CN108121127B - 相机模块的致动器和驱动设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种相机模块的致动器和驱动设备，所述相机模块的致动器包括：设置在镜筒的侧表面上的磁性主体、驱动线圈和驱动设备。所述驱动线圈面向所述磁性主体。所述驱动设备被构造成基于照度信号中的外部照度信息以线性驱动方案和脉冲宽度调制(PWM)驱动方案之一驱动所述驱动线圈并且使所述镜筒沿着垂直于光轴方向的方向运动。

Description

相机模块的致动器和驱动设备
本申请要求于2016年11月28日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0159482号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种相机模块的致动器和驱动设备。
背景技术
诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、便携式个人计算机(PC)等的便携式通信终端通常用于传输视频数据和文本或音频数据。根据这样的趋势，相机模块最近已经被标准化地安装在这样的便携式通信终端中，以能够进行视频数据的传输、以能够进行视频聊天以及其他可视化数据的传输。
通常，相机模块包括其中设置有透镜的镜筒、其中容纳镜筒的壳体以及将被摄体的图像转换成电信号的图像传感器。利用固定焦距对被摄体成像的单焦式相机模块可用作相机模块。然而，考虑到相机技术的最近发展，已经使用包括能够进行自动对焦的致动器的相机模块。另外，这样的相机模块通常包括致动器，以执行光学图像稳定(OIS)功能，从而抑制因手抖动而引起的分辨率降低的现象。OIS功能减小快门速度以使得图像传感器在低照度的环境下对被摄体进行成像时捕获更大量的光以及在按下快门时抑制手抖动对图像的影响。因此，OIS功能还可应用于被捕获的图像模糊的情况。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对所选择的构思进行介绍，并在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的主要特征或必要特征，也不意在帮助确定所要求保护的主题的范围。
实施例描述相机模块的致动器和驱动设备，以防止噪声在低照度环境下在光学图像稳定(OIS)的执行期间被引入到图像信号中。
根据实施例，提供一种相机模块的致动器，所述致动器包括：磁性主体，设置在镜筒的侧表面上；驱动线圈，面向所述磁性主体；及驱动设备，被构造成基于照度信号中的外部照度信息以线性驱动方案和脉冲宽度调制(PWM)驱动方案之一驱动所述驱动线圈，并且使所述镜筒沿着垂直于光轴方向的方向运动。
所述驱动设备还可被构造成响应于外部照度的水平高于参照照度的水平而以所述PWM驱动方案驱动所述驱动线圈。
所述驱动设备还可被构造成响应于外部照度的水平低于参照照度的水平而以所述线性驱动方案驱动所述驱动线圈。
所述驱动设备还可被构造成在所述线性驱动方案中向所述驱动线圈施加具有直流(DC)信号形式的驱动信号。
所述驱动设备还可被构造成在所述PWM驱动方案中向所述驱动线圈施加具有PWM信号形式的驱动信号。
所述驱动设备还可被构造成使所述镜筒沿着垂直于所述光轴方向的所述方向运动以执行光学图像稳定(OIS)。
图像处理器可被构造成对通过图像传感器输入的图像信号执行图像处理以提供所述照度信号。
照度传感器可被构造成提供所述照度信号。
所述驱动设备可包括连接至所述驱动线圈并且被构造成向所述驱动线圈施加所述驱动信号的驱动器电路，并且向所述驱动器电路产生控制信号。
所述驱动设备还可被构造成在所述线性驱动方案中产生具有直流(DC)信号形式的所述控制信号，并且在所述PWM驱动方案中产生具有PWM信号形式的所述控制信号。
所述驱动设备还可被构造成：响应于所述驱动线圈的驱动方案由于所述外部照度信息而发生变化，将前一个方案中的控制信号的水平与下一个方案中的控制信号的水平进行比较。
所述驱动设备还可被构造成响应于所述前一个方案中的所述控制信号的所述水平和所述下一个方案中的所述控制信号的所述水平之间的偏差超出参照偏差范围而保持所述前一个方案。
所述驱动设备还可被构造成响应于所述前一个方案中的所述控制信号的所述水平和所述下一个方案中的所述控制信号的所述水平之间的所述偏差在所述参照偏差范围之内而将所述驱动方案变为所述下一个方案。
