CN106791291A - 致动器驱动装置及包括该致动器驱动装置的相机模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种致动器驱动装置及包括该致动器驱动装置的相机模块。所述致动器驱动装置包括：电感器，设置在壳体上，以面对附着到镜头承载件的磁体；检测器，被构造为将参考信号施加到所述电感器并检测流过所述电感器的电感器电流；计算器，被构造为基于所述电感器电流确定所述镜头承载件的位置；驱动器，被构造为基于所述镜头承载件的位置和位置控制信号来驱动致动器。

Description

致动器驱动装置及包括该致动器驱动装置的相机模块
本申请要求于2015年11月23日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0164183号韩国专利申请的优先权和权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
下面的描述涉及一种致动器驱动装置及包括该致动器驱动装置的相机模块。
背景技术
通常，安装在电子装置中的相机模块包括其中具有透镜的透镜镜筒、具有透镜镜筒的镜头承载件、将镜头承载件容纳于其中的壳体以及将对象的图像转换成电信号的图像传感器。可使用通过固定焦距拍摄物体的单焦式相机模块作为所述相机模块。然而，随着最近技术的发展，现在常常在电子装置中使用包括执行自动聚焦控制的致动器的相机模块。此外，为了减少在获取图像时由装置手持的不稳定性所导致的分辨率降低，在手持式电子装置中使用的相机模块常常包括用于光学防抖(OIS)的致动器。
致动器驱动装置被用于驱动上面所提到的用于执行自动聚焦(AF)控制或光学防抖(OIS)的致动器。致动器驱动装置可检测镜头承载件的位置并驱动致动器，使得镜头承载件根据镜头承载件的位置和位置控制信号而运动到目标位置。
发明内容
提供本发明内容以通过简化形式介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的发明构思的选择。本发明内容既不意在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种致动器驱动装置包括：电感器，设置在壳体上，以面对附着到镜头承载件的磁体；检测器，被构造为将参考信号施加到所述电感器并检测流过所述电感器的电感器电流；计算器，被构造为基于所述电感器电流确定所述镜头承载件的位置；驱动器，被构造为基于所述镜头承载件的位置和位置控制信号来驱动致动器。
所述电感器可以是线圈，所述磁体相对于所述线圈的运动可改变所述线圈的电感。
所述线圈的直径可大于所述磁体的最大位移。
所述参考信号可以是方波电压信号。
所述参考信号的脉冲宽度可比所述电感器电流的稳定状态到达时间短。
所述电感器和所述致动器可分别设置在所述壳体的两个相对的侧表面上。
所述检测器、所述计算器和所述驱动器可被构造为一个或更多个集成电路。
在另一总体方面，一种相机模块包括：镜头承载件，设置在壳体中；磁体，附着到所述镜头承载件；致动器，被构造为使所述镜头承载件在所述壳体内运动；致动器驱动装置，被构造为驱动所述致动器，所述致动器驱动装置包括：电感器，设置在所述壳体上；检测器，被构造为将参考信号施加到所述电感器，以检测流过所述电感器的电感器电流；计算器，被构造为基于所述电感器电流确定所述镜头承载件的位置；驱动器，被构造为基于所述镜头承载件的位置和位置控制信号来驱动所述致动器。
所述电感器可以是线圈，所述磁体的运动可改变所述电感器的电感。
所述线圈的直径可大于所述磁体的最大位移。
所述参考信号可以是方波电压信号。
所述参考信号的脉冲宽度可比所述电感器电流的稳定状态到达时间短。
所述电感器和所述致动器可分别设置在所述壳体的两个相对的侧表面上。
所述致动器包括音圈马达(VCM)。
在另一总体方面，一种相机模块包括：磁体，被构造为随镜头承载件运动；致动器，被构造为使所述镜头承载件运动；电感器，被构造为与所述磁体相互作用；电路，被构造为基于通过所述磁体在所述电感器中产生的电感来驱动所述致动器。
所述电感器可包括线圈，所述磁体相对于所述线圈可以是可运动的，使得所述镜头承载件在壳体内的运动改变所述电感器的电感。
所述电路可被构造为通过将参考信号施加到所述电感器并检测流过所述电感器的电感器电流来确定所述电感器的电感。
所述电路可被构造为基于所述电感确定所述镜头承载件的位置。
所述电感器可被构造为：当所述致动器使所述镜头承载件和所述磁体运动时，所述电感器为稳定的。
通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其它特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出包括致动器驱动装置的相机模块的示例的分解透视图。
