CN111879499B - 摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法 - Google Patents

摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法，包括如下步骤：将摄像头驱动马达安装在测试工装，并使其分别与X、Y方向位移监测模块和、OIS驱动模块电性连接；开启OIS驱动模块，使得摄像头驱动马达与OIS驱动模块形成OIS闭环控制***；开启X、Y方向位移监测模块，以获取摄像头驱动马达的X、Y向初始位置数据；开启抖动振台；通过X、Y方向位移监测模块获取摄像头驱动马达实时的X、Y方向移位数据；通过上位机对X方向数据分析、Y方向数据分析，以判断OIS性能是否达标。与相关技术相比，本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法可靠性好，有效的增加了生产效率、降低了生产成本和不良率风险。

Description

摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法
技术领域
本发明涉及一种测试方法，尤其涉及一种运用在便携式摄像电子产品领域的摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法。
背景技术
近年来具有OIS（Optical Image Stabilization，光学稳像）功能的微型马达控制***被许多高端手机摄像头模组争相采用。为了确保摄像头模组具备优秀的OIS性能，摄像头模组厂在出货前，通常会对摄像头模组样品在抖动振动台上的实际成像效果进行测试，并以计算所得的SR（Suppression Ratio，抑制比）参数作为OIS性能优劣的判定标准。该种评测方法需要将摄像头模组和陀螺仪安装在信号转接模块上并共同固定在抖动振台上，而且只有在摄像头模组完全装配好之后以正常通电拍摄并借组图像分析才能顺利开展，而无法在来料阶段对摄像头模组内的摄像头驱动马达（马达单体）的OIS性能进行评测，此时一旦摄像头驱动马达的OIS性能不达标，会造成已装配的摄像头模组样品报废，增加了生产良率不达标的风险；同时，返工调试OIS控制参数后再次装配也会造成生产效率低、生产成本增加。
因此，有必要提供一种新的摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法解决上述问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法，可在摄像头模组完全装配好之前，在来料阶段对摄像头驱动马达进行OIS性测试，有效的增加了生产效率、降低了生产成本，且有效控制了摄像头模组装配后性能不达标的风险。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法，提供：
抖动振台，用以模拟人实际手持拍摄的抖动过程；
测试工装，所述测试工装用于安装待可承载镜头的摄像头驱动马达，其包括X/Y方向位移监测模块和OIS驱动模块；所述摄像头驱动马达内置检测镜头在X方向的移位的X向霍尔传感器以及检测镜头在Y方向的移位的Y向霍尔传感器；
上位机，所述X/Y方向位移监测模块与所述上位机连接；
该测试方法包括如下步骤：
步骤S1、将待测试的摄像头驱动马达安装在测试工装，并使其分别与所述X/Y方向位移监测模块和所述OIS驱动模块电性连接；
步骤S2、开启所述OIS驱动模块，使得所述摄像头驱动马达与所述OIS驱动模块形成OIS闭环控制***，用以驱动所述摄像头驱动马达中的镜头的OIS性能调节；
步骤S3、开启所述X/Y方向位移监测模块，以获取所述摄像头驱动马达初始姿态在X方向和Y方向的起始位置数据XTarget(t0)和YTarget(t0)，以及获取所述摄像头驱动马达中的镜头在X方向和Y方向的初始位移数据XHall(t0)和YHall(t0) ，其中，t0为所述摄像头驱动马达初始姿态时对应的时间；
