[发明专利]用于摄像模块中的自动聚焦致动器的自校准振铃补偿

说明书

相关申请的交叉引用：本申请依据35 U.S.C.§119(e)要求2011年6月29日递交的、题目为“用于摄像模块中的自动聚焦致动器的自校准振铃补偿(Self-Calibrated RingingCompensation for an Autofocus Actuator in a Camera Module)”的临时申请序号No.61/502,788；以及2012年6月26日递交的、题目为“用于摄像模块中的自动聚焦致动器的自校准振铃补偿(Self-Calibrated Ringing Compensation for an Autofocus Actuator in aCamera Module)”的非临时申请序号No.13/533,039的权益，该临时申请和非临时申请的主题通过引用被并入本文。

技术领域

本发明总地涉及一种摄像模块中的致动器驱动器，更具体地，涉及利用自校准振铃补偿来改进基于音圈电机(VCM)或其他具有谐振行为的致动器的摄像模块的自动聚焦收敛时间。VCM的自由振荡频率和阻尼系数被校准，并且用于控制驱动VCM的灌电流(sinkcurrent)。

背景技术

照相手机(camera phone)已经成为市场上快速增长的消费电子设备，并且微型摄像模块(camera module)被包括在这些电话中。尺寸和成本对于这些摄像模块总是最重要的，而实际的摄像装置(camera)性能也处于高需求。具体地讲，摄像模块的发展由对高分辨率的需求推动。为了最佳地利用增加的分辨率，需要有效的且快速的自动聚焦(AF)来伴随像素的增加。现今，自动聚焦已变为大多数摄像模块中的标准特征，其后，使得能够实现更多的摄像装置特征，包括光学变焦、快门控制和图像稳定。

自动聚焦依赖于透镜驱动器快速地移动摄像模块的透镜以便实现图像聚焦的能力。典型的透镜致动器可以基于数字式步进电机、压电电机、MEMS致动器或音圈电机(VCM)。透镜驱动器根据所使用的透镜致动器而不同。例如，透镜驱动器产生驱动数字式步进电机或压电电机的电压或者驱动VCM的电流。基于VCM的透镜致动器用在多于90％的当前摄像模块中，因此，需要透镜驱动器来产生大多数最新式摄像模块中的透镜的快速定位和自动聚焦所需的电流。

基于VCM的透镜致动器相对于微型扬声器在概念和操作上是相似的。透镜镜筒被线圈缠绕，该线圈紧邻一个永磁体或一组磁体放置。弹簧将透镜镜筒保持处于与无功耗相关联的无限聚焦位置(即，停留位置)处。当灌电流被注入到音圈中时，由线圈中的电流与永磁体的相互作用生成的洛伦兹力使透镜镜筒移到由该洛伦兹力与弹簧回程力之间的力平衡确定的静止位置。图1A图示说明了基于VCM的透镜致动器的透镜位移与灌电流之间的典型关系100。灌电流需要超过阈值电流，以引起自停留位置的任何位移。超过阈值电流，透镜位移与灌电流具有线性关系，直到它达到最大位移为止。尽管它在聚焦位置处有电流消耗，但是基于VCM的透镜致动器是机械上鲁棒的、抗震的并且表现出相对低的滞后现象的低成本解决方案。

闭环自动聚焦方法用于将基于VCM的摄像模块中的透镜移到其聚焦位置。图1B图示说明了基于标准爬山算法的闭环自动聚焦方法中的自动聚焦值(AFV)与透镜位置之间的关系150。AFV与图像质量相关联，并且示例性AFV是图像的对比度。在粗扫描步骤中，灌电流以相对大的电流阶跃(current step)增加，以允许从零快速地扫描到最大位移的透镜位移。AFV被分析以指示图像质量，具体地讲，AFV峰值被大致识别。在随后的细扫描步骤中，透镜被以较小的阶跃移回到与AFV峰值相关联的位置，并且在最后的定位步骤中被安置到聚焦位置。聚焦位置接近于与粗扫描步骤中的AFV峰值相关联的位置，并且可以在细扫描中被准确地识别。

弹簧加载的(spring-loaded)VCM系统被建模为阻尼谐振荡器，因此，在自动聚焦过程中的每个透镜定位子步骤期间，在透镜在目标位置处稳定下来之前，透镜位置与过冲和振荡相关联。图2图示说明了与由阶跃灌电流驱动的、基于VCM的透镜致动器相关联的透镜位置的示例性时序图200。当电流阶跃施加于VCM时，透镜镜筒从其停留位置移动，过冲到峰值位置，以其自由振荡频率振荡，并且在目标透镜位置处稳定下来。这样的过冲-振荡-稳定过程可能花费高达100-200毫秒(即，5-10个振荡周期)的稳定时间，来完成闭环自动聚焦中的每个透镜定位子步骤。该稳定时间可能不适用于能够以快速的自动聚焦速率捕捉静止图像和视频帧的大多数最新式摄像模块。

发明内容