自動聚焦設備及其方法
2023-05-13 22:52:01 2
專利名稱：自動聚焦設備及其方法
技術領域：
本公開涉及ー種自動聚焦設備和方法，並且更加特別地，涉及ー種用於自動地調節焦點以獲得對於主題(或者要獲得的對象)的清晰或者清楚圖像的設備和設備中的自動聚焦方法。
背景技術：
通常，相機包括用於在圖像傳感器上捕獲(形成)對象或者主題的圖像的透鏡；和用於檢測通過透鏡形成的圖像作為電信號的圖像傳感器。透鏡的焦點取決於透鏡和對象之間的距離而變化。僅當基於對象的位置的圖像表面的位置變化在相機的焦距深度(焦距的深度)的範圍內時能夠捕獲具有優秀質量的圖像。在此，典型的相機要求用於根據與對象的距離的變化自動地調節焦點的功能，即，自動聚焦(AF)功能以獲得具有優秀質量的圖像。大多數數位相機使用通過透鏡(TTL)對比度檢測。對比度檢測是在移動透鏡的同時要不斷地計算圖像的部分(通常，中心部分)的對比度，並且當計算最高的對比度時確定被聚焦。因此，自動聚焦功能g在，例如，通過分析透鏡步進和焦距值在最高焦距值的透鏡步進獲得最清晰的圖像，該透鏡步進是根據透鏡和對象或者主題之間的距離而設置並且是用於移動透鏡的位置的単位，基幹與在每個透鏡步進在圖像傳感器上形成的圖像有關的特性信息(例如，清晰度信息)，每個焦點值被從高頻圖像信息轉換為數值。自動聚焦的代表是爬山法。爬山式自動聚焦算法是將透鏡從當前位置向前側和後側移動了一個單位的透鏡步進並且其後在要被聚焦的方向中移動焦距透鏡使得找到最佳焦點位置的方法。為了根據爬山方法聚焦對象，焦距透鏡被移動了每個透鏡步進以檢測焦距值，並且然後位於具有最高焦距值的透鏡步進上。因此，自動聚焦時間根據步進的數目増加。這可能在圖像的捕獲期間由於自動聚焦執行時間而引起延遲，導致不能在正確的時間獲得正確位置的對象的清晰圖像。
發明內容
為了實現這些和其它的方面並且根據本發明的目的，如在此具體化和廣泛地描述的，提供ー種自動聚焦方法，包括:接收對象捕獲模式；確定與輸入捕獲模式相對應的自動聚焦設置；基於所確定的自動聚焦設置決定在透鏡步進當中具有最高焦距值的透鏡步迸，根據透鏡和對象之間的距離設置透鏡步進；以及將透鏡移動到所確定的透鏡步迸。根據優選的實施例，所述決定在透鏡步進當中具有最高焦距值的透鏡步進可以包括:將透鏡步進劃分為與所確定的自動聚焦設置相對應的數目的區域；決定在所劃分的區域當中包括具有最高焦距值的透鏡步進的第一區域；以及決定在第一區域中具有最高焦距值的透鏡步迸。根據優選的實施例，所述決定第一區域可以包括:比較與在所劃分的區域的每個中包括的至少ー個透鏡步進相對應的焦距值；以及基於比較結果決定第一區域。
根據優選的實施例，所述決定第一區域內具有最高焦距值的透鏡步進可以包括:檢查與所確定的自動聚焦設置相對應的閾值；基於閾值決定包括第一區域內的具有最高聚焦值的透鏡步進的第二區域；以及決定在第二區域內具有最高焦距值的透鏡步進。根據優選的實施例，所述決定在第二區域內具有最高焦距值的透鏡步進可以是基於所確定的自動聚焦設置，使用全球搜索、趨勢預測方法、基於規則的AF、基於訓練的方法、基於焦距值訓練的AF以及基於模糊訓練的方法中的一個決定具有最高焦距值的透鏡步進的步驟。根據優選的實施例，閾值是預設值，使得在第二區域中包括的透鏡步進和與在所述第二區域中包括的透鏡步進相對應的焦距值滿足二次函數。根據優選的實施例，閾值可以是常數。根據優選的實施例，閾值可以是預定的角度或者傾斜度。根據優選的實施例，自動聚焦方法可以進一步包括，在確定自動聚焦設置之前，接收自動聚焦觸發信號。為了實現這些和其它的優點並且根據本發明的目的，如在此具體化和廣泛地描述的，提供了一種自動聚焦設備，包括:輸入單元，該輸入單元接收對象捕獲模式；設置控制器，該設置控制器確定與輸入捕獲模式相對應的自動聚焦設置；自動聚焦控制單元，該自動聚焦控制單元基於所確定的自動聚焦設置決定在透鏡步進當中具有最高焦距值的透鏡步進，根據透鏡和對象之間的距離設置透鏡步進；以及透鏡控制器，該透鏡控制器將透鏡移動到所決定的透鏡步進。根據優選的實施例，自動聚焦控制單元可以被配置成，將透鏡步進劃分為與所確定的自動聚焦設置相對應的數目的區域；決定在所劃分的區域當中包括具有最高焦距值的透鏡步進的第一區域；以及決定第一區域中具有最高焦距值的透鏡步進。根據優選的實施例，自動聚焦控制單元可以被配置成:比較與在所劃分的區域的每個中包括的至少一個透鏡步進相對應的焦距值；並且基於比較結果決定第一區域。根據優選的實施例，自動聚焦控制單元可以被配置成，檢查與所確定的自動聚焦設置相對應的閾值；基於閾值決定包括在第一區域內具有最高聚焦值的透鏡步進的第二區域；以及決定在第二區域內具有最高焦距值的透鏡步進。根據優選的實施例，自動聚焦控制單元可以被配置成，基於所確定的自動聚焦設置，使用全球搜索、趨勢預測方法、基於規則的AF、基於訓練的方法、基於焦距值訓練的AF以及基於模糊訓練的方法中的一個決定具有最高焦距值的透鏡步進。根據優選的實施例，閾值可以是預設值，使得在第二區域中包括的透鏡步進和與在第二區域中包括的透鏡步進相對應的焦距值滿足二次函數。根據優選的實施例，閾值可以是常數。根據優選的實施例，閾值可以是預定的角度或者傾斜度。根據優選的實施例，輸入單元可以被配置成接收自動聚焦觸發信號。有益效果根據本公開的一個示例性實施例，相機可以設置有根據捕獲模式適當地調節自動聚焦的精確度和速度的功能，其可以允許當捕獲對象時根據情況用戶獲得靜態對象的穩定圖像或者快速獲得動態圖像。這可以導致最大化自動聚焦功能的可用性並且減少由於相同對象的複製捕獲而在捕獲期間消耗的基於時間的成本。
圖1是根據一個示例性實施例的具有自動聚焦設備的移動終端的框圖；圖2是在圖1中示出的捕獲單元121的詳細框圖；圖3是在圖2中示出的自動聚焦控制單元240的詳細框圖；圖4至圖6是每個圖示根據一個示例性實施例的與透鏡步進相對應的焦距值的曲線圖；圖7圖示根據一個示例性實施例的第一搜索部分244的操作的視圖；圖8是圖示根據一個示例性實施例的第二搜索部分246的操作的視圖；圖9是圖示根據一個示例性實施例的精確搜索部分248的操作的視圖；圖10至圖15是每個圖示根據一個示例性實施例的用於執行自動聚焦操作的設置屏幕的視圖；以及圖16是圖示根據一個示例性實施例的執行自動聚焦操作的過程的流程圖。
具體實施例方式在下文中，將會參考圖1至圖16詳細地描述根據優選示例性實施例的自動聚焦設備和方法。圖1是根據一個示例性實施例的具有自動聚焦設備的移動終端的框圖。根據一個示例性實施例，移動終端100可以包括諸如無線通信單元110、音頻/視頻(A/V)輸入單元120、用戶輸入單元130、感測單元140、輸出單元150、存儲器160、接口單元170、控制器180、電源190等的組件。無線通信單元110可以執行信號的調製、解調和編碼/解碼操作，通信終端100將信號傳輸到無線通信系統的基站並且從無線通信系統的基站接收信號，使得移動終端100能夠經由無線通信系統執行與其它終端的通信。無線通信單元110可以包括廣播接收模塊
111、移動通信模塊112、無線網際網路模塊113、短程通信模塊114、位置信息模塊115等。廣播接收模塊111通過廣播信道從外部廣播管理伺服器接收廣播信號和/或廣播相關信息。廣播信道可以包括衛星信道和/或地面信道。廣播管理伺服器可以意指生成並且傳輸廣播信號和/或廣播相關信息的伺服器，或者接收先前生成的廣播信號和/或廣播相關信息並且將其傳輸到移動終端100的伺服器。廣播相關信息可以意指關於廣播頻道、廣播節目、廣播服務提供商等的信息。廣播信號可以包括TV廣播信號、無線電廣播信號和數據廣播信號、以及以數據廣播信號被耦合到TV或者無線電廣播信號的形式的廣播信號。通過移動通信網絡也可以提供廣播相關信息，並且在這樣的情況下，通過移動通信模塊112可以接收廣播相關信息。廣播相關信息可以以各種形式存在。例如，它可以以數字多媒體廣播(DMB)的電子節目指南(EPG)、手持式數字視頻廣播(DVB-H)的電子服務指南(ESG)等的形式存在。廣播接收模塊111可以使用各種類型的廣播系統來接收廣播信號。特別地，廣播接收模塊111可以使用諸如地面數字多媒體廣播(DMB-T)、衛星數字多媒體廣播(DMB-S)、僅媒體前向鏈路(MediaFLO)、手持式數字視頻廣播(DVB-H)、地面綜合服務數字廣播(ISDB-T)等的數字廣播系統接收數字廣播信號。當然，廣播接收模塊111被配置為可適合於提供廣播信號的每個廣播系統和上述數字廣播系統。經由廣播接收模塊111接收到的廣播信號和/或廣播相關信息可以被存儲在諸如存儲器160的適當的設備中。移動通信模塊112通過移動通信網絡將無線電信號傳輸到基站、外部終端以及伺服器中的至少ー個和/或接收來自於基站、外部終端以及伺服器中的至少ー個的無線電信號。在本示例性實施例中，根據文本和/或多媒體消息傳輸和/或接收，無線電信號可以包括語音呼叫信號、視頻呼叫信號和/或各種類型的數據。無線網際網路模塊113是用於支持無線網際網路接入的模塊。無線網際網路模塊113可以被內置在移動終端100中，或者被外部地安裝到移動終端100。在本示例性實施例中，無線網際網路模塊113可以使用包括WLAN (無線LAN)、W1-F1、無線寬帶(Wibro)、全球微波接入互操作性(Wimax)、高速下行鏈路分組接入(HSDPA)等的無線網際網路接入技木。短程通信模塊114是用於支持短程通信的模塊。在本示例性實施例中，可以使用包括藍牙、射頻識別(RFID)、紅外數據協會(1也4)、超寬帶^胃8)、紫峰(21§8的)等的短程通信技木。位置信息模塊115表示用於檢測或者計算移動終端的位置的模塊。位置信息模塊115的示例可以包括全球定位系統(GPS)模塊。GPS模塊可以與相關多個衛星協作地接收位置信息。在此，位置信息可以包括通過緯度和經度表示的坐標信息。例如，GPS模塊能夠從多於三個的衛星分別測量精確的時間和距離，使得根據三角測量方案基於這樣的三個不同的距離精確地計算移動終端的當前位置。方案可以被用於從三個衛星獲得時間信息和距離信息並且通過ー個衛星校正錯誤。具體地，GPS模塊能夠進一歩根據從衛星接收到的位置信息獲得三維速度信息和精確的時間，以及關於緯度、經度以及高度的位置。W1-Fi定位系統和/或混合定位系統可以作為位置信息模塊115應用。A/V輸入單元120 被配置成提供輸入到移動終端的音頻或者視頻信號。A/V輸入單元120可以包括捕獲單元121和麥克風122。捕獲單(相機)121在視頻呼叫或者捕獲模式中處理通過圖像傳感器獲得的靜止圖畫或者視頻的圖像幀。已處理的圖像幀可以被顯示在顯示器151上。