專利名稱：照相機(jī)的自動(dòng)聚焦設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照相機(jī)，更特別地涉及一種通過(guò)利用測(cè)距傳感器 和編碼器來(lái)對(duì)照相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)照相機(jī)包括在膠片或者圖像傳感器上形成對(duì)象圖像的透鏡 系統(tǒng)。圖像傳感器檢測(cè)透鏡系統(tǒng)所形成的圖像并將該圖像轉(zhuǎn)換成電信 號(hào)。在任一種情況下，膠片或圖像傳感器表面都是成像平面。透鏡系 統(tǒng)的焦點(diǎn)根據(jù)透鏡與對(duì)象之間的距離改變其位置。因此，僅當(dāng)成像平 面的位置相對(duì)于對(duì)象位置的變化量處于照相機(jī)的聚焦深度之內(nèi)時(shí)，才 能夠獲得高質(zhì)量聚焦的照片。也就是說(shuō)，為了讓照相機(jī)獲得清晰的圖 像，圖像傳感器的光接收平面應(yīng)當(dāng)位于透鏡系統(tǒng)的聚焦深度之內(nèi)。
普通照相機(jī)，特別是具有聚焦位置的變化相對(duì)于對(duì)象距離的變化
很大的宏功能(macro function)的照相機(jī)(即，具有特寫功能的照相 機(jī))，應(yīng)當(dāng)配備有能夠移動(dòng)透鏡位置以計(jì)算對(duì)象距離的設(shè)備。自動(dòng)調(diào)整 相對(duì)位置的照相機(jī)被稱為自動(dòng)聚焦(AF)照相機(jī)。為了在現(xiàn)今的多媒 體通訊中起主導(dǎo)作用，照相機(jī)具有這種AF功能是必不可少的。
根據(jù)照相機(jī)與對(duì)象之間的距離的測(cè)量方式，通?？梢詫⒖刂普障?機(jī)的AF功能分為被動(dòng)方法和主動(dòng)方法。
被動(dòng)方法通過(guò)檢測(cè)從圖像傳感器獲得的圖像高頻分量和將透鏡 移到具有最大邊緣值的位置，獲得適合于調(diào)整聚焦的邊緣值。驅(qū)動(dòng)單 元響應(yīng)于控制器的控制信號(hào)，逐步移動(dòng)聚焦透鏡，以獲得的最大邊緣 值。由于這種被動(dòng)方法允許不借助附加設(shè)備從圖像信號(hào)中獲得聚焦控 制的有關(guān)信息，并且具有高精度，同時(shí)允許小尺寸的設(shè)備，因此它廣 泛地應(yīng)用在大多數(shù)照相機(jī)中。參照?qǐng)D1描述了使用上述被動(dòng)方法的照 相機(jī)的內(nèi)部配置。圖1是示出了現(xiàn)有技術(shù)的、具有被動(dòng)自動(dòng)聚焦功能的照相機(jī)的內(nèi) 部配置的圖。
參見圖1，具有被動(dòng)自動(dòng)聚焦功能的照相機(jī)包括用于形成對(duì)象 圖像的透鏡101、用于對(duì)所形成圖像進(jìn)行精確聚焦的聚焦透鏡103、用 于檢測(cè)所形成圖像作為電信號(hào)的圖像傳感器107、用于移動(dòng)聚焦透鏡
的驅(qū)動(dòng)單元109、用于對(duì)從圖像傳感器輸入的圖像信號(hào)和每幀單元的 驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行處理的ISP(圖像信號(hào)處理器)111、以及用于控制驅(qū)動(dòng)單 元109的控制器113。
參照上述配置，以下描述用于獲得邊緣值并將聚焦透鏡103移動(dòng) 到具有最大邊緣值的位置的方法。
圖2是示出了現(xiàn)有技術(shù)的、邊緣值隨具有傳統(tǒng)被動(dòng)自動(dòng)聚焦功能 的照相機(jī)的透鏡位置的變化的曲線圖。
參見圖2，根據(jù)步驟編號(hào)，將用于執(zhí)行自動(dòng)聚焦的聚焦透鏡的移 動(dòng)距離劃分為10部分，從0到9。在依次從步驟0到步驟9移動(dòng)聚焦 透鏡的同時(shí)，檢測(cè)每一步驟的邊緣值。如果如圖2所示，步驟5具有 所檢測(cè)邊緣值的最大邊緣值，那么再次將聚焦透鏡移到與步驟5對(duì)應(yīng) 的第5邊緣值的位置，就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)聚焦功能。 根據(jù)主動(dòng)方法，測(cè)距傳感器發(fā)射紅外線、超聲波、激光或者適合 于測(cè)量朝向?qū)ο蟮木嚯x的任何其他類型的射線，以測(cè)量照相機(jī)與對(duì)象 之間的距離。主動(dòng)方法優(yōu)勢(shì)在于能在黑暗中有效地工作，但要求如測(cè) 距傳感器之類的附加的硬件，以發(fā)射和檢測(cè)信號(hào)。以下參照?qǐng)D3描述 具有主動(dòng)自動(dòng)聚焦功能的照相機(jī)的內(nèi)部配置。