根据实施例，提供一种相机模块的驱动设备，所述驱动设备包括：比较器，将镜筒的当前位置与所述镜筒的目标位置进行比较以计算误差值；驱动方案确定处理器，被构造成基于外部照度信息确定驱动线圈的驱动方案；控制器，被构造成基于根据所述误差值确定的水平和基于所述驱动方案确定的形式产生控制信号；及驱动器电路，被构造成基于所述控制信号向所述驱动线圈提供驱动信号。
所述驱动方案确定处理器还可被构造成响应于外部照度的水平高于参照照度的水平而确定所述驱动线圈的所述驱动方案可以是脉冲宽度调制(PWM)驱动方案。
所述驱动方案确定处理器还可被构造成响应于所述外部照度的水平低于参照照度的水平而确定所述驱动线圈的所述驱动方案可以是线性驱动方案。
所述控制器还可被构造成在所述线性驱动方案中产生具有直流(DC)信号形式的所述控制信号。
所述控制器还可被构造成在所述PWM驱动方案中产生具有PWM信号形式的所述控制信号。
所述驱动方案确定处理器还可被构造成：响应于所述驱动线圈的所述驱动方案由于所述外部照度信息而发生变化，将前一个方案中的控制信号的水平与下一个方案中的控制信号的水平进行比较。
所述驱动方案确定处理器还可被构造成：响应于所述前一个方案中的所述控制信号的所述水平和所述下一个方案中的所述控制信号的所述水平之间的偏差超出参照偏差范围而保持所述前一个方案，并且响应于所述前一个方案中的所述控制信号的所述水平和所述下一个方案中的所述控制信号的所述水平之间的所述偏差在所述参照偏差范围之内而将所述驱动方案变为所述下一个方案。
通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出根据实施例的相机模块的分解透视图；
图2是示出在根据实施例的相机模块中使用的致动器的框图；并且
图3是示出在根据实施例的致动器中使用的驱动设备的框图。
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。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明及便利起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种变换、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作顺序仅仅是示例，其并不局限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，在理解本申请的公开内容后可做出将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对于本领域公知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为被这里所描述的示例所限制。更确切地说，提供这里所描述的示例仅仅为示出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的实施这里所描述的方法、设备和/或系统的很多可行的方式中的一些方式。
在整个说明书，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可以直接“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于两者之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“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，可能不存在介于两者之间的其他元件。
如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个以及任意两个或更多个的任意组合。
图1是示出根据实施例的相机模块的分解透视图。
参照图1，根据实施例的相机模块100包括壳体单元110、致动器120和镜头模块130。
壳体单元110包括壳体111和屏蔽外壳112。
壳体111由易于模制的材料形成。例如，壳体111可由塑料或聚氨酯材料形成。在壳体111中安装有至少一个致动器120。作为示例，第一致动器121的部分安装在壳体111的第一侧面(即，第一侧表面)上，并且第二致动器122的部分安装在壳体111的第二侧面至第四侧面(即，第二至第四侧表面)上。壳体111被构造成在其中容纳镜头模块130。作为示例，在壳体111中形成完全地或者部分地容纳镜头模块130的空间。
