TWI542857B - 具有測距功能的電子裝置及測距方法 - Google Patents

具有測距功能的電子裝置及測距方法 Download PDF

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Description

具有測距功能的電子裝置及測距方法
本發明涉及電子裝置，特別涉及具有測距功能的電子裝置及測距方法。
目前，具有拍照功能的電子裝置，如手機、相機等電子裝置，通常需要偵測物距，然後進行更精准的對焦等操作。現有的電子裝置通常通過紅外線發射器和接收器等元件來偵測待拍物體到電子裝置鏡頭上的距離(物距)。然而，這種偵測物距的方式需要較多的元器件，增加了電子裝置的生產成本。
有鑒於此，有必要提供一種具有測距功能的電子裝置及測距方法，該電子裝置能夠在不需要紅外線發射器或接收器等紅外元件的情況下簡單的計算出電子裝置的鏡頭到待拍物體之間的距離，以解決上述問題。
該具有測距功能的電子裝置包括鏡頭、感光元件和處理單元，待拍物體通過鏡頭在感光元件上進行成像，該電子裝置設置有一初始狀態，電子裝置被開啟拍攝功能後進入該初始狀態，在該初始狀態時，鏡頭的焦距和相距分別設置為初始焦距f1和初始相距v1，該處理單元包括一鏡頭調整模組，該鏡頭調整模組用於在待拍 物體在感光元件上進行成像時對鏡頭進行調整，使待拍物體在感光元件上有清晰地成像，該電子裝置還包括一音圈馬達，鏡頭調整模組通過該音圈馬達對鏡頭的焦距和相距進行調整，使待拍物體在感光元件上清晰地成像，該處理單元還包括：焦距變數偵測模組，用於在鏡頭調整模組對鏡頭進行調整後偵測鏡頭焦距相對初始焦距f1的變數值△f，根據鏡頭的初始焦距f1及該焦距的變數值△f計算出鏡頭的當前焦距f2；相距變數偵測模組，用於在鏡頭調整模組對鏡頭進行調整後偵測電子裝置相距相對初始相距v1的變數值△v，根據鏡頭的初始相距v1及該相距的變數值△v計算出電子裝置的當前相距v2；物距計算模組，用於根據物體成像公式1/u=1/f-1/v及當前焦距f2和當前相距v2計算出電子裝置當前的物距u2，即待拍物體到電子裝置鏡頭的距離。
該測距方法用於具有測距功能的電子裝置中，該電子裝置設置有一初始狀態，電子裝置被開啟拍攝功能後進入該初始狀態，在該初始狀態時，電子裝置鏡頭的焦距和相距分別設置為初始焦距f1和初始相距v1，該測距方法包括步驟：在待拍物體在電子裝置的感光元件上進行成像時對電子裝置的鏡頭進行調整，使待拍物體在感光元件上有清晰地成像；在對鏡頭進行調整後偵測鏡頭焦距相對初始焦距f1的變數值△f，根據鏡頭的初始焦距f1及該焦距的變數值△f計算出鏡頭的當前焦距f2；在鏡頭調整模組對鏡頭進行調整後偵測電子裝置相距相對初始相 距v1的變數值△v，根據鏡頭的初始相距v1及該相距的變數值△v計算出電子裝置的當前相距v2；根據物體成像公式1/u=1/f-1/v及當前焦距f2和當前相距v2計算出電子裝置當前的物距u2，即待拍物體到電子裝置鏡頭的距離。
通過本發明的具有測距功能的電子裝置及測距方法，能夠不利用紅外線探測器等紅外元件而簡單測出待拍物體到電子裝置鏡頭的距離。
100‧‧‧電子裝置
10‧‧‧鏡頭
20‧‧‧感光元件
30‧‧‧處理單元
301‧‧‧鏡頭調整模組
302‧‧‧焦距變數偵測模組
303‧‧‧相距變數偵測模組
304‧‧‧物距計算模組
40‧‧‧待拍物體
50‧‧‧音圈馬達
60‧‧‧顯示幕
70‧‧‧聚焦選定框
圖1為本發明一實施方式中具有測距功能的電子裝置的模組圖。
圖2為圖1中具有測距功能的電子裝置的顯示幕的示意圖。
