振动致动器组件的制作方法与工艺

实施例涉及振动致动器组件，更具体地，涉及能够通过采用紧凑结构产生强驱动力并且实现精确的位置控制的振动致动器组件以及包括该振动致动器组件的数字图像处理装置。

背景技术：
具有诸如镜头的光学部件的光学系统包括用于移动镜头的镜头驱动机构。镜头驱动机构通过移动镜头来改变镜头之间的相对距离而执行缩放功能或自动聚焦功能。这样的常规镜头驱动机构可以使用驱动单元诸如步进电动机，减速齿轮和凸轮用来将步进电动机的转动变成直线运动，尺寸增大且结构变复杂。此外，在正转或反转期间因反冲（backlash）会导致产生错误，功耗会增加，会需要大电流并且会产生热。近来，根据压电效应操作的压电器件被广泛地应用来移动光学系统的镜头。通过使用压电器件可以制造超小型驱动电动机。然而，在使用压电器件的一般光学系统中，由于机械部件诸如齿轮或凸轮用来将压电器件的变形运动转换成用于移动镜头的驱动力，所以结构变得复杂，且由于机械部件之间的误差而难以实现精确的位置控制。美国专利No.5,892,317公开了一种致动器，该致动器根据压电器件的振动实现运动元件的旋转运动。根据所公开的致动器，通过将由施加电信号到压电器件（其设置在转子的一个表面上）所产生的压电器件的振动传输到弹性体以使该弹性体变形，接触该弹性体的运动元件被转动。然而，由于运动元件通过利用弹性体被驱动并且压电器件仅设置在运动元件的一个表面上，所以压电器件必须自身产生行波的振动运动。在此情况下，由于通过在圆周方向上不对称地设置压电器件，区段被分类，所以空间效率降低，并且由于需要精确地保持压电器件之间的间隔以及压电器件的长度，所以难以设计和制造致动器。此外，为了有效地旋转运动元件，在弹性体（其通过与运动元件摩擦来传输力）的一个表面上的突起需要具有预定的硬度，但是突起的硬度不利地影响弹性体和压电器件，因而整个驱动性能和控制性能恶化。此外，为了可旋转地支撑运动元件，提供了单独的轴承，因此致动器的总尺寸增大。此外，根据轴承的精确性的变化，产品的性能会改变或者会产生操作噪声。另外，由于在装配致动器时，性能会根据支撑结构的装配状态改变，所以由压电器件中产生的行波导致的振动运动会变形，或者随着振动被传输到其他部件以及被从其他部件反射，会产生谐振。

技术实现要素：
实施例提供了一种振动致动器组件和包括该振动致动器组件的数字图像处理装置，其在产生振动的区域处具有提高的稳定性和可靠性。实施例还提供一种振动致动器组件，该振动致动器组件由平衡的振动来驱动并且具有减小的摩擦损失。实施例还提供一种振动致动器组件，其中通过旋转转子的行波产生的振动运动变形或被传输到另一部件的现象减少。根据实施例，提供了一种振动致动器组件，该振动致动器组件包括：可旋转的转子；第一定子，设置在转子的一个表面处并且包括第一振动片和第一振动器件，该第一振动片是可弹性变形的，该第一振动器件设置在第一振动片处并且在施加电信号时通过振动使第一振动片变形；以及第二定子，设置在转子的另一表面处并且包括第二振动片和第二振动器件，该第二振动片是可弹性变形的，该第二振动器件设置在第二振动片处并且在施加电信号时通过振动使第二振动片变形，其中具有不同相位的电信号分别被施加到第一振动器件和第二振动器件。多个第一振动器件可以沿着第一振动片的圆周方向设置。多个第二振动器件可以沿着第二振动片的圆周方向设置。在多个第一振动器件当中的相邻的第一振动器件可以具有相反的极性，在多个第二振动器件当中的相邻的第二振动器件可以具有相反的极性。转子可以具有圆板形状，并且包括从分别面对第一定子和第二定子的两个表面中的至少一个表面突出的突起。多个突起可以沿着圆周方向彼此间隔开。多个突起可以关于转子的旋转中心对称地设置。转子可以包括穿透转子的中心的第一通孔，振动致动器组件还可以包括插入第一通孔中并且与转子一起旋转的旋转轴。第一振动片可以包括与第一通孔相应的第二通孔，第二振动片可以包括与第二通孔相应的第三通孔，以及旋转轴可以穿透第一、第二和第三通孔。