专利名称：图像模糊校正装置及其控制方法以及摄像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有抖动校正装置或照相机抖动校正功能的摄像设备，尤其涉及一种用于提高照相机抖动校正功能的性能的技术。
背景技术：
随着近来的诸如数字照相机等的摄像设备在增大变焦倍率的同时减小尺寸和重量，照相机抖动的影响变得显著。为了解决这个问题，越来越多的摄像设备具有照相机抖动校正功能。将照相机抖动校正功能大致分为通常被称为光学照相机抖动校正和电子照相机抖动校正的两种类型。这两种类型的照相机抖动校正功能大多数使用照相机抖动检测传感器来检测抖动。相反，包含在蜂窝电话等中的超小型、轻重量的摄像装置通常根据摄像单元所感测到的图像之间的差异来检测运动矢量并计算抖动量。在光学照相机抖动校正中，通过在抵消所检测到的抖动量的方向上移动移位透镜或图像传感器来校正抖动。在电子照相机抖动校正中，通过进行图像处理以抵消所计算出的抖动量来校正抖动。近来，已经针对较高的变焦倍率和较薄的外形开发了具有弯曲光学系统的数字照相机。为了在这种数字照相机中实现光学照相机抖动校正，开发了小型的、薄型的光学移位单元(日本特开2007-240736)。然而，在日本特开2007-240736中公开的技术中，在诸如移位透镜等的可移动构件单元的重心和致动器的驱动力的作用中心之间产生大的偏移。根据力的大小在可移动构件上生成转动力矩。转动力矩在与致动器的驱动力的作用轴垂直的轴方向上驱动可移动构件。这导致在致动器所指定的驱动位置和实际的可移动构件位置之间产生误差(串扰)。 该串扰可能导致图像模糊。
发明内容
为了解决以上问题作出本发明，本发明使光学照相机抖动校正装置中的可移动构件应当移动至的位置和实际的可移动构件位置之间的误差最小化。根据本发明的第一方面，提供一种图像模糊校正装置，其包括能在与摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动的校正构件以及在不同方向上驱动所述校正构件的两个驱动单元，其中，在所述驱动单元所驱动的所述校正构件中生成转动力矩，所述图像模糊校正装置还包括抖动检测单元，用于检测所述图像模糊校正装置的抖动；校正量计算单元，用于基于所述抖动检测单元的输出而计算校正量；误差计算单元，用于基于施加至所述校正构件的所述转动力矩，计算所述转动力矩所生成的驱动误差；以及第一转换单元，用于转换所述校正量以抵消所述驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述第一转换单元转换后的校正量来驱动所述校正构件。根据本发明的第二方面，提供一种包括如上所述的图像模糊校正装置的摄像设
根据本发明的第三方面，提供一种图像模糊校正装置，其包括能在与摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动的校正构件以及在不同方向上驱动所述校正构件的两个驱动单元，其中，所述驱动单元的驱动力的作用中心从所述校正构件的重心偏离，所述图像模糊校正装置还包括抖动检测单元，用于检测所述图像模糊校正装置的抖动；校正量计算单元，用于基于所述抖动检测单元的输出而计算校正量；误差计算单元，用于基于所述驱动单元的驱动力的作用中心和所述校正构件的重心来计算驱动误差；以及第一转换单元，用于转换所述校正量以抵消所述驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述第一转换单元转换后的校正量来驱动所述校正构件。根据本发明的第四方面，提供一种包括如上所述的图像模糊校正装置的摄像设备。根据本发明的第五方面，提供一种图像模糊校正装置的控制方法，所述图像模糊校正装置包括能在与摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动的校正构件以及在不同方向上驱动所述校正构件的两个驱动单元，其中，在所述驱动单元所驱动的所述校正构件中生成转动力矩，所述控制方法包括抖动检测步骤，用于检测所述图像模糊校正装置的抖动； 基于所述抖动检测步骤的输出而计算校正量；基于施加至所述校正构件的所述转动力矩， 计算所述转动力矩所生成的驱动误差；以及转换步骤，用于转换所述校正量以抵消所述驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述转换步骤中转换后的校正量来驱动所述校正构件。