CN108810389B - 双摄像头马达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双摄像头马达，其包括两个透镜支架、用于驱动第一透镜支架移动的第一驱动线圈组和第一磁铁、以及用于驱动第二透镜支架对焦的第二驱动线圈组和第二磁铁。在初始状态下，从X轴方向观察，所述两块第一磁铁在Y轴方向的磁铁外缘位置比第二磁铁在Y轴方向上的磁铁外缘位置更靠外侧。本发明优化了双摄像头马达两个磁铁组的磁铁排布结构，减少了两个磁铁组之间的磁力交错程度，降低了磁力干扰，保证了双摄像头马达的驱动质量。

Description

双摄像头马达
技术领域
本发明涉及光学镜头驱动技术领域，具体涉及一种双摄像头马达。
背景技术
伴随着近年来的科技发展，各类移动设备如笔记本电脑、平板电脑、手机等也在快速地更新换代，所集成的功能越来越多，在拍照功能方面，为了能达到更高质量的成像，双摄像头马达开始兴起。双摄像头马达可以采用两个摄像头同时拍摄，可以互相补偿获取高质量的照片，也可以将两个摄像头拍摄的图像合成3D效果的视频。
现有的便携式设备上的镜头驱动马达一般是采用音圈马达。音圈马达是利用磁铁的永久磁场和通电线圈产生的洛伦兹力来驱动镜头移动，实现对焦。对于双摄像头马达来说，需要两个音圈马达分别驱动两个镜头组，而两个音圈马达的两组磁铁容易产生相互的磁性干扰，影像拍摄质量。
比如VCM（Voice Coil Motor，音圈马达，单纯对焦无防抖功能）搭配OIS（OpticalImage Stabilization，光学防抖，具有对焦和防抖双重功能）的双摄像头马达，为了降低磁铁之间的干扰程度，在VCM模组采用单极性磁铁上搭配导磁片来降低VCM内部逸散至OIS模块的磁场，降低磁干扰，这导致VCM模组增加导磁片这一部件，挤压VCM内部空间，且成本上升。在这种类型的双摄像头马达中，还可以在VCM模组上采用单面双极性磁铁来降低磁干扰，但单面双极性磁铁的制造工艺复杂且成品品质稳定性较低，导致驱动效果较差，成本又高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种两个摄像头马达之间磁干扰程度低的双摄像头马达。
一种双摄像头马达，其包括：第一透镜支架和第二透镜支架，其中，定义其中一个透镜支架所承载的透镜的光轴方向为Z轴方向，定义垂直于所述Z轴方向且相互垂直的两个方向为X轴方向和Y轴方向；用于驱动第一透镜支架移动的第一驱动线圈组和大体平行于X轴方向和Z轴方向所定义平面的两块板状的第一磁铁；以及用于驱动第二透镜支架移动的第二驱动线圈组和环绕设置在第二透镜支架外周的四块第二磁铁。其中，在初始状态下，从X轴方向观察，所述两块第一磁铁在Y轴方向的磁铁外缘位置比第二磁铁在Y轴方向上的磁铁外缘位置更靠外侧。
优选的，从X轴方向观察，所述两块第一磁铁在Y轴方向的磁铁外缘位置超过第二磁铁在Y轴方向上的磁铁外缘位置的距离小于或等于第一磁铁的厚度。
作为一种实施方式，所述第一磁铁的充磁方向平行于Y轴方向并垂直于Z轴方向，所述第二磁铁的充磁方向与X轴或Y轴方向的夹角为45°并垂直于Z轴方向。
作为一种实施方式，所述第一磁铁和第二磁铁均为单面单极性磁铁。
优选的，所述两块第一磁铁之间不设置相对应的导磁片。
作为一种实施方式，所述第二磁铁为大体呈平行于Z轴方向的板状磁铁，其环绕第二透镜支架的中心轴呈圆形阵列排布。
