CN110398869A - 相机模块及便携式电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及相机模块和便携式电子装置，相机模块包括镜筒、设置成面对设置在镜筒的一侧上的目标检测单元的驱动线圈、配置成向驱动线圈提供驱动信号的驱动装置以及位置计算单元，其中，位置计算单元包括第一电容器、第二电容器和位置计算电路，第一电容器配置成向驱动线圈提供用于交流(AC)信号的地，第二电容器连接至驱动线圈以与驱动线圈一起构成振荡电路，位置计算电路配置成从振荡电路的频率计算镜筒的位置。

Description

相机模块及便携式电子装置
相关申请的交叉引用
本申请要求在韩国知识产权局于2018年4月24日提交的第10-2018-0047218号韩国专利申请以及于2018年7月10日提交的第10-2018-0080216号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容为了所有的目的通过引用并入本文。
技术领域
本申请涉及相机模块和便携式电子装置。
背景技术
近来，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已普遍被实现为具有执行视频数据传输以及文本或音频数据传输的能力。根据这种趋势，相机模块最近已经被标配于便携式通信终端中以便能够传输视频数据、视频聊天等。
通常，相机模块包括镜筒、壳体和图像传感器，其中，镜筒具有设置在其中的镜头，壳体将镜筒容纳于其中，图像传感器将对象的图像转换成电信号。利用固定焦距捕获对象图像的单焦距型相机模块可用作所述相机模块。然而，最近，根据技术发展，包括使自动对焦(AF)得以实现的致动器的相机模块已经被使用。此外，这种相机模块可包括用于光学图像稳定(OIS)功能的致动器以抑制由于手部抖动而引起的分辨率降低现象。
以上信息仅作为背景信息呈现以帮助理解本公开。对于以上任何内容是否可用作与本公开相关的现有技术未作出确定，并且未作出断言。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化形式介绍构思的选择，这些构思将在下文具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在表明所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个概述性方面中，相机模块包括镜筒、设置成面对设置在镜筒的一侧上的目标检测单元的驱动线圈、配置成向驱动线圈提供驱动信号的驱动装置以及位置计算单元，其中，位置计算单元包括第一电容器、第二电容器和位置计算电路，第一电容器向驱动线圈提供用于交流(AC)信号的地，第二电容器连接至驱动线圈以与驱动线圈一起构成振荡电路，位置计算电路配置成从振荡电路的频率计算镜筒的位置。
第一电容器可并联连接至驱动线圈。
第一电容器可包括两个第一电容器，并且两个第一电容器中的一个可连接在驱动线圈的一端与地之间，并且另一个第一电容器可连接在驱动线圈的另一端与地之间。
第二电容器可设置在驱动线圈的抽头端子与地之间。
位置计算电路可包括配置成保持振荡电路的振荡的振荡保持单元。
振荡电路可包括并联连接的电阻器组件、电感器组件和电容器组件。
振荡电路的电阻器组件可与驱动线圈的等效电阻器组件和其中设置有驱动线圈的支路的寄生电阻器组件中的至少一个对应。
振荡保持单元可包括配置成放大振荡电路的振荡信号的放大器。
放大器可包括满足gm≥1/Rp的跨导增益，其中，gm表示跨导增益，并且Rp表示振荡电路的电阻器组件的电阻。
便携式电子装置可包括相机模块和显示单元，相机模块还可包括配置成将通过镜筒入射的光转换成电信号的图像传感器，显示单元设置在便携式电子装置的表面上以基于电信号显示图像。
在另一概述性方面中，相机模块包括镜筒、驱动线圈、驱动装置和位置计算单元，其中，驱动线圈设置成面对设置在镜筒的一侧上的目标检测单元；驱动装置包括驱动电路单元和控制单元，其中，驱动电路单元包括连接至驱动线圈的多个晶体管，控制单元配置成向多个晶体管中的每个的栅极提供控制信号；位置计算单元包括并联连接至驱动线圈的第一电容器以及设置在驱动线圈的抽头端子与地之间的第二电容器，位置计算单元配置成根据基于目标检测单元的移动的驱动线圈的电感变化计算镜筒的位置。
第一电容器可向驱动线圈提供用于交流(AC)信号的地。
第二电容器可与驱动线圈一起构成振荡电路。
位置计算单元可基于振荡电路的频率检测驱动线圈的电感的变化。
位置计算单元可放大振荡电路的振荡信号以保持振荡电路的振荡。
多个晶体管可以以H桥电路的形式连接至驱动线圈的两端。
位置计算单元可在控制信号被施加至多个晶体管中的每个的栅极的周期中基于驱动线圈的电感的变化计算镜筒的位置。
根据以下详细描述、附图和权利要求，其他特征和方面将为显而易见的。
附图说明
图1是示出根据一个或多个示例的相机模块的立体图。
图2是示出根据一个或多个示例的相机模块的示意性分解立体图。
图3是示出根据一个或多个示例的相机模块中使用的致动器的框图。
图4是更详细地示出图3的致动器的示例性主要单元的框图。
图5是详细地示出图4的驱动装置的示例性驱动电路单元的电路图。
图6是示出根据一个或多个示例的示例性驱动电路单元和示例性位置计算单元的电路图。
图7示出了针对直流信号的图6的电路的等效电路的示例。
图8、图9、图10和图11是针对交流信号的图6的电路的示例性等效电路。
图12是示出根据一个或多个示例的频率感测单元的框图。
图13是示出具有示例性相机模块的便携式电子装置的一个或多个示例的立体图。
