CN106899788B

CN106899788B - 电子系统和驱动电路

Info

Publication number: CN106899788B
Application number: CN201610108755.2A
Authority: CN
Inventors: M·A·利辛格; C-H·泰; J·L·沃利; P·纳拉莫苏
Original assignee: STMicroelectronics lnc USA
Current assignee: STMicroelectronics lnc USA
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: US20170176764A1; US9964777B2; CN205726012U; US20180224666A1; US10520748B2; CN106899788A; US10649228B2; US20200089021A1

Abstract

各个实施例提供了一种光学图像增稳电路，该光学图像增稳电路包括具有功率波形生成器和功率波形转换电路的驱动电路。该功率波形生成器生成功率波形。该功率波形转换电路将该功率波形转换为功率驱动信号。然后，致动器由该功率驱动信号驱动从而相应地移动镜头并且对该镜头的壳体的任何移动和振动进行补偿。

Description

电子系统和驱动电路

技术领域

本披露涉及针对致动器生成功率驱动信号。

背景技术

数字相机已经向更小的尺寸、更低的重量以及更高的分辨率方向发展。然而，这种发展的缺点已经对图像质量产生微小的移动影响。具体地，在捕捉图像时细微的移动或振动经常引起图像模糊。这对于具有内置相机的智能电话而言尤其是一个问题，其中，使用者借助伸展开的手臂捕捉图像并且具有较大的无意识移动的可能性。图像增稳被广泛用来最小化图像模糊。当前的图像增稳方法包括数字图像增稳、电子图像增稳和光学图像增稳。通常，数字图像增稳和电子图像增稳需要大量的存储器和处理器资源。另一方面，光学图像增稳通过调整镜头位置本身来最小化存储器和处理器需求。因此，光学图像增稳对于便携式装置(如具有内置相机的智能电话和平板计算机)而言是理想的。

一般而言，光学图像增稳通过感测壳体的移动并经过调整相机镜头的位置对移动进行补偿来最小化图像模糊。例如，参见意法半导体公司罗莎(Rosa)等人的“光学图像增稳(OIS)”。光学图像增稳电路通常包括陀螺仪、控制器和驱动电路，该驱动电路包括用于驱动致动器以便移动相机镜头的大电流源。

大多数驱动电路输出线性功率驱动信号或者标准脉宽调制功率驱动信号，该线性功率驱动信号具有恒定的电压电平，该标准脉宽调制功率驱动信号具有具备某个占空比或频率的高(即，1)电压电平和低(即，0)电压电平。例如，参见意法半导体公司罗莎(Rosa)等人的“光学图像增稳(OIS)”。线性功率驱动信号和脉宽调制功率驱动信号各自具有其自身的优点。即，线性功率驱动信号用来减少噪声，并且标准脉宽调制功率驱动信号用于功率效率。然而，驱动电路通常并不生成线性功率驱动信号和标准脉宽调制功率驱动信号两者。

发明内容

本披露提供了一种光学图像增稳电路，该光学图像增稳电路生成用于驱动致动器的功率驱动信号。

根据一个实施例，壳体包括相机镜头、用于移动镜头的致动器、位置传感器、以及具有陀螺仪、控制器和驱动电路的光学图像增稳电路。驱动电路的功率波形生成器基于从微控制器所接收的功率驱动信号生成功率波形。因此，驱动电路的功率波形转换电路将该功率波形转换为相应的功率驱动信号。然后，致动器用该功率驱动信号驱动从而相应地移动镜头并且对壳体的任何移动和振动进行补偿。

本文所披露的光学图像增稳电路能够生成线性功率驱动信号、标准脉宽调制功率驱动信号、以及多级脉宽调制功率驱动信号来驱动致动器。这些功率驱动信号的频率仅受到驱动电路的功率波形生成器和功率波形转换电路的速度限制。

