CN101106649A - 防抖装置 - Google Patents
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Abstract
稳定图像的防抖装置包括可移动单元和控制器。可移动单元在进行防抖操作时可以移动。在防抖操作开始之前,控制器在预定时间长度内移动可移动单元至预定位置。控制器在完成移动至预定位置之前以较低速率减速移动可移动单元。在完成到达预定位置的移动之后进行防抖操作。
Description
技术领域
本发明涉及拍照设备的防抖装置,并特别涉及中央操作,该中央操作在该防抖操作前,将该可移动单稳定地移动至预定位置。
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)H07-261233公开了执行中央操作(centering operation)的装置,该中央操作在防抖操作前将可移动单元移动至作为预定位置的移动范围的中央。
然而,没有描述关于该中央操作的可移动单元的移动控制的细节。当在中央操作中快速地移动可移动单元的情况下,可移动单元的移动包括可导致不稳定的动作。
发明内容
因此,本发明的目标是提供执行具有稳定移动的中央操作的防抖装置。
依照本发明,用于图像稳定的防抖装置包括可移动单元和控制器。可移动单元在进行防抖操作时可以移动。在防抖操作开始之前,控制器在预定时间长度内移动可移动单元至预定位置。控制器在完成移动至预定位置之前以较低速率减速移动可移动单元。在向预定位置的移动完成后执行该防抖操作。
附图说明
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是显示了在防抖操作中的计算;
图7是显示消耗时间与可移动单元和移动范围的中央之间的距离之间的关系;以及
图8显示了消耗时间和该移动单元的速度之间的关系。
具体实施方式
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x、第二方向y、第三方向z(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z是与光轴LX平行并且与第一方向x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、PON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LCD监控器等的指示单元17、镜-光圈-快门单元18,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11a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ON/OFF状态对应于PON开关11a的ON/OFF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。
将该反光镜-光圈-快门单元18连接到CPU21的端口P7并执行与释放开关13a对应的反光镜的抬起放下(UP/DOWN)操作(反光镜抬起和反光镜放下)、光圈的开闭操作、以及快门的开闭操作。
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。
CPU 21是控制拍照设备1关于成像操作和防抖操作(即成像稳定操作)的每一部分的控制装置。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,CPU21存储了确定拍照设备1是否处于防抖模式的防抖参数IS的值、释放状态参数RP的值、反光镜状态参数MP的值、反光镜抬起时间参数MRUP的值、以及第一当前位置参数PPx和第二当前位置参数PPy的值。
释放状态参数RP的值关于释放顺序操作而变化。当执行释放顺序操作时,将释放状态参数RP的值设置为1(见图4中步骤S21至S31);并且当完成释放顺序操作时,将释放状态参数RP的值设置(重设置)为0(见图4中步骤S13至S31)。
当正在执行关于成像操作的反光镜抬起操作时,将反光镜状态参数MP的值设置为1(见图4中步骤S22);否则,将反光镜状态参数MP的值设置为0(见图4中步骤S24)。
通过对机械开关(未示出)的ON/OFF状态的检测来确定拍照设备1的反光镜抬起操作是否完成。通过对快门充电的完成的检测来确定拍照设备1的反光镜放下操作是否完成。
该反光镜抬起时间参数MRUP是在执行反光镜抬起操作时测量时间长度的参数。
CPU 21在防抖操作前的操作中将可移动单元30a移动到预定位置(中央操作)。在本实施例中,该预定位置是移动范围的中央(在第一方向x和第二方向y中的坐标值都是0)。
对于该移动(该中央操作),CPU21将可移动单元30a移动到移动范围的中央,在将反光镜状态参数MP设置为1后执行预定时间长度(60ms)的完全分配。
在可移动单元30a已经移动到移动范围的中央后,开始防抖操作。
在中央操作中,可移动单元30a在开始移动后(当可移动单元30a接近开始点时)和停止前(当可移动单元30a接近结束点,该结束点是移动范围的中央)立即以低速移动。在之间,可移动单元30a以高速移动。
换句话说,可移动单元在预定时间长度的上半部分开始移动后加速,并在预定时间长度的下半部分完成移动前减速。一旦完成移动可移动单元30a停止。
特别地,从可移动单元30a开始移动(在消耗时间t=0时MRUP=0)到可移动单元30a的移动停止(在消耗时间t=60ms时MRUP=60),在消耗时间和距离之间的关系表现为余弦波形的情况下(见图7),CPU 21控制可移动单元30a的移动,该距离为可移动单元30a与移动范围的中央之间的距离。
换句话说,从可移动单元30a开始移动(在消耗时间t=0时MRUP=0)到可移动单元30a的移动停止(在消耗时间t=60ms时MRUP=60),在消耗时间和距离之间的关系表现为正弦波形的情况下(见图8),CPU 21控制可移动单元30a的移动,该距离为可移动单元30a与移动范围的中央之间的距离。
在中央操作中可移动单元30a的移动的开始,设置第一当前位置参数PPx等于第一方向x中的可移动单元30a的位置(见图5的步骤S57)。
