CN113067965A - 控制器集成电路及包括其的致动器和相机模块 - Google Patents

控制器集成电路及包括其的致动器和相机模块 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种控制器集成电路及包括其的致动器和相机模块，所述相机模块的所述致动器包括：比较单元，通过将镜筒的当前位置与目标位置进行比较来顺序地计算每个误差值；控制器集成电路(IC)，通过将基于比例‑积分‑微分(PID)控制法的控制增益应用到从所述比较单元顺序地输入到所述控制器集成电路的每个误差值来生成控制信号；以及驱动电路单元，响应于所述控制信号而生成驱动信号，以使所述镜筒运动到所述目标位置，其中，所述控制器集成电路响应于顺序地输入的所述误差值包括过冲和下冲两者而改变所述控制增益。

Description

控制器集成电路及包括其的致动器和相机模块
本申请要求于2019年12月27日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0176426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
本公开涉及一种控制器集成电路(IC)和包括其的致动器和相机模块。
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经通常实现为能够执行视频数据的传输以及文本或音频数据的传输。根据这种趋势，相机模块已成为近来的便携式通信终端中的标准，以实现视频数据的传输、视频聊天等。
通常，相机模块可包括：镜筒，其中设置有透镜；壳体，容纳镜筒；以及图像传感器，将被摄体的图像转换为电信号。相机模块可实现为通过固定焦点捕获被摄体的图像的单焦点型相机模块，但是近来随着技术的发展，相机模块可实现为包括具有自动对焦(AF)功能的致动器的相机模块。此外，相机模块可包括具有光学图像稳定(OIS)功能的致动器，以抑制由于手抖导致的分辨率降低现象。
为了精确地控制相机模块中使用的自动对焦功能和抖动校正功能，需要将镜筒移位到其目标位置。然而，由于干扰，镜筒的位移可能无法收敛到目标位置并且振荡。
以上信息仅作为背景技术信息呈现，以帮助理解本公开。对于以上信息中的任何信息是否适合作为关于本公开的现有技术，没有做出确定，也没有做出断言。
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，并在以下具体实施方式中进一步描述选择的构思。本发明内容既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。
在一个总体方面，一种相机模块的致动器包括：比较单元，通过将镜筒的当前位置与目标位置进行比较来顺序地计算每个误差值；控制器集成电路(IC)，通过将基于比例-积分-微分(PID)控制法的控制增益应用到从所述比较单元顺序地输入到所述控制器IC的每个误差值来生成控制信号；以及驱动电路单元，响应于所述控制信号而生成驱动信号，以使所述镜筒运动到所述目标位置，其中，所述控制器IC响应于顺序地输入的所述误差值包括过冲和下冲两者而改变所述控制增益。
所述控制器IC可响应于顺序地输入的所述误差值在经过建立时间之后包括过冲和下冲两者而确定发生了第一振荡。
所述控制器IC可响应于所述第一振荡而将所述控制信号的初始控制增益改变为第一补偿控制增益。
与所述初始控制增益相比，所述第一补偿控制增益可包括较高的积分控制增益和较低的微分控制增益。
所述控制器IC可响应于顺序地输入的所述误差值在所述第一振荡之后包括过冲和下冲中的一者而确定发生了第二振荡。
所述控制器IC可响应于所述第二振荡而将所述控制信号的所述第一补偿控制增益改变为第二补偿控制增益。
与所述第一补偿控制增益相比，所述第二补偿控制增益可包括较高的积分控制增益和较低的微分控制增益。
所述控制器IC可响应于所述第二振荡而将所述第二补偿控制增益设置为下一控制部分的初始控制增益。
所述控制器IC可响应于顺序地输入的所述误差值在所述第一振荡之后不包括过冲且不包括下冲而确定没有发生第二振荡，并且将所述第一补偿控制增益保持为当前控制部分的控制增益并将下一控制部分的初始控制增益重置为默认值。
一种相机模块可包括：所述致动器；壳体，容纳捕获被摄体的图像的所述镜筒；以及图像传感器，将所述被摄体的所述图像转换为电信号。
在另一总体方面，一种控制器集成电路(IC)包括：振荡确定单元，对在一个控制部分中顺序地输入的每个误差值的振荡进行至少两次确定；控制增益改变单元，基于所述振荡确定单元的振荡确定的结果改变应用到所述误差值的控制增益；以及控制信号生成单元，通过将由所述控制增益改变单元改变的所述控制增益应用到所述误差值来生成控制信号，其中，所述振荡确定单元在如下情况下确定发生了第一振荡：在顺序地输入的所述误差值之中，一个时间点处的误差值大于第一参考值，并且另一时间点处的误差值小于第二参考值。
所述第一参考值可大于所述第二参考值。
所述振荡确定单元可确定在所述误差值的建立时间之后是否发生了所述第一振荡。
在发生了所述第一振荡的情况下，所述控制增益改变单元可将所述控制信号的初始控制增益改变为第一补偿控制增益，并且与所述初始控制增益相比，第一补偿控制增益具有较高的积分控制增益和较低的微分控制增益。
