一種360度高清環(huán)視全景鏡頭的制作方法
【專利摘要】一種360度高清環(huán)視全景鏡頭，屬于光學鏡頭領域。本發(fā)明的目的是采用較少的鏡片，并根據各鏡片的排列，達到了360度環(huán)視成像全景高清鏡頭，降低了其生產成本的360度高清環(huán)視全景鏡頭。本發(fā)明是由反射鏡、正光焦度的透鏡組和濾光片組成；反射鏡為非球面反射鏡，具有正光焦度的透鏡組包括第一透鏡、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。本發(fā)明降低了其生產成本，結構簡單，制造便宜?？梢詽M足1080P、720P等高清探測器的分辨率。該攝像鏡頭具有獨特的360度同時觀察的特性，所有人員和活動一覽無遺，提高了目標確認速度不會漏掉或錯過突發(fā)事件，真正實現全景監(jiān)測。
【專利說明】一種360度高清環(huán)視全景鏡頭
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于光學鏡頭領域。
【背景技術】
[0002]現代影像裝置已經被廣泛應用在各個領域中，為了滿足人們對捕捉視頻信息日益提升的需求，當影像裝置應用與某些特定領域中時，如網絡視頻會議、商業(yè)監(jiān)控、林業(yè)監(jiān)控等，會需要360度全景監(jiān)控專職。全景攝像需要實現全景范圍無盲點，無死角，能縱觀全局，不必用復雜的“展開軟件”或對多個圖象進行縫合。同時，成像探測器技術的發(fā)展，大大提高了探測器的分辨率和像素數量。如今130萬像素(720P)、200萬像素(1080P)、300萬像素等高像素的攝像機是主流。鏡頭的成像質量、視場的大小及鏡頭的畸變決定廣角鏡頭的優(yōu)劣，因而鏡頭的性能及視場成為設計廣角鏡頭的重要考慮因素。為了保證300萬像素這樣高分辨率的攝像機的成像品質、小畸變和高亮度，同時達到足夠的視場角，傳統(tǒng)全景鏡頭采用透射式成像的結構，這樣往往需要增加透鏡的數量，或采用非球面透鏡的方法來校正像差，以此提高成像質量。但是，透射式魚眼鏡頭的特性決定了隨著視場從-55度增加到+20度，鏡頭會產生嚴重的負畸變，使得邊緣視場的圖像信息壓縮嚴重，大大限制了邊緣視場的清晰度。同時，傳統(tǒng)透射式全景鏡頭的尺寸達不到輕薄短小的要求，且單個鏡頭的生產成本較聞。
【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是采用較少的鏡片，并根據各鏡片的排列，達到了 360度環(huán)視成像全景高清鏡頭，降低了其生產成本的360度高清環(huán)視全景鏡頭。
[0004]本發(fā)明是由反射鏡、正光焦度的透鏡組和濾光片組成；反射鏡為非球面反射鏡，具有正光焦度的透鏡組包括第一透鏡、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。
[0005]本發(fā)明透鏡組的第三透鏡和第四透鏡組合為第一膠合透鏡，第七透鏡和第八透鏡組合為第二膠合透鏡；第一膠合透鏡靠近物方，第二膠合透鏡靠近像方。
[0006]本發(fā)明濾光片位于所述第二膠合透鏡之后，靠近像方。
[0007]本發(fā)明鏡頭包括固定光闌，所述固定光闌位于所述第四透鏡和所述第五透鏡之間。
[0008]本發(fā)明反射鏡具有凸向透鏡組的第一表面。
[0009]本發(fā)明第一透鏡具有凸向物方的第二表面和上下端為平面且中央位置凹向像方的第三表面，位于鏡頭的始端；第二透鏡具有上下端為平面且中央位置凹向物方的第四表面和凸向像方的第五表面；第三透鏡為雙凹透鏡，具有凹向物方的第六表面和凸向像方的第七表面；第四透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第八表面和凸向像方的第九表面?’第五透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十表面和凸向像方的第十一表面；第六透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十二表面和凸向像方的第十三表面；第七透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十四表面和凸向像方的第十五表面；第八透鏡為雙凹透鏡，具有凹向物方的第十六表面和凹向像方的第十七表面；第七表面和第八表面為所述第三透鏡和第四透鏡的膠合面；第十五表面和第十六表面為所述第七透鏡和第八透鏡的膠合面。
