CN107438157B - 影像获取装置及其渐进式对焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种影像获取装置及其渐进式对焦方法。影像获取装置包括光学系统、影像感测器、对焦电路及镜头控制电路。此方法利用影像感测器拍摄影像，并由对焦电路判断影像感测器拍摄影像时光学系统是否准焦。若未准焦，则由对焦电路计算光学系统的准焦位置及移动至此准焦位置的准焦距离，而由镜头控制电路将此准焦距离转换为渐进式距离，并控制光学系统移动此渐进式距离，其中渐进式距离小于准焦距离。然后，重复上述步骤，直到光学系统准焦时，输出影像感测器所拍摄的影像。本发明藉由渐进式对焦的方式，可加快相机的对焦速度，且可提供使用者良好的拍摄体验。

Description

影像获取装置及其渐进式对焦方法

技术领域

本发明涉及一种影像获取装置及方法，尤其涉及一种影像获取装置及其渐进式对焦方法。

背景技术

随着影像获取技术的日益进步，数字相机的像素大幅增加，但相机尺寸则相对缩小，而可配置在手机、平板电脑等可携式电子装置上，让使用者能够随时随地拍摄影像。为方便使用者快速拍摄清晰影像，可携式电子装置上的相机一般均配备有自动对焦(AutoFocus，AF)功能，其可在使用者启用相机的同时，即主动检测相机视野范围内的物件并自动移动镜头以对焦于物件。藉此，可省去使用者手动对焦所花费的时间。

自动对焦技术是指相机移动镜头以变更其焦距的技术。在自动对焦的过程中，镜头会持续移动，直到找寻到最大的对焦值为止。在此最大对焦值下，相机镜头的焦点准确地落在被摄主体上，使得相机可获取到被摄主体清晰的影像。

目前的相机为节省对焦时间，一般在计算出被摄主体的准焦位置后，即直接将镜头一次性地推动至该准焦位置。如图1所显示的已知相机对焦方法的示意图，已知相机例如是采用相位检测自动对焦(Phase Detection Auto-Focus，PDAF)或是红外线测距的方式进行对焦，其中相机的对焦透镜10原先位于散焦(defocus)位置A，而当相机计算出对焦透镜10的准焦(in-focus)位置B后，即会将对焦透镜10一次性地移动(距离d)到准焦位置B，从而快速完成对焦动作。

然而，若被摄主体在对焦过程中移动，相机镜头的准焦位置也随之移动。即便被摄主体没有移动，相机所计算的准焦位置也可能会受环境因素(例如光线过暗)影响而不准确。因此，采用上述一次性移动镜头的方式常会发生镜头移动过多或过少的情况，而需要来回移动镜头，结果将使得相机的对焦时间拉长，对焦过程中显示的忽然清晰忽然模糊的影像也会影响到使用者的拍摄体验。

发明内容

本发明提供一种影像获取装置及其渐进式对焦方法，藉由渐进式对焦的方式，可加快相机的对焦速度，且可提供使用者良好的拍摄体验。

本发明的一种影像获取装置的渐进式对焦方法，其中影像获取装置包括光学系统、影像感测器、对焦电路及镜头控制电路。此方法利用影像感测器拍摄影像，并由对焦电路判断影像感测器拍摄影像时光学系统是否准焦。若未准焦，则对焦电路会计算光学系统的准焦位置及移动至此准焦位置的准焦距离，而由镜头控制电路将此准焦距离转换为渐进式距离，并控制光学系统移动此渐进式距离，其中渐进式距离小于准焦距离。然后，重复上述步骤，直到光学系统准焦时，输出影像感测器所拍摄的影像。

在本发明的一实施例中，所述的影像感测器包括多对对焦检测像素且所述对焦电路包括相位检测电路，而上述由对焦电路计算光学系统的准焦位置及移动至准焦位置的准焦距离的步骤包括由相位检测电路接收对焦检测像素在影像感测器拍摄影像时获取的多个影像信号，并计算每一对对焦检测像素所获取的影像信号之间的相位差，而基于所计算的相位差，计算光学系统的准焦位置及移动至准焦位置的准焦距离。

在本发明的一实施例中，所述由对焦电路判断影像感测器拍摄影像时光学系统是否准焦的步骤包括由相位检测电路基于所计算的相位差，判定影像感测器拍摄影像时光学系统是否准焦。

在本发明的一实施例中，所述的方法还包括由相位检测电路基于所计算的相位差，检测影像中的移动物体，并在检测到移动物体时，计算移动物体移动后的预测位置，并计算光学系统移动至预测位置的距离以作为准焦距离。

在本发明的一实施例中，所述的影像获取装置还包括影像处理电路，而所述的方法还包括由影像处理电路分析影像感测器所拍摄的影像，以检测影像中的移动物体，并在检测到移动物体时，计算移动物体移动后的预测位置，以及计算光学系统移动至预测位置的距离以作为准焦距离。

