CN105376475B - 图像稳定装置及图像稳定装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图像稳定装置及图像稳定装置的控制方法。图像稳定装置包括：第一光学校正单元；在所述第一光学校正单元的光轴方向上配置在与所述第一光学校正单元不同的位置处的第二光学校正单元；以及控制单元，用于执行第一控制模式，在第一控制模式中，通过基于从相机抖动检测单元的输出中计算出的相机抖动校正信号在与光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元从而光学地校正相机抖动，并在与所述光轴不同的方向上移动所述第二光学校正单元以便校正由于在与所述光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元而出现的像差。

Description

图像稳定装置及图像稳定装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种图像稳定装置及图像稳定装置的控制方法。

背景技术

存在这样的情况：在使用诸如数字相机等的摄像装置拍摄图像时，握着相机主体的用户的手的移动而引起的相机抖动导致被摄体的模糊(相机抖动)，并且已提出了包括用于校正相机抖动的图像稳定系统的摄像装置。

传统上，光学图像稳定处理或电子图像稳定处理被用作为图像稳定系统的校正处理。在一般的光学图像稳定处理中，由角速度传感器等来检测施加给相机主体的振动，并且配设在摄像光学系统中的相机抖动校正透镜根据该检测结果在与光轴垂直的方向上移动。因此，通过移动入射光的路径、从而移动形成在图像传感器的光接收表面上的图像来校正相机抖动。另一方面，在一般的电子图像稳定处理中，通过改变所拍摄图像的切出范围(cut-out range)来虚拟校正相机抖动。

作为包括传统相机抖动校正单元的摄像透镜，日本特开第2001-249276号公报提出了一种通过在与光轴不同的方向上移动多个校正透镜来校正相机抖动的摄像透镜。

日本特开第2001-249276号公报中公开了在具有图像稳定功能的摄像透镜中，要么由多个校正透镜构成的校正透镜组在与光轴方向不同的方向上整体移动，要么校正透镜组以稳定透镜组的重心附近为中心整体旋转。因此，与利用一个校正透镜执行图像稳定的情况相比，图像的移动量针对稳定透镜组的驱动量而增加，并且将移动校正透镜组时出现的光学性能的劣化(主要是偏心像差)抑制到低水平。另外，公开了通过使用相同的驱动机构来整体执行稳定透镜组的驱动从而抑制了装置尺寸的增大。

然而，如日本特开第2001-249276号公报中那样，在由相同的驱动装置整体驱动稳定透镜组的情况下，总是同步驱动透镜，因此在诸如步行时进行运动图像摄影等的相机抖动大的场景中，多个透镜同时达到可能进行相机抖动校正的范围的极限。因此，存在图像稳定性能劣化的可能。

发明内容

考虑到上述情形而做出本发明，并且本发明在抑制诸如主要是像散性(astigmatism)和场曲(field curvature)等光学性能的劣化的同时实现了良好的图像稳定。

根据本发明，提供了一种图像稳定装置，所述装置包括：第一光学校正单元；在所述第一光学校正单元的光轴方向上配置在与所述第一光学校正单元不同的位置处的第二光学校正单元；以及控制单元，用于执行第一控制模式，在第一控制模式中，通过基于从相机抖动检测单元的输出中计算出的相机抖动校正信号在与光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元从而光学地校正相机抖动，并在与所述光轴不同的方向上移动所述第二光学校正单元以便校正由于在与所述光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元而出现的像差，其中，在第一控制模式中，所述控制单元同步移动所述第一光学校正单元和第二光学校正单元。

根据本发明，提供了一种图像稳定装置的控制方法，所述图像稳定装置包括第一光学校正单元以及在所述第一光学校正单元的光轴方向上配置在与所述第一光学校正单元不同的位置处的第二光学校正单元，所述方法包括：第一校正步骤，其通过基于从相机抖动检测单元的输出中计算出的相机抖动校正信号在与光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元来光学地校正相机抖动；以及第二校正步骤，其在与所述光轴不同的方向上移动所述第二光学校正单元以校正由于在与所述光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元而出现的像差。

根据以下(参照附图)对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

附图包含在说明书中并构成说明书的一部分，附图描述了本发明的示例性实施方式，并和说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是示出根据本发明的实施例的摄像装置的示意性结构的框图。

图2是示出根据实施例的图像稳定装置的结构的框图。

图3A和图3B是示出根据实施例的第一相机抖动校正控制单元的内部结构的示例的框图。

图4是示出根据实施例的第一相机抖动校正控制单元的LPF 503和HPF 504的结构示例的图。

图5是示出相机抖动校正透镜驱动单元的机械结构示例的分解透视图。

图6是示出相机抖动校正透镜驱动单元中第一相机抖动校正透镜和第二相机抖动校正透镜间的位置关系的透视图。

图7A是示出由实施例的第一控制模式驱动的相机抖动校正透镜的位置示例的图。

图7B是示出由实施例的第二控制模式驱动的相机抖动校正透镜的位置示例的图。

图8A和图8B是用于描述根据实施例的相机抖动校正透镜的目标位置计算处理的流程图。

图9是示出根据实施例的第一控制模式和第二控制模式的特性以及根据图像摄影条件的关系的图。

图10A和图10B是示出根据实施例的第一相机抖动校正透镜和第二相机抖动校正透镜的屈折力的极性(power polarity)关系的图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

