用於影像攝取的對焦控制模塊的製作方法
2023-06-25 01:14:51 1
專利名稱：用於影像攝取的對焦控制模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於影像攝取的對焦控制模塊，特別是涉及一種使用在影像攝取裝置上，可選用步進馬達或壓電材料(Piezoelectric material)作為透鏡與影像攝取組件間的對焦控制模塊。
背景技術：
隨著數字時代的來臨，再加上相關軟硬體技術的蓬勃發展，使得各種數字裝置已經開始獲得人們的認同，並且被廣泛地使用於日常生活之中，例如在數字影像處理上，以往是屬於專業人員的工作，但現在隨著數字相機(DC)、數字攝影機(DV)、數字影像掃描儀等產品的普及，再加上計算機設備的及影像軟體功能上的進步，任何人都可以成為專業的影像處理人員。
一般數字影像攝取裝置(如數字相機)其成像品質的好壞，除了與影像攝取組件，如電耦合組件(Charge Coupled Device，CCD)或CMOS傳感器有很大的關係之外，如何精確快速地控制對焦鏡頭則更是具有決定性的影響。
目前數字影像攝取裝置最常使用透鏡來作光學對焦，並利用步進馬達控制該透鏡對焦，調整透鏡與影像攝取組件之間的距離，將外在影像對焦至該影像攝取組件上，以提升影像清晰度，利用步進馬達的好處是以數位訊號即可精確地對焦，然而缺點是步進馬達體積大、速度慢且成本過高。
因此有業者使用一種壓電材料作為透鏡對焦的控制組件，例如壓電陶瓷，該種壓電材料是一種可以因機械變形產生電壓信號，也可以因電壓信號產生機械變形的材料，而利用壓電材料作為影像對焦的控制組件具有體積小、速度快且成本低的優點。
然而一般這種壓電材料皆具有磁滯的變形特性，故這種壓電材料的位移控制是一種非線性的模擬控制，不如步進馬達的控制來的單純。也因為控制步進馬達與控制壓電材料作為該影像攝取裝置的對焦控制組件是完全不同的，故目前必須分別設計不同的控制模塊來控制，在製程上相當麻煩。
為解決上述現有影像攝取裝置的對控制模塊無法同時兼容於步進馬達或壓電材料的缺陷，本發明提出一種用於影像攝取的對焦控制模塊，可兼容控制步進馬達或壓電材料，作為影像攝取裝置的對焦控制，節省製程上更換控制模塊的麻煩。
發明內容
本發明主要目的是提供一種用於影像攝取的對焦控制模塊，可兼容使用步進馬達或壓電材料(Piezoelectric material)作為一影像攝取裝置上透鏡與影像攝取組件間的對焦控制模塊。
為達到上述目的，本發明提供一種用於影像攝取的對焦控制模塊，可驅動一步進馬達或一壓電材料，控制至少一透鏡與一影像攝取組件間的對焦距離，該模塊包括有一影像演算單元、一位移控制單元、一步進馬達驅動單元、一壓電材料驅動單元，其中該影像演算單元電連接於該影像攝取組件，用以接收該影像攝取組件所攝取的影像信號，計算出該影像信號的最佳解析度值；而該位移控制單元電連接於該影像演算單元，可依該影像信號的最佳解析度值決定出該透鏡與該影像攝取組件間的最佳對焦距離，以輸出一位移控制信號至該步進馬達驅動單元或該壓電材料驅動單元；該步進馬達驅動單元，電連接至該步進馬達及該位移控制單元，用以接收該位移控制信號，驅動該步進馬達轉動適當步數，以控制該透鏡與該影像攝取組件間獲得最佳對焦距離；該壓電材料驅動單元，電連接至該壓電材料及該位移控制單元，用以接收該位移控制信號，驅動該壓電材料產生適當變形量，以控制該透鏡與該影像攝取組件間獲得最佳對焦距離。此外，還可藉助一選擇單元選擇其中任一項作為控制該透鏡與該影像攝取組件間對焦距離的控制組件，以達到該對焦控制模塊可兼容使用於步進馬達或壓電材料的功效。
較佳地，本發明所提供的上述用於影像攝取的對焦控制模塊中，該位移控制單元中還包括有一儲存組件、一比較組件及一輸出轉換組件，其中該儲存組件用以儲存該影像演算單元所計算出的所有影像信號的解析度值，及其相對應的位移距離；而該比較組件則用以比較所有影像信號的解析度值，以決定該影像信號中最佳解析度值；該輸出轉換組件，取出該最佳解析度值所對應的位移距離，並轉換為該位移控制信號。
較佳地，本發明所提供的上述用於影像攝取的對焦控制模塊中，該位移控制單元所輸出的該位移控制信號，可為驅動步進馬達的數位訊號，或者可為驅動該壓電材料的電壓信號。
本發明的有益效果在於上述用於影像攝取的對焦控制模塊可兼容控制步進馬達或壓電材料作為影像攝取裝置的對焦控制，節省製程上更換控制模塊的麻煩。