同样地,在中央操作中可移动单元30a的移动的开始,设置第二当前位置参数PPy等于第二方向y中的可移动单元30a的位置。
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x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x中的坐标:pdxn、A/D转换后的位置Pn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、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。
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。
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状态以便在预定时间间隔执行防抖操作,其中与诸如测光操作等其它操作相独立的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,也就是处于非防抖模式时,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)。在本实施例中,将预定时间间隔的值设置为1ms。
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。AE单元24与CPU 21的端口P5相连接用于输入和输出信号。AE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(偏转,yawing)的角速度(拍照设备1的角速度在第一方向x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x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摄移动(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摄移动的信号成分,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。
数字高通滤波器处理操作的第二部分的截止频率高于模拟高通滤波器处理操作的第一部分的截止频率。
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和第二高通滤波器常数hy)。
在将PON开关11a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/D0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摄移动的信号成分,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摄摄移动的信号成分,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。
“n”是大于0的整数,并指示从计时器的中断过程开始,(t=0,见图4中步骤S12)到执行最近的防抖操作(t=n)的时间长度(ms)。
在第一方向x的数字高通滤波器处理操作中,通过将(最近的防抖操作执行之前的)1ms预定时间间隔前计时器的中断过程计算出的第一数字角速度VVx1至VVxn-1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-(∑VVxn-1)÷hx,见图6中(1))。
在第二方向y的数字高通滤波器处理操作中,通过将(最近的防抖操作执行之前的)1ms预定时间间隔前计时器的中断过程计算出的第二数字角速度VVy1至VVyn-1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-(∑VVyn-1)÷hy)。
在本实施例中,在(部分)中断过程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。
在第一方向x的积分处理操作中,通过从计时器的中断过程开始时的第一数字角速度VVx0,t=0,(见图4中步骤S12)到执行最近的(t=n)防抖操作时的第一数字角速度VVxn的总合来计算第一数字位移角Bxn(Bxn=∑VVxn,见图6中(3))。
类似地,在第二方向y的积分处理操作中,通过从计时器的中断过程开始时的第二数字角速度VVy0到执行最近的防抖操作时的第一数字角速度VVyn的总合来计算第二数字位移角Byn(Byn=∑VVyn)。
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(在第一方向x的第一位置转换系数zx、在第二方向y的第二位置转换系数zy)、关于第一方向x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x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)。
然而,将成像单元39a(可移动单元30a)在具有防抖操作执行前的预定时间长度的预定时期中应该移动到的位置Sn,设置为不对应手抖动量的值,而不是用该可移动单元在预定时期中移动到的移动范围的中央来替代(见图5中步骤S59)。
在关于第一方向x的定位操作中,将位置Sn在第一方向x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=zx×Bxn,见图6中(3))。
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=zy×Byn)。
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、以及通过在执行防抖操作时(IS=1)的曝光时稳定显示在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。
