專利名稱：一種雙凹兩反射式全景環(huán)帶視場成像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于成像鏡頭技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙凹兩反射式的全景成像鏡頭。
背景技術(shù)：
全景環(huán)帶光學(xué)鏡頭的光學(xué)視場可以認(rèn)為是由兩個(gè)方向的光學(xué)視場組成的，即在笛卡爾極坐標(biāo)系內(nèi)，一個(gè)方向的光學(xué)視場位于XOY平面內(nèi)，即方位角方向的視場大小為360°，另一個(gè)方向的光學(xué)視場的大小為俯仰角度的差值。上述兩個(gè)視場分量在XOY平面內(nèi)體現(xiàn)為環(huán)帶，環(huán)帶數(shù)值的大小視鏡頭而定。這樣的鏡頭，可以對(duì)360°環(huán)帶視場內(nèi)的景物成像，從而達(dá)到特殊的成像效果。全景環(huán)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(huán)帶鏡頭其材料為透射材料；一般反射式全景相機(jī)的結(jié)構(gòu)龐大，不利于小型化使用。折反射式全景相機(jī)存在的技術(shù)問題
1.全景成像鏡頭的材料均為折射材料，光線在鏡頭內(nèi)多次折射與反射后，光學(xué)效率降低，光能量損失嚴(yán)重；
2.全景成像鏡頭中采用晶體材料時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)像質(zhì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，但存在部分晶體材料容易潮解的問題；
3.全景成像鏡頭中采用二元面時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)像質(zhì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，但存在光學(xué)工藝復(fù)雜的問題；
4.全景成像鏡頭為一體或多片式形式時(shí)，光學(xué)面的制造難度大；
5.全景成像鏡頭為一體或多片式形式時(shí)，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(shí)，鏡頭材料的選擇將變得復(fù)雜，光路會(huì)在中繼透鏡組前產(chǎn)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(jī)，光學(xué)尺寸大，不利于小型化使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積小，精度高的雙凹兩反射式全景環(huán)帶視場成像鏡頭。本發(fā)明提出的雙凹兩反射式全景環(huán)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(nèi)凹圓形環(huán)帶鏡面，第二凹反射鏡面3為內(nèi)凹圓形環(huán)帶鏡面，中繼透鏡組5為常用于后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(shè)置在第一凹反射鏡面2正下方，且均以光軸(光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)稱軸)為中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱；第二凹反射鏡面3的反射面和第一凹反射鏡面2相對(duì)；所述中繼透鏡組5設(shè)置于第二凹反射鏡面3的正下方，且位于第二凹反射鏡面3與焦面(IMA)之間。如圖I所示。所述第一凹反射鏡面2采用球面或非球面鏡面，所述第二凹反射鏡面3采用球面、非球面或平面鏡面。所述中繼透鏡組5為用于后光路成像的一組透鏡，對(duì)進(jìn)入的光線進(jìn)行像差的校正。光學(xué)視場內(nèi)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(huán)帶中孔，進(jìn)入中繼透鏡組5，經(jīng)過中繼透鏡組5進(jìn)行像差的校正后，光線到達(dá)焦面(IMA)，用探測(cè)器接收光線，實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像。雙凹反射鏡與中繼透鏡組均關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。兩個(gè)反射鏡面在制造與組裝中均易實(shí)現(xiàn)，并可以保證較高精度。在一種雙凹兩反射式全景環(huán)帶視場成像鏡頭中，光線僅經(jīng)過兩個(gè)反射鏡面的反射，光學(xué)效率高； 在一種雙凹兩反射式全景環(huán)帶視場成像鏡頭中，光線經(jīng)過兩個(gè)反射鏡面的反射，不產(chǎn)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(huán)帶視場成像鏡頭中，因鏡頭均為反射鏡面，故在不產(chǎn)生遮擋的范圍內(nèi)，與中繼透鏡組相配合后，均可對(duì)外景進(jìn)行成像。本發(fā)明使用雙凹兩個(gè)反射鏡面組成全景鏡頭，提高了光學(xué)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(guān)。