附图说明

由于当结合附图进行时将更好地从以下详细说明中理解本披露的前述和其他特征和优点，因此将会更容易理解本披露的前述和其他特征和优点。

图1A是框图，展示了根据本文所披露的一个实施例的包括光学图像增稳电路的壳体的示例。

图1B是电路图，展示了根据本文所披露的一个实施例的驱动电路的功率波形转换电路的示例。

图1C是根据本文所披露的实施例的正在进行移动和校正的相机的示例。

图2是流程图，展示了根据如本文所披露的一个实施例的光学图像增稳电路的过程的示例。

图3是流程图，展示了根据如本文所披露的一个实施例的用于生成功率波形的过程的示例。

图4A是根据本文所披露的实施例的固定顺序功率波形的第一示例。

图4B是根据本文所披露的实施例的基于图4A的固定顺序功率波形的排序顺序功率波形的示例。

图4C是根据本文所披露的实施例的基于图4A的固定顺序功率波形的多周期排序顺序功率波形的示例。

图5A是根据本文所披露的实施例的固定顺序功率波形的第二示例。

图5B是根据本文所披露的实施例的基于图5A的固定顺序功率波形的排序顺序功率波形的第二示例。

图6A、图6B、图6C和图6D是根据本文所披露的实施例的具有一系列转变极限值的固定顺序功率波形的多个示例。

图7A、图7B、图7C和图7D是根据本文所披露的实施例的具有一系列振幅位分辨率值的固定顺序功率波形的多个示例。

具体实施方式

在以下描述中，阐明了某些具体细节以便提供对本披露的各个实施例的透彻了解。然而，本领域技术人员将理解的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践本披露。在一些情形下，与光学图像增稳相关联的公知细节还没有被描述从而避免使本披露的实施例的描述变得模糊。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例所描述的具体特征、结构、或特性包括在至少一个实施例中。因而，贯穿本说明书，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在不同场合中的出现并不一定都是指相同的实施例。另外，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。

在附图中，相同的参考标号标识了类似的特征或元件。特征在附图中的尺寸和相对位置并非一定是按比例绘制的。

图1A是框图，展示了根据本文所披露的原理的壳体10的示例。相机镜头12、致动器14、位置传感器16、和光学图像增稳电路18位于壳体10内。光学图像增稳电路18包括陀螺仪20、微控制器22、和驱动电路24。驱动电路24包括功率波形生成器和功率波形转换电路28。

壳体10可以是包括相机的任何装置。例如，壳体10可以是智能电话、平板计算机、数码相机、或具有内置相机的便携式计算机。

致动器14联接至镜头12和驱动电路24。致动器14被配置成响应于来自驱动电路26的功率驱动信号来移动镜头12。致动器14可以基于各种不同的技术，如自适应液体镜头、形状记忆合金、或者压电式电机。在优选实施例中，致动器14基于音圈电机。

位置传感器16联接至镜头12和驱动电路24。位置传感器16被配置成用于测量镜头12的位置并且向驱动电路24提供镜头12的位置的位置数据。位置传感器16可以是被配置成用于检测镜头12的移动的任何类型的传感器。例如，位置传感器16可以包括光传感器或霍尔传感器。

光学图像增稳电路18联接至致动器14和位置传感器16。光学图像增稳电路18执行图像增稳过程以使壳体10上所受到的移动或振动的影响最小化。如前所述，光学图像增稳电路18包括陀螺仪20、微控制器22、和驱动电路24。

陀螺仪20联接至微控制器22。陀螺仪20被配置成用于检测在拍摄照片的时刻期间壳体10的移动。例如，如果壳体10是具有镜头12的智能电话，则陀螺仪20检测在当使用者按下按钮拍摄图片之后相机的光圈打开以记录图像时该智能电话的移动。陀螺仪20将感测然后输出其内具有相机和镜头12的壳体10的任何移动(如沿着横轴、竖轴和纵轴的角速率)。壳体10的移动数据被提供给微控制器22，以用作壳体10相对于镜头12的角位移参考。发生持续实际上正在将图像记录为数字数据的较短暂时间的任何壳体移动由镜头自身的相等且相反的移动所抵消。

微控制器22联接至陀螺仪20和驱动电路24。微控制器22被配置成用于执行镜头移动控制周期操作以便在拍摄照片时提高图像增稳。具体地，微控制器22从陀螺仪20接收壳体10的移动的移动数据并且经由驱动电路24从位置传感器16接收镜头12的位置的位置数据。然后，微控制器22基于移动数据和位置数据计算功率驱动信号数据。该功率驱动信号数据用来生成功率驱动信号从而移动镜头以抵消和补偿壳体10的任何移动和振动。在一个实施例中，如将关于图3更加详细地讨论的，功率驱动信号数据包括功率输入参数ISP、总位分辨率RES、振幅位分辨率AMP以及转变极限TRN。微控制器22向驱动电路24提供功率驱动信号数据。然后，驱动电路24基于功率驱动信号数据向致动器14提供功率驱动信号从而相应地移动或调整镜头12。

驱动电路24联接至致动器14、位置传感器16和微控制器22。如先前所讨论的，驱动电路24被配置成用于从位置传感器16接收镜头12的位置的位置数据，并且从微控制器22接收功率驱动信号数据。驱动电路24还被配置成用于向致动器14提供功率驱动信号以便移动镜头12。如前所述，驱动电路24包括功率波形生成器26和功率波形转换电路28。

功率波形生成器26基于来自微控制器22的功率驱动信号数据来生成功率波形。如间关于图3更加详细地讨论的，功率波形由多个时间间隔组成，其中，每个时间间隔具有基于来自微控制器22的功率驱动信号数据的振幅值。功率波形可以具有线性形状、标准脉宽调制形状、或者可以具有任何数量的不同功率级、占空比和频率的多级脉宽调制形状。功率波形生成器26向功率波形转换电路28提供功率波形。将关于图3更加详细地讨论功率波形生成器26。

