TWI312103B - Image pickup systems and methods - Google Patents

Description

1312103 修正日期:98.2.5 修正頁

第 95126030 號 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於—種攝像线，制有關—種可以 逮度偵測所偵_㈣料騎積分 償之攝像Μ與枝。 ^辰動補 【先前技術】 隨著近年來，由於數位相機的體積 =照片可以方便地在相關裝置，如電腦系統中= ^理的特性，數位相機已經成為現代人生活中的必備品 f 相機中都存在著手振的問題，_是體_ Γ，= Τ。由於使用者手持數位相機的穩定性不 Β士㈣叙’吊常會在按下快門的瞬間，因為使用者手握持 =動或手指按快門的施力而造成了相手= 的影像。因此，-般數位相物常:供;: 感測器感測出旦彡德成、:一 中係利用位置 (c " 衫像感測早70的移動，並藉由一個陀螺儀 =感測器來偵測角速度，數位相機的處理器可= 谓測出的資料估曾屮雜 、，、 依據 組加以補償，彳’亚㈣動裝置移動補正鏡片 而，以驅動造成影像模糊的問題。然 "鏡片組來補正震動的缺點在於：若補正鏡 5 1312103 間的相互碰撞 Μ㈣大的動作’則容易造成鏡片 【發明内容】 偵、、則系提供一種攝像系統’包括第-感測器，用以 "、攝像裝置之傾角變化，並產生第 測器，用以信㈣心#“ 1貝J貪枓，弟一感 拍吝Ρ貞錢像4置巾影像感測單S之位置移動， W ί弟ΐ感測㈣，·驅動裝置，_該影像感測單元； 將組’接收該第一感測資料與該第二感測資料， 二：；測Γ進行積分’並根據積分後之該第-感測 ;= 感測信號計算出控制資訊，以使該驅動裝置 根據該控制資訊調整該影像感測單元之位置。 t發明亦提供另-種攝㈣統，包括陀螺儀感測器， :以_攝像裝置之傾角變化，並產生該攝像裝置之角速 ，訊號，霍㈣測器’用以仙賴像裝置巾影像感測單 =之位i移動’亚產生該影像感測單元之位置訊號丨處理 松組’包括第-積分II ’心將該肖速度訊號進行積分； 組合單元’帛㈣齡置__分狀該肖速度訊號進 订處理，_•積分·微分控编，用以接收馳合單元處 理後之⑽’並㈣處理後之:#财生控制資訊；以及驅 動裝置控制器，用以依據該控制資訊產生對應之控制訊 號；以及㈣裝置，祕至該影像感測單元，用以接收該 控制訊號並依據該控制訊號調整該影像感測單元之位置。 本發明亦提供-種攝像方法，包括透過第一感測器偵 測攝像裝置之傾角變化’從而得到第一感測資料；透過第

0757-A21662TWF(N2)；E0106072；DENNIS 1312103 二感測器偵測該攝像裝置中影像感測單元之位置移動，從 而產生第二感測資料；將該第一感測資料進行積分；依據 積分後之該第一感測資料與該第二感測資料計算出控制資 訊；以及致使驅動裝置根據該控制資訊調整該影像感測單 元之位置。 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂’下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作 詳細說明如下： 【實施方式】 第1圖係為本發明之攝像系統之一實施例。本發明之 攝像系統係可為具有防手震功能之攝像裝置，例如數位相 機。如圖所示’攝像系統1〇0包括陀螺儀偵測器（Gyr〇 Sensor)10、霍爾偵測器（Hall Effect Sensor)20、處理模組 30、驅動裝置40、影像感測單元5〇、高通濾波器60以及 放大器70A與70B。 陀螺儀偵測器10係可設置於攝像裝置内，用以攝像裝 置之傾角（inclination)變化，並產生相應的感測資料，舉例 而5，陀螺儀偵測盗1〇係產生攝像裝置之角速度訊號，例 如在不同時間⑴下的角速度變化（如第3B圖所示），或 在不同時間⑴下的角加速度變化，如第3C圖所示。 雈爾偵測裔20係可為設置於影像感測單元附近，用以 债測影像感測單元5G之位置移動，並產生相應的感測資 料，舉例而言，霍爾偵測器20係產生影像感測單元5〇之 0757-A21662TWF(N2)；E0106072；DENNIS 7 1312103 位置訊號’例如在不同時間⑺下的位置（p)變化(如第4A圖 所不）’或在不同時間(〇下的速度⑺變化(如第4B圖所示)。

