HK1114571B - 摄像系统与方法 - Google Patents

Description

摄像系统与方法

技术领域

本发明有关于一种摄像系统，特别有关一种可以透过角速度感测器所感测到的数据进行积分，从而进行震动补偿的摄像系统与方法。

背景技术

随着近年来，由于数字相机的体积轻薄及其所拍摄出数字照片可以方便地在相关装置，如计算机系统中进行检视与处理的特性，数字相机已经成为现代人生活中的必备品之一。

在所有的相机中都存在着手震的问题，特别是体积轻薄的数字相机中。由于使用者手持数字相机的稳定性不够，因此，常常会在按下快门的瞬间，因为使用者手握持时的抖动或手指按快门的施力而造成了相机的震动，从而拍摄出模糊的影像。因此，一般数字相机中通常提供了防手震的技术。

美国公开专利2005/0031326及其已知的两篇日本专利特开平H08-136962与特开平H11308521中，是利用位置感测器感测出影像感测单元的移动，并通过一个陀螺仪(Gyro)感测器来感测角速度，数字相机的处理器可以依据感测出的数据估算出补正值，并以驱动装置移动补正镜片组加以补偿，从而解决相机震动造成影像模糊的问题。然而，以驱动补正镜片组来补正震动的缺点在于：若补正镜片组有过大的动作，则容易造成镜片间的相互碰撞。

发明内容

本发明是提供一种摄像系统，包括第一感测器，用以感测摄像装置的倾角变化，并产生第一感测数据；第二感测器，用以感测该摄像装置中影像感测单元的位置移动，并产生第二感测数据；驱动装置，耦接该影像感测单元；以及处理模组，接收该第一感测数据与该第二感测数据，该处理模组包括一相位补偿单元，用以根据该第一感测数据计算出一相位补偿数据，该处理模组将该第一感测数据进行积分，并将积分后的该第一感测数据、该相位补偿数据与该第二感测数据进行加总以计算出控制信息，以使该驱动装置根据该控制信息调整该影像感测单元的位置。

本发明所述的摄像系统，该第一感测器为一陀螺仪感测器(Gyro Sensor)。

本发明所述的摄像系统，该第二感测器为一霍耳感测器(HallEffect Sensor)。

本发明所述的摄像系统，该第一感测数据为该摄像装置的角速度信号。

本发明所述的摄像系统，该第二感测数据为该影像感测单元的位置信号。

本发明所述的摄像系统，该处理模组还包括：一第一积分器，用以将该第一感测数据进行积分；一组合单元，用以将积分后的该第一感测数据、该相位补偿数据与该第二感测数据进行加总；一第一比例-积分-微分控制器，用以接收该组合单元加总后的数据，并依据加总后的数据产生一第一信息作为该控制信息。

本发明所述的摄像系统，该处理模组更包括至少一模拟/数字转换器，用以分别将该第一感测数据与该第二感测数据进行转换为数字数据。

本发明所述的摄像系统，该处理模组更包括：一第二比例-积分-微分控制器，用以耦接该第二感测数据，用以产生一第二信息；以及一选择单元，耦接该第一比例-积分-微分控制器与第二比例-积分-微分控制器，用以输出该第一信息或该第二信息作为该控制信息。

本发明所述的摄像系统，该选择单元依据使用者的指示输出该第一信息或该第二信息。

本发明亦提供另一种摄像系统，包括陀螺仪感测器，用以感测摄像装置的倾角变化，并产生该摄像装置的角速度信号；霍耳感测器，用以感测该摄像装置中影像感测单元的位置移动，并产生该影像感测单元的位置信号；处理模组，包括第一积分器，用以将该角速度信号进行积分；组合单元，用以将该位置信号与积分后的该角速度信号进行处理；比例-积分-微分控制器，用以接收该组合单元处理后的数据，并依据处理后的数据产生控制信息；以及驱动装置控制器，用以依据该控制信息产生对应的控制信号；以及驱动装置，耦接至该影像感测单元，用以接收该控制信号并依据该控制信号调整该影像感测单元的位置。

