CN100582851C - 提高光学镜头解像力的对焦系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高光学镜头解像力的对焦方法，包括：光学镜头对被摄物进行对焦并影像；影像感测器感测该影像，并将所感测到的影像传送给数字信号处理器；该数字信号处理器在所述光学镜头的对焦镜片可移动的距离范围内指定一点作为参考点；于所述影像的切向线对与径向线对的调制转换函数值分别为最大时，计算对焦镜片所在的位置及其与参考点间的距离，得到一个数值范围；马达驱动电路依据该数值范围驱动对焦马达；该对焦马达控制所述对焦镜片在距离参考点为上述数值范围内移动，以获取最佳对焦位置；及所述光学镜头在该最佳对焦位置完成对被摄物的对焦。本发明还提供一种提高光学镜头解像力的对焦系统。利用本发明提高光学镜头的整体解像力。

Description

提高光学镜头解像力的对焦系统及方法
技术领域
本发明涉及一种光学镜头的对焦系统及方法，尤其涉及一种可提高光学镜头解像力的对焦系统及方法。
背景技术
影像撷取装置(包括数码相机、摄像机或手机)的成像解析力，是指在所拍摄的解析图成像中，对特定密度的线对或线条的辨识程度，即分辨被拍摄原物细节的能力。例如，被拍摄原物是一张纸，该纸上布满了很多线条块，如在每1平方厘米的线条面积中，划有10条到100条黑线，光学镜头a拍出来的影像能辨认10条线，而光学镜头b拍出来的影像可辨认到100条线，光学镜头b的解像力明显比光学镜头a的解像力高。影像撷取装置的光学镜头对拍摄影像中线对的辨识程度(即解像力)主要由该光学镜头的调制转换函数(ModulationTransfer Function，以下简称MTF)值来决定。
MTF值是对光学镜头的锐度、反差和分辨率进行综合评价的数值，其还用于检测光学镜头对影像的解析能力。众所周知，MTF值是一个界于0到1之间的数值，其等于(max.-min.)/(max.+min.)，其中，max.和min.分别为影像清晰度级的最大值和最小值，如图1所示，是判定影像清晰度级的最大值和最小值的示意图。MTF值越大(越接近1)，则说明这个光学镜头还原真实的能力越强，即该光学镜头所拍摄影像的解析能力强、影像清晰度高。然而，在光学镜头的MTF特性中，不同方向线条或线对成像的MTF值最大时，其对焦镜片的位置会不同，此不同现象影响光学成像的整体解析规格。如图2所示，当影像的切向线对的MTF值最大时，其切向线对的解析特性较佳，而其径向线对的解析特性很差。如图3所示，当影像的径向线对的MTF值最大时，其径向线对的解析特性较佳，而其切向线对的解析特性很差。因此，如何控制光学镜头所拍摄影像的整体解析特性达到较佳值，是业界的一个难题。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种提高光学镜头解像力的对焦系统，可提高光学镜头的整体解像力。
鉴于以上内容，有必要提供一种提高光学镜头解像力的对焦方法，可提高光学镜头的整体解像力。
一种提高光学镜头解像力的对焦系统，包括光学镜头和影像感测器，该影像感测器用于感测该光学镜头对焦被摄物体所获取的影像，所述光学镜头包括对焦镜片。所述系统还包括：所述数字信号处理器与所述影像感测器相连，用于接收并处理该影像感测器感测到的影像，在所述对焦镜片可移动的距离范围内指定一点作为参考点，于该影像的径向线对和切向线对的调制转换函数值分别为最大值时，计算对焦镜片所在的位置及所述位置与该参考点间的距离，并得到一个数值范围；所述马达驱动电路与所述数字信号处理器相连，用于接收该数字信号处理器所传送的数值范围，并依据该数值范围驱动所述对焦马达；及该对焦马达与所述马达驱动电路和对焦镜片连接，用于控制该对焦镜片在距离参考点为所述数值范围内移动以获取一个最佳对焦位置。
一种提高光学镜头解像力的对焦方法，包括步骤如下：光学镜头对被摄物进行对焦并获取该被摄物的影像；影像感测器感测该影像，并将所感测到的影像传送给数字信号处理器；该数字信号处理器在所述光学镜头的对焦镜片可移动的距离范围内指定一点作为参考点；于所述影像的切向线对与径向线对的调制转换函数值分别为最大时，计算对焦镜片所在的位置及所述位置与该参考点间的距离，并得到一个数值范围；马达驱动电路依据该数值范围驱动对焦马达；该对焦马达控制所述对焦镜片在距离参考点为上述数值范围内移动，以获取最佳对焦位置；及所述光学镜头在该最佳对焦位置完成对被摄物的对焦。
