第8课：手机照相模组之vcm介绍
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VCM介绍
VCM主要由以下零件组成： 1. SHIELD CASE外壳或外罩，其作用是保护和使磁场不外泄。有些VCM 没有。 2. YOKE 铁壳，可以分为几块，其作用是导磁，同磁铁一起产生磁场回 路。 3. MAGNET磁铁，不同的设计有不同的磁铁样式和充磁方式，可以分为 几块，产生磁场。 4. COIL线圈，通电后产生推动力。 5. BOBBIN(LENS HOLDER) 绕线支架(镜筒），固定线圈，内部带螺纹 用于旋入镜头。 6. SPRING 弹簧，片状，上下各一。产生与磁力相反的拉力，另一作用 是给线圈导电。 7. CASE 端盖，大多分为上下盖，形式多样，用于固定，限位等作用。 8. SENSOR HOLDER，用于连接VCM。一体式可省略此零件。 9. 其它，某些VCM还有其它的零件，用于产生初始保持力，防尘，固 定，绝缘等作用。
VCM介绍
何为VCM
VCM是Voil Coil Motor 的缩 写，中文叫音圈马达。原用于扬 声器产生振动发声，现用于推动 镜头移动产生自动对焦的成像模 组。
其基本原理是：线圈和镜头筒 固定在一起，磁铁和铁壳构成的 磁场穿过线圈，当线圈中有电流 通过时产生力，使镜筒带镜头前 后移动。
VCM 基本结构
VCM 基本结构
图面仅供参考
Coil Lower case
Upper case Upper spring Wire spring Magnet
Housing
Holder
Lower spring
VCM的主要性能指标总表
�Rated Current 额定电流 �Voltage Range 电压范围 �Terminal Resistance (25oC) 电阻值 �Rated Stroke (Horizontal) 额定行程 �Max Stroke 最大行程 �Starting Current (Horizontal) 启动电流 �Linear Fit Slope 线性斜率 �Hysteresis 回滞误差 �Posture Difference 方向偏差 �Settling time 稳定时间 �Static Tilt 静态偏斜. �Dynamic Tilt 动态偏摆 �Torque for Lens Assy. 镜头扭力
VCM介绍
何为VCM
VCM是Voil Coil Motor 的缩 写，中文叫音圈马达。原用于扬 声器产生振动发声，现用于推动 镜头移动产生自动对焦的成像模 组。
其基本原理是：线圈和镜头筒 固定在一起，磁铁和铁壳构成的 磁场穿过线圈，当线圈中有电流 通过时产生力，使镜筒带镜头前 后移动。
VCM 基本结构
VCM 基本结构
图面仅供参考
Coil Lower case
Upper case Upper spring Wire spring Magnet
Housing
Holder
Lower spring
VCM的主要性能指标总表
�Rated Current 额定电流 �Voltage Range 电压范围 �Terminal Resistance (25oC) 电阻值 �Rated Stroke (Horizontal) 额定行程 �Max Stroke 最大行程 �Starting Current (Horizontal) 启动电流 �Linear Fit Slope 线性斜率 �Hysteresis 回滞误差 �Posture Difference 方向偏差 �Settling time 稳定时间 �Static Tilt 静态偏斜. �Dynamic Tilt 动态偏摆 �Torque for Lens Assy. 镜头扭力
第8课：手机照相模组之vcm介绍.pptx
(图一) 欧菲光科技股份有限公司CCM事业部,打造世界一流的照相模组团队。
2 VCM 工作原理
音圈馬達的作動原理：
當音圈馬達之線圈於磁場中，當施加電壓於線圈以產生電流時，依據勞倫師定律（Lorentz Law），直接
將電能轉換成機械能，如(1)是所示，會有力量作用於線圈上。(必歐-沙伐定律
＆安培定律
1 VCM 基本結構
VCM (Voice Coil Motor)
音圈馬達 欧菲光科技股份有限公司CCM事业部,打造世界一流的照相模组团队。
2 VCM 工作原理
