自动对焦系统技术方案

本发明专利技术公开一种自动对焦系统，所述自动对焦系统包括多个第一光源、多个透镜、物镜、第一相机以及处理器；所述物镜的光轴位于多个所述第一光源的内侧，多个所述第一光源用于分别发出各自对应的特征信号光束，每一所述第一光源所发出的特征信号光束经过一所述透镜而形成平行光并射向所述物镜，多个所述第一光源的特征信号光束经过所述物镜后在物面分别形成特征图像，所述第一相机用于捕获形成于所述物面的多个特征图像，所述处理器用于根据不同的特征图像的相对位置以确定所述自动对焦系统的离焦方向和离焦量，并根据所述离焦方向和离焦量确定所述物镜位置的调整量。本发明专利技术技术方案实现自动对焦迅速，准确。准确。准确。

【技术实现步骤摘要】
自动对焦系统


[0001]本专利技术涉及光学
，特别涉及一种自动对焦系统。

技术介绍

[0002]自动聚焦技术大体分为两类：第一类直接计算被成像物体的影像对比度，寻找对比度最高的镜头位置；第二类需要专门的自动聚焦系统。第一类需要预判聚焦移动方向不满足现代工业对效率的要求，所以普遍采用第二种聚焦方式。
[0003]现有的自动聚焦方式通过半锥形光束在聚焦面、焦前焦后的不同光斑形状做出判断。聚焦于焦外时(焦前)激光光斑呈现左侧半圆形；聚焦于焦内时(焦后)激光光斑呈现为右侧半圆形；焦点处，理论上激光束会聚为一点。理论上如此，实际操作时当镜头从焦点位置逐渐离焦的过程中，激光束的形状变化是缓慢的，由于半椎体形状的光束数值孔径只占到显微镜数值孔径的一半，也就是聚焦信号的焦深大于物镜的焦深，不能足够反映物体离焦的程度。
[0004]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提供一种自动对焦系统，旨在解决现有技术中对焦成像不准确的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出的自动对焦系统，包括多个第一光源、多个透镜、物镜、第一相机以及处理器；
[0007]所述物镜的光轴位于多个所述第一光源的内侧，多个所述第一光源用于分别发出各自对应的特征信号光束，每一所述第一光源所发出的特征信号光束经过一所述透镜而形成平行光并射向所述物镜，多个所述第一光源的特征信号光束经过所述物镜后在物面分别形成特征图像，所述第一相机用于捕获形成于所述物面的多个特征图像，所述处理器用于根据不同的特征图像的相对位置以确定所述自动对焦系统的离焦方向和离焦量，并根据所述离焦方向和离焦量确定所述物镜位置的调整量。
[0008]本专利技术技术方案所提出的自动对焦系统，通过设置多个第一光源，每一第一光源能发出各自对应的特征信号光束，多个第一光源的特征信号光束经过物镜后在物面分别形成特征图像，并通过处理器捕获多个特征图像，通过不同的特征图像的相对位置的比对来判断出离焦方向和离焦量，并根据离焦方向和离焦量确定物镜位置的调整量，这样设置的好处在于，相比以往通过半锥形光束在聚焦面以焦前焦后的不同光斑形状做出判断的对焦方式，本申请的方案因为是通过不同特征图像之间进行相对位置比较，这样更容易得出离焦方向和离焦量，而不会受到半椎体形状的光束数值孔径只占到显微镜数值孔径的一半的客观因素的影响，因此对焦成像更为准确。
[0009]可选地，所述自动对焦系统还包括第一分光镜、分色镜以及第一管镜；
[0010]由所述透镜射出的特征信号光束经过所述第一分光镜的分光作用射向所述分色镜，所述分色镜将特征信号光束反射至所述透镜后到达所述物面，所述物面将所述特征信号光束依次经过所述透镜、所述分色镜、所述第一分光镜以及所述第一管镜后射入所述第一相机以形成特征图像。
[0011]可选地，所述自动对焦系统还包括聚光组件，所述聚光组件位于所述透镜和所述第一分光镜之间，所述聚光组件用于将所述透镜射出的特征信号光束汇聚至所述第一分光镜。
[0012]可选地，所述聚光组件包括多个第二分光镜和多个聚光棱镜，每一所述透镜的出光面对应设置有一所述第二分光镜，相邻两个所述第二分光镜之间设置有一所述聚光棱镜，由所述透镜射出的特征信号光束经过所述第二分光镜和所述聚光棱镜的两次镜面反射后射向所述第一分光镜；
[0013]或，所述聚光组件包括分别对应相邻两个透镜设置的第三分光镜和第四光学器件，相邻两个透镜中的一个所射出的特征信号光束经过第三分光镜的反射至所述第四光学器件，并经过所述第四光学器件的反射后射向所述第一分光镜，而相邻两个透镜中的另一个所射出的特征信号光束穿过所述第四光学器件后射向所述第一分光镜。
