CN1530686A

CN1530686A - 一种广角镜头和基于该镜头的摄像机

Info

Publication number: CN1530686A
Application number: CNA031195407A
Authority: CN
Inventors: 闯李; 李闯
Original assignee: Lenovo Beijing Ltd
Current assignee: Lenovo Beijing Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: CN1261789C

Abstract

本发明公开了一种广角镜头，至少包括：凸面镜、凸透镜、半反半透镜和薄透镜；在凸面镜的中心有一圆孔，圆孔的半径与凸面镜球面半径的比值不大于sin45°；凸透镜嵌于凸面镜的圆孔上；半反半透镜和薄透镜依次位于凸面镜的正前方，并且凸面镜、凸透镜、半反半透镜和薄透镜的光心在同一条光轴上。本发明公开了一种基于该镜头的摄像机，至少包括：广角镜头和光接收处理单元，光接收处理单元的光接收部分设置于所述广角镜头正后方的实像平面上。本发明的广角镜头及摄像机能够不被遮挡地完整拍摄下近180°视角范围内的景物，并且所拍摄的画面具有良好的密接性。

Description

一种广角镜头和基于该镜头的摄像机

技术领域

本发明涉及一种镜头及摄像机，特别是指一种广角镜头和基于该镜头的摄像机。

背景技术

目前，可用于大范围景物拍摄的广角摄影或摄像镜头及基于广角镜头制成的摄像机大体上有以下几类：

采用单一透镜的广角镜头，参见图1所示，这是最普通的一类广角镜头，这种镜头通过增大透镜101镜片的中间厚度来实现大的拍摄角度。通常为了增大接收光的范围，而使镜面变为非球面。但是，从图1中可看出，由于光学成像原理上的限制，接近于180°视角域的点发来的光线根本无法近似汇聚到一点而成像，因此这种镜头摄像角度较窄，无法实现全视角的摄像效果，一般来说采用这一类广角镜头的摄像机的摄像角度最多只能达到150°左右。

采用超广角镜头的摄像机，其结构参见图2所示。由凸面镜201、凸透镜202和用于光信号接收和信号处理单元，即203转换电荷耦合器件(CCD，Charge Coupled Device)单元组成，它的缺点由于信号处理单元203位于景物与凸面镜之间，因此画面中间总有一个区域不能够拍摄到，此区域的大小如图2中所示GC、HD所围成圆锥形范围。并且信号处理单元203的数据引线是从拍摄图象的一端引出，这也在很大程度上影响了使用。

还有一类超广角摄像机是通过复合镜头实现的，复合镜头内含有多个镜头，一般至少4个，每个镜头拍摄一个范围，然后通过对多个镜头拍摄的图片进行拼接来实现超广角的拍摄效果。这种方法的最大问题是多个镜头所拍下的图像很难无缝的密接。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种广角镜头和基于该镜头的摄像机。能够不被遮挡地完整拍摄下近180°视角范围内的景物，并且所拍摄的画面具有良好的密接性。

根据上述目的的一个方面本发明提出了一种广角镜头，至少包括：凸面镜、凸透镜、半反半透镜和薄透镜；

在凸面镜的中心有一圆孔，圆孔的半径与凸面镜球面半径的比值不大于sin45°；

凸透镜嵌于凸面镜的圆孔上；

半反半透镜和薄透镜依次位于凸面镜的正前方，并且凸面镜、凸透镜、半反半透镜和薄透镜的光心在同一条光轴上；

凸透镜、薄透镜、半反半透镜三者的位置，以及凸透镜和薄透镜的焦距使通过第一种成像途径成像的物点集合的内边界与通过第二种成像途径成像的物点集合的外边界其在凸面镜后所成实像正好重合；

其中，所述第一种成像途径为从物点发出的入射光经过凸面镜和半反半透镜两次反射后射入凸透镜，并经凸透镜折射后在凸面镜的后方成实像的途径；第二种成像途径为从物点发出的入射光射入薄透镜，经过薄透镜折射后，透过半反半透镜射入凸透镜，再经凸透镜折射后在凸面镜的后方成实像的途径。

