[发明专利]一种增加反射元件提高景深的自动聚焦装置及自动聚焦方法

说明书

本发明公开了一种增加反射元件提高景深的自动聚焦装置及自动聚焦方法，包含平台(1)，镜头(2)，反射元件(3)，图像采集设备(4)，计算机处理系统(5)，以及平台位置控制器(6)；所述平台(1)可沿X、Y、Z三个坐标轴移动；所述图像采集设备(4)中设置一个图像采集传感器(7)；所述反射元件(3)的法线与镜头的光轴形成倾角(θ)的范围为39.5°θ50.5°；所述图像采集设备(4)通过信号线路与所述的计算机处理系统(5)连接；所述平台位置控制器(6)通过信号线路分别与所述的平台(1)、计算机处理系统(5)连接，所述计算机处理系统(5)传输命令信号到平台位置控制器(6)，使平台(1)平移扫描。

技术领域

本发明属于光学图像技术领域，涉及数字图像扫描及处理技术，更具体地涉及一种图像扫描时通过增加反射元件提高景深的自动聚焦装置及自动聚焦方法。

背景技术

自动聚焦，即不需要人为的操作，光学成像系统内部自动处理，通过机台和程序有效结合，能自动调节每个参数，比如物距、像距，能清楚地计算成像的图片的清晰度以及成像的具体位置，使最后成像的照片质量最优、分辨率最高。换句话说，对焦被检物，使被检物被摄在感光芯片平面上成清晰图像，画面上主体图像清晰。

普通的被检物表面均是复杂的曲面，在进行对物体表面进行扫描时，若被检测的物体本身弯曲程度大于设备景深时，我们就需要设计一个自动聚焦系统，在检测扫描时使每一幅图像每一个部分都保持清晰，以方便我们观察和分析。在对被检测物体扫描时，有两个关键的指标，一个是扫描质量，一个是扫描速度，两者相互制约。对于一个光学检测系统来说，它的景深都会因分辨率越大而减小。为了得到高分辨率的图像，需采用大数值孔径的镜头，若采用传统的方法放置图像采集设备，即采集设备与光轴正交，该光学装置的景深为δ，不能有效提高景深，也不能高速扫描物体、得到清晰的图像。

发明内容

发明目的：提供一种提高景深的自动聚焦装置及自动聚焦方法，加入一个反射元件，提高了光学系统的景深，既可以高速扫描物体，又可以得到清晰的图像。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种增加反射元件提高景深的自动聚焦装置，包含平台，镜头，反射元件，图像采集设备，计算机处理系统，以及平台位置控制器；所述平台可以沿X、Y、Z三个坐标轴移动；所述图像采集设备中设置一个图像采集传感器；所述反射元件的法线与镜头的光轴所成一定的倾角θ，所述倾角θ的角度范围为39.5°θ50.5°；所述图像采集设备通过信号线路与所述的计算机处理系统连接，将图像采集设备采集到的图像信息传输给计算机处理系统进行分析处理；所述平台位置控制器通过信号线路分别与所述的平台、计算机处理系统连接，所述计算机处理系统根据处理结果，再传输命令信号到平台位置控制器，平台位置控制器使平台平移扫描。

优选的，所述图像采集传感器选用CCD、CMOS或其它型号的图像采集传感器；

优选的，所述倾角为41°，保证被检物中心视场成像在图像采集传感器的长度方向上，且图像采集传感器上的部分图像清晰，光学系统的景深可以达到3δ。

所述增加反射元件提高景深的自动聚焦装置的自动聚焦方法，包括如下步骤：

1、所述图像采集传感器沿着其长度方向上平均分成三等分，在进行X-Y方向上扫描时，通过镜头和反射元件，调整反射元件法线与镜头的光轴倾斜的角度以及与镜头的间距，使图像采集传感器长度方向上三等分分别采集到被检物上某一小部分的三小幅图像，其中总有一小幅图像对于该小部分是清晰的；

2、被检物上的每个部分均能采集到三小幅不同清晰度的图像；

3、最后计算机处理系统把扫描到的被检物的全部聚焦最佳的图像进行处理，拼接得到一幅清晰的完整图像，完成高速自动聚焦扫描成像。