CN101918892A

CN101918892A - 图像俘获装置的自动对焦校准

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Publication number: CN101918892A
Application number: CN2009801016428A
Authority: CN
Inventors: 李京强; 塞波·罗伯特·洪; 安德鲁·秋·秦川
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: JP2011514982A; KR20100112655A; TW200945886A; JP2013122605A; US8577216B2; JP5628354B2; US20090202235A1; KR101205463B1; WO2009103000A3; EP2091235A3; CN101918892B; WO2009103000A2; EP2091235A2

Abstract

本发明涉及用于对图像俘获装置中的自动对焦过程进行校准的技术。所述技术可涉及对用于在自动对焦过程期间在搜索范围内移动透镜的透镜致动器进行校准。举例来说，图像俘获装置可基于针对不同对焦条件而选择的透镜位置来调整所述搜索范围的参考位置。所述不同对焦条件可包括远对焦条件和近对焦条件。可基于其中使用所述装置的检测到的环境来确定所述对焦条件。对室内环境的检测可指示近对象对焦的可能性，而对室外环境的检测可指示远对象对焦的可能性。图像俘获装置可基于照明、曝光或其它条件来检测室内和室外环境。

Description

图像俘获装置的自动对焦校准

技术领域

本发明涉及图像俘获装置，且更特定来说，涉及例如相机的图像俘获装置的自动对焦技术。

背景技术

例如数字视频相机或数字静态相机的图像俘获装置用于不同应用和环境中。图像俘获装置应能够相对于场景目标从多个距离处产生高质量图像。典型的图像俘获装置可执行自动对焦过程以在图像俘获装置内选择透镜的位置，其实现对场景的图像帧的锐对焦。在无恰当对焦的情况下，所俘获的图像或视频可能看上去模糊。

图像俘获装置可执行主动自动对焦过程、被动自动对焦过程或两种过程的组合。在被动自动对焦的情形中，图像俘获装置所实施的自动对焦过程可计算若干经取样透镜位置处的对焦值(例如图像清晰度量度)，且基于所述对焦值针对场景选择透镜的位置。举例来说，在自动对焦过程中，图像俘获装置可选择产生最佳对焦值的透镜位置。经自动对焦过程评估的透镜位置可驻留在指定的搜索范围内。

将透镜移动到搜索范围内的多个透镜位置可导致自动对焦等待时间和不合意的功率消耗。此外，透镜模块的制造特性可能变化，从而导致自动对焦性能的差异。

发明内容

一般来说，本发明涉及用于对图像俘获装置中的自动对焦过程进行校准的技术。图像俘获装置可包括数字静态相机、数字视频相机或其它装置。所述技术可涉及对用于在自动对焦过程期间在搜索范围内移动透镜的透镜致动器进行校准。举例来说，图像俘获装置可基于针对不同对焦条件而选择的透镜位置来调整搜索范围的参考位置。

不同对焦条件可包括远对焦条件和近对焦条件。可基于使用图像俘获装置的检测到的环境来确定对焦条件。作为一实例，对室内环境的检测可指示近对象对焦的可能性，而对室外环境的检测可指示远对象对焦的可能性。图像俘获装置可基于色彩特性、照明特性或其它特性来检测室内和室外环境。

在一个方面中，本发明提供一种方法，其包含：检测图像俘获装置的对焦条件；在多个透镜位置间移动所述图像俘获装置的透镜；基于选定位置的对焦值来选择所述透镜位置中的一者；以及在检测到所述对焦条件时基于所述选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围。

在另一方面中，本发明提供一种装置，其包含：对焦条件模块，其检测图像俘获装置的对焦条件；透镜致动模块，其在多个透镜位置间移动所述图像俘获装置的透镜；以及对焦控制模块，其基于选定位置的对焦值来选择所述透镜位置中的一者，且在检测到所述对焦条件时基于所述选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围。

在一额外方面中，本发明提供一种计算机可读媒体，其包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：检测图像俘获装置的对焦条件；控制所述图像俘获装置的透镜在多个透镜位置间的移动；基于选定位置的对焦值来选择所述透镜位置中的一者；以及在检测到所述对焦条件时基于所述选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围。

附图和以下描述中阐述了本发明的一个或一个以上方面的细节。将从描述和图式以及权利要求书中明白其它特征、目标和优点。

附图说明

图1为说明并入有自动对焦校准特征的图像俘获装置的一实例的框图。

图2为说明用于在图1的图像俘获装置中使用的自动对焦模块的一实例的框图。

图3为说明用于在图2的自动对焦模块中使用的对焦条件模块的一实例的框图。

图4为说明在透镜组合件的自动对焦搜索范围内的光学远对焦和光学近对焦透镜位置的图。

图5为说明在透镜组合件的所述自动对焦搜索范围内调整光学远对焦和光学近对焦透镜位置的图。

图6为根据实例透镜组合件和透镜致动器模块的致动驱动值来展示透镜位移的图表。

图7为说明包括图1的图像俘获装置的无线通信装置的一实例的框图。

图8为说明用于调整透镜组合件的自动对焦搜索范围以用于自动对焦校准的方法的一实例的流程图。

图9为更详细地说明图8的方法的流程图。

图10为说明用于基于透镜位置统计值来调整自动对焦搜索范围的方法的一实例的流程图。

具体实施方式

本发明涉及用于对图像俘获装置中的自动对焦过程进行校准的技术。图像俘获装置包括经由透镜来感测图像的图像传感器。自动对焦过程大体上涉及在搜索范围内的不同候选透镜位置间移动透镜，计算所述位置中的每一者处的对焦值并基于所述对焦值来选择所述位置中的一者作为俘获图像的最佳位置。可针对待俘获的给定帧基于例如图像清晰度量度的对焦程度来确定对焦值。可(例如)基于与图像俘获装置相关联的传感器所产生的像素值的对比度特性来确定清晰度量度。为减少自动对焦等待时间，图像俘获装置可应用搜索算法以在搜索范围内更有效地选择相对小的数目个候选位置。

透镜模块通常包括至少一个透镜和用以将透镜移动到搜索范围内的若干不同位置的致动器。在一些情况下，致动器可包括一个或一个以上音圈致动器、步进马达、压电致动器或其它类型的致动器，其在搜索范围内的不同透镜位置间移动透镜，即，移动到两个或两个以上不同透镜位置。虽然清晰度量度和搜索算法可能有效，但透镜模块可能将误差引入自动对焦过程中。举例来说，可能不知道致动器驱动值与实际透镜位置之间的精确关系。然而，每一透镜模块的工厂校准可能增加制造时间和成本。如本发明的各个方面中所描述，自动对焦校准技术在补偿透镜模块间的变化时可能有效。因此，自动对焦校准技术可消除在制造时校准透镜模块的需要，由此减少制造时间和成本。

在一些方面中，自动对焦校准技术可支持自动对焦模块校准，而无需在制造过程期间进行逐模块的校准。此外，在一些方面中，自动对焦校准技术可实现自动对焦模块校准，而无需用户介入。自动对焦校准装置可实施于图像俘获装置内以支持在正常使用图像俘获装置期间进行自校准。举例来说，在一些方面中，可在用户操作图像俘获装置以获得视频或静态图像的同时在背景执行自动对焦校准技术。图像俘获装置使用得越多，自校准便可能越佳。在一些方面中，自校准可(例如)通过允许图像俘获装置中所使用的透镜模块间具有较大变化来增加透镜模块良率。此外，在一些方面中，自校准可(例如)在减少的等待时间和增加的准确度方面增强自动对焦过程的性能。

一般来说，自动对焦校准技术可涉及对用以在自动对焦过程期间在搜索范围内移动透镜的透镜致动器进行校准。举例来说，图像俘获装置可基于针对不同对焦条件而选择的透镜位置来调整搜索范围的参考位置，例如近对焦界限和远对焦界限。所述过程可指定对应于近对焦界限和远对焦界限的驱动值。不同对焦条件可包括远对焦条件和近对焦条件。可基于使用图像俘获装置的检测到的环境来确定对焦条件。作为一实例，对室内环境的检测可指示近对象对焦的可能性，而对室外环境的检测可指示远对象对焦的可能性。如将描述，图像俘获装置可基于色彩特性、照明条件特性、亮度特性和/或其它特性来检测室内和室外环境。

图1为说明用于俘获例如静态图像或视频的图像的示范性图像俘获装置10的框图。如本发明的各个方面中所描述，图像俘获装置10可实施自动对焦校准技术。在图1的实例中，图像俘获装置10包括透镜组合件12、图像传感器14、图像处理器16、图像存储装置18、透镜致动模块20、自动对焦模块22和图像俘获控制器24。透镜组合件12可包括一个或一个以上透镜。透镜致动模块20可包括一个或一个以上致动器，例如一个或一个以上音圈马达、步进马达、压电致动器等。在操作中，透镜致动模块20可在多个不同透镜位置间移动透镜组合件12中的透镜，从而对透镜进行对焦。换句话说，透镜致动模块20可将透镜移动到多个透镜位置。透镜组合件12与透镜致动模块20可共同形成透镜模块。

