镜头、摄像机以及包裹检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及机器视觉领域，具体而言，设及一种镜头、摄像机W及包裹检测系 统。
【背景技术】
[0002] 景深是摄影机镜头能清晰成像的前提下，被摄物体前后允许的距离范围，也即当 摄像机的镜头对某一物体聚焦清晰时，垂直镜头光轴的同一平面（即物面）上的物方点，都 可W在接收器上形成清晰的图像，物面前后一定范围的点也可W形成较清晰的像，该前后 范围的间距为摄像机的景深。摄像机的景深越大，意味着可W对更大深度范围内的物体清 晰成像，因此景深的控制在机器视觉，视频监控等领域都有重大的现实意义。图1是摄像机 的景深的示意图。如图1所示，位于标称物距的物体，发出的光线经过镜头后清晰聚焦在标 称像面上。位于标称物距前后两侧的物体发出的光线，经过镜头后分别会聚在标称像面的 前后两侧，在标称像面上则形成一定尺寸的弥散像斑。如果弥散像斑足够小，那么也可W认 为物体也是清晰成像的。因此图1中处于远物距和近物距之间的物体，都可W认为是清晰 成像。远物距和近物距之间的轴向距离，即为镜头的景深。
[0003] 摄像机在进行拍摄时，如果被拍摄物的物距不同且变化范围超出了摄像机的景 深，则会导致物体成像模糊。或者，在某些场景下（例如智能交通），摄像机必须相对被监测 的场景倾斜安装，此时，因为摄像机所对准的场景既有近景也有远景，可能无法同时兼顾聚 焦清楚，也即无法保证远近场景都在摄像机的景深范围W内，进而导致拍摄的清晰度很差。
[0004] 一般情况下，影响景深的主要因素有W下4个：
[000引 1)镜头光圈：光圈越小，即光圈值牌）越大，景深越大；
[0006] 2)镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小，焦距越短，景深越大；
[0007] 3)拍摄距离：拍摄距离越远，景深越大，拍摄距离越近，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，在选定了摄像机并确定拍摄场景后，后面=个参数可W改变的余地不 大，通常可W改变的是镜头的光圈。因为该原因，在许多需要提升景深的成像条件下，都会 把光圈尽量缩到最小。但光圈缩小主要有两个问题：一是进入感光元件的光能量随光圈的 平方下降，光圈过小会导致图像变得非常暗；另外，光圈小到一定程度后，光的衍射效应变 得明显，原来清晰成像的像点会逐渐变成一个较大的弥散斑，从而导致图像清晰度的下降。
[0010] 在相关技术中，一种方法是采用液态镜头调焦的方式来增加摄像机的景深，其原 理为：液态镜头的焦距可W通过直流电压动态地进行调节，当驱动电压变化时，镜头的焦点 随之前后移动，因此可W通过电压信号来控制镜头所聚焦的物体。其调焦方式类似于人眼， 具有响应速度快，寿命长等优点，但缺点是镜头价格昂贵，不利于大规模推广；另外液态镜 头虽然变焦迅速，但是并不能在同一幅拍摄的画面中同时识别远近不同的物体，其应用范 围受到一定限制。
[0011] 另外一种方法是通过反卷积进行图像处理。图像的离焦模糊，从信号处理的角度 来说，可W看作镜头处于离焦位置的点扩散函数与输入图像进行卷积运算的结果。因为镜 头离焦的点扩散函数有相对简单的数学模型，可W预先进行估计和建模；利用维纳滤波的 方法，可W把输入图像还原出来。拍摄一幅离焦图像W后，利用不同的反卷积的核，可W还 原出不同物距处的清晰图像。该方法的优点是适应性广，不需要增加额外的光学元件，利用 一幅图像即可获得不同物距的清晰像；但缺点也非常明显，一是反卷积运算的计算量非常 大，需要消耗大量的计算资源，造成硬件成本的增加；另外反卷积运算获取的过程中，图像 中的噪声也会随之放大，导致图像质量的严重下降。
[0012] 针对相关技术中镜头的景深较小的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。 【实用新型内容】
[0013] 本实用新型实施例提供了一种镜头、摄像机W及包裹检测系统，W至少解决相关 技术中镜头的景深较小的技术问题。