振动致动器组件可以还包括设置在转子外侧并且根据转子的旋转力而旋转的旋转轴。将旋转力传输到旋转轴的力传输器可以设置在旋转轴和转子之间。螺旋面可以形成在旋转轴的外圆周面上，振动致动器组件可以还包括移动块，该移动块设置在旋转轴外侧并且在旋转轴旋转时其旋拧到螺旋面以沿着旋转轴移动。振动致动器组件可以还包括弹性构件，该弹性构件围绕第一定子、第二定子和转子的至少一部分外围并且朝向转子推进第一定子和第二定子。振动致动器组件可以还包括围绕并且支撑第一定子、第二定子和转子的壳体。振动致动器组件可以还包括多个弹性构件，每个弹性构件设置在第一定子和壳体之间以及在第二定子和壳体之间以朝向转子推进第一定子和第二定子。第一振动器件可以包括在施加电力时振动的压电层，电极层附接到压电层以施加电力到压电层。第二振动器件可以包括在施加电力时振动的压电层，电极层附接到压电层以施加电力到压电层。多个第一振动器件可以基于第一振动片的中心沿圆周方向彼此间隔开预定间隔，并且围绕第一振动片是对称的，多个第二振动器件可以基于第二振动片的中心沿圆周方向彼此间隔开，从而分别对应于多个第一振动器件并且围绕第二振动片可以是对称的。第一定子和第二定子在旋转方向上的位置可以偏移预定角度，使得面对多个第一振动器件的多个第二振动器件的位置未对准。第一振动片可以包括向外部突出的至少一个调节突起，第二振动片可以包括向外部突出的至少一个调节突起。附图说明通过以下参考附图对示范实施例的详细描述，上述及其他特征和优点将变得更明显，附图中：图1是根据实施例的包括振动致动器组件的数字图像处理装置的正视图；图2是透视图，示意性地示出图1的数字图像处理装置的振动致动器组件；图3是图2的振动致动器组件的一些部件的透视图；图4是分解透视图，示出图2的振动致动器组件的部件的组合关系；图5是图2的振动致动器组件的一些部件的分解透视图；图6是正视图，示意性地示出图2的振动致动器组件的第一振动器件；图7是侧视图，示意性地示出图2的振动致动器组件的第一定子；图8是示出图2的振动致动器组件的一些部件的连接和操作的图形；图9是示出图2的振动致动器组件的第一振动片的振动状态的视图；图10是示出图2的振动致动器组件的转子的振动状态的视图；图11是示出图2的振动致动器组件的转子以及第一和第二定子的振幅的图形；图12是示出在图2的振动致动器组件的转子以及第一和第二定子的某些位置处随时间的操作关系的图形；以及图13是根据另一实施例的振动致动器组件的一些部件的正视图。具体实施方式在下文，将参考附图详细描述根据某些示范实施例的振动致动器组件的结构和操作。在这里使用时，术语“和/或”包括相关列举项目的一种或多种的任意和所有组合。图1是根据实施例的包括振动致动器组件的数字图像处理装置200的正视图。数字图像处理装置200可包括在主体200a的前表面和上表面上的镜头单元211、闪光灯212、电源开关203和快门释放按钮204。镜头单元211可包括至少一个镜头，并且在摄影期间将镜头单元211中的至少一个镜头暴露于主体200a外部。闪光灯212可以设置在主体200a前面在镜头单元211的一侧以在摄影期间发射光。电源开关203可以用于打开或关闭电源使得数字图像处理装置200运行。快门释放按钮204可以被按下一段预定时间以将胶片或图像传感器（诸如电荷耦合器（CCD））暴露于光。快门释放按钮204可以通过与光圈（未示出）联锁而将物体适当地暴露于光，使得图像记录在图像传感器中。镜头单元211可包括至少一个镜筒（barrel）。当数字图像处理装置200根据电源开关203的操作而被开启并且进入摄影模式时，镜筒可从主体200a突出。镜头可以设置在镜筒内部。镜头可以由镜头架支撑，随着镜头架在光轴方向上移动，镜头可在光轴方向上移动。图2是透视图，示意性地示出图1的数字图像处理装置200的振动致动器组件100，图3是图2的振动致动器组件100的一些部件的透视图，图4是分解透视图，示出图2的振动致动器组件100的部件的组合关系。