可通过硬件和/或软件的任何合适组合来实现图1所说明的图像俘获装置10中所包括的组件。在所说明的方面中，组件被描绘为单独的单元或模块。然而，在其它方面中，参看图1描述的各种组件可集成为共同硬件和/或软件内的经组合的单元。因此，将特征表现为组件或模块意欲突出特定功能特征，且不必要求通过独立的硬件或软件来实现所述特征。

图像俘获装置10可包括数码相机，例如数字视频相机、数字静态相机或两者的组合。图像俘获装置10可形成例如无线通信装置手持机、移动游戏装置、移动计算装置等的并入有静态或视频相机的另一装置的部分。在一些方面中，图像俘获装置10还可包括麦克风以俘获音频，其可能与图像俘获装置所获得的图像或视频相关。在无线通信装置手持机(例如通常称作手机的移动无线电电话)的情况下，图像俘获装置10可形成所谓的相机电话或视频电话的部分。可配备图像俘获装置10以俘获色彩图像、黑白图像或两者。在本发明中，术语“图像”、“图像”、“图像信息”或类似术语可能可互换地指代视频或静态图片。同样，术语“帧”可指代由图像俘获装置10获得的视频帧或静态图片帧。

图像传感器14获得场景的图像信息。图像信息可由图像处理器16处理且存储在图像存储装置18中以俘获场景的图像帧。而且，图像传感器14可在俘获场景的图像帧之前获得所述场景的图像信息，(例如)以用于在如本发明所描述的自动对焦校准中使用或在例如自动白平衡(AWB)或自动曝光(AE)过程等其它过程中使用。图像传感器14可包括(例如)布置在行与列中的个别图像传感器元件的二维阵列。图像传感器14可包含(例如)例如互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器元件或电荷耦合装置(CCD)传感器元件等固态传感器元件的阵列。

传感器14内的图像传感器元件暴露于场景以获得所述场景的图像信息。举例来说，图像传感器14可包括CMOS传感器元件的阵列，以及将所述阵列内的传感器元件依序暴露于场景的卷帘式快门。因此，传感器14中的传感器元件不可即时地俘获一帧的图像信息中的全部。而是，传感器元件可依序暴露于场景以获得所述帧的图像信息。图像俘获装置10可为传感器14设定积分时间，从而限制传感器14暴露于光的时间量以获得给定帧的图像信息。

图像传感器14向图像处理器16提供一个或一个以上帧的图像信息以用于存储在图像存储装置18中。图像传感器14还可向图像俘获控制器24提供图像信息。图像俘获控制器24可利用图像信息以用于例如自动对焦(AF)、自动曝光(AE)和自动白平衡(AWB)过程等初步视觉前端(VFE)处理。举例来说，图像俘获控制器24可控制自动对焦模块22以基于来自传感器14的图像信息起始自动对焦过程。图像俘获装置10内的自动对焦过程可涉及计算搜索范围内的若干经取样透镜位置处的对焦值且基于所述对焦值来选择用于的场景的透镜的位置。选定的透镜位置可能与场景的最大对焦值相关联，其可对应于最大图像清晰度值。举例来说，对焦值可包括当透镜处于选定位置时由图像传感器14产生的图像的清晰度值。自动对焦模块22可基于分析由图像传感器14获得的图像信息内的像素对比度值来确定图像清晰度。

为支持自动对焦过程，自动对焦模块22可控制透镜致动模块20以将透镜组合件12内的一个或一个以上透镜移动到自动对焦透镜位置搜索范围内的多个透镜位置上。图像传感器14可产生每一透镜位置的图像信息。自动对焦模块22可针对在每一透镜位置处获得的图像信息而产生对焦值，且基于所述对焦值来选择所述透镜位置中的一者。举例来说，如上文所描述，自动对焦模块22可选择产生最高对焦值的透镜位置。一旦选择了透镜位置，图像俘获控制器24便可引导图像传感器14获得图像信息，其中透镜组合件12处于选定的透镜位置处。

一旦确定场景的最大对焦值，自动对焦模块22便可针对所述场景选择与所述最大对焦值相关联的透镜位置。图像俘获控制器24可接着设定场景的选定的透镜位置，且控制传感器14使用选定的透镜位置来俘获所述场景的图像帧以实现对所述场景的所述图像帧的锐对焦。图像处理器16可从传感器14接收所俘获的图像帧，且对所述图像帧执行任何必要的处理。图像处理器16可(例如)执行过滤、修剪、去马赛克、压缩、图像增强、色彩校正或对传感器14所俘获的图像帧进行其它处理。图像处理器16可包含多个单元，或(可能)包含处理单元的管线以执行所要的处理步骤。

图像处理器16可将图像帧存储在图像存储装置18中。图像处理器16可将原始图像帧、经处理的图像帧或经编码的图像帧存储在图像存储装置20中。如果图像伴有音频信息，则还可将音频独立地或结合图像帧存储在图像存储装置20中。图像存储装置18可包含任何易失性或非易失性存储器或存储装置，例如只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或快闪存储器，或例如磁性数据存储装置或光学数据存储装置。

可至少部分由例如一个或一个以上微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其它等效离散或集成逻辑电路的多种集成电路装置中的任一者来实现图1的图像处理器16、图像俘获控制器24、自动对焦模块22和其它组件。在一些方面中，图像处理器16可形成编码器-解码器(CODEC)的部分，其根据例如MPEG-2、MPEG-4、ITU H.263、ITU H.264、JPEG等特定编码技术或格式对图像帧进行编码。可将自动对焦模块22实施为独立硬件组件或逻辑装置的可编程特征，例如微处理器、DSP等。在一些方面中，自动对焦模块22可为实施图像处理器16的逻辑装置的可编程或集成特征。举例来说，可将自动对焦模块22实施为由所述逻辑装置执行的一个或一个以上软件过程。

在操作中，针对自动对焦校准，自动对焦模块22可产生控制信号(例如，以数字驱动值的形式)，以引导透镜致动模块20在多个透镜位置间移动透镜组合件12内的透镜。自动对焦模块22可确定图像俘获装置10的对焦条件。在一些方面中，自动对焦模块22可至少部分基于所述对焦条件来选择多个透镜位置。自动对焦模块22可基于分析由图像传感器14在透镜位置处获得的图像信息来确定透镜位置中的每一者的对焦值。基于所述对焦值，自动对焦模块22可选择透镜位置中的一者，例如，产生最高对焦值的透镜位置。自动对焦模块22可基于在检测到对焦条件时的选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围。接着，自动对焦模块22可使用经调整的自动对焦透镜位置搜索范围来选择正常自动对焦过程的候选透镜位置。

在一些方面中，自动对焦模块22可检测图像俘获装置10的第一对焦条件或第二对焦条件。第二对焦条件不同于第一对焦条件。自动对焦模块22可基于在检测到第一对焦条件时的选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围，且还基于在检测到第二对焦条件时的选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围。举例来说，搜索范围可包括近对焦界限和远对焦界限。近对焦界限可对应于透镜组合件12中的透镜的相对于图像传感器14的表面的最小光学对焦(“光学近”)位置的近似值。远对焦界限可对应于透镜组合件12的相对于图像传感器14的表面的最大光学对焦(“光学远”或“无穷”)位置的近似值。

光学近位置可对应于接近的光学对焦位置，(例如)以用于在图像俘获装置10的所谓的宏模式中对接近对象进行对焦。举例来说，宏模式可准许对距透镜小于10cm的对象进行对焦。光学远位置可对应于无穷对焦位置，透镜在该处理论上对距图像俘获装置10无限距离的对象进行对焦。在超出光学远位置的距离处，即，大体上对图像俘获装置10的无穷对焦能力无进一步影响。在小于光学近位置的距离处，图像俘获装置10的宏对焦能力可经增强以对小于10cm的距离处的对象进行对焦。

可在由近对焦界限和远对焦界限界定的搜索范围内操作由自动对焦模块22执行的自动对焦过程。特定来说，在正常操作中，自动对焦模块22可控制透镜致动模块20以致使透镜组合件12中的透镜移动到在对应于近对焦界限和远对焦界限的透镜位置之间延伸的自动对焦搜索范围内的不同位置。自动对焦模块12可接着选择产生最佳对焦值的透镜位置来俘获图像。然而，为校准搜索范围，由自动对焦模块22执行的自动对焦校准过程可探索搜索范围内和搜索范围外的透镜位置，以便调整近对焦界限和远对焦界限。

因此，自动对焦模块22可基于自动对焦校准过程来扩大或缩小搜索范围。自动对焦模块22可在检测到近对焦条件时调整搜索范围的近对焦界限，且在检测到远对焦条件时调整搜索范围的远对焦界限。以此方式，自动对焦模块22可将自动对焦透镜位置搜索范围校准到透镜组合件12和透镜致动模块20的实际特性。

透镜组合件12包括最大机械止动和最小机械止动。最大和最小机械止动限制了透镜沿对焦路径的行进。最小机械止动可对应于图像俘获装置10的近对焦，而最大机械止动可对应于远对焦。理想上，最小和最大机械止动将分别对应于光学近对焦和远对焦位置。然而，由于透镜组合件12和/或透镜致动模块20的制造不精密，所以实际的光学近对焦和远对焦位置通常与机械止动不同。

