CN107635094A - 红外镜头调焦装置及调焦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红外镜头调焦装置，包括：调焦执行单元，所述调焦执行单元包括驱动电机和驱动机构；中央处理单元，所述中央处理单元与所述调焦执行单元电连接，以便将调焦指令从中央处理单元传输给调焦执行单元；调焦控制单元，所述调焦控制单元包括手动调焦装置和自动调焦触发装置，其中所述手动调焦装置和自动调焦触发装置分别与所述中央处理单元相连接。根据本发明的红外镜头调焦装置，将手动调焦方式和自动调焦方式集一体，结构简单，体积小，调焦灵活轻便。
Description
技术领域
本发明属于红外热成像领域，尤其涉及一种红外镜头调焦装置及调焦方法。
背景技术
热成像是指利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形成反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。在应用方面，典型的行业只要集中在电力在线测温、森林防火、人体测温、水利、海岛监控等。但随着终端客户使用要求增高以及热成像产品各厂商技术竞争压力的增加，通常的自动调焦镜头和手动调焦镜头技术已经不满足于现状，新的技术手动、自动功能集一体形式的镜头已经逐渐出现在市场上，但该技术目前仍然是很薄弱的。
中国专利CN102385139B公开了一种红外镜头调焦装置及使用该镜头的红外热像仪。具体公开了以下内容：通过手动调节调焦手轮带动镜头中的调焦凸轮进而带动镜片沿轴向运动实现手动调焦过程。通过来自红外热像仪主体机身中的电流驱动步进电机运转进而带动调焦凸轮实现镜片沿轴向的运动，完成镜头的自动调焦。但此种设置方式，在手动调焦时，完全是通过镜头中的硬件机械传动实现的，跟自动调焦的自动控制部分并没有关系，使得镜头中的硬件传动链接过多，导致镜头的体积增大。另外调焦时硬件的负载较大，使得调焦不够简便，同时影响其使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种以简单结构实现手动/自动调焦的红外镜头调焦装置及调焦方法。
为实现上述目的，本发明提供一种红外镜头调焦装置，包括：
调焦执行单元，所述调焦执行单元包括驱动电机和驱动机构；
中央处理单元，所述中央处理单元与所述调焦执行单元电连接，以便将调焦指令从中央处理单元传输给调焦执行单元；还包括：
调焦控制单元，所述调焦控制单元包括手动调焦装置和自动调焦触发装置，其中所述手动调焦装置和自动调焦触发装置分别与所述中央处理单元相连接。
根据本发明的一个方面，所述手动调焦装置包括手动调焦机构和信号转换器。
根据本发明的一个方面，所述手动调焦机构是可转动的调焦圈，所述信号转换器是电位器。
根据本发明的一个方面，所述调焦圈与所述电位器机械固定连接，所述电位器将所述调焦圈的调焦角位移转换为调焦电信号；
所述电位器与所述中央处理单元相连接。
根据本发明的一个方面，所述调焦执行单元的驱动电机为步进电机，所述驱动机构为齿轮传动机构，其中，所述步进电机的输出轴上设有驱动齿轮，所述驱动机构包括与所述步进电机输出轴上的所述驱动齿轮相啮合的调焦齿轮。
为实现上述目的，提供一种红外镜头调焦装置的调焦方法，包括：
(1)手动调焦方式，
S1.通过调节手动调焦装置向中央处理单元发出调焦信号A；
S2.所述中央处理单元接收所述调焦信号A，并将所述调焦信号A转换为调焦指令A；
S3.所述中央处理单元将所述调焦指令A传输到所述调焦执行单元，控制所述调焦执行单元进行调焦；
(2)自动调焦方式，
S01.触发自动调焦触发装置向所述中央处理单元发出调焦信号D；
S02.所述中央处理单元将所述调焦信号D转换为调焦指令D；
