专利名称：：对焦装置及方法
技术领域：
：本发明关于一种对焦装置及方法，并且特别地，本发明关于一种能快速而精确地对焦的对焦装置及方法。
背景技术：
：随着数字时代的来临，以及相关软硬件技术的快速发展，各种数字装置已经被广泛地使用于日常生活中。其中，数字影像记录设备，例如数字相机(digitalcamera,DC)、数字摄影机(digitalvideorecorder,DV)等，更因为其便利性而逐渐取代传统的影像记录设备。此外，数字影像记录系统也已被广泛装设于多种可携式电子装置，例如移动电话、个人数字助理(personaldigitalassistant,PDA)、笔记本型计算机等，以方便使用者随时进行影像记录。过去，应用在前述的可携式电子装置的数字影像记录系统的分辨率大多小于百万像素(mega-pixel)。由于其影像质量并非由对焦装置所决定，因此这类的数字影像记录系统大多采用定焦镜头。随着分辨率的增加，对焦装置对影像质量的影响也越来越重要。因此，变焦镜头以及对焦装置逐渐被应用在前述的可携式电子装置的数字影像记录系统中。请参见图1,图l是绘示已知技术中的数字影像记录系统的功能方块图。如图1所示，该数字影像记录系统7包含镜头(lens)72、影像感测元件(imagesensor)74、处理才莫块(processingmodule)76以及马达(motor)78。该影l象感测元件74，例如CCD或CMOS,能通过该镜头进行影像感测，并且将感测到的影像传输至该处理模块76。而该处理模块76则可对该影像进行如噪声抑制、影像锐利度评估(imagesharpnessevaluation)等处理，并且将经处理过的影像输出。此外，该处理模块76还可根据该影像产生控制信号，并将该控制信号传送至该马达78。而该马达78则根据该控制信号调整该镜头72的位置，以达到对焦的目的。于已知技术中，数字影像记录系统的对焦可分为两大步骤影像锐利度评估以及焦点搜寻(focussearch)。影像锐利度评估是用以决定影像是否清晰，而焦点4叟寻则用以将4竟头移动至适当的对焦位置(focusposition)。此外，当应用于前述的可携式电子装置时，如何快速而有效率地对焦也是已知技术者需要考虑的重点之一。目前已经有许多影像锐利度评估算法被应用于数字相机，然而，许多影像锐利度评估算法过于复杂而难以被应用于前述的可携式电子装置中。此外，目前最常被用到的焦点搜寻算法之一为爬山搜寻法(mountainclimbsearchmethod)。此方法需要马达多次往复移动镜头进行全程的粗略搜寻(coarsesearch)以及后续的细微搜寻(finesearch)等程序。在粗略搜寻程序中，马达以较大刻度依序移动镜头至各个焦点位置，以取得各焦点位置的评估值(f0CUSvalue)，并且当该评估值所连接的曲线的斜率改变时，进入细微搜寻程序。细微搜寻程序则为该马达以较细微的刻度回头搜寻最大评估值的焦点位置作为对焦位置，并将镜头移动至该对焦位置。然而，前述的焦点搜寻算法需要马达反复移动镜头，相当耗费时间，且会增加马达以及传动构件的耗损。
发明内容因此，本发明的一范畴在于提供一种对焦装置及方法，用以解决已知技术的缺失。根据本发明的第一较佳具体实施例的一种对焦装置是应用于影像记录系统，并且该对焦装置包含评价单元以及控制模块。该评价单元能根据感测元件所感测的影像产生关于该影像的多个评价值。而该控制模块能根据该等评价值计算加权评价值，并且该控制模块根据该加权评价值以及聚焦深度表选择性地产生控制信号，以控制镜头移动。根据本发明的第二较佳具体实施例的一种对焦方法，包含下列步骤首先，根据至少一预设参数建立聚焦深度表。随后，产生关于影像的多个评价值。接着，根据该等评价值计算加权评价值。最后，根据该加权评价值以及聚焦深度表选择性地产生控制信号，以控制镜头移动。关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。图1是绘示已知技术中的数字影像记录系统的功能方块图。