CN101621627A - 振动校正装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种振动校正装置，其包括：振动检测单元、振动校正单元、存储单元以及控制单元。振动检测单元被配置成检测图像拾取设备的振动。振动校正单元被配置成校正由振动造成的图像模糊。存储单元被配置成存储校正信息，该校正信息用于校正处于预定频率的模糊。控制单元被配置成基于所述校正信息，将控制信号发送到振动校正单元。

Description

振动校正装置

技术领域

本发明涉及一种适于在光学设备或例如拍摄设备的拍摄装置中使用的振动校正装置。

背景技术

作为振动校正装置，例如，在美国专利6,208,377和美国专利6,233,009中的那样，有一种振动校正装置，其包括：频率振动检测单元，用于检测振动频率；以及振动校正单元。振动校正装置通过校正频率特性的相移来提供适当的振动校正效果。

近年来，维护信息基础结构或安全性增加了设置拍摄装置的必要性。在所述拍摄装置中，对于可用于高倍率的拍摄装置的需要正日益增加。此外，对于振动校正功能的需要也日益增加。

当拍摄装置例如被设置到地板、墙壁或屋顶上时，例如由于拍摄装置的设置条件或制造误差，拍摄装置可能会以作为拍摄装置的特性的频率来谐振。具体说来，设置有具有摇动/倾斜(pan/tilt)驱动机构的可移动部件的拍摄装置倾向于以它们的固有频率进行谐振。尽管其原因取决于拍摄装置，但是可以说存在各种原因，诸如，在可移动部件的缝隙中的大量震颤(mass and rattling)形状。

图3示出设置拍摄装置、输入具有相同幅度的各种频率并测量拍摄装置的振动的结果。水平轴表示频率，垂直轴表示幅度。从图3可以看出，当所述输入具有特定幅度时，拍摄装置的幅度在预定频率增加。这意味着拍摄装置的振动幅度相对于在这一频率的振动而增加。可以说谐振频率相应于上述固有频率。通常。例如，屋顶是振动低的地方。然而，它们并不是完全不振动的地方。也就是说，它们可能会经历非常小的、具有各种频率分量的振动。已知的是：当具有谐振特性的拍摄装置被设置时，拍摄装置的振动幅度在特定固有频率上增加，从而造成图像变得模糊。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种振动校正装置，其包括：振动检测单元，被配置成检测图像拾取设备的振动；振动校正单元，被配置成校正由振动造成的图像模糊；存储单元，被配置成存储校正信息，该校正信息用于校正处于预定频率的模糊；以及控制单元，被配置成基于校正信息，将控制信号发送到振动校正单元，而不用检测图像拾取设备的振动频率。

根据本发明的另一个方面，提供了一种光学设备，其包括：驱动单元，被配置成改变拍摄状态；振动检测单元，用于检测振动；振动校正单元；拍摄状态检测单元，被配置成获取关于拍摄状态的信息；存储单元，被配置成存储与所检测的振动对应的校正信息；以及控制单元，被配置成基于校正信息将控制信号发送到振动校正单元。

通过以下参照附图对例子的描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是本发明的例子1的框图。

图2是例子1中的操作流程图。

图3示出由例子1中的振动测试器针对上述情况测量固有振动频率的结果。

图4示出本发明的例子2。

图5A和图5B示出由本发明的例子2中的频率检测级别之间的差产生的检测频率。

图6是本发明的例子2中的操作流程图。

图7是使用例子2中的频率获取单元的操作流程图。

具体实施方式

例子1

图1是根据本发明的例子1的振动校正装置的主要结构的框图。如上所述，振动校正装置被安置在光学设备中，诸如相机系统、可安装透镜单元的相机体、透镜单元或者图像拾取设备中。所述光学设备可选地可以具有驱动单元，用于改变拍摄状态。

标号1表示角速度检测单元，其被安装到例如拍摄设备的振动校正拍摄装置。角速度检测单元包括角速度传感器，诸如振动陀螺仪。标号2表示DC截止滤波器，其截除从角速度检测单元1输出的速度信号的直流分量，并仅允许交流分量(即，振动分量)通过该滤波器。DC截止滤波器可以是旁通滤波器(以下，称为“HPF”)，其截除任意带宽的信号。标号3表示放大器，其将从DC截止滤波器输出的角速度信号放大为提供适当灵敏度的信号。

