一種雙凹兩反射式全景環帶視場成像鏡頭的製作方法

2023-05-02 00:15:46 1

專利名稱：一種雙凹兩反射式全景環帶視場成像鏡頭的製作方法
技術領域：
本發明屬於成像鏡頭技術領域，具體涉及一種雙凹兩反射式的全景成像鏡頭。
背景技術：
全景環帶光學鏡頭的光學視場可以認為是由兩個方向的光學視場組成的，即在笛卡爾極坐標系內，一個方向的光學視場位於XOY平面內，即方位角方向的視場大小為360°，另一個方向的光學視場的大小為俯仰角度的差值。上述兩個視場分量在XOY平面內體現為環帶，環帶數值的大小視鏡頭而定。這樣的鏡頭，可以對360°環帶視場內的景物成像，從而達到特殊的成像效果。全景環帶鏡頭的形式有多種，分為折射式與反射式。折射式的全景環帶鏡頭其材料為透射材料；一般反射式全景相機的結構龐大，不利於小型化使用。折反射式全景相機存在的技術問題
1.全景成像鏡頭的材料均為折射材料，光線在鏡頭內多次折射與反射後，光學效率降低，光能量損失嚴重；
2.全景成像鏡頭中採用晶體材料時，可以實現光學像質的優化設計，但存在部分晶體材料容易潮解的問題；
3.全景成像鏡頭中採用二元面時，可以實現光學像質的優化設計，但存在光學工藝複雜的問題；
4.全景成像鏡頭為一體或多片式形式時，光學面的製造難度大；
5.全景成像鏡頭為一體或多片式形式時，鏡頭的組裝難度大；
6.全景成像鏡頭為一體或多片式形式時，鏡頭材料的選擇將變得複雜，光路會在中繼透鏡組前產生較大的色差，加大中繼透鏡組校正像差的難度；
7.由一片反射鏡式的全景鏡頭組成的全景相機，光學尺寸大，不利於小型化使用。

發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單，成本低，體積小，精度高的雙凹兩反射式全景環帶視場成像鏡頭。本發明提出的雙凹兩反射式全景環帶視場成像鏡頭，其主要由第一凹反射鏡面2和第二凹反射鏡面3與中繼透鏡組5組成；
其中，所述第一凹反射鏡面2為內凹圓形環帶鏡面，第二凹反射鏡面3為內凹圓形環帶鏡面，中繼透鏡組5為常用於後光路成像的一組透鏡。所述第一凹反射鏡面2的反射面向下，所述第二凹反射鏡面3設置在第一凹反射鏡面2正下方，且均以光軸(光學系統的對稱軸)為中心旋轉對稱；第二凹反射鏡面3的反射面和第一凹反射鏡面2相對；所述中繼透鏡組5設置於第二凹反射鏡面3的正下方，且位於第二凹反射鏡面3與焦面(IMA)之間。如圖I所示。所述第一凹反射鏡面2採用球面或非球面鏡面，所述第二凹反射鏡面3採用球面、非球面或平面鏡面。所述中繼透鏡組5為用於後光路成像的一組透鏡，對進入的光線進行像差的校正。光學視場內光線通過第一凹反射鏡面2和第二凹反射鏡面3的間隙投射到第一凹反射鏡面2，反射到第二凹反射鏡面3，再由第二凹反射鏡面3反射穿過第一凹反射鏡面2的環帶中孔，進入中繼透鏡組5，經過中繼透鏡組5進行像差的校正後，光線到達焦面(IMA)，用探測器接收光線，實現光學成像。雙凹反射鏡與中繼透鏡組均關於光軸旋轉對稱。兩個反射鏡面在製造與組裝中均易實現，並可以保證較高精度。在一種雙凹兩反射式全景環帶視場成像鏡頭中，光線僅經過兩個反射鏡面的反射，光學效率高； 在一種雙凹兩反射式全景環帶視場成像鏡頭中，光線經過兩個反射鏡面的反射，不產生色差，可以降低中繼透鏡組校正色差的難度；
在一種雙凹兩反射式全景環帶視場成像鏡頭中，因鏡頭均為反射鏡面，故在不產生遮擋的範圍內，與中繼透鏡組相配合後，均可對外景進行成像。本發明使用雙凹兩個反射鏡面組成全景鏡頭，提高了光學效率，降低中繼透鏡組校正色差的難度。全景鏡頭俯仰方向視場角度的大小跟第二凹反射鏡面3與第一凹反射鏡面2直徑之比有關。


