CN104937482A - 相机模块及其自动聚焦方法 - Google Patents

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Abstract

一种相机模块包括：固定单元，其包括形成在所述固定单元中的孔；移动单元，其包括至少一个透镜，并且被构造成在所述固定单元的所述孔中线性移动；以及驱动单元，其被构造成驱动所述移动单元。此外，所述驱动单元包括：相应的磁体，其被布置在所述固定单元的所述孔的内表面中；移动线圈，其围绕所述移动单元的外表面；以及固定线圈，其被布置在所述固定单元中，并且构造成从所述移动线圈接收可基于与所述移动线圈的距离而改变的电流或电压。

Description

相机模块及其自动聚焦方法
技术领域
本发明的实施方式涉及具有音圈(voice coil)电机致动器的相机模块及其自动聚焦方法。
背景技术
移动终端包括高度集成的各种功能，并且趋向于重量轻并具有小尺寸。另外，安装在移动终端中的相机模块正通过包括更小的透镜而缩小尺寸。此外，相机模块的光学系统需要自动聚焦功能以使物体变得清楚可见。这种自动聚焦功能需要各种类型的致动器以使透镜模块移动到最佳焦点。相机模块的自动聚焦还可以根据用于使透镜模块移动的致动器的特性而改变。
自动聚焦致动器可以包括各种类型的致动器。各种致动器的示例包括音圈电机(VCM)致动器、由压电力驱动的致动器以及基于电容方法驱动的MEMS致动器。另外，音圈电机(VCM)致动器由其中永久磁体设置在相机模块的固定单元中的磁路(magnetic circuit)构造，利用附接到透镜模块的线圈进行驱动，使得音圈电机致动器能够使用通过线圈行进(traveling)的洛伦兹力来驱动透镜模块。
此外，仅为了计算针对透镜模块的自动聚焦的光学值，音圈电机致动器就要使用附接到透镜模块的传感器来提取从透镜模块的相变计算出的磁通量值之间的差。在这种音圈电机致动器中，必须将三个电源连接到传感器以将该传感器附接到透镜模块。因此，制造工艺复杂。换句话说，必须在音圈电机致动器的透镜模块中设置至少五个连接器，并且所述至少五个连接器包括用于与位于透镜模块中的线圈电连接的两个连接器以及用于与位于透镜模块中的传感器电连接的三个连接器。因此，难以设计和制造音圈电机致动器。
此外，在使用具有附接在其上的传感器的透镜模块的音圈电机致动器中，使透镜模块移动到自动聚焦的最佳位置花费相当长的时间。在透镜模块中，还可能存在自动聚焦位置误差。
发明内容
技术问题
因此，本发明的一个目的在于解决上述缺点和其它问题。
本发明的另一目的在于提供一种相机模块及其自动聚焦方法，该相机模块具有设置有传感器的固定单元以及布置有通量畸变伸出部(flux distortion projection)的移动单元，以迅速并精确地找到自动聚焦位置。
本发明的另一目的在于提供一种相机模块以及用于该相机模块的自动聚焦的方法，该相机模块包括布置在固定单元中的固定线圈以及布置在移动单元中的移动线圈，该相机模块能够基于根据固定线圈与移动线圈之间的距离的电流或电压的偏移值来迅速且精确地找出自动聚焦位置。
本发明的另一个目的在于提供一种相机模块以及用于该相机模块的自动聚焦的方法，该相机模块包括布置在弹簧与固定单元之间以减小该弹簧的固有振动(propervibration)的阻尼器。
技术解决方案
为了实现这些目的和其它优点并且根据本发明的目的，如本文所实施和广泛地描述的，一种相机模块包括：固定单元，其包括形成在所述固定单元中的孔；移动单元，其包括至少一个透镜，所述移动单元被构造成在所述固定单元的所述孔中线性移动；以及驱动单元，其用于驱动所述移动单元，其中，所述驱动单元包括：磁体，其被布置在形成在所述固定单元中的所述孔的内表面中；移动线圈，其被构造成围绕所述移动单元的外表面；以及固定线圈，其被布置在所述固定单元中，以从所述移动线圈接收可基于与所述移动线圈的距离而改变的电流或电压。
在所述相机模块的另一实施方式中，所述驱动单元可以包括：多个磁体，其被布置在形成在所述固定单元中的所述孔的内表面中；传感器，其被布置在形成在所述固定单元中的所述孔的所述内表面中，以感测由所述移动单元的移动引起的通量的变化；线圈，其围绕所述移动单元的外表面；以及通量畸变伸出部，其从所述移动单元的所述外表面伸出，以使由所述移动单元的移动引起的所述通量畸变。
本发明的实施方式还提供了一种用于相机模块的自动聚焦的方法，该相机模块包括：移动单元，其包括用于使通量流动(flux flow)畸变的通量畸变伸出部和布置在所述移动单元中的透镜；以及固定单元，其包括布置在所述固定单元中以感测由所述移动单元的移动引起的所述通量的变化的传感器，用于所述相机模块的自动聚焦的所述方法包括以下步骤：感测通过所述移动单元的透镜入射的图像以及由所述移动单元的移动引起的通量的变化；处理所感测的图像信号；基于经处理的图像信号以及由所述移动单元的移动引起的所述通量的变化值来计算最佳聚焦位置值；以及使所述移动单元移动到所计算的最佳聚焦位置值。
本发明的实施方式还提供了一种用于相机模块的自动聚焦的方法，该相机模块包括：移动单元，其包括移动线圈和布置在所述移动单元中的透镜；以及固定单元，其包括布置在所述固定单元中以从所述移动线圈接收可基于与所述移动线圈的距离而改变的电流或电压的固定线圈，用于所述相机模块的自动聚焦的所述方法包括以下步骤：对所述移动线圈施加驱动信号，并且基于所述驱动信号来使所述移动单元移动；感测通过所述移动单元的所述透镜入射的图像，并且检测基于根据所述移动单元的移动在所述移动线圈与所述固定线圈之间的距离的电流或电压的偏移值；处理所感测的图像信号；基于经处理的图像信号以及所检测的所述电流或电压的偏移值来计算最佳聚焦位置值；以及使所述移动单元移动到所计算的最佳聚焦位置值。
有益效果
根据本发明的一个实施方式，相机模块可以具有布置在固定单元中的固定线圈以及布置在移动单元中的移动线圈。另外，相机模块可以根据固定线圈与移动线圈之间的距离来检测电流或电压的偏移值，仅以迅速且精确地找出自动聚焦位置。
