專利名稱：一種二次成像攝影方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計一種攝影方法及裝置，特別是關(guān)于一種利用光學(xué)成像幾何原理，進(jìn)行一次承影后，再進(jìn)行二次成像的攝影方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的攝影測量方法幾乎全部是基于一次成像幾何原理的攝影方法。廣泛使用的相機(jī)有利用膠片作為傳感器的膠片式相機(jī)和利用CMOS或CCD傳感器的數(shù)碼相機(jī)。不論膠片式相機(jī)或者數(shù)碼相機(jī)，成像幅面一般都在5cm×5cm以下，只有航空攝影膠片才可以達(dá)到21cm×21cm。為拍攝獲取大幅面的影像，現(xiàn)有成像設(shè)備通過一次成像的方法存在以下兩點不足1、現(xiàn)有成像設(shè)備通過多次拍攝可實現(xiàn)大于成像幅面的景像獲取，但是多次成像效率低。2、對現(xiàn)有成像設(shè)備進(jìn)行鏡頭及傳感器幅面的改造，加大成像器件的鏡頭光瞳半徑，制造并配置更大幅面的傳感器器件(膠片或數(shù)字傳感器)，并匹配適應(yīng)于更大幅面影像后期處理的設(shè)備(如定影、顯影設(shè)備等)，但是該途徑的實現(xiàn)造價高、周期長、難度大?？傊?，利用現(xiàn)有成像設(shè)備難以實現(xiàn)更大幅面的成像攝影過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以實現(xiàn)低成本和高效率地對大幅面景象的拍攝，并可獲取高分辨率、高幾何精度影像的二次成像攝影方法及裝置。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種二次成像攝影方法，其包括以下步驟(1)設(shè)置一具有一次承影鏡頭、一次承影器件、二次成像鏡頭和二次成像器件的裝置；(2)依據(jù)一次承影鏡頭的物像共扼幾何關(guān)系，將一次承影器件置于一次承影鏡頭的成像面處，將所述一次承影器件的平面與主光軸垂直，在一次承影器件的承影面呈現(xiàn)采集到的景物圖像，圖像光線透射過一次承影器件；(3)將二次成像鏡頭與二次成像器件依次置于一次承影器件的后方，并使一次承影器件的承影面與二次成像器件的成像面經(jīng)過二次成像鏡頭符合物像共扼幾何關(guān)系，把一次承影器件的影像成像于二次成像面上。
所述二次成像鏡頭與二次成像器件分別在同一平面內(nèi)設(shè)置一個，該二次成像鏡頭采集所述一次承影器件影像。
所述二次成像鏡頭與二次成像器件分別為在同一平面內(nèi)設(shè)置的相互對應(yīng)的多個，每個二次成像鏡頭采集所述一次承影器件不同區(qū)域的影像，相鄰區(qū)域的影像具備一定的重疊區(qū)域，不同區(qū)域的影像根據(jù)常規(guī)方法進(jìn)行拼接處理成完整影像。
一種二次成像攝影裝置，其特征在于在一同軸光路上，依次設(shè)置一次承影鏡頭、一次承影器件、二次成像鏡頭和二次成像器件，所述一次承影器件和二次成像器件依據(jù)光學(xué)原理中的物像共扼幾何關(guān)系，分別設(shè)置在所述一次承影鏡頭和二次成像鏡頭的成像面上。
所述二次成像鏡頭為設(shè)置在同一平面內(nèi)多個，所述二次成像器件的數(shù)量與所述二次成像鏡頭對應(yīng)，也為設(shè)置在同一平面內(nèi)的多個。
所述一次承影器件包括承影層和透射層兩層，所述承影層可將一次承影鏡頭的會聚光線進(jìn)行再次散射而形成影像，所述透射層用于增加所述一次承影器件的剛度和平面度。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明提供了一種獨特的采用二次成像過程的影像獲取方法，本發(fā)明方法結(jié)合滿足設(shè)計要求的一次承影器件與二次成像等設(shè)備，通過一次承影，二次成像，可以以低成本高效率地得到大幅面的景物影像。2、本發(fā)明方法配備的一次承影器件是圖像顯示的載體，為一次性投入的部件，根據(jù)一次承影器件的面積大小以及二次成像器件的分辨率水平，便可以決定所獲取的影像的幅面以及影像分辨率大小，因此經(jīng)設(shè)計便可以使影像達(dá)到較高的分辨率和較高的幾何精度。