一種快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型適用于精密器械裝調(diào)領(lǐng)域，提供了一種快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，包括設(shè)置于待對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭上方的菲林圖像、中繼鏡、設(shè)于微型光學(xué)鏡頭下方的自下向上拍攝的相機(jī)，及用于調(diào)整微型光學(xué)鏡頭光軸的調(diào)整機(jī)構(gòu)，中繼鏡位于菲林圖像和微型光學(xué)鏡頭之間，菲林圖像、中繼鏡和相機(jī)的光軸重合，菲林圖像的中心設(shè)有特征圖形，其中心和菲林圖像的中心重合。本實用新型在滿足菲林圖像、中繼鏡和相機(jī)的光軸重合的情況下，通過相機(jī)自下向上拍攝，可通過菲林圖像及特征圖形的像分析微型光學(xué)鏡頭的光軸偏移量，并通過調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，該裝置結(jié)構(gòu)以及算法簡潔不復(fù)雜，易于操作，也不需要較昂貴的測量儀器，提高了光軸對準(zhǔn)效率和精度，節(jié)約了成本。
【專利說明】
一種快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于精密機(jī)械裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，手持移動設(shè)備如手機(jī)和平板電腦等愈發(fā)普及，人們對于這些設(shè)備的拍攝功能也有很高的要求，因此微型鏡頭的需求量很大，對產(chǎn)能有很高的要求。微型光學(xué)鏡頭光軸的對準(zhǔn)是移動設(shè)備拍攝組件組裝的重要步驟，傳統(tǒng)的對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭的方法多為利用機(jī)械方式調(diào)整微型光學(xué)鏡頭的位置，并且利用水平儀調(diào)整微型鏡頭的傾斜角度。這種方法需要在微型光學(xué)鏡頭裝配中加入額外的器械，同時也會需要人工的大量參與和調(diào)校，對準(zhǔn)鏡頭所需要的時間比較長，又由于自動化設(shè)備對測量精度的要求很高，為達(dá)到對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭的目的，就需要比較昂貴的測量儀器，因此微型光學(xué)鏡頭光軸對準(zhǔn)的成本也較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，旨在提升微型光學(xué)鏡頭光軸的對準(zhǔn)效率。
[0004]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，包括設(shè)置于待對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭上方的菲林圖像、中繼鏡、設(shè)置于所述微型光學(xué)鏡頭下方的自下向上拍攝的相機(jī)，以及用于調(diào)整微型光學(xué)鏡頭光軸的調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述中繼鏡位于所述菲林圖像和微型光學(xué)鏡頭之間，所述菲林圖像、中繼鏡和相機(jī)的光軸重合，所述菲林圖像的中心設(shè)有特征圖形，所述特征圖形的中心和所述菲林圖像的中心重合。
[0005]作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案:
[0006]所述特征圖形為矩形。
[0007]所述特征圖形為菱形、圓形、三角形或正多邊形。
[0008]所述微型光學(xué)鏡頭設(shè)置于所述調(diào)整機(jī)構(gòu)上。
[0009]所述調(diào)整機(jī)構(gòu)包括用于調(diào)節(jié)微型光學(xué)鏡頭的水平位置的移動件，和用于調(diào)節(jié)微型光學(xué)鏡頭光軸的傾斜角度的轉(zhuǎn)動件。
[0010]所述裝置還包括可對所述相機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行分析以獲取所述微型光學(xué)鏡頭光軸的偏移量、并控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整所述微型光學(xué)鏡頭的控制器。
