專利名稱：圖像拾取設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有模糊補償功能的圖像拾取設備，如數碼相機等。
背景技術：
傳統上，已知數字圖像拾取設備是具有模糊補償機構的圖像拾取設
備。在JP2004-274242A中描述的圖像拾取設備中，固定圓筒配裝在主體 機殼上。固定圓筒在拍攝光軸上存放透鏡鏡筒。在固定圓筒的一端的側面 設置導引臺。拍攝光軸設定為Z軸方向。可移動框架沿著于拍攝光軸正交 的X-Y平面可移動地被保持。圖像拾取裝置，如CCD固定在可移動框架 上。導引臺固定在主體機殼內的拍攝光軸上。可移動框架被導引臺導引， 并借助于7i久磁鐵或面對永久磁鐵的電磁線圈產生的磁力沿著X-Y平面被 驅動。在傳統圖像拾取設備中，設置在主體機殼內的計算處理裝置執行如 下的控制，即通過對應于主體才幾殼在X方向和在Y方向上的傾斜改變施 加到電磁線圈上的電流來隨著模糊帶來的拍攝物體圖像的移動而移動固定 在可移動框架上的CCD。
JP2004-274242A 7>開了執行上述才莫糊補償的才幾構。
另外，在JP2000-66258A中描述的光學裝置包括模糊探測裝置，該 模糊探測裝置探測在光學裝置內產生的模糊的信息；信號處理裝置，該信 號處理裝置處理模糊探測裝置的輸出信號；模糊補償透鏡，該模糊補償透 鏡被驅動以補償由于光學裝置的抖動而產生的圖像的模糊；以及控制裝 置，該控制裝置驅動模糊補償透鏡來補償圖像的模糊。為了減少模糊補償 透鏡被驅動時存在的摩擦力的影響，控制裝置向于模糊補償透鏡的被驅動 方向相對應的驅動信號的輸出值增加或減小一個預定值，并基于該增加的 值或減小的值執行模糊補償透鏡的驅動控制，來改善模糊補償的效果。但 是，通常，在靜態摩擦力和動態摩擦力之間，靜態摩擦力相對較大。因 此，當向模糊補償透鏡的驅動信號的輸出值簡單增加或減小一個恒定的預
定值時，存在這樣的問題，即當模糊補償透鏡從靜止狀態開始被驅動時驅動力變得不夠；或者在模糊補償透鏡被驅動之后驅動力變得過大。
發明內容
本發明旨在解決上述問題。本發明的一個目的是提供一種圖像拾取設 備，該圖像拾取設備適當地減小在模糊補償機構中存在的摩擦力的影響， 使得有可能抑制由于模糊#卜償機構的控制產生的誤差。
為了實現上述目的，根據本發明一個實施方式的圖像拾取設備被構造 成將一個補償值加到模糊補償裝置的驅動信號的輸出值上，用于補償靜態 摩擦力的影響，這是因為在模糊補償機構從非驅動狀態向驅動狀態變化時 靜態摩擦力的影響較大。另外，在模糊補償機構處于驅動狀態時，在該狀 態下靜態摩擦力轉變成動態摩擦力，本發明向模糊補償裝置的驅動信號的 輸出值增加一個較小的補償值，來補償動態摩擦力的影響。通過上述方 法，本發明旨在適當地減小靜態摩擦力和動態摩擦力的影響，使得由于模 糊補償機構的控制產生的誤差有可能得到抑制。另外，在模糊補償機構從 停止狀態向驅動狀態轉變(加速)時，本發明將一個補償值加到模糊補償 裝置的驅動信號的輸出值上，用于補償靜態摩擦力和動態摩擦力的影響。 另外，當模糊補償機構從驅動狀態向停止狀態轉變(減速)時，本發明并 不將一個補償值加到模糊補償裝置的驅動信號的輸出值上。通過上述方 法，本發明旨在防止模糊補償裝置的驅動信號的輸出值過大，并且將靜態 摩擦力和動態摩擦力的影響減小到進一步適當的程度，使得由于模糊補償 機構的控制產生的誤差更小。
圖1是根據本發明的數碼相機的前視圖； 圖2是根據本發明的數碼相機的后視圖； 圖3是^4居本發明的數碼相機的俯視圖4是示出根據本發明的數碼相機內部的大體系統構成的方塊圖； 圖5是示出根據本發明的數碼相機的總體操作的筒要概要的流程圖； 圖6A是示出根據本發明的數碼相機的模糊補償原理的視圖，尤其是 示出數碼相機傾斜的模糊補償原理；圖6B是局部放大視圖，示出根據本 發明的數碼相機的模糊補償的原理，尤其是數碼相機的拍^:透鏡和CCD的成像區域之間的關系；
圖7是示出根據本發明的數碼相機的鏡筒的固定圓筒的前視圖； 圖8是圖7中所示的固定圓筒的縱向橫截面圖9A是圖1所示的固定圓筒的后視圖尤其是示出沒有安裝柔性印刷 板的狀態的視圖；圖9B是圖7所示的固定圓筒的后視圖，尤其是，示出 安裝了柔性印刷板的狀態的視圖10是根據本發明的CCD臺的分解透視圖11是示出在根據本發明的圖像拾取設備的第一實施例中與模糊補償 相關的控制單元的構成的方塊圖12是示出在前饋值沒有加入到圖11的控制單元時CCD臺的位移 和控制誤差的視圖13A是示出在圖11的控制單元中計算的前饋值的內容的視圖；圖 13B是示出基于在圖13A中計算的前饋值的內容的CCD臺的位移和控制 誤差的視圖14是示出在根據本發明的圖像拾取設備的第二實施例中與模糊補 償相關的控制單元的構成的方塊圖；以及
