CN112235511B - 防抖马达、防抖马达的闭环控制方法及摄像设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及摄像技术领域，公开了一种防抖马达、防抖马达的闭环控制方法及摄像设备。本发明中防抖马达包括：动子，设置于动子上的动子电极板，在预设方向上抵持动子的支架，设置于支架上的定子电极板，以及处理单元，动子电极板与定子电极板相对设置，动子电极板与定子电极板之间的相对位置随动子的移动而改变，处理单元与动子电极板及定子电极板连接，处理单元根据动子电极板和定子电极板所形成电容的电容信号控制动子在预设方向的垂直方向上移动。从而实现防抖马达的闭环控制，降低了马达的成本，节省了马达内部体积。

Description

防抖马达、防抖马达的闭环控制方法及摄像设备

技术领域

本发明实施例涉及摄像技术领域，特别涉及一种防抖马达、防抖马达的闭环控制方法及摄像设备。

背景技术

为了提高摄像设备在拍摄时的画面质量，可以在摄像设备中采用光学防抖技术，对摄像设备自身的晃动进行运动补偿。在进行运动补偿时，通常利用摄像设备中的防抖马达中的陀螺仪进行抖动检测，然后通过防抖马达反方向移动镜头，从而补偿因摄像设备抖动而引起的图像模糊现象。

发明人发现相关技术中进行运动补偿时至少存在如下问题：相关技术中，在检测到镜头发生抖动之后，利用霍尔传感器及对应的用于感测的磁铁对防抖马达中的动子的实时位置进行检测，然而在马达内部设置霍尔传感器和感测用磁铁会占用较大的内部空间，不利于实现马达小型化。另外，由于霍尔传感器和感测用磁铁占用了马达内部较大的空间，在马达内部空间有限的前提下，使设置的用于驱动动子移动的磁铁和线圈的体积被限制，不利于提高马达的驱动力，降低了补偿效率。最后霍尔传感器成本较高，不利于降低防抖马达的成本。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种防抖马达、防抖马达的闭环控制方法及摄像设备，从而实现防抖马达的闭环控制，降低了马达的成本，节省了马达内部体积。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种防抖马达，包括：动子，设置于动子上的动子电极板，在预设方向上抵持动子的支架，设置于支架上的定子电极板，以及处理单元，动子电极板与定子电极板相对设置，动子电极板与定子电极板之间的相对位置随动子的移动而改变，处理单元与动子电极板及定子电极板连接，处理单元根据动子电极板和定子电极板所形成电容的电容信号控制动子在预设方向的垂直方向上移动。

本发明的实施例还提供了一种防抖马达的闭环控制方法，应用于上述的防抖马达，方法包括：在控制动子在预设方向的垂直方向上移动时，获取电容产生的电容信号的变化；根据电容信号的变化计算动子电极板与定子电极板之间的相对位置的变化量，并根据变化量确定镜头在对焦方向上的位置变化；根据位置变化，控制动子在预设方向的垂直方向上移动。

本发明的实施例还提供了一种摄像设备，包括：镜头，用于驱动镜头的上述的防抖马达，镜头设置在防抖马达的动子上。

本发明实施例相对于相关技术而言，在动子上设置动子电极板，并在支架上设置定子电极板，定子电极板与动子电极板相对设置形成电容，由于支架在预设方向抵持于动子，因此在动子沿预设方向的垂直方向移动时，支架保持不动，因而设置在支架上的定子电极板位置同样不会发生变化，同时设置在动子上的动子电极板随动子移动，导致动子电极板与定子电极板之间的相对位置发生改变，两电极板所形成的电容产生的电容信号随之发生改变，与动子电极板和定子电极板相连接的处理单元根据电容信号可以确定定子目前所处的位置，并判断该位置是否已满足对抖动的补偿，若不满足则根据电容信号控制动子沿与预设方向的垂直方向移动继续对抖动进行补偿。利用动子电极板及定子电极板取代防抖马达中的霍尔传感器，降低了防抖马达的成本，且节省了防抖马达内部设置的器件所占用的内部体积。

另外，动子电极板和定子电极板在预设方向的垂直方向上相对设置。在动子在于预设方向的垂直方向上移动时，电极板与定子电极板之间距离发生改变，从而导致两极板形成的电容产生的电容信号发生改变。