数字图像处理装置200可包括图2的振动致动器组件100，该振动致动器组件100移动装备有镜头95的镜头框91。数字图像处理装置200可通过利用振动致动器组件100而在光轴方向上移动镜头95。根据图2至图4的实施例的振动致动器组件100包括可旋转的转子10、设置在转子10一侧的第一定子101以及设置在转子10另一侧的第二定子102。镜头95可移动地设置在镜筒213内部，振动致动器组件100产生用于在镜筒213内移动镜头95的驱动力。振动致动器组件100的转子10、第一定子101和第二定子102被容纳在壳体81a中。壳体81a围绕并支撑转子10、第一定子101和第二定子102。盖80围绕壳体81a的一部分。用于供应电信号到第一定子101和第二定子102的电路板88设置在盖80内。第一定子101包括接触转子10的一个表面的第一振动片20和使第一振动片20变形的第一振动器件30。第二定子102包括接触转子10的另一表面的第二振动片40和使第二振动片40变形的第二振动器件50。第一振动器件30和第二振动器件50在施加电信号时振动，由此使分别设置在转子10的一侧的第一振动片20和第二振动片40分别变形。第一振动器件30和第二振动器件50的每个可包括压电器件。压电器件可以是通过层叠多个电极制造的堆叠型压电器件或单层压电器件，并且在施加交流电时根据交流电的驱动波产生振动。然而，此实施例不局限于每个均包括压电器件的第一振动器件30和第二振动器件50，此实施例例如可以被改变为使用在施加电流时振动的不同类型的部件。由于具有不同相位的电信号施加到第一振动器件30和第二振动器件50，所以第一振动器件30和第二振动器件50可独立地振动。第一振动片20和第二振动片40分别设置在转子10的一侧，并且可以弹性地变形。换句话说，第一振动片20和第二振动片40的形状根据施加的外力而暂时变形，然后在去除外力时恢复为它们的原始形状。第一振动片20和第二振动片40可以由例如橡胶、弹性合成树脂或通过强的振动力而弹性变形的金属片形成。图5是图2的振动致动器组件100的一些部件的透视图。第一振动片20和第二振动片40可包括向外部突出的调整突起25、26、46和47。当第一振动片20和第二振动片40分别设置在转子10的一侧时，调整突起25、26、46和47被用来关于转子10在圆周方向上调节第一振动片20和第二振动片40的旋转位置。通过利用预制造的夹具调节该调节突起25、26、46和47，可以精确且快速调节第一振动片20和第二振动片40的旋转位置。如上所述，第一定子101包括在第一振动片20一侧的第一振动器件30，第二定子102包括在第二振动片40一侧的第二振动器件50。当第一定子101和第二定子102分别设置在转子10的一侧时，第一定子101的第一振动器件30和第二定子102的第二振动器件50的位置会在旋转方向上偏移而没有相匹配。在图5中，多个器件51和52以与多个器件31和32设置在第一振动器件30中的相同形式设置在第二振动器件50中，在此，第一振动器件30和第二振动器件50在旋转方向上的位置未对准，使得器件31、32、51和52的位置未对准。在图5所示的实施例中，器件31和32具有相同的尺寸，六个器件31和32沿圆周方向设置。因此，器件31和32的每个沿第一振动器件30的圆周方向具有大约60°的角度。第一振动器件30和第二振动器件50可以在圆周方向上偏移大约10°至大约30°的范围。详细地，第一振动器件30和第二振动器件50可以错开（misalign）大约15°的角度。第一定子101和第二定子102的结构不局限于图5的实施例，而是可以改变。例如，在图5的实施例中，第一振动器件30和第二振动器件50分别被结合到第一振动片20和第二振动片40的与面对转子10的表面相反的表面；但是备选地，第一振动器件30可以设置在第一振动片20的面对转子10的表面上，第二振动器件50可以设置在第二振动片40的面对转子10的表面上。