專利名稱：自動(dòng)對(duì)焦方法以及電子照相機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法，特別是涉及一種利用圖像評(píng)價(jià)值預(yù)測焦點(diǎn)位置以縮短對(duì)焦時(shí)間的方法。
背景技術(shù)：
為控制照相機(jī)變焦鏡頭自動(dòng)對(duì)焦，現(xiàn)有的對(duì)焦方法是利用根據(jù)圖像信號(hào)所產(chǎn)生的評(píng)價(jià)值作為自動(dòng)對(duì)焦的判斷依據(jù)，這需要多次往復(fù)移動(dòng)鏡片組進(jìn)行全程粗掃瞄以及后續(xù)的細(xì)掃描等程序，以便取得各對(duì)焦位置的評(píng)價(jià)值。接著，再根據(jù)對(duì)焦模式進(jìn)行分析、對(duì)比，找出聚焦位置，然后移動(dòng)鏡片組到聚焦位置。由于需要反復(fù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)移動(dòng)鏡片組，相當(dāng)耗費(fèi)時(shí)間，且會(huì)增加馬達(dá)及傳動(dòng)構(gòu)件的磨損率。如果該聚焦圖像不是欲拍攝的圖像，則需要重復(fù)執(zhí)行對(duì)焦動(dòng)作，也會(huì)浪費(fèi)對(duì)焦時(shí)間。
前述評(píng)價(jià)值是使圖像通過帶通濾波器或高通濾波器產(chǎn)生高頻分量(High Frequency Component，HFC)而得到的。當(dāng)對(duì)焦透鏡移動(dòng)時(shí)，在評(píng)價(jià)值曲線上存在一個(gè)相對(duì)最大(或最小)評(píng)價(jià)值，則對(duì)應(yīng)該評(píng)價(jià)值的對(duì)焦位置即為對(duì)焦點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)在取得評(píng)價(jià)值和與之對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)時(shí)，由于評(píng)價(jià)曲線斜率不夠大，使得評(píng)價(jià)值容易受外在因素變化的影響，不易取得該相對(duì)最大評(píng)價(jià)值，因而無法取得最佳對(duì)焦位置。在實(shí)際的變焦鏡頭中，對(duì)于不同的變焦比率(zoom ratio)，其評(píng)價(jià)值分布差異很大。
當(dāng)變焦鏡頭的位置從標(biāo)準(zhǔn)位置變?yōu)橥h(yuǎn)或廣角時(shí)，如果對(duì)焦區(qū)域的窗口大小固定不變，則有下列問題產(chǎn)生。其一，當(dāng)變焦鏡頭的位置從標(biāo)準(zhǔn)推向望遠(yuǎn)時(shí)，其評(píng)價(jià)值將如圖1A和1B所示，形成一個(gè)很窄的峰值。其二，當(dāng)變焦鏡頭的位置從標(biāo)準(zhǔn)推向廣角時(shí)，其評(píng)價(jià)值將如圖1C和1D所示，形成一個(gè)很平坦而幾乎無峰值的曲線。
目前所采用的一種解決方法是設(shè)計(jì)特殊濾波器，以構(gòu)建出一個(gè)特殊的硬件結(jié)構(gòu)，例如中國臺(tái)灣第172155號(hào)專利。在該專利中，在窗口大小固定不變的情況下，以多組高頻濾波器求出圖像的高頻分量，利用不同的高頻濾波器，通過固定評(píng)價(jià)曲線的斜率來實(shí)現(xiàn)對(duì)焦目的。
此外，還可以利用兩組對(duì)焦控制回路，第一組控制回路先驅(qū)動(dòng)至一個(gè)最大值位置(可能不是相對(duì)最大值)，接著由第二組控制回路配合變焦的位置，以較小的間距尋找相對(duì)最大值的位置，例如美國第4,903,134號(hào)專利所公開的技術(shù)。或者使用評(píng)價(jià)值曲線斜率，來回切換幾組不同的濾波器，配合亮度的判定，以切換兩組固定的窗口，例如美國第5,235,428號(hào)專利所公開的技術(shù)。在該專利中，預(yù)先設(shè)定兩個(gè)不同大小的窗口，其必須配置多個(gè)高頻濾波器來求出圖像的高頻分量，而在對(duì)焦方面，利用評(píng)價(jià)值增加率的降低來切換不同的高頻濾波器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焦目的。
圖2是登山式對(duì)焦方法的曲線示意圖。“登山式對(duì)焦方法”利用漸進(jìn)逼進(jìn)法找到曲線的峰值，其利用不同焦距上同一張圖像上的高頻分量累加值(即評(píng)價(jià)值)，便能獲得如圖1所述的曲線，而曲線上評(píng)價(jià)值最大的峰值處，即為正確的聚焦點(diǎn)。對(duì)焦的清晰與否，取決于是否能找到曲線上的最高點(diǎn)。在尋找的過程中，如果發(fā)生前述極窄或極平坦峰值的情況，將使得尋找峰值的時(shí)間變長，甚至無法找到峰值。
以下簡述登山式對(duì)焦方法。如圖2所示，橫軸為對(duì)焦位置，縱軸為圖像的高頻分量。假設(shè)對(duì)焦起始位置為A點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)對(duì)焦馬達(dá)至B點(diǎn)(假設(shè)此時(shí)馬達(dá)移動(dòng)方向?yàn)轫樝?。如果B點(diǎn)的高頻分量大于A點(diǎn)，則再順向推動(dòng)馬達(dá)至C點(diǎn)。若C點(diǎn)的高頻分量大于B點(diǎn)，則再順向推動(dòng)馬達(dá)至D點(diǎn)。根據(jù)圖2所示，此時(shí)D點(diǎn)的高頻分量小于C點(diǎn)，表示在D點(diǎn)對(duì)焦取得的圖像比C點(diǎn)模糊，因而需要逆向推動(dòng)對(duì)焦馬達(dá)到E點(diǎn)。若E點(diǎn)的高頻分量大于C點(diǎn)，則再逆向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)至F點(diǎn)。若F點(diǎn)的高頻分量小于E點(diǎn)，則順向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)至G點(diǎn)。如此反復(fù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)并慢慢逼近高頻分量以找到曲線上相對(duì)的最高點(diǎn)，即最大高頻分量。在逼近的過程中，如果圖2的曲線像圖1B或圖1D般陡峭或平坦，除非馬達(dá)移動(dòng)的步數(shù)很小，否則很難找到其最高點(diǎn)。此外，若馬達(dá)移動(dòng)的步數(shù)變小，則對(duì)焦時(shí)間會(huì)相對(duì)增加。
