CN102854700A - 抖动补偿控制设备和方法、光学装置以及摄像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抖动补偿控制设备和方法、光学装置以及摄像设备。摄像设备中设置的转动抖动补偿计算单元计算由设备围绕与摄像光学系统的光轴垂直的轴的转动所产生的转动抖动，从而计算图像抖动的补偿量。平移抖动补偿计算单元计算由在设备沿着与摄像光学系统的光轴垂直的方向行进的方向上所产生的平移抖动所导致的图像抖动的补偿量。估计装置使用估计单元基于振动模型来估计平移抖动。平移抖动补偿量计算单元基于从估计单元获得的平移抖动的估计量来计算平移抖动的补偿量，并根据抖动补偿单元的补偿范围和摄像光学系统的焦距来改变平移抖动的补偿量。将平移抖动的补偿量与转动抖动的补偿量进行合成，以控制抖动补偿单元的驱动。

Description

抖动补偿控制设备和方法、光学装置以及摄像设备
技术领域
本发明涉及用于通过补偿由照相机抖动等导致的振动引起的图像抖动来防止图像劣化的抖动补偿的控制技术。
背景技术
市面上的照相机包括抖动补偿控制设备，该抖动补偿控制设备包括用于防止由于照相机抖动等引起的图像抖动的抖动补偿单元、驱动单元和振动检测单元等，从而减少导致拍摄者的摄像失误的因素。
在下文中将简要说明一种抖动补偿控制设备。为了即使在摄像操作期间发生照相机抖动的情况下也能进行没有图像抖动的摄像，检测由照相机抖动引起的照相机的抖动并且根据检测值来执行图像抖动补偿透镜(以下称为“抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)”)或摄像元件的移动控制。该处理要求精确检测照相机抖动并补偿由于抖动引起的光轴变化。原理上，通过振动检测单元计算诸如转动速度等的检测结果来执行振动检测。可以通过基于计算处理结果而控制振动检测单元来移动抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)或摄像元件，从而抑制图像抖动。
各种光学装置包括用于使用转动速度计来检测转动抖动并驱动摄像透镜或摄像元件以减少图像抖动的设备。然而，当在近距离处摄像时(与高摄像倍率相关联的摄像条件)，仅使用转动速度计不能检测到的振动发生。例如，不能忽略由在与照相机的光轴垂直的平面上在水平或垂直方向上施加的抖动、换句话说、所谓的平移抖动所导致的振动而引起的图像劣化。例如，通过与被摄体相距大约20cm而进行的微距摄像要求实时检测和补偿平移抖动。即使被摄体位于离照相机大约一米的距离处，在摄像光学系统的焦距非常大(例如，400mm)的条件下，也需要在摄像期间检测和补偿平移抖动。
日本特开平7-225405中所公开的技术通过对加速度计所检测到的加速度应用二阶积分来计算平移抖动，从而通过包括分离设置的转动速度计的输出来驱动抖动补偿单元。然而，在平移抖动的检测中使用的加速度计的输出容易受到诸如干扰、噪声或温度变化等的环境变化的影响。结果，由于通过所检测到的加速度的二阶积分而进一步增大了这些不稳定因素的影响，因而难以进行平移抖动的高精度补偿。
日本特开2010-25962公开了通过将平移抖动作为在转动中心位于远离照相机的位置处时的转动抖动来计算平移抖动。该方法通过设置转动速度计和加速度计、并使用这些转动速度计和加速度计的输出来计算使用转动抖动的转动半径的补偿值和角度，从而执行抖动补偿。通过计算转动中心并且限制为干扰的影响低的频带，可以减轻上述加速度计的由不稳定因素所引起的精度降低。
在传统技术中，平移抖动的补偿与以下条件相关联。尽管在用于执行平移抖动的补偿的检测单元中使用加速度计的方法中，优选为加速度计的安装位置是透镜主点，但是难以将加速度计设置在透镜主点附近。
日本特开2010-25962公开了代替作为抖动检测单元的加速度计而使用摄像单元的输出来检测抖动的方法。在使用摄像单元的输出来检测抖动的情况下，可以使用如下方法，其中，紧挨在摄像操作之前根据图像抖动和转动抖动之间的关系来计算补偿系数(校正系数)，并且在摄像操作期间对转动抖动进行补偿。在该情况下，仅在摄像操作期间不进行平移抖动补偿。
日本特开2010-25962还公开了代替作为抖动检测单元的加速度计而根据驱动线圈中流动的电流来检测平移抖动的加速度的方法。然而，该方法不能在紧挨在摄像操作之前实现抖动补偿单元的性能。
本发明的目的在于利用小型化的结构提高操作特性并且在不依赖焦距或抖动补偿范围的变化的情况下针对平移抖动进行高精度的图像抖动补偿。
发明内容
根据本发明的解决上述情况的设备是抖动补偿控制设备，用于检测施加至包括摄像光学系统的设备的抖动来补偿图像抖动。所述抖动补偿控制设备包括：抖动补偿单元；补偿量计算单元，用于使用所述设备的抖动量来计算补偿量，其中，所述设备的抖动量包括在所述设备沿着与摄像光学系统的光轴垂直的方向行进的方向上所产生的平移抖动；估计单元，用于通过输入被驱动单元的位置检测信号和针对所述被驱动单元的驱动指示信号来估计所述平移抖动，其中，所述被驱动单元构成所述抖动补偿单元；以及驱动单元，用于根据所述补偿量来驱动所述抖动补偿单元，其中，当基于从所述估计单元获得的平移抖动的估计量来计算所述平移抖动的补偿量时，所述补偿量计算单元进行计算以使得在所述摄像光学系统的焦距增大的情况下减小所述平移抖动的补偿量。
本发明还提供一种抖动补偿控制设备，用于通过检测设备的抖动来补偿图像抖动，所述抖动补偿控制设备包括：抖动补偿单元；补偿量计算单元，用于使用所述设备的抖动量来计算补偿量，其中，所述设备的抖动量包括在所述设备沿着与摄像光学系统的光轴垂直的方向行进的方向上所产生的平移抖动；估计单元，用于通过输入被驱动单元的位置检测信号和针对所述被驱动单元的驱动指示信号来估计所述平移抖动，其中，所述被驱动单元构成所述抖动补偿单元；以及驱动单元，用于根据所述补偿量来驱动所述抖动补偿单元；其中，当基于从所述估计单元获得的平移抖动的估计量来计算所述平移抖动的补偿量时，所述补偿量计算单元进行计算以使得根据所述摄像光学系统的焦距来计算所述抖动补偿单元的补偿范围，并且随着所述补偿范围变宽而减小所述平移抖动的补偿量。
本发明还提供一种抖动补偿控制设备，用于能够拍摄静止图像或运动图像的摄像设备，并且被配置为通过检测所述摄像设备的抖动来补偿图像抖动，所述抖动补偿控制设备包括：抖动补偿单元；补偿量计算单元，用于使用所述摄像设备的抖动量来计算补偿量，其中，所述摄像设备的抖动量包括在所述摄像设备沿着与摄像光学系统的光轴垂直的方向行进的方向上所产生的平移抖动；估计单元，用于通过输入被驱动单元的位置检测信号和针对所述被驱动单元的驱动指示信号来估计所述平移抖动，其中，所述被驱动单元构成所述抖动补偿单元；以及驱动单元，用于根据所述补偿量来驱动所述抖动补偿单元；其中，当基于从所述估计单元获得的平移抖动的估计量来计算所述平移抖动的补偿量时，所述补偿量计算单元进行计算以使得与拍摄静止图像的情况相比，在拍摄运动图像的情况下减小所述平移抖动的补偿量。
本发明还提供一种包括上述抖动补偿控制设备的光学装置。
本发明还提供一种包括上述抖动补偿控制设备的摄像设备。
本发明还提供一种抖动补偿控制方法，用于检测设备沿着与摄像光学系统的光轴垂直的方向行进的方向上所产生的平移抖动，并驱动抖动补偿单元来补偿图像抖动，所述抖动补偿控制方法包括以下步骤：使用由所述抖动补偿单元的振动模型构成的估计单元，通过输入被驱动单元的位置检测信号和针对所述被驱动单元的驱动指示信号来估计所述平移抖动，其中，所述被驱动单元构成所述抖动补偿单元；以及当基于从所述估计单元获得的平移抖动的估计量来计算所述平移抖动的补偿量时，进行计算以使得在所述摄像光学系统的焦距增大的情况下减小所述平移抖动的补偿量。
根据本发明，可以在不依赖焦距或抖动补偿范围的变化的情况下针对平移抖动来执行高精度的图像抖动补偿。
通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1A示出摄像设备的抖动方向。
图1B示意性示出安装了根据本发明第一典型实施例的抖动补偿控制设备的摄像设备。
图2是示出用于与图3结合地说明抖动补偿机构的结构示例的分解立体图。
