防抖装置的制作方法

专利名称：防抖装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及拍照设备的防抖装置，并特别涉及用于执行具有最小限度错误的防抖 操作的操作控制。
背景技术：
提出了用于拍照设备的防抖装置。该防抖装置通过将手抖动校正镜头或成像设 备，对应于成像时产生的手抖动量，移动到和光轴垂直的平面来校正手抖动的影响。日本未经审查的专利公开(KOKAI)编号H07-261233公开了执行中断过程以用于 在固定的采样周期内执行防抖操作的装置。然而，由于在DSP与诸如CPU的控制器通信时具有时间周期，防抖设备不能在固定 的采样周期执行。

发明内容
因此，本发明的目标是提供即使防抖操作不能在固定的采样周期中执行，也可以 有效地执行防抖操作的装置。根据本发明，防抖装置包括角速度传感器和控制器。角速度传感器检测角速度。 控制器控制角速度传感器并根据来自角速度传感器的输出信号来执行防抖操作。在预定时 期、在预定时间间隔，控制器根据在预定时期之前来自角速度传感器的输出信号和在预定 时期之后来自角速度传感器的输出信号来计算角速度信号，预定时期长于预定时间间隔。


通过参照后附的附图，可从下面的说明中更好地理解本发明的目标和优势，其 中图1是拍照设备的第一和第二实施例的后视的透视图；图2是拍照设备的前视图；图3是拍照设备的电路结构图；图4是拍照设备的主要操作的流程图；图5是显示了计时器中断过程的细节的流程图；图6是显示了防抖操作的细节的流程图；图7是显示了数字高通滤波器处理操作的细节的流程图；图8是显示了在防抖操作中的计算；图9是显示了当时间间隔参数T为4时，在非操作时期中由平均内插计算的内插 值(第一数字角速度信号)；
图10是显示了当时间间隔参数T为4时，在非操作时期中由线性内插计算的内插 值(第一数字角速度信号)；图11是显示了自动控制计算的细节的流程图；
具体实施例方式下面参照附图中所示的实施例来描述本发明。在这个实施例中，拍照设备1是数 码相机。拍照设备1的相机镜头67具有光轴LX。为了说明本实施例中的方向，定义了第一方向χ、第二方向y、第三方向ζ (见图1)。 第一方向X是与光轴LX垂直的方向。第二方向y是与光轴LX和第一方向X垂直的方向。 第三方向ζ是与光轴LX平行并且与第一方向χ和第二方向y垂直的方向。该拍照设备1的成像部分包括PON按钮11、P0N开关11a、测光开关12a、释放按钮 13、释放开关13a、防抖按钮14、防抖开关14a、诸如IXD监控器等的指示单元17、DSP 19、 CPU 21、AE(自动曝光)单元23、AF(自动对焦)单元24、在防抖单元30中的成像单元39a、 以及相机镜头67(见图1、2及3)。该PON开关Ila是在ON状态还是OFF状态，是由PON按钮11的状态确定，所以该 拍照设备1的0N/0FF状态对应于PON开关Ila的0N/0FF状态。拍照对象图像由成像单元39a通过相机镜头67作为光学图像来捕捉，捕捉到的图 像显示在指示单元17上。可通过光学取景器(未图示)用眼睛观察该拍照对象图像。当操作者将该释放按钮13部分按下时，测光开关12a变为ON状态以执行测光操 作、AF感应操作、以及对焦操作。当操作者将该释放按钮13全部按下时，释放开关13a变为ON状态以执行成像操 作，并且存储捕捉到的图像。DSP 19与CPU 21的端口 P9连接，并与成像单元39a连接。根据来自CPU 21的命 令，DSP 19对通过成像单元39a的成像操作得到的图像信号，执行诸如图像处理操作等的 计算操作。DSP 19在释放时间后与CPU 21通信。在与CPU 21通信时，将诸如快门速度的 释放信息从CPU 21发送到DSP 19。CPU 21是控制拍照设备1每一部分关于成像操作和防抖操作的控制装置。防抖操 作包括可移动单元30a的移动和位置检测效果两者。此外，CPU 21存储了确定拍照设备1是否处于防抖模式的参数IS的值、防抖操作 确定参数CAM_DIS的值、以及测量防抖操作时间间隔的时间间隔参数T的值。此外，CPU 21存储了第一数字角速度信号Vxn的值、第二数字角速度信号Vyn的值、 第一数字角速度VVxn、第二数字角速度VVyn、第一数字位移角Bxn、第二数字位移角Byn、位置 Sn在第一方向χ中的坐标Sxn、位置Sn在第二方向y中的坐标Syn、第一驱动力Dxn、第二驱 动力Dyn、A/D转换后的位置Pn在第一方向χ中的坐标pdxn、A/D转换后的位置？ 在第二方 向y中的坐标pdyn、第一减少值exn、第二减少值eyn、第一比例系数Kx、第二比例系数Ky、 防抖操作的采样周期θ、第一积分系数Tix、第二积分系数Tiy、第一微分系数Tdx、第二微 分系数Tdy。当执行诸如将AF感应操作的信息从AF单元24的AF传感器到CPU 21的传输时， 以及DSP 19和CPU 21的通信等预定操作时(非操作时期)，将防抖操作确定参数CAM_DIS的值设置为1，来指示在预定时间间隔(Ims)中防止执行防抖操作的情况(见图4中步骤 S18、S24、和 S32)。否则，将防抖操作确定参数CAM_DIS的值设置为0，来指示在预定时间间隔(Ims) 中可以执行防抖操作的情况(见图4中步骤S20、S26、和S33)。当防抖操作确定参数CAM_DIS的值设置为1时，不执行防抖操作。当防抖操作确 定参数CAM_DIS的值设置为0时，在预定时间间隔(Ims)中执行防抖操作。时间间隔参数T代表防抖操作确定参数CAM_DIS的值持续地设置为1期间的时间 长度。换句话说，时间间隔参数T指示了执行防抖操作的时间间隔。执行防抖操作中的时间间隔通常地设置为预定时间间隔1ms。