自動對焦方法與裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種自動對焦裝置，包括：一第一透鏡；一第一感光單元，接收一物件經過該第一透鏡后的成像，并據以產生一第一感光信號；一第二透鏡；一第二感光單元，接收該物件經過該第二透鏡后的成像，并據以產生一第二感光信號；一影像處理電路，接收該第一感光信號產生一第一影像，接收該第二感光信號產生一第二影像；以及，一對焦處理器，依照該第一影像與該第二影像計算出一三維深度，據以移動該第一透鏡或該第二透鏡。

【技術實現步驟摘要】
自動對焦方法與裝置
本專利技術是有關于一種自動對焦方法與裝置，且特別是有關于一種運用于攝像機的 自動對焦方法與裝置。
技術介紹
—般來說，自動對焦(auto focus)功能為現今攝像機的重要指標之一。透過自動 對焦功能，攝像機使用者可快速地找到鏡頭組的焦距，提高拍攝結果的成功率，提高影像的 品質。再者，自動對焦功能也能夠正確的追蹤快速移動的物件，使得攝像技術入門容易。其 中攝像機可為數位照相機或者數位攝影機。眾所周知，自動對焦功能的基本運作是物件透過攝像機系統自動化地控制透鏡組 的移動，使得物件的影像清晰地成像在感光單元上。請參照圖1a與圖lb，其所繪示為攝像 機調整透鏡成像的示意圖。如圖1a所示，物件110經過攝相機的透鏡100，并成像120在透 鏡100與感光單元130之間。當然，由于物件110位置的遠近不同，其成像120的位置也會 不同。由于現今攝像機中的感光單元130是固定不動的。因此，攝像機必須移動透鏡100 使得成像120的位置落在感光單元130上。如圖1b所示，攝像機將透鏡100往感光單元130方向移動距離d后，物件110的 成像120即可落在感光單元130上。換句話說，現今攝像機中自動對焦功能即是利用各種 不同的方式來控制透鏡100的移動，使得物件的成像能夠落在感光單元上。—般來說，已知自動對焦功能可分為主動式與被動式自動對焦。所謂的主動式自 動對焦在曝光前先由攝像機發出一紅外光束或者一超音波至欲拍攝的物件，根據接收的反 射信號得知物件與攝像機之間的距離，進而控制透鏡的移動而達成自動對焦的目的。另一方面，已知被動式自動對焦利用感光單元所產生的影像作為判斷對焦是否 正確的依據。而攝像機中則會包括一對焦處理器，其根據感光單元接收的影像的清晰程度 判斷透鏡的對焦狀況，并且據以控制透鏡的移動。當攝像機中的對焦處理器控制透鏡移動的過程，對焦處理器會對感光單元產生的 影像像素進行統計。一般來說，當透鏡聚焦尚未成功之前，感光單元上的成像會較模糊，因 此畫面上像素的亮度分布較窄(或者，最大亮度值會較低)；反之，透鏡聚焦成功時，感光單 元上的成像會較清晰，因此畫面上像素的亮度分布較廣(或者，最大亮度值會較高)。請參照圖2a與圖2b，其所繪示為已知被動式自動對焦的一種控制方法。如圖2a 所示，在透鏡的移動過程中，于第一位置時，畫面中最大亮度值為Il (亮度分布較窄)。如 圖2b所示，于第二位置時，畫面中最大亮度值為12 (亮度分布較廣)。由于12大于II，攝 像機判斷透鏡位于第二位置具有較佳的聚焦結果。也就是說，利用上述特性，即可在反復移 動透鏡的過程中找到最佳的聚焦位置。另一種方式為，于對焦處理器控制透鏡移動的過程，對焦處理器根據感光單元所 產生的影像中，單一位置周圍像素的對比度來判斷對焦是否正確。一般來說，在透鏡聚焦尚 未成功前，感光單元上的成像會較模糊，因此畫面上的對比程度較差；反之，透鏡聚焦成功時，感光單元上的成像會較清晰，因此畫面上的對比程度較佳。也就是說，當對比程度較佳 時，在畫面中邊緣(edge)附近的像素之間的亮度變化會很大；反之，當對比程度較差時，在 畫面中邊緣附近的像素之間的亮度變化會較低。