通過捕獲単元121處理的圖像幀可以被存儲在存儲器160中或者經由無線通信単元110被傳輸到外部。根據本發明的一個示例性實施例，捕獲單元121可以包括透鏡(未示出)，該透鏡用於捕獲要被捕獲的對象。而且，捕獲單元121可以進一歩包括多個透鏡(未示出)，其用於獲得用於對象的圖像的左視圖的左圖像和右視圖的右圖像以使得捕獲用於對象的立體圖像。而且，捕獲單元121可以進一歩包括透鏡(未示出)，其用於獲得用於相同對象的左視圖和右視圖之間的中間視圖的圖像。或者，捕獲單元121可以進ー步包括圖像合成單元(未示出)，其用於從包括左圖像和右圖像的立體圖像獲得被合成的中間視圖的圖像。麥克風122在電話呼叫模式、記錄模式、語音識別模式等通過麥克風接收外部音頻信號，並且將音頻信號處理成電子語音數據。已處理的語音數據可以被轉換成在電話呼叫模式通過移動通信模塊112可傳輸到移動通信基站的格式，並且輸出。麥克風122可以執行各種類型的噪聲消除算法，以消除在接收外部音頻信號的程序中產生的噪聲。用戶輸入単元130可以接收被應用於控制終端的操作的輸入命令，並且將接收到的命令傳輸到控制器180，以使得控制器180能夠響應於命令而操作。通過包括鍵盤、圓頂開關、觸控螢幕(壓力/電容)、轉向輪(jog wheel)、轉向開關等可以配置用戶輸入單元130。當觸摸板具有與顯示單元151的中間層結構時，這可以被稱為觸控螢幕。根據本公開的一個示例性實施例，用戶輸入單元130可以包括第一快門釋放輸入部分(未示出)和第二快門釋放輸入部分(未示出)。第一快門釋放輸入部分(未示出)可以接收用於執行自動聚焦操作的觸發信號。第二快門釋放輸入部分(未示出)可以接收用於捕獲對象的觸發信號。優選地，第一,決門釋放輸入部分(未不出)和第二快門釋放輸入部分(未示出)可以是鍵盤或者觸摸板。而且，優選地，第一快門釋放輸入部分(未示出)和第二快門釋放輸入部分(未示出)可以是多觸摸式觸摸板。根據本公開的一個示例性實施例，用戶輸入單元130可以允許用戶輸入對象捕獲模式。例如，對象捕獲模式可以包括諸如根據對象的特性(例如，速度)分類的諸如風景、圖畫和運動的預設模式。同時，捕獲模式可以進一步包括常規模式、戶外模式、夜間模式、文本(字符、字幕)模式、背光模式等。而且，捕獲模式可以進一步包括其中用戶能夠設置對象的移動的特性的手動模式。感測單元140 (或者其它檢測裝置)檢測諸如移動終端100的打開或者閉合狀態的移動終端100的當前狀態(情況)、移動終端100的位置、用戶與移動終端100的接觸(gp，觸摸輸入)的存在或者不存在、移動終端100的方向、移動終端100的加速或者減速移動和方向等，並且生成用於控制移動終端100的操作的命令或者信號。例如，當移動終端100被實現為滑蓋型行動電話時，感測單元140可以感測滑蓋電話是打開還是閉合。另外，感測單元140能夠檢測電源單元190是否供電、或者接口單元170是否與外部設備耦接。輸出單元150被配置為以視覺、音頻和/或觸覺模式(例如，音頻信號、視頻信號、報警信號、振動信號等)提供輸出。輸出單元150可以包括顯示單元151、音頻輸出模塊152、報警單元153、觸覺模塊154等。顯示單元151可以顯示在移動終端100中處理的信息。例如，當移動終端100處於電話呼叫模式時，顯示單元151可以顯示與呼叫或者其它通信相關聯的用戶界面(UI)或者圖形用戶界面(GUI)。當移動終端100處於視頻呼叫模式或者圖像捕獲模式時，顯示單元151可以顯示被捕獲的圖像和/或接收到的圖像、示出與其相關的視頻或者圖像和功能的UI或者GUI等。顯示單元151可以包括液晶顯示器(LCD)、薄膜電晶體-LCD (TFT-LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器、柔性顯示器、三維(3D)顯示器、等中的至少一個。根據移動終端100的配置方面顯示器151在數目上可以被實現兩個或者多於兩個。例如，移動終端100可以同時設置有外部顯示單元(未示出)和內部顯示單元(未示出)。同時，當顯示單元151和傳感器(在下文中，被稱為「觸摸傳感器」)以分層的方式重疊(在下文中，被稱為「觸控螢幕」)時，顯示單元151可以被用作輸入設備和輸出設備。觸摸傳感器可以具有例如觸摸膜、觸摸片、觸摸板等的形式。觸摸傳感器可以被配置為將施加到顯示單元151的特定部分的壓力，或者在顯示單元151的特定部分處的電容的變化轉換為電子輸入信號。觸摸傳感器可以被配置成檢測當施加觸摸時的壓力、以及被觸摸的位置或者區域。當相對於觸摸傳感器輸入觸摸時，相對應的信號(多個信號)被傳輸到觸摸控制器(未示出)。觸摸控制器處理信號(多個信號)，並且將相對應的數據傳輸到控制器180。因此，控制器180能夠識別顯示單元151的哪一部分被觸摸。在下文中，指示器被定位為接近而沒有接觸觸控螢幕的狀態將被稱為「接近觸摸」，然而指示器充分地接觸觸控螢幕的狀態將被稱為「接觸觸摸」。當在「接近觸摸」的狀態下定位指示器時，該定位對應於相對於觸控螢幕垂直的位置。接近傳感器141感測接近觸摸以及接近觸摸模式(例如，距離、方向、速度、時間、位置、移動狀態等)。可以將與被感測的接近觸摸和被感測的接近觸摸圖案有關的信息輸出到觸控螢幕。