[发明专利]采用液晶透镜实现局部变焦的成像系统及成像方法

说明书

本发明实施例公开一种采用液晶透镜实现局部变焦的成像系统及成像方法，涉及光学成像技术领域。所述成像系统包括：依次设置的主透镜组件、第一液晶透镜组件、第二液晶透镜组件以及图像传感器，所述第一液晶透镜组件包括第一补偿透镜和第一液晶透镜，所述第二液晶透镜组件包括第二补偿透镜和第二液晶透镜，成像时，所述第一补偿透镜和第一液晶透镜组合具有正光焦度，所述第二补偿透镜和第二液晶透镜组合具有负光焦度。本发明通过将具有固定光焦度的第一补偿透镜、第二补偿透镜与具有可变光焦度的液晶透镜组合，在不改变正负光焦度差值的情况下，增大了系统光焦度的变化范围，提高了透镜光焦度使用率，进而提高变焦倍率。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种采用液晶透镜实现局部变焦 的成像系统及成像方法。

背景技术

目前，图像变焦技术非常适用于场景监控、防御报警、目标追踪等领域。 实现方法可分为硬件方法和软件方法两类。例如常用的光学变焦和缩放算法。

将液晶透镜用于局部变焦时，在主透镜和图像传感器之间依次设置第一液 晶透镜和第二液晶透镜。其中，第一液晶透镜对场景中的感兴趣区域对焦，第 二液晶透镜对所述第一液晶透镜对焦后的图像进行变焦。成像时，调整第一液 晶透镜为正光焦度液晶透镜，第二液晶透镜为负光焦度液晶透镜，从而实现焦 距的增加，完成对图像局部区域的放大效果。然而，这种工作形式并没有充分 利用液晶透镜的光焦度。如图1所示，10为主透镜，第一液晶透镜11和第二 液晶透镜12不工作时，成像为A’B’，工作时成像为A”B”；此时没 有利用上第一液晶透镜11的负光焦度和第二液晶透镜12的正光焦度。总体上 有一半的光焦度并没被利用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种采用液晶透镜实现局部变焦的成像系 统及成像方法，用以提高系统光焦度的利用率，增大变焦倍数。

第一方面，本发明提供一种采用液晶透镜实现局部变焦的成像系统，包括： 依次设置的主透镜组件、第一液晶透镜组件、第二液晶透镜组件以及图像传感 器，所述第一液晶透镜组件包括第一补偿透镜和第一液晶透镜，所述第二液晶 透镜组件包括第二补偿透镜和第二液晶透镜，成像时，所述第一补偿透镜和第 一液晶透镜组合工作在正光焦度，所述第二补偿透镜和第二液晶透镜组合工作 在负光焦度。

进一步的，所述第一补偿透镜的光焦度数值与所述第一液晶透镜的最大负 光焦度数值相同，所述第二补偿透镜的光焦度数值与所述第二液晶透镜的最大 正光焦度数值相同。

进一步的，所述第一液晶透镜距离所述主透镜组件的距离d1为：

d₁＝D₁*m；

其中，D1为第一液晶透镜的孔径，m为主透镜组件光圈数；

所述第二液晶透镜距离所述主透组件的距离d2为：

d₂＝D₂*m；

其中，D2为第二液晶透镜的孔径，m为主透镜组件光圈数。

进一步的，所述第一液晶透镜的孔径D1为：

其中，r1为第一液晶透镜距离所述图像传感器的距离，m为主透镜组件光 圈数，D为主透镜组件孔径；

所述第二液晶透镜的孔径D2为：

其中，r2为第二液晶透镜距离所述图像传感器的距离，m为主透镜组件光 圈数，D为主透镜组件孔径，f’是主透镜组件和第一液晶透镜组件的组合焦 距。

进一步的，所述第一液晶透镜组件和所述第二液晶透镜组件组合时，所述 成像装置的变倍比M为：