一种音圈马达驱动方法及用于其的装置与流程

1.本发明涉及音圈马达驱动技术，特别涉及控制音圈马达驱动摄像模组的镜头快速聚焦的技术。


背景技术：

2.电子设备广泛被社会应用，如手机，笔记本电脑，平板电脑等设备基本都配备了摄像模组方便客户更为便捷的进行拍照或摄影，对于此类数码摄像机来说，音圈马达（voice coil motor，vcm）是摄像模组的重要核心，其用来驱动镜头进行移动，完成相机的对焦。而自动对焦（auto focus，af）为当前最常用的相机对焦技术，其主要通过接受vcm驱动芯片输出的驱动电流产生一个沿光轴方向的力移动镜头的位置，通过电流的变化以及绝对值实现镜头的加速、减速以及定位等，实现快速的自动对焦。
3.图1表示摄像模组于镜头自动对焦过程中的位置示意图。如图1所示，当vcm驱动芯片输出的驱动电流未达到镜头31开始产生位移所需的电流值之前，镜头31会完全落在摄像模组的底座32上（对应标号a的图）；当所述驱动电流已达到镜头32开始产生位移所需的电流值时，镜头31开始脱离摄像模组的底座32而移动（对应标号b的图）；随着所述驱动电流逐渐增加，镜头31会移动到af控制驱动的初始位置（对应标号c的图）；最后，镜头31移动到聚焦要求的目标位置以完成af驱动（对应标号d的图）。反之，镜头31在完成af驱动后回到底座32上即完成镜头归位。
4.无论是执行a到d或是d到a的过程中，镜头处在接近b位置时往往会发生相较其他过程更大的噪声。现有技术中都会针对这个阶段的噪声问题，给出一个较小变化的线性电流（电流斜率）抑制噪声，但是过小的电流斜率又会影响摄像模组切换模式的时间，使得由a到d的过程和由d到a的过程时间加长。
5.有鉴于此，本发明提供一种音圈马达驱动方法，可以有效地抑制噪声且加速镜头的移动以尽快达到摄像模组的不同模式的切换，改善用户在使用摄像模组时的体验。


技术实现要素：

6.本发明的目的旨在解决为了减少镜头经过启动点时的噪声而导致摄像模组整体聚焦时间增加的问题。
7.本发明的另一目的在于减少摄像模组于不同模式之间切换的所需时间。
8.为了实现上述目的，本发明提供一种音圈马达驱动方法，用于控制音圈马达驱动摄像模组的镜头移动。所述音圈马达驱动方法包括以下步骤：响应摄像模式启动命令而对所述音圈马达施加初始电流值，其中所述初始电流值小于所述镜头开始产生位移所需的电流值；对所述音圈马达施加自所述初始电流值起以第一斜率线性增加至第一电流拐点的电流，其中所述第一电流拐点对应的电流值大于所述镜头开始产生位移所需的电流值；以及对所述音圈马达施加自所述第一电流拐点起以第二斜率线性增加至启动电流值的电流，其中所述启动电流值定义为所述镜头移动至自动聚焦控制的初始位置所需的电流值，且所述
第一斜率的绝对值小于所述第二斜率的绝对值。
9.进一步，本发明的音圈马达驱动方法还包括以下步骤：响应已选定的自动聚焦控制模式对所述音圈马达施加自所述启动电流值起增加至目标电流值的电流，其中所述目标电流值定义为所述镜头移动至自动聚焦控制的目标位置所需的电流值。
10.进一步，所述第一斜率及所述第二斜率均为正值。进一步，所述第一电流拐点介于所述镜头开始产生位移的初始启动位置所需的电流值与所述镜头移动至自动聚焦控制的初始位置所需的电流值之间。
11.进一步，本发明的音圈马达驱动方法还包括以下步骤：响应摄像模式关闭命令而对所述音圈马达施加自所述目标电流值起减少至所述启动电流值的电流；对所述音圈马达施加自所述启动电流值起以第三斜率线性减少至第二电流拐点的电流，其中所述第二电流拐点对应的电流值大于所述镜头开始产生位移所需的电流值；对所述音圈马达施加自所述第二电流拐点起以第四斜率线性减少至所述初始电流值的电流，其中所述第三斜率的绝对值大于所述第四斜率的绝对值；以及停止对所述音圈马达施加初始电流值。
