CN101924449A - 音圈马达组合 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种音圈马达组合，包括音圈马达、框体、电磁驱动单元和弹性组件，该电磁驱动单元用于驱动音圈马达相对框体在垂直于音圈马达中心轴方向的平面内移动，该弹性组件包括内框、外框以及两端分别连接于该内框与外框之间的四个微弹簧，该内框与音圈马达相连固定，该外框与框体相连固定，从而该弹性组件将音圈马达弹性悬挂于框体上。

Description

音圈马达组合
技术领域
本发明涉及光学防抖技术，特别涉及一种应用于相机模组中的音圈马达组合。
背景技术
相机模组通过快门控制光线投射到影像感测器的时间长短，比如，快门速度为1/2秒时，表示影像感测器感光的时间为1/2秒，若在这1/2秒内由于抖动的原因同一束光线在影像感测器上发生移动，影像感测器就会记录下该光线的运动轨迹，使拍摄的照片模糊不清。为了补偿由于抖动造成的光线偏移量，上世纪九十年代开始出现利用影像稳定系统以防止抖动的相机模组。具体请参阅Cardani B.等人2006年4月在Control Systems Magazine，IEEE(Volume 26，Issue 2，Page(s)：21-22)上发表的论文“Optical image stabilizationfor digital cameras”。
相机模组的防抖技术主要分为电子防抖和光学防抖两大类。其中，电子防抖主要指在相机模组上采用强制提高影像感测器的感光参数同时加快快门并针对影像感测器上大约2/3面积上取得的图像进行分析，然后利用边缘图像进行补偿的防抖技术，但由于在图像处理过程中不可避免的要抛弃部分图像信息，因此实际上电子防抖技术降低了影像感测器的利用效率
光学防抖技术又可分为成像器件防抖和镜头防抖两类。成像器件防抖主要指在感知相机模组抖动后，改变影像感测器的位置或角度来保持成像的稳定性，但成像器件防抖需采用高精度的机构改变影像感测器的位置或角度，相应地大大增加了相机模组的制造成本。镜头防抖主要指在镜头模组中设置专门的防抖补偿镜片，根据相机模组的抖动方向和程度，补偿镜片相应调整位置和角度，使光路保持稳定，但增加额外的补偿镜片会增加相机模组在光轴方向的总高度，不利于相机模组的轻薄化以及在轻薄手机上的推广应用。
因此，有必要提供一种无需设置专门的防抖补偿镜片、结构简单且可有效降低相机模组在光轴方向的总高度的音圈马达组合。
发明内容
下面将以具体实施例说明一种音圈马达组合。
一种音圈马达组合，包括音圈马达、框体、电磁驱动单元和弹性组件，该电磁驱动单元用于驱动音圈马达相对框体在垂直于音圈马达中心轴方向的平面内移动，该弹性组件包括内框、外框以及两端分别连接于该内框与外框之间的四个微弹簧，该内框与音圈马达相连固定，该外框与框体相连固定，从而该弹性组件将音圈马达弹性悬挂于框体上。
相对于现有技术，本技术方案的音圈马达组合利用弹性组件的内框与音圈马达相连固定，外框与框体相连固定，并利用连接于该内框与外框之间的四个微弹簧将音圈马达弹性悬挂于框体上，使得该音圈马达在驱动其内的镜片沿中心轴方向移动进行对焦的同时，还可在电磁驱动单元的驱动下相对框体在垂直于音圈马达中心轴方向的平面内移动以修正抖动，其无需设置专门的防抖补偿镜片，结构简单且可有效降低相机模组在光轴方向的总高度，有利于相机模组的薄型化，且节省了使用防抖补偿镜片的成本。
附图说明
图1是本技术方案第一实施例提供的音圈马达组合的示意图。
图2是图1的分解示意图。
图3是图2的磁铁组件与线圈组件排列方式示意图。
图4是图2的IV区域的局部放大图。
图5是本技术方案第二实施例提供的音圈马达组合的微弹簧的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本技术方案的音圈马达组合作进一步详细说明。
