CN103176332B - 图像稳定设备及其控制方法、光学设备和摄像设备 - Google Patents

图像稳定设备及其控制方法、光学设备和摄像设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种图像稳定设备及其控制方法、光学设备和摄像设备。该图像稳定设备具有用于校正由于振动所引起的图像模糊的振动校正单元，利用第一振动检测单元来检测振动的角速度，基于来自所述第一振动检测单元的输出来计算转动抖动校正量，利用第二振动检测单元来检测振动，根据所述第一振动检测单元和所述第二振动检测单元的输出来计算校正值，基于所述校正值和所述第一振动检测单元的输出来计算平移抖动校正量，并且基于转动抖动校正量和平移抖动校正量至少之一来驱动所述振动校正单元。在主被摄体占整个画面的比例较小的情况下，所述图像稳定设备将所述平移抖动校正量改变为较小的值。

Description

图像稳定设备及其控制方法、光学设备和摄像设备
技术领域
本发明涉及一种用于对诸如手抖动等的抖动所引起的图像模糊(图像劣化)进行补偿的图像稳定设备，并且涉及用于这种图像稳定设备的控制方法、光学设备和摄像设备。
背景技术
目前，具有用于防止手抖动所引起的图像模糊且配置有例如抖动补偿单元、驱动单元和抖动检测单元的图像稳定设备的照相机取得了商业成品化，并且作为结果，用户引起的拍摄错误正得以降低。
用户的手抖动所引起的照相机抖动通常处于1~10Hz的频率范围内。为了即使在快门释放时出现这种手抖动的情况下也能够拍摄无模糊的照片，传统上提供如下的单元，其中该单元用于检测由手抖动所引起的照相机振动并且根据所检测到的值来移动图像模糊校正用的透镜(以下称为“校正透镜”)。
为了即使在出现照相机振动时也能够拍摄无模糊的照片，需要精确地检测照相机振动并且对诸如照相机抖动等的振动所引起的光轴移位进行校正。原则上，通过在照相机中安装用于检测加速度、角加速度、角速度或角位移等并且适当地对输出进行处理的振动检测单元，可以进行照相机振动(照相机抖动)的检测。然后，利用由驱动单元所驱动的图像稳定单元(具体地，校正透镜)来执行图像模糊控制，其中该图像稳定单元的光轴基于来自振动检测单元的振动而发生移动。
作为示例，用于通过使用角速度传感器来检测转动抖动并且移动透镜的一部分或图像传感器以减少图像传感器面上的振动的稳定控制设备作为有效的振动校正功能而被安装在各种光学设备中。
然而，在进行近距拍摄和高倍率拍摄等的情况下，由施加在相对于照相机的光轴平行或垂直的方向上并且无法被角速度传感器单独检测到的所谓的“平移抖动”(平行抖动)所引起的图像劣化是无法被忽略的。例如在如微距拍摄那样从相距被摄体约20cm处拍摄图像的情况以及在照相机距离被摄体约1m时摄像光学系统的焦距非常长(例如400mm)的情况等的情况下，需要积极检测并补偿平移抖动。
日本特开平7-225405公开了如下技术：设置用于检测加速度的加速度传感器，根据该加速度传感器所获得的加速度的二阶积分来求出平移抖动，并且基于平移抖动和单独的角速度传感器的输出来驱动抖动补偿单元。
然而，当拍摄运动图像时，存在最好根据主被摄体的聚焦区域而使平移抖动校正减弱的情况。这种情况的例子是近距拍摄。在近距拍摄期间，由于因倍率的差而导致校正量的误差较大，因而如果振动校正量并未针对各被摄体距离而进行调整，则无法对整个画面进行良好的振动校正。具体地，在对相距10cm的主被摄体进行充分振动校正而并没有对其背景(例如被摄体距离为1m)进行充分校正的情况下，图像模糊反而可能变得更差(过校正)。特别地，不同于静止图像拍摄，在拍摄运动图像的情况下，其影响是始终进行记录，这可能引起用户的不适感。
现在将更详细地进行说明。如上所述，存在两类影响摄像设备的振动：摄像设备围绕转动中心进行摆动的转动抖动；以及整个摄像设备平行移动的平移抖动。由于转动抖动所引起的图像劣化随着被摄体距离和摄像设备的焦距的变长而变差。由于平移抖动所引起的图像劣化与被摄体距离和焦距(图像倍率)的关联程度较高，因此劣化随着图像倍率的变大(随着被摄体距离的变短以及焦距的变长)而变差。在普通拍摄条件下(例如，在被摄体距离为1m的情况下)，可以大致忽略平移抖动所引起的图像劣化的影响。
