CN101454704A - 微型致动器及其光学装置 - Google Patents

Abstract

在此披露的本发明涉及一种用来调整镜头位置的致动器。

Description

微型致动器及其光学装置

技术领域

在此披露的本发明涉及一种用来调整镜头位置的致动器。

发明背景

通过在光轴方向上移动镜头，致动器可以被用来调整镜头位置，比如用于相机的自动对焦和/或变焦操作(zooming operation)。这种相机可以包括一个可安装在小型电子装置如蜂窝电话和/或个人数字助理(PDA)内的微型相机。致动器通常包括一个安装在永磁体的磁场内的电线圈(electricalcoil)。这种致动器可以借助因电流流经线圈而产生的磁场和永磁体的磁场之间的相互作用力移动镜头。

随着移动电话相机和其它微型相机应用的日益普及，设计师可能面临这样的挑战：提供越发轻便和更易制造的微型相机。所以，可以应用在微型相机内的部件，如致动器，可以提供机会来实现这种更轻便和更易制造的相机，如果这种部件本身也是较轻便和较易制造的话。

附图说明

将参照以下主题描述非限制性的和非排它性的实施例，在本文中若非特别说明，相同的参考码表示相同的部件。

图1描述一个实施例的一个包含多个磁轭段的磁轭的透视图；

图2是一个实施例的一个磁轭的平面图；

图3是一个实施例的一个致动元件的分解透视图；

图4是一个实施例的一个贴附到管套上的磁轭的平面图；

图5是一个实施例的贴附到管套上的磁轭组件的平面图。

发明详述

在以下的详细描述里，阐述了众多具体细节，以便能够全面理解本发明主题。但是，本领域技术人员将会理解，不需要这些具体细节也可以实施本发明的主题。另外，将不会详细描述本领域技术人员所熟知的方法、装置、或系统，以免使主题模糊。

在此说明书里，“一个实施例”是指与包含在本发明至少一个实施例内的一个特别实施例有关的一个特别特征、结构或特性。因此，在此说明书里各个地方出现的短语“在一个实施例里”不一定是指相同的实施例或任何一个特别的实施例。此外，将会理解，描述的特别特征、结构或特性可以在一个或多个实施例里以任何方式进行结合。通常，根据使用的具体情况，这些或其它问题可能会发生变化。所以，本说明书的特定上下文的描述和这些术语的使用能够提供有关上下文理解的有效指导。

同样，在此使用的“和”、“和/或”和“或”可能包括多个意思，其同样至少部分依赖于具体的上下文环境。通常，如果使用的“或”和“和/或”是一个序列，如A、B或C意在指在包容性的意义上使用的A、B和C，以及在排它性的意义上使用的A、B或C。另外，在此使用的“一个或多个”可以被用来描述在单个意义上的任何特征、结构或特性，或可以被用来描述任何组合的特性、结构或特性。尽管应该注意到，这仅是一个描述性的例子，所以本发明并不受限于此范例。

在一个实施例里，装置可能包含一个致动元件，其能够移动和/或调整镜头和/或镜头组件(如装有镜头的镜头架)的位置。这种镜头和/或镜头组件可能包含至少一个部分的环形圆周(circular circumference)，如一个具有部分被截断周长的环形。但是，在一个特别实施例里，这种镜头和/或镜头组件可能包含一个完整的环形周边。致动元件可能包括一个至少部分由磁轭围住的电线圈，磁轭可能包括一个或多个永磁体。与单个整块磁轭相比，实施例可能包括一个磁轭，其包含至少两个互相不接触的相对磁轭段。所以，与单个整块磁轭相比，这种磁轭段包含较少的材料，更轻且更易于制造，和/或占用较少的空间。在一个特别实施例里，这种磁轭段可以是关于一个中心区对称分布，此中心区能够容纳一个电线圈。例如，这种磁轭段可以沿着环状周界呈均匀和/或对称放置，使得磁轭段中心之间的位移角(displacement angle)可以通过将360°除以磁轭段数目而确定，这将在以下详细描述。在此情况下，两个磁轭段可以沿着环状周界放置，从而其中心彼此相隔180°，三个磁轭段可以沿着环状周界放置，从而其中心彼此相隔120°，四个磁轭段可以沿着环状周界放置，从而其中心彼此相隔90°，等等。当然，这种磁轭段放置仅是一个例子，所以本发明并不受限于此方面。磁轭段可能包括一个槽道来放置磁体。所以，这种包括磁体的磁轭段，如果能够均匀和/或对称放置，可以在磁轭段内提供一个几乎均匀的磁场，如以下所述。当然，磁轭段不一定是均匀和/或对称放置而提供这种几乎均匀的磁场，例如，放置在各个磁轭段内的磁体也可以各自不同地贡献给总磁场。

