專利名稱：照相機的自動對焦裝置及其自動對焦方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種照相機的自動對焦裝置及其自動對焦方法，更具體地說，涉及一種將圖像或窗口設定區(qū)的中心區(qū)域劃分成N個區(qū)、以便為每個區(qū)調節(jié)自動對焦、以致可以縮短自動對焦所需時間的自動對焦裝置及其自動對焦方法。
背景技術：
近來，隨著信息技術的快速發(fā)展，除了只傳輸聲音的移動通訊終端之外，還需要發(fā)展一種具有多項功能的復合移動通訊終端。
因此，正在實現(xiàn)這樣的復合移動通訊終端，即其可同時提供接收和傳輸圖像的功能以及接收和傳輸聲音的功能。作為復合的移動通訊終端，提供了在其中具有實現(xiàn)的數(shù)字相機功能的相機電話(camera phone)。
當使用者想要保留某一場景時，使用者可以使用相機電話將其拍下并儲存在相機電話中。
被拍攝下的照片可以無線傳送給另一移動通訊終端。此外，該照片可以輸出到PC的屏幕或儲存在PC里。
最近，已經(jīng)出現(xiàn)了移動通訊終端(所謂TV電話)，它可以接收到電視廣播節(jié)目并輸出，可以通過連接至因特網(wǎng)下載因特網(wǎng)信息，并可以顯示活動圖像。而且，正在開發(fā)下一代移動通訊終端，它可以執(zhí)行上述所有功能。
通用的相機電話的結構由拍攝照片的照相模塊、傳輸聲音和圖像中任何一種的傳輸模塊以及接收聲音和圖像中任何一種的接收模塊構成。
照相機模塊包括鏡頭子系統(tǒng)和圖像處理子系統(tǒng)。
鏡頭子系統(tǒng)包括由變焦透鏡和對焦透鏡組成的鏡頭部分、用于驅動所述鏡頭部分的變焦透鏡或對焦透鏡的促動器、以及促動器驅動器。
圖像處理子系統(tǒng)包括圖像傳感器和ISP(圖像信號處理器)、自動對焦的數(shù)字信號處理器(下文稱為DSP)等等。
鏡頭子系統(tǒng)將焦距調節(jié)在要拍攝的外部景物上，并且使光入射到圖像傳感器上，光入射到特定區(qū)域，該區(qū)域的范圍由要拍攝的外部景物決定。
圖像處理子系統(tǒng)的圖像傳感器，由光電管(當光源在特定吸收階段入射時電荷被儲存在其中)構成，將儲存的電荷轉換為數(shù)字值(像素值)用以輸出。
圖像處理子系統(tǒng)的ISP針對固定的像素(secured pixel)壓縮數(shù)字值，執(zhí)行諸如比例縮放圖像增強(scaling image enhancement)的圖像處理，并將處理過的數(shù)字值傳輸給移動電話主體。
在這種情況下，為了拍到清晰的圖像，鏡頭子系統(tǒng)調節(jié)鏡頭的焦距。這時，就使用設置在普通相機或數(shù)字相機中的自動對焦裝置。下文將對它作簡要說明。
在普通相機或數(shù)字相機的自動對焦裝置中，當使用者針對要拍攝的目標進行構圖，并且按下釋放按鈕時，焦距即自動調節(jié)以便執(zhí)行拍照。
這樣的自動對焦裝置大致分為主動式和被動式。
主動式自動對焦裝置向目標發(fā)出紅外線或超聲波，并且檢測從該目標反射和入射的光或波，以便測量與目標間的距離。
不具有發(fā)光部分的被動式自動對焦裝置通過鏡頭部分接收來自目標的光線，并且通過利用目標的亮度/暗度差來確定與目標的距離。
換句話說，被動式自動對焦裝置為來自圖像傳感器的圖像信號的每個幀探測高頻率信號，該高頻信號與當亮度信號經(jīng)過高通濾波器時所獲得的對比度成比例。將該獲得的對比度與前一幀的對比度作比較，以致對焦透鏡朝著對比度變大的方向移動，而且對焦透鏡的旋轉停在對比度最大的點上。然后自動調節(jié)焦距。
在普通的自動對焦照相模塊中，通過CCD(電荷耦合裝置)或CMOS(互補金屬氧化物半導體)傳感器接收的圖像被ISP處理，并且在處理的圖像被傳遞經(jīng)過高通濾波器(HPF)時為每個畫面提取出通過得到的邊緣而計算的焦距值，以便傳輸給中央處理器單元(CPU)。這時，CPU根據(jù)計算的焦距值確定移動方向和對焦透鏡的距離，并給促動器驅動器發(fā)出指令。然后，促動器被驅動以移動鏡頭，以致焦距被自動調節(jié)。
圖1是示出在畫面100中窗口101的示意圖。如圖1所示，屏幕的中心部分通常設置為窗口101。這是因為大多數(shù)拍照片的使用者都注意屏幕的中間部分此外，來自自動對焦DSP的窗口101的起始位置和終端位置被傳送，以設定畫面100中的窗口101，由積分器累加(accumulate)以這種方式設定的窗口101的高通濾波器的輸出。
