相机自动对焦装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明所揭露的实施例有关于相机自动对焦技术，尤指相机自动对焦装置和方法。
【背景技术】
[0002]近来，相机系统被广泛使用在各种应用上，如智能型手机或平板计算机，其中智能型手机的市场仍呈现快速增长的趋势，尤其整合高端相机功能的手机。传统的相机电话使用手动对焦技术，使用者手动地调整镜头位置以产生对焦后图像，然而，由于较难准确地对焦目标物，用户的技巧会因此限缩图像质量，据此，相机制造商发展具有自动对焦(Auto-Focus, AF)的相机电话以增加图像质量，该自动对焦功能可解决上述问题并提供用户高质量图像且简化相机电话的使用。
[0003]如今，手机制造商使用音圈马达(Voice Coil Motor, VCM)形式的镜头模块以解决需要具有压缩体积及较低成本的相机自动对焦装置的需求，该音圈马达形式的镜头模块包含镜头以及音圈马达致动器，其中音圈马达致动器通过推/拉弹簧机制以控制镜头的位置，一般来说，对焦值根据由于弹簧装置的阻尼而仍然在运动中的镜头所捕捉到的动态帧来决定，此外，对于相反的镜头扫描方向弹簧机制具有不同阻尼反应，其中包含镜头自远边(infinite side)扫描至近边(macro side)，以及镜头自近边扫描至远边，因此，自扫描方向所定位到的对焦后镜头位置与另一扫描方向所定位到的对焦后镜头位置将不会相同，导致自动对焦的不一致性。此由弹簧机制的阻尼所造成的自动对焦的不一致性可通过待镜头稳定后再取得对焦值来避免，但如此一来将会导致自动对焦速度的下降。
[0004]因此，需要新颖相机自动对焦设计，其能在解决自动对焦不一致性时，同时不降低自动对焦速度。
【发明内容】
[0005]根据本发明的示范性实施例，揭露执行镜头位置补偿以决定对焦后镜头位置的相机自动对焦装置以及相关相机自动对焦方法以解决上述问题。
[0006]依据本发明第一观点，揭露示范性相机自动对焦装置，示范性相机自动对焦装置包含镜头扫描控制电路、镜头位置补偿电路以及镜头位置决定电路，其中镜头扫描控制电路根据自动对焦程序中多个镜头位置来控制镜头的动作且获得分别对应多个镜头位置的多个对焦值，镜头位置补偿电路根据镜头的动作决定位置补偿值，镜头位置决定电路根据位置补偿值、多个镜头位置以及多个对焦值来决定对焦后镜头位置。
[0007]根据本发明第二观点，揭露示范性相机自动对焦装置，该示范性相机自动对焦装置包含镜头扫描控制电路以及镜头位置决定电路，其中在自动对焦程序中，镜头扫描控制电路根据在第一镜头扫描方向中的多个第一镜头位置来控制镜头的动作，且当对焦后镜头位置不在第一镜头扫描方向中时，另外用以根据在第二镜头扫描位置中的多个第二镜头位置来控制镜头动作并获得分别对应多个第二镜头位置的多个对焦值，其中第二镜头扫描方向与第一镜头扫描方向相反，且在第一镜头扫描方向中镜头动作的步长等同于在第二镜头扫描方向中镜头动作的步长，镜头位置决定电路根据至少多个第二镜头位置以及多个对焦值来决定对焦后镜头位置。
[0008]根据本发明第三观点，揭露示范性相机自动对焦方法，示范性相机自动对焦方法包含:在自动对焦程序中根据多个镜头位置控制镜头的动作，并获得分别对应多个镜头位置的多个对焦值；根据镜头的动作决定位置补偿值；以及根据位置补偿值、多个镜头位置以及多个对焦值决定对焦后镜头位置。
[0009]根据本发明第四观点，揭露示范性相机自动对焦方法，示范性相机自动对焦方法包含:其中在自动对焦程序中，根据在第一镜头扫描方向中的多个第一镜头位置来控制镜头的动作，且当对焦后镜头位置不在第一镜头扫描方向中时，根据在第二镜头扫描位置中的多个第二镜头位置来控制镜头动作并获得分别对应多个第二镜头位置的多个对焦值，其中第二镜头扫描方向与第一镜头扫描方向相反，且在第一镜头扫描方向中镜头动作的步长等同于在第二镜头扫描方向中镜头动作的步长；以及根据至少多个第二镜头位置以及多个对焦值来决定对焦后镜头位置。
