照相裝置的制作方法

文檔序號：2742203閱讀：114來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>攝影電影;光學(xué)設(shè)備的制造及其處理,應(yīng)用技術(shù)

專利名稱：照相裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照相裝置，特別是涉及一種執(zhí)行傾斜校正的照相裝置。
背景技術(shù)：
已知一類用于照相裝置的圖像穩(wěn)定(也稱為防抖，但在下文中簡稱為"穩(wěn)定")裝置。根據(jù)成像過程中發(fā)生的手抖動的量，圖像穩(wěn)定裝
置在與照相裝置的拍攝鏡頭的光軸垂直的xy面內(nèi)通過移動圖像穩(wěn)定鏡頭或通過移動成像器(成像傳感器)來校正手抖動的影響。
日本未審專利公開(KOKAI) No. 2006-71743公開了一種圖像穩(wěn) 定裝置，其根據(jù)由偏航、俯仰和滾動引起的手抖動計算手抖動量，再根據(jù)手抖動量(第一、第二和第三手抖動角)執(zhí)行穩(wěn)定。
但是，當(dāng)執(zhí)行用于校正由滾動引起的手抖動的穩(wěn)定時，計算照相裝置距穩(wěn)定開始時的轉(zhuǎn)動角，但是不考慮照相裝置與垂直于重力方向的水平面相交所成的繞光軸的傾斜角。
因此，如果在穩(wěn)定開始時的時間點，照相裝置傾斜，則執(zhí)行用于校正由滾動引起的手抖動的穩(wěn)定，從而保持拍照的這一傾斜狀態(tài)。因此，不執(zhí)行通過校正傾斜狀態(tài)使照相裝置水平的校正。
在這種情況下，執(zhí)行成像操作，構(gòu)成成像器的成像表面輪廓的矩形的上下邊不平行于水平線，從而通過成像操作捕捉到的圖像是傾斜的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種執(zhí)行校正傾斜角的傾斜校正的照相裝置，該傾斜角是由照相裝置繞其光軸的轉(zhuǎn)動形成的，相對于與重力方向垂直的水平面來測量。
根據(jù)本發(fā)明，照相裝置包括活動平臺、加速度傳感器、以及控制器?；顒悠脚_具有通過拍攝鏡頭捕捉光學(xué)圖像的成像器，并能夠在與
3拍攝鏡頭的光軸垂直的xy面內(nèi)移動和轉(zhuǎn)動。加速度傳感器檢測第一重力分量和第二重力分量。第一重力分量是重力加速度在與光軸垂直的X
方向上的分量。第二重力分量是重力加速度在與光軸和x方向垂直的y
方向上的分量。控制器根據(jù)第一重力分量的絕對值與第二重力分量的絕對值之間的數(shù)量關(guān)系來計算照相裝置的傾斜角，并基于該傾斜角執(zhí) 行活動平臺用于傾斜校正的第一運動控制，其中所述傾斜角是由照相裝置繞光軸的轉(zhuǎn)動形成的，相對于與重力方向垂直的水平面來測量。

參照附圖，由下面的描述，將能更好地理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點，
其中
圖1是從后方觀察到的照相裝置的實施例的透視圖2是當(dāng)照相裝置被保持在第一水平取向時照相裝置的前視圖3是照相裝置的電路結(jié)構(gòu)圖4是顯示照相裝置的主操作的流程圖5是顯示定時中斷過程的細節(jié)的流程圖6圖解了穩(wěn)定和傾斜校正所涉及的計算；
圖7是活動平臺的結(jié)構(gòu)圖8是顯示第三數(shù)字位移角的計算的細節(jié)的流程圖；圖9是當(dāng)照相裝置被保持在第二水平取向時照相裝置的前視圖；圖10是當(dāng)照相裝置被保持在第一垂直取向時照相裝置的前視圖；圖11是當(dāng)照相裝置被保持在第二垂直取向時照相裝置的前視圖12是照相裝置的前視圖，Ken是從前方觀察當(dāng)照相裝置沿逆時
針方向轉(zhuǎn)動(傾斜)時與第一水平取向形成的夾角；
圖13是照相裝置的前視圖，Ke。是從前方觀察當(dāng)照相裝置沿逆時
針方向轉(zhuǎn)動(傾斜)時與第一垂直取向形成的夾角；
圖14是照相裝置的前視圖，K9n是從前方觀察當(dāng)照相裝置沿逆時
針方向轉(zhuǎn)動(傾斜)時與第二水平取向形成的夾角；以及
圖15是照相裝置的前視圖，K6n是從前方觀察當(dāng)照相裝置沿逆時針方向轉(zhuǎn)動(傾斜)時與第二垂直取向形成的夾角。
具體實施方式
下面參照附圖所示的實施例描述本發(fā)明。在本實施例中，照相裝置1是數(shù)碼相機。照相裝置1的相機鏡頭(即拍攝鏡頭)67具有光軸LX。
通過實施例中的取向方式，定義x方向、y方向和z方向(見圖1)。 x方向是與光軸LX垂直的方向。y方向是與光軸LX和x方向垂直的方向。z方向是與光軸LX平行并與x方向和y方向垂直的方向。
重力方向與x方向、y方向以及z方向之間的關(guān)系根據(jù)照相裝置1 的取向變化。
例如，當(dāng)照相裝置1被保持在第一水平取向時，換言之，當(dāng)照相裝置1被保持水平且照相裝置1的上表面朝上時(見圖2)， x方向和z 方向垂直于重力方向，且y方向平行于重力方向。
當(dāng)照相裝置1被保持在第二水平取向時，換言之，當(dāng)照相裝置1 被保持水平且照相裝置1的下表面朝上時(見圖9)， x方向和z方向垂直于重力方向，且y方向平行于重力方向。
當(dāng)照相裝置1被保持在第一垂直取向時，換言之，當(dāng)照相裝置1 被保持垂直且照相裝置1的一側(cè)表面朝上時(見圖10)， x方向平行于重力方向，且y方向和z方向垂直于重力方向。
當(dāng)照相裝置1被保持在第二垂直取向時，換言之，當(dāng)照相裝置1 被保持垂直且照相裝置1的另一側(cè)表面朝上時(見圖11)， x方向平行于重力方向，且y方向和z方向垂直于重力方向。
當(dāng)照相裝置1的前表面朝向重力方向時，x方向和y方向垂直于重力方向，且z方向平行于重力方向。照相裝置1的前表面是與相機鏡頭67相連的一側(cè)。
照相裝置1的成像部件包括PON按鈕11、 PON開關(guān)lla、測光開關(guān)12a、快門釋放按鈕13、用于曝光操作的快門釋放開關(guān)13a、校正按鈕14、校正開關(guān)14a、諸如LCD監(jiān)視器等的顯示器17、反光鏡光圈快門單元18、 DSP19、 CPU 21、 AE (自動曝光)單元23、 AF (自動對焦)單元24、校正單元30中的成像單元39a、以及相機鏡頭67 (見圖 1、 2和3)。
通過PON按鈕11的狀態(tài)確定PON開關(guān)lla處于ON (開)狀態(tài) 還是OFF (關(guān))狀態(tài)。照相裝置1的ON/OFF狀態(tài)對應(yīng)于PON開關(guān)lla的ON/OFF狀態(tài)。
成像單元39a通過相機鏡頭67捕捉對象圖像作為光學(xué)圖像，并將捕捉到的圖像顯示在顯示器17上?？赏ㄟ^光學(xué)取景器(未示出)光學(xué) 地觀察對象圖像。
當(dāng)操作者部分按下快門釋放按鈕13時，測光開關(guān)12a切換到ON 狀態(tài)，從而執(zhí)行測光操作、AF傳感操作和對焦操作。
當(dāng)操作者完全按下快門釋放按鈕13時，快門釋放開關(guān)13a切換到 ON狀態(tài)，從而通過成像單元39a (成像裝置)執(zhí)行成像操作，并且存儲捕捉到的圖像。
CPU21執(zhí)行釋放順序操作，該釋放順序操作包括在快門釋放開關(guān) 13a被設(shè)置為ON狀態(tài)之后的成像操作。
反光鏡光圈快門單元18連接到CPU21的端口 P7并對應(yīng)于快門釋放開關(guān)13a的ON狀態(tài)執(zhí)行反光鏡的向上/向下操作(反光鏡向上操作和反光鏡向下操作)、光圈的打開/關(guān)閉操作、以及快門的打開/關(guān)閉操作。
相機鏡頭67是照相裝置1的可互換鏡頭并且連接到CPU 21的端口 P8。當(dāng)照相裝置1被設(shè)置為ON狀態(tài)時，相機鏡頭67將相機鏡頭 67的內(nèi)置ROM中存儲的包括鏡頭系數(shù)F等的鏡頭信息輸出到CPU 21 。
DSP 19連接到CPU 21的端口 P9和成像單元39a。根據(jù)來自CPU 21的指令，DSP19對通過成像單元39a的成像操作所獲得的圖像信號執(zhí)行諸如圖像處理操作等的計算操作。
CPU21是在成像操作、穩(wěn)定(即防抖)和傾斜校正中控制照相裝置1的每個部件的控制裝置。
穩(wěn)定和傾斜校正包括活動平臺30a的運動控制和位置檢測工作兩者。
運動控制包括用于傾斜校正的第一運動控制和用于包括第一穩(wěn)定和第二穩(wěn)定至少之一的穩(wěn)定的第二運動控制。
