自动调焦技术如今已经广泛应用于各个领域,本课题的研究目的主要是在保证调焦精度的前提下,能够有效提高自动调焦的速度。论文通过对现有三种自动调焦方法的分析与比较,选用了光学检测与图像处理相结合的自动调焦方法。首先通过光学检测法得到光学成像系统的离焦方向与离焦量,直接驱动调焦镜组或像面运动到计算出的位置,然后通过图像法,在该位置附近采集几幅图像并计算其清晰度评价值,采用曲线拟合的方式计算出评价值曲线的峰值位置,该位置即为最佳焦平面的位置。该策略中光学检测法用来保证调焦速度,图像法用来进一步提高调焦精度。论文通过建立简单的离焦模型得到了获取清晰图像的方法,分析了成像失焦对于成像质量造成的影响。对于光学检测法,通过对几种常见的检焦方法进行研究与分析,选取了原理简单且速度较快的相位差检焦法。从理论上分析了相位差变化量与离焦量之间的关系,并利用软件对检焦光路进行了仿真,仿真结果说明,在理想情况下,该方法的精度可以达到0.0033mm。应用图像法时,论文首先采用中值滤波对图像进行预处理,接着通过仿真实验对较为典型的7种评价函数进行了对比,并根据评价指标选择了精度高、灵敏度好且计算速度较快的空域Brenner函数。论文根据实验方案,选取了合适的光学成像系统,并设计了检焦光路,通过仿真软件对该方案进行了仿真模拟,仿真结果说明该检焦系统的检焦能力可以达到成像系统的1倍焦深。之后在实验室搭建了实验平台进行了验证实验,实验结果表明,基于相位差检焦法的调焦精度可以达到0.027mm,再结合图像法,自动调焦的精度可以达到0.01mm,且调焦速度也优于单纯基于图像处理的自动调焦方法。