模糊校正設備、模糊校正方法和圖像拾取裝置的制作方法

專利名稱：模糊校正設備、模糊校正方法和圖像拾取裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及模糊校正設備、模糊校正方法和圖像拾取裝置。具體地，本發明涉及一
種技術，其使得即使當圖像拾取裝置顯著振動時也可能獲得校正模糊的圖像。
背景技術：
在現有技術中，為了防止光學圖像在圖像拾取表面上的位置由于振動而移動，圖 像拾取裝置的模糊校正機制具有例如用于校正光軸的校正透鏡。 在該模糊校正機制中，在變焦位置(zoom position)在廣角端(wide end)的情況 下光軸可以由校正透鏡校正的角度、大于變焦位置在遠端(tele end)的情況下光軸可以由 校正透鏡校正的角度。此外，當在廣角端由校正透鏡進行的校正量與在遠端由校正透鏡進 行的校正量相同時，在廣角端由校正透鏡進行的校正的角度大于在遠端由校正透鏡進行的 校正的角度。如在日本未審專利申請公開No. 5-66450 (對應于美國專利No. 5845156A)中所
述，在廣角端校正的角度較大的事實意味著在廣角端圖像拾取光學系統中的像差較大。日 本未審專利申請公開No. 5-66450公開了一種技術，其中根據焦距限制校正透鏡的位移范 圍。這防止在大的光學像差的條件下執行模糊校正，并且改進了搖動(panning)操作的性

發明內容
當根據焦距限制校正透鏡的位移范圍以便防止在大的光學像差的條件下執行模 糊校正時，例如，如果在大光學像差出現的廣角端正執行圖像拾取操作時圖像拾取裝置顯 著振動，則因為限制了校正鏡頭的位移，所以難以適當地執行模糊校正。這意味著當變焦位 置處于廣角端時，例如，如果用戶在行走時執行圖像拾取操作，則當圖像拾取裝置顯著振動 時不執行模糊校正。結果，難以獲得優良的不模糊拾取圖像。 因此，希望提供一種模糊校正設備、模糊校正方法和圖像拾取裝置，其使得可能執
行模糊校正，其中可以實現拾取圖像的劣化的減小以及模糊校正性能的改進。 根據本發明實施例的模糊校正設備包括振動檢測單元，配置為檢測振動，并且輸
出指示檢測的結果的檢測信號；驅動單元，配置為相對于光軸位移透鏡單元和圖像拾取元
件之間的相對位置關系，使得在所述圖像拾取元件的圖像拾取表面上形成的光學圖像的位
置在所述圖像拾取表面上位移；以及控制單元，配置為當由所述檢測信號指示的振動量大
于預定水平時，增加位移范圍，根據所述檢測信號在增加的位移范圍內位移所述透鏡單元
和所述圖像拾取元件之間的所述相對位置關系，從而校正由所述振動檢測單元檢測的振動
造成的在所述圖像拾取表面上的光學圖像的模糊。 可以根據變焦位置預先將所述透鏡單元或所述圖像拾取元件的位移范圍限制為 比最大位移范圍窄的范圍。然后，可以根據所述檢測信號在該位移范圍中位移所述透鏡單 元和所述圖像拾取元件之間的相對位置關系。例如，可以相對于所述圖像拾取元件或所述 光軸位移所述透鏡單元，使得在所述圖像拾取元件的圖像拾取表面上形成的光學圖像的位置在所述圖像拾取表面上移動。因此，以將優先級給予圖像質量的方式校正在所述圖像拾 取表面上形成的光學圖像的模糊。當由所述振動檢測單元檢測的振動量大于預定水平時， 可以移除置于位移范圍的限制，以增加所述位移范圍。通過根據所述檢測信號在增加的位 移范圍內位移所述透鏡單元和所述圖像拾取元件之間的相對位置關系，以將優先級給予模 糊校正性能的方式校正在所述圖像拾取表面上形成的光學圖像的模糊。基于通過所述振動 檢測單元生成的檢測信號，可以進行關于是否正在執行搖動操作或傾斜操作的確定。當確 定沒有正在執行搖動或傾斜操作時，可以增加所述透鏡單元的位移范圍。可能選擇以下操 作模式的任何，也就是說，當由所述振動檢測單元檢測的振動大于所述預定水平時增加所 述位移范圍、以執行所述光學圖像的模糊的校正的操作模式；不執行所述光學圖像的模糊 的校正的操作模式；以及固定所述位移范圍以執行所述光學圖像的模糊的校正而不管由所 述振動檢測單元檢測的振動的操作模式。 根據本發明的另一實施例的模糊校正方法包括以下步驟檢測振動，并且輸出指
示檢測結果的檢測信號；相對于光軸位移透鏡單元和圖像拾取元件之間的相對位置關系，
使得在所述圖像拾取元件的圖像拾取表面上形成的光學圖像的位置在所述圖像拾取表面
上位移；以及當由所述檢測信號指示的振動量大于預定水平時，增加位移范圍，根據所述檢
測信號在增加的位移范圍內位移所述透鏡單元和所述圖像拾取元件之間的所述相對位置
關系，從而校正由檢測的振動造成的在所述圖像拾取表面上的光學圖像的模糊。 根據本發明的另一實施例的圖像拾取裝置包括振動檢測單元，配置為檢測振動，
并且輸出指示檢測的結果的檢測信號；驅動單元，配置為相對于光軸位移透鏡單元和圖像
拾取元件之間的相對位置關系，使得在所述圖像拾取元件的圖像拾取表面上形成的光學圖
像的位置在所述圖像拾取表面上位移；信號處理單元，配置為使用由所述圖像拾取元件生
成的圖像信號執行相機信號處理；以及控制單元，配置為當由所述檢測信號指示的振動量
大于預定水平時，增加位移范圍，根據所述檢測信號在增加的位移范圍內位移所述透鏡單
元和所述圖像拾取元件之間的所述相對位置關系，從而校正由所述振動檢測單元檢測的振
動造成的在所述圖像拾取表面上的光學圖像的模糊。 根據本發明的實施例，根據由所述振動檢測單元檢測的振動改變所述透鏡單元或 所述圖像拾取元件的位移范圍，使得當檢測的振動量大時，加寬所述位移范圍。當檢測的振 動量小時，使所述位移范圍變窄，使得執行不顯著地劣化圖像的模糊校正。另一方面，當檢 測的振動量大時，加寬所述位移范圍，使得執行高性能模糊校正。因此，可能執行其中可以 實現圖像劣化的減小和模糊校正性能的改進的模糊校正。