图1和图2分别是一个磁轭100的透视图和平面图，根据一个实施例，磁轭100包括磁轭段110和磁体160。这种磁轭可以包括一个磁性可渗透的材料，借助磁体160可以产生一个磁场。磁轭100可以包括至少两个互相不接触的相对着的(subtending)磁轭段和一个段间隔175，段间隔175位于各个互相不接触的磁轭段之间。在图1和图2所示的例子里，采用了四个磁轭段，它们关于磁轭段内一个中心区170呈对称分布。在一个特别实施例里，中心区170和/或槽道150可以容纳一个线圈(如图3所示)，线圈机械连接到镜头，其可以适配地沿着光轴移动，光轴与中心区170的轴线一致。单个磁轭段110可以包括一个外圆柱部分120、一个内圆柱部分140和一个连接部分130。外圆柱部分120和内圆柱部分140可能共同形成槽道150，其可能包含一个间隔而被适配以容纳至少一部分线圈和/或磁体160，例如永磁体。这个间隔可以提供一个尺寸公差，以允许具有尺寸偏差的磁体160连同至少一部分线圈能够适合此间隔。例如在一个特别实施例里，从磁体160到内圆柱部分140越过槽道150的距离可能包含0.2mm到3.0mm的范围。可以使用一种粘胶将磁体160安全地固定在槽道150内。外圆柱部分120、内圆柱部分140和连接部分130可以包含一种磁性材料，如铁，其表面被涂敷镍，和/或磁性渗透材料。当然，这种材料仅是例子，所以本发明并不限于此方面。在一个特别实施里，不一定包括有连接部分130，而外圆柱部分120、内圆柱部分140和磁体160可以通过其它方式被机械地相互固定。例如，可以使用一种粘胶(图中未显示)以将外圆柱部分120固定到磁体160，并将内圆柱部分140固定到磁体160。

如上所述，磁轭段110关于中心区170呈对称分布。在一个特别实施例里，这种磁轭段也可以沿着以中心区170为中心的圆形周长延伸。如图2所示，单个磁轭段110可以延伸超过角度部分190。依照磁轭段110是相互不接触的并由段间隔175分开的特征，角度部分190可以包含一个小于一个值的角度，该值由将360°除以磁轭段数目而确定。例如，如果采用如图2所示的四个磁轭段，角度部分190可以包含一个小于90°的角。这个角度可能包括10°、20°、30°、45°、60°或75°，这仅仅是小于90°的角度例子。相应地，所有磁轭段110之间的所有段间隔175的角度(可以相互相等或者可以不相互相等)之和，加上磁轭段110的所有角度和，可以小于或者等于360°。当然，这些角度和构造仅是例子，所以本发明并不限于此方面。

在一个实施例里，磁轭段110可以包含一种磁性渗透的可弯曲材料。所以，将平直的材料弯曲并切割成一定长度，可以制作磁轭段110。这种平直的材料的截面可能包含有槽道，其几乎对应磁轭段110的外和内圆柱部分120和140以及连接部分130。与通过加工和注塑工艺制作磁轭段相比，以这种方式制作磁轭段是相对比较容易的。

