Устройство компенсации дрожания, способ управления компенсацией дрожания и устройство захвата изображения, и способ управления ими

Устройство компенсации дрожания, способ управления компенсацией дрожания и устройство захвата изображения, и способ управления ими

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к методике компенсации дрожания изображения вследствие дрожания рук и т.п., чтобы предотвратить ухудшение изображения.

Описание предшествующего уровня техники

[0002] Чтобы предотвратить дрожание изображения из-за дрожания рук и т.п., выпущены камеры, которые содержат вибрационное устройство, использующее блок компенсации дрожания, возбуждающий блок и блок обнаружения вибрации и т.п., и существует меньше факторов, приводящих к неуспеху фотографа при фотографировании.

[0003] Теперь будет кратко описываться устройство компенсации дрожания. Обнаруживают дрожание камеры вследствие дрожания рук и т.п., и управление перемещением линзы для компенсации дрожания изображения (в дальнейшем называемой "компенсационной линзой") или элементом формирования изображения осуществляется в зависимости от значения обнаружения, так что фотографирование без какого-либо дрожания изображения может быть выполнено, даже когда возникает дрожание рук в операции фотографирования. В этом случае необходимо точно обнаружить вибрацию, чтобы компенсировать изменения на оптической оси вследствие дрожания. В принципе, при обнаружении вибрации блок обнаружения вибрации выполняет процесс вычисления по результатам обнаружения, таким как ускорение, угловое ускорение, угловая скорость, угловое смещение и т.п. Дрожание изображения подавляется путем управления блоком компенсации дрожания на основе результатов этого процесса вычисления, чтобы побуждать компенсационную линзу или элемент формирования изображения к движению.

[0004] Устройство компенсации дрожания, которое обнаруживает вращательное дрожание среди дрожания рук с помощью измерителя угловой скорости для возбуждения компенсационной линзы или элемента формирования изображения для уменьшения дрожания изображения, устанавливается на различные оптические устройства. Однако фотографированию на малом расстоянии (состояние фотографирования с сильным увеличением фотографирования) сопутствуют вибрации, которые нельзя обнаружить с помощью лишь измерителя угловой скорости. То есть имеется так называемое поступательное дрожание, приложенное в горизонтальном или вертикальном направлении в плоскости, перпендикулярной оптической оси камеры, и ухудшение изображения из-за этого также нельзя игнорировать. Например, в случае макрофотосъемки, при которой фотографический объект приближается почти на 20 см, необходимо непосредственно обнаруживать и компенсировать поступательное дрожание. Кроме того, даже при фотографировании фотографического объекта, расположенного на расстоянии около 1 м, необходимо обнаруживать и компенсировать поступательное дрожание при условии, в котором фокусное расстояние оптической системы формирования изображения очень большое (например, 400 мм).

[0005] Выложенный патент Японии № Hei7-225405 раскрывает методику для вычисления поступательного дрожания из интеграла второго порядка ускорения, обнаруженного акселерометром, чтобы возбуждать блок компенсации дрожания, вместе с выводом предоставленного по-другому измерителю угловой скорости. Вывод акселерометра, используемого для обнаружения поступательного дрожания, восприимчив к изменениям окружающей среды, например шумовым помехам, изменению температуры или т.п. Поэтому эти дестабилизирующие факторы дополнительно усиливаются интегрированием второго порядка, и сложно компенсировать поступательное дрожание с высокой точностью.

[0006] Выложенный патент Японии № 2010-25962 раскрывает вычисление поступательного дрожания при допущении, что оно рассматривается как угловое дрожание, когда центр вращения находится в местоположении, удаленном от камеры. В этом способе предоставляются измеритель угловой скорости и акселерометр; вычисляются компенсированное значение и угол с использованием радиуса вращения вращательного дрожания из их выводов для выполнения компенсации дрожания. С помощью вычисления центра вращения исключительно в полосах частот, невосприимчивых к помехам, можно устранить снижение точности из-за дестабилизирующих факторов акселерометра, которые упомянуты выше.

[0007] В предшествующем уровне техники существуют следующие ситуации в компенсации поступательного дрожания.