图2是图1中所示的相机模块的装配透视图。
图3是沿图2的I-I’线截取的相机模块的剖视图。
图4A和图4B是示出包括相机模块的示例的电子装置的外部的示意图。
图5是示出致动器驱动装置的示例的框图。
图6是示出参考信号和电感器电流的示例的波形图。
在所有的附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明及方便起见，附图中元件的相对尺寸、比例和描绘可被放大。
具体实施方式
提供以下具体实施方式，以帮助读者获得在此描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，在此所描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改及其等同物对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。在此描述的操作顺序仅仅是示例，并且其并不局限于在此所阐述的，而是除了必须以特定顺序发生的操作外，可做出对于本领域的普通技术人员将是显而易见的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省去对于本领域的普通技术人员公知的功能和结构的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为限制于在此描述的示例。更确切地说，已经提供了在此描述的示例，以使本公开将是彻底的和完整的，并且将把本公开的全部范围传达给本领域的普通技术人员。
在下文中，将参照附图如下地描述实施例。
在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或模块的元件被称为“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，所述元件可以直接“位于”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的其它元件。相比之下，当元件被称为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的元件或层。相同的标号始终指示相同的元件。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列项目中的任何以及全部组合。
将明显的是，虽然可在此使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语所限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离所示出的实施例的教导的情况下，下面讨论的第一构件、组件、区域、层或部分可称作第二构件、组件、区域、层或部分。
为了描述的方便，可在此使用空间关系术语(例如，“在……之上”、“上面”、“在……之下”和“下面”等)以描述如图中示出的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，空间关系术语意图除了包括图中示出的方位之外，还包括装置在使用或操作时的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“之上”或“上方”的元件将被定位为“在”所述其它元件或特征“之下”或“下方”。因此，术语“在……之上”可根据附图的特定方向而包含“在……之上”和“在……之下”两种方位。装置可被另外定位(旋转90度或处于其它方位)，并可对在此使用的空间相对描述符做出相应解释。
在此使用的术语仅用于描述说明性的实施例，并且无意于进行限制。除非上下文中另外清楚地指明，否则如在此使用的单数形式也意于包括复数形式。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，列举存在所述的特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组合，而不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组合。
在下文中，将参照示意图描述实施例。在附图中，例如，由于制造技术和/或公差，可引起所示出的形状的修改。因此，实施例不应被理解为受限于在此示出的区域的所示的形状，而是应该例如，被理解为包括由于制造导致的形状上的改变。下面的实施例也可由一个或它们的组合构成。
在对致动器驱动装置的示例进行详细描述之前，将参照图1至图3对相机模块的示例的总体结构和功能进行描述。
尽管为了说明的方便起见，在图1至图3中示出了相机模块100包括用于执行自动聚焦功能的一个致动器的示例，但是在另一示例中，为了执行手不稳定补偿功能或光学防抖(OIS)功能，相机模块100可包括多个致动器。