举例来说，最大光学远对焦位置一般为未知的且略小于透镜组合件12的最大机械止动距离，其中相对于近机械止动来测量距离和位置。类似地，光学近对焦位置通常为未知的且略大于透镜组合件12的最小机械止动距离。根据本发明的各个方面，自动对焦校准技术可准许确定或近似实际的光学近对焦和远对焦位置，以使得可调整搜索范围的近界限和远界限以(例如)在搜索等待时间、功率消耗和/或准确度方面达到较佳的自动对焦性能。以此方式，图像俘获装置10可自校准包含透镜组合件12和透镜致动模块20的透镜模块。

第一对焦条件为与室内环境相关联的对焦条件。室内环境可指示使用图像俘获装置10来俘获近对焦对象的图像的较大可能性。近对焦条件可能有助于调整自动对焦透镜位置搜索范围的近对焦界限。第二对焦条件可为与室外环境相关联的对焦条件。室外环境可指示使用图像俘获装置10来俘获远对焦对象的图像的较大可能性。远对焦条件可能有助于调整自动对焦透镜位置搜索范围的远对焦界限。

自动对焦模块22可以多种方式中的任一者来检测对焦条件。作为实例，自动白平衡(AWB)数据、自动曝光(AE)数据或两者可指示室内色彩和/或照明或(或者)室外色彩和/或照明。举例来说，AWB和AE值或设定可指示环境色彩、照明和亮度特性。因此，对对焦条件的检测可能是基于图像俘获装置10的白平衡和/或曝光条件中的至少一者。而且，在一些实施例中，自动对焦模块22可利用图案或对象辨识技术来识别通常与室外环境相关联的对象。在此情况下，对对焦条件的检测可能是基于辨识由图像传感器14产生的图像中的一个或一个以上对象。举例来说，对树、建筑物、风景或其它外部对象的辨识可指示室外对焦条件。可单独地或结合例如AWB和/或AE数据的其它标记来使用对象或图案辨识以检测对焦条件。

一旦检测到室内对焦条件，自动对焦模块22便可起始对近对焦透镜位置的自动对焦搜索。举例来说，自动对焦模块22可通过将透镜移动到现有自动对焦透镜位置搜索范围的近对焦界限的校准子范围内的多个位置来搜寻近对焦透镜位置。一旦(例如)基于对焦值而选择近对焦透镜位置，自动对焦模块22便可通过基于选定的近对焦透镜位置调整近对焦界限来调整现有透镜位置搜索范围。在一些方面中，自动对焦模块22可仅将搜索范围的近对焦界限设定为选定的透镜位置的值。在其它方面中，自动对焦模块22可根据选定的透镜位置的数学函数或预先计算的查找函数来计算搜索范围的近对焦界限。

以类似方式，一旦检测到室外对焦条件，自动对焦模块22便可起始对远对焦透镜位置的自动对焦搜索。自动对焦模块22可通过将透镜移动到与现有自动对焦透镜位置搜索范围的光学远对焦界限相关联的校准子范围内的多个位置来搜寻远对焦透镜位置。一旦(例如)基于对焦值而选择远对焦透镜位置，自动对焦模块22便可通过基于选定的远对焦透镜位置调整远对焦界限来调整现有透镜位置搜索范围。在一些方面中，自动对焦模块22可仅将搜索范围的远对焦界限设定为选定的透镜位置的值。在其它方面中，自动对焦模块22可根据选定的透镜位置来计算搜索范围的远对焦界限。

在一些情况下，自动对焦模块22可维持指示每一透镜位置在校准过程期间已被选作近对焦透镜位置的次数的统计值，且基于统计值来调整近对焦界限。类似地，如在近对焦透镜位置的情况下，自动对焦模块22可维持指示每一透镜位置已被选作远对焦透镜位置的次数的统计值，且基于所述统计值来调整远对焦界限。因此，自动对焦模块22可确定选定的透镜位置先前已被选择的次数，且基于所述选定的透镜位置先前已被选择的次数来调整自动对焦透镜位置搜索范围。

用户可完全或大体上不监督自动对焦校准过程。因此，需要使校准过程大体上不出现错误。举例来说，当使用经收集的统计数据来重新校准搜索范围的界限时，需要使经重新校准的界限不进一步偏离实际光学界限。出于此原因，在一些方面中，可能较佳提供对搜索范围的保守性部分调整而并非侵入性补偿。因此，使用统计数据来精细地调整搜索范围的界限可能比将界限重新设定为新选定的透镜位置具有更小的风险。

自动对焦校准过程中所使用的校准子范围可包括现有自动对焦搜索范围内的位置和搜索范围外的位置。举例来说，针对近对焦位置，自动对焦模块22可控制透镜致动模块20以相对于图像传感器14的表面将透镜组合件12中的透镜移动到超出近对焦界限的位置和不到近对焦界限的位置。针对远对焦位置，自动对焦模块22可控制透镜致动模块20以将透镜组合件12中的透镜移动到超出远对焦界限的位置和不到远对焦界限的位置。因此，为自动对焦校准的目的而评估的透镜位置中的一些透镜位置可驻留于现有自动对焦搜索范围之外。举例来说，自动对焦模块22可控制透镜致动模块20以在检测到近对焦条件时在透镜的近对焦机械止动与远对焦界限之间且在检测到远对焦条件时在近对焦界限与远对焦机械止动之间在多个透镜位置间移动透镜。

在一些方面中，基于自动对焦校准，自动对焦模块22可扩大自动对焦搜索范围以包括支持较佳对焦值的额外透镜位置，或缩小自动对焦搜索范围以排除不支持较佳对焦值的透镜位置。举例来说，自动对焦模块22可基于透镜在不同位置上时透镜组合件12的实际光学特性来更新搜索范围的近对焦界限和远对焦界限。特定来说，基于选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围可包含当选定的透镜位置超出近对焦界限且不到远对焦界限时缩小自动对焦透镜位置搜索范围，且当选定的透镜位置超出远对焦界限或不到近对焦界限时增大自动对焦透镜位置搜索范围。

减小自动对焦搜索范围的大小可减少正常自动对焦过程中的搜索等待时间且节省功率。扩大自动对焦搜索范围的大小可增加针对给定图像识别所要且可能最佳的透镜位置的可能性，以使得可获得较佳的自动对焦准确性。举例来说，扩大搜索范围可准许对在原始搜索范围内的透镜位置处可能无法准确对焦的对象准确地对焦。因此，通过分析透镜组合件12和透镜致动模块20的行为，可实施有效的自动对焦算法以增强准确性、等待时间、一致性和功率消耗。通过自动对焦自校准，可使用图像俘获装置10，其中透镜和致动器具有较广范围的物理特性，从而可能导致较低成本制造。而且，当存在致动器变化时，随着自动对焦校准过程补偿所述变化，自动对焦性能可随时间逐渐改进。

当检测到近对焦条件且选定的透镜位置超过近对焦界限时，自动对焦模块22可缩小自动对焦透镜位置搜索范围。举例来说，当检测到近对焦条件且自动对焦校准过程中选择的透镜位置超过现有近对焦界限时，自动对焦模块22可将近对焦界限增大到距图像传感器14更远的位置。当选定的透镜位置不到现有近对焦界限且检测到近对焦条件时，自动对焦模块22可扩大自动对焦透镜位置搜索范围。举例来说，当自动对焦校准过程中选择的透镜位置不到近对焦界限且检测到近对焦条件时，自动对焦模块22可将近对焦界限缩小到更接近图像传感器14的位置。

同样，当检测到远对焦条件且选定的透镜位置超出远对焦界限时，自动对焦模块22可扩大自动对焦透镜位置搜索范围。举例来说，当检测到远对焦条件且自动对焦校准过程中选择的透镜位置超过现有远对焦界限时，自动对焦模块22可将远对焦界限增大到距图像传感器14更远的位置。当选定的透镜位置不到现有远对焦界限且检测到远对焦条件时，自动对焦模块22可缩小自动对焦透镜位置搜索范围。举例来说，当自动对焦校准过程中选择的透镜位置不到远对焦界限且检测到远对焦条件时，自动对焦模块22可将远对焦界限缩小到更接近图像传感器14的位置。

图2为说明供在图1的图像俘获装置10中使用的自动对焦模块22的一实例的框图。在图2的实例中，自动对焦模块22包括对焦控制模块26、搜索范围存储器28、对焦值计算模块30和对焦条件模块32。自动对焦模块22可经配置以执行正常自动对焦过程和自动对焦校准过程二者。搜索范围存储器28可存储对应于自动对焦透镜位置搜索范围内的位置的一系列致动器驱动值。可通过对应于远对焦界限的第一驱动值和对应于近对焦界限的第二驱动值来界定搜索范围。依据透镜组合件12内的透镜的原来位置，第一驱动值可为最大或最小驱动值。换句话说，较小的驱动值可对应于较接近近对焦位置的透镜位置，且较大的驱动值可对应于较接近远对焦位置的透镜位置，或反之亦然。