图3示出从光轴方向观看的情况下的抖动补偿机构。
图4是示出抖动补偿机构的反馈控制单元的结构示例的框图。
图5A示出抖动补偿机构中的被驱动单元的振动的建模。
图5B示出具有一个自由度的振动模型。
图6是示出根据第一典型实施例的抖动补偿控制设备的结构示例的框图。
图7是示出图6中的估计装置的结构示例的框图。
图8说明了抖动补偿范围。
图9是示出平移抖动增益和焦距之间的关系的图。
图10示出施加至摄像设备的抖动的转动中心。
图11是示出根据第一典型实施例的抖动补偿控制设备的操作的流程图。
图12是为了与图13和图14结合地说明本发明的第二典型实施例而示出抖动补偿控制设备的估计装置的结构示例的框图。
图13说明了抖动补偿范围。
图14是针对平移抖动增益和焦距之间的关系来说明拍摄模式和抖动补偿模式之间的差异的图。
具体实施方式
以下将参考附图说明用于执行本发明的优选实施例。除了数字单镜头反光照相机或数字小型照相机以外，还可以将根据本发明的抖动补偿控制设备安装在诸如数字摄像机、监视照相机、网络照相机和移动电话等的各种摄像设备或光学装置上。
图1A示出摄像设备101的抖动检测。抖动补偿控制设备针对由设备围绕与摄像光学系统的光轴102垂直的轴的转动所产生的抖动(以下称为“转动抖动”，参考箭头103p、103y)来执行抖动补偿。抖动补偿控制设备还针对沿着设备在与光轴102垂直的方向上行进的方向所产生的抖动(以下称为“平移抖动”，参考箭头104p、104y)来执行抖动补偿。图1A中由X轴、Y轴和Z轴所示的三维坐标被设置为，将Z轴方向设置为光轴的方向，并且X轴和Y轴与Z轴垂直。X轴转动方向是俯仰方向(参考箭头103p)，以及Y轴转动方向是横摆方向(参考箭头103y)。由箭头104y所示的平移抖动的方向与X轴平行，以及由箭头104p所示的平移抖动的方向与Y轴平行。
第一典型实施例
以下将说明第一典型实施例。
图1B是示意性示出设置有根据第一典型实施例的抖动补偿控制设备的摄像设备101的平面图。图1B所示的功能框图包括摄像设备101的摄像单元的结构和中央处理单元(CPU)106所执行的摄像抖动补偿处理。
摄像元件和抖动补偿单元111的抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)位于摄像光学系统的光轴102上。转动速度计108检测转动抖动，并且将转动速度检测信号输出至两个补偿量计算单元。转动抖动补偿量计算单元106A针对转动抖动计算图像抖动的补偿量。此外，平移抖动补偿量计算单元106B针对平移抖动计算图像抖动的补偿量。在计算之后将这些计算单元的输出发送至驱动单元110。驱动单元110驱动抖动补偿单元11的抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)来针对转动抖动和平移抖动执行抖动补偿。
在本典型实施例中，通过使用从驱动单元110输出至平移抖动补偿量计算单元106B的信号来执行平移抖动的检测。以下将进行详细说明。
在图1B所示的例子中，抖动补偿部件参考计算补偿量、在与光轴垂直的平面内移动抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)。用于补偿图像抖动的方法不限于抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)图像抖动补偿，并且还包括通过在与光轴垂直的平面内移动摄像元件来进行抖动补偿的方法。此外，存在使用电子抖动补偿的方法，其中，通过改变摄像元件所输出的各摄像帧中的图像的切割位置来减少抖动的影响。此外，可以利用多个抖动补偿方法的组合来进行图像抖动补偿。
接着将参考图2的分解立体图来说明抖动补偿单元111的结构示例。
抖动补偿单元111的基座401保持快门机构和ND滤波器机构。从动销402一体地设置在基座401上，并包括可移动从动销(未示出)。在基座401的径向外侧上的凸轮筒(未示出)中形成有三个凸轮槽。从动销402接合在凸轮槽中并相对于光轴沿着凸轮槽进退。省略其细节。
利用固定爪(未示出)将抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)组406一体地保持在位移透镜保持件416上。透镜盖403包括限制穿过抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)组406的光束的光圈单元，并且在侧面部上设置的臂404的三个位置处分别形成开口405。突起415设置在位移透镜保持件416的侧面上的三个位置处，并且通过突起与孔405的分别接合而将透镜盖403与位移透镜保持件416一体地保持。将构成电磁机构的磁体412、413保持在位移透镜保持件416上。
按压位移透镜保持件416以经由三个球407与基座接触。即，各球407是相对于位移透镜保持件416可移动的支持构件。这些组件的配合移动使得位移透镜保持件416被支持以在与光轴垂直的平面内相对基座401自由移动。与使用引导杆的方法相比，该结构使得可以以较高频率和较低振幅实现振动的效果。因此，可以在与高像素化相关联的数字照相机中实现良好的图像抖动补偿。
推力弹簧414在朝向基座401的方向上对位移透镜保持件416施力。推力弹簧414是拉伸弹簧，一端与位移透镜保持件416的拉伸爪接合，另一端与基座401上形成的拉伸爪(未示出)接合。此外，设置径向弹簧417、418以防止位移透镜保持件416的转动，并且径向弹簧417、418分别与位移透镜保持件416或基座401上形成的拉伸爪(未示出)接合。
线圈408、409分别保持在树脂卷绕筒410、411上。金属销一体地配置在卷绕筒的末端以连接各线圈的端部。通过将柔性基板(以下简称为“FPC”)424的导电图案焊接至销来将电力从电路单元供给至各线圈。经由以上金属销将线圈408、409电连接至将电力供给至线圈408、409的FPC 424上的连接区425。使用霍尔元件422、423作为位置检测单元，并且霍尔元件422、423分别设置在磁体412、413附近以检测与磁体的移动相关联的磁场的变化。可以使用磁检测信号来计算位移透镜保持件416的位移量。还将霍尔元件422、423安装在FPC 424上并且对霍尔元件422、423供电。
FPC 426是用于将电力供给至快门和ND滤波器驱动单元的配线构件，并且与FPC 424一起固定至FPC保持件420。圆柱状突起421设置在FPC保持件420上，并且这些组件通过将突起按压配合至FPC 424、426的孔来确定和固定位置。
图3是从被摄体侧观看的抖动补偿单元111的正面图。
凹部428是设置在分别位于抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)附近的三个球407的位置处、即设置在三角形的顶点处的容纳单元。各球407各自容纳在基座401上形成的三个凹部428中，并且利用与位移透镜保持件416的点接触来按压接触各球。该结构使得能够进行减少摩擦并且抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)可以以高精度跟踪目标位置的控制，从而实现针对平移抖动的估计精度的提高。
接着将说明抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)的控制方法。
图4是示出驱动单元10所执行的计算处理的框图。
将抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)组406的目标位置输入至减法单元601。减法单元601通过从目标位置减去由位置检测信号所表示的当前位置来计算偏差。位置检测信号被配置为对诸如霍尔元件等的位置检测元件的输出值进行AD转换后的数字信号。观测噪声(参考ζ)包括在霍尔元件等的输出值中，并且利用加法单元605相加。观测噪声是受到传感器自身的噪声、或从外部电感应的噪声的影响的噪声成分。将观测噪声的成分与霍尔元件的输出中的实际抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)位置相加。
