CN102360112A

CN102360112A - 自动对焦机构及自动对焦方法

Info

Publication number: CN102360112A
Application number: CN2011102958971A
Authority: CN
Inventors: 凌大刚; 周文亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-02-22
Also published as: CN202362566U

Abstract

本发明公开了一种自动对焦机构，包括：一成像平面；一传动组件，所述成像平面与所述传动组件传动连接；一对焦处理器，所述对焦处理器与所述成像平面和所述传动组件保持电连接。由于采用了本发明的一种自动对焦机构，实现了利用焦平面位移来改变镜片与成像平面的距离实现影像的对焦，具有结构简单、通用性强、简化镜头结构的优点。

Description

自动对焦机构及自动对焦方法

技术领域

本发明涉及一种光学影像采集设备对焦机构及对焦方法，尤指一种自动对焦机构及自动对焦方法。

背景技术

目前光学影像采集设备的对焦方式大多采用成像平面(焦平面)固定，使用镜头内镜片的位移来实现影像的对焦。在这种对焦方式中镜头内的镜片沿光轴水平移动来改变镜片于成像平面的距离实现对焦，成像平面在机身内相对位置始终固定不变，其成像平面不参与影像的对焦，只实现成像。该对焦方式需要在包含多片镜片的镜头内实现镜片的联动位移，使得镜头的设计制作工艺极其的复杂，对于国内光学影像设备的设计和生产带来极大的发展阻力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种自动对焦机构及自动对焦方法，实现了利用焦平面位移来改变镜片与成像平面的距离实现影像的对焦，具有结构简单、通用性强、简化镜头结构的优点。

实现上述目的的技术方案是：

本发明的一种自动对焦机构，包括：

一成像平面；

一传动组件，所述成像平面与所述传动组件传动连接；

一对焦处理器，所述对焦处理器与所述成像平面和所述传动组件保持电连接。

上述成像平面通过一框架架设于所述传动组件上。

上述传动组件包括一底座、分别架设于所述底座两侧的丝杆与导杆以及一固定于所述底座的驱动器，所述框架的第一端通过所述丝杆与所述驱动器保持传动连接，所述框架的第二端滑设于所述导杆上。

上述成像平面为CCD图像传感器或CMOS图像传感器。

一种设置有如上述自动对焦机构的光学影像采集设备。

上述对焦机构的成像平面垂直于镜头的光轴。此时，光学影像采集设备的自动对焦机构的结构可趋于最简化。

上述成像平面和镜头之间固设有一反光镜，通过所述反光镜将通过所述镜头的光线反射在所述成像平面上，所述传动组件驱动所述成像平面沿所述反射光线方向移动对焦。此时，可根据光学影像采集设备本身的结构决定反光镜与传动组件的位置，并使实现光学影像采集设备的厚度趋于最小化。

本发明的一种自动对焦方法，所述方法通过驱动一成像平面的移动来实现对焦。

包括以下步骤：

S1：所述成像平面接收目标物体的实时光信号并将所述光信号转换为电信号发送至一对焦处理器；

S2：所述对焦处理器接收所述电信号，并根据预置算法计算出目标物体的合焦位置；

S3：所述对焦处理器控制一传动组件驱动所述成像平面移动至所述合焦位置，完成对焦。

上述目标物体的实时光信号通过镜头后直接投射在所述成像平面上，所述传动组件驱动所述成像平面沿所述光轴方向移动对焦。

上述目标物体的实时光信号通过镜头后经过一反光镜反射至所述成像平面上，所述传动组件驱动所述成像平面沿所述反射光线方向移动对焦。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：

实现了通过改变成像平面位置来改变镜片与成像平面之间的距离从而达到影像的对焦；穿设于框架通孔中的导杆保证了驱动器传动时框架不会发生水平位移，保证了框架的沿轴运动，避免了成像平面偏移而可能产生的对焦误差；而对焦处理器的采用实现了合焦位置的快速精确判断，同时实现了对焦的自动化，具有结构简单、通用性强、简化镜头结构的优点。

