轴承48中，当沿着螺旋轴线h观察时，透镜元件10上的轴承表面32在支撑结构2上的轴承表面31上方，而在第四螺旋轴承49中，当沿着螺旋轴线h观察时，透镜元件10上的轴承表面31在支撑结构2上的轴承表面32下方。
96.这可以在下面的基础上，通过参考竖直平面(平行于螺旋轴线)上的轴承约束来理解。第一螺旋轴承46和第三螺旋轴承48阻止透镜元件10向下移动，并且第二螺旋轴承47和第四螺旋轴承49阻止透镜元件10向上移动或围绕第一螺旋轴承46和第三螺旋轴承48之间的轴线旋转。
97.这种布置的结果是，螺旋轴承46至49不需要全部围绕螺旋轴线h以相同的螺旋方向加载。这有利于螺旋轴承46至49的加载。例如，该布置允许通过弹性加载布置进行加载，如现在将描述的那样。
98.可选地，可以使用蚀刻来产生透镜元件10上的任何轴承表面的弹性加载，在这种情况中，可以使用相同的蚀刻来产生支撑结构2和透镜元件10之间的公共连接。
99.任何类型的螺旋轴承机构20都可以包括弹性加载机构，该弹性加载机构将滚动轴承中的至少一个滚动轴承的轴承表面相对于其上设置有轴承表面的支撑结构或可移动元件抵靠滚动轴承元件加载。图18至图22示出了这种类型的弹性加载机构的一些示例。
100.图18至图22的每个示例应用于滚动轴承100，该滚动轴承100包括第一轴承表面101、第二轴承表面102和设置在第一轴承表面101和第二轴承表面102之间的滚动轴承元件103(例如滚珠或滚子)。滚动轴承100可以应用于本文所述的任何sma致动装置1中的螺旋轴承的任何一个或更多个滚动轴承。当如此应用时，第一轴承表面101设置在支撑结构2或透镜元件10中的一个上，并且第二轴承表面102设置在支撑结构2或透镜元件10中的另一个上，或者以相反的方式设置。在每种情况中，第一轴承表面101相对于支撑结构2或透镜元件10之一是可移动的，第一轴承表面101设置在支撑结构2或透镜元件10之一上。相反，第二轴承表面102相对于支撑结构2或透镜元件10中的另一个固定，第二轴承表面102设置在支撑结构2或透镜元件10中的另一个上。
101.在图18的示例中，第一轴承表面101形成在连接到透镜元件10或支撑结构2的挠曲元件104上。挠曲元件104由弹性材料制成，通常是金属，例如钢，并且连接到透镜元件10或支撑结构2的相邻部分。因此，挠曲元件104是弹性元件，其既允许第一轴承表面101相对于相邻的支撑结构2或透镜元件10移动，并且又充当弹性加载机构，该弹性加载机构将第一轴承表面101远离透镜元件10或支撑结构2的相邻部分抵靠滚动轴承元件103弹性地加载。
102.在图19的示例中，第一轴承表面101形成在主体105上。主体105通过桥接部分106连接到透镜元件10或支撑结构2，桥接部分106与主体105和透镜元件10或支撑结构2的相邻部分整体形成，该桥接部分106允许第一轴承表面101相对于相邻的支撑结构2或透镜元件10移动。桥接部分106被配置作为布置在主体105与透镜元件10或支撑结构2的相邻部分之间的弹性元件。因此，桥接部分106充当弹性加载机构，该弹性加载机构将主体106以及因此第一轴承表面101远离透镜元件10或支撑结构2的相邻部分抵靠滚动轴承元件103弹性地加载。
103.图20的示例与图19的示例相同，除了挠曲元件107连接到桥接部分106。在这种情况中，挠曲元件107和桥接部分106一起允许第一轴承表面101相对于相邻的支撑结构2或透镜元件10移动，而挠曲元件107是弹性元件，其作为弹性加载机构，将主体106以及因此第一轴承表面101远离透镜元件10或支撑结构2的相邻部分抵靠滚动轴承元件103弹性地加载。与图19的示例相比，挠曲元件107可以被设计成提供主要的弹性效果。桥接部分106可以具有弹性，并因此与挠曲元件107结合而有助于加载，或者与挠曲元件相比，桥接部分106可以基本上没有弹性。这样，与图10的示例相比，桥接部分106可以相对较薄。有利的是，这种布置减少了应力松弛的发生。
104.图21的示例与图20的示例相同，除了桥接部分106被省略，使得主体部分105是与透镜元件10或支撑结构2的相邻部分分离的元件，并且通过挠曲元件107与透镜元件10或支撑结构2的相邻部分连接。结果，挠曲元件107单独作为弹性元件，其作为弹性加载机构，将主体105以及因此第一轴承表面101远离透镜元件10或支撑结构2的相邻部分抵靠滚动轴承元件103弹性地加载。