此外，CPU 21存儲指示照相裝置1是否處于校正模式的校正參數(shù) SR的值、釋放狀態(tài)參數(shù)RP的值、以及反光鏡狀態(tài)參數(shù)MP的值。
釋放狀態(tài)參數(shù)RP的值根據(jù)釋放順序操作變化。當(dāng)執(zhí)行釋放順序操作時，釋放狀態(tài)參數(shù)RP的值被設(shè)置為l(見圖4中的步驟S21至S28)，否則，釋放狀態(tài)參數(shù)RP的值被設(shè)置(重置)為0 (見圖4中的步驟S13 和S28)。
當(dāng)在用于成像操作的曝光操作之前執(zhí)行反光鏡向上操作時，反光鏡狀態(tài)參數(shù)MP的值被設(shè)置為1 (見圖4中的步驟S22);否則，反光鏡狀態(tài)參數(shù)MP的值被設(shè)置為0 (見圖4中的步驟S24)。
通過檢測機械開關(guān)(未示出)的ON/OFF狀態(tài)確定照相裝置1的反光鏡向上操作是否完成。通過檢測快門充電(shuttercharge)的完成來確定照相裝置1的反光鏡向下操作是否完成。
此外，CPU21存儲下列值第一數(shù)字角速度信號Vxn、第二數(shù)字角速度信號Vy"第一數(shù)字角速度VVx。、第二數(shù)字角速度VVyn、第一數(shù)字加速度信號Dahu、第二數(shù)字加速度信號Davn、第一數(shù)字加速度 Aahn、第二數(shù)字加速度Aavn、第一數(shù)字位移角Kxn (偏航引起的手抖動角)、第二數(shù)字位移角Ky (俯仰引起的手抖動角)、第三數(shù)字位移角 K6n (照相裝置1的傾斜角)、位置Sn的水平方向分量Sx,p位置Sn的垂直方向分量Syn、位置Sn的轉(zhuǎn)動方向分量(傾斜角)Sen、第一驅(qū)動點的第一垂直方向分量Syln、第二驅(qū)動點的第二垂直方向分量Syrn、水平驅(qū)動力Dxtl、第一垂直驅(qū)動力Dyl 、第二垂直驅(qū)動力Dyrn、 A/D轉(zhuǎn) 換后的位置Pn的水平方向分量pdxn、 A/D轉(zhuǎn)換后的位置P 的第一垂直方向分量pdyl。 A/D轉(zhuǎn)換后的位置Pn的第二垂直方向分量pdyrn、鏡頭系數(shù)F、以及霍爾傳感器距離系數(shù)HSD?；魻杺鞲衅骶嚯x系數(shù)HSD 是初始狀態(tài)下第一垂直霍爾傳感器hvl與第二垂直霍爾傳感器hv2在x 方向上的相對距離(見圖7)。
在初始狀態(tài)下，活動平臺30a在x方向和y方向均位于其運動范圍的中心，構(gòu)成成像器(成像傳感器)39al的成像表面輪廓的矩形的四條邊中的每一條平行于x方向或y方向。
AE單元(曝光計算單元)23基于正被拍照的對象執(zhí)行測光操作并計算光度值。AE單元23還根據(jù)光度值計算成像操作所需的光圈值和曝光操作的持續(xù)時間。AF單元24執(zhí)行成像操作所需的AF傳感操作和相應(yīng)的對焦操作。在對焦操作中，將相機鏡頭67沿光軸LX重新定位。
照相裝置1的穩(wěn)定和傾斜校正部件(穩(wěn)定和傾斜校正裝置)包括校正按鈕14、校正開關(guān)14a、顯示器17、 CPU21、檢測單元25、驅(qū)動
7器電路29、校正單元30、霍爾傳感器信號處理單元45、以及相機鏡頭 67。
校正開關(guān)14a的ON/OFF狀態(tài)根據(jù)校正按鈕14的操作狀態(tài)變化。具體而言，當(dāng)操作者按下校正按鈕14時，校正開關(guān)14a切換到 ON狀態(tài)，從而以預(yù)定時間間隔執(zhí)行穩(wěn)定(平移運動)和傾斜校正(旋轉(zhuǎn)運動)，在所述穩(wěn)定和所述傾斜校正中，獨立于包括測光操作等的其他操作驅(qū)動檢測單元25和校正單元30。當(dāng)校正開關(guān)14a處于ON狀態(tài) (換言之，處于校正模式)時，校正參數(shù)SR被設(shè)置為1 (SR=1)。當(dāng) 校正開關(guān)14a未處于ON狀態(tài)(換言之，處于非校正模式)時，校正參數(shù)SR被設(shè)置為0 (SR=0)。在本實施例中，預(yù)定時間間隔的值被設(shè) 置為lms。
通過CPU 21控制與這些開關(guān)的輸入信號對應(yīng)的各種輸出指令。
將指示測光開關(guān)12a處于ON狀態(tài)還是OFF狀態(tài)的信息輸入到 CPU 21的端口 P12作為一位數(shù)字信號。將指示快門釋放開關(guān)13a處于 ON狀態(tài)還是OFF狀態(tài)的信息輸入到CPU 21的端口 P13作為一位數(shù)字信號。同樣地，將指示校正開關(guān)14a處于ON狀態(tài)還是OFF狀態(tài)的信息輸入到CPU 21的端口 P14作為一位數(shù)字信號。
AE單元23連接到CPU21的用于輸入和輸出信號的端口 P4。 AF 單元24連接到CPU 21的用于輸入和輸出信號的端口 P5。顯示器17 連接到CPU21的用于輸入和輸出信號的端口 P6。
接下來，解釋CPU 21與檢測單元25、驅(qū)動器電路29、校正單元 30、以及霍爾傳感器信號處理單元45之間的輸入和輸出關(guān)系的細節(jié)。
檢測單元25具有第一角速度傳感器26a、第二角速度傳感器26b、加速度傳感器26c、第一高通濾波器電路27a、第二高通濾波器電路27b、第一放大器28a、第二放大器28b、第三放大器28c、以及第四放大器 28d。
第一角速度傳感器26a檢測照相裝置1繞y方向軸的旋轉(zhuǎn)運動(偏航)的角速度。換言之，第一角速度傳感器26a是檢測偏航角速度的陀螺傳感器。
第二角速度傳感器26b檢測照相裝置1繞x方向軸的旋轉(zhuǎn)運動(俯仰)的角速度。換言之，第二角速度傳感器26b是檢測俯仰角速度的陀螺傳感器。
加速度傳感器26c檢測第一重力分量和第二重力分量。第一重力分量是重力加速度在X方向的水平分量。第二重力分量是重力加速度
在y方向的垂直分量。
第一高通濾波器電路27a減小從第一角速度傳感器26a輸出的信號的低頻分量，因為從第一角速度傳感器26a輸出的信號的低頻分量包含基于零位電壓和搖鏡頭運動(panning motion)的信號成分，二者均與手抖動無關(guān)。
類似地，第二高通濾波器電路27b減小從第二角速度傳感器26b 輸出的信號的低頻分量，因為從第二角速度傳感器26b輸出的信號的低頻分量包含基于零位電壓和搖鏡頭運動的信號成分，二者均與手抖動無關(guān)。
第一放大器28a對表示低頻分量已被減小的偏航角速度的信號進行放大，并將模擬信號輸出到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 0作為第一角速度vx。
第二放大器28b對表示低頻分量己被減小的俯仰角速度的信號進行放大，并將模擬信號輸出到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D l作為第二角速度vy。
第三放大器28c對表示從加速度傳感器26c輸出的第一重力分量的信號進行放大，并將模擬信號輸出到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 2 作為第一加速度ah。
第四放大器28d對表示從加速度傳感器26c輸出的第二重力分量的信號進行放大，并將模擬信號輸出到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 3 作為第二加速度av。
低頻分量的減小為兩步過程。首先通過第一和第二高通濾波器電路27a和27b執(zhí)行模擬高通濾波的主要部分，隨后通過CPU 21執(zhí)行數(shù) 字高通濾波的次要部分。
數(shù)字高通濾波的次要部分的截止頻率高于模擬高通濾波的主要部分的截止頻率。
在數(shù)字高通濾波中，可以容易地改變第一高通濾波器時間常數(shù)hx 和第二高通濾波器時間常數(shù)hy的值。在PON開關(guān)lla被設(shè)置為ON狀態(tài)之后(即當(dāng)主電源被設(shè)置為ON 狀態(tài)時)，開始向CPU 21和檢測單元25的每一部分供電。在PON開關(guān)lla被設(shè)置為ON之后，開始手抖動量(第一數(shù)字位移角Kx。和第二數(shù)字位移角KyJ和傾斜角(第三數(shù)字位移角Ke》的計算。
