具体实施方式
下面参考附图所示实施例描述本发明。在第一和第二实施例中,摄像装置1是数码相机。摄像装置1的光轴为LX。
图1至3示出第一实施例中的摄像装置1的结构。图4至7是示出是可动单元30a和固定单元30b之间的位置关系的结构图。图8至11是示出成像器件39a1的成像视场IF和成像视场的可动范围R1之间的位置关系的结构图。
为了说明该实施例中的方向,定义了第一方向x、第二方向y和第三方向z(见图1)。第一方向x是垂直于光轴LX的水平方向。第二方向y是垂直于光轴LX和第一方向x的垂直方向。第三方向z是平行于光轴LX并垂直于第一方向x和第二方向y的水平方向。
图14示出沿着图13中的线A-A剖开的结构图。
摄像装置1的成像部分包括Pon按钮11、Pon开关11a、测光开关12a、释放按钮13、释放开关13a、诸如LCD显示器等的指示单元17、存储器18、CPU 21、成像模块22、AE(自动曝光)单元23、AF(自动聚焦)单元24、在防震和广角成像单元30中的成像单元39a、和摄像光学系统67(见图1、2和3)。
Pon开关11a处于接通状态还是断开状态由Pon按钮11的状态决定,以便摄像装置1的接通/断开状态根据Pon按钮11的接通/断开状态而变化。
摄像物体图像通过摄像光学系统67被形成在成像器件39a1的成像视场IF内作为光学图像。成像器件39a1通过光电转换把光学图像变换为电信号。在成像器件39a1累积超过预定时间长度后,从光信号变换而来而且以读出电荷为依据的电信号被通过成像模块22和CPU单元21等的DSP(数字信号处理器)变化为图像信号,该图像信号可以在指示单元17上指示并可以存储在存储器18中。
指示单元17指示图像信号作为摄像物体图像。摄像物体图像可以通过光学取景器(未示出)用光学方法进行观察。指示单元17与CPU21的端口P6连接。
存储器18存储图像信号。存储器18与CPU 21的端口P7连接。
在第一实施例中指示器17可以进行两种指示操作。两种类型之一是通过图像的第一指示,其中根据图像信号的摄像物体图像在第一预定时间间隔被连续指示。在释放开关13a处于断开状态时完成通过图像的第一指示,以便图像信号不存储在存储器18中。
两种类型指示操作中的另一种类型是指示通过摄像操作获得静止图像。在静止图像指示中,指示根据图像信号的摄像物体图像(静止图像)。在释放开关13a被设置成接通状态时完成静止图像的指示,以便图像信号被存储在存储器18中。
在第一实施例中有两种方式指示静止图像。两种方式之一是普通静止图像的第二指示,以便两种方式中的另一种是广角静止图像的第三指示。
在普通静止图像的第二指示中,在指示单元17的指示场内指示根据普通图像信号的普通摄像物体图像,所述普通图像信号是当可动单元30a被固定在一个位置时成像获得,普通图像信号被存储在存储器18中。当广角成像开关15a处于断开状态时完成普通静止图像的第二指示。
在广角静止图像的第三指示中,在指示单元17的指示场内指示根据广角图像信号PsW的宽摄像物体图像PicW(广角图像PicW),广角图像信号PsW被存储在存储器18中。当广角成像开关15a处于接通状态时完成广角静止图像的第三指示。
图3是示出摄像装置1的电路结构的方块图。
CPU 21是控制装置,其控制摄像装置1的有关摄像操作的每个部分,并控制摄像装置1的有关防震操作的每个部分,包括移动和位置检测操作控制。防震操作控制可动单元30a的移动并控制可动单元30a的位置检测。
CPU 21暂时存储有关防震模式的参数值IS,有关内容将在后面描述。
当操作者半按下释放按钮13时,测光开关12a变化为接通状态,以便完成测光操作、AF传感操作和聚焦操作。
当操作者完全按下释放按钮13时,释放按钮13变化为接通状态,以便完成摄像操作,并把摄取的图像存储。
成像模块22驱动成像单元39a。AE单元23为摄像物体进行测光操作,对应于测光值,计算测光值,并计算成像所需要的孔径值和曝光时间长度。AF单元24完成AF传感操作,并对应于AF传感操作的结果,完成成像所需要的聚焦操作。在聚焦操作中,摄像光学系统67的位置在光轴LX的方向上被移动。
摄像装置1的防震部分包括防震按钮14、防震开关14a、广角成像按钮15、广角成像开关15a、指示单元17、存储器18、CPU 21、角速度检测单元25、驱动器电路29、防震和广角成像单元30、霍尔元件信号处理单元45和摄像光学系统67。
当操作者完全按下防震按钮14时,防震开关14a变化为接通状态,以便完成防震操作(防震模式),其中在每个第二预定时间间隔角速度检测单元25和防震和广角成像单元30被驱动,与包括测光操作等的其他操作彼此独立进行。当防震开关14a处于接通状态时,换句话说处于防震模式时,参数IS设定为1(IS=1)。当防震开关14a不处于接通状态时,换句话说处于非防震模式时,参数IS设定为0(IS=0)。在该实施例中,第二预定时间间隔为1ms。
当操作者完全按下广角成像按钮15时,广角成像开关15a变化为接通状态,并且停止防震操作,指示单元17、存储器18、防震和广角成像单元30、和成像模块22被驱动,完成广角成像操作(广角成像模式)。
对应于这些开关的输入信号的各种输出命令由CPU21控制。
有关测光开关12a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P12。有关释放开关13a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P13。有关防震开关14a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P14。有关广角成像开关15a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P15。
成像模块22连接到CPU 21的端口P3,以便输入和输出信号。AE单元23连接到CPU 21的端口P4,以便输入和输出信号。AF单元24连接到CPU 21的端口P5,以便输入和输出信号。
下面,详细说明角速度检测单元25、驱动器电路29、防震和广角成像单元30、霍尔元件信号处理单元45与CPU 21之间的输入输出关系。
角速度检测单元25具有第一角速度传感器26、第二角速度传感器27和组合放大器和高通滤波器电路28。第一角速度传感器26在每个第二预定时间间隔(1ms)检测摄像装置1的角速度在第一方向x上的速度分量。第二角速度传感器27在每个第二预定时间间隔(1ms)检测摄像装置1的角速度在第二方向y上的速度分量。
组合放大器和高通滤波器电路28放大关于角速度在第一方向x上的信号(角速度在第一方向x上的速度分量),减小第一角速度传感器26的零电压和摇拍(panning),并把模拟信号输出到CPU 21的A/D转换器A/D 0,作为第一角速度vx。
组合放大器和高通滤波器电路28放大关于角速度在第二方向y上的信号(角速度在第二方向y上的速度分量),减小第二角速度传感器27的零电压和摇拍,并把模拟信号输出到CPU 21的A/D转换器A/D 1,作为第二角速度vy。
CPU 21把输入到A/D转换器A/D 0的第一角速度vx和输入A/D转换器A/D 1的第二角速度vy转换为数字信号(A/D转换操作),并根据转换的数字信号和转换系数计算在预定时间(1ms)产生的手震量,其中考虑聚焦。因此,CPU 21和角速度检测单元25具有计算手震量的功能。
在摄像装置1处于防震模式时,CPU 21计算成像单元39a(可动单元30a)对应于在第一方向x和第二方向y的计算手震量应该被移动的位置。
位置S在第一方向x的位置定义为sx,第二方向y的位置S的位置定义为sy。包括成像单元39a的可动单元30a的移动利用电磁力实现,将在后面描述。驱动驱动电路29以便把可动单元30a移动到位置S的驱动力D具有第一PWM负荷dx作为在第一方向x上的驱动力分量和第二PWM负荷dy作为在第二方向y上的驱动力分量。
防震和广角成像单元30是通过把成像单元39a的成像器件39a1的中心移动到位置S,通过抵消摄像物体图像在成像器件39a1的成像面上的延迟,通过稳定到达成像器件39a1的成像面上的摄像物体图像的矫正手震效果的装置。
防震和广角成像单元30具有包括成像单元39a的可动单元30a和固定单元30b。或者,防震和广角成像单元30由驱动部件和位置检测部件构成,所述驱动部件通过电磁力把可动单元30a移动到位置S,所述位置检测部件检测可动单元30a的位置(检测位置P)。
电磁力的大小和方向由流过线圈的电流的大小和方向及磁铁磁场的大小和方向确定。
当摄像装置1处于广角成像模式时,防震和广角成像单元30获得广角图像信号PsW,该广角图像信号包括第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4。