通过使用存储在搜索范围存储器28中的驱动值，对焦控制模块26产生致动器控制信号，其驱动透镜致动模块20将透镜组合件12中的透镜移动到搜索范围内的所要位置。在自动对焦过程期间，对焦控制模块26可选择对应于搜索范围内的位置的驱动值。针对自动对焦过程，对焦控制模块26可根据多种现有自动对焦搜索算法中的任一者来选择驱动值。对焦值计算模块30从图像传感器14处接收透镜位于每一位置处的图像数据，且针对所述图像数据产生对焦值。可基于与图像数据相关联的像素强度信息的清晰度特性来计算所述对焦值，且可依赖于多种现有计算技术中的任一者。

对焦控制模块26针对透镜位置中的每一者从对焦值计算模块30接收对焦值，且可基于所述对焦值来选择所述透镜位置中的一者。举例来说，对焦控制模块26可选择产生最大对焦值的透镜位置，且维持选定的透镜位置以用于由图像传感器14俘获主题图像。特定来说，对焦控制模块26可向图像俘获控制器24提供自动对焦信号。作为响应，图像俘获控制器24可控制图像传感器14和图像处理器26以使用当前由对焦控制模块26根据自动对焦过程而选择的透镜位置来俘获图像。

存储在搜索范围存储器28中的驱动值或其它信息界定在自动对焦过程中使用的搜索范围。根据本发明的各个方面，对焦控制模块26可调整搜索范围存储器28中的驱动值或其它信息以校准自动对焦过程。与自动对焦过程相似，由自动对焦模块22执行的自动对焦校准过程可涉及评估在不同透镜位置处产生的对焦值。然而，当检测到特定对焦条件时，对焦控制模块26可触发自动对焦校准过程。举例来说，对焦条件模块32可检测对焦条件且向对焦控制模块26提供对焦条件信号。

对焦条件模块32可基于指示正使用图像俘获装置10的特定使用环境的一个或一个以上特性来检测对焦条件。举例来说，对焦条件模块32可根据例如室内或室外环境的特定使用环境来推断对焦条件。对焦条件模块32可基于例如照明条件和/或亮度数据的一个或一个以上特性(其可由AWB数据或AE数据提供)来检测特定使用环境。或者或另外，对焦条件模块32可经配置以分析从图像传感器14获得的图像数据以识别指示特定使用环境的图案或对象。响应于来自对焦条件模块32的对焦条件信号，对焦控制模块26可检测是否存在近对焦或远对焦条件。如果存在，则对焦控制模块26可启动自动对焦校准过程以更新搜索范围存储器28中的搜索范围数据。如果不存在，则对焦控制模块26在不进行校准的情况下使用来自搜索范围存储器28的现有搜索范围数据继续执行正常自动对焦过程。

图3为说明用于在图2的自动对焦模块32中使用的对焦条件模块的一实例的框图。如图3所示，在一些方面中，对焦条件模块32可包括对焦条件处理器34、AWB比较器36和AE比较器38。而且，在一些方面中，对焦条件模块32可任选地包括独立地或结合AWB比较器36和AE比较器38的对象辨识模块40。AWB比较器36、AE比较器38和对象辨识模块40可产生指示相应比较或分析是否对应于特定对焦条件的输出。对焦条件处理器34可基于可从图像俘获装置10的白平衡数据和曝光数据获得的照明条件数据和亮度数据中的至少一者来检测对焦条件。举例来说，对焦条件处理器34可分析来自AWB比较器36、AE比较器38和/或对象辨识模块40的数据以确定是否存在远对焦或近对焦条件。

AWB比较器36可将AWB数据与参考AWB值进行比较。AWB数据可包括由装置10俘获的场景的照明条件值。可使用AWB照明值或其它AWB数据来控制所俘获的图像的白平衡。AWB数据可提供对照明色彩特性和/或照明强度特性的指示。举例来说，AWB数据可指示照明条件，例如针对场景而检测的多种国际照明协会(CommissionInternationale de L′Eclairage，CIE)照明条件中的任一者。照明条件可指示不同类型的白色光源的光谱功率分布。AWB模块37可(例如)通过分析从图像传感器14或从一个或一个以上色彩和/或照明传感器获得的原始或经处理的图像数据来获得特性。对焦条件模块32可从图像俘获装置10的AWB模块37获得AWB数据。AWB模块37可为基于硬件和/或基于软件的，且可经配置以基于场景的照明特性来调整白平衡。

作为一说明，如果AWB数据指示与室内环境一致的照明色彩特性和/或照明强度，则AWB比较器36可输出对室内环境的指示，其可对应于近对焦条件。举例来说，AWB比较器36可将AWB数据与对应于室内或室外环境的AWB数据的多种阈值或范围中的任一者进行比较。如果AWB数据指示与室外环境一致的照明色彩特性和/或照明强度(例如，作为照明条件)，则AWB比较器36可输出对室外环境的指示，其可对应于远对焦条件。如果AWB数据不确定，则AWB比较器36可不指示室内或室外环境，在所述情况下，对焦控制模块26可应用正常自动对焦过程而不起始自动对焦校准过程。

AE比较器38可将AE数据与参考AE值进行比较。AE数据可包括由装置10俘获的场景的亮度水平。对焦条件模块32可从图像俘获装置10的AE模块39处获得AE数据。AE模块39可经配置以评估亮度水平且(例如)通过调整曝光时间和/或孔径大小来调整图像传感器14的曝光。AE模块39可(例如)通过分析从图像传感器14或从一个或一个以上亮度传感器获得的原始或经处理的图像数据来获得亮度水平或其它数据。如果AE数据指示与室内环境一致的亮度水平，则AE比较器38可输出对室内环境的指示，其可对应于近对焦条件。在一些情况下，可以Lux为单位来表示亮度水平。如果AE数据指示与室外环境一致的亮度水平，则AE比较器38可输出对室外环境的指示，其可对应于远对焦条件。较低的亮度水平可指示与室内环境相关联的较低照明电平。相反，较高亮度水平可指示与室外环境相关联的较高照明电平。举例来说，AE比较器38可将AE数据与对应于室内或室外环境的AE数据的多种阈值或范围中的任一者进行比较。如果AE值不确定，则AE比较器38不指示室内或室外环境。

对焦条件处理器36可依赖于AWB比较器36和AE比较器38中的一者或两者的输出来确定图像俘获装置10的使用环境与近对焦或远对焦条件是否一致。举例来说，对焦条件处理器36可产生在AWB比较器36和AE比较器38中的一者指示近对焦或远对焦条件的情况下触发自动对焦校准过程的对焦条件信号。或者，为了较高的置信度，对焦条件处理器36可要求AWB比较器36和AE比较器38均指示近对焦或远对焦条件。如果AWB和AE数据不指示远对焦或近对焦条件，则对焦条件模块32不产生对焦条件信号。在此情况下，对焦控制模块26执行正常自动对焦过程而不起始自动对焦校准过程。

作为一说明，如果AWB模块37确定场景处于日光照明(例如CIE D65照明条件)，且AE模块39确定光非常亮(例如2000Lux或2000Lux以上)，则场景极可能为室外场景。在此情况下，AWB比较器36和AE比较器38可分别检测AWB和AE数据，其指示室外场景。另一方面，如果AWB模块37确定光源为荧光或白炽光，且AE模块39确定亮度暗淡3(例如200Lux或200Lux以下)，则场景极可能为室内场景。在此情况下，AWB比较器36和AE比较器38可分别检测AWB和AE数据，其指示室内场景。

AWB比较器36和AE比较器38可分别将AWB数据值和AE数据值与对应的AWB参考值和AE参考值进行比较。AWB数据值和AE数据值可分别为实际照明条件和亮度值。作为一替代方案，AWB数据值和AE数据值可能为分别指示相对照明值和亮度值的索引值。或者，AWB模块37和AE模块39可产生对室外或室内条件的指示，而不提供实际数据或索引值。在这些情况下，AWB比较器36和AE比较器38可将实际数据或索引值与参考数据或参考索引值进行比较，或仅监视AWB模块37和AE模块39的用于指示室内或室外条件的输出。因此，仅出于实例目的提供图3所示的实施方案，且不应认为其限制本发明中所描述的技术。

如果提供对象辨识模块40，则对焦条件模块32获得来自图像传感器14的图像数据。对象辨识模块40可应用图案或对象辨识技术以识别通常与室外环境相关联的对象。室外对象的实例可包括建筑物、树、风景等。来自对象辨识模块40的指示对与室外环境一致的对象或图案的辨识的正输出可充当对对焦条件处理器34的对远对焦条件的指示。对焦条件处理器34可单独地或结合来自AWB比较器36和/或AE比较器38的输出响应于来自对象辨识模块40的正输出而产生对焦条件信号。在一些方面中，对象辨识模块40可经配置以检测指示室内环境的对象或图案。然而，归因于室内环境间的图案和对象的显著变化，对象辨识对于室外环境来说可能更可靠。