标号4表示A/D转换器，其将从放大器3输出的角速度信号转换为数字信号。标号5表示积分器，其对A/D转换器4的输出进行积分，并输出角位移信号。

标号6表示摇动/倾斜确定电路，其通过从积分电路5输出的角速度信号的积分信号(即，角位移信号)来确定摇动/倾斜。

标号7表示D/A转换器，其将摇动/倾斜确定电路的输出转换为例如PWM脉冲输出或模拟信号。

通过例如微计算机COM1来形成A/D转换器4、积分器5、摇动/倾斜确定电路6和D/A转换器7。

标号8表示驱动电路，其执行驱动，从而基于从微计算机输出的位移信号来限制后续图像校正单元的振动。

标号9表示图像校正单元，其使用例如光校正单元或电校正单元，其中，所述光校正单元通过移置光学轴来消除振动，所述电校正单元通过使用存储图像的存储器以电子方式使得图像读出位置移位来消除振动。

在微计算机COM1中，A/D转换器4将从放大器3输出的角速度信号转换为数字信号。HPF 10在任意带宽都是可变的。积分电路5对由HPF 10提取的预定频率分量的信号进行积分，并确定在所述频率分量的角位移信号。相位和增益校正电路11校正从积分电路5输出的积分信号(即，角位移信号)的相位和增益。根据所述角速度信号和角位移信号，拍摄状态确定电路12确定拍摄状态(例如包括静止状态/摇动/倾斜)，并根据拍摄状态来控制HPF 10的特性。

存储单元14存储校正系数，其中，所述校正系数为相应于在该例子中使用的图像拾取设备的固有振动频率的相位和增益校正电路11的校正信息。在校正期间，将校正系数读出到相位和增益校正电路11。然后，通过使用校正系数，相位和增益校正电路11校正从积分电路5输出的角位移信号的相位和增益。D/A转换器7将相位和增益校正电路11的输出信号转换为例如PWM脉冲输出或模拟信号，并将其输出。

相位和增益特性根据被应用于设备的振动的频率而不同。因此，当使用具有固有振动频率的拍摄设备时，如果之前已知该频率，则通过适当地设置相位和增益来获取适当的振动校正效果。

该例子的特征在于：存储单元14存储校正信息，该校正信息用于校正以被应用于图像拾取设备的特定频率进行的振动，以及通过使用所述校正信息，对以特定频率进行的振动执行适当的振动校正，而不需要检测图像拾取设备的振动的频率。

接着，将参照图2的流程图来描述根据图1所示的例子的微计算机COM1的操作。当开始进行控制时，在步骤S201，通过DC截止滤波器2和放大器3来去除直流分量。此外，由A/D转换器4将从角速度检测单元1输出的、且幅度增大到预定级别的角速度信号转换为数字信号，所述数字信号被输入到微计算机COM1。

接下来，在步骤S202，通过由积分电路5对(由HPF 10从角速度信号提取的)预定高区域分量进行积分而获取的角位移信号和角速度信号被用于确定拍摄状态。在步骤S203，根据确定结果，如上所述，从在微计算机COM1中预先提供的表(未示出)读出用于设置HPF 10的特性的系数。也就是说，如果HPF 10是数字滤波器，则当预定系数从所述表(其中存储有所述系数)被读出并被设置时，可自由地改变HPF 10的特性。在步骤S204，通过使用用于设置特性的系数，HPF10执行用于设置特性的计算。在步骤S205，积分电路5对从HPF 10输出的信号执行积分，并将所述信号转换为角位移信号(振动信号)。

在步骤S206，从预先在微计算机COM1中提供的表(未示出)读出与图像拾取设备的固有振动频率相对应的并被存储在存储单元14中的相位和增益校正单元11的校正系数。

相位和增益校正电路11补偿在振动校正系统中由相位滞后产生的振动校正特性的降级。相位和增益校正电路11包括例如数字滤波器，读出数字滤波器的校正系数，并设置对应于其振动频率的相位和增益校正特性。

在步骤S207，使用在步骤S206获取的系数来执行校正计算。在步骤S208，获取的计算结果(即，校正的角位移信号)被D/A转换器7转换为模拟信号，或被形成为例如PWM脉冲，并由微计算机COM1来输出(S209)。

