镜头、摄像机以及包裹检测系统的制作方法_2

文档序号:9190513阅读:来源:国知局
2]图8 (a)是根据本实用新型第一实施例的具有阶梯型滤光片的镜头的剖面图;
[0043] 图8(b)是根据本实用新型第一实施例的具有阶梯型滤光片的镜头的驱动系统的 俯视图;
[0044] 图9是根据本实用新型第二实施例的镜头的示意图;
[0045]图10(a)是根据本实用新型第二实施例的具有均匀厚度的滤光片的镜头的剖面 图;
[0046]图10(b)是根据本实用新型第二实施例的具有均匀厚度的滤光片的镜头的驱动 系统的俯视图;
[0047] 图11是根据本实用新型实施例的摄像机的示意图;W及
[0048] 图12是根据本实用新型实施例的包裹检测系统的示意图。
【具体实施方式】
[0049] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,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、完整地描述,显然,所描述的 实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,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,都应 当属于本实用新型保护的范围。
[0050] 需要说明的是,本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、 "第二"等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解运样 使用的数据在适当情况下可W互换,W便运里描述的本实用新型的实施例能够W除了在运 里图示或描述的那些W外的顺序实施。此外,术语"包括"和"具有"W及他们的任何变形, 意图在于覆盖不排他的包含。
[0051] 下面根据本实用新型的实施例,提供了一种镜头。
[0052] 图2是根据本实用新型第一实施例的镜头的示意图,如图2所示,该镜头包括:光 学透镜1、滤光片2W及感光忍片3。
[0053] 其中,滤光片2包括第一滤光部和第二滤光部,滤光片2设置在光学透镜1和感光 忍片3之间,其中,第一物点经光学透镜1和第一滤光部在感光忍片3上成像,第二物点经 光学透镜1和第二滤光部在感光忍片3上成像,其中,第一滤光部的厚度大于第二滤光部的 厚度。
[0054] 在该实施例中,为了增大摄像机的景深,滤光片2设置为包括第一滤光部和第二 滤光部,第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度。第一滤光部的入射面对应的是远端景 深区域的视场范围,第二滤光部的入射面对应的是近端景深区域的视场范围。相对于未经 过滤光片的情况而言,物点经较厚的滤光部成像时,像点后移较大,物点经较薄的滤光部成 像时,像点后移较小。通过该实施例,使得摄像机的景深增大。 阳化5] 具体地,远端物点A的成像光路经过该滤光片2厚度大的一端(第一滤光部),近 端物点B的成像光路经过该滤光片2厚度小的一端(第二滤光部)。近端物点B的成像光 束,用粗实线表示;远端物点A的成像光束,用细实线表示。近端物点B对应的像点位于BI, 远端物点A对应的像点位于Al,Al和Bl位于感光忍片3上,也即位于同一像面。通过具有 不同厚度滤光部的滤光片2,使得无论是物距较大的物点还是物距较小的物点,都可W清晰 的成像在像面(感光忍片3)上,总的景深L3 (近端景深Ll和远端景深L2之和)大大增加 了。
[0056] 图3是根据本实用新型第一实施例的滤光片使镜头后焦延长的光路原理图。如图 3所示,光线通过滤光片2 (第一滤光部或者第二滤光部)聚焦,其中,虚线表示镜头中未设 置滤光片2时的成像光路,实线表示设置有滤光片2时的成像光路。其中,A表示两种情况 下焦点的移动量,d为滤光片2的厚度。
[0057] 假设物距为U,像距为V,镜头的焦距为f,根据成像的高斯公式:
[0058]
灯)
[0059] 根据(1)式可W计算出任意物距U对应的像距V。从(1)式可W看出,当U增加 时,V减少,也就是物和像朝同一个方向运动。较长的物距对应较短的像距,此时需要使用 较厚的滤光片,使得像距作相应的延长。
[0060] 假设滤光片2的材质折射率为n,厚度为d,根据几何光学的折射定理,成像的会聚 光束垂直入射经过该滤光片2之后,会聚点相应的向后移动移动量为:
