專利名稱：致動步進(jìn)式透鏡攝像頭模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及電子設(shè)置，更具體地說，涉及數(shù)字?jǐn)z像頭模塊。更加具體地說，本發(fā)明涉及用于經(jīng)由整合在其中的步進(jìn)馬達(dá)而聚焦數(shù)字?jǐn)z像頭模塊的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
數(shù)字?jǐn)z像頭模塊當(dāng)前被整合進(jìn)入多種電子裝置。這樣的攝像頭植入裝置
包括但不局限于蜂窩電話；個人數(shù)字助理(PDA);和計(jì)算機(jī)。對于數(shù)字?jǐn)z像頭模塊的需求隨整合攝像頭模塊進(jìn)入植入裝置的能力的擴(kuò)展而增長。由此，數(shù)字?jǐn)z像頭模塊的一個設(shè)計(jì)目標(biāo)是使得它們盡可能的小以使它們將會適配進(jìn)入電子裝置，而大體上不會增加裝置的整體尺寸。此外，也希望盡可能高效并健壯地制造出數(shù)字?jǐn)z像頭模塊。另外希望制造出的數(shù)字?jǐn)z像頭模塊要求最少的用戶知識和努力用以操作。實(shí)現(xiàn)這些設(shè)計(jì)目標(biāo)的方法應(yīng)加強(qiáng)或者至少保持由攝像頭模塊所捕獲的圖像的質(zhì)量。
一般地，攝像頭模塊包括多個用于對焦在多種距離處的圖像的對焦模式。例如，已知攝像頭模塊包括用于對焦在不同距離處的物體的圖像的模式。從一個模式改變至另一模式要求在攝像頭模塊內(nèi)的透鏡和圖像捕獲裝置之間的移位的改變。這種移位的改變通過對本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的許多不同機(jī)構(gòu)易于進(jìn)行。例如，許多先前技術(shù)的攝像頭包括加工有螺紋的透鏡殼體，其螺旋進(jìn)入和旋出圖像捕獲裝置殼體，由此改變透鏡和圖像捕獲裝置之間的距離。其它通常已知的對焦裝置包括凸輪機(jī)構(gòu)，用以相對于圖像捕獲裝置移動透鏡。
在微型攝像頭模塊中，先前對焦方法典型地由手工完成，因?yàn)槌叽缇窒薅鵁o法使用驅(qū)動馬達(dá)、凸輪、齒輪等等。另外，先前技術(shù)的裝置包括其它的缺點(diǎn)。例如， 一些先前技術(shù)的攝像頭模塊僅具有兩個對焦模式，微距和長焦。因此，圖像質(zhì)量在中間的范圍內(nèi)被犧牲。另一個缺點(diǎn)在于用戶必須確認(rèn)攝像頭處于正確的對焦模式和/或切換對焦模式，這是不方便的。極小尺寸的一些攝像頭模塊使得手動對焦調(diào)節(jié)更為困難。
因此，所需要的是提供了許多對焦模式和/或連續(xù)對焦調(diào)節(jié)的攝像頭。另外需要的是要求最少用戶努力和知識用以操作的攝像頭模塊。另外需要的是能夠自動地對焦的攝像頭模塊。另外需要的是提供了對焦伸縮性，同時保持了相對小的尺寸的攝像頭模塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供用于整合驅(qū)動馬達(dá)進(jìn)入攝像頭模塊的方法而解決了先前技術(shù)的問題。驅(qū)動馬達(dá)適用于使用在更為極其小的攝像頭模塊中，因?yàn)閿z像頭模塊的部件另外用作馬達(dá)的部件。
在一個實(shí)施例中，攝像頭模塊包括圖像捕獲裝置；透鏡單元；殼體；電動馬達(dá)；和調(diào)節(jié)(例如，對焦、縮放等)機(jī)構(gòu)。殼體用于容納透鏡單元并用以相對于圖像捕獲裝置定位透鏡單元。殼體形成電動馬達(dá)的第一部分，并且透鏡單元形成電動馬達(dá)的第二部分。當(dāng)電動馬達(dá)被通電時，透鏡單元在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
在特定的實(shí)施例中，馬達(dá)是步進(jìn)馬達(dá)。由殼體形成的馬達(dá)的部分是步進(jìn)馬達(dá)的定子，并且由透鏡單元形成的馬達(dá)的部分是步進(jìn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。透鏡單元包括通常的圓柱形的主體，其帶有固定至圓柱形的主體的多個鐵氧體元件。殼體包括多個電繞組，其在通電時電磁地吸引鐵氧體元件。
