一种镜头驱动的闭环控制装置的制作方法

本实用新型涉及摄像装置领域，特别是涉及一种镜头驱动的闭环控制装置。

背景技术：

随着摄像元件技术的发展，人们对镜头自动对焦的精度以及速度的要求越来越高，因此对对焦镜头的驱动装置有着更高的要求。现有对焦镜头大都是采用步进电机进行驱动，通过光遮断器来检测透镜群组位置，这是一种开环控制方式。这种方法存在如下缺陷，开环控制通过光遮断器检测位置从而无法做到对透镜组实际的位置实时检测反馈，常使透镜群组不能移动到设计的位置，从而影响镜头的性能效果。并且步进电机驱动精度差，转速低，扭矩小且无法达到真正的低噪；光遮断器也存在由于外界因素引起的受光感光度的变化从而使检测的信号时间有偏差。

技术实现要素：

本实用新型旨在克服现有摄像装置的至少一个缺陷，提供一种镜头驱动的闭环控制装置，具有高精度准确的位置检测效果，保证透镜组移动位置的准确性，保证镜头的性能效果。

为此，本实用新型提出了一种镜头驱动的闭环控制装置，包括可沿光轴移动的透镜组，以及驱动所述透镜组移动的驱动装置，特别地，还包括：

第一位置检测装置，配置成检测所述透镜组是否移动到初始位置；

第二位置检测装置，配置成实时检测所述透镜组在所述光轴方向上的位置，且在所述第一位置检测装置检测到所述透镜组移动到所述初始位置时，所述第二位置检测装置检测出的位置为零点位置，否则为实时位置；和

控制装置，与所述第一位置检测装置、所述第二位置检测装置和所述驱动装置电连接；且所述控制装置配置成：

在所述透镜组需要移动时，使所述驱动装置带动所述透镜组进行前期移动，以及使所述第一位置检测装置进行检测；

在所述第一位置检测装置检测到所述透镜组处于所述初始位置时，使所述第二位置检测装置进行检测；以及

根据所述实时位置、所述零点位置和所述透镜组的目标位置控制所述驱动装置，以闭环控制所述透镜组的后期移动，以及控制所述驱动装置的停止。

优选地，在所述透镜组需要移动时，使所述驱动装置根据固定的速度模式带动所述透镜组进行前期移动；且

根据所述实时位置和所述零点位置控制所述驱动装置时，使所述驱动驱动装置实时调整所述驱动装置的驱动速度。

优选地，所述第一位置检测装置包括光遮断器。

优选地，所述第二位置检测装置包括磁位置检测装置，包括安装于所述透镜组上的磁条，以及与所述磁条相对应的磁感应器。

优选地，所述驱动装置包括直流电机；

所述第一位置检测装置和所述第二位置检测装置沿所述透镜组的周向方向依次设置。

本实用新型的镜头驱动的闭环控制装置中，先利用开环控制透镜组的移动，后利用闭环控制透镜组的移动，具有高精度准确的位置检测效果，保证透镜组移动位置的准确性，保证镜头的性能效果。进一步地，采用直流电机驱动，速度更快且可承受高负载，实用性更强。而且进一步地，在原有的遮光器检测位置的基础上增加了磁位置检测装置，可实时输出透镜组位置数据，从而达到高精度准确的检测效果。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的镜头驱动的闭环控制装置的示意性结构图；

图2是图1所述镜头驱动的闭环控制装置中位置检测装置的示意性结构图；

图3是图2所示结构的示意性局部结构剖面图；

图4是第二位置检测装置的信号输出放大处理的示意图；

图5是信号的正规化处理的示意图；

图6为利萨如图形示意图；

图7为反正切函数示意图；

图8是根据本实用新型一个实施例的镜头驱动的闭环控制方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的镜头驱动的闭环控制装置的示意性结构图。如图1所示并参考图2和图3，本实用新型实施例提供了一种镜头驱动的闭环控制装置包括可沿光轴移动的透镜组20，以及驱动透镜组20移动的驱动装置30。透镜组20可包括群组框，保证透镜组20沿光轴移动的导轴。特别地，还包括第一位置检测装置40、第二位置检测装置50和控制装置。控制装置可具有数据存储中心60，或者控制装置连接有数据存储中心60。

第一位置检测装置40也可被称为检测装置A，可配置成检测透镜组20是否移动到初始位置。第二位置检测装置50也可被称为检测装置B，可配置成实时检测透镜组20在光轴方向上的位置，且在第一位置检测装置40检测到透镜组20移动到初始位置时，第二位置检测装置50检测出的位置为零点位置，否则为实时位置。控制装置可与第一位置检测装置、第二位置检测装置50和驱动装置30电连接。控制装置配置成：在透镜组20需要移动时，使驱动装置30带动透镜组20进行前期移动，以及使第一位置检测装置40进行检测；在第一位置检测装置40检测到透镜组20处于初始位置时，使第二位置检测装置50进行检测；以及根据实时位置、零点位置和透镜组20的目标位置控制驱动装置30，以闭环控制透镜组20的后期移动，以及控制驱动装置30的停止。

在本实用新型的一些优选地实施例中，在透镜组20需要移动时，使驱动装置30根据固定的速度模式带动透镜组20进行前期移动。根据实时位置和零点位置控制驱动装置30时，实时调整驱动装置30的驱动速度。

驱动装置30包括直流电机31和电机控制部32。一般镜头中所使用的步进马达存在驱动精度差，转速低，扭矩小且无法达到真正的低噪等缺点，DC马达，即直流电机31，运行时所产生的噪声小且运行速度快，磨耗低，寿命长。

