[发明专利]一种双通道共像面的全景环带光学成像装置

说明书

本发明公开一种双通道共像面的全景环带光学成像装置，包括全景环带光学系统和侧方视场望远光学系统，利用柱面大视场全景环带光学系统检测光学系统周围的物体轮廓；利用侧方视场望远光学系统观测目标物体的细节特征，两个系统共用一个探测器，两条光路分开的前半部分通过半透半反镜后折转进入相同的后继透镜组到达探测器靶面成像，全景环带光学系统在像面形成环带区域成像，望远系统在像面环带中间的圆形区域成像，两个区域互不干涉。本发明实现大视场范围的目标探测和关键目标的细节放大，有利于目标物体探测与追踪。本发明采用共光路，提高系统对像面的成像利用率，减小整个光学系统的轴向尺寸，装置结构紧凑，可适用于较为恶劣的工作环境。

技术领域

本发明涉及透镜成像装置，具体涉及一种双通道共像面的全景环带光学成像装置。

背景技术

全景环带光学系统基于圆柱平面投影法的成像方式，有着大视场成像的优点，可以对围绕系统360°的圆形柱面进行探测，已被广泛应用于空间探测、安防监控、机器视觉、智能家居、管道内窥、无人驾驶等领域。越来越多的应用场合对大视场的光学系统提出轻量化和细节探测的要求，如输电线路监测方面，避免使用多个镜头拍摄或复杂的控制系统控制镜头转动监测的方式，使用单个全景环带光学系统即可实现输电线杆周围360°范围物体的监测。

由于全景环带光学系统前反射面的缘故，使得来自前方小视场的光线无法进入光学系统成像，故而像面上形成环带的像，中间圆形像面区域无法利用，带来了图像利用率低的问题，为了合理增大像面上的图像利用率，研究者们设计了几种消盲区的方法来补足圆形像面。目前的大多数实现方法是在光学系统前反射面上做修改，通过镀二向色膜和半透半反膜使得前方小视场光线可以进入光学系统在探测器靶面圆形区域成像。然而全景环带光学系统在使用时关注的视场是侧方围绕系统360°的圆柱形区域，所以中心小视场光线进入光学系统对于实际的推广与应用效果不甚理想。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种全景环带光学系统与望远系统组合成像的装置，使用单一探测器，对装置侧方视场的物体进行大范围的轮廓的监测和针对目标物体的细节放大，把单纯使用全景环带光学系统成像所浪费的中心圆形像面区域合理利用起来，整个装置在轴向方向上没有较大的尺寸增加，结构较为紧凑。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种双通道共像面的全景环带光学成像装置，包括全景环带光学系统和侧方视场望远光学系统，利用柱面大视场的全景环带光学系统检测该系统周围的物体轮廓，利用侧方视场望远光学系统观测目标物体的细节特征。

进一步地，所述的全景环带光学系统包括沿光轴A顺次设置的全景环带块状头部单元、半透半反镜、后继透镜组和探测器靶面；

所述的侧方视场望远光学系统包括沿光轴B设置的望远透镜组，还包括全景环带光学系统的半透半反镜、后继透镜组、探测器靶面；

所述的光轴A和光轴B垂直，且两者的焦点均为半透半反镜的中心；所述的半透半反镜与所述的光轴A和光轴B的夹角均为45°；

所述的全景环带光学系统与侧方视场望远光学系统共用一个探测器，光线经所述的全景环带光学系统后到达所述的探测器靶面，形成环带像面，用于显示系统周围的物体轮廓；光线经所述的侧方视场望远光学系统后到达所述的探测器靶面，在环带像面的内部的圆形成像区域形成圆形像面，用于显示目标物体的细节特征。

进一步地，所述的探测器靶面的圆形成像区域的外径小于所述的环形成像区域的内径，两者互不干涉，不影响两个通道的成像质量。

进一步地，所述的全景环带块状头部单元包括前透射面、后反射面、前反射面、后透射面。

本发明的有益效果如下：