第一图像信号Ps1通过移动可动单元30a并与第一角边缘点pe1接触条件下的成像操作(第一成像操作)获得。
第二图像信号Ps2通过移动可动单元30a并与第二角边缘点pe2接触条件下的成像操作(第二成像操作)获得。
第三图像信号Ps3通过移动可动单元30a并与第三角边缘点pe3接触条件下的成像操作(第三成像操作)获得。
第四图像信号Ps4通过移动可动单元30a并与第四角边缘点pe4接触条件下的成像操作(第四成像操作)获得。
在广角成像模式下,通过线圈和磁铁产生的电磁力移动可动单元30a到可动单元30a与第一角边缘点pe1、或第二角边缘点pe2、第三角边缘点pe3或第四角边缘点pe4接触。
在防震模式下,根据线圈和磁铁产生的电磁力移动可动单元30a到防震模式中的点。
可动单元30a可以在第一方向x和第二方向y两个方向上,然而摄像光学系统67不移动(固定)。因此,成像视场IF对应于可动单元30a的移动而移动,然而光轴LX的方向不变。
因为即使移动可动单元30a以便获得广角图像PicW,光轴LX的方向也不变,组合图像作为广角图像PicW,在连接区域(靠近重叠区域)也没有失真成分。
第一角边缘点pe1是可动单元30a在第一方向x的移动范围内的两个角边缘点之一,而且是可动单元30a在第二方向y的移动范围内的两个角边缘点中的一个。当可动单元30a接触第一角边缘点pe1,可动单元30a的成像器件39a1的中心位置定义为第一位置S1(见图4)。
第二角边缘点pe2是可动单元30a在第一方向x的移动范围内的两个角边缘点中的另一个,而且是可动单元30a在第二方向y的移动范围内的两个角边缘点中的另一个。当可动单元30a接触第二角边缘点pe2时,可动单元30a的成像器件39a的中心位置定义为第二位置S2(见图5)。
第三角边缘点pe3是可动单元30a在第一方向x的移动范围内的两个角边缘点中的另一个,而且是可动单元30a在第二方向y的移动范围内的两个角边缘点中的另一个。当可动单元30a接触第三角边缘点pe3时,可动单元30a的成像器件39a1的中心位置定义为第三位置S3(见图6)。
第四角边缘点pe4是可动单元30a在第一方向x的移动范围内的两个角边缘点之一,而且是可动单元30a在第二方向y的移动范围内的两个角边缘点中的另一个。当可动单元30a接触第四角边缘点pe4时,可动单元30a的成像器件39a1的中心位置定义为第四位置S4(见图7)。
可动单元30a的移动范围(可动单元30a的成像器件39a1的中心移动范围)等于第一角边缘点pe1、第二角边缘点pe2、第三角边缘点pe3和第四角边缘点pe4连接起来包围的区域。
当广角成像开关15a设置成接通状态以便完成广角成像操作时,并且当可动单元30a被移动到第一位置S1时,成像器件39a1获得的图像信号定义为第一图像信号Ps1(第一成像操作)。
当广角成像开关15a设置成接通状态以便完成广角成像操作时,并且当可动单元30a被移动到第二位置S2时,成像器件39a1获得的图像信号定义为第二图像信号Ps2(第二成像操作)。
当广角成像开关15a设置成接通状态以便完成广角成像操作时,并且当可动单元30a被移动到第三位置S3时,成像器件39a1获得的图像信号定义为第三图像信号Ps3(第三成像操作)。
当广角成像开关15a设置成接通状态以便完成广角成像操作时,当可动单元30a被移动到第四位置S4时,成像器件39a1获得的图像信号定义为第四图像信号Ps4(第四成像操作)。
CPU 21控制可动单元30a的移动顺序为从第三方向z看时为(按照第一、第二、第三和第四摄像操作的顺序)为右手或左手螺旋方向是理想的。在第一实施例中,可动单元30a的移动顺序为从第三方向z看时是右手螺旋方向,第一移动是移动到第一位置S1,第二移动是移动到第二位置S2,第三移动是移动到第三位置S3,第四移动是移动到第四位置S4。
驱动防震和广角成像单元30的可动单元30a是通过驱动电路29完成,所述驱动电路29具有从CPU 21的PWM 0输入的第一PWM负荷dx和从CPU 21的PWM 1输入的第二PWM负荷dy。可动单元30a的成像器件39a1的中心检测位置P在通过驱动电路29驱动移动之前或移动之后由霍尔元件单元44a和霍尔元件信号处理单元45检测。
检测位置P在第一方向x上的第一位置信息,换句话说第一检测位置信号px被输入到CPU 21的A/D转换器A/D 2。第一检测位置信号px是模拟信号,并且通过A/D转换器A/D 2转换为数字信号(A/D转换操作)。检测位置P在第一方向x上的第一位置在A/D转换操作之后对应于第一检测位置信号px,定义为pdx。
检测位置P在第二方向y上的第二位置信息,换句话说第二检测位置信号py被输入到CPU 21的A/D转换器A/D 3。第二检测位置信号py是模拟信号,通过A/D转换器A/D 3转换为数字信号(A/D转换操作)。检测位置P在第二方向y上的第二位置在A/D转换操作之后对应于第二检测位置信号py定义为pdy。
根据检测位置P的数据(pdx,pdy)和应该移到的位置S的数据完成PID(sx,sy)(比例积分微分)控制。
把可动单元30a移动到第一、第二、第三和第四位置S1、S2、S3和S4的第一和第二负荷PWM的数值dx和dy存储在CPU 21中。因此,在广角成像模式下,当可动单元30a移动到到第一、第二、第三和第四位置S1、S2、S3和S4时,可以不进行PID控制。
考虑到重力作用等,预先设置把可动单元30a移动到第一、第二、第三和第四位置S1、S2、S3和S4的第一和第二负荷PWM的数值dx和dy,所述重力等的作用通过支撑摄像装置1的方向变化。
可动单元30a具有第一线圈31a、第二线圈32a、成像单元39a、霍尔元件单元44a、可动电路板49a、移动轴50a、用于水平移动的第一轴承单元51a、用于水平移动的第二轴承单元52a、用于水平移动的第三轴承单元53a和板64a(见图13和14)。
固定单元30b具有第一磁铁411b、第二磁铁412b、第一磁轭431b、第二磁轭432b、用于垂直移动的第一轴承单元54b、用于垂直移动的第二轴承单元55b、用于垂直移动的第三轴承单元56b、用于垂直移动的第四轴承单元57b和基板65b。
从第三方向z看可动单元30a的移动轴50a呈沟道形状。用于垂直移动的第一、第二、第三和第四轴承单元54b、55b、56b和57b连接到固定单元30b的基板65b。通过第一、第二、第三和第四轴承单元54b、55b、56b和57b在垂直方向(第二方向y)可滑动地支撑移动轴50a。
用于垂直移动的第一和第二轴承单元54b、55b具有在第二方向y延伸的槽。
因此,可动单元30a可以相对于固定单元30b在垂直方向(第二方向y)线性移动。
可动单元30a的用于水平移动的第一轴承单元51a、第二轴承单元52a和第三轴承单元53a在水平方向(第一方向x)可滑动地支撑移动轴50a。因此,可动单元30a除了移动轴50a之外可以相对于固定单元30b和移动轴50a在水平方向(第一方向x)线性移动。
成像器件具有成像视场IF,该成像视场在第一方向x具有第一长度L1,在第二方向y具有第二长度L2。
当可动单元30a移动到第一位置S1时成像视场IF的第二位置S2一侧的区域和当可动单元30a移动到第二位置S2时成像视场IF的第一位置S1一侧的区域具有重叠区域,该区域在第一方向x上具有第一宽度W1,在第二方向y上具有第二长度L2(见图8和9)。
当可动单元30a移动到第二位置S2时成像视场IF的第三位置S3一侧的区域和当可动单元30a移动到第三位置S3时成像视场IF的第二位置S2一侧的区域具有重叠区域,该区域在第一方向x上具有第一长度L1,在第二方向y上具有第二宽度W2(见图9和10)。
成像视场IF在第一方向x和第二方向y上的移动范围R1在图像环的范围R2之内(见图10)。图像环等于通过摄像光学系统67的光线在成像器件39a1的成像面上的成像范围。
因此,在上述条件下把第一宽度W1和第二宽度W2设置成尽可能短是理想的,以便与第一宽度W1和第二宽度W2设置较长情况下比较在较宽范围内实现广角成像操作。
当进行通过图像的第一指示和通常静止图像的第二指示时,在可动单元30a(成像器件39a1的中心)被移动到位置S(sx,,sy)条件下完成成像操作。在防震模式下计算位置S(sx,,sy)的数值(IS=1)。在非防震模式下位置S(sx,,sy)的数值设置在可动单元移动范围的中心。
当进行广角静止图像的第三指示时,在可动单元30a被移动到第一位置S1条件下完成第一成像操作,以便第一图像信号Ps1暂时存储在CPU 21内。在可动单元30a被移动到第二位置S2条件下完成第二成像操作,以便第二图像信号Ps2暂时存储在CPU 21内。在可动单元30a被移动到第三位置S3条件下完成第三成像操作,以便第三图像信号Ps3暂时存储在CPU 21内。在可动单元30a被移动到第四位置S4条件下完成第四成像操作,以便第四图像信号Ps4暂时存储在CPU 21内。
