CN213987008U - 潜望式远心镜头 - Google Patents

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朱力
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Abstract

本实用新型提供了一种潜望式远心镜头，包括沿光路顺次设置的第一透镜组件、第二透镜组件以及反射器件；第一透镜组件包括第一透镜；第一透镜的像侧面布置有第二透镜组件；第二透镜组件的像侧面布置有反射器件；第一透镜组件，用于接收远心光束，对远心光束进行会聚，以使远心光束会聚于第二透镜组件的光阑位置；第二透镜组件，用于接收远心光束，并将远心光束投射至反射器件；反射器件，用于将远心光束反射后向预设置的方向投射出。本实用新型中将反射器件设置在第二透镜组件的像侧面，即位于整个远心镜头的尾端，从而能够直接将将远心光束反射向预设置的方向目标物体投射出，实现远心光束投射角度的调整。

Description

潜望式远心镜头
技术领域
本实用新型涉及光学镜头，具体地，涉及一种潜望式远心镜头。
背景技术
投影镜头通常采用物方远心光路以实现均匀的视场与CRA匹配。由于远心投影镜头的原理限制，其第一透镜与后续镜组间会有较大的间距。常规的设计方案是直下式结构，物面垂直于光轴，光线自下而上透过物面和远心镜头将物面图像投射出去。
随着手机、平板电脑等便携式终端设备的发展，在特定的应用中，需要设备具有投射功能。常规的远心投影镜头中投射的远心光束的投射方向仅能够沿一方向投射，并不能随着根据目标物体的位置调整光束的投射方向。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种潜望式远心镜头，能够直接将将所述远心光束反射向预设置的方向目标物体投射出，实现远心光束投射角度的调整。
根据本实用新型提供的潜望式远心镜头，包括沿光路顺次设置的第一透镜组件、第二透镜组件以及反射器件；
所述第一透镜组件包括第一透镜；所述第一透镜的像侧面布置有所述第二透镜组件；所述第二透镜组件的像侧面布置有所述反射器件；
所述第一透镜组件，用于接收远心光束，对所述远心光束进行会聚，以使所述远心光束会聚于第二透镜组件的光阑位置；
所述第二透镜组件，用于接收所述远心光束，并将所述远心光束投射至所述反射器件；
所述反射器件，用于将所述远心光束反射后向预设置的方向投射出。
优选地，所述第二透镜组件包括沿光路顺次设置的第二透镜、第三透镜以及第四透镜；
所述第一透镜的像侧面布置有所述第二透镜，所述第二透镜的像侧面布置有所述第三透镜，所述第三透镜的像侧面布置有第四透镜。
优选地，所述第一透镜具有正的光焦度，物侧面和像侧面为凸面结构。
优选地，所述远心镜头的物面不同像高处的主光线均平行于所述第一透镜的光轴。
优选地，所述第二透镜具有正的光焦度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第三透镜具有正的光焦度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
所述第四透镜具有负的光焦度，物侧面为凹面，像侧面为凸面。
优选地，所述第二透镜与第三透镜之间设置有光阑，使的所述远心镜头满足以下条件式：
63°＜FOV＜102°
其中，FOV为所述远心镜头的视场角；
0.74＜VP＜1
其中，VP为所述远心镜头的视点深度；
|Distortion|＜8％
其中，Distortion为光学***的光学畸变。
优选地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜采用非球面塑料镜片；
所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜的折射率nd满足以下公式：
1.62＜nd＜1.67
其中，nd为透镜在587.6nm波长下的折射率。
优选地，所述第二透镜组件能够沿光轴方向移动，改变第一透镜组件与第二透镜组件的光学距离来改变所述远心镜头的改变对焦平面，实现投射的离散准直光束由点光阵到面光阵之间的切换。
优选地，所述光源模组、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的光轴在同一直线上。