此外，另一種對(duì)焦方法稱為“大步搜尋法”，即驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以每7步為一個(gè)單位移動(dòng)變焦鏡頭，并且在每個(gè)單位距離內(nèi)取得對(duì)應(yīng)的高頻分量。當(dāng)取得所有單位距離內(nèi)的高頻分量后，再針對(duì)其中包含最大高頻分量的單位距離進(jìn)行單步搜尋，以找出實(shí)際的最大高頻分量。這種方法的缺點(diǎn)是需要將整段距離走完后才能根據(jù)其中一段距離再進(jìn)行搜尋，因而相當(dāng)浪費(fèi)時(shí)間。
與大步搜尋法及其它以硬件方式進(jìn)行對(duì)焦的方法相比，登山式對(duì)焦方法較為簡單，且能快速實(shí)現(xiàn)對(duì)焦目的。然而，現(xiàn)有的登山式對(duì)焦方法必須往返驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以取得焦點(diǎn)位置，在對(duì)焦時(shí)間上仍有改善的空間。因此，本發(fā)明提供一種自動(dòng)對(duì)焦方法，以進(jìn)一步縮短對(duì)焦時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)對(duì)焦方法，用以縮短對(duì)焦時(shí)間。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種自動(dòng)對(duì)焦方法，適用于電子照相機(jī)的變焦鏡頭，其中，圖像信號(hào)通過所述變焦鏡頭獲取，并且所述變焦鏡頭由一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其特征在于所述方法包括下列步驟a)確認(rèn)所述變焦鏡頭的起始位置；b)判斷所述變焦鏡頭與對(duì)焦軌道中心點(diǎn)的相對(duì)位置，以驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向第一或第二方向移動(dòng)；c)讀取與所述圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)值，并且令第一評(píng)價(jià)變量值等于所述評(píng)價(jià)值；d)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向第一方向移動(dòng)K個(gè)單位距離，其中K的值大于1；e)讀取與所述圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的下一個(gè)評(píng)價(jià)值，并且令第二評(píng)價(jià)變量值等于所述評(píng)價(jià)值；f)判斷所述第二評(píng)價(jià)變量值是否小于所述第一評(píng)價(jià)變量值；g)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)變量值，則令所述第一評(píng)價(jià)變量值等于所述第二評(píng)價(jià)變量值，然后執(zhí)行步驟d；h)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值小于所述第一評(píng)價(jià)變量值，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向第二方向移動(dòng)一個(gè)單位距離；i)讀取與所述圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)值，并且令所述第一評(píng)價(jià)變量值等于所述評(píng)價(jià)值；j)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)一個(gè)單位距離；k)讀取與所述圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的下一個(gè)評(píng)價(jià)值，并且令所述第二評(píng)價(jià)變量值等于所述評(píng)價(jià)值；l)判斷所述第二評(píng)價(jià)變量值是否小于所述第一評(píng)價(jià)變量值；m)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)變量值，則令所述第一評(píng)價(jià)變量值等于所述第二評(píng)價(jià)變量值，然后執(zhí)行步驟j；n)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值小于所述第一評(píng)價(jià)變量值，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第一方向移動(dòng)一個(gè)單位距離，其中，在所述馬達(dá)當(dāng)前所在位置上所讀取到的評(píng)價(jià)值為最大評(píng)價(jià)值。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，步驟f還包括下列步驟f1)判斷所述第二評(píng)價(jià)變量值是否小于所述第一評(píng)價(jià)變量值，并且所述馬達(dá)是否到達(dá)所述對(duì)焦軌道的其中一個(gè)邊界；f2)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)變量值，并且所述馬達(dá)未到達(dá)所述邊界，則執(zhí)行步驟e；f3)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)變量值，并且所述馬達(dá)已到達(dá)所述邊界，則表示所述馬達(dá)當(dāng)前所在位置上所讀取到的評(píng)價(jià)值為最大評(píng)價(jià)值；f4)若所述第二評(píng)價(jià)變量值小于所述第一評(píng)價(jià)變量值，則執(zhí)行步驟h。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，步驟c還包括通過數(shù)學(xué)公式?jīng)Q定所述K值，所述數(shù)學(xué)公式為K=Floor(1/FRSP)]]>其中，F(xiàn)R表示所述圖像信號(hào)的幀速率，SP表示所述馬達(dá)的行進(jìn)速度，F(xiàn)loor表示經(jīng)過除法運(yùn)算后得到的商。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，在讀取所述評(píng)價(jià)值之前，需要先等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，在步驟h中，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)之前，清除所述第一和第二評(píng)價(jià)變量值。