CPU 21將輸入到A/D轉(zhuǎn)換器A/D 0的第一角速度vx轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字角速度信號Vxn (A/D轉(zhuǎn)換操作)。CPU 21也通過減小第一數(shù)字角速度信號Vxn的低頻分量(數(shù)字高通濾波)來計算第一數(shù)字角速度 VVxn，因為第一數(shù)字角速度信號VXn的低頻分量包含基于零位電壓和搖鏡頭運動的信號成分，而二者均與手抖動無關(guān)。CPU21還通過對第一數(shù)字角速度VVXn積分(積分)來計算手抖動量(繞y方向的第一手抖動位移角偏航引起的第一數(shù)字位移角Kx》。
類似地，CPU 21將輸入到A/D轉(zhuǎn)換器A/D 1的第二角速度vy轉(zhuǎn) 換為第二數(shù)字角速度信號Vyn (A/D轉(zhuǎn)換操作)。CPU 21也通過減小第二數(shù)字角速度信號Vyn的低頻分量(數(shù)字高通濾波)來計算第二數(shù)字角速度VVyn，因為第二數(shù)字角速度信號Vyn的低頻分量包含基于零位電壓和搖鏡頭運動的信號成分，而二者均與手抖動無關(guān)。CPU21還通過對第二數(shù)字角速度VVy,，積分(積分)來計算手抖動量(繞x方向的第二手抖動位移角俯仰引起的第二數(shù)字位移角Kyn)。
此外，CPU 21將輸入到A/D轉(zhuǎn)換器A/D 2的第一加速度ah轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字加速度信號Dah。 (A/D轉(zhuǎn)換操作)。CPU 21還通過減小第一數(shù)字加速度信號Dahn的高頻分量(數(shù)字低通濾波)來計算第一數(shù)字加速度Aahn，以便減小第一數(shù)字加速度信號Dahn中的噪聲分量。
類似地，CPU 21將輸入到A/D轉(zhuǎn)換器A/D 3的第二加速度av轉(zhuǎn) 換為第二數(shù)字加速度信號Davn (A/D轉(zhuǎn)換操作)。CPU 21還通過減小第二數(shù)字加速度信號DaVn的高頻分量(數(shù)字低通濾波)來計算第二數(shù) 字加速度Aavn,以便減小第二數(shù)字加速度信號Davn中的噪聲分量。
CPU 21還根據(jù)第一數(shù)字加速度Aahn的絕對值與第二數(shù)字加速度 Aavn的絕對值之間的數(shù)量關(guān)系來計算照相裝置1的傾斜角(第三數(shù)字位移角K9n)，該傾斜角是由照相裝置1繞其光軸LX的轉(zhuǎn)動形成的，相對于與重力方向垂直的水平面來測量。
照相裝置1的傾斜角(第三數(shù)字位移角K6n)根據(jù)照相裝置1的取向變化，并且相對于第一水平取向、第二水平取向、第一垂直取向、以及第二垂直取向之一來測量。因此，通過x方向或y方向與水平面的交角表示照相裝置1的傾斜角。
當(dāng)x方向和y方向之一與水平面的交角為O度時，并且當(dāng)x方向和y方向中的另一個與水平面的交角為90度時，照相裝置1處于非傾斜狀態(tài)。
因此，CPU 21和檢測單元25具有計算手抖動量和傾斜角的功能。
第一數(shù)字加速度AahJ第一重力分量)和第二數(shù)字加速度Aavn(第二重力分量)根據(jù)照相裝置1的取向變化，并在-1至+1之間取值。
例如，當(dāng)照相裝置1被保持在第一水平取向時，換言之，當(dāng)照相裝置1被保持水平且照相裝置1的上表面朝上時(見圖2)，第一數(shù)字加速度Aahn為0且第二數(shù)字加速度Aavn為+1 。
當(dāng)照相裝置1被保持在第二水平取向時，換言之，當(dāng)照相裝置1 被保持水平且照相裝置1的下表面朝上時(見圖9)，第一數(shù)字加速度 Aahn為0且第二數(shù)字加速度Aavn為-1 。
當(dāng)照相裝置1被保持在第一垂直取向時，換言之，當(dāng)照相裝置1 被保持垂直且照相裝置1的一側(cè)表面朝上時(見圖10)，第一數(shù)字加速度Aahn為+ 1且第二數(shù)字加速度Aavn為0。
當(dāng)照相裝置1被保持在第二垂直取向時，換言之，當(dāng)照相裝置1 被保持垂直且照相裝置1的另一側(cè)表面朝上時(見圖11)，第一數(shù)字加速度Aahn為-1且第二數(shù)字加速度Aavn為0。
當(dāng)照相裝置1的前表面朝向重力方向或相反方向時，換言之，當(dāng) 照相裝置l的前表面朝上或朝下時，第一數(shù)字加速度Aahn和第二數(shù)字加速度Aavn為0。
當(dāng)從前方觀察，照相裝置1從第一水平取向沿逆時針方向轉(zhuǎn)動(傾斜)角K0n時(見圖12)，第一數(shù)字加速度Aah。為+sin (K0n)且第二數(shù)字加速度AaVn為+cos (Ken)。
因此，可以通過對第一數(shù)字加速度Aah。進行反正弦(arcsine)變換或者通過對第二數(shù)字加速度Aavn進行反余弦(arccosine)變換來計
算傾斜角(第三數(shù)字位移角Ke》。
但是，當(dāng)傾斜角(第三數(shù)字位移角Ken)的絕對值非常小，換言之，接近于O時，正弦(sine)函數(shù)的變化大于余弦(cosine)函數(shù)的變化，因此最好使用反正弦變換而不是反余弦變換來計算傾斜角 (Ke^+Sin" (Aahn)，見圖8中的步驟S76)。
當(dāng)從前方觀察，照相裝置1從第一垂直取向沿逆時針方向轉(zhuǎn)動(傾斜)角K0J寸(見圖13)，第一數(shù)字加速度Aahn為+cos (Ken)且第二數(shù)字加速度Aavn為-sin (K9n)。
因此，可以通過對第一數(shù)字加速度Aahn進行反余弦變換或者通過對第二數(shù)字加速度Aavn進行反正弦變換并取負來計算傾斜角(第三數(shù) 字位移角K0n)。
但是，當(dāng)傾斜角(第三數(shù)字位移角K6n)的絕對值非常小，換言之，接近于0時，正弦函數(shù)的變化大于余弦函數(shù)的變化，因此最好使用反正弦變換而不是反余弦變換來計算傾斜角(Ke^-Sin—1 (Aavn)，見圖 8中的步驟S73)。
當(dāng)從前方觀察，照相裝置1從第二水平取向沿逆時針方向轉(zhuǎn)動(傾斜)角K0J寸(見圖14)，第一數(shù)字加速度Aahn為-sin (K0n)且第二數(shù)字加速度Aavn為-cos (K0n)。
因此，可以通過對第一數(shù)字加速度Aahn進行反正弦變換并取負或者通過對第二數(shù)字加速度Aavn進行反余弦變換并取負來計算傾斜角 (第三數(shù)字位移角K0n)。
但是，當(dāng)傾斜角(第三數(shù)字位移角Ken)的絕對值非常小，換言之，接近于0時，正弦函數(shù)的變化大于余弦函數(shù)的變化，因此最好使用反正弦變換而不是反余弦變換來計算傾斜角(Ken=-Sin" (Aahn)，見圖 8中的步驟S77)。
當(dāng)從前方觀察，照相裝置1從第二垂直取向沿逆時針方向轉(zhuǎn)動(傾斜)角K0J寸(見圖15)，第一數(shù)字加速度Aahn為-cos (K0n)且第二數(shù)字加速度Aavn為+sin (Ken)。
因此，可以通過對第一數(shù)字加速度Aahn進行反余弦變換并取負或者通過對第二數(shù)字加速度Aavn進行反正弦變換來計算傾斜角(第三數(shù) 字位移角K6n)。
但是，當(dāng)傾斜角(第三數(shù)字位移角K0n)的絕對值非常小，換言之，接近于0時，正弦函數(shù)的變化大于余弦函數(shù)的變化，因此最好使用反正弦變換而不是反余弦變換來計算傾斜角(Ken=+Sin" (Aavn)，見圖 8中的步驟S74)。
當(dāng)照相裝置1的前表面基本朝上或朝下時，第一數(shù)字加速度Aahn 和第二數(shù)字加速度Aav。接近于0。在這種情況下，這意味著傾斜校正 (也就是根據(jù)傾斜角的旋轉(zhuǎn)運動)不是必要的。理想的是，執(zhí)行最小傾斜角的穩(wěn)定和傾斜校正。
但是，當(dāng)對接近于0的第一數(shù)字加速度Aahn或第二數(shù)字加速度 Aavn進行反余弦變換時，傾斜角(第三數(shù)字位移角K0n)的絕對值是大值。在這種情況下，即使當(dāng)根據(jù)傾斜角的旋轉(zhuǎn)運動不是必要的時，也執(zhí)行大傾斜角的穩(wěn)定和傾斜校正。因此，無法正確執(zhí)行傾斜校正。
因此，為了消除傾斜角，必須使用附加確定因素來確定照相裝置l 的前表面基本朝上還是朝下。
附加確定因素的示例是確定第一數(shù)字加速度Aahn的絕對值與第二數(shù)字加速度Aavn的絕對值之和是否小于閾值。
另一方面，當(dāng)對接近于0的第一數(shù)字加速度Aahn或第二數(shù)字加速度Aa^進行反正弦變換時，傾斜角(第三數(shù)字位移角Ke》的絕對值是小值(接近于0)。在這種情況下，可以執(zhí)行小傾斜角的穩(wěn)定和傾斜校正。因此，不必使用附加確定因素來確定照相裝置1的前表面基本朝上還是朝下。
