CN110824669A - 一种8k高分辨全景环带光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种8K高分辨全景环带光学镜头，包括依次同轴安装的全景环带透镜头部单元、后继透镜组，全景环带透镜头部单元包括依次设置的全景环形透镜PAL1、PAL2，后继透镜组包括依次设置的透镜G1‑G8，从物侧到像侧，PAL1靠近物侧的表面包含外凸的第一环形折射面，中部设置内凹的第二环形反射面；PAL2靠近像侧的一面包括外凸的第二环形反射面，中部设置外凸的第一圆形折射面；PAL1靠近像侧的一面与PAL2靠近物侧的一面胶合在一起；G1‑G8为透射透镜，其中，G1、G6、G7为弯月透镜，G2、G5为双凹透镜，G3、G4、G8为双凸透镜，G2和G3胶合在一起，G5和G6胶合在一起；透镜G1、G4、G7和G8的前后表面均为非球面，其他透镜表面均为标准球面。该镜头像质良好，镜头的分辨率高。

Description

一种8K高分辨全景环带光学镜头
技术领域
本发明涉及全景环带成像领域，具体涉及一种8K高分辨全景环带光学镜头。
背景技术
全景环带成像技术基于一种新的成像方式，是一种与传统中心投影原理截然不同的投影原理—平面圆柱投影原理。绕光轴360°旋转柱面为物面，可以将柱面上的景物一次性凝视成像在一个环形像面上，从光学原理上实现360°全景凝视成像。
随着技术的不断发展，各种功能的镜头应用越来越广泛，尤其对于应用于安防监控的镜头，大视场360°的全景观测已经成为了一种发展趋势。但是如果想要实现在有限的图像平面内大视场成像，将会导致图像分辨率较低和局部细节成像较差，这就需要设计一款大视场高分辨的镜头来满足需求。在图像传感器分辨率较低的过去，研究者往往使用单镜头多次拍摄或者多镜头同时拍摄并后期配合图像处理的方法来同时满足大视场与高分辨的要求。后期图像处理繁琐，图像存在曝光不均的问题，且成本较高，操作复杂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种8K高分辨全景环带光学镜头，该镜头配合大靶面的传感器，可以在不用后期图像拼接或者图像处理的方法来满足全景环带光学系统大视场与高分辨两大要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种8K高分辨全景环带光学镜头，其特征在于，该光学镜头为7组10片式，包括依次同轴安装的全景环带透镜头部单元、后继透镜组，所述的全景环带透镜头部单元包括依次设置的全景环形透镜PAL1、PAL2，所述的后继透镜组包括依次设置的透镜G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8，从物侧到像侧，PAL1靠近物侧的表面包含外凸的第一环形折射面，所述的第一环形折射面中部设置内凹的第二环形反射面；所述的PAL2靠近像侧的一面包括外凸的第二环形反射面，所述的第二环形反射面中部设置外凸的第一圆形折射面；所述的PAL1靠近像侧的一面与PAL2靠近物侧的一面胶合在一起；所述的G1-G8为透射透镜，其中，G1、G6、G7为弯月透镜，G2、G5为双凹透镜，G3、G4、G8为双凸透镜，G2和G3胶合在一起，G5和G6胶合在一起；透镜G1、G4、G7和G8的前后表面均为非球面，其他透镜表面均为标准球面。
进一步地，G1、G7和G8的材料为PMMA，其他透镜均为玻璃，使得镜头性能更加稳定，便于加工、安装和调试。
进一步地，所述的光学镜头包括孔径光阑，该孔径光阑设置在G2靠近物侧的表面，用于汇聚光线，有利于后继透镜组的优化和设计。
进一步地，所述的非球面为偶次非球面。
进一步地，所述的非球面的参数均为4阶项-10阶项，没有使用2阶项，便于非球面镜片的加工和装配。
本发明的有益效果如下：
本发明的镜头配合大靶面的传感器，像面分辨率高达11648×8742像素，全景视场(35°～105°)×360°的光线进入光学系统到达探测面上实现高分辨率8000万像素凝视成像，像质良好，大大提高了现有镜头的分辨率，使得全景环带光学系统可以应用到可实现更精确观测的应用场合。
附图说明
图1为本发明的8K高分辨全景环带光学镜头的光学结构图；
图2为本发明的8K高分辨全景环带光学镜头中沿着光路方向各个表面的标记图；
图3是本发明在可见光486-656nm下的MTF曲线图；
图4是本发明在可见光486-656nm下的标准点列图；
图5是本发明在可见光486-656nm下的场曲畸变图；
图6是本发明在可见光486-656nm下的光程差图；