[0008] В способе, для которого акселерометр используется в качестве средства обнаружения для выполнения компенсации поступательного дрожания, он может привести к увеличению размера и стоимости камеры. Кроме того, хотя и желательно, чтобы позиция крепления акселерометра была позицией главной точки линзы, сложно установить акселерометр вблизи позиции главной точки линзы.

[0009] Кроме того, выложенный патент Японии № 2010-25962 раскрывает средство обнаружения дрожания из вывода средства формирования изображения вместо акселерометра в качестве средства обнаружения дрожания. В случае обнаружения дрожания из вывода средства формирования изображения существует способ вычисления коэффициента компенсации в соответствии с соотношением между дрожанием изображения и вращательным дрожанием непосредственно перед операцией фотографирования, и умножения вращательного дрожания на коэффициент компенсации в операции фотографирования. В этом случае компенсация поступательного дрожания может быть выполнена только в операции фотографирования. Кроме того, при управлении компенсацией дрожания с помощью отсечения электронного изображения коэффициент компенсации вычисляется при фотографировании движущегося изображения в соответствии с соотношением между дрожанием изображения и вращательным дрожанием, и величина поступательного дрожания вычисляется путем умножения вращательного дрожания на коэффициент компенсации. Хотя возможно изменять позицию отсечения изображения, захваченного в элементе формирования изображения, в зависимости от величины поступательного дрожания, существует ситуация, в которой угол зрения становится невыгодно узким в результате отсечения части изображения, и т.п.

[0010] Кроме того, выложенный патент Японии № 2010-25962 также раскрывает средство обнаружения ускорения поступательного дрожания из тока, текущего через катушку возбуждения, вместо акселерометра в качестве средства обнаружения дрожания. Однако в этом средстве управление компенсацией дрожания нельзя выполнить непосредственно перед операцией фотографирования. Если влияние поступательного дрожания значительное, например, при фотографировании макрообласти, то может быть сложно задать детальную композицию и сфокусироваться точно, и компенсацию поступательного дрожания нельзя выполнить при фотографировании движущегося изображения. Кроме того, поскольку характеристики механизма компенсации дрожания не учитываются при оценке ускорения по значениям тока катушки, имеется опасение, что точное оценивание ускорения может быть трудным, и точность оценки может быть невыгодно снижена вследствие использования оцененного ускорения для компенсации дрожания.

[0011] Поэтому цель настоящего изобретения - предоставить устройство компенсации дрожания и устройство захвата изображения, компактные и очень мобильные, и допускающие выполнение очень точной компенсации дрожания изображения по поступательному дрожанию даже в состоянии фотографирования с изменением положения устройств.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] Аспектом настоящего изобретения является устройство компенсации дрожания, сконфигурированное для компенсации дрожания с помощью возбуждения элемента компенсации дрожания, причем устройство содержит блок компенсации дрожания, сконфигурированный для компенсации дрожания с помощью перемещения непараллельно оптической оси, возбуждающий блок, сконфигурированный для возбуждения блока компенсации дрожания на основе сигнала указания возбуждения, блок обнаружения позиции, сконфигурированный для обнаружения позиции блока компенсации дрожания, чтобы вывести сигнал обнаружения позиции, и блок вычисления величины компенсации, сконфигурированный для обнаружения составляющей поступательного дрожания в дрожании устройства из перемещения блока компенсации дрожания, так что сигнал указания возбуждения и сигнал обнаружения позиции служат в качестве ввода, и вычисления величины компенсации блока компенсации дрожания из величины дрожания устройства, включающей в себя составляющую поступательного дрожания, чтобы вывести ее в качестве сигнала указания возбуждения.

[0013] В соответствии с настоящим изобретением можно выполнить очень точную компенсацию для поступательного дрожания без добавления датчика для обнаружения поступательного дрожания даже в состоянии фотографирования, которое сопутствует изменению положения компактного и очень мобильного устройства.

[0014] Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания примерных вариантов осуществления (со ссылкой на приложенные чертежи).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Фиг. 1А - схема, показывающая направления дрожания устройства захвата изображения.

