TWI491167B - 驅動信號產生器及其方法 - Google Patents

Description

驅動信號產生器及其方法

本發明係關於馬達控制及及對馬達驅動系統之控制。詳言之，本發明係關於對馬達驅動系統之控制，其最小化由馬達控制之機械系統中之振鈴(ringing)或「彈跳(bounce)」。

本申請案主張2009年2月9日申請之美國臨時申請案「Control Protocols for Motor-Driven Mechanical Systems」第61/150,958號之優先權權利，該案之內容係以全文引用的方式併入本文中。

本申請案為一部分接續案且主張同在申請中之均在2009年2月9日申請之第12/367,883號及第12/367,938號的申請案「Control Techniques for Motor Driven Systems」之優先權，該等申請案之內容係全文引用的方式併入本文中。

馬達驅動平移系統為現代電氣裝置中之常見物。當必須使一機械系統在電控制下在一預定運動範圍內移動時，使用該等系統。常見實例可包括數位相機、視訊記錄器、具有此功能性之攜帶型裝置(例如，行動電話、個人數位助理及掌上型遊戲系統)之自動對焦系統及光碟讀取器之雷射驅動器。在此等系統中，一馬達驅動器積體電路產生一多值驅動信號至一馬達，該馬達又驅動一機械系統(例如，在一自動對焦系統之情況下，一透鏡組)。該馬達驅動器回應於一外部供應之碼字產生該驅動信號。該碼字經常為一識別一在該機械系統之運動範圍內之位置的數位值，該馬達應使該機械系統移動至該位置。因此，根據分配給該運動範圍之碼字之數目將該運動範圍分成一預定數目個可定址位置(本文中稱為「點」)。該驅動信號為一直接施加至該馬達以使該機械系統根據需要移動之電子信號。

儘管機械系統之類型及組態通常改變，但許多機械系統可模型化為一耦接至一彈簧之塊狀物。當一馬達根據該驅動信號使該塊狀物移動時，該運動在該系統內產生其他力，該等力可使該塊狀物以某一諧振頻率(f_R )以新位置為中心振盪。舉例而言，已在消費型電子產品中觀察到約110 Hz之諧振頻率。此振盪通常隨時間減少，但其可藉由(例如)延長一相機透鏡系統對焦一影像所用的時間或一碟片讀取器移動至一選定軌道所用的時間之量而削弱裝置在其所欲功能上之效能。

圖1為一通常用於鏡頭驅動器中之馬達驅動系統之簡化方塊圖。該系統包括一成像晶片110、一馬達驅動器120、一音圈馬達130及一透鏡140。該馬達驅動器回應於一由該成像晶片提供之碼而產生一驅動信號至該音圈馬達。接下來，該音圈馬達使該透鏡在其運動範圍內移動。該透鏡之移動改變該透鏡將入射光聚焦於該成像晶片之一表面上之路線(way)，其可被偵測且用以產生新碼至該馬達驅動器。圖2為圖1之系統之可能回應之頻率曲線圖，其說明一頻率為f_R 之諧振頻率。

圖3說明由習知馬達驅動器產生之兩個驅動信號。第一驅動信號為一步階函數，其像一不連續跳躍一樣自一第一狀態改變至一第二狀態(圖3(a))。所說明之第二驅動信號為一斜坡函數，其以一固定變化率自該第一狀態改變至該第二狀態(圖3(b))。然而，兩個類型之驅動信號均導致如上所述的削弱效能之振鈴行為。圖4(例如)說明在一個此機械系統中觀察到的振鈴。

發明者已觀察到，此等馬達驅動系統之振鈴行為不必要地延長此等機械系統之穩定時間且使效能降級。因此，此項技術中需要一種馬達驅動系統，其可根據一數位碼字來驅動且避免此等系統中所發現之振盪行為。

在一態樣中，提供一種用於產生一驅動信號至一馬達驅動機械系統之方法，其包含：以根據巴斯卡三角形之一選定列之一系列步階將一驅動信號施加至該馬達驅動機械系統，其中：步階之數目等於來自巴斯卡三角形之該選定列之條目的數目，每一步階具有一對應於巴斯卡三角形之該選定列之一各別條目的步長，且該等步階根據一由下式確定之時間常數t_C 彼此分隔：

其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率。

在另一態樣中，提供一種用於產生一驅動信號至一馬達驅動機械系統之方法，其包含：以根據巴斯卡三角形之一選定列之一系列步階將一驅動信號施加至該馬達驅動機械系統，其中：該等步階經分組成許多間隔，其中間隔之數目等於來自巴斯卡三角形之該選定列之條目的數目，每一步階具有一均勻步長，每一間隔包括對應於一來自巴斯卡三角形之該選定列之各別條目的許多步階，且該等間隔根據一由下式確定之時間常數t_C 彼此分隔：

其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率。

在另一態樣中，提供一種驅動信號產生器，其包含：一分接頭暫存器，其儲存表示巴斯卡三角形之列且回應於一識別一選定列之控制信號之圖案；一時序引擎，其用於以對應於一時間常數t_C 之時間間隔驅動該分接頭暫存器：

其中f_R 為一將由該驅動信號產生器驅動之機械系統之一預期諧振頻率；及一累加器，其回應於該分接頭暫存器及表示該機械系統之一出發位置及一目的地位置之資料，產生一步階驅動信號，其中：步階之數目等於來自巴斯卡三角形之該選定列之條目的數目，每一步階具有一對應於該出發位置與該目的地位置之間的一差且對應於巴斯卡三角形之該選定列之一各別條目的步長，且該等步階根據該時間常數t_C 彼此分隔；及一數位至類比轉換器，其用以產生該步階驅動信號之一類比表示。

在又一態樣中，提供一種驅動信號產生器，其包含：一分接頭暫存器，其儲存表示巴斯卡三角形之列之圖案，該等圖案各自含有具有許多均勻步階的間隔，間隔之數目對應於巴斯卡三角形之條目的數目，每一間隔中的步階之數目對應於巴斯卡三角形之一各別條目之值；一加法器，其回應於來自該分接頭暫存器之輸出及表示該機械系統之一出發位置及一目的地位置之資料，以產生一步階驅動信號，其中該步階驅動信號具有一對應於自該分接頭暫存器輸出的步階之一累加數目且進一步對應於一出發位置與一目的地位置之間的一差之振幅；一時序引擎，其用以驅動該分接頭暫存器，其中該時序引擎使該分接頭暫存器輸出以間隔分隔之步階，該等間隔彼此分隔一由下式確定之時間常數t_C ：

其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率，且每一間隔內之步階彼此分隔一比t_C 短之時間常數。

在再一態樣中，提供一種驅動一馬達驅動機械系統之方法，其包含：回應於一識別該機械系統之一目的地位置之碼字，產生一多步階驅動信號，每一步階偏移一相鄰步階一時間t_C ：

其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率，其中每一步階之一振幅係自巴斯卡三角形之一選定列及該目的地位置與該出發位置之間的一差導出。

在另一態樣中，提供一種驅動一馬達驅動機械系統之方法，其包含：回應於一識別該機械系統之一目的地位置之碼字，產生一以複數個間隔分隔之步階驅動信號，每一間隔偏移一相鄰間隔一時間t_C ：

其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率，其中每一步階具有一均勻振幅且每一間隔內的步階之數目係自巴斯卡三角形之一選定列導出。

在另一態樣中，提供一種用於產生一驅動信號至一馬達驅動機械系統之方法，其包含：以一系列步階將一驅動信號施加至該馬達驅動機械系統，其中：步階之數目取決於一將由該馬達驅動機械系統橫跨之距離，且該驅動信號使該馬達驅動機械系統在一與該距離無關之預定時間t_p 內橫跨該距離。