图1是示出根据本发明的实施例的摄像装置的示意性结构的框图。在本实施例中，将数字相机描述为摄像装置的示例。注意，本实施例的摄像装置可以包括运动图像摄影功能。

在图1中，变焦透镜101构成摄像光学系统，并且变焦驱动单元102根据控制单元119执行的控制、在摄像光学系统的光轴方向上控制变焦透镜101的驱动，从而改变焦距。第一相机抖动校正透镜103是校正相机抖动的校正部件，其被配置为能够在与摄像光学系统的光轴正交的方向上移动，并经受相机抖动校正透镜驱动单元104的驱动控制。第二相机抖动校正透镜113具有与第一相机抖动校正透镜103相同的结构，并通过经受相机抖动校正透镜驱动单元104的驱动控制来光学校正相机抖动。

光圈/快门单元105是具有光圈功能的机械快门，并且光圈/快门驱动单元106根据控制单元119执行的控制来驱动光圈/快门单元105。调焦透镜107构成摄像光学系统，并被配置为能够在摄像光学系统的光轴方向上向前及向后移动。调焦驱动单元108根据控制单元119的控制驱动调焦透镜107。

图像传感单元109利用诸如CCD图像传感器或CMOS图像传感器等图像传感元件将经由摄像光学系统入射的被摄体的光学图像转换成电信号。图像传感信号处理单元110对从图像传感单元109输出的电信号执行诸如A/D转换、相关二重采样、伽马校正、白平衡校正及颜色插值处理等预定处理，并将其转换成视频信号。视频信号处理单元111根据用途操纵从图像传感信号处理单元110输出的视频信号。具体地，视频信号处理单元111执行用于显示的视频信号的生成、用于记录的编码处理、数据文件创建等。必要时，显示单元112基于从视频信号处理单元111输出的用于显示的视频信号来执行图像显示。

电源单元115根据用途对整个摄像装置供电。外部输入/输出终端单元116与外部装置执行通信信号和视频信号的输入和输出。操作单元117具有按钮、开关等以便用户向摄像装置给出指令，并且，操作单元117包括释放按钮，释放按钮被配置为根据按压量而顺次打开第一开关(SW1)和第二开关(SW2)。如果释放按钮被半按下，则打开第一开关SW1，而当释放按钮被按到其所能到达的最下方时，打开第二开关SW2。存储单元118存储包括视频信号的各种数据。

控制单元119具有例如CPU、ROM及RAM，并通过将存储在ROM中的由CPU执行的控制程序展开到RAM中来控制摄像装置的各单元，并实现摄像装置的包括以下所述的各种操作的操作。另外，基于视频信号的亮度信息和预定程序线形图，控制单元119执行AE处理，该AE处理确定用于获得合适的曝光量的快门速度和光圈值。

当第一开关SW1打开时，控制单元119基于视频信号处理单元111向显示单元112输出的用于显示的视频信号来计算AF评估值。然后，控制调焦驱动单元108的控制单元119基于AF评估值而执行自动调焦。另外，如果打开操作单元117中包括的第二开关SW2，则控制单元119利用确定的光圈和快门速度执行图像摄影，并且控制处理单元，以将通过处理从图像传感单元109读出的电信号所获得的视频信号存储在存储单元118中。

此外，操作单元117具有相机抖动校正开关，通过该开关能够选择相机抖动校正模式为开启或关闭。当通过相机抖动校正开关开启相机抖动校正模式时，控制单元119对相机抖动校正透镜驱动单元104给出相机抖动校正操作指令，接收到该指令的相机抖动校正透镜驱动单元104执行相机抖动校正操作，直至具有关闭相机抖动校正操作的指令为止。另外，操作单元117具有允许在静止图像摄影模式和运动图像摄影模式间选择的摄影模式选择开关。控制单元119能够通过操作摄影模式选择开关而选择摄影模式来改变相机抖动校正透镜驱动单元104的操作条件。

另外，操作单元117具有用于选择回放模式的回放模式选择开关。当通过操作回放模式选择开关而选择回放模式时，控制单元119停止相机抖动校正操作。另外，执行改变变焦倍率的指令的倍率改变开关包括在操作单元117中。当通过操作倍率改变开关做出改变变焦倍率的指令时，经由控制单元119接收到指令的变焦驱动单元102驱动变焦透镜101，且变焦透镜101被移动到所指示的变焦位置。

图2是示出第一相机抖动校正透镜103、第二相机抖动校正透镜113以及相机抖动校正透镜驱动单元104的详细结构的框图。注意，在图2中，不同于第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113的结构构成相机抖动校正透镜驱动单元104。本实施例中的图像稳定装置由第一相机抖动校正透镜103、第二相机抖动校正透镜113、相机抖动校正透镜驱动单元104及控制相机抖动校正透镜驱动单元104的控制单元119构成。

首先参照图2描述相机抖动校正透镜驱动单元104对第一相机抖动校正透镜103的驱动控制。第一振动传感器201是例如角速度传感器，并检测在通常姿势(图像的长度方向与水平方向大致匹配的位置)下摄像装置在垂直方向(俯仰(pitch)方向)上的振动，并输出表示所检测的振动的相机抖动信号(角速度信号)。基于第一振动传感器201输出的抖动信号，第一相机抖动校正控制单元203生成校正位置控制信号以在俯仰方向上移动第一相机抖动校正透镜103的位置，从而抵消被摄体图像的图像抖动，并且第一相机抖动校正控制单元203向第一透镜位置控制单元205输出该校正位置控制信号。注意，将进一步详细描述第一相机抖动校正控制单元203中的处理。