[0016] Фиг. 1В - схема, схематически показывающая элемент формирования изображения, оборудованный устройством компенсации дрожания в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0017] Фиг. 2 - покомпонентный вид в перспективе, показывающий пример конфигурации для иллюстрации механизма компенсации дрожания вместе с фиг. 3.

[0018] Фиг. 3 - схема, показывающая механизм компенсации дрожания, если смотреть в направлении оптической оси.

[0019] Фиг. 4 - блок-схема, показывающая пример конфигурации блока управления обратной связью механизма компенсации дрожания.

[0020] Фиг. 5А - схема, показывающая вибрации возбуждаемого блока механизма компенсации дрожания с помощью моделирования.

[0021] Фиг. 5В - схема, показывающая модель вибрации с одной степенью свободы.

[0022] Фиг. 6 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства компенсации дрожания в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0023] Фиг. 7 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства оценки на фиг. 6.

[0024] Фиг. 8 - схема, иллюстрирующая центр вращения дрожания, приложенного к устройству захвата изображения.

[0025] Фиг. 9A и 9B - блок-схемы последовательностей операций, иллюстрирующих пример работы устройства компенсации дрожания в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0026] Фиг. 10 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства компенсации дрожания в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0027] Фиг. 11A и 11B - временные диаграммы, иллюстрирующие вычисление компенсации поступательного дрожания в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0028] Фиг. 12 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства оценки из устройства компенсации дрожания в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0029] Фиг. 13A и 13B - схемы, иллюстрирующие процесс блока определения состояния колебания в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0030] Фиг. 14 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства оценки из устройства компенсации дрожания в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0031] Фиг. 15 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства оценки из устройства компенсации дрожания в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0032] Фиг. 16 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства компенсации дрожания в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0033] Фиг. 17 - схема для иллюстрации управления компенсацией дрожания в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0034] Фиг. 18 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства оценки на фиг. 6.

[0035] Фиг. 19A и 19B - схемы, иллюстрирующие определение панорамирования и оценку скорости параллельного движения.

[0036] Фиг. 20A и 20B - блок-схемы последовательностей операций, иллюстрирующих пример работы устройства компенсации дрожания в соответствии с седьмым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0037] Фиг. 21 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства оценки из устройства компенсации дрожания в соответствии с восьмым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0038] Фиг. 22 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства оценки из устройства компенсации дрожания в соответствии с девятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0039] Фиг. 23 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства оценки для иллюстрации устройства компенсации дрожания в соответствии с десятым вариантом осуществления настоящего изобретения в сочетании с фиг. 24.

[0040] Фиг. 24 - схема, иллюстрирующая оцененную скорость параллельного движения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0041] Устройство захвата изображения в соответствии с каждым вариантом осуществления настоящего изобретения описывается ниже в соответствии с приложенными чертежами. Настоящее изобретение может применяться не только к цифровой однолинзовой зеркальной камере и цифровой компакт-камере, но также и к устройству для фотографирования, например цифровой видеокамере, обзорной телевизионной камере, веб-камере или сотовому телефону.

[0042] Фиг. 1А - схема, представляющая направления дрожания устройства 101 захвата изображения. Устройство компенсации дрожания выполняет компенсацию дрожания по дрожанию, вызванному в связи с вращением устройства, центрированным на оси, перпендикулярной оптической оси 102 оптической системы формирования изображения (в дальнейшем называемом "вращательным дрожанием", см. стрелки 103p, 103y). Устройство компенсации дрожания также выполняет компенсацию дрожания при дрожании, вызванном в связи с вращением устройства, центрированным при дрожании, вызванном в связи с поступательным движением устройства в направлении, перпендикулярном оптической оси 102 (в дальнейшем называемом "поступательным дрожанием", см. стрелки 104p, 104y). Кроме того, для трехмерной координаты по осям X, Y, Z, показанным на фиг. 1A, направление оси Z совпадает с оптической осью, а двумя перпендикулярными ей осями являются оси X и Y. Направление вокруг оси X является направлением вращения вокруг горизонтальной оси (см. стрелку 103p), а направление вокруг оси Y является направлением вращения вокруг вертикальной оси (см. стрелку 103y). Направление поступательного дрожания, указанное стрелкой 104y, параллельно оси X, а направление поступательного дрожания, указанное стрелкой 104p, параллельно оси Y.

