CN113395437A - 自动对焦装置与自动对焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动对焦装置与自动对焦方法，该自动对焦装置包括：拍摄设备，固定在底座上，用于在当前放大倍数下查询对焦测距表，根据当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整镜头的聚焦位置使得被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像；测距模块，用于测量镜头的光心与被摄对象之间的当前物距；转台，测距模块固定在转台上，转台固定于底座上，用于调整测距模块的位置，使得在垂直方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴高度一致，在水平方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴平行。该自动对焦装置可实现镜头的快速聚焦，减少拍摄画面中经常出现的虚焦、频繁聚焦的情况，使画面长期处于清晰状态，提升拍摄画面质量。

Description

自动对焦装置与自动对焦方法

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，更具体地，涉及一种自动对焦装置与自动对焦方法。

背景技术

在平安城市高空制高点监控场景下，需要用到可变焦长焦云台摄像机。可变焦长焦云台摄像机的核心部件主要包括：可实现垂直和水平两个轴向转动的机械转台(也称做云台)和可变焦长焦一体化机芯。其中，可变焦长焦一体化机芯可做大倍率光学变倍和聚焦，实现几公里外的图像清晰成像。然而，在大倍率工作场景下，由于聚焦电机行程变大，可变焦长焦一体化机芯的聚焦速度相比小倍率工作场景的聚焦速度慢很多，这导致可变焦长焦一体化机芯的成像画面多数时间容易模糊，不能全时段清晰聚焦。

发明内容

本发明针对现有技术中所存在的上述问题提供了一种自动对焦装置与自动对焦方法，解决了可变焦长焦一体化机芯的聚焦速度慢，导致成像画面多数时间容易模糊，不能全时段清晰聚焦的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种自动对焦装置，包括：

拍摄设备，固定在底座上，用于在当前镜头的放大倍数下查询对焦测距表，根据当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整所述镜头的聚焦位置使得被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像；

测距模块，用于测量所述镜头的光心与所述被摄对象之间的所述当前物距；

转台，所述测距模块固定在所述转台上，所述转台固定于所述底座上；所述转台用于调整所述测距模块的位置，使得在垂直方向上所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴高度一致，在水平方向上所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴平行。

可选地，所述拍摄设备的存储器中存储有所述对焦测距表，所述对焦测距表中记录有放大倍数、物距和聚焦步进数之间的关系。

可选地，所述转台包括：

平行度校准组件，用于调整所述测距模块的水平位置，使得在水平方向上所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴平行；

高度校准组件，用于调整所述测距模块的垂直位置，使得在垂直方向上所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴高度一致。

可选地，所述平行度校准组件包括：平行度步进电机、蜗杆轴、涡轮和平行度转台，

所述平行度步进电机与所述蜗杆轴固定连接，所述涡轮与所述平行度转台固定连接，所述蜗杆轴和所述涡轮相互配合传动，

所述平行度步进电机控制所述蜗杆轴转动，所述蜗杆轴带动所述涡轮转动，进而所述涡轮带动所述平行度转台在水平方向转动。

可选地，当所述蜗杆轴的展开螺旋角小于所述蜗杆轴和所述涡轮接触的摩擦角时，所述平行度校准组件发生位置自锁。

可选地，所述高度校准组件包括：斜楔板、高度控制电机、压板和滑动板，所述斜楔板的底面包括多个斜面，所述高度控制电机包括齿轮减速箱，所述滑动板包括多个滚轮，

所述高度控制电机与所述底座固定连接，所述滑动板通过所述压板与所述底座固定连接，所述齿轮减速箱的输出齿轮与所述滑轮板的扇形齿轮啮合传动。

可选地，所述高度控制电机带动所述输出齿轮转动，进而带动所述滑动板旋转，在所述滑动板旋转的过程中，所述滑动板的所述多个滚轮沿着所述斜楔板的所述多个斜面运动，使得所述斜楔板在垂直方向移动，进而使得所述测距模块在垂直方向移动。

