CN113050358A - 检测驱动-感测集成相机模块中的位置的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种检测驱动‑感测集成相机模块中的位置的装置及方法。位置检测装置包括：检测器电路，从线圈检测包括关于磁体的位置的信息的检测信号，所述线圈设置在壳体中并且与所述磁体相对，所述磁体设置在透镜镜筒上；以及控制电路，将所述检测信号转换为计数值，基于所述计数值和所述计数值的变化速度来确定转换公式，并且使用确定的所述转换公式来检测位置值。

Description

检测驱动-感测集成相机模块中的位置的装置及方法
本申请要求于2019年12月26日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0175324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出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种用于检测驱动-感测集成相机模块中的位置的装置及方法。
背景技术
由于诸如智能电话的移动电话已经被设计成具有各种功能，所以已经需要减小嵌入在移动电话中的各种电路和组件的尺寸。
对于使用驱动-感测集成方法的相机模块可能需要减小智能电话的尺寸。
使用霍尔感测方法的通用相机模块可包括光学图像稳定(OIS)线圈和霍尔传感器。在使用这种霍尔传感器的相机模块中，霍尔传感器可设置在磁场强度最强的位置处以便感测磁场。
然而，当使用霍尔传感器时，可能难以减小其尺寸。因此，已经开发了可驱动致动器并且可使用线圈来检测位置而不使用霍尔传感器的无传感器相机模块。
然而，在这种没有传感器的相机模块中，可由在线圈和磁体之间产生的磁场来产生涡电流，并且可使用涡电流来检测位置。
在没有传感器的相机模块中的通用位置检测装置可基于磁体和线圈之间的重叠来执行感测操作，以感测位置用于自动聚焦(AF)功能，并且为了检测光轴方向上的向前和向后移动，可使用两个检测线圈。
然而，当使用两个检测线圈和单个驱动线圈时，在减小尺寸方面可能仍然存在限制。因此，在实现能够使用单个线圈同时执行驱动操作和检测操作的结构时，可能存在可能难以准确地区分在光轴方向上的向前移动与向后移动的问题。
发明内容
提供本发明内容以按照简化形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述选择的构思。本发明内容不意在确定所要求保护的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。
一种用于检测驱动-感测集成相机模块中的位置的装置和方法，其可准确地检测具有驱动-感测集成线圈的相机模块中的镜头的位置。
在一个总体方面中，一种位置检测装置包括：检测器电路，从线圈检测包括关于磁体的位置的信息的检测信号，所述线圈设置在壳体中并且与所述磁体相对，所述磁体设置在透镜镜筒上；以及控制电路，将所述检测信号转换为计数值，基于所述计数值和所述计数值的变化速度来确定转换公式，并且使用确定的所述转换公式来检测位置值。
所述控制电路可包括：信号转换器电路，将所述检测信号转换为所述计数值；公式确定电路，基于所述计数值与目标值之间的误差并且基于所述误差的变化速度来确定所述转换公式；以及位置检测器电路，使用由所述公式确定电路确定的所述转换公式将所述计数值转换为所述位置值。
在所述计数值包括在预定的监测范围中使得所述计数值与所述目标值之间的所述误差增大并且所述误差的所述变化速度增大的情况下，所述公式确定电路可将第一转换公式改变为第二转换公式。
所述检测范围可基于与最大计数值和最小计数值之间的中心对应的中心值。
所述第一转换公式可以是：SP＝b×D_CNT，其中，SP是所述位置值，b是常数，并且D_CNT是所述计数值。
所述第二转换公式可以是：SP＝b×(2×D_CNT-CT_CNT)，其中，CT_CNT是所述中心值。
在另一总体方面中，一种检测位置的方法包括：从设置在壳体中并且与磁体相对的单个线圈检测包括关于所述磁体的位置的信息的检测信号，所述磁体设置在透镜镜筒上；将所述检测信号转换为计数值；基于所述计数值确定是否满足针对改变转换公式的条件；在针对改变所述转换公式的所述条件不满足时，保持第一转换公式，并且当针对改变所述转换公式的所述条件满足的情况下，将所述第一转换公式改变为第二转换公式；以及选择性使用所述第一转换公式或所述第二转换公式检测位置值。
可基于所述计数值与目标值之间的误差以及所述误差的变化速度来确定针对改变所述转换公式的所述条件是否满足。
确定针对改变所述转换公式的所述条件是否满足可包括：确定所述计数值是否包括在监测范围内；计算所述计数值与目标值之间的误差；以及当所述计数值与所述目标值之间的所述误差增大时，确定所述误差的变化速度是否增大。
所述第一转换公式可以是基本公式。
可基于与最大计数值和最小计数值之间的中心相对应的中心值来确定所述监测范围。
在另一总体方面中，一种相机模块包括：透镜镜筒，包括磁体；基板，包括与所述磁体相对设置的线圈；以及一个或更多个电路，从所述线圈检测与所述磁体的位置相关的检测信号，将所述检测信号转换为计数值，基于所述计数值确定转换公式，并且使用确定的所述转换公式来检测位置值。