功率波形转换电路28将从功率波形生成器26所接收到的功率波形转换为能够驱动致动器14的相应功率驱动信号。功率波形转换电路28能够转换具有任何形状(如线性形状、标准脉宽调制形状或多级脉宽调制形状)的功率波形。将关于图1B更加详细地讨论功率波形转换电路28。

应当指出，尽管图1A中仅示出了一个驱动电路、致动器和位置传感器，但是壳体10可以包括任何数量的驱动电路、致动器和位置传感器。

图1B是电路图，展示了根据一个实施例的驱动电路24的功率波形转换电路28的示例。在图1B中所示出的实施例中，致动器14是具有音圈38的音圈电机。图1B的功率波形转换电路28包括数模转换器30；运算放大器32；各种集成电路部件34，包括晶体管、电阻器和电容器；以及H电桥电路36。如图1B中所示，数模转换器30、运算放大器32、各个集成电路部件34、以及H电桥电路36互相联接。

数模转换器30被配置成用于从功率波形生成器26接收功率波形并且将该功率波形转换为具有与该功率波形相同形状的等效电压信号。具体地，数模转换器30将功率波形的每个时间间隔的振幅值转换为相应的电压电平。在一个实施例中，数模转换器30动态地调整电压信号以便最小化任何系统偏移误差。也就是，数模转换器30通过增大或减小电压信号的电压电平来对电压信号进行调谐，以提供绝对过零点。

运算放大器32和集成电路部件34被配置成用于将由数模转换器30所生成的电压信号转换为功率驱动信号以便驱动音圈38。具体地，电压信号被转换为等效电流信号。在一个实施例中，运算放大器32和集成电路部件34向电压信号施加增益，从而使得所产生的电流信号在驱动H电桥电路36和音圈38所需的电流电平上。例如，运算放大器32和集成电路部件34可以将电压信号转换为具有在0毫安培至120毫安培之间的振幅的电流信号。整个可用电压或电流范围可以被划分为多个单位，其中，每个单位是覆盖可用范围所需要的尺寸。例如，如果最大振幅为7个单位，那么可以使用3个比特数。120毫安培被划分为每个大约17毫安培的7个相等单位，其中，零个单位的值为零毫安培。类似地，如果期望更加精细的功率划分(如9或12)，那么每个单位将分别等于大约13.3毫安培或10毫安培。进一步地，如果提供了不同的最大值(如70毫安培或240毫安培)，那么可用最大值将基于可用单位的数量(无论是8个、9个、10个、16个、24个还是其他)被划分为所期望数量的离散阶跃。例如，优选实施例是：使用32个不同的单位，其中，零为一个单位。如本领域中已知的，可以关于伏特、电流或其组合来定义描述电机驱动功率的术语。H电桥和音圈在本领域中为已知的，并且在本文将不会进行详细讨论。

应当理解，功率波形转换电路28可以与任何类型的致动器结合使用。如先前所讨论的，致动器14可以基于各种不同的技术，如音圈电机、自适应液体镜头、形状记忆合金、或者压电式电机。在另一个实施例中，如本领域中已知的，用形状记忆合金来替代音圈38，并且相应地修改H电桥电路以便驱动形状记忆合金。

图1C展示了如本文中所讨论的电路和补偿的使用的一个物理实施例。如图1C所示，镜头12在智能电话壳体10内。当今，大多数智能电话具有复杂的相机。此外，当今，大多数智能电话包括陀螺仪、加速度计以及各种其他传感器来感测智能电话的移动。在智能电话的壳体10内包含图1A中所示的所有元件，即，陀螺仪20、微控制器22、驱动电路24、镜头12连同致动器14和位置传感器16。图1C中未示出这些部件，因为它们在壳体10内部。相机指向场景40，使用者通过按下按钮42来拍摄该场景的图片。当使用者的手指按下按钮42以拍摄图片时，壳体10以细微摆动进行移动，如由移动线44所指示的。这引起相机、以及镜头移动。在正常条件下，包含相机和镜头12的壳体10的移动与拍摄图片同时发生并且将会引起图片模糊。然而，场景40的图片清晰地显示在显示器46上，因为它包含图1A中所示的结构。即，当在使用者按下按钮42的同时相机移动时，陀螺仪20感测到移动并且功率驱动信号经由驱动电路22被发送至致动器14从而与壳体10的移动相反地移动镜头12。由于镜头12的移动抵消了壳体10的移动，因此显示器46上所示的图片是清晰的。如本文中其他地方进一步解释的，光学图像增稳电路18、致动器14、位置传感器16、和镜头12的操作允许拍摄场景40的清晰图像，即使是恰好在相机拍摄图片的时刻相机正在移动(如移动线路44所示)。

