CN102540639A - 自动对焦方法及影像撷取*** - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种自动对焦方法及影像撷取***，尤指利用对焦镜头在一对焦模式的第一移动区间内进行对焦，并记录多个第一对焦位置及相应的多个第一对焦数据。接着，判断上述第一对焦数据是否存在一绝对最大值。如否，则决定一第二移动区间，并使对焦镜头在第二移动区间内进行对焦，以获得多个第二对焦数据；及根据上述第二对焦数据决定绝对最大值，并使与绝对最大值相应的第二对焦位置为一自动对焦位置。

Description

自动对焦方法及影像撷取***

技术领域

本发明涉及一种成像技术，特别是涉及一种影像撷取***的自动对焦方法。

背景技术

数码相机在出厂之前，通常会针对对焦镜头执行无穷远对焦位置的校正，并将校正得到的无穷远对焦位置记录于数码相机内的内存中。当使用者半压下快门按钮而启动自动对焦程序时，数码相机即以该储存的无穷远对焦位置作为基准，移动对焦镜头以进行对焦。

然而，数码相机往往受到外部环境变化，例如温度或湿度变化，或者受到外力，例如落摔或不同摆放位置，造成对焦镜头的偏移，使得真实的无穷远对焦位置异于出厂前的校正值，导致对焦镜头未能移动至正确的对焦位置，让使用者因对焦不良或失败而拍摄出模糊的影像。特别是对于塑料材质的镜头，由于塑料材质本身容易吸收水气，极易导致镜头折射率的改变。此外，镜头可能随外界温度及湿度而发生热涨冷缩或含水度变化，因而造成折射率的改变。

由此可见，上述现有的成像技术在方法及使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法及方法又没有适切的方法及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的自动对焦方法及影像撷取***，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的成像技术存在的缺陷，而提供一种新的自动对焦方法及影像撷取***，所要解决的技术问题是使其提出一种自动对焦方法及影像撷取***，以补正预设对焦位置因外界环境影响所造成的偏移，而能准确地自动对焦，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的利用一对焦镜头在一对焦模式的一第一移动区间内进行对焦；记录多个第一对焦位置及相应的多个第一对焦数据；判断上述第一对焦数据是否存在一绝对最大值；如否，则决定一第二移动区间；使该对焦镜头在该第二移动区间内进行对焦，以获得多个第二对焦数据；及根据上述第二对焦数据决定该绝对最大值，并使与该绝对最大值相应的一第二对焦位置为一自动对焦位置。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的自动对焦方法，其中所述的更包含：当判断上述第一对焦数据存在一绝对最大值，则决定与该绝对最大值相应的该第一对焦位置为该自动对焦位置。

前述的自动对焦方法，其中所述的上述第一对焦数据及上述第二对焦数据是边缘锐利度值。

前述的自动对焦方法，其中所述的该第一移动区间介于一第一预设位置和一第二预设位置之间，当该第二预设位置相应的该第一对焦数据为相对最大值时，则该第二移动区间是自该第二预设位置向外平移至一第三预设位置；当该第一预设位置相应的该第一对焦数据为相对最大值时，则该第二移动区间是自该第一预设位置向外平移至一第四预设位置。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一对焦镜头；一致动器，在一对焦模式的一第一移动区间内驱动该对焦镜头至多个第一对焦位置；一储存装置，用以记录上述第一对焦位置及相应的多个第一对焦数据；及一中央处理***，用以决定上述第一对焦数据是否存在一绝对最大值；其中当上述第一对焦数据未存在该绝对最大值，则该中央处理***决定一第二移动区间，并使该致动器驱动该对焦镜头在该第二移动区间内移动，以获得相应的多个第二对焦数据，且该中央处理***根据上述第二对焦数据决定该绝对最大值，并使与该绝对最大值相应的一第二对焦位置为一自动对焦位置。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的影像撷取***，其中所述的该第一移动区间介于一第一预设位置和一第二预设位置之间，当该第二预设位置相应的该第一对焦数据为相对最大值时，则该第二移动区间是自该第二预设位置向外平移至一第三预设位置；当该第一预设位置相应的该第一对焦数据为相对最大值时，则该第二移动区间是自该第一预设位置向外平移至一第四预设位置。

