[发明专利]一种手机摄像头模组的多轴主动对准方法

摘要

本发明提供一种手机摄像头模组的多轴主动对准方法，其根据所有预设图像局部测量区域所测得的最佳图像质量指标数值，计算镜头中心与图像传感器底板中心在X‑Y方向的偏差；计算控制镜头X‑Y方向移动的电机的步数；沿Z轴方向改变镜头的位置，记录下每次改变后镜头的位置及成像系统在该位置对图像检测板拍摄的照片；计算得到的所有照片中预设图像局部测量区域的图像质量指标最佳时对应的镜头位置，并计算它们与图像中心位置取得最佳图像质量指标时镜头位置之间的差值；根据上述距离差值，计算将镜头平行时所需的控制镜头旋转的电机的步数，移动电机对镜头的倾斜进行校正。本发明对准结果准确稳定，效率高，能用于各种高端手机摄像头模组的生产。

主权项

1.手机摄像头模组多轴主动对准方法，其特征在于包含以下步骤：步骤1：将图像传感器底板放置在固定位置，将镜头放置在初始位置，建立未对准的成像系统，其中图像传感器底板的固定位置位于X‑Y平面中心，镜头初始位置位于Z轴；X、Y、Z为空间直角坐标系的三个坐标轴；步骤2：沿Z轴方向改变镜头的位置，记录下每次改变后镜头的位置及成像系统在该位置对图像检测板拍摄的照片；步骤3：计算步骤2中得到的所有照片中预设图像局部测量区域的图像质量指标；步骤4：根据所有预设图像局部测量区域所测得的最佳图像质量指标数值，计算镜头中心与图像传感器底板中心在X‑Y方向的偏差；采用以下过程计算镜头中心与图像传感器底板中心在X‑Y方向的偏差：步骤4.1：找出每一预设图像局部测量区域所测得的最佳图像质量指标，构造离散点集{(xj,yj,qmax(xj,yj))|j＝0～J‑1}，其中xj和yj分别为第j个预设图像局部测量区域中心在图像平面上的坐标，J为预设图像局部测量区域的总数，qmax(xj,yj)为所有拍摄照片中的第j个预设图像局部测量区域图像质量指标的最佳值；步骤4.2：使用连续函数q(x,y)对qmax(xj,yj)进行拟合；步骤4.3：计算令q(x,y)取极值的点(xmax,ymax)，则(xmax,ymax)与图像传感器底板中心坐标的差值为镜头中心相对图像传感器中心的偏差，所述连续函数q(x,y)为二元多项式；步骤5：根据步骤4中得到的镜头中心偏差，计算将镜头中心的X、Y坐标移至与图像传感器底板中心的X、Y坐标重合所需的控制镜头在X‑Y方向移动的电机的步数，并移动电机对镜头中心位置进行校正；镜头中心位置校正分为准备阶段和运行阶段，其中准备阶段包含以下步骤：步骤5.1：使用人工的方式对镜头的中心和倾斜进行校正并对图像测试板拍照，记录此时图像测试板照片中定标图形的位置；步骤5.2：改变镜头与图像传感器底板在X‑Y方向的相对位置并拍照，记录下当前控制镜头X‑Y方向移动的电机所走步数0≤k≤K‑1，其中K为电机移动的总次数；步骤5.3：识别步骤5.2所得的照片中定标图形的位置，计算该定标图形位置与步骤5.1中定标图形位置的偏移量步骤5.4：重复5.2～5.3，得到K组相对应的电机步数和定标图形位置偏移量步骤5.5：使用连续函数s^x(d^x,d^y)和s^y(d^x,d^y)拟合离散函数和运行阶段，根据步骤4得到的镜头中心偏差(xmax,ymax)，计算sx(‑xmax,‑ymax)和sy(‑xmax,‑ymax)，控制镜头X方向和Y方向的电机分别移动sx(‑xmax,‑ymax)步和sy(‑xmax,‑ymax)，即完成镜头中心偏差校正；所述连续函数sx(dx,dy)和sy(dx,dy)为二元多项式；步骤6：沿Z轴方向改变镜头的位置，记录下每次改变后镜头的位置及成像系统在该位置对图像检测板拍摄的照片；步骤7：计算步骤6中得到的所有照片中预设图像局部测量区域的图像质量指标最佳时对应的镜头位置，并计算该镜头位置与图像中心位置取得最佳图像质量指标时镜头位置之间的差值；步骤8：根据步骤7得到的距离差值，计算将镜头平面调整到与X‑Y平面平行时所需的控制镜头旋转的电机的步数，移动电机对镜头的倾斜进行校正；镜头倾斜的校正分为准备阶段和运行阶段，其中准备阶段包含以下步骤：步骤8.1：使用人工的方式对镜头的中心和倾斜进行校正；步骤8.2：控制镜头X和Y方向旋转的电机移动(rlx,rly)步，其中0≤l≤L‑1，L为旋转镜头的总次数；步骤8.3：沿Z轴方向改变镜头的位置，记录下每次改变后镜头的位置及成像系统在该位置对图像检测板拍摄的照片；步骤8.4：计算每个预设图像局部测量区域图像质量最佳时对应的镜头位置，并计算它们与图像中心位置取得最佳图像质量指标时镜头位置之间的差值其中J为预设图像局部测量区域个数；步骤8.5：重复8.2～8.4，得到L组相对应的电机旋转步数(r_l^x,r_l^y)和差值其中l＝0～L‑1；步骤8.6：指定镜头旋转拟合模型，以为输入，(r_l^x,r_l^y)为输出，计算模型的参数；运行阶段，将步骤7计算得到的距离差值输入到镜头旋转拟合模型，得到输出将控制镜头X和Y方向旋转的电机移动步，即完成镜头倾斜角度的校正。