增益调整装置及调整增益值的方法 【技术领域】
本发明涉及一种调整装置及其方法，特别是有关于一种增益调整装置，用于光学防手震系统。
【背景技术】
随着信息科技的快速发展，消费性电子产品的种类越来越多，例如是计算机、液晶电视、摄影机、数位相机的应用更为普及化。特别是数位相机的轻、薄、短、小，携带相当方便，拍摄照片的画质以及像素越来越高。但为拍摄更佳的画面，需要提高数位相机的稳定度，以防止数位相机在操作过程产生过度的震动所造成影像品质的影响。传统的技术中，当相机到达定点而即将按下快门，且光学防手震系统(optical image stabilizer，OIS)为开启状态时，此时相机内的陀螺仪可侦测相机在定点的前、后、左、右晃动，并形成回转信号(gyro signal)，然后依据该回转信号(gyro signal)来补偿光学防手震系统(OIS)，使相机处于稳定的状态。然而，当相机在平移(moving action)过程而非处于定点的前、后、左、右晃动的状态，且该回转信号(gyro signal)会沿着单一方向逐步增加，而由于光学防手震系统(OIS)已经开启，相机认为应进行光学防手震系统(OIS)的补偿，导致当相机平移之后在定点停下来时，预览窗口的画面产生不正常的晃动，以致于影响影像拍摄的品质，此现象称为抖动(panning)效应。有鉴于此，确实有必要发展一种新式的光学防手震系统，以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种增益调整装置及其方法，用于影像设备的光学防手震系统(OIS)，以避免影像画面产生抖动。
依据本发明的上述目的，本发明提供一种增益调整装置，用于一光学防手震系统，增益调整装置包括一积分器、一第一缓存器、一第二缓存器及一控制器，其中积分器用以接收一回转信号资料并且对该回转信号资料作积分，以形成一积分资料；第一缓存器耦接于该积分器，用以储存该回转信号资料以及该积分资料；第二缓存器耦接于该积分器，用以暂时储存一增益值；以及控制器分别耦接于该第一缓存器及该第二缓存器，用以判断当该回转信号资料大于一上限回转信号临界值或小于一下限回转信号临界值时，开始侦测该回转信号资料并且调降该增益值。
依据本发明的上述目的，本发明提供一种调整增益值的方法，用于一光学防手震系统，该方法包括下列步骤：
(a)接收回转信号资料；
(b)对该回转信号资料进行积分，以形成一积分资料；
(c)储存该回转信号资料、该积分资料以及一增益值；以及
(d)判断当该回转信号资料大于一上限回转信号临界值或小于一下限回转信号临界值时，开始侦测该回转信号资料并且调降该增益值。
在上述(c)步骤中更包括储存一预设增益值，该预设增益值介于一上限增益临界值与一下限增益临界值之间。
在上述(d)步骤中，当该回转信号资料介于该上限回转信号临界值与该下限回转信号临界值之间时，该控制器设定的该增益值为该预设增益值。
在上述(d)步骤中更包括(e)步骤：当该回转信号资料大于该上限回转信号临界值，并判断当目前回转信号资料大于先前回转信号资料时，且判断当下一回转信号资料小于该上限回转信号临界值时，该控制器调升该增益值。
在上述(e)步骤中，当目前回转信号资料小于先前回转信号资料时，该控制器设定的该增益值为该预设增益值。
在上述(e)步骤中，当该控制器判断下一回转信号资料大于该上限回转信号临界值或小于该下限回转信号临界值之后，更包括(e1)步骤：该控制器判断该调降的增益值是否小于该下限增益临界值，当该增益值小于该下限增益临界值时，该控制器设定该增益值为该下限增益临界值。
在上述(d)步骤中更包括(f)步骤：当该回转信号资料小于该下限回转信号临界值，并判断当前回转信号资料小于先前回转信号资料时，在下一回转信号资料大于该下限回转信号临界值时，该控制器调升该增益值。
在上述(f)步骤中，当判断下一回转信号资料小于该上限回转信号临界值或大于该下限回转信号临界值时之后，更包括(g)步骤：调降该积分资料的值至预设积分临界值。
相较于现有技术，本发明的增益调整装置利用输入的回转信号资料判定是否处在平移状态，并且在判定为平移状态时，利用控制器调整第二缓存器的增益值，通过增益值调整的方式，调整回转信号资料，以使振动补偿模组因调整的回转信号资料，而倾向于降低振动补偿量，以避免光学防手震系统动作时的影像画面产生抖动。
