一种快速对准微型光学镜头光轴的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型适用于精密器械装调领域，提供了一种快速对准微型光学镜头光轴的装置，包括设置于待对准微型光学镜头上方的菲林图像、中继镜、设于微型光学镜头下方的自下向上拍摄的相机，及用于调整微型光学镜头光轴的调整机构，中继镜位于菲林图像和微型光学镜头之间，菲林图像、中继镜和相机的光轴重合，菲林图像的中心设有特征图形，其中心和菲林图像的中心重合。本实用新型在满足菲林图像、中继镜和相机的光轴重合的情况下，通过相机自下向上拍摄，可通过菲林图像及特征图形的像分析微型光学镜头的光轴偏移量，并通过调整机构进行调整，该装置结构以及算法简洁不复杂，易于操作，也不需要较昂贵的测量仪器，提高了光轴对准效率和精度，节约了成本。
【专利说明】
一种快速对准微型光学镜头光轴的装置
技术领域
[0001]本实用新型属于精密机械装调技术领域，尤其涉及一种快速对准微型光学镜头光轴的装置。
【背景技术】
[0002]目前，手持移动设备如手机和平板电脑等愈发普及，人们对于这些设备的拍摄功能也有很高的要求，因此微型镜头的需求量很大，对产能有很高的要求。微型光学镜头光轴的对准是移动设备拍摄组件组装的重要步骤，传统的对准微型光学镜头的方法多为利用机械方式调整微型光学镜头的位置，并且利用水平仪调整微型镜头的倾斜角度。这种方法需要在微型光学镜头装配中加入额外的器械，同时也会需要人工的大量参与和调校，对准镜头所需要的时间比较长，又由于自动化设备对测量精度的要求很高，为达到对准微型光学镜头的目的，就需要比较昂贵的测量仪器，因此微型光学镜头光轴对准的成本也较高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种快速对准微型光学镜头光轴的装置，旨在提升微型光学镜头光轴的对准效率。
[0004]本实用新型是这样实现的，一种快速对准微型光学镜头光轴的装置，包括设置于待对准微型光学镜头上方的菲林图像、中继镜、设置于所述微型光学镜头下方的自下向上拍摄的相机，以及用于调整微型光学镜头光轴的调整机构，所述中继镜位于所述菲林图像和微型光学镜头之间，所述菲林图像、中继镜和相机的光轴重合，所述菲林图像的中心设有特征图形，所述特征图形的中心和所述菲林图像的中心重合。
[0005]作为本实用新型的优选技术方案:
[0006]所述特征图形为矩形。
[0007]所述特征图形为菱形、圆形、三角形或正多边形。
[0008]所述微型光学镜头设置于所述调整机构上。
[0009]所述调整机构包括用于调节微型光学镜头的水平位置的移动件，和用于调节微型光学镜头光轴的倾斜角度的转动件。
[0010]所述装置还包括可对所述相机拍摄的图像进行分析以获取所述微型光学镜头光轴的偏移量、并控制所述调整机构调整所述微型光学镜头的控制器。
[0011 ]本实用新型提供的快速对准微型光学镜头光轴的装置在满足菲林图像、中继镜和相机的光轴重合的情况下，通过相机自下向上拍摄，就可以通过菲林图像及其特征图形最终在拍摄图像中形成的像来分析微型光学镜头的光轴偏移量，进而快速的获取光轴矫正参数，并通过调整机构进行及时调整，该装置结构以及算法简洁不复杂，易于操作，且不易引起误差，也不需要较昂贵的测量仪器，大幅度地提高了微型光学镜头的光轴对准效率和精度，并节约了成本。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例提供的快速对准微型光学镜头光轴的装置结构示意图；
[0013]图2是采用本实用新型实施例提供的快速对准微型光学镜头光轴的装置拍摄的图像；
[0014]图3是微型光学镜头的光轴无偏移时的图像；
[0015]图4是微型光学镜头的光轴发生水平偏移时的图像；
[0016]图5是微型光学镜头的光轴发生水平偏移和角度倾斜时的图像；
[0017]图6是本实用新型实施例提供的快速对准微型光学镜头光轴的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0020]还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0021]如图1，本实用新型实施例提供一种快速对准微型光学镜头光轴的装置，包括设置于待对准微型光学镜头01上方的菲林图像02、中继镜03、设置于微型光学镜头01下方的自下向上拍摄的相机04，以及用于调整微型光学镜头01光轴的调整机构05，该中继镜03位于菲林图像02和微型光学镜头01之间，菲林图像02、中继镜03和相机04的光轴重合，另外，菲林图像02的中心设有特征图形021，该特征图形021的中心和菲林图像02的中心重合。