CN204859348U - 镜头、摄像机以及包裹检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种镜头、摄像机以及包裹检测系统。该镜头包括：光学透镜和感光芯片，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芯片之间，其中，第一物点经光学透镜和第一滤光部在感光芯片上成像,第二物点经光学透镜和第二滤光部在感光芯片上成像，其中，第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度。通过本实用新型，解决了相关技术中镜头的景深较小的技术问题。

Description

镜头、摄像机以及包裹检测系统

技术领域

本实用新型涉及机器视觉领域，具体而言，涉及一种镜头、摄像机以及包裹检测系统。

背景技术

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，意味着可以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，那么也可以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，都可以认为是清晰成像。远物距和近物距之间的轴向距离，即为镜头的景深。

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以内，进而导致拍摄的清晰度很差。

一般情况下，影响景深的主要因素有以下4个：

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：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，后面三个参数可以改变的余地不大，通常可以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。

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：液态镜头的焦距可以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，因此可以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。

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，可以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，可以预先进行估计和建模；利用维纳滤波的方法，可以把输入图像还原出来。拍摄一幅离焦图像以后，利用不同的反卷积的核，可以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。

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

本实用新型实施例提供了一种镜头、摄像机以及包裹检测系统，以至少解决相关技术中镜头的景深较小的技术问题。

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芯片，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芯片之间，其中，第一物点经光学透镜和第一滤光部在感光芯片上成像,第二物点经光学透镜和第二滤光部在感光芯片上成像，其中，第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度。

进一步地，第一滤光部和第二滤光部构成阶梯型结构。

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。

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。

进一步地，滤光片包括一个透明的阶梯型结构的滤光片。

进一步地，滤光片经由传输部件与控制部件相连接以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。

进一步地，感光芯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。

进一步地，滤光片的入射面和出射面镀有光学减反射膜和/或红外截止镀膜。

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芯片，该镜头还包括：滤光片，设置在光学透镜和感光芯片之间，其中，第一物点经光学透镜和滤光片在感光芯片上成像,第二物点经光学透镜在感光芯片上成像。

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。

进一步地，滤光片经由传输部件与控制部件相连接以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。

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。

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。

本实用新型提供的镜头，由于包括光学透镜和感光芯片，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芯片之间，其中，第一物点经光学透镜和第一滤光部在感光芯片上成像,第二物点经光学透镜和第二滤光部在感光芯片上成像，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芯片之间设置不同厚度滤光部的滤光片，增大了镜头的景深，使得感光芯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

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：

图1是摄像机的景深的示意图；

图2是根据本实用新型第一实施例的镜头的示意图；

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；

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；

图5(a)是二阶梯型滤光片的剖视图及对应的俯视图；

图5(b)是三阶梯型滤光片的剖视图及对应的俯视图；

图5(c)是四阶梯型滤光片的剖视图及对应的俯视图；

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芯片的相对位置的示意图；

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芯片的相对位置的示意图；

图7(a)是根据本实用新型第一实施例的以胶合方式安装滤光片的滤光片安装结构示意图；

图7(b)是根据本实用新型第一实施例的以支架方式安装滤光片的滤光片安装结构示意图；

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；

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；

图9是根据本实用新型第二实施例的镜头的示意图；

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；

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；

图11是根据本实用新型实施例的摄像机的示意图；以及

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

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。

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，以便这里描述的本实用新型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。

下面根据本实用新型的实施例，提供了一种镜头。

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2以及感光芯片3。

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和感光芯片3之间，其中，第一物点经光学透镜1和第一滤光部在感光芯片3上成像,第二物点经光学透镜1和第二滤光部在感光芯片3上成像，其中，第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度。

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。

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B1，远端物点A对应的像点位于A1，A1和B1位于感光芯片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，都可以清晰的成像在像面(感光芯片3)上，总的景深L3(近端景深L1和远端景深L2之和)大大增加了。

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，△表示两种情况下焦点的移动量，d为滤光片2的厚度。

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：

$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}---\left(1\right)$

根据(1)式可以计算出任意物距u对应的像距v。从(1)式可以看出，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。

