CN110830687B - 光圈模块和包括该光圈模块的相机模块 - Google Patents

光圈模块和包括该光圈模块的相机模块 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种相机模块，其包括：透镜镜筒；致动器，在垂直于光轴的方向上驱动透镜镜筒；以及光圈模块，调节入射在透镜镜筒中的光量。光圈模块包括：光圈，联接至透镜镜筒；磁体，设置在光圈的一侧上；线圈，与磁体相对设置；位置检测器，检测磁体的位置以生成反馈信号；以及驱动器，将指示磁体的目标位置的输入信号与反馈信号进行比较以计算误差值，并根据所计算的误差值生成驱动信号。驱动器将透镜镜筒的当前位置与透镜镜筒的中立位置进行比较以生成补偿信号并基于补偿信号补偿输入信号和反馈信号中的一个信号。本申请还涉及一种包括在所述相机模块中的光圈模块。

Description

光圈模块和包括该光圈模块的相机模块
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年8月13日提交至韩国知识产权局的第10-2018-0094277号韩国专利申请的优先权权益，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并入本申请。
技术领域
以下描述涉及光圈模块，以及包括该光圈模块的相机模块。
背景技术
通常，诸如移动电话、PDA、便携式PC等便携式通信终端在图像数据以及文本或语音数据的传输中变得流行。响应于这种趋势，相机模块已基本上安装在便携式通信终端中，以允许执行图像数据传输、视频聊天等。
通常，相机模块可包括其中具有透镜的透镜镜筒和其中容纳透镜镜筒的壳体，并且可包括图像传感器，图像传感器将对象的图像转换为电信号。相机模块可使用短焦距相机模块，其以固定焦距对对象进行成像。随着技术发展，已经采用包括能够自动聚焦(AF)调节的致动器的相机模块。另外，这种相机模块可使用用于光学图像稳定(OIS)的致动器，以便减少由手抖动引起的分辨率降低。
发明内容
提供本发明内容部分旨在以简要的形式介绍对发明构思的选择，而在下面的具体实施方式部分中将进一步描述这些发明构思。本发明内容部分目的不在于确认所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不籍此帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总的方面，相机模块包括：透镜镜筒；致动器，在垂直于光轴的方向上驱动透镜镜筒；以及光圈模块，调节入射在透镜镜筒中的光量。光圈模块包括：光圈，联接至透镜镜筒；磁体，设置在光圈的一侧上；线圈，与磁体相对设置；位置检测器，检测磁体的位置以生成反馈信号；以及驱动器，将指示磁体的目标位置的输入信号与反馈信号进行比较以计算误差值并根据所计算的误差值生成驱动信号。驱动器将透镜镜筒的当前位置与透镜镜筒的中立位置进行比较以生成补偿信号并基于补偿信号补偿输入信号和反馈信号中的一个信号。
驱动器可将透镜镜筒的中立位置与在垂直于光轴的第一方向上和在垂直于第一方向的第二方向上的相应位置进行比较。
补偿信号可补偿透镜镜筒的当前位置与透镜镜筒的中立位置之间的距离的变化。
磁体可以在垂直于透镜镜筒的光轴的方向上根据透镜镜筒的驱动一起移动。
位置检测器可固定地设置成与磁体相对。
致动器可检测透镜镜筒的当前位置并可将所检测的透镜镜筒的当前位置提供给驱动器。
相机模块可包括陀螺仪传感器以检测透镜镜筒的当前位置，并且陀螺仪传感器可将所检测的透镜镜筒的当前位置提供给驱动器。
相机模块可包括照度传感器以检测外部照度，并且照度传感器可基于所检测的外部照度生成输入信号。
在另一个总的方面，光圈模块包括：光圈，联接到透镜镜筒以调节入射在透镜镜筒中的光；磁体，设置在光圈的一侧上；线圈，与磁体相对设置；位置检测器，以检测磁体的位置并生成反馈信号；以及驱动器，以将驱动信号供应至线圈。驱动器将指示磁体的目标位置的输入信号与反馈信号进行比较以计算误差值，将透镜镜筒在垂直于光轴的方向上的位置映射到误差值，并生成驱动信号。
驱动器可包括：比较器，以将输入信号与反馈信号进行比较来计算误差值；控制器，以将控制增益施加到误差值来生成控制信号；驱动电路，以基于控制信号生成驱动信号；以及补偿信号发生器，以基于指示透镜镜筒在垂直于光轴的方向上的位置的位置信号生成补偿信号。比较器可基于补偿信号补偿误差值。
控制器可包括比例-积分-微分(PID)控制器。
驱动电路可包括连接到线圈的H桥电路。
H桥电路可包括开关元件，并且控制信号可以被提供给开关元件的栅极。
位置信号可以由致动器生成，致动器配置成在垂直于光轴的方向上驱动透镜镜筒。
位置信号可以由包括透镜镜筒的相机模块的陀螺仪传感器提供。
磁体可以在垂直于光轴的方向上与透镜镜筒的驱动一起移动，并且位置检测器可以固定地设置成与磁体相对。
在另一个总的方面，相机模块包括：透镜镜筒，具有一个或多个透镜；光圈，联接到透镜镜筒以调节入射在透镜镜筒中的光；以及驱动器，以基于输入信号、位置信号和反馈信号生成用于驱动透镜镜筒和光圈的驱动信号。
相机模块可包括图像处理器，以对由图像传感器生成的图像信号执行图像处理操作，并将经处理的图像信号作为输入信号提供给驱动器。
