CN110646913A - 音圈马达、潜望式透镜驱动装置及具有摄像头的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的音圈马达设置于一透镜承座之侧，包括：第一磁铁对、第二磁铁对以及分别设置于所述第一磁铁对和所述第二磁铁对的发射面上的第一线圈对和第二线圈对，所述第一磁铁对分布于所述透镜承座的一对角线上且所述第一磁铁对的南北极排列方向与所述透镜承座的光轴方向平行，所述第二磁铁对分布于所述透镜承座的另一对角线上且所述第二磁铁对的南北极排列方向与所述透镜承座的光轴方向垂直，所述第一线圈对通电时产生与光轴方向平行的第一力，所述第二线圈对通电时产生与光轴方向垂直的第二力。该音圈马达体积小、效率高、具有自动对焦及光学防抖功能。

Description

音圈马达、潜望式透镜驱动装置及具有摄像头的电子设备
技术领域
本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种音圈马达、具有该音圈马达的潜望式透镜驱动装置以及具有该潜望式透镜驱动装置的电子设备。
背景技术
音圈马达具有高频响应、高精度的特点，其主要应用于手机摄像头，主要工作原理是在一个永久磁场内，通过改变马达内线圈的直流电流大小，来控制弹簧片的拉伸位置，从而带动上下运动。手机摄像头广泛地使用传统的音圈马达实现自动对焦(AF)功能，即沿着光轴方向做单一聚焦的调整。
随着摄像手机的多样化，一些具有光学防抖功能的摄像头对于其使用的驱动设备要求越来越高。然而，在日渐追求薄型化的手机等电子设备中，现有较厚的音圈马达难以适应当前需求。特别是对于其内零部件越来越多的情况下，如潜望式透镜比传统的透镜增加了折转镜片，这将对音圈马达的尺寸体积有更高的轻薄化要求，对清晰度的要求就更高。如图1所示，其为一般潜望式光学组件及其光路的示意图。当一道平行光从转折镜102上方射到它45度的折射面102a时，会将此平行光旋转90度。然后这道平行光经过透镜101后，会将焦点0a聚焦在感光组件103上。但是由于手的晃动，当手机相机中的转折镜102朝左右(Z方向)晃动时，它的折射面102b会造成聚焦点0b上下的偏移。
因此，亟待一种改进的音圈马达、具有该音圈马达的潜望式透镜驱动装置以及具有该潜望式透镜驱动装置的电子设备以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体积小、效率高、具有自动对焦及光学防抖功能的音圈马达。
本发明的另一目的在于提供一种体积小、效率高、具有自动对焦及光学防抖功能的潜望式透镜驱动装置。
本发明的再一目的在于提供一种体积小、效率高、具有自动对焦及光学防抖功能的具有摄像头的电子设备。
本发明的又一目的在于提供一种体积小、效率高、具有自动对焦及光学防抖功能的具有摄像头的光学系统。
为实现上述目的，本发明提供的音圈马达设置于一透镜承座之侧，包括：第一磁铁对、第二磁铁对以及分别设置于所述第一磁铁对和所述第二磁铁对的发射面上的第一线圈对和第二线圈对，所述第一磁铁对分布于所述透镜承座的一对角线上且所述第一磁铁对的南北极排列方向与所述透镜承座的光轴方向平行，所述第二磁铁对分布于所述透镜承座的另一对角线上且所述第二磁铁对的南北极排列方向与所述透镜承座的光轴方向垂直，所述第一线圈对通电时产生与光轴方向平行的第一力，所述第二线圈对通电时产生与光轴方向垂直的第二力。
与现有技术相比，基于本发明的音圈马达的结构，当第一线圈对中的线圈通电后会产生与透镜的光轴方向平行的推力以使镜头沿光轴方向移动从而使镜头自动对焦，而第二线圈对中的线圈通电后产生与光轴方向垂直的推力以使镜头沿光轴方向垂直的方向平移从而用于镜头的光学防抖。由此，实现镜头装置的自动对焦及光学防抖功能。
