CN105610295A - 抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构 - Google Patents

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CN105610295A CN201610133619.9A CN201610133619A CN105610295A CN 105610295 A CN105610295 A CN 105610295A CN 201610133619 A CN201610133619 A CN 201610133619A CN 105610295 A CN105610295 A CN 105610295A
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Abstract

本发明公开一种抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，音圈马达结构包括外壳以及设置于所述外壳内部的磁石、镜头载体、复位装置、线圈组以及底座，外壳与底座固定安装在一起，磁石设有三组以上，每组磁石包含有至少一块磁石，磁石固定安装在外壳的内壁上，线圈组设有至少三组，每组线圈组与一组磁石相对设置，每组线圈包含至少两个独立线圈，线圈组固定安装在镜头载体的外壁上，镜头载体设置在外壳内，在外壳和镜头载体之间机械连接有复位装置。本发明能有效简化马达的结构，减低生产的难度，及有利于实现全自动化量产。因此，其结构及工艺能提高生产效率及良率，降低生产及物料成本，有利于生产。

Description

抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构
技术领域
本发明公开一种音圈马达，特别是一种抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构。
背景技术
现今多自由度的微型镜头平移式光学防抖音圈马达已被广泛应用在高端的手机，它们的主要通过自动对焦及光学防抖的功能，达到提高相片及影像质量的效果。另一方面，微型镜头倾斜式光学防抖音圈马达除了能支持自动对焦及光学防抖外，还能够支持三维对焦、移轴摄影，以及自动对焦时的光轴倾斜补偿等功能，进一步扩大了摄影的特别效果。但是，镜头倾斜式马达在光学防抖时可能出现明显的边缘模糊情况。
因此，有不少公司已提出微型五轴式光学防抖音圈马达结构，把镜头平移式及镜头倾斜式马达的优点结合。所述的五轴包含镜头三轴的位移，以及镜头光轴两个方向的倾斜。另外，现今的五轴式马达能通过调节马达控制的方法，达到在不同对焦行程下(例如目标在无限远或微距时的行程)，使镜头光轴穿越影像传感器中心及垂直于影像传感器，提高影像边缘的解像度。但是，因为五轴式马达需要多自由度的机械结构及多致动器驱动，所以这些马达结构非常复杂，不利于生产及提高可靠性。另外，由于所述五轴式马达的磁石均在活动结构，所以所述五轴式马达在工作时容易受到外来磁场的影响。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的微型五轴式光学防抖音圈马达结构复杂，不利于生产的缺点，本发明提供一种结构简化的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，可提高生产效率及合格率，降低生产成本。
本发明同时还解决了常规的音圈马达的磁石均在活动结构，易受外来磁场的影响的缺点，本发明将磁石设置在不动结构中，解决上述问题。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，音圈马达结构包括外壳以及设置于所述外壳内部的磁石、镜头载体、复位装置、线圈组以及底座，外壳与底座固定安装在一起，磁石设有三组以上，每组磁石包含有至少一块磁石，磁石固定安装在外壳的内壁上，线圈组设有至少三组，每组线圈组与一组磁石相对设置，每组线圈包含至少两个独立线圈，线圈组固定安装在镜头载体的外壁上，镜头载体设置在外壳内，在外壳和镜头载体之间机械连接有复位装置。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的每组磁石包含两块，分别为上磁石和下磁石，上磁石和下磁石的磁极相对设置。
