基于形状记忆合金的旋转执行器的制作方法

1.本发明大体涉及用于手机相机的执行器，尤其涉及用于产生旋转移动的执行器。具体地，旋转移动可以用于移动手机相机的镜头的一个或多个光学元件。为此，本发明提供了一种基于形状记忆合金(shape memory alloy，sma)元件的执行器组件。


背景技术：

2.相机广泛集成到越来越多的电子设备中，尤其是集成到移动终端和运动相机等手持设备中。相机可以在单个设备中采用远摄镜头和/或多个镜头组。因此，采用了先进的光力学结构，包括长距离远心镜头和光学变焦结构。为了将这些先进的光力学结构集成在电子设备内，需要在非常小的范围(例如，几毫米)内执行光学元件操作。
3.此外，由于这些电子设备内部的空间有限，因此相机的尺寸是一个重要的因素。在此方面，可以使用变焦镜头(例如，称为凝胶镜头或液体镜头的镜头)。这些变焦镜头的优点是薄且紧凑。


技术实现要素：

4.在一种传统方法中，使用步进电机来操作镜头等光学元件。所述步进电机可以产生高速、低扭矩的旋转运动，通过使用不同的传动元件(例如，丝杠、齿条和小齿轮，以及行星齿轮箱)，将所述旋转运动转换为平移移动。
5.在另一种传统方法中，使用音圈电机(voice coil motor，vcm)来移动相机模块内的光学元件。所述vcm将磁体和磁轭与线圈结合使用，所述线圈围绕在所述镜头周围并产生与输入电流成比例的vcm力。所述光学元件的位置可以通过使用所述产生的vcm力来调整。
6.在又一种传统方法中，使用压电超声执行器(也称为压电执行器)。所述压电执行器可以用受控的方式产生具有微米级振幅的超声振动，以移动相机模块内的镜头。具体地，基于平滑冲击驱动机构(smooth impact drive mechanism，sidm)的压电执行器使用快速膨胀/收缩的压电元件，所述压电元件附接到安装有压缩夹持器的轴上。所述压电元件的快速膨胀和缓慢收缩(或反之亦然)使得所述夹持器利用滑移-粘滞原理移动。光学元件可以附接到所述夹持器上。
7.然而，这些传统方法不能满足集成到小型电子设备中的薄且紧凑的需求。具体地，这些传统方法需要占用相当大的空间。例如，步进电机和vmc都具有特定的圆柱外形、长度和直径，无法进一步收缩以容纳到更紧凑的电子设备中。此外，压电执行器可能在其机械相机封装内部引起严重的共振噪声缺陷，所述机械相机封装通常是中空的塑料壳体结构。此外，为了在一个电子设备中操作变焦镜头，可能需要多个独立执行器，这就需要占用更大的空间并且导致更严重的噪声缺陷。此外，所述压电执行器不适于操作变焦镜头。这是因为所述操作通常需要较大的力，例如200mn～300mn或更大。
8.鉴于所述传统方法的上述问题和缺点，本发明的实施例旨在提供一种用于一个或多个相机镜头的改进型执行器组件，目的是使得所述执行器组件薄且紧凑，以便容易集成
到更小型的电子设备中。具体地，所述执行器组件应具有无线式、扁平状的执行结构。所述执行器组件应适用于操作微型(窄而薄的外形)成像系统中的光学元件。另一个目的是降低所述执行器组件的噪声和成本。还有一个目的是降低制造所述执行器组件时的装配难度。
9.这些目的和其它目的通过所附独立权利要求中描述的本发明的各实施例来实现。本发明的各实施例的其它实现方式在从属权利要求中进一步定义。
10.本发明的各实施例的基础理念是，将核心执行元件实现为按顺序驱动的薄板成型sma元件，所述薄板成型sma元件可以在连接的传动轴上产生合理的扭矩，而无需额外的机械扭矩转换器，也不会产生听得见的噪声。
11.本发明的第一方面提供了一种执行器组件，所述执行器组件包括：支撑结构、传动轴和薄板成型形状记忆合金(shape memory alloy，sma)元件。所述sma元件包括：执行部分；至少三个能量供应部分，每个所述能量供应部分用于提供电势，布置在所述执行部分周围并且利用所述支撑结构保持固定；至少三个臂，每个所述臂将所述能量供应部分中的一个连接到所述执行部分。所述sma元件配置为使得顺时针或逆时针逐一提供给布置在所述执行部分周围的所述能量供应部分的电势序列引起所述执行部分的环形移动。所述传动轴耦合到所述执行部分，使得所述执行部分的所述环形移动转换为所述传动轴的轴向旋转。
12.具体地，所述薄板成型sma元件可以是一片sma薄板(即，片状的sma元件)。因此，可以用sma薄板模制或切割所述薄板成型sma元件，以便形成其形状，具体地，以便形成所述执行部分、所述能量供应部分和所述臂。此外，所述执行部分可以位于所述sma元件的中心区域。所述臂和所述能量供应部分可以规则地(即，均匀地或一致地)布置在所述执行部分周围。所述执行部分和所述臂可以相对于所述支撑结构移动。
13.值得注意的是，所述执行部分、所述能量供应部分和所述臂的表面可以布置在所述薄板成型sma元件的公共面中。例如，根据电压，提供给所述能量供应部分的所述电势可以引起所述执行部分在所述薄板成型sma元件的所述公共面内进行所述环形移动。
14.这样一来，所述执行器组件可以构造得特别薄且紧凑。此外，所述执行器组件可以很适用于微型相机。此外，所述传动轴的所述轴向旋转可以按特定的静默方式从所述环形移动转换，从而降低所述执行器组件产生的噪声。
15.此外，与所述传统方法相比，所述执行器组件的部件可以是相对简单的部件。因此，可以降低制造所述执行器组件的成本。
16.可选地，所述支撑结构可以用于提供一个或多个机械耦合接口。具体地，所述能量供应部分可以通过所述机械耦合接口中的一部分接口牢牢地固定到所述支撑结构上。此外，所述执行器组件可以通过所述机械耦合接口中的一部分接口与一个或多个传动元件和/或光学元件相互作用。
17.此外，所述支撑结构可以用于提供一个或多个电接口，使得所述执行器组件可以通过所述电势和/或外部信号来控制，所述电势和/或外部信号可以通过所述电接口提供。
