一种光学防抖的方法与流程

1.本发明涉及光学测距仪技术领域，具体为一种光学防抖的方法。


背景技术：

2.望远镜式测距仪的测距距离是500-3000米。主要应用范围为野外长距离测量，测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/-1米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右，使用者只需通过目镜内部的十字瞄准系统，便能够轻松的瞄准目标进行测距！利用对眼睛无害的透明红外线激光发射及接收，能准确地测出目标距离，其体积小巧、轻便易携。
3.上述现有技术测距时在将远处景物放大、视角缩小的同时，也会将手抖的影响放大，同时在颠簸环境下进行测距也会出现一定的抖动现象，因此不满足现有的需求，对此我们提出了一种光学防抖的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种光学防抖的方法，以解决上述背景技术中提出的望远镜式测距仪在使用过程中因抖动造成测距精度下降的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光学防抖的方法，包括步骤一、开启光学防抖，令测距仪内置的陀螺仪芯片保持工作，陀螺仪芯片对使用过程中产生的抖动进行监测；
6.步骤二、发生抖动后，陀螺仪芯片接收来自外部的抖动，将抖动转化为电信号反馈至ois控制驱动器，将抖动导致的倾斜角度测出；
7.步骤三、ois控制驱动器根据该角度预测出倾斜导致的图像偏移量，将陀螺仪芯片抖动导致的倾斜角度信息转化变为电信号控制三轴驱动机构；
8.步骤四、x轴调节机构对透镜进行x轴方向调节，ois控制驱动器驱动第一伺服电机，令第一螺纹杆带动第一滑块进行平移，进而带动透镜进行x轴移动；
9.步骤五、y轴调节机构对透镜进行y轴方向调节，ois控制驱动器驱动第二伺服电机，令第二螺纹杆带动第二滑块进行平移，进而带动透镜进行y轴移动；
10.步骤六、z轴调节机构对透镜进行y轴方向调节，ois控制驱动器为线圈接通电流，通过设定电流供给vcm线圈后，利用vcm内的磁场，同时配合反作用力产生推动磁铁环的力量，令磁铁环带动透镜进行z轴移动；
11.步骤七、调节过程中霍尔传感器利用电磁感应将透镜所在的位置信息反馈回ois控制驱动器，形成闭环控制，使透镜移动到所需要的位置。
12.优选的，所述望远镜式测距仪的前端设置有物镜，所述物镜的后端设置有防抖透镜组件，所述防抖透镜组件包括x轴调节机构、y轴调节机构、z轴调节机构和透镜，所述防抖透镜组件的后端设置有棱镜组件，所述棱镜组件包括第一棱镜、第二棱镜和补充棱镜，所述
棱镜组件的下方设置有激光透镜，所述棱镜组件的后端设置有液晶板，所述液晶板的后端设置有目镜组件。
13.优选的，所述x轴调节机构内部的一侧固定安装有第一伺服电机，且第一伺服电机的输入端与ois控制驱动器的输出端电性连接，所述x轴调节机构的内部转动安装有第一螺纹杆，且第一伺服电机的输出轴与第一螺纹杆的一端传动连接，所述第一螺纹杆的外部安装有第一滑块，第一螺纹杆与第一滑块螺纹配合，且第一滑块的上端与y轴调节机构的底部固定连接。
14.优选的，所述y轴调节机构位于x轴调节机构的上方，所述y轴调节机构内部的两侧均转动安装有第二螺纹杆，所述第二螺纹杆的下端设置有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输入端与ois控制驱动器的输出端电性连接，所述第二螺纹杆的外部安装有第二滑块，且第二滑块延伸至y轴调节机构内侧的一端与z轴调节机构相固定。。
15.优选的，所述z轴调节机构位于y轴调节机构的内部，所述z轴调节机构的内部设置有调节腔，所述调节腔的内壁缠绕有线圈，所述线圈的内部设置有磁铁环，且磁铁环与线圈滑动配合，所述磁铁环的内部安装有透镜。
16.优选的，所述陀螺仪芯片安装在望远镜式测距仪的内部，且陀螺仪芯片的输出端与ois控制驱动器的输入端电性连接。
17.优选的，所述霍尔传感器的输出端与ois控制驱动器输入端电性连接。
