CN101661208B - 具有图像抖动校正功能的设备以及控制所述设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有图像抖动校正功能的设备以及控制所述设备的方法。提供了一种设备以及一种控制所述设备的方法，其可以实现对由于移位抖动而导致的图像抖动的高精度校正。获得处于移位抖动的多个频率分量之中的多个频率的旋转半径。根据基于与角速度和加速度中的至少一个有关的信息将相应权重分配给处于所述多个频率中的每一个频率的旋转半径的结果来确定校正量。

Description

具有图像抖动校正功能的设备以及控制所述设备的方法

技术领域

本发明涉及一种图像稳定化系统。更具体地说，本发明涉及一种具有图像抖动校正功能的光学设备及其控制方法。

背景技术

作用于照相设备(例如相机)的抖动通常导致图像抖动，并且因此使得捕获的图像劣化。用于减少抖动影响的已知技术包括这样的技术，在该技术中，使用角速度传感器来检测相机抖动，并且通过例如移动镜头的一部分或者对用于裁剪来自从图像传感器所输出的帧的可见图像的窗口的位置进行移位，减少图像传感器的表面上的图像抖动。由于通过使用这种采用角速度传感器的技术可以检测到的角度抖动在大多数拍摄条件下对于捕获的图像具有明显不利的影响，因此在各种光学设备中提供这种技术，作为目前有效的图像抖动校正技术。

在普通拍摄条件下，由于角度抖动对于图像抖动是主导因素，因此使用上述技术已经实现了高精度图像抖动校正。然而，在近距离拍摄(大倍率比率拍摄条件)中，存在由于相对于相机光轴正交地作用在相机上的移位抖动而导致的不可忽略的图像劣化，这是无法通过仅使用角速度传感器而检测到的。例如，当在距相机大约20cm的近距离处拍摄物体时，或者当对处于距相机大约1m长的距离的物体进行拍摄但使用具有非常大的焦距(例如400mm)的拍摄镜头时，执行对移位抖动的主动检测以及校正。

日本专利特开平No.7-225405公开了一种方法，在该方法中，通过提供检测相机主体的加速度的加速度传感器，根据加速度传感器输出的二次积分获得移位抖动量，并且根据分离地提供的角速度传感器的积分获得角度抖动量，由此使用作为这两个参数的组合的信号来执行对于抖动的校正。然而，尤其是在手抖动频率范围中，加速度传感器的输出有可能受环境改变(例如干扰噪声和温度)所影响。二次积分运算进一步增加了这些不稳定因素的影响，由此使得难以实现对于移位抖动的高精度校正。

日本专利特开No.2005-114845公开了一种方法，在该方法中，通过假设移位抖动是具有在离开相机的位置处的旋转中心的角度抖动来获得移位抖动量。该方法通过使用相机中提供的角速度传感器和加速度传感器的输出而获得抖动的旋转半径和角度来校正图像抖动。该方法允许根据加速度传感器输出的一次积分来计算旋转半径，并且因此减少了上述不稳定性因素的影响。

在日本专利特开平No.7-225405中公开的使用旋转半径获得移位抖动的方法需要获得精确的旋转半径；然而，相机抖动通常具有多个频率分量，并且在很多情况下，旋转半径根据频率而改变。因此，在无法获得与每一频率分量对应的旋转半径的情况下，难以实现精确的校正。使用仅与一个频率分量对应的旋转半径可能导致对于其它频率分量的校正不精确，由此大部分图像抖动仍未得以校正。

通过实现考虑了移位抖动中所包括的多个频率分量而进行的校正，本发明使用角速度传感器和加速度传感器在具有对由于移位抖动而导致的图像抖动进行校正的功能的光学设备(例如相机)中提供高精度校正。

发明内容

根据本发明一方面，一种设备包括：速度检测单元，被配置成检测所述设备的角速度；加速度检测单元，被配置成检测所述设备的加速度；确定单元，被配置成确定用于校正图像抖动的校正量；以及校正单元，被配置成基于校正量校正图像抖动。所述确定单元获得以多个不同频率中的每一个作用于所述设备的抖动的相应旋转半径，并且根据基于与角速度和加速度中的至少一个有关的信息将相应权重分配给处于所述多个频率中的每一个频率的旋转半径的结果而确定校正量。

所述确定单元可以基于与加速度有关的信息确定所述设备的速度，以及根据处于所述多个频率中的每一个频率的角速度与速度的相应比率获得抖动的相应旋转半径。

所述确定单元可以基于将权重分配给处于所述多个频率的各个旋转半径的结果而确定校正量，从而给在角速度与速度之间存在小相位差的旋转半径所分配的权重大于给存在大相位差的旋转半径所分配的权重。

所述确定单元可以基于将权重分配给处于所述多个频率的各个旋转半径的结果而确定校正量，从而给与具有大幅度的角速度对应的旋转半径所分配的权重大于给与具有小幅度的角速度对应的旋转半径所分配的权重。

所述确定单元可以基于将权重分配给处于所述多个频率的各个旋转半径的结果而确定校正量，从而给与具有大幅度的速度对应的旋转半径所分配的权重大于给与具有小幅度的速度对应的旋转半径所分配的权重。

