电子常识
小编想起十多年用的可以砸核桃的直板手机诺基亚,只有按键和屏幕,小游戏就是俄罗斯方块和贪吃蛇了,后来好不容易有了10万、30万像素的手机,但是都贵得要死,跟现在的智能手机比起来,拍照效果差的不一丁半点。而智能手机市场的爆发,也带动了智能手机产业链中一系列部件、材料的发展,摄像头已成为智能手机的标配,随着智能手机市场的持续增长,对摄像头的需求持续增长,VCM马达市场也随之持续上升。
摄像头从曾经的智能手机高配变成了如今的标配,有统计数据显示,在智能手机中8M、13M摄像头基本都有使用VCM马达,其中5M摄像头约65%均有使用VCM马达,而现在动辄上千万的像素,决定了摄像头中基本上都在使用VCM马达。
VCM马达是拍照手机中的必须器件,那么它长什么样?到底vcm马达是什么?VCM马达的工作原理又是什么?VCM马达公司都有哪些?下面我们来一一解答!
VCM(Voice Coil Motor),电子学里面的音圈电机,是马达的一种。因为原理和扬声器类似,所以叫音圈电机,具有高频响、高精度的特点。
vcm马达是一种将电能转化为机械能的装置,并实现直线型及有限摆角的运动。利用来自永久磁钢的磁场与通电线圈导体产生的磁场中磁极间的相互作用产生有规律的运动的装置。因为音圈马达是一种非换流型动力装置,其定位精度完全取决于反馈及控制系统,与音圈马达本身无关。采用合适的定位反馈及感应装置其定位精度可以轻易达到10NM,加速度可达300g(实际加速度也取决于负载物的状况)。
VCM马达的出现,将智能手机摄像头从定焦转变为自动对焦,也彻底激起了人们对摄像头的热情,它的最大作用就是是的摄像头能够自动对焦。
手机摄像头的VCM需要Driver IC配合完成对焦,通过Driver IC控制VCM供电电流的大小,来确定VCM搭载的镜头移动的距离,从而调节到适当的位置拍摄清晰图像。
VCM马达实际上是通过通电线圈在磁场中受到作用力的原理,进行移动,精确控制需要借助一些外部的部件,例如Drive IC,通过DriveIC来控制和输出电流的大小和时间,由此来控制Voice Coil Actuator需要到达的位置。在手机中,Drive IC所有的控制的信息也是sensor给出。这里说到的sensor也就是我们平时提到的Cmos或者是CCD。因此可以简单的理解Voice Coil Actuator 为一个只能接收电流信号的装置。
VCM马达是一种将电能转化为机械能的装置,并实现直线型及有限摆角的运动。实际上可以算是透镜驱动装置,就是一个小电机,因其结构类似于喇叭的音圈而得名,主要组成的部件较为简单,线圈,弹簧 ,磁铁,以及一些固定结构。
VCM马达从结构上分类,可分为弹片式结构、滚珠式结构和摩擦式结构。
不同厂商的VCM结构略有差异,大致分几大部件如下:
Shield Case:外壳
Frame:支架
F.Spacer:前垫片,用于绝缘
F.Spring:前簧片,用于承载载体,平衡力矩
Yoke:用于固定其他组件,导磁
Magnet:磁石,产生永久磁场
Coil:线圈,通电产生驱动力矩
Carrier:载体,用于承载镜头
B.Spacer:后垫片,用于绝缘
B.Spring:后弹簧,用于承载载体,平衡力矩
Base:底座,用于固定部件。
VCM马达工作原理是在一个永久磁场内,通过改变马达内线圈的直流电流大小,来控制弹簧片的拉伸位置,从而带动上下运动。手机摄像头广泛的使用VCM实现自动对焦功能,通过VCM可以调节镜头的位置,呈现清晰的图像。
无论是直线型或是摆动型,他们基本原理相同。通电的导体穿过磁场的时候,会产生一个垂直于磁场线的力,这个力的大小取决于通过场的导体的长度,磁场及电流的强度。音圈马达产生的推力的大小取决于设计结构以及电流强度:F = β*L*I, 电流与产生的力的关系,在直线型音圈电机中体现为力敏感度Kf,在旋转型音圈马达中体现为扭力敏感度Kt。
也就是说VCM马达工作原理跟通电直导线在磁场中受到力作用的原理是相同的。放入磁场中线圈通电后便有电流产生,线圈则相当于在磁场中的通电导体,与磁力线垂直的线圈的边在有电流通过时,就会受到电磁力的作用(左手定则判断)而运动,如果把线圈固定在可以转动的轴上,线圈就可以饶轴旋转。
而且VCM马达和喇叭的工作原理一样,都是在固定磁场中加电流或电荷产生力的原理,从而产生运动的过程,即初中物理所谈左手定则。
左手定则:左手平展,让磁感线穿过手心,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,手心面向N极(叉进点出),四指指向电流所指方向,则大拇指的方向就是导体受力的方向。
全球智能手机渗透率逐年提升,消费者对拍照的性能要求越来越高,双摄像甚至四摄像头将迎来快速发展。在多个利好因素的推动下,VCM马达市场将迎来前所未有的发展契机。2016年全球移动终端(手机+平板电脑)用VCM马达产量达到1800kk,同比增长10%。其中中国市场产量约是990kk。预计2017年全球移动终端(手机+平板电脑)用VCM马达出货量将达到2100kk,同比增长17%。