[0043] [Первый вариант осуществления]

[0044] Ниже описывается первый вариант осуществления настоящего изобретения.

[0045] Фиг. 1B - вид сверху, схематически показывающий устройство 101 захвата изображения, снабженное устройством компенсации дрожания в соответствии с первым вариантом осуществления. Конфигурация блока формирования изображения устройства 101 захвата изображения и функционального блока процесса компенсации дрожания изображения, выполняемого в CPU 106 (Центральный процессор), показаны на фиг. 1B.

[0046] Компенсационная линза блока 111 компенсации дрожания и элемент 107 формирования изображения располагаются на оптической оси 102 оптической системы формирования изображения. Элемент 107 формирования изображения преобразует изображение фотографического объекта, сформированное оптической системой формирования изображения, в изображение. Измеритель 108 угловой скорости является средством обнаружения угловой скорости для обнаружения вращательного дрожания, и сигнал обнаружения угловой скорости выводится в блок вычисления величины компенсации. Блок 106A вычисления величины компенсации вращательного дрожания является первым средством вычисления величины компенсации для вычисления величины компенсации дрожания изображения относительно вращательного дрожания. Кроме того, блок 106B вычисления величины компенсации поступательного дрожания является вторым средством вычисления величины компенсации для вычисления величины компенсации дрожания изображения относительно поступательного дрожания. Вывод этих блоков вычисления величины компенсации передается возбуждающему блоку 110 после сложения. Возбуждающий блок 110 возбуждает компенсационную линзу блока 111 компенсации дрожания и выполняет компенсацию дрожания, принимая во внимание угловое и поступательное дрожание.

[0047] В традиционном устройстве физический датчик, например датчик ускорения, предоставляется для обнаружения поступательного дрожания, указанного стрелками 104p, 104y на фиг. 1А, и сигнал обнаружения отправляется в блок 106B вычисления величины компенсации поступательного дрожания. В отличие от этого в данном варианте осуществления обнаружение поступательного дрожания выполняется с использованием сигнала, выведенного из возбуждающего блока 110 в блок 106B вычисления величины компенсации поступательного дрожания, вместо физического датчика, например датчика ускорения для обнаружения поступательного дрожания. Кроме того, подробности будут описываться ниже.

[0048] В примере, показанном на фиг. 1B, компенсационная линза блока 111 компенсации дрожания перемещается в плоскости, перпендикулярной оптической оси, на основе вычисленной величины компенсации, но также может использоваться способ выполнения компенсации дрожания путем перемещения элемента формирования изображения в плоскости, перпендикулярной оптической оси. Кроме того, существует способ уменьшения влияния дрожания с помощью электронной компенсации дрожания путем изменения позиции отсечения изображения в каждом фотографическом кадре, выведенном элементом формирования изображения, и компенсация дрожания изображения также может выполняться в сочетании с множеством способов компенсации дрожания.

[0049] Далее описывается пример конфигурации блока 111 компенсации дрожания со ссылкой на покомпонентный вид в перспективе на фиг. 2.

[0050] Основание 401 блока 111 компенсации дрожания удерживает вместе механизм затвора и механизм нейтрального светофильтра. Основание 401 снабжается пальцевым штифтом 402 как неотъемлемой частью, а также содержит подвижный пальцевый штифт (не проиллюстрирован). Три криволинейных канавки создаются на цилиндрическом кулачке (не проиллюстрирован) снаружи в радиальном направлении основания 401. Пальцевый штифт 402 вставляется в криволинейную канавку и перемещается вперед и назад по криволинейной канавке в направлении оптической оси, но подробности этого опускаются.

[0051] Группа 406 компенсационных линз целиком удерживается держателем 416 линзы со сдвигом с помощью гвоздя с уплотнением (не проиллюстрирован). Кожух 403 линзы имеет отверстие, которое ограничивает мощность оптического излучения, проходящего через группу 406 компенсационных линз, и отверстие 405 создается на каждой из трех рук 404, предоставленных по сторонам. Выступы 415, предусмотренные в трех местах, создаются на сторонах держателя 416 линзы со сдвигом, и путем посадки этих выступов соответственно в отверстия 405 кожух 403 линзы целиком удерживается с помощью держателя 416 линзы со сдвигом. Магниты 412, 413, которые составляют электромагнитный механизм, удерживаются держателем 416 линзы со сдвигом.

