光学防震相机模组的自动调试方法及系统
技术领域
本发明涉及光学防震相机,更具体的说,涉及一种针对光学防震相机模组的自动调试方法及系统,该方法及系统可以应用在小型移动装置,例如手机及笔记型电脑。
背景技术
现今数码相机及镜头的光学防震技术已相当成熟及广泛,用户对防震技术的优点己十分了解。在某些特定的情况,例如在低光的环境拍照时,手震对影像的影响十分显著,可能导致成像模糊。光学防震技术则可有效地减少震荡对影像的影响。
随着微型相机模组在手机上越来越广泛的应用,模组的分辨率越来越高,在某些特定的情况,手震对影像的影响亦非常明显。虽然,用户可透过提高感光度来解决问题,但由于微型相机模组的感光元件的面积有限,在高感光度拍照时杂讯会极高,影响成像品质。
因此,业界已积极研究及推出不同的微型相机模组光学防震技术。有部份的光学防震技术(例如US2009/0237517及200810090504.1)并不需要准确及可靠的镜头位置感应器,从而减少相机模组的体积,复杂性及耗电量。
但是,由于大量生产的防震马达,每一个都会因生产的误差的影响,和设计的特性有点差异,致使控制参数和补偿角度的关系会有差异。所以,若要相机模组在沒有准确及可靠的镜头位置感应器的情況下,达到最好的防震效果,必须每一个模组也作调试,找出控制参数和补偿角度的关系。其中,补偿角度和震动角度的值是一样,但方向是相反。
由于现今并没有任何自动的调试方法的专利,针对所述的光学防震相机模组,所有现有技术均需要用人手作调试,找出角振动的补偿角度及控制参数的关系。由于补偿角度及控制参数的关系,在不同的对焦距离及镜头行程都不同,所以需要在几个不同的焦距寻找该关系,还需要把目标放在不同的距离。因此,如果全部通过人力手动调试的话,所需的时间会相当长。若要大量生产,就需要耗费非常多的人力资源,营运成本会很高。
另外,因为已有调试技术全部需要手动操作,它的准确性也受制于操作人员的素质。因此,对操作人员的培训及管理十分重要,这亦会增加营运成本。因为每一个操作人员需要一套调试仪器及足够空间,现有技术又需要很多人手,所以这类技术的设置成本较高,这包括较大厂房空间的设置费及添置很多的仪器的费用。由于现有技术所需人手多,当要增加产量时,招聘人手及增加厂房面积需要的时间比较长,限制增产的速度。此外,调试的可靠性也受制于操作人员。由于调试的过程作需的精力也很高,因此要求操作人员在长时间,达到高的一致性﹑准确性及可靠性是十分困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术中的缺陷,提供一种人力成本低、可靠性高的光学防震相机模组的自动调试方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种光学防震相机模组的自动调试方法,用于调试防震相机模组,所述防震相机模组包括防震马达控制器和带有镜头的防震马达,所述防震马达包括多个驱动器,该方法包括以下步骤:
S0、设置自动调试平台,在所述自动调试平台上设置目标平面与控制模块,所述目标平面上预设有图像,在所述自动调试平台上设置所述防震相机模组,连接所述防震马达控制器与所述控制模块;使所述防震相机模组的光轴垂直所述目标平面,以所述目标平面与所述光轴的交点为原点建立空间坐标系,所述空间坐标系包括所述目标平面内相互垂直设置的X轴与Y轴及垂直于所述目标平面的Z轴;
S1、所述控制模块指示所述防震马达控制器对所述防震马达进行控制,从而改变镜头的行程,使所述镜头所述行程为镜头与所述图像的距离与两者距离的最小值的差值;
S2、所述控制模块依次改变每个或每对驱动器的控制参数从而移动所述镜头,每改变一个或一对所述驱动器的控制参数,所述控制模块记录补偿角度、相对角度和所述控制参数,所述相对角度为镜头与所述图像的连线与所述Z轴的夹角;
S3、将记录的所述控制参数、补偿角度和相对角度传输给所述控制模块,所述控制模块根据所述控制参数、补偿角度和相对角度计算在所述行程时的防震增益;
S4、将所述防震增益传输给所述防震马达控制器。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试方法中,所述步骤S1还具体包括以下步骤:
S101、所述控制模块预设改变所述行程的次数ni,所述防震马达控制器预设i=1;
S102、所述控制模块指示所述防震马达控制器对所述防震马达进行控制,从而改变镜头的行程,此时所述行程为si;