105.在图22的示例中，第一轴承表面101形成在柔性臂108上，该柔性臂108与透镜元件10或支撑结构2的相邻部分整体形成。因此，柔性臂108允许第一轴承表面101相对于相邻的支撑结构2或透镜元件10移动。此外，弹簧109(或其他弹性元件)布置在臂108与相邻的支撑结构2或透镜元件10之间。弹簧109处于压缩状态。因此，弹簧109是用作弹性加载机构的弹性元件，该弹性加载机构将第一承载表面101远离透镜元件10或支撑结构2的相邻部分抵靠
滚动轴承元件103弹性地加载。
106.弹性加载机构的另一种可替代方案是，支撑结构2或透镜元件10中任一个上的轴承表面中一个由支撑结构2或透镜元件10的蚀刻薄壁区段代替。考虑到支撑结构2或透镜元件10中的薄壁或扭曲部，可以通过使用胶水使这些公差调节对于每个组件是固定的。在sma致动装置1是照相机的情况中，当透镜胶合到位时，透镜元件10中的薄壁区段或扭曲部可以固定到位，或者当屏蔽壳胶合到位时，底盘中的薄壁部分或扭曲部可以固定到位。以与图18至图22的示例相同的方式，可以使这种薄壁或扭曲部动态地适应轴承表面的变化。
107.图22a示出了具有螺旋轴承机构的致动器组件1的示例，该螺旋轴承机构类似于图10的螺旋轴承机构，但是进行了一些修改，如现在将描述的。该螺旋轴承机构包括四个螺旋轴承42至45，它们以与如上所述的在图10中相同的方式布置。螺旋轴承42至45各自均包括单个滚动轴承元件33，使得它们总共提供五个约束。第一螺旋轴承42与图2所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图2中轴承表面31和32各自包括相应的凹槽34和35。第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45各自均与图3所示的螺旋轴承30属于同一类型，在图3中第一轴承表面31包括凹槽36，滚动轴承元件33位于凹槽36中，并且第二轴承表面32是平面的。如图10所示，第二螺旋轴承43、第三螺旋轴承44和第四螺旋轴承45的第一轴承表面31被图示为位于透镜元件10上，但是可替代地，它可以在支撑结构2上。
108.透镜元件10上的轴承表面32各自布置在支撑结构2上的轴承表面31的同一侧上(全部在上方或全部在下方)。当轴承表面31和32螺旋地延伸时，这意味着在垂直于螺旋轴线h的横截面的图22a的视图中，当从螺旋轴线h的外侧看时，透镜元件10上的所有轴承表面32都在支撑结构2上的轴承表面31的左侧。由于这种布置，所有螺旋轴承42至46需要以相同的螺旋方向(对应于图22a中透镜元件10的顺时针旋转)被加载。
109.为了提供这种加载，与图10相比，螺旋轴承机构被修改为包括两个附加的滚动轴承110，这两个滚动轴承是如下布置的螺旋轴承。滚动轴承110包括第一轴承表面111、第二轴承表面112和设置在第一轴承表面111和第二轴承表面112之间的滚动轴承元件113(例如滚珠或滚子)。第一轴承表面111可相对于支撑结构2移动，并且弹性元件114布置在第一轴承表面111和支撑结构2之间。弹性元件114将第一轴承表面111远离支撑结构2加载，从而充当弹性加载机构，该弹性加载机构将第一轴承表面111抵靠滚动轴承元件113弹性地加载。作为可替代方案，滚动轴承元件110可以颠倒，使得第二轴承表面112可相对于透镜元件10移动，并且弹性元件114将第二轴承表面112抵靠滚动轴承元件113加载。附加的滚动轴承110可以具有任何合适的构造，包括图18至图22的任何示例中的滚动轴承110的构造。
110.附加的滚动轴承110相对于螺旋轴承42至46以相反的方式布置，使得它们以相同的螺旋方向(对应于图22a中透镜元件10的顺时针旋转)加载螺旋轴承42至46。结果，图22a所示的螺旋轴承机构高度地平衡，并且公差减小，这有助于制造。类似于图10的螺旋轴承机构，支撑结构2上的所有轴承表面31彼此面向相同方向以及透镜元件10上的所有轴承表面32彼此面向相同方向有助于螺旋轴承42至46的制造。
111.这里示出两个附加的滚动轴承110布置在透镜元件10的相对的侧上。更一般地，可以提供任意数量的一个或更多个附加的滚动轴承110，但是围绕透镜元件10间隔开的多于一个附加的滚动轴承110有利于帮助力的平衡。
112.在上述示例中，螺旋轴承30是滚动轴承，但是在每种情况中，螺旋轴承30可以由滑
动轴承代替，在图23至图26中示出了滑动轴承的两个示例。
113.在图23和图25所示的第一示例中，滑体轴承81包括位于支撑结构2和透镜元件10中的一个上的长形轴承表面83。滑动轴承81还包括形成在支撑结构2和透镜元件10中的另一个上的突出部85，突出部85的端部形成支承在长形轴承表面83上的轴承表面86。尽管在该示例中示出了两个突出部85，但是通常可以设置任意数量的一个或更多个突出部85。长形轴承表面83和轴承表面86是共形的，在该示例中两者是平面的，从而允许透镜元件10相对于支撑结构2的相对移动。理想地，长形轴承表面83和轴承表面86具有0.2或更小的摩擦系数。
