專利名稱：數(shù)碼相機的自動對焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種自動對焦方法，尤其是一種用于數(shù)碼相機的自動對焦方法。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)碼技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)碼相機已被人們廣泛應(yīng)用，特別是近年來移動電話及PDA(Personal Digital Assistant，個人數(shù)字助理)等便攜式電子裝置也在快速向高性能、多功能化方向發(fā)展，數(shù)碼相機與該等便攜式電子裝置的結(jié)合已成為發(fā)展移動多媒體技術(shù)的關(guān)鍵，與該便攜式電子裝置結(jié)合的數(shù)碼相機體積較小且結(jié)構(gòu)簡單，因此多采用定焦結(jié)構(gòu)，即其透鏡組的焦距不變，其透鏡組與影像傳感器的距離保持不變，如2001年12月5日授權(quán)公告的專利號為01202112.1的中國專利揭示了一種定焦結(jié)構(gòu)的鏡頭模組，該鏡頭模組中的影像感測芯片位于其透鏡組的焦點位置。根據(jù)透鏡成像原理，當物位于無窮遠處(物距大于等于焦距的五十倍)的情況下，成像面位于焦平面上。因此，上述的定焦鏡頭模組用于拍攝遠距離景物時不會影響成像質(zhì)量，但其拍攝近距離景物時，由于物距較小，像距增大，造成成像面與焦平面不在同一平面上，因此導(dǎo)致焦平面上的成像不清晰。為改善此種情況，就需要調(diào)整像距，即透鏡組與影像感測芯片的距離。中國知識產(chǎn)權(quán)局在2003年2月26日授權(quán)公告的專利號為02220115號的中國專利揭示了一種可調(diào)整像距的鏡頭模組，該鏡頭模組主要包括鏡頭、調(diào)焦環(huán)、彈性裝置及基座。其中鏡頭與調(diào)焦環(huán)通過螺紋相配合，調(diào)焦環(huán)與基座之間由彈性裝置連接，該調(diào)焦環(huán)下方設(shè)有調(diào)節(jié)槽，基座上設(shè)有與調(diào)節(jié)槽相配合的凸點。扳動調(diào)焦環(huán)，使其相對于基座轉(zhuǎn)動，由于基座的凸點與調(diào)焦環(huán)的調(diào)焦槽的不同臺面接觸，帶動鏡頭沿光軸方向做直線運動，從而改變透鏡組與影像感測芯片的間距。該鏡頭模組的調(diào)焦環(huán)的轉(zhuǎn)動僅能夠在調(diào)節(jié)槽內(nèi)不同的臺面上停頓，即僅能分段調(diào)焦，從而影響調(diào)焦精度，另外，調(diào)焦過程中需要不斷改變透鏡組與影像感測芯片的間距，用目測的方法判斷影像最為清晰時，進行拍攝，由此，不僅耗時費力，且由于目測的主觀性而不能確保調(diào)焦的準確性。
有鑒于此，提供一種方便省時，調(diào)焦精確度高的用于數(shù)碼相機的自動對焦方法實為必要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一用于數(shù)碼相機的自動對焦方法，該方法方便省時，且調(diào)焦精確度高。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種數(shù)碼相機的自動對焦方法，其包括以下步驟提供一數(shù)碼相機，其包括透鏡組、影像感測芯片、測距裝置、信號處理單元、驅(qū)動芯片及驅(qū)動裝置；測量固定物距情況下，經(jīng)透鏡組在影像感測芯片上成像的全景領(lǐng)域焦深；利用該全景領(lǐng)域焦深確定該驅(qū)動裝置的機械移動精度范圍；選擇適于該機械移動精度的驅(qū)動裝置及相應(yīng)的信號處理單元與驅(qū)動芯片；利用該測距裝置測量出物距，并將該物距信息傳送至信號處理單元，經(jīng)信號處理單元做出相應(yīng)處理后，產(chǎn)生控制信號；將該控制信號傳送至驅(qū)動芯片，該驅(qū)動芯片按照其所接收到的控制信號控制驅(qū)動裝置；該驅(qū)動裝置帶動該透鏡組或影像感測芯片移至正確的對焦位置。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用光學(xué)方法確定驅(qū)動裝置的機械調(diào)焦精度及調(diào)焦參數(shù)，有效地提高了調(diào)焦精度，利用測距裝置與信號處理器配合自動控制影響感應(yīng)芯片與透鏡組的間距，從而達到方便省時的自動對焦的目的。

圖1是物距為無窮大時，透鏡組在影像感測芯片的軸上成像點的MTF曲線圖。
圖2是物距為無窮大時，透鏡組在影像感測芯片上的離軸成像點的MTF曲線圖(0.5視場、0.6視場、0.7視場、0.8視場)。