處理模組30係包括類比/數位轉換器侃與⑽、積 分器、相位補償單it 43、組合單元44、比例_積分·微分控 制器㈣P〇rtional Integral 以如⑽ _Γ〇ιΐεΓ)45Α 與 4)B、選擇早疋46、,驅動裝置控制器47、脈波寬度調變器 (PWM)48與通用型輪出入端（Generai Purpose InPUt/〇卿也；GPI〇)49。處理模組3〇係輕接陀螺儀偵測器 1士0、霍爾偵測器20、驅動裝置40，用以對角速度訊號進行 積分’亚減積錢之肖度减與位置减計算出控制資 訊’以使該驅動裝置4G根據控制資訊調整影像感測單元 50之位置。 在本實施例中，陀螺儀偵測器HM貞測攝像裝置之傾角 變化，亚將訊號傳送至高通濾波器6G，以消除訊號飄移或 是其它不必要的訊號部分。之後，訊號經過—放大器7〇a 放大之後送至處理模組3〇中之一類比數位轉換器 (A/D)41A:用以將陀螺儀偵測器i 〇所偵測到的信號轉換成 數位的感測信號S1，提供給積分器42與相位補償單元 要注意是，類比數位轉換器（A/D)41A，所轉換出的感測信 號S1亦會提供至相位補償單元43，進行相位補償，並將 相關相位補償資料S3提供至組合單元44。 另一方面，放大器70B係用以將霍爾偵測器2〇所偵測 到的js號放大’其中放大盗70B亦可整合於霍爾偵測哭 2〇 中’但不限定於此。放大器70B之所輸之信號係送至處理 0757-A21662TWF(N2)；E0106072.OENNJS 8 1312103 ' 模組30中之另一類比數位轉換器（A/D)41B，用以將霍爾偵 - 測器20所偵測到的信號轉換成數位之感測資料S2，並將 感測資料S2傳送至組合單元44與比例-積分-微分控制器 45B。比例-積分-微分控制器45B係依據所接收到的資料進 - 行分析，產生對應的資訊12。 : 另外，感測資料S1經過積分後，積分器42將積分後 之感測資料S11提供給組合單元44。組合單元44係依據 積分後之感測資料S11、相位補償資料S3與感測資料S2 • 進行加總處理得到總和資料S4,並將處理後的總和資料S4 傳送到另一比例-積分-微分控制器45A，以產生對應的資 訊II。 要注意的是，比例-積分-微分控制器45A與45B所輸 出之資訊II與12係傳輸至選擇單元46，例如一多工器， 用以根據不同情況，使用者可選擇出一者進行相關控制。 舉例而言，於剛開機時，攝像裝置100可被預設為選擇資 訊12作為控制資訊CI的初始補償設定，傳送到驅動裝置 控制單元47，進行防手震的補償處理。且可由使用者依照 自身的偏好再選擇轉換成資訊II作為控制資訊CI傳送到 驅動裝置控制單元47，用以進行防手震的補償處理。 驅動裝置控制器47係接收來自選擇裝置46之控制資 訊CI，並分別藉由脈波寬度調變器48與通用型輸出入端 49傳送脈波寬度調變信號AS與方向控制信號DS至驅動 裝置40。 驅動裝置40係耦接至影像感測單元50，用以接收脈 0757-A21662TWF(N2)；E0106072；DENNlS 9 1312103 ' 波寬度調變信號AS與方向控制信號DS，並藉以發出控制 • 信號調整影像感測單元50之位置。要注意的是，本發明並 不限定於任何型式之驅動裝置，舉例而言，驅動裝置40 係可採用線圈驅動單元、壓電促進器（piezoelectric actuator) - 或步進馬達之一者，以移動影像感測單元50的位置。 , 來自驅動裝置控制器47之控制信號亦可以依據驅動 裝置40之設計不同而有所不同，舉例而言，控制信號可以 是輸出給驅動裝置40的控制電壓，不同脈衝頻率或脈衝寬 • 度的電壓可以致使驅動裝置40對於影像感測單元50進行 不同程度的調整。 影像感測單元50係可為安置在一個可以上下左右移 動的支撐架（未顯示於圖中）上之電荷藕合元件（CCD)或互 補性氧化金屬半導體(CMOS)，用以擷取影像。一般而言， 影像感測單元與可移動式支撐架可合稱為一可移式電荷藕 合元件(Shift CCD)。