CN113873170A - 光学防抖控制系统、方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

一种光学防抖控制系统、方法及电子设备，系统包括：传感器输入模块，用于提供传感器接口；控制模块，与所述传感器输入模块连接，用于通过所述传感器接口获取传感器数据，并根据所述传感器数据输出控制信号；马达驱动模块，与所述控制模块连接，用于根据所述控制信号切换至与待驱动的马达类型相对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动。本申请的光学防抖控制系统通过传感器输入模块，可以提供传感器接口；通过马达驱动模块，可以根据所述控制信号切换至与待驱动的马达类型相对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动，可以不更换芯片就达到驱动对应马达的效果，应用上更为便利。

Description

光学防抖控制系统、方法及电子设备

技术领域

本申请涉及光学防抖领域，具体涉及一种光学防抖控制系统、方法及电子设备。

背景技术

在使用摄像机拍摄时由于手持、颠簸等因素会导致摄像机发生抖动。摄像机利用传感器曝光成像，传感器与镜头固定安装在固定台上。由于传感器成像曝光需要一定的时间，如果在曝光的时候摄像机发生了抖动，就会导致拍摄模糊。尤其是在夜景拍摄和长焦拍摄远处时防抖尤其重要，因为夜拍模式下曝光时间会加长，而长焦拍摄时同样的抖动图像模糊程度会更大。

因此摄像机需要使用防抖技术，以防止拍摄抖动引起的成像模糊。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种光学防抖控制系统、方法及电子设备，以解决现有的摄像机由于拍摄抖动引起的成像模糊的问题。

本申请提供一种光学防抖控制系统，包括传感器输入模块，用于提供传感器接口；控制模块，与所述传感器输入模块连接，用于通过所述传感器接口获取传感器数据，并根据所述传感器数据输出控制信号；马达驱动模块，与所述控制模块连接，用于根据所述控制信号切换至与待驱动的马达类型相对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动。

可选的，所述马达驱动模块包括马达驱动单元；

所述工作模式包括第一工作模式和第二工作模式；

所述马达驱动单元用于在所述第一工作模式下输出双向驱动信号以驱动中置双向类型马达，在所述第二工作模式下输出单向驱动信号以驱动单端类型马达。

可选的，所述马达驱动单元为桥式驱动电路；所述桥式驱动电路可被配置为全桥输出或半桥输出；所述全桥输出用于输出双向驱动信号以驱动中置双向类型马达；所述半桥输出用于输出单向驱动信号以驱动单端类型马达。

可选的，所述桥式驱动电路包括恒定电流模式和脉冲宽度调制模式；所述恒定电流模式用于驱动音圈马达，所述脉冲宽度调制模式用于驱动记忆金属(SMA，Shape MemoryAlloys)马达和音圈马达(VCM，Voice Coil Motor)。

可选的，所述传感器输入模块包括增益放大单元；所述增益放大单元的输入端用作所述传感器接口、输出端与所述控制模块连接；所述增益放大单元包括单端模式和快速模式以实现不同类型的传感器检测。

可选的，所述传感器的类型包括位置传感器和记忆金属传感器中的至少一种；所述单端模式用于实现位置传感器检测；所述快速模式用于实现记忆金属传感器检测。

可选的，所述光学防抖控制系统还包括检测模块；所述检测模块的输入端与所述控制模块连接、输出端与外部记忆金属传感器连接，用于接收所述控制模块的检测信号并输出检测电压信号至外部记忆金属传感器；所述控制模块还用于根据所述检测电压信号获取外部记忆金属传感器中金属丝的长度，并根据所述长度调整所述控制信号以实现闭环控制。

可选的，所述位置传感器包括霍尔传感器和隧道磁阻传感器中的至少一种；所述传感器输入模块还包括模数转换单元和滤波单元；所述增益放大单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，所述滤波单元的输出端与所述模数转换单元的输入端连接，所述模数转换单元的输出端与所述控制模块连接；所述滤波单元用于在霍尔传感器检测和/或隧道磁阻传感器检测时减小信号噪声。

可选的，所述增益放大单元还用于通过内部的数模转换器消除失调电压。

可选的，所述控制模块包括偏置电路单元；所述偏置电路单元用于根据偏置信号输出偏置电压或偏置电流以支持不同类型的传感器偏置。

本申请还提供一种光学防抖控制方法，包括：通过传感器接口获取传感器数据；

根据所述传感器数据判断连接的传感器类型；根据所述传感器类型和待驱动的马达类型切换对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动。

可选的，所述光学防抖控制方法应用于光学防抖系统，所述光学防抖系统包括传感器输入模块和检测模块，所述传感器输入模块用于提供所述传感器接口，所述检测模块用于输出检测电流至外部记忆金属传感器；所述传感器的类型包括位置传感器和记忆金属传感器；当所述传感器的类型为位置传感器时，所述根据所述传感器类型切换对应的工作模式并输出对应的驱动电流的步骤具体包括：控制所述传感器输入模块切换至单端模式；当所述传感器的类型为记忆金属传感器时，所述根据所述传感器类型切换对应的工作模式并输出对应的驱动电流的步骤具体包括：控制所述传感器输入模块切换至快速模式；输出检测信号至所述检测模块，并获取对应的记忆金属传感器上的检测电压以实现记忆金属传感器中金属丝的长度检测。