[0010]根据本发明第五观点，揭露示范性相机自动对焦方法，示范性相机对焦方法包含:在第一镜头扫描方向中控制镜头的动作，其中包含在自动对焦帧中的图像内容具有放大率(zoom-1n rate)，其中自动对焦帧显示于用户接口上；以及在相反于第一镜头扫描方向的第二镜头扫描方向中控制镜头的动作，其中包含在自动对焦帧中的图像内容具有相同于放大率的缩小率(zoom-out rate)。
【附图说明】
[0011]图1依据本发明实施例的相机自动对焦装置的方块图。
[0012]图2依据本发明实施例的无镜头位置补偿情况下对焦值与镜头位置之间的关系示意图。
[0013]图3依据本发明实施例的有镜头位置补偿情况下对焦值与镜头位置之间的关系示意图。
[0014]图4是在测试环境条件下执行的镜头位置偏移补偿程序所产生的补偿表的范例示意图。
[0015]图5依据本发明实施例的由镜头位置决定电路所执行以决定对焦后镜头位置的镜头位置补偿操作。
[0016]图6依据本发明实施例的相机自动对焦方法的流程图。
[0017]图7依据本发明实施例的用以寻找对焦后镜头位置且具有第一镜头扫描方向以及第二镜头扫描方向的自动对焦程序的示意图。
[0018]图8在自动对焦程序中具有动态放大/缩小的图像内容的自动对焦帧的示范示意图。
【具体实施方式】
[0019]在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」系为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此系包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或者透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
[0020]图1依据本发明实施例的相机自动对焦装置的方块图，相机自动对焦装置100可为使用在电子装置中的相机系统的一部分，如智能型手机或平板，在此实施例中，相机自动对焦装置100包含音圈马达形式镜头模块102、影像传感器104、镜头扫描控制电路106、镜头位置补偿电路108以及镜头位置决定电路110，其中音圈马达形式镜头模块102包含音圈马达致动器112、弹簧机制113以及镜头114，镜头位置补偿电路108包含储存装置116以及查表电路118，其中储存装置116可为非挥发性内存如闪存。
[0021]举例来说，镜头扫描控制电路106、查表电路118以及镜头位置决定电路110可实现于影像信号处理器中，举另一例子，镜头扫描控制电路106、查表电路118以及镜头位置决定电路110可实现于应用处理器中，简单来说，任何使用所提出的相机自动对焦装置110的相机系统皆应隶属于本发明的范围。
[0022]镜头扫描控制电路106耦接至影像传感器104以及音圈马达致动器112，镜头扫描控制电路106输出音圈马达驱动器编码VCM_C0DE至音圈马达致动器112以指示音圈马达致动器112移动镜头114至对应到音圈马达驱动器编码VCM_C0DE的期望镜头位置。特别地，在自动对焦程序中，镜头扫描控制电路106根据多个镜头位置来控制镜头114的动作并获得分别对应该多个镜头位置的多个对焦值，其中针对由镜头扫描控制电路106所发出的音圈马达驱动器编码VCM_C0DE，每一对焦值为分析影像传感器104所捕捉的帧后所计算出的影像对比值。为确保自动对焦速度，每一对焦值是由分析运动帧所获得，其中运动帧是当镜头114由于音圈马达致动器112所驱动的弹簧机制113的阻尼因素而还在运动时由影像传感器104所捕捉(即当镜头114还不稳定时)。
[0023]图2依据本发明实施例