CN104467612B - 一种音圈电机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控制方法及镜头对焦系统，通过控制音圈电机的线圈电流，使线圈从中间位移处移到目标位置处的电流和从初始位置处移动到中间位移处的电流关于中间点(I1/2,t1/2)中心对称，从而使得所述音圈电机的线圈到达目标位置处时的速度为零，本发明的控制方法能有效消除音圈电机的谐振，并且控制时间短。
Description
技术领域
本发明涉及音圈电机控制领域，更具体地说，涉及一种音圈电机控制方法及镜头对焦系统。
背景技术
音圈电机以其体积小，响应快等显著优势在手机拍照对焦系统中被广泛应用，参考图1所示为音圈电机调焦示意图，音圈电机11包括有弹簧15、电磁铁12和磁铁17，音圈电机11中的线圈16电流IM经过电磁铁12的线圈产生磁力与磁铁17相互作用，因此可藉此移动电磁铁12。因此，音圈电机控制电路13控制调节音圈电机11中的线圈电流IM，通过调节电流的大小以控制棱镜镜头14的位置，从而实现手机对焦。
然而，由于弹簧在移动过程中存在的谐振会使线圈在目标位置附近来回振荡，要使其稳定在目标位置需要一定的时间，这样势必影响了手机的对焦时间，现有技术中为使音圈电机能够快速稳定在固定的位置，采用将线圈的电流分割的方法，如专利申请号为201010534384.7中的控制方案，其根据音圈电机的谐振周期将电流的变化分割成若干段。这种方案虽然能够有效消除音圈电机的震荡，但是调节时间最短也要半个谐振周期。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种新的音圈电机控制方法及镜头对焦系统，通过控制音圈电机的线圈电流，使线圈从中间位移处移到目标位置处的电流和从初始位置处移动到中间位移处的电流关于中间点(I1/2,t1/2)中心对称，从而使得所述音圈电机的线圈到达目标位置处时的速度为零，本发明的控制方法能有效消除音圈电机的谐振，并且控制时间短。
依据本发明的一种音圈电机控制方法，包括以下步骤：
1)根据音圈电机的线圈所需要移动的距离计算出线圈达到中间位移处的电流值；
2)通过改变音圈电机中的线圈电流使音圈电机的线圈从初始位置处运动至中间位移处；
3)当音圈电机移动至中间位移处时，控制音圈电机的线圈电流，使线圈从中间位移处移到目标位置处的电流和从初始位置处移动到中间位移处的电流关于中间点中心对称，从而使得所述音圈电机的线圈到达目标位置处时的速度为零，其中，所述中间点为中间位移处的电流值和到达中间位移处的时间所确定的点。
进一步的，在步骤2)中具体还包括：
通过位移传感器获得所述中间位移的位置或是通过音圈电机在二阶模拟公式下根据给定的电流激励获得所述中间位移的位置，其中，所述二阶模拟公式为：
优选的，所述音圈电机的线圈电流波形为：从中间位移处移到目标位置处的电流为预设的有效宽度的脉冲波形。
依据本发明的一种镜头对焦系统，所述的系统包括：
镜头、与镜头固定连接的音圈电机以及音圈电机控制电路，
所述音圈电机控制电路用以控制所述音圈电机中的线圈电流，
并且，使线圈从中间位移处移到目标位置处的电流和从初始位置处移动到中间位移处的电流关于中间点中心对称，从而使得所述音圈电机的线圈到达目标位置处时的速度为零，其中，所述中间点为中间位移处的电流值和到达中间位移处的时间所确定的点。
根据上述的一种音圈电机控制方法及镜头对焦系统，通过控制音圈电机的线圈电流，使线圈从中间位移处移到目标位置处的电流和从初始位置处移动到中间位移处的电流关于中间点(I1/2,t1/2)中心对称，从而使得所述音圈电机的线圈到达目标位置处时的速度为零，本发明的控制方法能有效消除音圈电机的谐振，并且控制时间短。
附图说明
图1所示为音圈电机调焦示意图；
图2所示为依据本发明的音圈电机控制方法的第一实施例的电流示意图；
图3所示为依据本发明的第一实施例的工作波形图；
图4所示为依据本发明的音圈电机控制方法的第二实施例的电流示意图；
图5所示为依据本发明的音圈电机控制方法的第三实施例的电流示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
参考图2所示为依据本发明的音圈电机控制方法的一种电流示意图；所示的音圈电机控制方法应用于镜头对焦系统中，例如可应用于手机镜头对焦系统中，其音圈电机的结构如图1所示，对应的电路结构和标号在下文中直接引用。所述的音圈电机控制方法具体包括步骤：
1)根据所需要移动的距离计算出线圈达到中间位移处的电流值：
