CN1786807A - 自动对焦系统 - Google Patents

Abstract

一种自动对焦系统，包括镜片组、分光棱镜、传感器、辅助光源、图标板、驱动器以及相关电路，该分光棱镜设于镜片组与传感器之间，该相关电路控制该辅助光源发出的辅助光经该图标板形成带图案的光束并入射至该分光棱镜后反射至镜片组，且控制该驱动器驱动镜片组。采用上述自动对焦系统可达到结构简单、成本较低、误操作率降低之目的。

Description

自动对焦系统

【技术领域】

本发明是关于一种自动对焦系统，特别是关于一种用于数码相机的自动对焦系统。

【背景技术】

现有的自动对焦可分为主动式自动对焦和被动式自动对焦两类。主动式自动对焦：由相机发射红外线或者超声波到被摄物体，感应器根据反射回来的红外线或超声波，通过相机内DSP(Digital Signal Processor)的计算，得出相机与被摄物体的距离，然后控制对焦驱动器移动镜头，达到准确对焦。但对于亮度大、距离远、表面光滑以及具有能吸收光和波的表面的物体对焦困难。被动式自动对焦：相机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。这种对焦方式的优点在于：不需要发射光或波，降低能耗，同时在光线良好的情况下能准确对焦；缺点是：在光线亮度及对比度不足时对焦困难。为了克服上述缺点，多数相机上设计自动对焦辅助灯(Auto Focus AidLights)，发射光束照亮被摄物体来帮助对焦，从而使被动式自动对焦利用类似主动式自动对焦的方式克服由于光线亮度及对比度等不足所造成的对焦困难。

美国专利第4,843,415号公开了一种自动对焦检测系统，其在相机上设置辅助光发射窗，该发射窗位于镜头外，在发射窗内装设有LED(Low EmittingDiode)光源、图标板、辅助透镜，当拍摄物的对比度不足时，LED光源发出的辅助光经过图标板后形成带条纹的辅助光且投射在拍摄物上，从拍摄物反射回的辅助光从镜头进入相机机体内由CCD(Charge Coupled Device)传感器感测，并由相关电路处理后控制对焦操作。

中国专利申请第03155964.6号公开了一种照相机，其具有与上述美国专利类似的结构，其不仅将辅助发射窗设置在镜头外，而且将检测辅助光的传感器也设置在镜头外，这样就使得辅助光的发射及接受均不通过镜头。

然而，使用辅助发射窗形成相对独立的辅助对焦系统增加了组件，未能够充分利用原有的镜头，导致成本的提高，同时，由于辅助发射窗设在相机的一侧，因而在握相机时手不慎挡住发射窗时会对不上焦造成误操作。

鉴于上述不足，实有必要提供一种结构简单、成本较低、误操作率低的自动对焦系统。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本较低、误操作率低的自动对焦系统。

本发明提供一种自动对焦系统，包括镜片组、分光棱镜、传感器、辅助光源、图标板、驱动器以及相关电路，该分光棱镜设于镜片组与传感器之间，该辅助光源受该相关电路控制发出辅助光经该图标板以形成带图案的光束并入射至该分光棱镜反射到镜片组，该驱动器受该相关电路控制以驱动镜片组。

与现有技术相比，本发明之自动对焦系统通过共用镜片组及影像传感器等组件，减少组件的数量、降低了成本，而且由于相机机身上不再设置辅助光发射窗，降低由于手指遮挡发射窗造成的误操作的机率。

【附图说明】

图1是本发明第一实施方式的示意图。

图2是本发明第二实施方式的示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1，本发明之自动对焦系统100包括镜片组1、分光棱镜2、影像传感器3、A/D转换电路4、信号处理电路5、检波电路6、CPU7、辅助光源8、图标板9及驱动器10。

分光棱镜2设置在镜片组1与影像传感器3之间，其一侧表面20雾化并涂黑处理，与影像传感器3相对一侧表面22镀有红外光截止膜(IR-cut filter)以防止红外光对影像传感器3的不利影响。

影像传感器3可以是CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)或CCD影像传感器。

A/D转换电路4也可是采样保持及增益控制电路(S/H&AGC)，其可将自影像传感器3传入的拍摄物的图像信号变换成数字信号。

信号处理电路5可进行颜色、亮度等信号检测与处理。

检波电路6即自动对焦检波电路，其可将亮度信号处理成对比度信号。

CPU7即微处理器电路，其藉由各电路信号控制辅助光源8及驱动器10。

辅助光源8(如LD(Laser Diode)或LED)设置在分光棱镜2一侧，其可发射可见光。

图标板9设置在辅助光源8与分光棱镜2之间，也可直接形成在分光棱镜2上与辅助光源8相对一侧的表面上。图标板9上形成有特定空间频率(specified spatial frequency)的图案，可通过在玻璃表面上或光罩(mask)上蚀刻出细小的条纹形成。

驱动器10连接镜片组1及CPU7，其可在CPU7的控制下驱动镜片组1沿其光轴移动以进行对焦操作。

工作时，来自拍摄物(图未示)的图像光通过镜片组1入射至分光棱镜2后，成像在影像传感器3上，影像传感器3将该拍摄物的图像进行光电转换，再经A/D转换电路4转换成数字信号。数字信号经处理电路5转换成颜色信号和亮度信号，并被输出至信号纪录系统(图未示)。同时，该亮度信号经检波电路6转换成自动对焦需要的对比度信号，且输出至用于控制的CPU7判读。若对比度信号不是最大则CPU7向驱动器10发出一驱动信号以驱动驱动器10移动镜片组1进行对焦操作，使对比度信号达到最大，从而实现被动式的自动对焦，此时不需激活辅助对焦。若此时对比度信号仍不能达到最大，则CPU7向辅助光源8发出一发光信号以使辅助光源8向图标板9发出辅助光。辅助光经过图标板9后形成具有图案的辅助光，该辅助光投射至分光棱镜2后一部分被反射向镜片组1，另一部分透射至分光棱镜2的表面20后被其上的涂层吸收。反射向镜片组1的辅助光投射至拍摄物，并在该拍摄物上形成明暗相间的条纹图案。该带明暗图案的辅助光依次经过镜片组1、分光棱镜2、影像传感器3，在A/D转换电路4转换成数字信号后输入处理电路5、检波电路6处理，再经CPU7判读，此时使对比度信号达到最大，从而实现主动式的自动对焦。

请参阅图2，其为本发明之第二实施方式的自动对焦系统100’。该自动对焦系统100’与第一实施方式的自动对焦系统100基本相同，不同之处在于：

辅助光源8’(如LD或LED)可发射不可见光(以红外光为例)。

图标板9’可为全息镜片，其可设置在辅助光源8’与分光棱镜2之间，也可直接形成在分光棱镜2与辅助光源8’相对一侧的表面上。

在辅助光源8’一旁增设影像传感器3’，用以感测不可见光(以红外光为例)。

工作时，该自动对焦系统100’的工作过程与第一实施方式的自动对焦系统100基本相同，不同之处仅在于：辅助光源8’发出的辅助光经图标板9’、分光棱镜2、镜片组1投射至拍摄物后被反射的辅助光在分光棱镜2处部分发生反射、部分透射，透射的辅助光被表面22上的红外线截止膜阻隔，被反射至图标板9’的辅助光发生绕射而偏折一定角度后，投射至影像传感器3’，此后的过程与第一实施方式所述相同。

Claims (8)

1.一种自动对焦系统，包括一镜片组、一分光棱镜、至少一传感器、一辅助光源、一图标板、一驱动器以及相关电路，该分光棱镜设于镜片组与传感器之间，该辅助光源受该相关电路控制发出辅助光经该图标板以形成带图案的光束，该驱动器受该相关电路控制以驱动镜片组，其特征在于：该辅助光源发出的辅助光经该图标板入射至该分光棱镜后反射至镜片组。

2.根据权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于：该图标板及辅助光源设置于该分光棱镜的一侧。

3.根据权利要求2所述的自动对焦系统，其特征在于：该图标板及辅助光源正对设置于该分光棱镜的相同一侧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动对焦系统，其特征在于：该图标板形成于分光棱镜上与该辅助光源相对的一侧表面上。

5.根据权利要求4所述的自动对焦系统，其特征在于：该分光棱镜上自辅助光源发出之辅助光入射面相背之另一侧表面经雾化且涂黑处理以吸收入射至该表面上之辅助光。

6.根据权利要求5所述的自动对焦系统，其特征在于：该分光棱镜与该传感器相对一侧的表面镀膜以截止红外光。

7.根据权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于：该图标板为一可在光源发出的辅助光在返回时发生偏折的全息镜片。

8.根据权利要求7所述的自动对焦系统，其特征在于：该自动对焦系统进一步包括一传感器以感测全息镜片偏折的辅助光，并将信号传送至该相关电路。