圖3為圖1中具有測距功能的電子裝置對待拍物體進行測距的原理示意圖。
圖4為測定待拍物體距離具有測距功能的電子裝置的鏡頭的距離的測定方法的流程圖。
請一併參閱圖1-圖3，一種具有測距功能的電子裝置100，包括鏡頭10、感光元件20和處理單元30，待拍物體40通過鏡頭10在感光元件20上進行成像。該鏡頭10包括一塊或多塊凸透鏡鏡片。該感光元件20為電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補金屬氧化物導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)。該電子裝置100為手機、照相機或攝影機等具有照相或攝像功能的裝置。
該電子裝置100設置有一初始狀態，電子裝置100被開啟拍攝功能 後進入該初始狀態，在該初始狀態時，鏡頭10的焦距和相距分別設置為初始焦距f1和初始相距v1。
該處理單元30包括鏡頭調整模組301，焦距變數偵測模組302、相距變數偵測模組303和物距計算模組304。該鏡頭調整模組301用於在待拍物體40在感光元件20上進行成像時對鏡頭10進行調整，使待拍物體40在感光元件20上清晰地成像。在本實施方式中，該電子裝置100還包括一音圈馬達(VCM)50，鏡頭調整模組301根據待拍物體40反射到感光元件20上的光線來控制音圈馬達50對鏡頭10的移動，從而對鏡頭10的的焦距和相距進行調整，使待拍物體40在感光元件20上清晰地成像。例如，可通過檢測成像圖像的輪廓邊緣來實現對待拍物體40的自動對焦。由於聚焦成像後的圖像輪廓邊緣清晰，亮度梯度大，或者說邊緣處景物和背景之間的對比度大，而失焦成像的圖像輪廓邊緣模糊不清，亮度梯度或對比度低，且失焦越遠，對比度越低。根據上述原理，則可利用待拍物體40所成像的輪廓邊緣的亮度梯度來實現鏡頭對待拍物體40的自動對焦，使待拍物體40能在感光元件20上清晰的成像。
焦距變數偵測模組302用於在鏡頭調整模組301對鏡頭10進行調整後偵測鏡頭焦距相對初始焦距f1的變數值△f，根據鏡頭10的初始焦距f1及該焦距的變數值△f計算出鏡頭10的當前焦距f2。例如，在鏡頭調整模組301控制音圈馬達50對鏡頭10進行移動後，焦距變數偵測模組302可以偵測鏡頭調整模組301控制音圈馬達50轉動的電信號，並從該電信號中獲得音圈馬達50驅動鏡頭10移動的距離，然後獲得該焦距變化量△f。
相距變數偵測模組303用於在鏡頭調整模組301對鏡頭10進行調整 後偵測電子裝置100相距相對初始相距v1的變數值△v，根據鏡頭10的初始相距v1及該相距的變數值△v計算出電子裝置100的當前相距v2。例如，在鏡頭調整模組301控制音圈馬達50對鏡頭10進行移動後，相距變數偵測模組303同樣可以偵測鏡頭調整模組301控制音圈馬達50轉動的電信號，並從該電信號中獲得音圈馬達50驅動鏡頭10移動的距離，然後獲得該相距的變數值△v。
物距計算模組304用於根據物體成像公式1/u=1/f-1/v及當前焦距f2和當前相距v2計算出電子裝置100當前的物距u2，即待拍物體40到電子裝置鏡頭10的距離。該計算出的當前的物距u2具有很多不同的用途，例如，結合該物距u2及當前的相距v2和焦距f2對鏡頭10進行進一步地微調，使得待拍物體40在感光元件20上的成像更加清晰，又如，提醒用戶當前鏡頭10距離待拍物體40的距離。
在本實施方式中，該電子裝置100還包括一顯示幕60，該顯示幕60用於在拍攝時顯示待拍物體40的取景畫面，並在後續流覽照片時顯示所拍攝的照片。在該顯示幕60上還設置有一聚焦選定框70，該聚焦選定框70用於用戶選定顯示幕60上顯示的取景畫面中需要清晰聚焦的待拍物體40。鏡頭調整模組301則用於在用戶通過聚焦選定框70選定一需要清晰聚焦的待拍物體40時對鏡頭10進行調整，使待拍物體40在感光元件20上清晰地成像。在電子裝置100處於初始狀態下時，聚焦選定框70選定顯示幕60上顯示的取景畫面的中心位置為需要聚焦的物件，鏡頭調整模組301對鏡頭10進行調整，使取景畫面中心位置處對應的待拍物體40在感光元件20上有清晰地成像，該聚焦選定框70還用於在用戶的控制下選定顯示畫面中的其他位置。在電子裝置100完成一次拍攝或重新 進入拍攝功能後，電子裝置100則回復到初始狀態。
請參閱圖4，為測定待拍物體40距離具有測距功能的電子裝置100的鏡頭10的距離的測定方法的流程圖。該測距方法包括步驟：S401：在待拍物體40在電子裝置100的感光元件20上進行成像時對電子裝置100的鏡頭10進行調整，使待拍物體40在感光元件20上有清晰地成像；S402：在對鏡頭10進行調整後偵測鏡頭10焦距相對初始焦距f1的變數值△f，根據鏡頭10的初始焦距f1及該焦距的變數值△f計算出鏡頭10的當前焦距f2；S403：在對鏡頭10進行調整後偵測電子裝置100相距相對初始相距v1的變數值△v，根據鏡頭10的初始相距v1及該相距的變數值△v計算出電子裝置100的當前相距v2；S404：根據物體成像公式1/u=1/f-1/v及當前焦距f2和當前相距v2計算出電子裝置100當前的物距u2，即待拍物體40到電子裝置鏡頭10的距離。
在本實施方式中，步驟S401中在待拍物體40在感光元件20上進行成像時根據待拍物體40反射到感光元件20上的光線控制音圈馬達50對鏡頭10的焦距或相距進行調整，使待拍物體40在感光元件20上清晰地成像。
S401‧‧‧在待拍物體在電子裝置的感光元件上進行成像時對電子裝置的鏡頭進行調整，使待拍物體在感光元件上清晰地成像
S402‧‧‧在對鏡頭進行調整後偵測鏡頭焦距相對初始焦距f1的變數值△f，根據鏡頭的初始焦距f1及該焦距的變數值△f計算出鏡頭的當前焦距f2
S403‧‧‧在對鏡頭進行調整後偵測電子裝置相距相對初始相距v1的變數值△v，根據鏡頭的初始相距v1及該相距的變數值△v計算出電子裝置的當前相距v2
S404‧‧‧根據物體成像公式1/u=1/f-1/v及當前焦距f2和當前相距v2計算出電子裝置當前的物距u2，即待拍物體到電子裝置鏡頭的距離

Claims (10)

  1. 一種具有測距功能的電子裝置，包括鏡頭、感光元件和處理單元，待拍物體通過鏡頭在感光元件上進行成像，該電子裝置設置有一初始狀態，電子裝置被開啟拍攝功能後進入該初始狀態，在該初始狀態時，鏡頭的焦距和相距分別設置為初始焦距f1和初始相距v1，該處理單元包括一鏡頭調整模組，該鏡頭調整模組用於在待拍物體在感光元件上進行成像時對鏡頭進行調整，使待拍物體在感光元件上清晰地成像，其改良在於，該電子裝置還包括一音圈馬達，鏡頭調整模組通過該音圈馬達對鏡頭的焦距和相距進行調整，使待拍物體在感光元件上清晰地成像，該處理單元還包括：焦距變數偵測模組，用於在鏡頭調整模組對鏡頭進行調整後偵測鏡頭焦距相對初始焦距f1的變數值△f，根據鏡頭的初始焦距f1及該焦距的變數值△f計算出鏡頭的當前焦距f2；相距變數偵測模組，用於在鏡頭調整模組對鏡頭進行調整後偵測電子裝置相距相對初始相距v1的變數值△v，根據鏡頭的初始相距v1及該相距的變數值△v計算出電子裝置的當前相距v2；物距計算模組，用於根據物體成像公式1/u=1/f-1/v及當前焦距f2和當前相距v2計算出電子裝置當前的物距u2，即待拍物體到電子裝置鏡頭的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有測距功能的電子裝置，其中，鏡頭調整模組在待拍物體在感光元件上進行成像時根據待拍物體反射到感光元件上的光線對鏡頭的焦距和相距進行調整，使待拍物體在感光元件上清晰地成像。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具有測距功能的電子裝置，其中，該感光元件為電荷耦合元件或互補金屬氧化物導體元件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有測距功能的電子裝置，其中，在音圈馬達對鏡頭的焦距和相距進行調整後，焦距變數偵測模組通過偵測鏡頭調整模組控制音圈馬達轉動的電信號，並從該電信號中獲得音圈馬達驅動鏡頭移動的距離，偵測出鏡頭焦距相對初始焦距f1的變數值△f相距相對初始相距v1的變數值△v。
  5. 如申請專利範圍第2項或第4項所述之具有測距功能的電子裝置，其中，該具有測距功能的電子裝置還包括一顯示幕，該顯示幕用於在拍攝時顯示待拍物體的取景畫面，在該顯示幕上還設置有一聚焦選定框，該聚焦選定框用於用戶選定顯示幕上顯示的取景畫面中需要清晰聚焦的待拍物體。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具有測距功能的電子裝置，其中，鏡頭調整模組用於在聚焦選定框中出現需要清晰聚焦的待拍物體時對鏡頭進行調整，使待拍物體在感光元件上清晰地成像。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具有測距功能的電子裝置，其中，在電子裝置處於初始狀態下時，聚焦選定框選定顯示幕上顯示畫面的中心位置，鏡頭調整模組對鏡頭進行調整，使顯示畫面中心位置處的待拍物體在感光元件上清晰地成像，該聚焦選定框還用於在用戶的控制下選定顯示畫面中的其他位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具有測距功能的電子裝置，其中，在電子裝置完成一次拍攝或重新進入拍攝功能後，電子裝置回復到初始狀態。
  9. 一種測距方法，用於所述請求項1~8中任意一項所述的具有測距功能的電子裝置中，該電子裝置設置有一初始狀態，電子裝置被開啟拍攝功能後進入該初始狀態，在該初始狀態時，電子裝置鏡頭的焦距和相距分別設 置為初始焦距f1和初始相距v1，其改良在於，該測距方法包括步驟：在待拍物體在電子裝置的感光元件上進行成像時對電子裝置的鏡頭進行調整，使待拍物體在感光元件上有清晰地成像；在對鏡頭進行調整後偵測鏡頭焦距相對初始焦距f1的變數值△f，根據鏡頭的初始焦距f1及該焦距的變數值△f計算出鏡頭的當前焦距f2；在鏡頭調整模組對鏡頭進行調整後偵測電子裝置相距相對初始相距v1的變數值△v，根據鏡頭的初始相距v1及該相距的變數值△v計算出電子裝置的當前相距v2；根據物體成像公式1/u=1/f-1/v及當前焦距f2和當前相距v2計算出電子裝置當前的物距u2，即待拍物體到電子裝置鏡頭的距離。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之測距方法，其中，在待拍物體在感光元件上進行成像時根據待拍物體反射到感光元件上的光線控制音圈馬達對鏡頭的焦距和相距進行調整，使待拍物體在感光元件上清晰地成像。
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