[0010]本發(fā)明透鏡組的所有表面均為球面。
[0011]本發(fā)明第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡均為玻璃材質。
[0012]本發(fā)明第一透鏡的折射率在II1范圍為1.55〈 ηι<1.75，色散V1范圍為20〈 Vl〈40 ；第二透鏡的折射率在n2范圍為1.55〈 n2〈l.75，色散V2范圍為20〈 v2<40 ;第三透鏡的折射率在n3范圍為1.75〈 n3〈1.95，色散V3范圍為20〈 v3〈40 ;第四透鏡的折射率在n4范圍為1.75< n4〈1.95，色散V4范圍為20〈 v4〈40 ;第五透鏡的折射率在n5范圍為1.55〈 η5〈1.85，色散V5范圍為45〈 ν5〈65 ;第六透鏡的折射率在η6范圍為1.55〈 η6〈1.85，色散V6范圍為45〈 ν6〈65 ;第七透鏡的折射率在η7范圍為1.55〈 η7〈1.85，色散V7范圍為45〈 ν7〈65 ;第八透鏡的折射率在H8范圍為1.75〈 η8〈1.95，色散V8范圍為20〈 ν8〈40。
[0013]本發(fā)明濾光片的至少一個表面鍍覆有紅外截止濾膜。
[0014]本發(fā)明第一透鏡的折射率為1.648，色散為33.84 ;第二透鏡的折射率為1.648，色散為33.84 ;第三透鏡的折射率為1.923，色散為20.88 ;第四透鏡的折射率為1.806，色散為33.27 ;第五透鏡的折射率為1.569，色散為56.06 ;第六透鏡的折射率為1.569，色散為56.06 ;第七透鏡的折射率為1.670，色散為47.20 ;第八透鏡的折射率為1.923，色散為
20.88。
[0015]本發(fā)明提供的360度高清環(huán)視全景鏡頭采用較少的鏡片，并根據各鏡片的排列，達到了 360度環(huán)視成像全景高清鏡頭，降低了其生產成本。通過第一個非球面反射鏡和透鏡組，隨著視場從-55度增加到20度，鏡頭會產生與普通鏡頭相反的正畸變，使得邊緣視場的圖像信息更加豐富，大大擴大了邊緣視場的清晰度。360度高清環(huán)視全景鏡頭使得用戶能夠直接看到完整的360度視頻。其結構簡單，制造便宜。該360度高清環(huán)視全景鏡頭，其光學全長小于62.3mm,光學最大口徑小于33mm。其高清全景攝像機模塊高度可以做到非常短小，使其可作為車載廣角鏡頭、監(jiān)控鏡頭、視頻會議使用，較好的滿足了攝像頭的小巧化要求。其水平全視場角達到360度，俯角-55度，仰角20度，可滿足較寬的取景范圍。鏡頭的畸變得到了很好控制的同時，整個鏡頭的可以滿足1080P、720P等高清探測器的分辨率。該攝像鏡頭具有獨特的360度同時觀察的特性，所有人員和活動一覽無遺，提高了目標確認速度不會漏掉或錯過突發(fā)事件，真正實現全景監(jiān)測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明360度高清環(huán)視全景鏡頭實施例的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明360度高清環(huán)視全景鏡頭實施例的MTF (光學傳遞函數)圖；
圖3是本發(fā)明360度高清環(huán)視全景鏡頭實施例的光學畸變圖；
圖4是本發(fā)明360度高清環(huán)視全景鏡頭實施例的場曲圖；
圖5是本發(fā)明360度高清環(huán)視全景鏡頭實施例的點列圖。
【具體實施方式】[0017]本發(fā)明具有反射鏡1、正光焦度的透鏡組和濾光片11 ;反射鏡I為非球面反射鏡，具有正光焦度的透鏡組包括第一透鏡2、第二透鏡3、第三透鏡4、第四透鏡5、第五透鏡7、第六透鏡8、第七透鏡9、第八透鏡10。
[0018]本發(fā)明透鏡組的第三透鏡和第四透鏡組合為第一膠合透鏡，第七透鏡和第八透鏡組合為第二膠合透鏡；第一膠合透鏡靠近物方，第二膠合透鏡靠近像方。
[0019]本發(fā)明濾光片位于所述第二膠合透鏡之后，靠近像方。
[0020]本發(fā)明鏡頭包括固定光闌6，固定光闌位6于第四透鏡和第五透鏡之間。
[0021 ] 本發(fā)明反射鏡具有凸向透鏡組的第一表面。
