CN207623554U - 一种镜头模组补偿共焦的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种镜头模组补偿共焦的系统。本实用新型实施的技术方案，在镜头和成像面之间设置一光学液体镜片，通过调节光学液体镜片的厚度，改变光线成像的焦平面。同时，通过对比不同光学液体镜片厚度下获得的图像的调制传递函数值，得到当前环境光强下调制传递函数值最大的图像，即最清晰的图像，确定该图像所对应的光学液体镜片厚度，调整光学液体镜片的厚度使镜头模组能在成像面呈现清晰的图像。通过该技术方案，能保证在不同光照条件下，镜头模组能实时获得最清晰的图像，解决了不同光线强度下镜头模组成像不清晰的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及镜头成像领域，尤其涉及一种镜头模组补偿共焦的系统。
背景技术
由于玻璃存在色散现象，现有技术的监控镜头在可见光条件下成像的焦平面与在红外光条件下成像的焦平面不一致，导致在环境光线变弱之后，会出现图像模糊的现象。现有技术一采用完全共焦的方法解决这一问题，具体为选取非球面、低色散系数玻璃和偏离阿贝系数直线的玻璃组合，减少可见光与红外光成像面的偏移。该方案设计难度大，成本较高。现有技术二采用补偿共焦的方法，具体为在镜头模组内设置两个滤光片，通过白天和晚上不同使用场景切换滤光片，达到补偿共焦的目的。该方案成像清晰度精度不可调节，且是通过解决图像色彩失真的问题获得清晰的图像。此外切换装置比较复杂，增大了镜头模组的体积和设计的复杂度。
实用新型内容
为了解决上述背景技术中存在的夜晚成像模糊的问题，本实用新型提供了一种镜头模组的补偿共焦系统。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种镜头模组补偿共焦的系统，所述镜头模组包括镜头和成像面，所述系统还包括：数字处理模块、设置在所述镜头和所述成像面之间厚度可调节的光学液体镜片、对所述光学液体镜片进行厚度调节的调节装置、设置在所述镜头模组周围实时采集环境光强信号的感光传感器；
所述数字处理模块电连接所述感光传感器和所述调节装置，获取所述感光传感器采集的环境光强信号，将本次获取的环境光强信号与前一次获取的环境光强信号进行比较，若环境光强信号变强，则控制所述调节装置增大所述光学液体镜片的厚度；若环境光强信号变弱，则控制所述调节装置减小所述光学液体镜片的厚度。
优选地，在所述光学液体镜片的厚度改变过程中，所述数字处理模块获取所述成像面的一组图像，计算每张图像的调制传递函数值，从中确定出调制传递函数值最大的图像，控制所述调节装置将所述光学液体镜片的厚度调节到获得所述调制传递函数值最大的图像的对应位置处。
优选地，所述光学液体镜片包括同轴安装的第一光学玻璃和第二光学玻璃，所述第一光学玻璃相对于所述第二光学玻璃可前后移动位置；所述第一光学玻璃和所述第二光学玻璃形成一空腔，所述空腔通过一连接通道与一补充腔相连，所述空腔与所述补充腔内密封有光学液体；
所述调节装置通过向所述补充腔内的光学液体施加不同值的正压力或负压力，控制所述补充腔内的光学液体流入或流出所述空腔，所述空腔内的光学液体带动所述第一光学玻璃相对于所述第二光学玻璃前后移动位置，进而调节所述第一光学玻璃和所述第二光学玻璃之间的光学液体的厚度。
优选地，所述空腔与所述补充腔内密封的光学液体采用有机光学薄膜包覆。
优选地，所述光学液体镜片包括同轴安装的第一光学玻璃和第二光学玻璃，所述第一光学玻璃相对于所述第二光学玻璃可前后移动位置；所述第一光学玻璃和所述第二光学玻璃形成一空腔，所述空腔内密封有光学液体，且所述光学液体采用有机光学薄膜包覆；
所述调节装置通过向所述第一光学玻璃施加不同值的正压力或负压力，控制所述第一光学玻璃相对于所述第二光学玻璃前后移动位置，所述有机光学薄膜的上下两侧边跟随所述第一光学玻璃一起移动，带动所述有机光学薄膜的左右两侧边向中间收缩或向两边压缩，进而调节包覆在所述有机光学薄膜内的光学液体的高度与所述第一光学玻璃和所述第二光学玻璃之间的距离保持一致。