所述一个或更多个电路可基于与所述计数值中的误差相关联的一个或更多个值来确定所述转换公式是第一转换公式还是第二转换公式；以及可使用确定的所述第一转换公式或所述第二转换公式将所述计数值转换为所述位置值。
与所述计数值中的所述误差相关联的所述一个或更多个值可包括所述计数值与目标值之间的误差以及所述计数值与所述目标值之间的所述误差的变化速度。
所述第一转换公式可以是默认转换公式，并且在所述计数值与所述目标值之间的所述误差增大并且所述误差的所述变化速度增大的情况下，所述一个或更多个电路可将所述第一转换公式改变为所述第二转换公式。
通过以下具体实施方式、附图以及权利要求，其它特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出相机模块的示例的示图。
图2是示出位置检测装置的示例的示图。
图3是示出图2中所示的控制电路的示例的示图。
图4是示出检测位置的方法的示例的示图。
图5是示出确定针对改变图4中所示的转换公式的条件的处理的示例的示图。
图6是示出磁体与单个线圈之间的位置1的示例的示图。
图7是示出磁体与单个线圈之间的位置2的示例的示图。
图8是示出磁体与单个线圈之间的位置3的示例的示图。
图9是示出不改变转换公式时磁体的移动位置和检测位置的示例的示图。
图10是示出计数值D_CNT和目标值T_CNT之间的误差以及误差变化的速度的示图。
图11是示出当改变转换公式时磁体的移动位置和检测位置的示例的示图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明以及方便起见，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在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物对于本领域普通技术人员将是显而易见的。在此所描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此所阐述的操作的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出对于本领域普通技术人员将显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对于本领域普通技术人员所公知的功能和结构的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此所描述的示例。更确切地说，已经提供在此所描述的示例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将完整地向本领域普通技术人员传达本公开的范围。
在此，应注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括什么或实现什么)意味着存在至少一个包括或实现这样的特征的示例或实施例，而所有示例和实施例不限于此。
在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，其可直接“在”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一个或更多个其它元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”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其它元件。
如在此所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项和任意两项或更多项的任意组合。
尽管可在此使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，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，在不脱离示例的教导的情况下，在此所描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间关系术语，以描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意在除了包含附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件在“上方”或“上面”的元件随后将相对于另一元件在“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位而包括“上方”和“下方”两种方位。所述装置还可以以其它方式定位(例如，旋转90度或处于其它方位)，并且将对在此使用的空间关系术语做出相应的解释。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、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更多个其它特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