步骤S4、开启所述抖动振台，使所述测试工装按预设程序振动；
步骤S5、通过所述X/Y方向位移监测模块获取所述摄像头驱动马达实时姿态在X方向和Y方向投影后位置数据：位移偏移量XTarget(t)和位移偏移量YTarget(t)，以及获取所述摄像头驱动马达中的镜头在X方向和Y方向的实时位置数据：补偿位移量XHall(t)和补偿位移量YHall(t) 其中，t为所述摄像头驱动马达实时姿态时对应的时间；
步骤S6、X方向数据分析、Y方向数据分析：
通过所述上位机对所述X/Y方向位移监测模块获取的数据XTarget(t0)、YTarget(t0)、XHall(t0)、YHall(t0)、XTarget(t)、YTarget(t)、XHall(t)和YHall(t)进行相位和差值分析，并得出所述摄像头驱动马达的OIS功能在X/Y方向所能提供的补偿速率以及补偿量；通过对该补偿速率和补偿量设定合理的阈值框线，以判断所述摄像头驱动马达的OIS性能是否达标。
优选的，还包括步骤S7：通过上位机显示所述摄像头驱动马达的OIS性能的测试结果。
优选的，所述OIS驱动模块包括与所述摄像头驱动马达电性连接的OIS驱动芯片以及与所述OIS驱动芯片电性连接的第一陀螺仪；
所述OIS驱动芯片实时调整驱动电流的大小和方向以控制所述摄像头驱动马达内的镜头在X/Y方向的实时运动，其中，所述OIS驱动芯片驱动所述摄像头驱动马达内的镜头在X/Y方向的实时运动的方向与所述摄像头驱动马达内的镜头受所述抖动振台产生运动的方向相反，且产生的位移大小相等。
优选的，所述X/Y方向位移监测模块包括DSP处理模块以及分别与所述DSP处理模块电性连接的霍尔信号预处理模块和第二陀螺仪；
所述DSP处理模块通过所述霍尔信号预处理模块获取XHall(t)和YHall(t)；
所述DSP处理模块通过所述第二陀螺仪获取其自身姿态实时的角速率数据，并对该角速率数据通过积分和换算处理：在Yaw方向发生的偏转角度为θYaw(t)，投影到X方向后代表所述摄像头驱动马达因受抖动而在X方向发生的位移偏移量XTarget(t)；在Pitch方向发生的偏转角度为θPitch(t)，投影到Y方向后代表所述摄像头驱动马达因受抖动而在Y方向发生的位移偏移量YTarget(t)。
优选的，所述X向霍尔传感器设有两个且间隔设置于镜头的相对两侧，所述Y向霍尔传感器设有两个且间隔设置于镜头的另外相对两侧。
相较于现有技术，本发明的摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法中，通过抖动振台对测试工装进行抖动，将待测的摄像头驱动马达安装于测试工装上，使得所述摄像头驱动马达与其上的所述OIS驱动模块组成一个马达OIS闭环控制***，用以驱动所述摄像头驱动马达中的镜头的OIS性能调节，通过X/Y方向位移监测模块实时获取XHall(t)和XTarget(t)，YHall(t)和YTarget(t)数据，再通过上位机对获取数据进行相位和差值分析，由此即可得知该所述摄像头驱动马达的OIS功能在X/Y方向的补偿速度以及补偿量参数，通过设定合理的阈值框线，上位机则可实现判定摄像头驱动马达的OIS的性能是否达标。该方法不需要将摄像头驱动马达完全组装成成品摄像头模组后再进行OIS性能测试，在摄像头驱动马达来料阶段即可进行测试，避免了对组装成品的摄像头模测试发现其内的摄像头驱动马达OIS性能不合格而使其产生不良率，可提前发现OIS性能是否达标，从而避免了返工维修的问题，有效的增加了生产效率、降低了生产成本，且有效控制了摄像头模组装配后性能不达标的风险。
附图说明
图1为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法的流程框图；
图2为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法的测试装置结构示意图；
图3为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法步骤中X方向数据分析图；