所述振荡确定单元可在如下情况下确定发生了第二振荡：在顺序地输入的所述误差值之中，在发生了所述第一振荡之后，一个时间点处的误差值大于所述第一参考值或者小于所述第二参考值。
在发生了所述第二振荡的情况下，所述控制增益改变单元可将所述控制信号的所述第一补偿控制增益改变为第二补偿控制增益，并且与所述第一补偿控制增益相比，所述第二补偿控制增益可具有较高的积分控制增益和较低的微分控制增益。
所述控制部分可对应于从图像传感器输出的图像信号的帧单位。
在另一总体方面，一种相机模块包括：致动器，被配置为使镜筒在光轴方向、与所述光轴垂直的第一方向和与所述光轴垂直的第二方向中的一个或更多个方向上运动；壳体，容纳所述镜筒；以及图像传感器，被配置为将由所述镜筒捕获的被摄体的图像转换为电信号，其中，所述致动器包括比较单元、控制器集成电路(IC)和驱动电路单元，所述比较单元被配置为顺序地比较所述镜筒的当前位置与目标位置以确定顺序误差值，所述控制器IC被配置为顺序地接收所述顺序误差值中的每个误差值并且将基于比例-积分-微分(PID)控制法的控制增益应用到每个误差值以生成控制信号，所述驱动电路单元被配置为响应于所述控制信号而生成驱动信号以使所述镜筒运动到所述目标位置，其中，所述控制器IC被配置为响应于所述顺序误差值的过冲和下冲而改变所述控制增益。
所述控制器IC还可包括振荡确定单元，所述振荡确定单元被配置为从所述顺序误差值中，响应于一个时间点处的误差值大于第一参考值而确定所述过冲，并且响应于另一时间点处的误差值小于第二参考值而确定所述下冲。
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是示出根据本公开的一个或更多个示例的相机模块的分解透视图；
图2是示出根据本公开的一个或更多个示例的在相机模块中使用的致动器的主要组件的框图；
图3是示出在根据本公开的一个或更多个示例的在致动器中使用的驱动装置的框图；
图4是示出根据本公开的一个或更多个示例的控制器集成电路(IC)的框图；
图5示出了当第一振荡确定部分中发生了第一振荡并且第二振荡确定部分中发生了第二振荡时的误差值的曲线图。
图6示出了当第一振荡确定部分中发生了第一振荡而第二振荡确定部分中未发生第二振荡时的误差值的曲线图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记表示相同的元件。附图可不按比例绘制，为了清楚、说明和方便起见，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
在下文中，虽然参照附图详细地描述本公开的示例，但是注意示例不限于此。
提供下面的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，在理解本公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本公开之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简要性，可省略对本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供了在此所描述的示例，仅用于示出在理解本公开之后将显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些可行方式。
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，该元件可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们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他元件。如在此所使用的，元件的“一部分”可包括整个元件或小于整个元件。
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；同样地，“……中的至少一个”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。
尽管在此可使用诸如“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的限制。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”、“下面”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意在除包含在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位于“上方”或“上面”的元件于是将相对于另一元件位于“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。装置还可以以其他方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式也意图包括复数形式。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他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