18.优选的，所述第一棱镜位于第二棱镜的上方，且第一棱镜和第二棱镜的斜面相贴合，所述补充棱镜位于第二棱镜的底部。
19.优选的，所述激光透镜的下方设置有激光源。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、本发明通过在利用光学防抖来提高望远镜式测距仪的测距精度，使用过程中，陀螺仪芯片能够接收来自外部的抖动，将抖动转化为电信号反馈至ois控制驱动器，将抖动导致的倾斜角度测出，ois控制驱动器会根据该角度预测出倾斜导致的图像偏移量，将陀螺仪芯片抖动导致的倾斜角度信息转化变为电信号控制三轴驱动机构，实现x、y、z轴的补偿，从而实现测距稳定，与此同时霍尔传感器利用电磁感应将透镜所在的位置信息反馈回ois控制驱动器，形成闭环控制，使透镜能够准确移动到所需要的位置，通过这种方法，能够快速将抖动产生的图像偏移抵消掉，保证望远镜式测距仪在抖动环境中依旧可以保持测距稳定，进而提高测距的精准度。
22.2、本发明通过设有z轴调节机构，z轴调节机构内部设有可活动的磁铁环，z轴调节机构的内部为定子，定子的内壁上设有环形分布的线圈，ois控制驱动器能够为线圈接通电流，电流供给vcm线圈后，利用vcm内的磁场，同时配合反作用力产生推动磁铁环的力量，进而令磁铁环带动透镜进行z轴移动，在vcm不变的磁场中，控制电流的大小和方向就可以控制透镜的精确移动。
23.3、本发明通过设有x轴调节机构和y轴调节机构，ois控制驱动器驱动第一伺服电机，使其带动第一螺纹杆进行旋转，在第一螺纹杆与第一滑块的摩擦下，配合x轴调节机构内腔对第一滑块的导线作用，令第一滑块在x轴调节机构内腔进行平移，进而带动y轴调节机构进行x轴平移，同理y轴调节机构内部的第二伺服电机带动第二螺纹杆旋转，使得第二滑块带动z轴调节机构进行y轴移动，在ois控制驱动器的驱动下，能够控制被驱动机构的准
确移动，进而根据倾斜角度快速补偿，实现测距精度的提高。
附图说明
24.图1为本发明的测距仪内部光学组件结构示意图；
25.图2为本发明的防抖透镜组件爆炸图；
26.图3为本发明的防抖透镜组件内部结构示意图；
27.图4为本发明的光学防抖系统原理图。
28.图中：1、物镜；2、防抖透镜组件；3、x轴调节机构；4、y轴调节机构；5、z轴调节机构；6、磁铁环；7、透镜；8、第一棱镜；9、第二棱镜；10、补充棱镜；11、激光透镜；12、激光源；13、液晶板；14、目镜组件；15、调节腔；16、线圈；18、第一螺纹杆；19、第一滑块；20、第一伺服电机；21、第二螺纹杆；22、第二滑块；23、第二伺服电机；24、陀螺仪芯片；25、ois控制驱动器；26、霍尔传感器。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：一种光学防抖的方法，包括步骤一、开启光学防抖，令测距仪内置的陀螺仪芯片24保持工作，陀螺仪芯片24对使用过程中产生的抖动进行监测；
31.步骤二、发生抖动后，陀螺仪芯片24接收来自外部的抖动，将抖动转化为电信号反馈至ois控制驱动器25，将抖动导致的倾斜角度测出；
32.步骤三、ois控制驱动器25根据该角度预测出倾斜导致的图像偏移量，将陀螺仪芯片24抖动导致的倾斜角度信息转化变为电信号控制三轴驱动机构；
33.步骤四、x轴调节机构3对透镜7进行x轴方向调节，ois控制驱动器25驱动第一伺服电机20，令第一螺纹杆18带动第一滑块19进行平移，进而带动透镜7进行x轴移动；
34.步骤五、y轴调节机构对透镜7进行y轴方向调节，ois控制驱动器25驱动第二伺服电机23，令第二螺纹杆21带动第二滑块22进行平移，进而带动透镜7进行y轴移动；
35.步骤六、z轴调节机构对透镜7进行y轴方向调节，ois控制驱动器25为线圈接通电流，通过设定电流供给vcm线圈16后，利用vcm内的磁场，同时配合反作用力产生推动磁铁环6的力量，令磁铁环6带动透镜7进行z轴移动；
36.步骤七、调节过程中霍尔传感器26利用电磁感应将透镜7所在的位置信息反馈回ois控制驱动器25，形成闭环控制，使透镜7移动到所需要的位置。
