CN105721777A - 一种实现精确对焦的拍摄装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现精确对焦的拍照装置及其方法。该方法包括：处理器实时获取拍摄装置运行的时间；处理器根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围；处理器将对焦范围发送至驱动器；驱动器根据对焦范围控制马达调整镜头和图像传感器之间的距离，其中镜头位于对焦范围内。通过上述方式，本发明能够实时调整对焦范围，以提高镜头和图像传感器之间对焦的准确度。

Description

一种实现精确对焦的拍摄装置及其方法
技术领域
本发明涉及拍摄装置技术领域，特别是涉及一种实现精确对焦的拍照装置及其方法。
背景技术
目前，用户日常使用的拍摄装置通常为移动设备，现有的移动设备具备摄像功能，而移动设备的摄像功能发展越来越快，从20万像素发展到2100万像素，逐渐成为移动设备的卖点。
其中，移动设备的摄像功能不但要有好的画质表现，对焦的清晰度也是一个重要环节，对焦的清晰度和准确性对画质具有很大的影响。对焦是移动设备调节镜头和图像传感器之间的距离，以使移动设备拍摄对象平面清晰成像在图像传感器上。
由于移动设备长时间工作，导致移动设备的温度不断地上升，温度上升会导致对焦的范围扩大，进而影响移动设备最终的对焦准确性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种实现精确对焦的拍照装置及其方法，以解决上述问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种实现精确对焦的方法，其应用于拍摄装置，拍摄装置包括镜头、图像传感器、处理器、马达以及驱动器，处理器分别与图像传感器和驱动器连接，驱动器用于驱动马达，马达用于调整镜头和图像传感器之间的距离，方法包括：
处理器实时获取拍摄装置运行的时间；
处理器根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围；
处理器将对焦范围发送至驱动器；
驱动器根据对焦范围控制马达调整镜头和图像传感器之间的距离，其中镜头位于对焦范围内。
其中，处理器实时获取拍摄装置运行的时间进一步包括：
处理器按照预设的时间间隔获取拍摄装置运行的时间。
其中，对焦范围满足以下公式：
Step_bond＝Step_bondintnd+kd
其中，Step_bond为对焦范围，Step_bondintnd为拍摄装置的对焦范围的初始值，d为时间，k为斜率。
其中，获取对应的对焦范围进一步包括：
处理器根据时间从关系表获取相应的d值和k值，并根据d值和k值计算得出对焦范围。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种实现精确对焦的拍摄装置，其包括镜头、图像传感器、处理器、马达以及驱动器，处理器分别与图像传感器和驱动器连接，驱动器用于驱动马达，马达用于调整镜头和图像传感器之间的距离，其中：处理器实时获取拍摄装置运行的时间，并根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围；处理器将对焦范围发送至驱动器，驱动器根据对焦范围控制马达调整镜头和图像传感器之间的距离，其中镜头位于对焦范围内。
其中，处理器按照预设的时间间隔获取拍摄装置运行的时间。
其中，对焦范围满足以下公式：
Step_bond＝Step_bondintnd+kd
其中，Step_bond为对焦范围，Step_bondintnd为拍摄装置的对焦范围的初始值，d为时间，k为斜率。
其中，处理器根据时间从关系表获取相应的d值和k值，并根据d值和k值计算得出对焦范围。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过处理器实时获取拍摄装置运行的时间，根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围；处理器将对焦范围发送至驱动器，驱动器根据对焦范围控制马达调整镜头和图像传感器之间的距离，其中镜头位于对焦范围内；能够实时调整对焦范围，以提高镜头和图像传感器之间对焦的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，进一步可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本发明第一实施例的实现精确对焦的方法的流程图；
图2是本发明第一实施例的实现精确对焦的拍摄装置的结构示意图；
图3是图2中马达调整镜头示意图；
图4是图1中拍摄装置的坐标图；
图5是图1中多个拍摄装置的坐标图；
图6是本发明第二实施例的实现精确对焦的拍摄装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1至图2所示，图1是本发明第一实施例的实现精确对焦的方法的流程图。本实施例所揭示的实现精确对焦的方法应用于拍摄装置，该拍摄装置优选为智能手机、平板电脑或者掌上电脑等具有拍摄功能的装置。
如图2所示，拍摄装置包括镜头21、图像传感器22、处理器23、马达24以及驱动器25，其中处理器23分别与图像传感器22和驱动器25连接，处理器23用于从图像传感器22获取图像；驱动器25用于驱动马达24，马达24用于调整镜头21和图像传感器22之间的距离L1，进而拍摄装置实现对焦。
该方法包括以下步骤：
步骤S11：处理器23实时获取拍摄装置运行的时间；
其中，处理器23在拍摄装置开启拍摄或者拍照时开始统计时间，以实时获取拍摄装置运行的时间。