圖15A是示出在圖14的控制單元中計算的前饋值的內容的視圖；而 圖15B是示出基于圖15A中所計算的前饋值的內容CCD臺的位移和控制 誤差的視圖。
具體實施例方式
下面描述根據本發明實施例的包括模糊補償機構(模糊補償裝置)的 圖像拾取設備，例如數碼相才幾。 (數碼相機的總體結構)
圖1是示出根據本發明的圖像拾取設備的前視圖，例如數碼照相機 (下面稱為相機)。圖2是數碼相機的后視圖；圖3是數碼相機的俯視 圖，而圖4是示出數碼相機中大致系統構成的方塊圖。
如圖3所示，在相機主體的上表面(在拍攝物體一側設定成前表面時 的上表面)上設置有釋放開關(釋放快門)SW1、模式撥盤SW2和輔助 液晶顯示器(也稱為輔助LCD )。
如圖1所示，在相機主體的前表面(拍攝物體一側)上設置有包括拍
6攝透鏡的鏡筒單元7、光學取景器4、閃光燈發射部分3、距離測量單元5 和遙控光接收部分6。
如圖2所示，在相機主體的后表面(拍攝者一側)上設置有電源開關 SW13、 LCD監視器10、用于自動聚焦鎖定確認的LED8、用于閃光燈發 射準備確認的LED9、光學取景器4、廣角側的變焦開關SW3、長焦側的 變焦開關SW4、自拍定時器設定和取消開關SW7、菜單顯示開關SW6、 閃光燈(strobe)設定或向上移動開關SW7、向右移動開關SW8、顯示開關 SW9、宏(macro)或向下移動開關SWIO、圖^f象確認或向左移動開關 SWll、 OK開關SW12和模糊補償開關SW14。覆蓋存儲卡室或電池裝載 室的蓋2設置在相機主體的側表面上。
下面，描述相^L中的系統構成。
在圖4中，附圖標記104是數碼相機處理器(下面稱為處理器)。
處理器104包括A/D轉換器10411、 CCD1信號處理才莫塊1041、 CCD2 信號處理模塊1042、 CPU模塊1043、本地SRAM1044、 USB接口模塊 1045、串行(接口 )通信模塊1046、執行JPEG壓縮和解壓縮的JPEG CODEC模塊1047、通過插值處理增大和減小圖像數據的尺寸的調整大小 模塊1048、將圖像數據轉變成在液晶監視器和TV等的顯示裝置上顯示的 視頻信號的TV信號顯示模塊1049、以及執行記錄拍攝圖像數據的存儲卡 的控制的存儲卡控制器模塊10410,每個模塊由總線相互連接。
存儲RAW-RGB圖像數據(執行白平衡設定和Y設定狀態的圖像數 據)、YUV圖像數據(執行亮度數據和色差數據轉換狀態的圖像數據)以 及JPEG圖像數據(JPEG壓縮狀態的圖像數據)的SDRAM103、設置在 處理器104的外部。SDRAM103通過存儲控制器(為了圖示而簡化)和總 線連接到處理器104上。
在處理器104的外部還"i殳置有RAM107、內置存卡者器102和 ROM108,其中即使在存儲卡沒有裝在存儲卡槽中的情況下，內置存儲器 102可以存儲拍攝圖像數據，在ROM 108中存儲參數和控制程序等。這些 部件也通過總線連接到處理器104上。
當相^/L的電源開關SW13打開時，存儲在ROM108內的控制程序,皮裝 載到處理器104的主存儲器(為了圖示而簡化)。處理器104根據控制程 序執行每個部件的操作控制，并且將控制數據和參數等暫時存儲在RAM107等內。
鏡筒單元7包括鏡筒。鏡筒包括變焦光學系統71,即具有變焦透 鏡71a的透鏡系統；聚焦光學系統72,即具有聚焦透鏡72a的透鏡系 統；具有孔徑光闌的光圈單元73;以及具有機械快門74a的機械快門單元 74。
.用于變焦的光學系統71、用于聚焦的光學系統72、光圈單元73和積j 械快門單元74各自分別由用于變焦的馬達71b、用于聚焦的馬達72b、光 圈馬達73b和用于機械快門的馬達74b驅動。
這些馬達中的每一個由馬達驅動器75驅動，而馬達驅動器75由處理 器104的CPU模塊1043控制。
鏡筒單元7的每個透鏡系統在CCD101上形成拍才聶物體圖像。 CCD101將拍攝物體圖像轉變成圖像信號，并且將圖像年輸出到F/E-IC 102^ J/EJC^LH2—包it^^&ilUl^&樣處理以去除圖像噪聲的CDS 1021 、 自動增益控制的AGC 1022、執行A/D (模擬/數字)轉換的A/D轉換器 1023。即，F/E-IC 102對圖像信號執行預定處理，將模擬圖像信號轉變成 數字圖像信號，并且將數字信號輸出到處理器104的CCD1信號處理模塊 1041。
這些信號控制過程是基于TG1024 (時鐘發生器)產生的驅動時鐘信 號來執行的。TG1024基于從處理器104的CCD1信號處理模塊1041輸出 的垂直同步信號VD和水平同步信號HD產生驅動時鐘信號。
處理器104的CPL^莫塊1043控制音頻記錄電路1151執行的音頻記錄 操作。音頻記錄電路1151響應于來自CPU模塊1043的控制命令在存儲器 上記錄從放大器1152獲得的放大信號。放大器1152的放大信號由麥克風 處轉換的音頻信號獲得。CPU模塊1043也控制音頻再生電路1161的控制 操作。音頻再生電路1161被構成為根據來自CPU模塊1043的控制命令播 放存儲器內存儲的音頻信號，輸出到放大器1162以及從揚聲器1163輸出 音頻信號。