相较于现有技术，所述提高光学镜头解像力的对焦系统及方法，可降低光学镜头对不同角度的多根线条的解像力差异，提高光学镜头的整体解像力。
附图说明
图1是判定影像清晰度级的最大值和最小值的示意图。
图2是影像切向MTF值最高时的线对示意图。
图3是影像径向MTF值最高时的线对示意图。
图4是本发明对焦系统较佳实施例的硬件架构图。
图5是本发明数字信号处理器的功能模块图。
图6是本发明对焦系统中AF镜片左右移动的具体示意图。
图7是本发明调整后对焦影像的线对示意图。
图8是本发明MTF值的曲线图。
图9是本发明提高光学镜头解像力的对焦方法的作业流程图。
具体实施方式
如图4所示，是本发明对焦系统较佳实施例的硬件架构图。该系统包括被拍摄物体(以下简称为“被摄物”)1、光学镜头2、影像感测器3、数字信号处理器4和马达驱动电路5和对焦马达6。光学镜头2中有一组镜片，该组镜片包括对焦镜片(AF镜片)20，该AF镜片20与对焦马达6相连。所述光学镜头2用于对被摄物1进行对焦，并获取该被摄物1的影像。影像感测器3通过其驱动电路感测光学镜头2所获取的影像，并将该影像传送给数字信号处理器4(digital signal processing，DSP4)进行分析与处理。具体而言，DSP4在对焦镜片20可移动的距离范围内指定一个参考点，于该影像的切向线对与径向线对的对比强度为最大值时，分别计算对焦镜片20所在的位置及所述位置与参考点间的距离。然后根据所计算出的结果，分析对焦镜片20需移动的方向和移动距离。马达驱动电路5根据该分析结果驱动对焦马达6。所述对焦马达6控制AF镜片20移动以获取一个最佳对焦位置，光学镜头2在该最佳对焦位置对被摄物1进行对焦。其中，所述对比强度即MTF(modulation transfer function)值。
如图5所示，是本发明DSP4的功能模块图。DSP4内安装一段程序，该程序以功能划分包括如下功能模块：影像接收模块40、计算与分析模块42和分析结果传送模块44。
所述影像接收模块40用于接收影像感测器3通过其驱动电路感测光学镜头2所获取的被摄物1的影像，并将该影像传送给计算与分析模块42。
该计算与分析模块42用于对所述影像进行位置计算和移动分析，具体而言，计算与分析模块42在AF镜片20可移动的距离范围内任意指定一点作为AF镜片20移动的参考点，在所述影像的切向线对和径向线对的MTF值分别为最大值时，计算AF镜片20所在的位置及所述位置与所述参考点间的距离，由此得出该AF镜片20可移动的方向和移动距离。
本实施例以被摄物1是一支燃烧的蜡烛为例，如图6所示，光学镜头2对该燃烧的蜡烛进行对焦，得到一张影像，影像感测器3感测到该影像后将其传送给DSP4。该DSP4的计算与分析模块42在AF镜片20可移动的距离S内指定点a为参考点(以下称为“参考点a”)，所述AF镜片20可在该距离S内水平移动。计算与分析模块42于所述影像的切向线对、径向线对的MTF值分别为最大值时，计算出AF镜片20在距离参考点a的位置，例如，当影像径向线对的MTF值最大时，计算与分析模块42计算出AF镜片20在距离参考点a的“-0.01毫米”的点b处，当影像切向线对的MTF值最大时，计算与分析模块42计算出AF镜片20在距离参考点a为“0.12毫米”的点c处。计算与分析模块42依据所计算出的值得出分析结果：AF镜片可在距离参考点a“-0.01毫米至0.12毫米”的位置之间移动。
分析结果传送模块44将计算与分析模块42得出的分析结果发送给马达驱动电路5，该马达驱动电路5驱动对焦马达6控制AF镜片20移动。光学镜头2在对焦镜片20位于参考点a的“-0.01毫米至0.12毫米”之间完成对被摄物1的对焦，也就是说，本较佳实施例中的对焦镜片20应当在所述影像的径向线对的MTF值最大时对焦镜片20所在的位置与切向线对的MTF值为最大值时对焦镜片20所在的位置之间移动，即：点b与点c之间移动。
如图7所示，是本发明MTF值的曲线图。在该图中，中心坐标为参考点所在的位置，横向坐标为AF镜片20与参考点的相对位置，纵向坐标为MTF值，线条lh表示径向线对的MTF值曲线，线条lz表示切向线对的MTF值曲线。由此曲线图可以看出，AF镜片20在位于参考点的“-0.01毫米”处，径向线对的MTF值最大；AF镜片20在位于参考点的“0.12毫米”处，切向线对的MTF值最大。因此，在对焦时，对焦马达6应控制AF镜片20置于参考点a的“-0.01毫米至0.12毫米”之间。对焦后所拍摄的影像虽然达不到径向线对和切向线对的解析特性分别为最佳值，但却可得到对径向线对和切向线对解析特性较一致的影像，光学镜头2在该数值范围内的解像力较高，如图8所示，是本发明调整后对焦影像的线对示意图。
