JP2012055150A

JP2012055150A - ボイスコイルモーター

Info

Publication number: JP2012055150A
Application number: JP2011007603A
Authority: JP
Inventors: Keiryu Sai; 慶隆蔡
Original assignee: Vasstek International Corp
Current assignee: Vasstek International Corp
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-03-15
Also published as: US20120051194A1; US8558418B2; TW201209538A; KR20120021144A; KR101215319B1; TWI400593B

Abstract

【課題】ボイスコイルモーターの提供。
【解決手段】ボイスコイルモーターは、可動磁気回路部品４３、固定回路部品４４、位置感知センサー４２０、保存媒体４２１、コントローラー４２を備え、可動磁気回路部品４３は永久磁石を備え、しかも負荷設置スライド台を物理接続し、固定回路部品４４はコイルにより構成し、位置感知センサー４２０は可動磁気回路部品４３の所在位置を探知でき、信号増幅器により位置電気値を出力し、コントローラー４２が保存媒体４２１より、増益値と偏移量補償値とを読み取り、増益値と偏移量補償値に基づき校正後の位置電気信号値は、固定回路部品４４のコイルに電力を獲得させた後、固定回路部品４４と可動磁気回路部品４３が提供する磁力の相互作用の下、負荷設置スライド台は移動範囲内の上端点と下端点との間で移動する。
【選択図】図３

Description

本発明はボイスコイルモーターに関し、特にボイスコイルモーターの出荷テスト及び応用方法に関する。

レンズセット、或いはハードディスクのアクセスアームを精密に定位して制御するため、通常は、ボイスコイルモーター(ＶｏｉｃｅＣｏｉｌＭｏｔｏｒ、ＶＣＭ)を採用し、レンズセット、或いはハードディスクのアクセスアームを移動させる。
ボイスコイルモーターの構造は、コイルを、永久磁石を含む磁気回路内に設置する。
光学システムにおいては、電流はコイルを通過する時、永久磁石と磁場を構成する。
その磁場は、フレミングの左手の法則に基づき、交互作用の推進力を生じ、永久磁石に物理接続するキャリアを移動させ、キャリア上に固定するレンズセットを連動する。
こうして、光学ズーム、フォーカスの目的を達成する。
キャリアの移動は、コイルを流れる電流により制御するため、ボイスコイルモーターは、非常に精密な制御を行うことができる。

一般に、ボイスコイルモーターを正確に制御するため、可動磁気回路部品の位置を正確に把握する必要があり、ホールセンサーを使用して探知を行う必要がある。
すなわち、従来のボイスコイルモーターは、テストシステム中に応用される。
図１に示すように、従来のボイスコイルモーターは、データ演算プラットフォーム１０、ボイスコイルモーター１１、ボイスコイルモーター制御ＩＣ１２、ホールセンサー１３により組成する。
ボイスコイルモーター制御ＩＣ１２とホールセンサー１３は、ボイスコイルモーター１１内に統合される。
ホールセンサー１３は、ボイスコイルモーター１１の可動磁気回路部品上の磁石が形成する磁場の強度を探知する。
可動磁気回路部品の位置が変われば、それに従い、ホールセンサー１３は、異なる磁場強度を探知し、位置電気値を出力し、可動磁気回路部品の所在位置を探知する。

しかし、大量生産を行う際には、完全に特性が同じ磁石、及びボイスコイルモーター１１が擁する多数のパーツを組み立て後の相対位置の絶対一致性を提供することはほとんど不可能である。
これにより、各ボイスコイルモーター１１は、それぞれ異なる制御特性を持つようになってしまう。
つまり、異なるボイスコイルモーター１１の可動部品が、相同位置にある時、ホールセンサー１３が探知する磁場強度は、一致しないということである。
ボイスコイルモーター１１中の磁石強度が比較的小さい、或いは磁石とホールセンサー１３との間の隙間が比較的大きい場合には、ホールセンサー１３が探知する信号は、理論値より小さい。
ボイスコイルモーター１１中の磁石強度が比較的大きい、或いは磁石とホールセンサー１３との間の隙間が比較的小さい場合には、ホールセンサー１３が探知する信号は、理論値より大きい。

