TW201502683A - 手持式電子裝置、影像擷取裝置以及其對焦方法 - Google Patents

Abstract

手持式電子裝置、影像擷取裝置以及其對焦方法。影像擷取裝置包括主要影像擷取器、輔助影像擷取器以及控制器。主要影像擷取器依據偵測對焦距離以對目標物件執行影像擷取動作。輔助影像擷取器與主要影像擷取器相鄰配置，輔助影像擷取器對目標物件依據多個對焦距離進行多次對焦動作，並藉以產生多個影像對比值。控制器控制主要影像擷取器以及輔助影像擷取器。控制器並依據影像對比值選出對焦距離的其中之一為偵測對焦距離。

Description

手持式電子裝置、影像擷取裝置以及其對焦方法

本發明是有關於一種影像擷取裝置，且特別是有關於一種手持式電子裝置的影像擷取裝置。

隨著電子科技的進步，手持式電子裝置已成為人們生活中重要的工具。而在手持式電子裝置上配置影像擷取裝置，也已成為手持式電子裝置上的標準配備。

以行動電話為範例，習知技術領中，行動電話上的影像擷取裝置(相機)在進行自動對焦的動作時，會透過其所配備的致動器的移動，來進行其中的影像感測器(例如CMOS感測器)的掃描，並記錄影像的對比值。相機並依據影像的對比值來選擇出適當的致動器的移動距離，來進行相機的對焦動作，並執行影像擷取的動作。

在相機的影像解析度日益增高的情況下，基於高解析度相機，受限於資料傳輸通道大小的限制，所支援的每秒的畫框數 (frame per second,fps)，無法大幅增加，造成相機進行自動對焦的時間無法縮短，進而，相機進行影像擷取的動作的時間無法縮短，造成使用上的不方便。

本發明提供一種影像擷取裝置，可對目標物件進行快速自動對焦，並完成影像擷取的動作。

本發明另提供一種手持式電子裝置，其所具有的影像擷取裝置可對目標物件進行快速自動對焦，並完成影像擷取的動作。

本發明更提供一種影像擷取裝置的對焦方法，可對目標物件進行快速自動對焦，並藉以完成影像擷取的動作。

本發明的影像擷取裝置包括主要影像擷取器、輔助影像擷取器以及控制器。主要影像擷取器依據偵測對焦距離以對目標物件執行影像擷取動作。輔助影像擷取器與主要影像擷取器相鄰配置，輔助影像擷取器對目標物件依據多個對焦距離進行多次對焦動作，並藉以產生多個影像對比值。控制器耦接主要影像擷取器以及輔助影像擷取器以控制主要影像擷取器以及輔助影像擷取器。控制器並依據影像對比值選出對焦距離的其中之一為偵測對焦距離。

在本發明的一實施例中，上述的控制器選出影像對比值的最高者，並選擇影像對比值的最高者對應的對焦距離以作為偵測對焦距離。

在本發明的一實施例中，上述的控制器驅動輔助影像擷取器對目標物件依據依序變化的對焦距離進行對焦動作以產生影像對比值。控制器並依據影像對比值的變化趨勢來選出對焦距離的其中之一為偵測對焦距離。

在本發明的一實施例中，影像擷取裝置更包括查找表。查找表耦接控制器，其中，控制器依據查找表來透過偵測對焦距離以產生主要對焦距離，主要影像擷取器並依據主要對焦距離對目標物件進行對焦，並執行影像擷取動作。

在本發明的一實施例中，上述的輔助影像擷取器執行對焦動作的速度至少為主要影像擷取器執行對焦動作的速度的8倍。

在本發明的一實施例中，上述的主要影像擷取器包括主要影像感測晶片，輔助影像擷取器則包括輔助感測晶片。主要影像感測晶片之尺寸大於輔助感測晶片之尺寸。

在本發明的一實施例中，上述的輔助影像擷取器的視野範圍涵蓋主要影像擷取器的視野範圍。

在本發明的一實施例中，上述的主要影像擷取器包括主致動器，輔助影像擷取器包括一輔助致動器。主致動器及輔助致動器耦接控制器，主致動器及輔助致動器用以分別使主要影像擷取器及輔助影像擷取器執行對焦動作。