圖3是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)主動(dòng)自動(dòng)聚焦功能的照相機(jī)的 內(nèi)部配置的圖。
參見圖3，具有主動(dòng)自動(dòng)聚焦功能的照相機(jī)包括用于形成對(duì)象 圖像的透鏡、用于對(duì)所形成圖像進(jìn)行精確聚焦的聚焦透鏡、用于移動(dòng) 聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng)單元、用于對(duì)從圖像傳感器輸入的圖像信號(hào)和每幀單 元的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行處理的ISP、以及用于測(cè)量照相機(jī)與對(duì)象之間的距 離的測(cè)距傳感器。
假定從測(cè)距傳感器發(fā)射的光是紅外線，從測(cè)距傳感器的發(fā)射器Tx發(fā)射的紅外線被對(duì)象反射并由測(cè)距傳感器的接收器Rx檢測(cè)。這樣就 獲得了照相機(jī)與對(duì)象之間的距離L。將所獲得的值傳送到ISP。接收
距離值L的ISP通過(guò)預(yù)定的算法確定必須將聚焦透鏡移動(dòng)的位移x。 可以由以下方程(1)表示位移x。
x=f(L) (1 )
以上方程(1)表示當(dāng)照相機(jī)與對(duì)象間的距離是L時(shí)的位移x。以 下參照?qǐng)D4描述采用方程(O的自動(dòng)聚焦。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)的、示出了聚焦透鏡的位置隨被傳送到具有主動(dòng) 自動(dòng)聚焦功能的照相機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元的輸入(如電流或電壓)的變化的 曲線圖。用A、 B和C表示根據(jù)各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的變化。
參見圖4，由于驅(qū)動(dòng)單元的特性變化，即，根據(jù)組成音圈電機(jī) (VCM)的元件的特性變化，如彈簧常數(shù)k、線圈繞組匝數(shù)、機(jī)械干 擾等等，將聚焦透鏡移動(dòng)到對(duì)象完全聚焦的位置(即"x")的初始驅(qū)動(dòng) 電流值以及A、 B和C在"x"處的斜率互不相同。
如上所述，根據(jù)被動(dòng)和主動(dòng)方法的目的和特征，有區(qū)別地使用這 兩種方法。為了提高制造產(chǎn)量，同時(shí)制造每種方法所采用的驅(qū)動(dòng)單元， 以使得啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元的初始驅(qū)動(dòng)電流和對(duì)應(yīng)于該電流的斜率保持在各 自預(yù)定范圍之內(nèi)。
然而，當(dāng)用上述方式制造AF照相機(jī)以提高制造產(chǎn)量，而不是將
精確的驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)用于相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)單元時(shí)，為了該過(guò)程而確定的范圍 的最小電流值集中應(yīng)用于所有驅(qū)動(dòng)單元。因此，即使每一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元 可能本身具有不同的驅(qū)動(dòng)電流值，也將公共的驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)用于這些驅(qū) 動(dòng)單元。所應(yīng)用的電流值不是最適合于各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的。相應(yīng)地，在 自動(dòng)聚焦模塊的一些示例中，存在實(shí)際上沒(méi)被使用的自動(dòng)聚焦步驟， 從而增加了其自動(dòng)聚焦時(shí)間。除了這個(gè)共同的問(wèn)題外，上述被動(dòng)和主 動(dòng)方法還有它們各自的問(wèn)題。
被動(dòng)方法存在的問(wèn)題是因?yàn)榫劢雇哥R在被逐步移動(dòng)以檢測(cè)邊緣 值之后，位于具有最大邊緣值的步驟處，且由于每一步都必須進(jìn)行， 所以自動(dòng)聚焦時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。另外，由于這個(gè)相對(duì)耗時(shí)的過(guò)程，當(dāng)拍 攝運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)難以連續(xù)地執(zhí)行自動(dòng)聚焦，因此很難獲得清晰的運(yùn)動(dòng)圖
