CN105278072A - 相机模块和用于相机模块的驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

提供一种相机模块和用于相机模块的驱动控制系统，所述相机模块包括：透镜筒；壳体，将所述透镜筒容纳在其中；滚珠轴承，接触滚动表面，所述滚动表面分别设置在透镜筒和壳体上；半湿式润滑剂，施加到滚珠轴承的表面。

Description

相机模块和用于相机模块的驱动控制系统

本申请要求分别于2014年6月3日和2014年11月7日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0067455号和第10-2014-0154796号韩国专利申请的权益，两个韩国专利申请的公开内容通过引用包含于此。

技术领域

下面的描述涉及一种相机模块和用于相机模块的驱动控制系统。

背景技术

近来，便携式通信终端(诸如，蜂窝电话、个人数字助手(PAD)、便携式个人计算机(PC)等)已普遍实现为具有除执行文本或音频数据的传输之外还执行视频数据的传输的能力。根据该趋势，相机模块近来已被普遍安装在便携式通信终端中，以能够接收音频数据并允许进行视频通话。

通常，这样的相机模块包括：透镜筒，具有设置在其中的透镜；壳体，容纳所述透镜筒；图像传感器，将对象的像转换为电信号。利用固定的焦距捕获对象的像的单焦点型相机模块可被应用为所述相机模块。然而，期望这样一种相机模块，所述相机模块包括允许将要执行的执行自动聚焦的致动器。

相机模块中的致动器由滚珠轴承引导，导致滚珠轴承和引导件表面之间的硬接触产生磨损和振动。

为了抑制由于滚珠轴承和引导件表面之间的硬接触导致的磨损和振动，可添加润滑剂。然而，在使用纯液态型润滑剂的情况下，润滑剂可能泄露，从而产生可能损坏相机模块的问题。此外，在使用半固态型润滑脂的情况下，滚珠轴承可能充当滑动轴承而非滚动轴承，导致致动器的异常操作。

发明内容

提供本发明内容以按照简化形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的构思的选择。该发明内容不意图确定所要求的主题的关键特征或必要特征，也不是意图用于帮助确定所要求的主题的范围。

通过具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将显而易见。

本发明的实施例提供了一种相机模块，包括：透镜筒；壳体，将所述透镜筒容纳在其中；滚珠轴承，接触滚动表面，所述滚动表面分别设置在透镜筒和壳体上；半湿式润滑剂，施加到滚珠轴承的表面。

本发明的实施例提供了一种用于相机模块的驱动控制器，所述驱动控制器包括：驱动部分，包括设置在相机模块的透镜筒的一个侧表面上的磁体和被设置为面对所述磁体的线圈，并被构造为使透镜筒沿着光轴方向移动；控制部分，被构造为响应于输入信号而产生驱动信号并将驱动信号提供给驱动部分，以控制所述驱动部分，其中，取决于驱动部分的驱动的输出信号相对于输入信号的传递函数的增益交越频率为50Hz至300Hz。

本发明的实施例提供了一种相机模块，包括：透镜筒，包括透镜；驱动部分，被构造为沿着光轴方向驱动透镜筒；滚珠轴承，引导所述透镜筒的运动；半湿式润滑剂，施加到所述滚珠轴承；控制部分，被构造为响应于输入信号而产生驱动信号，以控制驱动部分，其中，取决于驱动部分的驱动的输出信号相对于输入信号的传递函数的增益交越频率为50Hz至300Hz。

本发明的实施例提供了一种相机模块，包括：透镜筒，包括透镜；驱动部分，被构造为使透镜筒从初始位置移动到目标位置；控制部分，被构造为响应于输入信号以初始操作模式、自动聚焦模式和保持模式中的至少一种模式控制驱动部分，其中，在自动聚焦模式中，使透镜筒从初始位置运动到目标位置所需的稳定时间为12毫秒。

本发明的实施例提供了一种相机模块，包括：支架，包括透镜筒；壳体，将所述支架容纳在其中；滚珠轴承，接触滚动表面，所述滚动表面分别设置在所述支架和所述壳体上；半湿式润滑剂，施加到所述滚珠轴承的表面。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，这些和/或其他方面将变得显而易见并被更加清楚地理解，在附图中：

图1A和图1B是根据示例的相机模块的分解透视图；

图2是根据示例的相机模块的框图；

图3是示出根据示例的驱动信号相对于输入信号的传递函数的波特图；

图4是示出根据示例的输出信号相对于输入信号的传递函数的波特图；

图5是根据示例的用于模拟数据的波特图；

图6A和图6B是示出根据示例的透镜筒的位移和电流消耗相对于相机模块的驱动时间的曲线图；

图7是根据示例沿图1A和图1B的线A-A’截取的相机模块的示意性截面图；

图8是沿图1A和图1B的线B-B’截取的相机模块的驱动部分和控制部分的截面图；

图9是示出根据示例的图1A和图1B的相机模块的线圈的平面图；

图10A至图10C是示出根据示例的线圈和控制部分的设置的平面图。

贯穿附图和具体实施方式，除非另外描述，否则相同的附图标号将被理解为指示相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便起见，这些元件的相对尺寸和描述可被夸大。

具体实施方式

提供下面的详细描述以帮助读者获得在此描述的方法、设备和/或系统的全面的理解。然而，在此描述的方法、设备和/或方法的各种改变、修改和等同物对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，且不限于在此阐述的操作的顺序，但是可在除了必须按照特定顺序发生的操作之外，如本领域普通技术人员显而易见的那样进行改变。另外，为了更加清楚和简明，可省略对本领域普通技术人员而言公知的功能和结构的描述。