请参阅图1～2，本技术方案第一实施例提供的音圈马达组合100，包括音圈马达10、框体20、电磁驱动单元30和弹性组件40。该电磁驱动单元30用于驱动音圈马达10相对框体20在垂直于音圈马达10中心轴方向的平面内移动。该弹性组件40包括内框42、外框44以及两端分别连接于该内框42与外框44之间的四个微弹簧46。该内框42与音圈马达10相连，该外框44与框体20相连，从而该弹性组件40将音圈马达10弹性悬挂于框体20上。
该音圈马达10在两相互垂直方向上开设有第一置磁部11与第二置磁部12。该音圈马达10内收容有镜片(图未示)。
该框体20包括两个相对的第一侧壁21与两个相对的第二侧壁22。本实施例中，该第一侧壁21与第二侧壁22相互垂直。该两个相对的第一侧壁21与两个相对的第二侧壁22围合形成一收容腔202。该收容腔202收容该音圈马达10与弹性组件40。第一侧壁21具有第一内壁212，第二侧壁22具有第二内壁222，该第一内壁212与第二内壁222垂直。优选地，该框体20可采用金属材料制作形成，从而该金属框体20可具有屏蔽外界的电磁干扰的作用。
该电磁驱动单元30包括第一磁铁组件31、第二磁铁组件32、与第一磁铁组件31的磁场耦合以产生安培力的第一线圈组件33及与第二磁铁组件32的磁场耦合以产生安培力的第二线圈组件34。该第一磁铁组件31收容于第一置磁部11，该第二磁铁组件32收容于第二置磁部12，该第一线圈组件33固定至第一内壁212，该第二线圈组件34固定至第二内壁222。当然，也可将第一线圈组件33、第二线圈组件34分别收容于第一置磁部11与第二置磁部12，将第一磁铁组件31、第二磁铁组件32分别固定至第一内壁212与第二内壁222，以利用安培力的反作用力驱动音圈马达10在垂直于音圈马达10中心轴方向的平面内移动。
该第一磁铁组件31、第二磁铁组件32相互垂直设置。本实施例中，电磁驱动单元30包括两个第一磁铁组件31和两个第二磁铁组件32。两个第一磁铁组件31分别固设于两相对的第一置磁部11内，两个第二磁铁组件32分别固设于两相对的第二置磁部12内。每一第一磁铁组件31相对的第一线圈组件33具有三个线圈，每一第二磁铁组件32相对的第二线圈组件34也具有三个线圈。
具体地，请参阅图3，本实施例中，由于每一第一磁铁组件31均对应第一线圈组件33的三个线圈，为使得第一线圈组件33通电后其平行于中心轴方向的相对两边的导线产生的安培力的方向一致，该第一磁铁组件31为四段式磁铁。该四段式磁铁的磁极与第一线圈组件33相对，其可按S极、N极、S极、N极的方式排列，或者按N极、S极、N极、S极的方式排列。该第一磁铁组件31中间的两个磁极分别与第一线圈组件33中间的一个线圈的两边及分别与该中间线圈两边相邻的两端的线圈的两边相对。该第一磁铁组件31两端的两个磁极分别与第一线圈组件33两端的线圈的互相远离的两边相对。该第一线圈组件33的三个线圈分别通以顺时针、逆时针、顺时针的电流，或逆时针、顺时针、逆时针的电流时，该第一磁铁组件31便可驱动音圈马达10在垂直于中心轴的某一轴向上移动。同理，第二磁铁组件32也为四段式磁铁，其磁极排列方式与第一磁铁组件31的磁极排列方式相同，与每一第二磁铁组件32相对的第二线圈组件34的三个线圈通电的方向也与第一线圈组件相类似。当然，也可采用其它的磁铁与线圈的排列组合，其只需使得第一磁铁组件31与第一线圈组件33形成的安培力合力的方向在与中心轴垂直的第一轴向上，该第二磁铁组件32与第二线圈组件34通电后受到的安培力合力的方向在与中心轴垂直的第二轴向上即可。
本实施例中，弹性组件40的数目为两个，该两个弹性组件40分别套设于音圈马达10的两端。
