CN105629427A - 基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置 - Google Patents

基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，包括第一光学防抖对焦马达、第二光学防抖对焦马达和中央处理器，第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马达均为能够分别控制镜头倾斜的光学防抖对焦马达，第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马分别输出图像信号给中央处理器，中央处理器分别输出对焦、防抖和光轴调整信号给第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马达。本发明既可以防止因人手抖动造成影像模糊或者影响三维成像的效果，又可以提高光学防抖三维立体摄像装置的生产良率及生产效率。同时，本发明公开的方法亦可用于大型立体数码摄像装置用于光学防抖动及改善生产过程工艺与提高生产良率与生产效率。

Description

基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置
技术领域
本发明公开一种摄像装置，特别是一种基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，用以实现三维立体成像和三维立体摄像中的光学防抖动及三维立体成像对焦过程中的光轴倾斜补偿与协调控制。
背景技术
在大型拍照装置中，基于双图像传感器的立体数码摄像装置早已推出多年。随着具有高度集成的***头自动对焦音圈马达及具备可控镜头倾斜式光学防抖功能的音圈马达的出现（参看申请号为：CN102857062A的发明专利申请，及申请号为：CN103984199A的发明专利申请），一千三百万及更高像素分辨率的***头在触屏手机、平板电脑等便携设备上的实现使得手机摄像头的拍照效果越来越接近普通数码相机。
但是，大型立体数码摄像装置通常是架持在三脚架上使用的，与大型立体数码摄像装置不同的是，便携式三维立体数码摄像装置是供手持方式使用的。手持使用方式容易受到人手自然的抖动等影响成像的清晰度及三维成像的效果。同时，与大型摄像装置的生产与校准过程不同的是，高度集成的微型立体摄像头在平行光轴的校准及马达运动过程中的光轴协调等问题难以处理。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的便携式三维立体数码摄像装置通过手持方式使用，容易受到人手自然的抖动等因素影响成像的清晰度及三维成像的效果的缺点，本发明提供一种基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，利用两颗可控制镜头倾斜式光学防抖音圈马达来实现一种光学防抖三维立体摄像装置，以及利用可控制镜头倾斜式光学防抖音圈马达的镜头倾斜补偿功能来实现三维立体成像的对焦过程中两套影像传感器和镜头的光轴的倾斜补偿与协调控制。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，摄像装置包括第一光学防抖对焦马达、第二光学防抖对焦马达和中央处理器，第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马达均为能够分别控制镜头倾斜的光学防抖对焦马达，第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马分别输出图像信号给中央处理器，中央处理器分别输出对焦、防抖和光轴调整信号给第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马达。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马达分别包括镜头、可控对焦马达和影像传感器，镜头与可控对焦马达固定安装在一起，影像传感器设置在镜头下方，对应于镜头设置。
所述的镜头在可控对焦马达的控制下，自由度至少是三个维度的，包括Z轴平移方向、R x 轴方向转动和R y 轴方向转动。
所述的镜头由一个或多个镜片组成。
所述的中央处理器为MCU或者三维图像处理芯片。
所述的摄像装置还包括第一光学防抖马达驱动单片机和第二光学防抖马达驱动单片机，第一光学防抖马达驱动单片机控制第一光学防抖对焦马达运动，第二光学防抖马达驱动单片机控制第二光学防抖对焦马达运动，或包含具备多路输出的单片机，单片机同时控制两个光学防抖对焦马达运动。
所述的摄像装置还包括加速度计与陀螺仪传感器，加速度计与陀螺仪传感器直接同时将摄像机姿态及振动信号分别输出给第一光学防抖马达驱动单片机和第二光学防抖马达驱动单片机；或者速度计与陀螺仪传感器直接同时将摄像机姿态及振动信号输出给第一光学防抖马达驱动单片机或第二光学防抖马达驱动单片机，接收的单片机再将信号分享给另一个单片机。
第一光学防抖对焦马达能被控制为同步跟随第二光学防抖对焦马达，以实现两个镜头光轴呈设定的夹角或者设定的关联姿态；或者第二光学防抖对焦马达能被控制为同步跟随第一光学防抖对焦马达，以实现两个镜头光轴呈设定的夹角或者设定的关联姿态。
本发明的有益效果是：本发明与传统大型立体数码摄像装置相比，提出了一种便携式微型三维立体摄像装置，使得立体数码摄像可以从架持在三角架上的操作方式延伸到便携手持式操作方式。同时，所提出的便携式微型三维立体摄像装置可以防止因人手抖动造成影像模糊或者影响三维成像的效果从而使得三维摄像装置从大型装置转为小型便携装置得以实现并具有实际意义。本发明通过两套可控镜头倾斜的音圈马达的对焦光轴协调控制可以实现三维立体成像摄像装置生产过程中的光轴倾斜补偿与协调控制及三维立体成像装在镜头对焦运动带来的光轴倾斜补偿与协调控制，同时又能大幅度提高生产的良率与效率从而带来巨大的经济效益的提升。
