施例。
[0037] 如图1所示，一种基于离轴光路技术的摄像系统，包括成像物镜1、摄像机2、姿态控 制结构3,所述成像物镜1、摄像机2、姿态控制结构3在光的传播方向上依次按顺序排列；其 中，摄像机2的靶面的中心位置与成像物镜1的主光轴之间始终具有一定的离轴偏移量d，以 获得成像物镜1边缘视场的图像;姿态控制结构3连接于所述摄像机1并控制其绕着主光轴 旋转。在本实施例中，所述成像物镜1采用如图2所示的针孔镜头4。
[0038] 如图2所示，所述姿态控制结构3还包括主动齿轮7、两个定位齿轮5、电机8和齿轮 箱6,所述定位齿轮5和所述主动齿轮7设于所述齿轮箱6内，所述定位齿轮5-端作为定位安 装面连接于所述摄像机4,而定位齿轮5的另一端处定位齿轮5的转轴端部落于所述齿轮箱6 底座上所设的限位孔中；所述主动齿轮7连接于所述电机8的输出轴，并与所述定位齿轮5啮 合。采用齿轮传动的设计结构作为姿态控制结构，可以增强姿态控制结构的紧凑和稳定性。
[0039] 作为一种优选方案，靶面边缘位置外切于成像物镜视野时的所述离轴偏移量d则 为离轴偏移量的最大值dmax。
[0040] 作为一种优选方案，摄像机2的靶面的长a不小于成像物镜1的视野半径R。这样可 以保证尽可能大的对成像物镜视野成像。
[0041 ] -种制作上述基于离轴光路技术的摄像系统的方法，包括如下步骤：
[0042] 步骤S1摄像机靶面中心位置相对于成像物镜主光轴具有离轴偏移量d，而离轴偏 移量的最大值dmax(保证靶面边缘位置最大只能外切于成像物镜视野的离轴偏移量，如图3 所示)通过下式计算：
[0043]
[0044] 其中R为成像物镜视野半径，a、b分别为摄像机靶面的长和宽，其中为了保证成像 物镜视野中心区域良好成像，还应满足摄像机靶面的长a不小于成像物镜的视野半径R，从 而保证尽可能大的对镜头视野成像；
[0045] S2摄像机直接与定位齿轮的一个端面进行定位安装，定位齿轮端的安装孔位与定 位齿轮转轴之间设定离轴偏移量d，以使定位齿轮旋转带动摄像机围绕镜头主光轴作圆周 运动；
[0046] S3所有定位齿轮同时与摄像机固定，并与同一个主动齿轮啮合以保证所有定位齿 轮旋转的同步性，而所述主动齿轮连接于所述电机的输出轴。这种设计可以保证摄像机在 旋转的过程中始终保持方向不变，从而保证成像画面的稳定性。所述定位齿轮、主动齿轮均 安装于齿轮箱内，所述定位齿轮另一端处定位齿轮的转轴落入所述齿轮箱底座所设的限位 孔内，由齿轮箱来限制定位齿轮的转动空间。
[0047] 上述基于离轴光路技术的摄像系统的工作方法为:通过设定离轴偏移量d，使摄像 机靶面与成像物镜主光轴之间形成离轴偏转角α，摄像机在成像物镜视野内的离轴位置全 画幅成像，由姿态控制结构控制摄像机围绕成像物镜主光轴做半径为d的圆周运动，同时控 制摄像机靶面的方向在转动过程中不发生变化，保证所拍摄的画面始终维持正向。
[0048]对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的 改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于离轴光路技术的摄像系统，其特征在于，包括成像物镜、摄像机、姿态控制 结构，所述成像物镜、摄像机、姿态控制结构在光的传播方向上依次排列;其中，摄像机靶面 中心位置与成像物镜的主光轴之间具有一定的离轴偏移量。2. 根据权利要求1所述的基于离轴光路技术的摄像系统，其特征在于，所述姿态控制结 构连接于所述摄像机并控制其绕着成像物镜的主光轴旋转。