CN110248095A - 一种对焦装置、对焦方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种对焦装置、对焦方法及存储介质，所述对焦装置包括：透镜组，构成用于聚焦的单元；所述透镜组中的每一透镜覆盖至少两个像素，且每一所述像素被划分为两个子像素；控制器，用于确定所述子像素的相位信息，并根据所述子像素的相位信息控制对应的透镜进行对焦。

Description

一种对焦装置、对焦方法及存储介质

技术领域

本申请涉及光电二极管技术，涉及但不限于一种对焦装置、对焦方法及存储介质。

背景技术

相关技术中的相位检测自动对焦(Phase Detection Auto Focus，PDAF)工艺较为复杂，对于相位检测(Phase Detection，PD)来说，需要遮挡部分像素，必然会损失了一些进光量。而相关技术中的采用双核PD(DUAL PD)进行自动对焦和采用2×2片上透镜的四核PD(2×2On Chip Lens 4PD，2×2OCL4PD)进行自动对焦，效果都不够理想。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种对焦装置、对焦方法及存储介质。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种对焦装置，所述对焦装置包括：

透镜组，构成用于聚焦的单元；

所述透镜组中的每一透镜覆盖至少两个像素，且每一所述像素被划分为两个子像素；

控制器，用于确定所述子像素的相位信息，并根据所述子像素的相位信息控制对应的透镜进行对焦。

本申请实施例提供一种对焦方法，所述方法包括：

获取透镜组中的每一透镜覆盖至少两个像素中每一所述像素的每一子像素的相位信息；

根据每一所述子像素的相位信息，确定待采集图像的偏移信息；

根据所述偏移信息，控制所述透镜移动，以使所述透镜对焦。

对应地，本申请实施例提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述方法中的步骤。

本申请实施例提供一种对焦装置、对焦方法及存储介质，该对焦装置包括：透镜组，构成用于聚焦的单元；所述透镜组中的每一透镜覆盖至少两个像素，且每一所述像素被划分为两个子像素；控制器，用于确定所述子像素的相位信息，并根据所述子像素的相位信息控制对应的透镜进行对焦；如此，通过在一个透镜下面覆盖多个像素，而且每一像素内部还划分为两个子像素，这样使得控制器基于多个子像素的相位信息，能够更加准确且稳定的控制透镜进行对焦。

附图说明

图1A为本申请实施例对焦装置的组成结构示意图；

图1B为本申请实施例对焦装置的另一组成结构示意图；

图1C为本申请实施例像素划分示意图；

图2A为本申请实施例对焦方法的实现流程示意图；

图2B为本申请实施例对焦方法的另一实现流程示意图；

图3为本申请实施例相位检测自动对焦的结构示意图；

图4为本申请实施例相位检测的组成结构示意图；

图5为本申请实施例相位检测的另一组成结构示意图；

图6为本申请实施例对焦装置中像素排布示意图；

图7为本申请实施例对焦装置的像素组成示意图；

图8为本申请实施例子像素的相位信息分布图；

图9为本申请实施例提供的对焦装置的组成结构示意图。

具体实施方式

在对本申请实施例的技术方案进行详细说明之前，首先对本申请实施例的对焦装置应用的系统架构进行简单说明。本申请实施例的对焦装置应用于三维视频数据的相关业务，该业务例如是三维视频数据分享的业务，或者基于三维视频数据的直播业务等等。在这种情况下，由于三维视频数据的数据量较大，分别传输的深度数据和二维视频数据在数据传输过程中需要较高的技术支持，因此需要移动通信网络具有较快的数据传输速率，以及较稳定的数据传输环境。

