CN101350550A - 相机马达及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种相机马达的驱动方法，驱动该相机马达的镜头于不同焦点之间作切换，于该镜头从其中一焦点向另一焦点切换一次的过程中，将输入的电压分割成若干电压方波的形式多次驱动该镜头向对应的焦点位置运动，于一次对焦过程中若干次分别驱动该相机马达作动，以避免相机马达于焦点切换时出现卡位，实现镜头的平稳移动与精确对焦。

Description

相机马达及其驱动方法
技术领域
本发明是涉及一种相机马达，特别是涉及一种分段式对焦的相机马达的驱动方法。
背景技术
随着数字技术的不断发展，电子技术广泛应用于照相机领域，数字影像技术得以迅速发展，照相机智能化程度越来越高。特别是近年来附有数字照相功能的移动电话及PDA(个人数字助理)等便携式电子装置也在快速向高性能、多功能方向发展，数码相机镜头模组轻薄短小和高性能、高品质的设计要求成为发展的趋势。
一般相机马达结构包括镜头及驱动镜头移动的马达，该马达包括永久磁石及线圈座，该线圈座上缠有线圈，通过改变对线圈供电的电流方向使线圈产生交替变化的磁场，与永久磁石的磁场相互作用推动镜头做伸缩移动实现相机对焦功能。为满足相机高品质之需求，必然要求相机具有高精度的对焦功能，现有技术中，于相机马达对焦过程中持续输入恒定的电压以不断地驱动镜头运动，直至镜头停止在相应的对焦位置。然而该相机马达受限于加工过程，镜头与马达之间难以形成理想的光滑平面，使用该驱动方法使镜头于第一、第二焦点之间转换时，容易出现卡位，而由于驱动电压的恒定性，容易导致该镜头因卡位不能平稳移动，从而影响对焦的精度，最终影响相机品质，无法适应现今电子产品高性能的发展需求。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种能使得镜头平稳移动与精确对焦的相机马达及其驱动方法。
一种相机马达的驱动方法，驱动该相机马达的镜头于不同焦点之间作切换，于该镜头从其中一焦点向另一焦点切换一次的过程中，将输入的电压分割成若干电压方波的形式多次驱动该镜头向对应的焦点位置运动。
一种相机马达，包括一镜筒、收容于镜筒内的一镜头、与镜筒固定的一永久磁石、分设于永久磁石两侧的上、下线圈座及分别缠绕于上、下线圈座的上、下线圈，该上、下线圈被施加电压后驱动永久磁石于上、下线圈座之间移动，进而带动镜头在不同焦点之间作伸缩运动，该镜头从其中一焦点向另一焦点切换一次的对焦过程中，施加于该上、下线圈的电压被分割成若干电压方波的形式以多次驱动该镜头向对应的焦点位置运动。
与现有技术相比，该相机马达的驱动方法中，相机马达从一焦点向另一焦点切换一次的过程中，将输入的电压分割成若干电压方波的形式多次驱动该相机马达向对应的焦点位置运动，以避免相机马达于焦点切换时出现卡位现象，实现镜头的平稳移动与精确对焦。
附图说明
下面参照附图，结合实施例对本发明作进一步描述。
图1是一相机马达的结构示意图。
图2是本发明相机马达的驱动方法所形成的驱动电压波形信号的第一实施例的示意图。
图3是图1所示的相机马达对焦于第一焦点的结构简示图。
图4是图1所示的相机马达对焦于第二焦点的结构简示图。
图5是本发明相机马达的驱动方法所形成的驱动电压波形信号的第二实施例的示意图。
图6是本发明相机马达的驱动方法所形成的驱动电压波形信号的第三实施例的示意图。
具体实施方式
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，为本发明相机马达的第一实施例，包括一两段式对焦的相机马达，可应用于数字照相机、照相手机、照相监视器材或其它照相镜头产品，该相机马达包括一壳体10、一置于壳体10内的镜头组20、一套设于镜头组20外围中部的永久磁石30、分设于永久磁石30两侧的上、下线圈座60a、60b以及分别缠绕于线圈座60a、60b上的上、下线圈50a、50b。
