施例。
[0037] 如圖1所示，一種基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)，包括成像物鏡1、攝像機2、姿態(tài)控 制結(jié)構(gòu)3,所述成像物鏡1、攝像機2、姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)3在光的傳播方向上依次按順序排列；其 中，攝像機2的靶面的中心位置與成像物鏡1的主光軸之間始終具有一定的離軸偏移量d，以 獲得成像物鏡1邊緣視場的圖像;姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)3連接于所述攝像機1并控制其繞著主光軸 旋轉(zhuǎn)。在本實施例中，所述成像物鏡1采用如圖2所示的針孔鏡頭4。
[0038] 如圖2所示，所述姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)3還包括主動齒輪7、兩個定位齒輪5、電機8和齒輪 箱6,所述定位齒輪5和所述主動齒輪7設(shè)于所述齒輪箱6內(nèi)，所述定位齒輪5-端作為定位安 裝面連接于所述攝像機4,而定位齒輪5的另一端處定位齒輪5的轉(zhuǎn)軸端部落于所述齒輪箱6 底座上所設(shè)的限位孔中；所述主動齒輪7連接于所述電機8的輸出軸，并與所述定位齒輪5嚙 合。采用齒輪傳動的設(shè)計結(jié)構(gòu)作為姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)，可以增強姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)的緊湊和穩(wěn)定性。
[0039] 作為一種優(yōu)選方案，靶面邊緣位置外切于成像物鏡視野時的所述離軸偏移量d則 為離軸偏移量的最大值dmax。
[0040] 作為一種優(yōu)選方案，攝像機2的靶面的長a不小于成像物鏡1的視野半徑R。這樣可 以保證盡可能大的對成像物鏡視野成像。
[0041 ] -種制作上述基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)的方法，包括如下步驟：
[0042] 步驟S1攝像機靶面中心位置相對于成像物鏡主光軸具有離軸偏移量d，而離軸偏 移量的最大值dmax(保證靶面邊緣位置最大只能外切于成像物鏡視野的離軸偏移量，如圖3 所示)通過下式計算：
[0043]
[0044] 其中R為成像物鏡視野半徑，a、b分別為攝像機靶面的長和寬，其中為了保證成像 物鏡視野中心區(qū)域良好成像，還應滿足攝像機靶面的長a不小于成像物鏡的視野半徑R，從 而保證盡可能大的對鏡頭視野成像；
[0045] S2攝像機直接與定位齒輪的一個端面進行定位安裝，定位齒輪端的安裝孔位與定 位齒輪轉(zhuǎn)軸之間設(shè)定離軸偏移量d，以使定位齒輪旋轉(zhuǎn)帶動攝像機圍繞鏡頭主光軸作圓周 運動；
[0046] S3所有定位齒輪同時與攝像機固定，并與同一個主動齒輪嚙合以保證所有定位齒 輪旋轉(zhuǎn)的同步性，而所述主動齒輪連接于所述電機的輸出軸。這種設(shè)計可以保證攝像機在 旋轉(zhuǎn)的過程中始終保持方向不變，從而保證成像畫面的穩(wěn)定性。所述定位齒輪、主動齒輪均 安裝于齒輪箱內(nèi)，所述定位齒輪另一端處定位齒輪的轉(zhuǎn)軸落入所述齒輪箱底座所設(shè)的限位 孔內(nèi)，由齒輪箱來限制定位齒輪的轉(zhuǎn)動空間。
[0047] 上述基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)的工作方法為:通過設(shè)定離軸偏移量d，使攝像 機靶面與成像物鏡主光軸之間形成離軸偏轉(zhuǎn)角α，攝像機在成像物鏡視野內(nèi)的離軸位置全 畫幅成像，由姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)控制攝像機圍繞成像物鏡主光軸做半徑為d的圓周運動，同時控 制攝像機靶面的方向在轉(zhuǎn)動過程中不發(fā)生變化，保證所拍攝的畫面始終維持正向。
[0048]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以根據(jù)以上的技術(shù)方案和構(gòu)思，作出各種相應的 改變和變形，而所有的這些改變和變形都應該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)，其特征在于，包括成像物鏡、攝像機、姿態(tài)控制 結(jié)構(gòu)，所述成像物鏡、攝像機、姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)在光的傳播方向上依次排列;其中，攝像機靶面 中心位置與成像物鏡的主光軸之間具有一定的離軸偏移量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述姿態(tài)控制結(jié) 構(gòu)連接于所述攝像機并控制其繞著成像物鏡的主光軸旋轉(zhuǎn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述姿態(tài)控制結(jié) 構(gòu)包括主動齒輪、定位齒輪、電機和齒輪箱，所述定位齒輪和所述主動齒輪設(shè)于所述齒輪箱 內(nèi)，所述定位齒輪一端連接于所述攝像機;所述主動齒輪連接于所述電機的輸出軸，并與所 述定位齒輪嚙合。