CN101162346B - 角速度检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种角速度检测器，包括第一传感器、第二传感器和控制器。第一角速度传感器用于检测绕第二方向的轴的运动，该第二方向垂直于第一方向。第二角速度传感器用于检测绕第一方向的轴的运动。控制器通过使用第一校正系数来校正由第二传感器的倾斜角度引起的输出误差，该第一校正系数是第二振幅和第一振幅的比值。第一振幅是当防抖装置处于绕第二方向的轴的第一运动中、而不处于绕第一方向的轴的第二运动中时，第一角速度传感器的输出值的振幅。第二振幅是当防抖装置处于第一运动中而不处于第二运动中时，第二角速度传感器的输出值的振幅。

Description

角速度检测装置
技术领域
本发明涉及角速度检测装置，尤其涉及输出误差的修改，该输出误差是在安装过程中由用于防抖操作的角速度传感器的非精确对准等而导致的不期望的倾斜角度所引起的。
背景技术
本发明提出了用于照相装置的防抖装置。该防抖装置通过对应于成像过程中产生的手抖动量，使为照相光学系统的一部分的手抖动校正镜头或成像器件在与照相光学系统的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)No.H09-80552公开了一种防抖装置，其通过在同一块电路板上安装角速度传感器和用于来自角速度传感器的输出信号的放大器来缩短角速度传感器和放大器之间的距离，从而降低噪音并提高手抖动量的精度。
但是，并未考虑在安装过程中由用于防抖操作的角速度传感器的非精确对准而导致的不期望的倾斜角度所引起的输出误差。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于校正由角速度传感器的不期望的倾斜角度引起的输出误差的角速度检测装置。
根据本发明，用于图像稳定的防抖装置包括第一角速度传感器、第二角速度传感器、和控制器。第一角速度传感器用于检测绕第二方向轴的运动。该第二方向垂直于第一方向和照相光学系统的光轴。该第一方向垂直于光轴。第二角速度传感器用于检测绕第一方向轴的运动。控制器控制第一和第二角速度传感器，根据来自第一角速度传感器的输出信号和来自第二角速度传感器的输出信号执行防抖操作，并执行防抖操作中的第一角度误差校正处理操作和第二角度误差校正处理操作。在第二角度误差校正处理操作中，通过使用第一校正系数来校正由第二角速度传感器的倾斜角度引起的输出误差，该第一校正系数是第二振幅和第一振幅的比值。在第一角度误差校正处理操作中，通过使用第二校正系数来校正由第一角速度传感器的倾斜角度引起的输出误差，该第二校正系数是第三振幅和第四振幅的比值。第一振幅是当防抖装置处于绕第二方向轴的第一运动中、而不处于绕第一方向轴的第二运动中时，第一角速度传感器的输出值的振幅。第二振幅是当防抖装置处于第一运动中而不处于第二运动中时，第二角速度传感器的输出值的振幅。第三振幅是当防抖装置处于第二运动中而不处于第一运动中时，第一角速度传感器的输出值的振幅。第四振幅是当防抖装置处于第二运动中而不处于第一运动中时，第二角速度传感器的输出值的振幅。
附图说明
参考附图，通过下面的描述将更好地理解本发明的目的和优点。
图1是从后侧看的照相装置的实施例的后透视图；
图2是照相装置的前视图；
图3是照相装置的电路结构图；
图4所示流程图显示了照相装置的主要操作；
图5所示流程图显示了计时器中断过程的细节；
图6显示了防抖操作的计算；
图7所示流程图显示了第一和第二角度误差校正处理操作的细节；
图8是照相装置的前透视图，显示了第一角速度传感器的检测轴和第二角速度传感器的检测轴。
具体实施方式
下面将参考附图所示的实施例描述本发明。在该实施例中，照相装置1是数码相机。在照相装置1的成像器件的照相平面上拍摄(图像)光学图像的照相光学系统，例如照相机镜头67等，具有光轴LX。
为了解释实施例中的方向，定义第一方向x、第二方向y和第三方向z(见图1)。第一方向x垂直于光轴LX。第二方向y垂直于光轴LX和第一方向x。第三方向z平行于光轴LX并垂直于第一方向x和第二方向y。
照相装置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、指示单元17(例如LCD显示器等)、反光镜光圈快门单元18、DSP19、CPU 21、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、和相机镜头67(见图1、2及3)。
PON开关11a是处于ON状态还是OFF状态是由PON按钮11的状态确定，从而照相装置1的ON/OFF状态对应于PON开关11a的ON/OFF状态。
成像单元39a通过相机镜头67捕捉拍照对象图像作为光学图像，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(成像装置)执行成像操作，并且存储捕捉到的图像。
在此实施例中，防抖操作从释放开关13a被设置为ON状态的点开始执行，直到释放顺序操作(照相操作)结束的点。但是也可以在测光操作、AF感应操作、以及对焦操作中执行防抖操作。
反光镜光圈快门单元18连接到CPU 21的端口P7并执行对应释放开关13a的ON状态的反光镜18a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。