可选的，所述传感器输入模块包括增益放大单元，所述增益放大单元内部包括数模转换器；所述光学防抖控制方法还包括：控制所述增益放大单元的输入端输入同一电平信号；判断所述增益放大单元的输出端是否输出为预设电压；若不是，调整所述数模转换器的码值以使得所述增益放大单元的输出端输出为预设电压以消除失调电压。

可选的，所述光学防抖控制系统还包括马达驱动模块，用于根据控制信号切换至对应的工作模式并输出对应的驱动电流；所述马达的类型包括：记忆金属马达和音圈马达；所述根据待驱动的马达类型切换对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动的步骤具体包括：当所述马达类型为记忆金属马达时，控制所述马达驱动模块的工作模式为脉冲宽度调制模式并输出对应的驱动电流；当所述马达类型为音圈马达时，控制所述马达驱动模块的工作模式为恒定电流模式或脉冲宽度调制模式，并输出对应的驱动电流。

本申请还提供一种电子设备，包括所述的光学防抖控制系统。

本申请的光学防抖控制系统通过传感器输入模块，可以提供传感器接口；通过马达驱动模块，可以根据所述控制信号切换至与待驱动的马达类型相对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动，可以不更换芯片就达到驱动对应马达的效果，应用上更为便利，解决了摄像机由于拍摄抖动引起的成像模糊的问题。

进一步的，通过检测模块可以实现闭环控制，提高控制的准确性。

进一步的，通过增益放大单元内部的数模转换器可以消除失调电压，进一步提高控制的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一摄像头模组的结构示意图；

图2是本申请一实施例的光学防抖控制系统的结构示意图；

图3是本申请一实施例的光学防抖控制系统的结构示意图；

图4是本申请一实施例的光学防抖控制方法的流程图；

图5是图3中的光学防抖控制系统在仅使用霍尔传感器时控制镜头移动的流程图；

图6是图3中的光学防抖控制系统在仅使用记忆金属传感器时控制镜头移动的流程图。

具体实施方式

现有技术中实现图像防抖的方法有多种：方法一：使用大镜头，大境头的光通量比较大，曝光时间较短，可以有效的防止抖动，但是缺点是光学结构尺寸会变大。方法二：采用数字防抖技术，使用软件处理方法对拍摄的图像进行图像处理，虽然实现起来比较容易，但是会使得拍摄的图像像素减少，所以仅适用于低频抖动，适合拍视频。方法三：电子防抖，使用陀螺仪来检测相机运动并实时补偿运动，以提高像素及图像品质，该方法通过裁剪图像来提供运动补偿，补偿准确性偏低。

针对以上防抖方法的缺点，本申请提供一种光学防抖控制系统，光学防抖(OIS，Optical Image Stabilization)是在成像的根源上减少模糊像素。OIS的原理是借助机械结构使镜头根据控制信号进行移动，在成像的过程中，如果拍摄设备，如摄像机发生了抖动，图像传感器的位置会发生偏移，驱动芯片会控制镜头移动以改变成像的光路，使成像的位置仍然保持在原来的位置，即可有效的防止拍摄设备抖动引起的成像模糊。

本申请的光学防抖控制系统用于控制如图1中的摄像头模组移动，防止其抖动。

请参见图1，为一摄像头模组的结构示意图。

为方便对摄像头模组10的描述，定义摄像头模组10的宽度方向为图示X方向，摄像头模组10的长度方向为图示方向Y，摄像头模组10的厚度方向为图示方向Z，摄像头模组10的宽度方向X、长度方向Y及厚度方向Z彼此垂直。

摄像头模组10包括模组支架1、马达支架2、镜头3、音圈马达4、SMA马达5、图像传感器6以及电路板7。模组支架1用于固定、支撑和保护摄像头模组10的其他部件。模组支架1是一体成型的结构。马达支架2安装于模组支架1内侧，且固定连接模组支架1。镜头3、音圈马达4以及SMA马达5安装于马达支架2内侧。SMA马达5固定于马达支架2，音圈马达4固定于SMA马达5上方，镜头3安装于音圈马达4内侧，镜头3的出光侧靠近SMA马达5设置。光线自镜头3的入光侧进入镜头3，自镜头3的出光侧射出镜头3，镜头3具有光线汇聚作用。镜头3具有光轴，镜头3的光轴方向与摄像头模组10的厚度方向Z相同。音圈马达4用于驱动镜头3沿镜头3的光轴方向移动，以实现自动对焦(auto focus，AF)。SMA马达5用于驱动音圈马达4和镜头3在垂直于镜头3的光轴方向的平面上移动，也即在摄像头模组10的XY平面上移动，以实现光学防抖。电路板7安装于模组支架1内侧，位于SMA马达5背离镜头3的一侧，电路板7用于连接主板的端部处设有电连接器，该电连接器连接主板上的电连接器，使得摄像头模组10与电路板7上的电路及器件(如处理器)电连接。图像传感器6安装于模组支架1内侧，且位于SMA马达5背离镜头3的一侧。图像传感器6固定于电路板7朝向SMA马达5的一侧。图像传感器6利用光电器件的光电转换功能，将其感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。图像传感器6的感光面面向镜头3设置。

