CN1690833A

CN1690833A - 数码相机的自动对焦方法

Info

Publication number: CN1690833A
Application number: CN 200410026999
Authority: CN
Inventors: 孙文信
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-02

Abstract

本发明提供一种数码相机的自动对焦方法，其包括以下步骤：提供一数码相机；利用全景领域焦深确定驱动装置的机械移动精度范围；选择适于该机械移动精度的驱动装置及相应的信号处理单元和驱动芯片；利用驱动装置带动透镜组或影像感测芯片移至正确的对焦位置。本方法提高了调焦精度，且方便省时。

Description

数码相机的自动对焦方法

【技术领域】

本发明是关于一种自动对焦方法，尤其是一种用于数码相机的自动对焦方法。

【背景技术】

随着数码技术的不断发展，数码相机已被人们广泛应用，特别是近年来移动电话及PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等便携式电子装置也在快速向高性能、多功能化方向发展，数码相机与该等便携式电子装置的结合已成为发展移动多媒体技术的关键，与该便携式电子装置结合的数码相机体积较小且结构简单，因此多采用定焦结构，即其透镜组的焦距不变，其透镜组与影像传感器的距离保持不变，如2001年12月5日授权公告的专利号为01202112.1的中国专利揭示了一种定焦结构的镜头模组，该镜头模组中的影像感测芯片位于其透镜组的焦点位置。根据透镜成像原理，当物位于无穷远处(物距大于等于焦距的五十倍)的情况下，成像面位于焦平面上。因此，上述的定焦镜头模组用于拍摄远距离景物时不会影响成像质量，但其拍摄近距离景物时，由于物距较小，像距增大，造成成像面与焦平面不在同一平面上，因此导致焦平面上的成像不清晰。为改善此种情况，就需要调整像距，即透镜组与影像感测芯片的距离。中国知识产权局在2003年2月26日授权公告的专利号为02220115号的中国专利揭示了一种可调整像距的镜头模组，该镜头模组主要包括镜头、调焦环、弹性装置及基座。其中镜头与调焦环通过螺纹相配合，调焦环与基座之间由弹性装置连接，该调焦环下方设有调节槽，基座上设有与调节槽相配合的凸点。扳动调焦环，使其相对于基座转动，由于基座的凸点与调焦环的调焦槽的不同台面接触，带动镜头沿光轴方向做直线运动，从而改变透镜组与影像感测芯片的间距。该镜头模组的调焦环的转动仅能够在调节槽内不同的台面上停顿，即仅能分段调焦，从而影响调焦精度，另外，调焦过程中需要不断改变透镜组与影像感测芯片的间距，用目测的方法判断影像最为清晰时，进行拍摄，由此，不仅耗时费力，且由于目测的主观性而不能确保调焦的准确性。

有鉴于此，提供一种方便省时，调焦精确度高的用于数码相机的自动对焦方法实为必要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一用于数码相机的自动对焦方法，该方法方便省时，且调焦精确度高。

为实现本发明的目的，本发明提供一种数码相机的自动对焦方法，其包括以下步骤：提供一数码相机，其包括：透镜组、影像感测芯片、测距装置、信号处理单元、驱动芯片及驱动装置；测量固定物距情况下，经透镜组在影像感测芯片上成像的全景领域焦深；利用该全景领域焦深确定该驱动装置的机械移动精度范围；选择适于该机械移动精度的驱动装置及相应的信号处理单元与驱动芯片；利用该测距装置测量出物距，并将该物距信息传送至信号处理单元，经信号处理单元做出相应处理后，产生控制信号；将该控制信号传送至驱动芯片，该驱动芯片按照其所接收到的控制信号控制驱动装置；该驱动装置带动该透镜组或影像感测芯片移至正确的对焦位置。

本发明的有益效果是：本发明利用光学方法确定驱动装置的机械调焦精度及调焦参数，有效地提高了调焦精度，利用测距装置与信号处理器配合自动控制影响感应芯片与透镜组的间距，从而达到方便省时的自动对焦的目的。

