CN207380324U

CN207380324U - 一种光学成像镜头及包含该镜头的全景***

Info

Publication number: CN207380324U
Application number: CN201721379601.3U
Authority: CN
Inventors: 何剑炜
Original assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2018-05-18
Anticipated expiration: 2027-10-25

Abstract

本实用新型提供一种光学成像镜头及包含该镜头的全景***，包括镜筒，在镜筒内对称设置有两个镜头。该镜头从物方至像方沿光轴依序包括聚焦透镜群、反射元件和固定透镜群，光轴包括第一光轴以及与第一光轴不重合的第二光轴，第一光轴与第二光轴在所述反射元件的反射面上形成交会点；聚焦透镜群包括至少两个从物方至像方沿第一光轴排列的透镜，聚焦透镜群与所述固定透镜群满足条件式：0.2<∣Ff/Gf∣<1.3，其中，Ff为聚焦透镜群的焦距，Gf为固定透镜群的焦距。该镜头可达4K分辨率、206°的超大角度，具有fΘ畸变小于9％，成像质量好，聚焦容易且不容易跑焦等优点；两镜头视角角度之和大于360度，达到全景采像。

Description

一种光学成像镜头及包含该镜头的全景***

技术领域

本实用新型涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种可调焦的潜望式双路鱼眼全景***。

背景技术

随着图像处理能力的提高，在消费类市场逐渐兴起了一股全景摄像的风潮。所谓“全景”顾名思义指的是可以看到上下，左右，前后全方位的景物。然而要实现如此大的角度，只靠一个镜头是不可能的。因此需要从图像拼接上入手解决这个问题，全景***需要的镜头从2个到十多个不等。其中以双路鱼眼镜头进行图像拼接的方案最为简单可行。

目前双光路鱼眼全景***大部分是由2个sensor加2个鱼眼镜头构成。其原理就是将两个鱼眼摄像机的图像拼接到一起，此方案的优点是整体硬件方案设计比较简单。但是其需要两个电路具有高度的同步性，后端软件处理较为困难，容易出现画面残缺等问题，同时体积比较大两头的宽度能达到60mm，重量大携带不便大大限制了市场推广。鱼眼镜头采用潜望式的结构，利用折射或者反射棱镜将光路从中间偏折90°，两个镜头对称并排成像于1个sensor之中。这种结构具有同步性好，体积小等优点。但是这种偏折的光学***已经不能使用传统的螺纹接口直接扭动整颗镜头来聚焦的方式。目前此类光学***多采用在镜头像方与sensor之间加入调节机构通过调节镜头与sensor的距离来达到聚焦的目的，这种方法结构复杂，精度较低，对于单个的潜望式镜头来说依然是一个可行的聚焦方案。但是对与双光路潜望式鱼眼镜头而言，由于并排放置了2个光学镜头，采用此种聚焦方案则需要两个镜头的光学后焦具有高度的一致性，一旦并列的两个镜头光学后焦不一致，那么就会出现一半画面清晰一半画面模糊的结果。这样，对镜头的加工以及机械加工来说存在极大的难度，因此目前市场上此类镜头量产困难、且还不成熟。

实用新型内容

本实用新型提供一种光学成像镜头及包含该镜头的全景***，解决了现有技术中存在不足的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：

一种光学成像镜头，从物方至像方沿光轴依序包括聚焦透镜群、反射元件和固定透镜群，所述光轴包括第一光轴以及与第一光轴不重合的第二光轴，所述第一光轴与所述第二光轴在所述反射元件的反射面上形成交会点；所述聚焦透镜群包括至少两个从物方至像方沿第一光轴排列的透镜，所述聚焦透镜群与所述固定透镜群满足条件式：

0.2<∣Ff/Gf∣<1.3，其中，Ff为聚焦透镜群的焦距，Gf为固定透镜群的焦距。

进一步地，所述聚焦透镜群包括从物方至像方沿第一光轴排列的第一透镜和第二透镜，所述固定透镜群包括从物方至像方沿第二光轴排列的第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别与整个镜头满足条件式：