[0011 ]本實用新型提供的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置在滿足菲林圖像、中繼鏡和相機(jī)的光軸重合的情況下，通過相機(jī)自下向上拍攝，就可以通過菲林圖像及其特征圖形最終在拍攝圖像中形成的像來分析微型光學(xué)鏡頭的光軸偏移量，進(jìn)而快速的獲取光軸矯正參數(shù)，并通過調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行及時調(diào)整，該裝置結(jié)構(gòu)以及算法簡潔不復(fù)雜，易于操作，且不易引起誤差，也不需要較昂貴的測量儀器，大幅度地提高了微型光學(xué)鏡頭的光軸對準(zhǔn)效率和精度，并節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型實施例提供的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是采用本實用新型實施例提供的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置拍攝的圖像；
[0014]圖3是微型光學(xué)鏡頭的光軸無偏移時的圖像；
[0015]圖4是微型光學(xué)鏡頭的光軸發(fā)生水平偏移時的圖像；
[0016]圖5是微型光學(xué)鏡頭的光軸發(fā)生水平偏移和角度傾斜時的圖像；
[0017]圖6是本實用新型實施例提供的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0019]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。當(dāng)一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0020]還需要說明的是，本實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應(yīng)該認(rèn)為是具有限制性的。
[0021]如圖1，本實用新型實施例提供一種快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，包括設(shè)置于待對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭01上方的菲林圖像02、中繼鏡03、設(shè)置于微型光學(xué)鏡頭01下方的自下向上拍攝的相機(jī)04，以及用于調(diào)整微型光學(xué)鏡頭01光軸的調(diào)整機(jī)構(gòu)05，該中繼鏡03位于菲林圖像02和微型光學(xué)鏡頭01之間，菲林圖像02、中繼鏡03和相機(jī)04的光軸重合，另外，菲林圖像02的中心設(shè)有特征圖形021，該特征圖形021的中心和菲林圖像02的中心重合。也就是說，自下向上拍的相機(jī)04的光軸垂直于菲林圖像02，相機(jī)04的正中心對準(zhǔn)中繼鏡03的正中心和菲林圖像O2的正中心，菲林圖像O2中間的特征圖形O21的中心在相機(jī)04拍攝的最中心像素上。在檢測光軸是否對準(zhǔn)的過程中，使相機(jī)04自下向上拍攝，菲林圖像02會通過微型光學(xué)鏡頭OI成像，該像由相機(jī)04拍攝，在相機(jī)04的成像面上再次成像，相機(jī)04輸出的拍攝圖像如圖2所示，最大的矩形區(qū)域為拍攝圖像區(qū)域，中間的圓形亮區(qū)為菲林圖像02經(jīng)微型光學(xué)鏡頭01所成的像在拍攝圖像中的像，該亮區(qū)內(nèi)部的矩形斑為菲林圖像02上特征圖形021經(jīng)微型光學(xué)鏡頭01所成的像在拍攝圖像中的像。根據(jù)該圓形亮區(qū)和矩形斑的位置可以確定微型光學(xué)鏡頭01的水平偏移量和偏移角度，該水平偏移量是指微型光學(xué)鏡頭01的光軸在垂直于上述菲林圖像02和相機(jī)04的光軸的水平方向上的偏移量，偏移角度是指微型光學(xué)鏡頭01的光軸相對于菲林圖像02和相機(jī)04的光軸的傾斜角度。確定了這兩個參數(shù)后，即可通過調(diào)整機(jī)構(gòu)05調(diào)節(jié)微型光學(xué)鏡頭01的位置和角度，實現(xiàn)光軸的對準(zhǔn)。
[0022]在本實施例中，菲林圖像02上的特征圖形021可以為矩形，進(jìn)一步優(yōu)選地，可以為正方形。當(dāng)然，在其他實施例中，特征圖形021也可以是菱形、圓形、三角形、正多邊形等。
[0023]通過上述原理可知，本實施例提供的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭01光軸的裝置在滿足菲林圖像02、中繼鏡03和相機(jī)04的光軸重合的情況下，通過相機(jī)04自下向上拍攝，就可以通過菲林圖像02及其特征圖形021最終在拍攝圖像中形成的像來分析微型光學(xué)鏡頭Ol的光軸偏移量，進(jìn)而快速的獲取光軸矯正參數(shù)，并通過調(diào)整機(jī)構(gòu)05進(jìn)行及時調(diào)整，該裝置結(jié)構(gòu)以及算法簡潔不復(fù)雜，易于操作，且不易引起誤差，也不需要較昂貴的測量儀器，大幅度地提高了微型光學(xué)鏡頭01的光軸對準(zhǔn)效率和精度，并節(jié)約了成本。
