自动对焦装置和操作具有温度敏感部件的自动对焦装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及自动对焦装置和操作具有温度敏感部件的自动对焦装置的方法。本发明专利技术解决的技术问题在于，由图像传感器生成的热量导致温度敏感部件收缩或膨胀，从而产生失焦图像。所述方法和装置可包括各种电路和/或系统，这些电路和/或系统被配置为测量透镜模块的环境温度并且基于透镜和/或透镜镜筒的已知热特性来计算校正的目标位置。用于获得所述校正的目标位置的因素可包括所述透镜镜筒的材料、所述透镜镜筒的热时间常数、所述透镜镜筒的线性膨胀系数、所述透镜的有效焦距(EFL)、所述透镜的热响应和/或所述EFL的温度特性系数。本发明专利技术实现的技术效果是提供自动对焦装置，所述自动对焦装置补偿由于温度变化引起的所述温度敏感部件的各种变化。

Automatic Focusing Device and Method of Operating Automatic Focusing Device with Temperature Sensitive Parts

The invention relates to an automatic focusing device and a method for operating an automatic focusing device with a temperature sensitive component. The technical problem solved by the present invention is that the heat generated by the image sensor causes the temperature sensitive parts to shrink or expand, thereby generating out-of-focus images. The method and apparatus may include various circuits and/or systems configured to measure the ambient temperature of the lens module and to calculate the corrected target position based on the known thermal characteristics of the lens and/or lens barrel. The factors for obtaining the corrected target position may include the material of the lens barrel, the thermal time constant of the lens barrel, the linear expansion coefficient of the lens barrel, the effective focal length (EFL) of the lens, the thermal response of the lens and/or the temperature characteristic coefficient of the EFL. The technical effect of the invention is to provide an automatic focusing device which compensates for various changes of the temperature sensitive components caused by temperature changes.

