CN206212135U - 一种便携式手机外置镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式手机外置镜头，包括L型机身定位支架，机身定位支架上设置有高分辨率镜头和定位螺钉，机身定位支架上还设置有多个定位孔和闪光灯孔，定位螺钉通过定位孔将机身定位支架固定在手机上，镜头内设置有自动聚焦系统。本实用新型的结构简单，设计合理，携带方便，给使用者拍摄带来了很大的便利，有效提升照片质量，适合推广应用。

Description

一种便携式手机外置镜头

【技术领域】

本实用新型属于手机摄像头技术领域，具体涉及一种便携式手机外置镜头。

【背景技术】

目前手机自带的摄像镜头有视角窄的缺陷，特别是自拍的时候因为视角不能扩充而导致照片不美观。从市场需求来看，目前手机拍摄、二维码扫描等功能对手机自动聚焦功能有一定要求。要求镜头本身必须具备分辨率高、体积小、响应快速、误码率低、近焦(扫描)和远焦(摄像)切换速度快的特点，普通的手机摄像头很难满足这些要求。

我国对自动聚焦摄像技术研究起步较晚，目前主要以进口为主，高端的更是处于空白阶段，随着智能手机及物联网技术的不断发展，其分辨率、体积、灵敏度、响应速度等性能指标对自动聚焦摄像功能都达不到要求。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出一种带支架手机镜头，将手机自带的摄像镜头扩充实现自动聚焦功能，利用已有的光学镜头成像技术，并结合现有手机普遍自带的摄像头，使普通手机能够实现自动聚焦。

本实用新型采用以下技术方案：

一种便携式手机外置镜头，包括L型机身定位支架，所述机身定位支架上设置有高分辨率镜头和定位螺钉，所述机身定位支架上还设置有多个定位孔和闪光灯孔，所述定位螺钉通过所述定位孔将所述机身定位支架固定在手机上，所述镜头内设置有自动聚焦系统。

进一步的，所述自动聚焦系统包括图像传感器，所述图像传感器和主控单元连接，用于将所述镜头获取的图像发送给主控单元，所述主控单元通过驱动IC和聚焦电机连接，通过驱动IC控制聚焦电机，所述聚焦电机与所述镜头连接用于带动所述镜头运动。

进一步的，所述图像传感器采用OV5642型芯片，所述主控单元采用单片机或DSP微处理器为核心控制电路，用于完成所述图像传感器与手机的数据传输和控制通信。

进一步的，所述镜头内还设置有WiFi模块，所述主控单元通过所述WiFi模块与手机相连。

进一步的，所述驱动IC采用AD5820型芯片，所述聚焦电机为音圈马达，所述驱动IC采用I2C驱动方式驱动所述音圈马达。

进一步的，所述镜头内还设置有圆形的遮光片，所述遮光片中部设置有透光孔，所述透光孔内侧壁沿其周向设有用于消除所述透光孔内侧壁反光的消光凹纹。

进一步的，所述消光凹纹圆周阵列设置在透光孔的内侧壁上，所述消光凹纹为波浪形。

进一步的，所述透光孔与所述遮光片外周边缘同心，所述遮光片厚度为0.08-0.20mm。

进一步的，所述定位孔和闪光灯孔分别在所述机身定位支架上间隔设置五个。

进一步的，所述定位螺钉为与手机耳机插孔配套的手机配件。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型一种便携式手机外置镜头，通过调节定位螺钉，使用者可以很轻松的将镜头中心轴与手机摄像头的中心轴重叠，达到光学扩充影像的最佳效果，闪光灯孔不会影响手机自带闪光灯的使用，且空闲的闪光灯孔可安装其它装饰品，可以增加手机的装饰美观性和价值，内置的自动聚焦系统能够实现镜头的自动聚焦。

进一步的，自动聚焦系统以图像清晰度来控制聚焦电机带动镜头的行程变位，采用全程搜索的方式找到图像清晰度最大值时镜头的位置，完成自动聚焦的动作。通过聚焦电机驱动以及全程搜索方式，能够使得聚焦精度达到5～10μm，响应速度小于70ms，能满足手机的要求，可以在采集图像的过程中进行实时跟踪以及数据处理从而获得良好的清晰度。

进一步的，图像传感器采用OV5642型芯片，集成度高，外围电路较简单，整个自动聚焦系统设置在镜头1内部，结构紧凑，成本低，可拓展性好，主控芯片采用单片机或DSP微处理器，处理速度快，算法灵活，能够保证整个装置在各种复杂环境下都能够正常工作，由主控芯片根据清晰度的变化来计算电机运动方向和步数，有效提高分辨率，驱动IC采用I2C驱动方式驱动音圈马达，提高系统的灵敏度和响应速度。