值"n"是大于等于0的整數(shù)，并指示從定時中斷過程開始的時間點(t=0，見圖4中的歩驟S12)到執(zhí)行定時器最后的中斷過程時(t=n) 的持續(xù)時間，以毫秒為單位。
在涉及偏航的數(shù)字高通濾波中，通過用第一數(shù)字角速度 VVx。 VVxn—,(在執(zhí)行最后的定時中斷過程之前，在lms預(yù)定時間間隔之前通過定時中斷過程計算)之和除以第一高通濾波器時間常數(shù)hx，再用第一數(shù)字角速度信號Vxn減去得到的商，來計算第一數(shù)字角速度 VVxn (VVxn=Vxn- (i:VVxn.》+hx，見圖6中的(l))。
在涉及俯仰的數(shù)字高通濾波中，通過用第二數(shù)字角速度 VVy。 VVy^ (在執(zhí)行最后的定時中斷過程之前，在lms預(yù)定時間間隔之前通過定時中斷過程計算)之和除以第二高通濾波器時間常數(shù)hy，再用第二數(shù)字角速度信號VyJ咸去得到的商，來計算第二數(shù)字角速度VVyn (VVyn=Vyn- (SVVy^) +hy，見圖6中的(l))。
在涉及偏航的積分中，通過對定時中斷過程開始的時間點(t=0) 的第一數(shù)字角速度VVxo (見圖4中的步驟S12)到執(zhí)行最后的定時中斷過程的時間點(t=n)的第一數(shù)字角速度VV&之間的所有的第一數(shù) 字角速度求和來計算第一數(shù)字位移角Kxn (Kxn=2VVxn，見圖6中的 (7))。
類似地，在涉及俯仰的積分中，通過對定時中斷過程開始的時間點的第二數(shù)字角速度VVyQ到執(zhí)行最后的定時中斷過程的時間點的第二數(shù)字角速度VVyn之間的所有的第二數(shù)字角速度求和來計算第二數(shù)字位移角Kyn (Kyn=2VVyn，見圖6中的(7))。
通過對第一數(shù)字加速度AaK的絕對值和第二數(shù)字加速度Aavn的絕對值中的較小值進行反正弦變換并通過添加正號或負號來計算傾斜角，換言之，第三數(shù)字位移角K0n(K0n =+Sirf1 (Aahn)、 -Sin" (Aahn)、 +Sin" (Aavn)、或—Sin" (Aavn)，見圖6中的(8))。
根據(jù)第一數(shù)字加速度Aahn的絕對值和第二數(shù)字加速度Aavn的絕對值中的較大值以及該較大值未取絕對值時的符號來確定添加正號還是負號(見圖8中的步驟S72和S75)。
在本實施例中，在定時中斷過程中的角速度和加速度檢測操作包括在檢測單元25中的過程以及將第一角速度vx、第二角速度vy、第一加速度ah、以及第二加速度av從檢測單元25輸入到CPU 21 。
在第三數(shù)字位移角K0n的計算中，不進行積分，因為積分是不必要的。因此，直流偏差不影響第三數(shù)字位移角K0n的計算，所以能夠精確計算傾斜角。
當(dāng)使用包括直流偏差的積分時，即使傾斜角是0，第三數(shù)字位移角 K0n也表示非特定值(unspecifiedvalue)。因此，相較于初始狀態(tài)，轉(zhuǎn) 動(傾斜)包括成像器39al的活動平臺30a，以便校正表示非特定值的第三數(shù)字位移角K9n。
由于在這種情況下活動平臺30a的位移意味著成像器39al的傾斜，所以顯示器17上顯示的捕捉到的圖像是傾斜的。當(dāng)操作者在顯示器17上見到傾斜的圖像時，即使傾斜非常小，操作者也必須目測所顯示的圖像的傾斜。但是，在本實施例中，由于不存在直流偏差，所以不存在由直流
偏差導(dǎo)致的成像器39al的傾斜。
基于鏡頭系數(shù)F和霍爾傳感器距離系數(shù)HSD， CPU 21根據(jù)對x 方向、y方向和轉(zhuǎn)動方向計算的手抖動量(第一和第二數(shù)字位移角Kxn 和Ky》和傾斜角(第三數(shù)字位移角K0n)來計算成像單元39a (活動平臺30a)應(yīng)移動到的位置S (Sxn=Fxtan (Kxn)， Syn=Fxtan (Kyn)，以及Sen=HSD+2xsin (K0n))。在該計算中，既要考慮活動平臺30a 在xy面內(nèi)的平移(直線)運動，也要考慮活動平臺30a在xy面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動。
位置Sn的水平方向分量被定義為SXn，位置Sn的垂直方向分量被定義為Sy。，位置Sn的轉(zhuǎn)動(傾斜)方向分量被定義為S6n。
通過對活動平臺30a上的第一驅(qū)動點和第二驅(qū)動點沿y方向施加不同的力來執(zhí)行活動平臺30a的轉(zhuǎn)動。通過對活動平臺30a上的第一驅(qū)動點和第二驅(qū)動點沿y方向施加相同的驅(qū)動力來執(zhí)行活動平臺30a 沿y方向的移動。第一驅(qū)動點是基于第一垂直線圈32al的第一垂直電磁力的施加點。第二驅(qū)動點是基于第二垂直線圈32a2的第二垂直電磁力的施加點。第一驅(qū)動點被設(shè)置在靠近第一垂直霍爾傳感器hvl的位置。第二驅(qū)動點被設(shè)置在靠近第二垂直霍爾傳感器hv2的位置。
與位置Sn對應(yīng)的第一驅(qū)動點的第一垂直方向分量被定義為Syln。與位置Sn對應(yīng)的第二驅(qū)動點的第二垂直方向分量被定義為Syrn。
根據(jù)位置Sn的垂直方向分量Syn和位置Sj勺轉(zhuǎn)動方向分量S0n來
計算第一驅(qū)動點的第一垂直方向分量Syln和第二驅(qū)動點的第二垂直方向分量Syrn (Syln=Syn+Sen， Syrn=Syn-Sen，見圖6中的(4))。
僅當(dāng)校正參數(shù)SR的值被設(shè)置為1時，執(zhí)行下列值的計算第一數(shù) 字位移角Kxn、第二數(shù)字位移角Kyn、第三數(shù)字位移角K6n、位置Sn 的水平方向分量Sxn、位置Sn的垂直方向分量Syn、位置Sn的轉(zhuǎn) 動方向分量S0n、第一驅(qū)動點的第一垂直方向分量Syln、以及第二驅(qū)動點的第二垂直方向分量Syrn (見圖5的步驟S53至S58)。
當(dāng)不執(zhí)行穩(wěn)定和傾斜校正(SR=0)時，換言之，當(dāng)照相裝置1未處于校正模式時，活動平臺30a應(yīng)移動到的位置S,/Sx,，、Syln、 Syrn)被設(shè)置為初始狀態(tài)(見圖5中的步驟S54， Sxn=Syln= Syrn =0)使用電磁力來執(zhí)行包括成像單元39a的活動平臺30a的運動，稍后將進行描述。
驅(qū)動力Dn用于驅(qū)動驅(qū)動器電路29，以便將活動平臺30a移動到位
置Sn。
驅(qū)動力D。的用于第一水平線圈31al和第二水平線圈31a2的水平方向分量被定義為水平驅(qū)動力Dxn (在D/A轉(zhuǎn)換后，水平PWM負荷 dx)。
驅(qū)動力Dn的用于第一垂直線圈32al的垂直方向分量被定義為第一垂直驅(qū)動力Dyln (在D/A轉(zhuǎn)換后，第一垂直PWM負荷dyl)。
驅(qū)動力Dn的用于第二垂直線圈32a2的垂直方向分量被定義為第二垂直驅(qū)動力Dyr (在D/A轉(zhuǎn)換后，第二垂直PWM負荷dyr)。
當(dāng)執(zhí)行穩(wěn)定和傾斜校正(即，SR=1)時，校正單元30是通過以下方式來校正手抖動的影響的裝置將成像單元39a移動到位置Sn，消除成像單元39a的成像器39al的成像表面上的對象圖像的滯后，以及穩(wěn)定成像器39al的成像表面上顯示的對象圖像。
校正單元30具有固定單元30b和活動平臺30a，活動平臺30a包括成像單元39a并能夠在xy面內(nèi)移動。
通過沿x方向移動活動平臺30a，執(zhí)行用于校正由偏航引起的手抖動的第一穩(wěn)定，所述由偏航引起的手抖動為繞y方向的第一手抖動位移角；以及通過沿y方向移動活動平臺30a，執(zhí)行用于校正由俯仰引起的手抖動的第二穩(wěn)定(平移運動)，所述由俯仰引起的手抖動為繞x方向的第二手抖動位移角。
此外，校正單元30通過繞平行于光軸LX的軸轉(zhuǎn)動包括成像單元 39a的活動平臺30a來執(zhí)行用于校正(減小)照相裝置1的傾斜的傾斜校正(旋轉(zhuǎn)運動)，其中傾斜是由照相裝置1繞其光軸LX的轉(zhuǎn)動形成的，并相對于與重力方向垂直的水平面來測量。
換言之，在傾斜校正中，運動控制將活動平臺30a重新定位，使得構(gòu)成成像器39al的成像表面輪廓的矩形的上下邊垂直于重力方向，且左右邊平行于重力方向。
因此，不使用水平儀氣泡(level vial)就可以使成像器39al自動水平。當(dāng)照相裝置1對包括水平線的對象成像時，可以在執(zhí)行成像操作時令構(gòu)成成像器39al的成像表面輪廓的矩形的上下邊平行于水平線。
此外，由于傾斜校正，構(gòu)成成像器39al的成像表面輪廓的矩形的上下邊保持垂直于重力方向，而構(gòu)成成像器39al的成像表面輪廓的矩形的左右邊保持平行于重力方向。因此，傾斜校正也校正了由滾動引起的手抖動。換言之，在xy面內(nèi)為了傾斜校正而轉(zhuǎn)動活動平臺30a也實現(xiàn)了用于校正由滾動弓I起的手抖動的穩(wěn)定。
當(dāng)不執(zhí)行穩(wěn)定和傾斜校正(SR=0)時，換言之，當(dāng)照相裝置1未處于校正模式時，將活動平臺30a固定在初始狀態(tài)。
通過具有從CPU 21的PWM 0輸入的水平PWM負荷dx、從CPU 21的PWM 1輸入的第一垂直PWM負荷dyl以及從CPU 21的PWM 2 輸入的第二垂直PWM負荷dyr的驅(qū)動器電路29，由線圈單元和磁體單元的電磁力執(zhí)行活動平臺30a的驅(qū)動，包括移動到初始狀態(tài)下的固定(保持)位置(見圖6中的(6))。
不管在通過驅(qū)動器電路29實現(xiàn)的移動之前還是之后，都通過霍爾傳感器單元44a和霍爾傳感器信號處理單元45檢測活動平臺30a的被測位置Pn。
將被測位置Pn的水平方向分量的相關(guān)信息，也就是水平被測位置信號px，輸入到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 4 (參見圖6中的(2))。水平被測位置信號px是模擬信號，通過A/D轉(zhuǎn)換器A/D 4將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(A/D轉(zhuǎn)換操作)。A/D轉(zhuǎn)換操作之后的被測位置Pn 的水平方向分量被定義為pdxn，對應(yīng)于水平被測位置信號px。
將被測位置Pn的垂直方向分量之一的相關(guān)信息，也就是第一垂直被測位置信號pyl，輸入到CPU21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D5。第一垂直被測位置信號pyl是模擬信號，通過A/D轉(zhuǎn)換器A/D 5將該模擬信號轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(A/D轉(zhuǎn)換操作)。A/D轉(zhuǎn)換操作之后的被測位置Pn的第一垂直方向分量被定義為pdyln，對應(yīng)于第一垂直被測位置信號pyl。
將被測位置P。的垂直方向分量中的另一個的相關(guān)信息，也就是第二垂直被測位置信號pyr，輸入到CPU21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D6。第二垂直被測位置信號pyr是模擬信號，通過A/D轉(zhuǎn)換器A/D 6將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(A/D轉(zhuǎn)換操作)。A/D轉(zhuǎn)換操作之后的被測位置Pn的第二垂直方向分量被定義為pdyrn，對應(yīng)于第二垂直被測位置信號
pyr。
PID (比例積分微分)控制根據(jù)被測位置Pn (pdxn、 pdyln、 pdyrn) 和移動后的位置Sn (Sxn、 Syln、 Syrn)的坐標數(shù)據(jù)來計算水平驅(qū)動力 Dxn以及第一垂直驅(qū)動力Dyln和第二垂直驅(qū)動力Dyr (見圖6中的 (5))。
當(dāng)照相裝置1處于校正開關(guān)14a被設(shè)置為ON狀態(tài)的校正模式 (SR=1)時，執(zhí)行與PID控制的穩(wěn)定和傾斜校正對應(yīng)的驅(qū)動，將活動平臺30a驅(qū)動到位置Sn (Sxn、 Syln、 Syrn)。
當(dāng)校正參數(shù)SR為0時，執(zhí)行與穩(wěn)定和傾斜校正無關(guān)的PID控制，從而將活動平臺30a移動到初始狀態(tài)下的預(yù)定位置(運動范圍的中心)，使得構(gòu)成成像單元39a的成像器39al的成像表面輪廓的四條邊中的每一條平行于x方向或y方向，換言之，使得活動平臺30a不被轉(zhuǎn)動(傾斜)。
活動平臺30a具有由第一水平線圈31al、第二水平線圈31a2、第一垂直線圈32al以及第二垂直線圈32a2組成的用于驅(qū)動的線圈單元、具有成像器39al的成像單元39a、以及作為磁場變化檢測元件單元的霍爾傳感器單元44a (見圖7)。在本實施例中，成像器39al是CCD; 但是，成像器39al也可以是其它類型的，諸如CMOS等。
固定單元30b具有由第一水平磁體411bl、第二水平磁體411b2、第一垂直磁體412bl、第二垂直磁體412b2、第一水平磁軛431bl、第二水平磁軛431b2、第一垂直磁軛432bl、以及第二垂直磁軛432b2組成的磁性位置檢測及驅(qū)動單元。
固定單元30b使用球體等在xy面內(nèi)的移動范圍內(nèi)可移動地且可轉(zhuǎn) 動地支撐活動平臺30a。球排列在固定單元30b與活動平臺30a之間。
當(dāng)成像器39al的中心區(qū)域與相機鏡頭67的光軸LX相交時，設(shè)置活動平臺30a的位置與固定單元30b的位置之間的關(guān)系，使得活動平臺30a在x方向和y方向均位于其運動范圍的中心，以便利用成像器 39al的成像范圍的全部尺寸。
成像器39al的成像表面的矩形形狀具有兩條對角線。在本實施例中，成像器39al的中心處于這兩條對角線的交點。此外，在PON開關(guān)lla被設(shè)置為ON狀態(tài)后緊接著的初始狀態(tài)下，活動平臺30a在x方向和y方向均位于其運動范圍的中心，構(gòu)成成像器39al的成像表面輪廓的四條邊中的每一條平行于x方向或y方向(見圖4的歩驟S11)。然后，開始穩(wěn)定和傾斜校正操作。
第一水平線圈31al、第二水平線圈31a2、第一垂直線圈32al、第二垂直線圈32a2、以及霍爾傳感器單元44a與活動平臺30a相連。
第一水平線圈31al形成底座(seat)和螺旋形線圈模式(pattern)。第一水平線圈31al的線圈模式具有平行于y方向的線，從而產(chǎn)生第一水平電磁力，以沿x方向移動包括第一水平線圈31al的活動平臺30a。
通過第一水平線圈31al的電流方向和第一水平磁體411bl的磁場方向產(chǎn)生第一水平電磁力。
第二水平線圈31a2形成底座和螺旋形線圈模式。第二水平線圈 31a2的線圈模式具有平行于y方向的線，從而產(chǎn)生第二水平電磁力，以沿x方向移動包括第二水平線圈31a2的活動平臺30a。
通過第二水平線圈31a2的電流方向和第二水平磁體411b2的磁場方向產(chǎn)生第二水平電磁力。
第一垂直線圈32al形成底座和螺旋形線圈模式。第一垂直線圈 32al的線圈模式具有平行于x方向的線，從而產(chǎn)生第---垂直電磁力，以沿y方向移動包括第一垂直線圈32al的活動平臺30a并轉(zhuǎn)動活動平臺30a。
通過第一垂直線圈32al的電流方向和第一垂直磁體412bl的磁場方向產(chǎn)生第一垂直電磁力。
第二垂直線圈32a2形成底座和螺旋形線圈模式。第二垂直線圈 32a2的線圈模式具有平行于x方向的線，從而產(chǎn)生第二垂直電磁力，以沿y方向移動包括第二垂直線圈32a2的活動平臺30a并轉(zhuǎn)動活動平臺30a。
通過第二垂直線圈32a2的電流方向和第二垂直磁體412b2的磁場方向產(chǎn)生第二垂直電磁力。
第一水平線圈31al和第二水平線圈31a2以及第一垂直線圈32al 和第二垂直線圈32a2通過柔性電路板(未示出)連接到驅(qū)動器電路29，驅(qū)動器電路29驅(qū)動第一水平線圈31al和第二水平線圈31a2以及第一垂直線圈32al和第二垂直線圈32a2。
將水平PWM負荷dx，即PWM脈沖的占空比，從CPU 21的PWM 0輸入到驅(qū)動器電路29。將第一垂直PWM負荷dyl，即PWM脈沖的占空比，從CPU 21的PWM 1輸入到驅(qū)動器電路29。將第二垂直PWM 負荷dyr，即PWM脈沖的占空比，從CPU21的PWM2輸入到驅(qū)動器電路29。
對應(yīng)于水平PWM負荷dx的值，驅(qū)動器電路29對第一水平線圈 31al和第二水平線圈31a2等值供電，以沿x方向移動活動平臺30a。
對應(yīng)于第一垂直PWM負荷dyl的值，驅(qū)動器電路29對第一垂直線圈32al供電，以及對應(yīng)于第二垂直PWM負荷dyr的值，對第二垂直線圈32a2供電，以便沿y方向移動活動平臺30a并轉(zhuǎn)動活動平臺30a。
