TW201711447A - 相機控制器以及相機系統 - Google Patents

Abstract

一種相機控制器控制相機模組，所述相機模組包括塑膠鏡頭及以開環模式控制所述鏡頭的位置的致動器。所述相機控制器包括：偏移量確定器，用以確定對應於相機的所量測溫度的第一偏移量及對應於所述相機的所量測姿勢的第二偏移量；鏡頭移動範圍確定器，用以基於所述第一偏移量及所述第二偏移量而確定所述鏡頭的移動範圍；以及自動聚焦計算器，用以輸出控制所述鏡頭的位置的位置控制訊號並基於所述鏡頭移動範圍而尋找所述鏡頭的聚焦位置。

Description

相機控制器以及相機系統

本發明的實施例是有關於一種相機的自動聚焦裝置及方法，且更具體而言，是有關於一種使用重力感測器及溫度感測器的相機控制器、相機的自動聚焦方法、以及包括所述相機控制器的系統。   [相關申請案的交叉參考] 本申請案主張於2015年8月20日提出的韓國專利申請案第10-2015-0117475號的優先權，所述韓國專利申請案全文併入本案供參考。

自動聚焦是一種自動地聚焦於物體上的功能並提供較手動聚焦更快且更精確的聚焦。支援所述自動聚焦的相機模組通常包括影像感測器、鏡頭、以及使所述鏡頭移動的致動器。所述致動器使鏡頭在垂直於感測器的平面的方向上移動以使所述鏡頭處於聚焦狀態。致動器類型包括音圈電動機（voice coil motor，VCM）、壓電電動機（Piezo motor）、以及步級電動機（stepper motor）。音圈電動機致動器通常用於中低價位的行動相機。

根據材料而將相機鏡頭分為玻璃鏡頭、塑膠鏡頭、以及液體鏡頭（liquid lens）。低價位的塑膠鏡頭通常用於行動相機。塑膠鏡頭具有低耐熱性的缺點。亦即，所述塑膠鏡頭根據周圍溫度而大幅地縮小及擴張，因此明顯地改變焦距。

根據本發明的某些實施例，提供一種用於控制相機模組的相機控制器，所述相機模組包括塑膠鏡頭以及以開環（open-loop）模式控制所述鏡頭的位置的致動器。所述相機控制器包括：偏移量確定器，用以確定對應於相機的所量測溫度的第一偏移量及對應於所述相機的所量測姿勢的第二偏移量；鏡頭移動範圍確定器，用以基於所述第一偏移量及所述第二偏移量而確定所述鏡頭的移動範圍；以及自動聚焦計算器，用以基於所述鏡頭移動範圍而尋找所述鏡頭的聚焦位置；控制訊號產生器，用以基於所述鏡頭移動範圍而產生用於控制所述致動器的控制訊號。

根據本發明的其他實施例，提供一種包括相機模組的相機系統，所述相機模組包括：塑膠鏡頭；以及以開環模式控制所述鏡頭的位置的致動器；溫度感測器，用以量測所述相機模組的溫度；姿勢感測器，用以量測所述相機模組的姿勢；以及相機控制器，用以基於所述所量測溫度及所述所量測姿勢而控制所述相機模組。所述相機控制器可確定對應於所述所量測溫度的第一偏移量及對應於所述所量測姿勢的第二偏移量，基於所述第一偏移量及所述第二偏移量而確定所述鏡頭的移動範圍，並基於所述鏡頭移動範圍而尋找所述鏡頭的聚焦位置。

根據本發明的再一些實施例，提供一種具有相機模組的相機系統，所述相機模組包括塑膠鏡頭以及使所述鏡頭在所述相機模組內沿軸線移動的致動器。感測器量測所述相機模組的溫度或姿勢。電子電路產生用於使所述鏡頭沿所述軸線移動的致動器命令，根據對應於所述所量測溫度的偏移量幅值或對應於所述所量測姿勢的偏移量幅值來增大或減小所述致動器命令的幅值，以產生經修改的致動器命令，並將所述經修改的致動器命令傳達至所述致動器以使所述鏡頭沿所述軸線移動。

圖1是根據本發明的某些實施例的相機系統1的方塊圖。圖2是根據本發明的某些實施例的圖1所示相機模組20的方塊圖。圖3是根據本發明的某些實施例的圖1所示自動聚焦控制器300的方塊圖。圖4是根據本發明的某些實施例的圖3所示偏移量確定器310的方塊圖。圖5A及圖5B是根據本發明的某些實施例的圖4所示姿勢查找表（LUT）311及溫度查找表315的圖式。圖6是根據本發明的某些實施例的圖3所示自動聚焦計算器330的方塊圖。

參照圖1至圖6，相機系統1可包括處理器10、相機模組20、外部記憶體30、顯示器部件40、溫度感測器50、以及重力感測器60。所述相機模組20可包括鏡頭210、致動器220、影像感測器230、以及控制電路240。

鏡頭210可為用於取焦的鏡頭（下文中被稱為「聚焦鏡頭」）。相機模組20亦可包括用於聚光的鏡頭（圖中未示出）及用於散射光的鏡頭（圖中未示出）。亦即，相機模組20可包括彼此執行不同功能的至少兩個鏡頭。聚焦鏡頭210可由塑膠製成。當聚焦鏡頭210由塑膠製成時，相機系統1可形成中低價位的相機。

致動器220調整聚焦鏡頭210的位置以執行自動聚焦。致動器220可為以開環模式控制聚焦鏡頭210的位置的音圈電動機（VCM）致動器。所述開環模式不同於閉環（closed-loop）模式，在閉環模式中利用關於鏡頭210的位置的回饋資訊來控制鏡頭210的位置，而在開環模式中無需利用所述回饋來調整鏡頭210的位置。因此，相機模組20不包括用於量測或感測鏡頭210的位置的感測器。