可选地，当所述斜楔板的所述多个斜面的倾角小于所述多个滚轮和所述多个斜面之间的摩擦系数时，所述高度校准组件发生位置自锁。

可选地，所述转台还包括：连接板、多个弹簧和多个紧固件，

所述连接板位于所述测距模块和所述平行度校准组件之间，所述多个弹簧位于所述平行度校准组件和所述斜楔板之间，所述测距模块、所述连接板、所述平行度校准组件、所述多个弹簧、所述高度校准组件和所述底座通过所述多个紧固件固定连接。

可选地，所述拍摄设备包括：可变焦长焦一体机机芯；

所述测距模块包括：激光测距模块。

根据本发明的第二方面，提供一种自动对焦方法，包括：

控制拍摄设备的变倍电机以调整镜头的放大倍数；

利用测距模块在当前放大倍数下测量所述镜头的光心与被摄对象之间的当前物距；

在所述当前放大倍数下查询对焦测距表，根据所述当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整所述镜头的聚焦位置使得所述被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像。

可选地，所述的自动对焦方法还包括：

校准所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴的相对位置；

建立所述对焦测距表。

可选地，所述校准所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴的相对位置包括：

在距离所述镜头第一距离处放置校准板，所述校准板上包括第一校准框和第二校准框；

调整所述镜头的位置使得所述第一校准框的中心点的图像位于所述镜头的光心；

通过图像分析算法判断所述测距模块发射的激光在所述校准板形成的激光光斑是否位于所述第二校准框内，

当所述激光光斑位于所述第二校准框内时，通过所述平行度校准组件和所述高度校准组件的位置自锁功能，将所述测距模块的位置锁定。

可选地，所述建立所述对焦测距表包括：

控制所述拍摄设备的所述变倍电机以调整所述镜头的放大倍数；

在每一个放大倍数下，根据物方焦点的景深确定所述镜头能够拍摄到清晰图像的最近距离和最远距离；

将参照物放置于所述最近距离的位置，控制所述聚焦电机微调所述镜头的聚焦位置使得所述参照物在像方焦平面形成清晰图像，记录当前所述参照物的物距和所述聚焦电机的聚焦步进数；

每间隔第二距离向所述最远距离的位置移动所述参照物直到所述参照物移动到所述最远距离的位置，

在每个所述第二距离的间隔处，判断所述参照物在像方焦平面是否形成清晰图像，

如果没有形成清晰图像，则控制所述聚焦电机微调所述镜头的聚焦位置使得所述参照物在像方焦平面形成清晰图像，记录当前所述参照物的物距和所述聚焦电机的聚焦步进数；

记录所述每一个放大倍数下所述参照物的物距和所述聚焦电机的聚焦步进数，得到记录有放大倍数、物距和聚焦步进数之间的关系的所述对焦测距表。

根据本发明实施例提供的自动对焦装置与自动对焦方法，自动对焦装置包括：拍摄设备、测距模块、转台和底座。测距模块固定在转台上，拍摄设备和转台固定于底座上，转台包括具有位置自锁功能的平行度校准组件和高度校准组件。自动对焦装置在使用过程中，可以通过平行度校准组件和高度校准组件调整测距模块的水平和垂直位置，使得在水平方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴平行，在垂直方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴高度一致，避免了自动对焦装置在安装时造成的机械误差在镜头工作在长焦模式下被放大，导致测距模块的主光轴与镜头的主光轴不平行、甚至相交，从而提高了测距模块测得的物距的准确性。

另外，在当前放大倍数下，当获取到测距模块测得的当前物距时，拍摄设备查询对焦测距表，根据当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整镜头的聚焦位置使得被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像。在聚焦电机运动时无需不断根据某个对焦评价函数获取图像的清晰度特征值，可实现镜头的快速聚焦，减少拍摄画面中经常出现的虚焦、频繁聚焦的情况，使画面长期处于清晰状态，提升拍摄画面质量。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的特征和优点将更为清楚。

图1示出了本发明实施例的拍摄设备的变倍电机和聚焦电机的控制表。

图2示出了本发明实施例的自动对焦装置的结构示意图。

图3示出了本发明实施例的自动对焦装置的爆炸图。

图4示出了本发明实施例的平行度校准组件的结构示意图。

图5示出了本发明实施例的高度校准组件的结构示意图。

图6示出了本发明第一实施例的自动对焦方法的流程示意图。

图7示出了本发明第二实施例的自动对焦方法的流程示意图。

图8示出了本发明第二实施例的自动对焦方法的校准框的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例设置。此外，可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

