专利名称：利用闪光灯预闪辅助对焦的方法
技术领域：
本发明是有关于一种自动对焦的方法，且特别是有关于一种利用闪光灯预闪辅助测距以完成自动对焦的方法。
背景技术：
近年来，数位相机或数位摄影机的研发技术日新月异，一改传统相机或类比摄影机操作不易、携带不方便等问题。常见的数位相机皆内建有自动对焦(auto focus)模式以及多种手动变焦模式，以供使用者正确调整被摄物的焦点。此外，习知数位相机在较暗的环境下或室内光源照明不足时，若没有辅助对焦系统的测距，单凭影像感测器(image sensor)感测外部光线的亮度所得到的数据来作自动对焦，很容易判断错误。因此，针对辅助对焦系统的研发上，开始出现有例如投射对焦辅助灯的设计，甚至有具红外线对焦功能的高阶数位相机机种的出现，但其成本也随之大幅提高。
中国台湾专利公告第486603号揭露一种利用防红眼作为影像撷取设备的自动对焦补偿装置及其方法，如图1所示，首先，在步骤S401中，闪光灯模组发光提供防红眼功能，接着，在步骤S402中，判断亮度是否适当。若太暗，则将焦距设在预设的远距离点，例如3公尺(如步骤S406所示)，若太亮，将焦距设在预设的近距离点，例如1公尺(如步骤S405)。若亮度适当，则先依据影像感测器撷取的焦距评估值来粗调影像撷取设备的焦距(如步骤S403)，再于防红眼装置逐次发光时，逐次撷取被摄物的焦距评估值来微调焦距(如步骤S404)。
然而，防红眼装置仅对近距离的人脸拍摄有效，至于拍摄近距离的图片、物品，尤其是在室内灯光不足的情况下，其效果不彰。此外，影像感测器真正拍摄时的光亮度并不等于防红眼装置发光时的光亮度，且防红眼装置每次发光时，其自动对焦模组均会进行焦距的微调，故焦距调整的次数可能多达四次或五次以上，非常耗时且浪费电源。
发明内容
为了克服现有的辅助对焦系统成本高、对焦效果不佳、对焦调整耗时且浪费电源的不足，本发明提供一种利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，以提高对焦的准确度、缩短对焦调整的时间并节省电源，且不需增加额外设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提出一种利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，包括下列步骤首先，影像感测器截取包含被摄物的画面，并计算该画面的平均亮度Y0；接着，闪光灯以第一能量预闪，同时影像感测器再次截取该画面，并计算该画面的平均亮度Y1；之后，该闪光灯以第二能量预闪，同时影像感测器再次截取该画面，并计算该画面的平均亮度Y2；随后，根据亮度Y0以及Y1与Y2的差值ΔY推算出被摄物的距离D。最后，影像感测器依据距离D调整焦距。
依照本发明的较佳实施例所述，Y0例如小于一亮度下限值YL。此外，第一能量不等于第二能量。
依照本发明的较佳实施例所述，可藉由查询一换算表而得知Y0与ΔY所对应的被摄物距离D，或藉由一方程式而推算出Y0与ΔY所对应的被摄物距离D。其中，该换算表或该方程式例如预先收集实验数据而得。
依照本发明的较佳实施例所述，更包含计算该画面的反射比R，以根据Y0，ΔY、以及反射比R推算出该被摄物的距离D。其中，Y0、ΔY、以及反射比R与被摄物的距离D的关系是预先收集实验数据而得。此外，反射比R为所撷取画面中亮度值大于预设值YT的部分与整个撷取画面的面积比，其中预设值YT可预先收集实验数据而得。
本发明的有益效果是，在不需额外装设昂贵的辅助对焦模组或变更原有的系统架构下，采用闪光灯预闪辅助的功能来推算出被摄物的距离，以使影像感测器在环境亮度不足的情况下，仍能藉由闪光灯预闪测距来提高对焦的准确度，以截取清晰的影像。因此，不需装设其他设备，亦不会增加额外成本支出。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1绘示中国台湾专利公告第486603号“利用防红眼作为影像撷取设备的自动对焦补偿装置及其方法”的流程示意图。
图2绘示本发明一较佳实施例的一种利用闪光灯预闪辅助测距的自动对焦的方法流程图。
图3绘示本发明根据实验所得到的差值与被摄物的距离的关系曲线图。