在全部附图和整个详细描述中，相同的附图标记表示相同的元件。附图可能未按比例绘制，并且为了清楚、示出和方便，可能夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下详细描述以帮助读者获得对本文中描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，本文中描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同将是显而易见的。例如，本文中描述的操作顺序仅仅是示例，并且不限于本文中阐述的操作顺序，而是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，除了必须以特定顺序发生的操作之外，可以对本文中阐述的操作顺序作出改变。此外，为了增加清晰度和简洁性，可以省略对本领域中已知的特征的描述。
本文中描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文中描述的示例。相反，提供本文中描述的示例仅仅是为了说明实现本文中描述的方法、设备和/或系统的许多可能方式中的一些，在理解本申请的公开内容之后，这些方式将是显而易见的。在下文中，尽管将参考附图详细描述本公开的实施方式，但是应注意，示例不限于这些实施方式。
在说明书通篇，当诸如层、区域或基底的元件被称为在另一元件“上”、“连接至”或“联接至”另一元件时，该元件可直接在另一元件“上”、直接“连接至”或“联接至”另一元件，或者它们之间可存在介于中间的一个或多个其他元件。相反，当元件被称为“直接”在另一元件“上”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件时，它们之间可不存在介于中间的其他元件。
如本文中所使用的，措辞“和/或”包括相关列出项目中的任何两个或更多个中的任何一种和任何组合；同样地，“…中的至少一个”包括相关列出项目中的任何两个或更多个中的任何一种和任何组合。
尽管诸如“第一”、“第二”、“第三”的措辞可在本文中用于描述各种构件、组件、区域、层或区段，但是这些构件、组件、区域、层或区段不应受这些措辞的限制。相反，这些措辞仅用于将一个构件、组件、区域、层或区段与另一个构件、组件、区域、层或区段区分开。因此，在不背离示例的教导的情况下，本文描述的示例中涉及的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一区段还可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二区段。
为了描述的方便，可在本文中使用诸如“上方(above)”、“上部(upper)”、“下方(below)”和“下部(lower)”的空间相对措辞，以描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。除了附图中所描绘的定向之外，空间相对措辞旨在涵盖装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的装置被翻转，则描述为位于相对于另一元件“上方(above)”或“上部(upper)”的元件将随之位于相对于该另一元件“下方(below)”或“下部(lower)”。因此，根据装置的空间定向，措辞“上方(above)”包括上方定向和下方定向这两者。装置还可以以其他方式定向(例如，旋转90度或处于其他定向)，并且应相应地解释本文中使用的空间相对措辞。
本文中使用的措辞仅用于描述各种示例，并且不用于限制本公开。除非上下文另有明确指示，否则冠词“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式。措辞“包含”、“包括”和“具有”指示所陈述的特征、数目、操作、构件、元件和/或其组合的存在，但不排除一个或多个其它特征、数目、操作、构件、元件和/或其组合的存在或添加。
由于制造技术和/或公差，可能发生附图中示出的形状的变化。因此，本文中描述的示例不限于附图中示出的特定形状，而是包括在制造期间发生的形状变化。
在理解本申请的公开内容之后，将显而易见的是，可以以各种方式组合本文中描述的示例的特征。此外，尽管本文中描述的示例具有各种配置，但是在理解本申请的公开内容之后，将显而易见的是，可以存在其他配置。
在本文中，应注意，关于示例的措辞“可(may)”的使用(例如，关于示例可包括或者实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例，然而所有示例不限于此。
本文中描述的示例涉及相机模块和便携式电子装置，诸如但不限于移动电信终端、智能电话和平板PC。本公开的方面可提供一种相机模块，该相机模块能够在不使用霍尔(Hall)传感器的情况下精确地检测磁体的位置。
图1是示出根据本文中描述的一个或多个示例的相机模块的立体图，并且图2是示出根据一个或多个示例的相机模块的示意性分解立体图。
参考图1和图2，本文描述的示例中的相机模块100可包括镜筒210和移动镜筒210的致动器。此外，相机模块100可包括将镜筒210和致动器容纳在其中的外壳110和壳体120，并且还可包括将通过镜筒210入射至其的光转换成电信号的图像传感器模块700。
镜筒210可具有中空的圆柱形形状，使得可在其中容纳捕获对象图像的多个镜头，并且多个镜头可沿着光轴安装在镜筒210中。设置在镜筒210中的镜头的数目可取决于镜筒210的设计，并且各个镜头可具有诸如相同的折射率或不同的折射率等的光学特性。
致动器可移动镜筒210。作为示例，致动器可在光轴(Z轴)方向上移动镜筒210以使透镜聚焦，并且可在与光轴(Z轴)垂直的方向上移动镜筒210以在捕获图像时校正手部抖动。致动器可包括使透镜聚焦的聚焦单元400和校正抖动的手部抖动校正单元500。