前述的影像撷取***，其中所述的该第一预设位置为储存在该储存装置内的一无穷远对焦位置。

前述的影像撷取***，其中所述的该储存装置内建一致动步数调变表，用以依据该对焦模式及一环境参数调变该致动器的一致动步数变化率。

前述的影像撷取***，其中所述的该中央处理***根据该致动步数调变表，以调变该第三预设位置及该第四预设位置。

前述的影像撷取***，其中所述的该中央处理***根据该第四预设位置更新该无穷远对焦位置，且该储存装置根据该第四预设位置以更新该致动步数调变表。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：

为达到上述目的，本发明提供了一种自动对焦方法，首先利用对焦镜头在一对焦模式的第一移动区间内进行对焦，并记录多个第一对焦位置及相应的多个第一对焦数据。接着，判断上述第一对焦数据是否存在一绝对最大值。如否，则决定一第二移动区间，并使对焦镜头在第二移动区间内进行对焦，以获得多个第二对焦数据；及根据上述第二对焦数据决定绝对最大值，并使与绝对最大值相应的第二对焦位置为一自动对焦位置。

此外，为达到上述目的，本发明还提供了一种影像撷取***，其包含对焦镜头、致动器、储存装置及中央处理***。致动器在一对焦模式的第一移动区间内驱动对焦镜头至多个第一对焦位置。储存装置记录上述第一对焦位置及相应的多个第一对焦数据。中央处理***决定上述第一对焦数据是否存在一绝对最大值。其中，当上述第一对焦数据未存在绝对最大值，则中央处理***决定一第二移动区间，并使致动器驱动对焦镜头在第二移动区间内移动，以获得相应的多个第二对焦数据，且中央处理***根据上述第二对焦数据决定绝对最大值，并使与绝对最大值相应的第二对焦位置为一自动对焦位置。

借由上述技术方案，本发明自动对焦方法及影像撷取***至少具有下列优点及有益效果：数码相机在受到外部环境变化，或者受到外力，造成对焦镜头的偏移，使得真实的无穷远对焦位置异于出厂前的校正值，对焦镜头可以自动移动至正确的对焦位置，克服使用者因对焦不良或失败而拍摄出模糊的影像。特别是对于塑料材质的镜头，由于塑料材质本身容易吸收水气，可以自动补正镜头折射率的改变。

综上所述，本发明是有关于一种自动对焦方法及影像撷取***，尤指利用对焦镜头在一对焦模式的第一移动区间内进行对焦，并记录多个第一对焦位置及相应的多个第一对焦数据。接着，判断上述第一对焦数据是否存在一绝对最大值。如否，则决定一第二移动区间，并使对焦镜头在第二移动区间内进行对焦，以获得多个第二对焦数据；及根据上述第二对焦数据决定绝对最大值，并使与绝对最大值相应的第二对焦位置为一自动对焦位置。本发明在技术上有显着的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明自动对焦方法及影像撷取***实施例的影像撷取***的功能方框图。

图2是本发明自动对焦方法及影像撷取***实施例的自动对焦方法的流程图。

图3A、图3B、图3C例示各种边缘曲线。

10：镜头模块             102：对焦镜头

104：镜头驱动装置        12：储存装置

122：内存                124：硬盘

14：中央处理***         142：运算单元

144：控制单元            16：影像感测单元

18：环境参数感测单元     21-27：步骤

D1：第一移动区间         D2、D3：第二移动区间

F1：第一预设位置         F2：第二预设位置

F3：第三预设位置         F4：第四预设位置

AF、AF’、AF”：自动对焦位置

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的自动对焦方法及影像撷取***其具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