该镜头所述半反半透镜的镜面是平面，薄透镜是凹透镜。

该镜头所述半反半透镜的镜面是球面，薄透镜是凹透镜，半反半透镜的凸面朝向薄透镜。

该镜头所述半反半透镜的镜面是球面，薄透镜是凹透镜，半反半透镜的凸面背向薄透镜。

该镜头所述半反半透镜的镜面是球面，薄透镜是凸透镜，半反半透镜的凸面朝向薄透镜。

该镜头所述半反半透镜的口径不小于所述凸面镜的圆孔直径。

该镜头所述的半反半透镜的口径不大于与其光心在同一位置的光轴垂面与边界圆台侧面所交而成的圆的直径。

其中，所述边界圆台的上底面是凸面镜圆孔，其下底面是在一个与光轴垂直的平面上通过第二种成像途径成实像的所有物点集合所成的圆。

该镜头所述的薄透镜的口径不大于与其光心在同一位置的光轴垂面与边界圆台侧面所交而成的圆的直径。

该镜头所述凸面镜与半反半透镜的圆形边界之间通过无色透明材料连接。

该镜头所述半反半透镜与薄透镜之间的圆形边界通过透明或不透明材料连接。

根据本发明目的的另一个方面，本发明提供了一种基于该镜头的摄像机，至少包括：广角镜头，并包括光接收处理单元，光接收处理单元的光接收部分位于所述广角镜头正后方的实像平面上。

该摄像机所述光接收处理单元的位置是固定的，其所在的实像平面的位置由设计镜头时确定的最佳成像物面的位置决定。

该摄像机所述光接收处理单元包括用于光电转换的电荷耦合器件(CCD)和用于信号格式转换并校正信号的信号处理电路，CCD位于所述广角镜头正后方的实像平面上，CCD的输出连至信号处理电路的输入。

该摄像机所述信号处理电路包括：格式转换电路、模拟转数字电路和数字校正电路，CCD将光信号转换成CCD格式的电信号输入至格式转换电路，进行格式转换后输入至模拟转数字电路，转换成数字信号输入至数字校正电路，对数字信号进行校正后输出。

该摄像机所述光接收处理单元包括用于光电转换的CMOS光电转换器件和用于信号格式转换并校正信号的信号处理电路，CMOS光电转换器件设置于所述广角镜头正后方的实像平面上，CMOS光电转换器件的输出连至信号处理电路。

该摄像机所述信号处理电路包括：格式转换电路、模拟转数字电路和数字校正电路，CMOS将光信号转换成CMOS格式的电信号输入至格式转换电路，进行格式转换后输入至模拟转数字电路，转换成数字信号输入至数字校正电路，对数字信号进行校正后输出。

由上述方案可以看出本发明所提供的广角镜头由一组反射镜和透射镜组成的光学镜组构成，理论上可对180°视角范围内的景物成像，通过合理的摆放镜片位置，选择镜片参数，使镜头所成图像密接性效果良好。基于该镜头的摄像机可完整拍摄下近180°视角范围内的景物，并且光接收处理单元还可以对镜头所成的图像进行校正得到满意的画面效果。