将由减法单元601所计算出的偏差输出至反馈控制控制器602(参考图4中的C(s))，并且控制器执行控制以使得传感器的检测位置跟踪目标位置，即，使得偏差接近值0。然而，在利用加法单元603将系统噪声成分(参考“d”)加到反馈控制控制器602的输出之后，将值输出至由装置604(参考图4中的P(s))构成的抖动补偿机构以给予驱动推力。系统噪声主要是从由于摄像设备的姿势变化引起的重力加速度的影响或由照相机抖动等产生的振动加速度的影响而导致的外部干扰。构成抖动补偿机构的抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)根据装置604的特性以及反馈控制控制器602的特性和目标位置、在受到观测噪声或系统噪声的影响的情况下被驱动。
接着，将说明抖动补偿机构和使用驱动单元的平移抖动的检测方法。
首先，针对抖动补偿机构使用两个相互垂直的轴来进行图5A中所示的装置的建模。垂直的A轴和B轴分别表示可移动透镜(抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜))的驱动轴。具有惯性质量m的抖动补偿机构的被驱动单元701由驱动单元沿着各轴来分别驱动。第一驱动单元的弹簧常数表示为ka，阻尼系数表示为ca，以及推力表示为fa。第二驱动单元的弹簧常数表示为kb，阻尼系数表示为cb，以及推力表示为fb。
图5B示出以上两个轴中的一个轴的振动模型的例子。即，图5B是包括抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)的抖动补偿机构的被驱动单元的利用一个自由度的振动的建模的示意图。固定单元801示出支持抖动补偿机构的被驱动单元的部分(照相机主体部分)。在模型中，包括抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)的被驱动单元701的绝对位置表示为zb，以及固定单元801的绝对位置表示为zw。驱动单元的弹簧常数表示为k，阻尼系数表示为c，以及由对抖动补偿机构的线圈的供电所产生的推力表示为f。关于被驱动单元701(质量m)的建模系统的运算方法在以牛顿记法的以下等式(1)中示出。
等式1
m · z · · b = - k · ( z b - z w ) - c · ( z · b - z · w ) + f . . . ( 1 )
抖动补偿机构中的被驱动单元701和固定单元801的相对位移可以由位置检测元件(参考图2中的霍尔元件422、423)来检测。由于可以观察和输出被驱动单元701和固定单元801的相对位移，因而在以下等式(2)中定义这些组件的相对位移。
等式2
zo＝zb-zw                           …(2)
如下所示定义状态参数。
等式3
x = z · b z 0 T
当y=zo并且u=f时，固定单元的绝对速度是w。
等式4
w = z · w
使用以上定义和等式(1)获得以下等式(3)作为状态等式。
等式5
x · ( t ) = Ax ( t ) + Bu ( t ) + Gw ( t )
y(t)＝Cx(t)+Du(t)+v(t)                   …(3)
以上等式中的v(t)表示观测噪声并且是高斯白噪声。已知w和v的平均值和协方差，因此观测噪声在等式(4)中表示。
等式6
E[w(t)]＝0，  E[w(t)wT(τ)]＝Qδ(t-τ)
E[v(t)]＝0，  E[v(t)wT(τ)]＝Rδ(t-τ)   …(4)
等式(3)中的A~D和G在以下等式(5)中表示。
等式7
A = - c m - k m 1 0 ,
B = 1 m 0 , G = c m - 1 , . . . ( 5 )
C＝[0  1]，D＝[0]
当考虑到抖动检测机构中的被驱动单元701和固定单元801的相对位移可以被测量出时，由等式(3)所表示的估计单元可以如以下等式(6)所示来表示。
等式8
x ^ · = A x ^ + Bu + L ( t - C x ^ ) . . . ( 6 )
L是观测器增益并且是通过对如以下等式(7)所示的Riccati等式进行求解而预先获得的卡尔曼滤波器增益。
等式9
AP+PAT-PCTR-1CP+Q＝0        ···(7)
使用正对称解由以下等式(8)来确定L。
等式10
L＝PCTR-1                   ···(8)
使用估计单元能够估计被驱动单元701和固定单元801的相对位移zo以及作为状态参数的、抖动补偿机构的被驱动单元701的绝对速度(zb的一阶微分)。可以通过获得所估计出的相对位移zo的一阶微分并且从被驱动单元701的绝对速度进行减法运算来检测固定单元801、即照相机主体的绝对速度(zw的一阶微分)。在所估计出的相对位移zo的一阶微分是与被驱动单元701的绝对速度相比非常小的值的情况下，可以在不修改的情况下将该值作为照相机主体的绝对速度用于平移抖动补偿。在该情况下，由于dzo小而将dzb当作dzw，并且不需要减法步骤。
图6是示出抖动补偿控制设备的结构示例的框图。在以下说明中，仅说明在摄像设备的垂直方向(俯仰方向：参考图1A中的箭头103p和104p)上所产生的抖动的结构。尽管也针对摄像设备的水平方向(横摆方向：参考图1A中的箭头103y和104y)上所产生的抖动设置相同的结构，但由于两者在除方向以外的方面都基本相同，所以这里仅说明其中一个。
首先，说明转动抖动的补偿。
将转动速度计108的转动速度检测信号输入至照相机CPU106并且利用HPF积分滤波器901来对该信号进行处理。在利用构成HPF积分滤波器901的高通滤波器(HPF)截除直流(DC)成分之后对转动速度检测信号进行积分，并且将该信号转换成转动信号。照相机抖动的频带大约是1~10Hz，以及HPF特性包括截除与抖动频带充分分开的例如小于或等于0.1Hz的频率成分的特性。
将HPF积分滤波器901的输出输入至灵敏度调整单元903。此时，灵敏度调整单元903基于变焦和调焦位置信息902、使用该信息计算出的摄像倍率、以及焦距来放大HPF积分滤波器901的输出，从而计算转动抖动的补偿目标值。该操作的目的是在作为诸如摄像透镜的焦点调节或变焦操作等的光学信息变化的结果、光学信息变化的情况下，对摄像面的变化量相对于抖动补偿单元111的位移量的比(抖动补偿灵敏度)的变化进行补偿。将所计算出的转动抖动的补偿目标值经由加法装置912输出至驱动单元110，驱动抖动补偿单元111，从而利用抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)的位移控制来补偿图像抖动。
接着将说明平移抖动的补偿。
在本典型实施例中，如上所述，估计单元使用卡尔曼滤波器来检测平移速度(zw的一阶微分)。如关于等式(1)~(8)所述，采用抖动补偿单元111的被驱动单元701和固定单元801的相对位移作为状态参数，并且使用驱动推力作为输入变量，以估计被驱动单元701的绝对速度或被驱动单元701和固定单元801的相对位移。将来自驱动单元110的驱动指示信号、位置检测信号(霍尔元件输出)与变焦透镜位置信息(以下称为“变焦信息”)902一起输入至用于计算平移速度的估计装置905。图7是示出图6中的估计单元905的结构示例的框图。
将霍尔元件(参考图2中的422、423)所输出的相对位移的信息和表示从驱动单元至抖动补偿单元111的驱动指示信号的推力的信息输入至卡尔曼滤波器1001。使用以下方法来计算驱动推力。推力转换单元1002通过将预定系数与电流值相乘来计算驱动推力，以将图4中的反馈控制控制器602所指示的命令电流转换成推力。将推力转换单元1002的输出输入至温度补偿用的可变增益单元1003。将来自设置在抖动补偿单元111附近的温度传感器(未示出)的温度检测信号(镜筒温度信号)输入至可变增益单元1003。将与镜筒温度相对应的温度变化系数预先存储在存储器中，并且根据温度变化来控制增益(K)值。可以通过添加由镜筒温度变化所产生的抖动补偿单元111的线圈输出特性的温度变化来估计平移速度。将可变增益单元1003所输出的驱动推力的信息和霍尔元件所输出的相对位移的信息输入至卡尔曼滤波器1001。上述的卡尔曼滤波器1001估计抖动补偿单元111的被驱动单元701的绝对速度以及被驱动单元701和固定单元801的相对位移。利用微分装置1004获得所估计出的相对位移的一阶微分作为相对速度，然后利用加法单元1005将相对速度与所估计出的被驱动单元701的绝对速度相加。以这种方式来计算平移抖动的估计量(估计速度)。尽管加法单元1005所进行的计算实际上是减法，但为了说明，在没有必要特别明示的情况下，将这种计算当作包括负值的加法(减法)的相同计算。