优选地，所述第一光学玻璃和/或所述第二光学玻璃上镀制有增透或滤光作用的光学薄膜。
根据本实用新型的技术方案，在镜头和成像面之间设置一光学液体镜片，根据环境光强的变化调节光学液体镜片的厚度，改变光线成像的焦平面，实现在不同光线条件下镜头的补偿共焦。同时，通过对比不同光学液体镜片厚度下获得的图像的调制传递函数值，得到当前环境光强下调制传递函数值最大的图像，即最清晰的图像，确定该图像所对应的光学液体镜片厚度，调整光学液体镜片的厚度使镜头模组能在成像面呈现清晰的图像。通过该技术方案，能保证在不同光照条件下，镜头模组能实时获得最清晰的图像，解决了不同光线强度下镜头模组成像不清晰的问题。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的一种镜头模组补偿共焦的系统；
图2本实用新型一个实施例的一种光学液体镜片的结构图；
图3本实用新型一个实施例的另一种光学液体镜片的结构图。
具体实施方式
为了解决背景技术中提出的技术问题，本申请的实用新型人想到通过调节液体镜片的厚度改变光线成像的焦平面，使镜头在白天可见光和夜晚红外光的不同条件下焦平面位置能达到一致，在白天和夜晚都能成清晰的像。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细描述。
实施例一
图1是本实用新型一个实施例的一种镜头模组补偿共焦的系统，参见图1，该镜头模组包括镜头110和成像面160以及补偿共焦系统。该补偿共焦系统包括数字处理模块150，光学液体镜片120，调节装置130以及感光传感器140。
感光传感器140设置在镜头模组周围，用于实时采集环境光强信号。感光传感器140内设置有环境光传感器，可以实时监测环境中的光线强弱变化，并将实时采集光强信号发送至数字处理模块150。
数字处理模块150，用于接收感光传感器140发送的光强信号，进行相应的处理后产生相应的控制信号发送至调节装置130。数字处理模块150还用于计算图像的调制传递函数值，并确定调制传递函数值最大的图像。数字处理模块150内设置有处理器，可处理多种数字信号以及数字图像。
光学液体镜片120，由两片光学玻璃、光学液体和密封光学液体的有机光学薄膜组成，光学玻璃可以上下移动改变光学液体镜片120的厚度。光学液体镜片120设置在镜头110和成像面160之间，其厚度可以通过调节装置130进行调节。
调节装置130，用于调节光学液体镜片120的厚度。具体地，调节装置130内可以设置驱动器，可以产生一定的压力，通过压力的作用调节光学液体镜片120的厚度。
该补偿共焦系统的数字处理模块150与感光传感器140和调节装置130存在电连接关系，可以与其进行必要的数据传输。感光传感器140采集到环境中的光强信号，通过与数字处理模块之间的电连接关系将该光强信号发送至数字处理模块150。数字处理模块150获取该光强信号，将其与前一次获取的光强信号进行比较，判断环境光强变化规律。具体地，将本次获取的光强信号与上一次获取的光强信号作差，若该差值大于预设阈值范围的最大值，说明环境的光强信号变强，数字处理模块150产生增大光学液体镜片120的厚度的控制信号，若该差值小于预设阈值范围的最小值，说明环境的光强信号变弱，数字处理模块150产生减小光学液体镜片120的厚度的控制信号。数字处理模块150将产生的控制信号发送至调节装置130，调节装置130接收控制信号，并产生相应大小的驱动力，调节光学液体镜片120的厚度增大或减小。
设置光强变化的预设阈值范围，保证光强在一定范围内的变化不会引起光学液体镜片的厚度变化，避免由于物体遮挡光线造成光强减弱或额外的光源造成光强增强带来的错误操作。光强的变化超出了预设阈值范围时，说明环境光线确实发生了变化，如从白天进入夜晚，此时才进行光学液体镜片的厚度调整，提高了镜头模组成像清晰的精确度。
