TWI508549B - 防抖動控制裝置 - Google Patents

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TWI508549B TW099126173A TW99126173A TWI508549B TW I508549 B TWI508549 B TW I508549B TW 099126173 A TW099126173 A TW 099126173A TW 99126173 A TW99126173 A TW 99126173A TW I508549 B TWI508549 B TW I508549B
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Description

防抖動控制裝置
本發明涉及一種防抖動控制技術，尤其涉及一種應用於影像設備中的防抖動控制裝置。
現代生活中，相機及攝影機等影像設備已廣泛應用於人們日常生活中，成為人們主要的拍攝工具。在使用影像設備拍攝過程中，由於該影像設備通常係由使用者手持進行拍攝，當調整好鏡頭與景象的間距後，可能會因使用者的手不小心抖動，造成已對焦的鏡頭偏離焦點，而使得影像感測單元(如CCD)所擷取的影像模糊，影響拍攝效果，從而難以捕捉很多美好的瞬間。因此，一般的影像設備包括防抖動機構來補償因影像設備抖動而引起的圖像模糊，惟，目前的防抖動機構不能準確地補償影像設備的實際抖動量，這影響了影像設備的成像品質。
一種防抖動控制裝置係應用於影像設備中，該影像設備包括相機模組。該防抖動控制裝置包括雙軸陀螺儀、訊號處理單元及位移致動單元。該雙軸陀螺儀用於偵測該相機模組發生抖動時於二相互垂直的平面上的第一角速度。該訊號處理單元用於接收該第一角速度並根據該第一角速度產生第一位移補償量。該位移致動單元用於依該第一位移補償量對該相機模組進行位移補償。該雙軸 陀螺儀還用於偵測該相機模組進行位移補償後在該二相互垂直的平面上的第二角速度，並將該第二角速度傳送至該訊號處理單元，該訊號處理單元還用於將該第二角速度轉換為角度並比較該角度與預設範圍以產生並輸出第二位移補償量，該位移致動單元根據該第二位移補償量對該相機模組進行位移補償。
與先前技術相比，本發明的防抖動控制裝置通過雙軸陀螺儀偵測相機模組的晃動角度，以此控制位移致動單元驅動相機模組進行位移補償，再由雙軸陀螺儀回饋實際位移補償的偏差，進而達到準確防手震的控制目的，提升了影像設備的成像品質。
100‧‧‧防抖動控制裝置
11‧‧‧雙軸陀螺儀
12‧‧‧訊號處理單元
13‧‧‧位移致動單元
200‧‧‧相機模組
201‧‧‧基板
202‧‧‧影像感測器
203‧‧‧鏡頭模組
121‧‧‧積分器
122‧‧‧帶通濾波器
123‧‧‧運算放大器
124‧‧‧補償處理器
125‧‧‧驅動晶片
131‧‧‧第一致動器
132‧‧‧第二致動器
圖1為本發明實施方式提供的一種防抖動控制裝置的模塊示意圖。
圖2為圖1的防抖動控制裝置應用至相機模組的示意圖。
圖3為圖1的防抖動控制裝置應用的相機模組發生抖動時的示意圖。
下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
請參閱圖1至圖2，本發明實施方式提供的一種應用於影像設備的防抖動控制裝置100包括雙軸陀螺儀11、電性連接該雙軸陀螺儀11的訊號處理單元12及電性連接該訊號處理單元12的位移致動單元13。
該影像設備包括相機模組200，該相機模組200包括基板201，設置於基板201上的影像感測器202及鏡頭模組203。該影像感測器 202位於該鏡頭模組203的像側。鏡頭模組203具有光軸O。該影像設備可為相機或攝影機等。該影像感測器202可例如為電荷藕合裝置(Charge Coupled Device；CCD)影像感測器、或互補性金屬氧化半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；CMOS)影像感測器。