音圈馬達VCM (Voice Coil Motor) 屬於線性直流馬達(Linear Direct-Current Motor) 的一 種，音圈馬達的名稱由來是因為其結構與喇叭相似，如圖一所示，而其組成元件主要包括永 久磁鐵、軛鐵與線圈三部分，它是利用永久磁鐵與軛鐵所構成的具有直接驅動、固定行程 (Stroke)特性的致動器。音圈馬達所產生的推力與流經線圈電流成正比，主要使用於需要線 性推力、扭力、高加速度、高頻致動的線性或旋轉性運動上，由於音圈馬達具有精度高、反 應快的特性，配合閉路(Closed Loop)的控制系統，可以提高磁碟機的軌道密度(Track Density)，增加容量，並降低資料擷取時間(Access Time)，故主要應用是作為磁碟機讀寫 頭的驅動馬達，用來移動磁頭到磁碟片上的各項軌道去讀寫資料。
4 VCM 應用
++
VCM
Lens
FPC
=
AF Module
VCM用于AF (Auto focus自動對焦) 模組，最終應用到高端 自動對焦手機上。
欧菲光科技股份有限公司CCM事业部,打造世界一流的照相模组团队。
2 VCM 工作原理
音圈馬達的作動原理：
當音圈馬達之線圈於磁場中，當施加電壓於線圈以產生電流時，依據勞倫師定律（Lorentz Law），直接
將電能轉換成機械能，如(1)是所示，會有力量作用於線圈上。(必歐-沙伐定律
＆安培定律
1 VCM 基本結構
VCM (Voice Coil Motor)
音圈馬達 欧菲光科技股份有限公司CCM事业部,打造世界一流的照相模组团队。
2 VCM 工作原理
音圈馬達VCM (Voice Coil Motor) 屬於線性直流馬達(Linear Direct-Current Motor) 的一 種，音圈馬達的名稱由來是因為其結構與喇叭相似，如圖一所示，而其組成元件主要包括永 久磁鐵、軛鐵與線圈三部分，它是利用永久磁鐵與軛鐵所構成的具有直接驅動、固定行程 (Stroke)特性的致動器。音圈馬達所產生的推力與流經線圈電流成正比，主要使用於需要線 性推力、扭力、高加速度、高頻致動的線性或旋轉性運動上，由於音圈馬達具有精度高、反 應快的特性，配合閉路(Closed Loop)的控制系統，可以提高磁碟機的軌道密度(Track Density)，增加容量，並降低資料擷取時間(Access Time)，故主要應用是作為磁碟機讀寫 頭的驅動馬達，用來移動磁頭到磁碟片上的各項軌道去讀寫資料。
4 VCM 應用
++
VCM
Lens
FPC
=
AF Module
VCM用于AF (Auto focus自動對焦) 模組，最終應用到高端 自動對焦手機上。
欧菲光科技股份有限公司CCM事业部,打造世界一流的照相模组团队。
VCM行业现状
15
16 17 18 19 20
三美达
东勤 松诺 …… …… ……
数据来源：伙伴产业研究院PAISI
数据来源：伙伴产业研究院PAISI
2017年产品现状：双摄时代来临，VCM迎来新的增长
按照像素分类：500万（5M）、800万（8M）、1300万（13M）、1600（16M）。 按照功能分类：开环马达（OPEN-LOOP）、闭环马达（CLOSE-LOOP）、中置马达 （Alternate）、OIS（光学防抖）
一文看懂全球摄像头VCM行业现状
摄像头VCM介绍
VCM：英文Voice Coil Motor，俗称音圈电机或音圈马达，作用是调节镜头的位置，使 摄像呈现最清晰的状态。目前大量应用于手机摄像头自动调焦。
中 国 智 造 产 业 智 库
伙伴产业研究院
你的智能手机能够自动调焦和防抖， 全靠这个小马达。
规模现状：2018年全球VCM出货量将达到15.3亿颗
全球后置摄像头自动对焦渗透率进一步提高 双摄（AF+AF，AF+OIS）带来新的增长点
20 14% 12%
中国智造产业第一智库
伙伴产业研究院
16
10%
12
8% 6% 4%
8
4
2%
0 2014 2015 2016 2017 2018E 2019F 2020F 数据来源：伙伴产业研究院PAISI 0%
数据来源：伙伴产业研究院PAISI
竞争格局：日韩大幅领先，国产快速崛起
中国智造产业第一智库
伙伴产业研究院
阿尔卑斯
东电化
三美
三星电机
磁化
新思考
中蓝电商（阿尔卑斯、东 电化、三美）大幅领先 韩国VCM厂商（三星电机、磁 化）处于第二梯队 国产VCM厂商在快速崛起
vcm名词解释
vcm名词解释
摘要：
一、VCM 名词简介
1.VCM 的定义
2.VCM 的应用领域
二、VCM 的组成及原理
1.VCM 的组成成分
2.VCM 的工作原理
三、VCM 的特点与优势
1.VCM 的特点
2.VCM 的优势
四、VCM 的发展趋势与展望
1.VCM 技术的创新与发展
2.VCM 在我国的应用前景
正文：
【VCM 名词解释】
VCM（Voice Coil Motor，音圈马达）是一种将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各种电子设备中，如手机、摄像头、打印机等。
VCM 具有体积小、响应快、精度高等特点，能实现高精度的定位和控制。