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：

Δ＝(n-1)*d(2)

因此，根据式(1)和(2)，可以计算出在物距不同的情况下，像距的变化量以及用来补偿像距的滤光片2的厚度。

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，可以为全透的滤光片，或者也可以为选择性透过特定波长的光的滤光片。

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，以及镜头原来的景深，可以计算增加滤光片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，可以将总景深范围增加到1.18到2.6米范围。

根据该实施例的镜头，由于包括光学透镜1和感光芯片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和感光芯片3之间，其中，第一物点经光学透镜1和第一滤光部在感光芯片3上成像,第二物点经光学透镜1和第二滤光部在感光芯片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和感光芯片3之间设置均匀厚度的滤光片2，增大了摄像机的景深，使得感光芯片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。

优选地，第一滤光部和第二滤光部构成阶梯型结构。该阶梯型结构可以包括2个或者2个以上的滤光部，不同的物距的物点可以分别通过不同厚度的滤光部在感光芯片3的不同的区域成像。阶梯型滤光片的滤光部的个数以及厚度可以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。

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

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，所以像距也相等(其中，1为光学透镜，3为感光芯片)。如图4(b)所示，光学系统的物方的左侧的物点D在感光芯片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芯片3表面之前就已经会聚了(像点为C1)，而感光芯片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在感光芯片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，在感光芯片上形成像点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，就可以使得两边的后焦变得完全相同，从而使得左右视场的物体，即使处于不同的物距，也有实现了同时清晰地聚焦在同一个像面上。

可选地，滤光片2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。

可选地，滤光片2包括一个透明的阶梯型结构的滤光片。

在上述实施例中，滤光片2可以由多片平板型滤光片粘接而成，或者也可以由同一块透明光学材料切割研磨成阶梯形状。本实用新型不对阶梯型结构滤光片的具体成型过程作具体的限定。

图5(a)是二阶梯型滤光片的剖视图及对应的俯视图。图5(b)是三阶梯型滤光片的剖视图及对应的俯视图。图5(c)是四阶梯型滤光片的剖视图及对应的俯视图。二阶梯型滤光片也即包含两个滤光部，三阶梯型滤光片也即包含三个滤光部，四阶梯型滤光片也即包含四个滤光部。在图5(a)中，滤光片可使用两层平板玻璃(或者其他平板的透明光学材料)制作而成，中间使用光学胶粘接在一起(如图5(a)左侧的两个图所示，左上图为滤光片的俯视图，左下图为其对应的剖视图)。滤光片厚区和薄区的尺寸比例，可以根据实际的应用场景来确定。例如，需检测的远端景深区域和近端景深区域的视场范围相等，则滤光片厚区和薄区的宽度比例可设置为1:1。该滤光片也可由同一块透明光学材料切割研磨成阶梯的形状(如图5(a)右侧的两个图所示，右上图为滤光片的俯视图，右下图为其对应的剖视图)。

图5(b)、图5(c)与图5(a)类似，这里不予赘述。需要说明的是，图5(b)(或者图5(c))中左侧的两个图为使用平板型透明光学材料制成的滤光片的俯视图和剖视图，右侧的两个图为使用同一块透明光学材料切割研磨成阶梯的形状所制成的滤光片的俯视图和剖视图，其中，上图均为俯视图，下图均为剖视图。将滤光片设置为多阶梯的结构，可以更进一步地增加摄像机的景深。但相应地，监测某个特定景深范围的摄像机感光区域也会相应缩小。此外也可以包含4个以上的滤光部，这里不作具体限定。

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芯片的相对位置的示意图。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芯片的相对位置的示意图。在图6(a)中，左边的图为不带滤光片的感光芯片，右边为带滤光片的情况。填充斜线部分表示滤光片的薄区，而网格线部分为厚区。图6(b)与图6(a)类似，不予赘述。

可选地，感光芯片3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。或者，可选地，滤光片通过支架固定于印制电路板。