根据第一图像信号Ps1的第一图像Pic1、根据第二图像信号Ps2的第二图像Pic2、根据第三图像信号Ps3的第一图像Pic3和根据第四图像信号Ps4的第四图像Pic4之间的重叠区域重叠,以便第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4彼此连接。然后,通过组合获得广角图像信号PsW。对应于重叠区域的图像信号是第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4之一。换句话说,在第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4组合中,对于重叠区域访问每个信号,并关于非重叠区域增加每个信号。
第一图像Pic1、第二图像Pic2、第三图像Pic3和第四图像Pic4之间的重叠区域大小和位置根据成像视场大小确定(第一和第二长度L1和L2的长度)以及第一和第二宽度的宽度W1和W2。第一和第二长度L1和L2以及第一和第二宽度的W1和W2的数值由摄像装置1的设计条件确定。
有关第一图像Pic1、第二图像Pic2、第三图像Pic3和第四图像Pic4之间的重叠区域大小和位置的信息存储在CPU 21的存储器中,作为坐标数据。坐标数据具有对应于可动单元30a被移动到第一位置S1时的第一坐标数据D1和第一边缘点坐标数据T1,并且具有对应于可动单元30a被移动到第二位置S2时的第二坐标数据D2和第二边缘点坐标数据T2,以及具有对应于可动单元30a被移动到第三位置S3时的第三坐标数据D3和第三边缘点坐标数据T3,以及具有对应于可动单元30a被移动到第四位置S4时的第四坐标数据D4和第四边缘点坐标数据T4。
当可动单元30a在第一位置S1时,第一坐标数据D1和第一边缘点坐标数据T1用作成像器件39a1的相应坐标信息(见图8)。
边线平行于第一方向x并通过第一坐标数据D1、边线平行于第二方向y并通过第一坐标数据D1、边线平行于第一方向x并通过第一边缘点坐标数据T1、边线平行于第二方向y并通过第一边缘点坐标数据T1的长方形区域形成成像器件39a1的像素场,当可动单元30a在第二位置S2、第三位置S3、第四位置S4时像素场用于成像并重叠。
第一边缘点坐标数据T1是构成成像器件39a1的成像视场IF的四个坐标数据之一。
当可动单元30a在第二位置S2时,第二坐标数据D2和第二边缘点坐标数据T2用作成像器件39a1的相应坐标信息(见图9)。
边线平行于第一方向x并通过第二坐标数据D2、边线平行于第二方向y并通过第二坐标数据D2、边线平行于第一方向x并通过第二边缘点坐标数据T2、边线平行于第二方向y并通过第二边缘点坐标数据T2的长方形区域形成成像器件39a1的像素场,当可动单元30a在第一位置S1、第三位置S3、第四位置S4时像素场用于成像并重叠。
第二边缘点坐标数据T2是构成成像器件39a1的成像视场IF的四个坐标数据之一。
当可动单元30a在第三位置S3时,第三坐标数据D3和第三边缘点坐标数据T3用作成像器件39a1的相应坐标信息(见图10)。
边线平行于第一方向x并通过第三坐标数据D3、边线平行于第二方向y并通过第三坐标数据D3、边线平行于第一方向x并通过第三边缘点坐标数据T3、边线平行于第二方向y并通过第三边缘点坐标数据T3的长方形区域形成成像器件39a1的像素场,当可动单元30a在第一位置S1、第二位置S2、第四位置S4时像素场用于成像并重叠。
第三边缘点坐标数据T3是构成成像器件39a1的成像视场IF的四个坐标数据之一。
当可动单元30a在第四位置S4时,第四坐标数据D4和第四边缘点坐标数据T4用作成像器件39a1的相应坐标信息(见图11)。
边线平行于第一方向x并通过第四坐标数据D4、边线平行于第二方向y并通过第四坐标数据D4、边线平行于第一方向x并通过第四边缘点坐标数据T4、边线平行于第二方向y并通过第四边缘点坐标数据T4的长方形区域形成成像器件39a1的像素场,当可动单元30a在第一位置S1、第二位置S2、第三位置S3时像素场用于成像并重叠。
第四边缘点坐标数据T4是构成成像器件39a1的成像视场IF的四个坐标数据之一。
CPU 21根据第一坐标数据D1、第二坐标数据D2、第三坐标数据D3、第四坐标数据D4、第一边缘点坐标数据T1、第二边缘点坐标数据T2、第三边缘点坐标数据T3和第四边缘点坐标数据T4识别重叠成像视场,并组合第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4,以便获得广角图像信号PsW。
在第一、第二、第三和第四成像操作之后,在指示单元17的指示视场上指示根据广角图像信号PsW的广角图像PicW。广角图像信号PsW存储在存储器18中。
只有关于重叠区域的图像信号之一可以暂时存储在CPU 21。
因此,在成像器件39a1是对于特定部分积累的电荷可以读出的成像器件情况下,诸如CMOS等,由根据累积电荷的电信号转换来的图像信号可以暂时存储在CPU 21中,作为第一、第二、第三和第四图像信号Ps1、Ps2、Ps3和Ps4,对于需要组合的成像视场IF部分读出所述累积电荷。
因此,可以降低暂时存储所需要的CPU 21的存储器容量,以便可以提高操作响应速度。
在这种情况下,在第一图像Pic1、第二图像Pic2、第三图像Pic3和第四图像Pic4彼此连接起来条件下,由第一、第二、第三和第四图像信号Ps1、Ps2、Ps3和Ps4形成的广角图像信号PsW。
在第一实施例中,当可动单元30a位于第一位置S1时,在可动单元30a位于第二位置S2或第三位置S3或第四位置S4时成像视场IF的不重叠成像区域定义为第一成像视场IF1。根据在第一成像视场IF1累积的电荷的第一图像信号Ps1暂时存储在CPU 21。第一成像视场IF1是长方形,并且在第一方向x具有第三长度L3,在第二方向y具有第四长度L4(见图12)。
当可动单元30a位于第二位置S2时,在可动单元30a位于第三位置S3或第四位置S4时成像视场IF的不重叠成像区域定义为第二成像视场IF2。根据在第二成像视场IF2累积的电荷的第二图像信号Ps2暂时存储在CPU 21。第二成像视场IF1是长方形,在第一方向x具有第一长度L1,在第二方向y具有第四长度L4。
当可动单元30a位于第三位置S3时,在可动单元30a位于第四位置S4时成像视场IF的不重叠成像区域定义为第三成像视场IF3。根据在第三成像视场IF3累积的电荷的第三图像信号Ps3暂时存储在CPU21。第三成像视场IF3是长方形,在第一方向x具有第三长度L3,在第二方向y具有第二长度L2。
当可动单元30a位于第四位置S4时,成像视场IF的成像区域定义为第四成像视场IF4。根据在第四成像视场IF4累积的电荷的第四图像信号Ps4暂时存储在CPU 21。第四成像视场IF4是长方形,在第一方向x具有第一长度L1,在第二方向y具有第二长度L2。
当成像器件39a1的成像视场IF中心区域位于摄像光学系统67的光轴LX上时,设置可动单元30a和固定单元30b之间的位置关系使成像视场IF在第一方向位于x和第二方向y上均位于它的移动范围R1的中心。
形成成像器件39a1的成像面(有效像素区域)并且是成像视场IF的长方形形状具有两条对角线。在第一实施例中,成像视场IF的中心是两条对角线的交点。
在第一实施例中,成像视场IF的中心与有效像素区域的长方形形状的重心一致。因此,当可动单元30a位于它的移动范围R1的中心时,有效像素区域的长方形形状的重心位于摄像光学系统67的光轴LX上。
利用第一电磁力实现在第一方向x上移动可动单元30a。
利用第二电磁力实现在第二方向y上移动可动单元30a。
根据流过第一线圈31a的电流方向和第一磁铁411b的磁场方向产生第一电磁力。
根据流过第二线圈32a的电流方向和第二磁铁412b的磁场方向产生第二电磁力。
从摄像光学系统67一侧看,成像单元39a、平板64a、可动电路板49a按照该顺序沿着光轴LX方向连接。成像单元39a具有成像器件39a1(诸如CCD或CMOS等)、平台39a2、支撑单元39a3、光学低通滤波器39a4。平台39a2和平板64a在光轴方向支撑并推进成像器件39a1、支撑单元39a3和光学低通滤波器39a4。
用于水平移动的第一、第二和第三轴承单元51a、52a和53a连接到平台39a2。成像器件39a1连接到平板64a上,以便在成像器件39a1垂直于摄像光学系统67光轴LX情况下实现成像器件39a1的定位。在平板64a由金属材料制成情况下,通过与成像器件39a1接触,平板64a具有对成像器件39a1散热的作用。
