【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动对焦领域，尤其涉及一种激光自动对焦装置、方法、电子设备和存储介质。
技术介绍
1、根据物镜焦面上光斑的形态，激光自动对焦技术可分为点激光和线激光两类。其中，点激光由于探测光束覆盖的区域较小，当被测物表面存在孔洞、凹坑等特征时，激光光束极易无法正常返回传感器，导致自动对焦失败。
2、相比于点激光，线激光则具有更强的抗干扰能力，可应用于显微自动对焦系统中。如专利cn114994896a公开了一种基于线激光的自动对焦装置，该装置通过激光器、柱透镜、挡板、显微物镜、电机和图像传感器等多个器件的互相配合，能够自动调节显微物镜至被测物之间的距离，实现了自动对焦的目的。
3、然而，在实际工作中，线激光自动对焦装置（即，本申请的激光自动对焦装置）仍可能面临激光线完全落入孔洞等特征导致自动对焦失败的问题。
4、因此，亟须一种线激光自动对焦装置，用于进一步提升其抗干扰能力。
技术实现思路
1、本申请提出的一种激光自动对焦装置、方法、电子设备和存储介质，用于进一步提升线激光自动对焦系统的抗干扰能力。
2、为实现上述目的，本申请提出了以下技术方案：
3、在本申请的第一方面，提供了一种激光自动对焦装置，所述装置包括：
4、自动对焦机构，利用原柱透镜调制圆形激光光束为在原柱透镜曲率方向发散、在无曲率方向准直的椭圆激光光束，并通过挡板遮挡所述椭圆激光光束在无曲率方向的一半区域，生成半椭圆激光光束；利用半椭圆激光光束经物镜聚
5、变焦柱透镜，替换所述自动对焦机构内的原柱透镜，通过调节所述变焦柱透镜的焦距，用于增大所述半椭圆激光光束沿所述变焦柱透镜曲率方向的发散角，从而增大所述半椭圆激光光束与物镜光轴之间的入射角，以避免聚焦至被测物表面的光斑完全落入被测物表面的缺陷内。
6、可选的，所述变焦柱透镜为发散透镜，通过减小所述变焦柱透镜的焦距，以增大半椭圆激光光束沿所述变焦柱透镜曲率方向的发散角。
7、可选的，所述挡板与变焦柱透镜固定连接。
8、可选的，所述装置还包括：
9、转动机构，位于物镜前侧，用于调整半椭圆激光光束在物镜入射面的入射区域；
10、其中，半椭圆激光光束入射至物镜的方向与物镜光轴平行，且半椭圆激光光束完全落入物镜的一侧。
11、可选的，所述转动机构为旋转台，且与所述挡板固定连接，用于围绕所述变焦柱透镜的光轴旋转挡板和变焦柱透镜，以调整半椭圆激光光束在物镜入射面的入射区域。
12、在本申请的第二方面，提供了一种激光自动对焦方法，所述方法应用于上述第一方面的激光自动对焦装置，所述方法包括：
13、判断图像传感器输出的光斑图像是否存在光斑；
14、若否，则利用调焦机构降低所述变焦柱透镜的焦距，并判断焦距调节后的光斑图像中是否存在光斑；
15、若是，则基于第一质心公式，计算焦距调节后的光斑图像y方向上的质心；
16、其中，第一质心公式为：；f(i,j)为光斑图像中第i行、第j列个像素的灰度值；i表示光斑图像中像素行的序列值，i=1，2，…，m，m表示光斑图像的总行数；j表示光斑图像中像素列的序列值，j=1，2，…，n，n表示光斑图像的总列数；
17、基于质心计算物镜的离焦量；
18、根据所述离焦量调整物镜至被测物表面的距离，以使物镜焦点位于被测物表面。
19、可选的，在判断焦距调节后的光斑图像中是否存在光斑之后，所述方法还包括：
20、若否，则利用转动机构旋转挡板和变焦柱透镜，直至所述光斑图像中存在光斑，并记录旋转角度θ；
21、基于所述旋转角度θ和第二质心公式，计算旋转后的光斑图像y方向上的质心；
22、其中，第二质心公式为，；
23、表示光斑图像中第行、第列像素的灰度值；i表示光斑图像中像素行的序列值，i=1，2，…，m，m表示光斑图像的总行数；j表示光斑图像中像素列的序列值，j=1，2，…，n，n表示光斑图像的总列数；round表示四舍五入取整运算；
24、基于质心计算物镜的离焦量；
25、根据所述离焦量调整物镜至被测物表面的距离，以使物镜焦点位于被测物表面。
26、可选的，离焦量的计算公式为：
27、；
28、其中，o表示离焦量，表示为质心或质心；表示被测物表面处于物镜景深内的参考质心；s表示所述物镜的对焦灵敏度。
29、在本申请的第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