本发明所述的摄像系统，该处理模组更包括一相位补偿单元，用以依据该角速度信号计算一相位补偿数据，并传送该相位补偿数据至该组合单元，该组合单元依据该相位补偿数据、积分后的该角速度信号与该位置信号进行处理。

本发明所述的摄像系统，更包括至少一模拟/数字转换器，用以分别将该角速度信号与该位置信号进行转换为数字数据。

本发明亦提供一种摄像方法，包括透过第一感测器感测摄像装置的倾角变化，从而得到第一感测数据；透过第二感测器感测该摄像装置中影像感测单元的位置移动，从而产生第二感测数据；将该第一感测数据进行积分；依据该第一感测数据计算一相位补偿数据；将该相位补偿数据、积分后的该第一感测数据与该第二感测数据进行加总，以计算出控制信息；以及致使驱动装置根据该控制信息调整该影像感测单元的位置。

本发明所述的摄像方法，该第一感测数据为该摄像装置的角速度信号。

本发明所述的摄像方法，该第二感测数据为该影像感测单元的位置信号。

本发明所述的摄像方法，更包括通过一比例-积分-微分控制器，对该加总后的数据进行处理，以便得出一第一信息，作为该控制信息。

本发明所述的摄像方法，更包括通过另一比例-积分-微分控制器，对该第二感测数据进行处理，以便得出一第二信息；以及输出该第一信息或该第二信息作为该控制信息。

本发明所述的摄像方法，更包括依据使用者的指示输出该第一信息或该第二信息。

本发明所述的摄像系统与方法，解决了相机震动造成影像模糊的问题。

附图说明

图1是为本发明的摄像系统的一实施例；

图2是为本发明的摄像方法的流程图；

图3A、图3B与图3C为波形图是显示角速度感测器所感测出的时间分别对应角度、角速度与角加速度的关系；

图4A、图4B与图4C为波形图是显示位置感测器所感测出的时间分别对应位置、速度与加速度的关系。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：

图1是为本发明的摄像系统的一实施例。本发明的摄像系统是可为具有防手震功能的摄像装置，例如数字相机。如图所示，摄像系统100包括陀螺仪感测器(Gyro Sensor)10、霍耳感测器(HallEffect Sensor)20、处理模组30、驱动装置40、影像感测单元50、高通滤波器60以及放大器70A与70B。

陀螺仪感测器10是可设置于摄像装置内，用以感测摄像装置的倾角(inclination)变化，并产生相应的感测数据，举例而言，陀螺仪感测器10是产生摄像装置的角速度信号，例如在不同时间(t)下的角速度()变化(如图3B所示)，或在不同时间(t)下的角加速度()变化，如图3C所示。

霍耳感测器20是可为设置于影像感测单元附近，用以感测影像感测单元50的位置移动，并产生相应的感测数据，举例而言，霍耳感测器20是产生影像感测单元50的位置信号，例如在不同时间(t)下的位置(p)变化(如图4A所示)，或在不同时间(t)下的速度()变化(如图4B所示)。

处理模组30是包括模拟/数字转换器41A与41B、积分器42、相位补偿单元43、组合单元44、比例-积分-微分控制器(Proportional Integral Derivative controller)45A与45B、选择单元46、驱动装置控制器47、脉波宽度调变器(PWM)48与通用型输入/出端(General Purpose Input/Output；GPIO)49。处理模组30是耦接陀螺仪感测器10、霍耳感测器20、驱动装置40，用以对角速度信号进行积分，并根据积分后的角度信号与位置信号计算出控制信息，以使该驱动装置40根据控制信息调整影像感测单元50的位置。

