一種快速自動測焦裝置及測量方法
2023-04-30 06:41:01 2
專利名稱：一種快速自動測焦裝置及測量方法
一種快速自動測焦裝置及測量方法技術領域
本發明數據測量焦距領域，特別涉及一種適用於投影機鏡頭、攝像相機鏡頭、手機 鏡頭、雷射光學鏡頭等各類光學組件的生產測試中的一種快速自動測焦裝置及測量方法。
背景技術：
焦距是光學系統最重要的參數之一。在現代光學鏡頭的生產測試中需要測量工具 越來越智能化高效，快速和高精度。傳統方法是手工測量，如放大率法、精密測角法、二次 成像法等測量工作量大，調整複雜，測量過程繁瑣，對測量環境要求高。而現代高精度焦距 測量儀具有體積大，測量條件苛刻，功耗高，價格不菲等缺陷。發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提出一種快速自動測焦裝置及測量方法，本測 焦裝置利用模糊的像點即可測定被測透鏡的焦距，能克服傳統測焦方法的缺陷，不僅操作 簡單，易於實現且具有測量方法簡單易行、可靠性高等特點。
為了實現上述目的，本發明的技術方案為
一種快速自動測焦裝置，包括配有均勻電阻的導軌和安裝在導軌上的底座，底座 通過固定按鈕固定在導軌上，底座上安裝有支架，快速自動測焦裝置還包括處理器MCU、採 樣模塊和A/D轉換模塊，所述底座包括第一底座、第二底座、第三底座和第四底座，所述第 一底座的支架上端安裝有雷射源，所述第二底座的支架上端安放透鏡，所述第三底座的支 架上端安裝有光屏，所述第四底座的支架上端安裝有拍照設備；所述拍照設備通過數據線 與處理器MCU連接，所述採樣模塊採集導軌上的均勻電阻絲的變化值，通過A/D轉換模塊與 處理器MCU連接。
其中安放在第二底座的支架上端透鏡可以為各種不同尺寸的透鏡。
更進一步的，所述雷射源內含有兩束距離為IO-1OOmm的雷射，兩束雷射的距離可 以根據透鏡的大小進行設定。
更進一步的，所述安裝在底座上的支架帶有自由調節高度的可調旋鈕。
更進一步的，所述第一底座及第四底座與導軌上的均勻電阻絕緣，所述第二底座 及第三底座與導軌上的均勻電阻接通。
更進一步的，所述透鏡支架為可調透鏡支架，用於放置不同直徑的透鏡。
更進一步的，所述光屏為透明光屏，所述光屏與拍照設備間的距離是固定，該固定 距離使得拍照設備的視角能覆蓋整個光屏並能接收到清晰的像。
更進一步的，所述光屏、拍照設備、數據線和處理器MCU為固定封裝設備；所述處 理器MCU還連接有顯示屏。
本發明的又提出一種應用於所述快速自動測焦裝置的測量方法，包括以下步驟
I)採用雷射源內的兩束雷射垂直透過透鏡，雷射經透鏡折射後在光屏上形成兩個 像點；
2)啟動自動測焦裝置，採樣模塊採集透鏡與光屏的距離值，並通過A/D轉換模塊 後傳輸至處理器MCU，採用拍照設備拍攝光屏上的兩個像點並通過數據線傳輸至處理器 MCU ;3)處理器MCU處理獲得步驟I)光屏上兩個像點的距離以及透鏡焦距，並通過顯示 屏顯示透鏡的焦距值。所述步驟2)中的採樣模塊採集透鏡與光屏的距離值是通過採樣模塊採集第二底 座與第三底座間的均勻電阻阻值，將電阻阻值換算成長度值。所述步驟3)中透鏡的焦距f 當光屏與透鏡的距離大於透鏡焦距
權利要求
1.一種快速自動測焦裝置，包括配有均勻電阻的導軌(I)和安裝在導軌(I)上的底座，底座通過固定按鈕(6)固定在導軌(I)上，底座上安裝有支架(4)，其特徵在於還包括處理器MCU (11)、採樣模塊(12)和A/D轉換模塊(13)，所述底座包括第一底座(51)、第二底座(52)、第三底座(53)和第四底座(54)，所述第一底座(51)的支架(4)上端安裝有雷射源(3)，所述第二底座(52)的支架(4)上端安裝透鏡(7)，所述第三底座(53)的支架(4)上端安裝有光屏(8)，所述第四底座(54)的支架(4)上端安裝有拍照設備(9);所述拍照設備(9)通過數據線(10)與處理器MCU (11)連接，所述採樣模塊(12)採集導軌(I)上的均勻電阻的變化值，通過A/D轉換模塊(13)與處理器MCU (11)連接。
