[发明专利]自动对焦系统

说明书

本发明公开一种自动对焦系统，所述自动对焦系统包括多个第一光源、多个透镜、物镜、第一相机以及处理器；所述物镜的光轴位于多个所述第一光源的内侧，多个所述第一光源用于分别发出各自对应的特征信号光束，每一所述第一光源所发出的特征信号光束经过一所述透镜而形成平行光并射向所述物镜，多个所述第一光源的特征信号光束经过所述物镜后在物面分别形成特征图像，所述第一相机用于捕获形成于所述物面的多个特征图像，所述处理器用于根据不同的特征图像的相对位置以确定所述自动对焦系统的离焦方向和离焦量，并根据所述离焦方向和离焦量确定所述物镜位置的调整量。本发明技术方案实现自动对焦迅速，准确。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种自动对焦系统。

背景技术

自动聚焦技术大体分为两类：第一类直接计算被成像物体的影像对比度，寻找对比度最高的镜头位置；第二类需要专门的自动聚焦系统。第一类需要预判聚焦移动方向不满足现代工业对效率的要求，所以普遍采用第二种聚焦方式。

现有的自动聚焦方式通过半锥形光束在聚焦面、焦前焦后的不同光斑形状做出判断。聚焦于焦外时(焦前)激光光斑呈现左侧半圆形；聚焦于焦内时(焦后)激光光斑呈现为右侧半圆形；焦点处，理论上激光束会聚为一点。理论上如此，实际操作时当镜头从焦点位置逐渐离焦的过程中，激光束的形状变化是缓慢的，由于半椎体形状的光束数值孔径只占到显微镜数值孔径的一半，也就是聚焦信号的焦深大于物镜的焦深，不能足够反映物体离焦的程度。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种自动对焦系统，旨在解决现有技术中对焦成像不准确的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的自动对焦系统，包括多个第一光源、多个透镜、物镜、第一相机以及处理器；

所述物镜的光轴位于多个所述第一光源的内侧，多个所述第一光源用于分别发出各自对应的特征信号光束，每一所述第一光源所发出的特征信号光束经过一所述透镜而形成平行光并射向所述物镜，多个所述第一光源的特征信号光束经过所述物镜后在物面分别形成特征图像，所述第一相机用于捕获形成于所述物面的多个特征图像，所述处理器用于根据不同的特征图像的相对位置以确定所述自动对焦系统的离焦方向和离焦量，并根据所述离焦方向和离焦量确定所述物镜位置的调整量。

本发明技术方案所提出的自动对焦系统，通过设置多个第一光源，每一第一光源能发出各自对应的特征信号光束，多个第一光源的特征信号光束经过物镜后在物面分别形成特征图像，并通过处理器捕获多个特征图像，通过不同的特征图像的相对位置的比对来判断出离焦方向和离焦量，并根据离焦方向和离焦量确定物镜位置的调整量，这样设置的好处在于，相比以往通过半锥形光束在聚焦面以焦前焦后的不同光斑形状做出判断的对焦方式，本申请的方案因为是通过不同特征图像之间进行相对位置比较，这样更容易得出离焦方向和离焦量，而不会受到半椎体形状的光束数值孔径只占到显微镜数值孔径的一半的客观因素的影响，因此对焦成像更为准确。

可选地，所述自动对焦系统还包括第一分光镜、分色镜以及第一管镜；

由所述透镜射出的特征信号光束经过所述第一分光镜的分光作用射向所述分色镜，所述分色镜将特征信号光束反射至所述透镜后到达所述物面，所述物面将所述特征信号光束依次经过所述透镜、所述分色镜、所述第一分光镜以及所述第一管镜后射入所述第一相机以形成特征图像。

可选地，所述自动对焦系统还包括聚光组件，所述聚光组件位于所述透镜和所述第一分光镜之间，所述聚光组件用于将所述透镜射出的特征信号光束汇聚至所述第一分光镜。

可选地，所述聚光组件包括多个第二分光镜和多个聚光棱镜，每一所述透镜的出光面对应设置有一所述第二分光镜，相邻两个所述第二分光镜之间设置有一所述聚光棱镜，由所述透镜射出的特征信号光束经过所述第二分光镜和所述聚光棱镜的两次镜面反射后射向所述第一分光镜；