專利名稱：致動步進式透鏡攝像頭模塊的制作方法
技術領域：
本發明總的涉及電子設置，更具體地說，涉及數字攝像頭模塊。更加具體地說，本發明涉及用于經由整合在其中的步進馬達而聚焦數字攝像頭模塊的系統。
背景技術：
數字攝像頭模塊當前被整合進入多種電子裝置。這樣的攝像頭植入裝置
包括但不局限于蜂窩電話；個人數字助理(PDA);和計算機。對于數字攝像頭模塊的需求隨整合攝像頭模塊進入植入裝置的能力的擴展而增長。由此，數字攝像頭模塊的一個設計目標是使得它們盡可能的小以使它們將會適配進入電子裝置，而大體上不會增加裝置的整體尺寸。此外，也希望盡可能高效并健壯地制造出數字攝像頭模塊。另外希望制造出的數字攝像頭模塊要求最少的用戶知識和努力用以操作。實現這些設計目標的方法應加強或者至少保持由攝像頭模塊所捕獲的圖像的質量。
一般地，攝像頭模塊包括多個用于對焦在多種距離處的圖像的對焦模式。例如，已知攝像頭模塊包括用于對焦在不同距離處的物體的圖像的模式。從一個模式改變至另一模式要求在攝像頭模塊內的透鏡和圖像捕獲裝置之間的移位的改變。這種移位的改變通過對本領域技術人員已知的許多不同機構易于進行。例如，許多先前技術的攝像頭包括加工有螺紋的透鏡殼體，其螺旋進入和旋出圖像捕獲裝置殼體，由此改變透鏡和圖像捕獲裝置之間的距離。其它通常已知的對焦裝置包括凸輪機構，用以相對于圖像捕獲裝置移動透鏡。
在微型攝像頭模塊中，先前對焦方法典型地由手工完成，因為尺寸局限而無法使用驅動馬達、凸輪、齒輪等等。另外，先前技術的裝置包括其它的缺點。例如， 一些先前技術的攝像頭模塊僅具有兩個對焦模式，微距和長焦。因此，圖像質量在中間的范圍內被犧牲。另一個缺點在于用戶必須確認攝像頭處于正確的對焦模式和/或切換對焦模式，這是不方便的。極小尺寸的一些攝像頭模塊使得手動對焦調節更為困難。
因此，所需要的是提供了許多對焦模式和/或連續對焦調節的攝像頭。另外需要的是要求最少用戶努力和知識用以操作的攝像頭模塊。另外需要的是能夠自動地對焦的攝像頭模塊。另外需要的是提供了對焦伸縮性，同時保持了相對小的尺寸的攝像頭模塊。
發明內容
本發明通過提供用于整合驅動馬達進入攝像頭模塊的方法而解決了先前技術的問題。驅動馬達適用于使用在更為極其小的攝像頭模塊中，因為攝像頭模塊的部件另外用作馬達的部件。
在一個實施例中，攝像頭模塊包括圖像捕獲裝置；透鏡單元；殼體；電動馬達；和調節(例如，對焦、縮放等)機構。殼體用于容納透鏡單元并用以相對于圖像捕獲裝置定位透鏡單元。殼體形成電動馬達的第一部分，并且透鏡單元形成電動馬達的第二部分。當電動馬達被通電時，透鏡單元在殼體內旋轉。
在特定的實施例中，馬達是步進馬達。由殼體形成的馬達的部分是步進馬達的定子，并且由透鏡單元形成的馬達的部分是步進馬達的轉子。透鏡單元包括通常的圓柱形的主體，其帶有固定至圓柱形的主體的多個鐵氧體元件。殼體包括多個電繞組，其在通電時電磁地吸引鐵氧體元件。
實例調節機構包括形成在殼體上的多個坡道；和形成在透鏡單元上的多個互補坡道。當透鏡單元在殼體內旋轉時，調節機構改變透鏡單元相對于圖像捕獲裝置的位置。可選地，互補坡道形成在透鏡單元的圓環上，并且透鏡單元包括在圓環的另 一部分和透鏡單元的圓柱形的主體之間的第二調節機構。第一調節機構(在環和殼體之間)使得易于由馬達對焦。第二調節機構(在透鏡單元的環和圓柱形的主體之間)使得易于工廠對焦操作。