114.在图25和图26所示的第二示例中，滑体轴承91包括位于支撑结构2和透镜元件10中的一个上的通道92，通道92的内表面形成轴承表面93。滑动轴承91包括形成在支撑结构2和透镜元件10中的另一个上的突出部95，突出部95的端部形成支承在轴承表面93上的轴承表面96。尽管在该示例中示出了两个突出部95，但是通常可以设置任意数量的一个或更多个突出部95。长形轴承表面93和轴承表面96是共形的，在该示例中两者是平面的，从而允许透镜元件10相对于支撑结构2的相对移动。理想地，长形轴承表面93和轴承表面96具有0.2或更小的摩擦系数。
115.在滑动轴承81和滑动轴承91中的每一个中，轴承表面83、86、93、96的材料选择成提供平滑的移动和长的寿命。轴承表面83、86、93、96可以与下面的部件是一体的，或者可以由表面涂层形成。合适的材料包括例如，ptfe或其它聚合物轴承材料或金属。
116.在滑体轴承81和91中的每一个中，可以在轴承表面83、86、93、96上提供润滑剂。例如，这种润滑剂可以是粉末或流体。合适的润滑剂包括：石墨；硅糊(silicon paste)或低粘度油。
117.虽然螺旋轴承机构20包括螺旋轴承30，在上述示例中螺旋轴承30是滚动轴承，但是另一种可能性是螺旋轴承机构20包括至少一个挠曲件，该至少一个挠曲件在静态部件2和透镜元件10之间延伸，例如如图27所示，其中螺旋轴承机构20包括两个挠曲元件50，每个挠曲元件包括四个挠曲件51，挠曲件51具有如图28或图29所示的构型。如图27所示，挠曲件51各自沿螺旋轴线h预偏转，并且如图28和图29所示，每个挠曲件51围绕螺旋轴线h以弧形延伸。由于这种构造，挠曲件51引导透镜元件10相对于静态部件2围绕螺旋轴线h的螺旋移动。图27至29中挠曲件51的具体数量和布置不是必需的，并且可以使用挠曲件的其他构造(挠曲件的其他构造沿螺旋轴线h预偏转并围绕螺旋轴线h以弧形延伸)来提供相同的功能。
118.图22是包括多于一个挠曲件120的替代螺旋轴承机构20的透视图，图22中示出了四个挠曲件120，尽管通常可以设置任意数量的挠曲件120。在这个示例中，螺旋轴承机构还包括安装在透镜元件10上的可移动板121和安装在支撑结构2上的支撑板122。可移动板121和支撑板122沿着螺旋轴线h间隔开，并且挠曲件120沿着螺旋轴线h延伸且相对于正交于螺旋轴线h的平面倾斜，围绕螺旋轴线h旋转对称。通过这种布置，挠曲件120引导透镜元件10相对于支撑结构2围绕螺旋轴线h的螺旋移动。
119.挠曲件120与可移动板120和支撑板122整体形成。这种形式的连接是有利的，因为它允许螺旋轴承机构被制成单个部件，例如在模制时，从而提供精确的约束。因此，该解决方案将精度与低制造成本相结合。也就是说，原则上挠曲件120可以是以任何合适的方式连接到透镜元件10和支撑结构2的分离的元件。
120.sma致动器线
121.参照图30至图32，致动器组件1包括一组四个sma致动器线60(也简称为“线”)，其布置成驱使透镜元件10相对于静态部件2围绕螺旋轴线h的移动。
122.线60各自连接在支撑结构2和透镜元件10之间，并且如wo 2013/175197 a1中所描述的那样布置，该wo 2013/175197 a1通过该引用并入本文。
123.简而言之，线60包括第一对线60和第二对线60。第一对线60被布置成在收缩时驱使透镜元件10在第一方向上围绕螺旋轴线旋转。第二对线60被布置成在收缩时驱使透镜元件10在相反的第二方向上围绕螺旋轴线旋转。螺旋轴承机构20将旋转转换成螺旋移动。
124.线60围绕螺旋轴线在不同角位置处布置成环圈(loop)，并且连续的线60连接在支撑结构和透镜元件10之间，以便围绕螺旋轴线以交替的方式施加扭矩。在每一对线内，线60布置在螺旋轴线的相对侧上。
125.透镜元件10包括围绕螺旋轴线位于第一角位置处的第一对连接部分(例如，压接部(crimp)，在本文也称为“移动压接部”)和围绕螺旋轴线位于第二角位置处的第二对连接部分(“移动压接部”)。这些第一角位置和第二角度位置彼此偏离180
°
。第一对线60和第二对线60中的每一对的线60经由第一对移动压接部连接到透镜元件10，并且第一对线60和第二对线60中的每一对的线经由第二对连接部分连接到透镜元件10。
