CN1641461A - 用于影像摄取的对焦控制模块 - Google Patents

Abstract

一种用于影像摄取的对焦控制模块，可驱动一步进马达或一压电材料，控制至少一透镜与一影像摄取组件间的对焦距离，该模块包括有一影像演算单元、一位移控制单元、一步进马达驱动单元及一压电材料驱动单元，其中该影像演算单元可接收该影像摄取组件所摄取的影像信号，计算出最佳分辨率值，而该位移控制单元可依最佳分辨率值决定出该透镜与该影像摄取组件间的最佳对焦距离，以输出一位移控制信号至该步进马达驱动单元或该压电材料驱动单元，控制该透镜与该影像摄取组件间的对焦距离，达到可兼容使用于步进马达或压电材料的目的，并可节省制程上更换控制模块的麻烦。

Description

用于影像摄取的对焦控制模块

技术领域

本发明涉及一种用于影像摄取的对焦控制模块，特别是涉及一种使用在影像摄取装置上，可选用步进马达或压电材料(Piezoelectric material)作为透镜与影像摄取组件间的对焦控制模块。

背景技术

随着数字时代的来临，再加上相关软硬件技术的蓬勃发展，使得各种数字装置已经开始获得人们的认同，并且被广泛地使用于日常生活之中，例如在数字影像处理上，以往是属于专业人员的工作，但现在随着数字相机(DC)、数字摄影机(DV)、数字影像扫描仪等产品的普及，再加上计算机设备的及影像软件功能上的进步，任何人都可以成为专业的影像处理人员。

一般数字影像摄取装置(如数字相机)其成像品质的好坏，除了与影像摄取组件，如电耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)或CMOS传感器有很大的关系之外，如何精确快速地控制对焦镜头则更是具有决定性的影响。

目前数字影像摄取装置最常使用透镜来作光学对焦，并利用步进马达控制该透镜对焦，调整透镜与影像摄取组件之间的距离，将外在影像对焦至该影像摄取组件上，以提升影像清晰度，利用步进马达的好处是以数字信号即可精确地对焦，然而缺点是步进马达体积大、速度慢且成本过高。

因此有业者使用一种压电材料作为透镜对焦的控制组件，例如压电陶瓷，该种压电材料是一种可以因机械变形产生电压信号，也可以因电压信号产生机械变形的材料，而利用压电材料作为影像对焦的控制组件具有体积小、速度快且成本低的优点。

然而一般这种压电材料皆具有磁滞的变形特性，故这种压电材料的位移控制是一种非线性的模拟控制，不如步进马达的控制来的单纯。也因为控制步进马达与控制压电材料作为该影像摄取装置的对焦控制组件是完全不同的，故目前必须分别设计不同的控制模块来控制，在制程上相当麻烦。

为解决上述现有影像摄取装置的对控制模块无法同时兼容于步进马达或压电材料的缺陷，本发明提出一种用于影像摄取的对焦控制模块，可兼容控制步进马达或压电材料，作为影像摄取装置的对焦控制，节省制程上更换控制模块的麻烦。

发明内容

本发明主要目的是提供一种用于影像摄取的对焦控制模块，可兼容使用步进马达或压电材料(Piezoelectric material)作为一影像摄取装置上透镜与影像摄取组件间的对焦控制模块。

为达到上述目的，本发明提供一种用于影像摄取的对焦控制模块，可驱动一步进马达或一压电材料，控制至少一透镜与一影像摄取组件间的对焦距离，该模块包括有一影像演算单元、一位移控制单元、一步进马达驱动单元、一压电材料驱动单元，其中该影像演算单元电连接于该影像摄取组件，用以接收该影像摄取组件所摄取的影像信号，计算出该影像信号的最佳分辨率值；而该位移控制单元电连接于该影像演算单元，可依该影像信号的最佳分辨率值决定出该透镜与该影像摄取组件间的最佳对焦距离，以输出一位移控制信号至该步进马达驱动单元或该压电材料驱动单元；该步进马达驱动单元，电连接至该步进马达及该位移控制单元，用以接收该位移控制信号，驱动该步进马达转动适当步数，以控制该透镜与该影像摄取组件间获得最佳对焦距离；该压电材料驱动单元，电连接至该压电材料及该位移控制单元，用以接收该位移控制信号，驱动该压电材料产生适当变形量，以控制该透镜与该影像摄取组件间获得最佳对焦距离。此外，还可借助一选择单元选择其中任一项作为控制该透镜与该影像摄取组件间对焦距离的控制组件，以达到该对焦控制模块可兼容使用于步进马达或压电材料的功效。

较佳地，本发明所提供的上述用于影像摄取的对焦控制模块中，该位移控制单元中还包括有一储存组件、一比较组件及一输出转换组件，其中该储存组件用以储存该影像演算单元所计算出的所有影像信号的分辨率值，及其相对应的位移距离；而该比较组件则用以比较所有影像信号的分辨率值，以决定该影像信号中最佳分辨率值；该输出转换组件，取出该最佳分辨率值所对应的位移距离，并转换为该位移控制信号。

较佳地，本发明所提供的上述用于影像摄取的对焦控制模块中，该位移控制单元所输出的该位移控制信号，可为驱动步进马达的数字信号，或者可为驱动该压电材料的电压信号。

本发明的有益效果在于：上述用于影像摄取的对焦控制模块可兼容控制步进马达或压电材料作为影像摄取装置的对焦控制，节省制程上更换控制模块的麻烦。

附图说明

图1为本发明的硬件架构示意图；

图2为本发明对焦控制模块的电路方框示意图；及

图3为压电材料的电压-变形曲线示意图。

其中，附图标记说明如下：

10影像摄取装置          11步进马达          12压电材料

13影像摄取组件          14透镜              20对焦控制模块

21影像演算单元          22位移控制单元      23选择单元

24步进马达驱动单元      25压电材料驱动单元  221储存组件

222比较组件             223输出转换组件

具体实施方式

为了能更进一步了解本发明为达到预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，本发明的目的、特征与特点可由此得到一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

首先请参阅图1所示，其为本发明的硬件架构示意图。本发明的对焦控制模块20主要是使用在一影像摄取装置10上，如数字相机、数字摄影机或数字扫瞄器，利用一步进马达11或一压电材料12作为影像摄取的对焦控制，在该影像摄取装置10中会设置一影像摄取组件13，如一电耦合组件(ChargeCoupled Device，CCD)或一CMOS传感器等等，用以摄取外在影像。并在该影像摄取组件13前设置有至少一透镜14，可将外在影像投射至该影像摄取组件13上。

请参阅图2所示，其为本发明对焦控制模块的电路方框示意图。本发明的对焦控制模块20主要是驱动该步进马达11转动适当的步数，或者是驱动该压电材料12改变外在的变形量，以控制该透镜14与该影像摄取组件13间的对焦距离，因此本发明的该对焦控制模块20中至少包括有一影像演算单元21、一位移控制单元22、一选择单元23、一步进马达驱动单元24及一压电材料驱动单元25。

其中该影像演算单元21电连接于该影像摄取组件13，可用以接收该影像摄取组件13与所摄取的影像信号，并计算出所摄取的该影像信号的分辨率值，再输出至该位移控制单元22，因此该位移控制单元22电连接于该影像演算单元21，可依该影像演算单元21所计算出的分辨率值，决定出该透镜14与该影像摄取组件13间的最佳对焦距离，以输出一位移控制信号至该步进马达驱动单元24或该压电材料驱动单元25，驱动该步进马达11或该压电材料12控制该透镜14与该影像摄取组件13位移至该最佳对焦距离。

然而该最佳对焦距离的决定，必须经过该影像演算单元21及该位移控制单元22不断地修正该透镜与该影像摄取组件间的对焦距离，目前针对影像分辨率值的演算以及快速对焦控制的计算，已有相关的控制芯片或模块可达到。

最简单的控制方式是将该透镜14与该影像摄取组件13间的每一位移距离皆加以计算出其影像分辨率值，再比对出最佳分辨率值的位移距离。而快速的控制方式包括有二分比对法、固定距离比对法或参数表比对计算法等等，然而这些控制方式非本发明的申请重点，故不再详细介绍。

不论最佳对焦距离的控制方式为何，本发明皆可将其应用于影像演算单元21及该位移控制单元22中，因此该位移控制单元22中还包括有一储存组件221、一比较组件222及一输出转换组件223，其中该储存组件221是用以储存该影像演算单元21所计算出的所有影像信号的分辨率值，以及其相对应的位移距离，而该比较组件222则用以比较所有的影像信号的分辨率值以决定出最佳分辨率值，然后取出最佳分辨率值所对应的位移距离，最后利用该输出转换组件223将所对应的位移距离转换为该位移控制信号。

在本发明的对焦控制模块20中设有两组驱动控制单元，一组为该步进马达驱动单元24，另一组为该压电材料驱动单元25，并借助该选择单元23来选择所驱动的控制单元为该步进马达驱动单元24还是该压电材料驱动单元25，主要是因为驱动该步进马达11转动的信号为数字信号，而驱动该压电材料12产生变形量的信号为电压信号。而该选择单元23可以为一选择开关或一跳接开关(Jump Pin)。

若是使用该步进马达11作为对焦距离的控制组件是较为单纯的，可将该步进马达驱动单元24电连接至该位移控制单元22及该步进马达11，接收该位移控制信号来驱动该步进马达11转动适当步数，即可控制该透镜与该影像摄取组件间获得最佳对焦距离。

值得一提的是使用压电材料12作为对焦距离的控制组件，则因该压电材料12为具有磁滞特性的材料所构成的可变形物体，且是随着电压信号的增加或减少而改变其物体的外在变形量，该压电材料12会随着电压信号的增加或减少会有二条不同变形路径，如图3所示，其为压电材料的电压-变形曲线示意图。

其中当该压电材料12由V1电压提升至V2电压时，其变形量由D1至D2，变形路径为C曲线(顺向变形移动)，当该压电材料12由该V2电压降至V1电压时，其变形量由D2至D1，变形路径为D曲线(逆向变形移动)，并分别对应该压电材料12是在膨胀情形(C曲线)及收缩情形(D曲线)。

因此本发明的该压电材料驱动单元25同样电连接至该位移控制单元22及该压电材料12，但在接收该位移控制信号后，须将该位移控制信号转换为该压电材料的电压信号，且必须判断该压电材料是移动在顺向变形移动路径上(C曲线)或是逆向变形移动路径上(D曲线)，再将其变形移动路径的电压信号逐一输出至该压电材料12，才能驱动该压电材料12产生适当变形量，以控制该透镜与该影像摄取组件间获得最佳对焦距离。

所以，本发明通过上面所揭示的技术，提供一种迥然不同于公知的设计，能提高整体的使用价值。

此外，上面所揭示的图式、说明仅为本发明的实施例而已，对于本领域的普通技术人员可依据上述说明作其它各种改良，而这些改变仍属于本发明的发明构思及专利范围中。

Claims (10)

1.一种用于影像摄取的对焦控制模块，可驱动一步进马达或一压电材料，控制至少一透镜与一影像摄取组件间的对焦距离，其中该模块包括：

一影像演算单元，电连接于该影像摄取组件，用以接收该影像摄取组件所摄取的影像信号，计算出该影像信号的最佳分辨率值；

一位移控制单元，电连接于该影像演算单元，可依该影像信号的最佳分辨率值决定出该透镜与该影像摄取组件间的最佳对焦距离，以输出一位移控制信号；

一步进马达驱动单元，电连接至该步进马达及该位移控制单元，用以接收该位移控制信号，驱动该步进马达转动适当步数，以控制该透镜与该影像摄取组件间获得最佳对焦距离；及

一压电材料驱动单元，电连接至该压电材料及该位移控制单元，用以接收该位移控制信号，驱动该压电材料产生适当变形量，以控制该透镜与该影像摄取组件间获得最佳对焦距离。

2.如权利要求1所述的用以影像摄取的对焦控制模块，其中该压电材料为具有磁滞特性的材料所构成的可变形物体。

3.如权利要求1所述的用以影像摄取的对焦控制模块，其中该压电材料可随电压信号的增加或减少而改变其物体的外在变形量。

4.如权利要求1所述的用以影像摄取的对焦控制模块，其中该影像摄取组件为一电耦合组件或一CMOS传感器。

5.如权利要求1所述的用以影像摄取的对焦控制模块，其中还包括：

一选择单元，电连接于该步进马达驱动单元及该压电材料驱动单元，用以选择该步进马达驱动单元或该压电材料驱动单元，其中的任一项作为控制该透镜与该影像摄取组件间对焦距离的控制组件。

6.如权利要求5所述的用以影像摄取的对焦控制模块，其中该选择单元为一选择开关或一跳接开关。

7.如权利要求1所述的用以影像摄取的对焦控制模块，其中该影像演算单元接收该透镜与该影像摄取组件间每一位移距离的影像信号，并计算出每一位移距离的影像分辨率值，并比较所有影像分辨率值，以决定出该最佳分辨率值。

8.如权利要求1所述的用以影像摄取的对焦控制模块，其中该位移控制单元中还包括：

一储存组件，用以储存该影像演算单元所计算出的所有影像信号的分辨率值，及其相对应的位移距离；

一比较组件，用以比较所有影像信号的分辨率值，以决定该影像信号中最佳分辨率值；及

一输出转换组件，取出该最佳分辨率值所对应的位移距离，并转换为该位移控制信号。

9.如权利要求1所述的用以影像摄取的对焦控制模块，其中该位移控制单元所输出的该位移控制信号可为驱动步进马达的数字信号。

10.如权利要求1所述的用以影像摄取的对焦控制模块，其中该位移控制单元所输出的该位移控制信号可为驱动该压电材料的电压信号。

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