專利名稱：微型致動器及其光學裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此披露的本發(fā)明涉及一種用來調(diào)整鏡頭位置的致動器。
背景技術(shù)：
通過在光軸方向上移動鏡頭，致動器可以被用來調(diào)整鏡頭位置，比如
用于相機的自動對焦和/或變焦操作(zooming operation)。這種相機可以包 括一個可安裝在小型電子裝置如蜂窩電話和/或個人數(shù)字助理(PDA)內(nèi)的 微型相機。致動器通常包括一個安裝在永磁體的磁場內(nèi)的電線圈(electrical coil)。這種致動器可以借助因電流流經(jīng)線圈而產(chǎn)生的磁場和永磁體的磁場 之間的相互作用力移動鏡頭。
隨著移動電話相機和其它微型相機應用的日益普及，設(shè)計師可能面臨 這樣的挑戰(zhàn)提供越發(fā)輕便和更易制造的微型相機。所以，可以應用在微 型相機內(nèi)的部件，如致動器，可以提供機會來實現(xiàn)這種更輕便和更易制造 的相機，如果這種部件本身也是較輕便和較易制造的話。


將參照以下主題描述非限制性的和非排它性的實施例，在本文中若非 特別說明，相同的參考碼表示相同的部件。
圖1描述一個實施例的一個包含多個磁軛段的磁軛的透視圖2是一個實施例的一個磁軛的平面圖3是一個實施例的一個致動元件的分解透視圖4是一個實施例的一個貼附到管套上的磁軛的平面圖5是一個實施例的貼附到管套上的磁軛組件的平面圖。發(fā)明詳述
在以下的詳細描述里，闡述了眾多具體細節(jié)，以便能夠全面理解本發(fā) 明主題。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，不需要這些具體細節(jié)也可以實 施本發(fā)明的主題。另外，將不會詳細描述本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法、 裝置、或系統(tǒng)，以免使主題模糊。
在此說明書里，"一個實施例"是指與包含在本發(fā)明至少一個實施例內(nèi) 的一個特別實施例有關(guān)的一個特別特征、結(jié)構(gòu)或特性。因此，在此說明書 里各個地方出現(xiàn)的短語"在一個實施例里"不一定是指相同的實施例或任 何一個特別的實施例。此外，將會理解，描述的特別特征、結(jié)構(gòu)或特性可 以在一個或多個實施例里以任何方式進行結(jié)合。通常，根據(jù)使用的具體情 況，這些或其它問題可能會發(fā)生變化。所以，本說明書的特定上下文的描 述和這些術(shù)語的使用能夠提供有關(guān)上下文理解的有效指導。
同樣，在此使用的"和"、"和域"和"或"可能包括多個意思，其同 樣至少部分依賴于具體的上下文環(huán)境。通常，如果使用的"或"和"和/
或"是一個序列，如A、 B或C意在指在包容性的意義上使用的A、 B和 C，以及在排它性的意義上使用的A、 B或C。另外，在此使用的"一個或 多個"可以被用來描述在單個意義上的任何特征、結(jié)構(gòu)或特性，或可以被 用來描述任何組合的特性、結(jié)構(gòu)或特性。盡管應該注意到，這僅是一個描 述性的例子，所以本發(fā)明并不受限于此范例。
在一個實施例里，裝置可能包含一個致動元件，其能夠移動和/或調(diào)整 鏡頭和/或鏡頭組件(如裝有鏡頭的鏡頭架)的位置。這種鏡頭和/或鏡頭 組件可能包含至少一個部分的環(huán)形圓周(circular circumference),如一個 具有部分被截斷周長的環(huán)形。但是，在一個特別實施例里，這種鏡頭和/ 或鏡頭組件可能包含一個完整的環(huán)形周邊。致動元件可能包括一個至少部 分由磁軛圍住的電線圈，磁軛可能包括一個或多個永磁體。與單個整塊磁 軛相比，實施例可能包括一個磁軛，其包含至少兩個互相不接觸的相對磁 軛段。所以，與單個整塊磁軛相比，這種磁軛段包含較少的材料，更輕且 更易于制造，和/或占用較少的空間。在一個特別實施例里，這種磁軛段可以是關(guān)于一個中心區(qū)對稱分布，此中心區(qū)能夠容納一個電線圈。例如，這 種磁軛段可以沿著環(huán)狀周界呈均勻和/或?qū)ΨQ放置，使得磁軛段中心之間的
