TWI709297B - 用於致動器控制之方法及電路 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於致動器控制之方法及設備。該等方法及設備可包含各種數位信號處理功能，以偵測一反EMF（電動勢）及運算一反制值以降低振鈴。該等用於致動器控制之方法及電路可施加對應於該反制值的一驅動信號。在操作期間在特定時間所提供的該驅動信號之量值及方向可促進縮短安定時間。

Description

用於致動器控制之方法及電路
本發明係關於一種用於控制一致動器之電路，及一種用於致動器控制之方法。
電子裝置（諸如行動電話、相機、及電腦）經常結合使用鏡頭模組與影像感測器以擷取影像。許多成像系統採用自動聚焦方法及各種信號處理技術以藉由調整鏡頭相對於影像感測器之位置來改善影像品質。
自動聚焦系統通常與一致動器結合操作以移動鏡頭至一最佳位置以增加影像品質。許多電子裝置利用低噪音線性運動，諸如線性致動器，以促進自動聚焦。然而，歸因於線性致動器之機械性質，致動器之安定時間會因致動器上由外部振動所引發之反電動勢（反EMF）而大於所欲者。
本發明所解決之技術問題係致動器引發之反電動勢增加致動器之安定時間（致動器到達一目標位置所花費之時間）。
用於致動器控制之方法及電路可包含各種數位信號處理功能，以偵測一反EMF（電動勢）及運算一反制值以降低振鈴。該用於致動器控制之電路可施加對應於該反制值的一驅動信號。在操作期間在特定時間所提供的該驅動信號之量值及方向可促進縮短安定時間。
根據一態樣，一種能夠控制一致動器之電路具有一驅動電路且回應於一目標位置，該電路包含：一數位信號處理電路，其耦合至該驅動電路且經組態以測量由該致動器所引發之一反電動勢(EMF)之波形特性、及根據該反EMF運算一反制值；及一選擇器電路，其耦合至該驅動電路，其中該選擇器電路經組態以根據該目標位置而選擇性地耦合該驅動電路之一第一輸出終端及一第二輸出終端之一者至該數位信號處理電路；其中該電路經組態以根據該反制值來操作該致動器。
在上述電路之一實施例中，其中該數位信號處理電路包含：一數位濾波器，其包含一低通濾波器及一高通濾波器；一波形特性電路，其經組態以運算該反EMF之一共振週期及一峰對峰值之至少一者；及一DC運算電路，其經組態以運算該反EMF之一DC分量。
在上述電路之一實施例中，該數位信號處理電路進一步經組態以：根據該共振週期來運算一觸發時間值；及計數一觸發時期，該觸發時期結束於該觸發時間值。
在上述電路之一實施例中，該波形特性電路經組態以偵測：一最大峰值；及一最小峰值；且該觸發時期開始於該所偵測之最大峰值及該最小峰值之一者。
在上述電路之一實施例中，該數位信號處理電路進一步經組態以在一觸發時期結束時產生一啟動信號；且該驅動電路回應於該所運算之反制值而在該觸發時期結束時施加一電流至該致動器。
在上述電路之一實施例中，該數位信號處理電路進一步：運算該反EMF之一共振週期；及根據該共振週期運算一觸發時期，其中該觸發時期開始於該反EMF之一最大峰及一最小峰之一者；及根據該反EMF之一峰對峰值來運算該反制值。
在另一態樣中，一種用於控制一致動器之方法包含：選擇性地耦合複數個驅動電路輸出終端中具有一反電動勢(EMF)之一者至一數位信號處理電路；運算該反EMF之一峰對峰值；根據該所運算之峰對峰值來運算一反制值；運算一觸發時間值；及施加一電流至該致動器，該電流對應於在該觸發時間值的該反制值。
在一操作中，該方法進一步包含：運算該反EMF之一共振週期；運算該反EMF之一DC分量；及根據該共振週期來運算該觸發時間值。
在一操作中，該方法進一步包含計數一觸發時期，該觸發時期結束於該觸發時間值；及在該觸發時期結束時產生一啟動信號。
在上述方法之一操作中，該觸發時期開始於下列之一者：一所偵測之最大峰值及一所偵測之最小峰值。
本發明所達成的一項技術效應係提供一種能夠反制致動器引發之反EMF且改善致動器之安定時間之方法及電路。
本技術可按照功能方塊組件及各種處理步驟描述。此類功能方塊可藉由經組態以執行特定功能並達到各種結果之任何數目的組件來實現。例如，本技術可採用各種致動器、感測器、鏡頭、諸如電晶體及電容器之半導體裝置、及類似者，其可執行各式各樣的功能。此外，本技術可結合任何數目的系統來實施，諸如汽車系統、航太、醫療、科學、監視、及消費性電子元件，且所描述的系統僅係用於本技術的例示性應用。另外，本技術可採用用於擷取影像資料、取樣影像資料、處理影像資料、及類似者的任何數目的習知技術。
根據本技術之各種態樣用於致動器控制之方法及設備可結合任何合適的電子系統操作，諸如成像系統、「智慧型裝置」、可穿戴裝置、消費性電子元件，及類似者。參考圖1及圖2，一例示性成像系統100可併入至一電子裝置中，諸如一數位相機或可攜式運算裝置。例如，在各種實施例中，成像系統100可包含一相機模組105及一影像信號處理器(ISP) 130。
相機模組105可擷取影像資料及執行各種操作功能，諸如自動聚焦及/或光學影像穩定化。例如，相機模組105可包含：一影像感測器125；一鏡頭模組115，其經定位成相鄰於影像感測器125；及一控制電路120。控制電路120及鏡頭模組115可經組態以彼此通訊且一起操作以自動聚焦一物體或一場景於影像感測器125上。
影像感測器125可經合適地組態以擷取影像資料。例如，影像感測器125可包含一像素陣列（圖中未展示）以偵測光，及藉由將光波之可變衰減（當光波通行通過或反射離開物體時）轉換成為電信號來傳達構成一影像之資訊。該像素陣列可包含依行列配置之複數個像素，並且該像素陣列可含有任何數目個列及行，例如，數百或數千列及行。各像素可包含任何合適的光感測器，諸如光閘、光二極體、及類似者，以偵測光及轉換該所偵測光成為電荷。影像感測器125可結合任何適當技術實施，諸如互補金氧半導體(CMOS)及電荷耦合裝置中之主動像素感測器。
