CN108089389A - 用于控制相机模块的位置的装置及用于相机模块的装置 - Google Patents

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CN108089389A CN201711158825.6A CN201711158825A CN108089389A CN 108089389 A CN108089389 A CN 108089389A CN 201711158825 A CN201711158825 A CN 201711158825A CN 108089389 A CN108089389 A CN 108089389A
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金相勋
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Abstract

本发明提供一种用于控制相机模块的位置的装置及用于相机模块的装置，所述用于控制相机模块的位置的装置包括磁性构件、线圈、驱动器、信号提取器和位置检测器。所述磁性构件设置在所述相机模块的镜筒上。所述线圈与所述磁性构件相对地设置。所述驱动器被配置为向所述线圈提供位置确认信号。所述信号提取器被配置为从所述线圈的包括所述位置确认信号的信号中提取特定频率分量，并且输出检测信号。所述位置检测器被配置为基于所述检测信号提供与所述磁性构件的位置对应的位置信号。

Description

用于控制相机模块的位置的装置及用于相机模块的装置
本申请要求于2016年11月21日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0154705号韩国专利申请、于2017年2月10日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0018737号韩国专利申请以及于2017年4月3日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0043151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全部通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种用于控制相机模块的位置的装置及用于相机模块的装置。
背景技术
为了提供诸如移动电话、个人数字助理(PDA)、便携式个人计算机(PC)以及其他类似的电子装置的便携式通信终端，期望用于这种便携式通信终端的相机模块具有小的厚度，并具有能够捕获高分辨率图像的结构构造。为了满足这样的构造，在具有高纵横比、能够执行有效的自动调焦、光学防抖(OIS)等的相机模块中需要包括镜头。然而，为了执行自动调焦或OIS，需要精确地检测透镜的当前位置值并确定透镜的精确位置。
作为现有技术，可使用利用霍尔传感器和用于感测位置的磁体来执行位置控制的方法。
在利用霍尔传感器的情况下，会需要单独的磁体。在此情况下，霍尔传感器的位置的参考值会根据温度或其他外部情况而改变。因此，为了校正这样的问题，需要诸如低通滤波器、自动增益控制(AGC)单元、差分至单级(differential to single)放大器、模数转换器等的另外的电路。
此外，当在相机模块中实施外部的霍尔传感器时，会消耗用于驱动霍尔传感器的偏置电流(例如，具有几毫安的大小)，并且各种放大器(AMP)和其他电子电路会另外地消耗电流。
为了解决如上所述的诸如相机模块的机械设计限制、另外的电流消耗和材料成本上升的问题以及其他问题，需要一种被构造为执行位置检测和位置控制而无需使用霍尔传感器的装置。
发明内容
提供本发明内容以通过简化形式介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的选择的构思。本发明内容既不意在确定所要求保护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。
示例提供一种用于控制不包括另外的传感器(诸如霍尔传感器)的相机模块的位置的装置。通过线圈驱动镜筒以及检测并确定镜筒的位置。
根据实施例，提供一种用于控制相机模块的位置的装置，所述装置包括：磁性构件，设置在所述相机模块的镜筒上；线圈，与所述磁性构件相对地设置；驱动器，被配置为向所述线圈提供包括特定频率分量的位置确认信号；信号提取器，被配置为从所述线圈的信号中提取包括所述特定频率分量的检测信号；及位置检测器，被配置为基于所述检测信号提供与所述磁性构件的位置对应的位置信号。
所述驱动器可被配置为向所述线圈提供叠加驱动信号，在所述叠加驱动信号中，所述位置确认信号与驱动信号彼此叠加。
所述位置检测器可被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号检测所述线圈的阻抗，并且被配置为基于所述线圈的所述阻抗提供与所述磁性构件的所述位置对应的所述位置信号。
所述驱动信号可以是直流(DC)电流，所述位置确认信号可以是包括所述特定频率分量的交流(AC)电流，并且所述检测信号可以是包括所述特定频率分量的交流电压。
所述装置还可包括：控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器提供反馈信号，以控制位置误差。
根据实施例，提供一种用于控制相机模块的位置的装置，所述装置包括：磁性构件，设置在所述相机模块的镜筒上；线圈，与所述磁性构件相对地设置；驱动器，被配置为向所述线圈提供包括特定频率分量的位置确认信号；信号提取器，被配置为从所述线圈的信号中提取包括所述特定频率分量的检测信号；及位置检测器，被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号检测所述线圈的阻抗的大小，并被配置为基于所述线圈的所述阻抗的大小提供与所述磁性构件的位置对应的位置信号。