图4绘示一系统应用本发明的闪光灯预闪辅助的方式完成对焦流程的示意图。
S110～S150步骤S112～S118步骤S401～S406步骤
具体实施例方式
本发明利用闪光灯预闪辅助对焦的方法中，Y0较佳小于一亮度下限值YL。本发明利用闪光灯预闪辅助对焦的方法中，该第一能量较佳为不等于该第二能量。本发明利用闪光灯预闪辅助对焦的方法中，Y0与ΔY所对应的被摄物距离D较佳是藉由查询一换算表或由一方程式推算而得知。更佳地，上述换算表或方程式是预先收集实验数据而得。本发明利用闪光灯预闪辅助对焦的方法中，较佳更可由Y0、ΔY、以及反射比R推算出该被摄物的距离D。更佳地，Y0、ΔY、以及反射比R与该被摄物的距离D的关系是预先收集实验数据而得。其中，该反射比R较佳为该画面中亮度值大于一预设值YT的部分与整个该画面的面积比。更佳地，上述预设值YT是预先收集实验数据而得。
图2绘示本发明一较佳实施例的一种利用闪光灯预闪辅助对焦的方法流程图。首先，在步骤S110中，影像感测器截取包含被摄物的画面，并计算该画面的平均亮度Y0。接着，在步骤S120中，闪光灯以第一能量预闪，同时影像感测器再次截取该画面，并计算该画面的平均亮度Y1。随后，在步骤S130中，闪光灯以第二能量预闪，同时影像感测器再次截取该画面，并计算该画面的平均亮度Y2。最后，在步骤S140～步骤S150中，根据亮度Y0以及Y1与Y2的差值ΔY推算出该被摄物的距离D，该影像感测器并依据距离D来调整焦距。
在步骤S110中，影像感测器例如藉由预览一被摄物的画面，以计算此画面的环境平均亮度值Y0。当影像撷取装置(例如数位相机)开启时，可藉由其内部的影像感应模组启动预览(preview)的功能。此预览的功能包括对环境亮度值的评估以及对被摄物的距离做初步的判断，并可将环境亮度值以及被摄物的大致距离具体呈现在影像视窗(例如是液晶显示器)上，以供使用者参考。
接着进行步骤S120～步骤S150的预闪辅助对焦流程，此流程尤其适用于当平均亮度值Y0小于亮度下限值YL时。首先，闪光灯所产生的光线以第一能量预闪一次，同时影像感测器再次撷取此画面，以得到预闪时的第一亮度Y1；接着如步骤130，再由闪光灯所产生的光线以第二能量预闪一次，同时影像感测器再次撷取预闪时的画面，以得到第二亮度Y2。其中，闪光灯可先预闪较低的第一能量之后，再预闪较高的第二能量，以分别得到较低的第一亮度值与较高的第二亮度值，亦即Y1＜Y2。当然，闪光灯亦可先预闪较高的第一能量之后，再预闪较低的第二能量，以分别得到较高的第一亮度值与较低的第二亮度值，亦即Y1＞Y2。
接着，如步骤140所述，计算第一亮度值Y1与第二亮度值Y2的差值ΔY，其中ΔY＝|Y1-Y2|，并根据Y0与ΔY推算出被摄物的距离D，进而调整被摄物的焦距。请参考图3，其绘示本发明根据实验所得到的差值ΔY与被摄物的距离D的关系曲线图。图3中，以第一与第二亮度值的差值ΔY为纵轴，以被摄物的距离为横轴，而实线上的每一个点代表环境光亮度较高时不同差值所对应的被摄物的距离，而虚线上的每一个点代表环境光亮度较低时不同差值所对应的被摄物的距离。
在本实施例中，上述的实验数据可预先建立于数位撷取装置的资料库中，包括藉由一换算表而得知Y0与ΔY所对应的被摄物距离D，或是藉由一方程式而推算出Y0与ΔY所对应的被摄物距离D，以快速完成对焦的流程。
另外，此辅助对焦的流程更可包含计算该画面的反射比R，以根据Y0、ΔY、以及反射比R推算出该被摄物的距离D。其中，反射比R为撷取画面中亮度值大于预设值YT的部分与所撷取的整个画面的面积比，其中预设值YT可预先收集实验数据而得。另外，Y0、ΔY、以及反射比R与被摄物的距离D的关系如上所述，也是藉由预先收集实验数据而得。
因此，在步骤150中，系统可藉由内建的数据查表得知被摄物的距离，并藉此推算出最适当的焦距值，以进一步调整影像感测器的焦距，且调整一次即可，不需多次反复调整。
请参考图4，其绘示一系统应用本发明的闪光灯预闪辅助的方式完成对焦流程的示意图。首先，在步骤S110中，先计算画面的平均亮度Y0，当平均亮度Y0大于亮度下限值YL时，即可以一般自动对焦的程序来调整焦距，如步骤112～114所示，并进行步骤S116的拍照程序，包括按下快门来启动影像感测器，以撷取包含一被摄物的画面，得到最清晰的画面。而当环境亮度值Y0小于亮度下限值YL时，则使用上述步骤S120～S150的闪光灯预闪辅助测距的对焦流程S118来提高对焦的准确度。最后，再回到步骤S116的拍摄动作，以撷取到一被摄物的画面。