3. 根据权利要求2所述的基于离轴光路技术的摄像系统，其特征在于，所述姿态控制结 构包括主动齿轮、定位齿轮、电机和齿轮箱，所述定位齿轮和所述主动齿轮设于所述齿轮箱 内，所述定位齿轮一端连接于所述摄像机;所述主动齿轮连接于所述电机的输出轴，并与所 述定位齿轮啮合。4. 根据权利要求3所述的基于离轴光路技术的摄像系统，其特征在于，所述定位齿轮包 括至少两个，并且与同一主动齿轮相啮合。5. 根据权利要求3或4所述的基于离轴光路技术的摄像系统，其特征在于，所述定位齿 轮的另一端处定位齿轮的转轴端部落于所述齿轮箱所设的限位孔中。6. 根据权利要求1所述的基于离轴光路技术的摄像系统，其特征在于，所述离轴偏移量 为固定值，靶面边缘位置外切于成像物镜视野时的离轴偏移量为所能设置的最大离轴偏移 量。7. 根据权利要求1所述的基于离轴光路技术的摄像系统，其特征在于，摄像机靶面的长 不小于成像物镜的视野半径。8. -种制作如上述任一权利要求所述的基于离轴光路技术的摄像系统的方法，其特征 在于:包括如下步骤： 步骤S1使成像物镜、摄像机、姿态控制结构在光的传播方向上依次排列，并使摄像机靶 面中心位置相对于成像物镜主光轴具有离轴偏移量，以获得成像物镜边缘视场的图像;其 中，所述离轴偏移量的最大值为靶面边缘位置外切于成像物镜视野时的离轴偏移量，所述 离轴偏移量的最大值通过下式计算：其中R为成像物镜视野半径，a、b分别为摄像机靶面的长和宽，其中为了保证成像物镜 视野中心区域良好成像，还应满足摄像机靶面的长a不小于成像物镜的视野半径R，从而保 证尽可能大的对镜头视野成像； S2摄像机直接与定位齿轮的一个端面进行定位安装，定位齿轮端的安装孔位与定位齿 轮的转轴之间设定离轴偏移量d，以使定位齿轮旋转时带动摄像机围绕成像物镜主光轴作 圆周运动； S3所有定位齿轮与同一主动齿轮啮合以保证所有定位齿轮旋转的同步性，而所述主动 齿轮连接于所述电机的输出轴;所述定位齿轮、主动齿轮均安装于齿轮箱内，由齿轮箱来限 制定位齿轮的转动空间。9. 一种如权利要求1-7任一所述的基于离轴光路技术的摄像系统的工作方法，其特征 在于，包括： 通过设定离轴偏移量d，使摄像机靶面与成像物镜主光轴之间形成离轴偏转角α，摄像 机在成像物镜视野内的离轴位置全画幅成像，由姿态控制结构控制摄像机围绕成像物镜主 光轴做半径为d的圆周运动，同时控制摄像机靶面的方向在转动过程中不发生变化，保证所 拍摄的画面始终维持正向。
【专利摘要】本发明公开了一种基于离轴光路技术的摄像系统及其方法，通过在摄像机靶面中心轴与成像物镜主光轴之间设定偏移量，形成了离轴视角，结合小画幅摄像机和大画幅定焦镜头的设计方案，当摄像机靶面停留在某一位置时，镜头与摄像机靶面形成了一组系统组合，当控制摄像机靶面围绕物镜主光轴旋转，摄像机在镜头视野范围内就获得了一个更大的成像范围，从而获得了第二组系统组合。这样就形成了一套拥有两套不同的视场角和目标占幅比参数的成像系统，结构紧凑，体积小巧，而且在两种参数下拥有相同的图像清晰度。同时摄像系统在对目标进行拍摄时，由于存在离轴视角，不需要设备镜头正对目标取景，在安装完成后，可以减少正下的视野死角，提高观察范围。
【IPC分类】G03B17/12
【公开号】CN105676569
【申请号】CN201610224019
【发明人】韩浚源, 王雷, 许秉时
【申请人】公安部第一研究所, 北京中盾安全技术开发公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月12日