由于图1中的摄像头模组使用了两种马达，音圈马达4和SMA马达5，现有技术中要实现不同类型的马达驱动，需要使用不同功能的马达驱动芯片，例如驱动SMA马达5则需采用能驱动SMA马达的芯片，例如驱动音圈马达4则需采用能驱动音圈马达的芯片。

由于现有的马达驱动芯片只驱动一种固定类型的马达，所以芯片的工作模式是单一的，又由于一种马达对应一种类型传感器，所以现有的马达驱动芯片也只能实现一种类型的传感器检测。本申请的光学防抖控制系统，能够实现至少两种传感器检测，比如HALL传感器和TMR传感器，同时支持至少两种OIS马达驱动，比如VCM马达和SMA马达，应用上更为便利。

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

请参见图2，本申请一实施例的光学防抖控制系统的结构示意图。

下面以本申请的光学防抖控制系统用于控制图1中的摄像头模组进行示例性说明。本申请的光学防抖控制系统可根据实际情况用于其他设备。

本申请的光学防抖控制系统包括传感器输入模块21、控制模块22和马达驱动模块23。

实现光学防抖分为两个大步骤：测量抖动量、对抖动进行补偿。

测量抖动量：抖动量的测量需要借助传感器，如陀螺仪传感器，陀螺仪传感器是一个运动传感器，常用的陀螺仪传感器有三轴陀螺仪和六轴陀螺仪，三轴陀螺仪可以检测三个方向上的角速度，六轴是在三轴的基础上增加了三个方向上的加速度计，可以检测三个方向上的加速度，六轴陀螺仪能够较全面的反映物体的运动状态和姿态。陀螺仪传感器可以测量出镜头的角速度和加速度，通过传感器输入模块21，提供的传感器接口获取陀螺仪传感器的检测数据，并传输给控制模块22，与所述传感器输入模块21连接，用于通过所述传感器接口获取传感器数据，并根据所述传感器数据输出控制信号，即通过控制模块22计算可以将角速度和加速度转换成角度量进而转换成位移量，计算出的位移量就是需要补偿的量，该补偿的量即为控制信号。

对抖动进行补偿：对抖动进行补偿需要操纵镜头移动，镜头移动的动作由控制模块22根据上述计算出的补偿量控制马达驱动模块23输出对应的驱动电流驱动马达完成。马达驱动模块23，与所述控制模块22连接，用于根据所述控制信号切换至与待驱动的马达类型相对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动。待驱动的马达类型可以根据具体应用场景人为确定，也可以通过检测元件进行检测，自动判断出待驱动的马达类型。

在可选的一实施例中，所述马达驱动模块23包括数模转换单元和马达驱动单元；所述数模转换单元的输入端与所述控制模块22连接、输出端与所述马达驱动单元连接；所述数模转换单元，用于将所述控制信号进行数模转换并输出对应的驱动电压；所述马达驱动单元，用于根据所述驱动电压切换至与待驱动的马达类型相对应的工作模式并输出对应的驱动电流。

在可选的另一实施例中，所述马达驱动模块23包括马达驱动单元；所述马达驱动单元内置数模转换器；所述数模转换器与所述控制模块22连接，用于将所述控制信号进行数模转换并输出对应的驱动电压；所述马达驱动单元，用于根据所述驱动电压切换至与待驱动的马达类型相对应的工作模式并输出对应的驱动电流。通过使用内置数模转换器的马达驱动单元可以省略外部的数模转换单元，节约芯片的面积。

马达的类型很多，包括中置双向类型马达和单端类型马达，中置双向类型马达可以实现正向和反向两个方向转动，单端马达可实现一个方向转动。记忆金属马达中部分是中置双向类型，部分是单端类型，同样的，音圈马达中部分是中置双向类型，部分是单端类型。

在可选的一实施例中，所述马达驱动模块包括马达驱动单元；所述工作模式包括第一工作模式和第二工作模式；所述马达驱动单元用于在所述第一工作模式下输出双向驱动信号以驱动中置双向类型马达，在所述第二工作模式下输出单向驱动信号以驱动单端类型马达。比如，可以通过桥式驱动电路输出双向驱动信号或单向驱动信号，也可以通过控制器输出双向驱动信号或单向驱动信号。通过马达驱动单元工作在第一工作模式或第二工作模式可以输出不同的驱动信号以实现不同类型的马达驱动。

所述马达驱动单元为桥式驱动电路，比如H桥或其他桥式电路；所述桥式驱动电路可被配置为全桥输出或半桥输出；所述全桥输出用于输出双向驱动信号以驱动中置双向类型马达；所述半桥输出用于输出单向驱动信号以驱动单端类型马达。所述桥式驱动电路包括恒定电流模式和脉冲宽度调制模式；所述恒定电流模式用于驱动音圈马达，所述脉冲宽度调制模式用于驱动记忆金属马达和音圈马达。

