本發(fā)明有關(guān)于一種自動(dòng)對(duì)焦方法及使用該自動(dòng)對(duì)焦方法的影像擷取裝置，特別是有關(guān)于一種將影像的清晰度值以數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算后以推估清晰度的目標(biāo)值并藉此進(jìn)行對(duì)焦的自動(dòng)對(duì)焦方法及使用該自動(dòng)對(duì)焦方法的影像擷取裝置。

背景技術(shù)：

已知的對(duì)焦方法中，有所謂的兩階段對(duì)焦方法，第一階段先由步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)對(duì)焦鏡片移動(dòng)并以較大的間隔量在多個(gè)位置分別得到影像清晰度值，然后找出這些影像清晰值中的最大值，在第二階段中，在上述最大值的附近由步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)對(duì)焦鏡片移動(dòng)而以較小的間隔量在多個(gè)位置中找出影像清晰度值的最佳值。

但由于上述兩階段的對(duì)焦方法相當(dāng)耗時(shí)，因此另一種已知的自動(dòng)對(duì)焦方法則揭露先以較大的間隔量驅(qū)動(dòng)對(duì)焦鏡片移動(dòng)而在多個(gè)位置分別得到對(duì)應(yīng)于各個(gè)位置的影像清晰度值，然后以這些影像清晰度值以數(shù)學(xué)運(yùn)算的方式推估出以另一較小的間隔量移動(dòng)對(duì)焦鏡片時(shí)可以得到影像清晰度值的最佳值的對(duì)應(yīng)位置，如圖1所示，以較大間隔量改變鏡頭中的對(duì)焦鏡片的位置P₀’至P_N’，而得到多數(shù)個(gè)影像清晰度值，然后取影像清晰度值較佳的三個(gè)位置P₁’、P₂’及P₃’，并由該三個(gè)位置P₁’、P₂’及P₃’對(duì)應(yīng)的影像清晰度值M₁’、M₂’及M₃’應(yīng)用線性內(nèi)插法在自動(dòng)對(duì)焦曲線C上推算以較小間隔量移動(dòng)對(duì)焦鏡片時(shí)的最佳位置P₂₁’，在此最佳位置P₂₁’可得到最佳的影像清晰度值M_f’。即如圖1所示，P₁₁’為P₁’與P₂’的中點(diǎn)，P₂₂’為P₂’與P₃’的中點(diǎn)，假設(shè)P₁₁’至P₂₁’ 的距離與P₂₁’至P₂₂’的距離的比值為Δx'/(S'-Δx')，以線性內(nèi)插法其滿足$\frac{\mathrm{\Δ}{x}^{\′}}{S^{\′}-\mathrm{\Δ}{x}^{\′}}=\frac{{M_2}^{\′}-{M_3}^{\′}}{{M_2}^{\′}-{M_1}^{\′}},$因此$\mathrm{\Δ}{x}^{\′}=\frac{M_2^{\′}-{M_3}^{\′}}{({M_2}^{\′}-{M_1}^{\′})+({M_2}^{\′}-{M_3}^{\′})}\×S^{\′},$已知${P_{21}}^{\′}={P_2}^{\′}-\frac{1}{2}{S}^{\′}+\mathrm{\Δ}{x}^{\′}$且S'＝(P₂'-P₁')，因此可以得到：${P_{21}}^{\′}={P_2}^{\′}-\frac{1}{2}({P_2}^{\′}-{P_1}^{\′})+\frac{{M_2}^{\′}-{M_3}^{\′}}{({M_2}^{\′}-{M_1}^{\′})+({M_2}^{\′}-{M_3}^{\′})}\×({P_2}^{\′}-{P_1}^{\′}).$