18.此外，所述支撑结构可以用于为所述薄板成型sma元件和所述传动轴提供机械和/或电气保护。换言之，所述支撑结构可以耐液体和防水，和/或抗静电。具体地，所述支撑结构可以包括单体结构。这样一来，可以保护所述薄板成型sma元件和所述传动轴免受冲击、液体、灰尘、静电放电等各项中的一项或多项的损害。
19.在所述第一方面的一种实现方式中，提供给所述能量供应部分的所述电势序列使
得与所述能量供应部分对应的所述臂逐一收缩，从而引起所述执行部分的所述环形移动。
20.值得注意的是，用于制造所述sma元件的sma材料可以具有双向形状记忆。换言之，所述薄板成型sma元件可以是双向记忆薄板成型sma元件。
21.在所述第一方面的另一种实现方式中，每个臂的电阻可以大于所述对应的能量供应部分和所述执行部分的电阻。
22.具体地，所述臂可以具有比所述执行部分和/或每个所述能量供应部分更高的纵横比(即，更长/最长侧与更短/最短侧的比率)。替代地，所述臂的平均长度可以比所述执行部分和/或每个所述能量供应部分的平均长度长，且/或所述臂的平均宽度可以比所述执行部分和/或每个所述能量供应部分的平均宽度短。
23.值得注意的是，所述执行部分可以进行接地连接。
24.当所述电势提供给每个所述能量供应部分时，可以产生电流以从每个所述能量供应部分通过每个对应的臂流到所述(例如，接地连接的)执行部分。因此，由于更大的电阻，每个对应的臂可以产生热量，具体地是比所述能量供应部分和所述执行部分中的每一个更多的热量。
25.具体地，可以控制所述提供的电势，使得只有每个对应的臂可以加热到超过所述sma材料的相变温度。这样一来，只有每个对应的臂可以收缩。通过按顺序收缩所述臂，可以实现所述执行部分的所述环形移动。
26.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述执行部分在相对于所述传动轴的旋转轴偏心的位置处耦合到所述传动轴的端部。
27.这样一来，所述执行部分的所述环形移动可以转换为所述传动轴的所述轴向旋转。
28.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述执行部分通过凸轮旋钮耦合到所述传动轴，所述凸轮旋钮布置在相对于所述传动轴的所述旋转轴偏心的所述传动轴的端部。
29.在所述第一方面的另一种实现方式中，每个臂可以具有弯曲结构。
30.具体地，所述弯曲结构可以是曲折形状，或蜿蜒形状，或卷绕形状，或蛇形等。
31.这样一来，可以增加每个臂的所述电阻。此外，所述弯曲结构可以促进每个臂的收缩，从而产生所述执行部分的所述环形移动。
32.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述sma元件可以包括四个能量供应部分，所述四个能量供应部分规则地布置在所述执行部分周围。
33.相应地，所述sma元件还可以包括四个臂。所述四个臂可以按一对一的对应关系将所述四个能量供应部分连接到所述执行部分。
34.可选地，所述四个能量供应部分可以位于所述支撑结构的四个角上。
35.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述支撑结构可以包括容纳所述sma元件的壳体。所述壳体的侧壁可以包括电路板，所述电路板包括用于向所述能量供应部分提供所述电势的一组接触焊盘。
36.可选地，所述电路板可以包括另一个接触焊盘，所述另一个接触焊盘可以用于提供与所述执行部分的电气接地连接。
37.具体地，所述电路板可以是印刷电路板。
38.这样一来，可以不需要外部电路板来控制所述执行器组件，并且可以减少占用的
空间。
39.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述壳体的所述侧壁可以包括开口和布置在所述开口中的柔性印刷电路(flexible printed circuit，fpc)。所述fpc可以连接到所述sma元件，为所述sma元件提供所述电气接地连接。所述fpc可以在所述开口中移动，使得所述执行部分可以进行所述环形移动。
40.具体地，所述fpc可以连接到所述执行部分，使得所述执行部分接地。
41.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述支撑结构可以包括：多个第一铆钉，用于将所述能量供应部分固定到所述壳体，并将所述能量供应部分连接到所述电路板的所述接触焊盘；和/或第二铆钉，用于将所述fpc连接到所述执行部分。
42.具体地，所述第一铆钉可以用于将所述电路板以电气方式连接到所述能量供应部分。此外，所述第一铆钉可以与所述电路板的所述一组接触焊盘进行电气连接。所述第二铆钉可以用于将所述电路板以电气方式连接到所述执行部分。此外，所述第二铆钉可以与所述fpc连接，并且可以进一步连接到提供所述电气接地连接的所述另一个接触焊盘。
43.这样一来，可以不需要线路连接来提供所述电路板和所述sma元件之间的电气连接，因此可以进一步减少所述执行器组件占用的空间。
44.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述传动轴可以穿透所述壳体的至少一个侧壁。
45.这样一来，所述传动轴的穿透端可以用于提供与一个或多个传动元件和/或光学元件的连接。因此，所述执行器组件可以灵活用于各种应用场合。
46.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述环形移动是椭圆移动，尤其是圆形移动。
47.值得注意的是，所述执行部分的所述环形移动可以是基本上椭圆形的移动，尤其是基本上圆形的移动。
