CN101106656B - 防抖装置 - Google Patents

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Abstract

用于拍照设备的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。该控制器控制用于防抖操作的可移动单元、在曝光时间后停止防抖操作、在防抖操作后移动可移动单元到第一位置、并在可移动单元向第一位置的移动完成后将可移动单元保持在第一位置直到将该拍照设备设置为可执行下一次成像操作的状态。第一位置处于防抖操作后可移动单元根据重力移动的方向。

Description

防抖装置
技术领域
本发明涉及拍照设备的防抖装置，并特别涉及可移动单元向一位置的移动，以减轻可移动单元和阻止其移动的接触点之间的冲击导致的震动。
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，对应于成像操作时产生的手抖动量，在与光轴垂直的平面内移动来校正手抖动的影响。
日本未经审查的专利公开(KOKAI)2005-292799公开了一种防抖装置，其具有支撑为防抖操作而移动的可移动单元的导引。
然而，这种防抖装置不具有固定定位机构，该机构在不驱动可移动单元时(驱动OFF状态)，保持可移动单元处于固定位置。因此，当完成该防抖操作，并且在将可移动单元的驱动状态设置为OFF状态时停止驱动该可移动单元时，允许可移动单元在重力下自由地移动，仅当其接触到移动范围的终点时停止。当可移动单元以高速率和该部分接触的情况下，可移动单元和该部分之间的冲击足以破坏该接触零件，或由于该接触零件的震动导致使用包含该防抖装置的拍照设备的操作者感到不适。
发明内容
因此，本发明的目标是提供一种防抖装置(图像稳定装置)，在用于防抖操作的可移动单元的控制驱动被设置为OFF状态后，当不具有固定定位机构的可移动单元和移动范围的边缘接触时，该装置可限制震动。
依照本发明，拍照设备的防抖装置(图像稳定装置)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。该控制器控制用于防抖操作的可移动单元、在曝光时间后停止防抖操作、在防抖操作后移动可移动单元到第一位置、并在可移动单元向第一位置的移动完成后将可移动单元保持在第一位置直到将该拍照设备设置为可执行下一次成像操作的状态。第一位置处于防抖操作完成后可移动单元在重力作用下移动的方向。
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是显示了可移动单元的移动距离和开始于可移动单元的移动的时间段之间的关系；以及
图8是显示了相同时间段和可移动单元的移动速度之间的关系。
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。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、反光镜光圈快门单元18、DSP19、CPU21、AE(自动曝光)单元23、AF(自动对焦)单元24、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状态以便通过成像单元39a(成像设备)执行成像操作，并且存储捕捉到的图像。
CPU21在将释放开关13a设置为ON状态后执行释放顺序操作。
在本实施例中，仅在曝光时间中当释放开关13a设置为ON状态时执行防抖操作。在成像操作的曝光时间后，在预定时间长度(的执行持续期时)的过程中移动可移动单元30a到第一位置P1。
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对应的反光镜抬起/放下操作(反光镜抬起操作和反光镜放下操作)、光圈的打开/关闭操作、以及快门的打开/关闭操作。
DSP19与CPU21的端口P9连接，并与成像单元39a连接。根据来自CPU21的命令，DSP19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。
CPU21是控制拍照设备1关于成像操作和防抖操作(图像稳定操作)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、反光镜放下时间参数MRDN的值、第一先前曝光位置参数RLSPx的值、第二先前曝光位置参数RLSPy的值、第一当前位置参数PPx的值、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S22至S32)；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S32)。
当成像操作的曝光时间结束后，反光镜放下操作时，将反光镜状态参数MP的值设置为1(见图4中步骤S26)；否则，将反光镜状态参数MP的值设置为0(见图4中步骤S28)。
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。
该反光镜放下时间参数MRDN是在执行反光镜放下操作时测量时间长度的参数(见图5步骤S61)。
在成像操作的曝光时间后，CPU21停止驱动用于防抖操作的可移动单元30a(设置到OFF状态)。如果停止用于防抖操作的可移动单元30a的移动(设置为OFF状态)，并且没有执行可移动单元30a的另一个的驱动操作，可移动单元30a根据重力而下降到移动范围的终点(下降移动)。
在本实施例中，在将用于防抖操作的可移动单元30a的移动设置为OFF状态后，CPU21驱动可移动单元直到包含预定时间长度(90ms)的释放顺序操作完成。
特别地，在将反光镜状态参数MP的值设置为1后，CPU21利用预定时间长度(90ms)的时间将可移动单元30a移动到第一位置P1。第一位置P1是在即将把驱动操作设置为ON状态前，可移动单元30a的位置。换句话说，其是把释放开关13a设置为ON状态后、曝光时间前、以及执行防抖操作前可移动单元30a的位置。
在预定时间段后，即防抖操作完成后的预定时间长度后，CPU21将可移动单元30a保持在第一位置P1直到完成释放顺序操作(直到将释放状态参数RP的值设置为0)。