上記問題を解決するため、ボイスコイルモーター制御ＩＣ１２は通常、補償メカニズムを別に設計し、調整可能な信号増幅器の増益値と偏移量補償値を提供する。
これにより、各ボイスコイルモーター１１は、相同方式の制御可能性を備える。
ホールセンサー１３が探知した信号が、理論値より小さければ、ホールセンサー１３の後の信号増幅器増益値を大きくし、この変異を補償する。
ホールセンサー１３が探知した信号が、理論値より大きければ、ホールセンサー１３の後の信号増幅器増益値を小さくし、この変異を補償する。

しかし、信号増幅器の増益値と偏移量補償値の運用に関して、従来の技術では、２種の実施方式があるが、それぞれ欠点が存在する。
第一方式は、生産されたボイスコイルモーターから、最も中程度の信号増幅器の増益値と偏移量補償値を抽出し、この信号増幅器の増益値と偏移量補償値を標準値として、量産されたすべてのボイスコイルモーターをテストするものである。
しかし、ボイスコイルモーター量産品中の変異が大きければ、不良品は増加し、歩留まりが低くなってしまう。
第二方式は、生産された各ボイスコイルモーターに対して、逐一、最も中程度の信号増幅器の増益値と偏移量補償値を抽出し、この信号増幅器の増益値と偏移量補償値を標準値として、量産されたすべてのボイスコイルモーターをテストするものである。
この方式は、ボイスコイルモーターの歩留まりを上げることはできるが、各ボイスコイルモーターの設定値が一致しないことで、カメラモジュールメーカー、携帯電話端末メーカー、及びそれらの使用者などの、製品の使用者は、使用時に、時間を費やし、最も中程度の信号増幅器の増益値と偏移量補償値を抽出しなければならず、余計な時間とコストがかかってしまう。
本発明は、従来のボイスコイルモーターにおいては、使用者は、異なるボイスコイルモーターに対して、逐一、最も中程度の信号増幅器の増益値と偏移量補償値を抽出しなければならないため、テストのコストを引き下げることができず、同時に応用時には初期化時間がかかり過ぎるという欠点に鑑みてなされたものである。

本発明が解決しようとする課題は、保存媒体は、少なくとも信号増幅器の増益値と偏移量補償値(予め測定し、保存する)を保存でき、これによりコントローラーは、保存媒体より増益値と偏移量補償値とを読み取った後、増益値と偏移量補償値とに基づき、信号増幅器に対して校正を行い、こうして信号増幅器が出力する位置電気値は最大解像度を備え、より正確にボイスコイルモーターを制御可能となり、その一方、使用者は複雑な探知と演算を通して、自ら逐一構成する必要はなく、迅速に初期化を完成することができるボイスコイルモーターを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は下記のボイスコイルモーターを提供する。
ボイスコイルモーターは、ボイスコイルモーターは、可動磁気回路部品、固定回路部品、位置感知センサー、保存媒体、コントローラーを備え、
該保存媒体は、該コントローラー中に統合され、
該可動磁気回路部品は、永久磁石を備え、しかも負荷設置スライド台を物理接続し、
該固定回路部品は、コイルにより構成し、
該位置感知センサーは、該可動磁気回路部品の所在位置を探知でき、信号増幅器により位置電気値を出力し、
該コントローラーが、該保存媒体より、該増益値と該偏移量補償値とを読み取り、該増益値と該偏移量補償値に基づき校正後の位置電気信号値は、該固定回路部品のコイルに電力を獲得させた後、該固定回路部品と該可動磁気回路部品が提供する磁力の相互作用の下、該負荷設置スライド台は、移動範囲内の上端点と下端点との間で移動する。

本発明のボイスコイルモーターは、保存媒体は、少なくとも信号増幅器の増益値と偏移量補償値(予め測定し、保存する)を保存でき、これによりコントローラーは、保存媒体より増益値と偏移量補償値とを読み取った後、増益値と偏移量補償値とに基づき、信号増幅器に対して校正を行い、こうして信号増幅器が出力する位置電気値は最大解像度を備え、より正確にボイスコイルモーターを制御可能となり、その一方、使用者は複雑な探知と演算を通して、自ら逐一構成する必要はなく、迅速に初期化を完成することができる。