然而，在近距拍摄的情况下(例如，当被摄体距离为10cm时)，由于倍率较高，因而无法忽略平移抖动所引起的图像劣化的影响。在这种情况下，例如，光学图像稳定系统使用加速度传感器等来进行检测，电子图像稳定系统通过检测图像模糊来检测平移抖动并且根据检测结果来校正振动。
然而，不同距离处的各种被摄体呈现在画面上。因此，在针对主被摄体的拍摄距离来进行振动校正的情况下，可以使主被摄体防止由于平移抖动所引起的图像劣化。另一方面，针对背景以及不同距离处的其它被摄体，没有充分进行振动校正，这反而可能会引起图像劣化。
发明内容
发明要解决的问题
本发明是考虑到上述情况而做出的，并且在运动图像拍摄期间，通过以良好的均衡性进行主被摄体的振动校正和背景的振动校正，来获得具有高水平的稳定精度的图像。
根据本发明，提供一种图像稳定设备，包括：振动校正单元，用于校正由于振动所引起的图像模糊；第一振动检测单元，用于检测振动的角速度；第一计算单元，用于基于来自所述第一振动检测单元的输出来计算转动抖动校正量；第二振动检测单元，用于通过使用与所述第一振动检测单元的方法不同的方法来检测振动；第二计算单元，用于根据来自所述第一振动检测单元和所述第二振动检测单元的输出来计算校正值，并且基于所述校正值和所述第一振动检测单元的输出来计算平移抖动校正量；驱动单元，用于基于所述转动抖动校正量和所述平移抖动校正量至少之一来驱动所述振动校正单元；以及改变单元，用于在主被摄体占整个画面的比例较小的情况下，以使所述平移抖动校正量小于所述主被摄体所占比例较大时的平移抖动校正量的方式来改变所述平移抖动校正量。
另外，提供一种光学设备，其包括如上所述的图像稳定设备。
另外，提供一种摄像设备，其包括如上所述的图像稳定设备。
另外，提供一种图像稳定设备的控制方法，所述图像稳定设备包括用于校正由于振动所引起的图像模糊的振动校正单元，所述控制方法包括以下步骤：利用第一振动检测单元来检测振动的角速度；基于来自所述第一振动检测单元的输出来计算转动抖动校正量；通过使用与所述第一振动检测单元的方法不同的方法，利用第二振动检测单元来检测振动；根据所述第一振动检测单元的输出和所述第二振动检测单元的输出来计算校正值，并且基于所述校正值和所述第一振动检测单元的输出来计算平移抖动校正量；基于所述转动抖动校正量和所述平移抖动校正量至少之一来驱动所述振动校正单元；以及在主被摄体占整个画面的比例较小的情况下，以使所述平移抖动校正量小于所述主被摄体所占比例较大时的平移抖动校正量的方式来改变所述平移抖动校正量。
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
包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并和说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明实施例的具备图像稳定设备的照相机的从上方观看时的功能结构的概要图；
图2是示出根据本发明实施例的具备图像稳定设备的照相机的从侧面观看时的功能结构的概要图；
图3是示出根据第一实施例的图像稳定设备的结构的框图；
图4是示出根据第一实施例的振动的转动中心的说明图；
图5A和5B是示出根据第一实施例的在运动图像拍摄期间聚焦区域的大小不同的情况下的振动校正的影响的说明图；
图6是示出根据第一实施例的用于确定聚焦区域的方法的说明图；
图7是示出根据第一实施例的用于确定聚焦区域的方法的说明图；
图8是示出根据第一实施例的聚焦区域的比例和校正增益K之间的关系的例子的图；
图9A和9B示出根据第一实施例的稳定控制处理的过程的流程图；
图10是示出根据第二实施例的稳定控制设备的结构的框图；
图11是示出根据第二实施例的变形例的稳定控制设备的结构的框图；以及
图12是示出根据第三实施例的校正系数的例子的图。
具体实施方式
以下将根据附图详细说明本发明的典型实施例。实施例所示的构成部件的尺寸、形状和相对位置应根据各种条件以及适用于本发明的设备的结构而方便地变化，并且本发明不限于这里所说明的实施例。
第一实施例
图1和2是示出根据本发明第一实施例的具备图像稳定设备的照相机101分别从上方和侧面观看时的功能结构的概要图。该照相机101中所设置的稳定系统对相对于光轴102的由箭头103p和103y所表示的抖动(以下称为“转动抖动”)和相对于光轴102的由箭头104p和104y所表示的抖动(以下称为“平移抖动”)进行补偿。