第一线圈31a、第二线圈32a和霍尔元件单元44a连接到可动电路板49a上。
第一线圈31a形成一个座和螺旋形状线圈形式。在通过第一电磁力使包括第一线圈31a的可动单元30a在第一方向x上移动时,第一线圈31a的线圈形式具有平行于第二方向y的线段。平行于第二方向y的线段用于在第一方向x上移动可动单元30a。平行于第二方向y的线段具有第一有效长度LE1。
第二线圈32a形成一个座和螺旋形状线圈形式。在通过第二电磁力使包括第二线圈32a的可动单元30a在第二方向y上移动时,第二线圈32a的线圈形式具有平行于第一方向x的线段。平行于第一方向x的线段用于在第二方向y上移动可动单元30a。平行于第一方向x的线段具有第二有效长度LE2。
第一和第二线圈31a和32a与通过柔性电路板(未示出)驱动第一和第二线圈31a和32a的驱动器电路29连接。第一PWM负荷dx从CPU 21的PWM 0输入驱动器电路29,第二PWM负荷dy从CPU 21的PWM 1输入驱动器电路29。驱动器电路29向第一线圈31a提供对应于第一PWM负荷dx的数值的功率,向第二线圈32a提供对应于第二PWM负荷dy的数值的功率,以便驱动可动单元30a
第一磁铁411b连接到固定单元30b的可动单元一侧,其中第一磁铁411b在第三方向z对着第一线圈31a和第一霍尔元件hh10。
第二磁铁412b连接到固定单元30b的可动单元一侧,其中第二磁铁412b在第三方向z对着第二线圈32a和第二霍尔元件hv10。
第一磁铁411b连接到第一磁轭431b上,条件是N极和S极设置在第一方向x上。第一磁轭431b连接在固定单元30b的基板65b上,在第三方向z上位于可动单元30a一侧。
第一磁铁411b在第二方向y上的长度比第一线圈31a的第一有效长度LE1长。影响第一线圈31a和第一霍尔元件hh10的磁场在可动单元30a在第二方向y上移动期间不变。
第二磁铁412b连接到第二磁轭432b上,条件是N极和S极设置在第二方向y上。第二磁轭431b连接在固定单元30b的基板65b上,在第三方向z上位于可动单元30a一侧。
第二磁铁412b在第一方向x上的长度比第二线圈32a的第二有效长度LE2长。影响第二线圈32a和第二霍尔元件hv10的磁场在可动单元30a在第一方向x上移动期间不变。
第一磁轭431b由软磁材料制成,从第二方向y上看时形成为正方U形。第一磁铁411b、第一线圈31a和第一霍尔元件hh10位于第一磁轭431b的沟道内。
第一磁轭431b与第一磁铁411b接触的一边防止第一磁铁411b的磁场泄露到周围。
第一磁轭431b的另一边(对着第一磁铁411b、第一线圈31a和可动电路板49a)提高第一磁铁411b与第一线圈31a之间及第一磁铁411b与第一霍尔元件hh10之间的磁通量场强度。
第二磁轭432b由软磁材料制成,从第一方向x上看时形成为正方U形。第二磁铁412b、第二线圈32a和第一霍尔元件hv10位于第二磁轭432b的沟道内。
第二磁轭432b与第二磁铁412b接触的一边防止第二磁铁412b的磁场泄露到周围。
第二磁轭432b的另一边(对着第二磁铁412b、第二线圈32a和可动电路板49a)提高第二磁铁412b与第二线圈32a之间及第二磁铁412b与第二霍尔元件hv10之间的磁通量场强度。
霍尔元件单元44a是单轴霍尔元件,该单轴霍尔元件具有两个利用霍尔效应进行电磁转换的霍尔元件(磁场变化检测元件)。霍尔元件单元44a检测第一检测位置信号px和第二检测位置信号py,所述第一检测位置信号px用于对于可动单元30a的目前位置指定在第一方向x上的第一位置,所述第二检测位置信号py用于对于可动单元30a的目前位置指定在第二方向y上的第二位置。
两个霍尔元件之一是用于检测可动单元30a在第一方向x上的第一位置的第一霍尔元件hh10,另一个霍尔元件是用于检测可动单元30a在第二方向y上的第二位置的第二霍尔元件hv10(见图13)。
第一霍尔元件hh10连接到可动单元30a的可动电路板49a上,条件是第一霍尔元件hh10在第三方向z上对着固定单元30b的第一磁铁411b。
第二霍尔元件hv10连接到可动单元30a的可动电路板49a上,条件是第二霍尔元件hv10在第三方向z上对着固定单元30b的第二磁铁411b。
当成像器件39a1的中心通过光轴LX时,从第三方向z看时第一霍尔元件hh10在第一方向x上位于霍尔元件单元44a上的对着第一磁铁411b的N极和S极之间的中间区域的位置是理想的,以便利用整个范围的尺寸实现位置检测操作,根据单轴霍尔元件的线性输出变化(线性度)能够实现精确位置检测操作。
类似地,当成像器件39a1的中心通过光轴LX时,从第三方向z看时第二霍尔元件hv10在第二方向y上位于霍尔元件单元44a上的对着第二磁铁412b的N极和S极之间的中间区域的位置是理想的。
基板65b是成为连接第一磁轭431b等的板状元件,并设置成平行于成像器件39a1的成像面。
在第一实施例中,基板65b在第三方向z上设置在离摄像光学系统67比离可动电路板49a近的一侧。然而,可动电路板49a可以设置在离摄像光学系统67比离基板65b近的一侧。在这种情况下,第一线圈31a、第二线圈32a和霍尔元件单元44a设置在可动电路板49a对着摄像光学系统67的一侧,以便第一磁铁411b和412b与摄像光学系统67设置在基板65b的一侧。
霍尔元件信号处理单元45具有第一霍尔元件信号处理电路450和第二霍尔元件信号处理电路460。
第一霍尔元件信号处理电路450根据第一霍尔元件hh10的输出信号检测第一霍尔元件hh10的输出端之间的水平电势差x10。
第一霍尔元件信号处理电路450根据水平电势差x10把第一检测位置信号px输出到CPU 21的A/D转换器A/D 2,所述第一检测位置信号px信号指示可动单元30a的在第一方向x上的第一位置。
第二霍尔元件信号处理电路460根据第二霍尔元件hv10的输出信号检测第二霍尔元件hv10的输出端之间的垂直电势差y10。
第二霍尔元件信号处理电路460根据垂直电势差y10把第二检测位置信号py输出到CPU 21的A/D转换器A/D 3,所述第二检测位置信号py信号指示可动单元30a的在第二方向y上的第二位置。
下面,利用图15中的流程图解释防震操作的流程,所述防震操作是在每个第二预定时间间隔(1ms)作为中断处理完成,与其他操作无关。
在步骤S11,开始防震操作的中断处理。在步骤S12,从角速度检测单元25输出的第一角速度vx被输入到CPU 21的A/D转换器A/D 0并变换为数字信号。从角速度检测单元25输出的第二角速度vy被输入到CPU 21的A/D转换器A/D 1并变换为数字信号。
在步骤S13,霍尔元件单元44a检测可动单元30a的位置,以便霍尔元件信号处理单元45计算的第一检测位置信号px输入到CPU 21的A/D转换器A/D 2并被转换为数字信号(pdx),霍尔元件信号处理单元45计算的第二检测位置信号py输入到CPU 21的A/D转换器A/D 3并被转换为数字信号(pdy)。因此,确定可动单元30a的目前位置P(pdx,pdy)。
在步骤S14,判断IS的值是否是0。当判断出IS的值是0(IS=0)时,换句话说处于非防震模式,在步骤S15,把可动单元30a(成像器件39a1)应该被移动到的位置S(sx,sy)设置在可动单元30a的移动范围中心。当判断出IS的值不是0(IS=1)时,换句话说处于防震模式,在步骤S16,根据第一和第二角速度vx和vy计算可动单元30a(成像器件39a1)应该被移动到的位置S(sx,sy)。
在步骤S17,根据位置S(sx,sy)和目前位置P(pdx,pdy)计算驱动驱动器线圈29为把可动单元30a移动到位置S的驱动力D,换句话说是第一PWM负荷dx和第二PWM负荷dy,所述位置S在步骤S15或S16计算。
在步骤S18,通过驱动电路29利用第一PWM负荷dx驱动第一线圈31a,通过驱动电路29利用第二PWM负荷dy驱动第二线圈32a,以便移动可动单元30a。
步骤S17和S18中的处理是自动控制计算,利用PID自动控制完成通常(普通)比例、积分和微分计算。
下面,利用图16的流程图解释成像操作的流程(CPU 21的操作流程)。
在步骤S101,Pon按钮11a设置在接通状态(接通电源),以便摄像装置1的电源设置成接通状态。在步骤S102,在每个预定第二时间间隔(1ms)开始利用图15中的流程图解释的防震操作,作为中断处理。防震操作与步骤S102之后的其他操作独立进行。
在步骤S103,判断防震开关14a是否处于接通状态。当防震开关14a处于接通状态时,在步骤S104把参数IS的数值设置为1。当防震开关14a处于断开状态时,在步骤S105把参数IS的数值设置为0。