图2是绘示根据本发明的一具体实施例的对焦装置的功能方块图图3是绘示影像的色彩平面示意图。图4绘示影像上的多个区块的示意图。图5是绘示根据本发明的一具体实施例的对焦装置的功能方块图图6是绘示根据本发明的建立聚焦深度表的流程图。图7是绘示根据本发明的一具体实施例的对焦方法流程图。图8是绘示根据本发明的一具体实施例的对焦方法流程图。图9是绘示图8中的步骤S62的详细流程图。图IO是绘示图8中的步骤S59的详细流程图。1:影像记录系统10:对焦装置104:控制模块1044:微控制器122:镜头2:影像22:第二区块26:第四区块7:数字影像记录系统72:镜头76:处理模块S30S33、S40—S42、102:评价单元1042:存储单元12:影像撷取装置124:影像感测元件20:第一区块24:第三区块28:第五区块74:影像感测元件78:马达S50S62、S590S596、S620S626:流程步骤具体实施例方式本发明提供一种对焦装置及方法。以下将详述本发明的具体实施例以及实际应用案例，藉以充分说明本发明的特征、精神及优点。请参阅图2，图2是绘示根据本发明的一具体实施例的对焦装置的功能方块图。如图2所示，根据本发明的对焦装置IO应用于影像记录系统1,例如，但不受限于，数字相机、数字摄影机、具有摄影功能的移动通讯装置等。进一步，影像记录系统1包含对焦装置10以及影像撷取装置12。对焦装置10主要包含评价单元(evaluatingunit)102以及控制模块(controlmodule)104。而影像擷取装置12包含镜头122以及影像感测元件124，例如感光耦合元件(ChargeCo叩ledDevice,CCD)或互补金属氧化物半导体元件(ComplementaryMetal—OxideSemiconductor,CMOS)。净争别i也，4竟头122是变焦镜头。于本具体实施例中，当使用者应用影像记录系统1进行影像撷取以及记录时，影像通过镜头122投射至影像感测元件124上，影像感测元件124撷取影像后，将影像传送至对焦装置10。进一步，评价单元1Q2接收影像，并产生关于影像的评价值。于实际应用中，评价单元102可通过梯度滤波器(gradientfi1ter)进行影^f象锐利度(sharpness)统计，例如，以梯度滤波器对影像的水平方向进行统计，而以梯度滤波器对影像-101的垂直方向进^于统计<于实务中，影像可被分割成多种色彩平面，例如，红色平面(R)、绿色平面(G)以及蓝色平面(B)。请参见图3,图3是绘示前述的色彩平面的示意图。进一步，根据以下公式[l],计算影像的评价值(F)。F二R(A,xGx+Gy)+G(A^Gx+Gy)+B(A3xGx+Gy)…公式w其中Gx=|G5-G4|，GY=|G7-G2|，而系数A!、A2、A3是用以加权水平方向的锐利度。于一具体实施例中，影像可被划分为多个部分重迭的区块。请参见图4，图4绘示影像上的多个区块的示意图。如图4所示，于本具体实施例中，影像2被划分为五个部分重迭的区块第一区块20、第二区块22、第三区块24、第四区块26以及第五区块28。进一步，本发明的评价单元102可通过前述的方法分别计算各区块的评价值。藉此，本发明的评价单元102可对于低对比或过分曝光的影像进行更有效的评价值计算。更重要地，区块的划分还可提供景物改变信息。例如，当使用者移动镜头，致使图4中位于第一区块20的铁塔景物移到第三区块24时，各个区块的评价值会因此改变，使得对焦装置IO可进行相对应的处理。请注意，于实际应用中，本发明的评价单元102可视需求将影像区分为任何数目的区块，并不受限于前述举例的五个区块。于本具体实施例中，本发明的对焦装置10的控制模块104可根据前述由评价单元102所计算的各区块的评价值以及公式[2]计算整个影像的加权评价值(Fw)。Fw=F〃2+(F2+F3+F4+F5)/4...............公式[2]其中，Fi为图4中的第一区块20的评价值，而F2-F,分别为第二区块至第五区块22-2S的评价值。