音頻輸出模塊152可以以呼叫接收模式、呼叫發起模式、記錄模式、語音識別模式、廣播接收模式等輸出從無線通信単元110接收到的或者被存儲在存儲器160中的音頻數據。音頻輸出模塊152可以輸出與在移動終端100中執行的功能，例如，呼叫信號接收聲音、消息接收聲音等有關的音頻信號。音頻輸出模塊152可以包括揚聲器、蜂鳴器等。報警器153輸出通知來自於移動終端100的事件的發生的信號。從移動終端100發生的事件可以包括呼叫信號接收、消息接收、鍵控信號輸入、觸摸輸入等。報警器153不僅可以輸出視頻或者音頻信號，而且可以輸出各種類型的信號，諸如通知事件的發生的信號，例如以振動的方式的。當接收到呼叫信號或者消息時，報警器153可以實現移動終端100以通過振動方式振動以便於通知接收。當輸入鍵控信號時，報警器153可以實現移動終端100以通過振動方式振動作為對輸入的反饋。用戶能夠通過移動終端100的振動識別事件的發生。通知事件的發生的信號可以通過顯示器151或者音頻輸出模塊152輸出。觸覺模塊154產生用戶能夠感覺的各種觸覺效果。通過觸覺模塊154產生的觸覺效果的代表性示例包括振動。通過觸覺模塊154產生的振動可以具有可控制的強度、可控制的模式等。例如，可以以合成的方式或者以序列的方式輸出不同的振動。觸覺模塊154可以產生各種觸覺效果，不僅包括振動，而且包括相對於接觸觸覺模塊164的皮膚表面垂直移動的針腳的布置、通過注入孔或者吸入孔的空氣注入力或者空氣吸入力、通過皮膚表面的觸摸、存在或者不存在與電極的接觸、通過諸如靜電カ的刺激的效果、使用吸熱設備或者放熱設備而再現冷或者熱的感覺。觸摸模塊154可以被配置為通過用戶的直接接觸，或者使用手指或者手的用戶的肌肉感覺來傳輸觸覺效果。存儲器160可以包括用於存儲用於操作控制器180的程序的只讀存儲器(ROM)161，例如，用於存儲輸入/輸出數據或者暫時地輸出被處理要被顯示的數據的隨機存取存儲器(RAM) 162和快閃記憶體。接ロ單元170將移動終端100與被連接到移動終端100的外部設備對接。例如，接ロ単元170可以包括，有線/無線頭戴式受話器端ロ、外部充電器端ロ、有線/無線數據端ロ、存儲卡端ロ、將具有標識模塊的設備連接到移動終端100的端ロ、音頻輸入/輸出(I/0)端ロ、視頻輸入/輸出(I/O)端ロ、耳機端ロ等。在此，標識模塊被實現為存儲標識移動終端100的權限的各種信息的晶片，並且可以包括用戶身份標識模塊(UIM)、訂戶身份標識模塊(SIM)等。具有標識模塊的設備(在下文中，被稱為「標識設備」)可以被實現為智慧卡。因此，可以經由端ロ將識別模塊連接到移動終端100。接ロ単元170可以被配置成從外部設備接收數據或者電カ並且將其傳輸到移動終端100內部的各個組件，或者可以被配置成將移動終端100內部的數據傳輸到外部設備。而且，接口單元170可以用作用於當移動終端100被連接到外部託架時將電源從外部託架供應到移動終端100的路徑，或者用作用於將用戶從託架輸入的各種命令信號傳送到移動終端100的路徑。從託架輸入的這樣的各種命令信號或者功率可以操作為用於識別移動終端100已經被精確地安裝到託架的信號。控制器180通常控制移動終端100的全部操作。例如，控制器180執行與電話呼口4、數據通信、視頻呼叫等相關聯的控制和處理。控制器180可以包括多媒體模塊181，多媒體模塊181提供多媒體回放。多媒體模塊181可以被配置成控制器180的一部分或者單獨的組件。電源單元190可以被配置成在控制器180的控制下接收外部電源和內部電源，並且將接收到的電力提供給移動終端100的各個組件。圖2是在圖1中示出的捕獲單元121的詳細框圖。根據本示例性實施例，捕獲單元121可以包括透鏡部210、圖像傳感器210、圖像處理器230、自動聚焦控制單元240、以及透鏡驅動單元250。透鏡部210可以包括透鏡212，透鏡212用於在圖像傳感器220上形成(捕獲、成像)對象的光學圖像；和焦點電機214,焦點電機214用於響應於輸入電機驅動信號將透鏡212驅動到焦點位置。圖像傳感器220可以使用電荷耦合器件(CXD)或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)光電地改變通過透鏡212形成的光學圖像，從而輸出電信號。圖像處理器230可以處理從圖像傳感器220輸出的電信號以生成與被捕獲的對象的圖像相對應的圖像數據。而且，圖像處理器230可以根據所生成的圖像數據分析圖像特性信息。例如，圖像處理器230可以基於與在每個透鏡步進在圖像傳感器上形成的圖像有關的特性信息(例如，清晰度信息)分析透鏡步進和焦距值，該透鏡步進是根據透鏡和對象之間的距離而設置並且是用於移動透鏡的位置的單位，焦距值中的每個根據高頻圖像信號信息被轉換成數值。自動聚焦控制單元240可以基於與通過圖像處理器230輸出的圖像特性信息的分析結果相對應的焦距值的曲線計算透鏡212的位置，生成用於將透鏡部210的透鏡212驅動到相對應的位置的驅動信號，並且將所生成的驅動信號輸出到透鏡驅動單元250。透鏡212的位置可以是與用於減少透鏡步進區域的算法相對應的位置或者用於獲得最清晰的(最清楚的)圖像(或者聚焦圖像)的位置。透鏡驅動單元250可以響應於從自動聚焦控制單元240輸出的驅動信號通過焦點電機214移動透鏡212。