本發(fā)明涉及攝像器材領域，特別涉及一種720°全景攝像系統(tǒng)。

背景技術：

目前市面上已有的幾種720°全景系統(tǒng)，大部分方案都為兩個以上的鏡頭配置兩個以上的芯片構成，兩個以上鏡頭配置兩個以上的芯片的方案的缺點是需要兩個以上的芯片及數(shù)字信號處理器，而后將兩個芯片的圖像再經(jīng)過處理拼接成全景全天球圖像。這種方案的缺點是由于圖像是有兩個獨立的芯片及數(shù)字信號處理器構成，系統(tǒng)集成及設置繁瑣，成本高昂，而且兩個鏡頭需要同步成像，對鏡頭的整體裝配難度幾何性提升，產(chǎn)品裝配良率及效率很難提升，批量產(chǎn)品品質不易保證等缺點。尤其嚴重的是兩個處理器不同步，那么系統(tǒng)拼接圖像畫面時候，會出現(xiàn)畫面缺失的情況，即畫面上可能存在某一時刻，一個人缺胳膊少腿的情況。不利于市場推廣。三個以上的芯片處理方案更繁瑣，成本更加高昂。詳見附圖1和附圖2。

另外一種方案為我司的申請的發(fā)明專利2016100374193所公開的方案，該方案采用兩顆鏡頭配置一個芯片，詳見附圖3。該方案雖然穩(wěn)定性及可靠性得到大幅度的提升，圖像畫面拼接時，不會出現(xiàn)缺胳膊少腿的情況，但是由于鏡頭是后部進行轉向，系統(tǒng)總體配置方案長度較長，由于鏡頭的光學系統(tǒng)是反遠距結構，光路在鏡頭外部進行偏折，沒有足夠的空間來增加IR-CUT結構，需要在鏡頭內部增加一種可見光光譜及940nm紅外光譜雙通的濾光片來解決夜間使用的問題，攜帶相對不易。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服以上缺點，提供一種720°全景攝像系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用兩個視場角190°以上的全景鏡頭匯聚光線，然后通過光路偏折元件在兩個鏡頭內部進行90°偏折后成像至同一個傳感芯片上，組成一種720°全景攝像系統(tǒng)，不僅縮短了系統(tǒng)的總體長度，攜帶方便，而且可以在鏡頭后部增加IR-CUT結構，實現(xiàn)日夜兩用。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種720°全景攝像系統(tǒng)，其特征在于：包括傳感芯片、數(shù)字信號處理器、光路偏折元件以及兩組對稱分設于光路偏折元件兩側的全景鏡頭，所述光路偏折元件設置于兩組全景鏡頭內部從而對兩組全景鏡頭的光路進行90°偏折，所述傳感芯片用于接收兩組全景鏡頭偏折后的入射光線并將圖像信息輸至數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器對兩組全景鏡頭的圖像信息進行拼接處理后生成三維720°的全景圖像，每組全景鏡頭的視場角大于190°且F-thera畸變<9.5％，每組全景鏡頭的有效后焦距大于5mm。

所述光路偏折元件為直角棱鏡，所述直角棱鏡上設有兩個相互垂直的反射面，每組全景鏡頭的入射光軸與對應側的反射面成45°的夾角，所述傳感芯片與兩個反射面均成135°的夾角，每組全景鏡頭的部分透鏡設置于與對應側反射面成45°夾角的入射光軸上，剩余部分透鏡設置在與對應側反射面成135°夾角的反射光軸上。

每組全景鏡頭包括光焦度為正的前鏡組、光欄以及光焦度為正的后鏡組，所述前鏡組的焦距范圍在3～20mm之間，所述后鏡組的焦距范圍在4-18mm之間。

所述前鏡組包括沿入射光軸依次排列的第一透鏡和第二透鏡以及沿反射光軸依次排列的第三透鏡和第四透鏡，其中第一透鏡為正彎月形透鏡，第二透鏡為正彎月形透鏡，第三透鏡為雙凹透鏡，第四透鏡為雙凸透鏡，所述后鏡組包括沿反射光軸依次排列的第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和第八透鏡，其中，第五透鏡為雙凹透鏡，第六透鏡為雙凸透鏡，第七透鏡為平凸透鏡，第八透鏡為平凸透鏡，所述第五透鏡和第六透鏡組成密接的膠合組，所述第七透鏡和第八透鏡組成密接的膠合組。

