靜電致動(dòng)器中的弧形運(yùn)動(dòng)控制的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請是申請日為2013年3月15日、申請?zhí)枮?3/843817的美國專利申請的后 續(xù)申請，其是申請日為2013年3月15日、申請?zhí)枮?3/843107的美國專利申請的部分繼續(xù) 申請，它們的全部內(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(gè)或多個(gè)實(shí)施方案總的設(shè)及靜電致動(dòng)器，更特別地例如，設(shè)及用于控 制它們中不希望有的弧形運(yùn)動(dòng)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 用于微型相機(jī)和其他設(shè)備中的致動(dòng)器是眾所周知的。運(yùn)種設(shè)備通常包括音圈，其 用于移動(dòng)透鏡W便聚焦、變焦或光學(xué)圖像穩(wěn)定。
[0005] 微機(jī)電系統(tǒng)（MEM巧致動(dòng)器也是公知的，MEMS致動(dòng)器的例子包括靜電梳狀驅(qū)動(dòng) 器、刮板式驅(qū)動(dòng)器和熱驅(qū)動(dòng)器，超小型靜電MEMS致動(dòng)器可W用眾所周知的晶片級集成電路 (IC)制造技術(shù)來制造，并且可用于各種應(yīng)用中。例如，靜電MEMS致動(dòng)器可用于移動(dòng)物鏡W 便實(shí)現(xiàn)微型相機(jī)中的自動(dòng)聚焦、變焦和圖像穩(wěn)定功能，微型相機(jī)在各種主機(jī)設(shè)備中都是有 用的，例如移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、膝上型電腦、個(gè)人數(shù)字助理（PDA),監(jiān)控?cái)z像機(jī)等等。因而，所 希望的是，為運(yùn)樣的應(yīng)用提供改進(jìn)的靜電MEMS致動(dòng)器裝置。
[0006] 靜電MEMS致動(dòng)器容易遭受被稱為"弧形運(yùn)動(dòng)"的問題。特別地，運(yùn)種致動(dòng)器的梳 狀驅(qū)動(dòng)器包括多個(gè)相互交叉的指或齒，其一部分附接到固定臺架或框架，一部分附接到移 動(dòng)框架。期望的是，梳狀驅(qū)動(dòng)器的齒在操作期間基本上彼此平行地移動(dòng)W避免接觸、干設(shè)、 "卡住"和"顫動(dòng)"問題，運(yùn)又要求移動(dòng)框架的移動(dòng)基本上平行于固定框架。然而，由于將移 動(dòng)框架偶聯(lián)到固定框架的彈性平行運(yùn)動(dòng)屈曲部的特性，移動(dòng)框架在運(yùn)動(dòng)期間必然相對于固 定框架經(jīng)歷一些二階弧形運(yùn)動(dòng)，如果不加W控制，運(yùn)可W導(dǎo)致上述和其它問題。
[0007] 因而，對于用于控制、補(bǔ)償和/或調(diào)節(jié)靜電致動(dòng)器的梳狀驅(qū)動(dòng)器中的弧形運(yùn)動(dòng)的 便宜又可靠的方法和裝置存在長期W來感受到但仍未得到滿足的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，提供了方法和設(shè)備用于控制靜電致動(dòng)器的梳 狀驅(qū)動(dòng)器中的弧形運(yùn)動(dòng)，其便宜、可靠且在制造過程中相對容易實(shí)施。
[0009] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，致動(dòng)器包括移動(dòng)框架，其通過多個(gè)細(xì)長的平行運(yùn)動(dòng)屈曲部禪 聯(lián)到固定框架W相對于固定框架在制造位置和展開位置之間進(jìn)行大致平行的運(yùn)動(dòng)。屈曲部 布置成當(dāng)移動(dòng)框架布置在制造位置中時(shí)，相對于垂直于移動(dòng)框架和固定框架延伸的線呈第 一角度，當(dāng)移動(dòng)框架布置在展開位置中時(shí)，相對于該線呈第二角度。通過將第一角度的值約 束成小于第一和第二角度總和的大約一半，來控制第一框架相對于第二框架的弧形運(yùn)動(dòng)
[0010] 改進(jìn)的致動(dòng)器特別好地適合于制造在電子主機(jī)設(shè)備，如移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、膝上型 電腦、個(gè)人數(shù)字助理（PDA)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等等，中所使用類型的各種微型透鏡鏡筒和微型相 機(jī)模塊。
[0011] 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(shí)施方案的詳細(xì)描述，特別是如果結(jié)合下面簡要描述的附圖進(jìn) 行運(yùn)種考慮，則對用于控制致動(dòng)器中的弧形運(yùn)動(dòng)的新方法和裝置和用于制造和使用它們的 方法的特征和優(yōu)點(diǎn)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(gè)或多個(gè)相應(yīng)的圖中所示的相同元件。
【附圖說明】
[0012] 圖IA是示例性靜電致動(dòng)器的俯視圖，其中可W有利地使用本發(fā)明的方法和裝置 的實(shí)施方案，該致動(dòng)器被表示為處于制造狀態(tài)中且在其展開W便操作使用之前。
[0013] 圖IB是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的圖IA的示例性致動(dòng)器設(shè)備的俯視圖，其被表示為 在被展開W便操作使用之后。
[0014] 圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的圖IA的示例性致動(dòng)器的固定和移動(dòng)框架和相互 交叉的齒的相關(guān)聯(lián)部分的局部放大細(xì)節(jié)圖，其示出了在展開之前框架和齒的相對位置。 陽015] 圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的圖2B的示例性致動(dòng)器的固定和移動(dòng)框架和相 互交叉的齒的相關(guān)聯(lián)部分的局部放大細(xì)節(jié)平面圖，其示出了在展開之后框架和齒的相對位 置。