【VCM 的组成及原理】
VCM 主要由线圈、磁铁、弹片和壳体等组成。
当给线圈通电时，会产生
磁场，与磁铁磁场相互作用，使磁铁产生位移，进而带动弹片运动。
线圈和磁铁之间的间隙越小，转矩越大，运动精度也越高。
【VCM 的特点与优势】
VCM 的特点包括：高精度、高转矩、响应速度快、体积小、低噪音等。
VCM 的优势主要体现在其广泛的应用领域和优越的性能。
随着科技的发展，VCM 在智能手机、无人机、自动驾驶等领域的应用将越来越广泛。
【VCM 的发展趋势与展望】
未来，VCM 技术将继续发展，以满足更高精度的定位需求。
例如，通过采用多线圈设计、优化磁场分布等方式，提高VCM 的性能。
VCM教程
模组成像示意图
三、VCM马达的用途
随着照相手机向高像素发展，它对自动对焦功能开始 提出要求。
一般来说，用户希望200万像素以上的照相手机要具有 自动对焦功能。但按传统方式，对焦功能会大大增加 电路板尺寸和手机的厚度，而当今时代，电子产品短 小轻薄的追求愈来愈苛刻，
因此，VCM成为手机摄像模组的最佳选择．
讲义大纲:
一.什么是VCM 二.VCM成像原理 三.VCM马达的用途 四.VCM马达的特点 五.马达种类 六.VCM马达结构介绍 七.VCM产品特性
一.什么是VCM？
VCM 取自Voice Coil Motor 首位英文字母的缩写, 俗称音圈马达或音圈电机。 因其原理和扬声器类似，所以叫音圈电机。
增益 40mA～60mA之间增加 的行程
VCM产品特性
位置差
间隔5mA测量 水平位置与向上位置 行程差值 水平位置与向下位置 行程差值
标准 向上位置差≤50μm 向下位置差≤50μm
例：B85D59实际值 向上位置差＜20μm 向下位置差＜20μm
AFL马达的电磁回路及驱动原理
电磁驱动力： Fc=ｎ・BILb
弹簧力： Fs=K・⊿
行程函数： ⊿=1/K・ｎ・BILbーｆ
可简略为： ⊿=G・Iーｆ
磁场方向及线圈位置
线圈的电流方向
线圈中产生向上的力
按左手法则线圈中产生与电流成正比的驱 动力，此力与弹簧的拉力取得平衡，从而 控制镜头的位置。
目前世界上的手机变焦和硬盘的磁臂的驱动电机一 般都是VCM。
二．VCM成像原理
凸透镜成像原理
焦距f、物距u、像距v三者关系符合下列公式时，图像清晰
1 =1+1 f uv
f 固定，物距u大→像距v小 物距u小→像距v大
自动对焦原理
自动对焦技术探究—101190039 黄建建【图片鉴赏】图中的“AF”意思是可自动对焦图为相机自动对焦原理图为相机上自动对焦的一些选项【概念解析】“自动对焦”（AF，是英文Auto Focus的缩写）又称为“自动调焦”，是照相机上所设的一种通过电子及机械装置自动完成对被摄物对焦，并达到使影像清晰的功能。
自动对焦最主要的特点是聚焦准确性高，操作方便，特别是对被摄物的聚焦，自动对焦更具优势，同时也有利于摄影者把精力更多地集中在所拍摄的画面上。
自动对焦可分为主动式自动对焦和被动式自动对焦两类。
主动式自动对焦主要是利用发射红外线或超声波量度被摄物的距离，自动对焦系统根据所获得的距离资料驱动镜头调节像距，从而完成自动对焦；被动式自动对焦主要是通过接受来自被摄物的光线，以电子视测或相位差检测的方式完成自动对焦。
图为自动对焦概念图【自动对焦分类】作为成像系统的一项关键技术，自动对焦技术于20世纪70年代最初应用于照相系统，传统的对焦技术大部分是基于测距原理的1，如超声波测距法、反射能量法2、3和一些基于三角测距原理的方法4；随着电子技术和信号处理技术的发展，人们找到了一些手段对准确对焦图像的信号和离焦图像的信号进行鉴别，由此产生了基于视频信号分析的自动对焦技术，并应用于摄像系统5,6；进入20世纪90年代后，以CCD(或CMOS获取的图像作为对焦的基本信息，以图像分析与处理为基础的智能化自动对焦技术蓬勃发展，在以数字相机为代表的现代数字成像系统中广泛采用71．像偏移法像偏移法像偏移法应用三角测量原理，如图1-1所示。
由被摄物体所发出的光线，同时进入测距器的左、右两端，右端为可动扫描反光镜，左端为固定反光镜。
从近距离到远距离，反光镜作大约1o扫描运动，测距计上左、右两光束，分别成像在两组各由五个硅光二极管组成的线阵接收元件上，通过两组间的信号比较，求得合适的对焦位置。
用CCD代替硅光二极管作为接收元件可形成固态三角测距自动对焦系统.它的两侧光路中的反光镜均为固定方式，被摄物体的距离信息通过在CCD上的成像位置的差异反映出来，可直接由CCD元件进行检测和分辨。
第8课：手机照相模组之VCM介绍
高端AF手機
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哈哈，下課啦！
课程完毕，欢迎提问!