平移抖动增益计算单元1007从变焦控制单元(未示出)获取变焦信息902，并且在利用加法单元1005的后续步骤中进行针对平移抖动可变增益单元1006的增益设置。利用平移抖动可变增益单元1006将增益系数与加法单元1005的输出相乘，以计算最终的平移抖动估计速度(以下称为“估计平移速度”)。
接着将说明利用平移抖动增益计算单元1007基于变焦信息902所进行的平移抖动增益计算。
图8说明了抖动补偿范围，其中，A轴和B轴是在与摄像光学系统的光轴垂直的平面上示出的两个相互垂直的轴。Wide可移动范围1101是摄像光学系统的焦距最短的变焦位置处的抖动补偿范围。Tele可移动范围1102是摄像光学系统的焦距最长的变焦位置处的抖动补偿范围。这些范围都在抖动补偿单元111的最大可移动范围1103中。在Tele可移动范围1102中例示了抖动补偿单元111的操作点1104。
在一般的抖动补偿中，尽管Tele可移动范围1102大于Wide可移动范围1101，但这取决于摄像面上的转动抖动量的影响的程度。即使转动抖动量相同，摄像面上的转动抖动量也将相对于焦距长度的增大而增大，结果，抖动补偿单元111被驱动并增大要补偿的抖动补偿量。结果，设置被配置为创建如下的抖动补偿范围，其中，Tele可移动范围1102大于Wide可移动范围1101。
在抖动补偿单元111的操作点1104处于Wide可移动范围1101的情况下以及在处于Tele可移动范围1102的情况下，产生估计平移速度的精度的差异。特别地，在Tele可移动范围1102中，在操作点1104接近抖动补偿的最大可移动范围的端部的情况下，机构单元的线性特性不再适用，并且在来自估计单元的平移抖动估计值中产生误差。
即使转动抖动量相同，焦距的不同也导致了Wide(广角)摄像期间的转动抖动补偿量和Tele(远摄)摄像期间的转动抖动补偿量的不同，因此，后者的值较大。因此，在电流-推力转换中存在误差的情况下，Tele摄像期间的卡尔曼滤波器1001的输出误差将大于Wide摄像期间的卡尔曼滤波器1001的输出误差。
因此，平移抖动增益计算单元1007根据焦距来改变平移抖动可变增益单元1006中所设置的增益系数的值，以避免平移抖动补偿的过度补偿。即，与操作点1104处于Wide可移动范围1101中相比，在操作点1104处于Tele可移动范围1102的情况下，进行计算以使得值小。结果，即使检测到相同的抖动量，也将Tele值与比Wide值的情况小的平移抖动补偿量相关联。
图9是示出水平轴上的变焦位置和垂直轴上的平移抖动增益(系数)之间的关系的图。在点P处，增益值是1，增益值在点Q处具有小于1的值，因此，线PQ具有向右下侧倾斜的负的梯度。
如图所示，在焦距短的情况下，将平移抖动增益设置为接近1的值，并且点P处的增益值取值1。在本示例中，即使焦距变短，值也保持固定值1。可选地，在焦距增大的情况下，设置小于1的增益值。抖动补偿范围与焦距的长度增大相对应地扩展，并且增益值相应地变小。在抖动补偿范围根据焦距而变化时，与抖动补偿范围窄的情况(小的焦距)相比，在抖动补偿范围宽的情况(大的焦距)下将平移抖动增益设置为较小的值。在本示例中，增益值在点Q处取最小值，因此，即使焦距增大，增益值也是固定的。可以使用曲线或折线作为图线的形状，只要增益值的设置随着焦距增大而减小即可。此外，可以通过执行关于焦距是否比预定值(阈值)长的判断处理，将平移抖动增益设置为在焦距超过预定值的情况下减小。
现在返回至图6，说明平移抖动的补偿方法。
将转动速度计108的输出输入至CPU 106，并且利用HPF积分滤波器909对该输出进行处理。在利用构成HPF积分滤波器909的HPF截除DC成分之后，对该信号进行积分并且将该信号转换成转动信号。将HPF积分滤波器909的输出输入至增益调整单元910。增益调整单元910设置有增益调整滤波器，并且与HPF积分滤波器909的处理相结合来调整平移抖动补偿用的频带中的增益和相位特性。输出补偿单元911对增益调整单元910的输出进行补偿，将其作为平移抖动用的补偿目标值在加法装置912中合成，并且将其与上述转动抖动用的补偿目标值相加。
与上述处理并行地，将转动速度计108的输出输入至HPF相位调整单元904。构成HPF相位调整单元904的HPF截除转动速度检测信号中的DC成分，然后对信号执行相位调整。利用转动速度BPF(带通滤波器)单元906在HPF相位调整单元904的输出中仅提取预定频带中的频率成分。
将估计装置905的输出(估计平移速度)发送至平移速度BPF单元907，并且仅提取预定频带中的频率成分。将转动速度BPF单元906和平移速度BPF单元907的各输出输入至比较单元908，以计算用于补偿增益调整单元910的输出的补偿量(补偿系数(校正系数))。以下说明比较单元908所执行的补偿系数(校正系数)的计算。
将变焦和调焦用的位置信息输入至输出补偿单元911，并且使用该信息来计算摄像倍率。使用所计算出的摄像倍率和来自比较单元908的补偿量来补偿增益调整单元910的输出，以计算平移抖动的补偿目标值。在加法单元912中将平移抖动的补偿目标值与转动抖动的补偿目标值相加。将加法结果输出至驱动单元110，并且以这种方式，驱动抖动补偿单元111以针对转动抖动和平移抖动两者来补偿图像抖动。
将说明比较单元908所计算出的补偿量。
图10示意性示出从侧面观察的、施加至摄像设备的转动抖动103p和平移抖动104p。摄像设备101的摄像光学系统的主点位置处的平移抖动104p的大小表示为Y。转动抖动103p的大小表示为θ，以及在将转动中心确定为O(参考1301p)的情况下的转动半径表示为L(参考1302p)。这些关系由以下等式(9)和(10)表示。
等式11
Y＝L×θ            ··  ·······(9)
V＝L×ω             ·········(10)
V表示速度，以及转动速度表示为ω。转动半径L(参考1302p)是从转动中心1301p至抖动补偿单元111的距离。这里，作为估计装置905所输出的估计平移速度的一阶积分来计算等式(9)中的位移Y，作为转动速度计108p的输出的一阶积分来计算θ，以及作为两个值的比来计算长度L。根据等式(10)，作为估计装置905所输出的估计平移速度来计算速度V，以及根据转动速度计108p的输出来计算ω，作为两个值的比来计算转动半径的长度L。可以通过以上方法之一来计算L的值。
可以通过以下来计算转动半径L：获得针对预定时间内的速度V和转动速度ω各自的最大振幅所计算出的峰值，并且根据这些值的比来计算L的值。在转动速度BPF单元906和平移速度BPF单元907的截止频率是5Hz的情况下，预定时间是大约200ms的时间段。此外，可以在每次计算出速度V和转动速度ω时更新转动半径L。此时，可以以时间序列的方式对速度V和转动速度ω进行平均或者通过使用低通滤波器(LPF)截除高频成分，来去除计算转动半径时的高频噪声成分。
根据摄像光学系统的主点位置处的平移抖动的位移Y、抖动角度θ、摄像光学系统的焦距f和摄像倍率β，在以下等式(11)中计算摄像面所产生的抖动量δ。
等式12
δ＝(1+β)×f×θ+β×Y         ······(11)
根据摄像光学系统的变焦透镜和调焦透镜的位置信息902来计算等式(11)的右边第一项的f的值。摄像倍率β表示在摄像元件107上成像的被摄体的大小相对于实际被摄体的大小的倍率，并且这也通过使用摄像光学系统的变焦透镜和调焦透镜的位置信息902来计算。根据转动速度计108p的输出的积分结果来计算抖动角度θ。因此，可以使用该信息参考图6所述来计算转动抖动补偿目标值。