在本实用新型的一个实施例中，在光学液体镜片120厚度改变过程中，镜头模组的成像面160自动拍摄图像保存。数字处理模块150获取成像面160拍摄保存的一组图像，并计算每张图像的调制传递函数值。调制传递函数是目前评价镜头模组成像清晰度比较科学的方法，计算图像的调制传递函数值，可得出图像清晰度。数字处理模块150从每幅图像的调制传递函数值中确定出调制传递函数值最大的图像，控制调节装置130将光学液体镜片120的厚度调节到与调制传递函数的最大值对应的位置处，完成镜头模组的补偿共焦。
实施例二
图2是本实用新型一个实施例的一种光学液体镜片的结构图，参见图2，本实施例的光学液体镜片包括第一光学玻璃121和第二光学玻璃122，第一光学玻璃121可沿着壁面移动，移动方向为相对第二光学玻璃122前后移动。第二光学玻璃122固定不动，第一光学玻璃121前后移动，即可改变光学液体镜片的厚度。
第一光学玻璃121和第二光学玻璃122同轴安装在镜头模组内，与周围的壁面结构形成一空腔，该空腔内充满光学液体124。该光学液体124可选用高透光性的无色水或油性液体。
该光学液体镜片还包括一补充腔125，该补充腔125内也存储有一定量的光学液体124，该补充腔125通过一连接通道与空腔相连。在第一光学玻璃121移动时，光学液体124通过连接通道，在补充腔125和空腔之间流动，保证时时充满空腔。补充腔125内没有充满光学液体124，是为了留出一定大小的空间，存放第一光学玻璃121移动时空腔内被挤压流出的光学液体。
优选的，补充腔125与空腔内的光学液体由有机光学薄膜123包覆，将补充腔125与空腔内的光学液体密封形成整体。该有机光学薄膜123包覆空腔与补充腔内的光学液体，可以增大光学玻璃的密封性能。有机光学薄膜123优选无色高透光性，可变形的塑料类薄膜，保证光线的透射率。
调节装置130与补充腔125连接，产生的力作用在补充腔125内的光学液体上。调节装置130施加正压力在补充腔125内的光学液体124上，推动补充腔125内的光学液体124流入空腔，空腔内的液体增多推动第一光学玻璃121向远离第二光学玻璃122的方向移动，从而增大了光学液体镜片的厚度。调节装置130施加负压力，使补充腔124空间增大，光学液体124通过连接通道从空腔内回流至补充腔125，空腔内的液体减少，使得第一光学玻璃121跟随光学液体124的流动向靠近第二光学玻璃122的方向移动，从而减小光学液体镜片的厚度。
调节装置130施加的压力大小和方向均可以调节，以适应光学液体镜片厚度增大或减小的改变要求。具体地，调节装置130通过驱动器产生一定的压力，可以通过调节驱动器的电流，使其产生不同的压力。
实施例三
图3是本实用新型一个实施例的另一种光学液体镜片的结构图，参见图3，本实施例的光学液体镜片包括第一光学玻璃121和第二光学玻璃122，与周围的壁面结构形成一空腔。第一光学玻璃121可沿着壁面移动，第二光学玻璃122固定不动。第一光学玻璃121相对与第二光学玻璃122前后移动，改变光学液体镜片的厚度。在空腔内用有机光学薄膜123密封有一定量的光学液体124。有机光学薄膜固定在第一光学玻璃121上，随着第一光学玻璃121的移动而改变高度。与上一实施例中的光学液体镜片不同，该实施例中没有补充腔125和连接通道。
在本实施例中，调节装置130直接与第一光学玻璃121连接，将压力作用在第一光学玻璃121上。调节装置130向第一光学玻璃121施加正压力，第一光学玻璃121向前移动，远离第二光学玻璃122，固定在其上的有机光学薄膜123随着一起移动，带动左右两侧边的有机光学薄膜123向中间收缩，保证了第一光学玻璃121和第二光学玻璃122之间充满光学液体。调节装置130向第一光学玻璃121施加负压力，第一光学玻璃121向后移动，靠近第二光学玻璃122，固定在其上的有机光学薄膜123随着一起向后移动，推动左右两侧边的有机光学薄膜123向两边压缩。该实施例的光学液体镜片能使光学液体124在一定量的情况下，随着第一光学玻璃121的移动而改变在光学玻璃之间的形态，无需增加或减少光学液体124。
采用本实施例的光学液体镜片，可以省略上一实施例中的补充腔和连接通道模块，使镜头模组的结构更加简单紧凑。