图像传感器模块700可将通过镜筒210入射至其的光转换成电信号。作为示例，图像传感器模块700可包括图像传感器710和连接至图像传感器710的印刷电路板720，并且还可包括红外滤波器。红外滤波器可阻隔通过镜筒210入射至其的光中的处于红外区域中的光。图像传感器710可将通过镜筒210入射至其的光转换成电信号。作为示例，图像传感器710可包括电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。由图像传感器710转换的电信号可通过便携式电子装置的显示单元输出为图像。图像传感器710可固定至印刷电路板720，并且可通过布线接合电连接至印刷电路板720。
镜筒210和致动器可容纳在壳体120中。作为示例，壳体120可具有其顶部和底部均敞开的形状，并且镜筒210和致动器可容纳在壳体120的内部空间中。图像传感器模块700可设置在壳体120的底部上。
外壳110可联接至壳体120以围绕壳体120的外表面，并且可保护相机模块100的内部组件。此外，外壳110可屏蔽电磁波。作为示例，外壳110可屏蔽由相机模块100生成的电磁波，使得电磁波不对便携式电子装置中的其他电子组件产生影响。
如上所述，致动器可包括使透镜聚焦的聚焦单元400和校正抖动的手部抖动校正单元500。
聚焦单元400可包括磁体410和驱动线圈430，磁体410和驱动线圈430产生驱动力以使镜筒210和其中容纳有镜筒210的载体300在光轴(Z轴)方向上移动。
磁体410可安装在载体300上。作为示例，磁体410可安装在载体300的一个表面上。驱动线圈430可安装在壳体120上，并且可设置成面向磁体410。作为示例，驱动线圈430可设置在基底600的一个表面上，并且基底600可安装在壳体120上。
磁体410可安装在载体300上以与载体300一起在光轴(Z轴)方向上移动，并且驱动线圈430可固定至壳体120。然而，根据另一示例，磁体410和驱动线圈430的位置可彼此互换。当驱动信号施加至驱动线圈430时，载体300可通过磁体410与驱动线圈430之间的电磁相互作用在光轴(Z轴)方向上移动。
由于镜筒210容纳在载体300中，因此镜筒210也可通过载体300的移动而在光轴(Z轴)方向上移动。此外，由于框310和镜头支架320容纳在载体300中，框310、镜头支架320和镜筒210也可通过载体300的移动而在光轴(Z轴)方向上一起移动。
滚动构件B1可设置在载体300与壳体120之间以减小在载体300移动时载体300与壳体120之间的摩擦力。滚动构件B1中的每个可具有球形形状。滚动构件B1可设置在磁体410的两侧上。
轭450可设置在壳体120上。作为示例，轭450可安装在基底600上并设置在壳体120上。轭450可设置在基底600的另一表面上。因此，轭450可设置成面向磁体410，且驱动线圈430插置在轭450与磁体410之间。吸引力可在与光轴(Z轴)垂直的方向上作用在轭450与磁体410之间。因此，滚动构件B1可由于轭450与磁体410之间的吸引力而保持与载体300和壳体120接触。此外，轭450可聚集磁体410的磁力以防止产生漏磁通。作为示例，轭450和磁体410可形成磁路。
在本文描述的示例中，可在聚焦过程中使用感测和反馈镜筒210的位置的闭环控制方式。因此，可设置位置计算单元用于闭环控制。位置计算单元可检测镜筒210的位置。
手部抖动校正单元500可用于在捕获图像或动态图像时校正由于诸如用户的手部抖动的因素而引起的图像模糊或动态图像抖动。例如，当由于用户的手部抖动等而在捕获图像的时候产生手部抖动时，手部抖动校正单元500可通过允许镜筒210与抖动对应地相对位移来补偿手部抖动。作为示例，手部抖动校正单元500可在与光轴(Z轴)垂直的方向上移动镜筒210来校正抖动。
手部抖动校正单元500可包括多个磁体510a和520a以及多个驱动线圈510b和520b，多个磁体510a和520a以及多个驱动线圈510b和520b生成驱动力以在与光轴(Z轴)垂直的方向上移动引导构件。框310和镜头支架320可插入到载体300中，设置在光轴(Z轴)方向上并引导镜筒210的移动。框310和镜头支架320可具有其中可插入镜筒210的空间。镜筒210可插入并固定至镜头支架320中。
框310和镜头支架320可通过由多个磁体510a和520a以及多个驱动线圈510b和520b产生的驱动力而相对于载体300在与光轴(Z轴)垂直的方向上移动。在多个磁体510a和520a以及多个驱动线圈510b和520b中，一些磁体510a和一些驱动线圈510b可在与光轴(Z轴)垂直的第一轴线(Y轴)方向上生成驱动力，并且其他磁体520a和其他驱动线圈520b可在与第一轴线(Y轴)垂直的第二轴线(X轴)方向上产生驱动力。在这里，第二轴线(X轴)指的是与光轴(Z轴)和第一轴线(Y轴)两者垂直的轴线。多个磁体510a和520a可设置成在与光轴(Z轴)垂直的平面上彼此正交。这样，框310和镜头支架320可在其上移动以校正抖动的、与光轴(Z轴)垂直的方向可为与光轴(Z轴)垂直的任何方向。
多个磁体510a和520a可安装在镜头支架320上，并且分别面向多个磁体510a和520a的多个驱动线圈510b和520b可设置在基底600上并安装在壳体120上。
多个磁体510a和520a可以与镜头支架320一起在与光轴(Z轴)垂直的方向上移动，而多个驱动线圈510b和520b可固定至壳体120。然而，根据另一示例，多个磁体510a和520a以及多个驱动线圈510b和520b的位置可彼此互换。
在本文描述的示例中，可在手部抖动校正过程中使用感测和反馈镜筒210的位置的闭环控制方式。因此，可设置位置计算单元用于闭环控制。位置计算单元可检测镜筒210的位置。
相机模块100可包括支承手部抖动校正单元500的多个球状构件。多个球状构件可在手部抖动校正过程中用于引导框310、镜头支架320和镜筒210的移动。此外，多个球状构件可用于保持载体300、框310与镜头支架320之间的间隔。
