微型mems致動器組件的制作方法
【專利說明】微型MEMS致動器組件
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是2013年3月15日提交的美國專利申請N0.13/843，107的繼續(xù)申請，其全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的一個或多個實施方案總體涉及光學(xué)元件(例如反射鏡或透鏡)的致動器，更特別地例如，涉及例如用于微型相機等中的在多個自由度上提供運動的致動器組件的實施方案。
【背景技術(shù)】
[0004]用于微型相機和其他設(shè)備中的致動器是眾所周知的。這種設(shè)備通常包括音圈，其用于移動透鏡以便聚焦、變焦或光學(xué)圖像穩(wěn)定。
[0005]微機電系統(tǒng)(MEMS)致動器也是公知的，MEMS致動器的例子包括梳狀驅(qū)動器、刮板式驅(qū)動器和熱驅(qū)動器。超小型MEMS致動器可以用眾所周知的集成電路(IC)制造技術(shù)來制造。MEMS致動器可用于各種應(yīng)用中。例如，MEMS致動器可用于移動透鏡以便于微型相機中的自動聚焦、變焦和圖像穩(wěn)定功能。因而，所希望的是，為這樣的應(yīng)用提供改進(jìn)的MEMS致動器裝置。
[0006]微型相機可用于各種不同的電子設(shè)備中。例如，微型相機常用于蜂窩電話、手提電腦和監(jiān)視設(shè)備以及許多其他應(yīng)用中。隨著電子設(shè)備的尺寸不斷縮小，作為這類設(shè)備的一部分的微型相機的尺寸通常也必須減小。鑒于此，希望提供方法和裝置以便減小微型相機的尺寸，同時保持較大、較昂貴的獨立相機的先進(jìn)功能。
[0007]因此，需要這樣一種例如用于微型相機等等中的致動器組件，其很小，更容易制造且制造成本更低，并且其能在多個自由度上提供光學(xué)元件的運動以實現(xiàn)各種功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方案，提供了例如用于微型照相機等等中的微型致動器組件的各種實施方案及其制造和使用方法，其很小，易于制造且制造成本低，并且其能在多個自由度上提供光學(xué)元件的運動以實現(xiàn)各種功能。
[0009]在一個示例性的實施方案中，靜電致動器包括大致平面的固定框架，通過屈曲部耦聯(lián)到固定框架以便相對于固定框架進(jìn)行基本上共面的、垂直的運動的大致平面的移動框架，多個相互交叉的齒，齒的固定部分附接到固定框架，齒的移動部分附接到移動框架，和具有相反的輸入和輸出端的細(xì)長輸出軸，輸入端耦聯(lián)到移動框架。
[0010]在另一個實施方案中，靜電致動器裝置包括具有豎立腿和從其垂直伸出的橫向腿的L形支撐框架，輸出耦合器，和一對上述致動器。致動器的輸出軸的輸出端耦聯(lián)到輸出耦合器，所述致動器中的第一致動器的固定框架附接到豎立腿以使得第一致動器的輸出軸使輸出耦合器直線地且沿第一方向移動，所述致動器中的第二致動器的固定框架附接到橫向腿以使得第二致動器的輸出軸使輸出耦合器直線地且沿垂直于第一方向的第二方向移動。
[0011]致動器和致動器裝置可用來制造用于電子主機設(shè)備中的各種微型透鏡鏡筒和微型相機模塊，如移動電話、計算機等。
[0012]本發(fā)明的范圍是由后面所附的權(quán)利要求限定，其通過引用方式納入本節(jié)中。通過考慮下面提出的一些示例性實施方案的詳細(xì)描述，特別是結(jié)合下面簡要描述的附圖進(jìn)行這種考慮，對所披露的新型微型致動器組件機器制造和使用方法的特征和優(yōu)點的更完整的理解將被提供給本領(lǐng)域技術(shù)人員，在附圖中相同的附圖標(biāo)記用來表示在其一個或多個圖中所示的相同元件。
【附圖說明】
[0013]圖1A是根據(jù)本發(fā)明實施方案的包括三個致動器的致動器組件的示意圖，每個致動器都能進(jìn)行二自由度(二 D0F)的正交運動。
[0014]圖1B是根據(jù)本發(fā)明實施方案的包括三個致動器的致動器組件的示意圖，每個致動器都能進(jìn)行一自由度的運動。
[0015]圖1C是根據(jù)本發(fā)明實施方案的包括三個致動器的致動器組件的示意圖，一個致動器能進(jìn)行三自由度的正交運動，一個致動器能進(jìn)行二自由度的正交運動，一個致動器能進(jìn)行一自由度的運動。
[0016]圖2A是根據(jù)本發(fā)明實施方案的二自由度致動器裝置的示例性實施方案的俯視圖，其被表示為處于制造狀態(tài)中并且在其展開以操作使用之前。
[0017]圖2B是根據(jù)本發(fā)明實施方案的圖2A的示例性二自由度致動器裝置的俯視圖，其被表示為處于被展開以操作使用之后。
[0018]圖3A是根據(jù)本發(fā)明實施方案的圖2A的示例性致動器裝置的致動器之一的固定和移動框架及相互交叉的齒的關(guān)聯(lián)部分的放大的局部細(xì)節(jié)平面圖，其示出了在展開之前框架和齒的相對位置。
