[发明专利]自适应调焦光学系统及调焦方法

权利要求书

1.一种自适应调焦机构，其特征在于，包括镜筒支撑模块、锁紧模块以及压电陶瓷驱动模块； 

所述镜筒支撑模块与一光学主体机构的镜筒之间设有直线导槽，用于约束所述镜筒沿光轴方向移动； 

所述锁紧模块采用挠性结构，用于对所述镜筒进行解锁和锁定操作； 

所述压电陶瓷驱动模块包括压电陶瓷驱动器、滑动连杆组件以及末端操纵器，所述压电陶瓷驱动器和滑动连杆组件安装在所述镜筒支撑模块上，所述末端操纵器通过刚性推杆连接到所述镜筒，所述压电陶瓷驱动器通过接收外部控制信号来调节所述滑动连杆组件的运动状态，从而带动所述末端操纵器滑动，调节所述镜筒位置实现自适应调焦。

2.根据权利要求1所述的自适应调焦机构，其特征在于，所述镜筒支撑模块包括法兰支架和镜筒支架，所述法兰支架与外部的电控箱通过螺钉连接。

3.根据权利要求1所述的自适应调焦机构，其特征在于，所述滑动连杆组件包括安装有至少一水平滑块的第一水平导杆、至少两组分别安装有一竖直滑块的竖直导杆以及设置在每一相邻两组竖直导杆之间的铰链，每一水平滑块与一竖直导杆固定连接并与相应铰链的一端相连；所述滑动连杆组件一端通过一竖直滑块与所述压电陶瓷驱动器相接触，另一端通过端部水平滑块与所述末端操纵器相接触，通过所述压电陶瓷驱动器驱动与其相接触的竖直滑块运动，通过铰链带动相应水平滑块移动，从而带动所述末端操纵器通过刚性连杆推动镜筒运动实现调焦。

4.根据权利要求3所述的自适应调焦机构，其特征在于，所述滑动连杆组件进一步包括与所述第一水平导杆安装有相同数量水平滑块的第二水平导杆，所述第二水平导杆上的每一水平滑块通过一竖直导杆与所述第一水平导杆上的相应水平滑块固定连接，所有水平滑块运动方向一致。

5.一种自适应调焦光学系统，其特征在于，包括光学主体机构、电控箱以及如权利要求1-4任意一项所述的自适应调焦机构； 

所述光学主体机构由镜筒和光学镜片组件构成，用于获取目标的光学图像信息，其中所述光学镜片组件安装在所述镜筒内部； 

所述电控箱包括依次相连的探测器、图像处理器以及控制器，用于实现调焦控制，其中，所述探测器安装在所述电控箱与所述光学主体机构的接口处，用于通过所述光学镜片组件获取目标的光学图像信息，并生成数字图像信息发送给所述图像处理器； 

所述图像处理器用于根据所述数字图像信息生成离焦判据信息，并发送相应控制指令到所述控制器； 

所述控制器与所述自适应调焦机构相连，用于在接收到所述控制指令后，发送相应的控制信号至所述自适应调焦机构； 

所述自适应调焦机构的镜筒支撑模块与所述光学主体机构的镜筒之间设有直线导槽，所述压电陶瓷驱动模块通过刚性推杆连接到所述镜筒，所述自适应调焦机构根据接收到的控制信号调节所述镜筒位置实现自适应调焦。

6.根据权利要求5所述的自适应调焦光学系统，其特征在于，所述镜筒为采用金属材料制成的圆柱筒形。

7.根据权利要求5所述的自适应调焦光学系统，其特征在于，所述探测器采用CCD芯片。

8.根据权利要求5所述的自适应调焦光学系统，其特征在于，所述图像处理器采用FPGA芯片并预先嵌入离焦判据算法。

9.一种自适应调焦方法，采用权利要求5所述的自适应调焦光学系统，其特征在于，包括如下步骤： 

（1）探测器通过光学主体机构获取图像信息并传送至图像处理器； 

（2）图像处理器对所述图像信息进行图像处理生成离焦判据信息并传送相应控制指令至控制器； 

（3）控制器根据所述控制指令产生相应控制信号并发送至自适应调焦机构中； 

（4）自适应调焦机构根据接收到的控制信号调节光学主体机构的镜筒的位置实现自适应调焦。

10.根据权利要求9所述的自适应调焦方法，其特征在于，所述控制信号携带运动指令或停止指令，步骤（4）进一步包括：在运动指令下，自适应调焦机构的锁紧模块解锁，压电陶瓷驱动模块进行前进或后退运动；在停止指令下，自适应调焦机构的锁紧模块锁定，并且压电陶瓷驱动模块停止运动，从而调节光学主体机构的镜筒的位置实现自适应调焦。