[發明專利]一種增加反射元件提高景深的自動聚焦裝置及自動聚焦方法

有效

• 申請號: 201810845399.1
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108989676B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 伍祥辰;張春艷;肖長力
• 申請（專利權）人: 蘇州睿仟科技有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232
• 代理公司: 蘇州中合知識產權代理事務所(普通合伙) 32266
• 代理人: 趙曉芳

本發明公開了一種增加反射元件提高景深的自動聚焦裝置及自動聚焦方法，包含平臺(1)，鏡頭(2)，反射元件(3)，圖像采集設備(4)，計算機處理系統(5)，以及平臺位置控制器(6)；所述平臺(1)可沿X、Y、Z三個坐標軸移動；所述圖像采集設備(4)中設置一個圖像采集傳感器(7)；所述反射元件(3)的法線與鏡頭的光軸形成傾角(θ)的范圍為39.5°θ50.5°；所述圖像采集設備(4)通過信號線路與所述的計算機處理系統(5)連接；所述平臺位置控制器(6)通過信號線路分別與所述的平臺(1)、計算機處理系統(5)連接，所述計算機處理系統(5)傳輸命令信號到平臺位置控制器(6)，使平臺(1)平移掃描。

技術領域

本發明屬于光學圖像技術領域，涉及數字圖像掃描及處理技術，更具體地涉及一種圖像掃描時通過增加反射元件提高景深的自動聚焦裝置及自動聚焦方法。

背景技術

自動聚焦，即不需要人為的操作，光學成像系統內部自動處理，通過機臺和程序有效結合，能自動調節每個參數，比如物距、像距，能清楚地計算成像的圖片的清晰度以及成像的具體位置，使最后成像的照片質量最優、分辨率最高。換句話說，對焦被檢物，使被檢物被攝在感光芯片平面上成清晰圖像，畫面上主體圖像清晰。

普通的被檢物表面均是復雜的曲面，在進行對物體表面進行掃描時，若被檢測的物體本身彎曲程度大于設備景深時，我們就需要設計一個自動聚焦系統，在檢測掃描時使每一幅圖像每一個部分都保持清晰，以方便我們觀察和分析。在對被檢測物體掃描時，有兩個關鍵的指標，一個是掃描質量，一個是掃描速度，兩者相互制約。對于一個光學檢測系統來說，它的景深都會因分辨率越大而減小。為了得到高分辨率的圖像，需采用大數值孔徑的鏡頭，若采用傳統的方法放置圖像采集設備，即采集設備與光軸正交，該光學裝置的景深為δ，不能有效提高景深，也不能高速掃描物體、得到清晰的圖像。

發明內容

發明目的：提供一種提高景深的自動聚焦裝置及自動聚焦方法，加入一個反射元件，提高了光學系統的景深，既可以高速掃描物體，又可以得到清晰的圖像。

技術方案：本發明采用如下技術方案：

一種增加反射元件提高景深的自動聚焦裝置，包含平臺，鏡頭，反射元件，圖像采集設備，計算機處理系統，以及平臺位置控制器；所述平臺可以沿X、Y、Z三個坐標軸移動；所述圖像采集設備中設置一個圖像采集傳感器；所述反射元件的法線與鏡頭的光軸所成一定的傾角θ，所述傾角θ的角度范圍為39.5°θ50.5°；所述圖像采集設備通過信號線路與所述的計算機處理系統連接，將圖像采集設備采集到的圖像信息傳輸給計算機處理系統進行分析處理；所述平臺位置控制器通過信號線路分別與所述的平臺、計算機處理系統連接，所述計算機處理系統根據處理結果，再傳輸命令信號到平臺位置控制器，平臺位置控制器使平臺平移掃描。

優選的，所述圖像采集傳感器選用CCD、CMOS或其它型號的圖像采集傳感器；

優選的，所述傾角為41°，保證被檢物中心視場成像在圖像采集傳感器的長度方向上，且圖像采集傳感器上的部分圖像清晰，光學系統的景深可以達到3δ。

所述增加反射元件提高景深的自動聚焦裝置的自動聚焦方法，包括如下步驟：

1、所述圖像采集傳感器沿著其長度方向上平均分成三等分，在進行X-Y方向上掃描時，通過鏡頭和反射元件，調整反射元件法線與鏡頭的光軸傾斜的角度以及與鏡頭的間距，使圖像采集傳感器長度方向上三等分分別采集到被檢物上某一小部分的三小幅圖像，其中總有一小幅圖像對于該小部分是清晰的；

2、被檢物上的每個部分均能采集到三小幅不同清晰度的圖像；

3、最后計算機處理系統把掃描到的被檢物的全部聚焦最佳的圖像進行處理，拼接得到一幅清晰的完整圖像，完成高速自動聚焦掃描成像。