在步骤S106,通过驱动AE单元23的AE传感器完成测光操作,以便计算孔径值和曝光时间长度。在步骤S107,通过驱动AF单元24的AF传感器完成AF传感操作,以便通过驱动AF单元24的透镜控制电路完成聚焦操作。
在步骤S108,在成像器件39a1中累积电荷。在步骤S109,读在曝光时间内在成像器件39a1中累积的电荷。
在步骤S110,根据所读电荷获得的电信号被变换为图像信号,以便在指示单元17的指示视场内指示根据图像信号获得普通图像,换句话说完成通过图像的第一指示。
在步骤S111,判断操作者是否把释放开关13a设置成接通状态。当释放开关13a未设置成接通状态时,处理返回到步骤S103,以便反复成像操作。当释放开关13a设置成接通状态时,在步骤S112判断操作者是否将广角成像开关15a设置成接通状态。
当在步骤S112判断出广角成像开关15a未设置成接通状态时,在步骤S113中在成像器件39a1中累积电荷。在步骤S114,读在成像器件39a1中累积的电荷。在步骤S114之后,在步骤S115,根据所读电荷的电信号被变换为图像信号,而且图像信号被存储在摄像装置1的存储器18中,作为所成像的图像。在步骤S114之后,在步骤S116,在指示单元17的指示视场内指示所存储的图像,换句话说完成普通静止图像的第二指示。然后处理返回到步骤S103。
当在步骤S112判断出广角成像开关15a设置成接通状态时,完成广角成像操作。在步骤S117,停止(阻止)作为中断处理的防震操作。在步骤S118,第一图像信号Ps1被输入并暂时存储到CPU 21(第一成像操作),第二图像信号Ps2被输入并暂时存储到CPU 21(第二成像操作),第三图像信号Ps3被输入并暂时存储到CPU 21(第三成像操作),第四图像信号Ps4被输入并暂时存储到CPU 21(第四成像操作)。
在步骤S119,把第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4组合作为广角图像信号PsW。该组合包括数据变薄操作或者压缩操作的制作操作。
在步骤S120,释放中断阻止状态,重新开始防震操作,以便处理进行到步骤S115。
在步骤S120之后,在步骤S115,广角图像信号PsW被存储在摄像装置1的存储器18中,作为所成像和组合的广角图像PicW。在步骤S120之后的步骤S117,在指示单元17的指示视场内指示所存储的广角图像PicW,换句话说完成广角静止图像的第三指示。然后处理返回到步骤S103。
下面,利用图17中的流程图解释图18中的步骤S118中的第一、第二、第三和第四成像操作的流程。
在步骤S151,开始第一成像操作。
在步骤S152,可动单元30a被移动到第一位置S1。在步骤S153,在成像器件39a1中累积电荷。在步骤S154,读在成像器件39a1中累积的电荷。在步骤S155,根据所读电荷的电信号被变换为第一图像信号Ps1,而且第一图像信号Ps1被暂时存储在CPU 21中,作为所成像的第一图像Pic1。然后结束第一成像操作。
在结束第一成像操作之后,开始第二成像操作。
在步骤S156,可动单元30a被移动到第二位置S2。在步骤S157,在成像器件39a1中累积电荷。在步骤S158,读在成像器件39a1中累积的电荷。在步骤S159,根据所读电荷的电信号被变换为第二图像信号Ps2,而且第二图像信号Ps2被暂时存储在CPU 21中,作为所成像的第二图像Pic2。然后结束第二成像操作。
在结束第二成像操作之后,开始第三成像操作。
在步骤S160,可动单元30a被移动到第三位置S3。在步骤S161,在成像器件39a1中累积电荷。在步骤S162,读在成像器件39a1中累积的电荷。在步骤S163,根据所读电荷的电信号被变换为第三图像信号Ps3,而且第三图像信号Ps3被暂时存储在CPU 21中,作为所成像的第三图像Pic3。然后结束第三成像操作。
在结束第三成像操作之后,开始第四成像操作。
在步骤S164,可动单元30a被移动到第四位置S4。在步骤S165,在成像器件39a1中累积电荷。在步骤S166,读在成像器件39a1中累积的电荷。在步骤S167,根据所读电荷的电信号被变换为第四图像信号Ps4,而且第四图像信号Ps4被暂时存储在CPU 21中,作为所成像的第四图像Pic4。然后结束第四成像操作,以便处理进行到图16中的步骤S119。
根据广角图像信号PsW的广角图像PicW与第一、第二、第三和第四图像Pic1、Pic2、Pic3和Pic4比较具有宽的成像范围。因此,在第一实施例中,当完成广角成像操作时,可以获得与摄像光学系统67的焦距比较角度宽的图像。
下面,说明第二实施例。在第二实施例中,广角成像操作的功能与第一实施例不同(见图21)。
因此,第二实施例的描述集中在第二实施例的摄像装置1结构(功能)中与第一实施例中摄像装置1的结构(功能)不同的部分。
图1、3和18示出第二实施例中的摄像装置1的结构。
指示单元17指示图像信号作为摄像物体图像。摄像物体图像可以通过光学取景器(未示出)用光学方法进行观察。指示单元17与CPU21的端口P6连接。
存储器18存储图像信号,所述图像信号是通过可动单元30a处于预定成像位置条件下成像(摄像操作)获得的。存储器18与CPU 21的端口P7连接。
在第二实施例中指示器17可以进行两种指示操作。两种类型指示操作之一是通过图像的指示,其中根据图像信号的摄像物体图像在第一预定时间间隔被连续指示。在释放开关13a处于断开状态时完成通过图像的指示,以便图像信号不存储在存储器18中。
有两种方式指示通过图像。两种指示通过物体的方式之一是普通通过图像的第四指示,以便两种方式指示通过图像中的另一种方式是广角通过图像的第五指示。
在普通通过图像的第四指示中,在指示单元17的指示场内指示根据普通图像信号的普通摄像物体图像,所述普通图像信号是当可动单元30a被固定在一个预定成像位置时成像获得,并且普通图像信号不存储在存储器18中。当广角图像指示开关16a处于断开状态时完成普通通过图像的第四指示。
在广角通过图像的第五指示中,在指示单元17的指示场内指示根据广角图像信号PsW的宽摄像物体图像PicW(广角图像PicW),广角图像信号PsW不存储在存储器18中。当广角图像指示开关16a处于接通状态时完成广角通过图像的第五指示。
在广角通过图像的第五指示中,当没有进行防震操作时,进一步在指示单元17的指示场内指示成像框F1。成像框F1是示出广角图像PicW上的成像视场边界,以便存储在存储器18中。成像框F1的位置由操作者任意设定。
两种类型指示操作中的另一种类型是指示通过摄像操作获得静止图像的第六指示。在静止图像的第六指示中,指示根据存储在存储器18中的图像信号的摄像物体图像(静止图像)。在释放开关13a被设置成接通状态时完成静止图像的第六指示,以便图像信号被存储在存储器18中。
图19是示出摄像装置1的电路结构的方块图。
CPU 21是控制装置,其控制摄像装置1的有关成像操作的每个部分并控制摄像装置1的有关防震操作的每个部分,包括移动和位置检测操作控制。防震操作控制可动单元30a的移动并控制可动单元30a的位置检测。
CPU 21暂时存储有关防震模式的参数值IS,有关内容将在后面描述。
摄像装置1的防震部分包括防震按钮14、防震开关14a、广角图像指示按钮16、广角图像指示开关16a、指示单元17、CPU 21、角速度检测单元25、驱动器电路29、防震和广角成像单元30、霍尔元件信号处理单元45和摄像光学系统67。
当操作者完全按下防震按钮14时,防震开关14a变化为接通状态,以便完成防震操作(防震模式),其中在每个第二预定时间间隔角速度检测单元25和防震和广角成像单元30被驱动,彼此独立于包括测光操作等的其他操作进行。当防震开关14a处于接通状态时,换句话说处于防震模式时,参数IS设定为1(IS=1)。当防震开关14a不处于接通状态时,换句话说处于非防震模式时,参数IS设定为0(IS=0)。在该实施例中,第二预定时间间隔为1ms。
当操作者完全按下广角图像指示按钮16时,广角图像指示开关16a变化为接通状态,并停止防震操作,指示单元17、存储器18、防震和广角成像单元30、和成像模块22被驱动,完成广角通过成像的第五指示(广角图像指示模式)。
有关广角图像指示开关16a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P16。
第二实施例中的摄像装置1具有菜单按钮91、菜单开关91a、第一方向键92、第一方向键开关92a、第二方向键93、第二方向开关93a、第三方向键94、第三方向开关94a、第四方向键95、第四方向开关95a、确认按钮96和确认开关96a(见图18和19)。
当操作者按下菜单按钮91时,菜单开关91a变化为接通状态,以便指示选择成像框F1的位置的菜单。
当操作者按下第一方向键92时,第一方向开关92a变化为接通状态,广角图像PicW上成像框F1的位置在第一方向x的一个方向上移动。
