CN114787681B - 可进行多级移动的音圈驱动器 - Google Patents

Abstract

一种具有沿驱动轴的驱动行程的多级驱动系统，所述多级驱动系统包括至少一个音圈装置，所述至少一个音圈装置包括沿所述驱动轴重叠布置的第一磁体和第一线圈。所述音圈装置还包括第二磁体和第二线圈中的一个，所述第二磁体或所述第二线圈与所述第一磁体和所述第一线圈重叠布置。所述第一磁体、所述第一线圈以及所述第二磁体和所述第二线圈中的一个交错布置。所述音圈装置还包括至少一个弯曲部，所述至少一个弯曲部将所述第一磁体和所述第一线圈互连。所述弯曲部还将所述第二磁体和所述第一线圈互连，或者将所述第二线圈和所述第一磁体互连。操作所述第一线圈和/或所述第二线圈中的电流产生所述第一磁体和所述第二磁体中的至少一个的移动。

Description

可进行多级移动的音圈驱动器

技术领域

本发明涉及一种具有沿驱动轴的驱动行程的多级驱动系统，该驱动系统包括音圈装置。

背景技术

便携式电子设备的光学系统面临若干难点。优选地，手机等电子设备具有尽可能小的外部尺寸，而光学系统需要一定的尺寸，以便提供足够好的图像清晰度、空间频率、灵敏度等。

磁驱动器包括相互吸引或相互排斥的磁体。磁体最初以力平衡的方式布置，但为了产生声波，通过流经位于磁体之间的线圈的电流改变磁体之间的吸引力或排斥力，该电流使至少一个磁体移动，使得磁体之间的距离减小或增大。

有利地，包括小线圈和磁体的微型音圈驱动器用作移动小型自动对焦相机的镜头(例如便携式电子设备中设置的镜头)的驱动器。由于音圈驱动器的成本、尺寸和可用性，这非常有利。现有技术的音圈驱动器通常可以产生高达400μm的移动。这对于远心相机或大画幅相机的微距模式来说是不够的。

此外，线圈和磁体之间沿移动方向的相互作用距离非常有限。线圈和磁体之间的距离越大，产生的力和行程就越小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的音圈驱动器。

根据第一方面，提供了一种具有沿驱动轴的驱动行程的多级驱动系统，所述多级驱动系统包括至少一个音圈装置，所述至少一个音圈装置包括沿所述驱动轴重叠布置的第一磁体和第一线圈；所述音圈装置还包括第二磁体和第二线圈中的一个，所述第二磁体或所述第二线圈与所述第一磁体和所述第一线圈重叠布置；所述第一磁体、所述第一线圈以及所述第二磁体和所述第二线圈中的一个交错布置，使得所述第一磁体和所述第二磁体被所述第一线圈隔开，或者所述第一线圈和所述第二线圈被所述第一磁体隔开；所述音圈装置还包括至少一个弯曲部，所述至少一个弯曲部将所述第一磁体和所述第一线圈互连，使得所述第一磁体和所述第一线圈中的一个可相对于所述第一磁体和所述第一线圈中的另一个沿所述驱动轴移动；所述弯曲部还将所述第二磁体和所述第一线圈互连，使得所述第二磁体可相对于所述第一线圈沿所述驱动轴移动，或者将所述第二线圈和所述第一磁体互连，使得所述第二线圈可相对于所述第一磁体沿所述驱动轴移动；其中，操作所述第一线圈和/或所述第二线圈中的电流产生所述第一磁体和所述第二磁体中的至少一个的移动。

此类方案有助于音圈驱动器克服现有技术的限制，因为重叠布置使磁体和线圈之间的距离保持足够小，以产生尽可能大的力，同时仍然产生大行程。此外，该方案保证了良好的线性度，尤其是在线圈和磁体的高度较低的情况下。该方案可用于相机的扩展微距对焦，或用于具有超长对焦距离的相机，例如大画幅传感器。

在所述第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一磁体和所述第一线圈中的一个沿所述驱动轴固定布置，所述第二磁体和所述第二线圈中的至少一个可相对于所述第一磁体和/或所述第一线圈沿所述驱动轴移动。这有利于驱动器更高效地利用现有部件的磁场和电磁场来产生更多移动，从而节省尺寸、空间和成本。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述电流在所述第一线圈的两侧产生第一电磁场，所述第一电磁场在所述第一线圈和所述第一磁体之间产生第一电动势，并且

