专利摘要

在一个实施方案中，静电致动器包括大致平面的固定框架，通过屈曲部耦联到固定框架以便相对于固定框架进行基本上共面的、垂直的运动的大致平面的移动框架，多个相互交叉的齿，齿的固定部分附接到固定框架，齿的移动部分附接到移动框架，和具有相反的输入和输出端的细长输出轴，输入端耦联到移动框架。

权利要求

1.一种静电致动器，包括：

平面的固定框架；

平面的移动框架，其通过屈曲部耦联到所述固定框架以便相对于所述固定框架进行共面的、垂直的运动；

多个相互交叉的齿，其固定部分附接到所述固定框架并且其移动部分附接到所述移动框架；

具有相对的输入端和输出端的细长输出轴，所述输入端通过第一单腿屈曲部耦联到所述移动框架，所述第一单腿屈曲部包括第一铰链和耦联到所述第一铰链的端部的第二铰链，与平行于所述致动器的方向相比，所述第一铰链在正交于所述致动器的方向上较刚性；与平行于所述致动器的方向相比，所述第二铰链在正交于所述致动器的方向上较柔性。

2.如权利要求1所述的致动器，还包括输出耦合器，其耦联到所述输出轴的所述输出端。

3.如权利要求2所述的致动器，其中，所述输出轴的所述输出端通过第二单腿屈曲部耦联到所述输出耦合器。

4.如权利要求3所述的致动器，其中，所述第二单腿屈曲部包括：

第三铰链，与所述第三铰链在平行于所述致动器的方向相比，所述第三铰链在正交于所述致动器的方向上较刚性，和

耦联到所述第三铰链的端部的第四铰链，与所述第四铰链在平行于所述致动器的方向相比，所述第四铰链在正交于所述致动器的方向上较柔性。

5.如权利要求1所述的致动器，其中，所述第一铰链包括多个波纹并且所述第二铰链是U形的。

6.如权利要求3所述的致动器，其中，所述固定框架、移动框架、相互交叉的齿、输出轴、第一单腿屈曲部和第二单腿屈曲部利用光刻技术由硅晶片形成为单个元件。

7.如权利要求1所述的致动器，还包括用于将所述移动框架推到展开位置并将其保持在展开位置的机构，所述移动框架与所述固定框架共面，平行于所述固定框架并与所述固定框架隔开一选定距离。

8.一种静电致动器装置，包括：

具有竖立腿和从其垂直伸出的横向腿的L形支撑框架；

输出耦合器；和

一对如权利要求1所述的致动器，其中

所述致动器的所述输出轴的输出端耦联到所述输出耦合器，

所述致动器中的第一致动器的所述固定框架附接到所述竖立腿，以使得所述第一致动器的输出轴使所述输出耦合器直线地且沿第一方向移动，和

所述致动器中的第二致动器的所述固定框架附接到所述横向腿，以使得所述第二致动器的输出轴使所述输出耦合器直线地且沿垂直于所述第一方向的第二方向移动。

9.如权利要求8所述的致动器装置，其中

第一致动器和第二致动器中的每一个的所述输出轴的输出端利用第二单腿屈曲部耦联到所述输出耦合器。

10.一种致动器组件，包括：

柔性基板，其具有中央部分和从其向外辐射的至少一个臂；和

安装在所述至少一个臂上的至少一个如权利要求3所述的致动器。

11.一种包括如权利要求10所述的致动器组件的透镜镜筒组件或微型相机模块。

12.一种致动器组件，包括：

基板，其具有中央部分和从其向外辐射的至少一个臂，所述至少一个臂通过折叠线与所述中央部分分开，所述至少一个臂可以绕所述折叠线相对于所述中央部分折叠；和

安装在所述至少一个臂上的至少一个如权利要求8所述的致动器装置。

13.一种包括如权利要求12所述的致动器组件的透镜镜筒组件或微型相机模块。

14.一种透镜镜筒组件，包括：

透镜镜筒，其具有环绕其周边表面分布的多个平坦部和中央腔，所述中央腔包含同心地固定在其中的至少一个透镜；

第一致动器组件，其包括：

柔性基板，所述柔性基板具有包含中央孔的中央部分和从其向外辐射的多个臂；和

多个一自由度致动器，每个致动器都安装在所述基板的对应的一个臂上，以使得所述致动器在所述臂上方间隔开并且电连接到布置在所述臂上或臂内的导电迹线，每个致动器都包括具有输出端的细长输出轴，所述输出端经由单腿屈曲部耦联到输出耦合器，

所述单腿屈曲部包括第一铰链和耦联到所述第一铰链的端部的第二铰链，与平行于所述致动器的方向相比，所述第一铰链在正交于所述致动器的方向上较刚性；与平行于所述致动器的方向相比，所述第二铰链在正交于所述致动器的方向上较柔性；和

透镜安装平台，包含中央孔并且具有多个从其切向伸出的臂，其中

所述基板的所述中央部分布置在所述透镜镜筒的上端上方，

所述基板的每个所述臂都在所述透镜镜筒的所述上端下方向下折叠并且附接到其上对应的一个平坦部上，

所述致动器的相应的输出耦合器的上表面在所述透镜镜筒的所述上端上方限定平面，和

所述透镜安装平台的每个所述切向伸出的臂都附接到对应的一个致动器的所述输出耦合器的上表面。

15.如权利要求14所述的透镜镜筒组件，其中所述透镜镜筒是圆柱形的或截头圆锥形的。

16.如权利要求14所述的透镜镜筒组件，其中所述透镜镜筒是截头圆锥形的，并且所述透镜镜筒组件还包括第二致动器组件，所述第二致动器组件同心地布置在所述第一致动器组件上方并且与其间隔开。

