[发明专利]基于棱镜分光的大景深成像系统及方法

说明书

本申请提供了一种基于棱镜分光的大景深成像系统及方法，其中，所述系统包括：镜头组件，用于收集被拍摄物体射出的反射光；分光棱镜组，包括若干分光棱镜，用于将通过所述镜头组件的反射光分成若干子光束；至少两个位于所述分光棱镜组成像面的成像元件，用于接收子光束，采集并拍摄被拍摄物体不同表面的清晰图像；景深调节组件，用于调节部分或所有成像元件与分光棱镜的间距。利用分光棱镜和位于分光棱镜不同成像面的成像元件，通过景深调节组件调节各成像元件与分光棱镜的间距，实现各成像元件同时拍摄物体不同表面的清晰图像，本发明技术方案在成像系统静止的情况下同时拍摄物体的不同表面的图像，避免了成像系统运动导致的运动误差和时效性。

技术领域

本申请设计视觉成像技术领域，尤其涉及基于棱镜分光的大景深成像系统及方法。

背景技术

景深是指在摄像机或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被拍摄物体前后距离范围，在机器视觉高精度测量系统应用中，常规成像系统在较高分辨率时景深受到限制，因此无法对同一物体相对于镜头的两个不同距离的表面同时清晰成像。

目前常见的解决高精度大景深的成像系统由电控机构、单个相机及镜头组成，如被摄物体位于镜头正下方，成像过程中通过电机控制成像系统沿被摄物体上表面垂直方向运动，到达两个不同高度获取物体不同表面的图像。采用电机控制成像系统沿一定方向在产品的两个不同高度平面成像时，往往会产生一定的误差，此误差是由电机运动过程中的精确度造成的，且电机带动成像系统运动，在两个不同的高度面分别成像会导致成像系统时效性较差。

因此，以上技术问题尚未得到有效的解决。

发明内容

本发明实施例提供一种基于棱镜分光的大景深成像系统及方法，其利用分光棱镜和位于分光棱镜不同成像面的成像元件，能够同时拍摄物体不同表面的清晰图像，同时避免成像系统运动导致的运动误差和时效性。

第一方面提供了一种基于棱镜分光的大景深成像系统，包括：

镜头组件，用于收集被拍摄物体射出的反射光；

分光棱镜组，包括若干分光棱镜，用于将通过所述镜头组件的反射光分成若干子光束；

至少两个位于所述分光棱镜组成像面的成像元件，用于接收子光束，采集并拍摄被拍摄物体不同表面的清晰图像；

景深调节组件，用于调节部分或所有成像元件与分光棱镜的间距。

进一步的，所述分光棱镜组包括两个分光棱镜，第一分光棱镜和第二分光棱镜，所述第二分光棱镜位于所述第一分光棱镜的上方或侧方；

所述成像元件为三个，其分别设置于所述两个分光棱镜形成的三个成像面。

进一步的，所述分光棱镜组包括一个分光棱镜，将通过所述镜头组件的反射光分成两个子光束；

所述成像元件为两个，其分别设置于所述分光棱镜形成的两个成像面。

进一步的，至少一个成像元件的中心轴线与所述镜头组件中心轴线平行或重合，至少一个成像元件的中心轴线与所述镜头组件中心轴线垂直。

进一步的，所述分光棱镜为四棱柱镜，所述分光棱镜横截面为正方形，所述分光棱镜其中一个体对角线截面设有半反半透膜。

进一步的，所述景深调节组件包括若干景深调节旋钮，所述景深调节旋钮的一端与成像元件连接，成像元件的外侧固定套接有固定框架，所述景深调节旋钮的另一端穿过所述固定框架，位于所述固定框架的外侧，所述景深调节旋钮控制成像元件在进入所述成像元件的子光束的平行方向上伸缩移动，调节所述成像元件与对应的分光棱镜的间距。

进一步的，所述景深调节旋钮的两侧分别设有一个可伸缩轴，所述可伸缩轴的一端与所述成像元件连接，所述可伸缩轴的另一端与所述固定框架连接。