TWI525380B - 長樞紐致動器之制止 - Google Patents

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TWI525380B
TWI525380B TW100141469A TW100141469A TWI525380B TW I525380 B TWI525380 B TW I525380B TW 100141469 A TW100141469 A TW 100141469A TW 100141469 A TW100141469 A TW 100141469A TW I525380 B TWI525380 B TW I525380B
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羅曼Ｃ 古提瑞茲
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數位光學Ｍｅｍｓ有限公司
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Description

長樞紐致動器之制止
本揭示內容大體上係關於致動器，且更特定言之，本揭示內容係關於(例如)適於用在小型照相機或其他裝置中之具有運動控制之MEMS致動器。
本專利申請案主張2010年11月15日申請且以引用方式全文併入本文中之美國非臨時專利申請案第12/946,557號之優先權。
吾人已熟知用在小型照相機及其他裝置中之致動器。此等致動器通常包括用以移動一透鏡以聚焦、調焦或光學影像穩定化之音圈。
小型照相機係用在各種不同電子裝置中。例如，小型照相機常用在行動電話、膝上型電腦及監視裝置。小型照相機可具有諸多其他應用。
吾人常期望減小小型照相機之尺寸。當電子裝置之尺寸不斷減小時，小型照相機(其係此等電子裝置之部分)之尺寸通常亦必須減小。
此外，吾人期望增強此等小型照相機之抗震性。當小型照相機之尺寸減小時，通常必須使用構造上更小更精緻之組件。因為此等消費品通常被頻繁濫用(諸如粗暴處置及摔落)，所以必須使小型照相機之組件免受與此濫用相關聯之震動。
根據一實施例，一種裝置可包括一上模組蓋、一下模組蓋、一外框架及具有一可移動框架之一致動器。該可移動框架可至少部分安置在該上模組蓋與該下模組蓋中間。一樞紐撓曲部可使該外框架與該可移動框架互連使得該可移動框架可相對於該外框架而旋轉。該上模組蓋及/或該下模組蓋可經調適以實質上限制該可移動框架之一移動。
根據一實施例，一種系統可包括一透鏡鏡筒、一上模組蓋、一下模組蓋、一外框架、具有一可移動框架之一致動器及一樞紐撓曲部。該上模組蓋、該下模組蓋、該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部可合作以界定實質上安置在該透鏡鏡筒內之一致動器模組。該上模組蓋及/或該下模組蓋可經調適以實質上限制該可移動框架之一移動。
根據一實施例，一種方法可包括：形成一上模組蓋；形成一下模組蓋；形成一外框架；形成具有一可移動框架之一致動器；及形成使該外框架與該可移動框架互連使得該可移動框架可相對於該外框架而旋轉之一樞紐撓曲部。該方法可進一步包括將該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部至少部分定位在該上模組蓋與該下模組蓋中間。該上模組蓋及/或該下模組蓋可經調適以實質上限制該可移動框架之一移動。
根據一實施例，一種方法可包括使用一上模組蓋及/或一下模組蓋來限制一致動器之一可移動框架之移動。限制該可移動框架之移動可實質上減緩使該致動器之一外框架與該致動器之一可移動框架互連之一樞紐撓曲部(諸如)在一震動期間之雙彎曲。
本揭示內容之範圍係由以引用方式併入此部分中之技術方案界定。熟習技術者將藉由考量一或多個實施例之以下詳細描述而獲得實施例之一更完全理解及其另外優點之一領會。將參考首先將經簡述之附圖。
藉由參考以下詳細描述而最佳理解本揭示內容之實施例及其等之優點。應瞭解相同元件符號係用以識別一或多圖中所繪示之相同元件。
根據各種實施例而揭示適於廣泛用在各種不同電子裝置中之一致動器裝置。該致動器裝置可適於用在一照相機(諸如(例如)一小型照相機)中。該致動器裝置可用以使小型照相機手動或自動聚焦。該致動器裝置可用以使小型照相機調焦或給小型照相機提供光學影像穩定化。該致動器裝置可用以使照相機內之光學器件對準。該致動器裝置可用於一電子裝置或任何其他裝置中之任何其他期望應用。
根據一或多個實施例，致動器裝置可包括一或多個MEMS致動器。可使用單片構造來形成致動器裝置。可使用非單片構造來形成致動器裝置。
可使用現代製造技術(諸如(例如)蝕刻及微機械加工)來形成致動器裝置。可考慮各種其他製造技術。
致動器裝置可由矽(例如單晶矽及/或多晶矽)形成。致動器裝置可由其他半導體(諸如矽、鍺、金剛石及砷化鎵)形成。形成致動器裝置之材料可經摻雜以獲得其之一期望導電率。致動器裝置可由一金屬(諸如鎢、鈦、鍺、鋁或鎳)形成。可使用此等材料之任何期望組合。