第二振动传感器202是例如检测在上述通常姿势下摄像装置的水平方向(偏航(yaw)方向)上的振动的角速度传感器，并输出表示所检测的振动的相机抖动信号(角速度信号)。基于从第二振动传感器202输出的相机抖动信号，第二相机抖动校正控制单元204生成校正位置控制信号用以在偏航方向上移动第一相机抖动校正透镜103的位置以便抵消图像抖动，并将其输出给第二透镜位置控制单元206。

注意，第一相机抖动校正控制单元203和第二相机抖动校正控制单元204通过对相机抖动信息(角速度信号)执行诸如滤波处理等积分处理来生成校正位置控制信号。

另外，根据由第一相机抖动校正透镜103中设置的磁铁所生成的磁场的强度，第一霍尔设备209生成具有电压的信号，并输出该信号作为第一相机抖动校正透镜103在俯仰方向上的位置信息。第一透镜位置控制单元205基于从第一相机抖动校正控制单元203提供的俯仰方向校正位置控制信号及从第一霍尔设备209提供的第一相机抖动校正透镜103的俯仰方向位置信息来执行反馈控制。具体地，将来自第一霍尔设备209的信号值与来自第一相机抖动校正控制单元203的校正位置控制信号值相比较，并且在驱动诸如致动器等第一驱动单元207的同时执行反馈控制，从而偏差收敛为0。这样，控制了俯仰方向上第一相机抖动校正透镜103的驱动。

另外，根据由第一相机抖动校正透镜103中设置的磁铁所生成的磁场的强度，第二霍尔设备210生成具有电压的信号，并输出该信号作为第一相机抖动校正透镜103的在偏航方向上的位置信息。第二透镜位置控制单元206基于从第二相机抖动校正控制单元204提供的偏航方向校正位置控制信号及从第二霍尔设备210提供的第一相机抖动校正透镜103的偏航方向位置信息来执行反馈控制。具体地，来自第二霍尔设备210的信号值与来自第二相机抖动校正控制单元204的校正位置控制信号值相比较，并且在驱动诸如致动器等第二驱动单元208的同时执行反馈控制，从而偏差收敛为0。这样，控制了偏航方向上第一相机抖动校正透镜103的驱动。

注意，从第一霍尔设备209和第二霍尔设备210输出的位置信号值存在变化，因此调整来自第一和第二霍尔设备209和210的输出，从而使第一相机抖动校正透镜103针对预定校正位置控制信号移动到预定位置。

接下来描述相机抖动校正透镜驱动单元104对第二相机抖动校正透镜113的驱动控制操作。

基于从第一振动传感器201提供的抖动信号和从第一霍尔设备209提供的第一相机抖动校正透镜103的俯仰方向位置信息，第一相机抖动校正控制单元203生成在俯仰方向上驱动第二相机抖动校正透镜113的校正位置控制信号。然后，所生成的俯仰方向校正位置控制信号被输出给第三透镜位置控制单元211。第三透镜位置控制单元211将从第一相机抖动校正控制单元203提供的俯仰方向校正位置控制信号与从第三霍尔设备216提供的第二相机抖动校正透镜113的俯仰方向位置信息的信号值相比较，并且在驱动第三驱动单元214的同时执行反馈控制，从而偏差收敛为0。

另外，基于从第二振动传感器202提供的相机抖动信号和从第二霍尔设备210提供的第一相机抖动校正透镜103的偏航方向位置信息，第二相机抖动校正控制单元204生成在偏航方向上驱动第二相机抖动校正透镜113的校正位置控制信号。然后，偏航方向校正位置控制信号被输出给第四透镜位置控制单元212。第四透镜位置控制单元212将从第二相机抖动校正控制单元204提供的偏航方向校正位置控制信号值与从第四霍尔设备213提供的第二相机抖动校正透镜113的偏航方向位置信息的信号值相比较，并且在驱动第四驱动单元215的同时执行反馈控制，从而偏差收敛为0。

图3A是示出第一相机抖动校正控制单元203的结构示例的图。根据本实施例的第一相机抖动校正控制单元203包括低通滤波器(LPF)501、第一驱动增益处理单元502、低通滤波器(LPF)503、高通滤波器(HPF)504及第二驱动增益处理单元505。以下将参照图3A描述第一相机抖动校正控制单元203中的处理。

由第一振动传感器201检测的相机抖动信号(角速度信号)经过第一相机抖动校正控制单元203的LPF 501的积分处理，且角速度信号被转换成角度信号(下文称为“抖动角度信号”)。在第一驱动增益处理单元502以预定倍率增/减从LPF 501输出的抖动角度信号之后，向第一透镜位置控制单元205输出抖动角度信号作为表示第一相机抖动校正透镜103的俯仰方向目标位置的校正位置控制信号。

另一方面，从LPF 501输出的抖动角度信号的低频成分被LPF 503提取。另外，HPF504提取第一霍尔设备209检测的第一相机抖动校正透镜103的俯仰方向位置信息的高频成分。合算了抖动角度信号的低频成分与第一相机抖动校正透镜103的位置信息的高频成分的信号被获得，并且该信号通过第二驱动增益处理单元505以预定倍率(增益)增/减。通过第二驱动增益处理单元505增或减的信号被输出到第三透镜位置控制单元211，作为表示第二相机抖动校正透镜113的俯仰方向目标位置的校正位置控制信号。

