CN108900748A - 一种潜望式全景图像成像装置及*** - Google Patents

一种潜望式全景图像成像装置及*** Download PDF

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Abstract

本发明属于透镜成像技术领域，公开了一种潜望式全景图像成像装置及***，其中潜望式全景图像成像装置包括筒体，筒体内设有用于接收来自被拍摄物体反射的光信号的感光元件，筒体内还设有用于将被拍摄物体的光信号投射在所述感光元件上的镜头组件，筒体上方设有用于将四周被拍摄物体的光信号反射进所述镜头组件中的半椭球型的反光镜，且反光镜的底部呈尖头状。本发明采用的反光镜可以获得周围360度全景信息，反光镜的底部呈尖头状可以获得较宽的视野俯仰角，使本装置具有360度全景拍摄功能，同时具有较宽的视野俯仰角，满足特殊的使用要求。

Description

一种潜望式全景图像成像装置及***
技术领域
本发明属于透镜成像技术领域，具体涉及一种潜望式全景图像成像装置及***。
背景技术
随着工业技术的不断进步，全景光学***已经广泛的应用于安防、机器人视觉、导航以及军事用途。现有的全景光学***成像方式分两种：单镜头定点多角度拍摄成像和多镜头阵列式拍摄成像，单镜头定点多角度拍摄成像的体积小且成本低，有一定市场，缺点是不能在移动时实时拍摄各方位照片，需定点拍摄后再进行拼接，因此不能做到真正意义上的360度视场无死角的实时全景***。多镜头阵列式拍摄成像是采用多个普通有限视场镜头拼接成全景***，该***能达到360度全视角，且***采用普通镜头所以成本不高，缺点是需要镜头多，体积大，携带不便，拍摄的照片也还需要进行处理拼接，维护费用高。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种视野俯仰角大、具有360度全景拍摄的潜望式全景图像成像装置，还提供了一种结构紧凑、集成度高的潜望式全景图像成像***。
本发明所采用的技术方案为：一种潜望式全景图像成像装置，包括筒体，筒体内设有用于接收来自被拍摄物体反射的光信号的感光元件；筒体内还设有用于将被拍摄物体的光信号投射在所述感光元件上的镜头组件；筒体上方设有用于将四周被拍摄物体的光信号反射进所述镜头组件中的半椭球型的反光镜，且反光镜的底部呈尖头状。反光镜可以获得周围360度全景信息，反光镜的底部呈尖头状可以获得较宽的视野俯仰角。
作为优选方式，所述反光镜包括半球形基底部和尖部，尖部相对的两侧分别为球形凹面和球形凸面，所述球形凹面与半球形基底部的表面相互配合连接，球形凸面的横截面直径由上至下逐渐缩小并形成尖头状。
作为优选方式，所述反光镜外套设有圆筒状的玻璃罩，所述玻璃罩的底部与筒体顶部相连。玻璃罩可以保证反光镜周围的成像环带中无遮挡，同时防止空气和尘埃污染反光镜，影响本装置的使用寿命。
作为优选方式，所述筒体的上边缘呈从内向外向下倾斜的斜面，被拍摄物体的光信号可以沿着筒体的斜面射向反光镜，因此反光镜可以获得一个更大的视野俯仰角，用户在使用时可以获取更多的视野信息。
作为优选方式，所述镜头组件包括对焦马达和透镜组，所述透镜组活动设置在所述对焦马达内。
作为优选方式，所述透镜组包括透镜筒，透镜筒内至少设有两个透镜，这样使整个镜头组件的长度得到极大的压缩，有利于本装置的小型化和轻量化。
作为优选方式，所述透镜为双凸透镜。
作为优选方式，所述双凸透镜的入射端面上和出射端面上均镀有增透膜，增透膜可以减少双凸透镜上反射的光信号强度，从而增加透射光信号的强度。
作为优选方式，所述感光元件为CCD图像传感器。
本发明所采用的另一技术方案为：一种潜望式全景图像成像***，包括上述的一种潜望式全景图像成像装置，还包括A/D转换器、图像处理器和储存器，A/D转换器的数据输入端和输出端分别与感光元件和图像处理器连接，图像处理器与储存器连接。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供的一种潜望式全景图像成像装置设置有筒体，筒体上方设有用于将四周被拍摄物体的光信号反射进所述镜头组件中的半椭球型的反光镜，且反光镜的底部呈尖头状。反光镜可以获得周围360度全景信息，反光镜的底部呈尖头状可以获得较宽的视野俯仰角，使本装置具有360度全景拍摄功能，同时具有较宽的视野俯仰角，满足特殊的使用要求。
2、本发明提供的一种潜望式全景图像成像装置，反光镜包括半球形基底部和尖部，尖部相对的两侧分别为球形凹面和球形凸面，所述球形凹面与半球形基底部的表面相互配合连接，球形凸面的横截面直径由上至下逐渐缩小并形成尖头状，反光镜可以获得一个更大的视野俯仰角。
