JP2012065528A

JP2012065528A - ボイスコイルモータの制御方法及びレンズフォーカスシステム

Info

Publication number: JP2012065528A
Application number: JP2010251744A
Authority: JP
Inventors: Syun Xu Qing; 慶▲しゅん▼ 許; Hong-An Hwang; 弘安黄
Original assignee: Fitipower Integrated Technology Inc
Current assignee: Fitipower Integrated Technology Inc
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-03-29
Also published as: TW201212525A; US20120063019A1

Abstract

【課題】ボイスコイルモータの制御方法及びレンズフォーカスシステムの提供。
【解決手段】本発明によると、ボイスコイルモータの制御方法は、該ボイスコイルモータのコイル電流の総変動量を分割して多次変動とし、毎次変動する時間を該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１とし、これにより大幅にスプリングの共振程度を低減し、これによりボイスコイルモータをスピーディーに安定させ、ひいてはフォーカス時間を短縮する。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は一種のボイスコイルモータの制御方法に係り、特にレンズフォーカスシステムに応用されるボイスコイルモータの制御方法に関する。

図１に示されるように、レンズフォーカスシステムにおいて、制御回路１０はボイスコイルモータ１２のコイル電流ＩＬを制御してレンズ１４の位置を制御する。ボイスコイルモータ１２中、スプリング１６の一端が固定され、別端は移動可能な電磁石１８に接続され、電磁石１８の別側には磁石２０があり、コイル電流ＩＬは電磁石１８のコイル２２を流れて磁力を発生して磁石２０と交互に作用し、これによりコイル電流ＩＬの大きさが制御されて電磁石１８が前後に移動し、レンズ１４の位置が調整される。

前後にレンズ１４を移動させる必要がある時は、制御回路１０がコイル電流ＩＬの大きさを変化させ、これにより電磁石１８の磁力の大きさを変化させ、スプリング１６の瞬間受力を形成し、磁力とスプリングの力の平衡によりレンズ１４の移動距離ｄが決定する。

しかし、図１及び図２を参照されたいが、コイル電流ＩＬの瞬間変動の大きさＡにより、スプリング１６は大きな振幅の共振を発生し得て、この共振の振幅は時間と共に次第に小さくなり、レンズ１４の前後の揺動は、ある時間がたって、スプリング１６の共振力が消失してはじめて、安定する。これにより、毎次レンズ１４を移動する度に、非常に長いフォーカス時間を待つ必要がある。

現在周知の改善された共振の方法は、コイル電流ＩＬの変動斜率を減らして、スプリング１６が瞬間的に受ける力のエネルギー量を減らして、スプリング１６の共振の振幅を減らす。そうせずに、コイル電流ＩＬの変動斜率を固定すると、レンズ１４が必要とする移動距離ｄが比較的大きい時、コイル電流ＩＬの変動時間もそれに応じて長くなる。

最近、レンズ１４の体積がますます小さくなり、重量もますます軽量となってきたために、スプリング１６は小量の作用力を受けるだけで比較的大きな振幅の共振現象を発生するようになった。これにより、コイル電流ＩＬの変動斜率をさらに緩和しなければ、ボイスコイルモータ１２が安定状態となるのにさらに長い時間が必要となる。

これにより、有効にスプリングの共振を抑制し、ボイスコイルモータをよりスピーディーに安定させられる制御方法が必要とされている。

本発明の目的の一つは、ボイスコイルモータのスプリング共振を抑制する制御方法を提供することにある。

本発明の目的の一つは、ボイスコイルモータをよりスピーディーに安定させる制御方法を提供することにある。

本発明の目的の一つは、フォーカス時間を短縮するレンズフォーカスシステムを提供することにある。

請求項１の発明は、ボイスコイルモータの制御方法において、
（Ａ）該ボイスコイルモータのコイル電流の総変動量を得る、
（Ｂ）該総変動量を２ｎ＋１次変動に分割し、毎次の変動の時間を該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１となし、ｎは正の整数とし、第１次及び第２ｎ＋１次の変動の電流変動量は該総変動量の１／４ｎとし、その他の変動の電流変動量は該総変動量の１／２ｎとする、
以上のステップを包含することを特徴とする、ボイスコイルモータとしている。
請求項２の発明は、ボイスコイルモータの制御方法において、
（Ａ）該ボイスコイルモータのコイル電流の総変動量を得る、
（Ｂ）該総変動量を２（ｎ＋１）次変動に分割し、毎次の変動の時間を該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１となし、ｎは正の整数とし、第１次及び第２（ｎ＋１）次の変動の電流変動量は該総変動量の１／２（２ｎ＋１）とし、その他の変動の電流変動量は該総変動量の１／（２ｎ＋１）とする、
以上のステップを包含することを特徴とする、ボイスコイルモータとしている。
請求項３の発明は、ボイスコイルモータの制御方法において、
（Ａ）該ボイスコイルモータのコイル電流の総変動量を得る、
（Ｂ）該総変動量を２ｎ次変動に分割し、毎回の変動の時間を該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１となし、ｎは正の整数とし、毎次の変動の電流変動量は該総変動量の１／２ｎとする、
以上のステップを包含することを特徴とする、ボイスコイルモータとしている。
請求項４の発明は、レンズフォーカスシステムにおいて、
ボイスコイルモータと、
該ボイスコイルモータに接続されて、該ボイスコイルモータのコイル電流を制御する制御回路と、
を包含し、該コイル電流にある総変動量を発生させる時、該制御回路が該総変動量を多次変動に分割し、毎次変動する時間は該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１とすることを特徴とする、レンズフォーカスシステムとしている。