所述的外壳呈矩形，磁石选用三组时，三组磁石分别设置在外壳的任意三个边或任意三个角位置处；磁石选用四组时，四组磁石分别设置在外壳的四个边或四个角位置处。
所述的复位装置采用弹片，弹片设置一个或两个，当设置为两个弹片时，其分别为上弹片和下弹片。
所述的线圈总共有至少五个独立电路。
所述的底座上设置有用于与外界电连接的导电部，导电部外露于底座的表面。
所述的底座上向上延伸出卡柱，镜头载体的外壁上相应位置开设有卡槽，卡柱卡入卡槽内。
所述的弹片的周缘相应位置开设有通孔，卡柱穿过通孔卡入卡槽内。
所述的复位装置与底座之间还设有压环，压环夹置在复位装置上，压环的顶面与复位装置固定连接。
本发明的有益效果是：本发明的一种抗磁干扰的五轴式光学防抖音圈马达结构，具备至少一块弹片、三组磁石以及至少三组线圈，可同时支持三维自动对焦、移轴摄影以及光学防抖的功能，并且能支持通过调节马达控制的方法，达到在不同对焦行程下，提高影像边缘的解像度。本发明只需要至少一块弹片，把不动结构和镜头载体及线圈作机械及电连接，不需要更复杂的机构结构，简化了马达结构，有利于生产及提高可靠性。另一方面，磁石安装于外壳的内壁上，属于不动结构，所以音圈马达在工作时不容易受到外来磁场的影响。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例一立体结构示意图。
图2为本发明实施例一分解状态结构示意图。
图3为本发明实施例一俯视结构示意图。
图4为图3的A-A剖面结构示意图。
图5为本发明实施例一线圈组结构示意图。
图6为图5的B-B剖面结构示意图。
图7为本发明实施例一线圈组电流流向示意图。
图8为图7的B-B剖面方向线圈组电流流向及电磁力示意图。
图9为本发明实施例一第一线圈电流流向示意图。
图10为图9的B-B剖面方向第一线圈电流流向及电磁力示意图(图中只显示部份磁场)。
图11为本发明实施例一第二线圈电流流向示意图。
图12为图11的B-B剖面方向第二线圈电流流向及电磁力示意图(图中只显示部份磁场)。
图13为本发明实施例一对焦时剖面结构示意图。
图14为本发明实施例一移轴倾斜时剖面结构示意图。
图15为本发明实施例一平移时剖面结构示意图。
图16为本发明实施例二线圈组结构示意图。
图17为图16的B-B剖面结构示意图。
图18为本发明实施例二线圈组电流流向示意图。
图19为图18的B-B剖面方向线圈组电流流向及电磁力示意图。
图20为本发明实施例二第一线圈电流流向示意图。
图21为图20的B-B剖面方向第二线圈电流流向及电磁力示意图(图中只显示部份磁场)。
图22为本发明实施例二第二线圈电流流向示意图。
图23为图22的B-B剖面方向第二线圈电流流向及电磁力示意图(图中只显示部份磁场)。
图24为本发明实施例三俯视结构示意图。
图25为图24的C-C剖面结构示意图。
图中，1-外壳，2-压环，3-上弹片，4-下弹片，5-底座，6-镜头载体，7-第一线圈组，8-第二线圈组，9-第三线圈组，10-上磁石，11-下磁石，12-光轴，13-弹簧中心，14-第一线圈，15-第二线圈，16-第一线圈电流方向，17-第二线圈电流方向，18-电流流出方向，19-电流流入方向，20-第一线圈电磁力，21-第二线圈电磁力，22-磁场，23-第一线圈上部分电磁力，24-第一线圈下部分电磁力，25-第二线圈上部分电磁力，26-第二线圈中间部分电磁力，27-第二线圈下部分电磁力，28-第一线圈组电磁力，29-第三线圈组电磁力。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
本发明为一种抗磁干扰的五轴式光学防抖音圈马达结构，其主要包括外壳1以及设置于所述外壳内部的磁石、镜头载体6、复位装置、线圈以及底座5，外壳1与底座5固定安装在一起，形成本发明的外部支撑结构，磁石设有三组以上，每组磁石包含有至少一块磁石，本实施例中，以每组磁石为两块为例，分别为上磁石10和下磁石11，上磁石10和下磁石11的磁极相对设置。本实施例中，外壳1呈方形，磁石选用三组时，三组磁石可以分别设置在外壳1的任意三个边或任意三个角位置处；磁石选用四组时，四组磁石可以分别设置在外壳1的四个边或四个角位置处；磁石选用更多组时，可根据实际情况设置在外壳1的边或角位置处。具体实施时，外壳1也可以采用圆形，当其采用圆形时，各组磁石可以在外壳1内均匀分布，当外壳1采用其他形状时，磁石可根据实际情况具体设置。本实施例中，磁石固定安装在外壳1的内壁上，外壳1、磁石以及底座5组成本发明的不动结构。