在另一態樣中，提供一種驅動信號產生器，其包含：一斜坡調變器，其回應於一步階時脈速率及一淨距離，產生一步階回應信號；一累加器，其回應於該步階回應信號，產生一步階驅動信號；及一數位至類比轉換器，其用以產生一驅動信號，其中該驅動信號使一馬達驅動機械系統在一與該淨距離無關之預定時間內橫跨該淨距離。

本發明之實施例提供一種用於一馬達驅動機械系統之驅動信號，其頻率分佈在該機械系統之預期諧振頻率下具有零(或近零)能量。該驅動信號可以根據巴斯卡三角形之一選定列之一系列步階提供，其中步階之數目等於來自巴斯卡三角形之該選定列之條目的數目，每一步階具有一對應於巴斯卡三角形之該選定列之一各別條目的步長，且該等步階根據一由該機械系統之一預期諧振頻率確定之時間常數彼此分隔開。或者，該步階驅動信號可作為根據巴斯卡三角形之一選定列之一系列均勻步階提供，其中該等步階分隔成對應於來自巴斯卡三角形之該選定列的條目之數目的許多間隔，且每一間隔包括對應於一來自巴斯卡三角形之該選定列之各別條目的許多步階。此等技術不僅產生一在該預期諧振頻率下大體上無能量之驅動信號，而且該等技術提供一零能量「陷波」，其具有足夠寬度以容許實際諧振頻率不同於該等預期諧振頻率之系統。該馬達驅動器亦可包括一偵測系統，該偵測系統用以量測一回返通道(back channel)之性質且導出該機械系統之振盪特性。該偵測系統之用途可包括計算該機械系統之諧振頻率及一使該機械系統自起始機械停止位置移動所需之臨限驅動D_TH 。該等回返通道計算可用以替換或改良相應預程式化值。

圖5為說明一根據本發明之一實施例之例示性驅動信號的圖。該驅動信號為一在對應於一時間常數之時間變化的多級步階函數：

此驅動信號轉換成一具有兩個步階之驅動信號：一在時間t₀ 之第一步階，其具有一對應於橫跨舊位置(P_OLD )與新位置(P_NEW )之分開距離(ΔP=P_NEW -P_OLD )所需之位準之約一半之振幅。一第二步階可出現在時間t₀ +t_C ，其具有一對應於橫跨所需之距離之剩餘部分的振幅。圖6說明圖5之驅動信號之差分回應。

圖7為說明圖5之驅動信號依據頻率之能量分佈的圖。如所示，該驅動信號於在諧振頻率f_R 之上及之下的頻率下均具有非零能量分佈。在諧振頻率f_R 下，該驅動信號具有零能量。此能量分佈最小化在諧振區中賦予機械系統之能量，且因此，避免在此等系統中可能發生之振盪。

圖7亦說明在一根據一單式步階函數產生之驅動信號中可能出現的能量分佈(虛線)。在此圖中，該系統在諧振頻率f_R 下具有非零能量，此使得能量以此頻率賦予機械系統。咸信諧振頻率f_R 下之此非零能量分量促成發明者所觀察到的延長的振盪效應。

圖8為說明機械系統當由具有如圖5中所示之形狀的驅動信號驅動時(情況(a))之回應的圖。該機械系統在一位置P_OLD 處開始且移動至一位置P_NEW 。啟動脈衝係在時間t₀ 及t₀ +t_C 施加。在此實例中，P_OLD 對應於27 μm(數位碼50)且P_NEW 對應於170 μm(數位碼295)，t₀ 對應於t=0且t_C 對應於3.7 ms。

圖8比較機械系統在本文中所提議之驅動信號下的回應(情況(a))與當由一根據一單式步階函數之驅動信號驅動時觀察到的回應(情況(b))。而在情況(a)中，該機械系統在約4 ms之後於新位置P_NEW 上穩定，相同的機械系統在情況(b)中展現延長之振盪。即使在30 ms之後，該機械系統繼續以該P_NEW 位置為中心振盪。因此，圖5之驅動信號提供實質上比習知驅動信號快之穩定時間。

圖9為一根據本發明之一實施例之系統900的方塊圖。如所示，該系統可包括多個暫存器910-930，其用於儲存表示該機械系統之舊位置及新位置以及預期諧振頻率之資料。系統900可包括一用以根據P_NEW 及P_OLD 計算ΔP之減法器940。系統900進一步可包括一步階信號產生器950，其接收一系統時脈且根據自方程式1確定之時序產生脈衝至一累加器960。步階信號產生器950可產生(例如)如圖6中所示之脈衝，其具有各自對應於由該機械系統橫跨之總距離的約一半之振幅。累加器960可總計由步階信號產生器950產生之脈衝之總值且將該總值輸出至一亦自該減法器接收該ΔP值之乘法器970。因此，乘法器970產生一對應於圖5中所示之多步階增量之信號。可將乘法器970之輸出輸入至一亦自暫存器910接收該P_OLD 值之加法器980。因此，加法器980可產生一足以用最小穩定時間將一機械系統自一第一位置驅動至一第二位置之時變輸出信號。

當該機械系統完成其自該舊位置至該新位置之平移時，可更新該舊位置。在圖9中所說明之系統中，在步階信號產生器950產生其最後步階至該累加器之後，該步階信號產生器亦可產生一轉移信號至暫存器910及920以用來自新位置暫存器920之資料更新舊位置暫存器910。

若該機械系統之諧振頻率f_R 精確地匹配驅動信號之「陷波」(例如，在±3%內)，則圖5之驅動信號工作良好。不幸地是，系統製造商經常未精確地知道其機械系統之諧振頻率。此外，特別是在系統組件必須廉價地製造之消費型裝置中，諧振頻率可在一共同產品之不同製造批次之間改變。因此，儘管一馬達驅動器可經設計以提供一在一預期諧振頻率f_RE 處之陷波，但該預期諧振頻率與機械系統之實際諧振頻率(f_RM )之間可能存在一相當大差異。

為了適應此等用途，可擴展本發明之原理以擴大該頻率陷波以允許供此等系統使用的較大諧振頻率容限。一此擴展包括提供多個濾波階層以「加寬」該陷波。圖10為展示多個濾波階層之預期效應的圖。說明了四個此濾波階層。每一此額外濾波階層擴展頻率之一「陷波」，關於此等頻率，存在賦予該系統之零能量。儘管每一濾波階層減少賦予該系統之能量的總量，且因此可能導致該機械系統之較慢移動，但藉由減小機械系統之穩定時間(即使當不能精確地預測此等系統之諧振頻率時)，此濾波對總的系統操作可為有利的。

圖11說明一根據本發明之另一實施例之系統1100之簡化方塊圖。該系統包括一驅動信號產生器1110及串聯地設置之一或多個陷波限制濾波器1120.1-1120.N。系統1100中之第一濾波器1120.1可接受一來自驅動信號產生器1110之驅動信號。該N個濾波器(N1)中之每一者可對其輸入信號在一預期諧振頻率(f_RE )處進行濾波。因為級聯地設置該等濾波器，所以該多個濾波器可共同操作以提供一具有一比可能自一單一濾波器系統出現之陷波寬的陷波之經濾波驅動信號。或者，可將額外陷波置放於該預期單一諧振頻率周圍之不同頻率處以加寬濾波器之衰減帶。