另外，壳体111的六个侧面敞开，每个侧面具有限定腔、穿孔(perforation)或孔的框架。作为示例，用于图像传感器的矩形孔形成在壳体111的底表面中，并且用于安装上述镜头模块130的矩形孔形成在壳体111的顶表面中。另外，壳体111的第一侧面敞开以使第一致动器121的第一驱动线圈121a插设在其中，并且壳体111的第二侧面至第四侧面敞开以使第二致动器122的第二驱动线圈122a插设在其中。
屏蔽外壳112被构造成覆盖壳体111的部分。作为示例，屏蔽外壳112被构造成覆盖壳体111的顶表面和四个侧面。可选地，屏蔽外壳112被构造成仅覆盖壳体111的四个侧面或者被构造成部分地覆盖壳体111的顶表面和四个侧面。屏蔽外壳112阻挡在相机模块的驱动期间产生的电磁波。也就是说，电磁波在相机模块被驱动时产生。响应于电磁波向外地发射至相机模块，电磁波影响其他电子组件，在其中引起通信错误问题和/或故障。为防止这样的问题，屏蔽外壳112由金属形成，并且接地到安装在壳体111的底表面上的基板的接地垫上以阻挡电磁波。此外，当屏蔽外壳112由塑料注塑成型产品形成时，导电涂料被涂敷到屏蔽外壳112的内表面或者导电薄膜或导电带被附着到屏蔽外壳112的内表面以阻挡电磁波。在该示例中，导电涂料为导电环氧树脂，但不限于此。也就是说，具有导电性的各种材料可用作导电涂料。
致动器120的数量可以大于一个。作为示例，致动器120包括被构造成使镜头模块130沿着Z轴方向运动的第一致动器121和被构造成使镜头模块130沿着X轴方向和Y轴方向运动的第二致动器122。
第一致动器121安装在壳体111和镜头模块130的第一框架131上。作为示例，第一致动器121的部分安装在壳体111的第一侧面上，并且第一致动器121的其他部分安装在第一框架131的第一侧面上。第一致动器121包括机械组件和电气组件以使镜头模块130沿着光轴方向(即，Z轴方向)运动。作为示例，第一致动器121包括第一驱动线圈121a、第一磁性主体121b、第一基板121c和第一位置检测器121d。第一驱动线圈121a和第一位置检测器121d形成在第一基板121c上。第一基板121c安装在壳体111的第一侧面上，并且第一磁性主体121b可安装在第一框架131的面向第一基板121c的第一侧面上。
向第一驱动线圈121a提供驱动信号的第一驱动设备(未示出)可设置在第一基板121c上。第一驱动设备向第一驱动线圈121a施加驱动信号以向第一磁性主体121b提供驱动力。第一驱动设备包括向第一驱动线圈121a提供或者输出驱动信号的驱动器集成电路(IC)。在一个示例中，响应于驱动信号从第一驱动设备输出至第一驱动线圈121a，磁通量在第一驱动线圈121a中产生，并且与第一磁性主体121b的磁场互相作用以产生驱动力，从而使得第一框架131和镜筒134基于弗莱明左手定则能够关于壳体111相对运动。第一驱动设备包括按照音圈马达方案被双向驱动以向第一驱动线圈121a施加驱动信号的H桥电路。
第一致动器121使用第一位置检测器121d感测来自第一磁性主体121b的磁场强度，以检测第一框架131和镜筒134的位置。作为示例，第一位置检测器121d包括霍尔传感器。在一个构造中，霍尔传感器位于第一驱动线圈121a内或者邻近第一驱动线圈121a。如图所示，第一磁性主体121b设置在第一框架131的一个侧面131c上，或者设置在第一框架131的拐角131d中的一个上。
第二致动器122安装在壳体111以及镜头模块130的第三框架133上。作为示例，第二致动器122的部分安装在壳体111的第二侧面至第四侧面上，并且第二致动器122的其他部分安装在第三框架133的第二侧面至第四侧面上。此外，第二致动器122安装在壳体111和第三框架133的第二侧面至第四侧面中的一个或更多个侧面中，或者安装在第二侧面至第四侧面彼此接触的第二拐角至第四拐角上。第二致动器122包括使镜头模块130沿着垂直于光轴方向的方向运动的组件。作为示例，第二致动器122包括一个或更多个第二驱动线圈122a、一个或更多个第二磁性主体122b、第二基板122c和一个或更多个第二位置检测器122d。第二驱动线圈122a和第二位置检测器122d形成在第二基板122c上。第二基板122c具有大体上矩形形状，其一个侧面敞开、被穿孔或者具有孔或腔，并且安装为围绕壳体111的第二侧面至第四侧面。第二磁性主体122b分别安装在第三框架133的第二侧面至第四侧面上，以面向第二基板122c。