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，所述對(duì)焦過程不執(zhí)行確認(rèn)鏡頭位置的操作。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種電子照相機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦裝置，包括一個(gè)變焦鏡頭，用來獲取圖像信號(hào)一個(gè)傳感器，通過所述變焦鏡頭感測到所述圖像信號(hào)，并且將所述圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；一個(gè)信號(hào)處理單元，耦接于所述傳感器，接收所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并且經(jīng)過處理后產(chǎn)生一個(gè)亮度信號(hào)；一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元，耦接于所述信號(hào)處理單元，根據(jù)所述亮度信號(hào)依次產(chǎn)生所述圖像信號(hào)的第一和第二評(píng)價(jià)值；一個(gè)馬達(dá)，用來帶動(dòng)所述變焦鏡頭移動(dòng)到一個(gè)聚焦位置；以及一個(gè)微控制器，耦接于所述數(shù)據(jù)處理單元和馬達(dá)，判斷所述變焦鏡頭與對(duì)焦軌道中心點(diǎn)的相對(duì)位置，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)帶動(dòng)所述變焦鏡頭持續(xù)以K個(gè)單位距離向第一方向移動(dòng)，并且依次取得所述第一和第二評(píng)價(jià)值，當(dāng)所述第二評(píng)價(jià)值小于所述第一評(píng)價(jià)值時(shí)，清除所述第一和第二評(píng)價(jià)值，然后驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)帶動(dòng)所述變焦鏡頭持續(xù)以一個(gè)單位距離向第二方向移動(dòng)，并且依次取得所述第一與第二評(píng)價(jià)值，以及當(dāng)所述第二評(píng)價(jià)值小于所述第一評(píng)價(jià)值時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)帶動(dòng)所述變焦鏡頭持續(xù)向所述第一方向移動(dòng)一個(gè)單位距離，使得所述變焦鏡頭移動(dòng)至所述聚焦位置。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，當(dāng)所述馬達(dá)向所述第一方向移動(dòng)且所述第二評(píng)價(jià)值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)值時(shí)，所述微控制器令所述第一評(píng)價(jià)值等于所述第二評(píng)價(jià)值，然后驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)朝所述第一方向移動(dòng)K個(gè)單位距離，以讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，當(dāng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)且所述第二評(píng)價(jià)值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)值時(shí)，所述微控制器令所述第一評(píng)價(jià)值等于所述第二評(píng)價(jià)值，然后驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)一個(gè)單位距離，以讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，所述微控制器還判斷所述第二評(píng)價(jià)值是否小于所述第一評(píng)價(jià)值且所述馬達(dá)是否到達(dá)所述對(duì)焦軌道的其中一個(gè)邊界，如果所述第二評(píng)價(jià)值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)值，且所述馬達(dá)未到達(dá)所述邊界，則令所述第一評(píng)價(jià)值等于所述第二評(píng)價(jià)值，并且驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第一方向移動(dòng)K個(gè)單位距離，以讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，如果所述第二評(píng)價(jià)值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)值，且所述馬達(dá)已到達(dá)所述邊界，則表示所述變焦鏡頭移動(dòng)至所述聚焦位置。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，如果所述第二評(píng)價(jià)值小于所述第一評(píng)價(jià)值，則所述微控制器清除所述第一和第二評(píng)價(jià)值，并且驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，所述微控制器在執(zhí)行所述對(duì)焦過程中不執(zhí)行確認(rèn)鏡頭位置的操作。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，所述微控制器通過數(shù)學(xué)公式?jīng)Q定所述K值，所述數(shù)學(xué)公式為K=Floor(1/FRSP)]]>其中，F(xiàn)R表示所述圖像信號(hào)的幀速率，SP表示所述馬達(dá)的行進(jìn)速度，F(xiàn)loor表示經(jīng)過除法運(yùn)算后得到的商。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，在讀取所述第一和第二評(píng)價(jià)值之前，需要先等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，所述自動(dòng)對(duì)焦裝置還包括一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片，根據(jù)來自所述微控制器的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)帶動(dòng)所述變焦鏡頭，使所述變焦鏡頭移動(dòng)到所述聚焦位置。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，所述自動(dòng)對(duì)焦裝置還包括一個(gè)變焦鏡頭傳感器，將所述變焦鏡頭的當(dāng)前位置信號(hào)回傳給所述微控制器。