附图说明

图1为现有技术采用单一透镜的广角镜头的结构及成像示意图；

图2为现有技术一种超广角摄像机及镜头的结构示意图；

图3为本发明第一个实施例的摄像机及广角镜头的结构示意图；

图4为本发明第一实施例中确定凸面镜孔径与其球面半径关系的示意图；

图5为本发明第一实施例中确定凸面镜口径范围的示意图；

图6为本发明第一实施例中确定A点及其虚像点A₁′位置的示意图；

图7为本发明第一实施例中确定两种成像途径分界位置的示意图；

图8为本发明第一实施例中确定其它光学元件位置及参数的示意图；

图9为本发明第一实施例的信号处理单元结构示意图；

图10为本发明第一实施例信号处理单元中数字校正电路的结构示意图；

图11为本发明第一实施例逐个像素存储校正参数获取装置的结构示意图；

图12为本发明第二实施例的摄像机及广角镜头的结构示意图；

图13为本发明第三实施例的摄像机及广角镜头的结构示意图；

图14为本发明第四实施例的摄像机及广角镜头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明的广角镜头通过凸面镜、凸透镜、半反半透镜和薄透镜组合而成，理论上可对180°视角范围内的景物成像，实际摄像角度超过170°，具有超大角度的摄像范围。本发明的基于该镜头的摄像机其光接收和处理单元位于镜头的后方，不会挡住光线的射入，并具有信号校正功能，对广角镜头所成的图像进行校正，以弥补镜头所成图像亮度不均的缺陷。

本发明第一个较佳实施例广角镜头和基于该镜头的摄像机的结构参见图3所示。图3是本实施例的整个摄像机的结构，包括光接收处理单元和广角镜头两部分。组成广角镜头的镜片从左至右依次为：凸面镜301、凸透镜302、半反半透镜303和凹透镜304。其中，在凸面镜301的中心留有一孔，凸透镜302嵌入该孔之中；凸面镜301和半反半透镜303通过无色透明的锥形框体305连接；半反半透镜303与凹透镜304通过框体306连接，该框体306视不同情况可以是透明或不透明、锥形或柱形。在直线GC和HD所围成的锥形范围之外的景物将经由凸面镜301、半反半透镜303反射后经凸透镜302成像并被光电转换器件接收，这在本文中称之为第一种成像途径；而在直线GC和HD所围成的锥形范围之内的景物则是由凹透镜304折射后穿过半反半透镜303经凸透镜302成像并被光电转换装置接收，此称之为第二种成像途径。

光接收处理单元可采用信号处理单元203或CMOS光电转换器件等，本实施例中选择采用CCD和信号处理电路组成的信号处理单元203，将CCD设置在凸透镜302某个实像的像平面上，将物体所成的像转化为逐个像素的电信号，并由信号处理电路转换成标准的视频信号格式。下面结合附图详细说明本实施例广角镜头各镜片位置关系和镜片参数的确定，以及摄像机中信号处理单元203与广角镜头的位置关系。

在确定广角镜头各镜片参数之前，可先根据镜头应用环境等实际需要确定一个较佳的凸面镜301的球面半径R，以下简称凸面镜301的半径。

然后，再根据已知的凸面镜301半径R确定凸面镜301圆孔半径的允许范围。

在本发明中对于确定的凸面镜半径R，凸面镜301的圆孔半径将有一个上限。参见图4所示，设凸面镜301圆孔半径为r，G是圆孔的上端点，G点到光轴的距离即为圆孔半径r，G′是G在半反半透镜303中所成虚像点，O是凸面镜301球面的球心。欲使从180°视角域W点垂直光轴射向圆孔上端点G的入射光线WG经凸面镜301和半反半透镜303两次反射后进入凸透镜302，而不是超过凸面镜圆孔的上边缘G，则G点的位置不能过高。从图4中可以看出，其临界情况是，到达G点的从180°视角域射来的光线经凸面镜301反射后，其反射光线的延长线不超过G的像点G′。

求此临界情况下r与R的关系。如图4所示，极限情况下的反射光线GG′与光轴平行，所以此时反射光线GG′与从180°视角域射来的入射光线WG垂直，∠WGG′＝90°。根据反射定律，入射角等于反射角，法线OK应该平分∠WGG′，因此此种情况反射角的临界角∠KGG′＝45°。

又∠KGG′＝∠KOE，设∠KOE＝α_r，根据以上分析，若要使W点的光线WG能够射入到凸透镜302，则应该有α_r≤45°。再根据三角函数关系r/R＝sinα_r，因此得到：

r/R≤sin45° (1)

可以看出凸面镜301的圆孔不能开得过大，否则将影响180°视角域内光的接收，但凸面镜301的圆孔孔径也不宜过小，过小则会影响进光量。因此在设计时可根据具体情况设计较佳的圆孔孔径。

