CN111352224A - 一种折反射全景成像系统及其成像方法 - Google Patents

一种折反射全景成像系统及其成像方法 Download PDF

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沈志娟
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Abstract

本发明涉及一种折反射全景成像系统及其成像方法，所述光学系统沿光线自物方至像方依次设有前组A、光阑、后组B，所述前组A包括依次设置的反射镜A‑1、月牙形透镜A‑2、双凹透镜A‑3，所述后组B包括依次设置的双凹透镜B‑1、双凸透镜B‑2、双凸透镜B‑3，所述双凹透镜B‑1与双凸透镜B‑2密接成胶合组。本发明结构简单，设计合理，视场范围广、像面均匀性好、成像质量好、便于加工及安装方便。

Description

一种折反射全景成像系统及其成像方法
技术领域
本发明涉及一种折反射全景成像系统及其成像方法。
背景技术
近年来，由于机器视觉、虚拟现实、机器人导航和安全监控等应用领域的发展，所以人们提出了对空间各方向场景实时成像的要求，同时对于采集的图像分辨率也提出了更高的要求。
目前常采用鱼眼镜头光学成像系统，来解决人们对空间各方向场景实时成像的要求，该类光学系统是通过在系统前面应用若干负弯月型透镜进行折射来压缩视场角，以致达到大视场拍摄的效果。但是，这种鱼眼镜头光学系统采用的透镜数目较多，使得加工成本较高、安装复杂且像差较大。
发明内容
本发明提出一种折反射全景成像系统及其成像方法。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种折反射全景成像系统：包括沿光路自物方至像方依次设有前组A、光阑、后组B，所述前组A包括依次设置的反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3，所述后组B包括依次设置的双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3，所述双凹透镜B-1与双凸透镜B-2密接成胶合组。
进一步的，所述反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1为负光焦度，所述双凸透镜B-2、双凸透镜B-3为正光焦度。
进一步的，所述前组A与后组B之间的空气间隔为5.812mm，前组A与孔径光阑的空气间隔为5.552mm，孔径光阑与后组B的空气间隔为0.260mm。
进一步的，所述反射镜A-1与月牙形透镜A-2的空气间隔为29.250mm，月牙形透镜A-2与双凹透镜A-3的空气间隔为1.051mm，胶合组与双凸透镜B-3的空气间隔为0.200mm。
进一步的，所述折反射全景成像系统的总焦距为f，所述反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3的焦距为f1、f2、f3、f4、f5、f6，所述f1、f2、f3、f4、f5、f6满足如下关系是：
18.60<f1/f<19.35；
82.62<f2/f<83.75；
22.50<f3/f<23.16；
445.25<f4/f<456.54；
49.85<f5/f<51.90；
65.54<f6/f<68.86；
8.58<f4/f5<9.16。
进一步的，所述反射镜A-1的光学反射面为偶次非球面面型。
进一步的，所述月牙形透镜A-2满足：Nd=1.5168，Vd=64.17、双凹透镜A-3满足：Nd=1.5168，Vd=64.17、双凹透镜B-1满足关系式：Nd=1.5168，Vd=64.17、双凸透镜B-2满足关系式：Nd=1.4983，Vd=60.56、双凸透镜B-3满足关系式：Nd=1.5168，Vd=64.17，其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
本发明还提供了一种折反射全景成像系统的成像方法：光线自物方依次经过反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3传出成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：利用第一块反射镜对水平方向上入射的光线进行收集与压缩，达到对物方视场角压缩的效果，使得经过第一块反射镜后的光线视场角能够被其后的光学成像系统所接收，从而保证了大视场角拍摄；在该成像系统中用到的透镜数及种类较少，使得成像系统在设计过程中的柔性好、加工成本低并便于安装；将第一块反射镜的光学面面型采用偶次非球面，并结合应用胶合透镜，有效地校正了系统的相关像差，使得成像质量高、光能损失低、像面均匀性好、相对照度好。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1本发明实施例的光学结构示意图；
图2本发明实施例的光学面标注图；
图3本发明实施例的MTF曲线图；
图4本发明实施例的相对照度图；
图5本发明实施例的F-theta畸变图；
图6本发明实施例的光路图。
图中：1-反射镜A-1；11-反射面S1；2-月牙形透镜A-2；21-入射面S2；22-出射面S3；3-双凹透镜A-3；31-入射面S4；32-出射面S5；4-孔径光阑；5-双凹透镜B-1；51-入射面S6；52-胶合面S7；6-双凸透镜B-2；61-出射面S8；7-双凸透镜B-3；71-入射面S9；72-出射面S10；8-成像面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种折反射全景成像系统，所述光学系统沿光线自物方至像方依次设有前组A、光阑、后组B，所述前组A包括依次设置的反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3，所述后组B包括依次设置的双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3，所述双凹透镜B-1与双凸透镜B-2密接成胶合组，所述反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3各块透镜的两个光学面的面型都采用球面设计，所述光阑采用孔径光阑。