图1是包括致动器驱动装置的相机模块的示例的分解透视图，图2是根据图1中所示的示例的相机模块的装配透视图。
参照图1和图2，相机模块100包括致动器驱动装置110、致动器130、镜头模块140以及图像传感器模块150。
致动器驱动装置110可确定镜头承载件142的位置，并且基于镜头承载件142的位置和从外部获取的位置控制信号而输出用于驱动致动器130的控制信号(例如，电流信号)。这里，致动器驱动装置110设置在第一板121的一个表面上。然而，本实施例不限于此。
尽管图1中示出了致动器驱动装置110设置在驱动线圈131的中央区域中的示例，但是在另一示例中，致动器驱动装置110的位置可改变。
致动器驱动装置110包括感测电感器111，以确定镜头承载件142的位置。
感测电感器111设置在第二板122的一个表面上且设置在壳体上，以面对感测磁体112。例如，在图1中所示的示例中，感测电感器111设置在壳体的第一侧表面上，致动器设置在壳体的相对于第一侧表面的第二侧表面上。此外，感测磁体112设置在镜头承载件142的外表面的其上未形成有驱动磁体132的一部分上。
同时，感测电感器111可为具有基于感测磁体112的位置而改变的电感的线圈。感测磁体112可由与感测电感器111的电场相互作用的铝或产生磁场的磁性材料形成。
下面将参照图5和图6描述致动器驱动装置110的详细构造和功能。
致动器130可接收来自致动器驱动装置110的控制信号，以产生能够使镜头承载件142沿光轴(1)方向运动的驱动力。
为此，致动器130可包括旋转马达、压电致动器和音圈马达中的一种，但是不局限于此。以下，将在致动器130包括音圈马达的假定下描述致动器130。
在本示例中，致动器130包括驱动线圈131和驱动磁体132。
驱动线圈131设置在第一板121的一个表面上，驱动磁体132附着到镜头承载件142，以面对驱动线圈131。
在本示例中，沿致动器驱动装置110的外周设置驱动线圈131。然而，本公开不限于此。
同时，其上分别设置有驱动线圈131和感测电感器111的第一板121和第二板122可为印刷电路板。第一板121和第二板122中的每个设置在图1中的壳体141的一个侧表面上。然而，在另一示例中，驱动线圈131和感测电感器111可直接设置在壳体上，第一板121和第二板122可被省去。
来自致动器驱动装置110的控制信号(例如，电流信号)可被供应到被包括在致动器130中的驱动线圈131，以形成电场，所述电场可与驱动磁体132的磁场相互作用，从而根据Fleming左手定则产生使镜头承载件142沿光轴(1)方向运动的驱动力。
驱动磁体132可与当电流在驱动线圈131中流动时所产生的磁场作用，从而产生驱动力。
此外，参照图1，驱动磁体132包括第一磁体132a和第二磁体132b。第一磁体132a和第二磁体132b可通过驱动磁体132的极化形成，从而可容易控制镜头承载件142的运动。
镜头模块140包括：壳体141，将具有透镜镜筒143的镜头承载件142容纳于其中；止动件144，限制镜头承载件142沿光轴(1)方向的运动；遮蔽壳145，围住壳体141。
在透镜镜筒143中，可通过粘合法或螺旋结合法装配至少一个透镜。
滚珠(ball bearing)146设置在壳体141的内部引导件中，以通过滚动来支撑镜头承载件142沿光轴方向的运动。参照图1，滚珠146还被分为滚珠146a和滚珠146b，从而所述滚珠146a和滚珠146b分别设置在壳体141的两个内部引导件中，所述两个内部引导件为形成在壳体141的侧壁上的槽。润滑剂可施加在滚珠146的表面上。
图像传感器模块150设置在壳体141下面，并且包括图像传感器151、柔性印刷电路152以及电路板153。图像传感器151设置在图像形成表面上，并且通过接合线154安装在电路板153的一个表面上。柔性印刷电路152从电路板153延伸，以与电子装置的内部电路连接。电子装置可为相机、移动通信终端等。结合到第一板121的结合部156设置在电路板153的一个端部处。此外，在本示例中，图像传感器模块150还包括用于对入射图像进行过滤的IR滤光器155，从而图像传感器151接收到过滤后的图像。
在本示例中，相机模块中使用能够通过根据在感测电感器中流动的电感器电流的变化来确定镜头承载件的位置而精确地驱动致动器的致动器驱动装置。因此，可不需要单独的位置传感器(诸如霍尔传感器)来确定镜头承载件的位置或对致动器进行驱动。
图3是沿图2的I-I’线截取的相机模块的剖视图。
参照图3，感测磁体112被附着到将透镜镜筒143容纳于其中的镜头承载件142的一个侧表面，而驱动磁体132被附着到镜头承载件的与其所述一个侧表面相对的另一侧表面。