也就是说，自下向上拍的相机04的光轴垂直于菲林图像02，相机04的正中心对准中继镜03的正中心和菲林图像o2的正中心，菲林图像o2中间的特征图形o21的中心在相机04拍摄的最中心像素上。在检测光轴是否对准的过程中，使相机04自下向上拍摄，菲林图像02会通过微型光学镜头oi成像，该像由相机04拍摄，在相机04的成像面上再次成像，相机04输出的拍摄图像如图2所示，最大的矩形区域为拍摄图像区域，中间的圆形亮区为菲林图像02经微型光学镜头01所成的像在拍摄图像中的像，该亮区内部的矩形斑为菲林图像02上特征图形021经微型光学镜头01所成的像在拍摄图像中的像。根据该圆形亮区和矩形斑的位置可以确定微型光学镜头01的水平偏移量和偏移角度，该水平偏移量是指微型光学镜头01的光轴在垂直于上述菲林图像02和相机04的光轴的水平方向上的偏移量，偏移角度是指微型光学镜头01的光轴相对于菲林图像02和相机04的光轴的倾斜角度。确定了这两个参数后，即可通过调整机构05调节微型光学镜头01的位置和角度，实现光轴的对准。
[0022]在本实施例中，菲林图像02上的特征图形021可以为矩形，进一步优选地，可以为正方形。当然，在其他实施例中，特征图形021也可以是菱形、圆形、三角形、正多边形等。
[0023]通过上述原理可知，本实施例提供的快速对准微型光学镜头01光轴的装置在满足菲林图像02、中继镜03和相机04的光轴重合的情况下，通过相机04自下向上拍摄，就可以通过菲林图像02及其特征图形021最终在拍摄图像中形成的像来分析微型光学镜头ol的光轴偏移量，进而快速的获取光轴矫正参数，并通过调整机构05进行及时调整，该装置结构以及算法简洁不复杂，易于操作，且不易引起误差，也不需要较昂贵的测量仪器，大幅度地提高了微型光学镜头01的光轴对准效率和精度，并节约了成本。
[0024]在本实施例中，微型光学镜头01可以设置于调整机构05上，该调整机构05既用于承载微型光学镜头01，又用于调整其位置和倾斜角度，一物多用，易于简化装置结构。进一步地，在一种可行的实施例中，调整机构05可以包括用于调节微型光学镜头01的水平位置的移动件，以及用于调节微型光学镜头01光轴的倾斜角度的转动件，该移动件和转动件可以活动连接。
[0025]在本实施例中，为了控制相机04拍摄以及调整机构05的动作，该装置还包括控制器，其与相机04和调整机构05连接，可以对相机04拍摄的图像进行分析，以获取微型光学镜头01光轴的偏移量，可以根据该偏移量确定调整机构05的矫正参数，以及基于该矫正参数控制调整机构05调整微型光学镜头01。当然，在其他实施例中，该控制器所实现的功能可以集成于该装置之外的计算机，在该计算机内具有进行相应运算的软件。
[0026]本实用新型进一步提供一种快速对准微型光学镜头01光轴的方法，该方法基于上述装置实现，具体包括下述步骤:
[0027]在步骤sioi中，选取菲林图像02，菲林图像02的中心设有特征图形021，特征图形021的中心和菲林图像02的中心重合；
[0028]在步骤s102中，在待对准微型光学镜头01的上方依次设置中继镜03和菲林图像02，在待对准微型光学镜头01的下方设置相机04，使菲林图像02、中继镜03和相机04的光轴重合；
[0029]在步骤s103中，设定相机04的参数；
[0030]在步骤s104中，采用相机04自下向上拍摄菲林图像02经过微型光学镜头01所成的像，获取拍摄图像；
[0031]在步骤s105中，根据拍摄图像中菲林图像02的成像位置获取微型光学镜头01的光轴的水平偏移量；
[0032]在步骤s106中，根据拍摄图像中特征图形021的成像位置获取微型光学镜头01的光轴的偏移角度；
[0033]在步骤s107中，根据水平偏移量和偏移角度调节微型光学镜头01，使其光轴与相机04的光轴重合，完成光轴的对准。
[0034]进一步地，在上述步骤slol中，菲林图像02中心的特征图形021优选为矩形，进一步优选为正方形，也可以选择菱形、三角形、圆形等便于识别其中心点的图形。
[0035]在上述步骤s103中，设定的参数包括菲林图像02在微型光学镜头01中成像的大小范围，图像平滑的程度(对于图像噪声的抑制程度)以及图像区等等。
