[發(fā)明專利]一種紅外對焦光學成像系統(tǒng)及紅外對焦方法

有效

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• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105549187A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 韓防;安昕;張浠;易遙;吳春波;揭光錦
• 申請（專利權）人: 佛山市南海區(qū)歐譜曼迪科技有限責任公司
• 主分類號: G02B15/14
• 分類號: G02B15/14;G02B15/16
• 代理公司: 深圳市盈方知識產(chǎn)權事務所(普通合伙) 44303
• 代理人: 周才淇;劉杰

技術領域

本發(fā)明涉及光學成像系統(tǒng)領域，尤其涉及的是一種紅外對焦光學成像 系統(tǒng)及紅外對焦方法。

背景技術

在望遠鏡、顯微鏡、投影儀、光學陰道鏡等光學成像系統(tǒng)中，目前對焦 基本還是靠手動調(diào)節(jié)，市場缺乏一套成熟的自動對焦系統(tǒng)，手動對焦速度 慢，操作效率低。

而目前的自動對焦系統(tǒng)大多集中應用在一些數(shù)碼產(chǎn)品中，比如手機攝像 頭，數(shù)碼相機，還有單反機身或者鏡頭等。它們的對焦原理是采用對比度 檢測或相位檢測等圖像對焦方式。上述對焦方式需要先采集到圖像，然后 對圖像進行運算估算出焦點的位置。對比度檢測自動對焦需要在焦點附近 做往返運動尋求最佳位置以達到最大的對比度，其運算復雜、對焦速度慢、 對焦不能一步到位；而且由于對焦對圖像的依賴程度很高，當圖像太暗、 曝光過度或者對比度相差不大的情況下，對焦容易失焦。而相位檢測自動 對焦方式則對原始光線的要求比較高，光線不足會很大程度上降低對焦成 功率和速度。

因此，現(xiàn)有技術還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種紅外對焦光學成像系統(tǒng)及紅外對焦方法， 以解決現(xiàn)有技術的如下問題：

1.光學陰道鏡等光學成像系統(tǒng)中對焦方式基本上還是手動調(diào)節(jié)，市場 缺乏一套成熟的自動對焦系統(tǒng)，手動對焦速度慢，操作效率低。

2.自動對焦系統(tǒng)中的圖像對焦方式算法復雜，對焦速度慢，對圖像或 光線的依賴程度很高。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種紅外對焦光學成像系統(tǒng)，包括用于成像并依次設置的前透鏡組、 第一透鏡組、第二透鏡組和后透鏡組，所述前透鏡組，第一透鏡組、第二 透鏡組和后透鏡組等價為一理想透鏡部；還包括

變焦電機，變焦電機帶動所述第一透鏡組和所述第二透鏡組水平運行 到指定的位置，形成特定的放大倍率；

攝像部，所述攝像部對所成的像進行攝像；

照明組件，為紅外對焦光學成像系統(tǒng)提供光源；

對焦電機，所述對焦電機帶動所述攝像部以一定步數(shù)上下往復運動； 其中，還包括一測量被攝物體和所述理想透鏡部距離的紅外測距模塊。

所述的紅外對焦光學成像系統(tǒng)，其中，所述紅外對焦光學成像系統(tǒng)還 包括縮短水平光路的反射鏡，所述反射鏡設置于所述后透鏡組的后方，入 射光線經(jīng)過所述反射鏡反射進所述攝像部。

所述的紅外對焦光學成像系統(tǒng)，其中，所述紅外對焦光學成像系統(tǒng)還 包括對照明組件進行散熱的散熱風扇。

所述的紅外對焦光學成像系統(tǒng)，其中，所述前透鏡組、第一透鏡組、 第二透鏡組和后透鏡組的每一透鏡組由多個凸透鏡或凹透鏡組成。

所述的紅外對焦光學成像系統(tǒng)，其中，所述紅外測距模塊包括一發(fā)射紅 外光的紅外發(fā)射管和位置敏感檢測器，所述紅外發(fā)射管以一定的角度發(fā)射 紅外光，經(jīng)障礙物反射后的紅外光被位置敏感檢測器接收，紅外光照射在 位置敏感檢測器的不同位置產(chǎn)生不同的電壓。

所述的紅外對焦光學成像系統(tǒng)，其中，所述攝像部為CCD攝像頭。

所述的紅外對焦光學成像系統(tǒng)，其中，所述照明組件為LED光源。

一種光學成像系統(tǒng)的紅外對焦方法，其中，包括以下步驟：

步驟a：首先變焦電機帶動第一透鏡組和第二透鏡組運動到指定位置， 形成一個特定的放大倍率，在該放大倍率下，通過圖像對焦的方法獲取多 組圖像清晰時物距和像距的數(shù)據(jù)；

步驟b：由高斯成像公式可知物距和像距呈反比例函數(shù)關系，用MATLAB 軟件進行反比例曲線擬合，得出本系統(tǒng)中物距與像距的具體關系式和物距u 與像距v的反比例曲線圖；

步驟c：將物距與像距的具體關系式寫入單片機控制程序中，根據(jù)紅外 測距模塊測量到的物距u推算出對應的像距v，再換算成對焦電機需要移動 的距離，對焦電機通過絲桿機構帶動攝像部上下運動。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種紅外對焦光學成像系統(tǒng)及對焦方 法，首先通過紅外測模塊測量到目標的物距，通過高斯成像公式計算出像 距，然后通過步進電機帶動CCD攝像頭精確落在像平面景深范圍內(nèi)，算法 簡單，對焦速度快；對圖像的對比度和光線無要求，無論在什么情況下都 可以實現(xiàn)對焦。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中紅外對焦光學成像系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明中紅外對焦光學成像系統(tǒng)的工作光路圖。