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  近日,长春理工大学光电工程学院提出了一种新型全景光学系统。相关研究成果发表在国际期刊《光学快报》(OpticsExpress,DOI:10.1364/OE.25.02761,IF:3.307)上。论文作者博士研究生黄蕴涵,导师付跃刚教授,共同作者刘智颖教授,该工作获得了国家自然科学基金项目的支持。


  全景光学系统和鱼眼光学系统均拥有大视场的特点,大范围的应用于各个领域中,包括安保,监视系统,无人机以及无人驾驶系统中。全景光学系统一般由一个全景周视镜,光阑以及后继镜组组成,全景光学系统利用光线在全景周视镜内部多次反射实现光路的折叠,进而保障整体光学系统的结构紧凑特性。相比较于传统的鱼眼镜头,全景光学系统系统结构更为紧凑,因而具有很大的实际应用价值,一直以来,科研工作者们寻求在已有的光学系统基础上改进,进而实现更多功能。


  课题组成员对经典全景光学系统加以改进,使新型全景周视镜同时能够接收两个方向的大视场,两个视场的光线经由全景周视镜之后共用一个孔径光阑以及后继镜组。保障了系统的紧凑特性。


  课题组将两个个视场分别定义为前视场与后视场,前视场光线在全景周视镜内部反射2次,后视场光线在全景周视镜内部反射3次,根据所提的设计思想,经过设计安排,两个视场的的光线在外表面上紧凑拼接,提高了空间利用率,保障了全景周视镜的轴向与径向尺寸,同时系统表面无需采用半反半透原件,避免了能量的损失,所撰写论文对设计中要把握的核心参数进行了讨论,并提出了一种新面型应用于这种系统的面型设计中,最后给出了这种系统的设计结果,结果显示这种光学系统可以保障在两个视场同时具备紧凑的结构,而其外形相较于经典的全景光学系统并没有很大的改变,这种系统为全景周视系统的设计提供了一个新思路,可以将这种设计应用于空间紧凑,需要拥有大视场的光学系统中。


  图1.(a)全景光学系统示意图(b)全景光学系统像面示意图


  图2.全景光学系统的前视场光路示意图


  图3.全景光学系统的后视场光路示意图


  图4.光学系统示意图


  图5.(a)视场与像高的关系(b)畸变

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