一种音圈马达、摄像模组及电子设备

技术领域

本申请涉及摄像技术领域，尤其涉及一种音圈马达、摄像模组及电子设备。

背景技术

随着科技的不断进步，智能手机已经成为人们日常生活中不可或缺的用品，其中，摄像功能作为智能手机功能的重要组成部分，可供用户进行相关拍摄及视频通话等操作。然而，现有智能手机中的摄像头，主要针对景深较小的自动对焦的需求场景，摄像头中马达的直线运动额定行程只需要在600um以内即可，不足以满足人们的需求。为了实现远距、中距及近距的多距离拍摄功能，现有技术主要采用两种方式进行：一种是采用多个模组进行不同拍摄，但是这样会使模组中零件过多，结构复杂，导致模组体积过大的问题，并且在对焦时还会出现图像跳变的现象；另一种方案则是采用可实现连续变焦的摄像模组，通过马达驱动镜头群组进行长行程实现变焦，但是，长行程位移要求马达直线运动的行程一般要在3000um以上，现有的马达反馈磁路设计并不满足长行程的位移，使得镜头模组并不能实现对镜头位移的精确闭环控制。

发明内容

本申请提供了一种音圈马达、摄像模组及电子设备，实现对长行程范围内，镜头移动的精确闭环控制。

本申请提供了：

一种音圈马达，用于控制摄像模组中镜头的移动，包括：

两个定位磁铁，沿所述镜头移动的方向分别设于所述镜头上，且所述两个定位磁铁上相反的磁极沿所述镜头移动的方向相对设置；

两个TMR角度传感器，沿所述镜头移动的方向分别设于所述摄像模组上，所述两个TMR角度传感器均用于检测所述定位磁铁移动过程中，沿所述镜头移动方向上及所述定位磁铁朝向所述TMR角度传感器的方向上磁场强度的分量，并以此确定所述定位磁铁的位置；及

驱动组件，用于根据所述定位磁铁的位置，对所述镜头的位置进行调整。

在一些可能的实施方式中，所述两个TMR角度传感器根据检测到的两个方向上的磁场强度的分量，确定所述两个TMR角度传感器共同检测到的位置标定量，并根据所述两个TMR角度传感器共同检测到的位置标定量随所述镜头行程的变化曲线确定所述定位磁铁的位置。

在一些可能的实施方式中，所述两个TMR角度传感器共同检测到的位置标定量随所述镜头行程的变化曲线，根据两个所述TMR角度传感器各自检测到的位置标定量随所述镜头行程的变化曲线及公式arctan(TMR1，TMR2)确定，其中，TMR1，TMR2分别表示两个所述TMR角度传感器各自检测到的位置标定量。

在一些可能的实施方式中，两个所述TMR角度传感器各自检测到的位置标定量随所述镜头行程的变化曲线，分别根据两个所述TMR角度传感器各自检测到的两个方向上的磁场强度的分量随所述镜头行程的变化曲线及公式sin(arctan(Bz，Bx))确定，其中，Bz，Bx分别表示所述TMR角度传感器检测到的沿所述镜头移动方向和沿所述定位磁铁朝向所述TMR角度传感器的方向上磁场强度的分量。

在一些可能的实施方式中，所述定位磁铁沿所述镜头移动方向的距离的范围为2mm-3mm。

在一些可能的实施方式中，所述定位磁铁沿所述镜头移动方向的距离为2.45mm。

在一些可能的实施方式中，两个所述定位磁铁之间的距离的范围为1mm-1.5mm。

在一些可能的实施方式中，两个所述定位磁铁之间的距离为1mm。

在一些可能的实施方式中，所述定位磁铁沿两极方向的距离的范围为0.5mm-1mm。

在一些可能的实施方式中，所述定位磁铁沿两极方向的距离为0.8mm。

在一些可能的实施方式中，所述定位磁铁与所述TMR角度传感器沿所述定位磁铁两极方向之间的距离的范围为0.5mm-1mm。

在一些可能的实施方式中，所述定位磁铁与所述TMR角度传感器沿所述定位磁铁两极方向之间的距离的范围为0.8mm。

在一些可能的实施方式中，所述音圈马达还包括驱动磁铁及驱动线圈，所述驱动磁铁设于所述摄像模组上，所述驱动线圈设于所述镜头上，所述驱动组件用于控制所述驱动线圈中通过的电流，以使所述驱动线圈与所述驱动磁铁配合，驱动所述镜头移动。