图7(a)是根据本实用新型第一实施例的以胶合方式安装滤光片的滤光片安装结构示意图。图7(b)是根据本实用新型第一实施例的以支架方式安装滤光片的滤光片安装结构示意图。在图7(a)中，滤光片用胶合方式固定在感光芯片表面。因为感光芯片表面一般都有一层保护玻璃，利用光学胶10可以把阶梯型滤光片2直接胶合在保护玻璃的表面。胶合时要特别注意不要让胶水溢出，否则对图像会有较大影响。在图7(b)中，利用一个支架7夹住滤光片2，支架7用螺钉9固定在印制电路板8(PCB)上。感光芯片胶合于印制电路板。

优选地，滤光片2经由传输部件与控制部件相连接以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。

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。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。如图8(a)所示，在具有阶梯型滤光片的镜头的剖面图(未示出马达20、导轨22和丝杆18)中，梯形滤光片2固定在载体部件14上，感光芯片3胶合于PCB板16上。如图8(b)所示，在该驱动系统的俯视图中(未示出感光芯片3和PCB板16)，梯形滤光片的薄区和厚区分别对应区域M和区域N。梯形滤光片通过载体部件14与丝杆18相连接，丝杆18上有丝杆副(爪子)19，丝杆18与马达20相连接，通过马达20可以驱动丝杆18沿滑动导轨22(穿过滑动孔23)运动，以带动载体部件14运动，从而梯形滤光片可被移动到目标位置。

优选地，滤光片2的入射面和出射面镀有光学减反射膜和/或红外截止镀膜。光学减反射膜(增透膜)可以减少入射光的反射，能够提升摄像机的光学成像的品质。

图9是根据本实用新型第二实施例的镜头的示意图，如图9所示，该镜头包括：光学透镜1、感光芯片3以及滤光片4。

其中，滤光片4设置在光学透镜1和感光芯片3之间，其中，第一物点经光学透镜1和滤光片4在感光芯片3上成像,第二物点经光学透镜1在感光芯片3上成像。

具体地，滤光片4为均匀厚度的滤光片，滤光片4设置在光学透镜1和感光芯片3之间，其中，第一物点(E)经光学透镜1和滤光片4在感光芯片3上的成像位置为第一像点(E1)，第二物点(F)经光学透镜1在感光芯片3上的成像位置为第二像点(F1)，第一物点的物距大于第二物点的物距。E1和F1均位于感光芯片3之上，也即不同物距的物点在同一像面上成像。一般来说，像点落在感光芯片3上或者与感光芯片3具有一定(足够小的)的距离时，可认为会成清晰的像。在该实施例中，由于在光学透镜1、感光芯片3之间设置了滤光片4，使得物距较大的第一物点的成像位置相对光学透镜后延，实现了在感光芯片3上成像。

该实施例增大了原有摄像机的景深。具体而言，设经过第一物点E、光学透镜1、滤光片4，成像为第一像点E1的光路，为第一光路，其景深称为第一景深(L1)；经过第二物点F、光学透镜1，成像为第二像点F1的光路，为第二光路，其景深称为第二景深(L2)。如图9所示，第一光路的近物距和第二光路的远物距相等，相当于第一光路和第二光路的景深拼接到一起(总景深L6＝L4+L5)，增大了摄像机的景深。或者，在一些情况下，第一光路的近物距比第二光路的远物距小，两者的景深有部分重合，但总的景深仍然大于第一光路或者第二光路单独的景深(总景深L6大于L4，并且大于L5)，进而在该情况下也将达到增大摄像机景深的效果。

该实施例提供的镜头，由于包括光学透镜1、感光芯片3，还包括滤光片4，其中，滤光片4设置在光学透镜1和感光芯片3之间，其中，第一物点经光学透镜1和滤光片4在感光芯片3上成像,第二物点经光学透镜1在感光芯片3上成像，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和感光芯片3之间设置均匀厚度的滤光片4，增大了镜头的景深，使得感光芯片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。在该实施例中，由于滤光片4为均匀厚度的滤光片，因此更易获取，操作起来更加简单易行。

