CN102375285A - 防抖动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防抖动控制装置，其包括双轴陀螺仪、信号处理单元及位移致动单元。该双轴陀螺仪用于侦测相机模块发生抖动时在二相互垂直的平面上的第一角速度。该信号处理单元用于接收该第一角速度并根据该第一角速度产生第一位移补偿量。该位移致动单元用于依该第一位移补偿量对该相机模块进行位移补偿。该双轴陀螺仪还用于侦测该相机模块进行位移补偿后的第二角速度，并将该第二角速度传送至该信号处理单元，该信号处理单元还用于将该第二角速度转换为角度并比较该角度与预设范围以产生并输出第二位移补偿量，该位移致动单元根据该第二位移补偿量对该相机模块进行位移补偿。

Description

防抖动控制装置

技术领域

本发明涉及一种防抖动控制技术，尤其涉及一种应用在影像设备中的防抖动控制装置。

背景技术

现代生活中，相机及摄影机等影像设备已广泛应用于人们日常生活中，成为人们主要的拍摄工具。在使用影像设备拍摄过程中，由于该影像设备通常是由使用者手持进行拍摄，当调整好镜头与景象的间距后，可能会因使用者的手不小心抖动，造成已对焦的镜头偏离焦点，而使得影像感测单元(如CCD)所撷取的影像模糊，影响拍摄效果，从而难以捕捉很多美好的瞬间。因此，一般的影像设备包括防抖动机构来补偿因影像设备抖动而引起的图像模糊，但，目前的防抖动机构不能准确地补偿影像设备的实际抖动量，这影响了影像设备的成像质量。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够准确地补偿影像设备的实际抖动量以提升影像设备成像质量的防抖动控制装置。

一种防抖动控制装置是应用影像设备中，该影像设备包括相机模块。该防抖动控制装置包括双轴陀螺仪、信号处理单元及位移致动单元。该双轴陀螺仪用于侦测该相机模块发生抖动时在二相互垂直的平面上的第一角速度。该信号处理单元用于接收该第一角速度并根据该第一角速度产生第一位移补偿量。该位移致动单元用于依该第一位移补偿量对该相机模块进行位移补偿。该双轴陀螺仪还用于侦测该相机模块进行位移补偿后在该二相互垂直的平面上的第二角速度，并将该第二角速度传送至该信号处理单元，该信号处理单元还用于将该第二角速度转换为角度并比较该角度与预设范围以产生并输出第二位移补偿量，该位移致动单元根据该第二位移补偿量对该相机模块进行位移补偿。

与先前技术相比，本发明的防抖动控制装置通过双轴陀螺仪侦测相机模块的晃动角度，以此控制位移致动单元驱动相机模块进行位移补偿，再由双轴陀螺仪回馈实际位移补偿的偏差，进而达到准确防手振的控制目的，提升了影像设备的成像质量。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的一种防抖动控制装置的模块示意图。

图2为图1的防抖动控制装置应用至相机模块的示意图。

图3为图1的防抖动控制装置应用的相机模块发生抖动时的示意图。

主要元件符号说明

防抖动控制装置        100

双轴陀螺仪            11

信号处理单元          12

位移致动单元          13

相机模块              200

基板                  201

影像传感器            202

镜头模块              203

积分器                121

带通滤波器            122

运算放大器            123

补偿处理器            124

驱动芯片              125

第一致动器            131

第二致动器            132

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1至图2，本发明实施方式提供的一种应用在影像设备的防抖动控制装置100包括双轴陀螺仪11、电性连接该双轴陀螺仪11的信号处理单元12及电性连接该信号处理单元12的位移致动单元13。

该影像设备包括相机模块200，该相机模块200包括基板201，设置于基板201上的影像传感器202及镜头模块203。该影像传感器202位于该镜头模块203的像侧。镜头模块203具有光轴O。该影像设备可为相机或摄影机等。该影像传感器202可例如为电荷藕合装置(Charge Coupled Device；CCD)影像传感器、或互补性金属氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；CMOS)影像传感器。