根据安培定则，音圈电机在给定的电流下所受到的安培力为F安＝BIML，方向向右，其中，B为磁场强度，IM为线圈流过的电流，L为通电线圈总长度在垂直于磁场强度平面上的映射。因此，当线圈16通电后，由于电磁铁12与磁铁17相互作用来移动电磁铁12，由此弹簧15也相应移动，弹簧15移动也将相应地产生弹力F弹＝KX，方向向左，K为弹性系数，X为线圈的移动位移，当安培力与弹簧弹力相等时，线圈受到的合力为零，此时线圈达到平衡，有IM＝KX/BL，因此，当获得音圈电机的线圈所需要移动的距离时，可以根据上述计算出线圈达到中间位移处的电流值，例如，当线圈的初始位置为X0，目标位置为X1，则其中间位移处的位置为：X1/2＝(X0+X1)/2。而根据上述的线圈平衡时公式可以计算出初始位置时的电流值为IM0＝KX0/BL，目标位置时的电流值为IM1＝KX1/BL，因此，根据上述各公式可获得中间位移处的电流值为：I1/2＝(IM0+IM1)/2。
2)根据线圈的位移和电流的关系式计算得出音圈电机的线圈在给定的电流激励下，到达中间位移处的时间。
根据音圈电机系统的工作原理，可对音圈电机系统进行建模获得音圈电机的阶跃响应可由二阶系统的阶跃响应函数近似表示为：
公式(1)为音圈电机的瞬态位移和电流的关系式，其中，ωn为自然振荡频率，Tvib为阻尼振荡周期，ζ为阻尼比，ΔI为电流的变化量，Δx为位移的变化量，k1为稳定时线圈位移与线圈电流的比值。例如，在图2所示的实施例中，通过计算得知，在阻尼振荡周期Tvib＝0.01s，ζ＝0.03的音圈电机在阶跃电流的激励下，如目标稳态位移已知，在t＝0.16Tvib时，音圈电机的线圈运动到稳态位移的一半，因此，通过计算可以得知在给定电流激励下，线圈达到中间位移的时间。在图2所示实施例中，假定初始位移为0，初始时间为0，在获得目标位移后，线圈电流从0变为Itarget，Itarget为到达目标位置时的稳态电流值，根据公式(1)可知在经过0.16Tvib时间后，线圈会达到中间位移处。
3)通过上述的步骤1)和步骤2)，可以确定以时间t为横轴，以电流I为纵轴的点坐标，即(I1/2，t1/2)的坐标位置，例如图2中的A点的坐标。
当音圈电机11移动至中间位移处时，控制音圈电机的线圈电流IM，使线圈从中间位移处移到目标位置处的电流和从初始位置处移动到中间位移处的电流关于中间点中心对称，从而使得所述音圈电机的线圈到达目标位置处时的速度为零，其中，所述中间点为中间位移处的电流值和到达中间位移处的时间所确定的点，即是图2中的点A。
参考图3，当后半段位移的电流和前半段位移的电流关于中间位移处的电流和时间对称时，由图2中的电流时间图对应于图3中的位移波形图，从图中可以看出安培力F安关于B点中心对称，从图3中可以看出弹簧弹力F弹也是关于中心点B中心对称的，在线圈从初始位置处移动到中间位移处的过程中受到安培力F安和弹簧弹力F弹的做功总和为图3中的阴影部分1；在线圈从中间位移处移到目标位置处的过程中到安培力F安和弹簧弹力F弹的做功总和为图3中的阴影部分2，从图3中可以看出，阴影部分的1和2面积是相等的，这表示安培力和弹簧弹力在移动过程中所做的功被抵消掉了，因此，音圈电机到达目标位置处没有动能变化，在初始速度为零的情况下，音圈电机的终止状态速度也为零，线圈不会发生震荡。
在本实施例中，音圈电机的线圈电流是通过音圈电机控制电路13来控制的，音圈电机控制电路可利用位移传感器来感测线圈到达中间位移处的位置，或是音圈电机控制电路可根据上述的二阶模型计算公式获得线圈到达中间位移处的位置，之后，音圈电机控制电路在音圈电机移动至中间位移处后，控制线圈中电流的改变，其可以通过内部的程序电路进行设计，使后半段位移的电流和前半段位移的电流关于中间位移处的电流和时间对称。
在上一实施例中，音圈电机的线圈电流为图2所示的脉冲波形，但在本发明中，线圈的电流波形并不限于此，其可以为预设的有效宽度的脉冲波形，例如，其可以为图4和图5所示的脉冲波形，但无论是哪一实施例中的波形图，所述的线圈电流应具有足够的动能以使音圈电机能够移动到目标位置处。例如，在图4所示的电流波形中，只要获得中间位移处的电流值和到达中间位移处所用的时间，即确定中间点A，就可以根据前半段的电流波形以控制后半段的电流波形，同样可以使得在目标位置处，线圈的动能为零，即速度为零。图5所示为更复杂的脉冲电流波形图，在确定中间点A点的情况下，亦可以根据前半段的电流波形控制后半段的电流波形，以使得音圈电机的线圈在目标位置处的速度为零。
因此，通过上述的过程可以看出，依据本发明实施例的技术方案，让音圈电机在前半段时间内运动至1/2目标位移处，在后半段时间内抵消前半段的动能并将音圈电机运动至目标位移处，从而能够使得音圈电机在目标位置处稳定下来，不会发生震荡，并且控制时间短。