多个球状构件可包括第一球状构件B2和第二球状构件B3。第一球状构件B2可在第一轴线(Y轴)方向上引导框310、镜头支架320和镜筒210的移动，并且第二球状构件B3可在第二轴线(X轴)方向上引导镜头支架320和镜筒210的移动。
作为示例，当在第一轴线(Y轴)方向上产生驱动力时，第一球状构件B2可在第一轴线(Y轴)方向上以滚动运动移动。因此，第一球状构件B2可在第一轴线(Y轴)方向上引导框310、镜头支架320和镜筒210的移动。此外，当在第二轴线(X轴)方向上产生驱动力时，第二球状构件B3可在第二轴线(X轴)方向上以滚动运动移动。因此，第二球状构件B3可在第二轴线(X轴)方向上引导镜头支架320和镜筒210的移动。
第一球状构件B2可包括设置在载体300与框310之间的多个球状构件，并且第二球状构件B3可包括设置在框310与镜头支架320之间的多个球状构件。
在载体300和框310的在光轴(Z轴)方向上彼此面对的表面中，第一引导槽部分301可形成为在其中容纳第一球状构件B2。第一引导槽部分301可包括与第一球状构件B2的多个球状构件对应的多个引导槽。第一球状构件B2可容纳在第一引导槽部分301中并且适配在载体300与框310之间。在第一球状构件B2容纳在第一引导槽部分301中的状态中，第一球状构件B2的移动可在光轴(Z轴)方向和第二轴线(X轴)方向上受到限制，并且第一球状构件B2可仅在第一轴线(Y轴)方向上移动。作为示例，第一球状构件B2可仅在第一轴线(Y轴)方向上以滚动运动移动。为此，第一引导槽部分301的多个引导槽中每个的平面形状可为具有在第一轴线(Y轴)方向上的长度的矩形形状。
在框310和镜头支架320的在光轴(Z轴)方向上彼此面对的表面中，第二引导槽部分311可形成为在其中容纳第二球状构件B3。第二引导槽部分311可包括与第二球状构件B3的多个球状构件对应的多个引导槽。
第二球状构件B3可容纳在第二引导槽部分311中并且适配在框310与镜头支架320之间。在第二球状构件B3容纳在第二引导槽部分311中的状态中，第二球状构件B3的移动可在光轴(Z轴)方向和第一轴线(Y轴)方向上受到限制，并且第二球状构件B3可仅在第二轴线(X轴)方向上移动。作为示例，第二球状构件B3可仅在第二轴线(X轴)方向上以滚动运动移动。为此，第二引导槽部分311的多个引导槽中每个的平面形状可为具有在第二轴线(X轴)方向上的长度的矩形形状。
同时，在本文描述的示例中，支承镜头支架320的移动的第三球状构件B4可设置在载体300与镜头支架320之间。第三球状构件B4可引导镜头支架320在第一轴线(Y轴)方向上的移动和镜头支架320在第二轴线(X轴)方向上的移动两者。
作为示例，当在第一轴线(Y轴)方向上产生驱动力时，第三球状构件B4可在第一轴线(Y轴)方向上以滚动运动移动。因此，第三球状构件B4可引导镜头支架320在第一轴线(Y轴)方向上的移动。此外，当在第二轴线(X轴)方向上产生驱动力时，第三球状构件B4可在第二轴线(X轴)方向上以滚动运动移动。因此，第三球状构件B4可引导镜头支架320在第二轴线(X轴)方向上的移动。第二球状构件B3和第三球状构件B4可与镜头支架320接触并支承镜头支架320。
在载体300和镜头支架320的在光轴(Z轴)方向上彼此面对的表面中，第三引导槽部分302可形成为在其中容纳第三球状构件B4。第三球状构件B4可容纳在第三引导槽部分302中以插入在载体300与镜头支架320之间。在第三球状构件B4容纳在第三引导槽部分302中的同时，第三球状构件B4的移动可在光轴(Z轴)方向上受到限制，并且第三球状构件B4可在第一轴线(Y轴)方向和第二轴线(X轴)方向上以滚动运动移动。为此，第三引导槽部分302中的每个的平面形状可为圆形形状。因此，第三引导槽部分302可具有与第一引导槽部分301和第二引导槽部分311的平面形状不同的平面形状。
第一球状构件B2可在第一轴线(Y轴)方向上以滚动运动移动，第二球状构件B3可在第二轴线(X轴)方向上以滚动运动移动，并且第三球状构件B4可在第一轴线(Y轴)方向和第二轴线(X轴)方向上以滚动运动移动。因此，本文描述的示例中的支承手部抖动校正单元500的多个球状构件可具有自由度差异。在这里，自由度指的是用于表示物体在三维(3D)坐标系中的运动状态所需的独立变量的数目。通常，在3D坐标系中，物体的自由度可为6。物体的移动可由具有三个方向的正交坐标系和具有三个方向的旋转坐标系表示。作为示例，在3D坐标系中，物体可沿着相应的轴线(X轴、Y轴和Z轴)平移运动，并且可相对于相应的轴线(X轴、Y轴和Z轴)旋转运动。
如本文中描述的，当手部抖动校正单元500通过由于向手部抖动校正单元500施加电力而在与光轴(Z轴)垂直的方向上产生的驱动力来移动时，自由度指的是表示第一球状构件B2、第二球状构件B3和第三球状构件B4的运动所需的独立变量的数目。作为示例，通过在与光轴(Z轴)垂直的方向上产生驱动力，第三球状构件B4可沿着两个轴线(第一轴线(Y轴)和第二轴线(X轴))以滚动运动移动，并且第一球状构件B2和第二球状构件B3可各自沿着一个轴线(第一轴线(Y轴)或第二轴线(X轴))以滚动运动移动。因此，第三球状构件B4的自由度可大于第一球状构件B2和第二球状构件B3的自由度。
当在第一轴线(Y轴)方向上产生驱动力时，框310、镜头支架320和镜筒210可在第一轴线(Y轴)方向上一起移动。在这里，第一球状构件B2和第三球状构件B4可沿着第一轴线(Y轴)以滚动运动移动。在此情况下，第二球状构件B3的移动可受到限制。
此外，当在第二轴线(X轴)方向上产生驱动力时，镜头支架320和镜筒210可在第二轴线(X轴)方向上移动。在这里，第二球状构件B3和第三球状构件B4可沿着第二轴线(X轴)以滚动运动移动。在此情况下，第一球状构件B2的移动可受到限制。