[0022]本發(fā)明第一透鏡具有凸向物方的第二表面和上下端為平面且中央位置凹向像方的第三表面，位于鏡頭的始端；第二透鏡具有上下端為平面且中央位置凹向物方的第四表面和凸向像方的第五表面；第三透鏡為雙凹透鏡，具有凹向物方的第六表面和凸向像方的第七表面；第四透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第八表面和凸向像方的第九表面?’第五透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十表面和凸向像方的第十一表面；第六透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十二表面和凸向像方的第十三表面；第七透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十四表面和凸向像方的第十五表面；第八透鏡為雙凹透鏡，具有凹向物方的第十六表面和凹向像方的第十七表面；第七表面和第八表面為所述第三透鏡和第四透鏡的膠合面；第十五表面和第十六表面為所述第七透鏡和第八透鏡的膠合面。
[0023]本發(fā)明透鏡組的所有表面均為球面。
[0024]本發(fā)明第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡均為玻璃材質。
[0025]本發(fā)明第一透鏡的折射率在Ii1范圍為1.55〈 ηι〈1.75，色散V1范圍為20〈 Vl〈40 ；第二透鏡的折射率在n2范圍為1.55〈 n2〈l.75，色散V2范圍為20〈 v2<40 ;第三透鏡的折射率在n3范圍為1.75〈 n3〈1.95，色散V3范圍為20〈 v3〈40 ;第四透鏡的折射率在n4范圍為
1.75< n4〈1.95，色散V4范圍為20〈 v4〈40 ;第五透鏡的折射率在n5范圍為1.55〈 η5〈1.85，色散V5范圍為45〈 ν5〈65 ;第六透鏡的折射率在η6范圍為1.55〈 η6〈1.85，色散V6范圍為45〈 ν6〈65 ;第七透鏡的折射率在η7范圍為1.55〈 η7〈1.85，色散V7范圍為45〈 ν7〈65 ;第八透鏡的折射率在H8范圍為1.75〈 η8〈1.95，色散V8范圍為20〈 ν8〈40。
[0026]本發(fā)明濾光片的至少一個表面鍍覆有紅外截止濾膜。
[0027]本發(fā)明第一透鏡的折射率為1.648，色散為33.84 ;第二透鏡的折射率為1.648，色散為33.84 ;第三透鏡的折射率為1.923，色散為20.88 ;第四透鏡的折射率為1.806，色散為33.27 ;第五透鏡的折射率為1.569，色散為56.06 ;第六透鏡的折射率為1.569，色散為56.06 ;第七透鏡的折射率為1.670，色散為47.20 ;第八透鏡的折射率為1.923，色散為
20.88。
[0028]以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029]圖1示出了本發(fā)明提供的360度高清環(huán)視全景鏡頭的結構示意圖。
[0030]該360度高清環(huán)視全景鏡頭，其包括具有反射鏡和具有正光焦度的透鏡組和濾光片。反射鏡為非球面反射鏡1，具有正光焦度的透鏡組包括第一透鏡2、第二透鏡3、第三透鏡4、第四透鏡5、第五透鏡7、第六透鏡8、第七透鏡9、第八透鏡10和濾光片11。[0031]其中，透鏡組的第三透鏡4和第四透鏡5組合為第一膠合透鏡，第七透鏡9和第八透鏡10組合為第二膠合透鏡。所述濾光片11位于所述第二膠合透鏡之后。
[0032]該360度高清環(huán)視全景鏡頭還包括固定光闌6，其中固定光闌6位于所述第四透鏡5和所述第五透鏡7之間。
[0033]其中所述反射鏡I凸向透鏡組，所述透鏡組第一透鏡2具有凸向物方的第二表面和上下端為平面且中央位置凹向像方的第三表面，位于鏡頭的始端，所述第二透鏡3具有上下端為平面且中央位置凹向物方的第四表面和凸向像方的第五表面，所述第三透鏡4為雙凹透鏡，具有凹向物方的第六表面和凸向像方的第七表面，第四透鏡5為雙凸透鏡，具有凸向物方的第八表面和凸向像方的第九表面，所述第五透鏡7為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十表面和凸向像方的第十一表面，所述第六透鏡8為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十二表面和凸向像方的第十三表面，所述第七透鏡9為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十四表面和凸向像方的第十五表面，所述第八透鏡10為雙凹透鏡，具有凹向物方的第十六表面和凹向像方的第十七表面，第七表面和第八表面為所述第三透鏡4和第四透鏡5的膠合面，第十五表面和第十六表面為所述第七透鏡9和第八透鏡10的膠合面。