具体的，H桥是负责驱动马达进行运动的，由于部分马达是中置双向的，所以驱动要用全桥，部分马达是单端的，所以可以用半桥控制。H桥内部包含高精度DAC，H桥可输出恒定电流，同时可输出PWM模式，恒定电流模式好处在于原理简单，技术成熟，PWM模式好处在于效率高，功耗低。由于VCM马达适用于全桥、半桥、PWM模式，全桥或者半桥驱动是恒流驱动模式，SMA马达只适用于PWM模式，所以本申请的马达驱动模块23可以实现驱动两种马达。

下面以记忆金属马达和音圈马达，即VCM马达和SMA马达为例进行介绍：

VCM马达的主要原理：在永磁场中，通过改变马达内线圈电流大小和方向，将电能转换成机械能，来控制线圈带动镜头移动。

SMA马达利用记忆金属材料的“热缩冷胀”特性获得动力源。“热缩冷胀”即冷却时显塑性，加热高温后显弹性。金属丝的驱动方式是通电加热，记忆金属丝在加热后显弹性恢复形状，金属丝的长度会变化，而冷却后显塑性，其形状不会主动发生变化，但是其他的金属丝长度变化带动马达运动时会有拉力使其改变形状。金属丝的形状改变后其阻值会发生变化，所以通过测量电阻的方法可以计算出金属丝的长度，通过这种方法实现闭环控制。

由于镜头在马达上，镜头上设置有磁石，镜头的抖动会导致磁石运动，从而造成磁场变化，所以通过在马达上设置位置传感器，比如霍尔(HALL)传感器和/或精度更高的隧道磁阻(TMR，Tunnel Magneto Resistance)传感器，以测量磁场大小可以反映马达(马达、镜头和磁石是固定在一起的)的位置，该过程实现将马达的位移量转换成了位置传感器的输出电压量。但是要做到精确的补偿，必须依靠闭环系统来完成，即在驱动马达的同时要测量镜头的实际位置来对驱动电流做出调整。

此时，传感器输入模块21通过传感器接口，比如与HALL传感器对应的第一传感器接口PADP和第二传感器接口PADN，通过第一传感器接口PADP和第二传感器接口PADN获取HALL传感器上的输出电压量，SMA传感器对应的第三传感器接口SMAC和第四传感器接口OUT，通过第三传感器接口SMAC和第四传感器接口OUT，获取SMA的电压数据。控制模块22还用于根据接收到的传感器数据(如电压数据)输出控制信号至所述马达驱动模块23，所述马达驱动模块23会调整输出的驱动电流以驱动VCM马达控制镜头移动。通过增加位置传感器进一步对镜头的位置进行补偿，实现闭环控制，可以提高补偿的精度。

为了实现SMA传感器检测，本申请的光学防抖控制系统还包括检测模块；所述检测模块的输入端与所述控制模块22连接、输出端与所述传感器输入模块21连接；所述检测模块用于接收所述控制模块22的检测信号并输出检测电压信号至所述传感器输入模块21；所述控制模块22还用于根据所述检测电压信号获取SMA金属丝的长度，并根据该长度调整所述控制信号以实现闭环控制。具体的，增加SMA检测模块，控制模块22首先输出检测信号到SMA检测模块，产生恒定电流，SMA是金属悬丝，当有电流通过时，会产生电压，第三传感器接口SMAC和第四传感器接口OUT会检测这个电压信号，经过PGA(可编程增益放大器)、ADC(模数转换器)处理之后，传递到DSP(数字信号处理器)之中，就可以知道当前SMA金属丝的长度，并输出控制信号到马达驱动模块23，产生PWM信号驱动SMA马达，实现闭环控制。

由于位置传感器的输出量为模拟电压量，所以所述传感器输入模块21包括模数转换单元，用于将模拟电压量转换成数字信号做统一处理。该模数转换单元包括模数转换器和其他能实现模数转换功能的器件。在其他可选的实施例中，该模数转换单元可以省略，利用控制模块22内部的模数转换器实现相同功能。

又由于传感器数据值较小，为了提高检测数据的准确性，所述传感器输入模块21包括增益放大单元；所述增益放大单元用于将接收到的传感器数据进行增益放大。所述增益放大单元包括单端模式和快速模式以实现不同类型的传感器检测。所述传感器的类型包括位置传感器和记忆金属传感器中的至少一种；所述单端模式用于实现位置传感器检测；所述快速模式用于实现记忆金属传感器检测。所述位置传感器包括霍尔(HALL)传感器和隧道磁阻(TMR)传感器中的至少一种。

具体的，所述增益放大单元包括输入端为高精度的PGA，PGA内部有多个子PGA电路，以实现对不同传感器输入信号的处理。在实际应用中，会先确定输入的传感器信号类型，再来选择PGA通路，使得对应的子PGA开始工作。PGA同时支持单端输入和差分输入以接收不同类型传感器数据。PGA也包括对应不同类型传感器的工作模式，在TMR检测时切换到单端模式，在SMA检测时切换到快速模式。PGA的工作模式由寄存器控制，根据具体的应用场景确定寄存器值，从而控制对应工作模式。在其他可选的实施例中，增益放大单元可以为功率放大器或运算放大器等。