6像，導(dǎo)致顧客不能滿意。
主動(dòng)方法存在的問(wèn)題是由于每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)制造過(guò)程的特征 而具有不同的位移值，因此各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元需要單獨(dú)的算法以將聚焦透 鏡移到它們的、具有最大邊緣值的位置。這些算法本身難以實(shí)現(xiàn)，且 實(shí)現(xiàn)這些單獨(dú)的算法會(huì)提高制造成本。
為了解決以上問(wèn)題，需要一種自動(dòng)聚焦方法，其能夠確保與驅(qū)動(dòng) 單元的驅(qū)動(dòng)電流無(wú)關(guān)的、照相機(jī)的快速操作特性。
發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，實(shí)施本發(fā)明以解決至少在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題。 本發(fā)明提供一種對(duì)照相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的設(shè)備和方法，其通過(guò)使用測(cè) 距傳感器和編碼器型驅(qū)動(dòng)單元，能夠執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)單元的特性無(wú)關(guān)的自 動(dòng)聚焦。這就在拍攝靜止圖像時(shí)允許快速自動(dòng)聚焦，在拍攝運(yùn)動(dòng)圖像 時(shí)允許連續(xù)自動(dòng)聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種對(duì)照相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的方 法，其包括如下步驟通過(guò)測(cè)量透鏡系統(tǒng)的初始位置來(lái)檢測(cè)編碼器的
初始值；使所測(cè)量的編碼器初始值與透鏡系統(tǒng)的初始位置值匹配；通 過(guò)測(cè)距傳感器來(lái)測(cè)量對(duì)象的距離值；確定必須將聚焦透鏡相對(duì)于所測(cè) 量距離值而移動(dòng)的位移；以及調(diào)整聚焦透鏡的位置，以使得所移動(dòng)的 聚焦透鏡的位置值與位移值相同。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種對(duì)照相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的設(shè) 備，其包括用于通過(guò)測(cè)量透鏡系統(tǒng)的初始位置來(lái)檢測(cè)初始值的編碼 器；用于測(cè)量對(duì)象距離和將測(cè)量值傳送到圖像信號(hào)處理器(ISP)的測(cè) 距傳感器；ISP，其用于接收編碼器初始值并使該初始值與自動(dòng)聚焦的 起始位置匹配，以及用于檢測(cè)必須將聚焦透鏡相對(duì)于從測(cè)距傳感器接 收的測(cè)量值而移動(dòng)的位移；控制器，其用于調(diào)整透鏡的位置值，以使 得所移動(dòng)的聚焦透鏡的位置與位移值相同。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，其優(yōu)勢(shì)在于由于能夠與驅(qū)動(dòng)單元的特 性無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)具有同樣移動(dòng)特性的設(shè)備，因此僅在一幀以內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 聚焦，以便能夠快速且連續(xù)地執(zhí)行自動(dòng)聚焦，這與每一步都需要幾幀
7的傳統(tǒng)自動(dòng)聚焦過(guò)程不同。
本發(fā)明的上述方面和其他方面、特征以及優(yōu)勢(shì)在結(jié)合附圖的以下 詳細(xì)描述中更加顯而易見，在附圖中