本發(fā)明所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，所述K的值大于1。
與現(xiàn)有對(duì)焦方法相比，本發(fā)明提供的自動(dòng)對(duì)焦方法不是以固定步數(shù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)移動(dòng)，且無需多次往返移動(dòng)馬達(dá)，在最佳狀況下只需往返二次即可找到最佳對(duì)焦位置。此外，本發(fā)明自動(dòng)對(duì)焦裝置在對(duì)焦之前無需先執(zhí)行歸零動(dòng)作，因而可以縮短對(duì)焦時(shí)間。


圖1A和圖1B是變焦鏡頭的位置從標(biāo)準(zhǔn)推向望遠(yuǎn)時(shí)的評(píng)價(jià)值曲線。
圖1C和圖1D是變焦鏡頭的位置從標(biāo)準(zhǔn)推向廣角時(shí)的評(píng)價(jià)值曲線。
圖2是登山式對(duì)焦方法的曲線示意圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例自動(dòng)對(duì)焦裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例自動(dòng)對(duì)焦裝置在對(duì)焦軌道上移動(dòng)的示意圖。
圖5A和圖5B是本發(fā)明實(shí)施例自動(dòng)對(duì)焦方法的詳細(xì)步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更明顯易懂，下文舉出較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖加以詳細(xì)說明。
本發(fā)明提供一種自動(dòng)對(duì)焦方法以及電子照相機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦裝置。
本發(fā)明的實(shí)施例通過相對(duì)變焦鏡頭中心點(diǎn)(Center)向左或向右逐步比對(duì)，找出欲拍攝圖像的最大評(píng)價(jià)值(即高頻分量)，該最大評(píng)價(jià)值即為最佳聚焦點(diǎn)的評(píng)價(jià)值。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，馬達(dá)移動(dòng)的步數(shù)由以下公式?jīng)Q定K=Floor(1/FRSP)]]>其中，K表示變焦鏡頭讀取一幀數(shù)字圖像信號(hào)時(shí)，馬達(dá)需要移動(dòng)的最大步數(shù)，F(xiàn)loor表示經(jīng)過除法運(yùn)算后的商，F(xiàn)R(framerate)表示幀速率，即每秒拍攝的幀的數(shù)量，SP(step period)表示馬達(dá)的行進(jìn)速度，即馬達(dá)每移動(dòng)一步所需花費(fèi)的時(shí)間。假設(shè)FR為33/ms(每毫秒拍攝33幀，即每幀間隔1/33毫秒)，S P為0.01ms/step(即馬達(dá)每移動(dòng)一步需要0.01毫秒)，代入上述公式可得馬達(dá)所需移動(dòng)的最大距離為Floor[(1/33)/0.01]，即K＝3，由此可知馬達(dá)欲讀取一幀需要移動(dòng)三步。此外，馬達(dá)可移動(dòng)的對(duì)焦軌道的中心點(diǎn)為(Rightboundary+Leftboundary)/2，其中，Rightboundary表示該對(duì)焦軌道的右邊界，Leftboundary表示對(duì)焦軌道的左邊界。
在本發(fā)明中，馬達(dá)移動(dòng)步數(shù)不是固定值，其主要由幀速率(FR)與馬達(dá)的行進(jìn)速度(SP)所決定。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例自動(dòng)對(duì)焦裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。照相機(jī)300包括一個(gè)對(duì)焦模塊310、一個(gè)傳感器320、一個(gè)信號(hào)處理單元330、一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元340、一個(gè)微控制器350，以及一個(gè)變焦鏡頭傳感器360。對(duì)焦模塊310包括一個(gè)變焦鏡頭311、一個(gè)馬達(dá)313，以及一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片315。
傳感器320通過變焦鏡頭311感測到圖像信號(hào)，并且轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。信號(hào)處理單元330接收該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后產(chǎn)生一個(gè)亮度信號(hào)。數(shù)據(jù)處理單元340根據(jù)信號(hào)處理單元330輸出的亮度信號(hào)計(jì)算該圖像信號(hào)的對(duì)焦評(píng)價(jià)值。微控制器350根據(jù)所取得的評(píng)價(jià)值判斷其大小，并且根據(jù)判斷結(jié)果輸出一個(gè)控制信號(hào)給馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片315。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片315根據(jù)自微控制器350取得的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313帶動(dòng)變焦鏡頭311，使變焦鏡頭311移動(dòng)到一個(gè)聚焦位置。變焦鏡頭傳感器360將變焦鏡頭311的當(dāng)前位置信號(hào)回傳給微控制器350。此外，本發(fā)明所使用的馬達(dá)為步進(jìn)馬達(dá)。以下進(jìn)一步描述各元件。