S03.所述中央处理单元将所述调焦指令D传输到所述调焦执行单元，控制所述调焦执行单元进行调焦。
根据本发明的一个方面，所述中央处理单元将所述调焦指令D传输到所述调焦执行单元，控制所述调焦执行单元进行调焦的步骤中还进一步包括：
S031.所述中央处理单元对成像清晰度自动识别；其中，
若所述成像清晰度达到所述中央处理单元中的预设条件，则完成对所述调焦执行单元的调焦控制；
若所述成像清晰度偏离所述中央处理单元中的预设条件，则所述中央处理单元中重新向所述调焦执行单元发送调焦指令E，直至清晰度达到所述中央处理单元中的预设条件。
根据本发明的一个方面，所述中央处理单元中的预设条件设置为一条正弦曲线；其中，所述预设条件中的波峰表示清晰，所述预设条件中的波谷表示模糊。
根据本发明的一个方面，所述调焦指令A、所述调焦指令D和所述调焦指令E分别包含有调焦动作信息、调焦速度信息和调焦行程量信息；其中，所述调焦动作信息用于控制所述调焦执行单元的运动状态，所述调焦速度信息用于控制所述调焦执行单元的运动速度，所述调焦行程量信息用于控制所述调焦执行单元的运动距离。
根据本发明的一个方面，可选择地采用手动调焦方式、自动调焦方式中的一种或者两种的组合进行调焦。
根据本发明的红外镜头调焦装置，可在一个红外镜头中，根据需要选择手动调焦模式或自动调焦模式。根据本发明，手动调焦模式和自动调焦模式采用向中央控制单元发送调焦电信号，由中央控制单元控制调焦执行单元完成调焦。当采用手动调焦时，有别于现有技术中调焦控制单元直接通过机械传动驱动调焦执行单元来完成调焦的方式，根据本发明的调焦装置通过手动调节调焦控制单元产生调焦电信号进而以电信号的形式通过中央处单元来驱动调焦执行单元完成调焦动作。当采用自动调焦模式时，由中央处理单元根据自动调焦指令直接向调焦执行单元发出调焦指令，控制调焦执行单元完成调焦动作。
根据本发明的红外调焦装置，手动调焦模式和自动调焦模式共用一个中央处理单元和一个调焦执行单元。由此，减少手动调焦部分的机械零件、简化调焦装置结构。将现有技术中手动调焦硬件之间的机械链传动，改为信号传输控制的方式，节省空间占用，减小了红外镜头的体积。
根据本发明的红外镜头调焦装置，以调焦电信号的传输实现对调焦执行单元的控制，进而完成调焦过程。相比于机械传动，调焦电信号的传输简化了调焦的过程，使得调焦更为简单方便，同时调焦电信号的传输控制更为精准，有利于提高调焦精度。另外，调焦电信号的传输，省去了调焦装置中过多的机械链传动，调焦时不需要承受太多负载，调焦阻尼很小，使得调焦过程轻快灵活。
根据本发明的红外镜头调焦装置，有手动调焦和自动调焦两种调焦方式，可根据调焦环境不同进行自行选择，使得调焦更为方便，适用范围更广。此外，电位器和中央处理单元的设置，在手动调焦方式中和自动调焦方式中可以完美的把两种调焦方式的数据信息对应起来，降低了调焦误差，减少了调焦所用时间，提高了调焦的效率。
附图说明
图1是示意性表示根据本发明的红外镜头调焦装置结构组成图；
图2是示意性表示根据本发明的红外镜头调焦装置的具体结构图；
图3是示意性表示根据本发明的红外镜头调焦装置的调焦流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，红外镜头调焦装置包括调焦控制单元1、中央处理单元2和调焦执行单元3。调焦控制单元1可产生电信号并可将电信号传输至中央处理单元2，中央处理单元2对电信号进行处理，将电信号转换为调焦指令并将调焦指令传输至调焦执行单元3，由调焦执行单元3执行调焦动作。在本实施方式中，调焦控制单元1可以通过手动和自动两种方式来产生电信号，即根据本发明的红外镜头调焦装置存在手动调焦和自动调焦两种方式。中央处理单元2作为手动调焦和自动调焦两种方式的关联器件，既用于手动调焦方式，也用于自动调焦方式。
