專家深入解析:手機鏡頭的閉環式馬達內部構造
發布時間:2015-08-07 責任編輯:echolady
【導讀】shoujijingtoudebihuanshimadazuoweixinxingjishu,zaishoujijingtoudesuduheduijiaojingdushangyoulemingxiandexiaoguo。suirantigaoleduijiaojingduyusudunenggoujianqingpaisheguochengzhongdedoudong,zengjiayonghutiyan,danshichengxiangzhiliangbuguangyaokaobihuanshimadalaishixian。benwenjiulaishenrulejieyixiashoujijingtouzhongdebihuanshimada。
這裏的閉環應當是close(d) loop的意思,也就是close loop VCM,本身不算多新鮮的東西,很早在製造業就有應用。攜帶電話方麵,最早應該是是三星電機的產品,在Galaxy S4zhizhongyingyong。zuijinsihuyoujijiaguochanchangjiazaichaozuo,youturanchulaile。guanyuzhuangzhilebihuanshimadashexiangtouchengxiangzhegewenti,lilunshangbihuandehejiaojingdugenggao,suduyegengkuai,huiyouyiding 的優勢,但是一般來說鏡頭的素質由鏡頭本身決定,並不會有什麼改變,隻是出片率更高一些。

一般來說鏡頭馬達使用的是步進馬達,驅動步進馬達時兩端加的電壓通常是這樣

如果負載恒定,電流恒定情況下馬達會按照下圖方式轉動

但是由於各種原因影響(負載變化,電壓變化,慣性原因,總之一般都會發生),電機轉動的位置並不像上圖這麼理想化,我們把這種情況叫做失步
為了降低這種事件的發生我們檢測電流,調整占空比/頻率,為什麼通過檢測電流就可以保證基本準確呢?原因見下圖(因為是收集到的圖片,沒改文字,請忽略下圖中的所有文字)
但是由於各種原因影響(負載變化,電壓變化,慣性原因,總之一般都會發生),電機轉動的位置並不像上圖這麼理想化,我們把這種情況叫做失步
為了降低這種事件的發生我們檢測電流,調整占空比/頻率,為什麼通過檢測電流就可以保證基本準確呢?原因見下圖

這樣我們就可以較為精確的控製電機轉動角度了
可ke以yi看kan到dao,如ru果guo鏡jing頭tou中zhong使shi用yong這zhe樣yang的de馬ma達da控kong製zhi電dian路lu,對dui電dian機ji轉zhuan動dong角jiao度du可ke以yi控kong製zhi得de更geng精jing確que,從cong而er可ke以yi實shi現xian更geng快kuai的de對dui焦jiao,也ye就jiu是shi說shuo使shi用yong閉bi環huan馬ma達da控kong製zhi可ke以yi提ti高gao對dui焦jiao速su度du,對dui於yu成cheng像xiang有you沒mei有you影ying響xiang呢ne,有you,但dan影ying響xiang不bu大da,原yuan因yin為wei如ru果guo對dui焦jiao速su度du慢man的de話hua,軟ruan件jian在zai一yi定ding時shi間jian內nei無wu法fa精jing確que對dui焦jiao時shi可ke能neng會hui犧xi牲sheng對dui焦jiao精jing度du,告gao訴su相xiang機ji,己ji經jing對dui好hao焦jiao了le。
[page]
什麼是閉環式馬達鏡頭,有何特點,如何影響對焦速度和成像質量?