根据从估计装置905输出的估计平移速度的一阶积分以及从变焦透镜和调焦透镜的位置信息902获得的摄像倍率β来计算以上等式(11)的右侧第二项。可以以这种方式参考图6所述来计算平移抖动补偿目标值。
然而，在本典型实施例中，当如以下等式(12)所示重写等式(11)时，针对抖动量δ进行图像抖动补偿。
等式13
δ＝(1+β)×f×θ+β×L×θ     ······(12)
即，关于平移抖动，不使用从估计装置905所输出的估计平移速度而直接计算出的平移抖动的位移Y。根据等式(9)或等式(10)计算转动直径的长度L，然后，将L的值、转动速度计108p的输出的积分结果(θ)和摄像倍率β相乘以计算补偿值。在抖动系数计算中由图6中的比较单元908计算出的并且被输出至输出补偿单元911的补偿量(β,L)是针对θ的补偿系数(校正系数)。
接着将参考图11说明抖动补偿控制的整体操作。图11中的流程图在将摄像设备的主电源设置在接通位置时开始，并且根据通过CPU 106的解释所执行的程序而在各固定采样周期中执行。
首先，在S1401中，判断用户是否操作了抖动补偿模式开关(SW)(未示出)。当抖动补偿模式SW处于接通状态时，处理进入S1402，并且当抖动补偿模式SW处于断开状态时，处理进入S1413。在S1402中，CPU 106获取转动速度计108的检测信号。接着，在S1403中，CPU 106判断是否能进行抖动补偿，并且当能进行抖动补偿时，处理进入S1404。当不能进行抖动补偿时，处理进入S1413。在S1403中，判断为在从供给电源开始至转动速度计108的输出稳定为止的时间段中不能进行抖动补偿。判断为在转动速度计108的输出变得稳定之后能够进行抖动补偿。以这种方式，可以在紧接着电源供给之后的输出值不稳定的情况下，防止抖动补偿性能的降低。
在S1404中，使用图6所示的方法来计算转动角度。该转动角度用作图6中的HPF积分滤波器901的输出值。接着在S1405中，判断变焦位置是否改变。当变焦位置从前一次改变时，处理进入S1406，并且在不改变时，处理进入S1407。
在S1406中，抖动补偿范围(参考图8)根据变焦位置而改变之后，处理进入S1407。在S1407中，如上所述使用S1404中计算出的转动计算结果、以及使用变焦和调焦位置信息902所计算出的焦距和摄像倍率，来如上所述计算转动抖动量。转动抖动补偿量是灵敏度调整单元903的输出值。接着在S1408中，如上所述计算估计平移速度(参考图5~7)，并且在S1409中，使用变焦位置来进行平移抖动增益的计算(参考图9)。在以下步骤S1410中，将S1409中计算出的平移抖动增益与S1408中计算出的平移速度相乘。此外，使用参考图10所述的方法来计算转动半径。使用所计算出的转动半径以及变焦和调焦位置信息902来计算平移抖动补偿量，并且处理进入S1411。所计算出的平移抖动补偿量是图7中的输出补偿单元911的输出值。合成抖动补偿量，并且加法单元912将转动抖动补偿量和平移抖动补偿量相加。在S1412中，驱动单元110基于抖动补偿量来驱动抖动补偿单元11，并且抖动补偿的子例程结束。处理处于待机状态直到下一采样周期为止。
另一方面，当处理从S1401和S1403进入S1413时，停止抖动补偿单元111的驱动，并且抖动补偿的子例程结束。处理处于待机状态直到下一采样周期为止。
在上述第一典型实施例中，采用抖动补偿机构的被驱动单元和固定单元的相对位移作为状态参数，采用对抖动补偿单元的驱动推力作为输入变量，并且估计单元用于估计被驱动单元的绝对速度以及被驱动单元和固定单元的相对位移。计算估计平移速度以获得平移抖动补偿量。如上所述，由于使用抖动补偿机构和驱动单元，因而不需要进一步设置加速度计等。因此，不会增加组件的数量，可以实现紧凑和低成本的结构，并且能够进行转动抖动和平移抖动两者的同时补偿。
当抖动补偿范围增大时，可能在抖动补偿单元从可移动中心偏离并且不显示线性特性的区域中执行平移抖动估计处理。此外，在由于由焦距的不同而引起的转动抖动补偿量的变化的原因导致在电流-推力转换中有大的误差的情况下，存在转动抖动补偿量较大而估计平移速度的误差也较大的风险。如上所述，在焦距增大的情况下，与焦距短的情况相比，将平移抖动增益设置为小的值。在抖动补偿范围由于焦距而变化的情况下，与抖动补偿范围窄的情况相比，在抖动补偿范围宽的情况下将平移抖动增益设置为较小的值。换句话说，由于在抖动补偿范围宽的情况下减轻了平移抖动估计误差的影响，因而可以将估计平移速度有意地设置为小的值。以这种方式，在焦距大或抖动补偿范围宽的情况下，可以防止由于平移抖动补偿的误操作而引起的平移抖动补偿的过度补偿。
以这种方式，即使焦距或抖动补偿单元的可移动范围(补偿范围)变化，也可以防止由平移抖动补偿的过度补偿引起的抖动补偿性能的降低，并且可以提高关于平移抖动补偿的抖动补偿性能。
在本典型实施例中，说明了光学抖动补偿的方法，其中，作为抖动补偿单元的抖动补偿透镜(图像模糊校正透镜)在与光轴垂直的平面内移动。然而，本发明不限于光学抖动补偿的方法，并且可以使用以下结构。
●通过在与光轴垂直的平面内移动摄像元件来进行抖动补偿的结构。
●用于通过改变摄像元件所输出的各摄像帧中的图像的切割位置来减少抖动的影响的、使用电子抖动补偿的结构。
●通过多种抖动补偿控制的方法的组合来执行抖动补偿的结构。
关于平移抖动的估计可以存在各种结构。例如，在使用通过在与光轴垂直的平面内移动摄像元件来执行抖动补偿的抖动补偿机构的情况下，如果观测到抖动补偿机构的被驱动单元和固定单元的相对位移，则可以利用估计单元来计算估计平移速度。即，在将估计单元配置为采用抖动补偿机构的被驱动单元和固定单元的相对位移作为状态参数，并且采用对抖动补偿机构的驱动推力作为输入变量的情况下，可以利用与上述相同的方法来检测照相机主体单元的绝对速度。
第二典型实施例
接着将说明本发明的第二典型实施例。
图12是示出根据第二典型实施例的估计装置的内部单元的结构示例的框图。与第一典型实施例相同的组件由相同的附图标记表示，将不再重复这些组件的详细说明，并且说明将关注与第一典型实施例的不同点。
图6和图12之间的不同之处如下。
(1)将拍摄模式信息1501和抖动补偿模式信息1502输入至平移抖动增益计算单元1503。
(2)平移抖动增益计算单元1503基于拍摄模式信息1501、抖动补偿模式信息1502和变焦信息902来计算平移抖动增益。
拍摄模式信息1501是根据模式是静止图像拍摄模式还是运动图像拍摄模式而设置的信息。抖动补偿模式信息1502是根据下述的抖动补偿模式1和2而设置的信息，以及当选择各模式时，该信息的抖动补偿范围在拍摄运动图像时不同。
●抖动补偿模式1：尽管拍摄运动图像时的抖动补偿范围与拍摄静止图像时的抖动补偿范围并非显著不同，但该模式强调抖动补偿稳定性，并且即使在紧接着平转操作之后进行摄像期间，也获得稳定的抖动补偿性能。
●抖动补偿模式2：该模式提高了针对诸如当抖动补偿范围在拍摄运动图像期间增大的步行时的大的变化的抖动补偿性能。
图13示出在焦距处于最短变焦位置(Wide摄像时)的情况下的抖动补偿范围。图14示出说明了抖动补偿范围和拍摄模式(静止图像拍摄和运动图像拍摄)与增益系数(针对平移抖动补偿量)之间的关系的三种类型的图。
静止图像拍摄模式期间的抖动补偿范围1601具有最窄的范围，抖动补偿模式1期间的抖动补偿范围1602比抖动补偿范围1601宽。抖动补偿模式2期间的抖动补偿范围1603比抖动补偿范围1602宽。即，将抖动补偿范围的大小设置为满足以下关系“静止图像拍摄模式＜拍摄运动图像期间的抖动补偿模式1＜拍摄运动图像期间的抖动补偿模式2”。
在抖动补偿范围宽的情况下，可能在从可移动中心偏离的、机构不显示线性特性的区域中执行平移抖动估计处理。如图14所示，通过根据变焦位置、拍摄模式或抖动补偿模式来改变抖动补偿增益计算用的参考表来进行增益系数的计算。图14示出水平轴上的变焦位置和垂直轴上的平移抖动增益。点P1处的增益值是1，由虚线所示的图线1702示出拍摄运动图像期间的抖动补偿模式1下的设置。点P2处的增益值小于1。点划线所示的图线1703示出拍摄运动图像期间的抖动补偿模式2下的设置。点P3处的增益值小于点P2处的增益值。在各情况下，在焦距长的点Q处，增益值取最小值。线P1Q、P2Q、P3Q具有向右下倾斜的负的梯度，并且梯度的大小顺次变小。
