專利名稱：具有圖像抖動(dòng)校正功能的光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有圖像抖動(dòng)校正功能的光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，使用透鏡的圖像拾取系統(tǒng)需要用于校正靜止圖像和運(yùn)動(dòng)圖像中的圖像抖動(dòng)的圖像抖動(dòng)校正功能。為了實(shí)現(xiàn)圖像抖動(dòng)校正功能，需要檢測(cè)振動(dòng)。為了檢測(cè)振動(dòng)，主要利用使用諸如陀螺傳感器(gyrosensor)的角速度傳感器的方法。一般地，陀螺傳感器具有可能產(chǎn)生低頻率噪聲的結(jié)構(gòu)。即使當(dāng)不施加振動(dòng)時(shí)，陀螺傳感器的輸出也不利地波動(dòng)。因此，出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，即，即使不施加振動(dòng)，被拾取的圖像也由于執(zhí)行圖像抖動(dòng)校正而緩慢地移動(dòng)。為了解決上述的問(wèn)題，提出了組合具有不同特性的多個(gè)角速度傳感器的輸出以獲得角速度的方法、以及根據(jù)供使用的拍攝模式在具有不同特性的多個(gè)角速度傳感器之間執(zhí)行切換的方法(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2005-321726和日本專利申請(qǐng)公開(kāi) No. 2006-292845)。但是，根據(jù)在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2005-321726和日本專利申請(qǐng)公開(kāi) No. 2006-292845中描述的方法，由多個(gè)角速度傳感器中的具有最佳噪聲特性的角速度傳感器確定當(dāng)不施加振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的圖像搖動(dòng)量(image swinging amount)(以下，簡(jiǎn)稱為“圖像搖動(dòng)量”)。特別地，與使用具有最佳噪聲特性的單個(gè)角速度傳感器的情況相比，通過(guò)上述方法不能進(jìn)一步減少圖像搖動(dòng)量。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)示例性目的是，提供具有圖像抖動(dòng)校正功能的光學(xué)裝置，其中，由于角速度傳感器的噪聲而產(chǎn)生的圖像搖動(dòng)量被減少。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置包括用于沿與光軸垂直的方向移位成像位置的單元；用于檢測(cè)角速度的具有軸的至少兩個(gè)角速度傳感器，所述軸相互平行； 用于基于所述至少兩個(gè)角速度傳感器的輸出來(lái)計(jì)算角度的角度計(jì)算單元；和用于根據(jù)由角度計(jì)算單元計(jì)算的角度來(lái)驅(qū)動(dòng)所述用于沿與光軸垂直的方向移位成像位置的單元的驅(qū)動(dòng)單元。根據(jù)本發(fā)明，可以在當(dāng)圖像抖動(dòng)校正功能起作用時(shí)的時(shí)間減少由于角速度傳感器的噪聲而產(chǎn)生的圖像搖動(dòng)量。參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得十分明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的變焦透鏡裝置的配置圖。圖2是根據(jù)第一實(shí)施例到第三實(shí)施例的水平振動(dòng)檢測(cè)器和垂直振動(dòng)檢測(cè)器的配置圖。
圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的水平振動(dòng)檢測(cè)器中所包括的角速度傳感器的布置的示圖。圖4是示出根據(jù)第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的垂直振動(dòng)檢測(cè)器中所包括的角速度傳感器的布置的示圖。圖5是根據(jù)第一實(shí)施例的圖像抖動(dòng)校正處理的框圖。圖6示出當(dāng)使用單個(gè)角速度傳感器時(shí)產(chǎn)生的圖像搖動(dòng)量。圖7示出在執(zhí)行根據(jù)第一實(shí)施例的平均化處理之后的圖像搖動(dòng)量。圖8是當(dāng)在模擬電路中執(zhí)行平均化處理時(shí)的水平振動(dòng)檢測(cè)器和垂直振動(dòng)檢測(cè)器的配置圖。圖9是當(dāng)在模擬電路中執(zhí)行平均化處理時(shí)的根據(jù)第一實(shí)施例的圖像抖動(dòng)校正處理的框圖。圖10是根據(jù)第二實(shí)施例的圖像抖動(dòng)校正處理的框圖。圖11是示出根據(jù)第二實(shí)施例的選擇處理的流程圖。圖12是示出在執(zhí)行根據(jù)第二實(shí)施例的選擇處理之后的圖像搖動(dòng)量的圖。