CN105100617B - 成像设备的对焦控制方法和成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对焦控制方法和成像装置，该方法包括以下步骤：控制测距模块进行测距，以获取物距；判断物距是否在有效范围内，如果是，则控制镜头进行主动式对焦；如果否，则控制镜头进行其他焦距对焦。上述的成像设备的对焦控制方法和成像装置，根据物距值控制摄像头镜头移动到对应的合焦点处并通过快速微调完成对焦能够实现全景深对焦，从而有效提升相机的对焦速度，给用户带来更好的使用体验。

Description

成像设备的对焦控制方法和成像装置

技术领域

本发明涉及数码相机技术领域，特别是涉及一种成像设备的对焦控制方法和成像装置。

背景技术

目前，手机等的移动终端的相机红外辅助对焦方案有两种，一种是采用大功率红外测距装置实时进行物距测量，一般测量的物距的有效距离为0.05m-200m。第二种是采用低功率短距离红外测距装置进行物距测量，其能测得的物距的有效距离为10cm-40cm。

然而，采用大功率红外测距装置进行辅助对焦，对焦速度快且准确率高，但是功耗高，结构体积大，而且有安全规范限制，不适用于便携式移动终端设备。低功率短距离红外测距装置，因为测距范围较小且存在测距死区，无法测量到远焦距或测距死区范围，只能在红外测距装置所能测得的有效测距范围内才能辅助摄像头实现快速准确的对焦，在有效距离外或测距死区内只能切换到反差式对焦，不但对对焦速度没有任何提升效果，反而影响用户拍摄远景时或超近景的拍摄体验。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种成像设备的对焦控制方法和成像装置，其能快速实现全景深对焦。

一种成像设备的对焦控制方法，用于在成像设备中将镜头驱动到对焦位置进行对焦，所述成像设备包括用于获取被拍物体与镜头之间的物距的测距模块以及摄像头组件，所述摄像头组件包括镜头驱动所述镜头移动的微马达，该方法包括以下步骤：

控制所述测距模块进行测距，以获取物距；

判断所述物距是否在有效范围内，如果是，则控制所述镜头进行主动式对焦；如果否，则控制所述镜头进行其他焦距对焦。

在其中一些实施例中，所述主动式对焦包括：

查找预先存储的物距与镜头移动的距离值之间的对应关系表，获取所述物距对应的镜头移动的距离值；

控制所述微马达驱动所述镜头移动到所述距离值对应的位置上，实现对焦。

在其中一些实施例中，所述控制所述镜头进行其他焦距对焦的步骤包括：

判断所述物距是否为远焦距，如果是，则控制所述微马达驱动所述镜头移动到与预先存储的远焦距合焦点的位置以实现对焦；

如果否，则控制所述微马达驱动所述镜头移动到与预先存储的近焦距合焦点的位置以实现对焦。

在其中一些实施例中，在所述控制所述测距模块进行测距的步骤之前，所述方法还包括：

判断所述测距模块的功能状态是否有效，如果所述测距模块功能失效，则控制所述镜头进行被动式对焦。

在其中一些实施例中，所述方法还包括：

当对焦完成后，判断对焦区域和/或对焦时间是否超出预定范围，如果否，则继续进行拍摄。

一种成像装置，所述装置包括：

摄像头组件，所述摄像头组件包括图像传感器、用于对焦的镜头以及驱动所述镜头移动的微马达；

测距模块，用于测量被拍物体与所述镜头之间的物距；

处理模块，所述处理模块用于控制所述测距模块进行测距，以获取物距；判断所述物距是否在有效范围内，如果是，则控制所述镜头进行主动式对焦；如果否，则控制所述镜头进行其他焦距对焦。

在其中一些实施例中，所述主动式对焦包括：所述处理模块查找预先存储的所述物距与镜头移动的距离值之间的对应关系表，获取所述物距对应的所述镜头移动的距离值；所述处理模块控制所述微马达驱动所述镜头移动到所述距离值的位置上，实现对焦。

在其中一些实施例中，所述处理模块控制所述镜头进行其他焦距对焦包括：所述处理模块判断所述物距是否为远焦距，如果是，则控制所述微马达驱动所述镜头移动到与预先存储的远焦距合焦点的位置以实现对焦；如果否，则控制所述微马达驱动所述镜头移动到与预先存储的近焦距合焦点的位置以实现对焦。

在其中一些实施例中，所述装置还包括：存储模块，用于存储所述物距与镜头移动的距离值之间的对应关系表。

在其中一些实施例中，所述处理模块还用于在所述测距模块测距之前，判断所述测距模块的功能状态，如果所述测距模块功能失效，所述处理模块则控制所述镜头进行被动式对焦；或者

