WO2016201592A1 - 基于可控制镜头倾斜的摄像装置的三维快速自动对焦方法 - Google Patents

基于可控制镜头倾斜的摄像装置的三维快速自动对焦方法 Download PDF

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WO2016201592A1
WO2016201592A1 PCT/CN2015/081426 CN2015081426W WO2016201592A1 WO 2016201592 A1 WO2016201592 A1 WO 2016201592A1 CN 2015081426 W CN2015081426 W CN 2015081426W WO 2016201592 A1 WO2016201592 A1 WO 2016201592A1
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WO
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lens
image sensor
focus
image
point
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PCT/CN2015/081426
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Inventor
肖顺利
麦练智
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爱佩仪光电技术有限公司
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
    • G02B7/38—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals measured at different points on the optical axis, e.g. focussing on two or more planes and comparing image data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B13/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
    • G03B13/32—Means for focusing
    • G03B13/34—Power focusing
    • G03B13/36—Autofocus systems

Definitions

  • the present invention discloses a micro lens focusing method, and more particularly to a three-dimensional fast autofocus method based on a camera device that can control lens tilt.
  • OIS optical image stabilization
  • the present invention provides a fast three-dimensional fast focusing algorithm that can quickly realize three-dimensional shifting and focusing operations, by identifying different interests of operators.
  • the focus target at the depth of field position obtained by algorithm calculation and controlling the two-dimensional deflection tilt angle of the lens, has made the focus of the captured image at the target point of interest to the operator automatically and quickly achieves the best, so that the image is shot in one screen.
  • a three-dimensional fast autofocus method based on a camera device capable of controlling tilt of a lens comprising the following steps:
  • the position coordinate of N imaged on the image sensor is the focus of the focus of the focus point N;
  • step (3) (4) Solving the equations in step (3), obtaining the deflection angles ⁇ ⁇ , ⁇ required by the lens when the respective set focus points are simultaneously imaged on the image sensor, and the stroke of the forward and backward movements;
  • the technical solution for solving the technical problem of the present invention further includes:
  • the data ⁇ is obtained, and it is assumed that the change of the target image point position on the image sensor caused by the movement and rotation of the lens is ( A , Ay ⁇ ), ( ⁇ ⁇ , Ay B ) 3 ⁇ 4( ⁇ x c , Ay c), when »4 ⁇ » ⁇ y c » Ay c, y A » Ay A , > B » Ay B , y c » Ay c , ignoring changes in the image sensor where the target image point is caused by the movement and rotation of the lens
  • the present invention provides a faster and more practical operation function of the tilting three-dimensional photography of the miniature camera lens of the mobile phone or the portable tablet computer, by operation on the touch panel or automatic basis
  • the selected target area of interest is used to control the lens to achieve the autofocus motion
  • the inclination angles of the two orthogonal directions can be operated. Fast 3D autofocus operation for areas of different depths of the photographic target plane.
  • the method in the published patent CN103246131A causes the lens to have a period of forward and backward movement and a two-pass deflection lens search process.
  • the time required for the normal autofocus motor autofocus process is approximately The lens makes the lens three times as long as the back and forth movement process.
  • the method of the present invention only needs to move the lens back and forth once in the moving step of the lens, and the required time and lens movement process are the same as those of the ordinary autofocus motor, so the three-dimensional fast autofocus of the present invention is significantly improved compared with the prior invention. Practical value.
  • a high-end large-scale photographing device having a shifting photographing function generally realizes selection of different focusing regions by operation of a manual knob or the like, and the operation is extremely complicated, and even professional training is required.
  • the present invention is directed to the defect, and realizes fast and automatic three-dimensional autofocusing of the target area through touch screen selection or automatic selection of targets, and the advantages include: no training, faster and more accurate, and more operational fun and practicality.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a focus motor used in the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional structural view of a focus motor used in the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the foreground object and the image of the tilt angle image corrected by the tilt lens according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between a scene and an image after correcting the tilt angle image by tilting the lens according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a focal length of a suitable near-focus B point during the imaging process of the lens along the z-axis.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the focal length of a suitable center A point in the process of moving the lens along the z-axis during the imaging process of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a focal length of a suitable telephoto C point during the imaging process of the lens along the Z axis according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view of the present invention when the lens tilt is corrected by tilting the mirror operation head to correct image sharpness of different target points.
