透镜驱动器AD9822用于改进高分辨率照相模块的性

引言
您可能知道您的照相手机内有照相模块；但是它可能已经过时或者它并不是很昂贵，但它能够拍照。如果您拍摄某位正在犯罪的人，但最终获得的是模糊的图像——不论是由于分辨率不够、聚焦差或者曝光过程中的抖动——这种照片无法被法庭采用。但通常来说这种照相模块的分辨率和性能改进很快。在2000年三星公司发布了SCH-V200，这是一款30万像素的照相手机。在2003年NTT DoCoMo公司发布了1.3-MP P505iS，这是首款自动聚焦130万像素照相手机。去年索尼爱立信公司发布了2-MP K750i，这是多数人认可的首款自动聚焦的200万像素真正照相手机。在2006年三星公司发布了SCH-B600，这是一款1000万像素的照相手机!

目前所谓的“分辨率演进”正在推动照相模块的发展。为了充分利用提高的分辨率，有效快速地自动聚焦（AF）必须适应像素的增加。随着自动聚焦逐渐成为一种标准功能，不断提高的分辨率将要求提高照相功能，例如光学缩放、快门控制和图像稳定性（见图1）。

图1. 到2008年照相手机和透镜驱动器市场预测

上述许多功能中的一个关键要素是能够迅速地移动透镜以达到最佳聚焦。透镜驱动器能够响应数字控制信号提供适当移动透镜的功率驱动能力。下面我们将讨论透镜驱动器的作用，介绍两种有用的新产品，以及对市场中未来透镜驱动器的考虑。

图2示出数码相机（DSC）¹的通用框图或信号链。经过透镜投射到CMOS或CCD（电源耦合器件）传感器的图像经过扫描并且施加到模拟前端（AFE）²处理器³，AFE放大和调理原始视频信号并将其转换为数字信号。例如，AD9822⁴是一款适合CCD图像处理应用的完整的14 bit模拟信号处理器，它的三通道体系结构适合对彩色CCD阵列三路输出进行采样和调理。一旦图像被转换为数字形式，就可对它编辑、下载或存储和进一步处理以便适合照相机操作，例如γ校正、对闪光灯的灵敏度调整以及用于聚焦的透镜驱动。除了这些基本的功能单元，其它的传感器可测量透镜位置、光强、温度、加速度和角速度（这些最终会影响图像的稳定性）——并且电机和执行机构能够控制快门、中性滤光片（NDF）、光圈和透镜盖。

照相手机与DSC
照相手机是当今世界增长最快的消费类市场并且在今后几年仍会持续增长。这些模块的尺寸和成本非常重要，但此外，用户对真正照相机的性能要求越来越严格。事实上，新的照相手机和DSC之间的性能会聚几年前就已经出现。

高分辨率DSC很容易以低成本提供，但是它的技术不能直接移植到手机上。为什么？它们的要求相当不同。DSC的首要和最重要的功能是照相——而手机的主要功能是打电话。内部包含的照相模块是附加功能之一，但它不能大幅度地增加成本——或增大手机的体积。此外，对照相模块有几项功耗限制：大幅度减少通话时间的照相模块从来都不会成功。

透镜驱动器
透镜驱动器控制执行机构，它可前后移动透镜组以调整分辨率通常大于两百万象素的照相手机的聚焦和（或）放大倍率。

图2. DSC信号链

较低分辨率的相机通常不需要自动聚焦，因此它们不需要透镜驱动器。除了自动聚焦外，一些较高分辨率的相机会使用透镜驱动器定位透镜用于使图像稳定性。图3示出透镜驱动器和其大部分可能的输入和输出。

图3. 透镜驱动器大部分可能的输入输出

通常，DSC使用数字步进电机作为执行机构；步进电机具有鲁棒性，容易驱动的特性，所以可用来驱动自动聚焦（AF）和缩放透镜 执行机构。步进电机的另一个优点是在完成透镜移动之后便能达到所要求的聚焦或放大倍率，所以无需再提供功率保持透镜位置。但是当前DSC中采用的步进电机体积较大，成本很高，机构复杂，噪音大，速度慢以及功耗大，这些问题都趋向于使得当前的一些步进电机不适合用于手机中的照相模块。此外，随着照相手机增加的功能越来越多，要求高集成度的空间限制问题越来越明显——这是当前步进电机技术的一个严重缺点。

新兴的执行机构技术基于压电材料，压电材料种类繁多。压电执行机构的结构简单、它能够使机构快速移动并且功耗很低。该机构可用于AF和缩放应用，并且不需要保持力在透镜移动完成后保持透镜的位置。在完成透镜移动之后无需再提供功率保持透镜位置。不幸的是，压电执行机构的驱动方案非常复杂并且还处于不断变化之中。另外，压电材料具有一种很高的温度系数，从而对驱动信号的频率、相位差和占空比的温度补偿要求很严格。

执行机构技术的第三种选择方案是具有弹力恢复的音圈电机（VCM），它是用于当今市场自动聚焦的最小体积最低成本的解决方案，它也是最易于实现的解决方案。这些优点很重要，因为带自动聚