17.一种微型相机模块，包括：

如权利要求14所述的透镜镜筒组件，和

布置在所述透镜镜筒的基部中的图像传感器。

18.一种透镜镜筒组件，包括：

透镜镜筒，其具有环绕其周边表面分布的多个平坦部和中央腔，所述中央腔包含同心地固定在其中的至少一个透镜；

致动器组件，其包括：

柔性基板，其具有包含中央孔的中央部分和从其向外辐射的多个臂；和

多个二自由度致动器，每个致动器都安装在所述基板的对应的一个臂上，每个致动器都包括具有相应的输出端的一对细长输出轴，所述输出端经由单腿屈曲部耦联到输出耦合器，所述单腿屈曲部中的一个或多个包括第一铰链和耦联到所述第一铰链的端部的第二铰链，与平行于所述致动器的方向相比，所述第一铰链在正交于所述致动器的方向上较刚性；与平行于所述致动器的方向相比，所述第二铰链在正交于所述致动器的方向上较柔性；和透镜安装平台，包含中央孔并且具有多个从其切向伸出的臂，其中

所述基板的所述中央部分布置在所述透镜镜筒的上端上方，

所述基板的每个所述臂都在所述透镜镜筒的所述上端下方向下折叠并且布置在其上对应的一个平坦部上，

所述致动器的相应的输出耦合器的上表面在所述透镜镜筒的所述上端上方限定平面，和

所述透镜安装平台的每个所述切向伸出的臂都附接到对应的一个致动器的所述输出耦合器的上表面。

19.如权利要求18所述的透镜镜筒组件，还包括同心地布置在所述透镜镜筒组件上面的保护罩。

20.一种微型相机模块，包括：

如权利要求18所述的透镜镜筒组件，和

布置在所述透镜镜筒的基部中的图像传感器。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2013年3月15日提交的美国专利申请No.13/843,107的继续申请，其全部内容通过引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的一个或多个实施方案总体涉及光学元件(例如反射镜或透镜)的致动器，更特别地例如，涉及例如用于微型相机等中的在多个自由度上提供运动的致动器组件的实施方案。

背景技术

用于微型相机和其他设备中的致动器是众所周知的。这种设备通常包括音圈，其用于移动透镜以便聚焦、变焦或光学图像稳定。

微机电系统(MEMS)致动器也是公知的，MEMS致动器的例子包括梳状驱动器、刮板式驱动器和热驱动器。超小型MEMS致动器可以用众所周知的集成电路(IC)制造技术来制造。MEMS致动器可用于各种应用中。例如，MEMS致动器可用于移动透镜以便于微型相机中的自动聚焦、变焦和图像稳定功能。因而，所希望的是，为这样的应用提供改进的MEMS致动器装置。

微型相机可用于各种不同的电子设备中。例如，微型相机常用于蜂窝电话、手提电脑和监视设备以及许多其他应用中。随着电子设备的尺寸不断缩小，作为这类设备的一部分的微型相机的尺寸通常也必须减小。鉴于此，希望提供方法和装置以便减小微型相机的尺寸，同时保持较大、较昂贵的独立相机的先进功能。

因此，需要这样一种例如用于微型相机等等中的致动器组件，其很小，更容易制造且制造成本更低，并且其能在多个自由度上提供光学元件的运动以实现各种功能。

发明内容

根据本发明的一个或多个实施方案，提供了例如用于微型照相机等等中的微型致动器组件的各种实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，并且其能在多个自由度上提供光学元件的运动以实现各种功能。

在一个示例性的实施方案中，静电致动器包括大致平面的固定框架，通过屈曲部耦联到固定框架以便相对于固定框架进行基本上共面的、垂直的运动的大致平面的移动框架，多个相互交叉的齿，齿的固定部分附接到固定框架，齿的移动部分附接到移动框架，和具有相反的输入和输出端的细长输出轴，输入端耦联到移动框架。

在另一个实施方案中，静电致动器装置包括具有竖立腿和从其垂直伸出的横向腿的L形支撑框架，输出耦合器，和一对上述致动器。致动器的输出轴的输出端耦联到输出耦合器，所述致动器中的第一致动器的固定框架附接到竖立腿以使得第一致动器的输出轴使输出耦合器直线地且沿第一方向移动，所述致动器中的第二致动器的固定框架附接到横向腿以使得第二致动器的输出轴使输出耦合器直线地且沿垂直于第一方向的第二方向移动。

致动器和致动器装置可用来制造用于电子主机设备中的各种微型透镜镜筒和微型相机模块，如移动电话、计算机等。

本发明的范围是由后面所附的权利要求限定，其通过引用方式纳入本节中。通过考虑下面提出的一些示例性实施方案的详细描述，特别是结合下面简要描述的附图进行这种考虑，对所披露的新型微型致动器组件机器制造和使用方法的特征和优点的更完整的理解将被提供给本领域技术人员，在附图中相同的附图标记用来表示在其一个或多个图中所示的相同元件。

附图说明

图1A是根据本发明实施方案的包括三个致动器的致动器组件的示意图，每个致动器都能进行二自由度(二DOF)的正交运动。

图1B是根据本发明实施方案的包括三个致动器的致动器组件的示意图，每个致动器都能进行一自由度的运动。

图1C是根据本发明实施方案的包括三个致动器的致动器组件的示意图，一个致动器能进行三自由度的正交运动，一个致动器能进行二自由度的正交运动，一个致动器能进行一自由度的运动。

图2A是根据本发明实施方案的二自由度致动器装置的示例性实施方案的俯视图，其被表示为处于制造状态中并且在其展开以操作使用之前。

图2B是根据本发明实施方案的图2A的示例性二自由度致动器装置的俯视图，其被表示为处于被展开以操作使用之后。

图3A是根据本发明实施方案的图2A的示例性致动器装置的致动器之一的固定和移动框架及相互交叉的齿的关联部分的放大的局部细节平面图，其示出了在展开之前框架和齿的相对位置。