在本发明的一实施例中，所述由镜头控制电路将准焦距离转换为渐进式距离的步骤包括由镜头控制电路查询转换表格以将准焦距离转换为渐进式距离，其中所述的转换表格包括将准焦距离依数值范围区分为多个区段，并预先设定各个区段对应的渐进式距离。

在本发明的一实施例中，所述的影像获取装置还包括影像处理电路，而所述方法还包括由影像处理电路分析影像感测器所拍摄影像，据以产生信心值，并使用此信心值调整转换表格中各个区段对应的渐进式距离。

在本发明的一实施例中，所述的影像获取装置还包括影像处理电路，而所述方法还包括由影像处理电路分析影像感测器所拍摄影像，据以产生信心值，并由镜头控制电路根据此信心值将准焦距离转换为渐进式距离。

在本发明的一实施例中，在所述由对焦电路计算光学系统的准焦位置及移动至准焦位置的准焦距离的步骤之后，所述方法还包括由对焦电路判断准焦距离是否小于等于预设最小距离，其中若准焦距离不小于等于预设最小距离，由镜头控制电路将准焦距离转换为渐进式距离，并由镜头控制电路控制光学系统移动此渐进式距离；而若准焦距离小于等于预设最小距离，则直接由镜头控制电路控制光学系统移动此准焦距离。

本发明的一种影像获取装置，其包括光学系统、影像感测器、对焦电路及镜头控制电路。其中，影像感测器是用以拍摄影像。对焦电路是用以判断影像感测器拍摄影像时光学系统是否准焦，并在判断未准焦时，计算光学系统的准焦位置及移动至此准焦位置的准焦距离。镜头控制电路是用以将准焦距离转换为渐进式距离，并控制光学系统移动此渐进式距离，其中所述的渐进式距离小于准焦距离。其中，当对焦电路判断光学系统准焦时，则将影像感测器所拍摄的影像输出。

在本发明的一实施例中，所述的影像感测器包括多对对焦检测像素，而所述的对焦电路则包括相位检测电路，其是用以接收对焦检测像素在影像感测器拍摄影像时获取的多个影像信号，并计算每一对对焦检测像素所获取的影像信号之间的相位差，，而基于所计算的相位差，计算光学系统的准焦位置及移动至准焦位置的准焦距离。

在本发明的一实施例中，所述的相位检测电路包括基于所计算的相位差，判定影像感测器拍摄影像时光学系统是否准焦。

在本发明的一实施例中，所述的相位检测电路包括基于所计算的相位差，检测影像中的移动物体，并在检测到移动物体时，计算移动物体移动后的预测位置，以及计算光学系统移动至预测位置的距离以作为准焦距离。

在本发明的一实施例中，所述的影像获取装置还包括影像处理电路，其是用以分析影像感测器所拍摄的影像，以检测影像中的移动物体，并在检测到移动物体时，计算移动物体移动后的预测位置，以及计算光学系统移动至预测位置的距离以作为准焦距离。

在本发明的一实施例中，所述的镜头控制电路包括查询转换表格以将准焦距离转换为渐进式距离，其中转换表格包括将准焦距离依数值范围区分为多个区段，并预先设定各个区段对应的渐进式距离。

在本发明的一实施例中，所述的影像获取装置还包括影像处理电路，其是用以分析影像感测器所拍摄的影像，据以产生信心值，并使用此信心值调整转换表格中各个区段对应的渐进式距离。

在本发明的一实施例中，所述的影像获取装置还包括影像处理电路，其是用以分析影像感测器所拍摄的影像，据以产生信心值，其中镜头控制电路包括根据此信心值将准焦距离转换为渐进式距离。

在本发明的一实施例中，所述的镜头控制电路更判断对焦电路所计算的准焦距离是否小于等于预设最小距离，并在准焦距离不小于等于预设最小距离，将准焦距离转换为渐进式距离，并控制光学系统移动渐进式距离，否则直接控制光学系统移动准焦距离。

基于上述，本发明的影像获取装置及其渐进式对焦方法，藉由在相机拍摄影像的同时计算相机镜头的准焦位置，换算为移动镜头的准焦距离后，再适当转换为较短的渐进式距离，而用以移动镜头。若检测到移动物体，则改以所预测的物体移动后位置来计算用以移动镜头的渐进式距离。藉此，可避免镜头来回移动延迟对焦速度，并可提供使用者良好的拍摄体验。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是已知相机对焦方法的示意图；

