专利名称：自动对焦机构及方法
技术领域：
本发明涉及一种利用磁力移动镜头以自动对准相机等摄像装置的拍摄焦距的自动对焦机构及方法。
传统的摄像装置，诸如相机、摄录放影机等，为求使用者的操作方便性以及最佳的影像品质，常利用自动对焦机构来达到免除手动对焦的不便及获得清晰的影像的目的。
用于摄像装置的自动对焦机构有藉由改变镜头中透镜的群与群间的距离以改变镜头的焦距，以及如
图1所示的藉由移动镜头而改变拍摄的焦距等，前者的机构通常相当复杂且制作成本相当高，因此一般用于较高阶的产品；后者的构造虽然较前者简单，但仍具有下列的缺点由于如图1的自动对焦机构系使用步进马达2作为动力源，而步进马达2与一般马达相同为转动动力源，其系如图2所示，藉由定子22与转子24相互间在圆周的切线方向上的(相吸或相斥)磁力驱使转子24及转轴26转动，因此为了驱使镜头5沿着未图示的导孔作直线运动，就必须使用螺杆3及传动构件4等传动元件将旋转运动转换为直线运动。
然而，由于磁力系透过传动元件驱动镜头5，因此会有许多能量耗损于传动元件上，而且因为螺杆3作用于传动构件4的力臂远小于传动构件4作用于镜头5的力臂，因此整体而言具有作功效率差的缺点。另外，透过传动元件传递动力会增加零件数目及增加组装的时间，而且可能产生噪音及元件相互间的磨耗。
再者，一般步进马达有固定的步进角，因此如图1所示的自动对焦机构会因步进马达2的步进角的限制而有无法作精细对焦，或必须加装减速机构才能作精细对焦的缺点。另外，由于步进马达2系间接透过螺杆3及传动构件4而驱动镜头5，因此如图1所示的自动对焦机构还具有必须严格要求螺杆3及传动构件4的制造及组装精度才能进行精细对焦的缺点。
本发明的目的在于提供一种无需透过传动元件的传动即可驱动镜头以进行对焦的自动对焦机构及方法。
本发明的另一目的在于是提供一种能够以较简单的机构进行精细对焦的自动对焦机构及方法。
本发明是这样实现的，一种自动对焦机构，其系设于摄像装置的机壳与镜头之间，且包括设于该机壳的导引部，用以导引该镜头在景物与感光元件间作直线运动；设于该镜头外围，使该镜头可沿该导引部平顺滑动的滑动机构；设于该镜头外围的永久磁铁；设于该机壳的与该永久磁铁相对的电磁铁，此电磁铁可对该永久磁铁施加磁力而使该镜头移动；设于该机壳与该镜头之间的弹性构件，用以提供与该磁力平衡的弹力；以及控制装置，用以控制流过该电磁铁的电流，使该镜头停在所欲拍摄的景物可清晰成像在该感光元件上的位置。
藉由上述机构，即可在控制装置的控制下以磁力直接驱动镜头的方式进行自动对焦。而且，由于作为动力源的电磁铁与镜头间无任何传动元件，因此可免除起因于传动元件的零件数目的增加、组装时间的增加、元件运动所产生的噪音及元件相互间的磨耗。
又，由于作为动力源的电磁铁所产生的磁力无最小单位的限制，因此只要精细控制流过电磁铁的电流即可作极精细的对焦。
另外，本发明的自动对焦方法系用于摄像装置的自动对焦机构，该自动对焦机构包括驱动装置，用以使镜头在景物与感光元件间作直线运动；以及控制装置，具有处理器及记忆体，该处理器可根据来自该感光元件的影像资料，控制该驱动装置，使该镜头移动至该景物可清晰成像在该感光元件上的位置，该自动对焦方法包括以下步骤(1)由该处理器在该记忆体中设定包含左边位置、右边位置、目前位置、最大边缘数位置、目前边缘数、最大边缘数及反向移动旗标的多个叁数的初始值，并由该处理器计算出一新位置且以该新位置的值更新该记忆体中该目前位置的值；(2)由该处理器控制该驱动装置将该镜头移动至该目前位置，并取得当时来自该感