相机模块可包括线圈、磁体和位置检测器，以通过基于线圈与磁体之间的电磁相互作用检测磁体的位置来生成反馈信号，并将反馈信号输出到驱动器。
相机模块可包括传感器，以基于透镜镜筒相对于垂直于透镜镜筒的光轴的方向的位置信息生成位置信号，并将位置信号输出到驱动器。
根据下面的详细描述、附图和所附权利要求，其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是根据示例的相机模块的立体图。
图2是根据示例的相机模块的示意性分解立体图。
图3是根据示例的相机模块中使用的光圈模块的框图。
图4是根据示例的光圈模块的驱动器的框图。
在整个附图和详细描述中，相同的附图标记指代相同的元件。出于清楚、说明和方便的目的，附图可能未按照比例绘制，并且附图中元件的相对尺寸、比例和描绘可能被夸大。
具体实施方式
提供以下详细描述以帮助读者获得对本申请中所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，本申请中所描述的方法、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，本申请中所描述的操作的顺序仅仅是示例，并且除了必须以特定顺序发生的操作之外，不限于在本申请中所阐述的顺序，而是可以在理解本申请的公开内容之后做出显而易见的改变。另外，为了更加清楚和简洁，可省略对本领域公知的特征的描述。
本申请中所描述的特征可以以不同的形式实施，而不应被理解为受限于本申请中所描述的示例。更确切地，提供本申请所描述的示例仅仅是为了说明实施本申请中所描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些方式，在理解本申请的公开内容之后，这些方式将是显而易见的。
应注意，在本申请中，相对于示例或实施方式使用术语“可以”，例如关于示例或实施方式可以包括或实现的内容，意味着存在其中包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施方式，而所有示例和实施方式不限于此。
在整个说明书中，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”或“联接到”另一元件时，该元件可直接位于该另一元件“上”、直接“连接到”或直接“联接到”另一元件，或者可存在介于该元件与该另一元件之间的一个或多个其它元件。相反地，当元件被描述为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件时，则可不存在介于该元件与该另一元件之间的其它元件。
如本申请中所使用的，措辞“和/或”包括相关联的所列项目中的任何一项以及任何两项或更多项的任何组合。
尽管在本申请中可以使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的措辞来描述各种构件、部件、区域、层或部分，但是这些构件、部件、区域、层或部分不受这些措辞的限制。更确切地，这些措辞仅用于将一个构件、部件、区域、层或部分与另一个构件、部件、区域、层或部分区分开。因此，在不背离本申请中所描述的示例的教导的情况下，这些示例中提及的第一构件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分也可以被称作第二构件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。
诸如“在……之上”、“较上”、“在……之下”和“较下”的空间相对措辞可以在本申请中为了描述便利而使用，以描述如附图中所示的一个元件相对于另一个元件的关系。除了涵盖附图中所描绘的定向之外，这些空间相对措辞旨在还涵盖装置在使用或操作中的不同的定向。例如，如果附图中的装置翻转，则描述为位于另一元件“之上”或相对于另一元件“较上”的元件将位于该另一元件“之下”或相对于该另一元件“较下”。因此，根据装置的空间定向，措辞“在……之上”涵盖“在......之上”和“在......之下”的两个定向。该装置还可以以其它方式定向(例如，旋转90度或在其它定向上)，并且本申请中使用的空间相对措辞应被相应地解释。
本申请中使用的术语仅用于描述各种示例，而不用于限制本公开。除非上下文另有明确指示，否则冠词“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。措辞“包括”、“包含”和“具有”说明存在所述特征、数字、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、数字、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示形状的变化。因此，本申请中描述的示例不限于附图中所示的具体形状，而是包括在制造期间出现的形状变化。
可以以在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式组合本申请中描述的示例的特征。此外，尽管本申请中描述的示例具有多种配置，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其它配置也是可行的。
