CN104580880B

CN104580880B - 摄像设备和控制方法

Info

Publication number: CN104580880B
Application number: CN201410531735.7A
Authority: CN
Inventors: 竹内谦司
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2018-02-16
Anticipated expiration: 2034-10-10
Also published as: JP6242145B2; JP2015075697A; US9426371B2; CN104580880A; US20150103194A1

Abstract

本发明提供一种摄像设备和控制方法。摄像设备包括：抖动检测单元，用于检测所述摄像设备的抖动；以及第一光学校正单元和第二光学校正单元，用于通过使用从所述抖动检测单元输出的抖动信号来光学校正图像抖动，其中，基于从所述抖动信号所提取的比预定频率成分低的频率成分，使用所述第一光学校正单元来光学校正图像抖动，以及基于从所述抖动信号所提取的比所述预定频率成分高的频率成分，使用所述第二光学校正单元来光学校正图像抖动。

Description

摄像设备和控制方法

技术领域

本发明涉及一种摄像设备及其控制方法。

背景技术

在通过诸如数字照相机等的摄像设备拍摄图像时，由于用户保持照相机主体的手的抖动(发生手抖动)，可能导致被摄体图像的抖动(图像抖动)。已提出了一种包含用于校正图像抖动的图像抖动校正单元的摄像设备。

作为图像抖动校正单元的传统校正处理，使用光学图像抖动校正处理和电子图像抖动校正处理。光学图像抖动校正处理利用角速度传感器等检测施加于照相机主体的振动。设置在摄像光学系统中的防抖动透镜根据该检测的结果而移动。由此通过改变摄像光学系统的光轴的方向，移动成像于摄像元件的光接收面的图像来校正图像抖动。另外，电子图像抖动校正处理是用于通过对拍摄图像进行图像处理来人工校正图像抖动的处理。

基于传统图像抖动校正单元的图像抖动校正的性能可能会受到例如拍摄状态的差异或者拍摄者手抖动的特性的差异等的一些差异的影响。拍摄者手抖动的特性的差异可能是由特定拍摄者的大的手抖动所导致的频带的差异。另外，考虑拍摄状态的差异是例如在骑行的同时进行拍摄时的状态以及在行走的同时进行拍摄时的状态等。在这类状态下，由于图像抖动量大，因而需要能够通过图像抖动校正单元来校正图像抖动的较大的图像抖动校正量。然而，为了增大图像抖动校正量，图像抖动校正单元的大小可能增大。

日本特开2009-258389公开了一种图像抖动校正装置，其中，该图像抖动校正装置包括用于保持第一校正构件的第一可移动镜筒和用于保持第二校正构件的第二可移动镜筒、以及第一可移动镜筒和第二可移动镜筒之间的固定构件。

日本特开2009-258389公开一种用于相反地驱动第一校正构件和第二校正构件以利用小的驱动行程来获得大的校正角度的图像抖动校正装置。然而，对于这样的图像抖动校正装置，在仅扩大校正角度时，由于拍摄者手抖动的特性的差异或者拍摄状态的差异等，图像抖动校正的性能降低。

发明内容

本发明提供一种用于防止由于拍摄者手抖动的特性的差异或者拍摄状态的差异所导致的图像抖动校正性能的下降的摄像设备。

根据本发明的实施例，一种摄像设备，其包括：抖动检测单元，用于检测所述摄像设备的抖动；以及第一光学校正单元和第二光学校正单元，用于通过使用从所述抖动检测单元输出的抖动信号来光学校正图像抖动，其特征在于，基于从所述抖动信号所提取的比预定频率成分低的频率成分，使用所述第一光学校正单元来光学校正图像抖动，以及基于从所述抖动信号所提取的比所述预定频率成分高的频率成分，使用所述第二光学校正单元来光学校正图像抖动。

根据本发明的实施例，一种摄像设备，其包括：抖动检测单元，用于检测所述摄像设备的抖动；以及第一光学校正单元和第二光学校正单元，用于通过使用从所述抖动检测单元输出的抖动信号来光学校正图像抖动，其特征在于，基于从所述抖动信号所提取的比预定频率成分低的频率成分，使用所述第一光学校正单元来光学校正图像抖动，以及基于从所述抖动信号所提取的、从所述抖动信号减去了所述低的频率成分所得到的信号，使用所述第二光学校正单元来光学校正图像抖动。

