CN206863321U - 一种反射全景光学成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种反射全景光学成像装置，包括能在三维空间内任意旋转而改变反射面位置的反射元件，所述的反射元件的一侧设有能供反射面反射来的光线射入的成像镜头，所述的成像镜头的一侧设有用于成像的成像面。本实用新型可通过旋转反射系统即可实现镜头视场范围外物体的高清晰成像，便于设计和加工，操作方便、可行、解决了一定的经济成本。

Description

一种反射全景光学成像装置

【技术领域】

本实用新型涉及光学装置，尤其涉及一种反射全景光学成像装置。

【背景技术】

随着大角度成像镜头在监控、安防、车载、投影、特殊环境的探测、监视及生物医学检测等领域的应用越来越广泛，超广角光学成像装置的应用也必将是一个发展趋势。但就目前的技术和工程工艺而言，实现超广角成像还比较比较困难，一方面是设计上，单纯的超广角成像镜头会产生较大的畸变，因为当视角大于120°后畸变量会呈现快速的增长，使成像出来的图像严重变形，像差难以校正，且大广角成像镜头在软件设计中光线容易出错；另外一方面是加工成本问题，使得大广角镜头的量产有一定的困难。

因此，本实用新型正是基于以上的不足而产生的。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是提供一种反射全景光学成像装置，该光学成像装置采用一光学元件、一反射装置和成像镜头装置实现大视场范围内的物体成像。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：一种反射全景光学成像装置，其特征在于，包括能在三维空间内任意旋转而改变反射面位置的反射元件，所述的反射元件的一侧设有能供反射面反射来的光线射入的成像镜头，所述的成像镜头的一侧设有用于成像的成像面。

如上所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，还包括有设置在所述反射元件一侧并将传递来的光线射入反射元件的光学元件。

如上所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射元件设置在所述成像镜头的上方，且所述反射元件可沿水平方向移动。

如上所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射面为平面或球面。

如上所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射面为非球面。

如上所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射面为自由曲面或者菲涅尔反射面。

如上所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射面为非球面表面形状满足方程式：

在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和反射镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k<-1时，反射面的面形曲线为双曲线，当k＝-1时，反射面的面形曲线为抛物线；当-1<k<0时，反射面的面形曲线为椭圆，当k＝0时，反射面的面形曲线为圆形，当k>0时，反射面的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

与现有技术相比，本实用新型的一种反射全景光学成像装置，达到了如下效果：

本实用新型可通过旋转反射装置即可实现镜头视场范围外物体的高清晰成像，便于设计和加工，操作方便、可行、解决了一定的经济成本。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本实用新型示意图；

图2为本实用新型应用坐标轴的示意图；

附图说明：1、光学元件；2、反射元件；21、反射面；3、成像镜头；4、成像面。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型的实施方式作详细说明。

如图1和图2所示，一种反射全景光学成像装置，包括能在三维空间内任意旋转而改变反射面21位置的反射元件2，所述的反射元件2的一侧设有能供反射面21反射来的光线射入的成像镜头3，所述的成像镜头3的一侧设有用于成像的成像面4。

如图1和图2所示，在本实施例中，还包括有设置在所述反射元件2一侧并将传递来的光线射入反射元件2的光学元件1，光学元件既可以用来保护光学装置，又可以用于校正整体装置的像差，属于非必须元件，在不需要时移开。

例如，如图2所示，在成像镜头3上方任意X、Y、Z坐标空间区域内且包含X、Y、Z轴在内(即三维空间)设置一旋转轴，X、Y、Z为三个相互垂直的方向，其中，Y为平行于成像镜头光轴的方向，X、Y方向为垂直于成像镜头光轴的方向，反射面21围绕旋转轴旋转设置，也可以与旋转轴成一定的夹角a。从而实现镜头视场范围外各个角度的光线入射到反射元件的反射面发生全反射然后入射到成像镜头中，即可将镜头视场范围外的物体成像到像面上。

该成像装置的光线传播路径为：光线经光学元件反射到反射元件的反射面，经反射元件反射面反射，将光线传播到成像镜头中，最终在成像面上成像。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述反射元件2设置在所述成像镜头3的上方，且所述反射元件2可沿水平方向移动，即在对成像镜头视场范围内的物体进行成像时，可以移开。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述反射面21为平面、球面、非球面、自由曲面或者菲涅尔反射面。

当反射面是非球面时，所述反射面21为非球面表面形状满足方程式：

在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和反射镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k<-1时，反射面的面形曲线为双曲线，当k＝-1时，反射面的面形曲线为抛物线；当-1<k<0时，反射面的面形曲线为椭圆，当k＝0时，反射面的面形曲线为圆形，当k>0时，反射面的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

当反射面21是自由曲面时，自由曲面表面是无法用球面或者非球面系数表示的曲面，是指任意非传统、非对称的曲面，或者只能用参数向量来表示的曲面，以及非均匀有理B样条曲面。

当反射面21是菲涅尔反射面时，反射面形成于菲涅尔结构上。

Claims (7)

1.一种反射全景光学成像装置，其特征在于，包括能在三维空间内任意旋转而改变反射面(21)位置的反射元件(2)，所述的反射元件(2)的一侧设有能供反射面(21)反射来的光线射入的成像镜头(3)，所述的成像镜头(3)的一侧设有用于成像的成像面(4)。

2.根据权利要求1所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，还包括有设置在所述反射元件(2)一侧并将传递来的光线射入反射元件(2)的光学元件(1)。

3.根据权利要求1所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射元件(2)设置在所述成像镜头(3)的上方，且所述反射元件(2)可沿水平方向移动。

4.根据权利要求1所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射面(21)为平面或球面。

5.根据权利要求1所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射面(21)为非球面。

6.根据权利要求1所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射面(21)为自由曲面或者菲涅尔反射面。

7.根据权利要求5所述的一种反射全景光学成像装置，其特征在于，所述反射面(21)为非球面表面形状满足方程式：

<mrow> <mi>Z</mi> <mo>=</mo> <msup> <mi>cy</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>/</mo> <mo>{</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msqrt> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>}</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>1</mn> </msub> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>2</mn> </msub> <msup> <mi>y</mi> <mn>4</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>3</mn> </msub> <msup> <mi>y</mi> <mn>6</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>4</mn> </msub> <msup> <mi>y</mi> <mn>8</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>5</mn> </msub> <msup> <mi>y</mi> <mn>10</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>6</mn> </msub> <msup> <mi>y</mi> <mn>12</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>7</mn> </msub> <msup> <mi>y</mi> <mn>14</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>8</mn> </msub> <msup> <mi>y</mi> <mn>16</mn> </msup> </mrow>

在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和反射镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k<-1时，反射面的面形曲线为双曲线，当k＝-1时，反射面的面形曲线为抛物线；当-1<k<0时，反射面的面形曲线为椭圆，当k＝0时，反射面的面形曲线为圆形，当k>0时，反射面的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。