於本實施例中，可移動式支架係根據 驅動裝置40之調整影像感測單元50的位置，進行防手震 的補償處理，以免產生模糊的影像。 本發明亦提供一種攝像方法，而第2圖係為本發明之 攝像方法之流程圖。 如步驟S10中，透過陀螺儀偵測器10偵測一攝像裝置 之傾角變化，並產生相應的感測資料，舉例而言，陀螺儀 偵測器10係輸出攝像裝置100之角速度訊號，例如在不同 時間（t)下的角速度Θ)變化（如第3B圖所示），或在不同時 間⑴下的角加速度（5)變化(如第3C圖所示）。要注意的是， 0757-A21662TWF(N2)；E0106072；DENNIS 10 1312103 ' 陀螺儀偵測器ίο偵測到的信號係傳送至高通濾波器，以消 • 除訊號飄移或是其它不必要的訊號部分，之後藉由放大器 70A放大6放大後的信號再藉由類比數位轉換器 (A/D)41A，將陀螺儀偵測器10所偵測到的信號轉換成數位 的感測信號S1，提供給積分器42與相位補償單元43。 , 如步驟S20中，透過霍爾偵測器20偵測攝像裝置100 . 中影像感測單元50之位置移動，從而產生相應的感測資 料，舉例而言，霍爾偵測器20係產生影像感測單元50之 • 位置訊號，例如在不同時間⑺下的位置〇)變化（如第4A圖 所示），或在不同時間⑺下的速度〇)變化（如第4B圖所 示）。霍爾偵測器20所偵測到的信號係藉由放大器70B加 以放大，再經由類比數位轉換器（A/D)41B，用以將霍爾偵 測器20所偵測到的信號轉換成數位之感測資料S2，並將 感測資料S2傳送至組合單元44與比例-積分-微分控制器 45B。 如步驟S30中，來自類比數位轉換(A/D)41A之感測信 號S1，係藉由積分器42進行積分，並將積分後之感測資 料S11提供給組合單元44。此外，來自類比數位轉換 (A/D)41A之感測信號S1，亦藉由一相位補償單元進行相 位補償，並將相關相位補償資料S3提供至組合單元44。 如步驟S40中，積分後之感測資料S卜S2與相位補償 資料S3係藉由一組合單元44進行加總，以計算出一控制 資訊CI。此外要注意的是，組合單元44加總後之總和資 料S4係經由比例-積分-微分控制器45進行處理，以便得 0757-A21662TWF(N2)；E0106072；DENNIS 11 1312103 出資訊ii，而來自類比數位轉換器（a/d)4ib之感測資料 f係另一比例-積分微分控制器45B進行處理，以便 =出貝訊12。比例_積分-微分控制器45a與视所輸出之 與12係傳送至選擇單元#，資訊Η與i2係根據 輸出作為控制資訊α。舉例而言，於剛開機 二攝像裝置⑽可被預設為選擇資訊12作為控制資訊 自值’進行防手震的補償處理，且可由使用者依照 _主十好再轉換成選擇資訊11作為控制資訊CI，用以進 订防手震的補償處理。 要注意岐，諸陀螺儀_器ig所測得之訊號 :t同時間⑴下的角速度(，化(如第3B圖所 :、在不同時_下的肖加速度(5)變化(如帛圖所 ^下二且霍爾侧^ 2G _得之減係可為在不同時間 (〇下的位置⑴變化(如第4A圖所 的速度(概(如第則所示)，因此將有至= (;): 來得出本判之組合單元44加總狀總和方式 若陀螺儀侧n 10所測得之信號為第3B圖所示备 速度信號，而霍爾偵測器2()所測得之信號為第4 = 速度W會經由積分器42變成第3A圖中 2 測器20所測得之位移量，進行比較(或 出總和資料§4。 〜j 乂伸 或者是說，若陀螺儀偵測器1〇所測得之信號 圖所示之角加速度錢，而霍_ _器2Q所測得 07^1662TWF(N2)；E〇We〇72;DEms 1312103 第4艮圖中之速度〇)變化（即 ^ . 立移迷度），此時陀螺儀偵測 器10所測传之角加速度信垆4 ,^ ^ ^ 儿日經由積分器42變成第3Β _ ^ 貝踯态20所測得之位移速度，進 行比較（或加總）以得到總和資料S4。 办或是說’若陀螺儀福測哭

