[发明专利]音圈电机传感器和控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种音圈电机位移传感器。本发明也涉及一种音圈电机控制器。本发明也涉及一种用于相机的镜头聚焦音圈电机控制器。更进一步地，本发明涉及一种确定音圈电机的位移的方法。

背景技术

许多消费电子产品，如移动电话，包括照相功能。一般的，该种相机包括自动聚焦(AF)功能。自动聚焦要求对镜头组精确的目标控制，以使得照相机能聚焦在目标对象上并提供清晰的影象。对于AF系统，使用音圈电机(Voice Coil Motors(VCM))来控制镜头组的位置是非常常见的。音圈电机由于其小尺寸、低成本和易实现的优点被广泛的使用。应当理解的是，音圈电机也广泛应用于其他电子设备中的定位或启动元件。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供一种音圈电机位移传感器，所述传感器被配置为将预定频率下的交替的测量信号施加于音圈电机，该传感器被配置为用音圈电机两端的电压和流经音圈电机的电流的测量来确定预定频率下该音圈电机的阻抗，以及用该阻抗和预定的位移-阻抗函数来估算该音圈电机的位移。

用交替的测量信号和音圈电机的电压和电流参数的测量值可以确定音圈电机的位移，是有益的。音圈电机通常是由直流电输入信号驱动的，已经发现应用交替的测量信号能够更精确的确定电机的位移，而不会对电机的操作带来不利的影响。传感器因此能使用测量信号和预定函数来确定音圈电机的阻抗和电感，从而确定电机的位移的估计值。

该测量信号可能包含低振幅(也许与施加到电机的输入信号相比)和高频率(超过2kHz)信号，除输入信号之外，该测量信号被施加到音圈电机或者驱动电路。该测量信号提供交替的信号，用于传感器的测量，目的是确定音圈电机在特定位移的阻抗。

该测量信号可能包含预定频率的声调。该测量信号可能具有可听范围之外的频率。该测量信号可能具有大于2kHz的频率。该测量信号可能具有大于音圈电机谐振频率四倍频程的频率。该频率的测量信号可能对于避免不需要的VCM运动是有利的。例如，VCM的谐振频率通常是在50到150Hz之间的范围内。应当理解的是，阻抗-位移关系必须在为测量信号选择的频率范围内被可靠测量。

该测量信号可能包含多个音调，每个音调具有不同的频率。测量信号可以包含噪音，该噪音在预定频率范围内被引入到输入信号。

根据本发明的第二个方面，提供一种用于控制相机的音圈电机的音圈电机控制器，所述控制器包括本发明的第一个方面所述的音圈电机位移传感器，该控制器被配置为用该传感器确定的估计的位移来控制音圈电机的位移。

电机控制器可以使用闭环反馈技术来控制音圈电机，是有利的。它改进了操作的准确度和速度。电机控制器仅仅要求传感器的使用，该传感器测量音圈电机两端的电压和流过音圈电机的电流，以确定估计的位移，这样的成本效益是好的。电机控制器不需要其他传感器的输入，例如霍尔传感器或者位置传感器，能够通过传感器测量的电压和电流的值得到估计的位置。已经发现，通过使用音圈电机的电感对于用交替测量信号得到的位移的依赖性，可以改进音圈电机位置的控制。操作中，音圈电机基本由直流电或者低频驱动电流驱动，因此用于各个音圈电机的位移-阻抗函数的特性可以预先被执行和存储。位移-阻抗函数可能包含位移和音圈阻抗的查找表，当控制器确定阻抗时，它可能参考此查找表。可以理解的是，音圈电机可能被用于控制相机的音圈电机，它也可能同样的被用于其他电子设备中用于安置元件的其他VCM。

音圈电机控制器可能被配置为施加输入信号到音圈电机，以驱动它到目标位移。该输入信号可能包含直流电输入信号。因而，该电机控制器可能初步确定例如距离自动聚焦控制器的目标位移，其包括把与音圈电机相关联的镜头组移动到特别的位置的指令。这可能把图像带入到焦点或者用于寻找能使图片进入焦点的镜头组的位置。

音圈电机控制器可能被配置为结合输入信号和传感器的交替的测量信号，用于提供到音圈电机。因此，由传感器确定的估计位移可能发生在VCM的正常操作中。

电机控制器被配置为接收所需要的位置，例如透镜组距离自动焦点控制器所需要的距离，该电机控制器被配置为确定所述输入信号的值，以驱动所述音圈电机达到与所需要的位置相应的目标位移。

电机控制器可能被配置为被配置为基于目标位移和估计位移的差值修改输入信号。音圈电机控制器可以使用传感器基于最初的输入信号来确定音圈电机的位移的准确性，是有利的。如果与目标位移有偏差，输入信号可以基于反馈修改输入信号，来移动音圈电机，以便更精确的采用目标位置。