所述传感器输入模块21可以同时包括增益放大单元和模数转换单元，增益放大单元为PGA、模数转换单元为ADC。此时，通过传感器接口接收的传感器数据首先进入到PGA，因为传感器的输入信号通常较小，需要经过PGA进行一定倍数放大之后，传递给ADC进行信号的量化，ADC量化后的码字输出传递给控制模块22(比如DSP)做算法的处理，并将处理后的信号输出，传递给马达驱动模块23输出驱动电流，此驱动电流会反馈到镜头上，控制镜头的运动，从而实现闭环反馈，消除镜头的抖动。

在可选的一种实施方式中，所述传感器输入模块21还包括模数转换单元和滤波单元；所述增益放大单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，所述滤波单元的输出端与所述模数转换单元的输入端连接，所述模数转换单元的输出端与所述控制模块连接；所述滤波单元用于在霍尔传感器检测和/或隧道磁阻传感器检测时减小信号噪声。

具体的，本申请的光学防抖控制系统，当传感器输入模块21同时连接HALL传感器和TMR传感器时，即同时进行HALL和TMR检测时，PGA与ADC中间会插入滤波器，减小噪声。该滤波器截止频率可调，以适用范围更广。

在可选的一实施方式中，所述增益放大单元还包括数模转换器，所述数模转换器用于消除失调电压。具体的，增益放大单元为PGA，PGA内部还包括数模转换器(DAC)。PGA会配合DAC消除由于各种原因产生的PGA输出的失调电压，该失调电压包含了霍尔传感器的失调电压，以及马达中由于机械原因产生的磁场偏差，可调整范围较大。具体消除失调电压的方法如下：首先将PGA的输入端连接到同一个电平，如果不存在失调电压，PGA的输出信号为0，实际由于失调电压的存在，PGA的输出不为0，通过调整DAC的码值，使得PGA的输出电压为0，就可以实现失调电压的消除。

又由于图像传感器是在二维平面上进行成像，所以光学防抖要有两个维度X和Y，两者角度为90°，所以传感器以及由PGA和ADC构成的模拟前端等都要进行两路独立的处理。

可见，本申请的光学防抖控制系统，支持至少两种传感器检测，如HALL传感器和TMR传感器，支持两种马达驱动，比如VCM马达和SMA马达。可用HALL传感器检测SMA马达金属丝的形变，H桥驱动支持单端和中置模式，H桥可输出恒定电流，同时可输出PWM模式。可以不更换芯片就达到驱动对应马达的效果，应用上更为便利；适用范围广，拍夜景和远景时防抖效果突出。

本实施例的控制模块22还包括以下单元中的至少一种：供电单元、复位单元、欠压锁定单元、时钟单元、偏置电路单元。

具体的，供电单元包括LDO(低压差线性稳压器)或电流源，用于给控制模块供电。

复位单元包括POR(上电复位)和定时复位。POR的作用是控制OIS系统上电时序和整体复位。

欠压锁定单元UVLO(欠压锁定)，在POR的基础上增加了对供电电源的检测，当供电电压低于阈值时，控制系统时序，比如在电源电压过低时，关闭H桥输出。

时钟单元包括内部时钟和外部时钟，外部时钟的时钟频率可选，外部时钟可以和上位机对齐，还可用来测试，可灵活设置频率值。内部时钟通过晶体振荡器OSC产生时钟信号。具体使用的时钟可根据应用场景人为设定，也可通过控制器自动切换。

所述控制模块还包括偏置电路单元；所述偏置电路单元用于根据偏置信号输出偏置电压或偏置电流以支持不同类型的传感器偏置。

偏置电路单元，与控制器连接，用于根据控制器输出的偏置信号输出偏置电压或偏置电流以支持多种传感器偏置，减少芯片引脚，提高系统的集成度。在可选的一种实施方式中，该偏置电路单元也可以省略，通过外部电路给传感器提供偏置信号。

本申请的光学防抖控制系统还包括SMA检测电路，可检测SMA电阻，同时可用HALL检测SMA马达金属丝的形变。

控制模块22为内嵌高算力DSP，通讯支持IIC(一种通讯总线协议)、SPI(一种通讯总线协议)通讯，同时内部包含FLASH(闪存)，可将算法保存在FLASH里，内部包含SRAM(静态随机存储器)提高运算能力。

请参见图3，本申请一实施例的光学防抖控制系统的结构示意图。

图3中与图2相同的模块使用相同的附图标记。

本实施例的光学防抖控制系统支持HALL、TMR等传感器检测，支持驱动VCM马达和SMA马达。

本实施例的光学防抖控制系统中，传感器输入模块21包括第一传感器接口PADP、第二传感器接口PADN、第三传感器接口SMAC和第四传感器接口OUT，其中第一传感器接口PADP、第二传感器接口PADN对应于HALL或TMR传感器接口，第三传感器接口SMAC和第四传感器接口OUT对应于第三传感器接口SMAC传感器，所以可以实现至少两种传感器检测。