3、本发明提供的一种潜望式全景图像成像装置，筒体的上边缘呈从内向外向下倾斜的斜面，被拍摄物体的光信号可以沿着筒体的斜面射向反光镜，因此反光镜可以获得一个更大的视野俯仰角，用户在使用时可以获取更多的视野信息。
4、本发明提供的一种潜望式全景图像成像装置，镜头组件包括对焦马达和透镜组，透镜组活动设置在所述对焦马达内，对焦马达通过控制透镜组在对焦马达内的位置，实现透镜组的自动对焦。透镜组包括透镜筒，透镜筒内至少设有两个透镜，被拍摄物体的光信号通过反光镜的反射作用后，由透镜组对光信号进行聚焦并投射在感光元件上，透镜筒内至少设有两个透镜使整个镜头组件的长度得到极大的压缩，有利于本装置的小型化和轻量化。
5、本发明提供的一种潜望式全景图像成像***，还包括A/D转换器、图像处理器和储存器，A/D转换器的数据输入端和输出端分别与感光元件和图像处理器连接，图像处理器与储存器连接。A/D转换器将感光元件的电信号转换为便于处理的数字电信号，再传递给图像处理器，图像处理器对数字电信号进行处理得到数码图像，并将数码图像储存在储存器中。
附图说明
图1是本发明的一种潜望式全景图像成像装置的结构示意图。
图中：1-筒体；2-感光元件；3-反光镜；4-半球形基底部；5-尖部；6-玻璃罩；7-对焦马达；8-双凸透镜；9-增透膜。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
如图1所示，本实施例提供了一种潜望式全景图像成像装置，包括筒体1，筒体1内设有用于接收来自被拍摄物体反射的光信号的感光元件2，筒体1内还设有用于将被拍摄物体的光信号投射在所述感光元件2上的镜头组件。
筒体1具有一定厚度，筒体1的底端一般为封闭状态，感光元件2设置在筒体1底部，镜头组件设置在筒体1顶部，被拍摄物体的光信号穿过镜头组件后投射在感光元件2上，感光元件2将所有的光信号转换电信号。
筒体1上方设有用于将四周被拍摄物体的光信号反射进所述镜头组件中的半椭球型的反光镜3，且反光镜3的底部呈尖头状。半椭球型的反光镜3可以获得360度全景信息，反光镜3的底部呈尖头状可以获得较宽的视野俯仰角，使本装置具有360度全景拍摄功能，同时具有较宽的视野俯仰角，满足特殊的使用要求。可以在反光镜3的表面镀一层反射膜，提高反光镜3的反光能力。
反光镜3设置在镜头组件上方，反光镜3将其四周被拍摄物体的光信号向下反射进镜头组件中，光信号穿过镜头组件后投射在感光元件2上，感光元件2将光信号转换为电信号，筒体1底部固定在一些地方，可以窥探本装置周围360度的景物信息。
半椭球型的反光镜3可以采用与长轴平行的截面形状部分，也可以采用与短轴平行的截面形状部分。优选的，反光镜3采用与短轴平行的截面形状部分，所述反光镜3包括半球形基底部4和尖部5，尖部5相对的两侧分别为球形凹面和球形凸面，所述球形凹面与半球形基底部4的表面相互配合连接，球形凸面的横截面直径由上至下逐渐缩小并形成尖头状，反光镜3可以获得一个更大的视野俯仰角。
所述反光镜3外套设有圆筒状的玻璃罩6，所述玻璃罩6的底部与筒体1顶部相连。反光镜3固定在玻璃罩6顶部，玻璃罩6底部固定在筒体1上，保证反光镜3周围的成像环带中无遮挡。玻璃罩6顶端封闭，筒体1底端封闭，从而将反光镜3、镜头组件和感光元件2封闭在玻璃罩6和筒体1的空间内，可以防止空气和尘埃污染反光镜3，并对镜头组件和感光元件2造成腐蚀，影响本装置的使用寿命。
所述筒体1的上边缘呈从内向外向下倾斜的斜面，玻璃罩6的底部固定在筒体1顶部的斜面上，被拍摄物体的光信号可以沿着筒体1的斜面射向反光镜3，因此反光镜3可以获得一个更大的视野俯仰角，用户在使用时可以获取更多的视野信息。
所述镜头组件包括对焦马达7和透镜组，所述透镜组活动设置在所述对焦马达7内。镜头组可在对焦马达7内旋转进行伸缩，对焦马达7通过控制透镜组在对焦马达7内的位置，实现透镜组的自动对焦，得到清晰的图像，被拍摄物体的光信号通过反光镜3的反射作用后，由透镜组对光信号进行聚焦并投射在感光元件2上。
所述透镜组包括透镜筒，透镜筒内至少设有两个透镜，透镜固定在透镜筒，光信号经过透镜的多次折射后投射到感光元件2上，这样使整个镜头组件的长度得到极大的压缩，有利于本装置的小型化和轻量化。所述透镜为双凸透镜8，透镜也可以采用非规则畸形的矫正透镜。双凸透镜8一般使用玻璃镜片，其成像更加清晰、细腻，当然也可以使用塑胶镜片。双凸透镜8的中间部焦距较长，端部的焦距较短，双凸透镜8可以更好的汇聚来自点反光镜3反射的被拍摄物体的光信号，向感光元件2传递光信号。通过使用两个双凸透镜8，达到更好的成像质量。