在不执行防抖操作时(IS=0)的曝光时间中,将可移动单元30a固定在(保留在,held at)预定的位置。在本实施例中,预定位置处于移动范围的中央。
在曝光时间开始前的预定时期中,将可移动单元30a驱动(移动)到移动范围的中央。否则(除非在曝光时间开始前的预定时期和曝光时间中),不驱动(移动)可移动单元30a。
防抖单元30不具有固定位置机构,该机构在不驱动可移动单元30a时(驱动OFF状态)保持可移动单元30a处于固定位置。
通过具有从CPU 21的PWM 0输入的第一PWM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(保留的)预定位置(见图6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x上的检测位置P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6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x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。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=Kx×{exn+θ÷Tix×∑exn+Tdx÷θ×(exn-exn-1)},见图6中(4))。第一减少值exn是通过将的位置Sn在第一方向x的坐标Sxn减去在A/D转换后检测位置Pn在第一方向x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Tix、以及第二微分系数Tdy(Dyn=Ky×{eyn+θ÷Tiy×∑eyn+Tdy÷θ×(eyn-eyn-1)}。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)。
将采样周期θ的值设置为1ms的预定时间。
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单元44a。在本实施例中,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、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构成的用于驱动的磁体单元。
在第一方向x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x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,成像设备的中央处于这两条对角线的交点。
将第一驱动线圈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30a。
第一驱动线圈31a形成底座(seat)及螺旋型的线圈模式(coilpattern)。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x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x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。将第一PWM功率dx从CPU 21的PWM 0输入到驱动器电路29,将第二PWM功率dy从CPU 21的PWM 1输入到驱动器电路29。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z中水平的霍尔元件hh10。
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z中垂直的霍尔元件hv10。
在N磁极和S磁极排列在第一方向x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在可移动单元30a端、在第三方向z中附属于固定单元30b。
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在可移动单元30a端、在第三方向z中附属于固定单元30b。
第一和第二位置检测和驱动轭431b、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hh10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的磁场分散到周围,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hv10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P的,指定在第一方向x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hh10,用于在第一方向x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hv10,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hh10附属于可移动单元30a,在第三方向z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hv10附属于可移动单元30a,在第三方向z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hh10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P磁极之间的在第一方向x中的中间区,如从第三方向z看去。在这个位置中,水平霍尔元件hh10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hv10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P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hh10的输出信号,在水平霍尔元件hh10的输出端之间检测水平电势差值x10。