图4为说明例如图1的透镜组合件12的透镜组合件的自动对焦搜索范围内的光学远对焦和光学近对焦透镜位置的图。在自动对焦过程期间，自动对焦模块22可控制透镜致动模块20以在搜索范围内的多个透镜位置间移动透镜组合件12中的透镜。搜索范围内的透镜位置由光学远对焦界限41和光学近对焦界限43界定。透镜移动受到远对焦机械止动(MS)45和近对焦机械止动(MS)47的限制。近对焦MS 47界定相对于图像传感器14的表面最近的可能透镜位置。远对焦MS 45界定相对于图像传感器14的表面最远的可能透镜位置。

光学远对焦界限41界定透镜在其处理论上对焦于无限远处一点的透镜位置。近对焦界限43可界定透镜在其处对焦于距图像传感器14的表面约10cm的距离处的对象的透镜位置。假设光学远对焦界限是正确的，则在超出光学远对焦界限41(即，更接近远对焦MS 45)的位置处，透镜将继续对焦于无穷远处。换句话说，不可能对超过无穷远的距离处的对象进行对焦。出于此原因，光学远对焦界限41在正确的情况下充当对透镜位置的实践限制而操作，因为朝向远对焦MS 45的进一步移动不应改变透镜的焦点或产生任何更佳的清晰度。然而，在不到光学近对焦界限43的位置处，可能对逐步更近距离处的对象进行对焦。在本发明中，假设所要宏模式焦点为10cm，则选择光学近对焦界限43。然而，可使用距近对焦MS 47或图像传感器14的表面不到10cm的距离处的其它光学近对焦界限。

在自动对焦过程期间，透镜致动模块20在由距离d2界定的透镜位置搜索范围49内的位置间移动透镜。因此，透镜位置搜索范围49在光学远对焦界限41与光学近对焦界限43之间延伸。距离d1界定光学远对焦界限41与远对焦MS 45之间的距离。距离d3界定光学近对焦界限43与近对焦MS 47之间的距离。自动对焦模块22可根据多种自动对焦搜索算法中的任一者在搜索范围49内选择特定透镜位置。可以所界定的增量来预先建立透镜位置搜索范围内的不同位置。

归因于制造透镜组合件14、致动模块20或其它组件时的不精确性，搜索范围49的对焦界限41、43可能不准确。因此，自动对焦过程可在等待时间、功率消耗和对焦质量方面产生次最佳结果。根据本发明的各个方面，自动对焦模块22可执行自动对焦校准过程以便调整光学远对焦界限41、光学近对焦界限43或两者。以此方式，可根据透镜组合件12和透镜致动模块20的实际特性来校准搜索范围49。

进一步参看图3和图4，当对焦条件模块32检测特定对焦条件，例如由室外环境指示的可能远对焦条件或由室内环境指示的可能近对焦条件时，对焦条件模块可产生对焦条件信号以触发由对焦控制模块26起始自动对焦校准过程。在一些方面中，可在无用户介入的情况下触发并进行自动对焦校准。实际上，在检测远对焦或近对焦条件时，对焦条件模块32检测重新校准光学远对焦界限41或光学近对焦界限43的机会以改进搜索范围49的准确性。

远对焦条件指示可能使用图像俘获装置10来俘获距图像俘获装置实质距离处的对象的图像。在此情况下，图像俘获装置10可能依赖对应于光学远对焦界限41的透镜位置。接着，可使用在远对焦条件下产生最佳对焦值的透镜位置来重新设定光学远对焦界限41。相反，近对焦条件指示可能使用图像俘获装置10来俘获距图像俘获装置较近距离处的对象。在此情况下，图像俘获装置10更可能依赖对应于光学近对焦界限43的透镜位置。接着，可使用在近对焦条件下产生最佳对焦值的透镜位置来重新设定光学近对焦界限43。

响应于对焦条件信号，对焦控制模块26可控制透镜致动模块20来探索各种透镜位置以达到校准目的。举例来说，如果对焦条件信号指示远对焦条件，则对焦控制模块26可控制透镜致动模块20以将透镜移动到远对焦校准子范围51内的各个透镜位置。如果对焦条件信号指示近对焦条件，则对焦控制模块26可控制透镜致动模块20以将透镜移动到近对焦校准子范围53内的各个透镜位置。在图4的实例中，一般分别由参考数字55和57来指示远对焦校准子范围51和近对焦校准子范围53中的透镜位置。

远对焦校准子范围51可包括略超出现有光学远对焦位置41和略不到现有光学远对焦位置的透镜位置55。类似地，近对焦校准子范围53可包括略超出现有光学近对焦位置43和略不到现有光学近对焦位置的透镜位置57。举例来说，针对给定对焦条件，对焦控制模块26可探索位于适用的光学对焦界限的任一侧上的预定裕度内的透镜位置。在校准子范围内评估的透镜位置的数目可经受差异和设计考虑。作为一实例，在校准子范围内评估的透镜位置的数目可能在三个到九个透镜位置的范围中。在图4的实例中，由参考数字55和57指示的校准子范围透镜位置的数目为九。在一些情况下，可依据是否需要较小或较大数目个透镜位置来识别所要对焦值而改变所评估的透镜位置的数目。而且，可根据透镜类型或特性来改变透镜位置的数目。一般来说，本发明中使用的术语“超出”和“不到”可分别指代离近对焦MS 47较远或较近的透镜位置。

可将预定裕度设定为多种值中的任一者，例如(出于实例目的)正负百分之五、百分之十等。此外，预定裕度可大体上以适用的光学对焦界限为中心，以使得对焦控制模块26在适用的光学对焦界限41、43的任一侧上以相等距离探索相等数目个透镜位置。或者，预定裕度可偏移，使得相对于光学对焦的一侧所发现的，在另一侧上探索更多透镜位置或距适用的光学对焦界限41、43更远距离处的透镜位置。

校准子范围内的透镜位置的次序、图案或间隔(如评估其的次序或其它方式)可经受很大变化。作为一个实例，对焦控制模块26可在校准子范围内在距近对焦MS 47最近的透镜位置开始，且以从距近对焦MS最近到距近对焦MS最远的次序进行评估透镜位置。或者，对焦控制模块26可在校准子范围内在距远对焦MS 47最近的透镜位置开始，且以从距近对焦MS最远到距近对焦MS最近的次序进行评估透镜位置。

作为进一步的替代方案，对焦控制模块26可从校准子范围的中心开始，且在交替基础上评估现有光学对焦界限(在适用的情况下，近或远)的任一侧上的透镜位置，从距光学对焦界限最近处开始且从光学对焦界限进一步向外延伸。在此情况下，对焦控制模块26可经配置以在距光学对焦界限更远的透镜位置的对焦值跌到阈值以下的情况下提早终止评估透镜位置，从而指示评估额外透镜位置将产生次最佳对焦值结果的可能性。

针对给定对焦条件，对焦控制模块26可将透镜移动到适用的光学对焦界限41、43的预定裕度内的不同位置，且例如基于图像传感器14在相应透镜位置产生的图像数据的清晰度值而从对焦值计算模块30获得所述透镜位置的对焦值。对焦控制模块26可选择具有最佳(例如，最高)对焦值的透镜位置，且基于选定的透镜位置调整搜索范围49。举例来说，对焦控制模块26可自动地将适用的光学对焦界限41、43重新设定为选定的透镜位置，或根据选定的透镜位置调整光学对焦界限。突然将光学对焦界限重新设定为选定的透镜位置未考虑到对搜索范围49的光学对焦界限进行更精细且更保守的调整所需的统计数据。

作为一说明，对焦控制模块26可更新指示每一透镜位置已被选作近对焦透镜位置或远对焦透镜位置的次数计数的统计值。通过使用计数统计值，对焦控制模块26可通过计算在自动对焦校准过程期间选择的透镜位置的加权平均值来更新适用的光学对焦界限，其中每一透镜位置的适用权重可能为那个透镜位置的计数数目。可使用其它调整技术和统计数据类型。举例来说，对焦控制模块26可经配置以仅在特定透镜位置多次出现作为选定的透镜位置之后更新适用的光学对焦界限。以此方式，通过要求在调整对焦界限之前多次出现，对焦控制模块26可降低依赖伪结果的可能性，且在指派任何新对焦界限时建立增加的置信度。因此，应认为本发明中提供的用于对焦界限调整的各个实例为示范性且非限定性的。

作为一简单说明，针对远对焦条件，假设存储在搜索范围存储器28中的现有光学远对焦界限41位于透镜位置d_x(例如，如距近对焦MS 47的距离)处，透镜位置d_x在先前的自动对焦校准过程中已被选择五次，透镜位置d_y先前已被选择三次，且透镜位置d_z先前已被选择十次。如果基于加权平均值来调整光学远对焦界限41，则可将针对光学远对焦界限存储在搜索存储器28中的新透镜位置计算为透镜位置d_far＝(5d_x+3d_y+10d_z)/3。如果透镜位置值d_far未对应于准确的透镜位置，则所得界限可(例如)通过舍入而为最接近透镜位置值d_far的透镜位置。