  • FIG. 9 is a schematic view showing the lens tilted along the y-axis when the image sharpness of different target points is corrected by the tilt mirror operation head according to the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a coordinate position of a target point on an image sensor according to the present invention.
  • FIG. 11 is a flow chart of a three-dimensional autofocus operation according to the present invention.
  • This embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and other principles and basic structures thereof are the same as or similar to those of the present embodiment, and are all within the scope of the present invention.
  • the focus lens assembly of the controllable lens of the present invention mainly comprises: a lens 101, a focus motor 102 and an image sensor 103 capable of controlling the tilt of the lens, and a lens 101 and a focus motor 1
  • the 02 is mounted correspondingly, and the lens 101 is freely movable under the control of the focus motor 102.
  • the degree of freedom of movement of the lens is at least three-dimensional, and mainly includes a z-axis translation direction, an R x- axis rotation, and an axial rotation.
  • the lens 101 employed in the embodiment may be composed of one or more lenses.
  • the image 204 may not be fully focused because the image exceeds the depth of field.
  • the target 201 may be composed of one or more objects, and the single convex lens head 202 is equal to the lens 101 in the single lens system.
  • the tilt angle of the lens 101 is adjusted by the motor 102, according to Scheimpflug principle (see GB Patent No. 1139), the new single convex lens head direction 212 is reached, and a new one is obtained.
  • the imaging 214 coincides with the image sensor 103 to achieve full area focusing.
  • FIG. 5 is the closest to the camera Point B will be at the focal length shown as 301. ⁇
  • the defect in Figure 6 will be the sharpest image on the stroke indicated by the focal length 302, while the point C in Figure 7 will be the clearest on the stroke / c indicated by the focal length 303. Imaging. In this case, if the lens 101 is not tilted, all three points cannot be clearly imaged at the same time.
  • the clear imaging stroke required by each of the above target points can be obtained by various methods, such as the most basic scanning method, or obtained by fitting calculation, even through a specific image sensor.
  • the phase difference detects the stroke value required for automatic clear imaging of each target point acquired by the autofocus function.
  • the invention can be applied to the present invention and included within the focus travel search calculation method described by the method of the present invention.
  • the lens tilt ⁇ operates as follows, and FIG. 9 shows that the lens 201 (101) will be inclined at an angle ⁇ along the y-axis 402, and the lens may be appropriately moved in the ⁇ direction.
  • the target points ⁇ and ⁇ are simultaneously imaged on the image sensor 103.
  • the lens is tilted along the y-axis and then tilted by ⁇ ⁇ angle along the X-axis and ff--shifted along the ⁇ axis, the A, B, and C points can be clearly imaged on the image sensor.
  • the image sensor to the central position as a reference point, the position coordinates of the target point on the image sensor 103 are denoted by A '(A, y A) , ⁇ ' (x B, y s) and C c, y c >
  • the change of the target image point position on the image sensor 103 caused by the movement and rotation of the lens 101 is (x A , Ay A ), (zix B , Ay B ) 3 ⁇ 4 A c , Ay c ) , when A » ⁇ x A , x B » ⁇ ⁇ , y c » Aye, y A » Ay A , y B » Ay B , y c » Ay c , the shell lj can ignore the movement and rotation caused by the lens 101 The change in the image sensor 103 at which the target image point is located.
  • the position coordinates of the target point on the image sensor 103 can be replaced with the average position of the target point on the image sensor 103.
  • the average position is according to the lens 101.
  • the present invention is primarily directed to a method of achieving 3D fast autofocus using a focus motor that controls tilt of the lens, which includes the following steps:
  • the present invention provides a faster and more practical operation function of the miniature camera lens tilting three-dimensional photography of the mobile phone or the portable tablet computer, by operation on the touch panel or automatically according to
  • the selected target area of interest is used to control the lens to achieve the autofocus motion
  • the inclination angles of the two orthogonal directions can be operated.
  • Fast 3D autofocus operation for areas of different depths of the photographic target plane.
  • the method in the published patent CN103246131A causes the lens to have a period of forward and backward movement and a two-pass deflection lens search process.
  • the time required for the normal autofocus motor autofocus process is approximately The lens makes the lens three times as long as the back and forth movement process.
  • the method of the present invention only needs to move the lens back and forth once in the moving step of the lens, and the required time and lens movement process are the same as those of the ordinary autofocus motor, so the three-dimensional fast autofocus of the present invention is significantly improved compared with the prior invention. Practical value.

