音圈電機的控制方法及鏡頭對焦系統的製作方法

2023-04-26 15:06:56

專利名稱：音圈電機的控制方法及鏡頭對焦系統的製作方法
技術領域：
本發明系有關一種音圈電機的控制方法，尤指一種應用在鏡頭對焦系統的音圈電機的控制方法。
背景技術：
如圖1所示，在鏡頭對焦系統中，控制電路10控制音圈馬達12的線圈電流IL，以控制鏡頭14的位置。在音圈電機12中，彈簧16的一端固定，另一端連接可移動的電磁鐵 18，在電磁鐵18的另一側有磁鐵20，線圈電流IL經過電磁鐵18的線圈22產生磁力與磁鐵 20交互作用，因此可藉控制線圈電流IL的大小前後移動電磁鐵18。鏡頭14與電磁鐵18 連動，因此可藉移動電磁鐵18而調整鏡頭14的位置。當要前後移動鏡頭14時，控制電路 10改變線圈電流IL的大小，因而改變電磁鐵18的磁力大小，造成彈簧16瞬間受力，藉由磁力和彈簧力量的平衡來決定鏡頭14的位移d。然而，參照圖1及圖2，當線圈電流IL瞬間變動大小A，彈簧16會產生大振幅的諧振，此諧振的振幅隨時間逐漸變小，因而造成鏡頭14 前後擺動，直到經過一段時間後，彈簧16的諧振力量消逝，鏡頭14才穩定下來。因此，每次移動鏡頭14，都需要等待一段很長的對焦時間。目前已知改善諧振的方法是減緩線圈電流IL的變動斜率，以減少彈簧16瞬間受力的能量，縮減彈簧16諧振的振幅。不過，由於線圈電流IL的變動斜率固定，當鏡頭14需要的位移d較大時，線圈電流IL的變動時間也會相對較長。近來鏡頭14的體積越來越小， 重量也越來越輕，使得彈簧16受到少量的作用力便會有較大振幅的諧振現象產生，因此需要更緩和的線圈電流IL的變動斜率以減少彈簧16的瞬間受力，導致音圈電機12需要更久的時間才能達到穩態。因此，一種能有效抑制彈簧諧振，加快音圈電機穩定的控制方法，乃為所冀。

發明內容
本發明的目的之一，在於提出一種抑制音圈電機的彈簧諧振的控制方法。本發明的目的之一，在於提出一種加快音圈電機穩定的控制方法。本發明的目的之一，在於提出一種縮短對焦時間的鏡頭對焦系統。根據本發明，一種音圈電機的控制方法系將該音圈電機的線圈電流的總變動量分割為多次變動，每次變動的時間為該音圈電機的彈簧諧振周期的二分之一。根據本發明，一種鏡頭對焦系統包括音圈電機及控制電路。該控制電路將該音圈電機的線圈電流的總變動量分割為多次變動，每次變動的時間為該音圈電機的彈簧諧振周期的二分之一。藉由彈簧諧振的特性，本發明可大幅降低彈簧的諧振程度，使音圈電機快速穩定， 進而縮短對焦時間。


圖1為鏡頭對焦系統的示意圖；圖2為習知的音圈電機的控制方法及其產生的鏡頭位移的示意圖；圖3A為本發明改善音圈電機的彈簧諧振的第一實施例的示意圖；圖;3B為圖3A的控制方法在η = 1時的示意圖；圖3C為圖3Α的控制方法在η = 2時的示意圖；圖4為圖3Α的控制方法抑制彈簧諧振的示意圖；圖5為圖3Α的控制方法得到的鏡頭位移的示意圖；圖6Α為本發明改善音圈電機的彈簧諧振的第二實施例的示意圖；圖6Β為圖6Α的控制方法在η = 1時的示意圖；圖6C為圖6Α的控制方法在η = 2時的示意圖；圖7為圖6Α的控制方法抑制彈簧諧振的示意圖；圖8Α為本發明改善音圈電機的彈簧諧振的第三實施例的示意圖；圖8Β為圖8Α的控制方法在η = 1時的示意圖；圖8C為圖8Α的控制方法在η = 2時的示意圖；以及圖9為圖8Α的控制方法抑制彈簧諧振的示意圖。主要元件符號說明10控制電路12音圈電機14 鏡頭16 彈簧18電磁鐵20 磁鐵22 線圈24彈簧的諧振波形26彈簧的諧振波形28彈簧的諧振波形30彈簧的諧振波形32彈簧的諧振波形34彈簧的諧振波形36彈簧的諧振波形38彈簧的諧振波形40彈簧的諧振波形42彈簧的諧振波形44彈簧的諧振波形
