CN104917956A - 用于相机模块中的连续自动对焦系统与方法 - Google Patents

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Abstract

一种连续自动对焦系统，包括：包括透镜的图像产生部、用于将透镜相对于能够产生图像数据的图像传感器进行位移的自动对焦音圈马达。自动对焦系统更包括：根据图像数据而控制自动对焦音圈马达的驱动IC，其中，图像数据被直接传输到驱动IC，借以持续地维持由图像产生部所产生的对焦图像。

Description

用于相机模块中的连续自动对焦系统与方法
技术领域
本发明所揭露的实施例涉及相机模块。具体而言，本发明所公开的实施例涉及相机模块中的一种连续自动对焦系统。
背景技术
相机模块在可携式电子产品中日益流行。不仅于独立相机中的相机模块，它们基本上也存在于所有的智能型手机、平板计算机和个人计算机中。相机模块包自动对焦系统，使得特定的相机模块能对所捕捉图像中的特定物体进行对焦。
从前的对焦系统需要时间间隔而使相机模块保持不动，以使该相机可以捕捉一物体，并决定正确的焦点配置。此时间间隔是低效能的，因为目前的自动对焦系统需要125ms或更长的时间间隔才能找到最佳的焦点。
图1显示在照相机模块中的示例性先前技术自动对焦系统100。图2显示利用图1的自动对焦系统而得的示例性先前技术自动对焦位置计算图。图1与图2最好配合下文所述内容一起观看。
自动对焦系统100包括一具有一透镜104的图像产生部102，供经由图像传感器106捕捉图像，以及一自动对焦音圈马达(autofocus voice coil motor,AF VCM)108，其供将透镜104沿着焦点位移台(未示出)位移至焦点位置。AF VCM 108是经由驱动电路110所控制。驱动电路110是由图像信号处理器(image signal processor,ISP)112所配置。如下所述并参考图2，ISP 112经由来自图像传感器106的内部集成电路(I2C)总线接收数据。
ISP 112经由驱动电路110而控制AFVCM 108，使得透镜104依序被设定为不同位置值202。图像(即由图像传感器106所感测)的对比度值在每一位置值202被取得，且应用曲线拟合算法(即在ISP 112中)，以决定曲线拟合线204。然后，选择曲线拟合线204的峰值206做为最佳的对焦位置，借此，驱动电路110对AF VCM 108进行控制，以将透镜104设置至特定位置。将透镜104位移至一系列位置值202所需的时间是低效率的。
发明内容
第一方面，描述一种供产生一图像的连续自动对焦系统，其包括一具有一透镜的图像产生部、一自动对焦音圈马达以及用于产生一图像的对比图像数据的图像传感器。前述连续自动对焦系统更包括驱动集成电路(integrated circuit,IC)，其用于控制自动对焦音圈马达，借以将透镜相对于图像传感器进行位移；其中驱动IC直接接收对比图像数据，使得驱动IC持续维持图像的焦点。
第二方面，描述一种在产生图像时连续自动对焦的方法，包括经由图像传感器产生图像的对比图像数据的步骤；将对比图像数据直接传输到驱动IC电路；在驱动IC电路中，根据对比图像数据产生控制信号；以及，根据控制信号而将透镜位移，以改变图像的焦点。
附图说明
图1显示照相机模块内的一示例性先前技术自动对焦系统。
图2显示用于图1的自动对焦系统中的一示例性先前技术自动对焦位置计算图。
图3显示在一实施例中的示例性自动对焦系统，其用于连续保持图像的自动对焦。
图4更详细地显示于图3实施例中的驱动IC。
图5显示在一实施例中供连续自动对焦的示例性方法500。
具体实施方式
图3显示在一实施例中用于连续保持图像自动对焦的示例性自动对焦系统。自动对焦系统300包括具有透镜304的图像产生部302、自动对焦音圈马达308，以及用于捕捉经由透镜304转换图像的图像传感器306。
透镜304将反射到场景的光成像在图像传感器306。透镜304可包括位于一平移工作台(未显示)的单个透镜或多个透镜，其供改变从图像传感器306到透镜304的距离，使得图像的焦点可被改变。
图像传感器306是例如互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器和/或本领域中能够感测图像对比数据公知的任何其它成像传感器。