照相机101包括释放开关105、照相机CPU 106、图像传感器107以及用于分别检测箭头108pa和108ya所表示的转动抖动的角速度传感器108p和108y。照相机101还包括用于使用与角速度传感器108p和108y不同的方式来分别检测箭头109pa和109ya所示的平移抖动的加速度传感器109p和109y。照相机101还包括振动校正单元110，其中该振动校正单元110用于沿着箭头110p和110y的方向自由驱动抖动补偿透镜111从而对转动抖动和平移抖动这两者进行补偿。注意，角速度传感器108p和108y以及加速度传感器109p和109y的输出被输入至照相机CPU 106中。随后，驱动单元112基于这些输出对抖动进行补偿。
注意，在该第一实施例中，基于计算出的补偿量沿着与光轴垂直的平面移动抖动补偿透镜111的所谓的“光学图像稳定”用于对抖动进行补偿。然而，抖动补偿方法不限于光学图像稳定，并且代替地可以使用如下的方法：通过沿着与光轴垂直的平面移动图像传感器来实现稳定的方法；采用通过从图像传感器输出的各帧中裁切图像并改变裁切位置来减少抖动影响的电子图像稳定的方法；等等。还可以按照相互组合的方式来使用这些方法。换句话说，任意这类方法均可适用于本发明，只要该方法能够基于计算出的补偿量来减轻所拍摄图像的模糊或从所拍摄图像消除模糊即可。
图3是示出根据第一实施例的图像稳定设备的框图。图3仅示出用于照相机的垂直方向(即，俯仰方向或图2的箭头103p和104p所示的方向)上所发生的抖动的结构。然而，对于照相机的水平方向(即，横摆方向或图1的箭头103y和104y所示的方向)上所发生的抖动，也设置了同样的结构。由于这些结构基本相同，因此在图中仅示出用于俯仰方向的结构，并将基于此给出以下说明。
首先，将使用图3说明用于求出转动抖动量的过程。从角速度传感器108p将角速度信号输入至CPU 106。角速度信号被输入至HPF积分滤波器301，并且在DC成分已被高通滤波器(HPF)截止之后，对由此得到的信号进行积分并转换为角度信号。这里，由于手抖动的频带通常在1Hz~10Hz之间，因此HPF具有以下的一阶HPF特性，其中该一阶HPF特性仅使远低于手抖动的频带的例如0.1Hz以下的频率成分截止。
将HPF积分滤波器301的输出输入至灵敏度调整单元303。灵敏度调整单元303根据基于变焦和调焦信息302所求出的倍率和焦距，来放大HPF积分滤波器301的输出，结果得到转动抖动补偿目标值(转动抖动校正量)。由于与照相机像面的抖动量和补偿透镜111的移动量之比相对应的抖动补偿灵敏度因诸如透镜的调焦和变焦等的光学信息的变化而改变，因此设置了灵敏度调整单元303。
接下来，将说明用于求出平移抖动量的过程。来自角速度传感器108p的角速度信号被输入至前述的HPF积分滤波器301，并且也被输入至HPF积分滤波器309；在DC成分已被HPF截止之后，对由此得到的信号进行积分并转换成角度信号。将HPF积分滤波器309的输出输入至增益调整单元310。增益调整单元310和HPF积分滤波器309对要经过平移抖动补偿的频带内的增益和相位特性进行调整。将增益调整单元310的输出输入至输出校正单元311。
在正执行上述处理的同时，将来自角速度传感器108p的角速度信号输入至HPF相位调整单元(HPF相位调整滤波器)304，其中在该HPF相位调整单元304中，使叠加到角速度传感器108p的输出上的DC成分截止并且对由此得到的信号执行相位调整。这里所采用的截止频率与稍后所述的HPF积分滤波器305的HPF截止频率一致，并且对该截止频率进行调整以使得频率特性相匹配。角速度传感器带通滤波器(BPF)单元306从HPF相位调整单元304的输出中仅提取预定带宽的频率成分。
同时，将加速度传感器109p的输出输入至CPU 106的HPF积分滤波器305，并且在该输出的DC成分已被HPF截止之后，对由此得到的信号进行积分并转换成速度信号。如上所述，此时的HPF截止频率是根据HPF相位调整单元304的HPF频率特性所设置的。加速度传感器带通滤波器(BPF)单元307从HPF积分滤波器305的输出中仅提取预定带宽的频率成分。除加速度传感器109p之外，还可以通过与角速度传感器108p不同的方式来检测振动。具体地，可以例如根据因施加到振动校正单元110的外力所引起的速度或根据运动矢量输出来检测振动。
