一种凹凸两反射式全景环带视场成像镜头.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102928961 A (43)申请公布日 2013.02.13 C N 1 0 2 9 2 8 9 6 1 A *CN102928961A* (21)申请号 201210503565.2 (22)申请日 2012.12.01 G02B 13/06(2006.01) G02B 17/08(2006.01) (71)申请人上海臻恒光电系统有限公司 地址 200434 上海市虹口区广纪路800号B 座101室 (72)发明人李兴隆 方中华 (74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司 31200 代理人陆飞 盛志范 (54) 发明名称 一种凹凸两反射式全景环带视场成像镜头

2、 (57) 摘要 本发明属于成像镜头技术领域，具体为一种 凹凸两反射式的全景成像镜头。其采用了一个凹 反射镜面与一个凸反射镜面实现全景环带视场内 成像光线的收集与变换。本发明中反射镜镜体 材料可选择面广；镀制高光学效率反射薄膜的反 射镜保证了高的光学效率；反射镜面在真空或空 气介质中不产生色差，降低了中继透镜组校正色 差的难度；凹凸两个反射镜面的面形可以分别选 择球面或非球面，以降低中继透镜组校正球差、 彗差、像散等光学像差的难度，保证良好的光学像 质。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页

3、 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1. 一种凹凸两反射式的全景环带视场成像镜头，其特征在于由凹反射镜面（2）、凸反 射镜面（3）和中继透镜组（5）组成； 其中，所述凹反射镜面（2）为内凹圆形环带镜面，凸反射镜面（3）为外凸圆形环带镜 面； 所述凹反射镜面（2）的反射面向下，所述凸反射镜面（3）设置在凹反射镜面（2）正下 方，且均以光轴为中心旋转对称；凸反射镜面（3）的反射面和凹反射镜面（2相对； 所述中继透镜组（5）设置于凸反射镜面（3）的正下方，且位于凸反射镜面（3）与焦面之 间； 凹反射镜面（2）的中心部分有一个可以让光线穿过 的中孔，并且是凹反射镜面（2） 的盲区部分； 凸反

4、射镜面（3）将凹反射镜面（2）反射过来的光线进行反射后，光线从反射镜面（2）的 中间孔处穿过，到达中继透镜组（5）；经过中继透镜组（5）进行像差的校正后，光线到达焦面 IMA，用探测器接收光线，实现光学成像。 2. 如权利要求1所述的凹凸两反射式的全景环带视场成像镜头，其特征在于所述凹 反射镜面（2）采用球面或非球面镜面，所述凸反射镜面（3）采用球面、非球面或平面镜面。 3. 如权利要求1所述的凹凸两反射式的全景环带视场成像镜头，其特征在于所述凹 反射镜面（2）和凸反射镜面（3）之间设置有机械支撑结构（6）。 权 利 要 求 书CN 102928961 A 1/3页 3 一种凹凸两反射式全景环

5、带视场成像镜头 技术领域 0001 本发明属于成像镜头技术领域，具体涉及一种凹凸两反射式的全景成像镜头。 背景技术 0002 全景环带光学镜头的光学视场可以认为是由两个方向的光学视场组成的，即在 笛卡尔极坐标系内，一个方向的光学视场位于XOY平面内，即方位角方向的视场大小为 360，另一个方向的光学视场的大小为俯仰角度的差值。上述两个视场分量在XOY平面内 体现为环带，环带数值的大小视镜头而定。这样的镜头，可以对360环带视场内的景物成 像，从而达到特殊的成像效果。 0003 全景环带镜头的形式有多种，分为折射式与反射式。折射式的全景环带镜头其材 料为透射材料；一般反射式全景相机的结构庞大，不

6、利于小型化使用。 0004 折反射式全景相机存在的技术问题： 1. 全景成像镜头的材料均为折射材料，光线在镜头内多次折射与反射后，光学效率降 低，光能量损失严重； 2. 全景成像镜头中采用晶体材料时，可以实现光学像质的优化设计，但存在部分晶体 材料容易潮解的问题； 3. 全景成像镜头中采用二元面时，可以实现光学像质的优化设计，但存在光学工艺复 杂的问题； 4. 全景成像镜头为一体或多片式形式时，光学面的制造难度大； 5. 全景成像镜头为一体或多片式形式时，镜头的组装难度大； 6. 全景成像镜头为一体或多片式形式时，镜头材料的选择将变得复杂，光路会在中继 透镜组前产生较大的色差，加大中继透镜组校