传感器输入模块21还包括可编程增益放大器PGA和模式转换器ADC。PGA内部会包括多个PGA电路，和单一应用相比，本申请通过增加多个子PGA电路，来实现对不同传感器输入信号的处理。在实际应用中，会先确定输入的传感器信号类型，再根据寄存器值来选择PGA通路，使得对应的子PGA开始工作。因为传感器的输入信号通常较小，需要经过PGA进行一定倍数放大之后。如上面所述PGA同时支持单端输入和差分输入，在HALL检测时切换到单端模式，在TMR检测时切换到单端模式，在SMA检测时切换到快速模式。会配合DAC消除由于各种原因产生的PGA输出的失调电压。具体如上面所述，此处不再赘述。

ADC用于对PGA的输出电压进行采样，将模拟信号转换为数字信号。

控制模块22包括DSP，DSP用于根据ADC输出的数字信号输出控制信号至马达驱动模块23。

控制模块22还包括LDO给DSP供电。

POR UVLO(上电复位/欠压锁定)电路用于控制OIS系统上电时序和整体复位，并对供电电源的检测，当供电电压低于阈值时，控制系统时序，比如在电源电压过低时，关闭桥式输出。

外部时钟输入或晶体振荡器OSC，再通过PLL(锁相环)给DSP提供时钟信号。

IBIAS VBIAS(电流电压偏置电路)，用于给外部传感器提供偏置。比如，输出电流偏置信号至HALL传感器，输出电压偏置信号至TMR传感器以实现不同类型的传感器偏置。该电流电压偏置电路IBIAS VBIAS可同时输出电流偏置信号和电压偏置信号以实现不同类型的传感器同时偏置，实现多种类型的传感器同时检测。

DSP的内部还包括通讯接口SPI和IIC、存储单元FLASH和SRAM。

马达驱动模块23包括数模转换器HDAC和桥式输出。数模转换器HDAC用于将DSP输出的控制信号转换成模拟信号，桥式输出用于根据该模拟信号输出对应的驱动电流驱动外部的马达。桥式输出内部包含高精度DAC，桥式输出可输出恒定电流，同时可输出PWM模式，可以实现VCM马达和SMA马达的驱动。

检测模块具体包括SMA检测模块24，可检测SMA电阻，实现闭环反馈，提高补偿的准确性。同时可用于HALL传感器检测。

图3中的光学防抖控制系统支持两种传感器检测，分别为HALL传感器和TMR传感器，支持两种OIS马达驱动，分别为VCM马达和SMA马达，应用上更为便利。

请参见图4，本申请一实施例的光学防抖控制方法的流程图。

本实施例的光学防抖控制方法包括以下步骤：

S10、通过传感器接口获取传感器数据。

比如，通过如图2和图3中的光学防抖控制系统中的传感器接口获取传感器数据，也可以包括其他的光学防抖控制系统，但要求该系统能提供至少两种传感器接口。比如，该传感器接口直接与控制器连接，该控制器可以通过电连接线直接读取传感器接口的传感器数据，或是将传感器数据输入到特定功能模块，如增益放大、模数转换等，经过一定的处理后再发送到控制器，或是通过无线通信方式获取传感器接口的传感器数据。

S11、根据所述传感器数据判断连接的传感器类型。

具体的传感器类型包括HALL传感器、TMR传感器、SMA传感器和陀螺仪传感器等。

S12、根据所述传感器类型和待驱动的马达类型切换对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动。

传感器类型决定了是否进行电阻检测。传感器的类型包括位置传感器和记忆金属传感器，位置传感器不需要进行电阻检测，但是记忆金属传感器需要进行电阻检测。

具体为，当所述传感器类型为SMA传感器时，输出检测信号，并获取与所述检测信号对应的检测电压以输出对应的驱动电流。具体的，利用DSP输出检测信号到SMA检测模块，产生恒定电流，SMA是金属悬丝，当有电流通过它时，会产生检测电压，第三传感器接口SMAC和第四传感器接口OUT会检测这个检测电压信号，DSP通过第三传感器接口SMAC和第四传感器接口OUT会得到获取到该检测电压，就可以知道当前SMA金属丝的工作状态，并输出驱动电流，实现闭环控制。

当所述传感器类型为非SMA传感器时，根据获取的传感器数据控制输出对应的驱动电流。比如，当所述传感器类型为HALL传感器、TMR传感器或其他类型传感器时，DSP可以直接根据获取的传感器数据输出对应的驱动电流。

在可选的一种实施方式中，光学防抖控制系统包括增益放大单元，用于对获取的所述传感器数据进行增益放大。在步骤S12之后，所述光学防抖控制方法还包括：根据所述传感器类型切换所述增益放大单元至对应的工作模式。

具体的，所述增益放大单元包括单端模式和快速模式，当判断出所述传感器类型为HALL传感器时控制所述增益放大单元切换到单端模式；当判断出所述传感器类型TMR传感器时控制所述增益放大单元切换到单端模式；当判断出所述传感器类型SMA传感器时控制所述增益放大单元切换到快速模式。