执行反光镜18a反光镜抬起操作或反光镜抬起开关(未示出)被设置为ON状态时以执行快门18b的前帘运动时，前帘运动信号(未示出)被设置为ON状态。
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的成像操作获得的图像信号执行诸如图像处理操作等的计算操作。
CPU 21是控制照相装置1关于成像操作和防抖操作(即图像稳定操作)的每一部分的控制装置。防抖操作包括可移动单元30a的移动和位置检测操作两者。
此外，CPU 21存储了确定照相装置1是否处于防抖模式的防抖参数IS的值、释放时间计数器RLST的值、释放状态参数RP的值。
释放状态参数RP的值根据释放顺序操作变化。当执行释放顺序操作时，释放状态参数RP的值被设置为1(见图4中步骤S21至S29)；并且当完成释放顺序操作时，释放状态参数RP的值被设置(重设置)为0(见图4中步骤S13至S29)。
释放开关13a被设置为ON状态后，CPU21执行释放顺序操作。
此外，CPU 21存储了第一误差校正前数字角速度信号BVxn的值、第二误差校正前数字角速度信号BVyn的值、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的值、第二数字角速度VVyn的值、第一数字位移角Bxn的值、第二数字位移角Byn的值、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、第一校正前值TMPX、第二校正前值TMPY、第一校正系数CX、第二校正系数CY。
在此实施例中，基于第一角速度vx，通过对第一误差校正前数字角速度信号BVxn执行第一角度误差校正处理操作计算第一数字角速度信号Vxn。
在第一角度误差校正处理操作中，通过使用第一误差校正前数字角速度信号BVxn、第二误差校正前数字角速度信号BVyn、第二校正前值TMPY和第二校正系数CY来校正由安装过程中第一角速度传感器26a的非精确对准而导致的不期望的倾斜角度引起的输出误差(Vxn＝BVxn-BVyn×CY，见图7中步骤S72)。
第一角速度传感器26a的非精确安装而导致的倾斜由第一角速度传感器26a的检测轴GSXO和第二方向y之间的角度表示。
类似地，基于第二角速度vy，通过对第二误差校正前数字角速度信号BVyn执行第二角度误差校正处理操作，计算第二数字角速度信号Vyn。
在第二角度误差校正处理操作中，通过使用第一误差校正前数字角速度信号BVxn、第二误差校正前数字角速度信号BVyn、第一校正前值TMPX和第一校正系数CX来校正由安装过程中第二角速度传感器26b的非精确对准而导致的不期望的倾斜角度引起的输出误差(Vyn＝BVyn-BVxn×CX，见图7中步骤S72)。
第二角速度传感器26b的非精确安装而导致的倾斜由第二角速度传感器26b的检测轴GSYO和第一方向x之间的角度表示。
第一校正系数CX是第二振幅Y1和第一振幅X1的比值(CX＝Y1/X1)，并通过试验等提前计算得到。
第一振幅X1是当照相装置1处于绕第二方向y的轴的第一转动(回转)运动(偏航运动)中、而不处于绕第一方向x的轴的第二转动(回转)运动(俯仰运动)中时，第一角速度传感器26a的输出值的振幅。
第二振幅Y1是当照相装置1处于绕第二方向y的轴的第一转动(回转)运动(偏航运动)中、而不处于绕第一方向x的轴的第二转动(回转)运动(俯仰运动)中时，第二角速度传感器26b的输出值的振幅。
第二校正系数CY是第三振幅X2和第四振幅Y2的比值(CY＝X2/Y2)，并通过试验等提前计算得到。
第三振幅X2是当照相装置1处于绕第一方向x的轴的第二转动(回转)运动(俯仰运动)中、而不处于绕第二方向y的轴的第一转动(回转)运动(偏航运动)中时，第一角速度传感器26a的输出值的振幅。
第四振幅Y2是当照相装置1处于绕第一方向x的轴的第二转动(回转)运动(俯仰运动)中、而不处于绕第二方向y的轴的第一转动(回转)运动(偏航运动)中时，第二角速度传感器26b的输出值的振幅。
期望(理想地)安装第一角速度传感器26a以使第一角速度传感器26a的检测轴GSXO垂直于检测方向(第一方向x)。换言之，期望(理想地)第一角速度传感器26a的检测轴GSXO与第二方向y之间的角度是0。
期望(理想地)安装第二角速度传感器26b以使第二角速度传感器26b的检测轴GSYO垂直于检测方向(第二方向y)。换言之，期望(理想地)第二角速度传感器26b的检测轴GSYO与第一方向x之间的角度是0。
在这种理想情况下，当照相装置1处于偏航运动而不处于俯仰运动时，第二角速度传感器26b的输出值是0。类似地，当照相装置1处于俯仰运动而不处于偏航运动时，第一角速度传感器26a的输出值是0。
但是由于第一和第二角速度传感器26a和26b的检测元件的倾斜，安装过程很难达到期望的情况(第一角速度传感器26a的检测轴GSXO与第二方向y之间的角度是0，第二角速度传感器26b的检测轴GSYO与第一方向x之间的角度是0)，这种倾斜来自于第一和第二角速度传感器26a和26b的非精确安装，还来自于电路板的安装，第一和第二角速度传感器26a和26b连接于主电路板等(见图8)。