当操作者按下第二方向键93时,第二方向开关93a变化为接通状态,广角图像PicW上成像框F1的位置在第一方向x的另一个方向上移动。
当操作者按下第三方向键94时,第三方向开关94a变化为接通状态,广角图像PicW上成像框F1的位置在第二方向y的一个方向上移动。
当操作者按下第四方向键95时,第四方向开关95a变化为接通状态,广角图像PicW上成像框F1的位置在第二方向y的另一个方向上移动。
当操作者按下确认按钮96时,确认开关96a变化为接通状态,广角图像PicW上成像框F1的位置在被确认。
对应于这些开关的输入信号的各种输出命令被CPU21控制。
有关菜单开关91a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P91。有关第一方向开关92a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P92。有关第二方向开关93a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P93。有关第三方向开关94a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P94。有关第四方向开关95a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P95。有关确认开关96a处于接通状态或断开状态的信息作为一位数字信号输入到CPU 21的输入端口P96。
在摄像装置1处于防震模式时,CPU 21对应于在第一方向x和第二方向y的计算手震量,计算成像单元39a(可动单元30a)应该被移动的位置。
位置S在第一方向x的位置定义为sx,位置S在第二方向y的位置定义为sy。包括成像单元39a的可动单元30a的移动利用电磁力实现,将在后面描述。驱动驱动电路29以便把可动单元30a移动到位置S的驱动力D具有第一PWM负荷dx作为在第一方向x上的驱动力分量和第二PWM负荷dy作为在第二方向y上的驱动力分量。
防震和广角成像单元30是矫正手震效果的装置,其通过把成像单元39a的成像器件39a1的中心移动到位置S,通过抵消摄像物体图像在成像器件39a1的成像面上的延迟,通过稳定到达成像器件39a1的成像面上的摄像物体图像。
防震和广角成像单元30具有包括成像单元39a的可动单元30a和固定单元30b。或者,防震和广角成像单元30由驱动部件和位置检测部件构成,所述驱动部件通过电磁力把可动单元30a移动到位置S,所述位置检测部件检测可动单元30a的位置(检测位置P)。
电磁力的大小和方向由流过线圈的电流的大小和方向及磁铁磁场的大小和方向确定。
当摄像装置1处于广角图像指示模式时,防震和广角成像单元30获得广角图像信号PsW,该广角图像信号包括第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4。
第一图像信号Ps1通过移动可动单元30a并与第一角边缘点pe1接触条件下的成像操作(第一成像操作)获得。
第二图像信号Ps2通过移动可动单元30a并与第二角边缘点pe2接触条件下的成像操作(第二成像操作)获得。
第三图像信号Ps3通过移动可动单元30a并与第三角边缘点pe3接触条件下的成像操作(第三成像操作)获得。
第四图像信号Ps4通过移动可动单元30a并与第四角边缘点pe4接触条件下的成像操作(第四成像操作)获得。
在广角图像指示模式下,通过线圈和磁铁产生的电磁力移动可动单元30a到可动单元30a与第一角边缘点pe1、第二角边缘点pe2、第三角边缘点pe3或第四角边缘点pe4接触的点。
在防震模式下,根据线圈和磁铁产生的电磁力移动可动单元30a到防震模式中的点。
可动单元30a可以在第一方向x和第二方向y两个方向上移动,然而摄像光学系统67不移动(固定)。因此,成像视场IF对应于可动单元30a的移动而移动,然而光轴LX的方向不变。
因为即使移动可动单元30a以便获得广角图像PicW,光轴LX的方向也不变,组合图像作为广角图像PicW,在连接区域(靠近重叠区域)也没有失真成分。
第一角边缘点pe1是可动单元30a在第一方向x的移动范围内的两个角边缘点之一,而且是可动单元30a在第二方向y的移动范围内的两个角边缘点中的另一个。当可动单元30a接触第一角边缘点pe1,可动单元30a的成像器件39a1的中心位置定义为第一位置S1(见图4)。
第二角边缘点pe2是可动单元30a在第一方向x的移动范围内的两个角边缘点中的另一个,而且是可动单元30a在第二方向y的移动范围内的两个角边缘点中的另一个。当可动单元30a接触第二角边缘点pe2时,可动单元30a的成像器件39a1的中心位置定义为第二位置S2(见图5)。
第三角边缘点pe3是可动单元30a在第一方向x的移动范围内的两个角边缘点中的另一个,而且是可动单元30a在第二方向y的移动范围内的两个角边缘点中的另一个。当可动单元30a接触第三角边缘点pe3,可动单元30a的成像器件39a1的中心位置定义为第三位置S3(见图6)。
第四角边缘点pe4是可动单元30a在第一方向x的移动范围内的两个角边缘点之一,而且是可动单元30a在第二方向y的移动范围内的两个角边缘点中的另一个。当可动单元30a接触第四角边缘点pe4时,可动单元30a的成像器件39a1的中心位置定义为第四位置S4(见图7)。
可动单元30a的移动范围(可动单元30a的成像器件39a1的中心移动范围)等于第一角边缘点pe1、第二角边缘点pe2、第三角边缘点pe3和第四角边缘点pe4连接起来包围的区域。
当广角图像指示开关16a设置成接通状态以便完成广角通过图像的第五指示时,并且当可动单元30a被移动到第一位置S1时,成像器件39a1获得的图像信号定义为第一图像信号Ps1(第一成像操作)。
当广角图像指示开关16a设置成接通状态以便完成广角通过图像的第五指示时,并且当可动单元30a被移动到第二位置S2时,成像器件39a1获得的图像信号定义为第二图像信号Ps2(第二成像操作)。
当广角图像指示开关16a设置成接通状态以便完成广角通过图像的第五指示时,并且当可动单元30a被移动到第三位置S3时,成像器件39a1获得的图像信号定义为第三图像信号Ps3(第三摄像操作)。
当广角图像指示开关16a设置成接通状态以便完成广角通过图像的第五指示时,并且当可动单元30a被移动到第四位置S4时,成像器件39a1获得的图像信号定义为第四图像信号Ps4(第四摄像操作)。
CPU 21控制可动单元30a的移动顺序为从第三方向z看时为(按照第一、第二、第三和第四成像操作的顺序)为右手或左手螺旋方向是理想的。在第二实施例中,可动单元30a的移动顺序为从第三方向z看时是右手螺旋方向,第一移动是移动到第一位置S1,第二移动是移动到第二位置S2,第三移动是移动到第三位置S3,第四移动是移动到第四位置S4。
驱动防震和广角成像单元30的可动单元30a通过驱动电路29完成,所述驱动电路29具有从CPU 21的PWM 0输入的第一PWM负荷dx和从CPU 21的PWM 1输入的第二PWM负荷dy。可动单元30a的成像器件39a1的中心检测位置P在通过驱动电路29驱动移动之前或移动之后由霍尔元件单元44a和霍尔元件信号处理单元45检测。
检测位置P在第一方向x上的第一位置信息,换句话说第一检测位置信号px被输入到CPU 21的A/D转换器A/D 2。第一检测位置信号px是模拟信号,通过A/D转换器A/D 2转换为数字信号(A/D转换操作)。检测位置P在第一方向x上的第一位置信息在A/D转换操作之后定义为pdx,对应于第一检测位置信号px。
检测位置P在第二方向y上的第二位置信息,换句话说第二检测位置信号py被输入到CPU 21的A/D转换器A/D 3。第二检测位置信号py是模拟信号,并且通过A/D转换器A/D 3转换为数字信号(A/D转换操作)。检测位置P在第二方向y上的第二位置信息在A/D转换操作之后定义为pdy,对应于第二检测位置信号py。
根据检测位置P的数据(pdx,pdy)和应该移到的位置S的数据完成PID(sx,sy)(比例积分微分)控制。
把可动单元30a移动到第一、第二、第三和第四位置S1、S2、S3和S4的第一和第二负荷PWM的数值dx和dy存储在CPU 21中。因此,在广角图像指示模式下,当可动单元30a移动到到第一、第二、第三和第四位置S1、S2、S3和S4时,可以不进行PID控制。
考虑到重力作用等,预先设置把可动单元30a移动到第一、第二、第三和第四位置S1、S2、S3和S4的第一和第二负荷PWM的数值dx和dy,数值dx和dy通过支撑摄像装置1的方向变化。
成像器件具有成像视场IF,该成像视场在第一方向x具有第一长度L1,在第二方向y具有第二长度L2。