根据本发明的另一实施方式，相机模块可以具有布置在弹簧与固定单元之间的阻尼器，仅以减小弹簧的固有振动。因此，可以防止自动聚焦的误差，并且可以减少自动聚焦时间。
要理解的是，本发明的前面的简要描述和下面的详细描述二者是示例性和说明性的，并且旨在提供对要保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本申请并构成本申请的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来说明本发明的原理。
在附图中：
图1A和图1B是例示了根据本发明的一个实施方式的相机模块的结构的图；
图2A和图2B是例示了图1A中所示的磁体的布置的平面图；
图3是例示了图1A中所示的磁体与线圈之间的距离的平面图；
图4是例示了图1A中所示的传感器与通量畸变伸出部之间的距离的截面图；
图5A至图5C是例示了图1A中所示的通量畸变伸出部的位置的截面图；
图6和图7是例示了由通量畸变伸出部产生的通量行进畸变的图；
图8是例示了图1A中所示的弹簧的平面图；
图9是例示了关于图1A中所示的线圈、磁体和通量畸变伸出部的相对位置的图；
图10A至图10C是例示了根据图1A中所示的线圈的移动的通量的变化的图；
图11是例示了根据本发明的一个实施方式的相机模块的自动聚焦控制单元的框图；
图12是例示了根据本发明的一个实施方式的用于相机模块的自动聚焦的方法的流程图；
图13是例示了根据本发明的另一实施方式的相机模块的结构的图；
图14是例示了图13中所示的根据本发明的实施方式的相机模块的检测单元的电路的图；
图15是例示了图13中所示的固定线圈与移动线圈之间的电磁感应的图；
图16是例示了图13中所示的弹簧的平面图；
图17是示出了在对阻尼器施加了弹簧之前和之后的固有频率的特性的曲线；
图18是例示了图13中所示的根据本发明的实施方式的相机模块的自动聚焦控制单元的框图；以及
图19和图20是例示了图13中所示的根据实施方式的相机模块的自动聚焦方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图根据在本文中公开的示例性实施方式详细地给出描述。为了便于参照附图简要描述，相同或等同的组件可以设置有相同的附图标记，并且其描述将不再重复。一般而言，诸如“模块”和“单元”这样的后缀可以被用于指代元件或组件。本文中使用这样的后缀仅旨在利于本说明书的描述，并且后缀本身并不旨在提供任何特殊的含义或功能。
附图被用来帮助容易理解各个技术特征，并且应该理解的是，本文中提供的实施方式不受附图的限制。同样，除了那些在附图中被明确阐述的以外，本发明应当被解释为延伸到任何改变、等同物和替代方案。尽管术语第一、第二等可以在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语限制。这些术语一般地仅被用来区分一个元件和另一元件。
尽管术语第一、第二、第三等可以在本文中用来描述各种元件、组件、区域、层和/或截面，然而这些元件、组件、区域、层和/或截面不应该受这些术语限制。这些术语仅用来区分一个元件、组件、区域、层或截面和另一区域、层或截面。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面所讨论的第一元件、组件、区域、层或截面可以被称为第二元件、组件、区域、层或截面。
当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，该元件或层可以直接地在另一个元件或层上、连接或联接到另一个元件或层，或者可以存在介于中间的元件或层。相比之下，当元件被称为被“直接在”另一元件或层“上”、“直接地连接到”或“直接地联接到”另一元件或层时，不存在介于中间的元件或层。如本文所使用的，术语“和/或”包括关联的列出的项中的任一个以及一个或更多个的所有组合。另外，“X、Y和Z中的至少一个”能够被解释为仅X、仅Y、仅Z、或者两个或更多个项X、Y和Z的任何组合(例如，XYZ、XYY、YZ、ZZ)。
本文所使用的术语仅用于描述实施方式的目的，并且不旨在限制所公开的主题。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”均旨在也包括复数形式。另外，当在本说明中使用术语“包括”和/或“包含”时，术语“包括”和/或“包含”指定规定的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。
本文所提出的移动终端可以使用各种不同类型的终端来实施。这些终端的示例包括蜂窝电话、智能电话、用户设备、膝上型计算机、数字广播终端、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、导航仪、便携式计算机(PC)、板型PC、平板PC、超级本、可穿戴装置(例如，智能手表、智能眼睛、头戴式显示器(HMD))等。
仅通过非限制性的示例的方式，将参考对特定类型的移动终端进行进一步的描述。然而，这样的教导同样适用于其它类型的终端(诸如上面提到的这些类型的终端)。此外，这些教导也可以被应用到固定终端(诸如数字TV、台式计算机等)。
图1A和图1B是例示了根据本发明的一个实施方式的相机模块的结构的图。具体地，图1A是平面图，而图1B是沿着I-I线的截面图。如示出的，相机模块包括固定单元1100、移动单元1200和驱动单元1300。
另外，可以在固定单元1100的中心区域中形成孔1110。移动单元1200包括至少一个透镜1210，并且在固定单元1100的孔1110中线性移动。移动单元1200可以是具有透镜1210的透镜模块。此外，驱动单元1300能够驱动移动单元1200沿着向上和向下的方向线性移动。