3<∣f2/f∣<7.5，

5.1<∣f4/f∣<14.8，

0.8<∣f5/f∣<4.5，

1.3<∣f6/f∣<4.8，其中f为整个镜头的焦距，f2、f4、f5、f6分别为第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。

进一步地，所述第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜都为非球面透镜。

进一步地，所述第一光轴与所述反射元件的反射面成45°，所述第一光轴与所述第二光轴互相垂直。

优选地，所述第一透镜为凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜为负光焦度透镜，其像方表面为凸面，物方表面为凸面、凹面和平面中的一种。

优选地，所述第三透镜为正光焦度透镜，其像方表面为凸面，物方表面为凸面、凹面和平面中的一种；所述第四透镜为负光焦度透镜，其物方表面是凹面，像方表面为凸面、凹面和平面中的一种；所述第五透镜为双凸正光焦度透镜；所述第六透镜为双凹负光焦度透镜；所述第七透镜是双凸正光焦度透镜。

一种可调焦的潜望式双路鱼眼全景***，包括镜筒，在所述镜筒两端内对称设置有两个上述的镜头。

进一步地，所述镜筒包括底座，所述固定透镜群设置在所述底座上，所述固定透镜群的像方一侧设置有用于成像的成像芯片。

进一步地，所述镜筒包括上镜架，所述上镜架上具有一平底部，所述反射元件设置在所述平底部上，所述反射元件为直角棱镜，两镜头共用该直角棱镜，且直角棱镜的两侧面分别镀设有全反射膜以作为反射面。

优选地，所述聚焦透镜群通过旋转螺纹连接所述镜筒，聚焦时，旋转镜筒，使得聚焦透镜群与反射元件之间于光轴上处于一距离。

本实用新型提供一种光学成像镜头及包含该镜头的全景***，在镜筒两端对称采用1个聚焦透镜群和1个固定透镜群二群组的镜头，其中，每一镜头包括了3个玻璃球面镜片和4个塑料非球面透镜。该镜头充分结合发挥了玻璃镜片易于加工、以及塑料非球面镜片性能高、一致性好和重量轻的优点，使得镜头的体积及重量大大降低。而采用二群组结构使得镜头容易聚焦，在聚焦的过程中镜头焦距几乎不发生改变，同时能够达到在-30～+80度环境下使用不跑焦，解决了量产性的问题，使得整个镜头的加工难度大大降低。采用3个玻璃球面镜片加4个塑料非球面片共7片镜片能够达到单个镜头206°的超大角度，fΘ畸变小于9％，4K超高清分辨率，两头的总长度小于30mm，具有很高的市场价值。两镜头视角角度之和大于360度，达到全景采像。

全景***成像时，光线从两镜头的聚焦透镜群进入，经直角棱镜全反射至固定透镜群，在成像芯片上同时成像，且两镜头后焦不变，使得成像质量非常高。

附图说明

图1是本实用新型一种可调焦的潜望式双路鱼眼全景***的光学结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体阐明本实用新型的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制。

如图1所示，一种光学成像镜头，从物方至像方沿光轴依序包括聚焦透镜群、反射元件8和固定透镜群，所述光轴包括第一光轴以及与第一光轴不重合的第二光轴，所述第一光轴与所述第二光轴在所述反射元件8的反射面上形成交会点；所述聚焦透镜群包括至少两个从物方至像方沿第一光轴排列的透镜，所述聚焦透镜群与所述固定透镜群满足条件式：

本实施例中，所述聚焦透镜群包括从物方至像方沿第一光轴排列的第一透镜1和第二透镜2，所述固定透镜群包括从物方至像方沿第二光轴排列的第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6分别与整个镜头满足条件式：

3<∣f2/f∣<7.5，

5.1<∣f4/f∣<14.8，

0.8<∣f5/f∣<4.5，

1.3<∣f6/f∣<4.8，其中f为整个镜头的焦距，f2、f4、f5、f6分别为第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6的焦距。