凸面镜301的圆孔确定下来之后，在圆孔中嵌入凸透镜302，如图4所示。凸透镜302的光心位于凸面镜301圆孔的孔心。

为了使本实施例广角镜头的成像角度达到180°，需要限定凸面镜301口径的允许最小值：

参见图5所示，H是凸透镜302的下端点，也即圆孔的下端点，H′是H关于半反半透镜303的虚像点，Q是凸面镜301的上端点。欲使180°视角域W点垂直光轴射向Q点的光线WQ经凸面镜301和半反半透镜303两次反射后不超过凸透镜302的下边缘，则至少需使从180°视角域射来的光线经凸面镜301反射后到达H的像点H′。设此临界情况下反射角∠KQH′＝γ_H，从图5中可以看出，只有当180°视角域垂直光轴射来的光线的入射点在Q点之后时，才能到达凸透镜302，因此必须使凸面镜301的边界选取在Q点之后才能保证对180°视角域光线的接收和成像。

下面结合图5计算该临界角γ_H。设Q到光轴的距离即凸面镜301口径的一半为h，凸透镜302光心到半反半透镜303之间的距离为d，∠QOE＝α，在此临界情况下时，α＝α₀，h为h₀，由三角关系可得到sinα₀＝h₀/R，α₀＝arcsinh₀/R。三角形内外角关系可知

γ_H＝∠QOE+∠QVO＝α₀+∠QVO。

从Q点向光轴OE做垂线，设垂足为Q′，凸透镜302的光心为M，它经半反半透镜303所成虚像501的光心为M′，QH′与光轴OE交于V，并由sinα_r＝r/R，得arcsin(r/R)＝α_r，则由三角关系和相似性定理可得

ctg∠QVO＝Q′V/QQ′＝Q′M′/(QQ′+H′M′)＝{Rcos[arcsin(r/R)]+2d-Rcos[arcsin(h₀/R)]}/(h₀+r)＝{Rcos[arcsin(α_r)]+2d-Rcosα_r}/(Rsinα₀+r)所以得到

γ_H＝α₀+arcctg{Rcos[arcsin(α_r)]+2d-Rcosα_r}/(Rsinα₀+r)

又从图6知α+∠WQK＝90°，在临界情况下时入射角/WQK＝∠KQH′＝γ_H＝90°-α₀，从而得到：

90°-α₀＝α₀+arcctg{Rcos[arcsin(α_r)]+2d-Rcosα₀}/(Rsinα₀+r) (2)

通过(2)式即可求出α₀的值，此为α的最小临界角，它与凸面镜301半径R、圆孔半径r以及凸透镜302到半反半透镜303的距离d有关。确定了α₀，凸面镜301的口径最小值h₀即可以通过sinα₀＝h₀/R确定了。

这样就可以根据上述(1)、(2)式的约束条件并结合实际需要，确定出一组较佳的凸面镜301口径h和圆孔半径r。

下面确定一组特殊的物点及它们的像点，以便进一步确定本发明广角镜头镜片的其余参量，以及摄像机中信号处理单元203的位置。

参见图6所示，首先，在180°视角域选取一物点A，A点到凸面镜301所在光轴的距离即为本发明摄像镜头在180°视角域具有最佳成像效果的物点的距离，这是因为本发明的摄像镜头是固定焦距的，因此需要在设计中首先根据摄像镜头的安装位置、用途等因素确定出它的最佳成像效果的物距。

参见图6，从180°视角域的A点发来的光经凸面镜301反射后可在凸面镜301后方成一虚像A₁′。沿光轴方向缓慢移动A点，必会有从A点发来的两条光线经凸面镜301和半反半透镜303反射后分别与凸透镜302的上下边缘相切，如图6所示，根据光路可逆也可以看作这两条反射光线的延长线与凸透镜302在半反半透镜303上的所成虚像501的上下边缘向切。由于A点与凸面镜301距离较远，因此为了简化计算可将从A点发来的光线近似看成平行光。A点的确定可通过使A点沿光轴逐点移动的逐点作图方法来实现，也可以采用计算机模拟得到。A点确定后即可确定其在凸面镜301上所成的虚像点A₁′的位置。同样，在光轴下方与A点对称的位置也会有一点B，B点所成的虚像B₁′也与A₁′点对称，事实上这样的点还有很多，它们共同组成过A、B点与光轴垂直的圆环。并且过A₁′、B₁′形成的一个与光轴垂直的像平面A₁′B₁′。