光元件的影像资料，计算该影像资料的边缘数，以计算所得的边缘数值更新该记忆体中该目前边缘数的值，再判断该目前边缘数是否大于该最大边缘数，若是则进行步骤(3)，若否则进行步骤(4)；(3)由该处理器根据该记忆体中该最大边缘数位置与该目前位置的大小关系，以该最大边缘数位置的值更新该左边位置或该右边位置的值，并以该目前位置的值更新该最大边缘数位置的值、以该目前边缘数的值更新该最大边缘数的值，再计算出一新位置，然后进行步骤(5)；(4)由该处理器读取该记忆体中该反向移动旗标的值，若该反向移动旗标为0，则将该反向移动旗标改为1，并计算出位于该最大边缘数位置一侧(该目前位置侧)的一个新位置，然后进行步骤(5)，若该反向移动旗标为1，则将该反向移动旗标改为0，并计算出位于该最大边缘数位置另一侧的一个新位置，然后进行步骤(5)；以及(5)由该处理器计算该新位置与该目前位置的差值的绝对值，进而判断该绝对值是否小于等于预定值，若小于等于预定值则结束，若大于预定值则以该新位置的值更新该记忆体中该目前位置的值，然后回到步骤(2)。
本发明的优点是该自动对焦机构系以磁力直接驱动镜头的方式进行自动对焦，作为动力源的电磁铁与镜头间无任何传动元件，因此可免除起因于传动元件的零件数目的增加、组装时间的增加、元件运动所产生的噪音及元件相互间的磨耗。
又，由于作为动力源的电磁铁所产生的磁力无最小单位的限制，因此只要精细控制流过电磁铁的电流即可作极精细的对焦。
再者，由于本发明的自动对焦方法，系根据远距与近距的边缘数分布特性，将镜头的可动范围分为复数等份，并以接近远距的部份包含较多等份的方式进一步将镜头的可动范围区分为多个小范围，再比较各个小范围的中点(或随机选取点)的边缘数，以决定新位置XN的初始值，因此可加快找寻最大边缘数位置的速度(对焦速度)。
又，由于本发明的自动对焦方法，系以设定反向移动旗标F的方式，在目前位置XC的边缘数小于最大边缘数位置XMAX时，先确认最大边缘数位置XMAX的一边无其他边缘数的高点后，才搜寻最大边缘数位置XMAX的另一边，因此可确保最后找到的最大边缘数位置XMAX为具有绝对最大边缘数的位置。
为了进一步了解本发明的特征及技术内容，请详细叁阅以下有关本发明的详细说明与图式，所附图式系仅供叁考说明，并非用以限制本发明。
本发明的自动对焦机构系设在相机、摄录放影机等摄像装置的机壳10与镜头30之间，且包括设于机壳10的导孔(导引部)12、设于镜头30外围的滚珠轴承(滑动机构)32、设于镜头30外围的永久磁铁34、设于镜头30后方的电磁铁40、设于机壳10与镜头30之间的弹簧50、及控制装置(如图6的60或图7的80)。
如图所示，滚珠轴承32系设于镜头30外围的约略中段处，使镜头30可以在机壳10的导孔12中平顺地前后(图中的左右)滑动。由于滚珠轴承32系以多数滚珠与导孔12的内面作近乎点状的接触，因此可使镜头30与机壳10间的滑动阻力降到最低。
永久磁铁34系设于镜头30外围的后段处，以与设在镜头30后方的电磁铁40产生相吸或相斥的磁力(在本实施例中为相斥)。
电磁铁40系固定不动(例如固定于机壳10上)，且系由呈环状的感磁材料(例如铁)42和缠绕在感磁材料42外围的线圈44所构成，其中线圈44的两端系连接至控制装置(60或80)，而由控制装置(60或80)控制流经线圈44的电流大小。在本实施例中，当线圈44通有电流时，电磁铁40与永久磁铁34间即互斥的磁力。磁力的方向系视永久磁铁34上的磁极方向及线圈44中的电流方向而定，而磁力的大小则视线圈44的圈数及通过的电流大小而定。
