专利名称：用以校正光学模块的聚焦位置的电路及其校正方法
技术领域：
本发明涉及光学模块的聚焦位置的校正，尤其涉及一种利用锁相回路来校正光学 模块的聚焦位置的电路及其校正方法。
背景技术：
一般相机模块在进行自动对焦，也即自动校正其聚焦位置(focusposition)时， 会先检测每一个聚焦位置的聚焦值(Focus Value, FV)以得到一聚焦位置与聚焦值对照表 或是一聚焦位置与聚焦值的特征曲线。请参考图1，图1为聚焦位置与聚焦值的特征曲线以 及利用爬山搜寻法(mountain-climbing search method)来得到最佳聚焦位置的示意图。 在图1中，实线110为聚焦位置与聚焦值的特征曲线，其中相对应于最大聚焦值的聚焦位置 为最佳聚焦位置(也即是特征曲线110的峰值(peak value))，虚线则用来表示利用爬山搜 寻法来寻找最佳聚焦位置时聚焦位置的移动方向以及移动的步阶大小，爬山搜寻法为一般 相机模块在进行对焦时所常用的方法，本领域普通技术人员均应了解此方法的操作原理以 及相关细节，因此在此不再赘述。然而，在利用爬山搜寻法来寻找最佳聚焦位置前，需要先得到聚焦位置与聚焦值 的特征曲线110，在理论上，特征曲线110如图1所示为一对称的曲线，且仅有一个峰值， 然而，因为噪声的影响，相机模块所检测到的特征曲线会如图2(a)所示并非为一对称的曲 线，甚至会如图2(b)所示具有2个或2个以上的峰值，如此一来，爬山搜寻法所搜寻到的最 佳聚焦位置可能并非实际的最佳聚焦位置，因而造成相机模块无法以最佳的聚焦位置进行 照相或是摄影，而影响到所拍摄的照片或是图像的品质。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种利用锁相回路来校正光学模块的聚焦位置 的电路及其校正方法，以解决上述的问题。依据本发明的一实施例，一种用以校正一光学模块的聚焦位置的电路包含有一校 正信号产生单元以及一聚焦位置调整单元。该校正信号产生单元用以同时依据至少对应于 一第一聚焦位置的一第一聚焦信号以及对应于一第二聚焦位置的一第二聚焦信号来产生 一校正信号，其中该第一聚焦位置异于该第二聚焦位置。该聚焦位置调整单元耦接于该校 正信号产生单元，并用来依据该校正信号以将该光学模块的聚焦位置调整至一特定聚焦位 置。依据本发明的另一实施例，一种用以校正一光学模块的聚焦位置的方法包含有 同时依据至少对应于一第一聚焦位置的一第一聚焦信号以及对应于一第二聚焦位置的一 第二聚焦信号来产生一校正信号，其中该第一聚焦位置异于该第二聚焦位置；以及依据该 校正信号以将该光学模块的聚焦位置调整至一特定聚焦位置。依据本发明的用以校正光学模块的聚焦位置的电路以及方法，即使所检测到的聚焦位置与聚焦值的特征曲线因为噪声的影响而有如图2所示，本发明的电路以及方法也可消除这些噪声的影响而得到正确的最佳聚焦位置，进而改善所拍摄的照片或是图像的品 质。
图1为聚焦位置与聚焦值的特征曲线以及利用爬山搜寻法来得到最佳聚焦位置 的示意图。图2为受到噪声影响的聚焦位置与聚焦值的特征曲线的示意图。图3为本发明一实施例用以校正光学模块的聚焦位置的电路的示意图。图4为图3所示的电路校正光学模块的聚焦位置的时序图。图5为在图4所示的每一个校正时间内光学模块所检测到的聚焦位置与聚焦值的 特征曲线的示意图。其中，附图标记说明如下110、510 特征曲线300 电路310聚焦信号产生单元320校正信号产生单元322比较器324滤波器326积分器330聚焦位置校正单元340加法器
具体实施例方式请参考图3，图3为本发明一实施例用以校正光学模块的聚焦位置的电路300的 示意图。如图3所示，电路300包含有一聚焦信号产生单元310、一校正信号产生单元320、 一聚焦位置调整单元330以及一加法器340，其中校正信号产生单元320包含有一比较器 322、一滤波器324以及一积分器326。此外，本发明的电路300所应用于的光学模块可以为 一用来照相或摄影的相机模块，或是其他需要进行聚焦位置校正的光学模块。有关电路300的操作，请同时参考图3至图5，其中图4为电路300校正光学模块 的聚焦位置的时序图，图5为在图4所示的每一个校正时间时光学模块所检测到的聚焦位 置与聚焦值的特征曲线510的示意图。