该双轴陀螺仪11用于侦测该相机模块200发生抖动时(请参图3)在二相互垂直的平面上的第一角速度。在相机模块200未发生抖动时(请参图2)，该二相互垂直的平面为平行于光轴O的XZ平面，及平行于光轴O的YZ平面，其中，Z轴平行于光轴O及垂直于XY平面。在相机模块200发生抖动时，该双轴陀螺仪11侦测相对于未发生抖动时该相机模块200在第一方向的偏转角速度及在第二方向的偏转角速度，即第一角速度包含上述的二个偏转角速度。其中该第一方向可为该相机模块200在XZ平面上围绕Y轴左右旋转(或顺时针逆时针旋转)的方向，或称为水平(Yaw)方向。该第二方向为该相机模块200在YZ平面上围绕X轴上下旋转的方向，或称为垂直(Pitch)方向。可以理解，上述定义为例示性说明，并非用以限制该双轴陀螺仪11的设置平面。

该信号处理单元12用于接收该第一角速度，即上述第一方向的偏转角速度及上述第二方向的偏转角速度，并根据该上述二个偏转角速度产生第一位移补偿量。

本实施方式中，该信号处理单元12包括积分器121、带通滤波器122、运算放大器123、补偿处理器124及驱动芯片125，该积分器121电性连接该双轴陀螺仪11与该带通滤波器122，该运算放大器123电性连接该带通滤波器122与该驱动芯片125，该补偿处理器124电性连接该运算放大器123与该驱动芯片125。

该积分器121为二次积分器(Double integrator)。该积分器121、带通滤波器122及该运算放大器123依次对双轴陀螺仪11输入的第一角速度进行积分，数字滤波控制及信号放大后，将该第一角速度转换成第一角度(电压信号)，即第一角度包括将上述二个偏转角速度转换成的角度。

该驱动芯片125为脉波宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)功率驱动芯片。

该位移致动单元13电性连接信号处理单元12，并用于依该第一位移补偿量对该相机模块200进行位移补偿。本实施方式中，该位移致动单元13电性连接于驱动芯片125。

该位移致动单元13包括第一致动器131及第二致动器132。该第一致动器131用于驱动该相机模块200在该二相互垂直的平面的其中一个平面，如XZ平面上执行位移补偿，该第二致动器132用于驱动该相机模块200在该二相互垂直的平面的另外一个平面，如YZ平面上执行位移补偿。该第一致动器131及第二致动器132为压电陶瓷致动器、表面声波致动器、或其它可对该相机模块200于执行位移补偿的等效致动器。

该双轴陀螺仪11还用于侦测该相机模块200进行位移补偿后在该二相互垂直的平面上的第二角速度，并将该第二角速度传送至该信号处理单元12，该信号处理单元12将该第二角速度转换为角度(下称第二角度)并比较该第二角度与预设范围以产生并输出对应的第二位移补偿量，并供该位移致动单元13对该相机模块200进行位移补偿。

具体地，该信号处理单元12将该双轴陀螺仪11回馈的第二角速度进行积分，数字滤波控制及信号放大后，将该第二角速度转成该第二角度，补偿处理器124将第二角度与该预设范围进行比较，得到需补偿的第二位移补偿量(角度信号)并输入至驱动芯片125，驱动芯片125根据该第二位移补偿量控制位移致动单元13驱动相机模块200进行位移补偿量，从而达到防手振的目的。该预设范围可由防抖动控制装置100的生产者所预先设定，并可视为该防抖动控制装置100的补偿精度，即该预设范围包括在第一方向上的第一预设子范围及第二方向上的第二预设子范围。该第一预设子范围为：发生抖动时的相机模块200经位移补偿后，相机模块200的光轴O与未发生抖动时的相机模块200的光轴所处的初始位置L在第一方向之间的夹角取值范围，如[0，0.05]度。该第二预设子范围为：发生抖动时的相机模块200经位移补偿后，相机模块200的光轴O与未发生抖动时的相机模块200的光轴所处的初始位置L在第二方向之间的夹角取值范围，如[0，0.05]度。