3、本發(fā)明為了得到更高的分辨率和幾何精度的影像，在本發(fā)明裝置中設(shè)置了多個設(shè)置在同一平面內(nèi)的二次成像鏡頭并對應(yīng)設(shè)置了在同一平面內(nèi)的成像面，因此可以用較小的膠片或較普通的數(shù)碼相機(jī)的光傳感器，通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理，便可以低成本地得到高質(zhì)量的大幅面的影像。4、本發(fā)明方法將對新型大幅面、高分辨率、高精度攝影儀的設(shè)計與實現(xiàn)提供可行方案，較好地解決了現(xiàn)有技術(shù)中的難題，可實現(xiàn)更大幅面、更大攝影區(qū)域的成像過程。本發(fā)明的制造工藝填補(bǔ)了遙感測繪、醫(yī)學(xué)影像處理業(yè)界的空白。


圖1是本發(fā)明二次成像攝影方法的整體光路示意2是本發(fā)明二次成像攝影裝置的光學(xué)器件排列示意3是本發(fā)明一次承影器件結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明二次成像光路示意圖具體實施方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明裝置包括依次排列的一次承影鏡頭1，一次承影器件2，二次成像鏡頭3和二次成像器件4。一次承影器件1的承像面置于一次承影鏡頭的成像面處，被拍攝的景物經(jīng)過一次承影鏡頭1的拍攝后，在一次承影器件2上呈現(xiàn)景物影像。在一次承影器件2后端，放置二次成像鏡頭3，可以對一次承影器件2所呈影像進(jìn)行二次采集，并在二次成像器件4的成像面上呈現(xiàn)景物影像。
如圖3所示，一次承影器件2是該成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，一次承影器件2由承影層21和透射層22兩層構(gòu)成，承影層21能夠?qū)⒁淮纬杏扮R頭1的會聚光線進(jìn)行再次散射而形成影像，所起作用等同于膠片相機(jī)的膠片或者數(shù)碼相機(jī)的光電傳感器，與膠片和光電傳感器不同的是，承影層21的成像過程不存在任何化學(xué)反應(yīng)或光電轉(zhuǎn)換，承影層21只對光線進(jìn)行均勻散射。透射層22主要起到增加一次承影器件2的剛度和平面度的作用。承影層21可以通過不同的加工工藝或途徑實現(xiàn)，其厚度有所不同，但其厚度有限，因此在大幅面的一次承影器件2的應(yīng)用情況中，存在剛度和平面度等指標(biāo)的下降的問題，因而設(shè)計一定的透射層可以彌補(bǔ)缺陷。
一次承影器件2承影層21的實現(xiàn)方法和加工工藝包括對光學(xué)玻璃進(jìn)行精細(xì)粗糙磨砂平面和光學(xué)鍍膜等。精細(xì)粗糙磨砂平面，可使用直徑在10um以下的磨砂材料對光學(xué)玻璃進(jìn)行單面均勻研磨實現(xiàn)對光線的均勻散射，且具有較高的光透射性。光學(xué)鍍膜方法，是通過在光學(xué)玻璃面上均勻鍍膜，實現(xiàn)對光線的均勻散射。一次承影器件2透射層21可使用光學(xué)玻璃或光學(xué)樹脂做加工材料，實現(xiàn)較高(＞90％)的光學(xué)透射性。
如圖4所示，是一具體實施例，圖中物面(一次承影器件2)即為已經(jīng)磨砂的毛玻璃平面，像面即為成影面，二者關(guān)于透鏡(二次成像鏡頭3)共軛。毛玻璃大小a＝178mm，像面大小a’＝36mm，鏡頭焦距f’＝50mm，如果忽略透鏡的厚度，則物面和像面之間的距離為d＝L+L′＝297.2+60.1＝357.3mm，水平視場角α＝18°。
由上述可知，本發(fā)明方法包括以下步驟1、第一次成像過程一次承影過程包含一次承影鏡頭1和一次承影器件2(例如毛玻璃平板，其中粗糙面即承影面21)，依據(jù)一次承影鏡頭1的物像共扼幾何關(guān)系，一次承影器件2置于鏡頭的成像面處，并且承影器件2平面與光軸垂直，在一次承影器件2的承影面21呈現(xiàn)清晰的圖像，圖像光線透射過一次承影器件2；2、第二次成像過程二次成像過程包含二次成像鏡頭3及二次成像器件4，將二次成像鏡頭3置于一次承影器件2后方，并使一次承影器件2的承影面21與二次成像鏡頭3平面符合物像共扼幾何關(guān)系，把一次承影器件2的影像成像于二次成像器件4的成像面上。