需注意的是，图5所绘出的为一特征曲线图，然而在 实际操作上，该特征曲线图也可以为一聚焦位置与聚焦值对照表。在使用本发明的电路300 来校正光学模块的聚焦位置之前，光学模块会使用如现有技术所述的爬山搜寻法或是其他 校正方法找到一预定聚焦位置Ktl，当然，聚焦位置与聚焦值的特征曲线会因为噪声的影响 而并非是一对称的曲线，因此预定聚焦位置Ktl也可能并非是最佳的聚焦位置，因此预定聚 焦位置Ktl可视为一粗调(coarse tune)的结果。此外，预定聚焦位置Ktl也可为利用爬山搜 寻法或是其他校正方法找到的多个粗调结果的平均值，举例而言，先利用爬山搜寻法寻找 出10个粗调结果，再计算该10个粗调结果的平均值以作为预定聚焦位置K。。需注意的是，本发明所述的“聚焦值”可以为一固定区域内的亮度值、图像边缘强度值、或是其他相关值。在决定预定聚焦位置Ktl之后，聚焦信号产生单元310于图4所示的第1个校正时间内依据预定聚焦位置Ktl以决定一第一聚焦位置a以及一第二聚焦位置b，其中第一聚焦 位置a与预定聚焦位置Ktl的距离Δ等于第二聚焦位置b与预定聚焦位置Ktl的距离Δ，距 离Δ可以依据设计者的考虑而自由设定，例如距离Δ可以设定为可调整聚焦距离的25%。 在决定第一聚焦位置a以及一第二聚焦位置b之后，聚焦信号产生单元310依照图5所示的 特征曲线510或是一聚焦位置与聚焦值对照表得到相对应于第一聚焦位置a的一第一聚焦 值f(a)以及相对应于第二聚焦位置b的一第二聚焦值f(b)，并分别依据第一聚焦值f (a) 以及第二聚焦值f (b)以产生一第一聚焦信号Va以及一第二聚焦信号Vb。之后，比较器322比较第一聚焦信号Va以及第二聚焦信号Vb以产生一比较信号 Vc,滤波器324接着对比较信号V。进行滤波操作以产生一滤波后比较信号Vuj,之后，积分器 326依据滤波后比较信号Vuj以产生一校正信号Ve，其中校正信号Ve可以视为一聚焦位置的 调整量，最后，聚焦位置调整单元330依据校正信号Ve以开始将光学模块的聚焦位置由目 前聚焦位置(也即预定聚焦位置Ktl)调整至一特定聚焦位置。需注意的是，校正信号入可 以反映出第一聚焦信号Va以及第二聚焦信号Vb的差量(也是第一聚焦值f (a)以及第二聚 焦值f (b)的差量)，且聚焦位置调整单元330可以将光学模块的聚焦位置由预定聚焦位置 Ktl往特征曲线510的峰值所对应的聚焦位置的方向移动。以图5为例，在理论上，特征曲线 510为一对称曲线且只有一个峰值，若是预定聚焦位置Ktl为最佳聚焦位置，则该最佳聚焦位 置对应至特征曲线510的峰值且第一聚焦值f (a)与第二聚焦值f(b)的值应该要相同，然 而在图5中，第一聚焦值f (a)小于第二聚焦值f(b)，因此可以判定最佳聚焦值是位于预定 聚焦位置Ktl的右侧，因此，聚焦位置调整单元330依据校正信号Ve将光学模块的聚焦位置 由预定聚焦位置Ktl往右侧移动以到达一特定聚焦位置，该特定聚焦位置可以视为在本次校 正中所决定的一最佳聚焦位置。在图5中，第一聚焦值f (a)小于第二聚焦值f (b)，因此聚焦位置调整单元330将 光学模块的聚焦位置由预定聚焦位置Ktl往右侧移动以到达特定聚焦位置；然而，若是，第一 聚焦值f (a)大于第二聚焦值f (b)，则聚焦位置调整单元330则要将光学模块的聚焦位置由 预定聚焦位置Ktl往左侧移动以到达特定聚焦位置，同理，若是第一聚焦值f (a)等于第二聚 焦值f(b)，则表示预定聚焦位置Ktl即是本次校正的最佳聚焦位置，因此光学模块的聚焦位 置不需要移动。此外，聚焦位置调整单元330在图4所示的一校正周期T内将光学模块的聚焦位 置由预定聚焦位置Ktl调整至特定聚焦位置，且在本发明的另一实施例中，聚焦位置调整单 元330于校正周期T内的多个时间点逐一将光学模块的聚焦位置调整至特定聚焦位置，其 中校正周期T内的所述多个时间点中任两相邻时间点具有相同的间隔，且聚焦位置调整单 元330于所述多个时间点中每一时间点使用同一调整值来调整该光学模块的聚焦位置。举 例而言，假设校正信号Ve所对应到的调整量是0. 3，则校正周期T内可以分为10个时间点， 且每个时间点聚焦位置的调整量均为0. 