镜头是相机、网络摄像机(internet protocol camera,IPC)等图像拍摄设备中的一个非常重要的部件。目前的图像拍摄设备的镜头中往往包括多个镜片(凹、凸透镜)，即通过多个镜片组合成像。通常，镜头中起到调节焦距作用的多个镜片被组合成一个整体，称为zoom群，该zoom群对应一个变倍电机，通过该变倍电机调整zoom群的位置，进而调整放大倍数。起到调节成像作用的多个镜片被组合成一个整体，称为focus群，该focus群也对应一个聚焦电机，通过该聚焦电机调整focus群的位置，进而调整聚焦位置。

变倍电机，是图像拍摄设备(尤其是可变焦的图像拍摄设备)中必不可少的部件。图像拍摄设备的镜头中用于改变焦距的多个镜片构成一个镜片组，称为zoom群，通过变倍电机移动这个镜片组的位置。

聚焦电机，同样是图像拍摄设备(尤其是可变焦的图像拍摄设备)中必不可少的部件。图像拍摄设备的镜头中用于改变相距的多个镜片构成一个镜片组，称为focus群，通过聚焦电机移动这个镜片组的位置。

拍摄设备，本发明实施例所涉及的拍摄设备包括可变焦长焦一体机机芯。可变焦长焦一体机机芯，例如是55x可变焦长焦一体机机芯、60x可变焦长焦一体机机芯和70x可变焦长焦一体机机芯，可以做大倍率光学变倍和聚焦，实现几公里外的图像清晰成像。

图1示出了本发明实施例的拍摄设备的变倍电机和聚焦电机的控制表。具体是55x可变焦长焦一体机机芯的变倍电机和聚焦电机的控制表。55x可变焦长焦一体机机芯的镜头具备1x-55x光学变倍、聚焦、光圈控制和滤光片切换功能。

从图1所示的控制表中可以看到镜头在光学倍率1x时，物距从10m变为2m时，聚焦电机的步进数(focus步数)相差767-765＝2(步)，也就是说当镜头放大倍数在光学倍率1x(Zoom＝1x)时，聚焦电机走完这段行程最多只用2步，在这2步内会得到某个点位是图像最佳清晰度的聚焦位置；当镜头放大倍数在光学倍率2x(Zoom＝2x)时，物距从10m变为2m时，聚焦电机的步进数(focus步数)相差1054-1046＝8(步)，也就是说镜头放大倍数在光学倍率2x(Zoom＝2x)时，聚焦电机走完这段行程最多只用8步，在这8步内会得到某个点位是图像最佳清晰度的聚焦位置；当镜头放大倍数在光学倍率3x(Zoom＝3x)时，物距从10m变为2m时，聚焦电机的步进数(focus步数)相差1219-1202＝17(步)，也就是说当镜头放大倍数在光学倍率3x(Zoom＝3x)时，聚焦电机走完这段行程最多只用17步，在这17步内会得到某个点位是图像最佳清晰度的聚焦位置。

而当镜头放大倍数在光学倍率46x(Zoom＝46x)时，物距从10m变为2m时，聚焦电机的步进数(focus步数)相差2035-956＝1079(步)，也就是说当镜头放大倍数在光学倍率46x(Zoom＝46x)时，聚焦电机走完这段行程最多要用1079步，在这1079步内会得到某个点位是图像最佳清晰度的聚焦位置；当镜头放大倍数在光学倍率47x(Zoom＝47x)时，物距从10m变为2m时，聚焦电机的步进数(focus步数)相差2035-942＝1093(步)，也就是说当镜头放大倍数在光学倍率47x(Zoom＝47x)时，聚焦电机走完这段行程最多要用1093步，在这1093步内会得到某个点位是图像最佳清晰度的聚焦位置；当镜头放大倍数在光学倍率48.8x(Zoom＝48.8x)时，物距从10m变为2m时，聚焦电机的步进数(focus步数)相差2035-918＝1117(步)，也就是说当镜头放大倍数在光学倍率48.8x(Zoom＝48.8x)时，聚焦电机走完这段行程最多要用1117步，在这1117步内会得到某个点位是图像最佳清晰度的聚焦位置。