鏡頭模組115可經組態以將光聚焦於影像感測器125之一感測表面上。例如，鏡頭模組115可包含具有一固定直徑之一鏡頭135，該鏡頭經定位成相鄰於影像感測器125之該感測表面。鏡頭模組115可進一步包含一致動器110（例如一線性共振致動器，諸如一音圈馬達(VCM)），該致動器經組態以使鏡頭135沿x軸、y軸、及z軸移動。致動器110可係表示為與一電阻器350串聯之一電感器345（圖3）。
在各種實施例中，成像系統100經組態以移動鏡頭模組115中緊固鏡頭135之部分以執行自動聚焦功能。例如，鏡頭模組115可包含相對於一固定部分（圖中未展示）移動之一伸縮部分（圖中未展示）。在各種實施例中，該伸縮部分可緊固鏡頭135。如此，致動器110可移動該伸縮部分以使鏡頭135移位而遠離或較接近影像感測器125以聚焦物體或場景於影像感測器125上。在各種實施例中，影像感測器125可固定至該固定部分或可經配置在相距於該固定部分達一固定距離處。
在各種實施例中，影像信號處理器130可執行各種數位信號處理功能，諸如色彩內插、色彩校正、促進自動聚焦、曝光調整、雜訊降低，白色平衡調整、壓縮、及類似者，以產生一輸出影像。影像信號處理器130可包含：任何數目的半導體裝置，諸如電晶體、電容器、及類似者，用於執行計算、傳輸及接收影像像素資料；及一儲存單元，諸如隨機存取記憶體、非揮發性記憶體或適合特定應用之任何其他記憶體裝置，用於儲存像素資料。在各種實施例中，影像信號處理器130可用一可程式化邏輯裝置實施，諸如一場可程式化閘陣列(FPGA)或具可重組態數位電路之任何其他裝置。在其他實施例中，可使用非可程式化裝置以硬體實施影像信號處理器130。影像信號處理器130可使用任何合適的互補金氧半導體(CMOS)技術或製造程序部分或完全形成在一矽積體電路(integrated circuit in silicon)內、形成在一ASIC（特定應用積體電路）中、使用一處理器及記憶體系統、或使用另一合適的實施方案。
影像信號處理器130可傳輸該輸出影像至一輸出裝置，諸如一顯示器螢幕或一記憶體組件，用於儲存及/或檢視該影像資料。該輸出裝置可接收來自影像信號處理器130之數位影像資料，諸如視訊資料、影像資料、圖框資料、及/或增益資訊。在各種實施例中，該輸出裝置可包含一外部裝置，諸如一電腦顯示器、記憶體卡、或某種其他外部單元。
控制電路120控制及供應電力至在該系統內之各種裝置。例如，控制電路120可控制及供應電力至鏡頭模組115以移動致動器110至一目標位置。控制電路120可結合影像信號處理器130及影像感測器125操作，以判定供應至致動器110的適當電力量。控制電路120可供應具有一量值及方向之一電流至致動器110。一般而言，致動器110回應於該電流而使鏡頭135移動達與控制電路120所供應之電力量成比例的一量。控制電路120可接收及回應於各種信號以判定鏡頭135之一適當位置。例如，控制電路120可接收來自影像感測器125及/或影像信號處理器130之一目標位置信號，該目標位置信號與鏡頭135之目標位置相關。控制電路120可包含能夠提供能量至致動器110的任何合適裝置及/或系統。
控制電路120可進一步包含各種電路及/或系統以縮減致動器110（及鏡頭135）到達該目標位置所花的時間長度。一般而言，一旦控制電路120接收來自影像信號處理器130之目標位置信號，在致動器110（及鏡頭135）安定至該所欲目標位置之前該致動器振盪達一段時期。此時期可稱為安定時間。在各種實施例中，控制電路120可包含經合適地調適以縮減該安定時間的任何合適裝置及/或系統。例如，控制電路120可包含一放大器電路205、一數位信號處理電路255、一暫存器235、一信號產生器275、一切換器260、及一驅動電路250。控制電路120可進一步包含至少一信號轉換器。例如，控制電路120可包含一第一數位類比轉換器(DAC) 210及一類比數位轉換器(ADC) 215。
放大器電路205可經組態以放大一信號，諸如來自切換器260之一信號。放大器電路205可包含用於放大一信號的任何合適電路及/或系統。例如，放大器電路205可經組態為一可變增益放大器，其包含具一負回授組態之一運算放大器265，該運算放大器具有一非反相輸入、一反相輸入、及一輸出。該反相輸入可透過一第一電阻器267連接至運算放大器265之該輸出，且連接至一第二電阻器266。運算放大器265之該非反相輸入可連接至第一DAC 210。第一電阻器267及第二電阻器266可具有可變或固定電阻值。放大器電路205之一輸出270可耦合至ADC 215。
ADC 215接收一類比信號且轉換該類比信號成一數位信號。ADC 215可包含任何合適的系統、裝置、或ADC架構。ADC 215可與放大器電路205串聯耦合，且可自放大器電路205接收一經放大信號。ADC 215可傳輸一ADC輸出信號至數位信號處理(DSP)電路255。
DSP電路255可包含任何合適的電路及/或系統以執行各種數位信號處理。在一例示性實施例中，DSP電路255可執行信號濾波、偵測波形特性、及運算一信號之一DC分量。例如，DSP電路255可包含一數位濾波器220、一波形特性偵測器230、及一DC運算電路225，其等可組合地或個別地操作以縮減該安定時間。
數位濾波器220可經組態以移除一信號之某些頻率且允許其他所欲頻率通行通過。在一實施例中，數位濾波器220經組態為一帶通濾波器，其移除預定高頻率及低頻率且允許中間頻率（介於高頻率與低頻率之間之頻率）通行通過。其他實施例可包含一低通濾波器或一高通濾波器。數位濾波器220可耦合於ADC 215之輸出與波形特性偵測器電路230之一輸入之間。