圖1圖示包括模糊校正設備的圖像拾取裝置的配置。 圖2是示出相差的出現相對于校正透鏡單元的位移量的示例的曲線圖。 圖3是示出焦距與位移量的限制值之間的示例性關系的曲線圖。 圖4是圖示模糊校正設備的第一操作的流程圖。 圖5是圖示確定限制條件的處理的流程圖。 圖6是圖示搖動/傾斜確定的處理的流程圖。 圖7是示出焦距和位移范圍之間的示例性關系的曲線 圖8(A)-8(D)圖示根據從振動檢測單元獲得的檢測信號、由控制單元執行的示例 性操作。 圖9是圖示模糊校正設備的第二操作的流程圖。 圖10是圖示用于確定限制條件的另一操作的流程圖。
具體實施例方式
此后，將以以下順序描述用于執行本發明的實施例。
1.圖像拾取裝置的配置 2.模糊校正設備的操作 3.模糊校正設備的第一操作 4.模糊校正設備的第二操作 5.用于確定限制條件的另一操作 (1.圖像拾取裝置的配置) 圖1是圖示根據本發明實施例的、包括模糊校正設備的圖像拾取裝置的配置的框 圖。圖像拾取裝置IO包括圖像拾取光學系統塊11、驅動器12、圖像拾取光學系統傳感器 13、圖像拾取元件21、定時信號生成(TG)單元22、模擬前端(AFE)單元23、信號處理單元 24以及檢測器單元25。圖像拾取裝置10還包括圖像輸出單元31、顯示單元32、記錄/再 現單元33、操作單元41、振動檢測單元42以及控制單元50。 圖像拾取光學系統塊11包括執行變焦的變焦透鏡111 ;執行聚焦的聚焦透鏡 112、在圖像拾取元件21的圖像拾取表面上移動在圖像拾取表面上形成的光學圖像的位置 的校正透鏡單元113 ;以及調整光量的光圈機制114。 校正透鏡單元113例如包括校正透鏡和致動器。安排校正透鏡使得其光軸與 圖像拾取光學系統的光軸一致。致動器在垂直于圖像拾取光學系統的光軸的方向位移 (displace)校正透鏡。在該配置的情況下，校正透鏡單元113在垂直于圖像拾取光學系統 的光軸的方向位移校正透鏡，使得在圖像拾取表面上形成的光學圖像的位置在圖像拾取表 面上移動。 變角棱鏡(variangle prism)單元可以用作校正透鏡單元113。變角棱鏡單元 包括進入端板和輸出端板，其是半透明的(translucent)并且布置在柔性管(如波紋管 (bellow))的端面。該管用具有希望的折射率的半透明液體填充。當使用變角棱鏡單元時， 確保進入端板和輸出端板之一在固定位置，而另一個由致動器驅動以形成光楔。在該配置 的情況下，校正透鏡單元113例如相對于進入端板位移輸出端板的傾斜角度，使得在圖像 拾取表面上形成的光學圖像的位置在圖像拾取表面上移動。 驅動器12基于來自控制單元50的透鏡控制信號，驅動變焦透鏡111、聚焦透鏡 112和校正透鏡單元113的致動器。此外，驅動器12基于來自控制單元50的光圈控制信號 驅動光圈機制114。 圖像拾取光學系統傳感器13檢測變焦透鏡111、聚焦透鏡112和校正透鏡單元 113的透鏡位置、以及光圈機制114的設置位置。然后，圖像拾取光學系統傳感器13將對應 于檢測到的位置的位置信號提供到控制單元50。 圖像拾取元件21例如可以是電荷耦合器件(CCD)傳感器或互補金屬氧化物半導體(CM0S)圖像傳感器。圖像拾取元件21將通過圖像拾取光學系統塊11在圖像拾取表面 上形成的被攝體圖像轉換為電信號，并且輸出該電信號到AFE單元23。
TG單元22生成圖像拾取元件21輸出表示拾取的圖像的電信號所需的各種驅動脈 沖、以及用于控制圖像拾取元件21的電荷累積時間的電子快門脈沖。 AFE單元23對從圖像拾取元件21輸出的電信號(圖像信號)執行降噪處理(如 相關雙采樣(CDS))、以及用于將圖像拾取信號的信號電平調整為希望的電平的自動增益控 制(AGC)。此外，AFE單元23將降噪的、增益控制的模擬圖像拾取信號轉換為數字信號，并 且輸出該數字信號到信號處理單元24。 信號處理單元24執行相機信號預處理、相機信號處理、分辨率轉換處理和壓縮/ 解壓處理。在相機信號預處理中，從AFE單元23提供的圖像信號經歷用于校正圖像拾取元 件21中的缺陷像素的信號的缺陷校正、以及用于校正在透鏡邊緣處的光下降的陰影校正。 相機信號處理涉及白平衡調整和亮度校正。對于數字相機，可以在圖像拾取元件21的前面 提供濾色鏡陣列，使得可以從單個圖像拾取元件21獲得紅色、綠色和藍色信號。在此情況 下，相機信號處理涉及去馬賽克(demosaic)處理，其中通過內插生成每個像素中缺失的顏 色分量的信號，所述內插使用相鄰像素的信號。在分辨率轉換處理中，將經歷相機信號處理 的圖像信號或解壓-解碼的圖像信號轉換為預定分辨率的圖像信號。在壓縮/解壓處理中， 將經歷相機信號處理的圖像信號或分辨率轉換的圖像信號壓縮_編碼，使得例如生成JPEG 編碼信號。壓縮/解壓處理還涉及JPEG編碼信號的解壓-解碼。在壓縮/解壓處理中，靜 態圖像的圖像信號可以通過不同于JPEG方法的方法壓縮-編碼。此外，在壓縮/解壓處理 中，運動圖像的圖像信號可以通過運動圖像壓縮方法壓縮_編碼。 檢測器單元25使用提供到信號處理單元24的圖像拾取信號來檢測亮度的水平和 拾取圖像的聚焦狀態，生成指示亮度的水平和聚焦狀態的檢測器信號，并且將檢測器信號 提供到控制單元50。 圖像輸出單元31將由信號處理單元24處理的圖像信號轉換為具有適于連接到圖 像拾取裝置10的外部設備的格式的圖像信號。 顯示單元32顯示由圖像拾取裝置10拾取的圖像和由記錄/再現單元33再現的 拾取圖像。顯示單元32還顯示用于對圖像拾取裝置10進行設置的菜單。