在此描述的示例的特征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。此外，尽管在此描述的示例具有多种配置，但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。
图1是示出相机模块的示例的示图。
参照图1，相机模块100可包括外壳110、壳体120、透镜镜筒130、磁体180和单个线圈150。
外壳110可与壳体120结合。壳体120可与外壳110结合，并可包括容纳空间。
作为示例，外壳110可包括金属材料或者可利用金属材料形成，并且可接地到设置在壳体120下方(例如，在-Z方向上)的基板的接地焊盘。因此，外壳110可屏蔽相机装置被驱动时产生的电磁波。
透镜镜筒130可设置在壳体120的容纳空间中，并且沿着光轴(例如，Z-轴方向)设置的透镜模块140可设置在透镜镜筒130中。
磁体180可设置在透镜镜筒130的外侧上。作为示例，磁体180可被配置为包括磁性材料的构件，或者可被配置为介电材料或导电材料。
单个线圈150可安装在基板190上，基板190设置在壳体120中并且与磁体180相对。单个线圈150可用于驱动操作和检测操作两者。
作为示例，单个线圈150可与磁体180间隔开特定间隙，并且当驱动电流在单个线圈150中流动时，驱动力可通过由单个线圈150产生的电磁力传递到磁体180，使得磁体180可移动。因此，设置在附接有磁体180的透镜镜筒130中的透镜模块140可在X轴方向上移动。
在这种情况下，单个线圈150的电感值可通过作用在单个线圈150和磁体180之间的磁力而改变，并且可基于电感的改变来检测磁体180的位置。
图2是示出位置检测装置的示例的示图。
参照图2，位置检测装置可包括检测器电路300和控制电路400。位置检测装置还可包括驱动器电路200。
检测器电路300可从单个线圈150检测包括关于磁体180的位置的信息的检测信号Sd，单个线圈150设置在壳体120中并且与设置在透镜镜筒130中的磁体180相对。
控制电路400可将检测信号Sd转换为计数值D_CNT，可基于计数值D_CNT和计数值D_CNT的变化速度来确定转换公式，并且可使用确定的转换公式来检测位置值SP。
驱动器电路200可响应于从控制电路400接收的控制信号SC来驱动相机模块100。
在附图中，将不提供关于相同附图标记和相同功能的不必要的重复描述，并且将主要描述附图中的示例之间的差异。
图3是示出图2中所示的控制电路的示例的示图。
参照图3，控制电路400可包括信号转换器电路410、公式确定电路420和位置检测器电路430。
信号转换器电路410可将检测信号Sd转换为计数值D_CNT。作为示例，信号转换器电路410可使用参考时钟信号对检测信号Sd进行计数，并且可产生计数值D_CNT。
公式确定电路420可基于计数值D_CNT与目标值T_CNT之间的误差以及误差的变化速度来确定转换公式。
位置检测器电路430可使用由公式确定电路420确定的转换公式将计数值D_CNT转换为位置值SP。
例如，当计数值D_CNT包括在预定的监测范围CT_CNT±a(a是常数)中使得计数值与目标值之间的误差增大并且误差的变化速度增大时，公式确定电路420可将被确定为基本公式的第一转换公式改变为第二转换公式。
可基于与最大计数值和最小计数值之间的中心相对应的中心值CT_CNT来预定监测范围CT_CNT±a。
作为示例，第一转换公式可由以下式1表示。
[式1]
SP＝b×计数值D_CNT
在式1中，“SP”是位置值，“b”是常数，并且“D_CNT”是计数值。
作为示例，第二转换公式可由以下式2表示。
[公式2]
SP＝b×(2×计数值D_CNT-中心值CT_CNT)
在式2中，“SP”是位置值，“b”是常数，“D_CNT”是计数值，并且“CT_CNT”是中心值。例如，b可以是“1”，但示例不限于此。
图4是示出检测位置的方法的示例的示图。
在以下描述中，将根据示例描述检测位置的方法。
在相机模块的位置的检测方法的描述中，可应用参照图1至图3描述的操作的相同描述，因此，在位置检测装置的描述中将不提供重复的描述。
参照图4，在检测信号的操作(S410)中，可从单个线圈150检测包括关于磁体180的位置的信息的检测信号Sd，所述单个线圈150设置在壳体中并且与设置在透镜镜筒130中的磁体180相对。作为示例，检测信号(S410)可由信号检测器电路300执行。
在转换信号的操作(S420)中，检测信号Sd可被转换为计数值D_CNT。作为示例，转换信号(S420)可由控制电路400的信号转换器电路410执行。
在确定针对改变转换公式的条件的操作(S430)中，可基于计数值D_CNT来确定针对改变转换公式的条件是否满足。作为示例，确定针对改变转换公式的条件(S430)可由控制电路400的公式确定电路420执行。作为示例，在确定针对改变转换公式的条件的操作(S430)中，可基于计数值D_CNT与目标值T_CNT之间的误差以及误差的变化速度来确定是否满足针对改变转换公式的条件。
