專利名稱：一種鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置和自動(dòng)對(duì)焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信設(shè)備，特別是一種鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置和自動(dòng)對(duì)焦方法。
背景技術(shù)：
隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹碓界姁蹟?shù)碼相機(jī)，近年來手機(jī)也在朝著多媒體 方向迅速發(fā)展，數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)的結(jié)合已成為發(fā)展移動(dòng)多媒體技術(shù)的關(guān)鍵。目前大多 數(shù)手機(jī)都具備拍照功能，但是大多數(shù)手機(jī)使用的都是定焦鏡頭。定焦鏡頭只有在拍攝 一定范圍內(nèi)的景物才有比較好的效果(一般是距離比較近的景物)。 一些高端的手機(jī) 上配置了具備自動(dòng)對(duì)焦功能的鏡頭。具備自動(dòng)對(duì)焦功能的鏡頭可以提高手機(jī)的拍攝范 圍和效果，隨著人們需求的提高，越來越多的人將會(huì)選擇具備自動(dòng)對(duì)焦功能的手機(jī)。 這將成為一種趨勢(shì)。
7>知的自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)包含步進(jìn)馬達(dá)、光電開關(guān)(photointerrupter,以下簡(jiǎn)稱PI )、 鏡頭等。開機(jī)時(shí)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏡頭找到"零點(diǎn)"(零點(diǎn)，即鏡頭對(duì)焦之前必須回到的 起始位置，它是固定的)，每次對(duì)焦開始也需要找到"零點(diǎn)"，關(guān)機(jī)時(shí)鏡頭也需要回 到"零點(diǎn)"。這時(shí)必須依靠PI感應(yīng)光電信號(hào)才能確定"零點(diǎn)"的位置。對(duì)焦一般分 為單次自動(dòng)對(duì)焦(one shot. —AF )和追蹤自動(dòng)對(duì)焦(tracking AF )。單次自動(dòng)對(duì) 焦時(shí)，首先馬達(dá)會(huì)驅(qū)動(dòng)鏡頭到零點(diǎn)位置(起始位置)，接著再往固定方向驅(qū)動(dòng)進(jìn) 行掃描取樣。 一旦掃描點(diǎn)的評(píng)價(jià)值下降次數(shù)與比例滿足對(duì)焦條件時(shí)，則反向驅(qū)動(dòng) 變焦鏡頭回到最大評(píng)價(jià)值，如此就完成了自動(dòng)對(duì)焦的動(dòng)作。追蹤對(duì)焦時(shí)，變焦鏡 頭在每一個(gè)更新畫面時(shí)間內(nèi)都在進(jìn)行對(duì)焦的動(dòng)作。這里就存在一個(gè)問題因?yàn)槟?前的自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)都存在一個(gè)或數(shù)個(gè)機(jī)械死點(diǎn)，如果鏡頭往某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的步數(shù) 太多就會(huì)卡死，造成系統(tǒng)立即癱瘓。為了避免或減少這種情況的發(fā)生，在自動(dòng)對(duì) 焦的驅(qū)動(dòng)程序中一般都會(huì)限制鏡頭向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的步數(shù)，并且在關(guān)機(jī)時(shí)也必須 依靠PI感應(yīng)"零點(diǎn)"，回到待機(jī)位置，這樣就增大了運(yùn)算難度。但是即使如此也 無法完全避免上述卡死現(xiàn)象，因?yàn)镻I的個(gè)體差異以及安裝差異會(huì)使每個(gè)的"零點(diǎn)，，位置不一樣，再加上部件的老化及磨損會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。這些都增加了對(duì)焦的 不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)者技術(shù)的問題，提供一種鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置和自動(dòng) 對(duì)焦方法。該對(duì)焦裝置可省掉光電開關(guān)，解決對(duì)焦過程可能出現(xiàn)的卡死問題。該對(duì)焦 方法算法簡(jiǎn)單，對(duì)焦時(shí)間較短。