优选地，处理器23按照预设的时间间隔获取拍摄装置运行的时间，例如预设的时间间隔为10s，则处理器23每隔10s获取拍摄装置运行的时间，拍摄装置运行的时间分别为10s、20s、……。
步骤S12：处理器23根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围；
以下详细描述如何预设的时间和对焦范围的关系表：
拍摄装置的对焦通过马达24调整镜头21和图像传感器22之间的距离L1，以使拍摄对象清晰成像在图像传感器22上，其中镜头21在一定的范围内进行移动。根据高斯成像定理，可知：
1/u+1/v＝1/f(1)
其中，u为物距；v为像距；f为焦距。处理器23根据物距u计算出合适的像距v，以使对焦清晰。
如图3所示，马达24调整镜头21的整个行程为从左侧A位置到右侧B位置，马达24的推动力采用电流的形式表示，例如马达24将镜头21从位置A调整到位置B，马达24需要100mA电流，运行2um，此时马达24的推动力转换为code(编码)值，100mA电流转换为1023，即0-1023共1024个code值，当马达24调整镜头21运行1um，即511个code值。
镜头21位于B位置，即镜头21默认停留的位置，为infinity(无穷)端，相应的code为infinity_dac。镜头21能够拍摄的最近距离的位置为macro端(例如A位置)，相应的code为macro_dac。为了将镜头21调整到清晰的位置，镜头21只需要在infinity端和macro端之间进行搜索即可，搜索的范围Step_bond为对焦范围，即
Step_bond＝macro_dac-infinity_dac(2)
其中，随着拍摄装置运行的时间变长，拍摄装置的温度变得越高，导致infinity_dac的code值和macro_dac的code值产生变化。
处理器23统计多个拍摄装置的Step_bond随着时间变化，对焦范围Step_bond满足以下公式：
Step_bond＝Step_bondintnd+kd(3)
其中，Step_bondintnd为拍摄装置的对焦范围的初始值，d为时间，k为斜率。
处理器23统计每个拍摄装置经过时间变化的Step_bond_new和初始值Step_bondintnd之间的差异关系，例如：Step_bond_new＝new1；new2；new3；new4；……；Step_bondintnd＝initial1；initial2；initial3；initial4；……。处理器23统计可得Step_bond_new和初始值Step_bondintnd之间的差异为斜率k和时间d的不同。
由于每个拍摄装置在生产过程中，每个拍摄装置的code值不同。处理器23进一步统计new1和new2之间；new2和new3之间；new3和new4之间；……newn和newn+1之间的差异。例如newn和newn+1之间的差异为newn和newn+1的差值。处理器23预设一阈值，并将newn和newn+1之间的差异与阈值进行比较，若处理器23判断到newn和newn+1之间的差异小于或小于阈值，则处理器23保留newn和newn+1；若处理器23判断到newn和newn+1之间的差异大于阈值，则处理器23删除newn+1，进而得到一组数据，将该组数据在坐标系上进行表示，如图4所示。该坐标系的的横坐标为时间d，纵坐标为拍摄装置的code值，进而根据时间变化计算出多个k值和d值，例如图4所示的k1、k2以及k3。
处理器23根据采用上述方法获取其他拍摄装置的斜率k和d之间的变化关系，例如四个拍摄装置的斜率分别为K1、K2、K3以及K4，如图5所示。处理器23根据最小二乘法把每个拍摄装置的多段的斜率拟合成一个斜率，例如处理器23将图4中的k1、k2以及k3拟合成斜率K1，K2、K3以及K4采用相同的方式来实现。处理器23进一步通过平均公式法去除最大和最小的离散点斜率拟合成最终斜率K，即处理器23将K1、K2、K3以及K4拟合成斜率K，如图5所示。
处理器23根据拍摄装置的工作时间和对应不同的k和d值获取不同的对焦范围，并将该拍摄装置的工作时间和对焦范围保存在预设的时间和对焦范围的关系表。其中，处理器根据时间从关系表获取相应的d值和k值，并根据d值和k值计算得出对焦范围。
处理器23根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，即处理器23将拍摄装置的工作时间与关系表进行匹配，进而获取对焦范围。
步骤S13：处理器23将对焦范围发送至驱动器25。
步骤S14：驱动器25根据对焦范围控制马达24调整镜头21和图像传感器22之间的距离，其中镜头21位于对焦范围内。
本实施例的处理器23根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围，驱动器25根据对焦范围控制马达24调整镜头21和图像传感器22之间的距离，以使镜头21位于对焦范围内；能够实时调整对焦范围，以提高镜头21和图像传感器22之间对焦的准确度。
本发明还提供第一实施例的实现精确对焦的拍摄装置，其在第一实施例所揭示的实现精确对焦的方法的基础上进行描述。如图2所示，拍摄装置包括镜头21、图像传感器22、处理器23、马达24以及驱动器25，其中处理器23分别与图像传感器22和驱动器25连接，驱动器25用于驱动马达24，马达24用于调整镜头21和图像传感器22之间的距离L1，进而拍摄装置实现对焦。
处理器23实时获取拍摄装置运行的时间，即处理器23在拍摄装置开启拍摄或者拍照时开始统计时间，以实时获取拍摄装置运行的时间。
处理器23根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围。
