CN104880805A - 360°全景超清摄像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及360°全景超清摄像镜头，由两组对称的鱼眼光学系统组成，每组鱼眼光学系统由第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件、等腰直角反射棱镜、第一胶合元件组、第二胶合元件组、双滤光片IR-CUT和成像平面组成，两个等腰直角反射棱镜沿斜边胶合成正方体胶合棱镜，且两组鱼眼光学系统的各元件沿胶合棱镜对称放置，并通过胶合棱镜反射使射入两组鱼眼光学系统的光线分别经过90度折叠后进入各自摄像元件。本发明从两个半球物空间接收来自两个对称物空间的光线，并分别在各自成像平面上形成影像，360°全景超清摄像镜头和成像平面用于安防、监控系统，并通过其全景拍摄、高影像质量、良好的低光性能及外型体积小实现效益和销售优势。

Description

360°全景超清摄像镜头
技术领域
本发明涉及全景摄像镜头技术领域，具体涉及一种适用于安全、监控等电子设备系统的具有360°无死角全景拍摄、高影像质量、低光性能的紧凑型摄像镜头。
背景技术
能具有视角180±10度的镜头被称为鱼眼镜头。鱼眼镜头通常用于安防及监控性质的应用设备，此类型的应用设备包括全景无盲区高清摄像机、车载内外监控等。随着360°全景超清晰镜头的需求越来越大，鱼眼镜头逐渐出现如600万、800万、1200万、1400万等超高像素的像质，拍摄视角方面也通过将两组鱼眼光学系统高精度组合在一起，实现360°全球型无死角的拍摄。全景图像可以通过保存两组鱼眼光学系统各自拍摄的两张视角大于180°的图像，并利用FPGA进行合成，最终得到360°全景图像，另外，通过对重合部分的处理，也可以作成无缝的全景图像。
现有360°全景超清晰镜头具有拼接镜头数量多、通光量小、外型体积大等缺点。
发明内容
本发明的目的针对现有360°全景超清晰镜头具有拼接镜头数量多、通光量小、外型体积大等缺点，提供一种360°全景超清摄像镜头，它包含两组鱼眼光学系统，其分别从两个半球物空间接收来自两个对称物空间的光线，并分别在各自成像平面上形成影像，360°全景超清摄像镜头和成像平面用于安防、监控系统，并通过其全景拍摄、高影像质量、良好的低光性能及外型体积小实现效益和销售优势。
本发明是采用以下技术方案：360°全景超清摄像镜头，由两组鱼眼光学系统组成，其特征在于：每组鱼眼光学系统由第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件、等腰直角反射棱镜、第一胶合元件组、第二胶合元件组、双滤光片IR-CUT和成像平面组成，其中两个等腰直角反射棱镜沿斜边胶合成正方体胶合棱镜，且两组鱼眼光学系统的各元件沿胶合棱镜对称放置，即两组鱼眼光学系统的第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件沿胶合棱镜上下或左右对称放置，两组鱼眼光学系统的第一胶合元件组、第二胶合元件组、双滤光片IR-CUT和成像平面沿胶合棱镜左右或上下对称放置，通过胶合棱镜的反射使射入两组鱼眼光学系统的光线分别经过90度 折叠后进入各自摄像元件。