图3B是根据本发明实施方案的图2B的示例性致动器装置的致动器之一的固定和移动框架及相互交叉的齿的关联部分的放大的局部细节平面图，其示出了在展开之后框架和齿的相对位置。

图4A和4B分别是根据本发明实施方案的“单腿”或“交叉轴”屈曲部的示例性实施方案的左上侧透视图和右上侧透视图。

图5A-5H是根据本发明实施方案的用于组装微型透镜镜筒组件的方法的示例性实施方案的顺序步骤的顶视且侧视透视图，所述微型透镜镜筒组件使用了图2B的多个二自由度致动器装置。

图6是根据本发明实施方案的一自由度致动器装置的六个示例性实施方案的顶视且侧视透视图，其被表示为以六边形排列布置。

图7为根据本发明实施方案的图6的示例性一自由度致动器装置的六边形排列的侧视图。

图8是根据本发明实施方案的图6的示例性一自由度致动器装置的六边形排列的顶视且侧视透视图，其示出了装置分别布置在六边形镜筒的相应侧面上以形成示例性的透镜镜筒组件。

图9是根据本发明实施方案的透镜镜筒组件的顶视且侧视透视图，其示出了耦联到每个致动器装置的相应输出连接器的用于光学元件的支撑平台的示例性实施方案。

图10是根据本发明实施方案的图9的透镜镜筒和支撑平台组件的顶视且侧视透视图，其显示为布置在同心的保护壳内。

图11是根据本发明实施方案的三个示例性一自由度致动器装置的顶视且侧视透视图，其显示为以三角形排列布置。

图12是根据本发明实施方案的示例性一自由度致动器装置的三角形排列的顶视且侧视透视图，其示出了装置分别交替布置在六边形镜筒的相应侧面上以形成透镜镜筒组件的另一个示例性实施方案。

图13是根据本发明实施方案的图12的透镜镜筒组件的顶视且侧视透视图，其示出了耦联到致动器装置的输出连接器中相应的一个的光学元件支撑平台的另一个示例性实施方案。

图14A-14E是根据本发明实施方案的用于组装微型相机模块的示例性实施方案的方法的示例性实施方案的顺序步骤的俯视图，所述微型相机模块使用了图2B的多个二自由度致动器装置，图14F是示例性相机模块的顶视且侧视透视图。

图15A和15B分别是根据本发明实施方案的在图14A-14F的示例性微型相机模块中使用的类型的截头圆锥形透镜镜筒的示例性实施方案的俯视图和正视横截面图。

图16A和16B分别是根据本发明实施方案的图14A-14F的微型相机模块的顶视且侧视透视图以及正视横截面图，其显示为被同心保护壳包围。

图17是根据本发明实施方案的微型相机模块的另一个示例性实施方案的示意性侧视横截面图，其示出了一对致动器组件，其用于使一对透镜中的相应透镜相对于布置在示例性相机模块内的图像传感器和多个固定透镜彼此独立地移动。

具体实施方式

根据本发明的实施方案，提供了微型致动器组件及其制造和使用方法，其例如用于微型相机等中，并能在多个自由度(DOF)上提供光学元件的精确受控运动以实现多种功能，如聚焦、变焦和图像稳定(IS)功能。

当用于本申请中时，“一、二、或三自由度致动器”分别是能在一个、两个或三个方向上对物体施加力的致动器，除了第一致动器之外，所述方向是相互正交的。致动器装置或组件可以用这样的致动器制成，所述致动器可以相对于X,Y,Z坐标系在直线和/或旋转运动的一个或多个方向上，即±X,±Y,±Z,±θX,±θY和/或±θZ，驱动“有效负载”，如透镜。

例如，在2010年11月15日提交的共同拥有的美国专利申请No.12/946,515中描述了包含三个一自由度致动器的致动器装置的实施方案，其能在运动的三个自由度上，即±Z,±θX和±θY，移动有效负载，例如安装平台和透镜，该专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。

在2011年9月28日提交的共同拥有的美国专利申请No.13/247,895和13/247,888的中描述了包含三个一自由度致动器的致动器装置的另一个实施方案，其能在运动的三个自由度上，即±X,±Y和±θZ，移动有效负载，该专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。

在2011年9月28日提交的共同拥有的美国专利申请No.13/247,898中描述了包含三个二自由度致动器的致动器装置的又一个实施方案，其能在运动的六个自由度上，即±X,±Y,±Z,±θx,±θY和±θZ，移动有效负载，该专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。

如前述参考文献中讨论的，多个DOF致动器装置可以有利地用公知的晶片级光刻技术由硅晶片制造为整体的、包含静电“梳状驱动器”的大致平面的微机电(MEMS)结构。

图1A-1C是三个致动器装置或组件100A、100B和100C的示意图，每个致动器装置或组件都包含多个致动器，每个致动器都能进行一、二或三自由度运动。三个致动器100A、100B和100C中的每一个都能以Z轴为中心在运动的六个自由度上(即±X,±Y,±Z,±θX,±θY和±θZ)移动有效负载P。

例如，在图1A中，致动器组件100A包括三个二自由度致动器102，即，每个都能施加“面内”力104，即，位于X-Y平面内的力，和“面外”力106，即，垂直于X-Y平面的力。每个致动器102通过由虚线108表示的屈曲部耦联到有效负载P，以使得由致动器102施加的相应的面内力104切向作用在有效负载P上。因此，致动器102的同时面内致动导致有效负载P绕Z轴旋转，即，±θZ位移，而致动器102的独立面内致动可以导致有效负载P沿X-Y平面内的轴平移，即，±X和/或±Y位移。相似地，致动器102在面外方向上的同时致动导致有效负载P沿Z轴的平移，即±Z位移，而致动器102的独立面外致动会导致有效负载P绕位于X-Y平面内的轴旋转，即，±θX和/或±θY位移。