但是在圖1所示的方法中，由于自動(dòng)對(duì)焦曲線C并非直線，而使用線性內(nèi)插法在自動(dòng)對(duì)焦曲線C上求得的影像清晰度值的最佳值與實(shí)際的影像清晰度值的最佳值會(huì)有誤差，因而無(wú)法準(zhǔn)確地找到可產(chǎn)生最清晰影像的位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的自動(dòng)對(duì)焦方法無(wú)法準(zhǔn)確地找到可產(chǎn)生最清晰影像的位置的缺陷，提供一種自動(dòng)對(duì)焦方法，可準(zhǔn)確找到可產(chǎn)生最清晰影像的位置。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種影像擷取裝置，可適用本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，提供一種自動(dòng)對(duì)焦方法的一實(shí)施例用于影像擷取裝置，該影像擷取裝置包括鏡頭以及感光組件，該鏡頭與該感光組件的相對(duì)位置可根據(jù)參數(shù)加以調(diào)整而完成對(duì)焦，該參數(shù)可根據(jù)第一間隔量以及第二間隔量進(jìn)行改變，該自動(dòng)對(duì)焦方法包括：根據(jù)該第一間隔量改變?cè)搮?shù)以調(diào)整該鏡頭與該感光組件的相對(duì)位置而得到復(fù)數(shù)個(gè)數(shù)值，這些數(shù)值對(duì)應(yīng)于經(jīng)由該鏡頭于該感光組件上成像的復(fù)數(shù)個(gè)狀態(tài)；將這些數(shù)值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算而分別得到復(fù)數(shù)個(gè)運(yùn)算值；基于這些運(yùn)算值以推估出根據(jù)該第二間隔量改變?cè)搮?shù)而得到該鏡頭與該感光組件的目標(biāo)相對(duì)位置，該目標(biāo)相對(duì)位置對(duì)應(yīng)于經(jīng)由該鏡頭在該感光組件上成像的目標(biāo)狀態(tài)；以及調(diào)整該鏡頭或該感光組件至該目標(biāo)相對(duì)位置以得到該目標(biāo)狀態(tài)。

在上述實(shí)施例中，這些狀態(tài)包括第一狀態(tài)、第二狀態(tài)以及第三狀態(tài)，經(jīng)由該鏡頭在該感光組件上成像較為清晰，該第一狀態(tài)、第二狀態(tài)以及第三狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于這些數(shù)值中的第一數(shù)值、第二數(shù)值以及第三數(shù)值。

在上述實(shí)施例中，該鏡頭包括對(duì)焦鏡片，該參數(shù)為該對(duì)焦鏡片的位置或該感光組件的位置。

在上述實(shí)施例中，該第一狀態(tài)、第二狀態(tài)以及第三狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于該對(duì)焦鏡片或該感光組件的第一位置、第二位置以及第三位置，該第一位置與該第三位置相鄰于該第二位置。

在上述實(shí)施例中，該第二狀態(tài)為這些狀態(tài)中經(jīng)由該鏡頭于該感光組件上成像的最清晰狀態(tài)。

上述實(shí)施例更包括將這些數(shù)值以數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算而分別得到這些運(yùn)算值。

在上述實(shí)施例中，該數(shù)學(xué)函數(shù)包括對(duì)數(shù)函數(shù)，該目標(biāo)相對(duì)位置以下列方程式推測(cè)：

$P_{21}=P_2-\frac{1}{2}(P_2-P_1)+\frac{\log M_2-\log M_3}{(\log M_2-\log M_1)+(\log M_2-\log M_3)}\×(P_2-P_1)$

其中在P₁表示該第一位置，P₂表示該第二位置，P₃表示該第三位置，M₁表示該第一數(shù)值，M₂表示該第二數(shù)值，M₃表示該第三數(shù)值，P₂₁表示該目標(biāo)相對(duì)位置。

上述實(shí)施例更包括：調(diào)整該參數(shù)至復(fù)數(shù)個(gè)參數(shù)值以調(diào)整該鏡頭與該感光組件的相對(duì)位置，這些參數(shù)值從最小值以該第一間隔量累進(jìn)至最大值；以及每當(dāng)該參數(shù)調(diào)整至這些參數(shù)值的其中的一參數(shù)值時(shí)，擷取經(jīng)由該鏡頭成像于該感光組件的影像，而得到復(fù)數(shù)個(gè)影像；以及由這些影像分別計(jì)算出這些數(shù)值。

在上述實(shí)施例中，這些數(shù)值為這些影像的清晰度值。

在上述實(shí)施例中，該第二間隔量較該第一間隔量小。

本發(fā)明的影像擷取裝置的一實(shí)施例包括：感光組件，將接收的光線轉(zhuǎn)換成電子訊號(hào)；鏡頭，光線經(jīng)由該鏡頭成像于該感光組件；處理單元，用于根據(jù)第一間隔量改變參數(shù)以調(diào)整該鏡頭與該感光組件的相對(duì)位置而得到復(fù)數(shù)個(gè)數(shù)值，這些數(shù)值對(duì)應(yīng)于經(jīng)由該鏡頭于該感光組件上成像的復(fù)數(shù)個(gè)狀態(tài)，利用這些數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算而得到復(fù)數(shù)個(gè)運(yùn)算值，基于這些運(yùn)算值以推估出根據(jù)第二間隔量改變?cè)搮?shù)而得到該鏡頭與該感光組件的目標(biāo)相對(duì)位置，該目標(biāo)相對(duì)位置對(duì)應(yīng)于經(jīng) 由該鏡頭在該感光組件上成像的目標(biāo)狀態(tài)，并根據(jù)該第二間隔量改變?cè)搮?shù)以調(diào)整該鏡頭或該感光組件至該目標(biāo)相對(duì)位置以得到該目標(biāo)狀態(tài)。

