一種快速對焦的手機攝像模組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速對焦的手機攝像模組，包括微處理單元、鏡頭、驅動鏡頭運動的對焦馬達、一測距傳感器，所述微處理單元獲取測距傳感器的信號，計算得出鏡頭的對焦位置，并控制對焦馬達帶動鏡頭移動至對焦位置進行對焦。本發(fā)明不占用手機系統(tǒng)資源，可以精確得出鏡頭的對焦位置，實現(xiàn)手機的極速對焦。
【專利說明】一種快速對焦的手機攝像模組

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及攝像模組，尤其涉及一種用于手機的快速對焦的攝像模組。

【背景技術】
[0002]人們在拍攝照片時都希望能夠抓拍精彩美好的瞬間，目前只有專業(yè)的相機才配備對焦速度較快的攝像模組，而現(xiàn)有的智能手機的對焦速度一直跟不上，因此，如何提高手機拍照的自動對焦速度一直是該領域技術人員的首要課題。
[0003]目前智能手機采用傳統(tǒng)的被動式的對比度法進行對焦，即直接接收分析景物圖像，通過對比不同鏡頭位置圖像的對比度而找出最佳對焦鏡頭位置的自動對焦方法.這種自動對焦方式的優(yōu)點是:自身不要發(fā)射系統(tǒng)，因而耗能少，有利于小型化，因此可以應用在智能手機等便攜式移動終端上。該傳統(tǒng)的對焦方式雖然能夠進行自動對焦，但是，在周圍環(huán)境光線較弱，或者亮度反差低的情況下不能實現(xiàn)良好對焦，對細線條的、含偏光的、黑色或鏡面的被攝物體也對焦較困難，并且即便是在光線環(huán)境不錯的情況下，對焦速度也相當慢，因為對比度法的原理決定了它必須依靠多次移動鏡頭后利用差值法逐次逼近才能找到鏡頭最佳對焦位置，而多次移動鏡頭需要耗費很多時間，然而人們在實際的拍攝過程中對于對焦時間又有一定的要求，若對焦時間過長，往往就錯過了精彩的瞬間，造成遺憾。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術中手機對焦速度慢的技術問題，提出一種快速對焦的手機攝像模組，該手機攝像模組內集成了微處理單元、鏡頭、驅動鏡頭運動的對焦馬達、圖像傳感器等部件，測距傳感器測量被測物體的距離，然后微處理單元通過測距傳感器的數(shù)據計算出鏡頭的對焦位置，控制對焦馬達帶動鏡頭運動至對焦位置進行對焦，由于本發(fā)明在手機攝像模組內單獨配置了微處理單元，使得手機攝像模組不占用手機的系統(tǒng)資源，因此可以大大提高手機攝像模組的對焦速度，從而實現(xiàn)抓拍、移動物體的追拍等功能，而這些功能之前都只有專業(yè)相機才可以實現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明大大提高了手機攝像模組的集成度，由于測距傳感器和鏡頭都集成在一塊模組板上，使得兩者的距離可以達到最小，實現(xiàn)了最大程度上降低拍照時測距傳感器被手遮擋的幾率。
[0006]本發(fā)明與目前其他測距對焦技術相比，如雙攝像頭測距技術，本發(fā)明無需進行圖像處理運算，這也是本發(fā)明實現(xiàn)極速對焦的原因之一，而且更加不需要占用系統(tǒng)資源。本發(fā)明與其他帶分立式測距模塊的拍照手機相比，本發(fā)明的集成度更高，體積更小，測距傳感器和攝像頭的距離最小，因此，本發(fā)明在最大程度上減少了主動式對焦攝像模組的體積，促進了電子設備的小型化發(fā)展需求，本發(fā)明可以應用在各種薄厚不同，寬窄不同的手機上，應用前景非常廣泛。