根據各種實施例而揭示致動器裝置及/或由致動器裝置移動之物品之運動控制。運動控制可用以促進一物品之一期望移動，同時減緩該物品之非期望移動。例如，運動控制可用以促進一透鏡沿該透鏡之一光軸之移動，同時抑制該透鏡之其他移動。因此，運動控制可用以促進透鏡沿單一期望平移自由度之移動，同時抑制透鏡沿全部其他平移自由度之移動且同時抑制透鏡沿全部旋轉自由度之移動。在另一實例中，運動控制可促進透鏡沿全部三個平移自由度之移動，同時抑制透鏡沿全部旋轉自由度之移動。
因此，可提供獨立使用且用在電子裝置中之一增強小型照相機。該小型照相機適於廣泛用在各種不同電子裝置中。例如，該小型照相機適於用在諸如行動電話、膝上型電腦、電視、手持裝置及監視裝置之電子裝置中。
根據各種實施例，提供更小尺寸及增加抗震性。增強製造技術可用以提供此等及其他優點。另外，此等製造技術可增強小型照相機之總品質及可靠性，同時亦實質上降低其成本。
圖1繪示根據一實施例之具有一致動器裝置400之一電子裝置100。如本文中所論述，致動器裝置400可具有一或多個致動器550。在一實施例中，致動器550可為MEMS致動器，諸如靜電梳型驅動致動器。在一實施例中，致動器550可為旋轉梳型驅動致動器。
電子裝置100可具有用於使其之任何期望組件移動之一或多個致動器550。例如，電子裝置100可具有一光學裝置，諸如具有用於使光學元件(諸如經調適以提供聚焦、調焦及/或影像穩定化之一或多個可移動透鏡301(顯示在圖2中))移動之致動器550之一小型照相機101。電子裝置100可具有用於執行任何期望功能之任何期望數量致動器550。
電子裝置100可為一行動電話、一膝上型電腦、一監視裝置或任何其他期望裝置。小型照相機101可內置於電子裝置100中、可附接至電子裝置100或可獨立(例如遠離)於電子裝置100。
圖2繪示根據一實施例之具有一透鏡鏡筒200之小型照相機101。透鏡鏡筒200可含有一或多個光學元件，諸如可由致動器裝置400(顯示在圖1中)移動之可移動透鏡301。透鏡鏡筒200可具有可被固定之一或多個光學元件。例如，透鏡鏡筒200可含有一或多個透鏡、光圈(可變或固定)、快門、反射鏡(其等可為平坦、不平坦、電動或非電動)、稜鏡、空間光調變器、繞射光柵、雷射、LED及/或偵測器。此等物品之任何者可固定或可由致動器裝置400移動。
致動器裝置400可移動非光學裝置，諸如供以掃描之樣品。樣品可為生物樣品或非生物樣品。生物樣品之實例包含有機體、組織、細胞及蛋白質。非生物樣品之實例包含固體、液體及氣體。致動器裝置400可用以操縱結構、光、聲音或任何其他期望事物。
光學元件可部分或完全含於透鏡鏡筒200內。透鏡鏡筒200可具有任何期望形狀。例如，透鏡鏡筒200可實質上呈圓形、三角形、矩形、方形、五邊形、六邊形、八邊形或呈任何其他形狀或橫截面組態。透鏡鏡筒200可永久或可移除地附接至小型照相機101。透鏡鏡筒200可由小型照相機101之一外殼之一部分界定。透鏡鏡筒200可部分或完全安置在小型照相機101內。
圖3A繪示根據一實施例之安置在透鏡鏡筒200內之一致動器模組300。致動器模組300可含有致動器裝置400。致動器裝置400可完全含於透鏡鏡筒200內、部分含於透鏡鏡筒200內或完全在透鏡鏡筒200外側。致動器裝置400可經調適以使含於透鏡鏡筒200內之光學元件、不含於透鏡鏡筒200內之光學元件及/或任何其他期望物品移動。
圖3B繪示根據一實施例之透鏡鏡筒200及致動器模組300之一分解圖。可移動透鏡301為可附接至致動器裝置400且可由此移動之一光學元件之一實例。致動器裝置400可安置在一上模組蓋401與一下模組蓋402中間。上模組蓋401及下模組蓋402可為另一結構(諸如一透鏡或透鏡安裝座)之部分。
可提供另外光學元件，諸如固定(例如靜止)透鏡302。該等另外光學元件可促進(例如)聚焦、調焦及/或光學影像穩定化。可提供任何期望數量及/或類型之可移動(諸如經由致動器裝置400)及固定光學元件。
圖4繪示根據一實施例之致動器模組300。致動器模組300可部分或完全安置在小型照相機101內。致動器裝置400可部分或完全安置在致動器模組300內。例如，致動器裝置400可實質上夾在一上模組蓋401與一下模組蓋402之間。
致動器模組300可具有任何期望形狀。例如，致動器模組300可實質上呈圓形、三角形、方形、矩形、五邊形、六邊形、八邊形或呈任何其他形狀或橫截面組態。
在一實施例中，透鏡鏡筒200可實質上呈圓形橫截面組態且致動器模組300可實質上呈圓形橫截面組態。一實質上圓形透鏡鏡筒200及一實質上圓形致動器模組300之使用可促進一有利尺寸減小。例如，可因為圓形透鏡通常較佳而促進尺寸減小。一實質上圓形透鏡鏡筒200及一實質上圓形致動器模組300與圓形透鏡之一起使用趨向於導致減少體積浪費且因此趨向於促進一尺寸減小。
如本文中所論述，一或多個光學元件(諸如可移動透鏡301)可安置在形成於致動器模組300中之一開口405(例如一孔)中。致動器550之致動可引起該等光學元件沿(例如)其等光軸410之移動。因此，致動器550之致動可使一或多個透鏡移動以引起(例如)聚焦或調焦。
致動器模組300可具有形成於其內之切口403以促進致動器模組300之組裝及含於其內之致動器裝置400之對準。切口403及/或部分安置在切口403內之電接頭404可用以促進致動器模組300相對於透鏡鏡筒200之對準。
