CN1667481A - 数码相机的快速对焦方法 - Google Patents

Abstract

一种数码相机的快速对焦方法，使用一步进马达控制一影像撷取单元至一最佳对焦取景位置，该方法包括：a)设定该步进马达控制该影像撷取单元至至少一第一取景点、一第二取景点及一第三取景点的取景位置；b)依该些取景点位置取景，计算该些取景点的分辨率值，产生至少一第一分辨率值、一第二分辨率值及一第三分辨率值；c)比较该些分辨率值，以决定出该最佳对焦取景位置的所在区域；及d)以该第一、第二及第三取景点的取景位置，计算出该最佳对焦取景位置。其中利用自动对焦算法(Auto Focus Algorithm)，达成以少数的取景点，却能精准的计算出最佳对焦取景位置。

Description

数码相机的快速对焦方法

技术领域

本发明涉及一种数码相机的快速对焦方法，特别是关于一种利用少数的取景点，却能精准的计算出最佳对焦取景位置，可由此降低数码相机的曝光次数以及对焦时间。

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。例如数码相机(DC)、数字摄影机(DV)等产品，都提供了使用者更便利的生活型态。因此，在如此强烈的市场需求之下，厂商无不绞尽脑汁发展出应用及功能日新月异的新产品，来满足市场上不断变化的市场需求，于是乎，各式各样不同用途的数字装置才能如此地普及于人们的生活之中。

在各式各样数字装置中，普及率最高的莫过于数码相机了。然而，数码相机的成像品质除了与电耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)有很大的关系之外，变焦镜头的好坏更是在其中具有决定性的影响。以目前所使用的光学变焦镜头而言，是以步进马达加以控制取景的远近，其步骤流程图如图1所示，在该图中我们用五十步的步进马达加以说明，换句话说，该步进马达可带动该光学变焦镜头向前或向后伸缩五十次。

首先，由步进马达带动光学变焦镜头向前(或向后)伸缩一步，用以对实际物体作第一次的取景(S101)，接着等待感光组件充分曝光(S103)之后，即可计算出第一次取景点的分辨率(S105)，此时再判断步进马达是否可再向前(或向后)伸缩一步(S107)，若可以的情况，则光学变焦镜头重新再作第二次的取景(S101)、曝光(S103)以及计算第二次取景点的对比值(S105)。

当判断出步进马达已走完五十步而无法再向前或向后伸缩一步时，此时意味着该光学变焦镜头已经对焦了五十次，并且完全获得了五十个取景点的分辨率，当然，也就可以由此得到其中最佳对焦取景位置(S109)的点是位在何处。

由上述现有技术可知，该步进马达必需带动该光学变焦镜头反复的对焦、取景、曝光以及计算分辨率等动作，方可求得最佳分辨率的位置，如此将大幅地增加数码相机在对焦时所需的时间。尤其是感光组件必需完全曝光完毕方可开始计算分辨率的这一个步骤，将会耗去大部份的对焦时间，使得数码相机的对焦速度无法进一步地缩短。

有鉴于此，本发明人潜心研究并配合理论的运用，终于提出一种数码相机的快速对焦方法，其中利用少数的取景点，却能精准的预测出最佳对焦取景位置，可由此降低数码相机的曝光次数以及对焦时间，让使用者能更快的捕捉到理想的画面。

发明内容

本发明的主要目的是在提供一种数码相机的快速对焦方法，其中利用少数的取景点，却能精准的计算出最佳对焦取景位置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种数码相机的快速对焦方法，该方法首先设定该步进马达控制该影像撷取单元至至少一第一取景点、一第二取景点及一第三取景点之取景位置，接着依该些取景点位置取景，计算该些取景点的分辨率值，产生至少一第一分辨率值、一第二分辨率值及一第三分辨率值，再比较该些分辨率值，以决定出该最佳对焦取景位置的所在区域，最后以该第一、第二及第三取景点的取景位置，计算出该最佳对焦取景位置，因此，本发明可降低数码相机的曝光次数以及对焦时间，达成快速对焦的功效。

本发明的有益效果是，可以让数码相机能更快地找到最佳对焦取景位置，降低数码相机的曝光次数以及取景、对焦时间。

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步的说明。

附图说明

图1所示是现有技术的取景流程图；

图2所示是一数码相机的基本结构图；

图3所示是第一实施例的分辨率曲线图；

图4所示是第一实施例的斜率坐标图；

图5所示是第二实施例的分辨率曲线图；

图6所示是第二实施例的斜率坐标图；

图7所示是第三实施例的分辨率曲线图；

图8所示是第四实施例的分辨率曲线图；

图9所示是第五实施例的分辨率曲线图；

图10所示是第六实施例的分辨率曲线图；

图11所示是第七实施例的分辨率曲线图；及

图12所示是本发明的方法流程图。

其中，附图标记说明如下：

10影像撷取单元

20显示单元

50数码相机

Y1第一取景点

Y2第二取景点

Y3第三取景点

Y4第四取景点

M最佳对焦取景位置

X未知距离

Z间隔距离

具体实施方式

首先请参阅图2，是一数码相机的基本结构图，其中利用少数的取景点，却能精准地计算出最佳对焦取景位置。在该数码相机50的内部至少包含有一步进马达(图中未显示)，是用以带动一影像撷取单元10(如镜头)伸缩移动，使得影像撷取单元10对焦之后将取景所得的景象在一显示单元20上拨放出来。

在该步进马达移动的过程中，可依照本发明的设定而在移动路径上设置多个取景点，用以提供该影像撷取单元10停留在该些取景点上取景。若是以一细分为一百步的步进马达来加以说明，则可依每十步为一间隔距离，由此在移动路径上设置十个取景点。

其目的主要可减少该数码相机50的曝光次数，使得数码相机50不需如现有技术中如此频繁地曝光、比较后才能完成自动对焦。在本实施例中，该些取景点是以相同的间隔距离而设定，然而于实际应用上，可依照设计者自行设定取景点的位置，并不限定为相同的间隔距离。

当取景点设置完成之后，影像撷取单元10即可在该些取景点上依序读取景象的分辨率值以及对比值，并且相互对比该些值的大小，以决定出该最佳对焦取景位置的所在区域，由此来判断最佳对焦取景位置是属于一般状况、特殊状况或边界状况。如图3中所示，是本发明的第一实施例的分辨率曲线图，用以描述一般状况的快速对焦方式，其中横轴坐标代表取景点的位置，纵轴则为分辨率值。

当影像撷取单元10由步进马达移动至第一取景点Y1以及第二取景点Y2之后，分别计算该两点Y1、Y2所代表的第一分辨率值、第二分辨率值，其中第二分辨率值大于第一分辨率值，所以最佳对焦取景位置可能会出现在更后面的取景点上(分辨率曲线仍有可能上升)，所以，影像撷取单元10会继续往第三取景点Y3移动，并且再判断第三取景点Y3的分辨率值是否小于第一取景点Y1以及第二取景点Y2的分辨率值。

当第三取景点Y3的第三分辨率值小于第二取景点Y2的分辨率值，表示分辨率曲线已经开始下降，则再一次对比第一分辨率值与第三分辨率值的大小，用以判断最佳对焦取景位置是落于该第一取景点Y1与该第二取景点Y2之间，或者该第二取景点Y2与该第三取景点Y3之间。

以本实施例来说，由于第三分辨率值大于第一分辨率值，因此可判断出最佳对焦取景位置将落在第二取景点Y2与该第三取景点Y3之间的区域。所以，本发明将此种情形定义为一般状况，于是再往下计算一第四取景点Y4的第四分辨率值。

当影像撷取单元10读取完第四取景点Y4的分辨率值之后，便停止向下一取景点(第五取景点)计算分辨率值，改以斜率的方式来计算最佳对焦取景位置，以进一步节省该数码相机50所需的对焦时间。如图4所示为第一实施例的斜率坐标图，首先，连接第一取景点Y1以及第二取景点Y2得到一条延伸连线，接着再连接第三取景点Y3与第四取景点Y4得到另一条延伸连线，而最佳对焦取景位置M就出现在两条延伸连线的交点处。

在图4中可看出该四个取景点Y1、Y2、Y3、Y4是保持相同的间隔距离z(如10步)，而第二取景点Y2与最佳对焦取景位置M之间的距离为一未知距离X，于是以斜率的概念列出联立方程式。其中四个取景点Y1、Y2、Y3、Y4纵轴上的坐标值定义为y1、y2、y3、y4以及m(未知数只有x与m)。该方程式如下：

$1.\frac{m-y1}{z+x}=\frac{m-y2}{x}$

$2.\frac{m-y4}{2z-x}=\frac{m-y3}{z-x}$

即可联立解得 $x=\frac{z(2y3-y2-y4)}{(y2-y1+y3-y4)}$

接着以解出的x与第二取景点Y2相比较，则可求得最佳对焦取景位置M。

请参阅图5，该图中所示为本发明第二实施例的分辨率曲线图，用以描述特殊状况时快速对焦的方式。当影像撷取单元10读取到第一分辨率值、第二分辨率值以及第三分辨率值之后，即可开始判断该第三分辨率值是否小于该第二分辨率值。若是，则表示分辨率曲线已经开始下降，停止向下一取景点计算分辨率值。

接着再比较第一分辨率值与第三分辨率值，并且发现第一分辨率值大于第三分辨率，此时最佳对焦取景位置M落于第一取景点Y1与该第二取景点Y2之间的区域，可得知此种状况属于特殊状况。

因此我们将以三个取景点Y1、Y2、Y3来计算未知距离X以及最佳对焦取景位置M。其中可利用二次幂曲线“左右对称”的特点，先计算第二及第三取景点Y2、Y3的连线斜率，以该连线斜率的180度对称斜率，延伸连线至该第一取景点Y1上，用以形成一等腰三角形。如图6所示为第二实施例的斜率坐标图，而该最佳对焦取景位置M即是出现在该等腰三角形的顶点(延伸连线的交点处)。

在本实施例中，该些取景点Y1、Y2、Y3也保持相同的间隔距离z，且同样地假设第二取景点Y2与最佳对焦取景位置M之间的距离为未知距离x，此时再利用斜率的计算式即可将未知距离x求出。其联立方程式如下：

$\frac{m-y1}{z-x}=\frac{m-y2}{x}=\frac{y2-y3}{z},$ 联立解得 $x=\frac{z(y1-y3)}{2(y2-y3)}$

换句话说，求出未知距离X后，只要再和第二取景点Y2的位置加以比较，即可获得最佳对焦取景位置M。

此外，还有一种情况是当第二分辨率值大于第一分辨率值时，再判断第三取景点Y3的分辨率值是否大于第二取景点Y2的分辨率值。若是，则此时该数码相机50会自动判断该第三取景点Y3是否为该步进马达的最后一步(最末的取景点)，若不是步进马达的最后一步，则设定该第二取景点Y2取代第一取景点Y1，第三取景点Y3取代第二取景点Y2，并设定该第三取景点Y3后的任一取景点为第四取景点Y4，以此取代第三取景点Y3。

其目的用以反复判断新设定的第三取景点Y3的分辨率值是否小于新设定的第一取景点Y1或第二取景点Y2的分辨率值。换句话说，当分辨率曲线不断上升的情况下，该数码相机50可由此判断出是否应该往下一取景点上取景。

请参考图7，是本发明第三实施例的分辨率曲线图，用以说明边界状况时的快速对焦方式，其中边界状况特别指最佳对焦取景位置M落在第一个取景点或最末一个取景点的情形。首先，影像撷取单元10在启始的边界处(步进马达移动路径的第一个取景点)读取到第一分辨率值高于第二分辨率值以及第三分辨率值，此时先计算第一、第二取景点Y1、Y2间延伸连线的斜率，其后再计算第二、第三取景点Y2、Y3间延伸连线的斜率，当两者连线的斜率比值相等时(即为本实施例中呈一直线的情形)，可直接得知第一取景点Y1即是最佳对焦取景位置M。然而，若该连线的斜率比值大于一的情况下，也是以此直接判断出第一取景点Y1即是最佳对焦取景位置M。

同理，若最佳对焦取景位置M靠近路径上最末取景点时，则斜率比值必需反向考虑，当三取景点Y1、Y2与Y2、Y3间连线的斜率比值小于或等于一时，最佳对焦取景位置M势必会在最末取景点(第三取景点Y3)上。

如图8所示，是本发明第四实施例的分辨率曲线图，若Y1、Y2与Y2、Y3连线的斜率比值小于一，可判断出最佳对焦取景位置M在该第一及第二取景点Y1、Y2之间，且靠近该第一取景点Y1。接着再应用图5及图6所示的等腰三角形的计算方式将最佳对焦取景位置M计算出来。

如图9所示，是本发明第五实施例的分辨率曲线图，若Y1、Y2与Y2、Y3连线的斜率比值大于一时，则计算第一及第二取景点Y1、Y2的连线斜率，以该连线斜率的180度对称斜率，延伸连线至该第三取景点Y3上，由此形成一等腰三角形，并且最佳对焦取景位置M即出现于该等腰三角形的顶点，

请参考图10，是本发明第六实施例的分辨率曲线图，该图中所示为斜率比值等于零的取景曲线图。其中第一分辨率值与第二分辨率值非常接近的时候(即斜率比值等于零的情况下)，可直接得知最佳对焦取景位置M是落在第一取景点Y1与第二取景点Y2的正中央处。

最后，还有一种情况可直接得知其最佳对焦取景位置M，如图11中所示，为本发明第七实施例的分辨率曲线图。若该第一分辨率值小于该第二分辨率值，第二分辨率值大于该第三分辨率值，且第一分辨率值等于该第三分辨率值时，也可直接得知该最佳对焦取景位置M就落在该第二取景点Y2上。

图12所示是本发明的方法流程图，首先设定该步进马达控制该影像撷取单元10至至少一第一取景点Y1、一第二取景点Y2及一第三取景点Y3的取景位置(步骤S201)；接着，依该些取景点Y1、Y2、Y3位置取景，计算该些取景点Y1、Y2、Y3的分辨率值，产生至少一第一分辨率值、一第二分辨率值及一第三分辨率值(步骤S203)；其后再比较该些分辨率值，以决定出该最佳对焦取景位置M的所在区域(步骤S205)，由此来判断最佳对焦取景位置M是属于一般状况、特殊状况或边界状况；最后，以该第一、第二及第三取景点Y1、Y2、Y3的取景位置，搭配斜率的计算方式计算出该最佳对焦取景位置(S207)。

综上所述，本发明的数码相机的快速对焦方法可以让数码相机50能更快地找到最佳对焦取景位置M，降低数码相机50的曝光次数以及取景、对焦时间。

以上所述，仅为本发明的最佳的具体实施例的详细说明与附图，凡符合本发明的精神与其类似变化的实施例，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (12)

1、一种数码相机的快速对焦方法，该数码相机使用一步进马达控制一影像撷取单元至一最佳对焦取景位置，其特征在于，该方法包括：

a)设定该步进马达控制该影像撷取单元至至少一第一取景点、一第二取景点及一第三取景点的取景位置；

b)依该些取景点位置取景，计算该些取景点的分辨率值，产生至少一第一分辨率值、一第二分辨率值及一第三分辨率值；

c)比较该些分辨率值，以决定出该最佳对焦取景位置的所在区域；及

d)以该第一、第二及第三取景点的取景位置，计算出该最佳对焦取景位置。

2、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤a)中该第一、第二及第三取景点的取景位置间隔相同的间隔距离。

3、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤a)中该第一、第二及第三取景点的取景位置间隔不同的间隔距离。

4、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于，步骤c)中更包括：

若该第一分辨率值大于该第二分辨率值时，

该最佳对焦取景位置在该第一及第二取景点之间，且靠近该第一取景点，或在该第一取景点上。

5、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤c)中更包括：

若该第一分辨率值小于该第二分辨率值，第二分辨率值大于该第三分辨率值，且第一分辨率值大于该第三分辨率值时，

该最佳对焦取景位置在该第一及第二取景点之间。

6、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤c)中更包括：

若该第一分辨率值小于该第二分辨率值，第二分辨率值大于该第三分辨率值，且第一分辨率值等于该第三分辨率值时，

该最佳对焦取景位置在该第二取景点上。

7、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤c)中更包括：

若该第一分辨率值小于该第二分辨率值，第二分辨率值大于该第三分辨率值，且第一分辨率值小于该第三分辨率值时，

该最佳对焦取景位置在该第二及第三取景点之间。

8、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤c)中更包括：

若该第二分辨率值小于该第三分辨率值时，

判断该第三取景点是否为该步进马达的最后一步，

若是则该最佳对焦取景位置在该第二及第三取景点之间，且靠近该第三取景点，或在第三取景点上。

9、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤c)中更包括：

若该第二分辨率值小于该第三分辨率值，

判断该第三取景点是否为该步进马达的最后一步，

若不是则设定该第二取景点取代第一取景点，第三取景点取代第二取景点，

设定该第三取景点后的任一点为一第四取景点，并以该第四取景点取代第三取景点；及

重复步骤b)。

10、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤d)中更包括：

计算第二及第三取景点的连线斜率；

以该连线斜率的180度对称斜率，延伸连线至该第一取景点上；及

计算该第二及第三取景点的延伸连线，并相交于该第一取景点的延伸连线，其相交点即为该最佳对焦取景位置。

11、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤d)中更包括：

计算第一及第二取景点的连线斜率；

以该连线斜率的180度对称斜率，延伸连线至该第三取景点上；及

计算该第一及第二取景点的延伸连线，并相交于该第三取景点的延伸连线，其相交点即为该最佳对焦取景位置。

12、如权利要求1所述的数码相机的快速对焦方法，其特征在于步骤d)中更包括：

设定该第三取景点后的任一点为一第四取景点；

取景该第四取景点位置，计算该第四取景点的分辨率，产生一第四分辨率值；及

计算该第一及第二取景点的延伸连线，相交于该第三及第四取景点的延伸连线，其相交点即为该最佳对焦取景位置。

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