优选地，滤光片4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。

在该实施例中，为了使得远物距端的成像光路经过滤光片4，而近物距端的成像光路不经过滤光片4，需要调整滤光片4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。在预设距离处，有尽可能多的远物距端物点的成像光路经过滤光片4。对于不同的拍摄场景，根据远物距端视场和近物距端视场的比值可以相应调整该预设距离的值，以使得光路中经过滤光片4的区域和未经过滤光片4的区域的比例接近于远物距端视场范围和近物距端视场范围的比值。

优选地，该滤光片4经由传输部件与控制部件相连接以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4，第二物点的成像光路不经过滤光片4。

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。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。如图10(a)所示，在具有均匀厚度的滤光片的镜头的剖面图中(未示出马达20、导轨22和丝杆18)，均匀厚度的滤光片4固定在载体部件14上，感光芯片3胶合于PCB板16上。如图10(b)所示，在驱动系统的俯视图中(未示出感光芯片3和PCB板16)，均匀厚度的滤光片对应区域P(载体上P之外的区域为空气)。均匀厚度的滤光片通过载体部件14与丝杆18相连接，丝杆18上有丝杆副(爪子)19，丝杆18与马达20相连接，通过马达20可以驱动丝杆18沿滑动导轨22(穿过滑动孔23)运动，以带动载体部件14运动，从而均匀厚度的滤光片可被移动到目标位置。

另外，根据本实用新型的实施例，还提供了一种摄像机，该摄像机包括本实用新型实施例提供的任意一种镜头。

优选地，该摄像机还包括：集成电路芯片，与感光芯片相连接，用于对感光芯片上产生的电信号执行处理，得到第一处理结果；至少一个电压信号转换电路，与集成电路芯片相连接，用于对集成电路芯片输入或者输出的电压信号执行转换；以及颜色编码电路，与集成电路芯片相连接，用于对第一处理结果执行颜色编码处理，得到第二处理结果。

图11是根据本实用新型实施例的摄像机的示意图。如图11所示，该摄像机包括：镜头24、集成电路芯片25、第一电压信号转换电路26、第二电压信号转换电路27和颜色编码电路28，其中，镜头24包括光学透镜112、滤光片114和感光芯片116。其中，滤光片114可以为阶梯型滤光片或者均匀厚度的滤光片。具体地，集成电路芯片25，与感光芯片116相连接，用于对感光芯片上产生的电信号执行处理，得到第一处理结果；第一电压信号转换电路26，与集成电路芯片25相连接，用于对输入集成电路芯片25的电压信号执行转换；第二电压信号转换电路26，与集成电路芯片25相连接，用于对从集成电路芯片25输出的电压信号执行转换；以及颜色编码电路28，与集成电路芯片25相连接，用于对第一处理结果执行颜色编码处理，得到第二处理结果。

其中，感光芯片116将接收到的光信号转换为了电信号，集成电路芯片25对感光芯片上产生的电信号执行处理。电压信号转换电路可以将集成电路芯片25产生的电压信号进行转换，以将电压信号传输至其他的处理模块；或者也可以将其他处理模块产生的电信号转换为集成电路芯片25能够接收的电信号。颜色编码电路28可对集成电路芯片25输出的处理结果进行编码处理(例如，RGB、YUV等)。

第一电压信号转换电路26或者第二电压信号转换电路27可通过IO口模块实现，集成电路芯片25可通过SOC(Systemonchip)模块实现。

另外，根据本实用新型的实施例，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。

优选地，该包裹检测系统包括:摄像机，包括镜头、集成电路芯片、至少一个电压信号转换电路和颜色编码电路，其中，镜头包括光学透镜、感光芯片和滤光片，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芯片之间，其中，第一物点经光学透镜和第一滤光部在感光芯片上成像，第二物点经光学透镜和第二滤光部在感光芯片上成像，其中，第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度，集成电路芯片与感光芯片相连接，用于对感光芯片上产生的电信号执行处理，得到第一处理结果，至少一个电压信号转换电路与集成电路芯片相连接，用于对集成电路芯片输入或者输出的电压信号执行转换，颜色编码电路与集成电路芯片相连接，用于对第一处理结果执行颜色编码处理，得到第二处理结果，至少一个电压信号转换电路包括第一电压信号转换电路和第二电压信号转换电路；激光触发器，与第一电压信号转换电路相连接，用于触发摄像机进行拍摄；补光灯，与第二电压信号转换电路相连接，用于为摄像机补光；以及后处理电路，与颜色编码电路相连接，用于对第二处理结果执行预设处理。

