CN101364026B - 防振控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防振控制电路，其根据摄像装置所具备的振动检测元件输出的信号，对使摄像装置所具备的光学部件移动的光学部件驱动元件进行控制，该防振控制电路包括：高通滤波器，其除去振动检测元件输出的信号的低频成分；移动量计算电路，其根据高通滤波器输出的信号，计算摄像装置的移动量；和伺服电路，其根据移动量计算电路的输出信号，生成补偿光学部件的位置的补偿信号并向光学部件驱动元件输出，移动量计算电路构成为包括数字滤波电路和寄存器，数字滤波器根据存储在寄存器内的滤波器系数进行滤波处理。因此，可以提供一种不使用CPU即可计算摄像装置的移动量，在降低耗电的同时获得抑制了手抖动的影像的高画面质量的视频信号的防振控制电路。

Description

防振控制电路

技术领域

本发明涉及抑制由于施加在数码相机等摄像装置上的振动而产生的被摄体的抖动(手抖动)的防振控制电路。 

背景技术

近年来，数码相机及数码摄像机等摄像装置，通过增加所具备的摄像元件的像素数来实现高画面质量。另一方面，作为实现摄像装置的高画面质量的其它方法，为了防止由于拿着摄像装置的手的抖动而产生的被摄体的抖动，因此希望摄像装置具备手抖动补偿功能。 

具体为，摄像装置具备陀螺传感器(gyro-sensor)，根据由于摄像装置的振动而生成的角速度成分，驱动透镜及摄像元件等光学部件，以防止被摄体的抖动。因此，即使驱动摄像装置，也不会在所获得的视频信号中反映振动的成分，可以获得没有影像抖动的高质量的视频信号。 

图2表示用于实现手抖动补偿功能的、已有的防振控制电路100的框图。防振控制电路100被包含于摄像装置，根据摄像装置所具备的主控制电路(未图示)的控制而工作。防振控制电路100连接位置检测元件20、透镜驱动元件300以及振动检测元件400。 

位置检测元件200检测摄像装置所具备的透镜的位置。如果详细说明的话，就是位置检测元件200可以为霍尔元件，生成对应于透镜的绝对位置的感应电流，并输出电压信号。 

透镜驱动元件300根据从防振控制电路输出的透镜驱动信号而使透镜的位置移动。透镜驱动元件300可以为音圈电机，防振控制电路100通过调整施加在透镜驱动元件300上的电压值，从而控制音圈电机的可动线圈的位置、即透镜的位置。透镜驱动元件300在与摄像装置的光轴垂直的面内驱动透镜。 

振动检测元件400检测摄像装置的振动后，将该结果输出到防振控制 电路100。振动检测元件400可以为陀螺传感器，生成与施加在摄像装置的振动对应的角速度信号后，输出到防振控制电路100。 

位置检测元件200、透镜驱动元件300以及振动检测元件400优选分别由至少2个元件构成，在与摄像装置的光轴垂直的面内设置与水平成分和垂直成分对应的多个元件，分别控制透镜的位置检测、透镜的移动以及摄像装置的振动检测。 

下面详细说明防振控制电路100。防振控制电路100构成为包括：伺服电路120、透镜驱动器140、模拟数字变换电路(ADC)142、CPU160以及数字模拟变换电路(DAC)162。 

伺服电路120根据从位置检测元件200输出的电压信号，生成用于控制透镜驱动元件300的信号。伺服电路120构成为包括含有外设的电阻元件或电容器等的模拟的滤波器电路，以透镜的光轴与摄像装置所具备的摄像元件的中心一致的方式生成用于控制透镜驱动元件300的信号。透镜驱动器140根据从伺服电路120输出的信号生成用于驱动透镜驱动元件300的透镜驱动信号。 

ADC142将振动检测元件400输出的模拟的角速度信号变换为数字信号。CPU160根据数字的角速度信号，生成表示摄像装置的移动量的角度信号。CPU160连接未图示的存储器，根据存储在存储器中的软件进行角度信号的生成处理。DAC162将由CPU160生成的数字的角度信号变换为模拟信号。 

在此，伺服电路120根据将DAC162输出的模拟的角度信号和位置检测元件200输出的电压信号相加后的信号，生成用于驱动透镜驱动元件300的透镜驱动信号。也就是说，为了防止由手抖动引起的被摄体的抖动，根据表示摄像装置的移动量的角度信号来变更透镜的位置，以抑制摄像元件上的被摄体图像的抖动。由此，抑制了由于手抖动引起的被摄体的抖动，并可以获得高画面质量的视频信号。 

