大靶面低照度全天球摄像系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型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。
【专利说明】
大靶面低照度全天球摄像系统
技术领域
[0001]本实用新型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。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型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。
[0005]本实用新型是这样实现的: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-0〈15%，所述广角镜头的有效后截距大于5.6mm。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]所述前镜组的各个透镜需满足以下光学条件:
[0009]1.8〈η1〈1.95，33〈ν1〈36.5;
[0010]1.7<η2<1.85,40<ν2<47；
[0011]1.58〈n3〈1.7，50〈v3〈62;
[0012]1.82〈n4〈1.95，18〈v4〈25;
[0013]其中nl_n4依次为第一透镜-第四透镜的折射率，vl_v4依次为第一透镜-第五透镜的阿贝系数；
[0014]所述后镜组的各个透镜需满足以下光学条件:
[0015]1.88〈η5〈1.92，18.5〈ν5〈22;
[0016]1.6〈η6〈1.75，50〈ν6〈57;
[0017]1.8〈η7〈1.9，40〈ν7〈48;
[0018]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。
[0019]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.Imm，所述固定光栏和后镜组之间的空气间隙为1.6±0.3_，所述第六透镜和第七透镜之间的空气间隙为0.14±0.1_。
[0020]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。
[0021]所述第一机械隔圈内壁设有消光螺纹。
[0022]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。
[0023]较之现有技术而言，本实用新型具有以下优点:
[0024](I)本实用新型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；
[0025](2)本实用新型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nl范围1.8至1.95，阿贝数Vl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；
[0026](3)本实用新型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；
[0027](4)本实用新型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；
[0028](5)本实用新型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；
[0029](6)本实用新型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；
[0030](7)本实用新型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；
[0031](8)本实用新型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】
[0032]下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步说明:
[0033]图1是本实用新型大靶面低照度全天球摄像系统的光路图；
[0034]图2是本实用新型大靶面低照度全天球摄像系统的结构图；
[0035]图3是图2中广角镜头的结构图。
[0036]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，31、主镜筒，32、第一透镜，33、第二透镜，34、第三透镜，35、第四透镜，36、第五透镜，37、第六透镜，38、第七透镜，39、前压圈，310、第一机械隔圈，311、第二机械隔圈，312、第三机械隔圈，313、第四机械隔圈，A、前镜组，B、固定光栏，C、后镜组。
【具体实施方式】
[0037]下面结合说明书附图和具体实施例对本【实用新型内容】进行详细说明:
[0038]如图1-3所示，为本实用新型提供的一种大靶面低照度全天球摄像系统，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I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度以上且畸变F-0〈15%，所述广角镜头的有效后截距大于5.6mm。直角棱镜2的角精度加工需要控制在3”以内，以保证两个广角镜头3的光轴定位精度。
[0039]如图1、图3所示，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?-7Omm之间，所述后镜组C的焦距范围在4?20mm之间。
[0040]如图1、图3所示，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。
[0041]所述前镜组A的各个透镜需满足以下光学条件:
[0042]1.8<nl<1.95,33<vl<36.5；
[0043]1.7<η2<1.85,40<ν2<47；
[0044]1.58〈η3〈1.7，50〈ν3〈62;
[0045]1.82〈η4〈1.95，18〈ν4〈25;
[0046]其中nl-n4依次为第一透镜32-第四透镜35的折射率，vl-v4依次为第一透镜32-第五透镜35的阿贝系数；
[0047]所述后镜组C的各个透镜需满足以下光学条件:
[0048]1.88〈η5〈1.92，18.5〈ν5〈22;
[0049]1.6〈η6〈1.75，50〈ν6〈57;
[0050]1.8<η7<1.9,40<ν7<48；
[0051 ] 其中n5-n7依次为第五透镜36-第七透镜38的折射率，v5-v7依次为第五透镜36-第七透镜38的阿贝系数。
[0052]所述第一透镜32和第二透镜33之间的空气间隙为3±0.3mm，所述第二透镜33和第三透镜34之间的空气间隙为7.9 ± 0.3mm，所述第三透镜34和第四透镜35之间的空气间隙为
0.2 ± 0.1mm，所述固定光栏B和后镜组C之间的空气间隙为1.6 ± 0.3mm，所述第六透镜37和第七透镜38之间的空气间隙为0.14 ± 0.1mm。
[0053]如图3所示，所述广角镜头3还包括前压圈39、第一机械隔圈310、第二机械隔圈311、第三机械隔圈312和第四机械隔圈313，所述第一透镜32固定安装于主镜筒31的前端筒口内，所述前压圈39固定安装于主镜筒31的前端筒口外并对第一透镜32的前端位置起限位作用;所述第二透镜33、第三透镜34、第四透镜35、第五透镜36、所述第六透镜37和第七透镜38沿光线入射方向依次固定安装于主镜筒31体内；所述第一机械隔圈310固定安装于主镜筒31的前部筒体内壁并位于第二透镜33和第三透镜34之间以限定两者的空气间隔;所述第二机械隔圈311固定安装于主镜筒31的后部筒体内壁并位于第四透镜35和光栏B之间以限定两者的空气间隔;所述第三机械隔圈312固定安装于主镜筒31的后部筒体内壁并位于光栏B和第五透镜36之间以限定两者的空气间隔;所述第四机械隔圈313固定安装于主镜筒31的后部筒体内壁并位于第六透镜37和第七透镜38之间以限定两者的空气间隔。主镜筒31设计采用一刀成型，有效降低部件在机械加工中因为机床换刀引起的加工误差，提升系统的装配良率。
[0054]所述第一机械隔圈310内壁设有消光螺纹。
[0055]每个反射面21上镀制有高反膜且对波段400?650nm的光反射率为95%以上。
[0056]本实用新型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，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。
[0057]上述【具体实施方式】只是对本实用新型的技术方案进行详细解释，本实用新型并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
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(I)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〈η1〈1.95，33〈ν1〈36.5; 1.7<η2<1.85,40<ν2<47； 1.58〈η3〈1.7，50〈ν3〈62; 1.82〈η4〈1.95，18〈ν4〈25; 其中nl-n4依次为第一透镜(32)-第四透镜(35)的折射率，vl-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〈η5〈1.92，18.5〈ν5〈22; 1.6〈η6〈1.75，50〈ν6〈57; 1.8〈n7〈1.9，40〈v7〈48; 其中n5-n7依次为第五透镜(36)-第七透镜(38)的折射率，v5_v7依次为第五透镜(36)-第七透镜(38)的阿贝系数。5.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:所述第一透镜(32)和第二透镜(33)之间的空气间隙为3 ± 0.3mm，所述第二透镜(33)和第三透镜(34)之间的空气间隙为7.9 ± 0.3mm，所述第三透镜(34)和第四透镜(35)之间的空气间隙为0.2 土0.1mm，所述固定光栏⑶和后镜组(C)之间的空气间隙为1.6±0.3mm，所述第六透镜(37)和第七透镜(38)之间的空气间隙为0.14±0.1mm。6.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:所述广角镜头(3)还包括前压圈(39)、第一机械隔圈(310)、第二机械隔圈(311)、第三机械隔圈(312)和第四机械隔圈(313)，所述第一透镜(32)固定安装于主镜筒(31)的前端筒口内，所述前压圈(39)固定安装于主镜筒(31)的前端筒口外并对第一透镜(32)的前端位置起限位作用;所述第二透镜(33)、第三透镜(34)、第四透镜(35)、第五透镜(36)、所述第六透镜(37)和第七透镜(38)沿光线入射方向依次固定安装于主镜筒(31)体内；所述第一机械隔圈(310)固定安装于主镜筒(31)的前部筒体内壁并位于第二透镜(33)和第三透镜(34)之间以限定两者的空气间隔;所述第二机械隔圈(311)固定安装于主镜筒(31)的后部筒体内壁并位于第四透镜(35)和光栏(B)之间以限定两者的空气间隔;所述第三机械隔圈(312)固定安装于主镜筒(31)的后部筒体内壁并位于光栏(B)和第五透镜(36)之间以限定两者的空气间隔；所述第四机械隔圈(313)固定安装于主镜筒(31)的后部筒体内壁并位于第六透镜(37)和第七透镜(38)之间以限定两者的空气间隔。7.根据权利要求6所述的大靶面低照度全天球摄像系统，其特征在于:所述第一机械隔圈(310)内壁设有消光螺纹。8.根据权利要求1-7中任一项所述的大靶面低照度全天球摄像系统，其特征在于:每个反射面(21)上镀制有高反膜且对波段400?650nm的光反射率为95 %以上。
【文档编号】G02B13/06GK205545523SQ201620054898
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】黄统樑, 罗联镜, 陆鹏, 林孝同
【申请人】福建福特科光电股份有限公司