所述的每组鱼眼光学系统由第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件、等腰直角反射棱镜、第一胶合元件组、第二胶合元件组、双滤光片IR-CUT和成像平面组成，其中第一透镜元件的对物面为凸面，另一影像面为凹面，第二透镜元件位于第一透镜元件的影像面侧，且第二透镜元件的对物面为凹面，影像面亦为凹面，第三透镜元件设置在第二透镜元件的影像面侧，对物面和影像面均为非球面，等腰直角反射棱镜设置在第三透镜元件的影像面侧，对物面为一直角边平面，影像面为另一直角边平面，工作反射面为斜边平面，第一胶合元件组设置在等腰直角反射棱镜的影像面侧，第一胶合元件组由第一透镜Ⅰ和第二透镜Ⅰ组成，第一透镜Ⅰ设置在第二透镜Ⅰ的对物面侧，第一胶合元件组的对物面为第一透镜Ⅰ的对物面为凸面，影像面为第二透镜的影像面亦为凸面，第二胶合元件组设置在胶合元件组的影像面侧，第二胶合元件组包括第一透镜Ⅱ和第二透镜Ⅱ，第一透镜Ⅱ设置在第二透镜的对物面侧，第二胶合元件组的对物面为第一透镜Ⅱ的对物面为凸面，影像面为第二透镜Ⅱ的影像面亦为凸面，双滤光片IR-CUT设置在第二胶合元件组的影像面侧，且双滤光片IR-CUT的对物面和影像面均为平面，成像平面设置在双滤光片IR-CUT的影像面侧。
所述胶合棱镜的光学中心位于水平光轴与垂直光轴的交点O处。
所述两组鱼眼光学系统的第一透镜元件、第二透镜元件和第三透镜元件，六个元件同轴对齐于垂直光轴上，且关于水平光轴对称；第一胶合元件组、第二胶合元件组、双滤光片IR-CUT和成像平面，八个元件同轴对齐于水平光轴上，且关于垂直光轴对称。
所述两组鱼眼光学系统的第一透镜元件、第二透镜元件和第三透镜元件，六个元件同轴对齐于水平光轴上，且关于垂直光轴对称；第一胶合元件组、第二胶合元件组、双滤光片IR-CUT和成像平面，八个元件同轴对齐于垂直光轴上，且关于水平光轴对称。
所述每组鱼眼光学系统的第三透镜元件、第一胶合元件组和第二胶合元件组均具有正光焦距。
所述每组鱼眼光学系统的光学总长TTL和焦距f0的比值范围为：16<TTL/f0<20。
所述两组鱼眼光学系统的第一透镜元件的两个对物面之间的距离范围为20mm-25mm。
所述每组鱼眼光学系统的第一透镜元件，当接收588nm波长光源时，折射率低于1.70。
所述的第三透镜元件，当接收588nm波长光源时，折射率低于1.50。
所述的第一透镜元件的阿贝数高于第三透镜元件的阿贝数。
所述的第二透镜元件的阿贝数高于第一透镜元件的阿贝数。
本发明具有以下有益效果：它包含两组鱼眼光学系统，12个光学元件，其分别从两个半球物空间接收来自两个对称物空间的光线，并分别在各自成像平面上形成影像，360°全景超清摄像镜头和成像平面用于安防、监控系统，并通过其全景拍摄、高影像质量、良好的低光性能及外型体积小实现效益和销售优势。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明由两组鱼眼光学系统组成，其特征在于：每组鱼眼光学系统由第一透镜元件1、第二透镜元件2、第三透镜元件3、等腰直角反射棱镜4、第一胶合元件组5、第二胶合元件组6、双滤光片IR-CUT7和成像平面8组成，其中两个等腰直角反射棱镜4沿斜边胶合成正方体的胶合棱镜，且两组鱼眼光学系统的各元件沿胶合棱镜对称放置，即两组鱼眼光学系统的第一透镜元件1、第二透镜元件2、第三透镜元件3沿胶合棱镜上下(也可以左右)对称放置，两组鱼眼光学系统的第一胶合元件组5、第二胶合元件组6、双滤光片IR-CUT7和成像平面8沿胶合棱镜左右(也可以上下)对称放置，通过胶合棱镜的反射使射入两组鱼眼光学系统的光线分别经过90度折叠后进入各自摄像元件。
所述的每组鱼眼光学系统由第一透镜元件1、第二透镜元件2、第三透镜元件3、等腰直角反射棱镜4、第一胶合元件组5、第二胶合元件组6、双滤光片IR-CUT7和成像平面8组成，其中第一透镜元件1的对物面为凸面，另一影像面为凹面，第二透镜元件2位于第一透镜元件1的影像面侧，且第二透镜元件2的对物面为凹面，影像面亦为凹面，第三透镜元件3设置在第二透镜元件2的影像面侧，对物面和影像面均为非球面，等腰直角反射棱镜4设置在第三透镜元件3的影像面侧，对物面为一直角边平面，影像面为另一直角边平面，工作反射面为斜边平面，第一胶合元件组5设置在等腰直角反射棱镜4的影像面侧，第一胶合元件组5由第一透镜Ⅰ5-1和第二透镜Ⅰ5-2组成，第一透镜Ⅰ5-1设置在第二透镜Ⅰ5-2的对物面侧，第一胶合元件组5的对物面为第一透镜Ⅰ5-1的对物面为凸面，影像面为 第二透镜5-2的影像面亦为凸面，第二胶合元件组6设置在胶合元件组5的影像面侧，第二胶合元件组6包括第一透镜Ⅱ6-1和第二透镜Ⅱ6-2，第一透镜Ⅱ6-1设置在第二透镜6-2的对物面侧，第二胶合元件组6的对物面为第一透镜Ⅱ6-1的对物面为凸面，影像面为第二透镜Ⅱ6-2的影像面亦为凸面，双滤光片IR-CUT7设置在第二胶合元件组6的影像面侧，且双滤光片IR-CUT7的对物面和影像面均为平面，成像平面8设置在双滤光片IR-CUT7的影像面侧。
所述胶合棱镜的光学中心位于水平光轴9与垂直光轴10的交点O处。
所述两组鱼眼光学系统的第一透镜元件1、第二透镜元件2和第三透镜元件3，六个元件同轴对齐于垂直光轴10上，且关于水平光轴9对称；第一胶合元件组5、第二胶合元件组6、双滤光片IR-CUT7和成像平面8，八个元件同轴对齐于水平光轴9上，且关于垂直光轴10对称。
所述两组鱼眼光学系统的第一透镜元件1、第二透镜元件2和第三透镜元件3，六个元件同轴对齐于水平光轴9上，且关于垂直光轴10对称；第一胶合元件组5、第二胶合元件组6、双滤光片IR-CUT7和成像平面8，八个元件同轴对齐于垂直光轴10上，且关于水平光轴9对称。
所述每组鱼眼光学系统的第三透镜元件3、第一胶合元件组5和第二胶合元件组6均具有正光焦距。
所述每组鱼眼光学系统的光学总长TTL和焦距f0的比值范围为：16<TTL/f0<20。
所述两组鱼眼光学系统的第一透镜元件的两个对物面之间的距离范围为20mm-25mm。
所述每组鱼眼光学系统的第一透镜元件1，当接收588nm波长光源时，折射率低于1.70。
所述的第三透镜元件3，当接收588nm波长光源时，折射率低于1.50。
所述的第一透镜元件1的阿贝数高于第三透镜元件3的阿贝数。 
所述的第二透镜元件2的阿贝数高于第一透镜元件1的阿贝数。 
本具体实施方式包含两组鱼眼光学系统，12个光学元件，分别从两个半球物空间接收来自两个对称物空间的光线，并分别在各自成像平面上形成影像，360°全景超清摄像镜头和成像平面用于安防、监控系统，并通过其全景拍摄、高影像质量、良好的低光性能及外型体积小实现效益和销售优势。

Claims (10)

1.360°全景超清摄像镜头，由两组鱼眼光学系统共同构成一个系统模块，其特征在于：每组鱼眼光学系统由第一透镜元件(1)、第二透镜元件(2)、第三透镜元件(3)、等腰直角反射棱镜(4)、第一胶合元件组(5)、第二胶合元件组(6)、双滤光片IR-CUT(7)和成像平面(8)组成，其中两个等腰直角反射棱镜(4)沿斜边胶合成正方体胶合棱镜，且两组鱼眼光学系统的各元件沿胶合棱镜对称放置，即两组鱼眼光学系统的第一透镜元件(1)、第二透镜元件(2)、第三透镜元件(3)沿胶合棱镜上下或左右对称放置，两组鱼眼光学系统的第一胶合元件组(5)、第二胶合元件组(6)、双滤光片IR-CUT(7)和成像平面(8)沿胶合棱镜左右或上下对称放置，通过胶合棱镜的反射使射入两组鱼眼光学系统的光线分别经过90度折叠后进入各自摄像元件。
2.根据权利要求1所述的360°全景超清摄像镜头，其特征在于：所述的每组鱼眼光学系统由第一透镜元件(1)、第二透镜元件(2)、第三透镜元件(3)、等腰直角反射棱镜(4)、第一胶合元件组(5)、第二胶合元件组(6)、双滤光片IR-CUT(7)和成像平面(8)组成，其中第一透镜元件(1)的对物面为凸面，另一影像面为凹面，第二透镜元件(2)位于第一透镜元件(1)的影像面侧，且第二透镜元件(2)的对物面为凹面，影像面亦为凹面，第三透镜元件(3)设置在第二透镜元件(2)的影像面侧，对物面和影像面均为非球面，等腰直角反射棱镜(4)设置在第三透镜元件(3)的影像面侧，对物面为一直角边平面，影像面为另一直角边平面，工作反射面为斜边平面，第一胶合元件组(5)设置在等腰直角反射棱镜(4)的影像面侧，第一胶合元件组(5)由第一透镜Ⅰ(5-1)和第二透镜Ⅰ(5-2)组成，第一透镜Ⅰ(5-1)设置在第二透镜Ⅰ(5-2)的对物面侧，第一胶合元件组(5)的对物面为第一透镜Ⅰ(5-1)的对物面为凸面，影像面为第二透镜(5-2)的影像面亦为凸面，第二胶合元件组(6)设置在胶合元件组(5)的影像面侧，第二胶合元件组(6)包括第一透镜Ⅱ(6-1)和第二透镜Ⅱ(6-2)，第一透镜Ⅱ(6-1)设置在第二透镜(6-2)的对物面侧，第二胶合元件组(6)的对物面为第一透镜Ⅱ(6-1)的对物面为凸面，影像面为第二透镜Ⅱ(6-2)的影像面亦为凸面，双滤光片IR-CUT(7)设置在第二胶合元件组(6)的影像面侧，且双滤光片IR-CUT(7)的对物面和影像面均为平面，成像平面(8)设置在双滤光片IR-CUT(7)的影像面侧。
3.根据权利要求1或2所述的360°全景超清摄像镜头，其特征在于：所述胶合棱镜的光学中心位于水平光轴(9)与垂直光轴(10)的交点O处。
4.根据权利要求3所述的360°全景超清摄像镜头，其特征在于：所述两组鱼眼光学系统的第一透镜元件(1)、第二透镜元件(2)和第三透镜元件(3)，六个元件同轴对齐于垂直光轴(10)上，且关于水平光轴(9)对称；第一胶合元件组(5)、第二胶合元件组(6)、双滤光片IR-CUT(7)和成像平面(8)，八个元件同轴对齐于水平光轴(9)上，且关于垂直光轴(10)对称。
5.根据权利要求3所述的360°全景超清摄像镜头，其特征在于：所述两组鱼眼光学系统的第一透镜元件(1)、第二透镜元件(2)和第三透镜元件(3)，六个元件同轴对齐于水平光轴(9)上，且关于垂直光轴(10)对称；第一胶合元件组(5)、第二胶合元件组(6)、双滤光片IR-CUT(7)和成像平面(8)，八个元件同轴对齐于垂直光轴(10)上，且关于水平光轴(9)对称。
6.根据权利要求3所述的360°全景超清摄像镜头，其特征在于：所述每组鱼眼光学系统的第三透镜元件(3)、第一胶合元件组(5)和第二胶合元件组(6)均具有正光焦距。
7.根据权利要求3所述的360°全景超清摄像镜头，其特征在于：所述每组鱼眼光学系统的光学总长TTL和焦距f0的比值范围为：16<TTL/f0<20。
8.根据权利要求3所述的360°全景超清摄像镜头，其特征在于：所述两组鱼眼光学系统的第一透镜元件的两个对物面之间的距离范围为20mm-25mm。
9.根据权利要求3所述的360°全景超清摄像镜头，其特征在于：所述每组鱼眼光学系统的第一透镜元件，当接收588nm波长光源时，折射率低于1.70；所述的第三透镜元件，当接收588nm波长光源时，折射率低于1.50。
10.根据权利要求3所述的360°全景超清摄像镜头，其特征在于：所述的第一透镜元件的阿贝数高于第三透镜元件的阿贝数；所述的第二透镜元件的阿贝数高于第一透镜元件的阿贝数。
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