720°全景摄像系统技术方案

本发明专利技术涉及摄像器材领域，特别涉及一种720°全景摄像系统，包括传感芯片、数字信号处理器、光路偏折元件以及两组对称分设于光路偏折元件两侧的全景镜头，光路偏折元件设置于两组全景镜头内部从而对两组全景镜头的光路进行90°偏折，传感芯片用于接收两组全景镜头偏折后的入射光线并将图像信息输至数字信号处理器，数字信号处理器对两组全景镜头的图像信息进行拼接处理后生成三维720°的全景图像，每组全景镜头的视场角大于190°且F‑thera畸变<9.5％，每组全景镜头的有效后焦距大于5mm。该系统不仅缩短了系统的总体长度，携带方便，而且可以在镜头后部增加IR‑CUT结构，实现日夜两用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及摄像器材领域，特别涉及一种720°全景摄像系统。
技术介绍
目前市面上已有的几种720°全景系统，大部分方案都为两个以上的镜头配置两个以上的芯片构成，两个以上镜头配置两个以上的芯片的方案的缺点是需要两个以上的芯片及数字信号处理器，而后将两个芯片的图像再经过处理拼接成全景全天球图像。这种方案的缺点是由于图像是有两个独立的芯片及数字信号处理器构成，系统集成及设置繁琐，成本高昂，而且两个镜头需要同步成像，对镜头的整体装配难度几何性提升，产品装配良率及效率很难提升，批量产品品质不易保证等缺点。尤其严重的是两个处理器不同步，那么系统拼接图像画面时候，会出现画面缺失的情况，即画面上可能存在某一时刻，一个人缺胳膊少腿的情况。不利于市场推广。三个以上的芯片处理方案更繁琐，成本更加高昂。详见附图1和附图2。另外一种方案为我司的申请的专利技术专利2016100374193所公开的方案，该方案采用两颗镜头配置一个芯片，详见附图3。该方案虽然稳定性及可靠性得到大幅度的提升，图像画面拼接时，不会出现缺胳膊少腿的情况，但是由于镜头是后部进行转向，系统总体配置方案长度较长，由于镜头的光学系统是反远距结构，光路在镜头外部进行偏折，没有足够的空间来增加IR-CUT结构，需要在镜头内部增加一种可见光光谱及940nm红外光谱双通的滤光片来解决夜间使用的问题，携带相对不易。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上缺点，提供一种720°全景摄像系统，该系统利用两个视场角190°以上的全景镜头汇聚光线，然后通过光路偏折元件在两个镜头内部进行90°偏折后成像至同一个传感芯片上，组成一种720°全景摄像系统，不仅缩短了系统的总体长度，携带方便，而且可以在镜头后部增加IR-CUT结构，实现日夜两用。本专利技术是这样实现的：一种720°全景摄像系统，其特征在于：包括传感芯片、数字信号处理器、光路偏折元件以及两组对称分设于光路偏折元件两侧的全景镜头，所述光路偏折元件设置于两组全景镜头内部从而对两组全景镜头的光路进行90°偏折，所述传感芯片用于接收两组全景镜头偏折后的入射光线并将图像信息输至数字信号处理器，所述数字信号处理器对两组全景镜头的图像信息进行拼接处理后生成三维720°的全景图像，每组全景镜头的视场角大于190°且F-thera畸变<9.5％，每组全景镜头的有效后焦距大于5mm。所述光路偏折元件为直角棱镜，所述直角棱镜上设有两个相互垂直的反射面，每组全景镜头的入射光轴与对应侧的反射面成45°的夹角，所述传感芯片与两个反射面均成135°的夹角，每组全景镜头的部分透镜设置于与对应侧反射面成45°夹角的入射光轴上，剩余部分透镜设置在与对应侧反射面成135°夹角的反射光轴上。每组全景镜头包括光焦度为正的前镜组、光栏以及光焦度为正的后镜组，所述前镜组的焦距范围在3～20mm之间，所述后镜组的焦距范围在4-18mm之间。所述前镜组包括沿入射光轴依次排列的第一透镜和第二透镜以及沿反射光轴依次排列的第三透镜和第四透镜，其中第一透镜为正弯月形透镜，第二透镜为正弯月形透镜，第三透镜为双凹透镜，第四透镜为双凸透镜，所述后镜组包括沿反射光轴依次排列的第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，其中，第五透镜为双凹透镜，第六透镜为双凸透镜，第七透镜为平凸透镜，第八透镜为平凸透镜，所述第五透镜和第六透镜组成密接的胶合组，所述第七透镜和第八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；1.6<n2<1.82，45<v2<57.5；1.53<n3<1.72，50<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-第四透镜的阿贝系数；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<v5<22；1.6<n6<1.75，50<v6<57；1.6<n7<1.8，50<v7<60；1.5<n8<1.7，50<v8<70；其中n5-n8依次为第五透镜-第八透镜的折射率，v5-v8依次为第五透镜-第八透镜的阿贝系数。所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隙为3.8±0.5mm，所述第二透镜和第三透镜之间的空气间隙为11.5±1mm，所述第三透镜和第四透镜之间的空气间隙为0.2±0.1mm，所述前镜组和固定光栏之间的空气间隙为1±0.5mm，所述固定光栏和后镜组之间的空气间隙为0.5±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720°全景摄像系统还包括镜头座、调节环、后镜筒以及两个前镜筒，所述后镜筒上左右两侧同轴设有前镜筒安装孔，两个前镜筒的外周壁分别与对应前镜筒安装孔的内周壁螺纹连接，所述后镜筒内还并列地设有两个透镜安装通道，所述透镜安装通道的轴线与前镜筒安装孔的轴线相垂直，所述全景镜头还包括前压圈、隔圈A、隔圈B、隔圈C和后压圈，所述第一透镜和第二透镜沿光线入射方向依次固定安装于前镜筒内，所述前压圈固定安装于前镜筒筒口外并对第一透镜的前端位置起限位作用，所述第三透镜、第四透镜、光栏、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜沿光线入射方向依次固定安装于透镜安装通道内，所述隔圈A固定安装于透镜安装通道内且位于第三透镜和第四透镜之间以限定两者的空气间隙，所述隔圈B固定安装于透镜安装通道内且位于第四透镜和第五透镜之间以限定两者的空气间隙，所述隔圈C固定安装于透镜安装通道内且位于第六透镜和第七透镜之间以限定两者的空气间隙，所述后压圈固定安装于透镜安装通道内并对第八透镜的后端位置起限位作用，所述光路偏折元件设置于第二透镜和第三透镜之间从而对全景镜头的光路进行90°偏折，所述传感芯片设置于镜头座内，所述调节环的外周壁与镜头座的内周壁螺纹连接，所述调节环的内周壁与后镜筒下端外周壁螺纹连接。所述720°全景摄像系统还包括设置于镜头座上的IR-CUT切换器。每个反射面上镀制有高反膜且对波段400～850nm的光反射率为95％以上。较之现有技术而言，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术提供的720°全景摄像系统，利用两个视场角190°以上的全景镜头汇聚光线，然后通过光路偏折元件在两个镜头内部进行90°偏折后成像至同一个传感芯片上，组成一种720°全景摄像系统，不仅缩短了系统的总体长度，携带方便，而且可以在镜头后部增加IR-CUT结构，实现日夜两用；(2)本专利技术提供的720°全景摄像系统，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，增大系统聚集光线的能力，增大系统的通光孔径，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)本专利技术提供的720°全景摄像系统，第二透镜使用材料折射率n2范围1.6至1.82，阿贝数范围45-57.5的重镧火石玻璃，进一步汇聚由通过第一透镜的光线，并有效平衡第一透镜产生的像散等像差；(4)本专利技术提供的7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种720°全景摄像系统，其特征在于：包括传感芯片(S9)、数字信号处理器、光路偏折元件以及两组对称分设于光路偏折元件两侧的全景镜头，所述光路偏折元件设置于两组全景镜头内部从而对两组全景镜头的光路进行90°偏折，所述传感芯片(S9)用于接收两组全景镜头偏折后的入射光线并将图像信息输至数字信号处理器，所述数字信号处理器对两组全景镜头的图像信息进行拼接处理后生成三维720°的全景图像，每组全景镜头的视场角大于190°且F‑thera畸变<9.5％，每组全景镜头的有效后焦距大于5mm。