如上所述，与磁轭段110相连的磁体160可以在磁轭段内的一个区域如槽道150，产生一个磁场。在内区170和外区180的相应磁场会相对较小。磁体160可以包含由钕制成的永磁体，尽管本发明并不限于此范例。可以弯曲磁体160的内和外表面以符合磁轭段110的内和外圆柱部分140和120。在一个特别实施里，磁体160的外弯曲表面可以与外圆柱部分120机械地接触。在另一个特别实施里，磁体160的内弯曲表面可以与内圆柱部分140机械地接触，而产生一个磁体160和外圆柱部分120之间的槽道(图中未显示)。磁体160可以被磁化，使得各个磁体的外弯曲表面是南磁极(south pole)，而相反的内弯曲表面是北磁极(north pole)。所以，可以产生一个磁场，在图2内由箭头165表示，从磁体160指向内圆柱部分140。一个位于槽道150内的并供有电流的导电线圈(图3)，因为永磁体磁场和电流流经线圈而产生的磁场之间的相互作用力，正受到一个轴向的磁场力(magnetic force)。这个轴与镜头光轴对齐，镜头与线圈机械地固定在一起。所以，借助磁场力，这个镜头可以沿着光轴进行移动，磁场力的量级可能随线圈里电流量的不同而变化。当然，这种磁体和线圈的构造仅是一个例子，本发明并不限于此方面。

图3是一个实施例的一个镜头驱动装置300的分解透视图。镜头驱动装置300可以包括一个外罩305，其至少部分地封住致动元件部分310和框架部分320。致动元件部分310可以包括磁轭330，其可能包括磁体340和至少两个互相不接触的相对的磁轭段，如图1和2所示的磁轭段110。在图3所示的例子里，采用了四个这种磁轭段。致动元件部分310也可以包括一个支架，如镜头架337，来托住镜头335。框架部分320可以包括各种组件，如一个上片簧(leaf spring)327、一个下片簧326、一个含有中空主体部分和法兰部分的线圈绕组322、一个隔片324、底座328和顶盖329。当然，这种镜头驱动装置仅是一个例子，所以本发明并不限于此方面。在一个特别实施例里，磁轭330可以适配地将线圈322容纳在磁轭段内的一个空间内，如图1和2所示的中心区。磁体340可以被安置在磁轭段110上，如图1和2所示的槽道150内。可以使用上和下片簧326和327来限制移动范围，并提供一个恢复力(restoring force)来抵消磁场力，镜头驱动装置靠磁场力来运行。相应地，上和下片簧326和327可以包含至少一个弹性元件，间接地连接外罩305和支架337。在另一个特别的实施例里，连接外罩305和支架337的弹性元件如弹簧(图中未显示)，可以被用来提供一个恢复力以抵消运行镜头驱动装置的磁场力。如上所述，线圈322可能包含一个绝缘导电线绕组而携带电流。例如，线圈322可以由多层绕组形成，以便对一个特定电流而达到一个期望的磁场力。

在一个实施例里，磁轭可以在用来容纳镜头致动装置的管套的内周上，通过例如气相沉积(vapor deposition)来生成的。例如，这种管套可以被用来容纳图3所示的镜头致动装置300。图4是一个贴附到管套420的磁轭的平面图。这种磁轭可以包含由段间隔475隔开的磁轭段430。尽管显示了四个这种磁轭段，但可以采用两个或更多个磁轭段。例如，在气相沉积工艺里，可以将管套420的圆周遮蔽一部分，其中在两个或多个段间隔475的地方遮蔽住。随后，遮蔽的管套接受气相沉积工艺而在暴露的管套壁上生成一种磁性渗透材料。接着，可以去除遮蔽，形成段间隔475，隔开各个磁轭段。