48.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述执行器组件可以包括第一齿轮元件和第一齿条元件。所述第一齿轮元件可以安装在所述传动轴上并且可以耦合到所述第一齿条元件。所述第一齿轮元件可以用于将所述传动轴的所述轴向旋转转换为所述第一齿条元件的线性移动。
49.具体地，所述第一齿轮元件可以牢牢地安装在所述传动轴上，使得所述传动轴和所述第一齿轮元件之间不存在相对移动。
50.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述第一齿轮元件可以包括至少两个部分，其中，所述至少两个部分具有不同的齿距。
51.这样一来，具有固定旋转速度的轴向旋转可以转换为具有可变速度的线性移动。因此，可以增强集成所述执行器组件的相机的性能。具体地，可以提高所述相机的聚焦速度。此外，还可以提高调节焦距的速度。
52.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述执行器组件可以包括一个或多个第二齿轮元件和一个或多个第二齿条元件。所述一个或多个第二齿轮元件可以安装在所述传动轴上。所述第二齿轮元件中的每一个可以耦合到所述第二齿条元件中的一个，并且每个所述第二齿轮元件可以具有不同于所述第一齿轮元件的一个或多个齿轮属性。
53.这样一来，所述执行器组件可以支持用单个执行器结构来移动多个镜头或多个镜
头组。
54.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述执行器组件可以包括旋转螺杆和螺母。所述旋转螺杆可以安装在所述传动轴上。所述螺母可以耦合到所述旋转螺杆，使得所述螺母和所述旋转螺杆可以相对于彼此旋转。所述旋转螺杆可以用于将所述传动轴的所述轴向旋转转换为所述螺母的线性移动。
55.具体地，所述旋转螺杆可以牢牢地安装在所述传动轴上。所述支撑结构可以包括止动结构，所述止动结构用于阻止所述螺母相对于所述支撑结构旋转。因此，当所述旋转螺杆随着所述传动轴的所述轴向旋转而旋转时，所述耦合的螺母可以沿着所述传动轴的所述旋转轴线性移动。
56.这样一来，所述线性移动的螺母可以用于通过橡胶鼓膜泵送容器内的液体或使弹性光学元件变形。因此，所述执行器组件可以非常适用于操作变焦镜头。
57.此外，所述执行器组件的特别薄且紧凑的外形可以有利于镜头集成，并且产生平坦且紧凑的相机模块。
58.在所述第一方面的另一种实现方式中，所述执行器组件可以包括锥齿轮装置和锥齿轮。所述锥齿轮装置可以安装在所述传动轴上。所述锥齿轮装置和所述锥齿轮可以彼此耦合，并且所述锥齿轮装置可以用于将所述传动轴的所述轴向旋转转换为所述锥齿轮的旋转。
59.这样一来，所述执行器组件可以支撑可伸缩地突出的相机光学器件。
60.本发明的第二方面提供了一种相机模块，所述相机模块包括：可移动镜头；根据所述第一方面或其任何实现方式所述的执行器组件，其中，所述可移动镜头可通过所述执行器组件的所述传动轴的所述轴向旋转而移动。
61.本发明的第三方面提供了一种用于操作执行器组件的方法，其中，所述执行器组件包括：支撑结构、传动轴和薄板成型sma元件。所述sma元件包括：执行部分；至少三个能量供应部分，每个所述能量供应部分布置在所述执行部分周围并且利用所述支撑结构保持固定；至少三个臂，每个所述臂将所述能量供应部分中的一个连接到所述执行部分。所述方法包括：顺时针或逆时针逐一给布置在所述执行部分周围的所述能量供应部分提供电势序列，以引起所述执行部分的环形移动。所述执行部分的所述环形移动转换为所述传动轴的轴向旋转。
62.本发明的第四方面提供了一种用于执行相机模块的方法，其中，所述相机模块包括可移动镜头和执行器组件。所述方法包括：通过利用所述执行器组件执行根据所述第三方面所述的方法，引起所述传动轴的轴向旋转来移动所述可移动镜头。
附图说明
63.结合所附附图，下面具体实施例的描述将阐述上述各方面及其实现方式。
64.图1示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的分解图；
65.图2a示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图；
66.图2b示出了本发明的一个实施例提供的传动轴的示意图；
67.图3a至图3d示出了本发明的一个实施例提供的执行部分的环形移动；
68.图4示出了本发明的一个实施例提供的sma元件的示意图；
69.图5示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的分解图；
70.图6a至图6c示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图；
71.图7a至图7c示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图；
72.图8a和图8b示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图；
73.图9a和图9b示出了本发明的一个实施例提供的应用于镜头组的执行器组件的示意图；
74.图10示出了本发明的一个实施例提供的齿轮元件和齿条元件的示意图；
75.图11示出了本发明的一个实施例提供的应用于镜头组的执行器组件的示意图；
76.图12a示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图；
77.图12b示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的剖视图；