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Abstract

一种基于可控制镜头倾斜的摄像装置的三维快速自动对焦方法，包括下述步骤：(1)、选择N个对焦点，N≥2；(2)、镜头沿z轴方向前后移动一遍后获得相应的数据：A'(x A，y A)，B'(x B，y B)......N'(x N，y N)以及f A，f B......f N，其中N'(x N，y N)为对焦点N在影像传感器上成像的位置坐标，f N为对焦点N处清晰时镜头的行程；(3)、将步骤(2)中获取到的数据代入公式kf N＝-x Nθ y+y Nθ x+kf，建立方程组；(4)、求解步骤(3)中方程组，获得使各个设定的对焦点同时清晰成像在影像传感器上时镜头所需要的偏转角度θ x，θ y及前后移动的行程f；(5)、用步骤(4)中求得的该组参数值输出驱动镜头，实现各个设定的目标对焦点同时在图像传感器上获得清晰的对焦。

Description

基于可控制镜头倾斜的摄像装置的三维快速自动对焦方 法
技术领域
[0001] 本发明公幵一种微型镜头对焦方法， 特别是一种基于可控制镜头倾斜的摄像装 置的三维快速自动对焦方法。
背景技术
[0002] 在传统普通拍照装置中， 由于镜头焦平面与图像传感平面不平行的情况下图像 只能清晰显示某一特定的对焦区域， 而具配备有移轴镜头的大型拍照装置， 对 其的操作通常是通过旋钮来实现， 需要较强的专业知识来进行操作而且操作过 程复杂， 甚至是需要专业的培训才可以完成。 根据沙姆定律， 在拍照装置中， 由于光轴倾斜可以改变镜头对景物调焦平面的三维空间角度， 使得调焦平面上 的三维景物在二维影像平面上都有相同的清晰程度， 从可以而达到全区域对焦 的目的。 在大型拍照装置中， 手动调节的移轴镜头早已推出多年。 随着具有高 度集成的微型镜头倾斜或平移式光学防抖 （OIS) 技术的出现， 五百万及更高像 素分辨率的微型摄像头在触屏手机， 平板电脑等便携设备上的实现使得手机的 拍照效果越来越接近普通数码相机。 从功能上也越来越接近大型拍照装置的功 會 ， 比如通过平移或者旋转镜头来实现 OIS等等 （参看专利： PCT/CN200S/07268
0) 。 不少国际知名的微型集成摄像头厂家都陆续推出了基于镜头旋转的光学防 抖对焦马达的摄像头也逐步被一些知名的手机厂商采用。 而在这一类的摄像头 中， 既然镜头光轴可以偏转就可以实现类似大型拍照装置的沙姆操作和反沙姆 操作移轴摄影的功能 （参看申请公布号为 CN103813104A的专利） 。
[0003] 虽然针对大型拍照装置的移轴镜头已推出多年， 但碍于镜头的重量和体积问题 及操作方式等问题， 限制了移轴对焦拍照设备的可操纵性及便携性。 此外， 参 看申请公布号为 CN103246131A的专利可见， 已发明并公布的 3维对焦技术算法 复杂， 自动对焦过程步骤冗长且耗时过多也限制了 3维自动对焦方法的实际应用 技术问题
[0004] 针对上述提到的现有技术中的三维对焦算法复杂的缺点， 本发明提供了一套快 速三维快速对焦的算法可以快速实现三维移轴及对焦操作， 通过辨识操作者感 兴趣的不同景深位置上的对焦目标， 经过算法计算获得并控制镜头的二维偏转 倾角， 已使得所拍摄的图像在操作者感兴趣的目标点上的对焦效果自动快速达 到最优， 使得在一个画面内拍摄行程不同的几个感兴趣的目标物体吋同时获得 清晰聚焦或者获得其他特别的倾斜摄影效果的问题。
问题的解决方案
技术解决方案
[0005] 本发明解决其技术问题釆用的技术方案是： 一种基于可控制镜头倾斜的摄像装 置的三维快速自动对焦方法， 该自动对焦方法包括下述步骤：
[0006] (1) 、 选择两个以上的对焦点， 对焦点数量设为 N, N≥2;
[0007] (2) 、 镜头沿 z轴方向前后移动一遍后获得相应的数据： A' (xA, yA), B' ( xB, yB) ...... N' (xN, yw)以及/ A， fB ...... fN, 其中， ' (xw, yw)为对焦点
N在影像传感器上成像的位置坐标， 为对焦点 N处清晰吋镜头的行程；
[0008] (3) 、 将步骤 (2) 中获取到的数据代入公式 w=-XNey+yNex+kf， 建立方程 组， 其中， 为设定系数， θγ为沿 3；轴倾斜角度， θχ为沿 轴倾斜角度， /为对焦 吋沿 Ζ轴前后移动的行程；
