CN101923267A - 振动补偿控制电路及装载该电路的摄像装置 - Google Patents

振动补偿控制电路及装载该电路的摄像装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种振动补偿控制电路以及摄像装置。其中，在被装载于具备装载了透镜(12)和摄像元件(14)及振动检测元件(16)的摄像单元(10)、以及用于调整摄像单元(10)的位置的驱动元件(20)的摄像装置(500)内的振动补偿控制电路(100)中，均衡器(110)以振动检测元件(16)的输出信号为基础，生成用于使摄像单元(10)向降低加载在摄像单元(10)上的振动的方向移动的驱动信号，并输出到驱动元件(20)中。验证用信号输入电路(120)向均衡器输入虚拟的振动成分信号。由此，可以简单地进行装载了包含透镜、摄像元件及振动检测元件的摄像单元的摄像装置的动作验证。

Description

振动补偿控制电路及装载该电路的摄像装置
技术领域
本发明涉及对由手抖动等振动引起的光轴的偏离进行补偿的振动补偿控制电路及装载该电路的摄像装置。
背景技术
对于普通用户来说，数码静态照相机或数码摄像机(以下统称为数码照相机)正在广泛普及。对照相机的使用不习惯的用户在摄影时容易产生手抖动，为了补偿这种振动，提出了各种各样的方法。在数码照相机中，有作为便携式电话机的一种功能来装载的照相机，还有用单手握住并进行摄影的一类照相机。在这种用单手的拇指进行摄影的一类设备中，具有比用两手进行摄影的一般类型的照相机更容易产生手抖动的倾向。
在手抖动补偿方式中，具有电子式和光学式，光学式的典型方式为透镜移位方式。透镜移位方式是通过向抵消对照相机加载的振动所引起的晃动的方向移动透镜的位置，从而补偿光轴的方式。在透镜移位方式中，需要用于检测对照相机加载的振动的陀螺传感器等振动检测元件、和用于检测透镜的位置的霍尔元件等位置检测元件。
提出过一种通过使装载了透镜、摄像元件以及振动检测元件的摄像单元整体移动，从而补偿手抖动的方式(参照专利文献1、2)。该方式不需要位置检测元件，可以使得控制系统简化。
【专利文献1】：日本特开2006-126712号公报
【专利文献2】：日本特开2008-191615号公报
然而，以数码照相机为首的电子设备在包含装载于其内部的LSI而出厂时需要进行动作验证。具备以下部件的摄像装置同样也需要进行动作验证，这些部件为：上述振动检测元件、调整上述摄像单元的位置的驱动元件、以及根据由该振动检测元件检测出的振动成分来生成用于驱动该驱动元件的驱动信号的振动补偿控制电路。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题而进行的发明，其目的在于提供一种可以简单地进行该摄像装置中的该振动检测元件、该振动补偿控制电路及该驱动元件的动作验证的技术。
本发明的某种方式的振动补偿控制电路是被装载于摄像装置内的振动补偿控制电路，该摄像装置具备：装载了透镜、摄像元件及振动检测元件的摄像单元；以及用于调整摄像单元的位置的驱动元件，该振动补偿控制电路具备：均衡器，其以振动检测元件的输出信号为基础，生成使摄像单元向降低加载在摄像单元上的振动的方向移动的驱动信号，并向驱动元件输出该驱动信号；和验证用信号输入电路，其向均衡器输入虚拟的振动成分信号。
本发明的另一方式是一种摄像装置。该装置具备：摄像单元，其装载了透镜、摄像元件及振动检测元件；驱动元件，其用于调整摄像单元的位置；和振动补偿控制电路。驱动元件根据从振动补偿控制电路提供的驱动信号，使摄像单元移动。
(发明效果)
根据本发明，可以简单地进行上述摄像装置中的上述振动检测元件、上述振动补偿控制电路以及上述驱动元件的动作验证。
附图说明
图1是表示装载了本发明的实施方式涉及的振动补偿控制电路的摄像装置的构成的图；
