專利名稱：利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用壓電材料(Piezoelectric material)作為影像攝取的快速對焦控制方法及裝置，特別是涉及一種利用壓電材料作為影像攝取組件前的透鏡對焦的快速控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
通常，隨著數(shù)字時代的來臨，再加上相關(guān)軟硬件技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得各種數(shù)字裝置已經(jīng)開始獲得人們的認同，并且被廣泛地使用于日常生活之中，例如在數(shù)字影像處理上，以往是屬于專業(yè)人員的工作，但現(xiàn)在隨著數(shù)字相機(DC)、數(shù)字攝影機(DV)、數(shù)字影像掃描儀等產(chǎn)品的普及，再加上計算機設(shè)備及影像軟件功能上的進步，任何人都可以成為專業(yè)的影像處理人員。
一般數(shù)字影像攝取裝置(如數(shù)字相機)其成像品質(zhì)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(guān)系之外，如何快速地控制對焦鏡頭則更是具有決定性的影響。
目前數(shù)字影像攝取裝置最常使用透鏡來作光學對焦，并利用步進馬達控制該透鏡對焦，調(diào)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，以提高影像清晰度，利用步進馬達的好處是以數(shù)字信號即可精確地對焦，然而缺點是步進馬達體積大、速度慢且成本過高。
因此本發(fā)明可使用一種壓電材料，例如壓電陶瓷，作為透鏡對焦的控制組件，該種壓電材料是一種可以因機械變形產(chǎn)生電壓信號，也可以因電壓信號產(chǎn)生機械變形的材料，一般在影像攝取裝置上的透鏡與影像攝取組件間的對焦位移距離僅須微小的變動，因此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(yōu)點。
然而該種壓電材料的位移控制是一種非線性的模擬控制，換言之，提供線性的電壓信號至該壓電材料上，其壓電材料的變形不是依其電壓信號作等比的變形控制，如圖1A、1B所示，其為一壓電材料的電壓-變形曲線示意圖。
一般該種壓電材料皆具有磁滯的變形特性，因此該壓電材料會隨著電壓信號的增加或減少而有兩條不同變形路徑，由圖1A可看出，當該壓電材料先由V1電壓提升至V2電壓時，該壓電材料的變形量由D1至D2，其變形路徑為C曲線(順向變形移動)，再由圖1B可看出，當該壓電材料由該V2電壓降至V1電壓時，該壓電材料的變形量由D2至D1，其變形路徑為D曲線(反向變形移動)，并分別對應(yīng)該壓電材料是在膨脹情形(C曲線)及收縮情形(D曲線)。
因此在公知的技術(shù)中，要精確控制該壓電材料的變形便需具備有二套對應(yīng)的變形量-電壓表，其中一套用于膨脹情形(升壓控制)，另一套用于收縮情形(降壓控制)，然而若使用在影像攝取裝置上，則可能發(fā)生有時順向變形移動(在膨脹情形時升壓或在收縮情形時降壓)，有時逆向變形移動(在膨脹情形時降壓或在收縮情形時升壓)。
在順向變形移動較無問題，但在逆向變形移動時，若該壓電材料在膨脹情形，則必須先使用升壓時的對應(yīng)變形量-電壓表(C曲線)，將該壓電材料變形至極值(D2)，接著再使用降壓時的對應(yīng)變形量-電壓表(D曲線)，將壓電材料還原變形至極值(D1)，再升壓至所需的變形量。
反之，若該壓電材料在收縮情形時，則必須先使用降壓時的對應(yīng)變形量-電壓表(D曲線)，將該壓電材料還原變形至極值(D1)，接著再使用降壓時的對應(yīng)變形量-電壓表(C曲線)，將壓電材料變形至極值(D2)，再升壓至所需的變形量。由此可知公知的控制方法在逆向變形移動時，會浪費許多時間在處理的程序上以及造成移動速度的遲緩。

發(fā)明內(nèi)容
由上，本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有影像攝取裝置上利用步進馬達作為對焦控制的缺失，提出一種利用壓電材料作為對焦的控制組件，并針對壓電材料的特性，提出一種利用壓電材料的雙曲線變形特性，設(shè)計一種雙向變形量對應(yīng)表，能快速且精確地決定出需變形量的對應(yīng)電壓信號，以控制透鏡對焦。
