用于單幅照相機(jī)模塊主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)傾斜校正的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)一般地涉及照相機(jī)模塊組件，并且更具體地涉及調(diào)整照相機(jī)組件的光學(xué)對(duì) 準(zhǔn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 小的移動(dòng)多用途設(shè)備諸如智能手機(jī)和寫(xiě)字板或平板電腦的出現(xiàn)導(dǎo)致了對(duì)能夠產(chǎn) 生高水平圖像質(zhì)量的，用于集成在這些設(shè)備內(nèi)的高分辨率小尺寸照相機(jī)的大規(guī)模生產(chǎn)的需 求。大規(guī)模生產(chǎn)造成了最大化用于組裝這些照相機(jī)的機(jī)器的生產(chǎn)量的壓力。
[0003] 根據(jù)將照相機(jī)模塊鏡頭對(duì)準(zhǔn)圖像傳感器的圖像質(zhì)量驅(qū)動(dòng)的處理，設(shè)想出了照相機(jī) 模塊主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，這種對(duì)準(zhǔn)在將兩個(gè)組件物理地組裝并且接合在一起時(shí)，考慮組合的鏡頭/ 傳感器系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)，而不是如在高生產(chǎn)量的非圖像質(zhì)量驅(qū)動(dòng)的常規(guī)照相機(jī)模塊鏡頭保 持器連接處理中通常所做的那樣，僅僅考慮機(jī)械對(duì)準(zhǔn)。主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的用意是將鏡頭的光軸對(duì) 準(zhǔn)圖像傳感器的中心，圖像傳感器本身已被垂直于鏡頭的主軸放置。雖然照相機(jī)模塊主動(dòng) 對(duì)準(zhǔn)是組裝具有高水平圖像質(zhì)量的高分辨率緊湊型照相機(jī)的關(guān)鍵處理，與常規(guī)的機(jī)械對(duì)準(zhǔn) 處理相比，常規(guī)的主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法具有低的生產(chǎn)量，使得難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，并且費(fèi) 用昂貴。存在對(duì)實(shí)現(xiàn)用于高生產(chǎn)量大規(guī)模生產(chǎn)的照相機(jī)模塊主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的更快方法的需要。
[0004] 放置在鏡頭筒內(nèi)的鏡頭元件的制造公差以及組件放置的公差導(dǎo)致鏡頭和傳感器 之間的傾斜和偏軸，傾斜和偏軸可以降低完成的照相機(jī)的圖像質(zhì)量，特別是在該照相機(jī)拍 攝的圖像的外圍，這可以表現(xiàn)為邊緣處顯著的模糊和中心處的銳利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 某些實(shí)施例包括用于校正用于多功能設(shè)備的照相機(jī)模塊中的組件的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的 方法。在某些實(shí)施例中，在測(cè)試臺(tái)上組裝用于多功能設(shè)備的照相機(jī)模塊的組件。某些實(shí)施 例包括這樣的方法，該方法包括捕捉單個(gè)測(cè)試圖像，根據(jù)從所述測(cè)試圖像得出的空間頻率 響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾斜，和機(jī)械地調(diào) 整鏡頭和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸的對(duì)準(zhǔn)，以便減小該光學(xué)傾斜。在某些實(shí)施例中， 使用照相機(jī)模塊的組件執(zhí)行捕捉，并且所述單個(gè)測(cè)試圖像包含用于表征照相機(jī)模塊的組件 的視覺(jué)編碼空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1示出了根據(jù)某些實(shí)施例的具有照相機(jī)的便攜多功能設(shè)備的方框圖。
[0007] 圖2示出了根據(jù)某些實(shí)施例的具有照相機(jī)的便攜多功能設(shè)備。
[0008] 圖3示出了根據(jù)至少某些實(shí)施例，被在用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的 測(cè)試臺(tái)上組裝的致動(dòng)器模塊組件的示例實(shí)施例的側(cè)視圖。
[0009] 圖4示出了根據(jù)至少某些實(shí)施例，標(biāo)記有特征檢測(cè)結(jié)果的用于產(chǎn)生可被用于單幅 照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的成像的空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)的經(jīng)處理的測(cè)試圖案圖表。
[0010] 圖5示出了根據(jù)至少某些實(shí)施例，在存在用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正 的大的散焦的情況下，對(duì)于鏡頭一傳感器傾斜的低空間頻率空間頻率響應(yīng)敏感度的圖。
[0011] 圖6示出了根據(jù)至少某些實(shí)施例，用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的旋轉(zhuǎn) 值的圖表。
[0012] 圖7A示出了根據(jù)至少某些實(shí)施例，沿著單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的軸 的角度符號(hào)調(diào)整的圖。
[0013] 圖7B示出了根據(jù)至少某些實(shí)施例，用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的象 限內(nèi)的角度符號(hào)調(diào)整的圖。