第一霍尔元件信号处理电路450将第一检测位置信号px输出到CPU 21的A/D转换器A/D2,该信号以水平电势差值x10为基础,指定可移动单元30a的位置Pn在第一方向x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hv10的输出信号,在垂直霍尔元件hv10的输出端之间检测垂直电势差值y10。
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y10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S11中设置为ON状态。
在步骤S12,计时器的中断过程在预定时间间隔(1ms)开始。在步骤S13中,将释放状态参数RP的值设置为0。下后面将通过使用图5的流程图来解释中断过程的细节。
在步骤S14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S14并且重复步骤S14的过程。否则,操作继续到步骤S15。
在步骤S15中,确定防抖开关14a是否设置为ON状态。当确定测光开关14a没有设置为ON状态时,在步骤S16将防抖参数IS的值设置为0。否则,在步骤S17将防抖参数IS的值设置为1。
在步骤S18,驱动AE单元23的AE传感器,执行测光操作,并且计算光圈值和曝光时间。
在步骤S19中,驱动AF单元24的AF传感器和镜头控制电路来相应地执行用于AF感应和对焦操作。
在步骤S20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S14并且重复从步骤S14到步骤S19的过程。否则,操作继续到步骤S21并且开始释放顺序操作。
在步骤S21中,将释放状态参数RP的值设置为1。在步骤S22中,将反光镜状态参数MP的值设置为1并且将反光镜抬起时间参数MRUP设置为0。
在步骤S23中,通过反光镜-光圈-快门单元18来执行预设或计算出的对应光圈值的反光镜抬起操作和光圈关闭操作。
在反光镜抬起操作结束后,在步骤S24中将反光镜状态参数MP的值设置为0。在步骤S25中,开始快门的打开操作(移动快门的前帘)。
从步骤S23中的反光镜抬起操作开始到步骤S25中的快门的打开操作的时间长度大约是70ms。因此,在快门打开操作开始前,消耗预定时间长度(60ms),也就是结束可移动单元30a向预定位置(移动范围的中央)的移动。
在步骤S26中,执行曝光操作,或也就是,执行成像设备(CCD等)的电荷聚集。在消耗曝光时间后,在步骤S27中通过反光镜-光圈-快门执行快门的关闭操作(快门后帘的移动)、反光镜放下操作、以及光圈的打开操作。
在步骤S28中,读取在曝光时间中成像设备积累的电荷聚集。在步骤S29中,CPU 21与DSP 19通信,以便基于从成像设备读取的电荷聚集来执行图像处理操作。将执行图像处理操作的图像存储在拍照设备1的存储其中。在步骤S30中,将该存储在存储其中的图像显示在指示单元17中。在步骤S31中,将释放状态参数RP的值设置为0以便完成该释放顺序操作,并且该操作返回到步骤S14,也就是将拍照设备1设置为可执行下一个成像操作的状态。
下面,通过使用图5的流程图来解释在图4的步骤S12中开始的、并在每个预定时间间隔(1ms)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/D0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VVxn和VVyn)中去除第一和第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频(部分)。
在步骤S52中,确定释放状态参数RP的值是否设置为1。当确定释放状态参数RP的值没有设置为1时,在步骤S53中驱动可移动单元30a或驱动防抖单元30,可移动单元设置为OFF状态,防抖单元30设置为不执行可移动单元的驱动控制的状态。否则,操作直接地继续到步骤S54。
在步骤S54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/D3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Pn(pdxn,pdyn)。
在步骤S55中,确定反光镜状态参数MP的值是否设置为1。当确定反光镜状态参数MP的值没有设置为1时,操作直接地继续到S61;否则,操作继续到S56。
在步骤S56中,确定反光镜抬起时间参数MRUP的值是否设定为0。
当确定反光镜抬起时间参数MRUP的值设定为0时,在步骤S57中,在A/D转换后将第一当前位置参数PPx的值设置为位置Pn在第一方向x的坐标值pdxn、并第二当前位置参数PPy的值设置为位置Pn在第二方向y的坐标值pdyn。然后操作继续到步骤S58。当确定反光镜抬起时间参数MRUP的值没有设置为0时,操作直接地继续到步骤S58。
在步骤S58中,确定反光镜抬起时间参数MRUP的值是否设定为60。
当确定反光镜抬起时间参数MRUP的值没有设置为60时,操作直接地继续到步骤S61;否则,该操作继续到步骤S59。
在步骤S59中,基于第一和第二当前位置参数PPx和PPy及反光镜抬起时间参数MRUP来计算可移动单元30a(成像单元39a)应该移动到的位置Sn(Sxn,Syn)(Sxn=PPx×{1+cos(MRUP×180度÷60)}÷2,Syn=PPy×{1+cos(MRUP×180度÷60)}÷2)。
在步骤S60中,将反光镜抬起时间参数MRUP的值增加1,然后操作直接地继续到步骤S64。
由于当执行三角函数处理操作来计算“cos(MRUP×180度÷60)”的值时,在CPU 21上加载了很大的负载,需要存储“cos(MRUP×180度÷60)”的从MRUP=0到MRUP=60的61种不同形式,以便提高处理速度。