[0024]在本實施例中，微型光學(xué)鏡頭01可以設(shè)置于調(diào)整機(jī)構(gòu)05上，該調(diào)整機(jī)構(gòu)05既用于承載微型光學(xué)鏡頭01，又用于調(diào)整其位置和傾斜角度，一物多用，易于簡化裝置結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，在一種可行的實施例中，調(diào)整機(jī)構(gòu)05可以包括用于調(diào)節(jié)微型光學(xué)鏡頭01的水平位置的移動件，以及用于調(diào)節(jié)微型光學(xué)鏡頭01光軸的傾斜角度的轉(zhuǎn)動件，該移動件和轉(zhuǎn)動件可以活動連接。
[0025]在本實施例中，為了控制相機(jī)04拍攝以及調(diào)整機(jī)構(gòu)05的動作，該裝置還包括控制器，其與相機(jī)04和調(diào)整機(jī)構(gòu)05連接，可以對相機(jī)04拍攝的圖像進(jìn)行分析，以獲取微型光學(xué)鏡頭01光軸的偏移量，可以根據(jù)該偏移量確定調(diào)整機(jī)構(gòu)05的矯正參數(shù)，以及基于該矯正參數(shù)控制調(diào)整機(jī)構(gòu)05調(diào)整微型光學(xué)鏡頭01。當(dāng)然，在其他實施例中，該控制器所實現(xiàn)的功能可以集成于該裝置之外的計算機(jī)，在該計算機(jī)內(nèi)具有進(jìn)行相應(yīng)運算的軟件。
[0026]本實用新型進(jìn)一步提供一種快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭01光軸的方法，該方法基于上述裝置實現(xiàn)，具體包括下述步驟:
[0027]在步驟SIOI中，選取菲林圖像02，菲林圖像02的中心設(shè)有特征圖形021，特征圖形021的中心和菲林圖像02的中心重合；
[0028]在步驟S102中，在待對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭01的上方依次設(shè)置中繼鏡03和菲林圖像02，在待對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭01的下方設(shè)置相機(jī)04，使菲林圖像02、中繼鏡03和相機(jī)04的光軸重合；
[0029]在步驟S103中，設(shè)定相機(jī)04的參數(shù)；
[0030]在步驟S104中，采用相機(jī)04自下向上拍攝菲林圖像02經(jīng)過微型光學(xué)鏡頭01所成的像，獲取拍攝圖像；
[0031]在步驟S105中，根據(jù)拍攝圖像中菲林圖像02的成像位置獲取微型光學(xué)鏡頭01的光軸的水平偏移量；
[0032]在步驟S106中，根據(jù)拍攝圖像中特征圖形021的成像位置獲取微型光學(xué)鏡頭01的光軸的偏移角度；
[0033]在步驟S107中，根據(jù)水平偏移量和偏移角度調(diào)節(jié)微型光學(xué)鏡頭01，使其光軸與相機(jī)04的光軸重合，完成光軸的對準(zhǔn)。
[0034]進(jìn)一步地，在上述步驟SlOl中，菲林圖像02中心的特征圖形021優(yōu)選為矩形，進(jìn)一步優(yōu)選為正方形，也可以選擇菱形、三角形、圓形等便于識別其中心點的圖形。
[0035]在上述步驟S103中，設(shè)定的參數(shù)包括菲林圖像02在微型光學(xué)鏡頭01中成像的大小范圍，圖像平滑的程度(對于圖像噪聲的抑制程度)以及圖像區(qū)等等。
[0036]上述步驟S105提出的根據(jù)拍攝圖像中菲林圖像02的成像位置獲取微型光學(xué)鏡頭01的光軸的水平偏移量的步驟具體可以這樣實現(xiàn)，首先，確定坐標(biāo)系，可以設(shè)定拍攝圖像的面為X軸和y軸確定的平面，以該面上一已知點(如中心點)為原點，X軸和y軸上的長度以一個像素為單位。進(jìn)行第一步，在拍攝圖像中找到菲林圖像02在微型光學(xué)鏡頭01中形成的像，確定該像的中心坐標(biāo)P(xP，yP)，以及拍攝圖像的中心坐標(biāo)o(xq，yo)，那么該像的中心相對于拍攝圖像的中心在X軸和y軸上的偏差量Δ X和Δ y可以確定為:Δ X= (χρ-χο)，Δ y= (yp-yo);可以理解，該偏差量A X和△ y為像素數(shù)。第二步，確定微型光學(xué)鏡頭Ol的光軸的水平偏移量為:AX = k.Δχ, AY = k.Ay;其中，Δ X為微型光學(xué)鏡頭01的光軸在X軸方向的偏移量，A Y為微型光學(xué)鏡頭01的光軸在y軸方向的偏移量，k為預(yù)先測得的拍攝圖像的像素與對應(yīng)的實際物理量的對應(yīng)關(guān)系，其數(shù)值上等于一個像素對應(yīng)的實際物理長度，例如，一個像素相當(dāng)于實際長度10mm。通過上述步驟，可以確定微型光學(xué)鏡頭01的光軸在水平方向的偏移量。
