一種自動(dòng)聚焦裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)聚焦裝置，包括平臺(tái)(1)、鏡頭(2)、壓電陶瓷設(shè)備(3)以及圖像采集設(shè)備(7)，所述的圖像采集設(shè)備(3)設(shè)置三個(gè)成像傳感器，所述的自動(dòng)聚焦裝置設(shè)置兩個(gè)分光鏡和一個(gè)反光鏡(6)，所述的鏡頭(2)上形成的光路經(jīng)過兩個(gè)分光鏡和一個(gè)反光鏡(6)分成三個(gè)光路，分別到達(dá)所述的三個(gè)成像傳感器。采用上述技術(shù)方案，利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理、壓電陶瓷調(diào)節(jié)裝置及多個(gè)成像傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)不平度較大的被檢測(cè)物體影像的快速、實(shí)時(shí)、自動(dòng)地聚焦，獲得其清晰度較高的圖像。
【專利說明】
一種自動(dòng)聚焦裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于光學(xué)影像的技術(shù)領(lǐng)域，涉及數(shù)字圖像處理技術(shù)。更具體地，本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)聚焦裝置。另外，本實(shí)用新型還涉及該裝置的相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一個(gè)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的景深一般都會(huì)隨著分辨率的增加而減小。
[0003]如圖1所示，被檢測(cè)的物體，如平板顯示器、半導(dǎo)體晶圓或者是生物醫(yī)學(xué)的切片本身的彎曲程度大于這個(gè)景深的時(shí)候，則就需要設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，在檢測(cè)掃描時(shí)，使每一幅圖像都保持清晰。
[0004]但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，還缺乏相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)聚焦裝置，其目的是在檢測(cè)掃描時(shí)，快速、實(shí)時(shí)、自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)聚焦。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0007]本實(shí)用新型所涉及的自動(dòng)聚焦裝置，包括平臺(tái)、鏡頭、壓電陶瓷設(shè)備以及圖像采集設(shè)備，所述的圖像采集設(shè)備設(shè)置三個(gè)成像傳感器，所述的自動(dòng)聚焦裝置設(shè)置兩個(gè)分光鏡和一個(gè)反光鏡，所述的鏡頭上形成的光路經(jīng)過兩個(gè)分光鏡和一個(gè)反光鏡分成三個(gè)光路，分別到達(dá)所述的三個(gè)成像傳感器。
[0008]所述的自動(dòng)聚焦裝置設(shè)置計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)和平臺(tái)控制器，所述的平臺(tái)控制器通過信號(hào)線路分別與所述的平臺(tái)、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)連接。
[0009]所述的自動(dòng)聚焦裝置還設(shè)置壓電陶瓷控制器，所述的壓電陶瓷控制器通過信號(hào)線路分別與所述的壓電陶瓷設(shè)備、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)連接。
[0010]所述的壓電陶瓷控制器通過信號(hào)線路分別與所述的圖像采集設(shè)備中的三個(gè)成像傳感器連接。
[0011]所述的圖像采集設(shè)備中的三個(gè)成像傳感器分別通過信號(hào)線路與所述的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)連接。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)與上述技術(shù)方案相同的發(fā)明目的，本實(shí)用新型還提供了以上所述的自動(dòng)聚焦裝置的實(shí)時(shí)自動(dòng)聚焦方法，其技術(shù)方案包括以下過程；
[0013]A、調(diào)整平臺(tái)的位置；
[0014]B、通過三個(gè)成像傳感器采集三個(gè)光束并得到三個(gè)圖像，其得到的圖像分別為在三個(gè)不同焦平面的圖像；
[0015]C、三個(gè)成像傳感器將數(shù)據(jù)全部傳入計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的終端處理器和圖像顯示裝置；
[0016]D、在計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的終端處理器中，通過三個(gè)成像傳感器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，分別算出三幅圖像的對(duì)比度；
[0017]E、將這三幅圖像的對(duì)比度進(jìn)行高斯曲線擬合；
[0018]F、然后進(jìn)行判斷:處于中間焦平面得到的圖像的對(duì)比度是否為最大值;若不是，控制壓電陶瓷控制器來調(diào)整壓電陶瓷設(shè)備的位置，直至找出最大值，即完成對(duì)焦。
[0019]通過計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的終端處理器來控制平臺(tái)控制器，進(jìn)而調(diào)整平臺(tái)的位置。[°02°]在所述的B中，經(jīng)鏡頭米集的光束經(jīng)過第一分光鏡分成兩束光，其中一束進(jìn)入第一成像傳感器，另一束光進(jìn)入第二分光鏡再次被分成兩束光，其中一束進(jìn)入第二成像傳感器，另一束進(jìn)入反光鏡，將光束反射到第三成像傳感器。