在初始狀態(tài)下，確定第一水平線圈31al和第二水平線圈31a2之間的位置關(guān)系，使得在x方向上，光軸LX位于第一水平線圈31al和第二水平線圈31a2之間。換言之，在初始狀態(tài)下，將第一水平線圈31al 和第二水平線圈31a2設(shè)置為以光軸LX為中心對稱排列在x方向上。
在初始狀態(tài)，將第一垂直線圈32al和第二垂直線圈32a2設(shè)置在x 方向上。
設(shè)置第一水平線圈31al和第二水平線圈31a2，使得成像器39al 的中心區(qū)域與第一水平線圈31al的中心區(qū)域在x方向上的距離等于成像器39al的中心與第二水平線圈31a2的中心區(qū)在x方向上的距離。
設(shè)置第一垂直線圈32al和第二垂直線圈32a2，使得在初始狀態(tài)下，成像器39al的中心區(qū)域與第一垂直線圈32al的中心區(qū)域在y方向上的距離等于成像器39al的中心區(qū)域與第二垂直線圈32a2的中心區(qū)在y 方向上的距離。
第一水平磁體411bl與固定單元30b的活動平臺側(cè)相連，在z方向上，第一水平磁體411bl面對第一水平線圈31al和水平霍爾傳感器 hhlO。
第二水平磁體411b2與固定單元30b的活動平臺側(cè)相連，在z方向上，第二水平磁體411b2面對第二水平線圈31a2。
第一垂直磁體412bl與固定單元30b的活動平臺側(cè)相連，在z方向上第一垂直磁體412bl面對第一垂直線圈32al和第一垂直霍爾傳感器hvl。
第二垂直磁體412b2與固定單元30b的活動平臺側(cè)相連，在z方向上，第二垂直磁體412b2面對第二垂直線圈32a2和第二垂直霍爾傳感器hv2。
第一水平磁體411bl與第一水平磁軛431bl相連，使得N極和S 極被設(shè)置在x方向上。第一水平磁軛431bl與固定單元30b相連。
同樣地，第二水平磁體411b2與第二水平磁軛431b2相連，使得N 極和S極被設(shè)置在x方向上。第二水平磁軛431b2與固定單元30b相連。
第一垂直磁體412bl與第一垂直磁軛432bl相連，使得N極和S 極被設(shè)置在y方向上。第一垂直磁軛432bl與固定單元30b相連。
同樣地，第二垂直磁體412b2與第二垂直磁軛432b2相連，使得N 極和S極被設(shè)置在y方向上。第二垂直磁軛432b2與固定單元30b相連。
第一水平磁軛431bl和第二水平磁軛431b2由軟磁材料制成。第一水平磁軛431bl防止第一水平磁體411bl的磁場耗散到周圍，
并且提高第一水平磁體411bl與第一水平線圈31al之間以及第一水平
磁體411bl與水平霍爾傳感器hh10之間的磁通密度。
類似地，第二水平磁軛431b2防止第二水平磁體411b2的磁場耗
散到周圍，并且提高第二水平磁體411b2與第二水平線圈31a2之間的
磁通密度。
第一垂直磁軛432bl和第二垂直磁軛432b2由軟磁材料制成。
第一垂直磁軛432bl防止第一垂直磁體412bl的磁場耗散到周圍，并且提高第一垂直磁體412M與第一垂直線圈32al之間以及第一垂直磁體412bl與第一垂直霍爾傳感器hvl之間的磁通密度。
類似地，第二垂直磁軛432b2防止第二垂直磁體412b2的磁場耗散到周圍，并且提高第二垂直磁體412b2與第二垂直線圈32a2之間以及第二垂直磁體412b2與第二垂直霍爾傳感器hv2之間的磁通密度。
第一水平磁軛431bl和第二水平磁軛431b2以及第一垂直磁軛 432bl和第二垂直磁軛432b2可以由一體或分體構(gòu)成。
霍爾傳感器單元44a是具有三個分量霍爾傳感器的單軸霍爾傳感器，其中所述分量霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)換元件(磁場
變化檢測元件)?；魻杺鞲衅鲉卧?4a檢測水平被測位置信號px、第一垂直被測位置信號pyl、以及第二垂直被測位置信號pyr。
三個霍爾傳感器之一是用于檢測水平被測位置信號px的水平霍爾傳感器hh10，三個霍爾傳感器中的另一個是用于檢測第一垂直被測位置信號pyl的第一垂直霍爾傳感器hvl，第三個是用于檢測第二垂直被測位置信號pyr的第二垂直霍爾傳感器hv2。
水平霍爾傳感器hhl0與活動平臺30a相連，在z方向上，水平霍爾傳感器hh10面對固定單元30b的第一水平磁體411bl 。
在y方向上，可將水平霍爾傳感器hhlO設(shè)置在第一水平線圈31al 的螺旋繞組之外。但是，理想的是，將水平霍爾傳感器hhlO設(shè)置在第一水平線圈31al的螺旋繞組之內(nèi)，并且在x方向上沿第一水平線圈 31al的螺旋繞組的外圓周居中(見圖7)。
在z方向上，水平霍爾傳感器hh10在第一水平線圈31al上成層狀。因此，共用產(chǎn)生用于位置檢測操作的磁場的區(qū)域和產(chǎn)生用于驅(qū)動活動平臺30a的磁場的區(qū)域。因此，能夠縮短第一水平磁體411bl在y 方向的長度和第一水平磁軛431bl在y方向的長度。
第一垂直霍爾傳感器hvl連接到活動平臺30a，在z方向上，第一垂直霍爾傳感器hvl面對固定單元30b的第一垂直磁體412bl 。
第二垂直霍爾傳感器hv2連接到活動平臺30a，在z方向上，第二垂直霍爾傳感器hv2面對固定單元30b的第二垂直磁體412b2。
在初始狀態(tài)，將第一垂直霍爾傳感器hvl和第二垂直霍爾傳感器 hv2設(shè)置在x方向上。
在x方向上，可將第一垂直霍爾傳感器hvl設(shè)置在第一垂直線圈 32al的螺旋繞組之外。但是，理想的是，將第一垂直霍爾傳感器hvl 設(shè)置在第一垂直線圈32al的螺旋繞組之內(nèi)，并且在y方向上沿第一垂直線圈32al的螺旋繞組的外圓周居中。
在z方向上，第一垂直霍爾傳感器hvl在第一垂直線圈32al上成層狀。因此，共用產(chǎn)生用于位置檢測操作的磁場的區(qū)域和產(chǎn)生用于驅(qū) 動活動平臺30a的磁場的區(qū)域。因此，能夠縮短第一垂直磁體412bl 在x方向的長度和第一垂直磁軛432bl在x方向的長度。在X方向上，可將第二垂直霍爾傳感器hv2設(shè)置在第二垂直線圈
32a2的螺旋繞組之外。但是，理想的是，將第二垂直霍爾傳感器hv2 設(shè)置在第二垂直線圈32a2的螺旋繞組之內(nèi)，并且在y方向上沿第二垂直線圈32a2的螺旋繞組的外圓周居中。
在z方向上，第二垂直霍爾傳感器hv2在第二垂直線圈32a2上成層狀。因此，共用產(chǎn)生用于位置檢測操作的磁場的區(qū)域和產(chǎn)生用于驅(qū) 動活動平臺30a的磁場的區(qū)域。因此，能夠縮短第二垂直磁體412b2 在x方向的長度和第二垂直磁軛432b2在x方向的長度。
此外，基于第一垂直線圈32al施加第一垂直電磁力的第一驅(qū)動點可以靠近第一垂直霍爾傳感器hvl的位置檢測點，以及基于第二垂直線圈32a2施加第二垂直電磁力的第二驅(qū)動點可以靠近第二垂直霍爾傳感器hv2的位置檢測點。因此，可以執(zhí)行活動平臺30a的精確驅(qū)動控制。
在初始狀態(tài)，理想的是，在x方向上，從z方向觀察，水平霍爾傳感器hh10在霍爾傳感器單元44a上處于面對第一水平磁體411bl的 N極和S極之間的中間區(qū)域的位置，以便利用能夠根據(jù)單軸霍爾傳感器的線性輸出變化(線性度)執(zhí)行精確位置檢測操作的全部范圍執(zhí)行位置檢測操作。
類似地，在初始狀態(tài)，理想的是，在y方向上，從z方向觀察，第一垂直霍爾傳感器hvl在霍爾傳感器單元44a上處于面對第一垂直磁體412bl的N極和S極之間的中間區(qū)域的位置。
同樣地，在初始狀態(tài)，理想的是，在y方向上，從z方向觀察，第二垂直霍爾傳感器hv2在霍爾傳感器單元44a上處于面對第二垂直磁體412b2的N極和S極之間的中間區(qū)域的位置。
第一霍爾傳感器信號處理單元45具有磁場變化檢測元件的信號處理電路，由第一霍爾傳感器信號處理電路450、第二霍爾傳感器信號處理電路460、以及第三霍爾傳感器信號處理電路470組成。
'第一霍爾傳感器信號處理電路450根據(jù)水平霍爾傳感器hh 10的輸出信號，檢測水平霍爾傳感器hh10的輸出端之間的水平電勢差。
第一霍爾傳感器信號處理電路450根據(jù)水平電勢差將水平被測位置信號px輸出到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 4。水平被測位置信號px表示具有水平霍爾傳感器hhl0的活動平臺30a的部件在x方向的位置。第一霍爾傳感器信號處理電路450通過柔性電路板(未示出)連
接到水平霍爾傳感器hh10。