在上述實(shí)施例中，這些狀態(tài)包括第一狀態(tài)、第二狀態(tài)以及第三狀態(tài)，經(jīng)由該鏡頭在該感光組件上成像較為清晰，該第一狀態(tài)、第二狀態(tài)以及第三狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于這些數(shù)值中的第一數(shù)值、第二數(shù)值以及第三數(shù)值。

在上述實(shí)施例中，該鏡頭包括對(duì)焦鏡片，該參數(shù)為該對(duì)焦鏡片的位置或該感光組件的位置。

在上述實(shí)施例中，該第一狀態(tài)、第二狀態(tài)以及第三狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于該對(duì)焦鏡片或該感光組件的第一位置、第二位置以及第三位置，該第一位置與該第三位置相鄰于該第二位置。

在上述實(shí)施例中，該第二狀態(tài)為這些狀態(tài)中經(jīng)由該鏡頭于該感光組件上成像的最清晰狀態(tài)。

上述實(shí)施例更包括該處理單元將這些數(shù)值以數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算而分別得到這些運(yùn)算值。

在上述實(shí)施例中，該數(shù)學(xué)函數(shù)包括對(duì)數(shù)函數(shù)，該目標(biāo)相對(duì)位置由該處理單元以下列方程式推測(cè)：

$P_{21}=P_2-\frac{1}{2}(P_2-P_1)+\frac{\log M_2-\log M_3}{(\log M_2-\log M_1)+(\log M_2-\log M_3)}\×(P_2-P_1)$

其中在P₁表示該第一位置，P₂表示該第二位置，P₃表示該第三位置，M₁表示該第一數(shù)值，M₂表示該第二數(shù)值，M₃表示該第三數(shù)值，P₂₁表示該目標(biāo)相對(duì)位置。

在上述實(shí)施例中，該處理單元調(diào)整該參數(shù)至復(fù)數(shù)個(gè)參數(shù)值以調(diào)整該鏡頭與該感光組件的相對(duì)位置，這些參數(shù)值從最小值以該第一間隔量累進(jìn)至最大值；每當(dāng)調(diào)整該參數(shù)至這些參數(shù)值的其中的參數(shù)值時(shí)，該處理單元擷取經(jīng)由該鏡頭成像于該感光組件的影像，而得到復(fù)數(shù)個(gè)影像；該處理單元由這些影像分別計(jì)算出這些數(shù)值。

在上述實(shí)施例中，這些數(shù)值為這些影像的清晰度值。

在上述實(shí)施例中，該第二間隔量較該第一間隔量小。

實(shí)施本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法及使用該自動(dòng)對(duì)焦方法的影像擷取裝置，具有以下有益效果：將影像清晰度的數(shù)值經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算后得到運(yùn)算值，而此運(yùn)算值與位置的關(guān)系曲線接近直線，如此再使用線性內(nèi)插法運(yùn)算后，就能準(zhǔn)確地推算出影像清晰度的最佳數(shù)值所對(duì)應(yīng)的鏡頭與感光組件的目標(biāo)相對(duì)位置。

附圖說(shuō)明

為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出實(shí)施例并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明。

圖1表示已知的自動(dòng)對(duì)焦方法所使用的自動(dòng)對(duì)焦曲線。

圖2A為適用于本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法的影像擷取裝置的一實(shí)施例的方塊圖。

圖2B為適用于本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法的影像擷取裝置的另一實(shí)施例的方塊圖。

圖3為本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法的流程圖。

圖4為本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法所使用的自動(dòng)對(duì)焦曲線。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖2A，其表示適用本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法的影像擷取裝置的一實(shí)施例。該影像擷取裝置包括鏡頭10、感光組件20、處理單元30、控制單元40以及驅(qū)動(dòng)單元50，鏡頭10具有對(duì)焦鏡片12。光線經(jīng)由鏡頭10成像于感光組件20上，并由對(duì)焦鏡片12調(diào)整對(duì)焦，感光組件20將接收的光線轉(zhuǎn)換成電子訊號(hào)，處理單元30用于擷取成像于感光組件20上的影像并將該影像進(jìn)行運(yùn)算處理后，將運(yùn)算處理的結(jié)果傳遞給控制單元40，控制單元40控制驅(qū)動(dòng)單元50以改變對(duì)焦鏡片12的位置，藉此調(diào)整對(duì)焦鏡片12與感光組件20的相對(duì)位置而使光線清晰地成像于感光組件20上。在本實(shí)施例中，感光組件20為影像感測(cè)組件，例如CCD或CMOS。

請(qǐng)參閱圖2B，其表示適用本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法的影像擷取裝置的另一 實(shí)施例。該影像擷取裝置包括鏡頭10、感光組件20、處理單元30、控制單元40以及驅(qū)動(dòng)單元50，鏡頭10具有對(duì)焦鏡片12。光線經(jīng)由鏡頭10成像于感光組件20上，感光組件20將接收的光線轉(zhuǎn)換成電子訊號(hào)，處理單元30用于擷取成像于感光組件20上的影像并將該影像進(jìn)行運(yùn)算處理后，將運(yùn)算處理的結(jié)果傳遞給控制單元40，控制單元40根據(jù)該運(yùn)算的結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)單元50以改變感光組件20的位置，藉此調(diào)整對(duì)焦鏡片12與感光組件20的相對(duì)位置而使光線清晰地成像于感光組件20上。在本實(shí)施例中，感光組件20為影像感測(cè)組件，例如CCD或CMOS。

本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法可藉由圖2A或圖2B的影像擷取裝置實(shí)現(xiàn)，但不限于圖2A或圖2B的影像擷取裝置。本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法藉由改變一參數(shù)而調(diào)整上述對(duì)焦鏡片12與感光組件20的相對(duì)位置來(lái)完成對(duì)焦，上述參數(shù)可以是對(duì)焦鏡片12的位置或者是感光組件20的位置，上述參數(shù)可以根據(jù)第一間隔量以及第二間隔量進(jìn)行改變，對(duì)焦鏡片12的位置或者是感光組件20的位置可以由驅(qū)動(dòng)單元50進(jìn)行調(diào)整，驅(qū)動(dòng)單元50可以是步進(jìn)馬達(dá)，因此前述的第二間隔量可以是步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的最小步距，而第一間隔量則為最小步距的倍數(shù)。

請(qǐng)參閱圖3，其表示本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法的流程。在步驟S1中，根據(jù)第一間隔量改變上述參數(shù)至復(fù)數(shù)個(gè)參數(shù)值以調(diào)整鏡頭10與感光組件20的相對(duì)位置而得到復(fù)數(shù)個(gè)數(shù)值，這些參數(shù)值從最小值以該第一間隔量累進(jìn)至最大值，這些數(shù)值對(duì)應(yīng)于經(jīng)由鏡頭10于感光組件20上成像的復(fù)數(shù)個(gè)狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)單元50以第一間隔量，即步進(jìn)馬達(dá)以第一間隔量移動(dòng)對(duì)焦鏡片12或感光組件20以調(diào)整鏡頭10與感光組件20的相對(duì)位置，處理單元30在以該第一間隔量得到的復(fù)數(shù)個(gè)位置分別擷取影像，如圖4所示，在位置P₀至P_N由處理單元30分別擷取影像，P₀為最小位置，P_N為最大位置，然后由處理單元30對(duì)于每個(gè)擷取的影像計(jì)算其清晰度值(數(shù)值)，所計(jì)算的清晰度值可以對(duì)應(yīng)于光線經(jīng)由鏡頭10于感光組件20上成像的狀態(tài)。當(dāng)處理單元30計(jì)算出每個(gè)影像的清晰度值后，進(jìn)入步驟S2。

在步驟S2中，將上述數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算而分別得到復(fù)數(shù)個(gè)運(yùn)算值。處理單元30將所計(jì)算出的復(fù)數(shù)個(gè)清晰度值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算而得到復(fù)數(shù)個(gè)運(yùn)算值，在本實(shí) 施例中，運(yùn)算單元30取清晰度值較佳的第一位置P₁、第二位置P₂及第三位置P₃所擷取到的影像，分別計(jì)算出第一清晰度值(第一數(shù)值)M₁、第二清晰度值(第二數(shù)值)M₂以及第三清晰度值(第三數(shù)值)M₃，第一清晰度值M₁、第二清晰度值M₂以及第三清晰度值M₃分別表示光線經(jīng)過(guò)鏡頭10成像于感光模塊20的第一狀態(tài)、第二狀態(tài)以及第三狀態(tài)，其中第二位置P₂的第二清晰度值M₂為所有位置P₀至P_N的清晰度值中最高的，第一位置P₁與第三位置P₃相鄰于第二位置P₂，然后將對(duì)應(yīng)于第一位置P₁、第二位置P₂及第三位置P₃的第一、二、三清晰度值M₁、M₂及M₃以數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，為了改進(jìn)已知技術(shù)中線性內(nèi)插法應(yīng)用于對(duì)焦曲線會(huì)有誤差的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)以實(shí)際數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，如圖4所示，經(jīng)過(guò)以對(duì)數(shù)函數(shù)運(yùn)算后的運(yùn)算值與位置的關(guān)系曲線D較接近直線，因此利用以對(duì)數(shù)函數(shù)運(yùn)算后的運(yùn)算值與位置的關(guān)系曲線D來(lái)應(yīng)用線性內(nèi)插法可以得到相當(dāng)小的推估誤差。接著進(jìn)入步驟S3。

在步驟S3中，基于這些運(yùn)算值以推估出根據(jù)該第二間隔量改變上述參數(shù)而得到鏡頭10與感光組件20的目標(biāo)相對(duì)位置，該目標(biāo)相對(duì)位置對(duì)應(yīng)于經(jīng)由鏡頭10在感光組件20上成像的目標(biāo)狀態(tài)，第二間隔量較第一間隔量小，在本實(shí)施例中，該目標(biāo)狀態(tài)為經(jīng)由鏡頭10在感光組件20上成像的最清晰狀態(tài)。由于圖4中經(jīng)對(duì)數(shù)函數(shù)運(yùn)算后的運(yùn)算值與位置的關(guān)系曲線D較接近直線，因此應(yīng)用關(guān)系曲線D來(lái)推算成像的目標(biāo)相對(duì)位置，如圖4所示，P21為上述目標(biāo)相對(duì)位置，目標(biāo)相對(duì)位置P21所對(duì)應(yīng)的最大影像清晰度值為Mf，最大影像清晰度值為Mf的對(duì)數(shù)函數(shù)運(yùn)算值為logMf，P11為第一位置P1與第二位置P2的中點(diǎn)，P22為第二位置P2與第三位置P3的中點(diǎn)。P11與P22相距S，令P11與P21相距Δx，因此P21與P22相距S-Δx，根據(jù)圖4的線性關(guān)系，P11至P21的距離與P21至P22的距離的比值等于logM2與logM3的差以及l(fā)ogM2與logM1的差的比值，即

$\frac{\mathrm{\Δx}}{S-\mathrm{\Δx}}=\frac{\log M_2-\log M_3}{\log M_2-{\log M}_1}$因此

$\mathrm{\Δx}=\frac{\log M_2-\log M_3}{(\log M_2-{\log M}_1)+(\log M_2-\log M_3)}\×S---\left(1\right)$

又已知以及S＝(P₂-P₁)，可以得到：

$P_{21}=P_2-\frac{1}{2}(P_2-P_1)+\mathrm{\Δx}---\left(2\right)$

由方程式(1)與(2)可得到目標(biāo)相對(duì)位置P₂₁為：

$P_{21}=P_2-\frac{1}{2}(P_2-P_1)+\frac{\log M_2-\log M_3}{(\log M_2-\log M_1)+(\log M_2-{\log M}_3)}\×(P_2-P_1)---\left(3\right)$

處理單元30根據(jù)方程式(3)計(jì)算出目標(biāo)相對(duì)位置P₂₁后，接著進(jìn)入步驟S4。

在步驟S4中，調(diào)整鏡頭10或感光組件20至目標(biāo)相對(duì)位置P₂₁以得到該目標(biāo)狀態(tài)。處理單元30根據(jù)方程式(3)計(jì)算出目標(biāo)相對(duì)位置P₂₁后，將目標(biāo)相對(duì)位置P₂₁的數(shù)據(jù)傳遞至控制單元40，控制單元40根據(jù)目標(biāo)相對(duì)位置P₂₁的數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)單元50而驅(qū)動(dòng)對(duì)焦鏡片12或感光組件20移動(dòng)至目標(biāo)相對(duì)位置P₂₁，以得到清晰度最佳的影像，即完成對(duì)焦。

本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法利用數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算成像的清晰度值，而得到近似直線的關(guān)系曲線，藉此可以利用線性內(nèi)插法準(zhǔn)確地推估成像最清晰的位置，而完成自動(dòng)對(duì)焦。

本發(fā)明雖以實(shí)施例揭露如上，但其非用以限定本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。