CN1139858A - 电子摄像机及防止由于摄像机抖动引起的图像晃动的方法 - Google Patents

Abstract

防止图像晃动的电子摄像机，包括获得物体图像的光学成像系统和一个从该系统获得图像的图像拾取装置，并将图像转换为电信号，并传送该信号到图像显示器。一个致动器与图像拾取装置连接，并使其相对光学系统的光轴移动。运动检测器能测出摄像机的误运动。控制装置控制致动器依照所测得的运动参数在一补偿摄像机误动的方向改变摄像装置的位置。该控制器选取一个位移量、一个位移速度及一个位移方向，并由此产生一个控制信号控制致动器，使图像摄取装置依照该位移量和速度在该方向的反方向运动。

Description

电子摄像机及防止由于摄像机抖 动引起的图像晃动的方法

本发明涉及电子摄像机及防止由于手持摄像机抖动引起的图像失真的方法。

常用的电子摄像机包括面图像传感器，即用电荷耦合器件(CCD)作摄像装置，这种常用的电子摄像机包括视频摄像和导频摄像。

为了防止摄像者手动引起图像失真，现有技术是移动摄像机的成像镜头，使其对手持摄像的移动不稳定进行补偿。该技术要求保留一个余量较大的面积以扩大象素面。而且还要求一个与摄像机运动量相应的适当的运动区域。

但是，为了实施这一技术方案，即移动成像镜头，则每一个镜头都需要有相应的运动校正装置。由此，镜头的不可互换性成为一个问题。

扩大象素面可以减小摄像机图像的晃动。但是，因为部分图像需要处理和存储以适应不稳定图像的运动(晃动)，所以，这种技术方案导致象素的不必要增加。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种电子摄像机及防止图像晃动的方法。该方法无需移动成像镜头或者不必增加多余的象素。

本发明的其它目的和优点，将部分地在以下说明，部分地由该说明变得显而易见，或通过实施本发明而了解。通过在附加权利要求中所具体指出的实施例及组合可实现本发明的目的及获得其优点。

正如此文对本发明所作的概括性描述，为了实现发明目的，并使其技术方案与发明目的相一致，电子摄像机包括一个可获得物体图像的光学成像系统，和一个摄像装置，用以从成像系统接收图像，并将图像转换成电信号并传输至图像显示器显示，及一个致动器，用来相对光学成像系统的光轴移动成像装置，还有一个检测器，用以产生表示电子摄像机相对光轴的位移误差的数据，还有一个控制器可以根据检测器测得的运动参数，控制致动器使成像装置复位。由此可以在各方向补偿摄像机运动的误差。

为了补偿摄像机的运动误差，从运动数据中控制器能得到一个位移量、位移速度及位移方向，并由其产生控制信号控制致动器。例如，以所获的位移及速度数据移动摄像装置，而摄像装置的方向却是以相反的运动方向调整的。

以下所附的图及部分说明详细介绍了最佳实施方案，足以阐明本发明的目的、优点及其工作原理。

图1是本发明最佳实施例的电子摄像机的示意图；

图2A是图1所示电子摄像机处于稳定状态时的示意图；

图2B是图1所示的电子摄像机晃动时的结构示意图。

本发明所述的最佳实施例如图1所示。一种电子摄像机，包括一个成像镜头2，用它得到物体1的图像。一个面图像传感器3设置在成像镜头的光路上。该面图像传感器3由CCD组成，并由它集取来自成像镜头2的光信息(即图像)。

面图像传感器3可由设计成一个硅板上的阵列金属极制成，通过成像镜头2的光信息转换成相应的电信号。

面图像传感器3并不局限于使用CCD，它也能够采用斗链电荷耦合器件(BBD)、金属氧化物半导体器件(MOS)或者电荷注入器件(CID)。

图像显示器4与面图像传感器3连接。显示器4根据面图像传感器3传来的电信号显示出物体1的图像。图像显示器4可通过改变液晶显示单元的(LCD)分子结构获得物体1的图像。所述图像显示器4不仅仅限于使用LCD，它还能用显像管来替代。

一个微型马达5与面图像传感器3机械连接。因此，面图像传感器3能在两个方向(X、Y方向)运动；即它能够相对光轴L作垂直向和水平运动(图2A和图2B所示)。所述微型马达5具有高速响应，该马达由X方向和Y方向两个马达5a、5b组成，并分别使面图像传感器3向X和Y方向移动。

因此，由微型马达5a、5b二者或其一改变所述面图像传感器3相对于光轴L的位置。利用微型马达5，能够任意设置面图像传感器3的移动范围。在只须微型马达5垂直于光轴L的方向移动面图像传感器3的情况，Y方向的微型马达5b可以省去。

另一个实施例是，采用一个压电元件替代微型马达5。

本发明的实施例电子摄像机还包括一个加速度传感器6，用于检测摄像机的运动，例如检测由摄像者手动引起的晃动。加速度传感器6采用具有阻尼功能的弹簧质量系统作传感器，使其能根据传感器体的振动，而得出X和Y方向的加速度的数值。(图1中未表示)。