另一方面，多个轭510c和520c可设置成使得手部抖动校正单元500与第一球状构件B2、第二球状构件B3和第三球状构件B4保持彼此接触。多个轭510c和520c可固定至载体300，并且可设置成在光轴(Z轴)方向上分别面对多个磁体510a和520a。因此，可在多个轭510c和520c与多个磁体510a和520a之间在光轴(Z轴)方向上产生吸引力。由于手部抖动校正单元500通过多个轭510c和520c与多个磁体510a和520a之间的吸引力而压向多个轭510c和520c，因此手部抖动校正单元500的框310和镜头支架320可保持在它们与相应的第一球状构件B2、第二球状构件B3和第三球状构件B4接触的状态，同时第一球状构件B2和第三球状构件B4可保持在它们与载体300接触的状态。多个轭510c和520c可由可在多个轭510c和520c与多个磁体510a和520a之间产生吸引力的材料形成。作为示例，多个轭510c和520c可由磁性材料形成。
在本文描述的示例中，多个轭510c和520c可设置成使得框310和镜头支架320可保持在它们与相应的第一球状构件B2、第二球状构件B3和第三球状构件B4接触的状态，并且可设置止动件330以防止第一球状构件B2、第二球状构件B3和第三球状构件B4、框310以及镜头支架320由于外部冲击等而从载体300分离至外部。止动件330可联接至载体300以覆盖镜头支架320的上表面的至少一部分。
图3是示出根据本文中描述的一个或多个示例的相机模块中使用的致动器的框图。根据图3的示例的致动器1000可与图2中的聚焦单元400的示例和手部抖动校正单元500的示例中的一者或两者对应。
当图3中的致动器1000与图2中的聚焦单元400对应时，致动器1000可在光轴方向上移动镜筒以执行相机模块的自动对焦(AF)功能。因此，当图3中的致动器1000执行自动对焦功能时，驱动装置1100可向驱动线圈1200施加驱动信号以向镜筒提供光轴方向上的驱动力。
当图3中的致动器1000与图2中的手部抖动校正单元500对应时，致动器1000可在与光轴垂直的方向上移动镜筒以执行相机模块的光学图像稳定(OIS)功能。因此，当图3的致动器1000执行光学图像稳定功能时，驱动装置1100可向驱动线圈1200(例如，如上文参考图2描述的驱动线圈510b和520b)施加驱动信号以向镜筒提供与光轴垂直的方向上的驱动力。例如，与光轴垂直的方向上的驱动力可为在第一轴线(Y轴)方向上提供的驱动力和在第二轴线(X轴)方向上提供的驱动力的合力。
本文描述的示例中的致动器1000可包括驱动装置1100、驱动线圈1200、目标检测单元1300和位置计算单元1400。
驱动装置1100可根据从外部源施加的输入信号Sin、由位置计算单元1400生成的反馈信号Sf来生成驱动信号Sdr，并且可将所生成的驱动信号Sdr提供至驱动线圈1200。
当从驱动装置1100提供的驱动信号Sdr施加至驱动线圈1200时，镜筒可通过驱动线圈1200与磁体之间的电磁相互作用而在光轴方向上或在与光轴垂直的方向上移动。作为示例，驱动信号Sdr可以以电流形式和电压形式中的一种提供至驱动线圈1200。
位置计算单元1400可根据从驱动线圈获得的振荡信号Sosc的频率计算目标检测单元1300的位置。位置计算单元1400可通过计算目标检测单元1300的位置来计算镜筒的位移。
从驱动线圈1200获得的振荡信号Sosc的频率可根据目标检测单元1300的位置而变化。
目标检测单元1300由磁性材料和导体中的一种形成，并且设置在磁场范围内。作为示例，目标检测单元1300可设置成与驱动线圈1200相对。目标检测单元1300可设置在镜筒的一侧上以在与镜筒的移动方向相同的方向上移动。根据一些实施方式，除了镜筒之外，目标检测单元1300可设置在联接至镜筒的多个框和载体中的至少一个上。
在本示例中，目标检测单元1300可与设置成面对驱动线圈1200的磁体410、510a或520a(参见图2)对应。根据一些实施方式，可制备单独的组件以实现目标检测单元1300。
当由磁性材料和导体中的一种形成的目标检测单元1300与镜筒一起移动时，驱动线圈1200的电感变化。例如，振荡信号Sosc的频率根据目标检测单元1300的移动而变化。
位置计算单元1400可计算目标检测单元1300的位置以生成反馈信号Sf并将反馈信号Sf传输至驱动装置1100。
当反馈信号Sf被提供至驱动装置1100时，通过比较输入信号Sin和反馈信号Sf，驱动装置1100可重新产生驱动信号Sdr。例如，驱动装置1100可以以闭环类型驱动以将输入信号Sin和反馈信号Sf相互比较。可在减小目标检测单元1300的目标位置与目标检测单元1300的当前位置之间的误差的方向上驱动闭环类型的驱动装置1100，其中，目标检测单元1300的目标位置包括在输入信号Sin中，目标检测单元1300的当前位置包括在反馈信号Sf中。与开环类型的驱动相比，闭环类型的驱动产生诸如线性度、精确度和可重复性的改进的优点。
图4是更详细地示出图3中的致动器的示例性主要单元的框图。
参考图4，本文中公开的示例中的驱动装置1100可包括控制单元1110和驱动电路单元1120。图4中的驱动装置1100可由驱动器集成电路(IC)实现。
控制单元1110可根据输入信号Sin和从位置计算单元1400提供的反馈信号Sf生成控制信号S_gate。例如，控制单元1110可将表示镜筒的目标位置的输入信号Sin与表示镜筒的当前位置的反馈信号Sf互相比较以生成控制信号S_gate。
驱动电路单元1120可根据控制信号S_gate生成驱动信号Sdr并将驱动信号Sdr提供至驱动线圈1200。驱动信号Sdr可以以电流形式和电压形式中的一种提供至驱动线圈1200的两端。镜筒可通过由驱动电路单元1120生成的且提供至驱动线圈1200的驱动信号Sdr移动至目标位置。