波形特性電路230測量來自數位濾波器220之各種波形特性。在各種實施例中，波形特性電路230可偵測一反EMF信號之一最大峰及一最小峰。波形特性電路230可根據該等所偵測之峰自該反EMF信號進一步測量一共振週期Trp 及一峰對峰值P-P。波形特性電路230可經組態以基於該共振週期來運算一反制值CM。例如，反制值CM可等於該共振週期乘以一常數C，諸如0.75（即，CM = Trp × C）。可根據致動器110規格、所欲結果、及類似者來選擇該常數。波形特性電路230可與一時序信號及/或一計數器結合操作以測量相關特性。波形特性電路230可經由暫存器235耦合至信號產生器275且經組態以傳輸一輸出信號S1至該信號產生器。例如，輸出信號S1可對應於一合適的輸出值或參考，諸如共振週期Trp 、峰對峰值P-P、或反制值CM。
DC運算電路225可經組態以運算一DAC設定碼，該DAC設定碼對應於一輸出信號S2之一DC分量。DC運算電路225可耦合於信號產生器275與第一DAC 210之間。例如，DC運算電路225可耦合至信號產生器275之一輸出且經組態以接收該信號產生器之該輸出。DC運算電路225可進一步耦合至第一DAC 210且經組態以傳輸該DAC設定碼至該第一DAC。DC運算電路225可包含能夠計算一致動器電壓Vact 、計算一電晶體導通電壓Vuron （例如，第一電晶體310、第二電晶體315、第三電晶體320、或第四電晶體325之一者之導通電壓），及計算輸出信號S2之DC分量的任何合適電路及/或系統。在各種實施例中，DC運算電路225可藉由加總致動器電壓Vact 及電晶體導通電壓Vuron 來運算該DC分量（DAC設定碼）（例如，DC分量= Vact + Vuron ）。DC運算電路225可傳輸該DAC設定碼至形成一第二回授電路之第一DAC 210至放大器電路205。
暫存器235可經組態以儲存相關資料且與DSP電路255、信號產生器275、及/或ISP 130通訊。例如，暫存器235可儲存來自該ISP之各種資料（諸如一目標位置Tpos ），以及來自DSP電路255之資料（諸如峰對峰值P-P、反制值CM、及/或共振週期Trp ）。可藉由信號產生器275存取在暫存器235中儲存之資料以執行比較，及/或產生一適當的輸出信號S2。暫存器235可包含能夠在任何給定時間儲存多個變數的任何合適記憶體或儲存裝置。
信號產生器275可包含用於比較一新目標位置與一先前目標位置及產生輸出信號S2的任何合適電路及/或系統。信號產生器275可經組態以根據各種輸入來產生輸出信號S2。例如，信號產生器275可回應於來自DSP電路255之輸出信號S1而產生輸出信號S2。信號產生器275可進一步回應於一新目標位置Tpos 而產生該輸出信號。信號產生器275可提取來自暫存器235之相關資料，諸如目標位置Tpos 、共振週期Trp 、反制值CM、及/或峰對峰值P-P，以產生一適當的輸出信號S2。
在一例示性實施例中，信號產生器275利用波形特性電路230之輸出值（例如，共振週期Trp 、峰對峰值P-P、及反制值CM）以產生輸出信號S2。在各種實施例中，輸出信號S2包含一碼（例如，一DAC碼）。輸出信號S2可對應於一電流、一電壓、或一脈衝寬度調變。例如，信號產生器275可包含圖14中所繪示及美國專利第9,520,82號所描述之信號產生器。信號產生器275可耦合至驅動電路250且經組態以傳輸輸出信號S2至該驅動電路。
在各種實施例中，信號產生器275可包含一DAC驅動器245。DAC驅動器245可轉換一數位值成一類比值（例如，一電壓或一電流）及根據目標位置Tpos 及/或來自DSP電路255之資料（諸如反制值CM、共振週期Trp 、及/或峰對峰值P-P）輸出輸出信號S2。DAC驅動器245可輸出輸出信號S2，其中輸出信號S2可係一正值或一負值。輸出信號S2之正負號及特定數值分別對應於電流（或電壓）之方向及量值。DAC驅動器245可傳達輸出信號S2至驅動電路250，其中驅動電路250回應於輸出信號S2而根據輸出信號S2之正負號及/或量值來（例如）操作電晶體310、315、320、325。例如，一正值可引起電流自第一輸出終端OUT1流動至第二輸出終端OUT2。反之，一負值可引起電流自第二輸出終端OUT2流動至第一輸出終端OUT1。DAC驅動器245可進一步傳達輸出信號S2之正負號（正或負）至選擇電路260。
驅動電路250促進移動鏡頭135至一所欲位置。驅動電路250可包含任何合適的電路，用於回應於一第一控制信號而改變跨該電路之一電壓以維持一恆定電流輸出。例如，驅動電路250可接收且回應於來自信號產生器275之輸出信號S2（第一控制信號）而產生各種控制信號。例如，驅動電路250可產生一驅動信號SDR 。驅動電路250可施加驅動信號SDR 至致動器110，其中驅動信號SDR 可對應於目標位置Tpos 或來自波形特性電路230之輸出信號S1。驅動電路250可藉由控制至致動器110之電流（其繼而控制鏡頭135之移動之量值及方向）來促進移動鏡頭135以達到目標位置（回應於目標位置Tpos ）或操作以降低振鈴（回應於反制值CM）。
驅動電路250可進一步包含一第一輸出終端OUT1及一第二輸出終端OUT2。在各種實施例中，該兩個輸出終端皆耦合至致動器110（即，一負載）。在一些實施例中，然而，僅一輸出終端耦合至致動器110，例如如圖7中所繪示。