注意，在上述示例中，合算了抖动角度信号的低频成分与第一相机抖动校正透镜103的位置的高频成分的信号是表示第二相机抖动校正透镜113的目标位置的校正位置控制信号，但本发明并不限于此。例如，即使是在以下这种结构中，类似的控制也能够适用，在该结构中：更换LPF 503和HPF 504、且合算了抖动角度信号的高频成分与第一相机抖动校正透镜103的位置的低频成分的信号可以用作表示第二相机抖动校正透镜113的目标位置的信号。换句话说，由LPF 503从抖动角度信号或者第一相机抖动校正透镜103的位置中的其中一个中提取低频成分、由HPF 504从另外一个中提取高频成分并将这两个成分合算就足够了。

另外，除用于处理的信号的输入源和已处理信号的输出目的地外，第二相机抖动校正控制单元204具有与第一相机抖动校正控制单元203类似的结构，因此这里省略描述。

图4是示出由公开已知的一维IIR数字滤波器构成的LPF 503和HPF 504的结构的示例的图。通过改变系数b和c，能够以预定倍率增加或减小从数字滤波器输出的信号。

另外，图3B示出了不使用图3A的LPF 503和HPF 504的结构示例的示例，这相当于将LPF 503和HPF 504的截止频率设置为极低频的情况。如果是仅用来切换是否要与第二相机抖动校正透镜113同步地驱动第一相机抖动校正透镜103的系统，则为了简化电路或软件，可以使用图3B中示出的结构。

图5是示出第一相机抖动校正透镜103和相机抖动校正透镜驱动单元104的机械结构示例的分解示意图。在图5中，可移动透镜镜筒122在中央开口部保持第一相机抖动校正透镜103。可移动透镜镜筒122保持第一磁铁1251和第二磁铁1261。另外，可移动透镜镜筒122包括三个滚动球接收单元，并由滚动球124可滚动地支持，该滚动球124允许在与光轴正交的平面上移动。另外，可移动透镜镜筒122包括各自保持偏置弹簧127的一端的三个弹簧钩单元(spring peg unit)。

固定接地板123形成为圆柱形。固定接地板123包括位于外周部上的三个位置处的从动件(follower)1231，并且可移动透镜镜筒122配置在中央开口部。因此，能够控制可移动透镜镜筒122的可移动量。另外，固定接地板123在面向第一磁铁1251的磁化表面的位置处保持第一线圈1252和第一轭1253。另外，固定接地板123在面向第二磁铁1261的磁化表面的位置处保持第二线圈1262和第二轭1263。此外，固定接地板123包括三个滚动球接收单元，并且可移动透镜镜筒122经由滚动球124而被支持，该滚动球124允许在与光轴正交的平面上移动。另外，固定接地板123包括各自保持偏置弹簧127的一端的三个弹簧钩单元。

在该示例中，第一驱动单元207是广为人知的音圈马达，该音圈马达包括第一磁铁1251、第一线圈1252以及第一轭1253。通过对附装到固定接地板123上的第一线圈1252施加电流，在固定到可移动透镜镜筒122的第一磁铁1251和第一线圈1252之间产生洛伦兹力，从而能够驱动可移动透镜镜筒122。第二驱动单元208包括第二磁铁1261、第二线圈1262以及第二轭1263，并将与第一驱动单元207类似的音圈马达配置为旋转90度。

各个偏置弹簧127是一种拉力弹簧，其生成与变形量成比例的偏置力。偏置弹簧127的一端被固定到可移动透镜镜筒122，另外一端被固定到固定接地板123，并且在两端之间产生偏置力。滚动球124被该产生的力夹在中间，并且滚动球124能够将固定接地板123保持在与可移动透镜镜筒122接触的状态。

第一霍尔设备209和第二霍尔设备210是利用两个磁性传感器来读取第一磁铁1251和第二磁铁1261的磁通量的位置传感器，并且能够从输出改变中检测可移动透镜镜筒122的平面上的移动。

传感器保持器129被配置为近似圆盘，并固定到固定接地板123上，并能够将第一霍尔设备209和第二霍尔设备210保持在面向第一磁铁1251和第二磁铁1261的位置。另外，传感器保持器129能够将可移动透镜镜筒122容纳在与固定接地板123一起形成的内部空间中。因此，当对图像稳定装置有影响时，或者即使是在姿势差有变化时，仍能防止内部单元的脱落。根据上述结构，相机抖动校正透镜驱动单元104能够将第一相机抖动校正透镜103移动到与光轴正交的平面上的任何位置。

图6是示出相机抖动校正透镜驱动单元104中的第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113的位置关系的图。在图6中，为了描述的目的以分解图示出相机抖动校正透镜驱动单元104的部分。在图6中，可移动透镜镜筒132将第二相机抖动校正透镜113保持在中央开口部。可移动透镜镜筒132被配置在固定接地板133的中央开口部。除了透镜的形状和保持透镜的可移动透镜镜筒132的形状之外，包括第二相机抖动校正透镜113的相机抖动校正透镜驱动单元104的结构与包括第一相机抖动校正透镜103的相机抖动校正透镜驱动单元104的结构类似，因此将省略详细的描述。

图10A和图10B是第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113的屈折力的极性关系的图。

图10A是利用具有正屈折力的第一相机抖动校正透镜103和具有负屈折力的第二相机抖动校正透镜113的结构的情况。在该结构中，通过相对于光轴移动第一相机抖动校正透镜103来执行图像稳定，并且通过在光轴上旋转第二相机抖动校正透镜113或者围绕位于光轴附近的点中心地旋转，能够抑制与第一相机抖动校正透镜的驱动一起出现的偏心像差。注意，由于第一相机抖动校正透镜103具有正屈折力而第二相机抖动校正透镜113具有负屈折力，因此通过将此时各透镜相对于光轴的驱动方向设置为相同方向，从而获得针对伴随相机抖动校正的偏心像差的校正效果。