因此，根据该例子，由于用于校正以特定频率进行的振动的校正信息被存储，且基于所述信息来校正振动，所以可适当地校正以所述特定频率进行的振动，诸如以图像拾取设备的固有频率进行的振动、或设置图像拾取设备的环境的振动特性。如上所述，当拍摄装置被设置时，具体说来，当设置有可移动部件的拍摄装置被设置时，拍摄装置具有以其固有频率进行谐振的特性。可通过作为以预定幅度来应用各种频率的结果来振动拍摄装置，而预先测量所述固有频率。

当拍摄装置被固定到能够以任意频率和幅度振动的设备(诸如振动测试器)且执行测量时，可预先确定其固有频率。通过将按照这种方式获取的固有振动频率存储在存储单元14中，即使当拍摄装置被设置并被固定时拍摄装置以固有频率振动，也可执行适当的振动频率控制。

存储用于以固有振动频率进行的振动的校正系数的存储单元14可以是可重写存储单元。通过测量拍摄装置的固有振动频率(例如，在出厂期间或者以批量货物为单位来测量)，并写下固有振动频率，可对付以装置的固有振动频率进行的振动。此外，可通过存储用于以多个频率进行的振动的可能校正系数，并选择所述可能校正系数之一，来获取相同的效果。另外，可将图像拾取设备设置在图像拾取设备以等于图像拾取设备的固有振动频率的频率进行的振动小的地方、或者设置在图像拾取设备受以除了固有振动频率之外的特定频率进行的振动所影响的地方。即使在这种情况下，也可通过预先指定在设置图像拾取设备的地方检测的主振动频率，并将与这一频率相对应的校正系数存储在存储单元14中来校正振动，以便适合于设置所述图像拾取设备的地方。

例子2

图4是本发明的例子2的主要结构的框图。在图4中，将相同的标号赋给与图1所示的例子1的部分相应的部分，以下将不对其进行详细描述。在图4中，标号15指示阈值级别设置单元，其设置阈值级别a。

在例子2中，提出一种设置方法，在该方法中，提供设置单元15，所述设置单元15用于设置频率获取单元13的阈值级别a，并且在所述方法中，允许适当地检测在设置拍摄装置的位置被应用于图像拾取设备的振动。

图5A和图5B是指示作为频率获取单元13的不同阈值级别“a”的级别“aH”和“aS”和振动检测单元的输出样本的曲线图。水平轴表示时间，垂直轴表示相应于幅度的角速度。图5A是用于当手持的振动样本时的曲线图，图5B是用于被设置的振动样本的曲线图。在预定时间中超过阈值级别aH和aS的振动的次数变为在它们各自阈值级别的检测频率。在该附图中，阈值级别aH是例如当手持拍摄装置时频率获取单元13的阈值级别。当手持拍摄装置时产生的振动取决于个体，并且可包括各种频率的组合。

在对正手持的拍摄装置的振动进行校正的期间，当具有较低频率和较大幅度的振动被校正时，会提供特定的效果。在这种情况下，当阈值级别被设置为由图5A中的aH指示的那样时，可合适地检测所述频率。通过按照这种方式设置阈值级别，即使在手抖动时也可选择具有相对较大幅度的频率，从而在通过手持的拍摄装置进行拍摄的期间可获取适当的振动校正效果。

当拍摄装置被设置且阈值级别“a”的设置与当手持拍摄装置时的设置相同时，可能无法获取合适的频率检测结果。这是因为：即使拍摄装置由于被设置或被固定而以固有频率进行谐振，振动的幅度也并非一定是大的。

如图5B所示，安装在屋顶的拍摄装置的振动与正手持的拍摄装置的振动相比非常小。这里，例如，当图5B中的阈值级别是当手持拍摄装置时被设置的阈值级别aH时，频率检测结果变为频率非常低的结果。例如，所述频率是2Hz。

设置的拍摄装置实际上以例如20Hz来振动。因此，如果如现有技术所述根据检测的2Hz频率来执行相位和增益控制，则相移和增益不适合于实际振动的20Hz频率。因此，发生残余振动。

因此，首先，将阈值级别设置为小于阈值级别aH的级别aS，从而可检测具有小幅度的频率。从附图可知：根据拍摄装置的振动来读取频率。如上所述，当拍摄装置被设置时，已知拍摄装置以固有振动频率进行谐振。还可预先测量拍摄装置的固有振动频率。接下来，可通过以下处理来获取最佳振动校正效果：预先设置固有振动频率，将拍摄装置安装在发生谐振的预定环境中，以及调整阈值级别以使得可检测固有振动频率。例如，调整该频率的阈值aS，以获取20Hz的输出。

