TWI385473B - 防振控制電路 - Google Patents

Description

防振控制電路

本發明涉及一種抑制由於施加在數位相機等攝像裝置上的振動而產生的被攝體的抖動(手抖動)的防振控制電路。

近年來，數位相機及數位攝像機等攝像裝置，透過增加所具備的攝像元件的像素數來實現高畫面品質。另一方面，作為實現攝像裝置的高畫面品質的其它方法，為了防止由於拿著攝像裝置的手的抖動而產生的被攝體的抖動，因此希望攝像裝置具備手抖動補償功能。

具體為，攝像裝置具備陀螺感測器等檢測元件，根據由於攝像裝置的振動而產生的角速度成分，驅動透鏡及攝像元件等光學部件，以防止被攝體的抖動。因此，即使攝像裝置振動，也不會在所獲得的視頻信號中反映出振動的成分，可以獲得沒有影像抖動的高品質的視頻信號。

第2圖表示用於實現手抖動補償功能的、已有的防振控制電路100的方塊圖。防振控制電路100被包含於攝像裝置中，根據攝像裝置所具備的主控制電路(未圖示)的控制而工作。防振控制電路100連接位置檢測元件20、透鏡驅動元件300以及振動檢測元件400。

位置檢測元件200檢測攝像裝置所具備的透鏡的位置。如果詳細說明的話，就是位置檢測元件200可以為霍爾元件，生成對應於透鏡的絕對位置的感應電流，並輸出 電壓信號。

透鏡驅動元件300根據從防振控制電路輸出的透鏡驅動信號而使透鏡的位置移動。透鏡驅動元件300可以為音圈馬達，防振控制電路100透過調整施加在透鏡驅動元件300上的電壓值，從而控制音圈馬達的可動線圈的位置、即透鏡的位置。透鏡驅動元件300在與攝像裝置的光軸垂直的面內驅動透鏡。

振動檢測元件400檢測攝像裝置的振動後，將該結果輸出到防振控制電路100。振動檢測元件400可以為陀螺感測器，生成與施加在攝像裝置上的振動對應的角速度信號後，輸出到防振控制電路100。

位置檢測元件200、透鏡驅動元件300以及振動檢測元件400較佳為分別由至少2個元件構成，在與攝像裝置的光軸垂直的面內設置與水平成分和垂直成分對應的多個元件，分別控制透鏡的位置檢測、透鏡的移動以及攝像裝置的振動檢測。

下面詳細說明防振控制電路100。防振控制電路100構成為包括：伺服電路120、透鏡驅動器140、類比數位變換電路(ADC)142、CPU160以及數位類比變換電路(DAC)162。

伺服電路120根據從位置檢測元件200輸出的電壓信號，生成用於控制透鏡驅動元件300的信號。伺服電路120構成為包括含有外設的電阻元件或電容器等的類比的濾波電路，以透鏡的光軸與攝像裝置所具備的攝像元件的中心 一致的方式生成用於控制透鏡驅動元件300的信號。透鏡驅動器140根據從伺服電路120輸出的信號生成用於驅動透鏡驅動元件300的透鏡驅動信號。

ADC142將振動檢測元件400輸出的類比的角速度信號變換為數位信號。CPU160根據數位的角速度信號，生成表示攝像裝置的移動量的角度信號。CPU160連接未圖示的存儲器，根據存儲在存儲器中的軟件進行角度信號的生成處理。DAC162將由CPU160生成的數位的角度信號變換為類比信號。

在此，伺服電路120根據將DAC162輸出的類比的角度信號和位置檢測元件200輸出的電壓信號相加後的信號，生成用於驅動透鏡驅動元件300的透鏡驅動信號。也就是說，為了防止由手抖動引起的被攝體的抖動，根據表示攝像裝置的移動量的角度信號來變更透鏡的位置，以抑制攝像元件上的被攝體圖像的抖動。由此，抑制了由於手抖動引起的被攝體的抖動，並可以獲得高畫面品質的視頻信號。

[專利文獻1]日本特開平10－213832號公報

因為伺服電路120構成為包括類比的濾波電路，所以對於第2圖所示的已有的防振控制電路100而言，運算放大器及電阻元件、電容器等外設部件是有必要的。為了調整已有的防振控制電路100的控制特性而變更伺服電路120的濾波器係數的時候，必須更換外設部件，難以容易地變更濾波器係數。