位移角(displacement angle)可以通過將360。除以磁軛段數(shù)目而確定，這 將在以下詳細描述。在此情況下，兩個磁軛段可以沿著環(huán)狀周界放置，從 而其中心彼此相隔180。，三個磁軛段可以沿著環(huán)狀周界放置，從而其中心 彼此相隔120。，四個磁軛段可以沿著環(huán)狀周界放置，從而其中心彼此相隔 90°,等等。當然，這種磁軛段放置僅是一個例子，所以本發(fā)明并不受限 于此方面。磁軛段可能包括一個槽道來放置磁體。所以，這種包括磁體的 磁軛段，如果能夠均勻和/或?qū)ΨQ放置，可以在磁軛段內(nèi)提供一個幾乎均勻 的磁場，如以下所述。當然，磁軛段不一定是均勻和/或?qū)ΨQ放置而提供這 種幾乎均勻的磁場，例如，放置在各個磁軛段內(nèi)的磁體也可以各自不同地 貢獻給總磁場。
圖1和圖2分別是一個磁軛100的透視圖和平面圖，根據(jù)一個實施例， 磁軛100包括磁軛段110和磁體160。這種磁軛可以包括一個磁性可滲透 的材料，借助磁體160可以產(chǎn)生一個磁場。磁軛100可以包括至少兩個互 相不接觸的相對著的(subtending)磁軛段和一個段間隔175，段間隔175 位于各個互相不接觸的磁軛段之間。在圖1和圖2所示的例子里，采用了 四個磁軛段，它們關(guān)于磁軛段內(nèi)一個中心區(qū)170呈對稱分布。在一個特別 實施例里，中心區(qū)170和/或槽道150可以容納一個線圈(如圖3所示)， 線圈機械連接到鏡頭，其可以適配地沿著光軸移動，光軸與中心區(qū)170的 軸線一致。單個磁軛段110可以包括一個外圓柱部分120、 一個內(nèi)圓柱部 分140和一個連接部分130。外圓柱部分120和內(nèi)圓柱部分140可能共同 形成槽道150，其可能包含一個間隔而被適配以容納至少一部分線圈和/ 或磁體160，例如永磁體。這個間隔可以提供一個尺寸公差，以允許具有 尺寸偏差的磁體160連同至少一部分線圈能夠適合此間隔。例如在一個特 別實施例里，從磁體160到內(nèi)圓柱部分140越過槽道150的距離可能包 含0.2 mm到3.0 mm的范圍?？梢允褂靡环N粘膠將磁體160安全地固定在 槽道150內(nèi)。外圓柱部分120、內(nèi)圓柱部分140和連接部分130可以包含 一種磁性材料，如鐵，其表面被涂敷鎳，和/或磁性滲透材料。當然，這種 材料僅是例子，所以本發(fā)明并不限于此方面。在一個特別實施里，不一定 包括有連接部分130，而外圓柱部分120、內(nèi)圓柱部分140和磁體160可以通過其它方式被機械地相互固定。例如，可以使用一種粘膠(圖中未顯示)
以將外圓柱部分120固定到磁體160，并將內(nèi)圓柱部分140固定到磁體160。
如上所述，磁軛段110關(guān)于中心區(qū)170呈對稱分布。在一個特別實施 例里，這種磁軛段也可以沿著以中心區(qū)170為中心的圓形周長延伸。如圖 2所示，單個磁軛段110可以延伸超過角度部分190。依照磁軛段110是 相互不接觸的并由段間隔175分開的特征，角度部分190可以包含一個小 于一個值的角度，該值由將360。除以磁軛段數(shù)目而確定。例如，如果采用 如圖2所示的四個磁軛段，角度部分190可以包含一個小于90。的角。這 個角度可能包括10。、 20。、 30。、 45。、 60?；?5°，這僅僅是小于90°的角 度例子。相應地，所有磁軛段110之間的所有段間隔175的角度(可以相 互相等或者可以不相互相等)之和，加上磁軛段110的所有角度和，可以 小于或者等于360。。當然，這些角度和構(gòu)造僅是例子，所以本發(fā)明并不限 于此方面。
在一個實施例里，磁軛段110可以包含一種磁性滲透的可彎曲材料。 所以，將平直的材料彎曲并切割成一定長度，可以制作磁軛段110。這種 平直的材料的截面可能包含有槽道，其幾乎對應磁軛段110的外和內(nèi)圓柱 部分120和140以及連接部分130。與通過加工和注塑工藝制作磁軛段相 比，以這種方式制作磁軛段是相對比較容易的。
如上所述，與磁軛段110相連的磁體160可以在磁軛段內(nèi)的一個區(qū)域 如槽道150，產(chǎn)生一個磁場。在內(nèi)區(qū)170和外區(qū)180的相應磁場會相對較 小。磁體160可以包含由釹制成的永磁體，盡管本發(fā)明并不限于此范例。 可以彎曲磁體160的內(nèi)和外表面以符合磁軛段110的內(nèi)和外圓柱部分140 和120。在一個特別實施里，磁體160的外彎曲表面可以與外圓柱部分120 機械地接觸。在另一個特別實施里，磁體160的內(nèi)彎曲表面可以與內(nèi)圓柱 部分140機械地接觸，而產(chǎn)生一個磁體160和外圓柱部分120之間的槽 道(圖中未顯示)。磁體160可以被磁化，使得各個磁體的外彎曲表面是 南磁極(southpole)，而相反的內(nèi)彎曲表面是北磁極(north pole)。所以， 可以產(chǎn)生一個磁場，在圖2內(nèi)由箭頭165表示，從磁體160指向內(nèi)圓柱部 分140。 一個位于槽道150內(nèi)的并供有電流的導電線圈(圖3)，因為永磁體磁場和電流流經(jīng)線圈而產(chǎn)生的磁場之間的相互作用力，正受到一個軸向
