TWI416247B - 振動補償控制電路及裝載該電路的攝像裝置 - Google Patents

Description

振動補償控制電路及裝載該電路的攝像裝置

本發明係有關一種對由手震等振動所導致的光軸的偏離進行補償的振動補償控制電路及裝載該電路的攝像裝置。

數位靜態照相機(digital still camera)和數位攝像機(digital movie camera)(以下統稱為數位相機)亦已廣泛普及於一般的使用者。對照相機的使用不習慣的使用者在攝影時容易產生手震，為了補償這種振動，提出了各種各樣的方法。在數位相機中，有作為行動電話的一種功能而裝載的相機，也有用單手握住並進行攝影的一類相機。在這種用單手的拇指進行攝影的一類相機中，具有比用兩手進行攝影的一般類型的相機更容易產生手震的傾向。

在手震補償方式中，有電子式和光學式，光學式的典型方式為透鏡移位方式。透鏡移位方式是藉由朝抵消對相機加載的振動所引起的晃動的方向移動透鏡的位置，從而補償光軸的方式。在透鏡移位方式中，需要用以檢測對相機加載的振動的迴轉感測器(Gyro Sensor)等振動檢測元件、和用以檢測透鏡的位置的霍爾元件等位置檢測元件。

已提出一種藉由使裝載有透鏡、攝像元件、以及振動檢測元件的攝像單元整體移動，從而補償手震的方式(參照專利文獻1、2)。該方式不需要位置檢測元件，可以使控制系統簡化。

[專利文獻1]：日本特開2006-126712號公報

[專利文獻2]：日本特開2008-191615號公報

然而，以數位相機為首的電子設備在包含裝載於該電子設備內部的LSI(Large-Scale Integration；大型積體電路)而出廠時需要進行動作驗證。具備以下構件的攝像裝置同樣也需要進行動作驗證，這些構件為：上述振動檢測元件、用以調整上述攝像單元的位置之驅動元件、以及根據由該振動檢測元件檢測出的振動成分來生成用以驅動該驅動元件的驅動信號之振動補償控制電路。

本發明乃有鑒於上述問題而研創者，其目的在於提供一種可簡單地進行該攝像裝置中的該振動檢測元件、該振動補償控制電路、及該驅動元件的動作驗證的技術。

本發明的一態樣的振動補償控制電路係被裝載於具備裝載有透鏡、攝像元件、及振動檢測元件之攝像單元、以及用以調整攝像單元的位置之驅動元件的攝像裝置內，該振動補償控制電路具備：均衡器，係以振動檢測元件的輸出信號為基礎，生成用以使攝像單元朝降低加載在攝像單元的振動的方向移動之驅動信號，並輸出至驅動元件；以及驗證用信號輸入電路，係朝均衡器輸入虛擬的振動成分信號。

本發明的另一態樣是一種攝像裝置。該攝像裝置具備：攝像單元，係裝載有透鏡、攝像元件、及振動檢測元件；驅動元件，係用以調整攝像單元的位置；以及振動補償控制電路。驅動元件係根據從振動補償控制電路所供給的驅動信號，使攝像單元移動。

依據本發明，可簡單地進行上述攝像裝置中的上述振動檢測元件、上述振動補償控制電路、以及上述驅動元件的動作驗證。

第1圖係顯示裝載有本發明實施形態的振動補償控制電路100的攝像裝置500的構成之圖。攝像裝置500係具備攝像單元10、驅動元件20、及振動補償控制電路100。在此，省略影像處理系統和記錄媒體等之與攝像單元10的振動補償處理無關聯的構成要素而進行描繪。

攝像單元10係裝載有透鏡12、攝像元件14、及振動檢測元件16。透鏡12、攝像元件14、及振動檢測元件16均被固定在攝像單元10，這些構件的相對位置關係不會變化。當然，有時因為自動對焦調整或光圈調整等系統或使用者的操作而引起透鏡等移動，但在本實施形態中，對此不予考慮。另外，振動補償控制電路100係可固定在攝像單元10，亦可固定在攝像裝置500的本體側。