来自角速度传感器BPF单元306和加速度传感器BPF单元307的输出被输入至比较器308中，其中在该比较器308中，对用于校正增益调整单元310的输出的校正量(校正系数)进行计算并将计算出的校正量输出到输出校正单元311。后面将说明用于通过比较器308来计算校正量的方法。
输出校正单元311不仅接收来自比较器308的校正量(校正系数)，还接收变焦和调焦信息302，并基于变焦和调焦信息302来计算倍率。然后，基于所获得的倍率和来自比较器308的校正量来校正增益调整单元310的输出，并获得平移抖动校正目标值(平移抖动校正量)。
聚焦区域检测单元313检测被摄体的聚焦区域。之后，校正系数判断条件单元314根据聚焦区域来确定要在放大器315中与平移抖动校正量相乘的校正增益K。后面将详细说明由聚焦区域检测单元313和校正系数判断条件单元314所进行的增益确定。
然后，在放大器315中，将输出校正单元311所获得的平移抖动校正量乘以校正增益K。接着，在加法单元312中，将乘积与转动抖动校正量进行求和(合成)，并将求和得到的值(合成值)作为最终校正量输出到驱动单元112。驱动单元112基于求和得到的值来驱动振动校正单元110，并且对由于转动抖动和平移抖动这两者所引起的图像模糊进行校正。
接下来，将说明从比较器308输出的校正值、转动抖动校正量和平移抖动校正量。
图4是示出作用于照相机101上的转动抖动103p和平移抖动104p的图。这里，将照相机101的拍摄镜头中的光学摄像系统的主点位置处的平移抖动104p的抖动量取为Y，而将转动抖动103p的抖动角度取为θ。然后，确定转动中心O，并且在将作为从转动中心O到加速度传感器109p的距离的转动半径取为L的情况下，抖动量Y、抖动角度θ和转动半径L之间的关系可以通过以下的公式(1)来表示。
Y=Lθ        (1)
注意，在公式(1)中，可以通过对加速度传感器109p的输出进行二阶积分来求出抖动量Y，并且可以通过对角速度传感器108p的输出进行一阶积分来求出抖动角度θ。同时，可以通过以下的公式(2)来表示通过对加速度传感器109p的输出进行一阶积分所求出的速度V、根据角速度传感器108p的输出所获得的角速度ω、以及转动半径L之间的关系。
V=Lω        (2)
另外，可以通过以下的公式(3)来表示根据加速度传感器109p的输出所获得的加速度A、通过对角速度传感器108p的输出进行一阶微分所求出的角加速度ωa、以及转动半径L之间的关系。
A=Lωa       (3)
可以通过前述公式(1)~(3)中的任一个来求出转动半径L。
另一方面，可以使用光学摄像系统的主点位置处的平移抖动的抖动量Y、光学摄像系统的抖动角度θ、以及光学摄像系统的焦距f和倍率β，通过以下的公式(4)来表示摄像面中出现的抖动δ。
δ=(1+β)fθ+βY    (4)
这里，作为公式(4)右侧的第一项的焦距f可以根据光学摄像系统的变焦和调焦信息302来求出。另外，倍率β表示形成于图像传感器107上的被摄体图像的大小相对于被摄体的实际大小的比率，并且也可以根据光学摄像系统的变焦和调焦信息302来求出。另外，抖动角度θ可以根据对角速度传感器108p的输出的积分结果来求出。因此，可以根据这些信息，如参考图3所述来求出转动抖动校正值。
右侧第二项可以根据作为对来自加速度传感器109p的输出的二阶积分的平移抖动的抖动量Y以及倍率β来求出，因此可以根据这些信息来求出平移抖动补偿目标值。
然而，在该第一实施例中，使用公式(1)和(4)，对由以下公式(5)所表示的抖动δ进行抖动补偿。
δ=(1+β)fθ+βLθ    (5)
换句话说，针对平移抖动，不使用从加速度传感器109p直接求出的抖动量Y。代替地，首先，根据公式(1)、公式(2)或公式(3)来求出转动半径L，并且输出校正单元311使用转动半径L和倍率β来对抖动角度θ进行校正，其中倍率β是对角速度传感器108p的输出的积分结果且是根据变焦和调焦信息302所获得的。
比较器308基于角速度传感器BPF单元306和加速度传感器BPF单元307的输出，通过利用公式(2)求解L以得到公式(6)，来计算转动半径L(校正量)。
L=V/ω        (6)