相应地，当照相装置1处于偏航运动而不处于俯仰运动时，第二角速度传感器26b的输出值不等于0。换言之，不能完全去除安装过程等中由非精确对准导致的不期望的倾斜角度而引起的输出误差。
类似地，当照相装置1处于俯仰运动而不处于偏航运动时，第一角速度传感器26a的输出值不等于0。换言之，不能完全去除安装过程等中由非精确对准导致的不期望的倾斜角度而引起的输出误差。
在此实施例中，根据倾斜(BVyn×CY)计算来自第一角速度传感器26a的输出信号的输出误差，并执行第一角度误差校正处理操作。类似地，根据倾斜(BVxn×CX)计算来自第二角速度传感器26b的输出信号的输出误差，并执行第二角度误差校正处理操作。
相应地，即使第一和第二角速度传感器26a和26b没有按期望的倾斜角度安装，也可以执行手抖动量的高精度检测。
AE单元(曝光计算单元)23根据正在被拍照的对象，执行测光操作并计算测光值。AE单元23还根据测光值计算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方向沿光轴重新定位。
照相装置1的防抖部件(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)、以及相机镜头67。
当操作者按下防抖按钮14时，防抖开关14a变为ON状态以在预定时间间隔内执行防抖操作，其中与包括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，防抖参数IS被设置为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，防抖参数IS被设置为0(IS＝0)。在此实施例中，预定时间间隔的值被设置为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。
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。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。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CPU 21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用于检测照相装置1绕第二方向y的轴的旋转(回转)运动(偏航运动)的角速度(照相装置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是检测偏航角速度的陀螺(gyro)传感器。
第二角速度传感器26b用于检测照相装置1绕第一方向x的轴的旋转(回转)运动(俯仰运动)的角速度(检测照相装置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输出的信号的低频分量，因为第一角速度传感器26a输出的信号的低频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输出的信号的低频分量，因为第二角速度传感器26b输出的信号的低频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。
第一放大器28a放大低频分量已被去掉的偏航角速度的信号，并把模拟信号输出到CPU 21的A/D转换器A/D0作为第一角速度vx。
第二放大器28b放大低频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/D1作为第二角速度vy。
去掉低频信号分量为两步骤的过程；首先通过第一和第二高通滤波电路27a和27b执行模拟高通滤波处理操作的主要部分，随后通过CPU 21执行数字高通滤波处理操作的次要部分。
数字高通滤波处理操作的次要部分的截止频率高于模拟高通滤波处理操作的主要部分的截止频率。
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PON开关11a被设置为ON状态(主电源供电被设置为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PON开关11a被设置为ON状态后开始手抖动量的计算。
CPU 21将输入到A/D转换器A/D0的第一角速度vx转换为第一误差校正前数字角速度信号BVxn(A/D转换操作)，并计算第一数字角速度信号Vxn(第一角度误差校正处理操作)。然后，CPU 21通过去掉第一数字角速度信号Vxn的低频分量(数字高通滤波处理操作)以排除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)的第一数字角速度信号Vxn中的低频分量，来计算第一数字角速度VVxn。最后，CPU 21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转换为第二误差校正前数字角速度信号BVyn(A/D转换操作)并计算第二数字角速度Vyn(第二角度误差校正处理操作)。然后，CPU 21通过去掉第二数字角速度信号Vyn的低频分量(数字高通滤波处理操作)以排除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)的第二数字角速度信号Vyn中的低频分量，来计算第二数字角速度VVyn。