[0014] 根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种镜头，该镜头包括光学透镜和感 光忍片，该镜头还包括：滤光片，包括第一滤光部和第二滤光部，滤光片设置在光学透镜和 感光忍片之间，其中，第一物点经光学透镜和第一滤光部在感光忍片上成像，第二物点经 光学透镜和第二滤光部在感光忍片上成像，其中，第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚 度。
[0015] 进一步地，第一滤光部和第二滤光部构成阶梯型结构。
[0016] 进一步地，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。
[0017] 进一步地，滤光片包括多个透明的平板型滤光片，其中，多个透明的平板型滤光片 通过光学胶粘接成阶梯型结构。
[0018] 进一步地，滤光片包括一个透明的阶梯型结构的滤光片。
[0019] 进一步地，滤光片经由传输部件与控制部件相连接W受控并移动至目标位置，其 中，在目标位置，第一物点的成像光路经过第一滤光部，第二物点的成像光路经过第二滤光 部。
[0020] 进一步地，感光忍片的表面设置有保护玻璃，并且滤光片胶合于保护玻璃的表面。
[0021] 进一步地，滤光片的入射面和出射面锻有光学减反射膜和/或红外截止锻膜。
[0022] 根据本实用新型的另一方面，还提供了一种镜头。该镜头包括光学透镜和感光忍 片，该镜头还包括：滤光片，设置在光学透镜和感光忍片之间，其中，第一物点经光学透镜和 滤光片在感光忍片上成像，第二物点经光学透镜在感光忍片上成像。
[0023] 进一步地，滤光片的中轴线与光学透镜的光轴平行，并且中轴线与光轴之间具有 预设距离。
[0024] 进一步地，滤光片经由传输部件与控制部件相连接W受控并移动至目标位置，其 中，在目标位置，第一物点的成像光路经过滤光片，第二物点的成像光路不经过滤光片。
[00巧]根据本实用新型的另一方面，还提供了一种摄像机。该摄像机包括本实用新型提 供的任意一种镜头。
[00%] 根据本实用新型的另一方面，还提供了一种包裹检测系统。该包裹检测系统包括 本实用新型提供的任意一种摄像机。
[0027] 本实用新型提供的镜头，由于包括光学透镜和感光忍片，还包括滤光片，该滤光片 包括第一滤光部和第二滤光部，该滤光片设置在光学透镜和感光忍片之间，其中，第一物点 经光学透镜和第一滤光部在感光忍片上成像，第二物点经光学透镜和第二滤光部在感光 忍片上成像，其中，第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度，解决了相关技术中镜头的景 深较小的技术问题，进而通过在光学透镜和感光忍片之间设置不同厚度滤光部的滤光片， 增大了镜头的景深，使得感光忍片表面的不同区域上，对应不同物距的物体能够分别清晰 成像。
【附图说明】
[0028] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当 限定。在附图中：
[00巧]图1是摄像机的景深的不意图；
[0030] 图2是根据本实用新型第一实施例的镜头的示意图；
[0031] 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；
[0032] 图4(a)是普通光学系统的成像示意图；
[0033] 图4(b)是光学系统中远物距点离焦的光路示意图；
[0034]图4(c)是利用阶梯形滤光片的光学系统的成像示意图；
[0035] 图5(a)是二阶梯型滤光片的剖视图及对应的俯视图；
[0036] 图5化）是S阶梯型滤光片的剖视图及对应的俯视图；
[0037] 图5(c)是四阶梯型滤光片的剖视图及对应的俯视图；
[0038] 图6(a)是根据本实用新型第一实施例的滤光片厚薄的分界线在竖直方向时滤光 片和感光忍片的相对位置的示意图；
[0039] 图6(b)是根据本实用新型第一实施例的滤光片厚薄的分界线在水平方向时滤光 片和感光忍片的相对位置的示意图；
[0040] 图7(a)是根据本实用新型第一实施例的W胶合方式安装滤光片的滤光片安装结 构不意图；
[0041] 图7(b)是根据本实用新型第一实施例的W支架方式安装滤光片的滤光片安装结 构不意图；
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