在時域中，濾波之額外位準提供一如下所示之步階回應：

該等輸出驅動信號在經正規化之後(將該等步階按比例調整，使得其和等於1)遵循表1中所示之該等步階回應。舉例而言，關於三級系統，在表1中所示之該等時間中之每一者處，可將該等步階回應設定為1/8、3/8、3/8及1/8。驅動信號係根據隨著時間的流逝之該等步階回應之和而產生。因此，表1之該等驅動信號可產生具有圖12中所示之形狀之波形。

表1中所示之級數(progression)匹配巴斯卡三角形之級數。在一實施例中，藉由使用一取自巴斯卡三角形之一相應第N列之級數，可使用一任意N級濾波器。可視需要使用任意數目個級以對抗機械系統之預期諧振頻率之不確定性。儘管可使用任何數目個級，但較多數目個級涉及增加的穩定時間且因此應慎重選擇級之數目。

圖13為一根據本發明之一實施例之信號產生器1300的方塊圖。信號產生器1300可包括一對暫存器1310、1320，其用以儲存表示機械系統之估計的諧振頻率及當前位置P_OLD 之資料。時序引擎1330及分接頭暫存器1340可產生對應於適當步階圖案(諸如表1中所說明之彼等步階)之輸出。具體言之，時序引擎1330可以一對應於由所儲存之估計的諧振頻率確定之時間間隔t_C 之速率為分接頭暫存器1340提供時脈。分接頭暫存器1340可儲存表示巴斯卡三角形之正規化值之資料。基於一識別巴斯卡三角形之將應用之列的控制信號(N選擇)，分接頭暫存器1340可在t_C 時脈之每一循環上順序地輸出對應於該列中之每一條目之步階值。

一乘法累加(MAC)單元1350可接收表示新位置P_NEW 、舊位置P_OLD 之資料及來自分接頭暫存器1340之步階圖案資料。數學上，MAC 1340可產生一如下的數位驅動碼：Drive(t)=P_OLD +(P_NEW -P_OLD )‧Σstep(t)，其中step(t)表示選定圖案之步階回應，且t在與該選定圖案有關之所有t_C 間隔上改變。一數位至類比轉換器(DAC)1360可根據該MAC之數位輸出產生一類比驅動輸出信號。該輸出信號可作為電流或電壓而產生。

圖13之解決方法視需要提供一比圖9之實施例寬的陷波，但其複雜性增加。巴斯卡三角形之每一列之正規化值必須儲存於該分接頭暫存器之記憶體中或動態地計算。在將時序未對齊應用於該等步階圖的本發明之另一實施例中，可避免此複雜性。

考慮表1中所示之步階回應。任一級N之回應(假設n=3)為一先前級N-1與該先前級(級N-1)延遲一時間常數t_C 之一複本之和。舉例而言：

在一實施例中，該系統產生表示相對於彼此在時間上略微不對齊(展示為以下表3中之Δt)的複本信號之步階回應圖案。該等步階回應圖案可表示如下：

該等步階圖案可產生一諸如圖14之實例中所示之驅動信號。在所說明之實例中，N=4。

實務上，Δt時間間隔可由該馬達驅動器內之一系統時脈提供，該系統時脈可比根據預期諧振頻率f_R 計算之t_C 時間間隔快得多。圖14未按比例繪製。在一實施例中，一些係數可彼此交換以加寬衰減帶。係數交換可減少對小t_C 時間間隔之需求。舉例而言，當利用係數交換時，可將Δt設定為1/4 t_C 或1/8 t_C 。

時域實施例可包括藉由N個濾波器之卷積提供之非均勻分佈陷波之級聯，每一濾波器對應於巴斯卡三角形之第一列。該等濾波器可經調諧以使陷波出現在該標稱諧振頻率周圍。亦可使用如由該等濾波器之時間常數t_C 之最小共同乘數界定之共同時基對該等濾波器卷積。

一實例可包括4個濾波器，其回應為{1 00000 1}、{1 000000 1}、{1 0000000 1}及{1 000000000 1}。當用一約30倍的諧振週期之時基對該4個濾波器卷積時，得到係數為{1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1}之32分接頭濾波器。圖15說明實例32分接頭濾波器對一140 Hz之標稱諧振頻率之頻率回應。

圖16說明一根據本發明之另一實施例之驅動信號產生器1600。該驅動信號產生器可包括一對暫存器1610、1620，其用以儲存表示機械系統之估計的諧振頻率及機械位置之一當前位置(P_OLD )之資料。該驅動信號產生器可包括一分接頭暫存器1630，其儲存諸如表3中所示之步階圖案的分散步階圖案。回應於一系統時脈之每一反覆(對應於Δt)，分接頭暫存器1630可移出該步階圖案之單一位元。該分接頭暫存器可包括對應於分開每一時間常數t_C 之時間間隔之緩衝位元(零)。可將該等經移位位元輸出至一累加器1640，該累加器1640計算隨著時間之流逝的脈衝之流動和。

一減法器1650可根據舊位置及新位置計算ΔP(ΔP=P_NEW -P_OLD )。一除法器可將該ΔP除以一因數2^N ，該除法器可用簡單的位元移位實施，其中N表示當前使用的巴斯卡三角形之列。一乘法器1670及加法器1680完成該驅動信號之產生，數學上，該驅動信號可表示為：

在此實施例中，項step(t)又表示來自該分接頭暫存器之脈衝。然而，在此實施例中，該分接頭暫存器不必儲存正規化步階值。實情為，該分接頭暫存器可儲存該等Δt位置中之每一者處之單一位元值(1s)，其需要增量作用(參見表3)。在該N列中之每一者內，該等單一位元步階總計2^N 個。在此實施例，除法器1660完成正規化，同時准許該分接頭暫存器之簡單實施。該DAC可根據由加法器1680輸出之碼字產生一類比信號(電壓或者電流)。

雖然圖16說明由一系統時脈提供時脈之分接頭暫存器1630，但該分接頭暫存器可替代地由一時序信號產生器(未圖示)來提供時脈，該時序信號產生器在一由每一時間常數t_C 界定之時間段期間變得起作用，且當起作用時，以一速率Δt對該分接頭暫存器提供時脈。當脈衝之每一叢發結束時，可停用該時序信號產生器直至下一個t_C 間隔出現為止。此第二實施例准許使該分接頭暫存器之大小較小，但增加該時脈提供系統之複雜性。

圖17說明一根據本發明之另一實施例之驅動信號產生器1700。該驅動信號產生器可包括一對暫存器1710、1720，其用以儲存表示機械系統之估計的諧振頻率及機械位置之一當前位置(P_OLD )之資料。該驅動信號產生器可包括一分接頭暫存器1730，其儲存諸如表3中所示之步階圖案之分散步階圖案。回應於一系統時脈之每一反覆(對應於Δt)，分接頭暫存器1730可移出該步階圖案之單一位元。該分接頭暫存器可包括對應於分開每一時間常數t_C 之時間間隔之緩衝位元(零)。可將該等經移位位元輸出至一累加器1740。

在此實施例中，可將P_OLD 值預載入至累加器1740中。一減法器1750可根據舊位置及新位置計算ΔP(ΔP=P_NEW -P_OLD )。值暫存器1760可使用N位元移位以將ΔP除以2^N 以計算步長。可將該計算出之步長儲存於值暫存器1760中。每當分接頭暫存器1730移位一具有一值1之位元時，即藉由添加值暫存器1760中所含之內容值來更新累加器1740，該累加器用該舊位置值初始化。DAC 1780可根據由累加器1740輸出之碼字產生一類比信號(電壓或者電流)。