作为一个优选实施例，还包括位于所述透镜承座两侧的第三磁铁对以及位于所述第三磁铁对的发射面上第三线圈对，所述第三磁铁对的南北极排列方向与所述透镜承座的光轴方向平行，所述第三线圈对通电时产生与光轴方向平行的第三力。该第三力用于另一补偿手抖的平移力，进一步加强光学防抖功能。
较佳地，还包括覆盖在所述第一磁铁对、所述第二磁铁对及所述第三磁铁对的发射面上的印刷电路板，所述第一线圈对、所述第二线圈对及所述第三线圈对嵌入在所述印刷电路板上。
较佳地，所述第一磁铁对、所述第二磁铁对以及所述第三磁铁对的发射面的相对面上还设有第四线圈对、第五线圈对以及第六线圈对。
作为另一实施例，所述第一磁铁对、所述第二磁铁对以及所述第三磁铁对的发射面的相对面上还设有第四磁铁对、第五磁铁对或第六磁铁对。
较佳地，所述第一磁铁对、所述第二磁铁对以及所述第三磁铁对的发射面的相对面上还设有导磁的磁轭。
本发明的潜望式透镜驱动装置，包括用于承载至少一透镜的透镜承座、用于承载至少一转折镜的转折镜承座以及用于驱动所述透镜承座的音圈马达，其中，所述音圈马达如上述。
较佳地，还包括一支撑所述透镜承座以及所述转折镜承座的支撑机构，所述的支撑机构包括至少一弹线、至少一弹片，或至少一滚珠。
本发明的具有摄像头的电子设备，所述摄像头具有光学元件、至少一透镜、至少一转折镜以及用于驱动所述透镜及所述转折镜的潜望式透镜驱动装置，其中，所述潜望式透镜驱动装置包括如上所述的音圈马达。
本发明的具有摄像头的光学系统，所述摄像头具有光学元件、至少一透镜、至少一转折镜以及用于驱动所述透镜及所述转折镜的潜望式透镜驱动装置，其中，所述潜望式透镜驱动装置包括如上所述的音圈马达。
附图说明
图1为现有的潜望式光学元件及其光路的示意图。
图2为本发明音圈马达第一实施例的示意图。
图3为本发明音圈马达第二实施例的示意图，展示其应用于潜望式透镜的情况。
图4为本发明音圈马达的第二实施例的示意图，其展示磁铁的设置。
图5为本发明动圈式音圈马达的第二实施例的示意图，其展示印刷电路板的设置。
图6为本发明动圈式音圈马达的第二实施例的示意图，其展示磁轭的设置。
图7为本发明具有音圈马达的潜望式透镜驱动装置的一个实施例的立体图。
图8为本发明动磁式音圈马达第三实施例的示意图，其展示磁铁和线圈的设置。
图9为为本发明动磁式音圈马达的第三实施例的示意图，其展示磁铁的设置。
图10为本发明动磁式音圈马达的第三实施例的示意图，其展示印刷电路板的设置。
图11为本发明动磁式音圈马达的第三实施例的示意图，其展示磁轭的设置。
图12为本发明具有音圈马达的潜望式透镜驱动装置的另一实施例的立体图。
图13为图12的分解图。
图14为本发明动圈式音圈马达的第四实施例的示意图，其展示其内的悬吊组的设置。
图15为本发明动圈式音圈马达的第四实施例的示意图，其展示增加磁铁对的设置，并省略了其中的透镜承座及转折镜承座。
具体实施方式
下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同图中相同的标号代表相同的部件。本发明的实质在于提供一种体积小、效率高、具有自动对焦及光学防抖功能的音圈马达及其应用。本发明的音圈马达适用于一般的透镜装置，尤其适用于潜望式透镜装置。
如图2所示，本发明的音圈马达20的第一实施例设置在一透镜承座29之侧，包括第一磁铁对21/21、第二磁铁对22/22以及分别设置于第一磁铁对21/21和第二磁铁对22/22的发射面上的第一线圈对24/24和第二线圈对25/25。请参考图4，该第一磁铁对21/21分布于透镜承座29的一条对角线上且第一磁铁对21/21的南北(S/N)极排列方向(即Z方向)与透镜承座29的光轴方向(如箭头Z所示)平行，第二磁铁对22/22分布于透镜承座29的另一对角线上且第二磁铁对22/22的南北极排列方向(即X方向)与透镜承座29的光轴方向Z垂直。所述第一线圈对24/24通电时产生与光轴方向平行的第一力，该第一力即用于对镜头自动对焦的推力，所述第二线圈对25/25通电时产生与光轴方向垂直的第二力，该第二力即用于镜头光学防抖的平移力。