在一些可能的实施方式中，所述音圈马达还包括镜筒，所述镜筒用于安装所述镜头，所述驱动线圈及所述定位磁铁分别设于所述镜筒上。

本申请还提供了：

一种摄像模组，包括所述的音圈马达、镜头、图像传感器及壳体，所述镜头及所述图像传感器分别设于所述壳体中，所述两个TMR角度传感器分别设于所述壳体上。

另外，本申请还提供了一种电子设备，包括所述的摄像模组。

本申请的有益效果是：本申请提出一种音圈马达、摄像模组及电子设备，摄像模组包括该音圈马达，电子设备包括该摄像模组。通过在摄像模组与镜头上分别设置两个TMR角度传感器和两个定位磁铁，通过两个所述定位磁铁及两个TMR角度传感器的配合，可在镜头进行长行程移动时，实现对镜头超过4000um的长行程反馈控制，满足对镜头移动的精确闭环控制需求，进而保证了拍摄的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了一种摄像模组的示意图；

图2示出了图1中摄像模组的音圈马达的反馈控制结构示意图；

图3示出了图2中TMR角度传感器的结构示意图；

图4示出了两个TMR角度传感器各自检测到的x轴方向及沿z轴方向的磁场强度随镜筒行程的变化曲线图；

图5示出了两个TMR角度传感器各自检测到的位置标定量随镜筒行程的变化曲线图；

图6示出了两个TMR角度传感器共同检测到的位置标定量随镜筒行程的变化曲线图；

图7示出了一种电子设备的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-摄像模组；10-音圈马达；11-镜筒；12-定位磁铁；13-TMR角度传感器；14-驱动组件；20-镜头；21-透镜；30-壳体；40-反射镜；50-镜片马达；200-电子设备；201-机壳。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一

本实施例中提供了一种音圈马达10，可用于电子设备中。具体的，音圈马达10用于对电子设备中摄像模组100的镜头20进行控制，以通过驱动镜头20进行长行程移动而可实现连续变焦。

在一些实施例中，电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、台式电脑、智能手表、车载电脑、机顶盒、智能电视、数码相机等设备中的一种。

请参阅图1及图2，一种摄像模组100，包括音圈马达10、镜头20、图像传感器及壳体30。音圈马达10、镜头20及图像传感器分别设于壳体30中。所述音圈马达10用于控制镜头20移动从而变焦。所述图像传感器设置于壳体30远离入射光的一侧。所述图像传感器用于接收通过镜头20进入的光线，从而获得图像信息。

其中，镜头20由多个透镜21构成。多个透镜21的光轴重合，且光轴穿过所述图像传感器。

在一些实施例中，所述镜头20由三个透镜21构成，其中两个透镜21固定设于所述壳体30上，另一透镜21设于所述音圈马达10上，并通过音圈马达10的控制进行变焦。

请同时参阅图2，所述音圈马达10包括镜筒11、驱动磁铁、驱动线圈、两个定位磁铁12、两个TMR角度传感器13(Tunnelmagnetoresistance effect Angle Sensor，隧道磁阻效应角度传感器)以及驱动组件14。

其中，镜筒11、驱动磁铁、驱动线圈以及驱动组件14用于驱动所述镜头20移动。两个定位磁铁12及两个TMR角度传感器13则用于对镜头20的位置进行反馈，从而通过驱动组件14对镜头20的位置进行调整，实现闭环反馈控制。

具体地，镜筒11用于安装透镜21。驱动磁铁设置于壳体30中。驱动线圈则缠绕设置于镜筒11上。通过驱动组件14使驱动线圈中通过电流，控制驱动线圈生成作用力，从而使驱动线圈与驱动磁铁配合，推动安装了透镜21的镜筒11移动，通过驱动组件14控制驱动线圈中通过的电流来控制透镜21运动，以使透镜21移动至目标位置完成对焦。

在一些实施例中，所述透镜21可通过粘胶的方式与所述镜筒11固定连接。但不限于此，所述透镜21还可以通过注塑成型、卡接、螺纹连接、过盈配合等方式固定连接于所述镜筒11上。

两个定位磁铁12分别设置于镜筒11上。两个TMR角度传感器13则分别设置于壳体30中。所述两个定位磁铁12随镜筒11的移动一起做直线运动，所述TMR角度传感器13通过感测定位磁铁12移动带来的磁场强度的变化，对镜筒11的位置进行确定，并反馈给驱动组件14，从而通过驱动组件14对透镜21的位置进行反馈调整。

所述两个定位磁铁12上相反的磁极沿所述镜头移动的方向相对设置。即其中一个所述定位磁铁12上的N极与另一定位磁铁12上的S极相对，其中一个所述定位磁铁12上的S极与另一定位磁铁12上的N极相对。