因此，可以改變透鏡212和圖像傳感器220之間的被隔開的距離，從而調節在圖像傳感器220上形成的光學圖像的焦點。圖3是在圖2中示出的自動聚焦控制單元240的詳細框圖。自動聚焦控制單元240可以包括主控制器242、第一搜索部分244、第二搜索部分246以及精確搜索部分248。主控制器242可以控制第一搜索部分244、第二搜索部分246以及精確搜索部分248的操作。主控制器242可以接收經由用戶輸入單元130輸入的對於對象的捕獲模式，並且確定與輸入的捕獲模式相對應的自動聚焦設置。自動聚焦設置可以取決於捕獲模式，並且包括增加自動聚焦速度的設置或者增加自動聚焦操作的精確度的設置。在用於捕獲動態(移動)對象的運動模式下，自動聚焦設置可以包括用於快速執行自動聚焦以增加執行的速度的值。在用於捕獲靜態對象的風景模式下，自動聚焦設置可以包括用於精確地執行自動聚焦以增加執行的精確度的值。第一捜索部分244可以決定預定範圍內的區域，該區域包括在根據透鏡212和對象之間的距離設置的在透鏡步進區域中具有最高(最大的)焦距值的透鏡步迸。為此，第一捜索部分244可以計算用於整個透鏡步進區域的至少兩個透鏡步進中的每個的焦距值。通過至少兩個透鏡步進將整個透鏡步進區域劃分為至少三個區域。而且，第一捜索部分244可以決定包括具有與被劃分的至少三個區域的邊界相對應的透鏡步進的焦距值中的最高焦距值的透鏡步進的區域(在下文中，被稱為第一區域)。優選地，第一捜索部分244可以將透鏡步進劃分為與自動聚焦設置相對應的大量的區域。例如，在運動模式中劃分的區域的數目可以是3，並且在風景模式中劃分的區域的數目可以是10。而且，第一捜索部分可以決定在所劃分的區域當中包括具有最高焦距值的透鏡步進的第一區域。在此，第一搜索部分244可以比較與被包括在所劃分的區域中的每個中的至少ー個透鏡步進相對應的焦距值，並且基於比較結果決定第一區域。根據第一捜索部分244的操作的結果，可以減小用於搜索具有最高焦距值的透鏡步進的範圍。第一捜索部分244可以將與所決定的第一區域有關的信息，例如，與對應於第一區域的開始點和結束點的透鏡步進和與透鏡步進相對應所計算的焦距值有關的信息，輸出到第二搜索部分246。第二捜索部分246可以從第一捜索部分244接收與第一區域有關的信息。然後第ニ捜索部分246可以決定在第一區域中包括的區域(透鏡步進)當中被減少了通過實驗設置的閾值的區域(在下文中，被稱為第二區域)，該區域用於最小化仍然包括具有最高焦距值的透鏡步進的相應區域的大小。可以通過基於根據透鏡212和對象之間的各種距離捕獲的模擬數據用於決定第一區域和決定最高比率的實驗來決定閾值，以最高比率，被減少的區域最終包括原來的最高焦距值，同時根據預定比率減少所決定的第一區域。作為ー個示例，閾值可以是預定的角度或者傾斜度(傾斜)。優選地，第二捜索部分246可以檢查與自動聚焦設置相對應的閾值。在此，基於模擬數據可以決定與自動聚焦設置相對應的閾值。當根據閾值從第一區域通過實驗方法決定第二區域時，可以根據第二區域具有最高焦距值的概率來決定閾值。例如，當捕獲模式是運動模式吋，閾值可以是允許第二區域以70%的機會具有最高焦距值的值。當捕獲模式是風景模式吋，閾值可以是允許第二區域以90%的機會具有最高焦距值的值。根據第二捜索部分246的操作的結果，用於搜索具有最高焦距值的透鏡步進的範圍可以進ー步減少。第二捜索部分246可以將與所決定的第二區域有關的信息，例如，與對應於第二區域的邊界相對應的透鏡步進和相對於透鏡步進而計算的焦距值有關的信息，輸出到精確搜索部分248。精確搜索部分248可以決定具有被包括在第二區域中的透鏡步進中的最高焦距值的透鏡步迸。為此，精確搜索部分248可以以序列或者非序列的方式將驅動信號輸出到透鏡驅動単元250以將透鏡212移動了透鏡步迸。然後基於從圖像處理器230生成的圖像有關的分析"[目息精確搜索部分248可以決定具有最聞焦距值的透鏡步進。精確搜索部分248的操作和第二捜索部分246的操作可以相互關聯。即，閾值可以根據方法而不同，通過該方法精確搜索部分248決定第二區域內具有最高焦距值的透鏡步進。作為一個示例，透鏡步進和相對應的焦距值在具有最高焦距值的透鏡步進附近可以滿足二次函數。在此，閾值可以是通過實驗設置的值使得第二區域能夠是滿足二次函數的區域。在此，精確搜索部分248可以基於與第二區域的邊界相對應的透鏡步進、與第二區域的中心相對應的透鏡步進、以及與這些透鏡步進相對應的焦距值來決定第二區域內具有最高焦距值的透鏡步進。在精確搜索部分248決定具有最高焦距值的透鏡步進之後，響應於用戶輸入經由透鏡212可以捕獲對象並且可以將通過捕獲生成的圖像存儲在存儲器160中。圖4至圖6是每個圖示根據一個示例性實施例的與透鏡步進相對應的焦距值的曲線圖。通常，以曲線圖的形式表示與透鏡步進相對應的焦距值，該曲線具有在圖4至圖6中示出的三種形式。首先，圖4示出對象位於與捕獲單元121近距離的情況。在此，焦距值可以響應於透鏡步進中的增加而緩慢地增加，如在圖4中所示，並且當靠近具有最大的透鏡步進的位置時變成最高值。因此，透鏡步進和相對應的焦距值可以具有逐漸地增加的形式，如在曲線310中所示。圖5示出對象位於與捕獲單元121中間距離的情況。在此，焦點值可以響應於透鏡步進的增加而大幅度地增加，並且在透鏡步進的中心點附近變成最高值。