图2是流程图，展示了根据本文所披露的原理的光学图像增稳电路18的过程48的示例。

在第一步骤50，微控制器22从陀螺仪20接收壳体10的移动的移动数据并且经由驱动电路24从位置传感器16接收镜头12的位置的位置数据。

在后续步骤52中，微控制器52基于移动数据和位置数据计算功率驱动信号数据。由驱动电路24使用该功率驱动信号数据来生成功率驱动信号以补偿壳体10的任何移动和振动。在一个实施例中，如将关于图3更加详细地讨论的，功率驱动信号数据包括功率输入参数ISP、总位分辨率RES、振幅位分辨率AMP以及转变极限TRN。

在步骤54，驱动电路24的功率波形生成器26接收功率驱动信号数据并且基于该功率驱动信号数据生成功率波形。将关于图3更加详细地讨论功率波形的生成。

在步骤56，功率波形转换电路28将来自功率波形生成器26的功率波形转换为相应功率驱动信号。具体地，如先前所讨论的，数模转换器30从功率波形生成器26接收功率波形并且将该功率波形转换为具有相同形状的等效电压信号。然后，运算放大器32和集成电路部件34将电压信号转换为功率驱动信号以驱动H电桥电路36和音圈38。

在步骤58中，致动器14由功率驱动信号驱动从而相应地移动镜头12并且对壳体10的任何移动和振动进行补偿。

图3是流程图，展示了根据本文所披露的原理的用于在过程48的步骤54中生成功率波形的过程60的示例。同时结合图4A回顾图3是有利的，尤其是步骤88。图4A是固定顺序功率波形的示例。

在步骤62，驱动电路24的功率波形生成器26从微控制器22接收功率驱动信号数据。在一个实施例中，功率驱动信号数据包括功率输入参数ISP、总位分辨率RES、振幅位分辨率AMP以及转变极限TRN。在另一个实施例中，总位分辨率RES、振幅位分辨率AMP以及转变极限TRN未包括在功率驱动信号数据中，而是被编程到功率波形生成器26中。表A中总结了用来计算图4A中所示出的固定顺序功率波形的功率输入参数ISP、总位分辨率RES、振幅位分辨率AMP以及转变极限TRN的值。表A还包括图4A的固定顺序功率波形的定时位分辨率PUL，将关于步骤64更加详细地对其进行描述。

功率输入参数ISP	26
		总位分辨率RES	5
振幅位分辨率AMP	3
		转变极限TRN	2
定时位分辨率PUL	2

表A

功率输入参数ISP用来生成功率波形。功率输入参数ISP指定功率波形的总功率。功率输入参数ISP由以下各项组成：指定基本振幅值BAV的基本振幅位范围BAR、指定定时值TVL的定时位范围TRG以及指定增量振幅值IAV的增量振幅位范围IAR。例如，图4A的固定顺序功率波形具有等于位值011010或十进制值26的功率输入参数ISP。将分别关于步骤66、74和82更加详细地讨论基本振幅位范围BAR、定时位范围TRG和增量振幅位范围IAR以及它们的相应值。

总位分辨率RES是功率输入参数ISP的位分辨率。总位分辨率RES确定功率输入参数ISP可能的最大值。例如，图4A的固定顺序功率波形具有5位的总位分辨率RES。而结果是，图4A的固定顺序功率波形功率的输入参数ISP必须小于等于2⁵或32。总位分辨率RES可以具有光学增稳电路18的硬件将允许的任何值(12位、24位等)。

振幅位分辨率AMP是功率波形的振幅的位分辨率。即，振幅位分辨率AMP确定振幅可以在其上进行变化的振幅单位的数量。例如，图4A的固定顺序功率波形具有3位的振幅位分辨率AMP。从而，图4A的固定顺序功率波形可以具有在0与2³或8个振幅单位之间的振幅值。振幅单位是由数模转换器30用来将功率波形转换为等效电压信号的振幅增量。举例而言，一个振幅单位可以由数模转换器30转换为一微伏、一毫伏或一伏特。振幅位分辨率AMP应当小于等于总位分辨率RES。

转变极限TRN限制在连续的时间间隔之间的功率波形振幅转变。也就是，转变极限TRN是功率波形将从一个时间间隔到下一个时间间隔所改变的最大量振幅单位。例如，图4A的固定顺序功率波形具有2位的转变极限TRN。从而，图4A的固定顺序功率波形的连续间隔之间的最大变化是2²或4个振幅单位。转变极限TRN应当小于等于振幅位分辨率AMP。

在步骤64中，总位分辨率RES和振幅位分辨率AMP用来计算定时位分辨率PUL。定时位分辨率PUL是用来指定定时值TVL的总位量。总位分辨率RES使用以下等式来进行计算：