这样，基于本发明的音圈马达20的结构，当第一线圈对24/24中的线圈通电后会产生与透镜的光轴方向平行的推力以使镜头沿光轴方向移动从而使镜头自动对焦，而第二线圈对25/25中的线圈通电后产生与光轴方向垂直的推力以使镜头沿光轴方向垂直的方向平移从而用于镜头的光学防抖。由此，实现镜头装置的自动对焦及光学防抖功能。
图2所示的音圈马达20应用到潜望式透镜中即如图3所示，转折镜承座28沿透镜承座29的光轴方向设置。作为一个优选实施例，如图3-4所示，转折镜承座28之侧还设有第三磁铁对23/23以及位于第三磁铁23/23对的发射面上第三线圈对26/26。该第三磁铁对23/23的南北极排列方向与透镜承座29的光轴方向Z平行，第三线圈对26/26通电时产生与光轴方向Z平行的第三力。当转折镜承座28上的转折镜由于操作者手震造成偏移时，该第三力用于产生与转折镜震动方向相反的移动，作为另一光学防抖的补偿。这样，本实施例的音圈马达达到自动对焦及两轴光学防抖的效果。
具体地，上述的第一磁铁对21/21、第二磁铁对22/22的对角线分布是指第一磁铁对21/21之间的连线与第二磁铁对22/22之间的连线呈交叉状，大致呈现为透镜承座一侧面的两对角线。如图2、3所示的磁铁对中采用的磁铁均为单面双极的设计。
如图3所示的结构，由于第一线圈对24/24置于第一磁铁对21/21的磁场发射面，当驱动电流通过时，在会分别产生F1、F2两个同向的驱动力，可以推动透镜承座29朝Z方向移动。而由于第二线圈对25/25也分别置于第二磁铁对22/22磁场发射面的上方。当驱动电流通过时，会分别产生另两个同向F3、F4的驱动力，可以推动透镜承座29朝X方向移动。而第三线圈对26/26分别置于第三磁铁对23/23的磁场发射面的上方，当驱动时所产生两个同向F5、F6的驱动力，可以推动转折镜承座28朝Z方向移动。
如图5、6所示，是磁铁固定的动圈式设计。作为一个优选实施例，线圈对上面设置有印刷电路板。可选地，线圈可以嵌入在印刷电路板上形成多层印刷电路板，即，第一线圈对24/24及第二线圈对25/25中的四个线圈嵌入在第一印刷电路板211里，并与透镜承座29相粘接。第三线圈对26/26中的两个线圈嵌入在第二印刷电路板212里，并与转折镜承座28相粘接。第一悬吊组221中的四根弹线或弹片透过第一印刷电路板211从而支撑透镜承座29做XZ方向的平移运动，而第二悬吊组222的四根弹线或弹片透过第二印刷电路板212从而支撑转折镜承座28做Z方向的平移运动。在第一、第二印刷电路板上211、212设置两磁轭27将所有磁铁对环绕，从而吸收磁铁对发射面发射出的磁场，以增加通过线圈对中的磁场密度。
图7为本发明潜望式透镜驱动装置200的一个实施例的立体图。透镜(图未示)插入透镜承座29内，转折镜281例如通过粘贴方式连接在转折镜承座28上。第一、第二悬吊组221、222的下端固定在第三、第四印刷电路板213、214上。如上所述，当施予驱动的电流时，该驱动装置可以做出上述的三轴平移式的驱控，把晃动的画面稳定而清晰地聚焦在感光组件上，即自动对焦以及二轴光学防抖。