第二驱动设备(未示出)向第二驱动线圈122a提供驱动信号并且位于第二基板122c上。第二驱动设备向第二驱动线圈122a施加驱动信号，以向第二磁性主体122b提供或者输出驱动力。第二驱动设备包括向第二驱动线圈122a提供驱动信号的驱动器集成电路(IC)。在示例中，响应于第二驱动设备产生驱动信号并且向第二驱动线圈122a提供或者输出驱动信号，磁通量在第二驱动线圈122a中产生，并且与第二磁性主体122b的磁场相互作用。第二驱动设备改变第二驱动线圈122a和第二磁性主体122b之间产生的磁力的大小和方向，以使得第二框架132或者第三框架133能够关于第一框架131相对运动。第二驱动设备包括按照音圈马达方案被双向驱动以向第二驱动线圈122a施加驱动信号的H桥电路。
镜筒134随着第二框架132或者第三框架133的运动而沿着光轴方向运动。如上述构造的第二致动器122通过第二位置检测器122d感测第二磁性主体122b的磁场强度，以检测镜筒134以及第二框架132和第三框架133的位置。
镜头模块130安装在壳体单元110中。作为示例，镜头模块130被容纳在通过壳体111和屏蔽外壳112形成的容纳空间中，以沿着至少三个轴方向可运动。镜头模块130包括多个框架。作为示例，镜头模块130包括第一框架131、第二框架132和第三框架133。
第一框架131被构造成关于壳体111可运动。作为示例，第一框架131通过上述第一致动器121沿着光轴方向(Z轴方向)关于壳体111运动。在第一框架131中形成有多个引导槽131a和131b。作为示例，沿着光轴方向(Z轴方向)延伸为呈细长状的第一引导槽131a形成在第一框架131的第一侧面上，并且沿着垂直于光轴方向的第一方向(Y轴方向)延伸为呈细长状的第二引导槽131b分别形成在第一框架131的内底表面的四个拐角中。第一框架131可被制造为使得其至少三个侧面是敞开的。作为示例，第一框架131的第二侧面至第四侧面敞开以使被设置于第三框架133上的第二磁性主体122b和被设置于壳体111上的第二驱动线圈122a彼此面对。
第二框架132安装在第一框架131上。作为示例，第二框架132安装在第一框架131的内部空间中。第二框架132被构造为沿着垂直于光轴方向的第一方向(Y轴方向)关于第一框架131运动。作为示例，第二框架132沿着垂直于光轴方向的第一方向(Y轴方向)顺着第一框架131的第二引导槽131b运动。在第二框架132中形成有多个第三引导槽132a。作为示例，沿着垂直于光轴方向的第二方向(X轴方向)延伸为呈细长状的四个第三引导槽132a可分别形成在第二框架132的拐角中。
在一个构造中，第一引导槽131a被形成为具有与第二引导槽131b的形状不同的形状。在一个示例中，第一引导槽131a具有U形槽，第二引导槽131b具有V形或方形槽。在可选的实施例中，第一引导槽131a具有V形或者方形槽，第二引导槽131b具有U形槽。在示例中，第一引导槽131a和第二引导槽131b具有相同的槽形状。在另一示例中，第二引导槽131b具有相同的槽形状。在又一示例中，第二引导槽131b具有诸如U形、V形或者方形的不同的槽形状。
第三框架133安装在第二框架132中。作为示例，第三框架133安装在第二框架132的顶表面上。第三框架133被构造为沿着垂直于光轴方向的第二方向(X轴方向)关于第二框架132运动。作为示例，第三框架133沿着垂直于光轴方向的第二方向(X轴方向)顺着第二框架132的第三引导槽132a运动。第二磁性主体122b安装在第三框架133上。作为示例，至少两个第二磁性主体122b分别安装在第三框架133的第二侧面至第四侧面中的至少一个侧面上。可选地，作为示例，三个第二磁性主体122b分别安装在第三框架133的第二侧面至第四侧面上。同时，上述第三框架133可与第二框架132一体地形成。在这种情况下，第三框架133可被省略，并且第二框架132可沿着垂直于光轴方向的第一方向(Y轴方向)和第二方向(X轴方向)运动。
镜头模块130包括镜筒134。作为示例，镜头模块130包括包含有一个或更多个透镜的镜筒134。镜筒134具有中空的圆柱形形状，从而在其中容纳对被摄体进行成像的至少一个透镜。透镜沿着光轴放置于镜筒134内。堆叠在镜筒134中的透镜的数量可取决于镜筒134的设计，并且这些透镜可具有诸如相同的折射率或者不同的折射率等的光学特性。