[0052] Держатель 416 линзы со сдвигом с помощью сварки давлением крепится к основанию 401 посредством трех шариков 407. То есть каждый шарик 407 является подвижным поддерживающим элементом по отношению к держателю 416 линзы со сдвигом. Держатель 416 линзы со сдвигом свободно подвижно поддерживается относительно основания 401 в направлении, перпендикулярном оптической оси, с помощью качения каждого шарика 407. В соответствии с этой конфигурацией, поскольку достигается результат возможности получения меньшей амплитуды, большую частоту вибрации можно получить по сравнению с процедурой с использованием направляющей планки, и выгодная компенсация дрожания изображения будет осуществима в цифровой камере, которая содержит все большее и большее количество пикселей.

[0053] Упорная пружина 414 является средством смещения для смещения держателя 416 линзы со сдвигом в направлении ближе к основанию 401. Упорная пружина 414 является пружиной растяжения, которая одной стороной сцепляется с гвоздем с бородкой держателя 416 линзы со сдвигом, а другой стороной сцепляется с гвоздем с бородкой (не проиллюстрирован), созданным на основании 401. Кроме того, радиальные пружины 417, 418 являются средством смещения, предоставленным для предотвращения вращения держателя 416 линзы со сдвигом, и сцепляются с гвоздями с бородкой (не проиллюстрированы), созданными соответственно на держателе 416 линзы со сдвигом и основании 401.

[0054] Катушки 408, 409 удерживаются смолистыми каркасами 410, 411 соответственно. Металлический штекер полностью выполнен на верхушке каркаса, и к нему подключается конец каждой катушки. Путем припаивания проводящего рисунка гибкой печатной платы 424 (в дальнейшем сокращенно "FPC") к этому металлическому штекеру питание подается из схемной части к каждой катушке. Чтобы предоставить питание катушкам 408, 409, катушки 408, 409 электрически соединяются с FPC 424 на площадке 425 посредством металлического штекера. Элементы 422, 423 на эффекте Холла используются в качестве средства обнаружения позиции и располагаются вблизи магнитов 412, 413 соответственно, чтобы обнаруживать изменение магнитного поля в связи с перемещениями магнитов. Величина перемещения держателя 416 линзы со сдвигом вычисляется на основе сигнала магнитного обнаружения. Элементы 422, 423 на эффекте Холла также реализуются в FPC 424, и к ним подводится питание.

[0055] FPC 426 является элементом разводки для предоставления питания возбуждающему блоку затвора и нейтрального светофильтра и крепится к держателю 420 FPC вместе с FPC 424. Держатель FPC 420 снабжается цилиндрическим выступом 421 и крепится после того, как в нем запрессованы отверстия FPC 424 и 426, чтобы выполнить их позиционирование.

[0056] Фиг. 3 - вид спереди блока 111 компенсации со стороны фотографического объекта.

[0057] Выемки 428 являются приемными частями, расположенными в позициях трех шариков 407, расположенных вблизи компенсационной линзы соответственно, то есть на вершинах треугольника. Каждый из шариков 407 принимается в трех выемках 428, созданных на основании 401, и каждый шарик крепится с помощью сварки давлением к держателю 416 линзы со сдвигом посредством точечного контакта. Эта конфигурация дает возможность управления с малым трением, с помощью чего компенсационную линзу побуждают к следованию в целевую позицию с высокой точностью, и может повысить точность оценки поступательного дрожания.

[0058] Далее описывается способ управления компенсационной линзой.

[0059] Фиг. 4 - блок-схема, иллюстрирующая процесс вычисления возбуждающего блока 110.