當對音圈電動機供應電流時，所述音圈電動機致動器220利用包含於線圈中的電磁場來使鏡頭210浮起。因此，音圈電動機致動器220藉由調整供應至所述音圈電動機的電流的量（或幅值）來調整鏡頭210的位置。由於音圈電動機致動器220不具有鏡頭210的位置的回饋，因此即使當對音圈電動機供應相同的電流時，由音圈電動機致動器220驅動的鏡頭210的位置可依鏡頭210的姿勢而不同，例如依鏡頭210是面對地球表面還是地球表面的相反面而不同。

致動器220可使聚焦鏡頭210前後（例如，沿y軸線）、上下（例如，沿z軸線）、以及從一側向另一側（例如，沿x軸線）地移動，以使鏡頭210處於聚焦狀態。在圖2中，x軸線可垂直於y-z平面。為使說明清晰，假設z軸線垂直於地球的表面及x軸線，且z軸線垂直於y軸線。

控制電路240根據處理器10的位置控制訊號而控制致動器220。控制電路240可產生用於使鏡頭210沿所述軸線移動的致動器命令，並將所述致動器命令傳達至致動器220以使鏡頭210沿所述軸線移動。所述致動器命令可為電流。控制電路240可對致動器220供應對應於處理器10的位置控制訊號的電流。

影像感測器230可根據處理器10的控制來運作以產生影像資訊。影像感測器230根據處理器10的控制來感測由鏡頭210捕獲的物體21並將影像傳送至處理器10。

處理器10可處理由影像感測器230感測的影像，並可將所述經處理的影像儲存於外部記憶體30中或將所述經處理的影像輸出至顯示器部件40。此時，顯示器部件40可為能夠輸出影像的任意部件。顯示器部件40可被實作為液晶顯示器（liquid crystal display，LCD）部件、發光二極體（light emitting diode，LED）顯示器部件、有機發光二極體（organic LED，OLED）顯示器部件、或主動矩陣有機發光二極體（active matrix OLED ，AMOLED）顯示器部件。顯示器部件40可自處理器10或自外部記憶體30接收影像（例如，靜止影像或移動影像），並藉由顯示器（例如，液晶顯示器或主動矩陣有機發光二極體顯示器）顯示所述影像。

溫度感測器50量測相機系統1的溫度。溫度感測器50可根據其位置來量測相機系統1的內部溫度或周圍溫度。溫度感測器50可週期性地或應處理器10的請求而量測溫度，並可將所量測溫度資訊CTEMP傳送至處理器10。

重力感測器60量測相機的姿勢。重力感測器60可被實作為加速計感測器，但本發明並不限定於此實例。重力感測器60可感測重力以偵測相對於至少一個參考軸線（即x軸線、y軸線、或z軸線）的鏡頭210的角度。重力感測器60可將鏡頭210面對的方向表述為x軸線角度資訊、y軸線角度資訊、以及z軸線角度資訊。所述x軸線角度資訊、y軸線角度資訊、以及z軸線角度資訊可處於-90度至+90度的範圍，但本發明並不限定於此實例。

舉例而言，可定義為當鏡頭210面對地球表面時，z軸線角度為-90度，當鏡頭210面對與地球表面相反的方向（例如，天空或天花板）時，z軸線角度為+90度，當鏡頭210面對前方時，y軸線角度為+90度，當鏡頭210面對後方時，y軸線角度為-90度，當鏡頭210面對右側時，x軸線角度為+90度，且當鏡頭210面對左側時，x軸線角度為-90度。

重力感測器60可週期性地或應處理器10的請求而量測相機模組20的姿勢，並可將所量測姿勢資訊CPOS傳送至處理器10。相機的所述姿勢可辨識相機模組20相對於重力方向的定向。

在圖1所示實施例中，溫度感測器50及重力感測器60放置於相機模組20的外部，但在其他實施例中，溫度感測器50及重力感測器60可放置於相機模組20內。

處理器10可為相機控制器。處理器10可控制相機模組20、外部記憶體30、顯示器部件40、溫度感測器50以及重力感測器60的運作；可與該些元件20、30、40、50、以及60傳達控制訊號及資料；並可處理所述資料。在圖1所示實施例中，相機控制器被實作為處理器10，但本發明並不限定於當前實例。舉例而言，相機控制單元可被實作為包括至少一個處理器或其他類型的模組的系統晶片（system-on-chip，SoC）。

處理器10可包括相機介面（I/F）170及自動聚焦控制器300。處理器10亦可包括例如至少一個處理單元或處理核及介面電路等附加元件。自動聚焦控制器300可由至少一個處理單元實作。

相機介面170與相機模組20介接。相機介面170可根據預先確定的介面標準或介面協定而輸出控制相機模組20的控制訊號並可自相機模組20接收影像資料。相機介面170可將自相機模組20接收的所述影像資料儲存於外部記憶體30中或可將所述影像資料傳送至自動聚焦控制器300。

自動聚焦控制器300確定於其中尋找鏡頭210的聚焦位置的鏡頭210的移動範圍，並以執行自動聚焦的自動聚焦模式在所述移動範圍內尋找鏡頭210的聚焦位置。參照圖3，自動聚焦控制器300可包括偏移量確定器310、鏡頭移動範圍確定器320、暫存器325、以及自動聚焦計算器330。

偏移量確定器310自溫度感測器50接收所量測溫度資訊CTEMP且自重力感測器60接收所量測姿勢資訊CPOS，並基於所量測溫度資訊CTEMP及所量測姿勢資訊CPOS來確定第一偏移量TEMP_OFF及第二偏移量POS_OFF。為了確定第一偏移量TEMP_OFF及第二偏移量POS_OFF，偏移量確定器310可包括圖5A及圖5B分別示出的姿勢查找表311及溫度查找表315。

姿勢查找表311儲存預先確定的姿勢偏移量PT_OFF，所述預先確定的姿勢偏移量PT_OFF對應於相機模組20或相機模組20內的鏡頭210可具有的各姿勢中的每一者。如上所述，姿勢可被定義為相對於至少一個參考軸線（例如，所述x軸線、所述y軸及所述z軸線）的相機模組20的角度資訊或鏡頭210的角度資訊。