镜筒134安装在第三框架133中。作为示例，镜筒134插设于第三框架133中，从而与第三框架133一体地运动。镜筒134被构造成沿着光轴方向(Z轴方向)和垂直于光轴方向的方向(X轴方向和Y轴方向)运动。作为示例，镜筒134通过第一致动器121沿着光轴方向(Z轴方向)运动，并且通过第二致动器122沿着垂直于光轴方向的方向(X轴方向和Y轴方向)运动。
如上所述，第一致动器121被操作以执行相机模块100的自动对焦(AF)功能，并且第二致动器122被操作以执行相机模块100的光学图像稳定(OIS)。
此外，镜头模块130包括盖构件135、滚珠阻挡器136和磁性主体137。盖构件135被构造成防止第二框架132和第三框架133从第一框架131的内部空间分开。作为示例，盖构件135结合到第一框架131以阻挡第二框架132和第三框架133从第一框架131向上地脱离。换句话说，第二框架132和第三框架133沿着光轴方向的第一运动通过盖构件135而被限制。第二框架132和第三框架133沿着垂直于光轴的方向的第二运动通过盖构件135而被引导。
滚珠阻挡器136安装在第一框架131上。作为示例，滚珠阻挡器136被设置为覆盖第一框架131的第一引导槽131a，以阻挡安装在第一引导槽131a中的第一滚珠141的分开。
磁性主体137安装在第一框架131上。作为示例，磁性主体137安装在第一框架131的第二侧面至第四侧面中的一个或者更多个上，以与第二致动器122的第二驱动线圈122a和第二磁性主体122b产生吸引力。如上述构造的磁性主体137在致动器120待用状态下确保第二框架132和第三框架133关于第一框架的位置固定。作为示例，镜头模块130通过磁性主体137和第二驱动线圈122a之间的吸引力而在壳体111内保持在预定位置。
滚珠部140被构造成使镜头模块130平稳地运动。作为示例，滚珠部140被构造成使得镜头模块130沿着光轴方向以及垂直于光轴方向的方向平稳地运动。滚珠部140包括根据它们的位置彼此区分开的第一滚珠141、第二滚珠142和第三滚珠143。作为示例，第一滚珠141设置在第一框架131的第一引导槽131a中，以允许第一框架131沿着光轴方向平稳地运动。作为另一示例，第二滚珠142设置在第一框架131的第二引导槽131b中，以允许第二框架132沿着垂直于光轴方向的第一方向平稳地运动。作为另一示例，第三滚珠143设置在第二框架132的第三引导槽132a中，以允许第三框架133沿着垂直于光轴方向的第二方向平稳地运动。
作为示例，第一滚珠141和第二滚珠142中的每个包括至少三个滚珠，并且第一滚珠141和第二滚珠142中的每个的至少三个滚珠分别设置在第一引导槽131a或者第二引导槽131b中。可选地，第一滚珠141和第二滚珠142中的每个包括四个滚珠，并且第一滚珠141和第二滚珠142中的每个的四个滚珠可分别设置在第一引导槽131a或者第二引导槽131b中。在设置滚珠部140的所有位置可填充用于减小摩擦和噪声的润滑物质。作为示例，粘性流体被注入各个引导槽131a、131b和132a中。具有优良的粘性和润滑特性的油脂被用作粘性流体。
图2是示出在根据实施例的相机模块中使用的致动器的框图。根据图2所示的实施例，与图1的第二致动器122相对应的致动器200执行相机模块的光学图像稳定功能。
致动器200包括磁性主体210、驱动线圈220、驱动设备230和位置检测器240。
驱动设备230根据从外部源输入的陀螺信号Sgy和从位置检测器240产生的反馈信号Sf产生驱动信号Sdr，并且向驱动线圈220输出或者提供所产生的驱动信号Sdr。陀螺信号Sgy通过在相机模块或者移动装置中使用的陀螺仪传感器产生。通过陀螺信号Sgy确定镜筒134的目标位置。陀螺信号Sgy通过陀螺仪传感器感测到的相机模块100或者移动装置的抖动而产生，并且另外地，陀螺信号Sgy通过从陀螺仪传感器直接输出的角速度信息提取角度信息的积分器以及去除直流(DC)偏置与高频噪声的低通滤波器和高通滤波器而产生。
当驱动信号Sdr从驱动设备230施加到驱动线圈220时，镜筒134通过驱动线圈220和磁性主体210之间的电磁相互作用而沿着垂直于光轴方向的方向运动。位置检测器240检测通过磁性主体210和驱动线圈220之间的电磁相互作用而运动的磁性主体210的当前位置以产生反馈信号Sf，并且向驱动设备230提供反馈信号Sf。
当反馈信号Sf被提供给驱动设备230时，驱动设备230将陀螺信号Sgy和反馈信号Sf彼此比较，以再一次产生驱动信号Sdr。也就是说，驱动设备230以闭环形式将陀螺信号Sgy和反馈信号Sf彼此比较而被驱动。闭环式驱动设备230被驱动以减小陀螺信号Sgy中包含的目标位置和反馈信号Sf中包含的当前位置之间的误差。闭环式驱动具有与开环系统类型相比被改善的线性、精确性和可重复性。
