自动对焦系统及自动对焦方法技术方案

一种自动对焦系统，包括对焦光源、物镜、离焦透镜、第一影像传感器以及控制器。对焦光源用以发出对焦光。物镜设置在对焦光的传递路径上，其中对焦光穿过物镜后照射至样品。离焦透镜设置在对焦光的传递路径上，使对焦光经过物镜后的最小光点处偏离物镜的焦点。第一影像传感器用以接收对焦光从样品反射后的对焦反射光。控制器电性连接至第一影像传感器。控制器根据对焦反射光在第一影像传感器的成像面所形成的光斑的重心位置、位置变化或能量变化，驱动物镜或样品移动，使物镜的焦点落在样品上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
自动对焦系统及自动对焦方法


[0001]本专利技术是有关于一种自动对焦系统及自动对焦方法。

技术介绍

[0002]一般来说，自动对焦系统可分为影像式与光学式等两种。影像式自动对焦系统是传统业界所熟知的，其最大的优点是价格便宜，但缺点在于反应时间太慢、精度受限于焦深，因此近年来逐渐被光学式自动对焦模块取代。而光学式自动对焦系统是利用光传感器所侦测到的光形(或光能量)变化作为离焦距离与方向的判断依据，其最大的好处是精度高、反应时间快。然而，当待测物已在焦点附近时，光传感器所侦测到的光形会严重变形，导致离焦距离与方向的判断产生误差，因此造成对焦系统的判断困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种自动对焦系统及自动对焦方法，其对焦精度较高且反应时间缩短。
[0004]本专利技术的一实施例提供一种自动对焦系统，其包括对焦光源、物镜、离焦透镜、第一影像传感器以及控制器。对焦光源用以发出对焦光。物镜设置在对焦光的传递路径上，其中对焦光穿过物镜后照射至样品。离焦透镜设置在对焦光的传递路径上，使对焦光经过物镜后的最小光点处偏离物镜的焦点。第一影像传感器用以接收对焦光从样品反射后的对焦反射光。控制器电性连接至第一影像传感器。控制器根据对焦反射光在第一影像传感器的成像面所形成的光斑的重心位置、位置变化或能量变化，驱动物镜或样品，使物镜的焦点落在样品上。
[0005]本专利技术的一实施例提供一种自动对焦方法，其包括以下步骤。控制对焦光源发出对焦光，使对焦光经过物镜后的最小光点处偏离物镜的焦点，其中对焦光依序穿过离焦透镜、物镜后照射至样品。接收对焦光从样品反射后的对焦反射光。根据对焦反射光在第一影像传感器的成像面所形成的光斑的重心位置、位置变化或能量变化，驱动物镜或样品移动，使物镜的焦点落在样品上。
[0006]基于上述，在本专利技术的一实施例中，自动对焦系统或自动对焦方法利用设置在对焦光的传递路径上的离焦透镜，使对焦光经过物镜后的最小光点处偏离物镜的焦点。因此，自动对焦系统或自动对焦方法在判断物镜的焦点与样品之间的距离的误差降低，进一步使系统精度提高及反应时间缩短。
附图说明
[0007]图1是根据本专利技术的一实施例的自动对焦系统的示意图。
[0008]图2是多个不同的光斑形成在第一影像传感器的成像面的示意图。
[0009]图3是根据本专利技术的一实施例的自动对焦系统，在物镜各离焦位置经计算后的实验离焦值与理论值之间的关系图。
[0010]图4是根据本专利技术的一实施例的自动对焦方法的流程图。
[0011]附图标记说明
[0012]10：自动对焦系统；
[0013]20、20
’
：驱动器；
[0014]30：控制器；
[0015]100：对焦光源；
[0016]200、800、1000：透镜组；
[0017]300：遮光部件；
[0018]400：离焦透镜；
[0019]500、600：分光器；
[0020]700：物镜；
[0021]900：第一影像传感器；
[0022]1100：第二影像传感器；
[0023]C1：直线；
[0024]C2：曲线；
[0025]D：距离；
[0026]F：焦点；
[0027]FL：对焦光；
[0028]FRL：对焦反射光；
[0029]IL：照明光；
[0030]IP：成像面；
[0031]IRL：平行影像光；
[0032]MS、MS
’
：最小光点；
[0033]O：光轴；
[0034]RS1、RS2：光斑；
[0035]S：样品；
[0036]S100、S120、S140：步骤。
具体实施方式
[0037]图1是根据本专利技术的一实施例的自动对焦系统的示意图。请参考图1，本专利技术的一实施例提供一种自动对焦系统10，其包括对焦光源100、物镜700、离焦透镜400、第一影像传感器900以及控制器30。对焦光源100用以发出对焦光FL。对焦光源100例如是雷射二极管(Laser Diode,LD)光源、发光二极管(light
‑
emitting diode,LED)光源或其他合适的光源。对焦光FL例如是红外光或其他波长的光。
[0038]在本实施例中，物镜700设置在对焦光FL的传递路径上，其中对焦光FL穿过物镜700后照射至样品S。离焦透镜400设置在对焦光FL的传递路径上，且在对焦光FL的传递路径上设置在对焦光源100与物镜700之间。离焦透镜400使对焦光FL经过物镜700后的最小光点MS处偏离物镜700的焦点F。其中，前述的焦点F为一平行光仅通过物镜700后的最小光点处，即物镜700的焦距处。而为了方便说明，图1示意了物镜700的焦点F落在样品S上。
[0039]在本实施例中，第一影像传感器900可为薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)、互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)、电荷耦合元件(charge coupled device,CCD)等光传感器，但本专利技术不以此为限。
[0040]除此之外，上述的控制器30例如是包括微控制器单元(Microcontroller Unit，MCU)、中央处理单元(central processing unit，CPU)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、可程序化控制器、可程序化逻辑设备(programmable logic device，PLD)或其他类似装置或这些装置的组合，本专利技术并不加以限制。此外，在一实施例中，控制器30的各功能可被实作为多个程序代码。这些程序代码会被储存在一个内存中，由控制器30来执行这些程序代码。或者，在一实施例中，控制器30的各功能可被实作为一或多个电路。本专利技术并不限制用软件或硬件的方式来实作控制器30的各功能。
[0041]在本实施例中，第一影像传感器900用以接收对焦光FL从样品S反射后的对焦反射光FRL。控制器30电性连接至第一影像传感器900。控制器30根据对焦反射光FRL在第一影像传感器900的成像面所形成的光斑的重心位置、位置变化或能量变化(例如图2所示的成像面IP上的光斑RS1或RS2)，驱动物镜700或样品S沿物镜700的光轴O移动，使物镜700的焦点F落在样品S上。
[0042]图2是多个不同的光斑形成在第一影像传感器的成像面的示意图。请同时参考图1与图2，举例来说，当自动对焦系统不设置离焦透镜400时，图2中的光斑由左至右可为物镜700的焦点F分别由接近样品S(也就是对焦光FS经过物镜700后的最小光点MS最接近样品S时)至远离样品S在第一影像传感器900的成像面IP所形成的光斑。当自动对焦系统10设本文档来自技高网...