具體實施例方式參照圖2，就一個既定的音圈電機而言，其彈簧的諧振具有特定的諧振周期Tres， 本發明將利用此特性抑制音圈電機的彈簧諧振。圖3A系本發明改善音圈電機的彈簧諧振的第一實施例的示意圖。參照圖1及圖3A，當要移動鏡頭14時，所需要的線圈電流IL的總變量為A，控制電路10會把A分成2n+l 次變動，η為正整數，每次變動的時間為彈簧16的諧振周期Tres的二分之一。在此實施例中，第1次及第2η+1次變動的電流變動量為A/如，其餘變動的電流變動量皆為Α/2η。例如， 參照圖:3Β，在η = 1時，線圈電流IL的變動次數為3，第1次及第3次變動的電流變動量為 Α/4，第2次變動的電流變動量為Α/2。若η = 2，如圖3C所示，線圈電流IL分為5次變動， 第1次及第5次變動的電流變動量為Α/8，第2 4次變動的每次電流變動量為Α/4。η的值由設計者決定，可以是固定的，也可以是不固定的。圖4說明圖3Α的控制方法抑制彈簧諧振的原理。以η = 1為例，在時間tl時，線圈電流IL第1次變動，電流變動量為A/4，如波形M所示，此次變動將使彈簧16產生振幅為Ampll的諧振；在時間t2時，線圈電流IL第2次變動，電流變動量為A/2，如波形沈所示，此次變動將使彈簧16產生振幅為Ampl2的諧振；在時間t3時，線圈電流IL第3次變動，電流變動量為A/4，如波形觀所示，此次變動將使彈簧16產生振幅為Ampl3的諧振。由於第1次及第3次變動的電流變動量皆為A/4，第2次變動的電流變動量為A/2，因此振幅 Ampll = Amp 13 = (Ampl2)/2。參照圖4，以T3期間為例，波形M的振幅為+AmpllJ^B沈的振幅為_Ampl2，波形28的振幅為+Ampl3，所有波形的振幅相互抵消，結果如圖5所示，彈簧16幾乎沒有振蕩，因此鏡頭14在被移動至設定位置後，幾乎是立即穩定。圖6A系本發明改善音圈電機的彈簧諧振的第二實施例的示意圖。參照圖1及圖 6A，當要移動鏡頭14時，所需要的線圈電流IL的總變量為A，控制電路10把A分成2(n+l) 次變動，η為正整數，每次變動的時間為彈簧16的諧振周期Tres的二分之一，第1次及第 2(η+1)次變動的電流變動量為Α/2(2η+1)，其餘變動的電流變動量都為ΑΛ2η+1)。如圖6Β 所示，在η = 1時，線圈電流IL的變動次數為4，第1次及第4次變動的電流變動量為Α/6， 第2次及第3次變動的電流變動量皆為Α/3。在圖6C中，η = 2，線圈電流IL分為6次變動，第1次及第6次變動的電流變動量為Α/10，第2 5次變動的每次電流變動量為Α/5。圖7系在圖6Α的控制方法中各彈簧諧振彼此抵消的示意圖，以η = 1為例，在時間tl時，線圈電流IL第1次變動，電流變動量為A/6，如波形30所示，此次變動將使彈簧 16產生振幅為Amp21的諧振；在時間t2時，線圈電流IL第2次變動，電流變動量為A/3，如波形32所示，此次變動將使彈簧16產生振幅為Amp22的諧振；在時間t3時，線圈電流IL 第3次變動，電流變動量為A/3，如波形34所示，此次變動將使彈簧16產生振幅為Amp23 的諧振；在時間t4時，線圈電流IL第4次變動，電流變動量為A/6，如波形36所示，此次變動將使彈簧16產生振幅為AmpM的諧振。由於第1次及第4次變動的電流變動量皆為 A/6，第2次及第3次變動的電流變動量皆為A/3，因此振幅Amp21 = Amp24 = (Amp22) /2 = (Amp23) /2。以T4期間為例，波形30的振幅為_Amp21，波形32的振幅為+Amp22，波形34 的振幅為_Amp23，波形36的振幅為+Amp24，所有波形的振幅相互抵消，因此彈簧16幾乎沒有振蕩。圖8A系本發明改善音圈電機的彈簧諧振的第三實施例的示意圖。