在图1B中，致动器组件100B包括六个一自由度致动器110，其中三个能施加面内力104，其中三个能施加面外力106，即，正交于X-Y平面。如本领域技术人员懂得的，六个一自由度致动器110中每一个的合适的面内和/或面外致动将导致有效负载P在六个自由度上的运动，即，±X,±Y,±Z,±θX,±θY和±θZ。

在图1C中，致动器组件100C包括三个致动器，即，一个三自由度致动器114(即，能施加2个正交的面内力104和一个面外力106的致动器)以及一个二自由度致动器102和一个上述类型的一自由度致动器110。如上所述，三个致动器102、110和114的合适的同时和/或独立致动会导致有效负载P在六个自由度上的运动，即±X,±Y,±Z,±θX,±θY和±θZ。

在微型相机的情况下，例如手机摄像头，希望提供微型的六自由度(或更少)致动器组件以便使例如单个透镜移动，以例如实现自动聚焦、变焦和/或图像稳定功能。如上面结合图1A所讨论的，六自由度致动器组件的一个有利实施方案可以包括三个二自由度致动器，其中每个致动器具有一个面外或垂直(例如，平行于透镜的光轴)自由度和一个面内、切向作用的自由度。

然而，正如上面在美国专利申请No.13/247,898中所讨论的，利用MEMS技术制造二自由度致动器至少最初会导致具有两个正交的面内致动部分的大致平面的致动器，必须采取额外的制造步骤以将这些部分之一转换成面外操作。因此，希望提供致动器组装方法的替代实施方案，其专门采用平面的安排。然而，如在下面更详细地讨论的，通过使用柔性的致动器组件基板，致动器组件的组装和布线可以以基本上平面的方式进行，然后可以将基板折叠成所希望的正交面内和面外操作所需的最终三维配置。

图2A是根据本发明的二自由度MEMS致动器装置200的示例性实施方案的俯视图，其被表示为处于制造状态中并且在其展开以供操作使用之前，而图2B是示例性的致动器装置200的俯视图，其被表示为处于被展开以供使用之后。如图2A和2B中可以看到的，致动器装置200包括两个基本上类似的一自由度静电梳状驱动致动器202和204，其通过固定的L形支撑框架以相互正交的排列耦联在一起，该支撑框架包括竖立腿206和从其垂直伸出的横向腿208。

如图2A和2B中所示，在每个致动器202和204中，相应的多个固定框架210垂直于固定的竖立腿和横向腿206和208延伸，而移动或输出腿212通过一对细长屈曲部214耦联到每个竖立腿和横向腿206和208中相应的一个，所述屈曲部214配置成使每个移动腿212能基本上平行于其对应的竖立或横向腿206或208移动。相应的多个移动框架216垂直于两个移动腿212中的每一个延伸。两个致动器202和204中的每个移动或输出腿212通过细长的输出轴220耦联到单个输出耦合器218。如下面更详细的讨论，每个输出轴220的输出端通过第一“交叉轴”或“单腿”屈曲部222耦联到输出耦合器218，每个输出轴220的输入端通过第二单腿屈曲部222耦联到输出腿212中相关联的一个。

如图2A和2B中进一步所示，固定和移动框架210和216中的每一个都包括从其垂直伸出的相关联的多个静电梳状驱动器齿224，所述静电梳状驱动器齿224彼此相互交叉以限定静电梳状驱动器“组”。当选择性地将差分电压施加于给定的致动器202或204的梳状驱动器组的固定和移动框架210和216时，移动框架210以及因而给定致动器的相关联的输出腿212和输出轴220被正交地推动朝向或远离致动器的相关联的固定框架210。因此，垂直的一自由度致动器202的致动会导致相关联的输出轴220以及因此的输出耦合器218在致动器装置200的平面内和在图2B中的双箭头226的方向上垂直地运动。相似地，横向的一自由度致动器204的致动会导致输出耦合器218在致动器装置200的平面内和图2B的双箭头228的方向上横向地运动。对于本领域技术人员来说明显的是，一自由度致动器202和204可以通过选择性的差分电压被同时致动，以便使输出耦合器218和因而的耦联到它的“有效负载”在位于致动器装置200的平面内的任何方向上移动。

在图2A和2B中所示的特定的示例性实施方案中，每个致动器202和204都包括三个静电梳状组。然而，应该懂得的是，取决于即将到来的特定应用，梳状组的数量以及梳状组的齿224的数量、长度、宽度和齿距可以广泛地变化。

进一步应该懂得，如上所述，图2B的两个一自由度致动器的相互交叉的齿214显示为处于“展开”位置中，即，彼此分离开，以便相对于彼此进行基本上直线的运动。然而，如图3A中的齿214的放大详图中所示，可以看出为了生产效率，致动器202和204的相互交叉的齿214最初在制造之后布置，以使得相关联的固定和移动框架210和216间隔开大约齿214长度的距离。因此，在这个配置中向齿214应用电压差不能导致移动框架216朝向固定框架210的任何实质性的面内直线运动，因此，不能导致输出耦合器218在致动器装置200的平面内的对应运动。因而，要实现后者类型的运动，两个致动器202和204中的每个都必须首先被展开成能实现该类型致动的构形。

在图2A和2B的特定示例性实施方案中，这个展开可以包括在每个竖立腿和横向腿206和208上提供越过中心的闩锁件230。闩锁件230例如用弹性屈曲部分别耦联到竖立腿和横向腿206和208。一对展开杠杆232中的每个分别用向后弯曲的展开屈曲部234耦联到相关联的移动框架216。每个展开杠杆232都具有设置在杠杆上端的表面，其配置为倾斜平面以便以凸轮方式致动对应的一个闩锁件230并与其闩锁接合。拉环236可以通过与展开杠杆232上端相邻的弹性屈曲部附接到每个展开屈曲部234。