当防抖操作确定参数CAM_DIS的值在已设置好的Ims时间间隔中设置为0时， 换句话说，当防抖操作可以在预定Ims时间间隔中执行时，将时间间隔参数T的值设置为 1(见图5中步骤S54)。当防抖操作确定参数CAM_DIS的值设置为1时，换句话说，当防抖操作不能在预定 Ims时间间隔中执行时，测量防抖操作确定参数CAM_DIS的值持续地设置为1的时间，并将 时间间隔参数T设置为该测量的时间(见图5中步骤S52)。使用时间间隔参数T的值作为用于防抖操作的参数。在时间间隔参数设置为1时 执行的过程不同于在时间间隔参数没有设置为1时执行的过程(见图7中步骤S92)。AE单元23 (曝光计算单元)根据正被拍照的对象，执行测光操作并计算测光值。 AE单元23同样计算与测光值相关的光圈值和曝光时间长度，二者都是成像所需的。AF单 元24执行AF感应操作及相应的对焦操作，二者都是成像所需的。在对焦操作中，将相机镜 头67在LX方向沿光轴重新调整位置。成像准备周期包括在AE单元23中的测光操作、将光圈值的和曝光的时间长度的 信息从AE单元23发送到CPU 21的AE周期、和将AF感应操作的信息从AF单元24发送到 CPU 21的AF周期。每个成像准备的时间长度大约是10到30ms，大于执行一次防抖操作所 需的时间长度(1ms)。结果，在成像准备周期期间增加了 CPU 21的负载。拍照设备1的防抖部分(防抖装置)包括防抖按钮14、防抖开关14a、指示单元17、 CPU 21、角速度检测单元25、驱动器电路29、防抖单元30、霍尔元件信号处理单元45 (磁场 变化检测元件)、以及照相机镜头67。当使用者按下防抖按钮14时，防抖开关14a变为ON状态并执行防抖操作，与诸如 测光操作等其它操作相独立地驱动角速度检测单元25和防抖单元30。当防抖开关14a处 于ON状态，也就是处于防抖模式时，将防抖参数IS设置为1 (IS = 1)。当防抖开关14a未 处于ON状态，也就是处于非防抖模式时，将防抖参数IS设置为0 (IS = 0)。当执行诸如将AF感应操作的信息从AF单元24的AF传感器发送到CPU 21、以及 DSP 19与CPU 21的通信等预定操作时，不执行防抖操作。当不执行预定操作时，在预定时 间间隔中执行防抖操作。通过CPU 21来控制对应这些开关的输入信号的各种输出命令。将测光开关12a是处于ON状态或OFF状态的信息以一位的数字信号输入到CPU 21的端口 P12。将释放开关13a是处于ON状态或OFF状态的信息以一位的数字信号输入 到CPU 21的端口 P13。将防抖开关14a是处于ON状态或OFF状态的信息以一位的数字信号输入到CPU21的端口 P14。AE单元23与CPU 21的端口 P4相连接用于输入和输出信号。AF单元24与CPU 21的端口 P5相连接用于输入和输出信号。指示单元17与CPU 21的端口 P6相连接用于输 入和输出信号。接下来，解释在CPU 21和角速度检测单元25、驱动器电路29、防抖单元30、以及霍 尔元件信号处理单元45间的输入和输出关系。角速度检测单元25具有第一角速度传感器26a、第二角速度传感器26b、第一高通 滤波器电路27a、第二高通滤波器电路27b、第一放大器28a和第二放大器28b。第一角速度传感器26a检测拍照设备1相对于第二方向y的轴的旋转运动(偏航， yawing)的角速度(拍照设备1的角速度在第一方向χ的速度分量)。第一角速度传感器 26a是检测偏转角速度的陀螺(gyro)传感器。第二角速度传感器26b检测拍照设备1相对于第一方向χ的轴的旋转运动(俯仰， Pitching)的角速度(检测拍照设备1的角速度在第二方向y的速度分量)。第二角速度 传感器26b是检测俯仰角速度的陀螺传感器。第一高通滤波器电路27a去掉第一角速度传感器26a输出的信号的低频率分 量，因为第一角速度传感器26a输出的信号的低频率分量包含基于零电压和摇头移动 (panning-motion)的信号成分，二者都与手抖动无关。第二高通滤波器电路27b去掉第二角速度传感器26b输出的信号的低频率分量， 因为第二角速度传感器26b输出的信号的低频率成份包含基于零电压和摇头移动的信号 成分，二者都与手抖动无关。第一放大器28a放大其低频率分量已被去掉的偏转角速度的信号，并把模拟信号 输出到CPU 21的A/D转换器A/D 0作为第一角速度vx。第二放大器28b放大其低频率分量已被去掉的俯仰角速度的信号，并把模拟信号 输出到CPU 21的A/D转换器A/D 1作为第二角速度vy。去掉低频率信号分量为两步骤的过程；通过第一和第二高通滤波器电路27a和 27b首先执行作为模拟高通滤波器处理操作的第一部分处理操作，随后由CPU 21执行作为 数字高通滤波器处理操作的第二部分处理操作。第二数字高通滤波器处理操作的截止频率高于第一模拟高通滤波器处理操作的 截止频率。在数字高通滤波器处理操作中，可以容易地改变时间常数值(第一高通滤波器时 间常数hx和第二高通滤波器时间常数hy)。在将PON开关Ila设置为ON状态(将主电源供电设置为ON状态)后，对CPU 21 和角速度检测单元25的每部分开始电源供电。在将PON开关Ila设置为ON状态后开始手 抖动量的测量。CPU 21将输入到A/D转换器A/D 0的第一角速度vx转换为第一数字角速度信号 Vxn(A/D转换操作)；由于第一数字角速度信号Vxn的低频率分量包含基于零电压和摇头移 动的信号成分，二者都与手抖动无关，所以通过去掉第一数字角速度信号Vxn(数字高通滤 波器处理操作)的低频率分量来计算第一数字角速度VVxn ；并通过对第一数字角速度VVxn 积分(积分处理操作)来计算手抖动量(手抖动位移角第一数字位移角Bxn)。