所述前鏡組的各個透鏡需滿足以下光學條件:

1.8<n1<1.95，33<v1<36.5；

1.6<n2<1.82，45<v2<57.5；

1.53<n3<1.72，50<v3<62；

1.82<n4<1.95，18<v4<25；

其中n1-n4依次為第一透鏡-第四透鏡的折射率，v1-v4依次為第一透鏡-第四透鏡的阿貝系數(shù)；

所述后鏡組的各個透鏡需滿足以下光學條件:

1.88<n5<1.92，18<v5<22；

1.6<n6<1.75，50<v6<57；

1.6<n7<1.8，50<v7<60；

1.5<n8<1.7，50<v8<70；

其中n5-n8依次為第五透鏡-第八透鏡的折射率，v5-v8依次為第五透鏡-第八透鏡的阿貝系數(shù)。

所述第一透鏡和第二透鏡之間的空氣間隙為3.8±0.5mm，所述第二透鏡和第三透鏡之間的空氣間隙為11.5±1mm，所述第三透鏡和第四透鏡之間的空氣間隙為0.2±0.1mm，所述前鏡組和固定光欄之間的空氣間隙為1±0.5mm，所述固定光欄和后鏡組之間的空氣間隙為0.5±0.3mm，所述第六透鏡和第七透鏡之間的空氣間隙為0.14±0.1mm。

所述720°全景攝像系統(tǒng)還包括鏡頭座、調節(jié)環(huán)、后鏡筒以及兩個前鏡筒，所述后鏡筒上左右兩側同軸設有前鏡筒安裝孔，兩個前鏡筒的外周壁分別與對應前鏡筒安裝孔的內周壁螺紋連接，所述后鏡筒內還并列地設有兩個透鏡安裝通道，所述透鏡安裝通道的軸線與前鏡筒安裝孔的軸線相垂直，所述全景鏡頭還包括前壓圈、隔圈A、隔圈B、隔圈C和后壓圈，所述第一透鏡和第二透鏡沿光線入射方向依次固定安裝于前鏡筒內，所述前壓圈固定安裝于前鏡筒筒口外并對第一透鏡的前端位置起限位作用，所述第三透鏡、第四透鏡、光欄、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和第八透鏡沿光線入射方向依次固定安裝于透鏡安裝通道內，所述隔圈A固定安裝于透鏡安裝通道內且位于第三透鏡和第四透鏡之間以限定兩者的空氣間隙，所述隔圈B固定安裝于透鏡安裝通道內且位于第四透鏡和第五透鏡之間以限定兩者的空氣間隙，所述隔圈C固定安裝于透鏡安裝通道內且位于第六透鏡和第七透鏡之間以限定兩者的空氣間隙，所述后壓圈固定安裝于透鏡安裝通道內并對第八透鏡的后端位置起限位作用，所述光路偏折元件設置于第二透鏡和第三透鏡之間從而對全景鏡頭的光路進行90°偏折，所述傳感芯片設置于鏡頭座內，所述調節(jié)環(huán)的外周壁與鏡頭座的內周壁螺紋連接，所述調節(jié)環(huán)的內周壁與后鏡筒下端外周壁螺紋連接。

所述720°全景攝像系統(tǒng)還包括設置于鏡頭座上的IR-CUT切換器。

每個反射面上鍍制有高反膜且對波段400～850nm的光反射率為95％以上。

較之現(xiàn)有技術而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，利用兩個視場角190°以上的全景鏡頭匯聚光線，然后通過光路偏折元件在兩個鏡頭內部進行90°偏折后成像至同一個傳感芯片上，組成一種720°全景攝像系統(tǒng)，不僅縮短了系統(tǒng)的總體長度，攜帶方便，而且可以在鏡頭后部增加IR-CUT結構，實現(xiàn)日夜兩用；

