[发明专利]一种光学变焦、自动对焦镜头及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于虹膜识别系统中的镜头，特别涉及一种光学变焦、自动对焦镜头及方法。

背景技术

科技的迅猛发展，不仅给人们的生活带来很多的便捷，也增加了各种安全隐患，人们对身份验证的可靠性，安全性的要求也不断提高。虹膜识别因其唯一性、高可靠性、安全性的特性，基于虹膜的自动身份识别与验证系统近几年越来越受人们的欢迎。虹膜识别的第一步是采集虹膜图像，虹膜图像的清晰度直接影响虹膜识别的精度与识别速度。

为了使虹膜识别系统使用更方便、更人性化、更智能，虹膜识别系统需要满足在一定的距离范围内，采集的虹膜图像大小、清晰度不变的要求。要使物距大小改变而目标图像的大小不变，镜头必须有变焦（ZOOM）的功能，人离虹膜系统近时，变焦使镜头焦距短，放大倍数小，反之则镜头焦距长，放大倍率大，保持目标图像大小恒定。然而，当镜片与图像传感器的距离固定不变时，改变镜片的焦距会导致图像传感器就不再处于镜片的焦距上，使得图像变得模糊不清。为了保证采集到的图像清晰度不变，镜头必须有对焦功能。

变焦分为光学变焦和数字变焦两种。光学变焦是指通过改变光学镜片的焦距来改变目标图像的放大倍率的状态，配合镜头的对焦功能，使目标图像清晰度高，但是镜头体积大；数字变焦是指改目标图像在CCD中的放大倍率并显示在成像设备上的状态，这种方法不需要很大的镜头，但是图像清晰度不够。

传统的带有光学变焦和自动对焦功能的镜头有内、外两个镜筒，内镜筒里安装有前后两组透镜，且具有沿内镜筒表面形成的螺旋凹槽，前后透镜在内镜筒中通过螺旋运动用改变之间的距离，从而达到改变镜头焦距的效果；外镜筒能够沿着内镜筒的表面插入，改变外镜筒插入内镜筒的程度可以改变透镜组与图像传感器的距离，从而实现对焦的功能。这样的结构使得镜头的体积很大，镜头结构复杂，成本高，此外，手动变焦、对焦镜头使用不方便，不能用于自动虹膜识别系统；光学变焦、自动对焦的镜头，还需要机械驱动模块，不仅进一步增加镜头的成本和镜头结构的复杂度，而且会增加相机的功耗。

为了解决传统变焦镜头的诸多问题，法国、韩国、日本的公司相继推出了液态镜头。液态镜头内有不相溶的电解液层与绝缘层，通过改变施加在电解液层的电压值，来改变电解液层与绝缘层的分界面的曲率，从而改变液态镜头的焦距，实现变焦功能。使用一个液态镜头，一个带螺旋凹槽的镜筒，改变镜片组与图像传感器的距离实现对焦功能。若采用两个液态镜头，用两路电压分别控制两个液态镜头的绝缘层与电解液层的分界面的曲率来改变它们的焦距，则可以在两个液态镜头都固定不变的情况下，实现光学变焦和自动对焦的功能。

目前，现有的虹膜识别系统主要有两种，一种不具有变焦和对焦功能，需要用户配合对焦才能得到清晰的虹膜图像，这种虹膜识别系统使用不便；另一种具有变焦和对焦功能，但其变焦和对焦镜头采用传统的机械驱动型镜头，成本高，且携带不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有自动变焦、对焦功能、结构简单、体积小、变焦对焦速度快且精确的学变焦、自动对焦镜头及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种光学变焦、自动对焦镜头，包括测距模块，数据处理模块，液态镜头驱动电路和镜头，所述镜头包括镜筒，第一液态镜头和第二液态镜头；

所述测距模块，数据处理模块，液态镜头驱动电路和镜头依次电连接，所述第一液态镜头和第二液态镜头固定于镜筒内部，测距模块测量待测对象与镜头的距离并输出代表二者距离的距离电压信号，数据处理模块根据测距模块输出的距离电压信号，输出物距值，并根据物距值得到驱动电路的输入值，驱动电路根据输入值调节输出到液态镜头上的控制电压，进而调节液态镜头中第一液态镜头和第二液态镜头的焦距。

本发明的有益效果是：本发明的镜头经过变焦、对焦过程，实现在虹膜识别系统的适用距离内，即使改变人与虹膜识别系统的距离，也能保持采集的虹膜图像的大小及清晰度不变，具有镜头体积小，结构简单，成本极低，操作简单，便携性强，变焦、对焦速度快，精确度高，液态镜头可拆卸，使用不同型号的液态镜头可以改变镜头的有效焦距范围，使用范围广的特点。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述测距模块包括频率源，延迟模块，锁相环，光波发生器，光波接收器和滤波模块；