移动单元1300可以是用于使移动单元1200移动的致动器，并且包括多个磁体1310、传感器1320、线圈1330和通量畸变伸出部1340。另外，可以在形成在固定单元1100中的孔1110的内表面中布置多个磁体1310。例如，可以以均匀的间隔来布置多个磁体1310。还可以以不同的间隔来布置多个磁体1310。
可以关于经过形成在固定单元1100中的孔1110的中心的坐标轴1400对称地布置多个磁体1310。关于经过形成在固定单元1100中的孔1110的中心的坐标轴1400对称地布置多个磁体1310的原因在于，能够在没有外部影响的情况下稳定地感测由作为透镜模块的移动单元1200的移动引起的通量的变化。
另选地，相邻的磁体1310彼此间隔开第一距离，并且磁体1310可以与线圈1330间隔开第二距离。第一距离可以比第二距离远。多个磁体1310可以分别由从孔1110的内表面伸出的磁体支承件1230支承。
传感器1320可以被布置在形成在固定单元1100中的孔1110的内表面中，并且感测根据移动单元1200的移动的通量的变化。传感器1320可以被布置在相邻的磁体1310之间。另外，传感器1320可以是霍尔传感器和搜索线圈传感器中的至少一种。
传感器1320可以由从孔1110的内表面伸出的传感器支承件1220支承。可以关于经过形成在固定单元1100中的孔1110的中心的坐标轴1400对称地布置传感器支承件1220。能够在没有外部影响的情况下稳定地感测根据移动单元1200的移动的通量的变化。
接下来，可以将线圈1330布置成围绕移动单元1200的外表面，并且与移动单元1200一起移动。通量畸变伸出部1340可以从移动单元1200的外表面伸出，以使根据移动单元1200的移动的通量流动畸变。
另外，通量畸变伸出部1340可以被布置成面对传感器1320。通量畸变伸出部1340和传感器1320可以彼此间隔开预定距离。例如，通量畸变伸出部1340与传感器1320之间的距离可以约为0.05～0.5mm。
通量畸变伸出部1340可以被布置在移动单元1200的边缘部分中，并且本发明的实施方式不限于此。此外，通量畸变伸出部1340可以被布置在线圈1330上。另外，可以关于经过形成在固定单元1100中的孔1110的中心的坐标轴1400对称地布置通量畸变伸出部1340。
关于经过形成在固定单元1100中的孔1110的中心的坐标轴1400对称地布置通量畸变伸出部1340的原因在于，能够在没有外部影响的情况下稳定地感测根据作为透镜模块的移动单元1200的移动的通量的变化。驱动单元1300可以包括弹簧1350，该弹簧1350连接在固定单元1100与移动单元1200之间，以当移动单元1200正在移动时提供弹力。
可以在弹簧1350与固定单元1100之间布置阻尼器。可以与弹簧1350和固定单元1100之间的连接点相邻地布置阻尼器。另外，设置阻尼器的原因在于能够减小弹簧350的振动。还能够通过减小滞后(hysteresis)来防止自动聚焦的误差。
相机模块还可以包括用于控制作为透镜模块的移动单元的自动聚焦的自动聚焦控制单元。该自动聚焦控制单元可以包括图像传感器、图像信号处理器、聚焦位置计算器和驱动控制器。
图像传感器能够感测通过移动单元1200的透镜1210入射的图像，并且图像信号处理器能够处理由图像传感器感测的图像信号。聚焦位置计算器可以接收由布置在固定单元110中的传感器1320所感测的、根据移动单元1200的移动的通量的变化，并且计算最佳聚焦位置值。
驱动控制器能够控制驱动单元使移动单元1200移动到所计算的最佳聚焦位置值。根据本发明的一个实施方式的相机模块可以具有附接到固定单元1100的传感器1320以及布置在移动单元1200中的通量畸变伸出部1340，使得能够迅速并精确地找到自动聚焦位置。在本发明的实施方式中，在弹簧1350与固定单元1100之间布置有阻尼器，并且减小了弹簧1350的固有振动。因此，可以防止自动聚焦的误差。
接下来，图2A和图2B是例示了图1A中所示的磁体的布置的平面图。如图2A和图2B中所示，多个磁体1310可以被布置在形成在固定单元中的孔的内表面中，并且所述多个磁体1310可以被布置成围绕线圈1330。换句话说，仅为了构造磁路，永久磁体被布置在固定单元中，而移动线圈被布置在移动单元中。在这种磁路中，作为透镜模块的移动单元由流经线圈的洛伦兹力驱动。
多个磁体1310可以彼此间隔开相同的距离，并且可以关于经过形成在固定单元中的孔的中心的坐标轴1400对称地布置所述多个磁体1310。关于坐标轴对称地布置多个磁体1310的原因在于，能够在没有外部影响的情况下稳定地感测根据移动单元的移动的通量的变化。
例如，当在线圈1330附近布置了第一磁体、第二磁体、第三磁体和第四磁体(1310a、1310b、1310c和1310d)这四个磁体时，第一磁体1310a与第二磁体1310b之间的距离(d1)、第二磁体1310b与第三磁体1310c之间的距离(d2)、第三磁体1310c与第四磁体1310d之间的距离(d3)以及第一磁体1310a与第四磁体1310d之间的距离(d4)可以彼此相等。
可以将多个磁体1310布置成不面对从线圈1330伸出的通量畸变伸出部1340。这是因为必须将传感器布置在第一磁体1310a与第四磁体1310d之间的距离(d4)上，这是面对通量畸变伸出部1340的区域。此外，可以按照不同的间隔来布置多个磁体1310，并且可以关于经过形成在固定单元中的孔的中心的坐标轴1400对称地布置所述多个磁体1310。
例如，当如图2B中所示地在线圈1330附近布置了第一磁体1310a、第二磁体1310b、第三磁体1310c和第四磁体1310d这四个磁体时，第一磁体1310a与第二磁体1310b之间的距离(d1)和第三磁体1310c与第四磁体1310d之间的距离(d3)可以彼此相等，并且第二磁体1310b与第三磁体1310c之间的距离(d2)和第一磁体1310a与第四磁体1310d之间的距离(d4)可以彼此相等。
第一磁体1310a与第二磁体1310b之间的距离(d1)和第三磁体1310c与第四磁体1310d之间的距离(d3)可以小于第二磁体1310b与第三磁体1310c之间的距离(d2)和第一磁体1310a与第四磁体1310d之间的距离(d4)。