一般和音圈馬達匹配的有一個驅動Driver IC,統稱驅動IC。這裏實際上討論的是電機的私服係統,所謂開環和閉環是自動控製中的兩個相當基礎的概念,閉環的意思簡單說就是利用反饋控製。
音(yin)圈(quan)馬(ma)達(da)本(ben)身(shen)是(shi)不(bu)知(zhi)道(dao)什(shen)麼(me)時(shi)候(hou)開(kai)始(shi),而(er)又(you)運(yun)動(dong)到(dao)哪(na)裏(li)結(jie)束(shu)的(de),需(xu)要(yao)驅(qu)動(dong)來(lai)處(chu)理(li)和(he)控(kong)製(zhi),所(suo)謂(wei)的(de)開(kai)閉(bi)環(huan)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)針(zhen)對(dui)驅(qu)動(dong)來(lai)說(shuo)的(de),但(dan)因(yin)為(wei)驅(qu)動(dong)和(he)馬(ma)達(da)不(bu)分(fen)家(jia),所(suo)以(yi)通(tong)稱(cheng)也(ye)無(wu)所(suo)謂(wei)。

音(yin)圈(quan)電(dian)機(ji)本(ben)質(zhi)上(shang)說(shuo)是(shi)一(yi)種(zhong)直(zhi)線(xian)電(dian)機(ji),和(he)其(qi)他(ta)電(dian)機(ji)相(xiang)比(bi)有(you)一(yi)些(xie)特(te)點(dian),原(yuan)理(li)之(zhi)類(lei)的(de)這(zhe)裏(li)篇(pian)幅(fu)有(you)限(xian)簡(jian)單(dan)敘(xu)述(shu)一(yi)下(xia),簡(jian)單(dan)說(shuo)就(jiu)是(shi)馬(ma)達(da)所(suo)處(chu)的(de)環(huan)境(jing)之(zhi)中(zhong)有(you)一(yi)個(ge)小(xiao)型(xing)強(qiang)磁(ci)場(chang),而(er)馬(ma)達(da)內(nei)部(bu)有(you)線(xian)圈(quan),線(xian)圈(quan)通(tong)電(dian)之(zhi)後(hou)亦(yi)會(hui)產(chan)生(sheng)磁(ci)場(chang),如(ru)此(ci)便(bian)可(ke)以(yi)運(yun)動(dong),至(zhi)於(yu)攜(xie)帶(dai)上(shang)的(de)CCM,VCM AF的時候是把對焦鏡組安置在線圈內部的。
然後傳統AF的時候大致是這樣的,驅動對對焦鏡組的移動距離是不知道的,攜帶上的DSP或者ISP在不同的位置計算對焦評價值(如MTF、對比度等),等到這個評價值滿足條件的時候記錄下線圈內電流,整個行程結束後返回剛才記錄下來剛才的電流,再次供給VCM線圈,就可以穩定合焦了。
閉環AF馬達的基礎和上述基本是一樣的,不太相同的地方在於穩定速度更快。
這點要得益於現在的傳感器,電機的控製或者伺服都離不開傳感器,目前的閉環或者OIS VCM上是用的是霍爾(Hall)chuanganqi,yuanlilaizihuoerxiaoying,zhelijiubuxushule,zhiyaozhidaozhegechuanganqikeyicedingcichangzhongdegaosizhijinerjinyibucedingwutideweizhi,youquedianyeyouyoudianbijiaokekaojingduhaixingjiukeyile。
霍爾傳感器是位置傳感器,可以通過感應磁場強度得到到轉子(一般是包圍對焦鏡組的線圈)的de位wei置zhi,也ye就jiu是shi說shuo利li用yong位wei置zhi傳chuan感gan器qi的de音yin圈quan馬ma達da是shi知zhi道dao線xian圈quan所suo處chu的de位wei置zhi的de,而er之zhi前qian的de時shi候hou我wo們men能neng知zhi道dao隻zhi是shi電dian流liu,等deng到dao再zai次ci輸shu入ru電dian流liu的de時shi候hou線xian圈quan是shi隻zhi管guan運yun動dong,運yun動dong的de位wei置zhi未wei必bi和he上shang次ci評ping價jia值zhi達da標biao的de時shi候hou一yi模mo一yi樣yang。