在此描述的示例的特征可按照如在理解本公开之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种配置，但如在理解本公开之后将是显而易见的其他配置是可行的。
在此，注意的是，关于示例的术语“可”的使用(例如，关于示例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例，而全部示例不限于此。
本公开的一方面可提供一种控制器集成电路(IC)和包括其的相机模块的致动器，所述控制器集成电路(IC)和所述致动器能够通过将顺序地输入的每个误差值与其参考值进行比较来确定误差值是否处于振荡状态，并且当确定误差值处于振荡状态时通过改变控制增益来使镜筒运动到其目标位置。
图1是示出根据本公开的一个或更多个示例的相机模块的分解透视图。
参照图1，根据一个或更多个示例的相机模块100可包括壳体单元110、致动器120和镜头模块130，并且还包括球支承单元140。
相机模块100可具有自动对焦功能和光学图像稳定功能中的至少一种。例如，为了使相机模块100执行自动对焦功能和光学图像稳定功能，可使镜头模块130在壳体单元110中沿光轴方向和与光轴垂直的方向中的每个方向运动。
壳体单元110可包括壳体111和屏蔽外壳112。壳体111可利用易于模塑的材料形成。例如，壳体111可利用塑料形成。在壳体111中可安装有至少一个致动器120。例如，第一致动器121的一些组件可安装在壳体111的第一侧表面上，并且第二致动器122的一些组件可安装在壳体111的第二侧表面、第三侧表面和第四侧表面上。壳体111可被构造为容纳镜头模块130。例如，壳体111可具有完全或部分地容纳镜头模块130的空间。
壳体111的六个表面可以是开口的。例如，用于图像传感器的孔可形成在壳体111的底表面上，并且用于安装镜头模块130的矩形孔可形成在壳体111的顶表面上。此外，壳体111的第一侧表面可以是开口的，使得第一致动器121的第一驱动线圈121a可插入到其中，并且壳体111的第二侧表面至第四侧表面可以是开口的，使得第二致动器122的第二驱动线圈122a可插入到其中。
屏蔽外壳112可被构造为覆盖壳体111的一部分。例如，屏蔽外壳112可被构造为覆盖壳体111的顶表面和四个侧表面。可选地，屏蔽外壳112可被构造为仅覆盖壳体111的四个侧表面，或者可被构造为部分地覆盖壳体111的顶表面和四个侧表面。屏蔽外壳112可阻挡在相机模块的驱动期间发生的电磁波。当驱动相机模块时可能发生电磁波，并且在电磁波从相机模块向外发射的情况下，电磁波可能影响其他电子组件以导致电子组件之间的通信错误或其故障。为了防止这样的问题，屏蔽外壳112可利用金属形成，并且接地到安装在壳体111的底表面上的基板的接地垫，以阻挡电磁波。
致动器120的数量可为多个。例如，致动器120可包括第一致动器121和第二致动器122，第一致动器121被配置为使镜头模块130在Z轴方向上运动，第二致动器122被配置为使镜头模块130在X轴方向和Y轴方向上运动。
第一致动器121可安装在壳体111和镜头模块130的第一框架131上。例如，第一致动器121的一些组件可安装在壳体111的第一侧表面上，而第一致动器121的其他组件可安装在第一框架131的第一侧表面上。第一致动器121可使镜头模块130在光轴方向(Z轴方向)上运动。例如，第一致动器121可包括第一驱动线圈121a、第一磁体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可形成在第一基板121c上。第一基板121c可安装在壳体111的第一侧表面上，而第一磁体121b可安装在第一框架131的面对第一基板121c的第一侧表面131c上。
向第一驱动线圈121a提供驱动信号的第一驱动装置(未示出)可设置在第一基板121c上。第一驱动装置可向第一驱动线圈121a施加驱动信号，以向第一磁体121b提供驱动力。第一驱动装置可包括向第一驱动线圈121a提供驱动信号的驱动器集成电路(IC)。例如，当驱动信号从第一驱动装置施加到第一驱动线圈121a时，可在第一驱动线圈121a中产生磁通量。这里，在第一驱动线圈121a中产生的磁通量可与第一磁体121b的磁场相互作用，以根据弗莱明左手定则产生使第一框架131和镜筒134相对于壳体111能够相对运动的驱动力。第一驱动装置可包括被双向驱动的H桥电路，因此可向第一驱动线圈121a施加驱动信号。
镜筒134可通过第一框架131的运动而在与第一框架131的运动方向相同的方向上运动。第一致动器121可使用第一位置检测器121d来感测由第一磁体121b产生的磁场的大小，因此检测第一框架131的位置和镜筒134的位置。例如，第一位置检测器121d可包括霍尔传感器。