圖1是示出了具有現(xiàn)有技術(shù)的被動(dòng)自動(dòng)聚焦功能的照相機(jī)的內(nèi)部 配置的圖2是示出了邊緣值隨具有現(xiàn)有技術(shù)的被動(dòng)自動(dòng)聚焦功能的照相 機(jī)的透鏡位置的變化的曲線圖3是示出了具有現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)自動(dòng)聚焦功能的照相機(jī)的內(nèi)部 配置的圖4是示出了聚焦透鏡的位置隨被傳送到具有主動(dòng)自動(dòng)聚焦功能 的照相機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元的輸入(如電流或電壓)的變化的曲線圖5是示出了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、通過(guò)使用測(cè)距傳感器來(lái) 執(zhí)行自動(dòng)聚焦的照相機(jī)的內(nèi)部配置的方框圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、執(zhí)行包括測(cè)距傳感器和編碼 器的照相機(jī)的自動(dòng)聚焦的過(guò)程的流程圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、使用編碼器初始值而執(zhí)行的 自動(dòng)聚焦的效果的曲線圖；以及
圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、使用編碼器的補(bǔ)償初始值而 執(zhí)行的自動(dòng)聚焦的效果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參照附圖描述本發(fā)明的典型實(shí)施例。另外，以下描述中 提及的各種特定的定義僅用于幫助本發(fā)明的全面理解，對(duì)于本領(lǐng)域技 術(shù)人員而言，顯而易見，在沒(méi)有這些定義的情況下也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
正如現(xiàn)有技術(shù)的描述中所述，在已知的被動(dòng)自動(dòng)聚焦方法的情況 下，為了該過(guò)程而確定的、用于VCM的驅(qū)動(dòng)電流值的最小電流值集 中應(yīng)用于所有VCM。因此，每一驅(qū)動(dòng)單元不具有最佳驅(qū)動(dòng)電流值， 自動(dòng)聚焦時(shí)間會(huì)被浪費(fèi)并被延長(zhǎng)。.另外，在檢測(cè)了最大邊緣值之后，將聚焦透鏡移至相應(yīng)步驟以執(zhí)行自動(dòng)聚焦，這就增加了完成自動(dòng)聚焦 所需時(shí)間。
在現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)自動(dòng)聚焦方法的情況下，單獨(dú)的最初驅(qū)動(dòng)值與 相應(yīng)的VCM不合，導(dǎo)致聚焦透鏡不能精確定位。為了解決這個(gè)問(wèn)題，
需要將單獨(dú)的算法應(yīng)用到相應(yīng)VCM，因此導(dǎo)致無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)照相 機(jī)。
因此，本發(fā)明用于解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供 一種對(duì)照相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的設(shè)備和方法，能夠通過(guò)使用測(cè)距傳感器 和編碼器型驅(qū)動(dòng)單元來(lái)執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)單元的特性無(wú)關(guān)的自動(dòng)聚焦，從而 在不浪費(fèi)自動(dòng)聚焦時(shí)間的情況下允許快速且連續(xù)的自動(dòng)聚焦。以下， 將結(jié)合附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、通過(guò)使用測(cè)距傳感器來(lái)執(zhí)行 自動(dòng)聚焦的照相機(jī)的內(nèi)部配置的方框圖。
參見圖5，該照相機(jī)包括測(cè)距傳感器517，其用于測(cè)量該照相 機(jī)與對(duì)象間的距離并將測(cè)量值傳送到圖像信號(hào)處理器(ISP) 515。透 鏡501形成對(duì)象的圖像，聚焦透鏡503對(duì)所形成圖像進(jìn)行精確聚焦。 圖像傳感器505檢測(cè)所形成的圖像作為電信號(hào)，編碼器507檢測(cè)聚焦 透鏡503的初始位置，并將所移動(dòng)的聚焦透鏡503的位置信號(hào)傳送到 ISP 515和控制器511?；贗SP 515如何使用從圖像傳感器505輸入 的圖像信號(hào)和由測(cè)距傳感器517檢測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)確定必須將聚焦透鏡 503移動(dòng)的位移，驅(qū)動(dòng)單元509移動(dòng)聚焦透鏡503?？刂破?11控制驅(qū) 動(dòng)單元509。圖5所示的編碼器507包括霍爾傳感器和永久磁體，且 能夠識(shí)別當(dāng)使用編碼器初始值而自動(dòng)聚焦時(shí)透鏡實(shí)際移動(dòng)的起始值。 控制器511可以構(gòu)造為單個(gè)芯片，該單個(gè)芯片還包括反饋控制電路和