首先，将参照图7的流程图来描述由频率获取单元13检测频率的处理的例子，其中，所述频率为从角速度检测单元检测的振动的中心频率。每预定量的时间重复该处理一次。

在步骤S901，读出(加载)频率检测时间T。然后，在步骤S902，启动时钟计数器t的读出操作，也就是说，计数器开始计数。在步骤S903，将频率检测时间T和时钟计数器t互相比较。确定时钟计数器的计数值t是否到达预定时间T。如果时钟计数器t已经到达预定时间T，则处理进行到步骤S919。否则，处理进行到步骤S904。

在步骤S904，将“1”加到时钟计数器。在步骤S905，加载增量标志1，用于检查在角速度信号的级别中预先是否存在增加。当预先有增加时，将增量标志设置为“H”。相反，如果预先没有增加，则将增量标志设置为“L”。

在步骤S906，当所述标志1用于确定角速度信号的级别是否被预先增加时，且当标记1＝“H”时，确定角速度信号的级别预先已经增加，并且处理进行到步骤S907。如果标记1＝“L”，确定角速度信号的级别预先没有增加，并且处理进行到步骤S912。当在步骤S906确定角速度信号的级别已经预先增加时，然后，在步骤S907，加载减量标志2，用于检查角速度信号的级别是否已经预先减小。当角速度信号的级别已经预先减小时，将减量标志2设置为“H”，而当角速度信号的级别没有预先减小时，将减量标志2设置为“L”。

当在步骤S908标志2用于确定角速度信号的级别是否已经预先减小时，并且，当标记2＝“H”时(即，当角速度信号的级别已经预先减小时)，处理进行到步骤S909。当标记2＝“L”(即，当角速度信号的级别没有预先减小时)，处理进行到步骤S912。在步骤S909，加载振动次数计数器N1，其对振动的数量进行计数。在步骤S910，将“1”加到振动次数计数器N1。然后，处理进行到步骤S911，以将增量标志1和减量标志2复位，从而结束所述处理。

当在步骤S906确定增量标志不是“H”时，并且，当在步骤S908确定减量标志1不是“H”时，也就是说，当确定角速度信号的级别没有预先增加或减小时，处理进行到步骤S912。这里，加载用于前一样本(先前处理)的角速度数据ω-1，并且，处理进行到步骤S913，以加载由角速度检测单元1检测的当前角速度数据ω。

在步骤S914，加载阈值级别“a”，其相应于用于确定在一个采样时段中角速度数据的级别是否增加或减小的改变量。基于阈值级别a和采样时间，可设置相应于频率和幅度的值。

在步骤S915，将一个采样时段中角速度数据的级别的改变量的绝对值与阈值级别“a”进行比较。如果改变量的绝对值尚未达到阈值级别“a”，则处理进行到步骤S924以结束所述处理。如果改变量的绝对值已经变得大于或等于阈值级别“a”，则处理进行到步骤S916，以确定角速度在一个采样时段中的改变量为正(增加)还是为负(减小)。如果为正，则处理进行到步骤S917以将增量标志1设置为“H”。如果不为正(即，减小)，则处理进行到步骤S918以将减量标志2设置为“H”。然后，处理进行到步骤S924以结束所述处理。

当在上述步骤S903时钟计数器t的计数值已经到达频率检测时间T时，处理进行到步骤S919以加载振动次数计数器N1。然后，在步骤S920，将振动次数N1除以检测时间T，以确定单位时间(一秒)中的振动次数(振动频率F)。

接下来，在步骤S921，将振动次数计数器N1设置为0。然后，在步骤S922，将时钟计数器t设置为0。之后，在步骤S923，将振动频率F存储在预定存储区中。然后，处理进行到步骤S904。后续操作与上述处理相同。按照这种方式，可通过设置阈值级别“a”来检测与幅度相应的频率。

接下来，将参照图6来描述设置和调整操作的流程。在步骤S601，设置拍摄装置，并将其固定在预定的环境中。在步骤S602，读取预先测量的拍摄装置的固有振动频率。在步骤S603，读取频率获取单元13的输出频率。在步骤S604，将检测频率与固有振动频率进行比较以确定其是否等于固有振动频率。如果其不等于固有振动频率，则处理进行到步骤S606。如果在步骤S606固有振动频率大于检测频率，则处理进行到步骤S607。