本实施例中，线圈采用通电线绕制而成，或柔性电路板(FPC)而成，每个线圈具有第一线端以及第二线端，至少两个独立线圈组成一组线圈组，本实施例中，线圈组设有至少三组，每组线圈组与一组磁石相对设置，本实施例中，线圈组固定安装在镜头载体6的外壁上，镜头载体6设置在外壳1内。本实施例中，在不动结构和镜头载体6之间机械连接有复位装置，本实施例中，复位装置采用弹片，弹片可设置一个或两个，当设置为两个弹片时，其分别为上弹片3和下弹片4，上弹片3与镜头载体6及外壳1机械连接，但不会作为通电用途，仅作为固定弹片，下弹片4上可以包含多个电通路，每个电通路与至少一个线圈电连接，作为通电弹片。本实施例中，所有线圈总共有至少五个独立电路(如果两个线圈在马达中电串联连接，它们只视为一个独立电路)，可以允许至少五个不同方向及大小的电流经过线圈，从而达到五轴控制；在各个独立电路通电后，每个线圈的电磁力方向及位置可以和其他线圈的电磁力不同。本实施例中，底座5上设置有用于与外界电连接的导电部(图中未画出)，导电部外露于底座5的表面，线圈与导电部经弹片电连接。本实施例中，外壳1或磁石亦可以与弹片及底座5电连接，作为线圈和外界电连接的桥梁。本实施例中，外壳1罩设于底座5上，底座5上向上延伸出卡柱(图中未标出)，镜头载体6的外壁上相应位置开设有卡槽(图中未标出)，弹片的周缘相应位置开设有通孔(图中未标出)，卡柱穿过通孔卡入卡槽内。本实施例中，在下弹片4与底座5之间还设有压环，压环2夹置在下弹片4上，压环2的顶面与下弹片4固定连接。
本实施例中，每组在镜头载体6上线圈的组成及装配方法可以是，把每组线圈和镜头载体6作机械连接、把已经预先绕好的每组线圈和镜头载体6作机械连接或把通电线直接绕在镜头载体6外壁上的凸台(图中未画出)。
本发明中的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，能同时支持三维对焦，自动对焦时的光轴倾斜补偿，以及光学防抖功能，相比其他微型五轴式光学防抖音圈马达结构，本发明能有效简化马达的结构，减低生产的难度，及有利于实现全自动化量产。因此，其结构及工艺能提高生产效率及良率，降低生产及物料成本，有利于生产。
下面将以几个具体实例对本发明结构做具体说明。
实施例一：请参看附图1至附图15，本实施例中，包括外壳1以及设置于所述外壳内部的磁石、镜头载体6、复位装置、线圈以及底座5，外壳1与底座5固定安装在一起，形成本发明的外部支撑结构，外壳1横截面呈矩形，磁石和线圈对应设置有四组，每组磁石包含有两块，分别为上磁石10和下磁石11，上磁石10和下磁石11的磁极相对设置。四组磁石分别设置在外壳1的四个角处，从而能更有效地利空外壳内部的有限空间。本实施例中，磁石固定安装在外壳1的内壁上。本实施例中，线圈采用通电线绕制而成，每个线圈具有第一线端以及第二线端，至少两个独立线圈组成一组线圈组，线圈组固定安装在镜头载体6的外壁上，镜头载体6设置在外壳1内。本实施例中，在不动结构和镜头载体6之间机械连接上弹片3和下弹片4，上弹片3与镜头载体6及外壳1机械连接，但不会作为通电用途，仅作为固定弹片，下弹片4上可以包含多个电通路，每个电通路与至少一个线圈电连接，作为通电弹片。本实施例中，所有线圈总共有至少五个独立电路(如果两个线圈在马达中电串联连接，它们只视为一个独立电路)，可以允许至少五个不同方向及大小的电流经过线圈，从而达到五轴控制；在各个独立电路通电后，每个线圈的电磁力方向及位置可以和其他线圈的电磁力不同。本实施例中，底座5上设置有用于与外界电连接的导电部(图中未画出)，导电部外露于底座5的表面，线圈与导电部经弹片电连接。本实施例中，外壳1或磁石亦可以与弹片及底座5电连接，作为线圈和外界电连接的桥梁。本实施例中，外壳1罩设于底座5上，底座5上向上延伸出卡柱(图中未标出)，镜头载体6的外壁上相应位置开设有卡槽(图中未标出)，弹片的周缘相应位置开设有通孔(图中未标出)，卡柱穿过通孔卡入卡槽内。本实施例中，在下弹片4与底座5之间还设有压环，压环2夹置在下弹片4上，压环2的顶面与下弹片4固定连接。
本实施例中，下弹片4包含八个电通路，每个电通路与一个线圈电连接；上弹片3包含一个电通路，和八个线圈及导电外壳相连；两个独立线圈构成一组线圈，每个独立线圈和其他线圈不是串联；底座5上设置有用于与外界电连接的导电部，导电部连接外壳1及下弹片4中的八个电通路，并外露于底座的表面，允许外部组件(例如印刷电路板和马达驱动芯片)连接；上弹片3、外壳1以及底座5中连接外壳1的通电部组成地线，供每个线圈的电流回流到外部组件；外部组件可以通过改变对八个电通路的电压，控制每个线圈的电流方向及大小，达致五轴控制。