本申请实施例提供一种对焦装置，图1A为本申请实施例对焦装置的组成结构示意图，如图1A所示，所述对焦装置，包括：

透镜组101，构成用于聚焦的单元。

这里，透镜组101可以是由多个透镜组成的透镜阵列，用于在采集图像时，实现聚焦。

所述透镜组101中的每一透镜11覆盖至少两个像素102和103，且每一所述像素被划分为两个子像素，以使所述透镜基于所述子像素的相位信息，进行对焦。

这里，从每一所述像素的中间进行隔离，将所述每一像素划分为两个子像素；其中，不同的像素被隔离的方向相同或不同。比如，如图1C所示，像素102和像素103之间是隔离开来的；采用隔离带123，从像素102的中间进行隔离，得到子像素121和122；采用隔离带133，从像素103的中间进行隔离，得到子像素131和132。每一透镜11下设置有滤色片，所述滤色片下覆盖所述至少两个像素102和103；其中，所述滤色片为彩色滤波片，比如，滤色片的组合可以是以下任一种：红绿蓝(Red Green Blue，RGB)、红黄黄蓝(Red YellowYellowBlue，RYYB)、红白白蓝(Red White White Blue，RWWB)、红绿蓝白(Red Green Blue White，RGBW)或青品红黄(Cyan Magenta Yellow，CMY)等。

控制器104，用于确定所述子像素的相位信息，并根据所述子像素的相位信息控制对应的透镜进行对焦。

在一个具体例子中，滤色片12下覆盖4个像素，即在2×2OCL的基础上，将每个像素从中间隔离开来，分成两个子像素，这样就得到8个子像素，然后，基于这样8个子像素的相位信息，确定透镜需要移动的距离，实现透镜的对焦；这样，通过较多的相位信息确定透镜需要移动的距离，提高了对焦结果的准确度和稳定性。

在本申请实施例中，在将一个透镜下面覆盖多个像素，而且每一像素内部还划分为两个子像素，这样基于多个子像素的相位信息，能够更加准确的实现，相位探测自动对焦。

本申请实施例提供一种对焦装置，图1B为本申请实施例对焦装置的另一组成结构示意图，如图1B所示，所述对焦装置，包括：

每一透镜11下设置有滤色片21，所述滤色片21下覆盖所述至少两个像素102和103；像素102和103之间通过隔离待22互相隔离，而且至少两个像素102和103组成的图形的形状满足预设形状。比如，当滤色片21下覆盖4个像素时，如图5(a)所示，这四个像素相互隔离开来，组成正方形；而且每个像素均被划分为两个子像素，如图5(b)所示。在不同的像素中，隔离的方向相同或不同，比如，在将不同像素的隔离方向设置为相同的情况下，可以是均是沿着竖直方向进行隔离，将像素分为左右两个子像素；在将不同像素的隔离方向设置为不同的情况下，可以是将部分像素沿着水平方向隔离，另一部分像素沿着对角方向隔离等，这样，不同的像素隔离方向不同，能够获得更多方向的相位信息，从而使得透镜对焦更加准确。在本申请实施例中，不同透镜下覆盖的像素的个数可以相同或不同，比如，一部分透镜下覆盖4个像素，一部分透镜下覆盖1个像素，这样，保证了不会大量增加像素密度，从而当输出待采集图像时，可以保证全分辨率输出待采集图像。

在本申请实施例中，将滤色片覆盖的多个像素中的每一像素划分为左右两个子像素，然后控制器基于多个子像素的相位信息，控制透镜进行对焦，提升了透镜对焦的准确度。

本申请实施例提供一种对焦方法，该方法应用于对焦装置中，图2A为本申请实施例对焦方法的实现流程示意图，如图2A所示，所述方法包括以下步骤：

步骤S201，获取透镜组中的每一透镜覆盖至少两个像素中每一所述像素的每一子像素的相位信息。

这里，每一透镜下设置有滤色片，所述滤色片下覆盖所述至少两个像素；而且从每一所述像素的中间进行隔离，将所述每一像素划分为两个子像素。在步骤S201中，获取多个相位信息，比如，滤色片下覆盖四个像素，而且每个像素被划分为两个子像素，这样就有8个子像素，获取这8个子像素的相位信息。如果该四个像素的隔离方向不同，那么得到的8个相位信息更加丰富。

