專利名稱：激光輔助自動對焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型一種激光輔助自動對焦鏡頭，與影像測量儀上用的鏡頭有關(guān)。利用激光輔助可以實現(xiàn)自動對焦的鏡頭，屬于鏡頭。
背景技術(shù)：
在影像測量領(lǐng)域中，鏡頭對焦始終是一項費事效率又低的問題。因為影像測量儀上用的鏡頭放大倍數(shù)大景深非常小，通常情況下景深只有0.02mm。對焦稍微不準便造成影像模糊不清，在影像不清晰的情況下進行測量，由于影像背景和被測工件邊界不清晰便造成測量誤差。影像式測量儀的用戶想減少這個誤差的影響就必須不斷地調(diào)整鏡頭焦距。由于鏡頭景深小的原因經(jīng)常容易調(diào)過頭，便會出現(xiàn)調(diào)過來又調(diào)過去，調(diào)了好久還沒有調(diào)好焦距的問題。在這個情況下便出現(xiàn)了通過軟件輔助對焦的鏡頭，在鏡頭慢速上下移動的過程中軟件不斷的計算當前位置的CCD影像清晰度，在影像清晰度最好的地方就是鏡頭對焦最好的位置。但是這又有一個問題就是鏡頭上下移動速度不能太快，太快了 CCD相機還沒有抓拍到一幀圖像鏡頭就移動了太遠的距離了，就造成了對焦不準確的問題。當前市場上難以解決對焦精度和效率同時兼顧的難題。本實用新型一種激光輔助自動對焦鏡頭，可以利用激光指示器照射位置大概計算出鏡頭焦平面位置，首先快速移動鏡頭到達大概的焦平面位置，再利用CCD相機影像清晰度判斷算法精確對焦。同時兼顧的對焦速度和對焦精度的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型一種激光輔助自動對焦鏡頭，由影像測量儀用鏡頭、激光圓點指示器、C⑶相機、運動控制器、伺服馬達、運動機構(gòu)、和對焦控制軟件組成。機械結(jié)構(gòu):CCD通過鏡頭接頭和鏡頭連接，整組鏡頭再通過鏡頭加安裝到運動機構(gòu)的運動輻上，伺服馬達通過聯(lián)軸器連接到滾珠絲桿上，當伺服馬達轉(zhuǎn)動時，滾珠絲桿便一同轉(zhuǎn)動，絲桿的轉(zhuǎn)動又帶動絲桿運動輻移動，絲桿運動輻的移動便推動了線性導(dǎo)軌上的鏡頭架上下移動。激光指示器以相當于鏡頭光軸方向固定角度安裝到鏡頭上，在鏡頭上的CCD相機成像最清晰時，使激光指示器的光斑正好在CCD相機成像的圖像正中央。電路連接:計算機通過USB接口連接運動控制器，運動控制器再通過電纜連接伺服控制器，伺服控制器也是通過電纜連接到伺服馬達。CCD相機通過視頻卡采集視頻幀到計算機。控制鏈路:計算機軟件通過運動控制器發(fā)送運動指令給伺服馬達，伺服馬達再推動鏡頭上下運動，從而就實現(xiàn)了鏡頭遠離或靠近焦平面的動作。當鏡頭相對于需成像物體上下移動時，由于激光指不器和鏡頭光軸有一定夾角的原因，激光指不器的光斑在CCD相機成像的畫面位置便會遠離或接近圖像的正中央。計算機通過軟件CCD相機返回的視頻幀就可以計算光斑位置，通過光 斑位置，再發(fā)送指令控制移動鏡頭使鏡頭移動到焦平面位置。
圖1本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號:1、鏡頭2、激光指示器3、C C D相機4、伺服馬達5、運動機構(gòu)。
具體實施方式
首先本實用新型一種激光輔助自動對焦鏡頭，如圖1所示，其具有一鏡頭1、激光指示器2、CXD相機3、伺服馬達4和運動機構(gòu)5組成。其中CXD相機3安裝在鏡頭I上共同組成一個圖像拾取單元，可以實時的拾取鏡頭下的影像傳輸?shù)接嬎銠C，計算機再通過傳輸來的影像分析圖像清晰度。激光指示器2和鏡頭I光軸夾角固定，激光指示器2在影像上便形成一個光斑。鏡頭I再安裝在運動機構(gòu)5上，運動機構(gòu)5再和伺服馬達4連接，計算機可以發(fā)送指令使伺服馬達4旋轉(zhuǎn)，伺服馬達4的旋轉(zhuǎn)會帶動運動機構(gòu)5做上下往復(fù)運動，鏡頭I會跟隨運動機構(gòu)5遠離或靠近被對焦的物體。藉由上述之結(jié)構(gòu)組合，本實用新型一種激光輔助自動對焦鏡頭，對焦過程分兩步完成，一、粗定位:軟件在CCD相機3拾取的圖像中自動測量激光指示器2的光斑相對于圖像中央偏差距離d。根據(jù)三角函數(shù)通過偏差距離d、激光指示器2和鏡頭I光軸夾角(固定值a )可計算出鏡頭I到焦平面距離L=d/tag( a )。再通過這個距離發(fā)指令給伺服馬達4旋轉(zhuǎn)，伺服馬達4的旋轉(zhuǎn)帶動運動機構(gòu)5上下快速移動，運動機構(gòu)帶動鏡頭I移動到焦距位置完成粗定位過程。二、精確定位:計算機發(fā)送指令給伺服馬達4，使鏡頭I在剛剛粗定位的附近連續(xù)慢速的移動，同時計 算機軟件再通過影像清晰度判斷算法不斷的尋找CCD相機3拾取的影像的最清晰位置，找到最清晰位置后記錄這個位置數(shù)值，停止焦平面搜索同時移動鏡頭I到焦平面位置，完成精確對焦過程。整個對焦程序便結(jié)束了。
權(quán)利要求1.一種激光輔助自動對焦鏡頭，由影像測量儀用鏡頭、激光圓點指示器、CCD相機、運動控制器、伺服馬達、運動機構(gòu)、和對焦控制軟件組成；其特征是:鏡頭上安裝了一個激光指示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光輔助自動對焦鏡頭，其特征是:鏡頭上安裝了一套伺服運動機 構(gòu)。
專利摘要本實用新型提供一種激光輔助自動對焦鏡頭，應(yīng)用于影像式測量儀鏡頭自動對焦領(lǐng)域。由影像測量儀用鏡頭、激光圓點指示器、CCD相機、運動控制器、伺服馬達、運動機構(gòu)、和對焦控制軟件組成。當鏡頭相對于需成像物體上下移動時，由于激光指示器和鏡頭光軸有一定夾角的原因，激光指示器的光斑在CCD相機成像的畫面位置便會隨之移動。通過光斑位置、激光指示器和鏡頭光軸夾角和鏡頭焦距的三角函數(shù)關(guān)系可以得到粗略的焦平面位置。再通過影像清晰度判斷算法，在粗略的焦平面附近精確對焦。該鏡頭結(jié)合了激光輔助粗定位和影像清晰度判斷算法精確定位兩種方法，解決了普通自動對焦鏡頭對焦速度慢的問題。
文檔編號G03B13/36GK203149185SQ20132008037
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者石建國 申請人:石建國