可以根据(例如，角速度传感器BPF单元306和加速度传感器BPF单元307的截止频率是5Hz的情况下设为约200ms的)预定时间内的速度V和角速度ω的最大振幅峰值之间的比来计算转动半径L。另外，每当分别计算出速度V和角速度ω时，可以对转动半径L(校正量)进行更新。此时，可以通过按时间序列对速度V和角速度ω进行平均化以及使用低通滤波器(LPF)使高频成分截止等处理，来计算已去除了计算转动半径时所出现的高频噪声成分的转动半径。
接着，图5A和图5B示出拍摄运动图像时的近距拍摄条件。图5A示出主被摄体401相对于画面(整个图像)较大或者换句话说聚焦区域较大的例子。通常，应当对照相机抖动所引起的主被摄体的图像模糊和照相机抖动所引起的背景的图像模糊这两者进行振动校正。然而，对主被摄体401进行振动校正所需的控制量不同于对主被摄体之外的背景402进行振动校正所需的控制量。根据公式(5)可以看出，控制量不同的原因在于：摄像面上的图像模糊的量根据被摄体的倍率而有所不同。在图5A的情况下，主被摄体占画面的比例较大，因此即使在对主被摄体401进行适当的振动校正的情况下，背景402的图像模糊也将不太明显。
另一方面，如图5B所示，在主被摄体401相对于画面较小或者换句话说聚焦区域较小的情况下，即使对主被摄体401进行适当的振动校正，背景402的图像模糊也可能变得明显。例如，在相对于主被摄体的被摄体距离较短约为10cm并且相对于背景的被摄体距离较长约为1m的情况下，主被摄体的倍率非常高，并且背景的倍率非常低。因此，如果适当地控制主被摄体的图像模糊，则背景将被过校正，这导致得到了背景模糊的拍摄图像。在这种情况下，特别地，在公式(5)的第二项所表示的平移抖动量中出现较大的差异。因此，在如图5B所示主被摄体401的聚焦区域较小的情况下，通过抑制平移抖动校正量，获得了较佳的图像。
接下来，将说明用于确定要在放大器315中与平移抖动校正量相乘的校正增益K的方法。图6是示出聚焦区域检测单元313在运动图像记录期间对主被摄体的聚焦区域进行检测的方法的说明图。将运动图像的帧601分割成n×m，然后，针对作为分割结果所获得的各分割区域获得对比度AF的平均值，由此确定焦点平均值。接着，在整个框内，在对比度AF的平均值最高的分割区域603和对比度AF的平均值最低的分割区域604之间获得对比度AF的平均值的差，并且将由此得到的值定义为检测主被摄体用的AF评价值的阈值。
图7是示出基于AF评价值的聚焦判断的说明图并且示出对比度AF评价值701与被摄体距离的关系。如图7所示，在特定的被摄体距离处存在被摄体的情况下，AF评价值701较高。因此，在预定阈值702和AF评价值701之间进行比较。如果AF评价值701大于或等于阈值702，则判断为分割区域处于聚焦。如果AF评价值701小于阈值702，则判断为分割区域并未聚焦。针对图6所示的各分割区域执行该处理，然后计算已被判断为聚焦的分割区域相对于整个画面的比例。
图8示出聚焦区域的比例和校正增益K之间的关系的例子。校正系数判断条件单元314基于该关系来确定校正增益K。在第一实施例中，根据主被摄体的聚焦区域的比例来设置阈值802和803，并且确定要与相应的平移抖动校正量相乘的各校正增益K。在以上说明中，设置两个阈值来确定校正增益K，但也可以设置更多的阈值。可选地，可以仅设置一个阈值。在主被摄体的聚焦区域的比例小于阈值802的区域内，或者换句话说，在主被摄体的聚焦区域较小(例如，小于30%)的情况下，如果对主被摄体进行振动校正，则主被摄体和背景之间的振动校正的差别将较为明显。为解决该问题，将平移抖动校正增益K设置为接近于0的值K1(例如，约0.3倍程度)，从而抑制平移抖动校正。
在主被摄体的聚焦区域的比例不小于阈值802且小于阈值803的区域内，或者换句话说，在主被摄体的聚焦区域的比例处于中间范围内(例如，不小于30%且小于70%)的情况下，由于主被摄体和背景在帧中大致具有相同的比例，因此将校正增益K设置为例如约为0.6倍程度的K2。
在主被摄体的聚焦区域的比例不小于阈值803的情况下，由于主被摄体的聚焦区域较大(例如，不小于80%)，即主被摄体占画面的比例较大，因此即使对主被摄体积极地进行平移抖动校正，也基本无需在意主被摄体和背景之间的振动校正的差别。因此，为了对主被摄体积极地进行平移抖动校正，将校正增益K设置为例如约为1倍程度的K3。
接下来将参考图9A和9B所示的流程来说明根据第一实施例的整体稳定控制操作。该处理在照相机的主电源被接通时开始，并且以固定的采样周期来执行。
