[實用新型]全景環形成像光學系統

有效

• 申請號: 201921774034.0
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN210803962U
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 蹇毅
• 申請（專利權）人: 上海濟物光電技術有限公司
• 主分類號: G03B37/00
• 分類號: G03B37/00;G02B27/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 胡美強

本實用新型公開了一種全景環形成像光學系統，包括環形球面反射鏡、球面反射鏡、像差校正透鏡組和圖像傳感器，所述環形球面反射鏡的中心具有開孔，所述環形球面反射鏡用于收集光學系統四周的全景圖像光線信息，反射遠處的平行光以形成發散光；所述球面反射鏡用于將環形球面反射鏡反射過來的發散光反射成匯聚光束，并使匯聚光線進入所述環形球面反射鏡中心的開孔中，所述像差校正透鏡組置于所述環形球面反射鏡中心的開孔內，所述像差校正透鏡組用于矯正所述匯聚光束的像差；所述圖像傳感器用于接收像差矯正后的匯聚光束并成像。本實用新型的光學系統結構簡單，成像質量良好，符合光學儀器的運用標準。

技術領域

本實用新型涉及一種光學系統，特別涉及一種全景大視場成像的光學系統。

背景技術

傳統單視場成像常應用于有限視場范圍的成像，適合捕獲小視場范圍內的深層次信息,缺乏對周圍360°范圍場景的整體認識。即使采用帶有轉臺的掃描方式，為了保障所需的掃描速率，駐留在每個像素上的時間大約有幾十微秒，信噪比較低，進而造成系統探測和目標判定之間明顯的時間延遲，特別是對于捕獲高速移動的目標，由于系統掃描速率達不到搜索跟蹤目標的要求，系統就會丟失部分有用的探測信息。

全景成像是指通過某種特殊的成像設備，獲得垂直或水平方向360°全視場，或者大于180°的半球視場的成像技術。全景成像技術提供了關于對象與環境的全方位和垂直方向上信息,為后續的圖像分析和圖像處理贏得了時間。

全景環形透鏡實際上屬于折反射全景鏡頭，但與常用的折反射全景鏡頭又有所不同，這類鏡頭是由兩個反射面和兩個折射面構成的折反射透鏡系統，它可以對圍繞光軸360°的側面圍成的平面成環形像，根據成像特點和本身的投影方式,在其內部存在側向視場的環形虛像，再經過后面的轉像透鏡成像到探測器焦平面上。

目前，在實現全景成像的研究過程中，主要發展了三大類實現全景成像的方法，分別是旋轉掃描式全景圖像拼接法、魚眼透鏡法和全景環形透鏡實現全景成像法，這三類方法各有其優缺點和應用領域。三種全景成像方式優缺點對比總結如表1所示。可見在有限空間和成本控制下，全景環形透鏡是更好的解決方案。

表1

而目前，市場上尚缺乏適用于大視場的全景環形透鏡。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是為了克服現有技術中全景圖像拼接法、魚眼透鏡法成像質量和結構復雜度難以同時實現的缺陷，提供一種全景環形成像光學系統，可以實現360度全方位同時成像。

本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種全景環形成像光學系統，其特點在于，其包括環形球面反射鏡、球面反射鏡、像差校正透鏡組和圖像傳感器，其中，

所述環形球面反射鏡的中心具有開孔，所述環形球面反射鏡用于收集光學系統四周的全景圖像光線信息，反射遠處的平行光以形成發散光；

所述球面反射鏡用于將環形球面反射鏡反射過來的發散光反射成匯聚光束，并使匯聚光線進入所述環形球面反射鏡中心的開孔中；

所述像差校正透鏡組置于所述環形球面反射鏡中心的開孔內，所述像差校正透鏡組用于矯正所述匯聚光束的像差；

所述圖像傳感器用于接收像差矯正后的匯聚光束并成像。

優選地，所述環形球面反射鏡為凸面球面反射鏡。

優選地，所述球面反射鏡為凹面球面反射鏡。

優選地，所述球面反射鏡置于所述環形球面反射鏡的一側，所述圖像傳感器置于所述環形球面反射鏡的另一側。

優選地，所述像差校正透鏡組置于所述開孔內接近所述圖像傳感器的一側。