CN105785549B - 用于摄像模组的自动对焦音圈马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于摄像模组的自动对焦马达，包括：由下盖和磁轭构成的壳体，设置在壳体内带镜头的镜头座，连接所述镜头座与壳体的端部的弹片，固定在所述镜头座的外壁与磁轭的内侧面的驱动组件，所述驱动组件可分别产生顺时针或逆时针力矩推动镜头座围绕镜头的光轴转动，所述镜头座与壳体之间通过导向组件相接触，所述导线组件限制镜头座在垂直于光轴的平面内的位移，使镜头座转动时沿着摄像模组的图像传感器的光轴来回运动进行对焦。本发明可实现精准对焦，不受工艺、外界作用力等因素干扰，拍摄效果得到了显著提升。

Description

用于摄像模组的自动对焦音圈马达

技术领域

本发明涉及自动对焦音圈马达，尤其涉及一种光轴不晃动可精确对焦的自动对焦马达。

背景技术

目前智能手机摄像头音圈马达已经十分普及。音圈马达简称（VCM），它包括固定部分和运动部分，固定部分和运动部分之间通过弹片来连接，弹片就好比一个可沿着光轴伸缩的弹簧，弹片的外圈部分与固定部分固定，内圈部分与运动部分固定，外圈和内圈之间通过弹丝来连接，使得运动部分可以沿着光轴来回移动，这是理想状态，即弹丝的各个方向所受的合力是沿着光轴的，但是在实际生产过程中，现有的制作工艺没办法保证弹丝各个方向上的受力均匀，尤其是弹丝越软，各方向上的受力越难保持均匀，镜头越容易发生倾斜。并且驱动运动部分运动的是通过线圈和磁石之间的作用力，各个方向上的作用力也较难保持一致，导致镜头倾斜。

除此之外，在实际使用过程中，人们拿手机的姿势不同，有没有晃动，都会使弹丝受到运动部分重力变化的影响以及外界作用力的影响，因此所受的外界合力也没办法完全沿着光轴，这些都会导致音圈马达在做自动对焦过程中镜头的位置不精确以及镜头会发生倾斜，导致拍照效果不是十分理想。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的技术问题，提出一种用于摄像模组的自动对焦马达，包括：由下盖和磁轭构成的壳体，设置在壳体内带镜头的镜头座，连接所述镜头座与壳体的端部的弹片，固定在所述镜头座的外壁与磁轭的内侧面的驱动组件，所述驱动组件可分别产生顺时针或逆时针力矩推动镜头座围绕镜头的光轴转动，所述镜头座与壳体之间通过导向组件相接触，所述导向组件限制镜头座在垂直于光轴的平面内的位移，使镜头座转动时沿着摄像模组的图像传感器的光轴来回运动进行对焦。

本技术方案中，所述驱动组件包含至少一对相互平行且正对着的磁石与线圈，所述线圈与光轴平行的相对的两部分导线所受到的磁力线方向相反。所述磁石朝向线圈的一面为平面两极注磁，或者所述磁石由两块独立的第一、第二磁石组成，第一、第二磁石朝向线圈的一面的极性相异。

本技术方案中，所述导向组件包括分别设置在壳体与镜头座的相对面上的弧形斜槽与滚珠固定座，以及固定在滚珠固定座内可沿着弧形斜槽滚动的滚珠；和/或分别设置在壳体与镜头座的相对面上的弧形斜槽与斜切凸台，所述弧形斜槽和斜切凸台相接触的面为镜面接触；所述滚珠固定座和斜切凸台的总数不小于三个。所述相对面为镜头座的下端面与下盖的上表面、镜头座的上端面与磁轭的下顶面、镜头座的外壁与磁轭的内侧面当中的任意一组相对面。

在一实施例中，所述导向组件包括间隔均匀地设置在下盖上表面的四个滚珠固定座，设于滚珠固定座内的四颗滚珠，设置在镜头座底面与滚珠固定座位置相对应的四个弧形斜槽，所述弧形斜槽的开口朝下，其底面为倾斜面。

