CN116320746B - Tof对焦装置、对焦方法及拍摄设备 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种TOF对焦装置、对焦方法及拍摄设备。可以预先为TOF对焦装置设置多种光束的投射模式，不同投射模式下TOF对焦装置投射光束的探测距离不同。在对焦过程中，可以先预判被拍摄对象与拍摄设备距离所在的距离区间范围，基于被拍摄对象与拍摄设备距离的远近选取适合当前拍摄场景的目标投射模式，通过自适应的根据被拍摄对象与拍摄设备的距离选取合适的光束投射模式，从而只需投射一次光束(即采集一帧深度图像)即可完成对焦，无需分时交替投射两次光束，从而可以提高对焦速度。

Description

TOF对焦装置、对焦方法及拍摄设备

技术领域

本说明书涉及拍照技术领域，尤其涉及一种TOF对焦装置、对焦方法及拍摄设备。

背景技术

TOF对焦通常分为单点式TOF对焦和多点式TOF对焦，单点式TOF对焦装置在对焦过程只能发射一束光，容易出现对不准物体而造成误对焦的情况。多点式TOF对焦装置在对焦过程中，可以发射具有一定投射视角（FOV）的面阵光束，可以解决对不准的问题。但是当被拍摄对象距离TOF对焦装置较远时，反射回来的光能量不足，导致无法有效地触发TOF对焦装置中的接收单元（比如，传感器），从而导致探测距离短。如果要实现较远的探测距离，那么TOF传感器的光源发射功率又比较大，导致发热严重。

目前，为了解决上述问题，可以在TOF对焦装置中设置两路光源，一路光源投射视角较大，探测距离远，一路光源投射视角小，探测距离较大。在对焦时，需要两路光源分时交替投射光束，即需通过两路光源采集的2帧TOF深度图统计分析获得完整准确的深度信息，这种方式在确定深度信息时，耗时较长，导致对焦速度较慢。

发明内容

基于此，本说明书实施提供了一种TOF对焦装置、对焦方法及拍摄设备。

根据本说明书实施例的第一方面，提供一种TOF对焦装置，所述TOF对焦装置包括发射单元、接收单元以及控制单元，其中，所述发射单元包括多种投射模式，不同投射模式下所述发射单元投射的光束的探测距离不同；

所述控制单元用于在对拍摄设备对焦的过程中，基于所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度，从所述多种投射模式中确定目标投射模式，并通知所述发射单元；其中，所述目标投射模式对应的探测距离正相关于所述拍摄设备与所述被拍摄对象的距离；

所述发射单元用于按照所述目标投射模式投射光束；

所述接收单元用于接收所述发射单元投射的光束经反射后的回光，并基于所述回光确定被拍摄对象的深度信息，以基于所述深度信息对所述拍摄设备进行对焦。

根据本说明书实施例的第二方面，提供了一种拍摄设备，所述拍摄设备包括上述第一方面提及的TOF对焦装置。

根据本说明书实施例的第三方面，提供了一种对焦方法，适用于TOF对焦装置，所述TOF对焦装置包括多种投射模式，不同投射模式下所述TOF对焦装置的探测距离不同，所述方法包括：

在对拍摄设备对焦的过程中，基于所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度，从所述多种投射模式中确定目标投射模式；

控制所述TOF对焦装置按照所述目标投射模式投射光束，并基于所述TOF对焦装置接收到的所述光束经返回的回光，确定所述被拍摄对象深度信息，以基于所述深度信息对所述拍摄设备进行对焦。

根据本说明书实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算程序，所述计算机程序被执行时实现上述第一方面提及的方法。

应用本说明书实施例方案，考虑到在对焦过程中，当被拍摄对象与拍摄设备的距离不同时，对TOF对焦装置投射的光束的探测距离的需求也不同。因此，可以预先为TOF对焦装置设置多种光束的投射模式，不同投射模式下TOF对焦装置投射光束的探测距离不同。在对焦过程中，可以先预判被拍摄对象与拍摄设备距离所在的距离区间范围（比如，通过软件算法自动分析两者的距离区间范围），基于被拍摄对象与拍摄设备距离的远近选取适合当前拍摄场景的目标投射模式，比如，如果被拍摄对象与拍摄设备距离较远，即可以选取探测距离较大的投射模式，反之，选取探测距离较小的模式。通过自适应的根据被拍摄对象与拍摄设备的距离范围选取合适的光束投射模式，从而只需一路光源发光，无需两路光源分时交替发光，即1帧TOF探测周期时间生成完整的准确的深度信息图，对焦算法以此深度信息去控制镜头完成对焦，从而可以提高对焦速度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施例，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。