首先，在步骤S101中，检测稳定SW的状态。如果稳定SW接通(on)，则过程进入步骤S102。另一方面，如果稳定SW断开(off)，则过程进入步骤S117，其中在步骤S117中，振动校正透镜的操作停止并且稳定控制例程结束。然后，图像稳定设备等待下一个采样周期。在步骤S102中，输入加速度传感器109p的输出和角速度传感器108p的输出。
在步骤S103中，判断是否处于振动校正可用状态。如果判断为处于振动校正可用状态，则过程进入步骤S104。否则，过程进入步骤S117。更具体地，在步骤S103中，判断是否已开启电源以及来自加速度传感器109p和角速度传感器108p的输出是否稳定。在这些输出变为稳定之前，判断为并未处于振动校正可用状态。在这些输出变为稳定之后，判断为处于振动校正可用状态。这防止了紧挨在开始电源供给之后输出值不稳定的状态下的稳定性能劣化。
在步骤S104中，通过参考图3所述的方法来计算转动抖动量。在步骤S105中，计算平移抖动量。接着，在步骤S106中，获得变焦透镜位置和调焦透镜位置信息。
在步骤S107中，判断是否正在拍摄运动图像。如果判断为正在拍摄运动图像，则过程进入步骤S108。在步骤S108中，获得AF评价值。在步骤S109中，基于AF评价值来计算主被摄体的聚焦区域。在步骤S110中，根据所计算出的聚焦区域来计算运动图像拍摄用的转动抖动校正系数和平移抖动校正系数，并且过程进入步骤S113。根据公式(5)右侧的第一项，通过焦距f和倍率β将转动抖动校正系数确定为(1+β)f。另外，根据公式(5)右侧的第二项，通过倍率β和转动半径L将平移抖动校正系数确定为βL。另外，在第一实施例中，如后面所述，通过将平移抖动校正量乘以校正增益K并将乘积与转动抖动校正量进行合成，来获得最终的振动校正量。因此，校正增益K也在该阶段进行确定。
另一方面，如果在步骤S107中判断为没有拍摄运动图像，则在步骤S111中，判断为正在拍摄静止图像。在步骤S 112中，计算静止图像拍摄用的转动抖动校正系数和平移抖动校正系数。同样在步骤S112中，如步骤S110那样，如以上给出的公式(5)所示，通过焦距f和倍率β来确定转动抖动校正系数，并且通过倍率β和转动半径L将平移抖动校正系数确定为βL。然而，在静止图像拍摄模式中，通过SW2的按下来进行静止图像拍摄用的稳定，因此将紧挨在静止图像拍摄之前的倍率β用作计算转动抖动校正系数和平移抖动校正系数时所使用的倍率β。针对运动图像所计算出的稳定控制用的倍率β相对于实际倍率可能存在延迟，或者可能为了防止过控制而将稳定控制用的倍率β设置为较小值。然而，在静止图像拍摄中，在AF操作完成之后进行拍摄，因而最好是将根据变焦透镜位置和调焦透镜位置信息所获得的倍率持续地用作倍率β。因此，在SW2被按下之后，持续地使用完成AF操作之后并且紧挨在拍摄之前的倍率β来计算转动抖动校正系数和平移抖动校正系数，由此可以进行对于静止图像拍摄而言最佳的稳定。
接着，在步骤S113中，根据步骤S110或S112中所获得的转动抖动校正系数，基于公式(5)右侧的第一项来计算转动抖动校正量，并且过程进入步骤S114。在步骤S114中，根据步骤S110或S112中所获得的平移抖动校正系数，基于公式(5)右侧的第二项来计算平移抖动校正量，并且过程进入步骤S115。
在步骤S115中，通过使用校正增益K来对振动校正量进行合成，或者换句话说，对转动抖动校正量和平移抖动校正量进行求和。在步骤S116中，基于所确定的振动校正量来驱动振动校正透镜。稳定控制例程结束，并且图像稳定设备等待下一个采样周期。
如上所述，根据第一实施例，在运动图像拍摄期间，根据主被摄体的聚焦区域，通过将平移抖动校正量乘以适当的增益来进行校正，由此可以以良好的均衡性来校正主被摄体和背景。
前面已经说明了基于聚焦区域的比例、使用阈值802和803来设置校正增益K的例子，但本发明不局限于此，并且如图8的标记801所示，校正增益K可以是相对于聚焦区域的比例而连续的值。
第二实施例
接下来将说明本发明的第二实施例。第二实施例在以下几点不同于第一实施例。
