CN105847665A - 双摄像头拍摄设备及双摄像头光轴校正装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种双摄像头拍摄设备和双摄像头光轴校正装置，双摄像头拍摄设备包括第一镜头、第二镜头、控制芯片、位置感测元件和驱动元件，其中，驱动元件电连接于控制芯片，驱动元件用以驱动第一镜头运动；位置感测元件与第一镜头连接，位置感测元件用以感测第一镜头相对于第二镜头的位置变化；控制芯片用于计算第一镜头的当前位置与目标位置的偏差值，并控制驱动元件驱动第一镜头运动至目标位置。在本发明中，通过镜头位置校正的方式减少图像处理过程，提升图像处理速度,同时还可以降低因算法无法补偿镜头相对位置的变化超过一定范围而导致两个或以上摄像头模组报废的成本。

Description

双摄像头拍摄设备及双摄像头光轴校正装置

技术领域

本发明涉及一种拍摄设备，尤其涉及一种双摄像头拍摄设备及双摄像头光轴校正装置。

背景技术

目前，人们对移动设备使用拍摄功能要求越来越高。由于单颗摄像头的CMOS感光元件尺寸有限，单颗摄像头拍摄出的照片存在噪点多、拍摄不清晰等问题，已难以满足使用者的需求。

在现有移动设备体积薄型化以及携带方便等前提下，为了给人们带来更好的拍摄体验，业内的部分产品配置了两颗摄像头，通过两个或以上摄像头来实现多倍光学变焦、3D效果、背景替换、像素合成及快速对焦等功能。

然而，在安装两颗摄像头时，需要调整光轴使分别垂直于同一基板(通常为设置摄像头的电路板)且光轴相互平行。这样的要求为安装两颗摄像头增加了难度，如果光轴不平行，后续需要通过算法对所拍摄的图像进行补偿处理。并且在受外力情况下，两个摄像头的相对位置会发生细微变化，进一步影响拍摄效果。

然而，仅凭借算法补偿并不能彻底补偿光轴不平行带来的问题；并且，如果两颗摄像头的光轴的方向偏差太大，算法补偿并不能进行完全补偿，会造成摄像头模块的报废。

发明内容

本发明的目的是提出一种双摄像头拍摄设备及双摄像头光轴校正装置，以解决现有技术存在的光轴偏差大造成的问题。

为解决上述问题，本发明一实施例提出一种双摄像头拍摄设备，包括第一镜头、第二镜头、控制芯片、位置感测元件和驱动元件，其中，所述驱动元件电连接于所述控制芯片；所述位置感测元件与所述第一镜头连接；所述控制芯片用于计算所述第一镜头的当前位置与目标位置的偏差值，并控制所述驱动元件驱动所述第一镜头运动至所述目标位置。

本发明另一实施例提出一种双摄像头光轴校正装置，包括位置感测元件及控制芯片，所述位置感测元件与一双摄像头拍摄设备的第一镜头连接，所述位置感测元件用以感测所述第一镜头相对于所述双摄像头拍摄设备的第二镜头的位置变化；控制芯片电连接于所述双摄像头拍摄设备的驱动元件，所述控制芯片用于计算所述第一镜头的当前位置与目标位置的偏差值，并控制所述驱动元件驱动所述第一镜头运动至所述目标位置。

本发明实施例提供的双摄像头拍摄设备及双摄像头光轴校正装置至少具有如下效果：在本发明实施例中，通过使用上述的镜头位置校正的技术，在现有的软件算法的基础上减少图像处理过程，提升图像处理速度，同时还可以降低因算法无法补偿镜头相对位置的变化超过一定范围而导致两个或以上摄像头模组报废的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明一实施例的双摄像头拍摄设备中两个摄像头分别设置在两个驱动元件上的俯视示意图。

图2所示为图1中的两个摄像头分别设置在两个驱动元件上的剖视示意图。

图3所示为本发明实施例的双摄像头光轴校正装置的运作示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性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。