驅(qū)動(dòng)器并操作用于使用控制信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)單元。
CMOS (互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體)或CCD (電荷耦合器件)通 常用于圖像傳感器505，圖像傳感器505操作用于將通過(guò)透鏡接收到 的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
以下，描述圖5的上述組件各自的功能。
測(cè)距傳感器517使用紅外線、超聲波、激光或者適合于測(cè)量距離的任何其他類型的射線作為傳輸媒質(zhì)信號(hào)，且具有用于將該傳輸媒質(zhì) 信號(hào)發(fā)射到對(duì)象的發(fā)射器Tx。在接收器RX處接收從對(duì)象反射的信號(hào)， 從而測(cè)量了對(duì)象的距離，且將測(cè)量值以電流或者電壓的形式傳送到
ISP 515。
ISP 515執(zhí)行圖像信號(hào)處理，以處理從測(cè)距傳感器517傳輸?shù)膱D 像數(shù)據(jù)。ISP515接收到當(dāng)自動(dòng)聚焦啟動(dòng)時(shí)聚焦透鏡503移動(dòng)的起始位 置值(即，來(lái)自編碼器507的編碼器初始值)并存儲(chǔ)該值。ISP 515 通過(guò)將從測(cè)距傳感器517接收到的電流或者電壓與內(nèi)在算法相比較， 來(lái)確定應(yīng)將聚焦透鏡503移動(dòng)到的位置，并將該位置傳送到控制器 511。
編碼器507包括永久磁體，霍爾傳感器操作用于與聚焦透鏡503 的移動(dòng)一同移動(dòng)，編碼器507將聚焦透鏡503開始被驅(qū)動(dòng)單元509移 動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)傳送到ISP515，測(cè)量聚焦透鏡503的實(shí)際移動(dòng)距離，并將 所測(cè)量的移動(dòng)距離傳送到控制器511。
以下，將參考下面的流程圖描述基于圖5的組件執(zhí)行自動(dòng)聚焦的 過(guò)程。
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、執(zhí)行包括測(cè)距傳感器和編碼 器的照相機(jī)的自動(dòng)聚焦的處理的流程圖，其中，該過(guò)程包括如下步驟 檢測(cè)編碼器初始值，以及基于通過(guò)測(cè)距傳感器而測(cè)量的距離來(lái)控制聚 焦透鏡。
參見圖6，在步驟601，編碼器檢測(cè)透鏡系統(tǒng)的初始位置。檢測(cè) 到的透鏡系統(tǒng)初始位置值成為編碼器初始值。當(dāng)檢測(cè)到編碼器初始值 時(shí)，編碼器在步驟603將檢測(cè)到的編碼器初始值傳送到ISP。 ISP使所 測(cè)量的編碼器初始值與透鏡系統(tǒng)的初始位置值匹配，其中該初始位置 值與當(dāng)自動(dòng)聚焦開始時(shí)透鏡移動(dòng)的起始位置對(duì)應(yīng)。通過(guò)使編碼器初始 值與自動(dòng)聚焦步驟的第一起始點(diǎn)匹配，可以去除多余的步驟。這時(shí)， 要傳送的編碼器初始位置值可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的特性而變化。然后， 在步驟605，測(cè)距傳感器測(cè)量對(duì)象的距離。為了對(duì)象的距離的測(cè)量， 測(cè)距傳感器的發(fā)射器Tx將信號(hào)發(fā)射到對(duì)象，接收器Rx接收從對(duì)象反 射的信號(hào)。照相機(jī)與對(duì)象間的距離值從測(cè)距傳感器傳送到ISP515。在步驟607， ISP 515 (已接收到照相機(jī)與對(duì)象間的距離)通過(guò)預(yù) 定算法確定必須將聚焦透鏡移動(dòng)的位移x， g卩，根據(jù)用于調(diào)整聚焦的 編碼器初始值的編碼器初始值變化。令照相機(jī)與對(duì)象間的距離為"L"。 由于編碼器初始值的比例因子的線性控制，用于確定位移"x"的算法 能夠根據(jù)與各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的初始驅(qū)動(dòng)電流無(wú)關(guān)的以下方程(2)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