根据本发明的实施例，一种摄像设备的控制方法，其包括以下步骤：检测步骤，用于检测所述摄像设备的抖动；以及第一光学校正步骤和第二光学校正步骤，用于通过使用在所述检测步骤中输出的抖动信号来光学校正图像抖动，其特征在于，在所述第一光学校正步骤中，基于从所述抖动信号所提取的比预定频率成分低的频率成分来光学校正图像抖动，以及在所述第二光学校正步骤中，基于从所述抖动信号所提取的比所述预定频率成分高的频率成分来光学校正图像抖动。

根据本发明的实施例，一种摄像设备的控制方法，其包括以下步骤：检测步骤，用于检测所述摄像设备的抖动；以及第一光学校正步骤和第二光学校正步骤，用于通过使用在所述检测步骤中输出的抖动信号来光学校正图像抖动，其特征在于，在所述第一光学校正步骤中，基于从所述抖动信号所提取的比预定频率成分低的频率成分来光学校正图像抖动，以及在所述第二光学校正步骤中，基于从所述抖动信号所提取的、从所述抖动信号减去了所述低的频率成分所得到的信号，来光学校正图像抖动。

通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其他特征将显而易见。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的摄像设备的示例性结构。

图2示出根据本发明实施例的图像抖动校正装置的结构。

图3是第一防抖动透镜驱动单元的立体图的例子。

图4示出第一防抖动透镜驱动单元和第二防抖动透镜驱动单元的位置关系。

图5示出用于校正抖动信号的机构。

图6是示出防抖动透镜的目标位置计算处理的流程图。

图7示出用于第一校正单元和第二校正单元的驱动条件。

图8A和8B示出传统图像抖动校正装置的防抖动性能和根据本发明实施例的图像抖动校正装置的防抖动性能。

具体实施方式

图1示出根据本发明实施例的摄像设备的示例性结构。图1所示的摄像设备是数字静态照相机。另外，根据本实施例的摄像设备可以具有运动图像拍摄功能。

图1所示的摄像设备包括变焦单元101～控制单元119。变焦单元101是构成摄像光学系统的、具有可变倍率的摄像镜头的一部分。变焦单元101包括用于改变摄像镜头的倍率的变焦透镜。变焦驱动单元102根据控制单元119的控制，控制变焦单元101的驱动。第一防抖动透镜103是用于校正图像抖动的校正构件。第一防抖动透镜103被配置成可以在与摄像镜头的光轴垂直的方向上移动。第一防抖动透镜驱动单元104控制第一防抖动透镜103的驱动。第二防抖动透镜113具有与第一防抖动透镜相同的结构。第二防抖动透镜驱动单元114同样控制第二防抖动透镜113的驱动。

光圈快门单元105是具有光圈功能的机械快门。光圈快门驱动单元106根据控制单元119的控制，驱动光圈快门单元105。调焦透镜107是摄像镜头的一部分，并且被配置成能够根据摄像镜头的光轴改变调焦透镜107的位置。焦点驱动单元108根据控制单元119的控制，驱动调焦透镜107。

摄像单元109通过使用诸如CCD图像传感器和CMOS图像传感器等的摄像元件，以像素为单位将摄像镜头的光学图像转换成电信号。CCD表示电荷耦合装置。CMOS表示互补金属氧化物半导体。摄像信号处理单元110进行AD转换、相关双采样、γ校正、白平衡校正和颜色插值处理等，以将从摄像单元109输出的光学图像转换成视频信号。视频信号处理单元111根据用途，处理从摄像信号处理单元110输出的视频信号。更具体地，视频信号处理单元111生成用于显示的视频，并且进行用于记录等的编码处理和数据文件化。

显示单元112在需要时基于视频信号处理单元111输出的、用于显示的视频信号来显示图像。电源单元115根据用途向整个摄像设备供应电源。外部输入输出端子单元116在其与外部装置之间输入和输出通信信号和视频信号。操作单元117包括用于通过用户向摄像设备提供指示的按钮或者开关等。存储单元118存储诸如视频信息等的各种数据。例如，包括例如CPU、ROM和RAM的控制单元119将存储在ROM中的控制程序展开至RAM以在CPU中进行该指示来控制摄像设备的各单元，并且获得包括如下所述的各种操作的摄像设备的操作。CPU表示中央处理单元。ROM表示只读存储器。RAM表示随机存取存储器。

