CN206313878U - 远近物距像面偏移补偿机构及装有该补偿机构的摄像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及远近物距像面偏移补偿机构及装有该补偿机构的摄像装置，所述远近物距像面偏移补偿机构由一片光学玻璃楔角片组成，所述光学玻璃楔角片具有楔角面A和楔角面B，楔角面B与楔角面A呈θ角，θ角满足以下条件：0°<θ<2°。本实用新型通过带斜度的光学玻璃片，补偿远近物距下清晰成像产生的像面偏移，实现既能将远处事物清晰成像，又能将近处事物清晰成像，并且造价低、便于推广，适用于智能交通、道路监控、平安工程、楼宇、校园等视频监控领域中存在远近物距同步监控的监控场景，特别适用于电子警察和卡口等高清视频道路监控场合。

Description

远近物距像面偏移补偿机构及装有该补偿机构的摄像装置

技术领域

本实用新型涉及监控摄像设备技术领域，具体涉及一种远近物距像面偏移补偿机构及装有该补偿机构的摄像装置。

背景技术

目前在高清视频道路监控(摄像机像素达到100万或以上)的监控场景中，电子警察需要对着近处的车尾部车牌清晰，又得对着远处的红绿灯清晰；卡口监控中，需要对着刚驶入监控范围的远处车辆清晰，又得对着快驶离监控范围的近处车辆清晰。由于光学镜头存在景深，在镜头的焦距、拍摄距离、像素以及摄像机像面位置固定的情况下：镜头的光圈越大，景深就越小；镜头光圈越小，景深越大。随着监控摄像机和监控镜头的像素提高，人们对于监控画面的像素要求也越来越高，在焦距、拍摄距离、光圈以及摄像机像面位置固定的情况下：像素越高，景深越小。

现有道路监控的应用中，通常为了整个监控画面的高分辨率，将镜头的光圈关小来获得大的景深，这样整个画面图像的分辨率得到提高。但镜头光圈关小同时造成了通过镜头到摄像机图像传感芯片的光线变少，需要加强补光灯的强度来提高监控场景的亮度，带来灯光污染影响驾驶；或是在逆光时候，监控场景中比较暗的区域(如车尾的车牌)的图像比较暗，影响了识别率。

近年来，在其他领域的应用中，有采用景深延拓技术来使得成像画面清晰，景深延拓技术的主要原理是在成像镜头中的光栏面位置上调制波像差，再结合图像处理技术后得到景深大的清晰图像。但景深延拓技术存在价格高昂、重量和体积过大、图像处理不够及时等缺陷，目前并未在道路监控领域得到商业应用，景深延拓技术目前只在特殊机器视觉等极少数领域进行了研究和应用，因此需要一种造价低，便于推广，能有效补偿物距远近带来的像面偏移以使成像画面清晰的设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种远近物距像面偏移补偿机构及装有该补偿机构的摄像装置，该补偿机构和摄像装置通过设置光学玻璃楔角片不仅能有效补偿视频监控中由于物距远近带来的像面偏移，而且造价低、便于推广。

本实用新型解决技术问题所采用的第一方案是：一种远近物距像面偏移补偿机构，所述远近物距像面偏移补偿机构由一片光学玻璃楔角片组成，所述光学玻璃楔角片具有楔角面A和楔角面B，其中楔角面A为竖置平面，楔角面B与楔角面A呈θ角，θ角满足以下条件：

0°<θ<2°。

本实用新型解决技术问题所采用的第二方案是：一种装有远近物距像面偏移补偿机构的摄像装置，包括摄像机、安装于摄像机前端的光学镜头、安装于摄像机内的图像传感器，所述光学玻璃楔角片设置于光学镜头的后端面上。

本实用新型解决技术问题所采用的第三方案是：一种装有远近物距像面偏移补偿机构的摄像装置，包括摄像机、安装于摄像机前端的光学镜头、安装于摄像机内的图像传感器，所述光学玻璃楔角片设置于光学镜头和图像传感器之间。

