CN102053338A

CN102053338A - 利用自动对焦测量距离的可携式电子设备及方法

Info

Publication number: CN102053338A
Application number: CN2009102099133A
Authority: CN
Inventors: 吕思豪; 余建男
Original assignee: Primax Electronics Ltd
Current assignee: Primax Electronics Ltd
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-05-11

Abstract

本发明涉及一种利用自动对焦测量距离的可携式电子设备及方法。本发明可携式电子设备包括拍摄模块以及距离测量程序。拍摄模块包括镜头、传动机构以及光学感测元件，而距离测量程序则具有距离对照表。距离对照表包括多个镜头对焦步数值以及多个目标物距离值。可携式电子设备通过对焦于目标物而获得目前镜头移动步数值，再在距离对照表内搜寻出对应于目前镜头移动步数值的目前目标物距离值。本发明可快速测量距离从而大幅减少可携式电子设备测量距离的工作时间。

Description

利用自动对焦测量距离的可携式电子设备及方法

技术领域

本发明涉及可携式电子设备领域，特别涉及一种利用自动对焦来测量距离的可携式电子设备及方法。

背景技术

具有自动对焦功能的可携式电子设备是用以对对象进行拍摄而获得图像，例如：数码相机以及照相手机等。而上述可携式电子设备为了获得良好的拍摄质量，必须通过自动对焦功能而使可携式电子设备对焦于对象上。

一般自动对焦大致分为主动式自动对焦(Active Auto Focus)及被动式自动对焦(Passive Auto Focus)。由于主动式自动对焦需要额外设置光发射器及接收器，增加了可携式电子设备的成本且携带不便，因此一般可携式电子设备都采用被动式自动对焦。

请参阅图1，其为现有被动式自动对焦方法的流程图。在被动式自动对焦方法中，将镜头移动到不同对焦位置(即不同的镜头步数)，并依据在每一镜头位置所获得的对焦值(Focus Value)，来决定图像清晰或是模糊程度。图1中，可携式电子设备将镜头移动一个镜头步数后进行拍摄而采集图像(步骤S1)，接着计算图像的对焦值(步骤S2)，再来判断是否已获得最大的对焦值(步骤S3)，若未获得最大对焦值，则将镜头移到下一个镜头步数重复自动对焦程序(步骤S4)，若已获得最大对焦值则结束自动对焦程序。

现有技术中已公开一种利用自动对焦功能来测量距离的可携式电子设备，请参阅图2以及图3，图2为现有可携式电子设备的外观示意图，而图3为现有可携式电子设备另一角度的外观示意图。图2及图3中，可携式电子设备1为照相手机。可携式电子设备1包括一显示屏幕11、一拍摄模块12以及一计算单元13，拍摄模块12用以对目标物T(请参阅图4)进行拍摄。

接下来请参阅图4，其为现有可携式电子设备对目标物拍摄的成像示意图。图4中，拍摄模块12包括一镜头121、一传动机构122以及一光学感测元件123，传动机构122连接于镜头121，用以在自动对焦时移动镜头121，而光学感测元件123用以使目标物T成像，且拍摄模块12具有一焦距f。当用户欲得到目标物T至自己所在位置的距离(即目标物距离p)时，利用可携式电子设备1的拍摄模块12对目标物T进行拍摄，首先拍摄模块12对目标物T进行自动对焦，而传动机构122输出动力以移动镜头121，当镜头121移动至使拍摄模块12可获得最大对焦值时，拍摄模块12对目标物T拍摄，且目标物图像I成像于光学感测元件123上，其中光学感测元件123至镜头121的距离为像距q。拍摄完成之后，计算单元13根据已知的焦距f以及像距q套入高斯光学成像公式——1/p+1/q＝1/f进行运算而获得目标物距离p，而目标物距离p则显示于显示屏幕11上以供用户观看。