驱动电路单元1120可包括由控制信号S_gate双向驱动的H桥电路以将驱动信号Sdr施加至驱动线圈1200。H桥电路可包括以H桥形式连接至驱动线圈1200的两端的多个晶体管。当以音圈电机方式驱动驱动电路单元1120时，从控制单元1110提供的控制信号S_gate可被施加至H桥电路中所包括的晶体管的栅极。
图5是详细地示出图4中的驱动装置的示例性驱动电路单元的电路图。
参考图5，驱动电路单元1120可包括以H桥形式连接至驱动线圈1200的多个晶体管T1、T2、T3和T4。详细地，驱动电路单元1120可包括第一路径晶体管单元1121和第二路径晶体管单元1122。第一路径电流Idc(-)由于第一路径晶体管单元1121而流动，并且第二路径电流Idc(+)由于第二路径晶体管单元1122而流动。
第一路径晶体管单元1121可包括第一晶体管T1和第二晶体管T2。第一晶体管T1可设置在驱动电源Vcc与驱动线圈1200的一端之间，并且第二晶体管T2可设置在驱动线圈1200的另一端与地之间。
第一路径晶体管单元1121可根据从控制单元1110提供的控制信号S_gate形成施加至驱动线圈1200的驱动信号Sdr的第一路径。作为示例，控制信号S_gate可被提供至第一晶体管T1和第二晶体管T2的栅极。作为示例，当控制信号S_gate处于高电平时，第一晶体管T1和第二晶体管T2可导通，并且当控制信号S_gate处于低电平时，第一晶体管T1和第二晶体管T2可截止。根据一些实施方式，不同的控制信号以以下方式提供至第一晶体管T1和第二晶体管T2，即，在该方式中，使得第一晶体管T1和第二晶体管T2两者导通，并且第一晶体管T1和第二晶体管T2中的一个调整流过第一路径的电流量。
第二路径晶体管单元1122可包括第三晶体管T3和第四晶体管T4。第三晶体管T3可设置在驱动电源Vcc与驱动线圈1200的另一端之间，并且第四晶体管T4可设置在驱动线圈1200的一端与地之间。
第二路径晶体管单元1122可根据从控制单元1110提供的控制信号S_gate形成施加至驱动线圈1200的驱动信号Sdr的第二路径。作为示例，控制信号S_gate可被提供至第三晶体管T3和第四晶体管T4的栅极。作为示例，当控制信号S_gate处于高电平时，第三晶体管T3和第四晶体管T4可导通，并且当控制信号S_gate处于低电平时，第三晶体管T3和第四晶体管T4可截止。根据一些实施方式，不同的控制信号以以下方式提供至第三晶体管T3和第四晶体管T4，即，在该方式中，使得第三晶体管T3和第四晶体管T4两者导通，并且第三晶体管T3和第四晶体管T4中的一个调整流过第二路径的电流量。
第一路径晶体管单元1121和第二路径晶体管单元1122可形成施加至驱动线圈1200的驱动信号Sdr的不同的路径。作为示例，第一路径晶体管单元1121的操作区段可与第二路径晶体管单元1122的非操作区段相同，并且第一路径晶体管单元1121的非操作区段可与第二路径晶体管单元1122的操作区段相同。
将理解，操作区段指的是第一路径晶体管单元1121和第二路径晶体管单元1122的晶体管导通的区段，并且非操作区段指的是第一路径晶体管单元1121和第二路径晶体管单元1122的晶体管截止的区段。
例如，第一路径晶体管单元1121和第二路径晶体管单元1122可根据从控制单元1110提供的控制信号S_gate选择性地操作。在第一路径晶体管单元1121的操作区段中，第一路径晶体管单元1121的第一晶体管T1和第二晶体管T2可导通，并且在第二路径晶体管单元1122的非操作区段中，第二路径晶体管单元1122的第三晶体管T3和第四晶体管T4可截止。此外，在第一路径晶体管单元1121的非操作区段中，第一路径晶体管单元1121的第一晶体管T1和第二晶体管T2可截止，并且在第二路径晶体管单元1122的操作区段中，第二路径晶体管单元1122的第三晶体管T3和第四晶体管T4可导通。
图6是示出根据本文中描述的一个或多个示例的示例性驱动电路单元和示例性位置计算单元的电路图。在图6中，驱动线圈1200被示出为包括串联连接的第一电感器L1、第二电感器L2、第一电阻器R1和第二电阻器R2的等效电路。第一电阻器R1和第二电阻器R2可与驱动线圈1200的等效电阻器组件或者其中设置有驱动线圈1200的支路的寄生电阻器组件对应。
参考图6，根据示例的位置计算单元1400包括与驱动线圈1200并联设置的第一电容器Cgnd、设置在驱动线圈1200的抽头端子Tap与地之间的第二电容器Ct以及连接至驱动线圈1200的抽头端子Tap与第二电容器Ct之间的节点的位置计算电路1410。驱动线圈1200的抽头端子Tap可以指构成驱动线圈1200的绕组中的一个点。
图7示出了针对直流(DC)信号的图6的电路的等效电路的示例。针对直流信号的图6的电路的等效电路可被理解为在直流信号被提供为驱动电路单元的驱动晶体管的栅极控制信号的情况下的图6的等效电路。
高电平直流信号提供至第一晶体管T1和第二晶体管T2作为栅极控制信号，并且低电平直流信号被提供至第三晶体管T3和第四晶体管T4作为栅极控制信号。当第一路径电流Idc(-)由于高电平直流信号和低电平直流信号而流动时，第一晶体管T1可导通，并且第一路径电流Idc(-)的量可根据提供至第二晶体管T2的栅极的电压而确定。低电平直流信号被提供至第一晶体管T1和第二晶体管T2作为栅极控制信号，并且高电平直流信号被提供至第三晶体管T3和第四晶体管T4作为栅极控制信号。当第二路径电流Idc(+)由于低电平直流信号和高电平直流信号而流动时，第三晶体管T3可导通，并且第二路径电流Idc(+)的量可根据提供至第四晶体管T4的栅极的电压而确定。