[0009] (4) 、 求解步骤 （3) 中方程组， 获得使各个设定的对焦点同时清晰成像在影 像传感器上时镜头所需要的偏转角度 θχ, ^及前后移动的行程/;
[0010] (5) 、 用步骤 （4) 中求得的该组参数值输出驱动镜头， 实现各个设定的目标 对焦点同时在图像传感器上获得清晰的对焦。
[0011] 本发明解决其技术问题釆用的技术方案进一步还包括：
[0012] 所述的/ ^为镜头相对影像传感器不作倾斜运动而仅作前后移动时的对焦动作时 , 设定的目标对焦点会在行程为 /^上获得最清晰的成像。
[0013] 所述的在步骤 （2) 中， 获取数据吋， 假设由镜头的移动及转动引起的目标影 像点位置在的影像传感器上的变化为（ A， Ay Α), (ΛχΒ, Ay B)¾(^xc, Ay c), 当 »4 Β» ΛΧ yc» Ay c, y A» Ay A, > B» Ay B, y c» Ay c ， 则忽略由镜头的移动及转动引起的目标影像点位置在的影像传感器上的变化
[0014] 所述的 代表特定镜头及摄像装置下行程与目标点的位移与目标点在影像传感 器上成像的位移之间的比例关系， 根据标定实验的方法获得。
发明的有益效果
有益效果
[0015] 本发明与传统的便携装置摄像头应用相比， 提供了一种更快速更实用的手机或 便携平板电脑的微型摄像头镜头倾斜三维摄影的操作功能， 通过在触摸平板上 的操作或者自动根据选定的感兴趣的目标区域来控制镜头实现自动对焦运动时 , 除了普通便携装置摄像头的镜头的位置 （第 1维度） 还可以操作两个正交方向 的倾角 （第 2、 3维度） ， 实现针对摄影目标平面不同景深的区域进行快速三维 自动对焦操作的功能。 与以前的专利 （参看 CN103246131A) 相比较可以看出， 已公布的专利 CN103246131A中的方法会使镜头有一遍前后移动和两遍偏转镜头 搜索的过程所需要的时间大约是普通自动对焦马达自动对焦过程中使镜头有一 遍前后移动过程所需吋间的 3倍。 而本发明的方法在镜头的移动步骤上仅需要前 后移动镜头一遍， 所需要的时间及镜头移动过程与普通自动对焦马达相同， 所 以本发明的三维快速自动对焦相比先前的发明进步显著而且极具实用价值。
[0016] 另外， 具有移轴拍照功能的高端大型拍照装置通常是通过手动旋钮等的操作来 实现对不同对焦区域的选择， 操作极其复杂， 甚至需要专业训练才可以完成。 本发明针对该缺陷， 通过触屏选择或自动选择目标来实现快速自动对目标区域 的三维自动对焦， 优点包括： 无需训练， 更快捷准确， 及更具操作趣味性与实 用性等。
对附图的简要说明
附图说明
[0017] 图 1为本发明中采用的对焦马达的立体结构示意图。
[0018] 图 2为本发明中采用的对焦马达的剖面结构示意图。
[0019] 图 3为本发明通过倾斜镜头修正倾斜角影像前景物与影像关系示意图。
[0020] 图 4为本发明通过倾斜镜头修正倾斜角影像后景物与影像关系示意图。 [0021] 图 5为本发明镜头沿 z轴移动成像过程中合适近焦 B点焦距示意图。
[0022] 图 6为本发明镜头沿 z轴移动成像过程中合适中端 A点焦距示意图。
[0023] 图 7为本发明镜头沿 Z轴移动成像过程中合适远焦 C点焦距示意图。
[0024] 图 8为本发明通过倾斜镜操作头修正不同目标点的影像清晰度时镜头倾斜前示 意图。
[0025] 图 9为本发明通过倾斜镜操作头修正不同目标点的影像清晰度时镜头沿 y轴倾斜 后示意图。
[0026] 图 10为本发明目标点在影像传感器上的坐标位置示意图。
[0027] 图 11为本发明三维自动对焦操作流程图。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0028] 本实施例为本发明优选实施方式， 其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或 近似的， 均在本发明保护范围之内。