由此可以得出，当镜头工作在光学长焦时，要找到图像最佳清晰度的聚焦位置，聚焦电机需走的步数比镜头工作在短焦时要多1000多步。聚焦电机运动时会不断根据某个对焦评价函数获取图像的清晰度特征值(例如，在拍摄设备的图像处理模块中根据某个对焦评价函数获取图像的清晰度特征值)，并根据这一清晰度特征值控制聚焦电机，通过聚焦电机移动相应的focus群，然后在新的位置重新获取图像的清晰度特征值，直到这一清晰度特征值满足某一预先约定的条件，从而实现自动对焦。在此自动对焦过程中，聚焦电机每走一步并且重新获取图像的清晰度特征值需大约1ms。镜头工作在长焦时聚焦电机需走的步数比镜头工作在短焦时要多1000多步就意味着聚焦时间变长1s多，严重影响了图像聚焦清晰的速度。

图2示出了本发明实施例的自动对焦装置的结构示意图。

如图2所示的自动对焦装置包括：拍摄设备1000、测距模块2000、转台3000和底座4000。

拍摄设备1000，包括：镜头、聚焦电机、变倍电机和存储器，存储器中存储有对焦测距表，对焦测距表中记录有放大倍数、物距和聚焦步进数之间的关系。拍摄设备1000固定在底座4000上，用于在当前放大倍数下查询对焦测距表，根据当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整镜头的聚焦位置使得被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像。

测距模块2000，例如是激光测距模块，用于测量镜头的光心与被摄对象之间的当前物距。

转台3000，包括：平行度校准组件3100和高度校准组件3200，测距模块2000固定在转台3000上，转台3000固定于底座4000上，用于利用平行度校准组件3100和高度校准组件3200调整测距模块2000的位置，使得在垂直方向上测距模块3000的主光轴与镜头的主光轴高度一致，在水平方向上测距模块3000的主光轴与所述镜头的主光轴平行。可以将自动对焦装置的底座4000固定在高空制高点监控场景下的旋转云台上，旋转云台带动自动对焦装置旋转进而实现制高点监控。

图3示出了本发明实施例的自动对焦装置的爆炸图。图4示出了本发明实施例的平行度校准组件的结构示意图。图5示出了本发明实施例的高度校准组件的结构示意图。

如图3所示的自动对焦装置包括：拍摄设备1000、测距模块2000、转台3000和底座4000。其中，转台3000包括：平行度校准组件3100、高度校准组件3200、连接板3300、多个弹簧3400和多个紧固件。如图4所示，平行度校准组件3100包括：平行度步进电机3110、蜗杆轴3120、涡轮(未示出)和平行度转台3130。如图3和图5所示，高度校准组件3200包括：斜楔板3220、高度控制电机3210、压板3230和滑动板3240。斜楔板3220的底面包括多个斜面，高度控制电机3210包括齿轮减速箱，滑动板3240包括多个滚轮。连接板3300位于测距模块2000和平行度校准组件3100之间，多个弹簧3400位于平行度校准组件3100和斜楔板3220之间，测距模块2000、连接板3300、平行度校准组件3100、多个弹簧3400、高度校准组件3200和底座4000通过多个紧固件固定连接。

平行度校准组件3100，用于调整测距模块2000的水平位置，使得在水平方向上测距模块2000的主光轴与镜头的主光轴平行。平行度步进电机3110与蜗杆轴3120固定连接，涡轮与平行度转台3130固定连接，蜗杆轴3120和涡轮相互配合传动。平行度步进电机3110控制蜗杆轴3120转动，蜗杆轴3120带动涡轮转动，进而涡轮带动平行度转台3130在水平方向转动。当蜗杆轴3120的展开螺旋角小于蜗杆轴3120和涡轮接触的摩擦角时，平行度校准组件3100发生位置自锁。