在曝光时间前而释放开关13a设置为ON状态后，防抖操作还没有执行，将用于防抖操作的可移动单元30a的控制驱动设置为OFF状态，并且根据重力作用将可移动单元30a定位到移动范围的终点。因此，第一位置P1是移动范围的终点的某处。
然而，当可移动单元30a在重力下的移动量很小的情况下，诸如当拍照设备1朝向上面或朝向下面等，该第一位置P1是移动范围中的某处而非终点。
在可移动单元30a向第一位置P1的移动中，可移动单元30a在即将结束其移动前(当可移动单元30a接近第一位置P1时)以低速移动。
或者，在完成移动前，可移动单元30a减速(减慢)然后在移动完成时停止。
特别地，从可移动单元30a开始移动(MRDN＝0，消耗时间t＝0时)到可移动单元30a的移动完成(MRDN＝90，消耗时间t＝90ms)，在可移动单元30a的移动距离和开始于可移动单元30a的移动的时间段之间的关系表现为正弦波形的情况下(见图7)，CPU21控制可移动单元30a的移动。
换句话说，从可移动单元30a开始移动MRDN＝0，消耗时间t＝0时)到可移动单元30a的移动完成MRDN＝90，消耗时间t＝90ms)，在可移动单元30a的移动速度和相对应的时间段之间的关系表现为余弦波形的情况下(见图8)，CPU 21控制可移动单元30a的移动。
将第一先前曝光位置参数RLSPx设置为等于可移动单元在第一方向x、当释放开关13a设置为ON状态时并在曝光时间前的位置(第一位置P1)(见图4的步骤S21)。
类似地，将第二先前曝光位置参数RLSPy设置为等于可移动单元30a在第二方向y、当释放开关13a设置为ON状态时并在曝光时间前的位置(第一位置P1)。
将第一当前位置参数PPx设置为等于可移动单元30a在第一方向x、在预定时间长度(90ms)的过程中对应于可移动单元30a开始向第一位置移动时的位置(见图5中步骤S57)。
类似地，将第二当前位置参数PPy设置为等于可移动单元30a在第二方向y、在预定时间长度(90ms)的过程中对应于可移动单元30a开始向第一位置P1移动时的位置。
此外，CPU21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。
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、CPU21、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)。在本实施例中，将预定时间间隔的值设置为1ms。
通过CPU21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CPU21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CPU21的端口P4相连接用于输入和输出信号。AE单元24与CPU21的端口P5相连接用于输入和输出信号。AE单元17与CPU21的端口P6相连接用于输入和输出信号。
接下来，解释在CPU21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、第一高通滤波电路27a、第二高通滤波电路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放大低频率分量已被去掉的偏航角速度的信号，并把模拟信号输出到CPU21的A/D转换器A/D0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CPU21的A/D转换器A/D1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电路27a和27b首先执行作为模拟高通滤波处理操作的第一部分处理操作，随后由CPU21执行作为数字高通滤波处理操作的第二部分处理操作。
数字高通滤波处理操作的第二部分的截止频率高于模拟高通滤波处理操作的第一部分的截止频率。
在数字高通滤波处理操作中，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。
CPU21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，CPU21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，CPU21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)。
CPU21计算成像单元39a(可移动单元30a)应该移动的位置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)。
在本实施例中，在防抖操作结束后、具有预定时间长度的预定时间段中成像单元39a(可移动单元30a)应该移动到的位置Sn不设置为对应手抖动量的值，而是设置为用于将该可移动单元30a在预定时间段中移动到第一位置P1的值(见图5中步骤S60)。
此外，在预定时间段后并直到完成释放顺序操作(直到将释放状态参数RP设置为0)，将位置Sn在第一方向x的坐标Sxn设置为第一先前曝光位置参数RLSPx，并将位置Sn在第二方向y的坐标Syn设置为第二先前曝光位置参数RLSPy。
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，并且其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，并且其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(保持在)预定的位置。在本实施例中，该预定位置处于移动范围的中央。
在曝光时间之后预定时间段中，将可移动单元30a驱动(移动)到第一位置P1，并在预定时间段后及直到完成释放顺序操作，将可移动单元30a保持在第一位置P1；否则(除非在曝光时间、曝光时间后的预定时间段、以及从预定时间段结束到完成释放顺序操作的时间段之内)，不驱动(移动)可移动单元30a。