在本实施例中，陀螺仪感测器10感测摄像装置的倾角变化，并将信号传送至高通滤波器60，以消除信号漂移或是其它不必要的信号部分。之后，信号经过一放大器70A放大之后送至处理模组30中的一模拟/数字转换器(A/D)41A，用以将陀螺仪感测器10所感测到的信号转换成数字的感测信号S1，提供给积分器42与相位补偿单元43。要注意是，模拟/数字转换器(A/D)41A，所转换出的感测信号S1亦会提供至相位补偿单元43，进行相位补偿，并将相关相位补偿数据S3提供至组合单元44。

另一方面，放大器70B是用以将霍耳感测器20所感测到的信号放大，其中放大器70B亦可整合于霍耳感测器20中，但不限定于此。放大器70B的所输出的信号是送至处理模组30中的另一模拟/数字转换器(A/D)41B，用以将霍耳感测器20所感测到的信号转换成数字的感测数据S2，并将感测数据S2传送至组合单元44与比例-积分-微分控制器45B。比例-积分-微分控制器45B是依据所接收到的数据进行积分、微分、加总等运算，产生对应的信息I2。

另外，感测数据S1经过积分后，积分器42将积分后的感测数据S11提供给组合单元44。组合单元44是依据积分后的感测数据S11、相位补偿数据S3与感测数据S2进行加总处理得到总和数据S4，并将处理后的总和数据S4传送到另一比例-积分-微分控制器45A，以产生对应的信息I1。

要注意的是，比例-积分-微分控制器45A与45B所输出的信息I1与I2是传输至选择单元46，例如一多工器，用以根据不同情况，使用者可选择出一个进行相关控制。举例而言，于刚开机时，摄像装置100可被预设为选择信息I2作为控制信息CI的初始补偿设定，传送到驱动装置控制器47，进行防手震的补偿处理。且可由使用者依照自身的偏好再选择转换成信息I1作为控制信息CI传送到驱动装置控制器47，用以进行防手震的补偿处理。

驱动装置控制器47是接收来自选择单元46的控制信息CI，并分别通过脉波宽度调变器48与通用型输入/出端49传送脉波宽度调变信号AS与方向控制信号DS至驱动装置40。

驱动装置40是耦接至影像感测单元50，用以接收脉波宽度调变信号AS与方向控制信号DS，并借以发出控制信号调整影像感测单元50的位置。要注意的是，本发明并不限定于任何型式的驱动装置，举例而言，驱动装置40是可采用线圈驱动单元、压电促进器(piezoelectric actuator)或步进马达其中之一，以移动影像感测单元50的位置。

来自驱动装置控制器47的控制信号亦可以依据驱动装置40的设计不同而有所不同，举例而言，控制信号可以是输出给驱动装置40的控制电压，不同脉冲频率或脉冲宽度的电压可以致使驱动装置40对于影像感测单元50进行不同程度的调整。

影像感测单元50是可为安置在一个可以上下左右移动的支撑架(未显示于图中)上的电荷耦合元件(CCD)或互补型金属氧化物半导体(CMOS)，用以撷取影像。一般而言，影像感测单元与可移动式支撑架可合称为一可移式电荷耦合元件(Shift CCD)。于本实施例中，可移动式支架是根据驱动装置40的调整影像感测单元50的位置，进行防手震的补偿处理，以免产生模糊的影像。

本发明亦提供一种摄像方法，而图2是为本发明的摄像方法的流程图。

如步骤S10中，透过陀螺仪感测器10感测一摄像装置的倾角变化，并产生相应的感测数据，举例而言，陀螺仪感测器10是输出摄像装置100的角速度信号，例如在不同时间(t)下的角速度()变化(如图3B所示)，或在不同时间(t)下的角加速度()变化(如图3C所示)。要注意的是，陀螺仪感测器10感测到的信号是传送至高通滤波器60，以消除信号漂移或是其它不必要的信号部分，之后通过放大器70A放大。放大后的信号再通过模拟/数字转换器(A/D)41A，将陀螺仪感测器10所感测到的信号转换成数字的感测信号S1，提供给积分器42与相位补偿单元43。