【附图说明】
图1是依据本发明实施例中具有增益调整装置的光学防手震系统的方块图。
图2A是依据本发明图1中增益调整装置的回转信号的时序波形图。
图2B是依据本发明图2A中增益调整装置的增益值的时序波形图。
图2C是依据本发明图2A中增益调整装置的积分资料值的时序波形图。
图3A-图3B、图4A-图4B是依据本发明实施例中增益调整装置的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
参考图1，其绘示依据本发明实施例中具有增益调整装置100的光学防手震系统102的方块图。该增益调整装置100耦接该回转传感器104至该振动补偿模组124，该增益调整装置100输出调整增益之后的回转信号资料至该振动补偿模组124。该增益调整装置100用于影像设备的光学防手震系统(OIS)，该影像设备例如是数位相机、数位摄影机或是任何具有防手震系统的影像系统。该增益调整装置100主要包括积分器110、第一缓存器112、控制器114以及第二缓存器116。在一实施例中，该增益调整装置100例如是以微控制器(microcontrol unit，MCU)、数位信号处理器(digital signal processor，DSP)、中央处理器(central processing unit，CPU)、可编程逻辑器件(complex programmable logicdevice，CPLD)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或是系统单芯片(system on-chip，SOC)中任一者实施，或是以上述任意组合实施的。该振动补偿模组124主要包括光学影像防震平台106、位置传感器108、总和装置118、滤波器120以及马达驱动器122。
在该增益调整装置100中，该积分器110耦接该回转传感器104至该第二缓存器116，第一缓存器112分别耦接该回转传感器104、积分器110以及第二缓存器116，且该控制器114耦接于第一缓存器112以及该第二缓存器116。该增益调整装置100设有一预设增益值(GS)，该预设增益值介于上限增益临界值(GH)及下限增益临界值(GL)之间，该预设增益值(GS)例如是独立(independent)于该振动补偿模组124，也即该预设增益值(GS)与该振动补偿模组124本身的增益值无关联性。在一实施例中，该预设增益值(GS)、上限增益临界值(GH)以及下限增益临界值(GL)是储存于第一缓存器112或是第二缓存器116。
积分器110接收一回转信号(Sgyro)资料并且对该回转信号(Sgyro)资料作积分处理，以形成积分资料，该积分器设有积分临界值(IL)。在一实施例中，积分器110是对回转信号资料(例如角速度)以时间(time)作积分，使该积分资料的单位与该位置传感器108的输出的单位相同，以便于振动补偿模组124执行补偿的动作。第一缓存器112用以储存该回转信号(Sgyro)资料以及该积分资料。控制器114读取该回转信号(Sgyro)资料并且判断该回转信号(Sgyro)资料是否大于上限回转信号临界值(TH)或是小于一下限回转信号临界值(TL)，以决定是否开始侦测该回转信号(Sgyro)资料。第二缓存器116用以暂时储存一增益值，并且在该侦测状态，该控制器114判断目前回转信号(Sgyro)资料是否大于先前回转信号(Sgyro)资料(是指大于上限回转信号临界值(TH)的情况)，或是判断目前回转信号(Sgyro)资料是否小于于先前回转信号(Sgyro)资料(是指小于该下限回转信号临界值(TL)的情况)，以决定该控制器114是否控制该第二缓存器116来调降该增益值，使该增益值小于该预设增益值(GS)；也即决定该增益调整装置100是否处于平移模式(moving action)。在一实施例中，当该增益调整装置100处于平移模式，该控制器114以步级(step)方式调降该第二缓存器116所储存的增益值。