在下文中，将参考附图描述示例。
图1是根据示例的相机模块的立体图，以及图2是根据示例的相机模块的示意性分解立体图。
参考图1和图2，相机模块100可包括透镜镜筒210、移动透镜镜筒210的致动器、容纳透镜镜筒210和致动器的外壳110和壳体120、将通过透镜镜筒210入射的光转换成电信号的图像传感器模块700以及控制入射在透镜镜筒210中的光量的光圈模块800。
透镜镜筒210可具有中空的圆筒形形状，使得可在其中容纳用于捕获对象的多个透镜，并且多个透镜可沿光轴安装在透镜镜筒210中。根据透镜镜筒210的设计，可以根据需要设置许多透镜，并且每个透镜可具有相同或不同的光学特性，例如折射率。
致动器可移动透镜镜筒210。致动器可通过在光轴(Z轴)方向上移动透镜镜筒210来调节焦点，并且可通过在垂直于光轴(Z轴)的方向上移动透镜镜筒210来在捕获图像时校正抖动。致动器可包括调节焦点的焦点调节单元400和校正抖动的抖动校正单元500。
图像传感器模块700可以将通过透镜镜筒210入射的光转换为电信号。图像传感器模块700可包括图像传感器710和连接到图像传感器710的印刷电路板720，并且还可包括红外滤光片。红外滤光片可阻挡通过透镜镜筒210入射的光中的红外区域中的光。图像传感器710可以将通过透镜镜筒210入射的光转换为电信号。图像传感器710可包括电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。由图像传感器710转换的电信号可以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可固定到印刷电路板720，并且可以通过引线接合电连接到印刷电路板720。
透镜镜筒210和致动器可容纳在壳体120中。壳体120可具有敞开的上部分和下部分(在Z轴方向上)，并且透镜镜筒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的下部分中。
外壳110可联接到壳体120以围绕壳体120的外表面，并且可以保护相机模块100的内部部件。另外，外壳110可以屏蔽电磁波。外壳110可以由金属材料制成，并且可以接地到设置在印刷电路板720上的接地焊盘，从而屏蔽电磁波。
致动器可以移动透镜镜筒210以聚焦在对象上。致动器可包括使透镜镜筒210在光轴(Z轴)方向上移动的焦点调节单元400。
焦点调节单元400可包括磁体410和线圈420，磁体410和线圈420产生驱动力以在光轴(Z轴)方向上移动透镜镜筒210和容纳透镜镜筒210的载体300。
磁体410可安装在载体300上。磁体410可安装在载体300的第一表面上。线圈420可安装在壳体120中，并且线圈420可以与磁体410相对设置。线圈420可设置在基板600的第一表面上，并且基板600可安装在壳体120中。
磁体410可安装在载体300上，并且可以与载体300一起在光轴(Z轴)方向上移动，以及线圈420可固定至壳体120。磁体410和线圈420的位置可以相互改变。
当驱动信号施加到线圈420时，载体300可以通过磁体410与线圈420之间的电磁相互作用在光轴(Z轴)方向上移动。
透镜镜筒210可容纳在载体300中，并且透镜镜筒210也可以通过载体300的移动在光轴(Z轴)方向上移动。框架310和透镜支架320也可容纳在载体300中，使得框架310、透镜支架320和透镜镜筒210也可以沿光轴(Z轴)方向移动。
滚动构件B1可设置在载体300与壳体120之间，以在载体300移动时减小载体300与壳体120之间的摩擦。滚动构件B1可以是一个球或多个球的形式。滚动构件B1可设置在磁体410的两侧上。
轭440可设置在壳体120中。轭440可安装至基板600，并且可设置在壳体120中。轭440可设置在基板600的另一个表面上。因此，轭440可设置为面向磁体410，且线圈420插置在轭440与磁体410之间。吸引力可以在垂直于光轴(Z轴)的方向上在轭440与磁体410之间起作用。滚动构件B1可通过轭440与磁体410之间的吸引力而保持与载体300和壳体120接触。另外，轭440可以收集磁体410的磁力以防止产生漏磁通。轭440和磁体410可以形成磁路。
示例可以使用在焦点调节过程中感测并反馈透镜镜筒210的位置的闭环控制方法。因此，焦点调节单元400可包括用于闭环控制的位置检测器。位置检测器可包括AF霍尔传感器430。由AF霍尔传感器430检测的磁通量值可以随着面向AF霍尔传感器430的磁体410的移动而改变。随着磁体410在光轴(Z轴)方向上的移动，位置检测器可以根据AF霍尔传感器430的磁通量值的变化来检测透镜镜筒210的位置。
抖动校正单元500可用于在图像拍摄操作或运动图像拍摄操作期间校正由于诸如用户手抖动等因素导致的图像模糊或运动图像的抖动运动。例如，当由于用户手抖动等而在运动图像拍摄操作期间发生抖动时，抖动校正单元500可将与抖动对应的相对位移施加至透镜镜筒210以补偿抖动。抖动校正单元500可在垂直于光轴(Z轴)的方向(X轴方向或Y轴方向)上移动透镜镜筒210以校正抖动。