图2是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的示意图；

图3是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的方框图；

图4是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图；

图5是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图；

图6是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的方框图；

图7是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图；

图8是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图；

图9是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图。

附图标记：

10：对焦透镜；

30、60：影像获取装置；

32、62：光学系统；

34、64：影像感测器；

36：对焦电路；

38、70：镜头控制电路；

66：影像处理电路；

68：相位检测电路；

72：显示器；

74：记录媒体；

A：散焦位置；

B：准焦位置；

d：准焦距离；

d1、d2、d3：渐进式距离；

S402～S410、S502～S514、S702～S706、S802～S804、S902～S918：本发明一实施例的影像获取装置的渐进式对焦方法的步骤。

具体实施方式

本发明是以多次移动镜头的渐进式对焦方式取代传统的一次性移动对焦方式，将镜头移动至准焦位置。本发明在计算出将镜头移动至准焦位置的准焦距离后，即依据预设的转换表格或依据藉由评价所拍摄影像所得的信心值，将准焦距离转换为较短的渐进式距离，并用以移动对焦镜头。本发明藉由循序渐近的方式逐步将对焦镜头移动至准焦位置，不仅可确保对焦过程中所拍摄影像的稳定性，且可避免来回移动镜头造成呼吸现象。

图2是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的示意图。请同时参照图1及图2，本实施例的对焦透镜10原先位于散焦位置A，但相机在计算出对焦透镜10的准焦位置B后，会从散焦位置A至准焦位置B(距离d)分次推动对焦镜头10(本实施例是以推动3次，距离分别为渐进式距离d1、渐进式距离d2、渐进式距离d3为例，但不限于此)，藉此避免来回移动镜头而拖慢对焦速度。需说明的是，上述的渐进式距离d1、渐进式距离d2、渐进式距离d3并非是直接将准焦距离d分段，而是由相机在每次将镜头移动一段距离后，即重新计算准焦距离并换算为渐进式距离。藉此，可避免所计算的准焦距离因为所拍摄对象移动或环境因素影响而不准确。

图3是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的方框图。请参照图3，本实施例的影像获取装置30例如是数字相机、数字摄影机(Digital Video Camcorder，DVC)，或是配置在手机、平板电脑、笔记型电脑、导航装置、行车纪录器等电子装置上的相机，其可提供摄像功能。影像获取装置30中包括光学系统32、影像感测器34、对焦电路36及镜头控制电路38，其功能分述如下：

光学系统32包括镜头、致动器、光圈及快门等元件，其中镜头是由数个凹凸透镜组合而成，其是由步进马达或音圈马达(Voice Coil Motor，VCM)等致动器驱动以改变透镜之间的相对位置，从而改变镜头的焦距。光圈配置于镜头中，其是由许多金属叶片构成的圈状开孔，此开孔会随着光圈值的大小而开大或缩小，进而控制镜头的进光量。快门是用以控制光进入镜头的时间长短，其与光圈的组合会影响影像感测器34所获取影像的曝光量。

影像感测器34耦接光学系统32，其中配置有电荷耦合元件(Charge CoupledDevice，CCD)、互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)元件或其他种类的感光元件，而可感测进入光学系统32的光线强度以产生影像。

对焦电路36例如是以集成电路(Integrate Circuit，IC)实作，其可判断影像感测器34拍摄影像时光学系统32是否准焦，并可计算光学系统32的准焦位置以及将光学系统32移动至准焦位置的准焦距离。

需说明的是，在一实施例中，影像感测器34中像素包括影像获取像素以及对焦检测像素，其中影像获取像素可提供用以产生影像的色彩影像信号，对焦检测像素则成对地分布在影像获取像素之间，而可提供用以检测相位差的影像信号。对焦电路36例如是相位检测电路，其可接收对焦检测像素在影像感测器34拍摄影像时所获取的影像信号，并计算每一对对焦检测像素所获取的影像信号之间的相位差，据以判定影像感测器34拍摄影像时光学系统32是否准焦。其中，若对焦检测像素检测到的影像信号彼此匹配，可判定光学系统准焦；反之，若对焦检测像素检测到的影像信号之间具有一相位差，则可判定光学系统失焦。此外，相位检测电路还可基于所计算的相位差，计算光学系统32的准焦位置以及将光学系统32移动至准焦位置的准焦距离。

镜头控制电路38例如是以微处理器、数字信号处理器、可程序化控制器、特殊应用集成电路或其他类似装置实作，其是用以控制光学系统32中的致动器驱动镜头以改变其焦距。在本实施例中，镜头控制电路38还包括从对焦电路36接收其所计算的准焦距离，并将此准焦距离换算为渐进式距离，而据以控制光学系统32移动镜头。

详言之，图4是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图。请同时参照图3及图4，本实施例的方法适用于上述图3的影像获取装置30，以下即搭配图3中影像获取装置30的各项元件，说明本实施例的渐进式对焦方法的详细步骤：