本發(fā)明的^t術(shù)解決方案如下 一種鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置，包括頂蓋、鏡頭、底座、步進(jìn)馬達(dá)，其特點(diǎn)是還包括第 一齒輪、第二齒輪和彈簧，所述的鏡頭是一安裝透鏡的筒體，該筒體上端的圓周邊具 有擴(kuò)展的外齒輪，該筒體的下端設(shè)置有多個(gè)支撐滑塊，該支撐滑塊沿圓周均勻、間隔 地分布；
所述的底座，包括一頂面，在該頂面的一端向下設(shè)置有一圓形空腔，該圓形空腔 的底部沿圓周設(shè)有連續(xù)的多段結(jié)構(gòu)相同的曲線滑道，與支撐滑塊的個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，該圓 形空腔供所述的鏡頭放置，所述的頂面的另一端有一通孔，所述的步進(jìn)馬達(dá)自下而上 地穿過該通孔固定在所述的底座的頂面上，所述的第一齒輪裝設(shè)在步進(jìn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸上， 該第一齒輪通過第二齒輪與置于所述的圓形空腔內(nèi)的鏡頭的外齒輪相嚙合；
所述的頂蓋，具有放置第二齒輪的固定軸，將第二齒輪固定；當(dāng)頂蓋與底座相蓋 合時(shí)，將所述的彈簧置于鏡頭的凹槽中，該彈簧使所述的支撐滑塊緊貼在曲線滑道上。
所述的支撐滑塊為三個(gè)；所述的曲線滑道為三段連續(xù)的且軌跡相同的曲線滑道， 分別支撐所述的三個(gè)支撐滑塊，三段曲線滑道由較長(zhǎng)的緩慢向上到達(dá)最高點(diǎn)后突然向 下到達(dá)最低點(diǎn)的曲線組成。
所述的底座的周邊設(shè)有多個(gè)卡扣，所述的頂蓋的周邊設(shè)有卡槽，與所述的底座的 卡扣相對(duì)應(yīng)，可相互卡扣。
所述的底座的頂面還有兩個(gè)凹槽，分別供第一齒輪和第二齒輪放置；
本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦的方法，包括下列步驟
①對(duì)焦開始時(shí)，參數(shù)初始化，設(shè)最大對(duì)焦值MAX-FV-O，步數(shù)Step-O,對(duì)焦位置
FP=0;② 設(shè)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)前進(jìn)一步，即步數(shù)316 ++=316 +1, 步進(jìn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過
第二齒輪帶動(dòng)鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)，使鏡頭的三個(gè)支撐滑塊在曲線滑道上轉(zhuǎn)動(dòng)，使鏡頭上下變
動(dòng)對(duì)焦3巨離；
③ 計(jì)算對(duì)焦值FV;
判斷若對(duì)焦值FV《最大對(duì)焦值MAX-FV,則進(jìn)入步驟⑥； 若對(duì)焦值FV〉最大對(duì)焦值MAX-FV,則進(jìn)入步驟⑤；
⑤ 將對(duì)焦值賦予最大對(duì)焦值，MAX_FV=FV，將步數(shù)St印賦予對(duì)焦位置FP-Step;
⑥ 若步數(shù)Step《t，則轉(zhuǎn)入第②步，若步數(shù)Step >t,則轉(zhuǎn)入第⑦步，
其中t = 6Z2/Zi， Z,為第一齒輪的齒數(shù)，Z2為鏡頭的齒數(shù)；
⑦ 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)(7 )向前走完FP步，對(duì)焦結(jié)束。 此時(shí)鏡頭處于最清晰狀態(tài)，即可進(jìn)行拍照。
上述自動(dòng)對(duì)焦方法的程序燒制在一芯片中并安裝在本發(fā)明裝置中，鏡頭工作時(shí)， 啟動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)自動(dòng)完成鏡頭的對(duì)焦。
本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下的有益效果
由于底座上的曲線滑道是連續(xù)的，鏡頭可以在它上面周而復(fù)始地轉(zhuǎn)動(dòng)，所以不必 考慮鏡頭的位置，因而也就不需要光電開關(guān)，節(jié)約了成本，同時(shí)縮小了對(duì)焦裝置的的 體積，避免了對(duì)焦過程中出現(xiàn)的卡死現(xiàn)象；
本發(fā)明對(duì)焦方法的算法簡(jiǎn)單，效率高。


圖1是本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置的機(jī)構(gòu)部件的分解圖。
圖中l(wèi)為第一齒輪，2為第二齒輪，3為蓋子，4為彈簧，5為鏡頭，6為 底座，7為步進(jìn)馬達(dá)。
圖2是圖1鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置外觀立體圖。
圖3是本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置齒輪位置圖。
圖4是本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置底座剖視圖。圖7是本發(fā)明對(duì)焦算法的流程圖。 圖8是本發(fā)明中G像素的排列圖示。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
先請(qǐng)參閱圖l,圖1是本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置的機(jī)構(gòu)部件的分解圖，也是本發(fā) 明實(shí)施例的部件的分解圖。由圖可見，本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置，包括頂蓋3、鏡 頭5、底座6、步進(jìn)馬達(dá)7，第一齒輪l、第二齒輪2和彈簧4，所述的鏡頭5是一安 裝透鏡55的筒體，參見圖4，該筒體上端的的內(nèi)側(cè)有一凹槽53、圓周邊具有擴(kuò)展的外 齒輪51,該筒體的下端有多個(gè)支撐滑塊52,該支撐滑塊52沿圓周均勻、間隔地分布； 所述的底座6，參見圖3,包括一頂面61，在該頂面61的一端向下設(shè)置有一圓形 空腔62,該圓形空腔62的底部沿圓周設(shè)有連續(xù)的曲線滑道63,該圓形空腔62供所述 的鏡頭5放置，所述的頂面61的另一端有一通孔，所述的步進(jìn)馬達(dá)7自下而上地穿過 該通孔固定在所述的底座6的頂面61上，所述的第一齒4侖1裝i殳所述在步進(jìn)馬達(dá)7 的轉(zhuǎn)軸71上，該第一齒輪l通過第二齒輪2與置于所述的圓形空腔62內(nèi)的鏡頭5的 外齒輪51相嚙合；
所述的頂蓋3，具有放置第二齒輪2的固定軸31,將第二齒輪2固定；當(dāng)頂蓋3 與底座6相蓋合時(shí)，將所述的彈簧4置于鏡頭5的凹槽53中，該彈簧4使所述的支撐 滑塊52緊貼在曲線滑道63上。
本實(shí)施例的支撐滑塊52為3個(gè)，參見圖4;相應(yīng)的曲線滑道63為三段連續(xù)的且 軌跡相同的曲線滑道，參見圖5，分別支撐所述的三個(gè)支撐滑塊52,三段曲線滑道由 較長(zhǎng)的緩慢向上到達(dá)最高點(diǎn)后突然向下到達(dá)最低點(diǎn)的曲線組成，參見圖6。
本實(shí)施例的底座6的周邊設(shè)有多個(gè)卡扣65,所述的頂蓋3的周邊設(shè)有卡槽32， 與所述的底座6的卡扣65相對(duì)應(yīng)，可相互卡扣，使本鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置形成一體。
本實(shí)施例的底座6的頂面還有凹槽64，參見圖3，分別供第一齒輪1和第二齒輪 2放置，使裝置安裝時(shí)更為方便。
本發(fā)明裝置工作時(shí)，步進(jìn)馬達(dá)7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以通過第一齒輪1和第二齒輪2帶 動(dòng)鏡頭5轉(zhuǎn)動(dòng)。鏡頭5轉(zhuǎn)動(dòng)可以在底座6的曲線滑道63上做上下運(yùn)動(dòng)。所以鏡頭5可以從曲線滑道63的最低點(diǎn)到最高點(diǎn)一直循環(huán)運(yùn)動(dòng)，從而不斷調(diào)整鏡頭5的對(duì) 焦距離。鏡頭5的三個(gè)支撐滑塊52a、 b和c分別和底座的三條曲線滑道63A、 B和 C配合。彈簧4壓著鏡頭5和底座6緊密地接觸在一起。由于底座6上的曲線滑道 63是連續(xù)的，鏡頭5可以在它上面周而復(fù)始地轉(zhuǎn)動(dòng)，所以不必考慮鏡頭5的位置，因 而也就不需要PI。
本發(fā)明鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦的方法，請(qǐng)參見圖7 ，其具體過程
開始對(duì)焦時(shí)，設(shè)定最大對(duì)焦值MAX—FocusValue (下面簡(jiǎn)寫為MAX-FV )為0, 步數(shù)step為O, Focused—Position (下面簡(jiǎn)寫為FP )為0,然后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)7向 前走一步，816 ++變?yōu)?,步進(jìn)馬達(dá)7的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第二齒輪2帶動(dòng)鏡頭5轉(zhuǎn)動(dòng)， 使鏡頭5的三個(gè)支撐滑塊52在曲線滑道63上轉(zhuǎn)動(dòng)，使鏡頭5上下變動(dòng)對(duì)焦距離， 計(jì)算對(duì)焦值Focus—Value(下面簡(jiǎn)寫為FV )。如果FV>MAX_FV,就把FV的值賦于MAX-FV, 同時(shí)把step的值賦予FP,并判斷step是否大于t。其中t-6ZjZi仏為第一齒輪1 的齒數(shù)，Z2為鏡頭5的齒數(shù))，本實(shí)施例中t = 20。如果FV<MAX_FV,則直接比較st印 和t的大小。如果step小于等于20,那么驅(qū)動(dòng)馬達(dá)7再往前走一步，并重復(fù)前面的 過程。如果step大于20,則驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)向前走FP,對(duì)焦完成。此時(shí)鏡頭處于最清 晰狀態(tài)，即可進(jìn)行拍照。
對(duì)于一個(gè)需要對(duì)焦的圖象來說，芯片輸出數(shù)據(jù)如果是RGB格式的話，那么其中的 G是如圖8來排列的(如果輸出是YUV格式，則Y是按此方式排列的)。FV按下列方 式計(jì)算
化=|2xG3 -G5| Z尸2 =|2xG3 -G2 -G4|
其中i代表某個(gè)像素i,N是AF對(duì)焦窗口內(nèi)的所有像素總數(shù)。 本發(fā)明經(jīng)分析和實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明裝置可省掉光電開關(guān)，解決了對(duì)焦過程可能出
現(xiàn)的卡死問題。而且對(duì)焦方法算法簡(jiǎn)單，對(duì)焦時(shí)間較短。
上述實(shí)施例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，本領(lǐng)域普通技
術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對(duì)上述實(shí)施例做出種種修改或變化，
因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新
性特征的最大范圍。
8
權(quán)利要求
1、一種鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置，包括頂蓋(3)、鏡頭(5)、底座(6)、步進(jìn)馬達(dá)(7)，其特征在于還包括第一齒輪(1)、第二齒輪(2)和彈簧(4)，所述的鏡頭(5)是一安裝透鏡(55)的筒體，該筒體上端的內(nèi)側(cè)有一凹槽(53)、圓周邊具有擴(kuò)展的外齒輪(51)，該筒體的下端有多個(gè)支撐滑塊(52)，該支撐滑塊(52)沿圓周均勻、間隔地分布；所述的底座(6)，包括一頂面(61)，在該頂面(61)的一端向下設(shè)置有一圓形空腔(62)，該圓形空腔(62)的底部沿圓周設(shè)有多段結(jié)構(gòu)相同的連續(xù)的曲線滑道(63)，與支撐滑塊(52)的個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，所述的圓形空腔(62)供所述的鏡頭(5)放置，所述的頂面(61)的另一端有一通孔，所述的步進(jìn)馬達(dá)(7)自下而上地穿過該通孔固定在所述的底座(6)的頂面(61)上，所述的第一齒輪(1)裝設(shè)在步進(jìn)馬達(dá)(7)的轉(zhuǎn)軸(71)上，該第一齒輪(1)通過第二齒輪(2)與置于所述的圓形空腔(62)內(nèi)的鏡頭(5)的外齒輪(51)相嚙合；所述的頂蓋(3)，具有放置第二齒輪(2)的固定軸(31)，將第二齒輪(2)固定；當(dāng)頂蓋(3)與底座(6)相蓋合時(shí)，將所述的彈簧(4)置于鏡頭(5)的凹槽(53)中，該彈簧(4)使所述的支撐滑塊(52)緊貼在曲線滑道(63)上。