所述确定单元可以基于多个角速度和速度对来确定处于所述多个频率中的每一个的相应旋转半径。

所述确定单元可以获得基于通过使用频带(band)提取单元从所述角速度检测单元以及所述加速度检测单元的输出提取多个不同频率分量所获得的输出而计算的旋转半径。

根据本发明另一方面，一种用于控制具有图像抖动校正功能的设备的方法包括：检测所述设备的角速度；检测所述设备的加速度；获得以多个不同频率中的每一个频率作用于所述设备的抖动的相应旋转半径；基于与角速度和加速度中的至少一个有关的信息将相应权重分配给处于所述多个频率中的每一个频率的旋转半径；以及基于通过所述权重分配步骤所获得的结果来确定用于校正图像抖动的校正量。结合附图根据以下对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。

附图说明

图1是可以应用本发明的单镜头反射相机的截面图。

图2是解释相机抖动状态的图。

图3是根据本发明第一实施例的图像抖动校正处理的框图。

图4是解释用于图像抖动校正的旋转半径计算单元的图。

图5是解释用于图像抖动校正的相位差计算单元的图。

图6是解释用于图像抖动校正的合成比率校正单元的图。

图7是用于图像抖动校正的流程图。

图8是用于图像抖动校正的框图。

图9是解释用于图像抖动校正的幅度计算单元的图。

图10是用于图像抖动校正的流程图。

图11是用于图像抖动校正的框图。

图12是用于图像抖动校正的流程图。

具体实施方式

将描述可以应用本发明的光学设备的示例。图1示出相机系统，其包括相机主体107和可互换式镜头106。在可互换式镜头106上安装的图像稳定化器针对相对于光轴108的、分别由箭头101b和102b指示的移位抖动Y和角度抖动θ执行图像抖动校正。

参照图1，标号101表示加速度传感器(加速度检测单元)，箭头101a表示加速度传感器101检测到的运动的方向。标号102表示角速度传感器(角速度检测单元)，箭头102a表示角速度传感器102检测到的旋转的方向。镜头CPU 103充当校正量确定单元，其确定用于校正图像抖动的校正量。激励器(actuator)104和线圈(coil)105一起充当图像抖动校正单元，其基于校正量确定单元所获得的校正量执行图像抖动校正。加速度传感器101和角速度传感器102的输出被输入到镜头CPU 103，并且，在经过由此而执行的计算之后，被转换为用于线圈105的图像抖动校正目标值。镜头CPU 103的输出经由激励器104输入到线圈105，并且驱动图像抖动校正透镜109执行图像抖动校正。

本实施例采用光学图像稳定化方法，通过该方法，基于计算出的校正量而在垂直于光轴的平面中移动图像抖动校正透镜。然而，并非限于光学图像稳定化，基于校正量的校正方法可以是例如日本专利特开No.2008-048013中公开的方法的方法。换句话说，还可以通过采用通过对用于裁剪来自从图像传感器所输出的捕获的帧的可见图像的窗口的位置进行移位而减少抖动的不利影响的电子稳定方式，或者通过采用上述方法的组合，而实现本发明。

在图1中，仅示出关于在垂直方向(俯仰(pitch)方向)上生成的相机抖动的配置；然而，对于在与相机的光轴垂直的水平方向(偏航(yaw)方向)上的相机抖动，还提供加速度传感器和角速度传感器，以执行与俯仰方向相似的图像抖动校正处理。

在本实施例中，所描述的配置是：提供两个加速度传感器以及两个角速度传感器；然而，具有两个检测轴的传感器可以同时用于检测俯仰方向和偏航方向上的运动。

在本实施例中，通过将作用于相机的移位抖动假设成具有在离开相机的位置处的旋转中心的角度抖动而获得移位抖动量。图2示出在照相光学系统的主点处的移位抖动量Y(101b)和角度抖动量θ(102b)。假设旋转中心O(302b)，则移位抖动量Y(101b)、角度抖动量θ(102b)、以及旋转半径L(301)之间的关系由以下公式给出。在此，旋转半径L(301)是从旋转中心O(302b)到加速度传感器101的水平距离。L＝Y/tanθ(1)L＝V/tanω(2)在公式(1)中，从移位抖动量Y(101b)以及角度抖动量θ(102b)获得旋转半径L(301)，移位抖动量Y(101b)是加速度传感器101的输出的二次积分，角度抖动量θ(102b)是角速度传感器102的输出的一次积分。在公式(2)中，从速度V和角速度ω获得旋转半径L(301)，速度V是加速度传感器101的一次积分，角速度ω是角速度传感器102的输出。可以使用公式(1)或公式(2)获得旋转半径L(301)。

在此，由于抖动的角度和角速度小，因此公式(1)和公式(2)可以近似由以下公式给出。L＝Y/θ(3)L＝V/ω(4)在公式(3)中，从移位抖动量Y以及角度抖动量θ获得旋转半径L，移位抖动量Y是加速度传感器101的输出的二次积分，角度抖动量θ是角速度传感器102的输出的一次积分。在公式(4)中，从速度V和角速度ω获得旋转半径L，速度V是加速度传感器101的一次积分，角速度ω是角速度传感器102的输出。可以使用公式(3)或公式(4)获得旋转半径L。