当线圈44上通有电流时，产生于永久磁铁34与电磁铁40间的磁力即会将带有永久磁铁34的镜头30往左边推。此时，设在镜头前方的弹簧50即提供与磁力平衡的弹力，而使镜头30停在某一位置上。如图所示，弹簧50系设在镜头30前端的凸耳35与机壳10前端的凸出部14之间，且系套在垂直延伸自凸耳35的滑柱36与垂直延伸自凸出部14的凸柱16的外围。其中，滑柱36具有凸缘37的前端系伸入形成于凸柱16端面的孔17，使得镜头30受磁力作用而向左边移动时，滑柱36可以更伸入孔17而藉由凸耳35压缩弹簧50，以利用弹簧50的弹性恢复力平衡磁力。
在本实施例中，虽采用滑柱36插入凸柱16的伸缩机构以压缩弹簧50，但并不限于此，亦可采用任何能够在轴向上平顺压缩弹簧的机构。另外，虽在镜头30的前端设置两个弹簧50，但同样不以此为限，亦可设置等间隔分布的三个或更多个弹簧，或者仅设置一个套在镜头外围的弹簧。又，弹簧50的弹性系数k系视镜头30的对焦范围(即图3中所示镜头30所能向左边移动的最大距离XM)、以及电磁铁40的线圈44上所能施加的最大电流I而定，例如在本实施例中有两个弹簧50，因此所能提供的最大弹力Fs＝2k XM必须等于最大电流I时产生于永久磁铁34与电磁铁40间的最大磁力Fm(I)，亦即弹簧50的弹性系数k必须等于Fm(I)/2XM。
另外，如图所示，可在镜头30的后端设置一受测凸片38，以及在导孔12内壁与受测凸片38相对的位置设置例如光感测器的感测器70，以检查当电磁铁40的线圈44未通以电流时，镜头30是否位在定位(机械原点)上。
本实施例的自动对焦机构在进行自动对焦之前，系依图5的流程先进行镜头检查，亦即检查镜头30是否位在机械原点上，然后使镜头30从机械原点移动至光学原点再进行对焦，以确保对焦结果的正确性。
首先，在步骤S2判断感测器70的感测光线是否被遮断，若感测器70的感测光线被遮断，则在线圈44上通电，使镜头30往光学原点方向(离开感测器70的方向)移动一单位距离(步骤S4)，然后在步骤S6再度判断感测器70的感测光线是否被遮断，若感测器70的感测光线仍被遮断，则重复步骤S4及S6直到感测器70的感测光线不再被遮断(受测凸片38完全离开感测器70)，然后加大通过线圈44的电流，使镜头30移动至光学原点(步骤S8)。镜头30到达光学原点后，即可开始进行以下将说明的自动对焦程序。
若步骤S2的判断结果为否，则接着进行步骤S10，亦即使镜头30往感测器70的方向移动一单位距离，然后在步骤S12再度判断感测器70的感测光线是否被遮断，若感测器70的感测光线被遮断则接着进行步骤S4，若感测器70的感测光线仍为不被遮断的状态，则在步骤S14判断使镜头30向感测器70移动的次数是否达到设定次数(例如5次)，若是则表示调焦机构有故障，应该进行检修；若次数并未达到设定次数，则重复步骤S10、S12及S14，直到步骤S12的判断结果为是或步骤S14的判断结果为是为止。
图6系本发明的自动对焦机构用于一般摄像装置的操作示意图；图7系本发明的自动对焦机构用于数位摄像装置的操作示意图。以下配合图示说明本发明自动对焦机构的对焦操作。
如图6所示，本发明的自动对焦机构用于一般摄像装置时，控制装置60包括装设于机体中的电源供应器61与处理器62，及装设于机体前方的例如距离感测器的感测器63，处理器62系根据感测器63的感测结果调整流经线圈44的电流而使镜头30移动至预定的位置。