所述步骤S3具体包括以下步骤:
S301、所述控制模块根据所述控制参数、补偿角度和相对角度计算在所述行程为Si时的防震增益;
S302、判断i是否等于ni,如果相等,则进入步骤S4,否则,对i进行加1操作,并返回步骤S102。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试方法中,所述步骤S0中,目标平面上预设有至少两个图像,所述图像为具有至少两条对称轴的实心点,且至少一对所述对称轴的夹角为90度;
所述步骤S1中,取所述图像的矩心作为所述图像的目标位置,将所述目标位置作为所述行程的参考位置。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试方法中,记所述防震参数为v,
其中n
j是驱动器的个数,在行程为s
i时,所述防震增益、补偿角度及防震控制的关系为v=K(θ,s
i),其中K为防震增益,θ为补偿角度,θ=[θ
x,θ
y],θ
x和θ
y为R
x和R
y方向的补偿角度。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试方法中,如果所述目标平面上有n
q个图像,在图像传感器得到的影像中,第q个图像的矩心为x
q=(x
q,y
q),
x
q和y
q的单位是像素,平均矩心则为
则步骤S3中还将计算图像和相对角度的关系
其中β
q为相对角度,根据
的改变
计算补偿角度
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试方法中,所述步骤S0还包括在所述自动调试平台上设置存储模块,在步骤S0中,所述控制模块读取预存在所述存储模块中的调试参数。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试方法中,所述调试参数包含每次防震马达移动后的等待时间t、驱动器的数目n
j、调试中行程的数目n
i、调试中行程的值S
i,
及所述控制参数。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试方法中,所述步骤S4还包括将所述防震增益存储在所述存储模块中。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试方法中,所述控制参数包括所述驱动器的电压或电流。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试方法中,所述步骤S0中,所述目标平面竖直设置,建立所述空间坐标系后,所述X轴水平设置,所述Y轴竖直设置。
本发明还提供了一种光学防震相机模组的自动调试系统,用于调试防震相机模组,所述防震相机模组包括防震马达控制器和带有镜头的防震马达,所述防震马达包括多个驱动器,该系统包括自动调试平台,所述自动调试平台上设置有目标平面与控制模块,所述目标平面上预设有图像,所述防震相机模组设置在所述自动调试平台上,所述防震马达控制器连接所述控制模块且所述防震相机模组的光轴垂直所述目标平面,所述自动调试平台以所述目标平面与所述光轴的交点为原点建立有空间坐标系,所述空间坐标系包括所述目标平面内相互垂直设置的X轴与Y轴及垂直于所述目标平面的Z轴;
所述控制模块用于指示所述防震马达控制器对所述防震马达进行控制,从而改变镜头的行程,所述行程为镜头与所述图像的距离与两者距离的最小值的差值;
所述控制模块还用于依次改变每个或每对所述驱动器的控制参数从而移动所述镜头、在每改变一个或一对所述驱动器的控制参数后记录补偿角度、相对角度和所述控制参数、根据记录的所述控制参数、补偿角度及相对角度计算在所述行程时的防震增益并将所述防震增益传输给所述防震马达控制器;所述相对角度为镜头与所述图像的连线与所述Z轴的夹角。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试系统中,所述防震马达控制器还用于预设i=1;所述控制模块还用于预设改变所述行程的次数ni,并指示所述防震马达控制器对所述防震马达进行控制,从而改变镜头的行程,所述行程为si;
所述控制模块还用于在计算在所述行程为Si时的防震增益后判断i是否等于ni,且在相等时将所述防震增益传输给所述防震马达控制器,否则对i进行加1操作并再次改变所述镜头的行程。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试系统中,目标平面上预设有至少两个图像,所述图像为具有至少两条对称轴的实心点,且至少一对所述对称轴的夹角为90度;
