CN106161889B - 影像撷取系统 - Google Patents

Abstract

一种影像撷取系统，包括一镜头、一马达、一第一感测单元以及一控制单元。镜头与一影像感测元件之间具有一有效焦距。马达承载镜头，并根据一驱动信号而移动。第一感测单元感测影像撷取系统的震动量，用以产生一第一感测信号。控制单元根据一预设信息以及第一感测信号，提供驱动信号。本发明通过适度地调整马达的补偿行程，便可补偿影像受到影像撷取系统震动的影响，进而达到防手震。

Description

影像撷取系统

技术领域

本发明有关于一种影像撷取系统，特别是有关于一种具有镜头的影像撷取系统。

背景技术

随着科技的进步，电子产品的种类及功能愈来愈多。以智能手机为例，由于其体积小厚度薄，故在使用者按下快门时，常因施力过当而震动手机，因而无法拍出清晰的影像。

发明内容

本发明提供一种影像撷取系统，包括一镜头、一马达、一第一感测单元以及一控制单元。镜头具有一有效焦距。马达承载镜头，并根据一驱动信号而移动。第一感测单元感测影像撷取系统的震动量，用以产生一第一感测信号。控制单元根据一预设信息以及第一感测信号，提供驱动信号。

本发明通过适度地调整马达的补偿行程，便可补偿影像受到影像撷取系统震动的影响，进而达到防手震。

为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1及图4为本发明的影像撷取系统的可能实施例。

图2为一画面影像示意图。

图3A、3B、5A及5B为马达的灵敏度信息。

其中，附图标记说明如下：

100、400：影像撷取系统；

110、410：镜头；

111：光轴；

120、420：马达；

130、430、470：感测单元；

140、440：控制单元；

150、450：影像感测元件；

160：显示单元；

S_D：驱动信号；

S_I：影像信号；

S_W：第一感测信号；

200：画面；

210：影像；

S_P：第二感测信号；

Ss：初始驱动信号；

141、441：预设信息；

442：初始位置；

310、320、510、520、530、540、550、560：曲线；

1～4：方向。

具体实施方式

图1为本发明的影像撷取系统的一可能实施例。如图所示，影像撷取系统100包括一镜头110、一马达120、一感测单元130以及一控制单元140。在一可能实施例中，影像撷取系统100为一手持式电子装置，如智能手机，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，任何具有镜头的系统均可作为影像撷取系统100。在本实施例中，影像撷取系统100具有防手震功能。

镜头110设置在马达120之上，并具有一光轴111。在本实施例中，镜头110的光学中心点到一影像感测元件150之间具有一有效焦距(Effective Focal Length；EFL)。影像感测元件150根据通过镜头110的光线，产生一影像信号S_I。在一可能实施例中，影像撷取系统100还包括一显示单元160，用以根据影像信号S_I呈现一画面。本发明并不限定影像感测元件150的种类。在一可能实施例中，影像感测元件150为一电荷藕合元件(CCD)或是一互补式氧化金属半导体(CMOS)。

马达120承载镜头110，并根据一驱动信号S_D移动镜头110。在本实施中，马达120令镜头110在一平面中移动，其中该平面垂直光轴111。本发明并不限定镜头110移动的方式。在一些实施例中，马达120带动镜头110往平面上的任意方向移动。在一可能实施例中，驱动信号S_D为一电流。在本实施例中，马达120为一线性马达。本发明并不限定马达120的架构。只要能够令镜头110在一平面中移动的马达，均可作为马达120。在一可能实施例中，马达120为一电磁式马达。在另一可能实施例中，当镜头110受到重力(如地心引力)影响而发生偏移时，马达120可让镜头110的偏移位置在一容许范围内。

在本实施例中，当影像撷取系统100受到外力震动时，马达120需将镜头110往相对应的方向移动，才能补偿影像撷取系统100因震动所造成的画面偏移。请参考图2，画面200为显示单元160所呈现的画面。假设，当影像撷取系统100未被震动时，影像210约略位于画面200的中央。然而，当影像撷取系统100因外力而发生震动时(如往前倾)，画面200里的影像将往上偏移，如虚线所示。此时，马达120需带动镜头110往上移动，才能补偿影像撷取系统100因前倾所产生的影像偏移。