スプリング共振の特性により、本発明は大幅にスプリングの共振程度を低減し、これによりボイスコイルモータをスピーディーに安定させ、ひいてはフォーカス時間を短縮する。

レンズオートフォーカスシステムの表示図である。周知のボイスコイルモータの制御方法及びその発生するレンズ移動の表示図である。本発明のボイスコイルモータのスプリング共振改善の第１実施例の表示図である。図３Ａの制御方法のｎ＝１の時の表示図である。図３Ａの制御方法のｎ＝２の時の表示図である。図３Ａの制御方法がスプリング共振を抑制する原理の説明図である。図３Ａの制御方法により得られるレンズ移動の表示図である。ＨＳＰＩＣＥを利用し、同一のボイスコイルモータに対して図２の制御方法のシミュレートを実行した結果表示図である。ＨＳＰＩＣＥを利用し、同一のボイスコイルモータに対して図３Ｂの制御方法のシミュレートを実行した結果表示図である。本発明のボイスコイルモータのスプリング共振を改善する第２実施例の表示図である。図８Ａの制御方法のｎ＝１の時の表示図である。図８Ａの制御方法のｎ＝２の時の表示図である。図８Ａの制御方法によるスプリング共振抑制の表示図である。本発明のボイスコイルモータのスプリング共振を改善する第３実施例の表示図である。図１０Ａの制御方法のｎ＝１の時の表示図である。図１０Ａの制御方法のｎ＝２の時の表示図である。図１０Ａの制御方法によるスプリング共振抑制の表示図である。

本発明によると、ボイスコイルモータの制御方法は、該ボイスコイルモータのコイル電流の総変動量を分割して多次変動とし、毎次変動する時間を該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１とする。

本発明によると、レンズフォーカスシステムは、ボイスコイルモータ及び制御回路を包含する。該制御回路は該ボイスコイルモータのコイル電流の総変動量を分割して多次変動とし、毎次変動する時間を該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１とする。

図２を参照されたい。規定のボイスコイルモータに関しては、そのスプリングの共振は特定の共振周期Ｔｒｅｓを有し、本発明はこの特性を利用しボイスコイルモータのスプリング共振を抑制する。

図３Ａは本発明のボイスコイルモータのスプリング共振改善の第１実施例の表示図である。図１及び図３Ａを参照されたい。レンズ１４を移動させる必要がある時、それに必要なコイル電流ＩＬの総変動量をＡとすると、制御回路１０はＡを２ｎ＋１次の変動に分割する。ｎは正の整数とされ、毎次の変動の時間は、スプリング１６の共振周期Ｔｒｅｓの２分の１とされる。

本実施例において、第１次及び第２ｎ＋１次変動の電流変動量はＡ／４ｎとされ、その他の変動の電流変動量はいずれもＡ／２ｎとされる。

例えば、図３Ｂを参照されたいが、ｎ＝１の時、コイル電流ＩＬの変動次数は３となり、第１次、第３次変動の電流変動量はＡ／４となり、第２次変動の電流変動量はＡ／２となる。もし、ｎ＝２ならば、コイル電流ＩＬの変動次数は５となり、第１次、第５次変動の電流変動量はＡ／８となり、第２次〜第４次変動の電流変動量はＡ／４となる。

ｎの値は設計者により決定され、固定されてもよく、また、固定されなくともよい。

図４は図３Ａの制御方法がスプリング共振を抑制する原理を説明する。ｎ＝１の例では、時間ｔ１の時、コイル電流ＩＬは第１次変動し、その電流変動量はＡ／４となり、波形２４に示されるように、該第１次変動はスプリング１６に振幅がＡｍｐ１１の共振を発生させる。時間ｔ２の時、コイル電流ＩＬは第２次変動し、電流変動量はＡ／２となり、波形２６に示されるように、該第２次変動はスプリング１６に振幅がＡｍｐ１２の共振を発生させる。時間ｔ３の時、コイル電流ＩＬは第３次変動し、電流変動量はＡ／４となり、波形２８に示されるように、該第３次変動はスプリング１６に振幅がＡｍｐ１３の共振を発生させる。