如图2所示，根据本发明的调焦控制单元1包括手动调焦装置101和调焦触发装置102。手动调焦装置101用于手动调焦方式，调焦触发装置102用于自动调焦方式。手动调焦装置101和调焦触发装置102分别与中央处理单元2电连接，中央处理单元2作为手动调焦方式和自动调焦方式的关联器件，可接收来自手动调焦装置101的电信号和调焦触发装置102的电信号。
如图2所示，手动调焦装置101包括手动调焦机构1011和信号转换器1012。在本实施方式中，手动调焦机构1011为可转动的调焦圈，信号转换器1012为电位器。调焦圈和电位器之间为机械固定连接，当手动转动调焦圈时，可带动电位器运转。电位器作为一个可调的电子元器件，转动时会对调焦圈的角位移等数据进行记录，即电位器可以将调焦圈的调焦角位移转换为电位器中阻值大小的变化并将数据进行记录。在手动调焦模式下，调焦控制单元1通过手动调焦装置101中的电位器与中央处理单元2的输入端进行电连接，中央处理单元2用于接收来自电位器中的数据信息并对数据信息进行格式转换。
如图2所示，调焦控制单元1中的调焦触发装置102与中央处理单元2的输入端电连接。在自动调焦方式下，可人为的按下调焦触发装置102上的Auto Focus触发按钮，调焦触发装置102会根据采集到的图像信息生成调焦电信号传输至中央处理单元2，中央处理单元2接收到调焦电信号后进一步转换为脉冲信号传输至调焦执行单元3来执行调焦动作。
如图2所示，无论中央处理单元2接收到的调焦电信号来自手动调焦装置101还是来自调焦触发装置102，中央处理单元3均是通过控制同一个调焦执行单元3来执行调焦动作。调焦执行单元3包括驱动电机301和驱动机构302。
在本实施方式中，驱动电机301为步进电机，驱动机构302为齿轮传动机构。步进电机的输出轴上设置有驱动齿轮，驱动机构包括有调焦齿轮，调焦齿轮与步进电机输出轴上的驱动齿轮相互啮合。步进电机与中央处理单元2的输出端进行电连接，实现中央处理单元2与调焦执行单元3的电连接。
在手动调焦模式或自动调焦模式下，步进电机接收到来自中央处理单元2格式转换后的脉冲信号后，按照步进电机设定的方向转动产生驱动力，通过步进电机输出轴上的驱动齿轮带动调焦齿轮运转，进而带动红外镜头中镜片沿轴向移动完成调焦。
采用包含本发明调焦装置的红外镜头进行拍摄时，先进行图像的采集工作，红外镜头完成图像采集后，进行红外镜头的调焦过程。根据实际的拍摄环境条件，可选择手动调焦模式和自动调焦模式对红外镜头进行调焦。
以下参照图3具体说明根据本发明的红外镜头调焦装置的调焦方法：
选择手动调焦模式时的调焦过程：S1.通过调节手动调焦装置101向中央处理单元2发出调焦信号A；S2.中央处理单元2接收调焦信号A，并将调焦信号A转换为调焦指令A；S3.中央处理单元将所述调焦指令A传输到所述调焦执行单元，控制所述调焦执行单元进行调焦。在手动调焦模式下，对红外镜头进行一次调焦后，未达到预定调焦标准，则需要重复手动调焦的过程，继续手动调节调焦圈进行调焦，直至达到预定的调焦标准，然后进行图像的正常拍摄。若镜头经过调焦后仍然无法正常拍摄，则在镜头操作界面上，可重新选择手动调焦模式进行调焦或者选择自动调焦模式进行调焦，直至镜头能够对物体进行正常的拍摄。
选择自动调焦模式时的调焦过程：S01.人为触发自动调焦触发装置102向中央处理单元2发出调焦信号D；S02.中央处理单元2将调焦信号D转换为调焦指令D；S03.中央处理单元2将调焦指令D传输到所述调焦执行单元3，控制所述调焦执行单元3进行调焦。在自动调焦方式中，调焦执行单元3执行一次调焦动作后，将调焦的结果反馈至中央处理单元2，判断调焦结果是否达到了预定的调焦标准，即判断此时的成像清晰度是否达到了预定标准。若达到了预定的调焦标准，则继续进行图像的正常拍摄。若调焦结果未达到预定的调焦标准，中央处理单元2重新向步进电机发送调焦指令E，直至调焦结果达到预定的调焦标准，进行图像的正常拍摄。