贯穿附图和具体实施方式，相同的标号指示相同的元件。附图可以不按比例绘制，为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描述。

在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此描述的示例。更确切地，提供已经在此描述的示例是为了使该公开将是充分且完整的，并将本公开的范围充分地传达给本领域的普通技术人员。

图1A和图1B是根据示例的相机模块的分解透视图。

参照图1A，相机模块包括透镜筒100、壳体200、驱动部分(致动器)300和控制部分400。相机模块还包括外壳500。作为参考，驱动部分300和控制部分400可被称为用于相机模块的驱动控制系统。例如，驱动部分300和控制部分400共同起作用或单独起作用，以沿着光轴方向驱动透镜筒100。

将首先限定关于方向的术语。光轴方向指的是垂直于透镜筒100的径向的方向。

在一个示出的构造中，透镜筒100具有中空圆柱体形状，从而可将使对象成像的至少一个透镜容纳在其中。透镜筒100中的透镜沿着光轴方向布置。

透镜筒100结合到壳体200。例如，透镜筒100设置在壳体200中。透镜筒100在壳体200内沿着光轴方向移动，以执行自动聚焦。

壳体200容纳并支撑将被沿着光轴方向驱动的透镜筒100。因此，壳体200的构造包括形成为将透镜筒100容纳在其中的内部空间。

此外，至少一个滚珠轴承110沿着光轴方向设置在透镜筒100中。所述至少一个滚珠轴承110用作引导结构元件，以当透镜筒100在壳体200内沿着光轴方向移动时引导透镜筒100的驱动。

至少一个滚珠轴承110设置在透镜筒100和壳体200之间并滚动，以支撑透镜筒100在光轴方向上的运动。在一个示意性的构造中，至少一个滚珠轴承110接触透镜筒100的外表面(第一滚动表面)和壳体200的内表面(第二滚动表面)，以引导透镜筒100在光轴方向上的运动。

滚珠轴承110可具有比第一滚动表面和第二滚动表面的硬度大的硬度。例如，滚珠轴承100利用陶瓷材料形成。另外，可将半湿式润滑剂(semi-wetlubricant)施加到滚珠轴承110、第一滚动表面和第二滚动表面中的至少一个。

当透镜筒100沿着光轴方向移动时，至少一个滚珠轴承110支撑透镜筒100，使得透镜筒100平行于光轴移动。外壳500结合到壳体200，以形成根据示例的相机模块的外观。

作为使透镜筒100沿着光轴方向移动的驱动单元的驱动部分300包括磁体310、线圈320和磁轭330(图7和图8中示出)。

磁体310安装在透镜筒100的一个侧表面上，线圈320设置在壳体200中，并面对磁体310。线圈320安装在基板430上并被设置为面对磁体310。在一个构造中，可根据磁体310的尺寸和构造改变线圈320的尺寸。此外，虽然磁体310被构造为位于透镜筒100的一个表面的一部分，但相关领域的普通技术人员将理解的是，磁体310可覆盖透镜筒100的一个表面的更大的表面部分。磁轭330安装在基板430的后表面上，以防止磁体310和线圈320之间产生的磁通量泄漏。

参照图1B，图1B中示出的相机模块还包括支架200a。

在图1A中示出的相机模块中，透镜筒100沿着光轴方向移动。另一方面，在图1B中示出的相机模块中，支架200a在壳体200内沿着光轴方向移动，其中，支架200a将透镜筒100容纳在其中或包含透镜筒100。

在图1A中示出的相机模块中，磁体310设置在透镜筒100的一个表面上，以沿着光轴方向驱动透镜筒100。在一个构造中，可根据透镜筒100的尺寸和构造改变磁体310的尺寸。此外，虽然磁体310被构造为位于透镜筒100的一个表面的一部分，但相关领域的普通技术人员将理解的是，磁体310可覆盖透镜筒100的一个表面的更大表面部分。另一方面，在图1B中示出的相机模块中，磁体310设置在支架200a的一个表面上，以沿着光轴方向驱动将透镜筒100容纳在其中的支架200a。

另外，在图1A中示出的相机模块中，所述至少一个滚珠轴承110接触透镜筒100的外表面和壳体200的内表面。另一方面，在图1B中示出的相机模块中，所述至少一个滚珠轴承100沿着光轴方向设置在支架200a的一个表面上，以当支架200a在壳体200内沿着光轴方向移动时引导并支撑支架200a的运动。例如，所述至少一个滚珠轴承110接触支架200a的外表面(第一滚动表面)和壳体200的内表面(第二滚动表面)，以沿着光轴方向引导透镜筒100的运动。在一个示例中，滚珠轴承110具有比第一滚动表面和第二滚动表面的硬度大的硬度。滚珠轴承110可由陶瓷材料形成。另外，可将半湿式润滑剂施加到滚珠轴承110、第一滚动表面和第二滚动表面中的至少一个。

由于图1B中示出的相机模块除了包括支架200a之外与图1A中示出的相机模块相似，因此将在下面主要描述图1A中示出的相机模块。然而，下面提供的描述可应用于图1B中示出的相机模块。

控制部分400向驱动部分300施加驱动信号，以控制磁体310和线圈320之间的电磁相互作用。根据示意性构造，控制部分400包括驱动器集成电路(IC)410和传感器420，还包括基板430。驱动器IC410和传感器420安装在基板430上，并面对磁体310，基板430可固定到壳体200或者可操作地连接到壳体200。传感器420检测磁体310的位置，并且传感器420可包括(例如)霍尔传感器。