圖5A繪示根據一實施例之致動器裝置400之一俯視圖，其具有電接頭404、開口405、內樞紐撓曲部501、運動安裝撓曲部502、可移動框架505、一外框架506、蛇形接觸撓曲部508、部署扭轉撓曲部509、部署止動件510、活瓣阻尼器511、球窩式(ball-in-socket)制止器513、懸臂撓曲部514、運動控制扭轉撓曲部515、外樞紐撓曲部516、一固定框架517、一平臺520、透鏡墊521、一樞轉軸525、致動器550、空間551及方塊552。
圖中顯示方塊552(圖5A)以代表一些圖中之致動器550之齒560(參閱圖5B及圖7)。熟習技術者應瞭解梳型驅動器通常包括難以以圖形顯示在此比例之一圖式上之大量極小齒560。例如，致動器550可具有在其兩側上之1至10,000個齒且可具有在其兩側上之約2,000個齒。因此，在一實施例中，方塊552無法代表齒560之實際組態，但圖中以方塊552來替代顯示齒560以更佳繪示致動器550之操作，如本文中所論述。
根據一實施例，致動器裝置400可實質上呈六邊形形狀。六邊形形狀易於促進致動器裝置400在實質上圓形透鏡鏡筒200內之安置。六邊形形狀亦促進晶圓基板面之有效率使用。可考慮其他形狀。
致動器裝置400可具有複數個致動器550。圖5A中僅詳細繪示一個致動器550。圖5A中顯示用於未詳加繪示之兩個另外致動器550之空間551。因此，在一實施例中，致動器裝置400可具有三個致動器550，其等圍繞開口405而安置成一實質上徑向對稱圖案使得致動器550彼此間隔約120°。致動器裝置400可具有安置成任何期望圖案之任何期望數量致動器550。作為另外實例，致動器裝置400可具有彼此間隔約180°之兩個致動器550或可具有彼此間隔約90°之四個致動器550。
如本文中所論述，致動器550可包含一或多個MEMS致動器、音圈致動器或任何其他期望類型或類型組合之致動器。例如，在一實施例中，各致動器550可為一垂直旋轉梳型驅動器。
致動器550可彼此合作以使一平臺520沿圖5A中垂直於致動器裝置400之平面之光軸410(圖3B)移動。致動器550可彼此合作以使平臺520以使平臺520與光軸410實質上維持正交之一方式且以實質上減緩平臺520之旋轉之一方式移動。
藉由將一電壓差施加於相鄰齒560(以方塊552代表)之間而實現致動器550之致動。此致動引起致動器550之旋轉以促進平臺520之本文中所述移動。
在各種實施例中，平臺520可實質上調適為一環形(例如圖5A中所示)。可考慮其他形狀。平臺520可具有任何期望形狀。
在部署之前，致動器裝置400可為一實質上平面結構。例如，致動器裝置400可實質上由一單片材料(諸如矽)形成。致動器裝置400可由一單一晶粒形成。該晶粒可為(例如)約4毫米至5毫米寬及約150微米厚。
可藉由一MEMS技術(諸如銑削或蝕刻)而形成致動器裝置400。複數個致動器裝置400可形成於一單一晶圓上。致動器裝置400之覆蓋區之總形狀可經調適以增進複數個致動器裝置400形成於一單一晶圓上。
根據一實施例，在操作之前，各致動器550之固定框架517可經部署以使以方塊552代表之齒560之相鄰對彼此偏移。部署可導致致動器裝置400之一實質上非平面總組態。當部署各致動器550時，各致動器550可使其之一部分(例如固定框架517)自外框架506之平面延伸。固定框架517可自外框架506之平面以相對於該平面之一角度延伸。因此，當部署固定框架517時，固定框架517可實質上在相對於外框架506之平面外。
在部署固定框架517後，固定框架517可固定或鎖定在適當位置使得其等無法相對於外框架506而進一步移動且相對於外框架506及相對於可移動框架505而偏移或旋轉一定角度(當致動器550未被致動時)。固定框架517可機械地固定在適當位置、黏著地黏合在適當位置或機械地固定與黏著地黏合之任何期望組合。
致動器550之致動可導致可移動框架505旋轉向經部署固定框架517以引起平臺520之期望移動。運動控制扭轉撓曲部515與外樞紐撓曲部516合作以促進可移動框架505之運動受控旋轉，如本文中所論述。可移動框架505圍繞樞轉軸525旋轉。
圖5B繪示根據一實施例之具有顯示在致動器550中之齒560(代替代表其之方塊552)之致動器裝置400之一俯視圖。為清晰起見，圖5B中所示之齒560可被視為數量減少且尺寸放大。
圖6A繪示根據一實施例之致動器550之一者之一俯視圖，其具有內樞紐撓曲部501、球窩式制止器513、可移動框架505、外樞紐撓曲部516、運動控制扭轉撓曲部515、懸臂撓曲部514、固定框架517、樞轉軸525、蛇形接觸撓曲部508、虛擬運動安裝與電接頭404及平臺520。圖6A進一步繪示本文中進一步描述之一橫向制止器總成1001。
內樞紐撓曲部501與懸臂撓曲部514合作以將期望運動自可移動框架505轉移至平臺520。因此，致動器550之致動導致可移動框架505之旋轉，此接著導致平臺520之平移，如本文中所論述。
可移動框架505可以類似於一門基於其樞紐樞轉之一方式基於外樞紐撓曲部516樞轉。在將一剪力施加至致動器裝置400後，致動器550之兩個外樞紐撓曲部516之一者可張開，同時另一外樞紐撓曲部516可受壓縮。在此等例子中，兩個運動控制扭轉撓曲部515趨向於減緩外樞紐撓曲部516之非期望屈曲。