[0037]進(jìn)一步地，上述步驟S106提出的根據(jù)拍攝圖像中特征圖形021的成像位置獲取微型光學(xué)鏡頭01的光軸的偏移角度的步驟具體可以這樣實現(xiàn):第一步，在拍攝圖像中找到特征圖形021的像，確定該像的中心坐標(biāo)r (xr，yr)，以及菲林圖像02的像的中心坐標(biāo)c (xc，yc)，得到該特征圖像的中心相對于菲林圖像O 2的像的中心在X軸和y軸上的偏差量Δ X =( X r -Xe)，△ y=(yr_y。)；第二步，確定微型光學(xué)鏡頭01的光軸相對X軸方向和y軸方向的水平偏移角度分別為Aa = ki.Ay，A0 = k2.A χ;其中，ki為拍攝圖像的像素與實際相對X軸的水平偏移角度的關(guān)系，數(shù)值上等于y軸方向的一個像素對應(yīng)的相對X軸的水平偏移角度，k2為拍攝圖像的像素與實際相對y軸的水平偏移角度的關(guān)系，數(shù)值上等于X軸方向的一個像素對應(yīng)的相對y軸的水平偏移角度。所謂水平偏移角度，是指光軸在X軸和y軸確定的平面上的投影相對于X軸和y軸的角度。
[0038]進(jìn)一步地，在根據(jù)水平偏移量和偏移角度調(diào)節(jié)微型光學(xué)鏡頭01的步驟中，可以由控制器對拍攝圖像進(jìn)行處理，得到上述的水平偏移量和偏移角度，根據(jù)水平偏移量和偏移角度確定微型光學(xué)鏡頭01的調(diào)整參數(shù)，如水平位移和傾斜角度，然后基于該調(diào)整參數(shù)控制調(diào)整機(jī)構(gòu)05運動，調(diào)整微型光學(xué)鏡頭OI，完成光軸的對準(zhǔn)。當(dāng)然，該步驟也可以通過一計算機(jī)執(zhí)行。
[0039]本實用新型實施例利用自下向上拍的光學(xué)相機(jī)04拍攝背光源照亮的特定菲林圖像02在微型光學(xué)鏡頭01中形成的像，根據(jù)成像的位置可以推算出微型鏡頭光軸的水平偏移量，根據(jù)拍攝到的像中特征圖案的像，可以推算出微型光學(xué)鏡頭01光軸的傾斜量，根據(jù)該水平偏移量和傾斜量對微型光學(xué)鏡頭01的光軸進(jìn)行矯正，可以達(dá)到對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭01光軸的目的。相對于傳統(tǒng)方式，本實用新型只需要在微型光學(xué)鏡頭01的下方裝置光學(xué)相機(jī)04，設(shè)定菲林圖像02及其特征圖像，并保證菲林圖像02、中繼鏡03和相機(jī)04的光軸重合，即可實現(xiàn)微型光學(xué)鏡頭01的光軸對準(zhǔn)，減少測量儀器的成本；同時，利用圖像處理的方法獲取微型光學(xué)鏡頭01的偏移量，具有很高的重復(fù)精度，輸出可以直接反饋給控制器，快速和自動對準(zhǔn)光軸，對準(zhǔn)效率高且自動化程度高。
[0040]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，其特征在于，包括設(shè)置于待對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭上方的菲林圖像、中繼鏡、設(shè)置于所述微型光學(xué)鏡頭下方的自下向上拍攝的相機(jī)，以及用于調(diào)整微型光學(xué)鏡頭光軸的調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述中繼鏡位于所述菲林圖像和微型光學(xué)鏡頭之間，所述菲林圖像、中繼鏡和相機(jī)的光軸重合，所述菲林圖像的中心設(shè)有特征圖形，所述特征圖形的中心和所述菲林圖像的中心重合。2.如權(quán)利要求1所述的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，其特征在于，所述特征圖形為矩形。3.如權(quán)利要求1所述的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，其特征在于，所述特征圖形為菱形、圓形、三角形或正多邊形。4.如權(quán)利要求1所述的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，其特征在于，所述微型光學(xué)鏡頭設(shè)置于所述調(diào)整機(jī)構(gòu)上。5.如權(quán)利要求4所述的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，其特征在于，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)包括用于調(diào)節(jié)微型光學(xué)鏡頭的水平位置的移動件，和用于調(diào)節(jié)微型光學(xué)鏡頭光軸的傾斜角度的轉(zhuǎn)動件。6.如權(quán)利要求1所述的快速對準(zhǔn)微型光學(xué)鏡頭光軸的裝置，其特征在于，所述裝置還包括可對所述相機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行分析以獲取所述微型光學(xué)鏡頭光軸的偏移量、并控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整所述微型光學(xué)鏡頭的控制器。
【文檔編號】G02B27/62GK205562980SQ201620069597
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月25日
【發(fā)明人】黃輝, 李輅毅, 謝煜
【申請人】深圳市頂點視覺自動化技術(shù)有限公司