CN103809348A

CN103809348A - 应用于相机模块的自动调焦方法

Info

Publication number: CN103809348A
Application number: CN201210459256.XA
Authority: CN
Inventors: 陈健毅; 何建兴; 徐敬尧
Original assignee: Hongxiang Optoelectronics Co ltd
Current assignee: Guangzhou Lijing Creative Technology Ltd
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: CN103809348B

Abstract

本发明公开一种应用于相机模块的自动调焦方法，包括如下步骤：(a)通过一处理单元决定一影像于一镜头的中央区域与四个角落区域的调制转换函数的数值；(b)通过处理单元判断中央区域的调制转换函数的数值的下降或持平次数是否超过一预定值；以及(c)若超过该预定值，则通过处理单元决定四个角落区域的调制转换函数的数值的平均值，以确定中央区域的调制转换函数的数值的最高值。

Description

应用于相机模块的自动调焦方法

技术领域

本发明涉及一种自动对焦方法，特别涉及一种应用于相机模块制造的自动调焦方法。

背景技术

传统的照相模块包括一影像传感器及一或多个透镜组。透镜组设置于影像传感器之上，以将入射光线的影像映至影像传感器之上。具有影像传感器的照相模块可以应用于数字相机、数字影像记录器、手机、智能型手机、监视器及其它具有照相功能的电子产品。照相模块不仅需要满足轻薄短小的要求，且需要有较佳的照相性能。

于照相模块中，对焦是保证所记录影像取得清晰效果的关键步骤。对焦系通过调节镜头与影像感测组件之间的距离，使得像平面落在影像感测组件的成像表面。目前，常用的照相模块多采用自动对焦，亦即根据被拍摄物的距离，通过驱动电路以驱动马达而移动镜片到相对应的位置上，以使得被拍摄物清晰成像。

自动对焦包括主动式自动对焦与被动式自动对焦。主动式自动对焦系通过相机模块发射红外线或超声波到被摄物体，然后感应器根据被摄物体反射回来的红外线或超声波，通过数字信号处理器(Digital Signal Processor)计算，得出相机模块与被摄物体的距离，之后控制致动器以移动镜头而达到准确对焦。被动式自动对焦系相机模块接受来自被摄物体本身的反光来判断距离以进行自动对焦。

于照相模块中，随着镜头模块的分辨率愈来愈高，为了保证影像质量，需要越来越严格的控制各项影响成像质量的因素。现行的照相模块组装过程中，镜头与制动器的公差会造成调制转换函数(Modulation Transfer Function：MTF)曲线偏移，使得镜头中央与角落的MTF值产生平衡的状况，而影响相机模块的自动对焦与成像质量。MTF特性图可以反映出镜头由中央区域到角落(边缘)位置的画质表现。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的一目的在于提供一种应用于相机模块制造的自动调焦方法，以提升因权重分配加上爬山方法而偏低的镜头中央清晰度。

本发明的另一目的在于提升因爬山方法而偏低的镜头角落清晰度。

本发明的另一目的在于改善相机模块于组装过程中镜头与制动器的公差所造成的MTF曲线偏移，亦即镜头中央与角落的MTF值不平衡的状况，以提升相机模块质量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种应用于相机模块的自动调焦方法，包括如下步骤：(a)通过一处理单元计算一影像于一镜头的中央区域与四个角落区域的调制转换函数的数值；(b)通过处理单元判断中央区域的调制转换函数的数值的下降或持平次数是否超过一预定值；以及(c)若超过预定值，则通过处理单元计算四个角落区域的调制转换函数的数值的平均值，以确定中央区域的调制转换函数的数值的最高值。

上述应用于相机模块的自动调焦方法还包括于步骤(a)之前进行影像的格式转换。

若调制转换函数的数值的下降或持平次数未超过预定值，则推进镜头并重复执行步骤(a)，直到调制转换函数的数值的下降或持平次数超过预定值。

其中推进镜头系通过驱动一致动器以达成，致动器为一音圈马达。其中央区域的调制转换函数的数值决定驱动音圈马达步数的大小。

在确定中央区域的调制转换函数的数值的最高值之后，推进镜头回至最高值。

以上所述系用以阐明本发明的目的、达成此目的的技术手段、以及其产生的优点等等。而本发明可从以下较佳实施例的叙述并伴随后附图式及权利要求使读者得以清楚了解。

附图说明

上述组件，以及本创作其它特征与优点，通过阅读实施方式的内容及其图式后，将更为明显：

图1为本发明的应用于相机模块的自动调焦方法的流程图。

图2为本发明的实际应用的MTF曲线图。

图3为利用不同方法的MTF曲线图。

具体实施方式

本发明将配合实施例与随附的图式详述于下。应可理解者为本发明中所有的实施例仅为例示之用，并非用以限制。因此除文中的实施例外，本发明亦可广泛地应用在其它实施例中。且本发明并不受限于任何实施例，应以随附的权利要求及其同等领域而定。