另外，在本结构中，当第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113的驱动方向被设置为相对于光轴相互相对的方向时，伴随相机抖动校正透镜的驱动的、所拍摄图像的视角的变化的方向变为相同的方向。基于该原因，可以如仅驱动相机抖动校正透镜中的一个的情况那样减少用于获得相同的相机抖动校正角度的相机抖动校正透镜的驱动量。因此，即使是在出现大的抖动的情况下，也抑制了相机抖动校正透镜超过可驱动范围，并且能够获得良好的校正性能。

图10B示出了利用具有正屈折力的第一相机抖动校正透镜103和具有正屈折力的第二相机抖动校正透镜113的结构的情况。在该结构中，屈折力的极性关系与图10A所示的相反，因此两个相机抖动校正透镜的驱动方向在执行偏心像差稳定时彼此相反，而在要增大抖动校正角度的情况下处于相同的方向，从而能够获得与图10A中类似的效果。

注意，在图10A所示的示例中，第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113的屈折力关系是正和负，而在图10B所示的示例中，描述了正和正的情况，但本发明并不限于此。例如，即使是在负和负或者是负和正关系的结构中也能达到相同的效果。另外，已描述了第一相机抖动校正透镜103针对光轴而移动且第二相机抖动校正透镜113针对光轴或光轴附近的点而旋转地倾斜的情况，但是本发明并不限于此。即使是在移动类型为倾斜和移动或者是倾斜和倾斜的结构中，仍能够获得相同的效果。

如上文所述，第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113受到第一相机抖动校正控制单元203和第二相机抖动校正控制单元204的驱动控制。因此，执行使已通过摄像光学系统的光学图像进行移动的相机抖动校正操作，且能够确保摄像表面上的图像的稳定性。

在本实施例中，通过两种类型的控制模式(即第一控制模式和第二控制模式)选择性地驱动具有上述结构的图像稳定装置。

第一控制模式同步驱动第一相机抖动校正透镜103与第二相机抖动校正透镜113。图7A中示出了这种驱动的示例。在图7A中，实线示出第一相机抖动校正透镜103的位置，虚线示出第二相机抖动校正透镜113的位置。在第一控制模式中，以相同频率和相同相位驱动第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113。注意，驱动振幅不必需要匹配。

在第一控制模式中，为了像这样以相同频率和相同相位驱动第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113，将LPF 503和HPF504的截止频率设置为相同的极低频(例如0.01Hz)。因此，驱动第二相机抖动校正透镜113以便遵从第一相机抖动校正透镜103的位置信号，并且以相同相位同步驱动两个透镜。

另一方面，在第二控制模式中，第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113彼此不同步地被驱动。图7B示出了这种驱动的示例。同样地，在图7B中，实线示出第一相机抖动校正透镜103的位置，虚线示出第二相机抖动校正透镜113的位置。在第二控制模式中，独立地控制第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113的频率和相位，以便独立地驱动第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113.

在第二控制模式中，为了像这样独立地驱动第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113，将LPF 503和HPF 504的截止频率设置为相同的高频率。例如，将频率设置为等于或高于1Hz到20Hz(一般的手抖动频带)就足够。因此，驱动第二相机抖动校正透镜113以便遵从LPF 503获得的相机抖动信号而不是用于第一相机抖动校正透镜103的位置信号。因此，能够独立地驱动第二相机抖动校正透镜113，而与第一相机抖动校正透镜103的位置没有关系(换言之，非同步地被驱动)。

根据上述控制，第一控制模式是抑制光学性能(主要是像散、场曲等)劣化的驱动控制，而第二控制模式是优先考虑相机抖动校正性能的驱动控制。

注意，在如图3B中所示的不包括LPF 503和HPF 504的结构中，为了实现第一驱动模式的驱动控制，第二驱动增益处理单元505被设置为0之外的值。这样，能够在相同相位同步地驱动第二相机抖动校正透镜113，以便遵从第一相机抖动校正透镜103的位置信号。另一方面，通过将第二驱动增益处理单元505的增益值设置为0，第二相机抖动校正透镜113不再从第二驱动增益处理单元505接收关于目标信号的指令。这样，通过不驱动第二相机抖动校正透镜113(两个相机抖动校正透镜未被同步)，能够实现第二控制模式的驱动控制。

接下来，参照图8A和图8B的流程图描述具有上述结构的图像稳定装置中的两个相机抖动校正透镜(即第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113)的目标位置计算处理。注意，以恒定的周期间隔执行目标位置计算处理。

首先，在处理开始时，第一振动传感器201和第二振动传感器202各自获得相机抖动信号(步骤S101)。接下来，在步骤S102中，第一相机抖动校正控制单元203和第二相机抖动校正控制单元204的LFP 501通过对所获得的相机抖动信号进行积分而将其转换成抖动角度信息。

接下来，在步骤S103中，从变焦驱动单元102中获得焦距信息。然后，在步骤S104中，根据由所获得的焦距信息表示的焦距来改变第一驱动增益处理单元502和第二驱动增益处理单元505中使用的增益。该处理用于校正在不同焦距下的第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113在灵敏度上(相对于相机抖动校正透镜的驱动距离的视角的变化量)的差别。