在拍摄模式是运动图像拍摄的情况下，在抖动补偿模式1中，抖动补偿范围比静止图像拍摄模式期间宽。因此，如图线1702所示，使用与拍摄静止图像的图线1701相比将增益设置为较小的值的参考表。结果，平移抖动补偿量比拍摄静止图像期间的平移抖动补偿量小。此外，与在静止图像拍摄模式期间和抖动补偿模式1期间相比，在抖动补偿模式2中，抖动补偿范围较宽。结果，如图线1703所示，使用以下参考表，其中，将增益系数设置为比其它图线1701、1702更小的值。结果，平移抖动补偿量小于其它模式的平移抖动补偿量。可以进行计算以使得将抖动补偿范围与预定值(阈值)进行比较，并且当抖动补偿范围大于预定值时，与当抖动补偿范围小于或等于预定值时相比，平移抖动补偿量相对于相同的平移抖动取较小的值。
在第二典型实施例中，在抖动补偿范围增大的条件下，与抖动补偿范围窄的情况相比，将平移抖动增益设置为较小的值。即，由于减轻了在抖动补偿范围宽的情况下所产生的平移抖动估计误差的影响，因此将估计平移速度有意地设置为小的值。以这种方式，可以防止在抖动补偿范围宽的情况下的平移抖动补偿的过度补偿。即使抖动补偿单元的补偿范围根据拍摄模式或抖动补偿模式而变化，由于可以防止从平移抖动补偿的过度补偿所产生的抖动补偿性能的降低，因而也可以提高平移抖动补偿的抖动补偿性能。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明的实施例，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
本申请要求于2011年7月1日提交的日本专利申请2011-147528的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (20)

1.一种抖动补偿控制设备，用于通过检测设备的抖动来补偿图像抖动，所述抖动补偿控制设备包括：
抖动补偿单元；
补偿量计算单元，用于使用所述设备的抖动量来计算补偿量，其中，所述设备的抖动量包括在所述设备沿着与摄像光学系统的光轴垂直的方向行进的方向上所产生的平移抖动；
估计单元，用于通过输入被驱动单元的位置检测信号和针对所述被驱动单元的驱动指示信号来估计所述平移抖动，其中，所述被驱动单元构成所述抖动补偿单元；以及
驱动单元，用于根据所述补偿量来驱动所述抖动补偿单元，
其中，当基于从所述估计单元获得的平移抖动的估计量来计算所述平移抖动的补偿量时，所述补偿量计算单元进行计算以使得在所述摄像光学系统的焦距增大的情况下减小所述平移抖动的补偿量。
2.根据权利要求1所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，在所述摄像光学系统的焦距比预定值长的情况下，进行计算以使得与所述焦距比所述预定值短的情况相比，所述补偿量减小。
3.根据权利要求1所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，还包括转动抖动检测单元，所述转动抖动检测单元用于检测由所述设备围绕与所述摄像光学系统的光轴垂直的轴的转动所产生的转动抖动，
其中，所述补偿量计算单元包括：
第一补偿量计算单元，用于使用来自所述转动抖动检测单元的检测信号来计算所述转动抖动的补偿量；以及
第二补偿量计算单元，用于使用所述抖动补偿单元的所述被驱动单元与用于支持所述被驱动单元的固定单元的相对位移作为状态参数，并且使用驱动推力作为输入变量，以使用所述估计单元来计算所述平移抖动的补偿量。
4.根据权利要求1所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，所述估计单元是使用卡尔曼滤波器的估计装置，以及所述抖动补偿控制设备还包括：
可变增益单元，用于将增益系数与所述估计单元的输出相乘；以及
增益计算单元，用于获取所述摄像光学系统的焦距的信息，计算所述增益系数并对所述可变增益单元设置该增益系数。
5.一种包括根据权利要求1所述的抖动补偿控制设备的光学装置。
6.一种包括根据权利要求1所述的抖动补偿控制设备的摄像设备。
7.一种抖动补偿控制设备，用于通过检测设备的抖动来补偿图像抖动，所述抖动补偿控制设备包括：
抖动补偿单元；
补偿量计算单元，用于使用所述设备的抖动量来计算补偿量，其中，所述设备的抖动量包括在所述设备沿着与摄像光学系统的光轴垂直的方向行进的方向上所产生的平移抖动；
估计单元，用于通过输入被驱动单元的位置检测信号和针对所述被驱动单元的驱动指示信号来估计所述平移抖动，其中，所述被驱动单元构成所述抖动补偿单元；以及
驱动单元，用于根据所述补偿量来驱动所述抖动补偿单元，
其中，当基于从所述估计单元获得的平移抖动的估计量来计算所述平移抖动的补偿量时，所述补偿量计算单元进行计算以使得根据所述摄像光学系统的焦距来计算所述抖动补偿单元的补偿范围，并且随着所述补偿范围变宽而减小所述平移抖动的补偿量。
8.根据权利要求7所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，在所述摄像光学系统的焦距比预定值长的情况下，进行计算以使得与所述焦距比所述预定值短的情况相比，所述补偿量减小。
9.根据权利要求7所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，还包括转动抖动检测单元，所述转动抖动检测单元用于检测由所述设备围绕与所述摄像光学系统的光轴垂直的轴的转动所产生的转动抖动，
其中，所述补偿量计算单元包括：
第一补偿量计算单元，用于使用来自所述转动抖动检测单元的检测信号来计算所述转动抖动的补偿量；以及
第二补偿量计算单元，用于使用所述抖动补偿单元的所述被驱动单元与用于支持所述被驱动单元的固定单元的相对位移作为状态参数，并且使用驱动推力作为输入变量，以使用所述估计单元来计算所述平移抖动的补偿量。
10.根据权利要求7所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，所述估计单元是使用卡尔曼滤波器的估计装置，以及所述抖动补偿控制设备还包括：
可变增益单元，用于将增益系数与所述估计单元的输出相乘；以及
增益计算单元，用于获取所述摄像光学系统的焦距的信息，计算所述增益系数并对所述可变增益单元设置该增益系数。
11.一种包括根据权利要求7所述的抖动补偿控制设备的光学装置。
12.一种包括根据权利要求7所述的抖动补偿控制设备的摄像设备。
13.一种抖动补偿控制设备，用于能够拍摄静止图像或运动图像的摄像设备，并且被配置为通过检测所述摄像设备的抖动来补偿图像抖动，所述抖动补偿控制设备包括：
抖动补偿单元；
补偿量计算单元，用于使用所述摄像设备的抖动量来计算补偿量，其中，所述摄像设备的抖动量包括在所述摄像设备沿着与摄像光学系统的光轴垂直的方向行进的方向上所产生的平移抖动；
估计单元，用于通过输入被驱动单元的位置检测信号和针对所述被驱动单元的驱动指示信号来估计所述平移抖动，其中，所述被驱动单元构成所述抖动补偿单元；以及
驱动单元，用于根据所述补偿量来驱动所述抖动补偿单元，
其中，当基于从所述估计单元获得的平移抖动的估计量来计算所述平移抖动的补偿量时，所述补偿量计算单元进行计算以使得与拍摄静止图像的情况相比，在拍摄运动图像的情况下减小所述平移抖动的补偿量。
14.根据权利要求13所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，在拍摄运动图像的情况下，能够选择所述抖动补偿单元的补偿范围不同的多个抖动补偿模式，以及
所述补偿量计算单元进行计算以使得在所述补偿范围变宽的情况下减小所述补偿量。
15.根据权利要求13所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，在所述摄像光学系统的焦距比预定值长的情况下，进行计算以使得与所述焦距比所述预定值短的情况相比，所述补偿量减小。