在使用防振控制電路100並開發、生產攝像裝置的裝 配工廠中，為了開發商品而需要頻繁地進行防振控制電路100所包括的濾波電路的濾波器係數的調整。在裝配工廠中，每次進行濾波器係數的調整時都更換外設部件，故是煩雜的，謀求可以容易地變更濾波器係數。

鑒於上述現有技術的問題，本申請發明的目的是提供一種可以獲得高畫面品質的視頻信號、並且容易地變更濾波器係數的防振控制電路。

本申請發明是一種防振控制電路，其根據攝像裝置所具備的振動檢測元件輸出的信號，對使攝像裝置所具備的光學部件移動的光學部件驅動元件進行控制，其特徵在於，該防振控制電路包括：類比數位變換電路，其將對光學部件的位置進行檢測的位置檢測元件輸出的類比信號變換為數位信號；和伺服電路，其根據類比數位變換電路的輸出信號，生成對光學部件的位置進行補償的補償信號並向光學部件驅動元件輸出；伺服電路構成為包括數位濾波電路和暫存器，數位濾波電路根據存儲在前述暫存器內的濾波器係數進行濾波處理。

根據本發明，可以容易地進行濾波器係數的變更，並且可以獲得抑制了手抖動影響的高畫面品質的圖像信號。

第1圖是本發明的實施方式的防振控制電路的示意方 塊圖。防振控制電路10構成為包括ADC12、42、伺服電路20、透鏡驅動器40、高通濾波器(HPF)44、搖攝/傾斜判定電路46、增益調整電路48，積分電路50以及定中心處理電路52。防振控制電路10連接位置檢測元件200、透鏡驅動元件300、振動檢測元件400，這些元件和現有技術所記載的元件是一樣的。

ADC12將從位置檢測元件200、例如霍爾元件輸出的類比的電壓信號變換為數位信號。霍爾元件生成與由固定在透鏡中的磁鐵產生的磁力對應的感應電流。也就是說，霍爾元件根據和透鏡的距離而輸出表示透鏡位置的電壓信號，ADC12將該電壓信號變換為數位信號後，作為位置信號SP輸出。ADC12構成為：在透鏡光軸和攝像裝置所具備的攝像元件的中心一致的時候，輸出表示基準的信號、例如輸出表示“0”的數位值。

伺服電路20根據將ADC12輸出的位置信號SP和後述的振動成分信號SV相加後的信號，生成控制透鏡驅動元件300的驅動的補償信號SR。伺服電路20構成為包括暫存器22和未圖示的數位濾波電路，進行使用了存儲在暫存器22內的濾波器係數的濾波處理。

DAC30將數位的補償信號SR變換為類比信號。透鏡驅動器40根據類比的補償信號SR生成用於驅動透鏡驅動元件300的透鏡驅動信號。

ADC42將從振動檢測元件400、例如陀螺感測器輸出的類比的角速度信號變換為數位信號。HPF44除去角速度信 號所包含的直流成分，提取反映了攝像裝置的振動的角速度信號的高頻成分。

搖攝．傾斜判定電路46根據HPF44輸出的角速度信號，檢測攝像裝置的搖攝動作和傾斜動作。將根據被攝體的移動等而使攝像裝置在水平方向上移動的動作稱之為搖攝動作，將垂直方向上移動的動作稱之為傾斜動作。根據被攝體的移動等使攝像裝置移動的時候，振動檢測元件400輸出與該移動對應的角速度信號。但是，因為由搖攝動作或者傾斜動作引起的角速度信號的變動不是由手抖動引起的，故有時沒有必要補償透鏡等光學系統。搖攝．傾斜判定電路46是為了實現上述那樣的控制而設置的。具體為，搖攝．傾斜判定電路46在檢測到角速度信號變為恒定值以上一定期間時，判定為搖攝動作或者傾斜動作中。

增益調整電路48根據搖攝．傾斜判定電路46的判定結果，變更從HPF44輸出的角速度信號的放大率。例如：在不是搖攝動作或者傾斜動作中時，增益調整電路48以維持HPF44輸出的角速度信號的強度的方式進行增益調整。另外，在搖攝動作或者傾斜動作中時，增益調整電路48以使HPF44輸出的角速度信號的強度衰減並使輸出為“0”的方式進行增益調整。

積分電路50對增益調整電路48輸出的角速度信號進行積分後，生成表示攝像裝置的移動量的角度信號。較佳為，積分電路50構成為包括未圖示的數位濾波器，透過進行與設定於未圖示的暫存器內的濾波器係數對應的濾波處 理，從而求得角度信號、即攝像裝置的移動量。