【附图说明】

图1是物距为无穷大时，透镜组在影像感测芯片的轴上成像点的MTF曲线图。

图2是物距为无穷大时，透镜组在影像感测芯片上的离轴成像点的MTF曲线图(0.5视场、0.6视场、0.7视场、0.8视场)。

图3A是物距为无穷大时，本发明的透镜组在影像感测芯片上成像点的MTF曲线图(轴上、0.5视场、0.6视场、0.7视场、0.8视场)。

图3B是物距为2.00m时，本发明的透镜组在影像感测芯片上成像点的MTF曲线图(轴上、0.5视场、0.6视场、0.7视场、0.8视场)。

图3C是物距为0.40m时，本发明的透镜组在影像感测芯片上成像点的MTF曲线图(轴上、0.5视场、0.6视场、0.7视场、0.8视场)。

图3D是物距为0.20m时，本发明的透镜组在影像感测芯片上成像点的MTF曲线图(轴上、0.5视场、0.6视场、0.7视场、0.8视场)。

【具体实施方式】

适于本发明的数码相机的自动对焦方法的数码相机包括：透镜组、影像感测芯片、测距装置、信号处理单元、驱动芯片及驱动装置。该测距装置可测量透镜组与该数码相机所拍摄的景物的间距，即物距，该信号处理单元利用测距装置所测得的物距的信息，进行运算处理，产生控制信号，并将该控制信号传送至驱动芯片，该驱动芯片按照其所接收到的控制信号控制驱动装置带动该透镜组或影像感测芯片移至正确的对焦位置，从而完成自动对焦过程。

该测距装置可以是一装配在观景窗内的距离传感器，其结构类似于红外线测距仪，其可通过测量发射红外线与接收碰到被摄景物后返回的红外线的时间差，计算出物距。

该驱动装置可以是电磁阀或步进马达。

本实施方式中所测试的透镜组的焦距为4.815mm，影像感测芯片的分辨率为1280*960＝1.23百万像素，像素大小为3.18um，分辨率为160lp/mm，成像高度为2.543mm。利用光学仿真软件可以仿真出入射光线经透镜组后在影像感测芯片上的成像状况，并测量出该成像的各项参数。

本发明的数码相机的自动对焦方法包括以下步骤：

首先利用光学仿真的方法确定数码相机的驱动装置的机械移动精度，以确保调焦精度。确定机械移动精度包括以下步骤：利用光学仿真软件，测量物距无穷大时，分辨率为160lp/mm(LinePairs/Millimeter，线对/毫米)时，该透镜组在影像感测芯片上的轴上成像点的MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)曲线图，如图1所示，其横轴为像面偏移量(单位：mm)；由图可知该轴上成像点的MTF值大于0.3时，该透镜组在影像感测芯片上成像的轴上焦深为-0.01mm至0.029mm；该分辨率用以指定成像质量，其可根据不同成像质量需求而改变，分辨率愈高则成像质愈高；MTF值是衡量成像质量的重要参数，其可根据不同成像质量需求而改变，MTF值愈高则成像质愈高，MTF值大于0.3即可满足一般成像质量的需求。测出物距无穷大时，分辨率为80lp/mm，透镜组在影像感测芯片上的离轴成像点的MTF曲线图(该离轴成像点位于0.5视场、0.6视场、0.7视场、0.8视场)，如图2所示，其横轴为像面偏移量(单位：mm)，由图可知位于0.8视场内的离轴成像点的MTF值大于0.3时，透镜组在影像感测芯片上成像的离轴焦深为-0.024mm至0.01mm。其中0.5视场、0.6视场、0.7视场、0.8视场指像高为0.5*2.543mm＝1.272mm、0.6*2.543mm＝1.526mm、0.7*2.543mm＝1.781mm、0.8*2.543mm＝2.035mm的成像点。该轴上焦深与离轴焦深的重合部分即为透镜组在影像感测芯片上的全景领域成像的焦深，即-0.01mm至0.01mm。由于成像面无需位于最佳成像点，而只要位于其焦深范围即可，因此，该驱动装置的机械移动精度要小于全景领域的焦深的二分之一，即0.01mm，就能保证成像面位于焦深范围，从而确保调焦精度。

