[发明专利]自动调焦系统

说明书

本发明公开一种自动调焦系统，自动调焦系统方案中照明系统产生两路射向特征信号产生系统的照明光束；特征信号产生系统包括两个具有规则周期的透明光栅；两照明光束分别经过一透明光栅后形成两路透明光栅图像光束并射向TIR棱镜，经由TIR棱镜的两路透明光栅图像光束以不同角度射向物镜，两路透明光栅图像光束经过物镜后在物面进行干涉而形成莫尔条纹图像，成像系统用于捕获该莫尔条纹图像，处理器用于根据成像系统捕获的该莫尔条纹图像的位置以确定自动调焦系统的离焦方向和离焦量，并根据离焦方向和离焦量确定物镜位置的调整量。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，特别涉及一种自动调焦系统。

背景技术

随着现代工业对镜头的解析度向微米、亚微米、纳米方向发展，镜头的焦深(depthof focus)也越来越小，现代工业对生产效率的要求也越来越高，辅助成像的自动聚焦系统应运而生。

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调焦系统，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，本发明提出的自动调焦系统，包括照明系统、特征信号产生系统、TIR棱镜、反射镜、物镜、成像系统以及处理器；

所述照明系统产生两路射向所述特征信号产生系统的照明光束；

所述特征信号产生系统包括两个具有规则周期的透明光栅；

两所述照明光束分别经过一所述透明光栅后形成两路透明光栅图像光束并射向所述TIR棱镜，经由所述TIR棱镜的两路所述透明光栅图像光束以不同角度射向所述物镜，两路所述透明光栅图像光束经过所述物镜后在物面进行干涉而形成莫尔条纹图像，所述成像系统用于捕获该莫尔条纹图像，所述处理器用于根据所述成像系统捕获的该莫尔条纹图像的位置以确定所述自动调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调焦系统，通过照明系统产生两路射向所述特征信号产生系统的照明光束，而特征信号产生系统包括两个具有规则周期的透明光栅，从而两路照明光束经过透明光栅形成两路透明光栅图像光束，通过TIR棱镜、反射镜的作用以不同角度进入物镜，进而在物面产生干涉，形成莫尔条纹，由于莫尔条纹对微小相对位移具有放大作用，相对夹角越小莫尔条纹位移放大倍率越大，根据莫尔条纹不同的位置，处理器可以更准确地给出离焦方向和离焦量，如此在焦距调节过程中更准确。

可选地，所述自动调焦系统还包括执行系统；

所述处理器根据所述调整量生成调节命令，并将所述调节命令发送给所述执行系统；

所述执行系统根据所述调节命令调整所述物镜的位置。

可选地，所述照明系统包括照明光源、照明透镜、第一反光镜、第二反光镜以及第三反光镜；