近几年,随着科技的不断进步,精密机械的设计和加工技术的不断发展,以及成像芯片技术和塑胶非球面在各类光学镜头的广泛使用,有利推动了光学镜头的发展。基于常规视觉系统的视场范围已经不能满足人们的需求,因此,研究人员开始研究和开发具有超大视场角的鱼眼镜头。鱼眼镜头在艺术摄影、行车监控、运动检测、交通记录等领域有着广泛的应用,然而,鱼眼镜头在安防监控方面仍然会遇到视场角的瓶颈状态。为了满足安防监控市场的需求,需要进一步对鱼眼镜头大视场角、高解析度方向进行拓展研究。本文的主要目的是研究和设计了一款240°全景鱼眼镜头和一款高清车载鱼眼镜头。结合高新企业的技术平台及其相关生产设备,成功制造出240°全景鱼眼镜头产品,并使其具有量产性。主要的研究内容和结论如下:(1)介绍了鱼眼镜头的起源和发展历史,简述了鱼眼镜头在国内外相关领域的应用现状,说明了鱼眼镜头研究的理论意义和现实意义,并分析了车载安防监控市场中鱼眼镜头未来的发展方向。(2)阐述了鱼眼镜头的成像原理,重点分析了鱼眼镜头非相似成像原理公式。对鱼眼镜头的设计难点进行分析,简单说明了鱼眼镜头的设计思路。给后续鱼眼镜头的设计提供相应的指导和借鉴。(3)通过市场调查,确认一款240°全景鱼眼镜头的光学参数要求。根据相关专利的对比分析,选择出合适的光学系统结构,使用光学软件CODEV和ZEMAX对光学系统的初始结构进行修改和优化。成功设计出了视场角为240°,相对数值孔径为2.2,系统总长度为23mm的鱼眼镜头。光学系统优化后,对其像质和公差进行分析,其像差得到较好的校正,性能基本能满足要求。最后对240°车载全景鱼眼镜头的光学系统进行杂散光的模拟,有效的消除了杂散光。(4)通过一款高清车载鱼眼镜头的研究设计,从CODEV软件的具体设置方面补充性说明了鱼眼镜头的设计思路和优化方法。最后成功设计出一款视场角为197°,F数为2.4,总长为16.3mm的高清车载鱼眼镜头。然后对该系统的像质评价和公差分析,相对于普通VGA车载镜头,本设计的鱼眼镜头结构简单,成像质量更高。(5)重点研究了240°全景鱼眼镜头的生产制造过程。基于模具设计的相关知识,对240°全景鱼眼镜头的整体结构进行设计,其中包括塑胶镜片和塑胶镜筒的结构设计。分析了模具的结构设计和模具制造要点,最终确定模具结构和模具制造方案。分析了常用塑胶材料的物性,选择了性价比高的材料。通过对实验所用的注塑机的了解和注塑理论的分析和验证,解决了实际注塑过程中常见的问题,创新性的解决了关于塑胶产品内应力的问题,使塑胶产品生产顺利进行。(6)对生产出来的镜片进行镀膜,镀膜后镜片在可见光波段可以达到98%的透过率。对240°全景鱼眼镜头的各个部品进行组装。镜头组装完成后,使用投影检测的方法对成品镜头的解像进行评价。最终通过验证,该全景鱼眼镜头达到设计要求。