大靶面低照度全天球摄像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种大靶面低照度全天球摄像系统，包括传感芯片、直角棱镜以及两个广角镜头，直角棱镜上设有两个反射面，两个广角镜头对称分设于直角棱镜两侧且每个广角镜头的入射光轴与对应侧的反射面成45度的夹角，传感芯片与两个反射面均呈45度的夹角，广角镜头的视场角为220度以上且F-θ畸变<15％，广角镜头的有效后截距大于5.6mm。该系统利用两个视场角220度以上的广角镜头汇聚光线，然后通过直角棱镜偏折后成像至同一个传感芯片上，两个广角镜头共用一个传感芯片组成一种大靶面低照度全天球摄像系统，增大了系统的有效孔径，降低了系统的边缘畸变，大大提高了系统整体的分辨率，使系统效果达到全方位720°的视觉效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种大靶面低照度全天球摄像系统，适用于DV、运动、舞台拍摄及酒店等。
技术介绍
随着我国社会经济的不断发展，人民生活水平日益提升，人们对生活品质要求越来越高。人们对参加旅游、演出、运动等越来越热衷。为了记住曾经美好的回忆，人们使用相机、DV等工具记录下了令自己激动的时刻。然而目前市面上现有的相机和DV绝大部分只能记录前方一定角度的画面，并不能记录当时美好画面的全部场景，亦或者由于市面上已有的全景相机价格太高，而拍摄图像质量差强人意。而使得美好的记忆留下遗憾。为了能够让人们留下完美的回忆，开发出大靶面低照度全天球摄像系统。目前市面上已有类似的通过全景镜头制造的全视场角度达到三维720°的系统，使用的技术是一个全景镜头配合一个传感芯片做成一个单方向的360°全景系统，再由两个单方向的全景系统配合组成一个双方向720°的全景系统，此方法采用有两个传感芯片。或者由三个以上的镜头系配合对应三个以上的传感芯片组成全景系统，然后对多幅画面进行拼接。系统设置繁琐，成本昂贵。不适合推广。
技术实现思路
本技术的目的在于克服以上缺点，提供一种大靶面低照度全天球摄像系统，该系统利用两个视场角220度以上的广角镜头汇聚光线，然后通过直角棱镜偏折后成像至同一个传感芯片上，两个广角镜头共用一个传感芯片组成一种大靶面低照度全天球摄像系统，增大了系统的有效孔径，降低了系统的边缘畸变，大大提高了系统整体的分辨率，使系统效果达到全方位720°的视觉效果。本技术是这样实现的：一种大靶面低照度全天球摄像系统，其特征在于：包括传感芯片、直角棱镜以及两个广角镜头，所述直角棱镜上设有两个相互垂直的反射面，所述两个广角镜头对称分设于直角棱镜两侧且每个广角镜头的入射光轴与对应侧的反射面成45度的夹角，所述传感芯片用于接收经两个反射面偏折后的入射光线且与两个反射面均呈45度的夹角，所述广角镜头的视场角为220度以上且畸变F-θ<15％，所述广角镜头的有效后截距大于5.6mm。所述广角镜头包括主镜筒以及沿光线入射方向依次设置于主镜筒内的光焦度为负的前镜组、固定光栏、光焦度为正的后镜组，所述前镜组的焦距范围在-40～-70mm之间，所述后镜组的焦距范围在4～20mm之间。所述前镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜沿光线入射方向依次排列组成，其中第一透镜和第二透镜为正月牙型透镜，第三透镜为平凹透镜，第四透镜为双凸透镜；所述后镜组由第五透镜、第六透镜和第七透镜沿光线入射方向依次排列组成，其中第五透镜双凹型透镜，第六透镜为双凸型透镜，第七透镜为双凸型透镜，所述第五透镜和第六透镜组成密接的胶合组。