本实施例中，两个独立线圈构成线圈组，包含第一线圈14及第二线圈15，本实施例中，第一线圈14是一个矩形线圈，第二线圈15是一个八字形线圈。当第一线圈14通电时，第一线圈电磁力20的方向是和光轴12大致平行；当第二线圈15通电时，第二线圈电磁力21的方向是和光轴12大致垂直；通过改变两个线圈的电流，可以改变线圈组总电磁力的方向及大小。每组线圈的组成及装配方法可以是，把由柔性电路板组成的每组线圈(FlexiblePrintedCoils)和镜头载体作机械连接、把已经预先绕好的每组线圈和镜头载体作机械连接或把通电线直接绕在镜头载体外壁上的凸台。
把第一线圈上部分电磁力23(F11t)和第一线圈下部分电磁力24(F11b)相加，便是第一线圈的电磁力(即F11＝F11t+F11b)，F11的方向是大致和光轴平行，主要用作对焦及倾斜控制，把第二线圈上部分电磁力25(F12t)、第二线圈中间部分电磁力26(F12c)和第二线圈下部分电磁力27(F12b)相加，便是第二线圈的电磁力(F12＝F12t+F12c+F12b)，F12的方向是大致和光轴垂直，主要用作平移式防抖控制。
请参看附图13，由于线圈组1至4的电磁力(F1、F2、F3以及F4)的方向全部和光轴12平行，四个电磁力的大小是一致的，所以镜头载体6沿光轴12方向位移，达致对焦效果。
请参看附图14，改变电磁力大小和出现镜头载体6移轴倾斜的情况如下，首先，原本所有电磁力(F1、F2、F3以及F4)的大小是一致的，光轴12并没有倾斜，然后，改变第一线圈组7及第三线圈组9的电磁力，即是电磁力28(F1)变大，电磁力29(F3)变小，两个力的改变量是一致，其余F2和F4不变。最后，镜头载体6及光轴12会围绕弹簧中心13向Ry逆时针方向旋转，但不会出现位移，达致移轴倾斜的效果。这种控制移轴倾斜的方法，可以达到三维对焦。另一方面，如果因为装配镜头误差或马达部份和装配出现误差，做成对焦时光轴出现倾斜，亦可以用控制移轴倾斜的方法，减少所述光轴倾斜。
请参看附图15，首先，原本所有电磁力(F1、F2、F3以及F4)的大小是一致的，镜头载体6在马达中心，并没有平移，然后，改变第一线圈组7及第三线圈组9的电磁力，两个力的z方向向量不变，但同时增加相同大小的x方向向量，其余F2和F4不变。最后，镜头载体6及光轴12会向x+方向位移，但不会移轴倾斜，达致平移防抖的效果。这种控制平移的方法，可以达到平移式防抖，减少防抖时的光轴倾斜，提高影像边缘的解像度。
上述的三种控制方式，即是对焦控制，移轴倾斜控制，以及平移控制，可以同时出现，达致不同的一至三维对焦，移轴拍摄及光学防抖的效果，提高影像质素或拍摄的趣味性。
实施例二：请参看附图16至附图23，本实施例的结构与实施例一基本相同，不同之处在于，本实施例中，第二线圈15呈矩形，且第二线圈15比第一线圈14要小，第二线圈15位置比第一线圈14位置高，更接近于上磁石10。当第一线圈14通电时，第一线圈电磁力20的方向是和光轴12大致平行；当第二线圈15通电时，第二线圈电磁力21的方向是和光轴12大致垂直；通过改变两个线圈的电流，可以改变线圈组总电磁力的方向及大小。
请参看附图20和附图21，将第一线圈上部分电磁力23(F11t)和第一线圈下部分电磁力24(F11b)相加，便是第一线圈14的电磁力(F11＝F11t+F11b)，F11的方向是大致和光,12平行，主要用作对焦及倾斜控制。请参看附图22和附图23，将第二线圈上部分电磁力25(F12t)和第二线圈下部分电磁力27(F12b)相加，便是第二线圈15的电磁力(F12＝F12t+F12b)，F12的方向是大致和光轴垂直，主要用作平移式防抖控制。
在其它实施例中，可以有很多不同的线圈及弹片连接方法。例如，优选方案1及2中的马达，可以用如下表1所述的线圈及弹片连接方法，每个线圈线端1分别连接下弹簧中一个电路，下弹簧总共有八个电路，八个线圈的线端2则连接上弹簧，作为共同端。共同端可以与外界电源电连接，也可接地。通个调整供应下弹簧中八个电路的电压或电流，可以控制八个线圈的电流大小及方向，达致5个自由度的控制。
表1
主要用途 线端1 线圈 线端2(共同端)
对焦/移轴倾斜 下弹片 第一线圈组第一线圈 上弹片
平移防抖 下弹片 第一线圈组第二线圈 上弹片