有(you)了(le)霍(huo)爾(er)傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)後(hou)我(wo)們(men)就(jiu)可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)的(de)問(wen)題(ti),但(dan)抱(bao)歉(qian)這(zhe)個(ge)是(shi)別(bie)人(ren)的(de)事(shi)情(qing),也(ye)沒(mei)公(gong)開(kai)的(de)必(bi)要(yao),但(dan)希(xi)望(wang)諸(zhu)君(jun)能(neng)注(zhu)意(yi)到(dao),即(ji)使(shi)同(tong)樣(yang)是(shi)閉(bi)環(huan)策(ce)略(lve),但(dan)不(bu)同(tong)的(de)策(ce)略(lve)是(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)影(ying)響(xiang)的(de)(比如雙閉環就會比單閉環更精確但開銷也更大)。大體上泛泛而言,是利用霍爾傳感器感知剛才提到的0和maxweizhichudecichangqiangdu,baocunzaiqudongzhizhong,duijiaojingzuyundongzhongwomennengjixuceliangdaoyidongweizhichudecichangqiangdu,jiangzhegeqiangdufanhuigeiqudong,qudonggenjufanhuizhidedaozhengfuwucha,zhihouwomenzaiquliyongzhengfuwuchakongzhixianquan(實際上是對焦鏡組)的de移yi動dong方fang向xiang和he速su度du,就jiu可ke以yi較jiao為wei精jing確que且qie快kuai速su的de合he焦jiao。如ru果guo將jiang對dui焦jiao鏡jing組zu放fang置zhi在zai中zhong間jian位wei置zhi之zhi間jian判pan斷duan移yi動dong方fang向xiang由you於yu運yun動dong距ju離li變bian短duan,也ye可ke以yi得de到dao較jiao高gao的de效xiao率lv。
霍爾傳感器實際上也可以在支持OIS的CCM之中應用,但這裏關係不大。
在CCM的AF問題上,大體是是開環VCM -》閉環VCM -》 MEMS這個路線下去,以前的開環AFwentishibijiaofeishijian,yinweijingzuzaiyundongdaoweizhideshihoubuhuimashangtingzhi,huiyinweiguanxingdengyinsuzaiyuxiangweizhishanghuangdong,suoyixuyaoyigewendingshijianzhihoucainengweichi(請回憶阻尼震蕩曲線);而理論上閉環VCM由於自帶反饋控製,這個時間要短的多,而且停在預想位置領域上的概率要比開環高得多,也就是一般宣傳的速度快、精度高(雖然大多數情況下他兩是一對矛盾的存在)。
但(dan)有(you)陽(yang)光(guang)的(de)地(di)方(fang)就(jiu)一(yi)定(ding)會(hui)有(you)陰(yin)影(ying),這(zhe)個(ge)技(ji)術(shu)的(de)開(kai)銷(xiao)比(bi)較(jiao)大(da),首(shou)先(xian)是(shi)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)可(ke)靠(kao)的(de)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi),其(qi)次(ci)是(shi)由(you)於(yu)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)出(chu)現(xian),需(xu)要(yao)和(he)驅(qu)動(dong)有(you)信(xin)息(xi)交(jiao)流(liu),傳(chuan)統(tong)的(de)兩(liang)個(ge)觸(chu)點(dian)必(bi)然(ran)不(bu)夠(gou)用(yong),再(zai)次(ci)是(shi)驅(qu)動(dong)要(yao)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)存(cun)儲(chu)和(he)即(ji)使(shi)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)能(neng)力(li),而(er)且(qie)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)需(xu)要(yao)用(yong)軟(ruan)件(jian)實(shi)現(xian),雖(sui)然(ran)編(bian)寫(xie)不(bu)算(suan)很(hen)難(nan),但(dan)好(hao)的(de)策(ce)略(lve)和(he)程(cheng)序(xu)也(ye)有(you)難(nan)度(du),何(he)況(kuang) CCM是有體積限製的,需要微型化,這就導致閉環VCM目前隻有一些廠家能生產,三星電機使用過WithusVision的驅動,其他廠家比如 Mitsumi和TDK也有能力生產閉環VCM,但這些廠家一般又不生產鏡組,需要自己去聯係鏡組廠家(比如大立光、玉晶光、關東美辰等)。
