CN106533063A

CN106533063A - 闭环vcm的实现方法

Info

Publication number: CN106533063A
Application number: CN201610863186.2A
Authority: CN
Inventors: 赵立新; 杜柯
Original assignee: Galaxycore Shanghai Ltd Corp
Current assignee: Galaxycore Shanghai Ltd Corp
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2017-03-22

Abstract

本发明提供一种闭环VCM的实现方法，所述闭环VCM包括：铁壳、磁性部件、线圈、固定于所述线圈的可轴向运动的镜头或镜头框架，调整铁壳、磁性部件、线圈的结构、位置，使线圈在轴向运动时，电感发生变化，通过测量电感变化判断线圈的位置，实现VCM的闭环控制。本发明中，通过测量线圈的电感值，根据线圈的电感值与线圈位置的对应关系，即可判断线圈的位置，从而可以在不需要霍尔传感器时实现VCM的闭环控制，并能够节省VCM的内部空间。

Description

闭环VCM的实现方法

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种闭环VCM的实现方法。

背景技术

随着智能手机行业的快速发展，人们对手机摄像头成像效果的要求也在逐步提高，与传统摄像系统相比，手机摄像模组(Cell phone Camera Module，CCM)因其小型化、低功耗、低成本及高影像品质等优点而广泛地应用于各种新一代便携式摄像设备中。

目前，CCM的结构包括镜头单元、音圈马达（Voice Coil Motor，VCM）、红外线截止滤光片、传感器、柔性电路板（Flexible PrintedCircuit board，FPC）或印制电路板（Printed Circuit Board，PCB），以及与手机主板连接的连接器。其中，VCM用于实现镜头单元的自动对焦功能，且VCM通常由磁体、线圈、弹片及载体组成，VCM工作过程中，首先给线圈通电，线圈通电后产生磁场，线圈中产生的磁场作用于磁体，在电磁力的作用下线圈移动，从而带动与VCM连接的镜头单元移动，调整像距与物距，呈现清晰的图像。

现有技术中，通常还在VCM设置霍尔传感器（Hall-effect Sensor），利用霍尔传感器测定VCM中磁场的变化，根据磁场的变化判断线圈的位置，从而实现VCM的闭环控制。然而，霍尔传感器会占据CCM中一定的空间，使得CCM中的可用空间减小，此外，采用霍尔传感器还会增加VCM的整体成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种闭环VCM的实现方法，解决现有技术中需要在VCM中设置霍尔传感器实现VCM闭环控制的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种闭环VCM的实现方法，所述闭环VCM包括：铁壳、磁性部件、线圈、固定于所述线圈的可轴向运动的镜头或镜头框架，调整铁壳、磁性部件、线圈的结构、位置，使线圈在轴向运动时，电感发生变化，通过测量电感变化判断线圈的位置，实现VCM的闭环控制。

可选的，实现VCM闭环控制的步骤包括：

在实现某一VCM的闭环控制之前，测量该VCM的线圈在轴向运动的行程内线圈的位置和电感值的对应关系，将所述对应关系进行存储；

在VCM的后续闭环控制的过程中，测量电感值，通过所述对应关系得到VCM的线圈的位置，并根据所述对应关系校准不同VCM中线圈位置和电感值对应关系的不一致性。

可选的，提供电感测量模块，通过所述电感测量模块实现不同位置电感值的测量。

可选的，在簧片式的VCM马达的线圈中通一直流电，产生电磁力推动簧片发生弹性形变，导致线圈运动至一特定位置。

可选的，在摩擦式的VCM马达的线圈中通一脉冲式电流，通过控制脉冲式电流的大小、脉宽、频率和方向，导致线圈运动至一特定位置。

可选的，闭环VCM还包括用于控制线圈相对于磁性部件运动的控制单元，根据线圈的位置和电感值之间对应关系，由线圈的电感值确定线圈当前的位置，并将线圈当前的位置反馈到控制单元，所述控制单元控制线圈移动的距离和方向，实现VCM的闭环控制。

可选的，所述磁性部件在轴向上呈两端厚、中间薄的结构，所述线圈位于磁性部件的一侧。

可选的，所述线圈随镜头或镜头框架运动，所述磁性部件固设于铁壳中。

可选的，所述磁性部件对称的位于铁壳的四侧内部。

相对于现有技术，本发明的闭环VCM的实现方法具有以下有益效果：

本发明的闭环VCM的实现方法中，通过测量线圈的电感值，根据线圈的电感值与线圈位置的一一对应关系，即可判断线圈的位置，从而可以在不需要霍尔传感器实现VCM的闭环控制，能够节省VCM的内部空间，并相应的节省成本。

附图说明

图1为本发明一实施例中的VCM的主视图；

图2为本发明一实施例中的VCM的剖面结构示意图；

图3为本发明一实施例中的电感测量电路的结构示意图;