【专利文献1】日本特开平10-213832号公报 

图2所示的已有的防振控制电路100在根据从振动检测元件400得到的角速度信号而生成表示摄像装置的移动量的角度信号时，使用CPU160通过软件来实现该功能。这时，防振控制电路100要求较快的处理速度，需要CPU160能以高速时钟工作。例如：摄像装置1秒钟拍摄30帧的图像而获得运动图像的情况下，需要以比1/30秒快的分辨率变更透镜的位置的方式进行控制。 

在使用高速时钟驱动CPU160的情况下，防振控制电路100中的耗电增大。装载有防振控制电路100的摄像装置用锂离子电池等2次电池作为电源来驱动。因此，如果防振控制电路100的耗电增大，则2次电池的消耗变快，摄像装置的驱动时间变短，因此发生运动画像的摄像时间变短并且静止图像的摄像张数减少的问题。摄像装置的手抖动补偿功能不仅在运动画像及静止图像的摄像中、而且也在摄像准备中的预览时被执行的情况居多，因此希望降低与手抖动补偿功能相关的耗电。 

发明内容

鉴于上述现有技术的问题，本申请发明的目的是提供一种可以获得高画面质量的视频信号，并且降低了耗电的防振控制电路。 

本申请发明是一种防振控制电路，其根据摄像装置所具备的振动检测元件输出的信号，对使所述摄像装置所具备的光学部件移动的光学部件驱动元件进行控制， 

该防振控制电路包括： 

模拟-数字变换电路，其将所述振动检测元件输出的模拟信号变换为数字信号； 

高通滤波器，其除去所述模拟-数字变换电路输出的信号的低频成分； 

移动量计算电路，其根据所述高通滤波器输出的信号，计算所述摄像装置的移动量； 

伺服电路；和 

中央处理电路，其以所述光学部件难以接近可动范围的临界点的方式，从所述移动量计算电路的输出信号中减去规定的值后输出到所述伺服电路， 

所述伺服电路根据所述中央处理电路的输出信号，生成补偿所述光学部件的位置的补偿信号并向所述光学部件驱动元件输出， 

所述高通滤波器、所述移动量计算电路以及所述中央处理电路都构成为包括数字滤波电路和寄存器，所述数字滤波电路根据存储在所述寄存器内的滤波器系数进行滤波处理。 

根据本发明，因为不使用CPU即可计算出摄像装置的移动量，故能够降低耗电，同时可以获得抑制了手抖动影响的高画面质量的图像信号。 

附图说明

图1是本发明的实施方式的防振控制电路的示意框图。 

图2是已有的防振控制电路的示意框图。 

图中：10、100-防振控制电路，12、42、142-ADC，20、120-伺服电路，22-寄存器，30、162-DAC、寄存器，40、140-透镜驱动器，44-HPF，46-摇摄·倾斜判定电路，48-增益调整电路，50-积分电路，52-中央处理电路，1200-位置检测元件，300-透镜驱动元件，400-振动检测元件。 

具体实施方式

图1是本发明实施方式的防振控制电路的示意框图。防振控制电路10构成为包括：ADC12、42；伺服电路20；透镜驱动器40；高通滤波器(HPF)44；摇摄·倾斜判定电路46；增益调整电路48；积分电路50；和中央处理电路52。 

防振控制电路10连接位置检测元件200、透镜驱动元件300以及振动检测元件400。这些元件和现有技术所记载的元件是一样的。 

ADC12将从位置检测元件200、例如霍尔元件输出的模拟的电压信号变换为数字信号。霍尔元件生成与由固定在透镜的磁铁产生的磁力对应的感应电流。也就是说，霍尔元件根据和透镜的距离而输出表示透镜位置的电压信号，ADC12将该电压信号变换为数字信号后，作为位置信号SP输出。ADC12构成为：在透镜光轴和摄像装置所具备的摄像元件的中心一致的时候，输出表示基准的信号、例如表示“0”的数字值。 

伺服电路20根据将ADC12输出的位置信号SP和后述的振动成分信号SV相加后的信号，生成控制透镜驱动元件300的驱动的补偿信号SR。伺服电路20构成为包括寄存器22和未图示的数字滤波电路，进行使用了存储在寄存器22内的滤波器系数的滤波处理。 

DAC30将数字的补偿信号SR变换为模拟信号。透镜驱动器40根据模拟的补偿信号SR生成用于驱动透镜驱动元件300的透镜驱动信号。 

ADC42将从振动检测元件400、例如陀螺传感器输出的模拟的角速度信号变换为数字信号。HPF44除去角速度信号所包含的直流成分，提取反映了摄像装置的振动的角速度信号的高频成分。 