閉(bi)環(huan)式(shi)馬(ma)達(da)引(yin)進(jin)了(le)檢(jian)測(ce)電(dian)流(liu),相(xiang)當(dang)於(yu)多(duo)了(le)個(ge)負(fu)反(fan)饋(kui)的(de)控(kong)製(zhi)手(shou)段(duan),使(shi)鏡(jing)頭(tou)內(nei)的(de)透(tou)鏡(jing)托(tuo)架(jia)的(de)每(mei)次(ci)移(yi)位(wei)更(geng)精(jing)準(zhun),那(na)肯(ken)定(ding)能(neng)減(jian)少(shao)透(tou)鏡(jing)來(lai)回(hui)移(yi)動(dong)的(de)次(ci)數(shu),也(ye)就(jiu)提(ti)高(gao)對(dui)焦(jiao)速(su)度(du)。
至(zhi)於(yu)對(dui)焦(jiao)速(su)度(du)能(neng)提(ti)高(gao)多(duo)少(shao),很(hen)難(nan)說(shuo)。畢(bi)竟(jing)沒(mei)這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)之(zhi)前(qian),很(hen)多(duo)高(gao)端(duan)相(xiang)機(ji)合(he)焦(jiao)也(ye)挺(ting)快(kuai)的(de),同(tong)樣(yang)的(de)機(ji)械(xie)架(jia)構(gou)下(xia),在(zai)於(yu)成(cheng)像(xiang)設(she)備(bei)本(ben)身(shen)的(de)機(ji)加(jia)工(gong)精(jing)密(mi)度(du),這(zhe)是(shi)主(zhu)要(yao)因(yin)素(su)。手(shou)機(ji)鏡(jing)頭(tou),成(cheng)本(ben)的(de)原(yuan)因(yin),鏡(jing)頭(tou)托(tuo)架(jia)等(deng)的(de)精(jing)密(mi)度(du)想(xiang)必(bi)也(ye)就(jiu)那(na)麼(me)回(hui)事(shi)。
另(ling)外(wai),成(cheng)像(xiang)質(zhi)量(liang)這(zhe)個(ge)說(shuo)法(fa)很(hen)寬(kuan)泛(fan),如(ru)果(guo)改(gai)進(jin)後(hou)的(de)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)使(shi)鏡(jing)頭(tou)內(nei)的(de)透(tou)鏡(jing)托(tuo)架(jia)的(de)每(mei)次(ci)移(yi)位(wei)更(geng)精(jing)準(zhun),那(na)麼(me)合(he)焦(jiao)精(jing)準(zhun)度(du)也(ye)相(xiang)應(ying)提(ti)高(gao)了(le),算(suan)是(shi)提(ti)高(gao)了(le)成(cheng)像(xiang)質(zhi)量(liang)吧(ba)。
相關閱讀:
馬達控製:加速和減速的設計關鍵
知識普及:SMC智能馬達控製器的特點和功能
工業自動化方案:傳感器技術及馬達控製的實現
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 貿澤EIT係列新一期,探索AI如何重塑日常科技與用戶體驗
- 算力爆發遇上電源革新,大聯大世平集團攜手晶豐明源線上研討會解鎖應用落地
- 創新不止,創芯不已:第六屆ICDIA創芯展8月南京盛大啟幕!
- AI時代,為什麼存儲基礎設施的可靠性決定數據中心的經濟效益
- 矽典微ONELAB開發係列:為毫米波算法開發者打造的全棧工具鏈
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
Future
GFIVE
GPS
GPU
Harting
HDMI
HDMI連接器
HD監控
HID燈
I/O處理器
IC
IC插座
IDT
IGBT
in-cell
Intersil
IP監控
iWatt
Keithley
Kemet
Knowles
Lattice
LCD
LCD模組
LCR測試儀
lc振蕩器
Lecroy
LED
LED保護元件
LED背光