作为一种实施方式，所述两块第一磁铁朝向第一透镜支架的一面的磁极相同，并与四块第二磁铁朝向第二透镜支架的一面的磁极相同。
作为一种实施方式，所述的双摄像头马达还包括用于驱动第一透镜支架移动的大体平行于Y轴方向和Z轴方向所定义平面的两块板状的第三磁铁；将四块第二磁铁分为位于Y轴方向的两侧的两组，则每组的两块第二磁铁之间设置一用于降低第二磁铁和第三磁铁之间磁干扰的导磁元件。
作为一种实施方式，所述两块第一磁铁和两块第三磁铁朝向第一透镜支架的一面的磁极相同，并与四块第二磁铁朝向第二透镜支架的一面的磁极相同；当所述导磁元件为单面单极磁铁时，相互靠近的第三磁铁和导磁元件的充磁方向相同。
作为一种实施方式，所述的双摄像头马达还包括用于驱动第一透镜支架移动的大体平行于Y轴方向和Z轴方向所定义平面的两块板状的第三磁铁，以及设置在靠近第一磁铁的两块第二磁铁之间的用于降低第二磁铁和第三磁铁之间磁干扰的导磁元件；所述两块第一磁铁和两块第三磁铁朝向第一透镜支架的一面的磁极相同，并与四块第二磁铁朝向第二透镜支架的一面的磁极相同；当所述导磁元件为单面单极磁铁时，所述导磁元件与靠近其的第三磁铁的充磁方向相同。
本发明创造性地优化了双摄像头马达的两个磁铁组的磁铁排布结构，从而即使全部使用单面单极性磁铁，也能大程度地减少两个摄像头马达之间的磁力交错程度，降低了磁力干扰，保证了双摄像头马达的成像质量。从而，采用单极性磁铁也可满足磁干扰要求，且无需使用导磁片，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例一中的双摄像头马达的结构示意图。
图2为本实施例第一磁铁组和第二磁铁组相对位置关系示意图。
图3为现有两个磁铁组在Y轴方向上的投影的两侧端齐平时的磁力密度分布图。
图4为本发明第一磁铁组在Y轴方向上的投影的两侧端超出第二磁铁组的投影时的磁力密度分布图。
图5为本发明实施例二中的双摄像头马达的结构示意图。
图6为实施例二中两组磁铁之间的磁场关系示意图。
图7为实施例二中两组磁铁之间吸力斥力关系示意图。
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。
实施例一：
本实施例中，请参考图1，一种双摄像头马达采用VCM马达（仅具有对焦功能）10与OIS马达（同时具有对焦功能和防抖功能）20组合的形式。其中VCM马达10包括第一透镜支架11和用于驱动第一透镜支架11移动的第一驱动单元。第一驱动单元包括在垂直于光轴的方向上相互隔空对置的第一驱动线圈组（图未示）和两块第一磁铁12。支撑部件除第一透镜支架11外还包括设置于第一透镜支架11外周侧的***支撑部件（图未示）以及将第一透镜支架11悬架支撑于***支撑部件内侧以允许第一透镜支架沿光轴方向移动的弹性构件（图未示）。其中驱动线圈固定在第一透镜支架的外侧壁，第一磁铁固定在***支撑部件上。工作中，对处于磁铁磁场中的驱动线圈通电，利用产生的洛伦兹力推动第一透镜支架实现对镜头的对焦驱动功能。此外还可通过配置位置感应用传感器和磁铁来实现闭环控制功能。考虑到VCM马达整体构造已是现有技术，图1和图2中仅示出了部分部件。
