CN206115116U - 一种双色光单透镜的高清成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双色光单透镜的高清成像系统，涉及成像设备技术领域，包括灯源、单透镜和接收平台，所述接收平台上设置有CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器与一处理器电连接，所述处理器与电脑电连接，所述灯源包括第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源会发出不同波长的光线，所述第一光源发射的光线经第一被测物体反射，经过所述单透镜，落在所述CMOS图像传感器上，所述第二光源发射的光线经第二被测物体反射，经过所述单透镜，落在所述CMOS图像传感器上。本实用新型的有益之处是，结构简单，充分解决离焦问题，能使不同景深的物体在成像方同一位置呈现清晰的图像。

Description

一种双色光单透镜的高清成像系统

技术领域

本实用新型涉及成像设备技术领域，尤其是一种双色光单透镜的高清成像系统。

背景技术

在光学成像系统中，景深是指在镜头或其他成像器前沿着成像器轴线所测定的能够取得清晰图像的物体距离范围，而在普通光学成像系统中，分布在较大景深范围内的若干个物体不能在同一个平面上同时形成清晰像，物体影像的清晰度并不是完全一致，而对于普通的光学成像系统而言，最方便的增大景深的方法是缩小光学系统中的孔径光阑的通光口径，但随着孔径的减小，输出的成像光能量急剧衰减，并且系统的截止频率也会随之下降，从而导致成像质量的下降。

国内现有的在普通光学成像系统中提高和扩大景深的应用技术是在物镜和像屏面之间插入一个用准直镜和特定圆锥透镜共同组成光学元件来解决离焦问题，以达到提高和扩大景深的目的。此技术使光学系统存在较明显的色差现象，使成像质量有所下降，且此应用技术用于提高和扩大景深的实验中，操作较为复杂。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供一种双色光单透镜的高清成像系统，结构简单，充分解决离焦问题，能使不同景深的物体在成像方同一位置呈现清晰的图像。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种双色光单透镜的高清成像系统，包括灯源、单透镜和接收平台，所述接收平台上设置有CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器与一处理器电连接，所述处理器与电脑电连接，所述灯源包括第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源会发出不同波长的光线，所述第一光源发射的光线经第一被测物体反射，经过所述单透镜，落在所述CMOS图像传感器上，所述第二光源发射的光线经第二被测物体反射，经过所述单透镜，落在所述CMOS图像传感器上。

进一步地，所述接收平台包括六维调节器、升降筒和三维调节架，所述三维调节架固定在所述升降筒的上方，所述六维调节器设置在所述升降筒的前方，所述六维调节器上还设置有用于固定CMOS图像传感器的安装架，所述安装架包括底板和竖板，所述底板和竖板垂直固接，所述底板固定在所述六维调节器上，所述竖板固定在所述三维调节架上，所述竖板上设置有用于放置所述CMOS图像传感器的预留位。

进一步地，所述预留位是方形框，所述方形框与所述CMOS图像传感器过盈配合。

进一步地，所述CMOS图像传感器表面有一层保护玻璃。

进一步地，所述单透镜和保护玻璃是采用K9料制作而成。

进一步地，所述第一被测物体与第二被测物体之间设置有屏风板。

进一步地，所述第一被测物体与所述单透镜的距离是800mm，所述第二被测物体与所述单透镜的距离是500mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

利用单透镜构建的成像系统中色差形成的原理，用不同波长的光源补偿色差，使得在一定景深范围内的不同被测量物体在像方同一位置上成清晰的像，在解决离焦问题的同时，较好地消除了位置色差对成像质量的影响。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：

图1是本实用新型所述高清成像系统的光路图；

图2是所述接收平台的示意图；

图3是安装架的结构示意图。

图中：1—单透镜，2—接收平台，21—六维调节器，22—升降筒，23—三维调节架，3—CMOS图像传感器，4—处理器，5—电脑，6—第一光源，7—第二光源，8—第一被测物体，9—第二被测物体，10—安装架，101—底板，102—竖板，1021—预留位，11—屏风板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，是本实用新型所述一种双色光单透镜的高清成像系统的光路图，本实用新型的设计原理是，从单透镜构建的成像系统中存在的色差现象出发，利用不同波长的光线照射到不同景深物体的方法来补偿系统色差，解决离焦问题，从而使不同景深的物体在像方同一位置成清晰的像，本实用新型的组成包括灯源、单透镜1和接收平台2，接收平台2上设置有CMOS图像传感器3，CMOS图像传感器3与处理器4电连接，处理器4与电脑5电连接，灯源包括第一光源6和第二光源7，第一光源6和第二光源7会发出不同波长的光线，第一光源6发射的光线经第一被测物体8反射，经过单透镜1，落在CMOS图像传感器3上，第二光源7发射的光线经第二被测物体9反射，经过单透镜1，落在CMOS图像传感器3上，CMOS图像传感器3会将收集到的光信号转换为数字信号并传输至处理器4，处理器4将数据进一步转化，并最终将信息传递至电脑5，即可在电脑5上呈现出清晰的图像，优选地，处理器4是安装有LabVIEW、MATLAB等具有编程及数据转换软件的处理器；如图2所示，接收平台2包括六维调节器21、升降筒22和三维调节架23，三维调节架23固定在升降筒22的上方，六维调节器21设置在升降筒22的前方，六维调节器21上还设置有用于固定CMOS图像传感器3的安装架10，接收平台2是运用六维调节器21、升降筒22和三维调节架23配套组合使用，能多维度地调节CMOS图像传感器3所处位置，有利于使用时的调试，使光路调节在同一水平线上，同轴调节变得更加容易快捷，安装架10包括底板101和竖板102，底板101和竖板102垂直熔接在一起，底板101固定在六维调节器21上，竖板102固定在三维调节架23上；如图3所示，竖板102上设置有用于放置CMOS图像传感器3的预留位1021，优选地，预留位1021是方形框，方形框与CMOS图像传感器3过盈配合，在CMOS图像传感器3上有一层保护玻璃，保护玻璃对CMOS图像传感器3有保护作用，优选地，单透镜1和保护玻璃是采用K9料制作而成。