如图1和图2所示，其分别为本发明一实施例的双摄像头拍摄设备中两个摄像头分别设置在各自的驱动元件上的俯视示意图和剖视示意图。为了更明确地突出显示出其中的部件，一些元件在图2中并未绘出剖面线。该双摄像头拍摄设备可以为手机、平板电脑、手提电脑等。值得注意的是，虽然图1和图2以两个镜头为例进行说明，然而本领域技术人员可以明确，本发明实施例的双摄像头拍摄设备并不仅限于具有两个镜头的拍摄设备，实践中还可以根据需要设置更多的镜头，通过本发明实施例的方案感知镜头之间位置的变化，以进行校正。

结合图1和图2所示，本发明一实施例中，双摄像头拍摄设备包括第一镜头1、第二镜头2、位置感测元件5、CMOS元件6(本发明实施例提及的COMS元件指数字影像领域的一种感光元件)、基板7、控制芯片8、第一镜头1和第二镜头2各自的驱动元件9和支架10。第一镜头1和第二镜头2通过各自的驱动元件9相对于基板7进行直线移动或有限摆角的运动。

具体来说，每一个驱动元件9优选为音圈马达，音圈马达是一种将电能转化为机械能的装置，并实现直线型及有限摆角的运动，其利用来自永久磁钢的磁场与通电线圈导体产生的磁场中磁极间的相互作用产生有规律的运动。如图2所示，本实施例中的驱动元件9包括壳体91、可动件92和定子件93。两个驱动元件9的可动件92分别与第一镜头1和第二镜头2固定连接，驱动元件9的定子件93相对于基板7固定。当电流输入至驱动元件9，其中的可动件92能够被驱动，带动第一镜头1或第二镜头2移动特定的距离，或转动特定的角度。

如图2所示，驱动元件9的壳体91固定在支架10上，支架10设置在基板7上，从而使壳体91通过支架10固定在基板7上。可动件92、定子件93、第一镜头1和第二镜头2均设置在壳体91的内部，第一镜头1和第二镜头2从壳体91突出。第一镜头1和第二镜头2相对于基板7的位移和转动由控制芯片8控制电源模块输入驱动元件9的电流大小确定。

CMOS元件6设置在基板7上并位于第一镜头1和第二镜头2的正下方，控制芯片8设置在基板7上，或是其他能够与位置感测元件5电连接的位置。基板7可以为电路板，例如软硬结合电路板。在一实施例中，控制芯片8设置在基板7上并位于支架10的下方。

值得注意的是，第一镜头1或第二镜头2同样可以设置在用于固定镜头的支架上，本发明并不以此为限。另外，除了音圈马达之外，第一镜头1和第二镜头2也可以通过其他类型的驱动元件分别驱动，以进行转动、移动的动作。本发明仅是以本领域技术人员常用的固定镜头的音圈马达为例进行说明，并非特别限制。

如图2所示，在这一实施例中，位置感测元件5设置在与第一镜头1相对固定的可动件92上，用以感测所述第一镜头1相对于第二镜头2的位置变化。在调焦之后，位置感测元件5能够记录第一镜头1相对于第二镜头2的基准位置。在这一基准位置，第一镜头1和第二镜头2的光轴A和A’平行，并且第一镜头1和第二镜头2分别位于预定的位置。这一基准位置的坐标值O(X，Y，Z，θ_X，θ_Y)，该坐标值O例如存储在手机的存储器中，而该存储器可以集成于控制芯片中，或者单独设置。当第一镜头1相对于第二镜头2的位置发生变化时，由位置感测元件5感测到变化后的位置的坐标值，该变化后的位置与基准位置的坐标值O进行比较，并将比较结果(偏差值)传输给控制芯片8，由控制芯片8控制输出特定大小的电流，推动第一镜头1发生位置变化，回复到目标位置。