在该平移模式状态下，该控制器114比较下一回转信号(Sgyro)资料与该上限回转信号临界值(TH)或是该下限回转信号临界值(TL)，以决定该控制器114是否调升该第二缓存器116的增益值，使该增益值返回至该预设增益值(GS)。该控制器114调控该第二缓存器116的增益值的细节将配合图2A-图2C作详细说明。应注意的是，该第一暂存区112以及该第二暂存区116例如是同一储存元件中的两个不同地记忆区段或是不同的字段，以快速读取该回转信号(Sgyro)资料、该积分资料以及增益值，亦可分别为两个不同的储存元件的记忆区段或是字段，该储存元件例如是内存或是记忆卡。
依据上述，平移模式是指当影像系统随着被拍摄的物体同时移动，该回转信号(Sgyro)会保持一个方向的逐步增加，因此，当该回转信号(Sgyro)超过上限回转信号临界值(TH)或是低于下限回转信号临界值(TL)时，通过判定影像设备处于平移状态，以使该增益调整装置100进入对应的调整动作。本发明实施例是以当该回转信号(Sgyro)超过上限回转信号临界值(TH)为平移模式，或是当该回转信号(Sgyro)低于下限回转信号临界值(TL)为平移模式为例。当该回转信号(Sgyro)资料介于该上限回转信号临界值(TH)与该下限回转信号临界值(TL)之间时，该控制器设定该第二缓存器的该增益值为该预设增益值。
具体来讲，本发明主要是利用输入的回转信号(Sgyro)资料判断影像设备是否为平移状态，而在判定为平移状态时，该增益调整装置100进入平移模式，而借助控制器114调整储存于第二缓存器116的增益值，以调整输出的回转信号(Sgyro)资料，使振动补偿模组124因调整的回转信号(Sgyro)资料，而降低对振动的补偿量，以避免因平移状态使得振动补偿模组124误判而增加振动的补偿量，也即使输入到振动补偿模组124的回转信号(Sgyro)让振动补偿模组124认为此时没有振动而降低振动补偿量，从而解决在光学影像防手振功能开启时所产生影像画面抖动(panning)的问题。
在振动补偿模组124中，位置传感器108用以感测该光学影像防震平台106，以形成一位置信号，以补偿该光学影像防震平台106。总和装置118耦接于该第二缓存器116以及该位置传感器108，用以计算该调节后的回转信号资料与该位置信号的补偿量。滤波器102耦接于该总和装置118，用以过滤该回转信号资料与该位置信号的噪声。马达驱动器122耦接于该滤波器102，依据过滤的该回转信号资料与该位置信号形成驱动信号，以驱动该光学影像防震平台106。
参考图1及图2A至图2C，图2A是依据本发明图1中增益调整装置的回转信号的时序波形图；横轴表示时间(time)，纵轴表示回转信号的振幅，例如是光学防手震系统102中陀螺仪的角速度大小。图2B是依据本发明图2A中增益调整装置的增益值的时序波形图，横轴表示时间(time)，纵轴表示回转信号的增益(gain)。图2C是依据本发明图2A中增益调整装置的积分资料值的时序波形图；横轴表示时间(time)，纵轴表示回转信号的积分值。
如区间D0所示，当控制器114判断该回转信号(Sgyro)资料大于上限回转信号临界值(TH)时或小于一下限回转信号临界值(TL)，该控制器114开始侦测该回转信号(Sgyro)资料；而当该回转信号(Sgyro)资料小于该上限回转信号临界值(TH)或大于该下限回转信号临界值(TL)时，该增益调整装置100处于振动模式(vibration mode)，且该控制器114设定该第二缓存器116的增益值(GX)为该预设增益值(GS)。在较佳实施例中，当处于振动模式(区间D0)或是侦测该回转信号(Sgyro)资料的状态(区间D1)时，该控制器114维持该第二缓存器116的增益值于该预设增益值(GS)，使回转信号依据该预设增益值(GS)而控制该振动补偿模组124。
如区间D1所示，在该侦测该回转信号(Sgyro)资料的状态，判断目前回转信号资料(G2)与先前回转信号资料(G1)，当该目前回转信号资料(G2)大于该先前回转信号资料(G1)(是指大于上限回转信号临界值(TH)的情况)时，或是该目前回转信号资料(G2)小于该先前回转信号资料(G1)(是指小于该下限回转信号临界值(TL)的情况)时，该增益调整装置100处于平移模式，也即侦测由振动模式切换至平移模式的切换点，该控制器114调降该第二缓存器116的增益值(GX)，使该增益值(GX)小于该预设增益值(GS)，也即在区间D2范围内由对应于G4的位置开始调整图2B的增益值，使该增益值趋近于该预设增益值(GS)。在一实施例中，当该增益调整装置100处于平移模式，该控制器114以步级(step)方式调降该第二缓存器116的增益值(GX)。当该目前回转信号资料(G2)小于该先前回转信号资料(G1)时，该增益调整装置100处于振动模式，且该控制器114设定该增益值(GX)为该预设增益值(GS)。