各致動器可實質上安置在提供較高橫向勁度及較軟旋轉勁度之一運動控制機構內。在一實施例中，運動控制機構可具有一或多個(例如兩個)外樞紐撓曲部516且可具有一或多個(例如兩個)運動控制扭轉撓曲部515。因此，可移動框架505之移動可實質上受約束於其之期望旋轉。
在一實施例中，一致動器550之運動控制機構可包括外框架506、可移動框架505、運動控制扭轉撓曲部515、外樞紐撓曲部516、內樞紐撓曲部501、懸臂撓曲部514及平臺520。在一實施例中，運動控制機構可包括趨向於將平臺520之移動限制於期望平移移動之全部結構。
根據一實施例，各致動器550可實質上含於運動控制機構以實質上限制致動器裝置400上之基板面之競爭。因為各致動器550及其相關聯運動控制機構實質上佔用致動器裝置400之相同表面面積，所以其等不會為爭奪基板面而競爭。因此，當致動器550增大尺寸時，其相關聯運動控制機構亦可增大尺寸。在某些實施例中，可期望增大一致動器550之尺寸以增大由此提供之力。在某些實施例中，亦可期望增大運動控制機構之尺寸以使其能夠合意地限制平臺520之移動。可移動框架505可被視為運動控制機構之一部分。
圖6B繪示根據一實施例之致動器550，其顯示為清晰而畫上陰影之固定框架517。陰影固定框架517可部署至致動器裝置400之平面外之一位置且可固定在此經部署位置中。
可移動框架505可支撐致動器550之移動部分，諸如齒560之部分(參閱圖7)。固定框架517可支撐致動器550之固定部分，諸如齒560之其他者(參閱圖7)。將一電壓施加至致動器550可導致可移動框架505圍繞外樞紐撓曲部516而旋轉向固定框架517。該電壓之移除或減小可允許由內樞紐撓曲部514、外樞紐撓曲部516及運動控制扭轉撓曲部515施加之一彈簧力以使可移動框架505旋轉遠離固定框架517。可移動框架505與固定框架517之間之足夠間隙可經設置以適應此期望移動。
圖6C繪示根據一實施例之具有徑向變動部571之平臺520之一部分。在一實施例中，徑向變動部571可形成於平臺520中以允許平臺520膨脹。徑向變動部571可為平臺520中之角彎曲部。因此，一光學元件(諸如可移動透鏡301)可插入至平臺520之開口405中，開口405可膨脹以容納可移動透鏡301且可抓持可移動透鏡301。開口405可隨平臺520之徑向變動部571變形(例如趨向於變直)而膨脹，以便增大開口405之圓周。
根據一實施例，圖6D繪示經定位以安裝至致動器裝置400之一可移動透鏡之一透視圖且圖6E繪示附接至致動器裝置400之可移動透鏡301之一側視圖。在一實施例中，可移動透鏡301可(諸如)藉由將可移動透鏡301之支架522黏著地黏合至透鏡墊521而黏著地黏合至平臺520。例如，環氧樹脂523可用以將可移動透鏡301黏著地黏合至平臺520。可移動透鏡301可由透鏡墊521支撐。
圖7繪示根據一實施例之致動器550之一部分，其顯示疊加在一致動器550之齒560上之方塊552。如本文中所論述，方塊552代表齒560。
圖8繪示根據一實施例之呈一經部署組態之致動器裝置400之一仰視透視圖。在該經部署組態中，未經致動之可移動框架505實質上在相對於外框架506之平面內且經部署 固定框架517實質上在相對於外框架506及可移動框架505之平面外。
一電壓可經由電接頭404而施加至各致動器550。例如，三個電接頭404之兩者可用以將一電壓自透鏡鏡筒200施加至致動器裝置400。該等電接頭404之第三者可不使用或可用以將該電壓之一極性自透鏡鏡筒200冗餘地施加至致動器裝置400。
實質上相同之電壓可施加至三個致動器550以導致致動器550之可移動框架505之實質上相同移動。將實質上相同電壓施加至三個致動器550可導致平臺520相對於外框架506之平移使得平臺520與外框架506保持實質上平行。因此，當一光學元件(諸如可移動透鏡301)(諸如)沿其之一光軸410(圖3B)移動時，該光學元件可維持於一期望對準中。
實質上不同之電壓可施加至三個致動器550以導致致動器550之可移動框架505之實質上不同移動。可使用三個電接頭404及一共同回路來將實質上不同電壓施加至三個致動器550。因此，各電接頭404可將一單獨受控電壓施加至三個致動器550之一專用者。
將實質上不同電壓施加至三個致動器550可導致平臺520相對於外框架506之平移使得平臺實質上相對於外框架506傾斜。因此，當施加實質上不同電壓時，平臺520與外框架未必保持實質上平行。將不同電壓施加至三個致動器550可用以(例如)使平臺520與外框架506對準。將不同電壓施加至三個致動器550可用以促進(例如)影像穩定化或透鏡對準。
圖9A繪示根據一實施例之呈一經部署組態且其上未施加任何電壓之致動器裝置400之一部分。若無任何電壓施加至致動器裝置400，則可移動框架505實質上在相對於外框架506之平面內且經部署固定框架517實質上在相對於外框架506及可移動框架505之平面外。
圖9B繪示根據一實施例之呈一經部署組態且其上施加一小電壓之致動器裝置400之一部分。若施加該小電壓，則可移動框架505已旋轉向經部署固定框架517且處於一部分致動位置。
圖9C繪示根據一實施例之呈一經部署組態且其上施加一最大電壓之致動器裝置400之一部分。如圖所見，可移動框架505已進一步旋轉向經部署固定框架517且處於一完全致動位置。