图2是表示实施方式涉及的验证用信号输入电路的构成例的图；
图3是表示实施方式涉及的输入到A地点的验证用信号(波形A)、输入到B地点的观测信号(波形B)以及输入到C地点的观测信号(波形C)的一例的图；
图4是表示装载了变形例1涉及的振动补偿控制电路的摄像装置的构成的图；
图5是表示装载了变形例2涉及的振动补偿控制电路的摄像装置的构成的图。
图中：10-摄像单元；12-透镜；14-摄像元件；16-振动检测元件；20-驱动元件；100-振动补偿控制电路；110-均衡器；112-高通滤波器；113-积分电路；114-伺服电路；120-验证用信号输入电路；121-基准信号产生器；122-PLL电路；123-数字正弦波产生器；124-分频器；125-振幅调整电路；130-处理器；500-摄像装置。
具体实施方式
图1是表示装载了本发明实施方式涉及的振动补偿控制电路100的摄像装置500的构成的图。摄像装置500具备摄像单元10、驱动元件20及振动补偿控制电路100。在此，省略图像处理系统或记录介质等、与摄像单元10的振动补偿处理无关联的构成要素后进行描绘。
摄像单元10中装载有透镜12、摄像元件14及振动检测元件16。透镜12、摄像元件14及振动检测元件16均被固定在摄像单元10中，它们的相对位置关系不会变化。当然，有时因为自动对焦调整或光圈调整等系统或用户的操作而引起透镜等移动，但在本实施方式中，对此不予考虑。另外，振动补偿控制电路100可以固定在摄像单元10内，也可以固定在摄像装置500的主体侧。
摄像元件14将透过作为光学部件的透镜12之后的光信号转换为电信号，输出到未图示的图像处理系统中。摄像元件14可以采用CCD传感器或CMOS图像传感器。
振动检测元件16检测对摄像单元10加载的振动。振动检测元件16可以采用陀螺传感器。该陀螺传感器检测摄像单元10的2轴或3轴方向的角速度。在本实施方式中，检测摄像单元10的偏航(yaw)方向及俯仰(pitch)方向的角速度。由该陀螺传感器得到的角速度信号被未图示的放大电路放大后，被输入到振动补偿控制电路100的均衡器110中。另外，在以模拟值从该陀螺传感器输出角速度信号时，由未图示的A/D转换器转换为数字值，然后输入到均衡器110中。
驱动元件20是对摄像单元10的位置进行调整的元件，根据从振动补偿控制电路100提供的驱动信号，使摄像单元10移动。驱动元件20可以采用音圈电动机(VCM)。该音圈电动机使摄像单元10向2轴或3轴方向移动。在本实施方式中，使摄像单元10向偏航方向及俯仰方向移动。
驱动元件20即使在因为手抖动而导致摄像装置500的姿势发生了变化的情况下，也按照维持摄像单元10的姿势的方式，使摄像单元10向抵消加载在摄像装置500上的振动成分的方向移动。即，驱动元件20作为摄像单元10的抗震系统起作用。
振动补偿控制电路100包括均衡器110及验证用信号输入电路120。均衡器110以振动检测元件16的输出信号为基础，生成用于使摄像单元10向抵消加载在摄像单元10上的振动的方向移动的驱动信号，并在驱动元件20中进行设定。即，均衡器110生成即使因为手抖动而导致摄像装置500的姿势变化也能将摄像单元10的姿势保持恒定的驱动信号。
以下，更具体地进行说明。均衡器110包括高通滤波器(HPF)112及伺服电路114。在本实施方式中，以数字值来执行均衡器110中的信号处理。
向高通滤波器112中输入从振动检测元件16输出的角速度信号。高通滤波器112除去该角速度信号中的比手抖动引起的频率成分低的频率成分。一般来说，由于手抖动引起的频率成分为1～20Hz，因此例如从角速度信号中除去0.7Hz以下的频率成分。
伺服电路114生成根据从高通滤波器112输入的角速度信号而确定且用于抵消手抖动引起的振动成分的信号。即，生成相位与所输入的角速度信号的相位相反的信号。将由伺服电路114生成的信号作为驱动信号而提供给驱动元件20。