针对直流信号，位置计算单元的第一电容器Cgnd和第二电容器Ct等效于开路。因此，位置计算单元的组件可不影响驱动电路单元1120的操作。
图8至图11是针对交流(AC)信号的图6的电路的示例性等效电路。交流信号将被理解为由稍后描述的振荡电路输出的振荡信号。因此，针对交流信号的图6的电路的等效电路将被理解为针对震荡信号的图6的电路的等效电路。
为了描述针对交流信号的图6的电路的等效电路，将假设第一晶体管T1和第二晶体管T2截止。在此假设下，图6的电路可等效于图8的电路。在图8中，第三晶体管T3可导通，并且第二路径电流Idc(+)的量可根据提供至第四晶体管T4的栅极的电压而确定。因此，第二路径电流Idc(+)可流向驱动线圈1200。
在此情况下，由于在第三晶体管T3导通时第三晶体管T3具有相当低的等效电阻，因此第三晶体管T3等效于短路。因此，第三晶体管T3的两个端子保持在接地状态。例如，第三晶体管T3的两个端子可用作交流信号的地。
另一方面，当第二路径电流Idc(+)接近零(0)时，第四晶体管T4等效于开路。同时，当第二路径电流Idc(+)接近最大值时，第四晶体管T4等效于短路，且因此，针对交流信号，第四晶体管T4的两个端部端子保持在接地状态。
针对交流信号，连接至驱动线圈1200的两端的第一电容器Cgnd等效于短路。因此，针对交流信号，第一电容器Cgnd可由于交流信号而向驱动线圈1200的两端提供地信号。因此，图8的电路可等效于图9的电路，而不管第二路径电流Idc(+)的量如何。如图8中所示，第一电容器Cgnd并联连接至驱动线圈1200的两端。然而，理所当然的是，设置两个第一电容器Cgnd，并且该两个电容器Cgnd中的一个连接在驱动线圈1200的一端与地之间，并且另一个电容器Cgnd连接在驱动线圈1200的另一端与地之间。
基于驱动线圈1200的抽头端子Tap，驱动线圈1200的并联连接的第一电感器L1和第二电感器L2等效于电感器L(＝(L1*L2)/(L1+L2))。
电容器Ct可表示为下面的等式(1)。参考等式(1)，电容器Ct可表示为从第一电感器L1观察的电容器C1、从第二电感器L2观察的电容器C2和寄生电容器CP。
等式(1)∶
Ct＝C1+C2+Cp
基于驱动线圈1200的抽头端子Tap，并联连接的第一电阻器R1和第二电阻器R2可等效于根据以下等式(2)的电阻器Rp。
等式(2)：
Rp＝Rp1//Rp2
因此，图9的电路可等效于图10的电路。在此情况下，包括电容器Ct、电阻器Rp和电感器L的振荡电路的振荡频率表示为等式(3)。为了便于描述，并联连接的电容器Ct、电阻器Rp和电感器L在下文中将被称为振荡电路。
等式(3)：
图11是详细地示出示例性位置计算电路的框图。
位置计算电路1410可包括振荡保持单元1410a、频率感测单元1410b和确定单元1410c。
振荡保持单元1410a可包括放大器Amp、电容器Cf和电容器Cc。电容器Cc的一端连接至放大器Amp的输出端子，并且电容器Cf连接在电容器Cc的另一端与放大器Amp的输入端子之间。
振荡保持单元1410a补偿由电阻器Rp引起的能量损失以保持由于振荡电路的电感器L和电容器Ct而引起的振荡，例如，LC振荡。在此情况下，用于保持振荡的放大器Amp的跨导增益gm满足以下等式4。
等式(4)：
gm≥1/Rp
当在保持振荡的状态下改变目标检测单元1300与电感器L之间的距离时，电感器L的电感变化，并且由振荡电路输出的振荡信号的频率也变化。在此情况下，即使当电流在第一路径电流Idc(-)和第二路径电流Idc(+)中的任何一个方向上流动时，振荡电路的振荡也可在驱动线圈1200的抽头端子Tap中发生。
因此，位置计算单元1400可根据振荡信号的取决于驱动线圈1200的电感变化的频率变化计算镜筒的位置，或可根据振荡信号的取决于驱动线圈1200的电感变化的频率变化计算驱动线圈1200的电感变化进而确定镜筒的位置。
由振荡电路输出的振荡信号可通过电容器Cf输入至放大器Amp，并且放大器Amp可放大输入的振荡信号，并且可通过电容器Cc输出放大的振荡信号以保持振荡电路的振荡。放大的振荡信号可输入至频率感测单元1410b，并且频率感测单元1410b可获得振荡信号的频率信息。
图12是示出根据本文中描述的一个或多个示例的示例性频率感测单元的框图。
参考图12，频率感测单元1410b可包括比较器1410b_1、与(AND)门1410b_2和锁存器1410b_3。
比较器1410b_1将振荡信号转换成脉冲信号，并将脉冲信号提供至与门1410b_2。作为示例，比较器1410b_1可使用施密特(Schmitt)触发器电路实现。与门1410b_2对从比较器1410b_1输入的脉冲信号与参考周期信号Sref进行逻辑与(AND)运算，以向锁存器1410b_3提供逻辑与(AND)信号。作为示例，参考周期信号Sref可具有1秒(1s)的周期。锁存器1410b_3可对从与门1410b_2输入的逻辑与信号进行计数以获得频率信息。
在另一实施方式中，频率感测单元1410b可使用参考时钟对振荡信号进行计数以计算振荡信号的频率。参考时钟是具有相当高频率的时钟信号。例如，在参考周期期间随着参考时钟计数一个周期的振荡信号Sosc的情况下，可计算与一个周期的振荡信号对应的时钟的计数值。频率感测单元1410b可使用参考时钟的计数值和参考时钟的频率来计算振荡信号的频率。
返回图11，确定单元1410c可从频率感测单元1410b接收振荡信号的频率，并且可根据振荡信号的频率确定目标检测单元1300的位置。确定单元1410c可包括存储器，并且目标检测单元1300的与振荡信号的频率对应的位置信息可存储在存储器中。存储器可使用包括闪速存储器、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和铁电随机存取存储器(FeRAM)中的一个的非易失性存储器实现。因此，当振荡信号的频率被传输时，确定单元1410c可基于存储在存储器中的目标检测单元1300的位置信息确定目标检测单元1300的位置。