最后，CPU 21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1的整数，并指示从计时器的中断过程开始，(t＝1，见图4中步骤S12)到执行最近的防抖操作(t＝n)的时间的长度(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)1ms预定时间间隔前通过计时器的中断过程计算出的第一数字角速度VVx1至VVxn-1的总和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预定时间间隔前通过计时器的中断过程计算出的第二数字角速度VVy1至VVyn-1的总和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)。
在此实施例中，计时器的(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(t＝1)的第一数字角速度VVx1(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的总和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VVy1到执行最近的防抖操作时的第二数字角速度VVyn的总和来计算第二数字位移角Byn(Byn＝∑VVyn)。
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)，CPU 21计算成像单元39a(可移动单元30a)应该移动的位置Sn。
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，并将在后面进行描述。
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负荷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负荷dy)。
在关于第一方向x的定位操作中，位置Sn在第一方向x中的坐标定义为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的成像器件在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(IS＝1)的曝光时间中稳定显示在成像器件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和包含成像单元39a并可沿着xy平面移动的可移动单元30a。
在不执行防抖操作(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。在此实施例中，预定位置是运动范围的中央。
防抖单元30不具有固定定位机构，该机构在可移动单元30a不被驱动时(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负荷dx以及从CPU 21的PWM1输入的第二PWM负荷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，包括移动到预定的固定(保持的)位置(见图6中(5))。
在驱动器电路29引起移动之前或之后，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CPU 21的A/D转换器A/D2中(见图6中(2))。第一位置检测信号px是模拟信号，并通过A/D转换器A/D2转换为数字信号(A/D转换操作)。在A/D转换操作后，第一方向x上的检测位置Pn的第一坐标被定义为pdxn，并且其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/D3中。第二位置检测信号py是模拟信号，并通过A/D转换器A/D3转换为数字信号(A/D转换操作)。在A/D转换操作后，第二方向y上的检测位置Pn的第二坐标被定义为pdyn，并且其对应于第二检测位置信号py。
PID(比例、积分、微分)控制根据移动后用于检测位置Pn(pdxn，pdyn)和位置Sn(Sxn，Syn)的坐标数据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是通过将位置Sn在第一方向x的坐标Sxn减去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Tiy、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的值设置为预定时间间隔1ms。
当照相装置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驱动到对应于防抖操作的PID控制的位置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，从而可移动单元30a被移动到运动范围的中央(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组成的用于驱动的线圈单元、具有成像器件的成像单元39a、以及作为磁场变化检测元件单元的霍尔元件单元44a。在此实施例中，成像器件是CCD；然而，该成像器件可以是诸如CMOS等的其它成像器件。