本发明提供一种应用于相机模块制造的自动调焦方法。相机模块可以应用于数字相机、数字影像记录器、手机、智能型手机、个人数字助理、照相机、平板计算机、监视器及其它具有照相功能的电子产品手机。应用本发明的自动调焦方法，可以在相机模块(包括镜头、致动器以及光学影像稳定组件等)的组装完成之后提高镜头的清晰度。

在照相模块的自动对焦中，获取相机模块与被摄物体的距离之后，需要使镜头移动一定距离，其系通过致动器来控制。由于镜头的实际移动过程中，不会完全滑到预定位置，因此需要辨别镜头于相机模块中的实际滑动位置，否则难以准确控制镜头的移动。计算出所需移动量，通过致动器驱动镜头移动所需移动量，以自动对焦。

本发明应用于相机模块制造的自动调焦方法，包括：利用一爬山方法以找到镜头中央的焦点区域(MTF值最高)，并且搭配四个镜头角落的MTF平均值以决定焦点区域内何处为峰值，以达到中央清晰度与角落清晰度皆佳的目的。其详细方法如下所述。

图1显示应用于相机模块的自动调焦方法的流程图。首先，于步骤101中，启动一开始程序。在本实施例中，利用一爬山方法(hill-climbing method)来执行自动对焦的程序。因此，底下开始启动一爬山方法程序。爬山方法系一种自动对焦控制方法，其中摄影镜头起先于一方向移动，且比较摄影镜头移动前与移动后的对比讯号；若对比讯号位准增加，则摄影镜头继续朝相同方向前进，而若对比讯号位准减少，则摄影镜头朝相反方向移动。爬山方法只需要短时间即可以精确控制焦距的方法。

接下来，于步骤102中，撷取一影像。例如，透过一系统板(system board)来撷取影像。系统板为相机模块的一主板，其可为一印刷电路板。主板包括一中央处理器(或处理单元)，得以执行指令、运算以及控制等功能。然后，于步骤103中，进行一影像格式转换。在此步骤中，将所撷取的影像进行格式的转换。之后，于步骤104中，计算格式转换后的影像于镜头中央区域与角落区域的MFT值。然后，于步骤105中，输出中央区域与角落区域的MFT值。其为计算后所得到的MFT值。接下来，于步骤106中，判断MFT值是否下降。此判断系利用计算后所得到的MFT值与一初始值作比较。若MFT值未降低，表示还在爬升阶段。因此，摄影镜头需要继续前进移动。接续步骤108，先行利用MFT值以决定摄影镜头移动大小。例如，由MFT值决定驱动音圈马达步数的大小。然后，在步骤109中，驱动音圈马达。推进摄影镜头，于步骤110中。在镜头推进时，透过MTF的数值大小判断镜头推进的步数，在低MTF区域以跨大步方式快速增加镜头推进的步数，而在高MTF区域则以小步数方式搜寻。接续步骤102，重新撷取影像。透过计算MTF值和镜头推进持续进行寻找峰值。

上述之指令、计算或运算可以在主板的中央处理器中来执行。

相同地，于步骤106中，判断MFT值是否下降。若MFT值开始下降，表示有一峰值产升。实际的MFT值或对比讯号有许多个子波峰(sub-peaks)，而焦距位置系在主波峰(main peak)之处。因此，在主波峰检测到之前可能会检测到子波峰，而摄影镜头停留在子波峰的位置。换言之，于步骤106中，若MFT值下降，需要继续下一个步骤107，考虑是第几次的下降。也就是已经有几个峰值产升。在本实施例中，考虑3次的MFT值下降或持平为基准。若MFT值下降或持平3次，则停止爬山方法的爬升阶段；若MFT值下降或持平未达3次，则继续爬山方法的爬升阶段。接续步骤108，由中央MFT值决定驱动音圈马达步数的大小。然后，在步骤109中，驱动音圈马达，并推进摄影镜头，于步骤110中。再接续步骤102，重新撷取影像。重新寻找峰值。