PUL＝RES-AMP

例如，图4A的固定顺序功率波形具有2位的定时位分辨率PUL。将关于步骤76更加详细地讨论定时值TVL。

功率输入参数ISP、总位分辨率RES、振幅位分辨率AMP、转变极限TRN以及定时位分辨率PUL用来计算基本振幅位范围BAR、定时位范围TRG、增量振幅位范围IAR、基本振幅值BAV、定时值TVL、增量振幅值IAV、最小振幅输出值MIN、最大振幅输出值MAX、增量振幅输出值INC、最大振幅输出值长度TUH、以及最小振幅输出值长度TUL。在表B中总结了图4A中示出的对固定顺序功率波形的这些值的计算。重要的是注意到，假如在功率输入参数ISP等于其最大值，在进行计算时添加附加位。例如，6个位用于进行表B中所示出的计算以考虑功率输入参数ISP的最大位值100000，其具有2⁵或32的总位分辨率RES。

表B

在步骤66中，计算基本振幅位范围BAR。基本振幅位范围BAR是功率输入参数ISP的指定基本振幅值BAV的位范围。具体地，基本振幅位范围BAR用作掩码对来自功率输入参数ISP的基本振幅值BAV进行解析。基本振幅位范围BAR使用以下等式来进行计算：

BAR＝2^RES+1-2^TRN+PUL

例如，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于110000的位值的基本振幅位范围BAR。从而，功率输入参数ISP的位位置4和5指定图4A的固定顺序功率波形的基本振幅值BAV。

在步骤68中，计算基本振幅值BAV。基本振幅值BAV是用来计算最小振幅输出值MIN的中间值。基本振幅值BAV通过借助于使用基本振幅位范围BAR来对功率输入参数ISP进行解析而获得。具体地，基本振幅值BAV使用以下等式来进行计算：

BAV＝ISP AND BAR

例如，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于010000的位值的基本振幅值BAV。

在步骤70中，计算最小振幅输出值MIN。最小振幅输出值MIN是功率波形可能具有的最低振幅。最小振幅输出值MIN通过移除定时位范围TRG的那些位而计算的。这是通过将基本振幅值BAV向右移位等于定时位分辨率PUL的位数而完成的。举例而言，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于位值000100或十进制值4的最小振幅输出值MIN。这是通过将基本振幅值BAV(其具有位值010000)向右移位等于定时位分辨率PUL(其为2个位)的位数而完成的。从而，固定顺序功率波形可能具有的最低振幅为4个振幅单位。

在步骤72中，计算最大振幅输出值MAX。最大振幅输出值MAX是功率波形可能具有的最大振幅。最大振幅输出值MAX使用以下等式来进行计算：

MAX＝MIN+2^TRN

例如，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于位值001000或十进制值8的最大振幅输出值MAX。因此，图4A的固定顺序功率波形可能具有的最大振幅是8个振幅单位，最大振幅在本示例中可用。

在步骤74中，计算定时位范围TRG。定时位范围TRG是功率输入参数ISP的指定定时值TVL的位范围。具体地，定时位范围TRG用作掩码对来自功率输入参数ISP的定时值TVL进行解析。定时位范围TRG使用以下等式来进行计算：

TRG＝2^TRN*(2^PUL-1)

举例而言，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于001100的位值的定时位范围TRG。因此，功率输入参数ISP的位位置2和3指定图4A的固定顺序功率波形的定时值TVL。

在步骤76中，计算定时值TVL。定时值TVL是用来计算最大振幅输出值长度TUH的中间值。定时值TVL通过借助于使用定时位范围TRG来对功率输入参数ISP进行解析而获得。具体地，定时值TVL使用以下等式来进行计算：

TVL＝ISP AND TRG

例如，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于001000的位值的定时值TVL。

在步骤78中，计算最大振幅输出值长度TUH。最大振幅输出值长度TUH是功率波形可能具有的最大振幅输出值MAX的时间单位总数。每个时间单位表示时间的增量。举例而言，一个时间单位可以等于一纳秒、一微秒或一秒。最大振幅输出值长度TUH是通过将定时值TVL向右移位等于转变极限TRN的位数而进行计算的。举例而言，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于位值000010或十进制值2的最大振幅输出值长度TUH。这是通过将定时值TVL(其具有位值001000)向右移位等于转变极限TRN(其为2个位)的位数而完成的。从而，图4A的固定顺序功率波形在这种情况下具有持续总共2个时间单位的8个振幅单位的最大振幅输出值MAX。

在步骤80中，计算最小振幅输出值长度TUL。最小振幅输出值长度TUL是功率波形可能具有的最小振幅输出值MIN的时间单位总数。最小振幅输出值长度TUL(其为最大振幅输出值长度TUH的补数)使用以下等式来进行计算：

TUL＝2^PUL-1-TUH

例如，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于位值000001或十进制值1的最小振幅输出值长度TUL。从而，图4A的固定顺序功率波形在这种情况下具有持续总共1个时间单位的4个振幅单位的最小振幅输出值MIN。