第１次と第３次の変動の電流変動量はいずれもＡ／４となり、第２次変動の電流変動量はＡ／２となり、これにより、振幅Ａｍｐ１１＝Ａｍｐ１３＝（Ａｍｐ１２）／２である。

図４を参照されたい。Ｔ３期間を例に挙げると、波形２４の振幅は＋Ａｍｐ１１、波形２６の振幅は−Ａｍｐ１２、波形２８の振幅は＋Ａｍｐ１３であり、全ての波形の振幅が相殺し、結果は図５に示されるように、スプリング１６はほぼ振動がなくなり、これによりレンズ１４が設定位置に移動させられた後、ほぼ即刻安定する。

ＨＳＰＩＣＥを利用し、同一のボイスコイルモータに対して図２及び図３Ｂの制御方法のシミュレートを実行した結果が図６及び図７に示される。

図６に示されるように、周知のコイル電流を一次改変する方法は振幅が非常に大きな共振を発生し得ると共に、スプリングが安定するまでに非常に長い時間を必要とする。

これに対して、図７に示されるように、本発明の制御方法は、コイル電流を３次の変動に分割して目標値とした後は、スプリングはほぼ波動を発生しない。図６と図７を比較すると分かるように、本発明の制御方法は有効にスプリングの共振を抑制でき、スピーディーにボイスコイルモータを安定させることができる。

図８Ａは本発明のボイスコイルモータのスプリング共振を改善する第２実施例の表示図である。図１及び図８Ａを参照されたい。レンズ１４を移動させる必要がある時、必要なコイル電流ＩＬの総変動量をＡとすると、制御回路１０がＡを２（ｎ＋１）次の変動に分割する。ｎは正の整数とされ、毎次の変動の時間は、スプリング１６の共振周期Ｔｒｅｓの２分の１とされる。

本実施例において、第１次及び第２（ｎ＋１）次変動の電流変動量はＡ／２（２ｎ＋１）となり、その他の変動の電流変動量はいずれもＡ／（２ｎ＋１）となる。

例えば、図８Ｂを参照されたいが、ｎ＝１の時、コイル電流ＩＬの変動次数は４となり、第１次、第４次変動の電流変動量はＡ／６となり、第２次及び第３次変動の電流変動量はＡ／３となる。

図８Ｃ中、ｎ＝２ならば、コイル電流ＩＬは６次変動に分割され、第１次及び第６次変動の電流変動量はＡ／１０となり、第２次〜第５次変動の電流変動量はＡ／５となる。

図９は図８Ａの制御方法中、各スプリング共振が相殺する表示図である。ｎ＝１の例では、時間ｔ１の時、コイル電流ＩＬは第１次変動し、電流変動量はＡ／６であり、波形３０に示されるように、この第１次変動によりスプリング１６は振幅がＡｍｐ２１の共振を発生する。

時間ｔ２の時、コイル電流ＩＬは第２次変動し、電流変動量はＡ／３とされ、波形３２に示されるように、該第２次変動はスプリング１６に振幅がＡｍｐ２２の共振を発生させる。時間ｔ３の時、コイル電流ＩＬは第３次変動し、電流変動量はＡ／３とされ、波形３４に示されるように、該第３次変動はスプリング１６に振幅がＡｍｐ２３の共振を発生させる。時間ｔ４の時、コイル電流ＩＬは第４次変動し、電流変動量はＡ／６とされ、波形３６に示されるように、該第４次変動はスプリング１６に振幅がＡｍｐ２４の共振を発生させる。

第１次及び第４次の変動の電流変動量はいずれもＡ／６であり、第２次及び第３次変動の電流変動量はＡ／３であり、これにより、振幅Ａｍｐ２１＝Ａｍｐ２４＝（Ａｍｐ２２）／２＝（Ａｍｐ２３）／２である。

Ｔ４期間を例に挙げると、波形３０の振幅は−Ａｍｐ２１、波形３２の振幅は＋Ａｍｐ２２、波形３４の振幅は−Ａｍｐ２３であり、波形３６の振幅は＋Ａｍｐ２４であり、全ての波形の振幅が相殺し、これによりスプリング１６の振動はほぼなくなる。