如步骤S20中，透过霍耳感测器20感测摄像装置100中影像感测单元50的位置移动，从而产生相应的感测数据，举例而言，霍耳感测器20是产生影像感测单元50的位置信号，例如在不同时间(t)下的位置(p)变化(如图4A所示)，或在不同时间(t)下的速度()变化(如图4B所示)。霍耳感测器20所感测到的信号是通过放大器70B加以放大，再经由模拟/数字转换器(A/D)41B，用以将霍耳感测器20所感测到的信号转换成数字的感测数据S2，并将感测数据S2传送至组合单元44与比例-积分-微分控制器45B。

如步骤S30中，来自模拟/数字转换器(A/D)41A的感测信号S1，是通过积分器42进行积分，并将积分后的感测数据S11提供给组合单元44。此外，来自模拟/数字转换器(A/D)41A的感测信号S1，亦通过一相位补偿单元进行相位补偿，并将相关相位补偿数据S3提供至组合单元44。

如步骤S40中，积分后的感测数据S1、S2与相位补偿数据S3是通过一组合单元44进行加总，以计算出一控制信息CI。此外要注意的是，组合单元44加总后的总和数据S4是经由比例-积分-微分控制器45A进行处理，以便得出信息I1，而来自模拟/数字转换器(A/D)41B的感测数据S2是通过另一比例-积分-微分控制器45B进行处理，以便得出信息I2。比例-积分-微分控制器45A与45B所输出的信息I1与I2是传送至选择单元46，信息I1与I2是根据不同的情况被输出作为控制信息CI。举例而言，于刚开机时，摄像装置100可被预设为选择信息I2作为控制信息CI的初始值，进行防手震的补偿处理，且可由使用者依照自身的偏好再转换成选择信息I1作为控制信息CI，用以进行防手震的补偿处理。

其中要注意的是，由于陀螺仪感测器10所测得的信号是可为在不同时间(t)下的角速度()变化(如图3B所示)，或在不同时间(t)下的角加速度()变化(如图3C所示)，并且霍耳感测器20所测得的信号是可为在不同时间(t)下的位置(p)变化(如图4A所示)，或在不同时间(t)下的速度()变化(如图4B所示)，因此将有至少三种方式来得出本发明的组合单元44加总后的总和数据S4。

若陀螺仪感测器10所测得的信号为图3B所示的角速度信号，而霍耳感测器20所测得的信号为图4A中的位置(p)变化(即位移量)，此时陀螺仪感测器10所测得的角速度信号会经由积分器42变成图3A中的角度信号，再与霍耳感测器20所测得的位移量，进行比较(或加总)以得出总和数据S4。

或者是说，若陀螺仪感测器10所测得的信号为图3C所示的角加速度信号，而霍耳感测器20所测得的信号为图4B中的速度()变化(即位移速度)，此时陀螺仪感测器10所测得的角加速度信号会经由积分器42变成图3B角速度信号，再与霍耳感测器20所测得的位移速度，进行比较(或加总)以得到总和数据S4。

亦或是说，若陀螺仪感测器10所测得的信号为图3C所示的角加速度信号，而霍耳感测器20所测得的信号为图4A中的位置(p)变化(即位移量)，此时陀螺仪感测器10所测得的角加速度信号会经由积分器42进行二次积分，变成图3A中的角度信号，再与霍耳感测器20所测得的位移量，进行比较(或加总)以得到总和数据S4。如步骤S50中，根据该控制信息CI致使驱动装置40调整影像感测单元50的位置，用以进行防手震的补偿处理。举例而言，驱动装置控制器47是根据控制信息CI，控制脉波宽度调变器48与通用型输入/出端49，输出脉波宽度调变信号AS与方向控制信号DS，并借以发出控制信号以调整影像感测单元50的位置。

要注意的是，本发明并不限定于任何型式的驱动装置，举例而言，驱动装置40是可采用线圈驱动单元、压电促进器(piezoelectric actuator)或步进马达其中之一，以移动影像感测单元50的位置。来自驱动装置控制器47的控制信号亦可以依据驱动装置40的设计不同而有所不同，举例而言，控制信号可以是输出给驱动装置40的控制电压，不同脉冲频率或脉冲宽度的电压可以致使驱动装置40对于影像感测单元50进行不同程度的调整。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