图1是本说明书实施例的一种TOF对焦原理的示意图。

图2是本说明书实施例的一种多点式TOF对焦原理的示意图。

图3是本说明书实施例的一种多点式TOF对焦装置通过分时交替投射两路光束实现对焦的示意图。

图4是本说明书实施例的一种TOF对焦装置的结构示意图。

图5是本说明书实施例的一种通过改变光源光路上的透镜组合方式改变光源的投射视角的示意图。

图6是本说明书实施例的一种对焦方法的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

为了使本技术领域的人员更好的理解本公开实施例中的技术方案，并使本公开实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本公开实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

目前，常用的对焦方式包括相位对焦、反差对焦和TOF（Time of flight，飞行时间）对焦。相比相位对焦和反差对焦，TOF对焦可以在环境光线较弱、反差不明显的场景也具有较好的对焦效果，且TOF对焦具有较快的对焦的速度，因而逐渐被广泛应用于各种对焦场景。

如图1所示，TOF对焦的原理是通过TOF对焦装置中的发射单元（比如，激光发射器）朝着拍摄设备镜头方向发射光束，光束经被拍摄对象反射回来后被TOF对焦装置中的接收单元（比如，TOF传感器）接收，根据光束发射时间戳T0和接收时间戳T之间的时间差以及光速V，即可以计算被拍摄对象与拍摄设备的距离L：L=V（T-T0）/2，进而可以基于该距离信息结合镜头物距查找表去驱动拍摄设备的镜头至相应位置，完成对焦。

TOF对焦装置通常分为单点式TOF对焦装置和多点式TOF对焦装置，单点式TOF对焦装置在对焦过程中发射单元只会投射一束光，即单点光源，这类对焦装置容易出现对不准物体而造成误对焦的情况。

多点式TOF对焦装置在对焦过程中，发射单元可以投射具有一定投射视角（FOV）的面阵光束，从而可以探测到拍摄设备拍摄视角内的大部分对象。如图2所示，多点式TOF对焦装置的发射单元可以发射具有一定FOV的面阵光束，接收单元在接收到这些面阵光束经外界环境反射的回光后，可以得到一张深度图（即点云图），深度图中的每个像素点都包含深度信息，表示该点与拍摄设备的距离。其中，TOF对焦装置采集到的深度图中的各像素点与拍摄设备采集的图像中的像素区域对应，比如，深度图中第一行第一列的像素点对应图像的左上角的一小块像素区域，从而，可以基于深度图确定图像中各个像素区域中的对象与拍摄设备的距离。

多点式TOF对焦可以解决单点式TOF对焦对不准的问题，但是当TOF对焦装置的发射单元发射功率较小时，如果被拍摄对象距离TOF对焦装置较远时，反射回来的光能量不足，导致无法有效地触发接收单元，则TOF传感器无法探测到远距离的对象。而如果为了可以探测到远距离的对象，将发射单元的功率设置得较大，又容易造成功率浪费，且发热严重，在一定程度上也缩短了发射单元的使用寿命。可见，多点式TOF对焦存在要么探测距离短，要么功率过大的问题。

为了解决多点式TOF对焦装置的上述问题，有一种方式是在多点式TOF对焦装置的发射单元中设置两组光源，两组光源的功率可以一致或者一大一小（大功率负责远距离，小功率负责近距离），但是在投射光束时的投射视角不同，两组光源在对焦过程中可以分时交替发射光束或者同时处于发射状态。比如，如图3所示，可以设置光源1，其投射光束的FOV1为水平60度，垂直40度，由于角度比较大，因此光能量发散较大，探测距离为3米以内。同时，设置光源2，其投射光束的FOV2假定为水平30度，垂直10度，由于水平和垂直角度收窄了，光能量比光源器1相对集中，因此其探测距离会远于光源1，可以接近10米。在对焦过程中，可以先用光源1投射光束，然后通过接收单元接收经外界环境反射的回光，得到近距离对象的深度信息（即深度图1），然后再用光源2投射光束，通过接收单元接收经外界环境反射的回光，得到远距离物体的深度信息（即深度图2），然后可以结合两次测得的深度信息得到完整的深度信息（即完整深度图3），用于对焦。如果光源1和光源2采取同时工作的模式，则TOF对焦装置记录好对应的脉冲周期发射开始时间，通过算法比对过滤去得到对应的接收时间也可以完成距离的探测；通过上述方式，双视场角光源结合兼顾远近距离的探测，使得TOF对焦装置可以探测到远近距离的被拍摄对象。