的磁場力(magnetic force)。這個軸與鏡頭光軸對齊，鏡頭與線圈機械地固 定在一起。所以，借助磁場力，這個鏡頭可以沿著光軸進行移動，磁場力 的量級可能隨線圈里電流量的不同而變化。當然，這種磁體和線圈的構(gòu)造 僅是一個例子，本發(fā)明并不限于此方面。
圖3是一個實施例的一個鏡頭驅(qū)動裝置300的分解透視圖。鏡頭驅(qū)動 裝置300可以包括一個外罩305，其至少部分地封住致動元件部分310和 框架部分320。致動元件部分310可以包括磁軛330，其可能包括磁體340 和至少兩個互相不接觸的相對的磁軛段，如圖1和2所示的磁軛段110。 在圖3所示的例子里，采用了四個這種磁軛段。致動元件部分310也可以 包括一個支架，如鏡頭架337，來托住鏡頭335?？蚣懿糠?20可以包括 各種組件，如一個上片簧(leaf spring) 327、 一個下片簧326、 一個含有 中空主體部分和法蘭部分的線圈繞組322、 一個隔片324、底座328和頂 蓋329。當然，這種鏡頭驅(qū)動裝置僅是一個例子，所以本發(fā)明并不限于此 方面。在一個特別實施例里，磁軛330可以適配地將線圈322容納在磁軛 段內(nèi)的一個空間內(nèi)，如圖1和2所示的中心區(qū)。磁體340可以被安置在磁 軛段110上，如圖1和2所示的槽道150內(nèi)?？梢允褂蒙虾拖缕?26 和327來限制移動范圍，并提供一個恢復力(restoring force)來抵消磁場 力，鏡頭驅(qū)動裝置靠磁場力來運行。相應地，上和下片簧326和327可以 包含至少一個彈性元件，間接地連接外罩305和支架337。在另一個特別 的實施例里，連接外罩305和支架337的彈性元件如彈簧(圖中未顯示)， 可以被用來提供一個恢復力以抵消運行鏡頭驅(qū)動裝置的磁場力。如上所述， 線圈322可能包含一個絕緣導電線繞組而攜帶電流。例如，線圈322可以 由多層繞組形成，以便對一個特定電流而達到一個期望的磁場力。
在一個實施例里，磁軛可以在用來容納鏡頭致動裝置的管套的內(nèi)周上， 通過例如氣相沉積(vapor exposition)來生成的。例如，這種管套可以被 用來容納圖3所示的鏡頭致動裝置300。圖4是一個貼附到管套420的磁 軛的平面圖。這種磁軛可以包含由段間隔475隔開的磁軛段430。盡管顯 示了四個這種磁軛段，但可以采用兩個或更多個磁軛段。例如，在氣相沉 積工藝里，可以將管套420的圓周遮蔽一部分，其中在兩個或多個段間隔475的地方遮蔽住。隨后，遮蔽的管套接受氣相沉積工藝而在暴露的管套 壁上生成一種磁性滲透材料。接著，可以去除遮蔽，形成段間隔475，隔 開各個磁軛段。
圖5是一個實施例的圖4所示磁軛管套組件520的平面圖。磁體510， 包含永磁體，可以通過粘膠和/或通過機械方式(圖中未顯示)被安置在磁 軛段530上。內(nèi)部區(qū)域540，包含磁軛段530和磁體510內(nèi)的空間，可以 適配地容納一個線圈，如圖3所示的線圈322。在一個特別實施例里，使 用氣相沉積，磁體510可以生長在磁軛段530上。例如，通過氣相沉積工 藝，磁性材料可以在磁軛段530的露出表面上生長到一個期望厚度。
本領(lǐng)有技術(shù)人員將認識到，實際上可以對以上描述作出無限數(shù)量的改 變，所述的例子和附圖僅是用來描述一個或多個特別實施例。
雖然已經(jīng)詳細描述和說明了示范實施例的組成，但本領(lǐng)的技術(shù)人員應 該理解，在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的條件下可以做出各種改變， 替換和變化。此外，在不偏離在此所述的中心概念情況下，可以作出許多 改變以適應特別情況。所以，本發(fā)明不受限于在此披露的特別實施例，但 是本發(fā)明包括所有落在所附權(quán)力要求范圍內(nèi)的所有實施例及其等價物。
權(quán)利要求