进一步的，呈波浪形的消光凹纹设在透光孔内侧壁上，当光线射向透光孔内侧壁上时，消光凹纹则将入射的光线进行漫反射，有效避免所反射的光线射向影像平面上，进而提高了影像的质量。

进一步的，五个定位孔能够适合不同尺寸的手机使用，定位螺钉能够与所有手机耳机插孔配合使用。

综上所述，本实用新型的结构简单，设计合理，携带方便，给使用者拍摄带来了很大的便利，有效提升照片质量，适合推广应用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1为本实用新型的镜头自动聚焦驱动系统总原理图；

图2为本实用新型的镜头自动聚焦系统工作流程图；

图3为本实用新型的镜头遮光片结构示意图；

图4为本实用新型的整体结构示意图。

其中：1.镜头；2.图像传感器；3.主控单元；4.驱动IC；5.聚焦电机；6.定位孔；7.定位螺钉；8.闪光灯孔；9.遮光片；10.透光孔；11.消光凹纹。

【具体实施方式】

本实用新型提供了一种便携式手机外置镜头，采用主动式自动聚焦，根据被测物的距离资料驱动镜头调节像距，由单片机控制步进电机的转动方向和步数实现自动聚焦。

请参阅图1和图2所示，本实用新型一种便携式手机外置镜头，包括L型机身定位支架，所述机身定位支架上设置有高分辨率镜头1和定位螺钉7，所述机身定位支架上还设置有多个定位孔6和闪光灯孔8，所述定位螺钉7通过所述定位孔6将所述机身定位支架固定在手机上，所述镜头1内设置有自动聚焦系统。

其中，自动聚焦系统具体包括采用OV5642型芯片的图像传感器2，所述图像传感器2和采用单片机或DSP微处理器为核心控制电路的主控单元3连接，整个计算过程快，用于将所述镜头1获取的图像发送给主控单元3，所述主控单元3通过驱动IC4和聚焦电机5连接，通过驱动IC4控制聚焦电机5，所述聚焦电机5与所述镜头1连接用于带动所述镜头1运动。主控单元3用于完成所述图像传感器2与手机的数据传输和控制通信。

所述镜头1内还设置有WiFi模块，所述主控单元3通过所述WiFi模块与手机相连，所述聚焦电机5为音圈马达，所述AD5820的驱动IC4采用I2C驱动方式驱动所述音圈马达。

手机外置镜头自动聚焦系统由高分辨率镜头1、图像传感器2、聚焦电机5(音圈马达)、驱动IC4以及后端主控单元3这几部分组成，其工作原理是：

聚焦电机5运动过程中，图像传感器2通过镜头1不断获取图像；然后，通过后端主控单元3对图像进行处理提高图像清晰度；接着，采用聚焦搜索算法找到清晰度最大值；最后，主控单元3根据清晰度的变化来计算出聚焦电机5的运动方向及步数，通过控制驱动IC4，从而驱动聚焦电机5带动镜头1朝着清晰度最大值处运动，如果一次没达到最大值，则缩小聚焦电机5的步距，返回执行，直至完成聚焦过程。

自动聚焦系统包含主控单元3对图像传感器2的控制和对聚焦电机5的控制，主要包括以下三方面：一是对焦窗口的选择，二是计算对焦窗口内的清晰度值，三是搜索清晰度最大值点，整个自动聚焦系统工作流程如下：

系统首先进行初始化工作，而后进入数据采集和计算阶段。采用多区域选择算法选取对焦窗口，对所选区域进行清晰度评价函数计算，采用能量梯度函数作为聚焦评价函数，即数据采集完成后，马上计算相邻像素的灰度差值的平方和，一帧图像的数据采集都完成后，将每一行像素的灰度差值平方和累加，就得到这一帧图像的聚焦评价函数。采用全程搜索算法进行聚焦搜索，聚焦电机5带动镜头1先以等步长走一遍全程，聚焦电机5每走一步，系统都进行数据采集和聚焦评价函数计算，将聚焦评价函数的最大值处的聚焦电机的步数记录下来，而后聚焦电机5以一个较大的步长朝着最大聚焦评价函数值处前进，在靠近全程最大聚焦评价函数区域后，将聚焦电机5步长减小，在最大值区域内进一步搜索更精确的聚焦位置，直至镜头1停止在聚焦评价函数最大值处，使系统完成准确聚焦，每次聚焦时间均小于70ms。

随着电流值增加(减小)，聚焦机构按照相应规律运动，由于要克服载重物镜的预压力，马达需要一定的启动电流才能开始运动，优选启动电流为30mA左右，随后马达按照大约5um/mA的步距开始运动(步距可以通过驱动IC的控制程序进行设置)，当电流达到80mA，行程到达最大值0.21mm(根据马达性能不同，行程最大值有所区别)。以上结果表明，主控单元通过控制图像传感器给驱动IC发送指定规律的数据，可以控制聚焦电机发生行程变位动作。

