一种空间五视角立体成像光学系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种空间五视角立体成像光学系统，其特征在于：包括普通定焦光路系统和四个转折定焦光路系统；普通定焦光路系统为沿光轴旋转对称的，光线是从物面到像面沿着光轴线性传递；所述转折定焦光路系统包括胶合片、透镜A、转折棱镜、透镜B，所述胶合片、透镜A、转折棱镜、透镜B依次相邻。该空间五视角立体成像光学系统，在同一个平面上的光学芯片分别对应五个不同方向的定焦光学系统，将90度的光路转折做在整个光学系统内部，将转折棱镜做为成像系统光学设计中的一个部件来完成整体的设计，将光阑定义在胶合片和透镜A之间用来控制整个系统的光圈，放透镜A和透镜B之间的空气间隔，将90度转折棱镜置于其中做整个系统的光学优化。优化。优化。

【技术实现步骤摘要】
一种空间五视角立体成像光学系统


[0001]技术涉及空间成像设备
，具体为一种空间五视角立体成像光学系统。

技术介绍

[0002]随着安防及智能视觉系统在自动化工厂和社会各个场景中的普及，人们对成像的要求在不断的提升，从之前只要在特定的环境下，在特定的方向区域内取到图像，到如今在各种环境下，无死角的取到多空间的图像等等，人们想了很多解决方案来实现。如何利用一套视觉硬件在同一时间内取到360度全空间的图像一直是没有被解决的问题，但这也是在很多场景下使用者的需求，之前利用云台、多硬件组合等方式虽然能做到一定的弥补，但无论是效率、结果、成本都不是一种比较优的解决方案。我们就是从光学成像端的光路设计出发，让一套成像系统可以同时针对以同一个球心为基准的五个轴向视角成像，从而可以一次形成五视角的空间图像，形成了真正意义上的无死角成像。