图像传感器306从来自透镜304于其上成像的光而产生图像数据307，且图像数据307被直接发送到驱动IC 310。例如，图像数据307包括感测到的图像对比数据且可经由I2C总线被发送至驱动电路310。驱动IC 310经由控制AF VCM 308而控制透镜304相对于图像传感器306的位置。不同于图1、2中的自动对焦系统，驱动IC310通常不经由ISP 312进行控制。图像传感器306可连续输出图像数据307。例如，图像数据307中的至少一部分可为直接传送到驱动电路310的高速对比数据，使得驱动电路310自动地控制AF VCM 308，借以保持透镜304位于最佳对焦位置。换言之，自动对焦系统300不需依序将透镜移动至一系列的透镜位置且随后决定最佳对焦位置。
借由在驱动IC310直接接收图像数据307，自动对焦系统300能实质上减少和/或排除所需的对焦时间，借以维持产生在焦点的图像。例如，使驱动IC 310运作以自动维持透镜304在最佳焦点。借由直接接收图像数据307(即图像对比数据)，驱动IC 310自动地控制AF VCM 308，使得由自动对焦系统300所产生的图像焦点是高于对焦阈值(例如在最佳对焦点)。驱动IC 310不需在多个焦点位置将透镜304依序设定，然后才决定最佳对焦位置。相反的，驱动IC 310接收图像数据307且控制AF VCM 308，直到对比图像数据307高于特定的对焦阈值为止。一旦图像数据307高于特定的对焦阈值，透镜304就会位于适当位置，使得图像处于对焦状态。
图4是更详细地显示于图3实施例中的驱动IC。驱动IC 310包括至少一个比较部402以及控制部404。图像传感器306将高速的图像数据307以数字信号直接发送至驱动IC310的比较部402。在比较部402中，图像数据307是经由数字-模拟转换器406被转换成模拟信号，借以产生模拟图像数据407。例如，模拟图像数据407是由图像传感器306所产生高速对比数据的模拟表示。
将模拟图像数据407与对焦阈值410实时进行比较，以产生控制信号412。例如，模拟图像数据407是从0V至1V的电压势，其中0V表示最差的对比度且1V表示最佳的对比度。例如，对焦阈值410是对应于最小可接受对焦水平的电压势。例如，图像数据407的范围从0V到1V，对焦阈值410可为9V。对焦阈值410的值可根据特定自动对焦系统的应用而预先决定，和/或可经由自动对焦系统的用户进行可变化地设置。
接收到控制信号412后，控制部404自动地控制AF VCM 308，使得图像数据407增加/减少至高于/低于对焦阈值410。例如，如果图像数据407具有低于对焦阈值410的电压势，借由透过驱动IC 310而控制AF VCM 308，透镜304则在一第一方向上被位移且远离传感器306。如果该图像数据407的电压势接着增高，驱动IC 310则会继续在同一方向上位移，直到电压势等于或大于对焦阈值410。如果图像数据407的电压势下降，透镜304则会被位移而朝着与第一方向相反的第二方向。如前文所讨论的，借由直接发送图像数据307至驱动IC 310与最佳对焦位置的自动决定，自动对焦系统300可实质上减少和/或排除对焦图像所需的时间。
图5显示在一实施例中供连续自动对焦的示例性方法500。例如，方法500可实施于图3-4的连续自动对焦系统300中。
在步骤502中，方法500是产生由图像传感器所感测到的图像的对比图像数据。在步骤502的一实例中，图像传感器306感测到一图像且产生前述图像的高速对比图像数据307。
在步骤504，在步骤502中所产生的对比图像数据被直接发送至驱动IC电路。在步骤504的一实例中，图像数据307被直接送至驱动IC电路310的比较部402。
在可选的步骤506中，将步骤502至504的图像数据从数字转换成模拟。在步骤506的一实例中，数字-模拟转换器406将数字高速对比图像数据307转换成模拟高速对比图像数据407。
在步骤508中，控制信号是根据步骤502至508中所收集的图像数据和对焦阈值而产生的。在步骤508的一实例中，比较部402将图像数据407与对焦阈值410进行比较，借以产生控制信号412。
在步骤510中，透镜是根据来自步骤508的控制信号进行位移，而使得图像数据高于对焦阈值。在步骤510的一实例中，控制部404控制AF VCM 308，而使得图像数据407的电压势大于对焦阈值410的值。
将步骤502至510连续重复进行，如循环512所示，使得由方法500所产生的图像被连续地自动对焦。应该理解的是，方法500可以实施于任何单眼快照相机、视讯摄影机或任何其他类型的图像产生装置。
可将以上方法和系统进行改变而不脱离本发明的范畴。因此应注意，以上描述中所含有及随附图式中所展示之内容应被解读为说明性而非限制性的。以上权利要求意欲涵盖本文所描述之所有一般及特定的特征，以及本发明的方法及系统范畴的所有陈述，其以语言角度可被视为若入其间范围内。