采用能量梯度函数对各区域图像进行清晰度计算，在计算图像清晰度之前，对图像的预处理非常重要，尤其对图像的去噪处理。OV5642自带图像处理器，该图像处理器集成了滤波算法，通过设置相应寄存器即可实现去噪，本设计分别采用了爬山法和全程搜索算法控制摄像模组进行聚焦搜索，并记录了同一摄像模组在不同搜索算法下聚焦时对焦窗口内清晰度值。

下表为爬山搜索算法下各区域清晰度值

下表为全程搜索算法下各区域清晰度值

取每次聚焦时，各区域的最小值为聚焦清晰度值，由以上表格可以看出，采用全程搜索算法的清晰度值普遍高于爬山算法所得到的聚焦清晰度值，而聚焦时间相差无几。

所述镜头1内还设置有圆形的遮光片9，所述遮光片9中部设置有透光孔10，所述透光孔10内侧壁沿其周向设有用于消除所述透光孔10内侧壁反光的消光凹纹11。所述消光凹纹11圆周阵列设置在透光孔10的内侧壁上，所述消光凹纹11为波浪形。所述透光孔10与所述遮光片9外周边缘同心，所述遮光片9厚度为0.08-0.20mm。

在透光孔内侧壁沿其周向设有消光凹纹，消光凹纹可以呈波浪形，当光线射向透光孔内侧壁上时，消光凹纹则将入射的光线进行漫反射，有效避免所反射的光线射向影像平面上，进而提高了影像的质量。

所述定位孔6和闪光灯孔8分别在所述机身定位支架上间隔设置五个。所述定位螺钉7为与手机耳机插孔配套的手机配件。

使用者可以很轻松的将镜头中心轴与手机摄像头的中心轴重叠，达到光学扩充影像的最佳效果，并且通过手机定位支架上的闪光灯孔安装其它装饰品，可以增加手机的装饰美观性和价值。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式手机外置镜头，其特征在于，包括L型机身定位支架，所述机身定位支架上设置有高分辨率镜头(1)和定位螺钉(7)，所述机身定位支架上还设置有多个定位孔(6)和闪光灯孔(8)，所述定位螺钉(7)通过所述定位孔(6)将所述机身定位支架固定在手机上，所述镜头(1)内设置有自动聚焦系统。

2.根据权利要求1所述的一种便携式手机外置镜头，其特征在于，所述自动聚焦系统包括图像传感器(2)，所述图像传感器(2)和主控单元(3)连接，用于将所述镜头(1)获取的图像发送给主控单元(3)，所述主控单元(3)通过驱动IC(4)和聚焦电机(5)连接，通过驱动IC(4)控制聚焦电机(5)，所述聚焦电机(5)与所述镜头(1)连接用于带动所述镜头(1)运动。

3.根据权利要求2所述的一种便携式手机外置镜头，其特征在于，所述图像传感器(2)采用OV5642型芯片，所述主控单元(3)采用单片机或DSP微处理器为核心控制电路，用于完成所述图像传感器(2)与手机的数据传输和控制通信。

4.根据权利要求3所述的一种便携式手机外置镜头，其特征在于，所述镜头(1)内还设置有WiFi模块，所述主控单元(3)通过所述WiFi模块与手机相连。

5.根据权利要求2所述的一种便携式手机外置镜头，其特征在于，所述驱动IC(4)采用AD5820型芯片，所述聚焦电机(5)为音圈马达，所述驱动IC(4)采用I2C驱动方式驱动所述音圈马达。

6.根据权利要求1所述的一种便携式手机外置镜头，其特征在于，所述镜头(1)内还设置有圆形的遮光片(9)，所述遮光片(9)中部设置有透光孔(10)，所述透光孔(10)内侧壁沿其周向设有用于消除所述透光孔(10)内侧壁反光的消光凹纹(11)。

7.根据权利要求6所述的一种便携式手机外置镜头，其特征在于，所述消光凹纹(11)圆周阵列设置在透光孔(10)的内侧壁上，所述消光凹纹(11)为波浪形。

8.根据权利要求7所述的一种便携式手机外置镜头，其特征在于，所述透光孔(10)与所述遮光片(9)外周边缘同心，所述遮光片(9)厚度为0.08-0.20mm。

9.根据权利要求1所述的一种便携式手机外置镜头，其特征在于，所述定位孔(6)和闪光灯孔(8)分别在所述机身定位支架上间隔设置五个。

10.根据权利要求1所述的一种便携式手机外置镜头，其特征在于，所述定位螺钉(7)为与手机耳机插孔配套的手机配件。