首先，利用影像感测器34拍摄影像(步骤S402)。其中，影像获取装置30例如是在使用者启用摄像功能后，即启动即时预览(live view)模式拍摄影像。所拍摄的影像会即时显示在影像获取装置30的显示器(未显示)上，以供使用者观看。

接着，对焦电路36会判断影像感测器34拍摄影像时光学系统32是否准焦(步骤S404)。其中，对焦电路36例如是相位检测电路，其可接收影像感测器34中的对焦检测像素在影像感测器34拍摄影像时所获取的影像信号，并计算每一对对焦检测像素所获取的影像信号之间的相位差，据此判定影像感测器34拍摄影像时光学系统32是否准焦。

若对焦电路36判断光学系统32准焦，则会输出影像感测器34所拍摄的影像(步骤S406)。反之，若对焦电路36判断光学系统32未准焦，则会计算光学系统32的准焦位置以及移动至准焦位置的准焦距离(步骤S408)。其中，对焦电路36例如是由相位检测电路基于其所计算的对焦检测像素所获取的影像信号之间的相位差，计算光学系统32的准焦位置以及移动至此准焦位置的准焦距离。

然后，由镜头控制电路38会将对焦电路36所计算的准焦距离转换为较短的渐进式距离，并控制光学系统32移动此渐进式距离(步骤S410)。在一实施例中，上述的渐进式距离例如是由镜头控制电路38查询一个预设的转换表格所得，此转换表格例如是将上述的准焦距离依数值范围区分为多个区段，并预先设定各个区段合适的渐进式距离。藉此，每当镜头控制电路38接收到对焦电路36所计算的准焦距离时，即可藉由查询此转换表格，获得转换后的渐进式距离。

举例来说，表1(如下所示)为准焦距离与渐进式距离的转换表格的范例，此转换表格中的准焦距离与渐进式距离的关系例如是以多种不同的准焦距离与渐进式距离的数值组合经过多次试验所得到的能够提供较佳的对焦效率或视觉感受的结果。此转换表格例如是预先储存在影像获取装置30中，而可供镜头控制电路38随时查询以获得用以移动光学系统32镜头的渐进式距离。请参表1，若对焦电路36所计算的准焦距离D为90音圈马达步进数，则查询表1可得其转换后的渐进式距离为60音圈马达步进数；若对焦电路36所计算的准焦距离D为55音圈马达步进数，则查询表1可得其转换后的渐进式距离为20音圈马达步进数。

编号	1	2	3
				准焦距离(步进数)	100≥D>80	80≥D>60	60≥D>40
渐进式距离(步进数)	50	30	20

表1

在光学系统32移动之后，流程即回到步骤S402，继续利用影像感测器34拍摄影像，并重复步骤S404～S410，直到对焦电路36判断光学系统32为准焦时，才会将影像感测器34所拍摄的影像输出(步骤S406)。

藉由上述方法，本实施例的影像获取装置30可逐步将光学系统32的镜头移动至准焦位置，而不会因为焦点改变造成镜头来回移动而减慢对焦速度。对焦过程中影像感测器34所拍摄的影像会显示在影像获取装置30的显示器(未显示)上，而可提供使用者较为平顺的观看体验。

需说明的是，在上述实施例中，影像获取装置30会重复拍摄影像，并换算渐进式距离以移动光学系统32，直到对焦电路36判断光学系统32为准焦时才输出影像感测器34所拍摄的影像。然而，在另一实施例，影像获取装置30则会进一步判断所计算的准焦距离是否小于等于预设最小距离，以决定是否直接采用准焦距离移动光学系统32，而不再换算渐进式距离。

详言之，图5是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图。请同时参照图3及图5，本实施例的方法适用于上述图3的影像获取装置30，以下即搭配图3中影像获取装置30的各项元件，说明本实施例的渐进式对焦方法的详细步骤：

首先，利用影像感测器34拍摄影像(步骤S502)。接着，对焦电路36会判断影像感测器34拍摄影像时光学系统32是否准焦(步骤S504)。若对焦电路36判断光学系统32准焦，则会输出影像感测器34所拍摄的影像(步骤S506)。反之，若对焦电路36判断光学系统32未准焦，则会计算光学系统32的准焦位置以及移动至准焦位置的准焦距离(步骤S508)。上述步骤S502～S508的实施方式与前述实施例中步骤S402～S408的实施方式相同或相似，故其详细内容在此不再赘述。

与前述实施例不同的是，在本实施例中，当对焦电路36计算光学系统32移动至准焦位置的准焦距离后，会额外判断所计算的准焦距离是否小于等于预设最小距离(步骤S510)。若对焦电路36判断准焦距离小于等于预设最小距离，则由镜头控制电路38直接控制光学系统32移动此准焦距离，而不再换算渐进式距离(步骤S512)。而在光学系统32移动之后，流程将回到步骤S602，继续利用影像感测器34拍摄影像，并重复执行对焦动作。

