CN207820069U - 对焦装置和相机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种对焦装置和相机。对焦装置包括测量待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离的测距模块，对测距模块发出的电磁波进行反射的反射模块，接收测距模块的测量结果、输出调焦指令的处理器模块，以及接收调焦指令、调整图像拍摄设备的透镜组焦距的调焦模块；处理器模块分别与测距模块和调焦模块连接，反射模块设于测距模块的电磁波传输路径上。本申请的方案通过反射模块和测距模块的配合测量待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离，根据电磁波测距结果进行调焦，不会受到环境光的影响，确保了对焦效果。

Description

对焦装置和相机

技术领域

本申请涉及图像拍摄技术领域，特别是涉及一种图像拍摄设备的对焦装置和一种相机。

背景技术

对焦也叫对光、聚焦，通过图像拍摄设备，如照相机对焦装置变动物距和相距的位置，使被拍物成像清晰的过程就是对焦。对焦有多种方式，其中，反差式对焦要注意避免大面积相同颜色的、没有纹理的、光滑的部位，比如纯白的瓷器、光滑的纯色墙面，另外，特别注意的是避免大面积的高光，比如灯、烈日下的玻璃之类的，因为反差对焦遇到高光的时候采样的结果是一片白色，无法进行反差对比，自然就没有办法成功的对焦；而相位对焦在大多数光线好(即顺光)的情况下，对焦效果可以保证，但在光线较暗(弱光)的环境下，其对焦效果十分有限。

目前的对焦方式对环境都有一定的要求，对焦效果易受环境光影响，例如反差式对焦方式遇到高光或者相位对焦方式遇到弱光时对焦效果就会很差。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种不受环境光影响，能够确保对焦效果的对焦装置和相机。

一种对焦装置，包括测量待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离的测距模块，对测距模块发出的电磁波进行反射的反射模块，接收测距模块的测量结果、输出调焦指令的处理器模块，以及接收调焦指令、调整图像拍摄设备的透镜组焦距的调焦模块；

处理器模块分别与测距模块和调焦模块连接，反射模块设于测距模块的电磁波传输路径上。

在一个实施例中，测距模块包括激光测距传感器。

在一个实施例中，测距模块包括红外测距传感器。

在一个实施例中，反射模块包括等腰直角棱镜，等腰直角棱镜的斜面镀有红外反射膜。

在一个实施例中，还包括固定架，固定架与等腰直角棱镜连接。

在一个实施例中，处理器模块包括单片机、DSP、FPGA和ASIC中的任意一种。

在一个实施例中，调焦模块包括音圈马达。

在一个实施例中，还包括电源模块，电源模块分别与测距模块、处理器模块以及调焦模块连接。

一种相机，包括透镜组、感光芯片以及如上所述的对焦装置；

其中，透镜组与对焦装置的调焦模块连接，感光芯片设于对焦装置中测距模块的电磁波传输方向上。

在一个实施例中，感光芯片包括电荷耦合元件或金属氧化物半导体元件。

上述对焦装置和相机，通过反射模块对测距模块输出的电磁波进行反射，实现对待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离的测量，再由处理器模块接收测距模块的测量结果并输出调焦指令，最后由调焦模块接收该调焦指令并调整图像拍摄设备的透镜组焦距，实现对焦。本申请的方案通过反射模块和测距模块的配合测量待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离，根据电磁波测距结果进行调焦，不会受到环境光的影响，确保了对焦效果。

附图说明

图1为一实施例中对焦装置的结构示意框图；

图2为一实施例中相机的结构示意框图；

图3为另一实施例中相机的结构示意框图；

图4为图3所示实施例中相机的光路示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本申请，并不限定本申请的保护范围。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种对焦装置10，包括测量待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离的测距模块101，对测距模块101发出的电磁波进行反射的反射模块102，接收测距模块101的测量结果、输出调焦指令的处理器模块103，以及接收调焦指令、调整图像拍摄设备的透镜组焦距的调焦模块104；处理器模块103分别与测距模块101和调焦模块104连接，反射模块102设于测距模块101的电磁波传输路径上。

其中，测距模块101可以为各种激光测距传感器，可以包括但不限于红外测距传感器，测距模块101用于输出电磁波进行待拍摄物体与图像拍摄设备的距离测量，图像拍摄设备可以为相机，具体的，可以测量待拍摄物体与感光芯片的距离，更具体的，测距模块101可以为GP2D12。反射模块102为与测距模块101输出电磁波对应类型电磁波的反射模块，其设置在测距模块101的电磁波传输路径上，对测距模块101输出的电磁波进行反射传输，实现电磁波测距，在具体应用时，反射模块102可以为镀红外反射膜的等腰直角棱镜，其镀红外反射膜的一面设于红外光的传输路径上。处理器模块103用于接收测距模块101的测量结果，并输出对应的调焦指令至调焦模块104，调焦模块104接收到调焦指令后调整相机的透镜组焦距，从而实现对焦操作。具体的，处理器模块103接收到测量结果后，根据测量结果查找对应的配置表，配置表中记录有测量结果与调焦指令的对应关系，如测量距离为X米，则对应的调焦指令中的调焦距离为x毫米，通过查找配置表，可以得到对应的调焦指令，并将调焦指令发送至调焦模块104。在具体应用中，处理器模块103可以为微处理，如单片机、数字信号处理器等，调焦模块104可以包括但不限于音圈马达，当调焦模块104为音圈马达时，其接收到调焦指令后进行运作，调整与其配合的透镜组的焦距，实现对焦操作。