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可移动地支撑可移动单元30a。
当成像器件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，以利用成像器件的成像范围的全部尺寸。
成像器件的成像表面的矩形具有两条对角线。在第一实施例中，成像器件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)及螺旋形的线圈模式。第一驱动线圈31a的线圈模式具有平行于第二方向y的导线，这样产生在第一方向x中迫使包含第一驱动线圈31a的可移动单元30a移动的第一电磁力。
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及驱动磁体411b的磁场方向而产生。
第二驱动线圈32a形成底座及螺旋形的线圈模式。第二驱动线圈32a的线圈模式具有平行于第一方向x的导线，这样产生在第二方向y中迫使包含第二驱动线圈32a的可移动单元30a移动的第二电磁力。
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及驱动磁体412b的磁场方向而产生。
第一和第二驱动线圈31a和32a连接至与驱动器电路29，驱动器电路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负荷dx从CPU 21的PWM0输入到驱动器电路29，第二PWM负荷dy从CPU 21的PWM1输入到驱动器电路29。对应于第一PWM负荷dx的值，驱动器电路29为第一驱动线圈31a供电，并对应第二PWM负荷dy的值，为第二驱动线圈32a供电，以驱动可移动单元30a。
第一位置检测及驱动磁体411b连接于固定单元30b的可移动单元一侧，其中第一位置检测及驱动磁体411b面对第一驱动线圈31a和处于第三方向z中的水平霍尔元件hh10。
第二位置检测及驱动磁体412b连接于固定单元30b的可移动单元一侧，第二位置检测及驱动磁体412b面对第二驱动线圈32a和处于第三方向z中的垂直霍尔元件hv10。
在N磁极和S磁极排列在第一方向x中的情况下，第一位置检测及驱动磁体411b连接于第一位置检测及驱动轭431b。第一位置检测及驱动轭431b连接于固定单元30b的可移动单元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，第二位置检测及驱动磁体412b连接于第二位置检测及驱动轭432b。第二位置检测及驱动轭432b连接于固定单元30b的可移动单元30a一侧，在第三方向z中。
第一和第二位置检测及驱动轭431b、432b是由软磁材料制成。
第一位置检测及驱动轭431b防止第一位置检测及驱动磁体411b的磁场耗散到周围，并且提高第一位置检测及驱动磁体411b和第一驱动线圈31a之间的、以及第一位置检测及驱动磁体411b和水平霍尔元件hh10之间的磁通密度。
第二位置检测及驱动轭432b防止第二位置检测及驱动磁体412b的磁场耗散到周围，并且提高第二位置检测及驱动磁体412b和第二驱动线圈32a之间的、以及第二位置检测及驱动磁体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(磁场变化检测元件)，分别利用霍尔效应检测指定可移动单元30a的当前位置Pn的第一方向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用于检测可移动单元30a的位置Pn在第一方向x中的第一坐标的水平霍尔元件hh10，另一个是用于检测可移动单元30a的位置Pn在第二方向y中的第二坐标的垂直霍尔元件hv10。
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的第一位置检测及驱动磁体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的第二位置检测及驱动磁体412b。
当成像器件的中央与光轴LX相交时，当从第三方向z看，需要将水平霍尔元件hh10放置在霍尔元件单元44a上并面对在第一方向x中第一位置检测及驱动磁体411b的N磁极和S磁极之间的中间区域。在这个位置，水平霍尔元件hh10利用最大范围，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，当成像器件的中央与光轴LX相交时，当从第三方向z看，需要将垂直霍尔元件hv10放置在霍尔元件单元44a上并面对在第二方向y中第二位置检测及驱动磁体412b的N磁极和S磁极之间的中间区域。
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，将通过使用图4的流程图来解释此实施例中的照相装置1的主要操作。
当照相装置1被设置为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中被设置为ON状态。