在本实施例中，有关预闪功能是以数位相机的闪光灯具体实施，但亦可应用在其他影像撷取装置上，当然除了利用闪光灯作为辅助光源之外，亦可以其他内建的光源或外置的光源模组提供适当的亮度，尤其是在环境亮度不足的情况下，闪光灯是必要的辅助光源，因此利用闪光灯作为对焦的光源，不仅不需更改原有数位相机的系统架构，且不需增加额外元件即可实施，故能有效节省安装其他辅助对焦系统或模组等成本。
综上所述，本发明采用闪光灯预闪辅助的功能来推断出被摄物的距离，特别是，被摄物的距离与所得亮度的差值间的关系可藉由查表或方程式得知，以使影像感测器在环境亮度不足的情况下，仍能藉由闪光灯预闪辅助测距的方法，提高对焦的准确度，且只要一次对焦即可不需多次反复调整焦距，操作简单，易于实施。因此，本发明不需额外装设昂贵的辅助对焦模组，或变更原有的系统架构，进而有效节省成本并节省系统的空间。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，其特征在于其包括下列步骤一影像感测器截取一包含一被摄物的画面，并计算该画面的平均亮度Y0；一闪光灯以一第一能量预闪，同时该影像感测器再次截取该画面，并计算该画面的平均亮度Y1；该闪光灯以一第二能量预闪，同时该影像感测器再次截取该画面，并计算该画面的平均亮度Y2；根据亮度Y0以及Y1与Y2的差值ΔY推算出该被摄物的距离D；以及该影像感测器依据距离D调整焦距。
2.根据权利要求1所述的利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，其特征在于其中Y0是小于一亮度下限值YL。
3.根据权利要求1所述的利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，其特征在于其中所述的第一能量不等于该第二能量。
4.根据权利要求1所述的利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，其特征在于其中可藉由查询一换算表而得知Y0与ΔY所对应的被摄物距离D。
5.根据权利要求4所述的利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，其特征在于其中所述的换算表是预先收集实验数据而得。
6.根据权利要求1所述的利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，其特征在于其中可藉由一方程式而推算出Y0与ΔY所对应的被摄物距离D。
7.根据权利要求6所述的利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，其特征在于其中所述的方程式是预先收集实验数据而得。
8.根据权利要求1所述的利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，其特征在于其更包含计算该画面的反射比R，以根据Y0、ΔY、以及反射比R推算出该被摄物的距离D。
9.根据权利要求8所述的利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，其特征在于其中Y0、ΔY、以及反射比R与该被摄物的距离D的关系是预先收集实验数据而得。
10.根据权利要求8所述的利用闪光灯预闪辅助的对焦方法，其特征在于其中所述的反射比R为该画面中亮度值大于一预设值YT的部分与该画面的面积比。
11.根据权利要求10所述的利用闪光灯预闪辅助的对焦方法，其特征在于其中所述的预设值YT是预先收集实验数据而得。
全文摘要
一种利用闪光灯预闪辅助对焦的方法，包括下列步骤首先，一影像感测器截取一包含一被摄物的画面，并计算该画面的平均亮度Y
文档编号G03B15/03GK1916749SQ20051009317
公开日2007年2月21日 申请日期2005年8月19日 优先权日2005年8月19日
发明者郭礼仁, 林建宇, 张峰祺 申请人:仁宝电脑工业股份有限公司