TWI824234B - 動態調整光學鏡頭最大設定倍率之系統及方法 - Google Patents

動態調整光學鏡頭最大設定倍率之系統及方法 Download PDF

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Abstract

本發明提出一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法，其包含以下步驟。偵測物距；根據物距，調整變焦鏡頭的最大設定倍率；在物距改變以後，偵測物距以決定對焦方式。

Description

動態調整光學鏡頭最大設定倍率之系統及方法
本發明是有關於一種系統及方法，且特別是有關於一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之系統及方法。
實物投影機因使用情境屬特殊應用，大部分拍攝物距為50cm~5cm之應用。但是大部分高倍率之光學變焦鏡頭於望遠端(tele end)支援之對短距離卻遠大於實物投影機之應用。
例如實物投影機型號M70W使用之10倍鏡頭，於望遠端最短對焦距離為65cm。因此為了使鏡頭符合實物投影機使用，則必須限制鏡頭支援之最大倍率。
舉例而言，為了實物投影機應用分別設計三種對焦模式：正常模式，其支援對焦距離10cm~65cm，倍率1X~3.2X；微距模式，其支援對焦距離5cm~10cm，倍率1X~2.8X；無限模式，其支援對焦距離80cm~無限，倍率1X~10X。
各模式之倍率設計，必須根據最短對焦物距做限 制，此作法會犧牲鏡頭放大倍率之規格，例如鏡頭在物距30cm時，物理上最大倍率可支援到4.6X，但因為正常模式的設計是10cm~65cm的物距範圍，而10cm物距的最大倍率只支援到3.2X，因此必須犧牲30cm物距可支援最大倍率4.6X的規格。
本發明提出一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之系統及方法，改善先前技術的問題。
在本發明的一實施例中，本發明所提出的動態調整光學鏡頭最大設定倍率之系統，系統包含變焦鏡頭、馬達驅動元件以及處理器，馬達驅動元件電性連接變焦鏡頭，處理器電性連接馬達驅動元件。處理器用於：偵測物距；根據物距，調整變焦鏡頭的最大設定倍率；在物距改變以後，偵測物距以決定對焦方式。
在本發明的一實施例中，變焦鏡頭具有一變焦馬達與一對焦馬達，處理器執行一變焦追蹤演算法以計算物距，在物距改變以後，處理器透過馬達驅動元件以使用對焦馬達進行對焦，若對不到焦時，處理器透過馬達驅動元件以使用變焦馬達以調整最大設定倍率來對焦。
在本發明的一實施例中，系統更包含飛時測距元件。飛時測距元件電性連接處理器。飛時測距元件取得一參考物距以做為上述物距。
在本發明的一實施例中，系統更包含飛時測距元 件。飛時測距元件電性連接處理器。飛時測距元件取得一參考物距，處理器基於參考物距以執行變焦追蹤演算法以計算物距。
在本發明的一實施例中，變焦鏡頭具有變焦馬達與對焦馬達，在物距改變以後，若飛時測距元件偵測到物距增加，處理器透過馬達驅動元件以使用對焦馬達進行對焦，若飛時測距元件偵測到物距縮小，處理器透過馬達驅動元件以使用變焦馬達進行對焦。
在本發明的一實施例中，本發明所提出的動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法包含以下步驟：(a)偵測物距；(b)根據物距，調整變焦鏡頭的最大設定倍率；(c)在物距改變以後，偵測物距以決定對焦方式。
在本發明的一實施例中，步驟(a)包含：執行變焦追蹤演算法以計算物距，步驟(c)包含：使用變焦鏡頭的對焦馬達進行對焦，若對不到焦時，使用變焦鏡頭的變焦馬達以調整最大設定倍率來對焦。
在本發明的一實施例中，步驟(a)包含：透過飛時測距元件取得參考物距以做為物距。
在本發明的一實施例中，步驟(a)包含：透過飛時測距元件取得參考物距，基於參考物距以執行變焦追蹤演算法以計算物距。
在本發明的一實施例中，步驟(c)包含：若飛時測距元件偵測到物距增加，使用變焦鏡頭的對焦馬達進行對焦，若飛時測距元件偵測到物距縮小，使用變焦鏡頭的 變焦馬達進行對焦。
綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由本發明的技術方案，根據不同拍攝物距，動態調整光學最大設定倍率。藉此，不用再對最短對焦物距做限制，而犧牲鏡頭放大倍率之規格。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100:系統
110:變焦鏡頭
111:變焦馬達
112:對焦馬達
120:馬達驅動元件
130:處理器
131:控制元件
132:影像處理元件
140:飛時測距元件
150:影像感光元件
161:程式暫存器
162:資料暫存器
171、172、173:輸出/入介面
S201~S208:步驟
S301~S306:步驟
S401~S406:步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本發明一實施例之一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之系統的方塊圖；第2圖是依照本發明一實施例之一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法的流程圖；第3圖是依照本發明另一實施例之一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法的流程圖；以及第4圖是依照本發明又一實施例之一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法的流程圖。
為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未 描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。
於實施方式與申請專利範圍中，涉及『連接』之描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接耦合至另一元件，或是一元件無須透過其他元件而直接連結至另一元件。
於實施方式與申請專利範圍中，涉及『連線』之描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接與另一元件進行有線與/或無線通訊，或是一元件無須透過其他元件而實體連接至另一元件。
於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或複數個。
本文中所使用之『約』、『大約』或『大致』係用以修飾任何可些微變化的數量，但這種些微變化並不會改變其本質。於實施方式中若無特別說明，則代表以『約』、『大約』或『大致』所修飾之數值的誤差範圍一般是容許在百分之二十以內，較佳地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分之五以內。
第1圖是依照本發明一實施例之一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之系統100的方塊圖。如第1圖所示，系統100可包含變焦鏡頭110、馬達驅動元件120、處理器130、飛時測距元件140、影像感光元件150、程式暫存器161、資料暫存器162以及輸出/入介面171、172、173。舉例而言，處理器130可包含控制元件131以及影像處理元件132。