所述双凸透镜8的入射端面上和出射端面上均镀有增透膜9，增透膜9可以减少双凸透镜8上反射的光信号强度，从而增加透射光信号的强度。
感光元件2一般可分为CCD(电荷耦合)图像传感器和CMOS(金属氧化物半导体)图像传感器两大类。本装置的感光元件2可以采用CMOS图像传感器，更好的做法是，所述感光元件2为CCD图像传感器，CCD图像传感器可以采用型号为TCD1209DG的图像传感器。CCD图像传感器有体积小、重量轻、分辨率高、灵敏度高、动态范围宽、光敏元的几何精度高、光谱响应范围宽、工作电压低、功耗小、寿命长、抗震性和抗冲击性好、不受电磁场干扰和可靠性高等一系列优点，并且CCD图像传感器产生的图像质量比CMOS图像传感器产生的图像质量更佳。CCD图像传感器使用一种高感光度的半导体材料制成，由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位，当CCD图像传感器表面受到光线照射时，每个感光单位会将光信号转变成电信号，将所有感光单位产生的电信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
本实施例还提供了一种潜望式全景图像成像***，包括上述的潜望式全景图像成像装置，还包括A/D转换器、图像处理器和储存器，A/D转换器的数据输入端和输出端分别与感光元件2和图像处理器连接，图像处理器与储存器连接。
A/D转换器可以采用的型号为MCP3208，A/D转换器将感光元件2的电信号转换为便于处理的数字电信号，再传递给图像处理器，图像处理器可以采用型号为TMS320DM642的数字信号处理器，图像处理器对数字电信号进行处理得到数码图像，并将数码图像储存在储存器中。
反光镜3可以反射不同方位的景物信息，以获取以潜望式全景图像成像装置周围360度的景物信息，光信号通过镜头组件聚焦后投射在感光元件2上，感光元件2将光信号转换为电信号，图像处理器具有固有对照算法，参照标准校正治具和所成像信息，将畸变的图像还原成正常图像。通过PC端可以打开储存在储存器中的数码图像，即可看到数码图像的全景信息，无需对图像进行拼接处理即可做到真正意义上的360度视场无死角的全景摄像，其结构紧凑、体积小、集成度高、成本低，具有广阔的应用前景。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种潜望式全景图像成像装置，包括筒体(1)，其特征在于：筒体(1)内设有用于接收来自被拍摄物体反射的光信号的感光元件(2)；筒体(1)内还设有用于将被拍摄物体的光信号投射在所述感光元件(2)上的镜头组件；筒体(1)上方设有用于将四周被拍摄物体的光信号反射进所述镜头组件中的半椭球型的反光镜(3)，且反光镜(3)的底部呈尖头状。
2.根据权利要求1所述的一种潜望式全景图像成像装置，其特征在于：所述反光镜(3)包括半球形基底部(4)和尖部(5)，尖部(5)相对的两侧分别为球形凹面和球形凸面，所述球形凹面与半球形基底部(4)的表面相互配合连接，球形凸面的横截面直径由上至下逐渐缩小并形成尖头状。
3.根据权利要求1所述的一种潜望式全景图像成像装置，其特征在于：所述反光镜(3)外套设有圆筒状的玻璃罩(6)，所述玻璃罩(6)的底部与筒体(1)顶部相连。
4.根据权利要求1所述的一种潜望式全景图像成像装置，其特征在于：所述筒体(1)的上边缘呈从内向外向下倾斜的斜面。
5.根据权利要求1所述的一种潜望式全景图像成像装置，其特征在于：所述镜头组件包括对焦马达(7)和透镜组，所述透镜组活动设置在所述对焦马达(7)内。
6.根据权利要求5所述的一种潜望式全景图像成像装置，其特征在于：所述透镜组包括透镜筒，透镜筒内至少设有两个透镜。
7.根据权利要求6所述的一种潜望式全景图像成像装置，其特征在于：所述透镜为双凸透镜(8)。
8.根据权利要求7所述的一种潜望式全景图像成像装置，其特征在于：所述双凸透镜(8)的入射端面上和出射端面上均镀有增透膜(9)。
9.根据权利要求1所述的一种潜望式全景图像成像装置，其特征在于：所述感光元件(2)为CCD图像传感器。
10.一种潜望式全景图像成像***，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的一种潜望式全景图像成像装置，还包括A/D转换器、图像处理器和储存器，A/D转换器的数据输入端和输出端分别与感光元件(2)和图像处理器连接，图像处理器与储存器连接。
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