为方便描述，定义第一透镜支架11所承载的透镜的光轴方向为Z轴方向，定义垂直于Z轴方向且相互垂直的两个方向为X轴方向和Y轴方向。还定义被摄物***于光轴方向的前方。图1和图2中，垂直画面的方向为Z轴方向。本实施例中，第一磁铁12为两块方形板状单面单极磁铁（磁铁为双极磁铁，磁极分别位于板的两个面），分别设置在X轴方向的两侧，磁极面（也即实质上或近似于）大体平行于X轴方向和Z轴方向所定义平面，且朝向第一透镜支架11的磁极面的磁极相同，均为N极或S极。且，第一磁铁12的充磁方向垂直于磁极面（也垂直于X轴方向和Z轴方向定义的平面，见图2中箭头S所示）。
OIS马达20包括第二透镜支架21和用于驱动第二透镜支架21移动的第二驱动单元和第三驱动单元。第二透镜支架21所承载的透镜的光轴方向平行于Z轴方向。第二驱动单元用于驱动第二透镜支架21沿透镜光轴的方向移动以实现对焦功能，其包括在垂直于光轴的方向上相互隔空对置的第二驱动线圈组（图未示）和四块第二磁铁22。第三驱动单元用于驱动第二透镜支架21沿垂直于透镜光轴的方向移动以实现抖动补偿功能，其包括固定在光轴方向后方的多个防抖驱动线圈（均绕平行于光轴的方向卷绕，图未示）和上述四块第二磁铁22。防抖驱动线圈与第二磁铁22在光轴的方向上隔空对置。支撑部件除第二透镜支架21外还包括设置于第一透镜支架11外周侧的用于固定第二磁铁22的磁铁支架（图未示）、用于将第二透镜支架21悬架支撑于磁铁支架内侧以允许第一透镜支架相对磁铁支架沿光轴方向移动的弹性构件（例如板弹簧，图未示）、以及用于将磁铁支架悬架支撑以允许磁铁支架在垂直于光轴的方向移动的弹性构件（例如沿平行于光轴方向的方向延伸的直线弹簧，图未示）。其中第二驱动线圈固定在第二透镜支架的外侧壁。工作中，对处于磁铁磁场中的第二驱动线圈通电，利用产生的洛伦兹力推动第二透镜支架在光轴的方向移动实现对镜头的对焦驱动功能。通过对防抖驱动线圈通电，利用产生的洛伦兹力推动磁铁支架带着第二透镜支架在垂直于光轴的方向移动实现抖动补偿功能。考虑到OIS马达整体构造已是现有技术，图中仅示出部分部件。
本实施例中，第二磁铁22为四块大体呈方形板状的单面单极磁铁，磁极面平行于光轴方向的状态环绕在第二透镜支架21的外周侧，并呈圆形阵列排布（旋转对称分布）。从透镜光轴的方向观察，第二磁铁组的每个磁铁也大体呈方形板状，两侧端部呈三角形。定义X轴方向和Y轴方向绕Z轴方向逆时针旋转45度角（顺时针旋转也可）后的方向为X’轴方向和Y’轴方向。则第二磁铁22的磁极面分别垂直于X’ 轴方向和Y’ 轴方向，并平行于Z轴方向。此外，第二磁铁22的朝向第二透镜支架21的磁极面的磁极均相同，并与第一磁铁12朝向第一透镜支架11的磁极面的磁极相同。且，第二磁铁22的充磁方向垂直于自身的磁极面（与X轴方向和Z轴方向定义的平面的夹角为45度）。
特别的，在初始状态下，从X轴方向观察（且站立方向平行于透镜光轴方向），两块第一磁铁12在Y轴方向的磁铁外缘位置（磁铁在Y轴上的投影的端部位置）比第二磁铁22在Y轴方向上的磁铁外缘位置更靠外侧。更详细地，当Z轴位于第一透镜支架11的轴心时，位于+Y轴侧的第一磁铁12在+Y轴侧的投影的最远端部大于第二磁铁22在+Y轴侧的投影的最远端部。而位于-Y轴侧的第一磁铁12在-Y轴侧的投影的最远端部大于第二磁铁22在-Y轴侧的投影的最远端部。请参考图2中虚线所标识的最远端部。