在步骤107中，MFT值下降或持平3次，停止爬山方法的爬升阶段之后。在MTF值连续下降或持平3次后判断已越过主峰值。确定已找到镜头中央的焦点区域(MTF值最高)。

接下来，搭配四个镜头角落的MTF平均值以决定焦点区域内何处为主峰值。在步骤111中，计算镜头四个角落(包含左上、右上、左下与右下四个角落)MTF数值平均。亦即判断中央峰值的角落MTF平均值。然后，在步骤112中，由角落MTF平均值来决定中央MTF峰值为何。然后，在步骤113中，驱动音圈马达。推进摄影镜头，于步骤114中。因MTF数值已下降，则推进镜头至所纪录MTF最高值(峰值)的步数，于步骤115中。在步骤116中，输出MTF峰值。亦即得到中央MTF峰值，找到镜头中央的焦点区域(MTF值最高)。然后停止搜寻，于步骤117中。

图2显示本发明实际应用的MTF曲线图。其中曲线151为中央MTF曲线图，而曲线152为四个角落的MTF平均的曲线图。在图2中，横坐标表示聚焦透镜的位置，而纵坐标表示自动对焦的评估值。依照图2可以得知，利用本发明的方法在几近最高值的中央MTF值150状况下，可以得到角落MTF的较高值，同时兼顾了镜头中央以及角落的清晰度。直线160对应角落MTF平均值搭配中央MTF使用爬山方法。

图3显示利用不同方法的MTF曲线图。其中曲线121表示中央MTF曲线图，曲线122表示四个角落的MTF平均的曲线图，曲线123表示镜头角落与中央的权重MTF曲线图。其中直线120对应权重分配加上爬山方法，直线130对应角落MTF平均值搭配中央MTF使用爬山方法，直线140对应只使用爬山方法。由图3可知，只由爬山方法寻找峰值时，中央MTF值与角落MTF值分别为47与36，其角落的MTF值将为最低；而权重分配加上爬山方法由权重曲线123的最高点决定，中央MTF值与角落MTF值分别为45与39，虽然角落MTF值39较传统爬山方法MTF值36上升了，但重要的中央MTF值45却下降了。本发明所述方法可由图3得知，中央MTF值47与传统爬山方法相同，但是角落MTF值38却是大为提升；而与权重加上爬山方法相比，重要的中央MTF值提升，但角落MTF却下降不多。

利用爬山方法加上分配镜头角落与中央的MTF值权重来改善角落区域的清晰度，但会影响中央MTF值；而仅利用爬山方法将中央的清晰度提升到最佳，但角落清晰度则偏低。但本方法是利用角落MTF平均值搭配中央MTF使用爬山方法，进而达到角落与中央MTF数值皆高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于包括：

(a)通过一处理单元以决定一影像于一镜头的中央区域与四个角落区域的调制转换函数的数值；

(b)通过处理单元判断中央区域的调制转换函数的数值的下降或持平次数是否超过一预定值；以及

(c)若超过预定值，则通过处理单元以决定四个角落区域的调制转换函数的数值的平均值，以确定中央区域的调制转换函数的数值的最高值。

2.根据权利要求1所述的应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于还包括：于步骤(a)之前进行影像的格式转换。

3.根据权利要求1所述的应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于若调制转换函数的数值的下降或持平次数未超过预定值，则推进镜头并执行步骤(a)，直到调制转换函数的数值的下降或持平次数超过预定值。

4.根据权利要求3所述的应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于推进镜头系通过驱动一致动器以达成。

5.根据权利要求4所述的应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于致动器为一音圈马达。

6.根据权利要求5所述的应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于中央区域的调制转换函数的数值决定驱动音圈马达步数的大小。

7.根据权利要求1所述的应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于确定中央区域的调制转换函数的数值的最高值之后，推进镜头回至最高值。

8.根据权利要求7所述的应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于推进镜头系通过驱动一致动器以达成。

9.根据权利要求8所述的应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于致动器为一音圈马达。

10.根据权利要求8所述的应用于相机模块的自动调焦方法，其特征在于预定值为三次。