CN102468803A - 音圈电机的控制方法及镜头对焦系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种音圈电机的控制方法，将该音圈电机的线圈电流的总变动量分割为多次变动，每次变动的时间为该音圈电机的弹簧谐振周期的二分之一，因而大幅降低该弹簧的谐振程度，使该音圈电机快速稳定。该控制方法应用在镜头对焦系统，可缩短对焦时间。

Description

音圈电机的控制方法及镜头对焦系统
技术领域
本发明系有关一种音圈电机的控制方法，尤指一种应用在镜头对焦系统的音圈电机的控制方法。
背景技术
如图1所示，在镜头对焦系统中，控制电路10控制音圈马达12的线圈电流IL，以控制镜头14的位置。在音圈电机12中，弹簧16的一端固定，另一端连接可移动的电磁铁18，在电磁铁18的另一侧有磁铁20，线圈电流IL经过电磁铁18的线圈22产生磁力与磁铁20交互作用，因此可藉控制线圈电流IL的大小前后移动电磁铁18。镜头14与电磁铁18连动，因此可藉移动电磁铁18而调整镜头14的位置。当要前后移动镜头14时，控制电路10改变线圈电流IL的大小，因而改变电磁铁18的磁力大小，造成弹簧16瞬间受力，藉由磁力和弹簧力量的平衡来决定镜头14的位移d。然而，参照图1及图2，当线圈电流IL瞬间变动大小A，弹簧16会产生大振幅的谐振，此谐振的振幅随时间逐渐变小，因而造成镜头14前后摆动，直到经过一段时间后，弹簧16的谐振力量消逝，镜头14才稳定下来。因此，每次移动镜头14，都需要等待一段很长的对焦时间。
目前已知改善谐振的方法是减缓线圈电流IL的变动斜率，以减少弹簧16瞬间受力的能量，缩减弹簧16谐振的振幅。不过，由于线圈电流IL的变动斜率固定，当镜头14需要的位移d较大时，线圈电流IL的变动时间也会相对较长。近来镜头14的体积越来越小，重量也越来越轻，使得弹簧16受到少量的作用力便会有较大振幅的谐振现象产生，因此需要更缓和的线圈电流IL的变动斜率以减少弹簧16的瞬间受力，导致音圈电机12需要更久的时间才能达到稳态。
因此，一种能有效抑制弹簧谐振，加快音圈电机稳定的控制方法，乃为所冀。
发明内容
本发明的目的之一，在于提出一种抑制音圈电机的弹簧谐振的控制方法。
本发明的目的之一，在于提出一种加快音圈电机稳定的控制方法。
本发明的目的之一，在于提出一种缩短对焦时间的镜头对焦系统。
根据本发明，一种音圈电机的控制方法系将该音圈电机的线圈电流的总变动量分割为多次变动，每次变动的时间为该音圈电机的弹簧谐振周期的二分之一。
根据本发明，一种镜头对焦系统包括音圈电机及控制电路。该控制电路将该音圈电机的线圈电流的总变动量分割为多次变动，每次变动的时间为该音圈电机的弹簧谐振周期的二分之一。
藉由弹簧谐振的特性，本发明可大幅降低弹簧的谐振程度，使音圈电机快速稳定，进而缩短对焦时间。
附图说明
图1为镜头对焦系统的示意图；
图2为习知的音圈电机的控制方法及其产生的镜头位移的示意图；
图3A为本发明改善音圈电机的弹簧谐振的第一实施例的示意图；
图3B为图3A的控制方法在n＝1时的示意图；
图3C为图3A的控制方法在n＝2时的示意图；
图4为图3A的控制方法抑制弹簧谐振的示意图；
图5为图3A的控制方法得到的镜头位移的示意图；
图6A为本发明改善音圈电机的弹簧谐振的第二实施例的示意图；
图6B为图6A的控制方法在n＝1时的示意图；
图6C为图6A的控制方法在n＝2时的示意图；
图7为图6A的控制方法抑制弹簧谐振的示意图；
图8A为本发明改善音圈电机的弹簧谐振的第三实施例的示意图；
图8B为图8A的控制方法在n＝1时的示意图；
图8C为图8A的控制方法在n＝2时的示意图；以及
图9为图8A的控制方法抑制弹簧谐振的示意图。
主要元件符号说明：
10 控制电路
12 音圈电机
14 镜头
16 弹簧
18 电磁铁
20 磁铁
22 线圈
24 弹簧的谐振波形
26 弹簧的谐振波形
28 弹簧的谐振波形
30 弹簧的谐振波形
32 弹簧的谐振波形
34 弹簧的谐振波形
36 弹簧的谐振波形