另外，动子电极板和定子电极板在所述预设方向上相对设置。在动子在于预设方向的垂直方向上移动时，电极板与定子电极板之间的正对面积发生改变，从而导致两极板形成的电容产生的电容信号发生改变。

另外，定子电极板为设置于支架上的磁铁，磁铁与动子电极板相对设置形成电容。

另外，磁铁接地，磁铁与动子电极板形成自电容。

另外，防抖马达还包括：电路基板，与电路基板分别连接的第一导电结构和第二导电结构，第一导电结构与动子电极板相连接，第二导电结构与定子电极板连接。

另外，防抖马达还包括：叠放于动子上方的金属片，金属片包括：第一导电区域和第二导电区域，连接第一导电区域与电路基板的第一金属悬丝，以及连接第二导电区域与电路基板的第二金属悬丝，第一导电结构由第一导电区域和第一金属悬丝组成，第二导电结构由第二导电区域和第二金属悬丝组成。利用防抖马达中原有的金属悬丝和金属片实现动子电极板和定子电极板的通电，降低了导电结构设置的成本。

另外，第一导电结构连通电源，第二导电结构接地。这样做使动子电极板和定子电极板形成自电容。

另外，动子设有凹槽，凹槽的开口方向朝向支架，动子电极板容纳于凹槽内。保证了动子电极板的稳定性，避免动子电极板于动子上脱落。除此之外，还可以采用其他方式将动子电极板固定与动子上，例如，以贴合方式固定动子电极板，或者采用模内注塑（insert-molding）的方式，将动子电极板与塑料件在模具中同时成型，从而节省了将动子电极板组装至马达的步骤，节省了组装花费的时间，等等。

另外，防抖马达为：电磁马达，压电马达或形状记忆合金马达等。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施例中防抖马达的结构示意图；

图2是根据本发明第二实施例中防抖马达沿对焦方向的剖视图；

图3是根据本发明第二实施例中动子移动后防抖马达沿对焦方向的剖视图；

图4是根据本发明第三实施例中防抖马达沿对焦方向的剖视图；

图5是根据本发明第三实施例中动子移动后防抖马达沿对焦方向的剖视图；

图6是根据本发明防抖马达中动子电极板和定子电极板与处理单元的连接关系示意图；

图7是根据本发明第四实施例中防抖马达的闭环控制方法的流程图；

图8是根据本发明第四实施例中防抖马达与控制芯片交互示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本发明的第一实施例涉及一种防抖马达。如图1所示，防抖马达包括：动子1，设置于动子1上的动子电极板2，在预设方向上抵持动子1的支架3，设置于支架3上的定子电极板4，以及处理单元（未标示），动子电极板2与定子电极板4相对设置，动子电极板2与定子电极板4之间的相对位置随动子1的移动而改变，处理单元与动子电极板2及定子电极板4连接，处理单元根据动子电极板2和定子电极板4所形成电容的电容信号控制动子1在预设方向的垂直方向上移动。这里的预设方向的垂直方向与镜头的对焦方向一致。

防抖马达中动子可移动方向可以设置为X，Y，Z三个方向，其中，X，Y，Z三个方向相互垂直，且Z方向即预设方向的垂直方向，Z方向与镜头的对焦方向一致，上述中动子移动的预设方向与X，Y方向一致。

另外，防抖马达可以是电磁马达，压电马达或形状记忆合金马达。电磁马达为利用线圈和磁铁的电磁作用力作为驱动力的马达，压电马达为利用超声波压电陶瓷的压电效应作为驱动力的马达，形状记忆合金马达为利用记忆金属的变形特性作为驱动力的马达。在不同类型的防抖马达中，可以根据防抖马达驱动力的类型选取设置定子电极板的支架，例如，在电磁马达中选取电磁支架作为设置定子电极板的支架，在压电马达或形状记忆合金马达中选取光学图像稳定器支架（OIS支架）作为设置定子电极板的支架等。