驱动设备230包括可按照音圈马达方案被双向驱动以向驱动线圈220施加驱动信号的H桥电路。H桥电路可包括一个或者更多个开关元件，并且一个或者更多个开关元件中的每个可连接至驱动线圈220。
驱动设备230以线性驱动方案和脉冲宽度调制(PWM)驱动方案中的一个方案驱动线圈220。驱动设备230在以线性驱动方案驱动驱动线圈220时向H桥电路的开关元件施加具有DC信号形式的控制信号，并且驱动设备230在以PWM驱动方案驱动驱动线圈220时向H桥电路的开关元件施加具有PWM信号形式的控制信号。
当驱动设备230以线性驱动方案驱动驱动线圈220时，驱动设备230向H桥电路中包括的开关元件连续地施加具有DC信号形式的控制信号。因此，在H桥电路中流动的电流的量是线性可调的，但是会增加功耗。
此外，当驱动设备230以PWM驱动方案驱动驱动线圈220时，驱动设备230调节提供给在H桥电路中包括的开关元件的并且具有PWM信号形式的控制信号的脉冲宽度。因此，功耗相对减小，但是噪声会因开关元件的重复的接通/断开操作而被引入到在图像传感器中获得的图像信号中。当以PWM驱动方案驱动驱动线圈220时，在普通照度环境或者高照度环境中噪声的影响是轻微的，但是在低照度环境中图像因噪声而发生畸变。
根据实施例的相机模块100的驱动设备230在执行光学图像稳定(OIS)时基于照度信号Sill中包含的外部照度信息而确定驱动线圈220的驱动方案。作为示例，当外部照度信息的水平高于参照照度的水平时，驱动设备230确定以PWM驱动方案驱动驱动线圈220，当外部照度信息的水平低于参照照度的水平时，驱动设备230确定以线性驱动方案驱动驱动线圈220。在该示例中，照度信号Sill通过图像处理器提供，所述图像处理器对通过图像传感器输入的图像信号执行图像处理。可选地，照度信号Sill通过在相机模块100或者移动装置中使用的照度传感器提供。
图3是示出在根据实施例的致动器200中使用的驱动设备230的框图。
驱动设备230包括比较器231、驱动方案确定处理器232、控制器233和驱动器电路234。
比较器231将陀螺信号Sgy和从位置检测器240产生的反馈信号Sf彼此比较。比较器231将在陀螺信号Sgy中包含的镜筒134的目标位置与在反馈信号Sf中包含的镜筒的当前位置进行比较，以计算误差值。镜筒134沿着垂直于光轴方向的方向的运动距离和运动方向通过在比较器231中计算的误差值而确定。
驱动方案确定处理器232通过照度信号Sill确定控制器233的控制方案。驱动方案确定处理器232将照度信号Sill的外部照度信息的水平与参照照度的水平进行比较，以确定驱动线圈220的驱动方案。作为示例，响应于照度信号Sill的外部照度信息的水平高于参照照度的水平，驱动方案确定处理器232确定驱动线圈220以PWM驱动方案被驱动，并且响应于照度信号Sill的外部照度信息的水平低于参照照度的水平，驱动方案确定处理器232确定驱动线圈220以线性驱动方案被驱动。
控制器233基于来自比较器231的误差值和在驱动方案确定处理器232确定的驱动方案而产生控制信号。
控制器233包括第一控制信号产生器233a和第二控制信号产生器233b。第一控制信号产生器233a和第二控制信号产生器233b基于在驱动方案确定处理器232中确定的驱动方案而选择性地操作。
响应于驱动方案确定处理器232确定驱动线圈220以线性驱动方案被驱动，第一控制信号产生器233a产生具有DC信号形式的控制信号。响应于驱动方案确定处理器232确定驱动线圈220以PWM驱动方案被驱动，第二控制信号产生器233b产生具有PWM信号形式的控制信号。
第一控制信号产生器233a和第二控制信号产生器233b中的每个包括比例-积分-微分(PID)控制器，其中，控制信号以PID方案而产生。第一控制信号产生器233a和第二控制信号产生器233b基于比例控制执行与当前状态下的误差值的大小成比例的控制，第一控制信号产生器233a和第二控制信号产生器233b基于积分控制执行减小稳定状态下的误差的控制，并且第一控制信号产生器233a和第二控制信号产生器233b基于微分控制执行防止快速变化以减小过冲的控制。