抖动校正单元500可包括多个磁体510a和520a以及多个线圈510b和520b，多个磁体510a和520a以及多个线圈510b和520b生成驱动力以在垂直于光轴(Z轴)的方向上移动引导构件。框架310和透镜支架320可插入到载体300中，并且可布置在光轴(Z轴)方向上以引导透镜镜筒210的移动。框架310和透镜支架320可具有透镜镜筒210可插入其中的空间。透镜镜筒210可插入并固定在透镜支架320中。
通过由磁体510a和520a与线圈510b和520b之间的电磁相互作用产生的驱动力，框架310和透镜支架320可在垂直于光轴(Z轴)的方向上相对于载体300移动。在磁体510a和520a以及线圈510b和520b之中，第一磁体510a可设置在透镜支架320的第二表面上，而第一线圈510b可设置在基板600的第二表面上。第一磁体510a和第一线圈510b可以在垂直于光轴(Z轴)的第一轴(Y轴)方向上产生驱动力。另外，第二磁体520a可设置在透镜支架320的第三表面上，而第二线圈520b可设置在基板600的第三表面上。第二磁体520a和第二线圈520b可在垂直于第一轴(Y轴)的第二轴(X轴)方向上产生驱动力。第二轴(X轴)是指与光轴(Z轴)和第一轴(Y轴)均垂直的轴。磁体510a和520a可布置成在垂直于光轴(Z轴)的平面上彼此垂直。
磁体510a和520a可安装在透镜支架320上，而面向磁体510a和520a的线圈510b和520b可布置在基板600上，并且可安装在壳体120中。
磁体510a和520a可以与透镜支架320一起在垂直于光轴(Z轴)的方向上移动，并且线圈510b和520b可固定到壳体120。磁体510a和520a以及线圈510b和520b的位置可以相互改变。
示例可使用在抖动校正过程中感测并反馈透镜镜筒210的位置的闭环控制方法。因此，抖动校正单元500可包括用于闭环控制的位置检测器。位置检测器可包括OIS霍尔传感器510c和520c。OIS霍尔传感器510c和520c可布置在基板600上，并且可安装在壳体120中。OIS霍尔传感器510c和520c可以在垂直于光轴(Z轴)的方向上面向磁体510a和520a。例如，第一OIS霍尔传感器510c可设置在基板600的第二表面上，第二OIS霍尔传感器520c可设置在基板600的第三表面上。
OIS霍尔传感器510c和520c的磁通量值可以随着面向OIS霍尔传感器510c和520c的磁体510a和520a的移动而改变。随着磁体510a和520a在垂直于光轴的两个方向(X轴方向和Y轴方向)上的移动，位置检测器可根据OIS霍尔传感器510c和520c的磁通量值的变化来检测透镜镜筒210的位置。
相机模块100可包括支承抖动校正单元500的多个球构件。多个球构件可用于在抖动校正过程中引导框架310、透镜支架320和透镜镜筒210的移动。多个球构件还可用作保持载体300、框架310与透镜支架320之间的间隙。
多个球构件可包括第一球构件B2和第二球构件B3。第一球构件B2可以在第一轴(Y轴)方向上引导框架310、透镜支架320和透镜镜筒210的移动，而第二球构件B3可以在第二轴(X轴)方向上引导透镜支架320和透镜镜筒210的移动。
当在第一轴(Y轴)方向上产生驱动力时，第一球构件B2可以在第一轴(Y轴)方向上滚动。因此，第一球构件B2可以在第一轴(Y轴)方向上引导框架310、透镜支架320和透镜镜筒210的移动。当在第二轴(X轴)方向上产生驱动力时，第二球构件B3可以在第二轴(X轴)方向上滚动。因此，第二球构件B3可以在第二轴(X轴)方向上引导透镜支架320和透镜镜筒210的移动。
第一球构件B2可包括布置在载体300与框架310之间的多个球构件，而第二球构件B3可包括布置在框架310与透镜支架320之间的多个球构件。
容纳第一球构件B2的第一引导槽部分301可形成在载体300的表面上，在该表面上，载体300和框架310在光轴(Z轴)方向上彼此面对。第一引导槽部分301可包括与第一球构件B2的多个球构件对应的多个引导槽。第一球构件B2可容纳在第一引导槽部分301中，并且可以夹在载体300与框架310之间。在第一球构件B2被容纳于第一引导槽部分301中的状态下，可以限制第一球构件B2在光轴(Z轴)方向和第二轴(X轴)方向上的移动，并且第一球构件B2可以仅在第一轴(Y轴)方向上移动。第一球构件B2可以仅在第一轴(Y轴)方向上滚动。为此，第一引导槽部分301中的多个引导槽中的每一个的平面形状可以是具有在第一轴(Y轴)方向上的长度的矩形形状。
容纳第二球构件B3的第二引导槽部分311可形成在框架310的表面上，在该表面上，框架310和透镜支架320在光轴(Z轴)方向上彼此面对。第二引导槽部分311可包括与第二球构件B3的多个球构件对应的多个引导槽。
第二球构件B3可容纳在第二引导槽部分311中，并且可以夹在框架310与透镜支架320之间。在第二球构件B3被容纳于第二引导槽部分311中的状态下，可以限制第二球构件B3在光轴(Z轴)方向和第一轴(Y轴)方向上的移动，并且第二球构件B3可以仅在第二轴(X轴)方向上移动。第二球构件B3可以仅在第二轴(X轴)方向上滚动。为此，第二引导槽部分311中的多个引导槽中的每一个的平面形状可以是具有在第二轴(X轴)方向的长度的矩形形状。
可以在载体300和透镜支架320之间设置支承透镜支架320的移动的第三球构件B4。第三球构件B4可以引导透镜支架320在第一轴(Y轴)方向上的移动以及在第二轴(X轴)方向上的移动。