在記錄/再現單元33中使用如閃存、光盤或磁帶的記錄介質。記錄/再現單元33 在記錄介質中記錄圖像信號或從信號處理單元24輸出的拾取圖像的編碼信號。記錄/再 現單元33讀取在記錄介質中記錄的圖像信號，并且將圖像信號提供到圖像輸出單元31和 顯示單元32。記錄/再現單元33還讀取在記錄介質中記錄的編碼信號，并且將編碼信號 提供到信號處理單元24。記錄/再現單元33的配置不限于可以對其插入記錄介質和可以 從其移除記錄介質的單元。例如，硬盤設備可以用作圖像拾取裝置10中的記錄/再現單元 33。 操作單元41包括在顯示單元32的屏幕上的觸摸板和操作按鈕。操作單元41生 成對應于用戶操作的操作信號，并且將操作信號提供到控制單元50。 振動檢測單元42包括振動檢測傳感器(如陀螺儀(gyroscope))，其檢測圖像拾 取裝置10的振動。振動檢測傳感器包括偏轉(yawing)角速度傳感器，其例如響應于偏轉 方向的振動檢測角速度；以及縱搖(pitching)角速度傳感器，其例如響應于縱搖方向的振
7動檢測角速度。當沒有給出角速度時，從偏轉角速度傳感器和縱搖角速度傳感器輸出的檢 測信號的電平例如等于參考值VLO。當圖像拾取裝置10在一個方向(正常方向)旋轉時， 取決于角速度，檢測信號的信號電平變得高于參考值VLO。當圖像拾取裝置IO在另一方向 (相反方向)旋轉時，取決于角速度，檢測信號的信號電平變得低于參考值VLO。
振動檢測單元42包括對檢測信號執行信號處理的處理電路。例如，處理電路濾波
檢測信號以移除不想要的信號分量，如噪聲分量、高于角速度值的信號分量的頻率分量、以 及諧振頻率分量。此外，處理電路校正隨著溫度和時間變化而出現的偏移，將檢測信號轉換
為數字信號，并且將數字信號提供到控制單元50。當振動檢測單元42配置為輸出檢測信號 為模擬信號時，控制單元50可以將檢測信號轉換為數字信號，并且使用該數字信號。
振動檢測單元42不限于包括角速度傳感器的振動檢測單元。例如，振動檢測單元 42可以包括加速度傳感器或用于檢測重力以執行振動檢測的G傳感器。當使用加速度傳 感器時，積分加速度傳感器的輸出以確定速度。然后，因為可以通過積分速度確定移動的距 離，所以可以基于加速度傳感器的輸出確定振動量。 控制單元50包括中央處理單元(CPU)和存儲器，所述存儲器存儲由CPU執行的各 種數據和程序。存儲器是非易失性存儲器，如電可擦除和可編程只讀存儲器(EEPROM)或閃 存。控制單元50中的CPU執行在存儲器中存儲的程序，以基于在存儲器中存儲的各種數據 和從操作單元41提供的操作信號，控制圖像拾取裝置10的每個部分，使得圖像拾取裝置10 根據用戶的操作而操作。例如，當用戶執行快門操作時，控制單元50控制TG單元22的操 作，以將以希望的快門速度拾取的靜態圖像的編碼信號記錄在記錄/再現單元33的記錄介 質中。當用戶執行開始記錄運動圖像的操作時，控制單元50控制TG單元22的操作，以將 運動圖像的編碼信號記錄在記錄/再現單元33的記錄介質中。 基于從圖像拾取光學系統傳感器13提供的位置信號和從檢測器單元25提供的檢 測器信號，控制單元50生成透鏡控制信號和光圈控制信號，并且將這些信號提供到驅動器 12。因此，驅動器12驅動聚焦透鏡112和光圈機制114，使得可以獲得具有希望的亮度的聚 焦中(in-focus)拾取圖像。當用戶執行變焦操作時，控制單元50生成透鏡控制信號，并且 將透鏡控制信號提供到驅動器12。因此，驅動器12驅動變焦透鏡lll，使得可以獲得具有 希望的變焦率的拾取圖像。 在如上所述配置的圖像拾取裝置10中，模糊校正設備包括圖像拾取光學系統塊 11、驅動器12、圖像拾取光學系統傳感器13、振動檢測單元42和控制單元50。基于從振動 檢測單元42提供的檢測信號和從圖像拾取光學系統傳感器13提供的位置信號，控制單元 50生成透鏡控制信號，并且將透鏡控制信號提供到驅動器12。透鏡控制信號用于驅動校正 透鏡單元113，使得可以防止拾取圖像模糊。基于透鏡控制信號，驅動器12驅動圖像拾取光 學系統塊11的校正透鏡單元113。因此，通過基于來自振動檢測單元42的檢測信號驅動 校正透鏡單元113，相對于光軸位移校正透鏡單元113和圖像拾取元件21之間的相對位置 關系。這移動在圖像拾取元件21的圖像拾取表面上形成的光學圖像的位置，并且允許進行 模糊校正。代替驅動校正透鏡單元113進行模糊校正，模糊校正設備可以基于檢測信號驅 動圖像拾取元件21，如由圖1中的交替長短虛線所示。因此，相對于光軸位移校正透鏡單 元113和圖像拾取元件21之間的相對位置關系，并且可以進行模糊校正。以下描述示例， 其中通過移動校正透鏡單元113，相對于光軸位移校正透鏡單元113和圖像拾取元件21之間的相對位置關系，使得進行模糊校正。