感测单元130感测影像撷取系统100的震动量，用以产生一第一感测信号S_W。本发明并不限定传感器130的种类。在一可能实施例中，感测单元130具有至少一陀螺仪传感器(Gyro sensor)，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，只要能够检测影像撷取系统100的震动量的传感器，均可应用于感测单元130之中。

控制单元140根据一预设信息141以及第一感测信号S_W，提供驱动信号S_D。在本实施例中，预设信息141为马达120的一灵敏度信息(sensitivity information)，亦即马达120带动镜头110移动的距离与电流的间的关系。举例而言，若马达120的灵敏度信息为1.5um/mA时，表示1mA的电流可使马达120将镜头110移动1.5um。

控制单元140根据第一感测信号S_W就可得知影像撷取系统100在不同方向的震动量。控制单元140对影像撷取系统100的震动量与镜头110的有效焦距进行运算，便可得知马达120的一补偿行程(stroke)，也就是马达120需移动镜头110多少距离才能补偿影像撷取系统100的震动量。因此，只要将马达120的补偿行程除以马达120的灵敏度信息，便可求得一电流值。根据该电流值提供驱动信号S_D予马达120，便可移动镜头110，用以补偿影像撷取系统100的震动量。举例而言，若控制单元140对影像撷取系统100的震动量与镜头110的有效焦距进行运算，并且运算结果为30um时，将30um除以1.5um/mA，便可求得20mA。因此，只要提供20mA予马达120，便可补偿影像撷取系统100的震动量。

图3A及3B为马达的灵敏度信息。请参考图3A，曲线310为马达120将镜头110往一第一方向移动时的补偿行程-电流关系，其用以补偿影像撷取系统100在第一方向的位移量。举例而言，当影像撷取系统100稍往左侧转动时，若提供电流A1予马达120，便可令镜头110往右侧移动距离D1。

在图3B中，曲线320为马达120带动镜头110往一第二方向移动时的补偿行程-电流关系。以图2为例，当影像撷取系统100稍往前倾时，影像210将往上位移(如虚线所示)。此时，若提供电流A2予马达120，便可使镜头110往上移动距离D2，因而将往上位移的影像拉回画面200的正中央(如影像210所示)。

曲线310与320分别代表马达120带动镜头110往不同方向移动的补偿行程-电流关系。本发明并不限定曲线310与320之间的关系。在一可能实施例中，曲线310的斜率可能相同或不同于曲线320的斜率。

在本实施例中，控制单元140根据第一感测信号S_W以及镜头110的有效焦距，便可求得影像撷取系统100移动的距离，再根据影像撷取系统100移动的距离以及预设信息141，计算求得驱动信号S_D，用以补偿影像撷取系统100因震动所造成的影像偏移。以图2为例，当影像撷取系统100往前倾时，影像210将往上偏移(如虚线所示)，故控制单元140根据第一感测信号S_W并配合预设信息141，令马达120带动镜头110往上移动，因此，影像将回到画面200的中央(如影像210所示)。同样地，当影像撷取系统100往右转时，影像将往左偏移，故控制单元140根据第一感测信号S_W并配合预设信息141，令马达120带动镜头110往左移动。通过马达120平移镜头110，便可补偿因影像撷取系统100震动时所造成的影像偏移。

下式为影像撷取系统100往第一方向震动时，马达120的补偿行程计算方式：

stroke_Y＝EFL·tanθ_X………………………………(1)

其中，θ_X为控制单元140根据感测单元130所检测到的第一感测信号S_W，计算出的一结果，其中此结果为影像撷取系统100往第一方向震动的角度、EFL为镜头110的有效焦距、stroke_Y为马达120的补偿行程。

通过式(1)便可得知马达120的补偿行程stroke_Y，用以补偿影像撷取系统100往第一方向的震动。控制单元140根据预设信息141(如图3B所示)，便可得到补偿行程stroke_Y所对应的电流，如A2。当马达120接收到电流A2后，便带动镜头110往第一方向移动距离D2，用以补偿影像撷取系统100往第一方向的震动。

下式为影像撷取系统100往第二方向震动时，马达120的补偿行程计算方式：

stroke_X＝EFL·tanθ_Y………………………………(2)

其中，θ_Y为控制单元140根据感测单元130所检测到的第一感测信号S_W，计算出的另一结果，其中此结果为影像撷取系统100往第二方向震动的角度、EFL为镜头110的有效焦距、stroke_X为马达120的补偿行程。