第一位置检测装置40包括光遮断器41。光遮断器41具有发光组件、受光组件，以及安装于群组框上的遮光条。当透镜组20移动到初始位置时，发光组件的光线被遮住，当受光组件变成遮光状态时，电信号发生变化，从而可以检测到透镜组20的初始位置。

第二位置检测装置50包括磁位置检测装置。磁位置检测装置包括安装于透镜组20上的磁条52，以及与磁条52相对应的磁感应器51。磁条52安装于群组框上。第一位置检测装置40和第二位置检测装置50沿透镜组20的周向方向依次设置。

如图4至图7所示，在本实用新型的一些实施例中，磁条52上设有沿直线交替带有S极与N极，磁感应器51根据磁条52上的N极与S极生成的磁场输出两相模拟信号到信号处理部。所述的N极与S极为一个周期，定义一个周期的长度为dμm。当DC电机驱动透镜组20移动时，设置在透镜组20上的磁条52与透镜组20同步移动从而与磁感应器51的位置发生变化，此时磁感应器51输出具有约90°的相位差的A相与B相的正弦波与余弦波信号，即两相模拟信号。磁感应器51的输出端与放大电路相连接，放大电路分别放大来自磁感应器51的两相模拟信号。由放大电路处理后的放大传感器信号被输出到信号处理部。

如上所述输出的两相信号会因为外界因素的影响使得两相波形的中心轴发生偏差，为了便于后期数据的处理，信号处理部会对所输出的两相信号进行正规化处理。如图5所示，设最初的输出的信号A相信号的中心值为a1，峰峰值为ap；B相信号的中心值为b1，峰峰值为bp，设定中心值为0，单峰值绝对值为1，可根据如下公式进行正规化处理，a’＝2*(a-a1)/ap；b’＝2*(b-b1)/bp。其中a’、b’为正规化后A相与B相信号曲线上所对应的值；a、b为A相与B相初始波形函数上的值。

将A相与B相信号的峰峰值定为1，函数可以简化表达为ya＝sinkt和yb＝coskt(k为正数)，利用函数特性sin²+cos²＝1，可将两条曲线合并为利萨如图形，一个周期长度d对应一个以1为半径的圆周。根据预设定的判别基准上限和下限的位置(安装间隙在100μm～200μm之间)以及圆周的圆度筛选出合格的镜头进行下一步分析，不合格的需要重新调节磁条52和磁感应器51的精度。

对上述精度判定OK的镜头做如下运算可得出相对移动量。已简化的函数ya＝sinkt和yb＝coskt(k为正数)作除法运算的F＝tankt(k为正数)，周期减半为d/2，再将F函数作反函数运算，得出反正切图形如图7所示。如上所述可通过反正切函数计算出相应的一点距离，得到所述实时位置相对于所述零点位置总的移动距离为n*d/2+d/(2π)*C+d/4；其中计d/2为个反正切函数上的一周期循环，n表示反正切函数上n个周期循环，C为反正切函数上最终所在位置数值(C＝atan(sinkt/coskt)；当coskt＝0时，定义C＝π/2)。进一步地，可将所得数值记为数据3，数据3可为实时位置，并记录于数据存储中心60。

在本实用新型的一些实施例中，如上所述的数据存储中心60，可记透镜组20的目标位置为数据1，数据1为提前已经存储于数据存储中心60的数据。透镜组20在初始化过程中，第一位置检测装置40检测透镜组20移动到初始位置时，即达到规定条件时，第二位置检测装置50所记录的位置信息为数据2，即零点位置为数据2。初始化完成后，即由开环控制转变为闭环控制，此时透镜组20的位置信息由第二位置检测装置50进行检测，第二位置检测装置50所记录的透镜组20位置信息为上述数据3。

如上所述的数据3与数据1进行对比，当数据3与数据1之间的差值在精度允许范围内时，即所述实时位置与所述目标位置之间的差值小于或等于预设值时，则由控制装置控制DC电机停止运动。若数据3与数据1之间位置信息差异过大，则由控制装置控制DC电机继续运动，直到到达目标位置。

另一方面，本实用新型还提供了一种镜头驱动的闭环控制方法，其包括如下步骤：

接收透镜组20移动信号。

使驱动装置30带动透镜组20进行前期移动，以及使第一位置检测装置40进行检测。

在第一位置检测装置40检测到透镜组20移动到初始位置时，使第二位置检测装置50进行检测，且第二位置检测装置50此时检测出的位置为零点位置。

第二位置检测装置50检测透镜组20在光轴方向上的实时位置，并根据实时位置、零点位置和透镜组20的目标位置控制驱动装置30，以闭环控制透镜组20的后期移动，以及控制驱动装置30的停止。

优选地，使驱动装置30根据固定的速度模式带动透镜组20进行前期移动；且

根据实时位置和零点位置控制驱动装置30时，使驱动驱动装置30实时调整驱动装置30的驱动速度。

优选地，第一位置检测装置40包括光遮断器41；第二位置检测装置50包括磁位置检测装置，包括安装于透镜组20上的磁条52，以及与磁条52相对应的磁感应器51。磁感应器51与放大电路和信号处理部相连接，且放大电路将磁感应器51输出的两相模拟信号进行放大并输送至信号处理部；两相模拟信号的一个周期的长度为d。信号处理部对放大后的两相模拟信号进行正规化处理，后转化为利萨如图形，后通过反正切函数计算，得到实时位置相对于零点位置总的移动距离为n*d/2+d/(2π)*C+d/4；其中，计d/2为个反正切函数上的一周期循环，n表示反正切函数上n个周期循环，C为反正切函数上最终所在位置数值。

优选地，在实时位置与目标位置之间的差值小于或等于预设值时，停止驱动装置30。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。