[0014]可选地，所述第四光学器件为分光比为50/50的分光镜、偏振分光镜或者二色向镜。
[0015]可选地，所述自动对焦系统还包括调节器；
[0016]所述处理器根据所述调整量生成调节命令，并将所述调节命令发送给所述调节器；
[0017]所述调节器根据所述调节命令调整所述物镜的位置。
[0018]可选地，所述第一光源包括激光源本体和掩膜版。
[0019]可选地，所述第一光源为能接收数字信号的显示屏。
[0020]可选地，所述自动对焦系统还包括第二光源、第四分光镜、第二管镜以及第二相机；
[0021]所述第二光源发出的照明光线经过所述第四分光镜的反射射向所述分色镜，所述分色镜对照明光线进行分光处理并射向所述物镜，经过所述物镜的照明光线投射至所述物面上用于供所述物面上的被检测物的照明，所述被检测物将照明光线反射以形成反射光线，所述反射光线依次经过所述物镜、所述分色镜、所述第四分光镜以及所述第二管镜最后汇聚至所述第二相机。
[0022]可选地，所述第四分光镜的分光比为50/50。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术自动对焦系统一实施例的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术自动对焦系统又一实施例的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术自动对焦系统再一实施例的结构示意图；
[0027]图4为图1中自动对焦系统一应用场景示意图；
[0028]图5为图1中自动对焦系统又一应用场景示意图；
[0029]图6为图1中自动对焦系统再一应用场景示意图；
[0030]图7为图1中自动对焦系统的离焦量计算原理示意图；
[0031]图8为图7中的另一原理示意图。
[0032]附图标号说明：
[0033]标号名称标号名称10a、10b第一光源C3第三分光镜20a、20b透镜C4第四光学器件30物镜70第一管镜40第一相机80第二光源50第一分光镜90第四分光镜60分色镜110第二管镜C聚光组件120第二相机C1第二分光镜W物面
[0034]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动对焦系统，其特征在于，所述自动对焦系统包括多个第一光源、多个透镜、物镜、第一相机以及处理器；所述物镜的光轴位于多个所述第一光源的内侧，多个所述第一光源用于分别发出各自对应的特征信号光束，每一所述第一光源所发出的特征信号光束经过一所述透镜而形成平行光并射向所述物镜，多个所述第一光源的特征信号光束经过所述物镜后在物面分别形成特征图像，所述第一相机用于捕获形成于所述物面的多个特征图像，所述处理器用于根据不同的特征图像的相对位置以确定所述自动对焦系统的离焦方向和离焦量，并根据所述离焦方向和离焦量确定所述物镜位置的调整量。2.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述自动对焦系统还包括第一分光镜、分色镜以及第一管镜；由所述透镜射出的特征信号光束经过所述第一分光镜的分光作用射向所述分色镜，所述分色镜将特征信号光束反射至所述透镜后到达所述物面，所述物面将所述特征信号光束依次经过所述透镜、所述分色镜、所述第一分光镜以及所述第一管镜后射入所述第一相机以形成特征图像。3.如权利要求2所述的自动对焦系统，其特征在于，所述自动对焦系统还包括聚光组件，所述聚光组件位于所述透镜和所述第一分光镜之间，所述聚光组件用于将所述透镜射出的特征信号光束汇聚至所述第一分光镜。4.如权利要求3所述的自动对焦系统，其特征在于，所述聚光组件包括多个第二分光镜和多个聚光棱镜，每一所述透镜的出光面对应设置有一所述第二分光镜，相邻两个所述第二分光镜之间设置有一所述聚光棱镜，由所述透镜射出的特征信号光束经过所述第二分光镜和所述聚光棱镜的两次镜面反射后射向...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊思民，
申请(专利权)人：深圳市卡提列光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：