处理器23将对焦范围发送至驱动器25。
驱动器25根据对焦范围控制马达24调整镜头21和图像传感器22之间的距离，其中镜头21位于对焦范围内。
本实施例的处理器23根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围，驱动器25根据对焦范围控制马达24调整镜头21和图像传感器22之间的距离，以使镜头21位于对焦范围内；能够实时调整对焦范围，以提高镜头21和图像传感器22之间对焦的准确度。
请参见图6，图6是本发明第一实施例的实现精确对焦的拍摄装置的结构示意图。本实施例所揭示的拍摄装置包括：处理器61、只读存储器62、随机存取存储器63以及总线64。
处理器61控制数据交互处理装置的操作，处理器61还可以称为CPU(CentralProcessingUnit，中央处理单元)。处理器61可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器61还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器62和随机存取存储器63，并向处理器62提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。
数据交互处理装置的各个组件通过总线64耦合在一起，其中总线64除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线64。
存储器存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集：
操作指令：包括各种操作指令，用于实现各种操作。
操作系统：包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。
在本发明实施例中，处理器61通过调用存储器存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，执行如下操作：
处理器61用于实时获取拍摄装置运行的时间。
处理器61用于根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围。
处理器61用于将对焦范围发送至驱动器25。
综上所述，本发明通过处理器实时获取拍摄装置运行的时间，根据时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围；处理器将对焦范围发送至驱动器，驱动器根据对焦范围控制马达调整镜头和图像传感器之间的距离，其中镜头位于对焦范围内；能够实时调整对焦范围，以提高镜头和图像传感器之间对焦的准确度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种实现精确对焦的方法，其特征在于，所述方法应用于拍摄装置，所述拍摄装置包括镜头、图像传感器、处理器、马达以及驱动器，所述处理器分别与所述图像传感器和所述驱动器连接，所述驱动器用于驱动所述马达，所述马达用于调整所述镜头和所述图像传感器之间的距离，所述方法包括：
所述处理器实时获取所述拍摄装置运行的时间；
所述处理器根据所述时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围；
所述处理器将所述对焦范围发送至所述驱动器；
所述驱动器根据所述对焦范围控制所述马达调整所述镜头和所述图像传感器之间的距离，其中所述距离位于所述对焦范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理器实时获取所述拍摄装置运行的时间进一步包括：
所述处理器按照预设的时间间隔获取所述拍摄装置运行的时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对焦范围满足以下公式：
Step_bond＝Step_bondintnd+kd
其中，Step_bond为所述对焦范围，Step_bondintnd为所述拍摄装置的对焦范围的初始值，d为所述时间，k为斜率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取对应的对焦范围进一步包括：
所述处理器根据所述时间从所述关系表获取相应的d值和k值，并根据所述d值和k值计算得出所述对焦范围。
5.一种实现精确对焦的拍摄装置，其特征在于，所述拍摄装置包括镜头、图像传感器、处理器、马达以及驱动器，所述处理器分别与所述图像传感器和所述驱动器连接，所述驱动器用于驱动所述马达，所述马达用于调整所述镜头和所述图像传感器之间的距离，其中：
所述处理器实时获取所述拍摄装置运行的时间，并根据所述时间查询预设的时间和对焦范围的关系表，获取对应的对焦范围；
所述处理器将所述对焦范围发送至所述驱动器，所述驱动器根据所述对焦范围控制所述马达调整所述镜头和所述图像传感器之间的距离，其中所述距离位于所述对焦范围内。
6.根据权利要求5所述的拍摄装置，其特征在于，所述处理器按照预设的时间间隔获取所述拍摄装置运行的时间。
7.根据权利要求5所述的拍摄装置，其特征在于，所述对焦范围满足以下公式：
Step_bond＝Step_bondintnd+kd
其中，Step_bond为所述对焦范围，Step_bondintnd为所述拍摄装置的对焦范围的初始值，d为所述时间，k为斜率。
8.根据权利要求7所述的拍摄装置，其特征在于，所述处理器根据所述时间从所述关系表获取相应的d值和k值，并根据所述d值和k值计算得出所述对焦范围。
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