78.图13示出了本发明的一个实施例提供的应用于变焦镜头的执行器组件的示意图；
79.图14示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图；
80.图15示出了本发明的一个实施例提供的方法。
具体实施方式
81.本发明的各实施例提供了用于支持具有窄而薄的外形的相机模块的方案。为此，本发明提出了一种用于在微型成像系统上操作光学元件的无线式、扁平状的执行结构。所提出的执行结构还可以支持通过单个传动轴来移动两个或多个镜头或镜头组。
82.为此，图1示意性地示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件1000的分解图。执行器组件1000示意性地示出在由垂直的x轴、y轴和z轴构成的(笛卡尔)坐标系中，如图1所示。
83.应当注意的是，附图(图1至图14)中描绘的本发明的单元、零部件、组件、模块和/或设备示意性地示出在每个附图中在适用情况下显示的每个(笛卡尔)坐标系中，每个(笛卡尔)坐标系由垂直的x轴和/或y轴和/或z轴构成。
84.执行器组件1000包括支撑结构(图1中未示出)、传动轴1200和薄板成型sma元件1100。sma元件1100包括：执行部分1103、至少三个能量供应部分1101(作为示例，图1中示出了四个能量供应部分1001a至1001d)，以及至少三个臂1102(作为示例，图1中示出了四个臂1102a至1102d)。每个能量供应部分1101用于提供电势。能量供应部分1101布置在执行部分1103周围并且利用支撑结构保持固定。每个臂1102用于将能量供应部分1101中的一个连接到执行部分1103(即，每个能量供应部分1101对应于一个臂1102)。sma元件1100配置为使得顺时针或逆时针逐一提供给布置在执行部分1103周围的能量供应部分1101的电势序列引起执行部分1103的环形移动。
85.可选地，薄板成型sma元件1100可以是一片(例如，切割的)片状的sma元件。具体地，薄板成型sma元件1100可以具有较薄的外形。此外，sma元件1100的执行部分1103、能量供应部分1101和臂1102可以通过模制、磨削、切割、3d打印或本领域中任何其它合适的方式来形成，以产生具有特定形状的sma。
86.可选地，执行部分1103可以位于sma元件1100的中心区域。能量供应部分1101和臂1102可以规则地(即，均匀地或一致地)布置在执行部分1103周围。执行部分1103和臂1102可以相对于支撑结构移动。具体地，执行部分1103、能量供应部分1101和臂1102的表面可以
形成薄板成型sma元件1100的公共面。如图1所示，公共面可以是由垂直的x轴和y轴构成的面。提供给能量供应部分1101的电势(即，电压)可以引起执行部分1103在薄板成型sma元件的公共面内进行环形移动。
87.可选地，执行部分1103可以进行接地连接。替代地，执行部分1103可以包括接地连接器1104。这样一来，当电势提供给能量供应部分1101时，产生沿着从能量供应部分1101通过臂1102流到执行部分1103的路径流动的电流。
88.在本发明的一个实施例中，每个臂1102的电阻可以大于对应的能量供应部分1101和执行部分1103的电阻。
89.可选地，在薄板成型sma元件的公共面内，每个臂1102可以具有比对应的能量供应部分1101和执行部分1103更高的纵横比(即，更长/最长侧与更短/最短侧的比率)。
90.可选地或替代地，每个臂1102可以具有比对应的能量供应部分1101和执行部分1103更小的厚度。
91.可选地或替代地，臂1102可以通过使用第二sma材料来制造，第二sma材料不同于用于制造能量供应部分1101和执行部分1103的第一sma材料。第二sma材料可以具有比第一sma材料更低的相变温度。在这种情况下，能量供应部分1101、臂1102和执行部分1103可以对应地焊接在一起，以便形成薄板成型sma元件1100。
92.应当注意的是，sma元件1100的能量供应部分1101中所示的孔可以用于固定到支撑结构。此外，这些孔可以用于连接到电子部件，从电子部件提供电势。
93.还应当注意的是，尽管在图1中示例性地示出了四个能量供应部分1101a至1101d和四个臂1102a至1102d，但这不是为了将本发明限制为四个能量供应部分和臂。本领域技术人员可以理解，最少三个能量供应部分1101和三个臂1102可以足以引起执行部分1103的环形移动。对于示例性地示出了四个能量供应部分1101a至1101d和四个臂1102a至1102d的所有其它附图，同样如此。
94.图2a示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件。执行器组件1000建立在图1所示的执行器组件1000的基础上。同样地，图1和图2中的相同元素具有相同的附图标记和功能。传动轴1200耦合到sma元件1100的执行部分1103，使得执行部分1103的环形移动转换为传动轴1200的轴向旋转。
95.这样一来，执行器组件1000可以具有较薄的外形，这对于紧凑的相机模块(尤其是小型相机)是有益的。
96.可选地，传动轴1200的长度可以是可配置的。传动轴1200的长度可以根据附接到传动轴1200上的传动元件来调整，详见后面的图7至图14。
97.在本发明的一个实施例中，优选地，执行部分1103可以在相对于传动轴1200的旋转轴偏心的位置处耦合到传动轴1200的端部。
98.图2b从另一个视角示出了图1所示的传动轴1200。传动轴1200可以包括布置在传动轴1200的端部的凸轮旋钮1201。凸轮旋钮1201可以相对于传动轴1200的旋转轴偏心。