该内框42围合形成有一个与音圈马达10相匹配的固定腔422。该音圈马达10穿过该固定腔422与该内框42固定连接。该外框44与框体20的收容腔202相匹配。该外框44穿过该收容腔202与该框体20固定连接。优选地，当该内框42与外框44相邻的两边之间的距离相等时，该四个微弹簧46的延伸方向相交于该音圈马达10的中心轴上的一点。
该内框42、外框44与微弹簧46为一体形成。该内框42、外框44与微弹簧46在音圈马达10的中心轴方向的厚度相同。
请参阅图4，该微弹簧46包括交替设置的多个第一弹性部461和多个第二弹性部462，即除微弹簧46首尾两端处的第一弹性部461或第二弹性部462外，每个第一弹性部461的两端分别与相邻的两个第二弹性部462相连，每个第二弹性部462的两端分别与相邻的两个第一弹性部461相连，且与每个第一弹性部461相连的两个第二弹性部462向大体相反的方向延伸。本实施例中，第一弹性部461与第二弹性部462均呈弧形。
以该第一弹性部461为例，其具有相对的上表面401和下表面402，以及相对的第一侧面411与第二侧面412。该上表面401与下表面402平行且垂直于音圈马达10的中心轴。该第一侧面411与第二侧面412平行，且第一侧面411与第二侧面412均平行于音圈马达10的中心轴。将该微弹簧46在音圈马达10中心轴方向的厚度，即该上表面401与下表面402之间的距离定义为微弹簧46的深度。将该微弹簧46在垂直于音圈马达10中心轴方向的厚度，即该第一侧面411与第二侧面412之间的距离定义为微弹簧46的宽度。本实施例中，该微弹簧46的深度尺寸范围优选为50微米～200微米，该微弹簧46的宽度尺寸范围优选为5微米～50微米。一般地，为使该微弹簧46具有可具有弹性，该微弹簧46的深宽比(深度与宽度的比值)大于等于1∶1，且小于等于200∶1。优选地，为使音圈马达10在安培力的作用下在垂直于中心轴方向的第一轴向与第二轴向移动时，该音圈马达10尽可能不会沿平行于中心轴方向移动，该微弹簧46可具有较大的深宽比，即其深宽比应大于等于4∶1。并且，为了保证微弹簧46具有足够的刚度将音圈马达10弹性悬挂于框体20上并保持较高的稳定性，该微弹簧46的深宽比应小于等于20∶1。
此外，该微弹簧46的刚度与其自身的宽度、弹性连接于内框42与外框44之间的长度有关。要达到要求的某一相同的刚度，当该微弹簧46的宽度较小时，其要求该微弹簧46具有较短的长度；反之，当该微弹簧46的宽度较大时，该微弹簧46可具有较长的长度。本实施例中，该内框42与外框44均为矩形框架，该内框42与该外框44同心。为了尽量缩减内框42与外框44的距离，并使得该微弹簧46保持要求的刚度，该四个微弹簧46可优选地分别连接于该内框42与外框44相对的两顶角之间。当然，该四个微弹簧46也可分别连接于该内框42与外框44相邻的两边框之间。另外，该内框42与外框44相对的两边框之间也可具有多于一个的微弹簧46。
该弹性组件40可通过微机电系统技术的蚀刻工艺制作形成。该蚀刻工艺可包括电感耦合等离子体蚀刻(Inductively Coupled Plasma，ICP)、反应式离子蚀刻(Reactive IonEtching，RIE)、深度反应式离子蚀刻(Deep Reactive Ion Etching，DIRE)、光刻电铸成型(Lithography Electroforming and Molding，LIGA)等蚀刻技术。使用微机电系统技术的蚀刻工艺可以制作得到最小宽度为1微米的微弹簧46，使得该微弹簧46可应用于体积很小的弹簧组件40中。本实施例中，该弹性组件40可优先选用化学性质较为稳定且容易取得的单晶硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅等适合制作微弹簧的硅类材料。当然，该弹性组件40也可为适合制作微弹簧的其它半导体材料或金属材料。
