本文關(guān)鍵詞：車載全景魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)與制造

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【摘要】：近幾年,隨著科技的不斷進(jìn)步,精密機(jī)械的設(shè)計(jì)和加工技術(shù)的不斷發(fā)展,以及成像芯片技術(shù)和塑膠非球面在各類光學(xué)鏡頭的廣泛使用,有利推動了光學(xué)鏡頭的發(fā)展。基于常規(guī)視覺系統(tǒng)的視場范圍已經(jīng)不能滿足人們的需求,因此,研究人員開始研究和開發(fā)具有超大視場角的魚眼鏡頭。魚眼鏡頭在藝術(shù)攝影、行車監(jiān)控、運(yùn)動檢測、交通記錄等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,然而,魚眼鏡頭在安防監(jiān)控方面仍然會遇到視場角的瓶頸狀態(tài)。為了滿足安防監(jiān)控市場的需求,需要進(jìn)一步對魚眼鏡頭大視場角、高解析度方向進(jìn)行拓展研究。本文的主要目的是研究和設(shè)計(jì)了一款240°全景魚眼鏡頭和一款高清車載魚眼鏡頭。結(jié)合高新企業(yè)的技術(shù)平臺及其相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備,成功制造出240°全景魚眼鏡頭產(chǎn)品,并使其具有量產(chǎn)性。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)介紹了魚眼鏡頭的起源和發(fā)展歷史,簡述了魚眼鏡頭在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,說明了魚眼鏡頭研究的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義,并分析了車載安防監(jiān)控市場中魚眼鏡頭未來的發(fā)展方向。(2)闡述了魚眼鏡頭的成像原理,重點(diǎn)分析了魚眼鏡頭非相似成像原理公式。對魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)難點(diǎn)進(jìn)行分析,簡單說明了魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)思路。給后續(xù)魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的指導(dǎo)和借鑒。(3)通過市場調(diào)查,確認(rèn)一款240°全景魚眼鏡頭的光學(xué)參數(shù)要求。根據(jù)相關(guān)專利的對比分析,選擇出合適的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使用光學(xué)軟件CODEV和ZEMAX對光學(xué)系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改和優(yōu)化。成功設(shè)計(jì)出了視場角為240°,相對數(shù)值孔徑為2.2,系統(tǒng)總長度為23mm的魚眼鏡頭。光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化后,對其像質(zhì)和公差進(jìn)行分析,其像差得到較好的校正,性能基本能滿足要求。最后對240°車載全景魚眼鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行雜散光的模擬,有效的消除了雜散光。(4)通過一款高清車載魚眼鏡頭的研究設(shè)計(jì),從CODEV軟件的具體設(shè)置方面補(bǔ)充性說明了魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)思路和優(yōu)化方法。最后成功設(shè)計(jì)出一款視場角為197°,F數(shù)為2.4,總長為16.3mm的高清車載魚眼鏡頭。然后對該系統(tǒng)的像質(zhì)評價(jià)和公差分析,相對于普通VGA車載鏡頭,本設(shè)計(jì)的魚眼鏡頭結(jié)構(gòu)簡單,成像質(zhì)量更高。(5)重點(diǎn)研究了240°全景魚眼鏡頭的生產(chǎn)制造過程。基于模具設(shè)計(jì)的相關(guān)知識,對240°全景魚眼鏡頭的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),其中包括塑膠鏡片和塑膠鏡筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。分析了模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具制造要點(diǎn),最終確定模具結(jié)構(gòu)和模具制造方案。分析了常用塑膠材料的物性,選擇了性價(jià)比高的材料。通過對實(shí)驗(yàn)所用的注塑機(jī)的了解和注塑理論的分析和驗(yàn)證,解決了實(shí)際注塑過程中常見的問題,創(chuàng)新性的解決了關(guān)于塑膠產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力的問題,使塑膠產(chǎn)品生產(chǎn)順利進(jìn)行。(6)對生產(chǎn)出來的鏡片進(jìn)行鍍膜,鍍膜后鏡片在可見光波段可以達(dá)到98%的透過率。對240°全景魚眼鏡頭的各個部品進(jìn)行組裝。鏡頭組裝完成后,使用投影檢測的方法對成品鏡頭的解像進(jìn)行評價(jià)。最終通過驗(yàn)證,該全景魚眼鏡頭達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：全景魚眼鏡頭 CODEV 塑膠鏡片 注塑成型
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 魚眼鏡頭的來由和發(fā)展史15-16
• 1.3 魚眼鏡頭國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀16-19