高度校准组件3200，用于调整测距模块2000的垂直位置，使得在垂直方向上测距模块2000的主光轴与镜头的主光轴高度一致。高度控制电机3210与底座4000固定连接，滑动板3240通过压板3230与底座4000固定连接，齿轮减速箱的输出齿轮与滑轮板3240的扇形齿轮啮合传动。高度控制电机3210带动输出齿轮转动，进而带动滑动板3240旋转，在滑动板3240旋转的过程中，由于滑动板3240固定在底座4000上，所以滑动板3240的多个滚轮沿着斜楔板3220的多个斜面运动，使得所述斜楔板在垂直方向移动，进而使得测距模块2000在垂直方向移动。当斜楔板3220的多个斜面的倾角小于多个滚轮和多个斜面之间的摩擦系数时，高度校准组件3200发生位置自锁。

图6示出了本发明第一实施例的自动对焦方法的流程示意图。具体是利用本发明实施例中的自动对焦装置的自动对焦方法，包括以下步骤：

在步骤S610中，控制拍摄设备的变倍电机以调整镜头的放大倍数。

在该步骤中，本发明实施例中的自动对焦装置可以安装在监控云台中使用，云台操控者控制拍摄设备的变倍电机以调整镜头的放大倍数，例如调整镜头的放大倍数为x5。

在步骤S620中，利用测距模块在当前放大倍数下测量所述镜头的光心与被摄对象之间的当前物距。

在该步骤中，当镜头的放大倍数改变时，测距模块立即启动测量当前放大倍数下镜头的光心与被摄对象之间的当前物距。

在步骤S630中，在所述当前放大倍数下查询对焦测距表，根据所述当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整所述镜头的聚焦位置使得所述被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像。

在该步骤中，拍摄设备的存储器中存储有该对焦测距表，该对焦测距表中记录有放大倍数、物距和聚焦步进数之间的关系。当获取到测距模块测得的当前物距时，拍摄设备(例如，拍摄设备的主控板驱动聚焦电机查询对焦测距表)查询对焦测距表，根据当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整镜头的聚焦位置使得被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像。

图7示出了本发明第二实施例的自动对焦方法的流程示意图。具体是利用本发明实施例中的自动对焦装置的自动对焦方法，包括以下步骤：

在步骤S710中，校准所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴的相对位置。

在该步骤中，在距离镜头第一距离处放置校准板，例如在镜头前方100米处放置校准板。图8示出了本发明第二实施例的自动对焦方法的校准框的示意图。如图8所示，校准板800上包括第一校准框810和第二校准框820。第一校准框810为拍摄设备的镜头的主光轴的校准框，第二校准框820为测距模块的主光轴的校准框。测距模块发射的激光在校准板800形成激光光斑，第一距离处激光光斑扩散至第二校准框820的圆框大小。第一校准框810和第二校准框820的相对位置由自动对焦装置的拍摄设备和测距模块的相对位置决定。

调整镜头的位置使得第一校准框810的中心点的图像位于镜头的光心。例如，在镜头的显示图像的正中心叠加个“+”，手动移动拍摄设备的位置使“+”落在第一校准框810内中心点。

通过图像分析算法判断测距模块发射的激光在校准板800形成的激光光斑是否位于第二校准框820内，如果激光光斑位于第二校准框820内，则在垂直方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴高度一致，在水平方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴平行。如果激光光斑没有位于第二校准框820内，则计算激光光斑与第二校准框的820中心点的位置偏差，将该位置偏差换算为转台的平行度步进电机和高度控制电机的步进数，调整测距模块的水平位置和垂直位置，使得在水平方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴平行，在垂直方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴高度一致。断开平行度步进电机和高度控制电机的驱动，通过平行度校准组件和高度校准组件的位置自锁功能，将测距模块的位置锁定。

在步骤S720中，建立所述对焦测距表。

在该步骤中，控制拍摄设备的变倍电机以调整镜头的放大倍数。例如，给拍摄设备上电后，拍摄设备的主控板发指令给变倍电机，变倍电机驱动镜头中的zoom组移动位置，将镜头的放大倍数依次调整为1x、2x、3x……55x。

在每一个放大倍数下，根据物方焦点的景深确定镜头能够拍摄到清晰图像的最近距离和最远距离。将参照物放置于最近距离的位置，控制聚焦电机微调镜头的聚焦位置使得参照物在像方焦平面形成清晰图像，记录当前参照物的物距和聚焦电机的聚焦步进数。

