CN213659066U - 一种可延伸成像景深的拼接镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可延伸成像景深的拼接镜头，该镜头通过若干组阵列的镜头，沿阵列方向，每一组镜头厚度相对于其相邻的前一组镜头厚度逐渐减小，每一组镜头的后截距相同，成像的物距范围逐渐变化。该结构通过不同镜头的配合，可以实现较大物距范围，该结构中的系统成像系统无需调焦系统及操作，使得系统成像不因单颗镜片好坏受影响，进而实现大角度、大靶面高成像质量的需求，该结构既可以满足较大物距范围，同时采用免调焦封装以达到集成封装可大批量生产，性能可靠，结构稳定，是一种轻薄化的目标成像系统。

Description

一种可延伸成像景深的拼接镜头

【技术领域】

本实用新型属于摄像技术领域，具体涉及一种可延伸成像景深的拼接镜头。

【背景技术】

在传统的图像识别或者摄像系统中，系统随着物体距离不同，识别及摄像系统均需要进行调焦操作，以满足一定物距范围内的目标追踪及识别。在定焦系统中，只能在一定物距小范围内清晰成像。

要满足一定较大物距范围清晰成像，传统模组(手机模块)一般通过调焦来完成，调焦系统较为复杂，而且采用调焦系统，模组无法做到小型化。定焦系统仅在一定物距范围内成像。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种可延伸成像景深的拼接镜头，以克服现有的成像系统中，模组体积较大，定焦系统难以在一定物距范围内成像的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种可延伸成像景深的拼接镜头，包括M组镜头，所述M组镜头呈直线阵列的形式；沿阵列方向，每一组镜头的光学参数相对于前一组镜头的光学参数改变；所述光学参数包括，镜头厚度、镜头曲率和镜头材料；M≥3，每一组镜头的后截距相同。

本实用新型的进一步改进在于：

优选的，相邻两组镜头的景深叠加，一组内所有镜头的视场拼接。

优选的，每组镜头由N个镜片组成，N个镜片厚度相等，N≥4。

优选的，N个镜片为矩形阵列形式。

优选的，第i组镜头的物距范围小于第i+1组的物距范围，1≤i＜M。

优选的，第i组镜头的前景深和第i+1组镜头的后景深重合，1≤i＜M。

优选的，第i组镜头的物距长度长于第i-1组镜头的物距长度，2≤i≤M。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型公开了一种可延伸成像景深的拼接镜头，该镜头包括若干组阵列的镜头，沿阵列方向，每一组镜头光学参数相对于其相邻的前一组逐渐变化，每一组镜头的后截距相同，成像的物距范围逐渐变化。该结构通过不同镜头的配合，可以实现较大物距范围，该结构中的系统成像系统无需调焦系统及操作，使得系统成像不因单颗镜片好坏受影响，进而实现大角度、大靶面高成像质量的需求，该结构既可以满足较大物距范围，同时采用免调焦封装以达到集成封装可大批量生产，性能可靠，结构稳定，是一种轻薄化的目标成像系统。沿阵列方向，每一组镜头成像的物距范围逐渐变化；

进一步的，相邻两镜头不同光学参数，使得相邻组镜头具有不同的成像范围，从而实现同一模组不同物距范围内均可成像的需求。

进一步的，每组镜头由多个镜头组成，镜头的厚度相等，使得每一组的镜头具有相同的景深。

进一步的，每一组镜头中的镜头为矩阵的阵列形式，以实现大靶面的成像需求。

进一步的，对于相邻镜头的景深和物距长度进行限制，能够满足大景深的需求。

【附图说明】

图1为本实用新型的光学系统原理图；

图2为本实用新型的三组镜头的侧面示意图；

图3为本实用新型的一组镜头的阵列示意图。

其中：1-第一组镜头；2-第二组镜头；3-第三组镜头；4-第一平面；5-第二平面；6-第三平面。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型公开了一种可延伸成像景深的拼接镜头，包括M组镜头，M组镜头呈直线阵列的形式；沿阵列方向，每一组镜头厚度相对于其相邻的前一组镜头厚度逐渐减小；每一组镜头的后截距相同，成像的物距范围逐渐变化，M至少为3个，以满足成像景深的需求，优选的，相邻两组镜头厚度之间的差值相等。每组镜头的厚度及相关参数一致，不同组的镜头相关光学参数不同；每组不同光学参数对应不同的物距范围；M数量取决于镜头的视场大小及距离目标物的距离；

每组镜头的由N个镜片组成，N个镜片厚度相等，N个镜片为矩形阵列形式，N≥4，具体的能够沿两个相互垂直的方向延伸，因此组成了矩形的阵列，也能够是方形的矩阵，但至少是2×2的矩阵阵列形式。

第i组镜头的前景深和第i+1组镜头的后景深重合，1≤i＜M。第i组镜头的物距长度长于第i-1组镜头的物距长度，2≤i≤M。本实用新型能够由不同焦距微透镜阵列组合的方式，实现不同物距范围的拼接，可以实现小型化，较大物距范围成像的需求。下面结合具体实施例进一步的说明：