CPU模塊1043還控制閃光燈電路114,以侵—從閃光燈發射部分3發出 照明光。另外，CPU模塊1043也控制距離測量單元5。
CPU模塊1043連接到輔助CPU109上。輔助CPU109經LCD驅動器 111由輔助LCD 1扭乂f亍顯示控制。輔助CPU109還連接到用于AF的
8LED8、用于閃光燈的LED9、用于遙控的光接收部分6、由操縱鍵SW1到 SW14構成的操縱鍵單元以及蜂鳴器113。
USB接口模塊1045連接到USB連接器122上。串行接口模塊1046 經RS232C串行驅動器電路1231連接到連接器1232。 TV信號顯示模塊 1049經LCD驅動器117連接到LCD監視器10，并且經視頻放大器118 (用于將TV信號顯示模塊1049的輸出阻抗值轉換成75Q阻抗)也連接到 視頻插孔119 (用于將相機與TV等的外部顯示裝置連接的插孔)。存儲控 制器模塊10410連接到存儲卡槽121的端子。
LCD驅動器117驅動LCD監視器10,并且完成將從TV信號顯示模 塊1049輸出的視頻信號轉變成與LCD監視器10同步的顯示信號的作 用。LCD監視器10在拍攝之前用于監視拍攝物體，確認拍攝圖像并且顯 示記錄在存儲卡或內置存儲器120中的圖像數據。
構成鏡筒單元7的一部分的固定圓筒設置在數碼相機主體內。固定圓 筒設置成CCD臺1251沿著X-Y方向可移動。CCD臺1251構成才莫糊補償 機構的一部分。CCD101固定在CCD臺1251上。
CCD臺1251由致動器1255驅動。致動器1255 ;陂驅動電^各1254驅動 和控制。驅動電路1254線圈驅動器MD1和線圈驅動器MD2構成。驅動 電路1254連接到D/A轉換器ICl。 D/A轉換器IC1連接到CPU模塊1043 上。來自CPU模塊1043的控制數據輸入到D/A轉換器ICl中。
中央位置保持機構1263設置在固定圓筒中。在模糊補償開關SW14關 閉且電源開關SW13關閉時中央位置保持機構將CCD臺1251保持到中央 位置。中央位置保持機構1263由步進馬達STM1控制。步進馬達STM1 作為致動器并且由驅動器1261驅動。來自ROM108的控制數據輸入到驅 動器1261。
位置探測裝置1252 (霍爾元件)安裝在CCD臺1251上。位置探測裝 置1252 (位移探測裝置)的探測輸出輸入到放大器1253，并且在放大之 后輸入到A/D轉換器10411。模糊探測裝置，例如，角速度傳感器，即陀 螺傳感器1240設置在相機主體上，該傳感器可以探測俯仰方向和側擺方 向的轉動。陀螺傳感器1240的探測輸出穿過高通濾波器，并之后經放大 器124輸入到A/D轉換器10411。放大器1242也作為低通濾波器。
下面，描述根據本發明的相機的總體操作的簡單回顧。當模式撥盤SW2設定到拍攝模式且電源開關SW13被推動時，相機被
觸發到拍攝模式。另外，當模式撥盤SW2被設定到播放模式且電源開關 SW13被推動時，相機被觸發到播放一莫式。處理器104確定模式撥盤SW2 的切換狀態時拍攝模式還是播放模式(圖5的步驟1 )。
另外，處理器104控制馬達驅動器75以驅動鏡筒單元7的鏡筒到達 拍才聶位置。此外，處理器104給CCD101、 F/E-IC 102和LCD監視器10 等的每個電路供電，使得這些電路開始工作。當每個電路被供電時，取景 模式的操作開始。
在取景模式中，通過每個透鏡系統進入圖像拾取裝置(CCD101)的 光線被執行光電轉換并作為R、 G和B的模擬信號被傳送到CDS電路 1021和A/D轉換器1023。 A/D轉換器1023將模擬信號轉變成數字信號。 數字信號在數字信號處理IC中的YUV轉換部分處轉變成YUV圖像數 據，并被存儲控制器(為了圖示而簡化)寫入到幀存儲器。
YUV圖像數據被存儲控制器讀出并經TV信號顯示模塊1049傳送到 TV (為了圖示而簡化)或LCD監視器10，使得可以顯示拍攝圖像。這個 過程以1/30的秒的間隔執行，使得拍攝圖像在取景模式下顯示，并每1/30 秒更新。即，實現監視過程(圖5的步驟2)。接著，確定模式撥盤SW2 是否進行設定變化(圖5的步驟3)。在模式破盤SW2的設定保持不變的 情況下，通過操縱釋放開關SW1來實現拍攝過程(圖5的步驟4)。
在播放模式，處理器104在LCD監視器10上顯示被拍攝的圖像(圖 5的步驟5)。接著，處理器104確定模式撥盤SW2是否執行設定的變化 (圖5的步驟6)。在模式撥盤SW2的設定改變的情況下，處理器104進 行到步驟1。在模式撥盤SW2的設定保持不變的情況下，處理器104重復 步驟5。