[0061] A= (n-l)*d似
[0062] 因此,根据式(1)和(2),可W计算出在物距不同的情况下,像距的变化量W及用 来补偿像距的滤光片2的厚度。
[0063] 需要说明的是,该实施例中的滤光片2使得后焦延长的原因是滤光片2与空气的 折射率(即n)不同。根据本实用新型实施例的镜头内设置的滤光片2,可W为全透的滤光 片,或者也可W为选择性透过特定波长的光的滤光片。 W64] 假设滤光片2只具备两种两个不同厚度的滤光部,结合滤光片2第一滤光部和第 二滤光部的厚度差,W及镜头原来的景深,可W计算增加滤光片2之后镜头的景深。例如, 用16mm的镜头搭配3MP1/1. 8"规格的工业相机,如果镜头光圈设置为4. 0,且镜头对准2 米远的目标调焦,此时实际的景深范围大约在1.62到2. 6米范围内。使用具有两个滤光部 的滤光片2,假定滤光片2的折射率为1. 5,第一滤光部和第二滤光部的厚度差为0. 2mm,并 重新对镜头调焦,使得第一滤光部所对应的图像区域仍然对2米远的物体聚焦最清楚,那 么第一滤光部对应的景深范围也是1. 62到2. 6米范围内;此时第二滤光部所对应的图像区 域,聚焦最清晰点的距离大约为1. 37米,景深范围则大约在1. 18到1. 62米的范围内。因 此,对于原来景深范围本来在1. 62到2. 6米范围的镜头,使用滤光片2后,可W将总景深范 围增加到1. 18到2. 6米范围。 W65] 根据该实施例的镜头,由于包括光学透镜1和感光忍片3,还包括滤光片2,该滤光 片2包括第一滤光部和第二滤光部,滤光片2设置在光学透镜1和感光忍片3之间,其中, 第一物点经光学透镜1和第一滤光部在感光忍片3上成像,第二物点经光学透镜1和第二 滤光部在感光忍片3上成像,其中,第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度,解决了相关 技术中摄像机镜头的景深较小的技术问题,进而通过在光学透镜1和感光忍片3之间设置 均匀厚度的滤光片2,增大了摄像机的景深,使得感光忍片3表面的不同区域上,对应不同 物距的物体能够分别清晰成像。
[0066] 优选地,第一滤光部和第二滤光部构成阶梯型结构。该阶梯型结构可W包括2个 或者2个W上的滤光部,不同的物距的物点可W分别通过不同厚度的滤光部在感光忍片3 的不同的区域成像。阶梯型滤光片的滤光部的个数W及厚度可W按照具体拍摄的场景设 定。利用阶梯型滤光片的厚度变化来调节镜头的聚焦点位置,可使表面的不同区域上,对应 不同物距的物体分别实现清晰成像。
[0067] 优选地,第一滤光部和第二滤光部的入射面的面积之比为远端景深区域的视场范 围与近端景深区域的视场范围之比。例如,需要检测的远端景深区域和近端景深区域的视 场范围相等,那么第一滤光部和第二滤光部的入射面的面积之比为1:1 ;如果需要检测的 远端景深区域和近端景深区域的视场范围比例为2:1,那么第一滤光部和第二滤光部的入 射面的面积之比为2:1
[0068] 图4(a)是普通光学系统的成像示意图。图4(b)是光学系统中远物距点离焦的光 路示意图。图4(c)是利用阶梯形滤光片的光学系统的成像示意图。如图4(a)所示,图中 的实线和虚线部分的成像光束分别代表左右两个视场的物像之间的成像光束,两边的物距 相同,所W像距也相等(其中,1为光学透镜,3为感光忍片)。如图4(b)所示,光学系统的 物方的左侧的物点D在感光忍片3上形成像点D1,光学系统的物方的右侧的物点C处于离 焦的位置,如图上虚线所示,因为物距增加,根据成像光学定理,像距相应缩短,即成像光束 在还未到感光忍片3表面之前就已经会聚了(像点为Cl),而感光忍片3表面的成像光束已 经发散为一个小的圆斑。此时图像是不清楚的。如图4(c)所示,光学系统的物方的左侧的 物点D在感光忍片3上形成像点D2,由于光学系统中使用了阶梯形滤光片,虽然物方右侧的 物点C处于离焦的位置,但是对应的像方,光线穿过了滤光片2较厚的一端,其会聚点会相 应的向后(像方)移动,在感光忍片上形成像点C2,其中,滤光片2厚度越大,光线会聚点 延后的距离也越大。本来左右两边视场的物体物距不同,像距也相应的不同,但通过在像方 增加滤光片2来延长后焦,且在左右视场两方对应不同的厚度,就可W使得两边的后焦变 得完全相同,从而使得左右视场的物体,即
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