99.具体地，执行部分1103可以通过凸轮旋钮1201夹到传动轴1200上，如图2a所示。
100.图3a至图3d示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件1000的sma元件1100。具体地，图3a至图3b至图3c至图3d的顺序示出了执行部分1103的环形移动的产生。同样地，图3和图1至图2中的相同元素具有相同的附图标记和功能。在图3a至图3d中，提供给能量供
应部分1101的电势序列可以使得与能量供应部分1101对应的臂1102逐一收缩，从而引起执行部分1103的环形移动。
101.应当注意的是，为了简单和清楚起见，图3a至图3d仅示出了执行器组件1000的sma元件1100。此外，由于在图3a至图3d中以x轴和y轴标记的视角，传动轴1200可能不可见。
102.使用图3a作为示例：在第一时隙处，可以向第一能量供应部分1101a提供电势。电流可以沿着从第一能量供应部分1101a通过第一臂1102a流到执行部分1103的路径产生。第一臂1102a可以由于电流而产生热量，并且它在电流路径中具有较大(或最大)的电阻。热量可以激活第一臂1102a的sma材料，并且sma材料可以通过收缩的形式从奥氏体状态转变为马氏体状态。换言之，第一臂1102a可以加热并因此收缩。值得注意的是，尽管也可以在第一能量供应部分1101a和执行部分1103上产生电流和热量，但是由于电阻较小，第一能量供应部分1101a和执行部分1103可能不会达到相变温度。这样一来，由于第一能量供应部分1101a利用支撑结构保持固定，加热并收缩的第一臂1102a可以朝第一能量供应部分1101a拖动或拉动执行部分1103。
103.类似地，在图3b所示的第二时隙处，可以仅向第二能量供应部分1101b提供电势，使得第一臂1102a可以冷却并恢复到其原始奥氏体状态。同时，第二臂1102b可以收缩，并且可以朝第二能量供应部分1101b拖动或拉动执行部分1103。同样，在图3c所示的第三时隙处，第三臂1102c可以朝第三能量供应部分1101c拖动或拉动执行部分1103。在图3d所示的第四时隙处，第四臂1102d可以朝第四能量供应部分1101d拖动或拉动执行部分1103。
104.值得注意的是，可以根据上述顺序重复和连续地提供电势。换言之，可以如图3a至图3d所示实现无限循环地提供电势。
105.这样一来，顺时针逐一提供给能量供应部分1101的电势序列可以引起传动轴1200的顺时针轴向旋转。类似地，逆时针逐一提供给能量供应部分1101的电势序列可以引起传动轴1200的逆时针轴向旋转。例如，图3d至图3c至图3b至图3a的序列形成一轮逆时针序列。
106.在本发明的一个实施例中，环形移动可以是椭圆移动，尤其是圆形移动。
107.这样一来，执行器组件1000可以用于按静默方式，将sma元件1100(具体地，臂1102)的收缩转换为传动轴1200的轴向旋转。因此，可以减小执行器组件产生的噪声。
108.图4示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的sma元件。同样地，图4和图1至图3中的相同元素具有相同的附图标记和功能。
109.每个臂1102可以具有如图4所示的弯曲结构。换言之，每个臂可以不是直的。具体地，弯曲结构可以是具有更突然的变化或具有更平滑的变化的结构。
110.具体地，弯曲结构可以是如图1所示的曲折形状，或蜿蜒形状，或卷绕形状，或图4所示的蛇形等。
111.图5示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的分解图。同样地，图5和图1至图4中的相同元素具有相同的附图标记和功能。
112.在本发明的该实施例中，支撑结构可以包括容纳sma元件1100的壳体1300。壳体1300的侧壁可以包括电路板1301，该电路板包括用于向能量供应部分提供电势的一组接触焊盘1304。此外，该电路板可以包括另一个接触焊盘，该另一个接触焊盘用于提供电气接地连接。该另一个接触焊盘可以与电路板1301上的一组接触焊盘布置在一起。
113.此外，壳体1300的侧壁可以包括开口1302和布置在开口1302中的柔性印刷电路
(flexible printed circuit，fpc)1303。fpc 1303可以连接到sma元件1100，具体地连接到执行部分1103，以提供电气接地连接。fpc 1303可以在开口中移动，使得执行部分可以进行环形移动。
114.可选地，fpc 1303可以连接到执行部分1103的接地连接器1104。
115.可选地，执行器组件可以包括多个第一铆钉1305。第一铆钉1305可以用于将能量供应部分1101固定到壳体1300。此外，第一铆钉1305可以连接到对应数量的接触焊盘1304，以便向能量供应部分1101提供电势。具体地，第一铆钉1305可以连接到电路板1301，并且电路板1301可以用于提供从第一铆钉1305到接触焊盘1304的电气连接。接触焊盘的对应数量可以与能量供应部分1101的数量相同。
116.可选地，执行器组件1000可以包括第二铆钉1306。第二铆钉1306可以用于将fpc1303连接到执行部分1103。此外，第二铆钉1306可以连接到接触焊盘1304中的一个，以便提供接地连接。
117.可选地，fpc 1301可以通过使用第二铆钉1306连接到执行部分1103的接地连接器1104。
118.在另一种实现方式中，传动轴1200可以穿透壳体1300的至少一个侧壁，以便提供与各个传动移动元件的连接。
119.图6a至图6c从不同视角示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图。同样地，图6a至图6c和图1至图5中的相同元素具有相同的附图标记和功能。