在此，将解释在照相光学系统的图像平面中生成的图像抖动量δ。使用在照相光学系统的主点处的移位抖动量Y和角度抖动量θ、以及照相光学系统的焦距f和拍摄倍率比率β，由下面示出的公式(5)给出图像平面中生成的图像抖动量δ。δ＝(1+β)fθ+βY    (5)在此，右手边第一项是角度图像抖动分量，而右手边第二项是移位图像抖动分量。由于右手边第一项的焦距f和拍摄倍率比率β是从照相光学系统的变焦和聚焦信息获得的，而角度θ是从角速度传感器的积分获得的，因此可以根据图2的框图所示的信息执行对于角度抖动的校正。在右手边第二项中，移位图像抖动量是从移位抖动量Y获得的，它是加速度传感器输出的二次积分，而拍摄倍率比率β是从照相光学系统的变焦和聚焦信息获得的。

然而，在本发明实施例中，使用从公式(5)推导出的公式(6)对于图像抖动量δ执行图像抖动校正。δ＝(1+β)fθ+βLθ(6)换句话说，并非使用从加速度传感器输出的二次积分获得的移位抖动量Y，而是通过首先使用公式(4)获得旋转半径L并且其后使用旋转半径L、角度抖动量θ、以及从照相光学系统的变焦和聚焦信息获得的拍摄倍率比率β来获得移位抖动量。

如上所述，在很多情况下，移位抖动包含多个频率分量，并且各个旋转半径对于不同的频率分量是不同的。因此，在本实施例中，当确定用于校正由于移位抖动而导致的图像抖动的校正量时，针对多个频率分量中的每一个获得旋转半径。在下述实施例中，针对三个不同频率中的每一个获得旋转半径，并且通过组合所获得的多个旋转半径来确定校正量。

当将要组合旋转半径时，对每一旋转半径的可靠性进行评估，并且基于根据评估结果而分配的权重来组合旋转半径。在此，分配权重意味着，当组合多个分量以产生组合值时，在执行计算之前，每一分量根据预定准则而乘以某个系数。基于角速度传感器输出以及加速度传感器输出中的至少一个来执行可靠性的评估。

下文中，详细示出并且描述各实施例。

在第一实施例中，基于作为角速度传感器102的输出的角速度与从加速度传感器101的输出而获得的速度之间的相位差来评估每一旋转半径的可靠性。根据评估结果，组合加权的旋转半径，以产生合成旋转半径，基于所述合成旋转半径确定校正量。

图3示出实现上述校正量确定和抖动校正的图像稳定化器系统的框图。该框图示出检测相机的俯仰方向抖动的配置。由于偏航方向的配置与之相似，因此将仅描述俯仰方向的配置。

首先，将描述作为已知技术而公开的对于角度抖动的校正。角速度传感器102的输出被输入到镜头CPU 103。镜头CPU 103的输出被输入到高通滤波器(下文中，称为HPF)201，在此处，其直流(DC)分量被截止。HPF 201的输出由积分滤波器202进行积分，并且转换为角输出θ。注意，例如，实现HPF和积分滤波处理，以使得镜头CPU 103使用已知的差分公式对角速度传感器102的数字化输出执行算术运算。或者，在角速度传感器102的输出被输入到镜头CPU103之前，可以使用包括电容器和电阻器的模拟电路来实现这些运算。

在此，将描述积分滤波器202和HPF 201的截止频率。通常，抖动的频率范围从1至10Hz，因此，截止频率被设置为实现使0.1Hz或更小的频率(远小于抖动频率)截止的一阶滤波器特性。积分滤波器202的输出被输入到灵敏度调整单元203。灵敏度调整单元203基于从变焦/聚焦编码器(未示出)输入到镜头CPU 103的变焦/聚焦输出信息204调整积分滤波器202的输出，以确定角度图像抖动校正的目标值。灵敏度调整单元203执行调整的原因在于，当镜头的光学状态(例如变焦或聚焦状态)改变时，相机图像平面上的图像抖动校正对于线圈105的图像抖动校正行程(stroke)的灵敏度改变。

灵敏度调整单元203的输出是角度图像抖动校正的目标值，其从镜头CPU 103输出，作为图像抖动校正的目标值。来自镜头CPU 103的图像抖动校正的目标值经由激励器104输入到线圈105，并且驱动图1所示的图像抖动校正透镜109以执行图像抖动校正。

在本发明中，镜头CPU 103将灵敏度调整单元203的输出(其为角度图像抖动校正的目标值)与稍后描述的输出校正单元221的输出(其为移位图像抖动校正的目标值)相加，并且将它们之和输入到激励器104。

接下来，将描述对于移位抖动进行校正的块。角速度传感器102的输出被输入到镜头CPU 103。镜头CPU 103的输出被输入到HPF 201，在此处，其DC分量被截止。HPF 201的输出被输入到相位调整滤波器205，在此处，执行相位调整。相位调整滤波器205执行相位调整的原因在于，使得输出的相位匹配于稍后描述的积分滤波器210的输出的相位。由于积分滤波器210的截止频率是0.1Hz，因此还使得相位调整滤波器205具有0.1Hz的截止频率。相位调整滤波器205的输出被输入到角速度带通滤波器(下文中，称为BPF)206至208，它们是充当频带提取单元的带通滤波器，在此处，提取并且输出与各个滤波器的频带对应的频率分量。在本实施例中，充当校正量确定单元的镜头CPU 103还充当频带提取单元；然而，模拟BPF等等可以替代地用作频带提取单元。