防抖单元30不具有固定定位机构，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CPU21的PWM0输入的第一PWM功率dx以及从CPU21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(保持的)预定位置(见图6中(5))。
在由驱动器电路29引起的移动之前或之后，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Pn的第一坐标的信息，也就是第一检测位置信号px，输入到CPU21的A/D转换器A/D2(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/D2(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CPU21的A/D转换器A/D3。第二位置检测信号py为模拟信号，并通过A/D转换器A/D3(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的预定时间间隔。
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，从而将可移动单元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与相机镜头67的光轴LX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。在本实施例中，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连接于可移动单元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以在第一方向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以在第二方向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(未示出)来驱动第一和第二驱动线圈31a和32a。第一PWM功率dx从CPU21的PWM0输入到驱动器电路29，第二PWM功率dy从CPU21的PWM1输入到驱动器电路29。对应于第一PWM功率dx，驱动器电路29为第一驱动线圈31a供电，并对应第二PWM功率dy，为第二驱动线圈32a供电，以驱动可移动单元30a。
第一位置检测和驱动磁体411b连接于固定单元30b的可移动单元一侧，其中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连接于固定单元30b的可移动单元一侧，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连接于第一位置检测和驱动轭431b。第一位置检测和驱动轭431b连接于固定单元30b，在可移动单元30a一侧，在第三方向z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连接于第二位置检测和驱动轭432b。第二位置检测和驱动轭432b连接于固定单元30b，在可移动单元30a一侧，在第三方向z中。
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之间的磁通密度。
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之间的磁通密度。
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)，分别使用霍尔效应检测可移动单元30a的当前位置Pn的指定第一方向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连接于可移动单元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连接于可移动单元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S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线性输出改变(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/D3，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，在第二实施例中的拍照设备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的流程图来解释本实施例的中断过程的细节。
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，操作进行到步骤S15。
在步骤S15中，确定防抖开关14a是否设置为ON状态。当确定防抖开关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，操作进行到步骤S21并且开始释放顺序操作。
在步骤S21中，指定第一位置P1。特别地，将第一先前曝光位置参数RLSPx设置为位置Pn在A/D转换后在第一方向x的坐标：pdxn，将第二先前曝光位置参数RLSPy设置为位置Pn在A/D转换后在第二方向y的坐标：pdyn。
在步骤S22，将释放状态参数RP的值设置为1。
在步骤S23中，通过反光镜光圈快门单元18来执行对应预设或计算出的光圈值的反光镜抬起操作和光圈关闭操作。
在反光镜抬起操作完成后，在步骤S24中开始快门的打开操作(移动快门的前帘)。
在步骤S25中，执行曝光操作，或也就是，执行成像设备(CCD等)的电荷聚集。在曝光时间消耗后，在步骤S26中将反光镜状态参数MP设置为1，并且将反光镜放下时间参数MRDN设置为0。
在步骤S27中，通过反光镜光圈快门18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，将反光镜状态参数MP的值设置为0。