126.特别参考图30，在一些示例中，螺旋轴承机构20包括一组三个螺旋轴承，具体是两个(“销接”)轴承401(图2中图示的类型)和一个(“滑块”)轴承402(图3中图示的类型)。
127.三个螺旋轴承依次为第一销接轴承、第二滑块轴承和第三销接轴承。第二轴承与第一轴承围绕螺旋轴线成角度地间隔开约90
°
，并且第三轴承与第二轴承围绕螺旋轴线成角度地间隔开约90
°
。
128.在一些示例(包括图30中图示的示例)中，致动器组件1包括偏置机构90，该偏置机构90被配置成在至少基本上正交于螺旋路径(透镜元件10沿着该螺旋路径移动)的方向上对透镜元件10施加偏置力，以便至少部分地加载螺旋轴承机构20，即轴承401、402。偏置机构90可以具有任何合适的形式。例如，偏置机构90可以包括连接在支撑结构2和透镜元件之间的弹性元件。弹性元件可以是挠曲件或另一弹性元件。偏置机构90可以是磁性加载机构，例如包括位于支撑结构2和透镜元件10中的一个上的永久磁体和位于支撑结构2和透镜元件10中的另一个上的磁性材料(例如钢)。如图30中图示的，偏置机构90可以与第三轴承围绕螺旋轴线成角度地间隔开约90
°
。
129.在一些示例中，可以不存在(单独的)偏置机构，而是，四个线60可以布置成例如与正交于螺旋轴线的平面成锐角，以向透镜元件10施加力，以便加载螺旋轴承机构20，即轴承401、402。
130.一个这样的示例在图31中图示。该示例在其他方面与图30中图示的示例相同
131.特别参考图32，在其他这样的示例中，通过省略(单独的)偏置机构而获得的空间用于包括第四螺旋轴承。特别地，在这样的示例中，存在一个(“销接”)轴承401(图2中图示的类型)和三个(“滑块”)轴承402(图3中图示的类型)。这些轴承401、402一起提供所需的约束。相邻的螺旋轴承401、402的对围绕螺旋轴线彼此成角度地间隔开约90
°
。螺旋轴承401、402的这种分布提供了特别稳定的布置(例如关于倾斜、制造公差等方面)，同时还有效利用了空间(占地面积)。
132.从图30至图32可以看出，透镜元件10包括部分10a，该部分10a至少部分地从螺旋轴线向外延伸并且承载例如轴承401、402的一部分，并且然后承载移动压接部。优选地，螺旋轴承401、402位于四个线60的正方形环圈内。这使得有效地利用可用空间(占地面积)，同时使线60的长度最大化，并因此使最大位移(冲程(stroke))最大化。
133.sma致动器线60由ic芯片5中所实施的控制电路驱动。特别地，控制电路为每个sma致动器线60产生驱动信号，并将驱动信号提供给sma致动器线60。控制电路接收表示透镜元件10沿光轴o的期望位置的输入信号，并产生被选择用于将透镜元件10驱动到期望位置的驱动信号。驱动信号可以使用电阻反馈控制技术产生，在这种情况中，控制电路20测量sma致动器线20的长度的电阻，并且使用测量的电阻作为反馈信号来控制驱动信号的功率。这种电阻反馈控制技术可以如wo-2013/175197、wo-2014/076463、wo-2012/066285、wo-2012/020212、wo-2011/104518、wo-2012/038703、wo-2010/089529或wo-2010029316中任一个所公开的那样实施，以上每一个公开通过引用并入本文。作为替代，控制电路可以包括感测透镜元件10的位置的传感器，例如感测固定到透镜元件10的磁体的位置的霍尔传感器。在这种情况中，驱动信号使用感测到的位置作为反馈信号来控制驱动信号的功率。
134.可替代螺旋挠曲轴承
135.图33是可替代螺旋轴承机构20(本文称为螺旋挠曲轴承1090)的透视图，该螺旋轴承机构包括多于一个挠曲件1092(本文也称为挠曲臂)，该挠曲件1092被布置成在静态部件2和透镜元件10之间延伸。在该示例中示出四个挠曲臂10921、10922、10923、10924，但是通常可以提供任意数量的挠曲臂1092。
136.螺旋挠曲轴承1090包括具有中心孔1009的圆形环1091。然而，通常，中心环1091不是必须包括中心孔1009。圆形环1091连接到四个挠曲臂10921、10922、10923、10924。代替圆形环1091，任何其他形状的中心部分可以共同连接到挠曲臂1092。在未连接到圆形环1091的端部处，每个挠曲臂10921、10922、10923、10924连接到相应的垫片10931、10932、10933、10934。垫片1093用于连接到静态部件2。圆形环1091连接到透镜元件10。中心孔1009的中心轴线与透镜元件10的光轴o和螺旋轴线h重合。