优选地，所述反射器件设置在一转轴上，能够沿所述转轴转动，以将所述远心光束向预设置的方向投射出。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
本实用新型中将反射器件设置在第二透镜组件的像侧面，即位于整个远心镜头的尾端，从而能够直接将将所述远心光束反射向预设置的方向目标物体投射出，实现远心光束投射角度的调整；
本实用新型中通过移动第二透镜组件进行远心镜头对焦平面的调节，使所述光源模组的离散准直光束进行失焦，也就是说，每个点光阵中的每点的大小都变大，当点的密度足够高时，所有点在失焦后就会连成一片，进而变成泛光输出，就可以实现点阵光和泛光输出之间的来回切换，从而能够通过单一光源实现两个光的投射，能够有效降低3D摄像头成本，便于实现3D摄像头的小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型实施例中潜望式远心镜头的结构示意图；
图2中(a)为本实用新型实施例中潜望式远心镜头装配于手机中的一侧面位置示意图；
图2中(b)为本实用新型实施例中潜望式远心镜头装配于手机中的另一侧面位置示意图；
图3为本实用新型实施例中潜望式远心镜头装配于手机中的尺寸示意图。
图中：
1为物面；2为第一透镜；3为反射器件；4为第二透镜；5光阑；6为第三透镜；7为第四透镜；8为镜头开孔；9为镜头组件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型实施例中，本实用新型提供的潜望式远心镜头，包括沿光路顺次设置的第一透镜组件、第二透镜组件以及反射器件；
所述第一透镜组件包括第一透镜；所述第一透镜的像侧面布置有所述第二透镜组件；所述第二透镜组件的像侧面布置有所述反射器件；
所述第一透镜组件，用于接收远心光束，对所述远心光束进行会聚，以使所述远心光束会聚于第二透镜组件的光阑位置；
所述第二透镜组件，用于接收所述远心光束，并将所述远心光束投射至所述反射器件；
所述反射器件，用于将所述远心光束反射后向预设置的方向投射出。
本实用新型中将反射器件设置在第二透镜组件的像侧面，即位于整个远心镜头的尾端，从而能够直接将将所述远心光束反射向预设置的方向目标物体投射出，实现远心光束投射角度的调整。
以上是本实用新型的核心思想，为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型实施例中潜望式远心镜头的结构示意图，如图1所示，本实用新型提供的潜望式远心镜头，包括沿光路顺次设置的第一透镜组件、反射器件3以及第二透镜组件；
所述第一透镜组件包括第一透镜2；所述第一透镜2的像侧面布置有所述第二透镜组件；所述第二透镜组件的像侧面布置有所述反射器件3；
所述第二透镜组件包括沿光路顺次设置的第二透镜、第三透镜6以及第四透镜7；
所述第一透镜2的像侧面所述第二透镜4，所述第二透镜4的像侧面布置有所述第三透镜6，所述第三透镜6的像侧面布置有第四透镜7；
所述第一透镜组件，用于接收远心光束，对所述远心光束进行会聚，以使所述远心光束会聚于第二透镜组件的光阑5位置；所述第二透镜组件，用于接收所述反射器件3 反射后的所述远心光束，并投射成像。
在本实用新型一实施例中，所述反射器件3设置在一转轴上，能够沿所述转轴转动，以将所述远心光束向预设置的方向投射出。所述预设置的方向可以设置为所述反射器件 3相对所述第四透镜7的光轴倾斜角度加减15°内。
所述潜望式远心镜头的光路组成包括：物面1、第一透镜2、第二透镜4、光阑5、第三透镜6、第四透镜7、反射镜器件3；
所述物面1，用于提供投射图案，所述物面1可以为任意的光投射器，如结构光投射器、激光器以投射图案。
在本实用新型一实施例中，第一透镜2，用于将来自物面1的远心光束会聚，其焦平面在光阑5处；
所述第二透镜4采用弯月凸透镜，用于将远心光束会聚到光阑5处；
所述光阑5，为一虚拟平面，所述远心光束在光阑5处收至最窄；
所述第三透镜6采用弯月凸透镜，用于将通过所述光阑5入射的远心光束发散投射；
所述第四透镜7采用弯月凹透镜，用于将通过所述第三透镜6入射的远心光束进一步发散投射出；