所述控制模块还用于取所述图像的矩心为所述图像的目标位置,将所述目标位置作为所述行程的参考位置。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试系统中,记所述控制参数为v,
其中n
j是驱动器的个数,在行程为s
i时,所述防震增益、补偿角度及防震控制的关系为
其中K为防震增益,θ为补偿角度,θ=[θ
x,θ
y],θ
x和θ
y为R
x和R
y方向的补偿角度。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试系统中,如果所述目标平面上有n
q个图像,在图像传感器得到的影像中,第q个图像的矩心为x
q=(x
q,y
q),
x
q和y
q的单位是像素,平均矩心则为
所述控制模块(101)还用于计算图像和相对角度的关系
并根据
的改变
计算补偿角度
其中β
q为相对角度。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试系统中,防震相机模组还包括用于通过镜头获取影像的图像传感器,所述自动调试平台上设置用于将所述图像传感器获取的影像进行格式转换并传输给所述控制模块的图像格式转换模块和用于存储调试参数的存储模块;
所述控制模块还用于读取预存在所述存储模块中的调试参数并根据格式转换后的所述影像记录所述补偿角度、相对角度和控制参数。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试系统中,所述调试参数包含每次防震马达移动后的等待时间t、驱动器的数目n
j、调试中行程的数目n
i、调试中行程的值S
i,
及所述控制参数。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试系统中,所述控制模块还用于将所述防震增益存储在所述存储模块中。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试系统中,所述控制参数包括所述驱动器的电压或电流。
在本发明所述的光学防震相机模组的自动调试系统中,所述目标平面竖直设置,在所述空间坐标系中,所述X轴水平设置,所述Y轴竖直设置。
本发明的光学防震相机模组的自动调试方法及系统具有以下有益效果:不需要人手接入,就可以达到自动调试,不但减少了人力物力,而且完全通过电子调试无需考虑人为判断调试中的误差,提高了调试的可靠性及一致性。纵使因为生产误差而导致防震马达特性有异,防震控制器也可以根据防震增益找出不同行程补偿角度和防震控制的关系,修正误差的影响。另一方面,用本发明的方法进行调试的相机模组也无需镜头位置感应器,从而降低了生产成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明光学防震相机模组的自动调试方法的流程图;
图2是本发明光学防震相机模组的自动调试系统的原理框图;
图3是防震相机模组与目标平面的位置关系图;
图4是图3的俯视图;
图5是目标平面的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示的是一种光学防震相机模组的自动调试方法,该方法包括以下步骤:
S0、设置自动调试平台1,在自动调试平台1上设置目标平面103、控制模块101与图像格式转换模块102,目标平面103上预设有图像,如图3、图4所示,将防震相机模组2正对目标平面,此时其光轴垂直于目标平面103,以目标平面上正对防震相机模组2的点为原点建立空间坐标系,空间坐标系包括目标平面103内相互垂直的的X轴与Y轴与垂直于目标平面的Z轴。在目标平面上建立坐标系是为了对图像位置进行标识,同时如果调试完一个相机模组后,其他的相机模组也可以固定在相同的位置进行调试。一种优选的设置方式为将目标平面竖直设置,则此时X轴水平,而Y轴竖直。
如图2所示,防震相机模组2包括防震马达控制器201、角振动感应器202、防震马达203和图像传感器204,防震马达203连接有镜头,防震马达203包括多个驱动器,连接防震马达控制器201与控制模块101,连接图像传感器204与图像格式转换模块102;于是,控制模块101就可以通过防震马达控制器201对防震马达203进行控制,而图像格式转换模块102也会通过图像传感器204获取图像文件,并在转换格式后发送给控制模块101进行分析。