类似地，CPU 21将输入到A/D转换器A/D1的第二角速度vy转换为第二数字角速 度信号Vyn(A/D转换操作)；由于第二数字角速度信号Vyn的低频率分量包含基于零电压和 摇头移动的信号成分，二者都与手抖动无关，所以通过去掉第二数字角速度信号Vyn(数字 高通滤波器处理操作)的低频率分量来计算第二数字角速度VVyn ；并通过对第二数字角速 度VVyn积分(积分处理操作)来计算手抖动量(手抖动位移角第二数字位移角Byn)。从而，CPU 21和角速度检测单元25使用函数来计算手抖动量。“η”是大于1的整数，并指示从防抖操作开始(计时器的中断过程开始，t = 1，见 图4中步骤11)到执行最近的防抖操作(t = η)的时间长度(ms)。由于可在或可不在预定 时间间隔(Ims)执行防抖操作，便产生了 “η”的值与防抖操作执行次数的数字不符合的情 况。在第一方向χ的数字高通滤波器处理操作中，通过将Ims预定时间间隔之前由计 时器的中断过程计算出的第一数字角速度VVx1至VVxlri的总合除以第一高通滤波器时间 常数hx，再由第一数字角速度信号Vxn减去该结果商，计算出第一数字角速度VVxn(VVxn = Vxn-( Σ VVxn^1) +hx，见图 8 中⑴)。在第二方向y的数字高通滤波器处理操作中，通过将Ims预定时间间隔之前由计 时器的中断过程计算出的第二数字角速度VVy1至VVylri得总合除以第二高通滤波器时间 常数hy，再由第二数字角速度信号Vyn减去该结果商，计算出第二数字角速度VVyn(VVyn = Vyn-( Σ VVyn^1) +hy)。在第一个实施例中，在(部分)防抖操作中的角速度检测操作包含角速度检测单 元25中的过程和将第一和第二角速度VX和vy从角速度检测单元25输入到CPU 21的过程。由于硬件限制以及CPU 21中的通信过程，当执行成像操作和图像处理操作的预 定部分时，产生了不能在预定时间间隔(Ims)中执行防抖操作中的角速度检测操作的情况。在第一个实施例中，通过当角速度检测操作不能在预定时间间隔(Ims)中执行时 的非操作时期中的内插，来计算第一和第二数字角速度信号Vxk和Vyk(n-T < k < n-1)的值。通过内插来计算第一数字角速度信号Vxk，该内插基于由第一数字角速度信号 Vxn_T和乂\产生的平均值。在非操作时期之前立即计算出第一数字角速度信号Vxn_T。在非 操作时期之后立即计算出第一数字角速度信号Vxn。通过内插来计算第二数字角速度信号Vyk，该内插基于由第二数字角速度信号 Vyn_T和乂711产生的平均值。在非操作时期之前立即计算出第二数字角速度信号Vyn_T。在非 操作时期之后立即计算出第二数字角速度信号Vyn。在第一方向χ的积分处理操作中，通过从防抖操作开始时(计时器的中断过程开 始，t = 1，见图4中步骤Sll)的第一数字角速度VVx1到执行最近的(t = η)防抖操作的 第一数字角速度Wxn的总合Bxn(Bxn = Σ VVxn，见图8中(3))来计算第一数字位移角Βχη。在第二方向y的积分处理操作中，通过从防抖操作开始时的第二数字角速度VVy1 到执行最近的防抖操作的第一数字角速度VVyn的总合Byn(Byn = Σ VVyn)来计算第二数字 位移角Byn。
CPU 21计算应该移动成像单元39a (可移动单元30a)的位置Sn，对应于基于位置 转换系数ZZ (第一位置转换系数ZX用于第一方向X、第二位置转换系数zy用于第二方向 y)、针对第一方向χ和第二方向y计算的手抖动量(第一和第二数字位移角Bxn和Byn)。位置Sn在第一方向χ中的坐标定义为Sxn，位置Sn在第二方向y中的坐标定义为 Syn。包含成像单元39a的可移动单元30a的移动，是通过使用电磁力来执行，并在后面进 行描述。为了将可移动单元30a移动到位置Sn，驱动力Dn驱动驱动器电路29。将驱动力Dn 在第一方向X的坐标定义为第一驱动力Dxn(在D/A转换后第一 PWM功率dx)。将驱动力 Dn在第二方向y的坐标定义为第二驱动力Dyn (在D/A转换后第二 PWM功率dy)。在关于第一方向χ的定位操作中，将位置Sn在第一方向χ的坐标定义为Sxn，并
且是最近的第一数字位移角Bxn和第一位置转换系数ZX的乘积(Sxn = ZxXBxn，见图8中 ⑶)。在关于第二方向y的定位操作中，将位置Sn在第二方向y的坐标定义为Syn，并且 是最近的第二数字位移角Byn和第二位置转换系数zy的乘积(Syn = ZyXByn)。防抖单元30是用于校正手抖动影响的装置，其通过将成像单元39a移动到位置 Sn、通过取消成像单元39a的成像设备的成像表面上的拍照对象图像的滞后、以及通过稳定 达到成像设备的成像表面的拍照对象图像，来校正手抖动的影响。防抖单元30具有固定单元30b，以及包含成像单元39a并可相对于xy平面移动的 可移动单元30a。当不执行防抖操作时，将可移动单元30a固定在预定位置。在第一个实施例中，预 定位置处于移动范围的中央。通过具有从CPU 21的PWM 0输入的第一 P丽功率dx以及从CPU 21的PWM 1输 入的第二PWM功率dy的驱动器电路29，由用于驱动的线圈单元和用于驱动的磁体单元的电 磁力来执行防抖装置30的可移动单元30a的驱动，包含移动到固定的预定位置(见图8中 (5))。在由驱动器电路29引起的移动前或移动后，通过霍尔元件单元44a和霍尔元件信 号处理单元45来检测可移动单元30a的检测位置Pn。将在第一方向χ上的检测位置Pn的第一坐标的信息，也就是第一检测位置信号 PX，输入到CPU 21的A/D转换器A/D 2(见图8中(2))。第一位置检测信号px为模拟信 号，并通过A/D转换器A/D 2 (A/D转换操作)转换为数字信号。在A/D转换操作后，将第一 方向χ上的检测位置Pn的第一坐标定义为Pdxn，对应于第一检测位置信号px。