37.使用时，物镜、液晶板13和目镜组件14形成观察系统，激光源12发出的发射光照射在被测目标后，反射光被光接收元件接收，而第二棱镜9和激光透镜11位于光路中间，以使激光源12发出的发射光经过激光透镜11后再通过第二棱镜9转向射向被测目标形成反射光，反射光照射在光接收元件上，其中液晶板13、目镜组件14为现有技术，为突出本专利的创新要素，故不做过多赘述。
38.请参阅图1，望远镜式测距仪的前端设置有物镜1，物镜1的后端设置有防抖透镜组件2，防抖透镜组件2包括x轴调节机构3、y轴调节机构4、z轴调节机构5和透镜7，防抖透镜组
件2的后端设置有棱镜组件，棱镜组件包括第一棱镜8、第二棱镜9和补充棱镜10，棱镜组件的下方设置有激光透镜11，棱镜组件的后端设置有液晶板13，液晶板13的后端设置有目镜组件14。
39.请参阅图2和图3，x轴调节机构3内部的一侧固定安装有第一伺服电机20，且第一伺服电机20的输入端与ois控制驱动器25的输出端电性连接，x轴调节机构3的内部转动安装有第一螺纹杆18，且第一伺服电机20的输出轴与第一螺纹杆18的一端传动连接，第一螺纹杆18的外部安装有第一滑块19，第一螺纹杆18与第一滑块19螺纹配合，且第一滑块19的上端与y轴调节机构4的底部固定连接。
40.请参阅图2和图3，y轴调节机构4位于x轴调节机构3的上方，y轴调节机构4内部的两侧均转动安装有第二螺纹杆21，第二螺纹杆21的下端设置有第二伺服电机23，第二伺服电机23的输入端与ois控制驱动器25的输出端电性连接，第二螺纹杆21的外部安装有第二滑块22，且第二滑块22延伸至y轴调节机构4内侧的一端与z轴调节机构5相固定。
41.在ois控制驱动器25的驱动下，能够控制被驱动机构的准确移动，进而根据倾斜角度快速补偿，实现测距精度的提高。
42.请参阅图2和图3，z轴调节机构5位于y轴调节机构4的内部，z轴调节机构5的内部设置有调节腔15，调节腔15的内壁缠绕有线圈16，线圈16的内部设置有磁铁环6，且磁铁环6与线圈16滑动配合，磁铁环6的内部安装有透镜7，在vcm不变的磁场中，控制电流的大小和方向就可以控制透镜7的精确移动。
43.请参阅图1，陀螺仪芯片24安装在望远镜式测距仪的内部，且陀螺仪芯片24的输出端与ois控制驱动器25的输入端电性连接，陀螺仪芯片24能够接收来自外部的抖动，将抖动转化为电信号反馈至ois控制驱动器25，将抖动导致的倾斜角度测出，ois控制驱动器25会根据该角度预测出倾斜导致的图像偏移量。
44.请参阅图1，霍尔传感器26的输出端与ois控制驱动器25输入端电性连接，利用电磁感应将透镜所在的位置信息反馈回ois控制驱动器25，形成闭环控制，使透镜能够准确移动到所需要的位置。
45.请参阅图1，第一棱镜8位于第二棱镜9的上方，且第一棱镜8和第二棱镜9的斜面相贴合，补充棱镜10位于第二棱镜9的底部，激光透镜11的下方设置有激光源12，由激光源12发出的光束通过激光透镜11进入第二棱镜9，经过第一棱镜8反射转90
°
通过1投射到被测目标进行测量。
46.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种光学防抖的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、开启光学防抖，令测距仪内置的陀螺仪芯片(24)保持工作，陀螺仪芯片(24)对使用过程中产生的抖动进行监测；步骤二、发生抖动后，陀螺仪芯片(24)接收来自外部的抖动，将抖动转化为电信号反馈至ois控制驱动器(25)，将抖动导致的倾斜角度测出；步骤三、ois控制驱动器(25)根据该角度预测出倾斜导致的图像偏移量，将陀螺仪芯片(24)抖动导致的倾斜角度信息转化变为电信号控制三轴驱动机构；步骤四、x轴调节机构(3)对透镜(7)进行x轴方向调节，ois控制驱动器(25)驱动第一伺服电机(20)，令第一螺纹杆(18)带动第一滑块(19)进行平移，进而带动透镜(7)进行x轴移动；步骤五、y轴调节机构对透镜(7)进行y轴方向调节，ois控制驱动器(25)驱动第二伺服电机(23)，令第二螺纹杆(21)带动第二滑块(22)进行平移，进而带动透镜(7)进行y轴移动；步骤六、z轴调节机构对透镜(7)进行y轴方向调节，ois控制驱动器(25)为线圈接通电流，通过设定电流供给vcm线圈(16)后，利用vcm内的磁场，同时配合反作用力产生推动磁铁环(6)的力量，令磁铁环(6)带动透镜(7)进行z轴移动；步骤七、调节过程中霍尔传感器(26)利用电磁感应将透镜(7)所在的位置信息反馈回ois控制驱动器(25)，形成闭环控制，使透镜(7)移动到所需要的位置。