技术实现思路

[0003]技术的目的在于提供一种空间五视角立体成像光学系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，技术提供如下技术方案：一种空间五视角立体成像光学系统，包括普通定焦光路系统和四个转折定焦光路系统；所述转折定焦光路系统包括胶合片、透镜A、转折棱镜、透镜B，所述胶合片、透镜A、转折棱镜、透镜B依次相邻。
[0005]优选的，所述胶合片包括第一镜片和第二镜片。
[0006]优选的，所述第一镜片为凹球面。
[0007]优选的，所述第二镜片为凸球面。
[0008]优选的，所述透镜A物面为凸球面。
[0009]优选的，所述透镜B的物面为凸球面。
[0010]优选的，所述胶合片与透镜A之间设置光阑。
[0011]与现有技术相比，本技术的有益效果是：该空间五视角立体成像光学系统，在同一个平面上的光学芯片分别对应5个不同视角方向的定焦光学系统，一般来说光学成像系统尤其是定焦成像光学系统光轴是一条直线，传统利用外部增加转折棱镜的办法虽然能解决这个问题，但体积大，且结构和装调精度要求太高，因此我们这个设计考虑将90度的光路转折做在整个光学系统内部，将转折棱镜做为成像系统光学设计中的一个部件来完成整体的设计，我们将光阑定义在胶合片和透镜A之间用来控制整个系统的光圈，放透镜A和透镜B之间的空气间隔，将90度转折棱镜置于这其中做整个系统的光学优化。
附图说明
[0012]图1是本技术的五个光学系统的布局示意图；
[0013]图2是本技术的光学系统的结构示意图；
[0014]图3是本技术的光学系统的畸变和场曲图；
[0015]图4是本技术的光学系统的调制光学传递函数曲线图；
[0016]图5是本技术的光学系统的像面照度曲线图；
[0017]图6是本技术的光学系统的弥散圆示意图；
[0018]图7是普通定焦光路系统的构造示意图。
[0019]图中：1、胶合片，2、透镜A，3、转折棱镜，4、透镜B。
具体实施方式
[0020]下面将结合技术实施例中的附图，对技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于技术保护的范围。
[0021]请参阅图1
‑
7，技术提供一种技术方案：一种空间五视角立体成像光学系统，包括普通定焦光路系统和四个转折定焦光路系统；转折定焦光路系统包括胶合片、透镜A、转折棱镜、透镜B，胶合片、透镜A、转折棱镜、透镜B依次相邻，胶合片包括第一镜片和第二镜片。
[0022]胶合片第一镜片的物面为凹球面，曲率半径为
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36.8mm,像面为凸球面,曲率半径为5.56mm,胶合片第二镜片的物面为凸球面，曲率和第一镜片的像面曲率一致，第二镜片的像面为凸球面，曲率半径为12.7mm，透镜A物面为凸球面，曲率半径为54.8mm,像面为凸球面,曲率半径为
‑
56mm；透镜B的物面为凸球面，曲率半径为18.2mm,像面为凹球面，曲率半径为65.5mm；胶合片的第一镜片采用镧冕玻璃(h
‑
lak53)，胶合片第二镜片采用采用重火石玻璃（h
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zk4）；透镜A采用冕玻璃（h
‑
bak7）；透镜B采用冕玻璃（h
‑
k9l）；
[0023]光阑设在胶合片与透镜A之间；
[0024]胶合片到到光阑的光学间隔为1.131mm；光阑到透镜A的光学间隔为4.589mm；透镜A到转折棱镜的光学间隔13.167mm，转折棱镜到透镜B的光学间隔为18.167mm；透镜B到像面的光学间隔为10.892mm；
[0025]物方视角为102.6
°
；像方主光线的角度CRA为24.8
°
。
[0026]本技术专利的转折定焦光学系统，工作波段为420nm
‑
650nm之间，通过不同折射率和色散系数的胶合镜片对整个系统的轴向色差和垂轴色差做了补偿校正；
[0027]图1为四个转折定焦光路的布局图，四个光路分别对应水平的四个视角方向，可将水平180
°
的方向无死角覆盖。
[0028]图2为整个转折定焦光学系统图，由两个透镜、一个胶合片和一个转折棱镜，按照一定的光学间隔组成。
[0029]图3表示在不同视场内，整个光学系统成像的畸变大小，横坐标表示畸变的百分比，纵坐标表示光学系统对应的视场区间，一般畸变最大的位置出现在整个视场的边缘，上图可以看到畸变是按照规律分布的，且最大畸变量在2%。
[0030]图4表示在工作波段下，整个光学系统空间传递函数，这是整个系统在这个波段下工作的性能参数之一，是整个系统的分辨率的一种评价方式。图中有分别不同视场的曲线
图。
[0031]图5像面照度，主要体现光线经过光学系统后像面不同区域内光照分布情况，体现了不同视场光照度的衰减情况。是评价整个光学系统像面照度的重要指标。我们可以看到曲线的最大衰减在0.8的位置，说明整个视场带有一点的渐晕，像面在整个范围内照度均匀，且衰减可以忽略。
[0032]图6弥散圆，体现了不同视场成像的像差体现情况，体现了不同视场区域内像差的分布，也是评价一个光学系统整体成像特性的一种重要方式。可以看出在设计波长范围内中心视场的成像和边缘视场的成像都能达到6个微米以内，中心区域图满足600万分辨率工业相机的视野要求满足300万分辨率工业相机的使用要求。
[0033]图7普通定焦光路系统，是沿光轴旋转对称的，光线是从物面到像面沿着光轴线性传递。
[0034]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间五视角立体成像光学系统，其特征在于：包括普通定焦光路系统和四个转折定焦光路系统；普通定焦光路系统为沿光轴旋转对称的，光线是从物面到像面沿着光轴线性传递；所述转折定焦光路系统包括胶合片、透镜A，转折棱镜、透镜B，所述胶合片、透镜A、转折棱镜、透镜B依次相邻。2.根据权利要求1所述的一种空间五视角立体成像光学系统，其特征在于：所述胶合片包括第一镜片和第二镜片，这两镜片通过胶合工艺组成胶合片。3.根据权利要求1所述的一种空间五视角立体成像光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛智信，步倩男，
申请(专利权)人：辽宁协尔智能光电有限公司，
类型：新型
国别省市：