在曝光时间后，完成防抖操作，并且推迟关于防抖操作的可移动单元30a的移动，直到再一次将释放开关13a设置为ON状态。换句话说，在曝光后执行图5的中断过程而不用执行步骤S62到S64的动作，直到下次将释放开关13a设置为ON状态。
反光镜放下操作从开始到完成的消耗时间大约是120ms。在本实施例中，在反光镜放下操作期间执行可移动单元30a向第一位置P1的移动，然后在完成反光镜放下操作前(或同时)到完成反光镜操作后，执行将可移动单元30a保持在第一位置P1的保持操作。
因此，可防止当反光镜达到反光镜放下位置时产生的震动所引起的可移动单元30a的颤动(vibration)，因此来自反光镜放下操作结束的震动所引起的、拍照设备1的持有者感觉到的颤动被减小。
此外，当可移动单元30a向第一位置P1的移动与反光镜放下操作的完成同步时，来自对可移动单元30a的移动进行制动的震动时间(timing)与基于反光镜放下操作完成的震动时间(timing)相同。因此，由于消除了制动可移动单元的移动所引起的震动，可抑制拍照设备1的操作者感到的不适。
在步骤S29中，读取在曝光时间中成像设备积累的电荷聚集。在步骤S30中，CPU 21与DSP19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的存储器中。在步骤S31中，将该存储在存储器中的图像显示在指示单元17中。在步骤S32中，将释放状态参数RP的值和反光镜放下时间参数MRDN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。
接下来，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本实施例中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CPU21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CPU21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，操作直接地进行到步骤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CPU21的A/D转换器A/D2并转换为数字信号pdxn，而将第二检测位置信号py输入到CPU21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S70。否则，操作进行到步骤S56。
在步骤S56中，确定反光镜放下时间参数MRDN的值是否设定为0。
当确定反光镜放下时间参数MRDN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。然后操作进行到步骤S58。否则，操作直接地进行到步骤S58。
在步骤S58中，确定反光镜放下时间参数MRDN的值是否设定为90。
当确定反光镜放下时间参数MRDN的值设置为90时，操作直接地进行到步骤S59；否则，该操作进行到步骤S60。
在步骤S59，将位置Sn在第一方向x的坐标值Sxn设置为第一先前曝光位置参数RLSPx(Sxn＝RLSPx)，并将位置Sn在第二方向y的坐标值Syn设置为第二先前曝光位置参数RLSPy(Syn＝RLSPy)，然后操作直接地进行到步骤S65。因此，将可移动单元30a保持在第一位置P1。
在步骤S60中，基于第一和第二当前位置参数PPx和PPy及反光镜放下时间参数MRDN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+(RLSPx-PPx)×sin(MRDN×90度÷90)，Syn＝PPy+(RLSPy-PPy)×sin(MRDN×90度÷90))。
在步骤S61中，将反光镜放下时间参数MRDN的值增加1，然后操作直接地继续到步骤S65。
由于当执行三角函数处理操作来计算“sin(MRDN×90度÷90)”的值时，在CPU 21上加载了很大的负载，需要存储“sin(MRDN×90度÷90)”的从MRDN＝0到MRDN＝90的91种不同形式，以便提高处理速度。
在步骤S70中，确定反光镜放下时间参数MRDN的值是否设置为90。当确定反光镜放下时间参数MRDN的值设置为90时，操作直接地继续到S71。否则，操作继续到步骤S62。
在步骤S71，将位置Sn在第一方向x的坐标值Sxn设置为第一先前曝光位置参数RLSPx(Sxn＝RLSPx)，并将位置Sn在第二方向y的坐标值Syn设置为第二先前曝光位置参数RLSPy(Syn＝RLSPy)，然后操作直接地返回到步骤S65。因此，将可移动单元30a保持在第一位置P1。
在步骤S62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S63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S64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S65中，以步骤S59、步骤S63、S64或步骤S71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D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S66中，通过向驱动器电路29施加第一PWM功率dx来驱动第一驱动线圈单元31a，并通过向驱动器电路29施加第二PWM功率dy来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S65和S66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。
固定定位机构使可移动单元30a在未被驱动时处于固定位置，在不具有固定定位机构的防抖装置中，诸如第二实施例，当在防抖操作后将可移动单元30a的移动设置为OFF状态时，允许该可移动单元30a根据重力自由地移动，直到其接触到移动范围的终点而停止。在当可移动单元30a和接触零件间的冲击很大的情况下，会破坏该接触零件并且由于可移动单元30a的震动使拍照设备1的操作者感到不适。