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于所述的支撐滑塊 (52)為三個(gè)；所述的曲線滑道(63)為三段連續(xù)的且軌跡相同的曲線滑道，分別 支撐所述的三個(gè)支撐滑塊(52)，三段曲線滑道由較長(zhǎng)的緩慢向上到達(dá)最高點(diǎn)后突 然向下到達(dá)最低點(diǎn)的曲線組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于所述的底座(6) 的周邊設(shè)有多個(gè)卡扣(65),所述的頂蓋(3)的周邊設(shè)有卡槽(32)，與所述的 底座(6)的卡扣(65)相對(duì)應(yīng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于所述的底座(6) 的頂面還有凹槽(64 )，分別供第一齒輪(1 )和第二齒輪(2 )放置；
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于還有一 燒制有自動(dòng)對(duì)焦程序的芯片。
6、 權(quán)利要求l所述的鏡頭自動(dòng)對(duì)焦裝置進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦的方法，其特征在于包括下列步驟① 對(duì)焦開始時(shí)，參數(shù)初始化，設(shè)最大對(duì)焦值MAX-FV4，步數(shù)St印—，對(duì)焦位 置FP=0;② 設(shè)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)(7)前進(jìn)一步，即步數(shù)316。++=316 +1,步進(jìn)馬達(dá)(7) 的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第二齒輪(2)帶動(dòng)鏡頭(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，使鏡頭的三個(gè)支撐滑塊(52) 在曲線滑道(63)上轉(zhuǎn)動(dòng)，使鏡頭(5)上下變動(dòng)對(duì)焦距離；③ 計(jì)算對(duì)焦值FV;④ 判斷若對(duì)焦值FV <最大對(duì)焦值MAX-FV,則進(jìn)入步驟 ; 若對(duì)焦值FV〉最大對(duì)焦值MAX-FV,則進(jìn)入步驟⑤；⑤ 將對(duì)焦值賦予最大對(duì)焦值,MAX-FV-FV,將步數(shù)Step賦予對(duì)焦位置FP-Step;⑥ 若步數(shù)Step《t,則轉(zhuǎn)入第②步，若步數(shù)Step >t，則轉(zhuǎn)入第⑦步，其中t-6Z2/Zi， Z,為第一齒輪的齒數(shù)；Z2為鏡頭的齒數(shù)，⑦ 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)(7)向前走完FP步，對(duì)焦結(jié)束。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)對(duì)焦的方法，其特征在于所述的t為20。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信設(shè)備，特別是一種自動(dòng)對(duì)焦裝置和自動(dòng)對(duì)焦方法。本發(fā)明安裝透鏡的筒體上端的圓周邊具有擴(kuò)展的外齒輪，該筒體的下端設(shè)置有多個(gè)支撐滑塊，該支撐滑塊沿圓周均勻、間隔地分布；底座設(shè)置有一圓形空腔，該圓形空腔的底部沿圓周設(shè)有連續(xù)的多段結(jié)構(gòu)相同的曲線滑道，與支撐滑塊的個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，步進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)裝設(shè)在轉(zhuǎn)軸上第一齒輪，通過第二齒輪與鏡頭的外齒輪相嚙合，帶動(dòng)鏡頭的支撐滑塊在曲線滑道上轉(zhuǎn)動(dòng)；通過燒制有自動(dòng)對(duì)焦程序的芯片，進(jìn)而控制步進(jìn)馬達(dá)，完成鏡頭的自動(dòng)對(duì)焦。本發(fā)明由于省去了光電開關(guān)，節(jié)約了成本，避免了對(duì)焦過程中出現(xiàn)的卡死現(xiàn)象且本發(fā)明對(duì)焦方法的算法簡(jiǎn)單，效率高。
文檔編號(hào)G02B7/28GK101290464SQ20071003972
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者馮曉光, 王皓暉, 馬國(guó)琳 申請(qǐng)人:展訊通信(上海)有限公司