对焦/移轴倾斜 下弹片 第二线圈组第一线圈 上弹片
平移防抖 下弹片 第二线圈组第二线圈 上弹片
对焦/移轴倾斜 下弹片 第三线圈组第一线圈 上弹片
平移防抖 下弹片 第三线圈组第二线圈 上弹片
对焦/移轴倾斜 下弹片 第四线圈组第一线圈 上弹片
平移防抖 下弹片 第四线圈组第二线圈 上弹片
实施例三：请参看附图24和附图25，本实施例中，只有下弹片4，没有上弹片3，其他结构与实施例一或实施例二相同。由于没有上弹片3，本实施例中的马达结构，不能采用表1中的线圈及弹片连接方法。本实施例中适用的连接方法请参看如下表2，需要把第一线圈组中的第二线圈与第三线圈组中的第二线圈连接，以及第二线圈组中的第二线圈与第四线圈组中的第二线圈连接，而不用通过下弹片4。如此连接方法把4个线圈结合，成为两个独立线圈。换句话说，流经第一线圈组中的第二线圈与第三线圈组中的第二线圈的电流大小是一致的，以及流经第二线圈组中的第二线圈与第四线圈组中的第二线圈的电流大小是一致的。另外四个线圈是独立的，没有和其他线圈连接。本实施例中，六个独立线圈的线端1连到下弹片的六个电路，以及六个独立线圈的线端2连到下弹片中至少一个共同端电路。通个调整供应下弹簧中六个非共同端电路的电压或电流，可以控制六个独立线圈的电流大小及方向，达致5个自由度的控制。实施例一和实施例二亦可采用表2中的线圈及弹片连接方法，达致上弹片3没有通电作用，只和不动结构及镜头载体6机械连接，避免在上弹片3需要电连接工序(例如焊锡)，简化制作工艺。
表2
除了上述实施例外，本发明还有其他实施方式，在其它实施例中，每个磁石组有一块或两块以上磁石；磁石组的数目亦可以是三组或者是四组以上等；不采用压环的设计，亦在本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，其特征是：所述的音圈马达结构包括外壳以及设置于所述外壳内部的磁石、镜头载体、复位装置、线圈组以及底座，外壳与底座固定安装在一起，磁石设有三组以上，每组磁石包含有至少一块磁石，磁石固定安装在外壳的内壁上，线圈组设有至少三组，每组线圈组与一组磁石相对设置，每组线圈包含至少两个独立线圈，线圈组固定安装在镜头载体的外壁上，镜头载体设置在外壳内，在外壳和镜头载体之间机械连接有复位装置。
2.根据权利要求1所述的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，其特征是：所述的每组磁石包含两块，分别为上磁石和下磁石，上磁石和下磁石的磁极相对设置。
3.根据权利要求1所述的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，其特征是：所述的外壳呈矩形，磁石选用三组时，三组磁石分别设置在外壳的任意三个边或任意三个角位置处；磁石选用四组时，四组磁石分别设置在外壳的四个边或四个角位置处。
4.根据权利要求1或2或3所述的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，其特征是：所述的复位装置采用弹片，弹片设置一个或两个，当设置为两个弹片时，其分别为上弹片和下弹片。
5.根据权利要求1所述的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，其特征是：所述的线圈总共有至少五个独立电路。
6.根据权利要求1所述的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，其特征是：所述的底座上设置有用于与外界电连接的导电部，导电部外露于底座的表面。
7.根据权利要求1所述的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，其特征是：所述的底座上向上延伸出卡柱，镜头载体的外壁上相应位置开设有卡槽，卡柱卡入卡槽内。
8.根据权利要求7所述的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，其特征是：所述的弹片的周缘相应位置开设有通孔，卡柱穿过通孔卡入卡槽内。
9.根据权利要求1所述的抗磁干扰的微型五轴式光学防抖音圈马达结构，其特征是：所述的复位装置与底座之间还设有压环，压环夹置在复位装置上，压环的顶面与复位装置固定连接。
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