将在第二方向y上的检测位置Pn的第二坐标的信息，也就是第二检测位置信号 py，输入到CPU 21的A/D转换器A/D 3。第二位置检测信号py为模拟信号，并通过A/D转 换器A/D 3 (A/D转换操作)转换为数字信号。在A/D转换操作后，将第二方向y上的检测 位置Pn的第二坐标定义为Pdyn，对应于第二检测位置信号py。PID(比例、积分、微分)控制在移动后根据用于检测位置Pn(pdxn，pdyn)和位置 Sn (Sxn, Syn)的坐标来计算第一和第二驱动力Dxn和Dyn。第一驱动力Dxn的计算是根据第一减少值exn、第一比例系数Kx、采样周期θ、第 一积分系数 Tix、以及第一微分系数 Tdx (Dxn = KxX {exn+e +TixX Σ exn+Tdx+ θ X (exn-exM)}，见图8中(4))。第一减少值exn是通过将的位置Sn在第一方向χ的坐标Sxn减去 在A/D转换后检测位置Pn在第一方向χ的坐标Pdxn计算得出(exn = Sxn-pdxn)。第二驱动力Dyn的计算是根据第二减少值eyn、第二比例系数Ky、采样周期θ、第 二积分系数 Tiy、以及第二微分系数 Tdy (Dyn = KyX Ieyn+θ +TiyX Σ eyn+Tdy+ θ X (eyn-eyn_i)})。第二减少值eyn是通过将的位置Sn在第二方向y的坐标Syn减去在A/D转换后检 测位置Pn在第二方向y的坐标Pdyn计算得出(eyn = Syn-pdyn)。尽管采样周期θ的值可设置成与可变时间间隔参数T相等，但在第一个实施例中 将采样周期θ的值固定为1ms。当拍照设备1处于防抖开关14a被设置为ON状态的防抖模式时(IS= 1)，将可移 动单元30a驱动到对应于执行的PID控制的防抖操作的位置Sn(Sxn，Syn)。当防抖参数IS为0时，执行不对应于防抖操作的PID控制，所以将可移动单元30a 移动到移动范围的中央(预定位置)。可移动单元30a具有由第一驱动线圈31a和第二驱动线圈32a组成的驱动线圈单 元、具有成像设备的成像单元39a，以及作为磁场改变检测元件单元的霍尔元件44a。在第 一个实施例中，成像设备为CCD ；然而，该成像设备可以是诸如CMOS等其它成像设备。固定单元30b具有由第一位置检测及驱动磁体411b和第二位置检测及驱动磁体 412b构成的用于驱动的磁体单元、第一位置检测及驱动轭(driving yoke) 431b、以及第二 位置检测及驱动轭432b。在第一方向χ和第二方向y中，固定单元30b可移动地支持可移动单元30a。当成像设备的中央区在相机镜头67的光轴LX上交叉时，设置可移动单元30a的 位置和固定单元30b的位置之间的关系，使得可移动单元30a定位于第一方向χ和第二方 向y中的移动范围的中央，以便利用成像设备的成像范围的全部尺寸。构成成像设备的成像表面的矩形，具有两条对角线。在第一个实施例中，成像设备 的中央是这两条对角线的交点。第一驱动线圈31a、第二驱动线圈32a、以及霍尔元件单元44a附属于可移动单元 30ao第一驱动线圈31a形成底座(seat)及螺旋型的线圈模式(coil pattern)。第一 驱动线圈31a的线圈模式具有与第二方向y相平行的线，这样产生第一电磁力来在第一方 向χ中移动包含第一驱动线圈31a的可移动单元30a。第一电磁力是根据第一驱动线圈31a的电流方向和第一位置检测和驱动磁体 411b的磁场方向而出现。第二驱动线圈32a形成底座及螺旋型的线圈模式。第二驱动线圈32a的线圈模式 具有与第一方向χ相平行的线，这样产生第二电磁力来在第二方向y中移动包含第二驱动 线圈32a的可移动单元30a。第二电磁力是根据第二驱动线圈32a的电流方向和第二位置检测和驱动磁体 412b的磁场方向而出现。第一和第二驱动线圈31a和32a与驱动器电路29相连接，驱动电路29通过柔性 电路板(没有描述)来驱动第一和第二驱动线圈31a和32a。第一 PWM功率dx从CPU 21 的P丽0输入到驱动器电路29，第二 P丽功率dy从CPU 21的PWM 1输入到驱动器电路29。
10驱动器电路29为对应于第一 PWM功率dx的第一驱动线圈31a供电，驱动器电路29为对应 第二 PWM功率dy的第二驱动线圈32a供电，来驱动可移动单元30a。第一位置检测和驱动磁体411b附属于固定单元30b的可移动单元端(side)，第一 位置检测和驱动磁体411b面对第一驱动线圈31a和在第三方向ζ中水平的霍尔元件hhlO。第二位置检测和驱动磁体412b附属于固定单元30b的可移动单元端，第二位置检 测和驱动磁体412b面对第二驱动线圈32a和在第三方向ζ中垂直的霍尔元件hvlO。在N磁极和S磁极排列在第一方向χ中的情况下，第一位置检测和驱动磁体411b 附属于第一位置检测和驱动轭431b。第一位置检测和驱动轭431b附属于固定单元30b，在 可移动单元30a端，在第三方向ζ中。在N磁极和S磁极排列在第二方向y中的情况下，第二位置检测和驱动磁体412b 附属于第二位置检测和驱动轭432b。第二位置检测和驱动轭432b附属于固定单元30b，在 可移动单元30a端，在第三方向ζ中。第一和第二位置检测和驱动轭43lb、432b是由软磁材料制成。第一位置检测和驱动轭431b防止第一位置检测和驱动磁体411b的磁场分散到周 围，并且提高第一位置检测和驱动磁体411b和第一驱动线圈31a之间的、以及第一位置检 测和驱动磁体411b和水平霍尔元件hhlO之间的磁通量。第二位置检测和驱动轭432b防止第二位置检测和驱动磁体412b的磁场分散到四 周，并且提高第二位置检测和驱动磁体412b和第二驱动线圈32a之间的、以及第二位置检 测和驱动磁体412b和垂直霍尔元件hvlO之间的磁通量。