圖3A是物距為無窮大時，本發(fā)明的透鏡組在影像感測芯片上成像點的MTF曲線圖(軸上、0.5視場、0.6視場、0.7視場、0.8視場)。
圖3B是物距為2.00m時，本發(fā)明的透鏡組在影像感測芯片上成像點的MTF曲線圖(軸上、0.5視場、0.6視場、0.7視場、0.8視場)。
圖3C是物距為0.40m時，本發(fā)明的透鏡組在影像感測芯片上成像點的MTF曲線圖(軸上、0.5視場、0.6視場、0.7視場、0.8視場)。
圖3D是物距為0.20m時，本發(fā)明的透鏡組在影像感測芯片上成像點的MTF曲線圖(軸上、0.5視場、0.6視場、0.7視場、0.8視場)。
具體實施方式
適于本發(fā)明的數(shù)碼相機的自動對焦方法的數(shù)碼相機包括透鏡組、影像感測芯片、測距裝置、信號處理單元、驅(qū)動芯片及驅(qū)動裝置。該測距裝置可測量透鏡組與該數(shù)碼相機所拍攝的景物的間距，即物距，該信號處理單元利用測距裝置所測得的物距的信息，進行運算處理，產(chǎn)生控制信號，并將該控制信號傳送至驅(qū)動芯片，該驅(qū)動芯片按照其所接收到的控制信號控制驅(qū)動裝置帶動該透鏡組或影像感測芯片移至正確的對焦位置，從而完成自動對焦過程。
該測距裝置可以是一裝配在觀景窗內(nèi)的距離傳感器，其結(jié)構(gòu)類似于紅外線測距儀，其可通過測量發(fā)射紅外線與接收碰到被攝景物后返回的紅外線的時間差，計算出物距。
該驅(qū)動裝置可以是電磁閥或步進馬達。
本實施方式中所測試的透鏡組的焦距為4.815mm，影像感測芯片的分辨率為1280*960＝1.23百萬像素，像素大小為3.18um，分辨率為160lp/mm，成像高度為2.543mm。利用光學(xué)仿真軟件可以仿真出入射光線經(jīng)透鏡組后在影像感測芯片上的成像狀況，并測量出該成像的各項參數(shù)。
本發(fā)明的數(shù)碼相機的自動對焦方法包括以下步驟首先利用光學(xué)仿真的方法確定數(shù)碼相機的驅(qū)動裝置的機械移動精度，以確保調(diào)焦精度。確定機械移動精度包括以下步驟利用光學(xué)仿真軟件，測量物距無窮大時，分辨率為160lp/mm(LinePairs/Millimeter，線對/毫米)時，該透鏡組在影像感測芯片上的軸上成像點的MTF(Modulation Transfer Function，調(diào)制傳遞函數(shù))曲線圖，如圖1所示，其橫軸為像面偏移量(單位mm)；由圖可知該軸上成像點的MTF值大于0.3時，該透鏡組在影像感測芯片上成像的軸上焦深為-0.01mm至0.029mm；該分辨率用以指定成像質(zhì)量，其可根據(jù)不同成像質(zhì)量需求而改變，分辨率愈高則成像質(zhì)愈高；MTF值是衡量成像質(zhì)量的重要參數(shù)，其可根據(jù)不同成像質(zhì)量需求而改變，MTF值愈高則成像質(zhì)愈高，MTF值大于0.3即可滿足一般成像質(zhì)量的需求。測出物距無窮大時，分辨率為80lp/mm，透鏡組在影像感測芯片上的離軸成像點的MTF曲線圖(該離軸成像點位于0.5視場、0.6視場、0.7視場、0.8視場)，如圖2所示，其橫軸為像面偏移量(單位mm)，由圖可知位于0.8視場內(nèi)的離軸成像點的MTF值大于0.3時，透鏡組在影像感測芯片上成像的離軸焦深為-0.024mm至0.01mm。其中0.5視場、0.6視場、0.7視場、0.8視場指像高為0.5*2.543mm＝1.272mm、0.6*2.543mm＝1.526mm、0.7*2.543mm＝1.781mm、0.8*2.543mm＝2.035mm的成像點。該軸上焦深與離軸焦深的重合部分即為透鏡組在影像感測芯片上的全景領(lǐng)域成像的焦深，即-0.01mm至0.01mm。由于成像面無需位于最佳成像點，而只要位于其焦深范圍即可，因此，該驅(qū)動裝置的機械移動精度要小于全景領(lǐng)域的焦深的二分之一，即0.01mm，就能保證成像面位于焦深范圍，從而確保調(diào)焦精度。
檢測以小于0.01mm的機械移動精度改變影像感測芯片與透鏡組的間距進行對焦的對焦結(jié)果，經(jīng)光學(xué)仿真分別測出物距為無窮大、1.00m、0.60m、0.20m時的成像點的MTF曲線圖(該成像點位于軸上、0.5視場、0.6視場、0.7視場、0.8視場)，如圖3A、3B、3C、3D所示，其橫軸為成像的分辨率(單位lp/mm)，由該圖可知，分辨率為160lp/mm時，軸上成像點的MTF值的大于0.4(大于0.3)，分辨率為80lp/mm時，離軸成像點的MTF值的大于0.4(大于0.3)，從而可知物距為無窮大至20m的情況下，成像的質(zhì)量均已達到指定要求。