图4为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法步骤中Y方向数据分析图；
图5为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法步骤中，摄像头驱动马达的OIS功能在X方向所能提供的补偿速率以及补偿量分析图；
图6为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法步骤中，摄像头驱动马达的OIS功能在Y方向所能提供的补偿速率以及补偿量分析图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请同时参阅图1-2，本发明提供一种摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法，提供：
抖动振台1，用以模拟人实际手持拍摄的抖动过程。
测试工装2，所述测试工装2用于安可承载镜头101的摄像头驱动马达10，其包括X/Y方向位移监测模块21和OIS驱动模块22。
本实施方式中，所述摄像头驱动马达10内置检测其内部镜头101的X方向和Y方向移位并分别产生霍尔信号XHall的至少两组霍尔传感器，即用于检测镜头101在X方向移位的一组X向霍尔传感器102a和用于检测镜头101在Y方向移位的一组Y向霍尔传感器102b。
更优的，X向霍尔传感器102a设有两个且间隔设置于镜头101的相对两侧，Y向霍尔传感器102b设有两个且间隔设置于镜头101的另外相对两侧，对称设置用以提高检测精度。
上位机3，所述X/Y方向位移监测模块21与所述上位机3连接。
所述X/Y方向位移监测模块21用以将其获取的摄像头驱动马达10在X/Y方向的位移信号及其获取的所述测试工装2在X/Y方向的位移信号传送至所述上位机3，并通过上位机3进行分析比对。
所述OIS驱动模块22包括与所述摄像头驱动马达10电性连接的OIS驱动芯片221以及与所述OIS驱动芯片221电性连接的第一陀螺仪222。
所述OIS驱动芯片221实时调整驱动电流的大小和方向以控制所述摄像头驱动马达10内的镜头101在X/Y方向的实时运动，其中，所述OIS驱动芯片221驱动所述摄像头驱动马达10内的镜头101在X/Y方向的实时运动的方向与所述摄像头驱动马达10内的镜头101受所述抖动振台1产生运动的方向相反，大小相等。
所述X/Y方向位移监测模块21包括DSP处理模块211以及分别与所述DSP处理模块211电性连接的霍尔信号预处理模块212和第二陀螺仪213。
该测试方法包括如下步骤：
步骤S1、将待测试的摄像头驱动马达10安装在测试工装2，并使其分别与所述X/Y方向位移监测模块21和所述OIS驱动模块22电性连接。
步骤S2、开启所述OIS驱动模块22，使得所述摄像头驱动马达与所述OIS驱动模块22组成一个马达OIS闭环控制***，用以驱动所述摄像头驱动马达10中的镜头101的OIS性能调节。
本步骤中，使得所述摄像头驱动马达10与所述OIS驱动模块22形成马达OIS闭环控制***时，需要确保该***中元器件型号、元器件相对位置、固件程序版本等完全等同于了完整摄像头模组产品中的摄像头马达OIS闭环控制***，即可将摄像头驱动马达10在上述马达OIS闭环控制***中的OIS性能表现，完全等同于其在完整摄像头模组产品中的摄像头马达OIS闭环控制***的OIS性能表现。不同的是，相比现有技术中对完整摄像头模组产品进行OIS测试，本发明中的马达OIS闭环控制***中的摄像头驱动马达10（即，马达单体）没有组装成摄像头模组，因此可以方便的更换；通过更换不同摄像头驱动马达10，并研究该摄像头驱动马达10在本发明的上述马达OIS闭环控制***中的OIS 性能的表现，即可实现对该摄像头驱动马达10的OIS性能的评测，在该摄像头驱动马达10组装成摄像头模组前即可获得其OIS性能，有效控制了摄像头驱动马达10组装后测试OIS性能不达标而需要拆装返工的风险。