S1、控制模块101指示防震马达控制器201对防震马达203进行控制,从而改变镜头的行程,使镜头行程为镜头与图像的距离与两者距离的最小值的差值;
S2、所述控制模块101依次改变每个或每对驱动器的控制参数从而移动所述镜头,每改变一个或一对所述驱动器的控制参数,所述控制模块101记录补偿角度、相对角度和所述控制参数,所述相对角度为镜头与所述图像的连线与所述Z轴的夹角;本发明所针对的防震马达镜头,除了可以作光学防震,还可以作自动对焦。所以,马达至少拥有三个驱动器,且至少具有三轴自由度。
以上驱动器可以是A磁铁及线圈组合,B压电组件或C电聚合体组件。透过改变对驱动器施加的电信号,可改变驱动器的运动,从而改变镜头方向或位罝,达到自动对焦或防震的功能;马达可分为两类,分别为线性式防震马达及倾斜式防震马达。两者均可被本发明的方法进行快速自动调试。
S3、将记录的控制参数、补偿角度和相对角度传输给控制模块101,控制模块101根据控制参数、补偿角度和相对角度计算在行程时的防震增益;
S4、将防震增益传输给防震马达控制器201。于是,产品在实际工作过程中,防震马达控制器201就会根据防震增益对马达进行调节,从而可以有效防震。
在本发明的调试方法中,完全不需要人手接入,就可以达到自动调试,不但减少了人力物力,而且完全通过电子调试无需考虑人为判断调试中的误差,提高了调试的可靠性及一致性。纵使因为生产误差而导致防震马达203特性有异,防震马达控制器201也可以根据防震增益找出不同行程补偿角度和防震控制的关系,修正误差的影响。另一方面,用本发明的方法进行调试的相机模组也无需镜头位置感应器,从而降低了生产成本。
由于在实际调试时,需要测试不同行程所对应的不同防震增益。为了进行多次反复调试,步骤S1还具体包括以下步骤:
S101、控制模块101预设改变行程的次数ni,防震马达控制器201预设i=1;
S102、控制模块101指示防震马达控制器对防震马达203进行控制,从而改变镜头的行程,此时行程为si;
步骤S3具体包括以下步骤:
S301、控制模块101根据控制参数、补偿角度和相对角度计算在行程为Si时的防震增益;
S302、判断i是否等于ni,如果相等,则进入步骤S4,否则,对i进行加1操作,并返回步骤S102。也就是说如果i不等于ni,则意味着i必然是小于ni的,此时并没有将预设的所有行程均走完,需要继续调试,i所取的每个值时,步骤S2的操作并没有改变,只是获取的参数不同。
如图5所示,步骤S0中,目标平面上预设有至少两个图像,图像为具有至少两条对称轴的实心点,且至少一对对称轴的夹角为90度。其中,满足以上条件的点包括圆点与正方点。步骤S1中,取图像的矩心,作为图像的目标位置,将目标位置作为行程的参考位置。图5中3个黑色实心点即为三个图像。
之所以选取符合以上条件的点,是因为在步骤S1改变镜头的行程时,镜头与图像的距离会发生变化,此时往往会存在失焦的情况,失焦时,图像变得模糊,如果是形状不规则的图形,图像的矩心相对于图像的位置将会发生变化,但是如果符合以上条件的图像则依旧可以准确及可靠的找到它们的矩心。于是,不规则图形在本发明中是不推荐使用的。
本发明在调试过程中仅改变行程,但不改变目标平面模组的距离,可以加快调试速度,节约时间。
记防震参数为v
i,用以表示对每个驱动器的控制,
其中n
j是驱动器的个数,则在行程为s
i时,防震增益、补偿角度及防震控制的关系为v=K(θ,s
i),其中K为防震增益,θ为补偿角度,θ=[θ
x,θ
y],θ
x和θ
y为x和y方向的补偿角度。其中,控制参数可以是驱动器的电压或电流,或者其他可能的参数。在调试时,根据各个测得的参数计算得到防震增益;在实际工作时,只要根据该防震增益即可获得相应的控制参数,可靠准确。
进一步的,如果目标平面上有n
q个图像,在图像传感器得到的影像中,第q个图像的矩心为x
q=(x
q,y
q),
x
q和y
q的单位是像素,平均矩心则为
则步骤S3中还将计算图像位置和相对角度的关系
其中β
q为相对角度,根据
的改变
计算补偿角度
于是,在不移动模组的情况下,根据图像位置和相对角度的关系,从而根据该关系及平均矩心位置的改变就可以计算得出补偿角度,同时只要知道图像的坐标,就可以立即知道图像与镜头的距离,从而在实际工作中就可以快速计算镜头的行程。