(2.模糊校正設備的操作) 現在將描述模糊校正設備的操作。具有模糊校正功能的圖像拾取光學系統根據指 示圖像拾取裝置10的振動量的檢測信號，位移校正透鏡單元113。因此，校正由圖像拾取裝 置10的振動導致的在圖像拾取表面上的光學圖像的模糊。對于模糊校正設備，希望即使在 位移校正透鏡單元113直到達到最大位移范圍時，在整個變焦區域中也不出現像差。然而， 由于各種限制，像差可能不一定能夠被完全校正。因為模糊校正的必要性在遠端比在廣角 端更重要，所以圖像拾取光學系統典型地設計為減少在遠端的像差。這使得在模糊校正期 間在廣角端出現顯著的像差。 圖2是示出像差的出現相對于校正透鏡單元113的位移量的示例的曲線圖。在圖 2中，水平軸代表位移的絕對量Ad，而垂直軸代表對應于像差量的圖像劣化量Ae。
例如，在遠端的位移量和圖像劣化量之間的關系由實線代表，而在廣角端的位移 量和圖像劣化量之間的關系由虛線代表。也就是說，為了限制圖像劣化量Ae為"RL"，對于 遠端需要限制位移的絕對量為位移范圍"dt"，而對于廣角端需要限制位移的絕對量為位移 范圍"dw"，位移范圍"dw"比對于遠端的"dt"窄。 圖3是示出在圖像劣化量Ae限制為"RL"的狀態下、焦距f和位移量的限制值Adm 之間的示例性關系的曲線圖。在圖3中，水平軸代表焦距f，而垂直軸代表位移量的限制值 Adm。 如圖3所示，當變焦位置在遠端時，對應于焦距f的位移量的限制值Adm是"dt"。 隨著焦距向廣角端減小，位移量的限制值Adm減小。當焦距進一步減小并且到達廣角端時， 位移量的限制值Adm變為"dw"。因此，為了限制圖像劣化量Ae為"RL"，需要設置校正透鏡 單元113的最大位移范圍為"dt"，并且根據變焦位置限制位移范圍，如由圖3中的實線所 示。當限制位移范圍時，例如，如果當變焦位置處于廣角端時振動量大，則因為限制的位移 范圍而難以執行模糊校正。因此，當振動量大時，移除對位移范圍設置的限制，例如，如由圖 3中的虛線所示，使得位移范圍設為最大位移范圍。如此可能改進在廣角端的模糊校正性 能，并且獲得校正模糊的拾取圖像。
(3.模糊校正設備的第一操作) 圖4是圖示模糊校正設備的第一操作的流程圖。該操作基于這樣的配置，其中振 動檢測單元42包括角速度傳感器，通過其將作為角速度數據的檢測信號轉換為數字信號， 并且提供到控制單元50。 在步驟ST1，控制單元50對檢測信號執行高通濾波。這從檢測信號移除直流分量。 然后，處理進到步驟ST2。 在步驟ST2，控制單元50對檢測信號執行積分。也就是說，控制單元50對振動檢 測信號執行積分，以將角速度轉換為角度。然后，處理進到步驟ST3。 在步驟ST3，控制單元50計算校正量。控制單元50基于從圖像拾取光學系統傳感 器13提供的位置信號確定焦距。此外，基于在步驟ST2確定的角度和確定的焦距，控制單 元50計算要由校正透鏡單元113進行的校正量。然后，處理進到步驟ST4。
在步驟ST4，控制單元50確定限制條件。圖5是圖示確定限制條件的處理的流程 圖。在步驟ST11，控制單元50更新用于在確定中使用的角速度數據歷史。為了確定限制條
9件，控制單元50將某一時間段的角速度數據存儲為角速度數據歷史。然后，處理進到步驟 ST12。 在步驟ST12，控制單元50執行搖動/傾斜確定。圖6是圖示搖動/傾斜確定的處
理的流程圖。在步驟ST31中，控制單元50確定角速度數據的水平是否高于或等于預定水
平。如果控制單元50確定角速度數據的水平高于或等于預定水平，則處理進到步驟ST32。
如果控制單元50確定角速度數據的水平低于預定水平，則處理進到步驟ST34。 在步驟ST32，控制單元50確定其中角速度數據的水平高于或等于預定水平的持
續時間是否長于或等于預定持續時間。如果控制單元50確定其中角速度數據的水平大于
或等于預定水平的狀態持續少于預定持續時間，則處理進到步驟ST34。 在步驟ST33，控制單元50確定正在執行搖動/傾斜操作，并且終止搖動/傾斜確
定的處理。例如，當圖像拾取方向以大于或等于預定水平的角速度向右或向左改變預定持
續時間或更長時，控制單元50確定正在執行搖動操作。例如，當圖像拾取方向以大于或等
于預定水平的角速度向上或向下改變預定持續時間或更長時，控制單元50確定正在執行
傾斜操作。 在步驟ST34，控制單元50確定沒有正在執行搖動/傾斜操作，并且終止搖動/傾 斜確定的處理。因為圖像拾取方向沒有以大于或等于預定水平的角速度持續改變預定持續 時間或更長，所以控制單元50確定沒有正在執行搖動/傾斜操作，并且終止處理。
返回參照圖5，在步驟ST13中，控制單元50確定是否正在執行搖動/傾斜操作。 如果在步驟ST12中的搖動/傾斜確定的處理中，控制單元50確定正在執行搖動/傾斜操 作，則處理進到步驟ST14。如果在步驟ST12中的搖動/傾斜確定的處理中，控制單元50確 定沒有正在執行搖動/傾斜操作，則處理進到步驟ST15。 在步驟ST14中，控制單元50將上述角速度數據歷史重置為零。然后，處理進到步 驟ST17。 在步驟ST15，控制單元50確定大于或等于閾值的角速度數據的比率是否大于或 等于預定值。如果控制單元50確定大于或等于閾值的角速度數據的比率大于或等于預定 值，則處理進到步驟ST16。如果控制單元50確定大于或等于閾值的角速度數據的比率小于 預定值，則處理進到步驟ST17。 在步驟ST16，控制單元50將校正透鏡單元113的位移范圍設為用于模糊校正性能 優先模式的位移范圍。處理從步驟ST13經由步驟ST15進到步驟ST16的情況是其中振動 量大的情況。因此，為了執行其中將優先級給予模糊校正性能的操作，控制單元50將校正 透鏡單元113的位移范圍設為通過移除置于位移范圍的某種限制而獲得的位移范圍，如由 圖3中的虛線所指示的。 在步驟ST17，控制單元50將校正透鏡單元113的位移范圍設為用于圖像質量優 先模式的位移范圍。也就是說，因為振動量小或因為正在執行搖動/傾斜操作，所以控制單 元50確定不需要將優先級給予模糊校正性能。為了獲得經歷較小像差的高質量拾取圖像， 控制單元50執行其中將優先級給予圖像質量的操作。因此，控制單元50將校正透鏡單元 113的位移范圍設為如由圖3中的實線所指示的限制的位移范圍。 返回參照圖4，在步驟ST5，控制單元50允許反映在步驟ST4中進行的確定的結 果。如果在步驟ST3中計算的校正量超過在步驟ST4中確定限制條件的處理中設置的位移范圍，則控制單元50將校正量設置為在步驟ST4中設置的位移范圍。如果在步驟ST3中計 算的校正量不超過在步驟ST4中設置的位移范圍，則控制單元50使用校正量而不限制它。