图1显示本发明实施例的影像撷取***的功能方块图。本实施例的影像撷取***主要是用以执行自动对焦，该影像撷取***可以为相机、摄影机、移动电话、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、数字音乐(MPEG Audio Layer 3，MP3)播放器或网络摄影机(webcam)，但不以此为限。在本实施例中，影像撷取***主要包含镜头模块10、储存装置12及中央处理***14。此外，影像撷取***还可包含影像感测单元16及环境参数感测单元18。

如图1所示，本实施例的镜头模块10包含对焦镜头102及镜头驱动装置104。其中，对焦镜头102可移动于一预设移动区间内，用以对被摄物进行对焦。对焦镜头102通常包含有至少一对焦镜片。镜头驱动装置104受控于中央处理***14，用以驱动对焦镜头102的对焦镜片移动至多个的对焦位置。镜头驱动装置104可包含一致动器，例如步进马达，但不以此为限。

请继续参阅图1，镜头模块10所撷取的影像经由影像感测单元16由模拟的光信号转换为数字的电信号，其包含有镜头模块10所获得的多个对焦数据，例如边缘锐利度(sharpness)值。接着，上述对焦数据被馈至中央处理***14进行运算处理。本实施例的中央处理***14包含运算单元142及控制单元144。其中，运算单元142对上述对焦数据进行数值运算，控制单元144则根据运算结果决定如何控制镜头驱动装置104以移动对焦镜头102，最终获得一自动对焦位置。本实施例的运算单元142可以为数字信号处理器，控制单元144可以为中央处理单元，且实作***处理***14可以是一颗芯片，而运算单元142及控制单元144是整合在芯片上，但不以此为限。

请继续参阅图1，储存装置12主要是用以记录上述对焦位置及相应的对焦数据。本实施例的储存装置12包含作为主存储器的内建内存122及作为次内存的硬盘124。此外，储存装置12还可用以储存无穷远对焦位置。具体而言，在一实施例中，储存装置12储存有镜头驱动装置104的致动步数调变表，其记录各对焦模式(zoom mode)的环境参数变化率所对应的致动步数变化率，其中环境参数是指温度或湿度，但不限于此。下表一例示一致动步数调变表，在表一中以温度作为环境参数为例。在此实施例中，对于广角对焦模式，如果温度25℃时的无穷远对焦位置为200步数的位置，则在温度0℃时，无穷远对焦位置将变为150步数的位置，即200-10*((25-0)/5)。在一实施例中，中央处理***14可将调变后的无穷远对焦位置更新在储存装置12内。上述温度的变化可由环境参数感测单元18来提供。

表一

图2显示本发明实施例的自动对焦方法的流程图，其可适用于图1所示的影像撷取装置。以下关于图2的流程说明，请同时参阅图1所示的影像撷取装置。首先，在步骤21，在一对焦模式下，利用对焦镜头102在该对焦模式的第一移动区间内的多个第一对焦位置进行对焦。如前所述，对焦镜头102可由镜头驱动装置104的致动器驱动至上述第一对焦位置。以数码相机为例，数码相机一般会分为数个对焦模式，例如分为一般对焦模式及近处对焦模式，其中，一般对焦模式的对焦范围从无穷远对焦位置至80厘米，而近处对焦模式的对焦范围从80厘米至10厘米，但并不以此为限。接着，在步骤22，以储存装置12记录上述第一对焦位置及相应的多个第一对焦数据。在本实施例中，第一对焦数据为边缘锐利度值。上述上述第一对焦位置及上述第一对焦数据共同形成一边缘曲线。图3A例示一边缘曲线，其纵轴代表对焦数据，而横轴则代表对焦位置。在此例子中，第一移动区间D1是介于第一预设位置F1和第二预设位置F2之间。其中，第一预设位置F1可为无穷远对焦位置，其可储存在储存装置12内。