本发明实施例相对于相关技术而言，在动子上设置动子电极板，并在支架上设置定子电极板，定子电极板与动子电极板相对设置形成电容，由于支架在预设方向抵持于动子，因此在动子沿预设方向的垂直方向移动时，支架保持不动，因而设置在支架上的定子电极板位置同样不会发生变化，同时设置在动子上的动子电极板随动子移动，导致动子电极板与定子电极板之间的相对位置发生改变，两电极板所形成的电容产生的电容信号随之发生改变，与动子电极板和定子电极板相连接的处理单元根据电容信号可以确定定子目前所处的位置，并判断该位置是否已满足对抖动的补偿，若不满足则根据电容信号控制动子沿与预设方向的垂直方向移动继续对抖动进行补偿。利用动子电极板及定子电极板取代防抖马达中的霍尔传感器，降低了防抖马达的成本，且节省了防抖马达内部设置的器件所占用的内部体积。

本发明的第二实施例涉及一种防抖马达。第二实施方式与第一实施方式大致相同，除此之外，在本发明第二实施例中，动子电极板和定子电极板在预设方向的垂直方向上相对设置。防抖马达的结构如图2至图3所示，定子电极板4和动子电极板2设置在支架3与动子1之间，且动子电极板2和定子电极板4在对焦方向上相对设置，在动子1在对焦方向上移动时，如图3所示，动子电极板2相对于定子电极板4在对焦方向上移动，从而使动子电极板2和定子电极板4之间的距离增大（或减少），进而改变电容信号的大小。

另外，防抖马达还包括：电路基板5，与电路基板5分别连接的第一导电结构和第二导电结构，第一导电结构与动子电极板2相连接，第二导电结构与定子电极板4连接。从而使动子电极板2和定子电极板4通电形成电容。第一导电结构和第二导电结构可以均连通电源，也可以其一电极板连通电源，另一电极板接地，使动子电极板2和定子电极板4形成自电容。

另外，如图3所示，防抖马达还包括：叠放于动子上方的金属片6，金属片6包括：第一导电区域和第二导电区域，连接第一导电区域与电路基板5的第一金属悬丝7，以及连接第二导电区域与电路基板的第二金属悬丝（未标示），第一导电结构由第一导电区域和第一金属悬丝7组成，第二导电结构由第二导电区域和第二金属悬丝组成。

另外，定子电极板还可以通过支架3上设置的导电电路直接与电路基板5相连接，实现为定子电极板通电。

本实施例中的防抖马达实现闭环控制的方式如下：在陀螺仪检测到动子1发生抖动之后，控制动子1在对焦方向上移动进行抖动补偿，动子1在对焦方向上移动带动设置在动子1上的动子电极板2的位置发生变化，另一方面，由于支架3在对焦方向上不会随动子1的移动而改变位置，因此，设置在支架4上的定子电极板5位置并不会发生改变，也就是说，在动子电极板2位置发生改变之后，动子电极板2与定子电极板4之间的距离发生了改变，导致两电极板形成的电容所产生的电容信号发生了改变。根据电容信号的变化量即可确定动子1在对焦方向上的位置变化，若动子1的位置变化已满足抖动补偿，则无需控制动子1继续移动，若动子1位置变化未满足抖动补偿，则控制动子1在对焦方向上继续移动直至满足抖动补偿。

本发明第三实施例涉及一种防抖马达。第三实施例与第一实施例大致相同，除此之外，在本发明第三实施例中，动子电极板和定子电极板在预设方向上相对设置。防抖马达的结构如图4至图5所示，定子电极板4和动子电极板2设置在支架3与动子1之间，且动子电极板2和定子电极板4在对焦方向的垂直方向上相对设置，在动子1在对焦方向上移动时，如图3所示，动子电极板2相对于定子电极板4在对焦方向上移动，从而使动子电极板2和定子电极板4之间的正对面积增大（或减少），进而改变电容信号的大小。

另外，动子1设有凹槽，凹槽的开口方向朝向支架3，动子电极板2容纳于凹槽内。保证了动子电极板2的稳定性，避免动子电极板2于动子1上脱落。

另外，在闭环马达中，定子电极板4可以利用设置在磁石支架上的磁铁进行替换，磁铁接地与动子电极板2形成自电容。

另外，如图5所示，防抖马达还包括：叠放于动子上方的金属片6，金属片6包括：第一导电区域和第二导电区域，连接第一导电区域与电路基板5的第一金属悬丝7，以及连接第二导电区域与电路基板的第二金属悬丝（未标示），动子电极板2通过金属片6的第一导电区域和第一金属悬丝7与电路基板相连接，定子电极板4可以利用第二导电区域和第二金属悬丝与电路基板相连接，或者，定子电极板4可以通过支架3上设置的导电电路直接与电路基板5相连接，实现为定子电极板通电。