如圖3所示，傳感器320通過變焦鏡頭311感測到圖像信號(hào)，并且轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，然后經(jīng)信號(hào)處理單元330處理后產(chǎn)生一個(gè)亮度信號(hào)。數(shù)據(jù)處理單元340對(duì)該亮度信號(hào)計(jì)算處理后可得到與該圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的對(duì)焦評(píng)價(jià)值，即與該圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的高頻分量。該評(píng)價(jià)值的大小用來決定馬達(dá)313移動(dòng)的方向，并且判斷變焦鏡頭311是否完成對(duì)焦。微控制器350是照相機(jī)300的控制中樞，它根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元340算得的評(píng)價(jià)值和變焦鏡頭傳感器360回傳的變焦鏡頭311的當(dāng)前位置信號(hào)，輸出一個(gè)控制信號(hào)至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片315，從而控制馬達(dá)313的驅(qū)動(dòng)方向和移動(dòng)步數(shù)。上述馬達(dá)313的驅(qū)動(dòng)方向和移動(dòng)步數(shù)會(huì)影響對(duì)焦的速度和精確度。
在對(duì)焦程序開始后，微控制器350讀取數(shù)據(jù)處理單元340所產(chǎn)生的圖像評(píng)價(jià)值，并將其設(shè)為V1。接著根據(jù)前述公式與設(shè)定信息驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313向一個(gè)方向(相對(duì)于中心點(diǎn)的左方或右方)移動(dòng)三步(此時(shí)K＝3)。然后，等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)(VerticalSynchronization Signal)時(shí)間(每讀取一幀，其包含兩個(gè)垂直同步信號(hào)的曝光結(jié)果)后，讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值，并將其設(shè)為V2(等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間是為了確保能夠穩(wěn)定讀取V1和V2的值)。接下來，微控制器350判斷V2是否大于V1(記為“條件A”)。若V2小于V1，在等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后，微控制器350驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313向反方向移動(dòng)。在尚未移動(dòng)以前，微控制器350先重置V1和V2的值，然后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313移動(dòng)一步，接著讀取評(píng)價(jià)值，并將其設(shè)為V1，然后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313朝同方向再移動(dòng)一步并讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值，將其設(shè)為V2。接下來，微控制器350判斷V2是否小于V1。若V2大于或等于V1，則令V1的值等于V2的值，然后等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后再讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值以繼續(xù)比較操作。若V2小于V1，則驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313再往反方向移動(dòng)一步，則該位置即為最佳聚焦點(diǎn)的位置。
在條件A處，若V2大于V1，則令V1的值等于V2的值，然后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313向同一方向(即獲取V1和V2時(shí)馬達(dá)移動(dòng)的方向)移動(dòng)三步，并且在等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值，并將其設(shè)為V2。然后，微控制器350判斷V2是否小于V1且馬達(dá)313是否已經(jīng)移動(dòng)到對(duì)焦軌道370(如圖4所示)的邊界(記為“條件B”)。若V2大于或等于V1且馬達(dá)313未到達(dá)邊界，則驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313繼續(xù)朝同一方向移動(dòng)三步，并且等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值。若V2大于或等于V1且馬達(dá)313已到達(dá)邊界，則表示找到最佳聚焦點(diǎn)，結(jié)束對(duì)焦程序。
在條件B處，若V2小于V1，則不論馬達(dá)313是否已到達(dá)邊界，微控制器350在等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313向反方向移動(dòng)。在尚未移動(dòng)以前，微控制器350先重置V1和V2的值，然后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313移動(dòng)一步，并且在等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后讀取評(píng)價(jià)值，并將其設(shè)為V1，然后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313朝同方向再移動(dòng)一步，并且等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值，并將其設(shè)為V2。接下來，微控制器350判斷V2是否小于V1。若V2大于或等于V1，則令V1的值等于V2的值，然后在等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值以繼續(xù)比較。若V2小于V1，則微控制器350驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313再向反方向移動(dòng)一步，該位置即為最佳聚焦點(diǎn)的位置。