所述处理模块还用于当对焦完成后，判断对焦区域和/或对焦时间是否超出预定范围，如果否，则继续进行拍摄。

上述的成像设备的对焦控制方法和成像装置，根据物距值控制摄像头镜头移动到对应的合焦点处并通过快速微调完成对焦可以实现全景深对焦，从而有效提升相机的对焦速度，给用户带来更好的使用体验。

附图说明

图1为一个实施例的成像设备的对焦控制方法的应用场景图；

图2为一个实施例的成像设备的对焦控制方法的流程图；

图3为一个实施例的成像装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在使用手机、平板电脑等的移动终端进行拍照时，首先需要进行对焦。对焦是使相机能清晰成像的过程，相机有自动对焦和人工手动对焦之分，自动对焦是相机利用红外、超声波、激光等精确测距后自动移动镜片来实现聚焦。

本发明的成像设备的对焦控制方法是基于红外、超声波、激光等测距模块实现的。如图1所示的测距模块，当相机启动时，摄像头组件110和测距模块120同时工作。以红外测距为例，测距模块120通过发送模块122发送红外光到被拍物体300，并通过接收模块124接收被拍物体300反射回来的脉冲信号，从而判定镜头112与被拍物体300之间的距离，即物距。物距又称对焦距离，是摄像头感光元件到对焦点(或焦平面)的距离，所以又可以叫做对焦距离，简单地理解，即是摄像头与被摄物体的距离。处理模块130根据测距模块120获取的数据控制镜头对焦。

具体的，如图2所示，本发明其中一些实施例的成像设备的对焦控制方法包括以下步骤：

步骤202，控制测距模块进行测距，以获取物距。

在本实施例中，处理模块130控制测距模块120启动并开始测量物距。以红外测距为例，发射模块122发射红外激光脉冲信号，接收模块124接收被遮挡反射回来脉冲信号，进行处理计算获取物距后并将物距回传给处理模块130。需要说明的是，在测量物距的过程中，处理模块130同时控制测距模块120和摄像头组件110同时工作，用以保证测距模块测得的物距的准确性和时效性。

步骤204，判断物距是否在有效范围内，如果是，则执行步骤206控制镜头进行主动式对焦；如果否，则执行步骤208控制镜头进行其他焦距对焦。

在本实施例中，物距的有效范围是指测量的物距位于测距模块所能测得的有效范围内。即，当测得的物距在最大有效距离与最小有效距离之间时，则判定测得的物距在有效范围内。当测得的物距大于最大有效距离时，则判定测得的物距在有效范围外。当测得的物距小于最小有效距离时，则判定测得的物距在测距死区。例如，通常情况下，以手机相机的测距模块测得的物距的有效范围为10cm-40cm。当测得的物距值在(10cm，40cm)之间时，则判定物距在有效范围内。当测得的物距值大于40cm时，则判定物距在有效范围外。当测得的物距值小于10cm时，则判定物距在测距死区。

如果测得的物距在有效范围内，处理模块130则控制镜头112进行主动式对焦；反之，处理模块130则控制镜头112进行其他焦距对焦。

在步骤206中，控制镜头进行主动式对焦。

在本实施例中，主动式对焦是指通过查找预先存储的物距与镜头移动的距离值之间的对应关系表，获取物距对应的镜头移动的距离值；控制微马达驱动镜头移动到该距离值对应的位置上，实现对焦。

在步骤208中，控制镜头进行其他焦距对焦。

在本实施例中，其他焦距对焦包括远焦距对焦和超近焦距对焦，二者分别对应上述实施例中的物距在有效范围外和测距死区时采用的对焦方式。具体实现过程如下：

判断物距是处于上述实施例所述的有效范围外还是处于测距死区内。

如果物距在有效范围外，则判定物距为远焦距，则此次拍摄为远焦距拍摄。处理模块130则控制微马达114驱动镜头112进行远焦距对焦。例如，处理模块130控制微马达114驱动镜头112移动到与预先存储的远焦距合焦点的位置后进行微调实现对焦。

如果物距在测距死区，则判定物距为近焦距，此次拍摄为近焦距拍摄。处理模块130则控制微马达114驱动镜头112进行超近焦距对焦。例如，处理模块130控制微马达114驱动镜头112移动到与预先存储的近焦距合焦点的位置后微调以实现对焦。

在本发明的其中一些实施例中，如图2所示，在控制测距模块进行测距的步骤之前，该方法还包括：

步骤210，判断测距模块120的功能状态是否有效，如果否，则执行步骤212，控制镜头112进行被动式对焦，如果是，则执行步骤202。

在本实施例中，处理模块130判断测距模块120的功能是否正常。进行这一步骤的主要目的是用来判断测距模块120的自身功能状态。如果测距模块120功能失效，处理模块130可将测距模块120自动识别功能为失效状态，进而做出控制，改用被动式对焦完成对焦功能，用以保证摄像头对焦功能能够正常使用。

