自动对焦方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种自动对焦装置，包括：一第一透镜；一第一感光单元，接收一物件经过该第一透镜后的成像，并据以产生一第一感光信号；一第二透镜；一第二感光单元，接收该物件经过该第二透镜后的成像，并据以产生一第二感光信号；一影像处理电路，接收该第一感光信号产生一第一影像，接收该第二感光信号产生一第二影像；以及，一对焦处理器，依照该第一影像与该第二影像计算出一三维深度，据以移动该第一透镜或该第二透镜。

【技术实现步骤摘要】
自动对焦方法与装置
本专利技术是有关于一种自动对焦方法与装置，且特别是有关于一种运用于摄像机的 自动对焦方法与装置。
技术介绍
—般来说，自动对焦(auto focus)功能为现今摄像机的重要指标之一。透过自动 对焦功能，摄像机使用者可快速地找到镜头组的焦距，提高拍摄结果的成功率，提高影像的 品质。再者，自动对焦功能也能够正确的追踪快速移动的物件，使得摄像技术入门容易。其 中摄像机可为数位照相机或者数位摄影机。众所周知，自动对焦功能的基本运作是物件透过摄像机系统自动化地控制透镜组 的移动，使得物件的影像清晰地成像在感光单元上。请参照图1a与图lb，其所绘示为摄像 机调整透镜成像的示意图。如图1a所示，物件110经过摄相机的透镜100，并成像120在透 镜100与感光单元130之间。当然，由于物件110位置的远近不同，其成像120的位置也会 不同。由于现今摄像机中的感光单元130是固定不动的。因此，摄像机必须移动透镜100 使得成像120的位置落在感光单元130上。如图1b所示，摄像机将透镜100往感光单元130方向移动距离d后，物件110的 成像120即可落在感光单元130上。换句话说，现今摄像机中自动对焦功能即是利用各种 不同的方式来控制透镜100的移动，使得物件的成像能够落在感光单元上。—般来说，已知自动对焦功能可分为主动式与被动式自动对焦。所谓的主动式自 动对焦在曝光前先由摄像机发出一红外光束或者一超音波至欲拍摄的物件，根据接收的反 射信号得知物件与摄像机之间的距离，进而控制透镜的移动而达成自动对焦的目的。另一方面，已知被动式自动对焦利用感光单元所产生的影像作为判断对焦是否 正确的依据。而摄像机中则会包括一对焦处理器，其根据感光单元接收的影像的清晰程度 判断透镜的对焦状况，并且据以控制透镜的移动。当摄像机中的对焦处理器控制透镜移动的过程，对焦处理器会对感光单元产生的 影像像素进行统计。一般来说，当透镜聚焦尚未成功之前，感光单元上的成像会较模糊，因 此画面上像素的亮度分布较窄(或者，最大亮度值会较低)；反之，透镜聚焦成功时，感光单 元上的成像会较清晰，因此画面上像素的亮度分布较广(或者，最大亮度值会较高)。请参照图2a与图2b，其所绘示为已知被动式自动对焦的一种控制方法。如图2a 所示，在透镜的移动过程中，于第一位置时，画面中最大亮度值为Il (亮度分布较窄)。如 图2b所示，于第二位置时，画面中最大亮度值为12 (亮度分布较广)。由于12大于II，摄 像机判断透镜位于第二位置具有较佳的聚焦结果。也就是说，利用上述特性，即可在反复移 动透镜的过程中找到最佳的聚焦位置。另一种方式为，于对焦处理器控制透镜移动的过程，对焦处理器根据感光单元所 产生的影像中，单一位置周围像素的对比度来判断对焦是否正确。一般来说，在透镜聚焦尚 未成功前，感光单元上的成像会较模糊，因此画面上的对比程度较差；反之，透镜聚焦成功时，感光单元上的成像会较清晰，因此画面上的对比程度较佳。也就是说，当对比程度较佳 时，在画面中边缘(edge)附近的像素之间的亮度变化会很大；反之，当对比程度较差时，在 画面中边缘附近的像素之间的亮度变化会较低。请参照图3a与图3b，其所绘示为已知被动式自动对焦的另一种控制方法。如图3a 所示，在透镜的移动过程中，位置Pl附近边缘的亮度变化较小。如图3b所示，位置pi附近 边缘的亮度变化较大。因此，图3b具有较佳的聚焦结果。也就是说，利用上述特性，即可在 反复移动透镜的过程中找到最佳的聚焦位置。由于以上两种对焦方式应用的原理皆为影 像像素对比度较大时，影像清晰度较高，亦即透镜位于较佳聚焦位置；以上两种对焦方式亦 可被同时援用，不限于单独应用。另一种被动式自动对焦方式为利用相位差方式来决定聚焦位置。请参照图4a、图 4b、图4c，其所绘示者为利用相位差来进行自动对焦的光学系统示意图。如图4a所示，来 自相同位置的光信号源200经过透镜210聚焦在第一成像面220上。而成像面上具有一开 口，使得焦点附近的光通该此开口并发散。利用二次成像透镜组232与235将光线分别聚 焦在二线型感应器(linear image sensor) 252与255上。因此，二线型感应器252、255个 别产生光感应信号。如图4b所不，当光信号源200i由一位置往后移动到另一光信号源200ii位置时， 虚线光束在成像面220上失焦了，同时照射至二次成像透镜组232与235的位置也会改变。 因此，第一成像透镜235的于第一线型感应器255上的成像略为往上移；第二成像透镜232 的于第二线型感应器252上的成像略为往下移。因此，照射在二线型感应器252、255上的 光之间的距离会变大。因此，如图4c所示，第一线型感应器255所产生的波形为455s，第二线型感应器 252所产生的波形为452s。二波形之间最大值之间相距的距离(PD)即称之为相位差。经 由设计，当图4a的光学系统可将物件成像于成像面时，二个波形452s、455s可重迭在一起， 亦即相位差为O。当物件在移动时，根据二个波形452s、455s之间的相位差即可用来调整聚 焦位置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出有别于已知自动对焦技术的自动对焦方法与装置，其利用三 维三维深度(3D depth)来决定物件与摄像机之间的距离，并且据以决定透镜的聚焦位置。