摄像头驱动马达10与OIS驱动模块22组成一个马达OIS闭环控制***后，摄像头驱动马达10在该马达OIS闭环控制***中的OIS性能主要表现为：当外部环境抖动造成摄像头驱动马达10在X/Y方向产生位移时，摄像头驱动马达10能否在上述马达OIS闭环控制***的作用下快速驱动镜头101在X/Y方向发生等量的反向位移，进而达到补偿外部抖动，实现光学稳像的目的。
理想情况下，OIS性能好的摄像头驱动马达，其在X/Y方向的补偿偏移量与抖动产生的X/Y方向的偏移量之间相位延迟和位移偏差均趋近于零；而实际情况中，上述相位延迟和位移偏差会随着摄像头驱动马达的OIS性能的降低而变大。因此，通过评测上述相位延迟和位移偏差的大小，即可达到评测摄像头驱动马达10的OIS性能优劣的目的。
步骤S3、开启所述X/Y方向位移监测模块21，以获取所述摄像头驱动马达10初始姿态在X方向和Y方向的起始位置数据XTarget(t0)和YTarget(t0)，以及获取所述摄像头驱动马达10中的镜头101在X方向和Y方向的初始位移数据XHall(t0)和YHall(t0)。其中，t0为所述摄像头驱动马达10初始姿态时对应的时间。
步骤S4、开启所述抖动振台，使所述测试工装按预设程序振动。
步骤S5、通过所述X/Y方向位移监测模块21获取所述摄像头驱动马达10实时姿态在X方向和Y方向投影后位置数据：位移偏移量XTarget(t)和位移偏移量YTarget(t)；以及获取所述摄像头驱动马达10中的镜头101在X方向和Y方向的实时位置数据：补偿位移量XHall(t)和补偿位移量YHall(t)。其中，t为所述摄像头驱动马达实时姿态时对应的时间。
测试工装2与摄像头驱动马达10刚性连接，因此其在X/Y方向位移，即代表摄像头驱动马达10因抖动而产生的位移偏移量(XTarget(t)、YTarget(t))，它与镜头101移动而产生的补偿位移量(XHall(t)、XTarget(t))之间的相位差和位移偏差越小，说明OIS性能越好。
X/Y方向位移监测模块21主要监测两方面的信号：
一方面实时监测来自摄像头驱动马达10内的X/Y方向的霍尔信号XHall，该信号代表摄像头驱动马达10内镜头101在X/Y的实际位置，即表现为上述XHall(t)和YHall(t)；
本步骤中，具体的，所述X/Y方向位移监测模块21的DSP处理模块211通过霍尔信号预处理模块212获取XHall(t)和YHall(t)，即获取镜头X/Y方向位移信号，也就是镜头101在X方向和Y方向的实时位置数据，表现为上述XHall(t)和YHall(t)；
另一方面实时监测X/Y方向位移监测模块21中第二陀螺仪213自身姿态角速率数据。
本步骤中，具体的，X/Y方向位移监测模块21中，所述DSP处理模块211通过所述第二陀螺仪213获取其自身姿态实时的角速率数据，并对该角速率数据通过积分和换算处理：在Yaw方向发生的偏转角度为θYaw(t)，投影到X方向后代表所述摄像头驱动马达10因受外界振动造成本身抖动而在X方向发生的位移偏移量XTarget(t)；在Pitch方向发生的偏转角度为θPitch(t)，投影到Y方向后代表所述摄像头驱动马达10因受外界振动造成本身抖动而在Y方向发生的位移偏移量YTarget(t)。其中，Yaw方向为绕Y轴旋转的方向，Pitch方向为绕X轴旋转的方向。
步骤S6、X方向数据分析、Y方向数据分析：
依据OIS的工作原理，当OIS驱动模块功能开启后，OIS驱动芯片会实时调整驱动电流的大小和方向，进而控制摄像头驱动马达内的镜头在X/Y方向实时运动；在理想情况下，该运动方向应该与摄像头驱动马达受抖动而在X/Y方向产生的偏移的方向刚好相反，且产生的位移大小相等，从而才能补偿抖动产生的X/Y偏移，达到OIS的目的。而在实际情况中，由于受***OIS性能限制，导致X/Y方向的目标位移量和实际补偿位移量之间存在时间延迟和位移误差。因此，反之，时间延迟和位移误差则能够正确的反映摄像头驱动马达的OIS性能优劣。