在各種實施例中，驅動電路250可以一方式耦合至致動器110使得在一第一方向或一相反第二方向操作致動器110。例如，驅動電路250可產生通過第一輸出終端OUT1及第二輸出終端OUT2兩者之電流，其中該電流可自第一輸出終端OUT1流動至第二輸出終端OUT2（即，順向方向），或自第二輸出終端OUT2流動至第一輸出終端OUT1（即，逆向方向）。可根據所欲目標位置來運算電流之方向。
參考圖3至圖6，驅動電路250可包含：一H橋接器電路，其經組態以在兩個方向之一者跨致動器110施加一電壓；及至少一控制單元，其用以控制該H橋接器電路。例如，在一例示性實施例中，驅動電路250包含一邏輯單元300及一控制器305，該控制器耦合至該H橋接器電路以控制該電壓。
在各種實施例中，該H橋接器電路可包含第一電晶體310、第二電晶體315、第三電晶體320、及第四電晶體325，其中各電晶體具有一控制電極及一對載流電極。在各種實施例中，各電晶體可包含一場效電晶體，其中該等控制電極係閘極電極且該等載流電極係汲極電極及源極電極。閘極電極、源極電極、及汲極電極可分別稱為閘極、源極、及汲極，或分別稱為閘極終端、源極終端、及汲極終端。因此，第一電晶體310及第二電晶體315之汲極終端連接在一起且經耦合用於接收一操作電位（例如VM）源。第一電晶體310之源極終端連接至第三電晶體320之汲極終端以形成輸出終端OUT1，且第二電晶體315之源極終端連接至第四電晶體325之汲極終端以形成第二輸出終端OUT2。第三電晶體320及第四電晶體325之源極終端連接在一起且連接至一電流感測電阻器330之一終端。電流感測電阻器330之其餘終端經耦合以用於接收一操作電位（例如VSS ）源。操作電位VSS 可係一接地電位。第一電晶體310之閘極終端可連接至邏輯電路300之一第一輸出335，且第二電晶體315之閘極終端可連接至邏輯電路300之一第二輸出340。第三電晶體320之閘極終端可連接至第四電晶體325之閘極終端及連接至控制器305之一輸出終端。
控制器305可包含一放大器（圖中未展示）及一第二DAC（圖中未展示），例如如美國專利第9,520,823號中所描述者。根據各種實施例中，邏輯電路300及控制器305可經組態以選擇性地啟動（接通）電晶體310、315、320、325之一或多者。例如，邏輯電路300及/或控制器305可產生一第二控制信號及傳輸該第二控制信號至一特定電晶體之閘極。
選擇器電路260可經組態以根據該第一控制信號（例如，輸出信號S2）而選擇性地耦合驅動器輸出之一者（例如，第一輸出終端OUT1或第二輸出終端OUT2）至放大器電路205。例如，選擇器電路260可耦合至第一輸出終端OUT1及第二輸出終端OUT2兩者。選擇器電路260可進一步通訊耦合至信號產生器275之輸出及接收來自信號產生器275之輸出信號S2。選擇器電路260可回應於輸出信號S2而選擇輸出終端OUT1、OUT2之一者。例如，若選擇器電路260接收來自信號產生器275之帶正號(+)之一輸出信號S2，則選擇器電路260可耦合第二輸出終端OUT2至放大器電路205。若選擇器電路260接收來自信號產生器275之帶負號(-)之一輸出信號S2，則選擇器電路260可耦合第一輸出終端OUT1至放大器電路205。選擇器電路260可包含任何合適的電路及/或系統以根據輸出信號S2而選擇各種輸入之一者，諸如一習知切換器SW。
一般而言，一線性共振致動器(LRA)（例如，致動器110）係一振動馬達，其產生跨一單軸之一振盪力且依賴於一AC電壓來驅動壓在連接至一彈簧之一移動質量的一音圈。當依該彈簧之共振頻率驅動該音圈時，整個致動器以一可感知力振動。雖然可藉由變更該AC輸入來調整一線性共振致動器之頻率及振幅，但是該致動器必須以其共振頻率予以驅動，以產生針對一大電流的一有意義量的力。由於藉由一AC電流來驅動該音圈，所以可獨立修改頻率及振幅。雖然可變更頻率，但是LRA一般仍將在一窄頻率範圍內操作以最佳化其電力消耗；若裝置係以彈簧之共振頻率予以驅動，則將消耗較少電力以產生相等量值之一振動。
LRA的一般開始時間相對快，例如近似5至10 ms（毫秒）。此速度係隨著電流施加至裝置內之音圈而使磁質量立即移動之結果。不幸地，LRA的停止時間（即，安定時間）會花費300 ms來停止振動（亦稱為「振鈴」），此係歸因於在操作期間動能持續儲存在內部彈簧中。當外部振動施加至致動器110時，安定時間因致動器110所引發之反EMF而進一步增加。
根據各種實施例，用於致動器控制之方法及設備操作以藉由利用反EMF之測量特性來縮減致動器110之安定時間。該等方法及設備操作以測量及降低由致動器110所引發之反EMF之效應。該等方法及設備可進一步實施各種數位信號處理功能以過濾各種頻率、移除一信號之一DC分量、及測量反EMF之特性，諸如共振週期及峰對峰值。該等方法及設備可進一步操作以停止進入致動器110之電流及接著在根據所測量之反EMF特性而判定的若干適當時間逐漸地增加該電流。如此，該方法及設備可產生一鏡頭位移輸出波形（圖11B），與一現有方法及設備（圖11A）相比，該鏡頭位移輸出波形以較短時間收歛在目標位置。例如，如圖11B中所繪示，該鏡頭位移輸出波形以近似150 ms收歛在目標位置。反之，一現有方法及設備所產生之一鏡頭位移輸出波形以近似1s收歛在目標位置，例如如圖11A中所繪示。
在操作中，且參考圖1至圖6、圖8至圖10、及圖14至圖16，信號產生器275可首先經由暫存器235接收來自ISP 130之目標位置Tpos 。信號產生器275可根據美國專利第9,520,823號中所描述之操作而產生輸出信號S2及傳輸輸出信號S2至驅動電路250，該驅動電路繼而提供驅動信號SDR （例如，具一量值及一方向之一電流或電壓）至致動器110。
