DE102014106904B4

DE102014106904B4 - Bilderfassungsvorrichtung sowie Fokussierungsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102014106904B4
Application number: DE102014106904.8A
Authority: DE
Inventors: Ming-Tien Lin; Chun-Ta Lin; Chih-Jen Hu
Original assignee: HTC Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2034-05-17
Also published as: US9160917B2; CN104284078A; TW201502683A; TWI481946B; DE102014106904A1; US20150015769A1

Abstract

Bilderfassungsvorrichtung, umfassend:eine Haupt-Bilderfassungseinrichtung zum Durchführen eines Bildaufnahmevorgangs an einem Zielobjekt in Entsprechung zu einem erfassten Fokussierungsabstand;eine zusätzliche Bilderfassungseinrichtung, die neben der Haupt-Bilderfassungseinrichtung angeordnet ist, wobei die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung eine Mehrzahl von Fokussierungsvorgängen an dem Zielobjekt entsprechend einer Mehrzahl von Fokussierungsabständen ausführt und eine Mehrzahl von Bildkontrastwerten erzeugt; undeine Steuereinrichtung, die mit der Haupt-Bilderfassungseinrichtung und der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung verbunden ist, um die Haupt-Bilderfassungseinrichtung und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung zu steuern, wobei die Steuereinrichtung einen der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand entsprechend den Bildkontrastwerten auswählt, wobeidie Steuereinrichtung einen höchsten Wert der Bildkontrastwerte auswählt und den Fokussierungsabstand, der dem höchsten Wert der Bildkontrastwerte entspricht, als den erfassten Fokussierungsabstand auswählt,eine Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung mindestens das 8-Fache der Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die Haupt-Bilderfassungseinrichtung ist, unddie Bildauflösung der Haupt-Bilderfassungseinrichtung höher ist als die Bildauflösung der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung, wobeidie Haupt-Bilderfassungseinrichtung ein Haupt-Verstellglied aufweist,die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung ein zusätzliches Verstellglied aufweist, unddas Haupt-Verstellglied und das zusätzliche Verstellglied mit der Steuereinrichtung verbunden sind und so ausgelegt sind, dass die Haupt-Bilderfassungseinrichtung und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung jeweils die Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen ausführen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Bilderfassungsvorrichtung und insbesondere eine Bilderfassungsvorrichtung einer in der Hand bedienbaren bzw. tragbaren elektronischen Vorrichtung.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Mit dem Fortschritt der elektronischen Technologien sind elektronische Handheld-Geräte bzw. in der Hand bedienbare Geräte zu einem wichtigen Werkzeug im täglichen Leben geworden. Eine in der Hand bedienbare elektronische Vorrichtung ist in der Regel mit einer Bilderfassungsvorrichtung versehen, die nun eine Standardausrüstung für in der Hand bedienbare elektronische Vorrichtungen darstellt.
Wenn man ein Handy bzw. Mobiltelefon als Beispiel betrachtet, so kann die Bilderfassungsvorrichtung (z. B. eine Kamera) während eines Autofokus-Vorgangs im Stand der Technik ein Bild mit Hilfe eines Bildsensors (beispielsweise eines CMOS-Sensors) und mittels Verstellbewegungen eines darin vorgesehenen Stellglieds scannen und einen Kontrastwert des Bildes aufzeichnen. Die Kamera führt einen Fokussierungsvorgang bzw. eine Scharfeinstellung aus und führt einen Bildaufnahmevorgang aus, indem eine geeignete Verstellstrecke für das Stellglied in Entsprechung zu dem Kontrastwert des Bildes ausgewählt wird.
Mit immer höherer Bildauflösung der Kamera kann eine Aufnahmerate von einem Bild pro Sekunde (fps), die von einer hochauflösenden Kamera unterstützt wird, aufgrund von Auslegungsbeschränkungen von Datenübertragungskanälen nicht wesentlich erhöht werden, sodass eine Zeitdauer für einen Autofokusvorgang, der von der Kamera ausgeführt wird, nicht verkürzt werden kann. Als Folge kann eine Zeitdauer, welche für die Kamera erforderlich ist, um den Bildaufnahmevorgang auszuführen, nicht verkürzt werden, was zu Unannehmlichkeiten im Gebrauch führt.
US 2008 / 0 219 654 A1 offenbart eine Bilderfassungsvorrichtung mit einer ersten Abbildungsstufe, die einen ersten Bildsensor, eine erste Linse und eine erste Linsenfokus-Einstellvorrichtung zum Einstellen des Fokus der ersten Linse aufweist, und einer zweiten Abbildungsstufe, die einen zweiten Bildsensor, eine zweite Linse und eine zweite Linsenfokus-Einstellvorrichtung aufweist. Eine Verarbeitungsstufe wählt entweder den Sensorausgang von der ersten Abbildungsstufe als das erfasste Bildsignal aus und verwendet den Sensorausgang von der zweiten Abbildungsstufe, um das erste Fokusdetektionssignal für die ausgewählte Abbildungsstufe zu erzeugen, oder wählt den Sensorausgang von der zweiten Abbildungsstufe als das erfasste Bildsignal aus und verwendet den Sensorausgang von der ersten Abbildungsstufe, um das zweite Fokusdetektionssignal für die ausgewählte Abbildungsstufe zu erzeugen. Die beiden Bildsensoren müssen zwar nicht die gleiche Auflösung haben, jedoch spielen auch andere Faktoren bei der Bildauswertung und Fokussierungs-Strategie eine Rolle.
US 2013 / 0 053 101 A1 offenbart ein Fokussierungssystem mit zwei Optiken und Sensoren zur Durchführung eines kontrastmaximierenden Fokussier-Verfahrens, wobei die verwendeten Sensoren, nämlich ein Video-Kamera-Sensor und ein Foto-Kamera-Sensor unterschiedlich in ihrer Auflösung sind und wobei das Fokussierungssystem bzw. dessen Sensor eine niedrigere Auflösung aufweist, wodurch ein schnelles Einstellverfahren ohne ruckelnde Frames (bezogen auf den Video-Mode) bereitgestellt ist.
US 2012 / 0 162 499 A1 offenbart ein Fokussierungssystem, bestehend aus einer Haupt-Bilderfassungseinrichtung und einer zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung. Die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung besteht aus zwei Optiken mit jeweils zwei Zeilensensoren und bestimmt einen Abstand zu einem Objekt mittels Korrelation der Zeilenbilder der Zeilensensoren zur Bestimmung eines Versatzes x und mittels Triangulation. Mit der so ermittelten Entfernung wird die Haupt-Bilderfassungseinrichtung in den Fokuspunkt gefahren, um selbst mittels kontrastbasierter Fokussuche die Feineinstellung zu übernehmen. Die Line-Sensoren bestehen jeweils aus zwei Sensorzeilen, deren Auflösung geringer als die Auflösung der Haupt-Bilderfassungseinrichtung ist. Eine Einstellung der Fokuslinse ist nicht vorgesehen, weil es sich bei der Fokuslinse um eine Fix-Fokuslinse handelt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bilderfassungsvorrichtung und Verfahren zum Fokussieren einer Bilderfassungsvorrichtung bereitzustellen, womit eine schnelle Autofokussierung an einem Zielobjekt und ein schneller Bildaufnahmevorgang ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Bilderfassungsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch Verfahren zum Fokussieren einer Bilderfassungsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine Haupt-Bilderfassungseinrichtung, eine zusätzliche Bilderfassungseinrichtung sowie eine Steuereinrichtung. Die Haupt-Bilderfassungseinrichtung führt einen Bildaufnahmevorgang an einem Zielobjekt in Entsprechung zu einem erfassten Fokussierungsabstand aus. Die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung ist neben der Haupt-Bilderfassungseinrichtung angeordnet, und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung führt eine Mehrzahl von Fokussierungsvorgängen an dem Zielobjekt in Entsprechung zu einer Mehrzahl von Fokussierungsabständen aus und erzeugt eine Mehrzahl von Bildkontrastwerten. Die Steuereinrichtung ist mit der Haupt-Bilderfassungseinrichtung und der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung verbunden, um die Haupt-Bilderfassungseinrichtung und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung zu steuern. Die Steuereinrichtung wählt einen der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand entsprechend den Bildkontrastwerten aus. Dabei wählt die Steuereinrichtung einen höchsten Wert der Bildkontrastwerte aus und wählt den Fokussierungsabstand, der dem höchsten Wert der Bildkontrastwerte entspricht, als den erfassten Fokussierungsabstand aus. Dabei wählt die Steuereinrichtung einen höchsten Wert der Bildkontrastwerte und den Fokussierungsabstand, der dem höchsten Wert der Bildkontrastwerte entspricht, als den erfassten Fokussierungsabstand aus, wobei eine Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung mindestens das 8-Fache der Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die Haupt-Bilderfassungseinrichtung ist, und die Bildauflösung der Haupt-Bilderfassungseinrichtung höher ist als die Bildauflösung der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung, und wobei die Haupt-Bilderfassungseinrichtung ein Haupt-Verstellglied aufweist, die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung ein zusätzliches Verstellglied aufweist, und das Haupt-Verstellglied und das zusätzliche Verstellglied mit der Steuereinrichtung verbunden sind und so ausgelegt sind, dass die Haupt-Bilderfassungseinrichtung und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung jeweils die Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen ausführen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung steuert die Steuereinrichtung die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung, um die Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen an dem Zielobjekt entsprechend den Fokussierungsabständen, die schrittweise variiert werden, auszuführen, um Bildkontrastwerte zu erzeugen. Die Steuereinrichtung wählt einen der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand entsprechend einer Tendenz in der Veränderung der Bildkontrastwerte aus.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Bilderfassungsvorrichtung eine Nachschlagetabelle auf. Die Nachschlagetabelle ist mit der Steuereinrichtung gekoppelt. Die Steuereinrichtung erzeugt einen Haupt-Fokussierungsabstand der erfassten Fokussierungsabstände entsprechend der Nachschlagtabelle und die Haupt-Bilderfassungseinrichtung fokussiert bzw. stellt scharf auf das Zielobjekt in Entsprechung zu dem Haupt-Fokussierungsabstand und führt den Bildaufnahmevorgang aus.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Haupt-Bilderfassungseinrichtung einen Haupt-Bildsensor-Chip auf und weist die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung einen zusätzlichen Bildsensor-Chip auf. Die Größe des Haupt-Bildsensor-Chips ist größer als die Größe des zusätzlichen Bildsensor-Chips.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung deckt der Sichtbereich der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung einen Sichtbereich der Haupt-Bilderfassungseinrichtung mit ab.
Eine in der Hand bedienbare bzw. tragbare elektronische Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine Bilderfassungsvorrichtung, wie vorstehend ausgeführt.
Ein Verfahren zum Fokussieren bzw. Scharfstellen einer Bilderfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Haupt-Bilderfassungseinrichtung, um einen Bildaufnahmevorgang an einem Zielobjekt in Entsprechung zu einer Mehrzahl von Fokussierungsabständen durchzuführen und um eine Mehrzahl von Bildkontrastwerten zu erzeugen; Auswählen eines der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand in Entsprechung zu den Bildkontrastwerten; und Bereitstellen einer zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung, um einen Fokussierungsvorgang an dem Zielobjekt in Entsprechung zu dem erfassten Fokussierungsabstand durchzuführen; wobei das Auswählen eines der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand in Entsprechung zu den Bildkontrastwerten umfasst: Auswählen eines höchsten Werts der Bildkontrastwerte und Auswählen des Fokussierungsabstands, der dem höchsten Wert der Bildkontrastwerte entspricht, als den erfassten Fokussierungsabstand; wobei eine Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung mindestens das 8-Fache der Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die Haupt-Bilderfassungseinrichtung ist und wobei die Bildauflösung der Haupt-Bilderfassungseinrichtung höher ist als die Bildauflösung der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung, und wobei das Bereitstellen der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung, um die Fokussierungsvorgänge an dem Zielobjekt in Entsprechung zu den Fokussierungsabständen durchzuführen, und das Erzeugen der Bildkonstrastwerte umfasst: Ausführen der Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen an dem Zielobjekt entsprechend den Fokussierungsabständen, wobei diese der Reihen nach variiert werden, um die Bildkontrastwerte zu erzeugen.
Zusammenfassend führt die Bilderfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung zunächst die Fokussierungsvorgänge an dem Zielobjekt unter Verwendung der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung mit hoher Fokussierungsgeschwindigkeit aus. Als nächstes wird der Haupt-Bilderfassungseinrichtung der erfasste Fokussierungsabstand zur Verfügung gestellt, der durch Ausführen der Fokussierungsvorgänge an dem Zielobjekt unter Verwendung der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung erzeugt wurde. Die Haupt-Bilderfassungseinrichtung kann die Fokussierungsvorgänge an dem Zielobjekt in Entsprechung zu dem erfassten Fokussierungsabstand ausführen und den Bildaufnahmevorgang an dem Zielobjekt ausführen. Wenn der Bildaufnahmevorgang an dem Zielobjekt ausgeführt wird, kann die Bilderfassungsvorrichtung folglich Fokussierungszeit für den Bildaufnahmevorgang einsparen, ohne dass die Bildauflösung reduziert werden muss.
Um die obigen Merkmale und Vorteile der Erfindung verständlicher zu machen, werden nachfolgend mehrere Ausführungsformen anhand der Figuren ausführlich beschrieben.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die eine in der Hand bedienbare elektronische Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ist eine schematische Ansicht, die eine Bilderfassungsvorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
3A ist eine schematische Ansicht, die eine Realisierung der Erfassung des Fokussierungsabstands gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
3B ist eine schematische Ansicht, die eine Realisierung einer Umwandlung zwischen dem erfassten Fokussierungsabstand und dem Haupt-Fokussierungsabstand darstellt.
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Bilderfassungsvorrichtung 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt.
5A und 5B sind schematische Ansichten, die den Status einer Abdeckung von Sichtbereichen der Bilderfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Fokussieren der Bilderfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend auf die 1 ist die 1 eine schematische Ansicht, die eine tragbare bzw. in der Hand bedienbare elektronische Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Bei der in der Hand bedienbaren elektronischen Vorrichtung 100 umfasst die Bilderfassungsvorrichtung eine Haupt-Bilderfassungseinrichtung 110 und eine zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 120. Die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 110 und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 120 sind auf der gleichen Ebene eines Substrats 10 der in der Hand bedienbaren elektronischen Vorrichtung 100 angeordnet. Außerdem sind die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 110 und die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 120 benachbart zueinander angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform fokussiert die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 110 auf ein Zielobjekt in Entsprechung zu einem erfassten Fokussierungsabstand und führt einen Bildaufnahmevorgang aus. Der erfasste Fokussierungsabstand wird von der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 120 erzeugt. Genauer gesagt führt, wenn die in der Hand bedienbare elektronische Vorrichtung 110 einen Aufnahmevorgang (Bildaufnahmevorgang) an dem Zielobjekt ausführt, die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 120 zunächst eine Mehrzahl von Fokussierungsvorgängen an dem Zielobjekt entsprechend einer Mehrzahl von Fokussierungsabständen aus. Eine Mehrzahl von Bildkontrastwerten werden durch Ausführen eines schnellen Bildaufnahmevorgangs an dem Zielobjekt bei verschiedenen Fokussierungsabständen erzeugt. Die Bildkontrastwerte entsprechen jeweils den Fokussierungsabständen, die in den Fokussierungsvorgängen verwendet werden, die von der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 120 ausgeführt werden. Durch Analysieren der Bildkontrastwerte kann die Bilderfassungsvorrichtung der in der Hand bedienbaren elektronischen Vorrichtung 100 von den Bildkontrasten einen höchsten Wert auswählen und denjenigen Fokussierungsabstand auswählen, der dem höchsten Bildkontrastwert entspricht, und diesen als den erfassten Fokussierungsabstand auswählen.
Dementsprechend kann die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 110 eine Linse unmittelbar in Entsprechung zu dem erfassten Fokussierungsabstand bewegen und den Bildaufnahmevorgang an dem Zielobjekt ausführen. Mit anderen Worten: die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 110 kann die Fokussierungsvorgänge ohne wiederholtes Bewegen bzw. Verstellen der Linse zum Auffinden eines optimalen Fokussierungsabstands ausführen, so dass eine Zeit, die von der Haupt-Bilderfassungseinrichtung 110 zum Durchführen des Fokussierungsvorgangs benötigt wird, eingespart werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 110, wie diese in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, eine hochauflösende Bild-Erfassungseinrichtung ist, während die zusätzliche Bild-Erfassungseinrichtung 120 eine Bild-Erfassungseinrichtung mit niedriger Bildauflösung ist. Mit anderen Worten: die Geschwindigkeit zum Erhalten der Bildkontrastwerte, die den Fokussierungsabständen bei Verwendung der zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 120 entsprechen, ist viel höher als eine Geschwindigkeit zum Erhalten derselben bei Verwendung der Haupt-Bilderfassungseinrichtung 110. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge mittels der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 120 mindestens das 8-Fache der Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge mittels der Haupt-Bilderfassungseinrichtung 110.
Bezugnehmend auf die 2, ist die 2 eine schematische Ansicht, die eine Bilderfassungsvorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die Bilderfassungsvorrichtung 200 umfasst eine Haupt-Bilderfassungseinrichtung 210, eine zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 220 und eine Steuereinrichtung 230. Die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 210 und die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 220 sind mit der Steuereinrichtung 230 verbunden. Wenn die Bilderfassungsvorrichtung 200 einen Bildaufnahmevorgang ausführt, führt zunächst die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 220 unter der Steuerung der Steuereinrichtung 230 sequentiell eine Mehrzahl von Fokussierungsvorgängen an einem Zielobjekt aus, und zwar jeweils in Entsprechung zu einer Mehrzahl von Fokussierungsabständen. Die Fokussierungsabstände können der Reihe nach zunehmen oder abnehmen, und zwar basierend auf der Reihenfolge der Fokussierungsvorgänge. Ferner führt die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 220 den Bildaufnahmevorgang an dem Zielobjekt unter verschiedenen Fokussierungsabständen aus und ein erfasstes Bild wird dann zur Steuereinrichtung 230 zur Analyse übertragen. Die Steuereinrichtung 230 analysiert die Bildkontrastwerte von den erfassten Bildern und findet den höchsten Wert der Bildkontrastwerte. Die Steuereinrichtung 230 wählt denjenigen Fokussierungsabstand aus, der dem höchsten Wert der Bildkontrastwerte entspricht, um so eine Erfassung des Fokussierungsabstands zu erhalten.
Auf der Basis, dass die Anordnungspositionen der Haupt-Bilderfassungseinrichtung 210 und der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 220 sicher voneinander verschieden sind, führt die Steuereinrichtung 230 eine Wandlung entsprechend dem erfassten Fokussierungsabstand aus und erzeugt entsprechend einen Haupt-Fokussierungsabstand. Der Haupt-Fokussierungsabstand kann unmittelbar für die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 210 bereitgestellt werden, um die Fokussierungsvorgänge durchzuführen. Dabei kann die Steuereinrichtung 230 die Wandlung des erfassten Fokussierungsabstands und des Hauptfokussierungs-Abstands durch Verwendung einer Beziehung zwischen einem Abstand der Haupt-Bilderfassungseinrichtung 210 zu dem Zielobjekt und einem Abstand der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 220 zu dem Zielobjekt durchführen. Die vorgenannte Beziehung zwischen den Abständen kann von einem Entwickler erhalten werden, wenn dieser praktische Messungen an der Bilderfassungsvorrichtung 200 vornimmt. Der Dateninhalt der Beziehung kann in einer Nachschlagetabelle implementiert sein und in einem Speicher gespeichert werden.
Darüber hinaus kann die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 210 einen Haupt-Bildsensor-Chip enthalten, und kann die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 220 einen zusätzlichen Bildsensor-Chip enthalten. Die Größe des Haupt-Bildsensor-Chips 210 ist größer als die Größe des zusätzlichen Bildsensor-Chips 220.
Bezugnehmend auf die 2, 3A und 3B, ist die 3A eine schematische Ansicht, die eine Realisierung der Erfassung des Fokussierungsabstands gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, und ist die 3B eine schematische Ansicht, die eine Realisierung einer Umwandlung zwischen dem erfassten Fokussierungsabstand und dem Haupt-Fokussierungsabstand zeigt. In der 3A führt die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 220 einen Bildaufnahmevorgang an dem Zielobjekt entsprechend einer Mehrzahl von größer werdenden Fokussierungsabständen d0~d1~d2 aus, so dass eine Mehrzahl von Bildkontrastwerten erhalten werden. Ferner werden in Entsprechung zu den Fokussierungsabständen d0~d1 die Bildkontrastwerte größer, wenn der Fokussierungsabstand zunimmt; und nehmen in Übereinstimmung mit den Fokussierungsabständen d1~ d2 die Bildkontrastwerte ab, wenn der Fokussierungsabstand zunimmt. Mit anderen Worten: weil der Bildkontrastwert, der dem Fokussierungsabstand d1 entspricht, der höchste Wert ist, kann die Steuereinrichtung 230 den Fokussierungsabstand d1 als den erfassten Fokussierungsabstand auswählen.
Im Hinblick auf die 3A kann es bekannt sein, dass die zusätzliche Bild-Erfassungseinrichtung 230 die Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen und die Bildaufnahmevorgänge nicht für sämtliche Fokussierungsabstände d0 ~ d2 auszuführen braucht. Während die Bildaufnahmevorgänge bzw. Scharfeinstellungen und der Bildaufnahmevorgang von der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 220 ausgeführt werden, kann die Steuereinrichtung 230 eine Tendenz in der Änderung betreffend den Anstieg und das Abfallen der Bildkontrastwerte bestimmen. Wenn die Tendenz in der Änderung der Bildkontrastwerte sich von einem Anstieg zu einem Abfallen ändert, kann die Steuereinrichtung 230 dann denjenigen Fokussierungsabstand auswählen, der dem höchsten Bildkontrastwert entspricht.
Zusätzlich stellen in der 3B die Kurven 310 und 320 eine Beziehung zwischen den Verstellstrecken eines Hilfs-Stellglieds bzw. zusätzlichen Stellglieds und eines Haupt-Stellglieds für unterschiedliche Objektabstände dar. Darin führt die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 220 die Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen durch Verstellen des Hilfs-Stellglieds bzw. zusätzlichen Stellglieds aus und führt die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 210 den Fokussierungsvorgang durch Verstellen des Haupt-Stellglieds aus. Im Hinblick auf die 3B kann es bekannt sein, dass, wenn der Objektabstand gleich einem Abstand dA ist, wenn das Hilfs-Stellglied über einen Fokussierungsabstand d1 verstellt wird, der gleich dem erfassten Fokussierungsabstand ist, der Haupt-Fokussierungsabstand des Haupt-Stellglieds, das entsprechend verstellt wird, ein Fokussierungsabstand dM ist.
Bezugnehmend auf die 4, ist die 4 eine schematische Ansicht einer Bilderfassungsvorrichtung 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Bilderfassungsvorrichtung 400 umfasst eine Haupt-Bilderfassungseinrichtung 410, eine zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 430, eine Steuereinrichtung 440 und eine Nachschlagetabelle 440. Die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 410 weist ein Haupt-Stellglied 411 auf und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 420 weist ein Hilfs-Stellglied bzw. zusätzliches Stellglied 412 auf. Das Haupt-Stellglied 411 und das Hilfs-Stellglied 412 stehen mit der Steuereinrichtung 430 in Verbindung werden entsprechend den Befehlen, die von der Steuereinrichtung 430 übertragen werden, verstellt, so dass die Haupt-Bilderfassungseinrichtung 410 und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung 420 die Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen durchführen. Die Nachschlagtabelle 440 ist mit der Steuereinrichtung 430 verbunden und die Nachschlagtabelle 440 kann Informationen betreffend die Beziehung zwischen den Kurven 310 und 320 speichern, wie in der 3B dargestellt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform können das Haupt-Stellglied 411 und das Hilfs-Stellglied 412 ein Schwingspulenmotor (VCM), Schrittmotor oder Motoren unterschiedlicher Typen sein. Der Schwingspulenmotor ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln und dabei gleichzeitig eine lineare Bewegung und eine Bewegung mit begrenztem Drehwinkel auszuführen. Der Schwingspulenmotor erzeugt eine gleichmäßige Bewegung bzw. Verstellung durch Ausnutzung einer gegenseitigen Wechselwirkung von Magnetpolen zwischen einem Magnetfeld von einem Permanentmagnet-Stahl und einem Magnetfeld, das von leitenden Spulenleitern erzeugt wird. Weil der Schwingspulenmotor eine nicht kommutierte Antriebsvorrichtung ist, hängt seine Positionierungsgenauigkeit ausschließlich von einem Steuersystem des Schwingspulenmotors ab. Der Schrittmotor ist ein Motor mit Statoren und Rotoren, die als Räder gemeinsam vorstehen und miteinander verbunden sind, der sich allmählich um einen bestimmten Drehwinkel dreht, indem ein Strom, der in einer Statorwicklung fließt, geschaltet wird. Der Schrittmotor kann Schaltvorgänge zum Schalten des Stroms durch ein Impulssignal auslösen, ohne dass die Positionen und Drehgeschwindigkeiten der Rotoren erfasst werden. Somit kann sich der Schrittmotor genau und proportional zu dem Impulssignal, das empfangen wird, drehen, um seine Position und Drehgeschwindigkeit genau zu steuern, wodurch eine bessere Stabilität bereitgestellt wird.
Für eine Realisierung der Nachschlagtabelle 440 kann die Nachschlagtabelle 440 unter Verwendung eines nicht-flüchtigen Speicherbausteins ausgebildet sein, so dass die Beziehung der Kurven 310 und 320 in der 3B digitalisiert werden kann, so dass digitalisierte Werte dann in die Nachschlagtabelle 440 geschrieben werden können.
Abgesehen davon, dass die Nachschlagtabelle 440 außerhalb der Steuereinrichtung 430 vorgesehen sein kann, um mit der Steuereinrichtung 430 verbunden zu sein, kann diese auch in die Steuereinrichtung 430 eingebettet sein. Zusammenfassend unterliegt die Position der Nachschlagetabelle 440 keinen besonderen Beschränkungen.
Bezugnehmend auf die 5A und die 5B, stellen die 5A und 5B schematische Ansichten dar, die den Status einer Abdeckung von Sichtbereichen der Bilderfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen. In der 5A sind die Sichtbereiche einer Haupt-Bilderfassungseinrichtung 510 und einer zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 520 bei einem Objektabstand dA RA1 bzw. RA2; und sind die Sichtbereiche der Haupt-Bilderfassungseinrichtung 510 und der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 520 bei einem Objektabstand dB RB1 bzw. RB2. Man kann in der 5B deutlich erkennen, dass die Sichtbereiche RB 1 und RB2 der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 520 jeweils die Sichtbereiche RA1 und RA2 der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 510 abdecken. Natürlich kann gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung der Sichtbereich der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung 520 auch etwas kleiner sein als der Sichtbereich der Haupt-Bilderfassungseinrichtung 510.
Bezugnehmend auf die 6, ist die 6 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Fokussieren der Bilderfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Im Schritt S610 wird die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung bereit gestellt, um eine Mehrzahl von Fokussierungsvorgängen an dem Zielobjekt entsprechend einer Mehrzahl von Fokussierungsabständen durchzuführen und eine Mehrzahl von Bildkontrastwerten zu erzeugen. Als nächstes wird in dem Schritt S620 einer der Fokussierungsabstände als der erfasste Fokussierungsabstand ausgewählt, welcher den Bildkontrastwerten entspricht. Als nächstes wird in dem Schritt S630 eine Haupt-Bilderfassungseinrichtung bereit gestellt, um einen Bildaufnahmevorgang an dem Zielobjekt entsprechend dem erfassten Fokussierungsabstand durchzuführen.
Zusätzlich zum Zuweisen eines Abschnitts des Zielobjekts kann ein Benutzer das zu fokussierende Zielobjekt durch Berühren auf einem Anzeigebild auswählen, das auf dem Bildschirm der in der Hand bedienbaren elektronischen Vorrichtung angezeigt wird. Oder die in der Hand bedienbare elektronische Vorrichtung kann einen Abschnitt des Gesichts einer Person im Sichtbereich durch Verwendung eines Gesichtserkennungsverfahrens erkennen, um so die Fokussierung an dem Abschnitt des Gesichts der Person auszuführen, der als Zielobjekt dient. Selbstverständlich kann die in der Hand bedienbare elektronische Vorrichtung auch das Zielobjekt mit anderen Methoden als für die Ausführungsformen nach der Erfindung geeignet auswählen.
Relevante Details einer Realisierung für die vorstehenden Schritte sind in den vorstehenden Ausführungsformen und Realisierungen beschrieben worden, so dass diese im Folgenden weggelassen werden.
Im Hinblick auf das Vorstehende kann die Erfindung schnelle Fokussierungsvorgänge an dem Zielobjekt unter Verwendung der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung durchführen und kann der erfasste Fokussierungsabstand entsprechend berechnet werden. Die Haupt-Bilderfassungseinrichtung kann die Fokussierungsvorgänge an dem Zielobjekt entsprechend dem erfassten Fokussierungsabstand durchführen und den Bildaufnahmevorgang ausführen. Dementsprechend wird die Geschwindigkeit zum Durchführen der Scharfeinstellung auf das Zielobjekt durch die hoch-auflösende Haupt-Bilderfassungseinrichtung nicht verringert. Mit anderen Worten: die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung kann gemäß der Erfindung die Leistung bei einem Bildaufnahmevorgang signifikant verbessern und gleichzeitig wirkungsvoll eine bevorzugte Bildauflösung und eine bevorzugte Geschwindigkeit für den Bildaufnahmevorgang bereitstellen.

Claims

Bilderfassungsvorrichtung, umfassend: eine Haupt-Bilderfassungseinrichtung zum Durchführen eines Bildaufnahmevorgangs an einem Zielobjekt in Entsprechung zu einem erfassten Fokussierungsabstand; eine zusätzliche Bilderfassungseinrichtung, die neben der Haupt-Bilderfassungseinrichtung angeordnet ist, wobei die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung eine Mehrzahl von Fokussierungsvorgängen an dem Zielobjekt entsprechend einer Mehrzahl von Fokussierungsabständen ausführt und eine Mehrzahl von Bildkontrastwerten erzeugt; und eine Steuereinrichtung, die mit der Haupt-Bilderfassungseinrichtung und der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung verbunden ist, um die Haupt-Bilderfassungseinrichtung und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung zu steuern, wobei die Steuereinrichtung einen der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand entsprechend den Bildkontrastwerten auswählt, wobei die Steuereinrichtung einen höchsten Wert der Bildkontrastwerte auswählt und den Fokussierungsabstand, der dem höchsten Wert der Bildkontrastwerte entspricht, als den erfassten Fokussierungsabstand auswählt, eine Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung mindestens das 8-Fache der Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die Haupt-Bilderfassungseinrichtung ist, und die Bildauflösung der Haupt-Bilderfassungseinrichtung höher ist als die Bildauflösung der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung, wobei die Haupt-Bilderfassungseinrichtung ein Haupt-Verstellglied aufweist, die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung ein zusätzliches Verstellglied aufweist, und das Haupt-Verstellglied und das zusätzliche Verstellglied mit der Steuereinrichtung verbunden sind und so ausgelegt sind, dass die Haupt-Bilderfassungseinrichtung und die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung jeweils die Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen ausführen.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung steuert, um die Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen an dem Zielobjekt entsprechend den Fokussierungsabständen, die der Reihe nach variiert werden, auszuführen, um Bildkontrastwerte zu erzeugen, und wobei die Steuereinrichtung einen der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand entsprechend einer Tendenz in der Veränderung der Bildkontrastwerte auswählt.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: eine Nachschlagetabelle, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung einen Haupt-Fokussierungsabstand der erfassten Fokussierungsabstände entsprechend der Nachschlagtabelle erzeugt und die Haupt-Bilderfassungseinrichtung auf das Zielobjekt in Entsprechung zu dem Haupt-Fokussierungsabstand fokussiert bzw. scharf stellt und den Bildaufnahmevorgang ausführt.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haupt-Bilderfassungseinrichtung einen Haupt-Bildsensor-Chip aufweist und wobei die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung einen zusätzlichen Bildsensor-Chip aufweist, und wobei die Größe des Haupt-Bildsensor-Chips größer ist als die Größe des zusätzlichen Bildsensor-Chips.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sichtbereich der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung einen Sichtbereich der Haupt-Bilderfassungseinrichtung abdeckt.
Verfahren zum Fokussieren bzw. Scharfstellen einer Bilderfassungsvorrichtung, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen einer zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung, um eine Mehrzahl von Bildaufnahmevorgängen an einem Zielobjekt in Entsprechung zu einer Mehrzahl von Fokussierungsabständen durchzuführen und um eine Mehrzahl von Bildkontrastwerten zu erzeugen; Auswählen eines der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand in Entsprechung zu den Bildkontrastwerten; und Bereitstellen einer Haupt-Bilderfassungseinrichtung, um einen Fokussierungsvorgang an dem Zielobjekt in Entsprechung zu dem erfassten Fokussierungsabstand durchzuführen; wobei das Auswählen eines der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand in Entsprechung zu den Bildkontrastwerten umfasst: Auswählen eines höchsten Werts der Bildkontrastwerte und Auswählen des Fokussierungsabstands, der dem höchsten Wert der Bildkontrastwerte entspricht, als den erfassten Fokussierungsabstand; wobei eine Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die zusätzliche Bilderfassungseinrichtung mindestens das 8-Fache der Geschwindigkeit zum Durchführen der Fokussierungsvorgänge durch die Haupt-Bilderfassungseinrichtung ist und wobei die Bildauflösung der Haupt-Bilderfassungseinrichtung höher ist als die Bildauflösung der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung, und wobei das Bereitstellen der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung, um die Fokussierungsvorgänge an dem Zielobjekt in Entsprechung zu den Fokussierungsabständen durchzuführen, und das Erzeugen der Bildkonstrastwerte umfasst: Ausführen der Fokussierungsvorgänge bzw. Scharfeinstellungen an dem Zielobjekt entsprechend den Fokussierungsabständen, wobei diese der Reihen nach variiert werden, um die Bildkontrastwerte zu erzeugen.
Verfahren zum Fokussieren bzw. Scharfstellen einer Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Auswählen eines der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand in Entsprechung zu den Bildkontrastwerten umfasst: Auswählen eines der Fokussierungsabstände als den erfassten Fokussierungsabstand entsprechend einer Tendenz in der Veränderung der Bildkontrastwerte.
Verfahren zum Fokussieren bzw. Scharfstellen einer Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Bereitstellen der Haupt-Bilderfassungseinrichtung, um einen Fokussierungsvorgang an dem Zielobjekt in Entsprechung zu dem erfassten Fokussierungsabstand durchzuführen, umfasst: Erzeugen eines Haupt-Fokussierungsabstands aus dem erfassten Fokussierungsabstand in Entsprechung zu einer Nachschlagetabelle; und Bereitstellen der Haupt-Bilderfassungseinrichtung, sodass diese auf das Zielobjekt entsprechend dem Haupt-Fokussierungsabstand fokussiert bzw. scharf stellt und den Bildaufnahmevorgang ausführt.
Verfahren zum Fokussieren bzw. Scharfstellen einer Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei ein Sichtbereich der zusätzlichen Bilderfassungseinrichtung einen Sichtbereich der Haupt-Bilderfassungseinrichtung abdeckt.