在步骤212中，控制镜头进行被动式对焦。

在本发明的其中一些实施例中，控制镜头采用反差式对焦方式进行对焦。反差式对焦是被动式对焦的一种实现方式，也被称作对比检测对焦，其原理是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置。对焦过程如下：随着对焦镜片开始移动，画面逐渐清晰，对比度开始上升；当画面最清晰时，对比度最高时，其实已经处于合焦状态，但相机并不知道，所以会继续移动镜头，当发现对比度开始下降，相机才知道已经错过焦点，镜片回退至对比度最高的位置，完成对焦。

需要说明的是，在具体实现过程中还可以采用其他被动式对焦方式实现对焦，并不限于本实施例中的反差式对焦。

进一步地，在本发明的其中一些实施例中，在执行上述实施例的对焦控制方法完成对焦后，还包括判断对焦区域和/或对焦时间是否超出预定范围，如果否，则继续进行拍摄。

在本实施例中，如果对焦区域和/或对焦时间在预定范围内，即对焦区域在预定区域，对焦时间未超过预设阈值，则可以在对焦完成后继续进行拍照。反之，如果对焦区域超出预定区域，对焦时间超过预设阈值，则重新执行上述实施例的步骤202～步骤208，再次进行对焦。这样可以进一步提高对焦的灵敏度和对焦画面的清晰度。

上述的成像设备的对焦控制方法，根据物距值控制摄像头镜头移动到对应的合焦点处并通过快速微调完成对焦不仅可以实现全景深对焦，而且可以解决测距模块功能失效后摄像头不对焦的问题，从而有效提升相机的对焦速度，给用户带来更好的使用体验。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，还提出一种成像装置100，该成像装置100包括：摄像头组件110、测距模块120和处理模块130。

摄像头组件110包括用于对焦的镜头112以及驱动镜头112移动的微马达114。

测距模块120，用于测量被拍物体与镜头之间的物距。

处理模块130用于控制测距模块120进行测距，以获取物距；判断物距是否在有效范围内，如果是，则控制镜头112进行主动式对焦；如果否，则控制镜头112进行其他焦距对焦。

在本实施例中，处理模块130控制测距模块120启动并开始测量物距。以红外测距为例，发射模块122发射红外激光脉冲信号，接收模块124接收被遮挡反射回来脉冲信号，进行处理计算获取物距后并将物距回传给处理模块130。需要说明的是，在测量物距的过程中，处理模块130同时控制测距模块120和摄像头组件110同时工作，用以保证测距模块测得的物距的准确性和时效性。

处理模块130判断物距是否在有效范围内，如果是，处理模块130则控制镜头112进行主动式对焦；如果否，处理模块130则控制镜头112进行其他焦距对焦。

在本发明的其中一些实施例中，物距的有效范围是指测量的物距位于红外激光测距模块有效测距范围内。即，当测得的物距在最大有效距离与最小有效距离之间时，则判定测得的物距在有效范围内。当测得的物距大于最大有效距离时，则判定测得的物距在有效范围外。当测得的物距小于最小有效距离时，则判定测得的物距在测距死区。例如，通常情况下，以手机为例的相机的测距模块测得的物距的有效范围为10cm-40cm。当测得的物距值在(10cm，40cm)之间时，则判定物距在有效范围内。当测得的物距值大于40cm时，则判定物距在有效范围外。当测得的物距值小于10cm时，则判定物距在测距死区。

如果测得的物距在有效范围内，处理模块130则控制镜头112进行主动式对焦；反之，处理模块130则控制镜头112进行其他焦距对焦。

在本发明的其中一些实施例中，成像装置100包括存储模块140。存储模块140用于存储物距与镜头移动的距离值之间的对应关系表。

在本实施例中，主动式对焦是指处理模块130首先通过查找存储模块140预先存储的物距与镜头移动的距离值之间的对应关系表，获取物距对应的镜头移动的距离值。然后控制微马达114驱动镜头112移动到该距离值对应的位置上，实现对焦。

在本实施例中，其他焦距对焦是包括远焦距对焦和超近焦距对焦。当测距模块120测得的焦距处于有效范围外或测距死区时，处理模块130将采用远焦距对焦或超近焦距对焦。

在具体实现过程中，处理模块130首先判断物距是处于有效范围外还是测距死区。

如果物距在有效范围外，则判定物距为远焦距，此次拍摄为远焦距拍摄。处理模块130则控制微马达114驱动镜头112移动到存储模块140预先存储的远焦距合焦点的位置后微调实现对焦。

如果物距在测距死区，则判定物距为近焦距，此次拍摄为近焦距拍摄。处理模块130则控制微马达114驱动镜头112移动到存储模块140预先存储的近焦距合焦点的位置后微调实现对焦。

