【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及鱼眼镜头，特别涉及一种三光轴双通道鱼眼镜头。属于物像非相似的几何光学成像技术在特殊影像工程领域的应用。
技术介绍
1、球幕电影或称球幕投影系统，作为一种特种电影，以其新颖的形式、震撼的效果和强烈的临场、融入感深得广大观众喜爱。
2、随着光学技术、制片技术、银幕制造技术、数字图像处理技术的进步，以及图形制作、融合拼接技术的成熟，球幕投影系统得到了飞速发展，为了提高球幕上影像的亮度和清晰度，相继出现了双、多机位的构成形式，但是，单机位的基本构成形式因其构成简单、成本低廉、运行稳定仍然占据重要地位。
3、而在单机位球幕投影系统中，必不可少的部件是鱼眼镜头。鱼眼镜头是一种性能特殊的镜头，其特点为，以牺牲“物”、“像”相似性为代价，实现大视场角的光学特性。目前，传统鱼眼镜头均属于单光轴光学结构，传统鱼眼镜头把投影机影像芯片上的影像信息投射于球幕时，无法在球幕与影像芯片之间建立完整的物-像满射或高效的物-像映射关系，由于这种映射关系的限制，造成像素利用率和光能利用率低下。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种三光轴双通道鱼眼镜头，以在单机位球幕投影系统的应用中提高像素及光能利用率。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种三光轴双通道鱼眼镜头，该三光轴双通道鱼眼镜头的光学结构包括前组透镜群、后上透镜群和后下透镜群，该三光轴双通道鱼眼镜头具有主光轴以及在同一平面内平行布置的第一副光轴和第二副光轴，
4、技术特征是指该三光轴双通道鱼眼镜头光学技术指标的特征，这些光学技术指标主要包括：成像关系式、像高、视场角、焦距；
5、而光学结构特征是指该三光轴双通道鱼眼镜头光学结构参数的特征，所涉及的主要光学结构参数包括，光轴偏移量、光焦度、透镜数量和种类、通道孔径光阑、镜头孔径光阑；
6、所述三光轴双通道鱼眼镜头技术特征中成像关系式的特征为：两个光路通道的成像关系式相同，均采用非相似的成像关系式，也即所成的像存在大值畸变量，成像关系式采用鱼眼镜头光学技术中常用的“等立体角投影”式、“体式投影”式、“正交投影”式，“等距投影”式以及“等距投影改进”式中的任意一种；
7、所述三光轴双通道鱼眼镜头技术指标中视场角的特征为：镜头的视场角为任一光路通道的视场角，两光路通道的视场角最大值相同，视场角最大值由投影工程的实际需要而却定；
8、所述三光轴双通道鱼眼镜头技术指标中像高的特征为：像高是指任一光路通道的像高，视场角最大时，两光路通道像高相同，由变量符号y来指代，像高y由所匹配的投影机影像芯片的尺寸限定，为了避免出现负值歧义，只讨论像高的绝对值|y|，|y|的最大值由采用的投影机的影像芯片长度尺寸a和宽度尺寸b决定，若影像芯片的长宽尺寸关系为a≤2b，则|y|最大值为|y|≈a/4-δ，0.1≤δ≤1，δ为预留的余量，若影像芯片的长宽尺寸关系为a≥2b，则|y|最大值为：|y|≈b/2；
9、所述三光轴双通道鱼眼镜头技术指标中焦距的特征为：镜头的焦距指任一光路通道的焦距，两光路通道焦距相同，用变量符号f′来指代，f′是在成像关系式约束下根据已知的视场角最大值和像高数值来计算确定，为了便于说明，特选定“等距投影改进”式为成像关系式，来进一步说明，成像关系式如下；
10、y＝-kf′(ωπ/180)，0.5<k<1
11、其中，ω为光路通道的视场角，由投影工程的实际需要决定，y为光路通道视场角ω对应的像高，f′为光路通道的焦距，k是畸变调节系数，用来调整和平衡畸变量，π为圆周率；当成像关系式和视场角最大值确定下来后，f′唯一由像高y决定，f′的取值存在一个范围区间：|f′|＝180y/kωπ，0.5≤k≤1；
12、所述三光轴双通道鱼眼镜头的规律性光学结构特征中的光轴偏移量是指主光轴和其中一个副光轴之间的垂直距离，由变量符号e来指代，e由采用的投影机的芯片长度尺寸a和宽度尺寸b决定，若用光路通道像高最大值的绝对值来描述，那么，光轴偏移量的取值范围满足下式：
13、光轴偏移量e的取值范围：|y|-2≤e≤|y|+2；
14、所述三光轴双通道鱼眼镜头的规律性光学结构特征中光焦度的特征为：前组透镜群的光焦度为负值，后上透镜群的光焦度为正值，后下透镜群的光焦度为正值，且这些光焦度之间的关系满足下式：