該雙軸陀螺儀11用於偵測該相機模組200發生抖動時(請參圖3)於二相互垂直的平面上的第一角速度。在相機模組200未發生抖動時(請參圖2)，該二相互垂直的平面為平行於光軸O的XZ平面，及平行於光軸O的YZ平面，其中，Z軸平行於光軸O及垂直於XY平面。在相機模組200發生抖動時，該雙軸陀螺儀11偵測相對於未發生抖動時該相機模組200於第一方向的偏轉角速度及於第二方向的偏轉角速度，即第一角速度包含上述的二個偏轉角速度。其中該第一方向可為該相機模組200在XZ平面上圍繞Y軸左右旋轉(或順時針逆時針旋轉)的方向，或稱為水平(Yaw)方向。該第二方向為該相機模組200在YZ平面上圍繞X軸上下旋轉的方向，或稱為垂直(Pitch)方向。可以理解，上述定義為例示性說明，並非用以限制該雙軸陀螺儀11的設置平面。
該訊號處理單元12用於接收該第一角速度，即上述第一方向的偏轉角速度及第二方向的偏轉角速度，並根據該上述二個偏轉角速度產生第一位移補償量。
本實施方式中，該訊號處理單元12包括積分器121、帶通濾波器122、運算放大器123、補償處理器124及驅動晶片125，該積分器121電性連接該雙軸陀螺儀11與該帶通濾波器122，該運算放大器123電性連接該帶通濾波器122與該驅動晶片125，該補償處理器 124電性連接該運算放大器123與該驅動晶片125。
該積分器121為二次積分器(Double integrator)。該積分器121、帶通濾波器122及該運算放大器123依次對雙軸陀螺儀11輸入的第一角速度進行積分，數位濾波控制及訊號放大後，將該第一角速度轉換成第一角度(電壓訊號)，即第一角度包括將上述二個偏轉角速度轉換成的角度。
該驅動晶片125為脈波寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)功率驅動晶片。
該位移致動單元13電性連接訊號處理單元12，並用於依該第一位移補償量對該相機模組200進行位移補償。本實施方式中，該位移致動單元13電性連接於驅動晶片125。
該位移致動單元13包括第一致動器131及第二致動器132。該第一致動器131用於驅動該相機模組200在該二相互垂直的平面的其中一個平面，如XZ平面上執行位移補償，該第二致動器132用於驅動該相機模組200在該二相互垂直的平面的另外一個平面，如YZ平面上執行位移補償。該第一致動器131及第二致動器132為壓電陶瓷致動器、表面聲波致動器、或其它可對該相機模組200於執行位移補償的等效致動器。
該雙軸陀螺儀11還用於偵測該相機模組200進行位移補償後在該二相互垂直的平面上的第二角速度，並將該第二角速度傳送至該訊號處理單元12，該訊號處理單元12將該第二角速度轉換為角度(下稱第二角度)並比較該第二角度與預設範圍以產生並輸出對應的第二位移補償量，並供該位移致動單元13對該相機模組200進 行位移補償。
具體地，該訊號處理單元12將該雙軸陀螺儀11回饋的第二角速度進行積分，數位濾波控制及訊號放大後，將該第二角速度轉成該第二角度，補償處理器124將第二角度與該預設範圍進行比較，得到需補償的第二位移補償量(角度訊號)並輸入至驅動晶片125，驅動晶片125根據該第二位移補償量控制位移致動單元13驅動相機模組200進行位移補償量，從而達到防手震的目的。該預設範圍可由防抖動控制裝置100的生產者所預先設定，並可視為該防抖動控制裝置100的補償精度，即該預設範圍包括在第一方向上的第一預設子範圍及第二方向上的第二預設子範圍。該第一預設子範圍為：發生抖動時的相機模組200經位移補償後，相機模組200的光軸O與未發生抖動時的相機模組200的光軸所處的初始位置L在第一方向之間的夾角取值範圍，如[0,0.05]度。該第二預設子範圍為：發生抖動時的相機模組200經位移補償後，相機模組200的光軸O與未發生抖動時的相機模組200的光軸所處的初始位置L在第二方向之間的夾角取值範圍，如[0,0.05]度。
請結合圖2及圖3，當相機模組200發生抖動時，在圖3所示，相機模組200的光軸O偏離相機模組200未發生抖動時的初始位置L一角度θ，相機模組200在XZ平面上圍繞Y軸向左轉動產生第一角速度(此時，第一角速度具有在第一方向的偏轉角速度的訊息)，該雙軸陀螺儀11偵測該第一角速度並輸入至訊號處理單元12，訊號處理單元12將該第一角速度轉換成第一角度θ 1，並控制位移致動單元13驅動相機模組200進行第一位移補償量，即驅動相機模組200在XZ平面上圍繞Y軸向右轉動θ 1角度來補償。