12.进一步，所述第三斜率及所述第四斜率均为负值。
13.进一步，所述第二电流拐点介于所述镜头移动至自动聚焦控制的初始位置所需的电流值与所述镜头开始产生位移的初始启动位置所需的电流值之间。
14.进一步，所述第一电流拐点对应的电流值等于所述第二电流拐点对应的电流值。
15.为了实现上述目的，本发明还提供一种音圈马达驱动装置，应用如前所述的音圈马达驱动方法，所述音圈马达驱动装置应用于具有摄像模组的电子设备以控制所述摄像模组的音圈马达而驱动镜头移动以控制音圈马达驱动摄像模组的镜头移动。所述音圈马达驱动装置包括：控制单元，依据摄像模式启动命令或摄像模式启动命令产生对应的音圈马达控制信号；数模转换器，用于将所述音圈马达控制信号转换为模拟信号；以及驱动单元，依据所述模拟信号产生施加至所述音圈马达的对应电流。
16.根据上述方案，本发明可以在保持噪声减低的基础上，进一步驱动镜头快速地移动以完成自动聚焦控制或镜头复位，更快地实现摄像模组不同模式之间的切换等效果。
17.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是摄像模组于镜头自动对焦过程中的位置示意图。
19.图2是本发明的音圈马达驱动装置的方块示意图。
20.图3是本发明的音圈马达驱动方法于不同模式切换过程中的电流-时间关系图。
21.图4是本发明的音圈马达驱动方法应用于摄像模式启动过程的流程图。
22.图5是本发明的音圈马达驱动方法应用于摄像模式关闭过程的流程图。
23.10-音圈马达驱动装置；11-控制单元；12-数模转换器；
13-驱动单元；20-音圈马达；30-摄像模组；31-镜头；32-底座；s1~s8-步骤。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.在本说明书的描述中，参考术语「一个实施例」、「一些实施例」、 「示例」、「具体示例」、或「一些示例」等的描述意指结合所述的实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
26.在本说明书的描述中，参考术语「第一」或「第二」等类似序数词主要是用以区分或指涉相同或类似的组件或结构，且不必然隐含此等组件或结构在空间或时间上的顺序。应了解的是，在某些情形或组态下，序数词可以交换使用而不影响本发明的实施。
27.请参考图2，是本发明的音圈马达驱动装置的方块示意图。如图2所示，本发明提供一种音圈马达驱动装置10，通过控制音圈马达以驱动摄像模组的镜头移动，而达到摄像模组的摄像模式与正常模式之间的快速切换。本发明的音圈马达驱动装置10可应用于具有摄像模组的电子设备，例如手机，笔记本电脑，平板电脑等，且摄像模组可包括底座、镜头及音圈马达。本发明的音圈马达驱动装置10主要电性连接电子设备的摄像模组的音圈马达及操作界面，通过操作界面接收命令以相应控制摄像模组的镜头移动。
28.本发明的音圈马达驱动装置10包括控制单元11、数模转换器12及驱动单元13，且数模转换器12电性连接控制单元11及驱动单元13。控制单元11依据所接收的摄像模式启动命令或摄像模式关闭命令而产生对应的音圈马达控制信号，并传送至数模转换器12。其中控制单元11内可预先储存音圈马达控制信号的处理程序，以便接收前述命令时产生对应的音圈马达控制信号。此处控制单元11可为处理器或微处理器。数模转换器12用于将所接收的音圈马达控制信号转换为模拟信号，并传送至驱动单元13。驱动单元13则依据所接收的模拟信号产生施加至音圈马达的对应电流，以促使音圈马达驱动镜头相对于底座移动。此处驱动单元13可为驱动电路或芯片。