(模糊補償的原理)
圖6是描述模糊補償的原理的示意圖。圖6A示出數碼相機從沒有抖 動(實線所示)狀態向具有抖動的傾斜狀態(虛線所示)轉變的狀態，圖 6B是局部放大圖，示出相機主體的拍攝透鏡和CCD 101的成像區域之間 的關系。
當沒有產生因抖動而帶來的相機移動時，CCD 101的成像區域位于位 置Pl，即，在中央位置。拍攝物體圖《象投影在圖6B中實線所示的成像區域的位置Pl之內的標準位置(原點O的位置)。現在假設相機由于模糊而
變得在e方向上傾斜(ex,ey)。然后成像區域變得向圖6b中虛線所示的位
置P2移動，使得拍攝物體圖像向O，移動。為了將拍攝物體圖像返回到原 始標準位置(原點O的位置)，成像區域需要在X方向平行移動dx，在Y 方向平行移動dy，使得虛線所示的成像區域的位置P2穿過實線所示的成 像區域的位置P1。由此，相機移動產生的抖動被稱作相機抖動，與在圖像 上出現的模糊分開。
(模糊補償機構的機械構成)
圖7是固定圓筒的前視圖。圖8是固定圓筒的縱向橫截面圖。圖9是 固定圓筒的后視圖。在圖7到圖9中，附圖標記10是固定圓筒。固定圓 筒IO為盒形。固定圓筒10的內部是用于接納鏡筒的存放空間。板形基底 元件11配裝在固定圓筒10的后表面上。基底元件11整體上大致為矩形。 用于向外和向內滾動鏡筒的螺旋面12形成在固定圓筒的內周壁內。固定 圓筒10的至少兩個角度部分(angular part)被切槽。后面描述的步進馬達 STM安裝到該角度部分10a上。后面描述的柔性印刷板20在另一角度部 分10b彎曲。
CCD臺1251設置在基底元件11上。如圖10中由分解圖所示，CCD 臺1251大致包括圓形框架形狀的X方向臺13、矩形形狀的Y方向臺14 和安裝臺15。
X方向臺13配裝在基底元件11上。在X方向臺中13中， 一對在X 方向上延伸的導引軸13a和13b:&置成在Y方向上留有相互間隔。在X方 向臺13中，設置四個矩形實心永久磁鐵16a到16d。四個永久磁鐵16a到 16d分成兩對。 一對永久》茲4失16a和16b平行i殳置在X-Y平面內，在Y方 向留有相互間隔。在這個實施例中，該對導引軸13a和13b被構成為穿過 該對永久》茲4失16a和16b,但是不局限于此，該對7Jc久-茲4失16a和16b以 及該對導引軸13a和13b可以設置成組但是不相互穿過。另一對永久磁鐵 16c和16d設置在X-Y平面內，在X方向上留有相互間隔。
在Y方向臺14中，設置一對導引軸14a和14b,該對導引軸在Y方 向上延伸且在X方向留有相互間隔。在Y方向臺14中，形成一對相互面 對的支撐部分17a和17a，，且沿X方向留有相互間隔。形成另一對相互面 對的支撐部分17b和17b，，且沿X方向留有相互間隔。所述一對支撐部分17a和17a，以及另一對支撐部分17b和17b，形成為在Y方向留有相互間 隔。所述一對支撐部分17a和17a，以及另一對支撐部分17b和17b，中的每 一個分別凈皮X方向臺13的所述對導引軸13a和13b可移動地支撐，使得 Y方向臺14變得在X方向可移動。
CCD 101固定在安裝臺15上。安裝臺15包括一對板件15a和15b, 該對板件15a和15b在X方向上伸出，用于配裝線圈，并包括另一對^1件 15c和15d，該對板件15c和15d在Y方向伸出，用于配裝線圈。CCD 101 固定在安裝臺15的大致中心處。在安裝臺15中， 一對相互面對的支撐部 分(指定的附圖標記省略)形成為在Y方向留有相互間隔。另一對相互面 對的支撐部分(指定的附圖標記省略)形成為在Y方向留有相互間隔。所 述一對支撐部分和所述另一對支撐部分形成在CCD 101的成像區域的相同 一側上，在X方向留有相互間隔。所述一對支撐部分和所述另一對支撐部 分由Y方向臺14的該對導引軸14a和14b分別可移動地支撐，使得安裝 臺15變得整體在X-Y方向可移動。
保護板19安裝到CCD101的與成像區域相反側的表面上。錐形凹陷 點19a形成在保護4反19的中心。
螺旋線圈體COL1和C0L1，分別安裝到所述對板件15a和15b上用于 配裝線圈。線圈體COL1和C0L1，串聯。螺旋線圈體COL2和COL2，分別 安裝到所述對板件15c和15d上用于配裝線圈，線圈體COL2和COL2，也 以相同的方式串耳關。
每個線圈體C0L1、 C0L1，分別面對每個永久磁鐵16c和16d。每個線 圈體COL2和COL2，分別面對每個永久磁鐵16a和16b。所述對線圈體 COL1和COLl，用于使CCD101在正交于光軸的X方向上移動(例如，俯 仰方向)。所述對線圈體COL2和COL2，用于使CCD 101在正交于X方向 和拍攝光軸的Y方向(例如，側擺方向)上移動。
如圖9所示，在線圈體C0L1和COLl，中，由；茲性材料構成的吸附桿 35設置在沿X方向橫穿每個線圈體COL1和COLl，的方向上。