Claims (13)

1.一种用于产生图像的连续自动对焦系统，其包括：
图像产生部，其具有透镜，
自动对焦音圈马达，以及
图像传感器，其用于产生图像的对比图像数据；以及
驱动集成电路(IC)，其用于控制该自动对焦音圈马达，
借以将相对于该图像传感器的该透镜进行位移；
其中该驱动IC直接接收该对比图像数据，使得该驱动IC持续维持该图像的焦点。
2.如权利要求1所述的连续自动对焦系统，其中该对比图像数据为高速对比图像数据。
3.如权利要求1所述的连续自动对焦系统，其中，该驱动IC是根据经由将该对比图像数据与对焦阈值进行比较所产生的控制信号来控制该自动对焦音圈马达。
4.如权利要求1所述的连续自动对焦系统，其中，该对比图像数据是由该图像传感器产生以作为数字信号。
5.如权利要求4所述的连续自动对焦系统，该驱动IC具有数字-模拟转换器，以供将该数字的对比图像数据转换成表示为电压势的模拟的对比图像数据。
6.如权利要求5所述的连续自动对焦系统，其中，该控制信号是经由将模拟的对比图像数据与由阈值电压势值所定义的对焦阈值比较而产生。
7.如权利要求6所述的连续自动对焦系统，其中该比较为实时发生，而不用将相对于该传感器的该透镜的位置的序列进行平均。
8.一种在产生图像时连续自动对焦的方法，该方法包括：
经由图像传感器产生图像的对比图像数据；
将该对比图像数据直接传输到驱动IC电路；
在该驱动IC电路中，根据该对比图像数据而产生控制信号；以及
根据该控制信号将透镜位移，借以改变该图像的焦点。
9.如权利要求8所述的方法，其中产生对比图像数据的步骤包括产生高速对比图像数据。
10.如权利要求8所述的方法，其中产生对比图像数据的步骤包括产生数字对比图像数据信号。
11.如权利要求10所述的方法，其中产生控制信号的步骤包括：
将该数字的对比图像数据信号转换成模拟的对比图像数据信号，使得该图像的对比度被表示为模拟电压势。
12.如权利要求11所述的方法，其中产生控制信号的步骤更包括：
将该模拟的对比图像数据信号与由对焦电压势值所表示的对焦阈值比较。
13.如权利要求8所述的方法，其中该产生对比图像数据、传输该对比图像数据、产生该控制信号以及位移该透镜的步骤被连续地重复，借以自动地维持图像的焦点。
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