依據本發明的另 一個方面，攝像頭對焦馬達提供用于使用在不同的攝像頭和/或攝像頭模塊中。攝像頭對焦馬達包括與攝像頭的殼體整體形成的定子和與攝像頭的透鏡單元整體形成的轉子。轉子包括透鏡單元的鏡筒；和嵌入在鏡筒中的多個鐵氧體元件。定子包括安裝在殼體中的多個電磁線圏。各個線圈布置鄰近于鏡筒的外周使得多個電磁線圈圍繞透鏡單元的鏡筒。控制電路有選擇地通電線圈以控制轉子相對于定子的旋轉運動。可選地，至少
5部分控制電路包括在相對于殼體安裝的整合的圖像捕獲裝置中。在所示的實例中，馬達作用為步進馬達。
用于裝配攝像頭模塊的方法也得以公開。方法包括提供包括馬達的第一部分的殼體；提供包括馬達的第二部分的殼體；并相對于殼體定^f立透鏡單元以嚙合馬達的第 一部分與馬達的第二部分。提供帶有馬達的第 一部分的殼體的步驟包括提供帶有固定到那兒的多個電磁線圏的殼體。由此，馬達的定子得以構建在殼體中。提供透鏡單元的步驟包括提供帶有固定到那兒的多個鐵氧體元件的透鏡單元。由此，馬達的轉子得以構建在透鏡單元內。在所公開的實例方法中，所裝配的攝像頭模塊作為步進馬達進行操作。
本發明參考附圖進行描述，其中相同參考序號標注大體上類似的元件:
圖1是攝像頭模塊的透視圖2是圖1的攝像頭模塊的分解透視圖3是圖1中示出的鏡筒的透視橫截面視圖4是圖1中示出的才IH象頭才莫塊的透浮見圖5是圖1中示出的殼體的內部的后視透視圖6是圖1中示出的攝像頭模塊的橫截面視圖7是總結用于裝配攝像頭模塊的方法的流程圖；和
圖8是總結用于裝配攝像頭模塊的另一種方法的流程圖。
具體實施例方式
本發明通過提供帶有整合于其中的步進馬達的攝像頭模塊而解決了關聯于先前技術的問題。在后面的描述中，數個特定細節得以提出(例如，材料選擇)以提供對于本發明的透徹理解。但是，本領域技術人員將明白本發明可以偏離這些特定細節得以實例化。在另外的實例中，眾所周知的電子實例和部件的細節已經被省略，以不會不必要地模糊本發明。這樣的細節能夠在對于本領域技術人員通常已知的參考中發現。例如，Acarnley，PaulP的《步進馬達理論與實踐指導》(Stepping Motors: A Guide to Theory and Practice )第四版(IEEE控制工程系列，63)提供了關于步進馬達的操作的有用的信息。這里依據授權并入參考的整個內容。圖1示出了所裝配的數字攝像頭模塊100的透視圖。在該特定實施例中，攝像頭模塊100包括印制電路板(PCB) 102、殼體104、致動環106和鏡筒108。在該特定實施例中，攝像頭模塊100另外包括自動對焦特性，其中鏡筒108經由電磁地驅動的系統(例如，步進馬達)可以相對于PCB102垂
直地/f立移。
圖2示出了沿光軸200分解的攝像頭模塊100的透視圖。如所示的，PCB102包括固定于其上的圖像捕獲裝置202。 PCB102另外固定至殼體104的后表面以提供對于致動環106的支撐。在該特定實施例中，致動環106可以繞光軸200旋轉。鏡筒108包括螺紋外周表面204，其螺旋進入致動環106的互補螺紋內部206。螺紋204和206使得鏡筒108適當地相對于致動環106對焦。這種特定的對焦特性典型地在制造過程中得以進行并且典型地僅進行一次。這通常參考為工廠對焦。
自動對焦不同于在攝像頭模塊100的制造過程中進行的工廠對焦。自動