在步骤82中，计算增量振幅位范围IAR。增量振幅位范围IAR是功率输入参数ISP的指定增量振幅值IAV的位范围。即，增量振幅位范围IAR用作掩码对来自功率输入参数ISP的增量振幅值IAV进行解析。增量振幅位范围IAR使用以下等式来进行计算：

IAR＝2^TRN-1

例如，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于000011的位值的增量振幅位范围IAR。而结果是，功率输入参数ISP的位位置0和1指定增量振幅值IAV。

在步骤84中，计算增量振幅值IAV。增量振幅值IAV是用来计算增量振幅输出值INC的中间值。增量振幅值IAV通过借助于使用增量振幅位范围IAR来对功率输入参数ISP进行解析而获得。具体地，增量振幅值IAV使用以下等式来进行计算：

IAV＝ISP AND IAR

例如，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于000010的位值的增量振幅值IAV。

在步骤86中，计算增量振幅输出值INC。增量振幅输出值INC是功率波形的在最小振幅输出值MIN与最大振幅输出值MAX之间的中间振幅。增量振幅输出值INC使用以下等式来进行计算：

INC＝MIN+IAV

举例而言，参照表B，图4A的固定顺序功率波形具有等于位值000110或十进制值6的增量振幅输出值INC。因此，图4A的固定顺序功率波形的增量振幅输出值INC是6个振幅单位。应当指出，虽然在图3中步骤70和步骤86被示出为彼此平行，步骤86在步骤70之后执行，因为增量振幅输出值INC在其计算中使用最小振幅输出值MIN。

在步骤88中，生成了功率波形。功率波形是通过使用最小振幅输出值MIN、最大振幅输出值MAX、增量振幅输出值INC、最大振幅输出值长度TUH和最小振幅输出值长度TUL而形成的。

功率波形的时间单位总数使用以下等式进行计算：

时间单位总数＝2^PUL

时间单位总数表示功率波形的长度。例如，图4A的固定顺序功率波形具有4个时间单位的总长度。

在一个实施例中，功率波形是固定顺序功率波形。固定顺序功率波形由多个时间间隔组成。在表C中总结了图4A中所示出的固定顺序功率波形的时间间隔。

时间间隔	振幅	时间间隔长度
			0	6	1
1	4	1
			2	8	2

表C

固定顺序功率波形的第一时间间隔、或时间间隔0具有1个时间单位的长度。举例而言，参照表C，图4A的固定顺序功率波形的时间间隔0具有1个时间单位的长度。后续时间间隔的长度是通过执行位渐进而确定的。也就是，第二时间间隔具有等于2⁰个时间单位的长度，第三时间间隔具有等于2¹个时间单位的长度，第四时间间隔具有等于2²个时间单位的长度，以此类推。而结果是，每个连续的时间间隔具有等于前一个时间间隔的长度两倍的长度。例如，参照表C，图4A的固定顺序功率波形的时间间隔1具有1个时间单位的长度并且时间间隔2具有2个时间单位的长度。

对于固定顺序功率波形，每个时间间隔的振幅等于最小振幅输出值MIN、最大振幅输出值MAX或者增量振幅输出值INC。第一时间间隔(时间间隔0)的振幅等于增量振幅输出值INC。即，时间间隔0的振幅使用以下等式来进行计算：

时间间隔0＝INC

例如，参照表B和表C，图4A的固定顺序功率波形的时间间隔0具有等于增量振幅输出值INC(其为6)的振幅。基于最大振幅输出值长度TUH，剩余时间间隔的振幅等于最小振幅输出值MIN或最大振幅输出值MAX。确切而言，第二时间间隔(时间间隔1)的振幅使用以下等式来进行计算：

如果TUH的最低有效位是1，

则时间间隔1＝MAX，

否则时间间隔1＝MIN

例如，参照表B和表C，图4A的固定顺序功率波形的时间间隔1具有等于最小振幅输出值MIN(其为4)的振幅，因为最大振幅输出值TUH的最低有效位等于0。每个连续的时间间隔使用最大振幅输出值长度TUH的相应的连续位来进行计算。例如，时间间隔2的振幅使用以下等式来进行计算：

如果TUH的倒数第二个最低有效位是1，

则时间间隔2＝MAX，

否则时间间隔2＝MIN

例如，参照表B和表C，图4A的固定顺序功率波形的时间间隔2具有等于最大振幅输出值MAX(其为8)的振幅，因为最大振幅输出值TUH的从最低有效位开始第二个位等于1。