在裝置100之操作期間，且參考圖16，一使用者會無意地施加外部振動至裝置100，其引發反EMF (1600)。該反EMF會增加驅動信號SDR 之振幅，從而增加鏡頭135之安定時間。
接著，選擇器電路260可傳輸當操作致動器110時所引發之反EMF。選擇器電路260可接收來自信號產生器275之輸出信號S2 (1605)且回應於輸出信號S2而選擇第一輸出終端OUT1或第二輸出終端OUT2以傳輸至放大器電路205 (1610)。應注意，在步驟1605，輸出信號S2對應於一最新近之目標位置Tpos 。
在各種實施例中，若輸出信號S2之正負號係正號，則電流自第一輸出終端OUT1流動至第二輸出終端OUT2，且選擇器電路260選擇第二輸出終端OUT2以傳輸至放大器電路205，例如如圖5中所繪示。當電流自第一輸出終端OUT1流動至第二輸出終端OUT2時，在第二輸出終端OUT2處之電壓可藉由下列方程式予以描述：OUT2 = VM-(Vact +Vuron_310 ) +/- Ve ，其中VM係源電壓，Vact 係致動器電壓，Vuron_310 係第一電晶體310之導通電壓，及Ve 係反EMF。若輸出信號S2之正負號係負號，則電流自第二輸出終端OUT2流動至第一輸出終端OUT1，且選擇器電路260選擇第一輸出終端OUT1以傳輸至放大器電路205，例如如圖3中所繪示。當電流自第二輸出終端OUT2流動至第一輸出終端OUT1時，在第一輸出終端OUT1處之電壓可藉由下列方程式予以描述：OUT1 = VM-(Vact +Vuron_315 ) +/- Ve ，其中VM係源電壓，Vact 係致動器電壓，Vuron_315 係第二電晶體315之導通電壓，及Ve 係反EMF。當無電流流動通過該等電晶體時，在該等輸出終端之輸出電壓係藉由下列方程式予以描述：OUT1/OUT2 = VM +/- Ve 。
實質上同時地，當信號產生器275傳輸輸出信號S2至選擇器電路260時，信號產生器275可傳輸輸出信號S2至DC運算電路225 (1605)。DC運算電路225可運算輸出信號S2之DC分量。例如，且參考圖10，DC運算電路225可利用致動器110之電流及電阻來運算致動器電壓Vact (1005)。接著，DC運算電路225可利用流過相關電晶體之電流及相關電晶體之導通電阻來運算相關電晶體導通電壓Vuron (1010)。接著，DC運算電路225可運算相加致動器電壓Vact 與導通電壓Vuron 以判定適當的DAC設定碼(1015)。接著，DC運算電路225傳輸該DAC設定碼至第一DAC 210，其中第一DAC 210解譯該碼且輸出一相關聯之類比電壓至放大器電路205。例如，在其中選擇第一輸出終端OUT1之情況中，第一DAC 210可傳輸具一電壓V1之一信號，電壓V1由下列方程式所描述：V1 = VM-(Vact +Vuron_310 ) - α (Vact +Vuron_310 )，其中α係一固定變數，例如12或50。在其中選擇第二輸出終端OUT2之情況中，第一DAC 210可傳輸具一電壓V2之一信號，電壓V2由下列方程式所描述：V2 = VM-(Vact +Vuron_315 ) - α (Vact +Vuron_315 )。如此，放大器電路205有效地移除所選擇之輸出信號（例如，OUT1或OUT2）之DC分量且僅留下反EMF分量(Ve )。接著，放大器電路205可傳輸反EMF信號至ADC 215以進行數位化。接著，ADC 215可傳輸一經數位化反EMF信號至DSP電路255。
接著，DSP電路255可對反EMF信號執行各種數位處理及波形特性偵測(1615)。DSP電路255可首先用數位濾波器220來過濾反EMF信號。例如，且參考圖8，數位濾波器220可係一帶通濾波器，其中數位濾波器220接收來自ADC 215之經數位化信號(800)且用一低通濾波器過濾反EMF信號(805)，以衰減高於一預定臨限值之頻率及使低於該預定臨限值之頻率通行。接著，數位濾波器220可用一高通濾波器過濾該信號(810)，以衰減低於一預定臨限值之頻率及使高於該預定臨限值之頻率通行。如此，數位濾波器220輸出一經濾波之反EMF信號。當下一信號被傳遞時，程序重頭開始。
接著，經濾波反EMF信號傳輸至波形特性電路230。例如，且參考圖9及圖15，波形特性電路230首先接收來自數位濾波器220之經濾波反EMF信號(900)。接著，波形特性電路230判定是否已偵測到一第一最大峰P1 (905)。若未偵測到第一最大峰P1，則波形特性電路230繼續接收信號資料直到偵測到第一最大峰P1。一旦偵測到第一最大峰P1，則波形特性電路230接著判定是否偵測到一第一最小峰P2 (910)。若未偵測到第一最小峰P2，則波形特性電路230繼續接收反EMF信號資料直到偵測到第一最小峰P2。在各種實施例中，波形特性電路230不使用第一最大峰P1及第一最小峰P2，此係因為信號之開始通常易受雜訊影響。如此，接著，波形特性電路230判定是否已偵測到一第二最大峰P3 (915)。若未偵測到第二最大峰P3，則波形特性電路230繼續接收信號資料直到偵測到第二最大峰P3。一旦偵測到第二最大峰P3，波形特性電路230記錄第二最大峰P3值在一儲存裝置中(920)。再一次，接著，波形特性電路230判定是否已偵測到一第二最小峰P4 (925)。若未偵測到第二最小峰P4，則波形特性電路230繼續接收信號資料直到偵測到第二最小峰P4。一旦偵測到第二最小峰P4，則波形特性電路230記錄第二最小峰P4值在一儲存裝置中(930)。接著，波形特性電路230可利用第二最大峰P3及第二最小峰P4值來運算一峰對峰值V3 (935)。
