一种玻塑混合的全景环带成像装置

文档序号:33674 发布日期:2021-09-24 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 一种玻塑混合的全景环带成像装置 (Panoramic annular belt imaging device with glass and plastic mixed ) 是由 冯逸鹤 王佳 王之丰 白剑 于 2021-07-27 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种玻塑混合的全景环带成像装置,包括依次同轴设置的全景头部块状单元、孔径光阑、后继透镜组和探测器;所述全景头部块状单元靠近物面的表面包括外凸的前折射面,所述前折射面中部设置外凸的前反射面;全景头部块状单元靠近像面的表面包括外凸的后反射面,所述后反射面中部设置外凸的后折射面;所述全景头部块状单元采用非球面的塑料单镜片,后继透镜组包含非球面的塑料镜片和球面的玻璃镜片;光线依次通过全景头部块状单元的前折射面、后反射面、前反射面、后折射面后,再通过孔径光阑进入后继透镜组,并到达探测器像面形成像。(The invention discloses a glass-plastic mixed panoramic annular belt imaging device, which comprises a panoramic head block unit, an aperture diaphragm, a subsequent lens group and a detector which are coaxially arranged in sequence; the surface of the panoramic head block unit close to the object surface comprises a convex front refraction surface, and the middle part of the front refraction surface is provided with a convex front reflection surface; the surface of the panoramic head block unit close to the image surface comprises a convex rear reflecting surface, and the middle part of the rear reflecting surface is provided with a convex rear refracting surface; the panoramic head block-shaped unit adopts an aspheric plastic single lens, and the subsequent lens group comprises an aspheric plastic lens and a spherical glass lens; the light rays sequentially pass through the front refraction surface, the rear reflection surface, the front reflection surface and the rear refraction surface of the panoramic head block unit, then enter the subsequent lens group through the aperture diaphragm and reach the detector for imaging the image surface shape.)

一种玻塑混合的全景环带成像装置

技术领域

本发明涉及成像镜头的

技术领域

,尤其涉及一种玻塑混合的全景环带成像装置。

背景技术

全景环带成像装置在安防监控、管道内窥、机器视觉和视频会议方面有着广泛的应用价值,他由三部分组成,包括全景头部块状单元、后续镜组和探测器,其中,最大口径位于全景头部块状单元。现有的全景环带成像装置的头部单元大多由球面面型的玻璃镜片或者非球面的双反射镜构成,不存在整个全景头部单元采用非球面塑料材料的形式,导致整个系统的结构不够紧凑,在很多尺寸限制的领域无法应用。

现有的非球面全景环带成像装置全景头部块状单元主要在后续镜组中采用几个非球面的形式。如公开号为CN206161948U的专利公开了一种全景镜头,该全景镜头从物方开始依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五镜、第六透镜,其中第一透镜为具有负光焦度的玻璃镜片,其物侧面为凸面;第二透镜为具有负光焦度并凸向物方的弯月型塑料镜片;第三透镜为具有正光焦度、两面双凸的玻璃镜片;第四透镜为具有正光焦度、两面双凸的玻璃镜片;第五透镜为具有负光焦度并凸向像方的弯月型玻璃镜片,第四透镜与第五透镜为胶合镜片;第六透镜为具有正光焦度、两面皆为非球面的双凸塑料镜片。上述专利虽然可以提高全景镜头的像素,但是其头部单元是由球面面型的玻璃镜片组成的,玻璃材料与塑料材料相比,成本高,生产周期长,不适合量产,并且存在整个系统的结构不够紧凑的问题。

现有的非球面的全景成像装置中采用的材料大多也是玻璃镜片,因此,在双反射镜技术中,全景头部单元的折射面和反射面完全使用非球面并采用塑料玻璃的形式的全景成像装置还没人提出过,且现有的非球面的全景环带成像装置存在的缺点是,结构尺寸较大,盲区范围较大,后续镜组的镜片也较多,不利于在很多尺寸限制的场景下使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供了一种玻塑混合的全景环带成像装置,使结构更简单,尺寸更小,盲区更小,适合大批量生产。

为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:

一种玻塑混合的全景环带成像装置,包括依次同轴设置的全景头部块状单元、孔径光阑、后继透镜组和探测器;所述全景头部块状单元靠近物面的表面包括外凸的前折射面,所述前折射面中部设置外凸的前反射面;全景头部块状单元靠近像面的表面包括外凸的后反射面,所述后反射面中部设置外凸的后折射面;所述全景头部块状单元采用非球面的塑料单镜片,后继透镜组包含非球面的塑料镜片和球面的玻璃镜片;光线依次通过全景头部块状单元的前折射面、后反射面、前反射面、后折射面后,再通过孔径光阑进入后继透镜组,并到达探测器像面形成像。

进一步的,所述后反射面和后折射面的曲率半径和非球面系数相等。

进一步的,所述后续透镜组包括数个单镜片、数个胶合镜片;所述单镜片、胶合镜片的材料为塑料或玻璃,所述单镜片、胶合镜片的面型为标准球面或非球面。

进一步的,所述探测器像面形成的像为环形带状,环形带状的中心圆形为盲区,环形带状的环带区域对应全景视场。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