上述对焦装置，通过反射模块对测距模块输出的电磁波进行反射，实现对待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离的测量，再由处理器模块接收测距模块的测量结果并输出调焦指令，最后由调焦模块接收该调焦指令并调整图像拍摄设备的透镜组焦距，实现对焦。本申请的方案通过反射模块和测距模块的配合测量待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离，根据电磁波测距结果进行调焦，不会受到环境光的影响，确保了对焦效果。

进一步地，测距模块101包括激光测距传感器。

测距模块101可以包括各种类型激光测距传感器，用于激光测距。激光测距传感器测距时，先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射返回到传感器接收器，记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。

进一步地，测距模块101包括红外测距传感器。

红外测距传感器是一种传感装置，是用红外线为介质的测量系统，测量范围广，响应时间短。具体的，红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，利用红外测距传感器发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用发射与接收的时间差计算出物体的距离，这不仅可以使用于自然表面，也可用于加反射板。本申请中，可以通过红外测距传感器发出红外光，测量待拍摄物体与图像拍摄设备感光芯片之间的距离。

进一步地，反射模块102可以包括镀红外反射膜棱镜。

反射模块102设于测距模块101发出的激光的传输路径上，用于对测距模块101的激光进行反射。当测距模块101发出激光为红外光时，反射模块102可以为镀红外反射膜，实现对红外光的反射传输，具体的，反射模块102可以但不限于为镀红外反射膜棱镜。测距时，测距模块101发出的红外光经镀红外反射膜棱镜反射传输，实现对待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片的测距，而感光芯片的拍摄光路，则会直接透射镀红外反射膜棱镜，实现拍摄。

进一步地，反射模块102可以包括等腰直角棱镜，等腰直角棱镜的斜面镀有红外反射膜。

反射模块102可以为但不限于等腰直角棱镜，等腰直角棱镜的斜面即45°平面镀有红外反射膜。具体应用中，当测距模块101发出红外光时，可以将等腰直角棱镜镀有红外反射膜的一面设于测距模块101发出的红外光的传输路径上，红外光经等腰直角棱镜镀有红外反射膜的一面反射传输，实现对待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片的测距，而感光芯片的拍摄光路，则能够直接透射等腰直角棱镜实现拍摄，避免了红外光对感光芯片成像造成影响。

进一步地，对焦装置10还包括固定架，固定架与等腰直角棱镜连接。

固定架用于固定反射模块102，具体的，当反射模块102为斜面镀有红外反射膜的等腰直角棱镜时，固定架可以与等腰直角棱镜限位设置，以固定等腰直角棱镜，确保等腰直角棱镜能对红外光进行精确的反射传输，从而保证对焦效果。

进一步地，处理器模块103包括单片机、DSP、FPGA和ASIC中的任意一种。

处理器模块103可以但不限于为单片机、DSP(Digital Dignal Processor，数字信号处理器)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特定用途集成电路)等器件，可以根据图像拍摄设备的体积、成本、集成等因素选择。处理器模块103接收测距模块101的测量结果，并输出对应的调焦指令至调焦模块104。

进一步地，调焦模块104包括音圈马达。

调焦模块104接收到处理器模块103发送的调焦指令后调整图像拍摄设备的透镜组焦距，从而实现对焦操作。调焦模块104可以包括音圈马达，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。音圈马达应用于小行程、高速、高加速运动，适合用于狭小的空间。通过音圈马达与图像拍摄设备的透镜组配合设置，通过音圈马达调整透镜组的焦距。

进一步地，对焦装置10还包括电源模块，电源模块分别与测距模块101、处理器模块103以及调焦模块104连接。

电源模块分别与测距模块101、处理器模块103以及调焦模块104连接，以为各模块提供正常工作电压。

基于上述对焦装置，本申请还提供了一种相机。

在一个实施例中，如图2所示，本申请提供的相机包括透镜组20、感光芯片30以及如上所述的对焦装置10；其中，透镜组20与对焦装置10的调焦模块104连接，感光芯片30设于对焦装置10中测距模块101的激光传输方向上。