上述的位置感测元件5可以由陀螺仪实现。该陀螺仪能够某一物体相对于一基准为止的运动，包括位移和转动等；其是利用科里奥利力的定理，将两个或以上镜头的旋转角速度转换成与该角速度成正比的直流电压信号，通过获取该直流电压信号的数据，可以得到该物体的位移或转动数据。

应用于本发明实施例中，陀螺仪负责感测两个或多个镜头之间的位置关系信息，将陀螺仪输出的这一变化转化为数值，并将该数值记录在所述双摄像头拍摄设备的存储器中，并实时传输给双摄像头拍摄设备的控制芯片，该陀螺仪与双摄像头拍摄设备的控制芯片可以通过串行外设接口(SerialPeripheral Interface，SPI)总线连接在一起。控制芯片通过将所得到的位置差值输出信号来校正镜头位置，从而实现两个或以上摄像头的镜头之间的相对位置不发生变化。即，本发明提供的两个或以上摄像头光轴校正装置可以纠正两个或以上镜头的相对位置偏差，使拍摄不受环境及使用条件影响。

上述的“目标位置”可以是第一镜头1应当移动至的预定位置，也可以是第一镜头1相对于第二镜头2的原始位置，以下分别进行说明。

在第一种情况下，当出于拍摄需要，例如当变焦时，第一镜头1需要移动到目标位置B(X₁，Y₁，Z₁，θ_X1，θ_Y1)这一位置时,控制芯片8控制电源输出相应大小的电流，推动第一镜头1发生位置变化。由电流驱使可动件92带动第一镜头1的位置相对于基准位置发生变化。然而由于电流大小存在着与理论输出电流的误差，或者其他原因导致的误差，实质上第一镜头1移动到位置C(X₂，Y₂，Z₂，θ_X2，θ_Y2)这一位置，在此过程中，位置感测元件5将移动后的位置C(X₂，Y₂，Z₂，θ_X2，θ_Y2)的坐标发送至控制芯片8，控制芯片8将这一移动后的位置C(X₂，Y₂，Z₂，θ_X2，θ_Y2)的坐标与目标位置B(X₁，Y₁，Z₁，θ_X1，θ_Y1)的坐标进行比较，得到偏差值。控制芯片8计算出到第一镜头1相对于目标位置B在X方向上有(X₂-X₁)的偏差，在Y方向上有(X₂-X₁)的偏差，在Z方向上有(X₂-X₁)的偏差，同时绕着X轴有(θ_X2-θ_X1)的转动，绕着Y轴有(θ_Y2-θ_Y1)的转动。为纠正这一偏差，控制芯片8控制电源模块，使之输出特定大小的电流至用以驱动第一镜头1的驱动元件9，使驱动元件9驱动第一镜头1回到B(X₁，Y₁，Z₁，θ_X1，θ_Y1)这一目标位置。

在第二种情况下，当第一镜头1相对于第二镜头2位于坐标为O(X，Y，Z，θ_X，θ_Y)的基准位置，之后第一镜头1和/或第二镜头2受外力发生偏移，致使其偏移至D(X₃，Y₃，Z₃，θ_X3，θ_Y3)这一位置。在此过程中，位置感测元件5感测到第一镜头1位置的变化，将变化后的坐标值D(X₃，Y₃，Z₃，θ_X3，θ_Y3)发送到控制芯片8，控制芯片8计算出第一镜头1相对于基准位置在X方向上有(X₃-X₁)的偏差，在Y方向上有(X₃-X₁)的偏差，在Z方向上有(X₃-X₁)的偏差，同时绕着X轴有(θ_X3-θ_X1)的转动，绕着Y轴有(θ_Y3-θ_Y1)的转动。为纠正这一偏差，控制芯片8控制电源模块，使之输出特定大小的电流至用于驱动第一镜头1的驱动元件9，使驱动元件9驱动第一镜头1回到O(X，Y，Z，θ_X，θ_Y)这一目标位置。