附图说明

图1为本发明实施例1和实施例2的自动对焦机构结构示意图；

图2为本发明实施例2的光学影像采集设备结构示意图；

图3为本发明实施例3的自动对焦机构结构示意图；

图4为本发明实施例1的自动对焦方法的对焦过程示意图；

图5为本发明实施例3的自动对焦方法的对焦过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

请参阅图1，本发明的一种成像平面自动对焦机构，紧固于光学影像采集设备的机壳内，光学影像采集设备可以是相机、摄像机、监视器等，包括：成像平面1采用CCD图像传感器或CMOS图像传感器，通过一框架7的第一连接端71和第二连接端72架设于传动组件上，并与传动组件传动连接。第一连接端71为一内壁形成传动螺纹的轴套，第二连接端72形成有一通孔。

传动组件包括一底座5、分别架设于底座5两侧的丝杆4与导杆6以及一固定于底座5的驱动器3，驱动器3采用电机，框架7的第一端71通过丝杆4与驱动器3保持传动连接，框架7的第二端72滑设于导杆6上。丝杆4穿设于底座5第一端51和框架7的第一连接端71内，且丝杆4外螺纹与第一连接端71内壁的传动螺纹啮合；导杆6穿设于底座5第二端52和与框架7的第二连接端72内，使得框架7与导杆6滑动连接。

一对焦处理器2，对焦处理器2与成像平面1和驱动器3保持电连接。

请参阅图4，一种设置有该自动对焦机构的照相机，其中对焦机构的成像平面1垂直于镜头9的光轴。

在选定目标物体8后，对目标物体8进行自动对焦时，通过驱动一成像平面1的移动来实现对焦：

首先，目标物体8的实时光信号通过镜头9后直接投射在成像平面1上，成像平面1接收镜头9光轴上目标物体8的实时光信号并将光信号转换为电信号发送至一对焦处理器2；然后，对焦处理器2接收电信号，并根据预置算法计算出目标物体8的合焦位置；之后，对焦处理器2向驱动器3发送传动指令，驱动器3启动，传动丝杆4，驱动成像平面1沿光轴的方向移动至合焦位置，完成对焦。

实施例2：

请参阅图1，本发明的一种成像平面自动对焦机构，紧固于光学影像采集设备的机壳内，光学影像采集设备可以是相机、摄像机、监视器等，包括：成像平面1采用CCD图像传感器或CMOS图像传感器，通过一框架7的第一连接端71和第二连接端72架设于传动组件上，并与传动组件传动连接。第一连接端71为一内壁形成传动螺纹的轴套，第二连接端72为一通孔。

传动组件包括一底座5、分别架设于底座5两侧的丝杆4与导杆6以及一固定于底座5的驱动器3，驱动器3采用步进马达，框架7的第一端71通过丝杆4与驱动器3保持传动连接，框架7的第二端72滑设于导杆6上。丝杆4穿设于底座5第一端51和框架7的第一连接端71内，且丝杆4外螺纹与第一连接端71内壁的传动螺纹啮合；导杆6穿设于底座5第二端52和与框架7的第二连接端72内，使得框架7与导杆6滑动连接。

一对焦处理器2，对焦处理器2与成像平面1和传动组件保持电连接。

请参阅图2，一种设置有该自动对焦机构的光学影像采集设备，其中对焦机构的成像平面1平行于镜头9的光轴。成像平面1和镜头6之间固设有一与光轴成四十五度夹角的反光镜10，使得通过镜头9的光线在反光镜10的作用下折转九十度后完整投射在成像平面1上，并通过传动组件驱动成像平面1沿反射光线方向移动对焦。