本發(fā)明的主要目的是提供一種利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法及裝置，以取代傳統(tǒng)的步進馬達來控制透鏡與影像攝取組件間的距離來對焦，并針對壓電材料的雙曲線變形特性，設(shè)計一雙向變形量對應(yīng)表，達到快速決定出壓電材料所需變形量的對應(yīng)電壓信號，以控制透鏡的對焦。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，通過一壓電材料(Piezoelectrie Material)控制至少一透鏡與一影像攝取組件間的對焦距離，該方法首先依該壓電材料的特性建置該壓電材料的一升壓變形量-電壓表及一降壓變形量-電壓表，接著對應(yīng)該升壓及降壓兩個變形量-電壓表中的相同變形量，以形成一雙向變形量對應(yīng)表，最后再依照該雙向變形量對應(yīng)表來提供一電壓信號給該壓電材料，使該壓電材料產(chǎn)生所需的變形量，以控制該透鏡與該影像攝取組件間的對焦距離，因此不論該壓電材料在膨脹(升壓)或收縮(降壓)情形時，皆可依照該雙向變形量對應(yīng)表中所需變形量提供對應(yīng)的電壓信號，達到快速且精確對焦的功效。
較佳地，本發(fā)明還提供一種利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制裝置，包括有一影像攝取組件，該影像攝取組件前設(shè)置有至少一透鏡，可將外在影像投射至該影像攝取組件上，一壓電材料配設(shè)于該透鏡與該影像攝取組件之間，通過該壓電材料的變形量改變該透鏡與該影像攝取組件間的對焦距離，并利用一控制單元依照一雙向變形量對應(yīng)表提供一電壓信號至該壓電材料，使該壓電材料產(chǎn)生所需的變形量，以控制該透鏡與該影像攝取組件間的對焦距離，達到快速且精確對焦的功效。


圖1A、1B為一壓電材料的電壓-變形曲線示意圖；圖2為本發(fā)明的硬件架構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的利用壓電材料快速對焦的控制流程示意圖；及圖4為本發(fā)明實施例的雙向變形量對應(yīng)表曲線示意圖。
圖中10影像攝取裝置11壓電材料12影像攝取組件13透鏡14控制單元15儲存單元
具體實施例方式
為了使能更進一步了解本發(fā)明為達成預定目的所采取的技術(shù)、手段及功效，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
首先請參閱圖2所示，該圖為本發(fā)明的硬件架構(gòu)示意圖。本發(fā)明主要是使用在一影像攝取裝置10上，如數(shù)字相機、數(shù)字攝影機或數(shù)字掃瞄器，利用一壓電材料11取代步進馬達作為影像攝取的對焦控制，在該影像攝取裝置10中設(shè)置一影像攝取組件12，如一電耦合組件(Charge Coupled Device，CCD)或-CMOS傳感器等，用以攝取外在影像。并在該影像攝取組件12前設(shè)置有至少一透鏡13，可將外在影像投射至該影像攝取組件12上。
本發(fā)明所使用的該壓電材料11配設(shè)在該透鏡13與該影像攝取組件12之間，為一具有磁滯特性的材料所構(gòu)成的可變形物體，可隨著一電壓信號的增加或減少而改變其物體的外在變形量，因此通過該壓電材料11的變形量可改變該透鏡13與該影像攝取組件12間的對焦距離。
而本發(fā)明是以一控制單元14電連接至該壓電材料11，以控制該壓電材料11的變形量，該控制單元14又電連接至一儲存單元15，其內(nèi)儲存有一雙向變形量對應(yīng)表，而該控制單元14即是依照該雙向變形量對應(yīng)表來提供該電壓信號至該壓電材料11，使該壓電材料11產(chǎn)生所需的變形量，以控制該透鏡13與該影像攝取組件12間的對焦距離。
接著請參閱圖3所示，該圖為本發(fā)明的利用壓電材料快速對焦的控制流程示意圖。本發(fā)明為了能快速且精確的控制該壓電材料11的變形量，因此需先依該壓電材料11的特性，建置出一升壓變形量-電壓表(順向變形移動的C曲線)及一降壓變形量-電壓表(逆向變形移動的D曲線)(S100)，如圖1A、1B所示。