焦手段自動地在任意時間改變。自動對焦機制的工作使用了與步進馬達相同的原理。在攝像頭模塊100的中心是鏡筒108,其包括嵌入了其周向表面內的鐵氧體元件208。筒108作為"轉子"。殼體104包括用作為"定子"磁繞組210 (電磁線圈)。由于繞組210得以加電(被通電)，鐵氧體元件208被電石茲地吸附至繞組210。結果，致動環106和鏡筒108 (在工廠對焦期間固定在環106內)沿依賴于哪一個繞組210被加電的方向旋轉。由于環106旋轉，其滑動地接觸殼體104的斜面212,這改變了鏡筒108和圖像捕獲裝置202之間的垂直距離。當然，鏡筒108和圖像捕獲裝置202之間的垂直距離改變使得易于進行攝像頭模塊100的對焦。
在該特定的實施例中，步進馬達的控制電路包括在圖像捕獲裝置202中。電源電路和電子互連并未示出，以不會不必要地模糊所描述的發明。但是，本領域技術人員應該理解這樣的電路將布置在PCB102上并且PCB102和殼
圖3示出了鏡筒108的橫截面透視圖。在該特定實施例中，鏡筒108容納了透鏡組件300。對于本領域技術人員應是清楚的，即透鏡組件300的說明(例如，組成、IR濾波器、固定手段等)并不是本發明的必須的方面并且僅示出用以提供對于本發明的更好的理解。圖4是殼體104的頂一見透視圖。在該特定實施例中，殼體104包括斜面212(坡道)，其滑動地嚙合致動環106的后表面(互補坡道)。由于4竟筒108由鐵氧體元件208和繞組210之間的電磁力而得以旋轉，斜面212使得易于改變透鏡組件300和圖像捕獲裝置202之間的距離。
圖5是殼體104的底面透視圖。該特定
了繞組210如何被構建在殼體104的內部。
圖6是攝像頭模塊100的橫截面視圖，其示出了當鏡筒108被安裝至殼體104時鏡筒108和殼體104之間的相對定位。注意各個繞組210每個鄰近于鏡筒108的外周布置這樣使得多個繞組210圍繞鏡筒108。鏡筒108和殼體104實際上形成用以提供對焦調節的電動馬達的部分。具體地說，鏡筒108形成轉子的部分，并且殼體104實際上形成定子的部分。
圖7是總結用于裝配攝像頭模塊的一個特定方法700的流程圖。在第一步驟702中，鏡筒得以提供。下面，在第二步驟704中，致動環得以提供。然后，在第三步驟706中，攝像頭模塊殼體得以提供。下面，在第四步驟708中，鏡筒部分地螺旋進入致動環。然后，在第五步驟710中，致動環放置進入殼體并旋轉直到靠緊限位器用于標定。下面，在第六步驟712中，由于致動環保持靠緊限位器，鏡筒在致動環內旋轉直到對焦得以實現(工廠對焦)。最后，在第七步驟714中，鏡筒結合至致動環。
圖8是總結裝配攝像頭模塊的另一個特定方法800的流程圖。在第一步驟802中，包括馬達的第一部分的攝像頭模塊殼體得以提供。然后，在第二步驟804中，包括馬達的第二部分的透鏡單元得以提供。下面，在第三步驟806中，透鏡單元安裝至攝像頭殼體以嚙合馬達的第一部分至馬達的第二部分。由此，攝像頭模塊的裝配和馬達的裝配同時發生。
本發明的特定實施例的描述現在得以完成。許多所描述的特性在不偏離本發明的范圍的前提下可以替換、改變或省略。例如，可選的透^:組件可替換透鏡組件300。作為另一個實例，可選的調節機構(例如，螺紋、凹槽等)可替換斜面212。本領域中技術人員應清楚明了所示出的特定實施例的這些和其它的變更，特別是考慮到先前的公開。
相關申請的交叉參考
本申請要求由相同發明人于2006年12月1日提交的共同待審的美國臨時專利申請第60/872142號的優先權，這里將其整體引入作為參考。
權利要求
1、一種攝像頭模塊，其包括圖像捕獲裝置；透鏡單元；殼體，其適用于容納所述透鏡單元并用以相對于所述圖像捕獲裝置定位所述透鏡單元；電動馬達，所述殼體形成所述電動馬達的第一部分，并且所述透鏡單元形成所述電動馬達的第二部分，當所述電動馬達被通電時所述透鏡單元在所述殼體內旋轉；和調節機構，所述透鏡單元的旋轉改變所述透鏡單元相對于所述圖像捕獲裝置的位置。