第二霍爾傳感器信號處理電路460根據(jù)第一垂直霍爾傳感器lwl
的輸出信號，檢測第一垂直霍爾傳感器hvl的輸出端之間的第一垂直
電勢差。
第二霍爾傳感器信號處理電路460根據(jù)第一垂直電勢差將第一垂直被測位置信號pyl輸出到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 5。第一垂直被測位置信號pyl表示具有第一垂直霍爾傳感器hvl的活動平臺30a的部件在y方向的位置(第一垂直霍爾傳感器hvl的位置檢測點)。
第二霍爾傳感器信號處理電路460通過柔性電路板(未示出)連接到第一垂直霍爾傳感器hvl 。
第三霍爾傳感器信號處理電路470根據(jù)第二垂直霍爾傳感器hv2 的輸出信號，檢測第二垂直霍爾傳感器hv2的輸出端之間的第二垂直電勢差。
第三霍爾傳感器信號處理電路470根據(jù)第二垂直電勢差將第二垂直被測位置信號pyr輸出到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 6。第二垂直被測位置信號pyr表示具有第二垂直霍爾傳感器hv2的活動平臺30a的部件在y方向的位置(第二垂直霍爾傳感器hv2的位置檢測點)。
第三霍爾傳感器信號處理電路470通過柔性電路板(未示出)連接到第二垂直霍爾傳感器hv2。
在本實施例中，三個霍爾傳感器(hh10、 hvl和hv2)用于指定活動平臺30a的位置，包括轉(zhuǎn)動(傾斜)角。
使用三個霍爾傳感器中的兩個(hvl和hv2)來確定活動平臺30a 上的兩點在y方向的位置。使用三個霍爾傳感器中的另一個(hh10) 來確定活動平臺30a上的一點在x方向的位置?？梢愿鶕?jù)所述一點在x 方向的位置和所述兩點在y方向的位置的相關(guān)信息來確定活動平臺30a 的位置，包括在xy面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(傾斜)角。
接下來，使用圖4的流程圖解釋本實施例中的照相裝置1的主操作。
當(dāng)PON開關(guān)lla被設(shè)置為ON狀態(tài)時，對檢測單元25供電，從而在步驟S11中，檢測單元25被設(shè)置為ON狀態(tài)，作為初始狀態(tài)。在初
始狀態(tài)，活動平臺30a位于x方向和y方向的運動范圍的中心，并且構(gòu)成成像器39al的成像表面輪廓矩形的四條邊中的每一條平行于x方向或y方向。此外，將包括鏡頭系數(shù)F的鏡頭信息從相機鏡頭67傳送到CPU 21。
在步驟S12中，以預(yù)定時間間隔(lms)開始定時中斷過程。在步驟S13中，釋放狀態(tài)參數(shù)RP的值被設(shè)置為0。稍后使用圖5的流程圖解釋本實施例中的定時中斷過程的細節(jié)。
在步驟S14中，確定測光開關(guān)12a是否被設(shè)置為ON狀態(tài)。當(dāng)確定測光開關(guān)12a未被設(shè)置為ON狀態(tài)時，操作返回到步驟S14并重復(fù) 步驟S14中的操作。否則，操作繼續(xù)到步驟S15。
在歩驟S15中，確定校正開關(guān)14a是否被設(shè)置為ON狀態(tài)。當(dāng)確定校正開關(guān)14a未被設(shè)置為ON狀態(tài)時，在步驟S16中將校正參數(shù)SR 的值設(shè)置為0。否則，在步驟S17中將校正參數(shù)SR的值設(shè)置為1。
當(dāng)測光開關(guān)12a被設(shè)置為ON狀態(tài)時，在步驟S18中驅(qū)動AE單元 23的AE傳感器，執(zhí)行測光操作，并且計算曝光操作的光圈值和持續(xù) 時間。
在步驟S19中，驅(qū)動AF單元24的AF傳感器和鏡頭控制電路，以分別執(zhí)行AF傳感操作和對焦操作。
在步驟S20中，確定快門釋放開關(guān)13a是否被設(shè)置為ON狀態(tài)。當(dāng)快門釋放開關(guān)13a未被設(shè)置為ON狀態(tài)時，操作返回到步驟S14并且重復(fù)步驟S14至S19中的過程。否則，操作繼續(xù)到歩驟S21。
在步驟S21中，將釋放狀態(tài)參數(shù)RP的值設(shè)置為1，于是釋放順序操作開始。
在歩驟S22中，將反光鏡狀態(tài)參數(shù)MP的值設(shè)置為1 。
在步驟S23中，通過反光鏡光圈快門單元18執(zhí)行與預(yù)置的或計算
出的光圈值對應(yīng)的反光鏡向上操作和光圈關(guān)閉操作。
在反光鏡向上操作完成后，在步驟S24中將反光鏡狀態(tài)參數(shù)MP
的值設(shè)置為0。在步驟S25中，開始快門的打開操作(快門的前遮光簾
的運動)。
在步驟S26中，執(zhí)行曝光操作，也就是成像器39al (CCD等)的電荷積累。在曝光時間過去后，在步驟S27中通過反光鏡光圈快門單元18執(zhí)行快門的關(guān)閉操作(快門的后遮光簾的移動)、反光鏡向下操作以及光圈的打開操作。
在步驟S28中，將釋放狀態(tài)參數(shù)RP的值設(shè)置為O，從而將測光開關(guān)12a和快門釋放開關(guān)13a設(shè)置為OFF狀態(tài)并且釋放順序操作完成。在步驟S29中，讀取在曝光時間中成像器39al中積累的電荷。在步驟 S30中，CPU21與DSP 19通信，從而基于從成像器39al讀取的電荷執(zhí)行圖像處理操作。將執(zhí)行了圖像處理操作的圖像存儲在照相裝置1 的存儲器中。在步驟S31中，將存儲器中存儲的圖像顯示在顯示器17 上，然后操作返回到步驟S14。換言之，照相裝置1返回到可執(zhí)行下一次成像操作的狀態(tài)。
接下來，使用圖5的流程圖解釋本實施例中的定時中斷過程，所述定時中斷過程開始于圖4中的步驟S12，并且獨立于其他操作，每隔預(yù)定時間間隔(lms)執(zhí)行一次。
當(dāng)定時中斷過程開始時，在歩驟S51中，從檢測單元25輸出的第一角速度vx被輸入到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 0中，并被轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字角速度信號Vxn。同樣從檢測單元25輸出的第二角速度vy被輸入到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 1中，并被轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字角速度信號Vy,,(角速度檢測操作)。
此外，同樣從檢測單元25輸出的第一加速度ah被輸入到CPU 21 的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 2中，并被轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字加速度信號Dahn。類似地，同樣從檢測單元25輸出的第二加速度av被輸入到CPU 21的A/D 轉(zhuǎn)換器A/D3中，并被轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字加速度信號DaVn (加速度檢測操作)。
在數(shù)字高通濾波中減小第一數(shù)字角速度信號Vxn和第二數(shù)字角速度信號Vyn的低頻(第一數(shù)字角速度VVxn和第二數(shù)字角速度VVyn，見圖6中的(l))。
在數(shù)字低通濾波中減小第一數(shù)字加速度信號Dahn和第二數(shù)字加速度信號Davn的高頻(第一數(shù)字加速度Aahn和第二數(shù)字加速度Aavn，見圖6中的(l))。
在步驟S52中，霍爾傳感器單元44a檢測活動平臺30a的位置?；魻杺鞲衅餍盘柼幚韱卧?5計算水平被測位置信號px以及第一垂直被測位置信號pyl和第二垂直被測位置信號pyr。然后水平被測位置信號px被輸入到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 4并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號pdxn，第一垂直被測位置信號pyl被輸入到CPU 21的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 5中并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號pdyln，第二垂直被測位置信號pyr被輸入到CPU 21 的A/D轉(zhuǎn)換器A/D 6中并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號pdyrn，從而二者確定活動平臺30a的當(dāng)前位置Pn (pdxn、 pdyln、 pdyr )(見圖6中的(2))。