如果布置在第一磁体1310a与第四磁体1310d之间的距离(d4)上的传感器太接近于磁体1310，则根据作为透镜模块的移动单元的移动的通量的变化最小，并且可能难以精确地感测该通量的变化。
图3是例示了图1A中所示的磁体与线圈之间的距离的平面图。如图3中所示，多个磁体1310可以被布置在形成在固定单元中的孔的内表面中，并且围绕布置在移动单元中的线圈1330。可以按照均匀的间隔来布置多个磁体，并且可以关于经过形成在固定单元中的孔的中心的坐标轴对称地布置所述多个磁体。
另外，每两个相邻的磁体1310可以间隔开第一距离(d11)，并且这些磁体和线圈可以间隔开第二距离(d12)。第一距离(d11)可以比第二距离(d12)远。如果磁体1310与线圈1330之间的距离太远，则通过线圈1330行进的通量弱，并且当作为透镜模块的移动单元正在移动时，通量的变化最小。因此，可能难以精确地感测通量的变化。
图4是例示了图1A中所示的传感器与通量畸变伸出部之间的距离的截面图。如图4中所示，传感器1320可以被布置在形成在固定单元中的孔的内表面中，并且感测由移动单元1200的移动引起的通量的变化。传感器1320可以是以下项中的至少一个：霍尔传感器、磁阻传感器和搜索线圈传感器。
可以由传感器支承件1220支承传感器1320，并且可以关于经过形成在固定单元中的孔的中心的坐标轴1400对称地布置传感器支承件1220。因此，传感器支承件1200可以包括：第一传感器支承件1220a，其布置在移动单元1200的预定部分中以支承传感器1320；以及第二传感器支承件1220b，其布置在移动单元1200的另一相对部分中。
线圈1330可以被布置成围绕移动单元1200的外表面，并且与移动单元1200一起移动。通量畸变伸出部1340可以从移动单元1200的外表面伸出，并且使根据移动单元1200的移动的通量流动畸变。通量畸变伸出部1340可以包括：第一通量畸变伸出部1340a，其布置在移动单元1200的预定部分中以面对第一传感器支承件1220a和传感器1320；以及第二通量畸变伸出部1340b，其布置在移动单元1200的另一相对部分中以面对第二传感器支承件1220b。
另外，第一通量畸变伸出部1340a和传感器1320可以彼此间隔开一距离(d21)。例如，第一通量畸变伸出部1340a与传感器1320之间的距离(d21)可以约为0.05mm。第一通量畸变伸出部1340和第一传感器支承件1220a可以彼此间隔开一距离(d22)。该距离(d22)可以比第一畸变伸出部1340a与传感器1320之间的距离(d21)远传感器1320的厚度。
第一通量畸变伸出部1340a与第一传感器支承件1220a之间的距离(d22)可以等于第二通量畸变伸出部1340b与第二传感器支承件1220b之间的距离(d23)。对称地布置传感器支承件1220和通量畸变伸出部1340的原因在于，能够在没有外部影响的情况下稳定地感测根据作为透镜模块的移动单元1200的移动的通量变化。
图5A至图5C是例示了图1A中所示的通量畸变伸出部的位置的截面图。如图5A至图5C中所示，通量畸变伸出部1340可以使根据移动单元1200的移动的通量流动畸变。如图5A中所示，通量畸变伸出部1340可以从围绕移动单元1200的外表面的线圈1330伸出。
另外，可以与具有透镜1210的移动单元1200的上表面1200a相邻地布置通量畸变伸出部1340。例如，线圈1330可以包括：中心部分1330a；第一边缘部分1330b，其布置在紧挨着中心部分1330a并与移动单元1200的上表面1200a相邻的一部分中；以及第二边缘部分1330b，其布置在紧挨着中心部分1330a并与移动单元1200的下表面相邻的相对部分中。通量畸变伸出部1340可以从线圈1330的第一边缘部分1330b伸出。
另选地，如图5B中所示，通量畸变伸出部1340可以从与具有透镜1210的移动单元1200的上表面1200a相邻的、移动单元1200的外表面伸出。通量畸变伸出部1340可以与围绕移动单元1200的外表面的线圈1330的预定部分接触。
设置在通量畸变伸出部1340中的伸出部分的高度可以大于设置在线圈1330中的伸出部分的高度。例如，侧表面1200与线圈1330的伸出的上表面之间的距离(d31)可以小于移动单元1200的侧表面与通量畸变伸出部1340的伸出的上表面之间的距离(d32)。
通量畸变伸出部1340的伸出高度与线圈1330的伸出高度的比率是1.1:1～2:1。另选地，通量畸变伸出部1340可以从围绕移动单元1200的外表面的线圈1330伸出。通量畸变伸出部1330可以被布置在线圈1330的中心部分。例如，线圈1330可以包括：中心部分1330a；第一边缘部分1330b，其紧挨着中心部分1330a、与移动单元1200的上表面1200a相邻地布置；以及第二边缘部分1330b，其紧挨着中心部分1330a的、与移动单元1200的下表面相邻的另一侧。通量畸变伸出部1340可以从移动单元1200的中心部分1330a伸出。
图6和图7是例示了由通量畸变伸出部引起的通量流动畸变的图。图6是立体图，而图7是平面图。如图6和图7中所示，由磁体支承件1230支承的多个磁体1310可以被布置成围绕线圈1330。可以通过具有从其伸出的通量畸变伸出部1340的线圈的移动来使通量畸变伸出部1340向上或向下移动。
面对通量畸变伸出部1340，由传感器支承件1220支承的传感器1320可以被布置成感测通量的变化。当使线圈1330移动时，通量流动可以改变。通过从线圈130伸出的通量畸变伸出部1340使通量流动畸变，并且该通量流动然后改变很多。因此，传感器1320可以感测通量流动的变化，并且能够精确地感测移动单元的移动位置。换句话说，利用通量畸变伸出部1340来将通量的变化进行放大，以便计算出具有透镜模块的移动单元的移动位置。