請參照圖3a與圖3b，其所繪示為已知被動式自動對焦的另一種控制方法。如圖3a 所示，在透鏡的移動過程中，位置Pl附近邊緣的亮度變化較小。如圖3b所示，位置pi附近 邊緣的亮度變化較大。因此，圖3b具有較佳的聚焦結果。也就是說，利用上述特性，即可在 反復移動透鏡的過程中找到最佳的聚焦位置。由于以上兩種對焦方式應用的原理皆為影 像像素對比度較大時，影像清晰度較高，亦即透鏡位于較佳聚焦位置；以上兩種對焦方式亦 可被同時援用，不限于單獨應用。另一種被動式自動對焦方式為利用相位差方式來決定聚焦位置。請參照圖4a、圖 4b、圖4c，其所繪示者為利用相位差來進行自動對焦的光學系統示意圖。如圖4a所示，來 自相同位置的光信號源200經過透鏡210聚焦在第一成像面220上。而成像面上具有一開 口，使得焦點附近的光通該此開口并發散。利用二次成像透鏡組232與235將光線分別聚 焦在二線型感應器(linear image sensor) 252與255上。因此，二線型感應器252、255個 別產生光感應信號。如圖4b所不，當光信號源200i由一位置往后移動到另一光信號源200ii位置時， 虛線光束在成像面220上失焦了，同時照射至二次成像透鏡組232與235的位置也會改變。 因此，第一成像透鏡235的于第一線型感應器255上的成像略為往上移；第二成像透鏡232 的于第二線型感應器252上的成像略為往下移。因此，照射在二線型感應器252、255上的 光之間的距離會變大。因此，如圖4c所示，第一線型感應器255所產生的波形為455s，第二線型感應器 252所產生的波形為452s。二波形之間最大值之間相距的距離(PD)即稱之為相位差。經 由設計，當圖4a的光學系統可將物件成像于成像面時，二個波形452s、455s可重迭在一起， 亦即相位差為O。當物件在移動時，根據二個波形452s、455s之間的相位差即可用來調整聚 焦位置。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出有別于已知自動對焦技術的自動對焦方法與裝置，其利用三 維三維深度(3D depth)來決定物件與攝像機之間的距離，并且據以決定透鏡的聚焦位置。本專利技術有關于一種自動對焦裝置，包括一第一透鏡；一第一感光單元，接收一物 件經過該第一透鏡后的成像，并據以產生一第一感光信號；一第二透鏡；一第二感光單兀， 接收該物件經過該第二透鏡后的成像，并據以產生一第二感光信號；一影像處理電路，接收 該第一感光信號產生一第一影像，接收該第二感光信號產生一第二影像；以及，一對焦處理 器，依照該第一影像與該第二影像計算出一三維深度，據以移動該第一透鏡與該第二透鏡。本專利技術還提出一種自動對焦裝置，包括一攝像機，具有一第一鏡頭組與一對焦處 理器，其中，該第一鏡頭組可輸出一第一影像至該對焦處理器；以及，一第二鏡頭組，可輸出 一第二影像至該對焦處理器；其中，該對焦處理器，根據該第一影像與該第二影像計算出 一三維深度，并根據該三維深度控制該第一鏡頭組或該第二鏡頭組的焦距。本專利技術還提出一種自動對焦方法，包括下列步驟調整一第一透鏡或一第二透鏡的位置，拍攝一物件，并對應產生一第一影像與一第二影像；判斷可否由該第一影像與該 第二影像獲得該物件的一三維深度；以及，于獲得該三維深度時，根據該三維深度獲得該第 一鏡頭與該第二鏡頭的一移動量。為了對本專利技術的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實施例，并配合附 圖，作詳細說明如下附圖說明圖1a與圖1b所繪示為攝像機調整透鏡成像的示意圖。圖2a與圖2b所繪示為已知被動式自動對焦的第一種控制方法。圖3a與圖3b所繪示為已知被動式自動對焦的第二種控制方法。