[發(fā)明專利]電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610027056.5
• 申請日: 2016-01-16
• 公開（公告）號: CN105527778A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李恒宇;劉航;程洪濤;夏瑞隆;袁澤峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G03B13/36
• 分類號: G03B13/36;G02B3/14
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法。

技術(shù)背景

隨著各種成像設(shè)備自動化、智能化的迅速發(fā)展，自動對焦技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛， 在傳統(tǒng)的自動對焦系統(tǒng)中，自動對焦時通過電機來調(diào)節(jié)鏡頭組合圖像探測器之間的位置從 而在圖像探測器（如可見光CCD、CMOS或紅外探測器）上獲得清晰的圖像。因而使得成像系統(tǒng) 體積龐大，電機帶動鏡頭移動尋找最佳位置期間功耗較高，對焦時間較長。電動可調(diào)焦液體 鏡頭是近年來新興的一種可變焦鏡頭，與傳統(tǒng)的變焦鏡頭通過調(diào)整兩個固定焦距的鏡頭之 間的距離來實現(xiàn)變焦不同，液體鏡頭通過電場改變液體的壓力來調(diào)整焦距。根據(jù)相關(guān)測試， 每次的變焦過程所消耗的能量僅為0.1mJ，而變焦所用的時間從最極端的凸面到凹面也僅 需幾毫秒。請參閱圖2，其為一典型電動可調(diào)焦液體鏡頭光焦度與驅(qū)動電流的關(guān)系示意圖。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對已有自動對焦系統(tǒng)體積龐大，對焦功耗高、時間長的問題， 利用上述新型可調(diào)焦液體鏡頭，提供一種電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法，使得自動 對焦系統(tǒng)體積小更小、功耗更低、對焦更加快速穩(wěn)定。

根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦 方法，適用于需要自動對焦的攝像裝置中，其特征在于，所述自動對焦方法使得成像系統(tǒng)光 學(xué)組件在沒有任何相對位移的情況下完成對焦，獲得清晰的影像，所述方法包含以下步驟：

（A）圖像傳感器獲取圖像：可選用任何適配電動可調(diào)焦液體鏡頭的圖像傳感器來獲取 圖像；

（B）圖像預(yù)處理：采用鄰域平均法去除噪聲，灰度變換消除光線的影響，提升圖像質(zhì)量 使自動對焦更加精確；

（C）選定對焦區(qū)域：由用戶在圖像顯示器上選取需要對焦的區(qū)域；

（D）對焦區(qū)域追蹤：由追蹤算法根據(jù)用戶所選對焦區(qū)域的特征實現(xiàn)對對焦區(qū)域的跟蹤；

（E）計算對焦區(qū)域清晰度值：計算圖像對焦區(qū)域內(nèi)各像素點的梯度絕對值之和來作為 其對焦清晰度值，越清晰的圖像邊緣越銳利，梯度絕對值之和也應(yīng)該更大；

（F）對焦控制：對焦控制單元根據(jù)對焦區(qū)域清晰度值的變化情況判斷成像系統(tǒng)焦距應(yīng) 該變大還是變小才能使對焦區(qū)域成像清晰并將此焦距改變信號發(fā)送給電動可調(diào)焦液體鏡 頭驅(qū)動器，使液體鏡頭改變焦距，尋找使對焦區(qū)域成像最清晰時的焦距；

（G）液體鏡頭改變焦距：電動可調(diào)焦液體鏡頭驅(qū)動器接受對焦控制步驟產(chǎn)生的焦距改 變信號驅(qū)動液體鏡頭改變焦距。

在本發(fā)明所述的電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法自動對焦方法中，所述步驟 （D）中對用戶選定的對焦區(qū)域進行追蹤，且步驟（E）中只對此對焦區(qū)域進行清晰度值計算， 減小了成像畫面中其它物體運動對對焦區(qū)域自動對焦的干擾，減小了計算量。

在本發(fā)明所述的電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法自動對焦方法中，步驟（F） 中的對焦控制算法，所采用的成像系統(tǒng)成像最清晰時的焦距搜索算法包括以下步驟：

①確定液態(tài)鏡頭驅(qū)動器電流改變方向，計算當(dāng)前對焦區(qū)域的清晰度值記為v1，然后在 當(dāng)前液體鏡頭驅(qū)動電流的基礎(chǔ)上增加一預(yù)設(shè)較大值large并計算對焦區(qū)域的清晰度值記為 v2，若v2大于v1則確定驅(qū)動器電流改變方向為正向（增大液體可變焦鏡頭驅(qū)動電流，減小其 焦距），否則驅(qū)動器電流改變方向為負(fù)向（減小液體可變焦鏡頭驅(qū)動電流，增大其焦距）。

②按照步驟①中確定的驅(qū)動器電流改變方向以預(yù)設(shè)改變量medium來改變驅(qū)動器 驅(qū)動電流

③對電流改變前后對焦區(qū)域圖像的清晰度值進行評價直至清晰度值連續(xù)n次出現(xiàn)下降 的情況，若是則說明成像系統(tǒng)已經(jīng)錯過最佳對焦焦距，進入步驟④，否則返回步驟②；

④改變驅(qū)動器電流改變方向，并在medium的基礎(chǔ)上減小一值step作為驅(qū)動器的電流改 變量。

⑤判斷medium是否達(dá)到一最小值minimum，若是則液體鏡頭驅(qū)動器此時驅(qū)動電流 對應(yīng)的焦距即為該對焦控制方法尋找到的成像系統(tǒng)最佳時的焦距，結(jié)束對焦。否則返回步 驟②。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點：成像系 統(tǒng)光學(xué)組件在沒有任何相對位移的情況下就可以完成對焦，獲得清晰的影像，結(jié)構(gòu)更加緊 湊，且對焦耗時更少，功耗更低，對焦更加快速穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的控制操作流程圖

圖2為可調(diào)焦液體鏡頭光焦度與驅(qū)動電流的關(guān)系示意圖