图4本本发明一实施例中的线圈电感值与线圈位置的对应关系；

图5为本发明一实施例中的磁性部件的结构示意图；

图6为本发明另一实施例中的磁性部件的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。

为了解决背景技术中的问题，本发明提供一种闭环VCM的实现方法，通过测量线圈的电感值，根据线圈的电感值与线圈位置的一一对应关系，即可判断线圈的位置，从而可以在不需要霍尔传感器实现VCM的闭环控制，能够节省VCM的内部空间。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，以下结合附图1~图3对本发明的闭环VCM的实现方法进行详细描述。

参考图1和图2所示，图1为VCM的主视图，图2为VCM的剖面结构示意图，本发明的闭环VCM包括：底座、固定于底座上的铁壳10、磁性部件20、线圈30、固定于所述线圈30的可轴向运动的镜头或镜头框架，需要说明的是，本发明中的轴向指的是光轴的方向，即图1中的Z方向。其中，所述铁壳10呈空心的长方体、立方体或圆柱体等结构，本实施例以正方体的铁壳10为例进行说明，所述磁性部件20固设于铁壳内部，用于在铁壳10内部产生磁场。本实施例中，所述闭环VCM包括四个磁性部件20，磁性部件20为永磁铁，且四个所述磁性部件20对称的位于铁壳10的四侧内部，即四个磁性部件20固定设置于铁壳10的四个角的位置，磁性部件20与铁壳10之间还设置间隔件（图中未示出），可用于调节磁性部件与铁壳之间的间距。而线圈30设置在铁壳10的中心，所述线圈30位于磁性部件20的一侧，由四个磁性部件20包围。所述线圈30与镜头或镜头框架固定连接，从而线圈30与镜头或镜头框架共同运动，且线圈30平行于铁壳10的中心轴运动，也就是说，线圈可沿CCM模组的光轴方向运动。

本发明中，线圈30在轴向运动时，线圈30的电感发生变化，且线圈在轴向运动的全行程或在对焦行程内，线圈的位置和电感值具有一一映射关系，也就是说，线圈在VCM中的运动过程中，线圈的位置与电感之间是一一对应关系，测量出线圈的电感，即可根据电感变化判断出线圈的位移和方向，得出线圈的位置，由此实现VCM的闭环控制，实现VCM闭环控制的步骤包括：

首先，获取标准的线圈的电感值与位置的对应关系。在实现VCM的闭环控制之前，测量多个VCM的线圈在轴向运动的行程内线圈的位置和电感值的对应关系，并根据VCM的设计原理进行分析，选取某一线圈的电感值与位置的对应关系为标准对应关系，并将该标准对应关系进行存储，例如，采用OTP烧录、EEPROM刻录等方式存储于摄像头模组中。

其次，根据存储的标准对应关系，采用算法对同一批次的不同VCM线圈的电感值和位置之间的对应关系进行校准，使得同一批次的VCM能够采用该标准对应关系实现闭环控制。也就是说，根据所述标准对应关系校准不同VCM中线圈位置和电感值对应关系的不一致性，使得该同一批次的VCM适用于统一的电感值与位置的对应关系，从而在对不同的VCM的闭环控制的过程中，测量电感值，通过统一的对应关系得到不同VCM的线圈的位置。

具体的，当VCM为簧片式的VCM时，VCM的线圈连接一簧片，在VCM工作过程中，在线圈30中通直流电，线圈中产生磁场，与磁性部件产生的磁场相互作用使得簧片受到磁场力的作用而产生弹性形变，从而带动线圈在轴向上运动，并且通过调节线圈中电流的大小和方向，可调节线圈产生磁场的大小和方向，调节线圈所受推力的大小和方向，从而控制线圈的运动状态，使得相对于磁性部件沿轴向运动或静止。本发明中，通过电感测量电路测得线圈的电感，电感测量电路的等效电路图参考图3所示，电感测量电路40包括与线圈30并联的电容41及连接于线圈30一端的频率测量模块42，本实施例中，通过在线圈30两端并联一电容41，线圈30与电容41形成LC回路，其中，电容41的电容值取值范围取决于线圈30电感值L的范围，在线圈30的直流电中叠加一交流电，为了使得叠加的交流电不影响线圈的运动，在线圈中通入均值为零的交流电，则LC回路随着交流电产生谐振，再利用所述频率测量模块42测量出LC回路的谐振频率f，并由LC回路的谐振频率，得出线圈中的电感值L。

本发明中，测量线圈的电感值与位置的对应关系时，对线圈30运动过程中的电感值L进行实时测量，从而得出线圈电感值L与位移的曲线，其结果参考图4所示，图4中的横坐标为线圈的位移，纵坐标为线圈的电感值，由图4中可知，图4中实线为电感值与位置标准的对应关系，虚线为列举的同一批次不同的VCM的电感值与位置之间的对应关系，经过校准之后，同一批次的VCM采用统一的标准对应关系（图中实现所示）进行闭环控制，测量线圈的电感值，得出各个线圈的当前位置。