[0021]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理、壓電陶瓷調(diào)節(jié)裝置及多個(gè)成像傳感器，采用高斯曲線擬合的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)不平度較大的被檢測(cè)物體影像的快速、實(shí)時(shí)、自動(dòng)地聚焦，獲得其清晰度較高的圖像。
【附圖說明】
[0022]附圖所示內(nèi)容及圖中標(biāo)記簡(jiǎn)要說明如下:
[0023]圖1為被檢測(cè)物體彎曲度大于景深的示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型的自動(dòng)聚集的原理圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是中間焦平面偏離聚集點(diǎn)的示意圖；
[0027]圖5是中間焦平面接近聚集點(diǎn)、仍需要微調(diào)的示意圖；
[0028]圖6是中間焦平面已經(jīng)位于聚集點(diǎn)的示意圖。
[0029]圖中標(biāo)記為:
[0030]1、平臺(tái)，2、鏡頭，3、壓電陶瓷設(shè)備，4、第一分光鏡，5、第二分光鏡，6、反光鏡，7、圖像采集設(shè)備，8、平臺(tái)控制器，9、壓電陶瓷控制器，10、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0032]如圖3所示的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)，為一種自動(dòng)聚焦裝置，包括平臺(tái)I(stage)、鏡頭2(lens)、壓電陶瓷設(shè)備3(lens piezo)以及圖像采集設(shè)備7。本實(shí)用新型基于數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以高速采集圖像數(shù)據(jù)到PC里，用圖像對(duì)比度算法來做圖像清晰度的評(píng)判。使用壓電陶瓷來調(diào)整鏡頭焦距。使用的數(shù)據(jù)處理方法是高斯擬合，即找出最大值時(shí)，即已經(jīng)完成對(duì)焦。
[0033]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題并克服其缺陷，實(shí)現(xiàn)在檢測(cè)掃描時(shí)，快速、自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)聚焦的發(fā)明目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0034]如圖3所示，本實(shí)用新型所涉及的自動(dòng)聚焦裝置，所述的圖像采集設(shè)備7設(shè)置三個(gè)成像傳感器，采集圖像；
[0035]所述的自動(dòng)聚焦裝置設(shè)置兩個(gè)分光鏡和一個(gè)反光鏡6，所述的鏡頭2上形成的光路經(jīng)過兩個(gè)分光鏡(beamsplitter)和一個(gè)反光鏡6 (mirror)分成三個(gè)光路，分別到達(dá)所述的三個(gè)成像傳感器(camera)。
[0036]—束光經(jīng)過第一分光鏡分成兩束光，其中一束進(jìn)入第一成像傳感器，另一束光進(jìn)入第二分光鏡再次被分成兩束光，其中一束進(jìn)入第二成像傳感器，另一束進(jìn)入反光鏡，將光束反射到第三成像傳感器。
[0037]如圖2所示，本實(shí)用新型提出快速聚焦方案是通過光學(xué)方法，同時(shí)拍攝同一物體在三個(gè)不同焦平面的圖像，算出三幅圖像的對(duì)比度，將這三幅圖像的對(duì)比度進(jìn)行高斯曲線擬合，推算出峰值的位置。
[0038]第一個(gè)焦平面與第二個(gè)焦平面的距離，第二個(gè)焦平面與第三個(gè)焦平面的距離，是相等的。
[0039]所述的自動(dòng)聚焦裝置設(shè)置計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)10(pc)和平臺(tái)控制器8 (stagecontroller)，所述的平臺(tái)控制器8通過信號(hào)線路分別與所述的平臺(tái)1、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)10連接。
[0040]所述的自動(dòng)聚焦裝置還設(shè)置壓電陶瓷控制器9(piez0 controller)，所述的壓電陶瓷控制器9通過信號(hào)線路分別與所述的壓電陶瓷設(shè)備3、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)10連接。
[0041]通過計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)10的終端處理器來控制壓電陶瓷控制器9和平臺(tái)控制器8。
[0042]在終端處理器中，將通過三個(gè)成像傳感器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行高斯擬合處理，進(jìn)行判斷ZO點(diǎn)是否為最大值，若不是，控制壓電陶瓷控制器9來調(diào)整壓電陶瓷設(shè)備3的位置，直至找出峰值。
[0043]所述的壓電陶瓷控制器9通過信號(hào)線路分別與所述的圖像采集設(shè)備7中的三個(gè)成像傳感器連接。
[0044]所述的圖像采集設(shè)備7中的三個(gè)成像傳感器分別通過信號(hào)線路與所述的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)10連接。
[0045]計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)10設(shè)置一個(gè)顯像屏(圖像顯示裝置)，顯示玻璃表面的物質(zhì)或者瑕疵，同時(shí)顯示密度瑕疵。三個(gè)成像傳感器將數(shù)據(jù)全部傳入終端處理器和圖像顯示裝置。
