光学成像系统及摄像机技术方案

本实用新型专利技术公开了一种光学成像系统及摄像机。其中，光学成像系统包括：包括：用于采集成像光束的镜头组件、用于通过旋转成像光束的偏振方向以改变成像光束的相位延迟量的相位延迟器、用于调节成像光束的焦点位置的双折射元件和感光组件，其中，光学成像系统还包括：传感器，沿镜头组件的光轴方向设置，用于感应得到待测物体的位置信号；驱动电路，分别与传感器、相位延迟器电连接，用于根据感应得到的位置信号调节相位延迟器。本实用新型专利技术解决了现有技术中由于增加景深深度，导致的图像质量变差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学成像领域，具体而言，涉及一种光学成像系统及摄像机。
技术介绍
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，都可以在接收器上形成清晰的图像，物面前后一定范围的点也可以形成较清晰的图像，该物面前后范围之间的间距，称为摄像机的景深。摄像机的景深越大，意味着其可以对更大范围内的物体进行清晰成像，因此，对景深进行控制在机器视觉、视频监控等领域都有重要的意义。其中，影响景深的主要有四个因素：1)镜头光圈：光圈越小，即光圈值(F#)越大，景深越大；2)镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大；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；4)感光元件像元的尺寸：感光元件像元尺寸越大，景深越大。一般而言，在选定了摄像机并确定拍摄场景后，镜头焦距、拍摄距离和感光元件像元的尺寸可以改变的余量不大。因此，通常通过改变的是镜头光圈的大小，来对景深进行控制。在许多需要提升景深的情况下，会通过将镜头光圈尽量缩小从而使提升景深深度。但缩小光圈主要存在两个问题：其一，是当缩小镜头光圈后，会由于进入感光元件的光线随光圈的缩小而减少，导致通过感光元件得到图像变得非常暗；其二，是当光圈小到一定程度后，由于光的衍射效应变得明显，导致原来清晰成像的像点逐渐形成一个较大的弥散斑，使图像清晰度的下降。在现有技术中，一种方法可以通过采用液态镜头调焦的方式增加摄像机的景深。其原理为：液态镜头的焦距可以通过直流电压动态地进行调节，当驱动电压发生变化时，镜头的焦点随之前后移动，因此可以通过电压信号来控制镜头所聚焦的物体。因其调焦方式类似于人眼，具有响应速度快，寿命长等优点。但是，由于该种镜头价格昂贵，不利于大规模推广，且成像质量相比传统的光学镜头尚有不足。在现有技术中，另外一种广泛使用的方法，通过反卷积的图像处理方法，对图像进行处理。其原理为：图像的离焦模糊从信号处理的角度来说，可以看做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，可以通过预先进行估计和建模；利用维纳滤波的方法，把输入图像还原出来。当拍摄一幅离焦图像以后，利用不同反卷积对应的数学模型，可以还原出不同物距处的清晰图像。上述方法具有适应性广、且不需要增加额外的光学元件等优点，通过一幅图像即可获得不同物距的清晰图像；但是，由于反卷积运算的计算量很大，需要消耗大量的计算资源造成硬件成本的增加，并且在反卷积运算处理的过程中，由于图像中的噪点也会随之放大，导致图像质量的下降。针对上述现有技术中由于增加景深深度，导致的图像质量变差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种光学成像系统及摄像机，以至少解决现有技术中由于增加景深深度，导致的图像质量变差的技术问题。根据本技术实施例的一个方面，提供了一种光学成像系统，包括：用于采集成像光束的镜头组件、用于通过旋转成像光束的偏振方向以改变成像光束的相位延迟量的相位延迟器、用于调节成像光束的焦点位置的双折射元件和感光组件，其中，光学成像系统还包括：传感器，沿镜头组件的光轴方向设置，用于感应得到待测物体的位置信号；驱动电路，分别与传感器、相位延迟器电连接，用于根据感应得到的位置信号调节相位延迟器。进一步地，镜头组件包括：镜头和偏振片，其中，镜头设置于近物体侧，或偏振片设置于近物体侧。进一步地，传感器至少包括：位置传感器，位置传感器沿镜头组件的光轴方向设置，与驱动电路电连接，用于根据待测区域中物体的位置生成第一感应信号，并发送至驱动电路，驱动电路根据第一感应信号控制相位延迟器。进一步地，光学成像系统还包括：编码器，编码器分别与传感器和驱动电路电连接，用于根据位置传感器获取的第一感应信号驱动电路。进一步地，光学成像系统还包括：相机控制电路，相机控制电路与感光组件电连接，用于根据第一感应信号控制感光组件获取成像光束。