在全球VCM马达市场上,日韩厂商阿尔卑斯、三美电机、TDK、三星电子等占有了大部分的市场份额,2013年之前,中国VCM马达市场可以说是日韩企业的天下。毕竟VCM马达在日本、韩国厂商发展比较早。
而中国厂商凭借技术优势以及良好的品质,日韩系VCM马达在市场占据主导和高度地位,虽然国产VCM马达厂商起步晚,但在不断努力之下迅速崛起。下面小编给大家汇总了国内知名VCM马达公司,诸如新思考、金诚泰、比路电子等大厂都在行业类有口皆碑,华为、联想、OPPO、魅族等都有在使用他们的产品。
1、中蓝电子
成立于2011年10月,总部位于辽宁省盘锦市,经过几年的飞速发展,于 2016年成立了中蓝集团,拓展了新的产品及业务,现已分别在北京、台北、上海、深圳等地建立分公司。公司整合中日韩研发人才,自主研发设计出5M、8M、13M、16M VCM,中置,OIS等马达产品,并且研发出国内首条自动化专业生产线,填补了国内业界的空白。目前月产能扩充至10kk,继续扩大市场份额和影响力。
2、三美达
2013年4月在惠州大亚湾成立,母公司是拥有20年在OPU激光读写头的生产制造经验永昶集团。虽然较晚进入VCM马达领域,但三美达快速整合VCM行业资源,获得快速发展。研发方面,已经在日本建立强大的研发团队,目前已经完成60余项自主专利的布局,其中在高端OIS技术方面更是有8项国际性专利。目前销售包括5M、8M、13M的产品,月产能8kk,是索尼、松下、LG、HTC等手机供应商。
3、比路电子
2009年12月成立,位于上海市,公司市场定位非常明确,就是要开发和设计国内一线模组厂紧缺的资源,向客户提供整套解决方案,降低客户的成本。截止2016年底,比路共拥有26项专利,其中3项发明专利。目前比路销售的产品有VCM、CLOSE-LOOP、OIS,月产能扩充至8.5kk。主要供应魅族、华为、宇龙酷派、TCL等手机厂商。
4、新思考
2012年在香港注册成立,同年全资收购了日本原上市公司思考电机,吸收了原思考公司的核心团队、知识产权和生产制造能力。截至目前,新思考已经申请了700多个专利,核心专利就有数十项,在多镜头模组上有突出优势。目前新思考销售包括5M、8M、13M、16M的产品,产品主要供应小米、华为。
5、皓泽
2012年6月成立,生产工厂位于河南孟州市,在上海、***都设立了技术研发中心,拥有从事VCM多年,技术强劲的研发团队。虽然进入VCM行业较晚,但凭借强大的资金支持,皓泽不断整合VCM行业资源,实现快速成长。截至2016年底,皓泽已经申请了超过63项专利,其中发明专利就有12项。目前销售包括5M、8M、13M、16M和20M的产品,月产能达到13KK。目前产品主要供应魅族、酷派、天珑、华为、中兴、传音等手机供应商,正快速突破一线品牌。
6、贵鑫
2007年成立,位于江苏省宜兴市,公司非常注重研发以及专利布局,在目前主流四类即AF、中置、OIS、闭回路,都有自主研发的专利。随着专利布局的完善,全自动化产线的实现,越来越多的厂商开始指定采用贵鑫的VCM马达。应对需求增长,贵鑫的VCM马达月产能已经扩充到8kk。
7、金诚泰
2007年成立,总部位于宁波,是比较早发展VCM马达的厂商之一,是国家科技型中小企业技术创新基金企业,是国内为数不多具有自主知识产权的VCM企业。金诚泰目前销售包括5M、8M、13M的产品,月产能为7kk,是酷派、中兴、联想、TCL等手机的供应商。
8、美拓斯
2007年9月,总部位于北京,在昆山有两个生产工厂。开始主要是出口VCM马达。2011年开始布局国内市场,目前销售包括5M、8M、13M的产品,月产能7kk,是小米的主要供应商。
9、新鸿洲
2000年成立,位于福建省厦门市,新鸿洲(XPT)隶属于***拓凯集团,早先是从事各类精密模具的开发、设计、制造及各类塑胶制品的加工。从最先为VCM厂设计、制造模具与黑料件再到独立的VCM厂商,几年时间XPT迎来快速发展。目前销售包括5M、8M、13M的产品,月产能10kk,是诺基亚、索尼、华硕等手机供应商。
10、精毅
2012年2月成立,总部设在深圳,制造基地位于东莞,是一家专业研发、生产、销售VCM的精密制造公司。公司技术团队有超过5年VCM研发经验,技术成熟稳定。目前销售包括5M、8M、13M的产品,其中以8M为主。2016年8月在重庆设立投产两条自动化生产线,产能将由目前的3KK扩大至6KK。
VCM马达因占用电路板面积小,可靠性高,能支持大功率等特点,而广泛应用于手机变焦和硬盘的磁臂驱动中,VCM马达是摄像头模组中的重要组成部分,它不仅决定了摄像头模组的自动对焦(AF)能力,同时也是判断一个摄像头模组性能优异的关键部件,但是,在摄像头模组量产的过程中,经常出现大量VCM作动不良的现象,导致摄像头模组无法正常进行自动对焦,且解析力、近焦、远焦等测试均受影响,其主要原因是VCM马达个体特性不良,因此,需要预先对VCM马达的性能进行测试,那么我们需要重点关注哪些参数了?请参照上图说明。
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