检测以小于0.01mm的机械移动精度改变影像感测芯片与透镜组的间距进行对焦的对焦结果，经光学仿真分别测出物距为无穷大、1.00m、0.60m、0.20m时的成像点的MTF曲线图(该成像点位于轴上、0.5视场、0.6视场、0.7视场、0.8视场)，如图3A、3B、3C、3D所示，其横轴为成像的分辨率(单位：lp/mm)，由该图可知，分辨率为160lp/mm时，轴上成像点的MTF值的大于0.4(大于0.3)，分辨率为80lp/mm时，离轴成像点的MTF值的大于0.4(大于0.3)，从而可知物距为无穷大至20m的情况下，成像的质量均已达到指定要求。

选择机械移动精度要小于0.01mm的驱动装置与适于该驱动装置的信号处理单元与驱动芯片。

拍摄过程中，数码相机的测距装置自动测量出物距，将该物距信息传送至信号处理单元，经信号处理单元做出相应处理后，产生控制信号，并将该控制信号传送至驱动芯片，该驱动芯片按照其所接收到的控制信号控制驱动装置带动该透镜组或影像感测芯片移至正确的对焦位置，从而完成自动对焦过程，可确保所拍摄的景物的成像质量。

Claims

1.一种数码相机的自动对焦方法，其特征在于：其包括以下步骤：

提供一数码相机，其包括：透镜组、影像感测芯片、测距装置、信号处理单元、驱动芯片及驱动装置；

测量固定物距情况下，经透镜组在影像感测芯片上成像的全景领域焦深；

利用该全景领域焦深确定该驱动装置的机械移动精度范围；

选择适于该机械移动精度的驱动装置及相应的信号处理单元与驱动芯片；

利用该测距装置测量出物距，并将该物距信息传送至信号处理单元，经信号处理单元做出相应处理后，产生控制信号；

将该控制信号传送至驱动芯片，该驱动芯片按照其所接收到的控制信号控制驱动装置；

该驱动装置带动该透镜组或影像感测芯片移至正确的对焦位置。

2.如权利要求1所述的数码相机的自动对焦方法，其特征在于：所述的机械移动精度小于该全景领域焦深的二分之一。

3.如权利要求2所述的数码相机的自动对焦方法，其特征在于：所述的经透镜组在影像感测芯片上成像的全景领域焦深的测量方法包括以下步骤：

测试出某固定物距时，第一分辨率为指定值时，经透镜组在影像感测芯片上的轴上成像点的MTF曲线图；

由该轴上成像点的MTF值曲线图确定当轴上成像点的MTF值位于指定范围内时，该透镜组在影像感测芯片上成像的轴上焦深；

测试出某固定物距时，第二分辨率为指定值时，经透镜组在影像感测芯片上的离轴成像点的MTF曲线图；

由该离轴成像点的MTF曲线图确定当离轴成像点的MTF值位于指定范围内时，该透镜组在影像感测芯片上成像的离轴焦深；

该轴上焦深与离轴焦深的重叠部分即为全景领域焦深。

4.如权利要求3所述的数码相机的自动对焦方法，其特征在于：所述的数码相机的影像感测芯片的分辨率为1280*960＝1.23百万像素，该像素大小为3.18um，分辨率为160lp/mm。

5.如权利要求4所述的数码相机的自动对焦方法，其特征在于：所述的第一分辨率的指定值为160lp/mm，第二分辨率的指定值为80lp/mm。

6.如权利要求5所述的数码相机的自动对焦方法，其特征在于：所述的轴上成像点的MTF值的指定范围为大于0.3，离轴成像点的MTF值的指定范围为大于0.3。

7.如权利要求3所述的数码相机的自动对焦方法，其特征在于：所述的固定物距为无穷大。

8.如权利要求3所述的数码相机的自动对焦方法，其特征在于：所述的离轴成像点位于0.8视场内。

9.如权利要求1所述的数码相机的自动对焦方法，其特征在于：所述的数码相机的驱动装置是步进马达。

10.如权利要求1所述的数码相机的自动对焦方法，其特征在于：所述的数码相机的驱动装置是电磁阀。