120.应当注意的是，执行器组件1000的尺寸可以是可配置的。执行器组件1000的尺寸可以根据装配执行器组件的相机模块的尺寸来确定。替代地，执行器组件的尺寸可以根据执行器组件1000产生的所需扭矩来确定。
121.图7a至图7c示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图。同样地，图7a至图7c和图1至图6中的相同元素具有相同的附图标记和功能。
122.在本发明的该实施例中，执行器组件1000可以包括第一齿轮元件1400和第一齿条元件1500(仅在图7c中示出)。第一齿轮元件1400和第一齿条元件1500可以彼此耦合。第一齿轮元件1400可以牢牢地安装在传动轴1200上，并且可以用于将传动轴1200的轴向旋转转换为第一齿条元件1500的线性移动。
123.具体地，第一齿轮元件可以是小齿轮。
124.应当注意的是，为了清楚地示出第一齿条元件1500，图7c中没有示出sma元件。
125.图8a和图8b从不同视角示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图。同样地，图8a和图8b和图1至图7中的相同元素具有相同的附图标记和功能。
126.在本发明的该实施例中，sma元件1100可以容纳在壳体1300内。传动轴1200可以穿透壳体1300的侧壁，并且可以连接到壳体1300外部的第一齿轮元件1400。第一齿轮元件1400还可以耦合到第一齿条元件1500(图8a至图8c中未示出)。
127.图9a和图9b示出了本发明的一个实施例提供的应用于相机模块的执行器组件的示意图。同样地，图9a和图9b和图1至图8中的相同元素具有相同的附图标记和功能。
128.在本发明的该示例性实施例中，相机模块2000包括第一镜头组2001a和第二镜头组2001b。从第一镜头组2001a，通过第二镜头组2001b，到图像传感器2002，可以形成一条光路。第一镜头组2001a和第二镜头组2001b中的每一个可以由每个执行器组件1000移动。
129.可以看出，具体地从图9b中看出，执行器组件1000特别薄且紧凑，使得相机模块2000可以实现更小的尺寸。
130.图10示出了本发明的一个实施例提供的齿轮元件和齿条元件的示意图。
131.在本发明的该实施例中，变速齿轮元件1600可以像第一齿轮元件1400那样附接到执行器组件1000。变速齿轮元件可以包括至少两个部分。每个部分具有不同的齿距。如图10中示例性地示出，变速齿轮元件1600包括三个部分1601、1602和1603。第一部分1601可以包括细齿距，即，在三个部分的所有齿距中具有最小的齿距长度和/或齿粗。第二部分1602可以包括中细齿距。第三部分1603可以包括粗齿距，即，具有最大齿距长度和/或齿粗。
132.此外，变速齿条元件1700可以耦合到变速齿轮元件1600，并且可以像第一齿条元件1500一样应用于执行器组件1000。
133.这样一来，具有固定转速的传动轴1200的旋转可以转变为具有可变速度的变速齿条元件1700的线性移动。
134.图11示出了本发明的一个实施例提供的应用于相机模块的执行器组件的示意图。同样地，图11和图1至图10中的相同元素具有相同的附图标记和功能。
135.在本发明的该实施例中，一个或多个第二齿轮元件可以附接到传动轴1200上。一个或多个第二齿轮元件可以按一对一的对应关系耦合到一个或多个第二齿条元件。第二齿轮元件可以具有与第一齿轮元件1400不同的齿轮属性和/或彼此不同的齿轮属性。具体地，不同的齿轮属性可以包括不同的尖端直径，和/或不同的齿距直径，和/或不同的齿深，和/或不同数量的齿轮齿，和/或不同的中心距离。
136.如图11中示例性地示出，执行器组件1000与传动轴1200上的两个齿轮元件附接。两个齿轮元件及其对应的齿条元件分别可以用于移动两个镜头组2001b和2001c。可选地，两个齿轮元件可以具有不同的齿轮属性，以便以不同的速度移动两个镜头组2001b和2001c。
137.可选地，一个或多个第二齿轮元件可以包括变速齿轮元件1600。
138.这样一来，执行器组件可以使用单个传动轴(即，传动轴1200)，来驱动多个镜头组，以及其它附加的光学元件(例如，快门和/或镜头光圈)。因此，可以进一步降低执行器组件1000占用的空间。
139.图12a示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图。图12b相应地示出了执行器组件的剖视图。同样地，图12a和图12b和图1至图11中的相同元素具有相同的附图标记和功能。
140.在本发明的该实施例中，执行器组件1000可以包括旋转螺杆1701和螺母1702。旋转螺杆1701可以安装在传动轴1200上，如图12b所示。螺母1702可以耦合到旋转螺杆1701，使得螺母1702和旋转螺杆1701可以相对于彼此旋转。旋转螺杆1701可以用于将传动轴的轴向旋转转换为螺母的线性移动1702。
141.具体地，旋转螺杆1701可以牢牢地安装在传动轴1200上，使得旋转螺杆1701和传动轴1200可以不相对旋转。支撑结构可以包括止动结构1307，该止动结构用于阻止螺母1702相对于支撑结构旋转。因此，当旋转螺杆1701与传动轴1200相对于支撑结构的轴向旋转一起旋转时，耦合的螺母1702可以沿着旋转螺杆1701向前或向后螺旋，从而产生沿着传动轴1200的旋转轴方向上的线性移动，如图12b所示。
142.图13示出了本发明的一个实施例提供的应用于变焦镜头的执行器组件的示意图。同样地，图13和图1至图12中的相同元素具有相同的附图标记和功能。