由于TOF对焦装置的接收单元类似于相机的CMOS传感器，其存在帧率的概念，需要一帧一帧的完成光子积分和采样，假设光源1先投射光束，接收单元需要用一帧时间完成对光源1投射的脉冲光子的采样接收，下一帧开始的时刻轮到光源2投射光束，接收单元需要再用一帧时间完成对光源2投射的脉冲光子的采样接收，因此需要用2帧深度图的采集时间才可以完成一个对焦周期的深度信息的确定，由于接收单元本身的帧率是有限的，即完成一帧深度图像采集耗费时间较长，如果要结合两帧深度图像实现一次对焦，又会进一步延长总体的对焦时长，降低对焦速度。由于拍摄过程中对焦速度是一项突出指标，一般情况下越快越好，目前的这种对焦方式是以牺牲对焦速度为代价的，并且2路光源处于交替工作或者同时工作的状态，平均功耗比较高，发热严重需要加风扇去辅助散热，相关问题还有待改进。

基于此，本申请实施例提供了一种多点式TOF对焦方案，考虑到在对焦过程中，当被拍摄对象与拍摄设备的距离不同时，对TOF对焦装置投射的光束的探测距离的需求也不同。因此，可以预先为TOF对焦装置设置多种光束的投射模式，不同投射模式下TOF对焦装置投射光束的探测距离不同。在对焦过程中，可以先预判被拍摄对象与拍摄设备距离所在的距离区间范围，基于被拍摄对象与拍摄设备距离的远近选取适合当前拍摄场景的目标投射模式，比如，如果被拍摄对象与拍摄设备距离较远，即可以选取探测距离较大的投射模式，反之，选取探测距离较小的模式。通过自适应的根据被拍摄对象与拍摄设备的距离选取合适的光束投射模式，从而只需投射一次光束(即采集一帧深度图像)即可完成对焦，无需分时交替投射两次光束，从而可以提高对焦速度。

如图4所示，为本申请实施例提供的TOF对焦装置的示意图，该TOF对焦装置可以用于辅助拍摄设备对焦。其中，在一些实施例中，该TOF对焦装置与拍摄设备可以是两个独立的设备，在使用时，两者可以通过通信接口连接。比如，在一些实施例中，该TOF对焦装置可以包括一个硬件接口，该硬件接口可以是具有数据传输的接口，比如，可以是USB接口，Type-C接口等，该TOF对焦装置可以通过该硬件接口与拍摄设备连接，在一些场景，该硬件接口也可以具有供电能力。TOF对焦装置和拍摄设备可以通过该硬件接口实现深度信息、控制命令等各类信息的传输。

在一些实施例中，该TOF对焦装置可以与拍摄设备一体化，即TOF对焦装置可以是拍摄设备中的功能模块，直接集成在拍摄设备上。具体的实现方式可以基于实际需求灵活选择，本申请实施例不做限制。

如图4，该TOF对焦装置40可以包括发射单元41、接收单元42以及控制单元43，控制单元43分别与发射单元41和接收单元42通信连接。其中，发射单元41可以用于发射面阵光束，比如，可以用于发射激光脉冲。发射单元41可以包括一个或者多个光源，比如，该光源可以是激光发射器。

在一些实施例中，该发射单元中的光源可以是垂直腔面发射激光器，当然也可以是具有类似功能的其他类型的光源，本申请实施例不做限制。

接收单元42可以用于接收发射单元发射的光束经外界环境反射回来的回光，接收单元可以是各类能够感知光信号，并将感知的光信号转换为电信号的传感器。

控制单元43可以用于实现TOF对焦装置的一些控制逻辑，以及与拍摄设备的软件系统进行交互。控制单元43可以是一些微处理器，比如，MCU等。

为了满足被拍摄对象与拍摄设备的距离不同时，对TOF对焦装置的探测距离的需求的变化，可以为发射单元41预先设置多种不同的投射模式（比如图中投射模式1~投射模式n），不同投射模式下，发射单元41投射的光束的探测距离也不同。其中，探测距离是指发射单元41投射的光束能够探测到的对象与TOF对焦装置的最大距离。举个例子，当某个对象与TOF对焦装置的距离超过10米后，发射单元41投射的光束达到该对象后能量已经较弱，经过该对象反射的回光无法触发接收单元，即TOF对焦装置无法探测到该对象，则说明发射单元41投射的光束的探测距离为10米，超过10米即无法探测到。