图8是例示了图1A的弹簧的平面图。如图8中所示，弹簧1350连接在固定单元1100与移动单元1200之间，以当移动单元1200移动时提供弹性。弹簧1350可以包括连接到移动单元1200的第一连接部1350a以及连接到固定单元1100的第二连接部1350b。
通常，弹簧1350具有固有频率，并且该弹簧的固有频率能够导致使移动单元1200等待预置时间段的时间损失。因此，可以在弹簧1350与固定单元1100之间布置阻尼器1360，以减小弹簧的固有振动。可以将阻尼器1360布置在弹簧1350与固定单元1100之间的任何区域中。
例如，可以与关联地设置在弹簧1350与固定单元1100之间的第二连接部1350a相邻地布置阻尼器1360。因为在弹簧1350与固定单元1100之间设置有阻尼器，所以能够抑制弹簧1350的固有振动，于是能够减小弹簧的滞后。因此，可以减小自动聚焦误差，并且能够减少自动聚焦时间。
图9是例示了关于图1A中所示的线圈、磁体和通量畸变伸出部的相对位置的图。图9是从移动单元朝固定单元看到的视图。在图9中所示的相机模块中，可以平行地布置磁体1310和传感器1320。在面对磁体1310和传感器1320的情况下，布置了具有通量畸变伸出部1340的线圈1330。
通量畸变伸出部1340可以被布置成面对传感器1320。具有通量畸变伸出部1340的线圈1330可以向上或向下移动。具有透镜模块的移动单元能够使物体自动聚焦。能够通过通量畸变伸出部1340来使从磁体1310朝线圈1330的通量流动畸变，并且可以通过传感器1320来感测已畸变的通量的变化。
图10A至图10C是例示了根据图1A中所示的线圈的移动的通量的变化的图。为了说明起见，在图10A至图10C中将图9中所示的线圈旋转了90度。当图10A中的具有通量畸变伸出部1340的线圈1330被定位在中心部分中时，由磁体1310产生的通量中的某些可以经由线圈1330朝传感器1320行进，并且可以通过通量畸变伸出部1340使通量中的某些畸变，以朝通量畸变伸出部1340而不是朝传感器1320行进。
朝传感器1320行进的通量的量可以大于朝通量畸变伸出部1340行进的通量的量。传感器1320可以感测到这种通量的变化。当具有通量畸变伸出部1340的线圈1330如图10B中所示地向上移动时，由磁体1310产生的通量的全部可以经由线圈1330朝传感器1320行进。与图10A中所示的通量的量相比，朝传感器1320行进的通量的量可以大大地增加。传感器1320可以感测到这种增加的通量的变化。
当具有通量畸变伸出部1340的线圈1330如图10C中所示地向下移动时，由磁体1310产生的通量的某些可以经由线圈1330朝传感器1320行进，并且可以通过通量畸变伸出部1340使通量中的某些畸变，以朝通量畸变伸出部1340而不是传感器1320行进。朝传感器1320行进的通量的量可以小于朝通量畸变伸出部1340行进的通量的量，并且传感器1320可以改变这种通量的变化。
接下来，图11是例示了根据本发明的一个实施方式的相机模块的自动聚焦控制单元的框图。如图11中所示，相机模块包括用于控制作为透镜模块的移动单元的自动聚焦的自动聚焦控制单元。该自动聚焦控制单元可以包括图像传感器1510、图像信号处理器1520、聚焦位置计算器1530和驱动控制器1540。
图像传感器1510可以感测通过经由弹簧1350连接到固定单元以自动聚焦移动的移动单元的透镜入射的图像。图像信号处理器1520可以处理由图像传感器1510感测的图像信号。聚焦位置计算器1530可以接收由布置在固定单元110中的传感器1320所感测的、根据移动单元的移动的通量的变化，并且计算最佳聚焦位置值。驱动控制器1540可以控制驱动单元使移动单元1200移动到所计算出的最佳聚焦位置值。
图12是例示了根据本发明的一个实施方式的用于相机模块的自动聚焦的方法的流程图。如图12中所示，驱动控制器使移动单元移动以自动聚焦(S110)。接着，图像传感器感测通过移动单元的透镜入射的图像，并且布置在固定单元中的传感器感测由移动单元的移动产生的通量的变化(S120)。
图像信号处理器处理由图像传感器所感测的图像信号(S130)。聚焦位置计算器基于由图像信号处理器处理的图像信号以及由移动单元的移动产生的通量的变化值来计算最佳聚焦位置值(S140)。因此，驱动控制器使移动单元移动到所计算的最佳聚焦位置值，以使移动单元自动聚焦移动(S150)。
在本发明的一个实施方式中，传感器附接到固定单元，并且将通量畸变伸出部布置在移动单元中。因此，能够迅速并精确地找到自动聚焦位置。在本发明的一个实施方式中，在弹簧与固定单元之间设置有阻尼器，并且减小了弹簧的固有振动。因此，可以防止自动聚焦误差，并且可以减少自动聚焦时间。
图13是例示了根据本发明的另一实施方式的相机模块的结构的图。图13中所示的本实施方式中的相机模块可以包括具有磁体2110和固定线圈2120的固定单元2100、以及具有透镜2210和移动线圈2220的移动单元2200。
可以在固定单元2100的中心部分中形成孔。另外，可以将磁体2110布置在形成在固定单元2100中的孔的内表面中。例如，根据具体情况，可以设置单个磁体2110或者可以设置多个磁体2110。
在后者的情况下，可以根据具体情况以均匀的间隔或者以不同的间隔来布置多个磁体2110。可以关于经过形成在固定单元2110中的孔的中心的坐标轴对称地布置多个磁体2110。关于经过形成在固定单元2110中的孔的中心的坐标轴对称地布置多个磁体2110的原因在于，能够在没有外部影响的情况下稳定地检测由作为透镜模块的移动单元1200的移动产生的电流或电压的偏移值。
移动单元2200可以包括至少一个透镜2210，并且在固定单元2100的孔内线性移动。移动单元2200可以是包括透镜2210的透镜模块。移动线圈2220可以被布置成围绕移动单元2200的外表面，并且与移动单元2200一起移动。作为用于使移动单元2200移动的致动器，移动线圈2220和磁体2110可以使移动单元2200向上或向下线性移动。