7、正像差的难度； 7. 由一片反射镜式的全景镜头组成的全景相机，光学尺寸大，不利于小型化使用。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种结构简单，成本低，体积小的凹凸两反射式全景环带 视场成像镜头。 0006 本发明提出的凹凸两反射式全景环带视场成像镜头，其主要由凹反射镜面2和凸 反射镜面3与中继透镜组5组成； 其中，所述凹反射镜面2为内凹圆形环带镜面，凸反射镜面3为外凸圆形环带镜面，中 继透镜组5为常用于后光路成像的一组透镜。 0007 所述凹反射镜面2的反射面向下，所述凸反射镜面3设置在凹反射镜面2正下方， 且均以光轴（光学系统的对称轴）为中心旋转对称；凸反射镜面3的反射面和凹反射镜面2

8、 相对；所述中继透镜组5设置于凸反射镜面3的正下方，且位于凸反射镜面3与焦面（IMA） 之间。如图1所示。 0008 所述凹反射镜面2采用球面或非球面镜面，所述凸反射镜面3采用球面、非球面或 说 明 书CN 102928961 A 2/3页 4 平面镜面。 0009 所述中继透镜组5为用于后光路成像的一组透镜，对进入的光线进行像差的校 正。 0010 光学视场内光线通过凹反射镜面2和凸反射镜面3的间隙投射到凹反射镜面2， 反射到凸反射镜面3，再由凸反射镜面3反射穿过凹反射镜面2的环带中孔，进入中继透镜 组5，经过中继透镜组5进行像差的校正后，光线到达焦面（IMA），用探测器接收光线，实现 光学

9、成像。 0011 凹凸反射镜与中继透镜组均关于光轴旋转对称。两个反射镜面在制造与组装中均 易实现，并可以保证较高精度。 0012 在一种凹凸两反射式全景环带视场成像镜头中，光线仅经过两个反射镜面的反 射，光学效率高； 在一种凹凸两反射式全景环带视场成像镜头中，光线经过两个反射镜面的反射，不产 生色差，可以降低中继透镜组校正色差的难度； 在一种凹凸两反射式全景环带视场成像镜头中，因镜头均为反射镜面，故在不产生遮 挡的范围内，均可对外景进行成像。 0013 本发明使用凹凸两个反射镜面组成全景镜头，提高了光学效率，降低中继透镜组 校正色差的难度。全景镜头俯仰方向视场角度的大小跟凸反射镜面3与凹反射镜

10、面2直径 之比有关。 附图说明 0014 图1为本发明的在一种凹凸两反射式全景环带视场成像光学结构示意图。 0015 图2为本发明的一种具体实施方式示意图。 0016 图中标号：2为凹反射镜面，3为凸反射镜面，5为中继透镜组，6为机械支撑结构。 具体实施方式 0017 将凹反射镜面2和凸反射镜面3的反射面相对而置，且均以光轴（光学系统的对称 轴）为中心旋转对称；所述中继透镜组5设置于凹反射镜面2的正后方，即正对着凹反射镜 面2的中孔，且位于凹反射镜面2与焦面（IMA）之间；凹反射镜面2和凸反射镜面3之间通 过合适的机械支撑机构6相互连接，形成一个反射镜体。 0018 所述机械支撑机构6指能保证

11、在使用环境下凹反射镜面2和凸反射镜面3之间的 光学间隔和光学遮挡符合具体光学设计要求的机构，以保证镜头成像质量和使用视场，如 图2所示。 0019 光线以经过凹反射镜面2反射后，到达凸反射镜面3，经凸反射镜面3的反射后，光 线进入中继透镜组5，经过中继透镜组5进行像差的校正后，光线到达焦面IMA，用探测器接 收光线，实现光学成像。 0020 其中，凹反射镜面2为凹面，凸反射镜面3为凸面，两个反射光学镜面的材料采用 常规制作材料；可以采用凹反射镜面2与凸反射镜面3的面形均为球面；或者凹反射镜面2 为球面而凸反射镜面3为非球面；或者是凹反射镜面2为非球面而凸反射镜面3为球面；或 者是凹反射镜面2与凸反射镜面3均为非球面。非球面的引入，可以降低中继透镜组校正 说 明 书CN 102928961 A 3/3页 5 光学像差如球差、彗差、像散等的难度，提高像质。 0021 特别地，凸反射镜面3可以为半径为无穷大的球面即平面反射镜。 0022 反射镜面镀制高反射效率的光学薄膜，可以提高镜面的反射效率。 说 明 书CN 102928961 A 1/1页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102928961 A