圖13是示出當(dāng)使用三個(gè)或更多個(gè)角速度傳感器時(shí)的選擇處理的流程圖。圖14是示出當(dāng)積分處理的輸出經(jīng)受選擇處理時(shí)的圖像抖動(dòng)校正處理的框圖。圖15是要對(duì)積分處理的輸出執(zhí)行的選擇處理的流程圖。圖16是示出包含于根據(jù)第三實(shí)施例的水平振動(dòng)檢測(cè)器中的角速度傳感器的布置的示圖。圖17是示出包含于根據(jù)第三實(shí)施例的垂直振動(dòng)檢測(cè)器中的角速度傳感器的布置的示圖。圖18是根據(jù)第三實(shí)施例的圖像抖動(dòng)校正處理的框圖。圖19示出在執(zhí)行根據(jù)第三實(shí)施例的減法處理之后的圖像搖動(dòng)量。圖20是當(dāng)執(zhí)行根據(jù)第三實(shí)施例的選擇處理時(shí)的圖像抖動(dòng)校正處理的框圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。第一實(shí)施例圖1是示出可應(yīng)用本發(fā)明的光學(xué)裝置的根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡裝置的配置的圖。聚焦透鏡單元1能夠使變焦透鏡裝置50的成像位置移位，并且通過(guò)馬達(dá)11沿光軸方向被驅(qū)動(dòng)。聚焦透鏡單元1的位置通過(guò)位置檢測(cè)器12被轉(zhuǎn)換成電壓。變焦透鏡單元2具有可變焦距，并且通過(guò)馬達(dá)13沿光軸方向被驅(qū)動(dòng)。變焦透鏡單元2的位置通過(guò)位置檢測(cè)器14被轉(zhuǎn)換成電壓。用于使光軸偏心的圖像抖動(dòng)校正透鏡單元3通過(guò)水平驅(qū)動(dòng)馬達(dá)16在與光軸垂直的平面中沿水平方向被驅(qū)動(dòng)。圖像抖動(dòng)校正透鏡單元3的水平移動(dòng)量通過(guò)水平位置檢測(cè)器 17被轉(zhuǎn)換成電壓。圖像抖動(dòng)校正透鏡單元3還通過(guò)垂直驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15在與光軸垂直的面中沿垂直方向被驅(qū)動(dòng)。圖像抖動(dòng)校正透鏡單元3的垂直移動(dòng)量通過(guò)垂直位置檢測(cè)器18被轉(zhuǎn)換成電壓。
在對(duì)于實(shí)施例的以下的描述中，假定照相機(jī)被定位(locate)為使得其光軸水平延伸。特別地，“水平方向”意味著在水平地板(level floor)上安裝照相機(jī)時(shí)的光軸方向或與光軸垂直的橫向，并且，“垂直方向”意味著與照相機(jī)的光軸垂直的縱向。當(dāng)照相機(jī)被以一個(gè)角度放置或上下顛倒時(shí)，水平方向和垂直方向根據(jù)照相機(jī)的位置和定位而改變。向變焦透鏡裝置50施加的水平振動(dòng)通過(guò)水平振動(dòng)檢測(cè)器19被檢測(cè)，而向變焦透鏡裝置50施加的垂直振動(dòng)通過(guò)垂直振動(dòng)檢測(cè)器20被檢測(cè)。如圖2所示，水平振動(dòng)檢測(cè)器19包含角速度傳感器31和32以及放大器33和34，而垂直振動(dòng)檢測(cè)器20包含角速度傳感器35和36以及放大器37和38。包含于水平振動(dòng)檢測(cè)器19中的角速度傳感器31和32如圖3所示的那樣被布置，以分別檢測(cè)水平面上的旋轉(zhuǎn)角速度。角速度傳感器31和32被布置為使得要被檢測(cè)的角速度的軸向相同。本實(shí)施例中使用的角速度傳感器31和32在振動(dòng)頻率上具有相同的靈敏度和相位延遲(以下，“相同的靈敏度和相位延遲”意味著，對(duì)于以頻率1 IOHz 進(jìn)行的振動(dòng)，靈敏度的差值在士 5%的范圍內(nèi)，并且，相位延遲的差值在士 5%的范圍內(nèi))。 包含于垂直振動(dòng)檢測(cè)器20中的角速度傳感器35和36如圖4所示的那樣被布置，以分別檢測(cè)與光軸和垂直軸平行的平面上的旋轉(zhuǎn)角速度。角速度傳感器35和36被布置為使得要被檢測(cè)的角速度的軸向相同。如角速度傳感器31和32的情況那樣，本實(shí)施例中使用的角速度傳感器35和36在振動(dòng)頻率上具有相同的靈敏度和相位延遲。聚焦驅(qū)動(dòng)電路21產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11的信號(hào)，而變焦驅(qū)動(dòng)電路22產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13的信號(hào)。圖像抖動(dòng)校正透鏡驅(qū)動(dòng)電路23產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)水平驅(qū)動(dòng)馬達(dá)16和垂直驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器M將輸入電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且將由此獲得的數(shù)字傳送到CPU 26。