本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)和器件設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非球面折反射全景成像鏡頭。

背景技術(shù)：

目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域中，汽車、飛行器、潛艇上逐漸配備了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，然而傳統(tǒng)的相機(jī)由于鏡頭限制因素，故視場是十分有限的，為了獲取大視場，往往就要增加多個傳感器。如此一來，成本增加不少，再者為了將多個傳感器獲取的圖像融合成為全景圖像，需要多次的拼接，其復(fù)雜性大，也較費時，往往不能達(dá)到實時監(jiān)控的效果，令其功用大打折扣。

因此，開發(fā)一種能夠克服上述缺點的全景鏡頭勢在必行?，F(xiàn)有全景鏡頭通常包括沿同一光軸排列的全景透鏡、多個光學(xué)透鏡和影像傳感器，光學(xué)透鏡以及全景透鏡分別獲得前方以及環(huán)繞光學(xué)透鏡光軸360度環(huán)場的全景光線，影像感測器能夠接收從全景透鏡以及成像透鏡入射的光線形成全景圖像。本發(fā)明通過對現(xiàn)有全景鏡頭的優(yōu)化升級研發(fā)出一種能夠?qū)崿F(xiàn)高清成像的全景成像系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種非球面折反射全景成像鏡頭，以實現(xiàn)全視角超廣角高清成像，且結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、便于安裝的效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種非球面折反射全景成像鏡頭，包括球罩、折反射鏡組、可變光闌、和中繼鏡組依次排列；其中，折反射鏡組具有同軸布置并沿折反射鏡組至中繼鏡組方向依次排列的折反射第一透鏡(21)和折反射第二透鏡(22)，折反射第一透鏡(21)和折反射第二透鏡(22)通過連接面連接；折反射第一透鏡(21)具有第一折射面(12)和第二內(nèi)反射面(14)，第一折射面(12)為通光口徑25-119mm的球形凸面，距連接面距離為30mm；第二內(nèi)反射面(14)為通光口徑25mm的球形凹面，距連接面距離為27.6mm；第一折射面(12)的中心內(nèi)環(huán)邊緣與第二內(nèi)反射面(14)的外環(huán)邊緣相接；折反射第二透鏡(22)具有第一內(nèi)反射面(13)和第二折射面(16)；第一內(nèi)反射面(13)為通光口徑21-72mm的球形凹面，距連接面距離為40mm；第二折射面(16)為平面，距連接面距離為38.8mm；第一內(nèi)反射面(13)的內(nèi)環(huán)邊緣與第二折射面(16)的外環(huán)邊緣相接。

進(jìn)一步地，所述連接面為平面。

進(jìn)一步地，中繼鏡組與折反射鏡組同軸布置。

進(jìn)一步地，中繼鏡組由10片透鏡組成；分別為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡。

進(jìn)一步地，第一透鏡包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為非球形凹面。

進(jìn)一步地，所述第三透鏡與第四透鏡沿軸向緊密貼合，無間隙。

進(jìn)一步地，所述第六透鏡與第七透鏡沿軸向緊密貼合，無間隙。

進(jìn)一步地，所述第九透鏡與第十透鏡沿軸向緊密貼合，無間隙。

進(jìn)一步地，第二透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第七透鏡與第九透鏡材料為超低色散材料。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點和有益效果為：

1)非球面折反射全景成像鏡頭提供適當(dāng)?shù)慕欠糯蟊堵室詳U(kuò)大視場。設(shè)計時主要兼顧系統(tǒng)焦距和結(jié)構(gòu)尺寸的要求，在各視場光路無遮攔的前提下進(jìn)行像差校正。

2)本發(fā)明的視場和孔徑都很大，較長的后工作距離確保了其它零件的安裝空間。像方主光線與光軸夾角很小，保證了像面照度的均勻性。

3)透鏡的結(jié)構(gòu)工藝性良好，有利于加工和降低成本。

4)折反射鏡組采用了透鏡組，能夠承擔(dān)更大的垂直視場和相對孔徑。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明非球面折反射全景成像鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為本發(fā)明非球面折反射全景成像鏡頭光路示意圖。

其中，1-第一透鏡，2-第二透鏡，3-第三透鏡，4-第四透鏡，5-第五透鏡，6-第六透鏡，7第七透鏡，8-第八透鏡，9-第九透鏡，10-第十透鏡，11-像面，12-第一折射面，13-第一內(nèi)反射面，14-第二內(nèi)反射面，15-連接面，16-第二折射面，17-可變光闌，21-折反射第一透鏡，22-折反射第二透鏡。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，以下實施例有助于對本發(fā)明的理解，是比較好的應(yīng)用實例，但不應(yīng)看作是對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明為非球面折反射全景成像鏡頭。包括折反射鏡組、可變光闌、和中繼鏡組依次排列；其中，折反射鏡組具有同軸布置并沿折反射鏡組至中繼鏡組方向依次排列的折反射第一透鏡21和折反射第二透鏡22，折反射第一透鏡21和折反射第二透鏡22通過連接面連接。中繼鏡組由8片透鏡組成。