• 1.4 本文研究的意義19
• 1.5 本文研究的主要工作內(nèi)容19-20
• 1.6 本論文研究創(chuàng)新點(diǎn)20-22
• 第二章 魚眼鏡頭的理論22-31
• 2.1 魚眼鏡頭結(jié)構(gòu)和工作原理22-24
• 2.2 魚眼鏡頭基本結(jié)構(gòu)的像差校正24-26
• 2.2.1 色差校正24-25
• 2.2.2 場曲校正25-26
• 2.2.3 其他單色像差的校正26
• 2.3 魚眼鏡頭“非相似”成像原理26-27
• 2.4 魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及設(shè)計(jì)思路27-31
• 2.4.1 魚眼鏡頭優(yōu)化技術(shù)難點(diǎn)28-29
• 2.4.2 魚眼鏡頭基本光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路29-31
• 第三章 240°全景魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)31-49
• 3.1 鏡頭設(shè)計(jì)指標(biāo)31
• 3.2 傳感器的選擇31-32
• 3.3 初始結(jié)構(gòu)的選取32-37
• 3.3.1 基本結(jié)構(gòu)33
• 3.3.2 校正結(jié)構(gòu)33
• 3.3.3 初始結(jié)構(gòu)的確定33-37
• 3.4 優(yōu)化過程37-38
• 3.5 設(shè)計(jì)結(jié)果及像質(zhì)評價(jià)38-44
• 3.5.1 光學(xué)傳遞函數(shù)39-41
• 3.5.2 光線像差圖與點(diǎn)列圖41-43
• 3.5.3 像散、場曲和畸變43
• 3.5.4 相對照度43-44
• 3.6 公差分析44-45
• 3.7 雜光模擬分析45-48
• 3.7.1 雜散光來源45-46
• 3.7.2 雜散光分析46-47
• 3.7.3 雜散光的抑制47-48
• 3.8 結(jié)論48-49
• 第四章 高清車載魚眼鏡頭設(shè)計(jì)49-59
• 4.1 鏡頭設(shè)計(jì)指標(biāo)49
• 4.2 初始結(jié)構(gòu)的選取49-52
• 4.3 優(yōu)化過程52-53
• 4.4 優(yōu)化結(jié)果及像質(zhì)評價(jià)53-57
• 4.4.1 光學(xué)傳遞函數(shù)54-56
• 4.4.2 點(diǎn)列圖與光線像差圖56-57
• 4.4.3 球差和場曲57
• 4.5 公差分析57-58
• 4.6 結(jié)論58-59
• 第五章 全景魚眼鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與注塑模具設(shè)計(jì)59-72
• 5.1 全景魚眼鏡頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)59-64
• 5.1.1 塑膠鏡筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)59-62
• 5.1.2 塑膠鏡片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)62-63
• 5.1.3 整體鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63-64
• 5.2 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)64-70
• 5.2.1 模具設(shè)計(jì)的基本步驟64-65
• 5.2.2 模具的整體結(jié)構(gòu)65-66
• 5.2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)66-67
• 5.2.4 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)67-70
• 5.2.5 模架系統(tǒng)設(shè)計(jì)70
• 5.3 模具制造要點(diǎn)70-72
• 5.3.1 模具制造的關(guān)鍵70
• 5.3.2 材料選用70-71
• 5.3.3 模具制造71-72
• 第六章 注塑分析72-81
• 6.1 塑膠材料選用72
• 6.2 本實(shí)驗(yàn)使用的注塑機(jī)72-73
• 6.3 注塑過程分析73-78
• 6.3.1 注塑成型參數(shù)74-75
• 6.3.2 注塑成型過程中遇到的常見問題75-77
• 6.3.3 注塑產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力問題及消除方法77-78
• 6.4 注塑產(chǎn)品檢測78-81
• 6.4.1 中心厚檢測79
• 6.4.2 失高面型檢測79
• 6.4.3 外徑檢測79-80
• 6.4.4 偏芯檢測80-81
• 第七章 鏡片的鍍膜、產(chǎn)品的組裝與檢測81-94
• 7.1 鏡片的鍍膜81-86
• 7.1.1 常用的光學(xué)薄膜81-82
• 7.1.2 本實(shí)驗(yàn)所用的真空鍍膜機(jī)82-83
• 7.1.3 鍍膜實(shí)例83-86
• 7.2 組裝工藝86-89
• 7.2.1 組裝鏡頭的基本元件86-87
• 7.2.2 組裝工藝流程87-89
• 7.2.3 組裝工具及相關(guān)設(shè)備89
• 7.3 成品鏡頭的測試89-94
• 7.3.1 幾種常見的鏡頭檢測方式90-92
• 7.3.2 車載魚眼鏡頭性能測試實(shí)例92-94
• 第八章 總結(jié)與展望94-96
• 8.1 總結(jié)94-95
• 8.2 展望95-96
• 參考文獻(xiàn)96-100
• 致謝100-101
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目與科研成果101

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本文編號：1095192