一种图像采集装置、焦点调节装置及焦点调节方法转让专利
申请号 : CN202011044425.4
文献号 : CN112217991B
文献日 : 2022-02-15
发明人 : 郭青
申请人 : 北京环境特性研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种焦点调节装置,其特征在于,包括:调整模块,所述调整模块用于控制电机带动光学镜组沿第一方向向目标焦点运动;
检测模块,所述检测模块用于检测所述电机的输出轴的旋转角度生成角度信号;以及控制模块,所述控制模块用于根据所述角度信号判断所述光学镜组运动过所述目标焦点位置时,控制所述电机带所述动光学镜组沿与所述第一方向相反的第二方向向所述目标焦点运动;所述控制模块根据所述角度信号判断所述光学镜组运动过所述目标焦点位置时,控制所述电机带动所述光学镜组沿所述第一方向向所述目标焦点运动;当所述光学镜组在所述目标焦点位置的两侧的设定区间内往复运动,且所述光学镜组在设定区间内的运动时长大于设定时长后,所述控制模块控制所述电机停止工作。
2.根据权利要求1所述的焦点调节装置,其特征在于,所述检测模块包括:角度检测单元,所述角度检测单元用于检测所述电机的输出轴的旋转角度生成角度信号;以及
滤波单元,所述滤波单元用于对所述角度信号进行滤波降噪处理。
3.根据权利要求1所述的焦点调节装置,其特征在于,所述调整模块包括:距离检测单元,所述距离检测单元用于检测当前所述光学镜组与所述目标焦点之间的间隔距离;以及调整单元,所述调整单元用于根据所述间隔距离控制所述光学镜组沿所述第一方向向所述目标焦点运动。
4.一种焦点调节方法,其特征在于,包括如下步骤:控制电机带动光学镜组沿第一方向向目标焦点运动;
检测所述电机的输出轴的旋转角度生成角度信号;
根据所述角度信号判断所述光学镜组运动过所述目标焦点位置时,控制所述电机带动所述光学镜组沿与所述第一方向相反的第二方向向所述目标焦点运动;
根据所述角度信号判断所述光学镜组运动过所述目标焦点位置时,控制所述电机带动所述光学镜组沿所述第一方向向所述目标焦点运动;
重复上述两个步骤,当所述光学镜组在所述目标焦点位置的两侧的设定区间内往复运动,且所述光学镜组在设定区间内的运动时长大于设定时长后,控制所述电机停止工作。
5.根据权利要求4所述的焦点调节方法,其特征在于,所述检测所述电机的输出轴的旋转角度生成角度信号具体包括:检测所述电机的输出轴的旋转角度生成角度信号;
对所述角度信号进行滤波降噪处理。
6.根据权利要求4所述的焦点调节方法,其特征在于,所述控制电机带动光学镜组沿第一方向向所述目标焦点运动具体包括:检测当前所述光学镜组与所述目标焦点之间的间隔距离;
根据所述间隔距离控制所述光学镜组沿所述第一方向向所述目标焦点运动。
说明书 :
一种图像采集装置、焦点调节装置及焦点调节方法
技术领域
背景技术
在对目标进行探测时,通常采用大视场对目标进行搜索。搜索到目标后采用小视场对目标
进行跟踪,观察目标的细节。因此,在对目标的探测过程中,经常要切换大小视场。通常切换
视场方式有两种:一种是径向切换式,一种是轴向移动式。径向切换式是在垂直光轴方向切
换光学镜组,从而达到改变视场的目的。该方式切换机构复杂,存在同轴误差。轴向移动式
是在光轴方向移动光学组件,进而达到改变视场的目的。该方式切换机构简单,同轴度好,
是常用的方式。轴向切换式是移动中进行焦点定位,存在定位不准的问题。当光学镜组没有
定位在视场焦点上时,则探测到的目标图像模糊,影响对目标的观察。
发明内容
所述移动装置上;角度检测装置,所述角度检测装置设置在所述电机的输出轴上,用于检测
所述输出轴的旋转角度,并生成角度信号;以及控制装置,所述控制装置分别与所述电机及
所述距离检测装置连接,所述控制装置根据所述角度信号控制所述电机的旋转方向及所述
电机的停止。
所述控制装置根据所述距离信号控制所述电机的启动。
所述滤波装置用于对所述角度信号进行滤波降噪处理,所述控制装置接收经过处理滤波降
噪处理的所述角度信号。
纹连接,并可在所述螺纹杆上移动。
用于检测所述电机的输出轴的旋转角度生成角度信号;以及控制模块,所述控制模块用于