图8-11展示了音圈马达30的第三实施例，其中与第一实施例相同的部件适用相同标号。本实施例与上一实施例不同的是，改成线圈固定的动磁式设计。而且磁铁对的发射面的相对面还设有线圈对，且磁铁对21/21、22/22与透镜承座29相黏接，而磁铁对23/23也与转折镜承座28相黏接一起移动。具体地，如图8所示，第四线圈对31/31设置在第一线圈对24/24的相反侧，第五线圈对32/32设置在第二线圈对25/25的相反侧，第六线圈对33/33设置在第三线圈对26/26的相反侧。其中，如图9所示，第一、第二、第三磁铁对21/21、22/22、23/23的设置方式与上述实施例一致，但会移动。在此不赘述。具体地，当电流通过第一线圈对24/24及第四线圈对31/31时，会产生F1、F2两个同向的推动第一磁铁对21/21的驱动力，从而推动透镜承座29朝Z方向移动；当电流通过第二线圈对25/25及第五线圈对32/32时，也会产生F3、F4两个同向的驱动力，推动第二磁铁22/22及透镜承座29朝X方向移动；而当电流通过所述第三线圈对26/26及第六线圈33/33对时，产生F5、F6两个同向的驱动力，从而推动第三磁铁23/23及转折镜承座28朝Z方向移动。由此可见，本实施例在不增加磁铁的概念下，可产生双倍的输出力，从而增加音圈马达中磁场的使用效率。
图10展示印刷电路板及悬吊组的设置，本实施例中由于线圈对与磁铁对是相对运动的，因此，在第一、第二、第三线圈对24/24、25/25、26/26之上固定的第一印刷电路板311可设置为一体式而无需在透镜承载和转折镜承座之间分成两部分；同理，在第四、第五、第六线圈对31/31、32/32、33/33之上固定的第二印刷电路板312也设置为一体式而无需分成两部分。可选地，上侧的第一印刷电路311板和下侧的第二印刷电路板312可以是一片式设计，以节省组装和焊接步骤。第一悬吊组221中的四根弹线或弹片的一末端连接在电路板313上，从而支撑透镜承座29做X、Z两个方向的运动，而第二悬吊组222中的四根弹线或弹片的一末端连也接在电路板313上，从而支撑转折镜承座28做Z方向的平移运动。优选地，第一、第二、第三线圈24/24、25/25、26/26对可嵌入在第一印刷电路板311上，第四、第五、第六线圈对31/31、32/32、33/33可嵌入在第二印刷电路板312上。更佳地，如图11所示，在上下侧的印刷电路板311、312上设置磁37，磁轭37的设置形式可以与印刷电路板类似，可为两片分体式或一体式，磁轭37将各磁铁对包覆，从而增加通过线圈对中磁场的密度。
图12为本发明潜望式透镜驱动装置300的另一个实施例的立体图，图13为其分解图。透镜291(见图13)插入透镜承座29内，转折镜281例如通过粘贴方式连接在转折镜承座28上。在最外围设置有非导磁的保护盖38以保护装置内的各元件。如上所述，当施予驱动的电流时，该驱动装置可以做出如上的三轴平移式的驱控，把晃动的画面稳定而清晰地聚焦在感光组件301上。
图14为本发明音圈马达40的第四实施例的示意图，其与第二实施例相似，也为动圈式音圈马达，当线圈被驱动时带动透镜承座29和转折镜承座28。不同之处在于，磁铁对21/21、22/22、23/23的发射面的相对面上设有线圈对44/44、45/45、46/46，线圈对44/44、45/45、46/46由设有透镜承座29及转折镜承座28支撑；上悬吊组421以弹片的形式位于磁铁对21/21、22/22、23/23的上方，下悬吊组422以弹片的形式位于下方，即磁铁对和线圈对在上下悬吊组421、422之间。具体地，第一、第二线圈对44/44、45/45、负责推动透镜承座29朝Z、X方向移动，第三线圈对46/46负责推动转折镜承座28朝Z方向移动。