根据本发明的第六方面，提供一种图像模糊校正装置的控制方法，所述图像模糊校正装置包括能在与摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动的校正构件以及在不同方向上驱动所述校正构件的两个驱动单元，其中，所述驱动单元的驱动力的作用中心从所述校正构件的重心偏离，所述控制方法包括抖动检测步骤，用于检测所述图像模糊校正装置的抖动；基于所述抖动检测步骤的输出而计算校正量；基于所述驱动单元的驱动力的作用中心和所述校正构件的重心来计算驱动误差；以及转换步骤，用于转换所述校正量以抵消所述驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述转换步骤中转换后的校正量来驱动所述校正构件。通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
图1是示出根据本发明第一实施例的摄像设备的内部结构的框图；图2是示出根据本发明第一实施例的抖动校正装置的内部结构的框图；图3是简要示出抖动校正装置中的转动力矩生成原理的图；图4是简要示出第一实施例中的串扰校正的图；图5是简要示出第二实施例中的串扰校正的图；图6是示出第二实施例中的串扰校正的流程图；以及图7是简要示出第三实施例中的串扰校正的框图。
具体实施例方式第一实施例
图1是示出根据本发明第一实施例的摄像设备的结构的框图。参考图1，变焦单元 101包括用于变焦的变焦透镜。变焦驱动控制单元102进行控制以驱动变焦单元101。移位透镜103用作在几乎与光轴垂直的方向上可移动的抖动校正光学系统(图像模糊校正光学系统)。移位透镜103在与其它的摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动以校正光学图像的模糊。抖动校正控制单元104进行控制以驱动移位透镜103(校正构件)。附图标记 105表示光圈/快门单元。光圈/快门驱动控制单元106进行控制以驱动光圈/快门单元 105。调焦单元107包括调焦透镜。调焦驱动控制单元108进行控制以驱动调焦单元107。 注意，构件101、103、105和107形成用于形成光学图像(被摄体图像)的摄像光学系统。摄像单元109包括图像传感器，并将通过了各透镜单元的光学图像(被摄体图像) 转换成电信号。摄像信号处理单元Iio将从摄像单元109输出的电信号转换成视频信号。 视频信号处理单元111根据应用目的来处理从摄像信号处理单元110输出的视频信号。在必要的情况下，显示单元112基于从视频信号处理单元111输出的信号来显示图像。显示控制单元113控制摄像单元109和显示单元112的操作和显示。抖动检测单元 114检测施加至摄像设备的抖动的程度。电源单元115根据应用目的来对整个系统进行供电。外部输入/输出终端单元 116从外部输入通信信号和视频信号，或将通信信号和视频信号输出至外部。操作单元117 用于操作系统。存储单元118存储诸如视频信息等的各种数据。控制单元120控制整个系统。将说明具有上述结构的摄像设备的操作。操作单元117具有用于根据按下的量顺次接通第一开关SWl和第二开关SW2的快门释放按钮。半按下快门释放按钮以接通第一开关，以及全按下快门释放按钮以接通第二开关。当接通操作单元117的第一开关时，调焦驱动控制单元108驱动调焦单元107进行调焦。另外，光圈/快门驱动控制单元106驱动光圈/快门单元105设置正确的曝光。此外，当接通第二开关时，对摄像单元109进行曝光，并且存储单元118存储从摄像单元109 获得的图像数据。此时，如果经由操作单元117输入抖动校正功能开启的指示，则控制单元120指示抖动校正控制单元104进行抖动校正操作。