圖I為本發明的在一種雙凹兩反射式全景環帶視場成像光學結構示意圖。圖2為本發明的一種具體實施方式
示意圖。圖中標號2為第一凹反射鏡面，3為第二凹反射鏡面，5為中繼透鏡組，6為機械支撐結構。
具體實施例方式將第一凹反射鏡面2和第二凹反射鏡面3的反射面相對而置，且均以光軸(光學系統的對稱軸)為中心旋轉對稱；所述中繼透鏡組5設置於第一凹反射鏡面2的正後方，即正對著第一凹反射鏡面2的中孔，且位於第一凹反射鏡面2與焦面(IMA)之間；第一凹反射鏡面2和第二凹反射鏡面3之間通過合適的機械支撐機構6相互連接，形成一個反射鏡體。所述機械支撐機構6指能保證在使用環境下第一凹反射鏡面2和第二凹反射鏡面3之間的光學間隔和光學遮擋符合具體光學設計要求的機構，以保證鏡頭成像質量和使用視場，如圖2所示。光線以經過第一凹反射鏡面2反射後，到達第二凹反射鏡面3，經第二凹反射鏡面3的反射後，光線進入中繼透鏡組5，經過中繼透鏡組5進行像差的校正後，光線到達焦面IMA，用探測器接收光線，實現光學成像。其中，第一凹反射鏡面2為凹面，第二凹反射鏡面3為凹面，兩個反射光學鏡面的材料採用常規製作材料；可以採用第一凹反射鏡面2與第二凹反射鏡面3的面形均為球面；或者第一凹反射鏡面2為球面而第二凹反射鏡面3為非球面；或者是第一凹反射鏡面2為非球面而第二凹反射鏡面3為球面；或者是第一凹反射鏡面2與第二凹反射鏡面3均為非球面。非球面的引入，可以降低中繼透鏡組校正光學像差如球差、彗差、像散等的難度，提高像質。特別地，第二凹反射鏡面3可以為半徑為無窮大的球面即平面反射鏡。反射鏡面鍍制高反射效率的光學薄膜，可以提高鏡面的反射效率。
權利要求
1.一種雙凹兩反射式的全景環帶視場成像鏡頭，其特徵在於由第一凹反射鏡面(2)、第二凹反射鏡面(3)和中繼透鏡組(5)組成； 其中，所述第一凹反射鏡面(2)為內凹圓形環帶鏡面，第二凹反射鏡面(3)為內凹圓形環帶鏡面； 所述第一凹反射鏡面(2)的反射面向下，所述第二凹反射鏡面(3)設置在第一凹反射鏡面(2)正下方，且均以光軸為中心旋轉對稱；第二凹反射鏡面(3)的反射面和凹反射鏡面(2相對； 所述中繼透鏡組(5)設置於第二凹反射鏡面(3)的正下方，且位於第二凹反射鏡面(3)與焦面之間； 第一凹反射鏡面(2)的中心部分有一個可以讓光線穿過的中孔，並且是第一凹反射鏡面(2)的盲區部分； 第二凹反射鏡面(3)將第一凹反射鏡面(2)反射過來的光線進行反射後，光線從反射鏡面(2)的中間孔處穿過，到達中繼透鏡組(5);經過中繼透鏡組(5)進行像差的校正後，光線到達焦面IMA，用探測器接收光線，實現光學成像。
2.如權利要求I所述的雙凹兩反射式的全景環帶視場成像鏡頭，其特徵在於所述第一凹反射鏡面(2 )採用球面或非球面鏡面，所述第二凹反射鏡面(3 )採用球面、非球面或平面鏡面。
3.如權利要求I所述的雙凹兩反射式的全景環帶視場成像鏡頭，其特徵在於所述第一凹反射鏡面(2)和第二凹反射鏡面(3)之間設置有機械支撐結構(6)。
全文摘要
本發明屬於成像鏡頭技術領域，具體為一種雙凹兩反射式的全景成像鏡頭。它採用了一個凹反射鏡面與一個凹反射鏡面實現全景環帶視場內成像光線的收集與變換。本發明中反射鏡鏡體材料可選擇面廣；鍍制高光學效率反射薄膜的反射鏡保證了高的光學效率；反射鏡面在真空或空氣介質中不產生色差，降低了中繼透鏡組校正色差的難度；雙凹兩個反射鏡面的面形可以分別選擇球面或非球面，以降低中繼透鏡組校正球差、彗差、像散等光學像差的難度，保證良好的光學像質。
文檔編號G03B37/00GK102928962SQ20121050357
公開日2013年2月13日 申請日期2012年12月1日 優先權日2012年12月1日
發明者李興隆, 方中華 申請人:上海臻恆光電系統有限公司