03。在下一次校正时间(图4所示的第2次校正时间)之前，加法器340将校正信号 Ve以及预定聚焦位置Ktl相加以得到下一次校正时间的预定聚焦位置K1，之后，在图4所示 的第2次校正时间时，光学模块会先进行检测以产生如图5所示的一聚焦位置与聚焦值的特征曲线或是对照表，接着，聚焦信号产生单元310依据预定聚焦位置K1以决定出第一聚焦信号Va以及第二聚焦信号Vb，之后，如同在第1次校正时间中所描述，比较器322比较第 一聚焦信号Va以及第二聚焦信号Vb以产生比较信号V。，滤波器324接着对比较信号V。进 行滤波操作以产生滤波后比较信号Vuj，积分器326依据滤波后比较信号Vuj以产生校正信 号\，最后，聚焦位置调整单元再依据校正信号\将光学模块的聚焦位置由目前聚焦位置 (也即预定聚焦位置K1)调整至一特定聚焦位置。简单来说，聚焦位置调整单元在一目前校 正时间中所使用的一预定聚焦位置(Kn+1)为光学模块的聚焦位置于一前一校正时间中所调 整至的前一特定聚焦位置(也即Κη+1 = Kn+Ve)。在接下来的每次校正时间中，电路300均重复上述步骤以将光学模块的聚焦位置 调整至相对应的特定聚焦位置，其中每一次校正时间后光学模块所调整至的特定聚焦位置 均可视为在该次校正时间时所决定的最佳聚焦位置。此外，虽然在每一次校正时间时所检 测的聚焦位置与聚焦值特征曲线或对照表均会因为噪声的影响而并非为对称的，因而造成 聚焦信号产生单元310所产生出的聚焦信号Va、Vb也会受到噪声的影响而无法反映出其正 确的值，然而，因为滤波器324于多个校正时间中分别接收多个比较信号V。，因此可以将噪 声的部分滤除而使得滤波器324所输出的滤波后比较信号Vuj可以排除噪声的影响，而积分 器326所输出的校正信号Ve也可较正确地反映出所需的校正值，以使得光学模块的聚焦位 置可以调整至最佳聚焦位置。简要归纳本发明，本发明是利用理想上聚焦位置与聚焦值的特征曲线(或对照 表)为一对称曲线且仅有一个峰值的特性，比较两个聚焦位置所相对应的聚焦信号，并依 据其比较结果来决定聚焦位置的调整量，此外，本发明特别利用锁相回路来比较两个聚焦 位置所对应的聚焦信号并产生校正信号以调整光学模块的聚焦位置，如此一来，可以消除 噪声的影响而将光学模块的聚焦位置调整至最佳的聚焦位置。以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的保护范围。
权利要求
一种用以校正一光学模块的聚焦位置的电路，包含有一校正信号产生单元，用以同时依据至少对应于一第一聚焦位置的一第一聚焦信号以及对应于一第二聚焦位置的一第二聚焦信号来产生一校正信号，其中该第一聚焦位置异于该第二聚焦位置；以及一聚焦位置调整单元，耦接于该校正信号产生单元，用来依据该校正信号以将该光学模块的聚焦位置调整至一特定聚焦位置。
2.如权利要求1所述的电路，其中该校正信号产生单元包含有一比较器，用来比较该第一聚焦信号以及该第二聚焦信号以产生一比较信号；一滤波器，耦接于该比较器，用来对该比较信号进行滤波操作以产生一滤波后比较信号；一积分器，耦接于该滤波器，用来依据该滤波后比较信号以产生该校正信号。
3.如权利要求2所述的电路，还包含有一聚焦信号产生单元，耦接于该校正信号产生单元，用来依据一预定聚焦位置以决定 该第一聚焦位置以及该第二聚焦位置，并产生相对应于该第一聚焦位置的该第一聚焦信号 以及相对应于该第二聚焦位置的该第二聚焦信号。
4.如权利要求3所述的电路，其中该第一聚焦位置与该预定聚焦位置的距离等于该第 二聚焦位置与该预定聚焦位置的距离。
5.如权利要求3所述的电路，其中该聚焦信号产生单元依据一聚焦位置与聚焦值对照 表得到相对应于该第一聚焦位置的一第一聚焦值以及相对应于该第二聚焦位置的一第二 聚焦值，并分别依据该第一聚焦值以及该第二聚焦值以产生该第一聚焦信号以及该第二聚 焦信号。
6.如权利要求3所述的电路，其中于多个校正时间中每一个校正时间内，该聚焦位置 调整单元均会依据该积分器的输出而开始调整该光学模块的聚焦位置至相对应的一特定 聚焦位置，且该聚焦位置调整单元在一目前校正时间中所使用的一预定聚焦位置为该光学 模块的聚焦位置于一前一校正时间中所调整至的前一特定聚焦位置。