每间隔第二距离(例如1米)向最远距离的方向移动参照物，直到参照物移动到最远距离的位置。在每个第二距离的间隔处，判断参照物在像方焦平面是否形成清晰图像，如果形成清晰图像，则无需控制聚焦电机微调镜头的聚焦位置，如果没有形成清晰图像，则控制聚焦电机微调镜头的聚焦位置使得参照物在像方焦平面形成清晰图像，记录当前参照物的物距和聚焦电机的聚焦步进数。

整理记录的每一个放大倍数下参照物的物距和聚焦电机的聚焦步进数，得到记录有放大倍数、物距和聚焦步进数之间的关系的对焦测距表。

在步骤S730中，控制拍摄设备的变倍电机以调整镜头的放大倍数。

在步骤S740中，利用测距模块在当前放大倍数下测量所述镜头的光心与被摄对象之间的当前物距。

在步骤S750中，在所述当前放大倍数下查询对焦测距表，根据所述当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整所述镜头的聚焦位置使得所述被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像。

步骤S730至步骤S750与图6中的步骤S610至步骤S630一致，这里就不再赘述。

在本发明的一些可选的实施例中，可以基于本发明实施例中的自动对焦装置进行测距，当自动对焦装置的拍摄设备的显示图像中已经看到是聚焦清晰状态，则可以通过读取存储在存储器中的聚焦测距表，由当前放大倍数和镜头的聚焦电机步进数两个信息反查找画面中的被拍摄对象的物距。

根据本发明实施例提供的自动对焦装置与自动对焦方法，自动对焦装置包括：拍摄设备、测距模块、转台和底座。测距模块固定在转台上，拍摄设备和转台固定于底座上，转台包括具有位置自锁功能的平行度校准组件和高度校准组件。自动对焦装置在使用过程中，可以通过平行度校准组件和高度校准组件调整测距模块的水平和垂直位置，使得在水平方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴平行，在垂直方向上测距模块的主光轴与镜头的主光轴高度一致，避免了自动对焦装置在安装时造成的机械误差在镜头工作在长焦模式下被放大，导致测距模块的主光轴与镜头的主光轴不平行、甚至相交，从而提高了测距模块测得的物距的准确性。

另外，在当前放大倍数下，当获取到测距模块测得的当前物距时，拍摄设备查询对焦测距表，根据当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整镜头的聚焦位置使得被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像。在聚焦电机运动时无需不断根据某个对焦评价函数获取图像的清晰度特征值，可实现镜头的快速聚焦，减少拍摄画面中经常出现的虚焦、频繁聚焦的情况，使画面长期处于清晰状态，提升拍摄画面质量。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用已限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，再不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰等，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。

Claims (14)

1.一种自动对焦装置，其特征在于，包括：

拍摄设备，固定在底座上，用于在当前镜头的放大倍数下查询对焦测距表，根据当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整所述镜头的聚焦位置使得被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像；

测距模块，用于测量所述镜头的光心与所述被摄对象之间的所述当前物距；

转台，所述测距模块固定在所述转台上，所述转台固定于所述底座上；所述转台用于调整所述测距模块的位置，使得在垂直方向上所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴高度一致，在水平方向上所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴平行。

2.根据权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于，所述拍摄设备的存储器中存储有所述对焦测距表，所述对焦测距表中记录有放大倍数、物距和聚焦步进数之间的关系。

3.根据权利要求2所述的自动对焦装置，其特征在于，所述转台包括：

平行度校准组件，用于调整所述测距模块的水平位置，使得在水平方向上所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴平行；

高度校准组件，用于调整所述测距模块的垂直位置，使得在垂直方向上所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴高度一致。

4.根据权利要求3所述的自动对焦装置，其特征在于，所述平行度校准组件包括：平行度步进电机、蜗杆轴、涡轮和平行度转台，

所述平行度步进电机与所述蜗杆轴固定连接，所述涡轮与所述平行度转台固定连接，所述蜗杆轴和所述涡轮相互配合传动，

所述平行度步进电机控制所述蜗杆轴转动，所述蜗杆轴带动所述涡轮转动，进而所述涡轮带动所述平行度转台在水平方向转动。

5.根据权利要求4所述的自动对焦装置，其特征在于，当所述蜗杆轴的展开螺旋角小于所述蜗杆轴和所述涡轮接触的摩擦角时，所述平行度校准组件发生位置自锁。

6.根据权利要求3所述的自动对焦装置，其特征在于，所述高度校准组件包括：斜楔板、高度控制电机、压板和滑动板，所述斜楔板的底面包括多个斜面，所述高度控制电机包括齿轮减速箱，所述滑动板包括多个滚轮，