而且，在與最高焦距值相對應的透鏡步進之後焦距值可以逐漸地減少。因此，透鏡步進和相對應的焦距值，如在曲線320中所示，可以具有大幅度地增加直到具有最高焦距值的透鏡步進並且然後逐漸地減少的形式。圖6示出對象位於遠離捕獲單元121的情形。在此，如在圖6中所示，可以在初始的透鏡步進附近形成最高焦距值並且然後可以響應於透鏡步進的增加焦距值大幅度地減少。因此，透鏡步進和相對應的焦距值可以具有如在曲線330中所示的逐漸地減少的形式。參考圖4至圖6，能夠注意到一系列的圖案與具有最高焦距值的透鏡步進有關。作為一個示例，當以透鏡步進的升序計算焦距值時，焦距值可能在具有最高焦距值的透鏡步進處最先減少或者在最後的透鏡步進處繼續增加以成為最高的。而且，透鏡步進和相對應的焦距值可能在接近具有最高焦距值的透鏡步進的區域中滿足二次函數。因此，可以劃分透鏡步進區域。根據捕獲模式在所劃分的區域中可以決定與被評估以具有最高焦距值的透鏡步進相對應的第一區域。然後，可以決定被包括在第一區域中，並且從第一區域減少了通過實驗設置的閾值(而且，閾值可以被設置為滿足諸如二次函數的預定條件)的第二區域，該第二區域具有包括如原樣的最高焦距值的透鏡步進的第二區域。最終，可以減少用於執行自動聚焦操作的透鏡步進區域。這可以允許快速或者精確決定具有最高焦距值的透鏡步進。圖7是圖示根據一個示例性實施例的第一搜索部分244的操作的視圖。圖7示例性地圖示初始透鏡步進區域被劃分為四個區域，但是本公開的一個示例性實施例可以應用於將區域以自然數劃分為至少三個的任何情況。第一搜索部分244可以將透鏡步進區域劃分為多個區域，並且決定在所劃分的區域當中被評估為具有與最高焦距值相對應的透鏡步進的第一區域。表示透鏡步進和相對應的焦距值的曲線具有在圖4至圖6中示出的形式。因此，包括焦距值開始減少的透鏡步進的區域或者包括與兩個邊界相對應的透鏡步進的區域可以包括被評估為具有最高焦距值的透鏡步迸。首先，第一捜索部分244可以從存儲器160讀取用於透鏡步進區域的劃分數目N(N是3以後的自然數)，該劃分數目根據與捕獲模式相對應的自動聚焦設置來預設。而且，優選地，可以通過用戶輸入単元130或者無線通信単元110接收透鏡步進區域的劃分數目。根據通過用戶輸入単元130或者無線通信単元110接收到的或者從存儲器160讀出的透鏡步進區域的劃分數目，第一捜索部分244可以設置在每個區域中包括的N-1個透鏡步進(在下文中，被稱為軸點(pivot))，例如，對應於透鏡步進的邊界。例如，當將總共100個透鏡步進劃分為四個區域A、B、C、D時，可以設置與第25、第50以及第75透鏡步進相對應的三個軸點q、r以及S。圖7示例性地圖示將與所劃分的區域之間的邊界相對應的透鏡步進設置為軸點。然而，可以將包括在所劃分的區域中的每個中的任何透鏡步進設置為軸點。例如，可以將與每個劃分區域的中心相對應的透鏡步進設置為軸點。第一捜索部分244可以從被設置的軸點中選擇兩個相鄰的軸點，計算與所選擇的軸點相對應的焦距值並且比較所計算的焦距值。例如，將與曲線410中的軸點q和軸點r相對應的焦距值相互比較。然而，也適用於首先比較與軸點r和軸點s相對應的焦距值。第一捜索部分244可以將與被比較的兩個焦距值中的較高的焦距值相對應的軸點和與該軸點相鄰的另一軸點設置為下ー個比較目標。例如，與焦距值(q和r)的較高的焦距值相對應的軸點r和相鄰的軸點s被設置為下一個比較目標。然而，當首先相互比較與軸點r和軸點s相對應的焦距值吋，與焦距值(r和s)的較高的焦距值相對應的軸點r和相鄰的軸點q可以被設置為下ー個比較目標。即，第一捜索部分244可以以透鏡步進的升序或者降序設置下ー個比較目標。根據這樣的方法，第一捜索部分244可以搜索包括第一透鏡步進的透鏡步進區域，焦距值從該第一透鏡步進開始減少(即，焦距值的變化(變化量)開始是負的)。例如，與曲線410中的焦距值中的較高的焦距值相對應的軸點r不再具有相鄰的軸點，因為與其相鄰的軸點q的焦距值已經被檢查。因此，具有最高焦距值的透鏡步迸，即，能夠生成最清晰的圖像的透鏡步進可以被評估為在軸點q和軸點r之間的透鏡步進區域B和C (或者與就在最後計算的軸點r之前的軸點q相鄰的透鏡步進區域)內存在。同時，不同於圖7的實施例，當與軸點q相對應的焦距值低於與軸點r相對應的焦距值時，可能不存在與軸點q相鄰的任何其他的軸點。在此，與作為透鏡步進區域的兩個邊界中的一個的左邊界相對應的透鏡步進P與軸點q相鄰，因此，可以將與軸點q相對應的焦距值和與左邊界相對應的透鏡步進P的焦距值進行比較。這可以類似地應用於與對應於右邊界的透鏡步進t相鄰的軸點r。而且，當確定與兩個邊界中的ー個透鏡步進p或者r相對應的焦距值高幹與相鄰的軸點q或者s相對應的焦距值時，被評估為包括具有最高焦距值的透鏡步迸，即，能夠生成最清晰的圖像的透鏡步進的第一區域可以是包括相對應的邊界的ー個區域A或者D，不同於圖7的實施例。根據這樣的方法，第一捜索部分244可以根據捕獲模式將透鏡步進區域劃分為N個區域，並且決定在所劃分的區域當中包括被評估為具有最高焦距值的透鏡步進的區域。在圖7中，第一搜索部分244可以通過計算僅三個軸點q、r以及s的焦距值決定被評估為具有最高焦距值的區域B和C (S卩，第一區域)。