選擇機械移動精度要小于0.01mm的驅(qū)動裝置與適于該驅(qū)動裝置的信號處理單元與驅(qū)動芯片。
拍攝過程中，數(shù)碼相機的測距裝置自動測量出物距，將該物距信息傳送至信號處理單元，經(jīng)信號處理單元做出相應(yīng)處理后，產(chǎn)生控制信號，并將該控制信號傳送至驅(qū)動芯片，該驅(qū)動芯片按照其所接收到的控制信號控制驅(qū)動裝置帶動該透鏡組或影像感測芯片移至正確的對焦位置，從而完成自動對焦過程，可確保所拍攝的景物的成像質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于其包括以下步驟提供一數(shù)碼相機，其包括透鏡組、影像感測芯片、測距裝置、信號處理單元、驅(qū)動芯片及驅(qū)動裝置；測量固定物距情況下，經(jīng)透鏡組在影像感測芯片上成像的全景領(lǐng)域焦深；利用該全景領(lǐng)域焦深確定該驅(qū)動裝置的機械移動精度范圍；選擇適于該機械移動精度的驅(qū)動裝置及相應(yīng)的信號處理單元與驅(qū)動芯片；利用該測距裝置測量出物距，并將該物距信息傳送至信號處理單元，經(jīng)信號處理單元做出相應(yīng)處理后，產(chǎn)生控制信號；將該控制信號傳送至驅(qū)動芯片，該驅(qū)動芯片按照其所接收到的控制信號控制驅(qū)動裝置；該驅(qū)動裝置帶動該透鏡組或影像感測芯片移至正確的對焦位置。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于所述的機械移動精度小于該全景領(lǐng)域焦深的二分之一。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于所述的經(jīng)透鏡組在影像感測芯片上成像的全景領(lǐng)域焦深的測量方法包括以下步驟測試出某固定物距時，第一分辨率為指定值時，經(jīng)透鏡組在影像感測芯片上的軸上成像點的MTF曲線圖；由該軸上成像點的MTF值曲線圖確定當軸上成像點的MTF值位于指定范圍內(nèi)時，該透鏡組在影像感測芯片上成像的軸上焦深；測試出某固定物距時，第二分辨率為指定值時，經(jīng)透鏡組在影像感測芯片上的離軸成像點的MTF曲線圖；由該離軸成像點的MTF曲線圖確定當離軸成像點的MTF值位于指定范圍內(nèi)時，該透鏡組在影像感測芯片上成像的離軸焦深；該軸上焦深與離軸焦深的重疊部分即為全景領(lǐng)域焦深。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于所述的數(shù)碼相機的影像感測芯片的分辨率為1280*960＝1.23百萬像素，該像素大小為3.18um，分辨率為160lp/mm。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于所述的第一分辨率的指定值為160lp/mm，第二分辨率的指定值為80lp/mm。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于所述的軸上成像點的MTF值的指定范圍為大于0.3，離軸成像點的MTF值的指定范圍為大于0.3。
7.如權(quán)利要求3所述的數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于所述的固定物距為無窮大。
8.如權(quán)利要求3所述的數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于所述的離軸成像點位于0.8視場內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于所述的數(shù)碼相機的驅(qū)動裝置是步進馬達。
10.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機的自動對焦方法，其特征在于所述的數(shù)碼相機的驅(qū)動裝置是電磁閥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)碼相機的自動對焦方法，其包括以下步驟提供一數(shù)碼相機；利用全景領(lǐng)域焦深確定驅(qū)動裝置的機械移動精度范圍；選擇適于該機械移動精度的驅(qū)動裝置及相應(yīng)的信號處理單元和驅(qū)動芯片；利用驅(qū)動裝置帶動透鏡組或影像感測芯片移至正確的對焦位置。本方法提高了調(diào)焦精度，且方便省時。
文檔編號G03B13/32GK1690833SQ200410026999
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者孫文信 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司