15、光焦度关系式：
16、所述三光轴双通道鱼眼镜头的规律性光学结构特征中通道孔径光阑以及镜头孔径光阑的特征为：三光轴双通道鱼眼镜头的各个通道孔径光阑的形状不再是常规的圆形，而是半圆形或半椭圆形，通道孔径光阑的面积控制为投影机出射光路额定通光面积的一半，三光轴双通道鱼眼镜头的镜头孔径光阑由第一光路通道的通道孔径光阑和第二光路通道的通道孔径光阑共同组成；
17、所述三光轴双通道鱼眼镜头的规律性光学结构特征中透镜数量的特征为：三光轴鱼眼镜头光学结构针对不同的应用需求，其中蕴含的球面透镜数量也不同，前组透镜群的透镜数量为5～12片，后上透镜群的透镜数量为5～12片，后下透镜群的透镜数量为5～12片。
18、所述三光轴双通道鱼眼镜头规律性光学结构特征中透镜种类的特征为：三光轴双通道鱼眼镜头光学结构的所有透镜都是球面透镜；
19、进一步的，该三光轴双通道鱼眼镜头后部尾端可以安装光学滤光片或光学偏振片，用以在曲面幕上投影立体影像。
20、进一步的，所述前组透镜群、后上透镜群和后下透镜群还包括非球面透镜，或平面反射镜和棱镜；通过非球面透镜可以减少光学结构中球面透镜的数量；通过棱镜和平面反射镜可以改变镜头光路走向，使镜头光路发生偏折。
21、进一步的，成像关系式若采用鱼眼镜头光学理论体系中的“等立体角投影”式、“体式投影”式、“正交投影”式来求解镜头的焦距，而得到的鱼眼镜头的其他技术特征和光学结构特征不变。
22、相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
23、本专利技术所述的三光轴鱼眼镜头通过镜头前组结构与镜头后组结构相互配合构成第一光路通道与第二光路通道，可营造一个“物”对应两个“像”的特殊映射关系，在镜头像方获得的两个像域所包络的面积之和，最大限度接近所用投影机影像芯片的有效面积，大大提高了像素利用率，且能够提升光能利用率。
24、此外，通过安装于镜头上的光学滤光片或光学偏振片可以实现立体影像的投影，扩展了镜头的使用范围。
25、另外，经过简单匹配性扩展，本专利技术的鱼眼镜头能适用于摄影本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三光轴双通道鱼眼镜头，其特征在于，该三光轴双通道鱼眼镜头的透镜群包括前组透镜群(3)、后上透镜群(6)和后下透镜群(7)，该三光轴双通道鱼眼镜头具有主光轴(8)以及在同一平面内平行布置的第一副光轴(9)和第二副光轴(10)，主光轴(8)为前组透镜群(3)的光轴，第一副光轴(9)为后上透镜群(6)的光轴，第二副光轴(10)后下透镜群(7)的光轴，且两个副光轴相对于主光轴(8)对称布置，前组透镜群(3)和后上透镜群(6)构成第一光路通道，前组透镜群(3)和后下透镜群(7)构成第二光路通道，后上透镜群(6)和后下透镜群(7)的光学结构组成完全相同，则两个光路通道的光学结构完全相同，该三光轴双通道鱼眼镜头具有如下技术特征和规律性光学结构特征，其中：
2.根据权利要求1所述的三光轴双通道鱼眼镜头，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的三光轴双通道鱼眼镜头，其特征在于：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的三光轴双通道鱼眼镜头，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种三光轴双通道鱼眼镜头，其特征在于，该三光轴双通道鱼眼镜头的透镜群包括前组透镜群(3)、后上透镜群(6)和后下透镜群(7)，该三光轴双通道鱼眼镜头具有主光轴(8)以及在同一平面内平行布置的第一副光轴(9)和第二副光轴(10)，主光轴(8)为前组透镜群(3)的光轴，第一副光轴(9)为后上透镜群(6)的光轴，第二副光轴(10)后下透镜群(7)的光轴，且两个副光轴相对于主光轴(8)对称布置，前组透镜群(3)和后上透镜群(6)构成第一光路通...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈琛，
申请(专利权)人：秦皇岛视听机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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