霍尔元件单元44a是单轴单元，包含两个电磁转换元件(磁场改变检测元件)，分 别地使用霍尔效应检测可移动单元30a的当前位置Pn的，指定在第一方向χ中的第一坐标 和在第二方向y中的第二坐标的第一检测位置信号px和第二检测位置信号py。两个霍尔元件之一是水平霍尔元件hhlO，用于在第一方向χ中检测可移动单元 30a的位置Pn的第一坐标，另一个是垂直霍尔元件hvlO，用于在第二方向y中检测可移动 单元30a的位置Pn的第二坐标。水平霍尔元件hhlO附属于可移动单元30a，在第三方向ζ中面对固定单元30b的 第一位置检测和驱动磁体411b。垂直霍尔元件hvlO附属于可移动单元30a，在第三方向ζ中面对固定单元30b的 第二位置检测和驱动磁体412b。当成像设备的中央与光轴LX相交时，需要将水平霍尔元件hhlO放置在霍尔元件 单元44a上面对第一位置检测和驱动磁体411b的N磁极和S磁极之间的在第一方向χ中 的中间区，如从第三方向ζ看去。在这个位置中，水平霍尔元件hhlO使用最大范围，其中可 基于单轴霍尔元件的输出改变(线性)执行准确的位置检测操作。类似地，当成像设备的中央与光轴LX相交时，需要将垂直霍尔元件hvlO放置在霍 尔元件单元44a上面对第二位置检测和驱动磁体412b的N磁极和S磁极之间的在第二方 向y中的中间区，如从第三方向看去。霍尔元件信号处理单元45具有第一霍尔元件信号处理电路450和第二霍尔元件 信号处理电路460。第一霍尔元件信号处理电路450基于水平霍尔元件hhlO的输出信号，在水平霍尔元件hhlO的输出端之间检测水平电势差值xlO。第一霍尔元件信号处理电路450将第一检测位置信号ρχ输出到CPU 21的A/D转 换器A/D 2，该信号以水平电势差值xlO为基础，指定可移动单元30a的位置Pn在第一方向 χ中的第一坐标。第二霍尔元件信号处理电路460基于垂直霍尔元件hvlO的输出信号，在垂直霍尔 元件hvlO的输出端之间检测垂直电势差值ylO。第二霍尔元件信号处理电路460将第二检测位置信号py输出到CPU 21的A/D转 换器A/D 3，该信号以垂直电势差值y 10为基础，指定可移动单元30a的位置Pn在第二方向 y中的第二坐标。接下来，拍照设备1的主要操作，包含拍照操作，将通过使用图4的流程图来解释。当拍照设备1设置为ON状态时，向角速度检测单元25供电，使得角速度检测单元 25在步骤Sll中设置为ON状态。此外，计时器的中断过程在预定时间间隔(Ims)开始。将防抖操作确定参数CAM_ DIS的值设置为0并将时间间隔参数T设置为1。在后面将通过使用图5的流程图来解释 计时器中断过程的细节。在步骤S12中，确定测光开关12a是否设置为ON状态。当确定测光开关12a没有 设置为ON状态时，操作返回到步骤S12并且重复步骤S12的过程。否则，操作继续到步骤 S13。在步骤S13中，确定防抖开关14a是否设置为ON状态。当确定防抖开关14a没有 设置为ON状态时，在步骤S14将防抖参数IS的值设置为0。否则，在步骤S15将防抖参数 IS的值设置为1。在步骤S16a中，将防抖操作确定参数CAM_DIS的值设置为1。在步骤S16中，驱动 AE单元23的AE传感器、执行测光操作、将光圈值和曝光时间长度的信息从AE单元23发送 到CPU 21、并计算光圈值和曝光时间。因此，当CPU 21与AE单元23通信时、或在将光圈值 和曝光时间的信息从AE单元23发送到CPU 21的AE周期(非操作时期)期间，不执行防 抖操作。此外，在步骤S16b中，将防抖操作确定参数CAM_DIS设置为0。在步骤S17中，驱动AF传感器和AF单元24的镜头控制电路来执行用于AF感应 的积分计算。在步骤S18中，将防抖操作确定参数CAM_DIS设置为1。在步骤S19中，将AF 感应操作的信息从AF单元24发送到CPU 21。因此，当CPU 21与AF单元24通信时、或在 将AF感应操作的信息从AF单元24发送到CPU 21的AF周期(非操作时期)期间，不执行 防抖操作。此外，在步骤S20中，将防抖操作确定参数CAM_DIS设置为0。在步骤S21中，根据AF感应操作进行AF驱动计算，并基于该计算通过驱动AF单 元24的镜头控制电路来执行对焦操作。在步骤S22中，执行曝光操作，或也就是，执行成像设备(CCD等)的电荷聚集。当 消耗完曝光时间后，在步骤S23中的读出曝光时间内成像设备中所聚集的电荷。在步骤S24 中，将防抖操作确定参数CAM_DIS设置为1。在步骤S25中，CPU 21与DSP 19通信来将释 放信息从CPU 21发送到DSP 19，并根据从成像设备读取的电荷来执行图像处理操作。因 此，当CPU 21与DSP 19通信时或在图像处理操作(非操作时期)期间不执行防抖操作。此外，在步骤S26中，将防抖操作确定参数CAM_DIS设置为0。
在步骤S27中，在指示单元17显示执行了图像处理操作的图像(完全图像指示或 实况景色指示)。在步骤S28中，确定释放开关13a是否设置为ON状态。当确定释放开关13a没有 设置为ON状态时，操作返回到步骤S12并且重复从步骤S12到步骤S27的过程。否则，操 作继续到步骤S29。在步骤S29中，执行曝光操作，或换句话说，执行成像设备(CCD等)的电荷聚集。 当消耗完曝光时间后，在步骤S30中的读出曝光时间内成像设备中所聚集的电荷。在步骤 S31中，将防抖操作确定参数CAM_DIS设置为1。在步骤S32中，CPU 21与DSP 19通信来 将释放信息从CPU 21发送到DSP 19，并根据从成像设备读取的电荷来执行图像处理操作。 因此，当CPU 21与DSP 19通信时或在图像处理操作(非操作时期)期间不执行防抖操作。此外，在步骤S33中，将防抖操作确定参数CAM_DIS设置为0。在步骤S34，把执行了图像处理操作的图像存储在成像设备1中的存储器。