TWI551139B - 用於相機模組中的連續自動對焦系統與方法 - Google Patents

用於相機模組中的連續自動對焦系統與方法 Download PDF

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Description

用於相機模組中的連續自動對焦系統與方法
本發明所揭露的實施例涉及相機模組。具體而言，本發明所揭露的實施例涉及相機模組中的一種連續自動對焦系統。
相機模組在可攜式電子產品中日益流行。不僅於獨立相機中的相機模組，它們基本上也存在於所有的智慧型手機、平板電腦和個人電腦中。相機模組包含自動對焦系統，使得特定的相機模組能對所捕捉影像中的特定物體進行對焦。
目前的自動對焦系統需要時間間隔而使相機模組保持不動，以使該相機可以捕捉一物體，並決定正確的焦點配置。此時間間隔是低效能的，因為目前的自動對焦系統需要125毫秒(ms)或更長的時間間隔才能找到最佳的焦點。
圖1顯示在照相機模組中的示例性先前技術自動對焦系統100。圖2顯示圖1的自動對焦系統100所利用的示例性先前技術自動對焦位置計算圖。圖1與圖2最好配合下文所述內容一起觀看。
自動對焦系統100包括一具有一透鏡104的影像產生部102，供經由影像感測器106捕捉影像，以及一自動對焦音圈馬達(autofocus voice coil motor,AF VCM)108，其將透鏡104沿著焦點位移臺(未示出)位移至焦點位置。AF VCM 108是經由驅動電路110所控制。驅動電路110是由影像信號處理器(image signal processor,ISP)112所配置。如下所述並參考圖2，ISP 112經由來自影像感測器106的內部積體電路(I2C，inter-integrated circuit)匯流排接收資料。
ISP 112經由驅動電路110而控制AF VCM 108，使得透鏡104依序被設定為不同位置值202。影像(即由影像感測器106所感測)的對比值在每一位置值202被取得，且應用曲線適配演算法(即在ISP 112中)，以決定曲 線適配線204。然後，選擇曲線適配線204的峰值206做為最佳的對焦位置，藉此，驅動電路110對AF VCM 108進行控制，以將透鏡104設置至特定位置。將透鏡104位移至一系列位置值202所需的時間是低效率的。
第一方面，描述一種供產生一影像的連續自動對焦系統，其包括一具有一透鏡的影像產生部、一自動對焦音圈馬達以及用於產生一影像的對比影像資料的影像感測器。前述連續自動對焦系統更包括驅動積體電路(integrated circuit,IC)，其用於控制自動對焦音圈馬達，藉以將透鏡相對於影像感測器進行位移；其中驅動IC直接接收對比影像資料，使得驅動IC持續維持影像的焦點。
第二方面，描述一種在產生影像時連續自動對焦的方法，包括以下步驟：經由影像感測器產生影像的對比影像資料；將對比影像資料直接傳輸到驅動IC電路；在驅動IC電路中，根據對比影像資料產生控制信號；以及根據控制信號而將透鏡位移，以改變影像的焦點。
100‧‧‧自動對焦系統
102‧‧‧影像產生部、透鏡系統
104‧‧‧透鏡
106‧‧‧影像感測器、感測器
108‧‧‧自動對焦音圈馬達
110‧‧‧驅動電路
112、312‧‧‧影像信號處理器、ISP
202‧‧‧位置值
204‧‧‧曲線適配線
206‧‧‧峰值
300‧‧‧自動對焦系統
302‧‧‧影像產生部
304‧‧‧透鏡
306‧‧‧影像感測器
307‧‧‧影像資料
308‧‧‧自動對焦音圈馬達
310‧‧‧驅動IC
402‧‧‧比較部
404‧‧‧控制部
406‧‧‧數位-類比轉換器
407‧‧‧類比影像資料、影像資料
410‧‧‧對焦閥值、閥值
412‧‧‧控制信號
500‧‧‧連續自動對焦方法500
502、504、506、508、510‧‧‧步驟
512‧‧‧迴圈
圖1顯示照相機模組內的一示例性先前技術自動對焦系統。
圖2顯示圖1的自動對焦系統所利用的一示例性先前技術自動對焦位置計算圖。
圖3顯示在一實施例中的示例性自動對焦系統，其用於持續保持影像的自動對焦。
圖4更詳細地顯示在一實施例中於圖3中的驅動IC。
圖5顯示在一實施例中供連續自動對焦的示例性方法500。
圖3顯示在一實施例中用於持續保持影像自動對焦的示例性自動對焦系統。自動對焦系統300包括具有透鏡304的影像產生部302、自動對焦音圈馬達308，以及用於捕捉經由透鏡304所轉換之影像的影像感測器306。
透鏡304將反射到場景的光成像在影像感測器306。透鏡304可包括位於一位移臺(未顯示)的單個透鏡或多個透鏡，其供改變從影像感測器306到透鏡304的距離，使得影像的焦點可被改變。
影像感測器306是例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器 及/或本領域中能夠感測影像對比資料已知的任何其他成像感測器。