加速度传感器101的输出被输入到HPF 209，在此处，其DC分量被截止。HPF 209的输出被输入到积分滤波器210，在此处，输入被转换为速度。在此，HPF 209的截止频率是0.1Hz，它与HPF 201的截止频率相同，并且如上所述，积分滤波器210的截止频率与相位调整滤波器205的截止频率相同。积分滤波器210由低通滤波器(下文中，称为LPF)构成。由于相位调整滤波器205通过从输入减去LPF运算输出而执行HPF运算，因此其输出具有与积分滤波器210相同的相位。积分滤波器210的输出被输入到速度BPF 211至213，在那里，各个滤波器中设置的频率分量被输出。

在此，第一角速度BPF 206和第一速度BPF 211均输出在2Hz处具有峰值的信号，第二角速度BPF 207和第二速度BPF 212均输出在5Hz处具有峰值的信号，而第三角速度BPF 208和第三速度BPF 213均输出在10Hz处具有峰值的信号。

第一角速度BPF 206和第一速度BPF 211的输出被输入到第一旋转半径计算单元214。相似地，第二角速度BPF 207和第二速度BPF 212的输出被输入到第二旋转半径计算单元215。此外，第三角速度BPF 208和第三速度BPF 213的输出被输入到第三旋转半径计算单元216。使用公式(4)计算各个旋转半径。

第一角速度BPF 206的输出以及第一速度BPF 211的输出被输入到第一相位差计算单元217。相似地，第二角速度BPF 207的输出以及第二速度BPF 212的输出被输入到第二相位差计算单元218。此外，第三角速度BPF 208的输出以及第三速度BPF 213的输出被输入到第三相位差计算单元219。因此，计算各个速度和角速度的相位差。稍后描述计算相位差的方法。

其后，在合成比率校正单元220中，旋转半径计算单元214至216的输出的合成比率基于相位差计算单元217至219的输出而被调整，并且输出到输出校正单元221。在合成比率校正单元220中执行计算操作的方法是本实施例的特征，并且将在稍后描述。

在输出校正单元221中，根据角θ(积分滤波器202的输出)以及旋转半径L(合成比率校正单元220的输出)而使用公式(3)来计算移位抖动量Y。此外，基于变焦/聚焦输出信息204的输出校正移位抖动量Y，以计算移位图像抖动校正目标值。

移位图像抖动校正目标值(它是输出校正单元221的输出)与角度图像抖动校正目标值(它是灵敏度调整单元203的输出)相加，并且它们之和从镜头CPU 103输出，作为图像抖动校正目标值。镜头CPU 103的输出经由激励器104输入到线圈105，图像抖动校正透镜109被驱动，由此执行图像抖动校正。

现将解释计算旋转半径的方法。参照图4，波形(A)是输入到第一旋转半径计算单元214的第一角速度BPF 206的输出波形。图4所示的波形(B)是第一速度BPF 211的输出波形。标号401至403表示采样间隔(以箭头示出)。在各个采样间隔期间第一角速度BPF 206输出的位移量(以箭头示出)由404至406表示，而在各个采样间隔期间第一速度BPF 211输出的位移量(以箭头示出)由407至409表示。使用角速度ω的位移量404、速度V的位移量407以及公式(4)来计算间隔401期间的旋转半径L。在此，当第一角速度BPF 206输出的符号与第一速度BPF 211输出的符号相异时，即当移位抖动和角度抖动的方向相反时，移位抖动起作用，以抵消角度抖动，并且因此，旋转半径L被计算为具有负号的值。在采样间隔402和403期间执行相似的处理。在此，可以按例如大约25ms的间隔来设置采样间隔，对于作为待检测的最高抖动频率的10Hz的情况，这将不包括多于一个的拐点。

基于速度传感器和加速度传感器的输出而对于各个采样间隔以此方式计算出的旋转半径L的时间序列的平均值被输出到合成比率校正单元220。使用旋转半径L的时间序列的平均值的原因在于，防止归因于幅度的突然改变而导致的计算精度方面的下降。第二旋转半径计算单元215和第三旋转半径计算单元216执行相似的处理，以获得待输出到合成比率校正单元220的旋转半径。

现将解释计算相位差的方法。参照图5，波形(A)是输入到第一相位差计算单元217的第一速度BPF 211的输出波形。图5所示的波形(B)是第一角速度BPF 206输出乘以第一旋转半径计算单元214所获得的旋转半径L的波形507。图5所示的波形(C)是第一速度BPF 211输出与波形507之间的差的波形508。从公式(4)可见，由于旋转半径L乘以角速度ω的信号是速度V，因此波形507与第一速度BPF 211输出的波形具有相同量纲。

