CN107045175A - 一种闭环透镜驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种闭环透镜驱动装置，其包括：底座、用于承载透镜的镜座、缠绕于镜座外围的线圈、设置在线圈外周侧的多个磁铁、固定在底座上的电路板和固定在电路板上并位于与所述光轴平行的方向上的感应元件。本发明在闭环透镜驱动装置的底座的电路板上设置感应元件，可通过该感应元件检测线圈通电后所产生的磁场强弱和线圈通电量来精确定位透镜的位置，相比传统的方式减小了摄像头的横向体积，并降低了布线难度。

Description

一种闭环透镜驱动装置

技术领域

本发明涉及透镜驱动装置领域,具体涉及一种闭环透镜驱动装置。

背景技术

伴随着近年来科技水平的发展，各类移动设备如笔记本电脑、平板电脑、手机甚至是智能手表等可穿戴设备都搭载了小型摄像头。而现在的摄像头基本上都已经具备了自动对焦的功能。对焦一般都是通过马达（透镜驱动装置）驱动镜头的移动实现的。为了对焦的准确和快速，现在的闭环马达都需要增加位置检测的装置，以检测镜头所在的位置，从而可以更精准地控制镜头的移动。现有的技术一般是在与镜头连接的线圈内设置一位置检测用磁铁，在线圈的外周侧与位置检测用磁铁相对的位置设置一感应器，通过感应器感应位置检测用磁铁的位置，从而可以得知镜头在光轴方向的位置，例如公开号为US2014/0177056A1，公开日为2014年6月26日的美国发明专利申请公开的透镜驱动装置。然而，驱动装置的电路板大都是设在底部，而感应器一般都需固定在驱动装置外壳的侧面上，不仅增加了摄像头的横向尺寸，也增加了布线的难度。而目前各类移动设备都朝着小型化、轻薄化发展，对摄像头也提出了更高的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种体积较小且布线难度低的闭环透镜驱动装置。

本发明采用如下方案实现：

一种闭环透镜驱动装置，用于驱动透镜，包括：底座；用于承载所述透镜的镜座；绕所述透镜的光轴缠绕于镜座外围的线圈；设置在线圈外周侧并与线圈的卷绕侧面隔空相对的多个磁铁；与底座连接并用于固定所述多个磁铁的框架；连接在框架和镜座之间，以用于将镜座悬架支撑在框架内侧并可使镜座沿所述光轴方向移动的板弹簧； 固定在底座上的电路板；以及设置在电路板上并位于与所述光轴平行的方向上的感应元件。

进一步的，从光轴的方向看，所述感应元件位于线圈的内周侧。

进一步的，还包括设置在镜座上、位于线圈内侧的多个软磁体。

进一步的，所述磁铁为两片，分别固定在框架的一组对边处；所述软磁体为四片，对称固定在线圈内周侧，并与框架的四角相对。

进一步的，所述磁铁为四片，分别固定在框架的四边处；所述软磁体为四片，对称固定在线圈内周侧，并与框架的四角相对。

进一步的，所述磁铁为四片，分别固定在框架的四角处；所述软磁体为四片，对称固定在线圈内周侧，并与框架的四边中部位置对应。

进一步的，所述感应元件的设置方式为以下方式中的一种：方式一，所述电路板上与所述四片软磁体一一对应的位置上设置有四个的感应元件；方式二，所述电路板上与所述四片软磁体中的其中相对的一对一一对应的位置上设置有两个感应元件；方式三，所述电路板上与所述四片软磁体中的一个对应的位置上设置有一个感应元件。

进一步的，所述镜座上从靠近被拍摄物体一侧向底座方向开有用于收容所述多个软磁体的多个插槽，所述多个软磁体均呈片状，与所述线圈隔着形成插槽的侧壁对置中间设置有用于容纳透镜的通孔，环绕着所述通孔还设有多个用于安装软磁体的插槽。

进一步的，所述底座包括方形的基板以及从基板四角处垂直延伸而出的四个柱状的承载部，且基板上形成有供从所述透镜穿过的光通过的孔；所述框架包括方形的方框及从方框的四角朝向所述承载部延伸的支撑脚，所述磁铁固定在两个相邻的承载部之间，同时也位于两个支撑脚之间。