在用户下发对焦指令后，控制单元43可以基于被拍摄对象与拍摄设备距离的远近程度，从发射单元41的多种投射模式中确定目标投射模式。比如，控制单元43可以对被拍摄对象与拍摄设备距离进行预判，判定其大概处于哪个距离区间，然后可以选择和该距离区间相匹配的投射模式作为目标投射模式。其中，被拍摄对象与拍摄设备的距离越远，目标投射模式对应的探测距离也越大，从而可以确保能够探测到被拍摄对象。控制单元43在确定目标投射模式后，即可以通知发射单元41，以便发射单元41可以按照目标投射模式投射光束。接收单元43可以接收发射单元41投射的光束经外界环境反射回来的回光，并基于接收到的回光的时间和投射光束的时间的时间差计算深度信息，以便可以基于深度信息控制拍摄设备对焦。

一般而言，当发射单元41的发射功率固定时，其投射光束时的投射视角越大，则光束能量越分散，探测距离会越小，反之，则越大。同样的，当发射单元41的投射视角固定时，其发射功率越大，即光束能量越大，那么探测距离也会越大。因此，在一些实施例中，可以通过改变发射单元41的投射视角和/或发射功率来改变TOF对焦装置的探测距离，以得到多种投射模式下的探测距离。

在一些场景，不同投射模式下发射单元41的投射视角可以不同，但是发射功率可以一致。比如，假设有3种投射模式，3种投射模式下发射单元41的发射功率均一致，但是投射视角不同，探测距离越大的投射模式对应的投射视角越小。在一些场景，不同投射模式下发射单元的投射视角可以相同，但是发射功率不一致。比如，假设有3种投射模式，3种投射模式下发射单元41的投射的光束的投射视角一致，但是发射功率不同，探测距离越大的投射模式对应的发射功率越大。在一些场景，不同投射模式下发射单元的投射视角和发射功率可以均不一致。比如，假设有3种投射模式，3种投射模式可以是不同的投射视角和不同的发射功率的组合，使得每种投射模式对应的探测距离不一样。当然，实际使用时，可以基于使用场景的具体需求灵活设置。

为了实现多种探测距离不一样的投射模式，在一些实施例中，发射单元41可以包括多个第一类型的光源，其中，第一类型的光源是指投射视角固定，不可调节的光源。每个第一类型的光源可以用于实现一种投射模式，比如，假设发射单元有3种投射模式，即可以设置3个光源，每个光源对应一种投射模式。这3个光源的发射功率可以一致，但投射视角各不相同，以实现不同的探测距离。或者这3个光源的投射视角一致，但是发射功率不同，以实现不同的探测距离。当控制单元43从多种投射模式中确定目标投射模式时，可以通知发射单元41开启目标投射模式对应的光源，以便通过该光源投射光束。比如，假设有投射模式1（探测距离10m）：光源A(投射视角为水平30°，垂直10°)；投射模式2（探测距离5m）：光源B(投射视角为水平40°，垂直30°)；投射模式3（探测距离3m）：光源C(投射视角为水平60°，垂直40°)，当控制单元43判定当前被拍摄对象和拍摄设备的距离在3m以内，即确定当前需要的目标投射模式为投射模式3，则可以通知发射单元41开启光源C，利用光源C投射光束以得到深度信息。

考虑到如果发射单元41的投射模式较多，则需要设置多个光源用于实现不同的投射模式，在一定程度上会增大成本。因此，在一些实施例中，发射单元41可以包括至少一个第二类型的光源，其中，第二类型的光源是指投射视角可以调节的光源，从而可以通过调节第二类型的光源的投射视角来实现多种投射模式。通过这种方式，一个光源即可以用于实现多种投射模式，可以减少发射单元41中光源的使用数量，比如，发射单元41仅需要一个光源即可满足多种投射模式的需求。

举个例子，假设发射单元41中仅包括一个光源D，光源D的投射视角可以调节，比如，可以调节成以下三组投射视角：（1）水平30°，垂直10°（2）水平40°，垂直30°（3）水平60°，垂直40°，三组投射视角即可以对应三种投射模式，三种投射模式对应的探测距离分别为10m、5m、3m。