控制装置7与微型马达5连接，这样可以根据加速度传感器6测得的加速度值，连续的改变面图像传感器3的位置。控制器7从加速度值中得出位移量、位移速度及位移方向，并以相应的位移及速度、在相反的方向驱动微型马达5带动面图像传感器3移动。由摄像机的晃动引起的面图像传感器3的运动误差，可由控制器7产生的面图像传感器的补偿运动，予以校正。

在图2A和图2B中介绍了一种防止由电子摄像机误动引起图像失真的方法。图2A表示摄像机保持稳定状态的情况。因此，物体1、成像镜头2和面图像传感器3三者相对光轴L处于一条直线上。

图2B表示电子摄像机以恒定的速度，相对于光轴L，向D方向误动一个距离H的情况。

如上所述，加速度传感器6能够测出由于晃动引起的电子摄像机的运动。控制器7利用加速度传感器6测出的数据，得出一个运动方向D、一个运动位移H和一个运动速度。根据这些参数，驱动微型马达5，并带动面图像传感器3运动，该传感器以所测得的摄像机的误动速度以与该运动方向相反的方向运动，位移为H。

依照加速度传感器6所测得的数据，控制器7能确定出沿X和Y方向的运动参数，并将控制信号分别传给X和Y方向的微型马达5a和5b。这样，马达才能带动面图像传感器3依照这些参数进行运动。控制器7发出的控制信号使微型马达5a和5b以恒定的速度运转一定的时间。

如图2B所示，定向移动面图像传感器3以补偿摄像机的晃动。因此，无论摄像机晃动引起成像镜头2怎样的运动，物体1和面图像传感器3的相对位置始终都会维持在如图2A所示的状态。从而使得面图像传感器3通过成像镜头2获得的光信号不会变劣，而且光学信号转换为电信号以后也不会变劣。这样，无论摄像机怎样误动，显示器4所显示的图像都不会摇晃、振颤。

虽然摄像机的晃动程度可能超过面图像传感器3所能补偿的运动范围，但是通过移动面图像传感器3的方向使之与摄像机的误动方向相反，大大地减小了图像的晃动。

本发明的最佳实施例具有如下效果：

(1)可通过在一个补偿摄像机运动的方向改变图像拾取装置的位置，从而有效地利用象素防止图像晃动。

(2)当光学成像系统的晃动得到补偿时，成像镜头的互换就变得容易了。

(3)本发明的优选实施例结构简单，响应快，也就是说，对摄像机的晃动微型马达能快速响应并进行补偿。

(4)本发明这种防止图像晃动的特性还可以有效地用于其它更小的装置中。

上面结合附图对发明的技术方案已经作了详细的描述。但是，本发明并不完全限于以上所述的内容。从以上揭示的内容以及通过实施本发明，对其进行各种改变是可能的。为了说明本发明的原理及其实际应用，选择最佳实施例进行描述。这样有利于技术熟练的人在各种实例中使用本发明以及对其进行各种适于该具体情况的改动。因此，本发明的范围是由所附各权利要求及其等同物所限定的。

Claims (7)

1、一种电子摄像机，包括：

一个获得物体图像的光学成像系统；

一个图像拾取装置，用于接收来自光学成像系统的图像，并将图像转换成电信号，并传送该信号给图像显示器；

一个致动器，用于相对于光学成像系统的光轴移动图像拾取装置；

检测器，用于产生代表电子摄像机晃动的数据；及

一个控制装置，用于根据该运动数据控制致动器改变图像拾取装置的位置，该致动器受控，在补偿摄像机的误动的各方向移动图像拾取装置。

2、根据权利要求1所述的电子摄像机，其中图像拾取装置包括一个面图像传感器，由CCD组成。

3、根据权利要求1所述的电子摄像机，其中检测装置包括一个加速度传感器。

4、根据权利要求1所述的电子摄像机，其中致动器包括一个微型马达或一个压电器元件之一。

5、根据权利要求1所述的电子摄像机，其中控制装置包括从检测装置测得的数据中获取出一个位移量、位移速度及位移方向的装置，并包括在此位移量、速度及方向的基础上生成一个控制信号的装置，从而控制致动器使图像拾取装置依照所获取的位移量和以所获取的速度在与所获取的方向的相反方向运动。

6、一种防止由摄像机引起的图像晃动的方法，包括如下步骤：

检测摄像机的误运动误；并且

在一补偿摄像机的误运动引起的图像晃动的方向移动图像拾取装置。

7、根据权利要求6所述的方法，还包括在检测步骤中测得摄像机的误运动的位移量、位移速度及位移方向，并由所确定的位移量、速度及方向这些参数生成一个控制信号，利用该控制信号依据所确定的移动量，以所确定的运动速度在所确定的运动方向的相反方向移动图像拾取装置。

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