请继续参阅图1、图2及图3A，在步骤23，以中央处理***14判断边缘曲线的上述第一对焦数据是否存在一绝对最大值。在本实施例中，“绝对最大值”的前、后相邻位置的数值皆小于该绝对最大值。如果在步骤23中的判断结果是边缘曲线已存在绝对最大值，则进入步骤24，决定与该绝对最大值相应的第一对焦位置作为自动对焦位置。以图3A所示边缘曲线为例，中央处理***14依据边缘曲线的斜率，或依据第一对焦位置的前、后相邻位置的数值大小判断出第一对焦位置AF处存在绝对最大值，而定义该处即为自动对焦位置。

请参阅图1及图2，如果步骤23中的判断结果是边缘曲线不存在绝对最大值，则进入步骤25，中央处理***14依据边缘曲线计算出第二移动区间。接着，在步骤26，中央处理***14使镜头驱动装置104的致动器移动对焦镜头102在第二移动区间的多个第二对焦位置进行对焦，以获得相应的多个第二对焦数据。如同前述第一对焦数据，本实施例的第二对焦数据为边缘锐利度值。最后，在步骤27，中央处理***14根据上述第二对焦数据的边缘曲线的斜率或数值大小以定义绝对最大值，并使与绝对最大值相应的第二对焦位置作为自动对焦位置。

图3B例示另一边缘曲线，其第二预设位置F2相应的第一对焦数据对于第一移动区间D1而言并非是绝对最大值，而仅为相对最大值，即中央处理***14依据边缘曲线的斜率或数值大小判定第一对焦数据仅存在相对最大值。因此，根据步骤25，自第二预设位置F2向外平移至第三预设位置F3，以获得介于第二预设位置F2和第三预设位置F3之间的第二移动区间D2，或是由第三预设位置F3往前回推至第二预设位置F2之前的一特定位置作为第二移动区间D2，即第二移动区间D2可以是自第二预设位置F2至第三预设位置F3，也可以是自特定位置至第三预设位置F3，其中包含第二预设位置F2。请同时参照图1及图2，具体而言，第三预设位置F 3可以是中央处理***14利用外插法依据边缘曲线所计算而得，或是已内建在储存装置12内的预设距离值；而特定位置可以是由镜头驱动装置104将对焦镜头102自第二预设位置F2往第一预设位置F1方向推进的预设距离值，例如若采用步进马达作为镜头驱动装置104，则设定特定位置即是步进马达自第二预设位置F2往第一预设位置F1方向推进预设数步的位置，但并不限于此。在本实施例中是以自第二预设位置F2至第三预设位置F3作为第二移动区间D2。

请再参照图1及图2，接着，根据步骤26，移动对焦镜头102在第二移动区间D2，以获得第二对焦数据。最后，根据步骤27，决定第二移动区间D2的绝对最大值，并使相应的第二对焦位置AF’作为自动对焦位置。以图3B所示边缘曲线为例，中央处理***14判断第二对焦位置AF’处存在绝对最大值，因此使其作为自动对焦位置。

图3C例示又一边缘曲线，其第一预设位置F1相应的第一对焦数据对于第一移动区间D1而言并非是绝对最大值，而仅为相对最大值，即中央处理***14依据边缘曲线的斜率或数值大小判定为相对最大值。因此，根据步骤25，自第一预设位置F1向外平移至第四预设位置F4，因而得到介于第一预设位置F1和第四预设位置F4之间的第二移动区间D3，或是由第四预设位置F4往后回推至第一预设位置F1之后的一特定位置作为第二移动区间D3，即第二移动区间D3可以是自第一预设位置F1至第四预设位置F4，也可以是自特定位置至第四预设位置F4，其中包含第一预设位置F1。在本实施例中，以第一预设位置F1至第四预设位置F4作为第二移动区间D3，但并不限于此。接着，根据步骤26，移动对焦镜头102在第二移动区间D3，以获得第二对焦数据。最后，根据步骤27，决定第二移动区间D3的绝对最大值，并使相应的第二对焦位置AF”作为自动对焦位置。以图3C所示边缘曲线为例，中央处理***14判断第二对焦位置AF”处存在绝对最大值，因此使其作为自动对焦位置。

