專利名稱：光學(xué)自動調(diào)焦方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動檢測技術(shù)，尤其是一種光學(xué)自動調(diào)焦方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
攝像模塊(CMOS Camera Module,筒稱CCM)是用于新一代便攜式攝像設(shè)備的核心器件，與傳統(tǒng)攝像系統(tǒng)相比具有小型化，低功耗，低成本，高影像品質(zhì)等優(yōu)點，并且在拍照手機，可視電話，汽車輔助駕駛，安全監(jiān)視等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。CCM主要由傳感器(SENSOR)、鏡頭(LENS),軟性線路板(Flexible Printed Circuit,簡稱FPC),連接器件(CONNET)等零件構(gòu)成。目前CCM生產(chǎn)過程除貼片以外，仍然以手工組裝和人工測試為主。由于CCM產(chǎn)量巨大，組裝測試工作存在大量手工作業(yè)，造成產(chǎn)品合格率不高，產(chǎn)品品質(zhì)難以控制，生產(chǎn)成本高，人力需求大等問題。上述問題困擾著CCM行業(yè)的健康發(fā)展。提高我國CCM產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，縮小與國際先進(jìn)水平的差距，提高CCM生產(chǎn)過程的自動化程度已經(jīng)成為迫在眉睫的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)自動調(diào)焦方法及系統(tǒng)，提高CCM生產(chǎn)過程中調(diào)焦的自動化程度。
本發(fā)明提供一種光學(xué)自動調(diào)焦方法，包括將計算機生成的分辨率圖案投影到投影屏上；
將所述投影屏上的分辨率圖案經(jīng)準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直成準(zhǔn)直光；將所述準(zhǔn)直光成像在攝像沖莫塊物鏡的像方焦平面上形成視頻圖像信號；所述計算才M艮據(jù)所述視頻圖像信號控制調(diào)焦設(shè)備對所述攝像模塊進(jìn)行調(diào)
4焦處理。
本發(fā)明還提供一種光學(xué)自動調(diào)焦系統(tǒng)，包括計算機、投影屏、可移動準(zhǔn)直物鏡、攝^f斜莫塊、調(diào)焦設(shè)備；
所述計算機，用于生成分辨率圖案，并將所述分辨率圖案投影到所述投
影屏上；
所述可移動準(zhǔn)直物鏡，用于將所述投影屏上的分辨率圖案準(zhǔn)直成準(zhǔn)直光；所述攝像模塊，用于將所述準(zhǔn)直光成像在所述攝t^莫塊物鏡的像方焦平
面上形成視頻圖像信號；
所述計算機還根據(jù)所述視頻圖像信號控制所述調(diào)焦設(shè)備對所述攝像模塊
進(jìn)^f亍調(diào)焦處理。
上述本發(fā)明提供的光學(xué)自動調(diào)焦方法及系統(tǒng)，通過計算機根據(jù)視頻圖像信號控制調(diào)焦設(shè)備對攝像模塊進(jìn)行調(diào)焦處理，由于不需要通過人眼判攝像模塊斷調(diào)焦后圖像質(zhì)量，因而提高了對攝像模塊調(diào)焦的產(chǎn)品質(zhì)量和自動化程度。


圖1為本發(fā)明光學(xué)自動調(diào)焦方法一個實施例的流程示意；圖2為本發(fā)明光學(xué)自動調(diào)焦系統(tǒng)一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示實施例中虛擬實距的示意圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明光學(xué)自動調(diào)焦方法一個實施例的流程示意圖，如圖1所示，本發(fā)明實施例包括如下步驟
步驟101、將計算機生成的分辨率圖案投影到投影屏上；
步驟102、將投影屏上的分辨率圖案經(jīng)準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直成準(zhǔn)直光；
步驟103、將準(zhǔn)直光成像在攝像模塊物鏡的像方焦平面上形成視頻圖像信號；
步驟104、計算機根據(jù)視頻圖像信號控制調(diào)焦設(shè)備對攝像模塊進(jìn)行調(diào)焦處理。
