鏡頭、攝像機(jī)以及包裹檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及機(jī)器視覺領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種鏡頭、攝像機(jī)W及包裹檢測系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 景深是攝影機(jī)鏡頭能清晰成像的前提下，被攝物體前后允許的距離范圍，也即當(dāng) 攝像機(jī)的鏡頭對某一物體聚焦清晰時，垂直鏡頭光軸的同一平面（即物面）上的物方點(diǎn)，都 可W在接收器上形成清晰的圖像，物面前后一定范圍的點(diǎn)也可W形成較清晰的像，該前后 范圍的間距為攝像機(jī)的景深。攝像機(jī)的景深越大，意味著可W對更大深度范圍內(nèi)的物體清 晰成像，因此景深的控制在機(jī)器視覺，視頻監(jiān)控等領(lǐng)域都有重大的現(xiàn)實意義。圖1是攝像機(jī) 的景深的示意圖。如圖1所示，位于標(biāo)稱物距的物體，發(fā)出的光線經(jīng)過鏡頭后清晰聚焦在標(biāo) 稱像面上。位于標(biāo)稱物距前后兩側(cè)的物體發(fā)出的光線，經(jīng)過鏡頭后分別會聚在標(biāo)稱像面的 前后兩側(cè)，在標(biāo)稱像面上則形成一定尺寸的彌散像斑。如果彌散像斑足夠小，那么也可W認(rèn) 為物體也是清晰成像的。因此圖1中處于遠(yuǎn)物距和近物距之間的物體，都可W認(rèn)為是清晰 成像。遠(yuǎn)物距和近物距之間的軸向距離，即為鏡頭的景深。
[0003] 攝像機(jī)在進(jìn)行拍攝時，如果被拍攝物的物距不同且變化范圍超出了攝像機(jī)的景 深，則會導(dǎo)致物體成像模糊。或者，在某些場景下（例如智能交通），攝像機(jī)必須相對被監(jiān)測 的場景傾斜安裝，此時，因為攝像機(jī)所對準(zhǔn)的場景既有近景也有遠(yuǎn)景，可能無法同時兼顧聚 焦清楚，也即無法保證遠(yuǎn)近場景都在攝像機(jī)的景深范圍W內(nèi)，進(jìn)而導(dǎo)致拍攝的清晰度很差。
[0004] 一般情況下，影響景深的主要因素有W下4個：
[000引 1)鏡頭光圈：光圈越小，即光圈值牌）越大，景深越大；
[0006] 2)鏡頭焦距：鏡頭焦距越長，景深越小，焦距越短，景深越大；
[0007] 3)拍攝距離：拍攝距離越遠(yuǎn)，景深越大，拍攝距離越近，景深越小；
[0008] 4)感光元件像元的尺寸：像元尺寸越大，景深越大。
[0009] 一般而言，在選定了攝像機(jī)并確定拍攝場景后，后面=個參數(shù)可W改變的余地不 大，通常可W改變的是鏡頭的光圈。因為該原因，在許多需要提升景深的成像條件下，都會 把光圈盡量縮到最小。但光圈縮小主要有兩個問題：一是進(jìn)入感光元件的光能量隨光圈的 平方下降，光圈過小會導(dǎo)致圖像變得非常暗；另外，光圈小到一定程度后，光的衍射效應(yīng)變 得明顯，原來清晰成像的像點(diǎn)會逐漸變成一個較大的彌散斑，從而導(dǎo)致圖像清晰度的下降。
[0010] 在相關(guān)技術(shù)中，一種方法是采用液態(tài)鏡頭調(diào)焦的方式來增加攝像機(jī)的景深，其原 理為：液態(tài)鏡頭的焦距可W通過直流電壓動態(tài)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)驅(qū)動電壓變化時，鏡頭的焦點(diǎn) 隨之前后移動，因此可W通過電壓信號來控制鏡頭所聚焦的物體。其調(diào)焦方式類似于人眼， 具有響應(yīng)速度快，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是鏡頭價格昂貴，不利于大規(guī)模推廣；另外液態(tài)鏡 頭雖然變焦迅速，但是并不能在同一幅拍攝的畫面中同時識別遠(yuǎn)近不同的物體，其應(yīng)用范 圍受到一定限制。
[0011] 另外一種方法是通過反卷積進(jìn)行圖像處理。圖像的離焦模糊，從信號處理的角度 來說，可W看作鏡頭處于離焦位置的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)與輸入圖像進(jìn)行卷積運(yùn)算的結(jié)果。因為鏡 頭離焦的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)有相對簡單的數(shù)學(xué)模型，可W預(yù)先進(jìn)行估計和建模；利用維納濾波的 方法，可W把輸入圖像還原出來。拍攝一幅離焦圖像W后，利用不同的反卷積的核，可W還 原出不同物距處的清晰圖像。該方法的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性廣，不需要增加額外的光學(xué)元件，利用 一幅圖像即可獲得不同物距的清晰像；但缺點(diǎn)也非常明顯，一是反卷積運(yùn)算的計算量非常 大，需要消耗大量的計算資源，造成硬件成本的增加；另外反卷積運(yùn)算獲取的過程中，圖像 中的噪聲也會隨之放大，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的嚴(yán)重下降。
[0012] 針對相關(guān)技術(shù)中鏡頭的景深較小的技術(shù)問題，目前尚未提出有效的解決方案。 【實用新型內(nèi)容】