操作单元117包括被配置成根据按压量依次接通第一开关(SW1)和第二开关(SW2)的释放按钮。当半按下释放按钮时，接通释放开关SW1，并且当完全按下释放按钮时，接通释放开关SW2。当接通释放开关SW1时，控制单元119基于视频信号处理单元111输出给显示单元112的用于显示的视频信号，计算AE评价值。然后，控制单元119基于AE评价值来控制焦点驱动单元108以自动检测焦点。

另外，控制单元119基于与视频信号的亮度有关的信息和预定程序图，进行AE处理以确定光圈值和快门速度来获得适当曝光量。当接通释放开关SW2时，控制单元119以所确定的光圈和快门速度进行拍摄，并且控制各处理单元以将从摄像单元109所获得的图像数据存储至存储单元118。

操作单元117还包括能够选择抖动校正(防抖动)模式的防抖动开关。当通过防抖动开关选择抖动校正模式时，控制单元119指示第一防抖动透镜驱动单元104和第二防抖动透镜驱动单元114进行防抖动操作。被指示的第一防抖动透镜驱动单元104和第二防抖动透镜驱动单元114进行防抖动操作，直到发出“防抖动关闭”的指示为止。另外，操作单元117包括能够选择静止图像拍摄模式或者运动图像拍摄模式的拍摄模式选择开关。控制单元119可以根据通过拍摄模式选择开关的操作对拍摄模式的选择，改变第一防抖动透镜驱动单元104和第二防抖动透镜驱动单元114的操作条件。根据本实施例的图像抖动校正装置包括第一防抖动透镜驱动单元104和第二防抖动透镜驱动单元114。

另外，操作单元117包括用于选择播放模式的播放模式选择开关。当通过操作播放模式选择开关来选择播放模式时，控制单元119停止防抖动操作。另外，操作单元117包括用于指示改变变焦倍率的倍率改变开关。当通过操作倍率改变开关进行用于改变变焦倍率的指示时，经由控制单元119接收到该指示的变焦驱动单元102驱动变焦单元101以将变焦单元101移动至所指示的变焦位置。

图2示出根据本发明实施例的图像抖动校正装置的结构。

第一振动传感器201是例如角速度传感器，并且检测自然姿势(图像的方向与水平方向几乎相一致的姿势)下与摄像设备垂直的方向(俯仰方向)上的振动。第二振动传感器202是例如角速度传感器，并且检测自然姿势下与摄像设备平行的方向(横摆方向)上的振动。第一防抖动控制单元203输出防抖动透镜的在俯仰方向上的校正位置控制信号以控制对防抖动透镜的驱动。第二防抖动控制单元204输出防抖动透镜的在横摆方向上的校正位置控制信号以控制对防抖动透镜的驱动。

第一透镜位置控制单元205根据来自第一防抖动控制单元203的俯仰方向上的校正位置控制信号以及来自第一霍尔元件209的防抖动透镜的在俯仰方向上的位置信息，进行反馈控制。由此，第一透镜位置控制单元205驱动例如作为致动器的第一驱动单元207。另外，第二透镜位置控制单元206基于来自第二防抖动控制单元204的横摆方向上的校正位置控制信号以及来自第二霍尔元件210的防抖动透镜的在横摆方向上的位置信息，进行反馈控制。由此，第二透镜位置控制单元206驱动例如作为致动器的第二驱动单元208。

接着说明通过第一防抖动透镜驱动单元104对第一防抖动透镜103的驱动控制操作。

将表示摄像设备的在俯仰方向上的抖动的抖动信号(角速度信号)从第一振动传感器201提供至第一防抖动控制单元203。另外，将表示横摆方向上的抖动的抖动信号(角速度信号)从第二振动传感器202提供至第二防抖动控制单元204。

第一防抖动控制单元203基于所提供的抖动信号生成用于在俯仰方向上驱动防抖动透镜103的校正位置控制信号，以将校正位置控制信号输出给第一透镜位置控制单元205。另外，第二防抖动控制单元204生成用于在横摆方向上驱动防抖动透镜103的校正位置控制信号，以将校正位置控制信号输出给第二透镜位置控制单元206。

第一霍尔元件209输出具有与设置在第一防抖动透镜103中的磁体的磁场强度相对应的电压的信号，作为第一防抖动透镜103的在俯仰方向上的位置信息。第二霍尔元件210输出具有与设置在第一防抖动透镜103中的磁体的磁场强度相对应的电压的信号，作为第一防抖动透镜103的在横摆方向上的位置信息。将该位置信息提供给第一透镜位置控制单元205和第二透镜位置控制单元206。