下面再来确定通过第一种成像途径和第二成像途径成像的物点位置的分界线，即图3中直线GC、HD的位置。

参见图7所示，在图中所示平面上，根据几何光学原理，凸面镜圆孔的上端点G应该是分界线GC起点，沿直线GC射向凸面镜301的入射光线CG经凸面镜301反射后的反射光线应指向G在半反半透镜303上所成的虚像G′，因此GG′应是入射光线CG的反射光线。

这样就可以通过反射定律反推出GG′的入射光线CG。如果在GC直线上选取一物点C，使C点在凸面镜301上成的虚像点C′位于A₁′B₁′像平面上，则像点C₁′应是GG′反向延长线与A₁′B₁′像平面的交点。根据凸面镜301的几何光学特性，从C点发出的光线中，会有一条是正射到凸面镜301上的入射光线CO，此条光线的延长线经过虚像点C₁′和凸面镜301的球心O。于是，就可以得到物点C的位置，即为两条入射光线所在直线OC₁′和GC的交点。同样，在与C和C₁′点相对光轴对称的位置也会对应的有物点D和它的像点D₁′。这样就可确定出两条分界直线GC、HD。

半反半透镜303口径范围的确定：

由上面的分析可知，在光轴上方从镜头前的物体发射出的光线经凸面镜301反射后反射光线最高不能超过反射光线GG′，同样在光轴下方反射光线不能超过HH′，因此半反半透镜303的口径不能小于GG′和HH′的距离2r；半反半透镜303的口径最大则不能大于直线GC、HD所在锥面的范围，即以凸面镜301的圆孔GH平面和CD平面为上下底面的圆台侧面，否则由上面分析可知将挡住一部分经凸面镜301反射后进入凸透镜302的入射光，这样可能会造成部分区域不可见以及一部分物点的图像变暗。

凹透镜304位置及参数的确定：

参见图8所示，C₁″、D₁″是C₁′、D₁′关于半反半透镜303所成的虚像，C₂′、D₂′是C、D通过凹透镜304所成的虚像点。为了使同一物点通过不同路径经凸透镜302后在同一点成像，根据几何光学原理必须使C₂′、D₂′与C₁″、D₁″重合。这样凹透镜304成像的一组物点C、D和像点C₂′、D₂′位置确定了。设凹透镜304光心为O₁，根据凹透镜成像原理，连接物点和像点的入射光线CC₂′与光轴的交点即为凹透镜304的光心位置，这样可确定凹透镜的光心O₁位置。进而可以确定凹透镜304的焦距，设凹透镜304光心O₁与像平面C₂′D₂′距离为d₁，O₁与物平面CD距离为d₂，凹透镜304焦距为f_A，则根据凹透镜304成像公式：1/f_A＝1/d₁-1/d₂，得

f_A＝d₂d₁/(d₂-d₁) (3)

求出凹透镜304焦距。至此可以看出，成像在像平面A₁′B₁′上的物点的集合，即物面实际上是CD所在的与像平面A′B′平行的圆形平面加上以AB环为边缘的一段旋转对称的弧面。

信号处理单元203中CCD的位置及凸透镜302焦距的确定：

仍参见图8所示，设平面A₁′B₁′与光轴交于O_v，O_v与光心O的距离OO_v＝L，平面C₂′D₂′与凸透镜302的距离d₃为：d₃＝Rcosα_r-L+2d，CCD与凸面镜301的距离为d₄，若要使CCD能够接收到C₂′通过凸透镜302成的像，该像事实上也就是物点C透过凹透镜304、半反半透镜303和凸透镜302后所成的像，则应把视d₃为物距，d₄视为像距，于是根据凸透镜302成像公式，1/f_T＝1/d₃+1/d₄，得凸透镜302的焦距

f_T＝d₃d₄/(d₃+d₄) (5)