接下来，将更详细地描述施加到滚珠轴承110与第一滚动表面和第二滚动表面中的至少一个的半湿式润滑剂。

在一个实施例中，半湿式润滑剂形成在滚珠轴承110与第一和第二滚动表面中的至少一个上。半湿式润滑剂通过混合溶剂和润滑剂制备而成。溶剂和润滑剂的混合物施加到特定表面(诸如，滚珠轴承110的表面、第一滚动表面和第二滚动表面)。溶剂在室温下从混合物蒸发并去除。

例如，当滚珠轴承110浸入到通过将润滑剂与溶剂混合来制备的混合溶液中或将混合的溶液施加到第一滚动表面和第二滚动表面然后进行干燥时，获得具有薄的涂层的半湿式润滑剂，其中润滑剂与溶剂的重量比为5：100。

在一个示例中，与溶剂混合的润滑剂是可包含(例如)聚四氟乙烯(PTFE)的氟基润滑剂。通过使氟基润滑剂与溶剂混合并使混合的溶剂蒸发制备而成的半湿式润滑剂可以是氟基润滑剂。在可替换的示例中，半湿式润滑剂可以是硅基润滑剂。

与液体不同，半湿式润滑剂可以处于如下状态：半湿式润滑剂不流动，或者从半湿式润滑剂被施加的位置流动。可替换地，与固体或半固态润滑剂不同，半湿式润滑剂可以处于如下状态：半湿式润滑剂不流过半湿式润滑剂被施加到其上的表面或部分。结果，滚珠轴承110的表面、第一滚动表面和第二滚动表面中的至少一个可涂覆有半湿式润滑剂。

半湿润滑剂的厚度可以是0.5至10μm，其运动粘度在温度40℃可以是400至900厘斯(cSt)。另外，半湿润滑剂的下降流(flow-down)可以是3cm或更小。下降流表示当在将0.1ml的润滑剂施加到不锈钢(SUS)板之后，竖直地放置不锈钢(SUS)板时润滑剂流动的距离。

在相机模块中，根据示例，半湿润滑剂可施加到滚珠轴承110的表面、第一滚动表面和第二滚动表面中的至少一个，以解决诸如润滑剂泄漏的问题，从而改进产品的可靠性。

另外，在使用固态润滑剂时可能发生的滚珠轴承110与第一滚动表面和第二滚动表面彼此粘住的现象可被去除，从而降低摩擦和振动。随着摩擦和振动降低，第一共振峰值降低，从而可稳定地控制透镜筒的位置。

此外，根据示例，由于半湿润滑剂施加到滚珠轴承110的表面、第一滚动表面和第二滚动表面中的至少一个，因此依靠半湿润滑剂的使用来最优化提供给通过滚珠轴承110与第一滚动表面和第二滚动表面沿着光轴方向驱动透镜筒100的驱动部分300的控制值。

图2是根据示例的相机模块的框图。

驱动器IC410可接收从外部施加的输入信号以及从传感器420产生的反馈信号并产生用于控制驱动部分300的驱动信号。

驱动器IC410可以以初始操作模式、自动聚焦模式和保持模式控制驱动部分300。初始操作模式对应于用于使透镜筒的初始位置保持的模式，自动聚焦模式对应于用于使透镜筒从初始位置移动到目标位置的模式，保持模式对应于用于使透镜筒的位置保持在目标位置的模式。

在接下来的描述中，将主要描述驱动器IC410以初始操作模式、自动聚焦模式和保持模式中的自动聚焦模式和保持模式控制驱动部分300的方案。

驱动器IC410可基于输入信号和反馈信号利用比例积分微分(PID)方案执行控制。另外，驱动器IC410可包括低通滤波器，以利用仅使输入信号的特定频率或更小频率的频率分量通过的低通滤波器方案执行控制。

下面的数学表达式1表示驱动器IC410的传递函数，例如，驱动信号相对于输入信号的传递函数。更详细地讲，下面的表达式1表示当驱动器IC利用PID方案执行控制时的传递函数。在下面的数学表达式1中，K(s)表示驱动信号相对于输入信号的传递函数，K_P表示比例控制增益，K_I表示积分控制增益，K_D表示微分控制增益。

数学表达式1

$K\left(s\right)=K_p+\frac{K_I}{s}+K_{D}s$

图3是示出根据示例的驱动信号相对于输入信号的传递函数的波特图。

参照图3，驱动信号相对于输入信号的传递函数可具有如图3中所示的上增益极限值和下增益极限值。驱动器IC410可基于特定频率利用PID方案执行控制并利用低通滤波器方案执行控制，以设置上增益极限值，并可基于特定频率利用低通滤波器方案执行控制，以设置下增益极限值。

例如，驱动器IC410可以在小于600Hz的频率利用PID方案执行控制，并在600Hz或更高的频率利用低通滤波器执行控制，以设置上增益极限值。

上增益极限值在10Hz可以是30dB，从10Hz到50Hz可降低到大约23dB，并从50Hz到大约130Hz可保持在23dB，然后从130Hz到600Hz可增加到30dB。然后，上增益极限值可在600Hz之后下降，更具体地讲，上增益极限值可在1kHz或高于1kHz处以-20dB/decade(十倍频程)或更小的梯度下降，从而上增益极限值在10kHz可以大约为5dB。

另外，下增益极限值在100Hz或更小频率处可以是0dB或更大。详细地讲，从10Hz到100Hz，下增益极限值可保持在0dB，并在100Hz或更大频率处线性地下降，从而下增益极限值在10kHz处可以是-40dB。