[0060] Целевая позиция группы 406 компенсационных линз вводится в блок 601 вычитания. Блок 601 вычитания вычитает текущую позицию, указанную сигналом обнаружения позиции, из этой целевой позиции, чтобы вычислить отклонение. Сигнал обнаружения позиции является цифровым сигналом, созданным с помощью аналого-цифрового преобразования выходного значения элемента обнаружения позиции, такого как элемент на эффекте Холла. В этот момент шум наблюдения (см. обозначение дзета) включается в выходное значение элемента на эффекте Холла и т.п., и это подается в блок 605 сложения. Шум наблюдения является составляющей шума, на которую влияет шум, имеющийся у самого датчика, и электрический индукционный шум снаружи и т.п., и составляющая шума наблюдения будет применяться к фактической позиции компенсационной линзы в качестве вывода элемента на эффекте Холла.

[0061] Отклонение, вычисленное блоком 601 вычитания, выводится в контроллер 602 управления с обратной связью (см. C(s) на фиг. 4), и контроллер выполняет управление, чтобы привести это отклонение к нулю, а именно, чтобы обнаруженная датчиком позиция следовала к целевой позиции. Однако после того, как составляющая шума системы (см. обозначение d) применена к выводу контроллера 602 управления с обратной связью в блоке 603 сложения, она выводится в механизм компенсации дрожания, который является установкой 604 (см. P(s) на фиг. 4), и к нему будет применяться возбуждающее усилие. Шум системы преимущественно является возмущающей силой вследствие влияния ускорения свободного падения, вызванного изменением положения устройства захвата изображения, и влияния виброускорения, вызванного дрожанием рук и т.п. Компенсационная линза, которая составляет механизм компенсации дрожания, возбуждается в соответствии с целевой позицией и характеристиками контроллера 602 управления с обратной связью, установки 604, дополнительно подвергаясь влиянию шума системы и шума наблюдения.

[0062] Далее описывается способ обнаружения поступательного дрожания, использующий механизм компенсации дрожания и его возбуждающее средство.

[0063] Сначала для механизма компенсации дрожания выполняется моделирование установки для двух перпендикулярных друг другу осей, как показано на фиг. 5А. Каждая из ортогональных осей A и B представляет ось возбуждения подвижной линзы (компенсационной линзы). Возбуждаемый блок 701 механизма компенсации дрожания обладает инертной массой m и возбуждается по каждой оси с помощью возбуждающего блока. В связи с первым возбуждающим блоком пружинная постоянная представляется в виде k_a, коэффициент затухания в виде c_a, а усилие в виде f_a; в связи со вторым возбуждающим блоком пружинная постоянная представляется в виде k_b, коэффициент затухания в виде c_b, а усилие в виде f_b.

[0064] Фиг. 5B иллюстрирует модель вибрации одной оси из вышеописанных двух осей. То есть это схематическое представление, в котором вибрация моделируется с одной степенью свободы для возбуждаемого блока механизма компенсации дрожания, включающего в себя компенсационную линзу. В отличие от возбуждаемого блока 701 механизма компенсации дрожания крепежный блок 801 относится к части, которая поддерживает возбуждаемый блок (корпус камеры). В этой модели абсолютное смещение возбуждаемого блока 701, включающего в себя компенсационную линзу, обозначается z_b, а абсолютное смещение крепежного блока 801 обозначается z_w. Кроме того, в связи с возбуждающим блоком пружинная постоянная обозначается k, коэффициент затухания обозначается c, и усилие, вызванное подачей питания на катушку механизма компенсации дрожания, обозначается f. Уравнение движения модели системы для возбуждаемого блока 701 показано следующей формулой (1) (масса m) в нотации Ньютона:

[0065] Относительное смещение между возбуждаемым блоком 701 и крепежным блоком 801 механизма компенсации дрожания является обнаруживаемым с помощью элемента обнаружения позиции (см. элементы 422, 423 на эффекте Холла на фиг. 2). Вслед за этим, чтобы учесть относительное смещение между возбуждаемым блоком 701 и крепежным блоком 801 в качестве наблюдаемого вывода, относительное смещение между ними задается в виде z₀ в следующей формуле (2):

[0066] Переменная состояния задается следующим образом:

[0067] Здесь y=z₀, u=f, и абсолютная скорость крепежа 801 равна w.