由(5)式可看出凸透镜302的焦距与CCD和半反半透镜303的位置、凸面镜301的半径、凸面镜301口径等多个因素有关。凹透镜304的口径为了尽量增大入射光线的数量，较佳的应使其边缘刚好达到GC、HD所围锥面。

这样，根据上面所述的约束条件并结合实际应用中的需要，即可确定本发明的广角摄像镜头各部分组件的位置和口径、焦距等参数，以及信号处理单元203的位置。

本实施例摄像机的光接收处理单元采用CCD和信号处理电路组成的信号处理单元203，由CCD将物体所成的像转化为逐个像素的电信号，并由信号处理电路转换成标准的视频信号格式。参见图9所示，信号处理单元203包括CCD和信号处理电路部分，信号处理电路具体包括：格式转换电路901、模拟转数字电路902和数字校正电路903。CCD将所接收的光信号转换成CCD专用视频信号格式，由格式转换电路901转换成复合视频信号(Composite Video)、亮色分离视频信号(S-Video)或红绿蓝三色分离信号(RGB)等形式的模拟信号，然后进入模拟转数字电路902转换成数字YUV视频分量信号或RGB视频信号后进入数字校正电路903进行校正，最后再将校正后的数字YUV或RGB视频信号输出到监视器或存储设备等。

其中的数字校正电路903主要是为了解决本发明广角镜头成像亮度上的不均匀现象。数字校正电路903的具体结构参见图10所示，主要包括：校正运算器1001和存储器1002。存储器1002中保存着包含逐个像素存储校正参数的校正参数表，存储器1002可以是闪存(FlashROM)或E²PROM。校正运算器1001接收到由数字校正电路903发送来的数字YUV或RGB视频信号后通过读取、对照存储器1002中的校正参数表对输入信号进行校正，然后将校正后的数字YUV或RGB视频信号输出。

为了得到校正参数表中的逐个像素存储校正参数需要针对所使用的镜头对CCD进行初始校正。初始校正的方案目前已发展得很成熟普遍，原理和方法如下：

将镜头置于亮度均匀的光学测试间里，以此镜头拍摄图像，得到一个亮度不均匀的图像I(i，j)。

将此图像与标准亮度均匀像I(i，j)＝I₀比较，依次为每一象素计算得到一个校正系数k(i，j)＝I₀/I(i，j)。

此后使用此镜头进行摄像时对镜头上每一象素的亮度都乘上一个校正系数，即可得到亮度与实际物景一致的像。

逐个像素存储校正参数获取装置的结构参见图11所示。包括：CCD、格式转换电路901、模拟转数字电路902、校正参数生成运算器1101和存储器1002。将CCD置于均匀光环境下，CCD接收的均匀光信号转换成CCD专用视频信号格式，经过与图9中相同的格式转换电路901、模拟转数字电路902的处理后转换为数字YUV或者RGB视频信号后进入校正参数生成运算器1101，计算出逐个像素存储校正参数后在存储器1002中进行保存。

本发明装置在制作时，连接凸面镜301与半反半透镜303的框体305为了不挡住光线的入射可采用玻璃等透明材料，至于连接半反半透镜303与凹透镜304的框体306则可任意选择透明或不透明材料，并较佳的使框体306与CO₁和DO₁所围成的锥体刚好相交，从而挡住多余的光线进入凹透镜304。

本发明广角镜头的拍摄角度可以达到170°以上，理论上可以达到180°，远远大于一般广角镜头的拍摄角度，并且所拍摄的画面密接性好。虽然画面略有变形，但可以很好地满足在一些特定场合的应用需求。