在一实施例中，本发明利用回转信号(Sgyro)的斜率变化来侦测平移运动，例如控制器114读取来自模拟-数位转换器(analog-digital converter，ADC)(未图标)的回转信号资料G1、G2、G3、G4，并且计算回转信号(Sgyro)资料差值：ΔG1＝(G2-G1)、ΔG2＝(G3-G2)、ΔG3＝(G4-G3)。当ΔG2＞ΔG1且ΔG3＞ΔG2，则产生平移运动。应注意的是，亦可仅比较G1、G2来决定该增益调整装置100是否处于平移模式。
当处于该平移模式时，该控制器114判断下一回转信号资料(g1或是g2)与该上限回转信号临界值(TH)及该下限回转信号临界值(TL)，当下一回转信号资料(g1或是g2下降至g_min)小于该上限回转信号临界值(TH)或是大于该下限回转信号临界值(TL)时，该增益调整装置100由该平移模式切换至一振动模式，该控制器114调升该增益值(GX)，使该增益值(GX)返回至该预设增益值(GS)如图2B的区间D3所示。且该下一回转信号资料(g1或是g2)维持于该上限回转信号临界值(TH)与下限回转信号临界值(TL)之间。
当该控制器114判断下一回转信号资料(g1或是g2)大于该上限回转信号临界值(TH)或是小于该下限回转信号临界值(TL)，该增益调整装置100仍处于平移模式，如图2B的区间D2所示，控制器114判断该调降的增益值(GX)是否小于该下限增益临界值(GL)，当该增益值(GX)小于该下限增益临界值(GL)时，将该增益值(GX)设定为该下限增益临界值(GL)。当该增益值(GX)大于该下限增益临界值(GL)时，该控制器114持续调降该增益值(GX)。在一实施例中，在平移模式状态，例如以ΔT的时间间隔读取回转信号资料g1、g2。
如图2C的区间D3所示，当该控制器114判断下一回转信号资料(g1或是g2)小于该上限回转信号临界值(TH)或大于该下限回转信号临界值(TL)时，该控制器114调降该积分值(IX)至预设积分临界值(IL)，例如是0dB或是默认值，在平移模式该积分值(IX)为上限积分临界值(IH)。在一实施例中，以步级(step)方式调降该积分值(IX)。
参考图1、图2A-图2C、图3A-图3B以及图4A-图4B，图3A-图3B以及图4A-图4B是依据本发明实施例中增益调整装置100的控制方法的流程图。该增益调整装置100主要包括积分器110、第一缓存器112、控制器114以及第二缓存器116。该控制方法用于光学防手震系统102，该增益调整装置100设有一预设增益值(GS)，预设增益值是介于上限增益临界值(GH)以及下限增益临界值(GL)之间，该控制方法包括下列步骤包括：
在步骤S300，积分器110接收回转信号(Sgyro)资料。
在步骤S302，积分器110对该回转信号(Sgyro)资料进行积分，以形成积分资料。
在步骤S304，控制器114控制第一缓存器112储存该回转信号(Sgyro)资料以及该积分资料，并且控制该第二缓存器116以储存该第二缓存器116的增益值(GX)。
在步骤S306-1及S306-2，判断该回转信号(Sgyro)资料是否大于上限回转信号临界值(TH)或小于一下限回转信号临界值(TL)时，当回转信号(Sgyro)资料大于该上限回转信号临界值(TH)或小于该下限回转信号临界值(TL)时，该控制器114开始侦测该回转信号(Sgyro)资料，如步骤S306a。当回转信号(Sgyro)资料小于该上限回转信号临界值(TH)或大于该下限回转信号临界值(TL)时，该增益调整装置100处于振动模式(vibration mode)，如步骤S306b所示，且该控制器114设定储存于该第二缓存器116的增益值(GX)为该预设增益值(GS)。换句话讲，当该回转信号(Sgyro)资料介于该上限回转信号临界值(TH)与该下限回转信号临界值(TL)之间时，该控制器设定该第二缓存器的该增益值为该预设增益值。