^ - ^ ^ . 、、Jto 10所測得之信號為第3C 圖戶㈣之^速度信號，而霍爾侦測器2〇所 第4A圖中之位置〇〇變化（即位移量），此時陀^= 10所測得之角加速度信號會經由積分哭 義貞 分’變成第3A圖中之角度信號，再與霍爾偵二二:次積 得之位移量，進行比較(或加總）以得到總和資料^所測 驟S5^根據該控制資訊CI致使驅動裝置 感測單兀dG之位置，用以進行防手震的補償處理二二 言，驅動裝置控制器47係根據控制資訊CI，扣平例而 度調變器48與通用型輸出入端49，輸出脈波。脈:皮寬 號AS與方向控制信號DS，並藉以發出控Α余又5周變 像感測單元50之位置。 D〜以調整影 要注意的是，本發明並不限定於任何型式 ^^ 置，舉例而言，驅動裝置40係可採用、線圈動^動& 促進器（piezoelectric actuator)或步進馬遠夕_ 土 < < 一者，以 像感測單元50的位置。來自驅動裝置#击丨哭」 〜 工J 47之控告古 號亦可以依據驅動裝置40之設計不同而有所 口 言，控制信號可以是輸出給驅動裝置40的控舍丨番、 工』電屋，不同 脈衝頻率或脈衝寬度的電壓可以致使驅動梦w μ ν衣罝4〇對於拳 像感測單元50進行不同程度的調整。雖然本發日月 ' ^ 已 0757-A21662TWF(N2)；E0106072；DENNIS 13 1312103 實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟知技 藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許更動 與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍 所界定者為準。