図１０Ａは本発明のボイスコイルモータのスプリング共振を改善する第３実施例の表示図である。図１及び図１０Ａを参照されたい。レンズ１４を移動させる必要がある時、必要なコイル電流ＩＬの総変動量をＡとすると、制御回路１０はＡを２ｎ次の変動に分割する。ｎは正の整数とされ、毎次の変動の時間は、スプリング１６の共振周期Ｔｒｅｓの２分の１とされ、毎次変動の電流変動量はいずれもＡ／２ｎとされる。ｎ＝２の時、図１０Ｃに示されるように、コイル電流ＩＬは４次変動され、毎次変動の電流変動量はＡ／４となる。

図１１は図１０Ａの制御方法中の各スプリング共振が相互に相殺する表示図である。ｎ＝２の時を例に挙げると、時間ｔ１の時、コイル電流ＩＬの第１次変動の電流変動量はＡ／４であり、波形３８に示されるように、この第１次変動によりスプリング１６は振幅がＡｍｐ３１の共振を発生する。

時間ｔ２の時、コイル電流ＩＬは第２次変動し、電流変動量はＡ／４であり、波形４０に示されるように、この第２次変動によりスプリング１６は振幅がＡｍｐ３２の共振を発生する。

時間ｔ３の時、コイル電流ＩＬは第３次変動し、電流変動量はＡ／４であり、波形４２に示されるように、この第３次変動によりスプリング１６は振幅がＡｍｐ３３の共振を発生する。

時間ｔ４の時、コイル電流ＩＬは第４次変動し、電流変動量はＡ／４であり、波形４４に示されるように、この第４次変動によりスプリング１６は振幅がＡｍｐ３４の共振を発生する。

これにより、振幅Ａｍｐ３１＝Ａｍｐ３２＝Ａｍｐ３３＝Ａｍｐ３４となる。Ｔ４期間を例にすると、波形３８の振幅は−Ａｍｐ３１、波形４０の振幅は＋Ａｍｐ３２、波形４２の振幅は−Ａｍｐ３３、波形４４の振幅は＋Ａｍｐ３４であり、全ての波形の振幅が相殺し、これにより、スプリング１６はほぼ振動がなくなる。

以上の三種類の制御方法は本発明の好ましい実施例であるが、本発明は上述の三種類の実施例に限定されるわけではなく、ただコイル電流の総変動量を分割して多次変動するようにし、毎次変動の時間をスプリングの共振周期の２分の１にすれば、いずれも本発明の範疇内に属する。

１０制御回路
１２ボイスコイルモータ
１４レンズ
１６スプリング
１８電磁石
２０磁石
２２コイル
２４スプリングの共振波形
２６スプリングの共振波形
２８スプリングの共振波形
３０スプリングの共振波形
３２スプリングの共振波形
３４スプリングの共振波形
３６スプリングの共振波形
３８スプリングの共振波形
４０スプリングの共振波形
４２スプリングの共振波形
４４スプリングの共振波形

Claims

ボイスコイルモータの制御方法において、
（Ａ）該ボイスコイルモータのコイル電流の総変動量を得る、
（Ｂ）該総変動量を２ｎ＋１次変動に分割し、毎次の変動の時間を該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１となし、ｎは正の整数とし、第１次及び第２ｎ＋１次の変動の電流変動量は該総変動量の１／４ｎとし、その他の変動の電流変動量は該総変動量の１／２ｎとする、
以上のステップを包含することを特徴とする、ボイスコイルモータ。
ボイスコイルモータの制御方法において、
（Ａ）該ボイスコイルモータのコイル電流の総変動量を得る、
（Ｂ）該総変動量を２（ｎ＋１）次変動に分割し、毎次の変動の時間を該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１となし、ｎは正の整数とし、第１次及び第２（ｎ＋１）次の変動の電流変動量は該総変動量の１／２（２ｎ＋１）とし、その他の変動の電流変動量は該総変動量の１／（２ｎ＋１）とする、
以上のステップを包含することを特徴とする、ボイスコイルモータ。
ボイスコイルモータの制御方法において、
（Ａ）該ボイスコイルモータのコイル電流の総変動量を得る、
（Ｂ）該総変動量を２ｎ次変動に分割し、毎回の変動の時間を該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１となし、ｎは正の整数とし、毎次の変動の電流変動量は該総変動量の１／２ｎとする、
以上のステップを包含することを特徴とする、ボイスコイルモータ。
レンズフォーカスシステムにおいて、
ボイスコイルモータと、
該ボイスコイルモータに接続されて、該ボイスコイルモータのコイル電流を制御する制御回路と、
を包含し、該コイル電流にある総変動量を発生させる時、該制御回路が該総変動量を多次変動に分割し、毎次変動する時間は該ボイスコイルモータのスプリング共振周期の２分の１とすることを特徴とする、レンズフォーカスシステム。