38 弹簧的谐振波形
40 弹簧的谐振波形
42 弹簧的谐振波形
44 弹簧的谐振波形
具体实施方式
参照图2，就一个既定的音圈电机而言，其弹簧的谐振具有特定的谐振周期Tres，本发明将利用此特性抑制音圈电机的弹簧谐振。
图3A系本发明改善音圈电机的弹簧谐振的第一实施例的示意图。参照图1及图3A，当要移动镜头14时，所需要的线圈电流IL的总变量为A，控制电路10会把A分成2n+1次变动，n为正整数，每次变动的时间为弹簧16的谐振周期Tres的二分之一。在此实施例中，第1次及第2n+1次变动的电流变动量为A/4n，其余变动的电流变动量皆为A/2n。例如，参照图3B，在n＝1时，线圈电流IL的变动次数为3，第1次及第3次变动的电流变动量为A/4，第2次变动的电流变动量为A/2。若n＝2，如图3C所示，线圈电流IL分为5次变动，第1次及第5次变动的电流变动量为A/8，第2～4次变动的每次电流变动量为A/4。n的值由设计者决定，可以是固定的，也可以是不固定的。
图4说明图3A的控制方法抑制弹簧谐振的原理。以n＝1为例，在时间t1时，线圈电流IL第1次变动，电流变动量为A/4，如波形24所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp11的谐振；在时间t2时，线圈电流IL第2次变动，电流变动量为A/2，如波形26所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp12的谐振；在时间t3时，线圈电流IL第3次变动，电流变动量为A/4，如波形28所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp13的谐振。由于第1次及第3次变动的电流变动量皆为A/4，第2次变动的电流变动量为A/2，因此振幅Amp11＝Amp13＝(Amp12)/2。参照图4，以T3期间为例，波形24的振幅为+Amp11，波形26的振幅为-Amp12，波形28的振幅为+Amp13，所有波形的振幅相互抵消，结果如图5所示，弹簧16几乎没有振荡，因此镜头14在被移动至设定位置后，几乎是立即稳定。
图6A系本发明改善音圈电机的弹簧谐振的第二实施例的示意图。参照图1及图6A，当要移动镜头14时，所需要的线圈电流IL的总变量为A，控制电路10把A分成2(n+1)次变动，n为正整数，每次变动的时间为弹簧16的谐振周期Tres的二分之一，第1次及第2(n+1)次变动的电流变动量为A/2(2n+1)，其余变动的电流变动量都为A/(2n+1)。如图6B所示，在n＝1时，线圈电流IL的变动次数为4，第1次及第4次变动的电流变动量为A/6，第2次及第3次变动的电流变动量皆为A/3。在图6C中，n＝2，线圈电流IL分为6次变动，第1次及第6次变动的电流变动量为A/10，第2～5次变动的每次电流变动量为A/5。
图7系在图6A的控制方法中各弹簧谐振彼此抵消的示意图，以n＝1为例，在时间t1时，线圈电流IL第1次变动，电流变动量为A/6，如波形30所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp21的谐振；在时间t2时，线圈电流IL第2次变动，电流变动量为A/3，如波形32所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp22的谐振；在时间t3时，线圈电流IL第3次变动，电流变动量为A/3，如波形34所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp23的谐振；在时间t4时，线圈电流IL第4次变动，电流变动量为A/6，如波形36所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp24的谐振。由于第1次及第4次变动的电流变动量皆为A/6，第2次及第3次变动的电流变动量皆为A/3，因此振幅Amp21＝Amp24＝(Amp22)/2＝(Amp23)/2。以T4期间为例，波形30的振幅为-Amp21，波形32的振幅为+Amp22，波形34的振幅为-Amp23，波形36的振幅为+Amp24，所有波形的振幅相互抵消，因此弹簧16几乎没有振荡。