实施例1

如下图1，该镜头分为至少3组光学成像镜头，分别为第一组镜头1、第二组镜头2和第三组镜头3，这三组镜头的后截距相同，清晰成像的物距范围不同，第一组镜头1对应物第一平面4的前后景深范围内，即第一组镜头1的物平面长度为第一平面4和第一组镜头1之间的垂直距离，第二组镜头2对应是第二平面5的前后景深范围内，即第二组镜头2的物平面长度为第二平面5和第二组镜头2之间的垂直距离；第三组镜头3对应第三平面6物距前后景深范围内，即第三组镜头3的物平面长度为第三平面6和第三组镜头3之间的垂直距离；第一组镜头1的前景深与第二组镜头2的后景深重叠，第三组镜头3的后景深与第二组镜头2的前景深重合。通过景深设置的不同和叠加，实现了同一模组对大范围不同物距条件下清晰成像需求。

在第一平面4到第三平面6范围内，每处的物均能分别被3组镜头成完整像。当目标物位于第一平面4附近时，第一组镜头1成清晰像，第二组镜头2及第三组镜头3无法清晰成像，则系统软件切换第一组镜头1画面；当目标物位于第三平面6附近时，第三组镜头3成清晰像，第一组镜头1及第三组镜头3无法清晰成像，则系统软件切换第三组镜头3画面；这样便可方便的实现较大物距范围内的目标追踪及清晰成像需求。

考虑到单个镜片光通量及对系统影响，该实施例中3组镜头采用矩阵阵列的模式来实现，如下图2所示。三组镜头从上到下阵列，三组镜头的结构相同，每一组镜头由三行镜头组成，每一行镜头包括若干个单独的镜片。

第三组镜头3中每一个镜片的厚度大于第二组镜头2中每一个镜片的厚度，第二组镜头2中每一个镜片的厚度大于第一组镜头1中每一个镜片的厚度，每一组镜头中的镜片厚度相同。

一般的摄像模组均采用单颗镜片，如果破损则系统无法使用，而且单颗镜片需要对一定物距一定大小物成像，则必定要求校准镜头的轴外像差，如畸变，场曲，畸变，这样必须采用非球面或者多组镜片来实现，这样会增加系统成本或者体积。

该实施例中的多组镜头，均采用微型镜头阵列，镜头阵列采用两种方式：一种是如整体方案拼接模式，另一种是单颗镜头视场拼接形式。

方式一：如图3所示，该排列方式是特点是每个单颗镜片均能成完整像，通光孔径大，系统成像西能不受限单个镜片性能好坏的限制。缺点：单颗镜片成像质量要求较高，视场大，像差校正优化困难。镜头阵列需要结合实际视场大小决定镜头阵列的数量及孔径大小。

方式二：该方案将物平面分割成无数个小单元，每颗镜片单独成像，视场小，像差易校正。可实现大靶面成像需求。缺点是图像拼接算法较为复杂。系统成像受限于阵列中每个单颗LENS性能。此外，对阵列中单颗镜头的一致性也有较高要求。

由于是近距离成像，物距变化对像距变化影响比较大，用单镜头成像，很难做到大的景深，目前市场上镜头在450mm-550mm物距能够在固定像面达到清晰的像，在大于550nm和小于450mm物距范围内无法成清晰的像，要求使用者调整物距----移动眼睛到镜头距离。

本实用新型采用阵列镜头后，可以适用很长一段范围物距，在不同物距时候用不同微镜头成像，整个物距400mm-600mm，在400mm-450mm物距情况下，甚至更大范围物距使用，用其中一个镜头成像，在450mm-500mm用两一个镜头成像，不同的微镜头安装在不同的CCD上，或者同一个CCD上，该结构使得无论物距在有多远都能成像到CCD上，适用者不用来回引动眼睛，极大给适用者带来方便性。

另一个应用，用在拍摄低速运动物体，在不同的部位用不同微镜头成像，整个微透镜安装在一个CCD上，每个采用分块拼接成像，可以在物体移动过程中，在不同地方用不同镜头组阵列成像，当某一个镜头组一旦像素达不到要求，就实时切换到另一个随机组合镜头组，这样在镜头安装在同一位置情况下，在一定范围内运动始终能拍摄到清晰的画面。

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)

1.一种可延伸成像景深的拼接镜头，其特征在于，包括M组镜头，所述M组镜头呈直线阵列的形式；沿阵列方向，每一组镜头的光学参数相对于前一组镜头的光学参数改变；所述光学参数包括，镜头厚度、镜头曲率和镜头材料；M≥3，每一组镜头的后截距相同。

2.根据权利要求1所述的一种可延伸成像景深的拼接镜头，其特征在于，相邻两组镜头的景深叠加，一组内所有镜头的视场拼接。

3.根据权利要求1所述的一种可延伸成像景深的拼接镜头，其特征在于，每组镜头由N个镜片组成，N个镜片厚度相等，N≥4。

4.根据权利要求3所述的一种可延伸成像景深的拼接镜头，其特征在于，N个镜片为矩形阵列形式。

5.根据权利要求1所述的一种可延伸成像景深的拼接镜头，其特征在于，第i组镜头的物距范围小于第i+1组的物距范围，1≤i＜M。

6.根据权利要求1所述的一种可延伸成像景深的拼接镜头，其特征在于，第i组镜头的前景深和第i+1组镜头的后景深重合，1≤i＜M。

7.根据权利要求1所述的一种可延伸成像景深的拼接镜头，其特征在于，第i组镜头的物距长度长于第i-1组镜头的物距长度，2≤i≤M。

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