累加的焦距值成為在照相模塊中調節(jié)焦距的參考。對于靜止圖像的情況，鏡頭被移動以調節(jié)焦距。甚至在同一個圖像中，當相機處于完全對焦時，得到高焦距值。此外，當相機不在對焦狀態(tài)時，得到低焦距值。一般來說，基于大多數(shù)使用者都注意的中心區(qū)調節(jié)相機的焦距。
用于尋找焦距值的算法是由CPU在自動對焦DSP中執(zhí)行的。CPU決定朝哪個方向移動鏡頭以便通過促動器驅動器驅動促動器。
圖2是示出根據(jù)鏡頭移動距離的焦距值的曲線圖。
盡管將同一個圖像輸入相機，當相機未處于對焦狀態(tài)時，得到例如在A點的低焦距值。這時，鏡頭的移動方向確定在B點，以便將鏡頭朝方向C移動。當朝方向C移動的鏡頭經(jīng)過具有最大焦距值的E點時，鏡頭朝著與方向C相反的方向D移動，并且在E點固定，這樣找到最大值。
在現(xiàn)有技術中，為每一個畫面計算焦距值。這是因為使用者感興趣的窗口的邊緣成分(edge component)的總值是由畫面輸出。
因此，在找到最大值的傳統(tǒng)方法中，重復下面的步驟。分別計算畫面的焦距值，根據(jù)計算的焦距值確定方向，朝該方向移動鏡頭。
因此，幀頻越快，自動對焦時間越短，幀頻是指每一單位時間內(nèi)顯示畫面的速度。
同時，作為可以用在傳統(tǒng)的便攜式攝像機或數(shù)字照相機中的圖像傳感器，設置有CCD(電荷耦合裝置)或CMOS(互補金屬氧化物半導體)傳感器。
這里，其中在硅片上安裝有多個微型金屬電極的CCD圖像傳感器由若干光二極管組成。當光作用在CCD圖像傳感器上時，光能轉換成電。借助使用高電位差，將由設置在每一像素中的光電二極管產(chǎn)生的電荷通過垂直傳輸CCD和水平傳輸CCD傳送到放大器。由此，盡管CCD圖像傳感器的能量消耗很大，但CCD圖像傳感器對于干擾噪聲也是足夠強的，以致均勻地實現(xiàn)放大。
另一方面，CMOS圖像傳感器(其中在每一像素中安裝有光電二極管和放大器)具有較低的能耗，并且比CCD圖像傳感器的尺寸小。然而，CMOS圖像傳感器的畫面質量低。
因此，在傳統(tǒng)的便攜式攝像機或數(shù)字相機中，經(jīng)常使用CCD圖像傳感器，其對噪聲很強，并具有高的畫面質量。由于CCD圖像傳感器具有快的幀頻，其中每秒顯示50至60次VAG(640×480)或SD(720×48)畫面，能夠在相當短的時間內(nèi)找到最大值。
然而，由于CMOS圖像傳感器的圖像質量被改善，具有低能耗且有利于小型化的CMOS圖像傳感器逐漸用于移動電話、智能電話、PDA等等中。因此，用于找到最大焦距值的時間，即自動對焦時間被加長。
換句話說，CMOS圖像傳感器的幀頻慢到每秒30個畫面，而使用者需要更高清晰度的圖像質量。因此CMOS圖像傳感器的幀頻變得慢了很多，以致自動對焦時間被延長了許多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點在于提供一種自動對焦裝置及其自動對焦方法，其將畫面的中心區(qū)域或窗口設定區(qū)域劃分成N個區(qū)域，以便為每一個區(qū)域調整自動對焦，以致可以縮短自動對焦所需要的時間。
本發(fā)明總的發(fā)明思想的其它方面和優(yōu)點一部分將在隨后的描述中陳述，而一部分通過這些描述而變得顯而易見，或者可通過實踐總的發(fā)明思想而獲知。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，照相機的自動對焦裝置包括光信號入射其上的鏡頭部分；圖像傳感器和ISP部分，其接收入射到所述鏡頭部分的光信號，以便轉換成電信號，然后輸出數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)；自動對焦DSP，其接收來自圖像傳感器和ISP部分的圖像數(shù)據(jù)，以便提取預定的圖像成分(component)，將畫面的中心區(qū)域劃分成N(N是大于2的整數(shù))個區(qū)域，通過積分該預定的圖像成分為每個區(qū)域計算焦距值，并且在根據(jù)為每一區(qū)域計算的焦距值在上下方向移動所述鏡頭部分的對焦透鏡的同時，計算最大焦距值；以及驅動部分，其驅動所述鏡頭部分的對焦透鏡。