在本实施例中，当防抖操作完成并将可移动单元30a的控制驱动设置为OFF状态时，在预定时间长度(90ms)的过程中将可移动单元30a移动到第一位置P1。基于曝光时间前操作者持有的拍照设备1的位置确定第一位置P1，以使曝光时间结束时(防抖操作完成)操作者持有的拍照设备1的位置近似地与曝光时间前操作者持有的拍照设备1的位置相同。
因此，当将可移动单元30a的驱动控制设置为OFF状态、完成防抖操作时，可移动单元根据重力所移动的位置是移动范围终点的某处，其几乎与第一位置P1相同。
此外，在预定时间长度(90ms)过程中，以相对低速执行可移动单元30a向第一位置P1的移动(见图7和图8)。特别是朝向完成移动的终点(当可移动单元30a靠近第一位置P1时)，以低速执行可移动单元30a的移动以抑制基于该移动的震动。
此外，在本实施例中，为了将可移动单元30a移动到第一位置P1，不需要指明移动的方向。因此，相对于指定可移动单元30a的移动方向的情况，可简化计算。
在本实施例中，第一位置P1是根据释放顺序操作开始后、防抖操作即将开始前可移动单元30a的位置来确定的。然而，可根据其他方法来确定第一位置P1。例如，在用于防抖操作的可移动单元30a的移动后，可将可移动单元30a的移动操作设置为OFF状态，以便可移动单元30a根据重力移动。在这种情况下，根据可移动单元在重力作用下的移动方向来确定重力的方向，并且根据可移动单元30a的该移动方向指定第一位置P1。
此外，在预定时期(90ms)结束后、直到完成释放顺序操作(直到在图4中步骤S32中将释放状态参数设置为0)，可移动单元30a被移动至并保持在第一位置P1。因此，可移动单元30a的移动并非关于基于诸如反光镜放下操作等的与防抖操作无关的移动的震动，在这段时间内，不会出现由可移动单元30a的移动引起的颤动。
在本实施例中，在防抖操作后，从可移动单元30a开始移动(MRDN＝0，消耗时间t＝0)到可移动单元30a的移动完成(MRDN＝90，消耗时间t＝90ms)，在可移动单元30a的移动距离和开始于可移动单元30a的移动的开始的时间段之间的关系表现为正弦波形的情况下(见图7)，CPU21控制可移动单元30a的移动。
换句话说，在防抖操作后，从可移动单元30a开始移动(MRDN＝0，消耗时间t＝0)到可移动单元30a的移动完成(MRDN＝90，消耗时间t＝90ms)，在可移动单元30a的移动速度和相对应的时间段之间的关系表现为余弦波形的情况下(见图8)，CPU 21控制可移动单元30a的移动。
以短于预定时间段的1ms的预定时间间隔基于可移动单元30a的位置检测操作和定位操作(其中确定可移动单元30a应该移动到的位置)来执行可移动单元30a向第一位置P1的移动。
因此，可以平稳地和稳定地对可移动单元30a的移动减速，以便当可移动单元30a到达第一位置P1时，可移动单元30a的速度几乎为0。
然而，从可移动单元30a的移动开始，代表消耗时间和可移动单元30a的移动距离之间关系的波形不限制为正弦波形。
例如，从可移动单元30a的移动开始，代表消耗时间和可移动单元30a的移动距离之间关系的波形可以是可移动单元30a在可移动单元30a的移动即将完成(MRDN＝90)前、以低速移动跟随(follow)的饱和曲线。
此外，自本实施例中，将拍照设备1限制为具有执行反光镜抬起操作和反光镜放下操作的反光镜的拍照设备。
此外，预定时间段的长度不限于90ms。将预定时间长度设置为短于从完成防抖操作到完成反光镜放下操作的时间长度。因此，预定时间长度仅需在完成反光镜放下操作前消耗(即预定时间段结束)。
在本实施例中，将预定时间长度设置为90ms，其短于从反光镜放下操作开始到反光镜放下操作完成的时间长度(大约120ms)(见图4中步骤S27)。此外，预定时间长度的完成(预定时间段结束)出现在完成反光镜放下操作前(或同时)。
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、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，但显然所述领域的技术人员可做出未背离本发明范围的更改和改变。

Claims (5)

1.一种用于拍照设备的图像稳定的防抖装置，该装置包括：
可移动单元，在进行防抖操作时可以移动；以及
控制器，控制用于所述防抖操作的所述可移动单元、在曝光时间后停止所述防抖操作、在所述防抖操作后移动所述可移动单元到第一位置、并在所述可移动单元向所述第一位置的移动完成后将所述可移动单元保持在所述第一位置直到将所述拍照设备设置为可执行下一次成像操作的状态；
执行反光镜抬起操作和反光镜放下操作的反光镜；
所述第一位置为所述可移动单元根据重力移动的方向；
其中所述可移动单元的向所述第一位置的移动的时间长度短于从完成所述防抖操作到完成所述反光镜放下操作的时间长度；
其中所述第一位置处于所述可移动单元移动范围的终点某处；
所述防抖装置不具有固定定位机构，所述固定定位机构在不驱动所述可移动单元时将所述可移动单元固定在静止位置；
所述第一位置是根据释放顺序操作开始后、防抖操作即将开始前所述可移动单元的位置来确定的。
2.如权利要求1所述的防抖装置，其中当完成所述反光镜放下操作时，所述可移动单元向所述第一位置的所述移动结束。
3.如权利要求1所述的防抖装置，其中从所述可移动单元向所述第一位置的移动开始至所述可移动单元向所述第一位置的移动结束的时间段内，在所述的移动距离和对应于向所述第一位置的所述移动经过的时间之间的关系表现为正弦波的条件下，所述控制器控制可移动单元的移动。
4.如权利要求1所述的防抖装置，其中在可移动单元完成其向所述第一位置的移动前，所述控制器控制所述可移动单元减速、低速移动。
5.如权利要求1所述的防抖装置，进一步包括释放开关；
其中第一位置是在将所述释放开关设置为ON状态后、在所述曝光时间前、以及在所述防抖操作前所述可移动单元的位置。
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