在此，振动检测元件16、均衡器110及驱动元件20分别按照应补偿的轴进行设置。在本实施方式中设置：用于补偿摄像单元10的偏航方向的移动的偏航方向用振动检测元件16、均衡器110及驱动元件20；以及用于补偿摄像单元10的俯仰方向的移动的俯仰方向用振动检测元件16、均衡器110及驱动元件20。
验证用信号输入电路120将虚拟的振动成分信号作为验证用信号输入到均衡器110。例如，作为该验证用信号，将正弦波输入到均衡器110。在本实施方式中，将该验证用信号输入到振动检测元件16与高通滤波器112之间的路径(A地点)。另外，并非一定限于输入到A点的构成，也可以输入到从振动检测元件16到驱动元件20为止的路径中的任一地点。
图2是表示实施方式涉及的验证用信号输入电路120的构成例的图。该验证用信号输入电路120构成为：根据来自外部的指示，能够调整正弦波的振幅及频率的至少一个。验证用信号输入电路120包含基准信号产生器121、PLL电路122、数字正弦波产生器123、分频器124及振幅调整电路125。另外，基准信号产生器121及PLL电路122并非一定要装载在验证用信号输入电路120中，也可以转用装载于其他LSI内的部件，该LSI装载于该摄像装置500内。
基准信号产生器121由晶体振子等构成。在此，产生12.6MHz的基准信号。PLL电路122输出对从基准信号产生器121提供的基准信号进行倍增后的时钟信号。在此，输出40MHz的时钟信号。
数字正弦波产生器123以从PLL电路122提供的时钟信号为基础，生成数字正弦波信号。即，生成以数字值表现了各时刻的振幅值的正弦波信号。分频器124以从外部设定的分频比对从数字正弦波产生器123提供的数字正弦波信号进行分频。振幅调整电路125以从外部设定的增益对从分频器124提供的数字正弦波信号的振幅值进行调整。
该分频比及该增益能够从与上述摄像装置500进行外部连接的检查装置(例如PC)进行设定。该检查装置在从验证用信号输入电路120向均衡器110输入了验证用信号的状态下，通过检测振动检测元件16的输出信号(C地点)，从而能够进行振动检测元件16、均衡器110及驱动元件20的动作验证。同时，也能够检查连接这些部件之间的布线中是否存在残毁。再有，该检查装置在从验证用信号输入电路120向均衡器110输入了验证用信号的状态下，通过检测均衡器110的输出信号(B地点)，从而能够进行均衡器110的动作验证。
图3是表示实施方式涉及的、输入到A地点的验证用信号(波形A)、输入到B地点的观测信号(波形B)及输入到C地点的观测信号(波形C)的一例的图。在图3中，为了便于理解说明，以模拟信号进行描绘，但实际上为数字信号。
上述摄像装置500在出厂前通过与上述检查装置进行连接而进行了动作验证。此时，上述检查装置因为可产生与各种手抖动相对应的频率的信号，故在分频器124中依次设定多个分频比。该检查装置对输入到A地点的验证用信号(波形A)与输入到B地点的观测信号(波形B)进行比较。两信号无相位差且振幅为相反极性的状态是均衡器110进行理想动作的状态。该检查装置在两信号的相位差及振幅分别处于规定的允许范围内的情况下，判定均衡器110正常。
在向A地点输入了验证用信号(波形A)的状态下，该检查装置验证C地点的观测信号(波形C)。该C地点的观测信号的振幅值恒定的状态是理想的状态。该检查装置在该C地点的观测信号的振幅值处于规定的允许范围内的情况下，判定振动检测元件16、均衡器110及驱动元件20正常。另外，在这些动作验证过程中，该检查装置通过适当地变更在振动调整电路125中设定的增益，从而可以制作出各种条件。