转子10可旋转地设置在第一振动片20和第二振动片40之间以根据经由第一振动片20和第二振动片40传输的振动而旋转，由此将通过第一振动器件30和第二振动器件50的振动而产生的第一振动片20和第二振动片40的振动运动转换成旋转运动。转子10被制造为大体具有圆板形状，多个突起15和16在转子10的两个表面的每个上沿着转子10的圆周方向彼此间隔开。此外，转子10包括穿透转子10的中心的第一通孔10c。在图5中，转子10通过接合第一板10a和第二板10b来制造，但是其他的构造也是可能的。例如，备选地，转子10可以通过使用一个板来制造并且突起可以设置在转子10的两个表面上。弹性构件71和72分别设置在第一定子101和第二定子102外侧。再参考图4，弹性构件71和72接触壳体81a同时朝向转子10分别推进第一定子101和第二定子102。弹性构件71和72保持第一定子101和转子10之间以及第二定子102和转子10之间的预定压力，使得在第一定子101和第二定子102中产生的振动被传输到转子10。弹性构件71和72的结构不局限于图4和图5中示出的那些，备选地，可以使用具有回形针形状的弹性构件，其通过朝向转子10对第一定子101和第二定子102施压，使得第一定子101和第二定子102接触转子10的外圆周面。参考图3、图4和图5，旋转轴60被插入转子10的第一通孔10c中，于是旋转轴60可以与转子10一起旋转。第一振动片20包括在与第一通孔10c相应的位置处的第二通孔20a，第二振动片40包括在与第一通孔10c相应的位置处的第三通孔40a。旋转轴60的一端60a穿过第三通孔40a、第一通孔10c和第二通孔20a可运转地连接到转子10。设置在壳体81a外侧的第一支撑体60c可旋转地支撑旋转轴60。旋转轴60的一端60a设置在第一支撑体60c内。参考图3，旋转轴60的另一端60b被设置在凸缘81b外侧的第二支撑体75可旋转地支撑。参考图4，用于容纳振动致动器组件100的部件的壳体81a和凸缘81b分别连接到沿着旋转轴60的纵向延伸的延伸板82的两端。包括壳体81a、凸缘（flange）81b和延伸板82的基座81稳固地支撑旋转轴60和振动致动器组件100的所有其他部件。螺旋面61形成在旋转轴60的外圆周面上，沿着旋转轴60移动的移动块（movingblock）62形成在旋转轴60外侧。由于移动块62包括与旋转轴60的螺旋面61结合的螺纹62a，所以，随着旋转轴60转动，移动块62可以沿着旋转轴60的延伸方向移动。移动块62连接到支撑镜头95的镜头框91。镜头框91包括轨部分（railportion）93，其可滑动地支撑在引导部分92上，该引导部分92大致平行于旋转轴60延伸。轨部分93包括导孔93a，引导部分92插入到导孔93a中。由于当移动块62沿着旋转轴60移动时，镜头框91沿着引导部分92与移动块62一起滑动，所以可以在光轴方向上调节镜头95的位置。图6是正视图，示意性地示出图2的振动致动器组件100的第一振动器件30，图7是侧视图，示意性地示出图2的振动致动器组件100的第一定子。图6和图7分别示出振动致动器组件100的第一振动器件30和第一定子101的结构，但是图2至图5的第二振动器件50和第二定子102可具有相同的结构。第一定子101包括第一振动片20和第一振动器件30。第一振动片20具有圆片形状，并且包括在其中心处的第二通孔20a（见图5）。沿着圆周方向彼此间隔开的多个器件31和32设置在第一振动器件30中。形成第一振动器件30的多个器件31和32沿着围绕第一振动片20的圆周方向彼此间隔开预定间隔，并且基于第一振动片20是对称的。在第一振动器件30中的相邻器件31和32具有相反的极性。如图6所示，相邻器件31和32的偏振方向可以相反，使得沿着第一振动片20的圆周方向彼此间隔开预定间隔的器件31和32的极性交替变化。如图7所示，第一定子101的第一振动器件30包括压电层30a以及分别设置在压电层30a的两个表面上的电极层30b和30c。