当在第一轴(Y轴)方向上产生驱动力时，第三球构件B4可以在第一轴(Y轴)方向上滚动。因此，第三球构件B4可以在第一轴(Y轴)方向上引导透镜支架320的移动。
当在第二轴(X轴)方向上产生驱动力时，第三球构件B4可以在第二轴(X轴)方向上滚动。因此，第三球构件B4可以在第二轴(X轴)方向上引导透镜支架320的移动。第二球构件B3和第三球构件B4可以接触并支承透镜支架320。
容纳第三球构件B4的第三引导槽部分302可形成在载体300的表面上，在该表面上，载体300和透镜支架320在光轴(Z轴)方向上彼此面对。第三球构件B4可以容纳在第三引导槽部分302中，并且可以夹在载体300与透镜支架320之间。在第三球构件B4被容纳于第三引导槽部分302中的状态下，可以限制第三球构件B4在光轴(Z轴)方向上的移动，并且第三球构件B4可以仅在第一轴(Y轴)方向和第二轴(X轴)方向上移动。为此，第三引导槽部分302的平面形状可具有圆形形状。因此，第三引导槽部分302、第一引导槽部分301和第二引导槽部分311可具有不同的平面形状。
第一球构件B2可以在第一轴(Y轴)方向上滚动，第二球构件B3可以在第二轴(X轴)方向上滚动，以及第三球构件B4可以在第一轴(Y轴)方向和第二轴(X轴)方向上滚动。因此，支承抖动校正单元500的多个球构件在自由度方面不同。本申请中，自由度是指表示三维坐标系中的物体的运动状态所需的独立变量的数量。通常，三维坐标系中的物体的自由度可以是六(6)。物体的运动可以由具有三个方向的笛卡尔坐标系和具有三个方向的球面坐标系表示。在三维坐标系中，物体可以沿每个轴(X轴、Y轴和Z轴)平移移动，并且可以绕每个轴(X轴、Y轴和Z轴)旋转地移动。
本申请中，自由度是指在向抖动校正单元500施加电力并且抖动校正单元500通过在垂直于光轴(Z轴)的方向上产生的驱动力移动时，表示第一球构件B2、第二球构件B3和第三球构件B4的移动所需的独立变量的数量。第三球构件B4可以通过在垂直于光轴(Z轴)的方向上产生的驱动力沿两个轴(第一轴(Y轴)和第二轴(X轴))滚动，第一球构件B2和第二球构件B3可以沿一个轴(第一轴(Y轴)或第二轴(X轴))滚动。因此，第三球构件B4的自由度可以大于第一球构件B2和第二球构件B3的自由度。
当在第一轴(Y轴)方向上产生驱动力时，框架310、透镜支架320和透镜镜筒210可以在第一轴(Y轴)方向上一起移动。在本申请中，第一球构件B2和第三球构件B4可以沿第一轴(Y轴)滚动。此时，可以限制第二球构件B3的移动。
另外，当在第二轴(X轴)方向上产生驱动力时，透镜支架320和透镜镜筒210可以在第二轴(X轴)方向上移动。第二球构件B3和第三球构件B4可以沿第二轴(X轴)滚动。此时，可以限制第一球构件B2的移动。
可以设置多个轭510d和520d，使得抖动校正单元500与第一球构件B2、第二球构件B3和第三球构件B4保持接触状态。轭510d和520d可以固定到载体300，并且可以布置成在光轴(Z轴)方向上面向磁体510a和520a。因此，可以在轭510d和520d与磁体510a和520a之间在光轴(Z轴)方向上产生吸引力。可以通过轭510d和520d与磁体510a和520a之间的吸引力将抖动校正单元500压向轭510d和520d。因此，抖动校正单元500的框架310和透镜支架320可以保持与第一球构件B2、第二球构件B3和第三球构件B4的接触。轭510d和520d可以由能够与磁体510a和520a产生吸引力的材料制成。轭510d和520d可设置为磁性体。
可设置轭510d和520d以保持框架310和透镜支架320与第一球构件B2、第二球构件B3和第三球构件B4接触，同时可设置止挡件330以防止第一球构件B2、第二球构件B3和第三球构件B4、框架310和透镜支架320脱离到载体300的外部。止挡件330可联接到载体300以覆盖透镜支架320的上表面的至少一部分。
光圈模块800可包括光圈810、磁体820、线圈830、霍尔传感器840和基板850。
光圈模块800的光圈810可以通过外壳110的上部分联接到透镜镜筒210。光圈810可安装在透镜支架320上，并且可联接到透镜镜筒210，其中，透镜镜筒210可固定地插入透镜支架320。因此，光圈810可以与透镜镜筒210和透镜支架320一起移动。
磁体820可设置在光圈810的一侧上。磁体820可安装在基板850上，并且基板850可设置在光圈810的一侧上，使得磁体820设置在光圈810的一侧上。磁体820可设置在光圈810的一侧上，并且可设置在透镜支架320的第四表面上。磁体820可包括彼此极化的两个磁性体。
基板850可联接到光圈810以在第一轴(Y轴)方向上可移动。基板850可包括能够在光圈810的第一轴(Y轴)方向上插入和移动的连接构件，以联接到光圈810，使得基板850可以在第一轴(Y轴)方向上移动。光圈810的上部分中的入射孔的直径可取决于基板850的连接构件的插入程度而变化，例如取决于基板850与光圈810之间在第一轴(Y轴)方向上的距离，使得可确定通过光圈810传输的光量。
