一种无中央盲区的全景成像镜头制造技术

本发明专利技术提出了一种无中央盲区的全景成像镜头，从物侧起沿着光轴方向依次包括：调整透镜(22)，半透半反镜(23)以及凹面反射镜(24)，该凹面反射镜(24)的中央具有圆孔(241)，该调整透镜(22)，该半透半反镜(23)与该凹面反射镜(24)以光轴为旋转对称轴，其中，该调整透镜(22)用于会聚原中央盲区内的物体发出的光线；该凹面反射镜(24)用于将原中央盲区外的物体发出的光线反射至该半透半反镜(23)；该半透半反镜(23)用于将来自该调整透镜(22)的入射光线进行透射并穿过该凹面反射镜(24)的圆孔(241)，以及用于将来自该凹面反射镜(24)的反射光线反射并穿过该凹面反射镜(24)的圆孔(241)，从而该来自该调整透镜(22)的光线与自该凹面反射镜(24)的光线在焦平面上成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及成像镜头
，尤其涉及一种无中央盲区的全景成像镜头。
技术介绍
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。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°；而另一个方向的光学视场的大小为系统俯仰角度差值。这样的环带光学镜头能够对在XOY平面中的360°环带视场内的景物成像，达到特殊的全景成像效果。目前，全景环带镜头的形式有多种，主要包括折射式与反射式。反射式全景环带镜头包括两片反射式全景镜头。图1为示出现有的两片(二次)反射式全景镜头的主要结构及中央盲区视场的示意图。如图所示，两片反射式全景镜头从物侧依次包括第一凹面反射镜11、第二凹面反射镜12以及中继透镜组13。第一凹面反射镜11的中央具有圆孔14。第一凹面反射镜11与第二凹面反射镜12以光轴O(光学系统的对称轴)为中心旋转对称。如图1所示，在全景成像时，通常视场中的光线(光线I)经由第一凹面反射镜11反射至第二凹面反射镜12，再由第二凹面反射镜12反射通过凹面反射镜11中央的圆孔14，并通过该圆孔14后方的中继透镜组13进行像差校准，然后在焦平面15上成像。但是，由于第二凹面反射镜12自身尺寸的限制，使得图中所示的入射光线II与入射光线III所围成的阴影区域中物体发出的光线无法经过上述二次反射而在焦平面上成像。这样，在位于焦平面上的探测器(未图示)中央有一块圆形区域上没有光线聚焦，从而最终获得的视场图像为一个圆环(环带)，而环带的正中心成为了盲区(黑斑)。也就是说，图1中所示中央光轴O与入射光线II所成的夹角α即为所述中央视场盲区的范围。这一中央盲区不仅影响成像的完整、美观，同时也导致安防、监视等实际应用领域中的安全性大大降低了。因此，亟需一种无中央盲区的全景成像镜头。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、体积小巧、无中央盲区的全景成像镜头。本专利技术的无中央盲区的全景成像镜头，从物侧起沿着光轴方向依次包括：调整透镜，半
透半反镜以及凹面反射镜，所述凹面反射镜的中央具有圆孔，所述调整透镜，所述半透半反镜与所述凹面反射镜以光轴为旋转对称轴，其中，所述调整透镜用于会聚原中央盲区内的物体发出的光线；所述凹面反射镜用于将原中央盲区外的物体发出的光线反射至所述半透半反镜；所述半透半反镜用于将来自所述调整透镜的入射光线进行透射并穿过所述凹面反射镜的圆孔，以及用于将来自所述凹面反射镜的反射光线反射并穿过所述凹面反射镜的圆孔，从而来自所述调整透镜的光线与来自所述凹面反射镜的光线在焦平面上成像。优选地，调整透镜的曲率半径被设计为使得通过调整透镜的光线在焦平面上的成像光斑直径不大于原中央盲区的成像光斑直径。优选地，所述调整透镜的曲率半径和/或所述半透半反镜的曲率半径和/或所述调整透镜的与所述半透半反镜之间的距离被设计为使所述来自所述调整透镜的光线与自所述凹面反射镜的光线在同一焦平面上成像。优选地，本专利技术的全景成像镜头还包括设置于调整透镜和所述半透半反镜外部的遮光部，所述遮光部被设计为使得入射至所述调整透镜并且能够在所述焦平面上成像的光线的最大入射角等于所述原中央盲区的视角。优选地，遮光部为在光轴方向上具有规定长度的遮光圆筒。优选地，遮光圆筒具有容易吸收光线的材质。优选地，调整透镜的镜面为球面或非球面，所述半透半反透镜的镜面为球面或非球面，所述凹面反射镜的镜面为球面或非球面。优选地，本专利技术的全景成像镜头还包括中继透镜组，其用于将穿过所述凹面反射镜的圆孔的光线进行像差校正。优选地，本专利技术的全景成像镜头还包括设置于调整透镜和所述半透半反镜外部的镜头保护罩21，用于固定所述调整透镜和所述半透半反镜的位置和两者之间的距离。优选地，本专利技术的全景成像镜头还包括设置于所述凹面反射镜与所述中继透镜组周围的机械结构，用于固定所述凹面反射镜与所述中继透镜组的位置和两者之间的距离。根据本专利技术的包括调整透镜、半反半透镜、以及凹面反射镜所组成的成像镜头具有以下有益效果。根据本专利技术，在所述镜头的光学视场中，由于调整透镜与半透半反镜对视场的补偿，相对于一般全景环带成像镜头，本专利技术能够真正实现360度全景无中央盲区(死角)成像。并且，本专利技术在现有全景成像镜头的基础上引入调整透镜及半透半反镜，因而结构简单、成本低廉、体积紧凑小巧。根据本专利技术，在所述镜头的光学视场中，光线只经过一面高反镜，一面半透半反镜及一面调整透镜，能量损耗相对较低，光学效率足以达到探测要求。