本發(fā)明實施例提供的光學(xué)自動調(diào)焦方法，在攝像模塊的像方焦平面上形成視頻圖像信號后，通過計算機根據(jù)視頻圖像信號對攝像沖莫塊進(jìn)行調(diào)焦處理，由于不需要通過人眼判斷是否需要調(diào)焦，提高了光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)焦的自動化程度。
進(jìn)一步地，在上述圖1所示實施例的&出上，步驟102中，投影屏可以為毛玻璃板，具體可以采用直徑^ = 200附柳的毛玻璃板。
進(jìn)一步地，通過移動準(zhǔn)直物鏡還可以模擬虛擬實距，具體地，該虛擬實
距由公式牛頓公式;o:'--/^和高斯公式Z-x'+d-/'決定；其中，x在牛頓公式中表示準(zhǔn)直物鏡的物距，x'在牛頓公式中表示準(zhǔn)直物鏡的像距，/'在牛頓公式中表示準(zhǔn)直物鏡23的中心與實焦點F或者虛焦點F'之間的距離，即焦距，丄在高斯公式中表示準(zhǔn)直物鏡的物距，d在高斯公式中表示準(zhǔn)直物鏡與攝像模塊中的圖像傳感器的物鏡之間的間隔距離；當(dāng)d比較小時，可以近似認(rèn)為像距JC'即為虛擬實距。由于通過物距x可以唯一確定一個像距x',因此虛擬實距具有唯一性；當(dāng)投影設(shè)備的位置發(fā)生移動時，由計算機生成的分辨率圖案經(jīng)過投影設(shè)備后會由于投影設(shè)備的位置發(fā)生移動而不再位于平行光管的焦平面上，因此通過移動投影設(shè)備使得該虛擬實距x'變化，即可實現(xiàn)通過控制投影設(shè)備的位置對不同的物距進(jìn)行測試。
進(jìn)一步地，在上述圖1所示實施例的基礎(chǔ)上，步驟103中，該準(zhǔn)直光經(jīng)攝像模塊的圖像傳感器成像在攝像模塊物鏡的像方焦平面上，圖像傳感器獲取準(zhǔn)直光所形成的圖像信息后形成視頻圖像信號，并經(jīng)過圖像采集卡送入計算機。
進(jìn)一步地，在上述圖l所示實施例的基礎(chǔ)上，步驟104中，計算機通過圖像評價模塊根據(jù)視頻圖像信號判斷圖像傳感器的光敏面是否與圖像傳感器的物鏡的焦平面重合，若重合，則說明圖像處于聚焦?fàn)顟B(tài)，視頻圖像信號在 計算機上顯示的圖像是清晰的，包含圖像邊緣信息的高頻分量最多，此時計
算機獲取到的圖像清晰度評價函數(shù)的值最大；若不重合，則說明圖像處于離 焦?fàn)顟B(tài)，視頻圖像信號在計算機上顯示的圖像是模糊的，包含圖像邊緣信息 的高頻成分較少，此時圖像評價模塊中的圖像清晰度評價函數(shù)值小，此時， 計算機可發(fā)出控制指令使圖像傳感器沿光軸方向移動，使圖像傳感器的光敏 面與圖像傳感器的物鏡的焦平面重合，從而實現(xiàn)對攝ll^莫塊進(jìn)行自動調(diào)焦。 具體地，圖像清晰度評價函數(shù)可以根據(jù)灰度差分法實現(xiàn)，在等式
剛yy(^+g"中戶,"""，力一如)，其中，, )*d ""中，咖)=*+1)一由)，其寧,
為圖像清晰度評價函數(shù)，(x，川為視頻圖像信號中的位置坐標(biāo)，&為位于 (x，少)處的x方向上的像素的灰度差值，^為位于(x,力處的少方向上的像 素的灰度差值，g為位于(x，力處的灰度值；當(dāng)圖像達(dá)到最清晰時F(/)取最 大值。
由于圖像信號存在邊緣， 一幅圖像聚焦與否，與圖像邊緣信息的高頻成 分有關(guān)，當(dāng)完全聚焦時，圖像清晰，包含邊緣信息的高頻分量最多，清晰度 評價函數(shù)值最大；當(dāng)圖像離焦時，圖像模糊，圖像邊緣信息的高頻成分較少， 清晰度評價函數(shù)值小。因此通過將清晰度評價函數(shù)F(O即可圖像信號區(qū)分聚 焦和輕微離焦的狀態(tài)，進(jìn)一步提高了聚焦的精度。此外，由于灰度差分方法 采用數(shù)字圖像的邊緣增強處理，使清晰度評價函數(shù)F(/)的特征曲線更加陡 峭，即聚焦圖像與離焦圖像的評價函數(shù)更加分明，因此通過清晰度評價函數(shù) F (/)可以提高準(zhǔn)確聚焦的靈敏度。
圖2為本發(fā)明光學(xué)自動調(diào)焦系統(tǒng)一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示， 本實施例包括計算機21、投影屏22、準(zhǔn)直物鏡23、攝像模塊24、調(diào)焦設(shè)備25。
其中，計算機21生成分辨率圖案，并將分辨率圖案投影到投影屏22上； 準(zhǔn)直物鏡23將投影屏22投影的分辨率圖案準(zhǔn)直成準(zhǔn)直光；攝像模塊24將準(zhǔn) 直物鏡23準(zhǔn)直后形成的準(zhǔn)直光成像在攝像模塊24物鏡的像方焦平面上形成 視頻圖像信號；計算機21根據(jù)視頻圖像信號控制調(diào)焦設(shè)備25對攝^^莫塊24 進(jìn)行調(diào)焦處理。