然而，在一些情况下，可能需要依据选定的透镜位置相对于相干的对焦界限所驻留的侧而具有不同规则以用于更新光学远对焦界限41或近对焦界限43。在光学远对焦界限41的情况下，举例来说，如果选定的透镜位置在光学远对焦界限的距远对焦MS 45更远的侧上驻留于现有搜索范围49(d2)内，则可能需要使用在自动对焦校准过程的先前迭代中针对光学远对焦界限而选择的透镜位置的加权平均值，例如，如上文所述使用计数作为权重。

然而，针对远对焦条件，如果选定的透镜位置在光学远对焦界限41的距远对焦MS

45较近的侧上驻留于现有搜索范围(d2)之外，则可能需要突然将光学远对焦界限重新设定为选定的透镜位置以确保在自动对焦过程中考虑到选定的透镜位置。如果当选定的透镜位置超出光学远对焦界限41时仅使用一加权平均值，则选定的透镜位置将不会实际形成搜索范围49的部分，其通常可能不合需要。通过在选定的透镜位置位于搜索范围49外时将光学远对焦界限重新设定为选定的透镜位置，对焦控制模块26可确保选定的透镜位置形成用于在自动对焦过程和自动对焦校准过程的后续迭代中使用的新调整的搜索范围的部分。

类似地，针对近对焦条件，如果选定的透镜位置位于现有光学近对焦界限与近对焦MS 47之间，则可能需要将光学近对焦界限43重新设定为选定的透镜位置，但如果选定的透镜位置在现有搜索范围49内，则使用计数作为权重根据新选择的透镜位置和先前选择的透镜位置的加权平均值来调整光学近对焦界限。以此方式，当选定位置位于现有搜索范围49内时，对焦控制模块26可精细地调整光学近对焦界限43，但如果选定位置位于搜索范围之外，则突然将光学近对焦界限重新设定为选定位置。对焦控制模块26借此可确保新选择的对焦位置形成用于在自动对焦过程和自动对焦校准过程的后续迭代中使用的新调整的搜索范围49的部分。在某种意义上，此特征可防止对实际光学对焦界限的调整不足(undershooting)，以使得可在必要时立即延伸界限。

自动对焦模块22可在检测到对焦条件中的任一者(即，近/室内或远/室外)时触发自动对焦校准过程。然而，除了检测对焦条件以外，自动对焦模块22可进一步要求可以高置信度成功应用的正常自动对焦过程。举例来说，如果检测到近对焦条件或远对焦条件，但自动对焦模块22不能够使用正常自动对焦过程在特定使用环境中产生可靠的对焦值，则自动对焦模块可经配置以不触发自动对焦校准过程。换句话说，如果正常的自动对焦过程在所述使用环境中无效，则不应起始自动对焦校准过程以便避免收集可能不可靠的数据。因此，在一些方面中，仅可在确信检测到室外远对象或确信检测到室内近对象时触发自动对焦校准过程。如上文所提及，可基于针对室外或室内对焦环境产生可靠的对焦值来确定检测的置信度。因此，自动对焦模块22可在确定是否起始自动对焦校准过程时考虑所检测的对焦条件和针对所述对焦条件产生的对焦值。一般来说，自动对焦模块22可在检测到特定对焦条件且自动对焦过程产生有利的对焦值时起始自动对焦校准过程。

图5为说明在透镜组合件12的自动对焦搜索范围49内调整光学远对焦界限41和光学近对焦界限43的图。一旦完成对远对焦条件或近对焦条件的自动对焦校准过程，对焦控制模块26便可调整存储在搜索存储器28中的搜索范围。举例来说，对焦控制模块26可基于选定的透镜位置和适用的对焦条件(即，近对焦条件或远对焦条件)来调整现有搜索范围49的光学远对焦界限41或调整现有搜索范围的光学近对焦界限43。在每一情况下，对焦控制模块26可使用产生最佳对焦值的透镜位置来调整近对焦界限或远对焦界限。可以致动器驱动值来表达透镜位置和光学对焦界限。图5的实例展示远对焦调整和近对焦调整的结果以产生新光学远对焦界限41′和新光学近对焦界限43′。新对焦界限41′、43′界定用于在由自动对焦模块22执行的自动对焦过程中使用的新自动对焦透镜位置搜索范围49′。如图5所示，界定新搜索范围49′的调整还可导致对距离d1、d2和d3的调整。

图6为根据实例透镜组合件12的致动驱动值来展示透镜位移的图表。如上文所提及，自动对焦模块22可按照驱动值来表达透镜位置，所述驱动值致使透镜致动模块20移动透镜组合件12中的透镜。举例来说，可将驱动值的一范围应用于透镜致动模块20以致使透镜移动到远MS 45与近MS 47之间的一位置范围内的不同位置。由于实际上不知道与每一驱动值相关联的绝对透镜位置，所以对焦控制模块26和搜索范围存储器28可按照驱动值来对透镜位置编制索引。类似地，对焦控制模块26可按照驱动值来界定光学远对焦界限41、光学近对焦界限43和搜索范围49内的其它透镜位置，所述驱动值经应用以产生将透镜移动到那些位置。因此，在本发明中可稍微可互换地使用术语位置与驱动值。

在图6的实例中，曲线42、44和46说明响应于当在不同定向上固持图像俘获装置10时由自动对焦模块22应用于透镜致动模块20的一驱动值范围的(例如)相对于近对焦MS的透镜位移量。曲线42说明当透镜的主要图像入射表面面向下时的透镜位移对应用于透镜致动模块20的驱动值。曲线44说明当透镜的主要图像入射表面面向水平方向时的透镜位移对应用于透镜致动模块20的驱动值。曲线42说明当透镜的主要图像入射表面面向下时的透镜位移对应用于透镜致动模块20的驱动值。

驱动值可对应于施加到透镜致动模块20的电流电平。举例来说，可将电流电平施加到音圈马达、步进马达、压电致动器或另一类型的致动器。考虑到光学近对焦界限可能与近对焦MS不相同，初始电流可能是将透镜移离其原来位置所必需的最小电流电平。如果在工厂处预先校准包含透镜组合件12和透镜致动模块20的透镜模块，则d1、d2、d3和针对向上、向下和水平定向的初始电流电平将被写入到非易失性存储器中以协助自动对焦过程。然而，通常不会预先校准透镜模块。当透镜模块未经预先校准或当需要后校准时，可能需要在图像俘获装置10中进行根据本发明的各个方面的自动对焦校准过程。

图7为说明包括图1所示的图像俘获装置10的无线通信装置48的一实例的框图。如上文所提及，图像俘获装置10可提供于例如移动无线电电话的无线通信装置48内以形成所谓的相机电话或视频电话。在本发明的此方面中，如图7所示，无线通信装置48可包括图像俘获装置10的各种组件以及支持无线通信和用户接口特征的各种组件。举例来说，无线通信装置48可包括处理器50、音频/视频编码器/解码器(CODEC)52、存储器53、调制解调器54、发射接收(TX/RX)单元56、存储器57、射频(RF)天线58、用户输入装置59、显示器驱动器/输出装置60和音频驱动器/输出装置62。

图像俘获装置10的图像存储装置18可将图像或视频本地存储于无线通信装置48上，(例如)以用于由用户检索进行观看、打印、显示或转移到例如个人计算机的另一装置。举例来说，处理器50可控制显示器驱动器和相关联的显示器输出60以及音频驱动器和相关联的音频输出62，以经由与无线通信装置48相关联的显示器和扬声器向用户呈现图像、视频和相关联的声音。存储器57可存储用于由处理器50执行以支持各种操作的指令。用户输入装置59可包括例如按键、按钮、触摸屏媒体等多种输入媒体中的任一者以供用户控制无线通信装置48的操作。用户输入装置59还可包括例如麦克风等的语音输入，其可为用以获得结合静态相片或视频图像的音频的同一装置或单独装置。无线通信装置48可包括语音或话音编码和解码单元。

图像和音频和图像或视频可被音频/视频CODEC 52编码以用于存储和发射。在一些方面中，音频/视频CODEC 52可驻留于图像俘获装置10内。在图7的实例中，音频/视频CODEC可与较大的无线通信装置48一起驻留以处置除了可由图像俘获装置10俘获的音频和视频以外的多种音频和视频应用。音频-视频CODEC可根据例如MPEG-2、MPEG-4、ITU H.263、ITU H.264、JPEG等多种编码技术或格式中的任一者来编码图像或视频。

此外，在一些方面中，无线通信装置48可编码所述音频、图像或视频且通过无线通信将其发射到其它装置，以及从其它装置接收音频、图像或视频且对其进行编码。举例来说，可使用调制解调器54和TX-RX单元56以经由58将经编码的音频和图像或视频信息发射到其它无线通信装置。装置48还可发射和接收语音信息。调制解调器54可调制经编码的信息以用于在TX-RX单元56和天线58所提供的空中接口上进行发射。此外，TX-RX单元56和调制解调器54可处理经由天线58接收的信号，包括经编码的音频、图像或视频。TX-RX单元56可进一步包括合适的混频器、滤波器和放大器电路以支持经由天线58的无线发射与接收。