影像感測器306從來自透鏡304於其上成像的光而產生影像資料307，且影像資料307被直接發送到驅動IC 310。例如，影像資料307包括感測到的影像之對比資料且可經由I2C匯流排被發送至驅動電路310。驅動IC 310經由控制AF VCM 308而控制透鏡304相對於影像感測器306的位置。不同於圖1、2中的自動對焦系統，驅動IC310通常不經由ISP 312進行控制。影像感測器306可連續輸出影像資料307。例如，影像資料307中的至少一部分可為直接傳送到驅動電路310的高速對比資料，使得驅動電路310自動地控制AF VCM 308，藉以保持透鏡304位於最佳對焦位置。換言之，自動對焦系統300不需依序將透鏡移動至一系列的透鏡位置且隨後決定最佳對焦位置。
藉由在驅動IC 310直接接收影像資料307，自動對焦系統300能實質上減少及/或排除所需的對焦時間，藉以維持產生在焦點的影像。例如，使驅動IC 310運作以自動維持透鏡304在最佳焦點。藉由直接接收影像資料307(即影像對比資料)，驅動IC 310自動地控制AF VCM 308，使得由自動對焦系統300所產生的影像之焦點是高於一對焦閥值(例如在最佳對焦點)。驅動IC 310不需將透鏡304依序設定於多個焦點位置，然後才決定最佳對焦位置。相反地，驅動IC 310接收影像資料307且自動控制AF VCM 308，直到對比影像資料307高於特定的對焦閥值為止。一旦影像資料307高於特定的對焦閥值，透鏡304就會位於適當位置，使得影像處於對焦狀態。
圖4是更詳細地顯示在一實施例中於圖3中的驅動IC。驅動IC 310包括至少一個比較部402以及一控制部404。影像感測器306將高速的影像資料307以數位信號直接發送至驅動IC310的比較部402。在比較部402中，影像資料307是經由數位-類比轉換器406(DAC)被轉換成類比信號，藉以產生類比影像資料407。例如，類比影像資料407是由影像感測器306所產生高速對比資料的類比表示。
接著將類比影像資料407與對焦閥值410即時進行比較，以產生控制信號412。例如，類比影像資料407是從0V至1V的電壓勢，其中0V表示最差的對比度且1V表示最佳的對比度。例如，對焦閥值410是對應於最小可接受對焦水平的電壓勢。例如，影像資料407的範圍從0V到1V，對焦閥值410可具有0.9V的數值。對焦閥值410的值可根據特定自動對焦系統的應用而預先 決定，及/或可由自動對焦系統的使用者可變化地設定。
接收到控制信號412後，控制部404自動地控制AF VCM 308，使得影像資料407增加/減少至高於/低於對焦閥值410。例如，如果影像資料407具有低於對焦閥值410的電壓勢，藉由透過驅動IC 310而控制AF VCM 308，透鏡304則在一第一方向上被位移且遠離感測器306。如果該影像資料407的電壓勢接著增高，驅動IC 310則會繼續在同一方向上位移，直到電壓勢等於或大於對焦閥值410。如果影像資料407的電壓勢下降，透鏡304則會被位移而朝著與第一方向相反的第二方向。如前文所討論的，藉由直接發送影像資料307至驅動IC 310與最佳對焦位置的自動決定，自動對焦系統300可實質上減少及/或排除對焦影像所需的時間。
圖5顯示在一實施例中供連續自動對焦的示例性方法500。例如，方法500可實施於圖3-4的連續自動對焦系統300中。
在步驟502中，方法500是產生由影像感測器所感測到的影像的對比影像資料。在步驟502的一實例中，影像感測器306感測到一影像且產生前述影像的高速對比影像資料307。
在步驟504，在步驟502中所產生的對比影像資料被直接發送至驅動IC電路。在步驟504的一實例中，影像資料307被直接送至驅動IC電路310的比較部402。
在選擇性的步驟506中，將步驟502至504的影像資料從數位轉換成類比。在步驟506的一實例中，數位-類比轉換器406將數位高速對比影像資料307轉換成類比高速對比影像資料407。
在步驟508中，控制信號是根據步驟502至508中所收集的影像資料和對焦閥值而產生的。在步驟508的一實例中，比較部402將影像資料407與對焦閥值410進行比較，藉以產生控制信號412。
在步驟510中，透鏡是根據來自步驟508的控制信號進行位移，而使得影像資料高於對焦閥值。在步驟510的一實例中，控制部404控制AF VCM 308，而使得影像資料407的電壓勢大於對焦閥值410的值。
將步驟502至510連續重複進行，如迴圈512所示，使得由方法500所產生的影像被連續地自動對焦。應該理解者為，方法500可以實施於任何單眼快照相機、視訊攝影機或任何其他類型的影像產生裝置。
可將以上方法和系統進行改變而不脫離本發明的範疇。因此應注意者為，以上描述中所含有及隨附圖式中所展示之內容應被解讀為說明性而非限制性的。以下申請專利範圍意欲涵蓋本文所描述之所有一般及特定的特徵，以及本發明的方法及系統範疇的所有陳述，其在文義上可被視為落入其間範圍內。
300‧‧‧自動對焦系統
302‧‧‧影像產生部
304‧‧‧透鏡
306‧‧‧影像感測器
307‧‧‧影像資料
308‧‧‧自動對焦音圈馬達
310‧‧‧驅動IC
312‧‧‧影像信號處理器、ISP