[0014] 圖8是根據(jù)至少某些實(shí)施例，可用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的方法的 流程圖。
[0015] 圖9是根據(jù)至少某些實(shí)施例，可用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的方法的 流程圖。
[0016] 圖10是根據(jù)至少某些實(shí)施例，可用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的方法 的流程圖。
[0017] 圖11是根據(jù)至少某些實(shí)施例，可用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的方法 的流程圖。
[0018] 圖12是根據(jù)至少某些實(shí)施例，可用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的方法 的流程圖。
[0019] 圖13是根據(jù)至少某些實(shí)施例，可用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的方法 的流程圖。
[0020] 圖14是根據(jù)至少某些實(shí)施例，可用于單幅照相機(jī)主動(dòng)光學(xué)傾斜對(duì)準(zhǔn)校正的方法 的流程圖。
[0021] 圖15示出了根據(jù)某些實(shí)施例，配置為實(shí)現(xiàn)用于照相機(jī)控制的系統(tǒng)和方法的方面 的示例計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
[0022] 本說(shuō)明書(shū)包括對(duì)"一個(gè)實(shí)施例"及其各種形式的引用。短語(yǔ)"一個(gè)實(shí)施例"及其各 種形式的出現(xiàn)不必然指相同的實(shí)施例。特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特性可被以與本公開(kāi)一致的 任何適合的方式組合。
[0023] "包括":該術(shù)語(yǔ)是開(kāi)放性的。當(dāng)被用在所附的權(quán)利要求中時(shí)，該術(shù)語(yǔ)不排除附加的 結(jié)構(gòu)或者步驟?？紤]有如下表述的【主權(quán)項(xiàng)】
"一種裝置，包括一個(gè)或多個(gè)處理器單元…"。 這種權(quán)利要求不排除該裝置包括附加組件（例如，網(wǎng)絡(luò)接口單元，圖形電路等等）。
[0024] "配置為"：各種單元，電路或者其它組件可被描述為或者要求為"配置為"執(zhí)行一 種任務(wù)或者多種任務(wù)。在這種上下文中，"配置為"用于通過(guò)指出該單元/電路/組件包括 在操作過(guò)程中執(zhí)行該任務(wù)或者多個(gè)任務(wù)的結(jié)構(gòu)（例如，電路）來(lái)暗示結(jié)構(gòu)。因而，即使當(dāng)指 定的單元/電路/組件當(dāng)前不是可操作的時(shí)（例如，關(guān)閉），該單元/電路/組件可以被稱 為配置為執(zhí)行該任務(wù)。與"配置為"語(yǔ)言一起使用的單元/電路/組件包括硬件，例如，電 路、存儲(chǔ)可以執(zhí)行以便實(shí)現(xiàn)操作的程序指令的存儲(chǔ)器等等。單元/電路/組件被"配置為" 執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的表述明確地旨在不針對(duì)該單元/電路/組件援引U. S. C. § 112第6 段。附加地，"配置為"可以包括被以軟件和/或固件（例如，執(zhí)行軟件的FPGA或者通用處 理器）操縱，以便以能夠執(zhí)行所涉及（一個(gè)或多個(gè)）任務(wù)的方式操作的上位結(jié)構(gòu)（例如，上 位電路）。"配置為"還可以包括調(diào)整制造工藝（例如，半導(dǎo)體制造設(shè)施），以便制造適合于 實(shí)現(xiàn)或者執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的設(shè)備（例如，集成電路）。
[0025] "第一""第二"等等：如此處使用的，這些術(shù)語(yǔ)被用作它們之后的名詞的標(biāo)記，并且 不暗示任何類型的順序（例如，空間的、時(shí)間的、邏輯的等等）。例如，緩沖電路可被在本文 中描述為執(zhí)行針對(duì)"第一"和"第二"值的寫(xiě)操作。術(shù)語(yǔ)"第一"和"第二"不必然暗示必須 在第二值之前寫(xiě)第一值。
[0026] "基于":如此處使用的，該術(shù)語(yǔ)用于描述影響判斷的一個(gè)或多個(gè)因素。該術(shù)語(yǔ)不排 除可能影響判斷的附加因素。即，判斷可以僅僅基于這些因素，或者至少部分地基于這些因 素?？紤]短語(yǔ)"基于B確定A"。雖然在這種情況下，B是影響針對(duì)A的判斷的因素，這種短 語(yǔ)不排除對(duì)A的判斷還基于C。在其它實(shí)例中，可以僅僅基于B確定A。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 對(duì)用于照相機(jī)模塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕榻B
[0028] 某些實(shí)施例包括用于校正用于多功能設(shè)備的照相機(jī)模塊中的組件的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的 方法。在某些實(shí)施例中，在測(cè)試臺(tái)上組裝用于多功能設(shè)備的照相機(jī)模塊的組件。某些實(shí)施 例包括這樣的方法，該方法包括捕捉單個(gè)測(cè)試圖像，根據(jù)空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭的光 軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾斜，和機(jī)械地調(diào)整鏡頭和照相機(jī)模塊的 圖像傳感器的光軸的對(duì)準(zhǔn)，以便減小該光學(xué)傾斜。