圖16及圖17之實施例係有利的，因為該等實施例提供比表1及圖13之實施例簡單的實施。圖14/表3之實施例之步階回應均勻，且因此，不需要展開如關於表1所論述地分段步階回應值。與圖13之實施例一樣，圖16及圖17之實施例亦促成一比圖5之實施例寬的陷波。

許多機械系統並未在施加一驅動信號後立即自起始機械停止位置移動。在該驅動信號之振幅到達某一臨限值D_TH (圖18)之前，通常存在未克服之彈簧彈力或其他慣性力。該臨限值經常係未知的且可在製造批次之間改變。此外，該臨限值可根據機械系統定向改變。

為了改良回應時間，當自一對應於一機械停止位置之出發位置移動時，本發明之實施例可使該驅動信號提昇至一對應於該臨限驅動信號D_TH (圖19)之值且計算ΔP，該ΔP為D_TH 與足以使該機械系統移動至該目的地位置之該驅動信號位準之間的一差。當將一驅動信號施加至此系統後，該驅動信號可包括立即自該馬達驅動器施加之D_TH 位準及一提供於D_TH 位準之上的對應於先前實施例(圖5、圖12及/或圖14)中之一者之一步階式驅動信號之時變分量。可以「盲」方式估計臨限驅動D_TH (例如，基於機械系統之預期性質，其可能真實或可能不真實)。或者，可經由一暫存器將該臨限值程式化至該系統中。

本發明之原理應用於多種電控機械系統中。如上文所論述，該等機械系統可用以控制諸如圖1中所示之相機及視訊記錄器之自動對焦應用中之透鏡組。預期使用本文中所論述之該等驅動信號之系統可達成改良之效能，因為該等透鏡組將比利用習知驅動信號之系統更快速地在新位置穩定。因此，相機及視訊記錄器將比先前所達成之速度更快地產生聚焦影像資料，吾人可產生較大輸送量。

圖20說明根據本發明之一實施例之另一系統2000。圖20之系統2000說明一具有多個移動維度之透鏡控制系統。與圖1一樣，此系統可包括一成像晶片2010、一馬達驅動器2020、各種馬達2030-2050及一透鏡2060。每一馬達2030-2050可在一多維空間中驅動透鏡。舉例而言，如圖20中所示，一自動對焦馬達2050可使透鏡相對於成像晶片2010橫向地移動，成像晶片2010使光聚焦在晶片2010之一感光表面2010.1上。一上下偏轉馬達(pitch motor)2030可使透鏡繞一第一旋轉軸線旋轉以控制透鏡2060在一第一空間維度中之定向。一左右偏轉馬達(yaw motor)2040可使透鏡繞一垂直於該第一旋轉軸線之第二旋轉軸線旋轉以控制透鏡2060在另一空間維度中之定向。

在圖20之實施例中，成像晶片2010可包括用以執行自動對焦控制2010.1、運動偵測2010.2及光學影像穩定(OIS)2010.3之處理單元。此等單元可針對驅動馬達2030-2050中之每一者產生碼字，該等碼字可在一輸出線上輸出至馬達驅動器2020。在圖20中所示之實施例中，該等碼字可以多工方式輸出至馬達驅動器2020。馬達驅動器2020可包括用以為驅動馬達2030-2050中之每一者產生類比驅動信號之馬達驅動單元2020.1-2020.3。該等類比驅動信號可根據本文中所論述之先前實施例產生。與一維透鏡驅動器之情況一樣，預期如先前實施例中所示驅動多維透鏡驅動器將達成比根據習知驅動信號驅動透鏡驅動器快的穩定時間。

本發明之原理應用於其他系統中，例如，圖21中所示之基於MEMS之開關。此等系統可包括一開關部件2110，其在一控制信號控制下在一打開位置與一閉合位置之間移動。當閉合時，開關部件2110之一可移動「樑」部分2120經置放成與一輸出端子2130接觸。該控制信號係經由一控制端子2140施加至開關部件2110，該控制端子將靜電力賦予開關部件2110上以使該開關部件自一通常打開位置移動至該閉合位置。就此而言，MEMS開關之操作係已知的。

根據一實施例，一MEMS控制系統可包括一開關驅動器2150，其回應於一致動控制信號產生一具有諸如圖5、圖12或圖14中所示之形狀的形狀之驅動信號至該MEMS開關。MEMS開關將擁有一塊狀物，自其可導出一預期諧振頻率及(藉由擴展)時間常數t_C 。開關驅動器2150可施加具有一足以使樑2120朝向輸出端子2130移動之總振幅的步階。當最後時間常數結束時，開關驅動器2150可施加一最後步階以使樑2120以最小振盪暫停在該閉合位置。

本發明之原理亦可應用於諸如圖22中所示之光學MEMS系統中。此處，一光學發射器2210及光學接收器2220設置在一共同光徑中。一MEMS鏡2230可沿著該光徑設置，該鏡可在一驅動信號控制下自一第一位置平移至一第二位置。在一預設狀態下，例如，MEMS鏡2230可在定位於發射器2210與接收器2220之間的該光徑之外。然而，在一啟動狀態下，MEMS鏡2230可移動以遮掩(obscure)該光徑，其導致阻擋所發射光束到達接收器2220。

根據一實施例，一MEMS控制系統可包括一馬達驅動器2240，其回應於一致動控制信號產生一驅動信號至MEMS鏡2230以使該鏡自一預設位置移動至一啟動位置。鏡2230可擁有一塊狀物，自其可導出一預期諧振頻率及(藉由擴展)時間常數t_C 。鏡驅動器2240可施加具有一足以使鏡2230朝向該啟動位置移動之總振幅的步階。當最後時間常數結束時，鏡驅動器2240可施加最後步階以使鏡2230以最小振盪暫停在該啟動位置。

光學系統2200視情況可包括一沿著一當鏡2230移動至該啟動位置時形成之第二光徑設置之第二接收器2250。在此實施例中，系統2200可為由光學系統2200接收之光學信號提供一路徑選擇能力。

本發明之原理可應用於使用觸覺(tactile或haptic)回饋確認資料之接收的觸敏感測器裝置中。觸覺裝置提供模擬一機械按鈕之「喀噠聲」之回饋或其他觸覺回饋。如圖23中所示，此等裝置2300可包括一用以自一輸入裝置(通常為一操作者之手指、一鐵筆或其他物件)捕獲資料之觸控螢幕面板2310。觸控螢幕面板2310產生資料至一觸控螢幕控制器2320，該觸控螢幕控制器處理該面板資料以導出一螢幕位置，操作者於該位置輸入資料。為了提供觸覺回饋，觸控螢幕控制器2320可產生一數位碼字至一馬達驅動器，該馬達驅動器產生一驅動信號至一觸覺馬達控制器2330。觸覺馬達控制器2330可產生一驅動信號至一觸覺效應馬達2340，該觸覺效應馬達將一力賦予觸控螢幕面板2310內之一產生觸覺回饋之機械裝置上。

根據一實施例，馬達驅動器2330可根據一諸如圖12或圖12中所示之形狀產生一驅動信號至觸覺效應馬達2340。觸覺效應馬達2340及該觸控螢幕裝置之相關機械組件可擁有一塊狀物，自其可導出一預期諧振頻率及(藉由擴展)時間常數t_C 。馬達驅動器2330可根據巴斯卡三角形之一選定列或本文中所描述的本發明之任何實施例施加一系列步階。由於歸因於使用者互動而控制之變化塊狀物，該等步階可起源於巴斯卡三角形之一比其他應用深之列(例如，第4列或更深之列)。預期該步階脈衝驅動信號將在該觸控螢幕裝置內產生觸覺回饋，其急劇地開始並結束，且因此提供有力地模仿機械系統之回饋感覺。