考虑到上增益极限值和下增益极限值，在10Hz处的增益可以是0dB至30dB，带宽可以是80Hz或更大。

返回参照图2，驱动部分300可根据从驱动器IC410提供的驱动信号驱动透镜筒100，以产生输出信号。驱动部分300包括磁体310和线圈320。当与驱动信号对应的驱动电压通过基板430施加到线圈320时，通过磁体310和线圈320之间的电磁相互作用可产生驱动力，以使透镜筒100沿着光轴方向移动。传感器420可检测磁体的运动，以产生反馈信号并将产生的反馈信号提供给驱动器IC410。

下面的数学表达式2表示驱动部分(例如，输出信号相对于驱动信号)的传递函数。在下面的数学表达式2中，G_VCM(S)表示传递函数，ζ_i表示阻尼比，ω_ni表示固有频率。

数学表达式2

$G_{\mathrm{VCM}}\left(s\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ni}}^2}{s^2+{2\mathrm{\ζ}}_i{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ni}}s+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ni}}^2}$

下面的数学表达式3表示基于数学表达式1和数学表达式2计算的输出信号相对于输入信号的传递函数。在下面的数学表达式3中，G(s)表示输出信号相对于输入信号的传递函数。

数学表达式3

$G\left(s\right)=K\left(s\right)G_{\mathrm{VCM}}\left(s\right)=(K_p+\frac{K_I}{s}+K_{D}s)\left(\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ni}}^2}{s^2+{2\mathrm{\ζ}}_i{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ni}}s+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ni}}^2}\right)$

图4是示出根据示例的输出信号相对于输入信号的传递函数的波特图。

输出信号相对于输入信号的传递函数可具有如图4中所示的上增益极限值和下增益极限值。上增益极限值在10Hz处可以是40dB，从10Hz到大约33Hz可保持在40dB，然后可线性地降低到1000Hz处的-20dB。在该示例中，上增益极限值的增益交越频率是300Hz或更小。上增益极限值的比增益交越频率大的频率区域的梯度可以是-40dB/decade或更小。

根据一个构造，下增益极限值在10Hz处可以大约为10dB，从10Hz到大约18Hz线性地下降到大约0dB，从大约18Hz到50Hz或更大频率可保持在0dB，然后从50Hz或更大到1000Hz下降到大约-50dB。下增益极限值的增益交越频率可以是50Hz或更大。在比300Hz大的频率区域内的梯度可以是-40dB/decade或更小。另外，比上增益极限值的增益交越频率大的频率区域的梯度可以是-40dB/decade或更小。

考虑到上增益极限值和下增益极限值，在10Hz处的增益可以是10dB至40dB，增益交越频率可以是50Hz(或更大)至300Hz(或更小)。另外，相位裕度可设置为45度或更大，增益裕度可设置为10dB或更大。

图5是根据示例性实施例的模拟数据的波特图。详细地讲，图5是示出输出信号相对于输入信号的传递函数和相位的波特图。

参照图5，可以理解的是，在10Hz处的增益对应于26dB，其位于图4中示出的上增益极限值和下增益极限值之间。由于在10Hz附近的低频处确保高增益来实现短的稳定时间，因此相机模块可快速进入稳定操作模式。

另外，增益交越频率是60Hz，其位于图4中示出的上增益极限值和下增益极限值的增益交越频率的范围内。在这种情况下，相位裕量可以是70度，增益裕量可以是16dB。根据示例，可确保高的相位裕量和增益裕量，使得相机模块可在宽范围内稳定地操作。

接下来，将描述根据示例性实施例的相机模块的驱动测试的结果。

在下面的表1中示出了相机模块根据所使用的润滑剂的类型的驱动测试的结果。这里，除了是否存在润滑剂以及润滑剂的类型之外，根据本公开的实施例1和对比示例1至5的相机模块的全部组件均在相同的条件下操作。例如，施加到实施例1和对比示例1至5的全部的控制值可彼此相同。这里，可利用如上参照图3和图4描述的传递值设置控制值。

实施例1对应于使用半湿润滑剂的情况，对比示例1对应于不使用润滑剂的情况，对比示例2对应于使用固态润滑剂的情况，对比示例3和4对应于使用液态润滑剂的情况，对比示例5对应于使用氟基半固态润滑剂的情况。

表1

根据示例，当使用氟基半湿式润滑剂时，稳定时间可小于12msec。从表1中可得知，在实施例1的情况下，在驱动部分的驱动检测中未发生诸如不驱动、振动不稳定性和润滑剂泄漏的问题，且稳定时间为11.8mesc，时间最短，从而可实现具有优异性能和稳定性的相机模块。

另一方面，可以理解的是，对比示例1至5中的稳定时间长于实施例1中的稳定时间，在对比示例1至4的情况下，在振动不稳定性测试中发生如下问题：在驱动相机模块时会产生振动声音(噪声)。另外，可验证，在对比示例3和4的使用液态润滑剂的情况下，发生润滑剂泄漏。在对比示例5的情况下，相机模块不驱动。

接下来，将参照图6详细地将实施例1和对比示例4的相机模块的驱动特性彼此进行比较。

图6A和图6B是示出根据示例的透镜筒的位移和电流消耗相对于相机模块的驱动时间的曲线图。

图6A是根据利用半湿润滑剂作为润滑剂的实施例1的相机模块的曲线图，图6B是根据利用合成油基润滑剂作为润滑剂的对比示例4的相机模块的曲线图。在图6A和图6B中，区间①对应于初始操作模式，区间②对应于用于使透镜筒从初始位置移动到目标位置的自动聚焦模式，区间③对应于用于将透镜保持在目标位置的保持模式。

从表1以及图6A和图6B中可以看出，在图6A的实施例1的情况下，用于使透镜筒从初始位置移动到目标位置所需的稳定时间是11.8msec，在图6B的对比示例4的情况下，稳定时间是15.7msec。因此，可以看出，图6A的实施例1中的稳定时间短于在图6B的对比示例4中的稳定时间。另外，可以理解的是，就在透镜筒到达目标位置之后在保持操作中所消耗的电流的量而言，实施例1小于对比示例4。

