CN106878609B - 光学式图像稳定化模块以及相机模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种即使产生噪声也能够执行图像稳定化操作的光学式图像稳定化模块以及相机模块，根据本发明的一实施例的光学式图像稳定化模块以及相机模块可以包括：预处理部，基于通过霍尔传感器检测到的镜头移动值和通过陀螺仪传感器检测到的抖动值之间的差值来计算误差值，如果所述误差值为基准值以上，则提供设定的系数；控制器，根据从所述预处理部接收到的系数以及所述误差值而控制镜头移动，从而使拍摄到的图像变得稳定。

Description

光学式图像稳定化模块以及相机模块

技术领域

本发明涉及一种光学式图像稳定化模块以及包括此的相机模块。

背景技术

在最近上市的移动设备中，相机是基本功能之一，而随着其性能的提高，上市的产品中装配有数百万像素甚至千万像素以上的高性能的相机。

然而，与这种具有高像素的相机相比，相机模块所占用的空间因移动设备的制约因素而只能被受限制。

因此，由于较小的镜头口径以及较小的图像像素大小等，在拍摄图像时，外部振动或者如手抖等的细微的移动也可能导致图像劣化。

为抑制上述的细微的手抖所导致的图像劣化，并得到更为清晰的图像，主要使用以光学的方式提供手抖校正功能的光学式图像稳定化(OIS：Optical ImageStabilization)模块，然而这种光学式图像稳定化模块存在着如下的问题：在信号处理过程中可能会发生噪声，从而无法执行稳定的操作。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)日本公开专利公报第2015-154302号

(专利文献2)日本公开专利公报第2012-088596号

(专利文献3)日本公开专利公报第2015-088956号

(专利文献4)日本公开专利公报第2015-038212号

发明内容

根据本发明的一实施例，本发明提供一种即使产生噪声也能够执行稳定的图像稳定化操作的光学式图像稳定化模块以及相机模块。

为解决上述的本发明的课题，根据本发明的一实施例的光学式图像稳定化模块以及相机模块可以包括：预处理部，基于通过霍尔传感器检测到的镜头移动值和通过陀螺仪传感器检测到的抖动值之间的差值来计算误差值，如果所述误差值为基准值以上，则提供设定的系数；控制器，根据从所述预处理部接收到的误差值而控制镜头移动，从而使拍摄到的图像变得稳定。

根据本发明的一实施例，具有如下效果：即使因噪声而输入到错误的霍尔传感器检测值也能够稳定地执行光学图像稳定化操作，并能够抑制因噪声而发生的闪烁(flicker)现象。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的包括光学式图像稳定化模块的相机模块的概略构成图。

图2是根据本发明的一实施例的光学式图像稳定化模块的操作流程图。

图3是表示在一般的光学式图像稳定化模块中的由噪声(noise)引起的霍尔传感器的镜头移动值的变化的曲线图；图4表示根据本发明的一实施例的光学式图像稳定化模块的霍尔传感器的镜头移动值的曲线图。

符号说明

100：相机模块 110：光学式图像稳定化模块

111：预处理部 112：控制器

113：放大器 114：AD转换器

120：陀螺仪传感器 130：积分器

140：滤波器 150：DA转换器

160：驱动器 170：镜头部

180：霍尔传感器

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细的说明，以使在本发明所属的技术领域中具有基本知识的人能够容易地实施本发明。

图1是根据本发明的一实施例的光学式图像稳定化模块以及包括此的相机模块的概略构成图。

参照图1，根据本发明的一实施例的相机模块100可以包含光学式图像稳定化模块110，光学式图像稳定化模块110基于通过霍尔传感器140检测到的镜头位置值和通过陀螺仪传感器120检测到的抖动值之间的差值来计算误差值(error value)，如果所述误差值为基准值以上，则根据设定的系数而控制镜头的移动，从而使获取的图像变得稳定。

光学式图像稳定化模块110可以包括预处理部111、控制器112。

预处理部111可以基于通过霍尔传感器180检测到的镜头移动值和通过陀螺仪传感器120检测到的抖动值之间的差值来计算误差值。

陀螺仪传感器120可以检测具备相机模块100的设备(未图示)的抖动，而检测到的抖动值可以由角速度值、角度值等来表示。

通过陀螺仪传感器120检测到的抖动值可以被积分器(Integrator)130积分，并被滤波器140滤波之后被传递到光学式图像稳定化模块110。

通过霍尔传感器180检测到的镜头移动值可以被放大器113放大，并借助于AD转换器114而被模拟-数字信号转换之后被输入到预处理部111。

来自控制器112的镜头移动控制信号可以借助于DA转换器150而被数字-模拟信号变换之后被传递到驱动器160，而驱动器160可以通过驱动镜头部170而使镜头移动。

例如，控制器112可以是PID(比例-积分-微分：Proportion IntegrationDifferentiation)控制器，而且在所述误差值为基准值以上的情况下，预处理部111可以将设定的PID系数提供给控制器112。