并且控制模块104可根据加权评价值以及聚焦深度表(depthoffocustable)选择性地产生控制信号，以控制镜头122移动。于实际应用中，控制模块104可将控制信号传送至传动模块(未绘示于图中)，其包含马达，可根据该控制信号带动镜头122移动。进一步请参见图5，图5是绘示根据本发明的一具体实施例的对焦装置的功能方块图。如图5所示，本发明的对焦装置10的控制模块104可还包含存储单元1042，如存储器，以及微控制器(micro-controller)1044。存储单元1042可用以记录前述的聚焦深度表，而微控制器1044则可根据控制信号控制镜头122移动。请注意，存储单元1042以及孩i控制器1044可被集成于控制模块104中，也可视需求而独立存在于对焦装置10中。此外，于实务中，本发明的对焦装置还可视需求包含适当的处理元件，例如但不受限于，噪声抑制元件、解马赛克元件、影像输出元件等。于实际应用中，前述的聚焦深度表可于影像记录系统生产过程中被建立。请参见图6，图6是建立聚焦深度表的流程图。如图6所示，建立聚焦深度表须先输入至少一预设参数(步骤S30)。于实务中，预设参数可以是，但不受限于，如镜头的焦距长度(focallength)、感测元件的像素大小(pixelsize)、镜头的移动距离(movingrange)以及F数值(Fnumber,焦距/光圈有效开口直径)。接着，根据该等预设参数以及下列公式[3]计算超焦距离(hyperfocaldistance,HD)(步骤S31)。HD=(1+(FL/2xF隱)/(SPx2))xFL...............公式[3]其中，FL表示镜头的焦距长度，F^表示F数值，而SP则表示感测元件的像素大小。随后，于自(超焦距离/2)至(超焦距离/2+镜头移动距离)的距离范围内，分别计算镜头于每一对焦位置上的聚焦深度(步骤S32)。最后，移除多余的聚焦深度数据以完成聚焦深度表(步骤S33)。举例而言，假设镜头移动N单位距离(位于对焦位置A)时的聚焦深度为2cm至10cm,而镜头移动(N+l)单位距离(位于对焦位置B)时的聚焦深度为4cm至7cm。因为对焦位置B的聚焦深度包含于对焦位置A的聚焦深度的范围内，因此可将对焦位置B的聚焦深度移除，达到精简聚焦深度表内容的效果。于一具体实施例中，当影像记录系统处于静态摄影模式时，本发明的控制模块可控制镜头移动至具有最大加权评价值的对焦位置。请参见图7,图7是绘示根据本发明的一具体实施例的对焦方法流程图。如图7所示，当影像记录系统处于静态摄影模式时，本发明的对焦装置先根据前述的公式[l]计算镜头的各个对焦位置的多个评价值(步骤S40)，再根据该等评价值，以前述的公式[2]计算各个对焦位置的加权评价值(步骤S41)。最后，将镜头移动至具有最大加权评价值的对焦位置(步骤S42)。通常，前述的步骤可在使用者操作影像记录系统对着欲拍摄的景物并且半按快门时完成。于另一具体实施例中，当影像记录系统处于动态摄影模式时，本发明的控制模块可比较一系列连续图框中的目前图框(currentframe)与先前图框(previousframe)的该等评价值。当该等评价值的差异大于门坎值时，控制模块产生该控制信号，控制镜头移动至具有最大加权评价值的对焦位置。请参见图8,图8是绘示根据本发明的一具体实施例的对焦方法流程图。如图8所示，当影像记录系统处于动态摄影模式时，本发明的对焦装置先根据前述的公式[1]计算目前图框内的多个区块的多个目前评价值(步骤S50),并且将该等目前评价值与先前图框的多个先前评价值比较(步骤S51)。接着判断具有不同评价值的区块数目是否大于门坎值(步骤S52)。若步骤S52的判断为否，则进一步判断差异是否大于门坎值(步骤S53)。若步骤S53的判断为否，则回到步骤S51。若步骤S53的判断为是，则将具有不同评价值的区块数目加上默认值(步骤S54)后回到步骤S51。反之，若步骤S52的判断为是，则根据该等目前评价值，以前述的公式[2]计算目前加权评价值(步骤S55)。