举例来说，可在控制装置60内预先建立拍摄对象的距离与线圈44上(相对于维持镜头30于光学原点时的电流)所应增加的电流量的对照资料库，例如10公尺以上到无线远时应增加的电流量为0安培、5公尺以上不到10公尺时应增加的电流量为2安培、5公尺以下时应增加的电流量为5安培等。然后，当摄像装置对准景物中的主体，例如图6中的树72时，感测器63即量测摄像装置与树72间的距离(假设为8公尺)并将结果送至处理器62，处理器62于是根据该资料库而使流经线圈44的电流增大2安培，并保持此一状态直到树72的影像成像在底片(film)74上。
如图7所示，本发明的自动对焦机构用于数位摄像装置时，控制装置80包括装设于机体中的电源供应器8l及处理器82。处理器82系与设在镜头30后方的光电元件(例如CCD)76相连，且可执行一处理程式。此处理程式主要执行边缘数(edgecount)的计算及最大边缘数位置的找寻等两项处理。边缘数系一般数位摄像装置用以判断焦距是否对准的依据，其原理大致如下由于光电元件76所传出的数位影像中主体与背景的讯号强度会有明显的区别，亦即讯号强度在主体的边缘会有明显的段差，因此以单位面积(预定个数的像点)中有明显段差即加一的方式逐一分析整个影像，即可求出当时的边缘数；又由于影像在正确对准焦距时主体与背景的边界最清楚，因此边缘数在正确对焦时的值最大。
图7A为本发明的自动对焦机构开始进行对焦时的情形，此时镜头30位于光学原点(X＝X0)，线圈44中的电流I＝I0(维持镜头30于光学原点所需的电流)。然后，如图7B所示，处理器82以使电流I流过线圈44的方式利用磁力，使镜头30朝压缩弹簧50的方向移动，且在每一个位置接收来自光电元件76的影像讯号并计算其边缘数EC，直到新位置的边缘数小于前一位置的边缘数为止。接着，如图7C所示，处理器82以降低流过线圈44的电流I的方式，使镜头30朝反方向移动，以找寻具有最大边缘数ECMAX的位置XMAX。
以上述方法找到具有最大边缘数ECMAX的位置XMAX(对焦)后，处理器82即保持那个时候的电流IMAX，并储存来自光电元件76的影像讯号。
本发明具体实施上述找寻最大边缘数位置(对焦)的方法，系如图8的流程图所示。首先，在步骤S20中进行初始化。此初始化系由处理器82在未图示的可读写记忆体(RAM或FLASH memory)中设定左边位置XL、右边位置XR、新位置XN、目前位置XC、最大边缘数位置XMAX、目前边缘数ECC、最大边缘数ECMAX及反向移动旗标F等叁数的初始值，例如先作以下的设定左边位置XL＝XM、右边位置XR＝X0、最大边缘数位置XMAX＝X0、最大边缘数ECMAX＝EC0(位置X0的边缘数)及反向移动旗标F＝0，然后决定介于X0与XM间的镜头30的新位置XN＝XC，并计算此一位置的边缘数ECC。其中，决定新位置XN＝XC的方式系如下所述。
通常在镜头30的初始位置X0与最大位置XM之间，靠近初始位置X0的部份为远距(例如10公尺至无限远)的部份，靠近最大位置XM的部份为近距(例如10公尺以内)的部份，而且一般而言边缘数在远距范围内的变化不大。因此，如图9所示，决定新位置XN＝XC的方法系将X0至XM的范围分为四等份(或视需要而分为任意等份)，并将靠近初始位置X0的两等份当作范围I、将靠近最大位置XM的一等份当作范围III、以及将中间的一等份当作范围II。然后，分别将镜头30移至范围I、范围II及范围III的中点(或各范围内随机选取的点)，并分别求其边缘数ECI，ECII，ECIII，再以其最大值作为目前边缘数ECC，以该最大值所在位置作为新位置XN＝XC。