在某些實(shí)施例中，使用照相機(jī)模塊的組件 執(zhí)行捕捉，并且所述單個(gè)測(cè)試圖像包含用于表征照相機(jī)模塊的組件的視覺(jué)編碼空間頻率響 應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0029] 在某些實(shí)施例中，根據(jù)空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳 感器的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括根據(jù)不多于一個(gè)測(cè)試圖像，計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模 塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾斜。以來(lái)自照相機(jī)模塊的僅僅一個(gè)測(cè)試圖像計(jì)算鏡頭 的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾斜的能力是有助于實(shí)現(xiàn)某些實(shí)施 例中給出的高生產(chǎn)量照相機(jī)模塊主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0030] 在某些實(shí)施例中，根據(jù)空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳 感器的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括以空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合二維表面模型。雖然在說(shuō)明實(shí) 施例時(shí)出于清楚的目的提供了使用線性平面的例子，通過(guò)閱讀所附的公開(kāi)，本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將會(huì)容易地認(rèn)識(shí)到其它實(shí)施例可以考慮更高次的效果，諸如透鏡像場(chǎng)彎曲，而不脫離 公開(kāi)的實(shí)施例的范圍和意義。實(shí)施例使用各種模型，以便以空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合一般化 的二維表面模型。根據(jù)擬合的表面，通過(guò)與理想的無(wú)傾斜二維表面模型之間的比較，可以確 定光學(xué)傾斜。在某些實(shí)施例中，根據(jù)空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖 像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括根據(jù)低頻空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)，使用傾斜線性平面模 型，以空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合平面。在某些實(shí)施例中，該方法還包括從該平面估計(jì)校正角， 并且應(yīng)用線性校準(zhǔn)，以便將該校正角轉(zhuǎn)換為適用于鏡頭和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸 的物理校正角，以便減小光學(xué)傾斜。
[0031] 在某些實(shí)施例中，根據(jù)空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳 感器的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括采用低頻空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)，在傾斜線性平面模型上使 用加權(quán)最小二乘計(jì)算，以空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合平面。在某些實(shí)施例中，根據(jù)空間頻率響應(yīng) 數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括使用優(yōu)化 過(guò)程諸如下山單純形法（nelder mead法），以空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合（一般地任何）二維 表面。采用加權(quán)最小二乘法的線性平面擬合僅僅是為了容易明了本文的說(shuō)明或一般概念的 特定實(shí)現(xiàn)而選擇的一個(gè)可能的示例實(shí)施例。
[0032] 在某些實(shí)施例中，根據(jù)空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳 感器的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括以空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合二維表面。在某些實(shí)施例中， 該方法還包括通過(guò)優(yōu)化過(guò)程，根據(jù)擬合的二維表面（或者二維表面的模型）估計(jì)校正角，在 某些實(shí)施例中，其采取應(yīng)用線性校準(zhǔn)將校正角轉(zhuǎn)換為適用于鏡頭和照相機(jī)模塊的圖像傳感 器的光軸的物理校正角以便減小光學(xué)傾斜的形式。
[0033] 某些實(shí)施例還包括將包括鏡頭的鏡頭筒組件接合到用于照相機(jī)模塊的圖像傳感 器的光軸的連接部，以便使得該對(duì)準(zhǔn)持久保持在通過(guò)機(jī)械地調(diào)整產(chǎn)生的位置。
[0034] 在某些實(shí)施例中，機(jī)械地調(diào)整鏡頭和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸的對(duì)準(zhǔn)以便 減小光學(xué)傾斜還包括機(jī)械地調(diào)整包括鏡頭的鏡頭筒組件和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光 軸的對(duì)準(zhǔn)，以便減小光學(xué)傾斜。