依据上述原理，XHall(t)与XTarget(t)之间，以及YHall(t)与YTarget(t)的相位延迟和位移偏差越小，就说明该摄像头驱动马达10的OIS性能越好，反之越差。
因此，本步骤中，通过所述上位机对所述X/Y方向位移监测模块获取的数据XTarget(t0)、YTarget(t0)、XHall(t0)、YHall(t0)；XTarget(t)和XHall(t)；YTarget(t)和YHall(t)。通过对该补偿速率和补偿量设定合理的阈值框线，以判断所述摄像头驱动马达的OIS性能是否达标。
本发明的上述测试方式对摄像头驱动马达10进行测试后，如图3所示，为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法步骤中X方向数据分析图，XTarget(t)和XHall(t)，图3中可知，在横坐标时间轴方向， XHall(t)与XTarget(t)没有明显的相位延迟，说明摄像头驱动马达的OIS性能好，即摄像头驱动马达能够实现低延迟快速补偿。
如图5所示，为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法步骤中，摄像头驱动马达的OIS功能在X方向所能提供的补偿速率以及补偿量分析图，由图5可知，XHall(t)和XTarget(t)作差之后的结果几乎在每一时刻都是零，说明摄像头驱动马达的OIS性能好，即该摄像头驱动马达能够实现等量位移补偿。
同理，如图4所示，为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法步骤中Y方向数据分析图，YTarget(t)和YHall(t)，由图4可知，在横坐标时间轴方向，YHall(t)和YTarget(t)没有明显的相位延迟，说明摄像头驱动马达的OIS性能好，即摄像头驱动马达能够实现低延迟快速补偿。
如图6所示，为本发明摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法步骤中，摄像头驱动马达的OIS功能在Y方向所能提供的补偿速率以及补偿量分析图，由图6可知，YHall(t)和YTarget(t)作差之后的结果几乎在每一时刻都是零，说明摄像头驱动马达的OIS性能好，即该摄像头驱动马达能够实现等量位移补偿。
通过图3-6的测试结果综合判断，可知该摄像头驱动马达（马达单体）的OIS性能好，能够保证X/Y方向的低延迟快速补偿和等量位移补偿。
更优的，该测试方法还包括步骤S7：通过上位机显示所述摄像头驱动马达的OIS性能的测试结果。
相较于现有技术，本发明的摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法中，通过抖动振台对测试工装进行抖动，将待测的摄像头驱动马达安装于测试工装上，使得所述摄像头驱动马达与其上的所述OIS驱动模块组成一个马达OIS闭环控制***，用以驱动所述摄像头驱动马达中的镜头的OIS性能调节，通过X/Y方向位移监测模块实时获取XHall(t)和XTarget(t)，YHall(t)和YTarget(t)数据，再通过上位机对获取数据进行相位和差值分析，由此即可得知该所述摄像头驱动马达的OIS功能在X/Y方向的补偿速度以及补偿量参数，通过设定合理的阈值框线，上位机则可实现判定摄像头驱动马达的OIS的性能是否达标。该方法不需要将摄像头驱动马达完全组装成成品摄像头模组后再进行OIS性能测试，在摄像头驱动马达来料阶段即可进行测试，避免了对组装成品的摄像头模测试发现其内的摄像头驱动马达OIS性能不合格而使其产生不良率，可提前发现OIS性能是否达标，从而避免了返工维修的问题，有效的增加了生产效率、降低了生产成本，且有效控制了摄像头模组装配后性能不达标的风险。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法，其特征在于，提供：
抖动振台，用以模拟人实际手持拍摄的抖动过程；
测试工装，所述测试工装用于安装可承载镜头的摄像头驱动马达，其包括X/Y方向位移监测模块和OIS驱动模块；所述摄像头驱动马达内置检测镜头在X方向的移位的X向霍尔传感器以及检测镜头在Y方向的移位的Y向霍尔传感器；