式1表示以PID方案进行的控制。在式1中，KP指示比例控制增益，KI指示积分控制增益，并且KD指示微分控制增益，u(t)指示PID方案中控制信号的水平，e(t)指示误差值。第一控制信号产生器233a和第二控制信号产生器233b在以PID方案执行控制时通过向与镜筒134的目标位置和镜筒134的当前位置之间的差相对应的误差值施加比例控制增益(KP)、积分控制增益(KI)和微分控制增益(KD)中的每个而产生控制信号。因此，控制信号的水平根据误差值而确定。
【式1】
Figure BDA0001405329310000131
驱动器电路234可根据通过控制器233提供的控制信号而产生驱动信号。驱动信号可以以电流和电压的形式提供到驱动线圈220的两端。镜筒134可通过在驱动器电路234中产生的驱动信号运动至目标位置。
驱动器电路234可包括可按照音圈马达方案被双向驱动以向驱动线圈220施加驱动信号的H桥电路。当驱动器电路234以音圈马达方案被驱动时，通过控制器233提供的控制信号可施加到在H桥电路中包括的开关元件的栅极。
响应于通过第一控制信号产生器233a产生或者提供的具有DC信号形式的控制信号，驱动器电路234向驱动线圈220施加具有DC信号形式的驱动信号，并且响应于通过第二控制信号产生器233b产生或者提供的具有PWM信号形式的控制信号，驱动器电路234向驱动线圈220施加具有PWM信号形式的驱动信号。
控制器233可逐渐地升高控制信号的水平，以减小H桥电路的开关元件的开关损耗并且防止在使镜筒134运动至目标位置的初始操作时的涌入电流。例如，第一控制信号产生器233a在以线性驱动方案进行初始操作时逐渐地升高具有DC信号形式的控制信号，并且第二控制信号产生器233b在以PWM驱动方案进行初始操作时逐渐地升高具有PWM信号形式的控制信号的占空比。也就是说，在初始操作时，控制信号的水平达到特定水平可需要特定的时间。
因此，响应于驱动方案因外部照度水平的变化而变化，图像信号会由于驱动方案的不连续而发生畸变。例如，当驱动方案从线性驱动方案变为PWM驱动方案时，PWM驱动方案中的控制信号的水平没有达到线性驱动方案中的控制方案的水平，使得在线性驱动方案和PWM驱动方案之间会发生不连续。另外，当驱动方案从PWM驱动方案变化为线性驱动方案时，线性驱动方案中的控制信号的水平没有达到PWM驱动方案中的控制信号的水平，使得在PWM驱动方案和线性驱动方案之间会发生不连续。
当驱动方案由于外部照度的水平的变化而需要变化时，根据实施例的驱动方案确定处理器232将前一个驱动方案中的控制信号的水平和下一个驱动方案中的控制信号的水平彼此比较。响应于前一个驱动方案中的控制信号的水平和下一个驱动方案中的控制信号的水平之间的偏差超出参照偏差范围，前一个驱动方案被保持。然后，响应于两种控制信号的水平之间的偏差由于在下一个驱动方案中的控制信号的水平因前一个驱动方案被保持而达到前一个驱动方案中的控制信号的水平而在参照偏差范围之内，驱动方案变成下一个驱动方案。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，当在低照度环境下执行光学图像稳定(OIS)时，可避免在图像信号中引入噪声。
虽然本公开包括具体示例，但在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可对这些示例作出形式和细节上的各种改变。这里所描述的示例将仅被理解为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被理解为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的形式组合和/或通过其他组件或他们的等同物替换或增添描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及其等同物限定，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包括在本公开中。

Claims (18)

1.一种相机模块的致动器，包括：
磁性主体，设置在镜筒的侧表面上；
驱动线圈，面向所述磁性主体；及
驱动设备，被构造成基于照度信号中的外部照度信息以线性驱动方案和脉冲宽度调制驱动方案之一产生控制信号来驱动所述驱动线圈，并且使所述镜筒沿着垂直于光轴方向的方向运动，
其中，所述驱动设备还被构造成：响应于所述驱动线圈的驱动方案由于所述外部照度信息而发生变化，将前一个方案中的控制信号的水平与下一个方案中的控制信号的水平进行比较。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述驱动设备还被构造成响应于外部照度的水平高于参照照度的水平而以所述脉冲宽度调制驱动方案驱动所述驱动线圈。