[0016] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的正在相對于其固定框架移動(dòng)的致動(dòng)器的移動(dòng)框架 的示意圖，其具有一階平行運(yùn)動(dòng)和二階弧形運(yùn)動(dòng)。
[0017] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的類似于圖2A的局部放大細(xì)節(jié)圖，其示出了圖IB的 示例性致動(dòng)器的固定和移動(dòng)框架和相互交叉的齒的相關(guān)聯(lián)部分，示出了在一個(gè)操作模式中 在關(guān)閉行程期間移動(dòng)框架相對于固定框架的運(yùn)動(dòng)方向。
[0018] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的在致動(dòng)器的全行程期間示例性致動(dòng)器的移動(dòng)框架 的橫向位移-其縱向位移的圖。
[0019] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的在致動(dòng)器的全行程期間另一個(gè)示例性致動(dòng)器的移 動(dòng)框架的橫向位移-其縱向位移的圖。
[0020] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的在致動(dòng)器的全行程期間根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施方案配置的致動(dòng)器的移動(dòng)框架的橫向位移-其縱向位移的圖。
[0021] 圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的示例性靜電致動(dòng)器的示意性俯視圖，其中齒和相關(guān) 聯(lián)的框架部分被省略，該圖示出了通過一對平行運(yùn)動(dòng)屈曲部禪聯(lián)到固定框架的移動(dòng)框架。
[0022] 圖9是類似于圖7的圖，示出了在致動(dòng)器的全行程期間根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施方案配置的另一個(gè)示例性致動(dòng)器的移動(dòng)框架的橫向位移-其縱向位移。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明提供了用于控制靜電致動(dòng)器的梳狀驅(qū)動(dòng)器中的弧形運(yùn)動(dòng)的方法和裝置的 各種實(shí)施方案，運(yùn)些方法和裝置是可靠的、廉價(jià)的和在致動(dòng)器制造過程中容易實(shí)施的。
[0024] 圖IA是靜電梳狀驅(qū)動(dòng)器MEMS致動(dòng)器100的示例性實(shí)施方案的俯視圖，其被表示 為處于制造狀態(tài)中且在其展開W便操作使用之前，圖IB是示例性的致動(dòng)器設(shè)備100的俯視 圖，其被表示為處于被展開W便使用之后。
[0025] 如在圖IA和IB中可W看到的，移動(dòng)框架102通過一對細(xì)長的平行運(yùn)動(dòng)屈曲部106 禪聯(lián)到固定框架104,平行運(yùn)動(dòng)屈曲部106被如此安排和配置W便使移動(dòng)框架102能W縮放 儀的方式基本上平行于固定框架104移動(dòng)。 陽0%] 如在圖IA和IB中進(jìn)一步示出的，每個(gè)固定和移動(dòng)框架104和102包括從其垂直 伸出的相關(guān)聯(lián)的多個(gè)靜電梳狀驅(qū)動(dòng)器"指"或"齒"108,它們彼此相互交叉W限定靜電梳狀 驅(qū)動(dòng)器"組"。當(dāng)差分致動(dòng)電壓被選擇性地施加到致動(dòng)器100的梳狀驅(qū)動(dòng)器組的固定和移動(dòng) 框架104和102時(shí)，固定和移動(dòng)框架204和102各自的齒108垂直地朝向或遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)， 使移動(dòng)框架102平行于固定框架104移動(dòng)，即沿圖IB中看到的雙箭頭110的方向移動(dòng)。
[0027] 在圖IA和IB中所示的特定的示例性實(shí)施方案中，致動(dòng)器100包括S個(gè)靜電梳狀 驅(qū)動(dòng)器組。然而，應(yīng)該理解的是，運(yùn)取決于即將到來的特定應(yīng)用，梳狀組的數(shù)量W及梳狀組 的齒108的數(shù)量、長度、寬度和齒距可W廣泛地變化。
[0028] 應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，如上所述，致動(dòng)器100的相互交叉的齒108在圖IB中被表 示為處于"展開"位置中，即彼此分開，W便相對于彼此進(jìn)行基本上垂直的、直線的運(yùn)動(dòng)。然 而，如在圖2A中的齒108的放大細(xì)節(jié)圖中所示，可W看出，在例如娃晶片上且利用晶片級光 刻技術(shù)的制造過程中，由于制造的原因，致動(dòng)器100的相互交叉的齒108最初設(shè)置在完全 "關(guān)閉"的位置中，從而使相關(guān)聯(lián)的固定和移動(dòng)框架104和102彼此間隔開大約齒108長度 的距離。因此，在運(yùn)個(gè)配置中向齒108應(yīng)用電壓差將不會導(dǎo)致移動(dòng)框架102朝向固定框架 104的任何進(jìn)一步的面內(nèi)直線運(yùn)動(dòng)，因此，為了實(shí)現(xiàn)直線類型的運(yùn)動(dòng)，致動(dòng)器100必須首先 被"展開"成能實(shí)現(xiàn)該類型致動(dòng)的構(gòu)形。
[0029] 在圖IA和IB的特定示例性實(shí)施方案中，運(yùn)個(gè)展開可W包括