7.如权利要求1所述的电路，其中于多个校正时间中每一个校正时间内，该聚焦位置 调整单元均会依据该校正信号产生单元的输出以开始调整该光学模块的聚焦位置至相对 应的一特定聚焦位置，两校正时间之间的间隔为一校正周期，且该聚焦位置调整单元于该 校正周期内将该光学模块的聚焦位置调整至相对应的该特定聚焦位置。
8.如权利要求7所述的电路，其中该聚焦位置调整单元于该校正周期内的多个时间点 逐一将该光学模块的聚焦位置调整至相对应的该特定聚焦位置。
9.如权利要求8所述的电路，其中该校正周期内的所述多个时间点中任两相邻时间点 具有相同的间隔，且该聚焦位置调整单元于所述多个时间点中每一时间点使用同一调整值 来调整该光学模块的聚焦位置。
10.一种用以校正一光学模块的聚焦位置的方法，包含有同时依据至少对应于一第一聚焦位置的一第一聚焦信号以及对应于一第二聚焦位置 的一第二聚焦信号来产生一校正信号，其中该第一聚焦位置异于该第二聚焦位置；以及依据该校正信号以将该光学模块的聚焦位置调整至一特定聚焦位置。
11.如权利要求10所述的方法，其中同时依据至少对应于该第一聚焦位置的该第一聚焦信号以及对应于该第二聚焦位置的该第二聚焦信号来产生该校正信号的步骤包含有比较该第一聚焦信号以及该第二聚焦信号以产生一比较信号；对该比较信号进行滤波操作以产生一滤波后比较信号；依据该滤波后比较信号以产生该校正信号。
12.如权利要求11所述的方法，还包含有 依据一预定聚焦位置以决定该第一聚焦位置以及该第二聚焦位置，并产生相对应于该 第一聚焦位置的该第一聚焦信号以及相对应于该第二聚焦位置的该第二聚焦信号。
13.如权利要求12所述的方法，其中该第一聚焦位置与该预定聚焦位置的距离等于该 第二聚焦位置与该预定聚焦位置的距离。
14.如权利要求12所述的方法，其中产生相对应于该第一聚焦位置的该第一聚焦信号 以及相对应于该第二聚焦位置的该第二聚焦信号的步骤包含有依据一聚焦位置与聚焦值对照表得到相对应于该第一聚焦位置的一第一聚焦值以及 相对应于该第二聚焦位置的一第二聚焦值，并分别依据该第一聚焦值以及该第二聚焦值以 产生该第一聚焦信号以及该第二聚焦信号。
15.如权利要求12所述的方法，还包含有于多个校正时间中每一个校正时间内，依据所产生的校正信号而开始调整该光学模块 的聚焦位置至相对应的一特定聚焦位置，且在一目前校正时间中所使用的一预定聚焦位置 为该光学模块的聚焦位置于一前一校正时间中所调整至的前一特定聚焦位置。
16.如权利要求10所述的方法，还包含有于多个校正时间中每一个校正时间内，依据所产生的校正信号以开始调整该光学模块 的聚焦位置至相对应的一特定聚焦位置，两校正时间之间的间隔为一校正周期；以及于该校正周期内将该光学模块的聚焦位置调整至相对应的该特定聚焦位置。
17.如权利要求16所述的方法，其中于该校正周期内将该光学模块的聚焦位置调整至 相对应的该特定聚焦位置的步骤包含有于该校正周期内的多个时间点逐一将该光学模块的聚焦位置调整至相对应的该特定 聚焦位置。
18.如权利要求17所述的方法，其中该校正周期内的所述多个时间点中任两相邻时间 点具有相同的间隔，且于该校正周期内的所述多个时间点逐一将该光学模块的聚焦位置调 整至相对应的该特定聚焦位置的步骤包含有于所述多个时间点中每一时间点使用同一调整值来调整该光学模块的聚焦位置。
全文摘要
一种用以校正一光学模块的聚焦位置的电路及其校正方法，该电路包含有一校正信号产生单元以及一聚焦位置调整单元。该校正信号产生单元用以同时依据至少对应于一第一聚焦位置的一第一聚焦信号以及对应于一第二聚焦位置的一第二聚焦信号来产生一校正信号，其中该第一聚焦位置异于该第二聚焦位置。该聚焦位置调整单元耦接于该校正信号产生单元，并用来依据该校正信号以将该光学模块的聚焦位置调整至一特定聚焦位置。本发明可消除噪声的影响而得到正确的最佳聚焦位置，进而改善所拍摄的照片或是图像的品质。
文档编号H04N5/232GK101813818SQ20091000831
公开日2010年8月25日 申请日期2009年2月20日 优先权日2009年2月20日
发明者田百育, 郑丁元 申请人:致伸科技股份有限公司