圖10繪示根據一實施例之一橫向制止器總成1001之一俯視圖。橫向制止器總成1001可具有一第一制止器部件1002及一第二制止器部件1003。第一制止器部件1002可形成於固定框架517上且第二制止器部件可形成於可移動框架505上。第一制止器部件1002與第二制止器部件1003可合作以在震動或急加速期間抑制可移動框架505相對於固定框架517(且因此亦相對於外框架506)之非期望橫向運動。第一制止器部件1002與第二制止器部件1003之間之一間隙「D」可為約2微米至3微米寬以限制此非期望橫向運動。
圖11繪示根據一實施例之運動控制扭轉撓曲部515及外樞紐撓曲部516之一透視圖。運動控制扭轉撓曲部515及外樞紐撓曲部516可薄於致動器裝置400之其他部分以提供運動控制扭轉撓曲部515及外樞紐撓曲部516之期望勁度。例如，在一實施例中，外樞紐撓曲部516、內樞紐撓曲部501及運動控制扭轉撓曲部515可具有約100微米之一寬度及約2微米至3微米之一厚度。
運動控制扭轉撓曲部515可定位在樞轉軸525上。在一實施例中，樞轉軸525為將兩個外樞紐撓曲部516之中心連接之一線。在一實施例中，樞轉軸525為可移動框架506旋轉所圍繞之樞紐線或軸。
圖12繪示根據一實施例之一內樞紐撓曲部501之一透視圖。內樞紐撓曲部501可薄於致動器裝置400之其他部分以提供內樞紐撓曲部501之期望勁度。例如，在一實施例中，內樞紐撓曲部501可為約500微米長、60微米寬及2微米至3微米厚。
圖13繪示根據一實施例之一懸臂撓曲部514之一透視圖，其具有內樞紐撓曲部501、一第一薄化區段1301、一較厚區段1302及一第二薄化區段1303。懸臂撓曲部514可用以將可移動框架505之移動轉移至平臺520。懸臂撓曲部514可用以促進可移動框架505之旋轉至平臺520之平移之轉換。
內樞紐撓曲部501可彎曲以允許在平臺520平移時使可移動框架505旋轉。第一薄化區段1301及第二薄化區段1303可彎曲以允許在可移動框架505將移動轉移至平臺520時改變可移動框架505與平臺520之間之距離。
懸臂撓曲部514可變薄以與其兩端接近且可變厚以與其中心接近。此組態可判定懸臂撓曲部514之一期望勁度比。例如，可期望具有一較低徑向勁度以在可移動框架505將移動轉移至平臺520時補償可移動框架505與平臺520之間之距離改變。
圖14繪示根據一實施例之蛇形接觸撓曲部508及部署扭轉撓曲部509之一透視圖。蛇形接觸撓曲部508可促進電接頭404與經部署固定框架之間之電接觸。部署扭轉撓曲部509可在部署期間促進經部署固定框架517相對於外框架506之旋轉。
圖15繪示根據一實施例之一部署止動件510之一透視俯視圖，其顯示部署止動件510在被部署時未接觸頂側上之一外框架506。一環氧樹脂1501可施加至部署止動件510及外框架506之頂面以將部署止動件510固定在相對於外框架506之適當位置，因此，環氧樹脂1501可將經部署固定框架517固定在相對於外框架506之適當位置。經部署固定框架517之各種部分可充當部署止動件510。例如，當部署經部署固定框架時，與外框架506鄰接之經部署固定框架517之其他部分可充當部署止動件510。
圖16繪示根據一實施例之部署止動件510之一透視仰視圖，其顯示部署止動件510在被部署時接觸底側上之外框架506。環氧樹脂1501可施加至部署止動件510及外框架506之底面以將部署止動件510固定在相對於外框架506之適當位置。環氧樹脂1501可根據期望而施加至部署止動件510及外框架506之頂面與底面兩者。
圖17A繪示根據一實施例之一活瓣阻尼器511之一透視圖。活瓣阻尼器511係定位在使期望相對運動在致動器550之意欲操作(例如致動)期間較低之位置及使潛在非期望相對運動在震動期間較高之位置。例如，活瓣阻尼器511可形成於樞轉軸525上。
一阻尼材料1701可延伸橫跨形成於外框架506與可移動框架505之間之一間隙1702。阻尼材料1701可具有一高阻尼係數。例如，在一實施例中，阻尼材料1701可具有0.7至0.9之間之一阻尼係數。例如，阻尼材料1701可具有約0.8之一阻尼係數。在一實施例中，阻尼材料1701可為一環氧樹脂。
阻尼材料1701易於允許可移動框架505相對於外框架506之期望運動。阻尼材料1701可抑制由一震動引起之可移動框架505相對於外框架506之非期望運動。因此，阻尼材料1701可在致動器550之致動期間允許可移動框架505相對於外框架506之旋轉且可在一震動期間抑制可移動框架505相對於外框架506之橫向運動及/或平面外運動。
活瓣阻尼器511可具有自可移動框架505延伸之一活瓣1706且可具有自外框架506延伸之一活瓣1707。一間隙1702可形成於活瓣1706與活瓣1707之間。
一延伸部1708可自活瓣1706延伸及/或一延伸部1709可自活瓣1707延伸。延伸部1708及延伸部1709可使間隙1702之長度延伸使得可使用之阻尼材料1701比無延伸部1708及/或延伸部1709時多。
溝槽1719可形成於活瓣1706及/活瓣1707中，且不同於活瓣1706及1707之材料之一溝槽材料1720可沈積在溝槽1719內。例如，活瓣1706及1707可由單晶矽形成且溝槽材料1720可由多晶矽形成。材料之任何期望組合可用於活瓣1706及1707且用於溝槽材料1720，以便實現活瓣1706及1707之期望勁度。