圖1為本發明的硬體架構示意圖；圖2為本發明對焦控制模塊的電路方框示意圖；及圖3為壓電材料的電壓-變形曲線示意圖。
其中，附圖標記說明如下10影像攝取裝置 11步進馬達 12壓電材料13影像攝取組件 14透鏡 20對焦控制模塊21影像演算單元 22位移控制單元 23選擇單元24步進馬達驅動單元 25壓電材料驅動單元 221儲存組件222比較組件 223輸出轉換組件具體實施方式
為了能更進一步了解本發明為達到預定目的所採取的技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，本發明的目的、特徵與特點可由此得到一深入且具體的了解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。
首先請參閱圖1所示，其為本發明的硬體架構示意圖。本發明的對焦控制模塊20主要是使用在一影像攝取裝置10上，如數字相機、數字攝影機或數字掃瞄器，利用一步進馬達11或一壓電材料12作為影像攝取的對焦控制，在該影像攝取裝置10中會設置一影像攝取組件13，如一電耦合組件(ChargeCoupled Device，CCD)或一CMOS傳感器等等，用以攝取外在影像。並在該影像攝取組件13前設置有至少一透鏡14，可將外在影像投射至該影像攝取組件13上。
請參閱圖2所示，其為本發明對焦控制模塊的電路方框示意圖。本發明的對焦控制模塊20主要是驅動該步進馬達11轉動適當的步數，或者是驅動該壓電材料12改變外在的變形量，以控制該透鏡14與該影像攝取組件13間的對焦距離，因此本發明的該對焦控制模塊20中至少包括有一影像演算單元21、一位移控制單元22、一選擇單元23、一步進馬達驅動單元24及一壓電材料驅動單元25。
其中該影像演算單元21電連接於該影像攝取組件13，可用以接收該影像攝取組件13與所攝取的影像信號，並計算出所攝取的該影像信號的解析度值，再輸出至該位移控制單元22，因此該位移控制單元22電連接於該影像演算單元21，可依該影像演算單元21所計算出的解析度值，決定出該透鏡14與該影像攝取組件13間的最佳對焦距離，以輸出一位移控制信號至該步進馬達驅動單元24或該壓電材料驅動單元25，驅動該步進馬達11或該壓電材料12控制該透鏡14與該影像攝取組件13位移至該最佳對焦距離。
然而該最佳對焦距離的決定，必須經過該影像演算單元21及該位移控制單元22不斷地修正該透鏡與該影像攝取組件間的對焦距離，目前針對影像解析度值的演算以及快速對焦控制的計算，已有相關的控制晶片或模塊可達到。
最簡單的控制方式是將該透鏡14與該影像攝取組件13間的每一位移距離皆加以計算出其影像解析度值，再比對出最佳解析度值的位移距離。而快速的控制方式包括有二分比對法、固定距離比對法或參數表比對計算法等等，然而這些控制方式非本發明的申請重點，故不再詳細介紹。
不論最佳對焦距離的控制方式為何，本發明皆可將其應用於影像演算單元21及該位移控制單元22中，因此該位移控制單元22中還包括有一儲存組件221、一比較組件222及一輸出轉換組件223，其中該儲存組件221是用以儲存該影像演算單元21所計算出的所有影像信號的解析度值，以及其相對應的位移距離，而該比較組件222則用以比較所有的影像信號的解析度值以決定出最佳解析度值，然後取出最佳解析度值所對應的位移距離，最後利用該輸出轉換組件223將所對應的位移距離轉換為該位移控制信號。
在本發明的對焦控制模塊20中設有兩組驅動控制單元，一組為該步進馬達驅動單元24，另一組為該壓電材料驅動單元25，並藉助該選擇單元23來選擇所驅動的控制單元為該步進馬達驅動單元24還是該壓電材料驅動單元25，主要是因為驅動該步進馬達11轉動的信號為數位訊號，而驅動該壓電材料12產生變形量的信號為電壓信號。而該選擇單元23可以為一選擇開關或一跳接開關(Jump Pin)。
若是使用該步進馬達11作為對焦距離的控制組件是較為單純的，可將該步進馬達驅動單元24電連接至該位移控制單元22及該步進馬達11，接收該位移控制信號來驅動該步進馬達11轉動適當步數，即可控制該透鏡與該影像攝取組件間獲得最佳對焦距離。
值得一提的是使用壓電材料12作為對焦距離的控制組件，則因該壓電材料12為具有磁滯特性的材料所構成的可變形物體，且是隨著電壓信號的增加或減少而改變其物體的外在變形量，該壓電材料12會隨著電壓信號的增加或減少會有二條不同變形路徑，如圖3所示，其為壓電材料的電壓-變形曲線示意圖。