在步骤 S35中，在指示单元17显示存储器中存储的图像，然后该操作返回步骤S12。下面，通过使用图5的流程图来解释在图4的步骤Sll中开始的、并在每个预定时 间间隔(Ims)独立于其它操作执行的计时器的中断过程。当计时器的中断过程开始时，在步骤S51中确定防抖操作确定参数CAM_DIS的值 是否设置为1。当确定防抖操作确定参数CAM_DIS的值设置为1时，在步骤S52中将时间间隔参 数T的值增加1并完成计时器的中断过程。否则，基于时间间隔参数T的防抖操作SR_SUB(T)，在步骤S53开始。在后面将通 过使用图6的流程图来解释防抖操作SR_SUB(T)的细节。在步骤S54中，将时间间隔参数 T的值设置为1并且完成计时器的中断过程。下面，在后面将通过使用图6的流程图来解释在图5的步骤S53中执行的防抖操 作 SR_SUB (T)。当防抖操作SR_SUB(T)开始时，在步骤S71中将由角速度检测单元25输出的第一 角速度vx，输入到CPU 21的A/D转换器A/D 0并转换为第一数字角速度信号Vxn。将同样 由角速度检测单元25输出的第二角速度vy，输入到CPU 21的A/D转换器A/D1并转换为第 二数字角速度信号Vyn(角速度检测操作)。在数字高通滤波器处理操作(第一和第二数字角速度VVx1^nVVyn)中去除第一和 第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频(部分)。在后面将通过使用图7的流程图来解释 数字高通滤波器处理操作的细节。在步骤S72中，霍尔元件单元44a检测可移动单元30a的位置，并且霍尔元件信号 处理单元45计算第一和第二检测位置信号px和py。将第一检测位置信号px输入到CPU 21的A/D转换器A/D 2并转换为数字信号pdxn，反之将第二检测位置信号py输入到CPU 21的A/D转换器A/D 3并转换为数字信号pdyn，从而二者确定可移动单元30a的当前位置 P (pdxn, pdyn)。在步骤S73中，确定防抖参数IS的值是否设置为0。当确定防抖参数的值IS为 0 (IS = 0)时，也就是当拍照设备没有处于防抖模式时，在步骤S74中将可移动单元30a (成 像单元39a)应该移动的位置Sn(Sxn，Syn)，设置到可移动单元30a的移动范围的中央。当确
13定防抖参数的值IS不为0(IS= 1)时，也就是当拍照设备处于防抖模式时，在步骤S75中 以第一和第二角速度vx和vy为基础，计算可移动单元30a (成像单元39a)应该移动的位 置 Sn (Sxn, Syn)。在步骤S76中，以步骤S74或步骤S75中确定的位置Sn(Sxn，Syn)、以及当前位置 Pn(pdxn, pdyn)为基础，计算将可移动单元30a移动到位置Sn的驱动力Dn的第一驱动力 Dxn(第一 PWM功率dx)及第二驱动力Dyn(第二 PWM功率dy)。在步骤S77中，通过驱动器电路29使用第一 PWM功率dx驱动第一驱动线圈单元 31a,并通过驱动器电路29使用第二 PWM功率dy驱动第二驱动线圈单元32a，以便将可移动 单元30a移动到位置Sn(Sxn，Syn)。在步骤S78中，将时间间隔参数T的值设置为0并完成防抖操作SR-SUB(T)。步骤S76和S77的过程为自动控制运计算，PID自动控制使用该计算用于普通的 (标准的)比例、积分、微分计算。下面，将通过使用图7的流程图来解释图6中步骤S71中的角速度检测操作和高 通滤波器处理操作的细节。设置最近值ADX等于最近的由角速度检测单元25的第一放大器28a输出的数字 角速度信号，然后在最近的时间点从模拟信号转化为数字信号。类似地，设置第二最近值ADY等于最近的由角速度检测单元25的第二放大器28b 输出的数字角速度信号，然后在最近的时间点从模拟信号转化为数字信号。此外，设置第一前述值Xl等于最近的由角速度检测单元25的第一放大器28a输 出的前述数字角速度信号，然后在最近的时间点之前立即从模拟信号转化为数字信号。类似地，设置第二前述值yl等于最近的由角速度检测单元25的第二放大器28b 输出的前述数字角速度信号，然后在最近的时间点之前立即从模拟信号转化为数字信号。在CPU 21中存储第一最近值ADX的值、第二最近值ADY的值、第一前述值xl的值、 以及第二前述值yl的值。当角速度检测操作开始时，将第一和第二放大器28a和28b的输出信号第一和第 二角速度vx和vy，输入到A/D转换器A/D 0和A/D 1进行A/D转换，然后在步骤S91中将 该A/D转换值设置为第一和第二最近值ADX和ADY。在步骤S92中，确定时间间隔参数T的值是否大于1。当确定时间间隔参数T的值 大于1时，操作继续到步骤S93 ；否则，该操作直接继续到步骤S97。在步骤S93中，根据第一最近值ADX( = Vxn)和第一前述值xl ( = Vxn-T)来计算第 一角速度信号 VXn_(T_D (VXn_(T_D = (ADX-xl) +2+xl)。类似地，根据第二最近值 ADY ( = Vyn) 和第二前述值 yl ( = Vyn_T)来计算第二角速度信号 Vyn-(H) (Vyn_(T_D = (ADY-yl) +2+yl)。在步骤S94中，根据第一数字角速度信号VXn_(T_D，与从t为l(t = 1)时的 第一数字角速度Wx1到t为n-T(t = n-T)的第一数字角速度VVxn_T的总合与第一 高通滤波器时间常数hx的商之间的差，来计算第一数字角速度VVxn-(H)=
Vxn-(T-I)"( Σ Wxn-T) +hX)。类似地，根据第二数字角速度信号Vyn-(H),与从t为l(t = 1)时的第二数字角速 度VVyl到t为n-T(t = n-T)的第二数字角速度VVyn_T的总合与第二高通滤波器时间常数 hy的商之间的差，来计算第二数字角速度Wyn-(H) (VVyn-(H) = Vyn_(T_1)-( Σ VVyn_T) +hy)。