定中心處理電路52對從積分電路50輸出的角度信號減去預定的值後，生成表示攝像裝置的移動量的振動成分信號SV。在攝像裝置中進行手抖動補償處理的情況下，在持續執行補償處理的期間內，有時透鏡的位置緩緩地從基準位置離開，到達透鏡的可動範圍的臨界點附近。這時，如果繼續手抖動補償處理，透鏡可以移動到某一方向，但不能移動到另一方向。定中心處理電路52就是為了防止該現象而設置的，透過從角度信號中減去預定的值，從而控制為難以接近透鏡的可動範圍的臨界點。

定中心處理電路52較佳為構成為包括未圖示的數位濾波器，透過進行與設定於未圖示的暫存器中的濾波器係數對應的濾波處理，從而進行從角度信號中減去預定值的處理。

對使用了第1圖記載的防振控制電路10並用於補償由手抖動引起的被攝體的抖動的透鏡移動控制進行說明。

首先，說明沒有由手抖動引起的被攝體的抖動的情況。由透鏡驅動元件300驅動的透鏡的位置因為其光軸和攝像裝置所具備的攝像元件的中心一致，所以ADC12輸出表示“0”的數位的位置信號SP。伺服電路20當位置信號SP的值為“0”的時候，輸出以維持當前的透鏡位置的方式控制透鏡驅動元件300的補償信號SR。

還有，在透鏡的位置和攝像元件的中心不一致的時候，ADC12輸出表示和“0”不同的值的數位的位置信號 SP。伺服電路20根據ADC21輸出的值，輸出以位置信號SP的值成為“0”的方式控制透鏡驅動元件300的補償信號SR。透過重復上述的動作，從而以透鏡的位置和攝像元件的中心一致的方式控制透鏡的位置。

接著，說明由手抖動引起被攝體的抖動的情況。由透鏡驅動元件300驅動的透鏡的位置，因為其光軸和攝像裝置所具備的攝像元件的中心一致，故ADC12輸出表示“0”的數位的位置信號SP。一方面，由於手抖動引起攝像裝置移動，故積分電路50以及定中心處理電路52根據振動檢測元件400檢測出的角速度信號，輸出表示攝像裝置的移動量的角度信號。

伺服電路20根據將ADC12輸出的表示“0”的位置信號SP和定中心處理電路52輸出的角度信號相加後的信號，生成補償信號SR。這時，儘管位置信號SP為“0”，但因為與非“0”的角度信號相加，故伺服電路20生成使透鏡移動的補償信號SR。根據伺服電路20輸出的補償信號SR，透鏡驅動元件300使透鏡移動，因此攝像裝置所具備的攝像元件可以獲得對由手抖動引起的被攝體的抖動進行了抑制的信號。透過重復這種控制，從而防振控制電路10實現手抖動補償控制。

在本發明的實施方式中，在根據從振動檢測元件400獲得的角速度信號來生成表示攝像裝置的移動量的角度信號時，採取使用HPF44、積分電路50以及定中心處理電路52來生成的構成。因此，無需為了生成角度信號而使用 CPU，可以降低防振控制電路10中的耗電。

還有，在本發明的實施方式中，防振控制電路10透過採取設置HPF44、積分電路50以及定中心處理電路52的構成，從而和設置CPU的構成相比，可以縮小電路面積。由此，能降低裝載有防振控制電路10的半導體芯片的成本。

在本發明的實施方式中，防振控制電路10所設置的伺服電路20、HPF44、積分電路50以及定中心處理電路52構成為包括數位濾波電路。第2圖記載的現有技術中，伺服電路120構成為包括類比的濾波電路，因此需要電容元件或電容器等外設部件。在為了調整已有的防振控制電路100的控制特性而變更伺服電路120的濾波器係數的時候，必須更換外設部件，難以容易地變更濾波器係數。但是，在本發明的防振控制電路10中，在變更濾波器係數的時候，只要變更存儲在例如暫存器22等暫存器中的濾波器係數，就可以容易地進行防振控制電路10的控制特性的調整。

在本發明的實施方式中，位置檢測元件200和透鏡驅動元件300以及振動檢測元件400分別為霍爾元件、音圈馬達以及陀螺感測器，本申請並未限於此。例如，透鏡驅動元件300可以使用步進馬達或壓電元件。在作為透鏡驅動元件300而使用步進馬達的時候，位置檢測元件200也可以使用步進馬達，透過步進馬達可以驅動透鏡，並且可以將步進馬達的控制信號作為表示透鏡位置的信號來使 用。還有，振動檢測元件400也可以採取使用檢測直線方向的加速度的感測器並基於加速度信號來檢測攝像裝置的振動的構成。