线圈830可设置在基板600的第四表面上以面向磁体820。线圈830可设置在基板600的第四表面上，使得磁体820和线圈830产生第一轴(Y轴)方向上的驱动力。当通过磁体820和线圈830在第一轴(Y轴)方向上产生驱动力时，磁体820与光圈810之间在第一轴(Y轴)方向上的距离可以变化。
霍尔传感器840可固定地设置在基板600的第四表面上以面向磁体820。霍尔传感器840的磁通量值可以随着磁体820的移动而改变。可以根据霍尔传感器840的磁通量值检测磁体820的位置。
图3是根据示例的相机模块中使用的光圈模块的框图。
光圈模块1000可包括驱动器1100、线圈1200、磁体1300和位置检测器1400。
驱动器1100可根据从外部源施加的输入信号Sin和由位置检测器1400生成的反馈信号Sf生成驱动信号Sdr，并且可将所生成的驱动信号Sdr供应给线圈1200。输入信号Sin可包括关于与相机模块的外部照度信息对应的磁体1300的目标位置的信息。可以根据磁体1300的目标位置确定穿过光圈的光量。输入信号Sin可从图像处理器提供，该图像处理器对由图像传感器生成的图像信号执行图像处理操作。输入信号Sin可以从设置在相机模块中的照度传感器提供。
当从驱动器1100提供的驱动信号Sdr施加到线圈1200时，可以通过线圈1200与磁体1300之间的电磁相互作用来确定穿过光圈的光量。
位置检测器1400可以通过使用线圈1200与磁体1300之间的电磁相互作用检测移动磁体1300的位置来生成反馈信号Sf，并且可将反馈信号Sf输出到驱动器1100。例如，位置检测器1400可包括检测磁通量值的霍尔传感器。假设位置检测器1400由检测磁通量值的霍尔传感器组成，可以根据以下关系1、基于磁体与位置检测器之间的距离Δl来确定霍尔传感器的磁通量值Δd。在关系1中，a指的是常数。
关系1
Figure BDA0002161580000000141
当反馈信号Sf被提供给驱动器1100时，驱动器1100可以通过将输入信号Sin与反馈信号Sf进行比较来产生驱动信号Sdr。例如，可以以将输入信号Sin与反馈信号Sf进行比较的闭环方法的形式驱动驱动器1100。可以以减小包括在输入信号Sin中的磁体1300的目标位置与包括在反馈信号Sf中的磁体1300的当前位置之间的误差的方式来驱动驱动器1100。与使用开环方法的那些驱动操作相比，使用闭环方法的驱动操作可具有提高线性度、精度和可重复性的优点。
图4是根据示例的光圈模块的驱动器的框图。
驱动器1100可包括比较器1100a、控制器1100b和驱动电路单元1100c。
比较器1100a可将输入信号Sin与反馈信号Sf进行比较。比较器1100a可以通过将包括在输入信号Sin中的磁体1300的目标位置与包括在反馈信号Sf中的磁体1300的当前位置进行比较来计算误差值。可以通过由比较器1100a计算的误差值来确定磁体1300的移动距离和方向。
控制器1100b可以通过将控制增益施加到从比较器1100a提供的误差值来生成控制信号。控制器1100b可包括比例-积分-微分(PID)控制器以执行PID控制方法。控制器1100b可根据比例控制方法执行与当前状态中的误差值的大小成比例的控制操作，可根据积分控制方法执行控制操作以减少稳态中的误差，以及可根据微分控制方法执行控制操作以防止突然改变并减少过冲。
PID控制方法可以由以下关系2表示。在关系2中，KP表示比例控制增益，KI表示积分控制增益，以及KD表示微分控制增益。
关系2
Figure BDA0002161580000000151
当执行PID控制方法时，控制器1100b可以通过将比例控制增益KP、积分控制增益KI和微分控制增益KD施加到误差值来生成控制信号。
驱动电路单元1100c可根据从控制器1100b提供的控制信号生成驱动信号。可以通过由驱动电路单元1100c生成的驱动信号将磁体1300移动到目标位置。驱动电路单元1100c可包括能够双向驱动的H桥电路，并且可以通过音圈电机方法将驱动信号施加到线圈1200。当通过音圈电机方法驱动驱动电路单元1100c时，从控制器1100b提供的控制信号可施加到构成H桥电路的开关元件的栅极。
光圈可附接到透镜支架，并且可以在垂直于光轴的方向上与透镜镜筒一起移动，其中，透镜镜筒固定地插入到透镜支架。因此，当光圈与透镜镜筒一起在垂直于光轴的方向上移动时，提供在光圈的一侧上的磁体1300与位置检测器1400之间的距离可以变化，并且位置检测器1400的位置检测值可以改变。例如，由于磁体1300与位置检测器1400之间的距离除了根据提供给线圈1200的驱动信号改变之外可以根据透镜镜筒在垂直于光轴的方向上的移动而改变，因此可需要补偿。
驱动器1000可采用补偿信号发生器1100d，以根据透镜镜筒在垂直于光轴的方向上的移动来补偿位置检测器的位置检测值的变化。
补偿信号发生器1100d可根据位置信号
Figure BDA0002161580000000161
生成补偿信号Sc，位置信号
Figure BDA0002161580000000162
表示在垂直于透镜镜筒的光轴的方向上的位置信息。位置信号
Figure BDA0002161580000000163
可以从相机模块中使用的致动器的霍尔传感器提供，或者位置信号
Figure BDA0002161580000000164
可以从在相机模块中可额外采用的陀螺仪传感器提供。
