[實用新型]一種基于雙球面兩反射式超大視場的全景鏡頭

有效

• 申請號: 201520632167.X
• 申請日: 2015-08-20
• 公開（公告）號: CN204945477U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 徐建華;李磊;潘海峰;方中華;周中能;趙力濤
• 申請（專利權）人: 上海臻恒光電系統有限公司
• 主分類號: G02B13/06
• 分類號: G02B13/06;G02B13/00
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙) 11442
• 代理人: 丁利華

技術領域

本實用新型涉及光學成像器件領域，尤其涉及一種基于雙球面兩反射式超大視場的全景鏡頭。

背景技術

傳統的攝像鏡頭采用的是單片透鏡或者多片透鏡形成的透鏡組作為核心，通過透鏡成像原理實現成像的。但是由于常規的透鏡數值孔徑較小，使得成像的角度很小，可視范圍很窄，有很大的監控“盲區”。所以，為了大范圍的成像，往往需要布置很多個傳統攝像頭，這樣就帶來了維護成本的上升。基于上述鏡頭的改進，有人采用機械旋轉裝置，實現了單個攝像頭大范圍的監控。不過由于機械裝置的存在會出現機械故障，同時機械轉動需要時間，這就出現了監控“盲時”。

魚眼鏡頭采用的是大角度產生大畸變的透鏡實現了超大范圍的成像。不過超大的畸變損傷了成像的質量，這一點即使通過后期的畸變矯正也很難有大的改善。

全景環帶成像鏡頭是一種基于兩片反射鏡面的雙反射成像鏡頭。這種鏡頭可以將來自周圍360度方向的光線經兩次反射后導入后繼透鏡組，實現成像。由于兩次反射的需要，必然有一片鏡子遮擋住了一定的成像角度。目前已經提供的全景環帶鏡頭主要有以下缺點：

1、現有的全景鏡頭的成像的單側俯仰角不能超過40°。這是因為在設計兩片反射鏡面時將入瞳設置在兩片反射鏡面的邊緣，使得大角度的光線不能進入系統。

2、現有的全景鏡頭的兩片反射鏡面中至少有一片的中心剖線含有奇次項，對面型有很高的要求。這是因為采用傳統的設計理念時人為規定了一個入瞳，使得反射鏡面設計一般需要采用自由曲面的設計方法，而不能采用同時是球面鏡的方案，增加了產品化的成本。

3、現有的全景鏡頭的兩片反射鏡由于面型和相對位置的嚴苛要求，以致容易受到振動、溫度變化等外界影響，導致成像質量大大下降，難以滿足實用化產品要求。

實用新型內容

為了解決背景技術中存在的問題，本實用新型的目的是提出一種基于雙球面的兩反射式的超大視場的全景鏡頭，能夠實現對俯仰角范圍超過50°的超大視場全景成像。

為實現上述實用新型目的，本實用新型是通過以下技術方案來實現的：

一種基于雙球面的兩反射式的超大視場的所述全景鏡頭，從物側起依次包括前端反射組、后端透鏡組、和位于焦平面上的探測器；所述前端反射組和后端透鏡組繞中心軸旋轉對稱，

所述前端反射組包括第一反射鏡和第二反射鏡，所述第一反射鏡和第二反射鏡均為球面鏡；并且所述第一反射鏡為凹面反射鏡，中心具有圓孔；所述前端透鏡組還包括用于固定所述第一反射鏡和第二反射鏡的透明罩，

其中，所述第一反射鏡將來自視場的入射光線反射至第二反射鏡，所述第二反射鏡將所述光線再反射并通過所述第一反射鏡的所述圓孔，所述后端透鏡組對通過所述圓孔的所述光線進行像差校正，使所述光線于所述焦平面上成像，

所述全景鏡頭的邊界光線滿足以下條件：沿著最大俯仰角的光線入射至所述第一反射鏡的環帶外圈邊緣，并被反射至所述第二反射鏡的外圈邊緣，再被所述第二反射鏡反射并緊貼所述第一反射鏡的所述圓孔邊緣通過所述圓孔；沿著最小俯仰角的光線緊貼所述第二反射鏡的外圈邊緣入射至所述第一反射鏡的所述圓孔邊緣，并被反射至所述第二反射鏡，被所述第二反射鏡再反射后的光線通過所述第一反射鏡的所述圓孔。

優選地，所述第一反射鏡的開口半徑r₁，所述第一反射鏡的球面半徑R₁，所述第二反射鏡的開口半徑r₂，所述第二反射鏡的球迷半徑R₂，所述第一反射鏡的所述圓孔的半徑r₃，所述第一反射鏡和第二反射鏡之間的距離D，所述視場的最大俯仰角θ_max，以及所述視場的最小俯仰角θ_min，以最大俯仰角入射至第一反射鏡的光線與反射面法線的夾角α，滿足下述關系，

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