在第一实施例中，根据主被摄体的聚焦区域，通过将平移抖动校正量乘以校正增益K来对校正量进行调整。在第二实施例中，不是在计算出平移抖动校正量之后进行使用校正增益K的相乘，而是通过如下操作来对平移抖动校正量进行调整：根据主被摄体的聚焦区域、基于变焦和被摄体距离信息来计算倍率，并将该倍率乘以校正增益K。另外，在第一实施例中，仅将平移抖动校正量乘以校正增益，而在第二实施例中，还通过将转动抖动侧的倍率乘以校正增益来对转动抖动校正量进行调整。
因此，通过公式(7)来定义将倍率与增益系数相乘的摄像面的振动量。
δ=(1+Kaβ)fθ+KbβY    (7)
图10示出根据第二实施例的稳定系统。聚焦区域检测单元313对主被摄体的聚焦区域进行计算，并且将校正系数判断条件单元314所设置的校正增益Ka设置在灵敏度调整单元303中。另外，将校正系数判断条件单元314所设置的校正增益Kb设置在输出校正单元311中。
如第一实施例参考图8所述，可以以与校正增益K相同的方式来获得校正增益Ka和Kb。然而，作为图8所示的K1~K3，Ka和Kb可以设置为相同值或者也可以设置为不同值。
如上所述，根据第二实施例，可以通过将倍率β乘以校正增益来改变转动抖动校正量和平移抖动校正量，因此可以对主被摄体和背景适当地进行振动校正。
上述第二实施例是以还将转动抖动校正系数与校正增益Ka相乘为例进行的说明，但也可以仅将平移抖动校正系数乘以校正增益Kb。
第二实施例的变形例
第二实施例是以将校正系数判断条件单元314所设置的校正增益Ka和Kb设置在灵敏度调整单元303和输出校正单元311中为例进行的说明。在该变形例中，如图11所示，将校正系数判断条件单元314所设置的校正增益Ka和Kb设置在转动抖动校正放大器901和平移抖动校正放大器902中。以这种方式，可以获得与第二实施例的效果相同的效果。
第三实施例
接下来将说明本发明的第三实施例。第三实施例在以下几点不同于第一实施例和第二实施例。
在第一实施例中，根据主被摄体的聚焦区域，通过将平移抖动校正量乘以校正增益K来进行调整；以及在第二实施例中，根据主被摄体的聚焦区域，通过针对倍率设置校正增益Ka和Kb来调整转动抖动校正量和平移抖动校正量。在第三实施例中，不是仅根据聚焦区域而是根据聚焦区域和倍率信息来确定校正增益K。
图12是示出根据聚焦区域和倍率的校正增益的图。附图标记1001表示在倍率较高(例如，不小于0.5倍)的情况下根据聚焦区域的校正增益特性，附图标记1002表示在倍率处于中间(例如，0.1倍)的情况下根据聚焦区域的校正增益特性，并且附图标记1003表示在倍率较低(例如，不大于0.01倍)的情况下根据聚焦区域的校正增益特性。
如果聚焦区域较大，则与倍率的值无关地，可以将校正增益K设置为大约1倍程度并且可以对主被摄体积极地进行振动校正。这是因为：由于在聚焦区域较大时，主被摄体占画面的比例较大，并且由此在对主被摄体适当地进行振动校正的情况下背景的图像模糊也将不太明显，因此，即使对主被摄体积极地进行振动校正也不会产生问题。然而，在聚焦区域较小并且主被摄体和背景之间的图像模糊具有较大的差别的情况下，如果对主被摄体进行适当的控制，则背景的图像模糊将会较大。换句话说，在主被摄体的倍率较高而背景的倍率较低的情况下，主被摄体和背景之间的图像模糊将具有非常大的差别，这使得图像模糊变得明显。与之相对，在主被摄体的倍率较低并且背景的倍率同样较低的情况下，主被摄体和背景之间的图像模糊没有太大差别，这使得图像模糊不太明显。
因此，在聚焦区域较小的情况下，校正增益随着主被摄体的倍率的变高而被设置得较小，由此能够防止由于背景的过校正而引起的图像模糊。另外，在主被摄体的倍率较低的情况下，将校正增益设置为不像倍率较高时的校正增益那样小的值，从而可以对被摄体和背景适当地进行稳定控制。
如上所述，根据第三实施例，根据运动图像拍摄期间的主被摄体的倍率，将倍率乘以校正增益，由此以良好的均衡性来校正主被摄体和背景。
本发明的应用并不局限于数字单镜头反光照相机及其可更换镜头以及数字紧凑型照相机用的稳定控制设备，并且本发明还可应用于利用数字摄像机的图像拍摄以及安装在监视照相机、网络照相机和移动电话等中的摄像设备。