在步骤S12，以预定时间间隔(1ms)开始计时器的中断过程。在步骤S13中，释放状态参数RP的值被设置为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是否被设置为ON状态。当确定测光开关12a没有被设置为ON状态时，操作返回到步骤S14并且重复步骤S14中的过程。否则，操作进行到步骤S15。
在步骤S15中，确定防抖开关14a是否被设置为ON状态。当确定防抖开关14a没有被设置为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中将防抖参数IS的值设置为1。
在步骤S18中，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分别执行AF感应和对焦操作。
在步骤S20中，确定释放开关13a是否被设置为ON状态。当确定释放开关13a没有被设置为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，释放状态参数RP的值被设置为1。
在步骤S22中，通过反光镜光圈快门单元18来执行对应于预设的或计算出的光圈值的反光镜18a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S23中开始快门18b的打开操作(移动快门18b的前帘)。
在步骤S24中，执行曝光操作，或换言之，执行成像器件(CCD等)的电荷聚集。在曝光时间过去后，在步骤S25中通过反光镜光圈快门单元18来执行快门18b的关闭操作(快门18b后帘的运动)、反光镜18a的反光镜放下操作和光圈打开操作。
在步骤S26中，读取在曝光时间中成像器件中积累的电荷。在步骤S27中，CPU 21与DSP 19通信，以基于从成像器件读取的电荷来执行图像处理操作。将执行了图像处理操作的图像存储在照相装置1的存储器中。在步骤S28中，该存储在存储器中的图像被显示在指示单元17上。在步骤S29中，释放状态参数RP的值被设置为0，从而完成该释放顺序操作，并且该操作返回到步骤S14。换言之，照相装置1被设置为可执行下一次成像操作的状态。
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，由角速度检测单元25输出的第一角速度vx被输入到CPU 21的A/D转换器A/D0中，并被转换为第一误差校正前数字角速度信号BVxn。同样由角速度检测单元25输出的第二角速度vy被输入到CPU 21的A/D转换器A/D1中，并被转换为第二误差校正前数字角速度信号BVyn(角速度检测操作)。
在步骤S52中，执行第一角度误差校正处理操作和第二角度误差校正处理操作，该第一角度误差校正处理操作用于从第一误差校正前数字角速度信号BVxn校正由第一角速度传感器26a的非精确安装导致的不期望的倾斜角度而引起的输出误差，该第二角度误差校正处理操作用于从第二误差校正前数字角速度信号BVyn校正由第二角速度传感器26b的非精确安装导致的不期望的倾斜角度而引起的输出误差。然后，计算第一和第二数字角速度信号Vxn和Vyn。后面将使用图7中的流程图解释第一和第二角度误差校正处理操作的细节。
在数字高通滤波处理操作中去除第一和第二数字角速度信号Vxn和Vyn的低频分量(第一和第二数字角速度VVxn和VVyn)。
在步骤S53中，确定释放状态参数RP的值是否被设置为1。当确定释放状态参数RP的值没有被设置为1时，在步骤S54中可移动单元30a的驱动被设置为OFF状态，换言之，防抖单元30被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S55。
在步骤S55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。然后第一检测位置信号px被输入到CPU 21的A/D转换器A/D2中并转换为数字信号pdxn，而第二检测位置信号py被输入到CPU 21的A/D转换器A/D3中并转换为数字信号pdyn，从而二者确定可移动单元30a的当前位置Pn(pdxn，pdyn)。
在步骤S56中，确定防抖参数IS的值是否是0。当确定防抖参数IS的值是0(IS＝0)时，换言之，当照相装置未处于防抖模式时，在步骤S57中，可移动单元30a(成像单元39a)应被移动的位置Sn(Sxn，Syn)被设置在可移动单元30a的运动范围的中央。当确定防抖参数IS的值不是0(IS＝1)时，换言之，当照相装置处于防抖模式时，在步骤S58中，根据第一和第二角速度vx和vy计算可移动单元30a(成像单元39a)应被移动的位置Sn(Sxn，Syn)。
在步骤S59中，根据步骤S57或步骤S58中确定的位置Sn(Sxn，Syn)以及当前位置Pn(pdxn，pdyn)，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负荷dx)及第二驱动力Dyn(第二PWM负荷dy)。
在步骤S60中，通过向驱动器电路29施加第一PWM负荷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负荷dy来驱动第二驱动线圈单元32a，从而可移动单元30a被移动到位置Sn(Sxn，Syn)。