實(shí)例調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括形成在殼體上的多個坡道；和形成在透鏡單元上的多個互補(bǔ)坡道。當(dāng)透鏡單元在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變透鏡單元相對于圖像捕獲裝置的位置?？蛇x地，互補(bǔ)坡道形成在透鏡單元的圓環(huán)上，并且透鏡單元包括在圓環(huán)的另 一部分和透鏡單元的圓柱形的主體之間的第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(在環(huán)和殼體之間)使得易于由馬達(dá)對焦。第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(在透鏡單元的環(huán)和圓柱形的主體之間)使得易于工廠對焦操作。
依據(jù)本發(fā)明的另 一個方面，攝像頭對焦馬達(dá)提供用于使用在不同的攝像頭和/或攝像頭模塊中。攝像頭對焦馬達(dá)包括與攝像頭的殼體整體形成的定子和與攝像頭的透鏡單元整體形成的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括透鏡單元的鏡筒；和嵌入在鏡筒中的多個鐵氧體元件。定子包括安裝在殼體中的多個電磁線圏。各個線圈布置鄰近于鏡筒的外周使得多個電磁線圈圍繞透鏡單元的鏡筒。控制電路有選擇地通電線圈以控制轉(zhuǎn)子相對于定子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動?？蛇x地，至少
5部分控制電路包括在相對于殼體安裝的整合的圖像捕獲裝置中。在所示的實(shí)例中，馬達(dá)作用為步進(jìn)馬達(dá)。
用于裝配攝像頭模塊的方法也得以公開。方法包括提供包括馬達(dá)的第一部分的殼體；提供包括馬達(dá)的第二部分的殼體；并相對于殼體定^f立透鏡單元以嚙合馬達(dá)的第 一部分與馬達(dá)的第二部分。提供帶有馬達(dá)的第 一部分的殼體的步驟包括提供帶有固定到那兒的多個電磁線圏的殼體。由此，馬達(dá)的定子得以構(gòu)建在殼體中。提供透鏡單元的步驟包括提供帶有固定到那兒的多個鐵氧體元件的透鏡單元。由此，馬達(dá)的轉(zhuǎn)子得以構(gòu)建在透鏡單元內(nèi)。在所公開的實(shí)例方法中，所裝配的攝像頭模塊作為步進(jìn)馬達(dá)進(jìn)行操作。


本發(fā)明參考附圖進(jìn)行描述，其中相同參考序號標(biāo)注大體上類似的元件:
圖1是攝像頭模塊的透視圖2是圖1的攝像頭模塊的分解透視圖3是圖1中示出的鏡筒的透視橫截面視圖4是圖1中示出的才IH象頭才莫塊的透浮見圖5是圖1中示出的殼體的內(nèi)部的后視透視圖6是圖1中示出的攝像頭模塊的橫截面視圖7是總結(jié)用于裝配攝像頭模塊的方法的流程圖；和
圖8是總結(jié)用于裝配攝像頭模塊的另一種方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過提供帶有整合于其中的步進(jìn)馬達(dá)的攝像頭模塊而解決了關(guān)聯(lián)于先前技術(shù)的問題。在后面的描述中，數(shù)個特定細(xì)節(jié)得以提出(例如，材料選擇)以提供對于本發(fā)明的透徹理解。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白本發(fā)明可以偏離這些特定細(xì)節(jié)得以實(shí)例化。在另外的實(shí)例中，眾所周知的電子實(shí)例和部件的細(xì)節(jié)已經(jīng)被省略，以不會不必要地模糊本發(fā)明。這樣的細(xì)節(jié)能夠在對于本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的參考中發(fā)現(xiàn)。