所述姿勢可被表述為（x, y, z）角度。姿勢查找表311儲存多個（x, y, z）角度-姿勢偏移量表項。每一表項可包括預先確定的（x, y, z）角度及對應的姿勢偏移量PT_OFF。舉例而言，如圖5A所示，姿勢查找表311可儲存（x, y, z）角度為（0, 90, 0）時設定為「0」的姿勢偏移量PT_OFF及（x, y, z）角度為（0, 0, 90）時設定為「-70」的姿勢偏移量PT_OFF，但本發明並不限定於當前實施例。

可藉由對相機模組20或代表相機模組20的裝置進行測試或模擬而計算對應於每一（x, y, z）角度的姿勢偏移量PT_OFF。舉例而言，假設用於將處於參考姿勢（例如，（x, y, z）角度為（0, 90, 0））的鏡頭210驅動至參考位置的姿勢偏移量PT_OFF為參考偏移量（例如，「0」）。每當相機模組20的姿勢在此假設上改變時，計算將處於經改變的姿勢的鏡頭210驅動至參考位置所需的偏移量，以能夠獲得姿勢查找表311的表項。姿勢查找表311可選擇並輸出對應於所量測姿勢資訊CPOS的姿勢偏移量PT_OFF，或選擇並輸出已提前儲存的表項中的最近似於所量測姿勢資訊CPOS的至少一個姿勢偏移量PT_OFF。

溫度查找表315儲存對應於各不同溫度中的每一者的溫度偏移量TT_OFF。舉例而言，溫度查找表315儲存多個溫度-溫度偏移量表項。每一表項可包括預先確定的溫度及對應的溫度偏移量TT_OFF。

可藉由對相機模組20或代表相機模組20的裝置進行測試或模擬而計算對應於溫度的溫度偏移量TT_OFF。舉例而言，假設用於將處於參考溫度（例如，20℃）的鏡頭210驅動至參考位置的溫度偏移量TT_OFF為參考偏移量（例如，「0」）。每當相機模組20的溫度在此假設上改變時，計算將處於經改變的溫度的鏡頭210驅動至參考位置所需的偏移量，以能夠獲得溫度查找表315的表項。

如圖5B所示，溫度查找表315可儲存溫度為-20℃時設定為「-60」的溫度偏移量TT_OFF及溫度為-10℃時設定為「-45」的溫度偏移量TT_OFF。溫度查找表315可選擇並輸出對應於所量測溫度資訊CTEMP的溫度偏移量TT_OFF，或選擇並輸出已提前儲存的表項中的最近似於所量測溫度資訊CTEMP的至少一個溫度偏移量TT_OFF。

偏移量確定器310亦可包括姿勢偏移量內插器313及溫度偏移量內插器317。此時，姿勢查找表311可選擇並輸出已提前儲存的表項中的近似於所量測姿勢資訊CPOS的兩個姿勢偏移量PT_OFF。姿勢偏移量內插器313可對兩個姿勢偏移量PT_OFF執行內插來計算對應於所量測姿勢資訊CPOS的第二偏移量POS_OFF。

溫度查找表315可選擇並輸出已提前儲存的表項中的近似於所量測溫度資訊CTEMP的兩個溫度偏移量TT_OFF。溫度偏移量內插器317可對兩個溫度偏移量TT_OFF執行內插來計算對應於所量測溫度資訊CTEMP的第一偏移量TEMP_OFF。

鏡頭移動範圍確定器320根據自偏移量確定器310輸出的第一偏移量TEMP_OFF及第二偏移量POS_OFF來確定鏡頭移動範圍MOV_R。鏡頭移動範圍確定器320藉由將第一偏移量TEMP_OFF及第二偏移量POS_OFF加至初始鏡頭移動範圍MOV_I而確定鏡頭移動範圍MOV_R。鏡頭移動範圍MOV_R可藉由起始值及結束值來界定。

初始鏡頭移動範圍MOV_I可儲存於暫存器325中，但本發明並不限定於當前實施例。初始鏡頭移動範圍MOV_I可在其他實施例中儲存於記憶體（例如，外部記憶體30或處理器10的內部記憶體（圖中未示出））。中

初始鏡頭移動範圍MOV_I可包括初始起始值及初始結束值。此時，鏡頭移動範圍確定器320可藉由將第一偏移量TEMP_OFF及第二偏移量POS_OFF加至所述初始起始值而確定鏡頭移動範圍MOV_R的起始值，並藉由將第一偏移量TEMP_OFF及第二偏移量POS_OFF加至所述初始結束值而確定鏡頭移動範圍MOV_R的結束值。

鏡頭移動範圍MOV_R、第一偏移量TEMP_OFF、及第二偏移量POS_OFF的每一者可被表述為用於控制致動器220的驅動電流的數位碼（被稱為「電流控制碼」）。根據致動器220的驅動電流的量來控制鏡頭210的位置。鏡頭移動範圍MOV_R的起始值可為指明自動聚焦於其中開始的鏡頭位置的電流控制碼，且鏡頭移動範圍MOV_R的結束值可為指明自動聚焦於其中結束的鏡頭位置的電流控制碼。

自動聚焦計算器330基於由鏡頭移動範圍確定器320確定的鏡頭移動範圍MOV_R來尋找鏡頭聚焦位置。自動聚焦計算器330經由相機介面170接收由影像感測器230拍攝的影像IDATA，分析影像IDATA，並基於所述分析結果而判斷鏡頭210是否處於聚焦狀態。自動聚焦計算器330控制相機模組20在鏡頭移動範圍MOV_R內改變鏡頭210的位置，並分析利用位置已改變的鏡頭210拍攝的影像IDATA來尋找其中鏡頭210處於聚焦狀態的鏡頭210的位置。參照圖6，自動聚焦計算器330包括對比度計算器331、聚焦確定器333、以及控制訊號產生器335。