根据本专利技术，在所述镜头的光学视场中，光线只经过一面高反镜，一面半透半反镜及一面调整透镜，从而因透镜产生的色差较低，同时也降低了中继透镜组对色差校正的难度。附图说明图1为示出现有的两片反射式全景镜头的主要结构及中央盲区视场的示意图。图2为根据本专利技术一实施例的无中央盲区的全景成像镜头的结构示意图。图3为根据本专利技术一实施例的无中央盲区的全景成像镜头的分解示意图。图4为根据本专利技术一实施例的无中央盲区的全景成像镜头的光路示意图，图4(a)为反射光路示意图，图4(b)为透射光路示意图。图5为根据本专利技术一实施例的无中央盲区的全景成像镜头的中央视场光路约束示意图。符号说明：11 第一凹面反射镜12 第二凹面反射镜13、25 中继透镜组14、241 圆孔15、26 探测元件(焦平面)21 镜头保护罩22 调整透镜23 半透半反透镜24 凹面反射镜27 机械支撑结构28 遮光部(遮光圆筒)具体实施方式以下，将结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例并不是对本专利技术的限制。
在不背离专利技术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专利技术中。图2为根据本专利技术一实施例的无中央盲区的全景成像镜头的结构示意图。图3为根据本专利技术一实施例的无中央盲区的全景成像镜头的分解示意图。图5为根据本专利技术一实施例的无中央盲区的全景成像镜头的中央视场光路约束示意图。如图2、3所示，本专利技术一实施例的无中央盲区全景成像镜头，从物侧起沿着光轴方向依次包括：镜头保护罩21，设置在调整透镜22和半透半反镜23外部的遮光圆筒28，调整透镜22，半透半反镜23，中央具有圆孔241的凹面反射镜24，中继透镜组25，探测元件(焦平面)26以及机械支撑结构27。上述部件均以光轴O(光学系统的对称轴)为中心旋转对称。下面对上述部件进行逐一详细说明。其中，调整透镜22用于会聚原中央盲区内的物体发出的光线从而使其聚焦在焦平面26上。本实施例中，调整透镜22为两面均为凸面的透镜。在另外的实施例中，也可以采用一面为凹面而另一面为凸面的透镜。本专利技术中调整透镜22为具有正屈光度的透镜。调整透镜22的镜面可以为球面或非球面。透镜22可根据对光路成像位置的要求、像差范围的要求等而选择合适的曲率半径。需要注意的是，本专利技术中，调整透镜22的曲率半径被设计为使得通过调整透镜22的光线在焦平面26上的成像光斑直径不大于原盲区(
技术介绍
中所述的中央盲区或黑斑)的直径。这样可以避免与通过凹面反射镜24的光线重叠成像。调整透镜22的像差最优化曲率半径函数可通过计算机数值迭代来计算，固定调整透镜22与半透半反镜23之间的距离，半透半反镜23的曲率半径函数，可以计算出像差最小时的调整透镜2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无中央盲区的全景成像镜头，其特征在于，从物侧起沿着光轴方向依次包括：调整透镜(22)，半透半反镜(23)以及凹面反射镜(24)，所述凹面反射镜(24)的中央具有圆孔(241)，所述调整透镜(22)，所述半透半反镜(23)与所述凹面反射镜(24)以光轴为旋转对称轴，其中，所述调整透镜(22)用于会聚原中央盲区内的物体发出的光线；所述凹面反射镜(24)用于将原中央盲区外的物体发出的光线反射至所述半透半反镜(23)；所述半透半反镜(23)用于将来自所述调整透镜(22)的入射光线进行透射并穿过所述凹面反射镜(24)的圆孔(241)，以及用于将来自所述凹面反射镜(24)的反射光线反射并穿过所述凹面反射镜(24)的圆孔(241)，从而所述来自所述调整透镜(22)的光线与自所述凹面反射镜(24)的光线在焦平面上成像。

【技术特征摘要】
1.一种无中央盲区的全景成像镜头，其特征在于，从物侧起沿着光轴方向依次包括：调整透镜(22)，半透半反镜(23)以及凹面反射镜(24)，所述凹面反射镜(24)的中央具有圆孔(241)，所述调整透镜(22)，所述半透半反镜(23)与所述凹面反射镜(24)以光轴为旋转对称轴，其中，所述调整透镜(22)用于会聚原中央盲区内的物体发出的光线；所述凹面反射镜(24)用于将原中央盲区外的物体发出的光线反射至所述半透半反镜(23)；所述半透半反镜(23)用于将来自所述调整透镜(22)的入射光线进行透射并穿过所述凹面反射镜(24)的圆孔(241)，以及用于将来自所述凹面反射镜(24)的反射光线反射并穿过所述凹面反射镜(24)的圆孔(241)，从而所述来自所述调整透镜(22)的光线与自所述凹面反射镜(24)的光线在焦平面上成像。2.如权利要求1所述的一种中央无盲区的全景成像镜头，其特征在于，调整透镜(22)的曲率半径被设计为使得通过调整透镜(22)的光线在焦平面上的成像光斑直径不大于原中央盲区的成像光斑直径。3.如权利要求1所述的一种中央无盲区的全景成像镜头，其特征在于，所述调整透镜(22)的曲率半径和/或所述半透半反镜(23)的曲率半径和/或所述调整透镜(22)与所述半透半反镜(23)之间的距离被设计为使所述来自所述调整透镜(22)的光线与自所述凹面反射镜(24)的光线在同一焦平面上成像。4.如权利要求1所述的一种中央无盲区的全景成像镜头，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建华，周中能，潘海峰，方中华，李磊，赵力涛，
申请(专利权)人：上海臻恒光电系统有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31