[0034]其中所述的所有表面均為球面。
[0035]其中所述第一透鏡2、第二透鏡3、第三透鏡4、第四透鏡5、第五透鏡7、第六透鏡
8、第七透鏡9和第八透鏡10均為玻璃材質。
[0036]其中第一透鏡2的折射率Ii1范圍為1.55〈 n1<l.75，色散V1范圍為20〈 Vl〈40，本優(yōu)選實施例中，采用H-ZFl型號的玻璃材質，其折射率為1.648，色散為33.84。
[0037]第二透鏡3的折射率112范圍為1.55〈 n1<1.75，色散V2范圍為20〈 v2〈40，本優(yōu)選實施例中，采用H-ZFl型號的玻璃材質，其折射率為1.648，色散為33.84。
[0038]第三透鏡4的折射率在n3范圍為1.75〈 η3〈1.95，色散V3范圍為20〈 V3〈40，本優(yōu)選實施例中，采用H-ZF62型號的玻璃材質，其折射率為1.923，色散為20.88。
[0039]第四透鏡5的折射率114范圍為1.75〈 η4〈1.95，色散V4范圍為20〈 ν4〈40，本優(yōu)選實施例中，采用H-ZLAF56A型號的玻璃材質，其折射率為1.806，色散為33.27。
[0040]第五透鏡7的折射率115范圍為1.55〈 η5〈1.75，色散V5范圍為45〈 ν5〈65，本優(yōu)選實施例中，采用Η-ΒΑΚ7型號的玻璃材質，其折射率為1.569，色散為56.06。
[0041]第六透鏡8的折射率116范圍為1.55〈 η6〈1.75，色散V6范圍為45〈 ν6〈65，本優(yōu)選實施例中，采用Η-ΒΑΚ7型號的玻璃材質，其折射率為1.569，色散為56.06。
[0042]第七透鏡9的折射率叫范圍為1.55〈 η6〈1.85，色散V7范圍為45〈 ν7〈65，本優(yōu)選實施例中，采用H-ZBAF52型號的玻璃材質，其折射率為1.670，色散為47.20。
[0043]第八透鏡10的折射率118范圍為1.75〈 η8〈1.95，色散V8范圍為20〈 ν8〈40，本優(yōu)選實施例中，采用H-ZF62型號的玻璃材質，其折射率為1.923，色散為20.88。
[0044]本實施例中，濾光片11為ΒΚ7，折射率和色散分別為η=1.52,ν=64.17。此外，濾光片7至少一表面鍍覆一層公知的紅外截止濾光膜(IR-Cut Coating),以濾除來自被攝物體反射光線中的紅外光線，從而提高成像質量。
[0045]其反射鏡為非球面反射鏡，透鏡組完全采用球面設計，從而可以通過優(yōu)化非球面系數和球面系數，來校正各種像差，減小畸變；通過玻璃材料的選擇來減小色差；非球面采用注塑成型的方式，降低了批量生產的成本；除了非球面以外其它透鏡組采用玻璃鏡片設計，可以提高亮度，增強透過率，同時獲得良好的成像質量；同時因為設計中除了非球面以外的透鏡全部采用玻璃材質，使其可耐高溫，耐潮濕,性能穩(wěn)定,適合工業(yè)使用。該種360高清環(huán)視全景鏡頭整體成像像質較高，視場角更大，畸變更小。采用該種結構的360高清環(huán)視全景鏡頭可以有效縮短鏡頭的總長、減小鏡頭體積。該發(fā)明僅一支攝像頭即可取代傳統(tǒng)的多支攝像機，節(jié)省攝像機硬件投資，節(jié)省安裝時間、人工費用以及后續(xù)維護費用，非常適合于監(jiān)控和視頻會議。
[0046]本發(fā)明實施例的鏡面參數如下表1和表2:
表1:360度高清環(huán)視全景鏡頭各透鏡的曲率半徑、厚度、空氣間隔
【權利要求】
1.一種360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:是由反射鏡、正光焦度的透鏡組和濾光片組成；反射鏡為非球面反射鏡；具有正光焦度的透鏡組包括第一透鏡、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。
2.根據權利要求1所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:透鏡組的第三透鏡和第四透鏡組合為第一膠合透鏡，第七透鏡和第八透鏡組合為第二膠合透鏡；第一膠合透鏡靠近物方，第二膠合透鏡靠近像方。