本实施例中的防抖马达实现闭环控制的方式与第二实施例中描述的闭环控制方式大致相同，区别在于，在动子电极板2位置发生改变之后，动子电极板2与定子电极板4之间的正对面积发生了改变，导致两电极板形成的电容所产生的电容信号发生了改变，进而可以根据电容信号的变化量即可确定动子1在对焦方向上的位置变化。

另外，为保证处理单元可以接收到电容信号，如图6所示，需要将处理单元与电路基板中动子电极板引脚和定子电极板引脚相连接，其中，动子电极板引脚与动子电极板相连接，定子电极板引脚与定子电极板相连接，从而实现了处理单元可以实时接收动子电极板与定子电极板形成电容所产生的电容信号，并根据电容信号做出反馈。

另外，在实际应用中，除在预设方向的垂直方向上（即对焦方向，也是Z方向上）对抖动进行补偿，还可以再预设方向（光轴偏移方向上，也是X，Y方向上）对抖动进行补偿。在对预设方向的抖动进行补偿时，可以在支架设置动子电极板，在金属外壳或电路基板上设置定子电极板，动子电极板和定子电极板之间形成电容，通过检测电容信号对预设方向上的抖动进行补偿。

另外，在抖动马达内部，上述第一实施例至第三实施例中提到的电容的设置方式，可以重复或组合构成多组电容，将多组电容设置在抖动马达内部的不同位置，多方位对动子的实施位置进行检测，从而保证检测的准确性。除此之外，在抖动马达内部还可以同时包含在预设方向的垂直方向上（即对焦方向上）对抖动进行补偿的电容，以及在预设方向的抖动进行补偿的电容，实现对X，Y，Z三个方向任意方向上的抖动补偿，提高了抖动补偿效果。其中，每个方向上均设置对应的电容，每个电容对应设置一个电容检测电路和驱动电路，电容检测电路用于检测该方向上对应的电容，并将电容信号传递至分析计算电路，由分析计算电路根据电容信号确定驱动电流（或驱动电压），并由驱动电流将驱动电流（或驱动电压）发送至马达对应方向上的驱动部分，完成对马达动子的控制。

本发明第四实施例涉及一种对焦马达的闭环控制方法，具体流程如图7所示，包括：

步骤701，在控制动子在预设方向的垂直方向上移动时，获取电容产生的电容信号的变化。

步骤702，根据电容信号的变化计算动子电极板与定子电极板之间的相对位置的变化量，并根据变化量确定镜头在对焦方向上的位置变化。

具体地说，动子电极板与定子电极板的设置参见第一实施例至第三实施例，为避免重复在此不再重复，动子电极板与定子电极板形成电容，在动子电极板与定子电极板的相对位置发生变化时，所形成的电容产生变化的电容信号，例如，动子电极板与定子电极板的正对面积或距离发生变化，均可使电容产生变化的电容信号。根据该电容信号对动子的位置进行拟合计算，得到动子的实时位置，所产生的每个电容信号均对应计算出一个动子的实时位置，因此根据产生的变化的电容信号可以确定动子的运动情况。

步骤703，根据位置变化，控制动子在所述预设方向的垂直方向上移动。

具体地说，假设抖动补偿后的动子位置为目标位置，在获取动子的位置变化之后，根据动子的目标位置和动子的当前位置之间相差的距离，控制动子在预设方向的垂直方向上移动，以便动子可以到达该目标位置完成抖动补偿。在根据动子的目标位置和动子的当前位置之间相差的距离控制动子移动时，若当前位置与目标位置相同，则结束移动，使动子保持在当前位置；若当前位置与目标位置不同，则增大或减少驱动电流（驱动电压），并重复上述获取电容信号以及判断当前位置与目标位置是否重合的步骤，直至当前位置与目标位置重合，完成闭环控制。