图8为说明用于针对自动对焦校准来调整透镜组合件12的自动对焦搜索范围的方法的一实例的流程图。如图8的实例所示，自动对焦模块22检测图像俘获装置12的对焦条件(64)，例如由室内环境指示的近对焦条件或由室外环境指示的远对焦条件。响应于对对焦条件的检测，自动对焦模块22起始自动对焦校准过程。且，可基于对室内或室外场景的检测和(任选地)可信地对场景中的对象进行对焦的能力(例如，由可靠的对焦值所指示)来检测对焦条件。自动对焦模块22控制透镜致动模块20以将透镜组合件22中的透镜移动到校准子范围内的多个位置(66)，可依据是否检测到近对焦条件或远对焦条件而紧密靠近现有自动对焦透镜位置搜索范围的近对焦界限或远对焦界限来界定所述校准子范围。

自动对焦模块22基于与透镜位置相关联的对焦值来选择透镜位置中的一者(68)。基于适用的对焦条件的选定的透镜位置，自动对焦模块22可调整自动对焦透镜位置搜索范围(70)。举例来说，自动对焦模块22可在检测到近对焦条件的情况下基于选定的透镜位置调整近对焦界限。或者，自动对焦模块可在检测到远对焦位置的情况下基于选定的透镜位置调整远对焦界限。接着，自动对焦模块22可在图像俘获装置10于正常操作模式期间执行的正常自动对焦过程中使用由自动对焦校准过程产生的经调整的搜索范围(71)。

图9为更详细说明图8的方法的流程图。在图9的实例中，对焦条件模块32监视从图像俘获装置10的AWB和AE模块获得的AWB和AE数据(72)以确定是否存在近对焦条件或远对焦条件。任选地，对焦条件模块32还可监视来自图像传感器14的传入的图像数据以检测指示近对焦或远对焦条件的图案或对象。如果AWB、AE和/或图像数据指示室内条件(74)，则对焦控制模块26将透镜移动到近对焦校准子范围中的一位置(76)且确定所述透镜位置的对焦值(78)。在一些方面中，对焦控制模块26可除了检测近对焦(室内)条件以外进一步要求可靠的对焦值以触发自动对焦校准过程，使得可以较高置信度进行自动对焦校准过程。如果到达子范围的末端(80)，例如，已考虑了子范围内的位置中的全部或特定子集，则对焦控制模块26基于对焦值来选择所述透镜位置中的一者(84)。

如果尚未到达子范围的末端(80)且图像俘获装置10仍处于室内条件下(82)(例如，由AWB、AE和/或图像数据所指示)，则对焦控制模块26将透镜移动到子范围中的另一位置。所述过程继续进行直到到达子范围的末端(80)，或室内条件不再适用于图像俘获装置10为止(82)。一旦基于对焦值选择了透镜位置(84)，例如，选择产生最高或最佳对焦值的透镜位置，对焦控制模块26便可基于选定的透镜位置设定近对焦界限(86)。举例来说，可将近对焦界限设定为选定的透镜位置的值，或可根据选定的透镜位置来对其进行调整，例如根据先前的选择计数而加权的透镜位置的平均值。接着，自动对焦模块22可使用已由于自动对焦校准过程而调整的搜索范围来应用正常自动对焦过程(88)。

如图9进一步展示，如果检测到室外条件(90)，则对焦控制模块26将透镜移动到远对焦校准子范围内的一位置(92)，且确定所述透镜位置的对焦值(94)。而且，在一些方面中，为提高置信度，对焦控制模块26可除了检测远对焦(室外)条件以外进一步要求可靠的对焦值以触发自动对焦校准过程。如果到达远对焦校准子范围的末端(96)，则对焦控制模块26基于对焦值来选择所述透镜位置中的一者(100)。如果尚未到达子范围的末端(96)且图像俘获装置10仍处于室外条件下(98)，则对焦控制模块26将透镜移动到子范围中的另一位置。所述过程继续进行直到到达子范围的末端(96)或室外条件不再适用为止(98)。一旦基于对焦值选择了透镜位置(100)，对焦控制模块26便可基于选定的透镜位置而设定远对焦界限(102)。接着，自动对焦模块22可使用已由于自动对焦校准过程而调整的搜索范围来应用正常自动对焦过程(88)。

图10为说明用于基于透镜位置统计值来调整自动对焦搜索范围的方法的一实例的流程图。如图10所示，在自动对焦校准搜索范围期间，对焦值计算模块30确定多个透镜位置的对焦值(106)。对焦控制模块26基于对焦值来选择透镜位置中的一者(108)，且递增选定的透镜位置的计数统计值(110)以指示所述透镜位置在过去的自动对焦校准过程中已被选择多少次。接着，对焦控制模块26基于选定的透镜位置和相关联的计数来设定搜索范围的适用对焦界限(近或远)(112)。举例来说，如上文所描述，对焦控制模块26可使用计数作为加权因子来计算选定的透镜位置的加权平均值。

在一些方面中，自动对焦模块22可经配置以检查所收集的统计数据的质量，且在必要时拒收不良统计值。如果未经监督的自动对焦校准技术依赖于不良质量或异常统计值，则校准结果的质量可受损。因此，在一些方面中，如果检测到不良质量统计值，则自动对焦模块22可拒收所述数据且不将其添加到所收集的统计值。此外，在此情况下，自动对焦模块22可不触发对搜索范围的重新校准。或者或另外，如果检测到不良质量统计值，则自动对焦模块22可重新设定或重新开始自动对焦校准过程。举例来说，自动对焦模块22可根据默认光学近对焦界限和远对焦界限来重新设定搜索范围、冲洗来自存储器的所收集的统计值且重新开始所述过程。

为检测不良质量统计值，自动对焦模块22可分析所收集的统计值和/或新获得的数据。基于数据的特性，自动对焦模块22可产生指示统计值的质量的相对置信度的置信度值。所述置信度值可能随例如平均数、方差、标准差或其它量度的各种统计而变。作为一个简单实例，如果统计分析揭露近对焦界限或远对焦界限的选定的透镜位置严重偏差且包括彼此以实质距离安放的透镜位置，则置信度值可能相对低。

在此情况下，自动对焦模块22可重新设定并重新开始自动对焦校准过程或中止所述过程。在一些方面中，自动对焦模块22可触发呈现要求用户介入以协助建立光学近对焦界限和远对焦界限的消息。举例来说，可要求用户将图像俘获装置12置于室外环境或室内环境中以协助重新校准自动对焦搜索范围。而且，为避免伪结果，自动对焦模块22可要求多次选择特定透镜位置，随后使用所述透镜位置来更新自动对焦透镜位置搜索范围的适用对焦界限。可应用用于处理统计数据来评估重新校准置信度的其它技术。因此，应认为本发明中的实例是非限定性的。

可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施本文中所描述的技术。经描述为模块或组件的任何特征可一同实施于集成逻辑装置中或单独实施为离散但可互操作的逻辑装置。在一些情况下，可将各种特征实施为集成电路装置，例如集成电路芯片或芯片组。如果以软件实施，则可至少部分通过包含指令的计算机可读媒体来实现所述技术，所述指令在执行时致使处理器执行上文中所描述的方法中的一者或一者以上。计算机可读媒体可形成可包括封装材料的计算机程序产品的部分。计算机可读媒体可包含随机存取存储器(RAM)，例如同步动态随机存取存储器(SDRAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器、磁性或光学数据存储媒体等。另外或或者，可至少部分由以指令或数据结构的形式载运或传送代码且可由计算机存取、读取且/或执行的计算机可读通信媒体实现所述技术。

代码或指令可由一个或一个以上处理器执行，所述处理器例如为一个或一个以上DSP、通用微处理器、ASIC、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其它等效集成或离散逻辑电路。因此，本文使用的术语“处理器”可指代前述结构中的任一者或适于实施本文描述的技术的任一其它结构。另外，在一些方面中，可将本文描述的功能性提供于专用的软件模块或硬件模块内，本发明还涵盖用以实施本发明中描述的技术中的一者或一者以上的电路的多种集成电路装置中的任一者。所述电路可提供于单个集成电路芯片中或提供于所谓的芯片组中的多个、可互操作的集成电路芯片中。可在多种应用中使用所述集成电路装置，其中一些可包括在无线通信装置中的使用。

已描述了各个方面。这些和其它方面处于所附权利要求书的范围内。

Claims

1.一种方法，其包含：

检测图像俘获装置的对焦条件；

在多个透镜位置间移动所述图像俘获装置的透镜；

基于所述选定位置的对焦值来选择所述透镜位置中的一者；以及

当检测到所述对焦条件时，基于所述选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述对焦条件为第一对焦条件，所述方法进一步包含：

检测所述图像俘获装置的第二对焦条件；以及

当检测到所述第二对焦条件时，基于所述选定的透镜位置来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一对焦条件是与室内环境相关联的对焦条件，且所述第二对焦条件是与室外环境相关联的对焦条件。

4.根据权利要求3所述的方法，其中基于所述选定的透镜位置来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围包含：

当检测到所述第一对焦条件时调整所述搜索范围的第一界限；以及

当检测到所述第二对焦条件时调整所述搜索范围的第二界限，

其中所述第一界限对应于近对焦透镜位置，且所述第二界限对应于远对焦透镜位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其中在多个透镜位置间移动所述图像俘获装置的所述透镜包含：