本發明的手持式電子裝置包括影像擷取裝置。影像擷取裝置則包括主要影像擷取器、輔助影像擷取器以及控制器。主要影像擷取器依據偵測對焦距離以對目標物件執行影像擷取動作。 輔助影像擷取器與主要影像擷取器相鄰配置，輔助影像擷取器對目標物件依據多個對焦距離進行多次對焦動作，並藉以產生多個影像對比值。控制器耦接主要影像擷取器以及輔助影像擷取器以控制主要影像擷取器以及輔助影像擷取器。控制器並依據影像對比值選出對焦距離的其中之一為偵測對焦距離。

本發明的影像擷取裝置的對焦方法包括：提供輔助影像擷取器對目標物件依據多數個對焦距離進行多次對焦動作，並藉以產生多數個影像對比值；然後，依據影像對比值選出對焦距離的其中之一為偵測對焦距離；並且，提供主要影像擷取器依據偵測對焦距離以對目標物件執行影像擷取動作。

基於上述，本發明的影像擷取裝置透過具有快對焦速度的輔助影像擷取器先行針對目標物件執行對焦的動作，並將輔助影像擷取器針對目標物件進行對焦所產生的偵測對焦距離提供給主要影像擷取器，並使主要影像擷取器可依據偵測對焦距離直接進行目標物件的對焦動作，並執行目標物件的影像擷取動作。如此一來，影像擷取裝置可在節省影像擷取裝置所需的對焦時間，並不犧牲影像解析度的情況下來進行目標物件的影像擷取動作。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧手持式電子裝置

110‧‧‧主要影像擷取器

120‧‧‧輔助影像擷取器

10‧‧‧基板

200、400‧‧‧影像擷取裝置

210、410、510‧‧‧主要影像擷取器

220、420、520‧‧‧輔助影像擷取器

230、430‧‧‧控制器

310、320‧‧‧曲線

440‧‧‧查找表

411‧‧‧主致動器

412‧‧‧輔助致動器

d0、d1、d2、dM‧‧‧對焦距離

dA、dB‧‧‧物距

RA1、RA2、RB1、RB2‧‧‧視野範圍

S610~S630‧‧‧對焦方法的步驟

圖1繪示本發明一實施例的手持式電子裝置100的示意圖。

圖2繪示本發明實施例的影像擷取裝置200的示意圖。

圖3A繪示本發明實施例的偵測對焦距離實施方式示意圖。

圖3B繪示偵測對焦距離與主要對焦距離的換算實施方式的示意圖。

圖4繪示本發明另一實施例的影像擷取裝置400的示意圖。

圖5A以及圖5B繪示本發明實施例的影像擷取裝置的視野覆蓋狀態的示意圖。

圖6繪示本發明一實施例的影像擷取裝置的對焦方法的流程圖。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的手持式電子裝置100的示意圖。手持式電子裝置100所包括的影像擷取裝置中包括主要影像擷取器110以及輔助影像擷取器120。主要影像擷取器110以及輔助影像擷取器120配置在手持式電子裝置100同一個基板10的平面上。並且，主要影像擷取器110與輔助影像擷取器120是相互鄰近配置的。在本實施例中，主要影像擷取器110會依據偵測對焦距離以對目標物件進行對焦，並執行影像擷取動作。而偵測對焦距離則是藉由輔助影像擷取器120來產生。仔細來說明，當透過手持式電子裝置100來對目標物件進行拍攝(影像擷取)動作時，輔助影像擷取器120會先對目標物件依據多數個對焦距離 進行多次對焦動作，並在不同的對焦距離下對目標物件進行快速的影像擷取的動作，來產生多數個影像對比值，這些影樣對比值分別對應到輔助影像擷取器120進行對焦的多個對焦距離。透過這些影像對比值的分析，手持式電子裝置100的影像擷取裝置可以選出影像對比值中最高的，並找出對應最高的影像對比值的對焦距離來做為偵測對焦距離。