本专利技术有关于一种自动对焦装置，包括一第一透镜；一第一感光单元，接收一物 件经过该第一透镜后的成像，并据以产生一第一感光信号；一第二透镜；一第二感光单兀， 接收该物件经过该第二透镜后的成像，并据以产生一第二感光信号；一影像处理电路，接收 该第一感光信号产生一第一影像，接收该第二感光信号产生一第二影像；以及，一对焦处理 器，依照该第一影像与该第二影像计算出一三维深度，据以移动该第一透镜与该第二透镜。本专利技术还提出一种自动对焦装置，包括一摄像机，具有一第一镜头组与一对焦处 理器，其中，该第一镜头组可输出一第一影像至该对焦处理器；以及，一第二镜头组，可输出 一第二影像至该对焦处理器；其中，该对焦处理器，根据该第一影像与该第二影像计算出 一三维深度，并根据该三维深度控制该第一镜头组或该第二镜头组的焦距。本专利技术还提出一种自动对焦方法，包括下列步骤调整一第一透镜或一第二透镜的位置，拍摄一物件，并对应产生一第一影像与一第二影像；判断可否由该第一影像与该 第二影像获得该物件的一三维深度；以及，于获得该三维深度时，根据该三维深度获得该第 一镜头与该第二镜头的一移动量。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合附 图，作详细说明如下附图说明图1a与图1b所绘示为摄像机调整透镜成像的示意图。图2a与图2b所绘示为已知被动式自动对焦的第一种控制方法。图3a与图3b所绘示为已知被动式自动对焦的第二种控制方法。图4a、图4b、图4c所绘示为利用相位差来进行自动对焦的光学系统示意图。图5a与5b所绘示为双眼观看物件时，个别眼睛的成像示意图。图6a、图6b、图6c、图6d所绘示为利用双眼同时看到的影像决定物件位置的方法。图7所绘示为本专利技术一实施例的自动对焦装置示意图。图8a与图Sb所绘示为本专利技术利用三维深度计算物件与摄相机之间的距离。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动对焦装置，包括：一第一透镜；一第一感光单元，接收一物件经过该第一透镜后的成像，并据以产生一第一感光信号；一第二透镜；一第二感光单元，接收该物件经过该第二透镜后的成像，并据以产生一第二感光信号；一影像处理电路，接收该第一感光信号产生一第一影像，接收该第二感光信号产生一第二影像；以及一对焦处理器，依照该第一影像与该第二影像计算出一三维深度，据以移动该第一透镜或该第二透镜。

【技术特征摘要】
1.一种自动对焦装置，包括一第一透镜；一第一感光单元，接收一物件经过该第一透镜后的成像，并据以产生一第一感光信号;一第二透镜；一第二感光单元，接收该物件经过该第二透镜后的成像，并据以产生一第二感光信号;一影像处理电路，接收该第一感光信号产生一第一影像，接收该第二感光信号产生一第二影像；以及一对焦处理器，依照该第一影像与该第二影像计算出一三维深度，据以移动该第一透镜或该第二透镜。2.如权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于，该对焦处理器还包括一三维深度产生器，接收该第一影像与该第二影像并计算出该物件的该三维深度；以及一镜头控制单元，接收该三维深度，计算该物件与该第一透镜之间的一距离，并根据该距离移动该第一透镜或该第二透镜。3.如权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于，该对焦处理器还包括一三维深度产生器，接收该第一影像与该第二影像并计算出该物件的该三维深度；以及一镜头控制单元，接收该三维深度并根据一对照表获得该物件与该第一透镜之间的一距离，并根据该距离移动该第一透镜与该第二透镜。4.如权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于，该对焦处理器还包括一三维深度产生器，接收该第一影像与该第二影像并计算出该物件的该三维深度；以及一镜头控制单元，接收该三维深度并根据一对照表获得该第一透镜与该第二透镜的一移动量，并据以移动该第一透镜或该第二透镜。5.如权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜、该第一感光单元与该第二感光单元位于一镜头内，且该第一感光单元以及该第二感光单元为属于同一感光装置。6.如权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于，该第一透镜与该第一感光单元位于一第一镜头组内，该第二透镜与该第二感光单兀位于一第二镜头组内。7.一种自动对焦装置，包括一摄像机，具有一第一镜头组与一对焦处理器，其中，该第一镜头组可输出一第一影像至一对焦处理器；以及一第二镜头组，可输出一第二影像至该对焦处理器；其中，该对焦处理器，根据该第一影像与该第二影像计算出一三维深度，并根据该三维深度控制该第一镜头组或该第二镜头组的焦距。8.如权利要求7所述的自动对焦装置，其特征在于，该第一镜头组包括一第一透镜；一第一感光单元，接收一物件经过该第一透镜后的成像，并据以产生一第一感光信号；以及一第一影像处理单元，接收该第一感光信号并产生该第一影像。9.如权利要求8所述的自动对焦装置，其特征在于，该第二镜头组包括一第二透镜；一第二感光单元，接收该物件经过该第二透镜后的成像，并据以产生一第二感光信号；以及一第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑昆楠，
申请(专利权)人：晨星软件研发深圳有限公司，晨星半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：