折反射第一透鏡21具有第一折射面12和第二內(nèi)反射面14，第一折射面12為通光口徑25-119mm的球形凸面，距連接面距離為30mm；第二內(nèi)反射面14為通光口徑25mm的球形凹面，距連接面距離為27.6mm；折反射第二透鏡22具有第一內(nèi)反射面13和第二折射面16；第一內(nèi)反射面13為通光口徑21-72mm的球形凹面，距連接面距離為40mm；第二折射面16為平面，距連接面距離為38.8mm。第一內(nèi)反射面的內(nèi)環(huán)邊緣與第二折射面的外環(huán)邊緣相接。

非球面折反射全景成像鏡頭提供適當(dāng)?shù)慕欠糯蟊堵室詳U(kuò)大視場。本光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)視場為±30°至±90°，焦距為3mm。設(shè)計時主要兼顧系統(tǒng)焦距和結(jié)構(gòu)尺寸的要求，在各視場光路無遮攔的前提下進(jìn)行像差校正。折反射鏡組沒有進(jìn)行獨立校像差設(shè)計，而是允許系統(tǒng)保留一定量的正場曲，從而有利于整個全景系統(tǒng)的像差平衡。中繼鏡是一個大相對孔徑，中等視場的光學(xué)系統(tǒng)，對光線會聚作用強(qiáng)烈，容易產(chǎn)生負(fù)場曲，可以與反射鏡組殘余的正場曲平衡。同時，膠合式折反射全景成像鏡頭屬于大像差系統(tǒng)，為減少各像差高級量，應(yīng)盡量控制初級像差。

如圖1所示，像面處設(shè)置探測器接收光學(xué)圖像。

中繼鏡組與折反射鏡組同軸布置。中繼鏡組中10片透鏡分別為第一透鏡1，第二透鏡2，第三透鏡3，第四透鏡4，第五透鏡5，第六透鏡6，第七透鏡7，第八透鏡8，第九透鏡9和第十透鏡10。透射式中繼鏡的作用是將反射鏡組所成的虛像以適當(dāng)倍率成像到像面上。要保證光瞳匹配，并將光學(xué)系統(tǒng)像差校正到一定狀態(tài)以便與折反射鏡組像差相互平衡。另外，中繼鏡組結(jié)構(gòu)緊湊，透鏡間不宜分離過遠(yuǎn)。雖然前組光線高度略大，但后組已承擔(dān)部分光焦度，受系統(tǒng)入瞳距限制，前組不適合再引入負(fù)光焦度。

中繼鏡組具體布置如下，具體參數(shù)見表1。

第一透鏡1與可變光闌間隔為6.45mm。第一透鏡1厚度為11.4mm。第一透鏡1包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為非球形凹面，通光口徑為22mm；另一折射面為球形凹面，通光口徑為29.2mm。

第二透鏡2與第一透鏡1間隔為0.2mm。第二透鏡2厚度為12.95mm。第二透鏡2包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為球面，通光口徑為30.1mm；另一折射面為球面，通光口徑為33.3mm。

第三透鏡3與第二透鏡2間隔為1.4mm。第三透鏡3厚度為4.5mm。第三透鏡3包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為球面，通光口徑為33.2mm；另一折射面為球面。

第四透鏡4與第三透鏡3無間隔。第四透鏡4厚度為17.8mm。第四透鏡4包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為球面，通光口徑為45.6mm；另一折射面為球面，通光口徑為50mm。

第五透鏡5與第四透鏡4間隔為0.2mm。第五透鏡5厚度為18.16mm。第五透鏡5包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為球面，通光口徑為59.5mm；另一折射面為球面，通光口徑為60.7mm。

第六透鏡6與第五透鏡5間隔為0.2mm。第六透鏡6厚度為4.4mm。第六透鏡6包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為球面，通光口徑為58.6mm；另一折射面為球面，通光口徑為54mm。

第七透鏡7與第六透鏡6間隔為0。第七透鏡7厚度為18.16mm。第七透鏡7包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為球面，通光口徑為54mm；另一折射面為球面，通光口徑為52.9mm。

第八透鏡8與第七透鏡7間隔為0.2mm。第八透鏡8厚度為9.67mm。第八透鏡8包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為球面，通光口徑為48.8mm；另一折射面為球面，通光口徑為45.9mm。

第九透鏡9與第八透鏡8間隔為0.2mm。第九透鏡9厚度為12.57mm。第九透鏡9包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為球面，通光口徑為35.6mm；另一折射面為球面，通光口徑為28.8mm。

第十透鏡10與第九透鏡9間隔為0。第十透鏡10厚度為3.58mm。第十透鏡10包含2個折射面，靠近折反射鏡組方向折射面為球面，通光口徑為28.8mm；另一折射面為球面，通光口徑為20.8mm。

第十透鏡10與像面間隔為16.5mm，通光口徑為9.6mm。

像空間的分辨能力在200線對/mm以上，無空間的分辨能力在1.4角分以上。

表1非球面折反射全景成像鏡頭光學(xué)數(shù)據(jù)

在另一優(yōu)選實施方案中，折反射鏡組中所述連接面為平面。

在另一優(yōu)選實施方案中，第一內(nèi)反射面13和第二內(nèi)反射面14鍍高反膜。第一折射面12、第二折射面16鍍增透膜。

在另一優(yōu)選實施方案中，第二透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第七透鏡與第九透鏡材料為超低色散材料。

上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)、方法及其相似變化方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。