由此，霍爾元件用于位置探測裝置1252。在所述對用于配裝線圏的板 件15a和15b內，位置探測裝置1252，即霍爾元件1252a設置在用于配 裝線圈的板件15b上。在用于配裝線圈的所述對板件15c和15d中，位置 探測裝置1252,即霍爾元件1252b設置在用于配裝線圈的板件15d中。CCD 101通過柔性印刷板20連接到F/E-IC 102上。霍爾元件1252a和 1252b通過柔性印刷板20電連接到運算放大器1253。每個線圈體COLl、 C0L1'、 COL2和COL2，電連接到線圈驅動電路1254上。
在根據本發明的圖像拾取設備(相機)中，相機的抖動(角速度)由 陀螺傳感器1240探測。安裝臺15的X方向位置和Y方向位置(CCD 101 的實際位置)分別由X位置傳感器，即霍爾元件1252a和Y位置傳感器， 即霍爾元件1252b探測。然后，CCD 101的目標沖莫糊量^t控制電路IC和 后面描述的控制電路IC 2計算，使得抖動帶來的CCD101上的圖像的模糊 (手產生的抖動)被抵消。此外，補償施加到控制信號，使得在模糊補償 機構中的摩擦力的影響被充分減小。最終，被施加補償的控制信號輸出， 使得CCD 101被控制而移動到適當位置。 (模糊補償控制電路)
圖ll是示出在根據本發明的圖像拾取設備(相機)中與模糊補償相關 的控制電路的第一實施方式。控制電路IC例如設置在CPU模塊內部。
首先，通過高通濾波器(HPF) 1241從陀螺傳感器1240的輸出中除 去相對標準電壓Vref的偏移。已經除去偏移的脫落傳感器1240的Mr出才妄 著通過低通濾波器(LPF) 1242被除去高頻噪聲。然后，該輸出被A/D轉 換器12411進行A/D轉換，并裝載到控制單元IC中。
接著，在控制單元IC (模糊量計算裝置)中，由數字化的陀螺傳感器 1240的輸出表示的角速度值被積分來轉換成角度值(S11),且此外，被系 數k相乘以轉換成模糊量(S12)。系數k對應于成像透鏡71、 72的焦點 距離和陀螺傳感器1240的靈敏度。在模糊補償期間，這個模糊量變成 CCD 101的目標才莫糊量。
另一方面，位置傳感器探測CCD 101的位置。由位置傳感器，即霍爾 元件1252探測的表示位移值的信號在低通濾波器(LPF) 1253處被除去 高頻噪聲。信號然后被A/D轉換器進行A/D轉換，并裝載到控制單元 IC。這個位移值是CCD 101的實際模糊量。霍爾元件由此作為位移探測裝 置。
接著，在CCD 101的目標模糊量和實際模糊量之間的差值上乘以預定 的增益，以獲得控制信號(驅動信號)(S15)。此外，控制信號通過D/A 轉換器IC1進行D/A轉換。最終，控制信號(驅動信號)驅動CCD臺1251,即，通過驅動電^各1254驅動致動器1255，同時，將電源施加到線 圈體C0L1、 COL1，、 COL2、 COL2，。控制信號由此通過控制單元IC (控 制裝置)輸出。反饋控制以CCD 101跟隨目標模糊量的方式進行。
另外，在控制單元IC中，在計算控制信號(在將預定增益(G)乘到 CCD 101的目標才莫糊量和實際才莫糊量之間的差值之前)，執-f亍相位超前補 償(lead compensation)等，用于控制的穩定性。在本發明中，進一步計算 前饋值(S16)。通過將系數c乘到加速度值上獲得前饋值。角速度通過陀 螺傳感器1240探測，并且已經執行A7D轉換。執行通過累加裝置(控制 單元IC)將前饋值加到控制信號(在將預定增益(G)乘到CCD 101的目 標模糊量和實際模糊量之間的差之后)的過程(S17)。
這是由于以下原因。即，由于摩擦力等的影響(例如，如圖10中所 示，導引軸13a、 13b、 14a、 14b與支撐部分17a、 17a，、 17b、 17b，之間的 摩擦力)，在模糊補償機構被驅動時會產生阻力。此時，如果僅僅施加反 饋控制，還沒有在CCD 101的實際位置和目標模糊量之間的差變大之前控 制信號就會變大，使得由于控制產生的誤差增大。圖12示出這種狀態。 圖12示出在前饋值沒有加入到圖11的控制電路中時CCD臺1251的模糊 的控制誤差。在CCD 101的目標模糊量的位移曲線的峰值或谷值附近 (即，當模糊速度在零附近)，由于與臺驅動相關的摩擦等的影響，在 CCD 101的實際位置(探測位置)的位移曲線的峰值的突起部分的模糊量 的百分比增加減小，而在谷值的凹陷部分的模糊值百分比減小也減小，使 得這些時間范圍內的控制誤差增大。
為了改進這個問題，在本發明中，通過將預定系數乘到速度上獲得的 信號加到控制信號上，使得在與摩擦方向的反方向(速度的反方向)初步 提供一個克服摩擦力的驅動力。