该壳体10收容镜头组20、永久磁石30及分别有缠绕上、下线圈50a、50b的上、下线圈座60a、60b于其内部，包括一内部中空的方柱状的外壳11、分设于壳体10上、下两端的一上盖12及一底座14。该底座14为一中央设有开口(未标示)的方形框体，一影像感测器40收容于该底座14的开口内。该镜头组20包括一镜筒21及设于该镜筒21内的一镜头22。该镜筒21为一圆柱状的壳体，中央形成圆柱状的收容空间，镜头22收容于该镜筒21的收容空间内。该永久磁石30环设于镜筒21的外表面大致中央的位置，与镜头组20贴合固定形成一整体。该上、下线圈座60a、60b相对设置且分别套设于镜筒21的上、下两端，每一线圈座60a、60b包括一环形壁63a、63b及于环形壁63a、63b靠近永久磁石30的一端折弯向外延伸的折边65a、65b，折边65a与折边65b之间的距离大于该永久磁石30的轴向高度，即永久磁石30在线圈50a、50b通电激励下，可在折边65a与折边65b之间自由移动，并带动镜头组20运动而实现对焦功能，详如下述。上、下线圈50a、50b分别缠绕于环形壁63a、63b上，与相机内部的供电电源(图未示)连接，该电源经一电压整流电路(图未示)后而输出稳定的方波电压，该电压整流电路可以是一微控制器芯片(MCU)、一中央处理器芯片(CPU)或一任意已知的方波产生电路等将输入电压调整形成特定幅值的电压方波。该上、下线圈座60a、60b由导磁材料，如铁等制成，以加强线圈50a、50b所产生的磁场。
相机马达工作时，该线圈50a、50b通电激磁后产生磁场，与永久磁石30相互作用推动该镜头组20与永久磁石30一起上下运动，当永久磁石30与上线圈座60a的折边65a相抵靠而使镜头22对焦于第一焦点，或当永久磁石30与下线圈座60b的折边65b相抵靠而使镜头22对焦于第二焦点。如图2所示，为本发明相机马达的驱动方法的第一实施例，可适用于分段式对焦或变焦的相机马达，所示为相机马达输入电压的波形信号示意图，其中横轴和纵轴分别代表时间和线圈50a、50b的输入电压。现以上述两段式对焦的相机马达为例，请同时参照图3及图4，所示分别为该相机马达使用本驱动方法对焦于两不同焦点位置时的结构简示图，上、下线圈50a、50b串联并以相反的方向分别缠绕于上、下线圈座60a、60b的环形壁63a、63b上，通电后两线圈50a、50b于同一时间内分别产生相反方向的磁场，假设该永久磁石30的上为N极，下为S极，位于上、下线圈50a、50b之间，当该永久磁石30定位于靠近上线圈50a的位置时，镜头22对焦于第一焦点的位置(图3所示)，相反，当永久磁石30定位于靠近下线圈50b的位置时，镜头22对焦于第二焦点的位置(图4所示)。
该相机马达于第一焦点与第二焦点之间切换一次所需的时间为一次对焦时间T，现假设相机马达的镜头22初始位于如图4所示的第二焦点，当向图3所示的第一焦点运动时，于第一驱动时间(T0，T1)内多次施加正相的驱动电压，每施加一次正相的驱动电压，均使得上线圈50a产生上为N极，下为S极的磁场，下线圈50b产生上为S极，下为N极的磁场，即上、下线圈50a、50b于邻近永久磁石30的一端均为S极，如图3所示，上线圈50a与永久磁石30相互吸引，下线圈50b与永久磁石30相互排斥，共同推动永久磁石30向靠近上线圈50a的方向运动，使镜头22对焦于第一焦点。该第一驱动时间(T0，T1)的时长即为一次对焦时间T，经电压整流电路后，该多次施加正相的驱动电压分割形成4个连续的、周期为T/4的电压方波，每一电压方波的前半个周期内幅值为+V0，后半个周期内幅值为0。时间(T1，T2)内施加电压为0，上、下线圈50a、50b断电消磁，永久磁石30吸引与之靠近的上线圈座60a而仍然定位于该第一焦点。反之，当该相机马达从第一焦点向第二焦点位置运动时，于第二驱动时间(T2，T3)内多次施加反相的驱动电压，每施加一次反相的驱动电压，均使上、下线圈50a、50b分别产生一于邻近永久磁石30的一端为N极的磁场，如图4所示，上线圈50a与永久磁石30相互排斥，下线圈50b与永久磁石30相互吸引，共同推动永久磁石30向靠近下线圈50b的方向运动，定位于图4所示的第二焦点位置。该第二驱动时间(T2，T3)的时长同样为一次对焦时间T，该第二驱动时间(T2，T3)内的输入电压经电压整流电路后同样分割形成为4个连续的、周期为T/4的电压方波，不同的是，该每一电压方波的前半个周期内幅值为-V0，后半个周期内幅值为0。
