[發明專利]一種有限遠變共軛距變倍鏡頭的自動對焦方法

在審

• 申請號: 202310065568.0
• 申請日: 2023-01-16
• 公開（公告）號: CN116047708A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 余飛鴻;吳勇;張誠揚
• 申請（專利權）人: 杭州圖譜光電科技有限公司
• 主分類號: G02B7/28
• 分類號: G02B7/28;G03B13/36
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 白靜蘭

本發明公開了一種有限遠變共軛距變倍鏡頭的自動對焦方法：根據變倍組倍率Z、均勻粗分的物距WD和對焦組位置FP構建測量二維查找表；再將其每列數據進行多項式擬合，以均勻細分的WD和FP的擬合值，構建擬合二維查找表FP’(WD，Z)；根據當前實際WD和FP’(WD，Z)移動變倍組和對焦組實現變倍跟隨；根據當前Z在FP’(WD，Z)中確定搜索范圍及單次搜索步長，用爬山搜索法進行快速自動對焦；以自動對焦結果中的當前Z和當前FP，反向查找最接近的FP，將其對應的WD作為新的當前WD；根據新的當前WD和FP’(WD，Z)重復進行后續變倍跟隨和快速自動對焦。該方法減少了測量工作量和保證了后續變倍跟隨的精度，提升了用戶的體驗感，進而減少后續自動對焦的時間。

技術領域

本發明屬于機器視覺或顯微觀測領域的變倍跟隨與自動對焦技術，尤其涉及一種有限遠變共軛距變倍鏡頭的自動對焦方法。

背景技術

目前的連續變倍自動對焦鏡頭主要分為三大類：一種是普通手動連續變倍自動對焦鏡頭，主要應用在單反或微單相機。第二種是電動連續變倍自動對焦鏡頭，主要應用在監控或微單相機。上述兩種鏡頭物距都是從無限遠到有限遠距離，其變倍組同對焦組可以連動，也可以獨立變倍或獨立對焦。第三種是有限遠共軛距變倍鏡頭，在物距固定的情況下，其電動變倍過程變倍組同對焦組是連動的，因此可以保證變倍跟隨。

隨著連續變倍自動對焦鏡頭在工業檢測或顯微觀測領域應用的不斷拓展，出現了一種對近距離成像的變倍鏡頭。這類鏡頭變倍組和對焦組是獨立控制的，如果按一定關系去獨立控制，則可以實現連續變倍跟隨。其光學結構如圖1所示：該變倍鏡頭整個結構依次為遠物距1，標準物距2，近物距3，前固定組4，變倍組5，對焦組6，后固定組7以及像面8，在正常狀態下，變倍鏡頭對標準物距2的位置成清晰像。當進行變倍跟隨時，變倍組5同對焦組6按變倍曲線9，對焦曲線10對應關系運動，則可以保證整個變倍過程都清晰。當變倍完成以后，對焦組6可以單獨對當前物距位置的物進行精確再對焦。當觀察物在遠物距1同近物距3之間變化時，變倍鏡頭都會啟動對焦組6進行自動對焦，保證觀察物成像在像面8上。這類鏡頭的一個優點是物距范圍比較大，且在物距范圍內對所有倍率都可以清晰成像，所以稱之為有限遠變共軛距變倍鏡頭。

現有變倍跟隨方法主要有：查表法、幾何法、自適應法、簡化法、預測法、相關法、反饋法以及改進的反饋法。這些方法均是以不同物距情況下對焦組與變倍組的關系曲線為基礎，構建變倍跟隨數據，可實現不同精度或速度的變倍跟隨。如公開號為CN111147732A的中國專利公開了一種對焦曲線建立方法及裝置，涉及圖像處理領域。該方法包括：以變焦參數為橫坐標、對焦參數為縱坐標建立坐標系，其中鏡頭捕獲待處理圖像過程中的物距為定值；采用單調爬山算法，在所述坐標系確定預設變焦參數關鍵點、以及各所述預設變焦參數關鍵點對應的滿足預設清晰條件的對焦參數點；根據各所述預設變焦參數關鍵點對應的滿足預設清晰條件的對焦參數點，生成對焦曲線。如公開號為CN111385466A的中國專利公開了一種自動聚焦方法、裝置、設備及存儲介質。所述方法包括：通過確定當前監控環境中的紅外光占比，并依據紅外光占比，確定鏡頭在當前物距下的變倍跟隨曲線，然后在鏡頭的變倍操作過程中，確定鏡頭的至少兩個變倍位置，以及依據鏡頭在當前物距下的變倍跟隨曲線，在各變倍位置關聯的聚焦位置進行跟隨聚焦，并在變倍操作后，根據得到的聚焦位置，進行自動聚焦。

但由于對焦組位置(縱坐標)與變倍組倍率(橫坐標)的關系曲線存在：1)重疊區以及非線性性；2)容易發生物距映射錯誤；3)非線性增加了擬合的難度，往往需要復雜的最小二乘法進行擬合；4)擬合精度差等問題。

鑒于目前方法存在的以上問題，有必要發明一種新的二維查找表快速構建方法，以盡可能減少測量工作量，并用簡單的數據擬合方法，輸出高精度的擬合結果，為后面的變倍跟隨提供更好的用戶體驗，同時加快精密對焦速度。

發明內容