従来のボイスコイルモーターの模式図である。本発明ボイスコイルモーターの模式図である。本発明ボイスコイルモーターの模式図である。本発明対照表の模式図である。本発明対照表の模式図である。

以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

本発明ボイスコイルモーターの模式図である図２、３に示すように、本発明ボイスコイルモーター４１は、可動磁気回路部品４３、固定回路部品４４、位置感知センサー４２０、保存媒体４２１、コントローラー４２を備える。保存媒体４２１(一般には、フラッシュメモリを採用する)は、コントローラー４２中に統合される。可動磁気回路部品４３は、永久磁石を備え、しかも負荷設置スライド台(図示なし)を物理接続する。固定回路部品４４は、コイルにより構成する。位置感知センサー４２０は、可動磁気回路部品４３の所在位置を探知でき、信号増幅器(図示なし)により位置電気値を出力する。信号増幅器が最大作動能力にある時の位置電気値は、最大作動可能位置電気値として定義される。

本発明ボイスコイルモーター４１中の保存媒体４２１は、少なくとも信号増幅器の増益値と偏移量補償値を保存する。コントローラー４２が、保存媒体４２１より、増益値と偏移量補償値とを読み取れば、増益値と偏移量補償値に基づき、信号増幅器に対して、校正を行うことができる。こうして、信号増幅器が出力する位置電気信号値は、最大解像度(最大解像度については以下に詳述する)を備えるようになり、さらに正確に、ボイスコイルモーター４１を制御可能となる。こうして使用者は、複雑な探知と演算を自身で行い、逐一校正(主に、データ演算プラットフォーム４０の作業)する必要がなくなる。つまり、コントローラー４２は、増益値と偏移量補償値が校正後の位置電気値に基づき、固定回路部品４４のコイルは電力を獲得する。さらに、固定回路部品４４と可動磁気回路部品４３が提供する磁力相互作用により、可動磁気回路部品４３の負荷設置スライド台は、移動可能範囲内の上端点と下端点との間で、正確に移動する。負荷設置スライド台にレンズを載せている時には、上記した手段は、光学ズーム、フォーカスの目的を達成することができる。

保存媒体４２１が保存する信号増幅器の増益値と偏移量補償値は、データ演算プラットフォーム４０を利用し、スマート型のフィルタースキームにより、多数組の数値の中から選び出す必要があり、しかも以下に記述する条件に合致していなければならない。保存媒体４２１は、少なくとも信号増幅器の増益値と偏移量補償値を保存し、これにより信号増幅器が出力する位置電気値は、最大解像度を備える。つまり、増益値と偏移量補償値が校正後の位置電気値に基づき、コントローラー４２が、可動磁気回路部品４３に対して、移動命令を出す時、それが発する命令が、最大の移動歩数を備える場合、信号増幅器が出力する位置電気値は最大の解像度を備える、と表現する。或いは、可動磁気回路部品４３が上端点と下端点にある時、個別の位置電気値の間の絶対値が相対的に大きい時には、信号増幅器が出力する位置電気値は、より大きい解像度を備える。

本発明対照表の模式図である図４、５に示すように、もっとも適した増益値と偏移量補償値を獲得し、保存媒体４２１に保存するため、本発明はスマート型のフィルタースキームを利用し、図４、５に示す数組の数値(すなわち、増益値と偏移量補償値)中から選び出す。