此实施例不局限于示出的第一振动器件30的特定结构；电极层30b和30c的数目可以通过重复层叠电极层30b和30c而变化，并且电极层30b和30c关于压电层30a的布置位置也可以变化。通过使用表现出压电效应的元件来制造压电层30a，在其中当施加电信号时该元件机械变形或产生电力。当电信号施加到电极层30b和30c时，压电层30a通过重复地膨胀和收缩来振动。由于相邻器件31和32的极性彼此相反，所以相邻器件31和32在相反方向上膨胀和收缩。图8是示出图2的振动致动器组件100的一些部件的连接和操作的图形，图9是显示图2的振动致动器组件100的第一振动片20的振动状态的视图，图10是显示图2的振动致动器组件100的转子10的振动状态的视图。根据上文所述的第一振动器件30的布置结构，当电信号施加到第一振动器件30时，第一振动器件30使第一振动片20如图所示9地振动。图9的第一振动片20处于第一运动状态，其中第一振动片20的第一区21向下突出以及邻近第一区21的第二区22向上突出。换句话说，第一区21和第二区22变形以在相反方向上突出。处于如图9所示的第一运动状态的第一振动片20变形为第二运动状态，其中在预定时间段之后，以与图9所示相反的方式，第一区21向上突出并且第二区22向下突出。这样，第一振动片20通过重复第一运动和第二运动而振动。虽然图9未示出，但是第二振动片40与第一振动片20相反地移动，因为具有与施加到第一振动器件30的电信号不同的相位的电信号被施加到第二振动器件50。参考图8，第一定子101的第一振动片20和第二定子102的第二振动片40分别接触转子10的突起15和16，并且将根据振动的力传递到转子10。一旦转子10接收根据第一振动片20和第二振动片40的振动的力，转子10可以即刻变形（如图10所示）以旋转。图11是示出图2的振动致动器组件100的转子10以及第一定子101和第二定子102的振幅的图形。在图11中，图形（a）显示第一定子101随着时间的振动运动的幅度，图形（c）显示第二定子102随着时间的振动运动的幅度，以及图形（b）显示转子10振动为被传输到转子10的第一定子101和第二定子102的振动运动的组合。第一定子101和第二定子102的振动运动与根据驻波的振动运动相应，其中第一定子101和第二定子102在固定位置处振动。另一方面，转子10的振动运动与根据行波或表面声波的振动运动相应，其中振动沿着转子10的表面被传输。为了实现上文所述的第一定子101和第二定子102的振动运动，具有不同相位的电信号可以被分别施加到图5的第一振动器件30和第二振动器件50。例如，比施加到第一振动器件30的电信号相位延迟大约90°的电信号可以被施加到第二振动器件50。如上文关于第一振动器件30和第二振动器件50的布置所述，第一振动器件30和第二振动器件50在圆周方向上以大约10°至大约30°范围内的角度偏置。由于第一振动器件30和第二振动器件50之间的这样的偏置以及电信号之间的相位差，所以第一定子101和第二定子102执行振动运动同时形成空间间隔和时间间隔。结果，可以精确实现转子10的旋转运动。图12是示出在图2的振动致动器组件100的转子10以及第一定子101和第二定子102的某些位置处随着时间的操作关系的图形。在图12中左边的四个图形显示分别在T1、T2、T3和T4时刻第一定子101和第二定子102根据驻波的振动运动。在T1时刻，在定子表面上的某位置S1处的振幅对应于0，并且当施加电信号时，在T2时刻通过向上突出而达到最大振幅。在T3时刻，在定子表面上的某位置S1处的振幅恢复为0，并且在T4时刻通过向下突出而达到最大振幅。同时，在定子表面上的邻近某位置S1的位置S2持续地保持振幅0而不振动。这样，第一定子101和第二定子102的表面根据驻波而进行振动运动，其中该表面发生振动同时被固定在它们的位置。在图12中右边的四个图形显示分别在T1、T2、T3和T4时刻转子10根据行波的振动运动。