摇摄·倾斜判定电路46根据HPF44输出的角速度信号，检测摄像装置的摇摄动作和倾斜动作。将根据被摄体的移动等而使摄像装置在水平方 向上移动的动作称之为摇摄动作，将使摄像装置在垂直方向上移动的动作称之为倾斜动作。根据被摄体的移动等使摄像装置移动的时候，振动检测元件400输出与该移动对应的角速度信号。但是，因为由摇摄动作或者倾斜动作引起的角速度信号的变动不是由手抖动引起的，故有时没有必要补偿透镜等光学系统。摇摄·倾斜判定电路46是为了实现上述那样的控制而设置的。具体为，摇摄·倾斜判定电路46在检测到角速度信号变为恒定值以上一定期间时，判定为摇摄动作或者倾斜动作中。 

增益调整电路48根据摇摄·倾斜判定电路46的判定结果，变更从HPF44输出的角速度信号的放大率。例如：在不是摇摄动作或者倾斜动作中时，增益调整电路48以维持HPF44输出的角速度信号的强度的方式进行增益调整。另外，在为摇摄动作或者倾斜动作中时，增益调整电路48以使HPF44输出的角速度信号的强度衰减并使输出为“0”的方式进行增益调整。 

积分电路50对增益调整电路48输出的角速度信号进行积分后，生成表示摄像装置的移动量的角度信号。优选积分电路50构成为包括未图示的数字滤波器，通过进行与设定于未图示的寄存器内的滤波器系数对应的滤波处理，从而求得角度信号、即摄像装置的移动量。 

中央处理电路52从积分电路50输出的角度信号减去规定的值后，生成表示摄像装置的移动量的振动成分信号SV。在摄像装置中进行手抖动补偿处理的情况下，在持续执行补偿处理的期间内，有时透镜的位置缓缓地从基准位置离开，到达透镜的可动范围的临界点附近。这时，如果继续手抖动补偿处理，透镜可以移动到某一方向，但不能移动到另一方向。中央处理电路52就是为了防止该现象而设置的，通过从角度信号中减去规定的值，从而控制为难以接近透镜的可动范围的临界点。 

中央处理电路52优选构成为包括未图示的数字滤波器，通过进行与设定于未图示的寄存器中的滤波器系数对应的滤波处理，从而进行从角度信号中减去规定值的处理。 

对使用了图1记载的防振控制电路10并用于补偿由手抖动引起的被摄体的抖动的透镜移动控制进行说明。 

首先，说明没有由手抖动引起的被摄体的抖动的情况。由透镜驱动元 件300驱动的透镜的位置因为其光轴和摄像装置所具备的摄像元件的中心一致，所以ADC12输出表示“0”的数字的位置信号。伺服电路20当位置信号SP的值为“0”的时候，输出以维持当前的透镜位置的方式控制透镜驱动元件300的补偿信号SR。 

还有，在透镜的位置和摄像元件的中心不一致的时候，ADC12输出表示和“0”不同的值的数字的位置信号SP。伺服电路20根据ADC21输出的值，输出以位置信号SP的值成为“0”的方式控制透镜驱动元件300的补偿信号SR。通过重复上述的动作，以透镜的位置和摄像元件的中心一致的方式控制透镜的位置。 

接着，说明由手抖动引起被摄体的抖动的情况。由透镜驱动元件300驱动的透镜的位置，因为其光轴和摄像装置所具备的摄像元件的中心一致，故ADC12输出表示“0”的数字的位置信号SP。一方面，由于手抖动引起摄像装置移动，故积分电路50以及中央处理电路52根据振动检测元件400检测出的角速度信号，输出表示摄像装置的移动量的角度信号。 

伺服电路20根据将ADC12输出的表示“0”的位置信号SP和中央处理电路52输出的角度信号相加后的信号，生成补偿信号SR。这时，尽管位置信号SP为“0”，但因为也要与非“0”的角度信号相加，故伺服电路20生成使透镜移动的补偿信号SR。根据伺服电路20输出的补偿信号SR，透镜驱动元件300使透镜移动，因此摄像装置所具备的摄像元件可以获得对由手抖动引起的被摄体的抖动进行了抑制的信号。通过重复这种控制，从而防振控制电路10实现手抖动补偿控制。 

在本发明的实施方式中，在根据从振动检测元件400获得的角速度信号来生成表示摄像装置的移动量的角度信号时，采取使用HPF44、积分电路50以及中央处理电路52来生成的构成。因此，无需为了生成角度信号而使用CPU，可以降低防振控制电路10中的耗电。 

还有，在本发明的实施方式中，防振控制电路10通过采取设置HPF44、积分电路50以及中央处理电路52的构成，从而和设置CPU的构成相比，可以缩小电路面积。由此，能降低装载有防振控制电路10的半导体芯片的成本。 