在架構上，處理器130電性連接馬達驅動元件120飛時測距元件140、影像感光元件150、程式暫存器161、資料暫存器162以及輸出/入介面171、172、173，馬達驅動元件120電性連接變焦鏡頭110，變焦鏡頭110具有變焦馬達111與對焦馬達112。
於使用時，變焦馬達111用以驅動變焦鏡頭110中變焦鏡片，可使鏡頭焦距改變。對焦馬達112用以驅動變焦鏡頭110中對焦鏡片，可使鏡頭對焦。影像感光元件150將光信號轉換成電信號。影像處理元件132設定影像感光元件150之工作組態(如：輸出格式、曝光時間…等等)，接收影像感光元件150轉換後之電信號，處理過程可包含影像壓縮、編/解碼、二值化(黑白)、白平衡、邊緣強化、降噪、計算最大梯度值…等等，處理後之影像信號可傳送至另一接收元件。馬達驅動元件120以一或多個功率放大元件將以一或多個輸入之控制信號放大/轉換，用以輸出一或多個驅動信號(如：輸出之驅動信號功率較原輸入之控制信號高)。飛時測距元件140是一種主動式深度感測技術，其原理為透過紅外線折返的時間去計算跟物體之間的距離，基本零組件包括紅外線發射器、紅外線接收器。控制元件131接收影像處理元件132之信號，信號至少包含最大梯度值，接收飛時測距元件140的深度感測資訊，得飛時測距元件140與物體之間的距離，進而結合上述資訊與追焦/對焦演算法，輸出一或多個控制信號至馬達驅動元件120，用以使鏡頭焦距改變、使鏡頭對焦。程式暫存器161 (如：快閃記憶體)儲存影像處理元件132所之執行程序、使用設定值…等等。資料暫存器162(如：雙倍資料率同步動態隨機存取記憶體)暫存影像處理元件132所之執行程序、處理/運算過程之結果…等等。輸出/入介面171、172、173可為各類影像/資料輸出/入介面。
為了動態調整光學鏡頭最大設定倍率，處理器130用於：偵測物距；根據物距，調整變焦鏡頭110的最大設定倍率；在物距改變以後，偵測物距以決定對焦方式。實作上，本發明所動態調整的最大設定倍率可設定成等於或略小於變焦鏡頭110在物理上所支援的最大倍率，熟習此項技藝者當視實際運用，彈性選擇之。
具體而言，在本發明的一實施例中，處理器130執行變焦追蹤(Zoom tracking)演算法以計算物距，進而根據物距，調整變焦鏡頭110的最大設定倍率。在物距改變以後，處理器130透過馬達驅動元件以使用對焦馬達進112行對焦，若對不到焦時，處理器130透過馬達驅動元件120以使用變焦馬達111以調整最大設定倍率來對焦。
實務上，變焦追蹤演算法係當變焦馬達111移動時必須同時控制對焦馬達112使影像維持在一準焦點上，此準焦點與變焦馬達111位置可根據不同物距得到不同關係式，簡稱為鏡頭曲線(如：Camcurve)。
在本發明的另一實施例中，飛時測距元件140取得一參考物距以做為上述物距。處理器130根據物距，調整變焦鏡頭110的最大設定倍率。在物距改變以後，若飛時 測距元件140偵測到物距增加，處理器130透過馬達驅動元件120以使用對焦馬達112進行對焦，若飛時測距元件140偵測到物距縮小，處理器130透過馬達驅動元件120以使用變焦馬達111進行對焦。
在本發明的又一實施例中，飛時測距元件140取得參考物距，處理器130基於參考物距以執行變焦追蹤演算法以精確地計算物距。處理器130根據物距，調整變焦鏡頭110的最大設定倍率。在物距改變以後，若飛時測距元件140偵測到物距增加，處理器130透過馬達驅動元件120以使用對焦馬達112進行對焦，若飛時測距元件140偵測到物距縮小，處理器130透過馬達驅動元件120以使用變焦馬達111進行對焦。
為了對上述系統100所執行的動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法做更進一步的闡述，請同時參照第1~2圖，第2圖是依照本發明一實施例之一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法的流程圖。如第2圖所示，方法包含步驟S201~S208(應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
於步驟5201，廣角端的變焦鏡頭110的倍率為1倍，物距未知。於步驟S202，偵測物距，具體而言，執行變焦追蹤演算法以計算物距。於步驟S203，根據物距，調整變焦鏡頭110的最大設定倍率。
於步驟S204，物距改變。在物距改變以後，於步 驟S205，使用對焦馬達進112行對焦。於步驟S206，可對焦，表示物距增加。反之，於步驟S207，對不到焦，表示物距縮小。於步驟S208，使用變焦馬達111以調整最大設定倍率來對焦。
為了對上述系統100所執行的動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法做更進一步的闡述，請同時參照第1、3圖，第3圖是依照本發明另一實施例之一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法的流程圖。如第3圖所示，方法包含步驟S301~S306(應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
於步驟S301，廣角端的變焦鏡頭110的倍率為1倍，透過飛時測距元件140取得參考物距以做為上述物距。於步驟S302，若以參考物距改變畫面較模糊，透過飛時測距元件140來偵測物距，改變物距後即可馬上得到新的對焦物距。於步驟S303，根據物距，調整變焦鏡頭110的最大設定倍率。
在物距改變以後，於步驟S304，飛時測距元件140偵測物距以決定對焦方式。若飛時測距元件140偵測到物距增加，於步驟S305，使用對焦馬達112進行對焦。若飛時測距元件140偵測到物距縮小，於步驟S306，使用變焦馬達111進行對焦。
為了對上述系統100所執行的動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法做更進一步的闡述，請同時參照第1、 4圖，第4圖是依照本發明另一實施例之一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法的流程圖。如第4圖所示，方法包含步驟S401~S406(應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
於步驟S401，廣角端的變焦鏡頭110的倍率為1倍，透過飛時測距元件140取得參考物距。於步驟S402，基於參考物距以執行變焦追蹤演算法以精確地計算物距。於步驟S403，根據物距，調整變焦鏡頭110的最大設定倍率。
在物距改變以後，於步驟S404，飛時測距元件140偵測物距以決定對焦方式。若飛時測距元件140偵測到物距增加，於步驟S405，使用對焦馬達112進行對焦。若飛時測距元件140偵測到物距縮小，於步驟S406，使用變焦馬達111進行對焦。
綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由本發明的技術方案，根據不同拍攝物距，動態調整光學最大設定倍率。藉此，不用再對最短對焦物距做限制，而犧牲鏡頭放大倍率之規格。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S401~S406:步驟