补偿信号发生器1100d可根据透镜镜筒在垂直于光轴的方向上的位置信息分别计算从中立位置沿第一轴(Y轴)方向和第二轴(X轴)方向移动的距离。具体地，补偿信号发生器1100d将在垂直于光轴的方向上的透镜镜筒的当前位置与透镜镜筒的中立位置进行比较，并且可以分别计算在第一轴(Y轴)方向和第二轴(X轴)方向上移动的距离。这里，中立位置是指当没有驱动力施加到透镜镜筒时的最初预定的位置。
补偿信号发生器1100d可根据以下关系3、基于在第一轴(Y轴)方向和第二轴(X轴)方向上移动的距离分别计算磁体1300和位置检测器1400的距离的变化Δl。在关系3中，Δx指的是从中立位置向X轴移动的距离，Δy指的是从中立位置向Y轴移动的距离，并且b和c指的是常数或权重。
关系3
Δl2＝b*Δx2+c*Δy2
补偿信号发生器1100d可根据磁体1300和位置检测器1400的距离的变化Δl产生补偿信号。磁体1300和位置检测器1400的距离的变化Δl，例如，透镜镜筒的当前位置与透镜镜筒的中立位置之间的距离的变化Δl可以通过补偿信号来补偿。
补偿信号发生器1100d可将补偿信号Sc提供给比较器1100a。比较器1100a可以通过比较输入信号Sin、反馈信号Sf和补偿信号Sc来计算误差值。
比较器1100a可根据补偿信号Sc补偿指示磁体1300的当前位置的反馈信号Sf，并且可将经补偿的反馈信号Sf与输入信号Sin进行比较。
比较器1100a可根据补偿信号Sc补偿指示磁体1300的目标位置的输入信号Sin，并且可将经补偿的输入信号Sin与反馈信号Sf进行比较。
比较器1100a可以根据补偿信号Sc通过比较指示磁体1300的目标位置的输入信号Sin与指示磁体1300的当前位置的反馈信号Sf来补偿误差值。
通过根据透镜镜筒的位移改变光圈的控制值，无论透镜镜筒的位移如何都可以精确地控制光圈。
示例提供了根据透镜镜筒的位移而改变光圈的控制值的光圈模块以及包括该光圈模块的相机模块。
例如，执行本申请中描述的操作的图4中的控制器1100b可以由配置成执行本申请中描述的操作的硬件部件来实现。可用于执行本申请中描述的操作的硬件部件的合适示例包括配置为执行本申请中描述的操作的控制器、传感器、发生器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器以及任何其他电子部件。在其他示例中，执行本申请中描述的操作的一个或多个硬件部件由计算硬件实现，例如，由一个或多个处理器或计算机实现。处理器或计算机可以由一个或多个处理元件实现，例如，配置成以限定的方式响应和执行指令以实现期望的结果的逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或任何其他装置或装置的组合。在一个示例中，处理器或计算机包括存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器，或者处理器或计算机连接到存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。由处理器或计算机实现的硬件部件可以执行指令或软件，诸如操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用程序，以执行本申请中描述的操作。硬件部件还可以响应于指令或软件的执行来访问、操纵、处理、创建和存储数据。为简化起见，单数措辞“处理器”或“计算机”可用于本申请中描述的示例的描述中，但是在其他示例中可使用多个处理器或多个计算机，或者处理器或计算机可包括多个处理元件、或多种类型的处理元件，或两者。例如，单个硬件部件或两个或更多个硬件部件可以由单个处理器、或两个或更多个处理器、或处理器和控制器实现。一个或多个硬件部件可以由一个或多个处理器或处理器和控制器实现，并且一个或多个其他硬件部件可以由一个或多个其他处理器或另一处理器和另一控制器实现。一个或多个处理器或处理器和控制器可以实现单个硬件部件、或两个或更多个硬件部件。硬件部件可具有任何一种或多种不同的处理配置，其示例包括单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理和多指令多数据(MIMD)多处理。
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，在不背离权利要求及其等同方案的精神和范围的情况下，可对这些示例作出形式和细节上的各种改变。本申请中所描述的示例仅以描述性的意义进行理解，而非出于限制的目的。对每个示例中的特征或方面的描述应被认为是可适用于其它示例中的相似的特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或如果以不同的方式组合和/或通过其它部件或它们的等同件替换或补充所描述的系统、架构、设备或电路中的部件，则仍可实现适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同方案限定，且在权利要求及其等同方案的范围之内的所有变型应被理解为包括在本公开中。

Claims (19)

1.一种相机模块，包括：
透镜镜筒；
致动器，配置成在垂直于所述透镜镜筒的光轴的方向上驱动所述透镜镜筒；以及