N個區(qū)域中的每個區(qū)域包括提取和積分線區(qū)域，其提取預定的圖像成分，并積分這些提取的預定圖像成分；算法操作線區(qū)域(algorithm operation line region)，其根據(jù)所述預定圖像成分的積分值計算焦距值；以及鏡頭驅動線區(qū)域，其根據(jù)計算的焦距值在上下方向驅動所述鏡頭部分的對焦透鏡。
提取和積分線區(qū)域由基于8的倍數(shù)的線構成，其提取預定的圖像成分并積分該提取的預定圖像成分。
自動對焦DSP包括光學檢測模塊，其接收來自圖像傳感器和ISP部分的圖像數(shù)據(jù)，以提取預定的圖像成分，將畫面的中心區(qū)域劃分成N個區(qū)域，然后通過積分該預定的圖像成分，為每個區(qū)域計算焦距值；以及中心處理單元，其接收來自光學檢測模塊的焦距值，并在根據(jù)該焦距值在上下方向驅動所述鏡頭部分的對焦透鏡(自動對焦算法)的同時，計算所述最大焦距值。
光學檢測模塊包括高通濾波器，其接收來自圖像傳感器和ISP部分的圖像數(shù)據(jù)，以提取預定的圖像成分；積分器，其接收從高通濾波器提取的預定圖像成分，將畫面的中心區(qū)域劃分成N個區(qū)域，并積分每個區(qū)域的預定圖像成分，以輸出；以及中心區(qū)域設置部分，其傳輸畫面中心區(qū)域的開始和終止的地址，開始和終止的地址在積分器中設置。
預的定圖像成分之一是邊緣成分。
預定的圖像成分之一是Y成分。
預定的圖像成分之一是具有最大值的Y成分。
畫面的中心區(qū)域是窗口區(qū)域。
圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，照相機自動對焦方法包括接收入射到鏡頭部分的光信號，以便轉換成電信號，然后輸出該數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)；接收該輸出圖像數(shù)據(jù)，以便提取預定的圖像成分，將畫面的中心區(qū)域劃分成N個區(qū)域(N是大于2的整數(shù))，并通過積分預定的圖像成分為每一區(qū)域計算焦距值；在根據(jù)計算的焦距值在上下方向驅動透鏡部分的對焦透鏡的同時，計算最大焦距值。
計算焦距值和計算最大焦距值的步驟在構成N區(qū)域中每一區(qū)域的多條線中進行。
計算焦距值的步驟包括接收圖像數(shù)據(jù)以便提取預定圖像成分；將畫面的中心區(qū)域分成N個區(qū)域，并且傳輸每一區(qū)域的起始和終止地址；以及通過為N個區(qū)域中的每一區(qū)域積分所述預定的圖像成分，計算焦距值。
對基于8的倍數(shù)的線執(zhí)行提取和積分預定的圖像成分的步驟。
預定的圖像成分之一是邊緣成分。
預定的圖像成分之一是Y成分。
預定的圖像成分之一是具有最大值的Y成分。
畫面的中心區(qū)域被設成窗口區(qū)域。
圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。


從下面與附圖相結合的對具體實施方式
的描述，本發(fā)明總體思想的這些和/或其他方面和優(yōu)勢將變得明顯和易于理解，其中圖1是示出在畫面中的窗口區(qū)域的示意圖；圖2是示出根據(jù)鏡頭移動距離的焦距值的曲線圖；
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的自動對焦裝置的構造的示意圖；圖4A是示出圖3中的自動對焦DSP的結構的示意圖；圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學檢測模塊的內(nèi)部方塊圖；圖4C是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學檢測模塊的內(nèi)部方塊圖；圖5A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的VGA(640×480)-質畫面的示意圖；圖5B是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的N個區(qū)域中的一個區(qū)的示意6A是示出用作根據(jù)本發(fā)明的畫面的同步信號的信號的示意圖；圖6B是示出在根據(jù)本發(fā)明的N個區(qū)域中的一個區(qū)域的自動對焦時間的示意圖；圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的VGA(640×480)-質畫面的示意圖；圖7B是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的N個區(qū)域中的一個區(qū)域的示意圖；圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的照相機的自動對焦方法的流程圖；
圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的照相機的自動對焦方法的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細介紹本總體發(fā)明思想的具體實施方式
，其實施例被圖示在附圖中，其中相同的附圖標記始終指代相同的元件。下面結合附圖描述這些具體實施方式
，以解釋本發(fā)明的總體思想。
下面將結合附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的自動對焦裝置300的構造的示意圖。
如圖3所示，自動對焦裝置300包括光信號入射其上的鏡頭部分301；圖像傳感器和ISP部分302，其接收入射到鏡頭部分301的光信號以轉換成電信號，然后輸出數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)；自動對焦數(shù)字信號處理器303(以下稱為自動對焦DSP)，其接收來自圖像傳感器和ISP部分302的圖像數(shù)據(jù)，以提取預定的圖像成分，將畫面的中心區(qū)域劃分成N(N為大于2的整數(shù))個區(qū)域，以便通過積分預定的圖像成分為每個區(qū)域計算焦距值，并且在根據(jù)為每一區(qū)域計算的焦距值在上下方向驅動鏡頭部分301的對焦透鏡的同時，計算最大焦距值；以及驅動部分304，包括驅動所述鏡頭部分301的對焦透鏡的促動器304b和驅動促動器304b的促動器驅動器304a。
鏡頭部分301由變焦透鏡和對焦透鏡組成。變焦透鏡的作用是放大圖像，而對焦透鏡的作用是調節(jié)圖像的焦距。
圖像傳感器和ISP(圖像信號處理器)部分302由圖像傳感器和ISP組成。作為圖像傳感器，使用CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器，其將光信號轉換成電信號。在本發(fā)明中，優(yōu)選使用其中使用CMOS圖像傳感器的照相模塊，以便減少自動對焦時間。
ISP執(zhí)行自動白平衡、自動曝光、亮度校正等，以提高圖像質量，以致根據(jù)外景的感應轉換圖像數(shù)據(jù)。此外ISP輸出具有提高的圖像質量的圖像數(shù)據(jù)。
由于提供了各種CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器，用于ISP的界面和特征因每一制造者而有所不同。因此根據(jù)每種圖像傳感器的類型而制造不同的ISP。
這里，ISP進行例如色彩濾波陣列內(nèi)插、色彩矩陣、色彩校正、色彩增強等等的圖像處理。
處理的數(shù)據(jù)轉換成CCIR656或CCIR601格式(YUV空間)。然后，ISP接收來自移動電話主機305的主時鐘，以輸出Y/Cb/Cr或R/G/B數(shù)據(jù)，以及垂直同步信號、水平同步信號和像素時鐘信號(pixel clock signal)。
圖4A是示出圖3中的自動對焦DSP的結構的示意圖。圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光學檢測模塊的內(nèi)部框圖。
如圖4A所示，自動對焦DSP 303包括光學檢測模塊401，其接收來自圖像傳感器和ISP部分302的圖像數(shù)據(jù)，以提取預定的圖像成分，將畫面的中心區(qū)域劃分成N個區(qū)域，并且通過積分每個區(qū)域的預定圖像成分計算焦距值；中心處理單元402，其接收來自光學檢測模塊401的焦距值，并在根據(jù)該焦距值在上下方向驅動鏡頭部分301的對焦透鏡的同時，計算最大焦距值。也就是說，中心處理單元402執(zhí)行自動對焦算法。