其中F 為作用於線圈上之力（又稱勞倫師力），I 為線圈上之電流，L 為導線之總長度，其方向為電流之方
向，B 為磁通密度，r 為線圈在磁場中之長度與總長度之比，若磁通密度、導線方向及作用力方向三者互
相垂直時，可改用純量式來表示，如（2）是所示
F＝rILB＝rIKf………………………...………………………（2）
(图一)
2 VCM 工作原理
音圈馬達的作動原理：
當音圈馬達之線圈於磁場中，當施加電壓於線圈以產生電流時，依據勞倫師定律（Lorentz Law），直接
將電能轉換成機械能，如(1)是所示，會有力量作用於線圈上。(必歐-沙伐定律
＆安培定律
V=IR)
F＝rILxB…………………………………………………..……（1）
其中Kf＝LB，為力量常數。
對一音圈馬達而言B及L已被固定，唯一可控制的參數為電流I，由（2）是可知電流和力量成正比，只要適
當地控制電流即可控制其運動。音圈馬達的機械行程運作在可動部線圈部分，當電流流經繞線線圈時，將
產生軸向的推力，此推力大到足以克服摩擦力、慣性及繞線線圈上的負載時，則定部磁場與動部繞線線圈
會產生相對運動。基於馬達操作的行程考量，可選擇線圈與磁鐵的軸向長度，使得推力相對於此行程的曲
線相當的平坦，一般選擇行程兩極端的推力與行程終點的推力衰減度以不超過5%為原則。
3 VCM 工藝流程
磁石組裝
磁石點膠
磁石框架 目檢
去除鏡桶 毛邊
下彈片點膠
下彈片點焊
下彈片折彎
退漆與整線
繞線及后 處理
手机摄像模组基本知识
4. 模组生产相关技术及图纸
4.1.2 镜片材质
• •
• • •
光学塑料 主要优点：1.非球面镜片的面型是由多项方程式决定的，其表面各点 的半径各不相同，在光学系统中引进非球面，可以校正球差、慧差、 畸变、像散等像差，使光学系统像质提高。 2.塑料非球面光学零件由于具有重量轻、成本低 、易于模压 成型以及耐冲击性能好等优点，在军事、摄影、医学、工业等领域有 着非常广阔的应用前景。 主要缺点：热膨胀系数和折射率的温度系数比光学玻璃大的多。 塑胶材料：PMMA、PC、PS、ZONEX、TOPAS等。
1.6.2 CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）
定义：即互补型金属氧化物半导体。它被看作未来的成像器件，因为CMOS结 构相对简单，与现有的大规模集成电路生产工艺相同，从而生产成本可以降 低。从原理上，CMOS的信号是以点为单位的电荷信号，更为敏感，速度也更 快，更为省电。现在高级的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工艺还不是十分 成熟，普通的 CMOS 分辨率低而成像较差，太容易出现杂色点。
4. 模组生产相关技术及图纸
4.1 镜头
4. 模组生产相关技术及图纸
4.ive Focal Length) 一般用 f 表示。 定义：在光学系统中，主平面到焦点的距离。 视场角：View Angle (Field Of View) 一般用ω表示半视角。 定义：入瞳中心对物的张角或出瞳中心对像的张角。 光圈（相对孔径） 定义：焦距与入瞳直径之比，一般用F或F/NO表示。 畸变：Distortion 定义：实际像高与理想像高的差异，分桶形和枕形畸变，在光学设计中，通 常用q’来表示，一般采用百分比形式。 相对照度：Relative Illumination 定义：边缘亮度与中心亮度之比，一般要大于55%，否则容易出现黑角现象。 分辨率：Resolution 定义：是反映光学系统能分辨物体细节的能力，它是一个很重要的性能，用 来作为光学系统的成像质量最重要指标。
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欧菲光科技股份有限公司CCM事业部,打造世界一流的照相模组团队。
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3
VCM 工藝流程
磁石組裝 磁石點膠