然後第一搜索部分244可以將與所決定的第一區域(B和C)有關的信息輸出到第二搜索部分246。圖8是圖示根據一個示例性實施例的第二搜索部分246的操作的視圖。第二搜索部分246可以從第一搜索部分244接收與第一區域有關的信息，並且根據與捕獲模式相對應的自動聚焦設置，決定第二區域，第二區域包括具有與在第一區域中包括的透鏡步進相對應的焦距值中的最高焦距值的透鏡步進。優選地，第二區域可以是其中在第二區域中包括的透鏡步進和相對應的焦距值滿足二次函數的區域。首先，第二搜索部分246可以從存儲器160中讀取與通過實驗設置的閾值相對應的信息，以根據第一區域決定第二區域。第二搜索部分246可以基於與從第一搜索部分244接收到的第一區域有關的信息和與從存儲器160讀取的預定角或者傾斜度有關的信息決定第二區域。例如，在第一搜索部分244已經決定在與開始點相對應的軸點q和與結束點相對應的軸點s之間的區域作為第一區域的狀態下，第二搜索部分246可以從第一搜索部分244接收與軸點q和s有關的信息和與軸點q和s相對應的焦距值。第二搜索部分246可以檢查與第一區域的中心相對應的透鏡步進和與透鏡步進相對應的焦距值。參考圖7，已經通過第一搜索部分244計算與第一區域(B和C)的中心相對應的透鏡步進r和相對應的焦距值，因此，第二搜索部分246可以如原樣使用通過第一搜索部分244的計算結果。然後第二搜索部分246可以基於與被包括在第一區域中的軸點q和s中的一個(q)相對應的焦距值的坐標有關的信息、與對應於與軸點q和s的中心相對應的透鏡步進M的焦距值的坐標有關的信息、以及與從存儲器160讀取的閾值有關的信息決定與第二區域的第一邊界相對應的軸點qN。例如，第二搜索部分246可以計算直線的傾斜度，該直線經過與在第一區域中包括的軸點q和s中的一個(q)相對應的焦距值的坐標和與透鏡步進M相對應的焦距值的坐標，透鏡步進M對應於軸點q和s的中心，並且將傾斜角增加了閾值a。第二搜索部分246可以決定將線上的坐標的透鏡步進qN作為第二區域的左邊界，在其上焦距值對應於與軸點的中心相對應的透鏡步進M，該線經過與被包括在第一區域中的軸點q和s中的一個(q)相對應的焦距值的坐標並且具有被增加了閾值a的傾斜角。根據相同的方法，第二搜索部分246可以基於與被包括在第一區域中的軸點q和s中的一個(S)相對應的焦距值的坐標有關的信息、與對應於與軸點q和s的中心相對應的透鏡步進M的焦距值的坐標有關的信息、以及與從存儲器160讀取的閾值有關的信息決定與第二區域的右邊界相對應的軸點sN。同時，與此不同，當所決定的第一區域僅是一個區域(例如，圖7中的A或者D)時僅可以計算被包括在第二區域中的兩個邊界中的一個。例如，當決定第一區域作為軸點q和軸點M之間的區域時，僅經過對應於與軸點q和M相對應的焦距值的坐標的直線的傾斜度可以增加閾值a，並且僅可以計算與第二區域的左邊界相對應的軸點％。在此，第二區域的第二邊界可以是軸點M。在此，閾值可以是諸如常數的固定值。而且，閾值可以被同等地應用於第一區域的開始點和結束點。例如，可以將相同的閾值a應用於第一區域的開始點和結束點。而且，閾值可以被不同地應用於第一區域的開始點和結束點。例如，可以將閾值a應用於第一區域的開始點，並且可以將閾值b應用於第一區域的結束點。而且，根據與第一區域的開始點和結束點相對應的焦距值，可以不同地應用閾值。例如，參考包括與對應於第一區域的開始點和結束點的焦距值和與焦距值相對應的閾值有關的信息的表，可以將閾值應用於第一區域的開始點和結束點。而且，根據與第一區域的開始點和結束點相對應的焦距值的比率，可以不同地應用閾值。第二捜索部分246可以將與所決定的第二區域有關的信息輸出到精確搜索部分248。圖9是圖示根據ー個示例性實施例的精確搜索部分248的操作的視圖。精確搜索部分248可以從第二捜索部分246接收與第二區域有關的信息，並且根據各種方法相對於第二區域執行自動聚焦(AF)操作。即，精確搜索部分248可以計算第二區域中的具有最高焦距值的透鏡步進。優選地，基幹與捕獲模式相對應的自動聚焦設置，精確搜索部分248可以根據全球捜索、趨勢預測方案、基於AF的規則、基於訓練的方法、基於焦距值訓練的AF以及基於模糊訓練的方法執行自動聚焦功能。全球捜索也被稱為爬山捜索算法(HCS)。根據此方法，透鏡步進増加了 I (一)並且獲得用於每個透鏡步進的焦距值以決定具有最高焦距值的透鏡步迸。透鏡預測方法是通過獲得四個焦距值並且將四個焦距值應用於離散微分方程預測模型(DDEPM)決定以預測趨勢的方式決定具有最高焦距值的透鏡步進的方法。基於規則的AF是首先確定在初始部分是否存在具有最高焦距值的透鏡步進，並且根據焦距值的増加比率以將不同的搜索模式分配給各個部分的方式決定具有最高焦距值的透鏡步進的方法。基於訓練的方法是基於以不同的透鏡步進捕獲的圖像測量焦距值，並且基於訓練數據決定具有最高焦距值的透鏡步進的方法。基於焦距值訓練的AF是基於與數個透鏡步進相對應的焦距值選擇特徵矢量，並且基於所選擇的特徵矢量決定具有最高焦距值的透鏡步進的方法。基於模糊訓練的方法是基於使用預定的相機參數訓練的模糊特性決定具有最高焦距值的透鏡步進的方法。精確搜索部分248可以根據這些不同的方法對第二區域執行自動聚焦。與初始的透鏡步進區域相比較，已經大大地減少第二區域。這可以允許精確捜索部分248以提高的速度執行自動聚焦操作。作為ー個示例，精確搜索部分248可以使用二次函數執行自動聚焦操作。精確搜索部分248可以基於與焦距值有關的坐標信息決定具有最高焦距值的透鏡步進，該焦距值對應於與第二區域的開始點和結束點相對應的軸點和與其中心相對應的軸點。在圖9的曲線430中，當第二區域被決定作為軸點qN和Sn之間的區域時，精確搜索部分248可以從第二捜索部分246接收與每個軸點qN和sN以及相對應的焦距值有關的信息。而且，精確搜索部分248可以計算與軸點％和sN的中心相對應的軸點Mn以及相對應的焦距值。因為二次函數提供與三個坐標有關的信息，所以可以獲得用於曲線的等式，並且所獲得的等式如下述等式I。