在步骤S95中，根据在步骤S94中计算的第一数字角速度VVxn-^1)和从t为1 (t =1)时的第一数字角速度Wx1到t为n-T(t = n-T)的第一数字角速度VVxn_T的总合，来 计算与从t为l(t= 1)时的第一数字角速度VVxjljtSn-(T-I) (t = H-(T-D)的第一 数字角速度 Wxn-(H)的总合(Σ Wxn-(H) = Wxn-(H)+ Σ Wxn_T)。类似地，根据在步骤S94中计算的第二数字角速度VVyn-(H)和从t为1 (t = 1)时 的第二数字角速度Wy1到t为n-T (t = n-T)的第二数字角速度VVyn_T的总合，来计算与从 t为l(t = l)时的第二数字角速度VVy1到t为n-(T-I) (t = η-(T-I))的第二数字角速度 Wyn-M 的总合(Σ Wyn_ (T-I) 一 Wyn -(T-I广 Σ VVyn
-τ / °在步骤S96中，将时间间隔参数T的值减去值1，并将操作返回到步骤S92。通过重复步骤S92到S96的内插处理操作，可在非操作时期期间在预定时间间隔 计算数字角速度信号，该非操作时期为从时间t为n-(T-l) (t = n-(T-l))到时间t为n-l(t =n-1)、当不能在预定时间间隔执行角速度检测操作期间。在不能在预定时间间隔执行角速度检测操作的情况下，执行第二积分处理操作并 不在非操作时期计算数字角速度信号，由于缺乏非操作时期的数据可能会出现错误。然而，在第一个实施例中，由于可以在非操作时期通过内插处理操作计算数字角 速度信号等，减少了来自积分处理操作的错误以至于减轻了防抖操作中的错误。图9显示了内插值(第一数字角速度信号Vxn_3、Vxn_2、以及Vxlri)，该内插值通过当 时间间隔参数T为4时(T = 4)，在非操作时期内插从时间点t = n-(T-I) = η-3到时间点 t = n-1来计算。在图9中，虚线显示了自然的手抖动波形，实线代表通过角速度检测操作的检测 手抖动波形(第一数字角速度信号Vx)。在图9中，黑圆点显示了通过角速度检测操作计算的第一数字角速度信号Vx的 值，白圆点显示了通过内插计算的第一数字角速度信号Vx的值。在步骤S97中，根据第一最近值ADX、第一高通滤波器时间常数hx，以及从t为1 (t =1)时的第一数字角速度Wx1到t为n-1 (t = n-T = n-1)的第一数字角速度VVxlri的总 合，来计算第一数字角速度Wxn(VVxn = ADX-( Σ VVxlri) +hx)。类似地，根据第二最近值ADY、第二高通滤波器时间常数hy，以及从t为l(t = 1) 时的第二数字角速度Wy1到t为n-1 (t = n-T = n-1)的第二数字角速度VVylri的总合，来 计算第二数字角速度 Wyn(Wyn = ADY-( Σ Wylri) +hy)。在步骤S98中，计算从t为l(t = 1)时的第一数字角速度界\到1为n(t = n) 的第一数字角速度Wxn的总合(Σ VVxn = VVxn+ Σ VVxlri)。类似地，计算从t为l(t = l)时的第二数字角速度VVy1到1为n(t = η)的第二 数字角速度Wyn的总合(Σ VVyn = VVyn+ Σ VVylri)。在步骤S99中，设置第一前述值xl的值等于第一最近值ADX的值，并设置第二前 述值yl的值等于第二最近值ADY的值。然后，完成角速度检测操作和数字高通滤波器处理 操作。在第一个实施例中，通过基于第一角速度Vxn_T信号在非操作时期之前立即产生的 平均值、和第一角速度信号Vxn在非操作时期之后立即产生的平均值的内插，来计算第一数 字角速度信号VXk(n-T<k<n-l)。然而，可使用另一个内插处理操作，例如图10描述的线性内插处理过程。下面，解释第二个实施例。在第一个实施例中，将采样周期θ设置为固定值 (Ims)；然而，在第二个实施例中，除非当非操作时期有效，才将采样周期θ设置为固定值， 设置该时间值为时间间隔参数T的值。下面解释相对于第一个实施例的不同点。使用时间间隔参数T的值作为用于防抖操作的参数。当将时间间隔参数T的值设 置为1时执行的过程不同于当时间间参数T的值没有设置为1时执行的过程(见图7步骤 S92和图11步骤Α111)。除非是在非操作时期，否则将采样周期θ设置为固定值1 ；换句话说，是当在预定 时间间隔(Ims)执行防抖操作时。将采样周期θ设置为在非操作时期中可变的时间间隔 参数Τ，在预定时间间隔(Ims)不执行防抖操作的时间周期。时间间隔参数T代表执行防抖操作的时间间隔。当防抖操作可以在预定时间间隔 (Ims)执行时，将时间间隔参数T设置为1。相对于可变的采样周期θ，可通过将采样周期θ的值设置为固定值来增加处理 速度。在第二个实施例中，相对于可变的采样周期的值，当在预定时间间隔执行防抖操 作时，可增加计算第一和第二驱动力Dxn和Dyn的处理速度。下面，将通过使用图11中的流程图来解释计算图6的步骤S76中的第一和第二驱 动力Dxn和Dyn的细节。当步骤S76中的第一和第二驱动力Dxn和Dyn的计算开始时，在步 骤Slll中确定时间间隔参数T的值是否大于1。当确定时间间隔参数T的值大于1时(Τ > 1)，操作继续到步骤S112。否则，操作 直接地继续到步骤Sl 14。在步骤S112中，设置采样周期θ的值等于时间间隔参数T的值。在步骤S113， 基于第一较少值exn*^^、第一比例系数Κχ、采样周期θ、第一积分系数Tix、以及第一 微分系数Tdx来计算第一驱动力 Dxn(Dxn = KxX {exn+ θ +TixX Σ exn+Tdx+ θ X (exn-exn_ 川。相似地，基于第二较少值eyn*^^、第二比例系数Ky、采样周期θ、第二积分系 数Tiy、以及第二微分系数Tdy来计算第二驱动力Dyn(Dyn = Ky X Ieyn+θ +TiyX Σ eyn+Td y+ θ X (H1M)0然后完成该自动控制计算。在步骤Sl 14中，根据第一减少量以 和eXlri、第一比例系数Kx、第一积分系数Tix、 以及第一微分系数Tdx来计算第一驱动力Dxn(Dxn = KxX {exn+l + TixX Σ exn+TdxX (exn-