2.根據權利要求1所述快速自動測焦裝置，其特徵在於所述雷射源(3)內含有兩束距離為IO-1OOmm的雷射。
3.根據權利要求1所述快速自動測焦裝置，其特徵在於所述安裝在底座上的支架(4)帶有自由調節高度的可調旋鈕(2)。
4.根據權利要求1所述快速自動測焦裝置，其特徵在於所述第一底座(51)及第四底座(54)與導軌(I)上的均勻電阻絕緣，所述第二底座(52)及第三底座(53)與導軌(I)上的均勻電阻接通。
5.根據權利要求1所述快速自動測焦裝置，其特徵在於所述光屏(8)為透明光屏，所述光屏(8)與拍照設備(9)間的距離是固定，該固定距離使得拍照設備(9)的視角能覆蓋整個光屏(8)並能接收到清晰的像。
6.根據權利要求1所述快速自動測焦裝置，其特徵在於所述光屏(8)、拍照設備(9)、數據線(10)和處理器MCU (11)為固定封裝設備；所述處理器MCU (11)還連接有顯示屏。
7.一種應用於權利要求1至6所述快速自動測焦裝置的測量方法，其特徵在於包括以下步驟 I)採用雷射源(I)內的兩束雷射垂直透過透鏡(7 )，雷射經透鏡(7 )折射後在光屏(8 )上形成兩個像點； 2)啟動自動測焦裝置，採樣模塊(12)採集透鏡(7 )與光屏(8 )的距離值，並通過A/D轉換模塊(13)後傳輸至處理器MCU (11)，採用拍照設備(9)拍攝光屏(8)上的兩個像點並通過數據線(10)傳輸至處理器MCU (11)； 3)處理器MCU (11)處理獲得步驟I)光屏(8)上兩個像點的距離以及透鏡(7)焦距，並通過顯示屏顯示透鏡的焦距值。
8.根據權利要求7所述測量方法，其特徵在於所述步驟2)中的採樣模塊(12)採集透鏡與光屏的距離值是通過採樣模塊(12)採集第二底座(52)與第三底座(53)間的均勻電阻阻值，將電阻阻值換算成長度值。
9.根據權利要求8所述測量方法，其特徵在於所述步驟3)中透鏡(7)的焦距f 當光屏與透鏡的距離大於透鏡焦距f = 當光屏與透鏡的距離小於透鏡焦距= 當光屏與透鏡的距離等於透鏡焦距f=v ； 其中，f為透鏡(7)焦距，V為透鏡(7)與光屏(8)間的距離，h為兩束雷射間的距離，a為光屏(8)上兩像點的距離；式中u』為光屏(8)與拍照設備(9)的距離，f'為拍照設備(9)的焦距，D』E』為拍照設備(9 )拍攝成像的兩個像點中心間的距離。
10.根據權利要求9所述測量方法，其特徵在於所述D』E』通過以下方式確定處理器MCU (11)讀取拍照設備(9)拍攝的圖片，判斷拍攝圖像是否為灰度圖像，若不是灰度圖像則用rgb2gray函數轉化為灰度圖，然後二值化、反色；然後用追蹤輪廓算法追蹤圓的邊界，檢測出不規則圓的輪廓，得到其圓的輪廓坐標後用最小二乘法分別對兩個光斑進行圓的擬合，圓的擬合後得到圓心坐標，最後通過兩點間的距離公式計算出兩圓心間的距離。
全文摘要
本發明公開了一種快速自動測焦裝置及測量方法，利用固定距離的兩束雷射垂直通過透鏡，光線經透鏡折射後在透明光屏上形成兩個模糊像點；然後，啟動自動測焦系統，採樣透鏡與光屏的距離值、拍攝光屏上的像點、調用圖像處理算法計算得出圖像上兩點間的距離、接著依據本發明提供的方法計算出光屏上兩像點間的距離及所測透鏡的焦距，最後通過顯示屏輸出焦距值。本發明能有效的提高測量焦距的手段，運算量小，速度快，方法簡便易行，並且能達到較高的精度。
文檔編號G01M11/02GK102998093SQ20121043746
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月5日 優先權日2012年11月5日
發明者譚洪舟, 陳榮軍, 徐秀峰, 朱雄泳, 譚偉清, 李銳銳 申請人:中山大學