143.在本发明的该实施例中，具有旋转螺杆1701和螺母1702的执行器组件1000可以用于驱动变焦镜头3000。变焦镜头3000(例如，凝胶镜头或液体镜头)可以在顶侧和底侧钻孔(即，顶侧孔和底侧孔)。每个孔可以用弹性鼓膜3001密封。可以将液体注入变焦镜头3000的内腔3001中。当没有压力施加到顶侧孔上的弹性鼓膜3001上时，入射光可以从底侧孔以未聚焦状态穿过变焦镜头3000a。当执行器组件1000线性移动螺母1702时，螺母1702可以向顶侧孔上的弹性鼓膜3001施加外部压力，并且可以使液体从底侧孔向外涌出。因此，密封在底侧上的弹性鼓膜可以变形并使得入射光从底侧孔聚焦。
144.具体地，传动轴1200的可变旋转速度可以在变焦镜头3000上产生不同程度的压力，从而实现变焦镜头3000的可变聚焦结果。
145.图14示出了本发明的一个实施例提供的执行器组件的示意图。
146.在本发明的该实施例中，执行器组件1000可以包括锥齿轮装置1800和锥齿轮1900。锥齿轮装置1800和锥齿轮1900可以彼此耦合。锥齿轮装置1800可以安装在传动轴1200上，并且可以用于将传动轴1200的轴向旋转转换为锥齿轮1800的旋转。
147.这样一来，执行器组件1000可以用于操作远摄镜头，例如可伸缩地突出的相机的光学元件。
148.图15示出了本发明一个实施例提供的方法100。方法100用于操作执行器组件1000。方法100包括：步骤101，在该步骤中顺时针或逆时针逐一给布置在执行部分周围的能量供应部分提供电势序列，以引起执行部分的环形移动；步骤102，在该步骤中执行部分的环形移动转换为传动轴的轴向旋转。
149.应当注意的是，从上述执行器组件1000的角度来看，方法100的步骤可以具有相同的功能和详细信息。因此，在此不再赘述对应的方法实现方式100。
150.已经结合作为示例的各种实施例以及实现方式对本技术进行了描述。但是，根据对附图、本发明和所附权利要求书的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，能够理解和实现其它变化。在权利要求书以及说明书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可满足权利要求中描述的若干实体或项目的功能。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。

技术特征：
1.一种执行器组件(1000)，其特征在于，所述执行器组件(1000)包括：支撑结构、传动轴(1200)和薄板成型形状记忆合金(shape memory alloy，sma)元件(1100)，其中，所述sma元件(1100)包括：执行部分(1103)；至少三个能量供应部分(1101)，每个所述能量供应部分(1101)用于提供电势，布置在所述执行部分(1103)周围并且利用所述支撑结构保持固定；至少三个臂(1102)，每个所述臂(1102)将所述能量供应部分(1101)中的一个连接到所述执行部分(1103)；所述sma元件(1100)配置为使得顺时针或逆时针逐一提供给布置在所述执行部分(1103)周围的所述能量供应部分(1101)的电势序列引起所述执行部分(1103)的环形移动；所述传动轴(1200)耦合到所述执行部分(1103)，使得所述执行部分(1103)的所述环形移动转换为所述传动轴(1200)的轴向旋转。2.根据权利要求1所述的执行器组件(1000)，其特征在于，提供给所述能量供应部分(1101)的所述电势序列使得与所述能量供应部分(1101)对应的所述臂(1102)逐一收缩，从而引起所述执行部分(1103)的所述环形移动。3.根据权利要求1或2所述的执行器组件(1000)，其特征在于，每个臂(1102)的电阻大于所述对应的能量供应部分(1101)和所述执行部分(1103)的电阻。4.根据权利要求1至3中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述执行部分(1103)在相对于所述传动轴(1200)的旋转轴偏心的位置处耦合到所述传动轴(1200)的端部。5.根据权利要求1至4中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述执行部分(1103)通过凸轮旋钮(1201)耦合到所述传动轴(1200)，所述凸轮旋钮(1201)布置在相对于所述传动轴(1200)的所述旋转轴偏心的所述传动轴(1200)的端部。6.根据权利要求1至5中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，每个臂(1102)具有弯曲结构。7.根据权利要求1至6中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述sma元件(1100)包括四个能量供应部分(1101)，所述四个能量供应部分(1101)规则地布置在所述执行部分(1103)周围。8.根据权利要求1至7中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述支撑结构包括容纳所述sma元件(1100)的壳体(1300)，其中，所述壳体(1300)的侧壁包括电路板(1301)，所述电路板(1301)包括用于向所述能量供应部分(1101)提供所述电势的一组接触焊盘(1304)。9.根据权利要求8所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述壳体(1300)的所述侧壁包括开口和布置在所述开口(1302)中的柔性印刷电路(flexible printed circuit，fpc)(1303)；所述fpc(1303)连接到所述sma元件(1100)，为所述sma元件(1100)提供电气接地连接；所述fpc(1303)可在所述开口(1302)中移动，使得所述执行部分(1103)可以进行所述环形移动。10.根据权利要求8或9所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述执行器组件(1000)还包括：