圖17B繪示安置於上模組蓋401與下模組蓋402之間且其上未施加一震動之可移動框架505。在不存在一震動時，可移動框架505保持在其未致動位置中且外樞紐撓曲部516未彎曲。
圖17C繪示已因一震動(諸如可由電子裝置100之摔落引起)而移動至抵著下模組蓋402之一位置之可移動框架505。下模組外殼402可限制或制止可移動框架505之移動且可由此限制外樞紐撓曲部516之非期望雙彎曲。以一類似方式，上模組外殼401可限制可移動框架505之移動及外樞紐撓曲部516之雙彎曲。因此，可減緩外樞紐撓曲部516內之非期望應力。
圖17D至圖17H繪示一外樞紐撓曲部1752之一替代實施例。如此等圖中所繪示，在一些實施例中，外樞紐撓曲部1752可呈X形以增加可移動框架505沿橫向方向之運動控制。外樞紐撓曲部516、1752可大體上趨向於(諸如)圍繞其等之一中心部分彎曲以促進可移動框架505相對於外框架506之移動。可考慮其他形狀。例如，外樞紐撓曲部1752可呈H、I、M、N、V、W、Y形，或可具有任何其他期望形狀。各外樞紐撓曲部1752可包括使外框架506與可移動框架505互連之任何期望數量結構。可使該等結構互連或不互連。該等結構可實質上彼此相同或可實質上彼此不同。各外樞紐撓曲部1752可實質上彼此相同或可實質上彼此不同。
可藉由蝕刻而形成外樞紐撓曲部516、1752及任何其他結構，如本文中所論述。外樞紐撓曲部及任何其他結構可包括單晶矽、多晶矽或其等之任何組合。
圖17D至圖17F及圖17I至圖17N顯示橫向制止器總成1754(其之另一實施例係參考本文中之圖10而論述)之一替代實施例。圖17D至圖17F及圖17I至圖17N之橫向制止器總成1754大體上具有比圖10之橫向制止器總成1001多之圓形彎曲部。
圖17D至圖17F繪示用於約束一組件(例如可移動組件505)沿±Z方向之垂直移動以及其沿±X及/或±Y方向之橫向移動之一互鎖制止器活瓣特徵1756之一替代實施例。如圖17K、圖17L及圖17N之橫截面圖中所見，互鎖活瓣特徵1756之結構及形成方法係類似於以上結合圖49至圖53而論述之互鎖活瓣特徵5000之結構及形成方法。
如圖17F中所繪示，此互鎖活瓣特徵包含分別自可移動組件505及固定組件506延伸且在形成於另一相對組件上之一對應肩部1762上之一對活瓣1756A及1756B之形成。可移動組件505上之活瓣1756A限制可移動組件505沿-Z方向之運動，且固定組件506上之活瓣1756B限制可移動組件505沿+Z方向之運動。另外，如圖17K、圖17L及圖17N中所繪示，兩個組件505與506之間之間隙1760(其可根據以上結合圖49A至圖49F之論述而形成)可限制可移動組件505沿±X及/或±Y方向之運動。
如圖17M中所繪示，活瓣1756A及1756B之各自前端可界定在其等相對端處之轉角，且該等轉角之一或多者可併入橢圓內圓角1766。
如圖17D至圖17L及圖17K至圖17N中所繪示，可提供一單一制止器活瓣1758以約束一組件(例如可移動組件505)沿一致動器裝置1750之橫向移動。例如，制止器活瓣1758(其在一些實施例中可包括多晶矽)可自一固定組件(例如組件506)延伸且朝向可移動組件505但非在可移動組件505上以限制可移動組件505沿橫向(即，±X及/或±Y)方向之運動。如圖17K、圖17L及圖17N中所繪示，可移動組件505與固定組件506之間之間隙1764可相對大於制止器活瓣1758與可移動組件505之間之間隙1768，使得制止器活瓣1758不會干擾可移動組件505之正常旋轉運動但用來防止可移動組件505之非所欲橫向運動。
可藉由互鎖聚乙烯活瓣1756A、1756B及/或使用一黏著劑(諸如UV固化環氧樹脂)而至少部分界定可移動框架505之垂直運動之限制。
圖18繪示根據一實施例之一球窩式制止器513。球窩式制止器513可具有可滑動地安置在一實質上互補圓柱形窩519內之一實質上圓柱形球518。球窩式制止器513允許平臺520相對於外框架506之期望移動且限制其他移動。
圖19繪示根據一實施例之球窩式制止器513及兩個框架樞紐526之一透視圖。框架樞紐526可為否則實質上剛性外框架506中之樞紐撓曲部。框架樞紐526允許外框架506平面外變形，同時維持平面內之期望剛性。
雖然本文中所揭示之致動器係描述為一MEMS致動器，但此描述僅作為實例而非限制。各種實施例可包含非MEMS致動器、非MEMS致動器之組件及/或非MEMS致動器之特徵。
因此，可提供適於廣泛用在各種不同電子裝置中之一致動器。亦可提供該致動器及/或由該致動器移動之物品之運動控制。就此而言，可提供用在電子裝置中之一增強小型照相機。
根據各種實施例，給小型照相機提供更小尺寸及增強抗震性。增強製造技術可用以提供此等及其他優點。因此，此等製造技術可另外增強小型照相機之總品質及可靠性，同時亦實質上降低其成本。
若合適，則本文中所闡述之各種組件可組合成複合組件及/或分離成若干子組件。若合適，則本文中所述之各種步驟可改變次序、組合成複合步驟及/或分離成若干子步驟以提供本文中所述之特徵。
本文中所述之實施例繪示(但非限制)本揭示內容。亦應瞭解可根據本揭示內容之原理而進行諸多修改及變動。