在所述第一线圈和所述第二磁体之间产生第二电动势，从而能够在不增加所需功率的情况下增加所述驱动器的行程。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多级驱动系统包括第一磁体、第一线圈和第二磁体，有助于实现多级重叠。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述电流在所述第一线圈的两侧产生第一电磁场，所述第一电磁场在所述第一线圈和所述第一磁体之间产生第一电动势；

所述电流在所述第二线圈的两侧产生第二电磁场，所述第二电磁场在所述第二线圈和所述第一磁体之间产生第二电动势，从而能够在不增加所需功率的情况下增加所述驱动器的行程。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多级驱动系统包括第一线圈、第一磁体和第二线圈，有助于实现多级重叠。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多级驱动系统还包括至少一个第三磁体和/或至少一个第三线圈；所述第三磁体或所述第三线圈与所述第一磁体和所述第一线圈重叠布置，所述弯曲部将所述第三磁体和所述第二线圈互连或者将所述第三线圈和所述第二磁体互连，使得所述第三磁体或所述第三线圈可相对于所述第二线圈或所述第二磁体沿所述驱动轴移动；

其中，操作所述第三线圈中的电流产生所述第三磁体和所述第三线圈中的至少一个的移动，从而能够执行进一步的驱动步骤。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多级驱动系统包括围绕所述驱动轴等距布置的多个音圈装置，使得所产生的移动能够沿所述驱动轴完全均匀，而不考虑待移动部件的重量和尺寸。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多级驱动系统包括：第一音圈装置，产生沿所述驱动轴的第一移动；第二音圈装置，产生沿所述驱动轴的第二移动。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多级驱动系统还包括：第三音圈装置，与所述第一音圈装置相对布置；第四音圈装置，与所述第二音圈装置相对布置。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一音圈装置和所述第三音圈装置沿所述驱动轴布置在第一位置，所述第二音圈装置和所述第四音圈装置沿所述驱动轴布置在第二位置，所述第一位置至少部分不同于所述第二位置，从而能够根据在其上安装驱动器的设备的尺寸调整最大行程。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第三音圈装置与所述第一音圈装置同时产生沿所述驱动轴的所述第一移动，所述第四音圈装置与所述第二音圈装置同时产生沿所述驱动轴的所述第二移动。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第三音圈装置产生沿所述驱动轴的第三移动，所述第四音圈装置产生沿所述驱动轴的第四移动。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一移动、所述第二移动、所述第三移动和所述第四移动中的至少两个沿所述驱动轴在同一方向上产生。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一移动的第一子行程大于所述第二移动的第二子行程，所述第一子行程和所述第二子行程构成所述驱动行程。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一移动以比所述第二移动更大的增量级执行。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第二移动与所述第一移动同时产生，或在所述第一移动之后依次产生。

根据第二方面，提供了一种自动对焦相机，所述自动对焦相机包括相机镜头模块和根据上文所述的多级驱动系统，所述多级驱动系统的驱动轴平行于所述相机镜头模块的光轴延伸；所述多级驱动系统与所述相机镜头模块互连，使得在所述多级驱动系统中产生的移动沿所述光轴移动所述相机镜头模块的至少一部分。