波形特性電路230可利用峰對峰值V3來運算反制值CM (940)。反制值CM對應於促進安定所需的一電流量。例如，在一實施例中，反制值CM可等於峰對峰值V3乘以一第二常數C2（即，CM = V3 * C2），其中根據所使用之特定致動器110及/或特定應用來選擇第二常數C2。在其他實施例中，可基於峰對峰值V3，根據一查找表來判定反制值CM。
接著，波形特性電路230判定是否已偵測到一第三最大峰P5 (945)。若未偵測到第三最大峰P5，則波形特性電路230繼續接收信號資料直到偵測到第三最大峰P5。一旦偵測到第三最大峰P5，則波形特性電路230開始累加一計數器（圖中未展示）(950)。該計數器將繼續累加直到已到達一預定計數值（例如，一觸發時間值Tope ）(960)。開始於第三最大峰P5且結束於觸發時間值Tope 之時期可稱為第一時期T1（或觸發時期）。可根據共振週期Trp 來運算觸發時間值Tope ，例如觸發時間值Tope 可等於共振週期Trp 乘以第一常數C1，諸如0.75。可根據致動器之特定特性、特定應用、及/或所欲結果來選擇觸發時間值Tope 。一旦已到達觸發時間值Tope ，DSP電路255可產生一啟動信號以經由暫存器235傳輸輸出信號S1至信號產生器275、將驅動信號SDR （電流）設定為反制值CM (1620)、及施加驅動信號SDR 至致動器110 (970)，其中依一直接移動DM方式來施加反制值CM。如此，輸出信號S2對應於反制值CM，且在觸發時期結束時，驅動電路250回應於所運算之反制值CM而施加驅動信號SDR （例如，電流）至致動器110。
完成直接移動DM後，接著，波形特性電路230可發信號至信號產生器275以利用最新近目標位置Tpos 繼續正常信號產生(980)直到該鏡頭到達該目標位置。例如，根據美國專利第9,520,823號，在一第二時期T2期間，信號產生器275可產生該驅動器信號。第二時期T2之結束標示為TM且係指當該鏡頭已到達該目標位置時之時刻。
在操作期間，若暫存器235接收來自ISP 130之一新目標位置Tpos ，信號產生器275可終止圖8至圖10及圖16中所概述之程序，且信號產生器275可操作以根據新目標位置Tpos 移動致動器110。因此，輸出信號S2將表示新目標位置Tpos ，而非使輸出信號S2表示反制值CM。
在前面的描述中，已參照特定例示性實施例來描述該技術。繪示與描述的特定實施方案係說明該技術與其最佳模式，且不旨在以任何方式限制本技術的範圍。實際上，為了簡潔起見，習知的製造、連接、製備、及該方法與系統的其他功能態樣並未詳細描述。此外，在各圖式中顯示的連接線係旨在表示各元件之間的例示性功能關係及/或步驟。許多替換或額外的功能關係或實體連接可存在於實際的系統中。
本技術已參照特定例示性實施例描述。然而，在不背離本技術的範圍的情況下，可作出各種修改與改變。描述與圖式係視為說明性的方式，而不是限制性的，且所有此類修改係旨在包括在本技術的範圍之內。因此，該技術的範圍應由所描述的一般實施例與其法律均等物來判定，而不是僅由上述的具體實例來判定。例如，任何方法或程序實施例中述及的步驟可用任何順序執行（除非另有明確說明），且不限於具體實例中所呈現的明顯順序。另外，任何設備實施例中述及的組件及/或元件可用各種排列方式組裝或以其他方式操作性組態以產生實質上相同於本技術的結果，且因此不限於具體實例中述及的具體組態。
根據一態樣，一種能夠控制一致動器之電路具有一驅動電路且回應於一目標位置，該電路之特徵在於包含：一數位信號處理電路，其耦合至該驅動電路且經組態以測量由該致動器所引發之一反電動勢(EMF)之波形特性、及根據該反EMF運算一反制值；及一選擇器電路，其耦合至該驅動電路，其中該選擇器電路經組態以根據該目標位置而選擇性地耦合該驅動電路之一第一輸出終端及一第二輸出終端之一者至該數位信號處理電路；其中該控制電路經組態以根據該反制值來操作該致動器。
根據又另一態樣，一種能夠控制一致動器之電路具有一驅動電路及回應於一目標位置之一信號產生器，該電路包含：一數位信號處理電路，其耦合至該信號產生器之一輸入、及該驅動電路之一輸出，且經組態以測量由該致動器所引發之一反電動勢(EMF)之波形特性、及根據該反EMF運算一反制值；及一選擇器電路，其耦合至該信號產生器及該驅動電路，其中該選擇器電路經組態以根據該目標位置而選擇性地耦合該驅動電路之一第一輸出終端及一第二輸出終端之一者至該數位信號處理電路；其中該驅動電路經組態以根據該反制值來操作該致動器。
在一實施例中，該數位信號處理電路包含：一數位濾波器，其包含一低通濾波器及一高通濾波器；一波形特性電路，其經組態以運算該反EMF之一共振週期及一峰對峰值之至少一者；及一DC運算電路，其經組態以運算該反EMF之一DC分量。
在一實施例中，該數位信號處理電路進一步經組態以：根據該共振週期來運算一觸發時間值；及計數一觸發時期，該觸發時期結束於該觸發時間值。
在一實施例中，該波形特性電路經組態以偵測一最大峰值及一最小峰值，且該觸發時期開始於該所偵測之最大峰值及該最小峰值之一者。
在一實施例中，該數位信號處理電路進一步經組態以在一觸發時期結束時產生一啟動信號。
在一實施例中，該驅動電路回應於該所運算之反制值而在該觸發時期結束時施加一電流至該致動器。
在一實施例中，該數位信號處理電路進一步運算該反EMF之一共振週期，及根據該共振週期運算一觸發時期，其中該觸發時期開始於該反EMF之一最大峰及一最小峰之一者。
在一實施例中，該電路進一步包含：一放大器電路，其耦合於該選擇器電路之一輸出與該數位信號處理電路之一輸入之間，該放大器電路包含一第一終端及一第二終端，其中該選擇器電路之該輸出耦合至該第一終端；及一數位類比轉換器，其包含一輸入終端及一輸出終端，其中該輸入終端耦合至該數位信號處理電路，且該輸出終端耦合至該放大器電路之該第二終端。