光圈模块，配置成调节入射在所述透镜镜筒中的光量，
其中，所述光圈模块包括：光圈，联接至所述透镜镜筒；磁体，设置在所述光圈的一侧上；线圈，与所述磁体相对设置；位置检测器，配置成检测所述磁体的位置并生成反馈信号；以及驱动器，配置成将指示所述磁体的目标位置的输入信号与所述反馈信号进行比较，以计算误差值，并基于所计算的误差值生成驱动信号，以及
所述驱动器配置成将所述透镜镜筒的当前位置与所述透镜镜筒的中立位置进行比较以生成补偿信号并基于所述补偿信号补偿所述输入信号和所述反馈信号中的一个信号，其中，所述中立位置是当没有驱动力施加到所述透镜镜筒时的最初预定的位置。
2.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述驱动器配置成将所述透镜镜筒的所述中立位置与在垂直于所述透镜镜筒的所述光轴的第一方向上和在垂直于所述第一方向的第二方向上的相应位置进行比较。
3.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述补偿信号补偿所述透镜镜筒的所述当前位置与所述透镜镜筒的所述中立位置之间的距离的变化。
4.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述磁体配置成在垂直于所述透镜镜筒的所述光轴的方向上根据所述透镜镜筒的驱动一起移动。
5.根据权利要求4所述的相机模块，其中，所述位置检测器固定地设置成与所述磁体相对。
6.根据权利要求1所述的相机模块，其中，所述致动器配置成检测所述透镜镜筒的所述当前位置并将所检测的所述透镜镜筒的当前位置提供给所述驱动器。
7.根据权利要求1所述的相机模块，还包括陀螺仪传感器，配置成检测所述透镜镜筒的所述当前位置，
其中，所述陀螺仪传感器配置成将所检测的所述透镜镜筒的当前位置提供给所述驱动器。
8.根据权利要求1所述的相机模块，还包括照度传感器，配置成检测外部照度，
其中，所述照度传感器配置成基于所检测的外部照度生成所述输入信号。
9.一种光圈模块，包括：
光圈，联接到透镜镜筒并配置成调节入射在所述透镜镜筒中的光；
磁体，设置在所述光圈的一侧上；
线圈，与所述磁体相对设置；
位置检测器，配置成检测所述磁体的位置并产生反馈信号；以及
驱动器，配置成将驱动信号施加至所述线圈，
其中，所述驱动器配置成将指示所述磁体的目标位置的输入信号与所述反馈信号进行比较以计算误差值，将所述透镜镜筒在垂直于光轴的方向上的位置映射到所述误差值，并基于所述误差值产生所述驱动信号，
其中，所述驱动器包括：
比较器，配置成将所述输入信号与所述反馈信号进行比较以计算所述误差值；
控制器，配置成将控制增益施加到所述误差值以生成控制信号；
驱动电路，配置成基于所述控制信号生成所述驱动信号；以及
补偿信号发生器，配置成基于指示所述透镜镜筒在垂直于所述光轴的方向上的位置的位置信号产生补偿信号，
其中，所述比较器配置成基于所述补偿信号补偿所述误差值。
10.根据权利要求9所述的光圈模块，其中，所述控制器包括比例-积分-微分(PID)控制器。
11.根据权利要求10所述的光圈模块，其中，所述驱动电路包括连接到所述线圈的H桥电路。
12.根据权利要求11所述的光圈模块，其中，所述H桥电路包括开关元件，以及所述控制信号被提供给所述开关元件的栅极。
13.根据权利要求9所述的光圈模块，其中，所述位置信号由致动器生成，所述致动器配置成在垂直于所述光轴的方向上驱动所述透镜镜筒。
14.根据权利要求9所述的光圈模块，其中，所述位置信号由包括所述透镜镜筒的相机模块的陀螺仪传感器提供。
15.根据权利要求9所述的光圈模块，其中，所述磁体配置成在垂直于所述光轴的方向上与所述透镜镜筒的驱动一起移动，并且所述位置检测器固定地设置成与所述磁体相对。
16.一种相机模块，包括：
透镜镜筒，包括一个或多个透镜；
光圈，联接到所述透镜镜筒并配置成调节入射在所述透镜镜筒中的光；
驱动器，配置成基于指示所述透镜镜筒的目标位置的输入信号、指示所述透镜镜筒相对于垂直于所述透镜镜筒的光轴的方向的位置信息的位置信号和指示所述透镜镜筒的当前位置的反馈信号生成用于驱动所述透镜镜筒和所述光圈的驱动信号，
其中，所述驱动器配置成将所述透镜镜筒的当前位置与所述透镜镜筒的中立位置进行比较以生成补偿信号并基于所述补偿信号补偿所述输入信号和所述反馈信号中的一个信号，其中，所述中立位置是当没有驱动力施加到所述透镜镜筒时的最初预定的位置。
17.根据权利要求16所述的相机模块，还包括图像处理器，所述图像处理器配置成对由图像传感器生成的图像信号执行图像处理操作，并将经处理的图像信号作为所述输入信号提供给所述驱动器。
18.根据权利要求16所述的相机模块，还包括线圈、磁体和位置检测器，所述位置检测器配置成通过基于所述线圈与所述磁体之间的电磁相互作用检测所述磁体的位置来生成所述反馈信号，并将所述反馈信号输出到所述驱动器。
19.根据权利要求16所述的相机模块，还包括传感器，配置成基于所述透镜镜筒相对于垂直于所述透镜镜筒的光轴的方向的所述位置信息生成所述位置信号，并将所述位置信号输出到所述驱动器。
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