【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，包括：对焦光源，用以发出对焦光；物镜，设置在所述对焦光的传递路径上，其中所述对焦光穿过所述物镜后照射至样品；离焦透镜，设置在所述对焦光的所述传递路径上，使所述对焦光经过所述物镜后的最小光点处偏离所述物镜的焦点；第一影像传感器，用以接收所述对焦光从所述样品反射后的对焦反射光；以及控制器，电性连接至所述第一影像传感器，其中所述控制器根据所述对焦反射光在所述第一影像传感器的成像面所形成的光斑的重心位置、位置变化或能量变化，驱动所述物镜或所述样品移动，使所述物镜的所述焦点落在所述样品上。2.根据权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述对焦光经过所述物镜后的所述最小光点处与所述物镜的所述焦点处之间的距离由所述离焦透镜的焦距控制。3.根据权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，还包括：驱动器，与所述物镜连接或用以承载所述样品，并与所述控制器电性连接，其中所述控制器藉由所述驱动器驱动所述物镜或所述样品移动。4.根据权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，还包括：遮光部件，在所述对焦光的所述传递路径上设置在所述物镜与所述对焦光源之间，用以改变所述对焦光照射在所述样品上的光斑形状。5.根据权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，还包括：第二影像传感器，用以接收照明光照射至所述样品后的影像光，其中在所述控制器使所述物镜的所述焦点落在所述样品上后，从所述第二影像传感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建圣，杜和达，
申请(专利权)人：刘建圣，
类型：发明
国别省市：