在步骤S61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S62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S63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S64中,以步骤S59、S62或步骤S63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S65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)。步骤S64和S65的过程为自动控制计算,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。
执行中央操作,也就是在防抖操作开始前(在图5的步骤S61前),移动并固定(保留)可移动单元30a到移动范围的中央。下面,开始防抖操作。
在中央操作中可移动单元30a以高速率移动的情况与防抖操作同样重要,可移动单元30a的移动包括摆动并且可能不稳定。
此外,由可移动单元30a的移动引起的震动传送到持有拍照设备1的操作者,这可引起操作者的恼怒。
在本实施例中,由于从将反光镜抬起时间参数MRUP设置为0时移动可移动单元30a花费60ms,所以相对于防抖操作该移动是慢的(见图7)。
特别地,在移动完成后,立即以低速度移动可移动单元30a以便可移动单元30a当到达移动范围的中央时不会突然地停止(逐渐地停止)。
因此,限制了基于突然破坏操作的可移动单元30a的摆动移动,以便同样限制相对应的震动(破坏震动)。
此外,在可移动单元30a开始移动后,立即以低速率移动可移动单元30a。因此,可移动单元30a并非自初始的静止状态突然地移动(逐渐地移动)。因此,限制了基于突然开始的可移动单元30a的摆动移动。
在本实施例中,从可移动单元30a开始移动(在消耗时间t=0时MRUP=0)到可移动单元30a的移动停止(在消耗时间t=60ms时MRUP=60),在消耗时间和距离之间的关系表现为余弦波形的情况下,CPU 21控制可移动单元30a的移动,该距离为可移动单元30a与移动范围的中央之间的距离。
换句话说,从可移动单元30a开始移动(在消耗时间t=0时MRUP=0)到可移动单元30a的移动停止(在消耗时间t=60ms时MRUP=60),在消耗时间和可移动单元30a的移动速度之间的关系表现为正弦波形的情况下,CPU 21控制可移动单元30a的移动。
然而,并非限制表现消耗时间与距离间的关系的波形为余弦波形,该距离是可移动单元30a和移动范围的中央之间。
例如,该表现消耗时间与距离间的关系的波形为饱和曲线,可移动单元30a在可移动单元移动完成之前立即以低速移动(MRUP=60),该距离是可移动单元30a和移动范围的中央之间。
此外,在本实施例中,拍照设备1是执行反光镜抬起操作的单反镜头照相机,然而,拍照设备1可不执行反光镜抬起操作。
在拍照设备1不执行用于本实施例的反光镜抬起操作的情况下,在关于曝光的成像设备的电荷聚集之前完成中央操作(时间点对应于曝光时间的开始)。此外,除去曝光时间,可执行防抖操作。
此外,并未限制预定时间长度的长度为60ms。将预定时间长度设置为短于从将释放开关13a设置为ON状态到关于曝光的成像设备的电荷聚集开始的时间长度。因此,预定时间长度仅需要在成像设备的电荷聚集开始前完成消耗(完成预定时期)。
在本实施例中,未将预定时间程度限制为60ms,该时间短于从释放开关13a已经设置为ON状态后开始反光镜抬起操作(见图4中步骤S23)、到快门的打开操作先于曝光时间开始(见图4的步骤S25)的时间(70ms)。此外,预定时间长度消耗在用于曝光的成像设备的电荷聚集开始前、以及快门的打开操作之前。
此外,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)元件也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,但显然所述领域的技术人员可做出不背离本发明范围的更改和改变。
Claims (9)
1.一种用于稳定图像的防抖装置,该装置包括:
可移动单元在进行防抖操作时可以移动,并且
在防抖操作开始之前,控制器在预定时间长度内移动可移动单元至预定位置;
所述控制器在完成移动至预定位置之前以较低速率减速移动所述可移动单元,在完成到达预定位置的移动之后进行防抖操作。
2.如权利要求1所述的防抖装置,其中所述预定位置处于可移动单元移动范围的中央。
3.如权利要求1所述的防抖装置,其中所述可移动单元在曝光发生之前结束到达预定位置的移动。
4.如权利要求1所述的防抖装置,进一步包括:
执行反光镜抬起操作的反光镜;以及
快门;
所述预定时间长度短于从在释放开关设置为ON状态后的反光镜抬起操作开始到所述快门的打开操作的时间;以及
所述可移动单元到预定位置的移动在开始操作所述快门开始之前完成。
5.如权利要求1所述的防抖装置,其中所述控制器在开始移动所述可移动单元至所述预定位置后立即加速所述可移动单元的移动。
6.如权利要求5所述的防抖装置,其中所述控制器在某种情况下控制所述可移动装置的移动,该情况是消耗时间和距离之间的关系表现为余弦波形,该消耗时间是从具有预定时间长度的预定时期开始,该距离是所述可移动单元和移动范围的中央之间的距离。
7.如权利要求6所述的防抖装置,其中对于所述防抖操作的可移动单元的移动控制和所述可移动单元移动到所述预定位置的移动控制在预设时间间隔中执行;以及
所述预定时间长度长于所述预定时间间隔。
8.一种用于稳定图像的防抖装置,该装置包括:
可移动单元在进行防抖操作时可以移动,并且
控制器,该控制器在预定时间长度内将可移动单元从第一位置移动至在预定时间长度过程中开始的所述防抖操作的第二位置;
所述可移动单元在所述预定时间长度的下半段中减速。
9.如权利要求8所述的防抖装置,其中所述可移动单元在所述预定时间长度的上半段中加速。
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