固定线圈2120可以被布置在固定单元2100中，并且接收可基于与移动线圈2220的距离而改变的电流或电压。固定线圈2120可以与移动单元2100的一部分间隔开预置距离，并且定位在移动单元2100的移动方向上的线路上。因此，可以通过电磁相互感应从移动线圈2220朝固定线圈2120来感应电流或电压。
另外，感应的电流或电压值可以基于固定线圈2120与移动线圈2220之间的距离而改变。换句话说，对于固定线圈2120感应的电流或电压值可以基于固定线圈2120与移动线圈2220之间的垂直距离而改变。可以使用偏移值来预料移动单元2200的透镜模块的位置值。
使用透镜模块预料的位置值，可以找到最佳自动聚焦位置值，并且可以控制移动单元2200的移动以使透镜模块的实际位置值移动到最佳自动聚焦位置值。固定线圈绕组的数目可以与移动线圈绕组的数目不同。例如，固定线圈2210绕组的数目可以小于移动线圈2220绕组的数目。
固定线圈绕组小于移动线圈绕组的原因在于，能够减小相机模块的总体尺寸并且能够将针对对于固定线圈2120感测的电流或电压的频率信号进行放大。此外，固定线圈2120绕组的数目可以等于移动线圈2220绕组的数目。
移动线圈2220可以向固定线圈2120发送具有施加到该移动线圈2220的高频信号的低频信号的驱动信号。换句话说，施加到移动单元2200的移动线圈2220的驱动信号可以是具有随机高频信号的低驱动信号。这里，驱动信号的低频信号可以是用于驱动透镜的自动聚焦的信号分量，而驱动信号的高频信号可以是用于感测透镜的位置的信号分量。也就是说，低频信号可以是用于自动聚焦的透镜驱动信号。因此，固定线圈2120可以接收针对从移动线圈2220经由电磁感应而感应的电流或电压的频率信号。接收的频率信号可以是具有高频信号的低频信号。
对移动线圈2220施加在低频信号中具有高频信号的驱动信号的原因在于，能够通过将针对对于固定线圈2120经由电磁感应而感应的电流或电压的频率信号进行放大，来容易地检测电流或电压的偏移值。根据本发明的相机模块可以包括连接在固定单元2100与移动单元2200之间的弹簧2350，以根据移动单元2200的移动来提供电力。
可以在弹簧2350与固定单元2100之间布置阻尼器。可以与弹簧2350与固定单元2100之间的连接点相邻地布置阻尼器。另外，设置阻尼器的原因在于能够减小弹簧2350的固有振动。能够通过减小滞后来防止自动聚焦的误差。
根据本发明的相机模块可以包括用于检测从固定线圈2120接收的电流或电压的偏移值的检测单元。该检测单元可以包括用于将针对从固定线圈接收的电流或电压的频率信号整流成半波信号的半波整流器、用于将从半波整流器接收的半波信号转换成电流或电压的转换器、用于将针对由转换器转换的电流或电压的频率信号进行放大的放大器、以及用于检测由放大器放大的频率信号的峰值的峰值检测器。
根据本发明的相机模块还可以包括用于控制作为透镜模块的移动单元2200的自动聚焦的自动聚焦控制单元。该自动聚焦控制单元可以包括图像传感器2510、图像信号处理器、聚焦位置计算器和驱动控制器。
图像传感器2510可以感测通过移动单元2200的透镜2210入射的图像。图像信号处理器可以处理由图像传感器2510感测的图像信号。聚焦位置计算器可以基于由图像信号处理器处理的图像信号以及从布置在固定单元中的固定线圈接收的电流或电压的偏移值来计算最佳聚焦位置值。
驱动控制器可以控制驱动单元使移动单元2200移动到所计算的最佳聚焦位置值。根据本发明的本实施方式的相机模块可以具有布置在固定单元中的固定线圈以及布置在移动单元2200中的移动线圈，并且检测根据固定线圈与移动线圈之间的距离的电流或电压的偏移值，使得能够迅速并精确地找到自动聚焦位置。在本发明的本实施方式中，在弹簧2350与固定单元2100之间布置有阻尼器，并且减小了弹簧2350的固有振动。因此，可以防止自动聚焦的误差。
图14是例示了图13中所示的根据本发明的实施方式的相机模块的检测单元的电路的图。在图14中所示的相机模块中，仅为了构造磁路，永久磁体2110被布置在固定单元2100中，而移动线圈2220被布置在移动单元2200中。作为透镜模块的移动单元2200由通过磁路的线圈行进的洛伦兹力驱动。
固定线圈2120可以被布置在固定单元2100中，并且从移动线圈2200接收可基于与移动线圈2220的距离而改变的电流或电压。固定线圈2120可以与移动单元2100的一部分间隔开预置距离，并且固定线圈2120可以位于移动单元2100的移动方向上的线路上。因此，可以通过电磁感应从移动线圈2220朝固定线圈2120来感生电流或电压。
感生的电流或电压可以基于固定线圈2120与移动线圈2220之间的距离而改变。换句话说，对于固定线圈2120感生的电流或电压值可以基于固定线圈2120与移动线圈2220之间的垂直距离而改变。可以使用这种偏移值来预料移动单元2200的透镜模块的位置值。
检测单元2400可以检测从固定线圈2120接收的电流或电压的偏移值。检测单元2400可以包括半波整流器2422、转换器2424、放大器2426和峰值检测器2428，并且本实施方式不限于此。检测单元2400的半波整流器2422可以将针对从固定线圈2120接收的电流或电压的频率信号整流成半波信号。
检测单元2400的转换器2424可以将从半波整流器2422接收的半波信号转换成电流或电压。检测单元2400的放大器2426可以将针对由转换器2424转换的电流或电压的频率信号进行放大。峰值检测器2428可以检测由放大器2426放大的频率信号的峰值。例如，当对于固定线圈2120感生电流时，半波整流器2422将针对感生的电流的频率信号整流成半波信号。
作为用于将电流转换成电压的电流-电压转换器电路，转换器2424将由半波整流器整流的半波信号转换成电压。放大器2426将经转换的电压进行放大。峰值检测器2428检测经放大的电压的峰值，并且输出所检测的峰值。检测器2400可以检测从固定线圈2120接收的电流或电压的偏移值，并且用于控制作为透镜模块的移动单元2200的自动聚焦的自动聚焦控制单元可以预料移动单元2200的透镜模块的位置值。自动聚焦控制单元可以使用透镜模块预料的位置值来找到最佳自动聚焦位置值，并且控制移动单元2200使透镜模块的实际位置值移动到最佳自动聚焦位置值。
