鱼眼透镜设计

出版人维克托·阿格塔.

任何通过酒店房间窥视孔达到顶峰的人都使用了鱼眼镜头。通常,鱼眼镜头的焦距很短(对于35mm大小的图像传感器,焦距小于15mm),但视野(FOV)很大。后者可以大到180度,为用户提供场景的完整视图。这个极端的视场产生了一个大失真的特征图像。


图1:具有大失真的鱼眼图像;来自维基媒体的图片,作者:小丹尼尔·D·特奥利。

图1:大失真的鱼眼图像。来自维基媒体的图片,作者:小丹尼尔·D·特奥利。


像差和设计考虑


鱼眼镜头的另一个特点是图像照明一致(不存在渐晕)


鱼眼镜头设计的一个挑战是将这些极端角度的所有光线引入传感器或观察者的眼睛。为此,需要多个光学元件,通常在透镜前部有负元件,在透镜后部有正元件。还有相当数量的瞳孔畸变需要纠正以减少渐晕。另一个挑战是减少横向色差(由于焦距较短,轴向色差不太重要)。为了校正这种像差,通常建议在光圈挡块后面放置一个双消色差透镜。


设计鱼眼透镜时的一个重要方面是透镜的机械方面。有时,由于高负曲率,理想透镜可能非常薄,甚至与其他透镜重叠。在这些情况下,有必要校正这些尺寸,以避免需要非常昂贵和精密的光学元件。


图2显示了具有上述某些光学元件的鱼眼透镜的布局。


图2。Zemax设计170度视场摄像机镜头。有效焦距为5.2毫米;来自安妮·索菲·普林·吉拉德等人的图片。选择。53, 2822-2827 (2014)

图2。Zemax设计170度视场摄像机镜头。有效焦距为安妮·索菲·普林·吉拉德拍摄的5.2毫米图像,应用。选择。53, 2822-2827 (2014)


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