当可动单元30a移动到第一位置S1时成像视场IF的第二位置S2一侧的区域和当可动单元30a移动到第二位置S2时成像视场IF的第一位置S1一侧的区域具有重叠区域,该区域在第一方向x上具有第一宽度W1,在第二方向y上具有第二长度L2(见图8和9)。
当可动单元30a移动到第二位置S2时成像视场IF的第三位置S3一侧的区域和当可动单元30a移动到第三位置S3时成像视场IF的第二位置S2一侧的区域具有重叠区域,该区域在第一方向x上具有第一长度L1,在第二方向y上具有第二宽度W2(见图9和10)。
成像视场IF在第一方向x和第二方向y上的移动范围R1在图像环的范围R2之内(见图10)。图像环等于通过摄像光学系统67的光线在成像器件39a1的成像面上的成像范围。
因此,在上述条件下把第一宽度W1和第二宽度W2设置成尽可能短是理想的,以便与第一宽度W1和第二宽度W2设置较长情况下比较在较宽范围内实现广角成像操作(或获得广角通过图像)。
当进行普通通过图像的第四指示和静止图像的第六指示时,在可动单元30a(成像器件39a1的中心)被移动到位置S(sx,,sy)条件下完成成像操作。在防震模式下计算位置S(sx,,sy)的数值(IS=1)。在非防震模式下(IS=0)位置S(sx,,sy)的数值设置在由操作者任意设定的可动单元移动范围的预定成像位置。
当进行广角通过图像的第五指示时,在可动单元30a被移动到第一位置S1条件下完成第一成像操作,以便第一图像信号Ps1暂时存储在CPU 21内。在可动单元30a被移动到第二位置S2条件下完成第二成像操作,以便第二图像信号Ps2暂时存储在CPU 21内。在可动单元30a被移动到第三位置S3条件下完成第三成像操作,以便第三图像信号Ps3暂时存储在CPU 21内。在可动单元30a被移动到第四位置S4条件下完成第四成像操作,以便第四图像信号Ps4暂时存储在CPU 21内。
根据第一图像信号Ps1的第一图像Pic1、根据第二图像信号Ps2的第二图像Pic2、根据第三图像信号Ps3的第一图像Pic3和根据第四图像信号Ps4的第四图像Pic4之间的重叠区域重叠,以便第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4彼此连接。然后,通过组合获得广角图像信号PsW。对应于重叠区域的图像信号是第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4之一。换句话说,在第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4组合中,对于重叠区域访问每个信号,并关于非重叠区域增加每个信号。
第一图像Pic1、第二图像Pic2、第三图像Pic3和第四图像Pic4之间的重叠区域大小和位置根据成像视场大小(第一和第二长度L1和L2的长度)以及第一和第二宽度的宽度W1和W2确定。第一和第二长度L1和L2以及第一和第二宽度的W1和W2的数值由摄像装置1的设计条件确定。
有关第一图像Pic1、第二图像Pic2、第三图像Pic3和第四图像Pic4之间的重叠区域大小和位置的信息存储在CPU 21的存储器中,作为坐标数据。坐标数据具有对应于可动单元30a被移动到第一位置S1时的第一坐标数据D1和第一边缘点坐标数据T1,具有对应于可动单元30a被移动到第二位置S2时的第二坐标数据D2和第二边缘点坐标数据T2,具有对应于可动单元30a被移动到第三位置S3时的第三坐标数据D3和第三边缘点坐标数据T3,具有对应于可动单元30a被移动到第四位置S4时的第四坐标数据D4和第四边缘点坐标数据T4,
当可动单元30a在第一位置S1时,第一坐标数据D1和第一边缘点坐标数据T1用作成像器件39a1的相应坐标信息(见图8)。
边线平行于第一方向x并通过第一坐标数据D1、边线平行于第二方向y并通过第一坐标数据D1、边线平行于第一方向x并通过第一边缘点坐标数据T1、边线平行于第二方向y并通过第一边缘点坐标数据T1的长方形区域形成成像器件39a1的像素场,当可动单元30a在第二位置S2、第三位置S3、第四位置S4时像素场用于成像并重叠。
第一边缘点坐标数据T1是构成成像器件39a1的成像视场IF的四个坐标数据之一。
当可动单元30a在第二位置S2时,第二坐标数据D2和第二边缘点坐标数据T2用作成像器件39a1的相应坐标信息(见图9)。
边线平行于第一方向x并通过第二坐标数据D2、边线平行于第二方向y并通过第二坐标数据D2、边线平行于第一方向x并通过第二边缘点坐标数据T2、边线平行于第二方向y并通过第二边缘点坐标数据T2的长方形区域形成成像器件39a1的像素场,当可动单元30a在第一位置S12、第三位置S3、第四位置S4时像素场用于成像并重叠。
第二边缘点坐标数据T2是构成成像器件39a1的成像视场IF的四个坐标数据之一。
当可动单元30a在第三位置S3时,第三坐标数据D3和第三边缘点坐标数据T3用作成像器件39a1的相应坐标信息(见图10)。
边线平行于第一方向x并通过第三坐标数据D3、边线平行于第二方向y并通过第三坐标数据D3、边线平行于第一方向x并通过第三边缘点坐标数据T3、边线平行于第二方向y并通过第三边缘点坐标数据T3的长方形区域形成成像器件39a1的像素场,当可动单元30a在第一位置S1、第二位置S2、第四位置S4时用于成像并重叠。
第三边缘点坐标数据T3是构成成像器件39a1的成像视场IF的四个坐标数据之一。
当可动单元30a在第四位置S4时,第四坐标数据D4和第四边缘点坐标数据T4用作成像器件39a1的相应坐标信息(见图11)。
边线平行于第一方向x并通过第四坐标数据D4、边线平行于第二方向y并通过第四坐标数据D4、边线平行于第一方向x并通过第四边缘点坐标数据T4、边线平行于第二方向y并通过第四边缘点坐标数据T4的长方形区域形成成像器件39a1的像素场,当可动单元30a在第一位置S1、第二位置S2、第三位置S3时像素场用于成像并重叠。
第四边缘点坐标数据T4是构成成像器件39a1的成像视场IF的四个坐标数据之一。
CPU 21根据第一坐标数据D1、第二坐标数据D2、第三坐标数据D3、第四坐标数据D4、第一边缘点坐标数据T1、第二边缘点坐标数据T2、第三边缘点坐标数据T3和第四边缘点坐标数据T4识别重叠成像视场,并组合第一图像信号Ps1、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4,以便获得广角图像信号PsW。
在第一、第二、第三和第四成像操作之后,在指示单元17的指示视场上指示根据广角图像信号PsW的广角图像PicW。广角图像信号PsW存储在存储器18中。
在释放开关13a设置成接通状态之前,在每个预定第一时间间隔反复进行广角通过图像的第五指示,换句话说在每个预定第一时间间隔反复完成如下操作,把可动单元30a移动到第一、第二、第三和第四位置S1、S2、S3和S4,在第一、第二、第三和第四位置S1、S2、S3和S4成像,组合第一、第二、第三和第四图像信号Ps1、Ps2、Ps3和Ps4以便获得广角图像信号PsW,并指示广角图像PicW。
因此,在每个第一预定时间间隔更新并连续进行静止图像指示,以便操作者可以根据连续指示的静止图像观察运动画面。
预定成像位置是操作者在可动单元30a移动范围内任意选择的位置,以便指定存储在存储器18内的区域。在指示单元17上指示的成像框F1由操作者利用菜单按钮91第一方向键92、第二方向键93、第三方向键94、第四方向键95和确认按钮96移动,以便存储在存储器18中的区域选择在广角图像PicW的范围内。
当指示单元17指示广角通过图像(完成第五指示)时,和摄像装置1处于非防震模式(IS=0)时,指示成像框F1。
当在初始位置,成像器件39a1在第一方向x和第二方向y上均处于它的移动范围的中心位置时成像框F1设置在成像视场上的一个位置。
CPU 21确认从初始位置的移动量,以便把可动单元30a的预定成像位置设置在对应于从初始位置的移动量的位置。
因此,当可动单元30a处于预定成像位置时,指示单元17上的成像框F1与成像器件39a1的成像视场一致。
第二实施例的其他结构与第一实施例相同。
下面,利用图20中的流程图解释防震操作的流程,所述防震是在每个第二预定时间间隔(1ms)作为中断处理完成,与其他操作无关。
在步骤S21,开始防震操作的中断处理。在步骤S22,从角速度检测单元25输出的第一角速度vx被输入到CPU 21的A/D转换器A/D 0并变换为数字信号。从角速度检测单元25输出的第二角速度vy被输入到CPU 21的A/D转换器A/D 1并变换为数字信号。