在展开过程中，力被沿图2A中箭头238的方向应用到每个致动器202和204的拉环236。这使展开杠杆232相对于其相关联的竖立腿或横向腿206或208旋转。展开杠杆232的这个旋转使展开屈曲部234直线地且垂直地推动相应的移动框架216远离其相关联的固定框架210，到达展开位置，其中在每个展开杠杆232上端的凸轮表面首先致动，然后被闩锁件230中对应的一个接合以便将移动框架216固定在展开位置中，如图2B中所示。这又导致位置移动框架216的齿214展开到由图3B的放大详图中的点划线240所示的位置，以相对于固定框架210的齿214沿由图3B中的双箭头242所示的方向移动。然后，展开杠杆232就可以例如粘附地结合到其相关联的闩锁件230以防止例如由于作用在致动器装置200上的振动或震动，移动框架216和相关联的齿214回到其之前的、“非展开”位置。在这方面，应该懂得，在一些实施方案中，在致动器202和204展开之后，“展开”部件，即，闩锁件230、展开杠杆232、展开屈曲部234和拉环236变成多余的，不再进一步用于致动器202和204的操作中。在其它实施方案中，在致动器202和/或204的整个使用寿命中，这样的“展开”部件可能适合于提供各种偏压和/或其他致动器力，例如与展开屈曲部234的屈曲有关的弹簧力，和/或对致动器202和/或204的操作的其他基于结构的影响(例如，运动极限，减震，大致对准)。

如本领域技术人员懂得的，致动器202和204的细长输出轴220对“串扰”或“交叉耦合”，即由轴220之一施加在另一个轴220上的非轴向力，或在致动过程中由相关联的移动腿212施加的沿非轴向方向作用的力，敏感。由于两个输出轴220都耦联到单个输出耦合器218，所以这可能导致后者定位上的一些不精确，因此，导致耦联到它以便移动的任何有效负载的定位的不精确。然而，已经发现，串扰、寄生刚度和/或交叉耦合问题可以通过提供上述“单腿”屈曲部222基本上消除。

图4A和4B分别是根据本发明一个示例性实施方案的单腿屈曲部222的左上侧透视图和右上侧透视图。如可以在图中看到的，单腿屈曲部222可以包括两个端到端相互耦联的“三维铰链(solid hinge)”，即，波纹状的“面内”铰链244和U形的面外铰链246，“面内”铰链244在面外方向(即垂直于致动器装置200的平面的方向上)相对刚性，而在面内方向上相对柔性，面外铰链246在面外方向上相对柔性而在面内方向上相对刚性。如上面结合图2A和2B所讨论的，每个输出轴220的输出端通过单腿屈曲部222耦联到输出耦合器218，每个输出轴220的输入端通过另一个单腿屈曲部222耦联到其相关联的致动器输出腿212。因此，两个致动器204中每一个的输出轴220在其相应的轴向方向上是刚性的，在所有其他方向上都是软的或柔性的。这有效地确保了每个致动器202或204只能在轴向方向上对输出连接器218施加力，和两个致动器202和204之间的所有串扰或交叉耦合都被消除。在替代的实施方案中，铰链244可以实施为基本上直的和/或平的(例如，与波纹状的相反)面内铰链。在另外的实施方案中，铰链246可以在铰链244的中心线附近而不是在铰链244端部的偏离中心的边缘处耦联到铰链244的端部。在类似的实施方案中，铰链246可以在轴222的中心线附近而不是在轴222端部的偏离中心的边缘处耦联到轴222的端部。

应该注意的是，致动器装置200显示了优于其他二自由度致动器实现方式的好处。例如，与例如包括一对嵌套式致动器的类似地响应的二自由度致动器装置相比，致动器装置200的实施方案可以在较小的区域内制造。一般而言，嵌套式二自由度致动器装置包括位于另一个一自由度致动器内的一自由度致动器。因此，外部的一自由度致动器必须包括足够的结构以支撑和/或缓冲内部的一自由度致动器，且额外的支撑/缓冲结构占据了例如本来可用于梳状驱动器结构的区域。此外，每当通电时，外部的一自由度致动器必须另外处理内部的一自由度致动器的全部惯性，除了需要增大其相关联的缓冲器的尺寸从而导致额外的面积损失之外，这还降低了它的可用功率和总体响应性。

通过以消除串扰和/或寄生刚度(例如，特性类似于嵌套式设计中的惯性的缺点)的方式将基本上平面的和非嵌套的一自由度致动器互相连接，本发明的实施方案(例如，致动器装置200)可以被实施以减轻这种危害。此外，至少部分地由于其相对小的尺寸和简单的运动和/或操作，所以可以用较小的和/或不太复杂的缓冲器结构实施致动器装置200的实施方案。因为除了制造成本更高之外，与较简单的缓冲器结构相比，复杂的缓冲器结构往往较不可靠，所以与包括传统的多自由度致动器装置的设备相比，包括致动器装置200的一个或多个实施方案的设备通常更可靠和/或成本效益更好。

如上所述，通过将一个或多个大致平面的多自由度致动器装置(如上述二自由度致动器装置200)附接到柔性的基板，多自由度致动器组件的组装和电气布线可以以基本上平面的方式进行，然后可以将基板折叠成实现所希望的有效负载的正交的面内和面外致动所需的最终三维配置。图5A-5H是在用于组装微型透镜镜筒组件500的方法的示例性实施方案中涉及的顺序步骤的顶视且侧视透视图，所述微型透镜镜筒组件500包括六自由度致动器装置502，其使用了基板504和多个(即三个)上面结合图2B讨论的二自由度致动器装置200。