步骤S59和S60的过程为自动控制计算，PID自动控制使用该计算用于执行一般的(普通的)比例、积分和微分计算。
下面参考图7中的流程图解释在图5中的步骤S52开始的第一和第二角度误差校正处理操作的细节。当第一和第二角度误差校正处理操作开始时，在步骤S71中，第一误差校正前数字角速度信号BVxn的值被设置为第一校正前值TMPX，并且第二误差校正前数字角速度信号BVyn的值被设置为第二校正前值TMPY。
在步骤S72中，根据第一校正前值TMPX、第二校正前值TMPY、和第二校正系数CY计算第一数字角速度信号Vxn(Vxn＝TMPX-TMPY×CY)。类似地，根据第一校正前值TMPX、第二校正前值TMPY、和第一校正系数CX计算第二数字角速度信号Vyn(Vyn＝TMPY-TMPX×CX)。
在此实施例中，已说明可移动单元30a具有成像器件；但是可移动单元30a也可以具有手抖校正镜头而不是成像器件。
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，其他检测元件，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元件之一时，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。
此外，角速度检测装置(CPU 21、第一和第二角速度传感器26a和26b)的使用不限于照相装置的防抖装置。例如，角速度检测装置可以用于车辆导航系统的位置检测装置。
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 (4)

1.一种用于图像稳定的防抖装置，包括：
用于检测绕第二方向的轴的运动的第一角速度传感器，该第二方向垂直于第一方向和照相光学系统的光轴，该第一方向垂直于所述光轴；
用于检测绕所述第一方向的轴的运动的第二角速度传感器；
控制所述第一和第二角速度传感器的控制器，该控制器根据来自所述第一角速度传感器的输出信号和来自所述第二角速度传感器的输出信号执行防抖操作，并执行防抖操作中的第一角度误差校正处理操作和第二角度误差校正处理操作；
在所述第二角度误差校正处理操作中，通过使用第一校正系数来校正由所述第二角速度传感器的倾斜角度引起的输出误差，该第一校正系数是第二振幅和第一振幅的比值；
在所述第一角度误差校正处理操作中，通过使用第二校正系数来校正由第一角速度传感器的倾斜角度引起的输出误差，该第二校正系数是第三振幅和第四振幅的比值；
所述第一振幅是当所述防抖装置处于绕第二方向的轴的第一运动中、而不处于绕第一方向的轴的第二运动中时，来自第一角速度传感器的输出值的振幅；
所述第二振幅是当所述防抖装置处于所述第一运动中而不处于所述第二运动中时，来自所述第二角速度传感器的输出值的振幅；
所述第三振幅是当所述防抖装置处于所述第二运动中而不处于所述第一运动中时，来自所述第一角速度传感器的输出值的振幅；以及
所述第四振幅是当所述防抖装置处于所述第二运动中而不处于所述第一运动中时，来自所述第二角速度传感器的输出值的振幅。
2.如权利要求1所述的用于图像稳定的防抖装置，其中所述第一角速度传感器的所述倾斜由所述第一角速度传感器的检测轴和第二方向之间的角度表示；
所述第二角速度传感器的所述倾斜由所述第二角速度传感器的检测轴和第一方向之间的角度表示。
3.如权利要求1所述的用于图像稳定的防抖装置，其中所述第一角度误差校正处理操作是计算来自所述第二角速度传感器的所述输出信号和所述第二校正系数的乘积，然后从所述第一角速度传感器的所述输出信号中减去该乘积；以及
所述第二角度误差校正处理操作是计算来自所述第一角速度传感器的所述输出信号和所述第一校正系数的乘积，然后从所述第二角速度传感器的所述输出信号中减去该乘积。
4.一种角速度检测装置，包括：
用于检测绕第二方向的轴的运动的第一角速度传感器，该第二方向垂直于第一方向；
用于检测绕所述第一方向的轴的运动的第二角速度传感器；
控制所述第一和第二角速度传感器的控制器，该控制器执行防抖操作中的第一角度误差校正处理操作和第二角度误差校正处理操作；
在所述第二角度误差校正处理操作中，通过使用第一校正系数来校正由所述第二角速度传感器的倾斜角度引起的输出误差，该第一校正系数是第二振幅和第一振幅的比值；
在所述第一角度误差校正处理操作中，通过使用第二校正系数来校正由第一角速度传感器的倾斜角度引起的输出误差，该第二校正系数是第三振幅和第四振幅的比值；
所述第一振幅是当所述角速度检测装置处于绕所述第二方向的轴的第一运动中、而不处于绕所述第一方向的轴的第二运动中时，来自所述第一角速度传感器的输出值的振幅；
所述第二振幅是当所述角速度检测装置处于所述第一运动中而不处于所述第二运动中时，来自所述第二角速度传感器的输出值的振幅；
所述第三振幅是当所述角速度检测装置处于所述第二运动中而不处于所述第一运动中时，来自所述第一角速度传感器的输出值的振幅；以及
所述第四振幅是当所述角速度检测装置处于所述第二运动中而不处于所述第一运动中时，来自所述第二角速度传感器的输出值的振幅。
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