两个磁铁组这样的排布结构，在不使用导磁片的情况下，即使全部使用单面单极性磁铁，也可以很大程度上减少两个磁铁组之间的磁力交错程度，大幅降低了相互之间的干扰，进而可以使两个摄像头马达的性能更加稳定。以马达尺寸VCM马达为9.5mm(长)x8mm(宽)以及OIS马达为9.5mm(长)x9.5mm(宽)为范例，如图3所示，为现有的双摄像头马达——VCM马达采用单面单极磁铁、不使用导磁片，且磁铁端部齐平的结构示意图，VCM马达的第一磁铁和相邻的OIS马达的第二磁铁之间产生了较强的磁干扰（见图3中b和c两处）。如图4所示，为本发明的双摄像头马达，采用同样尺寸，当从X轴方向观察，两块第一磁铁在Y轴方向的磁铁外缘位置超过第二磁铁在Y轴方向上的磁铁外缘位置的距离为第一磁铁的厚度的一半的磁场，可见磁干扰显著降低（见图4中b’和c’两处）。
其他实施例中，可根据实际情况调整第一磁铁和第二磁铁在Y轴方向的投影的端部距离。优选的，从X轴方向观察，所述两块第一磁铁在Y轴方向的磁铁外缘位置超过第二磁铁在Y轴方向上的磁铁外缘位置的距离小于或等于第一磁铁的厚度。此种配置允许VCM马达不配置导磁片的情况下，第一磁铁也可使用单面单极性磁铁。
两颗马达可装载在一个长方体状的外壳100中。
实施例二：
请参考图5和图6，本实施例与实施例一的区别在于采用了两个OIS马达。其中位于图右侧的OIS马达20（第一OIS马达）与实施例一中的相同，位于左侧的OIS马达30（第二OIS马达）与右侧的结构相似，不同之处在于第二OIS马达30的第三磁铁32的摆放位置（可以理解的，防抖驱动线圈等相关部件的位置也对应调整，在此不作赘述）。具体的，其中两块方形板状的单面单极第三磁铁32分别设置在X轴方向的两侧，磁极面大体（也即实质上或近似于）平行于X轴方向和Z轴方向所定义平面。另外两块方形板状的单面单极第三磁铁32’分别设置在Y轴方向的两侧，磁极面大体（也即实质上或近似于）平行于Y轴方向和Z轴方向所定义平面。第三磁铁32、32’的朝向第三透镜支架31的磁极面的磁极相同，并与第二磁铁22的朝向第二透镜支架21的磁极面的磁极相同。且，第三磁铁32、32’的充磁方向垂直于各自的磁极面。
此外，与实施例一中的第一磁铁12类似的，从X轴方向观察（且站立方向平行于透镜光轴方向），第二OIS马达30的位于Y轴方向上的两块第三磁铁32在Y轴方向的磁铁外缘位置（磁铁在Y轴上的投影的端部位置）比第一OIS马达20的第二磁铁22在Y轴方向上的磁铁外缘位置更靠外侧。更详细地，当Z轴位于第三透镜支架31的轴心时，位于+Y轴侧的第三磁铁32在+Y轴侧的投影的最远端部大于第二磁铁22在+Y轴侧的投影的最远端部。而位于-Y轴侧的第三磁铁32在-Y轴侧的投影的最远端部大于第二磁铁22在-Y轴侧的投影的最远端部。如此，可降低第三磁铁32和第二磁铁22之间的磁干扰。
为了降低位于X轴方向上的两块第三磁铁32’对第二磁铁22的磁干扰，第一OIS马达20内还设有两块导磁元件25。导磁元件25可为金属导磁片，也可为永磁铁或电磁铁。本实施例中，采用单面单极磁铁。将四块第二磁铁22分为位于Y轴方向的两侧（也即位于X轴方向上）的两组，则每组的两块第二磁铁22之间设置一用于降低第二磁铁22和第三磁铁32、32’之间磁干扰的导磁元件25。导磁元件25的朝向第二透镜支架21的磁极面的磁极相同，并与第二磁铁22的朝向第二透镜支架21的磁极面的磁极相反。如此，相互靠近的一块第三磁铁32’和导磁元件25呈顺磁相互吸引状态，从而在第一OIS马达和第二OIS马达之间的中部形成吸力区域，而在两侧部形成斥力区域（见图7所示）。优选的，通过设置第二磁铁22，第三磁铁32、32’和导磁元件25的尺寸和位置关系，使得吸力区域的吸力与斥力区域的斥力相等，可达到第一OIS马达和第二OIS马达之间的磁力干扰接近于零的状态。