如圖4B所示，光學檢測模塊401包括高通濾波器401a，其接收來自圖像傳感器和ISP部分302的圖像數(shù)據(jù)，以提取預定的圖像成分；積分器401b，其接收從高通濾波器401a提取的預定圖像成分，將畫面的中心區(qū)域劃分成N個區(qū)域，并且為每個區(qū)域積分預定的用于輸出的圖像成分；以及中心區(qū)域設定部分401c，其傳輸畫面中心區(qū)域的起始和終止地址，該起始和終止地址設在積分器401b中。
如果從圖像傳感器和ISP部分302傳來的圖像數(shù)據(jù)輸入到自動對焦DSP 303，然后傳遞通過高通濾波器401a，只有圖像的預定成分被提取。作為該被提取的預定的成分，有具有邊緣成分、Y成分、以及具有最大值的Y成分。
如果中心區(qū)域設定部分401c傳輸中心區(qū)域在畫面中的起始和終止位置，通過高通濾波器401a提取的成分被積分器401b累加。以這種方式累加的焦距值設成用于調節(jié)照相模塊中的焦距的參考數(shù)據(jù)。
對于靜止圖像的情況，通過移動鏡頭301來調節(jié)焦距。甚至在同一個圖像中，焦距被調節(jié)時，焦距值很高，而當焦距沒被調節(jié)時，焦距值很低。因此，為了找到最大焦距值，在通過促動器驅動器304a驅動促動器304b以移動鏡頭301的同時，必須找到焦距值是最大的位置。
上述找到焦距值的算法由中心處理單元402執(zhí)行的。在這種情況下，中心處理單元402確定移動鏡頭301的方向，以便控制由促動器驅動器304a和促動器304b構成的驅動部分304。
圖5A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的VGA(640×480)-質量的畫面500的示意圖，而圖5B是示出在畫面500中心區(qū)域的N個區(qū)域中的一個區(qū)501的示意圖。
如圖5A所示，畫面的中心區(qū)域分成N個區(qū)域(這里是501至505的五個區(qū)域)，其中每個區(qū)域有其自己的焦距值。
畫面的中心區(qū)域是指，當畫面相對于其中心線路被劃分成上部和下部時，從中心線到表示該上部的一半的線之間的區(qū)域，與從中心線到表示該下部的一半的線之間的區(qū)域合在一起的區(qū)域。
如圖5B所示，N個區(qū)域中的每一個包括提取和積分線區(qū)域501a，其提取邊緣成分、Y成分、和具有最大值的Y成分，并積分這些提取的成分；算法操作線區(qū)域501b，其根據(jù)成分的積分值計算焦距值；以及鏡頭驅動線區(qū)域501c，其根據(jù)計算的焦距值在上下方向驅動鏡頭部分的對焦透鏡。
提取和積分線區(qū)域501a由基于8的倍數(shù)的線構成，其提取邊緣成分、Y成分、和具有最大值的Y成分，并積分這些提取的成分。下面解釋其理由。
包括自動對焦裝置的照相模塊包括壓縮模塊(未示出)，其壓縮從圖像傳感器和ISP部分輸入的圖像數(shù)據(jù)。壓縮模塊按照由恒定數(shù)量的像素構成的單元區(qū)域將圖像數(shù)據(jù)按塊記錄(block)在8×8的單元區(qū)域，輸出該分塊的圖像數(shù)據(jù)，并通過離散余弦變換(DCT)頻率轉換該分塊的圖像數(shù)據(jù)，以便按照每一塊輸出頻率成分。因此，由于具有8×8像素的單元塊成為編碼該輸入的圖像數(shù)據(jù)的基本單元，所以，提取和積分線區(qū)域501a(其提取邊緣成分、Y成分、和具有最大值的Y成分，并積分這些提取的成分)優(yōu)選由基于8的倍數(shù)的線構成。
在本發(fā)明中，如圖5A和5B所示，一個畫面分成N個區(qū)域，為每一區(qū)域計算焦距值，并根據(jù)計算的焦距值通過移動鏡頭來搜索最大的焦距值。因此可以發(fā)現(xiàn)，為每一畫面，鏡頭的移動被執(zhí)行N次。因此，即使在使用幀頻相當?shù)偷腃MOS圖像傳感器的照相模塊中，也能期望快的自動對焦時間。
圖6A是示出用作根據(jù)本發(fā)明的畫面的同步信號的信號的示意圖，如圖6A所示，用作畫面同步信號的信號由報告畫面起始的垂直同步信號S1、報告出現(xiàn)在畫面中的線圖像的激活態(tài)的水平同步信號S2，以及報告各自像素數(shù)據(jù)的同步性的像素時鐘信號(未示出)組成。
圖6B是示出在根據(jù)本發(fā)明N個區(qū)域之一中的自動對焦時間T的示意圖。