(2)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，第一透鏡使用材料折射率n1范圍1.8至1.95，阿貝數(shù)V1范圍33-36.5的重鑭火石玻璃，通過高折射率，低色散的重鑭火石玻璃，增大系統(tǒng)聚集光線的能力，增大系統(tǒng)的通光孔徑，并有效減小第一片鏡片的體積，從而有效減小整個系統(tǒng)的體積；

(3)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，第二透鏡使用材料折射率n2范圍1.6至1.82，阿貝數(shù)范圍45-57.5的重鑭火石玻璃，進一步匯聚由通過第一透鏡的光線，并有效平衡第一透鏡產(chǎn)生的像散等像差；

(4)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，第三透鏡使用材料折射率內范圍1.53至1.72，阿貝數(shù)v3范圍50-62，通過降低凹面的曲率半徑，有效縮小后鏡組的體積；

(5)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，第四透鏡使用材料的折射率n4范圍是1.82至1.95，阿貝數(shù)V4范圍18至25的重鑭火石玻璃，設置鏡片雙凸形狀，高折射率有效平衡了系統(tǒng)的慧差，提升系統(tǒng)分辨率；

(6)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，第五透鏡使用材料的折射率n5范圍1.88至1.92，阿貝數(shù)V5范圍18至22，設置鏡片雙凹形狀形狀，使得曲面彎向光欄面，有效降低系統(tǒng)的場曲和畸變；

(7)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，第六透鏡使用材料的折射率n6范圍1.6至1.75，阿貝數(shù)V6范圍50至57的鑭火石玻璃，第五透鏡和第六透鏡組成密接的膠合組，有效平衡了系統(tǒng)的色差和像散；

(8)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，第七透鏡使用材料的折射率n7范圍為1.6至1.75，阿貝數(shù)V7范圍50至60，設置鏡片平凸形狀，有效增大了系統(tǒng)主光線入射角度，有效減少兩個相鄰的后鏡組之間的間隔，提升芯片的利用效率，并提升系統(tǒng)地有效可用后焦距，降低系統(tǒng)畸變；

(9)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，第八透鏡使用材料的折射率n8范圍為1.5至1.7，阿貝數(shù)V8范圍50至70，設置鏡片平凸形狀，設置第七透鏡與第八透鏡成密接的膠合組，有效增大了系統(tǒng)主光線入射角度，有效減少兩個相鄰的后鏡組之間的間隔，提升芯片的利用效率，并提升系統(tǒng)地有效可用后焦距，平衡系統(tǒng)的色差并降低系統(tǒng)畸變；

(10)本發(fā)明提供的720°全景攝像系統(tǒng)，前鏡筒采用一刀成型，有效降低部件在機械加工中因為機床換刀引起的加工誤差，提升系統(tǒng)的裝配良率。

附圖說明

下面參照附圖結合實施例對本發(fā)明作進一步說明：

圖1是現(xiàn)有技術的一種結構示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術的另一種結構示意圖；

圖3是專利號2016100374193所公開方案的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明720°全景攝像系統(tǒng)的光路圖；

圖5是本發(fā)明720°全景攝像系統(tǒng)的結構示意圖。

圖中符號說明：1、前壓圈，2、前鏡筒，3、后鏡筒，4、棱鏡蓋板，5、螺釘，6、隔圈A，7、隔圈B，8、隔圈C，9、后壓圈，10、調節(jié)環(huán)，11、鏡頭座，A、前鏡組，B、固定光欄，C、后鏡組，G1、第一透鏡，G2、第二透鏡，G3、第三透鏡，G4、第四透鏡，G5、第五透鏡，G6、第六透鏡，G7、第七透鏡，G8、第八透鏡，S9、傳感芯片，P10、直角棱鏡。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明內容進行詳細說明：

如圖4-5所示，為本發(fā)明提供的一種720°全景攝像系統(tǒng)，其特征在于：包括傳感芯片S9、數(shù)字信號處理器、光路偏折元件以及兩組對稱分設于光路偏折元件兩側的全景鏡頭，所述光路偏折元件設置于兩組全景鏡頭內部從而對兩組全景鏡頭的光路進行90°偏折，所述傳感芯片S9用于接收兩組全景鏡頭偏折后的入射光線并將圖像信息輸至數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器對兩組全景鏡頭的圖像信息進行拼接處理后生成三維720°的全景圖像，每組全景鏡頭的視場角大于190°且F-thera畸變<9.5％，每組全景鏡頭的有效后焦距大于5mm。

