[發明專利]一種雙通道共像面的全景環帶光學成像裝置

在審

• 申請號: 202010090319.3
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111190274A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 白劍;王佳
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B17/08
• 分類號: G02B17/08;G01B11/24;G01V8/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

本發明公開一種雙通道共像面的全景環帶光學成像裝置，包括全景環帶光學系統和側方視場望遠光學系統，利用柱面大視場全景環帶光學系統檢測光學系統周圍的物體輪廓；利用側方視場望遠光學系統觀測目標物體的細節特征，兩個系統共用一個探測器，兩條光路分開的前半部分通過半透半反鏡后折轉進入相同的后繼透鏡組到達探測器靶面成像，全景環帶光學系統在像面形成環帶區域成像，望遠系統在像面環帶中間的圓形區域成像，兩個區域互不干涉。本發明實現大視場范圍的目標探測和關鍵目標的細節放大，有利于目標物體探測與追蹤。本發明采用共光路，提高系統對像面的成像利用率，減小整個光學系統的軸向尺寸，裝置結構緊湊，可適用于較為惡劣的工作環境。

技術領域

本發明涉及透鏡成像裝置，具體涉及一種雙通道共像面的全景環帶光學成像裝置。

背景技術

全景環帶光學系統基于圓柱平面投影法的成像方式，有著大視場成像的優點，可以對圍繞系統360°的圓形柱面進行探測，已被廣泛應用于空間探測、安防監控、機器視覺、智能家居、管道內窺、無人駕駛等領域。越來越多的應用場合對大視場的光學系統提出輕量化和細節探測的要求，如輸電線路監測方面，避免使用多個鏡頭拍攝或復雜的控制系統控制鏡頭轉動監測的方式，使用單個全景環帶光學系統即可實現輸電線桿周圍360°范圍物體的監測。

由于全景環帶光學系統前反射面的緣故，使得來自前方小視場的光線無法進入光學系統成像，故而像面上形成環帶的像，中間圓形像面區域無法利用，帶來了圖像利用率低的問題，為了合理增大像面上的圖像利用率，研究者們設計了幾種消盲區的方法來補足圓形像面。目前的大多數實現方法是在光學系統前反射面上做修改，通過鍍二向色膜和半透半反膜使得前方小視場光線可以進入光學系統在探測器靶面圓形區域成像。然而全景環帶光學系統在使用時關注的視場是側方圍繞系統360°的圓柱形區域，所以中心小視場光線進入光學系統對于實際的推廣與應用效果不甚理想。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供了一種全景環帶光學系統與望遠系統組合成像的裝置，使用單一探測器，對裝置側方視場的物體進行大范圍的輪廓的監測和針對目標物體的細節放大，把單純使用全景環帶光學系統成像所浪費的中心圓形像面區域合理利用起來，整個裝置在軸向方向上沒有較大的尺寸增加，結構較為緊湊。

本發明的目的通過如下的技術方案來實現：

一種雙通道共像面的全景環帶光學成像裝置，包括全景環帶光學系統和側方視場望遠光學系統，利用柱面大視場的全景環帶光學系統檢測該系統周圍的物體輪廓，利用側方視場望遠光學系統觀測目標物體的細節特征。

進一步地，所述的全景環帶光學系統包括沿光軸A順次設置的全景環帶塊狀頭部單元、半透半反鏡、后繼透鏡組和探測器靶面；

所述的側方視場望遠光學系統包括沿光軸B設置的望遠透鏡組，還包括全景環帶光學系統的半透半反鏡、后繼透鏡組、探測器靶面；

所述的光軸A和光軸B垂直，且兩者的焦點均為半透半反鏡的中心；所述的半透半反鏡與所述的光軸A和光軸B的夾角均為45°；

所述的全景環帶光學系統與側方視場望遠光學系統共用一個探測器，光線經所述的全景環帶光學系統后到達所述的探測器靶面，形成環帶像面，用于顯示系統周圍的物體輪廓；光線經所述的側方視場望遠光學系統后到達所述的探測器靶面，在環帶像面的內部的圓形成像區域形成圓形像面，用于顯示目標物體的細節特征。

進一步地，所述的探測器靶面的圓形成像區域的外徑小于所述的環形成像區域的內徑，兩者互不干涉，不影響兩個通道的成像質量。

進一步地，所述的全景環帶塊狀頭部單元包括前透射面、后反射面、前反射面、后透射面。

本發明的有益效果如下：