由上述可知，现有可携式电子设备1测量距离是利用自动对焦来取得像距q，再通过计算单元13进行公式的运算而达成。然而，现有可携式电子设备1在测量距离的过程中，由于需要计算单元13进行公式运算，因此用户必须等待计算单元13运算完毕才可获得目标物距离p。另一方面，计算单元13的运算会消耗可携式电子设备1中大量的资源，使得可携式电子设备1的运作迟缓。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种利用自动对焦测量距离的可携式电子设备及方法，能够实现快速测量距离，大幅减少工作时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种利用自动对焦测量距离的方法，应用于一可携式电子设备，该可携式电子设备包括一拍摄模块，且该拍摄模块具有一镜头，该方法包括：

建立距离对照表，其中该距离对照表包括多个镜头移动步数值以及多个目标物距离值；

使用该可携式电子设备的该拍摄模块对一目标物进行自动对焦以及拍摄而获得该镜头在自动对焦时移动的目前镜头移动步数；以及

根据该目前镜头移动步数可由该距离对照表的该多个镜头移动步数获得对应于该目前镜头移动步数的目前镜头移动步数值，且由该距离对照表的该多个目标物距离值获得对应于该目前镜头移动步数值的目前目标物距离值。

该距离对照表的该多个镜头移动步数值包括近距离临界值，当该目前镜头移动步数值大于该近距离临界值时，对应于该目前镜头移动步数值的该目标物距离值是根据高斯光学成像公式计算而获得；当该目前镜头移动步数值小于或等于该近距离临界值时，对应于该目前镜头移动步数值的该目标物距离值为实际测量而获得。

该高斯光学成像公式为1/p+1/q＝1/f，其中p为该目标物距离，q为该目标物的图像至该透镜的距离，而f为该可携式电子设备的焦距。

该拍摄模块还包括传动机构以及光学感测元件，该传动机构连接于该镜头，用以在该可携式电子设备进行自动对焦时移动该镜头，而该光学感测元件位于该镜头的一侧，用以使该目标物的图像成像于其上。

该可携式电子设备还包括显示屏幕，用以显示对应于该目前镜头移动步数的该目前目标物距离值。

该可携式电子设备为数码相机或照相手机。

本发明还提供一种利用自动对焦测量距离的可携式电子设备，用以测量一目标物的距离，该可携式电子设备包括：

拍摄模块，用以对该目标物进行自动对焦以及拍摄，该拍摄模块包括镜头、光学感测元件以及传动机构，其中，该镜头用以随着自动对焦而移动；该光学感测元件位于该镜头的一侧，用以使该目标物的图像成像于其上；该传动机构连接于该镜头，用以在该可携式电子设备进行自动对焦时移动该镜头；以及距离测量程序，用以随着该拍摄模块的自动对焦以及拍摄而获得一目标物距离，该距离测量程序具有距离对照表，且该距离对照表包括多个镜头移动步数值以及多个目标物距离值；其中当该拍摄模块对该目标物进行自动对焦以及拍摄时，该镜头被该传动机构移动而使该距离测量程序获得该镜头在自动对焦时移动的目前镜头移动步数，并根据该镜头移动步数可由该距离对照表的该多个镜头移动步数获得对应于该目前镜头移动步数的目前镜头移动步数值，且由该距离对照表的该多个目标物距离值获得对应于该目前镜头移动步数值的目前目标物距离值。

该高斯光学成像公式为1/p+1/q＝1/f，其中p为该目标物距离，q为该目标物的图像至该透镜的距离，而f为该可携式电子设备的一焦距。

所述利用自动对焦测量距离的可携式电子设备，还包括显示屏幕，用以显示对应于该目前镜头移动步数的该目前目标物距离值。

本发明是在拍摄模块拍摄前建立距离对照表而使可携式电子设备在测量距离时可直接由距离对照表中搜寻所需要的镜头移动步数，进而获得目标物距离，借此本发明得以不经过计算而完成测量距离工作，与现有技术相比，本发明可实现快速测量距离，大幅减少工作时间，提高测量效率；此外，本发明的距离对照表中的目标物距离值是事先测量而获得，因此可实际测量位于近距离的目标物的目标物距离，而可克服拍摄模块在近距离处进行对焦会产生误差的缺点，以提升测量距离的准确度。