在本发明的实施方式中，防振控制电路10所设置的伺服电路20、 HPF44、积分电路50以及中央处理电路52构成为包括数字滤波电路。图2记载的现有技术中，伺服电路120构成为包括模拟的滤波电路，因此需要电容元件或电容器等外设部件。在为了调整已有的防振控制电路100的控制特性而变更伺服电路120的滤波器系数的时候，必须更换外设部件，难以容易地变更滤波器系数。但是，在本发明的防振控制电路10中，在变更滤波器系数的时候，只要变更存储在例如寄存器22等寄存器中的滤波器系数，就可以容易地进行防振控制电路10的控制特性的调整。 

在本发明的实施方式中，位置检测元件200和透镜驱动元件300以及振动检测元件400分别为霍尔元件、音圈电机以及陀螺传感器，本申请并未限于此。例如，透镜驱动元件300可以使用步进电机或压电元件。在作为透镜驱动元件300而使用步进电机的时候，位置检测元件200也可以使用步进电机，通过步进电机驱动透镜，并且可以将步进电机的控制信号作为表示透镜位置的信号来使用。还有，振动检测元件400也可以采取使用检测直线方向的加速度的传感器并基于加速度信号来检测摄像装置的振动的构成。 

还有，在本发明的实施方式中，采取驱动透镜并进行手抖动补偿处理的透镜移位方式，本发明不限于此。例如，本发明也可以适用于根据摄像装置的抖动而使CCD元件等摄像元件移位的CCD移位方式。这时，位置检测元件200可以作为检测摄像元件的位置的元件，透镜驱动元件300(技术方案中记载的光学部件驱动元件)可以作为驱动摄像元件的元件。 

Claims (4)

1.一种防振控制电路，其根据摄像装置所具备的振动检测元件输出的信号，对使所述摄像装置所具备的光学部件移动的光学部件驱动元件进行控制，

该防振控制电路包括：

模拟-数字变换电路，其将所述振动检测元件输出的模拟信号变换为数字信号；

高通滤波器，其除去所述模拟-数字变换电路输出的信号的低频成分；

移动量计算电路，其根据所述高通滤波器输出的信号，计算所述摄像装置的移动量；

伺服电路；和

中央处理电路，其以所述光学部件难以接近可动范围的临界点的方式，从所述移动量计算电路的输出信号中减去规定的值后输出到所述伺服电路，

所述伺服电路根据所述中央处理电路的输出信号，生成补偿所述光学部件的位置的补偿信号并向所述光学部件驱动元件输出，

所述高通滤波器、所述移动量计算电路以及所述中央处理电路都构成为包括数字滤波电路和寄存器，所述数字滤波电路根据存储在所述寄存器内的滤波器系数进行滤波处理。

2.根据权利要求1所述的防振控制电路，其特征在于，

该防振控制电路还包括：

摇摄·倾斜判定电路，其将所述高通滤波器输出的信号和规定的阈值进行比较，根据比较结果来判定摇摄动作或者倾斜动作的有无；和

放大电路，其放大所述高通滤波器输出的信号，

所述放大电路根据所述摇摄·倾斜判定电路的判定结果来变更放大率。

3.根据权利要求1所述的防振控制电路，其特征在于，

所述伺服电路构成为包括数字滤波电路和寄存器，所述数字滤波电路根据存储在所述寄存器内的滤波器系数进行滤波处理。

4.一种摄像装置，其包括：

检测摄像装置的振动的振动检测元件；

光学部件；

检测所述光学部件的位置的位置检测元件；

驱动所述光学部件的光学部件驱动元件；和

根据振动检测元件输出的信号，控制所述光学部件驱动元件的防振控制电路；

其中所述防振控制电路包括：

模拟-数字变换电路，其将所述振动检测元件输出的模拟信号变换为数字信号；

高通滤波器，其除去所述模拟-数字变换电路输出的信号的低频成分；

移动量计算电路，其根据所述高通滤波器输出的信号，计算所述摄像装置的移动量；

伺服电路；和

中央处理电路，其以所述光学部件难以接近可动范围的临界点的方式，从所述移动量计算电路的输出信号中减去规定的值后输出到所述伺服电路，

所述伺服电路根据所述中央处理电路的输出信号，生成补偿所述光学部件的位置的补偿信号并向所述光学部件驱动元件输出，

所述高通滤波器、所述移动量计算电路以及所述中央处理电路都构成为包括数字滤波电路和寄存器，所述数字滤波电路根据存储在所述寄存器内的滤波器系数进行滤波处理。

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