请参阅图5，本技术方案第二实施例提供的音圈马达组合与第一实施例提供的音圈马达组合100大致相同，其不同之处在于，该微弹簧48的第一弹性部481与第二弹性部482沿直线延伸，每两个相邻的第一弹性部481与第二弹性部482构成一V字形弹性单元。
该第一弹性部481与第二弹性部482的夹角范围为20°～160°。
该第一弹性部481具有相对的上表面421和下表面422，以及相对的第一侧面431与第二侧面432。该上表面421与下表面422平行且垂直于音圈马达10的中心轴。该第一侧面431与第二侧面432平行，且第一侧面431与第二侧面432均平行于音圈马达10的中心轴。该微弹簧48在音圈马达10中心轴方向的厚度，即该上表面421与下表面422之间的距离定义为微弹簧48的深度。该微弹簧48在垂直于音圈马达10中心轴方向的厚度，即该第一侧面431与第二侧面432之间的距离定义为微弹簧48的宽度。
可以理解的是，该弹性组件的内框与外框的形状可分别根据音圈马达与框体的具体形状确定，以使得该弹性组件可将音圈马达弹性悬挂于框体上。例如，当音圈马达为圆形时，该固定体也可相应地设置成圆形，从而该内框与外框也可为圆形框架，该四个微弹簧在圆周方向等间距设置并连接于该内框与外框之间。
相对于现有技术，本技术方案的音圈马达组合利用弹性组件的内框与音圈马达相连固定，外框与框体相连固定，并利用连接于该内框与外框之间的四个微弹簧将音圈马达弹性悬挂于框体上，使得该音圈马达在驱动其内的镜片沿中心轴方向移动进行对焦的同时，还可在电磁驱动单元的驱动下相对框体在垂直于音圈马达中心轴方向的平面内移动以修正抖动，其无需设置专门的防抖补偿镜片，结构简单且可有效降低相机模组在光轴方向的总高度，有利于相机模组的薄型化，且节省了使用防抖补偿镜片的成本。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本技术方案的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本技术方案权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种音圈马达组合，包括音圈马达、框体、电磁驱动单元和弹性组件，该电磁驱动单元用于驱动音圈马达相对框体在垂直于音圈马达中心轴方向的平面内移动，该弹性组件包括内框、外框以及两端分别连接于该内框与外框之间的四个微弹簧，该内框与音圈马达相连固定，该外框与框体相连固定，从而该弹性组件将音圈马达弹性悬挂于框体上。
2.如权利要求1所述的音圈马达组合，其特征在于，该内框、外框和四个微弹簧一体形成。
3.如权利要求2所述的音圈马达组合，其特征在于，该内框、外框和四个微弹簧通过蚀刻工艺一体蚀刻形成。
4.如权利要求2所述的音圈马达组合，其特征在于，该微弹簧包括交替设置的多个第一弹性部和多个第二弹性部。
5.如权利要求4所述的音圈马达组合，其特征在于，该第一弹性部与第二弹性部的夹角的范围为20°～160°。
6.如权利要求2所述的音圈马达组合，其特征在于，该微弹簧在音圈马达中心轴方向的厚度定义为微弹簧的深度，该微弹簧在垂直于音圈马达中心轴方向的厚度定义为微弹簧的深度，该微弹簧的深度尺寸范围在50微米～200微米，该微弹簧的宽度尺寸范围在5微米～50微米。
7.如权利要求1所述的音圈马达组合，其特征在于，该四个微弹簧的延伸方向相交于该音圈马达的中心轴上的一点。
8.如权利要求1所述的音圈马达组合，其特征在于，该微弹簧的深宽比大于等于1∶1，且小于等于200∶1。
9.如权利要求8所述的音圈马达组合，其特征在于，该微弹簧的深宽比大于等于4∶1，且小于等于20∶1。
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