需说明的是，随着镜头控制电路38逐步将光学系统32向准焦位置移动，对焦电路36所计算的准焦距离会愈来愈短，当准焦距离短到一定程度时，再将准焦距离换算为更短的渐进式距离将会拉长光学系统32对焦的时间。对此，本实施例即藉由设定一个移动光学系统32的最小距离，当准焦距离小于此最小距离时，镜头控制电路38即直接依此准焦距离移动光学系统32，而不再换算渐进式距离。藉此，可将对焦时间收敛于一定的时间范围内，避免光学系统32的移动次数过多而影响对焦速度。

回到步骤S510，若对焦电路36判断准焦距离不小于等于预设最小距离，则影像获取装置30会由镜头控制电路38将对焦电路36所计算的准焦距离转换为较短的渐进式距离，并控制光学系统32移动此渐进式距离(步骤S514)。

在光学系统32移动之后，流程即回到步骤S502，继续利用影像感测器34拍摄影像，并重复步骤S504～S514，直到对焦电路36判断光学系统32为准焦时，才会将影像感测器34所拍摄的影像输出(步骤S506)。

藉由上述方法，本实施例的影像获取装置30可逐步将光学系统32的镜头移动至准焦位置，而不会因为焦点改变造成镜头来回移动而减慢对焦速度。

需说明的是，针对上述实施例的转换表格，本发明也提供即时的回馈机制，其可根据拍摄环境的变化，适时调整转换表格中渐进式距离的数值，藉此达到较佳的对焦效果。

详言之，图6是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的方框图。请参照图6，本实施例的影像获取装置60例如是数字相机、数字摄影机或是配置在电子装置上的相机，其中包括光学系统62、影像感测器64、影像处理电路66、相位检测电路68、镜头控制电路70、显示器72及记录媒体74。其中，光学系统62、影像感测器64及镜头控制电路70的种类及功能与前述实施例的光学系统32、影像感测器34及镜头控制电路38相同或相似，故在此不再赘述。

与前述实施例不同的是，本实施例的影像获取装置60额外包括影像处理电路66、相位检测电路68、显示器72及记录媒体74。其中，影像处理电路66及相位检测电路68可以集成电路或微处理器实作，影像处理电路66可用以执行特定的影像处理功能，相位检测电路68则可用以接收影像感测器64中对焦检测像素在影像感测器64拍摄影像时获取的影像信号，并计算每一对对焦检测像素所获取的影像信号之间的相位差，据以判定影像感测器64拍摄影像时光学系统62是否准焦。显示器72例如是液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)或发光二极体(Light-Emitting Diode，LED)，其可用以显示影像感测器64所获取的影像。记录媒体74例如是硬盘或存储器等具有数据存储功能的装置，其可存储影像感测器64所获取的影像。

图7是依照本发明一实施例所显示之影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图。请同时参照图6及图7，本实施例的方法适用于上述图6的影像获取装置60，且为图4中步骤S410的延伸实施方式。

详言之，本实施例的方法是在影像获取装置60利用影像感测器64获取影像之后，在相位检测电路68计算光学系统62的准焦位置的同时，也由影像处理电路66分析影像感测器64所拍摄影像，据以产生信心值(步骤S702)。其中，上述的分析包括影像中的模糊(blur)、噪音、色深。信心值高代表相位检测结果较可靠；信心值低则代表相位检测结果较不可靠。

据此，影像处理电路66可使用其所产生的信心值去调整前述准焦距离与渐进式距离的转换表格中的各个区段对应的渐进式距离(步骤S704)，最后才由镜头控制电路70查询此调整后的转换表格，以将相位检测电路68所计算的准焦距离转换为渐进式距离，并控制光学系统62移动此渐进式距离(步骤S706)。

举例来说，表2(如下所示)为准焦距离与渐进式距离的转换表格的范例。请同时参照表1及表2，表2中准焦距离的区段范围与表1相同，但表2中进一步参考分析所拍摄影像所得的信心值90，调整表1中各个区段对应的渐进式距离。其中，表2中各个区段的渐进式距离例如是将表1中对应的渐进式距离乘上信心值的比例(即0.9)所得的结果。相较于表1，表2中换算的渐进式距离较短，这也代表其对应的移动方式较为保守。以此类推，若影像的信心值愈低，代表影像可能太暗或太模糊，误判对焦位置的机率愈高，因此本实施例藉由缩减渐进式距离，可降低上述因素的影响。需说明的是，虽然本实施例是以信心值的大小等比例调整转换表格中各个区段的渐进式距离，但本发明不限于此，本领域技术人员可视需要使用其他公式来调整渐进式距离。