[0035] 某些實(shí)施例包括多功能設(shè)備的照相機(jī)模塊。該照相機(jī)模塊包括圖像傳感器，和可 移動(dòng)地固定到圖像傳感器的鏡頭組件。在某些實(shí)施例中，鏡頭組件的光軸被使用一種處理 或者方法相對(duì)于圖像傳感器的光軸固定，該處理或者方法包括在測(cè)試臺(tái)上組裝用于多功能 設(shè)備的照相機(jī)模塊的一個(gè)或多個(gè)組件，以照相機(jī)模塊的一個(gè)或多個(gè)組件捕捉單個(gè)測(cè)試圖 像，根據(jù)單個(gè)測(cè)試圖像計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾 斜，并且至少部分地基于光學(xué)傾斜，機(jī)械地調(diào)整鏡頭和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸的 對(duì)準(zhǔn)，以便減小光學(xué)傾斜。
[0036] 在某些實(shí)施例中，捕捉單個(gè)測(cè)試圖像還包括捕捉來(lái)自照相機(jī)模塊的恰好一個(gè)測(cè)試 圖像，并且計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括根據(jù) 該恰好一個(gè)測(cè)試圖像，計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾 斜。
[0037] 在某些實(shí)施例中，根據(jù)單個(gè)測(cè)試圖像計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器 的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括使用傾斜線性平面二維表面模型，以從該單個(gè)測(cè)試圖像得出 的低空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合平面二維表面。在某些實(shí)施例中，根據(jù)擬合的表面估計(jì)校正角， 并且應(yīng)用線性校準(zhǔn)，以便將該校正角轉(zhuǎn)換為適用于鏡頭和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸 的物理校正角，以便減小光學(xué)傾斜。
[0038] 在某些實(shí)施例中，根據(jù)單個(gè)測(cè)試圖像計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器 的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括使用數(shù)學(xué)優(yōu)化過(guò)程，以單個(gè)測(cè)試圖像內(nèi)的空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù) 擬合二維表面。例子包括以低空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合平面，以及采用低頻空間頻率響應(yīng)數(shù) 據(jù)的傾斜線性平面模型上的加權(quán)最小二乘計(jì)算。
[0039] 在某些實(shí)施例中，根據(jù)空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳 感器的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括以空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合二維表面。在某些實(shí)施例中， 該處理還包括根據(jù)擬合的表面估計(jì)校正角，并且應(yīng)用線性校準(zhǔn)，以便將該校正角轉(zhuǎn)換為適 用于鏡頭和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸的物理校正角，以便減小光學(xué)傾斜。在某些實(shí) 施例中，鏡頭筒組件包括鏡頭，并且被接合到用于照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸的連接 部，以便使得在通過(guò)機(jī)械地調(diào)整而產(chǎn)生的位置處永久保持對(duì)準(zhǔn)。
[0040] 在某些實(shí)施例中，機(jī)械地調(diào)整鏡頭和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸的對(duì)準(zhǔn)，以 便減小光學(xué)傾斜還包括機(jī)械地調(diào)整包括鏡頭的鏡頭筒組件和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的 光軸的對(duì)準(zhǔn)，以便減小光學(xué)傾斜。
[0041] 某些實(shí)施例包括存儲(chǔ)程序指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在某些實(shí)施例中，所 述程序指令是計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的，以便實(shí)現(xiàn)捕捉單個(gè)測(cè)試圖像，根據(jù)空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算 鏡頭的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾斜，根據(jù)擬合的二維表面估計(jì) 校正角，和應(yīng)用線性校準(zhǔn)以便將校正角轉(zhuǎn)換為適用于鏡頭和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光 軸的物理校正角，以便減小光學(xué)傾斜。在某些實(shí)施例中，單個(gè)測(cè)試圖像包含用于表征照相機(jī) 模塊的組件的特性的視覺(jué)編碼的空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)，并且根據(jù)空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算鏡頭 的光軸和照相機(jī)模塊的圖像傳感器的光軸之間的光學(xué)傾斜還包括以空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬 合二維表面模型。一個(gè)例子是根據(jù)低頻空間頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)使用傾斜線性平面模型。
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