在本发明的其中一些实施例中，处理模块130还用于在测距模块120测距之前判断测距模块120的功能状态是否有效。测距模块120可以采用红外、超声波、激光等其中的一种实现。测距模块120包括发射模块122和接收模块124。

在本实施例中，处理模块130判断测距模块120的功能是否正常。进行这一步骤的主要目的是用来判断测距模块120的自身功能状态。如果测距模块120功能失效，处理模块130可将测距模块120自动识别功能为失效状态，进而做出控制，改用被动式对焦完成对焦功能，用以保证摄像头对焦功能能够正常使用。

在本发明的其中一些实施例中，控制镜头采用反差式对焦方式进行对焦。反差式对焦是被动式对焦的一种实现方式，也被称作对比检测对焦，其原理是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置。对焦过程如下：随着对焦镜片开始移动，画面逐渐清晰，对比度开始上升；当画面最清晰时，对比度最高时，其实已经处于合焦状态，但相机并不知道，所以会继续移动镜头，当发现对比度开始下降，相机才知道已经错过焦点，镜片回退至对比度最高的位置，完成对焦。

如果测距模块120功能有效，则处理模块130控制测距模块120进行测距，以获取物距。

进一步地，在本发明的其中一些实施例中，处理模块130控制镜头112完成对焦后，还进一步判断对焦区域和/或对焦时间是否超出预定范围，如果否，则处理模块130控制继续进行拍照。

在本实施例中，如果对焦区域和/或对焦时间在预定范围内，即对焦区域在预定区域，对焦时间未超过预设阈值，则可以在对焦完成后继续进行拍照。反之，如果对焦区域超出预定区域，对焦时间超过预设阈值，则处理模块130控制再次进行对焦。这样可以进一步提高对焦的灵敏度和对焦画面的清晰度。

具体地，处理模块130的控制对焦的具体过程与上述实施例的步骤202～步骤212的实现过程相同，可参见相应部分的描述。

需要说明的是，本发明实施例的成像装置100还包括其他组成模块，如图像传感器、DSP(数字信号处理模块)等。这些其他组成模块是本领域的技术人员所能获得的，这里不再赘述。

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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种成像设备的对焦控制方法，所述成像设备包括用于获取被拍物体与镜头之间的物距的测距模块以及摄像头组件，所述摄像头组件包括镜头以及驱动所述镜头移动的微马达，该方法包括以下步骤：

控制所述测距模块进行测距，以获取物距；

判断所述物距是否在有效范围内，如果是，则控制所述镜头进行主动式对焦；如果否，则

判断所述物距是否为远焦距，如果是，则控制所述微马达驱动所述镜头移动到与预先存储的远焦距合焦点的位置以实现对焦；

如果否，则控制所述微马达驱动所述镜头移动到与预先存储的近焦距合焦点的位置以实现对焦。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主动式对焦的步骤包括：

查找预先存储的物距与镜头移动的距离值之间的对应关系表，获取所述物距对应的镜头移动的距离值；

控制所述微马达驱动所述镜头移动到所述距离值对应的位置上，实现对焦。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制所述测距模块进行测距的步骤之前，所述方法还包括：

判断所述测距模块的功能状态是否有效，如果所述测距模块功能失效，则控制所述镜头进行被动式对焦。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当对焦完成后，判断对焦区域和/或对焦时间是否超出预定范围，如果否，则继续进行拍摄。

5.一种成像装置，所述装置包括：

摄像头组件，所述摄像头组件包括用于对焦的镜头以及驱动所述镜头移动的微马达；

测距模块，用于测量被拍物体与所述镜头之间的物距；

处理模块，所述处理模块用于控制所述测距模块进行测距，以获取物距；判断所述物距是否在有效范围内，如果是，则控制所述镜头进行主动式对焦；如果否，则判断所述物距是否为远焦距，如果是，则控制所述微马达驱动所述镜头移动到与预先存储的远焦距合焦点的位置以实现对焦；

如果否，则控制所述微马达驱动所述镜头移动到与预先存储的近焦距合焦点的位置以实现对焦。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主动式对焦包括：

所述处理模块查找预先存储的所述物距与镜头移动的距离值之间的对应关系表，获取所述物距对应的所述镜头移动的距离值；

所述处理模块控制所述微马达驱动所述镜头移动到所述距离值的位置上，实现对焦。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

存储模块，用于存储所述物距与镜头移动的距离值之间的对应关系表、远焦距合焦点和近焦距合焦点。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于在所述测距模块测距之前，判断所述测距模块的功能状态，如果所述测距模块功能失效，所述处理模块则控制所述镜头进行被动式对焦；或者

所述处理模块还用于当对焦完成后，判断对焦区域和/或对焦时间是否超出预定范围，如果否，则继续进行拍摄。