在T1时刻，转子的第一位置r1向上突出至最大值，而在T2时刻，邻近第一位置r1的第二位置r2向上突出至最大值。此外，分别在T3和T4时刻，第三位置r3和第四位置r4突出至最大值。这样，转子10中产生的振动运动是根据行波的振动运动，其中振动沿着转子10的表面被传输。图13是根据另一实施例的振动致动器组件的一些部件的正视图。根据当前实施例的图13的振动致动器组件具有与上文参考图1至图10所述的振动致动器组件100相似的结构，除转子310和旋转轴360之间的连接关系之外。包括振动片320和振动器件330的定子301设置在转子310的表面上，转子310根据定子301的振动而旋转。转子310包括向外部突出的齿轮311。旋转轴360可旋转地设置在定子301外侧，包括向外部突出的齿轮351的力传输器350与旋转轴360啮合地设置。由于力传输器350的齿轮351与转子310的齿轮311啮合，所以在转子310旋转时，转子310的旋转力通过力传输器350被传输到旋转轴360。由于在定子分别设置在转子的一侧时平衡地产生振动运动，所以根据上文描述的实施例的振动致动器组件具有稳定的驱动性能，于是可以被可靠地控制。此外，由于根据驻波在定子中产生固定的振动运动，并且在定子的固定的振动运动被传输到转子时，根据行波在转子中产生振动运动，所以根据行波的振动运动变形或被传输到另一部件的现象可以减少。另外，由于在具有不同相位的电信号被分别施加到振动器件（其被包括在分别设置在转子的两个表面上的定子中）时，实现转子的旋转运动，所以致动器可以被稳固地驱动，同时振动运动在转子的两个表面上对称地产生。此外，由于振动器件不会因在设置定子的振动器件的同时划分区段而被不对称地设置，所以设计和制造振动器件之间的间隔以及振动器件的长度方面的困难可以减小。在此引用的包括出版物、专利申请和专利的所有参考文件通过引用被合并于此，以达到好像每个参考文件单独且具体地指示为通过引用而被合并并且每个参考文件在此被整体阐述的相同程度。为了促进对本发明原理的理解，已经参考了附图中示出的优选实施例，并且使用了特定的语言来描述这些实施例。然而，此特定的语言不旨在限制本发明的范围，本发明应当解释为涵盖本领域的普通技术人员通常想到的所有实施例。词语“机构”和“元件”被广泛使用并且不局限于机械或物理实施例，而是能够包括与处理器结合的软件程序等。在此显示和描述的详细实施例是本发明的说明性示例并且不旨在以任何方式另外限制本发明的范围。为了简洁起见，可能不详细描述系统的常规电子设备、控制系统、软件开发及其他功能方面（以及系统的独立操作部件中的部件）。此外，在给出的不同图中所示的连接线或连接器旨在表示不同元件之间的示范性功能关系和/或物理耦合或逻辑耦合。应当注意，许多替换或额外的功能关系、物理连接或逻辑连接可以存在于实际装置中。此外，没有任何细节或部件对于本发明的实践是必不可少的，除非该元件被特别描述为“必要的”或“必需的”。在描述本发明的上下文中（尤其在权利要求的上下文中）术语“一”和“该”以及相似的涉及对象的使用将被解释为覆盖单数和复数两者。此外，除非在此另有陈述，此处对数值范围的叙述仅旨在用作逐一地涉及在该范围内的每个单独数值的简写方法，并且每个单独数值合并到说明书中，如同在此单独叙述每个单独数值一样。最后，此处描述的所有方法的步骤能够以任意适当的顺序执行，除非在此处另有陈述，或通过上下文被清楚地反驳。此处提供的任意和所有示例或示范性的语言（例如，“诸如”）的使用仅旨在更好地阐明本发明，并不形成对于本发明范围的限制，除非另外声明。大量改进和配合对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的，而没有脱离本发明的精神和范围。本申请要求于2012年2月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0015536的优先权，其公开通过全文引用结合在此。