在步驟ST6中，控制單元50輸出圖像穩定目標位置。具體地，控制單元50將在要 校正圖像拾取表面上形成的光學圖像的模糊的方向上、通過移動在步驟ST5中確定的校正 量而達到的位置，定義為在校正透鏡單元113中的校正透鏡的圖像穩定目標位置。此外，控 制單元50生成透鏡控制信號并且將該透鏡控制信號輸出到驅動器12，以便將校正透鏡單 元113中的校正透鏡移動到圖像穩定目標位置。基于從控制單元50提供的透鏡控制信號， 驅動器12驅動校正透鏡單元113中的致動器，以將校正透鏡移動到圖像穩定目標位置。
在上述處理的情況下，當控制單元50檢測到振動量大時，將模糊校正性能優先模 式設為操作模式。結果，移除置于位移范圍的限制，并且增加位移范圍。因此，例如，當變焦 位置位于廣角端時，當用戶在行走的同時執行圖像拾取操作時，可能實現其中校正圖像模 糊的圖像拾取操作。 當用戶在行走的同時執行圖像拾取操作時，如果變焦位置處于遠端，則難以保持 圖像拾取裝置10，使得希望的被攝體持續地位于屏幕的中央。因此，當用戶在行走的同時執
行圖像拾取操作時，變焦位置典型地處于廣角端。然后，當振動量大時，如果將校正透鏡單 元113的位移范圍從具有由圖3中的實線代表的特性的位移范圍改變為具有由圖3中的虛
線代表的特性的位移范圍，則位移范圍在廣角端加寬。因此，可能執行其中校正圖像模糊的 圖像拾取操作。 當變焦位置處于遠端時，為了改進模糊校正性能，也可以加寬用于遠端的位移范 圍。例如，如圖7所示，最大位移范圍可以設為"du"，其比"dt"寬，使得校正透鏡單元113 的位移范圍從由圖7中的實線(等價于圖3中的實線)指示的位移范圍改變為由圖7中的 虛線指示的位移范圍。 當控制單元50沒有檢測到振動量大時，將圖像質量優先模式設為操作模式，使得 根據變焦位置限制位移范圍。因此，例如，當變焦位置處于廣角端的同時用戶執行圖像拾取 操作時，可能減少由模糊校正導致的圖像質量的劣化。此外，當控制單元50檢測到沒有正 在執行搖動/傾斜操作、并且振動量超過預定水平時，增加校正透鏡單元113的位移范圍。 也就是說，當正在執行搖動操作或傾斜操作時，根據變焦位置限制位移范圍。因此，可能防 止這樣的情況，其中執行模糊校正來校正由搖動操作或傾斜操作導致的模糊，因此被攝體 沒有響應于搖動操作和傾斜操作而平滑地移動。 如上所述，因為基于振動量改變校正透鏡單元113的位移范圍，所以可能執行圖
像拾取操作，其中可以實現圖像劣化的減小和模糊校正性能的改進兩者。此外，即使當正在
執行搖動操作或傾斜操作時，也可能防止由模糊校正導致的不利影響。 圖8圖示根據從振動檢測單元42獲得的檢測信號、由控制單元50執行的示例性操作。 圖8(A)是示出檢測信號的信號電平如何隨著時間改變的曲線圖。在該曲線圖 中，如上所述，當沒有檢測到振動時獲得的檢測信號的信號電平定義為參考值"VLO"。閾值 "VLthl"是用于將校正透鏡單元113的位移范圍改變為用于模糊校正性能優先模式的位移 范圍或用于圖像質量優先模式的位移范圍的閾值。閾值"VLth2"是用于確定是否正在執行 搖動操作或傾斜操作的閾值。
圖8(B)示出關于是否正在執行搖動操作或傾斜操作的確定的結果。具體地，"是" 指示正在執行搖動操作或傾斜操作，而"否"指示沒有正在執行搖動操作或傾斜操作。
圖8(C)是示出超過閾值"VLthl"的檢測信號的比率的曲線圖。在該曲線圖中，閾 值"VRth"是用于將校正透鏡單元113的位移范圍改變為用于模糊校正性能優先模式的位 移范圍或用于圖像質量優先模式的位移范圍的閾值。 圖8 (D)示出校正透鏡單元113的位移范圍，并且指示為其選擇模糊校正性能優先 模式和圖像質量優先模式的位移范圍。 例如，當關于是否正在執行搖動操作或傾斜操作的確定結果是"否"、并且校正透 鏡單元113的位移范圍設為用于圖像質量優先模式的位移范圍時，控制單元50開始操作。