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述定位齒輪包 括至少兩個，并且與同一主動齒輪相嚙合。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述定位齒 輪的另一端處定位齒輪的轉(zhuǎn)軸端部落于所述齒輪箱所設(shè)的限位孔中。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述離軸偏移量 為固定值，靶面邊緣位置外切于成像物鏡視野時的離軸偏移量為所能設(shè)置的最大離軸偏移 量。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)，其特征在于，攝像機靶面的長 不小于成像物鏡的視野半徑。8. -種制作如上述任一權(quán)利要求所述的基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)的方法，其特征 在于:包括如下步驟： 步驟S1使成像物鏡、攝像機、姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)在光的傳播方向上依次排列，并使攝像機靶 面中心位置相對于成像物鏡主光軸具有離軸偏移量，以獲得成像物鏡邊緣視場的圖像;其 中，所述離軸偏移量的最大值為靶面邊緣位置外切于成像物鏡視野時的離軸偏移量，所述 離軸偏移量的最大值通過下式計算：其中R為成像物鏡視野半徑，a、b分別為攝像機靶面的長和寬，其中為了保證成像物鏡 視野中心區(qū)域良好成像，還應滿足攝像機靶面的長a不小于成像物鏡的視野半徑R，從而保 證盡可能大的對鏡頭視野成像； S2攝像機直接與定位齒輪的一個端面進行定位安裝，定位齒輪端的安裝孔位與定位齒 輪的轉(zhuǎn)軸之間設(shè)定離軸偏移量d，以使定位齒輪旋轉(zhuǎn)時帶動攝像機圍繞成像物鏡主光軸作 圓周運動； S3所有定位齒輪與同一主動齒輪嚙合以保證所有定位齒輪旋轉(zhuǎn)的同步性，而所述主動 齒輪連接于所述電機的輸出軸;所述定位齒輪、主動齒輪均安裝于齒輪箱內(nèi)，由齒輪箱來限 制定位齒輪的轉(zhuǎn)動空間。9. 一種如權(quán)利要求1-7任一所述的基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)的工作方法，其特征 在于，包括： 通過設(shè)定離軸偏移量d，使攝像機靶面與成像物鏡主光軸之間形成離軸偏轉(zhuǎn)角α，攝像 機在成像物鏡視野內(nèi)的離軸位置全畫幅成像，由姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)控制攝像機圍繞成像物鏡主 光軸做半徑為d的圓周運動，同時控制攝像機靶面的方向在轉(zhuǎn)動過程中不發(fā)生變化，保證所 拍攝的畫面始終維持正向。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于離軸光路技術(shù)的攝像系統(tǒng)及其方法，通過在攝像機靶面中心軸與成像物鏡主光軸之間設(shè)定偏移量，形成了離軸視角，結(jié)合小畫幅攝像機和大畫幅定焦鏡頭的設(shè)計方案，當攝像機靶面停留在某一位置時，鏡頭與攝像機靶面形成了一組系統(tǒng)組合，當控制攝像機靶面圍繞物鏡主光軸旋轉(zhuǎn)，攝像機在鏡頭視野范圍內(nèi)就獲得了一個更大的成像范圍，從而獲得了第二組系統(tǒng)組合。這樣就形成了一套擁有兩套不同的視場角和目標占幅比參數(shù)的成像系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，而且在兩種參數(shù)下?lián)碛邢嗤膱D像清晰度。同時攝像系統(tǒng)在對目標進行拍攝時，由于存在離軸視角，不需要設(shè)備鏡頭正對目標取景，在安裝完成后，可以減少正下的視野死角，提高觀察范圍。
【IPC分類】G03B17/12
【公開號】CN105676569
【申請?zhí)枴緾N201610224019
【發(fā)明人】韓浚源, 王雷, 許秉時
【申請人】公安部第一研究所, 北京中盾安全技術(shù)開發(fā)公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月12日