CN206930878U - 一种自动对焦装置及相机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动对焦装置及应用有该装置的相机，所述装置应用于与相机配合使用的定焦镜头上，用于自动调整定焦镜头的焦平面落在相机的感光面上，所述装置包括用于保护和固定定焦镜头的支承机构、用于调整所述定焦镜头与相机之间距离的驱动机构、用于确定所述定焦镜头2位置的位置感应机构和用于发出对焦指令的控制机构。本实用新型将驱动电机的旋转转动转变为定焦镜头与相机之间的直线运动，同时与位置感应机构和控制机构配合完成对焦过程，提供了一种对焦速度快，准确率高，生产效率高的自动对焦装置。

Description

一种自动对焦装置及相机

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种自动对焦装置及应用有所述自动对焦装置的相机。

背景技术

液晶屏幕通常用自动光学检测技术(Automatic Optic Inspection)对其质量进行评价。常见的液晶屏幕的尺寸大小不等，进而不同屏幕上的分辨率以及对应的像素也不相同。在采用自动光学检测技术光学检测液晶屏幕的过程中，为保证检测准确率，要求被检测的液晶屏幕的一个像素点至少需要对应检测相机的9个像素点，即液晶屏幕成像占相机视场的比例越大，检测精度也就越大，检测效果就越好。由于液晶屏的尺寸大小与像素点数量往往呈正相关关系，因此，在检测小尺寸液晶屏时，需要检测相机与检测面距离近，即需要较短物距；在检测大尺寸液晶屏时，需要检测相机与检测面的距离远，即需要较长物距。

传统的检测相机，每更换一个被检测液晶屏幕均需要调整一次物距来满足检测精度的要求。传统检测相机匹配的工业镜头多数是定焦镜头，当定焦镜头的焦平面落在相机的感光面上时取得最佳拍摄效果，所述焦平面是指过定焦镜头的焦点并垂直于主光轴的平面。在调整物距后，所述定焦镜头的焦平面与相机的感光面会不再重合，这将导致光学***离焦，造成图像质量下降、成像模糊，直接影响后续的图像信息提取和处理工作。

为了满足不同物距下的拍摄需求，定焦镜头需要外接调焦接圈，依靠目测的方式进行手动调焦，该操作耗时长、可重复性小，同时调整精度受人员主观影响较大，会影响工业生产和测量的效率。

因此，亟需开发一种能够自动、快速、准确的调节定焦镜头的焦平面落在相机感光面的对焦装置。

实用新型内容

为了克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供了一种对焦快速、准确的自动对焦装置。为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种自动对焦装置，所述装置应用于与相机1配合使用的定焦镜头2上，用于自动调整定焦镜头2的焦平面落在相机1的感光面上，所述装置包括支承机构、驱动机构、位置感应机构和控制机构，

所述支承机构包括壳体3和端盖4，在所述壳体3的内壁上，沿其周向开设有与壳体3的底部端面相连通的环形槽31，所述端盖4为环形盘，可拆卸安装于所述壳体3底 部；

所述驱动机构包括驱动电机5和传动齿轮组件，所述传动齿轮组件包括相啮合的主动齿轮6与从动齿轮7以及穿设于从动齿轮7内部的螺纹套筒8，

所述驱动电机5安装在所述壳体3的外侧，所述主动齿轮6安装在驱动电机5的输出轴上，可围绕所述输出轴正反转，所述壳体3与主动齿轮6相对处设置有缺口，所述主动齿轮6和从动齿轮7通过所述缺口啮合，

所述从动齿轮7为圆筒，其外壁上设置有与主动齿轮6相啮合的外齿71，内壁上设有与螺纹套筒8配合的内螺纹72，所述从动齿轮7卡接安装在壳体3的环形槽31中并搭接在所述端盖4的顶面上，

所述螺纹套筒8为具有外螺纹的圆筒，所述定焦镜头2固定安装在所述螺纹套筒8的圆筒内部，

所述位置感应机构包括定位片9和位置感应器10，所述定位片9安装在所述螺纹套筒8的一端，所述位置感应器10安装在所述壳体3的外壁上；

所述控制机构，用于获取所述定焦镜头2视场里的被测物的图像，并根据所述图像判断所述定焦镜头2的焦平面位置，生成对焦指令并发送至所述驱动机构，以使所述驱动机构带动定焦镜头2沿主光轴移动。