进一步的，所述板弹簧为两片，包括上板弹簧和下板弹簧；所述上板弹簧包括连接于所述镜座上端的内侧连接部、连接于框架的外侧连接部和连接所述内侧连接部和外侧连接部的弹性腕部；所述下板弹簧包括连接于所述镜座的下端的内侧连接部、连接于底座的外侧连接部以及连接所述内侧连接部和外侧连接部的弹性腕部；所述下板弹簧分为独立的两个L形簧片，与所述线圈和电路板电性连接，用于作为所述线圈的供电路径；所述下板弹簧外侧连接部上设置有多个定位孔，所述底座与定位孔对应位置处设置有与定位通孔匹配的定位销。

对照现有的技术，本发明具有以下有益效果：

本发明在闭环透镜驱动装置的底座的电路板上设置磁感应元件，当线圈通电时（透镜驱动装置对焦），产生的磁场的磁极位于光轴方向的两端，从而在底座的电路板上的感应元件可感测到线圈产生的磁场，根据该变化的磁场、向线圈输出的电流等参数可确定线圈位置，进而精确地调整镜座的位置。由于感应元件设于镜座底部，相比传统的方式减小了摄像头的横向体积，并降低了布线难度。

附图说明

图1为本发明提供的一种闭环透镜驱动装置电池贴感应结构一实施例的结构示意图。

图2为本实施例镜座的结构示意图。

图3为本实施例底座和电路板部分的结构示意图。

图4为本实施例上板弹簧的结构示意图。

图5为本实施例下板弹簧的结构示意图。

图6为本实施例框架的结构示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细描述。

本发明提供的一种闭环透镜驱动装置用于驱动一未图示的透镜在透镜的光轴方向上移动。以下，为方便描述，靠近被摄体一侧为光轴方向前方（上方，上），远离被摄体一侧为光轴方向后方（下方，下）。如图1至图6所示，该闭环透镜驱动装置包括底座1和安装在底座上的外壳2，外壳2的上端面设置有一开口21作为入光口，底座1中部也形成有圆形的通孔14，作为出光口。当外壳安装到底座后，外壳2与底座1之间形成一用于容纳透镜驱动装置其他部件的容纳空间。闭环透镜驱动装置还包括用于固定透镜的镜座3、驱动用线圈31、磁铁5、软磁体4、电路板6、板弹簧8和框架9。

本实施例中，底座1主要包括大体呈方形的基板13以及从基板13的四角处朝向光轴前方垂直延伸而出的四个柱状的承载部12，且基板13中部形成有上述通孔14。围成所述通孔14的边缘朝向光轴前方延伸而出一环形的挡墙15，用于实现镜座3的限位和防尘。

镜座3大体呈方形柱状，线圈31绕光轴缠绕在镜座3的外周侧，镜座的中间设置有用于安装透镜的通孔32，通孔32的直径大于挡墙15的外径。镜座3的位于光轴方向前方的端面上、靠近四角处形成有向光轴方向后方（底座方向）延伸的四个插槽33，每个插槽33内固定一软磁体4。每个软磁体4均呈方形片状，插入插槽33后与光轴平行。从而，软磁体4与线圈31之间隔着形成插槽33的侧壁相对设置，且插槽33环绕着通孔32。

框架9包括大体呈方形的方框92及从方框92的四角朝向承载部12延伸的支撑脚91。支撑脚91和承载部12的端部形成有可相互卡接或限位的结构，防止闭环透镜驱动装置在晃动时，支撑脚91和承载部12错位。支撑脚91和承载部12相接后，与方框92的边部、底座1的基板13的边部一起围成一用于固定磁铁5的磁铁固定框。本实施例中，采用了两块平板状的磁铁，相对固定在框架9和底座1上。框架9设置在镜座3的外周侧，线圈31的外侧与磁铁5隔空对置。外壳2罩在框架9外侧。

