[发明专利]旋转滚珠引导音圈电动机

说明书

本发明涉及用于旋转或倾斜光学单元(例如光径折叠单元)的致动器，包括音圈电动机(VCM)以及适于在由VCM致动时产生光学单元围绕旋转轴的旋转或倾斜移动的弯曲滚珠引导机制。在一些实施例中，致动器包括两个(第一和第二)VCM以及适于产生围绕对应的第一和第二旋转轴的旋转或倾斜的两个弯曲滚珠引导机制。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年5月30日提交的美国临时专利申请号 62/343,011和2016年6月22日提交的美国临时专利申请号62/353,278 的优先权，二者都通过引用的方式被全文合并在本文中。

技术领域

本文中所公开的实施例总体上涉及致动机制(“致动器”)，并且特别涉及用于数字摄影机的音圈电动机(VCM)致动器。

背景技术

高端数字摄影机模块(并且特别是蜂窝电话(例如智能电话)数字摄影机)包括允许例如对焦或光学图像稳定(OIS)之类的先进光学功能。这样的机制可以致动(例如移位、偏移或倾斜)光学单元(例如透镜、光学传感器、反射镜)以便产生期望的光学功能。通常使用的致动器是基于音圈电动机(VCM)技术。在VCM技术中，固定(或永久)磁体和线圈被用来产生制动力。线圈被定位在固定磁体的磁场附近。当在线圈中驱动电流时，在线圈上产生洛伦兹力，并且作为回应在磁体上施加相等的反作用力。磁体或线圈被刚性地附着到光学单元从而构造被致动套件。所述被致动套件随后通过磁性洛伦兹力被移动。在下文中，术语VCM也可以被用来指代“VCM致动器”。

除了磁力之外，还是使用机械轨道来设定用于光学单元的运动路线。机械轨道把光学单元的运动保持在光学需求所要求的期望的路径中。一种典型的机械轨道是本领域内已知的“弹簧引导轨道”，其中使用一个弹簧或弹簧集合来设定运动方向。包括弹簧引导轨道的VCM 被称作“弹簧引导VCM”。举例来说，美国专利申请20110235196公开了一种在线性弹簧轨道中被偏移从而产生对焦的透镜单元。举例来说，国际专利申请PCT/IB2016/052179公开了在折叠式摄影机结构 (FCS)中合并和使用弹簧引导VCM。其公开内容教导了偏移透镜单元以产生对焦和OIS，并且通过旋转方式偏移光折叠单元以产生OIS。

另一种典型的机械轨道是本领域内已知的“滚珠引导轨道”，例如参见美国专利8810714。对于滚珠引导轨道，光学单元通过被限制在沟槽(也被称作“狭缝(slit)”)中的滚珠集合而被限定在期望的方向上移动。包括滚珠引导轨道的VCM被称作“滚珠引导VCM”。滚珠引导VCM与弹簧引导VCM相比具有几个优点。这些优点包括：(1) 更低的功率消耗，这是因为在弹簧引导VCM中，磁力必须与不存在于滚珠引导VCM中的弹簧机械力相反；以及(2)在包括VCM的摄影机的使用寿命期间可能发生的掉落中的更高可靠性。

虽然在美国专利8810714中给出的致动方法仅允许线性运动，但是在某些情况下还需要产生角度运动从而例如旋转(倾斜)光折叠单元(反射镜或棱镜)，以便像PCT/IB2016/052179中所描述的那样产生 OIS。因此需要并且有利的是具有一种旋转滚珠引导VCM，也就是可以导致光学单元的旋转(倾斜)的滚珠引导VCM。

发明内容

本文中所公开的实施例的各个方面涉及具有弯曲滚珠引导机制的 VCM致动器并且涉及数字摄影机，特别是具有合并了VCM的折叠光学单元的摄影机。

在一些示例性实施例中，提供一种用于旋转或倾斜光学单元的致动器，包括第一VCM以及适于在由VCM致动时产生光学单元围绕第一旋转轴的旋转或倾斜移动的第一弯曲滚珠引导机制。

在一个实施例中，第一VCM包括机械耦合到静态底座的线圈以及机械耦合到用于夹持光学单元的夹持器的固定磁体，并且通过流经线圈的电流产生旋转或倾斜移动。

在一个实施例中，致动器还包括附着到静态底座并且被用来拉动固定磁体的铁磁性磁轭(ferromagnetic yoke)，以便防止第一弯曲滚珠引导机制发生解体。