图5是一个实施例的图4所示磁轭管套组件520的平面图。磁体510，包含永磁体，可以通过粘胶和/或通过机械方式(图中未显示)被安置在磁轭段530上。内部区域540，包含磁轭段530和磁体510内的空间，可以适配地容纳一个线圈，如图3所示的线圈322。在一个特别实施例里，使用气相沉积，磁体510可以生长在磁轭段530上。例如，通过气相沉积工艺，磁性材料可以在磁轭段530的露出表面上生长到一个期望厚度。

本领有技术人员将认识到，实际上可以对以上描述作出无限数量的改变，所述的例子和附图仅是用来描述一个或多个特别实施例。

虽然已经详细描述和说明了示范实施例的组成，但本领的技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求定义的本发明的条件下可以做出各种改变，替换和变化。此外，在不偏离在此所述的中心概念情况下，可以作出许多改变以适应特别情况。所以，本发明不受限于在此披露的特别实施例，但是本发明包括所有落在所附权力要求范围内的所有实施例及其等价物。

Claims (21)

1.一种光学系统装置，包括：

一个外壳；

一个支架，至少部分地在所述外壳内；

至少一个弹性元件，直接或间接地连接所述外壳和所述支架；和

一个致动元件，能够调整所述支架的位置，所述致动元件具有至少两个互相不接触的磁轭段，磁轭段至少部分地在所述支架的周围，其中所述至少两个磁轭段包含一个槽道以容纳磁体。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括至少两个段间隔以分隔所述至少两个磁轭段。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述支架包括一个装有镜头的镜头架。

4.根据权利要求2所述的装置，还包括一个线圈，其包括线圈绕组以携带电流，从而可以产生一个几乎均匀的磁场。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少两个磁轭段包含一种磁性渗透材料。

6.根据权利要求1所述的装置，还包括四个互相不接触的相对的磁轭段。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述四个磁轭段沿着以镜头中心轴为中心的一个环形周边，以一个小于90°的角度各自相对。

8.一种方法，包括：

安排至少两个互相不接触的磁轭段在镜头周围，使得在所述磁轭段内产生一个几乎均匀的磁场。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

弯曲和/或弯折平直材料以制作所述的磁轭段；并

将磁体放置在各个所述磁轭段内。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述安排还包括：

沉积一种磁轭材料在一个管套内周边上；和

放置磁体在所述磁轭材料上。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述沉积还包括：

使用一种遮蔽材料，遮蔽所述管套的部分所述内周边；

沉积所述磁轭材料在所述管套的所述内周边上；和

去除所述遮蔽材料，而制作出至少两个互相不接触的相对的磁轭段。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述沉积所述磁轭材料包括一种磁性渗透材料的气相沉积。

13.根据权利要求8所述的方法，其中所述磁轭材料包含一种磁性渗透材料。

14.根据权利要求8所述的方法，还包括安排四个互相不接触的磁轭段在所述镜头的所述周围。

15.一种装置，包括：

一装置，用来安排至少两个互相不接触的磁轭段在一个镜头周围，使在所述磁轭段内可以产生一个几乎均匀的磁场。

16.根据权利要求15所述的装置，还包括：

用来弯曲和/或弯折平直材料以产生所述磁轭段的装置；和

用来放置磁体在各个所述磁轭段内的装置。

17.根据权利要求15所述的装置，其中用来安排的所述装置还包括：

用来沉积一种磁轭材料在一个管套内周边上的装置；和

用来放置磁体在所述磁轭材料上的装置。

18.根据权利要求17所述的装置，其中用来沉积的所述装置还包括：

使用一种遮蔽材料来遮蔽所述管套的部分所述内周边的装置；

用来沉积所述磁轭材料在所述管套的所述内周边上的装置；和

用来去除所述遮蔽材料以制作至少两个互相不接触的乡对的磁轭段的装置。

19.根据权利要求18所述的装置，其中沉积所述磁轭材料的所述装置包含一种磁性渗透材料的气相沉积。

20.根据权利要求15所述的装置，其中所述磁轭材料包含一种磁性渗透材料。

21.根据权利要求15所述的装置，还包含安排四个互相不接触的磁轭段在所述镜头的所述周围。

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