鱼眼镜头的设计

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当前,计算机技术、精密机械加工技术的发展,以及各种芯片制造技术水平的提高,有力的推动了鱼眼镜头的发展。鱼眼镜头是一类具有大视场的镜头,有着视场角在120°甚至180°以上超大视场的特点,所以鱼眼镜头在许多场合有着非常重要的应用,例如在三维建模、虚拟现实、运动检测、军事国防、机器人视觉系统、安防、精密加工检测、多媒体、摄影艺术、交通记录、运动记录仪等领域有着强烈的需求和非常广泛的市场。  鱼眼镜头的视场较大,有的甚至超过了180°,因此已经无法使用普通的成像镜头的物像关系式进行计算。使用鱼眼镜头所成得像有着非常严重的畸变,因此对于畸变的校正,也是一个重要研究方向。  本文根据鱼眼镜头的特点着重进行了如下的一些工作:  本文研究了鱼眼镜头的发展历史以及其成像原理,其中重点介绍对鱼眼镜头特有畸变校正公式的研究。同时结合现代材料科学和精密机床技术,讨论了不同光学材料对镜头的影响,同时进行了非球面像差的校正。  本文设计了210°鱼眼倒车镜头。此镜头采用1G3P玻璃塑料混合的光学结构,相对数值孔径为2.8,光学总长为11.4mm。根据使用环境合理选择材料,以达到耐腐蚀耐磨的要求。选择塑料非球面进行像差的校正,同时有利于镜头的工业化生产。该款210°鱼眼倒车镜头的关键性能优于当前市场的主流镜头,已进入生产程序。在这款镜头的设计过程中本人的主要工作如下:  1)与客户反复沟通对设计指标达成共识,且该设计指标在一些关键数据方面高于当前市场主流产品;  2)根据设计指标,通过美国专利数据库反复筛选最后确定初始结构,将初始结构性能与设计指标进行了详细对比;  3)由对比结果总结镜头的详细优化思路并且通过优化函数给出优化过程;  4)对所设计的鱼眼镜头的杂散光进行了分析,给出了产生的原因以及消除的办法;  5)对玻璃镜片和塑料镜片进行实验检验,并总结出该程序;  6)主持完成了镜头的组装、调试、视场角检测、成像品质检,并对完成详细数据总结。
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