如此一來，主要影像擷取器110可以直接依據偵測對焦距離來移動鏡頭，並對目標物件執行影像擷取動作。也就是說，主要影像擷取器110不需要反覆的移動鏡頭來進行對焦動作，並藉以找出最佳的對焦距離，節省主要影像擷取器110值型對交動作所耗去的時間。

在此請特別注意，本實施例中所設置的主要影像擷取器110是一個高解析度的影像擷取器，而輔助影像擷取器120則是低解析度的影像擷取器。換句話說，利用輔助影像擷取器120來獲得對應多個對焦距離的影像對比值的速度，會比利用主要影像擷取器110來的快很多。在本實施例中，輔助影像擷取器120執行對焦動作的速度至少為主要影像擷取器110執行對焦動作的速度的8倍。

以下請參照圖2，圖2繪示本發明實施例的影像擷取裝置200的示意圖。影像擷取裝置200包括主要影像擷取器210、輔助影像擷取器220以及控制器230。主要影像擷取器210及輔助影像擷取器220與控制器230相耦接。在影像擷取裝置200進行影像 擷取動作時，在控制器230的控制下，輔助影像擷取器220先對目標物件分別依據多數個對焦距離依序進行多次對焦動作。這些對焦距離可以是依照對焦動作的次序依序遞增，也可以是依序遞減的。並且，輔助影像擷取器220在不同的對焦距離下進行目標物件的影像擷取動作，並且，將擷取到的影像傳送至控制器230以進行分析。控制器230針對所接收到的多個影像的影像對比值來進行分析，並找出其中最高的影像對比值。控制器230並找出最高的影像對比值所對應的對焦距離，就可以獲得偵測對焦距離。

基於主要影像擷取器210與輔助影像擷取器220所配置的位置必然有些不同，控制器230會依據偵測對焦距離來進行換算，並藉以產生主要對焦距離。這個主要對焦距離可直接提供主要影像擷取器210進行對焦使用。其中，控制器230可利用主要影像擷取器210與目標物件的距離及輔助影像擷取器220與目標物件的距離的關係來進行偵測對焦距離與主要對焦距離的換算動作。上述的距離的關係可以由設計者針對影像擷取裝置200進型實際的量測來獲得。而相關的數據內容則可以記錄在記憶體中以查找表的方式來實施。

附帶一提的，主要影像擷取器210可包括主要影像感測晶片，輔助影像擷取器220則可包括輔助感測晶片。而主要影像感測晶片210之尺寸大於輔助感測晶片220之尺寸。

以下請配合圖2及圖3A及圖3B，其中，圖3A繪示本發明實施例的偵測對焦距離實施方式示意圖，圖3B繪示偵測對焦距 離與主要對焦距離的換算實施方式的示意圖。在圖3A中，輔助影像擷取器220依據遞增的多個對焦距離d0~d1~d2來進行目標物件的影像擷取動作，並對應獲得多個影像對比值。並且，對應對焦距離d0~d1，影像對比值依據對焦距離的增加而遞增，對應對焦距離d1~d2，影像對比值依據對焦距離的增加而遞減。也就是說，對焦距離d1所對應的影像對比值是最高的，因此，控制器230可以選定對焦距離d1為偵測對焦距離。

由圖3A可以得知，輔助影像擷取器220未必需要針對所有的對焦距離d0~d2都進行對焦及影像擷取的動作。當輔助影像擷取器220依據對焦距離進行對焦及影像擷取的動作的同時，控制器230可以針對影像對比值的上升及下降的變化趨勢進行判別。在當影像對比值的變化趨勢由上升轉變為下降時，控制器230及可以選出最大的影像對比值所對應的對焦距離。

另外，在圖3B中，曲線310及320表示不同物距的情況下，輔助制動器與主制動器移動距離的關係圖。其中，透過輔助致動器的移動可以使輔助影像擷取器220進行對焦動作，而透過主致動器的移動可以使主要影像擷取器210進行對焦動作。由圖3B可以得知，在物距等於距離dA的情況下，當輔助致動器依據等於偵測對焦距離的移動對焦距離d1，主要致動器對應移動的主要對焦距離為對焦距離dM。

以下請參照圖4，圖4繪示本發明另一實施例的影像擷取裝置400的示意圖。影像擷取裝置400包括主要影像擷取器410、 輔助影像擷取器420、控制器430以及查找表440。主要影像擷取器410包括主致動器411，輔助影像擷取器420包括輔助致動器412。主致動器411以及輔助致動器412耦接至控制器430並依據控制器430所傳送的命令以進行移動，並分別使主要影像擷取器410以及輔助影像擷取器420執行對焦的動作。查找表440耦接至控制器430，其中查找表440可記錄如圖3B繪示的曲線310及320間的關係的資訊。

在本實施例中，主致動器411以及輔助致動器412可以是音圈馬達(Voice Coil Motor,VCM)、步進馬達或其他不同類型的馬達。音圈馬達是一種將電能轉化為機械能的裝置，並可實現直線型及有限擺角的運動。音圈馬達利用來自永久磁鋼的磁場與通電線圈導體產生的磁場中磁極間的相互作用產生有規律的運動的裝置。因為音圈馬達是一種非換流型動力裝置，所以其定位精度完全取決於音圈馬達的控制系統。而步進馬達具有如齒輪狀突起相互鍥合的定子和轉子，並藉由切換流向定子線圈中的電流，以一定角度逐步轉動的馬達。步進馬達透過脈波信號來切換電流觸發的動作，並不需要針對轉子的位置和速度進行檢出動作，所以步進馬達可正確的依比例追隨所接收的脈波信號而轉動，能達成精確的位置和速度控制，具有較佳的穩定性。

關於查找表440的實施方式，查找表440可以利用分揮發性記憶體來建構，並透過將圖3B繪示的曲線310及320間的關係數位化的動作後，並將這些數位化的數值寫入至查找表440中。

查找表440除如圖4所繪示的設置在控制器430外並與控制器430相耦接外，也可以內嵌於控制器430中。簡言之，查找表440的位置並沒有一定的限制。

以下請參照圖5A以及圖5B，圖5A以及圖5B繪示本發明實施例的影像擷取裝置的視野覆蓋狀態的示意圖。在圖5A中，主要影像擷取器510以及輔助影像擷取器520在物距dA的視野範圍分別為RA1及RA2，主要影像擷取器510以及輔助影像擷取器520在物距dB的視野範圍分別為視野範圍RB1及RB2。由圖5B可以清楚的發現，輔助影像擷取器520的視野範圍RB1及RB2分別涵蓋住輔助影像擷取器510的視野範圍RA1及RA2。當然，在本發明其他實施例中，輔助影像擷取器520的視野範圍也可以略小於主要影像擷取器510的視野範圍。

以下請參照圖6，圖6繪示本發明一實施例的影像擷取裝置的對焦方法的流程圖。在步驟S610中，提供輔助影像擷取器對目標物件依據多個對焦距離分別進行多次對焦動作，並藉以產生多個影像對比值。並且，在步驟S620中，依據所獲得的影像對比值來選出對焦距離的其中之一以作為偵測對焦距離。並且，在步驟S630中，透過提供主要影像擷取器以依據偵測對焦距離對目標物件執行影像擷取動作。

另外，關於目標物件的指定的部份，使用者可以藉由手持式電子裝置上的螢幕所呈現的顯示畫面，透過觸控的方式來選擇要進行對焦的目標物件。亦或者，手持式電子裝置可以透過例 如人臉辨識的技術，來偵測並針對視野中的人的臉部進行辨識，並以辨識出的人臉範圍為目標物件以進行對焦動作。當然，手持式電子裝置也可以透過其他的方式來產生要進行對焦的目標物件，皆可適用於本發明的多個實施例。

關於上述步驟的實施細節，在前述的多個實施例及多個實施方式中都有詳細的說明，以下恕不多贅述。

綜上所述，本發明利用輔助影像擷取器來快速的對目標物體進行對焦，並計算出偵測對焦距離。主要影像擷取器則可以依據偵測對焦距離來對目標物體對焦，並進行影像擷取的動作，如此一來，影像擷取裝置對目標物體所進行對焦的速度不會因主要影像擷取器的高影像解析度而減緩。也就是說，本發明所提供的輔助影像擷取器可以有效兼顧影像解析度以及影像拍攝的速率，大幅提升影像擷取的效能。

200‧‧‧影像擷取裝置

210‧‧‧主要影像擷取器

220‧‧‧輔助影像擷取器

230‧‧‧控制器

Claims (23)

1. 一種影像擷取裝置，包括：一主要影像擷取器，依據一偵測對焦距離以對一目標物件執行影像擷取動作；一輔助影像擷取器，與該主要影像擷取器相鄰配置，該輔助影像擷取器對該目標物件依據多數個對焦距離進行多次對焦動作，並藉以產生多數個影像對比值；以及一控制器，耦接該主要影像擷取器以及該輔助影像擷取器以控制該主要影像擷取器以及該輔助影像擷取器，該控制器並依據該些影像對比值選出該些對焦距離的其中之一為該偵測對焦距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中該控制器選出該些影像對比值的最高者，並選擇該些影像對比值的最高者對應的對焦距離以作為該偵測對焦距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中該控制器驅動該輔助影像擷取器對該目標物件依據依序變化的該些對焦距離進行該些對焦動作以產生該些影像對比值，該控制器並依據該些影像對比值的變化趨勢來選出該些對焦距離的其中之一為該偵測對焦距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中更包括：一查找表，耦接該控制器，其中，該控制器依據該查找表來透過該偵測對焦距離以產生 一主要對焦距離，該主要影像擷取器並依據該主要對焦距離對該目標物件進行對焦，並執行影像擷取動作。
5. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中該輔助影像擷取器執行對焦動作的速度至少為該主要影像擷取器執行對焦動作的速度的8倍，該主要影像擷取器的影像解析度高於該輔助影像擷取器的影像解析度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中該主要影像擷取器包括一主要影像感測晶片，該輔助影像擷取器包括一輔助感測晶片，且該主要影像感測晶片之尺寸大於該輔助感測晶片之尺寸。
7. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中該輔助影像擷取器的視野範圍涵蓋該主要影像擷取器的視野範圍。
8. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中該主要影像擷取器包括一主致動器，該輔助影像擷取器包括一輔助致動器，該主致動器及該輔助致動器耦接該控制器，該主致動器及該輔助致動器用以分別使該主要影像擷取器及該輔助影像擷取器執行對焦動作。
9. 一種手持式電子裝置，包括：一影像擷取裝置，包括：一主要影像擷取器，依據一偵測對焦距離以對一目標物件執行影像擷取動作；一輔助影像擷取器，與該主要影像擷取器相鄰配置，該 輔助影像擷取器對該目標物件依據多數個對焦距離進行多次對焦動作，並藉以產生多數個影像對比值；以及一控制器，耦接該主要影像擷取器以及該輔助影像擷取器以驅動該主要影像擷取器以及該輔助影像擷取器，該控制器並依據該些影像對比值選出該些對焦距離的其中之一為該偵測對焦距離。
10. 如申請專利範圍第9項所述的手持式電子裝置，其中該控制器選出該些影像對比值的最高者，並選擇該些影像對比值的最高者對應的對焦距離以作為該偵測對焦距離。
11. 如申請專利範圍第9項所述的手持式電子裝置，其中該控制器驅動該輔助影像擷取器對該目標物件依據依序變化的該些對焦距離進行該些對焦動作以產生該些影像對比值，該控制器並依據該些影像對比值的變化趨勢來選出該些對焦距離的其中之一為該偵測對焦距離。
12. 如申請專利範圍第9項所述的手持式電子裝置，其中該影像擷取裝置更包括：一查找表，耦接該控制器，其中，該控制器依據該查找表來透過該偵測對焦距離以產生一主要對焦距離，該主要影像擷取器並依據該主要對焦距離對該目標物件進行對焦，並執行影像擷取動作。
13. 如申請專利範圍第9項所述的手持式電子裝置，其中該輔助影像擷取器執行對焦動作的速度至少為該主要影像擷取器執 行對焦動作的速度的8倍，該主要影像擷取器的影像解析度高於該輔助影像擷取器的影像解析度。
14. 如申請專利範圍第9項所述的手持式電子裝置，其中該主要影像擷取器包括一主要影像感測晶片，該輔助影像擷取器包括一輔助感測晶片，且該主要影像感測晶片之尺寸大於該輔助感測晶片之尺寸。
15. 如申請專利範圍第9項所述的手持式電子裝置，其中該輔助影像擷取器的視野範圍涵蓋該主要影像擷取器的視野範圍。
16. 如申請專利範圍第9項所述的手持式電子裝置，其中該主要影像擷取器包括一主致動器，該輔助影像擷取器包括一輔助致動器，該主致動器及該輔助致動器耦接該控制器，該主致動器及該輔助致動器用以分別使該主要影像擷取器及該輔助影像擷取器執行對焦動作。
17. 一種影像擷取裝置的對焦方法，包括：提供一輔助影像擷取器對一目標物件依據多數個對焦距離進行多次對焦動作，並藉以產生多數個影像對比值；依據該些影像對比值選出該些對焦距離的其中之一為該偵測對焦距離；以及提供一主要影像擷取器依據該偵測對焦距離以對該目標物件執行影像擷取動作。
18. 如申請專利範圍第17項所述的影像擷取裝置的對焦方法，其中依據該些影像對比值選出該些對焦距離的其中之一為該 偵測對焦距離的步驟包括：選出該些影像對比值的最高者，並選擇該些影像對比值的最高者對應的對焦距離以作為該偵測對焦距離。
19. 如申請專利範圍第17項所述的影像擷取裝置的對焦方法，其中提供該輔助影像擷取器對該目標物件依據該些對焦距離進行該些對焦動作，並藉以產生該些影像對比值的步驟包括：依據依序變化的該些對焦距離進行該些對焦動作以產生該些影像對比值。
20. 如申請專利範圍第19項所述的影像擷取裝置的對焦方法，其中依據該些影像對比值選出該些對焦距離的其中之一為該偵測對焦距離的步驟包括：依據該些影像對比值的變化趨勢來選出該些對焦距離的其中之一為該偵測對焦距離。
21. 如申請專利範圍第17項所述的影像擷取裝置的對焦方法，其中提供該主要影像擷取器依據該偵測對焦距離以對該目標物件執行影像擷取動作的步驟包括：依據該查找表來透過該偵測對焦距離以產生一主要對焦距離；以及提供該主要影像擷取器並依據該主要對焦距離對該目標物件進行對焦，並執行影像擷取動作。
22. 如申請專利範圍第17項所述的影像擷取裝置的對焦方法，其中該輔助影像擷取器執行對焦動作的速度至少為該主要影 像擷取器執行對焦動作的速度的8倍，該主要影像擷取器的影像解析度高於該輔助影像擷取器的影像解析度。
23. 如申請專利範圍第17項所述的影像擷取裝置的對焦方法，其中該輔助影像擷取器的視野範圍涵蓋該主要影像擷取器的視野範圍。