所述前镜组的各个透镜需满足以下光学条件:1.8<n1<1.95，33<v1<36.5；1.7<n2<1.85，40<v2<47；1.58<n3<1.7，50<v3<62；1.82<n4<1.95，18<v4<25；其中n1-n4依次为第一透镜-第四透镜的折射率，v1-v4依次为第一透镜-第五透镜的阿贝系数；所述后镜组的各个透镜需满足以下光学条件:1.88<n5<1.92，18.5<v5<22；1.6<n6<1.75，50<v6<57；1.8<n7<1.9，40<v7<48；其中n5-n7依次为第五透镜-第七透镜的折射率，v5-v7依次为第五透镜-第七透镜的阿贝系数。所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隙为3±0.3mm，所述第二透镜和第三透镜之间的空气间隙为7.9±0.3mm，所述第三透镜和第四透镜之间的空气间隙为0.2±0.1mm，所述固定光栏和后镜组之间的空气间隙为1.6±0.3mm，所述第六透镜和第七透镜之间的空气间隙为0.14±0.1mm。所述广角镜头还包括前压圈、第一机械隔圈、第二机械隔圈、第三机械隔圈和第四机械隔圈，所述第一透镜固定安装于主镜筒的前端筒口内，所述前压圈固定安装于主镜筒的前端筒口外并对第一透镜的前端位置起限位作用；所述第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、所述第六透镜和第七透镜沿光线入射方向依次固定安装于主镜筒体内；所述第一机械隔圈固定安装于主镜筒的前部筒体内壁并位于第二透镜和第三透镜之间以限定两者的空气间隔；所述第
二机械隔圈固定安装于主镜筒的后部筒体内壁并位于第四透镜和光栏之间以限定两者的空气间隔；所述第三机械隔圈固定安装于主镜筒的后部筒体内壁并位于光栏和第五透镜之间以限定两者的空气间隔；所述第四机械隔圈固定安装于主镜筒的后部筒体内壁并位于第六透镜和第七透镜之间以限定两者的空气间隔。所述第一机械隔圈内壁设有消光螺纹。每个反射面上镀制有高反膜且对波段400～650nm的光反射率为95％以上。较之现有技术而言，本技术具有以下优点：(1)本技术提供的大靶面低照度全天球摄像系统，利用两个视场角220度以上的广角镜头汇聚光线，然后通过直角棱镜偏折后成像至同一个传感芯片上，增大了系统的有效孔径，降低了系统的边缘畸变，大大提高了系统整体的分辨率，使系统效果达到全方位720°的视觉效果；(2)本技术提供的大靶面低照度全天球摄像系统，第一透镜使用材料折射率n1范围1.8至1.95，阿贝数V1范围33-36.5的重镧火石玻璃，通过高折射率，低色散的重镧火石玻璃，增大了系统聚集光线的能力，增大了系统的通关孔径，并有效减小第一片镜片的体积，从而有效减小整个系统的体积；(3)本技术提供的大靶面低照度全天球摄像系统，第二透镜使用材料折射率n2范围1.7至1.85，阿贝数范围40-47的重镧火石玻璃，进一步汇聚由通过第一透镜的光线，并有效平衡第一片镜片产生的像散等像差；(4)本技术提供的大靶面低照度全天球摄像系统，第四透镜使用材料折射率内范围1.82至1.95，阿贝数v4范围18-25的重镧火石玻璃，设置镜片双凸形状，高折射率有效平衡了系统的慧差，提升系统分辨率；(5)本技术提供的大靶面低照度全天球摄像系统，第五透镜使用材料的折射率n5范围是1.88至1.92，阿贝数V5范围18.5至22，设置镜片双凹形状，使得曲面弯向光栏面，有效降低系统的场曲和畸变；(6)本技术提供的大靶面低照度全天球摄像系统，第六透镜使用材料的折射率n6范围1.6至1.75，阿贝数范围50至57的镧火石玻璃，C-1和C-2密接的胶合组有效平衡系统的色差和像散；(7)本技术提供的大靶面低照度全天球摄像系统，第七透镜使用材料的折射率n7范围为1.8至1.9，阿贝数V7范围40至48，设置镜片双凸形状，目的是有效降低系统主光线入射角度，并提升系统的有效可用后焦距，降低系