图8A系本发明改善音圈电机的弹簧谐振的第三实施例的示意图。参照图1及图8A，当要移动镜头14时，所需要的线圈电流IL的总变量为A，控制电路10把A分成2n次变动，n为正整数，每次变动的时间为弹簧16的谐振周期Tres的二分之一，每次变动的电流变动量皆为A/2n。在n＝1时，如图8B所示，线圈电流IL的变动次数为2，每次变动的电流变动量为A/2。在n＝2时，如图8C所示，线圈电流IL分为4次变动，每次变动的电流变动量为A/4。
图9系在图8A的控制方法中各弹簧谐振彼此抵消的示意图，以n＝2为例，在时间t1时，线圈电流IL第1次变动，电流变动量为A/4，如波形38所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp31的谐振；在时间t2时，线圈电流IL第2次变动，电流变动量为A/4，如波形40所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp32的谐振；在时间t3时，线圈电流IL第3次变动，电流变动量为A/4，如波形42所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp33的谐振；在时间t4时，线圈电流IL第4次变动，电流变动量为A/4，如波形44所示，此次变动将使弹簧16产生振幅为Amp34的谐振。由于每次变动的电流变动量皆为A/4，因此振幅Amp31＝Amp32＝Amp33＝Amp34。以T4期间为例，波形38的振幅为-Amp31，波形40的振幅为+Amp32，波形42的振幅为-Amp33，波形44的振幅为+Amp34，所有波形的振幅相互抵消，因此弹簧16几乎没有振荡。
上述的三种控制方法是本发明的较佳实施例，本发明并不限于这三种控制方法，只要是将线圈电流的总变量分割为多次变动，每次变动的时间为弹簧谐振周期的二分之一，都在本发明的范畴内。

Claims (4)

1.一种音圈电机的控制方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤：
(A)得知所述的音圈电机的线圈电流的总变动量；以及
(B)将所述的总变动量分割为2n+1次变动，每次变动的时间为所述的音圈电机的弹簧谐振周期的二分之一，n为正整数，第1次及第2n+1次变动的电流变动量为所述的总变量的1/4n，其余变动的电流变动量为所述的总变量的1/2n。
2.一种音圈电机的控制方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤：
(A)得知所述的音圈电机的线圈电流的总变动量；以及
(B)将所述的总变动量分割为2(n+1)次变动，每次变动的时间为所述的音圈电机的弹簧谐振周期的二分之一，n为正整数，第1次及第2(n+1)次变动的电流变动量为所述的总变量的1/2(2n+1)，其余变动的电流变动量为所述的总变量的1/(2n+1)。
3.一种音圈电机的控制方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤：
(A)得知所述的音圈电机的线圈电流的总变动量；以及
(B)将所述的总变动量分割为2n次变动，每次变动的时间为所述的音圈电机的弹簧谐振周期的二分之一，n为正整数，每次变动的电流变动量为所述的总变量的1/2n。
4.一种镜头对焦系统，其特征在于，所述的系统包括：
音圈电机；以及
控制电路连接所述的音圈电机，以控制所述的音圈电机的线圈电流；
其中，要使所述的线圈电流产生一总变动量时，所述的控制电路将所述的总变动量分割为多次变动，每次变动的时间为所述的音圈电机的弹簧谐振周期的二分之一。
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