【技术实现步骤摘要】
自动对焦装置和操作具有温度敏感部件的自动对焦装置的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年6月30日提交的美国临时专利申请序列号62/527,540的权益，并将该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利技术涉及自动对焦装置和操作具有温度敏感部件的自动对焦装置的方法。
技术介绍
电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)通常将透镜模块(包括透镜和透镜镜筒)与图像传感器结合用于捕获图像。许多成像系统采用自动对焦方法和各种信号处理技术，以通过调整透镜相对于图像传感器的位置来改善图像质量。自动对焦系统通常采用致动器来将透镜模块移动到最佳位置，以提高图像质量。在操作中，由图像传感器和/或控制电路生成的热量，以及来自外部源的热量可增加透镜模块的环境温度。环境温度的变化可导致部件(诸如透镜镜筒和透镜)收缩或膨胀。这可导致透镜相对于图像传感器的位置偏离最佳位置，从而产生失焦图像。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于，由图像传感器生成的热量导致温度敏感部件收缩或膨胀，从而产生失焦图像。方法和装置可包括各种电路和/或系统，它们被配置为测量透镜模块的环境温度并且基于透镜和/或透镜镜筒的已知热特性来计算校正的目标位置。用于获得校正的目标位置的因素可包括透镜镜筒的材料、透镜镜筒的热时间常数、透镜镜筒的线性膨胀系数、透镜的有效焦距(EFL)、透镜的热响应、以及EFL的温度特性系数。在一个方面，自动对焦装置包括：温度敏感部件；温度传感器，该温度传感器邻近温度敏感部件并且被配置为：测量温度敏感部件周围的环境空气温度；以及生成温度数据；和校正电路，该校正电路耦接到温度传感器并且被配置为：接收温度数据；对温度敏感部件的对焦度进行建模；以及计算校正的目标位置。在上述自动对焦装置的一个实施方案中，温度敏感部件包括以下各项中的至少一者：透镜、透镜镜筒、驱动磁体、弹簧、衬底、感测磁体、位置传感器和图像传感器。在上述自动对焦装置的一个实施方案中，校正电路被进一步配置为根据基准温度和环境空气温度来计算相对温度。在上述自动对焦装置的一个实施方案中，校正电路被进一步配置为根据温度敏感部件的相对温度和热时间常数来计算温度敏感部件的热响应。在上述自动对焦装置的一个实施方案中，校正电路被进一步配置为：根据温度敏感部件的热响应来计算位置偏移值；并且使用位置偏移值和目标位置来计算校正的目标位置。在上述自动对焦装置的一个实施方案中，温度敏感部件包括透镜模块，该透镜模块包括：透镜和透镜镜筒；和校正电路：根据透镜的热响应来计算透镜的有效焦距的变化；以及根据透镜镜筒的热响应来计算透镜镜筒的长度的变化。在一个实施方案中，上述自动对焦装置还包括位置传感器，该位置传感器被配置为检测透镜模块的实际位置，其中校正电路进一步使用实际位置来计算校正的目标位置。在另一个方面，操作具有温度敏感部件的自动对焦装置的方法包括：测量温度敏感部件的环境空气温度；根据基准温度和测量的环境空气温度来计算相对温度；根据相对温度来计算温度敏感部件的热响应；以及根据计算的热响应来计算校正的目标位置。在上述方法的一个操作中，温度敏感部件包括透镜模块，该透镜模块包括：透镜和透镜镜筒；并且计算热响应包括：根据透镜的相对温度和热时间常数来计算透镜的第一热响应；以及根据透镜镜筒的相对温度和热时间常数来计算透镜镜筒的第二热响应。在一个操作中，上述方法还包括：计算透镜的目标位置；基于第一热响应和第二热响应来计算位置偏移值；基于所计算的位置偏移值和所计算的目标位置来计算校正的目标位置；基于透镜的温度特性系数和第一热响应来计算透镜的有效焦距的变化；以及基于透镜镜筒的线性膨胀系数和第二热响应来计算透镜镜筒的长度的变化。本专利技术实现的技术效果是提供自动对焦装置，该自动对焦装置补偿由于温度变化引起的温度敏感部件的各种变化。附图说明当结合以下示例性附图考虑时，可参照具体实施方式更全面地了解本技术。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图当中的类似元件和步骤。图1是根据本技术的示例性实施方案的自动对焦系统的框图；图2是根据本技术的示例性实施方案的闭环自动对焦系统的一部分的框图；图3是根据本技术的示例性实施方案的开环自动对焦系统的一部分的框图；图4是根据本技术的示例性实施方案的校正电路的框图；图5A-图5B是根据本技术的示例性实施方案的成像系统的剖视图并且代表性地示出热量对自动对焦系统的各种部件的影响；图6是根据本技术的示例性实施方案的环境温度与时间的曲线图；图7是根据本技术的示例性实施方案的自动对焦系统的实际对焦度与时间的曲线图；图8是根据本技术的示例性实施方案的用于根据各个部件计算来调整致动器的流程图；图9是根据本技术的示例性实施方案的自动对焦系统的预测对焦度与时间的曲线图；并且图10是根据本技术的示例性实施方案的在施加位置偏移值之后实际对焦度与时间的曲线图。具体实施方式本技术可在功能块部件和各种加工步骤方面进行描述。此类功能块可通过被配置成执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的部件来实现。例如，本技术可采用各种类型的致动器、图像传感器、位置传感器、温度传感器等，它们可执行各种功能。此外，本技术可结合任何数量的应用来实施，并且所述装置仅为该技术的一种示例性应用。另外，本技术可采用任何数量的常规技术来执行各种计算、处理图像数据等。本技术可结合任何合适的电子设备或系统(诸如数字相机、智能电话、膝上型电脑、便携式设备等)来使用。现在参见图1，在本技术的示例性实施方案中，成像系统100能够执行自动对焦(automaticfocus)(自动对焦(autofocus))。根据示例性实施方案，并且为了改善自动对焦功能，成像系统100被配置为根据环境空气温度T来预测各种部件的单独热响应，并且根据各种部件的热响应来计算位置偏移值PSFT和校正的目标位置PTARGET_COR。成像系统100可包括被配置为将图像对焦在感测表面上并且捕获图像数据的任何合适的设备和/或系统。例如，在示例性实施方案中，成像系统100可包括相机模块105和图像信号处理器(ISP)125。相机模块105可捕获图像数据并且执行各种操作功能，诸如自动对焦和/或光学图像稳定性。相机模块105可包括透镜组件110、用以捕获图像数据的图像传感器120、被配置为移动透镜组件110的致动器140、以及控制电路115。根据各种实施方案，相机模块105还包括外壳(未示出)，该外壳部分或完全地包封透镜组件110、图像传感器120和控制电路115。根据各种实施方案，相机模块105还可包括将透镜组件110连接到外壳的一个或多个弹簧(未示出)。图像传感器120可适当地被配置为捕获图像数据。例如，图像传感器120可包括像素阵列(未示出)以检测光并通过以下方式传送构成图像的信息：将光波的可变衰减(在它们穿过物体或经物体反射时)转换成电信号。像素阵列可包括被布置成行和列的多个像素，并且像素阵列可包含任何数量的行和列，例如数百或数千行和列。每个像素可包括任何合适的光传感器，诸如光电门、光电二极管等，以检测光并将所检测的光转换成电荷。图像传感器120可结合任何合适的技术来实现，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)和电荷耦合器件中的有源像素传感器。在各种实施方案中，图像传感器120可被安装在印刷电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动对焦装置，其特征在于包括：温度敏感部件；温度传感器，所述温度传感器邻近所述温度敏感部件并且被配置为：测量所述温度敏感部件周围的环境空气温度；以及生成温度数据；和校正电路，所述校正电路耦接到所述温度传感器并且被配置为：接收所述温度数据；对所述温度敏感部件的对焦度进行建模；以及计算校正的目标位置。

【技术特征摘要】
2017.06.30 US 62/527,540;2017.10.19 US 15/788,0061.一种自动对焦装置，其特征在于包括：温度敏感部件；温度传感器，所述温度传感器邻近所述温度敏感部件并且被配置为：测量所述温度敏感部件周围的环境空气温度；以及生成温度数据；和校正电路，所述校正电路耦接到所述温度传感器并且被配置为：接收所述温度数据；对所述温度敏感部件的对焦度进行建模；以及计算校正的目标位置。2.根据权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于所述温度敏感部件包括以下各项中的至少一者：透镜、透镜镜筒、驱动磁体、弹簧、衬底、感测磁体、位置传感器和图像传感器。3.根据权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于所述校正电路被进一步配置为根据基准温度和所述环境空气温度来计算相对温度。4.根据权利要求3所述的自动对焦装置，其特征在于所述校正电路被进一步配置为根据所述温度敏感部件的热时间常数和所述相对温度来计算所述温度敏感部件的热响应。5.根据权利要求4所述的自动对焦装置，其特征在于所述校正电路被进一步配置为：根据所述温度敏感部件的所述热响应来计算位置偏移值；以及使用所述位置偏移值和目标位置来计算所述校正的目标位置。6.根据权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于：所述温度敏感部件包括透镜模块，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田渊义久，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US