在CCD臺1251的驅動速度較小且摩擦影響較大時，在此時乘上的系 數c設定為較大。當CCD臺1251的速度較大且摩擦影響較小時，此時乘 以的系數c設定為較小。以這種方式，在CCD臺1251的驅動速度較小時 可以有效減小摩擦的影響，而在驅動速度較大時可以防止將過大的前饋值 力口入其中。
圖13A示出在本實施方式中前饋值的計算內容；圖13B示出基于前饋 值的計算內容，計算前饋值的增加量的內容。圖13A示出基于陀螺傳感器1240的輸出值(角速度探測值)計算前饋值的增加量的內容。由此，由陀
螺傳感器1240探測的角速度探測值的位移曲線示作正弦波曲線，且以下 計算根據陀螺傳感器1240 (角速度傳感器)的輸出值的大小(絕對值)來 進行。首先，當陀螺傳感器1240的輸出值的大小(絕對值)小于預定值a 時，系數c,例如第一系數cl乘到陀螺傳感器1240的輸出值上，并且由 累加裝置加到驅動信號的輸出值上。其次，當陀螺傳感器1240的輸出值 的大小(絕對值)大于或等于預定值a并且小于第二預定值b時，小于第 一系數cl的第二系數c2乘到陀螺傳感器1240的輸出值上，并且由累加裝 置加到驅動信號的輸出值上。再次，當陀螺傳感器1240的輸出值的大小 (絕對值)大于或等于第二預定值b時，陀螺傳感器1240的輸出值不加 到驅動信號的輸出值上。
另外，預定值a和第二預定值b應該適當設定，但是例如預定值a可 以設定為陀螺傳感器1240探測的角速度探測值的最大值的三分之一，而 第二預定值b可以設定為最大值的三分之二。另外，系數c可以根據在模 糊補償機構中驅動機構的摩擦力大小等來確定。
圖13B示出通過增加前饋值模糊補償控制執行的結果。在CCD 101的 目標模糊量的位移曲線的峰值或谷值附近(即，在位移的速度在零附近 時)，與驅動到CCD 101的實際位置(探測位置)的位移曲線的峰值部分 或谷值部分的臺相關的摩擦等的影響被減小，使得這些時間范圍內的控制 誤差變小。
接著，描述在本發明的圖像拾取設備(相機)中的與模糊補償相關的 控制電路的第二實施方式。圖14是示出在本發明的圖像拾取設備(相 機)中與模糊補償相關的控制電路的第二實施方式的方塊圖。另外，控制 單元IC2例如也設置在圖4的CPU模塊1043的內部。
首先，通過高通濾波器(HPF) 1241從陀螺傳感器1240的輸出值中 除去相對于標準電壓Vref的偏差。已經除去偏差的角速度值接著通過低通 濾波器(LPF) 1242被除去高頻噪聲，并且通過A/D轉換器12411進行 A/D轉換，并裝載到控制單元IC2中。
接著，在控制單元IC2 (模糊量計算裝置)中，數字化的角速度值被 積分而轉變成角度信號(S21)，此外，乘以系數k以轉換成位置信號 (S22)。系數k對應于成像透鏡71、 72的焦點距離以及陀螺傳感器1240的靈敏度。這個位置信號成為在模糊補償過程中的CCD 101的目標模糊量。
另一方面，位置傳感器探測CCD 101的位置。表示由位置傳感器，即 霍爾元件1252探測的模糊量的信號在低通濾波器(LPF) 1253被除去高 頻噪聲。該信號然后被A/D轉換器10411進行A/D轉換，并裝載到控制單 元IC中。這個模糊量是CCD 101的實際模糊量。霍爾元件1252由此作為 位移探測裝置。
接著，對CCD 101的目標模糊量和實際模糊量之間的差值(S23)執 行相位超前補償(S24),用于控制的穩定性。然后預定增益(G)相乘以 獲得控制信號(S25)。由此控制信號由控制單元IC2 (控制裝置)輸出。
而且，在本實施方式中，系數c被乘到陀螺傳感器1240探測的經A/D 轉換的角速度值上，來計算前饋值(S26)。前饋值然后由累積裝置(控制 單元IC 2)加到控制信號上，但是在加入前饋值時執行極性符號確定。僅 在滿足預定條件(S2a)時將前饋值加到控制信號上(S2b)
此外，加有前饋值的控制信號被D/A轉換器IC1執行D/A轉換。最 后，控制信號(驅動信號)驅動CCD臺1251，即，通過驅動電路1254驅 動致動器1255,同時電源被施加到線圈體COLl、 COU，、 COL2、 COL2'。
詳細描述極性符號去定的方法。首先，在控制單元IC2中，由A/D轉 換器10411 A/D轉換的陀螺傳感器1240的輸出值(角速度值)以及通過微 分角速度值而獲得(S27)并由低通濾波器(LPF)除去高頻分量(S28) 的角加速度信號都輸入到極性符號確定部分(S29 )。
在極性符號確定部分中，前饋值僅僅在連歌輸入信號(角速度值和角 加速度信號)的極性符號相同時才累加。在極性符號不同時，執行確定不 增加前饋值。即，在模糊的角速度是正而角加速度的符號也為正時，表示 朝正方向加速的狀態。在這種情況下，S2a滿足而在S2b執行累加。在角 速度為正而角加速度為負的情況下，表示減速但是在正方向上移動的狀 態。在這種情況下，不累加前饋值(S2a不滿足，在S2b不執行累加)。