上位机，所述X/Y方向位移监测模块与所述上位机连接；
该测试方法包括如下步骤：
步骤S1、将待测试的摄像头驱动马达安装在测试工装，并使其分别与所述X/Y方向位移监测模块和所述OIS驱动模块电性连接；
步骤S2、开启所述OIS驱动模块，使得所述摄像头驱动马达与所述OIS驱动模块形成OIS闭环控制***，用以驱动所述摄像头驱动马达中的镜头的OIS性能调节；
步骤S3、开启所述X/Y方向位移监测模块，以获取所述摄像头驱动马达初始姿态在X方向和Y方向的起始位置数据XTarget(t0)和YTarget(t0)，以及获取所述摄像头驱动马达中的镜头在X方向和Y方向的初始位移数据XHall(t0)和YHall(t0) ，其中，t0为所述摄像头驱动马达初始姿态时对应的时间；
步骤S4、开启所述抖动振台，使所述测试工装按预设程序振动；
步骤S5、通过所述X/Y方向位移监测模块获取所述摄像头驱动马达实时姿态在X方向和Y方向投影后位置数据：位移偏移量XTarget(t)和位移偏移量YTarget(t)，以及获取所述摄像头驱动马达中的镜头在X方向和Y方向的实时位置数据：补偿位移量XHall(t)和补偿位移量YHall(t)，其中，t为所述摄像头驱动马达实时姿态时对应的时间；
步骤S6、X方向数据分析、Y方向数据分析：
通过所述上位机对所述X/Y方向位移监测模块获取的数据XTarget(t0)、YTarget(t0)、XHall(t0)、YHall(t0)、XTarget(t)、YTarget(t)、XHall(t)和YHall(t)进行相位和差值分析，并得出所述摄像头驱动马达的OIS功能在X/Y方向所能提供的补偿速率以及补偿量；通过对该补偿速率和补偿量设定合理的阈值框线，以判断所述摄像头驱动马达的OIS性能是否达标。
2.根据权利要求1所述的摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法，其特征在于，还包括步骤S7：通过上位机显示所述摄像头驱动马达的OIS性能的测试结果。
3.根据权利要求1所述的摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法，其特征在于，所述OIS驱动模块包括与所述摄像头驱动马达电性连接的OIS驱动芯片以及与所述OIS驱动芯片电性连接的第一陀螺仪；
所述OIS驱动芯片实时调整驱动电流的大小和方向以控制所述摄像头驱动马达内的镜头在X/Y方向的实时运动，其中，所述OIS驱动芯片驱动所述摄像头驱动马达内的镜头在X/Y方向的实时运动的方向与所述摄像头驱动马达内的镜头受所述抖动振台产生运动的方向相反，且产生的位移大小相等。
4.根据权利要求3所述的摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法，其特征在于，所述X/Y方向位移监测模块包括DSP处理模块以及分别与所述DSP处理模块电性连接的霍尔信号预处理模块和第二陀螺仪；
所述DSP处理模块通过所述霍尔信号预处理模块获取XHall(t)和YHall(t)；
所述DSP处理模块通过所述第二陀螺仪获取其自身姿态实时的角速率数据，并对该角速率数据通过积分和换算处理：在Yaw方向发生的偏转角度为θYaw(t)，投影到X方向后代表所述摄像头驱动马达因受抖动而在X方向发生的位移偏移量XTarget(t)；在Pitch方向发生的偏转角度为θPitch(t)，投影到Y方向后代表所述摄像头驱动马达因受抖动而在Y方向发生的位移偏移量YTarget(t)；其中，Yaw方向为绕Y轴旋转的方向，Pitch方向为绕X轴旋转的方向。
5.根据权利要求3所述的摄像头驱动马达的光学稳像性能测试方法，其特征在于，所述X向霍尔传感器设有两个且间隔设置于镜头的相对两侧，所述Y向霍尔传感器设有两个且间隔设置于镜头的另外相对两侧。
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