在本实施例中，所述反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1为负光焦度，所述双凸透镜B-2、双凸透镜B-3为正光焦度。
在本实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隔为5.812mm，前组A与孔径光阑的空气间隔为5.552mm，孔径光阑与后组B的空气间隔为0.260mm。
在本实施例中，所述反射镜A-1与月牙形透镜A-2的空气间隔为29.250mm，月牙形透镜A-2与双凹透镜A-3的空气间隔为1.051mm，胶合组与双凸透镜B-3的空气间隔为0.200mm。
在本实施例中，所述折反射全景成像系统的总焦距为f，所述反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3的焦距为f1、f2、f3、f4、f5、f6，所述f1、f2、f3、f4、f5、f6满足如下关系是：
18.60<f1/f<19.35；
82.62<f2/f<83.75；
22.50<f3/f<23.16；
445.25<f4/f<456.54；
49.85<f5/f<51.90；
65.54<f6/f<68.86；
8.58<f4/f5<9.16。
在本实施例中，所述反射镜A-1为偶次非球面面型，光学面面型满足关系式；
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中ф为光焦度，Z为光学面面型，ｃ为光学面半径所对应的曲率，y 2 、y 4 、y 6 、y 8 、y 10 、y 12 、 y 14 、y 16 为光学面的径向坐标，k为圆锥二次曲线系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure DEST_PATH_IMAGE009
分布表示各个径向坐标所对应的系数。
在本实施例中，所述反射镜A-1的光学面对应的非球面面型系数为：k=-3.349，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
=0、
Figure 630749DEST_PATH_IMAGE003
=-1.146×10-6、
Figure 547889DEST_PATH_IMAGE004
=1.156×10-9、
Figure 514577DEST_PATH_IMAGE005
=0、
Figure 909786DEST_PATH_IMAGE006
=0、
Figure DEST_PATH_IMAGE011
=0、
Figure 661842DEST_PATH_IMAGE008
=0和
Figure 671255DEST_PATH_IMAGE009
=0。
在本实施例中，所述月牙形透镜A-2满足：Nd=1.5168，Vd=64.17、双凹透镜A-3满足：Nd=1.5168，Vd=64.17、双凹透镜B-1满足关系式：Nd=1.5168，Vd=64.17、双凸透镜B-2满足关系式：Nd=1.4983，Vd=60.56、双凸透镜B-3满足关系式：Nd=1.5168，Vd=64.17，其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
在本实施例中，所述反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3所采用的材料分别为: MIRROR、N-BK7、N-BK7、N-BK7、BK3、N-BK7。
一种折反射全景成像系统的成像方法：光线自物方依次经过反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3传出成像。
如图2所示，从物平面至像平面，沿光线入射方向，S1为反射镜A-1的反射面，S2和S3为月牙形透镜A-2的入射面与出射面；S4和S5为双凹透镜A-3入射面与出射面；S6为双凹透镜B-1的入射面； S8为双凸透镜B-2的出射面；S7为双凹透镜B-1与双凸透镜B-2的胶合面；S9和S10为双凸透镜B-3的入射面与出射面。
如图3、图4和图5分别为一种折反射全景成像系统的调制传递函数（MTF）曲线、相对照度和F-theta畸变图。从图2可以得到该折反射全景成像系统的成像质量非常高；从图3能够得到该折反射全景成像系统的相对照度非常高；从图4中可以得出该折反射全景成像系统的畸变较小，满足设计要求。
表1本实施例中各镜片参数
Figure DEST_PATH_IMAGE013
在本实施例中，此光学系统可实现的技术效果如下：
（1）全视场角为130°；（2）总焦距为0.0804mm ；(3)相对孔径的倒数F数值为5；(4) 可探测的波长范围为400nm-700nm，主波长为586.7nm。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种折反射全景成像系统，其特征在于：包括沿光路自物方至像方依次设有前组A、光阑、后组B，所述前组A包括依次设置的反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3，所述后组B包括依次设置的双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3，所述双凹透镜B-1与双凸透镜B-2密接成胶合组。
2.根据权利要求1所述的折反射全景成像系统,其特征在于：所述反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1为负光焦度，所述双凸透镜B-2、双凸透镜B-3为正光焦度。
3.根据权利要求2所述的折反射全景成像系统,其特征在于：所述前组A与后组B之间的空气间隔为5.812mm，前组A与孔径光阑的空气间隔为5.552mm，孔径光阑与后组B的空气间隔为0.260mm。