可选的，所述定焦镜头2为阶梯形圆筒，在其外部固定套接有镜头固定接圈11，所述镜头固定接圈11为圆筒并与螺纹套筒8的内壁固定连接。

可选的，在所述壳体3的内壁上安装有沿螺纹套筒8轴向方向的直线滑轨12，

所述螺纹套筒8的顶端设置有沿径向向外延伸的支撑平台81，所述支撑平台81上设置有卡槽，

所述直线滑轨12卡设安装在所述卡槽中，所述螺纹套筒8可沿所述直线滑轨12往复运动，所述直线滑轨12的顶端设有用于限制所述螺纹套筒8运动的限位块121。

可选的，所述位置感应器10是磁力感应器，所述定位片9采用磁性材料制成。

可选的，所述支承机构还包括保护罩13，所述保护罩13圆筒，端部固定安装在端盖4的侧壁外侧。

本实用新型还提供一种相机，所述相机1与设置有上述自动对焦装置的定焦镜头2配合使用，其中，所述相机1通过法兰14与所述装置的壳体3相连接。

本实用新型的自动对焦装置通过将驱动电机的旋转转动转变为定焦镜头与相机之间的直线运动，同时与位置感应机构和控制机构配合，实现了定焦镜头与相机之间的自动对焦过程，对焦速度快，准确率高，降低了人工成本，也提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的相机整体结构示意图；

图2为本实用新型的自动对焦装置的结构示意图；

图3为本实用新型的自动对焦装置的传动装置结构示意图；

图4为本实用新型的自动对焦装置的剖面结构示意图。

图中：1-相机，2-定焦镜头，3-壳体，31-环形槽，32-第一通孔，4-端盖，5-驱动电机，6-主动齿轮，71-外齿，72-内螺纹，7-从动齿轮，8-螺纹套筒，81-支撑平台，9-定位片，10-位置感应器，11-镜头固定接圈，12-直线滑轨，121-限位块，122-第二通孔，13-保护罩，14-法兰。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种自动对焦装置，参见图1至图4，所述装置应用于与相机1配合使用的定焦镜头2上。所述定焦镜头2的主光轴与相机1的感光面相垂直，即所述定焦镜头2的焦平面与相机1的感光面相互平行，通过带动定焦镜头2相对相机1做靠近或远离的运动，使得在检测不同物距的液晶屏时所述定焦镜头2的焦平面都能够落在相机1的感光面上，达到清晰的拍摄效果，其中，所述相机1可以是CCD相机。

所述装置包括用于保护和固定定焦镜头2的支承机构、用于调整所述定焦镜头2与相机1之间距离的驱动机构、用于确定所述定焦镜头2位置的位置感应机构和用于发出对焦指令的控制机构。

其中，参见图1和图2，所述支承机构包括壳体3和端盖4，所述壳体3为圆筒，在所述壳体3的内壁上，沿其周向开设有与壳体3的底部端面相连通的环形槽31。所述端盖4为截面类为环形盘，例如，所述端盖4具体可包括沿所述壳体3的径向设置的平台和在所述平台内侧边缘沿所述壳体3的轴向设置的侧壁。所述端盖4的平台通过螺钉连接等方式可拆卸的安装在壳体3的底部，并与环形槽31相连通。当然，所述端盖4也可以采用其他形状，在此不做过多限制。

所述支承机构还可以包括保护罩13，所述保护罩13为圆筒，端部固定安装在所述端盖4的侧壁外侧。所述保护罩13可以进一步的对定焦镜头2提供保护。

所述驱动机构，包括驱动电机5和传动齿轮组件，所述传动齿轮组件包括主动齿轮6、与主动齿轮6相啮合的从动齿轮7和穿设于从动齿轮7内部的螺纹套筒8。所述驱动机构能够将驱动电机的旋转运动转变为定焦镜头2的直线运动。

所述驱动电机5安装在所述壳体3的外侧，所述主动齿轮6安装在驱动电机5的输出轴上，可围绕所述输出轴正反转。所述壳体3与主动齿轮相对处设置有缺口，所述主动齿轮6和从动齿轮7通过所述缺口相啮合。

所述从动齿轮7为可绕其中心轴转动的圆筒，其卡接安装在所述壳体3的环形槽31中并搭接在所述端盖4的顶面上。所述从动齿轮7的外壁上设置有与主动齿轮6相啮合的外齿71，内壁上设置有与螺纹套筒8配合的内螺纹72。

