[发明专利]具有形状记忆元件的致动器

说明书

本发明涉及致动器(1)，其在光学布置(2)的束路径中调整待移动的元件(6)，该致动器(1)包括待移动的元件(6)、载体(5)和至少一个SM元件(7.1至7.4)，其中该SM元件(7.1至7.4)连接到待移动的元件(6)并且设计为支撑在载体(5)上，使得当SM元件(7.1至7.4)的尺寸发生变化的情况下，在待移动的元件(6)和载体(5)之间产生定向的力作用(F)。本发明还涉及在光学布置(2)的束路径中调整待移动的元件(6)的装置，并且涉及致动器(1)的用途。

本发明涉及具有形状记忆元件的致动器和沿着位移路径调整待移动的元件的设备。此外，本发明涉及具有致动器的布置和设备、以及致动器的用途。

马达和压电驱动器的用途(例如特别是在光学布置中调整待移动的元件)是已知的。这些还可以用于在诸如显微镜的(部分)自动化光学布置中执行移动。因此，例如可以修改聚焦，或者可以改变滤光器。

某些合金(形状记忆的合金，SMA)的在加热后重新采取它们的原始形状的能力已经众所周知。过程中出现的力适合于以有目标的方式定位可移动的元件。

第一方法已经在EP 2 140 138 B1中描述并且实现为在照相手机中产生移动。特别地，EP 2 140 138 B1已经公开了SMA致动式设备的控制系统。SMA致动式设备具有如下的SMA致动器：在由于热效应收缩的情况下引起可移动的部件的移动。控制系统包括电流源。通过电流流过SMA致动器来加热SMA致动器。此外，出现了检测SMA致动器的电阻的检测器电路和控制电流源的控制器。在监控SMA致动器的电阻时，通过控制器来加热SMA致动器。可移动的部件的位置被捕获，并且根据该位置，进一步加热或冷却SMA致动器以便于设定可移动的部件的位置。通过由形状记忆合金制成的丝线的相对布置，致动器的精确定位是可能的。同时，当前位置可以由采用的丝线的电阻测量来推断。

US 8,441,749 B2已经描述了基于形状记忆合金(SMA)的致动器。致动器包括载体、待移动的元件以及在载体和待移动的元件之间具有多个弹性连接元件的保持设备。由于保持设备的作用，沿着轴线引导待移动的元件。当它的长度变化时，形式为丝线的至少一个SMA元件施加力在待移动的元件上。

WO 2013/121225 A1已经公开了致动器，其包括形式为丝线的四个SMA元件、载体和待移动的元件。在每个SMA元件的情况下，一端连接到载体，并且另一端连接到待移动的元件。由SMA元件产生的力作用彼此反方向地定向。通过在SMA元件的长度中有目标的变化，在XY平面中待移动的元件是可定位的。

WO 2007/113478涉及移动照相机镜头的致动器。致动器包括载体、照相机镜头、引导照相机镜头沿着其光轴移动的保持设备、以及至少一对SMA元件。后者在拉伸应力下布置在照相机镜头和载体之间。

本发明基于提出与现有技术相比得到改进的其他致动器的目的。此外，本发明基于指定采用该致动器的新设备和用途的目的。

关于该致动器，该目的由独立权利要求1的主题来实现。关于该设备，该目的由权利要求6、7和9的主题来实现。关于该用途，该目的由权利要求13至15的主题来实现。权利要求6中指定了包括致动器的布置。

有利的发展例是从属权利要求的主题。

目的由实施为沿着位移路径调整待移动的元件的致动器来实现。致动器包括待移动的元件、载体和至少一个形状记忆元件，其中形状记忆元件连接到待移动的元件并且实施为支撑在载体上，使得在形状记忆元件的范围发生变化的情况下，在待移动的元件和载体之间产生定向的力作用。

在本说明书中，形状记忆元件(下文还缩写成SM元件)被理解为实质上由形状记忆材料构成的那些元件。形状记忆材料可以是形状记忆合金(智能金属合金；例如，可用于形状记忆致动器)、形状记忆聚合物(SMP)、磁性形状记忆材料(MSM，磁性形状记忆合金；例如，可用于磁性形状记忆致动器；磁性形状记忆致动器)、介电弹性体(可用于介电弹性体致动器，DEA)及其组合。此外，形状记忆材料可以是如US 7,591,834 B2中所述的材料。