磁石框架 目檢 去除鏡桶 毛邊 繞線及后 處理
下彈片點膠
下彈片點焊
下彈片折彎
退漆與整線
繞線半成 品目檢
下彈片與鏡 桶目檢
五合一組裝
五合一點膠
五合一半 成品目驗
上彈片點焊
外觀尺寸 檢驗
測試導通
組裝鐵殼
欧菲光科技股份有限公司
项目管理部训练教材之VCM介绍
讲 解：晏政波 日 期：2012.7.12
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0
資料內容
1
VCM 基本結構 VCM 工作原理 Leabharlann CM 工藝流程 VCM 應用2
3
4
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點膠半成 品目檢
上彈片點膠
性能評價 測試
傾角抽檢 測試
成品清潔 排盤
FQC
包裝入庫
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4
VCM 應用
+
VCM
+
Lens FPC
=
AF Module
VCM用于AF (Auto focus自動對焦) 模組，最終應用到高端 自動對焦手機上。 高端AF手機 欧菲光科技股份有限公司CCM事业部,打造世界一流的照相模组团队。
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VCM 基本結構
VCM (Voice Coil Motor) 音圈馬達
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VCM 工作原理
音圈馬達VCM (Voice Coil Motor) 屬於線性直流馬達(Linear Direct-Current Motor) 的一 種，音圈馬達的名稱由來是因為其結構與喇叭相似，如圖一所示，而其組成元件主要包括永 久磁鐵、軛鐵與線圈三部分，它是利用永久磁鐵與軛鐵所構成的具有直接驅動、固定行程 (Stroke)特性的致動器。音圈馬達所產生的推力與流經線圈電流成正比，主要使用於需要線 性推力、扭力、高加速度、高頻致動的線性或旋轉性運動上，由於音圈馬達具有精度高、反 應快的特性，配合閉路(Closed Loop)的控制系統，可以提高磁碟機的軌道密度(Track Density)，增加容量，並降低資料擷取時間(Access Time)，故主要應用是作為磁碟機讀寫 頭的驅動馬達，用來移動磁頭到磁碟片上的各項軌道去讀寫資料。
(图一) 欧菲光科技股份有限公司CCM事业部,打造世界一流的照相模组团队。
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VCM 工作原理
音圈馬達的作動原理： 當音圈馬達之線圈於磁場中，當施加電壓於線圈以產生電流時，依據勞倫師定律（Lorentz Law），直接 將電能轉換成機械能，如(1)是所示，會有力量作用於線圈上。(必歐-沙伐定律 ＆安培定律 V=IR) F＝rILxB…………………………………………………..……（1） 其中F 為作用於線圈上之力（又稱勞倫師力），I 為線圈上之電流，L 為導線之總長度，其方向為電流之方 向，B 為磁通密度，r 為線圈在磁場中之長度與總長度之比，若磁通密度、導線方向及作用力方向三者互 相垂直時，可改用純量式來表示，如（2）是所示 F＝rILB＝rIKf………………………...………………………（2） 其中Kf＝LB，為力量常數。 對一音圈馬達而言B及L已被固定，唯一可控制的參數為電流I，由（2）是可知電流和力量成正比，只要適 當地控制電流即可控制其運動。音圈馬達的機械行程運作在可動部線圈部分，當電流流經繞線線圈時，將 產生軸向的推力，此推力大到足以克服摩擦力、慣性及繞線線圈上的負載時，則定部磁場與動部繞線線圈 會產生相對運動。基於馬達操作的行程考量，可選擇線圈與磁鐵的軸向長度，使得推力相對於此行程的曲 線相當的平坦，一般選擇行程兩極端的推力與行程終點的推力衰減度以不超過5%為原則。