4.根据权利要求3所述的折反射全景成像系统,其特征在于：所述反射镜A-1与月牙形透镜A-2的空气间隔为29.250mm，月牙形透镜A-2与双凹透镜A-3的空气间隔为1.051mm，胶合组与双凸透镜B-3的空气间隔为0.200mm。
5.根据权利要求4所述的折反射全景成像系统,其特征在于：所述折反射全景成像系统的总焦距为f，所述反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3的焦距为f1、f2、f3、f4、f5、f6，所述f1、f2、f3、f4、f5、f6满足如下关系是：
18.60<f1/f<19.35；
82.62<f2/f<83.75；
22.50<f3/f<23.16；
445.25<f4/f<456.54；
49.85<f5/f<51.90；
65.54<f6/f<68.86；
8.58<f4/f5<9.16。
6.根据权利要求5所述的折反射全景成像系统,其特征在于：所述反射镜A-1的光学反射面为偶次非球面面型。
7.根据权利要求6所述的折反射全景成像系统,其特征在于：所述月牙形透镜A-2满足：Nd=1.5168，Vd=64.17、双凹透镜A-3满足：Nd=1.5168，Vd=64.17、双凹透镜B-1满足关系式：Nd=1.5168，Vd=64.17、双凸透镜B-2满足关系式：Nd=1.4983，Vd=60.56、双凸透镜B-3满足关系式：Nd=1.5168，Vd=64.17，其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
8.一种折反射全景成像系统的成像方法，采用如权利要求7所述的折反射全景成像系统,其特征在于：光线自物方依次经过反射镜A-1、月牙形透镜A-2、双凹透镜A-3、双凹透镜B-1、双凸透镜B-2、双凸透镜B-3传出成像。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113311573A (zh) * 2021-03-18 2021-08-27 上海大学 包含一个非球面折反射全景成像光学系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013061530A (ja) * 2011-09-14 2013-04-04 Canon Inc 反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置
CN103984077A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 福建福光数码科技有限公司 高分辨率日夜两用定焦镜头
US20160223782A1 (en) * 2013-10-03 2016-08-04 Hitachi Maxell, Ltd. Imaging lens system and imaging device
CN106094182A (zh) * 2016-08-26 2016-11-09 福建福光股份有限公司 折叠型强透雾高清变焦摄像镜头
CN106932885A (zh) * 2017-04-11 2017-07-07 广东思锐光学股份有限公司 一种鱼眼镜头
CN109459838A (zh) * 2018-12-28 2019-03-12 福建福光天瞳光学有限公司 广角高分辨率车载光学系统及成像方法
CN109471245A (zh) * 2018-12-28 2019-03-15 福建福光天瞳光学有限公司 小型化车载光学系统及成像方法
CN208780900U (zh) * 2018-09-04 2019-04-23 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 显微物镜光学系统及光学设备
CN209343022U (zh) * 2018-12-28 2019-09-03 福建福光天瞳光学有限公司 小型化车载光学系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013061530A (ja) * 2011-09-14 2013-04-04 Canon Inc 反射屈折光学系及びそれを有する撮像装置
US20160223782A1 (en) * 2013-10-03 2016-08-04 Hitachi Maxell, Ltd. Imaging lens system and imaging device
CN103984077A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 福建福光数码科技有限公司 高分辨率日夜两用定焦镜头
CN106094182A (zh) * 2016-08-26 2016-11-09 福建福光股份有限公司 折叠型强透雾高清变焦摄像镜头
CN106932885A (zh) * 2017-04-11 2017-07-07 广东思锐光学股份有限公司 一种鱼眼镜头
CN208780900U (zh) * 2018-09-04 2019-04-23 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 显微物镜光学系统及光学设备
CN109459838A (zh) * 2018-12-28 2019-03-12 福建福光天瞳光学有限公司 广角高分辨率车载光学系统及成像方法
CN109471245A (zh) * 2018-12-28 2019-03-15 福建福光天瞳光学有限公司 小型化车载光学系统及成像方法
CN209343022U (zh) * 2018-12-28 2019-09-03 福建福光天瞳光学有限公司 小型化车载光学系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113311573A (zh) * 2021-03-18 2021-08-27 上海大学 包含一个非球面折反射全景成像光学系统

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