本发明所提出的一种基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的光学防抖与立体成像摄像装置极具实用价值与推广价值。进而，随着本发明的技术的公开及推广，配备高度集成的微型双摄像头功能的手机等便携式三维立体数码摄像装置也将逐步涌现。
本发明既可以防止因人手抖动造成影像模糊或者影响三维成像的效果，又可以提高光学防抖三维立体摄像装置的生产良率及生产效率。同时，本发明公开的方法亦可用于大型立体数码摄像装置用于光学防抖动及改善生产过程工艺与提高生产良率与生产效率。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明的单颗音圈对焦马达立体结构示意图。
图2为本发明的单颗音圈对焦马达剖面结构示意图。
图3为本发明通过两套光学防抖摄像头实现的光学防抖三维立体数码摄像装置结构示意图。
图4为本发明三维立体摄像装置两边镜头光轴或者传感器中心法线的初始位置原理示意图。
图5为本发明三维立体摄像装置两边镜头光轴或者传感器中心法线的初始位置结构示意图。
图6为本发明三维立体摄像装置两边镜头在对焦运动后的光轴的倾斜原理示意图。
图7为本发明三维立体摄像装置两边镜头在对焦运动后的光轴的倾斜结构示意图。
图8为本发明三维立体摄像装置两边镜头及光轴的初始位置原理示意图。
图9为本发明三维立体摄像装置两边镜头及光轴的初始位置结构示意图。
图10为本发明三维立体摄像装置控制***原理图。
图中，1-第一光学防抖对焦马达，11-第一光轴，12-第一镜头，13-第一可控对焦马达，14-第一影像传感器，2-第二光学防抖对焦马达，21-第二光轴，22-第二镜头，23-第二可控对焦马达，24-第二影像传感器，3-镜头，4-可控对焦马达，5-影像传感器，6-中央处理器。
具体实施方式
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。
请参看附图1至附图9，本发明主要为一种基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，用两套影像传感器及可控镜头倾斜的音圈马达实现三维立体成像及镜头的对焦动作控制，通过两套可控镜头倾斜的音圈马达的光学防抖协调控制可以实现三维立体摄像光学防抖动，通过两套可控镜头倾斜的音圈马达的对焦光轴协调控制可以实现三维立体成像摄像装置生产过程中产生的和镜头对焦运动过程中带来的光轴倾斜补偿，以及三位立体成像原理所需要的光轴平行的补偿与协调控制。
其中，单颗音圈对焦马达结构请参看附图1和附图2，本实施例中，单颗音圈对焦马达主要包括镜头3、可控对焦马达4和影像传感器5，镜头3与可控对焦马达4固定安装在一起，镜头3在可控对焦马达4的控制下，自由度至少是三个维度的，并包括Z轴平移方向、R x 轴方向转动和R y 轴方向转动，影像传感器5设置在镜头3下方，对应于镜头3设置，可对镜头3透过的光线进行成像。本实施例中，镜头3可以由一个或多个镜片组成。
请结合参看附图3，本发明的基本结构包括第一光学防抖对焦马达1、第二光学防抖对焦马达2和中央处理器6，第一光学防抖对焦马达1和第二光学防抖对焦马达2均为可控制镜头倾斜的光学防抖对焦马达，其中，两个镜头及两个图像传感器实现三维成像与防抖的***头，镜头及图像传感器组成的两套图像获取单元，并分别输出图像信息给中央处理器6，本实施例中，中央处理器6可为MCU或者三维图像处理芯片。
请参看附图4和附图5，本发明的微型三维成像数码摄像头在生产过程中可能出现的两套镜头在初始位置就偏斜的状态，如第一镜头12与第二镜头22对应的第一光轴11及第二光轴21在生产过程中就可能出现的不对应平行的状态。
请参看附图6和附图7，本发明中的两个镜头在自动对焦的运动过程中可能出现的左右两边镜头光轴相互偏斜不一致的问题。如第一镜头12与第二镜头22对应的第一光轴11及第二光轴12在自动对焦的运动过程中就可能出现的不对应平行的状态。
本发明在应用时，可对上述两种情况进行补偿与协调控制，最终达到如下效果：
请参看附图8和附图9，本发明中的两个镜头在初始状态或者自动对焦的运动过程中左右两边镜头光轴获得补偿与协调控制后能平行一致的效果。如第一镜头12与第二镜头22对应的第一光轴11及第二光轴21在自动对焦的运动过程中能够平行一致地运动。
本发明在使用时，其控制***原理请参看附图9，其中，第一光学防抖马达驱动单片机72输出控制信号给第一可控镜头倾斜时光学防抖与对焦马达75，控制其在Z轴平移方向、R x 轴转动方向和R y 轴转动方向运动，以实现对焦和倾斜补偿，第二光学防抖马达驱动单片机71输出控制信号给第二可控镜头倾斜时光学防抖与对焦马达74，控制其在Z轴平移方向、R x 轴转动方向和R y 轴转动方向运动，以实现对焦和倾斜补偿，加速度计与陀螺仪传感器73获取外界运动信息，并将摄像机姿态及振动信号分别输出给第一光学防抖马达驱动单片机72和第二光学防抖马达驱动单片机71，以使其获取相关的补偿信息，本实施例中，加速度计与陀螺仪传感器73直接同时将摄像机姿态及振动信号分别输出给第一光学防抖马达驱动单片机72和第二光学防抖马达驱动单片机71，具体实施时，也可以加速度计与陀螺仪传感器73将摄像机姿态及振动信号输出给第一光学防抖马达驱动单片机72或第二光学防抖马达驱动单片机71，接收的单片机再将该信息读取后分享给另一个单片机。第一图像传感器77将对焦、防抖、光轴调整后的第一镜头透过的光信号转换成电信号，第二图像传感器76将对焦、防抖、光轴调整后的第二镜头透过的光信号转换成电信号，第一图像传感器77和第二图像传感器76分别输出图像信息给三维图像处理电路78进行三维处理，三维图像处理电路78输出图像信息给上位处理器79，上位处理器79将对焦/防抖及光轴调整命令发送到第一光学防抖马达驱动单片机72和第二光学防抖马达驱动单片机71来实现对焦/防抖/光轴调整等动作。本实施例中，上位处理器79直接同时将对焦/防抖及光轴调整命令分别输出给第一光学防抖马达驱动单片机72和第二光学防抖马达驱动单片机71，具体实施时，也可以上位处理器79将对焦/防抖及光轴调整命令输出给第一光学防抖马达驱动单片机72或第二光学防抖马达驱动单片机71，接收的单片机再将该信息读取后分享给另一个单片机。