本发明还公开了一种镜头对焦系统，所述的系统包括：镜头、与镜头固定连接的音圈电机以及音圈电机控制电路，所述音圈电机控制电路用以控制所述音圈电机中的线圈电流，并且，使线圈从中间位移处移到目标位置处的电流和从初始位置处移动到中间位移处的电流关于中间点中心对称，从而使得所述音圈电机的线圈到达目标位置处时的速度为零，其中，所述中间点为中间位移处的电流值和到达中间位移处的时间所确定的点。同样的，本发明的镜头对焦系统同样具有能有效消除音圈电机的谐振，并且控制时间短的有效效果。
以上对依据本发明的优选实施例的一种音圈电机控制方法及镜头对焦系统进行了详尽描述，本领域普通技术人员据此可以推知其他技术或者结构以及电路布局、元件等均可应用于所述实施例。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (3)
1.一种音圈电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据音圈电机的线圈所需要移动的距离计算出线圈达到中间位移处的电流值；
2)通过改变音圈电机中的线圈电流使音圈电机的线圈从初始位置处运动至中间位移处；
3)当音圈电机移动至中间位移处时，控制音圈电机的线圈电流，使线圈从中间位移处移到目标位置处的电流和从初始位置处移动到中间位移处的电流关于中间点中心对称，从而使得所述音圈电机的线圈到达目标位置处时的速度为零，
其中，所述中间点为中间位移处的电流值和到达中间位移处的时间所确定的点，所述音圈电机的线圈电流波形为：从中间位移处移到目标位置处的电流为预设的有效宽度的脉冲波形。
2.根据权利要求1所述的音圈电机控制方法，其特征在于，在步骤2)中具体还包括：
通过位移传感器获得所述中间位移的位置或是通过音圈电机在二阶模拟公式下根据给定的电流激励获得所述中间位移处的位置，其中，所述二阶模拟公式为：
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其中，ωn为自然振荡频率，Tvib为阻尼振荡周期，ζ为阻尼比，ΔI(t)为电流随时间的变化量，Δx(t)为位移随时间的变化量，k1为稳定时线圈位移与线圈电流的比值。
3.一种镜头对焦系统，其特征在于，所述的系统包括：
镜头、与镜头固定连接的音圈电机以及音圈电机控制电路，
所述音圈电机控制电路用以控制所述音圈电机中的线圈电流，
并且，使线圈从中间位移处移到目标位置处的电流和从初始位置处移动到中间位移处的电流关于中间点中心对称，从而使得所述音圈电机的线圈到达目标位置处时的速度为零，
其中，所述中间点为中间位移处的电流值和到达中间位移处的时间所确定的点，所述音圈电机的线圈电流波形为：从中间位移处移到目标位置处的电流为预设的有效宽度的脉冲波形。
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| CN109696630B (zh) * | 2018-12-20 | 2021-01-26 | 聚辰半导体股份有限公司 | 一种音圈马达参数自检测方法 |
| CN110048658B (zh) * | 2019-04-24 | 2021-09-07 | 聚辰半导体股份有限公司 | 稳定时间短阻尼系数大周期容错高的音圈马达控制算法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101378240A (zh) * | 2007-08-29 | 2009-03-04 | 三洋电机株式会社 | 电动机驱动电路 |
| CN102468803A (zh) * | 2010-11-05 | 2012-05-23 | 天钰科技股份有限公司 | 音圈电机的控制方法及镜头对焦系统 |
| CN103795320A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-05-14 | 绍兴光大芯业微电子有限公司 | 实现快速对焦的音圈马达驱动方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101378240A (zh) * | 2007-08-29 | 2009-03-04 | 三洋电机株式会社 | 电动机驱动电路 |
| CN102468803A (zh) * | 2010-11-05 | 2012-05-23 | 天钰科技股份有限公司 | 音圈电机的控制方法及镜头对焦系统 |
| CN103795320A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-05-14 | 绍兴光大芯业微电子有限公司 | 实现快速对焦的音圈马达驱动方法 |
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