在步驟S53中，確定校正參數(shù)SR的值是否為O。當(dāng)確定校正參數(shù) SR的值為0 (SR=0)，換言之，照相裝置1未處于校正模式時，在步驟S54中將活動平臺30a應(yīng)移動到的位置Sn (Sxn、 Syln、 Syrn)設(shè)置到初始狀態(tài)(Sxn=Syln=Syrn=0)(見圖6中的(4))。
當(dāng)確定校正參數(shù)SR的值不為O (SR=1)時，換言之，當(dāng)照相裝置 1處于校正模式時，在歩驟S55中根據(jù)第一數(shù)字加速度Aahn和第二數(shù) 字加速度Aa 計算第三數(shù)字位移角Ken (見圖6中的(8))。
在步驟S56中，根據(jù)第三數(shù)字位移角Ken和霍爾傳感器距離系數(shù) HSD計算位置Sn的轉(zhuǎn)動(傾斜)方向分量S0n (見圖6中的(3))。
稍后將使用圖8的流程圖解釋本實施例中的第三數(shù)字位移角Ken 的計算的細節(jié)。
在步驟S57中根據(jù)第一數(shù)字角速度VVxn和第二數(shù)字角速度VVyn，計算第一數(shù)字位移角Kxn和第二數(shù)字位移角Kyn (見圖6中的(7))。在歩驟S58中，根據(jù)第一數(shù)字位移角Kxn、第二數(shù)字位移角Kyn
和鏡頭系數(shù)F，計算位置Sn的水平方向分量SXn和位置Sn的垂直方向
分量Sy。(見圖6中的(3))。
然后，根據(jù)位置Sn的垂直方向分量Syn和位置Sn的轉(zhuǎn)動(傾斜)
方向分量Sen，計算第一驅(qū)動點的第一垂直方向分量SyL和第二驅(qū)動點的第二垂直方向分量Syrn (見圖6中的(4))。
在步驟S59中，根據(jù)在步驟S54或S58中確定的位置Sn(Sxn、Syln、 Syrn)以及當(dāng)前位置Pn (pdxn、 pdyln、 pdyrn)，計算將活動平臺30a移動到位置Sn的驅(qū)動力Dn的水平驅(qū)動力Dxn (水平PWM負荷dx)、第一垂直驅(qū)動力Dyln (第一垂直PWM負荷dyl)和第二垂直驅(qū)動力Dyrn (第二垂直PWM負荷dyr)(見圖6中的(5))。在步驟S60中，通過向驅(qū)動器電路29施加水平PWM負荷dx，驅(qū) 動第一水平線圈31al和第二水平線圈31a2;通過向驅(qū)動器電路29施加第一垂直PWM負荷dyl，驅(qū)動第一垂直線圈32al;以及通過向驅(qū)動器電路29施加第二垂直PWM負荷dyr，驅(qū)動第二垂直線圈32a2，從而將活動平臺30a移動到位置Sn (Sxn、 Syln、 Syrn)(見圖6中的(6))。
步驟S59和S60的過程是通過PID自動控制執(zhí)行的自動控制計算，用于執(zhí)行一般(正常)的比例、積分和微分計算。
接下來，使用圖8的流程圖解釋在圖5中的步驟S55中執(zhí)行的第
三數(shù)字位移角Kej勺計算。
當(dāng)?shù)谌龜?shù)字位移角K0n的計算開始時，在歩驟S71中，確定第二數(shù)字加速度Aavn的絕對值是否大于或等于第一數(shù)字加速度Aahn的絕對值。
當(dāng)確定第二數(shù)字加速度Aavn的絕對值大于或等于第一數(shù)字加速度 AahJ勺絕對值時，操作進行到歩驟S75，否則，操作繼續(xù)到步驟S72。
在步驟S72中，確定第一數(shù)字加速度Aah。是否小于0。當(dāng)確定第一數(shù)字加速度Aahn小于O時，操作進行到歩驟S74，否則，操作繼續(xù) 到歩驟S73。
在歩驟S73中，CPU 21確定照相裝置1被近似保持在第一垂直取向，并且通過對第二數(shù)字加速度AaVn進行反正弦變換并取負，來計算傾斜角(第三數(shù)字位移角Ke》(K9n;Sin—1 (Aavn))。
在步驟S74中，CPU 21確定照相裝置被近似保持在第二垂直取向，并且通過對第二數(shù)字加速度AaVn進行反正弦變換，來計算傾斜角(第三數(shù)字位移角K0n) (Ken=+Sin-' (Aavn))。
在步驟S75中，確定第二數(shù)字加速度Aa、是否小于0。當(dāng)確定第二數(shù)字加速度Aav。小于0時，操作進行到步驟S77，否則，操作繼續(xù) 到步驟S76。
在步驟S76中，CPU 21確定照相裝置1被近似保持在第一水平取向，并且通過對第一數(shù)字加速度Aahn進行反正弦變換，來計算傾斜角 (第三數(shù)字位移角Kej (Ken=+Sin-' (Aahn))。
在步驟S77中，CPU 21確定照相裝置被近似保持在第二水平取向，并且通過對第一數(shù)字加速度Aak進行反正弦變換并取負，來計算傾斜角(第三數(shù)字位移角K0n) (Ke,-Sin-1 (Aahn))。
此外，解釋了霍爾傳感器作為磁場變化檢測元件用于位置檢測。但是，其他檢測元件也可以用于位置檢測的目的，例如高頻載波型磁
場傳感器的MI (磁阻抗)傳感器、磁共振型磁場檢測元件、或MR (磁阻效應(yīng))元件。當(dāng)使用MI傳感器、磁共振型磁場檢測元件或MR元件之一時，與使用霍爾傳感器時類似，可以通過檢測磁場變化獲得活動平臺的位置的相關(guān)信息。
雖然在此參照附圖描述了本發(fā)明的實施例，但是顯而易見，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進行多種修改和變
權(quán)利要求
1、一種照相裝置，包括活動平臺，具有通過拍攝鏡頭捕捉光學(xué)圖像的成像器，并能夠在與所述拍攝鏡頭的光軸垂直的xy面內(nèi)移動和轉(zhuǎn)動；加速度傳感器，檢測第一重力分量和第二重力分量，所述第一重力分量是重力加速度在與所述光軸垂直的x方向上的分量，所述第二重力分量是重力加速度在與所述光軸和所述x方向垂直的y方向上的分量；以及控制器根據(jù)所述第一重力分量的絕對值與所述第二重力分量的絕對值之間的數(shù)量關(guān)系來計算所述照相裝置的傾斜角，并基于所述傾斜角執(zhí)行所述活動平臺的用于傾斜校正的第一運動控制，其中所述傾斜角是由所述照相裝置繞所述光軸的轉(zhuǎn)動形成的，相對于與重力方向垂直的水平面來測量。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的照相裝置，其中所述控制器通過對所述第一重力分量的絕對值和所述第二重力分量的絕對值中的較小值進行反正弦變換來計算所述傾斜角。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的照相裝置，其中所述控制器執(zhí)行所述活動平臺的所述第一運動控制和第二運動控制用于穩(wěn)定，所述穩(wěn)定包括第一穩(wěn)定和第二穩(wěn)定的至少之一，所述第一穩(wěn)定用于校正由繞所述y 方向的偏航引起的手抖動，所述第二穩(wěn)定用于校正由繞所述x方向的俯仰引起的手抖動。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的照相裝置，其中當(dāng)所述照相裝置被保持水平且所述照相裝置的上表面或者下表面朝上時，所述x方向垂直于重力方向且所述y方向平行于重力方向；以及當(dāng)所述照相裝置被保持垂直且所述照相裝置的任一側(cè)表面朝上時，所述x方向平行于重力方向且所述y方向垂直于重力方向。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種照相裝置，包括活動平臺、加速度傳感器、以及控制器?；顒悠脚_具有成像器，并能夠在xy面內(nèi)移動和轉(zhuǎn)動。加速度傳感器檢測第一重力分量和第二重力分量。第一重力分量是重力加速度在x方向上的分量。第二重力分量是重力加速度在y方向上的分量?？刂破鞲鶕?jù)第一重力分量的絕對值與第二重力分量的絕對值之間的數(shù)量關(guān)系來計算照相裝置的傾斜角，并基于該傾斜角執(zhí)行活動平臺用于傾斜校正的第一運動控制，其中所述傾斜角是由照相裝置繞光軸的轉(zhuǎn)動形成的，相對于與重力方向垂直的水平面來測量。
文檔編號G03B17/00GK101551573SQ20091012708
公開日2009年10月7日申請日期2009年3月27日優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者上中行夫申請人:Hoya株式會社

完整全部詳細技術(shù)資料下載