第二致动器122可安装在壳体111和镜头模块130的第三框架133上。例如，第二致动器122的一些组件可安装在壳体111的第二侧表面至第四侧表面上，而第二致动器122的其他组件可安装在第三框架133的第二侧表面至第四侧表面上。第二致动器122可安装在壳体111的第二侧表面至第四侧表面和第三框架133的第二侧表面至第四侧表面中的一些上，或者可安装在第二侧表面至第四侧表面彼此接触处包括的第二角部至第四角部上。
第二致动器122可包括用于使镜头模块130在与光轴垂直的方向上运动的组件。例如，第二致动器122可包括多个第二驱动线圈122a、多个第二磁体122b、第二基板122c和多个第二位置检测器122d。
多个第二驱动线圈122a和多个第二位置检测器122d可形成在第二基板122c上。第二基板122c可具有一侧开口的基本上矩形形状，并且被安装为围绕壳体111的第二侧表面至第四侧表面。多个第二磁体122b可分别安装在第三框架133的第二侧表面至第四侧表面上，以面对第二基板122c。
向第二驱动线圈122a提供驱动信号的第二驱动装置(未示出)可设置在第二基板122c上。第二驱动装置可向第二驱动线圈122a施加驱动信号，以向第二磁体122b提供驱动力。第二驱动装置可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)。例如，当从第二驱动装置向第二驱动线圈122a提供驱动信号时，可从第二驱动线圈122a产生磁通量。这里，从第二驱动线圈122a产生的磁通量可与第二磁体122b的磁场相互作用。第二驱动装置可改变在多个第二驱动线圈122a与多个第二磁体122b之间产生的磁力的大小和方向，以使第二框架132或第三框架133相对于第一框架131能够相对运动。第二驱动装置可包括被双向驱动的H桥电路，以向第二驱动线圈122a施加驱动信号。
镜筒134可通过第二框架132或第三框架133的运动而在与第二框架132或第三框架133运动方向相同的方向上运动。第二致动器122可使用第二位置检测器122d来感测由第二磁体122b产生的磁场的大小，以检测镜筒134的位置以及第二框架132的位置和第三框架133的位置。例如，第二位置检测器122d可包括霍尔传感器。第二位置检测器122d可包括至少两个霍尔传感器，以检测镜筒134以及第二框架132和第三框架133在与光轴垂直的两个方向上的位置。
镜头模块130可安装在壳体单元110中。例如，镜头模块130可容纳在通过壳体111和屏蔽外壳112形成的容纳空间中，以在至少三个轴方向上是可运动的。镜头模块130可包括多个框架。例如，镜头模块130可包括第一框架131、第二框架132和第三框架133。
第一框架131可被构造为相对于壳体111是可运动的。例如，第一框架131可通过第一致动器121而在壳体111的光轴方向(Z轴方向)上运动。多个引导槽131a和131b可形成在第一框架131中。例如，在光轴方向(Z轴方向)上延伸为细长的第一引导槽131a可形成在第一框架131的第一侧表面中，并且在与光轴垂直的第一方向(Y轴方向)上延伸为细长的第二引导槽131b可分别形成在第一框架131的内部底表面的四个角部中。第一框架131可被制造为使得第一框架131的至少三个侧表面是开口的。例如，第一框架131的第二侧表面至第四侧表面可以是开口的，使得安装在第三框架133上的第二磁体122b和安装在壳体111上的第二驱动线圈122a可彼此面对。
第二框架132可安装在第一框架131中。例如，第二框架132可安装在第一框架131的内部空间中。第二框架132可被构造为相对于第一框架131在与光轴垂直的第一方向(Y轴方向)上运动。例如，第二框架132可沿着第一框架131的第二引导槽131b在与光轴垂直的第一方向(Y轴方向)上运动。多个引导槽132a可形成在第二框架132中。例如，在与光轴垂直的第二方向(X轴方向)上延伸为细长的四个第三引导槽132a可分别形成在第二框架132的角部中。
第三框架133可安装在第二框架132上。例如，第三框架133可安装在第二框架132的顶表面上。第三框架133可被构造为相对于第二框架132在与光轴垂直的第二方向(X轴方向)上运动。例如，第三框架133可沿着第二框架132的第三引导槽132a在与光轴垂直的第二方向(X轴方向)上运动。多个第二磁体122b可安装在第三框架133上。例如，至少两个第二磁体122b可分别安装在第三框架133的第二侧表面至第四侧表面上。可选地，例如，三个第二磁体122b可分别安装在第三框架133的第二侧表面至第四侧表面上。镜头模块130可包括镜筒134。例如，镜头模块130可包括镜筒134，镜筒134包括一个或更多个透镜。镜筒134可具有中空的圆柱形状，以容纳捕获被摄体的图像的至少一个透镜，并且透镜可沿着光轴设置在镜筒134中。可根据镜筒134的设计堆叠至少一个透镜，并且至少一个透镜可具有诸如相同的折射率或不同的折射率的光学特性等。
镜筒134可安装在第三框架133中。例如，镜筒134可装配到第三框架133中，从而与第三框架133一体地运动。镜筒134可被构造为在光轴方向(Z轴方向)和与光轴垂直的方向(X轴方向和Y轴方向)上运动。例如，镜筒134可通过第一致动器121而在光轴方向(Z轴方向)上运动，并且通过第二致动器122而在与光轴垂直的方向(X轴方向和Y轴方向)上运动。
