霍爾元件控制電路的製作方法
2023-09-23 13:31:40 8
專利名稱：霍爾元件控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於向霍爾元件提供恆電流的偏置電流的霍爾元件控制電路。
背景技術：
霍爾元件是用於檢測對象物的位置的元件，例如用於攝像機的自動調焦控制中的透鏡位置的檢測等中。為了排除元件偏差、環境變化的影響，一般對霍爾元件進行恆電流驅動(例如，參照專利文獻1、2)。專利文獻1 日本特開2009-156642號公報專利文獻2 日本特開2006-79471號公報
發明內容
發明要解決的問題在可攜式電話機、智慧型手機中大多搭載有攝像機，搭載了自動調焦功能的攝像機也已實用化。對搭載在這種可攜式終端上的攝像機組件及其輸入輸出布線越來越要求小型化以及簡化。本發明是鑑於這種狀況而完成的，其目的在於提供一種簡化攝像機組件及其輸入輸出布線的技術。用於解決問題的方案本發明的一個方式的霍爾元件控制電路，經由布線構件與霍爾元件相連接並控制霍爾元件，具備第一端子，其用於向霍爾元件的高電位側輸入端子提供偏置電壓；第二端子，其用於向霍爾元件的低電位側輸入端子提供地電位；電晶體，其源極端子與電源電位相連接，其漏極端子與第一端子相連接；以及運算放大器，其對規定的設定電壓與第一端子的電壓進行差動放大，控制電晶體的柵極電壓。本發明的另一方式是一種調焦控制電路。該調焦控制電路搭載在攝像裝置上，所述攝像裝置具備透鏡、用於調整該透鏡的位置的驅動元件以及用於檢測該透鏡的位置的位置檢測元件，其中，所述調焦控制電路具備均衡器(equalizer)，其根據基於霍爾元件的輸出信號所確定的透鏡的位置與從外部設定的透鏡的目標位置之間的差，來生成用於使透鏡的位置與目標位置一致的控制信號；PWM調製部，其生成與由均衡器生成的控制信號相應的PWM信號；驅動部，其根據由PWM調製部生成的PWM信號來生成用於驅動驅動元件的驅動電流；以及上述的霍爾元件控制電路。本發明的另一方式是一種攝像裝置。該裝置具備透鏡；攝像元件，其將透過透鏡的光轉換為電信號；驅動元件，其用於調整透鏡的位置；霍爾元件，其用於檢測透鏡的位置；圖像信號處理部，其根據攝像元件的輸出信號來決定透鏡的目標位置；以及上述的調焦控制電路，其用於驅動驅動元件。發明的效果根據本發明，能夠簡化攝像機組件及其輸入輸出布線。
圖1是表示搭載了包含本發明的實施方式所涉及的霍爾元件控制電路的調焦控制電路的攝像裝置的結構的圖。圖2是用於說明由圖像信號處理部決定透鏡的目標位置的處理的圖。圖3是用於說明比較例所涉及的攝像機組件、調焦控制電路以及布線構件的安裝例的圖。圖4是表示比較例所涉及的霍爾元件以及恆電流驅動電路的結構例的電路圖。圖5是用於說明本發明的實施方式所涉及的攝像機組件、調焦控制電路以及布線構件的安裝例的圖。圖6是表示本發明的實施方式所涉及的霍爾元件以及恆電流驅動電路的結構例1 的電路圖。圖7是表示本發明的實施方式所涉及的霍爾元件以及恆電流驅動電路的結構例2 的電路圖。附圖標記說明5 透鏡；10 攝像機組件；12 音圈馬達；14 霍爾元件；20 攝像元件；30 霍爾元件控制電路；32 差動放大電路；34 恆電流驅動電路；0P2 運算放大器；MPl :p溝道型電晶體；MP2 :p溝道型電晶體；R12 電阻；42 低通濾波器；44 模擬/數字轉換電路；50 均衡器；52 減法電路；54 伺服電路；60 :PWM調製部；70 :H橋驅動部；80 圖像信號處理部； 100 調焦控制電路；200 布線構件；500 攝像裝置。