考虑到光束的投射视角可以通过透镜的折射改变，因此，在一些实施例中，如图5所示，为了可以调节光源的投射视角，可以在光源的光路上设置一组或多组透镜，并且可以通过调整这些透镜的组合方式达到调整光源的投射视角的目的。比如，当使用透镜1和透镜2组合放置到光源的光路上时，光源的投射视角为水平30°，垂直30°。当使用透镜1和透镜3组合放置光源的光路上时，光源的投射视角为水平60°，垂直30°。

在一些实施例中，发射单元41中可以包括多组透镜以及驱动装置，其中，可以预先设置不同投射视角与透镜组合方式的对应关系。控制单元43从多种投射模式中确定目标投射模式时，即可以通知发射单元41，发射单元41可以确定目标投射模式对应的投射视角，并确定该投射视角对应的透镜组合方式，然后根据该透镜组合方式控制驱动装置将一组或多组透镜移动至该光源的光路上。

通过这种方式，可以自动调整光源的投射视角，且相比于直接通过多个投射视角不同的光源来实现不同的投射视角，这种方式即可以节省光源的数量，同时也可以得到更加多样化的投射视角。

通常而言，在使用拍摄设备拍摄图像时，当拍摄设备镜头所处的焦段确定后，为了得到比较好的构图比例，被拍摄对象与拍摄设备的距离往往会在某个距离区间内。比如，以使用焦距为24mm~70mm的变焦镜头拍摄人物为例，当镜头焦距处于24mm时，为了得到更加符合大众视觉要求的构图比例（比如，在画面占比为30%），人与拍摄设备的距离通常会在3米之内，如果超出这个距离，人的占比过小，不符合视觉需求。也就是说，采用该焦段去拍摄被拍摄对象时，通常是在3米内使用，即被拍摄对象与拍摄设备的距离通常不会超过3米。

基于上述原理，在一些实施例中，在判定被拍摄对象和拍摄设备的距离的远近时，可以通过当前拍摄设备镜头所处的焦段判定。举个例子，假设当镜头焦段处于24mm~35mm时，被拍摄对象通常与拍摄设备距离不超过3米，才能得到较好的构图比例。而当镜头焦段处于35~55mm时，被拍摄对象与拍摄设备的距离可以需保持3m~5m，才能得到较好的构图比例，以此类推，从而可以基于镜头当前所处的焦段推断当前被拍摄对象和拍摄设备的距离区间，进而从发射单元41的多种投射模式中，选择和该距离区间相匹配的目标投射模式。举个例子，假设当前拍摄设备镜头所处焦段为24mm~35mm，这个焦段下，被拍摄对象通常需在拍摄设备3m以内才能得到合适的构图比例，因此，可以选择探测距离为3m的投射模式。

在一些实施例中，为了方便确定和当前被拍摄场景匹配的目标投射模式，可以预先建立拍摄设备镜头所处焦段与发射单元41投射模式的映射关系，比如，焦段为24-35mm时，对应投射模式1，探测距离3m；焦段为35~55mm时，对应投射模式2，探测距离5m；焦段为55mm~70mm时，对应投射模式3，探测距离10m。通常，用户在拍摄图像时，一般会先变焦，再对焦，在用户完成变焦后，拍摄设备的软件系统可以自动检测当前拍摄设备的焦段信息，控制单元43可以从拍摄设备的软件系统获取该焦段信息，基于焦段信息和投射模式的映射关系确定与当前焦段信息匹配的目标投射模式，然后控制发射单元41按照该投射模式投射光束。

在一些实施例中，考虑到当拍摄设备的镜头的焦段发生变化后，镜头的拍摄视角也会随之变化。比如，随着镜头焦距增大时，其拍摄视角会逐渐变小。一般而言，TOF对焦装置的投射视角不会超过镜头的拍摄视角，否则超出的那部分视角没有实际意义，并且投射视角越大，会造成发射单元41要达到同样的探测距离时，需要的发射功率越大。所以，在一些实施例中，在建立焦段信息与投射模式的映射关系时，不同焦段对应的投射模式下发射单元41投射光束时的投射视角也不同，并且，投射视角可以基于该焦段下拍摄设备的拍摄视角确定。

在一些实施例中，不同焦段对应的投射模式下发射单元41投射光束时的投射视角与该焦段下拍摄设备的拍摄视角的比例为指定比例。比如，在一些实施例中，考虑到通常被拍摄对象都处于画面中间位置，画面边缘位置大多为用户不关心的区域，因此，在测量深度信息时，也只需覆盖画面中心大部分区域即可。所以，在设置不同焦段对应的投射模式下发射单元41投射光束时的投射视角时，投射视角可以是当前焦段下拍摄设备镜头的拍摄视角的70%~80%。