以上述方法决定新位置XN＝XC具有可加快找寻最大边缘数位置的速度(对焦速度)的优点。惟本发明并不限于此，亦可利用其它方法决定新位置XN＝XC，例如直接以X0与XM的中点(或随机选取X0与XM间的任一点)为新位置XN＝XC，并以该位置的边缘数为目前边缘数ECC。
其次，在步骤S22中进行ECC与ECMAX的比较，若ECC大于ECMAX，则进行步骤S24至S30间的程序，反之则进行步骤S38至S60间的程序，然后在步骤S32及S34进行是否收敛的判断，亦即判断目前位置XC与新位置XN的差值ΔX的绝对值是否小于等于预定值。若ΔX的绝对值小于等于预定值，则此时的位置XC即为具有最大边缘数ECMAX的位置XMAX，故结束。若ΔX的绝对值仍大于预定值，则在步骤S36将求得的新位置XN当作新的目前位置XC，然后回到步骤S22而重复上述的程序。其中，在进行步骤S22之前，处理器82会先利用磁力将镜头30移到新的目前位置XC并计算该边缘数ECC。
在步骤S24至S30中，由于新位置XC的边缘数ECC大于最大边缘数ECMAX，因此处理器82更新可读写记忆体中各叁数的值，以新位置的边缘数ECMAX取代旧的最大边缘数ECMAX，并且根据新位置XC与最大边缘数位置XMAX间的关系，而更新左边位置XL或右边位置XR，及以新的左边位置XL与新的最大边缘数位置XMAX的中间位置产生新的位置XN(XN＝(XL+XMAX)/2)。
在步骤S38至S60中，由于新位置XC的边缘数不大于最大边缘数ECMAX，因此处理器82不变动可读写记忆体中最大边缘数ECMAX及最大边缘数位置XMAX的值，仅利用以下所述的法则更新左边位置XL或右边位置XR及新的位置XN，以确保能够找到绝对的最大边缘数。
如图8所示，首先在步骤S38至S42中根据新位置XC与最大边缘数位置XMAX间的关系，而更新左边位置XL或右边位置XR，然后根据反向移动旗标F的值而进行步骤S46至S52或步骤S54至S60。其中，由于步骤S46及步骤S54会改变反向移动旗标F的值，因此会交替进行步骤S46至S52及步骤S54至S60。
如前所述，由于反向移动旗标F的初始值为0，因此当程序第一次进入步骤S44时会进行步骤S54至S60，步骤S54至S60系在目前位置XC的边缘数小于最大边缘数位置XMAX时，取目前位置XC与最大边缘数位置XMAX的中点为新位置XN(步骤S56及S60)，以确认该XC与该XMAX间是否有边缘数大于ECMAX的位置，若没有(亦即结束步骤S54至S60后再经过步骤S22的结果仍为″否″)，则进行步骤S46至S52，以左边位置XL或右边位置XR(视目前位置XC与最大边缘数位置XMAX的大小而定)与最大边缘数位置XMAX的中点为新的位置XN(步骤S50或S52)，使镜头30反向移动至最大边缘数位置XMAX的另一边。
藉由上述先确认最大边缘数位置XMAX的一边无其他边缘数的高点后，才搜寻最大边缘数位置XMAX的另一边，可确保最后找到的最大边缘数位置XMAX为具有绝对最大边缘数的位置。
以下举图10、14为例，详细说明图8所示的流程。如图10所示，以具有相对最大边缘数ECII的位置为新位置XN，并以XM为左边位置XL、以X0为右边位置XR及最大边缘数位置XMAX、即以位置X0的边缘数为最大边缘数ECMAX。