[0019]圖3B是根據(jù)本發(fā)明實施方案的圖2B的示例性致動器裝置的致動器之一的固定和移動框架及相互交叉的齒的關(guān)聯(lián)部分的放大的局部細(xì)節(jié)平面圖，其示出了在展開之后框架和齒的相對位置。
[0020]圖4A和4B分別是根據(jù)本發(fā)明實施方案的“單腿”或“交叉軸”屈曲部的示例性實施方案的左上側(cè)透視圖和右上側(cè)透視圖。
[0021]圖5A-5H是根據(jù)本發(fā)明實施方案的用于組裝微型透鏡鏡筒組件的方法的示例性實施方案的順序步驟的頂視且側(cè)視透視圖，所述微型透鏡鏡筒組件使用了圖2B的多個二自由度致動器裝置。
[0022]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施方案的一自由度致動器裝置的六個示例性實施方案的頂視且側(cè)視透視圖，其被表示為以六邊形排列布置。
[0023]圖7為根據(jù)本發(fā)明實施方案的圖6的示例性一自由度致動器裝置的六邊形排列的側(cè)視圖。
[0024]圖8是根據(jù)本發(fā)明實施方案的圖6的示例性一自由度致動器裝置的六邊形排列的頂視且側(cè)視透視圖，其示出了裝置分別布置在六邊形鏡筒的相應(yīng)側(cè)面上以形成示例性的透鏡鏡筒組件。
[0025]圖9是根據(jù)本發(fā)明實施方案的透鏡鏡筒組件的頂視且側(cè)視透視圖，其示出了耦聯(lián)到每個致動器裝置的相應(yīng)輸出連接器的用于光學(xué)元件的支撐平臺的示例性實施方案。
[0026]圖10是根據(jù)本發(fā)明實施方案的圖9的透鏡鏡筒和支撐平臺組件的頂視且側(cè)視透視圖，其顯示為布置在同心的保護(hù)殼內(nèi)。
[0027]圖11是根據(jù)本發(fā)明實施方案的三個示例性一自由度致動器裝置的頂視且側(cè)視透視圖，其顯示為以三角形排列布置。
[0028]圖12是根據(jù)本發(fā)明實施方案的示例性一自由度致動器裝置的三角形排列的頂視且側(cè)視透視圖，其示出了裝置分別交替布置在六邊形鏡筒的相應(yīng)側(cè)面上以形成透鏡鏡筒組件的另一個示例性實施方案。
[0029]圖13是根據(jù)本發(fā)明實施方案的圖12的透鏡鏡筒組件的頂視且側(cè)視透視圖，其示出了耦聯(lián)到致動器裝置的輸出連接器中相應(yīng)的一個的光學(xué)元件支撐平臺的另一個示例性實施方案。
[0030]圖14A-14E是根據(jù)本發(fā)明實施方案的用于組裝微型相機模塊的示例性實施方案的方法的示例性實施方案的順序步驟的俯視圖，所述微型相機模塊使用了圖2B的多個二自由度致動器裝置，圖14F是示例性相機模塊的頂視且側(cè)視透視圖。
[0031]圖15A和15B分別是根據(jù)本發(fā)明實施方案的在圖14A-14F的示例性微型相機模塊中使用的類型的截頭圓錐形透鏡鏡筒的示例性實施方案的俯視圖和正視橫截面圖。
[0032]圖16A和16B分別是根據(jù)本發(fā)明實施方案的圖14A-14F的微型相機模塊的頂視且側(cè)視透視圖以及正視橫截面圖，其顯示為被同心保護(hù)殼包圍。
[0033]圖17是根據(jù)本發(fā)明實施方案的微型相機模塊的另一個示例性實施方案的示意性側(cè)視橫截面圖，其示出了一對致動器組件，其用于使一對透鏡中的相應(yīng)透鏡相對于布置在示例性相機模塊內(nèi)的圖像傳感器和多個固定透鏡彼此獨立地移動。
【具體實施方式】
[0034]根據(jù)本發(fā)明的實施方案，提供了微型致動器組件及其制造和使用方法，其例如用于微型相機等中，并能在多個自由度(DOF)上提供光學(xué)元件的精確受控運動以實現(xiàn)多種功能，如聚焦、變焦和圖像穩(wěn)定(IS)功能。
[0035]當(dāng)用于本申請中時，“一、二、或三自由度致動器”分別是能在一個、兩個或三個方向上對物體施加力的致動器，除了第一致動器之外，所述方向是相互正交的。致動器裝置或組件可以用這樣的致動器制成，所述致動器可以相對于X，Y, Z坐標(biāo)系在直線和/或旋轉(zhuǎn)運動的一個或多個方向上，即±x, 土Y, 土Z, ± Θ x，± Θ jp /或土 θ ζ，驅(qū)動“有效負(fù)載”，如透
Ho
[0036]例如，在2010年11月15日提交的共同擁有的美國專利申請N0.12/946，515中描述了包含三個一自由度致動器的致動器裝置的實施方案，其能在運動的三個自由度上，即土Ζ，± θχ和土 θ γ，移動有效負(fù)載，例如安裝平臺和透鏡，該專利申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文中。
[0037]在2011年9月28日提交的共同擁有的美國專利申請N0.13/247，895和13/247，888的中描述了包含三個一自由度致動器的致動器裝置的另一個實施方案，其能在運動的三個自由度上，即±Χ，土Y和土 θζ，移動有效負(fù)載，該專利申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文中。
[0038]在2011年9月28日提交的共同擁有的美國專利申請N0.13/247，898中描述了包含三個二自由度致動器的致動器裝置的又一個實施方案，其能在運動的六個自由度上，即±X，