如图5A中所示，基板504可以包括例如柔性的印刷电路板(PCB)，其包含导电迹线和焊盘且包括例如合适的电介质，如聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、纤维增强树脂等。在图中所示的特定的示例性实施方案中，基板504是大致Y形的，三个臂506从中央部分508径向向外伸出。中央部分508可以包括例如圆形的中央孔510，来自图像的光可以通过该中央孔510。重要的是，基板504应该是足够柔性的以允许臂相对于中央部分508绕各自的折叠线512向下折叠而不损坏基板504。这种柔性可以得到增强，例如通过在制造或组装过程中沿着折叠线512给基板504开槽、划线或刻痕。

如本领域技术人员会懂得的，希望将致动器装置200安装得略高于基板504，以使得致动器装置200的相应的移动框架216、输出腿212和传动轴200的移动不会被上述结构的下表面和基板504的上表面之间的摩擦所阻止。为此，多个(即至少三个)导电托脚或焊接凸点514可以布置在基板504的每个臂506的上表面上。

如果对应的导电安装和连接垫(未示出)设置在致动器装置200的固定部件的底面上，例如在其L形框架上，则如图5B中所示，多组这些导电安装和连接垫可以以例如已知类型的回流焊操作分别焊接到对应的基板臂508上的托脚或焊接凸点514，由此实现几种理想的结果。例如，致动器装置200将安装在基板504上，在致动器装置下方具有微小的间隙，以使相应的移动部件能自由移动，如上述，可以影响致动器装置200到基板的电连接以便传输功率和控制信号，并且可以用回流操作来使致动器装置200相对于基板504彼此精确定位。如图5B中所示，在回流焊操作之后，基板504和致动器装置200限定了大致平面的六自由度致动器组件502，其可以在平面状态中进行功能测试，以便相应的输出耦合器218在正交的面内方向226和228上适当运动。

如图5C中所示，在方法的下一个步骤中，提供大致圆柱形的透镜镜筒516以与致动器组件502组装。透镜镜筒516可以包括例如注塑成型的塑料结构，其具有与基板504的中央部分508中的中央孔510对应的中央腔518和其侧面上的在位置和尺寸上对应于基板504的对应臂506的平坦部。如图5C中所示，大致平面的致动器组件502可以布置在透镜镜筒516的上端上面，以使得基板504的中央部分508布置在透镜镜筒516的上端上，基板504的中央孔510布置成与透镜镜筒516的中央腔518同心。然后，基板504的中央部分508可以例如通过粘接附接到透镜镜筒516的上端，以使得基板504的每个臂508(每个臂支承对应的致动器装置200)在上面结合图5A讨论的基板504的对应折叠线512处悬于透镜镜筒516侧部上的对应平坦部的上边缘之上。由该步骤产生的临时组件在图5C中示出。

如图5D-5F中所示，组装方法继续进行，沿图5D中的箭头520的方向向下折叠基板502的臂506(每个壁都支承对应的致动器装置200)，直到每个臂506都布置成抵靠在透镜镜筒516的侧部上的对应平坦部上，然后可以例如利用合适的粘合剂将臂506的下表面结合到其上。由此得到的临时透镜镜筒组件在图5F和图5G的放大透视图中示出。

在各种实施方案中，可以例如通过机械压力机或通过将盖放置在透镜镜筒516上面的动作(例如，类似于本申请中描述的环形壳1002)，将臂506向下折叠。在其他实施方案中，可以通过应用于透镜镜筒516的粘合剂(例如液态或半液态环氧树脂)产生的毛细管作用，将臂506向下折叠。在进一步的实施方案中，可以通过机压成型、盖放置、毛细管作用和/或重力中的一个或多个的组合而将臂506向下折叠。在更进一步的实施方案中，类似于图5F中所示的临时透镜镜筒组件例如可以放弃基板504和折叠臂506的各种方法，而是相反，用例如贴装机将致动器装置200安装在透镜镜筒516的适当表面上。在一些实施方案中，例如在耦联到致动器装置200之前，可以将基板504和/或臂506粘附到透镜镜筒516(例如，利用本申请中描述的任一种折叠方法)，且随后可以通过贴装机将一个或多个致动器装置200安装到臂506上(例如，通过在贴装机中旋转透镜镜筒516和/或臂506)。

如可以在图5G中看到的，致动器装置200的输出耦合器218的上表面限定了一平面，其布置成略高于且平行于基板502的中央部分508的上表面，即，略高于临时透镜镜筒组件的上表面。另外，每个输出耦合器218都布置成在上面结合图2B讨论的相同的两个正交方向226和228上移动。然而，由于上面结合图5D-5F讨论的“折叠”步骤，当每个致动器输出耦合器218的运动方向228留在由输出耦合器218的上表面限定的平面中时，每个输出耦合器218的运动方向226现在布置成正交于该平面，即，用于面外运动。

如图5H中所示，透镜支撑平台522可以附接到致动器装置200的输出耦合器218的上表面以完成透镜镜筒组件500。平台522可以是大致平面的，包括在致动器装置200的输出耦合器218的数量和相对位置上对应的切向延伸的臂524以及大致对应于透镜镜筒516的中央腔518的中央孔526。例如通过将每个切向臂524的下表面结合到对应的致动器输出耦合器218的上表面，可以附接平台522。如上面结合图1A讨论的，平台522的切向臂524优选地这样安排，以使得由二自由度致动器装置200施加在平台522上的面内力(即沿运动方向228)切向地作用在平台522上，并且通过二自由度致动器装置200施加在平台522上的面外力(即，沿运动方向226)垂直地作用在其上。如上所述，这种安排导致透镜镜筒组件500，其能在运动的六个自由度上(即±X,±Y,±Z,±θx,±θY和±θZ)移动平台522，并因此移动安装在其上的透镜。