[0007]在本發(fā)明的技術方案中，微處理器接收測距傳感器傳送的信號，根據公式1/u+l/v=l/f計算出鏡頭與測距傳感器的距離，控制鏡頭移動至測距傳感器的位置進行對焦，其中，U為被攝物體與測距傳感器之間的距離，V為鏡頭與測距傳感器之間的距離，f為鏡頭的有效焦距。本發(fā)明可以根據需要采用不同的對焦馬達、不同的測距傳感器來實現(xiàn)本發(fā)明的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的第一實施例原理圖；
圖2是本發(fā)明的第二實施例原理圖；
圖3是本發(fā)明的第三實施例原理圖。

【具體實施方式】
[0009]下面結合符合詳細描述本發(fā)明的具體實施例，以下的具體實施例僅用以舉例說明本發(fā)明的構思，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的構思下可以做出多種變形和變化，這些變形和變化均包括在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0010]本發(fā)明主要由三個核心部件構成:攝像頭系統(tǒng)，包括圖像傳感器、對焦馬達及鏡頭等部件，該攝像頭系統(tǒng)可以在微處理單元的控制下利用對焦馬達調整、改變鏡頭的位置，以實現(xiàn)對焦等功能；測距傳感器，其感測距離為數(shù)厘米到幾米遠的范圍，正好覆蓋鏡頭的近焦和遠焦的范圍；微處理單元(MCU)，該微處理單元可以通過測距傳感器計算出被攝物體與鏡頭之間的拍攝距離。MCU內置了拍攝距離與對焦鏡頭位置的函數(shù)關系，因此根據測距傳感器可獲得相應鏡頭的準確對焦位置。MCU緊接著控制對焦馬達將鏡頭抬升至該對焦位置，實現(xiàn)主動式極速對焦。
[0011]圖1示出了本發(fā)明的第一實施例，在該實施例中，對焦馬達采用開環(huán)式自動對焦馬達，微處理單元控制測距傳感器發(fā)出光脈沖信號或者超聲波脈沖信號，這些信號遇到被測物體被反射回來，然后測距傳感器再接收這些脈沖信號，微處理單元根據兩次脈沖信號可以分析計算出鏡頭與被攝物體之間的距離。然后根據公式1/U + 1/v = 1/f計算出鏡頭距離圖像傳感器的位置，該公式中，u為鏡頭與被攝物體的距離，V為鏡頭與圖像傳感器的距離，f為鏡頭4的有效焦距。然后微處理單元然后利用對焦馬達的基本特性，即電流與行程位置的關系，給開環(huán)式自動對焦馬達通適當大小的電流，將鏡頭一步到位抬起到圖像傳感器的位置，實現(xiàn)精確對焦。由于開環(huán)式自動對焦馬達的彈簧振子結構會使得鏡頭在極速移動后容易在其平衡位置發(fā)生振動，造成圖像模糊，因此微處理單元可以內置智能步速控制(ISRC)算法，根據開環(huán)式自動對焦馬達自身的共振頻率和Q值，選擇合適的移動步速來控制馬達移動到位，最大程度上減輕共振的影響，提高對焦速度。
[0012]圖2示出了本發(fā)明的第二實施例，在該實施例中，對焦馬達采用閉環(huán)式對焦馬達，閉環(huán)式對焦馬達內置霍爾傳感器，將鏡頭的位置信號發(fā)送給微處理單元，微處理單元利用閉環(huán)控制鏡頭的移動。第二實施例的閉環(huán)控制方法可有效避免鏡頭共振、姿態(tài)差等因素造成的鏡頭移位現(xiàn)象，可獲得更快速精準的對焦。
[0013]圖3示出了本發(fā)明的第三實施例，對焦馬達采用多軸對焦馬達，微處理單元與一用于檢測拍攝者手部抖動的陀螺儀電連接，該陀螺儀可以與微處理單元等部件一起集成在模組內，也可以讓微處理單元與模組外部的陀螺儀建立即時的通訊，微處理單元通過接收陀螺儀的信號獲得拍攝者手抖的信息，然后根據內置的OIS算法控制多軸對焦馬達帶動鏡頭進行X和Y方向上的平移，消除手振造成的圖像不穩(wěn)定，使得手機攝像模組實現(xiàn)光學防抖(OIS)功能。