更详细地讲，图6B的对比示例4对应于使用合成油基润滑剂用作润滑剂的情况。这里，合成油基润滑剂填充在滚珠轴承和滚动表面之间，以阻碍滚珠轴承的滚动操作。

因此，滚珠轴承在滚动表面上不滚动，而是在不旋转的情况下滑动。滚珠轴承的这种滑动操作使得摩擦力和电流消耗增大。因此，就稳定时间和电流消耗而言，图6B的对比示例4会劣于图6A的实施例1的情况。

下面的表2示出了相机模块根据半湿式润滑剂的特性的驱动测试的比较结果。这里，除了半湿式润滑剂的特性之外，相机模块的全部组件在相同的条件下操作。例如，控制部分400施加到样本1至7的全部控制值可彼此相同。这里，可利用如上参照图3和图4描述的传递值设置控制值。

表2

*:对比示例

参照表2，分别具有运动粘度为900cSt、800cSt、600cSt和400cSt以及下降流为2.3cm、2.6cm、3.1cm和2.8cm的样本2至样本5对应于实施例，而具有根据示例的数值范围之外的运动粘度和下降流的样本1、样本6至样本9对应于对比示例。

可以得知，在样本2至样本5的情况下，在相机模块的驱动测试中不存在诸如振动不稳定性的问题。另外，与对比示例相比，稳定时间较短，从而根据示例可实现具有优异性能和稳定性的相机模块。

在样本1、样本6至样本9的情况下，稳定时间相对长，使得相机模块可能不会快速到达目标水平，在样本6至样本9的情况下，发生振动不稳定性的问题，从而会在驱动致动器时产生振动声音(噪声)。

如上所述，根据示例的相机模块具有通过将所述半湿式润滑剂施加到滚珠轴承和滚动表面而实现的优异性能和稳定性。

图7是沿图1A和图1B的线A-A’截取的根据示例的相机模块的示意性截面图。将描述根据示例的相机模块的组件的位移。

磁体310、线圈320和磁轭330可被设置为彼此分隔开预定间隙。例如，磁体310和线圈320被设置为彼此分隔开第一间隙G₁，线圈320和磁轭330可被设置为彼此分隔开第二间隙G₂。另外，磁体310和传感器420被设置为彼此分隔开第三间隙(G₁+Td)。

在图7中，标号Tm、Td和Ty分别是磁体310的厚度、驱动器IC410的厚度和磁轭330的厚度。作为示例，G₁是0.15mm、Tm是0.45mm、Td是0.45mm，Ty是0.13mm。因此，磁体310和传感器420之间的距离可大约为0.6mm。

传感器420可被设置为大体上面对磁体310。可替换地，传感器420可设置在传感器420可感测磁体310的磁通密度的区域内。例如，传感器420可设置在磁体310和线圈320之间或者设置在线圈320的一侧上，以感测磁体310的磁通密度。然而，传感器420不限于设置在线圈320的一侧上。例如，传感器420可设置在使磁体310的二等分线和线圈320的二等分线彼此连接的线上。

图8是沿图1A和图1B的线B-B’截取的相机模块的驱动部分和控制部分的截面图。接下来，将参照图1A和图1B、图7和图8描述磁体310的形状。

磁体310可具有预定尺寸。例如，磁体310可具有第一尺寸厚度Tm，第二尺寸高度hm，第三尺寸宽度Wm。作为示例，磁体310的厚度Tm可以是0.45mm，其高度hm可以是2.7mm，其宽度Wm可以是4.5mm。然而，磁体310的厚度、高度和宽度不限于上述数值，而是可根据致动器的驱动距离改变。

磁体310可以是通过表面偶极磁化形成的磁体。例如，具有第一极性的第一区域312可形成为磁体310的一侧区域，具有第二极性的第二区域314可形成为磁体310的另一侧区域。另外，基本没有极性的中性区域316可形成在第一区域312和第二区域314之间。

中性区域316可具有预定尺寸的高度H。作为示例，中性区域316的高度H可以是0.4mm至0.8mm。作为另一示例，中性区域316的高度H可以是0.55mm至0.65mm。然而，本领域的普通技术人员将理解的是，中性区域316的高度H可以是适合使用的任何其他尺寸，因此不限于上面描述的尺寸。

中性区域316的高度H相对于磁体310的高度hm满足下面的关系表达式。

【关系表达式】0.14<H/hm<0.32

可替换地，中性区域316的高度H相对于磁体310的高度hm满足下面的关系表达式。

【关系表达式】0.19<H/hm<0.26

另外，中性区域316的高度H相对于致动器的驱动距离L满足下面的关系表达式。

【关系表达式】0.89<H/L<2.67

可替换地，中性区域316的高度H相对于致动器的驱动距离L满足下面的关系表达式。

【关系表达式】1.22<H/L<2.17

接下来，将参照图8描述传感器的设置形式。

传感器420感测磁体310的磁通密度。为此，传感器420被设置为面对磁体310。例如，传感器420通过基板430被设置在壳体200中。然而，设置传感器420的位置不限于壳体200。例如，当磁体310设置在壳体200中时，传感器420设置在透镜筒100中。