当检测到所述第一对焦条件时，在所述透镜的近对焦机械止动与所述第二界限之间的多个透镜位置间移动所述透镜；以及

当检测到所述第二对焦条件时，在所述第一界限与所述透镜的远对焦机械止动之间的多个透镜位置间移动所述透镜。

6.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述选定的透镜位置来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围包含：

当所述选定的透镜位置超出所述第一界限或不到所述第二界限时缩小所述自动对焦透镜位置搜索范围；以及

当所述选定的透镜位置超出所述第二界限或不到所述第一界限时增大所述自动对焦透镜位置搜索范围。

7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含确定所述选定的透镜位置先前已被选择的次数，其中调整所述自动对焦透镜位置搜索范围包含：基于所述选定的透镜位置先前已被选择的所述次数来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述对焦值包括当所述透镜位于所述选定位置时由所述图像俘获装置产生的图像的清晰度值。

9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含基于所述图像俘获装置的白平衡数据和曝光数据中的至少一者来检测所述对焦条件。

10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含基于对所述图像俘获装置所产生的图像中的一个或一个以上对象的辨识来检测所述对焦条件。

11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含存储所述选定的透镜位置以作为移动所述透镜的透镜致动模块的驱动值。

12.一种装置，其包含：

对焦条件模块，其检测图像俘获装置的对焦条件；

透镜致动模块，其在多个透镜位置间移动所述图像俘获装置的透镜；以及

对焦控制模块，其基于所述选定位置的对焦值来选择所述透镜位置中的一者，且当检测到所述对焦条件时基于所述选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述对焦条件为第一对焦条件，所述对焦条件模块检测所述图像俘获装置的第二对焦条件，且所述对焦控制模块在检测到所述第二对焦条件时基于所述选定位置来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一对焦条件是与室内环境相关联的对焦条件，且所述第二对焦条件是与室外环境相关联的对焦条件。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述对焦控制模块在检测到所述第一对焦条件时调整所述搜索范围的第一界限，且在检测到所述第二对焦条件时调整所述搜索范围的第二界限，其中所述第一界限对应于近对焦透镜位置且所述第二界限对应于远对焦透镜位置。

16.根据权利要求15所述的装置，所述透镜致动模块在检测到所述第一对焦条件时在所述透镜的近对焦机械止动与所述第二界限之间的多个透镜位置间移动所述透镜，且在检测到所述第二对焦条件时在所述第一界限与所述透镜的远对焦机械止动之间的多个透镜位置间移动所述透镜。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述对焦控制模块在所述选定的透镜位置超出所述第一界限或不到所述第二界限时缩小所述自动对焦透镜位置搜索范围，且在所述选定的透镜位置超出所述第二界限或不到所述第一界限时增大所述自动对焦透镜位置搜索范围。

18.根据权利要求12所述的装置，其中所述对焦控制模块确定所述选定的透镜位置先前已被选择的次数，且基于所述选定的透镜位置先前已被选择的所述次数来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围。

19.根据权利要求12所述的装置，其中所述对焦值包括当所述透镜位于所述选定位置时由所述图像俘获装置产生的图像的清晰度值。

20.根据权利要求12所述的装置，其中所述对焦条件模块基于所述图像俘获装置的白平衡数据和曝光数据中的至少一者来检测所述对焦条件。

21.根据权利要求12所述的装置，其中所述对焦条件模块基于对所述图像俘获装置所产生的图像中的一个或一个以上对象的辨识来检测所述对焦条件。

22.根据权利要求12所述的装置，其中所述装置为集成电路装置。

23.根据权利要求12所述的装置，其中所述装置为无线通信装置手持机，所述装置进一步包含无线接收器，

24.根据权利要求12所述的装置，其中所述装置为相机，所述装置进一步包含经由所述透镜感测图像的图像传感器。

25.根据权利要求12所述的装置，其中所述对焦控制模块将所述选定的透镜位置存储在存储器中以作为所述透镜致动模块的驱动值。

26.一种装置，其包含：

用于检测图像俘获装置的对焦条件的装置；

用于在多个透镜位置间移动所述图像俘获装置的透镜的装置；

用于基于所述选定位置的对焦值来选择所述透镜位置中的一者的装置；以及

用于当检测到所述对焦条件时基于所述选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围的装置。

27.根据权利要求26所述的装置，其中所述对焦条件为第一对焦条件，所述装置进一步包含：

用于检测所述图像俘获装置的第二对焦条件的装置；以及

用于在检测到所述第二对焦条件时基于所述选定的透镜位置来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围的装置。

28.根据权利要求27所述的装置，其中所述第一对焦条件是与室内环境相关联的对焦条件，且所述第二对焦条件是与室外环境相关联的对焦条件。

29.根据权利要求28所述的装置，其中所述用于基于所述选定的透镜位置来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围的装置包含：

用于在检测到所述第一对焦条件时调整所述搜索范围的第一界限的装置；以及

用于在检测到所述第二对焦条件时调整所述搜索范围的第二界限的装置，

30.根据权利要求29所述的装置，其中所述用于在多个透镜位置间移动所述图像俘获装置的所述透镜的装置包含：

用于在检测到所述第一对焦条件时在所述透镜的近对焦机械止动与所述第二界限之间的多个透镜位置间移动所述透镜的装置；以及

用于在检测到所述第二对焦条件时在所述第一界限与所述透镜的远对焦机械止动之间的多个透镜位置间移动所述透镜的装置。

31.根据权利要求30所述的装置，其中所述用于基于所述选定的透镜位置来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围的装置包含：

用于在所述选定的透镜位置超出所述第一界限或不到所述第二界限时缩小所述自动对焦透镜位置搜索范围的装置；以及

用于在所述选定的透镜位置超出所述第二界限或不到所述第一界限时增大所述自动对焦透镜位置搜索范围的装置。

32.根据权利要求26所述的装置，其进一步包含用于确定所述选定的透镜位置先前已被选择的次数的装置，其中所述用于调整所述自动对焦透镜位置搜索范围的装置包含用于基于所述选定的透镜位置先前已被选择的所述次数来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围的装置。

33.根据权利要求26所述的装置，其中所述对焦值包括当所述透镜位于所述选定位置时由所述图像俘获装置产生的图像的清晰度值。

34.根据权利要求26所述的装置，其进一步包含用于基于所述图像俘获装置的白平衡数据和曝光数据中的至少一者来检测所述对焦条件的装置。

35.根据权利要求26所述的装置，其进一步包含用于基于对所述图像俘获装置所产生的图像中的一个或一个以上对象的辨识来检测所述对焦条件的装置。

36.根据权利要求26所述的装置，其进一步包含用于将所述选定的透镜位置存储在存储器中以作为所述用于移动所述透镜的装置的驱动值的装置。

37.一种计算机可读媒体，其包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：

检测图像俘获装置的对焦条件；

控制所述图像俘获装置的透镜在多个透镜位置间的移动；

当检测到所述对焦条件时基于所述选定的透镜位置来调整自动对焦透镜位置搜索范围。

38.根据权利要求37所述的计算机可读媒体，其中所述对焦条件为第一对焦条件，所述指令进一步包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：

检测所述图像俘获装置的第二对焦条件；以及

当检测到所述第二对焦条件时基于所述选定位置来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围。

39.根据权利要求38所述的计算机可读媒体，其中所述第一对焦条件是与室内环境相关联的对焦条件，且所述第二对焦条件是与室外环境相关联的对焦条件。

40.根据权利要求39所述的计算机可读媒体，其中所述指令进一步包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：

41.根据权利要求40所述的计算机可读媒体，所述指令进一步包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：

当检测到所述第一对焦条件时控制所述透镜在所述透镜的近对焦机械止动与所述第二界限之间的多个透镜位置间的移动；以及

当检测到所述第二对焦条件时控制所述透镜在所述第一界限与所述透镜的远对焦机械止动之间的多个透镜位置间的移动。

42.根据权利要求41所述的计算机可读媒体，所述指令进一步包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：

43.根据权利要求37所述的计算机可读媒体，所述指令进一步包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：确定所述选定的透镜位置先前已被选择的次数，且基于所述选定的透镜位置先前已被选择的所述次数来调整所述自动对焦透镜位置搜索范围。

44.根据权利要求37所述的计算机可读媒体，其中所述对焦值包括当所述透镜位于所述选定位置时由所述图像俘获装置产生的图像的清晰度值。

45.根据权利要求37所述的计算机可读媒体，所述指令进一步包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：基于所述图像俘获装置的白平衡数据和曝光数据中的至少一者来检测所述对焦条件。

46.根据权利要求37所述的计算机可读媒体，所述指令进一步包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：基于对所述图像俘获装置所产生的图像中的一个或一个以上对象的辨识来检测所述对焦条件。

47.根据权利要求37所述的计算机可读媒体，所述指令进一步包含用以致使一个或一个以上处理器执行以下操作的指令：将所述选定的透镜位置存储在存储器中以作为透镜致动模块的驱动值。