举个例子，当拍摄设备的焦段为24mm~35mm时，其在水平方向的拍摄视角最大为80°，因而，该焦段对应的投射模式下发射单元41投射光束时的水平方向上的投射视角可以设置为64°；当拍摄设备的焦段为35mm~55mm时，其在水平方向的拍摄视角最大为40°，因而，该焦段对应的投射模式下发射单元41投射光束时的水平方向上的投射视角可以设置为32°；当拍摄设备的焦段为55mm~70mm时，其在水平方向的拍摄视角最大为28°，因而，该焦段对应的投射模式下发射单元41投射光束时的水平方向上的投射视角可以设置为22.4°。在确定各投射模式下的投射视角后，即可以基于该模式下对探测距离的需求设置各投射模式下发射单元41的发射功率，使得探测距离可以满足不同焦段下的需求。

通过这种方式，使得发射单元41的投射视角可以随着焦段信息的变化而自适应变化，从而可以避免因投射视角大于镜头拍摄视角造成功率浪费和探测距离不够的问题。

在一些实施例中，在判定被拍摄对象与拍摄设备距离远近时，也可以结合拍摄设备采集的图像中被拍摄对象在画面中的占比来确定。比如，在焦距固定时，通常被拍摄对象在画面中的占比越大，与被拍摄设备距离越近。因而，在某个固定的焦距下，也可以基于被拍摄对象在画面的占比，估算被拍摄对象和拍摄装置大概的距离。

此外，考虑到通常环境中也包括和发射单元41发射的光束波长一致的光束，比如，发射单元41发射的光束的波长通常为940nm，而太阳光中也存在940nm的光束。这种场景下，为了避免太阳光中相同波长的光束对探测结果造成干扰，一般需要增大发射单元41的发射功率，从而与环境中的噪声（即相同波长的光束）区分开。通常，环境中的噪声强度越大，则发射单元41所需的发射功率也越大，才能与噪声区分开。目前，在增大发射单元41的发射功率时，通常都是采用统一幅度来增大发射功率，往往会造成发射单元41功率较大，发热严重。

考虑到当太阳光的强度不同时，环境中的光噪声强度也不一样。为了既可以减少光噪声的干扰，又可以尽量减小发射单元41的功率，降低发热程度。在一些实施例中，可以基于当前环境中的光照强度自适应调整发射单元41的发射功率。比如，控制单元43在确定目标投射模式后，即可以根据当前环境中的光照强度确定当前的发射功率，并通知发射单元41按照该发射功率投射光束。

在一些实施例中，在确定当前环境的光照强度时，可以根据拍摄设备采集的图像的亮度确定。比如，通常，太阳光越强时，采集的图像亮度也越大，因此，可以根据图像亮度确定太阳光当前的光照强度。在一些场景，也可以预先建立图像亮度与发射单元41发射功率的对应关系，在对焦过程中，可以先确定拍摄设备采集的图像的亮度，基于亮度确定发射单元41的发射功率，然后控制发射单元41按照该发射功率投射光束。

在一些实施例中，也可以通过TOF对焦装置的接收单元42对回光的接收情况来判定当前的光照强度。举个例子，通常接收单元42对回光的响应阈值都是基于发射单元的发射功率确定，响应阈值是指可以触发接收单元42的光束的能量阈值，即光束能量高于该阈值时，才会被接收单元42感知。因此，当发射功率越大，投射的光束能量越强，接收单元42的响应阈值也越大。假设当前环境中的噪声强度较大，高于接受单元42当前的响应阈值，则TOF对焦装置的接收单元42可以持续接收到光信号，这种情况下，说明需要增大发射单元41的发射功率，并且提高接收单元42的对光信号的响应阈值，从而才能将反射的回光与噪声区分开。所以，在确定发射单元41的发射功率时，也可以基于接收单元42对回光的接收情况不断调整发射功率，直至确定一个合适的发射功率。

此外，本公开实施例还提供了一种拍摄设备，该拍摄设备包括上述各实施例中描述TOF对焦装置。其中，该TOF对焦装置的具体结构和实现对焦的原理可参考上述实施例中的描述，在此不再赘述。

进一步的，本申请实施例还提供一种对焦方法，适用于TOF对焦装置，所述TOF对焦装置包括多种投射模式，不同投射模式下所述TOF对焦装置的探测距离不同。

如图6所示，所述方法包括：

S602、在对拍摄设备对焦的过程中，基于所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度，从所述多种投射模式中确定目标投射模式；