100．．．電子裝置
101．．．小型照相機
200．．．透鏡鏡筒
300．．．致動器模組
301．．．可移動透鏡
302．．．固定透鏡
400．．．致動器裝置
401．．．上模組蓋/上模組外殼
402．．．下模組蓋/下模組外殼
403．．．切口
404．．．電接頭
405．．．開口
410．．．光軸
501．．．內樞紐撓曲部
502．．．運動安裝撓曲部
505．．．可移動框架/可移動組件
506．．．外框架/固定組件
508．．．蛇形接觸撓曲部
509．．．部署扭轉撓曲部
510．．．部署止動件
511．．．活瓣阻尼器
513．．．球窩式制止器
514．．．懸臂撓曲部
515．．．運動控制扭轉撓曲部
516．．．外樞紐撓曲部
517．．．固定框架
518．．．圓柱形球
519．．．圓柱形窩
520．．．平臺
521．．．透鏡墊
522．．．支架
523．．．環氧樹脂
525．．．樞轉軸
526．．．框架樞紐
550．．．致動器
551．．．空間
552．．．方塊
560．．．齒
571．．．徑向變動部
1001．．．橫向制止器總成
1002．．．第一制止器部件
1003．．．第二制止器部件
1301．．．第一薄化區段
1302．．．較厚區段
1303．．．第二薄化區段
1501．．．環氧樹脂
1701．．．阻尼材料
1702．．．間隙
1706．．．活瓣
1707．．．活瓣
1708．．．延伸部
1709．．．延伸部
1719．．．溝槽
1720．．．溝槽材料
1750．．．致動器裝置
1752．．．外樞紐撓曲部
1754．．．橫向制止器總成
1756．．．互鎖活瓣特徵
1756A．．．活瓣
1756B．．．活瓣
1758．．．制止器活瓣
1760．．．間隙
1762．．．肩部
1764．．．間隙
1766．．．橢圓內圓角
1768．．．間隙
D．．．間隙
圖1繪示根據一實施例之具有一致動器裝置之一電子裝置。
圖2繪示根據一實施例之具有一透鏡鏡筒之一小型照相機。
圖3A繪示根據一實施例之具有安置於其內之一致動器模組之透鏡鏡筒。
圖3B繪示根據一實施例之透鏡鏡筒及一致動器模組之一分解圖。
圖4繪示根據一實施例之具有安置於其內之致動器裝置之致動器模組。
圖5A繪示根據一實施例之致動器裝置之一俯視圖。
圖5B繪示根據一實施例之致動器裝置之一俯視圖。
圖6A繪示根據一實施例之致動器裝置之一部分。
圖6B繪示根據一實施例之致動器裝置之一部分。
圖6C繪示根據一實施例之一平臺之一部分。
圖6D繪示根據一實施例之經定位以安裝至致動器裝置之一可移動透鏡之一仰視圖。
圖6E繪示根據一實施例之安裝至致動器裝置之可移動透鏡之一側視圖。
圖7繪示根據一實施例之致動器裝置之部分。
圖8繪示根據一實施例之呈一經部署組態之致動器裝置之一仰視圖。
圖9A繪示根據一實施例之呈一經部署組態且其上未施加任何電壓之致動器裝置之一部分。
圖9B繪示根據一實施例之呈一經部署組態且其上施加一小電壓之致動器裝置之一部分。
圖9C繪示根據一實施例之呈一經部署組態且其上施加一最大電壓之致動器裝置之一部分。
圖10繪示根據一實施例之一橫向制止器總成。
圖11繪示根據一實施例之一樞紐撓曲部及一運動控制扭轉撓曲部。
圖12繪示根據一實施例之一內運動控制樞紐。
圖13繪示根據一實施例之一懸臂撓曲部。
圖14繪示根據一實施例之一蛇形接觸撓曲部及一部署扭轉撓曲部。
圖15繪示根據一實施例之一部署止動件之一俯視圖。
圖16繪示根據一實施例之部署止動件之一仰視圖。
圖17A繪示根據一實施例之一活瓣阻尼器。
圖17B繪示根據一實施例之安置於一上模組蓋與一下模組蓋之間且其上未施加震動之一可移動框架。
圖17C繪示根據一實施例之安置於上模組蓋與下模組蓋之間且其上施加一震動之可移動框架。
圖17D繪示根據一實施例之另一致動器裝置之一部分俯視圖。
圖17E繪示根據一實施例之致動器裝置之一放大俯視圖。
圖17F繪示根據一實施例之致動器裝置之一外樞紐撓曲部、一橫向制止器總成、一單一制止器活瓣及一互鎖制止器活瓣特徵。
圖17G及圖17H繪示根據一實施例之外樞紐撓曲部。
圖17I及圖17J繪示根據一實施例之橫向制止器總成。
圖17K及圖17L繪示根據一實施例之單一制止器活瓣及互鎖制止器活瓣之橫截面圖。
圖17M繪示根據一實施例之橫向制止器總成、單一制止器活瓣及互鎖制止器活瓣之一俯視圖。
圖17N繪示根據一實施例之單一制止器活瓣及互鎖制止器活瓣之橫截面圖。
圖18繪示根據一實施例之一球窩式制止器。
圖19繪示根據一實施例之球窩式制止器及兩個框架樞紐。
100．．．電子裝置
101．．．小型照相機
400．．．致動器裝置
550．．．致動器

Claims (25)

  1. 一種裝置，其包括：一結構；一大體上平面外框架；一致動器，其具有一大體上平面可移動框架及一大體上平面固定框架，該固定框架經部署在相對於該外框架之一角度；及一樞紐撓曲部，其將該外框架附接至該可移動框架以當該樞紐撓曲部彎曲時使得該可移動框架在多個位置之間移動，該等位置個別地與該外框架及該固定框架共平面；及其中該結構限制該可移動框架之一移動。
  2. 如請求項1之裝置，其中該結構包含一透鏡。
  3. 如請求項1之裝置，其中該可移動框架之該移動受限制使得該樞紐撓曲部之雙彎曲被減緩。