1、非球面的全景头部块状单元可以简化全景镜头结构,减小整个镜头的尺寸的同时,还可以减少镜片使用数量,因此缩减了加工成本。另外,塑料材料相比于玻璃材料,在实现量产方面,使用的成本更低。

2、非球面相比于球面面形而言,有更强的矫正像差能力。对于全景环带镜头这种大视场的光学镜头,第一个镜片的口径往往是整个系统中最大的。非球面面形的全景头部块状单元可以在相对较小的口径下透射大视场光线,使得镜头可以在尺寸限制的场景中无障碍应用。

3、单片非球面面形的全景块状单元在装配方面更简化,相比于胶合的全景块来说,镀膜也更简单。

附图说明

图1是实施例一提供的一种玻塑混合的全景环带成像装置的结构图;

图2是实施例一提供的全景块状头部单元表面标注图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供了一种玻塑混合的全景环带成像装置。

实施例一

本实施例提供一种玻塑混合的全景环带成像装置,如图1-2所示,包括依次同轴设置的全景头部块状单元11、孔径光阑S5、后继透镜组12和探测器13;光线依次通过全景头部块状单元11、孔径光阑、后继透镜组12后到达探测器13像面形成像。

全景头部块状单元11靠近物面的表面包括外凸的前折射面S1,前折射面中部设置外凸的前反射面S3;全景头部块状单元靠近像面的中间部分表面包括外凸的后反射面S2,后反射面中部设置外凸的后折射面S4,后反射面S2和后折射面S4的曲率半径和非球面系数相等;在本实施例中,全景头部块状单元靠近像面的除了中间部分以外的面为平面。全景头部块状单元11采用非球面的塑料单镜片,具体为,前折射面S1、后反射面S2、前反射面S3、后折射面S4均为非球面面型,且全景头部块状单元11实用的材料为塑料。

后继透镜组12包含非球面的塑料镜片和球面的玻璃镜片;具体为后续透镜组12包括数个单镜片、数个胶合镜片;单镜片、胶合镜片的材料为塑料或玻璃,单镜片、胶合镜片的面型为标准球面或非球面。

探测器13像面形成的像为环形带状,环形带状的中心圆形为盲区,环形带状的环带区域对应全景视场,即环带的区域大小对应全景环带成像装置的视场范围大小和焦距。

光线依次通过全景头部块状单元的前折射面S1、后反射面S2、前反射面S3、后折射面S4后,再通过孔径光阑STO,以小视场光路进入后继透镜组12,并到达探测器13像面形成像。

需要说明的是,本实施例仅将全景头部块状头部单元设置为非球面塑料单片式结构,其余透镜的数量、位置、类型、材料等均不做限制。

本实施例以后继透镜组12包含7个透镜为例进行详细说明。

如图1所示,本实施例总共包含8个透镜和一个像面,8个透镜依次为全景头部块状单元的透镜G1、后继透镜组的双凸透镜G2、双凹透镜G3、双凸透镜G4、弯月型透镜G5、双透镜G6、弯月型透镜G7、双凸透镜G8;其中双凹透镜G3、双凸透镜G4通过胶合形成胶合晶片,其余透镜均为单镜片;镜头的数据如下表1所示。

全景环带成像装置的视场角为(50°~135°)×360°,工作波段为可见光波段,像方F数为2.5;焦距为-0.83mm,入瞳直径为0.3mm,总长为58mm。

表1镜头数据

本实施例为了实现超大视场成像,头部单元四个表面全部采用非球面形式。后继镜组中包含非球面的塑料镜片和球面的玻璃镜片,实现了玻塑混合成像,减小了装置的体积,可应用于很多限制镜头尺寸的场景下;塑料成本低,适合大批量生产。

本发明所述的玻塑混合全景环带成像装置,不对镜片数量限制,不限制非球面的使用位置,不限制非球面使用类型,不限制玻璃和塑料材料,不限制胶合件数量,仅对头部块状头部单元使用非球面塑料起保护作用。

本实施例使用了非球面面型,非球面面型相比于球面面型可以提供更多的优化变量。减少镜头使用数量不仅是因为使用了塑料的单镜片头部单元,也与后继镜组有关,在头部单元本身包含了四个面,两个透射面和两个反射面,这四个面全部都是非球面面形,增加了更多的优化变量。

与现有技术相比,本实施例具有以下有益效果:

1、非球面的全景头部块状单元可以简化全景镜头结构,减小整个镜头的尺寸的同时,还可以减少镜片使用数量,因此缩减了加工成本。另外,塑料材料相比于玻璃材料,在实现量产方面,使用的成本更低。

2、非球面相比于球面面形而言,有更强的矫正像差能力。对于全景环带镜头这种大视场的光学镜头,第一个镜片的口径往往是整个系统中最大的。非球面面形的全景头部块状单元可以在相对较小的口径下透射大视场光线,使得镜头可以在尺寸限制的场景中无障碍应用。

3、单片非球面面形的全景块状单元在装配方面更简化,相比于胶合的全景块来说,镀膜也更简单;

4、本实施例采用单片镜片解决了双片镜片很难使用非球面面型的问题,且也解决了双片镜片要使得两个镜片胶合,需要很高的中心定位技术,且很难实现胶合准确的问题,本单镜片的头部单元是可以实现双镜片的效果。

注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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