本發明之原理亦可應用於光碟或磁碟讀取器中，該等讀取器可包括基於擺臂或滑板(sled)之讀取器。在圖24中說明碟片讀取器之一共同結構，圖24說明一設置於一碟片表面2420上方之馬達驅動擺臂2410。該擺臂可包括一安裝於其上之馬達線圈2430，當將驅動信號供應至該線圈時，其產生與磁體(未圖示)相互作用之磁通量以使該擺臂在一運動範圍上移動。以此方式，一設置於該擺臂上之讀取頭2440可自碟片定址一經識別資訊軌道且讀取資訊。

根據一實施例，一碟片讀取器控制系統可包括一馬達驅動器2450，其回應於一碼字產生一具有諸如圖5、圖12或圖14中所示之形狀之驅動信號至馬達線圈2430。擺臂(及滑板)可擁有慣性，自其可導出一預期諧振頻率f_R 及(藉由擴展)時間常數t_C 。馬達驅動器2450可施加具有一足以使碟片讀取器移動至一新位置之總振幅的步階。當最後時間常數結束時，馬達驅動器2450可施加最後步階以使讀取器以最小振盪暫停在該經定址位置。

根據一實施例，圖25之一驅動信號產生器2500可產生具有一固定驅動窗之基於斜坡之馬達驅動信號。在先前馬達驅動器系統中，斜坡信號具備一恆定變化率。在此等「傾斜」斜坡信號系統中，將一機械系統驅動至一所要位置之時間取決於將橫跨之距離。舉例而言，傳遞一對應於100個點之移動之斜坡信號所用之時間將為傳遞一對應於50個點之移動之斜坡信號所用之時間的兩倍。然而，「傾斜」斜坡信號需要陷波濾波且具有變化的頻率回應。另一方面，一具有一固定驅動窗之基於斜坡之馬達驅動信號可以線性濾波方式操作且具有一恆定頻率回應。

驅動信號產生器2500可包括一輸入碼暫存器2510，其用以儲存表示一將橫跨之新位置之碼。驅動信號產生器2500可包括一舊碼暫存器2520，其用以儲存表示機械系統之一舊或當前位置之碼。一減法器2530可藉由自舊位置碼減去新位置碼來計算舊位置與新位置之間的分開距離。

驅動信號產生器2500亦可包括一以一步階時脈速率提供脈衝之斜坡調變器2540，其用以基於該分開距離產生一步階回應信號。該步階回應可對應於一特定驅動信號中之各別步階。此外，驅動信號產生器2500可包括一累加器2550，其用以回應於該步階回應信號產生一數位驅動信號。累加器2550可用一對應於自一先前操作維持之舊碼之值初始化。DAC 2560可根據該數位驅動信號產生一類比驅動信號。

圖26說明具有一固定驅動窗之基於斜坡之馬達驅動信號之實例。不管該分開距離如何，該等信號可使機械系統在一預定時間t_p 內到達其所要目的地。舉例而言，圖26展示用於全範圍距離、半程距離及四分之一範圍距離橫跨之驅動信號，其操作歷時相同的預定時間t_p 。該預定時間t_p 可經設定而對應於機械系統以1點/循環橫跨一全範圍位移所用的一時間。到達該所要目的地所需的步階之數目可視將橫跨之距離而改變。該等步階可在時間上分散，因此可能「不需要」某些步階。舉例而言，與全範圍位移所需之步階相比，半程位移可能不需要50%的步階。舉例而言，與全範圍位移所需之步階相比，四分之一範圍位移可能不需要75%的步階。其他比率可產生步階循環之相應比率，但亦可能產生不規則圖案。

驅動信號產生器2500可合作地用於本文中所描述之其他實施例。舉例而言，一馬達驅動器系統可在若干模式下操作，其中一個模式為具有固定驅動窗之基於斜坡之驅動信號模式。

根據一實施例，馬達驅動系統2700可包括一如圖27中所示之回饋系統。該回饋系統可為一針對回返通道之偵測系統、一霍耳效應感測器或其他合適回饋裝置。該馬達驅動系統可包括一控制晶片2710，其發送一用以指示馬達驅動器2720驅動機械結構2750之碼。機械結構2750可包括一馬達2730及機械系統2740。該馬達驅動器可經由一連接馬達驅動器2720與馬達2730之信號線將一驅動信號傳輸至馬達2730。馬達2730回應於該驅動信號使機械系統2740移動，此可在機械系統2740中導致振盪或振鈴行為。該等振盪可由一回饋系統捕獲。該等振盪在於馬達2730與馬達驅動器2720之間延伸的該信號線中誘發一電子信號。該回返通道可在傳輸該驅動信號之同一信號線上或可在一單獨信號線上。

該回返通道偵測系統可計算該機械系統之諧振頻率f_R 。系統製造商經常未精確地知道其機械系統之諧振頻率。此外，特別是在系統組件必須廉價地製造之消費型裝置中，諧振頻率可在一共同產品之不同製造批次之間改變。因此，該機械系統之實際諧振頻率之計算(而非取決於製造商之預期諧振頻率)改良該機械系統在使用期間之精度且由於阻帶寬度減小而減少穩定時間。

圖28說明一可併入於一馬達驅動器中以計算機械系統之實際諧振頻率的驅動信號產生器2800之一實施例。驅動信號產生器2800可包括：一累加器2820，其用以產生一數位測試驅動信號；數位至類比轉換器(DAC)2830，其用以根據該累加器之數位輸出產生一類比測試驅動輸出信號(其接著被施加至該機械結構之馬達)；一回返通道感測器2840，其用以捕獲一回返通道電子信號；一處理單元2850，其用以計算實際諧振頻率；及一暫存器2810，其儲存計算出之諧振頻率。該類比信號可作為電流或電壓而產生。

圖29為一根據本發明系統之一實施例之用以確定機械系統之實際諧振頻率之方法2900的流程圖。該方法可包括產生一測試驅動信號(步驟2910)。該測試驅動信號可為一單位步階驅動信號，其具有一足以將機械系統驅動至一在該機械系統之運動範圍內之中間位置之值。該驅動信號可根據一單位步階函數、一斜坡函數或其他函數產生，該驅動信號在該機械系統之候選諧振頻率之廣闊範圍上擁有非零能量。回應於該測試驅動信號，該馬達可使該機械系統移動且將在該機械系統中誘發振盪行為。該等振盪可在該馬達之回返通道中誘發一電子信號。該方法可在該回返通道感測器中捕獲該回返通道信號(步驟2940)。該方法可根據該捕獲之回返通道信號產生資料樣本(步驟2950)。根據該等資料樣本，該方法可計算該機械系統之實際諧振頻率(步驟2960)。該過程可進一步包括將該計算出之諧振頻率儲存於f_R 暫存器中(步驟2970)。可接著使用該儲存之諧振頻率以在執行時間期間產生驅動信號，如先前實施例中所論述。

圖30展示圖30(a)中之一測試驅動信號之一實例及圖30(b)中之機械系統之相應移動。圖30(a)中之該測試驅動信號為一單位步階驅動信號，其對應於該機械系統之移動範圍內之中點。該驅動信號經施加至馬達，此在該機械系統中引起運動。在圖30(b)中展示該機械系統回應於該中點驅動信號之位移。在該位移圖開始時發現該振鈴效應，其中該機械系統之位移在穩定至其相應位移值之前首先以一振盪行為之方式作用。該振盪行為在該回返通道中誘發一電子信號，其具有與該機械系統中之該等振盪相同的諧振頻率。