图15是例示了图13中所示的固定线圈与移动线圈之间的电磁感应的图。如图15中所示，对相机模块210的移动线圈施加了在低频信号中具有高频信号的驱动信号，并且相机模块210可以将该驱动信号发送给固定线圈。
施加到移动单元的移动线圈的驱动信号可以是在低频驱动信号中具有随机高频信号的信号。因此，固定线圈可以接收针对从移动线圈感应的电流或电压的频率信号，并且接收的频率信号可以是在低频信号中具有高频信号的信号。
在固定线圈中接收的电磁感应高频响应信号可以随着固定线圈与移动线圈之间的距离更远而逐渐减小，并且随着所述距离减小而逐渐增大。对于固定线圈接收的电磁感应高频响应信号基于固定线圈与移动线圈之间的距离而改变。因此，检测单元能够检测由固定线圈接收的电流或电压的偏移值。
自动聚焦控制单元可以使用所检测的偏移值来预料移动单元2200的透镜模块的位置值。自动聚焦控制单元可以使用透镜模块预料的值来找出最佳自动聚焦位置值，并且控制移动单元的移动使透镜模块的实际位置值移动到最佳自动聚焦位置值。
图16是例示了图13的弹簧的平面图。图16中所示的弹簧2350可以连接在固定单元2100与移动单元2200之间，并且根据移动单元2200的移动来提供弹力。弹簧2350可以包括连接到移动单元2200的第一连接部2350a以及连接到固定单元2100的第二连接部2350b。
通常，弹簧2350具有固有频率，并且该弹簧的固有频率能够产生使移动单元2200等待预置时间段的时间损失。因此，可以在弹簧2350与固定单元2100之间布置阻尼器2360，以减少弹簧2350的固有振动。可以将阻尼器2360布置在弹簧2350与固定单元2100之间的任何区域中。
例如，可以与关联地设置在弹簧1350与固定单元2100之间的第二连接部2350a相邻地布置阻尼器2360。因为在弹簧2350与固定单元2100之间设置有阻尼器，所以能够抑制弹簧2350的固有振动，于是能够减小弹簧的滞后。因此，可以减小自动聚焦误差，并且能够减少自动聚焦时间。
图17是示出了在对阻尼器施加了弹簧之前和之后的固有频率的特性的曲线。如图17中所示，当未对弹簧施加阻尼器时，使移动之后的移动单元稳定花费了长时间。因此，可能发生不必要的时间损失。
然而，当对弹簧施加了阻尼器时，能够在相当短的时间内使移动之后的移动单元稳定。花费不必要的时间损失来等待直到使移动单元稳定为止。当对弹簧施加了阻尼器时，能够抑制弹簧的固有振动，于是能够减小弹簧的滞后。因此，可以减小自动聚焦误差，并且能够减少自动聚焦时间。
图18是例示了图13中所示的根据本发明的实施方式的相机模块的自动聚焦控制单元的框图。图18中所示的根据本发明的相机模块还可以包括用于控制作为透镜模块的移动单元2200的自动聚焦的自动聚焦控制单元。该自动聚焦控制单元可以包括图像传感器2510、图像信号处理器2520、聚焦位置计算器2530和驱动控制器2540。
图像传感器2510可以感测通过移动单元2200的透镜2210入射的图像。图像信号处理器2520可以处理由图像传感器2510感测的图像信号。聚焦位置计算器2530可以基于由图像信号处理器2520处理的图像信号以及由检测单元2400检测的根据移动线圈与固定线圈之间的距离的电流或电压的偏移值来计算最佳聚焦位置值。驱动控制器2540可以控制驱动单元使移动单元2200移动到所计算的最佳聚焦位置值。
图19和图20是例示了图13中所示的根据实施方式的相机模块的自动聚焦方法的流程图。如图19和图20中所示，驱动控制器使移动单元移动以自动聚焦(S210)。对移动线圈施加驱动信号。该驱动信号可以是在低频信号中具有高频信号的驱动信号。图像传感器感测通过移动单元的透镜入射的图像。检测单元检测根据移动线圈与固定线圈之间的距离的电流或电压的偏移值(S220)。
在检测根据移动线圈与固定线圈之间的距离的电流或电压的偏移值的步骤中，检测单元的半波整流器将针对从固定线圈接收的电流或电压的频率信号整流成半波信号(S222)。检测单元的转换器将经整流的半波信号转换成电流或电压(S224)。检测单元的放大器将针对经转换的电流或电压的频率信号进行放大(S226)。
检测单元的峰值检测器检测并输出经放大的频率信号的峰值，以检测电流或电压的偏移值(S228)。因此，图像信号处理器处理由图像传感器感测的图像信号(S230)。聚焦位置计算器基于由图像信号处理器处理的图像信号以及由检测单元检测的根据移动线圈与固定线圈之间的距离的电流或电压的偏移值来计算最佳聚焦位置值(S240)。
驱动控制器使移动单元移动到所计算的最佳聚焦位置值，以自动聚焦(S250)。根据本发明的本实施方式的相机模块可以具有布置在固定单元中的固定线圈以及布置在移动单元中的移动线圈。另外，该相机模块可以检测根据固定线圈与移动线圈之间的距离的电流或电压的偏移值，仅以迅速并精确地找出自动聚焦位置。
另外，根据本发明的本实施方式的相机模块可以具有布置在弹簧与固定单元之间的阻尼器，仅以减小弹簧的固有振动。因此，可以防止自动聚焦的误差，并且可以减少自动聚焦时间。
尽管已经参照本发明的多个示例性实施方式描述了实施方式，然而本领域技术人员能够设计出将落入本发明的原理的精神和范围内的众多其它修改和实施方式。更具体地，在本发明、附图和所附权利要求的范围内，能够对主题组合布置的组成部分和/或布置进行各种变型和修改。除了对这些组成部分和/或布置的变型和修改之外，对于本领域技术人员而言替代使用也将是显而易见的。
针对本发明的模式
已经在用于执行本发明的最佳模式下描述了各种实施方式。
对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下能够对本发明做出各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖本发明的落入在所附权利要求和它们的等同物的范围内的修改和变型。