当接收到该指示时，抖动校正控制单元104进行抖动校正操作，直到输入了抖动校正功能关闭的指示。如果持续预定时间未对操作单元 117进行操作，则控制单元120输出用于停止对显示器供电的指示以省电。摄像设备允许经由操作单元117选择静止图像拍摄模式或运动图像拍摄模式。在各模式中，可以改变各致动器控制单元的操作条件。如果经由操作单元117输入由变焦透镜进行变焦的指示，则变焦驱动控制单元 102经由控制单元120接收指示，并驱动变焦单元101将变焦透镜移动至指定的变焦位置。 同时，调焦驱动控制单元108基于从摄像单元109发送并由信号处理单元110和111处理后的图像信息，驱动调焦单元107进行调焦。图2是示出具有抖动校正功能的摄像设备中的抖动校正处理单元的简化内部结构的框图。抖动校正处理单元包括抖动检测传感器201和202、A/D转换器203和204、抖动校正量计算单元205、串扰校正计算单元206、抖动校正控制单元104、透镜驱动单元207和 208、透镜位置检测单元209和210、以及移位透镜103。抖动校正量计算单元205包括数字高通滤波器(HPF) 251p和251y，以及用于吸收抖动检测传感器的敏感度变化的放大器 (Amp) 252p和252y。而且，抖动校正量计算单元205包括用于将角速度信号积分变换成角度信号的数字低通滤波器(LPF)253p和253y，以及用于应用增益(敏感度)以将角度信号转换成抖动校正量的敏感度调整单元254p和2My。此外，抖动校正量计算单元205包括驱动轴抖动校正量计算单元255，驱动轴抖动校正量计算单元255用于在抖动信号检测轴的方向与致动器驱动轴的方向不一致的情况下，将抖动校正量转换成驱动轴方向上的抖动校正量。抖动检测传感器201和202是例如角速度传感器。抖动检测传感器201和202检测由于照相机抖动而施加至摄像设备的振动量(在角速度传感器的情况下为角速度)。抖动检测传感器201和202将所检测到的振动量转换成电信号，并将电信号发送至A/D转换器 203 和 204。A/D转换器203和204将由抖动检测传感器201和202检测到的在俯仰方向和横摆方向上的角速度信号从模拟信号转换成数字信号。A/D转换器203和204将转换得到的数字抖动信号输入至抖动校正量计算单元205。在抖动校正量计算单元205中，首先，HPF 251p和251y从抖动信号移除DC成分的偏移。然后，Amp 252p和252y应用变化调整增益。LPF 253p和253y将角速度信号积分变换成角度信号。敏感度调整单元254p和254y将角度信号转换成抖动校正量。例如，可以通过根据焦距改变敏感度(在广角端侧减小敏感度并在远摄端侧增大敏感度)，来在当前的焦距下进行适当的抖动校正。当抖动信号检测轴的方向与致动器驱动轴的方向不一致时，驱动轴抖动校正量计算单元255将俯仰方向和横摆方向上的信号转换成驱动轴方向上的抖动校正量。当抖动信号检测轴的方向与致动器驱动轴的方向一致时，驱动轴抖动校正量计算单元255不进行任何处理。抖动校正量计算单元205将计算出的在相互垂直的两个轴方向上的两个抖动校正量输入至串扰校正计算单元206。串扰校正计算单元206是转换部件，并对由施加至移位透镜103的转动力矩生成的驱动误差(串扰)进行校正(抵消)。后面将说明串扰校正计算单元206的详细处理。串扰校正计算单元206将与串扰校正后的抖动校正量相对应的驱动信号输入至驱动单元207和208。驱动单元207和208驱动移位透镜103。注意，驱动单元207和208 是能够在俯仰轴方向上和横摆轴方向上驱动移位透镜103的两个驱动部件。位置检测单元209和210 (例如，霍尔(Hall)装置或光遮断器)检测移位透镜103 的位置，并将信号反馈给抖动校正控制单元104，从而控制透镜位置并进行抖动校正。图3是示出转动力矩生成原理的图。附图标记301表示移位透镜。附图标记302 和304分别表示A轴方向上的致动器和位置检测元件。附图标记303和305分别表示B轴方向上的致动器和位置检测元件。附图标记306表示移位透镜单元的重心。