[0014]在上述三個具體實施例當中，采用的測距傳感器，可以選擇超聲波探頭或者是光電式探頭，業(yè)內技術人員也可以根據需要來選擇其他探頭。采用超聲波探頭時，微處理單元會發(fā)出一個脈沖信號給超聲波探頭，激勵超聲波探頭發(fā)出脈沖共振超聲波，脈沖共振超聲波遇到被攝物體時被反射回來，再被該超聲波探頭所接收，微處理單元可以根據兩次共振超聲波的時間差，結合共振超聲波在空氣中的速度，便可計算出被攝物體的距離。若采用光電式探頭，該光電式探頭包括一個紅外聚焦發(fā)光二極管和一顆紅外光電二極管。微處理單元首先控制紅外聚焦發(fā)光二極管發(fā)出高頻調制紅外光，調制頻率需在1MHz到20MHz左右，這種高頻調制紅外光遇到被攝物體反射后為紅外光電二極管所接收，并轉為同樣頻率的高頻電信號。該高頻電信號與發(fā)射的高頻調制紅外光信號在相位上會發(fā)生相移，相移量與被攝物體的距離成正比。微處理單元根據比較發(fā)射的高頻調制紅外光信號與接收的高頻電信號的相位，可計算出被攝物體的準確位置。
[0015]本發(fā)明將測距傳感器集成在手機攝像模組內，并搭載各種不同的對焦馬達，實現(xiàn)手機攝像頭的極速對焦，滿足人們進行抓拍、搶拍的需求。
【權利要求】
1.一種快速對焦的手機攝像模組，包括微處理單元、圖像傳感器、鏡頭、驅動鏡頭運動的對焦馬達，其特征在于:還包括一測距傳感器，所述微處理單元獲取測距傳感器的信號，計算得出鏡頭的對焦位置，并控制對焦馬達帶動鏡頭移動至對焦位置進行對焦。
2.如權利要求1所述的快速對焦的手機攝像模組，其特征在于:所述微處理器接收測距傳感器傳送的信號，根據公式l/u+l/v=l/f計算出鏡頭與圖像傳感器的距離，控制鏡頭移動至圖像傳感器的位置進行對焦，其中，u為被攝物體與測距傳感器之間的距離，V為鏡頭與圖像傳感器之間的距離，f為鏡頭的有效焦距。
3.如權利要求2所述的快速對焦的手機攝像模組，其特征在于:所述對焦馬達為開環(huán)式自動對焦馬達，所述微處理器根據開環(huán)式自動對焦馬達自身的共振頻率和Q值，控制馬達的移動。
4.如權利要求2所述的快速對焦的手機攝像模組，其特征在于:所述對焦馬達采用閉環(huán)式對焦馬達，所述閉環(huán)式對焦馬達內置霍爾傳感器，將鏡頭的位置信號發(fā)送給微處理單元，微處理單元利用閉環(huán)控制鏡頭的移動。
5.如權利要求2所述的快速對焦的手機攝像模組，其特征在于:所述對焦馬達采用多軸對焦馬達，所述微處理單元與一用于檢測抖動的陀螺儀電連接，微處理單元接收陀螺儀的信號，根據防抖算法控制多軸對焦馬達帶動鏡頭進行移動，消除抖動造成的圖像不穩(wěn)定。
6.如權利要求3至5任意一項所述的快速對焦的手機攝像模組，其特征在于:所述測距傳感器采用超聲波探頭，所述微處理單元根據超聲波探頭發(fā)出的共振超聲波，以及超聲波探頭接收到的被反射的共振超聲波之間的時間差，計算出被攝物體的距離。
7.如權利要求3至5任意一項所述的快速對焦的手機攝像模組，其特征在于:所述測距傳感器采用光電式探頭，所述光電式探頭包括紅外聚焦發(fā)光二極管和紅外光電二極管，所述微處理單元根據紅外聚焦發(fā)光二極管發(fā)出高頻調制紅外光，以及紅外光電二極管接收到的被被攝物體反射回來的高頻調制紅外光之間的相移，計算出被攝物體的距離。
8.如權利要求7所述的快速對焦的手機攝像模組，其特征在于:所述高頻調制紅外光的調制頻率范圍為1MHz?20MHz。
【文檔編號】H04N5/232GK104052932SQ201410314039
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權日:2014年7月3日
【發(fā)明者】鈔晨 申請人:深圳市世尊科技有限公司