攝像元件14係將透過屬於光學構件的透鏡12之後的光信號轉換為電性信號，並輸出到未圖示的影像處理系統。攝像元件14係能使用CCD(Charge Coupled Device；電荷耦合元件)感測器或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；互補式金屬氧化物半導體)成像感測器(imaging sensor)。

振動檢測元件16係檢測對攝像單元10加載的振動。振動檢測元件16係能使用迴轉感測器。該迴轉感測器係檢測攝像單元10的2軸或3軸方向的角速度。在本實施形態中，檢測攝像單元10的偏航(yaw)方向及俯仰(pitch)方向的角速度。藉由該迴轉感測器得到的角速度信號係藉由未圖示的放大電路放大後，被輸入到振動補償控制電路100的均衡器110。另外，在以類比值從該迴轉感測器輸出角速度信號時，藉由未圖示的A/D轉換器轉換為數位值，並輸入到均衡器110。

驅動元件20係用以調整攝像單元10的位置之元件，根據從振動補償控制電路100所供給的驅動信號，使攝像單元10移動。驅動元件20係能使用聲圈馬達(VCM；voice-coil motor)。該聲圈馬達使攝像單元10朝2軸或3軸方向移動。在本實施形態中，使攝像單元10朝偏航方向及俯仰方向移動。

驅動元件20即使在因為手震而導致攝像裝置500的姿勢發生變化的情况下，亦以維持攝像單元10的姿勢的方式，使攝像單元10朝抵消加載在攝像裝置500的振動成分的方向移動。亦即，驅動元件20係作為攝像單元10的抗震系統而發揮功能。

振動補償控制電路100係具有均衡器110及驗證用信號輸入電路120。均衡器110係以振動檢測元件16的輸出信號為基礎，生成用以使攝像單元10朝抵消加載在攝像單元10的振動的方向移動之驅動信號，並設定至驅動元件20。亦即，均衡器110係生成即使因為手震而導致攝像裝置500的姿勢變化也能將攝像單元10的姿勢保持恒定的驅動信號。

以下，更具體地進行說明。均衡器110係具有高通濾波器(HPF)112及伺服電路114。在本實施形態中，以數位值來執行均衡器110中的信號處理。

對高通濾波器112輸入從振動檢測元件16所輸出的角速度信號。高通濾波器112係去除該角速度信號中之比手震引起的頻率成分還低的頻率成分。一般來說，由於手震引起的頻率成分為1Hz至20Hz，因此例如從角速度信號中去除0.7Hz以下的頻率成分。

伺服電路114係生成根據從高通濾波器112所輸入的角速度信號而確定之用以抵消手震引起的振動成分的信號。亦即，生成相位與所輸入的角速度信號的相位相反的信號。將由伺服電路114所生成的信號作為驅動信號供給至驅動元件20。

在此，振動檢測元件16、均衡器110、及驅動元件20係分別按照應補償的軸進行設置。在本實施形態中設置有：偏航方向用的振動檢測元件16、均衡器110、及驅動元件20，係用以補償攝像單元10的偏航方向的移動；以及俯仰方向用的振動檢測元件16、均衡器110、及驅動元件20，係用以補償攝像單元10的俯仰方向的移動。

驗證用信號輸入電路120係將虛擬的振動成分信號作為驗證用信號輸入到均衡器110。例如，將正弦波作為該驗證用信號輸入到均衡器110。在本實施形態中，將該驗證用信號輸入到振動檢測元件16與高通濾波器112之間的路徑(A地點)。另外，並非一定限於輸入到A點的構成，也可以輸入到從振動檢測元件16至驅動元件20為止的路徑中的任一地點。

第2圖係顯示實施形態的驗證用信號輸入電路120的構成例之圖。該驗證用信號輸入電路120構成為：根據來自外部的指示，能够調整正弦波的振幅及頻率的至少一方。驗證用信號輸入電路120係包含有基準信號產生器121、PLL(Phase Locked Loop；鎖相迴路)電路122、數位正弦波產生器123、分頻器124、及振幅調整電路125。另外，基準信號產生器121及PLL電路122並非一定要裝載在驗證用信號輸入電路120中，亦可轉用裝載於載置在該攝像裝置500的其他LSI中的構件。