如圖6B所示，如果相應于N個區(qū)域之一的垂直同步信號S1和水平同步信號S2’被施加給N個區(qū)域中的一個，在N個區(qū)域之一中的自動對焦時間T可以表示成T1、T2和T3的總和。這里，T1是指邊緣成分、Y成分、和具有最大值的Y成分被提取和積分的時間，T2是指自動對焦DSP根據(jù)這些成分的積分值執(zhí)行算法，以計算焦距值的時間，而T3是指根據(jù)該計算的焦距值在上下方向驅動鏡頭部分的對焦透鏡的時間。
因此，在畫面的第121至136條線中，邊緣成分、Y成分、和具有最大值的Y成分被提取和積分。在第136至137條線中，根據(jù)這些成分的積分值執(zhí)行算法，以計算焦距值。在第138至168條線中，根據(jù)計算的焦距值驅動鏡頭部分的對焦透鏡。
圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的照相機的自動對焦方法的流程圖。如圖8A所示，該自動對焦方法可以分為五個步驟。
首先，圖像傳感器和ISP部分將光信號轉換成用以輸出的數(shù)字信號(S801a)。
下一步，自動對焦DSP從圖像數(shù)據(jù)中提取預定的圖像成分(邊緣、Y成分、和具有最大值的Y成分)(S801b)。
下一步，自動對焦DSP將畫面的中心區(qū)域劃分成N個區(qū)域，并傳輸每一區(qū)域的起始和終止地址(S801c)。
下一步，自動對焦DSP為每一區(qū)域積分該預定的圖像成分(邊緣、Y成分、和具有最大值的Y成分)，以計算焦距值(S801d)。
最后，在移動鏡頭的同時，自動對焦DSP計算最大焦距值，(S801e)。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的照相機的自動對焦裝置的結構與圖3、4A和4B所示的第一實施例幾乎相同。然而在第二實施例中，在畫面內(nèi)的窗口設定區(qū)域被分成N個區(qū)域，為每一區(qū)域積分預定的圖像成分，以計算焦距值，并且在根據(jù)為每一區(qū)域計算的焦距值上下驅動鏡頭部分301的對焦透鏡的同時計算出最大值。因此，構成自動對焦DSP 303的光學檢測模塊401的結構稍微與第一實施例有所不同。
圖4C是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光學檢測模塊401的示意圖。如圖4C所示，光學檢測模塊401包括高通濾波器401d，其從圖像傳感器和ISP部分302接收圖像數(shù)據(jù)，用來提取預定的圖像成分；積分器401e，其接收從高通量濾波器401d中提取的預定的圖像成分，將窗口設定區(qū)域分成N個區(qū)域，并為每一區(qū)域積分該預定的圖像成分，用以輸出；以及窗口區(qū)域設定部分401f，其傳輸該窗口區(qū)域的起始和終止地址，該起始和終止地址被設在積分器401e中。
因此，如果窗口區(qū)域設定部分401f傳輸窗口區(qū)域的起始和終止位置，那么積分器401e就累加通過高通濾波器401d提取的成分。
圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的VGA(640×480)質畫面700的示意圖。圖7B是示出窗口區(qū)域700a的N個區(qū)域中的一個區(qū)域的示意圖。
如圖7A所示，窗口區(qū)域701a分成N個區(qū)域(這里是701至705的五個區(qū)域)，其中每個區(qū)域被設置成具有其自己的焦距值。
窗口區(qū)域701a是指大多數(shù)使用者拍照時所注意的那一部分。一般來說，屏幕的中心部分被設成窗口區(qū)域701a。
如圖7B所示，N個區(qū)域中的每一個包括提取和積分線區(qū)域701a，其提取邊緣成分、Y成分、和具有最大值的Y成分，并積分這些提取的成分；算法操作線區(qū)域701b，其根據(jù)成分的積分值計算焦距值；以及鏡頭驅動線區(qū)域701c，其根據(jù)計算的焦距值在上下方向驅動鏡頭部分的對焦透鏡。
與第一實施例類似，提取和積分線區(qū)域701a由基于8的倍數(shù)的線構成，其提取邊緣成分、Y成分、和具有最大值的Y成分，并積分這些提取的成分。
在本發(fā)明的第二實施例中，與第一實施例相似，在一個畫面內(nèi)的窗口設定區(qū)域被分成N個區(qū)域，為每一區(qū)域計算焦距值，并根據(jù)該計算的焦距值通過移動鏡頭來搜索最大焦距值。因此可以發(fā)現(xiàn)，為每一畫面，鏡頭的移動被執(zhí)行N次。因此，即使在使用其幀頻相當?shù)偷腃MOS圖像傳感器的照相模塊中，也期望快的自動對焦時間。