通过式(2)便可得知马达120的补偿行程stroke_X。控制单元140再根据预设信息141(如图3A所示)，便可得到补偿行程stroke_X所对应的电流，如A1。当马达120接收到电流A1后，便可将镜头110往第二方向移动距离D1，用以补偿影像撷取系统100往第二方向的震动。

在本实施例中，由于控制单元140事先储存一预设信息，故可仅根据感测单元130的感测结果，提供适当的驱动信号予马达120，用以补偿影像撷取系统100震动时所造成的影像偏移，而不需设置霍尔元件在马达120的周围，故可减少元件成本及马达120的体积。

在一可能实施例中，预设信息事先储存于控制单元140之中。设计人员可根据不同规格的马达，将对应的预设信息储存于控制单元140之中。举例而言，设计人员可能事先输入马达的灵敏度信息1.5um/mA至控制单元140中，也就是每提供1mA予马达120时，马达120便带动镜头110移动1.5um。因此，当控制单元140根据第一感测信号S_W得知影像撷取系统100往前倾，并造成影像将往上位移30um时，控制单元140提供20mA予马达120，使其带动镜头110往上移动30um。同样地，当影像撷取系统100往右转动使得影像往左位移30um时，控制单元140将提供20mA予马达120，使其带动镜头110往左移动30um。

虽然上述的例子均提供20mA予马达，但马达具有多个线圈，若将电流提供予相对应的线圈，便可控制马达移动镜头110的方向。本发明并不限定马达的内部架构，只要能够令镜头110在一平面中移动的马达，均可应用于本发明中。在一可能实施例中，马达120为一电磁式马达。

图4为本发明的影像撷取系统的另一可能实施例。图4相似于图1，不同之处在于图4多了感测单元470，用以感测镜头410受重力影响的程度。由于镜头410、马达420、感测单元430、影像感测元件450与显示单元460的特性与图1的镜头110、马达120、感测单元130、影像感测元件150与显示单元160的特性相同，故不再赘述。

除了使用者按下快门键时所造成的震动，影像撷取系统400里的镜头410也会受重力(如地心引力)影响而产生偏移。当镜头410朝向不同方向时，如朝向天空、朝向地面或是朝向使用者的前方时，其所遭受到的重力影响均不相同。因此，在本实施例中，通过感测单元470检测镜头410受重力影响的程度，并产生一第二感测信号S_P予控制单元440，用以补偿重力影响。本发明并不限定感测单元470的种类。在一可能实施例中，感测单元470为一重力传感器(G sensor)。

在一初始期间，控制单元440根据第二感测信号S_P以及镜头410的一初始位置之间的差异，产生一初始驱动信号S_S。马达420根据驱动信号S_S而移动镜头410，用以补偿重力影响。在一可能实施例中，镜头410的初始位置事先储存在控制单元440之中。接着，在一运作期间，控制单元440根据预设信息441以及第一感测信号S_W及第二感测信号S_P提供驱动信号S_D，用以补偿震动影像撷取系统400时所造成的影像偏移，以及镜头410所受到的重力影响。

在一可能实施例中，在初始期间，当镜头410受到重力影响而发生位移时，如果控制单元440并未补偿镜头410所受到的重力影响时，则在接下来的运作期间中，控制单元440只会补偿影像撷取系统400所受到的震动影响，而不补偿镜头410所受到的重力影响。在此例中，由于马达420具有支撑功能，可将镜头410支撑在一容许范围内，故控制单元440可不补偿重力影响。

然而，若在初始期间，控制单元440补偿了镜头410所受到的重力影响时，则在运作期间，除了预设信息441以及第一感测信号S_W，控制单元440还会继续根据第二感测信号S_P，产生驱动信号S_D，用以持续补偿重力影响。在此例中，控制单元440同时补偿重力及震动影响。

图5A及5B为预设信息的另一示意图。在本实施例中，图5A为马达420将镜头410往第一方向移动的补偿行程-电流关系示意图。曲线520代表镜头410未受重力影响时的马达420的补偿行程-电流关系。曲线530代表镜头410受到方向1的重力影响时马达420的补偿行程-电流关系。曲线510代表镜头410受到方向2的重力影响时马达420的补偿行程-电流关系。

在一可能实施例中，当镜头410未受到重力影响时，控制单元440根据曲线520调整镜头410的光学中心位置，用以进行震动补偿。假设，在不施加电流予马达420的情况下，镜头410的光学中心位于位置O。然而，当镜头410受重力影响，并且重力方向为方向1时，镜头410将位移到位置A。

