[发明专利]光学成像装置和摄像机

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像领域，具体而言，涉及一种光学成像装置和摄像机。

背景技术

当摄像机的镜头对某一物体聚焦清晰时，垂直镜头光轴的同一平面(即物面)上的物方点，都可以在接收器上形成清晰的图像，物面前后一定范围的点也可以形成较清晰的像，该前后范围的间距，称为摄像机的景深。摄像机的景深越大，意味着可以对更大深度范围内的物体清晰成像，因此，景深的控制在机器视觉和视频监控等领域都有重大的现实意义。

一般而言，在选定了摄像机并确定拍摄场景后，镜头焦距、拍摄距离及感光元件像元的尺寸因素中的参数可以改变的余量不大，通常可以改变的是镜头光圈这一参数。因此，在许多需要提升景深的成像条件下，都会把光圈尽量缩到最小。但光圈缩小会引起以下问题：光圈小到一定程度后，光的衍射效应变得明显，原来清晰成像的像点会逐渐变成一个较大的弥散斑，从而导致图像清晰度的下降，也就是说，利用缩小光圈的方式仅能在有限的范围内来提高景深。

现有技术中，一般采用液体镜头调焦的方法或者使用反卷积的图像处理方法来增加摄像机的景深，其中，采用液态镜头调焦的方法的景深调节原理为：通过直流电压动态地调节液体镜头的焦距来实现调节景深。采用该方案，不但成本较高，不利于大规模推广，而且液态镜头不能在同一幅拍摄的画面中同时识别远近不同的物体，其应用范围受到一定限制。而采用反卷积的图像处理方法，即拍摄一幅离焦图像以后，利用不同的反卷积的核来还原出被摄的图像。但在该方法中，反卷积运算的计算量非常大，需要消耗大量的计算资源，造成硬件成本的增加，另外反卷积运算获取的过程中，图像中的噪声也会随之放大，导致图像质量的下降。

针对上述的单镜头成像景深不够的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本实施例提供了一种光学成像装置和摄像机，以至少解决单镜头成像景深不够的 技术问题。

根据本实施例，提供了一种光学成像装置，该光学成像装置包括：至少两个前置镜头，各个镜头分别用于收集被摄物体的成像光束；合光组件，设置在至少两个成像光束的出射光路上，用于将至少两个前置镜头收集的成像光束合并为合并光束；中继镜头，设置在合并光束的出射光路上，用于接收合并光束；感光器件，设置在合并光束的出射光路上，合并光束通过感光器件成像。

进一步地，该至少两个前置镜头包括：第一前置镜头；第二前置镜头，第二前置镜头的光轴与第一前置镜头的光轴垂直于交点。

进一步地，中继镜头的光轴与第二前置镜头的光轴重合，中继镜头的物面与第二前置镜头的焦面重合；感光器件包括感光芯片，感光芯片的表面与中继镜头的像面重合，其中，合并光束被中继镜头接收后在感光芯片的表面成像。

进一步地，第一前置镜头和第二前置镜头的出瞳位置与中继镜头的入瞳位置之间的距离小于等于预设距离，其中，预设距离基于在合并光束被中继镜头完全接收的情况下，出瞳位置与入瞳位置的最远设置距离而确定。

进一步地，中继镜头的放大倍率在0.01到100的范围内。

进一步地，合光组件与第一前置镜头和第二前置镜头的焦面的距离小于等于预设阈值，其中，预设阈值为满足焦面和感光器件的表面对于中继镜头成物像共轭面的最远距离值。

进一步地，合光组件包括：分光棱镜，分光棱镜的中心点与交点重合，分光棱镜的第一入射表面与第一前置镜头的光轴垂直，分光棱镜的第二入射表面与第二前置镜头的光轴垂直，分光棱镜的分光面经过中心点，分光面与第一入射表面呈第一角度，分光面与第二入射表面呈第二角度，第一角度与第二角度相同。

进一步地，分光面包括反射面和透射面，分光面上反射面和透射面的分界线与第一前置镜头和第二前置镜头的焦面的交线重合。

进一步地，合光组件包括：合光反射镜，合光反射镜的一边与第一前置镜头和第二前置镜头的焦面的交线重合，合光反射镜与第一前置镜头的光轴之间具有第一夹角，合光反射镜与第二前置镜头的光轴之间具有第二夹角，第一夹角与第二夹角相同。

进一步地，该光学成像装置还包括：折转反射镜，设置在至少两个前置镜头中至少一个前置镜头的入射光路上，折转反射镜与至少一个前置镜头的光轴呈预设角度，折转反射镜用于将被摄物体的成像光束折转反射至至少一个前置镜头中。

进一步地，至少两个前置镜头中不同前置镜头的焦距不同。

根据本实施例，还提供了一种摄像机，该摄像机包括任意一项所述的光学成像装置。