优选方案中，所述第一光轴与所述反射元件8的反射面成45°，所述第一光轴与所述第二光轴互相垂直。

具体地，所述第一透镜1为凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜2为负光焦度透镜，其像方表面为凸面，物方表面为凸面、凹面和平面中的一种。所述第三透镜3为正光焦度透镜，其像方表面为凸面，物方表面为凸面、凹面和平面中的一种；所述第四透镜4为负光焦度透镜，其物方表面是凹面，像方表面为凸面、凹面和平面中的一种；所述第五透镜5为双凸正光焦度透镜；所述第六透镜6为双凹负光焦度透镜；所述第七透镜7是双凸正光焦度透镜。各个透镜折射率和焦距的具体参数如下所示：

f1＝-20.8～-4.9	n1＝1.6～1.95
		f2＝-12.5～-2.1	n2＝1.43～1.75
f3＝3.8～15.9	n3＝1.75～2.15
		f4＝-20.1～-4.3	n4＝1.43～1.8
f5＝1.1～5.8	n5＝1.43～1.75
		f6＝-6.5～-1.2	n6＝1.43～1.85
f7＝2.9～12.2	n7＝1.43～1.65
		f6＝-6.5～-1.2	n6＝1.43～1.85
f7＝2.9～12.2	n7＝1.43～1.65

其中，f1至f7依顺序分别代表了第一透镜至第七透镜的透镜焦距；n1至 n7依顺序分别代表了第一透镜至第七透镜的折射率。

优选方案中，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6都为非球面透镜。其各自透镜镜面形状满足如下方程式：

其中，r代表径向坐标，单位与透镜长度单位相同，c为表面中心半径所对应的曲率，k为圆锥二次曲线系数，α₁至α₈为高次非球面系数。

本实施例中满足上述非球面方程式的非球面系数如下所示：

S3

S4

S8

S9

S10

S11

S12

S13

α1

0

α2

-4.20E-04

-1.40E-03

4.38E-03

-4.58E-03

-8.12E-03

5.12E-05

3.40E-03

0.032

α3

-7.13E-04

5.88E-03

5.31E-03

9.19E-04

1.77E-03

8.11E-04

2.07E-03

-8.72E-03

α4

-5.04E-04

-4.89E-03

-1.95E-03

-1.83E-04

1.67E-04

5.36E-05

5.37E-03

-6.32E-03

α5

3.33E-04

2.35E-03

-2.26E-03

-3.71E-05

2.69E-06

-3.09E-05

3.17E-03

0.013

α6

-8.61E-05

-3.52E-04

1.70E-03

4.34E-05

-1.92E-05

2.31E-05

-1.27E-03

-6.02E-03

α7

0

α8

0

本实施例中，镜头的物理光学参数如下所示：

面序号	面型	R	D	nd	K值
						S1	球面	23.61	2.75	1.77
S2	球面	5.58	3.93
						S3	非球面	-247.2	1.55	1.55	-189.3
S4	非球面	2.88	5.73(间隔可变)		-6.15
						S5	反射面	平面	3.44
S6	球面	33.74	1.17	2.1
						S7	球面	-12.21	0.55
光阑	平面	平面	0.74
						S8	非球面	-5.44	1.27	1.64	8.12
S9	非球面	-85.33	0.05		-105.4
						S10	非球面	2.63	1	1.54	-2.52
S11	非球面	-2.39	0.05		-0.17
						S12	非球面	-3.68	0.47	1.64	-10.47
S13	非球面	3.91	0.41		4.22
						S14	球面	8.11	0.93	1.44
S15	球面	-4.48
						S16	像面	平面

其中，R为表面中心半径大小，D为对应光学表面到下一光学表面于光轴上的距离；nd对应d光(波长为587nm)的折射率；S1和S2为第一透镜1的物方表面和像方表面，S3和S4为第二透镜2的物方表面和像方表面，S5代表了反射元件的放射面，S6和S7为第三透镜3的物方表面和像方表面，光阑为光阑所在平面；S8和S9为第四透镜4的物方表面和像方表面；S10和S11为第五透镜5的物方表面和像方表面；S12和S13为第六透镜6的物方表面和像方表面；S14 和S15为第七透镜7的物方表面和像方表面；S16为成像芯片所在平面。