在确定转换公式的操作(S440)中，当针对改变转换公式的条件不满足时，可保持第一转换公式(操作S441)，并且当针对改变转换公式的条件满足时，可将第一转换公式改变为第二转换公式(操作S442)。作为示例，确定转换公式(S440)可由控制电路400的公式确定电路420执行。
在检测位置值SP的操作(S450)中，可使用第一转换公式或第二转换公式来检测位置值SP。作为示例，检测位置值SP可由控制电路400的位置检测器电路430执行。
在操作S460中，确定位置的检测是否完成。如果确定位置的检测完成，则处理完成。如果确定位置的检测未完成，则处理返回到操作S410。
图5是示出确定针对改变图4中所示的转换公式的条件的处理的示例的示图。
参照图5，在确定针对改变转换公式的条件的操作(S430)中，可确定计数值D_CNT是否包括在预定的监测范围CT_CNT±a(a是常数)中(S431)。可计算计数值D_CNT和目标值T_CNT之间的误差(S432)。可确定当计数值D_CNT和目标值T_CNT之间的误差增大时误差的变化速度是否增大(S433)。
作为示例，在确定转换公式的操作(S440)中，当满足针对改变转换公式的条件时，可将被确定为基本公式的第一转换公式改变为第二转换公式。
作为示例，可基于与最大计数值和最小计数值之间的中心相对应的中心值CT_CNT来预定监测范围CT_CNT±a。
第一转换公式可以是如上所述的式1，并且第二转换公式可以是如上所述的式2。
图6是示出磁体与单个线圈之间的位置1的示例的示图。图7是示出磁体与单个线圈之间的位置2的示例的示图。图8是示出磁体与单个线圈之间的位置3的示例的示图。图9是示出不改变转换公式时磁体的移动位置和检测位置的示例的示图。
参照图6至图9，当磁体180在位置1和位置2上移动并移动到位置3时，在图6中的位置1中和在图8中的位置3中，磁体180与单个线圈150之间的重叠的面积可以是相同的。因此，检测到的计数值D_CNT可能相同，使得可能难以准确地检测位置。
图10是示出计数值D_CNT和目标值T_CNT之间的误差以及误差的变化速度的示图。图11是示出当改变转换公式时磁体的移动位置和检测位置的示例的示图。
参照图10，当与检测到的当前位置相对应的计数值D_CNT变得接近目标值T_CNT(目标位置)时，误差可减小并且误差速度(例如，误差变化的斜率)也可减小。
当磁体180接近图7中的位置2并且不能检测到位置3但是检测到作为参考单个线圈150的位置3’的位置时，与图10不同，检测到的位置可远离实际目标值(目标位置)。在这种情况下，误差可能增大并且误差速度也可能增大。
因此，如上所述，当检测到的位置包括在监测范围中，使得检测到的计数值D_CNT和目标值T_CNT之间的误差增大并且误差速度也增大时，可将初始确定的第一转换公式改变为第二转换公式。
当转换公式改变为第二转换公式，并且通过应用第二转换公式控制位置在“位置1到位置2到位置3”上移动时，如上所述，当基于位置2的监测范围中误差增大并且误差速度增大时，位置3’可被准确地检测为位置3。
示例中的位置检测装置的控制电路可在计算环境中实现，在所述计算环境中，处理器(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理器(GPU)、微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA))、存储器(易失性存储器(例如，RAM)、非易失性存储器(例如，ROM和闪存))、输入装置(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入装置、触摸输入装置、红外相机、视频输入装置等)、输出装置(例如，显示器、扬声器、打印机等)和通信连接装置(例如，调制解调器、网络接口卡(NIC)、集成网络接口、无线频率发射器/接收器、红外端口、USB连接设备等)互相连接(例如，外围组件互连(PCI)、USB、固件(IEEE1394)、光学总线结构、网络等)。
所述计算环境可实现为个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型装置、移动装置(例如，移动电话、PDA、媒体播放器等)、多处理器系统、消费电子装置、小型计算机、大型计算机、包括上述随机系统或装置的分布式计算环境，但其实施例配置不限于此。
根据前述示例，在具有驱动-感测集成线圈的相机模块中，可准确地检测透镜的位置，并且使用驱动-感测集成的单个线圈，可感测磁体和线圈之间的重叠面积以及磁体和线圈的方向，使得可减小相机模块的尺寸，并且可通过结构简化来降低制造成本。
因此，可获得稳定的时序裕度，并且可增加制造性能和稳定性。
虽然本公开包括特定示例，但是对于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和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种改变。在此所描述的示例将仅被视为是描述性含义，而非出于限制性目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其它示例中的类似特征或方面。如果所描述的技术被执行为具有不同的顺序，和/或如果以不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或者电路中的组件和/或用其它组件或其等同物进行替换或者补充所描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。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物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包含于本公开中。