接着，比较目前加权评价值以及先前图框的先前加权评价值(步骤S56),并且判断目前加权评价值与先前加权评价值的差异是否大于门坎值(步骤S57)。若步骤S57的判断为否，则不移动镜头的对焦位置，并且回到步骤S50。反之，若步骤S57的判断为是，则进一步判断目前镜头的对焦位置是否大于预设位置(例如聚焦深度表上的最大对焦位置减去默认值)(步骤S58)。若步骤S58的判断为否，则将镜头往景物方向(相对于感测元件方向)的对焦位置移动至具有最大加权评价值的对焦位置(步骤S59)。反之，若步骤S58的判断为是，则将镜头往感测元件方向(相对于景物方向)移动一单位距离至下一个对焦位置(步骤S60)。判断此对焦位置的加权评价值是否大于前一对焦位置的加权评价值(步骤S61)。若否的话，进行步骤S59。若是的话，则将镜头往感测元件方向(相对于景物方向)的对焦位置移动至具有最大加权评价值的对焦位置(步骤S62)。接着请参见图9，图9是绘示图8中的步骤S62的详细流程图。如图9所示，前述的步骤S62可还包含下列步骤首先，于步骤S620,将镜头往感测元件方向移动一单位距离至下一个对焦位置。随后，于步骤S622,计算该对焦位置的加权评价值。接着，于步骤S624，判断该加权评价值是否小于先前加权评价值。若步骤S624的判断为否，回到步骤S620。反之，若步骤624的判断为是，则进行步骤S626，将镜头往景物方向移动一单位距离至一对焦位置，并且以此对焦位置作为最终对焦位置。请再参见图10,图IO是绘示图8中的步骤S59的详细流程图。如图10所示，前述的步骤S59可还包含下列步骤首先，于步骤S590,将镜头往景物方向移动一单位距离至下一个对焦位置。随后，于步骤S592,计算该对焦位置的加权评价值。接着，于步骤S594，判断该加权评价值是否小于先前加权评价值。若步骤S594的判断为否，回到步骤S590。反之，若步骤594的判断为是，则进行步骤S596,将镜头往感测元件方向移动一单位距离至一对焦位置，并且以此对焦位置作为最终对焦位置。请注意，前述的各个门坎值、默认值以及判断标准可视需求而进行设定，并不受限于前面的举例范围。综上所述，本发明的对焦装置及方法可被应用于影像记录系统中。特别地，本发明的对焦装置及方法简化了已知的对焦技术。例如，当本发明的对焦装置移动镜头进行对焦时，可先将镜头移动至简化后的聚焦深度表中的各个对焦位置进行搜寻，而不需要搜寻所有的对焦位置。再如，本发明将影像分割成多个部分重迭区块，可藉此提供景物是否移动的信息，协助对焦装置判断是否要移动镜头重新对焦。因此，本发明的对焦装置及方法可在有限硬件资源下提升对焦速度，有利于移动电子装置的应用。通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求范围的范畴内。因此，本发明所申请的权利要求范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。权利要求1.一种对焦装置，应用于影像记录系统，该对焦装置包含评价单元，用以根据感测元件所感测的影像产生关于该影像的多个评价值；以及控制模块，根据该等评价值计算加权评价值，并且该控制模块根据该加权评价值以及聚焦深度表选择性地产生控制信号，以控制镜头移动。2.根据权利要求l所述的对焦装置，其中当该影像记录系统处于静态摄影模式时，该控制模块控制该变焦镜头移动至具有最大加权评价值的对焦位置。3.根据权利要求1所述的对焦装置，其中当该影像记录系统处于动态摄影模式时，该控制模块比较目前图框与先前图框的该等评价值，并且当该等评价值的差异大于门坎值时，该控制模块产生该控制信号，控制该变焦镜头移动至具有最大加权评价值的对焦位置。4.根据权利要求1所述的对焦装置，其中该聚焦深度表是根据至少一预设参数所建立。5.根据权利要求4所述的对焦装置，其中该预设参数是选自由焦距长度、该感测元件的像素大小、F数值以及移动距离所组成的群组中的至少一参数。6.