基準信號產生器121係由水晶振盪器等所構成。在此，產生12.6MHz的基準信號。PLL電路122係輸出將從基準信號產生器121所供給的基準信號倍增後的時脈信號。在此，輸出40MHz的時脈信號。

數位正弦波產生器123係以從PLL電路122所供給的時脈信號為基礎，生成數位正弦波信號。亦即，生成以數位值表現各時刻的振幅值的正弦波信號。分頻器124係以從外部設定的分頻比將從數位正弦波產生器123所供給的數位正弦波信號進行分頻。振幅調整電路125係以從外部設定的增益將從分頻器124所供給的數位正弦波信號的振幅值進行調整。

該分頻比及該增益係能够從與上述攝像裝置500進行外部連接的檢查裝置(例如PC)進行設定。該檢查裝置在從驗證用信號輸入電路120向均衡器110輸入有驗證用信號的狀態下，藉由檢測振動檢測元件16的輸出信號(C地點)，而能够進行振動檢測元件16、均衡器110、及驅動元件20的動作驗證。同時，也能够檢查連接這些構件之間的配線是否不良。此外，該檢查裝置係在從驗證用信號輸入電路120對均衡器110輸入有驗證用信號的狀態下，藉由檢測均衡器110的輸出信號(B地點)，而能够進行均衡器110的動作驗證。

第3圖係顯示實施形態之輸入到A地點的驗證用信號(波形A)、輸入到B地點的觀測信號(波形B)、及輸入到C地點的觀測信號(波形C)的一例之圖。在第3圖中，為了便於理解說明，以類比信號進行描繪，但實際上為數位信號。

上述攝像裝置500係在出廠前藉由與上述檢查裝置進行連接而進行動作驗證。此時，上述檢查裝置因為可產生與各種手震相對應的頻率的信號，故在分頻器124中依次設定複數個分頻比。該檢查裝置係比較輸入到A地點的驗證用信號(波形A)與輸入到B地點的觀測信號(波形B)。兩信號無相位差且振幅為相反極性的狀態是均衡器110進行理想動作的狀態。該檢查裝置在兩信號的相位差及振幅分別處於預定的允許範圍內的情况下，判定均衡器110正常。

在對A地點輸入有驗證用信號(波形A)的狀態下，該檢查裝置係驗證C地點的觀測信號(波形C)。該C地點的觀測信號的振幅值為恒定的狀態是理想的狀態。該檢查裝置係在該C地點的觀測信號的振幅值處於預定的允許範圍內的情况下，判定振動檢測元件16、均衡器110、及驅動元件20正常。另外，在這些動作驗證過程中，該檢查裝置係藉由適當地變更在振動調整電路125中設定的增益，而可以製作出各種條件。

如以上說明，根據本實施形態，藉由在振動補償控制電路100內設置驗證用信號輸入電路120，而可虛擬地製作出對攝像裝置500加載振動的狀態。因此，無需使用激振器，即可進行與攝像裝置500的振動補償系統相關的構成要素的動作驗證，具體而言是進行振動檢測元件16、均衡器110、及驅動元件20的動作驗證。

此外，在透鏡移位方式或攝像元件移位方式的振動補償控制電路中，本實施形態的C點的觀測信號係對應於從霍爾元件等位置檢測元件所輸出的信號。在該振動補償控制電路內設置本實施形態的驗證用信號輸入電路，並對該振動補償控制電路內的均衡器輸入有正弦波的情况下，能够進行該均衡器、驅動元件、及位置檢測元件的動作驗證，但是不能進行振動檢測元件的動作驗證。為了進行該振動檢測元件的動作驗證及檢查其配線，需要使用激振器來實際加載振動。在這方面，在本實施形態中，可依據藉由驗證用信號輸入電路120所產生的驗證用信號，進行與振動補償系統相關的全部構成要素的動作驗證。因此，無需使用激振器，而可降低檢查成本。

如上所述，以幾種實施形態為基礎對本發明進行了說明。該實施形態僅為例示，本領域具有通常知識者可理解對於各構成要素或各處理製程的組合而言能够有各種各樣的變形例，而且這些變形例也包含在本發明的範圍內。