球支承单元140可引导镜头模块130的运动。例如，球支承单元140可被构造为使得镜头模块130在光轴方向和与光轴垂直的方向上平稳地运动。球支承单元140可包括第一球支承件141、第二球支承件142和第三球支承件143。例如，第一球支承件141可设置在第一框架131的第一引导槽131a中，使得第一框架131在光轴方向上平稳地运动。再例如，第二球支承件142可设置在第一框架131的第二引导槽131b中，使得第二框架132在与光轴垂直的第一方向平稳地运动。再例如，第三球支承件143可设置在第二框架132的第三引导槽132a中，使得第三框架133在与光轴垂直的第二方向上平稳地运动。
第一球支承件141和第二球支承件142中的每个可包括至少三个球，并且第一球支承件141的至少三个球和第二球支承件142的至少三个球可分别设置在第一引导槽131a和第二引导槽131b中。
用于减少摩擦和噪声的润滑材料可填充在其中设置有球支承单元140的所有部分中。例如，粘性流体可注入到各个引导槽131a、131b和132a中。可使用具有优异的粘性和润滑特性的润滑脂作为粘性流体。
图2是示出根据本公开的一个或更多个示例的相机模块中使用的致动器的主要组件的框图。
根据一个或更多个示例的致动器200可包括驱动装置210、驱动线圈220、待检测目标单元230和位置检测单元240。图2中的根据本示例的致动器200可对应于图1中的第一致动器121或第二致动器122。
当图2中的致动器200对应于图1中的第一致动器121时，致动器200可使镜筒在光轴方向上运动，以执行相机模块的自动对焦(AF)功能。因此，当图2中的致动器200执行自动对焦功能时，驱动装置210可向驱动线圈220施加驱动信号，以向磁体提供在光轴方向上的驱动力。
此外，当图2中的致动器200对应于图1中的第二致动器122时，致动器200可使镜筒在与光轴垂直的方向上运动，以执行相机模块的光学图像稳定(OIS)功能。因此，当图2中的致动器200执行OIS功能时，驱动装置210可向驱动线圈220施加驱动信号，以向磁体提供在与光轴垂直的方向上的驱动力。
驱动装置210可基于从外部源输入的输入信号Sin和从位置检测单元240生成的反馈信号Sf来生成驱动信号Sdr，并且可向驱动线圈220提供所生成的驱动信号Sdr。镜筒的目标位置可通过输入信号Sin确定。
当驱动信号Sdr从驱动装置210施加到驱动线圈220时，镜筒可通过驱动线圈220与磁体之间的电磁相互作用而运动。
待检测目标单元230可设置在镜筒的一侧，以在与镜筒的运动方向相同的方向上运动。根据另一示例，除了镜筒之外，待检测目标单元230可设置在结合到镜筒的承载件和多个框架中的一个或更多个上。
待检测目标单元230可利用磁性材料和导体中的一种形成。例如，待检测目标单元230可对应于图1中的第一磁体121b或第二磁体122b。根据另一示例，可设置单独的元件来实现待检测目标单元230。
位置检测单元240可检测待检测目标单元230的位置以生成反馈信号Sf，并且向驱动装置210提供反馈信号Sf，其中，待检测目标单元230通过磁体与驱动线圈220之间的电磁相互作用而运动。
位置检测单元240可包括位置检测器和模数转换器。位置检测单元240的位置检测器可对应于图1中的第一位置检测器121d或第二位置检测器122d。位置检测器可通过检测待检测目标单元230的磁场的大小来检测镜筒的位置。模数转换器可将从位置检测器输出的模拟信号转换为数字信号。
当反馈信号Sf被提供到驱动装置210时，驱动装置210可将输入信号Sin与反馈信号Sf进行比较，以再次生成驱动信号Sdr。也就是说，驱动装置210可按照将输入信号Sin和反馈信号Sf彼此比较的闭环型被驱动。闭环型的驱动装置210可被驱动，以减小镜筒的包括在输入信号Sin中的目标位置与镜筒的基于反馈信号Sf确定的当前位置之间的误差。与开环系统型相比，闭环型的驱动可具有改善的线性度、准确性和可重复性。
驱动装置210可包括被双向驱动的H桥电路，以向驱动线圈220(例如，第二驱动线圈122a)施加驱动信号。
图3是示出根据本公开的一个或更多个示例的致动器中使用的驱动装置的框图。
驱动装置210可包括比较单元212、控制器集成电路(IC)214和驱动电路单元216。
比较单元212可将输入信号Sin与反馈信号Sf进行比较。比较单元212可通过将镜筒的包括在输入信号Sin中的目标位置与镜筒的包括在反馈信号Sf中的当前位置进行比较来计算误差值。例如，比较单元212可通过将输入信号Sin与反馈信号Sf进行比较来顺序地计算每个误差值。可通过在比较单元212中计算的误差值来确定镜筒的运动距离和运动方向。
控制器IC 214可通过向从比较单元212提供的误差值应用控制增益来生成控制信号。例如，控制器IC 214可包括比例-积分-微分(PID)控制器，以执行PID型控制。控制器IC214可通过应用基于PID控制法的控制增益来生成控制信号。
控制器IC 214可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，基于积分控制执行用于减小稳态误差的控制，并且基于微分控制执行用于防止快速改变来减小过冲(overshoot)的控制。
PID型控制可由式1表示。KP可表示比例控制增益，KI可表示积分控制增益，KD可表示微分控制增益，并且e(t)可表示指示误差值的变化的函数。