29.请一并参考图1、图3至图5，其中图3是本发明的音圈马达驱动方法于不同模式切换过程中的电流-时间关系图，图4是本发明的音圈马达驱动方法应用于摄像模式启动过程的流程图，图5是本发明的音圈马达驱动方法应用于摄像模式关闭过程的流程图。如图3所示，本发明的音圈马达驱动方法用于控制音圈马达驱动摄像模组的镜头移动，而针对摄像模式的切换过程主要可以区分为摄像模式启动过程（0~t4）以及摄像模式关闭过程（t5~t9）。于摄像模式启动过程中，摄像模组由正常工作情况下切换到摄像模式，此时镜头经历
了如图1中的a
→b→c→
d的位置移动过程，使得镜头由完全落在底座上到慢慢脱离底座，再到af控制的初始位置，最后到达af控制的目标位置，以完成自动聚焦。于摄像模式关闭过程中，摄像模组由摄像模式切换回正常工作模式，此时镜头经历了如图1中的d
→c→b→
a的位置移动过程，使得由af控制的目标位置回到af控制的初始位置，再慢慢返回接近底座，最后由内部弹片停止伸缩而着陆到底座上，完成镜头归位。
30.以下针对本发明的音圈马达驱动方法的各个步骤进行逐一说明。如图3及图4所示，本发明的音圈马达驱动方法包括以下步骤：步骤s1：响应摄像模式启动命令而对所述音圈马达施加初始电流值，其中所述初始电流值小于所述镜头开始产生位移所需的电流值。
31.当摄像模组尚未切换至摄像模式之前，驱动单元13的输出电流为0（对应图3中t为0的时刻，也就是原点位置），此时镜头处在图1的位置a，完全坐落在底座上而未移动，且弹片未受到洛伦兹力作用。当电子设备接收到摄像模式启动命令时，电子设备开始由正常模式切换为摄像模式，此时驱动单元13会响应摄像模式启动命令而对音圈马达施加一个预设的初始电流值i0（对应图3中的时刻t0）。此处初始电流值i0定义为小于镜头开始产生位移所需的电流值，也就是说，在提供初始电流值i0的状态下，镜头尚无法被驱动而产生位移。由于初始电流值i0较小，此时镜头尚未相对于底座移动，使得摄像模组不会产生模组噪声。
32.步骤s2：对所述音圈马达施加自所述初始电流值起以第一斜率线性增加至第一电流拐点的电流，其中所述第一电流拐点大于所述镜头开始产生位移所需的电流值。
33.于前述步骤s1对音圈马达施加的电流达到初始电流值i0后，驱动单元13会开始输出一个以第一斜率k1线性增加的电流，且第一斜率k1为正值。首先，随着时间经过，在时刻t1时，驱动芯片输出电流值为i1，此时镜头开始移动到图1的位置b而达到与底座脱离的临界点。由于镜头以一个较小斜率的线性电流经过位置b，可以降低音圈马达产生的噪声。此处第一斜率k1的值会根据不同规格的音圈马达而改变，保证其产生的噪声较低。
34.于前述输出电流值达到i1后，镜头已经开始脱离底座，接着驱动芯片输出的电流仍持续以第一斜率k1线性增加，直到电流值达到预设的第一电流拐点p1，此时为时刻t2。在设计上，第一电流拐点p1会对应一个设定的电流值i2，且第一电流拐点p1对应的电流值i2会大于所述镜头开始产生位移所需的电流值（即电流值i1），以保证镜头在此状态下完全脱离摄像模组的底座。同样地，此处第一电流拐点p1对应的电流值i2会根据不同规格的音圈马达而改。并且第一电流拐点p1对应的电流值i2会小于镜头移动至自动聚焦控制的初始位置所需的电流值（即启动电流值i3）。
35.步骤s3：对所述音圈马达施加自所述第一电流拐点起以第二斜率线性增加至启动电流值的电流，其中所述启动电流值定义为所述镜头移动至自动聚焦控制的初始位置所需的电流值，且所述第一斜率的绝对值小于所述第二斜率的绝对值。