如以上说明，根据本实施方式，通过在振动补偿控制电路100内设置验证用信号输入电路120，从而可以虚拟地制作出向摄像装置500加载了振动的状态。因此，无需使用激振器(vibration exciter)，即可进行与摄像装置500的振动补偿系统相关的构成要素的动作验证，更具体的是进行振动检测元件16、均衡器110及驱动元件20的动作验证。
再有，在透镜移位方式或摄像元件移位方式的振动补偿控制电路中，本实施方式涉及的C点的观测信号对应于从霍尔元件等位置检测元件输出的信号。在该振动补偿控制电路内设置本实施方式涉及的验证用信号输入电路，从而向该振动补偿控制电路内的均衡器输入了正弦波的情况下，能够进行该均衡器、驱动元件及位置检测元件的动作验证，但是不能进行振动检测元件的动作验证。为了进行该振动检测元件的动作验证及检查其布线，需要使用激振器来实际加载振动。在这方面，在本实施方式中，可以基于由验证用信号输入电路120产生的验证用信号，进行与振动补偿系统相关的全部构成要素的动作验证。因此，无需使用激振器，可以降低检查成本。
如上所述，以几种实施方式为基础对本发明进行了说明。该实施方式仅为例示，本领域的普通技术人员深知对于各构成要素或各处理工艺的组合而言能够有各种各样的变形例，而且这些变形例也包含在本发明的范围内。
图4是表示装载了变形例1涉及的振动补偿控制电路100的摄像装置500的构成的图。变形例1涉及的振动补偿控制电路100与图1所示的振动补偿控制电路100相比，构成为在均衡器110内追加了积分电路113。
积分电路113对从高通滤波器112输入的角速度信号进行积分，生成角度信号，并输出给伺服电路114。伺服电路114生成由从积分电路113输入的角度信号确定且用于抵消手抖动引起的振动成分的信号。
变形例1涉及的振动补偿控制电路100与图1所示的振动补偿控制电路100相比，通过经由积分电路113，可以将摄像单元10的振动作为角度信号来进行处理。也就是说，变形例1涉及的振动补偿控制电路100基于摄像单元10的移动量，可以生成用于抵消振动成分的信号。
图5是表示装载了变形例2涉及的振动补偿控制电路100的摄像装置500的构成的图。变形例2涉及的振动补偿控制电路100与图1所示的振动补偿控制电路100相比，构成为追加了处理器(例如CPU或DSP)130。该处理器130可以承担与上述的检查装置同样的功能。该情况下，无需外部连接检查装置，可以提高检查效率。
另外，在以上的实施方式中，将振动检测元件16及驱动元件20分别设为陀螺传感器及音圈电动机，但本发明并未限于此。例如，振动检测元件16可以利用检测直线方向的加速度的传感器，可以是基于加速度信号来检测摄像装置500的振动的构成。再有，驱动元件20可以利用压电元件或步进电动机等。

Claims (4)

1.一种振动补偿控制电路，其被装载于摄像装置内，该摄像装置具备：装载了透镜、摄像元件及振动检测元件的摄像单元；以及用于调整所述摄像单元的位置的驱动元件，该振动补偿控制电路的特征在于，具备：
均衡器，其以所述振动检测元件的输出信号为基础，生成使所述摄像单元向降低加载在所述摄像单元上的振动的方向移动的驱动信号，并向所述驱动元件输出该驱动信号；和
验证用信号输入电路，其向所述均衡器输入虚拟的振动成分信号。
2.根据权利要求1所述的振动补偿控制电路，其特征在于，
所述验证用信号输入电路将正弦波作为所述振动成分信号输入到所述均衡器中。
3.根据权利要求2所述的振动补偿控制电路，其特征在于，
所述验证用信号输入电路根据来自外部的指示，能够调整所述正弦波的振幅及频率的至少一个。
4.一种摄像装置，其特征在于，具备：
摄像单元，其装载了透镜、摄像元件及振动检测元件；
驱动元件，其用于调整所述摄像单元的位置；和
权利要求1至3中任一项所述的振动补偿控制电路，
所述驱动元件根据从所述振动补偿控制电路提供的驱动信号，使所述摄像单元移动。
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