137.每个挠曲臂10921、10922、10923、10924与圆形环1091大致相切(以相同的方式)。每个挠曲臂的跨度包括平行于包含第一轴x和第二轴y的平面的第一分量和平行于主轴z的第二分量两者。因此，挠曲臂沿主轴z预偏转。如果垫片10931、10932、10933、10934被夹紧并且在圆形环1091上向上(正z方向)施加力，那么响应于此，挠曲臂10921、10922、10923、10924将向那个力的方向偏转。在这样做时，在x-y平面中，连接到圆形环1091的端部偏转成更靠近相应的垫片10931、10932、10933、10934，从而导致圆形环1091围绕平行于主轴z的轴线顺时针旋转。相反，在圆形环1091上向下(负z方向)施加的力将导致圆形环1091的向下移动并且还导致圆形环1091的反时针(逆时针)旋转。将理解的是，圆形环1091可以围绕平行于主轴z的轴线反时针旋转，其中挠曲臂1092的布置与图33中的布置镜像对称。
138.以这种方式，螺旋挠曲轴承1090用于将平行于主轴z的相对位移转换成围绕主轴z的旋转，并且将围绕主轴z的旋转转换成平行于主轴z的相对位移。这些移动并不是独立于彼此的。螺旋挠曲轴承1090允许沿一个自由度移动。相对于夹紧的垫片10931、10932、10933、10934，圆形环1091被约束成沿近似螺旋的路径移动。
139.尽管挠曲臂10921、10922、10923、10924在图33中示出为在x-y平面中是弯曲的，但
是在螺旋挠曲轴承1090的其他示例中，挠曲臂1092可以在x-y平面中是直的。在wo 2019/243849 a1中描述了螺旋挠曲轴承1090的另外的示例，wo 2019/243849 a1的内容通过引用以其整体并入本文。wo 2019/243849a1的图19至图22以及所附的第22页第23行至第23页第24行的描述特别地涉及到螺旋挠曲轴承1090。下文还示出和描述了实施螺旋挠曲轴承1090的附加示例。
140.螺旋挠曲轴承组件
141.参考图34a和图34b，现在将描述包括四个sma致动器线60(上面关于图30至图32所描述的)和螺旋挠曲轴承1090(上面关于图33所描述的)的致动器组件1的示例。该致动器组件1的示例将在下文中称为“第一螺旋挠曲组件”1000。
142.图34a示出了第一螺旋挠曲组件1000的分解透视图并且图34b示出了第一螺旋挠曲组件1000的透视图。
143.如上所述，连接在静态部件2和透镜元件10之间的sma致动器线60包括第一对sma致动器线60和第二对sma致动器线60。第一对sma致动器线60被布置成在收缩时驱使透镜元件10在第一方向上围绕螺旋轴线旋转。第二对sma致动器线60被布置成在收缩时驱使透镜元件10在相反的第二方向上围绕螺旋轴线旋转。螺旋轴承机构20将旋转转换成螺旋移动。
144.sma致动器线60围绕螺旋轴线在不同角位置处布置成环圈。连续的sma致动器线60连接在静态部件2(本文也称为支撑结构2)和透镜元件10之间，以便围绕螺旋轴线以交替方式施加扭矩。在每一对线内，sma致动器线60布置在螺旋轴线的相对侧上。
145.透镜元件10包括围绕螺旋轴线位于第一角位置处的第一对连接部分19(例如，压接部，在本文也称为“移动压接部”)和围绕螺旋轴线位于第二角位置处的第二对连接部分19(“移动压接部”)。这些第一角位置和第二角度位置围绕螺旋轴线彼此偏离180
°
。第一对sma致动器线60和第二对sma致动器线60中的每一对的sma致动器线60经由第一对移动压接部19连接到透镜元件10，并且第一对sma致动器线60和第二对sma致动器线60中的每一对的另一sma致动器线经由第二对移动压接部19连接到透镜元件10。
146.第一螺旋挠曲组件1000包括可移动板24，在该示例中，可移动板24可以被认为是透镜元件10的一部分，因为它提供或支撑透镜元件10，并且固定到透镜元件10。在所描绘的实施例中，可移动板24采取环形板的形式。环形板具有形状为矩形的外周界。环形板具有在对角方向上相对的截去顶端的第一角部1511和第二角部1512。环形板具有限定第一螺旋挠曲组件1000的中心孔1009的圆形内周界。然而，通常，可移动板24可以具有任何其他形状。可移动板24的在对角方向上相对的第三角部1513和第四角部1514支撑第一对移动压接部19和第二对移动压接部19。