式1
Figure BDA0002557653770000121
当执行PID型控制时，控制器IC 214可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中的每个应用到与镜筒的目标位置和镜筒的当前位置之间的差相对应的误差值来生成控制信号。
驱动电路单元216可基于从控制器IC 214提供的控制信号而生成驱动信号。镜筒可通过在驱动电路单元216中生成的驱动信号而运动到目标位置。驱动电路单元216可包括被双向驱动的H桥电路，以按照音圈电机法将驱动信号施加到驱动线圈220。当驱动电路单元216按照音圈电机法被驱动时，从控制器IC 214提供的控制信号可被施加到包括在H桥电路中的开关元件的控制端子。
然而，即使当通过将控制增益应用到误差值来生成控制信号时，镜筒的位移位置也可能无法收敛到目标位置并且振荡。镜筒的振荡可能是由误差值的振荡导致的。这里，“振荡”可指如下状态：由于干扰，误差值无法进入正常状态，并且即使经过了建立时间(settling time)之后还继续发生过冲或下冲(undershoot)。
根据一个或更多个示例，控制器IC 214可通过将顺序地输入的每个误差值与其参考值进行比较来确定误差值是否处于振荡状态，并且当确定了误差值处于振荡状态时，可通过改变控制增益来使镜筒运动到目标位置。
图4是示出根据本公开的一个或更多个示例的控制器集成电路(IC)的框图。
参照图4，根据一个或更多个示例的控制器IC 214可包括振荡确定单元214a、控制增益改变单元214b和控制信号生成单元214c。
振荡确定单元214a可通过将从图3中的比较单元212顺序地输入的每个误差值与第一参考值和第二参考值进行比较来确定是否发生了振荡。例如，第一参考值可大于镜筒的目标位置的值，并且第二参考值可小于镜筒的目标位置的值。
当基于振荡确定单元214a的振荡确定的结果确定发生了振荡时，控制增益改变单元214b可改变当前应用到误差值的控制增益。
控制信号生成单元214c可基于其初始状态下的初始控制增益来生成控制信号。例如，初始控制增益可被设置为默认值。当发生振荡时，控制信号生成单元214c可基于通过控制增益改变单元214b改变的控制增益来生成控制信号。
振荡确定单元214a可针对多个控制部分(section)中的每个控制部分确定是否发生了振荡。振荡确定单元214a可基于顺序地输入的误差值之中的经过建立时间之后的误差值来确定是否发生了振荡。这里，建立时间可指的是可预先确定的当不发生振荡时误差值进入稳定状态所需的时间。例如，多个控制部分中的每个控制部分可对应于从图像传感器输出的图像信号的帧单位。
根据一个或更多个示例，可通过针对图像信号的每个帧单位确定是否发生了振荡来实时确定是否发生了振荡。
振荡确定单元214a可对一个控制部分中是否发生了振荡进行至少两次确定。在下文中，为了便于说明，假设振荡确定单元214a对一个控制部分中是否发生了振荡进行两次确定。这里，在确定了两次是否发生了振荡的部分中，可将第一次确定是否发生了振荡的部分称为第一振荡确定部分，将第二次确定是否发生了振荡的部分称为第二振荡确定部分。这里，第一振荡确定部分和第二振荡确定部分可各自对应于顺序地输入的各个误差值在建立时间之后的部分。例如，第一振荡确定部分可对应于误差值在经过建立时间之后的第一时间段，并且第二振荡确定部分可对应于误差值在经过建立时间之后的第二时间段。
振荡确定单元214a可在如下情况下确定发生了第一振荡：在第一振荡确定部分中，顺序地输入的误差值之中的一个时间点处的误差值大于第一参考值并且另一时间点处的误差值小于第二参考值。也就是说，振荡确定单元214a可在第一振荡确定部分中发生了过冲和下冲两者的情况下确定发生了第一振荡。
可选地，振荡确定单元214a可在如下情况下确定未发生第一振荡：在第一振荡确定部分中，顺序地输入的所有误差值小于第一参考值或者顺序地输入的所有误差值大于第二参考值。
根据一个或更多个示例，可在如下情况下确定发生了第一振荡：在第一振荡确定部分中，检测到比第一参考值大的误差值和比第二参考值小的误差值两者。因此，可改善振荡确定的可靠性。
当确定第一振荡确定部分中发生了第一振荡时，随后振荡确定单元214a可确定第二振荡确定部分中是否发生了第二振荡。
振荡确定单元214a可在如下情况下确定发生了第二振荡：在第二振荡确定部分中，顺序地输入的误差值之中的一个时间点处的误差值大于第一参考值或者小于第二参考值。也就是说，振荡确定单元214a可在第二振荡确定部分中发生了过冲或下冲的情况下确定发生了第二振荡。
可选地，振荡确定单元214a可在如下情况下确定未发生第二振荡：在第二振荡确定部分中，顺序地输入的所有误差值小于第一参考值且大于第二参考值。也就是说，振荡确定单元214a可在第二振荡确定部分不发生过冲且不发生下冲的情况下确定未发生第二振荡。
与第一振荡确定部分不同，振荡确定单元214a可在第二振荡确定部分中发生了过冲或下冲的情况下确定发生了第二振荡。因此，振荡确定单元214a可快速地修改发生的振荡。