图15为本发明音圈马达40的第四实施例的示意图，与图14所示的实施例相比，其增设了第四磁铁对51/51、第五磁铁对52/52、第六磁铁对53/53。具体地，该第四磁铁对51/51、第五磁铁对52/52、第六磁铁对53/53分别设置在第一磁铁对21/21、第二磁铁对22/22以及第三磁铁对23/23的发射面的相对面，且位于线圈对44/44、45/45、46/46的下方。第四磁铁对51/51、第五磁铁对52/52、第六磁铁对53/53的南北极排列方向均与其上方对应的磁铁对的设置一致。基于此设置，在线圈数量不增加的基础上，大大增加了磁场密度及强度，从而提高音圈马达的驱动力。同样地，在此实施例中的悬吊组同样以弹片的形式设置。
可选地，该透镜承座和转折镜承座的悬吊支撑方式并不限于此，也可通过其它方式如滑轨或磁浮的方式实现。而透镜承座和转折镜承座的悬吊方式也并不限于四根弦线或弹片，也可通过其它方式如四根以上的弦线或一颗以上的滚珠来实现，在此不再详述。
本发明的音圈马达及透镜驱动装置体积小、效率高、成本低，因此可以广泛应用于各种小型电子设备/光学系统中，如薄型照相机、手机等，特别是高倍率潜望式的手机相机。这些电子设备或光学系统的其它部件在此不一一详述。
需要说明的是，因应本发明的发明构思而对磁铁、线圈的大小、数量所作改变均属本发明的保护范围、。以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种音圈马达，设置于一透镜承座之侧，其特征在于包括：第一磁铁对、第二磁铁对以及分别设置于所述第一磁铁对和所述第二磁铁对的发射面上的第一线圈对和第二线圈对，所述第一磁铁对分布于所述透镜承座的一对角线上且所述第一磁铁对的南北极排列方向与所述透镜承座的光轴方向平行，所述第二磁铁对分布于所述透镜承座的另一对角线上且所述第二磁铁对的南北极排列方向与所述透镜承座的光轴方向垂直，所述第一线圈对通电时产生与光轴方向平行的第一力，所述第二线圈对通电时产生与光轴方向垂直的第二力。
2.如权利要求1所述的音圈马达，其特征在于：还包括位于所述透镜承座两侧的第三磁铁对以及位于所述第三磁铁对的发射面上第三线圈对，所述第三磁铁对的南北极排列方向与所述透镜承座的光轴方向平行，所述第三线圈对通电时产生与光轴方向平行的第三力。
3.如权利要求2所述的音圈马达，其特征在于：还包括覆盖在所述第一磁铁对、所述第二磁铁对及所述第三磁铁对的发射面上的印刷电路板，所述第一线圈对、所述第二线圈对及所述第三线圈对嵌入在所述印刷电路板上。
4.如权利要求2所述的音圈马达，其特征在于：所述第一磁铁对、所述第二磁铁对以及所述第三磁铁对的发射面的相对面上还设有第四线圈对、第五线圈对以及第六线圈对。
5.如权利要求2所述的音圈马达，其特征在于：所述第一磁铁对、所述第二磁铁对以及所述第三磁铁对的发射面的相对面上还设有第四磁铁对、第五磁铁对或第六磁铁对。
6.如权利要求2所述的音圈马达，其特征在于：所述第一磁铁对、所述第二磁铁对以及所述第三磁铁对的发射面的相对面上还设有导磁的磁轭。
7.一种潜望式透镜驱动装置，包括用于承载至少一透镜的透镜承座、用于承载至少一转折镜的转折镜承座以及用于驱动所述透镜承座的音圈马达，其特征在于：所述音圈马达如权利要求1-6任一项所述。
8.如权利要求7所述的潜望式透镜驱动装置，其特征在于：还包括一支撑所述透镜承座以及所述转折镜承座的支撑机构，所述的支撑机构包括至少一弹线、至少一弹片，或至少一滚珠。
9.一种具有摄像头的电子设备，所述摄像头具有光学元件、至少一透镜、至少一转折镜以及用于驱动所述透镜及所述转折镜的潜望式透镜驱动装置，其特征在于：所述潜望式透镜驱动装置包括如权利要求1-6任一项所述的音圈马达。
10.一种具有摄像头的光学系统，所述摄像头具有光学元件、至少一透镜、至少一转折镜以及用于驱动所述透镜及所述转折镜的潜望式透镜驱动装置，其特征在于：所述潜望式透镜驱动装置包括如权利要求1-6任一项所述的音圈马达。
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