第一透镜位置控制单元205在驱动第一驱动单元207时控制该反馈，从而使得来自第一霍尔元件209的信号值收敛于来自第一防抖动控制单元203的校正位置控制信号值。另外，第二透镜位置控制单元206在驱动第二驱动单元208时控制该反馈，从而使得来自第二霍尔元件210的信号值收敛于来自第二防抖动控制单元204的校正位置控制信号值。

注意，由于从第一霍尔元件209和第二霍尔元件210输出的位置信号值是可变的，因而调整第一霍尔元件209和第二霍尔元件210的输出，从而使得针对预定校正位置控制信号，将防抖动透镜103移动至预定位置。

第一防抖动控制单元203基于来自第一振动传感器201的抖动信息，输出用于移动第一防抖动透镜103的位置以消除被摄体图像的图像抖动的校正位置控制信号。第二防抖动控制单元204基于来自第二振动传感器202的抖动信息，输出用于移动第一防抖动透镜103的位置以消除图像抖动的校正位置控制信号。

第二防抖动控制单元204基于来自第二振动传感器202的抖动信息，输出用于移动第一防抖动透镜103的位置以消除图像抖动的校正位置控制信号。例如，第一防抖动控制单元203和第二防抖动控制单元204通过对抖动信息(角速度信号)进行滤波处理等，生成校正速度控制信号或者校正位置控制信号。通过上述操作，如果摄像设备存在诸如手抖动等的振动，则可以将图像抖动防止成一定程度的振动。另外，第一防抖动控制单元203和第二防抖动控制单元204基于来自第一振动传感器201和第二振动传感器202的抖动信息、以及第一霍尔元件209和第二霍尔元件210的输出，检测摄像设备的摇摄状态以进行摇摄控制。

通过第二防抖动透镜驱动单元114对第二防抖动透镜113的驱动控制操作与通过第一防抖动透镜驱动单元104对第一防抖动透镜103的驱动控制操作相同。换句话说，第一防抖动控制单元203基于所提供的抖动信号，生成用于在俯仰方向上驱动第二防抖动透镜113的校正位置控制信号，以将该校正控制信号输出给第三透镜位置控制单元211。另外，第二防抖动控制单元204基于所提供的抖动信号，生成用于在横摆方向上驱动防抖动透镜113的校正位置控制信号，以将该校正位置控制信号输出给第四透镜位置控制单元212。

第三透镜位置控制单元211在驱动第三驱动单元214时控制反馈，从而使得来自第三霍尔元件216的信号值收敛于来自第一防抖动控制单元203的校正位置控制信号值。另外，第四透镜位置控制单元212在驱动第四驱动单元215时控制反馈，从而使得来自第四霍尔元件213的信号值收敛于来自第二防抖动控制单元204的校正位置控制信号值。

在本实施例中，第一防抖动控制单元203、第一透镜位置控制单元205和第一驱动单元207校正抖动信号的在俯仰方向上的低频成分。另外，第一防抖动控制单元203、第三透镜位置控制单元211和第三驱动单元214校正抖动信号的在俯仰方向上的高频成分。

另外，第二防抖动控制单元204、第二透镜位置控制单元206和第二驱动单元208校正抖动信号的在横摆方向上的低频成分。另外，第二防抖动控制单元204、第四透镜位置控制单元212和第四驱动单元215校正抖动信号的在横摆方向上的高频成分。

图3是第一防抖动透镜驱动单元的立体图的例子。第一防抖动透镜驱动单元104包括第一防抖动透镜103、可移动镜筒122、固定底座123、滚珠124、第一电磁驱动单元207和第二电磁驱动单元208。第一防抖动透镜驱动单元104包括施力弹簧127、第一位置传感器209、第二位置传感器210和传感器支架129。

第一电磁驱动单元207包括第一磁体1251、第一线圈1252和第一磁轭1253。第二电磁驱动单元208包括第二磁体1261、第二线圈1262和第二磁轭1263。

第一防抖动透镜103是能够使光轴偏移的第一校正光学构件。通过第一防抖动控制单元203和第二防抖动控制单元204驱动控制第一防抖动透镜103。由此，进行用于移动光学图像以穿过摄像光学系统的图像抖动校正操作，以确保摄像面上图像的稳定性。注意，尽管使用校正透镜作为根据本发明实施例的校正光学系统，但是可以相对于摄像光学系统而驱动诸如CCD等的摄像单元来确保摄像面上图像的稳定性。换句话说，可以使用摄像单元作为用于校正图像抖动的单元。