在可选的一种实施方式中，所述增益放大单元内部包括DAC，用于消除失调电压。在步骤S12之后，所述光学防抖控制方法还包括：控制所述增益放大单元的输入端输入同一电平信号；判断所述增益放大单元的输出端是否输出为0；若是0，则说明增益放大单元输出没有失调电压；若不是0，说明增益放大单元输出有失调电压，此时需要调整所述DAC的码值以使得所述增益放大单元的输出端输出为0以消除失调电压，提高放大后的传感器数据的准确性。

在可选的一种实施方式中，所述光学防抖控制系统包括马达驱动模块，所述马达驱动模块用于根据控制信号输出驱动电流，所述光学防抖控制方法还包括：

判断驱动的马达类型；马达的类型包括SMA马达和VCM马达。当所述马达类型为SMA马达时，调整所述马达驱动模块的工作模式为PWM模式；当所述马达类型为VCM马达时，调整所述马达驱动模块的工作模式为恒定电流模式或PWM模式。由于VCM马达适用于全桥、半桥、PWM模式，全桥或者半桥驱动是恒流驱动模式，SMA马达只适用于PWM模式，所以本申请的马达驱动模块可以实现驱动两种马达，恒定电流模式好处在于原理简单，技术成熟，PWM模式好处在于效率高，功耗低。

相对于实现不同的驱动方案，需要使用不同功能的芯片，例如驱动SMA则采用能驱动SMA马达的芯片，例如驱动VCM则采用能驱动VCM马达的芯片，由于现有的马达驱动芯片只驱动一种固定类型的马达，所以电路的工作模式是单一的，又由于一种马达对应一种类型传感器，所以现有的马达驱动芯片也只能实现一种类型的传感器检测。本申请的光学防抖控制方法，能够实现至少两种传感器检测，比如HALL传感器和TMR传感器，同时支持至少两种OIS马达驱动，比如VCM马达和SMA马达，应用上更为便利。

请参见图5，为图3中的光学防抖控制系统在仅使用霍尔传感器时控制镜头移动的流程图。

由于磁石位于镜头上，所以镜头的抖动会导致磁石的运动，从而造成磁场的变化。

S21、HALL传感器感应磁场的变化并输出电压。

S22、PGA通过传感器接口接收该电压，并放大一定倍数。

由于传感器输出的输出电压的值较小，所以需要进行放大，以提高信号处理的准确性。

S23、ADC量化PGA的输出数据，并输出量化码字。

使用ADC将模拟形式的传感器数据转换成数字形式的量化码字，方便后面的处理器进行处理。

S24、根据ADC的输出码字，DSP进行算法处理，并输出控制信号。

S25、HDAC根据DSP的输出的控制信号产生对应的电压。

DSP根据传感器数据判断当前镜头是否发生偏移，在判断镜头发生偏移时会输出控制信号至驱动电路。由于DSP输出的控制信号是数字形式，所以需要HDAC将数字控制信号转换成模拟控制信号。

S26、桥式输出根据HDAC输出的电压产生驱动电流。

S27、驱动电流会驱动镜头的运动。

镜头的移动会导致磁石的运动，从而造成磁场的变化，HALL传感器会持续感应磁场的变化，从而形成闭环控制。

请参见图6，为图3中的光学防抖控制系统在仅使用记忆金属传感器时控制镜头移动的流程图。

S31、传感器接口接收SMA检测模块输出的检测电压。

S32、PGA接收该检测电压，并放大一定倍数。

S33、ADC量化PGA的输出数据，并输出量化码字。

S34、根据ADC的输出码字，DSP进行算法处理，并输出控制信号。DSP会先进入SMA检测电阻阶段，先检测SMA金属丝阻值再反馈回去进行驱动，SMA检测电阻阶段和驱动桥式输出阶段两个工作状态不重合。

DSP进入SMA检测电阻阶段时，DSP输出检测电阻模式的检测信号，然后进入步骤S35。

S35、SMA检测模块接收来自DSP的检测信号，产生对应电流输出到SMA金属丝上，并输出检测电压。

然后依次执行步骤S31、S32、S33和S34。

DSP进入驱动阶段，执行步骤S36。

S36、HDAC根据DSP的输出的控制信号产生对应电压。

S37、桥式输出根据HDAC输出的电压产生驱动电流。驱动阶段时：PWM控制信号会驱动SMA金属丝，改变镜头的位置完成闭环控制。

本申请的光学防抖控制方法还可以同时进行多个传感器检测，具体实现过程上述已论述，此处不再赘述。

本申请还提供一种包括上述光学防抖控制系统的电子设备，例如手机、平板电脑等。该电子设备采用上述光学防抖控制系统，实现了至少两种传感器检测，至少两种马达驱动，使得应用更为广泛。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种光学防抖控制系统，其特征在于，包括：

传感器输入模块，用于提供传感器接口；

控制模块，与所述传感器输入模块连接，用于通过所述传感器接口获取传感器数据，并根据所述传感器数据输出控制信号；

马达驱动模块，与所述控制模块连接，用于根据所述控制信号切换至与待驱动的马达类型相对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动。