在另一个实施例中，功率波形是排序顺序功率波形。图4B是基于图4A的固定顺序功率波形的排序顺序功率波形的示例。与固定顺序功率波形相反，排序顺序功率波形可以具有以任何顺序安排的时间间隔。在优选实施例中，对时间间隔进行排序以使最大振幅输出值MAX与最小振幅输出值MIN之间的转变的量最小化，从而防止系统中的不必要瞬变。举例而言，具有等于最大振幅输出值MAX的振幅的时间间隔可以被分组在一起成为连续的，并且具有等于最小振幅输出值MIN的振幅的时间间隔可以被分组在一起成为连续的。在一个实施例中，排序顺序功率波形通过具有持续1个时间单位的增量振幅输出值INC、持续等于最大振幅输出值长度TUH的多个时间单位的最大振幅输出值MAX、以及持续等于最小振幅输出值长度TUL的多个时间单位的最小振幅输出值MIN而形成。例如，参照表B，图4B的排序顺序功率波形具有持续1个时间单位的等于6个振幅单位(即，增量振幅输出值INC)的振幅、持续2个时间单位(即，最大振幅输出值长度TUH)的等于8个振幅单位(即，最大振幅输出值MAX)的振幅、以及持续1个时间单位(即，最小振幅输出值长度TUL)的等于4个振幅单位(即，最小振幅输出值MIN)的振幅。作为附加示例，图5A示出了固定顺序功率波形的示例，该固定顺序功率波形具有等于11的功率输入参数ISP、等于5的总位分辨率RES、等于1的振幅位分辨率AMP、等于1的转变极限TRN以及等于4的定时位分辨率PUL。图5B示出了基于图5A中示出的固定顺序功率波形的排序顺序功率波形的示例。如图5B中所示出的，最大振幅输出值MAX与最小振幅输出值MIN之间的转变量被最小化。

在进一步的实施例中，功率波形是多周期功率波形。图4C是多周期排序顺序功率波形的示例。对于多周期功率波形而言，固定顺序功率波形或排序顺序功率波形重复多个连续周期。例如，如在图4C中所示出的，图4B的排序顺序功率波形重复4个周期。

如本文所描述的功率波形生成器26能够生成可扩展功率波形，该可扩展功率波形可通过改变功率输入参数ISP、总位分辨率RES、振幅位分辨率AMP或转变极限TRN来具有任何功率级以及系统的硬件所允许的频率。功率波形可以具有线性形状和标准脉宽调制形状。例如，可以通过设置位分辨率RES等于振幅位分辨率AMP来创建具有线性形状的功率波形，并且可以通过设置振幅位分辨率AMP等于零来创建具有标准脉宽调制形状的功率波形。此外，功率波形生成器26能够生成可以具有多个不同功率级、占空比以及频率的多级脉宽调制功率波形。与只有两个功率级(高和低)的标准脉宽调制功率波形相反，多级脉宽调制功率波形可以具有1、1/2、1/3、1/4或小于全功率级且大于最低功率级的某个其他值的功率级，并且周期内的每个脉冲的宽度会有很大变化。

图6A、图6B、图6C和图6D展示了固定顺序功率波形将如何随着不同的转变极限TRN值发生变化。图6A、图6B、图6C和图6D的固定顺序功率波形具有等于19的功率输入参数ISP、等于5的总位分辨率RES以及等于3的振幅位分辨率AMP。图6A、图6B、图6C和图6D的转变极限TRN分别等于3、2、1和0。图7A、图7B、图7C和图7D展示了图6A、图6B、图6C和图6D的固定顺序功率波形如何随着不同的振幅位分辨率AMP值而发生变化。图7A、图7B、图7C和图7D的振幅位分辨率AMP等于2。

本文所披露的光学图像增稳电路18能够生成线性功率驱动信号、标准脉宽调制功率驱动信号、以及多级脉宽调制功率驱动信号来驱动致动器14。这些功率驱动信号的频率仅受到驱动电路24的功率波形生成器26和功率波形转换电路28的速度限制。

应当理解，虽然在光学图像增稳的环境下讨论了驱动电路24，驱动电路24可以应用于任何具有致动器的应用。

上述各实施例可以被组合以提供进一步的实施例。在本说明书中所提及的和/或在申请资料表中所列出的所有美国专利、美国专利申请出版物、美国专利申请、国外专利、国外专利申请和非专利出版物都以其全文通过引用结合在此。如果有必要，可以对实施例的各方面进行修改，以采用各专利、申请和公开的概念来提供更进一步的实施例。

鉴于以上的详细说明，可以对实施例做出这些和其他改变。总之，在以下权利要求书中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求书局限于本说明书和权利要求书中所披露的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例、连同这些权利要求有权获得的等效物的整个范围。相应地，权利要求书并不受本披露的限制。

Claims

1.一种电子系统，包括：

位于壳体内的镜头；

致动器，所述致动器被配置成用于移动所述镜头；

位置传感器，所述位置传感器被配置成用于测量所述镜头的位置并且生成所述镜头的所述测量的位置的位置数据；

陀螺仪，所述陀螺仪被配置成用于测量所述壳体的移动并且生成所述壳体的所述测量的移动的移动数据；

微控制器，所述微控制器被配置成用于基于所述位置数据和所述移动数据确定功率输入参数；

驱动电路，所述驱动电路包括：

功率波形生成器，所述功率波形生成器被配置成用于生成功率波形，所述功率波形具有持续第一持续时间的第一振幅值、持续第二持续时间的第二振幅值以及持续第三持续时间的第三振幅值，所述第一振幅值、所述第二振幅值和所述第三振幅值各自由所述功率输入参数确定；以及