可移动镜筒122是用于将第一防抖动透镜103保持在中央开口处的第一可移动部。可移动镜筒122保持第一磁体1251和第二磁体1252。另外，可移动镜筒122包括三个滚珠容纳器，并且其被支持以使得能够通过滚珠124在与光轴垂直的平面上移动。另外，可移动镜筒122包括能够保持施力弹簧127的一端的三个弹簧钩。

固定底座123是形成为圆柱状的第一固定构件。固定底座123包括外周单元上的三个随动件1231。可移动镜筒122被配置在固定底座123的中央开口处。因此，可以限制可移动镜筒122的可移动量。

另外，固定底座123将第一线圈1252和第一磁轭1253保持在固定底座123对着第一磁体1251的磁化面的地方。另外，固定底座123将第二线圈1262和第二磁轭1263保持在固定底座123对着第二磁体1261的磁化面的地方。另外，固定底座123包括三个滚珠容纳器，并且通过滚珠124将可移动镜筒122保持在与光轴垂直的平面上。另外，固定底座123包括保持施力弹簧127的一端的三个弹簧钩。

在该例子中，第一电磁驱动单元207是众所周知的音圈电动机。电流经过被安装至固定底座123的第一线圈1252，以在被固定至可移动镜筒122的第一磁体1251和固定底座123之间生成洛伦兹(Lorentz)力来驱动可移动镜筒122。第二驱动单元208被配置成与转动90度的第一电磁驱动单元207的音圈电动机相同，因此，省略对其的详细说明。

施力弹簧127是生成与变形量成正比的施加力的拉伸弹簧。施力弹簧127的一端被固定至可移动镜筒122、并且另一端被固定至固定底座123，以在它们之间生成施加力。通过该施加力保持滚珠124，以保持与固定底座123和可移动镜筒122的接触状态。

第一位置传感器209和第二位置传感器210是具有读取第一磁体1251和第二磁体1261的磁通量的霍尔元件的两个磁性传感器。可以根据输出的变化来检测可移动镜筒122在该平面上的移动。

传感器支架129被配置为大致的圆盘，并且被固定至固定底座123。可以将两个位置传感器(209、210)保持在位置传感器对着第一磁体1251和第二磁体1261的位置处。另外，传感器支架129可以将可移动镜筒122容纳在与固定底座123一起所形成的空间内。因此，即使向图像抖动校正装置施加冲击力、或者姿势差变化，也可以防止内部单元脱落。根据上述结构，第一防抖动透镜驱动单元104可以允许第一防抖动透镜103移动至与光轴垂直的平面上的任何位置。

图4示出第一防抖动透镜驱动单元和第二防抖动透镜驱动单元的位置关系。为了便于说明，分解或者省略防抖动透镜驱动单元的一部分。可移动镜筒132是第二防抖动透镜驱动单元114中的第二可移动单元。可移动镜筒132将第二防抖动透镜113保持在中央开口处。固定底座133是第二防抖动透镜驱动单元114中的第二固定构件。除透镜的形状和保持透镜的可移动镜筒132的形状以外，第二防抖动透镜驱动单元114具有与第一防抖动透镜驱动单元的结构相同的结构，因此省略对其的详细说明。

根据本发明的实施例，图5示出图像抖动校正装置中用于校正俯仰方向上的抖动信号的机构。通过与图5所示的相同的第二防抖动控制单元204、第二透镜位置控制单元206、第四透镜位置控制单元212、第二驱动单元208和第四驱动单元215，实现用于校正横摆方向上的抖动信号的机构，因此省略对其的说明。

在图5中，第一振动传感器201检测施加于摄像设备的抖动信息信号(角速度信号)。第一防抖动控制单元203包括LPF(低通滤波器)501、503、504、摇摄判断单元502和减法器500。LPF 501从通过第一振动传感器201所检测到的抖动信号提取低频成分。由直到滤波变得稳定之前的时间常数是可变的LPF 503来对通过LPF 501所提取的低频手抖动信号进行积分，以生成仅被提取低频成分的抖动角度信号。术语“直到滤波变得稳定之前的时间常数是可变的”，意味着例如滤波系数是可变的以允许截止频率可变或者可以在任何时刻自由地重写用于保持滤波计算的计算结果(中值)的缓冲器。