圖5A和圖5B是本發(fā)明實(shí)施例自動(dòng)對(duì)焦方法的詳細(xì)步驟流程圖。
在步驟S1中，確認(rèn)變焦鏡頭當(dāng)前位置。
在步驟S2中，取得對(duì)焦信息和第一評(píng)價(jià)值。根據(jù)前述公式、幀速率以及馬達(dá)每移動(dòng)一步所需的時(shí)間計(jì)算出馬達(dá)所需移動(dòng)的最大步數(shù)，取得馬達(dá)與對(duì)焦軌道(如圖4所示)的中心點(diǎn)位置，讀取當(dāng)前的評(píng)價(jià)值并將其設(shè)為V1。
在步驟S3中，判斷變焦鏡頭起始位置是否大于中心點(diǎn)位置(即是否在中心點(diǎn)位置的右方)。若是，則執(zhí)行步驟S4，否則執(zhí)行步驟S31。該判斷步驟是為了使馬達(dá)帶動(dòng)鏡頭向中心點(diǎn)方向進(jìn)行對(duì)焦動(dòng)作。
在步驟S31中，若變焦鏡頭起始位置在中心點(diǎn)位置的左方，則驅(qū)動(dòng)馬達(dá)向右方移動(dòng)。
在步驟S4中，若變焦鏡頭起始位置在中心點(diǎn)位置的右方，則驅(qū)動(dòng)馬達(dá)向左方移動(dòng)。
在步驟S5中，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)移動(dòng)三步(假設(shè)K＝3，下同)并且等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后，讀取當(dāng)時(shí)的評(píng)價(jià)值，并且將其設(shè)為V2。
在步驟S6中，判斷V2是否大于或等于V1。若是，則執(zhí)行步驟S7，否則跳至步驟S9，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)向反方向移動(dòng)。在尚未移動(dòng)前，微控制器350先重置V1和V2的值，清除V1和V2的值。
在步驟S7中，若V2大于V1，則令V1的值等于V2的值，然后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以同一方向移動(dòng)三步，并且在等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值，并將其設(shè)為V2。
在步驟S8中，判斷V2是否小于V1且馬達(dá)是否已經(jīng)移動(dòng)到對(duì)焦軌道(如圖4所示)的邊界。若V2大于或等于V1且馬達(dá)未移動(dòng)到邊界(實(shí)線表示評(píng)價(jià)值判斷，虛線表示邊界判斷)，則跳至步驟S7，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)繼續(xù)朝同一方向移動(dòng)三步，并且等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值。若V2大于或等于V1且馬達(dá)已到達(dá)邊界，則表示找到最佳聚焦點(diǎn)，故結(jié)束對(duì)焦程序。若V2小于V1，則執(zhí)行步驟S9。
在步驟S9中，若V2小于V1，則不管馬達(dá)是否已到達(dá)邊界，在等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)313向反方向移動(dòng)一步。在尚未移動(dòng)前，先重置V1和V2的值，即清除V1和V2的值。
在步驟S10中，在等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后，讀取當(dāng)時(shí)的評(píng)價(jià)值，并將其設(shè)為V1。
在步驟S11中，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)朝同方向再移動(dòng)一步，并且等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值，并將其設(shè)為V2。
在步驟S12中，判斷V2是否小于V1。
在步驟S13中，若V2大于V1，則令V1的值等于V2的值，然后跳至步驟S11，等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間后讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值以繼續(xù)比較。
在步驟S14中，若V2小于V1，則驅(qū)動(dòng)馬達(dá)再往反方向移動(dòng)一步，該位置即為最佳聚焦點(diǎn)的位置。
與現(xiàn)有對(duì)焦方法相比，本發(fā)明實(shí)施例自動(dòng)對(duì)焦方法不是以固定步數(shù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)移動(dòng)，且無需多次往返移動(dòng)馬達(dá)，在最佳狀況下只需往返二次即可找到最佳對(duì)焦位置。此外，本發(fā)明實(shí)施例自動(dòng)對(duì)焦裝置在對(duì)焦之前無需先執(zhí)行歸零動(dòng)作，因而可以縮短對(duì)焦時(shí)間。
雖然本發(fā)明已通過較佳實(shí)施例說明如上，但該較佳實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)有能力對(duì)該較佳實(shí)施例做出各種更改和補(bǔ)充，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書的范圍為準(zhǔn)。
附圖中符號(hào)的簡單說明如下300照相機(jī) 330信號(hào)處理單元310對(duì)焦模塊340數(shù)據(jù)處理單元311變焦鏡頭350微控制器313馬達(dá)360變焦鏡頭傳感器315馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片370對(duì)焦軌道320傳感器