可以注意到，在图5A-5F的特定示例性实施方案中，二自由度致动器装置200在数量上是三个并且以120度的相等角增量围绕基体504的周长布置，即如上面结合图1A讨论的安排。然而，如下面更详细讨论的，本申请中所描述的技术和方法可以被用于制造包括任何实际数量的致动器装置且以所需的任何实际安排布置的单和多自由度致动器组件的各种各样的有用的实施方案。

例如，在上面的图2A和2B中可以注意到，如果将二自由度致动器装置200沿着点划线250切开，所述点划线250贯穿L形支撑框架的竖立腿206，则产生一对基本上相同的一自由度致动器装置202和204，其可用于制造各种各样的一自由度和多自由度致动器组件，虽然作为实际问题，可能最好是利用相同的晶片级MEMS制造技术生产具有与上面讨论的致动器相同的特征的独立的一自由度致动器202或204，其中所述晶片级MEMS制造技术用于生产二自由度装置200。然而，在任何情况下，如下面所讨论的，一自由度致动器202或204也可以有利地用于生产各种有用的致动器组件，包括六自由度致动器组件。

因此，如上面结合图1B所讨论的，六自由度致动器组件100B可以用六个一自由度致动器110来制造，该六个一自由度致动器110围绕轴(例如Z轴)以“交替的”六边形图案排列，在该六边形图案中，一自由度致动器110交替地对有效负载P施加面内和面外力。

图6是根据本发明的一自由度致动器装置203的六个示例性实施方案的顶视且侧视透视图，其被表示为以这种交替的六边形排列600布置，图7是六边形排列600的侧视图。如图6和7中可以看到的，除了致动器和它们各自的输出轴220和输出耦合器218分别被布置成沿面内和面外方向交替地施加力之外，一自由度致动器203彼此基本上相同。如上面讨论的图5A-5H的实施方案中那样，面外致动器303的输出耦合器218的上表面限定了平面702，面内致动器203的输出耦合器218在其内直线运动。另外，在图6和7中可以注意到，相邻的致动器203的输出耦合器218布置成彼此紧邻。

如图8中所示，一自由度致动器203的六边形图案600可以以类似于上面结合图5A-5H讨论的方式叠加在六边形透镜镜筒802的大致平面的侧表面上，其中每个致动器203都占据透镜镜筒802上的对应平坦部。透镜镜筒802可以例如由注塑成型塑料制造以包括中央腔804，例如一个或多个固定透镜(未示出)可以布置在中央腔804内。六边形图案600例如可以用上面结合图5A-5H讨论的折叠基板技术叠加到透镜镜筒802上。备选地，致动器203可以例如利用三面凹槽806直接附接到透镜镜筒802的平坦部，三面凹槽806围绕透镜镜筒802中的平坦部以精确对准致动器203，但是要适当考虑在致动器203和它们相应的安装表面之间提供微小的间隙和向致动器203输送电力和控制信号的要求，如上面所讨论的。

如图9中所示，透镜支撑平台902可以以类似于上面结合图5H的实施方案讨论的方式附接到面外致动器203的相应的输出耦合器218的上表面。如该实施方案中那样，支撑平台902可以是大致平面的，包括在面外致动器装置203的输出耦合器218的数量和相对位置上对应的切向延伸的臂904和大致对应于透镜镜筒802的中央腔804的中央孔906。并且，如上所述，平台902的切向臂904优选地安排，以使得通过面内致动器203的输出耦合器218施加在平台902上的面内力切向地作用在平台902上，并且通过面外致动器203的输出耦合器218施加在平台902上的面外力垂直地作用在平台902上。如上所述，这种安排导致透镜镜筒组件900能在运动的六个自由度上(即±X,±Y,±Z,±θx,±θY和±θZ)移动平台902，并因而移动安装在其上的透镜。

如图10中所示，在一些实施方案中，环形壳1002可以同心地布置在透镜镜筒组件900周围以保护致动器203和透镜安装平台902免受例如污垢和湿气。保护壳也可以由注塑成型塑料制成，并且可以配置为以扣合的方式安装在透镜镜筒组件900上。此外，如下面更详细讨论的，在一些实施方案中，成像设备(未示出)，如数码相机图像传感器(即，“芯片上的相机”)可以布置在透镜镜筒组件900的基部上以将其转换为微型相机模块1000。

图11是三个示例性一自由度致动器203的顶视且侧视透视图，其以对应于等边三角形的边的排列1100布置。可以注意到，在致动器排列1100中，致动器203的输出轴220都是垂直指向的，即面外，而输出耦合器218的相应上表面都是面朝上的。

如图12中所示，致动器203的三角形排列1100可以以类似于上面结合图8讨论的方式(即利用上面结合图5A-5H描述的折叠基板技术或采用直接附接技术)叠加在透镜镜筒1202的大致平面的侧表面1204上，侧表面1204具有中央腔1206。

如图13中所示，以与以上结合图9所讨论类似的方式，透镜支撑平台1302可以以类似于上面结合图5H和9的实施方案所讨论的方式附接到面外致动器203的相应的输出耦合器218的上表面。如那些实施方案中那样，支撑平台1302可以是大致平面的，包括在面外致动器装置203的输出耦合器218的数量和相对位置上对应的径向臂1304，以及大致对应于透镜镜筒1202的中央腔1206的中央孔1306。平台1302的径向臂1304分别耦联到输出耦合器218的上表面，以使得通过面外致动器203的输出耦合器218施加在平台1302上的面外力正交地作用在平台1302上。如本领域技术人员将会懂得的，这种安排导致透镜镜筒组件1300能在运动的三个自由度上(即±Z,θx和θY)移动平台1302，并因而移动安装在其上的透镜。