在另一实施例中，所述导向组件包括间隔均匀地设置在磁轭内侧壁上的四个滚珠固定座，设于滚珠固定座内的四颗滚珠，设置在镜头座外周面上与滚珠固定座位置相对应的四个弧形斜槽，所述弧形斜槽的开口朝向磁轭的侧壁，其侧面为倾斜面。

在上述两个实施例中，所述驱动组件设有四对相互对应的磁石与线圈，四个线圈安装在壳体的四个角上，四块磁石与线圈一一正对地设置在镜头座的外壁上。所述下盖包括一带通孔的方形底板、设置在底板四角上的四根支撑柱，所述线圈固定在所述四根支撑柱上。

优选的，所述自动对焦马达还包括设置在所述下盖上表面的至少一个用于感应磁石位置的霍尔感应器、用于接收所述霍尔感应器的信号对线圈电流大小进行控制的控制电路。

本发明通过导向组件和驱动组件使镜头座始终围绕同一根轴进行转动，这根轴与图像传感器的光轴相重合，并且使其在转动时可以沿着光轴进行移动，减少了现有音圈马达运动过程中的位置不准确性和运动过程中的光轴偏转，能够显著提高摄像头模组的拍照效果。

附图说明

图1为本发明第一实施例的爆炸图；

图2为本发明第一实施例的剖视图；

图3为本发明第一实施例下盖的结构示意图；

图4是本发明第一实施例镜头座的结构示意图；

图5是本发明第二实施例镜头座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理及结构进行详细说明。

如图1、图2所示，本发明第一实施例提供的用于摄像模组的自动对焦马达，包括壳体、带镜头的镜头座、连接壳体和镜头座的弹片、推动镜头座转动的驱动组件，和镜头座转动的过程中引导镜头座围绕一个转动轴运动的导向组件。

本实施例中，壳体是由下盖2和磁轭1构成的一个方形六面体，壳体的上、下端即磁轭1的顶部和下盖2上设有可供镜头座前后运动的通孔10，下盖包括方形底板和设置在底板四角上的四根支撑柱21，磁轭1的四个侧面的底部与下盖连接，安装柱21的顶部与磁轭1的下顶面相接触。磁轭1采用金属制成，可以加强壳体内部磁场，并且将马达内外的磁场隔离，降低外部磁场对马达内部磁场的干扰。

镜头座3设置在壳体内，弹片4连接镜头座与壳体的端部，该弹片包括：内圈，设置在内圈外围的外圈，连接在内圈和外圈之间的多个弹丝。内圈可以与镜头座3的上端或下端固定，外圈与磁轭1下顶面或下盖的上表面连接，弹丝可以提供旋转方向及沿光轴方向上的弹性。在本实施例中，下盖上安装有导向组件，所以弹片连接镜头座3的上端和磁轭的下顶面，这样镜头座3通过弹片可以悬挂在壳体内。镜头座通过弹片与壳体组装好后，镜头座中镜头的光轴与摄像模组的图像传感器的光轴相重合。当驱动组件通电后，推动镜头座一边转动一边对焦时，镜头座会拉动内圈一起相对于外圈及外壳转动，然后在导向组件的引导下，镜头座在转动过程中可以沿着图像传感器的光轴运动实现对焦。

驱动组件固定在镜头座3与壳体侧壁上，包含至少一对相互对应的磁石6与线圈5，线圈5和磁石6所在平面均与光轴（Z轴）平行，并且线圈5与光轴平行的相对的两个部分所受到的磁力线方向要相反，也就是说，磁石6朝向线圈5的一面为平面两极注磁，或者磁石由两块独立的第一、第二磁石组成，第一、第二磁石朝向线圈的一面的极性相异。