在一可能实施例中，若控制单元440不补偿镜头410所受到的重力影响时，控制单元440会根据曲线530，提供电流予马达420，用以令镜头410在位置A处往两端移动。在另一可能实施例中，若控制单元440欲对镜头410进行重力补偿时，则控制单元440先施加电流，让镜头410的光学中心从位置A移到位置A’。完成后，控制单元440再根据曲线530提供电流予马达420，用以令镜头410在位置A’往两端移动，用以进行震动补偿。在此例中，镜头410位于位置O时的光学中心位置等于位于位置A’时的光学中心位置，不同之处在于当镜头410位于位置O时，未受到重力影响，而当镜头410位于位置A’时，是已受到方向1的重力影响，并且控制单元440已补偿重力影响。

图5B为在重力影响下，马达420的另一补偿行程-电流关系示意图。曲线540代表镜头410未受重力影响时的马达420带动镜头410往第二方向移动的补偿行程-电流关系。曲线560代表镜头410受到方向3的重力影响时，马达420的补偿行程-电流关系。曲线550代表镜头410受到方向4的重力影响时，马达420的补偿行程-电流关系。

在一可能实施例中，当镜头410未受重力影响时，控制单元440根据曲线540调整镜头410的光学中心的位置，用以补偿影像撷取系统400受到的震动影响。假设，在不施加电流予马达420时，镜头410的光学中心处于位置O。然而，当镜头410受重力影响，且重力影响的方向为方向3时，镜头410的光学中心将从位置O移动到位置B。此时，若不需补偿重力影响，则控制单元440将以曲线560令镜头410往位置B的两端移动，用以补偿震动影响。

在另一可能实施例中，若控制单元440欲进行重力补偿时，控制单元440先提供电流予马达420，用以将镜头410的光学中心从位置B移到位置B’，再根据曲线560令镜头410往位置B’的两端移动，用以补偿震动影响。

通过适度地调整马达的补偿行程，便可补偿影像受到影像撷取系统震动的影响，进而达到防手震。再者，只需事先输入马达的灵敏度信息至控制单元，控制单元便可根据影像撷取系统的震动量，通过马达控制镜头的移动距离及方向，进而调整镜头位置，回馈系统震动时所需的补偿量，以达到影像补偿的效果，故可减少元件成本并简化处理方式。

除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明本领域技术人员的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种影像撷取系统，包括：

一镜头，具有一有效焦距；

一马达，承载该镜头，并根据一驱动信号移动该镜头的位置，在一初始期间，该镜头位于一初始位置；

一第一感测单元，为一检测震动量的传感器，并感测该影像撷取系统的震动量，用以产生一第一感测信号；

一第二感测单元，感测该镜头的一重力方向，用以产生一第二感测信号；以及

一控制单元，在该初始期间，该控制单元根据该第二感测信号以及该镜头的该初始位置之间的差异，产生该驱动信号，在一运作期间，该控制单元根据一预设信息、该第一感测信号以及该第二感测信号，提供该驱动信号，

其中该预设信息包括该初始位置以及一灵敏度信息，该灵敏度信息为该马达根据该驱动信号带动该镜头移动的关系，且该影像撷取系统不具有任何用以感测该马达的位置的传感器。

2.如权利要求1所述的影像撷取系统，其中该第一感测单元为一陀螺仪传感器。

3.如权利要求1所述的影像撷取系统，其中该预设信息为该马达的一补偿行程与一电流之间的关系，该驱动信号为一电流信号。

4.如权利要求3所述的影像撷取系统，其中该控制单元根据该第一感测信号以及该有效焦距求得该镜头的一行程，再根据该镜头的行程以及该预设信息，求得该驱动信号。

5.如权利要求1所述的影像撷取系统，其中该运作期间晚于该初始期间。

6.如权利要求1所述的影像撷取系统，其中该第二感测单元为一重力传感器，该第一感测单元为一陀螺仪传感器，当该影像擷取系统受到不同方向的重力影响时，该镜头具有不同的初始位置，该预设信息更包括多个初始位置，不同的初始位置对应不同方向的重力。

7.如权利要求1所述的影像撷取系统，其中该马达为一线性马达。

8.如权利要求1所述的影像撷取系统，其中该预设信息为该马达的一灵敏度信息。