該雙軸陀螺儀11還用於偵測該相機模組200進行位移補償後的第二角速度，該訊號處理單元12將第二角速度轉換成第二角度θ 2，若該第二角度θ 2在預設範圍內，如0°≦θ 2≦0.05°，則訊號處理單元12的補償處理器124產生相應的第二位移補償量(第二位移補償量為零)至驅動晶片125，驅動晶片125控制位移致動單元13停止驅動相機模組200進行位移補償；若該第二角度θ 2超出該預設範圍內，如θ 2>0.05°，則訊號處理單元12的補償處理器124產生相應的第二位移補償量(第二位移補償量為非零)至驅動晶片125，驅動晶片125控制位移致動單元13驅動相機模組200進行位移補償。
綜上所述，本發明的防抖動控制裝置100通過雙軸陀螺儀11偵測相機模組200的晃動角度，以此控制位移致動單元13驅動相機模組200進行位移補償，再由雙軸陀螺儀11回饋實際位移補償的偏差，進而達到準確防手震的控制目的，提升了影像設備的成像品質。另外，因該防抖動控制裝置100係單獨使用一個雙軸陀螺儀，以此可減少使用元件數量，減少訊號計算量，加快反應時間及減少組裝流程，避免人為疏失。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧防抖動控制裝置
11‧‧‧雙軸陀螺儀
12‧‧‧訊號處理單元
13‧‧‧位移致動單元
200‧‧‧相機模組
121‧‧‧積分器
122‧‧‧帶通濾波器
123‧‧‧運算放大器
124‧‧‧補償處理器
125‧‧‧驅動晶片
131‧‧‧第一致動器
132‧‧‧第二致動器

Claims (7)

  1. 一種防抖動控制裝置，係應用於影像設備中，該影像設備包括相機模組，該防抖動控制裝置包括：雙軸陀螺儀，其用於偵測該相機模組發生抖動時於二相互垂直的平面上的第一角速度；訊號處理單元，其用於接收該第一角速度並根據該第一角速度產生第一位移補償量；及位移致動單元，其用於依該第一位移補償量對該相機模組進行位移補償，其中，該雙軸陀螺儀還用於偵測該相機模組進行位移補償後在該二相互垂直的平面上的第二角速度，並將該第二角速度傳送至該訊號處理單元，該訊號處理單元還用於將該第二角速度轉換為角度並比較該角度與預設範圍以產生並輸出第二位移補償量，若該第二角速度對應的轉換後的角度在預設範圍內，則該訊號處理單元輸出的第二位移補償量為零，該位移致動單元停止驅動相機模組進行位移補償，若該第二角速度對應的轉換後的角度超出該預設範圍內，則該訊號處理單元輸出的第二位移補償量非零，該位移致動單元根據該第二位移補償量對該相機模組進行位移補償。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的防抖動控制裝置，其中，該訊號處理單元包括積分器、帶通濾波器、運算放大器及驅動晶片，該積分器電性連接該雙軸陀螺儀與該帶通濾波器，該運算放大器電性連接該帶通濾波器與該驅動晶片，該積分器、該帶通濾波器及該運算放大器依次對該第一角速度進行積分，數位濾波控制及訊號放大後將該第一角速度轉成第一角度 ，該驅動晶片以該第一角度控制該位移致動單元對該相機模組進行位移補償。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的防抖動控制裝置，其中，該訊號處理單元還包括補償處理器，該補償處理器用於將該角度與該預設範圍比較得到需補償的該第二位移補償量並輸入至該驅動晶片，該驅動晶片根據該第二位移補償量控制該位移致動單元驅動該相機模組進行位移補償。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的防抖動控制裝置，其中，該位移致動單元包括第一致動器及第二致動器，該第一致動器用於驅動該相機模組在該二相互垂直的平面的其中一個平面上執行位移補償，該第二致動器用於驅動該相機模組在該二相互垂直的平面的另外一個平面上執行位移補償。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的防抖動控制裝置，其中，該第一致動器為壓電陶瓷致動器或表面聲波致動器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的防抖動控制裝置，其中，該第二致動器為壓電陶瓷致動器或表面聲波致動器。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的防抖動控制裝置，其中，該驅動晶片為脈波寬度調變功率驅動晶片。
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