所述驱动器可被配置为向所述线圈提供叠加驱动信号，在所述叠加驱动信号中，所述位置确认信号与驱动信号彼此叠加。
所述驱动信号可以是DC电流，所述位置确认信号可以是包括所述特定频率分量的AC电流，所述检测信号可以是包括所述特定频率分量的AC电压。
所述装置还可包括：控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器产生反馈信号，以控制位置误差。
根据实施例，提供一种用于控制相机模块的位置的装置，所述装置包括：磁性构件，设置在所述相机模块的镜筒上；线圈，与所述磁性构件相对地设置；驱动器，被配置为向所述线圈提供包括特定频率分量的位置确认信号；信号提取器，被配置为从所述线圈的信号中提取包括所述特定频率分量的检测信号；及位置检测器，被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号检测所述线圈的阻抗的角度，并被配置为基于所述线圈的所述阻抗的所述角度提供与所述磁性构件的位置对应的位置信号。
所述驱动器可被配置为向所述线圈提供叠加驱动信号，在所述叠加驱动信号中，所述位置确认信号与驱动信号彼此叠加。
所述驱动信号可以是DC电流，所述位置确认信号可以是包括所述特定频率分量的AC电流，所述检测信号可以是具有所述特定频率分量的AC电压。
所述装置还可包括：控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器提供反馈信号，以控制位置误差。
根据实施例，提供一种用于相机模块的装置，所述装置包括：磁性构件，设置在所述相机模块的镜筒上，与被配置为驱动所述磁性构件的线圈相对；驱动器，被配置为产生包括特定频率分量的位置确认信号；信号提取器，被配置为从所述线圈两端的电压中提取包括所述特定频率分量的检测电压，并且输出指示所述检测电压的检测信号；及位置检测器，被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号计算所述线圈的阻抗的大小和角度，以检测所述镜筒的位置并输出指示所述位置的位置信号。
所述驱动器可向所述线圈产生独立于驱动信号的所述位置确认信号。
可利用所述检测信号和所述位置确认信号之间的比值计算所述线圈的所述阻抗，这里，所述检测信号是检测电压，所述位置确认信号是位置确认电流。
所述装置可包括：控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器生成反馈信号，以控制所述磁性构件的位置误差。
根据实施例，提供一种用于相机模块的装置，所述装置包括：线圈，安装在所述相机模块的壳体的侧部上，与磁性构件相对，以向所述磁性构件提供驱动力；驱动器，被配置为向所述线圈产生包括与驱动信号叠加的位置确认信号的叠加驱动信号；信号提取器，被配置为从所述线圈两端的电压中提取检测电压，并且输出指示所述检测电压的检测信号，其中，所述检测信号包括特定频率分量，所述检测信号是所述线圈的阻抗的变化量；及位置检测器，被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号检测所述线圈的所述阻抗，并且基于所述线圈的所述阻抗产生与所述磁性构件的位置对应的位置信号。
所述叠加驱动信号可以是叠加驱动电流，所述驱动器可产生作为DC电流的所述驱动信号，以驱动所述相机模块的镜筒。
所述驱动器可产生作为AC电流的所述位置确认信号，以确认所述镜筒的位置。
所述驱动器可包括双向驱动的全桥电路。
所述装置可包括：控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器生成反馈信号，以控制所述磁性构件的位置误差。
通过下面的具体实施方式、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是示出根据示例的相机模块的分解透视图。
图2是根据示例的用于控制相机模块的位置的装置的框图。
图3是用于控制图2的示例的相机模块的位置的装置的电路图。
图4是根据示例的驱动器的电路图。
图5A、图5B、图5C和图5D是根据示例的磁性构件相对于线圈的相对位置的示意图。
图6是根据示例的位置检测器的示意图。
图7是根据示例的位置检测器的另一示意图。
图8是根据示例的叠加驱动信号、位置确认信号、驱动信号、第一检测信号和第二检测信号的示意图。
在所有的附图和具体实施方式中，除非另有描述或提供，否则相同的附图标号将被理解为指示相同的元件、特征和结构。附图可不按照比例，并且为了清楚、说明及方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、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***的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或***的各种变化、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不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，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或***的诸多可行方式中的一些方式。
这里所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这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例，以使本公开将是彻底的和完整的，并且将在理解本申请的公开内容之后传达本公开的全部范围。
在下文中，现将参考附图对示例做出详细参考，其中，相同的标号始终指示相同的元件。
可对示例做出各种改变和变型。这里，示例不被解释为限制本公开，而应被理解为包括在本公开的思想和技术范围之内的所有变化、等同物和替代物。
尽管可在这里使用“第一”、“第二”和“第三”等术语来描述各个元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，以下讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
当元件被称为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件或与另一元件“相邻”时，该元件可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件或与另一元件“相邻”，或者可存在一个或更多个其他中间元件。
在此使用的术语仅为了描述具体的示例的目的，并非用于限制示例。除非上下文另外清楚地指明，否则如在此使用的单数的形式也意图包括复数的形式。还将被理解的是，当在说明书中使用术语“包括/包含”和/或“具有”时，列举存在的所陈述的特征、整体、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合，但不排除存在或添加的一个或更多个其他特征、整体、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与在理解本申请的公开内容之后通常理解的含义相同的含义。在通用字典中定义的任何术语应被解释为在相关领域的情况下具有相同的含义，除非另有明确定义，否则不应被解释为具有理想的含义或过于形式化的含义。
无论附图编号如何，相同或相应的元件将被给予相同的标号，并且将不重复相同或相应元件的任何冗余描述。在本公开的整个描述中，当描述某些相关的常规技术被确定为避开本公开的要点时，将省略相关的详细描述。诸如“第一”和“第二”的术语可用于描述各个元件，但上述元件不应受限于上述术语。上述术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。在附图中，一些元件可能被夸大、省略或简要示出，并且元件的尺寸不一定反映这些元件的实际尺寸。
图1是示出根据示例的相机模块的分解透视图。
参照图1，根据示例的相机模块100包括外壳110、壳体120、镜筒130、基板140、线圈150和磁性构件160。
此外，相机模块100还包括滚珠135。尽管图1示出了用于使镜筒130在光轴方向上运动的四个滚珠135，但是可在镜筒130的每个引导部分上实施单个滚珠135或更多个滚珠135。
图1中示出了使用滚珠的滚珠型相机模块。然而，本公开不限于此，而是举例来说，也可应用于弹簧型相机模块。
镜筒130可呈中空的圆筒状，以在其中放置和容纳对被摄体成像的至少一个透镜。透镜从物方(被摄体的位置)至像方(图像传感器的位置)沿着光轴方向设置在镜筒130中。这里，光轴方向指的是图1中所示的相对于镜筒130的Z轴方向。此外，光轴是诸如相机镜头或显微镜的光学***中存在一定程度的旋转对称所沿着的线。光轴是限定光行进通过至少一个透镜直到第一接近物所沿着的路径的假想线。对于包括透镜和镜子的透镜***，光轴穿过每个表面的曲率中心并与旋转对称的轴线重合。光轴通常与***的机械轴重合，但不总是重合，如在离轴光学***的情况下。
镜筒130设置在壳体120中并结合到壳体120，以为了自动调焦的目的在光轴方向上运动并且为了光学防抖(OIS)的目的在与光轴方向垂直的方向(例如，图1的X轴方向或Y轴方向)上运动。尽管图1中将镜筒130示出为单个结构元件，但是在可选的示例中，镜筒130可由多个部件形成，所述多个部件将使用诸如支架的机械元件而彼此结合、粘合、合并或附着为用于镜筒130的如图1所示的单个部件。
壳体120具有内部空间，并且将镜筒130容纳在壳体120的内部空间中，使得镜筒130在光轴方向上运动或者在与光轴方向垂直的方向(X轴方向或Y轴方向)上运动。
当镜筒130在壳体120内在光轴方向上运动时，作为引导镜筒130的运动的引导单元，滚珠135中的至少一个滚珠放置为在镜筒130外部在光轴方向上运动。
滚珠135中的至少一个滚珠设置在镜筒130与壳体120之间，使得镜筒130的一个表面与壳体120的一个表面彼此接触，因而滚珠135中的至少一个滚珠以滚动运动在支撑镜筒130的同时引导镜筒130在光轴方向上的运动。
外壳110结合到壳体120，以形成相机模块的外部。外壳110结合到壳体120，以围绕壳体120的外表面的部分。外壳110可包括金属或者可由金属形成，因此被接地到安装在壳体120的下部上的基板的接地焊盘，从而阻截在相机模块的驱动过程中产生的电磁波。根据实施例，壳体120和镜筒130包括引导部，以接收滚珠135。引导部中的一个引导部的形状可与其他引导部的形状不同。例如，引导部中的一个引导部可形成为V形槽，其他引导部可形成为U形槽。其他引导部的形状不特别地限制为特定形状，在一个示例中，只要其他引导部与引导部中的一个引导部的形状不同即可。在可选的示例中，全部引导部具有相同的形状。
在其他引导部的形状与引导部中的一个引导部的形状不同的情况下，可在镜筒130为自动调焦而竖直地运动时防止滚珠135的分离。在示例中，引导部中的至少一个可具有平坦表面或连接到倾斜部分的平坦表面。
磁性构件160设置在镜筒130的一个侧表面上，线圈150设置在安装于壳体120上的基板140的一个表面上，以与磁性构件160相对。作为示例，磁性构件160是包含具有磁性质的磁性材料的磁体或者是导体。
尽管图1中未示出，但是止动件可另外地设置在外壳110与镜筒130之间，以限制镜筒130的运动距离。在一个示例中，止动件是单个结构元件。在另一示例中，止动件由可操作地且机械地彼此连接的至少两个单独的板形成，以至少限制包括透镜的镜头模块的行进距离。此外，相机模块100还可包括安装在基板140的另一表面上的磁轭，以防止磁性构件160与线圈150之间产生的磁通量的泄漏。
示例中描述了交流(AC)电流用作位置确认信号且检测电压用作检测信号的结构，但是本申请不限于此。也就是说，可使用AC电压作为位置确认信号且使用AC电流作为检测信号的结构。
在本申请的各个附图中，将省略由相同的标号表示且具有相同功能的组件的重叠描述，在各个附图中，将描述彼此不同的内容。
图2是根据示例的用于控制相机模块的位置的装置的框图。图3是用于控制图2的示例的相机模块的位置的装置的电路图。
参照图2和图3，示出了根据示例的用于控制相机模块的位置的装置。
用于控制相机模块的位置的装置包括线圈150、磁性构件160、驱动器200、信号提取器300和位置检测器400。此外，用于控制相机模块的位置的装置还包括控制器500。
线圈150设置在安装于壳体120(见图1)的一侧上的基板140(见图1)的一个表面上，与磁性构件160相对。线圈150与磁性构件160分开，以通过电磁力向磁性构件160提供驱动力。
磁性构件160设置在镜筒130的一个侧表面上，并且由于来自线圈150的驱动力而运动。
驱动器200向线圈150输出或产生位置确认信号Sm。位置确认信号Sm包括特定频率分量Fmod。作为指示线圈150的阻抗的变化量而对镜筒130的驱动没有影响的频率，特定频率分量Fmod高于音频频率。作为示例，频率分量Fmod一般高于在20Hz至20000Hz范围内的音频频率。
作为示例，驱动器200向线圈150输出或产生独立于驱动信号Sdrv的位置确认信号Sm。作为另一示例，为了更精确且更迅速地控制闭环位置，驱动器200向线圈150输出或产生叠加驱动信号SDRV，在叠加驱动信号SDRV中，位置确认信号Sm和驱动信号Sdrv彼此叠加。
作为示例，位置确认信号Sm是包括至少一个特定频率分量Fmod的AC信号。位置确认信号Sm可以是正弦波信号、三角波信号、锯齿波信号、方波信号或其他类型的信号。
在每个示例中，位置确认信号Sm不限于上述信号，而可以是包括特定频率分量的任何AC信号。
例如，当驱动器200向线圈150施加驱动信号Sdrv时，随着电流流过线圈150，产生电磁力，并且由于电磁力，驱动力被提供到磁性构件160。
换句话说，驱动器200向线圈150施加驱动信号Sdrv，以将驱动力提供到磁性构件160。作为示例，当驱动器200向线圈150施加驱动信号Sdrv时，在线圈150中产生磁场，线圈150中产生的磁场与磁性构件160的磁场相互作用，以基于弗莱明左手定则产生使镜筒130在光轴方向(或与光轴方向垂直的方向)上运动的驱动力。
因此，驱动力驱动镜筒130在光轴方向或与光轴方向垂直的方向上运动。
作为示例，驱动器200包括被配置为向磁性构件160产生驱动信号的驱动器集成电路(IC)。
作为示例，响应于叠加驱动信号SDRV是叠加驱动电流IDRV，驱动信号Sdrv是由驱动器200产生的用于驱动镜筒130的DC电流。位置确认信号Sm是由驱动器200产生的用于确认镜筒130的位置且具有特定频率分量Fmod的AC电流。作为从线圈150提取的信号，检测信号Sd是包括特定频率分量Fmod的AC电压。
例如，在叠加驱动信号SDRV是叠加驱动电流IDRV时，叠加驱动电流IDRV由式1来表示：
[式1]
IDRV＝Idrv+im＝Idrv+k×sin(2×π×Fmod×t)
这里，Idrv是与驱动信号Sdrv对应的DC驱动电流，im是与位置确认信号Sm对应的AC位置确认电流，其由k×sin(2×π×Fmod×t)来限定。此外，k是位置确认电流的幅值。
位置确认信号Sm的大小k和特定频率分量Fmod处于大小(k)和特定频率分量(Fmod)对线圈150的电感变化量进行测量而对镜筒130的驱动没有影响的范围内。作为示例，位置确认信号Sm的大小k小于驱动信号的大小，以防止对镜筒130的驱动产生影响。此外，位置确认信号Sm的特定频率分量Fmod对镜筒130的驱动没有影响。这里，用语“对驱动没有影响”意思是频率对镜筒不发生运动或共振。
例如，位置确认信号Sm的大小k小于驱动信号的大小，位置确认信号Sm的特定频率分量Fmod高于音频频率。作为示例，在驱动信号的大小为100mA的情况下，位置确认信号Sm的大小k是5mA，位置确认信号Sm的特定频率分量Fmod是100kHz。
信号提取器300从叠加驱动信号SDRV进行提取，以产生包括特定频率分量Fmod的检测信号Sd。
作为示例，信号提取器300包括滤波器，所述滤波器从叠加驱动信号SDRV进行提取，以生成包括特定频率分量Fmod的AC检测信号Sd。
叠加驱动信号SDRV是叠加电流或叠加电压。在叠加驱动信号SDRV是叠加驱动电流IDRV的示例中，当叠加驱动电流IDRV流过线圈150时，信号提取器300从线圈150两端的电压(式2的VL)中提取AC检测电压Vd。
位置检测器400基于检测信号Sd产生与磁性构件160的位置对应的位置信号Sp。
位置检测器400利用检测信号Sd和位置确认信号Sm来检测线圈150的阻抗ZL，并且基于线圈150的阻抗来产生与磁性构件160的位置对应的位置信号Sp。换句话说，位置检测器400根据线圈150的基于磁性构件160的运动而改变的阻抗来检测磁性构件160的位置。
在检测信号Sd是检测电压Vd且位置确认信号Sm是位置确认电流im的示例中，利用检测电压Vd与位置确认电流im之间的比值来计算线圈150的阻抗。