eXn-i)})。类似地，根据第二减少量eyn和Wlri、第二比例系数Ky、第二积分系数Tiy、以及 第二微分系数 Tdy 来计算第二驱动力 Dyn(Dyn = KyX {eyn+l + TiyX Σ eyn+TdyX (eyn-eyn_ 川。因此，相对于步骤Sl 13可通过忽略采样周期θ的值的替代来增加步骤Sl 14中的 处理速度。然后完成该自动控制计算。在第一个和第二个实施例中，执行在成像操作和图像处理操作中的预定操作的非 操作时期，包括了包括在AE单元23中的测光操作的成像准备周期、将光圈值和曝光时间长 度的信息从AE单元23发送到CPU 21的AE周期(见图4中步骤S16)、将AF感应操作的信息从AF单元24发送到CPU 21的AF周期(见图4中步骤S19)、以及在CPU21和DSP 19 之间的通信周期(见图4种步骤S25和S32)。然而，可设置另一个对应CPU 21处理能力的 周期，例如，在AF单元24与CPU21之间的通信周期，用来执行在图4中步骤S17的用于AF 感应操作的积分计算。在第一个和第二个实施例中，说明了可移动单元30a具有成像设备。然而，可移动 单元30a可具有替代该成像设备的手抖校正镜头。此外，说明了作为磁场变化检测元件的用于位置检测的霍尔元件。然而，另一个 检测元件，诸如高频载波型磁场传感器的MI (磁阻抗)传感器，磁共振型磁场检测元件，或 MR(磁致电阻作用)元件可用于位置检测的目的。当使用MI传感器、磁共振型磁场检测元 件或MR元件中的一种，与使用霍尔元件类似，可通过检测磁场变化来获得可移动单元位置 的相关信息。尽管这里通过参考后附的附图来描述了本发明的实施例，但显然所属领域的技术 人员可做出未背离本发明范围的更改和改变。
权利要求
一种防抖装置，该装置包括可移动的可移动单元；检测角速度的角速度传感器；以及控制器，控制所述角速度传感器，执行防抖操作，该防抖操作基于所述角速度传感器的输出信号来移动所述可移动单元，并执行不同于所述防抖操作的预定处理操作；所述控制器使用预定处理操作的预定周期的时间长度，作为在所述防抖操作中用于计算驱动力的采样周期，来在所述预定时期移动所述可移动单元，除了在所述预定时期，使用预定时间间隔的时间长度作为用于计算所述驱动力的所述采样周期；以及所述预定时期的时间长度长于所述预定时间间隔的时间长度。
2.如权利要求1所述的防抖装置，该装置进一步包括获得关于自动对焦感应操作的信 息的自动对焦单元；所述预定时期包括自动对焦周期，所述自动对焦单元与所述控制器在所述自动对焦周 期通信。
3.如权利要求1所述的防抖装置，该装置进一步包括对成像操作中获得的图像信号执 行图像处理操作的DSP;所述预定时期包括所述DSP与所述控制器通信所在的时期。
4 如权利要求1所述的防抖装置，其中关于所述预定时期的所述时间长度的所述信息 用于防抖处理操作，该防抖处理操作包扩计算作为参数的所述驱动力。
5.如权利要求1所述的防抖装置，该装置进一步包括执行测光操作的曝光计算单元； 所述预定时期包括自动曝光周期，在该自动曝光周期将光圈值和曝光时间长度的至少一项信息从所述曝光计算单元发送到所述控制器。
6.如权利要求1所述的防抖装置，其中所述预定时期的所述时间长度是所述预定时间 间隔的所述时间长度的可变的整数倍。
7.一种拍照设备，该设备包括 可移动的可移动单元； 检测角速度的角速度传感器；对成像操作中获得的图像信号执行图像处理操作的DSP ；控制器，控制所述角速度传感器，执行防抖操作，该防抖操作基于所述角速度传感器的 输出信号来移动所述可移动单元，并执行不同于所述防抖操作和所述图像处理操作的预定 处理操作；所述控制器使用所述预定处理操作的时间长度，作为在所述防抖操作中用于计算驱 动力的采样周期，来在所述预定处理操作期间移动所述可移动单元，使用在所述DSP和所 述控制器之间通信的时间长度，作为在所述防抖操作中用于计算所述驱动力的所述采样周 期，来在所述DSP和所述控制器之间的通信期间移动所述可移动单元，并且除了在所述预 定处理操作期间和在所述DSP和所述控制器之间通信期间，使用预定时间间隔的时间长度 作为在用于计算所述驱动力的所述采样周期；所述预定处理操作的所述时间长度长于执行一次所述防抖操作所必需的时间长度； 在所述DSP和所述控制器之间的所述通信的所述时间长度长于执行一次所述防抖操 作所必需的时间长度。
8.如权利要求7所述的拍照设备，其中所述预定处理操作包括自动曝光周期和自动对 焦周期的至少一个，在该自动曝光周期将光圈值和曝光时间长度的至少一项信息发送到所 述控制器，在该自动对焦周期将自动对焦感应操作的信息发送到所述控制器。
全文摘要
防抖装置包括角速度传感器和控制器。该角速度传感器检测角速度。该控制器控制角速度传感器并基于该角速度传感器的输出信号执行防抖操作。在预定时期，该控制器在预定时间间隔，根据在预定时期之前来自角速度传感器的输出信号和在预定时期之后来自角速度传感器的输出信号来计算角速度信号，该预定时期长于该预定时间间隔。
文档编号G03B17/00GK101924881SQ20101025518
公开日2010年12月22日 申请日期2007年7月13日 优先权日2006年7月13日
发明者上中行夫 申请人:Hoya株式会社