[实用新型]一种变焦镜头成像的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及视频成像装置，更具体地说，涉及一种变焦镜头成像的装置。

背景技术

公共安全部门的数据分析显示，违法犯罪行为通常发生在照度低、光照条件差的地域。从作案时间看，夜间作案多于白天，占到79.1％。因此，在视频图像成像装置(以下简称摄像机)进入治安监控领域之后，摄像机能够满足基本成像指标的最低照度条件(以下简称低照度性能)就成为用户孜孜以求的目标。同时，为了提高摄像机的使用效率，摄像机能够看到的由近到远的最大范围(以下简称覆盖度)也成为用户关注的焦点。

摄像机的覆盖度与镜头焦距有关，当镜头焦距(通常说的镜头小f数)由短变长时(例如，从4mm变化到80mm)，摄像机能够看到的范围由近变远，覆盖度越来越大。摄像机通常通过配置连续变焦镜头具备较大的覆盖度。

摄像机的低照度性能与镜头的焦比(焦距通光孔径比，通常说的镜头大F数，)和图像传感器的性能有关。对于特定性能的图像传感器，当镜头焦比由大变小(例如，从F5.0变化到F1.0)时，通光孔径由小变大，摄像机的低照度性能就越来越好。

另外，摄像机必备的图像处理器，也能在一定程度上提高摄像机的低照度性能。

具有连续变焦镜头的摄像机都包含有一个连续变焦镜头、一个图像传感器和一个图像信号处理器。

随着半导体工艺的不断进步，图像传感器的性能不断提升，目前已经可以做到使用F1.4的镜头并配合图像处理器时，可以在0.08lux的低照度环境下清晰成像(按环境照度分级标准，0.01lux为月光级)。

但是，受到镜头设计思想以及工艺技术条件的限制，具有连续变焦镜头的摄像机并不能完全呈现图像传感器既有性能。

当前，视频图像成像装置的设计思想是用一个连续变焦镜头提供需要使用的整个焦距范围，例如，使用一支焦距范围为4mm～132mm的连续变焦镜头。在这种情况下，镜头的长焦距和短焦距的比为132mm/4mm＝33，以现有的工艺技术条件，无法在长焦和短焦处同时保证镜头具有同样的小焦比(如，F1.0)，只能做到镜头焦距从4mm到132mm的变化过程中，焦比从F1.6变化到F5.0。

此时，假设外部环境照度为100％，则镜头在短焦4mm处的进光量为1/(1.6*1.6)＝39％，在长焦132mm处进光量为1/(3.6*3.6)＝4％。这意味着为了让能在0.08lux环境照度下成像的传感器在长焦处成像，环境照度不能低于0.08Lux/4％＝2lux。或者说，在环境照度0.08lux、镜头焦距位于132mm时，传递到图像传感器的照度只有0.08*4％＝0.0032Lux，远低于图像传感器的最低成像照度要求，导致什么图像都不会看到。

从上述举例计算可以看出，长焦距处的大焦比对环境光照的衰减作用是相当显著的，它大幅影响传感器既有性能地发挥。这直接导致在照度低、光照条件差的地域，摄像机可能无法看到任何图像，失去视频图像监控的意义。

为了减小这种衰减作用，通常采取的弥补方式有以下几种：

1.用可见光或红外光进行补光，提高环境照度；这种方法暴露了摄像机的位置以及观察方向、范围，使得摄像机的隐蔽性不再存在。使敏感区域的安全监控失去了本来作用。

2.采用颠覆性的传感器技术，例如，EMCCD，成百上千倍地提高传感器的灵敏度，使得镜头对环境照度的衰减作用可以忽略不计。但是，这种方式使得摄像机成本上千倍的增加，远远超过现有工艺技术条件下镜头和摄像机成本之和。无法大面积推广使用；

3.对现有的传感器持续进行改良，适当提高传感器的灵敏度；这种改良速度缓慢，通常经过多年才有两、三倍的提升。

上述的各种弥补方式，虽各有长短，但并没有从根本解决连续变焦镜头对环境照度的衰减问题，图像传感器既有性能仍然没有在镜头长焦处得到完全体现。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种变焦镜头成像的装置，使得在大范围焦段的变焦镜头下减小变焦镜头对环境照度的衰减作用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种变焦镜头成像的装置，包括，

至少两个变焦成像单元，各个所述变焦成像单元的焦段依次递增，且相邻两个所述变焦成像单元的焦段有部分重合；

与所述至少两个变焦成像单元连接的通道选择器，用于选择至少一个所述变焦成像单元所输入的信号作为其输出；

分别与所述变焦成像单元和所述通道选择器通信连接的控制单元。

优选地，所述变焦成像单元包括