還有，在本發明的實施方式中，採取驅動透鏡並進行手抖動補償處理的透鏡移位方式，本發明不限於此。例如，本發明也可以適用於根據攝像裝置的抖動而使CCD元件等攝像元件移位的CCD移位方式。這時，位置檢測元件200可以作為檢測攝像元件的位置的元件，透鏡驅動元件300(技術方案中記載的光學部件驅動元件)可以作為驅動攝像元件的元件。

10、100‧‧‧防振控制電路

12、42、142‧‧‧ADC

20、120‧‧‧伺服電路

22‧‧‧暫存器

30、162‧‧‧DAC、暫存器

40、140‧‧‧透鏡驅動器

44‧‧‧HPF

46‧‧‧搖攝/傾斜判定電路

48‧‧‧增益調整電路

50‧‧‧積分電路

52‧‧‧定中心處理電路

200‧‧‧位置檢測元件

300‧‧‧透鏡驅動元件

400‧‧‧振動檢測元件

1200‧‧‧位置檢測元件

第1圖是本發明的實施方式的防振控制電路的示意方塊圖。

第2圖是已有的防振控制電路的示意方塊圖。

10‧‧‧防振控制電路

12、42‧‧‧ADC

20‧‧‧伺服電路

22‧‧‧暫存器

30‧‧‧DAC、暫存器

40‧‧‧透鏡驅動器

44‧‧‧HPF

46‧‧‧搖攝/傾斜判定電路

48‧‧‧增益調整電路

50‧‧‧積分電路

52‧‧‧定中心處理電路

200‧‧‧位置檢測元件

300‧‧‧透鏡驅動元件

400‧‧‧振動檢測元件

Claims (3)

1. 一種防振控制電路，其根據攝像裝置所具備的振動檢測元件輸出的信號，對使前述攝像裝置所具備的光學部件移動的光學部件驅動元件進行控制，該防振控制電路包括：高通濾波器，其除去前述振動檢測元件輸出的信號的低頻成分；移動量計算電路，其根據前述高通濾波器輸出的信號，計算前述攝像裝置的移動量；用於減法過程的定中心處理電路，其係對前述移動量計算電路的輸出信號減去預定的值，使前述光學部件避免到達可動範圍的臨界點附近並向伺服電路輸出得到的值；類比數位變換電路，其將對前述光學部件的位置進行檢測的位置檢測元件輸出的類比信號變換為數位信號；和伺服電路，其根據前述類比數位變換電路的輸出信號，生成對前述光學部件的位置進行補償的補償信號，並向前述光學部件驅動元件輸出；前述伺服電路構成為包括數位濾波電路和暫存器，前述數位濾波電路根據存儲在前述暫存器內的濾波器係數進行濾波處理，且前述伺服電路根據將用以檢測前述光學部件的位置的位置檢測元件所輸出的信號、和前述定中心處理電路的輸出信號相加後的信號，生成前 述補償信號。
2. 如申請專利範圍第1項之防振控制電路，其中，該防振控制電路還包括：搖攝/傾斜判定電路，其將前述高通濾波器所輸出的信號和預定的臨限值進行比較，並根據比較結果來判定搖攝動作或者傾斜動作的有無；和增益調整電路，其對前述高通濾波器輸出的信號進行增益調整；前述增益調整電路根據前述搖攝/傾斜判定電路的判定結果來變更增益。
3. 一種攝像裝置，其包括：對攝像裝置的振動進行檢測的振動檢測元件；光學部件；對前述光學部件的位置進行檢測的位置檢測元件；驅動前述光學部件的光學部件驅動元件；和防振控制電路，其根據振動檢測元件輸出的信號，控制前述光學部件驅動元件，該防振控制電路包括：高通濾波器，其除去前述振動檢測元件輸出的信號的低頻成分；移動量計算電路，其根據前述高通濾波器的輸出信號，計算前述攝像裝置的移動量；和用於減法過程的定中心處理電路，其係對前述移動量計算電路的輸出信號減去預定的值，使前述光學部件 避免到達可動範圍的臨界點附近並向伺服電路輸出得到的值；前述伺服電路根據前述定中心處理電路的輸出信號，生成補償前述光學部件的位置的補償信號並向前述光學部件驅動元件輸出，前述伺服電路構成為包括數位濾波電路和暫存器，前述數位濾波電路根據存儲在前述暫存器內的濾波器係數進行濾波處理。