在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的窗口區(qū)域的N個區(qū)域之一中的畫面的同步信號和自動對焦時間T與圖6A和6B所示的第一實施例中的相同。然而，由于構成窗口區(qū)域的N個區(qū)域之一的像素數(shù)目小于構成畫面內(nèi)中心區(qū)域中一個區(qū)域的像素數(shù)目，第二實施例中的自動對焦時間相對于第一實施例的時間被縮短。
圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的照相機的自動對焦方法的流程圖。
首先，圖像傳感器和ISP部分將光信號轉換成用以輸出的數(shù)字信號(S802a)。
下一步，自動對焦DSP從圖像數(shù)據(jù)中提取預定的圖像成分(邊緣成分、Y成分、和具有最大值的Y成分)(S802b)。
下一步，自動對焦DSP將窗口設定區(qū)域劃分成N個區(qū)域，并傳輸每一區(qū)域的起始和終止地址(S802c)。
下一步，自動對焦DSP為每一區(qū)域積分該預定的圖像成分(邊緣成分、Y成分、和具有最大值的Y成分)，以計算焦距值(S802d)。
最后，在移動鏡頭的同時，自動對焦DSP計算最大焦距值(S802e)。
根據(jù)上述照相機的自動對焦裝置和自動對焦方法，畫面的中心區(qū)域或窗口設定區(qū)域被分成N個區(qū)域，以致為每一區(qū)域執(zhí)行自動對焦，這能讓自動對焦時間縮短。
最近，隨著CMOS圖像傳感器的圖像質量的提高，具有低能耗且對小型化有利的CMOS圖像傳感器被用于移動電話、智能(smart)電話機、PDA等等。因此，本發(fā)明比現(xiàn)有技術具有更為重要的優(yōu)勢，即能夠防止因CMOS圖像傳感器的低幀頻而使自動對焦時間變長。
盡管已經(jīng)圖示說明了本發(fā)明總體思想的幾個具體實施例，本領域技術人員應該明了，在不偏離本總體發(fā)明思想的情況下，可以對這些實施例作些變化，本發(fā)明思想的范圍由所附的權利要求及其等效替換所限定。
權利要求
1.一種照相機的自動對焦裝置，包括光信號入射其上的鏡頭部分；圖像傳感器和ISP部分，其接收入射到所述鏡頭部分的所述光信號，以便轉換成電信號，然后輸出數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)；自動對焦數(shù)字信號處理器，其接收來自所述圖像傳感器和ISP部分的圖像數(shù)據(jù)，以便提取預定的圖像成分，將畫面的中心區(qū)域劃分成N(N為大于2的整數(shù))個區(qū)域，通過積分所述預定的圖像成分為每個區(qū)域計算焦距值，并且在根據(jù)為每一個區(qū)域計算的焦距值在上下方向移動所述鏡頭部分的對焦透鏡的同時計算最大焦距值；以及驅動部分，驅動所述鏡頭部分的對焦透鏡。
2.根據(jù)權利要求1所述的照相機自動對焦裝置，其中，所述N個區(qū)域中的每個區(qū)域包括提取和積分線區(qū)域，其提取預定的圖像成分，并積分這些提取的預定圖像成分；算法操作線區(qū)域，其根據(jù)所述預定圖像成分的積分值計算焦距值；以及鏡頭驅動線區(qū)域，其根據(jù)計算出的焦距值在上下方向驅動所述鏡頭部分的對焦透鏡。
3.根據(jù)權利要求2所述的照相機的自動對焦裝置，其中，提取預定圖像成分并積分該提取的預定圖像成分的所述提取和積分線區(qū)域由基于8的倍數(shù)的線構成。
4.根據(jù)權利要求1所述的照相機自動對焦裝置，其中，所述自動對焦數(shù)字信號處理器包括光學檢測模塊，其接收來自所述圖像傳感器和ISP部分的圖像數(shù)據(jù)，以提取預定的圖像成分，將畫面的中心區(qū)域劃分成N個區(qū)域，然后通過積分所述預定圖像成分，為每個區(qū)域計算焦距值；以及中心處理單元，其接收來自所述光學檢測模塊的焦距值，并在根據(jù)該焦距值在上下方向驅動所述鏡頭部分的對焦透鏡的同時計算所述最大焦距值。
5.根據(jù)權利要求4所述的照相機自動對焦裝置，其中，所述光學檢測模塊包括高通濾波器，其接收來自所述圖像傳感器和ISP部分的圖像數(shù)據(jù)，以提取所述預定圖像成分；積分器，其接收從所述高通濾波器提取的所述預定圖像成分，將畫面的所述中心區(qū)域劃分成N個區(qū)域，并且為每個區(qū)域積分所述預定圖像成分用以輸出；以及中心區(qū)域設定部分，其傳輸所述畫面的所述中心區(qū)域的起始和終止地址，所述起始和終止地址在所述積分器中設定。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的照相機的自動對焦裝置，其中，所述預定圖像成分之一是邊緣成分。