此外，感测电感器111设置在壳体141的一个内部侧表面上，以面对感测磁体112，驱动线圈131设置在壳体141的与其所述一个内侧表面相对的另一内侧表面上。如上所述，通过将驱动线圈131设置为与感测电感器111分开，可显著地减小通过驱动线圈131形成的电场对感测电感器111的影响。
根据一个示例，感测电感器111可由线圈形成，感测电感器111的直径可大于由镜头承载件142的运动引起的感测磁体112的最大位移。通过使感测电感器111形成为具有比所允许的感测磁体112的最大位移大的直径，可检测基于感测磁体112的位置的改变的感测电感器111的电感的改变，直到感测磁体112的最大位移。
图4A和图4B是示出根据示例的包括相机模块的电子装置的外部的示意图。
参照图4A和图4B，电子装置10包括相机模块100，相机模块100的镜头通过电子装置10的开口10b从电子装置10的表面向外地暴露，以使相机模块100捕获外部对象的图像。
相机模块100可电连接到电子装置10的控制部10c，以根据用户选择而执行控制操作。
同时，尽管图4B中未示出，但控制部10c可包括向致动器驱动装置输出位置控制信号的应用集成电路(IC)。
图5是示出致动器驱动装置的示例的框图。
参照图5，致动器驱动装置110包括感测电感器111、检测器113、计算器114以及驱动器115。
检测器113、计算器114以及驱动器115可被构造为如虚线A所示的单个集成电路，或可被构造为两个或更多个集成电路。
单个集成电路可例如通过诸如微处理器等的硬件和安装在硬件中且被编程为用以控制预定操作的软件的组合来实现。
硬件可包括至少一个处理器。处理器可包括例如中央处理单元(CPU)、微型处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等，并且可具有多个核。
在下文中，将根据来自感测电感器111的信号流顺序地描述根据示例的致动器驱动装置110的操作。
感测电感器111可接收来自检测器113的参考信号，因此电感器电流可在感测电感器111中流动。
此外，因为如图1中所示感测电感器111被设置为面对感测磁体112(在图1中)，所以感测电感器111的电感可由于感测磁体的位置的改变而改变，并且在感测电感器111中流动的电感器电流的电平可由于电感的改变而改变。
检测器113可将参考信号S_rect施加到感测电感器111并检测在感测电感器111中流动的电感器电流(S_sens)。在本示例中，参考信号S_rect可为方波电压信号。
计算器114可基于电感器电流来确定镜头承载件142(在图1中)的位置。例如，计算器114可利用预存储在存储器(未示出)中的测绘数据基于电感器电流来确定镜头承载件的位置。此外，计算器114可基于参考信号S_rect的电压电平和电感器电流的电平来计算电感，并且将与所计算的电感相对应的镜头承载件的位置信息输出到驱动器115。
存储器可由非易失性存储器形成，非易失性存储器可以是闪速存储器、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或铁电随机存取存储器(FeRAM)。
驱动器115可基于位置控制信号Ap_cmd和从计算器114输入的镜头承载件的位置信息来驱动致动器。此外，可从应用IC 200输入位置控制信号Ap_cmd。
例如，输入到致动器驱动装置110中的位置控制信号Ap_cmd可包括指示由用户期望移动的镜头承载件的目标位置(即，镜头承载件的目标位移)的位置信息。
驱动器115可利用镜头承载件的位置来补偿位置控制信号Ap_cmd。其后，驱动器115可基于补偿后的位置控制信号Ap_cmd输出用于驱动致动器的控制信号S_ctr。
例如，由驱动器115输出的控制信号S_ctr可为电流信号，驱动器115可包括能够执行双向驱动的H桥驱动器。
图6是示出根据参照图5所描述的示例的参考信号和电感器电流的波形图。
参照图6，可确认参考信号S_rect，所述参考信号S_rect为通过检测器113(在图5中)施加到感测电感器111(在图5中)的方波电压信号。
通过参考信号S_rect而在感测电感器中流动的电感器电流I_L1和I_L2可根据感测电感器的不同电感而具有不同波形。
致动器驱动装置的检测器113(在图5中)检测这些电感器电流，以确定镜头承载件的位置。此外，检测器可检测在参考信号S_rect的高电平部分的电感器电流或检测在参考信号S_rect的下降时间段的电感器电流。
同时，当参考信号S_rect的高电平部分保持充分长的时间周期时，电感器电流I_L1和I_L2可达到稳定状态，在该部分中具有恒定电流值I_stdy。
因此，当参考信号S_rect的脉冲宽度P_width比电感器电流的稳定状态到达时间T_stdy大时，可能难以精确地检测电感器电流。
为了精确地检测电感器电流，参考信号S_rect的脉冲宽度P_width可设置为比电感器电流的稳定状态到达时间短。