步骤S202，根据每一所述子像素的相位信息，确定待采集图像的偏移信息。

这里，首先，对多个子像素的相位信息进行相位配对；然后，确定匹配对中两个子像素的相位信息之间的自相关值，根据自相关值，确定所述待采集图像的中心与所述透镜焦点之间的距离，即待采集图像的偏移信息。

步骤S203，根据所述偏移信息，控制所述透镜移动，以使所述透镜对焦。

这里，对焦装置的控制器获取到待采集图像的偏移信息，发出控制指令，以控制透镜移动，实现透镜对焦。

在本申请实施例中，通过获取多个像素的子像素的相位信息，确定待采集图像的偏移信息，从而获得透镜需要移动的距离，实现了更准确更稳定的相位对焦。

本申请实施例提供一种对焦方法，该方法应用于对焦装置中，图2B为本申请实施例对焦方法的另一实现流程示意图，如图2B所示，所述方法包括以下步骤：

步骤S221，获取透镜组中的每一透镜覆盖至少两个像素中每一所述像素的每一子像素的相位信息。

步骤S222，确定不同子像素的相位信息之间的相位差值。

这里，所述不同子像素可以是同一透镜下覆盖的不同子像素，也可以是不同透镜下覆盖的不同子像素。

步骤S223，将所述相位差值小于预设相位差值的两个子像素的相位信息，作为匹配对相位信息，得到多个匹配对相位信息。

这里，相位差值小于预设相位差值的两个子像素的相位信息，说明这两个子像素差异很小，进一步说明这两个子像素是对应于同一个透镜的。比如，在2×2OCL的基础上，一个透镜下面设置的滤色片覆盖四个像素，而且将每一像素从中间隔离，划分了两个子像素，由于这八个子像素均对应于同一个透镜，所以这8个子像素的相位信息差异很小，在一个具体例子中个，可以将同一个透镜覆盖的多个子像素的相位信息任意匹配为匹配对相位信息。

步骤S224，根据至少一个所述匹配对相位信息中的两个相位信息，确定所述待采集图像的偏移信息。

这里，首先，确定至少一个所述匹配对相位信息的自相关值，比如，确定匹配对中两个子像素的相位信息之间的自相关，得到待采集图像进行傅里叶变换后的图像；然后，根据所述自相关值，确定所述待采集图像的中心与所述透镜焦点之间的距离。比如，基于傅里叶变换后的图像和预先设定的对应关系表，可得到待采集图像的中心与透镜焦点之间的距离；其中，所述对应关系表为事先设定的用于表明傅里叶变换后的图像与该距离的对应关系。

上述步骤S222至步骤S224给出了一种“根据每一所述子像素的相位信息，确定待采集图像的偏移信息”的实现方式，在该方式中，通过确定匹配对相位信息的自相关，以得到待采集图像的偏移信息。

步骤S225，根据所述待采集图像的中心与所述透镜焦点的相对位置，控制所述透镜转出或转入，以使所述待采集图像的中心与所述透镜焦点重合。

这里，如果待采集图像的中心在透镜焦点之前，表明待采集画面可能是离透镜太近，这是需要控制透镜转入，以使所述待采集图像的中心与所述透镜焦点重合。如果待采集图像的中心在透镜焦点之后，表明待采集画面可能是离透镜较远，这是需要控制透镜转出，以使所述待采集图像的中心与所述透镜焦点重合。

在本申请实施例中，通过获得透镜覆盖的多个子像素的相位信息，以确定待采集图像的偏移信息，这样基于该偏移信息，实现透镜的自动对焦，因为获得的相位信息比较丰富，提升了相位对焦的准确度和稳定性。

本申请实施例提供一种对焦装置，图3为本申请实施例相位检测自动对焦的结构示意图，如图3所示，以轴上点为例，针对物体30，光线31代表经过上半部分透镜的光线，而光线32代表经过下半部分透镜的光线，可以看到，当互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)33在镜片35焦前的时候，上半部分的CMOS接收到的是上半部分的光线，而下半部分的CMOS则接收到的是下半部分的光线，反之，当CMOS 34在镜片35焦后的时候，恰好相反。那么如果可以区分光线是来自透镜的上半部分还是下半部分，就可以知道是焦前还是焦后了。而且CMOS越接近理想成像面，两色光线在CMOS上所成像越接近，当恰好成像清晰时，两色光线是重合成一点的。

图4为本申请实施例相位检测的组成结构示意图，如图4(a)所示，在PD中，分别采用遮光条401和402遮挡像素41和42的部分区域，这样通过计算像素间的距离和变化等数据，来决定对焦的偏移值。如图4(b)所示，在双核PD中，采用隔离材料403将一个像素隔离为两个子像素404和405。

图5为本申请实施例相位检测的另一组成结构示意图，如图5(a)所示，在2×2OCL51中，一个微透镜下覆盖4个像素501、502、503和504。如图5(b)所示，对于在2×2OCL 51中的任一个像素被隔离为两个子像素505和506。

图6为本申请实施例对焦装置中像素排布示意图，如图6所示，每个微透镜下有一个彩色滤波片(比如，R、G或B等)下面覆盖了4个像素601至604，四个像素排布成正方形61。每个像素都进行了隔离，分成了左右两个子像素，这样每个2×2OCL下共有4个大像素，8个子像素，每个子像素都能获得相位信息，从而实现基于2×2OCL对焦装置的8相位探测自动对焦。

图7为本申请实施例对焦装置的像素组成示意图，如图7所示，光线71经过OCL 72接着经过滤色片73后打到光电二极管上，采用隔离带701将两个像素之间隔离开来，得到像素74和75，然后采用隔离带702将像素74，划分为两个子像素741和742，采用隔离带703分别将像素75，划分为两个子像素751和752，将每个像素之间隔离开来，像素内部也进行了隔离，这样光打到不同的子像素内会分别被转化成电子转移到n+区，使得光电二极管的电子被隔离成8个区域。

如图8所示，对于每个2×2OCL的8个子像素，得到8个相位信息，分别为像素左上左81(left-up-left，LUL)区域的相位信息，像素左上右82(left-up-right，LUR)区域的相位信息，左下左83(left-down-left，LDL)区域的相位信息，LDR 84区域的相位信息，RUL 85区域的相位信息，RUR 86区域的相位信息，RDL 87区域的相位信息和RDR 88区域的相位信息，可以根据需要去进行相位配对，去获得最精确的相位信息。比如：匹配对(LUL-LUR)、匹配对(LUL-LDL)，匹配对(LUL-LDR)，匹配对(LUL-RDL)或匹配对(LUL-RDR)等，通过计算匹配对内相位信息之间的自相关性，获得待采集图像的偏移信息，从而确定镜头所需要移动的距离。

在本申请实施例中，利用2×2OCL结合双核PD实现了8PD的相位探测自动对焦，提升了聚焦后摄像头的分辨率较低，而且由于获得的相位信息较多，实现了更准确更稳定的相位对焦。

基于前述的实施例，本申请实施例提供一种对焦装置，图9为本申请实施例提供的对焦装置的组成结构示意图，如图9所示，所述对焦装置900包括：

透镜组901，构成用于聚焦的单元；

所述透镜组901中的每一透镜覆盖至少两个像素，且每一所述像素被划分为两个子像素；

控制器902，用于确定所述子像素的相位信息，并根据所述子像素的相位信息控制对应的透镜进行对焦。

在其他实施例中，从每一所述像素的中间进行隔离，将所述每一像素划分为两个子像素；其中，不同的像素被隔离的方向相同或不同。

在其他实施例中，所述每一透镜下设置有滤色片，所述滤色片下覆盖所述至少两个像素；其中，所述滤色片为彩色滤波片。

在其他实施例中，所述至少两个像素之间互相隔离。

在其他实施例中，所述至少两个像素组成的图形的形状满足预设形状。

在其他实施例中，所述控制器902，用于获取透镜组中的每一透镜覆盖至少两个像素中每一所述像素的每一子像素的相位信息；根据每一所述子像素的相位信息，确定待采集图像的偏移信息；根据所述偏移信息，控制所述透镜移动，以使所述透镜对焦。

在其他实施例中，所述控制器902，用于确定不同子像素的相位信息之间的相位差值；将所述相位差值小于预设相位差值的两个子像素的相位信息，作为匹配对相位信息，得到多个匹配对相位信息；根据至少一个所述匹配对相位信息中的两个相位信息，确定所述待采集图像的偏移信息。

在其他实施例中，所述控制器902，用于确定至少一个所述匹配对相位信息的自相关值；根据所述自相关值，确定所述待采集图像的中心与所述透镜焦点之间的相对位置。

在其他实施例中，所述控制器902，用于根据所述待采集图像的中心与所述透镜焦点的相对位置，控制所述透镜转出或转入，以使所述待采集图像的中心与所述透镜焦点重合。

对应地，本申请实施例提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述所述对焦方法的步骤。

需要说明的是：上述实施例提供的对焦装置在进行图像采集时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将对焦装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和智能设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者手机等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。

需要说明的是：本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对焦装置，其特征在于，所述对焦装置包括：

透镜组，构成用于聚焦的单元；

所述透镜组中的每一透镜覆盖至少两个像素，且每一所述像素被划分为两个子像素；

控制器，用于确定所述子像素的相位信息，并根据所述子像素的相位信息控制对应的透镜进行对焦。

2.根据权利要求1所述的对焦装置，其特征在于，从每一所述像素的中间进行隔离，将所述每一像素划分为两个子像素；其中，不同的像素被隔离的方向相同或不同。

3.根据权利要求1所述的对焦装置，其特征在于，所述每一透镜下设置有滤色片，所述滤色片覆盖所述至少两个像素；其中，所述滤色片为彩色滤波片。

4.根据权利要求1至3任一项所述的对焦装置，其特征在于，所述至少两个像素之间互相隔离。

5.根据权利要求4所述的对焦装置，其特征在于，所述至少两个像素组成的图形的形状满足预设形状。

6.一种对焦方法，其特征在于，所述方法应用于对焦装置，所述方法包括：

获取透镜组中的每一透镜覆盖至少两个像素中每一所述像素的每一子像素的相位信息；

根据每一所述子像素的相位信息，确定待采集图像的偏移信息；

根据所述偏移信息，控制所述透镜移动，以使所述透镜对焦。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述根据每一所述子像素的相位信息，确定待采集图像的偏移信息之前，所述方法还包括：

确定不同子像素的相位信息之间的相位差值；

将所述相位差值小于预设相位差值的两个子像素的相位信息，作为匹配对相位信息，得到多个匹配对相位信息；

对应地，所述根据每一所述子像素的相位信息，确定待采集图像的偏移信息，包括：

根据至少一个所述匹配对相位信息中的两个相位信息，确定所述待采集图像的偏移信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据至少一个所述匹配对相位信息中的两个相位信息，确定所述待采集图像的偏移信息，包括：

确定至少一个所述匹配对相位信息的自相关值；

根据所述自相关值，确定所述待采集图像的中心与所述透镜焦点之间的相对位置。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述偏移信息，控制所述透镜移动，包括：

根据所述待采集图像的中心与所述透镜焦点的相对位置，控制所述透镜转出或转入，以使所述待采集图像的中心与所述透镜焦点重合。

10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求6至9任一项所述方法的步骤。