在一實施例中，根據該反EMF之一峰對峰值來運算該反制值。
在另一態樣中，一種用於控制一致動器之方法包含：選擇性地耦合複數個驅動電路輸出終端中具有一反電動勢(EMF)之一者至一數位信號處理電路；運算該反EMF之一峰對峰值；根據該所運算之峰對峰值來運算一反制值；運算一觸發時間值；及施加一電流至該致動器，該電流對應於在該觸發時間值的該反制值。
在一操作中，根據通過該致動器的一電流之一方向及量值而選擇該輸出終端。
在一操作中，用於控制一致動器之方法進一步包含：運算該反EMF之一共振週期；及運算該反EMF之一DC分量。
在一操作中，根據該共振週期來運算該觸發時間值。
在一操作中，該用於控制一致動器之方法進一步包含：計數一觸發時期，該觸發時期結束於該觸發時間值；及在該觸發時期結束時產生一啟動信號。
在一操作中，該觸發時期開始於下列之一者：一所偵測之最大峰值及一所偵測之最小峰值。
在又另一態樣中，一種能夠用一致動器執行自動聚焦之成像系統包含：一影像信號處理器；一相機模組，其耦合至該影像信號處理器，該相機模組包含：一影像感測器，其耦合至該影像信號處理器，其中該影像感測器傳輸影像資料至該影像信號處理器；及一控制電路，其耦合至該影像信號處理器且經組態以接收來自該影像信號處理器之一目標位置，其中該控制電路包含：一信號產生器，其經組態以在一輸出終端處傳輸一輸出信號；其中該輸出信號表示在一第一時間之該目標位置及在一第二時間之一反制值；一驅動電路，其耦合至該信號產生器及該致動器，該驅動電路包含：一第一輸出終端；及一第二輸出終端；其中該驅動電路接收該輸出信號且經組態以回應於該輸出信號而施加一驅動信號至該致動器；一選擇器電路，其耦合至：該信號產生器之該輸出終端；該第一輸出終端；及該第二輸出終端；其中該選擇器電路經組態以回應於該目標位置而選擇該第一輸出終端及該第二輸出終端之一者；及一數位信號處理電路，其耦合至該選擇器電路且經組態以：運算由該致動器所引發一反EMF之一峰對峰值；根據該峰對峰值運算該反制值；及運算該反EMF之一DC分量。
根據一實施例中，該數位信號處理電路進一步：運算該反EMF之一共振週期；及根據該共振週期來運算一觸發值。
根據一實施例中，該成像系統進一步包含：一放大器電路，其耦合於該選擇器電路之一輸出與該數位信號處理電路之一輸入之間，該放大器電路包含一第一終端及一第二終端，其中該選擇器電路之該輸出耦合至該第一終端；及一數位類比轉換器，其包含一輸入終端及一輸出終端，其中該輸入終端耦合至該數位信號處理電路，且該輸出終端耦合至該放大器電路之該第二終端。
在一實施例中，該數位信號處理電路進一步經組態以在一觸發時期結束時產生一啟動信號。
在一實施例中，該驅動器電路在該觸發時期結束時施加對應於該反制值之一電流。
上文已描述關於具體實施例之效益、其他優點及問題解決方案。然而，任何效益、優點、問題解決方案或可引起任何特定效益、優點或解決方案發生或變得更顯著的任何元件不應視為關鍵、必要、或基本的特徵或組件。
用語「包含(comprises, comprising)」、或其任何變化型，係旨在提及非排他性的包括，使得包含一系列元素的程序、方法、物品、組成物、或設備不僅包括述及的彼等元素，但是也可包括未明確列出或這種程序、方法、物品、組成物、或設備固有的其他元素。在本技術之實踐中使用之上述結構、配置、應用、比例、元件、材料、或組件之其他組合及/或修改（除了彼等未明確述及的以外）可改變或以其他方式特別調適於特定環境、製造規格、設計參數或其他操作需求，而未悖離本技術之一般原理。
本技術已參照例示性實施例於上文描述。然而，可對例示性實施例做出變化與修改而不脫離本技術的範圍。此等與其他改變或修改係旨在包括在如下列申請專利範圍所表達的本技術的範圍內。
100‧‧‧成像系統；裝置105‧‧‧相機模組110‧‧‧致動器115‧‧‧鏡頭模組120‧‧‧控制電路125‧‧‧影像感測器130‧‧‧影像信號處理器(ISP)135‧‧‧鏡頭205‧‧‧放大器電路210‧‧‧第一數位類比轉換器(DAC)215‧‧‧類比數位轉換器(ADC)220‧‧‧數位濾波器225‧‧‧數位信號處理電路；DC運算電路230‧‧‧波形特性偵測器；波形特性電路235‧‧‧暫存器245‧‧‧DAC驅動器250‧‧‧驅動電路255‧‧‧數位信號處理(DSP)電路260‧‧‧切換器；選擇器電路；選擇電路265‧‧‧運算放大器266‧‧‧第二電阻器267‧‧‧第一電阻器275‧‧‧信號產生器300‧‧‧邏輯單元305‧‧‧控制器310‧‧‧第一電晶體315‧‧‧第二電晶體320‧‧‧第三電晶體325‧‧‧第四電晶體330‧‧‧電流感測電阻器335‧‧‧第一輸出340‧‧‧第二輸出345‧‧‧電感器350‧‧‧電阻器800‧‧‧步驟805‧‧‧步驟810‧‧‧步驟815‧‧‧步驟900‧‧‧步驟905‧‧‧步驟910‧‧‧步驟915‧‧‧步驟920‧‧‧步驟925‧‧‧步驟930‧‧‧步驟935‧‧‧步驟940‧‧‧步驟945‧‧‧步驟950‧‧‧步驟960‧‧‧步驟970‧‧‧步驟980‧‧‧步驟985‧‧‧步驟1005‧‧‧步驟1010‧‧‧步驟1015‧‧‧步驟1600‧‧‧步驟1605‧‧‧步驟1610‧‧‧步驟1615‧‧‧步驟1620‧‧‧步驟1625‧‧‧步驟CM‧‧‧反制值DM‧‧‧直接移動OUT1‧‧‧第一輸出終端OUT2‧‧‧第二輸出終端P1‧‧‧最大峰；第一最大峰P2‧‧‧第一最小峰P3‧‧‧第二最大峰P4‧‧‧第二最小峰P5‧‧‧第三最大峰P5P-P‧‧‧峰對峰值S1‧‧‧輸出信號S2‧‧‧輸出信號SDR‧‧‧驅動信號SW‧‧‧切換器T1‧‧‧第一時期T2‧‧‧第二時期TM‧‧‧第二時期結束Tope‧‧‧觸發時間值Tpos‧‧‧目標位置Trp‧‧‧共振週期V3‧‧‧峰對峰值Vact‧‧‧致動器電壓Ve‧‧‧反EMF分量VM‧‧‧操作電位；源電壓VSS‧‧‧操作電位Vuron‧‧‧電晶體導通電壓