附图标记307 表示针对A轴和B轴这两者的致动器的驱动力的作用中心。如图3所示，A轴致动器302生成A轴方向上的力Fa，以及B轴致动器303生成B轴方向上的力冊，从而生成在纸面上向上方向上的力F。当移位透镜单元的重心306和沿A轴和B轴这两者的力的作用中心307 具有距离u的偏移(移位)时，围绕移位透镜的重心306生成转动力矩N N = UXF... (1)图4是示出由转动力矩生成的串扰的影响和串扰校正之后的透镜位置的图。纵轴表示透镜位置的A轴方向(例如，摄像设备的横摆方向轴)，以及横轴表示透镜位置的B轴方向(例如，摄像设备的俯仰方向轴)。图4的上图示出以在没有进行串扰校正计算的情况下使用的抖动校正量来驱动移位透镜时的实际的透镜位置。随着透镜远离中心，串扰几乎线性地增大。在沿B轴的正方向上进行驱动时，在沿A轴的负方向上生成串扰。而且，在沿A轴的正方向上进行驱动时， 在沿B轴的负方向上生成串扰。图4的下图示出当校正抖动校正量以在A轴和B轴上设置实际的透镜位置时的实际的透镜位置。对抖动校正量的串扰校正可以近似于校正前(转换前)的抖动校正量从直交坐标系(A轴和B轴)到斜交坐标系(A’轴和B’轴)的变换。使a = ( α，β )为根据B’ 轴相对于B轴的斜角获得的基础，以及使b = ( γ，δ )为根据Α’轴相对于A轴的斜角获得的基础。然后，可以通过以下仿射变换来计算串扰校正后的抖动校正量。即，设置虚拟透镜位置命令值以将实际的透镜位置移动至期望的位置(目标位置)，并且根据差来计算变换矩阵，如等式(2)
权利要求
1.一种图像模糊校正装置，其包括能在与摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动的校正构件以及在不同方向上驱动所述校正构件的两个驱动单元，其中，在所述驱动单元所驱动的所述校正构件中生成转动力矩，所述图像模糊校正装置还包括抖动检测单元，用于检测所述图像模糊校正装置的抖动；校正量计算单元，用于基于所述抖动检测单元的输出而计算校正量；误差计算单元，用于基于施加至所述校正构件的所述转动力矩，计算所述转动力矩所生成的驱动误差；以及第一转换单元，用于转换所述校正量以抵消所述驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述第一转换单元转换后的校正量来驱动所述校正构件。
2.根据权利要求1所述的图像模糊校正装置，其特征在于，还包括单侧模糊校正单元，用于通过利用单侧模糊调整值调整所述校正构件的驱动中心来校正光学图像的单侧模糊量；以及第二转换单元，用于转换所述单侧模糊调整值以抵消由施加至所述校正构件的所述转动力矩所生成的驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述第二转换单元转换后的单侧模糊调整值来设置所述校正构件的驱动中心，并校正光学图像的模糊。
3.根据权利要求1或2所述的图像模糊校正装置，其特征在于，所述第一转换单元和所述第二转换单元通过仿射变换来转换所述校正量和所述单侧模糊调整值，以及所述仿射变换中使用的变换矩阵的各系数被调整为将所述校正构件的实际位置驱动至所述校正构件的目标位置。
4.根据权利要求1或2所述的图像模糊校正装置，其特征在于，所述第一转换单元和所述第二转换单元通过仿射变换来转换所述校正量和所述单侧模糊调整值，以及通过所述第一转换单元转换前的校正量与驱动所述校正构件时所述校正构件的实际移动量的比，确定所述仿射变换中使用的变换矩阵的各系数。
5.根据权利要求4所述的图像模糊校正装置，其特征在于，所述仿射变换中使用的变换矩阵为
6.一种包括根据权利要求1所述的图像模糊校正装置的摄像设备。
7.一种图像模糊校正装置，其包括能在与摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动的校正构件以及在不同方向上驱动所述校正构件的两个驱动单元，其中，所述驱动单元的驱动力的作用中心从所述校正构件的重心偏离，所述图像模糊校正装置还包括抖动检测单元，用于检测所述图像模糊校正装置的抖动；校正量计算单元，用于基于所述抖动检测单元的输出而计算校正量；误差计算单元，用于基于所述驱动单元的驱动力的作用中心和所述校正构件的重心来计算驱动误差；以及第一转换单元，用于转换所述校正量以抵消所述驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述第一转换单元转换后的校正量来驱动所述校正构件。