附图说明

图1为现有被动式自动对焦方法的流程图。

图2和图3为现有可携式电子设备的外观示意图。

图4为现有可携式电子设备对目标物拍摄的成像示意图。

图5为本发明利用自动对焦测量距离的方法较佳实施例的流程图。

图6和图7为本发明利用自动对焦测量距离的可携式电子设备较佳实施例的外观示意图。

图8和图9为本发明利用自动对焦测量距离的可携式电子设备较佳实施例中对目标物拍摄的成像示意图。

具体实施方式

为了改善现有技术的缺点，本发明提供一种利用自动对焦测量距离的方法。图5为本发明利用自动对焦测量距离的方法较佳实施例的流程图。本发明利用自动对焦测量距离的方法包括步骤S1’：建立距离对照表，其中距离对照表包括多个镜头移动步数值以及多个目标物距离值。关于建立距离对照表的细节将于稍后说明。距离对照表建立完成后进入步骤S2’：使用可携式电子设备的拍摄模块对目标物进行自动对焦以及拍摄而获得拍摄模块的镜头在自动对焦时移动的目前镜头移动步数。接下来步骤S3’：根据目前镜头移动步数可由距离对照表的多个镜头移动步数获得对应于目前镜头移动步数的目前镜头移动步数值，且由距离对照表的多个目标物距离值获得对应于目前镜头移动步数值的目前目标物距离值。测量距离完成。

为了详细说明利用自动对焦测量距离的方法，以实施例来说明，请参阅图6以及图7，图6为本发明利用自动对焦测量距离的可携式电子设备较佳实施例的外观示意图，而图7则为可携式电子设备另一角度的外观示意图。可携式电子设备2包括一显示屏幕21、一拍摄模块22以及一距离测量程序23，拍摄模块22用以对目标物T’(请参阅图8及图9)进行拍摄，距离测量程序23具有一距离对照表231，距离测量程序23用以根据拍摄模块22的自动对焦以及拍摄而获得目标物距离。在本较佳实施例中，可携式电子设备2为照相手机，而在其它较佳实施例中，可携式电子设备则可为数码相机。

本发明测量距离的方法主要是建立一距离对照表231，并利用拍摄模块22自动对焦以及拍摄而获得的目前镜头移动步数，再根据目前镜头移动步数而由距离对照表231快速搜寻到对应于目前镜头移动步数的目前目标物距离。因此，距离对照表231的建立是本发明的关键所在。

接下来说明距离对照表231的建立，请参阅图8以及图9，其为本发明利用自动对焦测量距离的可携式电子设备较佳实施例中对目标物拍摄的成像示意图。图8中，拍摄模块22包括一镜头221、一传动机构222以及一光学感测元件223，传动机构222连接于镜头221，用以在自动对焦时移动镜头221，而光学感测元件223用以使目标物T’成像，且拍摄模块22具有一焦距f’，其中焦距f’的数值为已知。在本较佳实施例中，光学感测元件223为一电荷耦合装置(Charge Coupled Device)。

欲建立距离对照表231时，必须先获得目标物图像I’至镜头221的距离(其距离被定义为像距q’)。因此，先将目标物T’放置于拍摄模块22之前，目标物T’至拍摄模块22的距离定义为目标物距离P’并测量目标物距离P’，故目标物距离P’的数值为已知。利用拍摄模块22对目标物T’自动对焦以及拍摄，镜头221被传动机构222移动，且目标物图像I’成像于光学感测元件223上。而由于焦距f’的数值以及目标物距离P’的数值为已知，通过高斯光学成像公式——1/p+1/q＝1/f进行运算而获得像距q’的数值，须特别说明的是，由于目标物图像I’成像于靠近光学感测元件223的一侧(即镜头221的右侧)，故高斯光学成像公式中的像距q的数值为正值，且目标物T”位于远离光学感测元件223的一侧(即镜头221的左侧)，故高斯光学成像公式中的物距p的数值为负值。