[0068] Следующая формула (3) получается в качестве уравнения состояния с использованием формулы (1) и вышеописанного дефинициального тождества (где t - переменная, которая представляет время):

[0069] Nu в вышеприведенной формуле представляет шум наблюдения. Это белый гауссовский шум, и среднее значение и ковариация w и nu известны. w и nu должны быть представлены следующей формулой (4):

[0070] A-D и G в формуле (3) представляются в виде следующей формулы (5):

[0071] Поэтому с учетом того, что относительное смещение между возбуждаемым блоком 701 и крепежным блоком 801 механизма компенсации дрожания поддается измерению, наблюдатель конфигурируется, как показано в следующей формуле (6) в соответствии с формулой (3):

[0072] Здесь L - коэффициент усиления наблюдателя, который является коэффициентом усиления фильтра Калмана, который получен ранее путем решения уравнения Риккати, показанного в следующей формуле (7):

[0073] Здесь L определяется этим положительно определенным симметричным решением P в виде следующего уравнения (8):

[0074] Используя это средство наблюдения, поддается оценке абсолютная скорость возбуждаемого блока 701 механизма компенсации дрожания (дифференциал первого порядка от z_b), которая является переменной состояния, и относительное смещение z₀ между возбуждаемым блоком 701 и крепежным блоком 801. Путем выполнения дифференцирования первого порядка над оцененным относительным смещением z₀ и вычитания его из абсолютной скорости возбуждаемого блока 701 поддается обнаружению абсолютная скорость крепежного блока 801, то есть корпуса камеры (дифференциал первого порядка от z_w). Кроме того, если дифференциал первого порядка оцененного относительного смещения z₀ является очень малым значением по отношению к абсолютной скорости возбуждаемого блока 701, то это может напрямую использоваться в качестве абсолютной скорости корпуса камеры для компенсации поступательного дрожания. В этом случае вышеописанное вычитание не нужно, поскольку dz_b может считаться равным dz_w, потому что dz₀ является малым.

[0075] Фиг. 6 - блок-схема, показывающая пример конфигурации устройства компенсации дрожания. В нижеследующем описании конфигурация показана только для дрожания, вызванного в вертикальном направлении (направлении вокруг горизонтальной оси: см. стрелки 103p, 104p на фиг. 1А) у устройства захвата изображения. Хотя аналогичная конфигурация также предоставляется для дрожания, вызванного в горизонтальном направлении (направлении вращения вокруг вертикальной оси: см. стрелки 103y, 104y на фиг. 1А) устройства захвата изображения, и описывается только одна из них, за исключением разницы в направлении, по существу они одинаковы.

[0076] Сначала описывается компенсация вращательного дрожания.

[0077] Сигнал обнаружения угловой скорости от измерителя угловой скорости вводится в CPU 106 и обрабатывается в интегральном фильтре 901 HPF. Сигнал обнаружения угловой скорости преобразуется в угловой сигнал путем отбрасывания составляющей DC (постоянный ток) с помощью HPF (фильтр верхних частот), который составляет интегральный фильтр 901 HPF, а затем его интегрирования. Полоса частот дрожания рук составляет от 1 до 10 Гц. Поэтому характеристики HPF являются характеристиками, которые отбрасывают составляющую с частотой, достаточно удаленной от полосы частот дрожания рук, например, 0,1 Гц или меньше.

[0078] Вывод интегрального фильтра 901 HPF вводится в блок 903 регулировки чувствительности. Блок 903 регулировки чувствительности усиливает вывод интегрального фильтра 901 HPF, чтобы вычислить компенсированное целевое значение вращательного дрожания на основе информации 902 позиции приближения и фокуса и полученного из нее увеличения фотографирования. Это предназначено для компенсации чувствительности компенсации дрожания, меняющейся в плоскости формирования изображения относительно хода компенсации дрожания блока 111 компенсации дрожания, если оптическая информация изменяется из-за регулировки фокуса и операции приближения и т.п. у фотообъектива. Полученное компенсированное целевое значение вращательного дрожания выводится в возбуждающий блок 110 через блок 912 сложения, возбуждается блок 111 компенсации дрожания, и дрожание изображения компенсируется путем управления перемещением компенсационной линзы. Устройство 905 оценки вычисляет скорость параллельного движения (скорость поступательного движения) с помощью вывода от измерителя 108 угловой скорости, вводимого вместе с сигналом указания возбуждения от возбуждающего блока 110, и вывода элемента на эффекте Холла.