每一方波的前半个周期内输入正电压+V0或负电压-V0时，线圈50a、50b通电激磁而驱动镜头22向对应的焦点方向运动，后半个周期内输入电压为0时，线圈50a、50b断电消磁而暂停驱动镜头22运动，因此，该一次对焦时间T内每当输入电压经历一个方波周期的变换，便产生一次驱动，即于一次对焦时间T内连续形成多次驱动。在本实施例中，由于一次对焦时间T内经历四个方波周期，因此连续形成四次驱动。镜头22于第一焦点与第二焦点之间切换时，镜头组20由静止状态变为运动状态，该多次驱动可避免由于惯性和镜头组20在运动的过程中与线圈座60a、60b之间存在较大的摩擦等原因出现的卡位，使镜头22平稳地运动而保证了对焦的精度。具体实施时，一次对焦时间T一般于30～50ms(millisecond)之间变化，该一次对焦时间T内方波的个数变化以不大于10为佳，以保证每一方波周期内输入电压+V0、-V0能使线圈50a、50b产生持续时间足够长的磁场，且在具体实施时，每一方波周期内输入电压+V0、-V0的时长可大于输入电压0的时长。
如图5所示，为本发明相机马达的驱动方法的第二实施例。其与第一实施例的区别在于，于一次对焦时间T内包括2个幅值相反的电压方波，形成所述电压方波时，即于一次对焦过程中，首先于一次对焦时间T的前部分时间(T00，T0)、(T22，T2)内施加一驱动镜头22向与相应对焦方向的相反方向运动的电压-V1、+V1，然后紧接于后部分时间(T0，T1)、(T2，T3)内施加一驱动镜头22向相应对焦方向运动的电压+V1、-V1，其中该前部分时间(T00，T0)、(T22，T2)的时长不大于该一次对焦时间T的十分之一，以保证驱动该镜头22向相应对焦方向的相反方向运动的时间足够短，而不会影响镜头22于时间(T0，T1)、(T2，T3)内平稳地向对焦方向运动。
仍以上述两段式对焦的相机马达为例，假设该相机马达的镜头22起始位于第二焦点位置(如图4所示)，首先于时间(T00，T0)内对相机马达施加反相的驱动电压-V1，线圈50a，50b激磁产生磁场，于邻近永久磁石30的一端均为N极，产生一推动永久磁石30向靠近下线圈50b的方向运动的力，如图4所示，由于相机马达已对焦于第二焦点，即永久磁石30已与下线圈座60b的折边65b相抵靠，且施加该反相的驱动电压-V1的时长足够短，因此线圈50a，50b产生的磁场仅形成一推动永久磁石30向靠近下线圈50b的方向继续运动的趋势，继而产生一推动永久磁石30向上线圈50a所在方向运动的反作用力。然后于时间(T0，T1)内立即施加正相的驱动电压+V1，使上、下线圈50a、50b中的磁场交换方向，于邻近永久磁石30的一端均为S极，如图3所示，从而推动永久磁石30从该第二焦点向靠近上线圈50a的方向运动，定位对焦于第一焦点。镜头22于第一、第二焦点之间切换时，镜头组20由静止状态变为运动状态，在施加一驱动镜头组20向对焦方向运动的驱动电压+V1之前，首先施加一驱动镜头组20向与对焦方向反向运动的稳定电压-V1，一方面使镜头组20在运动前与对应线圈座即下线圈座60b的接触平衡，进而使镜头组20可平稳地反向运动而保证对焦的精度。另一方面，产生可推动镜头组20向对焦方向运动的反作用力，减小驱动镜头组20向对焦方向运动时所需的驱动电压，从而达到省电的效果。镜头22在下一对焦时间(T22，T3)内的运动原理与上述相同，只是驱动方向相反而已，在此不赘述。