摇摄判断单元502判断摄像设备的摇摄操作，以进行时间常数改变处理直到LPF503和LPF 504的滤波变得稳定为止。更具体地，如果通过第一振动传感器201所检测到的抖动信号超过预定值，则摇摄判断单元502判断为进行了摇摄操作。如果第一防抖动透镜103和第二防抖动透镜113的当前位置超过预定值，则摇摄判断单元502可以判断为进行了摇摄操作。另外，如果第一防抖动透镜103和第二防抖动透镜113的目标位置超过预定值，则摇摄判断单元502可以判断为进行了摇摄操作。因此，如果向摄像设备施加大的抖动，则可以防止在可移动范围以上驱动第一防抖动透镜103和第二防抖动透镜113，并且可以防止拍摄图像由于在紧接着摇摄操作之后的回摆而变得不稳定。

减法器500通过从第一振动传感器201所检测到的手抖动信号减去LPF501所提取的低频成分，从手抖动信号提取高频成分。LPF 504对所提取的高频成分进行积分以将其从角速度信息变换成角度信息，从而生成仅被提取高频成分的手抖动角度信号。注意，可以改变LPF 503和LPF 504的系数从而以任意倍率输出滤波器的输出。

在以第一驱动限制505限制驱动量之后，将根据以上所生成的手抖动角度信号的低频成分所生成的防抖动透镜的目标位置输入给第一透镜位置控制单元205。在以第三驱动限制506限制驱动量之后，将根据手抖动角度信号的高频成分所生成的防抖动透镜的目标位置输入给第三透镜位置控制单元211。

将通过第一霍尔元件209所检测到的第一防抖动透镜103的位置信息与通过第一位置检测信号放大器507放大至预定大小之后从第一驱动限制505所输出的透镜目标位置进行比较。然后，通过第一驱动单元207，利用位置反馈控制进行防抖动操作。

另外，将通过第三霍尔元件216所检测到的第二防抖动透镜113的位置信息与通过第三位置检测信号放大器508放大至预定大小之后从第三驱动限制506所输出的透镜目标位置进行比较。然后，通过第三驱动单元214，利用位置反馈控制进行防抖动操作。对于第一透镜位置控制单元205和第三透镜位置控制单元211，可以使用任何控制计算器。在该例子中，使用PID控制器作为第一透镜位置控制单元205和第三透镜位置控制单元211。

图6是示出根据本实施例的摄像设备的防抖动透镜的目标位置计算处理的流程图。以一定周期间隔进行防抖动控制计算。首先，当开始该处理时(步骤S101)，振动传感器201获得手抖动信号(步骤S102)。然后，进行用于分割手抖动信号的频带的计算(步骤S103)，以将LPF 501的计算结果作为手抖动信号的低频成分存储至存储器(步骤S104)。

接着，摇摄判断单元502判断摄像设备是否在进行摇摄操作(摇摄)(步骤S105)。如果判断为摄像设备进行摇摄，则使得直到LPF 503和504变得稳定之前的时间常数短(步骤S106)。如果没有判断为摄像设备进行摇摄，则不进行用于改变时间常数的处理，并且处理进入步骤S107。

在步骤S107，LPF 503获得在步骤S104存储在存储器中的LPF 501的输出值。然后，LPF 503对所获得的输出值进行积分，以将其从角速度信息变换成角度信息(步骤S108)。然后，第一驱动限制505将LPF 503的输出值限制成预定大小(步骤S109)。并且，第一驱动限制505将LPF 503的输出值输入给第一透镜位置控制单元205(步骤S110)。由此驱动第一防抖动透镜103。

接着，减法器500从步骤S102所获得的手抖动信号减去步骤S104所存储的LPF 501的输出值，以提取手抖动信号的高频成分。由此以通过LPF 501所设置的截止频率，将手抖动信号分割成低频成分和高频成分。

LPF 504对所提取的手抖动信号的高频成分进行积分，以将其从角速度信号变换成角度信号(步骤S112)。然后，第三驱动限制506将LPF 504的输出值限制成预定大小(步骤S113)，以将其输入给第三透镜位置控制单元211(步骤S114)。由此驱动第二防抖动透镜113。

根据本发明的实施例，图像抖动校正装置将手抖动信号分割成低频成分和高频成分，以分别通过第一透镜位置控制单元205和第三透镜位置控制单元211来校正各成分。由此可以防止由于拍摄者手抖动的特性的差异或者拍摄状态的差异而导致的图像抖动校正性能的下降。