10：陀螺仪感测器

20：霍耳感测器

30：处理模组

40：驱动装置

41A、41B：模拟/数字转换器

42：积分器

43：相位补偿单元

44：组合单元

45A、45B：比例-积分-微分控制器

46：选择单元

47：驱动装置控制器

48：脉波宽度调变器

49：通用型输入/出端

50：影像感测单元

60：高通滤波器

70A与70B：放大器

S1～S4、DS、AS：信号

I1、I2、CI：信息

100：摄像系统

Claims (15)

1.一种摄像系统，其特征在于，该摄像系统包括；

一第一感测器，用以感测一摄像装置的倾角变化，并产生一第一感测数据；

一第二感测器，用以感测该摄像装置中一影像感测单元的位置移动，并产生一第二感测数据；

一驱动装置，耦接该影像感测单元；以及

一处理模组，接收该第一感测数据与该第二感测数据，该处理模组包括一相位补偿单元，用以根据该第一感测数据计算出一相位补偿数据，该处理模组将该第一感测数据进行积分，并将积分后的该第一感测数据、该相位补偿数据与该第二感测数据进行加总以计算出一控制信息，以使该驱动装置根据该控制信息调整该影像感测单元的位置。

2.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，该第一感测器为一陀螺仪感测器。

3.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，该第二感测器为一霍耳感测器。

4.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，该第一感测数据为该摄像装置的角速度信号。

5.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，该第二感测数据为该影像感测单元的位置信号。

6.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，该处理模组还包括：

一第一积分器，用以将该第一感测数据进行积分；

一组合单元，用以将积分后的该第一感测数据、该相位补偿数据与该第二感测数据进行加总；

一第一比例-积分-微分控制器，用以接收该组合单元加总后的数据，并依据加总后的数据产生一第一信息作为该控制信息。

7.根据权利要求6所述的摄像系统，其特征在于，该处理模组更包括至少一模拟/数字转换器，用以分别将该第一感测数据与该第二感测数据进行转换为数字数据。

8.根据权利要求6所述的摄像系统，其特征在于，该处理模组更包括：

一第二比例-积分-微分控制器，用以耦接该第二感测数据，用以产生一第二信息；以及

一选择单元，耦接该第一比例-积分-微分控制器与第二比例-积分-微分控制器，用以输出该第一信息或该第二信息作为该控制信息。

9.根据权利要求8所述的摄像系统，其特征在于，该选择单元依据使用者的指示输出该第一信息或该第二信息。

10.一种摄像方法，其特征在于，该摄像方法包括下列步骤：

透过一第一感测器感测一摄像装置的倾角变化，从而得到一第一感测数据；

透过一第二感测器感测该摄像装置中一影像感测单元的位置移动，从而产生一第二感测数据；

将该第一感测数据进行积分；

依据该第一感测数据计算一相位补偿数据；

将该相位补偿数据、积分后的该第一感测数据与该第二感测数据进行加总，以计算出一控制信息；以及

致使一驱动装置根据该控制信息调整该影像感测单元的位置。

11.根据权利要求10所述的摄像方法，其特征在于，该第一感测数据为该摄像装置的角速度信号。

12.根据权利要求10所述的摄像方法，其特征在于，该第二感测数据为该影像感测单元的位置信号。

13.根据权利要求10所述的摄像方法，其特征在于，更包括通过一比例-积分-微分控制器，对该加总后的数据进行处理，以便得出一第一信息，作为该控制信息。

14.根据权利要求13所述的摄像方法，其特征在于，更包括通过另一比例-积分-微分控制器，对该第二感测数据进行处理，以便得出一第二信息；以及

输出该第一信息或该第二信息作为该控制信息。

15.根据权利要求14所述的摄像方法，其特征在于，更包括依据使用者的指示输出该第一信息或该第二信息。