[0029] 请参看附图 1和附图 2, 本发明釆用的可控制镜头的对焦马达组件主要包括： 镜 头 101、 可控制镜头倾斜的对焦马达 102和影像传感器 103， 镜头 101与对焦马达 1 02对应安装在一起， 镜头 101在对焦马达 102的控制下， 可自由移动， 镜头移动 的自由度至少是三维度的， 其主要包括 z轴平移方向、 R x轴方向转动和 轴方向 转动， 本实施例中采用的镜头 101可以由一个或多个镜片组成。
[0030] 请参看附图 3， 在对焦过程中， 当目标 201与影像传感器 103相对倾斜吋， 在单 凸透镜头 202没有进行倾斜操作的时候， 成像 204可能会因为影像超出景深而无 法全区域聚焦。 其中， 目标 201可以是由一个或多个物件组成， 单凸透镜头 202 相等于在单镜头系统中的镜头 101。 请参看附图 4 , 在对焦过程中， 通过马达 102 , 调整镜头 101的倾斜角， 根据沙姆定律 （Scheimpflug principle , 参见 GB Patent No. 1139) , 到达新的单凸透镜头方向 212， 以及新的成像 214与影像传感器 103 相重合， 达致全区域聚焦。
[0031] 请参看附图 5、 附图 6和附图 7 , 当目标景物相对于影像传感器 103与镜头 101倾 斜， 而镜头 101相对影像传感器 103不作倾斜而仅作前后移动时的对焦动作吋， 各目标点会在不同的行程上获得最清晰的成像。 例如： 图 5中离摄像设备最近的 B点将会在焦距为 301所示的行程 ·Β
上获得最清晰成像， 图 6中 Α点将会在焦距为 302所示的行程 Λ上获得最清晰成像 , 而图 7中 C点将会在焦距为 303所示的行程 /c上获得最清晰成像。 此种情况下， 如果镜头 101不作倾斜， 则所有的三个点不可能同吋获得清晰成像。
[0032] 本实施例中， 上述各个目标点所需要的清晰成像的行程可以有多种方法获得， 比如最基本的扫描方法获得， 或者通过拟合计算的方法获得， 甚至是通过特定 的图像传感器的相位差检测自动对焦功能获取的各个目标点的自动清晰成像所 需要的行程值等。 以及各种其他常规的获取行程的方法都可以应用于本发明， 并包含在本发明方法所描述的对焦行程搜寻计算方法之内。
[0033] 请参看 8和附图 9， 本发明中， 镜头倾斜吋操作如下， 图 9表示镜头 201 (101) 将沿 y轴倾斜 402所示角度 θ , 同时适当沿 ζ方向移动镜头则可以使得目标点 Α及 Β 同时清晰成像在影像传感器 103上。 同理， 如果将镜头沿 y轴倾斜角度， 再沿 X轴 倾斜 θχ角度， 而沿 ζ轴平移 ff程， 则可以使得 A点， B点及 C点同吋清晰成像在 图像传感器上。 如图 10所示， 以影像传感器中心位置为参考点， 目标点在影像 传感器 103上的位置坐标分别记为 A' ( A， yA), Β' (xB, ys)及 C c， y c> 同时， 假设由镜头 101的移动及转动引起的目标影像点位置在的影像传感器 103 上的变化为（ xA， Ay A), (zixB, Ay B)¾ A c, Ay c), 当 A»^xA， x B» ΔχΒ, yc» Aye, y A» Ay A, y B» Ay B, y c» Ay c, 贝 lj可以忽略由镜头 101 的移动及转动引起的目标影像点位置在的影像传感器 103上的变化。 另外， 即使 前述假设条件不满足， 近似的， 目标点在影像传感器 103上的位置坐标也可以使 用目标点在影像传感器 103上的平均位置替代， 本实施例中， 该平均位置是根据 镜头 101的移动及转动操作吋目标影像点在的影像传感器 103上的位置计算出的 平均值。 根据以上标记及假定， 可以列写几何关系如下：
[]
Figure imgf000007_0001
[0034] 其中 为一特定系数， 代表特定镜头及摄像装置下行程与目标点的位移与目标 点在影像传感器上成像的位移之间的比例关系， 该值可以根据标定实验的方法 获得。
[0035] 本发明主要为一个利用可控制镜头倾斜的对焦马达实现 3维快速自动对焦的方 法， 其包括下述步骤：
[0036] ( 1) 、 选择两个以上的对焦点， 对焦点数量设为 W, N≥2;
[0037] (2) 、 镜头沿 z轴方向前后移动一遍后便可以获得相应的数据： A' ( x A , y A)
, Β' ( χ Β, y B)…… Ν' ( χ Ν, ； y w)以及/ fB…… fN;