8.根据权利要求7所述的图像模糊校正装置，其特征在于，还包括单侧模糊校正单元，用于通过利用单侧模糊调整值调整所述校正构件的驱动中心来校正光学图像的单侧模糊量；以及第二转换单元，用于转换所述单侧模糊调整值以抵消由施加至所述校正构件的转动力矩所生成的所述驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述第二转换单元转换后的单侧模糊调整值来设置所述校正构件的驱动中心，并校正光学图像的模糊。
9.根据权利要求7或8所述的图像模糊校正装置，其特征在于，所述第一转换单元和所述第二转换单元通过仿射变换来转换所述校正量和所述单侧模糊调整值，以及所述仿射变换中使用的变换矩阵的各系数被调整成将所述校正构件的实际位置驱动至所述校正构件的目标位置。
10.根据权利要求7或8所述的图像模糊校正装置，其特征在于，所述第一转换单元和所述第二转换单元通过仿射变换来转换所述校正量和所述单侧模糊调整值，以及通过所述第一转换单元转换前的校正量与驱动所述校正构件时所述校正构件的实际移动量的比，确定所述仿射变换中使用的变换矩阵的各系数。
11.根据权利要求10所述的图像模糊校正装置，其特征在于，所述仿射变换中使用的变换矩阵为
12.一种包括根据权利要求7所述的图像模糊校正装置的摄像设备。
13.一种图像模糊校正装置的控制方法，所述图像模糊校正装置包括能在与摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动的校正构件以及在不同方向上驱动所述校正构件的两个驱动单元，其中，在所述驱动单元所驱动的所述校正构件中生成转动力矩，所述控制方法包括抖动检测步骤，用于检测所述图像模糊校正装置的抖动； 基于所述抖动检测步骤的输出而计算校正量；基于施加至所述校正构件的所述转动力矩，计算所述转动力矩所生成的驱动误差；以及转换步骤，用于转换所述校正量以抵消所述驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述转换步骤中转换后的校正量来驱动所述校正构件。
14.一种图像模糊校正装置的控制方法，所述图像模糊校正装置包括能在与摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动的校正构件以及在不同方向上驱动所述校正构件的两个驱动单元，其中，所述驱动单元的驱动力的作用中心从所述校正构件的重心偏离，所述控制方法包括抖动检测步骤，用于检测所述图像模糊校正装置的抖动； 基于所述抖动检测步骤的输出而计算校正量；基于所述驱动单元的驱动力的作用中心和所述校正构件的重心来计算驱动误差；以及转换步骤，用于转换所述校正量以抵消所述驱动误差，其中，所述驱动单元基于所述转换步骤中转换后的校正量来驱动所述校正构件
全文摘要
本发明涉及图像模糊校正装置及其控制方法以及摄像设备。所述图像模糊校正装置包括校正构件，用于在与摄像光学系统的光轴垂直的方向上移动以校正光学系统的模糊；两个驱动单元，用于在不同方向上驱动校正构件；抖动检测单元，用于检测施加至图像模糊校正装置的抖动；校正量计算单元，用于基于由抖动检测单元检测到的抖动信息来计算用于校正光学图像的模糊的校正量；以及转换单元，用于转换校正量以抵消由施加至校正构件的转动力矩所生成的驱动误差。驱动单元基于由转换单元转换后的校正量来驱动校正构件，从而校正光学图像的模糊。
文档编号G03B5/00GK102338969SQ20111020127
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年7月16日
发明者太田宏树, 宫原晋平 申请人:佳能株式会社