拍摄模块22中，设定镜头221可移动的步数为n步，并设定镜头221由无穷远处开始移动的总移动距离为d，也就是说，镜头221每移动一步所移动的距离为d/n。当目标物T’与拍摄模块22的距离为目标物距离P”时，其中目标物距离P”的数值为未知。为了获得目标物距离P”的数值，拍摄模块22对目标物T’进行自动对焦以及拍摄，当拍摄模块22对焦于目标物T’且进行拍摄时，镜头221移动x步(在镜头221对焦时所移动的镜头步数定义为目前镜头移动步数，且目前镜头移动步数x为已知)，因此其像距q”随着镜头221的移动而改变，其像距q”等于(q’-x×d/n)，而目标物图像I”成像于光学感测元件233上，如图9所示。

将已知的焦距f’以及像距q”的数值套入高斯光学成像公式——1/p+1/q＝1/f进行运算而获得目标物距离p”的数值。根据反复变更目标物T’的位置并进行上述步骤而可获得对应于多个镜头步数值的多个目标物距离值，并将多个镜头步数值以及多个目标物距离值记载于一距离对照表231中，如下所示：

镜头移动步数值	目标物距离值
		1	p₁”

2	p₂”
		th-1	p_th-1”
th	p_th”
		th+1	p_th+1”
n-1	P_n-1”
		n	P_n”

由此可知，可携式电子设备2在测量距离时，可对目标物T’进行拍摄而获得目前镜头对焦步数x，并通过距离测量程序23在距离对照表231中搜寻对应于目前镜头对焦步数x的目标物距离值P_x”。此外，经过反复的实验发现，利用高斯光学成像公式或者利用高斯光学成像公式所建立的距离对照表231在近距离对焦时所获得的目标物距离值所产生的误差超过容许范围，造成距离测量的不准确。

为了确保测量距离的准确度，本发明在距离对照表231的多个镜头移动步数值(1～n)设定一近距离临界值th，当镜头221移动的镜头步数(即目前镜头移动步数)等于近距离临界值th，表示镜头221所对焦的目标物T’位于近距离的范围内，也就是说，当目前镜头移动步数值小于或等于近距离临界值th时，目标物T’位于近距离的范围内，而当目前镜头移动步数值大于近距离临界值th时，目标物T’则不位于近距离的范围。当目前镜头移动步数值小于或等于近距离临界值th时，目标物距离值p_th”～p_n”是以实际测量方式而获得。而目标物距离值p₁”～p_th-1”则以高斯光学成像公式计算而获得。获得多个目标物距离值后，距离对照表231建立完成(步骤S1’)。

请再度参阅图9以及距离对照表231，当用户欲利用可携式电子设备2来测量目标物T’的距离时，使用拍摄模块22对目标物T’进行自动对焦以及拍摄而获得拍摄模块22的镜头221在自动对焦时移动的目前镜头移动步数x(步骤S2’)，假设镜头221移动的步数为两步，即目前镜头移动步数x等于2。接下来根据目前镜头移动步数x可由距离对照表231的多个镜头移动步数(即1～n)中获得对应于目前镜头移动步数的目前镜头移动步数值(也就是说由距离对照表231中搜寻镜头移动步数值等于2的字段)，且由距离对照表231的多个目标物距离值获得对应于目前镜头移动步数值(即2)的目前目标物距离值p₂”(步骤S3’)，距离测量结束。当获得目前目标物距离值后，目前目标物距离值被输出而显示于显示屏幕21以供用户观看。

需特别说明的是，本较佳实施例中所揭露的距离对照表包括的多个镜头移动步数值以及多个目标物距离值是针对拍摄模块的一焦距值所设定，当拍摄模块利用另一焦距值进行自动对焦时，距离对照表还包括对应于另一焦距值的多个另一镜头移动步数值以及多个另一目标物距离值。

根据上述较佳实施例可知，本发明是在拍摄模块拍摄前建立距离对照表而使可携式电子设备在测量距离时可直接由距离对照表中搜寻所需要的镜头移动步数，进而获得目标物距离，借此本发明得以不经过计算而完成测量距离工作。与现有技术相比，本发明可实现快速测量距离，大幅减少工作时间，提高测量效率。再者，本发明的距离对照表中的目标物距离值是事先测量而获得，因此可实际测量位于近距离的目标物的目标物距离，从而克服拍摄模块在近距离处进行对焦会产生误差的缺点，以提升测量距离的准确度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围，因此凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的申请专利范围内。

Claims

1.一种利用自动对焦测量距离的方法，应用于一可携式电子设备，该可携式电子设备包括一拍摄模块，且该拍摄模块具有一镜头，其特征在于，该方法包括：

2.如权利要求1所述的利用自动对焦测量距离的方法，其特征在于：该距离对照表的该多个镜头移动步数值包括近距离临界值，当该目前镜头移动步数值大于该近距离临界值时，对应于该目前镜头移动步数值的该目标物距离值是根据高斯光学成像公式计算而获得；当该目前镜头移动步数值小于或等于该近距离临界值时，对应于该目前镜头移动步数值的该目标物距离值为实际测量而获得。

3.如权利要求2所述的利用自动对焦测量距离的方法，其特征在于：该高斯光学成像公式为1/p+1/q＝1/f，其中p为该目标物距离，q为该目标物的图像至该透镜的距离，而f为该可携式电子设备的焦距。

4.如权利要求1所述的利用自动对焦测量距离的方法，其特征在于：该拍摄模块还包括传动机构以及光学感测元件，该传动机构连接于该镜头，用以在该可携式电子设备进行自动对焦时移动该镜头，而该光学感测元件位于该镜头的一侧，用以使该目标物的图像成像于其上。

5.如权利要求1所述的利用自动对焦测量距离的方法，其特征在于：该可携式电子设备还包括显示屏幕，用以显示对应于该目前镜头移动步数的该目前目标物距离值。

6.如权利要求1所述的利用自动对焦测量距离的方法，其特征在于：该可携式电子设备为数码相机或照相手机。

7.一种利用自动对焦测量距离的可携式电子设备，用以测量一目标物的距离，其特征在于，该可携式电子设备包括：

拍摄模块，用以对该目标物进行自动对焦以及拍摄，该拍摄模块包括镜头、光学感测元件以及传动机构，其中，该镜头用以随着自动对焦而移动；该光学感测元件位于该镜头的一侧，用以使该目标物的图像成像于其上；该传动机构连接于该镜头，用以在该可携式电子设备进行自动对焦时移动该镜头；以及

距离测量程序，用以随着该拍摄模块的自动对焦以及拍摄而获得一目标物距离，该距离测量程序具有距离对照表，且该距离对照表包括多个镜头移动步数值以及多个目标物距离值；其中当该拍摄模块对该目标物进行自动对焦以及拍摄时，该镜头被该传动机构移动而使该距离测量程序获得该镜头在自动对焦时移动的目前镜头移动步数，并根据该镜头移动步数可由该距离对照表的该多个镜头移动步数获得对应于该目前镜头移动步数的目前镜头移动步数值，且由该距离对照表的该多个目标物距离值获得对应于该目前镜头移动步数值的目前目标物距离值。

8.如权利要求7所述的利用自动对焦测量距离的可携式电子设备，其特征在于：该距离对照表的该多个镜头移动步数值包括近距离临界值，当该目前镜头移动步数值大于该近距离临界值时，对应于该目前镜头移动步数值的该目标物距离值是根据高斯光学成像公式计算而获得；当该目前镜头移动步数值小于或等于该近距离临界值时，对应于该目前镜头移动步数值的该目标物距离值为实际测量而获得。

9.如权利要求8所述的利用自动对焦测量距离的可携式电子设备，其特征在于：该高斯光学成像公式为1/p+1/q＝1/f，其中p为该目标物距离，q为该目标物的图像至该透镜的距离，而f为该可携式电子设备的一焦距。

10.如权利要求7所述的利用自动对焦测量距离的可携式电子设备，其特征在于：还包括显示屏幕，用以显示对应于该目前镜头移动步数的该目前目标物距离值。