当确定第一振荡确定部分中发生了第一振荡时，控制增益改变单元214b可将初始控制增益改变为第一补偿控制增益。例如，与初始控制增益相比，第一补偿控制增益可具有较高的积分控制增益KI。再例如，与初始控制增益相比，第一补偿控制增益可具有较低的微分控制增益KD。再例如，与初始控制增益相比，第一补偿控制增益可具有较高的积分控制增益KI和较低的微分控制增益KD。
此外，当确定第二振荡确定部分中发生了第二振荡时，控制增益改变单元214b可将第一补偿控制增益改变为第二补偿控制增益。例如，与第一补偿控制增益相比，第二补偿控制增益可具有较高的积分控制增益KI。再例如，与第一补偿控制增益相比，第二补偿控制增益可具有较低的微分控制增益KD。此外，与第一补偿控制增益相比，第二补偿控制增益可具有较高的积分控制增益KI和较低的微分控制增益KD。
可假设第一振荡确定部分中发生了第一振荡，而第二振荡确定部分中未发生第二振荡。在这种情况下，控制增益改变单元214b可保持第一补偿控制增益直到当前控制部分结束为止，并且将下一控制部分的初始控制增益重置为默认值。
然而，可假设第一振荡确定部分中发生了第一振荡，并且第二振荡确定部分中发生了第二振荡。在这种情况下，为了快速结束振荡状态，控制增益改变单元214b可将在当前控制部分结束时应用的第二补偿控制增益设置为下一控制部分的初始控制增益。
图5示出了当第一振荡确定部分中发生了第一振荡并且第二振荡确定部分中发生了第二振荡时的误差值的曲线图。图5中所示的误差值可对应于曲线图中经过建立时间之后的误差值。
参照图5，可确认：在误差值的曲线图中，误差值没有收敛到目标位置，并且通过过冲和下冲保持振荡状态。在图5中，第一振荡确定部分可对应于误差值的第一时间段，并且第二振荡确定部分可对应于误差值的第二时间段。
参照图5，在第一振荡确定部分D1的时间点T1之后，误差值大于第一参考值，并且在第一振荡确定部分D1的时间点T2之后，误差值小于第二参考值。因此，振荡确定单元214a可在时间点T2处确定发生了第一振荡。
当确定第一振荡确定部分D1中发生了第一振荡时，控制增益改变单元214b可将当前应用到控制信号生成单元214c的初始控制增益改变为第一补偿控制增益。
当通过控制增益改变单元214b将初始控制增益改变为第一补偿控制增益时，控制信号生成单元214c可基于第一补偿控制增益生成控制信号。
再次参照图5，在第二振荡确定部分D2的时间点T3之后，误差值大于第一参考值。因此，振荡确定单元214a可在时间点T3处确定发生了第二振荡。
当确定第二振荡确定部分D2中发生了第二振荡时，控制增益改变单元214b可将当前应用到控制信号生成单元214c的第一补偿控制增益改变为第二补偿控制增益。此外，在第一振荡确定部分中发生了第一振荡，在第二振荡确定部分中发生了第二振荡；因此，控制增益改变单元214b也可将第二补偿控制增益设置为下一控制部分的初始控制增益。
当通过控制增益改变单元214b将第一补偿控制增益改变为第二补偿控制增益时，控制信号生成单元214c可基于第二补偿控制增益生成控制信号。
图6示出了当第一振荡确定部分中发生了第一振荡而第二振荡确定部分中未发生第二振荡时的误差值的曲线图。图6的曲线图类似于图5的曲线图。因此，进一步的描述可省略重复说明，而集中在不同之处。
参照图6，在第一振荡确定部分D1的时间点T1之后，误差值大于第一参考值，并且在第一振荡确定部分D1的时间点T2之后，误差值小于第二参考值。因此，振荡确定单元214a可在时间点T2处确定发生了第一振荡。
当确定第一振荡确定部分D1中发生了第一振荡时，控制增益改变单元214b可将当前应用到控制信号生成单元214c的初始控制增益改变为第一补偿控制增益。
当通过控制增益改变单元214b将初始控制增益改变为第一补偿控制增益时，控制信号生成单元214c可基于第一补偿控制增益生成控制信号。
再次参照图6，在第二振荡确定部分D2中，误差值小于第一参考值且大于第二参考值。因此，振荡确定单元214a可确定未发生第二振荡。
在这种情况下，控制增益改变单元214b可保持第一补偿控制增益直到当前帧结束为止，并且将下一控制部分的初始控制增益重置为默认值。
如以上所阐述的，根据在此描述的示例，可通过针对图像信号的每个帧单位确定是否发生振荡来实时确定是否发生振荡。
根据在此描述的示例，可在第一振荡确定部分中发生了过冲和下冲两者的情况下确定发生了振荡。因此，可改善振荡确定的可靠性。
与第一振荡确定部分中不同，可在第二振荡确定部分中发生了过冲或下冲的情况下确定发生了第二振荡。因此，可快速地修改发生的振荡。
虽然上面已经示出并描述了具体示例，但是在理解本公开之后将明显的是，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变化。在此所描述的示例将仅被认为是描述性含义，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认为可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或者电路中的组件和/或通过其他组件或者它们的等同物替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，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型将被解释为包含于本公开中。