此外，由于使用参照图4解释的方法来获得旋转半径L，因此波形507应具有与第一速度BPF 211输出近似相同的幅度。然而，第一速度BPF 211输出可以具有与波形507的相位不同的相位。在第一相位差计算单元217中，以固定间隔对第一速度BPF 211输出和波形508进行采样，并且使用各个间隔期间位移量的比率来计算角速度ω与速度V之间的相位差。标号501至503表示采样间隔(以箭头示出)，在这些间隔期间第一速度BPF 211输出的位移量(以箭头示出)以及波形508的位移量分别由504至506以及509至511表示。在此，可以使得采样间隔与旋转半径计算中使用的采样间隔相同。

因此而获得的预定数量的相位差量的平均值被输出到合成比率校正单元220。使用平均值的原因在于，防止归因于幅度或相位的突然改变而导致的计算精度方面的下降，与上述旋转半径的计算相似。第二相位差计算单元218和第三相位差计算单元219执行相似的处理，以获得待输出到合成比率校正单元220的相位差。

现将描述合成比率校正单元220执行的处理。在合成比率校正单元220中，将较大合成权重分配给根据从相位差计算单元217至219输出的角速度ω与速度V之间相位差较小的频率所获得的旋转半径。将参照图5解释将较大合成权重分配给较小相位差的原因。当抖动的旋转中心固定在一个位置处时，第一速度BPF 211输出与波形507匹配。然而，当存在多个旋转中心并且加速度传感器检测到基于这些旋转中心的合成抖动时，速度信号的相位以及角速度信号的相位根据源于各个旋转中心的抖动的大小而不同。换句话说，频率的相位差越小，所获得的旋转半径的可靠性就越高。因此，合成比率校正单元220将较大权重分配给存在较小相位差的频率的旋转半径，由此增加输出校正单元221所确定的移位图像抖动校正量的校正精度。此外，由于在本实施例中在计算旋转半径之前速度V和角速度ω经受带通滤波操作，因此漂移的影响减小，漂移对加速度传感器的输出的低频分量具有不利影响。

现将参照图6描述由合成比率校正单元220执行的对旋转半径的合成比率进行调整的方法。图6示出当人握持相机时的抖动的图。标号601至603分别表示2Hz、5Hz和10Hz的旋转中心。标号604至606分别表示俯仰方向上的旋转半径，它们是从在镜头的主点的位置处提供的加速度传感器101到旋转中心601至603的位置的距离。

在此，设2Hz、5Hz和10Hz的旋转半径604至606分别是L1、L2和L3，并且角速度与速度之间的相位差分别是θ1、θ2以及θ3。于是，合成比率校正单元220使用以下公式计算用于校正的旋转半径。

$L=\frac{L1(\mathrm{\θ}2+\mathrm{\θ}3)+L2(\mathrm{\θ}1+\mathrm{\θ}3)+L3(\mathrm{\θ}1+\mathrm{\θ}2)}{2(\mathrm{\θ}1+\mathrm{\θ}2+\mathrm{\θ}3)}\·\·\·\left(7\right)$

在公式(7)中，频率所具有的相位差越小，分配给与该频率对应的旋转半径的系数或权重就越大。

现将参照图7所示的流程图解释本实施例中执行的图像抖动校正处理。通过以固定间隔发生的定时器中断处理来执行图像抖动校正处理。在本实施例中，步骤#400充当角速度检测步骤，步骤#401充当加速度检测步骤，步骤#406充当速度获得步骤，步骤#407至#412充当频带提取步骤。步骤#413至#415充当旋转半径获得步骤，步骤#416至#419充当权重分配步骤，步骤#420充当确定步骤。

在步骤#400中，角速度传感器102的信号被A/D转换，并且A/D转换后的结果作为VAD_DAT存储在为此设置的RAM(未示出)的区域中。

在步骤#401中，加速度传感器101的信号被A/D转换，并且A/D转换后的结果作为ACCAD_DAT存储在为其设置的RAM(未示出)的区域中。

在步骤#402，HPF 201对作为输入的角速度传感器102的信号VAD_DAT执行计算操作。

在步骤#403中，积分滤波器202对作为输入的步骤#402的计算结果执行积分运算。积分结果作为DEG_DAT存储在为其设置的RAM(未示出)的区域中。DEG_DAT是抖动角度位移信号。

在步骤#404中，相位调整滤波器205对作为输入的步骤#402的计算结果执行相位调整运算。执行该运算，以实现与加速度传感器101稍后执行的信号处理(HPF和积分)匹配的相位。

在步骤#405中，HPF 209对作为输入的ACC_DAT执行滤波运算。

在步骤#406中，积分滤波器210对作为输入的步骤#405的计算结果执行积分运算。运算结果是表示移位抖动的速度V的信号。

在步骤#407中，在2Hz处具有峰值透过率(transmittance)的第一角速度BPF 206对作为输入的步骤#404的运算结果执行滤波运算。结果作为W_BPF2HZ_DAT存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。

在步骤#408中，在5Hz处具有峰值透过率的第二角速度BPF 207对作为输入的步骤#404的运算结果执行滤波运算。结果作为W_BPF5HZ_DAT存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。

在步骤#409中，在10Hz处具有峰值透过率的第三角速度BPF 208对作为输入的步骤#404的运算结果执行滤波运算。结果作为W_BPF10HZ_DAT存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。