例如，當在時間點tl用戶開始行走并且圖像拾取裝置10的振動量增加時，檢測信 號的信號電平相對于參考值"VLO"的改變量增加，如圖8(A)所示。當圖像拾取裝置10的 振動量增力B、并且超過閾值"VLthl"的檢測信號的比率增加時，超過閾值"VRth"的檢測信 號的比率增加，如圖8(C)所示。 當在時間點t2比率超過閾值"VRth"時，關于是否正在進行搖動操作或傾斜操作 的確定的結果是"否"，如圖8(B)所示。因為當沒有正執行搖動或傾斜操作時比率超過閾值 "VRth"，所以控制單元50將校正透鏡單元113的位移范圍改變為用于模糊校正性能優先模 式的位移范圍，如圖8(D)所示。 如由圖3中的虛線所指示的，用于模糊校正性能優先模式的位移范圍是通過移除 置于位移范圍的某種限制而獲得的。因此，模糊校正的范圍比校正透鏡單元113的位移范 圍設為用于圖像質量優先模式的位移范圍的情況下的模糊校正的范圍寬。因此，即使在圖 像拾取元件21的圖像拾取表面上形成的光學圖像的模糊量由于例如在行走期間的振動而 增加，也可能校正光學圖像的模糊。因此，即使在行走的同時，用戶也可以執行其中校正圖 像模糊的圖像拾取操作。 例如，在時間點t3，用戶停止行走并且開始執行搖動操作或傾斜操作。然后，當檢 測信號的信號電平超過閾值"VLth2"時，如圖8(A)所示，控制單元50開始測量持續時間。 具體地，當在時間點t4檢測信號的信號電平超過閾值"VLth2"時，控制單元50開始測量其 中檢測信號的信號電平超過閾值"VLth2"的持續時間。 當在時間點t5持續時間變得大于或等于預定持續時間時，控制單元50確定正在 執行搖動操作或傾斜操作。然后，如圖8(B)所示，控制單元50輸出"是"作為關于是否正在 執行搖動操作或傾斜操作的確定的結果。同時，控制單元50將角速度數據歷史重置為零。 當角速度數據歷史重置為零時，超過閾值"VLthl"的檢測信號的比率變為"O"，如圖8(C)所 示。因為比率變為低于或等于閾值"VRth"，所以控制單元50將校正透鏡單元113的位移范 圍改變為用于圖像質量優先模式的位移范圍。 然后，當搖動或傾斜操作結束時，在時間點t6檢測信號的信號電平變為例如低于 或等于閾值"VLth2"，如圖8(A)所示。在該點，控制單元50確定搖動或傾斜操作已經結束。 然后，如圖8(B)所示，控制單元50輸出"否"作為關于是否正在執行搖動操作或傾斜操作 的確定的結果。 如上所述，基于檢測信號進行關于振動量和是否正在執行搖動操作或傾斜操作的 確定。然后，基于確定，改變校正透鏡單元113的位移范圍。因此，如上所述，可能執行其中可以實現圖像劣化的減小和模糊校正性能的改進這兩者的圖像拾取操作。 在圖8(A)的示例中，檢測信號的信號電平與閾值"VLthl"和"VLth2"比較。替代
地，可以計算從檢測信號的參考值"VLO"改變的量的絕對值，并且將其與閾值"VLthl"和
"VLth2"比較。當如此使用絕對值時，可以進行關于振動量和是否正在執行搖動操作或傾斜
操作的確定而不管移動的方向。 當振動量大時，只要位移范圍改變為用于模糊校正性能優先模式的位移范圍，就 可以不基于超過閾值"VLthl"的檢測信號的比率進行位移范圍的改變。例如，當每單位時 間檢測信號的信號電平已經超過閾值的次數超過預定次數時，可以將位移范圍改變為用于 模糊校正性能優先模式的位移范圍。
(4.模糊校正設備的第二操作) 作為模糊校正設備的第二操作，將描述當用戶可以選擇模糊校正的操作模式時執 行的操作。圖9是圖示模糊校正設備的第二操作的流程圖。在第二操作中，提供關閉模式、 標準模式和活動(active)模式作為操作模式。關閉模式是其中不執行模糊校正的操作模 式。標準模式是允許模糊校正的操作模式，其中不管振動量，將校正透鏡單元113的位移范 圍限制為比最大位移范圍窄的范圍。活動模式是允許模糊校正的操作模式，其中通過根據 振動量改變校正透鏡單元113的位移范圍，實現圖像劣化的減小和模糊校正性能的改進這 兩者。 在步驟ST41，控制單元50對檢測信號執行高通濾波。這從檢測信號移除直流分 量。然后，處理進到步驟ST42。 在步驟ST42，控制單元50對檢測信號執行積分。也就是說，控制單元50對振動檢 測信號執行積分以將角速度轉換為角度。然后，處理進到步驟ST43。 在步驟ST43，控制單元50計算校正量。控制單元50基于從圖像拾取光學系統傳 感器13提供的位置信號確定焦距。此外，基于確定的焦距和在步驟ST42確定的角度，控制 單元50計算要由校正透鏡單元113進行的校正量。然后，處理進到步驟ST44。
在步驟ST44，控制單元50確定設置哪個模式作為操作模式。例如，如果通過對操 作單元41的用戶操作，控制單元50確定將關閉模式設為操作模式，則處理進到步驟ST45。 如果控制單元50確定將標準模式設為操作模式，則處理進到步驟ST46。如果控制單元50 確定將活動模式設為操作模式，則處理進到步驟ST47。 在步驟ST45，控制單元50設置校正量為"0"。也就是說，控制單元50持續地設置 在步驟ST43中計算的校正量為"O"，以便防止執行模糊校正。然后，處理進到步驟ST49。
在步驟ST46，控制單元50限制位移范圍。通過限制位移范圍(如由圖3中的實線 所指示的位移范圍)，控制單元50執行其中優先級給予圖像質量的模糊校正。因此，當在步 驟ST43計算的校正量超過位移范圍時，控制單元50將校正量限制為位移范圍。然后，處理 進到步驟ST49。 在步驟ST47，控制單元50確定限制條件。具體地，控制單元50以與上述步驟ST4 的方式類似的方式確定限制條件，并且設置校正透鏡單元113的位移范圍。然后，處理進到 步驟ST48。 在步驟ST48，控制單元50允許反映在步驟ST47中進行的確定的結果。如果在步 驟ST43中計算的校正量超過在步驟ST47中確定限制條件的處理中設置的位移范圍，則控制單元50將校正量限制為在步驟ST47設置的位移范圍。如果在步驟ST43中計算的校正 量不超過在步驟ST47設置的位移范圍，則控制單元50使用該校正量而不限制它。