本技術的更完整理解可藉由參考詳細說明且同時結合下列說明性圖式來考慮而得到。在下列圖式中，相似的元件符號在整個圖式中係指類似的元件及步驟。 圖1代表性地繪示根據本技術一例示性實施例之一成像系統； 圖2係根據本技術一例示性實施例之自動聚焦控制系統的方塊圖； 圖3係根據本技術一例示性實施例之一自動聚焦系統的電路圖，其中一電流自一第二輸出終端流動至一第一輸出終端； 圖4係根據本技術一例示性實施例之自動聚焦系統的電路圖，其中該第一輸出終端經選擇且無電流流動； 圖5係根據本技術一例示性實施例之自動聚焦系統的電路圖，其中電流自該第一輸出終端流動至該第二輸出終端； 圖6係根據本技術一例示性實施例之一自動聚焦系統的電路圖，其中該第二輸出終端經選擇且無電流流動； 圖7係根據本技術一例示性實施例之一驅動電路的電路圖； 圖8係根據本技術一例示性實施例之一信號濾波操作的流程圖； 圖9係根據本技術一例示性實施例之一波形特性偵測器操作的流程圖； 圖10係根據本技術一例示性實施例之DC運算操作的流程圖； 圖11A係表示根據一習知先前技術裝置之鏡頭相對於一目標位置之位移的一輸出波形； 圖11B係表示根據本技術一例示性實施例之鏡頭相對於一目標位置之位移的一輸出波形； 圖12A係表示根據一習知先前技術裝置之利用一單向型致動器使鏡頭相對於一目標位置之位移的一輸出波形； 圖12B係表示根據本技術一例示性實施例之利用一單向型致動器使鏡頭相對於一目標位置之位移的一輸出波形； 圖13A係表示根據一習知先前技術裝置之利用一雙向型致動器使鏡頭相對於一目標位置之位移的一輸出波形； 圖13B係表示根據本技術一例示性實施例之利用一雙向型致動器使鏡頭相對於一目標位置之位移的一輸出波形； 圖14係根據本技術一例示性實施例之一信號產生器的方塊圖； 圖15係表示鏡頭相對於一目標位置之位移、一反EMF、及一DAC碼的輸出波形；及 圖16係根據本技術一例示性實施例之一致動器控制操作的流程圖。
105‧‧‧相機模組
110‧‧‧致動器
120‧‧‧控制電路
130‧‧‧影像信號處理器(ISP)
205‧‧‧放大器電路
210‧‧‧第一數位類比轉換器(DAC)
215‧‧‧類比數位轉換器(ADC)
220‧‧‧數位濾波器
225‧‧‧DC運算電路
230‧‧‧波形特性偵測器
235‧‧‧暫存器
245‧‧‧DAC驅動器
250‧‧‧驅動電路
255‧‧‧數位信號處理(DSP)電路
260‧‧‧切換器；選擇器電路；選擇電路
265‧‧‧運算放大器
266‧‧‧第二電阻器
267‧‧‧第一電阻器
275‧‧‧信號產生器

Claims (10)

  1. 一種能夠控制一致動器之電路，其具有一驅動電路且回應於一目標位置，其特徵在於包含： 一數位信號處理電路，其耦合至該驅動電路且經組態以： 測量由該致動器所引發之一反電動勢(EMF)之波形特性；且 根據該反EMF運算一反制值；及 一選擇器電路，其耦合至該驅動電路，其中該選擇器電路經組態以根據該目標位置而選擇性地耦合該驅動電路之一第一輸出終端及一第二輸出終端之一者至該數位信號處理電路； 其中該電路經組態以根據該反制值來操作該致動器。
  2. 如請求項1之電路，其中該數位信號處理電路包含： 一數位濾波器，其包含： 一低通濾波器；及 一高通濾波器； 一波形特性電路，其經組態以運算該反EMF之一共振週期及一峰對峰值之至少一者；及 一DC運算電路，其經組態以運算該反EMF之一DC分量。
  3. 如請求項2之電路，其中該數位信號處理電路進一步經組態以： 根據該共振週期來運算一觸發時間值；及 計數一觸發時期，該觸發時期結束於該觸發時間值。
  4. 如請求項3之電路，其中： 該波形特性電路經組態以偵測： 一最大峰值；及 一最小峰值；且 該觸發時期開始於所偵測之該最大峰值及該最小峰值之一者。
  5. 如請求項3之電路，其中： 該數位信號處理電路進一步經組態以在一觸發時期結束時產生一啟動信號；且 該驅動電路回應於所運算之該反制值而在該觸發時期結束時施加一電流至該致動器。
  6. 如請求項1之電路，其中該數位信號處理電路進一步： 運算該反EMF之一共振週期；且 根據該共振週期運算一觸發時期，其中該觸發時期開始於該反EMF之一最大峰及一最小峰之一者；且 根據該反EMF之一峰對峰值來運算該反制值。
  7. 一種用於控制一致動器之方法，其特徵在於包含： 選擇性地耦合複數個驅動電路輸出終端中具有一反電動勢(EMF)之一者至一數位信號處理電路； 運算該反EMF之一峰對峰值； 根據所運算之該峰對峰值來運算一反制值； 運算一觸發時間值；及 施加一電流至該致動器，該電流對應於在該觸發時間值的該反制值。
  8. 如請求項7之用於控制一致動器之方法，其進一步包含： 運算該反EMF之一共振週期； 運算該反EMF之一DC分量；及 根據該共振週期來運算該觸發時間值。
  9. 如請求項7之用於控制一致動器之方法，其進一步包含： 計數一觸發時期，該觸發時期結束於該觸發時間值；及 在該觸發時期結束時產生一啟動信號。
  10. 如請求項9之用於控制一致動器之方法，其中該觸發時期開始於所偵測之一最大峰值及所偵測之一最小峰值之一者。
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