进一步的，为了在白天与夜晚都能取得最佳视觉效果，所述光学玻璃楔角片上镀有IR-CUT膜。

本实用新型解决技术问题所采用的第四方案是：一种装有远近物距像面偏移补偿机构的摄像装置，包括摄像机、安装于摄像机前端的光学镜头、安装于摄像机内的图像传感器，所述光学玻璃楔角片设置于图像传感器的前侧面作为图像传感器的保护玻璃。

进一步的，所述光学镜头、图像传感器、光学玻璃楔角片与摄像机的中轴线重合。

进一步的，所述楔角面A位于靠近光学镜头的一侧。

较之现有技术而言，本实用新型具有以下优点：本实用新型通过带斜度的光学玻璃片，补偿远近物距下清晰成像产生的像面偏移，实现既能将远处事物清晰成像，又能将近处事物清晰成像，并且造价低、便于推广；本实用新型适用于智能交通、道路监控、平安工程、楼宇、校园等视频监控领域中存在远近物距同步监控的监控场景，特别适用于电子警察和卡口等高清视频道路监控场合。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型的物像关系原理图，其中，f为光学镜头的焦距，F1为光学镜头的前焦点，F2为光学镜头的后焦点，x1为远距物面到光学镜头前焦点的距离，x2为近距物面到光学镜头前焦点的距离，x1′为远距像面到光学镜头后焦点的距离，x2′为近距像面到光学镜头后焦点的距离；

图2是远距成像位置和近距成像位置在图像传感器中的示意图。其中，F为远距成像位置，N为近距成像位置，d为远距成像位置和近距成像位置在图像传感器中的像高；

图3是光学玻璃楔角片产生的光程差示意图；其中，θ为光学玻璃楔角片的角度，δ为光学玻璃楔角片产生的光束偏折角，d为远距成像位置和近距成像位置在图像传感器中的像高；

图4是本实用新型实施例二的结构示意图；

图5是本实用新型实施例三的结构示意图；

图6是本实用新型实施例四的结构示意图。

图中：

1-光学镜头；2-光学玻璃楔角片；A-楔角面A；B-楔角面B；3-保护玻璃；4-图像传感器；5-摄像机。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型内容进行详细说明：

实施例1：

如图3所示，本实施例提供一种远近物距像面偏移补偿机构，所述远近物距像面偏移补偿机构由一片光学玻璃楔角片2组成，所述光学玻璃楔角片2具有楔角面A和楔角面B，其中楔角面A为竖置平面，楔角面B与楔角面A呈θ角，θ角满足以下条件：0°<θ<2°。

实施例2：

如图4所示，本实施例提供一种装有远近物距像面偏移补偿机构的摄像装置，包括摄像机5、安装于摄像机5前端的光学镜头1、安装于摄像机5内的图像传感器4，所述光学玻璃楔角片2设置于光学镜头1的后端面上；所述图像传感器4上可以设置保护玻璃3，也可以不设置。

实施例3：

如图5所示，本实施例提供一种装有远近物距像面偏移补偿机构的摄像装置，包括摄像机5、安装于摄像机5前端的光学镜头1、安装于摄像机5内的图像传感器4，所述光学玻璃楔角片2设置于光学镜头1和图像传感器4之间；所述图像传感器4上可以设置保护玻璃3，也可以不设置。

在本实施例中，为了在白天与夜晚都能取得最佳视觉效果，所述光学玻璃楔角片2上镀有IR-CUT膜。

实施例4：

如图6所示，本实施例提供一种装有远近物距像面偏移补偿机构的摄像装置，包括摄像机5、安装于摄像机5前端的光学镜头1、安装于摄像机5内的图像传感器4，所述光学玻璃楔角片2设置于图像传感器4的前侧面作为图像传感器4的保护玻璃；所述图像传感器4上可以设置保护玻璃3，也可以不设置。