根据所述角度信号判断所述光学镜组运动过所述目标焦点位置时,控制所述电机带动所述
光学镜组沿与所述第一方向相反的第二方向向所述目标焦点运动;所述控制模块根据所述
角度信号判断所述光学镜组运动过所述目标焦点位置时,控制所述电机带动所述光学镜组
沿所述第一方向向所述目标焦点运动;当所述光学镜组在所述目标焦点位置的两侧的设定
区间内往复运动,且所述光学镜组在设定区间内的运动时长大于设定时长后,所述控制模
块控制所述电机停止工作。
所述角度信号进行滤波降噪处理。
用于根据所述间隔距离控制所述光学镜组沿所述第一方向向所述目标焦点运动。
作。
使光学镜组向第一方向移动靠近目标焦点,同时,检测电机的输出轴的旋转角度,根据旋转
角度计算出光学镜组的移动距离,由于角度检测装置检测过程中不可避免地会受到电路噪
声的影响,导致所测量的移动距离和实际距离之间存在误差,会使光学镜组不能精准地停
在目标焦点上,因此,当光学镜组运动过目标焦点后,控制光学镜组向与之前的移动方向相
反的第二方向移动;当光学镜组运动过目标焦点后,控制光学镜组向第一方向移动,当光学
镜组运动过目标焦点后,控制光学镜组向第二方向移动;当光学镜组在目标焦点位置的两
侧的设定区间内往复运动,且光学镜组在设定区间内的运动时长大于设定时长后,停止电
机的工作,光学镜组停在目标焦点上,从而输出清晰的图像。本申请提供的图像采集装置、
焦点调节装置及焦点调节方法,结构简单,操作方便,能够充分消除系统误差,保证成像的
清晰度。
附图说明
实际产品一致。其中:
元212,检测模块22,角度检测单元221,滤波单元222,控制模块23。
具体实施方式
本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
和/或不同实施例的所有可能组合。因而,如果一个实施例包含A、B、C,另一个实施例包含B
和D的组合,那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实
施例,尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
的具体实施例的限制。
扰影响小等优点。
值的变化转变成电压的变化可被采集,通过电压的变化可计算出电机11的输出轴的角度变
化,通过输出轴的角度变化控制移动装置12的移动距离。
Array)芯片。FPGA芯片是在PAL(Programmable Array Logic,可编程阵列逻辑)、GAL(通用
阵列逻辑)等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域
中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电
路数有限的缺点。FPGA芯片具有响应速度块、可并行工作等特点。
出轴旋转的方向,通过移动装置12带光学镜组13向第一方向移动靠近目标焦点,同时,角度
检测装置14检测输出轴的旋转角度并发出角度信号,控制装置15根据旋转角度计算出光学
镜组13当前的移动距离,由于角度检测装置14检测过程中不可避免地会受到电路噪声(电
位器的采集电路中有噪声存在,同时控制装置15采集电压值的过程中会叠加噪声)的影响,
导致所测量的移动距离和实际距离之间存在误差,使光学镜组13不能精准地停在目标焦点
上,因此,当光学镜组13运动过目标焦点后,控制装置15控制电机11反向转动,使移动装置
12带着光学镜组13向与之前的移动方向相反的第二方向移动;当光学镜组13运动过目标焦
点后,控制装置15再次控制电机11反向转动,使移动装置12带着光学镜组13向第一方向移
动;当光学镜组13运动过目标焦点后,控制装置15控制电机11反向转动,使移动装置12带着
光学镜组13向第二方向移动;当光学镜组13在目标焦点位置的两侧的设定区间内往复运
动,且光学镜组13在设定区间内的运动时长大于设定时长后,停止电机11的工作,此时,光
学镜组13停在目标焦点上。图像采集装置的供电采用正电源供电,不需采用复杂的负电源
供电。
能稳定,接线少,可在紧凑空间内使用,从而使产品做的更小。且电位器做测量元件,成本