在这一过程中，如本领域技术人员可知，第一镜头1可以是仅有X或Y或Z方向的偏移或绕着X轴方向的转动θ_X、绕着Y轴方向的转动θ_Y，或者至少二者的组合等，并不限于上述五个自由度同时发生变化。

图3为本发明实施例提供的双摄像头光轴校正装置的运作示意图。如图3所示，本发明实施例的双摄像头拍摄设备还具有存储器3，存储器3中存储有第一镜头1相对于第二镜头2的基准位置的坐标值，例如，坐标值O(X，Y，Z，θ_X，θ_Y)；位置感测元件5感测到第一镜头1的当前坐标值，将当前坐标值传送至控制芯片8，控制芯片8计算出第一镜头1相对于第二镜头2的基准位置的偏差值，或者第一镜头1相对于目标位置B(X₁，Y₁，Z₁，θ_X1，θ_Y1)的偏差值，则将当前坐标值与第一镜头1的原始位置或预定位置比较，计算出偏差值，该差值即是该第一镜头1需要校正的值。根据该偏差值，该控制芯片8将电信号发送至驱动元件9，使驱动元件9的可动件92带动第一镜头1移动或转动，从而回复到原始位置或预定位置。

在上述实施例中，虽然以陀螺仪为例进行说明，然而本领域技术人员应当明确：本发明的位置感测元件并不限定为陀螺仪，其可以是能够感测到第一镜头1位置变化、并将变化信息传递至控制芯片8的任意设备。

通过上述可知，本发明提出一种双摄像头拍摄设备，包括第一镜头1、第二镜头2、控制芯片8、位置感测元件5和驱动元件9。驱动元件9电连接于控制芯片8，用以驱动第一镜头1移动。位置感测元件5与第一镜头1连接，用于感测第一镜头1相对于第二镜头2的位置变化，该位置变化包括移动和/或转动等。控制芯片8计算第一镜头1的当前位置与目标位置的偏差值，并控制驱动元件9驱动第一镜头1运动至目标位置。

在一实施例中，目标位置为第一镜头1相对于第二镜头2的原始位置，或第一镜头1应当移动至的预定位置。

在一实施例中，该双摄像头拍摄设备还包括存储器3，用于存储所述目标位置的坐标值，当位置感测元件5感测到第一镜头1的当前位置的坐标值，控制芯片8比较所述当前位置的坐标值与目标位置的坐标值，并将比较得出的偏差值传送至控制芯片8，控制芯片8根据所述偏差值控制所述驱动元件9驱动第一镜头1移动至所述目标位置。

在一实施例中，上述的音圈马达9包括壳体91、可动件92和定子件93，所述可动件92固定连接于第一镜头1并能够带动第一镜头1相对于定子件93移动，从而带动第一镜头1相对于第二镜头2运动。

在一实施例中，所述陀螺仪固定设置在所述可动件上，并通过串行外设接口总线连接于所述控制芯片。

在一实施例中，所述双摄像头拍摄设备还包括基板7，音圈马达9设置在所述基板6上，所述第一镜头1与所述音圈马达9固定连接以设置在基板6上。基板6可以为电路板，控制芯片8可以设置在电路板上。

本发明一实施例还提出一种双摄像头光轴校正装置，包括位置感测元件5和控制芯片8。本实施例提出的双摄像头光轴校正装置用于校正双摄像头拍摄设备的第一镜头1和第二镜头2的相对位置。其中第一镜头1通过驱动元件9运动。位置感测元件与第一镜头1连接，用以感测所述第一镜头1相对于第二镜头2的位置变化；控制芯片8电连接于驱动元件9，用以计算第一镜头1的当前位置与目标位置的偏差值，并控制所述驱动元件9驱动所述第一镜头1运动至所述目标位置。