图12是根据本实用新型实施例的包裹检测系统的示意图。如图12所示，该包裹检测系统包括：摄像机模块32、后处理电路29、激光触发器30、补光灯31，其中，摄像机模块32包括镜头24、集成电路芯片25、第一电压信号转换电路26、第二电压信号转换电路27以及颜色编码电路28，镜头24包括光学透镜112、滤光片114和感光芯片116。其中，滤光片114可以为阶梯型滤光片或者均匀厚度的滤光片。

具体地，摄像机模块32的颜色编码电路28与后处理电路29相连接，激光触发器30与摄像机模块32的第一电压信号转换电路26相连接，补光灯31与摄像机模块32的第二电压信号转换电路27相连接。待测物体通过光学透镜112和滤光片114，在感光芯片116上成像。当待测物体通过检测区域时，激光触发器30发出一个触发信号，摄像机模块32在接收到该信号后拍摄待测物体的图片，并通过颜色编码电路28对拍摄的图形进行编码处理，并将处理结果输出至后处理电路29。后处理电路29根据实际检测需求来完成缺陷检测、颜色判别、尺寸测量、三维成像、条码识别、计数等工作(即执行预设处理)。补光灯31通过第二电压信号转换电路27接收集成电路芯片25生成的控制信息，以实现照明和抓拍之间的同步，或者控制其发光强度、颜色、开关、区域照明等，可满足多样化的照明需求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种镜头，其特征在于，包括光学透镜和感光芯片，其特征在于，所述镜头还包括：

滤光片，包括第一滤光部和第二滤光部，所述滤光片设置在所述光学透镜和所述感光芯片之间，其中，第一物点经所述光学透镜和所述第一滤光部在所述感光芯片上成像，第二物点经所述光学透镜和所述第二滤光部在所述感光芯片上成像，其中，所述第一滤光部的厚度大于所述第二滤光部的厚度。

2.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一滤光部和所述第二滤光部构成阶梯型结构。

3.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一滤光部和所述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。

4.根据权利要求2所述的镜头，其特征在于，所述滤光片包括多个透明的平板型滤光片，其中，所述多个透明的平板型滤光片通过光学胶粘接成阶梯型结构。

5.根据权利要求2所述的镜头，其特征在于，所述滤光片包括一个透明的阶梯型结构的滤光片。

6.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，

所述滤光片，经由传输部件与控制部件相连接以受控并移动至目标位置，其中，在所述目标位置，所述第一物点的成像光路经过所述第一滤光部，所述第二物点的成像光路经过所述第二滤光部。

7.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述感光芯片的表面设置有保护玻璃，并且所述滤光片胶合于所述保护玻璃的表面。

8.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述滤光片的入射面和出射面镀有光学减反射膜和/或红外截止镀膜。

9.一种镜头，其特征在于，包括光学透镜和感光芯片，其特征在于，所述镜头还包括：

滤光片，设置在所述光学透镜和所述感光芯片之间，其中，第一物点经所述光学透镜和所述滤光片在所述感光芯片上成像,第二物点经所述光学透镜在所述感光芯片上成像。

10.根据权利要求9所述的镜头，其特征在于，所述滤光片的中轴线与所述光学透镜的光轴平行，并且所述中轴线与所述光轴之间具有预设距离。

11.根据权利要求9所述的镜头，其特征在于，

所述滤光片，经由传输部件与控制部件相连接以受控并移动至目标位置，其中，在所述目标位置，所述第一物点的成像光路经过所述滤光片，所述第二物点的成像光路不经过所述滤光片。

12.一种摄像机，其特征在于，包括权利要求1至权利要求11中任意一项所述的镜头。

13.一种包裹检测系统，其特征在于，包括权利要求12所述的摄像机。