在一些实施例中，所述TMR角度传感器13设置于壳体30的底板上。

如图2所示，建立笛卡尔坐标系，定义z轴方向为所述定位磁铁12随所述镜筒11移动方向，即所述定位磁铁12的长度方向；定义x轴方向为所述定位磁铁12朝向所述TMR角度传感器13的方向，即所述定位磁铁12的宽度方向；定义y轴方向为所述定位磁铁12两极的朝向，即所述定位磁铁12的厚度方向。可以理解的是，以上定义仅是为了便于理解输入结构中各部件的相对位置关系，不应理解为对本申请的限制。

在一些实施例中，靠近z轴负方向的所述定位磁铁12的N极朝向y轴正方向，靠近z轴正方向的所述定位磁铁12的N极朝向y轴负方向。但不限于此，在其他实施例中，靠近z轴负方向的所述定位磁铁12的N极还可朝向y轴负方向，相应的，靠近z轴正方向的所述定位磁铁12的N极朝向y轴正方向。

如图3所示，所述TMR角度传感器13上的感测点位于所述TMR角度传感器13朝向y轴正方向的一面上，且位于该面的中心位置，所述感测点能够感受到该点水平于表面的两个分量的磁场强度，即x方向的磁场强度分量及z方向的磁场强度分量。

同时参阅图2，在本实施例中，所述TMR角度传感器13位于所述定位磁铁12偏离x轴及y轴的一侧，即所述TMR角度传感器13既偏离所述定位磁铁12两极的方向，也偏离所述定位磁铁12的宽度方向。所述TMR角度传感器13能够检测定位磁铁12移动过程中x轴方向及沿z轴方向的磁场强度分量，并通过计算得出定位磁铁12的位置，从而得到镜筒11的位置，即得知透镜21的位置。

请同时参阅图4至图6，其中三个坐标系的横坐标均为镜筒11的移动行程，单位为mm，纵坐标分别为磁感应强度(单位为mT)、单独一个TMR角度传感器的位置标定量及两个TMR角度传感器共同的位置标定量，具体的计算如下所示：

如图4所示，图上四条曲线分别为两个TMR角度传感器13各自检测到的x轴方向及z轴方向上定位磁铁12的磁场强度Bx，Bz随镜筒11行程的变化曲线。

其中，Bx，Bz分别表示沿x轴方向和沿z轴方向磁场的强度。

如图5所示，为根据图4曲线数据及公式sin(arctan(Bz，Bx))计算得到的两个曲线，分别为两个TMR角度传感器13各自检测到的位置标定量随镜筒11行程的变化曲线。

如图6所示，为根据图5曲线数据及公式arctan(TMR1，TMR2)计算得到的一条中间部分线性良好的曲线，为两个TMR角度传感器13共同检测到的位置标定量随镜筒11行程的变化曲线。

其中，TMR1，TMR2分别表示两个TMR角度传感器13各自检测到的位置标定量。

如图6所示，得到的镜筒11行程与位置标定量之间的线性映射关系良好。

通过两个所述定位磁铁12及两个TMR角度传感器13的配合，可实现对镜筒11超过4000um行程的反馈控制，即可实现透镜21的长行程反馈闭环定位。而且定位磁铁12的设计简单，所占空间较小，满足手机摄像模组100小尺寸、高可靠性的要求。

在一些实施例中，两个所述定位磁铁12在y轴方向上的坐标相同，即两个所述定位磁铁12处于同一个x-z平面内，以使得其产生的磁场变化简单，便于简化运算，提高响应速度。

在一些实施例中，两个所述定位磁铁12沿所述镜筒11移动方向，即z轴方向并排设置，以使得其产生的磁场变化简单，以便于简化运算，提高响应速度。

在一些实施例中，两个所述TMR角度传感器13沿镜筒11移动方向并排设置，以便于简化运算，提高响应速度。

初始时，两个所述TMR角度传感器13位于所述定位磁铁12沿z轴方向的一侧。

在一些实施例中，所述定位磁铁12为长条形，且长度方向与镜筒11的移动方向一致，以便于在镜筒11上进行设置时，灵活调整其位置，在定位磁铁12随镜筒11移动过程中对摄像模组100中的线路及其他部件进行避让。

在一些实施例中，所述定位磁铁12可直接设于镜筒11的外壁上，以便于对其位置进行调整。但不限于此，所述定位磁铁12还可根据设计直接固定设于镜筒11的外壁上，如通过嵌设或一体成型等方式进行固定；所述定位磁铁12还可根据设计需要设于所述镜筒11中或所述镜筒11内。

在一些实施例中，所述定位磁铁12沿z轴方向的距离，即所述定位磁铁12的长度的范围为2mm-3mm。

优选地，所述定位磁铁12的长度为2.45mm。

在一些实施例中，两个所述定位磁铁12沿z轴方向之间的距离，即两个所述定位磁铁12之间的间距D1的范围为1mm-1.5mm。

优选地，两个所述定位磁铁12之间的间距D1为1mm。

在一些实施例中，所述定位磁铁12沿y轴方向的距离，即所述定位磁铁12的厚度的范围为0.5mm-1mm。

优选地，所述定位磁铁12的厚度为0.8mm。

在一些实施例中，所述定位磁铁12与所述TMR角度传感器13沿y轴方向之间存在距离，即沿所述定位磁铁12的厚度方向存在间距D2，所述间距D2的范围为0.5mm-1mm。