接著將該升壓變形量-電壓表及該降壓變形量-電壓表合并，并對應(yīng)該壓電材料中相同的變形量，形成一雙向變形量對應(yīng)表(S102)，如圖4所示，然后儲存該雙向變形量對應(yīng)表至該儲存單元15中(S104)。
最后該控制單元14即可依照該雙向變形量對應(yīng)表中的膨脹情形(順向變形移動)或收縮情形(逆向變形移動)，提供相應(yīng)的該電壓信號至該壓電材料11，使該電壓材料11產(chǎn)生所需的變形量(S106)，如此即可控制該透鏡13與該影像攝取組件12間的對焦距離。
而其S100的步驟中，建置該升壓變形量-電壓表是依據(jù)該壓電材料11的膨脹情形特性(順向變形移動)，提供由最小變形量D1的最低電壓信號V1，逐步升高至最大變形量D2的最大電壓信號V2所建置而成，如圖4的D1-V1至D2-V2。
而建置該壓電材料11的降壓變形量-電壓表是依據(jù)該壓電材料11的收縮情形特性(逆向變形移動)，提供由最大變形量D2的最大電壓信號V2，逐步降低至最小變形量D1的最小電壓信號V1所建置而成，如圖4的D2-V2至D1-V1。
而該雙向變形量對應(yīng)表則是將該壓電材料11在膨脹情形及收縮情形兩種狀態(tài)下，其D1與D2間相同變形量所對應(yīng)的該電壓信號所建構(gòu)而成，如變形量DB1所對應(yīng)的膨脹情形電壓信號為F1，而所對應(yīng)的收縮情形電壓信號為F3，又如變形量DB2所對應(yīng)的膨脹情形電壓信號為F3，而所對應(yīng)的收縮情形電壓信號為F4。
舉例說明，請再參閱圖4所示，當該壓電材料11在膨脹情形下(順向變形移動)，要由變形量DB1改變成DB2時，則所對應(yīng)的電壓信號為F1升壓至F2即可。
但若該壓電材料11在收縮情形下(逆向變形移動)，要由變形量DB1改變成DB2時，公知技術(shù)必須要先由DB1變形量改變至D1變形量，再由D1的變形量改變至D2變形量，最后再由D2變形量改變至DB2才可達成，而對應(yīng)的電壓信號則先由F2至V1，再由V1至V2，最后才由V2至F4。
而利用本發(fā)明的雙向變形量對應(yīng)表，該壓電材料11在收縮情形下(逆向變形移動)，要由變形量DB1改變成DB2時，則只要先由DB1變形量改變至D1變形量，再由D1的變形量改變至DB2即可達成，而對應(yīng)的電壓信號則先由F2至V1，再由V1至F3即可，因此可在順向或逆向變形移動中快速且精確地控制該壓電材料11至所需的變形量。
但是，上述所披露的附圖、說明，僅為本發(fā)明的實施例而已，凡熟悉該項技術(shù)的普通技術(shù)人員可依據(jù)上述說明作其它種種改型，而這些改變?nèi)詫儆诒景l(fā)明的發(fā)明精神及權(quán)利要求書所界定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，其通過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，其中該方法包括建置該壓電材料的一升壓變形量-電壓表及一降壓變形量-電壓表；對應(yīng)該升壓及降壓兩個變形量-電壓表中的相同變形量，形成一雙向變形量對應(yīng)表；及依照該雙向變形量對應(yīng)表提供一電壓信號至該壓電材料，產(chǎn)生所需的變形量，以控制該透鏡與該影像攝取組件間的對焦距離。
2.如權(quán)利要求1所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，其中該壓電材料為具有磁滯特性的材料所構(gòu)成的可變形物體。
3.如權(quán)利要求1所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，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(quán)利要求1所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，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(quán)利要求1所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，其中建置壓電材料的升壓變形量-電壓表的步驟，為提供該壓電材料最小變形量的最低電壓信號，逐步升高至最大變形量的最大電壓信號所建置而成。
