[发明专利]一种基于定焦镜头的电动调焦装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种基于定焦镜头的电动调焦装置及方法。

背景技术

变焦镜头是指在一定范围内可以变换焦距，从而得到不同宽窄的视场角、不同大小的影像和不同景物范围的照相机镜头。由于变焦镜头可在不改变拍摄距离的情况下，通过变动焦距未改变拍摄范围，因此非常有利于画面构图，这也就使得变焦镜头在工业领域的应用越来越受欢迎。

现有的变焦镜头一般通过推拉或者旋转镜头的变焦环来实现镜头焦距变换，为了方便操作，通常由电机直接带动变焦环转动或齿轮联动来实现，称为电动变焦。然而现有的电动变焦镜头不仅体积大，且成像距离通常大于1m，在水质较差的水下环境中适用性差。此外，由于电动变焦镜头的分辨力较低，成像质量差，且光路的传递函数与空气中的不同，因此现有针对空气中的电动调焦镜头并不适合水下环境中。

然而现有的定焦镜头的焦距调节通常由手工进行调节，需要人眼一直观察，操作不方便，工作效率低，在实际应用中具有很大的局限性。

发明内容

本发明提供了一种基于定焦镜头的电动调焦装置及方法，以解决现有技术中存在的分辨能力较低，成像质量差，不适用水下环境以及操作不方便，工作效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于定焦镜头的电动调焦装置，所述定焦镜头包括相机和镜头，所述镜头上设有光圈调节转轮和焦距调节转轮，所述相机内设有用于输出镜头获取的图像的微处理器，包括至少一个调节单元，每个所述调节单元包括沿轴向设于定焦镜头上方的电机、与所述电机连接的控制器、与所述控制器和微处理器连接的聚焦判断单元以及设于所述电机的输出轴和光圈调节转轮之间或设于所述电机的输出轴和焦距调节转轮之间的传动单元。

进一步的，所述传动单元包括与所述电机的输出轴连接的旋转杆、与所述光圈调节转轮或焦距调节转轮连接的固定件、以及上端与所述旋转杆的连接、下端与所述固定件连接的传动杆。

进一步的，所述传动杆设有至少两根，沿定焦镜头的轴向平行设置。

进一步的，所述固定件为环形旋转盘，所述环形旋转盘套设于所述光圈调节转轮或焦距调节转轮外周，其内侧半径与所述光圈调节转轮或焦距调节转轮的外周半径相适配。

进一步的，所述固定件包括与所述旋转杆的两端一一对应的两个水平连接片，所述水平连接片的内侧为光圈调节转轮或焦距调节转轮的外周相适配的弧形结构，所述传动杆设有两根，每根所述传动杆的上端与所述旋转杆的其中一端连接，另一端与对应的水平连接片连接。

进一步的，所述调节单元设有两个，分为为第一调节单元和第二调节单元，所述第一调节单元包括沿轴向设于定焦镜头上方的第一电机、与所述第一电机连接的控制器、与所述控制器和微处理器连接的聚焦判断单元以及设于所述第一电机的输出轴和光圈调节转轮之间的第一传动单元；所述第二调节单元包括沿轴向设于定焦镜头上方的第二电机、与所述第二电机连接的控制器、与所述控制器和微处理器连接的聚焦判断单元以及设于所述第二电机的输出轴和焦距调节转轮之间的第二传动单元。

进一步的，所述聚焦判断单元包括相互连接的边界检测单元、最大亮度获取单元、形态学滤波器和判断单元，所述边界检测单元与所述微处理器连接，所述判断单元与所述控制器连接。

本发明还提供一种电动调焦装置的调焦方法，包括以下步骤：

S1:所述聚焦判断单元接收所述微处理器输出的镜头当前获取的图像，并对所述图像进行处理，判断当前的图像是否处于聚焦状态，并当前图像的聚焦状态信息发送至所述控制器，若当前图像处于聚焦状态，则不进行后续操作；

S2:若当前图片未处于聚焦状态，则所述控制器根据接收的当前图像的聚焦状态信息控制电机通过传动单元带动所述光圈调节转轮或焦距调节转轮转动，每转动一次，所述微处理器输出镜头获取的图像，并发送至所述聚焦判断单元；

S3：重复所述步骤S1-S2，直至图像聚焦为止。

进一步的，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：边界检测单元对接收的图像进行边界检测，通过最大亮度获取单元获取检测到的边界内的最大亮度L₁，并将该最大亮度L₁发送至判断单元；