[等式I]
權利要求
1.種自動聚焦方法，包括: 接收對象捕獲模式； 確定與輸入捕獲模式相對應的自動聚焦設置； 基於所確定的自動聚焦設置決定在透鏡步進當中具有最高焦距值的透鏡步進，所述透鏡步進根據透鏡和對象之間的距離來設置；以及將所述透鏡移動到所決定的透鏡步進。
2.據權利要求1所述的方法，其中，所述決定在所述透鏡步進當中具有最高焦距值的透鏡步進包括: 將所述透鏡步進劃分為與所確定的自動聚焦設置相對應的數目的區域； 決定在所劃分的區域當中包括具有最高焦距值的透鏡步進的第一區域；以及 決定在所述第一區域中具有最高焦距值的透鏡步進。
3.據權利要求2所述的方法，其中，所述決定所述第一區域包括: 比較與包括在所劃分的區域的每個中的至少一個透鏡步進相對應的焦距值；以及 基於比較結果決定所述第一區域。
4.據權利要求2所述的方法，其中，所述決定在所述第一區域內具有最高焦距值的透鏡步進包括: 檢查與所確定的自動聚焦設置相對應的閾值； 基於所述閾值決定包括所述第一區域內的具有最高聚焦值的透鏡步進的第二區域；以及 決定在所述第二區域內具有最高焦距值的透鏡步進。
5.據權利要求4所述的方法，其中，所述決定在所述第二區域內具有最高焦距值的透鏡步進是基於所確定的自動聚焦設置，使用全球搜索、趨勢預測方法、基於規則的AF、基於訓練的方法、基於焦距值訓練的AF以及基於模糊訓練的方法中的一個來決定具有最高焦距值的透鏡步進的步驟。
6.據權利要求4所述的方法，其中，所述閾值是預設值，使得包括在所述第二區域中的透鏡步進和與包括在所述第二區域中的透鏡步進相對應的焦距值滿足二次函數。
7.據權利要求4所述的方法，其中，所述閾值是常數。
8.據權利要求4所述的方法，其中，所述閾值是預定的角度或者傾斜度。
9.據權利要求1所述的方法，進一步包括，在確定所述自動聚焦設置之前，接收自動聚焦觸發信號。
10.種自動聚焦設備，包括: 輸入單元，所述輸入單元接收對象捕獲模式； 設置控制器，所述設置控制器確定與輸入捕獲模式相對應的自動聚焦設置； 自動聚焦控制單元，所述自動聚焦控制單元基於所述被確定的自動聚焦設置決定在透鏡步進當中具有最高焦距值的透鏡步進，所述透鏡步進根據透鏡和對象之間的距離來設置；以及 透鏡控制器，所述透鏡控制器將所述透鏡移動到所決定的透鏡步進。
11.據權利要求10所述的設備，其中，所述自動聚焦控制單元將所述透鏡步進劃分為與所確定的自動聚焦設置相對應的數目的區域；決定在所劃分的區域當中包括具有最高焦距值的透鏡步進的第一區域；以及決定所述第一區域中具有最高焦距值的透鏡步進。
12.據權利要求11所述的設備，其中，所述自動聚焦控制單元比較與包括在所劃分的區域的每個中的至少一個透鏡步進相對應的焦距值；並且基於比較結果決定所述第一區域。
13.據權利要求11所述的設備，其中，所述自動聚焦控制單元檢查與所確定的自動聚焦設置相對應的閾值；基於所述閾值決定包括在所述第一區域內具有最高聚焦值的透鏡步進的第二區域；以及決定在所述第二區域內具有最高焦距值的透鏡步進。
14.據權利要求13所述的設備，其中，所述自動聚焦控制單元基於所確定的自動聚焦設置，使用全球搜索、趨勢預測方法、基於規則的AF、基於訓練的方法、基於焦距值訓練的AF以及基於模糊訓練的方法中的一個決定具有最高焦距值的透鏡步進。
15.據權利要求13所述的設備，其中，所述閾值是預設值，使得包括在所述第二區域中的透鏡步進和與包括在所述第二區域中的透鏡步進相對應的焦距值滿足二次函數。
16.據權利要求13所述的設備，其中，所述閾值是常數。
17.據權利要求13所述的設備，其中，所述閾值是預定的角度或者傾斜度。
18.據權利要求10所述 的設備，其中，所述輸入單元接收自動聚焦觸發信號。
全文摘要
本發明涉及一種自動聚焦設備及其方法，從而根據情況能夠減少自動聚焦所需的延遲並且通過適當地調節自動聚焦的精確度和速度能夠及時地獲得清楚的主題的圖像，因為當在相機中執行自動聚焦時根據拍攝模式不同地應用自動聚焦設置。為此，根據本發明的實施例的自動聚焦方法包括輸入用於主題的拍攝模式的步驟；決定哪一個自動聚焦設置對應於輸入拍攝模式的步驟；基於所決定的自動聚焦設置確定在根據主題和透鏡的距離設置的透鏡步進當中的具有最高焦距值的透鏡步進的步驟；以及將透鏡移向所確定的透鏡步進的步驟。
文檔編號H04N5/232GK103098454SQ201080068048
公開日2013年5月8日 申請日期2010年7月14日 優先權日2010年7月14日
發明者李一鎔, 安晸浩, 洪允杓, 金成賢 申請人:Lg電子株式會社