所述高度控制电机与所述底座固定连接，所述滑动板通过所述压板与所述底座固定连接，所述齿轮减速箱的输出齿轮与所述滑轮板的扇形齿轮啮合传动。

7.根据权利要求6所述的自动对焦装置，其特征在于，所述高度控制电机带动所述输出齿轮转动，进而带动所述滑动板旋转，在所述滑动板旋转的过程中，所述滑动板的所述多个滚轮沿着所述斜楔板的所述多个斜面运动，使得所述斜楔板在垂直方向移动，进而使得所述测距模块在垂直方向移动。

8.根据权利要求7所述的自动对焦装置，其特征在于，当所述斜楔板的所述多个斜面的倾角小于所述多个滚轮和所述多个斜面之间的摩擦系数时，所述高度校准组件发生位置自锁。

9.根据权利要求5或8所述的自动对焦装置，其特征在于，所述转台还包括：连接板、多个弹簧和多个紧固件，

所述连接板位于所述测距模块和所述平行度校准组件之间，所述多个弹簧位于所述平行度校准组件和所述斜楔板之间，所述测距模块、所述连接板、所述平行度校准组件、所述多个弹簧、所述高度校准组件和所述底座通过所述多个紧固件固定连接。

10.根据权利要求9所述的自动对焦装置，其特征在于，所述拍摄设备包括：可变焦长焦一体机机芯；

所述测距模块包括：激光测距模块。

11.一种自动对焦方法，其特征在于，包括：

控制拍摄设备的变倍电机以调整镜头的放大倍数；

利用测距模块在当前放大倍数下测量所述镜头的光心与被摄对象之间的当前物距；

在所述当前放大倍数下查询对焦测距表，根据所述当前物距所对应的聚焦步进数控制聚焦电机调整所述镜头的聚焦位置使得所述被拍摄对象在像方焦平面形成清晰图像。

12.根据权利要求11所述的自动对焦方法，其特征在于，所述的自动对焦方法还包括：

校准所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴的相对位置；

建立所述对焦测距表。

13.根据权利要求12所述的自动对焦方法，其特征在于，所述校准所述测距模块的主光轴与所述镜头的主光轴的相对位置包括：

在距离所述镜头第一距离处放置校准板，所述校准板上包括第一校准框和第二校准框；

调整所述镜头的位置使得所述第一校准框的中心点的图像位于所述镜头的光心；

通过图像分析算法判断所述测距模块发射的激光在所述校准板形成的激光光斑是否位于所述第二校准框内，

当所述激光光斑位于所述第二校准框内时，通过所述平行度校准组件和所述高度校准组件的位置自锁功能，将所述测距模块的位置锁定。

14.根据权利要求12所述的自动对焦方法，其特征在于，所述建立所述对焦测距表包括：

控制所述拍摄设备的所述变倍电机以调整所述镜头的放大倍数；

在每一个放大倍数下，根据物方焦点的景深确定所述镜头能够拍摄到清晰图像的最近距离和最远距离；

将参照物放置于所述最近距离的位置，控制所述聚焦电机微调所述镜头的聚焦位置使得所述参照物在像方焦平面形成清晰图像，记录当前所述参照物的物距和所述聚焦电机的聚焦步进数；

每间隔第二距离向所述最远距离的位置移动所述参照物直到所述参照物移动到所述最远距离的位置，

在每个所述第二距离的间隔处，判断所述参照物在像方焦平面是否形成清晰图像，

如果没有形成清晰图像，则控制所述聚焦电机微调所述镜头的聚焦位置使得所述参照物在像方焦平面形成清晰图像，记录当前所述参照物的物距和所述聚焦电机的聚焦步进数；

记录所述每一个放大倍数下所述参照物的物距和所述聚焦电机的聚焦步进数，得到记录有放大倍数、物距和聚焦步进数之间的关系的所述对焦测距表。

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