功率波形转换电路，所述功率波形转换电路包括：

数模转换器，所述数模转换器被配置成用于通过将所述第一振幅值、所述第二振幅值和所述第三振幅值分别转换为第一电压、第二电压和第三电压来将所述功率波形转换为电压信号；

电压电流转换器电路，所述电压电流转换器电路被配置成用于将所述电压信号转换为电流信号，所述驱动电路被联接和配置成用于以所述电流信号驱动所述致动器从而移动所述镜头。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述数模转换器被配置成用于动态地调节所述电压信号以便最小化偏移误差。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述电压电流转换器电路向所述电压信号施加增益。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一持续时间与所述第二持续时间长度相同，并且所述第三持续时间是所述第二持续时间的两倍长。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述功率波形生成器被进一步配置成用于使用所述功率输入参数计算所述功率波形的初始振幅值、所述功率波形的最小振幅值、所述功率波形的最大振幅值、以及所述最小振幅值和所述最大振幅值的定时。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述功率波形生成器被进一步配置成用于将所述第一振幅值设为所述初始振幅值、基于所述最小振幅值和所述最大振幅值的所述计算的定时将所述第二振幅值和所述第三振幅值设为所述最大振幅值或所述最小振幅值。

7.一种电子系统，包括：

位于壳体内的镜头；

致动器，所述致动器被配置成用于移动所述镜头；

驱动电路，所述驱动电路包括：

功率波形生成器，所述功率波形生成器被配置成用于基于所述位置数据和所述移动数据生成功率波形；

功率波形转换电路，所述功率波形转换电路包括：

数模转换器，所述数模转换器被配置成用于将所述功率波形转换为电压信号；

电压电流转换器电路，所述电压电流转换器电路被配置成用于将所述电压信号转换为电流信号，所述驱动电路被配置成用于以所述电流信号驱动所述致动器从而移动所述镜头。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述数模转换器被配置成用于动态地调节所述电压信号以便最小化偏移误差。

9.如权利要求7所述的系统，其中，所述电压电流转换器电路向所述电压信号施加增益。

10.如权利要求7所述的系统，其中，所述功率波形生成器被进一步配置成用于使用功率输入参数计算所述功率波形的初始振幅值、所述功率波形的最小振幅值、所述功率波形的最大振幅值、以及所述最小振幅值和所述最大振幅值的定时。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述功率波形具有持续第一持续时间的第一振幅值、持续第二持续时间的第二振幅值以及持续第三持续时间的第三振幅值，所述第一振幅值被设为所述初始振幅值，所述第二振幅值和所述第三振幅值基于所述最小振幅值和所述最大振幅值的所述测量的定时而被设为所述最大振幅值或所述最小振幅值。

12.如权利要求11所述的系统，其中，所述第一持续时间与所述第二持续时间长度相同，并且所述第三持续时间是所述第二持续时间的两倍长。

13.一种驱动电路，包括：

功率波形生成器，所述功率波形生成器被配置成用于接收功率输入参数并基于所述功率输入参数生成功率波形；

功率波形转换电路，所述功率波形转换电路包括：

数模转换器，所述数模转换器被配置成用于将所述功率波形转换为电压信号；以及

电压电流转换器电路，所述电压电流转换器电路被配置成用于将所述电压信号转换为电流信号，所述驱动电路被配置成用于以所述电流信号驱动致动器从而移动镜头。

14.如权利要求13所述的驱动电路，其中，所述数模转换器被配置成用于动态地调节所述电压信号以便最小化偏移误差。

15.如权利要求13所述的驱动电路，其中，所述电压电流转换器电路向所述电压信号施加增益。

16.如权利要求13所述的驱动电路，其中，所述功率波形生成器被进一步配置成用于使用所述功率输入参数计算所述功率波形的初始振幅值、所述功率波形的最小振幅值、所述功率波形的最大振幅值、以及所述最小振幅值和所述最大振幅值的定时。

17.如权利要求16所述的驱动电路，其中，所述功率波形具有持续第一持续时间的第一振幅值、持续第二持续时间的第二振幅值以及持续第三持续时间的第三振幅值，所述第一振幅值被设为所述初始振幅值，所述第二振幅值和所述第三振幅值基于所述最小振幅值和所述最大振幅值的所计算的定时而被设为所述最大振幅值或所述最小振幅值。

18.如权利要求17所述的驱动电路，其中，所述第一持续时间与所述第二持续时间长度相同，并且所述第三持续时间是所述第二持续时间的两倍长。