Claims (8)

  1. 一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之系統，該系統包含：一飛時測距元件；一變焦鏡頭；一馬達驅動元件，電性連接該變焦鏡頭；以及一處理器，電性連接該馬達驅動元件，該處理器用於：偵測一物距；根據該物距，調整該變焦鏡頭的一最大設定倍率；以及在該物距改變以後，偵測該物距以決定一對焦方式，其中該飛時測距元件電性連接該處理器，該飛時測距元件取得一參考物距，該處理器基於該參考物距以執行該變焦追蹤演算法以計算該物距。
  2. 如請求項1所述之系統，其中該變焦鏡頭具有一變焦馬達與一對焦馬達，該處理器執行該變焦追蹤演算法以計算該物距，在該物距改變以後，該處理器透過該馬達驅動元件以使用該對焦馬達進行對焦，若對不到焦時，該處理器透過該馬達驅動元件以使用該變焦馬達以調整該最大設定倍率來對焦。
  3. 如請求項1所述之系統，其中該飛時測距元 件取得一參考物距以做為該物距。
  4. 如請求項1或3所述之系統，其中該變焦鏡頭具有一變焦馬達與一對焦馬達，在該物距改變以後，若該飛時測距元件偵測到該物距增加，該處理器透過該馬達驅動元件以使用該對焦馬達進行對焦，若該飛時測距元件偵測到該物距縮小，該處理器透過該馬達驅動元件以使用該變焦馬達進行對焦。
  5. 一種動態調整光學鏡頭最大設定倍率之方法，包含以下步驟：(a)偵測一物距，其中步驟(a)包含：透過一飛時測距元件取得一參考物距，基於該參考物距以執行該變焦追蹤演算法以計算該物距；(b)根據該物距，調整一變焦鏡頭的一最大設定倍率；以及(c)在該物距改變以後，偵測該物距以決定一對焦方式。
  6. 如請求項5所述之方法，其中步驟(a)包含：執行該變焦追蹤演算法以計算該物距，步驟(c)包含：使用該變焦鏡頭的一對焦馬達進行對焦，若對不到焦時，使用該變焦鏡頭的一變焦馬達以調整該最大設定倍率來對焦。
  7. 如請求項5所述之方法，其中步驟(a)包含：透過該飛時測距元件取得一參考物距以做為該物距。
  8. 如請求項5或7所述之方法，其中步驟(c)包含：若該飛時測距元件偵測到該物距增加，使用該變焦鏡頭的一對焦馬達進行對焦，若該飛時測距元件偵測到該物距縮小，使用該變焦鏡頭的一變焦馬達進行對焦。
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