根据权利要求5所述的对焦装置，其中该聚焦深度表是根据以下公式进行建立<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中HD代表超焦距离；FL表示镜头的焦距长度；F,表示F数值；而SP则表示感测元件的像素大小。7.根据权利要求1所述的对焦装置，还包含存储单元，用以记录该聚焦深度表。8.根据权利要求1所述的对焦装置，还包含微控制器，用以根据该控制信号控制该变焦镜头移动。9.根据权利要求1所述的对焦装置，其中该等评价值(F)是根据以下公式进行计算F二R(A!xGx+Gy)+G(A2xGx+Gy)+B(A3xGx+Gy).其中R代表该影像的红色平面、G代表该影像的绿色平面、B代表该影像的蓝色平面；其中Gx=|G5-G4|,GY=|G7-G2|，系数Ai、A2、人3是用以加权该影像的水平方向的锐利度。10.根据权利要求l所述的对焦装置，其中该等评价值分别对应至该影像上部分重迭的多个区块。11.根据权利要求IO所述的对焦装置，其中该加权评价值(FJ是根据以下公式进行计算Fw=F!/2+(F2+F3+F4+F5)/4;其中Fi为该等区块中的第一区块的评价值、F2为该等区块中的第二区块的评价值、F3为该等区块中的第三区块的评价值、F4为该等区块中的第四区块的评价值、Fs为该等区块中的第五区块的评价值。12.—种对焦方法，应用于影像记录系统，包含下列步骤(a)根据至少一预设参数建立聚焦深度表；(b)产生关于影像的多个评价值；(c)根据该等评价值计算加权评价值；以及(d)根据该加权评价值以及该聚焦深度表选择性地产生控制信号，以控制镜头移动。13.根据权利要求12所述的对焦方法，其中当该影像记录系统处于静态摄影模式时，控制该变焦镜头移动至具有最大加权评价值的对焦位置。14.根据权利要求12所述的对焦方法，其中当该影像记录系统处于动态摄影模式时，比较目前图框与先前图框的该等评价值，并且当该等评价值的差异大于门坎值时，产生该控制信号，控制该变焦镜头移动至具有最大加权评价值的对焦位置。15.根据权利要求12所述的对焦方法，其中该聚焦深度表是根据至少一预设参数所建立。16.根据权利要求15所述的对焦方法，其中该预设参数是选自由焦距长度、该感测元件的像素大小、F数值以及移动距离所组成的群组中的至少一参数。17.根据权利要求16所述的对焦方法，其中该聚焦深度表是根据以下公式进行建立HD=(1+(FL/2xF腦)/(SPx2))xFL;其中HD代表超焦距离；FL表示镜头的焦距长度；F隱表示F数值；而SP则表示感测元件的像素大小。18.根据权利要求12所述的对焦方法，其中该等评价值(F)是根据以下公式进行计算F二R(A,xGx+Gy)+G(A^Gx+Gy)+B(A3xGx+Gy);其中R代表该影像的红色平面、G代表该影像的绿色平面、B代表该影像的蓝色平面；其中Gx=|G5-G4|,GY=|G7-G2|,系数Ai、A2、人3是用以加权该影像的水平方向的锐利度。19.根据权利要求12所述的对焦方法，其中该等评价值分别对应至该影像上部分重迭的多个区块。20.根据权利要求19所述的对焦方法，其中该加权评价值(FJ是根据以下公式进行计算Fw=F丄/2+(F2+F3+F4+F5)/4;其中Fi为该等区块中的第一区块的评价值、F2为该等区块中的第二区块的评价值、F3为该等区块中的第三区块的评价值、F,为该等区块中的第四区块的评价值、Fs为该等区块中的第五区块的评价值。全文摘要本发明揭露一种对焦装置，其是应用于影像记录系统，并且该对焦装置包含评价单元以及控制模块。该评价单元能根据感测元件所感测的影像产生关于该影像的多个评价值。而该控制模块能根据该等评价值计算加权评价值，并且该控制模块根据该加权评价值以及聚焦深度表选择性地产生控制信号，以控制镜头移动。文档编号G02B7/36GK101470248SQ20071030544公开日2009年7月1日申请日期2007年12月28日优先权日2007年12月28日发明者郑升弘,陈信宇申请人:广达电脑股份有限公司