一種紅外對焦光學成像系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種紅外對焦光學成像系統，包括一用于成像的理想透鏡部,所述理想透鏡部包括依次設置的前透鏡組、第一透鏡組、第二透鏡組和后透鏡組；還包括變焦電機，變焦電機，變焦電機帶動所述第一透鏡組和所述第二透鏡組水平運行到指定的位置，來形成特定的放大倍率；攝像部，攝像部對所成的像進行攝像；照明組件，為紅外對焦光學成像系統提供光源；對焦電機，所述對焦電機帶動所述攝像部以一定步數上下往復運動；其中，還包括一測量被攝物體和所述理想透鏡部距離的紅外測距模塊，本實用新型解決現有技術的如下問題：光學陰道鏡等光學成像系統手動對焦速度慢，操作效率低；自動對焦系統中的圖像對焦方式算法復雜，對焦速度慢，對圖像或光線的依賴程度很高。
【專利說明】
一種紅外對焦光學成像系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及光學成像系統領域，尤其涉及的是一種紅外對焦光學成像系統及紅外對焦方法。
【背景技術】
[0002]在望遠鏡、顯微鏡、投影儀、光學陰道鏡等光學成像系統中，目前對焦基本還是靠手動調節，市場缺乏一套成熟的自動對焦系統，手動對焦速度慢，操作效率低。
[0003]而目前的自動對焦系統大多集中應用在一些數碼產品中，比如手機攝像頭，數碼相機，還有單反機身或者鏡頭等。它們的對焦原理是采用對比度檢測或相位檢測等圖像對焦方式。上述對焦方式需要先采集到圖像，然后對圖像進行運算估算出焦點的位置。對比度檢測自動對焦需要在焦點附近做往返運動尋求最佳位置以達到最大的對比度，其運算復雜、對焦速度慢、對焦不能一步到位;而且由于對焦對圖像的依賴程度很高，當圖像太暗、曝光過度或者對比度相差不大的情況下，對焦容易失焦。而相位檢測自動對焦方式則對原始光線的要求比較高，光線不足會很大程度上降低對焦成功率和速度。
[0004]因此，現有技術還有待于改進和發展。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種紅外對焦光學成像系統，以解決現有技術的如下問題:
[0006]1.光學陰道鏡等光學成像系統中對焦方式基本上還是手動調節，市場缺乏一套成熟的自動對焦系統，手動對焦速度慢，操作效率低。
[0007]2.自動對焦系統中的圖像對焦方式算法復雜，對焦速度慢，對圖像或光線的依賴程度很高。
[0008]本實用新型的技術方案如下:
[0009]—種紅外對焦光學成像系統，包括一用于成像的理想透鏡部，所述理想透鏡部包括依次設置的前透鏡組、第一透鏡組、第二透鏡組和后透鏡組;還包括
[0010]變焦電機，變焦電機帶動所述第一透鏡組和所述第二透鏡組水平運行到指定的位置，形成特定的放大倍率；
[0011 ]攝像部，所述攝像部對所成的像進行攝像；
[0012]照明組件，為紅外對焦光學成像系統提供光源；
[0013]對焦電機，所述對焦電機帶動所述攝像部以一定步數上下往復運動;其中，還包括一測量被攝物體和所述理想透鏡部距離的紅外測距模塊。
[0014]所述的紅外對焦光學成像系統，其中，所述紅外對焦光學成像系統還包括縮短水平光路的反射鏡，所述反射鏡設置于所述后透鏡組的后方，入射光線經過所述反射鏡反射進所述攝像部。
[0015]所述的紅外對焦光學成像系統，其中，所述紅外對焦光學成像系統還包括對照明組件進行散熱的散熱風扇。
[0016]所述的紅外對焦光學成像系統，其中，所述前透鏡組、第一透鏡組、第二透鏡組和后透鏡組的每一透鏡組由多個凸透鏡或凹透鏡組成。
[0017]所述的紅外對焦光學成像系統，其中，所述紅外測距模塊包括一發射紅外光的紅外發射管和位置敏感檢測器，所述紅外發射管以一定的角度發射紅外光，經障礙物反射后的紅外光被位置敏感檢測器接收，紅外光照射在位置敏感檢測器的不同位置產生不同的電壓。
[0018]所述的紅外對焦光學成像系統，其中，所述攝像部為CCD攝像頭。
[0019]所述的紅外對焦光學成像系統，其中，所述照明組件為LED光源。
[0020]本實用新型的有益效果:本實用新型提供一種紅外對焦光學成像系統及對焦方法，首先通過紅外測模塊測量到目標的物距，通過高斯成像公式計算出像距，然后通過步進電機帶動CCD攝像頭精確落在像平面景深范圍內，算法簡單，對焦速度快;對圖像的對比度和光線無要求，無論在什么情況下都可以實現對焦。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型中紅外對焦光學成像系統的結構示意圖。
[0022]圖2是本實用新型中紅外對焦光學成像系統的工作光路圖。
[0023]圖3是本實用新型中紅外對焦物距和像距擬合關系圖。
[0024]圖4是本實用新型的工作流程圖。
[0025]圖5是本實用新型中紅外測距模塊的結構示意圖。
[0026]附圖標注說明:
[0027]O前透鏡組
[0028]I照明組件
[0029]2散熱風扇
[0030]3紅外測距模塊[0031 ]4第一透鏡組
[0032]5攝像部
[0033]6第二透鏡組
[0034]7變焦電機
[0035]8反射鏡
[0036]9對焦電機
[0037]10后透鏡組