亦可在一搜尋/適應過程中計算諧振頻率。圖31為一根據一實施例之用以適應性地調整機械系統之一儲存之諧振頻率值之方法3100的流程圖。該方法可包括施加一驅動信號(步驟3110)。此時可將f_R 之一標稱值儲存於一暫存器中。f_R 之該標稱值可為最後計算出的f_R 值。該驅動信號可為一測試驅動信號或一在正常操作中施加之驅動信號。若該驅動信號為一測試驅動信號，則該驅動信號可為一單位步階驅動信號，其具有一足以將機械系統驅動至一在該機械系統之運動範圍內之中間位置之值。該驅動信號可根據一單位步階函數、一斜坡函數或其他函數產生，該驅動信號在該機械系統之候選諧振頻率之廣闊範圍上擁有非零能量。該馬達回應於該驅動信號可使該機械系統移動且將在該機械系統中誘發振盪行為。該方法可估計該等振盪之一量值M(步驟3120)。根據M，該方法可調整f_R (步驟3130)。該調整可視諸如機械系統之定向及步長之因數而定。該方法可進一步包括將該計算出之諧振頻率儲存於該f_R 暫存器中。可接著使用該儲存之諧振頻率以在執行時間期間產生驅動信號，如先前實施例中所論述。

圖32(a)為根據一實施例之用以計算f_R 調整量之方法3200的流程圖。該方法可包括估計該等振盪之一頻率區F_E (步驟3201)。F_E 可具有一容限，諸如±10%；因此，不需要精確量測。該方法可比較該儲存之f_R 與F_E ，以檢查該儲存之f_R 是位於F_E 內、在F_E 之下或是在F_E 之上(步驟3202)。若該儲存之f_R 位於F_E 內，則該方法可維持該儲存之f_R (步驟3203)。若該儲存之f_R 在F_E 之下，則該方法可使該儲存之f_R 增加一預定量(步驟3204)。若該儲存之f_R 在F_E 之上，則該方法可使該儲存之f_R 減小一預定量(步驟3205)。該方法可進一步包括將該經調整f_R 儲存於該f_R 暫存器中。

圖32(b)為根據另一實施例之用以計算f_R 調整量之方法3250的流程圖。該方法可包括為一f_R 調整量指派一優選符號(+或-)(步驟3251)。該優選符號可基於機械系統之先前圖案或操作來指派。該方法可藉由比較一當前振盪量值與一先前振盪量值來偵測該機械系統之效能是否降級(步驟3252)。隨時間增加之振盪量值指示效能已降級。若該當前振盪量值大於先前振盪量值，該方法可改變該優選符號且根據該新指派的符號將f_R 調整一預定量(步驟3253)。該方法可進一步將該改變的符號儲存為優選符號以用於下一次反覆。若該振盪量值不大於該先前振盪量值，該方法可維持該優選符號且根據該優選符號將f_R 調整一預定量(步驟3254)。可將該等對f_R 之預定量變化設定為相對較小量，因為不期望諧振頻率之巨大變化。因此，方法3250可連續追蹤並調整f_R 。

根據一實施例，該回返通道偵測系統可計算使機械系統自起始機械停止位置移動所需之D_TH 。另外，系統製造商經常未精確知道其機械系統之D_TH 。此外，特別是在系統組件必須廉價地製造之消費型裝置中，D_TH 可在一共同產品之不同製造批次之間改變。因此，該機械系統之實際D_TH 之計算(而非取決於製造商之預期D_TH )改良機械系統在使用期間之精度。

圖33說明一可併入於一馬達驅動器中以計算機械系統之實際D_TH 的驅動信號產生器3300之一實施例。驅動信號產生器3300在該馬達驅動器之一初始化模式下操作。該驅動信號產生器可包括：一累加器3320，其用以產生一數位測試驅動信號；一數位至類比轉換器(DAC)3330，其用以基於該累加器之數位輸出產生一類比測試驅動輸出信號(其被施加至該機械結構之馬達)；一回返通道感測器3340，其用以捕獲一回返通道電子信號；一處理單元3350，其用以計算實際D_TH 值或指示累加器3320產生另一數位測試驅動信號；及一D_TH 暫存器3330，其用以儲存計算出之D_TH 值。該類比信號可作為電流或電壓而產生。

根據本發明之一實施例，該驅動信號產生器可進一步包括一位置感測器3360，其用以儲存機械系統之位置及定向。位置感測器3360可耦接至累加器3320。D_TH 可對機械系統之定向敏感。舉例而言，一透鏡機械系統在面朝下時可具有一較低D_TH ，因為重力之輔助力向下，且相反地，一透鏡機械系統在面朝上時可具有一較高D_TH ，因為重力之反作用力向下。位置感測器3360可為一傾斜計、一迴轉儀或任何合適位置偵測裝置。

圖34為一根據本發明系統之一實施例之用以確定機械系統之D_TH 之方法3400的流程圖。方法3400可執行一用以確定D_TH 之反覆過程。該過程可使用儲存於該D_TH 暫存器中的D_TH 之一當前估計產生一測試驅動信號(步驟3420)。可根據一單位步階函數產生該測試驅動信號。在一第一次反覆中，該D_TH 估計可為一預程式化值，但在此後，其可藉由一先前反覆設定。根據一實施例，可在偵測到一定向變化時產生該測試驅動信號。亦可根據機械系統之偵測到的定向產生該測試驅動信號。該測試驅動信號可施加至機械系統之馬達。若該測試驅動信號之值等於或高於實際D_TH ，則馬達使機械系統移動，此在機械系統中產生振盪。該等振盪可在回返通道中誘發一電子信號。然而，若該測試驅動信號之值低於實際D_TH ，則機械系統不移動，且因此，不誘發回返通道信號。

方法3400可監視回返通道以獲得振盪情況(步驟3430)且判定一回返通道信號是否存在。若未觀察到一回返通道信號，則方法3400使該測試驅動信號增加以用於另一次反覆(步驟3440)。該方法可重複。若觀察到回返通道信號，則該處理單元檢查當前D_TH 值是否在一預定精度位準內(步驟3450)。此檢查可(例如)藉由判定D_TH 之值在該過程中是否變化一預定次數來進行。若當前D_TH 估計不在一精確位準內，該方法使該測試驅動信號減小(步驟3440)。該方法可重複。

若知道D_TH 值在該精度位準內，則該處理單元將當前D_TH 值作為一最後估計儲存於D_TH 暫存器中(步驟3470)。此後，該方法可以結束。接著可在使用預期D_TH 值的本發明之任何實施例中使用該儲存之D_TH 值。另外，可實施一回饋驅動搜尋方法以藉由基於該回返通道回應於先前驅動信號之量測參數計算該等單位步階函數之振幅來改良收斂速度。

圖35展示圖35(a)中之一測試驅動信號之一實例及圖35(b)中之機械系統之相應移動。圖35(a)中之第一步階值測試驅動信號為一對應於估計的D_TH 值之單位步階驅動信號。該驅動信號施加至該馬達，此在該機械系統中引起運動。在圖35(b)中展示該機械系統回應於該第一步階值測試驅動信號之位移。在該位移圖開始時發現該振鈴效應，其中該機械系統之位移在穩定至其相應位移值之前首先以一振盪行為之方式作用。該振盪行為在該回返通道中誘發一電子信號，其具有與該機械系統中之該等振盪相同的諧振頻率。量值上低於該第一步階值測試驅動信號之第二步階值測試驅動信號不驅動馬達，因此，機械系統不移動，因此無圖35中所示之振盪行為。因此，該第二步階值測試驅動信號低於實際D_TH 。該過程可藉由產生一在該第一步階值與該第二步階值之間的第三步階值(未圖示)及反覆監視振盪行為直至確定D_TH 值在精度位準內而繼續。