接着，如图11所示，由于目前边缘数ECC大于最大边缘数ECMAX(步骤S22)，因此进行步骤S24至S30，又由于最大边缘数位置XMAX小于目前位置XC(步骤S24)，因比进行步骤S28，以XMAX作为新的右边位置XR(步骤S28)，然后在步骤S30中，以XC作为新的最大边缘数位置XMAX、以ECC作为新的最大边缘数ECMAX、及以XC与XL的中间值作为新位置XN。然后，在步骤S32及S34中进行收敛判断，若未收敛则在步骤S36中以XN作为新的目前位置XC。
接着，由于目前边缘数ECC仍大于最大边缘数ECMAX(步骤S22)，因此同样进行步骤S24至S36，结果如图12所示，XMAX变为新的右边位置XR，XC变为新的最大边缘数位置XMAX，ECC变为新的最大边缘数ECMAX、且XC与XL的中间值变为新的位置XN，然后XN再变为新的目前位置XC。
接着，如图13所示，由于目前边缘数ECC小于最大边缘数ECMAX(步骤S22)，因此进行步骤S38至S44，又由于最大边缘数位置XMAX小于目前位置XC(步骤S38)，因此进行步骤S42，以XC作为新的左边位置XL(步骤S42)，然后在步骤S44中，因反向移动旗标F的初始值为0而进行步骤S54至S60。首先在步骤S54中将反向移动旗标F的值改为1，然后因为最大边缘数位置XMAX小于目前位置XC(步骤S56)，因此进行步骤S60。在步骤S60中，以XC与XMAX的中间值作为新的位置XN。接着，进行收敛判断(步骤S32及S34)，若收敛则结束，若未收敛则在步骤S36中以XN作为新的目前位置XC，然后继续步骤S22。
接着，如图14所示，由于目前边缘数ECC仍小于最大边缘数ECMAX(步骤S22)，因此进行步骤S38至S44，又由于最大边缘数位置XMAX亦小于目前位置XC(步骤S38)，因此进行步骤S42，以XC作为新的左边位置XL(步骤S42)，然后在步骤S44中，因反向移动旗标F已在上述的步骤S54中改为1，故进行步骤S46至S52。首先在步骤S46中将反向移动旗标F的值改为0，然后因为最大边缘数位置XMAX小于目前位置XC(步骤S48)，因此进行步骤S52。在步骤S52中，以XMAX与XR的中间值作为新的位置XN。接着，进行收敛判断(步骤S32及S34)，若收敛则结束，若未收敛则在步骤S36中以XN作为新的目前位置XC，然后如上所述进行各步骤，直到收敛为止。
另外，可在机壳10与镜头30间设置用以固定镜头30的止回机构，以抵抗弹簧50的恢复弹力，使镜头30在电磁铁40的线圈44未通电流时亦能保持在任意位置上。图15为止回机构的一个具体实施例。
如图15所示，在永久磁铁34与电磁铁40之间设置可枢转的扣爪90。扣爪90的枢轴上设有用以提供逆时针扭力的扭簧92。藉由扭簧92的扭力，使扣爪90的左侧尖端抵紧镜头30的外壁，即可固定镜头30。扣爪90系由铁系材料所构成，且如图所示其右侧端向下延伸至电磁铁40的后端，因此当电磁铁40通有电流时，电磁铁40对扣爪90右侧端的磁吸力即可抵抗扭簧92的扭力，使扣爪90顺时针转动而解除其左侧尖端对镜头30的固定。因此，控制电磁铁40上电流的有无即可将镜头30固定在任意位置上。
图16系本发明自动对焦机构的另一实施例的剖视图。图16所示的实施例与图3所示的实施例的不同点在于以固定于镜头30外围的摩擦构件94取代滚珠轴承32，除此之外皆与图3所示的实施例相同，不另赘述。
藉由适当调整摩擦构件94与导孔12内壁间的摩擦系数、弹簧50的弹性系数及电磁铁40与永久磁铁34间的磁力，则无需任何止回机构，亦可使镜头30固定在任意位置上。
以上所述，仅为本发明的具体实施例而已，其它任何未背离本发明的精神与技术下所作的等效改变或修饰，均应仍包含在下述专利范围的内。