首先，目标物体8的实时光信号通过镜头9后经过一与光轴成四十五度夹角的反光镜10折转九十度后完整地反射至成像平面1上，成像平面1接收镜头9光轴上目标物体8的实时光信号并将光信号转换为电信号发送至一对焦处理器2；然后，对焦处理器2接收电信号，并根据预置算法计算出目标物体8的合焦位置；之后，对焦处理器2向驱动器3发送传动指令，驱动器3启动，传动丝杆4，驱动成像平面1沿成像平面沿反射光线方向传动至合焦位置，完成对焦。

在该实施例中，不同于实施例1中成像平面1沿光轴方向移动对焦，经过反光镜10的反射，成像平面1可以沿照相机的长度方向移动来进行对焦，这样可以实现照相机的厚度趋于最小化。且，在本实施例中成像平面1是沿垂直于光轴的方向移动，也可以根据光学影像采集设备本身的形状来调整反光镜10与成像平面1的角度，使成像平面1沿其他轨迹移动来实现对焦。

实施例3：

请参阅图3，本发明的一种成像平面自动对焦机构，紧固于光学影像采集设备的机壳内，光学影像采集设备可以是相机、摄像机、监视器等，包括：

成像平面1采用CCD图像传感器或CMOS图像传感器，通过一框架7的第一连接端71和第二连接端72架设于传动组件上，并与传动组件传动连接。第一连接端71为一内壁形成传动螺纹的轴套，第二连接端72为一通孔。

传动组件包括一底座5、分别架设于底座5两侧及中部的导杆6和磁轨31以及一驱动器3，驱动器3采用直线电机，直线电机套设于磁轨31外且与磁轨31磁性连接，框架7与直线电机紧固连接，且框架7的底部两端滑设于导杆6上。

请参阅图3、图5，在选定目标物体8后，对目标物体8进行自动对焦时，通过驱动一成像平面1的移动来实现对焦：

首先，目标物体8的实时光信号通过镜头9后直接投射在成像平面1上，成像平面1接收镜头9光轴上目标物体8的实时光信号并将光信号转换为电信号发送至一对焦处理器2；然后，对焦处理器2接收电信号，并根据预置算法计算出目标物体8的合焦位置；之后，对焦处理器2向驱动器3发送传动指令，驱动器3为一直线电机，该直线电机沿磁轨31移动，同时带动成像平面1沿光轴的方向移动至合焦位置，完成对焦。

由于直线电机的采用，使本实施例中的成像平面自动对焦机构对焦速度快、精度高且结构简单。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims

1.一种自动对焦机构，其特征在于，包括：

一成像平面；

一传动组件，所述成像平面与所述传动组件传动连接；

2.根据权利要求1所述的自动对焦机构，其特征在于，所述成像平面通过一框架架设于所述传动组件上。

3.根据权利要求2所述的自动对焦机构，其特征在于，所述传动组件包括一底座、分别架设于所述底座两侧的丝杆与导杆以及一固定于所述底座的驱动器，所述框架的第一端通过所述丝杆与所述驱动器保持传动连接，所述框架的第二端滑设于所述导杆上。

4.根据权利要求1所述的自动对焦机构，其特征在于，所述成像平面为CCD图像传感器或CMOS图像传感器。

5.一种设置有如权利要求1～4中任一项所述自动对焦机构的光学影像采集设备。

6.根据权利要求5所述的光学影像采集设备，其特征在于，所述对焦机构的成像平面垂直于镜头的光轴。

7.根据权利要求5所述的光学影像采集设备，其特征在于，

所述成像平面和镜头之间固设有一反光镜，通过所述反光镜将通过所述镜头的光线反射在所述成像平面上，并通过所述传动组件驱动所述成像平面沿所述反射光线方向移动对焦。

8.一种自动对焦方法，其特征在于，所述方法通过驱动一成像平面的移动来实现对焦。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标物体的实时光信号通过镜头后直接投射在所述成像平面上，所述传动组件驱动所述成像平面沿所述光轴方向移动对焦。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标物体的实时光信号通过镜头后经过一反光镜反射至所述成像平面上，所述传动组件驱动所述成像平面沿所述反射光线方向移动对焦。