在步驟ST49，控制單元50輸出圖像穩定目標位置。具體地，控制單元50將通過 在要校正在圖像拾取表面上形成的光學圖像的模糊的方向上、移動步驟ST45、ST46或ST48 確定的校正量而達到的位置，定義為在校正透鏡單元113中的校正透鏡的圖像穩定目標位 置。此外，控制單元50生成透鏡控制信號并且輸出該透鏡控制信號到驅動器12，以便將校 正透鏡單元113中的校正透鏡移動到圖像穩定目標位置。基于從控制單元50提供的透鏡 控制信號，驅動器12驅動校正透鏡單元113中的致動器，以將校正透鏡移動到圖像穩定目 標位置。 因此，例如，當使用三腳架執行圖像拾取操作時，用戶可以通過選擇關閉模式停止 模糊校正功能。當在靜止時由手保持圖像拾取裝置10的同時執行圖像拾取操作時，用戶可 以通過選擇標準模式來校正手振動并且將優先級給予圖像質量。當在可能出現比手振動更 大的振動的狀態下執行圖像拾取操作時，例如，當在行走或處于運動的車輛中的同時執行 圖像拾取操作時，用戶可以選擇活動模式。當選擇活動模式時，因為執行其中實現圖像劣化 的減小和模糊校正性能的改進的模糊校正，所以可能校正在標準模式中可能難以完全校正 的模糊。因此，即使在標準模式中拾取圖像可能模糊的情況下，也可以獲得校正模糊的拾取 圖像。在活動模式中為了將優先級給予模糊校正性能，使得用于活動模式的位移范圍比用 于標準模式的位移范圍寬。因此，當振動量大時，在活動模式中實現的圖像質量可能低于在 標準模式中實現的圖像質量。
(5.用于確定限制條件的另一操作) 在圖5圖示的確定限制條件的處理中，將校正透鏡單元113的位移范圍設為用于 模糊校正性能優先模式和圖像質量優先模式的任一的位移范圍。然而，可以更精確地設置 位移范圍。 圖IO是圖示用于確定限制條件的另一操作的流程圖。在該操作中，位移范圍可以 設為三個不同水平。在步驟ST61，控制單元50更新用于在確定限制條件中使用的角速度數 據歷史。為了確定限制條件，控制單元50將某一時間段的角速度數據存儲為角速度數據歷 史。然后，處理進到步驟ST62。 在步驟ST62，控制單元50執行圖6中圖示的搖動/傾斜確定，并且獲得確定的結 果。然后，處理進到步驟ST63。 在步驟ST63，控制單元50確定是否正在執行搖動/傾斜操作。如果在步驟ST62 中的搖動/傾斜確定的處理中、控制單元50確定正在執行搖動操作或傾斜操作，則處理進 到步驟ST64。如果在步驟ST62中的搖動/傾斜確定的處理中、控制單元50確定沒有正在 執行搖動或傾斜操作，則處理進到步驟ST65。 在步驟ST64，控制單元50將上述角速度數據歷史重置為零。然后，處理進到步驟 ST68。 在步驟ST65，控制單元50確定大于或等于閾值的角速度數據的比率是否大于或 等于第一預定值。如果控制單元50確定大于或等于閾值的角速度數據的比率大于或等于 第一預定值，則處理進到步驟ST67。如果控制單元50確定大于或等于閾值的角速度數據的 比率小于第一預定值，則處理進到步驟ST66。
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在步驟ST66，控制單元50確定大于或等于閾值的角速度數據的比率是否大于或
等于第二預定值，該第二預定值小于第一預定值。如果控制單元50確定大于或等于閾值的
角速度數據的比率大于或等于第二預定值，則處理進到步驟ST69。如果控制單元50確定大
于或等于閾值的角速度數據的比率小于第二預定值，則處理進到步驟ST68。 在步驟ST67，控制單元50將校正透鏡單元113的位移范圍設為第一位移范圍。第
一位移范圍比下述第二位移范圍和第三位移范圍寬。例如，如由圖3中的虛線所指示的，將
通過移除置于位移范圍的某種限制而獲得的范圍定義為第一位移范圍。 處理從步驟ST63經由步驟ST65進到步驟ST67的情況是振動量大的情況。因此，
為了執行其中將優先級給予模糊校正性能的操作，控制單元50將校正透鏡單元113的位移
范圍設為第一位移范圍。 在步驟ST68，控制單元50將校正透鏡單元113的位移范圍設為第三位移范圍。第 三位移范圍比下述第二位移范圍窄。例如，如由圖3中的實線所指示的，將通過將某種限制 置于位移范圍而得到的范圍定義為第三位移范圍。 處理從步驟ST63經由步驟ST65和步驟ST66進到步驟ST68的情況是振動量小的 情況。處理從步驟ST63經由步驟ST64進到步驟ST68的情況是正在執行搖動/傾斜操作 的情況。因此，為了防止響應于搖動操作和傾斜操作被攝體沒有平滑移動的情況、并且為了 執行其中將優先級給予圖像質量的操作，控制單元50將校正透鏡單元113的位移范圍設為 第三位移范圍。 在步驟ST69中，控制單元50將校正透鏡單元113的位移范圍設為第二位移范圍。
如上所述，第二位移范圍比第一位移范圍窄而比第三位移范圍寬。處理從步驟ST63經由步
驟ST65和步驟ST66進到步驟ST69的情況是振動量小于在位移范圍設為第一位移范圍的
情況下的振動量、而大于在位移范圍設為第三位移范圍的情況下的振動量的情況。因此，為
了執行其中將比位移范圍設為第一位移范圍的情況下的優先級更高的優先級給予圖像質
量、并且將比位移范圍設為第三位移范圍的情況下的優先級更高的優先級給予模糊校正性
能的操作，控制單元50將校正透鏡單元113的位移范圍設為第二位移范圍。 在上述處理的情況下，可能根據振動量，將校正透鏡單元113的位移范圍從其中
最高優先級給予圖像質量的范圍(該范圍比最大位移范圍窄)改變到其中最高優先級給予