权利要求
1.一种自动对焦机构，其系设于摄像装置的机壳与镜头之间，且包括设于该机壳的导引部，用以导引该镜头在景物与感光元件间作直线运动；设于该镜头外围，使该镜头可沿该导引部平顺滑动的滑动机构；设于该镜头外围的永久磁铁；设于该机壳的与该永久磁铁相对的电磁铁，此电磁铁可对该永久磁铁施加磁力而使该镜头移动；设于该机壳与该镜头之间的弹性构件，用以提供与该磁力平衡的弹力；以及控制装置，用以控制流过该电磁铁的电流，使该镜头停在该景物可清晰成像在该感光元件上的位置。
2.根据权利要求1所述的自动对焦机构，其特征在于，该导引部系一导孔。
3.根据权利要求1所述的自动对焦机构，其特征在于，该滑动机构系滚珠轴承。
4.根据权利要求1或3所述的自动对焦机构，其特征在于，该滑动机构系设于该镜头外围的约略中段处。
5.根据权利要求1所述的自动对焦机构，其特征在于，该永久磁铁系设于该镜头外围的后段处。
6.根据权利要求5所述的自动对焦机构，其特征在于，该电磁铁系设在该镜头后方与该永久磁铁相对处。
7.根据权利要求1或6所述的自动对焦机构，其特征在于，该电磁铁系由感磁材料与缠绕在该感磁材料外围的线圈所构成。
8.根据权利要求1所述的自动对焦机构，其特征在于，该弹性构件系弹簧。
9.根据权利要求8所述的自动对焦机构，其特征在于，该镜头前方形成有径向向外延伸的凸耳，该机壳在该镜头前方与该凸耳相对应处设有径向向内突出的凸出部，而该弹簧即设在该凸耳与该突出部间。
10.根据权利要求9所述的自动对焦机构，其特征在于，该弹簧系套在垂直延伸自该凸耳的滑柱与垂直延伸自该凸出部的凸柱的外围，且该滑柱具有凸缘的前端系伸入形成于该凸柱端面的孔。
11.根据权利要求1所述的自动对焦机构，其特征在于，该控制装置包括装设于该机壳中的电源供应器与处理器，及装设于该机壳前方的用以测量景物的距离的感测器。
12.根据权利要求11所述的自动对焦机构，其特征在于，该控制装置复包括拍摄对象的距离与通过该电磁铁的电流的对照资料库。
13.根据权利要求1所述的自动对焦机构，其特征在于，该控制装置包括装设于该机壳中的电源供应器及处理器，其中该处理器系与设在该镜头后方的光电元件相连，且可执行一处理程式，以进行边缘数的计算及最大边缘数的找寻的处理。
14.一种自动对焦方法，其系用于摄像装置的自动对焦机构，其特征在于该自动对焦机构包括驱动装置，用以使镜头在景物与感光元件间作直线运动；以及控制装置，具有处理器及记忆体，该处理器可根据来自该感光元件的影像资料，控制该驱动装置，使该镜头移动至该景物可清晰成像在该感光元件上的位置，该自动对焦方法包括以下步骤(1)由该处理器在该记忆体中设定包含左边位置、右边位置、目前位置、最大边缘数位置、目前边缘数、最大边缘数及反向移动旗标的复数个叁数的初始值，并由该处理器计算出一新位置且以该新位置的值更新该记忆体中该目前位置的值；(2)由该处理器控制该驱动装置将该镜头移动至该目前位置，并取得当时来自该感光元件的影像资料，计算该影像资料的边缘数，以计算所得的边缘数值更新该记忆体中该目前边缘数的值，再判断该目前边缘数是否大于该最大边缘数，若是则进行步骤(3)，若否则进行步骤(4)；(3)由该处理器根据该记忆体中该最大边缘数位置与该目前位置的大小关系，以该最大边缘数位置的值更新该左边位置或该右边位置的值，并以该目前位置的值更新该最大边缘数位置的值，以该目前边缘数的值更新该最大边缘数的值，再计算出一新位置，然后进行步骤(5)；(4)由该处理器读取该记忆体中该反向移动旗标的值，若该反向移动旗标为0，则将该反向移动旗标改为1，并计算出位于该最大边缘数位置一侧(该目前位置侧)的一个新位置，然后进行步骤(5)，若该反向移动旗标为1，则将该反向移动旗标改为0，并计算出位于该最大边缘数位置另一侧的一个新位置，然后进行步骤(5)；以及(5)由该处理器计算该新位置与该目前位置的差值的绝对值，进而判断该绝对值是否小于等于预定值，若小于等于预定值则结束，若大于预定值则以该新位置的值更新该记忆体中该目前位置的值，然后回到步骤(2)。