如图6所示，为本发明相机马达的驱动方法的第三实施例，该电压波形信号示意图的横轴和纵轴仍然分别代表时间和线圈50a、50b的输入电压，于一次对焦时间T内包括若干幅值相同、连续的电压方波及一位于该若干电压方波之前的幅值反相的电压方波，本实施例中，一次对焦时间T内，包括对焦后段时间(T0，T1)、(T2，T3)内的4个驱动镜头22向相应焦点位置运动的电压方波+V1、-V1，及1个对焦前段时间(T00，T0)、(T22，T2)内驱动镜头22向与相应焦点位置的相反方向运动的电压方波-V1、+V1，其中该前段时间(T00，T0)、(T22，T2)的时长约为一次对焦时间T的十分之一。假设该相机马达的镜头22起始位于第二焦点位置(如图4所示)，首先于时间(T00，T0)内施加一驱动镜头22向第二焦点位置运动的反相电压-V1，使镜头组20与对应的线圈座即下线圈座60b接触平稳并产生一驱动镜头组20向第一焦点位置运动的反作用力，然后紧接于时间(T0，T1)内连续四次施加驱动镜头22向第一焦点位置运动的正相电压+V1，于时间(T0，T1)内连续形成四次驱动，驱动镜头22平稳地运动而对焦于第一焦点。同理，该相机马达的镜头22由第一焦点向第二焦点作切换时，首先于时间(T22，T2)内施加正相电压+V1，使镜头组20与对应的上线圈座60a接触平稳并产生一驱动镜头组20向第二焦点位置运动的反作用力，再紧接于时间(T2，T3)内连续四次施加反相电压-V1，驱动镜头22平稳地运动而对焦于第二焦点。

Claims (9)

1.一种相机马达的驱动方法，驱动该相机马达的镜头于不同焦点之间作切换，其特征在于：于该镜头从其中一焦点向另一焦点切换一次的过程中，将输入的电压分割成若干电压方波的形式多次驱动该镜头向对应的焦点位置运动。
2.如权利要求1所述的相机马达的驱动方法，其特征在于：输入的电压被分割成多个连续的方向相同的电压方波。
3.如权利要求2所述的相机马达的驱动方法，其特征在于：输入的电压被分割成四个连续的电压方波，每一电压方波的周期为在不同焦点之间切换一次所需对焦时间的四分之一，每一电压方波的前半个周期内输入正电压或者负电压，后半个周期内输入电压为0。
4.如权利要求1所述的相机马达的驱动方法，其特征在于：输入的电压被分割成方向相反的两个电压方波，前一电压方波对应的时间长度不大于在不同焦点之间切换一次所需对焦时间的十分之一。
5.如权利要求1所述的相机马达的驱动方法，其特征在于：输入的电压被分割成多个连续的方向相同的电压方波及1个位于该多个连续的电压方波之前且反相的电压方波。
6.一种相机马达，其特征在于：包括一镜筒、收容于镜筒内的一镜头、与镜筒固定的一永久磁石、分设于永久磁石两侧的上、下线圈座及分别缠绕于上、下线圈座的上、下线圈，该上、下线圈被施加电压后驱动永久磁石于上、下线圈座之间移动，进而带动镜头在不同焦点之间作伸缩运动，其特征在于：该镜头从其中一焦点向另一焦点切换一次的对焦过程中，施加于该上、下线圈的电压被分割成若干电压方波以多次驱动该镜头向对应的焦点位置运动。
7.如权利要求6所述的相机马达，其特征在于：所述施加于上、下线圈的电压被分割成多个连续的电压方波，该多个连续的电压方波中每一电压方波的前半个周期内对上、下线圈输入正电压或者负电压，后半个周期内输入电压为0。
8.如权利要求6所述的相机马达，其特征在于：所述施加于上、下线圈的电压被分割成2个反相的电压方波，前一电压方波对应的时间长度不大于在不同焦点之间切换所需一次对焦时间的十分之一。
9.如权利要求6所述的相机马达，其特征在于：所述施加于上、下线圈的电压被分割成多个连续的电压方波及1个位于该多个连续的电压方波之前且反相的电压方波，该多个连续的电压方波中每一电压方波的前半个周期内对上、下线圈输入正电压或者负电压，后半个周期内输入电压为0。
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