优选地，所述间距D2为0.8mm。

在一些实施例中，所述定位磁铁12与所述TMR角度传感器13的感测点沿x轴方向之间存在距离，即沿所述定位磁铁12的宽度方向存在间距D3，所述间距D3的范围为0mm-0.5mm。

优选地，所述间距D3为0.3mm。

由于在镜筒11上增加了定位磁铁12，改变了镜筒11上重量的分布，因此会导致镜筒11上重量的不均匀，造成驱动线圈与驱动磁铁驱动镜筒11移动时运动的不一致，使得对焦单边模糊。为了避免以上问题，需要在镜筒11设计时，做好重量的调整，使得包含驱动线圈、透镜21及定位磁铁12的镜筒11的重心在透镜21的中心轴线上。

在一些实施例中，所述音圈马达10中还可设置导向轴，所述导向轴沿所述镜筒11的移动方向延伸，且穿设于所述镜筒11上，从而使得所述镜筒11的移动更加平稳。

在另一些实施例中，所述镜筒11上还可设置导槽，在所述壳体30上相对所述导槽设置导轨；或所述镜筒11上设置导轨，在所述壳体30上相对所述导轨设置导槽，通过导轨与导槽的配合，使得所述镜筒11的移动更加平稳。

可以理解的，在一些实施例中，还可用两个测量不同方向的角度传感器替换一个TMR角度传感器13，只需要保证这两个测量不同方向的角度传感器的感测点位置保持一致即可。

本实施例中，在初始时，两个所述TMR角度传感器13位于所述定位磁铁12沿z轴方向的一侧。可以理解的，在另一些实施例中，为了进一步增加检测的距离，可以通过在定位磁铁12移动方向的另一侧增加布置两个TMR角度传感器13，从而对闭环反馈控制的行程进行增大。

本实施例中，所述TMR角度传感器13设置于壳体30中，所述定位磁铁12设置于镜筒11上。可以理解的，在另一些实施例中，还可用将所述TMR角度传感器13设置于镜筒11上，将所述定位磁铁12设置于壳体30中，同样可以进行闭环反馈控制。

所述驱动组件14能够接收电子设备200发出的第一驱动信号，并控制驱动线圈通电，从而推动透镜21移动；两个所述TMR角度传感器13感测到定位磁铁12的磁场后，生成第二驱动信号，所述驱动组件14还能够接收所述第二驱动信号，并控制驱动线圈通电，从而推动透镜21，将其调整至目标位置，从而完成闭环反馈对焦。

本实施例中，通过在摄像模组100的壳体30与镜筒11上分别设置两个TMR角度传感器13和两个定位磁铁12，可在镜筒11进行长行程移动时，对镜筒11的移动位置进行定位反馈，并且，反馈的行程较长，满足连续变焦摄像模组100对镜头移动的精确闭环控制需求，进而保证了拍摄的精确度。而且定位磁铁12的设计及安装简单，所占空间较小，满足手机摄像模组100小尺寸、高可靠性的要求，有利于电子设备的轻薄化发展。

实施例二

请参阅图1至图6，本实施例提供的一种摄像模组100，可应用于电子设备中。本实施例是在上述实施例一的技术基础上做出的改进，相比于上述实施例一，区别之处在于：

本实施例中，所述摄像模组100还包括反射镜40及镜片马达50。所述反射镜40可转动地设于所述壳体30的入光侧。所述镜片马达50与所述反射镜40连接。所述镜片马达50用于驱动所述反射镜40转动。

本实施例中，所述摄像模组100为潜望式摄像模组。所述反射镜40与入射光线及光轴之间夹角均为锐角。

优选的，所述反射镜40与入射光线及光轴之间的初始夹角均为45°，以便于摄像模组100的快速使用。

实施例三

请参阅图1至图7，本实施例提供的一种电子设备200，包括机壳201及如实施例一或实施例二任意一个实施例中所述的摄像模组100。所述摄像模组100设于所述机壳201上。

在一些实施例中，电子设备200可以是手机，用户可通过摄像模组100进行拍摄，控制摄像模组100实现快速的连续变焦功能，拍摄更便捷且对焦准确率高、清晰度及精确度较好。

在另一些实施例中，电子设备200还可以是平板电脑、笔记本电脑、智能手表、台式电脑、掌上电脑、车载电脑、机顶盒、智能电视、数码相机等设备中的一种。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。