Claims (19)

1.一种相机模块的致动器，包括：
比较单元，通过将镜筒的当前位置与目标位置进行比较来顺序地计算每个误差值；
控制器集成电路，通过将基于比例-积分-微分控制法的控制增益应用到从所述比较单元顺序地输入到所述控制器集成电路的每个误差值来生成控制信号；以及
驱动电路单元，响应于所述控制信号而生成驱动信号，以使所述镜筒运动到所述目标位置，
其中，所述控制器集成电路响应于顺序地输入的所述误差值包括过冲和下冲两者而改变所述控制增益。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述控制器集成电路响应于顺序地输入的所述误差值在经过建立时间之后包括过冲和下冲两者而确定发生了第一振荡。
3.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述控制器集成电路响应于所述第一振荡而将所述控制信号的初始控制增益改变为第一补偿控制增益。
4.根据权利要求3所述的致动器，其中，与所述初始控制增益相比，所述第一补偿控制增益包括较高的积分控制增益和较低的微分控制增益。
5.根据权利要求3所述的致动器，其中，所述控制器集成电路响应于顺序地输入的所述误差值在所述第一振荡之后包括过冲和下冲中的一者而确定发生了第二振荡。
6.根据权利要求5所述的致动器，其中，所述控制器集成电路响应于所述第二振荡而将所述控制信号的所述第一补偿控制增益改变为第二补偿控制增益。
7.根据权利要求6所述的致动器，其中，与所述第一补偿控制增益相比，所述第二补偿控制增益包括较高的积分控制增益和较低的微分控制增益。
8.根据权利要求7所述的致动器，其中，所述控制器集成电路响应于所述第二振荡而将所述第二补偿控制增益设置为下一控制部分的初始控制增益。
9.根据权利要求3所述的致动器，其中，所述控制器集成电路响应于顺序地输入的所述误差值在所述第一振荡之后不包括过冲且不包括下冲而确定没有发生第二振荡，并且将所述第一补偿控制增益保持为当前控制部分的控制增益并将下一控制部分的初始控制增益重置为默认值。
10.一种相机模块，包括：
根据权利要求1-9中任一项所述的致动器；
壳体，容纳捕获被摄体的图像的所述镜筒；以及
图像传感器，将所述被摄体的所述图像转换为电信号。
11.一种控制器集成电路，包括：
振荡确定单元，对在一个控制部分中顺序地输入的每个误差值的振荡进行至少两次确定；
控制增益改变单元，基于所述振荡确定单元的振荡确定的结果改变应用到所述误差值的控制增益；以及
控制信号生成单元，通过将由所述控制增益改变单元改变的所述控制增益应用到所述误差值来生成控制信号，
其中，所述振荡确定单元在如下情况下确定发生了第一振荡：在顺序地输入的所述误差值之中，一个时间点处的误差值大于第一参考值，并且另一时间点处的误差值小于第二参考值。
12.根据权利要求11所述的控制器集成电路，其中，所述第一参考值大于所述第二参考值。
13.根据权利要求11所述的控制器集成电路，其中，所述振荡确定单元确定在所述误差值的建立时间之后是否发生了所述第一振荡。
14.根据权利要求13所述的控制器集成电路，
其中，在发生了所述第一振荡的情况下，所述控制增益改变单元将所述控制信号的初始控制增益改变为第一补偿控制增益，并且
与所述初始控制增益相比，第一补偿控制增益具有较高的积分控制增益和较低的微分控制增益。
15.根据权利要求14所述的控制器集成电路，其中，所述振荡确定单元在如下情况下确定发生了第二振荡：在顺序地输入的所述误差值之中，在发生所述第一振荡之后，一个时间点处的误差值大于所述第一参考值或者小于所述第二参考值。
16.根据权利要求15所述的控制器集成电路，
其中，在发生了所述第二振荡的情况下，所述控制增益改变单元将所述控制信号的所述第一补偿控制增益改变为第二补偿控制增益，并且
与所述第一补偿控制增益相比，所述第二补偿控制增益具有较高的积分控制增益和较低的微分控制增益。
17.根据权利要求11所述的控制器集成电路，其中，所述控制部分对应于从图像传感器输出的图像信号的帧单位。
18.一种相机模块，包括：
致动器，被配置为使镜筒在光轴方向、与所述光轴垂直的第一方向和与所述光轴垂直的第二方向中的一个或更多个方向上运动；
壳体，容纳所述镜筒；以及
图像传感器，被配置为将由所述镜筒捕获的被摄体的图像转换为电信号，
其中，所述致动器包括：
比较单元，被配置为顺序地比较所述镜筒的当前位置与目标位置，以确定顺序误差值；
控制器集成电路，被配置为顺序地接收所述顺序误差值中的每个误差值，并且将基于比例-积分-微分控制法的控制增益应用到每个误差值，以生成控制信号；以及
驱动电路单元，被配置为响应于所述控制信号而生成驱动信号，以使所述镜筒运动到所述目标位置，
其中，所述控制器集成电路被配置为响应于所述顺序误差值的过冲和下冲而改变所述控制增益。
19.根据权利要求18所述的相机模块，其中，所述控制器集成电路还包括振荡确定单元，所述振荡确定单元被配置为从所述顺序误差值中，响应于一个时间点处的误差值大于第一参考值而确定所述过冲，并且响应于另一时间点处的误差值小于第二参考值而确定所述下冲。
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