3.根據權利要求1所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:濾光片位于所述第二膠合透鏡之后，靠近像方。
4.根據權利要求1所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:鏡頭包括固定光闌，所述固定光闌位于所述第四透鏡和所述第五透鏡之間。
5.根據權利要求1所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:反射鏡具有凸向透鏡組的第一表面。
6.根據權利要求1所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:第一透鏡具有凸向物方的第二表面和上下端為平面且中央位置凹向像方的第三表面，位于鏡頭的始端；第二透鏡具有上下端為平面且中央位置凹向物方的第四表面和凸向像方的第五表面；第三透鏡為雙凹透鏡，具有凹向物方的第六表面和凸向像方的第七表面；第四透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第八表面和凸向像方的第九表面；第五透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十表面和凸向像方的第十一表面；第六透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十二表面和凸向像方的第十三表面；第七透鏡為雙凸透鏡，具有凸向物方的第十四表面和凸向像方的第十五表面；第八透鏡為 雙凹透鏡，具有凹向物方的第十六表面和凹向像方的第十七表面；第七表面和第八表面為所述第三透鏡和第四透鏡的膠合面；第十五表面和第十六表面為所述第七透鏡和第八透鏡的膠合面。
7.根據權利要求6所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:透鏡組的所有表面均為球面。
8.根據權利要求1所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于: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、第八透鏡均為玻璃材質。
9.根據權利要求1所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:第一透鏡的折射率在叫范圍為1.55〈 ηι〈1.75，色散V1范圍為20〈 Vl〈40 ;第二透鏡的折射率在n2范圍為1.55〈112〈1.75，色散％范圍為20〈 v2<40 ;第三透鏡的折射率在n3范圍為1.75〈 n3〈1.95，色散V3范圍為20〈 v3<40 ;第四透鏡的折射率在n4范圍為1.75〈 n4〈l.95，色散V4范圍為20〈 v4<40 ；第五透鏡的折射率在n5范圍為1.55〈 n5〈l.85，色散V5范圍為45〈 v5<65 ;第六透鏡的折射率在n6范圍為1.55〈 n6〈1.85，色散V6范圍為45〈 ve〈65 ;第七透鏡的折射率在n7范圍為1.55< η7〈1.85，色散V7范圍為45〈 ν7〈65 ;第八透鏡的折射率在η8范圍為1.75〈 η8〈1.95，色散V8范圍為20< v8〈40。
10.根據權利要求1所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:濾光片的至少一個表面鍍覆有紅外截止濾膜。
11.根據權利要求1所述的360度高清環(huán)視全景鏡頭，其特征在于:第一透鏡的折射率為1.648，色散為33.84 ;第二透鏡的折射率為1.648，色散為33.84 ;第三透鏡的折射率為1.923，色散為20.88 ;第四透鏡的折射率為1.806，色散為33.27 ;第五透鏡的折射率為1.569，色散為56.06 ;第六透鏡的折射率為1.569，色散為56.06 ;第七透鏡的折射率為.1.670，色散為47.20 ;第八透鏡的折射率為1.923，色散為20.88。
【文檔編號】G02B13/06GK103901582SQ201310542153
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權日:2013年11月6日
【發(fā)明者】張少軍 申請人:張少軍