[0046]為了實(shí)現(xiàn)與上述技術(shù)方案相同的發(fā)明目的，本實(shí)用新型還提供了以上所述的自動(dòng)聚焦裝置的實(shí)時(shí)自動(dòng)聚焦方法，其技術(shù)方案包括以下過程；
[0047]A、調(diào)整平臺(tái)I的位置；
[0048]B、通過三個(gè)成像傳感器采集三個(gè)光束并得到三個(gè)圖像，其得到的圖像分別為在三個(gè)不同焦平面的圖像；
[0049]C、三個(gè)成像傳感器將數(shù)據(jù)全部傳入計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)10的終端處理器和圖像顯示裝置；
[0050]D、在計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)10的終端處理器中，通過三個(gè)成像傳感器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，分別算出三幅圖像的對(duì)比度；
[0051]E、將這三幅圖像的對(duì)比度進(jìn)行高斯曲線擬合;在終端處理器中，將通過三個(gè)成像傳感器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行高斯擬合處理。如果在每一個(gè)z軸的線性移動(dòng)位置都取一幅圖并且算出圖像清晰度，則得到一個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)。這個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)可以用一個(gè)高斯曲線來描述。高斯曲線的頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的z位置就是圖像的聚焦點(diǎn)。
[0052]在數(shù)據(jù)處理時(shí)，使用高斯擬合，再進(jìn)行X1、X2、X3值得判斷，直至X2>X1，X2>X3。
[0053]F、然后進(jìn)行判斷:處于中間焦平面得到的圖像的對(duì)比度是否為最大值;若不是，控制壓電陶瓷控制器9來調(diào)整壓電陶瓷設(shè)備3的位置，直至找出最大值，即完成對(duì)焦。
[0054]判斷中間的圖片的對(duì)比度是否大于第一和第三幅圖的對(duì)比度，若不是則調(diào)節(jié)焦距的位置到第二幅的對(duì)比度大于第一和第三幅圖的對(duì)比度。如圖4、圖5所示。判斷中間圖片的對(duì)比度是否為最大值，若是，將中間的圖片的對(duì)比度和峰值比較，判斷是否相等，若不相等，則調(diào)整焦距直至相等。如圖6所示。即兩側(cè)的高度應(yīng)該相等。
[0055]通過計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)10的終端處理器來控制平臺(tái)控制器8，進(jìn)而調(diào)整平臺(tái)I的位置。
[0050]在所述的B中，經(jīng)鏡頭2米集的光束經(jīng)過第一分光鏡4分成兩束光，其中一束進(jìn)入第一成像傳感器，另一束光進(jìn)入第二分光鏡5再次被分成兩束光，其中一束進(jìn)入第二成像傳感器，另一束進(jìn)入反光鏡6，將光束反射到第三成像傳感器。
[0057]進(jìn)行判斷ZO點(diǎn)是否為最大值，若不是，控制壓電陶瓷控制器來調(diào)整壓電陶瓷的位置，直至找出峰值。
[0058]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自動(dòng)聚焦裝置，包括平臺(tái)(I)、鏡頭(2)、壓電陶瓷設(shè)備(3)以及圖像采集設(shè)備(7)，其特征在于:所述的圖像采集設(shè)備(7)設(shè)置三個(gè)成像傳感器，所述的自動(dòng)聚焦裝置設(shè)置兩個(gè)分光鏡和一個(gè)反光鏡(6)，所述的鏡頭(2)上形成的光路經(jīng)過兩個(gè)分光鏡和一個(gè)反光鏡(6)分成三個(gè)光路，分別到達(dá)所述的三個(gè)成像傳感器。2.按照權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，其特征在于:所述的自動(dòng)聚焦裝置設(shè)置計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)(10)和平臺(tái)控制器(8)，所述的平臺(tái)控制器(8)通過信號(hào)線路分別與所述的平臺(tái)(I)、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)(1)連接。3.按照權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，其特征在于:所述的自動(dòng)聚焦裝置設(shè)置計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)(10)和壓電陶瓷控制器(9)，所述的壓電陶瓷控制器(9)通過信號(hào)線路分別與所述的壓電陶瓷設(shè)備(3)、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)(10)連接。4.按照權(quán)利要求3所述的自動(dòng)聚焦裝置，其特征在于:所述的壓電陶瓷控制器(9)通過信號(hào)線路分別與所述的圖像采集設(shè)備(7)中的三個(gè)成像傳感器連接。5.按照權(quán)利要求2或3或4所述的自動(dòng)聚焦裝置，其特征在于:所述的圖像采集設(shè)備(7)中的三個(gè)成像傳感器分別通過信號(hào)線路與所述的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)(10)連接。
【文檔編號(hào)】H04N5/225GK205622736SQ201620190758
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】伍祥辰
【申請(qǐng)人】伍祥辰