D/A轉(zhuǎn)換器25將從CPU沈輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電壓，并且將所述電壓輸出到聚焦驅(qū)動(dòng)電路21、變焦驅(qū)動(dòng)電路22和圖像抖動(dòng)校正透鏡驅(qū)動(dòng)電路23。CPU 26從輸入自A/D轉(zhuǎn)換器M的各條數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11和13、垂直驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及水平驅(qū)動(dòng)馬達(dá)16的控制數(shù)據(jù)，并且將所述控制數(shù)據(jù)傳送到D/A轉(zhuǎn)換器25。以下，描述在CPU沈中執(zhí)行的圖像抖動(dòng)校正處理。圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施例的在水平方向上的圖像抖動(dòng)校正處理的框圖。在A/D轉(zhuǎn)換器控制處理101中，獲得聚焦位置數(shù)據(jù)、變焦位置數(shù)據(jù)、角速度數(shù)據(jù)A、角速度數(shù)據(jù)B和圖像抖動(dòng)校正透鏡位置數(shù)據(jù)。角速度數(shù)據(jù)A與從角速度傳感器31獲得的角速度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，而角速度數(shù)據(jù)B與從角速度傳感器32 獲得的角速度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。在平均化處理102中，各角速度數(shù)據(jù)A和B經(jīng)受平均化處理。在平均化處理102中，使用由下式(1)表達(dá)的算術(shù)平均來(lái)從輸入X1和&計(jì)算輸出 。χ = x' ^2( 1 )但是，平均化處理不限于用于獲得式(1)表達(dá)的算術(shù)平均的平均化處理。因此，也可以使用由下式(2)表達(dá)的幾何平均(僅當(dāng)輸入是正值時(shí))。作為替代方案，也可執(zhí)行其它的平均化處理。χ = X1 · X2( 2 )在高通濾波器(HPF)處理103中，所獲得的角速度數(shù)據(jù)的DC (直流)成分被去除。 在積分處理104中，振動(dòng)角速度數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成振動(dòng)角度數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，角速度數(shù)據(jù)經(jīng)受平均化處理。但是，作為替代方案，所述兩個(gè)角速度數(shù)據(jù)可首先單獨(dú)地經(jīng)受積分處理并然后作為角度數(shù)據(jù)經(jīng)受平均化處理。在焦距校正處理105中，用于振動(dòng)角度的圖像抖動(dòng)校正透鏡的適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)量根據(jù)變焦透鏡裝置50的焦距而不同。因此，將振動(dòng)角度數(shù)據(jù)乘以焦距校正增益值以校正移動(dòng)量。通過(guò)使用預(yù)先存儲(chǔ)于在CPU沈中的查找表，從變焦位置數(shù)據(jù)和聚焦位置數(shù)據(jù)獲得焦距校正增益值。在增益調(diào)整處理106中，將焦距校正處理105的結(jié)果乘以在初始調(diào)整時(shí)設(shè)定的調(diào)整增益值以計(jì)算圖像抖動(dòng)校正透鏡位置命令數(shù)據(jù)，使得由向變焦透鏡裝置50施加的振動(dòng)導(dǎo)致的圖像抖動(dòng)量和由圖像抖動(dòng)校正透鏡獲得的抖動(dòng)校正量變得彼此相等。在位置控制處理107中，從在增益調(diào)整處理106中計(jì)算的圖像抖動(dòng)校正透鏡位置命令數(shù)據(jù)和在A/D 轉(zhuǎn)換器控制處理101中獲得的圖像抖動(dòng)校正透鏡水平位置數(shù)據(jù)，產(chǎn)生用于控制水平驅(qū)動(dòng)馬達(dá)16的圖像抖動(dòng)校正透鏡水平控制數(shù)據(jù)。然后，在D/A轉(zhuǎn)換器控制處理108中，圖像抖動(dòng)校正透鏡水平控制數(shù)據(jù)被傳送到D/A轉(zhuǎn)換器25。在垂直方向上的圖像抖動(dòng)校正處理與在水平方向上的圖像抖動(dòng)校正處理基本相同，因此，在這里省略其描述。圖6示出當(dāng)不施加振動(dòng)時(shí)的角速度傳感器的輸出噪聲的例子，圖7示出通過(guò)對(duì)于分別在圖6的(A)和(B)中示出的兩個(gè)角速度傳感器的輸出執(zhí)行平均化處理而獲得的結(jié)果。