147.第一螺旋挠曲组件1000的静态部件2包括静态板149。在所描绘的实施例中，静态板149形成为环形板，其具有矩形外周界和限定中心孔1009的圆形内周界。然而，通常，静态板149可以具有任何其他形状。静态部件2还包括围绕螺旋轴线位于第一角位置处的第一对连接部分18(例如，压接部，在本文也称为“静态压接部”)和围绕螺旋轴线位于第二角位置处的第二对连接部分18(“静态压接部”)。这些第一角位置和第二角位置彼此偏离180
°
并且与移动压接部19的角位置偏离90
°
。第一对sma致动器线60和第二对sma致动器线60中的每一对的sma致动器线60经由第一对静态压接部18连接到静态部件2，并且第一对sma致动器线60和第二对sma致动器线60中的每一对的sma致动器线经由第二对静态压接部18连接到
静态部件2。
148.四个sma致动器线60中的每一个的第一端部经由静态压接部18连接到静态部件2，并且四个sma致动器线60中的每一个的第二端部经由可移动压接部19连接到透镜元件10。
149.在所描绘的实施例中，静态压接部18由第一柱1521和第二柱1522支撑。第一柱1521和第二柱1522(使用焊接、粘合剂或其他合适的附接方法)附接到静态板149的在对角方向上相对的角部，以基本上与可移动板24的截去顶端的角部1511、1512对齐。
150.透镜元件10经由可移动板24，通过螺旋挠曲轴承1090经由静态板149联接到静态部件2。垫片1093例如通过焊接、粘合剂或其他合适的附接方法固定到静态板149(本文也称为“基座”或“基板”)。圆形环1091以相同或类似的方式固定到可移动板24。可替代地，圆形环1091可以与可移动板24一体地形成。
151.可替代螺旋挠曲轴承组件
152.参考图35，现在将描述包括四个sma致动器线60’和具有多于一个挠曲件1092’的螺旋轴承机构20(也称为螺旋挠曲轴承1090’)的致动器组件1的另外的示例。在所描绘的示例中，螺旋挠曲轴承1090’包括四个挠曲臂10921’
、10922’
、10923’
、10924’
，尽管通常可以提供任何数量的挠曲臂。该致动器组件1的示例将在下文中称为“第二螺旋挠曲组件”1000’。
153.第二螺旋挠曲组件1000’包括四个sma致动器线60’。四个sma致动器线60’被布置成驱使透镜元件10相对于静态部件2围绕螺旋轴线h的移动(例如以关于图30-图32、图34a和图34b所描述的方式)。
154.四个sma致动器线60’包括第一对sma致动器线601’
和第二对sma致动器线602’
或由第一对sma致动器线601’
和第二对sma致动器线602’
组成。第一对sma致动器线601’
被布置成在收缩时驱使透镜元件10在第一方向上围绕螺旋轴线h旋转。第二对sma致动器线602’
被布置成在收缩时驱使透镜元件10在相反的第二方向上围绕螺旋轴线h旋转。螺旋挠曲轴承1090’将透镜元件10的旋转转换成围绕螺旋轴线h的螺旋移动。四个sma致动器线60’可以按照关于前面的实施例所描述的方式驱使透镜元件10移动。
155.如关于图33-图34b的螺旋挠曲轴承1090所描述的，所描绘的螺旋挠曲轴承1090’可以包括具有中心孔1009’的圆形环1091’。圆形环1091’连接到四个挠曲臂10921’
、10922’
、10923’
、10924’
中的每一个的端部。在未连接到圆形环1091’的端部处，每个挠曲臂10921’
、10922’
、10923’
、10924连接到垫片10931’
、10932’
、10933’
、10934’
。垫片1093用于连接到静态部件2。圆形环1091’连接到透镜元件10。中心孔1009’的中心轴线、透镜元件10的光轴o、螺旋轴线h和主轴z重合。通常，螺旋挠曲轴承1090’不是必须包括圆形环1091’，而是可以包括共同连接到挠曲臂1092的任何中心部分。
156.在所描绘的实施例中，螺旋挠曲轴承1090’的每个螺旋挠曲臂10921’
、10922’
、10923’
、10924’
与圆形环1091’大致相切。螺旋挠曲轴承1090’的跨度包括平行于包含x轴和y轴的平面的第一分量和平行于主轴z的第二分量。如果垫片10931’
、10932’
、10933’
、10934被夹紧并且在圆形环1091’上向上(正z方向)施加力，那么响应于此，挠曲臂10921’
、10922’
、10923’
、10924将在该力的方向上偏转。在这样做时，在x-y平面中，连接到圆形环的端部也偏转成更靠近相应的垫片10931’
、10932’
、10933’
、10934’
，从而导致圆形环1091’围绕平行于主轴z的轴线顺时针旋转。相反，在圆形环1091’上向下(负z方向)施加的力将导致圆形环1091’的向下移动并且还导致圆形环1091’的反时针(逆时针)旋转。将理解的是，当向上移