图1所示的实施例中，设置了四对相互对应的磁石6和线圈5，其中四个线圈5间隔均匀地分别安装在下盖的四根安装柱上，与四个线圈5一一正对着的四块磁石6安装在镜头座3的外壁上，尽量利用了壳体内的四个角的空间，保障音圈马达的小型化。以图1中标注出来的第一块磁石6-1和第一个线圈5-1为例，第一块磁石6-1的左侧为N极和右侧为S极，假设当前第一个线圈5-1内的电流方向为顺时针方向，第一个线圈5-1与光轴垂直的上、下两部分由于相同电流方向受到相反的两种磁力线作用，作用力将相互抵消，第一个线圈5-1与光轴平行的左、右两部分根据左手定则将会受到围绕光轴（Z轴）的逆时针的作用力，同样的，第一块磁石6-1会收到围绕光轴（Z轴）的顺时针的反作用力，这样将推动镜头座顺时针转动。这四对线圈和磁石中相对的两对可以为一组，一共两组。每一组内的线圈绕线方向相同，另一组内的线圈的绕线方向相反。给不同组的线圈通以电流时，将分别产生顺时针或逆时针的作用力，推动镜头座围绕镜头的光轴转动。

由于任意一对磁石和线圈均可以产生沿切线方向上的作用力，并且改变电流方向，就可以产生顺时针、逆时针的切线方向上的作用力。因此，在其他实施例中，上面四个线圈的绕线方向也可以完全相同，还可以只设置一对线圈和磁石，对线圈通以不同方向的电流时，就可以分别对镜头座产生顺时针或逆时针力矩。当然，也可以根据具体的需要设置2对或3对线圈和磁石，或者磁石和线圈的位置互换，也都可以产生推动镜头座围绕光轴转动的作用力。

由于驱动组件只产生顺时针、逆时针力矩，推动镜头座转动，为了使镜头座可以光轴不晃动地进行精准对焦，本发明还设置了导向组件，镜头座与壳体之间通过导向组件相接触，导向组件限制镜头座在垂直于光轴的平面内的位移，使镜头座在顺时针或逆时针的转动过程中，光轴仍然与图像传感器的光轴重合，可以精准沿着光轴上下运动进行对焦，类似于拧螺丝的原理。

导向组件包括分别设置在壳体与镜头座3的相对面上的弧形斜槽9与滚珠固定座8，以及固定在滚珠固定座8内可沿着弧形斜槽9滚动的滚珠7，弧形斜槽9以光轴为圆心。弧形斜槽9设置至少三个，可以使镜头座3的运动更加平稳，每一个弧形斜槽9与至少一个安装了滚珠7的滚珠固定座8相对应。

如图3、图4所示，在本发明导向组件的第一实施例中，设置了四个滚珠固定座8安装在下盖2上表面，与线圈和磁石的位置相互错开，滚珠固定座8上设有一个半圆形槽，用来放置滚珠7，并且滚珠7可以在半圆形槽内自由转动，滚珠固定座8顶部的镜头座3底面对应的位置设有弧形斜槽9，弧形斜槽的开口朝下，其底面为倾斜面，即在光轴方向上一端高一端低。当镜头座3转动时，滚珠7会沿着弧形斜槽9滚动，在光轴方向上抬升或者降低镜头座3的高度，从而实现镜头的对焦，还可以通过霍尔元件的反馈信号控制电流的通电大小，实现精确的自动对焦，并在此过程中，镜头座3和下盖2以及滚珠7是完全接触的，避免了镜头座光轴由于不平稳产生的偏转。

在导向组件的第二实施例中，导向组件还可以设置在镜头座的外壁、磁轭的内壁上。导向组件包括间隔均匀地设置在磁轭内侧壁上的四个滚珠固定座，设于滚珠固定座内的四颗滚珠，设置在镜头座外周面上与滚珠固定座位置相对应的四个弧形斜槽，弧形斜槽的开口朝向磁轭的侧壁，其侧面为倾斜面。图5给出了镜头座的示意图，镜头座3的中间为弧形斜槽9，弧形斜槽9的两侧设置了两个向内凹陷的磁石/线圈安装位31，弧形斜槽9相比较于安装好的磁石/线圈要向外凸出，以确保镜头座与磁轭之间通过导线组件相接触，且不会影响磁石和线圈之间的作用。