6.如權(quán)利要求1所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，其中建置壓電材料的降壓變形量-電壓表的步驟，為提供該壓電材料最大變形量的最大電壓信號，逐步降低至最小變形量的最小電壓信號所建置而成。
7.如權(quán)利要求1所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，其中形成該雙向變形量對應(yīng)表的步驟，是以該壓電材料在膨脹情形及收縮情形兩種狀態(tài)下，其相同變形量所對應(yīng)的該電壓信號所建構(gòu)而成。
8.如權(quán)利要求1所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，其中形成該雙向變形量對應(yīng)表的步驟后還包括儲存該雙向變形量對應(yīng)表。
9.如權(quán)利要求1所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法，其中依該雙向變形量對應(yīng)表提供一電壓信號至該壓電材料的步驟，可以在膨脹情形或收縮情形的狀態(tài)下進行。
10.一種利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制裝置，其中包括一影像攝取組件；至少一透鏡，設(shè)置于該影像攝取組件前，可將外在影像投射至該影像攝取組件上；一壓電材料，配設(shè)于該透鏡與該影像攝取組件之間，通過該壓電材料的變形量改變該透鏡與該影像攝取組件間的對焦距離；及一控制單元，電連接于該壓電材料，其內(nèi)建置有一雙向變形量對應(yīng)表，可依照該雙向變形量對應(yīng)表提供一電壓信號至該壓電材料，產(chǎn)生所需的變形量，以控制該透鏡與該影像攝取組件間的對焦距離。
11.如權(quán)利要求10所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制裝置，其中該影像攝取組件為一電耦合組件或一CMOS傳感器。
12.如權(quán)利要求10所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制裝置，其中該壓電材料為具有磁滯特性的材料所構(gòu)成的可變形物體。
13.如權(quán)利要求10所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制裝置，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。
14.如權(quán)利要求10所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制裝置，其中該雙向變形量對應(yīng)表為由該壓電材料在膨脹情形及收縮情形兩種狀態(tài)下，其相同變形量所對應(yīng)的該電壓信號所建構(gòu)而成。
15.如權(quán)利要求10所述的利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制裝置，其中還包括一儲存單元，電連接于該控制單元，用以儲存該雙向變形量對應(yīng)表。
全文摘要
一種利用壓電材料作為影像攝取的快速對焦控制方法及裝置，是通過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，該方法首先依該壓電材料的特性建置該壓電材料的一升壓變形量－電壓表及一降壓變形量－電壓表，接著對應(yīng)該升壓及降壓兩個變形量－電壓表中的相同變形量，以形成一雙向變形量對應(yīng)表，最后再依照該雙向變形量對應(yīng)表來提供一電壓信號給該壓電材料，使該壓電材料產(chǎn)生所需的變形量，以控制該透鏡與該影像攝取組件間的對焦距離。該快速對焦控制裝置，包括一影像攝取組件；至少一透鏡；一壓電材料；及一控制單元。通過本發(fā)明的快速對焦控制方法及裝置可達到順向變形移動或逆向變形移動皆可快速且精確對焦的目的。
文檔編號G03B13/34GK1641460SQ200410002849
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月17日
發(fā)明者郭志峰, 林崇仁, 張宇曜, 陳德榮 申請人:杰群科技股份有限公司