所述螺纹套筒8为具有外螺纹的圆筒，所述定焦镜头2固定安装在所述螺纹套筒8的内部。具体的，所述定焦镜头2为阶梯形圆筒，在其外部固定套接有镜头固定接圈11，所述镜头固定接圈11为圆筒并与所述螺纹套筒8的内壁固定连接。所述镜头固定接圈11可根据不同的定焦镜头2选用不同的规格，实现多种定焦镜头2在螺纹套筒8的安装，增加了应用的广泛性。

所述主动齿轮6在驱动电机5的带动下转动时，与主动齿轮6相啮合的从动齿轮7转动，使得与内螺纹72相啮合的螺纹套筒8相对相机1往复运动，进而带动安装在所述螺纹套筒8内的定焦镜头2沿着主光轴方向往复运动，实现对焦的效果。

其中，所述驱动电机5可以采用伺服行星减速电机，例如，采用减速比为1:45的伺服行星减速电机、以及齿轮比为1:2的主、从动齿轮实现减速的功能，同时选用螺距为6mm的螺纹套筒进行变换，可以实现控制伺服行星减速电机每旋转一周镜头上下移动0.006mm，远远小于相机景深的要求，可以实现对焦清晰的目的。当然，以上所述仅为一个具体的实施例，在实际应用中可以根据不同应用环境选择合适的设备以及参数，在此不做过多限定。

此外，参见图2至图4，在所述壳体3的内壁上还固定安装有至少一个沿所述螺纹套筒8轴向方向设置的直线滑轨12，所述螺纹套筒8能够在驱动电机5的带动下沿所述直线滑轨12往复移动。

具体的，所述壳体3的侧壁上开设有第一通孔32，所述直线滑轨12上开设有第二通孔122，所述第一通孔32和第二通孔122相互配合，通过螺钉连接等方式将直线滑轨12固定安装在壳体3的内壁上。所述螺纹套筒8的顶端设置有沿径向向外延伸的支撑平台81，所述支撑平台81上设置有第一卡槽，所述直线滑轨12卡设安装在所述第一卡槽中并且与螺纹套筒8的外螺纹之间存在一定的间隙，避免影响螺纹套筒8的移动。

由于所述直线滑轨12是固定在壳体3的内壁上的，因而所述螺纹套筒8在与从动齿轮7的啮合传动过程中不会在周向上产生旋转，而是仅沿着直线滑轨12往复运动，这能够避免对焦过程中因为定焦镜头2旋转带来的不稳定性，便于操作。

参见图3和图4，所述直线滑轨12的底端靠近从动齿轮7，顶端设置有用于限制所述螺纹套筒8在直线滑轨12移动的极限位置的限位块121。当所述螺纹套筒8运动至限位块121处时停止运动，防止所述螺纹套筒8移动过度而从直线滑轨12上脱出，影响对焦过程的效率和准确度。

所述位置感应机构用于确定定焦镜头2的初始位置以及定焦镜头运动的极限位置，例如，可以采用磁力感应装置，包括用于表征定焦镜头2位置的定位片9和用于感应定位片9位置的位置感应器10，所述定位片9为磁性材料制成的块状结构，所述位置感应器10为磁力感应器。所述螺纹套筒8的支撑平台81上设置有第二卡槽，所述定位片9嵌入安装在所述第二卡槽中。与所述定位片9在直线滑轨12上运动的两个端点的位置相对应的壳体3的外壁上分别安装有位置感应器10，所述位置感应器10通过感应与定焦镜头2保持同步的定位片9的位置，进而能够确定定焦镜头2的位置。

所述位置感应机构是与所述控制机构配合发挥作用的，具体的，如图2中所示，所述控制机构可以是通过计算机等进行控制。其中，在自动对焦装置工作前预设有一个定焦镜头2的初始位置。对焦过程开始时，如果定焦镜头2不在初始位置，则所述控制机构会发出一个回复初始位置的信号至驱动电机5，所述驱动电机5带动所述定焦镜头2运动，并通过所述位置感应机构确认定焦镜头2是否已到达初始位置。

当定焦镜头2到达预设的初始位置后，所述控制机构获取所述定焦镜头2视场里的被测物体的图像，并根据所述图像判断所述定焦镜头2的焦平面位置，并生成相应的对焦指令至所述驱动电机5，所述驱动电机5转动并带动定焦镜头2沿主光轴方向往复移动，直至定焦镜头2的视场中的图像清晰，进而对焦过程完成。