選択において、データ演算プラットフォーム４０は、数組の数値中から一時的に１組の数値を選び出し、コントローラー４２を対応する一時保存器に設定する。さらに、この組の数値により、信号増幅器を一時的に校正する。続いて、可動磁気回路部品４３を、上端点と下端点にそれぞれ移動させた後、可動磁気回路部品４３が、上端点と下端点にある時の位置電気値が共に、上端点と下端点の有効位置電気値である場合には、先に一時的選択した組の数値の一時保存器設定値は、保存媒体４２１に保存される。こうして、本発明のテスト作業を完了する。位置感知センサー４２０は、信号増幅器を通して位置電気値を出力する時、仮に、信号増幅器そのものの作動能力を、０から５１１の位置電気値を出力可能であるとしても、実際には、このように小さい数値と大きい数値を出力することはできず、増益値と偏移量補償値を利用して校正後に、その出力をこの最小及び最大数値にできるだけ符合するように、或いはできるだけ近づけるようにできるだけである。

例えば、仮に、増益値一時保存器の初期値が０であるとすると、図４に示す対照表から明らかなように、信号増幅器の増益値は１０倍で、データ演算プラットフォーム４０は、これにより得られる、可動磁気回路部品４３が、上端点と下端点にある時の位置電気値は、それぞれ１００と２００である。よって、上端点と下端点の位置電気値の間の絶対値は、１００(２００−１００)である。増益値を測定するため、仮に、目標値を３０６(５１１×６０％)と設定すると、信号増幅器の増益値は、さらに３．０６倍に増大し、図４に示す対照表より明らかなように、ちょうど良い信号増幅器増益値は３５倍で、増益値一時保存器は、５に設定される。別に、仮に、偏移量補償一時保存器の初期値を７とすると、図５に示す対照表より明らかなように、偏移量補償値は０で、これにより得られる、可動磁気回路部品４３が、上端点と下端点にある時の位置電気値は、それぞれ１００と２００である。よって、上端点と下端点の位置電気値の間の絶対値は、１５０((１００＋２００)／２)である。偏移量補償値を測定するため、仮に、目標値を２５６(５１１／２)と設定すると、目標値２５６より１０６少なくなり、図５に示す対照表より明らかなように、ちょうど良い偏移量補償値は１００で、偏移量補償値一時保存器は、１２に設定される。

こうして、上記方式に基づき増益値と偏移量補償値を探し出した後、可動磁気回路部品４３が、上端点と下端店にある時の個別の位置電気値を、有効位置電気値と呼ぶことができる。経験法則に基づけば、可動磁気回路部品４３が上端点にある時の有効位置電気値は、信号増幅器そのものの最大作動可能位置電気値の７０％から１００％で、可動磁気回路部品４３が下端点にある時の有効位置電気値は、最大作動可能位置電気値の０％から３０％である。例えば、信号増幅器の最大作動可能位置電気値が５１１(言い換えれば、出力可能な位置電気値が０から５１１)である時、可動磁気回路部品４３が上端点にある時の、有効位置電気値は、３５７．７から５１１であり、可動磁気回路部品４３が下端点にある時の有効位置電気値は、０から１５３．３である。上記した範囲において、可動磁気回路部品４３が上端点にある時の有効で最良の位置電気値は、最大作動可能位置電気値の９０％から１００％であり、可動磁気回路部品４３が下端点にある時の有効で最良の位置電気値は、最大作動可能位置電気値の０％から１０％である。

ボイスコイルモーター４１のステップの絶対精度を高めるため、保存媒体４２１には、別に、全行程の距離を保存することができる。これにより、各単位電気値時の可動磁気回路部品４３の移動距離を、使用者は自ら算出、或いはコントローラー４２が動態算出することができる。上記した可動磁気回路部品４３の全行程距離は、外部手段(距離測定器など)により測定された可動磁気回路部品４３のボイスコイルモーター４１中の上端点と下端点との間における移動可能最大距離である。

命令可能電気値範囲を得るため、データ演算プラットフォーム４０は先ず、可動磁気回路部品４３を上端点と下端点に移動させ、可動磁気回路部品４３が上端点と下端点にある時の個別の位置電気値の間の絶対値を、命令可能電気値範囲と定義する。こうして、データ演算プラットフォーム４０は、保存媒体４２１より、全行程距離を読み取り、全行程距離と命令可能電気値範囲との間の比例関係に基づき、可動磁気回路部品４３に相対距離の移動を行わせる。例えば、全行程距離と命令可能電気値範囲との間の比例関係が０．３ｍｍ／２００単位である時、各１００単位は、可動磁気回路部品４３を０．１５ｍｍ移動させることができる。