表2

在上述实施例中，影像获取装置是使用分析所拍摄影像所得的信心值来调整转换表格中的渐进式距离，而在其他实施例中，影像获取装置也可直接使用此信心值来换算渐进式距离。

详言之，图8是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图。请同时参照图6及图8，本实施例的方法适用于上述图6的影像获取装置60，且为图4中步骤S410的延伸实施方式。

类似于图7的流程，本实施例的方法是在影像获取装置60利用影像感测器64获取影像之后，在相位检测电路68计算光学系统62的准焦位置的同时，由影像处理电路66分析影像感测器64所拍摄影像，据以产生信心值(步骤S802)。所述的分析包括影像中的模糊、噪音、色深等。

与图7的实施例不同的是，在本实施例中，镜头控制电路70是直接根据此信心值来将相位检测电路68所计算的准焦距离转换为渐进式距离，并控制光学系统62移动此渐进式距离(步骤S804)。其中，镜头控制电路70例如是依据信心值的大小，采用等比例或其他公式来将准焦距离换算为渐进式距离，本实施例不限制其实施方式。

举例来说，表3(如下所示)为准焦距离与渐进式距离的转换表格的范例，其中列出准焦距离100(步进数)在不同信心值下所换算的渐进式距离。其中，若所计算的信心值为100，则准焦距离100换算后的渐进式距离为95；若所计算的信心值为80，则准焦距离100换算后的渐进式距离为70；若所计算的信心值为70，则准焦距离100换算后的渐进式距离为60。以上准焦距离与渐进式距离之间的关系例如是依据信心值的大小，乘上一定比例或是带入一预设公式后所得，本实施例不限于此。

编号	1	2	3
				准焦距离(步进数)	100	100	100
信心值	100	80	70
				渐进式距离(步进数)	95	70	60

表3

需说明的是，基于在对焦过程中，被摄主体的位置可能会改变，此将造成准焦位置的改变。对此，本发明在拍摄影像后会进一步预测被摄主体的移动后位置，并据以修正准焦位置，从而避免来回移动镜头造成对焦速度变慢。

详言之，图9是依照本发明一实施例所显示的影像获取装置的渐进式对焦方法的流程图。请同时参照图6及图9，本实施例的方法适用于上述图6的影像获取装置60，以下即搭配图6中影像获取装置60的各项元件，说明本实施例的渐进式对焦方法的详细步骤：

首先，利用影像感测器64拍摄影像(步骤S902)，并由相位检测电路68判断影像感测器64拍摄影像时光学系统62是否准焦(步骤S904)。其中，若相位检测电路68判断光学系统62准焦，则会输出影像感测器64所拍摄的影像(步骤S906)。反之，若相位检测电路68判断光学系统62未准焦，则会计算光学系统62的准焦位置以及移动至准焦位置的准焦距离(步骤S908)。上述步骤S902～S908的实施方式与前述实施例中步骤S402～S408的实施方式相同或相似，故其详细内容在此不再赘述。

与前述实施例不同的是，在本实施例中，相位检测电路68在计算准焦距离之后，会额外判断所计算的准焦距离是否小于等于预设最小距离(步骤S910)。若相位检测电路68判断准焦距离小于等于预设最小距离，则由镜头控制电路70直接控制光学系统62移动此准焦距离，而不再换算渐进式距离(步骤S912)。而在光学系统62移动之后，流程将回到步骤S902，继续利用影像感测器64拍摄影像，并重复执行对焦动作。

需说明的是，随着镜头控制电路70逐步将光学系统62向准焦位置移动，相位检测电路68所计算的准焦距离会愈来愈短，当准焦距离短到一定程度时，再将准焦距离换算为更短的渐进式距离将会拉长光学系统62对焦的时间。对此，本实施例即藉由设定一个移动光学系统70的最小距离，当准焦距离小于此最小距离时，镜头控制电路70即直接依此准焦距离移动光学系统62，而不再换算渐进式距离。藉此，可将对焦时间收敛于一定的时间范围内，避免光学系统70的移动次数过多而影响对焦速度。

回到步骤S910，若相位检测电路68判断准焦距离不小于等于预设最小距离，则影像获取装置60会进一步判断是否检测到影像中的移动物体(步骤S914)。其中，本实施例的影像获取装置60例如具有标准摄影模式及物体追踪模式，其可利用相位检测的方式或影像处理的方式来检测影像中的移动物体，并据以在标准摄影模式及物体追踪模式之间切换。

详言之，在一实施例中，影像获取装置60是由相位检测电路68基于所计算的相位差，检测影像中的移动物体。而若相位检测电路68检测到影像中的移动物体，则相位检测电路68会计算此移动物体移动后的预测位置，并计算光学系统62移动至此预测位置的距离以作为准焦距离(步骤S916)，最后则由镜头控制电路70将相位检测电路68所计算的准焦距离转换为较短的渐进式距离，并控制光学系统62移动此渐进式距离(步骤S918)。

而在另一实施例中，影像获取装置60则是由影像处理电路66分析影像感测器64所拍摄的影像，以检测影像中的移动物体。其中，影像处理电路66例如是依据影像中颜色或亮度的变化来检测移动物体，在此不设限。类似地，若影像处理电路66检测到影像中的移动物体，则影像处理电路66会计算此移动物体移动后的预测位置，并计算光学系统62移动至此预测位置的距离以作为准焦距离(步骤S916)，最后则由镜头控制电路70将影像处理电路66所计算的准焦距离转换为较短的渐进式距离，并控制光学系统62移动此渐进式距离(步骤S918)。

需说明的是，在又一实施例中，影像获取装置60还可根据相位检测电路68每次计算的准焦距离的变化来检测影像中的移动物体。举例来说，依据前述实施例的方式，相位检测电路68每次执行相位检测所得到的准焦距离理论上会逐渐减少，但若连续几次执行相位检测所得到的准焦距离的数值都相同或差异不大，则代表对焦的物体有在移动，此时影像获取装置60可切换为物体追踪模式，而以物体移动后的预测位置来计算准焦距离。

另一方面，在步骤S914中，若影像获取装置60判断未检测到影像中的移动物体，则镜头控制电路70会直接将先前相位检测电路68所计算的准焦距离转换为较短的渐进式距离，并控制光学系统62移动此渐进式距离(步骤S918)。

在光学系统62移动之后，流程即回到步骤S902，继续利用影像感测器64拍摄影像，并重复步骤S904～S918，直到相位检测电路68判断光学系统62为准焦时，才会由影像处理电路66将影像感测器64所拍摄的影像输出(步骤S906)。输出后的影像例如会储存于记录媒体74中，以供使用者随时存取观看。

藉由上述方法，本实施例的影像获取装置60可逐步将光学系统52的镜头移动至被摄主体移动后的准焦位置，而不会因为被摄主体移动后改变焦点，造成镜头来回移动而减慢对焦速度。

综上所述，本发明的影像获取装置及其渐进式对焦方法藉由将镜头对焦所需移动的距离转换为较短的渐进式距离并用以移动镜头，可避免一次性移动所可能造成的镜头来回移动的问题。本发明另提供物体追踪模式，在拍摄影像的同时检测移动物体，并预测移动物体的移动后位置，据此调整用以移动镜头的渐进式距离，可避免被摄主动移动所造成的镜头来回移动的问题。本发明藉由渐近方式将镜头逐步推动至准焦位置，即便对焦过程物体有移动，也可快速反应，避免镜头来回移动减缓对焦速度且影响所显示影像的平顺度。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，均在本发明范围内。

Claims (16)

1.一种影像获取装置的渐进式对焦方法，其特征在于，所述影像获取装置包括光学系统、影像感测器、对焦电路及镜头控制电路，所述方法包括下列步骤：

利用所述影像感测器拍摄影像；

由所述对焦电路判断所述影像感测器拍摄所述影像时所述光学系统是否准焦；

若未准焦，由所述对焦电路计算所述光学系统的准焦位置及移动至所述准焦位置的准焦距离；

由所述镜头控制电路转换所述准焦距离为渐进式距离，并控制所述光学系统移动所述渐进式距离，其中所述渐进式距离小于所述准焦距离；以及

重复上述步骤，直到所述光学系统准焦时，输出所述影像感测器所拍摄的所述影像；其中

由所述镜头控制电路转换所述准焦距离为所述渐进式距离的步骤包括：

由所述镜头控制电路查询转换表格以转换所述准焦距离为所述渐进式距离，其中所述转换表格包括将所述准焦距离依数值范围区分为多个区段，并预先设定各所述区段对应的所述渐进式距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述影像感测器包括多对对焦检测像素且所述对焦电路包括相位检测电路，而由所述对焦电路计算所述光学系统的所述准焦位置及移动至所述准焦位置的所述准焦距离的步骤包括：

由所述相位检测电路接收所述对焦检测像素在所述影像感测器拍摄所述影像时获取的多个影像信号；以及

由所述相位检测电路计算每一对所述对焦检测像素所获取的所述影像信号之间的相位差，并基于所计算的所述相位差，计算所述光学系统的所述准焦位置及移动至所述准焦位置的所述准焦距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由所述对焦电路判断所述影像感测器拍摄所述影像时所述光学系统是否准焦的步骤包括：

由所述相位检测电路基于所计算的所述相位差，判定所述影像感测器拍摄所述影像时所述光学系统是否准焦。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

由所述相位检测电路基于所计算的所述相位差，检测所述影像中的移动物体；以及

若检测到所述移动物体，由所述相位检测电路计算所述移动物体移动后的预测位置，并计算所述光学系统移动至所述预测位置的距离以作为所述准焦距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述影像获取装置还包括影像处理电路，而所述方法还包括：

由所述影像处理电路分析所述影像感测器所拍摄的所述影像，以检测所述影像中的移动物体；以及

若检测到所述移动物体，由所述影像处理电路计算所述移动物体移动后的预测位置，并计算所述光学系统移动至所述预测位置的距离以作为所述准焦距离。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述影像获取装置还包括影像处理电路，而所述方法还包括：

由所述影像处理电路分析所述影像感测器所拍摄的所述影像，据以产生信心值，并使用所述信心值调整所述转换表格中各所述区段对应的所述渐进式距离。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述影像获取装置还包括影像处理电路，而所述方法还包括：

由所述影像处理电路分析所述影像感测器所拍摄的所述影像，据以产生信心值；以及

由所述镜头控制电路根据所述信心值转换所述准焦距离为所述渐进式距离。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在由所述对焦电路计算所述光学系统的所述准焦位置及移动至所述准焦位置的所述准焦距离的步骤之后，还包括：

由所述对焦电路判断所述准焦距离是否小于等于预设最小距离；

若所述准焦距离不小于等于所述预设最小距离，由所述镜头控制电路转换所述准焦距离为所述渐进式距离，并由所述镜头控制电路控制所述光学系统移动所述渐进式距离；以及

若所述准焦距离小于等于所述预设最小距离，直接由所述镜头控制电路控制所述光学系统移动所述准焦距离。

9.一种影像获取装置，其特征在于，包括

光学系统；

影像感测器，耦接所述光学系统，拍摄影像；

对焦电路，耦接所述影像感测器，判断所述影像感测器拍摄所述影像时所述光学系统是否准焦，并在判断未准焦时，计算所述光学系统的准焦位置及移动至所述准焦位置的准焦距离；以及

镜头控制电路，耦接所述光学系统与所述对焦电路，转换所述对焦电路所计算的所述准焦距离为渐进式距离，并控制所述光学系统移动所述渐进式距离，其中所述渐进式距离小于所述准焦距离，其中所述镜头控制电路包括查询转换表格以转换所述准焦距离为所述渐进式距离，其中所述转换表格包括将所述准焦距离依数值范围区分为多个区段，并预先设定各所述区段对应的所述渐进式距离，其中当所述对焦电路判断所述光学系统准焦时，输出所述影像感测器所拍摄的所述影像。

10.根据权利要求9所述的影像获取装置，其特征在于，所述影像感测器包括多对对焦检测像素，而所述对焦电路包括：

相位检测电路，接收所述对焦检测像素在所述影像感测器拍摄所述影像时获取的多个影像信号，并计算每一对所述对焦检测像素所获取的所述影像信号之间的相位差，而基于所计算的所述相位差，计算所述光学系统的所述准焦位置及移动至所述准焦位置的所述准焦距离。

11.根据权利要求10所述的影像获取装置，其特征在于，所述相位检测电路包括基于所计算的所述相位差，判定所述影像感测器拍摄所述影像时所述光学系统是否准焦。

12.根据权利要求10所述的影像获取装置，其特征在于，所述相位检测电路包括基于所计算的所述相位差，检测所述影像中的移动物体，并在检测到所述移动物体时，计算所述移动物体移动后的预测位置，以及计算所述光学系统移动至所述预测位置的距离以作为所述准焦距离。

13.根据权利要求10所述的影像获取装置，其特征在于，还包括：

影像处理电路，分析所述影像感测器所拍摄的所述影像，以检测所述影像中的移动物体，并在检测到所述移动物体时，计算所述移动物体移动后的预测位置，以及计算所述光学系统移动至所述预测位置的距离以作为所述准焦距离。

14.根据权利要求9所述的影像获取装置，其特征在于，还包括：

影像处理电路，分析所述影像感测器所拍摄的所述影像，据以产生信心值，并使用所述信心值调整所述转换表格中各所述区段对应的所述渐进式距离。

15.根据权利要求10所述的影像获取装置，其特征在于，还包括：

影像处理电路，分析所述影像感测器所拍摄的所述影像，据以产生信心值，其中

所述镜头控制电路包括根据所述信心值转换所述准焦距离为所述渐进式距离。

16.根据权利要求10所述的影像获取装置，其特征在于，所述镜头控制电路还判断所述对焦电路所计算的所述准焦距离是否小于等于预设最小距离，并在所述准焦距离不小于等于所述预设最小距离，转换所述准焦距离为所述渐进式距离，并控制所述光学系统移动所述渐进式距离，否则直接控制所述光学系统移动所述准焦距离。

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