接下来，在步骤S105中，确定摄影条件是否为预定条件。注意，稍后将给出关于预定条件的详细描述。在条件不是预定条件的情况下，处理移至步骤S106，在该步骤中确定第一控制模式为相机抖动校正处理。然后，在通过将LPF 503和HPF 504的滤波器系数b和c变为预定值从而改变截止频率以便在第一控制模式下驱动之后，处理移至步骤S108。

如果在步骤S105中确定摄影条件是预定条件，则处理移至步骤S107，并将第二控制模式确定为相机抖动校正处理。然后，在通过将LPF 503和HPF 504的滤波器系数b和c变为预定值从而改变截止频率以便在第二控制模式下驱动之后，处理移至步骤S108。

在步骤S108中，在步骤S106或步骤S107中改变的增益被第一驱动增益处理单元502中的抖动角度信号相乘。接下来，将抖动角度信号从第一相机抖动校正控制单元203输出到第一透镜位置控制单元205中，从第二相机抖动校正控制单元204输出到第二透镜位置控制单元206(步骤S109)。因此，第一相机抖动校正透镜103被驱动。

接下来，在步骤S110中，通过第一霍尔设备209和第二霍尔设备210获得相机抖动校正透镜103的俯仰方向和偏航方向的位置。然后，在步骤S111中，通过在步骤S106或步骤S107中被设置了截止频率的LPF 503，从抖动角度信号中提取出低频率成分。接下来，在步骤S112中，通过在步骤S106或步骤S107中被设置了截止频率的HPF 504，从第一相机抖动校正透镜103的位置中提取出高频率成分。在步骤S113中，从抖动角度信号中提取出的低频率成分和从第一相机抖动校正透镜103位置中提取出的高频率成分进行合成，并且在步骤S114中，在步骤S104中被改变的增益与合成信号相乘。之后，将相乘后的合成信号从第一相机抖动校正控制单元203中输出到第三透镜位置控制单元211，并从第二相机抖动校正控制单元204输出到第四透镜位置控制单元212(步骤S115)。因此，第二相机抖动校正透镜113被第一或第二控制模式驱动。

图9是示出根据实施例的第一控制模式和第二控制模式的特性以及根据摄影条件的关系的图。如上文所述，第一控制模式是抑制光学性能(主要是像散，场曲)的劣化的驱动控制，并且第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113被同步地驱动。另一方面，第二控制模式是优先考虑相机抖动校正性能的驱动控制，并且第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113被非同步地驱动。这样，在第一控制模式中，驱动第二相机抖动校正透镜113以便抑制由于驱动第一相机抖动校正透镜103而出现的偏心像差。因此，与仅驱动第一相机抖动校正透镜103的情况相比，能够抑制像散和场曲像差。

然而，在第一控制模式中，存在这样的情况：所有五个赛德尔像差(1透镜变形、2球面像差、3彗形像差、4像散以及5场曲)的校正比仅驱动第一相机抖动校正透镜而不驱动第二相机抖动校正透镜113的情况更困难。

因此，在本实施例中，在第一控制模式中，优先考虑像散和场曲，并且通过驱动第二相机抖动校正透镜113而执行校正，以便与驱动第一相机抖动校正透镜而不驱动第二相机抖动校正透镜113的情况相比，更多地抑制由于驱动第一相机抖动校正透镜103而出现的偏心像差。

以下是摄影条件与第一控制模式和第二控制模式之间的对应的描述。

焦距

在焦距小于预定阈值的区域中使用第一控制模式，在焦距大于或等于阈值的区域中使用第二控制模式。就是说，在本实施例中等于或高于阈值的焦距是预定条件。这是因为，通常在焦距短的区域中由于手的抖动引起的视角的变化小，且在焦距长的区域中对由于手的抖动引起的视角的变化的影响大。与焦距长的区域相比，在焦距短的区域中，LPF503和HPF 504的截止频率被设置的低。因此，被HPF 504提取的第一相机抖动校正透镜103的位置的频带变得更宽，并且与第一相机抖动校正透镜103的位置同步地驱动第二相机抖动校正透镜113。另一方面，在焦距长的范围内，通过将LPF 503和HPF 504的截止频率设置为高频率，第二相机抖动校正透镜113不与第一相机抖动校正透镜103相同步，并根据手抖动角度信号而被独立地驱动。

相机抖动量

由于在振动传感器检测到的相机抖动的量小于预定阈值的情况下相机抖动校正的效果不需要很高，因此在第一控制模式下执行驱动，而在其等于或高于阈值的情况下，在第二控制模式下执行驱动。也就是说，在本实施例中等于或高于阈值的相机抖动量是预定条件。例如，在一边走路一边摄影时相机抖动量大的情况下，通过将LPF 503和HPF 504的截止频率设置为高频率，从而第二相机抖动校正透镜113不与第一相机抖动校正透镜103相同步，并根据手抖动角度信号而分别驱动透镜。此时，根据两个相机抖动校正透镜的屈折力的特性来改变以下两个增益的极性，即：用于确定第一相机抖动校正透镜103的驱动量和方向的第一驱动增益处理单元502中的乘法中所使用的增益，以及用于确定第二相机抖动校正透镜113的驱动量和方向的第二驱动增益处理单元505中的乘法中所使用的增益。因此，与仅驱动一个相机抖动校正透镜的情况相比，通过两个相机抖动校正透镜对相同的图像抖动角度信号执行相机抖动校正，能够抑制相对于相机抖动的相机抖动校正透镜的驱动量。基于这个原因，在达到驱动极限之前有足够的空间，甚至能够校正更大的相机抖动。

