用于相机的自动对焦设备和方法技术

一种用于相机的自动对焦（ＡＦ）设备和方法，通过降低传统设备和方法中所需的时间和步骤的数目，而改善ＡＦ动作。通过借助于编码器测量透镜单元的初始位置来检测编码器初始值；在执行自动对焦时，将所测量的编码器初始值与透镜单元所要移动到的初始位置值匹配；执行从匹配的初始位置值开始的自动对焦，并将透镜单元所要覆盖的距离划分为与预置数目的步骤对应的部分；检测示出了对象轮廓的亮度改变的边缘值达到和预置步骤的数目一样多的数目。通过将透镜单元移动到与从所检测的边缘值中选择的最大边缘值对应的位置，而完成该ＡＦ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及相机。更具体地，本专利技术涉及相机中的自动对焦设备及其运动(movement)、以及使用编码器的方法。
技术介绍
普通相机通常包括用于在图像传感器的膜或表面上形成对象的图像的镜头系统、和用于以电信号的形式检测该镜头系统所形成的图像的图像传感器。图像传感器的膜或表面被构造为对应于镜头系统的图像表面。镜头系统的对焦位置根据镜头和对象之间的距离而改变。因此，仅当图像表面位置根据对象位置的一些改变落入相机的景深范围内时，才可拍摄具有高质量的照片。换言之，为了获取清晰的图像，图像传感器的光接收表面必须位于镜头系统的景深范围内。因此，必须为相机(尤其是具有对焦位置根据距对象的距离的改变而发生大量改变的宏功能的相机)提供这样的设备，其使得镜头位置能够根据对象和普通相机之间的距离而移动。更具体地，相机具有例如近距离拍摄功能的具有对焦位置的大量改变的宏功能。具有相对于对象自动调整位置的部件的相机在现有技术中被称为自动对焦(AF)相机。在这样的AF相机中，用于判断位于特定距离处的对象和镜头之间的精确对焦间隔的方法包括测量相机和对象之间的距离的方法、和通过分析预览图像来估计对焦位置的方法。最近制造的小型数字相机一般使用后一种方法。现在将参考图1所示框图在下面描述通过分析预览图像来估计对焦位置的方法。图1示意性图示了传统AF相机的内部结构。作为传统AF相机的内部组件，包括透镜单元110、图像传感器120、驱动单元130、图像信号处理器(ISP)140、显示单元150和控制单元160。仍然参考图1，透镜单元110光学接收对象的图像，并包括至少一个透镜112。图像传感器120将已由透镜单元110光学接收的对象的图像转换为-->电信号。ISP 140以帧为单位来处理从图像传感器120输入的电信号，并输出已按照适于显示单元150的屏幕特性(即，尺寸、图像质量、分辨率等)的方式转换的图像帧。显示单元150在屏幕上显示已从ISP 140输入的图像帧。驱动单元130根据控制单元160的控制来移动透镜单元110，并包括提供驱动力的马达(M)132和利用驱动力向前和向后移动透镜单元110的推杆(carrier)134。控制单元160控制驱动单元130，并向对焦位置移动该透镜单元110。现在将在下面描述通过使用上述图1的组件分析预览图像来估计对焦位置的自动对焦处理。首先，透镜单元110移动到开始点。在开始点拍摄对象，并然后由图像传感器120形成图像帧。从图象帧中提取AF窗口中的通常已被设置为屏幕的中间部分的边缘值，并然后检测开始点的对焦特性。这里，“边缘”对应于对象的轮廓，并对应于其中图象帧上的亮度快速改变的边界。边缘值代表这样的“边缘”的差值亮度。计算图像传感器120的每一像素的亮度，并比较标准值和针对图像传感器120的行和列方向的两个相邻像素之间的亮度差，并然后确定这两个像素之间的边界是否是边缘。通过累加与该边缘对应的像素对的亮度差，而计算这样的边缘值。