在步骤S607，将阈值级别“a”与预定值进行比较。如果其小于预定值，则处理进行到步骤S608以增加阈值级别“a”。然后，处理返回步骤S604。如果其大于预定值，则在步骤S611执行差错处理操作。此时的预定值是上限值。如果在步骤S606，固有振动频率与检测频率比较，并且小于检测频率，则处理进行到步骤S609。

当在步骤S609，阈值级别”a”与预定值进行比较，并且大于预定值时，则处理进行到步骤S610以减小阈值级别”a”。然后，处理返回步骤S604。如果其小于预定值，则在步骤S611执行差错处理操作。此时的预定值是下限值。通过在步骤S607和S609将上限值和下限值设置为预定值，并将它们与阈值级别”a”进行比较，可防止当拍摄装置实际上没有振动或异常振动时所述处理无限期地不结束。

如果在步骤S604固有振动频率等于检测频率，则在步骤S605，存储此时的阈值级别”a”。尽管在步骤S604确定固有振动频率是否等于检测频率，但是也可确定固有振动频率是否相当于检测频率。根据设备的性能和精度来确定如何实施上述确定处理，从而显然会存在特定容差。

这里，步骤S611中的差错处理操作可以是例如指示没有合适地执行调整的操作、或者阈值级别a被写为预定值的操作。因此，并不特别限制差错处理操作的类型。这些操作可以被手动或自动执行。

因此，在实施例中，通过提供用于设置频率获取单元13的阈值级别a的阈值级别设置单元15，可更加精确地检测在拍摄装置被设置的位置以被应用于图像拾取设备的特定频率进行的振动。

尽管已经参照例子描述了本发明，但是应理解本发明并不限于所述例子。所附权利要求的范围将与最宽泛的解释一致，从而包括所有修改和等同的结构与功能。

Claims (12)

1、一种振动校正装置，包括：

振动检测单元，被配置成检测图像拾取设备的振动；

振动校正单元，被配置成校正由振动造成的图像模糊；

存储单元，被配置成存储校正信息，该校正信息用于校正处于预定频率的模糊；以及

控制单元，被配置成基于所述校正信息，将控制信号发送到振动校正单元，而不用检测图像拾取设备的振动频率。

2、如权利要求1所述的振动校正装置，其中，所述预定频率是图像拾取设备的固有振动频率。

3、如权利要求1所述的振动校正装置，其中，所述图像拾取设备在被固定到外部部分时被使用，其中，所述预定频率是被应用于所述外部部分的振动的频率。

4、如权利要求1所述的振动校正装置，其中，所述存储单元包括用于多个频率的多条校正信息，其中，所述控制单元基于所述多条校正信息之一将控制信号发送到振动校正单元。

5、如权利要求1所述的振动校正装置，还包括：

频率获取单元，被配置成通过使用阈值和来自振动检测单元的输出，基于所述输出的增加或减小来获取关于所述输出的频率的信息，

其中，所述频率获取单元调整所述阈值，从而基于关于获取的频率的信息所获取的频率接近于和所述校正信息对应的频率。

6、如权利要求5所述的振动校正装置，其中，所述阈值被设置为大于预定下限值并小于预定上限值的值。

7、一种图像拾取设备，包括：

如权利要求1所述的振动校正装置；以及

图像拾取装置。

8、一种方法，包括：

检测图像拾取设备的振动；

由振动校正单元校正由所检测的振动造成的图像模糊；

存储校正信息，该校正信息用于校正处于预定频率的模糊；以及

基于所述校正信息，将控制信号发送到所述振动校正单元，而不用检测所述振动的频率。

9、如权利要求8所述的方法，还包括：

通过使用阈值和振动校正单元的输出，基于所述输出的增加或减小来获取关于所述输出的频率的信息，以及

调整所述阈值，从而基于关于获取的频率的信息所获取的频率接近于和所述校正信息对应的频率。

10、如权利要求9所述的方法，还包括：将所述阈值设置为大于预定下限值并小于预定上限值的值。

11、一种光学设备，包括：

驱动单元，被配置成改变拍摄状态；

振动检测单元，用于检测振动；

振动校正单元；

拍摄状态检测单元，被配置成获取关于拍摄状态的信息；

存储单元，被配置成存储与所检测的振动对应的校正信息；以及

控制单元，被配置成基于所述校正信息将控制信号发送到振动校正单元。

12、如权利要求11所述的光学设备，其中，驱动单元被配置成将拍摄状态从静止状态改变到摇动状态或倾斜状态。

Images