位时，圆形环1091’可以围绕平行于主轴z的轴线逆时针旋转，其中挠曲臂1092’的布置与图35中的布置镜像对称。
157.以这种方式，螺旋挠曲轴承1090’用于将平行于主轴z的相对位移转换成围绕主轴z的旋转，并且将围绕主轴z的旋转转换成平行于主轴z的相对位移。这些移动并不是独立于彼此的。相对于夹紧的垫片10931’
、10932’
、10933’
、10934’
，圆形环1091’被约束成沿近似螺旋的路径移动。
158.第二螺旋挠曲组件1000’通常是不对称的。螺旋挠曲组件1000’沿第一轴线(其在该示例中平行于y轴)的最大延伸范围基本上小于螺旋挠曲组件1000’沿第二轴线(其在该示例中平行于x轴)的最大延伸范围。第一轴线和第二轴线垂直于螺旋轴线h并且彼此垂直。换句话说，通常，螺旋挠曲组件1000’的部件(特别是挠曲臂1092’和sma致动器线60’)沿第一轴线的最大延伸范围基本上小于该部件沿第二轴线的最大延伸范围。螺旋挠曲组件1000’(及其部件)沿第一轴线的最大延伸范围可以小于95％，优选地小于90％，进一步优选地小于85％，特别优选地小于80％。螺旋挠曲组件1000’(及其部件)沿第一轴线的最大延伸范围可以小于螺旋挠曲组件1000’(及其部件)沿第二轴线的最大延伸范围的例如70％或60％。
159.这样的非对称设计帮助最小化或减小致动器组件1沿一个轴线(即，在该示例中为y轴)的延伸范围。例如，在带有前置照相机的智能手机中，这可以是有用的，因为沿一个轴线的减小的延伸范围可以帮助减小屏幕和前置照相机之间的间隙。也可以减小智能手机的顶部边缘与前置照相机之间的间隙。
160.通过将sma致动器线60’布置在第二螺旋挠曲组件1000’的两个相对侧上(而不是第一螺旋挠曲组件1000的四个侧上，如在图34a和图34b中所示)来实现非对称设计。具体地，第一对sma致动器线601’
和第二对sma致动器线602’
中的每一对的sma致动器线60’完全布置在螺旋轴线h的第一侧s1上(为了便于参考，这些sma致动器线将在下文被称为“s1对sma致动器线603’”
)。第一对sma致动器线601’
和第二对sma致动器线602’
的其他sma致动器线60’完全布置在螺旋轴线h的相对的第二侧s2上(为了便于参考，这些sma致动器线将在下文被称为“s2对sma致动器线604’”
)。第一侧s1对应于致动器组件1的第一半部并且第二侧s2对应于致动器组件1的第二半部。第一侧s1和第二侧s2是分开的、不重叠的和毗邻的。第一侧s1和第二侧s2被平行于螺旋轴线h(并平行于图35中的y轴)的平面p所分割。sma致动器线60’大致平行于平面p延伸，并因此大致平行于第一轴线。在每个侧s1、s2上的sma致动器线60’连接在静态部件2和透镜元件10之间，以便围绕螺旋轴线以交替方式施加扭矩(如上所述)。
161.螺旋挠曲轴承1090’包括位于第一侧s1上的第一对连接部分19’(例如，压接部，在本文也称为“移动压接部”)以及位于第二侧s2上的第二对连接部分19’(“移动压接部”)。移动压接部19’各自围绕螺旋轴线h位于不同角位置处，并且各自位于致动器组件1的各个角部c处。
162.移动压接部件19’各自设置在螺旋挠曲轴承1090’的相应压接臂119’的端部处。压接臂119’可以在与挠曲臂10921’
、10922’
、10923’
、10924从圆形环1091’延伸的相同位置处从圆形环1091’延伸。这些位置大致围绕圆形环1091’的周界等距地间隔开。挠曲臂1092’沿着螺旋轴线h(从圆形环1091’朝向基座4)延伸，并且基本上围绕圆形环1091’的周界缠绕。压接臂119’远离螺旋轴线h并且大致朝向致动器组件1的角部c(从圆形环1091’)延伸。压接
臂119’大致是平坦的并且与圆形环1091’共面(即压接臂119’和圆形环1091’位于垂直于主轴z的共同平面上)。
163.静态部件2可以具有四个柱(未示出，但与图34b中的柱1521、1522、1523、1524相当)，每个柱从基座4的相应角部c直立(在正z方向上)。每个柱具有连接部分18’(例如，压接部，在本文也称为“静态压接部”)。四个柱可以与基座4一体地形成，或者使用焊接、粘合剂或其他合适的附接方法附接到基座4。
164.四个角部c中的第一对角部c和第一对静态压接部18’在致动器组件1的第一侧s1上。四个角部c中的第二对角部c和第二对静态压接部18’在致动器组件1的第二侧s2上。s1对sma致动器线603’
连接在第一对静态压接部18’和第一对移动压接部19’之间。s2对sma致动器线604’
