一种基于双球面两反射式超大视场的全景镜头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及光学成像器件领域，尤其设及一种基于双球面两反射式超大视场 的全景镜头。
【背景技术】
[0002] 传统的摄像镜头采用的是单片透镜或者多片透镜形成的透镜组作为核屯、，通过透 镜成像原理实现成像的。但是由于常规的透镜数值孔径较小，使得成像的角度很小，可视范 围很窄，有很大的监控"盲区"。所W，为了大范围的成像，往往需要布置很多个传统摄像头， 运样就带来了维护成本的上升。基于上述镜头的改进，有人采用机械旋转装置，实现了单个 摄像头大范围的监控。不过由于机械装置的存在会出现机械故障，同时机械转动需要时间， 运就出现了监控"盲时"。
[0003] 鱼眼镜头采用的是大角度产生大崎变的透镜实现了超大范围的成像。不过超大的 崎变损伤了成像的质量，运一点即使通过后期的崎变矫正也很难有大的改善。
[0004] 全景环带成像镜头是一种基于两片反射镜面的双反射成像镜头。运种镜头可W将 来自周围360度方向的光线经两次反射后导入后继透镜组，实现成像。由于两次反射的需 要，必然有一片镜子遮挡住了一定的成像角度。目前已经提供的全景环带镜头主要有W下 缺点： 阳0化]1、现有的全景镜头的成像的单侧俯仰角不能超过40°。运是因为在设计两片反射 镜面时将入瞳设置在两片反射镜面的边缘，使得大角度的光线不能进入系统。
[0006] 2、现有的全景镜头的两片反射镜面中至少有一片的中屯、剖线含有奇次项，对面型 有很高的要求。运是因为采用传统的设计理念时人为规定了一个入瞳，使得反射镜面设计 一般需要采用自由曲面的设计方法，而不能采用同时是球面镜的方案，增加了产品化的成 本。
[0007] 3、现有的全景镜头的两片反射镜由于面型和相对位置的严苛要求，W致容易受到 振动、溫度变化等外界影响，导致成像质量大大下降，难W满足实用化产品要求。 【实用新型内容】
[0008] 为了解决【背景技术】中存在的问题，本实用新型的目的是提出一种基于双球面的两 反射式的超大视场的全景镜头，能够实现对俯仰角范围超过50°的超大视场全景成像。
[0009] 为实现上述实用新型目的，本实用新型是通过W下技术方案来实现的：
[0010] 一种基于双球面的两反射式的超大视场的所述全景镜头，从物侧起依次包括前端 反射组、后端透镜组、和位于焦平面上的探测器；所述前端反射组和后端透镜组绕中屯、轴旋 转对称，
[0011] 所述前端反射组包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜均 为球面镜；并且所述第一反射镜为凹面反射镜，中屯、具有圆孔；所述前端透镜组还包括用 于固定所述第一反射镜和第二反射镜的透明罩，
[0012] 其中，所述第一反射镜将来自视场的入射光线反射至第二反射镜，所述第二反射 镜将所述光线再反射并通过所述第一反射镜的所述圆孔，所述后端透镜组对通过所述圆孔 的所述光线进行像差校正，使所述光线于所述焦平面上成像，
[0013] 所述全景镜头的边界光线满足W下条件：沿着最大俯仰角的光线入射至所述第一 反射镜的环带外圈边缘，并被反射至所述第二反射镜的外圈边缘，再被所述第二反射镜反 射并紧贴所述第一反射镜的所述圆孔边缘通过所述圆孔；沿着最小俯仰角的光线紧贴所述 第二反射镜的外圈边缘入射至所述第一反射镜的所述圆孔边缘，并被反射至所述第二反射 镜，被所述第二反射镜再反射后的光线通过所述第一反射镜的所述圆孔。
[0014] 优选地，所述第一反射镜的开口半径ri，所述第一反射镜的球面半径Ri，所述第二 反射镜的开口半径所述第二反射镜的球迷半径R2,所述第一反射镜的所述圆孔的半径 。，所述第一反射镜和第二反射镜之间的距离D，所述视场的最大俯仰角0m。、，W及所述视 场的最小俯仰角0mi。，W最大俯仰角入射至第一反射镜的光线与反射面法线的夹角a，满 足下述关系，
[0018] 优选地，所述第二反射镜为凹球面镜或凸球面镜。
[0019] 优选地，所述第二反射镜为平面镜。
[0020] 优选地，所述后端透镜组包括5片W上的透镜。
[0021] 优选地，所述透明罩上具有增透膜。
[0022] 优选地，所述探测器为CCD或者CMOS探测器，其在焦平面上进行图像信号的采集。
[0023] 优选地，所述全景镜头中，所述沿最小俯仰角0mi。的光线经过第一反射镜和第二 反射镜反射后进入所述圆孔的光线与沿最大俯仰角0m。、的光线经反射后进入所述圆孔的 光线在中屯、轴的同侧，并且更靠近中屯、轴。
[0024] 根据本实用新型的结构，能够实现对单侧俯仰角范围超过50°的超大视场全景成 像。并且，两片反射镜面均可W为球面镜，降低了对面型的要求，从而产品化的成本下降了。
【附图说明】
[00巧]图1为本实用新型的一种基于双球面两反射式超大视场的全景镜头的光学结构 不意图。
[00%] 图2为本实用新型的前端反射组的参数示意图。
[0027] 图3为本实用新型的前端反射组的边界光线的一个具体实施例的示意图。
[0028] 图4为本实用新型的全景镜头中的探测器采用同轴探测的示意图。
[0029] 图5为本实用新型的全景镜头中的探测器采用离轴探测的示意图。
[0030] 图6和图7为本实用新型中关系式的推导示意图。
【具体实施方式】
[0031] W下，将结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。W下实施例并不是对本 实用新型的限制。在不背离实用新型构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变 化和优点都被包括在本实用新型中。
[0032] 如图1所示，本实用新型的全景镜头从物侧起依次包括前端反射组1、后端透镜组 2、和位于焦平面上的探测器3。该前端反射组和后端透镜组围绕中屯、光轴旋转对称。
[0033]前端透镜组主要包括第一反射镜11、第二反射镜12W及用于固定第一反射镜11 和第二反射镜12的透明罩13。通过透明罩13,第一反射镜11和第二反射镜12之间的距 罔也被固定了。
[0034]本实用新型中，第一反射镜11和第二反射镜12均为球面镜。第一反射镜11是球 形凹面镜，中屯、开有一个同轴的圆孔14。第二反射镜12可W是凹球面镜，也可W是凸球面 镜。并且第二反射镜12是具有高反射率的反射镜。
[0035]固定第一反射镜11和第二反射镜12的透明罩13优选树脂材料，质轻不易变形。 透明罩13的厚度很小，W几乎不会对入射光线产生折射为佳。优选地，在透明罩表面锻上 增透膜，增加光线的透过率。来自远方的光线首先穿过透明罩13入射在第一反射镜11的 反射面上，光线被反射到第二反射镜12的反射面上，由第二反射镜12反射并通过第一反射 镜11的中屯、圆孔14。
[0036]后端透镜组2对通过上述圆孔14的光线进行像差校正，使该光线于所述焦平面上 成像。后端透镜组2通常需要使用5片W上的透镜，通过排列组合，对进入到后光路的光线 进行像差矫正，并将光线聚焦在像平面上。同时后端透镜组2对成像的像高也可W调节，配 合探测器3成像。透镜组2优选用黑色圆筒固定，每两片透镜之间的的筒壁可W作为光阔， 合理的距离可W使得直接进入后光路的杂散光被屏蔽掉