在本實施例中，光路偏折元件采用直角棱鏡P10，所述直角棱鏡上設有兩個相互垂直的反射面，每組全景鏡頭的入射光軸與對應側的反射面成45°的夾角，所述傳感芯片S9與兩個反射面均成135°的夾角，每組全景鏡頭的部分透鏡設置于與對應側反射面成45°夾角的入射光軸上，剩余部分透鏡設置在與對應側反射面成135°夾角的反射光軸上。光路偏折元件還可以采用其它元件，如高精度的反射鏡。

每組全景鏡頭包括光焦度為正的前鏡組A、光欄B以及光焦度為正的后鏡組C，所述前鏡組A的焦距范圍在3～20mm之間，所述后鏡組C的焦距范圍在4-18mm之間。

所述前鏡組A包括沿入射光軸依次排列的第一透鏡G1和第二透鏡G2以及沿反射光軸依次排列的第三透鏡G3和第四透鏡G4，其中第一透鏡G1為正彎月形透鏡，第二透鏡G2為正彎月形透鏡，第三透鏡G3為雙凹透鏡，第四透鏡G4為雙凸透鏡，所述后鏡組C包括沿反射光軸依次排列的第五透鏡G5、第六透鏡G6、第七透鏡G7和第八透鏡G8，其中，第五透鏡G5為雙凹透鏡，第六透鏡G6為雙凸透鏡，第七透鏡G7為平凸透鏡，第八透鏡G8為平凸透鏡，所述第五透鏡G5和第六透鏡G6組成密接的膠合組，所述第七透鏡G7和第八透鏡G8組成密接的膠合組。

所述前鏡組A的各個透鏡需滿足以下光學條件:

1.8<n1<1.95，33<v1<36.5；

1.6<n2<1.82，45<v2<57.5；

1.53<n3<1.72，50<v3<62；

1.82<n4<1.95，18<v4<25；

其中n1-n4依次為第一透鏡G1-第四透鏡G4的折射率，v1-v4依次為第一透鏡G1-第四透鏡G4的阿貝系數(shù)；

所述后鏡組C的各個透鏡需滿足以下光學條件:

1.88<n5<1.92，18<v5<22；

1.6<n6<1.75，50<v6<57；

1.6<n7<1.8，50<v7<60；

1.5<n8<1.7，50<v8<70；

其中n5-n8依次為第五透鏡G5-第八透鏡G8的折射率，v5-v8依次為第五透鏡G5-第八透鏡G8的阿貝系數(shù)。

第一透鏡使用材料折射率n1范圍1.8至1.95，阿貝數(shù)V1范圍33-36.5的重鑭火石玻璃，通過高折射率，低色散的重鑭火石玻璃，增大系統(tǒng)聚集光線的能力，增大系統(tǒng)的通光孔徑，并有效減小第一片鏡片的體積，從而有效減小整個系統(tǒng)的體積；第二透鏡使用材料折射率n2范圍1.6至1.82，阿貝數(shù)范圍45-57.5的重鑭火石玻璃，進一步匯聚由通過第一透鏡的光線，并有效平衡第一透鏡產(chǎn)生的像散等像差；第三透鏡使用材料折射率內范圍1.53至1.72，阿貝數(shù)v3范圍50-62，通過降低凹面的曲率半徑，有效縮小后鏡組的體積；第四透鏡使用材料的折射率n4范圍是1.82至1.95，阿貝數(shù)V4范圍18至25的重鑭火石玻璃，設置鏡片雙凸形狀，高折射率有效平衡了系統(tǒng)的慧差，提升系統(tǒng)分辨率；第五透鏡使用材料的折射率n5范圍1.88至1.92，阿貝數(shù)V5范圍18至22，設置鏡片雙凹形狀形狀，使得曲面彎向光欄面，有效降低系統(tǒng)的場曲和畸變；第六透鏡使用材料的折射率n6范圍1.6至1.75，阿貝數(shù)V6范圍50至57的鑭火石玻璃，第五透鏡和第六透鏡組成密接的膠合組，有效平衡了系統(tǒng)的色差和像散；第七透鏡使用材料的折射率n7范圍為1.6至1.8，阿貝數(shù)V7范圍50至60，設置鏡片平凸形狀，有效增大了系統(tǒng)主光線入射角度，有效減少兩個相鄰的后鏡組之間的間隔，提升芯片的利用效率，并提升系統(tǒng)地有效可用后焦距，降低系統(tǒng)畸變，第八透鏡使用材料的折射率n8范圍為1.5至1.7，阿貝數(shù)V8范圍50至70，設置鏡片平凸形狀，設置第七透鏡與第八透鏡成密接的膠合組，有效增大了系統(tǒng)主光線入射角度，有效減少兩個相鄰的后鏡組之間的間隔，提升芯片的利用效率，并提升系統(tǒng)地有效可用后焦距，平衡系統(tǒng)的色差并降低系統(tǒng)畸變。