[0038] (3) 、 将步骤 （2) 中获取到的数据代入公式
Figure imgf000008_0001
Ney+y Nex+kf, 建立方程 组；
[0039] (4) 、 求解上述方程组， 即可获得使各个设定的对焦点同时清晰成像在影像 传感器上时镜头所需要的偏转角度 , Sy及前后移动的行程 等参数；
[0040] (5) 、 用上述求得的该组参数值输出驱动镜头， 便可以使实现各个设定的目 标对焦点同时在图像传感器上获得清晰的对焦。
[0041] 本发明与传统的便携装置摄像头应用相比， 提供了一种更快速更实用的手机或 便携平板电脑的微型摄像头镜头倾斜三维摄影的操作功能， 通过在触摸平板上 的操作或者自动根据选定的感兴趣的目标区域来控制镜头实现自动对焦运动时 , 除了普通便携装置摄像头的镜头的位置 （第 1维度） 还可以操作两个正交方向 的倾角 （第 2、 3维度） ， 实现针对摄影目标平面不同景深的区域进行快速三维 自动对焦操作的功能。 与以前的专利 （参看 CN103246131A) 相比较可以看出， 已公布的专利 CN103246131A中的方法会使镜头有一遍前后移动和两遍偏转镜头 搜索的过程所需要的时间大约是普通自动对焦马达自动对焦过程中使镜头有一 遍前后移动过程所需吋间的 3倍。 而本发明的方法在镜头的移动步骤上仅需要前 后移动镜头一遍， 所需要的时间及镜头移动过程与普通自动对焦马达相同， 所 以本发明的三维快速自动对焦相比先前的发明进步显著而且极具实用价值。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种基于可控制镜头倾斜的摄像装置的三维快速自动对焦方法， 其特 征是： 所述的自动对焦方法包括下述步骤：
(1) 、 选择两个以上的对焦点， 对焦点数量设为 N N>2;
(2) 、 镜头沿 z轴方向前后移动一遍后获得相应的数据： A' (xA, yA), B' (xB, yB) ...... Ν' (xN, ;yw)以及/ A, fB ...... fN, 其中， Ν' (
XM, yN)为对焦点 Ν在影像传感器上成像的位置坐标， 为对焦点 Ν处清 晰吋镜头的行程；
(3) 、 将步骤 （2) 中获取到的数据代入公式^ ΝΘ Υ+ΥΝΘ
Figure imgf000009_0001
, 建立方程组， 其中， 为设定系数， 为沿 y轴倾斜角度， 为沿
• 由倾斜角度， /为对焦时沿 z轴前后移动的行程；
(4) 、 求解步骤 （3) 中方程组， 获得使各个设定的对焦点同吋清晰 成像在影像传感器上吋镜头所需要的偏转角度 , ey及前后移动的 行程 /;
(5) 、 用步骤 （4) 中求得的该组参数值输出驱动镜头， 实现各个设 定的目标对焦点同时在图像传感器上获得清晰的对焦。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的基于可控制镜头倾斜的摄像装置的三维快速自 动对焦方法， 其特征是： 所述的/ w为镜头相对影像传感器不作倾斜 运动而仅作前后移动吋的对焦动作时， 设定的目标对焦点会在行程为 /^上获得最清晰的成像。
[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的基于可控制镜头倾斜的摄像装置的三维快速自 动对焦方法， 其特征是： 所述的在步骤 （2) 中， 获取数据时， 假设 由镜头的移动及转动引起的目标影像点位置在的影像传感器上的变化 ¾( ΛχΑ, Ay A), (Δ β, Ay Β)¾( Ax c, Ay c), ¾ x A» Ax A, x B» AxB, y c»Ay c, y A» Ay A, y B» Ay B, y c» Δγ c, 则忽略由镜 头的移动及转动引起的目标影像点位置在的影像传感器上的变化。
[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的基于可控制镜头倾斜的摄像装置的三维快速自 动对焦方法， 其特征是： 所述的 代表特定镜头及摄像装置下行程与 目标点的位移与目标点在影像传感器上成像的位移之间的比例关系， ¾根据标定实验的方法获得。
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