在模糊補償機構中，在加速期間，即，當CCD臺1251開始從靜止狀 態移動時，摩擦阻力作用很大。在移動狀態下，例如當速度大或在減速期 間，摩纟寮阻力較小。在加速期間，大的摩擦阻力作用在防止加速的方向
16上，使得抵消摩擦阻力的前饋值的累積起到作用。但是，在減速期間，摩 擦的影響小，使得如果加上前饋值，則致動器1255 (線圈)的驅動力變得 過大。另外，以相同的方式，在角速度是負的情況下，當角加速度是負 時，在負方向存在加速，因此加上前饋值。在角速度是負的情況下，當角 加速度是正時，雖然在負方向上移動，但是存在減速，因此不進行前饋值 的累加。
圖15A示出在本實施方式中前饋值的計算內容。圖15B示出基于前饋 值的計算內容，CCD臺1251的位移和控制誤差。圖15A示出前饋值的累 加量基于陀螺傳感器1240的輸出值(角速度探測值)及其微分值(角加 速度)二者計算的內容。由此，由陀螺傳感器1240探測的角速度探測值 的位移曲線示作正弦曲線，而根據陀螺傳感器1240的輸出值的大小(絕 對值)、陀螺傳感器1240的輸出值的符號以及輸出值的微分值(角加速 度)的符號執行以下計算。首先，當陀螺傳感器1240的輸出值的大小
(絕對值)小于預定值a時，在陀螺傳感器1240的輸出值的符號和輸出值 的微分值(角加速度)的符號相同(正)(圖15A中的(i))的情況下，系 數c,例如第一系數cl乘到陀螺傳感器1240的輸出值上，以獲得前饋 值。前饋值然后由累加裝置(控制單元IC2)加到驅動信號的輸出值上。 第二，當陀螺傳感器1240的輸出值的大小(絕對值)大于或等于預定值a 且小于第二預定值b,在陀螺傳感器1240的輸出值的符號以及輸出值的微 分值(角加速度)的符號相同(正)(圖15A的(ii))的情況下小于第一 系數cl的第二系數c2乘到陀螺傳感器1240的輸出值上，以獲得前饋值。 前饋值然后由累加裝置加到驅動信號的輸出值上。第三，當陀螺傳感器 1240的輸出值的大小(絕對值)大于或等于第二預定值b (圖15A中的
(iii))時，陀螺傳感器1240的輸出值不加到驅動信號的輸出值上。第 四，當陀螺傳感器1240的輸出值的大小(絕對值)小于第二預定值b，在 陀螺傳感器1240的輸出值的符號和輸出值的微分值(角加速度)的符號 不同(陀螺傳感器1240的輸出值為正，而角加速度為負)的情況下(圖 15A中的(iv)),陀螺傳感器1240的輸出值不加到驅動信號的輸出值上。
當圖15B與第一實施方式的曲線(圖13B)比較時，在示出CCD臺 1251的位移和控制誤差的第一實施方式的曲線(圖13B)中，前饋值也加 到位移曲線的峰值或谷值附近(just short of)的部分(減速期間)上，使得CCD101的探測部分超過目標模糊量并且產生稍微的控制誤差。相比來 說，在本實施方式(圖15B)中，前饋值沒有加到位移曲線的峰值或谷值 附近(減速期間)的那部分上，使得在致動器1255 (驅動線圈)中不產生 過大的驅動力。因此，CCD的位置可以精確控制到目標模糊量，而幾乎沒 有控制誤差。
也就是說，根據本發明的圖像拾取設備，如圖ll所示，包括角速度 傳感器(陀螺傳感器1240)，其探測圖像拾取設備主體的模糊；模糊量計 算裝置(控制單元IC，具體地說圖11中的步驟Sll和S12)，其通過積分 角速度傳感器的輸出值計算圖像模糊量，其中，圖像由成像透鏡產生并投 影到圖像傳感器(圖像拾取裝置或CCD 101)的光接收表面上；模糊補償 裝置(圖10的模糊補償機構)，其通過相對于成像透鏡移動圖像拾取裝置 (CCD)補償圖像透鏡帶來的圖像模糊；位移探測裝置(霍爾元件 1252)，其探測圖像拾取裝置的位移量；控制裝置(控制單元IC)，其基于 模糊量計算裝置所計算的模糊帶來的模糊量和位移探測裝置探測的^f莫糊量 之間的差來產生驅動信號的輸出值以驅動模糊補償裝置。圖像拾取設備， 如圖11和13所示，還包括累加裝置(控制單元IC),該累加裝置在角速 度傳感器的輸出值小于預定值(圖13A的a)時將第一系數(cl)乘到角 速度傳感器的輸出值上，并將該乘積加到驅動信號的輸出值上。該累加裝 置在角速度傳感器的輸出值大于或等于所述預定值時，將小于第一系數的 第二系數(c2)乘到角速度傳感器的輸出值上，并將該乘積加到驅動信號 的輸出值上。
上述圖像拾取設備的累加裝置(在這種情況下是控制單元IC2)如圖 14和15所示，在角速度傳感器的輸出值小于預定值(圖15A的a)且在 角速度傳感器(陀螺傳感器1240)的輸出值(角速度)的符號與輸出值的 微分值(角加速度)的符號相同的情況下，將第一系數(cl)乘到角速度 傳感器的輸出值上，并將該乘積加到驅動信號的輸出值上。此外，累加裝 置(.控制單元IC2)在角速度傳感器的輸出值大于或等于預定值且在角速 度傳感器的輸出值的符號與輸出值的微分值的符號相同的情況下將小于第 一系數cl的第二系數c2乘到角速度傳感器的輸出值上并將該乘積加到驅 動信號的輸出值上。