在步骤S308，控制器114控制第一缓存器112储存该预设增益值(GS)。
在图3A的步骤S310-1，在该侦测该回转信号(Sgyro)资料的状态，判断目前回转信号资料(G2)与先前回转信号资料(G1)，当该目前回转信号资料(G2)大于该先前回转信号资料(G1)时，该增益调整装置100处于平移模式，如步骤S310a所示，该控制器114调降该第二缓存器116的增益值(GX)，使该增益值(GX)小于该预设增益值(GS)，如步骤S310b所示。在一实施例中，当该增益调整装置100处于平移模式，该控制器114以步级(step)方式调降该增益值(GX)。当该目前回转信号资料(G2)小于该先前回转信号资料(G1)时，该增益调整装置100处于振动模式，且该控制器114设定该增益值(GX)为该预设增益值(GS)，如步骤S310c所示。
在图4A的步骤S310-2，在该侦测该回转信号(Sgyro)资料的状态，判断目前回转信号资料与先前回转信号资料，当该目前回转信号资料小于该先前回转信号资料时，该增益调整装置100处于平移模式，如步骤S310a所示，该控制器114调降该第二缓存器116的增益值(GX)，使该增益值(GX)小于该预设增益值(GS)，如步骤S310b所示。在一实施例中，当该增益调整装置100处于平移模式，该控制器114以步级(step)方式调降该增益值(GX)。当该目前回转信号资料(G2)大于该先前回转信号资料(G1)时，该增益调整装置100处于振动模式，且该控制器114设定该增益值(GX)为该预设增益值(GS)，如步骤S310c所示。
在图3B的步骤S312-1，在该平移模式，判断下一回转信号资料(g1或是g2)与该上限回转信号临界值(TH)，当下一回转信号资料(g1或是g2)小于该上限回转信号临界值(TH)时，该增益调整装置100由该平移模式切换至一振动模式，如步骤S312a所示，该控制器114调升该增益值(GX)，如步骤S312b所示，使该增益值(GX)返回至该预设增益值(GS)，且该下一回转信号资料(g1或是g2)维持于该上限回转信号临界值(TH)与下限回转信号临界值(TL)之间。
在图4B的步骤S312-2，在该平移模式，判断下一回转信号资料(g1或是g2)与该下限回转信号临界值(TL)，当下一回转信号资料(g1或是g2)大于该下限回转信号临界值(TL)时，该增益调整装置100由该平移模式切换至一振动模式，如步骤S312a所示，该控制器114调升该增益值(GX)，如步骤S312b所示，使该增益值(GX)返回至该预设增益值(GS)，且该下一回转信号资料(g1或是g2)维持于该上限回转信号临界值(TH)与下限回转信号临界值(TL)之间。
在步骤S312-1中，当判断下一回转信号资料(g1或是g2)大于该上限回转信号临界值(TH)，或是在步骤S312-2中，当判断下一回转信号资料(g1或是g2)小于该下限回转信号临界值(TL)之后，该增益调整装置100仍处于平移模式，更包括步骤S314：该控制器114判断该调降的增益值(GX)是否小于该下限增益临界值(GL)，当该增益值(GX)小于该下限增益临界值(GL)时，将该增益值(GX)设定为该下限增益临界值(GL)，如步骤S314a所示。当该增益值(GX)大于该下限增益临界值(GL)时，返回至步骤S310b，该控制器114持续调降该增益值(GX)。
在步骤S316，当判断下一回转信号资料(g1或是g2)小于该上限回转信号临界值(TH)或是判断下一回转信号资料(g1或是g2)大于该下限回转信号临界值(TL)之后(如步骤S312-1、S312-2)，该控制器114控制积分器110调降该积分值(IX)至预设积分临界值(IL)，例如是0dB或是默认值，在平移模式该积分值(IX)为上限积分临界值(IH)。在一实施例中，该控制器114以步级(step)方式调降该积分值(IX)。
根据上述，本发明的增益调整装置利用输入的回转信号资料判定是否处在平移状态，并且在判定为平移状态时，利用控制器114调整第二缓存器116的增益值，通过增益值(GX)调整的方式，调整回转信号资料，以使振动补偿模组124因调整的回转信号资料，而倾向于降低振动补偿量，以避免光学防手震系统102动作时的影像画面产生抖动。