板弹簧8用于将镜座3悬架支撑在由框架9和底座1构成的磁铁固定框中部，并使得镜座3可沿着光轴方向移动。本实施例中，板弹簧8为两片，包括上板弹簧81和下板弹簧82。其中，上板弹簧81包括连接于镜座3上端的内侧连接部811、连接于框架的外侧连接部812和连接内侧连接部811和外侧连接部812的弹性腕部。具体的，外侧连接部812连接框架9的方框92的后端（位于光轴方向后方的端面）。下板弹簧82包括连接于镜座的下端的内侧连接部821、连接于底座1的外侧连接部822以及连接内侧连接部821和外侧连接部822的弹性腕部。具体的，外侧连接部822连接底座1的基板13的前端（位于光轴方向前方的端面）。上板弹簧81呈整块的片状。下板弹簧82分为独立的两个L形簧片，该两个L形簧片互不接触，隔空拼为一外周形状近似方形、内周形状近似圆形的簧片，且两个L形簧片电性连接在线圈31和电路板6之间，作为线圈31的供电路径。

此外，下板弹簧82的外侧连接部822上还设置有多个定位孔823，底座1上与定位孔823对应处设置有多个与定位孔823匹配的定位销11。

电路板6固定在底座1上，位于挡墙15外侧，其上设有与软磁体4对应的感应元件7。本实施例中的感应元件7为磁阻(MR)元件，且仅设置一个感应元件7。从线圈缠绕轴（即光轴）的方向看，感应元件位于线圈内周侧，且该感应元件7与四个软磁体4中的其中一个隔空相对设置，用于感应线圈通电时在光轴后方产生的磁场强度。具体实施时，磁阻(MR)元件可采用巨磁阻(Giant Magneto-Resistive, GMR)传感器或穿隧磁阻(TunnelingMagnetoresistance， TMR)传感器。当电路板6为线圈31通电时，软磁体4和线圈31构成磁极位于光轴两端（光轴前方和光轴后方）的电磁铁，其产生的磁场会被位于光轴方向后方的磁阻(MR)元件检测到。线圈31的通电量不同时，磁阻(MR)元件感测到的磁场强度不同，当镜座移动时，磁阻(MR)元件感测到的磁场强度会进一步发生变化，从而可根据线圈31通电量的大小以及磁阻(MR)元件所检测到的磁场强度来确定镜座（透镜）在光轴方向的具体位置，进而确定透镜是否准确对焦。

具体工作时，透镜安装在镜座的通孔处。当镜座外围的线圈通电，在磁铁的作用下产生洛伦兹力，推动镜座移动。与此同时线圈及其内侧的软磁体构成的电磁铁也产生一磁极位于光轴两端的磁场，设于底座的电路板上的磁阻(MR)元件通过感应上述电磁铁产生的磁场的强弱，从而可以判断线圈当前所处的位置，也即镜座当前所处位置。控制系统可根据镜座当前位置，通过数据比对从而可以精确地调整镜座的位置。

本发明在闭环透镜驱动装置的线圈内侧设置软磁体，在底座的电路板上设置了感应元件，感应元件可以通过感应线圈通电后产生的磁场强弱，确定线圈位置，从而精确地调整镜座的位置，更好地实现摄像头的对焦功能。另一方面，感应元件设于底部，软磁体很薄，相比传统的方式减小了摄像头的横向体积，并降低了布线难度。

在上述实施例中，框架和镜座外周呈方形，磁铁为两片，分别固定在框架的一组对边处，且软磁体为四片，对称固定在镜座外周侧，并与框架的四角相对。其他实施例中，框架和镜座外周可呈圆形，对应的，磁铁和软磁体为弧形，且磁铁固定在框架上后相对设置（圆对称），软磁体也圆对称固定在线圈内周侧，只要在透镜径向方向上软磁体与磁铁相互错开设置即可。其他实施例中，框架除为方形和圆形外，也可以为其他多边形，如六边形或者八边形等。

在上述实施例中，采用了软磁体以增强线圈通电时的磁场。其他实施例中，可省略软磁体，通过感应元件直接感应线圈通电时的磁场即可确定透镜的位置。

在其他实施例中，框架外周呈方形，磁铁为四片，可分别固定在框架的四角处，而软磁体可与框架的四边中部位置对应，从而在透镜径向方向上软磁体与磁铁相互错开设置。

其他实施例中，磁铁可设置为四片，分别设置框架的四边处。当框架为圆形时，四片磁铁均匀对称分布即可，并与软磁体在透镜的径向方向交错设置。

在其他实施例中，软磁体的数量可为两片，在透镜的径向方向与磁铁交错设置。

上述实施例中，电路板上仅设置有一个磁感应元件，在其他实施例中，电路板上与所有软磁体一一对应的所有位置上均设置一个感应元件，可达到更精确的透镜位置定位。或者，电路板上与四片软磁体中的其中相对的一对一一对应的位置上设置有两个感应元件。