参照图2对上述的根据本发明的一实施例的光学式图像稳定化模块110的操作进行更为详细的说明。

图2是根据本发明的一实施例的光学式图像稳定化模块的操作流程图。

与图1一同参照图2，预处理部111可以利用下述的式子1而计算将要传递到控制器112的误差值(S111)。

(式子1)

err＝set-(hall_value-hall_middle[axis])

在此，set表示来自陀螺仪传感器120的抖动值，hall_value表示来自霍尔传感器180的镜头移动值，hall_middle[axis]表示霍尔传感器180的X轴以及Y轴的中间值。

之后，预处理部111可以分别计算所述误差值的绝对值和所述抖动值的绝对值(S112、S113)

之后，预处理部111可以判断用户的手抖的存在与否，其可以通过下述的式子2而判断(S114)。

(式子2)

if(abs_set<K2&&count_set[axis]<K3)count_set＝count_set+1

else if(abs_set>＝K2&&count_set[axis]>0)count_set＝count_set-1

在此，abs_set是所述抖动值的绝对值，K2是用于判断陀螺仪传感器的抖动值是否对应于手抖的比较值，K3是针对陀螺仪传感器的变化在维持多长时间时(表示次数的值)将此判断为没有发生手抖的限制值，count_set[axis]是沿着X轴和Y轴输入的、陀螺仪传感器没有发生手抖的次数的累积值。

手抖检测可以按照具有预定时间的时间区间来进行，在各个时间区间内没有手抖的情况下，count_set[axis]值将会增加，而在各个时间区间内有手抖的情况下，count_set[axis]值将会减少。据此，当时间区间累积的count_set[axis]值达到K3时，判断为所述时间间隔内没有手抖。此外，在没有手抖的情况下，误差值可以被设定为“0”(S116)。

之后，为了判断噪声(noise)的存在与否，预处理部111可以计算基准值(S115)。

所述基准值可以如同下述的式子3。

(式子3)

Th_abs_err_limit＝abs_set+K

If(abs_err>Th_abs_err_limit)：受到噪声影响的信号

else正常信号

在此，abs_set是所述抖动值的绝对值，Th_abs_err_limit是所述基准值，K为偏移值。

据此，如果所述误差值的绝对值(abs_err)大于所述基准值(Th_abs_err_limit)，则可以判断为来自霍尔传感器180的镜头移动值对应于噪声(S117)。

如果所述误差值的绝对值(abs_err)小于所述基准值(Th_abs_err_limit)，则预处理部111可以将根据所述式子1的误差值传递到控制器112。此时，预处理部111可以将之前的镜头移动值更新为当前的镜头移动值，控制器112可以根据之前的PID系数(K)和所述误差值而控制镜头的移动(S119)。

如果来自霍尔传感器180的镜头移动值对应于噪声，则预处理部111可以设定系数值并将其传递到控制器112(S 118)。

如上所述，控制器112可以是PID控制器，而PID控制器的系数可以如同下述的式子4。

(式子4)

如果增加比例系数(Kp)，则可以减少正常状态误差，然而这需要较大的控制量，而且可能会给系统带来振动。对积分系数(Ki)的情况而言，虽然增加系统类型(type)而消除正常状态误差，然而加到原点的极点具有使系统变得不稳定的倾向，因此主要与比例控制要素结合而使用。最后对微分系数(Kd)的情况而言，其能够在误差的信号增大之前进行控制，因此系统的稳定度会增加，并且系统正常状态误差会减少，然而在初期要求较大的控制量。微分控制操作仅在过渡期间内有效地起到效果，因此不被单独使用，而是始终与比例控制要素或者比例-积分控制要素结合而使用。

在产生噪声时，预处理部111可以如下述的式子5那样设定PID系数。

(式子5)

Kp'＝Kp/G,Ki'＝Ki/G,Kd'＝Kd/G

在此，Diff_hall_value是之前的镜头移动值与当前的镜头移动值之间的差值的绝对值；Diff_set_value是之前的抖动值与当前的抖动值之间的差值的绝对值；Kp、Ki、Kd分别是上述的式子4中的各个PID系数。

即，预处理部111可以根据第一差值(之前的镜头移动值和当前的镜头移动值之间的差值的绝对值)和第二差值(之前的抖动值和当前的抖动值之间的差值的绝对值)之比而设定PID系数的比例系数(Kp')、积分系数(Ki')、微分系数(Kd')并传递到控制器112，并且控制器112可以根据误差值以及接收到的PID系数而控制镜头移动。