传感器420被设置为大体上面对磁体310的中性区域316。例如，至少一个传感器420被设置为即使在透镜筒100沿着光轴方向移动的情况下也面对磁体310的中性区域316。在这种情况下，传感器420精确地感测磁通密度随透镜筒100移动的变化。另外，上面描述的传感器420的设置形式使得磁通密度在透镜筒100的驱动范围内的变化呈线性。例如，透镜筒100在透镜筒100的驱动范围内的驱动位移可与由传感器420感测的磁通密度的大小成比例。因此，当识别由传感器420感测的磁通密度的大小时，可识别透镜筒100的驱动位移(例如，当前位置)。因此，根据示例，可改变磁体310和线圈320之间形成的磁通密度的大小，以将透镜筒100精确地驱动到期望的位置，从而精确地调节相机模块的焦距。

传感器420被设置为偏向磁体310的一侧。然而，如果需要，传感器420也可设置在大体上与磁体310的中心轴C一致的位置处。上面描述的传感器420的设置形式可允许精确地感测磁体310和线圈320之间的磁通密度的变化，并且可能不会对磁体310和线圈320之间的磁通密度的变化产生影响。

传感器420的数量不限于一个传感器，因此可设置多个传感器420。例如，传感器420的数量可以是两个。传感器420可被设置为在磁体310的高度方向上彼此分隔开预定间隙G。传感器420(例如，第一传感器420和第二传感器420)之间的间隙G可以是0.30mm至0.34mm。

传感器420之间的间隙G相对于磁体310的中性区域316的高度H可满足下面的关系表达式。

【关系表达式】1.18<H/G<2.67

另外，传感器420之间的间隙G相对于磁体310的中性区域316的高度H满足下面的关系表达式。

【关系表达式】1.62<H/G<2.17

传感器420被设置为与磁体310分隔开预定距离(S＝G₁+Td)。例如，传感器420可面对磁体310并与磁体310分隔开0.27至0.67mm的距离S。

传感器420和磁体310之间的距离S相对于磁体310的中性区域316的高度H满足下面的关系表达式。

【关系表达式】0.60<H/S<2.96

另外，传感器420和磁体310之间的距离S相对于磁体310的中性区域316的高度H满足下面的关系表达式。

【关系表达式】0.82<H/S<2.41

同时，传感器420设置在驱动器IC410上。例如，传感器420可在驱动器IC410的一个表面上或驱动器IC410的后部与驱动器IC410一体地形成。然而，传感器420不限于设置到驱动器IC410。例如，传感器420可与驱动器IC410分开设置。

传感器420被设置为与磁轭330分隔开预定距离。例如，传感器420可被设置为与磁轭330分隔开0.2至0.4mm的距离。作为参考，磁轭330的厚度可以是0.1至0.15mm。

传感器420感测预定范围内的磁通密度。例如，传感器420可感测-300至300mT的磁通密度。

由传感器420感测的最大磁通密度Sf可相对于磁体310的中性区域316的高度H满足下面的关系表达式。

【关系表达式】-3.0T/mm²<Sf/(S*H)<0.6T/mm²

【关系表达式】-0.1T/mm²<Sf/(Wm*H)<0.1T/mm²

【关系表达式】2.79<(Mf*H)/(Sf*S)<13.83

【关系表达式】3.83<(Mf*H)/(Sf*S)<11.23

这里，Sf是由传感器420感测的最大磁通密度[T]，Mf是磁体310的磁通密度[T]，S是磁体310与传感器420之间的距离[mm]，Wm是磁体310的宽度[mm]，H是中性区域316的高度[mm]。

作为参考，在示例性实施例中，磁体310的磁通密度为1.4T。

图9是示出根据图1A和图1B的示例性实施例的相机模块的线圈的平面图。

线圈320可具有与磁体310的尺寸相同或相近的尺寸。例如，线圈320的高度h_c可以与磁体310的高度h_m相同或相近，线圈320的宽度W_c可以与磁体310的宽度Wm相同或相近。另外，线圈320的厚度可大体上与磁体310的厚度Tm相同。作为参考，在示例性实施例中，h_c可以是2.75mm，W_c可以是3.3mm，线圈320的厚度可以是0.45mm。

线圈320可具有缠绕多根导线322的形式。例如，线圈320可具有直径为0.04mm的线缠绕180至240次的形式。线圈320可通过缠绕180至240次而形成。然而，线圈缠绕的次数不限于此，而是线圈可缠绕少于180次或多于240次。此外，线圈320可具有预定电阻。例如，在一个实施例中，线圈320可具有15Ω至30Ω的电阻。

线圈320可具有形成在其中部的中空部324。中空部324可具有大体上与中性区域316的高度H相同或相近的高度。例如，在示例性实施例中，中空部324的高度h_h可以是0.5mm至0.7mm，并可相对于中性区域316的高度H满足下面的关系表达式。

【关系表达式】0.5<H/h_h<1.5

图10A至图10C是示出根据实施例的线圈和控制部分的设置的平面图。将参照图10A至图10C描述线圈320、驱动器IC410和传感器420。

参照图10A，传感器420与驱动器IC410集成，并设置在线圈320的外部。另外，参照图10B，传感器420可与驱动器IC410集成并设置在线圈320的中空部324中。此外，参照图10C，驱动器IC410和传感器420彼此分隔开，使得驱动器IC410可设置在线圈320的外侧，传感器420可设置在线圈320的中空部324中。

如上所述，根据示例性实施例，将半湿润滑剂施加到滚珠轴承和滚动表面中的至少一个，从而可提供具有优异性能和稳定性的相机模块。

虽然该公开包括特定示例，但对本领域普通技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求及其等同物的精神和范围的情况下可在形式和细节方面对这些示例做出改变。在此描述的示例仅被认为是描述性而非限制性的目的。每个示例中的特征或方面的描述经被认为适用于其他示例中的相似特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术和/或如果在描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式组合和/或由其他组件或其等同物替代或补充，则可实现合适的结果。因此，本公开的范围不是由具体实施例方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且权利要求及其等同物的范围内的全部变型将被认为包含在本公开中。