【技术特征摘要】
1.一种720°全景摄像系统，其特征在于：包括传感芯片(S9)、数字信号处理器、光路偏折元件以及两组对称分设于光路偏折元件两侧的全景镜头，所述光路偏折元件设置于两组全景镜头内部从而对两组全景镜头的光路进行90°偏折，所述传感芯片(S9)用于接收两组全景镜头偏折后的入射光线并将图像信息输至数字信号处理器，所述数字信号处理器对两组全景镜头的图像信息进行拼接处理后生成三维720°的全景图像，每组全景镜头的视场角大于190°且F-thera畸变<9.5％，每组全景镜头的有效后焦距大于5mm。2.根据权利要求1所述的720°全景摄像系统，其特征在于：所述光路偏折元件为直角棱镜(P10)，所述直角棱镜上设有两个相互垂直的反射面，每组全景镜头的入射光轴与对应侧的反射面成45°的夹角，所述传感芯片(S9)与两个反射面均成135°的夹角，每组全景镜头的部分透镜设置于与对应侧反射面成45°夹角的入射光轴上，剩余部分透镜设置在与对应侧反射面成135°夹角的反射光轴上。3.根据权利要求2所述的720°全景摄像系统，其特征在于：每组全景镜头包括光焦度为正的前镜组(A)、光栏(B)以及光焦度为正的后镜组(C)，所述前镜组(A)的焦距范围在3～20mm之间，所述后镜组(C)的焦距范围在4-18mm之间。4.根据权利要求3所述的720°全景摄像系统，其特征在于：所述前镜组(A)包括沿入射光轴依次排列的第一透镜(G1)和第二透镜(G2)以及沿反射光轴依次排列的第三透镜(G3)和第四透镜(G4)，其中第一透镜(G1)为正弯月形透镜，第二透镜(G2)为正弯月形透镜，第三透镜(G3)为双凹透镜，第四透镜(G4)为双凸透镜，所述后镜组(C)包括沿反射光轴依次排列的第五透镜(G5)、第六透镜(G6)、第七透镜(G7)和第八透镜(G8)，其中，第五透镜(G5)为双凹透镜，第六透镜(G6)为双凸透镜，第七透镜(G7)为平凸透镜，第八透镜(G8)为平凸透镜，所述第五透镜(G5)和第六透镜(G6)组成密接的胶合组，所述第七透镜(G7)和第八透镜(G8)组成密接的胶合组。5.根据权利要求4所述的720°全景摄像系统，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；1.6<n2<1.82，45<v2<57.5；1.53<n3<1.72，50<v3<62；1.82<n4<1.95，18<v4<25；其中n1-n4依次为第一透镜(G1)-第四透镜(G4)的折射率，v1-v4依次为第一透镜(G1)-第四透镜(G4)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<v5<22；1.6<n6<1.75，50<v6<57；1.6<...

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