[发明专利]一种有限远变共轭距变倍镜头的自动对焦方法

说明书

本发明公开了一种有限远变共轭距变倍镜头的自动对焦方法：根据变倍组倍率Z、均匀粗分的物距WD和对焦组位置FP构建测量二维查找表；再将其每列数据进行多项式拟合，以均匀细分的WD和FP的拟合值，构建拟合二维查找表FP’(WD，Z)；根据当前实际WD和FP’(WD，Z)移动变倍组和对焦组实现变倍跟随；根据当前Z在FP’(WD，Z)中确定搜索范围及单次搜索步长，用爬山搜索法进行快速自动对焦；以自动对焦结果中的当前Z和当前FP，反向查找最接近的FP，将其对应的WD作为新的当前WD；根据新的当前WD和FP’(WD，Z)重复进行后续变倍跟随和快速自动对焦。该方法减少了测量工作量和保证了后续变倍跟随的精度，提升了用户的体验感，进而减少后续自动对焦的时间。

技术领域

本发明属于机器视觉或显微观测领域的变倍跟随与自动对焦技术，尤其涉及一种有限远变共轭距变倍镜头的自动对焦方法。

背景技术

目前的连续变倍自动对焦镜头主要分为三大类：一种是普通手动连续变倍自动对焦镜头，主要应用在单反或微单相机。第二种是电动连续变倍自动对焦镜头，主要应用在监控或微单相机。上述两种镜头物距都是从无限远到有限远距离，其变倍组同对焦组可以连动，也可以独立变倍或独立对焦。第三种是有限远共轭距变倍镜头，在物距固定的情况下，其电动变倍过程变倍组同对焦组是连动的，因此可以保证变倍跟随。

随着连续变倍自动对焦镜头在工业检测或显微观测领域应用的不断拓展，出现了一种对近距离成像的变倍镜头。这类镜头变倍组和对焦组是独立控制的，如果按一定关系去独立控制，则可以实现连续变倍跟随。其光学结构如图1所示：该变倍镜头整个结构依次为远物距1，标准物距2，近物距3，前固定组4，变倍组5，对焦组6，后固定组7以及像面8，在正常状态下，变倍镜头对标准物距2的位置成清晰像。当进行变倍跟随时，变倍组5同对焦组6按变倍曲线9，对焦曲线10对应关系运动，则可以保证整个变倍过程都清晰。当变倍完成以后，对焦组6可以单独对当前物距位置的物进行精确再对焦。当观察物在远物距1同近物距3之间变化时，变倍镜头都会启动对焦组6进行自动对焦，保证观察物成像在像面8上。这类镜头的一个优点是物距范围比较大，且在物距范围内对所有倍率都可以清晰成像，所以称之为有限远变共轭距变倍镜头。

现有变倍跟随方法主要有：查表法、几何法、自适应法、简化法、预测法、相关法、反馈法以及改进的反馈法。这些方法均是以不同物距情况下对焦组与变倍组的关系曲线为基础，构建变倍跟随数据，可实现不同精度或速度的变倍跟随。如公开号为CN111147732A的中国专利公开了一种对焦曲线建立方法及装置，涉及图像处理领域。该方法包括：以变焦参数为横坐标、对焦参数为纵坐标建立坐标系，其中镜头捕获待处理图像过程中的物距为定值；采用单调爬山算法，在所述坐标系确定预设变焦参数关键点、以及各所述预设变焦参数关键点对应的满足预设清晰条件的对焦参数点；根据各所述预设变焦参数关键点对应的满足预设清晰条件的对焦参数点，生成对焦曲线。如公开号为CN111385466A的中国专利公开了一种自动聚焦方法、装置、设备及存储介质。所述方法包括：通过确定当前监控环境中的红外光占比，并依据红外光占比，确定镜头在当前物距下的变倍跟随曲线，然后在镜头的变倍操作过程中，确定镜头的至少两个变倍位置，以及依据镜头在当前物距下的变倍跟随曲线，在各变倍位置关联的聚焦位置进行跟随聚焦，并在变倍操作后，根据得到的聚焦位置，进行自动聚焦。

但由于对焦组位置(纵坐标)与变倍组倍率(横坐标)的关系曲线存在：1)重叠区以及非线性性；2)容易发生物距映射错误；3)非线性增加了拟合的难度，往往需要复杂的最小二乘法进行拟合；4)拟合精度差等问题。

鉴于目前方法存在的以上问题，有必要发明一种新的二维查找表快速构建方法，以尽可能减少测量工作量，并用简单的数据拟合方法，输出高精度的拟合结果，为后面的变倍跟随提供更好的用户体验，同时加快精密对焦速度。

发明内容