在所述第二方面的一种可能的实现方式中，所述自动对焦相机还包括引导装置，所述引导装置引导所述相机镜头模块沿所述驱动轴移动。

根据第三方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括根据上文所述的自动对焦相机。

这一方面和其它方面在下文描述的实施例中是显而易见的。

附图说明

在本发明的以下详述部分中，参考附图中示出的示例性实施例详细解释各方面、实施例和实现方式，在附图中：

图1a示出了本发明的一个实施例提供的处于平衡状态的多级驱动系统的示意性横截面侧视图；

图1b示出了图1a所示的处于末端位置的多级驱动系统；

图1c示出了图1a和图1b所示的处于另一个末端位置的多级驱动系统；

图1d示出了图1a、图1b和图1c所示的多级驱动系统的俯视图；

图2a示出了本发明另一个实施例提供的处于平衡状态的多级驱动系统的局部横截面侧视图；

图2b示出了图2a所示的处于末端位置的多级驱动系统；

图2c示出了图2a和图2b所示的处于另一个末端位置的多级驱动系统；

图3a示出了本发明又一个实施例提供的处于平衡状态的多级驱动系统的局部横截面侧视图；

图3b示出了图3a所示的处于末端位置的多级驱动系统；

图3c示出了图3a和图3b所示的处于另一个末端位置的多级驱动系统；

图4a示出了本发明的一个实施例提供的多级驱动系统的俯视图；

图4b示出了图4a所示的多级驱动系统的透视图；

图4c示出了本发明的一个实施例提供的多级驱动系统的示意性横截面侧视图的逐级移动。

具体实施方式

本发明涉及一种自动对焦相机10，自动对焦相机10包括相机镜头模块11和多级驱动系统1，如下文进一步详细描述。如图1a所示，多级驱动系统1的驱动轴A平行于相机镜头模块11的光轴O延伸。如图4c所示，多级驱动系统1与相机镜头模块11互连，使得在多级驱动系统1中产生的线性移动沿光轴O移动相机镜头模块11的至少一部分。如图4b所示，自动对焦相机10可以包括引导装置12，引导装置12引导相机镜头模块11沿驱动轴A线性移动。驱动轴A和光轴O可以相互重合，或略有偏移但保持平行。

本发明还涉及一种电子设备，所述电子设备包括上述自动对焦相机10。

图1a至图1d示出了包括至少一个音圈装置2的多级驱动系统1。如图2a至图2c以及图3a至图3c所示，音圈装置2包括沿驱动轴A重叠(即，嵌套)布置的第一磁体3和第一线圈4。音圈装置2还包括第二磁体5和第二线圈6中的一个，第二磁体5或第二线圈6与第一磁体3和第一线圈4重叠布置。

第一磁体3、第一线圈4以及第二磁体5和第二线圈6中的一个交错布置，使得第一磁体3和第二磁体5被第一线圈4隔开，或者第一线圈4和第二线圈6被第一磁体3隔开。图2a至图2c示出了包括第二磁体5的实施例，第一线圈4布置在第一磁体3和第二磁体5之间。图3a至图3c示出了包括第二线圈6的实施例，第一磁体3布置在第一线圈4和第二线圈6之间。

音圈装置2还包括至少一个弯曲部7，至少一个弯曲部7将第一磁体3和第一线圈4互连，使得第一磁体3和第一线圈4中的一个可相对于第一磁体3和第一线圈4中的另一个沿驱动轴A移动。弯曲部7还将第二磁体5和第一线圈4互连，使得第二磁体5可相对于第一线圈4沿驱动轴A移动，或者将第二线圈6和第一磁体3互连，使得第二线圈6可相对于第一磁体3沿驱动轴A移动。

第一磁体3和第二磁体5中的至少一个的移动是通过操作第一线圈4和/或第二线圈6中的电流产生的，因为移动的方向取决于线圈中的电流方向。

第一磁体3和第一线圈4中的一个沿驱动轴A固定布置，第二磁体5和第二线圈6中的至少一个可相对于第一磁体3和/或第一线圈4沿驱动轴A移动。

在一个实施例中，如图2a至图2c所示，多级驱动系统1包括第一磁体3、第一线圈4和第二磁体5。第一磁体3可以处于静态，而第一线圈4和第二磁体5可通过弯曲部7移动。

电流可以在第一线圈4的两侧产生第一电磁场，所述第一电磁场又在第一线圈4和第一磁体3之间产生第一电动势，并且在第一线圈4和第二磁体5之间产生第二电动势。这使得能够在不增加产生移动所需的功率的情况下，使移动(即，行程)加倍。

在一个实施例中，如图3a至3c所示，多级驱动系统1包括第一线圈4、第一磁体3和第二线圈6。第一线圈4可以处于静态，而第一磁体3和第二线圈6可通过弯曲部7移动。

电流可以在第一线圈4的两侧产生第一电磁场，所述第一电磁场又在第一线圈4和第一磁体3之间产生第一电动势。所述电流还可以在第二线圈6的两侧产生第二电磁场，所述第二电磁场又在第二线圈6和第一磁体3之间产生第二电动势。这使得能够在不增加产生移动所需的功率的情况下，使移动(即，行程)加倍。

如图2a至图2c以及图3a至图3c所示，多级驱动系统1还可以包括至少一个第三磁体8和/或至少一个第三线圈9。第三磁体8或第三线圈9与第一磁体3和第一线圈4重叠布置。弯曲部7将第三磁体8和第二线圈6互连，或者将第三线圈9和第二磁体5互连，使得第三磁体8可相对于第二线圈6沿驱动轴A移动，或者第三线圈9可相对于第二磁体5沿驱动轴A移动。操作第三线圈9中的电流产生第三磁体8和第三线圈9中的至少一个的移动。

如图4a和图4b所示，多级驱动系统1可以包括围绕驱动轴A等距布置的多个音圈装置2a、2b、2c、2d。

在一个实施例中，多级驱动系统1包括：第一音圈装置2a，产生沿驱动轴A的第一移动；第二音圈装置2b，产生沿驱动轴A的第二移动。

在一个实施例中，多级驱动系统1还包括：第三音圈装置2c，与第一音圈装置2a相对布置；第四音圈装置2d，与第二音圈装置2b相对布置。

第一音圈装置2a和第三音圈装置2c可以沿驱动轴A布置在第一位置。第二音圈装置2b和第四音圈装置2d可以沿驱动轴A布置在第二位置。所述第一位置至少部分不同于所述第二位置。此外，第一音圈装置2a和第三音圈装置2c沿驱动轴A的高度可以不同于第二音圈装置2b和第四音圈装置2d。

在一个实施例中，第三音圈装置2c与第一音圈装置2a同时产生沿驱动轴A的第一移动，第四音圈装置2d与第二音圈装置2b同时产生沿驱动轴A的第二移动。优选地，所述第一移动和所述第二移动具有相同的幅度。

此外，第三音圈装置2c可以产生沿驱动轴A的第三移动，第四音圈装置2d产生沿驱动轴A的第四移动。

所述第一移动、所述第二移动、所述第三移动和所述第四移动中的至少两个沿驱动轴A在同一方向上产生。

所述第一移动的第一子行程大于所述第二移动的第二子行程，所述第一子行程和所述第二子行程构成所述驱动行程。多级驱动系统1产生的移动如图4c所示。例如，最右边的组示出了覆盖沿驱动轴A的±0.75mm的移动的第一子行程。例如，最左边的组显示了覆盖沿驱动轴A的±0.25mm的移动的第二子行程。

所述第一移动可以以比所述第二移动更大的增量级执行。

所述第二移动与所述第一移动同时产生，或在所述第一移动之后依次产生。最初可以产生沿所述驱动轴的所述第一移动，随后，在所述第一移动完成时，产生沿所述驱动轴的所述第二移动。相应地，所述第三移动和所述第四移动也可以在所述第二移动完成后依次产生。

本文已经结合各种实施例描述了各个方面和实现方式。但是，本领域技术人员在实施所请求保护的主题时，通过研究本文公开内容，能够理解和实现所公开实施例的其它变型。在本文中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现本文中列举的若干项的功能。本文中列举一些措施并不表示这些措施的结合不能被用于获取优势。计算机程序可存储/分布到合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以以其它形式例如通过因特网或者其它有线或无线电信系统分布。

本文中使用的附图标记不应当被解释为限制范围。除非另有说明，否则附图(例如，交叉阴影、部件设置、比例、度数等)应结合说明书一起阅读，并应被视为本发明的整个书面描述的一部分。说明书中使用的术语“水平”、“垂直”、“左”、“右”、“上”和“下”及其形容词和副词派生词(例如，“水平地”、“向右”、“向上”等)仅仅是指当特定附图面向读者时所示结构的方向。类似地，术语“向内”和“向外”通常是指表面相对于其伸长轴线或旋转轴线的方向(视具体情况而定)。

Claims (19)

1.一种具有沿驱动轴(A)的驱动行程的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述多级驱动系统(1)包括：

至少一个音圈装置(2)，包括

沿所述驱动轴(A)重叠布置的第一磁体(3)和第一线圈(4)；

所述音圈装置(2)还包括第二磁体(5)和第二线圈(6)中的一个，所述第二磁体(5)或所述第二线圈(6)与所述第一磁体(3)和所述第一线圈(4)重叠布置；

所述第一磁体(3)、所述第一线圈(4)以及所述第二磁体(5)和所述第二线圈(6)中的一个交错布置，使得所述第一磁体(3)和所述第二磁体(5)被所述第一线圈(4)隔开，或者

所述第一线圈(4)和所述第二线圈(6)被所述第一磁体(3)隔开；

所述音圈装置(2)还包括至少一个弯曲部(7)，所述至少一个弯曲部(7)将所述第一磁体(3)和所述第一线圈(4)互连，使得所述第一磁体(3)和所述第一线圈(4)中的一个可相对于所述第一磁体(3)和所述第一线圈(4)中的另一个沿所述驱动轴(A)移动；

所述弯曲部(7)还将所述第二磁体(5)和所述第一线圈(4)互连，使得所述第二磁体(5)可相对于所述第一线圈(4)沿所述驱动轴(A)移动，或者

将所述第二线圈(6)和所述第一磁体(3)互连，使得所述第二线圈(6)可相对于所述第一磁体(3)沿所述驱动轴(A)移动；

其中，操作所述第一线圈(4)和/或所述第二线圈(6)中的电流产生所述第一磁体(3)和所述第二磁体(5)中的至少一个的移动；

所述音圈装置(2)还包括至少一个第三磁体(8)或至少一个第三线圈(9)；

所述第三磁体(8)或所述第三线圈(9)与所述第一磁体(3)和所述第一线圈(4)重叠布置，所述弯曲部(7)将所述第三磁体(8)和所述第二线圈(6)互连或者将所述第三线圈(9)和所述第二磁体(5)互连，使得所述第三磁体(8)可相对于所述第二线圈(6)沿所述驱动轴(A)移动，或所述第三线圈(9)可相对于所述第二磁体(5)沿所述驱动轴(A)移动。

2.根据权利要求1所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述第一磁体(3)和所述第一线圈(4)中的一个沿所述驱动轴(A)固定布置，所述第二磁体(5)和所述第二线圈(6)中的至少一个可相对于所述第一磁体(3)和/或所述第一线圈(4)沿所述驱动轴(A)移动。

3.根据权利要求1或2所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述电流在所述第一线圈(4)的两侧产生第一电磁场，所述第一电磁场

在所述第一线圈(4)和所述第一磁体(3)之间产生第一电动势，并且

在所述第一线圈(4)和所述第二磁体(5)之间产生第二电动势。

4.根据权利要求3所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述多级驱动系统(1)包括第一磁体(3)、第一线圈(4)和第二磁体(5)。

5.根据权利要求1或2所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述电流在所述第一线圈(4)的两侧产生第一电磁场，所述第一电磁场

在所述第一线圈(4)和所述第一磁体(3)之间产生第一电动势；

所述电流在所述第二线圈(6)的两侧产生第二电磁场，所述第二电磁场在所述第二线圈(6)和所述第一磁体(3)之间产生第二电动势。

6.根据权利要求5所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述多级驱动系统(1)包括第一线圈(4)、第一磁体(3)和第二线圈(6)。

7.根据权利要求1或2所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述多级驱动系统(1)包括围绕所述驱动轴(A)等距布置的多个音圈装置(2)。

8.根据权利要求7所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述多级驱动系统(1)包括：第一音圈装置(2a)，产生沿所述驱动轴(A)的第一移动；第二音圈装置(2b)，产生沿所述驱动轴(A)的第二移动。

9.根据权利要求8所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述多级驱动系统(1)还包括：第三音圈装置(2c)，与所述第一音圈装置(2a)相对布置；

第四音圈装置(2d)，与所述第二音圈装置(2b)相对布置。

10.根据权利要求9所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述第一音圈装置(2a)和所述第三音圈装置(2c)沿所述驱动轴(A)布置在第一位置，

所述第二音圈装置(2b)和所述第四音圈装置(2d)沿所述驱动轴(A)布置在第二位置，所述第一位置至少部分不同于所述第二位置。

11.根据权利要求9所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述第三音圈装置(2c)与所述第一音圈装置(2a)同时产生沿所述驱动轴(A)的所述第一移动，所述第四音圈装置(2d)与所述第二音圈装置(2b)同时产生沿所述驱动轴(A)的所述第二移动。

12.根据权利要求9所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述第三音圈装置(2c)产生沿所述驱动轴(A)的第三移动，所述第四音圈装置(2d)产生沿所述驱动轴(A)的第四移动。

13.根据权利要求12所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述第一移动、所述第二移动、所述第三移动和所述第四移动中的至少两个沿所述驱动轴(A)在同一方向上产生。

14.根据权利要求8所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述第一移动的第一子行程大于所述第二移动的第二子行程，所述第一子行程和所述第二子行程构成所述驱动行程。

15.根据权利要求8所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述第一移动以比所述第二移动更大的增量级执行。

16.根据权利要求8所述的多级驱动系统(1)，其特征在于，所述第二移动与所述第一移动同时产生，或在所述第一移动之后依次产生。

17.一种自动对焦相机(10)，其特征在于，所述自动对焦相机包括相机镜头模块(11)和根据权利要求1至16中任一项所述的多级驱动系统(1)，所述多级驱动系统(1)的驱动轴(A)平行于所述相机镜头模块(11)的光轴(O)延伸；

所述多级驱动系统(1)与所述相机镜头模块(11)互连，使得在所述多级驱动系统(1)中产生的移动沿所述光轴(O)移动所述相机镜头模块(11)的至少一部分。

18.根据权利要求17所述的自动对焦相机(10)，其特征在于，所述自动对焦相机(10)还包括引导装置(12)，所述引导装置(12)引导所述相机镜头模块(11)沿所述驱动轴(A)移动。

19.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括根据权利要求17或18所述的自动对焦相机(10)。