以上实施例中，感应元件设置在光轴方向的线圈的内侧，其他实施例中，感应元件可在光轴方向上与线圈的位置重叠。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化，是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种闭环透镜驱动装置，用于驱动透镜，其特征在于，包括：

底座（1）；

用于承载所述透镜的镜座（3）；

绕所述透镜的光轴缠绕于镜座外围的线圈（31）；

设置在线圈外周侧并与线圈的卷绕侧面隔空相对的多个磁铁（5）；

与底座连接并用于固定所述多个磁铁的框架（9）；

连接在框架和镜座之间，以用于将镜座悬架支撑在框架内侧并可使镜座沿所述光轴方向移动的板弹簧（8）；

固定在底座上的电路板（6）；以及

设置在电路板上并位于与所述光轴平行的方向上的感应元件（7）。

2.根据权利要求1所述的闭环透镜驱动装置，其特征在于，从光轴的方向看，所述感应元件（7）位于线圈（31）的内周侧。

3.根据权利要求1所述的闭环透镜驱动装置，其特征在于，还包括设置在镜座（3）上、位于线圈（31）内侧的多个软磁体（4）。

4.根据权利要求3所述的闭环透镜驱动装置，其特征在于，所述磁铁（5）为两片，分别固定在框架（9）的一组对边处；所述软磁体（4）为四片，对称固定在线圈（31）内周侧，并与框架的四角相对。

5.根据权利要求3所述的闭环透镜驱动装置，其特征在于，所述磁铁（5）为四片，分别固定在框架（9）的四边处；所述软磁体（4）为四片，对称固定在线圈内周侧，并与框架的四角相对。

6.根据权利要求3所述的闭环透镜驱动装置，其特征在于，所述磁铁（5）为四片，分别固定在框架（9）的四角处；所述软磁体（4）为四片，对称固定在线圈内周侧，并与框架的四边中部位置对应。

7.根据权利要求4或5或6所述的闭环透镜驱动装置，其特征在于，所述感应元件（7）的设置方式为以下方式中的一种：方式一，所述电路板（6）上与所述四片软磁体（4）一一对应的位置上设置有四个的感应元件（7）；方式二，所述电路板（6）上与所述四片软磁体（4）中的其中相对的一对一一对应的位置上设置有两个感应元件（7）；方式三，所述电路板（6）上与所述四片软磁体（4）中的一个对应的位置上设置有一个感应元件。

8.根据权利要求7所述的闭环透镜驱动装置，其特征在于，所述镜座（3）上从靠近被拍摄物体一侧向底座方向开有用于收容所述多个软磁体的多个插槽（33），所述多个软磁体均呈片状，与所述线圈隔着形成插槽的侧壁对置中间设置有用于容纳透镜的通孔（32），环绕着所述通孔还设有多个用于安装软磁体（4）的插槽。

9.根据权利要求7所述的闭环透镜驱动装置，其特征在于，所述底座（1）包括方形的基板以及从基板四角处垂直延伸而出的四个柱状的承载部（12），且基板上形成有供从所述透镜穿过的光通过的孔；所述框架（9）包括方形的方框及从方框的四角朝向所述承载部延伸的支撑脚（91），所述磁铁固定在两个相邻的承载部之间，同时也位于两个支撑脚之间。

10.根据权利要求9所述的闭环透镜驱动装置，其特征在于，所述板弹簧（8）为两片，包括上板弹簧（81）和下板弹簧（82）；所述上板弹簧（81）包括连接于所述镜座（3）上端的内侧连接部（811）、连接于框架的外侧连接部（812）和连接所述内侧连接部和外侧连接部的弹性腕部；所述下板弹簧（82）包括连接于所述镜座的下端的内侧连接部（821）、连接于底座（1）的外侧连接部（822）以及连接所述内侧连接部和外侧连接部的弹性腕部；所述下板弹簧（82）分为独立的两个L形簧片，与所述线圈和电路板电性连接，用于作为所述线圈的供电路径；所述下板弹簧外侧连接部（822）上设置有多个定位孔（823），所述底座（1）与定位孔对应位置处设置有与定位通孔匹配的定位销（11）。