圖I為本發(fā)明的在一種雙凹兩反射式全景環(huán)帶視場成像光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
示意圖。圖中標(biāo)號(hào)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(jī)械支撐結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)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(duì)而置，且均以光軸(光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)稱軸)為中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱；所述中繼透鏡組5設(shè)置于第一凹反射鏡面2的正后方，即正對(duì)著第一凹反射鏡面2的中孔，且位于第一凹反射鏡面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(jī)械支撐機(jī)構(gòu)6相互連接，形成一個(gè)反射鏡體。所述機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)6指能保證在使用環(huán)境下第一凹反射鏡面2和第二凹反射鏡面3之間的光學(xué)間隔和光學(xué)遮擋符合具體光學(xué)設(shè)計(jì)要求的機(jī)構(gòu)，以保證鏡頭成像質(zhì)量和使用視場，如圖2所示。光線以經(jīng)過第一凹反射鏡面2反射后，到達(dá)第二凹反射鏡面3，經(jīng)第二凹反射鏡面3的反射后，光線進(jìn)入中繼透鏡組5，經(jīng)過中繼透鏡組5進(jìn)行像差的校正后，光線到達(dá)焦面IMA，用探測(cè)器接收光線，實(shí)現(xiàn)光學(xué)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(gè)反射光學(xué)鏡面的材料采用常規(guī)制作材料；可以采用第一凹反射鏡面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(xué)像差如球差、彗差、像散等的難度，提高像質(zhì)。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(xué)薄膜，可以提高鏡面的反射效率。
權(quán)利要求
1.一種雙凹兩反射式的全景環(huán)帶視場成像鏡頭，其特征在于由第一凹反射鏡面(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(nèi)凹圓形環(huán)帶鏡面，第二凹反射鏡面(3)為內(nèi)凹圓形環(huán)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(shè)置在第一凹反射鏡面(2)正下方，且均以光軸為中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱；第二凹反射鏡面(3)的反射面和凹反射鏡面(2相對(duì)； 所述中繼透鏡組(5)設(shè)置于第二凹反射鏡面(3)的正下方，且位于第二凹反射鏡面(3)與焦面之間； 第一凹反射鏡面(2)的中心部分有一個(gè)可以讓光線穿過的中孔，并且是第一凹反射鏡面(2)的盲區(qū)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(jìn)行反射后，光線從反射鏡面(2)的中間孔處穿過，到達(dá)中繼透鏡組(5);經(jīng)過中繼透鏡組(5)進(jìn)行像差的校正后，光線到達(dá)焦面IMA，用探測(cè)器接收光線，實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像。
2.如權(quán)利要求I所述的雙凹兩反射式的全景環(huán)帶視場成像鏡頭，其特征在于所述第一凹反射鏡面(2 )采用球面或非球面鏡面，所述第二凹反射鏡面(3 )采用球面、非球面或平面鏡面。
3.如權(quán)利要求I所述的雙凹兩反射式的全景環(huán)帶視場成像鏡頭，其特征在于所述第一凹反射鏡面(2)和第二凹反射鏡面(3)之間設(shè)置有機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)(6)。
全文摘要
本發(fā)明屬于成像鏡頭技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種雙凹兩反射式的全景成像鏡頭。它采用了一個(gè)凹反射鏡面與一個(gè)凹反射鏡面實(shí)現(xiàn)全景環(huán)帶視場內(nèi)成像光線的收集與變換。本發(fā)明中反射鏡鏡體材料可選擇面廣；鍍制高光學(xué)效率反射薄膜的反射鏡保證了高的光學(xué)效率；反射鏡面在真空或空氣介質(zhì)中不產(chǎn)生色差，降低了中繼透鏡組校正色差的難度；雙凹兩個(gè)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(xué)像差的難度，保證良好的光學(xué)像質(zhì)。
文檔編號(hào)G03B37/00GK102928962SQ20121050357
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月1日
發(fā)明者李興隆, 方中華 申請(qǐng)人:上海臻恒光電系統(tǒng)有限公司