36.于前述步骤s2对音圈马达施加的电流达到第一电流拐点p1后，驱动单元13会增加输出的线性电流的斜率，开始输出一个以第二斜率k2线性增加的电流，直到电流值达到预设的启动电流值i3。此处第二斜率k2为正值，且第一斜率k1的绝对值小于第二斜率k2的绝对值。其中启动电流值i3定义为镜头移动至自动聚焦控制的初始位置所需的电流值。由于在时刻t2后，镜头已经脱离摄像模组的底座，此时采用一个较大斜率的线性电流不会增加摄像模组的噪声，且可以减少由第一电流拐点i2到启动电流值i3的时间，从而可以减少摄
像模组由正常模式切换到摄像模式的时间。当电流值于时刻t3达到启动电流值i3时，此时镜头达到图1的位置c，即镜头达到自动聚焦控制的初始位置，使得镜头可以开始进行自动聚焦控制。
37.由此可知，本发明在t2时刻增加一个电流斜率的拐点，当驱动单元13输出的电流达到对应电流拐点的预设值i2后，通过增加线性电流的斜率，使得输出电流更快达到启动电流值i3，一方面不影响摄像模组的噪声，另一方面在不影响af控制的同时，减小摄像模组整体自动聚焦的时间。
38.本发明的音圈马达驱动方法还包括步骤s4：响应已选定的自动聚焦控制模式对所述音圈马达施加自所述启动电流值起增加至目标电流值的电流，其中所述目标电流值定义为所述镜头移动至自动聚焦控制的目标位置所需的电流值。
39.于前述步骤s3对音圈马达施加的电流达到启动电流值i3后，电子设备开始执行自动聚焦控制。用户可预先针对电子设备内建的多个自动聚焦控制模式中选定其中一种作为主要的自动聚焦控制模式，例如直接控制模式、多步控制模式、线性控制模式等。当电子设备开始执行自动聚焦控制时，驱动单元13会依据已选定的自动聚焦控制模式对音圈马达施加自启动电流值起至目标电流值的电流，其中目标电流值定义为镜头移动至自动聚焦控制的目标位置所需的电流值。前述驱动单元13所施加的电流的增加幅度会随着客户选择不同的自动聚焦控制模式而作相应调整，避免电流于达到启动电流值i3后继续保持以第二斜率k2线性增加而影响已选择的自动聚焦控制过程。有关不同的自动聚焦控制模式对应的电流控制属于周知技术，在此不多加赘述。
40.如图3所示，在本发明的一个实施例中，当摄像模组开始执行自动聚焦控制时，驱动单元13会自启动电流值i3起减小输出的线性电流的斜率，开始输出一个以第一设定斜率ka线性增加的电流，直到电流值达到预设的目标电流值i4。此处第一设定斜率ka为正值，且第一设定斜率ka小于第二斜率k2。当驱动单元13输出的电流于时刻t4达到目标电流值i4时，即表示镜头移动到图1的位置d，此时镜头完成自动聚焦控制过程。
41.进一步，在本发明中，第一电流拐点p1介于镜头开始产生位移的初始启动位置所需的电流值（对应前述输出电流值i1）与所述镜头移动至自动聚焦控制的初始位置所需的电流值（对应启动电流值i3）之间。
42.如图3及图5所示，在本发明的一个实施例中，本发明的音圈马达驱动方法还包括以下步骤：步骤s5：响应摄像模式关闭命令而对所述音圈马达施加自所述目标电流值起减少至所述启动电流值的电流。
43.于前述步骤s4后，驱动单元13会持续输出目标电流值i4以维持镜头的自动聚焦控制，此时镜头处在图1的位置d。当摄像模组接收到摄像模式关闭命令时（对应图3中的时刻t5），电子设备开始由摄像模式切换回正常模式，此时电子设备会响应摄像模式关闭命令而使得驱动单元13依据已选定的自动聚焦控制模式对音圈马达施加自目标电流值起减少至启动电流值的电流，以结束自动聚焦控制。前述驱动单元13所施加的电流的减少幅度会随着客户选择不同的自动聚焦控制模式而作相应调整，此部分同样属于周知技术，在此不多加赘述。
44.如图3所示，在本发明的一个实施例中，当电子设备结束自动聚焦控制时，驱动单