16.根据权利要求13所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，还包括转动抖动检测单元，所述转动抖动检测单元用于检测由所述摄像设备围绕与所述摄像光学系统的光轴垂直的轴的转动所产生的转动抖动，
其中，所述补偿量计算单元包括：
第一补偿量计算单元，用于使用来自所述转动抖动检测单元的检测信号来计算所述转动抖动的补偿量；以及
第二补偿量计算单元，用于使用所述抖动补偿单元的所述被驱动单元与用于支持所述被驱动单元的固定单元的相对位移作为状态参数，并且使用驱动推力作为输入变量，以使用所述估计单元来计算所述平移抖动的补偿量。
17.根据权利要求13所述的抖动补偿控制设备，其特征在于，所述估计单元是使用卡尔曼滤波器的估计装置，以及所述抖动补偿控制设备还包括：
可变增益单元，用于将增益系数与所述估计单元的输出相乘；以及
增益计算单元，用于获取所述摄像光学系统的焦距的信息，计算所述增益系数并对所述可变增益单元设置该增益系数。
18.一种包括根据权利要求13所述的抖动补偿控制设备的光学装置。
19.一种包括根据权利要求13所述的抖动补偿控制设备的摄像设备。
20.一种抖动补偿控制方法，用于检测设备沿着与摄像光学系统的光轴垂直的方向行进的方向上所产生的平移抖动，并驱动抖动补偿单元来补偿图像抖动，所述抖动补偿控制方法包括以下步骤：
使用由所述抖动补偿单元的振动模型构成的估计单元，通过输入被驱动单元的位置检测信号和针对所述被驱动单元的驱动指示信号来估计所述平移抖动，其中，所述被驱动单元构成所述抖动补偿单元；以及
当基于从所述估计单元获得的平移抖动的估计量来计算所述平移抖动的补偿量时，进行计算以使得在所述摄像光学系统的焦距增大的情况下减小所述平移抖动的补偿量。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105955328A (zh) * 2016-05-27 2016-09-21 北京奇虎科技有限公司 云台摄像头的速度控制方法和装置
CN106066987A (zh) * 2015-04-21 2016-11-02 英飞凌科技股份有限公司 Tof成像中的参数在线校准和补偿
CN106231192A (zh) * 2016-08-04 2016-12-14 北京二郎神科技有限公司 一种图像采集方法和装置
CN106338873A (zh) * 2015-07-08 2017-01-18 日本电产三协株式会社 线圈单元、线圈单元的制造方法以及拍摄用光学装置
CN106993127A (zh) * 2016-01-21 2017-07-28 奥林巴斯株式会社 摄像装置、像抖校正方法
WO2018205902A1 (zh) * 2017-05-09 2018-11-15 杭州海康威视数字技术股份有限公司 防抖控制方法和装置
CN108877732A (zh) * 2018-06-29 2018-11-23 厦门直播星电子科技有限公司 一种实现运动载体上屏幕显示抖动补偿的方法
CN109429004A (zh) * 2017-08-29 2019-03-05 中兴通讯股份有限公司 一种拍照方法、装置及移动终端
CN110062165A (zh) * 2019-04-22 2019-07-26 联想(北京)有限公司 电子设备的视频处理方法、装置和电子设备
CN113489910A (zh) * 2021-08-03 2021-10-08 Oppo广东移动通信有限公司 光学防抖方法、系统、计算机可读存储介质及电子设备
CN114765663A (zh) * 2021-01-14 2022-07-19 北京小米移动软件有限公司 防抖处理方法、装置、移动设备及存储介质

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5886623B2 (ja) * 2011-12-27 2016-03-16 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JP6100152B2 (ja) 2013-12-10 2017-03-22 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JP6478504B2 (ja) * 2014-07-16 2019-03-06 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JP2016035543A (ja) * 2014-08-04 2016-03-17 オリンパス株式会社 撮像装置及びその像ブレ補正方法
JP6500394B2 (ja) * 2014-11-12 2019-04-17 リコーイメージング株式会社 撮影装置、撮影方法及びプログラム
CN107493436B (zh) * 2015-01-20 2020-04-21 Oppo广东移动通信有限公司 一种拍摄方法及装置
JP6584098B2 (ja) * 2015-03-09 2019-10-02 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
JP6516544B2 (ja) * 2015-04-22 2019-05-22 キヤノン株式会社 制御装置、光学機器、撮像装置および制御方法
KR102172631B1 (ko) * 2015-04-24 2020-11-03 삼성전기주식회사 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법
US9922428B2 (en) 2016-08-19 2018-03-20 Crystal Instruments Corporation Vibration image acquisition and processing
EP3525448B8 (en) * 2016-12-02 2022-02-23 Hangzhou Hikvision Digital Technology Co., Ltd. Anti-shake method for camera and camera
CN106604027A (zh) * 2017-01-24 2017-04-26 瑞声科技（南京）有限公司 一种抑制电子设备内摄像头振动杂音的方法
JPWO2020013200A1 (ja) * 2018-07-10 2021-07-15 株式会社ニコン 交換レンズ、及びカメラボディ
CN112424681B (zh) * 2018-08-30 2022-03-11 富士胶片株式会社 摄像装置、摄像方法及记录介质
JP7150555B2 (ja) * 2018-10-16 2022-10-11 キヤノン株式会社 像ブレ補正装置およびその制御方法、撮像装置
JP2019091063A (ja) * 2019-01-17 2019-06-13 株式会社ニコン ブレ補正装置、電子機器及びカメラ
US11716537B2 (en) * 2019-03-28 2023-08-01 Sony Group Corporation Image processing device, image processing method, and program
US11102412B1 (en) * 2020-02-13 2021-08-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging apparatus
CN112839178B (zh) * 2021-01-21 2023-05-02 常州路航轨道交通科技有限公司 一种图像的震动补偿方法、装置及计算机可读存储介质
JP2022134228A (ja) * 2021-03-03 2022-09-15 キヤノン株式会社 制御装置、撮像装置、レンズ装置、制御方法、及びプログラム