在本实用新型的一个实施例中，为了使镜头模组具有一定的滤光性能或增大光线的透射率，使镜头模组能应用到特定场景下，排除不必要的光线对镜头模组的成像质量造成影响，第一光学玻璃和第二光学玻璃上镀制有增透或滤光作用的光学薄膜。具体地，该光学薄膜可以是某种光线的滤光薄膜，例如蓝光滤光膜或红外光滤光膜等，也可以是增透膜，增大特定光线的透射率，使镜头模组能透过更多的光线。
综上所述，本实用新型实施的技术方案，在镜头和成像面之间设置一光学液体镜片，通过调节光学液体镜片的厚度，改变光线成像的焦平面。通过对比不同光学液体镜片厚度下获得的图像的调制传递函数值，得到当前环境光强下调制传递函数值最大的图像，即最清晰的图像，确定该图像所对应的光学液体镜片厚度，调整光学液体镜片的厚度使镜头模组能在成像面呈现清晰的图像。通过该技术方案，能保证在不同光照条件下，镜头模组能实时获得最清晰的图像，解决了不同光线强度下镜头模组成像不清晰的问题。
本实用新型的技术方案还给出了两种结构的光学液体镜片。第一种结构的光学液体镜片通过增加或减少两片光学玻璃之间的光学液体，实现改变光学液体镜片的厚度。第二种结构的光学液体镜片通过控制光学玻璃的移动实现镜片厚度的变化。两种方案均能根据环境光线变化控制光学液体镜片厚度的变化，从而使镜头模组得到清晰的图像。第一种方案的光学液体镜片易于实现控制，第二种方案的结构简单，体积小。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种镜头模组补偿共焦的系统，所述镜头模组包括镜头和成像面，其特征在于，所述系统包括：数字处理模块、设置在所述镜头和所述成像面之间厚度可调节的光学液体镜片、对所述光学液体镜片进行厚度调节的调节装置、设置在所述镜头模组周围实时采集环境光强信号的感光传感器；
所述数字处理模块电连接所述感光传感器和所述调节装置，获取所述感光传感器采集的环境光强信号，将本次获取的环境光强信号与前一次获取的环境光强信号进行比较，若环境光强信号变强，则控制所述调节装置增大所述光学液体镜片的厚度；若环境光强信号变弱，则控制所述调节装置减小所述光学液体镜片的厚度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学液体镜片包括同轴安装的第一光学玻璃和第二光学玻璃，所述第一光学玻璃相对于所述第二光学玻璃可前后移动位置；所述第一光学玻璃和所述第二光学玻璃形成一空腔，所述空腔通过一连接通道与一补充腔相连，所述空腔与所述补充腔内密封有光学液体；
所述调节装置通过向所述补充腔内的光学液体施加不同值的正压力或负压力，控制所述补充腔内的光学液体流入或流出所述空腔，所述空腔内的光学液体带动所述第一光学玻璃相对于所述第二光学玻璃前后移动位置，进而调节所述第一光学玻璃和所述第二光学玻璃之间的光学液体的厚度。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述空腔与所述补充腔内密封的光学液体采用有机光学薄膜包覆。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学液体镜片包括同轴安装的第一光学玻璃和第二光学玻璃，所述第一光学玻璃相对于所述第二光学玻璃可前后移动位置；所述第一光学玻璃和所述第二光学玻璃形成一空腔，所述空腔内密封有光学液体，且所述光学液体采用有机光学薄膜包覆；
所述调节装置通过向所述第一光学玻璃施加不同值的正压力或负压力，控制所述第一光学玻璃相对于所述第二光学玻璃前后移动位置，所述有机光学薄膜的上下两侧边跟随所述第一光学玻璃一起移动，带动所述有机光学薄膜的左右两侧边向中间收缩或向两边压缩，进而调节包覆在所述有机光学薄膜内的光学液体的高度与所述第一光学玻璃和所述第二光学玻璃之间的距离保持一致。
5.根据权利要求2或4所述的系统，其特征在于，所述第一光学玻璃和/或所述第二光学玻璃上镀制有增透或滤光作用的光学薄膜。
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