工业适用性
本发明涉及具有音圈电机致动器的相机模块及其自动聚焦方法。因此，本发明具有工业适用性。

Claims (20)

1.一种相机模块，该相机模块包括：
固定单元，其包括形成在所述固定单元中的孔；
移动单元，其包括至少一个透镜，并且被构造成在所述固定单元的所述孔中线性地移动；以及
驱动单元，其被构造成驱动所述移动单元，
其中，所述驱动单元包括：
相应的磁体，其被布置在所述固定单元的所述孔的内表面中；
移动线圈，其围绕所述移动单元的外表面；以及
固定线圈，其被布置在所述固定单元中，并且构造成从所述移动线圈接收能基于与所述移动线圈的距离而改变的电流或电压。
2.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述固定线圈与所述移动单元的一部分间隔开预置距离，并且定位在所述移动单元的移动方向上的线路上。
3.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述固定线圈的绕组的数目与所述移动线圈的绕组的数目不同。
4.根据权利要求1所述的相机模块，所述相机模块还包括：
驱动单元，其被构造成对所述移动线圈施加具有带高频信号的低频信号的驱动信号，
其中，所述移动线圈将所述驱动信号发送给所述固定线圈。
5.根据权利要求1所述的相机模块，所述相机模块还包括：
检测单元，其用于检测从所述固定线圈接收的电流或电压的偏移值。
6.根据权利要求5所述的相机模块，其中，所述检测单元包括：
半波整流器，其用于将针对从所述固定线圈接收的所述电流或电压的频率信号整流成半波信号；
转换器，其用于将从所述半波整流器接收的所述半波信号转换成电流或电压；
放大器，其用于将针对由所述转换器转换的所述电流或电压的频率信号进行放大；以及
峰值检测器，其用于检测由所述放大器放大的所述频率信号的峰值。
7.根据权利要求1所述的相机模块，所述相机模块还包括：
图像传感器，其用于感测通过所述移动单元的透镜入射的图像；
图像信号处理器，其用于处理由所述图像传感器感测的图像信号；
聚焦位置计算器，其用于基于由所述图像信号处理器处理的所述图像信号以及从布置在所述固定单元中的所述固定线圈接收的电流或电压的偏移值来计算最佳聚焦位置值；以及
驱动控制器，其用于控制所述驱动单元使所述移动单元移动到所计算出的最佳聚焦位置值。
8.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述驱动单元还包括：
多个磁体，其被布置在所述固定单元的所述孔的内表面中；
传感器，其被布置在所述固定单元的所述孔的所述内表面中，并且构造成感测由所述移动单元的移动引起的通量的变化；
线圈，其围绕所述移动单元的外表面；以及
通量畸变伸出部，其从所述移动单元的所述外表面伸出，并且被构造成使由所述移动单元的移动引起的所述通量畸变。
9.根据权利要求8所述的相机模块，其中，关于经过所述固定单元的所述孔的中心的坐标轴对称地布置所述多个磁体。
10.根据权利要求8所述的相机模块，其中，相邻的磁体彼此间隔开第一距离，以及
其中，相应的磁体和所述线圈彼此间隔开第二距离，并且所述第一距离比所述第二距离远。
11.根据权利要求8所述的相机模块，所述相机模块还包括：
磁体支承件，其从所述孔的所述内表面伸出，并且被构造成支承所述多个磁体。
12.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述传感器被布置在相邻的磁体之间。
13.根据权利要求8所述的相机模块，所述相机模块还包括：
传感器支承件，其从所述孔的所述内表面伸出，并且被构造成支承所述传感器。
14.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述通量畸变伸出部被布置成面对所述传感器。
15.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述通量畸变伸出部被布置在所述移动单元的边缘部分中。
16.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述通量畸变伸出部被布置在所述线圈上。
17.根据权利要求8所述的相机模块，其中，关于经过所述固定单元的所述孔的中心的坐标轴对称地布置所述通量畸变伸出部。
18.一种用于相机模块的自动聚焦的方法，该相机模块包括：移动单元，其具有移动线圈和布置在所述移动单元中的透镜；以及固定单元，其包括布置在所述固定单元中以从所述移动线圈接收能基于与所述移动线圈的距离而改变的电流或电压的固定线圈，该方法包括以下步骤：
对所述移动线圈施加驱动信号，并且基于所述驱动信号来使所述移动单元移动；
感测通过所述移动单元的所述透镜入射的图像，并且检测基于根据所述移动单元的移动在所述移动线圈与所述固定线圈之间的距离的电流或电压的偏移值；
经由控制器，处理所感测的图像信号；
经由所述控制器，基于经处理的图像信号以及所检测的所述电流或电压的偏移值来计算最佳聚焦位置值；以及
经由所述控制器，使所述移动单元移动到所计算出的最佳聚焦位置值。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，施加到所述移动线圈的所述驱动信号是具有带高频信号的低频信号的驱动信号。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，检测所述偏移值的步骤包括：
将针对从所述固定线圈接收的所述电流或电压的频率信号整流成半波信号；
将经整流的半波信号转换成电流或电压；
将针对经转换的电流或电压的频率信号进行放大；以及
检测经放大的频率信号的峰值。
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