上述各實施例中，為了得到更高分辨率和高幾何精度的影像，二次成像鏡頭3可以是在同一平面內(nèi)設(shè)置的多個，每個二次成像鏡頭3攝取承影面21的一部分，相鄰部分可以與現(xiàn)有技術(shù)相同，相互重疊，然后再分別對全部二次成像器件4(比如小的膠片或數(shù)字傳感器)的進(jìn)行常規(guī)處理，便可以一幅大幅面的影像。
權(quán)利要求
1.一種二次成像攝影方法，其包括以下步驟(1)設(shè)置一具有一次承影鏡頭、一次承影器件、二次成像鏡頭和二次成像器件的裝置；(2)依據(jù)一次承影鏡頭的物像共扼幾何關(guān)系，將一次承影器件置于一次承影鏡頭的成像面處，將所述一次承影器件的平面與主光軸垂直，在一次承影器件的承影面呈現(xiàn)采集到的景物圖像，圖像光線透射過一次承影器件；(3)將二次成像鏡頭與二次成像器件依次置于一次承影器件的后方，并使一次承影器件的承影面與二次成像器件的成像面經(jīng)過二次成像鏡頭符合物像共扼幾何關(guān)系，把一次承影器件的影像成像于二次成像面上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種二次成像攝影方法，其特征在于所述二次成像鏡頭與二次成像器件分別在同一平面內(nèi)設(shè)置一個，該二次成像鏡頭采集所述一次承影器件影像。
3.如權(quán)利要求1所述的一種二次成像攝影方法，其特征在于所述二次成像鏡頭與二次成像器件分別為在同一平面內(nèi)設(shè)置的相互對應(yīng)的多個，每個二次成像鏡頭采集所述一次承影器件不同區(qū)域的影像，相鄰區(qū)域的影像具備一定的重疊區(qū)域，不同區(qū)域的影像根據(jù)常規(guī)方法進(jìn)行拼接處理成完整影像。
4.一種二次成像攝影裝置，其特征在于在一同軸光路上，依次設(shè)置一次承影鏡頭、一次承影器件、二次成像鏡頭和二次成像器件，所述一次承影器件和二次成像器件依據(jù)光學(xué)原理中的物像共扼幾何關(guān)系，分別設(shè)置在所述一次承影鏡頭和二次成像鏡頭的成像面上。
5.如權(quán)利要求4所述的一種二次成像攝影裝置，其特征在于所述二次成像鏡頭為設(shè)置在同一平面內(nèi)多個，所述二次成像器件的數(shù)量與所述二次成像鏡頭對應(yīng)，也為設(shè)置在同一平面內(nèi)的多個。
6.如權(quán)利要求4或5所述的一種二次成像攝影裝置，其特征在于所述一次承影器件包括承影層和透射層兩層，所述承影層可將一次承影鏡頭的會聚光線進(jìn)行再次散射而形成影像，所述透射層用于增加所述一次承影器件的剛度和平面度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二次成像攝影方法及裝置，本發(fā)明方法包括以下步驟(1)設(shè)置一具有一次承影鏡頭、一次承影器件、二次成像鏡頭和二次成像器件的裝置；(2)依據(jù)一次承影鏡頭的物像共扼幾何關(guān)系，將一次承影器件置于一次承影鏡頭的成像面處，將所述一次承影器件的平面與主光軸垂直，在一次承影器件的承影面呈現(xiàn)采集到的景物圖像，圖像光線透射過一次承影器件；(3)將二次成像鏡頭與二次成像器件依次置于一次承影器件的后方，并使一次承影器件的承影面與二次成像器件的成像面經(jīng)過二次成像鏡頭符合物像共扼幾何關(guān)系，把一次承影器件的影像成像于二次成像面上。本發(fā)明可以實現(xiàn)更大幅面、更大攝影區(qū)域的成像過程，本發(fā)明的制造工藝填補(bǔ)了遙感測繪、醫(yī)學(xué)影像處理業(yè)界的空白。
文檔編號G03B41/00GK101059598SQ20071009958
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者晏磊, 李英成, 段曉輝, 趙世湖, 丁曉波 申請人:北京大學(xué)