如圖6所示，即使當(dāng)不向角速度傳感器施加振動(dòng)時(shí)，角速度傳感器中的每一個(gè)也輸出微小的角速度信號(hào)。在圖6和圖7中示出的陰影區(qū)域與通過(guò)對(duì)振動(dòng)角速度信號(hào)進(jìn)行積分而獲得的值(特別是被識(shí)別為振動(dòng)角度的值)對(duì)應(yīng)，并且，當(dāng)執(zhí)行圖像抖動(dòng)校正處理時(shí)，還與指示圖像搖動(dòng)量的值對(duì)應(yīng)。由圖6和圖7之間的比較可以理解，與僅使用一個(gè)角速度傳感器的情況相比，通過(guò)如在本實(shí)施例中執(zhí)行的那樣將兩個(gè)角速度傳感器的輸出平均化，降低了圖像搖動(dòng)量。以下，在理論上描述通過(guò)使用兩個(gè)角速度傳感器來(lái)降低圖像搖動(dòng)量。假定角速度傳感器的噪聲^具有以在靜止?fàn)顟B(tài)中產(chǎn)生的輸出為中心的正態(tài)分布，并且角速度傳感器的噪聲^相互獨(dú)立，可基于標(biāo)準(zhǔn)平均偏差的一般思想通過(guò)下式來(lái)表達(dá)N個(gè)角速度傳感器的噪聲的算術(shù)平均的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ(7)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，包括用于沿與光軸垂直的方向移位成像位置的單元；用于檢測(cè)角速度的具有軸的至少兩個(gè)角速度傳感器，所述軸相互平行；用于基于所述至少兩個(gè)角速度傳感器的輸出來(lái)計(jì)算角度的角度計(jì)算單元；和用于根據(jù)由所述角度計(jì)算單元計(jì)算的角度來(lái)驅(qū)動(dòng)所述用于沿與光軸垂直的方向移位成像位置的單元的驅(qū)動(dòng)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中，所述至少兩個(gè)角速度傳感器具有相同的靈敏度和相同的相位延遲，以檢測(cè)針對(duì)振動(dòng)頻率的角速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學(xué)裝置，其中，所述角度計(jì)算單元對(duì)于所述至少兩個(gè)角速度傳感器的輸出執(zhí)行平均化處理以計(jì)算角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學(xué)裝置，其中，所述角度計(jì)算單元包含方向確定單元，所述方向確定單元用于對(duì)于所述至少兩個(gè)角速度傳感器中的每一個(gè)角速度傳感器確定所述至少兩個(gè)角速度傳感器中的每一個(gè)角速度傳感器的輸出相對(duì)于在靜止?fàn)顟B(tài)中產(chǎn)生的輸出進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方向，以及當(dāng)由所述方向確定單元獲得的至少兩個(gè)方向包含不同的方向時(shí)，所述角度計(jì)算單元將角速度設(shè)為零并然后計(jì)算角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光學(xué)裝置，其中，當(dāng)至少兩個(gè)所確定的方向全部相同時(shí)，所述角度計(jì)算單元使用所述至少兩個(gè)角速度傳感器中的具有最小的角速度絕對(duì)值的一個(gè)角速度傳感器的輸出來(lái)計(jì)算角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)裝置，其中所述至少兩個(gè)角速度傳感器包含用于檢測(cè)角速度的具有軸的兩個(gè)角速度傳感器，所述軸相對(duì)于彼此在處于180度的方向上被設(shè)置；以及所述角度計(jì)算單元在所述兩個(gè)角速度傳感器中的一個(gè)角速度傳感器的輸出被反轉(zhuǎn)之后執(zhí)行處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有圖像抖動(dòng)校正功能的光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括用于消除由于振動(dòng)而產(chǎn)生的圖像抖動(dòng)的圖像抖動(dòng)校正單元；用于檢測(cè)角速度的具有軸的至少兩個(gè)角速度傳感器，所述軸相互平行；用于基于至少兩個(gè)角速度傳感器的輸出來(lái)計(jì)算振動(dòng)角度輸出的振動(dòng)角度計(jì)算單元；和用于根據(jù)由角度計(jì)算單元計(jì)算的振動(dòng)角度來(lái)驅(qū)動(dòng)圖像抖動(dòng)校正單元的驅(qū)動(dòng)單元。
文檔編號(hào)G03B5/00GK102269912SQ201110139330
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者朝野卓朗 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社