對比度計算器331接收由影像感測器230拍攝的影像IDATA並計算影像IDATA的對比度值CTR。影像IDATA可為對應於一個幀的影像資料。

聚焦確定器333基於對比度值CTR的峰值而判斷鏡頭210是否處於聚焦狀態。藉由量化影像IDATA中最明亮的部分與最黑暗的部分之間的相對差來獲得所述對比度值CTR。

當在鏡頭移動範圍MOV_R內改變鏡頭210的位置的同時計算影像IDATA的對比度值CTR時，對比度值CTR可逐漸增大並接著減小。此時，鏡頭210在對應於所述對比度值CTR的所述峰值的位置處處於聚焦狀態。因此，聚焦確定器333可基於對比度值CTR的所述峰值來判斷鏡頭210的聚焦狀態及聚焦位置，並可向控制訊號產生器335提供判斷結果FDS。

控制訊號產生器335可基於聚焦確定器333的所述判斷結果FDS及鏡頭移動範圍MOV_R來將位置控制訊號CON輸出至相機模組20。控制訊號產生器335可將對應於鏡頭移動範圍MOV_R的起始值（即起始電流控制碼）的位置控制訊號CON輸出至相機模組20，且接著可將對應於長於所述鏡頭移動範圍MOV_R的所述起始值一個步長的值的位置控制訊號CON輸出至相機模組20。如上所述，控制訊號產生器335可將位置控制訊號CON輸出至相機模組20以依序改變鏡頭210的位置，直至控制訊號產生器335自聚焦確定器333接收到指示鏡頭210處於聚焦狀態的判斷結果FDS。位置控制訊號CON在被傳送至相機模組20之前可被轉換成符合相機介面170中的預先確定的介面標準的訊號。

相機模組20的控制電路240因應於位置控制訊號CON而控制致動器220的驅動電流。因此，致動器220將鏡頭210驅動至對應於位置控制訊號CON的位置。

在本發明的當前實施例中，未設置用於量測或感測鏡頭210的位置的感測器，而是以開環模式利用致動器220的驅動電流的量來控制鏡頭210的位置。因此，即使致動器220的驅動電流的量相同，由於重力的影響，鏡頭210的實際的移動量亦可根據相機姿勢而不同。舉例而言，當使用者自下方對近的物體進行攝影時，與以垂直地站立於地球表面的相機對近的物體進行攝影的情形相比，鏡頭210需要克服重力而移動，且因此，需要更多的電流來使鏡頭210處於聚焦狀態。反之，當使用者自上方（例如，自建築的屋頂）對下方的物體進行攝影時，鏡頭210在與重力相同的方向上移動，且因此，較少的電流足夠使鏡頭210處於聚焦狀態。因此，當不考慮相機姿勢時，由於需要包含姿勢的裕度，用於鏡頭210的聚焦的移動範圍（即電流控制碼的範圍）增大。

此外，當鏡頭210由塑膠製成時，其根據周圍溫度而大幅地縮小及擴張。舉例而言，處於低溫（例如-20℃）時，鏡頭210縮小，從而導致折射率增大，且因此，相較於處於室溫下的焦距，焦距會變短。當焦距減少時，從影像感測器平面到處於聚焦狀態下的鏡頭210的距離亦減少，且因此，使得鏡頭210能夠以較少的電流來聚焦遠的物體。反之，處於60℃時，鏡頭210擴張，從而導致焦距增加。因此，當拍攝特寫圖片時，需要供應較處於室溫時所需的電流多的電流以使鏡頭210處於聚焦狀態。因此，當不考慮溫度時，由於需要包含溫度的裕度，用於鏡頭210的聚焦的移動範圍（即電流控制碼的範圍）增大。

然而，根據本發明的實施例，確定對應於相機姿勢及溫度的偏移量並在確定鏡頭移動範圍時使用所述偏移量，以使鏡頭移動範圍的裕度減少，且因此，鏡頭移動範圍減少。因此，自動聚焦速度增加，亦即，更快地尋找到聚焦位置。

圖7是根據本發明的其他實施例的相機系統1a的方塊圖。參照圖7，相機系統1a可被實作為可攜式電子部件。所述可攜式電子部件可為膝上型電腦、蜂巢式電話、智慧型電話、平板個人電腦（PC）、個人數位助理（personal digital assistant，PDA）、企業數位助理（enterprise digital assistant，EDA）、數位相機（digital still camera）、數位攝像機（digital video camera）、可攜式多媒體播放機（portable multimedia player，PMP）、行動網際網路部件（mobile internet device，MID）、可穿戴式電腦、物聯網（internet of things，IoT）部件、或萬物聯網（internet of everything，IoE）部件。

相機系統1a可包括系統晶片10a、相機模組20、外部記憶體30、顯示器部件40、溫度感測器50、以及重力感測器60。以上已參照圖1闡述了相機模組20、外部記憶體30、顯示器部件40、溫度感測器50、以及重力感測器60。因此，僅闡述相機系統1與相機系統1a之間的各差異以避免冗餘。相機系統1a可在顯示器部件40上顯示相機模組20中已捕獲的靜止影像訊號（或靜止影像）或移動影像訊號（或移動影像）。

外部記憶體30儲存在系統晶片10a中執行的程式指令。外部記憶體30亦可儲存用於在顯示器部件40上顯示靜止影像或移動影像的影像資料。所述移動的影像是在較短的時間週期內呈現的一系列不同的靜止影像。

外部記憶體30可由揮發性記憶體或非揮發性記憶體形成。所述揮發性記憶體可為動態隨機存取記憶體（dynamic random access memory，DRAM）、靜態隨機存取記憶體（static RAM，SRAM）、閘流體隨機存取記憶體（thyristor RAM，T-RAM）、零電容器隨機存取記憶體（zero capacitor RAM，Z-RAM）、或雙電晶體隨機存取記憶體（twin transistor RAM，TTRAM）。所述非揮發性記憶體可為電可抹除可程式化唯讀記憶體（electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM）、快閃記憶體、磁性隨機存取記憶體（magnetic RAM，MRAM）、相變隨機存取記憶體（phase-change RAM，PRAM）、或電阻式記憶體。

系統晶片10a控制相機模組20、外部記憶體30、顯示器部件40、溫度感測器50、以及重力感測器60。系統晶片10a可被稱為積體電路（integrated circuit，IC）、處理器、應用處理器、多媒體處理器、或積體多媒體處理器。系統晶片10a可包括中央處理電路（central processing circuit ，CPU）100、唯讀記憶體（read-only memory，ROM）110、隨機存取記憶體（random access memory，RAM）120、影像訊號處理器（image signal processor，ISP）130、顯示器控制器140、圖形處理單元（graphics processing unit，GPU）150、記憶體控制器160、相機介面170、以及系統匯流排180。系統晶片10a亦可包括除圖7所示該些元件以外的其他元件。以上參照圖1所闡述的自動聚焦控制器300可以分佈的方式實作於圖7所示系統晶片10a的至少一個元件（例如，中央處理單元100及影像訊號處理器130）中。

可被稱為處理器的中央處理單元100可處理或執行儲存於外部記憶體30中的程式及/或資料。舉例而言，中央處理單元100可因應於自時鐘訊號模組（圖中未示出）輸出的作業時鐘訊號而處理或執行程式及/或資料。中央處理單元100可被實作為多核處理器。所述多核處理器是具有二或更多個獨立的實際處理器（被稱為核）的單一計算組件。所述處理器的每一者讀取或執行程式指令。

中央處理單元100運行作業系統（operating system，OS）。所述作業系統可管理相機系統1a的資源（例如，記憶體及顯示器）。所述作業系統可將所述資源分佈至在相機系統1a中執行的應用程式。

若需要，可將儲存於唯讀記憶體110、隨機存取記憶體120、及/或外部記憶體30中的程式及/或資料加載至中央處理單元100中的記憶體（圖中未示出）。唯讀記憶體110可儲存永久性程式及/或永久性資料。唯讀記憶體110可被實作為可抹除可程式化唯讀記憶體（erasable programmable ROM，EPROM）或電可抹除可程式化唯讀記憶體。

隨機存取記憶體120可臨時儲存程式、資料、或指令。儲存於唯讀記憶體110或外部記憶體30中的所述程式及/或資料可根據中央處理單元100的控制或根據儲存於唯讀記憶體110中的引導碼（booting code）而臨時儲存於隨機存取記憶體120中。隨機存取記憶體120可被實作為動態隨機存取記憶體或靜態隨機存取記憶體。

影像訊號處理器130可執行各個種類的影像訊號處理。影像訊號處理器130可處理自影像感測器230（圖1所示）接收的影像資料。舉例而言，影像訊號處理器130可分析自影像感測器230接收的影像資料並判斷聚焦狀態。影像訊號處理器130亦可對自影像感測器230接收的影像資料執行抖動校正、白色平衡、明亮度及對比度方面的色彩校正、色彩調和、量化、以及至不同的色彩空間的色彩轉換。影像訊號處理器130可經由系統匯流排180將所述經處理的影像資料週期性地儲存於外部記憶體30中。

圖形處理單元150可讀取並執行圖形處理所涉及的程式指令。圖形處理單元150可以高速處理圖形。圖形處理單元150亦可將由記憶體控制器160自外部記憶體30讀取的資料轉換為適合於顯示器部件40的訊號。除了圖形處理單元150以外，圖形引擎（圖中未示出）或圖形加速器（圖中未示出）亦可用於圖形處理。

相機介面170與相機模組20介接。舉例而言，相機介面170可根據預先確定的介面標準或介面協定而輸出控制相機模組20的控制訊號並可自相機模組20接收影像資料。相機介面170可將自相機模組20接收的所述影像資料儲存於外部記憶體30中或將所述影像資料傳送至另一元件，例如，影像訊號處理器130。

記憶體控制器160與外部記憶體30介接。記憶體控制器160控制外部記憶體30的整體的運作並控制主機與外部記憶體30之間的資料交換。舉例而言，記憶體控制器160可應所述主機的請求而將資料寫入至外部記憶體30或自外部記憶體30讀取資料。此處，所述主機可為例如中央處理單元100、圖形處理單元150、顯示器控制器140、或相機介面170等主部件。記憶體控制器160可因應於顯示器控制器140的影像資料請求而自外部記憶體30讀取影像資料並向顯示器控制器140提供所述影像資料。

顯示器控制器140控制顯示器部件40的運作。顯示器控制器140經由系統匯流排180而接收欲在顯示器部件40上顯示的影像資料，將所述影像資料轉換成顯示器部件40的訊號（例如，符合介面標準的訊號），並將所述訊號傳送至顯示器部件40。

元件100、元件110、元件120、元件130、元件140、元件150、元件160、以及元件170可經由系統匯流排180彼此進行通訊。亦即，系統匯流排180連接至系統晶片10a的元件100、元件110、元件120、元件130、元件150、元件160、元件170以及元件140中的每一者，系統匯流排180起到各元件之間的資料傳送的通道的作用。系統匯流排180亦可起到各元件之間的控制訊號的傳送的通道的作用。

系統匯流排180可包括用於傳送資料的資料匯流排（圖中未示出）、用於傳送位址訊號的位址匯流排（圖中未示出）、用於傳送控制訊號的控制匯流排（圖中未示出）。系統匯流排180可包括小規模匯流排，即用於在預先確定的元件之間進行資料通訊的互連器。

圖8是根據本發明的某些實施例的相機的自動聚焦方法的流程圖。圖9是根據本發明的某些實施例的以圖8所示方法尋找鏡頭聚焦位置的操作的流程圖。圖8及圖9所示自動聚焦方法可由圖1所示相機系統1或圖7所示相機系統1a執行。

參照圖1至圖9，處理器10或系統晶片10a在操作S100中判斷相機是否處於自動聚焦模式。當確定所示相機處於自動聚焦模式時，處理器10或系統晶片10a在操作S110中接收由溫度感測器50量測的相機的溫度及由重力感測器60量測的相機的姿勢。在圖1及圖7所示各實施例中，溫度感測器50及重力感測器60放置於相機模組20的外部，但在其他實施例中，其可放置於相機模組20的內部。

處理器10或系統晶片10a在操作S120中根據所述所量測溫度確定第一偏移量（即溫度偏移量）並在操作S130中根據所述所量測姿勢確定第二偏移量。此後，處理器10或系統晶片10a在操作S140中基於所述第一偏移量及所述第二偏移量來確定鏡頭210的移動範圍。可在暫存器325中提前設定初始鏡頭移動範圍。所述初始鏡頭移動範圍可包括初始起始值及初始結束值。在操作S140中可藉由將所述第一偏移量及所述第二偏移量加至所述初始鏡頭移動範圍而確定所述鏡頭移動範圍。舉例而言，在操作S140中可藉由將所述第一偏移量及所述第二偏移量加至所述初始起始值而確定鏡頭210的起始位置，並藉由將所述第一偏移量及所述第二偏移量加至所述初始結束值而確定鏡頭210的結束位置。

此後，在操作S150中可基於移動範圍而尋找鏡頭210的聚焦位置。參照圖9，在操作S210中基於所述所確定的起始位置（即鏡頭移動範圍的起始值）而將位置控制訊號輸出至相機模組20。相機模組20因應於所述位置控制訊號而將鏡頭210驅動至所述起始位置，利用處於所述起始位置處的鏡頭210來拍攝影像，並在操作S220中將所述所拍攝影像傳送至處理器10或系統晶片10a。處理器10或系統晶片10a在操作S230中接收所述影像並分析所述影像，並在操作S240中基於所述所分析結果而判斷鏡頭210是否處於聚焦狀態。當確定鏡頭210未處於聚焦狀態時，處理器10或系統晶片10a在操作S250中將改變鏡頭210的位置的位置改變訊號輸出至相機模組20。所述位置改變訊號可為對應於長於鏡頭移動範圍的起始值一個步長的值的位置控制訊號。

相機模組20因應於所述位置改變訊號而改變鏡頭210的位置，利用處於所述經改變的位置處的鏡頭210來拍攝影像，並在操作S220中將所述所拍攝影像傳送至處理器10或系統晶片10a。處理器10或系統晶片10a在操作S230中接收所述影像並分析所述影像，並在操作S240中基於所述所分析結果而判斷鏡頭210是否處於聚焦狀態。重複此程序直至鏡頭210處於聚焦狀態。

圖10是根據本發明的實施例的電子系統1000的方塊圖。

參照圖10，電子系統1000可為能夠使用或支援行動產業處理器介面（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）的資料處理裝置，例如，行動電話、個人數位助理（PDA）、可攜式多媒體播放機（PMP）、網際網路協定電視（internet protocol television，IPTV）、或智慧型電話。

電子系統1000包括應用處理器1010、影像感測器100、以及顯示單元1050。

包含於應用處理器1010中的相機串列介面（camera serial interface，CSI）主機1012可經由相機串列介面而建立與影像感測器100的相機串列介面部件1041的串列通訊。舉例而言，光學解串器（optical deserializer）可包含於相機串列介面主機1012中，且光學串聯器（optical serializer）可包含於相機串列介面部件1041中。

包含於應用處理器1010中的顯示串列介面（display serial interface，DSI）主機1011可經由顯示串列介面而建立與顯示單元1050的顯示串列介面部件1051的串列通訊。舉例而言，光學串聯器可包含於顯示串列介面主機1011中，且光學解串器可包含於顯示串列介面部件1051中。

電子系統1000可更包括用於與應用處理器1010進行通訊的射頻（radio-frequency，RF）晶片1060。電子系統1000的實體層（physical layer，PHY）1013及射頻晶片1060的實體層（PHY）1061可根據行動產業處理器介面DigRF標準來彼此交換資料。

電子系統1000可更包括全球定位系統（global positioning system，GPS）1020、儲存單元1070、麥克風1080、動態隨機存取記憶體（DRAM）1085、以及揚聲器1090。電子系統1000可利用全球互通微波（world-wide interoperability for microwave，Wimax）1030、無線區域網路（wireless local area network，WLAN）1100、超寬頻帶（ultra-wide band，UWB）1110等建立通訊。

本發明一般揭露內容亦可被實施為電腦可讀取媒體上的電腦可讀取碼。電腦可讀取記錄媒體為將資料儲存為程式的任意資料儲存部件，所述程式之後可由電腦系統讀取。電腦可讀取記錄媒體的實例包括唯讀記憶體（ROM）、隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體光碟（CD-ROM）、磁帶、軟磁碟（floppy disk）、以及光學資料儲存部件。

電腦可讀取記錄媒體亦可被分佈在耦合電腦系統的網路上以使電腦可讀取碼以分佈的方式被儲存或被執行。此外，用於實現本發明一般揭露內容的功能性程式、碼、或碼段可由程式員輕易地構造。

如上所述，根據本發明的某些實施例，在包括相機模組的中低價位的相機的自動聚焦操作中，所述相機模組包括對溫度敏感的塑膠鏡頭及以開環模式調整鏡頭的位置的音圈電動機致動器，根據相機的姿勢及相機的溫度而確定偏移量，且在確定鏡頭移動範圍時考慮該些偏移量，以減少鏡頭移動範圍。因此，自動聚焦操作的效能及速度增加。

按照所述領域中的傳統，可自施行所述一或多個功能的區塊方面來闡述並說明實施例。該些區塊—其在本文中可被稱為單元或模組等—是藉由例如邏輯閘、積體電路、微處理器、微控制器、記憶體電路、被動電子組件、主動電子組件、光學組件、固線式電路（hardwired circuit）等類比及/或數位電路而被物理地實作，且可視需要而由韌體及/或軟體驅動。所述電路可例如被實施於一或多個半導體晶片中、或被實施於例如印刷電路板等基板支撐件上。構成區塊的電路可藉由專用硬體、或藉由處理器（例如，一或多個經程式化微處理器及相關聯電路系統）、抑或藉由用於執行所述區塊的某些功能的專用硬體與用於執行所述區塊的其他功能的處理器的組合而被實作。所述實施例中的每一區塊可在不背離本發明的範圍的條件下被物理地分離成二或更多個具有交互作用且分立的區塊。相同地，所述實施例的所述區塊可在不背離本發明的範圍的條件下被物理地組合成更複雜的區塊。

儘管已參照本發明的示例性實施例而具體示出並闡述了本發明，此項技術中具有通常知識者將理解，可對本發明作出形式及細節上的各種變化，而此並不背離由以下申請專利範圍所界定的本發明的精神及範圍。

1、1a‧‧‧相機系統
10‧‧‧處理器
10a‧‧‧系統晶片
20‧‧‧相機模組/元件
21‧‧‧物體
30‧‧‧外部記憶體/元件
40‧‧‧顯示器部件/元件
50‧‧‧溫度感測器/元件
60‧‧‧重力感測器/元件
100‧‧‧中央處理單元/元件
110‧‧‧唯讀記憶體/元件
120‧‧‧隨機存取記憶體/元件
130‧‧‧影像訊號處理器/元件
140‧‧‧顯示器控制器/元件
150‧‧‧圖形處理單元/元件
160‧‧‧記憶體控制器/元件
170‧‧‧相機介面/元件
180‧‧‧系統匯流排
210‧‧‧鏡頭/聚焦鏡頭
220‧‧‧致動器/音圈電動機致動器
230‧‧‧影像感測器
240‧‧‧控制電路
300‧‧‧自動聚焦控制器
310‧‧‧偏移量確定器
311‧‧‧姿勢查找表
313‧‧‧姿勢偏移量內插器
315‧‧‧溫度查找表
317‧‧‧溫度偏移量內插器
320‧‧‧鏡頭移動範圍確定器
325‧‧‧暫存器
330‧‧‧自動聚焦計算器
331‧‧‧對比度計算器
333‧‧‧聚焦確定器
335‧‧‧控制訊號產生器
1000‧‧‧電子系統
1010‧‧‧應用處理器
1011‧‧‧顯示串列介面主機
1012‧‧‧相機串列介面主機
1013、1061‧‧‧實體層（PHY）
1020‧‧‧全球定位系統（GPS）
1030‧‧‧全球互通微波（Wimax）
100‧‧‧影像感測器
1041‧‧‧相機串列介面部件
1050‧‧‧顯示單元
1051‧‧‧顯示串列介面部件
1060‧‧‧射頻晶片
1070‧‧‧儲存單元
1080‧‧‧麥克風
1085‧‧‧動態隨機存取記憶體（DRAM）
1090‧‧‧揚聲器
1100‧‧‧無線區域網路（WLAN）
1110‧‧‧超寬頻帶（UWB）
S100、S110、S120、S130、S140、S150、S210、S220、S230、S240、S250‧‧‧操作
CON‧‧‧位置控制訊號
CPOS‧‧‧所量測姿勢資訊
CTEMP‧‧‧所量測溫度資訊
CTR‧‧‧對比度值
FDS‧‧‧判斷結果
IDATA‧‧‧影像
MOV_R‧‧‧鏡頭移動範圍
MOV_I‧‧‧初始鏡頭移動範圍
POS_OFF‧‧‧第二偏移量
PT_OFF‧‧‧姿勢偏移量
TEMP_OFF‧‧‧第一偏移量
TT_OFF‧‧‧溫度偏移量

藉由參照附圖詳細闡述本發明的示例性實施例，本發明的上述及其他特徵以及優點將更顯而易見，其中； 圖1是根據本發明的某些實施例的相機系統的方塊圖。 圖2是根據本發明的某些實施例的圖1所示相機模組的方塊圖。 圖3是根據本發明的某些實施例的圖1所示自動聚焦控制器的方塊圖。 圖4是根據本發明的某些實施例的圖3所示偏移量確定器的方塊圖。 圖5A及圖5B是根據本發明的某些實施例的圖4所示姿勢查找表（lookup table，LUT）及溫度查找表的圖式。 圖6是根據本發明的某些實施例的圖3所示自動聚焦計算器的方塊圖。 圖7是根據本發明的其他實施例的相機系統的方塊圖。 圖8是根據本發明的某些實施例的相機的自動聚焦方法的流程圖。 圖9是根據本發明的某些實施例的以圖8所示方法尋找鏡頭聚焦位置的操作的流程圖。 圖10是根據本發明的實施例的電子系統的方塊圖。

50‧‧‧溫度感測器

60‧‧‧重力感測器

300‧‧‧自動聚焦控制器

310‧‧‧偏移量確定器

320‧‧‧鏡頭移動範圍確定器

325‧‧‧暫存器

330‧‧‧自動聚焦計算器

CON‧‧‧位置控制訊號

CPOS‧‧‧所量測姿勢資訊

CTEMP‧‧‧所量測溫度資訊

IDATA‧‧‧影像

MOV_R‧‧‧鏡頭移動範圍

MOV_I‧‧‧初始鏡頭移動範圍

POS_OFF‧‧‧第二偏移量

TEMP_OFF‧‧‧第一偏移量

Claims (20)

1. 一種用於控制相機模組的相機控制器，所述相機模組包括塑膠鏡頭及以開環模式控制所述鏡頭的位置的致動器，所述相機控制器包括： 偏移量確定器，用以確定對應於相機的所量測溫度的第一偏移量及對應於所述相機的所量測姿勢的第二偏移量； 鏡頭移動範圍確定器，用以基於所述第一偏移量及所述第二偏移量而確定所述鏡頭的移動範圍；以及 自動聚焦計算器，用以輸出控制所述鏡頭的位置的位置控制訊號並基於所述鏡頭移動範圍而尋找所述鏡頭的聚焦位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的相機控制器，更包括用以儲存初始鏡頭移動範圍的暫存器。
3. 如申請專利範圍第2項所述的相機控制器，其中： 所述初始鏡頭移動範圍包括初始起始值及初始結束值；以及 所述鏡頭移動範圍確定器藉由將所述第一偏移量及所述第二偏移量加至所述初始起始值而確定所述鏡頭的起始位置並藉由將所述第一偏移量及所述第二偏移量加至所述初始結束值而確定所述鏡頭的結束位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述的相機控制器，其中所述自動聚焦計算器基於所述起始位置而將所述位置控制訊號輸出至所述相機模組，接收並分析已利用被所述致動器因應於所述位置控制訊號而驅動至所述起始位置的所述鏡頭拍攝的影像，並基於所述分析的結果而判斷所述鏡頭是否處於聚焦狀態。
5. 如申請專利範圍第4項所述的相機控制器，其中所述自動聚焦計算器根據所述判斷所述鏡頭是否處於聚焦狀態的結果而將所述位置控制訊號輸出至所述相機模組以改變所述鏡頭的所述位置。
6. 如申請專利範圍第4項所述的相機控制器，其中所述自動聚焦計算器計算所述所拍攝影像的對比度值並基於所述對比度值的峰值而判斷所述鏡頭是否處於聚焦狀態。
7. 如申請專利範圍第4項所述的相機控制器，其中所述偏移量確定器包括： 第一查找表，用以儲存分別對應於多個溫度的溫度偏移量並選擇及輸出近似於所述所量測溫度的至少一個溫度偏移量；以及 第二查找表，用以儲存分別對應於多個姿勢的姿勢偏移量並選擇及輸出近似於所述所量測姿勢的至少一個姿勢偏移量。
8. 如申請專利範圍第7項所述的相機控制器，其中： 所述所選擇至少一個溫度偏移量包括至少兩個溫度偏移量， 所述所選擇至少一個姿勢偏移量包括至少兩個姿勢偏移量，且 所述偏移量確定器包括： 第一內插器，用以藉由對已選擇的所述至少兩個溫度偏移量執行內插來計算所述第一偏移量；以及 第二內插器，用以藉由對已選擇的所述至少兩個姿勢偏移量執行內插來計算所述第二偏移量。
9. 如申請專利範圍第7項所述的相機控制器，其中所述所量測姿勢包括： 第一角度資訊，指示所述相機模組相對於與地球表面垂直的第一軸線的角度；以及 第二角度資訊，指示所述相機模組相對於與所述第一軸線垂直的第二軸線的角度。
10. 如申請專利範圍第7項所述的相機控制器，其中所述溫度偏移量及所述姿勢偏移量是藉由對所述相機模組或代表所述相機模組的裝置進行測試或模擬而預先確定。
11. 一種相機系統，包括： 相機模組，包括塑膠鏡頭及以開環模式控制所述鏡頭的位置的致動器； 溫度感測器，用以量測所述相機模組的溫度； 重力感測器，用以量測所述相機模組的姿勢；以及 相機控制器，用以基於所述所量測溫度及所述所量測姿勢而控制所述相機模組，其中 所述相機控制器確定對應於所述所量測溫度的第一偏移量及對應於所述所量測姿勢的第二偏移量，基於所述第一偏移量及所述第二偏移量而確定所述鏡頭的移動範圍，並基於所述鏡頭移動範圍而尋找所述鏡頭的聚焦位置。
12. 如申請專利範圍第11項所述的相機系統，其中所述相機控制器藉由將所述第一偏移量及所述第二偏移量加至預先確定的初始鏡頭移動範圍而確定所述鏡頭移動範圍並基於所述鏡頭移動範圍而將用於控制所述致動器的位置控制訊號輸出至所述相機模組。
13. 如申請專利範圍第12項所述的相機系統，其中： 所述相機模組基於所述位置控制訊號而調整所述鏡頭的所述位置，利用所述經調整的鏡頭而拍攝影像，並將所述影像輸出至所述相機控制器；以及 所述相機控制器自所述相機模組接收所述影像並分析所述影像，並且基於所述分析的結果而判斷所述鏡頭是否處於聚焦狀態。
14. 如申請專利範圍第13項所述的相機系統，其中所述相機控制器計算所述影像的對比度值並基於所述對比度值的峰值而判斷所述鏡頭是否處於聚焦狀態。
15. 如申請專利範圍第13項所述的相機系統，其中所述相機控制器不自所述相機模組接收關於所述鏡頭的所述位置的資訊，而是將所述位置控制訊號輸出至所述相機模組以在所述鏡頭移動範圍內依序改變所述鏡頭的所述位置直至所述鏡頭處於聚焦狀態，並自所述相機模組接收利用因應於所述位置控制訊號而發生位置改變的所述鏡頭拍攝的影像並且分析所述影像。
16. 一種相機系統，包括： 相機模組，包括鏡頭及使所述鏡頭在所述相機模組內沿軸線移動的致動器； 感測器，量測所述相機模組的溫度或姿勢；以及 電子電路： 產生用於使所述鏡頭沿所述軸線移動的致動器命令， 根據對應於所述所量測溫度或所述所量測姿勢的偏移量幅值而增大或減小所述致動器命令的幅值，以產生經修改的致動器命令，且 將所述經修改的致動器命令傳達至所述致動器以使所述鏡頭沿所述軸線移動。
17. 如申請專利範圍第16項所述的相機系統，其中： 所述感測器量測所述溫度且另一感測器量測所述姿勢， 所述偏移量幅值對應於所述所量測溫度，且 所述電子電路根據所述偏移量幅值及對應於所述所量測姿勢的另一偏移量幅值二者來增大或減小所述致動器命令的所述幅值，以產生所述經修改的致動器命令。
18. 如申請專利範圍第16項所述的相機系統，其中所述姿勢辨識所述相機模組相對於重力方向的定向。
19. 如申請專利範圍第16項所述的相機系統，其中所述經修改的致動器命令是電流。
20. 如申請專利範圍第16項所述的相機系統，其中所述電子電路相對於與低於所述所量測溫度的第一溫度對應的第一偏移量幅值及與高於所述所量測溫度的第二溫度對應的第二偏移量幅值對所述偏移量幅值進行內插。