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)對(duì)焦方法，適用于電子照相機(jī)的變焦鏡頭，其中，圖像信號(hào)通過所述變焦鏡頭獲取，并且所述變焦鏡頭由一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其特征在于所述方法包括下列步驟a)確認(rèn)所述變焦鏡頭的起始位置；b)判斷所述變焦鏡頭與對(duì)焦軌道中心點(diǎn)的相對(duì)位置，以驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向第一或第二方向移動(dòng)；c)讀取與所述圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)值，并且令第一評(píng)價(jià)變量值等于所述評(píng)價(jià)值；d)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向第一方向移動(dòng)K個(gè)單位距離，其中K的值大于1；e)讀取與所述圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的下一個(gè)評(píng)價(jià)值，并且令第二評(píng)價(jià)變量值等于所述評(píng)價(jià)值；f)判斷所述第二評(píng)價(jià)變量值是否小于所述第一評(píng)價(jià)變量值；g)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)變量值，則令所述第一評(píng)價(jià)變量值等于所述第二評(píng)價(jià)變量值，然后執(zhí)行步驟d；h)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值小于所述第一評(píng)價(jià)變量值，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向第二方向移動(dòng)一個(gè)單位距離；i)讀取與所述圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)值，并且令所述第一評(píng)價(jià)變量值等于所述評(píng)價(jià)值；j)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)一個(gè)單位距離；k)讀取與所述圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的下一個(gè)評(píng)價(jià)值，并且令所述第二評(píng)價(jià)變量值等于所述評(píng)價(jià)值；l)判斷所述第二評(píng)價(jià)變量值是否小于所述第一評(píng)價(jià)變量值；m)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)變量值，則令所述第一評(píng)價(jià)變量值等于所述第二評(píng)價(jià)變量值，然后執(zhí)行步驟j；以及n)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值小于所述第一評(píng)價(jià)變量值，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第一方向移動(dòng)一個(gè)單位距離，其中，在所述馬達(dá)當(dāng)前所在位置上所讀取到的評(píng)價(jià)值為最大評(píng)價(jià)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于步驟f還包括下列步驟f1)判斷所述第二評(píng)價(jià)變量值是否小于所述第一評(píng)價(jià)變量值，并且所述馬達(dá)是否到達(dá)所述對(duì)焦軌道的其中一個(gè)邊界；f2)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)變量值，并且所述馬達(dá)未到達(dá)所述邊界，則執(zhí)行步驟e；f3)如果所述第二評(píng)價(jià)變量值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)變量值，并且所述馬達(dá)已到達(dá)所述邊界，則表示所述馬達(dá)當(dāng)前所在位置上所讀取到的評(píng)價(jià)值為最大評(píng)價(jià)值；以及f4)若所述第二評(píng)價(jià)變量值小于所述第一評(píng)價(jià)變量值，則執(zhí)行步驟h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于步驟c還包括通過數(shù)學(xué)公式?jīng)Q定所述K值，所述數(shù)學(xué)公式為K=Floor(1/FRSP)]]>其中，F(xiàn)R表示所述圖像信號(hào)的幀速率，SP表示所述馬達(dá)的行進(jìn)速度，F(xiàn)loor表示經(jīng)過除法運(yùn)算后得到的商。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于在讀取所述評(píng)價(jià)值之前，需要先等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于在步驟h中，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)之前，清除所述第一和第二評(píng)價(jià)變量值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于所述對(duì)焦過程不執(zhí)行確認(rèn)鏡頭位置的操作。
7.一種電子照相機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于包括一個(gè)變焦鏡頭，用來獲取圖像信號(hào)；一個(gè)傳感器，通過所述變焦鏡頭感測到所述圖像信號(hào)，并且將所述圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；一個(gè)信號(hào)處理單元，耦接于所述傳感器，接收所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并且經(jīng)過處理后產(chǎn)生一個(gè)亮度信號(hào)；一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元，耦接于所述信號(hào)處理單元，根據(jù)所述亮度信號(hào)依次產(chǎn)生所述圖像信號(hào)的第一和第二評(píng)價(jià)值；一個(gè)馬達(dá)，用來帶動(dòng)所述變焦鏡頭移動(dòng)到一個(gè)聚焦位置；以及一個(gè)微控制器，耦接于所述數(shù)據(jù)處理單元和馬達(dá)，判斷所述變焦鏡頭與對(duì)焦軌道中心點(diǎn)的相對(duì)位置，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)帶動(dòng)所述變焦鏡頭持續(xù)以K個(gè)單位距離向第一方向移動(dòng)，并且依次取得所述第一和第二評(píng)價(jià)值，當(dāng)所述第二評(píng)價(jià)值小于所述第一評(píng)價(jià)值時(shí)，清除所述第一和第二評(píng)價(jià)值，