优选地，第一被测物体8与第二被测物体9之间设置有屏风板11，屏风板11的作用是将第一光源6和第二光源7发出的不同波长的光线阻隔开，避免两种不同波长的光线相遇而造成干扰。

优选地，第一被测物体8与单透镜1的距离是800mm，第二被测物体9与单透镜1的距离是500mm。

本实用新型的应用原理是：

(1)根据

(f为镜头焦距，u为物距，即第一被测物体8和第二被测物体9到镜头的距离，v为像距，即镜头到感光器件的距离)分别求出800mm处的第一被测物体8的对焦面为36.601mm，500mm处的第二被测物体9的对焦面为37.634mm，两个被测物体的像距之差为1.033mm(即是v′＝1.03310141mm)；

(2)根据不同波长的光线在K9玻璃中具有不同的折射率，再根据

(n为波长在玻璃中的折射率；d为单透镜1的厚度；r₁、r₂为单透镜1的曲率半径，此都是单透镜1参数，可实际得知)

用第一光源6发出612nm的橙光照射到第一被测物体8上，

利用处理器4上的MATLAB的软件读出波长为λ₁＝612nm的光在K9玻璃中的折射率n₁＝1.516，同时根据(2)得到波长为λ₁的光的焦距f₁＝31.737mm，再根据(1)得到第一被测物体8的像距v₁＝33.048mm，

(3)为了使第一被测物体8与第二被测物体9在像方同一位置成清晰像，则根据v₂＝v₁＝33.048mm，再根据(1)得到对应波长的焦距f₂＝30.999，根据(2)的逆运算得到对应波长的折射率n₂＝1.531，利用处理器4上的MATLAB的软件读出折射率n₂＝1.531的光在K9玻璃中对应波长λ₂＝396nm。

因此，用第一光源6发出612nm的橙光照射到第一被测物体8上，用第二光源7发出396nm的紫光照射到第二被测物体9上，可以精确地利用色差补偿像距差，使得在一定景深范围内的第一被测物体8和第二被测物体9在像方同一位置上成清晰的像。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

本项工作得到以下科研项目资助：

广东省自然科学基金项目(2015A030313633),广东省教育厅重大科研项目(2014KTSCX153)，佛山市科技创新平台建设项目(2016038),佛山科学技术学院基础研究项目(2014042),佛山市科技发展研究基金项目(2012AA100451)。

Claims (7)

1.一种双色光单透镜的高清成像系统，其特征在于，包括灯源、单透镜和接收平台，所述接收平台上设置有CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器与一处理器电连接，所述处理器与电脑电连接，所述灯源包括第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源会发出不同波长的光线，所述第一光源发射的光线经第一被测物体反射，经过所述单透镜，落在所述CMOS图像传感器上，所述第二光源发射的光线经第二被测物体反射，经过所述单透镜，落在所述CMOS图像传感器上。

2.根据权利要求1所述的一种双色光单透镜的高清成像系统，其特征在于，所述接收平台包括六维调节器、升降筒和三维调节架，所述三维调节架固定在所述升降筒的上方，所述六维调节器设置在所述升降筒的前方，所述六维调节器上还设置有用于固定CMOS图像传感器的安装架，所述安装架包括底板和竖板，所述底板和竖板垂直固接，所述底板固定在所述六维调节器上，所述竖板固定在所述三维调节架上，所述竖板上设置有用于放置所述CMOS图像传感器的预留位。

3.根据权利要求2所述的一种双色光单透镜的高清成像系统，其特征在于，所述预留位是方形框，所述方形框与所述CMOS图像传感器过盈配合。

4.根据权利要求1所述的一种双色光单透镜的高清成像系统，其特征在于，所述CMOS图像传感器表面有一层保护玻璃。

5.根据权利要求4所述的一种双色光单透镜的高清成像系统，其特征在于，所述单透镜和保护玻璃是采用K9料制作而成。

6.根据权利要求1所述的一种双色光单透镜的高清成像系统，其特征在于，所述第一被测物体与第二被测物体之间设置有屏风板。

7.根据权利要求1所述的一种双色光单透镜的高清成像系统，其特征在于，所述第一被测物体与所述单透镜的距离是800mm，所述第二被测物体与所述单透镜的距离是500mm。