15.根据权利要求14所述的自动对焦方法，其特征在于，该驱动装置包括设于该摄像装置的机壳的导引部，用以导引该镜头在该景物与该感光元件间作直线运动；设于该镜头外围，使该镜头可沿该导引部平顺滑动的滚珠轴承；设于该镜头外围的永久磁铁；设于该机壳的与该永久磁铁相对的电磁铁，此电磁铁可对该永久磁铁施加磁力而使该镜头移动；以及设于该机壳与该镜头之间的弹簧，用以提供与该磁力平衡的弹力。
16.根据权利要求15所述的自动对焦方法，其特征在于，该处理器系控制流过该电磁铁的电流，使该镜头停在该景物可清晰成像在该感光元件上的位置。
17.根据权利要求14所述的自动对焦方法，其特征在于该步骤(1)中计算该新位置的方法，系将该镜头的可动范围分为复数等份，并以接近该感光元件的部份包含较多等份的方式进一步将该镜头的可动范围区分为多个小范围，再计算出各个小范围的中点的边缘数，然后以边缘数最大的点为该新位置。
18.根据权利要求14所述的自动对焦方法，其特征在于该步骤(3)中计算该新位置的方法，系由该处理器计算出该记忆体中该左边位置与该最大边缘数位置的中间值，再以该中间值为该新位置的值。
19.根据权利要求14所述的自动对焦方法，其特征在于该步骤(4)包括以下步骤(4-1)由该处理器判断该记忆体中该最大边缘数位置是否大于该目前位置，若是则以该目前位置的值更新该右边位置的值，若否则以该目前位置的值更新该左边位置的值；(4-2)由该处理器读取该记忆体中该反向移动旗标的值，并判断该记忆体中该反向移动旗标的值是否等于1，若不等于1则进行步骤(4-3)，若等于1则进行步骤(4-4)；(4-3)由该处理器将该反向移动旗标改为1，并判断该记忆体中该最大边缘数位置是否大于该目前位置，若是则计算该最大边缘数位置与该右边位置的中间值，再以该中间值为该新位置的值，然后进行步骤(5)，若否则计算该左边位置与该最大边缘数位置的中间值，再以该中间值为该新位置的值，然后进行步骤(5)；以及(4-4)由该处理器将该反向移动旗标改为0，并判断该记忆体中该最大边缘数位置是否大于该目前位置，若是则计算该左边位置与该最大边缘数位置的中间值，再以该中间值为该新位置的值，然后进行步骤(5)，若否则计算该最大边缘数位置与该右边位置的中间值，再以该中间值为该新位置的值，然后进行步骤(5)。
全文摘要
一种自动对焦机构,其系设于相机、摄录放影机等摄像装置的机壳与镜头之间,且系利用设于机壳的电磁铁与设于镜头上的永久磁铁间的磁力移动镜头,利用设于机壳与镜头间的弹簧所提供的弹力平衡磁力,以及利用控制装置改变流过电磁铁的电流大小以改变磁力的大小,使镜头不断地改变位置,最后在所欲拍摄的景物可清晰成像时保持那个时候的电流大小,使镜头不动,而对准焦距;以及一种利用磁力移动镜头以进行自动对焦的自动对焦方法。
文档编号G03B13/36GK1368658SQ01101860
公开日2002年9月11日 申请日期2001年2月9日 优先权日2001年2月9日
发明者张广祥, 洪嘉成, 林坤昌 申请人:力捷电脑股份有限公司