综上所述，本发明实施例提供的双摄像头拍摄设备及双摄像头光轴校正装置至少具有如下效果：在本发明实施例中，通过使用上述的镜头位置校正的技术，在现有的软件算法的基础上减少图像处理过程，提升图像处理速度，同时还可以降低因算法无法补偿镜头相对位置的变化超过一定范围而导致两个或以上摄像头模组报废的成本。

以上对本发明所提供的一种双摄像头拍摄设备及双摄像头光轴校正装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种双摄像头拍摄设备，其特征在于，包括第一镜头、第二镜头、控制芯片、位置感测元件和驱动元件，其中，

所述驱动元件电连接于所述控制芯片；

所述位置感测元件与所述第一镜头连接；

所述控制芯片用于计算所述第一镜头的当前位置与目标位置的偏差值，并控制所述驱动元件驱动所述第一镜头运动至所述目标位置。

2.如权利要求1所述的双摄像头拍摄设备，其特征在于，所述目标位置为所述第一镜头相对于所述第二镜头的原始位置，或所述第一镜头应当运动至的预定位置。

3.如权利要求2所述的双摄像头拍摄设备，其特征在于，所述双摄像头拍摄设备还包括存储器，用于存储所述目标位置的坐标值。

4.如权利要求1所述的双摄像头拍摄设备，其特征在于，所述驱动元件包括可动件和定子件，所述可动件固定连接于所述第一镜头，所述可动件带动所述第一镜头相对于所述定子件运动。

5.如权利要求4所述的双摄像头拍摄设备，其特征在于，所述位置感测元件为陀螺仪，所述陀螺仪固定设置在所述可动件上，用以感测所述第一镜头相对于所述第二镜头的位置变化。

6.如权利要求5所述的双摄像头拍摄设备，其特征在于，所述陀螺仪用以感测所述第一镜头的X方向位移、Y方向位移、Z方向位移、X轴方向转动和Y轴方向转动中的至少一个位置信息。

7.如权利要求5所述的双摄像头拍摄设备，其特征在于，所述陀螺仪通过串行外设接口总线连接于所述控制芯片。

8.如权利要求1所述的双摄像头拍摄设备，其特征在于，所述双摄像头拍摄设备还包括基板，所述驱动元件设置在所述基板上。

9.如权利要求1所述的双摄像头拍摄设备，其特征在于，所述驱动元件包括第一驱动元件和第二驱动元件，所述第一镜头与所述第一驱动元件固定连接，所述第二镜头与所述第二驱动元件固定连接。

10.如权利要求8所述的双摄像头拍摄设备，其特征在于，所述基板为电路板，所述控制芯片设置在所述电路板上。

11.一种双摄像头光轴校正装置，其特征在于，包括位置感测元件和控制芯片：

所述位置感测元件与如权利要求1～10任一项所述的双摄像头拍摄设备的第一镜头连接，所述位置感测元件用以感测所述第一镜头相对于所述第二镜头的位置变化；

所述控制芯片电连接于所述双摄像头拍摄设备的驱动元件，所述控制芯片用于计算所述第一镜头的当前位置与目标位置的偏差值，并控制所述驱动元件驱动所述第一镜头运动至所述目标位置。

12.如权利要求11所述的双摄像头光轴校正装置，其特征在于，所述目标位置为所述第一镜头相对于所述第二镜头的原始位置，或所述第一镜头应当移动至的预定位置。

13.如权利要求12所述的双摄像头光轴校正装置，其特征在于，所述双摄像头光轴校正装置还包括：存储器，用于存储所述目标位置的坐标值。

14.如权利要求11所述的双摄像头光轴校正装置，其特征在于，所述位置感测元件为陀螺仪，所述陀螺仪用以感测所述第一镜头的X方向位移、Y方向位移、Z方向位移、X轴方向转动和Y轴方向转动的至少一个位置信息。

15.如权利要求14所述的双摄像头光轴校正装置，其特征在于，所述陀螺仪通过串行外设接口总线连接于所述控制芯片。