统畸变；(8)本技术提供的大靶面低照度全天球摄像系统，第一机械隔圈内壁设有消光螺纹，有效降低了系统杂光的影响。附图说明下面参照附图结合实施例对本技术作进一步说明：图1是本技术大靶面低照度全天球摄像系统的光路图；图2是本技术大靶面低照度全天球摄像系统的结构图；图3是图2中广角镜头的结构图。图中符号说明：1、传感芯片，2、直角棱镜，21、反射面，3、广角镜头，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大靶面低照度全天球摄像系统，其特征在于：包括传感芯片(1)、直角棱镜(2)以及两个广角镜头(3)，所述直角棱镜(2)上设有两个相互垂直的反射面(21)，所述两个广角镜头(3)对称分设于直角棱镜(2)两侧且每个广角镜头(3)的入射光轴与对应侧的反射面(21)成45度的夹角，所述传感芯片(1)用于接收经两个反射面(21)偏折后的入射光线且与两个反射面(21)均呈45度的夹角，所述广角镜头(3)的视场角为220度以上且F‑θ畸变<15％，所述广角镜头的有效后截距大于5.6mm。

【技术特征摘要】
1.一种大靶面低照度全天球摄像系统，其特征在于：包括传感芯片(1)、直角棱镜(2)以及两个广角镜头(3)，所述直角棱镜(2)上设有两个相互垂直的反射面(21)，所述两个广角镜头(3)对称分设于直角棱镜(2)两侧且每个广角镜头(3)的入射光轴与对应侧的反射面(21)成45度的夹角，所述传感芯片(1)用于接收经两个反射面(21)偏折后的入射光线且与两个反射面(21)均呈45度的夹角，所述广角镜头(3)的视场角为220度以上且F-θ畸变<15％，所述广角镜头的有效后截距大于5.6mm。2.根据权利要求1所述的大靶面低照度全天球摄像系统，其特征在于：所述广角镜头(3)包括主镜筒(31)以及沿光线入射方向依次设置于主镜筒(31)内的光焦度为负的前镜组(A)、固定光栏(B)、光焦度为正的后镜组(C)，所述前镜组(A)的焦距范围在-40～-70mm之间，所述后镜组(C)的焦距范围在4～20mm之间。3.根据权利要求2所述的大靶面低照度全天球摄像系统，其特征在于：所述前镜组(A)由第一透镜(32)、第二透镜(33)、第三透镜(34)和第四透镜(35)沿光线入射方向依次排列组成，其中第一透镜(32)和第二透镜(33)为正月牙型透镜，第三透镜(34)为平凹透镜，第四透镜(35)为双凸透镜；所述后镜组(C)由第五透镜(36)、第六透镜(37)和第七透镜(38)沿光线入射方向依次排列组成，其中第五透镜(36)双凹型透镜，第六透镜(37)为双凸型透镜，第七透镜(38)为双凸型透镜，所述第五透镜(36)和第六透镜(37)组成密接的胶合组。4.根据权利要求3所述的大靶面低照度全天球摄像系统，其特征在于：所述前镜组(A)的各个透镜需满足以下光学条件:1.8<n1<1.95，33<v1<36.5；1.7<n2<1.85，40<v2<47；1.58<n3<1.7，50<v3<62；1.82<n4<1.95，18<v4<25；其中n1-n4依次为第一透镜(32)-第四透镜(35)的折射率，v1-v4依次为第一透镜(32)-第五透镜(35)的阿贝系数；所述后镜组(C)的各个透镜需满足以下光学条件:1.88<n5<1.92，18.5<v5<22；1....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄统樑，罗联镜，陆鹏，林孝同，
申请(专利权)人：福建福特科光电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35