Claims (8)

1.一种基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，其特征是：所述的摄像装置包括第一光学防抖对焦马达、第二光学防抖对焦马达和中央处理器，第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马达均为能够分别控制镜头倾斜的光学防抖对焦马达，第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马分别输出图像信号给中央处理器，中央处理器分别输出对焦、防抖和光轴调整信号给第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马达。
2.根据权利要求1所述的基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，其特征是：所述的第一光学防抖对焦马达和第二光学防抖对焦马达分别包括镜头、可控对焦马达和影像传感器，镜头与可控对焦马达固定安装在一起，影像传感器设置在镜头下方，对应于镜头设置。
3.根据权利要求2所述的基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，其特征是：所述的镜头在可控对焦马达的控制下，自由度至少是三个维度的，包括Z轴平移方向、R x 轴方向转动和R y 轴方向转动。
4.根据权利要求2所述的基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，其特征是：所述的镜头由一个或多个镜片组成。
5.根据权利要求1所述的基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，其特征是：所述的中央处理器为MCU或者三维图像处理芯片。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，其特征是：所述的摄像装置还包括第一光学防抖马达驱动单片机和第二光学防抖马达驱动单片机，第一光学防抖马达驱动单片机控制第一光学防抖对焦马达运动，第二光学防抖马达驱动单片机控制第二光学防抖对焦马达运动，或包含具备多路输出的单片机，单片机同时控制两个光学防抖对焦马达运动。
7.根据权利要求6所述的基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，其特征是：所述的摄像装置还包括加速度计与陀螺仪传感器，加速度计与陀螺仪传感器直接同时将摄像机姿态及振动信号分别输出给第一光学防抖马达驱动单片机和第二光学防抖马达驱动单片机；或者速度计与陀螺仪传感器直接同时将摄像机姿态及振动信号输出给第一光学防抖马达驱动单片机或第二光学防抖马达驱动单片机，接收的单片机再将信号分享给另一个单片机。
8.根据权利要求1所述的基于双可控制镜头倾斜式音圈马达的立体数码摄像装置，其特征是：第一光学防抖对焦马达能被控制为同步跟随第二光学防抖对焦马达，以实现两个镜头光轴呈设定的夹角或者设定的关联姿态；或者第二光学防抖对焦马达能被控制为同步跟随第一光学防抖对焦马达，以实现两个镜头光轴呈设定的夹角或者设定的关联姿态。
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