1. 一種光學系統(tǒng)裝置，包括一個外殼；一個支架，至少部分地在所述外殼內(nèi)；至少一個彈性元件，直接或間接地連接所述外殼和所述支架；和一個致動元件，能夠調(diào)整所述支架的位置，所述致動元件具有至少兩個互相不接觸的磁軛段，磁軛段至少部分地在所述支架的周圍，其中所述至少兩個磁軛段包含一個槽道以容納磁體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括至少兩個段間隔以分隔所述至 少兩個磁軛段。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述支架包括一個裝有鏡頭的鏡 頭架。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，還包括一個線圈，其包括線圈繞組以 攜帶電流，從而可以產(chǎn)生一個幾乎均勻的磁場。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少兩個磁軛段包含一種磁 性滲透材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括四個互相不接觸的相對的磁軛段。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述四個磁軛段沿著以鏡頭中心 軸為中心的一個環(huán)形周邊，以一個小于90。的角度各自相對。
8. —種方法，包括安排至少兩個互相不接觸的磁軛段在鏡頭周圍，使得在所述磁軛段內(nèi) 產(chǎn)生一個幾乎均勻的磁場。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括 彎曲和/或彎折平直材料以制作所述的磁軛段；并 將磁體放置在各個所述磁軛段內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述安排還包括 沉積一種磁軛材料在一個管套內(nèi)周邊上；和 放置磁體在所述磁軛材料上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述沉積還包括 使用一種遮蔽材料，遮蔽所述管套的部分所述內(nèi)周邊； 沉積所述磁軛材料在所述管套的所述內(nèi)周邊上；和去除所述遮蔽材料，而制作出至少兩個互相不接觸的相對的磁軛段。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述沉積所述磁軛材料包括 一種磁性滲透材料的氣相沉積。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述磁軛材料包含一種磁性滲 透材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括安排四個互相不接觸的磁軛 段在所述鏡頭的所述周圍。
15. —種裝置，包括一裝置，用來安排至少兩個互相不接觸的磁軛段在一個鏡頭周圍，使 在所述磁軛段內(nèi)可以產(chǎn)生一個幾乎均勻的磁場。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，還包括 用來彎曲和/或彎折平直材料以產(chǎn)生所述磁軛段的裝置；和用來放置磁體在各個所述磁軛段內(nèi)的裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中用來安排的所述裝置還包括: 用來沉積一種磁軛材料在一個管套內(nèi)周邊上的裝置；和用來放置磁體在所述磁軛材料上的裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中用來沉積的所述裝置還包括: 使用一種遮蔽材料來遮蔽所述管套的部分所述內(nèi)周邊的裝置；用來沉積所述磁軛材料在所述管套的所述內(nèi)周邊上的裝置；和用來去除所述遮蔽材料以制作至少兩個互相不接觸的鄉(xiāng)對的磁軛段的 裝置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置, 置包含一種磁性滲透材料的氣相沉積。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置， 滲透材料。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置， 軛段在所述鏡頭的所述周圍。其中沉積所述磁軛材料的所述裝其中所述磁軛材料包含一種磁性 還包含安排四個互相不接觸的磁
全文摘要
在此披露的本發(fā)明涉及一種用來調(diào)整鏡頭位置的致動器。
文檔編號G02B7/04GK101454704SQ200980000001
公開日2009年6月10日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者華 楊, 林小軍, 范健明, 范永明, 鄭國星 申請人:香港應用科技研究院有限公司