  4. 如請求項1之裝置，其中該可移動框架之該移動受限制使得由一震動引起之該樞紐撓曲部之雙彎曲被減緩。
  5. 如請求項1之裝置，其中該結構、該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部合作以界定一致動器模組。
  6. 如請求項1之裝置，其中該裝置係一小型照相機且進一步包含：用於該小型照相機之一透鏡鏡筒；且其中該結構、該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部合作以界定被容納在該透鏡鏡筒內之一致動器模組。
  7. 如請求項1之裝置，其中該結構包含：一上模組蓋；及一下模組蓋，其中該可移動框架係至少部分安置在該上模組蓋與該下模組蓋中間，其中該上模組蓋及該下模組蓋皆限制該可移動框架之一移動且其中該上模組蓋、該下模組蓋、該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部合作以界定經調適以被容納在一小型照相機之一透鏡鏡筒內之一致動器模組。
  8. 如請求項7之裝置，其中該上模組蓋、該下模組蓋、該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部合作以界定一實質上圓形致動器模組。
  9. 如請求項1之裝置，其中該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部呈單片構造。
  10. 如請求項1之裝置，其中該樞紐撓曲部呈X形。
  11. 如請求項1之裝置，其中該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部至少部分界定一MEMS裝置。
  12. 一種電子裝置，其包括如請求項1之裝置。
  13. 一種系統，其包括：一透鏡鏡筒；一致動器；一結構；一大體上平面外框架；一大體上平面可移動框架；一大體上平面固定框架，其經部署在相對於該外框架 之一角度；一樞紐撓曲部，其將該外框架附接至該可移動框架以當該樞紐撓曲部彎曲時使得該可移動框架可在多個位置之間旋轉，該等位置個別地與該固定框架及該外框架共平面；其中該結構、該外框架、該可移動框架、該致動器及該樞紐撓曲部合作以界定實質上安置在該透鏡鏡筒內之一致動器模組；及其中該結構限制該可移動框架之一移動。
  14. 如請求項13之系統，其進一步包括與該透鏡鏡筒附接之一小型照相機。
  15. 一種電子裝置，其包括如請求項13之系統。
  16. 一種方法，其包括：提供一結構；形成一大體上平面外框架；形成一致動器，其具有一大體上平面可移動框架及一大體上平面固定框架，該固定框架經部署在相對於該外框架之一角度；形成將該外框架附接至該可移動框架之一樞紐撓曲部，以當該樞紐撓曲部彎曲時使得該可移動框架可在多個位置之間移動，該等位置個別地與該固定框架及該外框架共平面；將該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部定位在該結構附近；及 利用該結構以限制該可移動框架之一移動。
  17. 如請求項16之方法，其中形成該外框架、形成該致動器及形成該樞紐撓曲部包括：形成呈單片構造之該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部。
  18. 如請求項16之方法，其中形成該外框架、形成該致動器及形成該樞紐撓曲部包括：使用MEMS技術來形成該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部。
  19. 如請求項16之方法，其中形成該外框架、形成該致動器及形成該樞紐撓曲部包括：形成由矽製成之該外框架、該致動器及該樞紐撓曲部。
  20. 如請求項16之方法，其中該提供該結構包含：形成一上模組蓋；及形成一下模組蓋，其中該上模組蓋及該下模組蓋之至少一者經調適以限制該可移動框架之一移動。
  21. 一種方法，其包括：使用一透鏡限制一樞紐撓曲部之彎曲來限制一致動器之一大體上平面可移動框架之移動，該樞紐撓曲部將該致動器之一大體上平面外框架與該可移動框架互連以在多個位置之間移動，該等位置個別地與該外框架及經部署在相對於該固定框架之一角度之一固定框架共平面；及其中限制該可移動框架之移動減緩該樞紐撓曲部在一震動期間之雙彎曲。
  22. 如請求項21之方法，其進一步包括移動該可移動框架以引起使一小型照相機聚焦、使一小型照相機調焦及使一 小型照相機之一影像光學穩定化之至少一者。
  23. 一種裝置，其包括：一外框架；一致動器，其具有一可移動框架；一樞紐撓曲部，其將該外框架附接至該可移動框架以當該樞紐撓曲部彎曲時使得該可移動框架相對於該外框架而移動；用於限制該可移動框架相對於該外框架之移動之構件；其中該限制構件限制該可移動框架相對於該外框架之垂直移動；且其中該限制構件包含複數個活瓣。
  24. 如請求項23之裝置，其中該限制構件包括與一黏著黏合劑合作之複數個活瓣。
  25. 如請求項23之裝置，其中該限制構件包括與環氧樹脂合作之複數個活瓣。
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