在图1A、图1B、图2、图7、图8、图9图10A、图10B和图10C中示出的执行在此描述的关于图3、图4、图5、图6A和图6B在此描述的操作的设备、单元、模块、装置、部件或其他组件可利用硬件组件来实现。硬件组件可包括(例如)控制器、传感器、生成器、驱动器和本领域普通技术人员已知的任何其他电子组件。可利用一个或更多个处理器实现硬件组件。例如，可通过能够响应于指令并按照限定的方式执行指令来实现期望的结果的一个或更多个处理元件(诸如逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或本领域普通技术人员公知的任何其他装置或装置的组合)实现处理器。一个或更多个计算机可用作处理器。处理器可包括或连接到一个或更多个存储器，所述存储器存储将由处理器执行的指令或软件。硬件组件可执行指令或软件(诸如操作系统(OS)以及在OS中运行的一个或更多个软件应用程序)以执行在此描述的关于图3、图4、图5、图6A和图6B在此描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行而访问、操作、处理、创建或存储数据。为简单起见，单数术语“处理器”可用在对在此描述的示例的描述中，但本领域的普通技术人员将理解的是，可使用多个处理器，并且处理器或硬件组件可包括多个处理元件以及多个类型的处理元件。例如，硬件组件可包括多个处理器、或处理器和控制器。另外，硬件组件可包括任何一种或多种处理构造(诸如单处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多重处理、单指令多数据(SIMD)多重处理、多指令单数据(MISD)多重处理以及多指令多数据(MIMD)多重处理)。

在图3、图4、图5、图6A和图6B中示出的执行在此描述的关于图1A、图1B、图2、图7、图8、图9图10A、图10B和图10C的操作的方法可以由如上所述的执行指令或软件的处理器或计算机执行，以执行在此描述的操作。

用于控制实施为硬件组件的处理器或计算机并执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合，所述指令或软件用于单独或共同地指令或配置处理器或计算机，以将其操作为用于执行由硬件组件执行的操作和如上所述的方法的机器或专用计算机。指令或软件可包括可直接由处理器或计算机执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)以及可由处理器或计算机利用解释器(interpreter)执行的高级代码。本领域技术人员中的编程人员可基于附图中示出的框图和流程图以及其在说明书中相应的描述(其公开了用于执行由硬件组件和如上所述的方法所执行的操作的算法)容易地编写指令或软件。

用于控制实施为硬件组件的处理器或计算机并执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关的数据、数据文件和数据结构可记载、储存或安装在一个或更多个非暂时性计算机可读记录存储介质中。非暂时性计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪速存储器、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-RLTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储设备、光学数据存储装置、硬盘、固态磁盘、以及本领域普通技术人员公知的任何装置，其能够按照非暂时性方式存储指令或软件以及任何相关的数据、数据文件和数据结构并将指令或软件以及任何相关的数据、数据文件和数据结构提供给处理器或计算机，使得该处理器或计算机可以执行该指令。指令或软件以及任何相关的数据、数据文件和数据结构可分布在与计算机系统连接的网络上，从而可以由处理器或计算机按照分布方式存储、访问和执行所述指令或软件以及任何相关的数据、数据文件和数据结构。

Claims (52)

1.一种相机模块，包括：

透镜筒；

壳体，将所述透镜筒容纳在其中；

滚珠轴承，接触滚动表面，所述滚动表面分别设置在透镜筒和壳体上；

半湿式润滑剂，施加到滚珠轴承的表面。

2.如权利要求1所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂是硅基润滑剂和氟基润滑剂中的至少一种。

3.如权利要求1所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂包括聚四氟乙烯。

4.如权利要求1所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂施加到透镜筒的滚动表面和壳体的滚动表面。

5.如权利要求1所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂的厚度为0.5μm至10μm。

6.如权利要求1所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂的运动粘度在温度40℃为400cSt至900cSt。

7.如权利要求1所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂的下降流为3cm或更小。

8.一种用于相机模块的驱动控制器，所述驱动控制器包括：

驱动部分，包括设置在相机模块的透镜筒的一个侧表面上的磁体和被设置为面对所述磁体的线圈，并被构造为使透镜筒沿着光轴方向移动；

控制部分，被构造为响应于输入信号而产生驱动信号并将驱动信号提供给驱动部分，以控制所述驱动部分，

其中，取决于驱动部分的驱动的输出信号相对于输入信号的传递函数的增益交越频率为50Hz至300Hz。

9.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，输出信号相对于输入信号的传递函数的增益在10Hz为10dB至40dB。

10.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，输出信号相对于输入信号的传递函数在具有比上增益极限值的增益交越频率大的频率的频率区域内以-40dB/decade或更小的梯度下降。

11.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，输出信号相对于输入信号的传递函数的相位裕度为45度或更大。

12.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，输出信号相对于输入信号的传递函数的增益裕度为10dB或更大。

13.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，驱动信号相对于输入信号的传递函数的带宽为80Hz或更大。

14.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，驱动信号相对于输入信号的传递函数的增益在10Hz为10dB至30dB。

15.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，驱动信号相对于输入信号的传递函数的上增益极限值在大于1kHz的频率区域内以-20dB/decade或更小的梯度下降。

16.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，驱动信号相对于输入信号的传递函数的下增益极限值在100Hz或更小为0dB或更小。

17.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，所述控制部分执行以下控制中至少一种：利用比例积分微分方案执行控制和利用低通滤波器方案执行控制。

18.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，所述控制部分包括将驱动信号施加到线圈的驱动器集成电路和检测磁体的位置的传感器。