图14A-14E是根据本发明的用于组装微型相机模块1400的示例性实施方案的方法的示例性实施方案的顺序步骤的俯视图，微型相机模块1400包括使用了多个图2B的二自由度致动器装置200的六自由度致动器组件1402，图14F是示例性相机模块1400的顶视且侧视透视图。

如上面结合图5A-5H所讨论的，图14A-14F的示例性方法可以利用折叠基板技术，包括机压成型、盖放置、粘合毛细管作用、重力和本申请中描述的其它技术。因此，如图14A中所示，基板1404可以包括例如单层的柔性PCB，其包含导电迹线和焊盘且由合适的电介质材料制造。在图中所示的特定的示例性实施方案中，基板1404是大致Y形的，其中三个臂1406从中央部分1408径向向外伸出。如上所述，基板1404的每个臂1406可以设有至少三个导电垫或托脚1410，例如，焊接凸点，以便安装和与致动器装置200进行电连接，如上所述。

基板1404的中央部分1408可以包括例如圆形的中央孔1412，例如透镜(未示出)可以安装在其内。另外，中央部分1408可以通过多个连接器部件1414耦联到臂1406，随后连接器部件1414被切断以使中央部分1408免除所述垫，以便以下面讨论的方式相对于其移动。另外，中央部分1408可以用层状加强件增强，层状加强件与中央部分1408的形状对应，以便限定上面结合图5H、9和13所描述的类型的透镜安装平台。因此，层状中央部分/加强件1408可以包括例如与中央部分1408中的中央孔1412对应的中央孔和三个切向延伸的臂1416。

由于六自由度致动器组件1402的组装方法及在下面更详细描述的其在相关联的截头圆锥形透镜镜筒1500上的叠置与上面结合5A-5H描述的基本上类似，除了注意以下差异之外，为简洁起见，这里省略其进一步的描述。

特别是，图14C表示了一步骤，其中连接器部件1414可以在由箭头1418所示区域中被切掉，以使上面讨论的由中央部分/加强件层压结构1408限定的安装平台不受基板臂1406约束以便其相对于基板在六个自由度上独立运动。在一些实施方案中，例如只有连接器部件1414的径向连接到中央部分1408的部分可以被切割，并且连接器部件1414的剩余的未切割部分可以用来在一个或多个致动器装置200之间支撑一个或多个导电和/或导热的迹线。

进一步，例如如图14D-14F中所示，由于相关联的透镜镜筒1500是大致截头圆锥形的，所以在一些实施方案中，可能希望在透镜镜筒1500上提供平坦部1502，如图14D中所示，以提供方便的表面以便致动器组件1402的臂1406例如通过粘结而附接到透镜镜筒1500。最后，如可以在图14F中看到的，当致动器组件1402固定到截头圆锥形透镜镜筒1500以形成六自由度微型相机模块1400时，二自由度致动器装置200的相应面外致动器202被设置成以对应于相机模块1500侧部斜度的角度，而不是垂直地，对安装平台1408起作用，例如如上面结合图5H、9和13所描述的实施方案中那样。

图15A和15B分别是根据本发明的在图14A-14F的示例性微型相机模块1400中使用的类型的截头圆锥形微型相机透镜镜筒1500的示例性实施方案的俯视图和正视横截面图。如在这些图中可以看到的，透镜镜筒1500包括截头圆锥形的壳1502，该壳例如可以由注塑成型塑料制造(例如聚氨酯)以包括多个台阶状凹口1504，该凹口分别配置成接收对应的图像传感器1506或多个固定透镜1508，其中一些可以包括复合透镜，复合透镜形成相机模块1400的照相物镜。如图15B中所示，环形垫片1510可用于以适当的距离将图像传感器1506和透镜1508分离和隔开，透镜1508和图像传感器1506可以例如利用合适的粘合剂永久地粘合到合适的地方。

图16A和16B分别是图14A-14F的微型相机模块1400的顶视且侧视透视图以及正视横截面图，其显示为被同心保护壳1600包围。在所示的特定实施方案中，壳1600具有基本上圆柱形的外圆周和截头圆锥形的中央孔或腔1602，其内表面大体上与透镜镜筒1500的截头圆锥形外表面相符以在致动器组件1400的致动器装置200周围创建受保护的空间1604。保护罩可以包括例如注塑成型塑料，并如图16B中所示，单个物镜1606可以安装在安装平台1408上以借助致动器组件1400的致动器200在六个自由度上运动。

图17是根据本发明的微型相机模块1700的另一个示例性实施方案的示意性侧视横截面图。如图17中所示，示例性的相机模块1700包括上面结合图14A-14F所讨论类型的第一和第二致动器组件1702和1704，其沿着相机模块1700的光轴1706布置，以分别使安装在安装平台1712和1714上的两个透镜1708和1710中的对应透镜彼此独立地且相对于多个固定透镜1716移动；以及图像传感器1718，其布置在示例性的相机模块1700内以便实现例如变焦功能。两个致动器组件1702或其中任一个都可以包括上面所讨论类型的三或六自由度致动器。如本领域技术人员懂得的，用于形成与相关联的透镜镜筒的截头圆锥形状的锥形外表面相耦联的上述致动器组件的折叠基板技术使任何实际数量的独立致动器组件可以沿相机模块1700的光轴1706呈“台阶状”，而不会过度增加模块的直径。

根据上述描述，显然，可以对本发明的材料、装置、配置和多自由度致动器组件的使用方法作出许多改变、替换和变化，并且据此，本发明的范围不应局限于本申请中所示的和所描述的特定实施方案的范围，因为它们仅仅是作为一些例子，而不应与下文中所附的权利要求及其在功能上等价的实施方案的范围完全相当。

微型MEMS致动器组件专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。