因为图像位置和相对角度的关系,是基于假设所有βq都是小角度,即存在βq≈sin(βq)≈tan(βq)的关系,所以,相对整个影像,所有βq不可过大,一般要求所有βq不大于10度。
此外,步骤S0还包括在自动调试平台上设置存储模块104,在步骤S0中,控制模块101读取预存在实施存储模块104中的调试参数以用于在调试时对相机模组的控制。其中,调试参数包含每次防震马达移动后的等待时间t、驱动器的数目nj、调试中行程的数目ni、调试中行程的值Si,及控制参数。
进一步的,步骤S4还包括将防震增益存储在存储模块104中。
如图2所示是一种光学防震相机模组的自动调试系统,该系统用于以上方法对调试防震相机模组2,防震相机模组2包括防震马达控制器201和带有镜头的防震马达203,防震马达203包括多个驱动器,该系统包括自动调试平台1,自动调试平台1上设置有目标平面103与控制模块101,目标平面103上预设有图像,防震相机模组2设置在自动调试平台1上,防震马达控制器201连接控制模块101且防震相机模组2的光轴垂直目标平面103,自动调试平台1以目标平面103与光轴的交点为原点建立有空间坐标系,空间坐标系包括目标平面103内相互垂直设置的X轴与Y轴及垂直于目标平面的Z轴;
控制模块101用于指示防震马达控制器201对防震马达203进行控制,从而改变镜头的行程,行程为镜头与图像的距离与两者距离的最小值的差值;
控制模块101还用于依次改变每个或每对驱动器的控制参数从而移动镜头、在每改变一个或一对驱动器的控制参数后记录补偿角度、相对角度和控制参数、根据记录的控制参数、补偿角度及相对角度计算在行程时的防震增益并将防震增益传输给防震马达控制器201;相对角度为镜头与图像的连线与Z轴的夹角。
进一步的,防震马达控制器201还用于预设i=1;控制模块101还用于预设改变行程的次数ni,并指示防震马达控制器201对防震马达进行控制,从而改变镜头的行程,行程为si;
控制模块101还用于在计算在行程为Si时的防震增益后判断i是否等于ni,且在相等时将防震增益传输给防震马达控制器201,否则对i进行加1操作并再次改变镜头的行程。
具体的,目标平面103上预设有至少两个图像,图像为具有至少两条对称轴的实心点,且至少一对对称轴的夹角为90度;其中,满足以上条件的点包括圆点与正方点。步骤S1中,取图像的矩心,作为图像的目标位置,将目标位置作为行程的参考位置。图5中3个黑色实心点即为三个图像。
控制模块101还用于取图像的矩心为图像的目标位置,将目标位置作为行程的参考位置。
此外,控制参数为v,
其中n
j是驱动器的个数,在行程为s
i时,防震增益、补偿角度及防震控制的关系为
其中K为防震增益,θ为补偿角度,θ=[θ
x,θ
y,θ
x和θ
y为R
x和R
y方向的补偿角度。
如果目标平面上有n
q个图像,在图像传感器得到的影像中,第q个图像的矩心为x
q=(x
q,y
q),
x
q和y
q的单位是像素,平均矩心则为
控制模块101还用于计算图像和相对角度的关系
并根据
的改变
计算补偿角度
其中β
q为相对角度。
此外,防震相机模组2还包括用于通过镜头获取影像的图像传感器204,自动调试平台1上设置用于将图像传感器204获取的影像进行格式转换并传输给控制模块101的图像格式转换模块102和用于存储调试参数的存储模块104;
控制模块还用于读取预存在存储模块104中的调试参数并根据格式转换后的影像记录补偿角度、相对角度和控制参数。
其中,调试参数包含每次防震马达移动后的等待时间t、驱动器的数目n
j、调试中行程的数目n
i、调试中行程的值S
i,
及控制参数。
控制模块101还用于将防震增益存储在存储模块104中。
控制参数包括但不限于是驱动器的电压或电流。
一个具体的实施例中,目标平面103竖直设置,在空间坐标系中,X轴水平设置,Y轴竖直设置。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的,本领域技术人员应当明白,在不脱离本发明范围的情况下,还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外,针对特定情形或材料,可以对本发明做各种修改,而不脱离本发明的范围。因此,本发明不局限于所公开的具体实施例,而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。