2、 如權利要求1所述的攝像頭模塊，其中 所述電動馬達是步進馬達；所述馬達的所述第一部分是所述步進馬達的定子；并且 所述馬達的所述第二部分是所述步進馬達的轉子。
3、 如權利要求2所述的攝像頭模塊，其中，所述調節機構包括 形成在所述殼體上的多個坡道；和形成在所述透鏡單元上的多個互補坡道。
4、 如權利要求1所述的攝像頭模塊，其中，所述透鏡單元包括 總體圓柱形的主體；和固定至所述圓柱形的主體的多個鐵氧體元件。
5、 如權利要求4所述的攝像頭模塊，其中，所述殼體包括多個電繞組， 所述多個電繞組當其被通電時電^f茲地吸附所述鐵氧體元件。
6、 如權利要求1所述的攝像頭，其中 所述透鏡單元包括總體圓柱形的主體和圓環； 所述調節機構包括所述圓環和所述殼體的一部分；和 所述透鏡單元包括在所述圓環的另 一部分和所述圓柱形的主體之間的第二調節機構。
7、 如權利要求6所述的攝像頭模塊，其中，所述透鏡單元包括繞所述 圓柱形的主體的外周布置的多個鐵氧體元件。
8、 一種攝像頭對焦馬達，其包括與所述攝像頭的殼體整體形成的定子；與所述攝像頭的透鏡單元整體形成的轉子。
9、 如權利要求8所述的攝像頭對焦馬達，其中，所述轉子包括鏡筒， 該鏡筒具有嵌入在其中的鐵氧體元件。
10、 如權利要求8所述的攝像頭對焦馬達，其中，所述定子包括安裝在 所述殼體中的多個電磁線圈。
11、 如權利要求10所述的攝像頭對焦馬達，其中，所述多個電磁線圈 圍繞所述透鏡單元。
12、 如權利要求10所述的攝像頭對焦馬達，其中，還包括控制電路， 該控制電路用以有選擇地給所述電》茲線圈通電以控制所述轉子相對于所述 定子的旋轉運動。
13、 如權利要求12所述的攝像頭對焦馬達，其中，所述控制電路的至 少 一部分包括在整合的圖像捕獲裝置中。
14、 如權利要求8所述的攝像頭對焦馬達，其中，所述馬達是步進馬達。
15、 一種用于裝配攝像頭模塊的方法，所述方法包括 提供包括馬達的第 一部分的殼體； 提供包括馬達的第二部分的透鏡單元；及相對于所述殼體定位所述透鏡單元以使得所述馬達的所述第一部分與 所述馬達的所述第二部分接合。
16、 如權利要求15所述的方法，其中，提供包括馬達的第一部分的殼 體的步驟包括提供所述殼體，而多個電磁線圈固定至所述殼體上。
17、 如權利要求15所述的方法，其中，提供包括馬達的第二部分的透 鏡單元的步驟包括提供所述透鏡單元，而多個鐵氧體元件固定至所述透鏡單 元上。
18、 如權利要求15所述的方法，其中，提供包括馬達的第一部分的殼 體的步驟包括在所述殼體內構建所述馬達的定子。
19、 如權利要求15所述的方法，其中，提供包括馬達的第二部分的透 鏡單元的步驟包括在所述透鏡單元內構建所述馬達的轉子。
20、 如權利要求15所述的方法，其中，所述馬達是步進馬達。
全文摘要
本發明涉及一種攝像頭模塊，其包括整合的用于在攝像頭模塊的殼體內旋轉攝像頭模塊的透鏡單元的馬達。殼體包括用作馬達的定子的多個電磁芯。透鏡單元包括多個鐵氧體元件并用作馬達的轉子。透鏡單元在殼體中的旋轉帶來對焦調整，這樣使得馬達能夠用作自動對焦系統的部件。用于裝配攝像頭的方法也得以公開。
文檔編號G03B3/00GK101595429SQ200780049919
公開日2009年12月2日 申請日期2007年12月3日 優先權日2006年12月1日
發明者伊萊恩·B·博格, 雷·H·莫頓 申請人:弗萊克斯電子有限責任公司