上述圖像拾取設備的累加裝置(在這種情況下為控制單元IC和控制單元IC2)在角速度傳感器的輸出值大于或等于比預定值大的第二預定值
(圖13A和圖15A中的b)時，不將角速度傳感器的輸出值加到驅動信號 的輸出值上。
本發明的有利效果如下。根據本發明，當角速度傳感器的輸出值小于 預定值時第 一 系數乘到角速度傳感器的輸出值上并且將乘積被累加裝置加 到驅動信號的輸出值上。當角速度傳感器的輸出值大于或等于預定值時， 小于第 一 系數的第二系數被乘到角速度傳感器的輸出值上并且該乘積被累 加裝置加到驅動信號的輸出值上。因此，在靜態摩擦力和動態摩擦力的影 響較大的驅動初始階段，可以減小摩擦力的影響。在摩擦力的影響較小的 后來階段，避免產生不必要的驅動力，使得可以精確控制模糊補償機構 (模糊補償裝置)。
另外，根據本發明的另一有利效果，當角速度傳感器的輸出值小于預 定值且角速度傳感器的輸出值的符號與該輸出值的微分值的符號相同的情 況下，累加裝置將第一系數乘到角速度傳感器的輸出值上，并且將該乘積 加到驅動信號的輸出值上。另外，當角速度傳感器的輸出值大于或等于該 預定值且角速度傳感器的輸出值的符號與該輸出值的微分值的符號相同 時，累加裝置將小于第一系數的第二系數乘到角速度傳感器的輸出值上， 并將該乘積加到驅動信號的輸出值上。因此，可以減小在小速度或加速度 期間產生的大的摩擦力的影響。在其他時間不會產生不需要的驅動力，使 得可以精確控制模糊補償機構(模糊補償裝置)。
另外，根據本發明另一有利效果，在角速度傳感器的輸出值大于或等 于比預定值大的第二預定值時，不對驅動信號的輸出值執行累加操作。因 此，在致動器1255的驅動速度較大時不產生過大的驅動力，使得可以精 確控制模糊補償機構(模糊補償裝置)。
另外，在本發明中，描述了通過移動圖像拾取裝置，例如CCD來進 行模糊補償的示例。但是，通過移動模糊補償透鏡可以獲得相同的效果， 其中，模糊補償透鏡被移動使得圖像拾取裝置的圖像模糊可以被防止。另 外，雖然已經描述了本發明的優選實施方式，但是應該理解到本發明不局 限于這些實施方式，在本領域技術人員設定的范圍內可以對這些實施方式 作出各種修改和變化，只要這些修改和變化可以獲得本發明相同的作用和 效果。
權利要求
1.一種圖像拾取設備，包括角速度傳感器，該角速度傳感器探測圖像拾取設備的抖動；模糊量計算裝置，該模糊量計算裝置將角速度傳感器的輸出值積分，并且計算投影到圖像傳感器的光接收表面上的圖像的模糊量，所述模糊由成像透鏡造成；模糊補償裝置，該模糊補償裝置通過移動而補償成像透鏡帶來的圖像的模糊；位移探測裝置，該位移探測裝置探測模糊補償裝置的位移量；控制裝置，該控制裝置基于模糊量計算裝置所計算的模糊量和位移探測裝置所探測的模糊量之間的差值產生驅動信號來驅動模糊補償裝置；以及累加裝置，其中在所述角速度傳感器的輸出值小于第一預定值時，所述累加裝置將第一系數乘到所述角速度傳感器的輸出值上并將該乘積加到驅動信號的輸出值上；并且當所述角速度傳感器的輸出值大于或等于所述第一預定值時，所述累加裝置將小于第一系數的第二系數乘到所述角速度傳感器的輸出值上，并將該乘積加到驅動信號的輸出值上。
2. 如權利要求1所述的圖像拾取設備，其中所述累加裝置被構造成當所述角速度傳感器的輸出值小于第一預定 值并且所述角速度傳感器的輸出值的符號和所述輸出值的微分值的符號相 同時，將第一系數乘到所述角速度傳感器的輸出值上，并將該乘積加到驅 動信號的輸出值上；以及所述累積裝置被構造成當所述角速度傳感器的輸出值大于或等于所 述第一預定值并且所述角速度傳感器的輸出值的符號和所述輸出值的微分 值的符號相同時，將小于第一系數的第二系數乘到所述角速度傳感器的輸 出值上，并將該乘積加到所述驅動信號的輸出值上。
3. 如權利要求1所述的圖像拾取設備，其中所述累加裝置被構造成當所述角速度傳感器的輸出值大于或等于第二預定值時，不將所述乘積加到所述驅動信號的輸出值上，其中所述第二 預定值大于所述第一預定值。
全文摘要
本發明公開了一種圖像拾取設備，包括探測相機抖動的陀螺傳感器(1240)，當陀螺傳感器(1240)的輸出值小于第一預定值時，通過將第一系數(c1)乘到陀螺傳感器(1240)的輸出值上來計算前饋值。當陀螺傳感器(1240)的輸出值大于或等于第一預定值時，通過將小于第一系數(c1)的第二系數(c2)乘到陀螺傳感器(1240)的輸出值上來計算另一個前饋值，每個乘積分別由累加裝置加到驅動信號的輸出值上。
文檔編號G03B17/00GK101516000SQ20091000648
公開日2009年8月26日 申請日期2009年2月18日 優先權日2008年2月18日
發明者大野武英, 小林俊之 申請人:株式會社理光