3.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述驱动设备还被构造成响应于外部照度的水平低于参照照度的水平而以所述线性驱动方案驱动所述驱动线圈。
4.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述驱动设备还被构造成在所述线性驱动方案中向所述驱动线圈施加具有直流信号形式的驱动信号。
5.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述驱动设备还被构造成在所述脉冲宽度调制驱动方案中向所述驱动线圈施加具有脉冲宽度调制信号形式的驱动信号。
6.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述驱动设备还被构造成使所述镜筒沿着垂直于所述光轴方向的所述方向运动以执行光学图像稳定。
7.根据权利要求1所述的致动器，其中，图像处理器被构造成：对通过图像传感器输入的图像信号执行图像处理，以提供所述照度信号。
8.根据权利要求1所述的致动器，其中，照度传感器被构造成提供所述照度信号。
9.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述驱动设备包括连接至所述驱动线圈并且被构造成向所述驱动线圈施加驱动信号的驱动器电路，并且向所述驱动器电路产生所述控制信号。
10.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述驱动设备还被构造成：在所述线性驱动方案中产生具有直流信号形式的所述控制信号，并且在所述脉冲宽度调制驱动方案中产生具有脉冲宽度调制信号形式的所述控制信号。
11.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述驱动设备还被构造成：响应于所述前一个方案中的所述控制信号的所述水平和所述下一个方案中的所述控制信号的所述水平之间的偏差超出参照偏差范围，保持所述前一个方案。
12.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述驱动设备还被构造成：响应于所述前一个方案中的所述控制信号的所述水平和所述下一个方案中的所述控制信号的所述水平之间的所述偏差在所述参照偏差范围之内，将所述驱动方案变为所述下一个方案。
13.一种相机模块的驱动设备，包括：
比较器，将镜筒的当前位置与所述镜筒的目标位置进行比较以计算误差值；
驱动方案确定处理器，被构造成基于外部照度信息确定驱动线圈的驱动方案；
控制器，被构造成基于根据所述误差值确定的水平和基于所述驱动方案确定的形式产生控制信号；及
驱动器电路，被构造成基于所述控制信号向所述驱动线圈提供驱动信号，
其中，所述驱动方案确定处理器还被构造成：响应于所述驱动线圈的所述驱动方案由于所述外部照度信息而发生变化，将前一个方案中的控制信号的水平与下一个方案中的控制信号的水平进行比较。
14.根据权利要求13所述的驱动设备，其中，所述驱动方案确定处理器还被构造成：响应于外部照度的水平高于参照照度的水平，确定所述驱动线圈的所述驱动方案为脉冲宽度调制驱动方案。
15.根据权利要求13所述的驱动设备，其中，所述驱动方案确定处理器还被构造成：响应于所述外部照度的水平低于参照照度的水平，确定所述驱动线圈的所述驱动方案为线性驱动方案。
16.根据权利要求15所述的驱动设备，其中，所述控制器还被构造成：在所述线性驱动方案中产生具有直流信号形式的所述控制信号。
17.根据权利要求14所述的驱动设备，其中，所述控制器还被构造成：在所述脉冲宽度调制驱动方案中产生具有脉冲宽度调制信号形式的所述控制信号。
18.根据权利要求13所述的驱动设备，其中，所述驱动方案确定处理器还被构造成：响应于所述前一个方案中的所述控制信号的所述水平和所述下一个方案中的所述控制信号的所述水平之间的偏差超出参照偏差范围而保持所述前一个方案，并且响应于所述前一个方案中的所述控制信号的所述水平和所述下一个方案中的所述控制信号的所述水平之间的所述偏差在所述参照偏差范围之内而将所述驱动方案变为所述下一个方案。
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