所述第一透鏡G1和第二透鏡G2之間的空氣間隙為3.8±0.5mm，所述第二透鏡G2和第三透鏡G3之間的空氣間隙為11.5±1mm，所述第三透鏡G3和第四透鏡G4之間的空氣間隙為0.2±0.1mm，所述前鏡組A和固定光欄B之間的空氣間隙為1±0.5mm，所述固定光欄B和后鏡組C之間的空氣間隙為0.5±0.3mm，所述第六透鏡G6和第七透鏡G7之間的空氣間隙為0.14±0.1mm。

所述720°全景攝像系統(tǒng)還包括鏡頭座11、調節(jié)環(huán)10、后鏡筒3以及兩個前鏡筒2，所述后鏡筒3上左右兩側同軸設有前鏡筒安裝孔，兩個前鏡筒2的外周壁分別與對應前鏡筒安裝孔的內周壁螺紋連接，所述后鏡筒3內還并列地設有兩個透鏡安裝通道，所述透鏡安裝通道的軸線與前鏡筒安裝孔的軸線相垂直，所述全景鏡頭還包括前壓圈1、隔圈A6、隔圈B7、隔圈C8和后壓圈9，所述第一透鏡G1和第二透鏡G2沿光線入射方向依次固定安裝于前鏡筒2內，所述前壓圈1固定安裝于前鏡筒2筒口外并對第一透鏡G1的前端位置起限位作用，所述第三透鏡G3、第四透鏡G4、光欄B、第五透鏡G5、第六透鏡G6、第七透鏡G7和第八透鏡G8沿光線入射方向依次固定安裝于透鏡安裝通道內，所述隔圈A6固定安裝于透鏡安裝通道內且位于第三透鏡G3和第四透鏡G4之間以限定兩者的空氣間隙，所述隔圈B7固定安裝于透鏡安裝通道內且位于第四透鏡G4和第五透鏡G5之間以限定兩者的空氣間隙，所述隔圈C8固定安裝于透鏡安裝通道內且位于第六透鏡G6和第七透鏡G7之間以限定兩者的空氣間隙，所述后壓圈9固定安裝于透鏡安裝通道內并對第八透鏡G8的后端位置起限位作用，所述光路偏折元件設置于第二透鏡G2和第三透鏡G3之間從而對全景鏡頭的光路進行90°偏折，所述傳感芯片S9設置于鏡頭座11內，所述調節(jié)環(huán)10的外周壁與鏡頭座11的內周壁螺紋連接，所述調節(jié)環(huán)10的內周壁與后鏡筒3下端外周壁螺紋連接。

所述720°全景攝像系統(tǒng)還包括設置于鏡頭座11上的IR-CUT切換器13。

每個反射面21上鍍制有高反膜且對波段400～850nm的光反射率為95％以上。

上述具體實施方式只是對本發(fā)明的技術方案進行詳細解釋，本發(fā)明并不只僅僅局限于上述實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明原理的任何改進或替換，均應在本發(fā)明的保護范圍之內。