在计算边缘值之后，标识该透镜单元110的地点是否对应于结束点。当透镜单元110不位于结束点时，将透镜单元110随后移动到下一位置，并然后接连重复执行上述操作。当透镜单元110位于结束点时，确定上述重复处理导致的边缘值中的最大边缘值。然后，透镜单元110移动到与该最大边缘值对应的位置，并完成AF处理。结果，然后可以在已自动调整了焦点的状态下，拍摄对象。对于上述AF执行处理，驱动单元的马达根据来自控制单元160的命令来提供透镜位置的移动。驱动单元中使用的马达类型包括音圈马达(VCM)和压电线性(Piezo Linear)马达(PLM)等。VCM是用于AF的马达的主要类型。VCM有利于提供精确的线性运动，因为其快速响应特性，并且VCM有利于小型化和准确地点控制，由于其相对长的冲程距离。VCM按照这样的方式工作，以通过向具有上述特性的VCM的线圈施加电流而改变透镜的位置。在这样的VCM中，用于驱动每一VCM的电流通常具有稍微不同的值。-->为了精确AF的目的，尽管最理想的是制造适当地对应于每一不同VCM驱动电流值的AF相机，但是这样的方法经常需要尝试提供期望结果的大量成本和时间。为此原因，在增加制造产量中出现了问题。为了增加制造产量，制造商将向制造处理中建立的范围内的VCM施加VCM驱动电流值中的最小电流值，而不是根据每一对应单独VCM驱动电流值来制造AF相机。通过上述处理，向不导致最佳设计的具有不同驱动电流值的VCM施加一个VCM驱动电流值。因为每一VCM不具有优化的电流值，所以根据AF相机模块生成不用于实际AF驱动的AF步骤(step)，这产生AF驱动时间的增加。在下面图2的图表中图示了描述的示例。图2图示了当向传统制造处理中所建立的VCM驱动电流值所施加到的AF相机模块中的VCM施加用于移动透镜的特定驱动电流值时、已移动到等于每一电流值的点的透镜单元的位置。参考图2，由于A(即第一AF开始步骤)和A+Δ(即第二AF步骤)具有相同透镜位置(0)，所以AF时间延迟1步。即，因为在制造处理中建立的VCM驱动电流值，所以VCM不能具有优化的驱动电流值，并由此注意到，A(即第一AF开始步骤)是不用于实际AF驱动的不必要的步骤。由于透镜在AF之后通常返回到原始设置的位置，所以继续执行上述不必要的步骤。上述不必要的步骤的结果是存在这样的问题，即，由于需要执行未使用的步骤，而使得搜索最大边缘值所需的时间增加。为了解决该问题，在现有技术中已存在对于AF方法的长期需求，保证AF相机的快速AF操作特性，而不管单独驱动单元的马达的VCM驱动电流值。
技术实现思路
因此，已作出了本专利技术，以部分解决现有技术中存在的至少一些上述问题，并提供至少下面这里描述的优点。本专利技术提供一种设备和方法，用于仅通过在某一位置处开始自动对焦驱动的自动对焦的最小移动步骤来执行自动对焦，而不管每一驱动单元的驱动电流值如何，并用于通过降低自动对焦的驱动时间来保证自动对焦相机的快速操作特性。根据本专利技术的示范方面，提供了一种相机中的自动对焦方法，该方法通常包括以下步骤：通过借助于编码器测量透镜单元的初始位置，而检测编码-->器初始值；在执行自动对焦时，将所测量的编码器初始值与透镜单元所要移动到的初始位置值匹配；执行从匹配的初始位置值开始的自动对焦，并将透镜单元要覆盖/移动的距离划分为与预置数目的步骤对应的部分；根据预置步骤中的每一个检测示出了对象轮廓的亮度改变的边缘值；并通过将透镜单元移动到与所检测的边缘值中的具有对象轮廓的最大亮度改变的边缘值对应的位置，而完成该自动对焦。附图说明根据接下来结合附图进行的详细描述，本专利技术的以上和其它示范方面、特征和优点将变得更清楚，其中：图1是图示了传统自动对焦相机的内部结构的图；图2是图示了当向传统制造处理中所建立的VCM驱动电流值所施加到的AF相机模块中的VCM施加用于移动透镜的特定驱动电流值时、已移动到等于每一电流值的点的透镜单元的位置的图表；图3A和3B是图示了根据本专利技术示范实施例的包括编码器的自动对焦相机的内部结构的图；图4是图示了根据本专利技术示范实施例的根据自动对焦处理中的编码器值的透镜单元的位置值的图；图5是图示了根据本专利技术示范实施例的自动对焦相机中的每一步骤的透镜单元的位置对编码器值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相机中的自动对焦方法，该方法包括以下步骤：　通过测量编码器所检测的透镜单元的初始位置来检测编码器初始值；　在执行自动对焦操作时，将所检测的被测量编码器初始值与透镜单元所要移动到的初始位置值匹配；　执行从匹配的初始位置值开始的自动对焦操作，并将透镜单元所要移动的距离划分为与预置数目的步骤对应的部分；　根据预置数目步骤中的每一个检测示出了对象轮廓的亮度改变的边缘值；以及　通过将透镜单元移动到与从所检测的边缘值中选择的具有对象轮廓的最大亮度改变的边缘值对应的位置，而完成该自动对焦。

【技术特征摘要】
KR 2007-6-19 59886/07;KR 2007-8-30 87650/071.一种相机中的自动对焦方法，该方法包括以下步骤：通过测量编码器所检测的透镜单元的初始位置来检测编码器初始值；在执行自动对焦操作时，将所检测的被测量编码器初始值与透镜单元所要移动到的初始位置值匹配；执行从匹配的初始位置值开始的自动对焦操作，并将透镜单元所要移动的距离划分为与预置数目的步骤对应的部分；根据预置数目步骤中的每一个检测示出了对象轮廓的亮度改变的边缘值；以及通过将透镜单元移动到与从所检测的边缘值中选择的具有对象轮廓的最大亮度改变的边缘值对应的位置，而完成该自动对焦。2.根据权利要求1的自动对焦方法，其中该编码器使用霍尔传感器来测量透镜单元的初始位置。3.根据权利要求2的自动对焦方法，其中对于多个透镜单元，根据每一相应透镜单元的锁定类型和锁定位置来检测编码器初始值。4.根据权利要求1的自动对焦方法，其中在将所测量的编码器初始值与透镜单元所要移动的初始位置值匹配的步骤中，直到驱动电流值对应于编码器初始值，才执行自动对焦操作。5.根据权利要求1的自动对焦方法，其中在检测和所述预置数目步骤一样多数目的边缘值时，检测用于调整位置值的每一边缘值，其中在按照所述预置数目的从第一步骤开始的规则顺序执行的同时，在使得所述预置数目步骤中的每一步骤线性化期间，透镜单元已实际上移动。6.根据权利要求5的自动对焦方法，其中当调整要线性化的透镜单元的位置值时，通过对透镜单元的位置进行线性重新调整而检测边缘值，使得透镜单元根据对应步骤所要移动的位置值对透镜单元已实际移动的位置值的比例因数为“1”。7.一种用于相机的自动对焦设备，该设备包括：编码器，用于通过测量透镜单元的初始位置来检测编码器初始值；图像信号处理器(ISP)，用于接收编码器初始值，将所接收的值和自动对焦的开始点匹配，并通过在自动对焦期间将透镜单元所要移动的距离划分为某些数目的步骤，来平均调整该距离；和控制单元，用于根据每一步骤调整透镜单元已实际移动的透镜单元的位置值。8.根据权利要求7的自动对焦设备，其中所述控制单元执行位置值的线性调整。9.根据权利要求7的自动对焦设备，其中该控制单元包括：反馈控制电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金圣勋，李庸求，辛斗植，李然准，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]