例如，如果10A中所示，在使用具有正屈折力的第一相机抖动校正透镜103和具有负屈折力的第二相机抖动校正透镜113的结构的情况下，在以相同的方向驱动相机抖动校正透镜的情况下所拍摄图像的视角上的变化方向被颠倒。基于这个原因，被第一驱动增益处理单元502和第二驱动增益处理单元505相乘的增益被设置为相反的极性，以便针对相机抖动校正信号在相反方向上驱动第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113。

摄影方向的变化

在诸如摄影者稳固地保持摄像装置且拍摄固定点的静止状态下在第一控制模式中执行驱动，而在为了诸如遥摄(panning)或倾斜(tilting)操作等取景(framing)而有意改变摄影方向的情况下在第二控制模式中执行驱动。也就是说，在本实施例中，等于或高于阈值的摄影方向变化是预定条件。当在摇摄操作期间通过第一控制模式同步驱动第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113时，这两个透镜都很容易地被驱动到相机抖动校正极限位置。基于这个原因，通过在第二控制模式下执行驱动控制来避免紧跟在取景之后相机抖动校正性能的极端降低。如果检测到摇摄，则设置第二控制，并将LPF 503和HPF504的截止频率设置为比静止状态时高。因此，能够根据图像抖动角度信号独立地驱动相机抖动校正透镜，而第二相机抖动校正透镜113不与第一相机抖动校正透镜103相同步。另外，也可以是如下的结构：将第二驱动增益处理单元505的增益设置为低、且控制第二相机抖动校正透镜113以便容易地返回到驱动中心。

摄影模式

在运动图像的摄影期间，在第一控制模式中执行驱动，而在拍摄静止图像时，根据其他摄影条件在第一控制模式或第二控制模式中执行驱动。在运动图像摄影模式中不断地记录所拍摄的图像，因此这是为了避免光学性能的临时劣化以及为了避免获得由于第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113间的同步偏差而导致的视觉上令人不愉快的所拍摄图像。

静止图像摄影状态

在静止图像拍摄的摄影待机期间，在第一控制模式下驱动摄像装置，而在曝光期间在第二控制模式下驱动该摄像装置。换句话说，在本实施例中，在拍摄静止图像时执行的曝光是预定条件。当第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113被同步驱动时，在相机抖动大时两个透镜都达到控制极限，存在不能在曝光期间获得充足的相机抖动校正效果的问题。鉴于此，在摄影待机期间，将LPF 503和HPF 504的截止频率设置得比执行运动图像摄影时的截止频率稍高，使得第二相机抖动校正透镜113更难达到驱动极限。另外，通过在曝光开始时将LPF 503和HPF 504的截止频率设置得比摄影待机期间还高，能够确保第二相机抖动校正透镜113的驱动极限前的足够空间，并能够避免曝光期间抖动校正效果的降低。

抖动校正模式

在停止抖动校正期间，通过在第一控制模式下执行驱动，可能避免由于诸如振动或冲击等对摄像装置的干扰引起的两个透镜位置的偏移所造成的光学性能劣化。

第一相机抖动校正透镜的状态

当与第一相机抖动校正透镜103的位置同步地驱动第二相机抖动校正透镜113时，在第一相机抖动校正透镜103出现故障且由于一些原因不能被驱动的情况下，能被正常驱动的第二相机抖动校正透镜113也变得不能被驱动。因此，在第一相机抖动校正透镜103出现故障的情况下，将LPF 503和HPF 504的截止频率设置的高，并在第二控制模式下执行驱动，因此，即使第一相机抖动校正透镜103出现故障也能够利用第二相机抖动校正透镜113来继续相机抖动校正控制。基于这个原因，能够避免抖动校正效果的极端降低。

注意，通过给出图9中所示的摄影条件的优先次序，能够基于具有最高优先权的摄影条件来设置第一控制模式或是第二控制模式。另外，作为关于多个摄影条件所作的确定的结果，可以将控制模式设置为在第一控制模式和第二控制模式之间最经常选择的模式，并且仅需适当地改变用于最终在第一控制模式和第二控制模式之间选择的条件。

根据上述实施例，通过根据摄影条件改变LPF 503和HPF 504的截止频率或是改变第二驱动增益处理单元505的增益，来执行第一相机抖动校正透镜103和第二相机抖动校正透镜113的同步驱动。因此，可以提供这样的图像稳定装置：能够根据摄影条件进行用于同步驱动或非同步驱动的设置，并实现了光学性能和相机抖动校正性能二者。

注意，在本实施例中，校正透镜被用于校正光学系统，但是即使通过相对于摄像光学系统驱动诸如CCD等图像传感单元，仍能确保图像传感表面上的图像稳定性。换句话说，图像传感单元可以用作用于稳定相机抖动的机构。另外，可以相结合地使用CCD驱动和稳定光学系统。

变形例

在上述实施例中，描述了这样的情况：通过根据摄影条件将LPF 503和HPF 504的截止频率设置为预定频率，从而切换第一控制模式和第二控制模式。相反，通过以连续方式将LPF 503和HPF 504的截止频率变为预定值，可能以连续方式改变LPF 503和HPF 504的控制的独立性。