多个第一铆钉(1305)，用于将所述能量供应部分(1101)固定到所述壳体(1300)，并将所述能量供应部分(1101)连接到所述电路板(1301)的所述接触焊盘(1304)；和/或第二铆钉(1306)，用于将所述fpc(1303)连接到所述执行部分(1103)。11.根据权利要求8至10中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述传动轴(1200)穿透所述壳体(1300)的至少一个侧壁。12.根据权利要求1至11中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述环形移动是椭圆移动，尤其是圆形移动。13.根据权利要求1至12中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述执行器组件(1000)还包括：第一齿轮元件(1400)和第一齿条元件(1500)，其中，所述第一齿轮元件(1400)安装在所述传动轴(1200)上，所述第一齿轮元件(1400)和所述第一齿条元件(1500)彼此耦合，并且所述第一齿轮元件(1400)用于将所述传动轴(1200)的所述轴向旋转转换为所述第一齿条元件(1500)的线性移动。14.根据权利要求13所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述第一齿轮元件(1400)包括至少两个部分，其中，所述至少两个部分具有不同的齿距。15.根据权利要求13或14所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述执行器组件(1000)还包括：一个或多个第二齿轮元件和一个或多个第二齿条元件，其中，所述一个或多个第二齿轮元件安装在所述传动轴(1200)上，所述第二齿轮元件中的每一个耦合到所述第二齿条元件中的一个，并且每个所述第二齿轮元件具有不同于所述第一齿轮元件(1400)的一个或多个齿轮属性。16.根据权利要求1至12中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述执行器组件(1000)还包括：旋转螺杆(1701)和螺母(1702)，其中，所述旋转螺杆(1701)安装在所述传动轴(1200)上，所述螺母(1702)耦合到所述旋转螺杆(1701)，使得所述螺母(1702)和所述旋转螺杆(1701)可相对于彼此旋转，并且所述旋转螺杆(1701)用于将所述传动轴(1200)的所述轴向旋转转换为所述螺母(1702)的线性移动。17.根据权利要求1至12中任一项所述的执行器组件(1000)，其特征在于，所述执行器组件(1000)还包括：锥齿轮装置(1800)和锥齿轮(1900)，其中，所述锥齿轮装置(1800)安装在所述传动轴(1200)上，所述锥齿轮装置(1800)和所述锥齿轮(1900)彼此耦合，并且所述锥齿轮装置(1800)用于将所述传动轴(1200)的所述轴向旋转转换为所述锥齿轮(1900)的旋转。18.一种相机模块，其特征在于，所述相机模块包括：可移动镜头；根据权利要求1至17中任一项所述的执行器组件(1000)，其中，所述可移动镜头可通过所述执行器组件(1000)的所述传动轴(1200)的所述轴向旋转而移动。19.一种用于操作执行器组件的方法(100)，其特征在于，所述执行器组件包括：支撑结构、传动轴和薄板成型形状记忆合金(shape memory alloy，sma)元件，其中，所述sma元件包括：执行部分；至少三个能量供应部分，布置在所述执行部分周围并且利用所述支撑结构保持固定；至少三个臂，每个所述臂将所述能量供应部分中的一个连接到所述执行部分；所
述方法包括：顺时针或逆时针逐一给布置在所述执行部分周围的所述能量供应部分提供(101)电势序列，以引起所述执行部分的环形移动；转换(102)所述执行部分的所述环形移动转换为所述传动轴的轴向旋转。20.一种用于执行相机模块的方法，其特征在于，所述相机模块包括可移动镜头和执行器组件，所述方法包括：通过利用所述执行器组件执行根据权利要求19所述的方法，引起所述传动轴的轴向旋转来移动所述可移动镜头。

技术总结
本发明提供了一种执行器组件，所述执行器组件特别薄且紧凑，可用于相机。所述执行器组件包括支撑结构、传动轴和薄板成型形状记忆合金(shape memory alloy，SMA)元件。所述SMA元件包括执行部分、至少三个能量供应部分和至少三个臂。所述能量供应部分布置在所述执行部分周围并且利用所述支撑结构保持固定。每个所述臂将所述能量供应部分中的一个连接到所述执行部分。所述传动轴耦合到所述SMA元件的所述执行部分。所述SMA元件配置为使得顺时针或逆时针逐一提供给所述能量供应部分的电势序列引起所述执行部分的环形移动，所述执行部分的所述环形移动转换为所述传动轴的轴向旋转。所述环形移动转换为所述传动轴的轴向旋转。所述环形移动转换为所述传动轴的轴向旋转。


技术研发人员：马科
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：2020.08.19
技术公布日：2023/5/13