l/a+l/b=l/f ...... (2)
以上方程(2)是應(yīng)用于本發(fā)明的焦距方程，其中"a"是聚焦透鏡 與對(duì)象間的距離，"b"是聚焦透鏡與圖像傳感器表面間的距離，"f'是 透鏡的焦距。
由于根據(jù)透鏡特性將f定義為常數(shù)值，因此b表示聚焦透鏡與圖 像傳感器表面間的距離且也被定義。因此，能夠通過(guò)從b中減去透鏡 初始位置值(當(dāng)VCM不存在輸入時(shí)聚焦透鏡與圖像傳感器表面間的 距離)來(lái)確定必須將聚焦透鏡移動(dòng)的距離。既然必須將聚焦透鏡實(shí)際 移動(dòng)的位移值x表示必須將聚焦透鏡移動(dòng)的距離，并且位移值x部分 地基于與各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元無(wú)關(guān)的、朝向?qū)ο蟮木嚯xL，那么位移值x能 夠由以下與驅(qū)動(dòng)單元特性無(wú)關(guān)的一般方程來(lái)表示。
x=f(L)=fA(L)= ffi(L): fC(L) ...... (3)
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行自動(dòng)聚焦時(shí)，通過(guò)對(duì)用于使用測(cè)距傳感器來(lái)估 計(jì)位移的算法進(jìn)行修改，獲得以上方程(3)。 "L"是照相機(jī)與對(duì)象間的
距離，"X"是位移值，即，對(duì)象完全聚焦時(shí)的透鏡位置，由該方程可知
一種算法能夠處理其中存在具有特性變化的驅(qū)動(dòng)單元A、 B和C的典 型案例。
ISP 515使用與驅(qū)動(dòng)單元的特性無(wú)關(guān)的方程(3)確定位移值x， 并根據(jù)該位移值將聚焦透鏡的移動(dòng)距離值傳送到控制器511，從而移 動(dòng)聚焦透鏡503。
在步驟609，控制器511通過(guò)反饋控制將控制信號(hào)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)單 元509,以使ISP515中確定的編碼器值和來(lái)自聚焦透鏡503實(shí)際移動(dòng) 的編碼器值變得彼此相同。在步驟611，接收控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)單元509 移動(dòng)聚焦透鏡503以執(zhí)行自動(dòng)聚焦。
圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、使用編碼器初始值而執(zhí)行自動(dòng)聚焦的效果的曲線圖。根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元的特性，各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的編碼
器初始值具有不同值E1、 E2和E3。每當(dāng)操作照相機(jī)時(shí)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元 各自的聚焦透鏡的同時(shí)，通過(guò)存儲(chǔ)與各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)應(yīng)的這些編碼器 初始值，各個(gè)聚焦透鏡的初始移動(dòng)所必需的、控制器的各個(gè)控制信號(hào) 一直能夠被識(shí)別。
另外，由于比例因子的線性控制，根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元各自初始值的、 現(xiàn)有技術(shù)的不同曲線圖斜率變?yōu)楹愣ǖ男甭?，從而能夠與各個(gè)驅(qū)動(dòng)單 元的驅(qū)動(dòng)電流無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)單元的控制。在本發(fā)明的示例中，也 就是說(shuō)，對(duì)于同樣的變化El+a、 E2+a和E3+a，給出了聚焦透鏡的同 樣的移動(dòng)。此外，當(dāng)對(duì)每一編碼器的值開始變化的時(shí)間點(diǎn)(即，相應(yīng) 的驅(qū)動(dòng)單元開始移動(dòng)的時(shí)間點(diǎn))進(jìn)行檢査并且每一編碼器的初始值被 一個(gè)值所補(bǔ)償時(shí)，可以獲得圖8所示的曲線圖。
圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)聚焦的效果的曲線圖，其 中在根據(jù)本發(fā)明方法補(bǔ)償了編碼器初始值之后，執(zhí)行自動(dòng)聚焦。這時(shí)， 由于當(dāng)確定編碼器值的變化時(shí)需要考慮所存儲(chǔ)的編碼器初始值E1、E2 和E3，因此將各個(gè)聚焦透鏡移動(dòng)到最佳聚焦位置所必需的、編碼器值 的變化彼此相同，如參考"a"。該變化是考慮編碼器初始值而確定的， 因此編碼器的實(shí)際值分別是El+a、 E2+a和E3+a。
這時(shí)，以如下方式執(zhí)行通過(guò)使用位移來(lái)移動(dòng)聚焦透鏡的操作某 時(shí)刻使用測(cè)距傳感器517來(lái)測(cè)量距離，從而可以在一幀時(shí)間之內(nèi)確定 最佳位置，這與在逐步移動(dòng)聚焦透鏡的同時(shí)尋找最大邊緣值的點(diǎn)的現(xiàn) 有技術(shù)不同。在現(xiàn)有技術(shù)中， 一幀與掃描一幅圖像所需的時(shí)間對(duì)應(yīng)， 由此，需要與相應(yīng)步驟數(shù)量對(duì)應(yīng)的幀數(shù)，以掃描所有邊緣值。在本發(fā) 明中，由于即使沒(méi)有掃描圖像，距離也能被精確測(cè)量，故而能在一幀 時(shí)間之內(nèi)檢測(cè)到最佳位置。
可以如上所述實(shí)現(xiàn)照相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的設(shè)備和方法的配置和 操作。雖然已參照本發(fā)明的特定典型實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不脫離如所附權(quán)利要求限定的、本發(fā) 明的精神和范圍，就可以作出形式和細(xì)節(jié)上的多種變化。相應(yīng)地，本 發(fā)明的范圍不限于上述實(shí)施例，但被所附權(quán)利要求及其等價(jià)物所限定。
權(quán)利要求
1、一種對(duì)照相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的方法，包括如下步驟通過(guò)測(cè)量透鏡系統(tǒng)的初始位置來(lái)檢測(cè)編碼器的初始值；使所檢測(cè)的編碼器初始值與透鏡系統(tǒng)的初始位置值匹配；使用測(cè)距傳感器來(lái)測(cè)量對(duì)象的距離值；確定必須將聚焦透鏡相對(duì)于所測(cè)量距離值而移動(dòng)的位移；以及調(diào)整聚焦透鏡的位置，以使得所移動(dòng)的聚焦透鏡的位置值與位移值基本相同。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)聚焦方法，其中通過(guò)使用編碼器的 霍爾傳感器來(lái)執(zhí)行透鏡系統(tǒng)初始位置的測(cè)量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)聚焦方法，其中能夠根據(jù)透鏡系統(tǒng)的裝配情況和位置，檢測(cè)通過(guò)使用霍爾傳感器而測(cè)量的編碼器初始值 作為不同初始值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)聚焦方法，其中在匹配步驟確定了 與編碼器初始值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流值之后，發(fā)生調(diào)整步驟。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)聚焦方法，其中根據(jù)如下方程來(lái)實(shí) 現(xiàn)必須將聚焦透鏡相對(duì)于所測(cè)量距離值而移動(dòng)的位移的確定x=f(L)=fA(L)= fB(L)= fC(L)， 其中L是透鏡與對(duì)象間的距離，x是對(duì)象完全聚焦處的透鏡位置， A、 B和C是各個(gè)不同驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)電流。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)聚焦方法，其中使用測(cè)距傳感器的 對(duì)象距離的測(cè)量通過(guò)使用測(cè)距傳感器來(lái)測(cè)量距離，且確定步驟在單個(gè) 步驟中確定最佳位置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)聚焦方法，還包括如下步驟通過(guò)線性地調(diào)整透鏡系統(tǒng)的位置值來(lái)檢測(cè)聚焦透鏡的最佳移動(dòng)距離值，以 使得實(shí)際移動(dòng)的透鏡的位置與位移值之間的比例因子滿足如下方程X=f(L)其中x是位移，f是焦距，L是照相機(jī)與對(duì)象間的距離。