諧振頻率f_R 及D_TH 值均可在一初始化模式下確定。當第一次開啟機械系統時，或每當開啟機械系統時，或在其他預定時間，可觸發該初始化模式。f_R 及D_TH 計算過程亦可在相同初始化模式下或在不同初始化模式下同時或連續地執行。若同時執行兩個過程，則相同測試驅動信號可用於兩個過程，其中該處理單元使用相同回返通道信號計算實際f_R 及D_TH 值兩者。若連續地執行兩個過程，則可以任何次序執行該等過程。另外，當偵測到一定向變化時，可根據一函數或查找表(LUT)修改D_TH 值。

在本文中具體說明及描述本發明之若干實施例。然而，將瞭解，在不脫離本發明之精神及預期範疇的情況下，本發明之修改及改變由上述教示涵蓋且在隨附之申請專利範圍之範圍內。另外，將瞭解，上文所說明之信號表示具有瞬時回應之驅動信號之理想形式；實務上，可預期在實際操作條件下來自馬達驅動器之一定量的迴轉。先前論述已省略此等影響以不使本發明之原理含糊不清。

110．．．成像晶片

120．．．馬達驅動器

130．．．音圈馬達

140．．．透鏡

910．．．P_OLD 暫存器

920．．．P_NEW 暫存器

930．．．暫存器

940．．．減法器

950．．．步階信號產生器

960．．．累加器

970．．．乘法器

980．．．加法器

1110．．．驅動信號產生器

1120.1．．．陷波限制濾波器

1120.N．．．陷波限制濾波器

1300．．．信號產生器

1310．．．暫存器

1320．．．暫存器

1330．．．時序引擎

1340．．．分接頭暫存器

1350．．．乘法累加(MAC)單元

1360．．．數位至類比轉換器(DAC)

1600．．．驅動信號產生器

1610．．．暫存器

1620．．．暫存器

1630．．．分接頭暫存器

1640．．．累加器

1650．．．減法器

1660．．．除法器

1670．．．乘法器

1680．．．加法器

1700．．．驅動信號產生器

1710．．．暫存器

1720．．．暫存器

1730．．．分接頭暫存器

1740．．．累加器

1750．．．減法器

1760．．．值暫存器

1780．．．數位至類比轉換器(DAC)

2000．．．系統/透鏡控制系統

2010．．．成像晶片

2010.1．．．感光表面/自動對焦控制

2010.2．．．運動偵測

2010.3．．．光學影像穩定(OIS)

2020．．．馬達驅動器

2020.1．．．馬達驅動單元

2020.2．．．馬達驅動單元

2020.3．．．馬達驅動單元

2030．．．上下偏轉馬達

2040．．．左右偏轉馬達

2050．．．自動對焦馬達

2060．．．透鏡

2110．．．開關部件

2120．．．可移動「樑」部分

2130．．．輸出端子

2140．．．控制端子

2150．．．開關驅動器

2200．．．光學系統

2210．．．光學發射器

2220．．．光學接收器

2230．．．MEMS鏡

2240．．．鏡驅動器

2250．．．第二接收器

2300．．．裝置

2310．．．觸控螢幕面板

2320．．．觸控螢幕控制器

2330．．．觸覺馬達控制器/馬達驅動器

2340．．．觸覺效應馬達

2410．．．馬達驅動擺臂

2420．．．碟片表面

2430．．．馬達線圈

2440．．．讀取頭

2450．．．馬達驅動器

2500．．．驅動信號產生器

2510．．．輸入碼暫存器

2520．．．舊碼暫存器

2530．．．減法器

2540．．．斜坡調變器

2550．．．累加器

2560．．．數位至類比轉換器(DAC)

2700．．．馬達驅動系統

2710．．．控制晶片

2720．．．馬達驅動器

2730．．．馬達

2740．．．機械系統

2750．．．機械結構

2800．．．驅動信號產生器

2810．．．暫存器

2820．．．累加器

2830．．．數位至類比轉換器(DAC)

2840．．．回返通道感測器

2850．．．處理單元

3300．．．驅動信號產生器

3320．．．累加器

3330．．．數位至類比轉換器(DAC)

3340．．．回返通道感測器

3350．．．處理單元

3360．．．位置感測器

f_R ．．．諧振頻率

圖1為一適合本發明使用之例示性機械系統之方塊圖；

圖2為一例示性機械系統之頻率回應及在啟動期間可能發生之振盪的圖；

圖3說明用於機械系統之習知驅動信號；

圖4說明在一單式步階驅動信號下觀察到的一機械系統之回應；

圖5說明一根據本發明之一實施例之驅動信號；

圖6為說明圖5之驅動信號之高度及位置的圖；

圖7為說明依據本發明之一驅動信號之頻率之能量分佈的圖；

圖8說明在一諸如圖5中所示之驅動信號下觀察到的一機械系統之回應；

圖9為一根據本發明之一實施例之系統的方塊圖；

圖10為說明依據本發明之另一驅動信號之頻率之能量分佈的圖；

圖11為一根據本發明之一實施例之系統的方塊圖；

圖12為說明根據本發明之一實施例之其他例示性驅動信號的圖；

圖13為一根據本發明之一實施例之驅動信號產生器之簡化方塊圖；

圖14為說明根據本發明之一實施例之另一例示性驅動信號的圖；

圖15為說明一例示性濾波系統之頻率回應之圖；

圖16為一根據本發明之另一實施例之驅動信號產生器之簡化方塊圖；

圖17為一根據本發明之另一實施例之驅動信號產生器之簡化方塊圖；

圖18為說明一機械系統典型位移(在穩定之後)與一施加之驅動信號之例示性關係圖；

圖19為說明一根據本發明之另一實施例之例示性驅動信號的圖；

圖20為一適合本發明使用之另一機械系統之方塊圖；

圖21為一根據本發明之一實施例之MEMS開關系統之簡化圖；

圖22為一根據本發明之一實施例之MEMS鏡控制系統之簡化圖；

圖23為一根據本發明之一實施例之觸覺控制系統之簡化圖；

圖24為一根據本發明之一實施例之碟片讀取器之簡化圖；

圖25為一根據本發明之另一實施例之驅動信號產生器之簡化方塊圖；

圖26為說明根據本發明之一實施例之例示性驅動信號的圖；

圖27為一適合本發明使用之馬達驅動系統之簡化圖；

圖28為一根據本發明之另一實施例之驅動信號產生器之簡化方塊圖；

圖29展示一用於確定一諧振頻率之簡化處理流程；

圖30說明在一測試驅動信號下觀察到的一機械系統之回應；

圖31展示一用於更新一諧振頻率之簡化處理流程；

圖32(a)展示一用於調整一諧振頻率之簡化處理流程；

圖32(b)展示一用於調整一諧振頻率之簡化處理流程；

圖33為一根據本發明之另一實施例之驅動信號產生器之簡化方塊圖；

圖34展示一用於確定一臨限電壓之簡化處理流程；及

圖35說明在單位步階測試驅動信號下觀察到的一機械系統之回應。

910‧‧‧P_OLD 暫存器

920‧‧‧P_NEW 暫存器

930‧‧‧暫存器

940‧‧‧減法器

950‧‧‧步階信號產生器

960‧‧‧累加器

970‧‧‧乘法器

980‧‧‧加法器

Claims (26)