0757-A21662TWF(N2)；E0106072；DENNIS 14 1312103 【圖式簡單說明】 第1圖係為本發明之攝像系統之一實施例。 第2圖係為本發明之攝像方法之流程圖。 第3A、3B與3C圖為波形圖係顯示角速度感測器所偵 測出之時間分別對應角度、角速度與角加速度的關係。 第4A、4B與4C圖為波形圖係顯示位置感測器所偵測 出之時間分別對應位置、速度與加速度的關係。 【主要元件符號說明】 10 :陀螺儀偵測器； 20 :霍爾偵測器； 30 :處理模組； 40 :驅動裝置； 41A、41B :類比/數位轉換器； 42 :積分器； 43 :相位補償單元； 44 :組合單元； 45A、45B :比例-積分-微分控制器； 46 :選擇單元； 47:驅動裝置控制器； 48 :脈波寬度調變器； 49 :通用型輸出入端； 50:影像感測單元； 60 :高通濾波器； 0757-A21662TWF(N2)；E0106072；DENNiS 15 1312103

70A與70B :放大器； S1 〜S4、DS、AS :信號； η、12、α :資訊； 100 :攝像系統。 0757-A21662TWF(N2)；E0106072；DENNiS 16

Claims (1)

1312103 修正日期:98.2.5 第 95126030 號 申請專利範圍： 1. 一種攝像系統，包括； 修正本 I—____ #年1 r曰修(更)正替換頁| -第-感測H ’用以制—攝像裝置之傾肖變化 產生一第一感測資料； t _ 一第二感測器’用以偵測該攝像裝置中-影像感測單 7L之位置移動，並產生—第二感測資料； 一驅動裝置，耦接該影像感測單元；以及 資料:組’用以接收該第-感測資料與該第二感測 二第-，分器，用以將該第—感測資料進行積分； 4 —組合早^ ’用以將積分後之該第—感測資料與 μ罘一感測資料進行處理；以及 單元處理後ί資:例積二控制益，用以接收該組合 t里後之貝科，亚依據處理後之資料產生—第一 =乍為-控制資訊，以使該驅動裝置根 將 該影像感醉元之位置。 m周整 其中該第 其中該第 其中該第 其中該第 一、2.如申請專利範圍第〗項所述之攝像系統 感測器為—陀螺儀感測器（Gyro Sensor)。 一 /3.如申請專利範圍第丨項所述之攝像系統 一感測盗為—霍爾感測器（Hall Effect Sensor)。 _、4· =申請專利範圍第】項所述之攝像系統 感’則貝料為該攝像裝置之角速度訊號。 一〆.如申凊專利範圍第丨項所述之攝像系統 一感剛資料為該影像感測單元之位置訊號。 17 1312103 #年 >月_r日修(更)正替換頁 6.如 t tf 專鄉 组更包括—加办、士# 辦诼糸統，该處理模 -相位補償:#料？、員早元，用以依據該第—相資料計算 %且人貝# ’亚傳送該相位補償資料至該組合單元， q 5早兀依據該相位補儅眘料、萨八％ 料舆該第二感測資料：:爿㈣之該第-感測責 組更，所叙攝像_，該處理模 資料盥_ 1 ^位轉換益，用以分別將該第-感測 '^—_資料進行轉換為數位資料。 料 組更包ζ申明專利乾圍第1項所述之攝像系統，該處理模 用該第二感測資 器，用以:=第jj:亥第'與第二叫積分-微分控制 9如申往專利一 ：5fl或該第二資訊作為該控制資訊。 擇單元依據制叙攝㈣統，其中該選 10. 一種攝像：曰：：出該弟-資訊或該第二資訊。 、、：1冢万去，包括下列步驟： 透過一第一感測器偵測 得到-第-感測資料；躡像裝置之傾角茭化’從而 透過-第二感測器偵測 之位置移動，從而產H、*衣Η〜像感測早兀 第一感測資料； 將該第-感測資料進行積分； 依據該第一感測資料 饮& 十异—相位補償資料； A ? j貝貝料、積分後之該第一感測資料與該 展王弟一貧訊；以及 18 W年ι月i日修(更)正替換頁 1312103 第二感測資料進行資訊；以及 之位=使㈣裝置根據該控制資訊調整該影像感測單元 其中該 其中該 糾—π.如申請專利範圍第1〇項所述之攝像方法 弟—感測資料為該攝像裳置之角速度訊號。 …12.如申請專利範圍第1〇項所述之攝像方法 昂一感測資料為該影像感測單元之位置訊號。 l3.M請翻_帛u項所叙姆方法 =由—比例·積分·微分控制器，對該加總後 = 理，以便得出一第—資訊，作為該控制資訊。進订處 專利範圍$ 13項所述之攝像方法，更包括 卢曰理t例’分省分控制器，對該第二感測資料進行 處理，以便得出一第二資訊；以及 、枓、订 輸出該第-資訊或該第二資料作為該控制資吒。 ^如申請專利範圍第14項所述之攝像方法 康使用者的指示輪出該第-資訊或該第二資訊。 16.—種攝像系統，包括. 並產備測一嶋置之傾角變化’ 座生錢像裝置之—角速度訊號； 隹爾感測器，用以偵測該攝像裝置中— 元之位置移動’並產生該影像感 置象:測早 -處理模組，包括： 位置 二積分器，用以將該角速度訊號進行積分； 一組合單元’用以將該位置訊號與積分後之該角速度 19 ；1312103 汴年 >月，曰修(更)正替換頁 訊號進行處理； 二比例-積分-微分控制器，用以接收該組合單元處理後 之一資料，並依據該資料產生一控制資訊；以及 一驅動装置控制器，用以依據該控制資訊產生一對應 之控制訊號；以及 〜 驅動震置’ @接至該影像感測單元，用以接收該控 制訊號並依據雜龍_整該影像❹彳單元之位置。

π.如申料漏目第16 _述之攝㈣統，其中該 組更包括一相位補償單元’用以依據該角速度訊號 计异-相位補償#料’並傳送該相位補償㈣至該組合單 =龍合單元依據該相位補償㈣、積分後之該角速度 汛唬與該位置訊號進行處理。 18.如申請專利範圍第17 至少一類比數位轉換器，用以 置訊號進行轉換為數位資料。 項所述之攝像系統，更包括 分別將該角速度訊號與該位

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