接着，根据本实施例，参考图7说明图像抖动校正装置中的第一校正单元和第二校正单元的驱动条件。在该例子中，第一防抖动透镜103用作第一校正单元。另外，第二防抖动透镜113用作第二校正单元。

防抖动频带

第一校正单元的防抖动频带是手抖动信号的低频成分。第二校正单元的防抖动频带是抖动信号的高频成分。

防抖动的校正角度

由于抖动信号的低频成分通常大于其高频成分、并且需要许多防抖动角度，因而与通过第二校正单元的防抖动的校正角度相比，将通过第一校正单元的防抖动的校正角度设置得较宽。因而，与第一校正单元的机械结构相比，该设置使得与第二校正单元相对应的机械结构更小。

因透镜驱动的光学性能劣化

通常，当用于抖动信号的校正单元的驱动量变大时，周边光量、分辨率和像差趋于劣化。因而，由于用于防抖动的驱动量在第一校正单元中很可能大，因而与第二校正单元相比，将第一校正单元设置成不会由于透镜驱动而导致光学性能劣化的结构。

驱动模式

在防抖动透镜的驱动模式中，相对于公知光轴的倾斜模式的光学性能的劣化小于与光轴垂直的平面上的移位模式的光学性能的劣化。因此，在第一校正单元中，认为第一防抖动透镜103是倾斜方向上的驱动模式，并且认为第二防抖动透镜113是移位驱动模式。

透镜的配置位置

在该例子中，将第一校正单元的校正角度设置成大于第二校正单元的校正角度。因此，与第二防抖动透镜113相比，将第一防抖动透镜103配置得更靠近被摄体图像侧。另外，第一防抖动透镜103的光学性能的劣化小于第二防抖动透镜113的光学性能的劣化。

位置检测信号的放大系数

霍尔元件输出的信号是防抖动透镜的位置检测信号。在用于将霍尔元件信号放大成预定倍率的位置检测信号放大器的放大系数中，霍尔元件的较大的放大系数会提高用于检测位置的分辨率。然而，如果通过AD转换器等数字地获得放大之后的电信号，则通常不是在限制的电压范围内扩大动态范围。因此，由于平衡动态范围和分辨率，因而将与被配置成校正需要动态范围的低频抖动的第一校正单元相对应的霍尔元件信号的放大系数设置得小。另一方面，将与高频时导致许多小的抖动的第二校正单元相对应的霍尔元件信号的放大系数设置得大，以允许更高的位置检测的分辨率。更具体地，减小作为第一信号放大单元的第一位置检测信号放大器507的信号放大系数，而不是减小作为第二信号放大单元的第三位置检测信号放大器508的信号放大系数。

防抖动调整频率

防抖动调整频率是校正单元的防抖动效果最高的频率。在该例子中，将第一校正单元的防抖动调整频率设置得小于第二校正单元的防抖动调整频率。

图8A和8B示出具有一个防抖动透镜的传统图像抖动校正装置的防抖动性能和根据本发明实施例的具有两个防抖动透镜的图像抖动校正装置的防抖动性能。

图8A示出传统图像抖动校正装置的防抖动性能。图8B示出根据本发明实施例的图像抖动校正装置的防抖动性能。图8A和8B的纵轴示出防振动率。图8A和图8B的横轴示出手抖动频率。防振动率是手抖动性能的指标。通过下面的公式表示防振动率：

公式1

防振动率＝(关闭手抖动校正时的抖动量－开启手抖动校正时的抖动量)/关闭手抖动校正时的抖动量×100％

在上面的公式中，如果开启手抖动校正时的残余摇摆消失(变成0)，则防振动率变成100％。

如图8A所示，在传统图像抖动校正装置中，由于抖动传感器的精度、特性和灵敏度误差等的因素，或者由于防抖动透镜的驱动特性、防抖动控制器和透镜位置控制器的调谐，因而难以使得在所有手抖动频率使防振动率最大化，因此，防振动率在一个手抖动频率时最大。因此，例如，根据传统图像抖动校正装置，如果调整控制器的调谐和防抖动控制器中的积分LPF的增益以使低频侧的防振动率最大化，则高频侧的防振动率降低。

另一方面，根据本发明实施例的图像抖动校正装置将抖动信号分割成低频和高频，以分别通过分开的防抖动透镜来校正各频率。因此，如图8B所示，根据本发明的实施例，与传统图像抖动校正装置相比，对低频和高频的防振动率进行调谐以分别被最大化，来扩展频带、并且提高防抖动性能。因此，根据本发明的实施例，该图像抖动校正装置可以根据用户的手抖动频率趋势差来吸收防抖动性能差，并且提高手动抖动校正的效果。