1. 一種用於產生一驅動信號至一馬達驅動機械系統之方法，其包含：以根據巴斯卡三角形之一選定列之一系列步階將一驅動信號施加至該馬達驅動機械系統，其中：步階之數目等於來自巴斯卡三角形之該選定列之條目的數目，每一步階具有一對應於巴斯卡三角形之該選定列之一各別條目的步長，且該等步階根據一由下式確定之時間常數t_C 彼此分隔： 其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率。
2. 如請求項1之方法，其中該驅動信號在該預期諧振頻率下大體上具有零能量。
3. 如請求項1之方法，其中該驅動信號之一最後步階使該機械系統大體上無振盪地停留在該目的地位置。
4. 如請求項1之方法，其進一步包含：回應於一識別該機械系統之一目的地位置之碼字，確定具有表示以下各者之分量的該驅動信號之一振幅：a)該機械系統之一出發位置及b)該出發位置與該目的地位置之間的一差，其中對應於該差之該振幅分量分散在該驅動信號之該等在時間上分隔之步階上。
5. 如請求項4之方法，其中該碼字識別一在該機械系統之 一運動範圍內之可定址位置。
6. 如請求項1之方法，其進一步包含，當該機械系統之一出發位置為一停置位置時，確定具有以下各者之該驅動信號之一振幅：a)一對應於一使該機械系統自該停置位置移動所需之驅動信號位準之第一分量；及b)一對應於該第一分量與一使該機械系統移動至該目的地位置所需之驅動信號位準之間的一差之差分分量，其中該差分分量分散在該驅動信號之該等在時間上分隔之步階上，且其中該第一分量係在該驅動信號之該第一步階中施加。
7. 如請求項1之方法，其中該等步階之一振幅係根據一由一影像信號處理器產生之碼字確定，且該驅動信號施加至一透鏡驅動馬達。
8. 如請求項1之方法，其中該機械系統為一具有一多維運動範圍之透鏡系統，該影像信號處理器產生對應於每一維度之碼字，且該方法產生多個驅動信號，一個驅動信號對應於該等碼字中之每一者。
9. 如請求項8之方法，其中存在三個維度及三個碼字，一個碼字用於該透鏡系統之橫向移動，一個碼字用於該透鏡系統之上下偏轉，且一個碼字用於該透鏡系統之左右偏轉。
10. 如請求項1之方法，其中該等步階之一振幅係根據一由 一觸控面板控制器產生之碼字確定，且該驅動信號施加至一耦接至一觸控面板之觸覺效應馬達。
11. 如請求項1之方法，其中該等步階之一振幅係根據一由一碟片控制器產生之碼字確定，且該驅動信號施加至一基於擺臂之碟片讀取器。
12. 如請求項1之方法，其中該等步階之一振幅係根據一由一碟片控制器產生之碼字確定，且該驅動信號施加至一基於滑板之碟片讀取器。
13. 一種用於產生一驅動信號至一馬達驅動機械系統之方法，其包含：以根據巴斯卡三角形之一選定列之一系列步階將一驅動信號施加至該馬達驅動機械系統，其中：該等步階經分組成許多間隔，其中間隔之數目等於來自巴斯卡三角形之該選定列之條目的數目，每一步階具有一均勻步長，每一間隔包括對應於一來自巴斯卡三角形之該選定列之各別條目的許多步階，且該等間隔根據一由下式確定之時間常數t_C 彼此分隔： 其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率。
14. 如請求項13之方法，其進一步包含，回應於一識別該機械系統之一目的地位置之碼字，確定具有表示以下各者之分量的該驅動信號之一振幅：a) 該機械系統之一出發位置及b)該出發位置與該目的地位置之間的一差，其中該步長係根據該差分量確定。
15. 如請求項13之方法，其進一步包含，當該機械系統之一出發位置為一停置位置時，確定具有以下各者之該驅動信號之一振幅：a)一對應於一使該機械系統自該停置位置移動所需之驅動信號位準之第一分量；及b)一對應於該第一分量與一使該機械系統移動至該目的地位置所需之驅動信號位準之間的一差之差分分量，其中該步長係根據該差分量確定，且其中該第一分量係在該驅動信號之該第一步階中施加。
16. 如請求項13之方法，其中該等步階之一振幅係根據一由一影像處理系統產生之碼字確定，且該驅動信號施加至一透鏡驅動馬達。
17. 如請求項13之方法，其中該等步階之一振幅係根據一由一觸控面板控制器產生之碼字確定，且該驅動信號施加至一耦接至一觸控面板之觸覺效應馬達。
18. 如請求項13之方法，其中該等步階之一振幅係根據一由一碟片控制器產生之碼字確定，且該驅動信號施加至一基於擺臂之碟片讀取器。
19. 如請求項13之方法，其中該等步階之一振幅係根據一由一碟片控制器產生之碼字確定，且該驅動信號施加至一 基於滑板之碟片讀取器。
20. 一種驅動信號產生器，其包含：一分接頭暫存器，其儲存表示巴斯卡三角形之列且回應於一識別一選定列之控制信號之圖案；一時序引擎，其用於以對應於一時間常數t_C 之時間間隔驅動該分接頭暫存器： 其中f_R 為一將由該驅動信號產生器驅動之機械系統之一預期諧振頻率；及一累加器，其回應於該分接頭暫存器及表示該機械系統之一出發位置及一目的地位置之資料，產生一步階驅動信號，其中：步階之數目等於來自巴斯卡三角形之該選定列之條目的數目，每一步階具有一對應於該出發位置與該目的地位置之間的一差且對應於巴斯卡三角形之該選定列之一各別條目的步長，且該等步階根據該時間常數t_C 彼此分隔；及一數位至類比轉換器，其用以產生該步階驅動信號之一類比表示。
21. 如請求項20之驅動信號產生器，其中該數位至類比轉換器產生一類比電壓。
22. 如請求項20之驅動信號產生器，其中該數位至類比轉換器產生一類比電流。
23. 如請求項20之驅動信號產生器，其中該驅動信號在該預期諧振頻率下大體上具有零能量。
24. 一種驅動信號產生器，其包含：一分接頭暫存器，其儲存表示巴斯卡三角形之列之圖案，該等圖案各自含有具有許多均勻步階的間隔，間隔之數目對應於巴斯卡三角形之條目的數目，每一間隔中的步階之數目對應於巴斯卡三角形之一各別條目之值；一加法器，其回應於來自該分接頭暫存器之輸出及表示該機械系統之一出發位置及一目的地位置之資料，產生一步階驅動信號，其中該步階驅動信號具有一對應於自該分接頭暫存器輸出的步階之一累加數目且進一步對應於一出發位置與一目的地位置之間的一差之振幅，一時序引擎，其用以驅動該分接頭暫存器，其中該時序引擎使該分接頭暫存器輸出以間隔分隔之步階，該等間隔彼此分隔一由下式確定之時間常數t_C ： 其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率，且每一間隔內之步階彼此分隔一比tC短之時間常數。
25. 一種驅動一馬達驅動機械系統之方法，其包含：回應於一識別該機械系統之一目的地位置之碼字，產生一多步階驅動信號，每一步階自一相鄰步階偏移一時間t_C ： 其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率，其中每一步階之一振幅係自巴斯卡三角形之一選定列及該目的地位置與出發位置之間的一差導出。
26. 一種驅動一馬達驅動機械系統之方法，其包含：回應於一識別該機械系統之一目的地位置之碼字，產生一以複數個間隔分隔之步階驅動信號，每一間隔自一相鄰間隔偏移一時間t_C ： 其中f_R 為該機械系統之一預期諧振頻率，其中每一步階具有一相同的振幅且每一間隔內的步階之數目係自巴斯卡三角形之一選定列導出。