然后驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)帶動(dòng)所述變焦鏡頭持續(xù)以一個(gè)單位距離向第二方向移動(dòng)，并且依次取得所述第一與第二評(píng)價(jià)值，以及當(dāng)所述第二評(píng)價(jià)值小于所述第一評(píng)價(jià)值時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)帶動(dòng)所述變焦鏡頭持續(xù)向所述第一方向移動(dòng)一個(gè)單位距離，使得所述變焦鏡頭移動(dòng)至所述聚焦位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于當(dāng)所述馬達(dá)向所述第一方向移動(dòng)且所述第二評(píng)價(jià)值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)值時(shí)，所述微控制器令所述第一評(píng)價(jià)值等于所述第二評(píng)價(jià)值，然后驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)朝所述第一方向移動(dòng)K個(gè)單位距離，以讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于當(dāng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)且所述第二評(píng)價(jià)值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)值時(shí)，所述微控制器令所述第一評(píng)價(jià)值等于所述第二評(píng)價(jià)值，然后驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)一個(gè)單位距離，以讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于所述微控制器還判斷所述第二評(píng)價(jià)值是否小于所述第一評(píng)價(jià)值且所述馬達(dá)是否到達(dá)所述對(duì)焦軌道的其中一個(gè)邊界，如果所述第二評(píng)價(jià)值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)值，且所述馬達(dá)未到達(dá)所述邊界，則令所述第一評(píng)價(jià)值等于所述第二評(píng)價(jià)值，并且驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第一方向移動(dòng)K個(gè)單位距離，以讀取下一個(gè)評(píng)價(jià)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于如果所述第二評(píng)價(jià)值大于或等于所述第一評(píng)價(jià)值，且所述馬達(dá)已到達(dá)所述邊界，則表示所述變焦鏡頭移動(dòng)至所述聚焦位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于如果所述第二評(píng)價(jià)值小于所述第一評(píng)價(jià)值，則所述微控制器清除所述第一和第二評(píng)價(jià)值，并且驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)向所述第二方向移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于所述微控制器在執(zhí)行所述對(duì)焦過程中不執(zhí)行確認(rèn)鏡頭位置的操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于所述微控制器通過數(shù)學(xué)公式?jīng)Q定所述K值，所述數(shù)學(xué)公式為K=Floor(1/FRSP)]]>其中，F(xiàn)R表示所述圖像信號(hào)的幀速率，SP表示所述馬達(dá)的行進(jìn)速度，F(xiàn)loor表示經(jīng)過除法運(yùn)算后得到的商。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于在讀取所述第一和第二評(píng)價(jià)值之前，需要先等待兩個(gè)垂直同步信號(hào)時(shí)間。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于所述自動(dòng)對(duì)焦裝置還包括一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片，根據(jù)來自所述微控制器的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)帶動(dòng)所述變焦鏡頭，使所述變焦鏡頭移動(dòng)到所述聚焦位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于所述自動(dòng)對(duì)焦裝置還包括一個(gè)變焦鏡頭傳感器，將所述變焦鏡頭的當(dāng)前位置信號(hào)回傳給所述微控制器。
18.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于所述K的值大于1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自動(dòng)對(duì)焦方法以及電子照相機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦裝置。該自動(dòng)對(duì)焦方法由相對(duì)于變焦鏡頭的中心點(diǎn)位置向左或向右逐步比對(duì)，從而找出欲拍攝圖像的最大評(píng)價(jià)值，即高頻分量，而該最大評(píng)價(jià)值即為最佳聚焦點(diǎn)的評(píng)價(jià)值。本發(fā)明提供的自動(dòng)對(duì)焦方法，以非固定步數(shù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)移動(dòng)，并且無需多次往返移動(dòng)馬達(dá)。此外，本發(fā)明提供的自動(dòng)對(duì)焦裝置在對(duì)焦之前無需執(zhí)行歸零動(dòng)作，因而可以縮短對(duì)焦時(shí)間。
文檔編號(hào)H04N5/225GK1763624SQ200410086499
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者林毅軒 申請(qǐng)人:亞洲光學(xué)股份有限公司