模糊校正性能的最大位移范圍。 本發明不應理解為限制于上述實施例。例如，配置不限于上述配置，只要通過根據 濾波的振動檢測信號，位移校正透鏡單元和圖像拾取元件之間的相對位置關系，校正由通 過振動檢測單元檢測的振動導致的在圖像拾取表面上的光學圖像的模糊。此外，振動檢測 單元不限于包括上述角速度傳感器或加速度傳感器的振動檢測單元，只要振動檢測單元能 夠檢測圖像拾取裝置的振動。例如，振動檢測單元可以從拾取圖像檢測圖像拾取裝置的振 動。此外，只要基于來自振動檢測單元的檢測信號確定振動量，并且基于確定結果設置校正 透鏡單元的位移范圍，就不一定必須基于具有超過閾值的信號電平的檢測信號的比率確定 振動量。 可以在可移除透鏡中或圖像拾取裝置的主體中提供模糊校正設備。替代地，可以 在可移除透鏡中僅提供部分模糊校正設備(如僅僅校正透鏡單元和驅動校正透鏡單元的 驅動單元)，而模糊校正設備的其它組件可以提供在圖像拾取裝置的主體中。此外，替代校正透鏡單元，可以基于來自振動檢測單元的檢測信號，在要校正圖像拾取元件的圖像拾取 表面上形成的光學圖像的模糊的方向上布置圖像拾取元件。 本發明包含涉及于2008年12月11日向日本專利局提交的日本優先權專利申請 JP 2008-315428中公開的主題，在此通過引用并入其全部內容。 上述實施例以示例的形式公開了本發明。對于本領域的技術人員顯而易見的是可 以進行修改和更改而不背離本發明的范圍。因此，應該參考權利要求確定本發明的范圍。
權利要求
一種模糊校正設備，包括振動檢測單元，配置為檢測振動，并且輸出指示檢測的結果的檢測信號；驅動單元，配置為相對于光軸位移透鏡單元和圖像拾取元件之間的相對位置關系，使得在所述圖像拾取元件的圖像拾取表面上形成的光學圖像的位置在所述圖像拾取表面上位移；以及控制單元，配置為當由所述檢測信號指示的振動量大于預定水平時，增加位移范圍，根據所述檢測信號在增加的位移范圍內位移所述透鏡單元和所述圖像拾取元件之間的所述相對位置關系，從而校正由所述振動檢測單元檢測的振動造成的在所述圖像拾取表面上的光學圖像的模糊。
2. 根據權利要求1所述的模糊校正設備，其中所述控制單元預先將所述位移范圍限制 為比最大位移范圍窄的范圍，以執行模糊校正，并且當由所述檢測信號指示的振動量大于 預定水平時，移除限制以增加所述位移范圍。
3. 根據權利要求2所述的模糊校正設備，其中根據由所述檢測信號指示的振動量，所 述控制單元將所述位移范圍從比所述最大位移范圍窄的范圍改變為所述最大位移范圍。
4. 根據權利要求1所述的模糊校正設備，其中根據變焦位置，所述控制單元預先將所 述位移范圍限制到比最大位移范圍窄的范圍。
5. 根據權利要求1所述的模糊校正設備，其中所述控制單元基于所述檢測信號確定是 否正執行搖動操作或傾斜操作，并且當沒有正在執行搖動或傾斜操作時，增加所述位移范 圍。
6. 根據權利要求1所述的模糊校正設備，其中當指示振動量的所述檢測信號的信號電 平的分布超過閾值時，所述控制單元檢測到由所述振動檢測單元檢測的振動大于所述預定 水平，并且增加所述位移范圍。
7. 根據權利要求1所述的模糊校正設備，其中所述控制單元能夠選擇以下任何操作模 式不執行所述光學圖像的模糊的校正的操作模式；當由所述振動檢測單元檢測的振動大 于所述預定水平時增加所述透鏡單元或所述圖像拾取元件的位移范圍、以執行所述光學圖 像的模糊的校正的操作模式；以及固定所述位移范圍以執行所述光學圖像的模糊的校正、 而不管由所述振動檢測單元檢測的振動的操作模式。
8. —種模糊校正方法，包括以下步驟 檢測振動，并且輸出指示檢測的結果的檢測信號；相對于光軸位移透鏡單元和圖像拾取元件之間的相對位置關系，使得在所述圖像拾取 元件的圖像拾取表面上形成的光學圖像的位置在所述圖像拾取表面上位移；以及當由所述檢測信號指示的振動量大于預定水平時，增加位移范圍，根據所述檢測信號 在增加的位移范圍內位移所述透鏡單元和所述圖像拾取元件之間的所述相對位置關系，從 而校正由檢測的振動造成的在所述圖像拾取表面上的光學圖像的模糊。
9. 一種圖像拾取裝置，包括振動檢測單元，配置為檢測振動，并且輸出指示檢測結果的檢測信號； 驅動單元，配置為相對于光軸位移透鏡單元和圖像拾取元件之間的相對位置關系，使得在所述圖像拾取元件的圖像拾取表面上形成的光學圖像的位置在所述圖像拾取表面上位移；信號處理單元，配置為使用由所述圖像拾取元件生成的圖像信號執行相機信號處理；以及控制單元，配置為當由所述檢測信號指示的振動量大于預定水平時，增加位移范圍，根 據所述檢測信號在增加的位移范圍內位移所述透鏡單元和所述圖像拾取元件之間的所述 相對位置關系，從而校正由所述振動檢測單元檢測的振動造成的在所述圖像拾取表面上的 光學圖像的模糊。
全文摘要
一種模糊校正設備，包括振動檢測單元，配置為檢測振動，并且輸出指示檢測的結果的檢測信號；驅動單元，配置為相對于光軸位移透鏡單元和圖像拾取元件之間的相對位置關系，使得在所述圖像拾取元件的圖像拾取表面上形成的光學圖像的位置在所述圖像拾取表面上位移；以及控制單元，配置為當由所述檢測信號指示的振動量大于預定水平時，增加位移范圍，根據所述檢測信號在增加的位移范圍內位移所述透鏡單元和所述圖像拾取元件之間的所述相對位置關系，從而校正由所述振動檢測單元檢測的振動造成的在所述圖像拾取表面上的光學圖像的模糊。
文檔編號H04N5/232GK101762940SQ200910253249
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月11日 優先權日2008年12月11日
發明者土橋孝佑 申請人:索尼株式會社