反馈控制单元的频带

回到参考图7，第二校正单元主要在高频侧进行防抖动。因此，将对第二校正单元的当前位置进行反馈控制的第一反馈控制单元的频带设置成高于对第二校正单元的当前位置进行反馈控制的第二反馈控制单元的频带。第一透镜位置控制单元205对应于第一反馈控制单元。另外，第三透镜位置控制单元211对应于第二反馈控制单元。

对于透镜驱动行程的防抖动角度

由于防抖动透镜的光学特性，因而以相同行程所获得的防抖动角度根据防抖动透镜的类型而不同。与第二校正单元相比，在第一校正单元中，以驱动行程所获得的透镜的防抖动角度较大。使用该透镜作为用于需要较大防抖动角度的低频的主要防抖动的第一校正单元。

根据本发明的实施例，图像抖动校正装置设计分别与抖动频率大小相对应的第一校正单元和第二校正单元。因此，可以在无需增大设备大小的情况下进行图像抖动校正处理，同时抖动校正性能不易受到拍摄条件、拍摄者等的抖动量、以及抖动频率的差异的影响，从而获得高的防抖动效果。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局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2013年10月10日提交的日本专利申请2013-212893的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims

1.一种摄像设备，其包括：

抖动检测单元，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

第一光学校正单元和第二光学校正单元，用于通过使用从所述抖动检测单元输出的抖动信号来光学校正图像抖动，

其特征在于，基于从所述抖动信号所提取的比预定频率成分低的频率成分，使用所述第一光学校正单元来光学校正图像抖动，

基于从所述抖动信号所提取的比所述预定频率成分高的频率成分，使用所述第二光学校正单元来光学校正图像抖动，以及

所述第一光学校正单元的图像抖动校正角度宽于所述第二光学校正单元的图像抖动校正角度。

2.一种摄像设备，其包括：

抖动检测单元，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

所述第一光学校正单元是光学性能劣化小于所述第二光学校正单元的光学性能劣化的光学元件。

3.一种摄像设备，其包括：

抖动检测单元，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

相对于所述第二光学校正单元，将所述第一光学校正单元在光轴方向上配置得更靠近被摄体图像。

4.一种摄像设备，其包括：

抖动检测单元，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

所述第一光学校正单元的分辨率小于所述第二光学校正单元的分辨率。

5.一种摄像设备，其包括：

抖动检测单元，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

所述第一光学校正单元的防抖动调整频率低于所述第二光学校正单元的防抖动调整频率。

6.一种摄像设备的控制方法，其包括以下步骤：

检测步骤，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

第一光学校正步骤和第二光学校正步骤，用于通过使用在所述检测步骤中输出的抖动信号来光学校正图像抖动，

其特征在于，在所述第一光学校正步骤中，基于从所述抖动信号所提取的比预定频率成分低的频率成分来光学校正图像抖动，

在所述第二光学校正步骤中，基于从所述抖动信号所提取的比所述预定频率成分高的频率成分来光学校正图像抖动，以及

所述第一光学校正步骤中使用的第一光学校正单元的图像抖动校正角度宽于所述第二光学校正步骤中使用的第二光学校正单元的图像抖动校正角度。

7.一种摄像设备的控制方法，其包括以下步骤：

检测步骤，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

所述第一光学校正步骤中使用的第一光学校正单元是光学性能劣化小于所述第二光学校正步骤中使用的第二光学校正单元的光学性能劣化的光学元件。

8.一种摄像设备的控制方法，其包括以下步骤：

检测步骤，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

相对于所述第二光学校正步骤中使用的第二光学校正单元，将所述第一光学校正步骤中使用的第一光学校正单元在光轴方向上配置得更靠近被摄体图像。

9.一种摄像设备的控制方法，其包括以下步骤：

检测步骤，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

所述第一光学校正步骤中使用的第一光学校正单元的分辨率小于所述第二光学校正步骤中使用的第二光学校正单元的分辨率。

10.一种摄像设备的控制方法，其包括以下步骤：

检测步骤，用于检测所述摄像设备的抖动；以及

所述第一光学校正步骤中使用的第一光学校正单元的防抖动调整频率低于所述第二光学校正步骤中使用的第二光学校正单元的防抖动调整频率。