Claims (17)

1.一种位置检测装置，包括：
检测器电路，被配置为从线圈检测包括关于磁体的位置的信息的检测信号，所述线圈设置在壳体中并且与所述磁体相对，所述磁体设置在透镜镜筒上；以及
控制电路，被配置为将所述检测信号转换为计数值，基于所述计数值和所述计数值的变化速度来确定转换公式，并且使用确定的所述转换公式来检测位置值。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，所述控制电路包括：
信号转换器电路，被配置为将所述检测信号转换为所述计数值；
公式确定电路，被配置为基于所述计数值与目标值之间的误差并且基于所述误差的变化速度来确定所述转换公式；以及
位置检测器电路，被配置为使用由所述公式确定电路确定的所述转换公式将所述计数值转换为所述位置值。
3.根据权利要求2所述的位置检测装置，其中，在所述计数值包括在预定的监测范围中使得所述计数值与所述目标值之间的所述误差增大并且所述误差的所述变化速度增大的情况下，所述公式确定电路将第一转换公式改变为第二转换公式。
4.根据权利要求3所述的位置检测装置，其中，所述监测范围基于与最大计数值和最小计数值之间的中心对应的中心值。
5.根据权利要求4所述的位置检测装置，其中，所述第一转换公式为：
SP＝b×D_CNT，
其中，SP是所述位置值，b是常数，并且D_CNT是所述计数值。
6.根据权利要求5所述的位置检测装置，其中，所述第二转换公式为：
SP＝b×(2×D_CNT-CT_CNT)，
其中，CT_CNT是所述中心值。
7.一种检测位置的方法，所述方法包括：
从设置在壳体中并且与磁体相对的线圈检测包括关于所述磁体的位置的信息的检测信号，所述磁体设置在透镜镜筒上；
将所述检测信号转换为计数值；
基于所述计数值确定是否满足针对改变转换公式的条件；
在针对改变所述转换公式的所述条件不满足的情况下，保持第一转换公式，并且当针对改变所述转换公式的所述条件满足时，将所述第一转换公式改变为第二转换公式；以及
选择性使用所述第一转换公式或所述第二转换公式检测位置值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于所述计数值与目标值之间的误差以及所述误差的变化速度来确定针对改变所述转换公式的所述条件是否满足。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，确定针对改变所述转换公式的所述条件是否满足包括：
确定所述计数值是否包括在监测范围内；
计算所述计数值与目标值之间的误差；以及
当所述计数值与所述目标值之间的所述误差增大时，确定所述误差的变化速度是否增大。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一转换公式是基本公式。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，基于与最大计数值和最小计数值之间的中心相对应的中心值来确定所述监测范围。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一转换公式为：
SP＝b×D_CNT，
其中，SP是所述位置值，b是常数，并且D_CNT是所述计数值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二转换公式为：
SP＝b×(2×D_CNT-CT_CNT)，
其中，CT_CNT是所述中心值。
14.一种相机模块，包括：
透镜镜筒，包括磁体；
基板，包括与所述磁体相对设置的线圈；以及
一个或更多个电路，被配置为从所述线圈检测与所述磁体的位置相关的检测信号，将所述检测信号转换为计数值，基于所述计数值确定转换公式，并且使用确定的所述转换公式来检测位置值。
15.根据权利要求14所述的相机模块，其中，所述一个或更多个电路被配置为：
基于与所述计数值中的误差相关联的一个或更多个值来确定所述转换公式是第一转换公式还是第二转换公式；以及
使用确定的所述第一转换公式或所述第二转换公式将所述计数值转换为所述位置值。
16.根据权利要求15所述的相机模块，其中，与所述计数值中的所述误差相关联的所述一个或更多个值包括所述计数值与目标值之间的误差以及所述计数值与所述目标值之间的所述误差的变化速度。
17.根据权利要求16所述的相机模块，其中，所述第一转换公式是默认转换公式，并且
在所述计数值与所述目标值之间的所述误差增大并且所述误差的所述变化速度增大的情况下，所述一个或更多个电路被配置为将所述第一转换公式改变为所述第二转换公式。
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