S604 、控制所述TOF对焦装置按照所述目标投射模式投射光束，并基于所述TOF对焦装置接收到的所述光束经返回的回光，确定所述被拍摄对象深度信息，以基于所述深度信息对所述拍摄设备进行对焦。

其中，该对焦方法可以由TOF对焦装置中的某个功能模块执行，或者该对焦方法也可以由于TOF对焦装置连接的拍摄设备中的某个功能模块执行，本申请实施例不做限制。

在一些实施例中，所述基于所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度，从所述多种投射模式中确定目标投射模式，包括：

确定所述拍摄设备的镜头当前所处的焦段；

基于所述镜头当前所处的焦段以及预先存储的焦段与发射单元的投射模式的对应关系，确定所述目标投射模式。

在一些实施例中，不同焦段对应的投射模式下所述TOF对焦装置的投射视角不同，其中，各焦段对应的投射模式下所述投射视角基于各焦段下所述拍摄设备的拍摄视角确定。

在一些实施例中，各焦段对应的投射模式下所述投射视角与各焦段下所述拍摄设备的拍摄视角的比例为指定比例，比如，该指定比例可以是70%~80%。

在一些实施例中，所述TOF对焦装置包括多个第一类型的光源，每个所述第一类型的光源的投射视角固定，每个第一类型的光源对应一种投射模式，所述控制所述TOF对焦装置按照所述目标投射模式投射光束，包括：

开启所述目标投射模式对应的第一类型的光源，以通过该第一类型的光源投射光束。

在一些实施例中，在从所述多种投射模式中确定目标投射模式之后，所述方法还包括：

基于当前环境中的光照强度确定所述TOF对焦装置的发射功率，并通知所述TOF对焦装置按照所述发射功率投射光束。

在一些实施例中，当前环境的光照强度基于所述拍摄设备采集的图像的亮度确定；或

当前环境的光照强度基于所述TOF对焦装置接收到的回光的情况确定。

其中，上述对焦方法的具体实现细节可参考上述TOF对焦装置中各实施例的描述，在此不再赘述。

以上实施例中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾，但是限于篇幅，未进行一一描述，因此上述实施方式中的各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。

与上述对焦方法相对应，本申请实施例还提供了一种对焦装置，所述对焦装置适用于TOF对焦装置，所述TOF对焦装置包括多种投射模式，不同投射模式下所述TOF对焦装置的探测距离不同，所述对焦装置包括：

投射模式确定模块，用于在对拍摄设备对焦的过程中，基于所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度，从所述多种投射模式中确定目标投射模式；

对焦模块，用于控制所述TOF对焦装置按照所述目标投射模式投射光束，并基于所述TOF对焦装置接收到的所述光束经返回的回光，确定所述被拍摄对象深度信息，以基于所述深度信息对所述拍摄设备进行对焦。

其中，上述对焦装置实现对焦的具体实现可参考上述方法实施例中的描述，在此不再赘述。

相应地，本说明书实施例还提供一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一实施例中的方法。

本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有程序代码的存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。计算机可用存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括但不限于：相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的说明书后，将容易想到本说明书实施例的其它实施方案。本说明书实施例旨在涵盖本说明书实施例的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本说明书实施例的一般性原理并包括本说明书实施例未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本说明书实施例的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本说明书实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本说明书实施例的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上所述仅为本说明书实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书实施例，凡在本说明书实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例保护的范围之内。

Claims (23)

1.一种TOF对焦装置，其特征在于，所述TOF对焦装置包括发射单元、接收单元以及控制单元，其中，所述发射单元包括多种投射模式，不同投射模式下所述发射单元投射的光束的探测距离不同；

所述控制单元用于在对拍摄设备对焦的过程中，基于所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度，从所述多种投射模式中确定目标投射模式，并通知所述发射单元；其中，所述目标投射模式对应的探测距离正相关于所述拍摄设备与所述被拍摄对象的距离；所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度基于所述拍摄设备镜头当前所处的焦段确定，或基于所述拍摄设备采集的图像中所述被拍摄对象在画面中的占比确定；