其中，以两个折射曲面为边界的透明体称为透镜，单独一片透镜往往不能满足校正像差的要求；在光学仪器设计过程中经常用几片透镜构成组合体，从校正像差的需要出发，确定各透镜的结构参量，使整个组合体既满足成像和使用要求，又达到指定的相对孔径、视场角等光学性能，而透镜组20即为上述具有相对独立功能的组合体。透镜组20可以将空间待拍摄物体成像于感光胶片或其他接收器上，从而实现影像捕捉。透镜组20与对焦装置10的调焦模块104连接，由调焦模块104接收调焦指令后调整透镜组20的焦距。感光芯片30作为相机的成像部件，经过透镜组20捕捉的影像成像于感光芯片30上。一般的，感光芯片30的面积越大，成像较大，相同条件下，能记录更多的图像细节，各像素间的干扰也小，成像质量越好；另一方面，感光芯片30的色彩深度越深，即色彩位越多，则成像质量越好。感光芯片30设于测距模块101的激光传输方向上，透镜组20将待拍摄物体成像于感光芯片20，实现影像捕捉。

上述相机，包括透镜组、感光芯片以及对焦装置，通过对焦装置的反射模块对测距模块输出的电磁波进行反射，实现对待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离的测量，再由处理器模块接收测距模块的测量结果并输出调焦指令，最后由调焦模块接收该调焦指令并调整图像拍摄设备的透镜组焦距，实现对焦，待拍摄物体成像于感光芯片，实现影像捕捉。本实施例的方案通过对焦装置的反射模块和测距模块的配合测量待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离，根据电磁波测距结果进行调焦，不会受到环境光的影响，确保了对焦效果。

进一步地，感光芯片包括电荷耦合元件或金属氧化物半导体元件。

其中，电荷耦合元件(CCD，Charge Coupled Device)使用一种高感光度的半导体材料制成，由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，即把光线转变成电荷；所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面，而后转换成数字信号，经过压缩后保存在相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡中，实现影像捕捉及保留。金属氧化物半导体元件(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)和CCD一样为可记录光线变化的半导体，其主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N级(带-电)和带P级(带+电)的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。

另一个实施例中，如图3所示，相机包括透镜组、音圈马达、固定架、镀红外反射膜镜片、感光芯片、红外测距模块以及控制电路；其中，透镜组用于捕捉待拍摄物体影像使其成像于感光芯片上，音圈马达与透镜组配合连接，通过音圈马达的运动调整透镜组的焦距，红外测距模块用于测量待拍摄物体与相机感光芯片的距离，其发出的红外光路上设有镀红外反射膜镜片，测距的红外光经过镀红外反射膜镜片反射传输进行距离测量，固定架与镀红外反射膜镜片限位连接，用于固定镀红外反射膜镜片，控制电路与红外测距模块连接，其接收红外测距模块的测量结果并输出调焦指令至音圈马达，以实现对焦。

图4为图3所示实施例中相机的光路示意图。如图4所示，对焦光路(实线)中，红外测距模块发出红外光经由镀红外反射膜镜片反射传输进行待拍摄物体与相机感光芯片距离的测量。成像光路(虚线)中，待拍摄物体经透镜组聚合后，直接透射镀红外反射膜镜片，并成像于感光芯片，实现了待拍摄物体的影像捕捉。本实施例的相机，通过红外测距模块可以快速测出待拍摄物体与相机感光芯片的距离，并根据测量结果通过音圈马达调整透镜组的焦距，而不需要多次反复调整对比感光面接收图像的情况，提高了对焦效率，而且不会受到环境光，如高光或弱光的影响，确保了对焦效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种对焦装置，其特征在于，包括测量待拍摄物体与图像拍摄设备的感光芯片距离的测距模块，对所述测距模块发出的电磁波进行反射的反射模块，接收所述测距模块的测量结果、输出调焦指令的处理器模块，以及接收所述调焦指令、调整所述图像拍摄设备的透镜组焦距的调焦模块；

所述处理器模块分别与所述测距模块和所述调焦模块连接，所述反射模块设于所述测距模块的电磁波传输路径上。

2.根据权利要求1所述的对焦装置，其特征在于，所述测距模块包括激光测距传感器。

3.根据权利要求1所述的对焦装置，其特征在于，所述测距模块包括红外测距传感器。

4.根据权利要求1所述的对焦装置，其特征在于，所述反射模块包括等腰直角棱镜，所述等腰直角棱镜的斜面镀有红外反射膜。

5.根据权利要求4所述的对焦装置，其特征在于，还包括固定架，所述固定架与所述等腰直角棱镜连接。

6.根据权利要求1或5所述的对焦装置，其特征在于，所述处理器模块包括单片机、DSP、FPGA和ASIC中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的对焦装置，其特征在于，所述调焦模块包括音圈马达。

8.根据权利要求1所述的对焦装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述测距模块、所述处理器模块以及所述调焦模块连接。

9.一种相机，其特征在于，包括透镜组、感光芯片以及如权利要求1至8任意一项所述的对焦装置；

其中，所述透镜组与所述对焦装置的所述调焦模块连接，所述感光芯片设于所述对焦装置中测距模块的电磁波传输方向上。

10.根据权利要求9所述的相机，其特征在于，所述感光芯片包括电荷耦合元件或金属氧化物半导体元件。