[0013] 本實用新型實施例提供了一種鏡頭、攝像機(jī)W及包裹檢測系統(tǒng)，W至少解決相關(guān) 技術(shù)中鏡頭的景深較小的技術(shù)問題。
[0014] 根據(jù)本實用新型實施例的一個方面，提供了一種鏡頭，該鏡頭包括光學(xué)透鏡和感 光忍片，該鏡頭還包括：濾光片，包括第一濾光部和第二濾光部，濾光片設(shè)置在光學(xué)透鏡和 感光忍片之間，其中，第一物點(diǎn)經(jīng)光學(xué)透鏡和第一濾光部在感光忍片上成像，第二物點(diǎn)經(jīng) 光學(xué)透鏡和第二濾光部在感光忍片上成像，其中，第一濾光部的厚度大于第二濾光部的厚 度。
[0015] 進(jìn)一步地，第一濾光部和第二濾光部構(gòu)成階梯型結(jié)構(gòu)。
[0016] 進(jìn)一步地，第一濾光部和第二濾光部的入射面的面積之比為遠(yuǎn)端景深區(qū)域的視場 范圍與近端景深區(qū)域的視場范圍之比。
[0017] 進(jìn)一步地，濾光片包括多個透明的平板型濾光片，其中，多個透明的平板型濾光片 通過光學(xué)膠粘接成階梯型結(jié)構(gòu)。
[0018] 進(jìn)一步地，濾光片包括一個透明的階梯型結(jié)構(gòu)的濾光片。
[0019] 進(jìn)一步地，濾光片經(jīng)由傳輸部件與控制部件相連接W受控并移動至目標(biāo)位置，其 中，在目標(biāo)位置，第一物點(diǎn)的成像光路經(jīng)過第一濾光部，第二物點(diǎn)的成像光路經(jīng)過第二濾光 部。
[0020] 進(jìn)一步地，感光忍片的表面設(shè)置有保護(hù)玻璃，并且濾光片膠合于保護(hù)玻璃的表面。
[0021] 進(jìn)一步地，濾光片的入射面和出射面鍛有光學(xué)減反射膜和/或紅外截止鍛膜。
[0022] 根據(jù)本實用新型的另一方面，還提供了一種鏡頭。該鏡頭包括光學(xué)透鏡和感光忍 片，該鏡頭還包括：濾光片，設(shè)置在光學(xué)透鏡和感光忍片之間，其中，第一物點(diǎn)經(jīng)光學(xué)透鏡和 濾光片在感光忍片上成像，第二物點(diǎn)經(jīng)光學(xué)透鏡在感光忍片上成像。
[0023] 進(jìn)一步地，濾光片的中軸線與光學(xué)透鏡的光軸平行，并且中軸線與光軸之間具有 預(yù)設(shè)距離。
[0024] 進(jìn)一步地，濾光片經(jīng)由傳輸部件與控制部件相連接W受控并移動至目標(biāo)位置，其 中，在目標(biāo)位置，第一物點(diǎn)的成像光路經(jīng)過濾光片，第二物點(diǎn)的成像光路不經(jīng)過濾光片。
[00巧]根據(jù)本實用新型的另一方面，還提供了一種攝像機(jī)。該攝像機(jī)包括本實用新型提 供的任意一種鏡頭。
[00%] 根據(jù)本實用新型的另一方面，還提供了一種包裹檢測系統(tǒng)。該包裹檢測系統(tǒng)包括 本實用新型提供的任意一種攝像機(jī)。
[0027] 本實用新型提供的鏡頭，由于包括光學(xué)透鏡和感光忍片，還包括濾光片，該濾光片 包括第一濾光部和第二濾光部，該濾光片設(shè)置在光學(xué)透鏡和感光忍片之間，其中，第一物點(diǎn) 經(jīng)光學(xué)透鏡和第一濾光部在感光忍片上成像，第二物點(diǎn)經(jīng)光學(xué)透鏡和第二濾光部在感光 忍片上成像，其中，第一濾光部的厚度大于第二濾光部的厚度，解決了相關(guān)技術(shù)中鏡頭的景 深較小的技術(shù)問題，進(jìn)而通過在光學(xué)透鏡和感光忍片之間設(shè)置不同厚度濾光部的濾光片， 增大了鏡頭的景深，使得感光忍片表面的不同區(qū)域上，對應(yīng)不同物距的物體能夠分別清晰 成像。
【附圖說明】
[0028] 此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分， 本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng) 限定。在附圖中：
[00巧]圖1是攝像機(jī)的景深的不意圖；
[0030] 圖2是根據(jù)本實用新型第一實施例的鏡頭的示意圖；
[0031] 圖3是根據(jù)本實用新型第一實施例的濾光片使鏡頭后焦延長的光路原理圖；
[0032] 圖4(a)是普通光學(xué)系統(tǒng)的成像示意圖；
[0033] 圖4(b)是光學(xué)系統(tǒng)中遠(yuǎn)物距點(diǎn)離焦的光路示意圖；
[0034]圖4(c)是利用階梯形濾光片的光學(xué)系統(tǒng)的成像示意圖；
[0035] 圖5(a)是二階梯型濾光片的剖視圖及對應(yīng)的俯視圖；
[0036] 圖5化）是S階梯型濾光片的剖視圖及對應(yīng)的俯視圖；
[0037] 圖5(c)是四階梯型濾光片的剖視圖及對應(yīng)的俯視圖；
[0038] 圖6(a)是根據(jù)本實用新型第一實施例的濾光片厚薄的分界線在豎直方向時濾光 片和感光忍片的相對位置的示意圖；
[0039] 圖6(b)是根據(jù)本實用新型第一實施例的濾光片厚薄的分界線在水平方向時濾光 片和感光忍片的相對位置的示意圖；
[0040] 圖7(a)是根據(jù)本實用新型第一實施例的W膠合方式安裝濾光片的濾光片安裝結(jié) 構(gòu)不意圖；
[0041] 圖7(b)是根據(jù)本實用新型第一實施例的W支架方式安裝濾光片的濾光片安裝結(jié) 構(gòu)不意圖；
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