在本实施方式中，判断调焦结果是否达到预定的调焦标准，是在中央处理单元2中采用一条正弦曲线来判断的，正弦曲线从波谷到波峰的变化表示成像从不清晰到清晰，当曲线到达波峰时，中央处理单元2就自动识别了该位置为最佳清晰位置，即最佳的调焦结果。
此外，中央处理单元2向步进电机发送的每一个调焦指令作为控制源，可以控制步进电机是否做调焦运动、调焦的速率以及调焦的行程量。
上述内容仅为本发明的具体实施方式的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种红外镜头调焦装置，包括：
调焦执行单元，所述调焦执行单元包括驱动电机和驱动机构；
中央处理单元，所述中央处理单元与所述调焦执行单元电连接，以便将调焦指令从中央处理单元传输给调焦执行单元；其特征在于，还包括：
调焦控制单元，所述调焦控制单元包括手动调焦装置和自动调焦触发装置，其中所述手动调焦装置和自动调焦触发装置分别与所述中央处理单元相连接。
2.根据权利要求1所述的红外镜头调焦装置，其特征在于，所述手动调焦装置包括手动调焦机构和信号转换器。
3.根据权利要求2所述的红外镜头调焦装置，其特征在于，所述手动调焦机构是可转动的调焦圈，所述信号转换器是电位器。
4.根据权利要求3所述的红外镜头调焦装置，其特征在于，所述调焦圈与所述电位器机械固定连接，所述电位器将所述调焦圈的调焦角位移转换为调焦电信号；
所述电位器与所述中央处理单元相连接。
5.根据权利要求1至4之一所述的红外镜头调焦装置，其特征在于，所述调焦执行单元的驱动电机为步进电机，所述驱动机构为齿轮传动机构，其中，所述步进电机的输出轴上设有驱动齿轮，所述驱动机构包括与所述步进电机输出轴上的所述驱动齿轮相啮合的调焦齿轮。
6.一种利用权利要求1至5之一所述的红外镜头调焦装置的调焦方法，包括：
(1)手动调焦方式，
S1.通过调节手动调焦装置向中央处理单元发出调焦信号A；
S2.所述中央处理单元接收所述调焦信号A，并将所述调焦信号A转换为调焦指令A；
S3.所述中央处理单元将所述调焦指令A传输到所述调焦执行单元，控制所述调焦执行单元进行调焦；
(2)自动调焦方式，
S01.触发自动调焦触发装置向所述中央处理单元发出调焦信号D；
S02.所述中央处理单元将所述调焦信号D转换为调焦指令D；
S03.所述中央处理单元将所述调焦指令D传输到所述调焦执行单元，控制所述调焦执行单元进行调焦。
7.根据权利要求6所述的调焦方法，其特征在于，所述中央处理单元将所述调焦指令D传输到所述调焦执行单元，控制所述调焦执行单元进行调焦的步骤中还进一步包括：
S031.所述中央处理单元对成像清晰度自动识别；其中，
若所述成像清晰度达到所述中央处理单元中的预设条件，则完成对所述调焦执行单元的调焦控制；
若所述成像清晰度偏离所述中央处理单元中的预设条件，则所述中央处理单元中重新向所述调焦执行单元发送调焦指令E，直至清晰度达到所述中央处理单元中的预设条件。
8.根据权利要求6所述的调焦方法，其特征在于，所述中央处理单元中的预设条件设置为一条正弦曲线；其中，所述预设条件中的波峰表示清晰，所述预设条件中的波谷表示模糊。
9.根据权利要求6所述的调焦方法，其特征在于，所述调焦指令A、所述调焦指令D和所述调焦指令E分别包含有调焦动作信息、调焦速度信息和调焦行程量信息；其中，所述调焦动作信息用于控制所述调焦执行单元的运动状态，所述调焦速度信息用于控制所述调焦执行单元的运动速度，所述调焦行程量信息用于控制所述调焦执行单元的运动距离。
10.根据权利要求6所述的调焦方法，其特征在于，可选择地采用手动调焦方式、自动调焦方式中的一种或者两种的组合进行调焦。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |