利用全景环带透镜实现全景望远组合成像装置及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102508354A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102508354A(43)申请公布日2012.06.20(21)申请号201110331166.8(22)申请日2011.10.27(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人黄治白剑侯西云(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人张法高(51)Int.Cl.G02B17/08(2006.01)G02B13/06(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图22页(54)发明名称利用全景环带透镜实现全景望远组合成像装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种利用全景环带透镜实现全景望远组合成像装置及其方法。物点发出的一条光线，经过全景环带成像透镜成像在像面上；物点发出的另一条光线经过反光镜反射后向下传播进入同轴放置的望远镜组、连接透镜、全景环带成像透镜的两个折射面与中继透镜，成像于环带像面的中央盲区中，形成一个局部放大像。通过改变连接透镜的曲率和与望远镜组和全景环带透镜之间的距离，使两个清晰的像面位于同一平面上并且互相不重叠。本发明利用位于同轴的两个透镜组组合而成的光学系统，将环带物空间中的同一物点同时分别成像于中心盲区中与环带像面中，弥补了全景环带成像透镜原来不能成像的中心盲区，同时实现了使用单一传感器完成全景与望远的双重功能。CN1025834ACN102508354A权利要求书1/1页1.一种利用全景环带透镜实现全景望远组合成像装置，其特征在于，在光轴（11）上顺次设有反光镜（10）、望远镜组（9）、连接透镜（16），全景环带成像透镜（1）、中继转向透镜（7）和探测面（8），全景环带成像透镜（1）一端面设有外凸的第一环形折射面（2），第一环形折射面（2）内侧设有内凹的第二环形反射面（4），第二凹面环型反射面（4）内侧设有内凹的第二折射面（6），全景环带成像透镜（1）另一端面设有外凸的第一环形反射面（3），第一环形反射面（3）内侧设有第三折射面（5），连接透镜（16）上表面曲率半径为10mm~15mm，连接透镜（16）下表面曲率半径为10mm~15mm，连接透镜（16）与望远镜组（9）之间的中心距离为5mm~10mm，连接透镜（16）与第二折射面（6）之间的中心距离为5mm~10mm，反光镜（10）能绕光轴（11）转动。2.一种使用如权利要求1所述装置的利用全景环带透镜实现全景望远组合成像的方法，其特征在于光线通过反光镜（10）的反射，望远镜组（9）、连接透镜（16）、全景环带成像透镜（1）和中继转向透镜（7）的折射后在探测面（8）上形成一个中心成像圆（14），光线经过全景环带成像透镜（1）折反射，中继转向透镜（7）折射后在探测面（8）形成环带像面（15），物点P发出的第一条光线（13）经过反光镜（10）反射、望远镜组（9）、连接透镜（16）、第二折射面（6）、第三折射面（5）和中继转向透镜（7）折射成像于探测面（8）的中心成像圆（14）中，形成第一像点P1，物点P发出的第二条光线（12）经过全景环带成像透镜（1）的第一环形折射面（2）折射，第一环形反射面（3）、第二环形反射面（4）的反射，第三折射面（5）、中继转向透镜（7）的折射后成像于探测面（8）上的环带像面（16）中，形成第二像点P2，通过改变连接透镜（16）前后表面的曲率半径，望远镜组（9）的中心距离和第二折射面（6）的中心距离使中心成像圆（14）的外径小于环带像面环带像面（15）的内径，同时两个像面上的像都清晰的成像方法。2CN102508354A说明书1/4页利用全景环带透镜实现全景望远组合成像装置及其方法技术领域[0001]本发明涉及透镜成像装置及其方法，尤其涉及一种利用全景环带透镜实现全景望远组合成像装置及其方法。背景技术[0002]基于平面圆柱投影原理的全景环带成像技术是一种与传统中心投影原理截然不同的新成像技术，可在无需转动成像系统的条件下，将周围360°的环带景物一次性地成像在同一个环带像面上，从光学原理上实现了360°全景凝视成像。如专利USPatent4,566,763,1986和USPatent5,473,474,1995所述，全景透镜采用平面圆柱投影法FCP(FlatCylinderPerspective)，将围绕光学系统光轴360°范围的圆柱视场投影到二维平面上的一个环形区域内。该全景镜头由玻璃等透光性材料构成，全景透镜及其中继透镜组的几何结构由图3所示，透镜一端面为外凸的第一环形折射面2，透镜另端一面为外凸出的第一环形反射面3，在透镜环形第一折射面中心设有内凹的第二反射面4，第一环形折射面2中心内环边缘与第二反射面4边缘相接，在第一环形反射面3中心设有