[0036]上述步骤s105提出的根据拍摄图像中菲林图像02的成像位置获取微型光学镜头01的光轴的水平偏移量的步骤具体可以这样实现，首先，确定坐标系，可以设定拍摄图像的面为x轴和y轴确定的平面，以该面上一已知点(如中心点)为原点，x轴和y轴上的长度以一个像素为单位。进行第一步，在拍摄图像中找到菲林图像02在微型光学镜头01中形成的像，确定该像的中心坐标p(xp，yp)，以及拍摄图像的中心坐标o(xq，yo)，那么该像的中心相对于拍摄图像的中心在x轴和y轴上的偏差量δ x和δ y可以确定为:δ x= (χρ-χο)，δ y= (yp-yo);可以理解，该偏差量a x和△ y为像素数。第二步，确定微型光学镜头ol的光轴的水平偏移量为:ax = k.δχ, ay = k.ay;其中，δ x为微型光学镜头01的光轴在x轴方向的偏移量，a y为微型光学镜头01的光轴在y轴方向的偏移量，k为预先测得的拍摄图像的像素与对应的实际物理量的对应关系，其数值上等于一个像素对应的实际物理长度，例如，一个像素相当于实际长度10mm。通过上述步骤，可以确定微型光学镜头01的光轴在水平方向的偏移量。
[0037]进一步地，上述步骤s106提出的根据拍摄图像中特征图形021的成像位置获取微型光学镜头01的光轴的偏移角度的步骤具体可以这样实现:第一步，在拍摄图像中找到特征图形021的像，确定该像的中心坐标r (xr，yr)，以及菲林图像02的像的中心坐标c (xc，yc)，得到该特征图像的中心相对于菲林图像o 2的像的中心在x轴和y轴上的偏差量δ x =( x r -xe)，△ y=(yr_y。)；第二步，确定微型光学镜头01的光轴相对x轴方向和y轴方向的水平偏移角度分别为aa = ki.ay，a0 = k2.a χ;其中，ki为拍摄图像的像素与实际相对x轴的水平偏移角度的关系，数值上等于y轴方向的一个像素对应的相对x轴的水平偏移角度，k2为拍摄图像的像素与实际相对y轴的水平偏移角度的关系，数值上等于x轴方向的一个像素对应的相对y轴的水平偏移角度。所谓水平偏移角度，是指光轴在x轴和y轴确定的平面上的投影相对于x轴和y轴的角度。
[0038]进一步地，在根据水平偏移量和偏移角度调节微型光学镜头01的步骤中，可以由控制器对拍摄图像进行处理，得到上述的水平偏移量和偏移角度，根据水平偏移量和偏移角度确定微型光学镜头01的调整参数，如水平位移和倾斜角度，然后基于该调整参数控制调整机构05运动，调整微型光学镜头oi，完成光轴的对准。当然，该步骤也可以通过一计算机执行。
[0039]本实用新型实施例利用自下向上拍的光学相机04拍摄背光源照亮的特定菲林图像02在微型光学镜头01中形成的像，根据成像的位置可以推算出微型镜头光轴的水平偏移量，根据拍摄到的像中特征图案的像，可以推算出微型光学镜头01光轴的倾斜量，根据该水平偏移量和倾斜量对微型光学镜头01的光轴进行矫正，可以达到对准微型光学镜头01光轴的目的。相对于传统方式，本实用新型只需要在微型光学镜头01的下方装置光学相机04，设定菲林图像02及其特征图像，并保证菲林图像02、中继镜03和相机04的光轴重合，即可实现微型光学镜头01的光轴对准，减少测量仪器的成本；同时，利用图像处理的方法获取微型光学镜头01的偏移量，具有很高的重复精度，输出可以直接反馈给控制器，快速和自动对准光轴，对准效率高且自动化程度高。
[0040]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种快速对准微型光学镜头光轴的装置，其特征在于，包括设置于待对准微型光学镜头上方的菲林图像、中继镜、设置于所述微型光学镜头下方的自下向上拍摄的相机，以及用于调整微型光学镜头光轴的调整机构，所述中继镜位于所述菲林图像和微型光学镜头之间，所述菲林图像、中继镜和相机的光轴重合，所述菲林图像的中心设有特征图形，所述特征图形的中心和所述菲林图像的中心重合。2.如权利要求1所述的快速对准微型光学镜头光轴的装置，其特征在于，所述特征图形为矩形。3.如权利要求1所述的快速对准微型光学镜头光轴的装置，其特征在于，所述特征图形为菱形、圆形、三角形或正多边形。4.如权利要求1所述的快速对准微型光学镜头光轴的装置，其特征在于，所述微型光学镜头设置于所述调整机构上。5.如权利要求4所述的快速对准微型光学镜头光轴的装置，其特征在于，所述调整机构包括用于调节微型光学镜头的水平位置的移动件，和用于调节微型光学镜头光轴的倾斜角度的转动件。6.如权利要求1所述的快速对准微型光学镜头光轴的装置，其特征在于，所述装置还包括可对所述相机拍摄的图像进行分析以获取所述微型光学镜头光轴的偏移量、并控制所述调整机构调整所述微型光学镜头的控制器。
【文档编号】g02b27/62gk205562980sq201620069597
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年1月25日
【发明人】黄辉, 李辂毅, 谢煜
【申请人】深圳市顶点视觉自动化技术有限公司