具體實施例方式圖1是表示搭載了包括本發明的實施方式所涉及的霍爾元件控制電路30的調焦控制電路100的攝像裝置500的結構的圖。攝像裝置500具備透鏡5 ；音圈馬達(VCM) 12 ； 霍爾元件14 ；攝像元件20 ；圖像信號處理部(ISP =Image Signal Processor) 80 ；以及調焦控制電路100。在此，省略畫出圖像編碼引擎、記錄介質等與自動調焦控制無關的結構要素。攝像元件20將透過作為光學部件的透鏡5的光信號轉換為電信號並輸出到圖像信號處理部80。對攝像元件20能夠採用CXD傳感器或者CMOS圖像傳感器。音圈馬達12是調整透鏡5的位置的元件，根據從調焦控制電路100提供的驅動信號使透鏡5在光軸方向上移動。由此，調整透鏡5與攝像元件20之間的焦點距離。霍爾元件14是用於檢測透鏡5的位置的元件。音圈馬達12以及霍爾元件14設置在一個致動器(以下，在本說明書中稱作攝像機組件10(參照圖3、圖5))上。圖像信號處理部80處理從攝像元件20輸出的圖像信號。在本實施方式中，主要根據從攝像元件20輸出的圖像信號來決定透鏡5的目標位置。圖2是用於說明由圖像信號處理部80決定透鏡5的目標位置的處理的圖。當通過將快門按鈕按下一半等來使自動調焦功能有效時，圖像信號處理部80將用於使透鏡5以規定的步長進行移動的控制信號發送給調焦控制電路100。此時，圖像信號處理部80算出透鏡5在各位置處時拍攝得到的各圖像信號的銳度(sharpness)。例如，能夠通過對各圖像信號進行高通濾波來提取各圖像信號的邊緣成分，對各圖像信號的邊緣成分進行累積由此求出銳度。圖像信號處理部80將銳度為最大值的透鏡5的位置決定為對焦位置。返回到圖1，調焦控制電路100具備霍爾元件控制電路30、低通濾波器42、模擬/ 數字轉換電路44、均衡器50、PWM調製部60以及H橋驅動部70。此外，在調焦控制電路100 由單片LSI構成的情況下，低通濾波器42也可以設置在晶片外。霍爾元件控制電路30是控制霍爾元件14的電路，包括差動放大電路32以及恆電流驅動電路34。差動放大電路32將霍爾元件14的輸出端子間的電位差進行放大並作為位置信號而輸出。霍爾元件14固定在構成調焦控制機構的框體上，輸出與固定在透鏡5上的磁體所產生的磁場的磁通密度相應的電壓。當磁通密度根據透鏡5的移動而發生變化時， 霍爾元件14的輸出電壓也與該變化成比例地發生變化。因而，能夠根據霍爾元件14的輸出電壓推測出透鏡5的位置。此外，即使設為將霍爾元件14固定在透鏡5上而將磁體固定在框體上的結構，也能夠根據霍爾元件14的輸出電壓推測透鏡5的位置。後面說明恆電流驅動電路；34。低通濾波器42去除從差動放大電路32輸出的位置信號的高頻成分。模擬/數字轉換電路44將從低通濾波器42輸出的位置信號從模擬值轉換為數字值。均衡器50根據基於霍爾元件14的輸出信號所確定的透鏡5的位置與從外部(在此為圖像信號處理部80)設定的透鏡5的目標位置之間的差，生成用於使透鏡5的位置與目標位置一致的控制信號。以下，更具體地進行說明。均衡器50包括減法電路52以及伺服電路M。減法電路52算出從霍爾元件14輸出的位置信號與從圖像信號處理部80輸入的目標位置信號之間的差，並將該差作為誤差信號而輸出。在透鏡5的位置位於目標位置的情況下，該差為零。伺服電路M生成用於抵消從減法電路52輸出的誤差信號的信號，並將該信號輸出到 PWM調製部60。PWM調製部60生成與由均衡器50生成的控制信號相應的PWM信號。更具體地說， 將從均衡器50輸入的控制信號轉換為具有與該數字值相應的佔空比的脈衝信號。H橋驅動部70根據由PWM調製部60生成的PWM信號生成用於驅動音圈馬達12的驅動電流，該音圈馬達12改變透鏡5的位置。更具體地說，生成具有與從PWM調製部60輸入的PWM信號相應的電流方向以及電流量的驅動電流，並提供給音圈馬達12。由此，能夠使透鏡5向目標位置移動以及收斂。圖3是用於說明比較例所涉及的攝像機組件10、調焦控制電路100以及布線構件 200的安裝例的圖。調焦控制電路100經由布線構件200與攝像機組件10(更具體地說霍爾元件14以及音圈馬達12)相連接。在該比較例中，調焦控制電路100包括第一端子T la、第二端子T2a、第三端子 T3a、第四端子T4a、第五端子T5a、第六端子T6a以及第七端子T7a。與此對應地，攝像機組件10包括第一端子Tib、第二端子T2b、第三端子T3b、第四端子T4b、第五端子T5b、第六端子T6b以及第七端子T7b。分別相對應的端子間是通過布線來電連接的。在此，布線構件200是由薄膜狀的撓性布線形成的。此外，在圖3中以相同的粗細來描繪了 7根布線，但是實際上地布線在撓性布線的整個背面被設置為地層。該地層起到屏蔽效果。第一端子Tla、Tlb間的布線是用於從調焦控制電路100向霍爾元件14傳遞高電位側偏置電壓的布線。在圖3中傳遞電源電壓。第五端子T5a、T5b間的布線是用於從調焦控制電路100向霍爾元件14傳遞低電位側偏置電壓的布線。第三端子T3a、T3b間的布線是用於從霍爾元件14向調焦控制電路100傳遞正電位側輸出電壓的布線。第四端子T4a、 T4b間的布線是用於從霍爾元件14向調焦控制電路100傳遞負電位側輸出電壓的布線。第二端子T2a、T2b間的布線是地布線。第六端子T6a、T6b間的布線是用於從調焦控制電路100向音圈馬達12傳遞正側的驅動信號的布線。第七端子T7a、T6b間的布線是用於從調焦控制電路100向音圈馬達12 傳遞負側的驅動信號的布線。在本說明書中不關注音圈馬達12的驅動，因此在以下的說明中忽略考慮第六端子T6a、T6b間的布線以及第七端子T7a、T7b間的布線。圖4是表示比較例所涉及的霍爾元件14以及恆電流驅動電路34的結構例的電路圖。在調焦控制電路100側的恆電流驅動電路34中，在電源電位Vdd和地電位之間串聯連接有N溝道型電晶體Mnl和電阻Rl。對運算放大器OPl的非反轉輸入端子輸入規定的設定電壓Vt，對運算放大器OPl的反轉輸入端子輸入N溝道型電晶體Mnl與電阻Rl之間的連接點電壓。運算放大器OPl的輸出端子與N溝道電晶體Mnl的柵極端子相連接。對霍爾元件14的第一端子Tlb輸入作為高電位側偏置電壓的電源電位Vdd。對霍爾元件14的第五端子I^b輸入作為低電位側偏置電壓的N溝道型電晶體Mnl與電阻Rl之間的連接點電壓。根據下述式⑴來定義霍爾元件14的輸出電壓V。V = α · I · B …(式 1)α表示元件參數，I表示偏置電流，B表示磁通密度。在圖4中，對霍爾元件14進行恆電流驅動。S卩，運算放大器OPl通過控制N溝道型電晶體Mnl的柵極電壓，將N溝道型電晶體Mnl和電阻Rl之間的連接點電壓控制為恆定， 通過控制使得在霍爾元件14中流過恆電流的偏置電流。此外，在圖4中省略畫出霍爾元件 14的輸出電壓路徑，但是霍爾元件14的輸出電壓經由第三端子T3a、T3b間的布線以及第四端子T4a、T4b間的布線輸入到差動放大電路32的兩個輸入端子。圖5是用於說明本發明的實施方式所涉及的攝像機組件10、調焦控制電路100以及布線構件200的安裝例的圖。與圖3相比，其結構省略了調焦控制電路100的第五端子 T5a、攝像機組件10的第五端子恥以及兩個端子間的布線。圖6是表示本發明的實施方式所涉及的霍爾元件14以及恆電流驅動電路34的結構例1的電路圖。在調焦控制電路100側的恆電流驅動電路34中，在電源電位Vdd和第一端子Tla間連接有ρ溝道型電晶體Mpl。更詳細地說，ρ溝道型電晶體Mpl的源極端子連接在電源電位Vdd上，ρ溝道型電晶體Mpl的漏極端子連接在第一端子Tla上。對運算放大器0P2的反轉輸入端子輸入規定的設定電壓Vt，對運算放大器0P2的非反轉輸入端子輸入第一端子Tla的電壓，運算放大器0P2的輸出端子連接在P溝道型電晶體Mpl的柵極端子上。運算放大器0P2對規定的設定電壓Vt和第一端子Tla的電壓進行差動放大，並控制P溝道型電晶體Mpl的柵極電壓。通過該控制，經由第一端子Tla提供給霍爾元件14的第一端子Tlb的偏置電壓維持為恆電壓。經由第二端子Th對霍爾元件 14的第二端子T2b提供地電位。圖7是表示本發明的實施方式所涉及的霍爾元件14以及恆電流驅動電路34的結構例2的電路圖。結構例2是採用電流鏡(current mirror)結構的例子。具備串聯連接P 溝道型電晶體Mp2和電阻R12而成的第二串聯電路，該第二串聯電路相對於將P溝道型電晶體Mpl和霍爾元件14串聯連接而成的第一串聯電路構成電流鏡電路。運算放大器0P2將P溝道型電晶體Mp2與電阻R12之間的連接點電壓用作霍爾元件14的高電位側輸入端子電壓的鏡電壓。即，運算放大器0P2對規定的設定電壓Vt和該連接點電壓進行差動放大，並控制P溝道型電晶體Mpl以及P溝道型電晶體Mpl的柵極電壓。