圖4a、圖4b、圖4c所繪示為利用相位差來進行自動對焦的光學系統示意圖。圖5a與5b所繪示為雙眼觀看物件時，個別眼睛的成像示意圖。圖6a、圖6b、圖6c、圖6d所繪示為利用雙眼同時看到的影像決定物件位置的方法。圖7所繪示為本專利技術一實施例的自動對焦裝置示意圖。圖8a與圖Sb所繪示為本專利技術利用三維深度計算物件與攝相機之間的距離。圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自動對焦裝置，包括：一第一透鏡；一第一感光單元，接收一物件經過該第一透鏡后的成像，并據以產生一第一感光信號；一第二透鏡；一第二感光單元，接收該物件經過該第二透鏡后的成像，并據以產生一第二感光信號；一影像處理電路，接收該第一感光信號產生一第一影像，接收該第二感光信號產生一第二影像；以及一對焦處理器，依照該第一影像與該第二影像計算出一三維深度，據以移動該第一透鏡或該第二透鏡。

【技術特征摘要】
1.一種自動對焦裝置，包括一第一透鏡；一第一感光單元，接收一物件經過該第一透鏡后的成像，并據以產生一第一感光信號;一第二透鏡；一第二感光單元，接收該物件經過該第二透鏡后的成像，并據以產生一第二感光信號;一影像處理電路，接收該第一感光信號產生一第一影像，接收該第二感光信號產生一第二影像；以及一對焦處理器，依照該第一影像與該第二影像計算出一三維深度，據以移動該第一透鏡或該第二透鏡。2.如權利要求1所述的自動對焦裝置，其特征在于，該對焦處理器還包括一三維深度產生器，接收該第一影像與該第二影像并計算出該物件的該三維深度；以及一鏡頭控制單元，接收該三維深度，計算該物件與該第一透鏡之間的一距離，并根據該距離移動該第一透鏡或該第二透鏡。3.如權利要求1所述的自動對焦裝置，其特征在于，該對焦處理器還包括一三維深度產生器，接收該第一影像與該第二影像并計算出該物件的該三維深度；以及一鏡頭控制單元，接收該三維深度并根據一對照表獲得該物件與該第一透鏡之間的一距離，并根據該距離移動該第一透鏡與該第二透鏡。4.如權利要求1所述的自動對焦裝置，其特征在于，該對焦處理器還包括一三維深度產生器，接收該第一影像與該第二影像并計算出該物件的該三維深度；以及一鏡頭控制單元，接收該三維深度并根據一對照表獲得該第一透鏡與該第二透鏡的一移動量，并據以移動該第一透鏡或該第二透鏡。5.如權利要求1所述的自動對焦裝置，其特征在于，該第一透鏡、該第二透鏡、該第一感光單元與該第二感光單元位于一鏡頭內，且該第一感光單元以及該第二感光單元為屬于同一感光裝置。6.如權利要求1所述的自動對焦裝置，其特征在于，該第一透鏡與該第一感光單元位于一第一鏡頭組內，該第二透鏡與該第二感光單兀位于一第二鏡頭組內。7.一種自動對焦裝置，包括一攝像機，具有一第一鏡頭組與一對焦處理器，其中，該第一鏡頭組可輸出一第一影像至一對焦處理器；以及一第二鏡頭組，可輸出一第二影像至該對焦處理器；其中，該對焦處理器，根據該第一影像與該第二影像計算出一三維深度，并根據該三維深度控制該第一鏡頭組或該第二鏡頭組的焦距。8.如權利要求7所述的自動對焦裝置，其特征在于，該第一鏡頭組包括一第一透鏡；一第一感光單元，接收一物件經過該第一透鏡后的成像，并據以產生一第一感光信號；以及一第一影像處理單元，接收該第一感光信號并產生該第一影像。9.如權利要求8所述的自動對焦裝置，其特征在于，該第二鏡頭組包括一第二透鏡；一第二感光單元，接收該物件經過該第二透鏡后的成像，并據以產生一第二感光信號；以及一第二...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭昆楠，
申請(專利權)人：晨星軟件研發深圳有限公司，晨星半導體股份有限公司，
類型：發明
國別省市：