低,易安装。
处理滤波降噪处理的角度信号。
算法y=x/2+y/2进行滤波。电压值滤波后可降低了噪声,从而降低因噪声而产生的系统误
差,即使光学镜组13准确地移动焦点上,保证成像的清晰度。滤波算法中的系数在控制装置
15(FPGA芯片)中非常容易实现,只需进行右移操作,一个时钟周期就可完成,速度很快。
杆122与移动架123的配合为丝杆结构,丝杠具有不会渗漏、不须过滤、省能源及重现性高、
摩擦损失小、传动效率高、省电、精度高、能够实现高速进给和微进给、轴向刚度高、具有传
动的可逆性的特点。
光学镜组运动过目标焦点位置时,控制电机带动光学镜组沿第一方向向目标焦点运动;当
光学镜组在目标焦点位置的两侧的设定区间内往复运动,且光学镜组在设定区间内的运动
时长大于设定时长后,控制模块23控制电机停止工作。
的移动距离,由于检测模块22检测过程中不可避免地会受到电路噪声(电位器的采集电路
中有噪声存在,同时控制模块23采集电压值的过程中会叠加噪声)的影响,导致所测量的移
动距离和实际距离之间存在误差,使光学镜组不能精准地停在目标焦点上,因此,当光学镜
组运动过目标焦点后,控制模块23控制电机反向转动,使光学镜组向与之前的移动方向相
反的第二方向移动;当光学镜组运动过目标焦点后,控制模块23再次控制电机反向转动,使
光学镜组向第一方向移动;当光学镜组运动过目标焦点后,控制模块23控制电机反向转动,
使光学镜组向第二方向移动;当光学镜组在目标焦点位置的两侧的设定区间内往复运动,
且光学镜组在设定区间内的运动时长大于设定时长后,停止电机的工作,此时,光学镜组停
在目标焦点上。图像采集装置的供电采用正电源供电,不需采用复杂的负电源供电。
学镜组准确地移动焦点上,保证成像的清晰度。
化,通过输出轴的角度变化控制移动装置的移动距离。电位器做测量元件,成本低,易安装。
滤波单元222对电压值(角度信号)滤波后可降低了噪声,从而降低因噪声而产生的系统误
差,即使光学镜组准确地移动焦点上,保证成像的清晰度。
旋转的方向,从而实现光学镜组的自动调节,从而提高产品的使用舒适度。
装置检测过程中不可避免地会受到电路噪声的影响,导致所测量的移动距离和实际距离之
间存在误差,会使光学镜组不能精准地停在目标焦点上,因此,当光学镜组运动过目标焦点
后,控制光学镜组向与之前的移动方向相反的第二方向移动。当光学镜组运动过目标焦点
后,控制光学镜组向第一方向移动,当光学镜组运动过目标焦点后,控制光学镜组向第二方
向移动。当光学镜组在目标焦点位置的两侧的设定区间(设定区间为1μm~20微米)内往复
运动,且光学镜组在设定区间内的运动时长大于设定时长(设定时长为2s)后,停止电机的
工作,光学镜组停在目标焦点上,从而输出清晰的图像。本申请提供焦点调节方法,操作方
便,能够充分消除系统误差,保证成像的清晰度。
组的自动调节,从而提高产品的使用舒适度。
位器的数据中,某个数据占据大多数,则记录该值作为焦点的位置信号。在调节加点的过程
中,根据需要选择上述中的一个焦点的位置信号作为目标焦点。
申请中,术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;术
语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”
等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连
接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而
言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实
例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以
合适的方式结合。
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;
而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和
范围。