图7是本发明在可见光486-656nm下的倍率色差图；
图中：1为PAL1靠近物侧的第一环形折射面；2为PAL1靠近像侧的圆形折射面，3为PAL2靠近像侧的第二环形反射面；4为PAL1靠近物侧的第一环形折射面内侧的第二环形反射面；5为PAL2靠近像侧的第一环形反射面内侧的第一圆形折射面；阴影部分是半视场(35°～105°)通光部分。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-2所示，本发明的8K高分辨全景环带光学镜头，该光学镜头为7组10片式，包括依次同轴安装的全景环带透镜头部单元、后继透镜组，全景环带透镜头部单元包括依次设置的全景环形透镜PAL1、PAL2，后继透镜组包括依次设置的透镜G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8，从物侧到像侧，PAL1靠近物侧的表面包括外凸的第一环形折射面1，第一环形折射面1中部设置内凹的第二环形反射面4；PAL2靠近像侧的一面包括外凸的第二环形反射面3，第二环形反射面3中部设置外凸的第一圆形折射面5；PAL1靠近像侧的一面与PAL2靠近物侧的一面胶合在一起；所述的G1-G8为透射透镜，G1、G6、G7为弯月透镜，G2、G5为双凹透镜，G3、G4、G8为双凸透镜，G2和G3胶合在一起，G5和G6胶合在一起；透镜G1、G4、G7和G8的前后表面均为非球面，其他透镜表面均为标准球面。
半视场为35°～105°的轴外光线首先经过全景环带透镜头部单元PAL1靠近物侧的第一环形折射面1进入光学系统，通过折射面2之后在PAL2靠近像侧的第二环形反射面3的反射回到PAL1中，经过PAL1靠近物侧的第二环形反射面4的反射和PAL2靠近像侧的第二环形反射面3中部设置的第一圆形折射面5的透射进入后继透镜组，通过6组8片后继透镜组的折射到达探测面成像。整路光学系统结构紧凑，像质良好。
大视场角的光线通过全景环带透镜头部单元的两次反射减小了入射到后继透镜组的视场角，有利于后继透镜组的设计和优化。
成像系统使用时光轴垂直于地面放置，全景环带成像单元将绕光轴360°范围之内、水平线35°～105°范围内的物体发出的光线投影到传感器成像面上，成像面呈环形，中心存在圆形盲区。
为了使得镜头性能更加稳定，便于加工、安装和调试，G1、G7和G8材料为PMMA，其他透镜均为玻璃。
光学镜头还包括孔径光阑，该孔径光阑设置在G2靠近物侧的表面，用于汇聚光线，有利于后继透镜组的优化和设计。
优选地，透镜G1、G4、G7和G8的前后表面均为偶次非球面，且非球面的参数均为4阶项-10阶项。
本发明的镜头要匹配大靶面的CMOS/CCD，像面像素数高达到8000万，此光学系统焦距和后工作距都相较于一般光学系统大很多。
在该实施例中，本发明的镜头配合的传感器芯片采用SONY IMX461型号，传感器像素数为11648×8742，像面尺寸为43.80mm×32.87mm，单个像元尺寸为3.76μm。测得的刚学性能曲线图如图3-7所示。其中，分别取35°、50°、70°、90°、105°共5个视场。
图3为本发明可见光486nm-656nm下的MTF曲线图。MTF曲线图代表了一个光学系统的综合解像水平，由图3可知，133lp/mm处全视场MTF值≥0.35，接近衍射极限，成像清晰，满足8K的要求。此外，该光学系统在各个波长下的MTF表现也非常好。
图4为本发明可见光486nm-656nm下的点列图，其中波长取F光(486nm)、d光(588nm)及C光(656nm)三个波长，权重比为1:1:1。由图4可知，五个视场对应的RMS半径分别为2.494μm，2.063μm，2.285μm，3.528μm，4.505μm，单个像元大小为3.9μm，可实现清晰成像。
图5为本发明可见光486nm-656nm下的场曲和畸变曲线图。畸变曲线图表示不同视场情况下的F-Theta畸变大小值，单位为％。由图5可见，F-Theta畸变绝对值≤1％。
图6为本发明可见光486nm-656nm下的光程差图，该图表示了成像的波前相位误差。由图6可见，各个视场下的光程差≤±0.5waves。
图7为本发明可见光486nm-656nm下的倍率色差曲线图，通过该图可以看出各个波长的倍率色差曲线都在艾里斑以内，说明色差矫正良好。
本发明的镜头的各个表面的优选参数值如表1所示，其中镜头焦距为-7.64mm,全景视场为(35°～105°)×360°，入瞳直径为1.76mm,F#数为4.4，光学系统总长为132mm，全景透镜头部单元口径为142mm。
表1镜头的各个表面的优选参数值
Figure BDA0002287470620000041
Figure BDA0002287470620000051
表中，G1-1表示G1玻璃的靠近物侧的表面，G1-2表示G1玻璃的靠近像侧的表面，剩余其他玻璃表面也是相同方法，表中面的顺序按照光线追迹的顺序排列。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种8K高分辨全景环带光学镜头，其特征在于，该光学镜头为7组10片式，包括依次同轴安装的全景环带透镜头部单元、后继透镜组。所述的全景环带透镜头部单元包括依次设置的全景环形透镜PAL1、PAL2，所述的后继透镜组包括依次设置的透镜G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8，从物侧到像侧，PAL1靠近物侧的表面包含外凸的第一环形折射面(1)，所述的第一环形折射面(1)中部设置内凹的第二环形反射面(4)；所述的PAL2靠近像侧的一面包括外凸的第二环形反射面(3)，所述的第二环形反射面(3)中部设置外凸的第一圆形折射面(5)。所述的PAL1靠近像侧的一面与PAL2靠近物侧的一面胶合在一起；所述的G1-G8为透射透镜，其中，G1、G6、G7为弯月透镜，G2、G5为双凹透镜，G3、G4、G8为双凸透镜，G2和G3胶合在一起，G5和G6胶合在一起；透镜G1、G4、G7和G8的前后表面均为非球面，其他透镜表面均为标准球面。
2.根据权利要求1所述的8K高分辨全景环带光学镜头，其特征在于，G1、G7和G8的材料为PMMA，其他透镜均为玻璃，使得镜头性能更加稳定，便于加工、安装和调试。
3.根据权利要求1所述的8K高分辨全景环带光学镜头，其特征在于，所述的光学镜头包括孔径光阑，该孔径光阑设置在G2靠近物侧的表面，用于汇聚光线，有利于后继透镜组的优化和设计。
4.根据权利要求1所述的8K高分辨全景环带光学镜头，其特征在于，所述的非球面为偶次非球面。
5.根据权利要求4所述的8K高分辨全景环带光学镜头，其特征在于，所述的非球面的参数设置均为4阶项-10阶项，没有使用2阶项，便于非球面镜片的加工和装配。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111751964A (zh) * 2020-06-30 2020-10-09 浙江大学 基于非球面镜的双视场全景环带成像装置
WO2021159715A1 (zh) * 2020-02-13 2021-08-19 浙江大学 一种双通道共像面的全景环带光学成像装置
CN114967072A (zh) * 2022-06-10 2022-08-30 浙江大学 一种三片式近红外全景环带镜头
CN115097607A (zh) * 2022-08-26 2022-09-23 杭州环峻科技有限公司 全景环带光学系统

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63165813A (ja) * 1986-12-27 1988-07-09 Minolta Camera Co Ltd プラスチツクレンズを用いた２焦点切替レンズ系
US20040095573A1 (en) * 2000-09-12 2004-05-20 Tsai Bin-Ming Benjamin Excimer laser inspection system
JP2004219782A (ja) * 2003-01-16 2004-08-05 Konica Minolta Holdings Inc 撮像光学系
CN101573649A (zh) * 2006-12-19 2009-11-04 奥林巴斯株式会社 光学系统
JP2010020066A (ja) * 2008-07-10 2010-01-28 Olympus Corp 光学素子、それを備えた光学系及びそれを用いた内視鏡
CN103309019A (zh) * 2013-06-24 2013-09-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 紫外多波段全景成像仪光学系统
KR101469060B1 (ko) * 2013-03-14 2014-12-04 주식회사 케이원뷰 전방위 광학 시스템
CN106501921A (zh) * 2016-12-21 2017-03-15 江西联益光学有限公司 无人机摄像镜头
CN106908936A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 博立码杰通讯(深圳)有限公司 一种全景光学镜头及影像采集装置
CN107462978A (zh) * 2017-09-26 2017-12-12 张家港中贺自动化科技有限公司 一种大视场高分辨率物镜
CN109407279A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 江西联创电子有限公司 广角镜头及成像设备
US20190146190A1 (en) * 2016-04-22 2019-05-16 Largan Precision Co.,Ltd. Imaging optical lens system, image capturing unit and electronic device

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63165813A (ja) * 1986-12-27 1988-07-09 Minolta Camera Co Ltd プラスチツクレンズを用いた２焦点切替レンズ系
US20040095573A1 (en) * 2000-09-12 2004-05-20 Tsai Bin-Ming Benjamin Excimer laser inspection system
JP2004219782A (ja) * 2003-01-16 2004-08-05 Konica Minolta Holdings Inc 撮像光学系
CN101573649A (zh) * 2006-12-19 2009-11-04 奥林巴斯株式会社 光学系统
JP2010020066A (ja) * 2008-07-10 2010-01-28 Olympus Corp 光学素子、それを備えた光学系及びそれを用いた内視鏡
KR101469060B1 (ko) * 2013-03-14 2014-12-04 주식회사 케이원뷰 전방위 광학 시스템
CN103309019A (zh) * 2013-06-24 2013-09-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 紫外多波段全景成像仪光学系统
CN106908936A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 博立码杰通讯(深圳)有限公司 一种全景光学镜头及影像采集装置
US20190146190A1 (en) * 2016-04-22 2019-05-16 Largan Precision Co.,Ltd. Imaging optical lens system, image capturing unit and electronic device
CN106501921A (zh) * 2016-12-21 2017-03-15 江西联益光学有限公司 无人机摄像镜头
CN107462978A (zh) * 2017-09-26 2017-12-12 张家港中贺自动化科技有限公司 一种大视场高分辨率物镜
CN109407279A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 江西联创电子有限公司 广角镜头及成像设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
牛爽: "胶合式全景环形透镜的设计", 《红外与激光工程》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021159715A1 (zh) * 2020-02-13 2021-08-19 浙江大学 一种双通道共像面的全景环带光学成像装置
CN111751964A (zh) * 2020-06-30 2020-10-09 浙江大学 基于非球面镜的双视场全景环带成像装置
CN114967072A (zh) * 2022-06-10 2022-08-30 浙江大学 一种三片式近红外全景环带镜头
CN115097607A (zh) * 2022-08-26 2022-09-23 杭州环峻科技有限公司 全景环带光学系统

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