本实用新型适用于智能交通、道路监控、平安工程、楼宇、校园等视频监控领域中存在远近物距同步监控的监控场景，特别适用于电子警察和卡口等高清视频道路监控场合。

实施例3的具体实施过程：如图1所示，远近物距产生的像面偏移为x2′-x1′。以电子警察使用1″摄像机5和焦距为25mm光学镜头1为例，摄像机5距离被拍车牌距离为20米，摄像机5距离红绿灯为80米，根据物像方程：

x1′＝f²/x1

x2′＝f²/x2

计算出远近物距产生的像面偏移x2′-x1′＝0.023mm。对于25mm光学镜头1来说，该像面偏移超出了镜头的焦深，造成了摄像机5对着车牌聚焦清晰时，远处的红绿灯处的成像模糊。

如图2、图3所示，在本实施例中，远距物方为红绿灯，近距物方为被拍车牌，以红绿灯成像位置和车牌成像位置的像高等于10mm为例，可计算补偿像面偏移所需光学玻璃楔角片2光束偏折角δ

δ＝atan[(x2′-x1′)/d]

根据数据计算得光束偏折角δ＝0.132°。若采用的光学玻璃折射率n＝1.52，根据折射定律，可计算得到光学玻璃楔角片2的角度θ＝0.254°。将该光学玻璃楔角片2放置于光学镜头1与图像传感器4之间，可补偿远近物距下清晰成像产生像面偏移。

在本实施例中，镜头在远近物距下清晰成像会产生像面偏移，使得道路监控需要镜头的光圈大，才能够得到远近物距下清晰的监控图像，而在光学镜头1到图像传感器4成像面之间放置一片光学玻璃楔角片2，当然，光学玻璃楔角片2也可以放在光学镜头1后端、光学镜头1与图像传感器4之间，或者是放在图像传感器4上，由于光学玻璃折射率比空气大，光学玻璃楔角片2产生了光程差，补偿了远近物距下清晰成像产生的像面偏移，光学玻璃楔角片2的角度为θ，θ满足如下条件：0°<θ<2°。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。

Claims (7)

1.一种远近物距像面偏移补偿机构，其特征在于：所述远近物距像面偏移补偿机构由一片光学玻璃楔角片(2)组成，所述光学玻璃楔角片(2)具有楔角面A和楔角面B，楔角面B与楔角面A呈θ角，所述θ角满足以下条件：

0°<θ<2°。

2.一种装有权利要求1所述补偿机构的摄像装置，包括摄像机(5)、安装于摄像机(5)前端的光学镜头(1)、安装于摄像机(5)内的图像传感器(4)，其特征在于：所述光学玻璃楔角片(2)设置于光学镜头(1)的后端面上。

3.一种装有权利要求1所述补偿机构的摄像装置，包括摄像机(5)、安装于摄像机(5)前端的光学镜头(1)、安装于摄像机(5)内的图像传感器(4)，其特征在于：所述光学玻璃楔角片(2)设置于光学镜头(1)和图像传感器(4)之间。

4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于：所述光学玻璃楔角片(2)上镀有IR-CUT膜。

5.一种装有权利要求1所述补偿机构的摄像装置，包括摄像机(5)、安装于摄像机(5)前端的光学镜头(1)、安装于摄像机(5)内的图像传感器(4)，其特征在于：所述光学玻璃楔角片(2)设置于图像传感器(4)的前侧面作为图像传感器(4)的保护玻璃。

6.根据权利要求2～5任一所述的摄像装置，其特征在于：所述光学镜头(1)、图像传感器(4)、光学玻璃楔角片(2)与摄像机(5)的中轴线重合。

7.根据权利要求2～5任一所述的摄像装置，其特征在于：所述楔角面A位于靠近光学镜头(1)的一侧。