8、 一種對(duì)照相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的設(shè)備，包括用于通過(guò)測(cè)量透鏡系統(tǒng)的初始位置來(lái)檢測(cè)初始值的編碼器； 用于測(cè)量到對(duì)象的距離和將測(cè)量值傳送到圖像信號(hào)處理器(ISP) 的測(cè)距傳感器；ISP，其用于接收初始值并使初始值與自動(dòng)聚焦的起始位置匹配， 以及用于檢測(cè)必須將聚焦透鏡相對(duì)于從測(cè)距傳感器接收的測(cè)量值而移 動(dòng)的位移；以及控制器，其用于調(diào)整聚焦透鏡的位置值，以使得所移動(dòng)的聚焦透 鏡的位置與位移值相同。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述控制器包括反饋控制電路，其用于線性地重新調(diào)整透鏡系統(tǒng)的位置值，以使得實(shí)際移動(dòng)的透鏡的位置與位移值之間的比例因子滿足如下方程<formula>formula see original document page 3</formula>其中X是位移，f是焦距，L是照相機(jī)與對(duì)象間的距離；以及 驅(qū)動(dòng)器，其用于通過(guò)接收在反饋控制電路處重新調(diào)整的透鏡系統(tǒng)位置值并控制適于移動(dòng)透鏡系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)機(jī)，來(lái)移動(dòng)透鏡系統(tǒng)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述編碼器包括永久磁體和霍爾傳感器。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述編碼器操作用于與聚 焦透鏡的移動(dòng)一同移動(dòng)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的設(shè)備，其中所述編碼器將聚焦透鏡開 始被驅(qū)動(dòng)單元移動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)傳送到ISP。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述編碼器測(cè)量聚焦透鏡 的實(shí)際移動(dòng)距離，并將所測(cè)量的移動(dòng)距離傳送到控制器。
14、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述確定步驟還包括通 過(guò)預(yù)定算法來(lái)確定的步驟。
15、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述初始值和所述初始位 置值是根據(jù)聚焦透鏡的至少一個(gè)實(shí)際移動(dòng)而確定的。
16、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述控制器控制與類似地制造的驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)電流無(wú)關(guān)的驅(qū)動(dòng)單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)照相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)聚焦的設(shè)備和方法，該方法包括如下步驟通過(guò)測(cè)量透鏡系統(tǒng)的初始位置來(lái)檢測(cè)編碼器的初始值；使所測(cè)量的編碼器初始值與要被移動(dòng)的透鏡系統(tǒng)的初始位置值匹配；通過(guò)測(cè)距傳感器來(lái)測(cè)量對(duì)象的距離值；確定必須將聚焦透鏡相對(duì)于所測(cè)量距離值而移動(dòng)的位移；以及調(diào)整聚焦透鏡的位置，以使得實(shí)際移動(dòng)的聚焦透鏡的位置值與位移值相同。
文檔編號(hào)G03B13/20GK101470324SQ200810186899
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者尹泳權(quán), 李庸求, 李海先, 金明源 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社