JP2023027714A (ja) * 2021-08-17 2023-03-02 キヤノン株式会社 防振制御装置及びコンピュータプログラム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1577033A (zh) * 2003-07-25 2005-02-09 株式会社尼康 具有模糊校正功能的摄影镜头以及照相机系统
US20100118156A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-13 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus, image pickup apparatus and image processing method
CN101959019A (zh) * 2009-07-15 2011-01-26 佳能株式会社 模糊校正设备和摄像设备

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3513950B2 (ja) 1993-12-14 2004-03-31 株式会社ニコン 像振れ補正カメラ
JPH07301838A (ja) * 1994-05-10 1995-11-14 Nikon Corp 振れ防止装置
JP3614617B2 (ja) * 1997-07-02 2005-01-26 松下電器産業株式会社 画像動き補正装置
US6225614B1 (en) * 1997-08-29 2001-05-01 Nikon Corporation Lens barrel and motion compensation device having a motion compensation optical system position detection unit
JPH11231368A (ja) * 1998-02-17 1999-08-27 Nikon Corp ブレ補正装置
JP4789789B2 (ja) * 2006-12-12 2011-10-12 キヤノン株式会社 撮像装置
JP4958756B2 (ja) * 2007-12-13 2012-06-20 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法及びプログラム
JP5094606B2 (ja) 2008-07-15 2012-12-12 キヤノン株式会社 像振れ補正装置およびそれを備えた光学機器、撮像装置、像振れ補正装置の制御方法
JP5460170B2 (ja) * 2009-08-03 2014-04-02 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
JP5181001B2 (ja) * 2010-08-09 2013-04-10 キヤノン株式会社 像振れ補正装置及びその制御方法、及び、像振れ補正装置を搭載した撮像装置及び光学機器
JP5269034B2 (ja) * 2010-10-19 2013-08-21 キヤノン株式会社 像振れ補正装置およびその制御方法、光学機器、撮像装置
JP5956749B2 (ja) * 2011-12-21 2016-07-27 キヤノン株式会社 防振制御装置及びその制御方法、及び撮像装置
JP5886623B2 (ja) * 2011-12-27 2016-03-16 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1577033A (zh) * 2003-07-25 2005-02-09 株式会社尼康 具有模糊校正功能的摄影镜头以及照相机系统
US20100118156A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-13 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus, image pickup apparatus and image processing method
CN101959019A (zh) * 2009-07-15 2011-01-26 佳能株式会社 模糊校正设备和摄像设备

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106066987A (zh) * 2015-04-21 2016-11-02 英飞凌科技股份有限公司 Tof成像中的参数在线校准和补偿
CN106338873A (zh) * 2015-07-08 2017-01-18 日本电产三协株式会社 线圈单元、线圈单元的制造方法以及拍摄用光学装置
CN106338873B (zh) * 2015-07-08 2019-04-09 日本电产三协株式会社 线圈单元、线圈单元的制造方法以及拍摄用光学装置
CN106993127A (zh) * 2016-01-21 2017-07-28 奥林巴斯株式会社 摄像装置、像抖校正方法
CN105955328A (zh) * 2016-05-27 2016-09-21 北京奇虎科技有限公司 云台摄像头的速度控制方法和装置
CN106231192A (zh) * 2016-08-04 2016-12-14 北京二郎神科技有限公司 一种图像采集方法和装置
WO2018024239A1 (zh) * 2016-08-04 2018-02-08 北京二郎神科技有限公司 混合式图像稳定系统
CN106231192B (zh) * 2016-08-04 2019-05-07 北京二郎神科技有限公司 一种图像采集方法和装置
CN108881703A (zh) * 2017-05-09 2018-11-23 杭州海康威视数字技术股份有限公司 防抖控制方法和装置
WO2018205902A1 (zh) * 2017-05-09 2018-11-15 杭州海康威视数字技术股份有限公司 防抖控制方法和装置
CN108881703B (zh) * 2017-05-09 2020-07-21 杭州海康威视数字技术股份有限公司 防抖控制方法和装置
CN109429004A (zh) * 2017-08-29 2019-03-05 中兴通讯股份有限公司 一种拍照方法、装置及移动终端
CN109429004B (zh) * 2017-08-29 2021-06-04 中兴通讯股份有限公司 一种拍照方法、装置及移动终端
CN108877732A (zh) * 2018-06-29 2018-11-23 厦门直播星电子科技有限公司 一种实现运动载体上屏幕显示抖动补偿的方法
CN110062165A (zh) * 2019-04-22 2019-07-26 联想(北京)有限公司 电子设备的视频处理方法、装置和电子设备
CN110062165B (zh) * 2019-04-22 2021-09-14 联想(北京)有限公司 电子设备的视频处理方法、装置和电子设备
CN114765663A (zh) * 2021-01-14 2022-07-19 北京小米移动软件有限公司 防抖处理方法、装置、移动设备及存储介质
CN113489910A (zh) * 2021-08-03 2021-10-08 Oppo广东移动通信有限公司 光学防抖方法、系统、计算机可读存储介质及电子设备
CN113489910B (zh) * 2021-08-03 2023-01-24 Oppo广东移动通信有限公司 光学防抖方法、系统、计算机可读存储介质及电子设备

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US8971696B2 (en) 2015-03-03
JP2013015639A (ja) 2013-01-24
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US20130004151A1 (en) 2013-01-03

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