參照圖1及圖 8A，當要移動鏡頭14時，所需要的線圈電流IL的總變量為A，控制電路10把A分成2η次變動，η為正整數，每次變動的時間為彈簧16的諧振周期Tres的二分之一，每次變動的電流變動量皆為Α/2η。在η = 1時，如圖8Β所示，線圈電流IL的變動次數為2，每次變動的電流變動量為Α/2。在η = 2時，如圖8C所示，線圈電流IL分為4次變動，每次變動的電流變動量為A/4。圖9系在圖8A的控制方法中各彈簧諧振彼此抵消的示意圖，以η = 2為例，在時間tl時，線圈電流IL第1次變動，電流變動量為A/4，如波形38所示，此次變動將使彈簧16 產生振幅為Amp31的諧振；在時間t2時，線圈電流IL第2次變動，電流變動量為A/4，如波形40所示，此次變動將使彈簧16產生振幅為Amp32的諧振；在時間t3時，線圈電流IL第 3次變動，電流變動量為A/4，如波形42所示，此次變動將使彈簧16產生振幅為Amp33的諧振；在時間t4時，線圈電流IL第4次變動，電流變動量為A/4，如波形44所示，此次變動將使彈簧16產生振幅為Amp34的諧振。由於每次變動的電流變動量皆為A/4，因此振幅Amp31 =Amp32 = Amp33 = AmpiM。以T4期間為例，波形38的振幅為_Amp31，波形40的振幅為 +Amp32，波形42的振幅為_Amp33，波形44的振幅為+Amp34，所有波形的振幅相互抵消，因此彈簧16幾乎沒有振蕩。上述的三種控制方法是本發明的較佳實施例，本發明並不限於這三種控制方法， 只要是將線圈電流的總變量分割為多次變動，每次變動的時間為彈簧諧振周期的二分之一，都在本發明的範疇內。
權利要求
1.一種音圈電機的控制方法，其特徵在於，所述的方法包括下列步驟(A)得知所述的音圈電機的線圈電流的總變動量；以及(B)將所述的總變動量分割為2n+l次變動，每次變動的時間為所述的音圈電機的彈簧諧振周期的二分之一，η為正整數，第1次及第2η+1次變動的電流變動量為所述的總變量的1/4η，其餘變動的電流變動量為所述的總變量的1/2η。
2.—種音圈電機的控制方法，其特徵在於，所述的方法包括下列步驟(A)得知所述的音圈電機的線圈電流的總變動量；以及(B)將所述的總變動量分割為2(η+1)次變動，每次變動的時間為所述的音圈電機的彈簧諧振周期的二分之一，η為正整數，第1次及第2(η+1)次變動的電流變動量為所述的總變量的l/2(2ri+l)，其餘變動的電流變動量為所述的總變量的1Λ2Π+1)。
3.—種音圈電機的控制方法，其特徵在於，所述的方法包括下列步驟(A)得知所述的音圈電機的線圈電流的總變動量；以及(B)將所述的總變動量分割為2η次變動，每次變動的時間為所述的音圈電機的彈簧諧振周期的二分之一，η為正整數，每次變動的電流變動量為所述的總變量的1/2η。
4.一種鏡頭對焦系統，其特徵在於，所述的系統包括音圈電機；以及控制電路連接所述的音圈電機，以控制所述的音圈電機的線圈電流；其中，要使所述的線圈電流產生一總變動量時，所述的控制電路將所述的總變動量分割為多次變動，每次變動的時間為所述的音圈電機的彈簧諧振周期的二分之一。
全文摘要
本發明公開了一種音圈電機的控制方法，將該音圈電機的線圈電流的總變動量分割為多次變動，每次變動的時間為該音圈電機的彈簧諧振周期的二分之一，因而大幅降低該彈簧的諧振程度，使該音圈電機快速穩定。該控制方法應用在鏡頭對焦系統，可縮短對焦時間。
文檔編號H02P31/00GK102468803SQ20101053438
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月5日 優先權日2010年11月5日
發明者許慶勳, 黃弘安 申請人:天鈺科技股份有限公司