此外，所述闭环VCM还包括控制单元（图1、2中未示出），所述控制单元用于控制线圈30相对于磁性部件20的运动，电感测量电路40测量线圈的电感值，根据线圈的位移和电感值之间的对应关系，由线圈的电感值确定线圈的位移，即可得出线圈当前的位置，并将线圈当前的位置反馈到控制单元，所述控制单元根据线圈当前的位置反馈调节直流电的大小和方向，控制线圈移动的距离和方向，从而实现VCM的闭环控制。

相对于现有技术，本发明的VCM中不需要设置霍尔传感器即可实现VCM的闭环控制，从而能够节省VCM的内部空间，并相应的节省成本。

此外，可以理解的是，线圈中的电流并不限于通入直流电，在本发明的其他实施例中，还可以通入脉冲式电流，例如，当VCM为摩擦式的VCM时，在采用脉冲式的电流驱动线圈在轴向运动状态，在线圈中通脉冲式电流，通过调节脉冲式电流的大小、脉宽、频率和方向，调节线圈所受推力的大小和方向，线圈克服摩擦力可相对于磁性部件沿轴向运动或静止。例如，线圈中通入的脉冲式电流的脉宽大于2s，线圈在脉冲式电流的电流值为0时静止，线圈静止，此时在线圈中通入均值为0的交流电，接着采用图3中所示电感测量电路测定线圈的电感值，在线圈静止时测量通入交流电进行测量，能够避免交流电对线圈运动的影响。

之后，根据线圈的位置和电感值之间的对应关系，由线圈的电感值确定线圈当前的位置，电感测量电路将线圈当前的位置反馈到控制单元，所述控制单元根据线圈当前的位置调节脉冲式电流的大小、脉宽、频率和方向，控制线圈移动的距离和方向，实现VCM的闭环控制。需要说明的是，电感测量电路与控制单元集成为一块驱动芯片，设置在VCM的内部。

进一步的，为了对线圈电感值与位置的线性关系进行优化，本实施例中，可以对铁壳、磁性部件、线圈的结构、位置进行调整。

具体的，所述磁性部件在轴向上呈两端厚，中间薄的结构。例如，本实施例中，参考图5中所示，图5为磁性部件20在图2中沿AA’方向上的剖面结构示意图，可以在磁性部件的中间开槽，切除磁性部件中间的部分结构，形成凹槽21，使得磁性部件的中间部分的厚度小于两端。此外，本发明的其他实施例中，还可以根据具体的设定，将凹槽设置的磁性部件该面的其他位置处。当然，本实施例中并不限于在磁性部件的中间区域开槽，例如，参考图6所示，还可以将磁性部件面向线圈的一侧面设置为向内凹陷的曲面22，使得磁性部件在轴向上从中间到两端的厚度逐渐增加。

此外，本发明中并不限于调整磁性部件的结构，还可以对铁壳、磁性部件、线圈的结构、位置进行调整，改善线圈的电感值与位置的线性关系，例如，调整磁性部件的位置、铁壳的位置、线圈的结构或位置等。

综上所述，本发明提供一种闭环VCM的实现方法，通过测量线圈的电感值，根据线圈的电感值与线圈位置的一一对应关系，即可判断线圈的位置，从而可以在不需要霍尔传感器实现VCM的闭环控制，能够节省VCM的内部空间。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种闭环VCM的实现方法，所述闭环VCM包括：铁壳、磁性部件、线圈、固定于所述线圈的可轴向运动的镜头或镜头框架，其特征在于：

调整铁壳、磁性部件、线圈的结构、位置，使线圈在轴向运动时，电感发生变化，通过测量电感变化判断线圈的位置，实现VCM的闭环控制。

2.根据权利要求1所述的闭环VCM的实现方法，其特征在于，实现VCM闭环控制的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的闭环VCM的实现方法，其特征在于，提供电感测量模块，通过所述电感测量模块实现不同位置电感值的测量。

4.根据权利要求3所述的闭环VCM的实现方法，其特征在于，在簧片式的VCM马达的线圈中通一直流电，产生电磁力推动簧片发生弹性形变，导致线圈运动至一特定位置。

5.根据权利要求3所述的闭环VCM的实现方法，其特征在于，在摩擦式的VCM马达的线圈中通一脉冲式电流，通过控制脉冲式电流的大小、脉宽、频率和方向，导致线圈运动至一特定位置。

6.根据权利要求4或5所述的闭环VCM的实现方法，其特征在于，闭环VCM还包括用于控制线圈相对于磁性部件运动的控制单元，根据线圈的位置和电感值之间对应关系，由线圈的电感值确定线圈当前的位置，并将线圈当前的位置反馈到控制单元，所述控制单元控制线圈移动的距离和方向，实现VCM的闭环控制。

7.根据权利要求1所述的闭环VCM的实现方法，其特征在于，所述磁性部件在轴向上呈两端厚、中间薄的结构，所述线圈位于磁性部件的一侧。

8.根据权利要求7所述的闭环VCM的实现方法，其特征在于，所述线圈随镜头或镜头框架运动，所述磁性部件固设于铁壳中。

9.根据权利要求8所述的闭环VCM的实现方法，其特征在于，所述磁性部件对称的位于铁壳的四侧内部。