参考图13，根据本文中描述的示例，相机模块100可包括在诸如便携式电子装置1500的移动装置中，并且该移动装置还可包括显示单元1510，其中，相机模块100与显示单元1510一起安装并作为便携式电子装置1500的前置相机，或者作为后置相机安装在便携式电子装置1500的除了具有显示单元1510的一侧之外的一侧上。如多种示例中所描述的，由相机模块100的图像传感器710(图2)转换的电信号可经由便携式电子装置1500的显示单元1510输出为图像。
本文中描述的示例中的相机模块的致动器可根据驱动线圈的电感的变化精确检测磁体的位置。此外，由于未采用单独的霍尔传感器，因此可降低相机模块的致动器的制造成本，并且可改善空间效率。
如上所述，由于本文中描述的示例中的相机模块的致动器不采用单独的霍尔传感器，因此可降低相机模块的致动器的制造成本，并且可改善空间效率。
虽然上文已经示出和描述了具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不背离权利要求及其等同的精神和范围的情况下，可以在这些示例中作出形式和细节上的各种改变。本文中描述的示例仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述被认为可应用于其他示例中的相似特征或方面。如果所描述的技术以不同的顺序执行，和/或如果所描述的系统、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换或代替，则可以实现合适的结果。因此，本公开的范围并非由详细描述限定，而是由权利要求及其等同限定，并且权利要求及其等同的范围内的所有变化应被解释为包括在本公开中。

Claims (18)

1.相机模块，包括：
镜筒；
驱动线圈，设置成面对设置在所述镜筒的一侧上的目标检测单元；
驱动装置，配置成向所述驱动线圈提供驱动信号；以及
位置计算单元，包括：
第一电容器，向所述驱动线圈提供用于交流信号的地；
第二电容器，连接至所述驱动线圈以与所述驱动线圈一起构成振荡电路；以及
位置计算电路，配置成从所述振荡电路的频率计算所述镜筒的位置。
2.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述第一电容器并联连接至所述驱动线圈。
3.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述第一电容器包括两个第一电容器，以及
所述两个第一电容器中的一个连接在所述驱动线圈的一端与地之间，并且另一个第一电容器连接在所述驱动线圈的另一端与所述地之间。
4.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述第二电容器设置在所述驱动线圈的抽头端子与地之间。
5.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述位置计算电路包括配置成保持所述振荡电路的振荡的振荡保持单元。
6.根据权利要求5所述的相机模块，其中，所述振荡电路包括并联连接的电阻器组件、电感器组件和电容器组件。
7.根据权利要求6所述的相机模块，其中，所述振荡电路的所述电阻器组件与所述驱动线圈的等效电阻器组件和设置有所述驱动线圈的支路的寄生电阻器组件中的至少一个对应。
8.根据权利要求7所述的相机模块，其中，所述振荡保持单元包括配置成放大所述振荡电路的振荡信号的放大器。
9.根据权利要求8所述的相机模块，其中，所述放大器包括满足gm≥1/Rp的跨导增益，
其中，gm表示跨导增益，并且Rp表示所述振荡电路的所述电阻器组件的电阻。
10.便携式电子装置，包括：
根据权利要求1所述的相机模块，所述相机模块还包括配置成将通过所述镜筒入射的光转换成电信号的图像传感器；以及
显示单元，设置在所述便携式电子装置的表面上以基于所述电信号显示图像。
11.相机模块，包括：
镜筒；
驱动线圈，设置成面对设置在所述镜筒的一侧上的目标检测单元；
驱动装置，包括驱动电路单元和控制单元，其中，所述驱动电路单元包括连接至所述驱动线圈的多个晶体管，所述控制单元配置成向所述多个晶体管中的每个的栅极提供控制信号；以及
位置计算单元，包括第一电容器和第二电容器，其中，所述第一电容器并联连接至所述驱动线圈，所述第二电容器设置在所述驱动线圈的抽头端子与地之间，所述位置计算单元配置成根据基于所述目标检测单元的移动的所述驱动线圈的电感变化计算所述镜筒的位置。
12.根据权利要求11所述的相机模块，其中，所述第一电容器向所述驱动线圈提供用于交流信号的地。
13.根据权利要求11所述的相机模块，其中，所述第二电容器与所述驱动线圈一起构成振荡电路。
14.根据权利要求13所述的相机模块，其中，所述位置计算单元基于所述振荡电路的频率检测所述驱动线圈的电感变化。
15.根据权利要求13所述的相机模块，其中，所述位置计算单元放大所述振荡电路的振荡信号以保持所述振荡电路的振荡。
16.根据权利要求11所述的相机模块，其中，所述多个晶体管以H桥电路的形式连接至所述驱动线圈的两端。
17.根据权利要求11所述的相机模块，其中，所述位置计算单元在所述控制信号被施加至所述多个晶体管中的每个的栅极的周期中基于所述驱动线圈的电感变化计算所述镜筒的位置。
18.便携式电子装置，包括：
根据权利要求11所述的相机模块，所述相机模块还包括配置成将通过所述镜筒入射的光转换成电信号的图像传感器；以及
显示单元，设置在所述便携式电子装置的表面上以基于所述电信号显示图像。
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