第4圖係顯示裝載有變形例1的振動補償控制電路100的攝像裝置500的構成之圖。變形例1的振動補償控制電路100與第1圖所示的振動補償控制電路100相比，構成為在均衡器110內追加積分電路113。

積分電路113係將從高通濾波器112所輸入的角速度信號進行積分，生成角度信號，並輸出至伺服電路114。伺服電路114係生成藉由從積分電路113所輸入的角度信號而確定之用以抵消手震引起的振動成分的信號。

變形例1的振動補償控制電路100與第1圖所示的振動補償控制電路100相比，係能藉由積分電路113將攝像單元10的振動作為角度信號來進行處理。也就是說，變形例1的振動補償控制電路100係能依據攝像單元10的移動量生成用以抵消振動成分的信號。

第5圖係顯示裝載有變形例2的振動補償控制電路100的攝像裝置500的構成之圖。變形例2的振動補償控制電路100與第1圖所示的振動補償控制電路100相比，構成為追加處理器(例如CPU或DSP(Digital Signal Processor；數位信號處理器))130。該處理器130係能發揮與上述的檢查裝置同樣的功能。該情况下，無需外部連接檢查裝置，而可提高檢查效率。

另外，在以上的實施形態中，振動檢測元件16及驅動元件20係分別使用迴轉感測器及聲圈馬達，但本發明並未限定於此。例如，振動檢測元件16係能為使用用以檢測直線方向的加速度之感測器，且依據加速度信號來檢測攝像裝置500的振動之構成。此外，驅動元件80係能使用壓電(Piezo)元件或步進馬達等。

10．．．攝像單元

12．．．透鏡

14．．．攝像元件

16．．．振動檢測元件

20．．．驅動元件

100．．．振動補償控制電路

110．．．均衡器

112．．．高通濾波器

113．．．積分電路

114．．．伺服電路

120．．．驗證用信號輸入電路

121．．．基準信號產生器

122．．．PLL電路

123．．．數位正弦波產生器

124．．．分頻器

125．．．振幅調整電路

130．．．處理器

500．．．攝像裝置

第1圖係顯示裝載有本發明實施形態的振動補償控制電路的攝像裝置的構成之圖。

第2圖係顯示實施形態的驗證用信號輸入電路的構成例之圖。

第3圖係顯示實施形態的輸入到A地點的驗證用信號(波形A)、輸入到B地點的觀測信號(波形B)、以及輸入到C地點的觀測信號(波形C)的一例之圖。

第4圖係顯示裝載有變形例1的振動補償控制電路的攝像裝置的構成之圖。

第5圖係顯示裝載有變形例2的振動補償控制電路的攝像裝置的構成之圖。

10．．．攝像單元

12．．．透鏡

14．．．攝像元件

16．．．振動檢測元件

20．．．驅動元件

100．．．振動補償控制電路

110．．．均衡器

112．．．高通濾波器

114．．．伺服電路

120．．．驗證用信號輸入電路

500．．．攝像裝置

Claims (4)

1. 一種振動補償控制電路，係被裝載於具備裝載有透鏡、攝像元件、及振動檢測元件之攝像單元、以及用以調整前述攝像單元的位置之驅動元件的攝像裝置內，該振動補償控制電路具備：均衡器，係以前述振動檢測元件的輸出信號為基礎，生成用以使前述攝像單元朝降低加載在前述攝像單元的振動的方向移動之驅動信號，並輸出至前述驅動元件；以及驗證用信號輸入電路，係對前述均衡器輸入虛擬的振動成分信號。
2. 如申請專利範圍第1項之振動補償控制電路，其中，前述驗證用信號輸入電路係將正弦波作為前述振動成分信號輸入到前述均衡器。
3. 如申請專利範圍第2項之振動補償控制電路，其中，前述驗證用信號輸入電路係可根據來自外部的指示調整前述正弦波的振幅及頻率的至少一方。
4. 一種攝像裝置，係具備：攝像單元，係裝載有透鏡、攝像元件、及振動檢測元件；驅動元件，係用以調整前述攝像單元的位置；以及申請專利範圍第1至3項中任一項的振動補償控制電路；前述驅動元件係根據從前述振動補償控制電路所供給的驅動信號，使前述攝像單元移動。