连接在第二对静态压接部18’和第二对移动压接部19’之间。sma致动器线60’在大致平行于平面p(即，在该示例中为y轴)的方向上大致从一个角部延伸到另一个角部。换言之，s1对sma致动器线603’
从第一对角部c中的一个角部延伸到第一对角部c中的另一个角部，并且s2对sma致动器线604’
从第二对角部c中的一个角部延伸到第二对角部c中的另一个角部。因此，sma致动器线60’基本上沿着致动器组件1的沿第一轴线(在本示例中为y轴)的整个长度延伸。sma致动器线60’在移动压接部19’和静态压接部18’之间大致具有相同的长度。
165.挠曲臂1092’、可移动压接部件19’、静态压接部件18’和sma致动器线60’围绕螺旋轴线h具有二重旋转对称性(two-fold rotational symmetry)。
166.与第一螺旋挠曲组件1000的挠曲臂1092类似，挠曲臂1092’在其最下面的端部(即，最靠近基座4的端部)处具有垫片10931’
、10932’
、10933’
、10934’
，以用于将挠曲臂1092’附接基座4。垫片10931’
、10932’
、10933’
、10934’
在垂直于平面p的方向上延伸，并且在该示例中远离平面p延伸。因此垫片10931’
、10932’
、10933’
、10934’
在平行于平面p的方向上的延伸范围(以及因此致动器组件1的延伸范围)减小。四个挠曲臂中的第一对10921’
、10923’
(及其对应的垫片10931’
、10933’
)在致动器组件1的第一侧s1上，并且四个挠曲件中的第二对10922’
、10924’
(及其对应的垫片10932’
、10934’
)在致动器组件1的第二侧s2上。
167.为了使致动器组件1沿第一轴线的延伸范围最小化，静态压接部件18’(包括对应的柱)、螺旋挠曲轴承1090’(包括圆形环1091’、压接臂119’、移动压接部件19’、挠曲臂1092’、挠曲垫片1093’)和sma致动器线60’在第一轴线上不延伸(或基本上不延伸)超过透镜元件10的主体的极限。因此，螺旋挠曲轴承1090’沿第一轴线的延伸范围小于或等于透镜元件10的主体沿第一轴线的延伸范围。
168.圆形环1091’、压接臂119’、挠曲臂1092’和挠曲垫片1093’可以由单个图案化金属片(例如蚀刻或机械加工的不锈钢片)形成，并且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穿过其电连接的一个或更多个窗口。
169.如上面关于第一螺旋挠曲组件1000所描述的，透镜元件10经由具有多于一个挠曲件1092’(即螺旋挠曲件1090’)的螺旋轴承机构20可移动地联接到静态部件2。垫片1093’例如通过焊接、粘合剂或其他合适的附接方法固定到基座4，而圆形环1091’以相同或类似的方式固定到透镜元件10。
170.可替代地，如关于第一螺旋挠曲组件1000所描述的，压接臂119’和可移动压接部19’可以替代地设置在可移动板上。然后，圆形环1091’可以通过上述附接方法固定到可移
动板，并且可移动板可以固定到透镜元件10和/或形成透镜元件10的一部分。此外，可移动板和压接臂119’可以由第一单个图案化金属片形成，并且圆形环1091’、挠曲臂1092’和挠曲垫片1093’可以由第二单个图案化金属片形成。如图36和图37中所示，这样的布置将允许压接臂119’和挠曲臂1092’单独地连接到透镜元件10并沿z轴重叠。这允许挠曲臂1092’更长，从而在af致动期间潜在地减小臂中的应力并增加af冲程。这也将允许挠曲臂1092’和压接臂119’由不同的材料制成并具有不同的厚度。
171.其他变型
172.将理解的是，可以存在上述螺旋挠曲组件示例的许多其他变型。
173.尽管上述示例仅描述了在每个静态压接部和每个对应的移动压接部之间提供单个sma致动器线，但是可以在静态压接部和移动压接部之间提供任意数量的sma致动器线(或任意长度段的sma致动器线)。
174.尽管上述示例仅描述了柱(支撑静态压接部)与基座4一体地形成或者使用焊接、粘合剂或其他合适的附接方法附接到基座4，但是柱可以与作为致动器组件1的静态部件2的一部分的任何其他部件一体地形成或者通过任何合适的附接方法附接到这样的部件。
175.尽管上述示例集中于具有四个挠曲臂的螺旋挠曲机构，但是可以在静态部件2和透镜元件10之间提供任意数量的挠曲臂。例如，如图38所示，可以提供两个挠曲臂，尽管这将可能需要另外的部件来限制透镜元件10的不希望的移动(例如倾斜)。