在步骤#410中，在2Hz处具有峰值透过率的第一速度BPF211对作为输入的步骤#406的计算结果执行滤波运算。结果作为V_BPF2HZ_DAT存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。

在步骤#411中，在5Hz处具有峰值透过率的第二速度BPF212对作为输入的步骤#406的计算结果执行滤波运算。结果作为V_BPF5HZ_DAT存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。

在步骤#412中，在10Hz处具有峰值透过率的第三速度BPF 213对作为输入的步骤#406的运算结果执行滤波运算。结果作为V_BPF10HZ_DAT存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。

在步骤#413中，W_BPF2HZ_DAT和V_BPF2HZ_DAT用于获得旋转半径L_2Hz。

在步骤#414中，W_BPF5HZ_DAT和V_BPF5HZ_DAT用于获得旋转半径L_5Hz。

在步骤#415中，W_BPF10HZ_DAT和V_BPF10HZ_DAT用于获得旋转半径L_10Hz。

在步骤#416中，对W_BPF2HZ_DAT和在2Hz处的旋转半径L1与V_BPF2HZ_DAT的乘积进行比较，以计算与滤波器通带(2Hz)对应的相位差θ1。

在步骤#417中，对W_BPF5HZ_DAT和在5Hz处的旋转半径L2与V_BPF5HZ_DAT的乘积进行比较，以计算与滤波器通带(5Hz)对应的相位差θ2。

在步骤#418中，对W_BPF10HZ_DAT和在10Hz处的旋转半径L3与V_BPF10HZ_DAT的乘积进行比较，以计算与滤波器通带(10Hz)对应的相位差θ3。

在步骤#419中，获得旋转半径L(公式(7))，它是通过将较大权重分配给存在较小相位差的频率而计算出的。

在步骤#420中，执行以下计算，以根据从变焦/聚焦输出信息204的位置信息计算出的拍摄倍率比率β、焦距f、在步骤#403中计算出的抖动角度位移DEG_DAT、以及光学图像稳定化灵敏度校正因子α来确定校正量。计算出的结果作为SFTDRV存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。α{(1+β)×f×DEG_DAT+β×L×DEG_DAT}

在步骤#421中，图像抖动校正透镜的位移信号被A/D转换，并且A/D转换后的结果作为SFTPST存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。

在步骤#422中，执行反馈运算(SFTDRV_SFTPST)，并且计算结果作为SFT_DT存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。

在步骤#423中，将环路增益LPG_DT乘以SFT_DT，并且计算结果作为SFT_PWM存储在为其设置的ROM(未示出)的区域中。

在步骤#424中，执行相位补偿运算，以实现稳定控制系统。

在步骤#425中，在步骤#423中获得的计算结果被输出到激励器104作为图像校正驱动信号，以执行图像抖动校正。

如上所述，在本实施例中，在步骤#419中，获得旋转半径L(公式(7))，它是通过将较大权重分配给角速度与速度之间存在较小相位差的频率而计算出的，并且校正量是基于所获得的旋转半径L而确定的。这样允许进行更适当的移位图像抖动校正。用于加权的公式不限于公式(7)，并且可以使用将较大权重分配给与存在较小相位差的频率对应的旋转半径的任何公式。

在本实施例中，通过使用处于三个不同频率的旋转半径来获得合成旋转半径；然而，本实施例当然可以应用于获得处于两个不同频率的至少两个旋转半径的情况。

在本实施例中，与其它实施例不同的是，通过使用角速度与速度之间的相位差作为评估指数，可以从旋转中心的变化程度的观点来评估旋转半径的可靠性。

现将描述本发明第二实施例。为了简明，与第一实施例相同的组件由相同标号来表示，省略其解释，并且将仅解释对于本实施例特有的部分。

本实施例中相机的机械结构和硬件配置与第一实施例相同。图8示出根据本发明第二实施例的框图。图2和图8所示的框图之间的不同之处如下。

(1)相位差计算单元217至219被幅度计算单元701至703替代，幅度计算单元701至703计算角速度传感器102的幅度。换句话说，在第二实施例中，基于用于至少两个频率(第一频率和第二频率)的第一幅度计算单元和第二幅度计算单元的输出来执行旋转半径的合成，以确定校正量。

(2)在第一实施例中的由合成比率校正单元220执行的处理中，将较大合成权重分配给存在较小相位差的旋转半径；然而，在本实施例中，将较大合成权重分配给与具有较大幅度的角速度对应的旋转半径。

首先，将描述使用角速度幅度来调整旋转半径合成比率的原因。使用公式(4)计算旋转半径。从公式(4)可见，旋转半径与角速度成反比。因此，当角速度在零附近时，旋转半径的值明显增加。考虑到通常的抖动的旋转中心有可能在拍摄者的身体附近，因此在此情况下计算出的值被认为具有低可靠性。

基于上述情况，在本实施例中，将较大权重分配给与较大角速度幅度对应的旋转半径。

将参照图8和图9描述计算幅度的方法。图9示出输入到第一幅度计算单元701的第一角速度BPF 206的输出波形。标号801至803表示采样间隔(以箭头示出)，并且在各个间隔期间的第一角速度BPF 206的位移量(以箭头示出)由804至806表示。