所述发射单元用于按照所述目标投射模式投射光束；

所述接收单元用于接收所述发射单元投射的光束经反射后的回光，并基于所述回光确定被拍摄对象的深度信息，以基于所述深度信息对所述拍摄设备进行对焦。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射单元投射的光束的探测距离是通过改变所述发射单元的投射视角和/或发射功率调整。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述发射单元包括多个第一类型的光源，每个所述第一类型的光源的投射视角固定，每个第一类型的光源对应一种投射模式，所述控制单元用于在从所述多种投射模式中确定目标投射模式后，通知所述发射单元开启所述目标投射模式对应的第一类型的光源，以通过该第一类型的光源投射光束。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，不同投射模式对应的所述第一类型的光源的投射视角不同。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射单元包括至少一个第二类型的光源，所述第二类型的光源的投射视角可调节，所述多种投射模式通过调节所述至少一个第二类型的光源的投射视角实现。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，每个第二类型的光源的投射视角是通过调整该第二类型的光源的光路上的透镜组合方式实现。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发射单元包括多组透镜以及驱动装置，所述驱动装置用于基于预先设置的投射视角与透镜组合方式的对应关系，确定当前所述第二类型的光源的投射视角对应的透镜组合方式，并基于确定的透镜组合方式驱动所述多组透镜中一组或多组透镜移动至所述第二类型的光源的光路上。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对焦装置中预先存储有焦段与发射单元的投射模式的对应关系；所述控制单元用于基于所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度，从所述多种投射模式中确定目标投射模式时，具体用于：

确定所述拍摄设备的镜头当前所处的焦段；

基于所述镜头当前所处的焦段以及所述对应关系确定所述目标投射模式。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，不同焦段对应的投射模式下所述发射单元的投射视角不同，其中，各焦段对应的投射模式下所述发射单元的投射视角基于各焦段下所述拍摄设备的拍摄视角确定。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，各焦段对应的投射模式下所述发射单元的投射视角与各焦段下所述拍摄设备的拍摄视角的比例为指定比例。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在从所述多种投射模式中确定目标投射模式后，所述控制单元还用于基于当前环境中的光照强度确定所述发射单元的发射功率，并通知所述发射单元按照所述发射功率投射光束。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当前环境的光照强度基于所述拍摄设备采集的图像的亮度确定；或

当前环境的光照强度基于所述接收单元接收到的回光的情况确定。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射单元中的光源为垂直腔面发射激光器。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述TOF对焦装置包括硬件接口，所述TOF对焦装置通过所述硬件接口与所述拍摄设备连接。

15.一种拍摄设备，其特征在于，所述拍摄设备包括如权利要求1-14任一项所述的TOF对焦装置。

16.一种对焦方法，其特征在于，适用于TOF对焦装置，所述TOF对焦装置包括多种投射模式，不同投射模式下所述TOF对焦装置的探测距离不同，所述方法包括：

在对拍摄设备对焦的过程中，基于所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度，从所述多种投射模式中确定目标投射模式；其中，所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度基于所述拍摄设备镜头当前所处的焦段确定，或基于所述拍摄设备采集的图像中所述被拍摄对象在画面中的占比确定；控制所述TOF对焦装置按照所述目标投射模式投射光束，并基于所述TOF对焦装置接收到的所述光束经返回的回光，确定所述被拍摄对象深度信息，以基于所述深度信息对所述拍摄设备进行对焦。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述基于所述拍摄设备与被拍摄对象距离的远近程度，从所述多种投射模式中确定目标投射模式，包括：

确定所述拍摄设备的镜头当前所处的焦段；

基于所述镜头当前所处的焦段以及预先存储的焦段与所述TOF对焦装置的投射模式的对应关系，确定所述目标投射模式。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，不同焦段对应的投射模式下所述TOF对焦装置投射光束时的投射视角不同，其中，各焦段对应的投射模式下所述投射视角基于各焦段下所述拍摄设备的拍摄视角确定。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，各焦段对应的投射模式下所述投射视角为各焦段下所述拍摄设备的拍摄视角的70%~80%。

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述TOF对焦装置包括多个第一类型的光源，每个所述第一类型的光源的投射视角固定，每个第一类型的光源对应一种投射模式，所述控制所述TOF对焦装置按照所述目标投射模式投射光束，包括：

开启所述目标投射模式对应的第一类型的光源，以通过该第一类型的光源投射光束。

21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在从所述多种投射模式中确定目标投射模式之后，所述方法还包括：

基于当前环境中的光照强度确定所述TOF对焦装置的发射功率，并通知所述TOF对焦装置按照所述发射功率投射光束。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，当前环境的光照强度基于所述拍摄设备采集的图像的亮度确定；或

当前环境的光照强度基于所述TOF对焦装置接收到的回光的情况确定。

23.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求16-22任一项所述的方法。