以上给出的第一实施例~第三实施例已经说明了基于角速度传感器108p(在横摆方向上为108y)和加速度传感器109p(在横摆方向上为109y)的输出来确定平移抖动校正量的例子。然而，用于获得平移抖动校正量的方法不局限于此，并且还可以例如使用诸如以下方法等的其它方法：仅根据来自加速度传感器的输出进行确定的方法；根据由于施加到振动校正单元110的外力所引起的速度进行确定的方法；以及根据运动矢量输出进行确定的方法。同样在这种情况下，如第一实施例~第三实施例所述，可以至少基于主被摄体相对于整个画面的大小来改变要与平移抖动校正量相乘的增益。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，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。

Claims (12)

1.一种图像稳定设备，包括：
振动校正单元，用于校正由于振动所引起的图像模糊；
第一振动检测单元，用于检测振动的角速度；
第一计算单元，用于基于来自所述第一振动检测单元的输出来计算转动抖动校正量；
第二振动检测单元，用于通过使用与所述第一振动检测单元的方法不同的方法来检测振动；
第二计算单元，用于根据来自所述第一振动检测单元和所述第二振动检测单元的输出来计算校正值，并且基于所述校正值和所述第一振动检测单元的输出来计算平移抖动校正量；
驱动单元，用于基于所述转动抖动校正量和所述平移抖动校正量至少之一来驱动所述振动校正单元；以及
改变单元，用于在主被摄体占整个画面的比例较小的情况下，以使所述平移抖动校正量小于所述主被摄体所占比例较大时的平移抖动校正量的方式来改变所述平移抖动校正量。
2.根据权利要求1所述的图像稳定设备，其中，还包括焦点检测单元，所述焦点检测单元用于通过聚焦操作来确定所述主被摄体。
3.根据权利要求1所述的图像稳定设备，其中，所述改变单元还根据倍率来改变所述平移抖动校正量，并且在所述倍率较高的情况下，以使所述平移抖动校正量小于所述倍率较低时的平移抖动校正量的方式来改变所述平移抖动校正量。
4.根据权利要求1所述的图像稳定设备，其中，还包括第二改变单元，所述第二改变单元用于在所述主被摄体占整个画面的比例较小的情况下，以使所述转动抖动校正量小于所述主被摄体所占比例较大时的转动抖动校正量的方式来改变所述转动抖动校正量。
5.根据权利要求4所述的图像稳定设备，其中，所述改变单元还根据倍率来改变所述平移抖动校正量，并且在所述倍率较高的情况下，以使所述平移抖动校正量小于所述倍率较低时的平移抖动校正量的方式来改变所述平移抖动校正量。
6.一种光学设备，其包括根据权利要求1所述的图像稳定设备。
7.一种摄像设备，其包括根据权利要求1所述的图像稳定设备。
8.一种图像稳定设备的控制方法，所述图像稳定设备包括用于校正由于振动所引起的图像模糊的振动校正单元，所述控制方法包括以下步骤：
利用第一振动检测单元来检测振动的角速度；
基于来自所述第一振动检测单元的输出来计算转动抖动校正量；
通过使用与所述第一振动检测单元的方法不同的方法，利用第二振动检测单元来检测振动；
根据所述第一振动检测单元的输出和所述第二振动检测单元的输出来计算校正值，并且基于所述校正值和所述第一振动检测单元的输出来计算平移抖动校正量；
基于所述转动抖动校正量和所述平移抖动校正量至少之一来驱动所述振动校正单元；以及
在主被摄体占整个画面的比例较小的情况下，以使所述平移抖动校正量小于所述主被摄体所占比例较大时的平移抖动校正量的方式来改变所述平移抖动校正量。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，还包括以下步骤：通过聚焦操作来确定所述主被摄体。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其中，还包括以下步骤：
根据倍率来改变所述平移抖动校正量，并且在所述倍率较高的情况下，以使所述平移抖动校正量小于所述倍率较低时的平移抖动校正量的方式来改变所述平移抖动校正量。
11.根据权利要求8所述的控制方法，其中，还包括以下步骤：
在所述主被摄体占整个画面的比例较小的情况下，以使所述转动抖动校正量小于所述主被摄体所占比例较大时的转动抖动校正量的方式来改变所述转动抖动校正量。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，还包括以下步骤：
根据倍率来改变所述平移抖动校正量，并且在所述倍率较高的情况下，以使所述平移抖动校正量小于所述倍率较低时的平移抖动校正量的方式来改变所述平移抖动校正量。
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