请参阅图1、图3B、图3C及表一，在一实施例中，中央处理***14可依据对焦模式及当前环境参数，例如温度或湿度，以调变镜头驱动装置104的致动器的致动步数变化率。再者，中央处理***14还可根据如表一所例示的致动步数调变表，以调变第三预设位置F3及第四预设位置F4。在另一实施例中，中央处理***104可根据第四预设位置F4以更新无穷远对焦位置，且储存装置12可根据第四预设位置F4以更新如表一所例示的致动步数调变表，但并不限于此，熟知此技艺者也可斟酌调整其它环境参数修订另一致动步数调变表或置换成一致动步数调变公式。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种自动对焦方法，其特征在于其包含以下步骤：

利用一对焦镜头在一对焦模式的一第一移动区间内进行对焦；

记录多个第一对焦位置及相应的多个第一对焦数据；

判断上述第一对焦数据是否存在一绝对最大值；

如否，则决定一第二移动区间；

使该对焦镜头在该第二移动区间内进行对焦，以获得多个第二对焦数据；及

根据上述第二对焦数据决定该绝对最大值，并使与该绝对最大值相应的一第二对焦位置为一自动对焦位置。

2.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于其更包含：当判断上述第一对焦数据存在一绝对最大值，则决定与该绝对最大值相应的该第一对焦位置为该自动对焦位置。

3.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于上述第一对焦数据及上述第二对焦数据是边缘锐利度值。

4.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于该第一移动区间介于一第一预设位置和一第二预设位置之间，当该第二预设位置相应的该第一对焦数据为相对最大值时，则该第二移动区间是自该第二预设位置向外平移至一第三预设位置；当该第一预设位置相应的该第一对焦数据为相对最大值时，则该第二移动区间是自该第一预设位置向外平移至一第四预设位置。

5.一种影像撷取***，其特征在于其包含：

一对焦镜头；

一致动器，在一对焦模式的一第一移动区间内驱动该对焦镜头至多个第一对焦位置；

一储存装置，用以记录上述第一对焦位置及相应的多个第一对焦数据；及

一中央处理***，用以决定上述第一对焦数据是否存在一绝对最大值；

其中当上述第一对焦数据未存在该绝对最大值，则该中央处理***决定一第二移动区间，并使该致动器驱动该对焦镜头在该第二移动区间内移动，以获得相应的多个第二对焦数据，且该中央处理***根据上述第二对焦数据决定该绝对最大值，并使与该绝对最大值相应的一第二对焦位置为一自动对焦位置。

6.如权利要求5所述的影像撷取***，其特征在于该第一移动区间介于一第一预设位置和一第二预设位置之间，当该第二预设位置相应的该第一对焦数据为相对最大值时，则该第二移动区间是自该第二预设位置向外平移至一第三预设位置；当该第一预设位置相应的该第一对焦数据为相对最大值时，则该第二移动区间是自该第一预设位置向外平移至一第四预设位置。

7.如权利要求6所述的影像撷取***，其特征在于该第一预设位置为储存在该储存装置内的一无穷远对焦位置。

8.如权利要求7所述的影像撷取***，其特征在于该储存装置内建一致动步数调变表，用以依据该对焦模式及一环境参数调变该致动器的一致动步数变化率。

9.如权利要求8所述的影像撷取***，其特征在于该中央处理***根据该致动步数调变表，以调变该第三预设位置及该第四预设位置。

10.如权利要求8所述的影像撷取***，其特征在于该中央处理***根据该第四预设位置更新该无穷远对焦位置，且该储存装置根据该第四预设位置以更新该致动步数调变表。

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