请结合图2及图3，当相机模块200发生抖动时，在图3所示，相机模块200的光轴O偏离相机模块200的光轴未发生抖动时所处的初始位置L一角度θ，相机模块200在XZ平面上围绕Y轴向左转动产生第一角速度(此时，第一角速度具有在第一方向的偏转角速度的信息)，该双轴陀螺仪11侦测该第一角速度并输入至信号处理单元12，信号处理单元12将该第一角速度转换成第一角度θ1，并控制位移致动单元13驱动相机模块200进行第一位移补偿量，即驱动相机模块200在XZ平面上围绕Y轴向右转动θ1角度来补偿。

该双轴陀螺仪11还用于侦测该相机模块200进行位移补偿后的第二角速度，该信号处理单元12将第二角速度转换成第二角度θ2，若该第二角度θ2在预设范围内，如0°≤θ2≤0.05°，则信号处理单元12的补偿处理器124产生相应的第二位移补偿量(第二位移补偿量为零)至驱动芯片125，驱动芯片125控制位移致动单元13停止驱动相机模块200进行位移补偿；若该第二角度θ2超出该预设范围内，如θ2＞0.05°，则信号处理单元12的补偿处理器124产生相应的第二位移补偿量(第二位移补偿量为非零)至驱动芯片125，驱动芯片125控制位移致动单元13驱动相机模块200进行位移补偿。

综上所述，本发明的防抖动控制装置100通过双轴陀螺仪11侦测相机模块200的晃动角度，以此控制位移致动单元13驱动相机模块200进行位移补偿，再由双轴陀螺仪11回馈实际位移补偿的偏差，进而达到准确防手振的控制目的，提升了影像设备的成像质量。另外，因该防抖动控制装置100是单独使用一个双轴陀螺仪，以此可减少使用元件数量，减少信号计算量，加快反应时间及减少组装流程，避免人为疏失。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种防抖动控制装置，其应用在影像设备中，该影像设备包括相机模块，该防抖动控制装置包括：

双轴陀螺仪，其用于侦测该相机模块发生抖动时在二相互垂直的平面上的第一角速度；

信号处理单元，其用于接收该第一角速度并根据该第一角速度产生第一位移补偿量；及

位移致动单元，其用于依该第一位移补偿量对该相机模块进行位移补偿，

其中，该双轴陀螺仪还用于侦测该相机模块进行位移补偿后在该二相互垂直的平面上的第二角速度，并将该第二角速度传送至该信号处理单元，该信号处理单元还用于将该第二角速度转换为角度并比较该角度与预设范围以产生并输出第二位移补偿量，该位移致动单元根据该第二位移补偿量对该相机模块进行位移补偿。

2.如权利要求1所述的防抖动控制装置，其特征在于，该信号处理单元包括积分器、带通滤波器、运算放大器及驱动芯片，该积分器电性连接该双轴陀螺仪与该带通滤波器，该运算放大器电性连接该带通滤波器与该驱动芯片，该积分器、该带通滤波器及该运算放大器依次对该第一角速度进行积分，数字滤波控制及信号放大后将该第一角速度转成第一角度，该驱动芯片以该第一角度控制该位移致动单元对该相机模块进行位移补偿。

3.如权利要求2所述的防抖动控制装置，其特征在于，该信号处理单元还包括补偿处理器，该补偿处理器用于将该角度与该预设范围比较得到需补偿的该第二位移补偿量并输入至该驱动芯片，该驱动芯片根据该第二位移补偿量控制该位移致动单元驱动该相机模块进行位移补偿。

4.如权利要求1所述的防抖动控制装置，其特征在于，该位移致动单元包括第一致动器及第二致动器，该第一致动器用于驱动该相机模块在该二相互垂直的平面的其中一个平面上执行位移补偿，该第二致动器用于驱动该相机模块在该二相互垂直的平面的另外一个平面上执行位移补偿。

5.如权利要求4所述的防抖动控制装置，其特征在于，该第一致动器为压电陶瓷致动器或表面声波致动器。

6.如权利要求5所述的防抖动控制装置，其特征在于，该第二致动器为压电陶瓷致动器或表面声波致动器。

7.如权利要求3所述的防抖动控制装置，其特征在于，该驱动芯片为脉波宽度调变功率驱动芯片。

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