一种可调焦的潜望式双路鱼眼全景***，包括镜筒，在所述镜筒两端内对称设置有两个上述的镜头。所述镜筒包括底座12，所述固定透镜群设置在所述底座12上，所述固定透镜群的像方一侧设置有用于成像的成像芯片13。成像时，两镜头分别对外部进行采景，并通过镜头聚焦成像至同一成像芯片上，两镜头的后焦固定且在同一成像芯片上同时成像，所以两镜头所成图像的同步性非常好，成像质量高。

所述镜筒包括上镜架11，所述上镜架11上具有一平底部，所述反射元件8 设置在所述平底部上，所述反射元件8为直角棱镜，两镜头共用该直角棱镜，且直角棱镜的两侧面分别镀设有全反射膜以作为反射面。直角棱镜具有非常高的对称性，可以满足高质量成像的要求。

所述聚焦透镜群通过旋转螺纹连接所述镜筒，聚焦时，旋转镜筒，使得聚焦透镜群与反射元件8之间于光轴上处于一合适距离,即是第二透镜的像方表面至直角棱镜的侧面反射面于光轴上的距离会随着调焦过程发生变化，当到达最佳聚焦效果时，即到达合适距离。

装配透镜时，所述第一透镜1与第二透镜2直接紧靠，所述第三透镜3与第四透镜4通过隔圈紧靠，所述第四透镜3与第五透镜4通过隔圈紧靠，所述第五透镜5与第六透镜6通过隔圈紧靠，所述第六透镜6与第七透镜7通过隔圈紧靠。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例，不能以此来限定本实用新型的权利保护范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims

1.一种光学成像镜头，其特征在于：从物方至像方沿光轴依序包括聚焦透镜群、反射元件和固定透镜群，所述光轴包括第一光轴以及与第一光轴不重合的第二光轴，所述第一光轴与所述第二光轴在所述反射元件的反射面上形成交会点；所述聚焦透镜群包括至少两个从物方至像方沿第一光轴排列的透镜，所述聚焦透镜群与所述固定透镜群满足条件式：

2.根据权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：所述聚焦透镜群包括从物方至像方沿第一光轴排列的第一透镜和第二透镜，所述固定透镜群包括从物方至像方沿第二光轴排列的第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别与整个镜头满足条件式：

3<∣f2/f∣<7.5，

5.1<∣f4/f∣<14.8，

0.8<∣f5/f∣<4.5，

3.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头，其特征在于：所述第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜都为非球面透镜。

4.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头，其特征在于：所述第一光轴与所述反射元件的反射面成45°，所述第一光轴与所述第二光轴互相垂直。

5.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头，其特征在于：所述第一透镜为凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜为负光焦度透镜，其像方表面为凸面，物方表面为凸面、凹面和平面中的一种。

6.根据权利要求2所述的一种光学成像镜头，其特征在于：所述第三透镜为正光焦度透镜，其像方表面为凸面，物方表面为凸面、凹面和平面中的一种；所述第四透镜为负光焦度透镜，其物方表面是凹面，像方表面为凸面、凹面和平面中的一种；所述第五透镜为双凸正光焦度透镜；所述第六透镜为双凹负光焦度透镜；所述第七透镜是双凸正光焦度透镜。

7.一种可调焦的潜望式双路鱼眼全景***，包括镜筒，其特征在于：在所述镜筒内对称设置有两个如权利要求2-6任一项所述的镜头。

8.根据权利要求7所述的一种可调焦的潜望式双路鱼眼全景***，其特征在于：所述镜筒包括底座，所述固定透镜群设置在所述底座上，所述固定透镜群的像方一侧设置有用于成像的成像芯片。

9.根据权利要求8所述的一种可调焦的潜望式双路鱼眼全景***，其特征在于：所述镜筒包括上镜架，所述上镜架上具有一平底部，所述反射元件设置在所述平底部上，所述反射元件为直角棱镜，两镜头共用该直角棱镜，且直角棱镜的两侧面分别镀设有全反射膜以作为反射面。

10.根据权利要求7所述的一种可调焦的潜望式双路鱼眼全景***，其特征在于：所述聚焦透镜群通过旋转螺纹连接所述镜筒，聚焦时，旋转镜筒，使得聚焦透镜群与反射元件之间于光轴上处于一距离。