按采样间隔由此而获得的预定数量的角速度幅度的平均值被输出到合成比率校正单元220。在此，可以使得采样间隔与旋转半径计算单元中的采样间隔相同。第二幅度计算单元702和第三幅度计算单元703执行相似的处理，以获得待输出到合成比率校正单元220的各个幅度。

现将参照图6描述由合成比率校正单元220执行的对旋转半径的合成比率进行调整的方法。设2Hz、5Hz和10Hz的旋转半径604至606分别是L1、L2和L3，并且2Hz、5Hz和10Hz的角速度幅度分别是δ1、δ2以及δ3。于是，合成比率校正单元220使用以下公式计算用于校正的旋转半径。

$L=\frac{L1\mathrm{\δ}1+L2\mathrm{\δ}2+L3\mathrm{\δ}3}{\mathrm{\δ}1+\mathrm{\δ}2+\mathrm{\δ}3}\·\·\·\left(8\right)$

图10示出根据第二实施例的图像抖动校正的流程图。该处理的主要部分由步骤#501至#504示出，并且与第一实施例相似的其它部分由相同步骤标号表示，并且省略其解释。在步骤#501中，计算W_BPF2HZ_DAT的幅度δ1。在步骤#502中，计算W_BPF5HZ_DAT的幅度δ2。在步骤#503中，计算W_BPF10HZ_DAT的幅度δ3。在步骤#504中，使用公式(8)计算旋转半径，其中，较大权重被分配给与较大角速度对应的频率。

如上所述，在本实施例中，通过将较大权重分配给处于与较大角速度幅度对应的频率的旋转半径而使用公式(8)来执行计算；然而，用于加权的公式不限于公式(8)，并且可以使用将较大权重分配给处于与较大角速度幅度对应的频率的旋转半径的任何公式。

在本实施例中，通过考虑角速度的幅度来执行加权运算；然而，由于本实施例将提供减少分配给具有不自然地大的计算值的旋转半径的权重的功能，因此可以通过考虑旋转半径自身的值来执行加权。换句话说，可以通过将比分配给小旋转半径的权重小的权重分配给大旋转半径来执行加权运算。

在本实施例中，通过获得处于三个不同频率的旋转半径来执行加权运算；然而，可以在获得处于两个不同频率的至少两个旋转半径并且评估其可靠性的情况下实现本实施例，由此执行加权运算。

在本实施例中，通过根据角速度幅度将权重分配给各个旋转半径，甚至当处于所述频率之一的旋转半径明显变大时，也实现了高精度图像抖动校正。

将解释本发明第三实施例。为了简明，与第一实施例或第二实施例相同的组件由相同标号来表示，省略其解释，并且将仅解释对于本实施例特有的部分。

本实施例中相机的机械结构和硬件配置与第一实施例相同。图11示出根据本发明第三实施例的框图。图8和图11的框图之间的不同之处如下。

(1)输入到幅度计算单元701至703的信号从通过BPF的角速度信号改变为通过BPF的速度信号。

(2)在第二实施例中的由合成比率校正单元220执行处理中，将较大合成权重分配给与具有较大幅度的角速度对应的旋转半径；然而，在本实施例中，将较大合成权重分配给与具有较大幅度的速度对应的旋转半径。

首先，将描述使用速度幅度来调整旋转半径合成比率的原因。使用公式(4)计算旋转半径。从公式(4)可见，旋转半径与速度成比例。因此，速度越高，移位抖动量就越大。

基于上述情况，在本实施例中，将较大权重分配给处于与较高速度对应的频率的旋转半径。

由幅度计算单元701至703执行的计算幅度的方法基本上与上述计算角速度幅度的方法相同，仅有的差别在于，输入从角速度改变为速度。

合成比率校正单元220执行的加权运算的方法也基本上与上述加权运算的方法相同。差别在于，使用速度幅度代替角速度幅度。

设2Hz、5Hz和10Hz的旋转半径604至606分别是L1、L2和L3，并且2Hz、5Hz和10Hz的速度幅度分别是γ1、γ2以及γ3。于是，合成比率校正单元220使用以下公式计算用于校正的旋转半径。

$L=\frac{L1\mathrm{\γ}1+L2\mathrm{\γ}2+L3\mathrm{\γ}3}{\mathrm{\γ}1+\mathrm{\γ}2+\mathrm{\γ}3}\·\·\·\left(9\right)$

图12示出根据第三实施例的图像抖动校正的流程图。该处理的主要部分由步骤#601至#604示出，并且与第一实施例相似的其它部分由相同步骤标号表示，并且省略其解释。在步骤#601中，计算V_BPF2HZ_DAT的幅度γ1。在步骤#602中，计算V_BPF5HZ_DAT的幅度γ2。在步骤#603中，计算V_BPF10HZ_DAT的幅度γ3。在步骤#604中，使用公式(9)计算旋转半径，其中，将较大权重分配给与较大速度对应的频率。

如上所述，在本实施例中，通过将较大权重分配给处于与较大速度幅度对应的频率的旋转半径来执行计算；然而，用于加权的公式不限于公式(9)，并且可以使用将较大权重分配给处于与较大速度幅度对应的频率的旋转半径的任何公式。