另外，上述闭环控制可由控制芯片来实现，控制芯片如图8所示包括：马达中每个方向电容部分对应的电容检测电路，分析计算电路和马达中每个方向驱动部分对应的控制输出电路。其中，电容检测电路用于检测极板和导电部件之间的电容信号，而多个电容检测电路均可将获取的信息传递至同一个分析计算电路，分析计算电路用于根据获取的电容信号判断是否对动子进行移动，以及移动所需的驱动电流（或驱动电压）。分析计算电路将计算的驱动电流（或驱动电压）返回其对应的控制输出电路，控制输出电路用于将计算得到的驱动电流（或驱动电压）输出至马达，以控制马达的动子进行移动。

另外，在控制芯片的抖动信号检测电路检测到抖动信号时，说明此时需要对抖动进行补偿，同样需要进行电容信号的获取，并于X或Y方向进行抖动补偿。

另外，在控制马达动子移动之后，移动后的动子再次带动电容产生的电容信号发生改变，控制芯片再次根据变化后的电容信号进行分析计算，直至动子的当前位置与目标位置重合，完成对马达的控制。

本发明第五实施例涉及一种摄像设备，包括：镜头，用于驱动镜头的上述的对焦马达，镜头设置在防抖马达的动子上。

与相关技术相比，本发明第五实施例所提供的摄像装置中设置有前述实施例所提供的防抖马达，因此，其同样具备前述实施例所提供的技术效果，在此不进行赘述。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种防抖马达，用于驱动镜头，其特征在于，包括：动子，设置于所述动子上的动子电极板，在所述镜头的对焦方向的垂直方向上抵持所述动子的支架，设置于所述支架上的定子电极板，以及处理单元，所述动子电极板与所述定子电极板相对设置，所述动子电极板与所述定子电极板之间的相对位置随所述动子的移动而改变，所述处理单元与所述动子电极板及所述定子电极板连接，所述处理单元根据所述动子电极板和所述定子电极板所形成电容的电容信号控制所述动子在所述镜头的对焦方向上移动。

2.根据权利要求1所述的防抖马达，其特征在于，所述动子电极板和所述定子电极板在所述镜头的对焦方向上相对设置。

3.根据权利要求1所述的防抖马达，其特征在于，所述动子电极板和所述定子电极板在所述镜头的对焦方向的垂直方向上相对设置。

4.根据权利要求1所述的防抖马达，其特征在于，所述定子电极板为设置于所述支架上的磁铁，所述磁铁接地，所述磁铁与所述动子电极板形成自电容。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的防抖马达，其特征在于，还包括：电路基板，与电路基板分别连接的第一导电结构和第二导电结构，所述第一导电结构与所述动子电极板相连接，所述第二导电结构与所述定子电极板连接。

6.根据权利要求5所述的防抖马达，其特征在于，还包括：叠放于所述动子上方的金属片，所述金属片包括：第一导电区域和第二导电区域，连接所述第一导电区域与所述电路基板的第一金属悬丝，以及连接所述第二导电区域与所述电路基板的第二金属悬丝，所述第一导电结构由所述第一导电区域和所述第一金属悬丝组成，所述第二导电结构由所述第二导电区域和所述第二金属悬丝组成。

7.根据权利要求5所述的防抖马达，其特征在于，所述第一导电结构用于将动子电极板与电源相连通，所述第二导电结构接地。

8.根据权利要求1所述的防抖马达，其特征在于，所述动子设有凹槽，所述凹槽的开口方向朝向所述支架，所述动子电极板容纳于所述凹槽内。

9.一种防抖马达的闭环控制方法，应用于如权利要求1至8任一项所述的防抖马达，其特征在于，包括：

在控制动子在所述镜头的对焦方向上移动时，获取电容产生的电容信号的变化；

根据所述电容信号的变化计算所述动子电极板与所述定子电极板之间的相对位置的变化量，并根据所述变化量确定镜头在对焦方向上的位置变化；

根据所述位置变化，控制所述动子在所述镜头的对焦方向上移动。

10.一种摄像设备，其特征在于，包括：镜头，用于驱动所述镜头的如权利要求1至8中任一项所述的防抖马达，所述镜头设置在所述防抖马达的动子上。

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