19.如权利要求18所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，所述磁体包括形成在磁体的一部分的中性区域，以使磁体的具有第一极性的区域与磁体的具有第二极性的区域在空间上分开。

20.如权利要求19所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，所述传感器被设置为多个传感器，所述多个传感器被设置为在磁体的高度方向上彼此分隔开。

21.如权利要求19所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，所述传感器被设置为相对于磁体的竖直二等分线偏向一侧。

22.如权利要求19所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，所述磁体的具有第一极性的区域、中性区域以及磁体的具有第二极性的区域依次沿光轴方向形成。

23.如权利要求8所述的用于相机模块的驱动控制器，其中，所述驱动部分被构造为通过磁体和线圈之间的电磁相互作用使透镜筒移动。

24.一种相机模块，包括：

透镜筒，包括透镜；

驱动部分，被构造为沿着光轴方向驱动透镜筒；

滚珠轴承，引导所述透镜筒的运动；

半湿式润滑剂，施加到所述滚珠轴承；

控制部分，被构造为响应于输入信号而产生驱动信号，以控制驱动部分，

其中，取决于驱动部分的驱动的输出信号相对于输入信号的传递函数的增益交越频率为50Hz至300Hz。

25.如权利要求24所述的相机模块，所述相机模块还包括容纳所述透镜筒的壳体，其中，所述透镜筒包括第一滚动表面，所述壳体包括第二滚动表面，

第一滚动表面和第二滚动表面接触滚珠轴承。

26.如权利要求25所述的相机模块，其中，所述滚珠轴承的硬度大于第一滚动表面和第二滚动表面的硬度。

27.如权利要求25所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂施加到第一滚动表面和第二滚动表面。

28.如权利要求24所述的相机模块，其中，所述驱动部分包括设置在透镜筒的一个侧表面上的磁体和被设置为面对磁体的线圈。

29.如权利要求28所述的相机模块，其中，所述控制部分包括将驱动信号施加到线圈的驱动器集成电路以及检测磁体的位置的传感器。

30.如权利要求29所述的相机模块，其中，所述驱动器集成电路和传感器彼此一体地形成并被设置在线圈的外部。

31.如权利要求29所述的相机模块，其中，所述驱动器集成电路和传感器彼此一体地形成并被设置在线圈的中空部分中。

32.如权利要求29所述的相机模块，其中，所述驱动器集成电路和传感器被设置在线圈的外部。

33.如权利要求29所述的相机模块，其中，所述驱动器集成电路设置在线圈的外部，所述传感器设置在线圈的中空部中。

34.一种相机模块，包括：

透镜筒，包括透镜；

驱动部分，被构造为使透镜筒从初始位置移动到目标位置；

控制部分，被构造为响应于输入信号以初始操作模式、自动聚焦模式和保持模式中的至少一种模式控制驱动部分，

其中，在自动聚焦模式中，使透镜筒从初始位置运动到目标位置所需的稳定时间为12毫秒。

35.如权利要求34所述的相机模块，其中，在自动聚焦模式中，驱动部分的输出信号相对于输入信号的传递函数的上增益极限值的增益交越频率为300Hz或更小，驱动部分的输出信号相对于输入信号的传递函数的下增益极限值的增益交越频率为50Hz或更大。

36.如权利要求35所述的相机模块，其中，在自动聚焦模式中，驱动部分的输出信号相对于输入信号的传递函数的上增益极限值和下增益极限值在具有比上增益极限值的增益交越频率大的频率的频率区域内分别以-40dB/decade或更小的梯度下降。

37.如权利要求35所述的相机模块，其中，在自动聚焦模式中，驱动部分的输出信号相对于输入信号的传递函数的相位裕度为45度或更大，驱动部分的输出信号相对于输入信号的传递函数的增益裕度为10dB或更大。

38.如权利要求34所述的相机模块，所述相机模块还包括半湿式润滑剂，所述半湿式润滑剂施加到下列项中的至少一项：设置在将透镜筒容纳在壳体中的壳体上的第一滚动表面、设置在透镜筒上的第二滚动表面、以及设置在第一滚动表面和第二滚动表面之间并接触第一滚动表面和第二滚动表面的至少一个滚珠轴承。

39.如权利要求38所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂通过下面的过程制备而成：将溶剂与润滑剂混合，将溶剂与润滑剂的混合物施加到至少一个滚珠轴承的表面以及第一滚动表面和第二滚动表面中的至少一个，然后在室温下蒸发并去除溶剂。

40.如权利要求38所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂是氟基润滑剂。

41.如权利要求38所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂包含聚四氟乙烯。

42.如权利要求38所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂是硅基润滑剂。

43.如权利要求38所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂的厚度为0.5μm至10μm。

44.如权利要求38所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂的运动粘度在温度40℃为400cSt至900cSt。

45.如权利要求38所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂的下降流为3cm或更小。

46.一种相机模块，包括：

支架，包括透镜筒；

壳体，将所述支架容纳在其中；

滚珠轴承，接触滚动表面，所述滚动表面分别设置在所述支架和所述壳体上；

半湿式润滑剂，施加到所述滚珠轴承的表面。

47.如权利要求46所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂是硅基润滑剂和氟基润滑剂中的至少一种。

48.如权利要求46所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂包括聚四氟乙烯。

49.如权利要求46所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂施加到设置在支架和壳体的滚动表面。

50.如权利要求46所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂的厚度为0.5至10μm。

51.如权利要求46所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂的运动粘度在温度40℃为400cSt至900cSt。

52.如权利要求46所述的相机模块，其中，所述半湿式润滑剂的下降流为3cm或更小。