如上所述，位置检测器400检测由驱动器200驱动的镜筒130的位置，具体来说，检测设置在镜筒130的一个侧表面上的磁性构件160的位置。位置检测器400向控制器500输出与磁性构件160的位置对应的位置信号Sp。
在这种情况下，位置检测器400计算线圈150的阻抗的大小和角度，以检测镜筒130的位置，这将参照图6和图7进行说明。
控制器500基于来自位置检测器400的位置信号Sp和位置参考信号Sref向驱动器200生成反馈信号Sf，以控制位置误差。
作为示例，控制器500将从位置检测器400提供的位置信号Sp与位置参考信号Sref进行比较，并且向驱动器200输出指示该比较的反馈信号Sf，以补偿与位置信号Sp和位置参考信号Sref之间的差对应的位置误差，从而精确地控制磁性构件160的位置。
在一个示例中，驱动器200、信号提取器300、位置检测器400和控制器500安装在基板140上，或者安装在与基板140分开的特定基板上，基板140或特定基板可以是柔性印刷电路板(FPCB)。在一个示例中，基板140是单个FPCB或者是通过例如焊接、熔接或诸如支架的连接器结合在一起的多个FPCB。基板140如图1所示地设置在壳体120上或者设置在镜筒130的内部中空部中。
这里，特定基板的位置不受特别地限制。换句话说，特定基板可设置在相机模块中。
此外，根据制造者的需要，驱动器200、信号提取器300、位置检测器400和控制器500可实施为一个集成电路(IC)并且可设置在一个基板上，或者可实施为两个或更多个集成电路并且可设置在一个基板或者两个或更多个基板上。这样的IC不限于设置在特定位置处，而是可设置在任意位置处。
参照图3，线圈150示出为电阻组件Rs和电感组件Lx，线圈150连接到多个开关元件(参照图3和图4)，因此叠加信号(SDRV＝Sdrv(DC)+Sm(AC))应用为音圈电机方案。
在下文中，驱动器200基于从控制器500接收的反馈信号Sf调节控制信号VDRV，从而校正驱动信号Sdrv。因此，驱动信号被提供到线圈150，从而可精确地调节镜筒130的位置。
作为示例，如图3中所示，驱动器200包括运算放大器OP1、第一低侧开关SL1(例如，MOS晶体管)和电阻器Rsen，并且还包括增益控制单元G。
当输入到运算放大器的控制信号VDRV是控制电压且叠加驱动信号SDRV是叠加驱动电流IDRV时，基于控制电压来确定流过电阻器Rsen的叠加驱动电流IDRV，并利用叠加驱动电流IDRV来确定电阻器Rsen两端的电压。在示例中，控制电压VDRV等于叠加驱动电流IDRV、电阻器Rsen的电阻和增益的乘积。作为示例，当增益控制单元G的增益为1时，电阻器Rsen两端的电压等于控制电压VDRV。在示例中，电阻器Rsen是实际电阻组件，或者是等效电路。
此外，图3中所示的驱动器是通过利用电阻器Rsen将电流信号改变为电压形式的信号来反馈的结构的示例。根据示例的驱动器不限于图3中所示的结构，而是可具有在没有电阻器Rsen的情况下复制电流信号的结构。
图4是根据示例的驱动器的电路图。
参照图3和图4，驱动器200可包括被双向驱动的全桥电路。以示例的方式示出全桥电路，但是本公开不限于此。可实施部分桥式电路而不是全桥电路，也可实施为Wheatstone电桥、Wien电桥、Maxwell电桥、H电桥、Fontana电桥、Kelvin电桥、桥式T电路、Carey Foster电桥或格式(Lattice)电桥。
全桥电路包括第一支路LG1和第二支路LG2，第一支路LG1具有串联连接在电源VDD与地之间的第一高侧开关SH1和第一低侧开关SL1，第二支路LG2具有串联连接在电源VDD与地之间的第二高侧开关SH2和第二低侧开关SL2。
这里，第一低侧开关SL1如图3中所示地包括在驱动器200中，或者可如图4中所示地位于驱动器200外部。
如图4中所示，线圈150连接在位于第一高侧开关SH1和第一低侧开关SL1之间的接入节点N与位于第二高侧开关SH2和第二低侧开关SL2之间的接入节点P之间。
在本示例中，当第一高侧开关SH1和第二低侧开关SL2断开且第二高侧开关SH2和第一低侧开关SL1接通时，线圈150中的驱动信号从第二高侧开关SH2流向第一低侧开关SL1。在本示例中，连接到第一低侧开关SL1的驱动器200调节流过线圈150的驱动信号。可选地，尽管附图中未示出，但是驱动器200连接到第二高侧开关。
另一方面，当第一高侧开关SH1和第二低侧开关SL2接通且第二高侧开关SH2和第一低侧开关SL1断开时，线圈150中的驱动信号从第一高侧开关SH1流向第二低侧开关SL2。在本示例中，连接到第二低侧开关SL2的驱动器(未示出)调节流过线圈150的驱动信号。可选地，尽管附图中未示出，但是驱动器可连接到第一高侧开关。
如上所述，驱动信号可双向地施加到线圈150，可根据双向驱动信号通过线圈150双向地产生驱动力，因此，由于来自线圈150的双向驱动力而使得镜筒在光轴方向上或在与光轴方向垂直的方向上运动。
在位置确认信号Sm是AC位置确认电流im且检测信号Sd是AC检测电压Vd的示例中，当驱动器200将AC位置确认电流(AC电流)施加到线圈150时，测量线圈150两端的AC检测电压Vd，从而可测量线圈150的阻抗。
因此，在镜筒130的第一位置处当AC位置确认电流im施加到线圈时线圈150两端的第一AC检测电压(图8的Vd1)与之后在镜筒130从第一位置运动到的第二位置处当AC位置确认电流im施加到线圈150时线圈150两端的第二AC检测电压(图8的Vd2)不同。因此，检测线圈150两端的AC检测电压，从而识别镜筒的位置。
由于线圈150与磁性构件160之间的间隔变化、其间的叠置区域等而引起的磁场变化和涡电流变化导致可发生线圈的阻抗的变化量，这可能会引起检测信号的幅值、最大值、相位或均方根(RMS)上的不同。
因此，位置检测器400基于由信号提取器300提取的检测信号检测线圈150的阻抗的变化，用于位置识别。
关于根据示例的相机模块中位置检测原理的描述，在驱动过程中，线圈150和磁性构件160中形成静态磁场。当AC位置确认信号Sm被施加到线圈时，磁场改变为动态磁场。由于上述动态磁场，在磁性构件160中产生涡电流。
当随时间改变的磁场流过导体时，产生涡电流(或涡流)。当磁场改变时，在导体中产生电子的循环电流。在这种情况下，该循环电流称为涡电流。涡电流具有阻碍或阻止通过磁性构件的磁场改变的方向。当磁性构件(或导体)在磁场中运动或者变化的磁场通过静态的导体时，产生涡电流。此外，当磁性构件(或导体)在变化的磁场中运动时，产生涡电流。当存在磁场的强度或方向的变化时，在磁场中的除了磁性构件(或导体)的边界点以外的任何部分中产生涡电流。
然后，当线圈150与磁性构件160之间的间隔、其间的叠置区域等存在差异时，磁性构件160中的涡电流改变。因此，由涡电流的变化导致的磁场的变化对线圈有影响，因此出现线圈的阻抗的变化。
作为示例，磁性构件的由于AC位置确认信号而产生的涡电流的变化和磁性构件的磁场的变化根据线圈与磁性构件之间的相对位置(例如，间隔、区域等)而产生，并且所述变化反映在线圈的阻抗中。
如前所述，由于线圈150与磁性构件160之间的间隔、其间的叠置区域的变化而导致出现磁场的变化或涡电流的变化。结果，出现线圈的阻抗的变化量。
将参照图5A、图5B、图5C和图5D描述线圈150与磁性构件160之间的叠置区域的示例。
图5A、图5B、图5C和图5D是轴方向的示意图以及示出根据示例的线圈相对于磁性构件的相对位置的示意图。
图5A是根据示例的在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的线圈和磁性构件的示意图。图5B是根据示例的磁性构件相对于线圈的常规位置的示意图。图5C是根据示例的在Z轴方向上上升的磁性构件相对于线圈的位置的示意图。图5D是根据示例的在Z轴方向上下降的磁性构件相对于线圈的位置的示意图。
参照图5A，如图1中所示，线圈150和磁性构件160布置为彼此相对。Z轴方向是指光轴方向，X轴方向和Y轴方向是指与光轴方向垂直的方向。
图5B中所示的磁性构件160设置在与预设默认值对应的常规位置处。在这种情况下，线圈与磁性构件之间的确定驱动力的叠置区域是区域A1。
图5C中所示的磁性构件160设置在由于线圈150的在第一方向(例如，向上的方向)上的驱动信号而沿Z轴方向上升的位置中。在本示例中，线圈与磁性构件之间的确定线圈150与磁性构件160之间的电磁场强度的叠置区域改变为小于区域A1的区域A2。
图5D中所示的磁性构件160设置在由于线圈150的在第二方向(例如，向下的方向)上的驱动信号而沿Z轴方向下降的位置中。在本示例中，线圈150与磁性构件160之间的确定线圈与磁性构件之间的电磁场强度的叠置区域改变为小于区域A1的区域A3。
如前所述，在磁性构件160在Z轴方向上运动的示例中，线圈150与磁性构件160之间的叠置区域改变为A1、A2或A3，因此线圈150与磁性构件160之间的电磁场强度改变，使得线圈150的电感变化。
如上所述，当线圈150的阻抗在作为驱动信号的AC位置确认电流被供应到线圈150的过程期间改变时，线圈150两端的AC电压根据线圈150的阻抗的这种改变而改变。
根据示例，具有高磁导率的磁性构件和/或由磁性材料形成的涂料设置在磁性构件160与线圈150之间，以提高根据磁性构件160的位置的移动的线圈150的电感的变化率。
作为示例，在叠加驱动信号SDRV是叠加驱动电流IDRV的情况下，信号提取器300从线圈150的信号中提取包括特定频率分量Fmod的检测电压Vd，并且向位置检测器400提供检测电压。
位置检测器400利用叠加驱动电流IDRV中包括的位置确认电流im以及检测电压Vd来检测线圈150的阻抗ZL的大小|ZL|或阻抗角度θ。位置检测器400还利用线圈150的阻抗ZL的大小|ZL|和阻抗角度θ来检测磁性构件160的位置(即，镜筒130的位置)。
图6是根据示例的位置检测器的示意图。
参照图6，位置检测器400包括幅值检测器410。
作为示例，幅值检测器410利用来自信号提取器300的检测信号Sd以及位置确认信号Sm检测线圈150的阻抗ZL的大小|ZL|，并且基于线圈150的阻抗的大小|ZL|输出与磁性构件160的位置对应的位置信号Sp。
在本示例中，阻抗的大小|ZL|通过式2表示：
[式2]
VL＝IDRV×|ZL|
这里，VL是线圈两端的电压，IDRV是流到线圈的叠加驱动电流，|ZL|是线圈的阻抗的大小。
此外，线圈150的阻抗的大小|ZL|通过式3表示：
[式3]
这里，Rs是线圈150的电阻分量，Lx是线圈150的电感分量，Fmod(特定频率分量)一般高于在20Hz至20000Hz范围内的音频频率。
作为示例，由于线圈150的电感的变化量非常小，因此幅值检测器410包括被配置为放大电感的变化量的放大电路。
图7是根据示例的位置检测器的另一示意图。
参照图7，位置检测器400包括相位检测器420。
相位检测器420利用来自信号提取器300的检测信号Sd以及位置确认信号Sm检测线圈150的阻抗ZL的角度θ，并且基于线圈150的阻抗的角度θ输出或产生与磁性构件160的位置对应的位置信号Sp。
相位检测器420从线圈150的阻抗的角度θ的变化检测磁性构件160的位置。
这里，阻抗的角度θ通过式4表示：
[式4]
在位置确认信号Sm是AC电流im且检测信号Sd是AC电压Vd的示例中，相位检测器420检测来自信号提取器300的检测电压Vd与位置确认电流im之间的相位差。
作为示例，相位检测器420输出具有与相位差对应的脉宽的脉冲信号。
例如，脉冲的幅值根据检测电压Vd与位置确认电流im之间的相位差来确定。作为示例，相位检测器420包括过零电路，以测量检测电压Vd与位置确认电流im的相位。
图8是根据示例的叠加驱动信号、位置确认信号、驱动信号、第一检测信号和第二检测信号的示意图。
在图8中，IDRV是与叠加驱动信号对应的叠加驱动电流，im是与位置确认信号对应的位置确认电流，Idrv是与驱动信号Sdrv对应的驱动电流，Vd1和Vd2分别是与由信号提取器300提取的检测信号Sd对应的第一检测电压和第二检测电压。
如上面所阐述的，根据示例，不使用诸如霍尔传感器的另外的感测单元，使得制造成本降低，空间效率提高，功耗降低，用于控制相机模块的位置的装置的小型化是可能的。
此外，通过一个线圈来执行感测和驱动，并且通过一个线圈按照对驱动没有影响的感测方案来执行闭环位置控制，使得更稳定且更精确地执行位置控制。
此外，简化了在制造用于控制相机模块的位置的装置的时候可能出现的缺陷元件以及工艺，使得可实现附加效果以及直接效果。根据示例，用于控制相机模块的位置的装置不包括另外的传感器，使得用于控制相机模块的位置的装置简单地应用到光学防抖(OIS)致动器或光学变焦功能以及自动调焦致动器。
通过硬件组件来实现执行本申请中描述的操作的图2、图3和图7中的检测器、磁性构件、信号提取器、驱动器，所述硬件组件被配置为执行本申请中描述的通过硬件组件执行的操作。可用于执行本申请中描述的操作的硬件组件的示例在适当的情况下包括控制器、传感器、生成器、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、积分器以及被配置为执行本申请中描述的操作的任意其他电子组件。在其他示例中，通过计算硬件(例如，通过一个或更多个处理器或计算机)来实现执行本申请中描述的操作的一个或更多个硬件组件。可通过一个或更多个处理元件实现处理器或计算机，例如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或者被配置为以定义的方式响应并且执行指令以获得期望的结果的任意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(或连接到)存储有通过处理器或计算机执行的指令或软件的一个或更多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件可执行诸如操作***(OS)和在所述OS上运行的一个或更多个软件应用的指令或软件，以执行本申请中描述的操作。
硬件组件还可响应于指令或软件的执行来存取、操纵、处理、创建和存储数据。为简单起见，单数的术语“处理器”或“计算机”可用于描述在本申请中所描述的示例，但在其他示例中，可使用多个处理器或计算机，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，或者包括这二者。例如，可通过单个处理器或者两个或更多个处理器或者处理器和控制器来实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。可通过一个或更多个处理器或者处理器和控制器来实现一个或更多个硬件组件，可通过一个或更多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器来实现一个或更多个其他硬件组件。一个或更多个处理器或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有任意一个或更多个不同的处理配置，其示例包括单处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多重处理装置、单指令多数据(SIMD)多重处理装置、多指令单数据(MISD)多重处理装置和多指令多数据(MIMD)多重处理装置。
虽然本公开包括特定的示例，但是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理解为描述性含义，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***、构造、装置或者电路中的组件和/或用其他组件或者它们的等同物进行替换或者补充描述的***、构造、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，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 (22)

1.一种用于控制相机模块的位置的装置，包括：
磁性构件，设置在所述相机模块的镜筒上；
线圈，与所述磁性构件相对地设置；
驱动器，被配置为向所述线圈提供包括特定频率分量的位置确认信号；
信号提取器，被配置为从所述线圈的信号中提取包括所述特定频率分量的检测信号；及
位置检测器，被配置为基于所述检测信号提供与所述磁性构件的位置对应的位置信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动器被配置为向所述线圈提供叠加驱动信号，在所述叠加驱动信号中，所述位置确认信号与驱动信号彼此叠加。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述位置检测器被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号检测所述线圈的阻抗，并且被配置为基于所述线圈的所述阻抗提供与所述磁性构件的所述位置对应的所述位置信号。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述驱动信号是直流电流，所述位置确认信号是包括所述特定频率分量的交流电流，并且所述检测信号是包括所述特定频率分量的交流电压。
5.根据权利要求2所述的装置，所述装置还包括：
控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器提供反馈信号，以控制位置误差。
6.一种用于控制相机模块的位置的装置，包括：
磁性构件，设置在所述相机模块的镜筒上；
线圈，与所述磁性构件相对地设置；
驱动器，被配置为向所述线圈提供包括特定频率分量的位置确认信号；
信号提取器，被配置为从所述线圈的信号中提取包括所述特定频率分量的检测信号；及
位置检测器，被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号检测所述线圈的阻抗的大小，并被配置为基于所述线圈的所述阻抗的大小提供与所述磁性构件的位置对应的位置信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述驱动器被配置为向所述线圈提供叠加驱动信号，在所述叠加驱动信号中，所述位置确认信号与驱动信号彼此叠加。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述驱动信号是直流电流，所述位置确认信号是包括所述特定频率分量的交流电流，并且所述检测信号是包括所述特定频率分量的交流电压。
9.根据权利要求7所述的装置，所述装置还包括：
控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器产生反馈信号，以控制位置误差。
10.一种用于控制相机模块的位置的装置，包括：
磁性构件，设置在所述相机模块的镜筒上；
线圈，与所述磁性构件相对地设置；
驱动器，被配置为向所述线圈提供包括特定频率分量的位置确认信号；
信号提取器，被配置为从所述线圈的信号中提取包括所述特定频率分量的检测信号；及
位置检测器，被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号检测所述线圈的阻抗的角度，并被配置为基于所述线圈的所述阻抗的所述角度提供与所述磁性构件的位置对应的位置信号。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述驱动器被配置为向所述线圈提供叠加驱动信号，在所述叠加驱动信号中，所述位置确认信号与驱动信号彼此叠加。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述驱动信号是直流电流，所述位置确认信号是包括所述特定频率分量的交流电流，并且所述检测信号是具有所述特定频率分量的交流电压。
13.根据权利要求11所述的装置，所述装置还包括：
控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器提供反馈信号，以控制位置误差。
14.一种用于相机模块的装置，包括：
磁性构件，设置在所述相机模块的镜筒上，与被配置为驱动所述磁性构件的线圈相对；
驱动器，被配置为产生包括特定频率分量的位置确认信号；
信号提取器，被配置为从所述线圈两端的电压中提取包括所述特定频率分量的检测电压，并且输出指示所述检测电压的检测信号；及
位置检测器，被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号计算所述线圈的阻抗的大小和角度，以检测所述镜筒的位置并输出指示所述位置的位置信号。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述驱动器向所述线圈产生独立于驱动信号的所述位置确认信号。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，利用所述检测信号和所述位置确认信号之间的比值计算所述线圈的所述阻抗，这里，所述检测信号是检测电压，并且所述位置确认信号是位置确认电流。
17.根据权利要求14所述的装置，所述装置还包括：
控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器生成反馈信号，以控制所述磁性构件的位置误差。
18.一种用于相机模块的装置，包括：
线圈，安装在所述相机模块的壳体的侧部上，与磁性构件相对，以向所述磁性构件提供驱动力；
驱动器，被配置为向所述线圈产生包括与驱动信号叠加的位置确认信号的叠加驱动信号；
信号提取器，被配置为从所述线圈两端的电压中提取检测电压，并且输出指示所述检测电压的检测信号，其中，所述检测信号包括特定频率分量，所述检测信号是所述线圈的阻抗的变化量；及
位置检测器，被配置为利用所述检测信号和所述位置确认信号检测所述线圈的所述阻抗，并且基于所述线圈的所述阻抗产生与所述磁性构件的位置对应的位置信号。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述叠加驱动信号是叠加驱动电流，并且所述驱动器产生作为直流电流的所述驱动信号，以驱动所述相机模块的镜筒。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述驱动器产生作为交流电流的所述位置确认信号，以确认所述相机模块的镜筒的位置。
21.根据权利要求18所述的装置，其中，所述驱动器包括双向驱动的全桥电路。
22.根据权利要求18所述的装置，所述装置还包括：
控制器，被配置为基于来自所述位置检测器的所述位置信号以及位置参考信号，向所述驱动器生成反馈信号，以控制所述磁性构件的位置误差。
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