在步骤S23,霍尔元件单元44a检测可动单元30a的位置,以便霍尔元件信号处理单元45计算的第一检测位置信号px输入到CPU 21的A/D转换器A/D 2并被转换为数字信号(pdx),并且霍尔元件信号处理单元45计算的第二检测位置信号py输入到CPU 21的A/D转换器A/D 3并被转换为数字信号(pdy)。因此,确定可动单元30a的目前位置P(pdx,pdy)。
在步骤S24,判断IS的值是否是0。当判断出IS的值是0(IS=0)时,换句话说处于非防震模式,在步骤S25,把可动单元30a(成像器件39a1)应该被移动到的位置S(sx,sy)设置在可动单元30a的移动范围的预定成像位置。当判断出IS的值不是0(IS=1)时,换句话说处于防震模式,在步骤S26,根据第一和第二角速度vx和vy计算可动单元30a(成像器件39a1)应该被移动到的位置S(sx,sy)。
在步骤S27,根据位置S(sx,sy)和目前位置P(pdx,pdy)计算驱动驱动器电路29以便把可动单元30a移动到位置S的驱动力D,换句话说是第一PWM负荷dx和第二PWM负荷dy,所述位置S在步骤S25或S26计算。
在步骤S28,通过驱动电路29利用第一PWM负荷dx驱动第一线圈单元31a,通过驱动电路29利用第二PWM负荷dy驱动第二线圈单元32a,以便移动可动单元30a。
步骤S27和S28中的处理是自动控制计算,其利用PID自动控制完成通常(普通)比例、积分和微分计算。
下面,利用图21的流程图解释成像操作的流程(CPU 21的操作流程)。
在步骤S201,Pon按钮11a设置在接通状态(接通电源),以便摄像装置1的电源设置成接通状态。在步骤S202,在每个预定第二时间间隔(1ms)作为中断处理开始利用图20中的流程图解释的防震操作。防震操作与步骤S202之后的其他操作独立进行。
在步骤S203,判断防震开关14a是否处于接通状态。当防震开关14a处于接通状态时,在步骤S204把参数IS的数值设置为1。当防震开关14a处于断开状态时,在步骤S205把参数IS的数值设置为0。
在步骤S206,通过驱动AE单元23的AE传感器完成测光操作,以便计算孔径值和曝光时间长度。在步骤S207,通过驱动AF单元24的AF传感器完成AF传感操作,以便通过驱动AF单元24的透镜控制电路完成聚焦操作。
在步骤S208,判断广角图像指示开关16a是否设置成接通状态。当判断出广角图像指示开关16a未设置成接通状态时,完成普通通过图像的第四指示。具体地,在步骤S209,在成像器件39a1中累积电荷。在步骤S210,读在曝光时间内在成像器件39a1中累积的电荷。
在步骤S210之后,在步骤S211,根据所读电荷获得的电信号被变换为图像信号,以便根据所读的电荷在指示单元17的指示视场内指示根据图像信号的普通图像。
当判断出广角图像指示开关16a设置成接通状态时,完成广角通过图像的第五指示。具体地,在步骤S212,停止(阻止)作为中断处理的防震操作。在步骤S213,第一图像信号PS2被输入并暂时存储到CPU 21(第一成像操作),第二图像信号Ps2被输入并暂时存储到CPU21(第二成像操作),第三图像信号Ps3被输入并暂时存储到CPU 21(第三成像操作),第四图像信号Ps4被输入并暂时存储到CPU 21(第四成像操作)。
在步骤S214,把第一图像信号PS2、第二图像信号Ps2、第三图像信号Ps3和第四图像信号Ps4组合作为广角图像信号PsW。该组合包括数据变薄操作或者压缩操作的制作操作。。
在步骤S215,停止插入阻止状态,重新开始防震操作,以便处理进行到步骤S211。
在步骤S215之后,在步骤S211,在指示单元17的指示视场内指示根据广角图像信号PsW的广角图像PicW。在摄像装置1处于非防震模式(IS=0)情况下,成像框F1指示在成像框F2被重叠在广角图像PicW上的位置,并处于预定成像位置。在摄像装置1处于防震模式(IS=1)情况下,不指示成像框F1。
在步骤S216,判断操作者是否把释放开关13a设置成接通状态。当释放开关13a未设置成接通状态时,处理返回到步骤S203,以便反复成像操作。当释放开关13a设置成接通状态时,可动单元30a的位置S设置在预定成像位置,以便在步骤S217可动单元30a被移动到预定成像位置。然后,成像器件39a1的成像视场IF与成像框F1一致。
在步骤S218中在成像器件39a1中累积电荷。在步骤S219,读在成像器件39a1中累积的电荷。在步骤S220,根据所读电荷的电信号被变换为图像信号,而且图像信号被存储在摄像装置1的存储器18中,作为所成像的图像。在步骤S221,在指示单元17的指示视场内指示所存储的图像,换句话说完成静止图像的第六指示。在第六指示中,不管广角图像指示开关16a处于接通或断开状态,不管防震开关14a处于接通或断开状态,也不指示广角图像PicW。处理返回到步骤S203。
第二实施例中图21中的步骤S213中的第一、第二、第三和第四成像操作的流程与第一实施例中的图18中的步骤S118类似。
根据广角图像信号PsW的广角图像PicW与第一、第二、第三和第四图像Pic1、Pic2、Pic3和Pic4比较具有宽的成像范围。因此,在第二实施例中,当完成广角摄像操作时,可以获得与利用摄像光学系统67的焦距获得的标准图像比较角度宽的图像。而且,当不进行防震操作(非防震模式)时,在指示单元17中除了根据广角图像PicW的通过图像之外,还指示成像框F1(见图22)。
因此,操作者通过观察指示单元17不仅可以确认成像框17内的情况,也可以确认成像框17之外的情况。因此,在成像物体A到达成像框F1内之前可以确认成像物体A从成像框F1外面向成像框F1内移动的情况。所以,可以对正在移动的成像物体如成像物体A成像,而不错过成像操作的机会。
在第二实施例中,操作者也可以任意选择对应于预定成像位置的成像框F1,以便可以通过移动成像框F1,再对正在移动的成像物体如诸如成像物体A成像,而不错过成像操作的机会。特别是,当成像物体A从成像框F1外面向成像框F1内移动的情况时,成像框F1在成像物体A移动的方向上离开A移动(见图23)。可以加长成像物体A到达广角图像PicW内的时间和成像物体A到达成像框F1的时间之间的时间差,以便可以加长成像物体A到达成像框F1内之前的时间。
在成像物体A的移动方向不明显情况下,对应于预定成像位置的成像框F1设置在可动单元30a的移动范围中心,和成像器件39a1的成像视场IF的移动范围中心。
在第一和第二实施例中,用于获得广角图像信号PsW的元件用于防震操作。因此,在摄像装置具有防震装置情况下,不需要增加额外元件就可以进行广角成像操作。
而且,已经解释第一位置S1是可动单元30a与第一角边缘点pe1接触的位置。在这种情况下,利用驱动力D把可动单元30a驱动到可动单元30a与第一角边缘点pe1接触,以便可动单元30a可以到达第一位置S1。驱动力D的数值可以考虑重力的作用和每个元件的特性等预先确定,并根据摄像装置1的支撑方式而变化。因此,可以省略计算移动到第一位置S1的驱动力D的过程、及检测要移动到的第一位置S1的过程。对于第二、第三和第四位置S2、S3和S4也类似。
在第一和第二实施例中,描述可动单元30a被移动到四个位置(第一、第二、第三和第四位置S1、S2、S3和S4),以便获得广角图像PicW。然而,如果可动单元30a被移到的位置数是两个或多个,可以根据可动单元30a的这两个位置的图像信号获得广角图像PicW。
在第一和第二实施例中,第一磁铁411b是一体的,用于检测可动单元30a在第一方向x上的第一位置,并用于在第一方向x上驱动可动单元30a。然而,用于检测第一位置的磁铁和用于在第一方向x上驱动可动单元30a的磁铁可以分开。
类似地,第二磁铁412b是一体的,用于检测可动单元30a在第二方向y上的第二位置,并用于在第二方向y上驱动可动单元30a。然而,用于检测第二位置的磁铁和用于在第二方向y上驱动可动单元30a的磁铁可以分开。
而且,已经描述霍尔元件单元44a连接到可动单元30a上,位置检测磁铁(第一和第二磁铁411b和412b)连接到固定单元30b上,然而,霍尔元件单元可以连接到固定单元上,位置检测磁铁可以连接到可动单元上。
产生磁场的磁铁可以是总产生磁场的永久磁铁,或者是在需要时产生磁场的电磁铁。
而且,移动可动单元30a不限于通过线圈和磁铁利用电动力。
而且,已经描述霍尔元件作为磁场变化检测元件用于位置检测,然而,另一种检测元件也可以用于位置检测。具体地,检测元件可以是MI(磁阻)传感器,换句话说是高频载体类型的磁场传感器、或者磁共振类型的磁场检测元件、或者MR(磁致电阻效应)元件。当使用MI传感器、磁共振类型的磁场检测元件或者MR元件之一时,于利用霍尔元件类似通过检测磁场变化可以获得有关可动单元位置的信息,。
虽然参考附图描述了本发明的实施例,显然本领域普通技术人员在不脱离本发明范围情况下可以对本发明进行各种改进和变化。