Claims (9)

  1. 一種用於產生一影像的連續自動對焦系統，包括：一影像產生部，該影像產生部具有：一透鏡，一自動對焦音圈馬達，以及一影像感測器，用於產生一影像的數位的對比影像資料；以及一驅動積體電路(IC)，用於控制該自動對焦音圈馬達，藉以將該透鏡相對於該影像感測器進行位移，該驅動IC具有一數位-類比轉換器，用以將數位的該對比影像資料轉換成表示為一電壓勢之類比的對比影像資料；其中該驅動IC直接接收該對比影像資料，使得該驅動IC持續維持該影像的焦點。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於產生一影像的連續自動對焦系統，其中該對比影像資料為高速對比影像資料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於產生一影像的連續自動對焦系統，其中該驅動IC是根據一控制信號來控制該自動對焦音圈馬達，該控制信號係經由將該對比影像資料與一對焦閥值進行比較所產生。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於產生一影像的連續自動對焦系統，其中該控制信號是經由將該類比的對比影像資料與一對焦閥值比較而產生，該對焦閥值係由一閥值電壓勢值所定義。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之用於產生一影像的連續自動對焦系統，其中該比較為即時發生，而不用將該透鏡相對於該影像感測器的位置的序列進行平均。
  6. 一種在產生一影像時連續自動對焦的方法，該方法包括：經由一影像感測器產生一影像的數位的對比影像資料； 將該對比影像資料直接傳輸到一驅動積體電路；於該驅動積體電路中，根據該對比影像資料產生一控制信號，產生該控制信號的步驟包含將數位的該對比影像資料轉換成一類比的對比影像資料，使得該影像的對比度被表示為一類比電壓勢；以及根據該控制信號將一透鏡位移，藉以改變該影像的焦點。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之在產生一影像時連續自動對焦的方法，其中產生對比影像資料的步驟包括產生高速對比影像資料。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之在產生一影像時連續自動對焦的方法，其中產生一控制信號的步驟更包括：將該類比的對比影像資料與一對焦閥值比較，該對焦閥值係由一對焦電壓勢值所表示。
  9. 一種在產生一影像時連續自動對焦的方法，該方法包含：經由一影像感測器產生一影像的對比影像資料；將該對比影像資料直接傳輸到一驅動積體電路；於該驅動積體電路中，根據該對比影像資料產生一控制信號；以及根據該控制信號將一透鏡位移，藉以改變該影像的焦點；其中該產生對比影像資料、傳輸該對比影像資料、產生該控制信號以及位移該透鏡的步驟被連續地重複，藉以自動地維持該影像的焦點。
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