在本实施例中，通过获得处于三个不同频率的旋转半径来执行加权运算；然而，可以在获得处于两个不同频率的至少两个旋转半径的情况下实现本实施例。

在本实施例中，通过根据速度幅度将权重分配给各个旋转半径，有可能考虑实际的移位抖动而执行加权运算。这是因为，首先，加速度传感器的输出仅检测抖动分量之中的移位抖动分量。换句话说，首先，具有小幅度的抖动分量被认为几乎不受移位抖动影响。

用于评估旋转半径的值的可靠性的评估指数不限于以上这三个实施例中所描述的那些评估指数，并且可以是基于角速度传感器和加速度传感器中的至少一个的输出的任何指数。具体地说，本发明可以应用于这样的情况，与本发明相似，所述情况被认为使用基本上基于角速度与速度(或加速度)的相位之间的差、角速度幅度、速度幅度等等的指数。通过将上述三种评估方法或其它评估方法与每一实施例进行组合，有可能进一步增加校正精度。

在实施例中，将单镜头反射相机中提供的可互换式镜头描述作为具有图像抖动校正能力的设备的示例。然而，本发明可以被实现为紧致的高性能系统，它可应用于数字紧致相机、摄像机、监控相机、web相机、蜂窝电话的内置相机功能等等。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围与最宽泛的解释一致，从而包括所有修改和等同结构及功能。

Claims (14)

1.一种具有图像抖动校正功能的光学设备，包括：

速度检测单元，被配置成检测所述设备的角速度；

加速度检测单元，被配置成检测所述设备的加速度；

确定单元，被配置成确定用于校正图像抖动的校正量；以及

校正单元，被配置成基于校正量来校正图像抖动，

其中，所述确定单元获得以多个不同频率中的每一个频率作用于所述设备的抖动的相应旋转半径，并且根据基于与角速度和加速度中的至少一个有关的信息将相应权重分配给处于所述多个频率中的每一个频率的旋转半径的结果而确定校正量。

2.根据权利要求1的光学设备，其中，所述确定单元基于与加速度有关的信息确定所述设备的速度，并且根据处于所述多个频率中的每一个频率的角速度与速度的相应比率获得抖动的相应旋转半径。

3.根据权利要求2的光学设备，其中，所述确定单元基于将权重分配给处于所述多个频率的各个旋转半径的结果而确定校正量，从而给在角速度与速度之间存在小相位差的旋转半径所分配的权重大于给存在大相位差的旋转半径所分配的权重。

4.根据权利要求1的光学设备，其中，所述确定单元基于将权重分配给处于所述多个频率的各个旋转半径的结果而确定校正量，从而给与具有大幅度的角速度对应的旋转半径所分配的权重大于给与具有小幅度的角速度对应的旋转半径所分配的权重。

5.根据权利要求2的光学设备，其中，所述确定单元基于将权重分配给处于所述多个频率的各个旋转半径的结果而确定校正量，从而给与具有大幅度的速度对应的旋转半径所分配的权重大于给与具有小幅度的速度对应的旋转半径所分配的权重。

6.根据权利要求2的光学设备，其中，所述确定单元基于多个角速度和速度对而确定处于所述多个频率中的每一个频率的相应旋转半径。

7.根据权利要求1的光学设备，其中，所述确定单元获得基于通过使用频带提取单元从所述速度检测单元以及所述加速度检测单元的输出提取多个不同频率分量而获得的输出所计算的旋转半径。

8.一种用于控制具有图像抖动校正功能的光学设备的方法，包括：

检测所述设备的角速度；

检测所述设备的加速度；

获得以多个不同频率中的每一个频率作用于所述设备的抖动的相应旋转半径；

基于与角速度和加速度中的至少一个有关的信息将相应权重分配给处于所述多个频率中的每一个频率的旋转半径；以及

基于通过所述权重分配步骤所获得的结果来确定用于校正图像抖动的校正量。

9.根据权利要求8的方法，还包括：基于加速度的信息获得所述设备的速度，其中，在所述旋转半径获得中，根据处于所述多个频率中的每一个频率的角速度与速度的相应比率获得所述抖动的相应旋转半径。

10.根据权利要求9的方法，其中，在所述权重分配中，将权重分配给处于所述多个频率的各个旋转半径，从而给在角速度与速度之间存在小相位差的旋转半径所分配的权重大于给存在大相位差的旋转半径所分配的权重。

11.根据权利要求9的方法，其中，在所述权重分配中，将权重分配给处于所述多个频率的各个旋转半径，从而给与具有大幅度的角速度对应的旋转半径所分配的权重大于给与具有小幅度的角速度对应的旋转半径所分配的权重。

12.根据权利要求9的方法，其中，在所述权重分配中，将权重分配给处于所述多个频率的各个旋转半径，从而给与具有大幅度的速度对应的旋转半径所分配的权重大于给与具有小幅度的速度对应的旋转半径所分配的权重。

13.根据权利要求9的方法，其中，在所述旋转半径获得中，获得基于多个角速度和速度对所确定的处于所述多个频率中的每一个频率的相应旋转半径。

14.根据权利要求8的方法，其中，在所述旋转半径获得中，获得基于从检测角速度和加速度的输出提取多个不同频率分量而获得的输出所计算的旋转半径。

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