图9是本发明提高光学镜头解像力的对焦方法的作业流程图。在步骤S1中，移动光学镜头2的AF镜片20，对被摄物1进行对焦并获取被摄物1的影像，影像感测器2通过其驱动电路感测该影像，并将其传送给DSP4。
在步骤S3中，DSP4的影像接收模块40接收该影像，计算与分析模块42在AF镜片20可移动的距离范围内指定一点作为该AF镜片20移动的参考点。
在步骤S5中，计算与分析模块42于所述影像的切向线对与径向线对的MTF值分别为最大值时，计算AF镜片20所在的位置及其与参考点间的距离，并由此得到一个数值范围。例如，计算与分析模块42于该影像的径向线对的MTF值最大时，计算出AF镜片20在图6所示的点b处，其中，点b位于参考点a的“-0.01毫米”处；该影像的切向线对的MTF值最大时，计算与分析模块42计算出AF镜片20在图6所示的点c处，其中，点c位于参考点a的“0.12毫米”处。因此，以参考点a为坐标原点，计算与分析模块42所得到的数值范围是指水平坐标轴的“-0.01毫米至0.12毫米”。
在步骤S7中，计算与分析模块42依据上述数值范围分析AF镜片20需移动的方向和移动距离，具体而言，本实施方式要求AF镜片20在所述数值范围内移动。如图6所示，AF镜片20目前所在的位置位于参考点a的“-0.05毫米”处，而点b位于参考点a的“-0.01毫米”处，点c位于参考点a的“0.12毫米”处，则计算与分析模块42得出计算及分析结果为：AF镜片20需向右移动0.04毫米后，在位于参考点a的“-0.01毫米至0.12毫米”的水平范围内移动，即于点b与点c之间进行水平移动。
在步骤S9中，分析结果传送模块44将上述分析结果发送给马达驱动电路5，该马达驱动电路5驱动对焦马达6，对焦马达6控制AF镜片20移动以获取一个最佳对焦位置，光学镜头2在该最佳对焦位置完成对被摄物1的对焦。

Claims (3)

1.一种提高光学镜头解像力的对焦系统，包括光学镜头和影像感测器，该影像感测器用于感测该光学镜头对焦被摄物体所获取的影像，所述光学镜头包括对焦镜片，其特征在于，该系统还包括数字信号处理器、马达驱动电路和对焦马达，其中：
所述数字信号处理器与所述影像感测器相连，用于接收并处理该影像感测器感测到的影像，在所述对焦镜片可移动的距离范围内指定一点作为参考点，于该影像的径向线对和切向线对的调制转换函数值分别为最大值时，计算对焦镜片所在的位置及所述位置与该参考点间的距离，并得到一个数值范围；
所述马达驱动电路与所述数字信号处理器相连，用于接收该数字信号处理器所传送的数值范围，并依据该数值范围驱动所述对焦马达；及
该对焦马达与所述马达驱动电路和对焦镜片连接，用于控制该对焦镜片在距离参考点为所述数值范围内移动以获取一个最佳对焦位置。
2.如权利要求1所述的提高光学镜头解像力的对焦系统，其特征在于，所述数字信号处理器包括：
影像接收模块，用于接收所述影像感测器通过其驱动电路感测光学镜头所获取的影像；
计算与分析模块，用于接收所述影像，并在所述对焦镜片可移动的距离范围内任意指定一点作为对焦镜片移动的参考点，于所述影像的切向线对与径向线对的调制转换函数值最大时，计算对焦镜片所在的位置及所述位置与该参考点间的距离，并得到一个数值范围，根据该数值范围分析所述对焦镜片的移动方向和移动距离；及
分析结果传送模块，用于将该分析结果发送给马达驱动电路。
3.一种利用权利要求1所述系统提高光学镜头解像力的对焦方法，其特征在于，该方法包括：
光学镜头对被摄物进行对焦并获取该被摄物的影像；
影像感测器感测该影像，并将所感测到的影像传送给数字信号处理器；
该数字信号处理器在所述光学镜头的对焦镜片可移动的距离范围内指定一点作为参考点；
于所述影像的切向线对与径向线对的调制转换函数值分别为最大时，计算对焦镜片所在的位置及所述位置与该参考点间的距离，并得到一个数值范围；
马达驱动电路依据该数值范围驱动对焦马达；
该对焦马达控制所述对焦镜片在距离参考点为上述数值范围内移动，以获取最佳对焦位置；及
所述光学镜头在该最佳对焦位置完成对被摄物的对焦。
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