30、存储器，用于存放计算机程序；
31、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现任一项所述的激光自动对焦方法。
32、在本申请的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的激光自动对焦方法。
33、本申请的有益效果如下：
34、本申请提供了一种激光自动对焦装置，包括：自动对焦机构，利用原柱透镜调制圆形激光光束为在原柱透镜曲率方向发散、在无曲率方向准直的椭圆激光光束，并通过挡板遮挡所述椭圆激光光束在无曲率方向的一半区域，生成半椭圆激光光束；利用半椭圆激光光束经物镜聚焦至被测物表面的光斑判断物镜的离焦状态，通过反射回图像传感器形成的光斑图像的质心计算离焦量，基于离焦状态和离焦量调整物镜至被测物表面的距离，以使物镜焦点位于被测物表面；变焦柱透镜，替换所述自动对焦机构内的原柱透镜，通过调节所述变焦柱透镜的焦距，用于增大所述半椭圆激光光束沿所述变焦柱透镜曲率方向的发散角，从而增大所述半椭圆激光光束与物镜光轴之间的入射角，以避免聚焦至被测物表面的光斑完全落入被测物表面的缺陷内。
35、基于上述处理，本申请提供的激光自动对焦装置利用变焦柱透镜替换原柱透镜，通过调节变焦柱透镜的焦距，用于扩大半椭圆激光光束沿变焦柱透镜曲率方向的发散角，从而增大了半椭圆激光光束与物镜主光轴之间的入射角，延长了该半椭圆激光光束经物镜聚焦在被测物表面光斑的长度，解决了光斑完全落入所述被测物表面缺陷的问题，进而提升了线激光自动对焦装置的抗干扰能力。
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1.一种激光自动对焦装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变焦柱透镜为发散透镜，通过减小所述变焦柱透镜的焦距，以增大半椭圆激光光束沿所述变焦柱透镜曲率方向的发散角。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挡板与变焦柱透镜固定连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述转动机构为旋转台，且与所述挡板固定连接，用于围绕所述变焦柱透镜的光轴旋转挡板和变焦柱透镜，以调整半椭圆激光光束在物镜入射面的入射区域。
6.一种激光自动对焦方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-5任一所述的激光自动对焦装置，所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在判断焦距调节后的光斑图像中是否存在光斑之后，所述方法还包括：
8.根据权利要求6或7任一所述的方法，其特征在于，离焦量的计算公式为：
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现权利要求6-8任一项所述的激光自动对焦方法。
...【技术特征摘要】
1.一种激光自动对焦装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变焦柱透镜为发散透镜，通过减小所述变焦柱透镜的焦距，以增大半椭圆激光光束沿所述变焦柱透镜曲率方向的发散角。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挡板与变焦柱透镜固定连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述转动机构为旋转台，且与所述挡板固定连接，用于围绕所述变焦柱透镜的光轴旋转挡板和变焦柱透镜，以调整半椭圆激光光束在物镜入射面的入射区域。
6.一种激光自动对...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏云鹏，唐俊峰，曹桂平，董宁，
申请(专利权)人：合肥埃科光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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