进一步地，传感器还包括：物体检测传感器，通过编码器与相机控制电路电连接，用于根据待测区域中是否存在物体生成第二感应信号，并发送至相机控制电路，相机控制电路根据第二感应信号控制位置传感器获取第一感应信号。进一步地，相位延迟器为液晶相位延迟器。进一步地，双折射元件由冰洲石晶体构成。进一步地，双折射元件由钒酸钇或铌酸锂晶体构成。根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种摄像机，包括上述任意一项的光学成像系统。在本技术实施例中，提供了一种光学成像系统，包括：用于采集成像光束的镜头组件、用于通过旋转成像光束的偏振方向以改变成像光束的相位延迟量的相位延迟器、用于调节成像光束的焦点位置的双折射元件和感光组件，其中，光学成像系统还包括：传感器，沿镜头组件的光轴方向设置，用于感应得到待测物体的位置信号；驱动电路，分别与传感器、相位延迟器电连接，用于根据感应得到的位置信号调节相位延迟器。实现了增加光学系统景深的效果，进而解决了现有技术中由于增加景深深度，导致的图像质量变差的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是根据本技术实施例的一种光学成像系统的结构示意图；图2(a)是入射光的偏振方向示意图；图2(b)是经过横向偏振片后光线偏振方向示意图；图2(c)是经过相位延迟器后光线偏振方向示意图；图2(d)是经过相位延迟器后光线偏振方向示意图；图2(e)是经过双折射元件后光线偏振方向示意图；图2(f)是经过双折射元件后光线偏振方向示意图；图3是o光和e光成像点的示意图；图4是景深的原理示意图；图5是o光和e光的远、近物距的示意图；图6是根据本技术实施例的一种可选的光学成像系统的镜头组件的结构示意图；图7是根据本技术实施例的一种可选的光学成像系统的镜头组件的结构示意图；图8是根据本技术实施例的一种可选的光学成像系统的结构示意图；以及图9是根据本技术实施例的一种可选的光学成像系统的结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。需要说明的是，本技术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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。根据本技术实施例，提供了一种光学成像系统的实施例，图1是根据本技术实施例的光学成像系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学成像系统，其特征在于，包括：用于采集成像光束的镜头组件、用于通过旋转所述成像光束的偏振方向以改变所述成像光束的相位延迟量的相位延迟器、用于调节所述成像光束的焦点位置的双折射元件和感光组件，其中，所述光学成像系统还包括：传感器，沿所述镜头组件的光轴方向设置，用于感应得到待测物体的位置信号；驱动电路，分别与所述传感器、所述相位延迟器电连接，用于根据感应得到的所述位置信号调节所述相位延迟器。

【技术特征摘要】
1.一种光学成像系统，其特征在于，包括：用于采集成像光束的镜头组件、用于通过旋转所述成像光束的偏振方向以改变所述成像光束的相位延迟量的相位延迟器、用于调节所述成像光束的焦点位置的双折射元件和感光组件，其中，所述光学成像系统还包括：传感器，沿所述镜头组件的光轴方向设置，用于感应得到待测物体的位置信号；驱动电路，分别与所述传感器、所述相位延迟器电连接，用于根据感应得到的所述位置信号调节所述相位延迟器。2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述镜头组件包括：镜头和偏振片，其中，所述镜头设置于近物体侧，或所述偏振片设置于所述近物体侧。3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述传感器至少包括：位置传感器，所述位置传感器沿所述镜头组件的所述光轴方向设置，与所述驱动电路电连接，用于根据待测区域中所述待测物体的位置生成第一感应信号，并发送至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述第一感应信号控制所述相位延迟器。4.根据权利要求3所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统还包括：编码器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何品将，朱勇，谢明强，
申请(专利权)人：杭州海康机器人技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33