【具體實施方式】
[0038]為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。
[0039]參閱圖1，本實用新型提供一種紅外對焦光學成像系統，包括一用于成像的理想透鏡部，所述理想透鏡部包括依次設置的前透鏡組O、第一透鏡組4、第二透鏡組6和后透鏡組10;還包括
[0040]變焦電機7，變焦電機7帶動所述第一透鏡組4和所述第二透鏡組6水平往復運動；還包括攝像部5，所述攝像部5對所成的像進行攝像，在本實施例中，攝像部5為CCD攝像頭；照明組件I，為紅外對焦光學成像系統提供光源，在本實施例中，照明組件I為LED光源，LED光源發光效率高，可達到200流明/瓦，而且其使用壽命長，單色性好，光譜比較窄，非常適合應用于光學成像系統的照明；對焦電機9，所述對焦電機9帶動所述攝像部5上下往復運動；其中，還包括一測量被攝物體和所述理想透鏡部距離的紅外測距模塊3。
[0041 ]參閱圖2，優選地，所述紅外對焦光學成像系統還包括縮短水平光路的反射鏡8，所述反射鏡8設置于所述后透鏡組10的后方，入射光線透過前透鏡組0、第一透鏡組4、第二透鏡組6和后透鏡組10后被所述反射鏡8反射進所述攝像部5。針對不同被攝物的物距不同，對焦電機9通過絲桿機構(圖中未標示)帶動攝像部5上下運動以使攝像部5精確落在像平面景深范圍內。
[0042]進一步地，所述紅外對焦光學成像系統還包括對照明組件I進行散熱的散熱風扇2。
[0043]進一步地，所述前透鏡組0、第一透鏡組4、第二透鏡組6和后透鏡組10均由多個凸透鏡或凹透鏡組成。
[0044]參閱圖5，所述紅外測距模塊3包括一發射紅外光的紅外發射管31和位置敏感檢測器32，所述紅外發射管31以一定的角度發射紅外光，經障礙物反射后的紅外光被位置敏感檢測器32接收，紅外光經過不同距離的障礙物反射會照射于位置敏感檢測器32的不同位置，紅外光照射在位置敏感檢測器32的不同位置產生不同的電壓，然后根據電壓信號與距離的對應關系計算出障礙物和紅外測距模塊3之間的距離。
[0045]參閱圖4，本實用新型的紅外對焦光學成像系統工作過程如下:
[0046]步驟a:首先通過變焦電機7帶動第一透鏡組4和第二透鏡組6運動，形成一個特定的放大倍率，在該放大倍率下，通過圖像對焦的方法獲取多組圖像清晰時物距和像距的數據；
[0047]步驟b:由高斯成像公式可知物距和像距呈反比例函數關系，用MATLAB軟件進行反比例曲線擬合，得出如圖3所示的本系統中物距與像距的具體關系式和物距u與像距V的反比例曲線圖；
[0048]步驟c:將物距與像距的具體關系式寫入單片機控制程序中，根據紅外測距模塊3測量到的物距u推算出對應的像距V，再換算成對焦電機9需要移動的距離，對焦電機9通過絲桿機構帶動攝像部5上下運動。
[0049]本實用新型首先通過紅外測距模塊測量到目標的物距，通過多組物距和像距的數據擬合反比例曲線并得到像距和物距的關系式，計算出像距，然后通過步進電機帶動CCD攝像頭精確落在像平面景深范圍內，算法簡單，對焦速度快;對圖像的對比度和光線無要求，無論在什么情況下都可以實現對焦。
[0050]應當理解的是，本實用新型的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種紅外對焦光學成像系統，包括一用于成像的理想透鏡部，所述理想透鏡部包括依次設置的前透鏡組、第一透鏡組、第二透鏡組和后透鏡組;還包括 變焦電機，變焦電機帶動所述第一透鏡組和所述第二透鏡組水平運行到指定的位置，形成特定的放大倍率； 攝像部，所述攝像部對所成的像進行攝像； 照明組件，為紅外對焦光學成像系統提供光源； 對焦電機，所述對焦電機帶動所述攝像部以一定步數上下往復運動； 其特征在于，還包括一測量被攝物體和所述理想透鏡部距離的紅外測距模塊。2.根據權利要求1所述的紅外對焦光學成像系統，其特征在于，所述紅外對焦光學成像系統還包括縮短水平光路的反射鏡，所述反射鏡設置于所述后透鏡組的后方，入射光線經過所述反射鏡反射進所述攝像部。3.根據權利要求1所述的紅外對焦光學成像系統，其特征在于，所述紅外對焦光學成像系統還包括對照明組件進行散熱的散熱風扇。4.根據權利要求1所述的紅外對焦光學成像系統，其特征在于，所述前透鏡組、第一透鏡組、第二透鏡組和后透鏡組均由多個凸透鏡或凹透鏡組成。5.根據權利要求1所述的紅外對焦光學成像系統，其特征在于，所述紅外測距模塊包括一發射紅外光的紅外發射管和位置敏感檢測器，所述紅外發射管以一定的角度發射紅外光，經障礙物反射后的紅外光被位置敏感檢測器接收，紅外光照射在位置敏感檢測器的不同位置產生不同的電壓。6.根據權利要求1所述的紅外對焦光學成像系統，其特征在于，所述攝像部為CCD攝像頭。7.根據權利要求1所述的紅外對焦光學成像系統，其特征在于，所述照明組件為LED光源。
【文檔編號】G02B15/16GK205539678SQ201620189643
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月11日
【發明人】韓防, 安昕, 張浠, 易遙, 吳春波, 揭光錦
【申請人】佛山市南海區歐譜曼迪科技有限責任公司