其中當該壓電材料12由V1電壓提升至V2電壓時，其變形量由D1至D2，變形路徑為C曲線(順向變形移動)，當該壓電材料12由該V2電壓降至V1電壓時，其變形量由D2至D1，變形路徑為D曲線(逆向變形移動)，並分別對應該壓電材料12是在膨脹情形(C曲線)及收縮情形(D曲線)。
因此本發明的該壓電材料驅動單元25同樣電連接至該位移控制單元22及該壓電材料12，但在接收該位移控制信號後，須將該位移控制信號轉換為該壓電材料的電壓信號，且必須判斷該壓電材料是移動在順向變形移動路徑上(C曲線)或是逆向變形移動路徑上(D曲線)，再將其變形移動路徑的電壓信號逐一輸出至該壓電材料12，才能驅動該壓電材料12產生適當變形量，以控制該透鏡與該影像攝取組件間獲得最佳對焦距離。
所以，本發明通過上面所揭示的技術，提供一種迥然不同於公知的設計，能提高整體的使用價值。
此外，上面所揭示的圖式、說明僅為本發明的實施例而已，對於本領域的普通技術人員可依據上述說明作其它各種改良，而這些改變仍屬於本發明的發明構思及專利範圍中。
權利要求
1.一種用於影像攝取的對焦控制模塊，可驅動一步進馬達或一壓電材料，控制至少一透鏡與一影像攝取組件間的對焦距離，其中該模塊包括一影像演算單元，電連接於該影像攝取組件，用以接收該影像攝取組件所攝取的影像信號，計算出該影像信號的最佳解析度值；一位移控制單元，電連接於該影像演算單元，可依該影像信號的最佳解析度值決定出該透鏡與該影像攝取組件間的最佳對焦距離，以輸出一位移控制信號；一步進馬達驅動單元，電連接至該步進馬達及該位移控制單元，用以接收該位移控制信號，驅動該步進馬達轉動適當步數，以控制該透鏡與該影像攝取組件間獲得最佳對焦距離；及一壓電材料驅動單元，電連接至該壓電材料及該位移控制單元，用以接收該位移控制信號，驅動該壓電材料產生適當變形量，以控制該透鏡與該影像攝取組件間獲得最佳對焦距離。
2.如權利要求1所述的用以影像攝取的對焦控制模塊，其中該壓電材料為具有磁滯特性的材料所構成的可變形物體。
3.如權利要求1所述的用以影像攝取的對焦控制模塊，其中該壓電材料可隨電壓信號的增加或減少而改變其物體的外在變形量。
4.如權利要求1所述的用以影像攝取的對焦控制模塊，其中該影像攝取組件為一電耦合組件或一CMOS傳感器。
5.如權利要求1所述的用以影像攝取的對焦控制模塊，其中還包括一選擇單元，電連接於該步進馬達驅動單元及該壓電材料驅動單元，用以選擇該步進馬達驅動單元或該壓電材料驅動單元，其中的任一項作為控制該透鏡與該影像攝取組件間對焦距離的控制組件。
6.如權利要求5所述的用以影像攝取的對焦控制模塊，其中該選擇單元為一選擇開關或一跳接開關。
7.如權利要求1所述的用以影像攝取的對焦控制模塊，其中該影像演算單元接收該透鏡與該影像攝取組件間每一位移距離的影像信號，並計算出每一位移距離的影像解析度值，並比較所有影像解析度值，以決定出該最佳解析度值。
8.如權利要求1所述的用以影像攝取的對焦控制模塊，其中該位移控制單元中還包括一儲存組件，用以儲存該影像演算單元所計算出的所有影像信號的解析度值，及其相對應的位移距離；一比較組件，用以比較所有影像信號的解析度值，以決定該影像信號中最佳解析度值；及一輸出轉換組件，取出該最佳解析度值所對應的位移距離，並轉換為該位移控制信號。
9.如權利要求1所述的用以影像攝取的對焦控制模塊，其中該位移控制單元所輸出的該位移控制信號可為驅動步進馬達的數位訊號。
10.如權利要求1所述的用以影像攝取的對焦控制模塊，其中該位移控制單元所輸出的該位移控制信號可為驅動該壓電材料的電壓信號。
全文摘要
一種用於影像攝取的對焦控制模塊，可驅動一步進馬達或一壓電材料，控制至少一透鏡與一影像攝取組件間的對焦距離，該模塊包括有一影像演算單元、一位移控制單元、一步進馬達驅動單元及一壓電材料驅動單元，其中該影像演算單元可接收該影像攝取組件所攝取的影像信號，計算出最佳解析度值，而該位移控制單元可依最佳解析度值決定出該透鏡與該影像攝取組件間的最佳對焦距離，以輸出一位移控制信號至該步進馬達驅動單元或該壓電材料驅動單元，控制該透鏡與該影像攝取組件間的對焦距離，達到可兼容使用於步進馬達或壓電材料的目的，並可節省製程上更換控制模塊的麻煩。
文檔編號H04N5/225GK1641461SQ200410002850
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月17日 優先權日2004年1月17日
發明者郭志峰, 林崇仁, 張宇曜, 陳德榮 申請人:傑群科技股份有限公司