[0079] Далее описывается компенсация поступательного дрожания.

[0080] Как описано выше в этом варианте осуществления, скорость параллельного движения (дифференциал первого порядка от z_w) обнаруживается наблюдателем с использованием фильтра Калмана. Как описано в формулах с (1) по (8), абсолютная скорость возбуждаемого блока 701 и относительное смещение между возбуждаемым блоком 701 и крепежным блоком 801 оцениваются с учетом относительного смещения между возбуждаемым блоком 701 и крепежным блоком 801 блока 111 компенсации дрожания в качестве переменной состояния и возбуждающего усилия в качестве входной переменной.

[0081] Фиг. 7 - блок-схема управления, показывающая пример конфигурации устройства 905 оценки на фиг. 6.

[0082] Информация об относительном смещении, выведенная элементами на эффекте Холла (см. 422, 423 фиг. 2), и информация об усилии, указанная сигналом указания возбуждения от возбуждающего блока 110 блоку 111 компенсации дрожания, вводятся в фильтр 1001 Калмана. Сигнал указания возбуждения включает в себя информацию, относящуюся к величине возбуждения блока 111 компенсации дрожания, и возбуждающее усилие вычисляется по следующему способу. Чтобы преобразовать управляющий ток, указанный контроллером 602 с обратной связью на фиг. 4, в усилие, блок 1002 преобразования усилия вычисляет возбуждающее усилие путем умножения значения тока на заранее определенный коэффициент. Вывод блока 1002 преобразования усилия вводится в блок 1003 переменного усиления для компенсации температуры. Сигнал обнаружения температуры (сигнал температуры оправы линзы) от датчика температуры (не проиллюстрирован), предусмотренного рядом с блоком 111 компенсации дрожания, вводится в блок 1003 переменного усиления. Коэффициент изменения температуры, зависящий от температуры оправы линзы, заранее сохранен в запоминающем устройстве, и усиление (K) переменно управляется в зависимости от изменения температуры. Поэтому скорость параллельного движения может быть оценена с учетом изменения температуры в выходных характеристиках катушки блока 111 компенсации дрожания из-за изменения температуры оправы линзы. Информация о возбуждающем усилии, выведенная блоком 1003 переменного усиления, и информация об относительном смещении, выведенная элементом на эффекте Холла, вводятся в фильтр 1001 Калмана. Как описано выше, фильтр 1001 Калмана оценивает абсолютную скорость возбуждаемого блока 701 из блока 111 компенсации дрожания и относительное смещение между возбуждаемым блоком 701 и крепежным блоком 801. Дифференцирование первого порядка выполняется над оцененным относительным смещением в дифференцирующем устройстве 1004, чтобы получить относительную скорость, и складывается с оцененной абсолютной скоростью возбуждаемого блока 701 в блоке 1005 сложения. Посредством этого вычисляется оцененная скорость поступательного дрожания (в дальнейшем называемая "оцененной скоростью параллельного движения" или "оцененной скоростью поступательного движения"). Кроме того, хотя вычисление, выполненное в блоке 1005 сложения, фактически является вычитанием, добавление (вычитание) для отрицательного значения также должно расцениваться как аналогичное вычисление для удобства при описании, когда это не нужно выражать явно.

[0083] Возвращаясь к фиг. 6, описывается способ компенсации поступательного дрожания.

[0084] Вывод измерителя 108 угловой скорости вводится в CPU 106 и обрабатывается в интегральном фильтре 909 HPF. После того как HPF, который составляет интегральный фильтр 909 HPF, отбросил составляющую DC сигнала обнаружения угловой скорости, этот сигнал интегрируется и преобразуется в угловой сигнал. Вывод интегрального фильтра 909 HPF вводится в блок 910 регулировки усиления. Блок 910 регулировки усиления содержит фильтр регули