本实用新型中还包括一种相机，所述相机1与安装有上述自动对焦装置的定焦镜头2配合使用，其中，所述相机1通过法兰14与所述装置的壳体3相连接。所述相机1通过定焦镜头2相配合，能够在不同的生产环境中实现自动对焦的技术效果，有效地提高了生产效率。

本实用新型的自动对焦装置中的驱动机构能够将驱动电机的旋转转动转变为定焦镜头的直线运动，整个对焦装置布置紧凑，可有效节约安装空间。同时，可通过选择合适的驱动电机和传动齿轮组件，可以实现定焦镜头每次移动的距离处于一个非常小的范围内，远小于相机的景深要求，达到清晰的对焦效果。同时，本实用新型通过控制机构发出指令实现自动对焦过程，可以有效提高效率，调整精度较为稳定，能够有效提高工业生产和测量的效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种自动对焦装置，所述装置应用于与相机(1)配合使用的定焦镜头(2)上，用于自动调整定焦镜头(2)的焦平面落在相机(1)的感光面上，其特征在于：所述装置包括支承机构、驱动机构、位置感应机构和控制机构，

所述支承机构包括壳体(3)和端盖(4)，在所述壳体(3)的内壁上，沿其周向开设有与壳体(3)的底部端面相连通的环形槽(31)，所述端盖(4)为环形盘，可拆卸安装于所述壳体(3)底部；

所述驱动机构包括驱动电机(5)和传动齿轮组件，所述传动齿轮组件包括相啮合的主动齿轮(6)与从动齿轮(7)以及穿设于从动齿轮(7)内部的螺纹套筒(8)，

所述驱动电机(5)安装在所述壳体(3)的外侧，所述主动齿轮(6)安装在驱动电机(5)的输出轴上，可围绕所述输出轴正反转，所述壳体(3)与主动齿轮(6)相对处设置有缺口，所述主动齿轮(6)和从动齿轮(7)通过所述缺口啮合，

所述从动齿轮(7)为圆筒，其外壁上设置有与主动齿轮(6)相啮合的外齿(71)，内壁上设有与螺纹套筒(8)配合的内螺纹(72)，所述从动齿轮(7)卡接安装在壳体(3)的环形槽(31)中并搭接在所述端盖(4)的顶面上，

所述螺纹套筒(8)为具有外螺纹的圆筒，所述定焦镜头(2)固定安装在所述螺纹套筒(8)的圆筒内部，

所述位置感应机构包括定位片(9)和位置感应器(10)，所述定位片(9)安装在所述螺纹套筒(8)的一端，所述位置感应器(10)安装在所述壳体(3)的外壁上；

所述控制机构，用于获取所述定焦镜头(2)视场里的被测物的图像，并根据所述图像判断所述定焦镜头(2)的焦平面位置，生成对焦指令并发送至所述驱动机构，以使所述驱动机构带动定焦镜头(2)沿主光轴移动。

2.根据权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于：

所述定焦镜头(2)为阶梯形圆筒，在其外部固定套接有镜头固定接圈(11)，所述镜头固定接圈(11)为圆筒并与螺纹套筒(8)的内壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于：

在所述壳体(3)的内壁上安装有沿螺纹套筒(8)轴向方向的直线滑轨(12)，

所述螺纹套筒(8)的顶端设置有沿径向向外延伸的支撑平台(81)，所述支撑平台(81)上设置有卡槽，

所述直线滑轨(12)卡设安装在所述卡槽中，所述螺纹套筒(8)可沿所述直线滑轨(12)往复运动，

所述直线滑轨(12)的顶端设有用于限制所述螺纹套筒(8)运动的限位块(121)。

4.根据权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于：

所述位置感应器(10)是磁力感应器，所述定位片(9)采用磁性材料制成。

5.根据权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于：

所述支承机构还包括保护罩(13)，所述保护罩(13)圆筒，端部固定安装在端盖(4)的侧壁外侧。

6.一种相机，其特征在于：所述相机(1)与设置有权利要求1至5任一项所述的自动对焦装置的定焦镜头(2)配合使用，其中，所述相机(1)通过法兰(14)与所述装置的壳体(3)相连接。