例如，Acarnley，PaulP的《步進(jìn)馬達(dá)理論與實(shí)踐指導(dǎo)》(Stepping Motors: A Guide to Theory and Practice )第四版(IEEE控制工程系列，63)提供了關(guān)于步進(jìn)馬達(dá)的操作的有用的信息。這里依據(jù)授權(quán)并入?yún)⒖嫉恼麄€內(nèi)容。圖1示出了所裝配的數(shù)字?jǐn)z像頭模塊100的透視圖。在該特定實(shí)施例中，攝像頭模塊100包括印制電路板(PCB) 102、殼體104、致動環(huán)106和鏡筒108。在該特定實(shí)施例中，攝像頭模塊100另外包括自動對焦特性，其中鏡筒108經(jīng)由電磁地驅(qū)動的系統(tǒng)(例如，步進(jìn)馬達(dá))可以相對于PCB102垂
直地/f立移。
圖2示出了沿光軸200分解的攝像頭模塊100的透視圖。如所示的，PCB102包括固定于其上的圖像捕獲裝置202。 PCB102另外固定至殼體104的后表面以提供對于致動環(huán)106的支撐。在該特定實(shí)施例中，致動環(huán)106可以繞光軸200旋轉(zhuǎn)。鏡筒108包括螺紋外周表面204，其螺旋進(jìn)入致動環(huán)106的互補(bǔ)螺紋內(nèi)部206。螺紋204和206使得鏡筒108適當(dāng)?shù)叵鄬τ谥聞迎h(huán)106對焦。這種特定的對焦特性典型地在制造過程中得以進(jìn)行并且典型地僅進(jìn)行一次。這通常參考為工廠對焦。
自動對焦不同于在攝像頭模塊100的制造過程中進(jìn)行的工廠對焦。自動
焦手段自動地在任意時間改變。自動對焦機(jī)制的工作使用了與步進(jìn)馬達(dá)相同的原理。在攝像頭模塊100的中心是鏡筒108,其包括嵌入了其周向表面內(nèi)的鐵氧體元件208。筒108作為"轉(zhuǎn)子"。殼體104包括用作為"定子"磁繞組210 (電磁線圈)。由于繞組210得以加電(被通電)，鐵氧體元件208被電石茲地吸附至繞組210。結(jié)果，致動環(huán)106和鏡筒108 (在工廠對焦期間固定在環(huán)106內(nèi))沿依賴于哪一個繞組210被加電的方向旋轉(zhuǎn)。由于環(huán)106旋轉(zhuǎn)，其滑動地接觸殼體104的斜面212,這改變了鏡筒108和圖像捕獲裝置202之間的垂直距離。當(dāng)然，鏡筒108和圖像捕獲裝置202之間的垂直距離改變使得易于進(jìn)行攝像頭模塊100的對焦。
在該特定的實(shí)施例中，步進(jìn)馬達(dá)的控制電路包括在圖像捕獲裝置202中。電源電路和電子互連并未示出，以不會不必要地模糊所描述的發(fā)明。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解這樣的電路將布置在PCB102上并且PCB102和殼
圖3示出了鏡筒108的橫截面透視圖。在該特定實(shí)施例中，鏡筒108容納了透鏡組件300。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)是清楚的，即透鏡組件300的說明(例如，組成、IR濾波器、固定手段等)并不是本發(fā)明的必須的方面并且僅示出用以提供對于本發(fā)明的更好的理解。圖4是殼體104的頂一見透視圖。在該特定實(shí)施例中，殼體104包括斜面212(坡道)，其滑動地嚙合致動環(huán)106的后表面(互補(bǔ)坡道)。由于4竟筒108由鐵氧體元件208和繞組210之間的電磁力而得以旋轉(zhuǎn)，斜面212使得易于改變透鏡組件300和圖像捕獲裝置202之間的距離。
圖5是殼體104的底面透視圖。該特定

了繞組210如何被構(gòu)建在殼體104的內(nèi)部。
圖6是攝像頭模塊100的橫截面視圖，其示出了當(dāng)鏡筒108被安裝至殼體104時鏡筒108和殼體104之間的相對定位。注意各個繞組210每個鄰近于鏡筒108的外周布置這樣使得多個繞組210圍繞鏡筒108。鏡筒108和殼體104實(shí)際上形成用以提供對焦調(diào)節(jié)的電動馬達(dá)的部分。具體地說，鏡筒108形成轉(zhuǎn)子的部分，并且殼體104實(shí)際上形成定子的部分。
圖7是總結(jié)用于裝配攝像頭模塊的一個特定方法700的流程圖。在第一步驟702中，鏡筒得以提供。下面，在第二步驟704中，致動環(huán)得以提供。然后，在第三步驟706中，攝像頭模塊殼體得以提供。下面，在第四步驟708中，鏡筒部分地螺旋進(jìn)入致動環(huán)。然后，在第五步驟710中，致動環(huán)放置進(jìn)入殼體并旋轉(zhuǎn)直到靠緊限位器用于標(biāo)定。下面，在第六步驟712中，由于致動環(huán)保持靠緊限位器，鏡筒在致動環(huán)內(nèi)旋轉(zhuǎn)直到對焦得以實(shí)現(xiàn)(工廠對焦)。最后，在第七步驟714中，鏡筒結(jié)合至致動環(huán)。
圖8是總結(jié)裝配攝像頭模塊的另一個特定方法800的流程圖。在第一步驟802中，包括馬達(dá)的第一部分的攝像頭模塊殼體得以提供。然后，在第二步驟804中，包括馬達(dá)的第二部分的透鏡單元得以提供。下面，在第三步驟806中，透鏡單元安裝至攝像頭殼體以嚙合馬達(dá)的第一部分至馬達(dá)的第二部分。由此，攝像頭模塊的裝配和馬達(dá)的裝配同時發(fā)生。
本發(fā)明的特定實(shí)施例的描述現(xiàn)在得以完成。許多所描述的特性在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下可以替換、改變或省略。例如，可選的透^:組件可替換透鏡組件300。作為另一個實(shí)例，可選的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(例如，螺紋、凹槽等)可替換斜面212。本領(lǐng)域中技術(shù)人員應(yīng)清楚明了所示出的特定實(shí)施例的這些和其它的變更，特別是考慮到先前的公開。
相關(guān)申請的交叉參考
本申請要求由相同發(fā)明人于2006年12月1日提交的共同待審的美國臨時專利申請第60/872142號的優(yōu)先權(quán)，這里將其整體引入作為參考。
權(quán)利要求
1、一種攝像頭模塊，其包括圖像捕獲裝置；透鏡單元；殼體，其適用于容納所述透鏡單元并用以相對于所述圖像捕獲裝置定位所述透鏡單元；電動馬達(dá)，所述殼體形成所述電動馬達(dá)的第一部分，并且所述透鏡單元形成所述電動馬達(dá)的第二部分，當(dāng)所述電動馬達(dá)被通電時所述透鏡單元在所述殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)；和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述透鏡單元的旋轉(zhuǎn)改變所述透鏡單元相對于所述圖像捕獲裝置的位置。
2、 如權(quán)利要求1所述的攝像頭模塊，其中 所述電動馬達(dá)是步進(jìn)馬達(dá)；所述馬達(dá)的所述第一部分是所述步進(jìn)馬達(dá)的定子；并且 所述馬達(dá)的所述第二部分是所述步進(jìn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。
3、 如權(quán)利要求2所述的攝像頭模塊，其中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括 形成在所述殼體上的多個坡道；和形成在所述透鏡單元上的多個互補(bǔ)坡道。
4、 如權(quán)利要求1所述的攝像頭模塊，其中，所述透鏡單元包括 總體圓柱形的主體；和固定至所述圓柱形的主體的多個鐵氧體元件。
5、 如權(quán)利要求4所述的攝像頭模塊，其中，所述殼體包括多個電繞組， 所述多個電繞組當(dāng)其被通電時電^f茲地吸附所述鐵氧體元件。
6、 如權(quán)利要求1所述的攝像頭，其中 所述透鏡單元包括總體圓柱形的主體和圓環(huán)； 所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括所述圓環(huán)和所述殼體的一部分；和 所述透鏡單元包括在所述圓環(huán)的另 一部分和所述圓柱形的主體之間的第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
7、 如權(quán)利要求6所述的攝像頭模塊，其中，所述透鏡單元包括繞所述 圓柱形的主體的外周布置的多個鐵氧體元件。
8、 一種攝像頭對焦馬達(dá)，其包括與所述攝像頭的殼體整體形成的定子；與所述攝像頭的透鏡單元整體形成的轉(zhuǎn)子。
9、 如權(quán)利要求8所述的攝像頭對焦馬達(dá)，其中，所述轉(zhuǎn)子包括鏡筒， 該鏡筒具有嵌入在其中的鐵氧體元件。
10、 如權(quán)利要求8所述的攝像頭對焦馬達(dá)，其中，所述定子包括安裝在 所述殼體中的多個電磁線圈。
11、 如權(quán)利要求10所述的攝像頭對焦馬達(dá)，其中，所述多個電磁線圈 圍繞所述透鏡單元。
12、 如權(quán)利要求10所述的攝像頭對焦馬達(dá)，其中，還包括控制電路， 該控制電路用以有選擇地給所述電》茲線圈通電以控制所述轉(zhuǎn)子相對于所述 定子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
13、 如權(quán)利要求12所述的攝像頭對焦馬達(dá)，其中，所述控制電路的至 少 一部分包括在整合的圖像捕獲裝置中。
14、 如權(quán)利要求8所述的攝像頭對焦馬達(dá)，其中，所述馬達(dá)是步進(jìn)馬達(dá)。
15、 一種用于裝配攝像頭模塊的方法，所述方法包括 提供包括馬達(dá)的第 一部分的殼體； 提供包括馬達(dá)的第二部分的透鏡單元；及相對于所述殼體定位所述透鏡單元以使得所述馬達(dá)的所述第一部分與 所述馬達(dá)的所述第二部分接合。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，提供包括馬達(dá)的第一部分的殼 體的步驟包括提供所述殼體，而多個電磁線圈固定至所述殼體上。
17、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，提供包括馬達(dá)的第二部分的透 鏡單元的步驟包括提供所述透鏡單元，而多個鐵氧體元件固定至所述透鏡單 元上。
18、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，提供包括馬達(dá)的第一部分的殼 體的步驟包括在所述殼體內(nèi)構(gòu)建所述馬達(dá)的定子。
19、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，提供包括馬達(dá)的第二部分的透 鏡單元的步驟包括在所述透鏡單元內(nèi)構(gòu)建所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。
20、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述馬達(dá)是步進(jìn)馬達(dá)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種攝像頭模塊，其包括整合的用于在攝像頭模塊的殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)攝像頭模塊的透鏡單元的馬達(dá)。殼體包括用作馬達(dá)的定子的多個電磁芯。透鏡單元包括多個鐵氧體元件并用作馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。透鏡單元在殼體中的旋轉(zhuǎn)帶來對焦調(diào)整，這樣使得馬達(dá)能夠用作自動對焦系統(tǒng)的部件。用于裝配攝像頭的方法也得以公開。
文檔編號G03B3/00GK101595429SQ200780049919
公開日2009年12月2日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者伊萊恩·B·博格, 雷·H·莫頓 申請人:弗萊克斯電子有限責(zé)任公司