在上述两个实施例，滚珠固定座和弧形斜槽的位置可以互换，并且导向组件还可以安装在镜头座上端面和磁轭下顶面。一个弧形斜槽内还可以有多颗滚珠滚动，每颗滚珠通过一个滚珠固定座固定。除了带滚珠的滚珠固定座和弧形斜槽配合方式，还可以采用弧形斜槽和斜切凸台进行镜面配合的方式来替代滚珠和滚珠固定座，同样摩擦力也非常小，当然还可以在其他实施例中采用滚珠、滚珠固定座与斜切凸台相互组合的方式来进行导向，只需要满足安装有滚珠的滚珠固定座和斜切凸台的总数不小于三个，就可以保障镜头座的平稳。

本发明可以是开环控制，还可以实现闭环控制，若实现闭环控制时，可以在下盖上表面设置至少一个用于感应磁石位置的霍尔感应器，并且通过一个控制电路来接收霍尔感应器的信号，从而对线圈电流大小进行控制。霍尔感应器能够实时反馈磁强强度的相关参数，从而确定镜头座的相应位置。

以上具体实施例仅用以举例说明本发明的结构，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于摄像模组的自动对焦马达，包括：由下盖和磁轭构成的壳体，设置在壳体内带镜头的镜头座，连接所述镜头座与壳体的端部的弹片，固定在所述镜头座的外壁与磁轭的内侧面的驱动组件，其特征在于：

所述驱动组件可分别产生顺时针或逆时针力矩推动镜头座围绕镜头的光轴转动，所述镜头座与壳体之间通过导向组件相接触，所述导向组件限制镜头座在垂直于光轴的平面内的位移，使镜头座转动时沿着摄像模组的图像传感器的光轴来回运动进行对焦。

2.如权利要求1所述的自动对焦马达，其特征在于，所述驱动组件包含至少一对相互平行且正对着的磁石与线圈，所述线圈与光轴平行的相对的两部分导线所受到的磁力线方向相反。

3.如权利要求2所述的自动对焦马达，其特征在于，所述磁石朝向线圈的一面为平面两极注磁，或者所述磁石由两块独立的第一、第二磁石组成，第一、第二磁石朝向线圈的一面的极性相异。

4.如权利要求2或3所述的自动对焦马达，其特征在于，所述导向组件包括分别设置在壳体与镜头座的相对面上的弧形斜槽与滚珠固定座，以及固定在滚珠固定座内可沿着弧形斜槽滚动的滚珠；和/或分别设置在壳体与镜头座的相对面上的弧形斜槽与斜切凸台，所述弧形斜槽和斜切凸台的相接触的面为镜面接触；所述滚珠固定座和斜切凸台的总数不小于三个。

5.如权利要求4所述的自动对焦马达，其特征在于，所述相对面为镜头座的下端面与下盖的上表面、镜头座的上端面与磁轭的下顶面、镜头座的外壁与磁轭的内侧面当中的任意一组相对面。

6.如权利要求5所述的自动对焦马达，其特征在于，所述导向组件包括间隔均匀地设置在下盖上表面的四个滚珠固定座，设于滚珠固定座内的四颗滚珠，设置在镜头座底面与滚珠固定座位置相对应的四个弧形斜槽，所述弧形斜槽的开口朝下，其底面为倾斜面。

7.如权利要求5所述的自动对焦马达，其特征在于，所述导向组件包括间隔均匀地设置在磁轭内侧壁上的四个滚珠固定座，设于滚珠固定座内的四颗滚珠，设置在镜头座外周面上与滚珠固定座位置相对应的四个弧形斜槽，所述弧形斜槽的开口朝向磁轭的侧壁，其侧面为倾斜面。

8.如权利要求6或7所述的自动对焦马达，其特征在于，所述驱动组件设有四对相互对应的磁石与线圈，四个线圈安装在壳体的四个角上，四块磁石与线圈一一正对地设置在镜头座的外壁上。

9.如权利要求8所述的自动对焦马达，其特征在于，所述下盖包括一带通孔的方形底板、设置在底板四角上的四根支撑柱，所述线圈固定在所述四根支撑柱上。

10.如权利要求1所述的自动对焦马达，其特征在于，所述自动对焦马达还包括设置在所述下盖上表面的至少一个用于感应磁石位置的霍尔感应器、用于接收所述霍尔感应器的信号对线圈电流大小进行控制的控制电路。