如上所阐述的，根据示例，致动器驱动装置及包括该致动器驱动装置的相机模块可基于在感测电感器中流动的电感器电流来确定镜头承载件的位置。在这种情况下，可不需要单独的霍尔传感器来确定镜头承载件的位置。
此外，因为不需要单独的位置传感器，所以可降低生产的成本，并且可提高空间效率。
虽然本公开包括具体示例，但对本领域普通技术人员将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可对这些示例做出形式和细节上的各种改变。这里所描述的示例将被理解为仅是描述性的含义，而非限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被理解为可适用于其它示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合和/或通过其它组件或它们的等同物替换或增补所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式而由权利要求及其等同物来限定，并且在权利要求及其等同物的范围之内的全部变型将被理解为被包含于本公开。

Claims (19)

1.一种致动器驱动装置，包括：
电感器，设置在壳体上，以面对附着到镜头承载件的磁体；
检测器，被构造为将参考信号施加到所述电感器并检测流过所述电感器的电感器电流；
计算器，被构造为基于所述电感器电流确定所述镜头承载件的位置；以及
驱动器，被构造为基于所述镜头承载件的位置和位置控制信号来驱动致动器。
2.根据权利要求1所述的致动器驱动装置，其中，所述电感器为线圈，所述磁体相对于所述线圈的运动改变所述线圈的电感。
3.根据权利要求2所述的致动器驱动装置，其中，所述线圈的直径大于所述磁体的最大位移。
4.根据权利要求1所述的致动器驱动装置，其中，所述参考信号为方波电压信号。
5.根据权利要求4所述的致动器驱动装置，其中，所述参考信号的脉冲宽度比所述电感器电流的稳定状态到达时间短。
6.根据权利要求1所述的致动器驱动装置，其中，所述电感器和所述致动器分别设置在所述壳体的两个相对的侧表面上。
7.根据权利要求1所述的致动器驱动装置，其中，所述检测器、所述计算器和所述驱动器被构造为一个或更多个集成电路。
8.一种相机模块，包括：
镜头承载件，设置在壳体中；
磁体，附着到所述镜头承载件；
致动器，被构造为使所述镜头承载件在所述壳体内运动；以及
致动器驱动装置，被构造为驱动所述致动器，
其中，所述致动器驱动装置包括：电感器，设置在所述壳体上；检测器，被构造为将参考信号施加到所述电感器，以检测流过所述电感器的电感器电流；计算器，被构造为基于所述电感器电流确定所述镜头承载件的位置；驱动器，被构造为基于所述镜头承载件的位置和位置控制信号来驱动所述致动器。
9.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述电感器为线圈，所述磁体的运动改变所述电感器的电感。
10.根据权利要求9所述的相机模块，其中，所述线圈的直径大于所述磁体的最大位移。
11.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述参考信号为方波电压信号。
12.根据权利要求11所述的相机模块，其中，所述参考信号的脉冲宽度比所述电感器电流的稳定状态到达时间短。
13.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述电感器和所述致动器分别设置在所述壳体的两个相对的侧表面上。
14.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述致动器包括音圈马达。
15.一种相机模块，包括：
磁体，被构造为随镜头承载件运动；
致动器，被构造为使所述镜头承载件运动；
电感器，被构造为与所述磁体相互作用；以及
电路，被构造为基于通过所述磁体在所述电感器中产生的电感来驱动所述致动器。
16.根据权利要求15所述的相机模块，其中，所述电感器包括线圈，所述磁体相对于所述线圈是可运动的，使得所述镜头承载件在壳体内的运动改变所述电感器的电感。
17.根据权利要求15所述的相机模块，其中，所述电路被构造为通过将参考信号施加到所述电感器并检测流过所述电感器的电感器电流来确定所述电感器的电感。
18.根据权利要求15所述的相机模块，其中，所述电路被构造为基于所述电感确定所述镜头承载件的位置。
19.根据权利要求15所述的相机模块，其中，所述电感器被构造为：当所述致动器使所述镜头承载件和所述磁体运动时，所述电感器为稳定的。
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