具体而言，在PID控制系统中，通常将快速跟踪基于所述误差值的目标值作为目的，然而在本发明中，在产生噪声时，将PID系数值设定为较小的值而使得在控制器以较慢的速度跟踪目标值。据此，即使因噪声而输入有错误的镜头移动值，其移动的范围也能够由于控制器而维持较小的范围，从而可以防止出现令人眼晕的闪烁现象。

图3是表示在一般的光学式图像稳定化模块中的由噪声引起的霍尔传感器的镜头移动值的变化的曲线图；图4表示根据本发明的一实施例的光学式图像稳定化模块的霍尔传感器的镜头移动值的曲线图。

参照图3，在产生噪声的情况下，可以看出从霍尔传感器检测到的镜头移动值发生了急剧变化(参照识别符A)(在此，粗实线可以是控制器的控制值，细虚线可以是通过霍尔传感器检测出的镜头移动值)，而其可能导致在图像中发生闪烁(flicker)现象。

相反，参照图4，即使由于噪声而在霍尔传感器的镜头移动值上发生急剧变化，也可以通过使霍尔传感器的镜头移动值的变化最小化而抑制可能会在图像中发生的闪烁现象。

如上所述，根据本发明，即使因噪声而输入了错误的霍尔传感器的检测值也可以稳定地执行光学图像稳定化操作，据此可以抑制图像的闪烁(flicker)现象。

以上说明的本发明并不局限于上述的实施例以及附图，而是由权利要求书记载的范围来限定，本发明所属技术领域中具有通常的知识的人均可理解在不脱离本发明的技术思想的范围内可以对本发明的构成进行多样的变更以及改造。

Claims (11)

1.一种光学式图像稳定化模块，包括：

预处理部，基于通过霍尔传感器检测到的镜头移动值和通过陀螺仪传感器检测到的抖动值之间的差值来计算误差值，如果所述误差值为基准值以上，则根据作为之前的镜头移动值与当前的镜头移动值之间的差值的第一差值和作为之前的抖动值与当前的抖动值之间的差值的第二差值之比而设定系数，并提供设定的系数；

控制器，根据从所述预处理部接收到的系数以及所述误差值而控制镜头移动，从而使拍摄到的图像变得稳定。

2.如权利要求1所述的光学式图像稳定化模块，其中，

所述控制器为比例-积分-微分控制器；

如果所述误差值为基准值以上，则所述预处理部根据所述第一差值和所述第二差值之比而设定比例-积分-微分系数，并将该比例-积分-微分系数提供给所述比例-积分-微分控制器。

3.如权利要求1所述的光学式图像稳定化模块，其中，

所述之前的镜头移动值是所述误差值小于所述基准值的状态下的镜头移动值。

4.如权利要求1所述的光学式图像稳定化模块，其中，

如果所述误差值小于所述基准值，则所述预处理部将之前的镜头移动值更新为当前的镜头移动值。

5.如权利要求1所述的光学式图像稳定化模块，其中，

如果所述抖动值不对应于抖动状态，则所述预处理部将所述误差值设定为“0”。

6.一种相机模块，包括：

陀螺仪传感器，检测设备的抖动；

霍尔传感器，检测镜头的移动距离；

光学式图像稳定化模块，基于通过所述霍尔传感器检测到的镜头移动值和通过所述陀螺仪传感器检测到的抖动值之间的差值来计算误差值，如果所述误差值为基准值以上，则根据作为之前的镜头移动值与当前的镜头移动值之间的差值的第一差值和作为之前的抖动值与当前的抖动值之间的差值的第二差值之比而设定系数，并根据设定的系数而使拍摄到的图像变得稳定；

驱动器，根据所述图像稳定化模块的控制而使镜头移动。

7.如权利要求6所述的相机模块，其中，

所述光学式图像稳定化模块包括：

预处理部，基于所述镜头移动值和抖动值之间的差值来计算误差值，如果所述误差值为基准值以上，则提供所述系数；以及

控制器，根据从所述预处理部接收到的所述系数以及所述误差值而控制镜头的移动，从而使拍摄到的图像变得稳定。

8.如权利要求7所述的相机模块，其中，

所述控制器为比例-积分-微分控制器；

如果所述误差值为基准值以上，则所述预处理部根据所述第一差值和所述第二差值之比而设定比例-积分-微分系数，并将该比例-积分-微分系数提供给所述比例-积分-微分控制器。

9.如权利要求7所述的相机模块，其中，

所述之前的镜头移动值是所述误差值小于所述基准值的状态下的镜头移动值。

10.如权利要求7所述的相机模块，其中，

如果所述误差值小于所述基准值，则所述预处理部将之前的镜头移动值更新为当前的镜头移动值。

11.如权利要求8所述的相机模块，其中，

如果所述抖动值不对应于抖动状态，则所述预处理部将所述误差值设定为“0”。

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