本發(fā)明實施例提供的光學(xué)自動調(diào)焦系統(tǒng)，在攝像模塊24的像方焦平面上 形成視頻圖像信號后，通過計算機21根據(jù)視頻圖像信號控制調(diào)焦設(shè)備25對 攝f^莫塊24進(jìn)行調(diào)焦處理，由于不需要通過人眼判斷攝^^莫塊調(diào)焦后的圖像 質(zhì)量，因而提高了對攝像模塊24調(diào)焦的自動化程度。
進(jìn)一步地，在上述圖2所示實施例的基礎(chǔ)上，攝像模塊24還包括圖像傳 感器，用于獲取準(zhǔn)直光并形成視頻圖像信號；計算機21還用于判斷攝像才莫塊 24的圖像傳感器的光敏面是否與圖像傳感器的物鏡的焦平面重合;若不重合， 則計算機21控制攝像模塊24的物鏡使物鏡沿光軸方向移動，使圖像傳感器 的光敏面與攝^^莫塊24的物鏡的焦平面重合。
具體地，計算機21通過圖像評價模塊根據(jù)視頻圖像信號判斷圖像傳感器 的光敏面是否與圖像傳感器的物鏡的焦平面重合，若重合，則說明圖像處于 聚焦?fàn)顟B(tài)，視頻圖像信號在計算機21上顯示的圖像是清晰的，包含圖像邊緣 信息的高頻分量最多，此時計算機21獲取到的圖像清晰度評價函數(shù)的值最 大；若不重合，則說明圖像處于離焦?fàn)顟B(tài)，視頻圖像信號在計算機上顯示的 圖像是模糊的，包含圖像邊緣信息的高頻成分較少，此時圖像評價模塊中的 圖像清晰度評價函數(shù)值小，此時，計算機21可發(fā)出控制指令使圖像傳感器沿 光軸方向移動，使圖像傳感器的光敏面與圖像傳感器的物鏡的焦平面重合， 從而實現(xiàn)對攝#^莫塊24進(jìn)行自動調(diào)焦。
具體地，圖像清晰度評價函數(shù)可以根據(jù)灰度差分法實現(xiàn)，在等式
8,=孤/《)中，，卞，+，「";,,其中,,
為圖像清晰度評價函數(shù)，(x,y)為視頻圖像信號中的位置坐標(biāo)，g,為位于 (x，"處的x方向上的像素的灰度差值，^為位于(x,力處的；;方向上的像
素的灰度差值，g,.為位于(x,"處的灰度值；當(dāng)圖像達(dá)到最清晰時F(/)取最 大值。
由于圖像信號存在邊緣， 一幅圖像聚焦與否，與圖像邊緣信息的高頻成 分有關(guān)，當(dāng)完全聚焦時，圖像清晰，包含邊緣信息的高頻分量最多，清晰度 評價函數(shù)值最大；當(dāng)圖像離焦時，圖像模糊，圖像邊緣信息的高頻成分較少， 清晰度評價函數(shù)值小。因此通過將清晰度評價函數(shù)F(/)即可圖像信號區(qū)分聚 焦和輕微離焦的狀態(tài)，進(jìn)一步提高了聚焦的精度。此外，由于灰度差分方法 采用數(shù)字圖像的邊緣增強處理，使清晰度評價函數(shù)F(/)的特征曲線更加陵
峭，即聚焦圖像與離焦圖像的評價函數(shù)更加分明，因此通過清晰度評價函數(shù) F(f)可以提高準(zhǔn)確聚焦的靈敏度。
進(jìn)一步地，在上述圖2所示實施例中，投影設(shè)備22具體可以為數(shù)字光處 理(Digital Light Procession,簡稱DLP)屏，其中DLP的尺寸為20 x 20rnrn2， 分辨率為1024x 708, DLP屏對獲取到分辨率圖案進(jìn)行自動校正，通過對分 辨率圖案所形成的準(zhǔn)直光進(jìn)行自動校正，可以提高分辨率圖案成像后的圖像 質(zhì)量。
圖3為圖2所示實施例中虛擬實距的示意圖，如圖3所示，通過移動準(zhǔn) 直物鏡23還可以模擬虛擬實距，具體地，該虛擬實距由公式牛頓公式
;^' = 一/'2和高斯公式丄=1'+(^-/'決定；其中，x在牛頓公式中表示準(zhǔn)直 物鏡23的物距，x'在牛頓公式中表示準(zhǔn)直物鏡23的像距，/'在牛頓公式中 表示準(zhǔn)直物鏡23的中心與實焦點F或者虛焦點f之間的距離，即焦距；^在高斯公式中表示準(zhǔn)直物鏡23的物距，d在高斯公式中表示準(zhǔn)直物鏡23與攝 ^#塊24中的圖像傳感器的物鏡之間的間隔距離；當(dāng)d比較小時，可以近似 認(rèn)為像距x'即為虛擬實距。由于通過物距x可以唯一確定一個像距x'，因此 虛擬實距具有唯一性；當(dāng)投影屏22的位置發(fā)生移動時，由計算機21生成的 分辨率圖案經(jīng)過投影屏22后會由于投影屏22的位置發(fā)生移動而不再位于平 行光管的焦平面上，因此通過移動投影屏22使得該虛擬實距x'變化，即可實 現(xiàn)通過控制投影屏22的位置對不同的物距進(jìn)行測試，進(jìn)一步通過對物距的測 試使得攝像模塊24能夠獲取噪聲較小的視頻圖像信號，使得計算機21根據(jù) 噪聲較小的視頻圖像信號對攝像模塊進(jìn)行自動調(diào)焦。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其 限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或 者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技
術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)自動調(diào)焦方法，其特征在于，包括將計算機生成的分辨率圖案投影到投影屏上；將所述投影屏上的分辨率圖案經(jīng)準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直成準(zhǔn)直光；將所述準(zhǔn)直光成像在攝像模塊物鏡的像方焦平面上形成視頻圖像信號；所述計算機根據(jù)所述視頻圖像信號控制調(diào)焦設(shè)備對所述攝像模塊進(jìn)行調(diào)焦處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述準(zhǔn)直光成像 在攝像模塊物鏡的像方焦平面上形成視頻圖像信號包括將所述準(zhǔn)直光成像在攝像沖莫塊物鏡的像方焦平面上； 圖像傳感器獲取所述準(zhǔn)直光并形成視頻圖像信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算才M艮據(jù)所述視 頻圖像信號控制調(diào)焦設(shè)備對所述攝^^莫塊進(jìn)行調(diào)焦處理包括所述計算機根據(jù)視頻圖像信號判斷所述圖像傳感器的光敏面是否與所述 圖像傳感器的物鏡的焦平面重合；若不重合，則所述計算機控制調(diào)焦設(shè)備旋轉(zhuǎn)所述攝像模塊的物鏡，使所 述物鏡沿光軸方向移動，使所述圖像傳感器的光敏面與所述攝^^莫組的物鏡 的焦平面重合，完成調(diào)焦。
4、 一種光學(xué)自動調(diào)焦系統(tǒng)，其特征在于，包括計算機、投影屏、準(zhǔn) 直物鏡、攝像模塊、調(diào)焦設(shè)備；所述計算機，用于生成分辨率圖案，并將所述分辨率圖案投影到所述投影屏上；所述準(zhǔn)直物鏡，用于將所述"^影屏上的分辨率圖案準(zhǔn)直成準(zhǔn)直光； 所述攝像模塊，用于將所述準(zhǔn)直光成像在所述攝像模塊物鏡的像方焦平 面上形成視頻圖像信號；所述計算機還根據(jù)所述視頻圖像信號控制所述調(diào)焦設(shè)備對所述攝像模塊進(jìn)4亍調(diào)焦處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像模塊還包括圖像 傳感器，用于獲取所述準(zhǔn)直光并形成視頻圖像信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機還用于判斷所 述圖像傳感器的光敏面是否與所述圖像傳感器的物鏡的焦平面重合；若不重合，則所述計算機控制調(diào)焦設(shè)備旋轉(zhuǎn)所述攝^^莫塊的物鏡，使所 述物鏡沿光軸方向移動，使所述圖像傳感器的光敏面與所述攝^^莫組的物鏡 的焦平面重合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)自動調(diào)焦方法及系統(tǒng)，其中方法包括將計算機生成的分辨率圖案投影到投影屏上；將所述投影屏上的分辨率圖案經(jīng)準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直成準(zhǔn)直光；將所述準(zhǔn)直光成像在攝像模塊物鏡的像方焦平面上形成視頻圖像信號；所述計算機根據(jù)所述視頻圖像信號控制調(diào)焦設(shè)備對所述攝像模塊進(jìn)行調(diào)焦處理。本發(fā)明提供的光學(xué)自動調(diào)焦方法及系統(tǒng)，在攝像模塊的像方焦平面上形成視頻圖像信號后，通過計算機根據(jù)視頻圖像信號控制調(diào)焦設(shè)備對攝像模塊進(jìn)行調(diào)焦處理，由于不需要通過人眼判攝像模塊斷調(diào)焦后的圖像質(zhì)量，因而提高了對攝像模塊調(diào)焦的自動化程度。
文檔編號G03B43/00GK101644886SQ20091009193
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者于化東, 付秀華, 劉冬梅, 劉立欣, 陽 向, 暉 張, 徐東明, 白素平, 閆鈺鋒 申請人:長春理工大學(xué)