另外，本发明广角镜头并不只限于第一个实施例所述的结构，下面对其它的实施方式作简要介绍。

本发明第二个较佳实施例参见图12所示，其半反半透镜1201的镜面采用球面，并且球面朝向凹透镜304。

本发明第三个较佳实施例为图13所示结构，是将第二个实施例的凹透镜304换成凸透镜1301。

本发明第三个较佳实施例为图14所示结构，与第二个实施例的区别是将半反半透镜1401的球形镜面的背向指向凹透镜304。

总之，本发明广角镜头的半反半透镜和凹透镜部分可以采用不同组合，具有多种结构形式，其位置关系和焦距、口径等参数的确定与第一个实施例中的方法类似，本发明基于该广角镜头摄像机的信号处理单元203位置均设置于广角镜头之后，因此不会阻挡光线的射入，CCD位置的确定也与第一个实施例所述方法类似。

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，几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

1、一种广角镜头，其特征在于至少包括：凸面镜、凸透镜、半反半透镜和薄透镜；

凸透镜嵌于凸面镜的圆孔上；

2、根据权利要求1所述的镜头，其特征在于所述半反半透镜的镜面是平面，薄透镜是凹透镜。

3、根据权利要求1所述的镜头，其特征在于所述半反半透镜的镜面是球面，薄透镜是凹透镜，半反半透镜的凸面朝向薄透镜。

4、根据权利要求1所述的镜头，其特征在于所述半反半透镜的镜面是球面，薄透镜是凹透镜，半反半透镜的凸面背向薄透镜。

5、根据权利要求1所述的镜头，其特征在于所述半反半透镜的镜面是球面，薄透镜是凸透镜，半反半透镜的凸面朝向薄透镜。

6、根据权利要求1所述的镜头，其特征在于所述半反半透镜的口径不小于所述凸面镜的圆孔直径。

7、根据权利要求1所述的镜头，其特征在于所述的半反半透镜的口径不大于与其光心在同一位置的光轴垂面与边界圆台侧面所交而成的圆的直径；

8、根据权利要求1所述的镜头，其特征在于所述的薄透镜的口径不大于与其光心在同一位置的光轴垂面与边界圆台侧面所交而成的圆的直径；

9、根据权利要求1所述的镜头，其特征在于所述凸面镜与半反半透镜的圆形边界之间通过无色透明材料连接。

10、根据权利要求1所述的镜头，其特征在于所述半反半透镜与薄透镜之间的圆形边界通过透明或不透明材料连接。

11、一种基于该镜头的摄像机，其特征在于至少包括：如权利要求1～10所述的广角镜头，并包括光接收处理单元，光接收处理单元的光接收部分位于所述广角镜头正后方的实像平面上。

12、根据权利要求11所述的摄像机，其特征在于所述光接收处理单元的位置是固定的，其所在的实像平面的位置由设计镜头时确定的最佳成像物面的位置决定。

13、根据权利要求11所述的摄像机，其特征在于所述光接收处理单元包括用于光电转换的电荷耦合器件(CCD)和用于信号格式转换并校正信号的信号处理电路，CCD位于所述广角镜头正后方的实像平面上，CCD的输出连至信号处理电路的输入。

14、根据权利要求13所述的摄像机，其特征在于所述信号处理电路包括：格式转换电路、模拟转数字电路和数字校正电路，CCD将光信号转换成CCD格式的电信号输入至格式转换电路，进行格式转换后输入至模拟转数字电路，转换成数字信号输入至数字校正电路，对数字信号进行校正后输出。

15、根据权利要求11所述的摄像机，其特征在于所述光接收处理单元包括用于光电转换的CMOS光电转换器件和用于信号格式转换并校正信号的信号处理电路，CMOS光电转换器件设置于所述广角镜头正后方的实像平面上，CMOS光电转换器件的输出连至信号处理电路。

16、根据权利要求15所述的摄像机，其特征在于所述信号处理电路包括：格式转换电路、模拟转数字电路和数字校正电路，CMOS将光信号转换成CMOS格式的电信号输入至格式转换电路，进行格式转换后输入至模拟转数字电路，转换成数字信号输入至数字校正电路，对数字信号进行校正后输出。