可以理解的，远离第三磁铁32’的那块导磁元件25可省略，也可作为位置检测用磁铁。
可以理解的，其他实施例中，第一磁铁和第二磁铁中的一者或两者也可为单面双极性或多级型磁铁，也可实现近似的效果。
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)

1.一种双摄像头马达，包括：
第一透镜支架和第二透镜支架，其中，定义其中一个透镜支架所承载的透镜的光轴方向为Z轴方向，定义垂直于所述Z轴方向且相互垂直的两个方向为X轴方向和Y轴方向；
用于驱动第一透镜支架移动的第一驱动线圈组和大体平行于X轴方向和Z轴方向所定义平面的两块板状的第一磁铁；以及
用于驱动第二透镜支架移动的第二驱动线圈组和环绕设置在第二透镜支架外周的四块第二磁铁；
其特征在于：
在初始状态下，从X轴方向观察，所述两块第一磁铁在Y轴方向的磁铁外缘位置比第二磁铁在Y轴方向上的磁铁外缘位置更靠外侧。
2.根据权利要求1所述的双摄像头马达，其特征在于，从X轴方向观察，所述两块第一磁铁在Y轴方向的磁铁外缘位置超过第二磁铁在Y轴方向上的磁铁外缘位置的距离小于或等于第一磁铁的厚度。
3.根据权利要求2所述的双摄像头马达，其特征在于，所述第一磁铁的充磁方向平行于Y轴方向并垂直于Z轴方向，所述第二磁铁的充磁方向与X轴或Y轴方向的夹角为45°并垂直于Z轴方向。
4.根据权利要求3所述的双摄像头马达，其特征在于，所述第一磁铁和第二磁铁均为单面单极性磁铁。
5.根据权利要求4所述的双摄像头马达，其特征在于，所述两块第一磁铁之间不设置相对应的导磁片。
6.根据权利要求5所述的双摄像头马达，其特征在于，所述第二磁铁为大体呈平行于Z轴方向的板状磁铁，其环绕第二透镜支架的中心轴呈圆形阵列排布。
7.根据权利要求6所述的双摄像头马达，其特征在于，所述两块第一磁铁朝向第一透镜支架的一面的磁极相同，并与四块第二磁铁朝向第二透镜支架的一面的磁极相同。
8.根据权利要求3或4或5所述的双摄像头马达，其特征在于，还包括用于驱动第一透镜支架移动的大体平行于Y轴方向和Z轴方向所定义平面的两块板状的第三磁铁；将四块第二磁铁分为位于Y轴方向的两侧的两组，则每组的两块第二磁铁之间设置一用于降低第二磁铁和第三磁铁之间磁干扰的导磁元件。
9.根据权利要求8所述的双摄像头马达，其特征在于，所述两块第一磁铁和两块第三磁铁朝向第一透镜支架的一面的磁极相同，并与四块第二磁铁朝向第二透镜支架的一面的磁极相同；当所述导磁元件为单面单极磁铁时，相互靠近的第三磁铁和导磁元件的充磁方向相同。
10.根据权利要求3或4或5所述的双摄像头马达，其特征在于，还包括用于驱动第一透镜支架移动的大体平行于Y轴方向和Z轴方向所定义平面的两块板状的第三磁铁，以及设置在靠近第一磁铁的两块第二磁铁之间的用于降低第二磁铁和第三磁铁之间磁干扰的导磁元件；所述两块第一磁铁和两块第三磁铁朝向第一透镜支架的一面的磁极相同，并与四块第二磁铁朝向第二透镜支架的一面的磁极相同；当所述导磁元件为单面单极磁铁时，所述导磁元件与靠近其的第三磁铁的充磁方向相同。
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