上記の本発明名称と内容は、本発明技術内容の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。本発明の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本発明の保護範囲に含むものとする。

本発明は特許の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。

１０データ演算プラットフォーム
１１ボイスコイルモーター
１２ボイスコイルモーター制御ＩＣ
１３ホールセンサー
４０データ演算プラットフォーム
４１ボイスコイルモーター
４２コントローラー
４２０位置感知センサー
４２１保存媒体
４３可動磁気回路部品
４４固定回路部品

Claims

可動磁気回路部品、固定回路部品、位置感知センサー、保存媒体、コントローラーを備え、
前記可動磁気回路部品は、永久磁石を備え、しかも負荷設置スライド台を物理接続し、
前記固定回路部品は、コイルにより構成し、
前記位置感知センサーは、前記可動磁気回路部品の所在位置を探知でき、信号増幅器により位置電気値を出力し、
前記保存媒体は、少なくとも前記信号増幅器の増益値と偏移量補償値を保存し、
前記コントローラーが、前記保存媒体より、前記増益値と前記偏移量補償値とを読み取り、前記増益値と前記偏移量補償値に基づき校正後の位置電気信号値は、前記固定回路部品のコイルに電力を獲得させた後、前記固定回路部品と前記可動磁気回路部品が提供する磁力の相互作用の下、前記負荷設置スライド台は、移動範囲内の上端点と下端点との間で移動することを特徴とするボイスコイルモーター。
前記保存媒体が保存する増益値と偏移量補償値は、前記信号増幅器が出力する位置電気値に最大の解像度を備えさせることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイルモーター。
前記増益値と前記偏移量補償値が校正後の位置電気値に基づき、前記コントローラーは、命令を受け取り、前記可動磁気回路部品を移動させる時、最大移動歩数を備える命令を受け取ることができる時、前記信号増幅器が出力する位置電気値は、最大解像度を備えるということを特徴とする請求項２に記載のボイスコイルモーター。
前記可動磁気回路部品が、前記上端点と前記下端点にある時の個別の位置電気値の間の絶対値が最大である時、前記信号増幅器が出力する位置電気値は、最大解像度を備えることを特徴とする請求項２に記載のボイスコイルモーター。
前記信号増幅器が、最大作動能力である時、最大作動可能位置電気値で、
前記可動磁気回路部品が、前記上端点にある時の有効位置電気値は、前記最大作動可能位置電気値の７０％から１００％で、
前記可動磁気回路部品は、前記下端点にある時の有効位置電気値は、前記最大作動可能位置電気値の０％から３０％であることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイルモーター。
前記可動磁気回路部品が上端点にある時の有効で最良の位置電気値は、前記最大作動可能位置電気値の９０％から１００％で、
前記可動磁気回路部品が下端点にある時の有効で最良の位置電気値は、前記最大作動可能位置電気値の０％から１０％であることを特徴とする請求項５に記載のボイスコイルモーター。
前記保存媒体には、別に、前記可動磁気回路部品が移動させられる全行程の距離を保存することができ、これによりコントローラーは、前記全行程距離と、命令可能電池範囲との間の比例関係に基づき、前記可動磁気回路部品のコイルに電力を得させた後、前記負荷設置スライド台は、移動範囲内の上端点と下端点との間で移動することができ、
前記全行程距離は、外部手段により測定された可動磁気回路部品の前記ボイスコイルモーター中の上端点と下端点との間における移動可能最大距離で、
前記命令可能電気値範囲は、前記可動磁気回路部品が、前記上端点と前記下端点にある時の個別の位置電気値の間の絶対値であることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイルモーター。
前記全行程距離と命令可能電気値範囲との間の比例関係が、各単位電気値である時の前記可動磁気回路部品の移動距離と等しいことを特徴とする請求項７に記載のボイスコイルモーター。
前記保存媒体は、前記コントローラー中に統合されることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイルモーター。
前記位置感知センサーは、前記コントローラー中に統合されることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイルモーター。