TW466375B - Automatic focusing mechanism and method - Google Patents

Description

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經 濟 部 智 .¾ 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（I )(發明領域） 本發明係關於-種利用磁力移動鏡頭以自動對準相機 等择像裝置的拍攝焦距之自動對焦機構及方法。(發明背景） 傳統的攝像裝置’諸如相機、攝錄放影機等，為求使 用者之操作方便性以及最佳的影像品質，常利用自動對焦 機構來達到免除手動對焦的不便及獲得清晰的影像的目 的。 用於攝像裝置之自動對焦機構有藉由改變鏡頭中透鏡 之群與群間的距離以改變鏡頭的焦距，以及如第ι圖所示 之藉由移動鏡頭而改變拍攝的焦距等，前者的機構通常相 當複雜且製作成本相當高，因此—般用於較高階的產品； 後者的構造雖然較前者簡單，但仍具有下列之缺點。 由於第1圖之自動對焦機構係使用步進馬達2作為動 力源’而步進馬達2與—般馬達相同為轉動動力源，其係 如第2圖所示藉由定子22與轉子24相互間在圓周的切線 方向上的（相吸或相斥）磁力驅使轉子以及轉軸Μ轉動 者因此為了驅使鏡頭5沿著未圖示的導孔作直線運動 沈必須使用螺桿3及傳動構件4等傳動元件將旋轉運動4 換為直線運動。 二而，由於磁力係透過傳動元件驅動鏡頭5,因此嚕 有許多能量耗損於傳動元件上，而且因為螺桿3作用於{ 動構件4的力臂遠小於傳動構件4作用於鏡頭5的力臂5 »因此整體而5具有作功效率差之缺點。另外，透過傳動力^尺度適用中國 -------,----- -裝--------訂--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 I60S4 五、發明說明（2 ) 件傳遞動力會增加零件射θ s U ^ 令忏數@及增加組裝的時間，而旦可f 產生噪音及元件相互間的磨耗。 再者 I步進馬達有固定隹名 - 虿U疋的步進角，因此如第〖g 所不之自動對焦機構會因步 ..^ , ,. . ^ 。误-之步進角的限制而矣 無法作精細對焦，或必須加 ^ .^ ^ 執逑機構才能作精細對焦之 件4而驅動鏡頭因此如第^所之過自螺桿3及傳勤销 具有必須嚴格要求螺桿3及傳動構 自動對焦機構選 才能進行精細對焦之缺點。 的氣造及組裝精度 (本發明之目的） 本發明係鏗於上述問題而設計者 無需透過傳動元件M '、目的在提供一稽 的傳動即可驅動鏡頭，、，， 對焦機構及方法。 進行對焦之自動 本發明之另〜 目的在提供一種能％、 行精細對焦之自動街焦機構及方法：从較簡單的機構進 !本發明之概逑） 為達上述Q仏 的、本發明提供....-# , 吸於攝像裝置的樓紅 〜目動對焦機構，苴 7機彀與鏡頭之間.且白+ 丹其係 導弓丨部用以導引γ & ^括：設於該機殼 L该鏡頭在景物與钱共_ 吸歧之 動：設於該鏡頭外圍售鏡頭c作直線運 f動機構…該鏡頭輸“發：」部年順滑動之 …磁鐵相對之電磁鐵此電磁鎩：，設於該機钱之與 磁力厂使該鐄絲鞀i .對戎永久礤鐵祐Λ | .移動設於該機彀與夺始.. ％加1 a .用以提供紅 ， λ，.-頭之間.之彈 — 喵λ ..".衡疋弹力.r. u . ________ ''及控制裝f 46 6 37 5 -濟^智慧財屋局員工消費合作社印製 16084 A7 五、發明說明（3 ) 控制流過該電磁鐵的電流，姑兮蚀_ ^ ，使該鏡頭停在所欲拍攝的景物 可清晰成像在該感光元件上之位置。 藉由上述機構，即可在控制裝置的控制下以磁力直接 驅動鏡頭的方式進行自動對焦。而且，由於作為動力源之 電磁鐵與鏡頭間無任何傳動元件’因此可免除起因於傳動 元件之零件數目的增加、組裝時間的增加、元件運動所產 生的噪音及元件相互間的磨耗。 又，由於作為動力源之電磁鐵所產生的磁力無最小單 位的限制，因此只要精細控制流過電磁鐵的電流即可作極 精細的對焦。 另外，本發明之自動對焦方法係用於攝像裝置之自動 對焦機構，該自動對焦機構包括：驅動裝置，用以使鏡頭 在景物與感光元件間作直線運動；以及控制裝置，具有處 理益及記憶體’該處理器可根據來自該感光元件的影像資 料，控制該驅動裝置，使該鏡頭移動至該景物可清晰成像 在該感光元件上之位置’該自動對焦方法包括以下步驟· (1) 由該處理器在該記憶體中設定包含左邊位置、右邊 位置、目前位置、最大邊緣數位置、目前邊緣數、最大邊 緣數及反向移動旗標之複數個參數的初始值，並由該處理 15計算出一新位置且以該新位置的值更新該記憶體中該目 前位置的值； (2) 由該處理器控制該驅動裝置將該鏡頭移動至該目 前位置’並取得當時來自該感光元件的影像資料，計算該 影像資料的邊緣數’以計算所得的邊緣數值更新該記憶體 ¥紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗〇χ297公梦） ,装· —------.訂---------竣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} Λ7 ___B7_____ 五、發明說明（4 ) 中該目前邊緣數的值，再判斷該目前邊 沒緣數是否大於該最 大邊緣數，若是則進行步驟（3) ’若否則 , 則進行步驟（4); (3)由該處理器根據該記憶體中該與丄* i ! I 1 1 之I 注1 •意! 事 I 1 填二 5裝 "取大邊緣數位置與 該目前位置的大小關係，以該最大邊 ,^ ^ . 緣數位置的值更新該 左邊位置或該右邊位置的值，並以該 & 最大邊緣數位置的值、以該目前邊利位置的值更新該 緣數的值，再計算出一新位置，^值更新該最大邊 訂

線 I ,二)由該處理器讀取該記憶體中該反向移動旗’標的 值·若該反向移動旗標為〇，則將該反向移動旗標改為1， 並ai具出位於該最大邊緣數位置一側（.該吕前位置側）的一 個新位豎，然後進行步驟（5)，若該反尚移動旗標為1，則 將泫反问移動旗標改為〇，並計算出位於該最大邊緣數位 置另—側的—個新位置、然後進行步鄉(:5 }:以及 (' -)由忒處理器計算該新該目前位 麵:，而判斷該絕對值是否小於等於預定值，若：於 、，方'預疋值則結术’若大於預定值則以該新位置的值更新 該記憶體T該@前位置的值然後回到步驟(.2卜 為：道—步瞭解本發明之特徵及技術内容 '請烊細參 閉以下有關本發明十_ 月之砰細說明與圖式·惟憋知所附圖式係 谨供參考說明..扰非m 並非用以限制本發明者 :圖式說明） ^ ^圖係習知自動對焦機構的楙硌架構圖： 第I圖炼用以說^馬達的動作原理的示意圖’ 圖係本發明自動對焦機構的躬視圖： !.0〇8i 46 6 37 5

五、發明說明（5 第4圖係本發明自動對Μ構的立體@ ; 第5圓係本發明之鏡頬撿查的流程圖； 第6圖係本發明^^ 6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接 _ 動對焦機構用於一般攝像裝置之 课作示意圖； 第7圖係本發明之& t & 自動對焦機構用於數位攝像裝置之 ^不意圖，第7Α圖為開始進行對焦時的情形、笫7Β圖 為對焦中的情形、苐7C圖為對焦完成時的情形； 第8圖係本發明自動對焦方法的程式流程圖； 第9圖係將鏡頭之可動範圍分段以進行勒始化之示意 圖； 第10圖係用以說明初始化步驟之鏡頭位置對邊緣 數（EC)的曲線圖； 第11圖係用以說明步驟S22至S30之鏡頭位置（X)對 邊緣數（EC)的曲線圖； 第12圖係流程再進行步驟S22至S30後各參數的變化 情形； 經濟部智慧財J局員工消費合作社印製 第13圖係用以說明步驟S38至S44及步驟S54至S60 之鏡頭位置（X)對邊緣數（EC)的曲線圖； 第14圖係用以說明步驟S38至S44及步驟S48至S52 之鏡頭位置（X)對邊緣數（EC)的曲線囷； 第1 5圖係止回機構的一個具體實施例； 第1 6圖係本發明自動對焦機構之另一實施例的剖視 圖。 (主要元件符號說明） 本纸張尺度剌+㈣家辟（CNS)Α4視格（21G χ 297公釐〉 5 16084 _R7 五、發明說明（6 ) 2 步 進 馬 達 3 螺 桿 4 傳 動 構件 5 鏡 頭 10 外 殼 12 導 孔 14 凸 出 部 16 凸 柱 17 孔 22 定 子 24 轉 子 26 轉 軸 30 鏡 頭 32 滾珠 輪 承 34 永 久 磁 鐵 35 凸 耳 36 滑 柱 3 7 凸 緣 38 受 測 & 片 40 電 磁 鐵 42 感 磁 材 料 44 線 圈 50 彈 簧 60,80 控 制 裝 置 6 1,81 電 源 供 應器 62,82 處 理 器 63,70 感 測 器 72 樹 74 底 片 76 光 電 元 件 90 扣 爪 92 扭 簧 Q4 摩 擦 構 件 (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) 線| ¾濟部智慧財產局5ST Η消费合作 ;較佳實施例之詳細說明） 第3圖係本發明自動對焦機構的剖視圖；第4圖係本 發明自動對焦機構的立體圖 以下配合第3及第4圖說明 水發明之自動對焦機構。 本-發明之自動對焦機構係設在相機·攝錄放影機等攝

像裝置的機殼丨〇與鏡頭；〇之間 '且抬設於概殼丨疋導I ί .iL丨導引韶；Π 設於鏡頭5 ϋ it觸：.:ΰ ,農琢#争；滑動機 | W-0K4 4 6 6 3 7 b 經濟部智^財產局員工消費合作社印製 A7 -^____ 五、發明說明（7 ) 構）3 2、設於鏡頭30外圍之永久磁鐵34、設於鏡頭30後方 之電磁鐵40、設於機殼10與鏡頭3〇之間之彈簧50、及控 制裝置（如第5圖之60或第6圖之80)。 如圖所示，滾珠韩承32係設於鏡頭30外圍的約略中 段處，使鏡頭30可以在機殼1〇的導孔12中平順地前後（圖 中之左右）滑動。由於滾珠軸承32係以多數滚珠與導孔12 的内面作近乎點狀的接觸，因此可使鏡頭30與機殼10間 的滑動阻力降到最低。 永久磁鐵34係設於鏡頭30外圍的後段處，以與設在 鏡頭30後方之電磁鐵40產生相吸或相斥的磁力（在本實施 例中為相斥）。 電磁鐵40係固定不動（例如固定於機殼1 0上），且係 由呈環狀的感磁材料（例如鐵）42和纏繞在感磁材料42外圍

A I 之線圈44所構成，其中線圈44的兩端係連接至控制裝置 (60或80)，而由控制裝置（60或80)控制流經線圈44的電 流大小。在本實施例中，當線圈44通有電流時，電磁鐵40 與永久磁鐵34間即互斥的磁力。磁力的方向係視永久磁鐵 34上的磁極方向及線圈44中的電流方向而定，而磁力的 大小則視線圈44的圈數及通過之電流大小而定。 當線圈44上通有電流時，產生於永久磁鐵34與電磁 鐵40間之磁力即會將帶有永久磁鐵34的鏡頭30往左邊 推。此時’設在鏡頭前方之彈簧50即提供與磁力平衡之彈 力，而使鏡頭30停在某一位置上。如圖所示，彈簧50係 設在鏡頭30前端之凸耳35與機殼10前端之凸出部14之 — I ~- — — — — — 1 I I I ---Ϊ II * I i apr i ! I I I {請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 7 16084 B7 B7 ":;.-部智慧財產局_工消費合i“： 五、發明說明（8 ) 間，且係套在垂直延伸自凸耳3 5之滑柱3 6與垂直延伸自 凸出部14之凸柱16的外圍。其中，滑柱36具有凸緣37 之前端係伸入形成於凸柱〗6端面之孔】7，使得鏡頭3 0受 磁力作用而向左邊移動時*滑柱3 6可以更伸入孔1 7而藉 由凸耳3 5壓縮彈簧5 0 .以利用彈簧5 0的彈性恢復力平衡 磁力。 在本實施例令，雖採用滑柱3 6插入凸柱1 6之伸縮機 構以壓縮彈簧50 1但並不限於此，亦可採用任何能夠在軸 向上平順壓縮彈簧的機構。另外，雖在鏡頭3 0的前端設置 兩個彈箐5 0，但同樣不以此為限，亦可設置等間隔分布之 三個或更多個彈簧，或者僅設置一個套在鏡頭外圍的彈 簧、'又，彈簧5 0的彈性係數k係視鏡頭3 0的對焦範圍（即 第3圖中所示鏡頭30所能向左邊移動的最大距離XM、以 及電磁鐵40之線圈44上所能施加的最大電流I而定，例 如在本實施例中有兩個彈簧50 .因此所能提供的最大彈力 r s二2 k X M必須等於丧大電流I時產生於永久磁鐵：> 4與電磁 鐵4 0間之最大磁力F m Π )，亦即彈簧5 0的彈性係數k必須 等於 Fm(IV2 X.w : 另夕卜 如圖所示 可在鏡頭3 0的後端設置一受測凸片 8 .以及在導孔ί 2 ίχ〗壁與受測凸片3 8相對的位置設置例 和光感測器之感測器7 〇 α檢查當電磁鐵4 U之線圏44来 通以電流時 鏡頭3 0是否位在定位i機械原點）上. (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·----

! ί—ί ΓΙ— -- -I - I 本實跑㈣之自動對箅機構在進π Q動對焦之前係浓| 圖之：充程无進吁鏡頭洽#:守许礆查鐘頭〇是否&在|

4 66375 A7 B7 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 h 社 印 製 9 五、發明說明（9 ) 機械原點上，然後使鏡頭30從機械原點移動至光學原點再 進行對焦，以確保對焦結果的正確性。 首先，在步驟S2判斷感測器70的感測光線是否被遮 斷’若感測器70的感測光線被遮斷，則在線圈44上通電， 使鏡頭30往光學原點方向（離開感測器7〇的方向）移動一 單位距離（步驟S4)，然後在步驟S6再度判斷感測器70的 感測光線是否被遮斷’若感測器70的感測光線仍被遮斷， 則重複步驟S4及S6直到感測器70的感測光線不再被遮斷 (跫測凸片38完全離開感測器70)，然後加大通過線圈44 的電流，使鏡頭30移動至光學原點（步驟s8)。鏡頭3〇到 達光學原點後，即可開始進行以下將說明之自動對焦程 序。 若步驟S2的判斷結果為否，則接著進行步驟si〇，亦 即使鏡頭30往感測器7〇的方向移動—單位距離，然後在 γ驟S12再度判斷感測器7〇的感測光線是否被遮斷，若感 測器70的感測光線被遮斷則接著進行步羯％，若感測器 7〇的感測光線仍為不被遮斷的狀態，則在步驟…判斷使 鏡頭30向感測器70移動的次數是否達到設定次數（例如5 次），若是則表示調焦機構故障，應該進行檢修；若次數並 未達到設定次數，則重複步驟训、312及sh，直到步雜 S12的判斷結果為是或步辣的判斷結果為是為止。 第^係、本發明之自動對焦機構用於__般攝像裝置之 知作不意圖；第7圖係本發明夕έ ^ ㈣要動對焦機構用於數位攝 合圖示說明本發明自動對隹 本紙張尺度適用中賴家標準（CNS)A4規格— ---- …、 16084 ------------•裝--------.訂，！ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ R7 五、發明說明（10 ) 機構之對焦操作。 如第6圖所示，本發明之自動對焦機構用於一般攝像 裝置時，控制裝置60包括裝設於機體中之電源供應器61 與處理器62,及裝設於機體前方之例如距離感測器之感測 器63，處理器62係根據感測器63的感測結果調整流經線 圈44的電流而使鏡頭30移動至預定的位置。 舉例來說，可在控制裝置6〇内預先建立拍攝對象的距 離與線圈44上^相對於維持鏡頭3〇於光學原點時的電流） 所應增加的電〃IL量的對照資料庫，例如1 〇公尺以上到無線 遠時應化加的量為〇安培' 5公尺以上不到1 〇公尺時 應增加的電'"U置為2安培、5公尺以下時應增加的電流量 為5安培等^然後’當攝像裝置對準景物中的主體*例如 第6圖中的樹72時’感測器63即量測攝像裝置與樹72間 的距離(.假設為8公尺）並將結果送至處理器62，處理器62 於是揋攄該資料庫而使流經線圈4 4的電流增大2安培，並 保持此，狀禧直到樹72的影偉成像在底片74上Λ 如第7圈所示.本發明之自動對焦機構用於數位攝像 梦置時：.控制裝置8 〇包括裝設於機體Φ之電源供應器8 ] 反處理器8 2處理器8 2係與設在鏡頭3 〇後方之光電元件 例如c C〖〕）7 6相連，且可執行一處理程式。此處理程式主 愛软3邊緣數；eiVum )的計算及最太邊緣數位置的找 尋等兩項處理邊緣數係.般數位攝像裝置用以判斷焦距 #否對摩的依據、其原理入致办F由於光電疋饵7 所傳 :的數达影像4·’王體與筲景的訊號強.度曹有明顯的區.¾ .

_ _________________________—I -------------裝--------訂---------線-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

"-#智慧財展局 wuf 合作yi:;!K i 4 6 6 3 7 5 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（11 ) 亦即訊號強度在主體的邊緣會有明顯的段差，因此以單位 面積（預疋個數之像點）中有明顯段差即加一的方式逐一分 析整個影像，即可求出當時的邊緣數；又由於影像在正搞 對準焦距時主體與背景的邊界最清楚，因此邊緣數在正確 對焦時的值最大。 第7A圖為本發明之自動對焦機構開始進行對焦時的 情形，此時鏡頭30位於光學原點（x = Xq)，線圈44中的電 流I = IG(维持鏡頭30於光學原點所需的電流）。然後，如 第7B圖所示，處理器82以使電流ί流過線圈44的方式利 用磁力，使鏡頭30朝壓縮彈簧5〇的方向移動，且在每一 個位置接收來自光電元件76的影像訊號並計算其邊緣數 EC，直到新位置的邊緣數小於前一位置的邊緣數為止。接 著，如第7C圖所示，處理器82以降低流過線圈44之電流 I的方式，使鏡頭30朝反方向移動，以找尋具有最大邊緣 數ecmax之位置χμαχ。 以上述方法找到具有最大邊緣數ecmax之位置 (對焦）後，處理器82即保持那個時候的電流,並儲存 來自光電元件76的影像訊號。 本發明具體實施上述找尋最大邊緣數位置（對焦）的方 法，係如第8圖之流程圖所示。首先，在步驟S2〇争進行 初始化。此初始化係由處理器82在未圊示之可讀寫記憶體 (RAM或FLASH memory)中設定左邊位置&、右邊位置 Xr、新位置XN、目前位置Xc、最大邊緣數位置、目 前邊緣數ECc、最大邊緣數ECmax及反向移動旗標F等參 ----- --------Ϊ ^ " ---------- ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2J0 297公釐）

II 16084 _137__ _137__ ¾濟部智慧討產局I :費合c.iia; Λ/ 五、發明說明（12 ) 數的初始值，例如先作以下的設定：左邊位置X = X μ、右 邊位置XR= X。、最大邊緣數位置ΧΜΑΧ= X。'最大邊緣數 ECMAX= EC0 (位置Χ0的邊緣數）及反向移動旗標F = 0，然後 決定介於X\與XM間之鏡頭30的新位置XN = Xe:，並計算 此一位置之邊緣數ECc。其中，決定新位置XN = Xc的方式 係如下所述。 通常在鏡頭3 0的勒始位置X ()與最大位置X μ之間，靠 近初始位置X。的部份為遠距（例如1 0公尺至無限遠）的部 份，靠近最大位置X Μ的部份為近距（例如10公尺以内）的 部份' 而且一般而言邊緣數在遠距範圍内的變化不大。因 此，如第9圖所示，決定新位置XfXc的方法係將X。至 χΜ之範圍分為四等份（或視需要而分為任意等份並將靠 近初始位置：的兩等汾當作範圍Ϊ、將靠近最大位置XM 的一等份當作範圍m '以及將中間的一等份當作範圍π。 然後，分別將鏡頭30移至範圍ί '範圍Π及範圍的中 點（或各範圍内隨機選取的點）1並分別求其邊緣數EC:’h L.:Cn, ECin .再以其最大值作為目前邊緣數ECc 以該最大 值所在位置作為新位置XK:-〇C.. 以上述方法決定新位置X N. X (..具有可加快找尋最大邊 緣數位置的速度（對焦速度）之優點'惟本發明並不限於 此亦可利用其它方法決定新佑置、倒如直接以_χι:; 與XM的Φ點5:或隨機選取Χ,、與間的任·點！為新位置 ..χ ·； X, ϋ u該置的邊緣數為θ前邊緣數ί.ΐ. !

.其：_Y:. S.2 2 'f ,；t i j i.： . % . .. ；,： φ: hi. c I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i i I fn n. 1 fri— 線 4 6 6 37 b 绥溃郄智慈財彥扃貝工消貲合作社印製 本紙用Θ國家標準（CNS〉A4規格（210x297公釐 13 A7 五、發明說明（I3 ) 大於ECMAX’則進行步驟S24i S3G間之程序反之則進 行步驟S38iS6”之程序，然後在步驟印及…進行 是否收敍的判斷，亦即判斷目前位置^與新位置心之差 值△ X的絕對值I $ ,丨、& # m Λ ;等於預足值。若Αχ的絕對值小 於等於預疋值，則此昧_夕/作里ν β ^ 貝J此呀之位置Xc即為具有最大邊緣數 ECMAX之位置χΜΑχ，故結束。若八乂的絕對值仍大於預定 值，則在步驟S36將求得的新位置\當作新的目前位置 xc ’然後回到步驟S22而重複上述之程序。其中，在進行 步驟S22之刖’處理器82會先利用磁力將鏡頭3〇移到新 的目前位置Xc並計算該邊緣數ECc。 在步驟S24至S30中，由於新位置心的邊緣數& 大於最大邊緣數ecmax ’因此處理器82更新可讀寫記憶體 中各參數的值，以新位置的邊緣數Ecc取代舊的最大邊緣 數ECMAX，並且根據新位置Xc與最大邊緣數位置間 的關係，而更新左邊位置XL或右邊位置Xr，及以新的左 邊位置xL與新的最大邊緣數位置Xmax的中間位置產生新 的位置 XN (XN =( XL + XMA)( )/2)。 在步驟S3 8至S60中’由於新位置X。的邊緣數不大於 最大邊緣數ECMAX，因此處理器82不變動可讀寫記憶體中 最大邊緣數ECMAX及最大邊緣數位置χΜΑχ的值，僅利用以 下所述之法則更新左邊位置XL或右邊位置xR及新的位置 χΝ，以確保能夠找到絕對的最大邊緣數。 如第8圖所示’首先在步驟S3 8至S42中根據新位置 Xc與最大邊緣數位置ΧΜΑΧ間的關係，而更新左邊位置\ 16084 ------i I .訂·！-------i# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Αί Αί r;:.;f部 產局；Τ;消费合.:7.,;: 五、發明說明) 或右邊位置xR’然後根據反向移動旗標？的值而進行步驟 S46至⑻或步帮S54至S6〇。其中，由於步驟㈣及步 驟S)4會改變反向移動旗標F的值，因此會交替進行步驟 S46至S52及步驟S54至S60。 如前所述，由於反向移動旗標F的初始值為〇 ,因此 當程序第一次進入步驟S44時會進行步驟S54至s6〇 ’步 驟S54至S60係在目前位置Xc的邊緣數小於最大邊緣數位 置ΧΜΑχ時，取目前位置Xc與最大邊緣數位置'Μ的中點 ，新位置xN(步驟S56及S60)，以確認該&與該間 是否有邊緣數大於ECmax的位置，若沒有（亦即結束步驟 一4至S60後再經過步雜§22的結果仍為，，否，則進行步 滹S46芏SW >以左邊位置XL或右邊位置κ視目前位置 Xc與最大邊緣數位置Xmax的大小而定:)與最大邊緣數位置 μ λ X的中點為新的位置X n (步驟s 5 0或s 5 2 )，使鏡頭3 0 又'^移動至最大邊緣數位置Xmax的另一邊。 藉由上述先確認最大邊緣數位置ΧΜΑΧ的一邊無其 ίϊ邊緣數的高點後 '才搜尋最大邊緣數位置ΧΜΑΧ的另一 邊[可確.保最後找到的最大邊緣數位置χ ^、為具有絕對最 九邊緣數的位置， 以τ舉第1 ()至第！. 4圖為例.詳細說明第S圊所示之 .a程如第5 〇圖所示以具有相對最大邊緣數EC. n之位 置為新位置X 〃，並a &為左邊位置以χ為右邊位 * Xr及最大邊緣軚,a寶χΜ .'即以仂置χ的邊緣數為最 大邊蝝數Ε(_. fMm -------------裝--------訂---------線-------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕

MAX B7 五、發明說明（15 ) 接著，如第, 圖所不，由於目前邊緣數£(^大於最大 、緣數ecmax (步驟S22) ’因此進行步驟似至S3〇,又由 1邊緣數位置Xmax小於目前位置xc (步驟S24)，因

此進行步驟S28,以γ ^ L 入Μ ΑΧ作為新的右邊位置xR(步驟S2 8)， 然後在步驟S30中，以γ此也^ n 、 以Xc作為新的最大邊緣數位置XMAX、 以ECc作為新的最大邊緣數ECMAX、及以&與Xl的中間 值作為新位置Xn。㈣，在步驟S32及S34中進行收斂判 斷’若未收斂則在㈣S36中以&作為新的目前位置 接著由於目前邊緣數Ecc仍大於最大邊緣數ECiv_ 驟S22) ’因此同樣進行步驟S24至S36，結果如第12 圖所示’ XMAX變為新的右邊位置A、^變為新的最大邊 緣數位置Xmax、ECc變為新的最大邊緣數£CMAX、且\ 與XL的中間值變為新的位置Xn，然1 &再變為新的目葡 位置Xe。 接著’如第13圖所示，由於目前邊緣數ECc小於最太 邊緣數ECMAX (步驟S22)，因此進行步驟S38至S44，又由 於最大邊緣數位置Xmax小於目前位置X。（步驟S38)，因 此進行步驟S42，以Xc作為新的左邊位置Xl(步驟S42)， 然後在步驟S44中，因反向移動旗標F的初始值為〇而迮 行步驟S54至S6(^首先在步驟S54中將反向移動旗標F 的值改為卜然後因為最大邊緣數位置Xmax小於目前位置 Xc (步驟S56) ’因此進行步驟S60。在步驟S60中，以X, 與Xmax的中間值作為新的位置XN〇接著，進行收傲判斷（步 驟S32及S34)，若收斂則結束，若未收斂則在步驟S36中 I I ----------Λ 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2J〇 χ 297公釐） 15 16084 起:>:4部智慧產笱s. VI湞貧合Μ M1:-·.: 五、發明說明（16 ‘ NI作為新的目前位置X ' 接著，如第14圖所示：由然後繼續步驟S22。 大邊緣數ecmax (步驟S22)由於目前邊緣數ECc仍小於資 由於最大邊緣數位置χ〜，因此進行步騾§38至S44，） S38)，因此進行步驟，以、目刑位置(步驟 驟S42)，然後在步驟S44中Xc作為靳的左邊位置XL(步 的步驟S54中改為丨：故進因反向移動旗標F已在上过 S46中將反向移動旗標ρ的值'/至S52。首先在步竭 位置ΧΜΑΧ小於目前位置χ ”、 一後因為最大邊緣象 他在步驟⑸中I/ (步^48)’因此進行步驟 v MAX與的中間值作&虹Λ, ^接著’進行收徵判斷(步驟S32及S34)二新的位置 :未收㈣在步驟S36中以、作為新的目則結 …'後如上所述進行各步驟，直到收斂為止& 〜、’ 另外’可在機殼丨()與鏡頭3〇間設置 之正回機構，以抵抗彈簧5。的恢復彈力，使鏡； 磁鐵40的線圈44未通電流時亦能保持在任意位置上 丨圖為止回機構的—個具體實施例3 第 奶第！彡圖所不…在永久嗞鐵3 4與電嗞鐵4 0之間設 吁樞轉的扣爪90、扣爪卯的樞軸上設有用以提供逆時了 ㈣之扭簧92 _肖由扭# 92的扭力使扣斤、Q〇的左侧尖 端抵輯頭則"卜壁^H係^ 系村料所構成 '且如圖所不.其右側端向.ν.延㈣電磁鐵：〇 的後端；因此當電磁鐵4υ通育雪流時.電磁鏤外 〇 '1 Η', ^右_的磁咳勾^抵抗力使扣.,κ ·—*........—---------------------- 裝--------訂---------線— (請先閱讀背面之注意事項再嗔駕本頁) f'*>8 46 6 37 5 A7 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 五、發明說明（Π ) 時針轉動而解除其左側尖端對鏡頭3〇的固定。因此，控制 電磁鐵40上電流的有無即可將鏡頭3〇固定在任意位 上。 第16圖係本發明自動對焦機構之另一實施例的剖視 圖。第16圖所示之實施例與第3圖所示之實施例的不同點 在於以固定於鏡頭30外圍之摩擦構件94取代滾珠輔承 3:’除此之外皆與第3圖所示之實施例相同，不另贅述。 藉由適當調整摩擦構件94與導孔12内壁間的摩擦係數、 彈簧50的彈性係數及電磁鐵4〇與永久磁鐵μ間的磁力， 則無1任何止回機構，亦可使鏡頭3()固定在任意位置上。 综上所述，由於本發明之自動對焦機構係以磁力直接 驅動鏡頭的方式進行自動對焦，作為動力源之電磁鐵與鏡 頭間無任何傳動元件，因此可免除起因於傳動元件之零件 數目的增加、细L 聚時間的増加、元件運動所產生的噪音万 元件相互間的磨耗。 又由於作為動力源之電磁鐵所產生的磁力無最小| 4的限帝！目此只要精細控制流過電磁鐵的電流即可作相 精細的對焦。 再者，由於本發明之自動對焦方法，係根據遠距與记 距之邊緣數分布特性，將鏡頭的可動範圍分為複數等份， 並以，近遠距的部份包含較多等份的方式進—步將鏡頭# 可動範圍區分為多個小範圍，再比較各個，!、範圍的中點（^ 隨機選取點）的邊緣數，以決定新位置初始值，因此 可加快找尋最大，數位置的速度(對焦速度）。 Μ氏張尺獅財關家標準χ 297公6--- 17 16084 (請先閱讀背面之庄意事項再填寫本頁) '裝

pft p^i I 訂---------線 Λ, _ Β7__ 五、發明說明（is ) 又，由於本發明之自動對焦方法，係以設定反向移動 旗標F的方式，在目前位置Xc的邊緣數小於最大邊緣數位 置χΜΑ;ί時，先破認最大邊緣數位置xMAX的一邊無其他邊 緣數的高點後，才搜尋最大邊緣數位置χΜΑΧ的另一邊，因 此可確保最後找到的最大邊緣數位置xMAX為具有絕對最 大邊緣數的位置。 以上所述者，僅為本發明之具體實施例而已，其它任 何未背離本發明之精神與技術下所作之等效改變或修飾' 均應仍包含在下述專利範圍之内。 _ - 1 1 111 I —ϊ ί - i » I I ί . — I I i 一-σ' I 1 — 11 - i n I t f — I .- i i. -- ! !i — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. A'申請專利範圍 L '種自動對焦機構，其係設於攝像裝置的機殼與鏡頭之 間’且包括： 設於該機殼之導引部，用以導引該鏡頭在景物與感 先元件間作直線運動： 設於該鏡頭外圍，使該鏡頭可沿該導引部平順滑動 之滑動機構； 設於該鏡頭外圍之永久磁鐵； 設於該機殼之與該永久磁鐵相對之電磁鐵，此電磁 鐵可對該永久磁鐵施加磁力而使該鏡頭移動； 設於該機殼與該鏡頭之間之彈性構件，用以提供與 該磁力平衡之彈力；以及 控制裝置’用以控制流過該電磁鐵的電流，使該鏡 頭停在邊景物可清晰成像在該感光元件上之位置。 2.如申請專利範圍第1項之自動對焦機構，其中，該導引 部係一導孔。 如申叫專利範圍第丨項之自動對焦機構，其中，該滑動 機構係滾珠軸承。 4.如申請專利範圍第i或3項之自動對焦機構，其中，該 滑動機構係設於該鏡頭外圍的約略中段處。 如申"月專利範圍第1項之自動對焦機構，其中，該永久 磁鐵係設於該鏡頭外圍的後段處。 6. 如申明專利範圍第5項之自動對焦機構，其中，該電磁 鐵係設在該鏡頭後方與該永久磁鐵相對處。 7. 如申請專利範圍第 弟玖項之自動對焦機搛，其中，該 核張尺度適用中關家標準格⑵㈣97 d-p-___ 16084 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---------訂------ I--線 經濟"!智慧对產局員工消費合作社印製 19 沒-^智慧財產局s:r··消費合作"-'-:-:',: AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 電磁鐵係由感磁材料與纏繞在該感磁材料外圍之線圈 所構成。 8. 如申請專利範圍第1項之自動對焦機構，其中，該彈性 構件係彈簧。 9. 如申請專利範圍第8項之自動對焦機構，其中，該鏡頭 前方形成有徑向向外延伸之凸耳，該機殼在該鏡頭前方 與該凸耳相對應處設有徑向向内突出之ώ出部，而該彈 簧即設在該ώ耳與該突出部間。 1 0.如申請專利範圍第9項之自動對焦機構，其中，該彈簧 係套在垂直延伸自該ώ耳之滑柱與垂直延伸自該凸出 部之凸柱的外圍，且該滑柱具有凸緣之前端係伸入形成 於該凸柱端面之孔。 Π .如申請專利範圍第〗項之自動對焦機構，其中，該控制 裝置包括裝設於該機殼中之電源供應器與處理器，及裝 設於該機殼前方之用以測量景物的距離之感測器， } 2 .如申請專利範圍第I 1項之自動對焦機構，其中，該控 制裝置復吐枯拍攝對象的距離與通過該電磁鐵的電流 的對照資料庫- 如申讀專利龜圍第丨項之自動對焦機構.其中 ' 該控制 裝置包括裝設於該機殼t之電源供應器及處理器，其中 該處.理器係與設在該鏡頭後方之光電π..伴相連且可執 行-處理程式' g迮？τ邊緣數的計箕及最大邊緣數的找 尋之處理 :」 種a動到：m 士 冥侍用5:攝ί象茗置之.ή動對黑機 ! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨丨.---1 i I I 1 ! I i I t 1 I1 .__ ί>〇Κ·ΐ 466375 申請專利範圍 構，該自動對焦機構包括： 驅動裝置’用以使鏡頭在景物與感光元件間作直線 運動；以及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 控制裝置’具有處理器及記憶體’該處理器可根據 來自該感光元件的影像資料，控制該驅動裝置，使該鏡 頭移動至該景物可清晰成像在該感光元件上之位置， 該自動對焦方法包括以下步驟： (1) 由該處理器在該記憶體中設定包含左邊位置、 右邊位置、目前位置、最大邊緣數位置、目前邊緣數、 最大邊緣數及反向移動旗標之複數個參數的初始值，並 由該處理器計算岀一新位置且以該新位置的值更新該 記憶體中該目前位置的值； (2) 由該處理器控制該驅動裝置將該鏡頭移動至該 目前位置，並取得當時來自該感光元件的影像資料，計 算該影像資料的邊緣數’以計算所得的邊緣數值更新該 記憶體中該目前邊緣數的值，再判斷該目前邊緣數是否 經濟邡智慧財彦局員工消費合作社印制水 大於該最大邊緣數’若是則進行步驟，若否則進行步 驟（4); (3) 由該處理器根據該記憶體中該最大邊緣數位置 與該目前位置的大小關係，以該最大邊緣數位置的值更 新該左邊位置或該右邊位置的值，並以該目前位置的值 更新該最大邊緣數位置的值、以該目前邊緣數的值更新 該最大邊緣數的值，再計算出一新位置，然後進行步驟 (5)； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 16084 經濟部智慧財產局員二省費 AS B8 C8 D8 •、申請專利範圍 (4) 由該處理器讀取該記憶體中該反向移動旗標的 值，若該反向移動旗標為0，則將該反向移動旗標改為 1，並計算出位於該最大邊緣數位置一侧 < 該目前位置側） 的一個新位置，然後進行步驟（5)，若該反向移動旗標為 1，則將該反向移動旗標改為〇，並計算出位於該最大邊 緣數位置另一側的一個新位置，然後進行步騍（5 );以及 (5) 由該處理器計算該新位置與該目前位置之差值 的絕對值，進而判斷該絕對值是否小於等於預定值·若 小於等於預定值則結束，若大於預定值則以該新位置的 值更新該記憶體中該目前位置的值，然後回到步驟（2) i 5.如申請專利範圍第1 4項之自動對焦方法，其中，該驅 動裝置包括： 設於該攝像裝置之機殼之導引部，用以導引該鏡頭 在該景物與該感光元件間作直線運動； 設於該鏡頭外圍·使該鏡頭可沿該導引部平順滑動 之滾珠軸承； 設於該鏡頭外圍之永久磁鐵； 設於該機殼之與該永久磁鐵相對之電磁鐵此電磁 鐵卟對該水久磁鐵施加磁力而使該鏡頭移動：以及 設於該機殼與該鏡頭之間之彈簧用以提洪與該磁 力乎衡之彈力、 ;如申請專利範圍第b項之自動對焦力法其中，該處 .理.器係控制淡過該電磁鐵的電流使泫鏡頭停在絃景物 .1坪：咸淳在該或尤.乇件」, ίύ置 d:.. ..i ..¾ -------------裝 -----訂---------線---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} •说.·ϊ 4 5 7 3 6 6 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 !7·如申請專利範圍第〗4項之自動對焦方法， ,、y = A* -ifc- 驟⑴中計算該新位置的方法’係將該鏡頭的可動^圍 分為複數等份，並以接近該感光元件的部份包含較祀多等 份的方式進一步將該鏡頭的可動範圍區分為多個小範 圍’再計算出各個小範圍的中點的邊緣數，然後以：緣 數最大的點為該新位置。 18. 如申請專利範圍第14項之自動對焦方法，其中，該步 驟（3)中計算該新位置的方法，係由該處理器計算出該 记憶體中該左邊位置與該最大邊緣數位置的中間值，再 以該中間值為該新位置的值。 19. 如申請專利範圍第14項之自動對焦方法，其中，該步 騾（4)包括以下步驟： (4，1)由該處理器判斷該記憶體中該最大邊緣數位 置疋否大於該目前位置，若是則以該目前位置的值更新 該右邊位置的值，若否則以該目前位置的值更新該左邊 位置的值； (4-2)由該處理器讀取該記憶體中該反向移動旗標 的值，並判斷該記憶體令該反向移動旗標的值是否等於 1，若不等於1則進行步驟（4_3)，若等於j則進行步驟 (4-4)； (4-3)由該處理器將該反向移動旗標改為1’並判 斷該記憶體中該最大邊緣數位置是否大於該目前位 置’若是則計算該最大邊緣數位置與該右邊位置的中間 值’再以該中間值為該新位置的值，然後進行步驟（5)， ^---.-------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 κ 297公爱〉 23 16084 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利範圍 若否則計算該左邊位置與該最大邊緣數位置的中間 值，再以該中間值為該新位置的值，然後進行步靜（5); 以及 (4 - 4)由該處理益將該./又向移動旗標改為0 ·並判 斷該記憶體中該最大邊緣數位置是否大於該目前位 置，若是則計算該左邊位置與該最大邊緣數位置的中間 值 '再以該中間值為該新位置的值1然後進行步驟(5)， 若否則計算該最大邊緣數位置與該右邊位置的中間 值 '再以該中間值為該新位置的值，然後進行步驟（5)= (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 丨訂·---- 線— 經濟部智慧財產局員I--消費合泎ΐί.2