元13会自目标电流值i4起对音圈马达施加一个以第二设定斜率kb线性减少的电流，使得镜头开始归位而朝向底座移动，直到电流值达到预设的启动电流值i3。此处第二设定斜率kb为负值。当驱动芯片输出电流于时刻t6降低到启动电流值i3时，镜头移动到图1的位置c，即自动聚焦控制的初始位置；也就是说，在时刻t5~t6之间的电流控制方式通常会依据客户先前已选择不同的自动聚焦控制模式而改变。
45.步骤s6：对所述音圈马达施加自所述启动电流值起以第三斜率线性减少至第二电流拐点的电流，其中所述第二电流拐点对应的电流值大于所述镜头开始产生位移所需的电流值。
46.于前述步骤s5对音圈马达施加的电流降到启动电流值i3后，驱动单元13会开始输出一个以第三斜率k3线性减少的电流，直到电流值降到预设的第二电流拐点p2。在设计上，第二电流拐点p2会对应一个设定的电流值。此处第三斜率k3为负值。由于在时刻t6后，镜头已经离开自动聚焦控制的初始位置，此时采用一个较小斜率（负值）的线性电流可以减少由启动电流值i3到第二电流拐点p2的时间，从而可以减少摄像模组由摄像模式切换到正常模式的时间，且此时因为镜头尚未触碰到摄像模组的底座，使得这个预设的第三斜率k3不会造成大的模组噪声。而当电流值于时刻t7即达到第二电流拐点p2。在本发明的一个实施例中，前述第一电流拐点p1对应的电流值等于第二电流拐点p2对应的电流值（即均为电流值i2），但本发明不以此为限，第一电流拐点p1对应的电流值也可以相异于第二电流拐点p2对应的电流值。此外，第二电流拐点p2对应的电流值大于所述镜头开始产生位移所需的电流值。
47.步骤s7：对所述音圈马达施加自所述第二电流拐点起以第四斜率线性减少至所述初始电流值的电流，其中所述第三斜率的绝对值大于所述第四斜率的绝对值。
48.于前述步骤s6对音圈马达施加的电流降到第二电流拐点p2后，驱动单元13会增加输出的线性电流的斜率，开始输出一个以第四斜率k4线性减少的电流，直到电流值降到初始电流值i0。此处第四斜率k4为负值，且第三斜率k3的绝对值大于第四斜率k4的绝对值。首先，随着时间经过，在时刻t8时，驱动芯片输出电流值降为i1，此时镜头移动到图1的位置b而开始接触到摄像模组的底座。由于镜头以一个较大斜率（负值）的线性电流经过位置b，使得镜头缓慢地落在摄像模组的底座，以降低音圈马达产生的噪声。
49.于前述输出电流值降到i1后，镜头已经开始接触底座，接着驱动芯片输出的电流仍持续以第四斜率k4线性减少，直到电流值达到初始电流值i0，此时为时刻t9。在设计上，第二电流拐点p2对应的电流值i2会大于所述镜头开始产生位移所需的电流值（即电流值i1），以保证镜头在此状态下尚未接触到摄像模组的底座，避免产生不必要的噪声。并且第二电流拐点p2对应的电流值i2会小于镜头移动至自动聚焦控制的初始位置所需的电流值（即启动电流值i3）。
50.步骤s8：停止对所述音圈马达施加初始电流值。
51.于前述步骤s7对音圈马达施加的电流降到初始电流值i0后，此时镜头已经不再移动，但内部弹片依然受到洛伦兹力的作用，因此直接控制驱动单元13停止对所述音圈马达施加初始电流值后，镜头会处于图1的位置a，且弹片回到初始位置，以完成模式切换而使镜头归位。
52.由此可知，本发明在t7时刻增加一个电流斜率的拐点，从af控制的初始位置到达
拐点的电流斜率较小（负值），从拐点到经过位置b的电流斜率增加（负值）。一方面减小摄像机模组整体切换时间；另一方面同时不影响摄像机模组的噪声。
53.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。