2.根据权利要求1所述的一种光学防抖的方法，还包括望远镜式测距仪，其特征在于：所述望远镜式测距仪的前端设置有物镜(1)，所述物镜(1)的后端设置有防抖透镜组件(2)，所述防抖透镜组件(2)包括x轴调节机构(3)、y轴调节机构(4)、z轴调节机构(5)和透镜(7)，所述防抖透镜组件(2)的后端设置有棱镜组件，所述棱镜组件包括第一棱镜(8)、第二棱镜(9)和补充棱镜(10)，所述棱镜组件的下方设置有激光透镜(11)，所述棱镜组件的后端设置有液晶板(13)，所述液晶板(13)的后端设置有目镜组件(14)。3.根据权利要求2所述的一种光学防抖的方法，其特征在于：所述x轴调节机构(3)内部的一侧固定安装有第一伺服电机(20)，且第一伺服电机(20)的输入端与ois控制驱动器(25)的输出端电性连接，所述x轴调节机构(3)的内部转动安装有第一螺纹杆(18)，且第一伺服电机(20)的输出轴与第一螺纹杆(18)的一端传动连接，所述第一螺纹杆(18)的外部安装有第一滑块(19)，第一螺纹杆(18)与第一滑块(19)螺纹配合，且第一滑块(19)的上端与y轴调节机构(4)的底部固定连接。4.根据权利要求2所述的一种光学防抖的方法，其特征在于：所述y轴调节机构(4)位于x轴调节机构(3)的上方，所述y轴调节机构(4)内部的两侧均转动安装有第二螺纹杆(21)，所述第二螺纹杆(21)的下端设置有第二伺服电机(23)，所述第二伺服电机(23)的输入端与ois控制驱动器(25)的输出端电性连接，所述第二螺纹杆(21)的外部安装有第二滑块(22)，且第二滑块(22)延伸至y轴调节机构(4)内侧的一端与z轴调节机构(5)相固定。5.根据权利要求2所述的一种光学防抖的方法，其特征在于：所述z轴调节机构(5)位于y轴调节机构(4)的内部，所述z轴调节机构(5)的内部设置有调节腔(15)，所述调节腔(15)的内壁缠绕有线圈(16)，所述线圈(16)的内部设置有磁铁环(6)，且磁铁环(6)与线圈(16)滑动配合，所述磁铁环(6)的内部安装有透镜(7)。6.根据权利要求1所述的一种光学防抖的方法，其特征在于：所述陀螺仪芯片(24)安装
在望远镜式测距仪的内部，且陀螺仪芯片(24)的输出端与ois控制驱动器(25)的输入端电性连接。7.根据权利要求1所述的一种光学防抖的方法，其特征在于：所述霍尔传感器(26)的输出端与ois控制驱动器(25)输入端电性连接。8.根据权利要求2所述的一种光学防抖的方法，其特征在于：所述第一棱镜(8)位于第二棱镜(9)的上方，且第一棱镜(8)和第二棱镜(9)的斜面相贴合，所述补充棱镜(10)位于第二棱镜(9)的底部。9.根据权利要求2所述的一种光学防抖的方法，其特征在于：所述激光透镜(11)的下方设置有激光源(12)。

技术总结
本发明公开了一种光学防抖的方法，包括步骤一、开启光学防抖，陀螺仪芯片对使用过程中产生的抖动进行监测；步骤二、发生抖动后，陀螺仪芯片接收来自外部的抖动，将抖动导致的倾斜角度测出；步骤三、OIS控制驱动器根据该角度预测出倾斜导致的图像偏移量，将陀螺仪芯片抖动导致的倾斜角度信息转化变为电信号控制三轴驱动机构；步骤四、X轴调节机构对透镜进行X轴方向调节；步骤五、Y轴调节机构对透镜进行Y轴方向调节；步骤六、Z轴调节机构对透镜进行Y轴方向调节；步骤七、调节过程中霍尔传感器将透镜位置信息反馈回OIS控制驱动器形成闭环控制，使透镜移动到所需要的位置，望远镜式测距仪能够在使用过程中最大程度降低抖动，从而确保测距精度。保测距精度。保测距精度。


技术研发人员：郑国军 左罗
受保护的技术使用者：金华市脉泽光电科技有限公司
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/8/31