當比較圖3、圖5時，在圖5中布線構件200作為負責傳遞霍爾元件14的輸入輸出電壓的布線，由從霍爾元件控制電路30向霍爾元件14傳遞偏置電壓的布線、從霍爾元件 14向霍爾元件控制電路30傳遞正電位側輸出電壓的布線、從霍爾元件14向霍爾元件控制電路30傳遞負電位側輸出電壓的布線以及地布線這四根布線構成。與此相對，在圖3中由五根布線構成。如以上所說明的那樣，根據本實施方式，通過向霍爾元件14的高電位側輸入端子提供恆電壓來進行恆電流驅動，能夠簡化攝像機組件及其輸入輸出布線。一般在進行恆電流驅動的情況下，在其對象元件的低電位側輸入端子與地之間大多設置N溝道型電晶體。 這是因為，與P溝道型電晶體相比，N溝道型電晶體的導通電阻更低，電流效率更高。與此相對，在本實施方式中，通過在霍爾元件14的高電位側輸入端子和電源電位之間設置P溝道型電晶體，能夠將攝像機組件10以及調焦控制電路100的各自的端子數削減一個。這是因為，霍爾元件14的低電位側輸入端子能夠轉用於地端子。另外，也能夠將布線構件200的布線數削減一根。以上，根據幾個實施方式說明了本發明。該實施方式是例示性的，本領域技術人員應理解這些各結構要素、各處理過程的組合能夠存在各種變形例以及這些變形例也落入本發明的保護範圍內。在以上的實施方式中，說明了將音圈馬達用作驅動元件的例子，但是也可以使用壓電元件。本實施方式也能夠應用於對壓電元件等的移動對象的位置信號進行反饋控制使該移動對象移動的情況。
權利要求
1.一種霍爾元件控制電路，經由布線構件與霍爾元件相連接並控制所述霍爾元件，該霍爾元件控制電路的特徵在於，具備第一端子，其用於向所述霍爾元件的高電位側輸入端子提供偏置電壓； 第二端子，其用於向所述霍爾元件的低電位側輸入端子提供地電位； 電晶體，其源極端子與電源電位相連接，其漏極端子與所述第一端子相連接；以及運算放大器，其對規定的設定電壓與所述第一端子的電壓進行差動放大，控制所述電晶體的柵極電壓。
2.根據權利要求1所述的霍爾元件控制電路，其特徵在於，所述電晶體和所述霍爾元件串聯連接形成第一串聯電路，所述霍爾元件控制電路還具備將其它電晶體和電阻串聯連接形成的第二串聯電路，其中，該第二串聯電路相對於第一串聯電路構成電流鏡電路，所述運算放大器將所述其它電晶體與所述電阻之間的連接點電壓用作所述霍爾元件的高電位側輸入端子電壓的鏡電壓。
3.根據權利要求1或者2所述的霍爾元件控制電路，其特徵在於，還具備 第三端子，其接收所述霍爾元件的高電位側輸出電壓的提供；以及第四端子，其接收所述霍爾元件的低電位側輸出電壓的提供。
4.根據權利要求1或2所述的霍爾元件控制電路，其特徵在於，所述布線構件作為負責傳遞所述霍爾元件的輸入輸出電壓的布線，由如下四根布線構成從所述霍爾元件控制電路向所述霍爾元件傳遞偏置電壓的布線； 從所述霍爾元件向所述霍爾元件控制電路傳遞正電位側輸出電壓的布線； 從所述霍爾元件向所述霍爾元件控制電路傳遞負電位側輸出電壓的布線；以及地布線。
5.根據權利要求3所述的霍爾元件控制電路，其特徵在於，所述布線構件作為負責傳遞所述霍爾元件的輸入輸出電壓的布線，由如下四根布線構成從所述霍爾元件控制電路向所述霍爾元件傳遞偏置電壓的布線； 從所述霍爾元件向所述霍爾元件控制電路傳遞正電位側輸出電壓的布線； 從所述霍爾元件向所述霍爾元件控制電路傳遞負電位側輸出電壓的布線；以及地布線。
全文摘要
霍爾元件控制電路簡化攝像機組件及其輸入輸出布線。第一端子(T1a)是用於向霍爾元件(14)的高電位側輸入端子(T1b)提供偏置電壓的端子。第二端子(T2b)是用於向霍爾元件(14)的低電位側輸入端子(T2b)提供地電位的端子。P溝道型電晶體(Mp1)的源極端子連接在電源電位上，漏極端子連接在第一端子上。運算放大器(OP2)對規定的設定電壓和第一端子(T1a)的電壓進行差動放大來控制P溝道型電晶體(Mp1)的柵極電壓。
文檔編號G02B7/28GK102355551SQ201110150859
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月3日 優先權日2010年6月3日
發明者永井宏樹, 津田廣之, 神谷知慶, 蔵武 申請人:安森美半導體貿易公司