2.如权利要求1所述的光学防抖控制系统，其特征在于，所述马达驱动模块包括马达驱动单元；

所述工作模式包括第一工作模式和第二工作模式；

所述马达驱动单元用于在所述第一工作模式下输出双向驱动信号以驱动中置双向类型马达，在所述第二工作模式下输出单向驱动信号以驱动单端类型马达。

3.如权利要求2所述的光学防抖控制系统，其特征在于，所述马达驱动单元为桥式驱动电路；

所述桥式驱动电路可被配置为全桥输出或半桥输出；

所述全桥输出用于输出双向驱动信号以驱动中置双向类型马达；

所述半桥输出用于输出单向驱动信号以驱动单端类型马达。

4.如权利要求3所述的光学防抖控制系统，其特征在于，所述桥式驱动电路包括恒定电流模式和脉冲宽度调制模式；

所述恒定电流模式用于驱动音圈马达，所述脉冲宽度调制模式用于驱动记忆金属马达和音圈马达。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的光学防抖控制系统，其特征在于，所述传感器输入模块包括增益放大单元；

所述增益放大单元的输入端用作所述传感器接口、输出端与所述控制模块连接；

所述增益放大单元包括单端模式和快速模式以实现不同类型的传感器检测。

6.如权利要求5所述的光学防抖控制系统，其特征在于，所述传感器的类型包括位置传感器和记忆金属传感器中的至少一种；

所述单端模式用于实现位置传感器检测；

所述快速模式用于实现记忆金属传感器检测。

7.如权利要求6所述的光学防抖控制系统，其特征在于，所述光学防抖控制系统还包括检测模块；

所述检测模块的输入端与所述控制模块连接、输出端与外部记忆金属传感器连接，用于接收所述控制模块的检测信号并输出检测电压信号至外部记忆金属传感器；

所述控制模块还用于根据所述检测电压信号获取外部记忆金属传感器中金属丝的长度，并根据所述长度调整所述控制信号以实现闭环控制。

8.如权利要求6或7所述的光学防抖控制系统，其特征在于，所述位置传感器包括霍尔传感器和隧道磁阻传感器中的至少一种；

所述传感器输入模块还包括模数转换单元和滤波单元；

所述增益放大单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，所述滤波单元的输出端与所述模数转换单元的输入端连接，所述模数转换单元的输出端与所述控制模块连接；

所述滤波单元用于在霍尔传感器检测和/或隧道磁阻传感器检测时减小信号噪声。

9.如权利要求6或7所述的光学防抖控制系统，其特征在于，所述增益放大单元还用于通过内部的数模转换器消除失调电压。

10.如权利要求1-4中任意一项所述的光学防抖控制系统，其特征在于，所述控制模块包括偏置电路单元；

所述偏置电路单元用于根据偏置信号输出偏置电压或偏置电流以支持不同类型的传感器偏置。

11.一种光学防抖控制方法，其特征在于，包括：

通过传感器接口获取传感器数据；

根据所述传感器数据判断连接的传感器类型；

根据所述传感器类型和待驱动的马达类型切换对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动。

12.如权利要求11所述的光学防抖控制方法，其特征在于，所述光学防抖控制方法应用于光学防抖系统，所述光学防抖系统包括传感器输入模块和检测模块，所述传感器输入模块用于提供所述传感器接口，所述检测模块用于输出检测电流至外部记忆金属传感器；

所述传感器的类型包括位置传感器和记忆金属传感器；

当所述传感器的类型为位置传感器时，所述根据所述传感器类型切换对应的工作模式并输出对应的驱动电流的步骤具体包括：

控制所述传感器输入模块切换至单端模式；

当所述传感器的类型为记忆金属传感器时，所述根据所述传感器类型切换对应的工作模式并输出对应的驱动电流的步骤具体包括：

控制所述传感器输入模块切换至快速模式；

输出检测信号至所述检测模块，并获取对应的记忆金属传感器上的检测电压以实现记忆金属传感器中金属丝的长度检测。

13.如权利要求12所述的光学防抖控制方法，其特征在于，所述传感器输入模块包括增益放大单元，所述增益放大单元内部包括数模转换器；

所述光学防抖控制方法还包括：

控制所述增益放大单元的输入端输入同一电平信号；

判断所述增益放大单元的输出端是否输出为预设电压；

若不是，调整所述数模转换器的码值以使得所述增益放大单元的输出端输出为预设电压以消除失调电压。

14.如权利要求12所述的光学防抖控制方法，其特征在于，所述光学防抖控制系统还包括马达驱动模块，用于根据控制信号切换至对应的工作模式并输出对应的驱动电流；

所述马达的类型包括：记忆金属马达和音圈马达；

所述根据待驱动的马达类型切换对应的工作模式并输出对应的驱动电流以实现不同类型的马达驱动的步骤具体包括：

当所述马达类型为记忆金属马达时，控制所述马达驱动模块的工作模式为脉冲宽度调制模式并输出对应的驱动电流；

当所述马达类型为音圈马达时，控制所述马达驱动模块的工作模式为恒定电流模式或脉冲宽度调制模式，并输出对应的驱动电流。

15.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-10中任意一项所述的光学防抖控制系统。

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