[发明专利]利用光学薄膜实现折反射式无盲区全景环带成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像器件领域的一种成像系统，具体是涉及一种利用光学薄膜实现折反射式无盲区全景环带成像系统。

背景技术

伴随着全景环带成像技术的不断发展，研究一种能够用全景环带成像系统来代替单视场系统的方法已经成为各个国家竞相研究的热点。全景环带成像光学系统是一种依托于自由曲面设计加工技术、数字图像处理技术和大面阵成像CCD/CMOS探测器技术发展起来的新型成像技术。

传统的单视场全景扫描成像技术是利用由单个成像镜头组成的系统旋转一周，获得一系列图像，或沿360°各个方向放置一组单镜头进行同时分别拍摄后，由计算机数字图像处理拼接而成的图像。前者缺点在于对同一时刻镜头无法同时拍摄到四周360°的图像，故这种方法的实时性欠佳，会出现时延差；而后者方法的缺陷在于在用计算机对数字图像进行处理拼接的时候，图像边界的拼接误差较难控制，容易造成图像的缺失或模糊等问题，使得这种单视场全景成像系统的稳定性和可操作性都有所降低。

相比于传统的单视场扫描全景成像镜头，全景环带成像系统可以在同一时刻一次性捕获四周360°范围内的图像，很好的解决了传统全景扫描成像镜头的时延差问题，同时在通过计算机数字图像处理全景环带成像系统图像时，只涉及到图像的展开技术，而不涉及图像拼接，因此图像拼接的误差问题也很好地得到了避免。

当前，针对全景环带成像技术主要有两种实现方式。一为基于反射式的全景环带成像法，其特征在于周围360°范围内的景物通过反射的方式进入光学系统，再经过一系列的光学元件优化像质，最终到达探测器表面进行成像；另一为基于折反射式的全景环带成像法，其特征在于周围景物通过折射的方式进入光学系统，在全景透镜内经过两次反射后出射，再经过后继光学元件优化像质，最终到达探测器表面进行成像。两种全景环带成像方式各有其优缺点，前者反射式全景光学元件的加工和装配较为复杂，但胜于结构较轻；后者折反射式全景光学元件的加工和装配相对容易，但实体材料结构较重。

针对常规折反射式全景环带成像光学系统，其光路走向如图1所示，入射光由第一透射面透射进入光学系统，由于不同介质存在折射率差，光线发生折射偏转；光线在各向同性透镜内部沿直线传播，到达第一反射面后发生反射；继续沿直线传播到达第二反射面处发生第二次反射；再沿直线传播到达第二透射面后，发生折射，出射出全景透镜；经过后继透镜组后，最终成像在探测器上，光学设计如图2所示。

虽然全景环带成像系统已经有了诸多超越传统视场成像系统的优势，但是它依旧存在着许多尚未解决的问题，比如全景环带成像系统的盲区问题。盲区的存在是折反射式全景环带成像系统的固有缺陷，它使得探测器的利用率大大降低，造成探测器中心区域的浪费，如图2所示。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提出一种利用光学薄膜实现折反射式无盲区全景环带成像系统，使得原本探测器中心无法成像的区域得以成像，以提高探测器的利用率，并有效地把两个处于不同波段的光利用同一套折反射式全景环带成像光学系统同时成像在一个探测器的不同区域内，且相互之间没有影响。

为实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括同轴安装的全景透镜、置于全景透镜后方的后继透镜组和探测器，全景透镜包括第一透射面、第一反射面、第二反射面和第二透射面；在全景透镜前方设有用于校正光传播方向的前端透镜组，前端透镜组与全景透镜同轴，前端透镜组校正由前端透镜组前表面入射光的传播方向，全景透镜的第二反射面镀有一层选择性光学薄膜，该光学薄膜使得从全景透镜外射到第二反射面的光只进行透射，并使从全景透镜内射到第二反射面的光只进行反射；前端透镜组前端入射的光由前端透镜组折射再依次经全景透镜的第二反射面和后继透镜组后会聚成像到探测器中心成像区域上；由全景透镜的第一透射面入射的光在全景透镜内部依次经第一反射面、第二反射面反射后，再经第二透射面折射出，然后经后继透镜组透射成像到探测器面的全景环带成像区域。

所述的全景透镜和后继透镜组使得由全景透镜第二反射面入射的光和第一透射面入射的光能同时传播。

所述的由全景透镜第二反射面入射的光和由第一透射面入射的光分别为不同波段的光线。

所述的前端透镜组由多片不同材料的光学透镜组合而成，使得由全景透镜第二反射面处入射的光能够传播。

所述的光学薄膜采用分光膜，按波长区域对光束进行选择性透反射。

所述的光学薄膜对由全景透镜第二反射面处入射的光进行选择性透射，对第一透射面处入射的光进行选择性反射。