例如，随着接近焦距长的区域，可以以小数量增高LPF 503和HPF 504的截止频率。这样，HPF 504提取的第一相机抖动校正透镜103的位置中所包括的手抖动频带变窄，相反地，LPF 503提取的手抖动角度信号中的手抖动频带的比率变宽。这样，能够逐渐改变第一相机抖动校正透镜103的位置对第二相机抖动校正透镜113的控制的影响。

上文是本发明优选实施例的描述，但是本发明并不限于这些实施例，能够在本发明的主旨范围内以各种方式修改和改变材料、形状、尺寸、模式、数量及排列位置。例如，在使用三个或更多个校正透镜的情况下，或是在使用多个校正透镜组合图像传感设备的驱动的情况下，能够应用用于同步驱动的第一控制模式和用于非同步控制的第二控制模式，并且用于改变独立性的程度的控制是可能的。

虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对下列权利要求的范围赋予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构及功能。

Claims (12)

1.一种图像稳定装置，所述图像稳定装置包括：

第一光学校正单元；

第二光学校正单元，其被配置在所述第一光学校正单元的光轴方向上与所述第一光学校正单元不同的位置处；以及

控制单元，用于执行第一控制模式，在所述第一控制模式中，通过基于从相机抖动检测单元的输出中计算出的相机抖动校正信号在与光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元从而光学地校正相机抖动，并在与所述光轴不同的方向上移动所述第二光学校正单元以便校正由于在与所述光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元而出现的像差，

其中，在第一控制模式中，所述控制单元同步移动所述第一光学校正单元和第二光学校正单元。

2.根据权利要求1所述的图像稳定装置，其中，在所述第一控制模式中，所述控制单元利用相同的频率和相同的相位来移动所述第一光学校正单元和所述第二光学校正单元。

3.根据权利要求1所述的图像稳定装置，所述图像稳定装置还包括：

获得单元，用于获得摄影条件，

其中，所述控制单元根据所述摄影条件，在所述第一控制模式和第二控制模式之间切换，在所述第二控制模式中，通过基于所述相机抖动校正信号、在与所述光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元和所述第二光学校正单元而光学地校正相机抖动，

其中，在第二控制模式中，所述控制单元独立移动所述第一光学校正单元和第二光学校正单元。

4.根据权利要求3所述的图像稳定装置，其中，在所述第二控制模式中，所述控制单元以相互不同的相位和频率来移动所述第一光学校正单元和所述第二光学校正单元。

5.根据权利要求3所述的图像稳定装置，其中，所述获得单元是所述相机抖动检测单元，以及，

所述控制单元，在从所述相机抖动检测单元输出的相机抖动信号的大小小于预定阈值的情况下，执行所述第一控制模式，而在所述相机抖动信号的大小大于或等于所述预定阈值的情况下，执行所述第二控制模式。

6.根据权利要求3所述的图像稳定装置，其中，所述获得单元是获得表示焦距的信息的单元，以及，

所述控制单元，在所述焦距小于预定阈值的情况下，执行所述第一控制模式，而在所述焦距大于或等于所述预定阈值的情况下，执行所述第二控制模式。

7.根据权利要求3所述的图像稳定装置，其中，所述获得单元是针对摇摄进行确定的确定单元，以及，

在所述确定单元确定正在执行摇摄操作的情况下，所述控制单元执行所述第二控制模式。

8.根据权利要求3所述的图像稳定装置，其中，所述控制单元，在运动图像摄影的情况下，执行所述第一控制模式，而在静止图像摄影的情况下，执行所述第二控制模式。

9.根据权利要求3所述的图像稳定装置，其中，所述控制单元，在静止图像摄影中待机的情况下，执行所述第一控制模式，而在静止图像摄影中曝光的情况下，执行所述第二控制模式。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的图像稳定装置，

其中，在所述第一光学校正单元的屈折力和所述第二光学校正单元的屈折力具有不同的正/负符号的情况下，在所述第一控制模式中，所述控制单元在相同方向上移动所述第一光学校正单元和所述第二光学校正单元，以及，

在所述第一光学校正单元的屈折力和所述第二光学校正单元的屈折力具有相同的正/负符号的情况下，在所述第一控制模式中，所述控制单元在相互不同的方向上移动所述第一光学校正单元和所述第二光学校正单元。

11.根据权利要求1-9中的任一项所述的图像稳定装置，所述图像稳定装置还包括：位置检测单元，用于检测所述第一光学校正单元的位置并输出位置信息，

其中，所述控制单元包括提取低频率成分的低通滤波器单元和提取高频率成分的高通滤波器单元，以及，

通过所述低通滤波器单元从由所述相机抖动检测单元输出的相机抖动校正信号和所述位置信息中的一个中提取低频率成分，通过所述高通滤波器单元从所述相机抖动校正信号和所述位置信息中的另一个中提取高频率成分，并且所述控制单元基于通过将所提取的低频率成分和所提取的高频率成分而获得的信号进行组合来控制所述第二光学校正单元。

12.一种图像稳定装置的控制方法，所述图像稳定装置包括第一光学校正单元以及在所述第一光学校正单元的光轴方向上配置在与所述第一光学校正单元不同的位置处的第二光学校正单元，所述方法包括：

第一校正步骤，其通过基于从相机抖动检测单元的输出中计算出的相机抖动校正信号在与光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元来光学地校正相机抖动；以及

第二校正步骤，其在与所述光轴不同的方向上移动所述第二光学校正单元以校正由于在与所述光轴不同的方向上移动所述第一光学校正单元而出现的像差。