7.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的照相機的自動對焦裝置，其中，所述預定圖像成分之一是Y成分。
8.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的照相機的自動對焦裝置其中，所述預定圖像成分之一是具有最大值的Y成分。
9.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的照相機的自動對焦裝置，其中，所述畫面的中心區(qū)域是窗口區(qū)域。
10.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的照相機的自動對焦裝置其中，所述圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。
11.一種照相機的自動對焦方法，包括接收入射到鏡頭部分的光信號，以便轉換成電信號，然后輸出數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)；接收輸出的圖像數(shù)據(jù)，以便提取預定的圖像成分；將畫面的中心區(qū)域劃分成N個區(qū)域(N是大于2的整數(shù))，并通過積分所述預定圖像成分為每一區(qū)域計算焦距值；在根據(jù)計算的所述焦距值在上下方向驅動所述透鏡部分的對焦透鏡的同時計算最大焦距值。
12.根據(jù)權利要求11所述的照相機的自動對焦方法，其中所述計算焦距值和計算最大焦距值的步驟在構成N個區(qū)域中的每個一區(qū)域的多條線中執(zhí)行。
13.根據(jù)權利要求12所述的照相機的自動對焦方法，其中所述計算焦距值的步驟包括接收圖像數(shù)據(jù)以便提取預定圖像成分；將畫面的所述中心區(qū)域分成N個區(qū)域，并且傳輸每一區(qū)域的起始和終止地址；以及通過為N個區(qū)域中的每一區(qū)域積分所述預定圖像成分，計算焦距值。
14.根據(jù)權利要求13所述的照相機的自動對焦方法，其中，對基于8的倍數(shù)的線執(zhí)行提取和積分預定圖像成分的步驟。
15.根據(jù)權利要求11至14任一項所述的照相機的自動對焦方法，其中所述預定圖像成分之一是邊緣成分。
16.根據(jù)權利要求11至14任一項所述的照相機的自動對焦方法，其中所述預定的圖像成分之一是Y成分。
17.根據(jù)權利要求11至14任一項所述的照相機自動對焦方法，其中所述預定的圖像成分之一是具有最大值的Y成分。
18.根據(jù)權利要求11至14任一項所述的照相機的自動對焦方法，其中所述畫面的中心區(qū)域被設成窗口區(qū)域。
19.根據(jù)權利要求11至14任一項所述的照相機的自動對焦方法，其中所述圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種照相機自動對焦裝置，該照相機自動對焦裝置包括光信號入射其上的鏡頭部分；圖像傳感器和ISP部分，其接收入射到所述鏡頭部分的光信號，以便轉換成電信號，然后輸出數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)；自動對焦DSP，其接收來自所述圖像傳感器和ISP部分的圖像數(shù)據(jù)，以便提取預定的圖像成分，將畫面的中心區(qū)域劃分成N(N為大于2的整數(shù))個區(qū)域，通過積分所述預定的圖像成分為每個區(qū)域計算焦距值，并且計算最大焦距值，同時根據(jù)為每一區(qū)域計算的焦距值在上下方向移動所述鏡頭部分的對焦透鏡；以及驅動部分，驅動所述鏡頭部分的對焦透鏡。
文檔編號H04N5/225GK1896860SQ200610091119
公開日2007年1月17日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權日2005年7月11日
發(fā)明者金泰應 申請人:三星電機株式會社