所述反射镜器件3，用于将第四透镜7出射的远心光束反射后折转90°，所述反射镜器件3可以采用平面镀膜反射镜，且能够通过表面的金属层或多层介质膜镀层以提高光线在反射镜表面的反射率，也可以采用直角全反射棱镜，由于远心光束在直角反射棱镜的斜面反射面进行全反射，由于光线入射直角棱镜的斜面角度超过了全反射临界角，因此在斜面上无须镀膜即可实现100％的反射率，但需要直角面需要镀增透膜以提高透过率。
在本实用新型实施例中，所述第一透镜2具有正的光焦度，物侧面和像侧面为凸面结构，所述远心镜头的物面1不同像高处的主光线，均平行于所述第一透镜2的光轴。
所述反射器件3的反射面为平面，相对于所述第一透镜2、所述第二透镜4、所述第三透镜6以及所述第四透镜7的光轴倾斜40°至50，其中优选倾斜为45°；所述反射器3件，用于将第四透镜7出射的远心光束，折转90°后投射至目标人物上。
所述反射器件3的设置，能够直接将将所述远心光束反射向预设置的方向目标物体投射出，实现远心光束投射角度的调整，扩大了远心镜头的应用范围。
所述第二透镜4具有正的光焦度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第三透镜6具有正的光焦度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
所述第四透镜7具有负的光焦度，物侧面为凹面，像侧面为凸面。
在本实用新型实施例中，所述第二透镜4与第三透镜6之间设置有光阑5，使的所述远心镜头满足以下条件式：
73°＜FOV＜112°
其中，FOV为所述远心镜头的视场角；FOV用于限制镜头视场角的范围，实现大角度投射。
0.95＜VP＜1
其中，VP为所述远心镜头的视点深度；VP用于约束镜头的视点深度，减小镜头的开孔大小，同时减小渐晕，有利于提高像面的照度均匀性。
|Distortion|＜8％
其中，Distortion为光学***的光学畸变。Distortion用于约束广角镜头的畸变，对于广角镜头，畸变越小成图像轮廓越真实。
在本实用新型实施例中，所述远心镜头的物面1不同像高处的主光线均平行于所述第一透镜2的光轴。
在本实用新型一实施例中，所述第一透镜2、所述第二透镜4、所述第三透镜6、所述第四透镜7为非球面塑料镜片。所述第一透镜2、所述第二透镜4、所述第三透镜6、所述第四透镜7的镜片折射率nd满足以下公式：
1.62＜nd＜1.69
其中，nd为透镜在587.6nm波长下的折射率。
所述的物面1的中心与第一透镜2的光轴在同一直线上；
所述的第一透镜2、所述的第二透镜4、第三透镜6、第四透镜7的光轴在同一直线上。
图2中(a)为本实用新型实施例中内反射式远心镜头装配于手机中的一侧面位置示意图,图2中(b)为本实用新型实施例中内反射式远心镜头装配于手机中的一侧面位置示意图，如图2中(a)和图2中(b)中，在手机等紧凑型设备中，对所述远心镜头的高度具有限制要求，因此，所述远心镜头的高度需要小于手机的厚度。
图3为本实用新型实施例中潜望式远心镜头装配于手机中的尺寸示意图，如图 3所示，本实用新型提供的潜望式远心镜头相具有较低的光学高度和较短的长度，能够在紧凑型设备中具有较好的兼容性。
在本实用新型实施例中，所述第二透镜组件能够沿光轴方向移动，改变第一透镜组件与第二透镜组件的光学距离来改变所述远心镜头的改变对焦平面，实现投射的离散准直光束由点光阵到面光阵之间的切换。
在本实用新型实施例中，如当物面1位于虚线处时，第一透镜组件与物面1之间发生相对位移失去对焦，则可通过竖直方向移动调整第二透镜组件的位置来补偿，进行重新对焦。
具体的调焦方向为，当物面1相对于第一透镜组件的距离减小时，则将第二透镜组件向相对于反射器件3靠近的方向移动；当物面1相对于第一透镜组件距离增大时，则将第二透镜组件向相对于反射器件3远离的方向移动。
在本实用新型实施例中，物面1、第一透镜2、第二透镜4、光阑5、第三透镜6、第四透镜7的表面类型、曲率半径、厚度以及材料的折射率nd、色散系数vd，如表1 所示。
表1
表面序号 表面类型 曲率半径 厚度 材料(nd,vd)
1 非球面 3.233 0.353 1.65,25.48
2 非球面 0.664 0.575
3 非球面 0.866 0.329 1.64,27.56
4 非球面 0.780 0.145
光阑 平面 无限大 0.110
6 非球面 -3.923 0.644 1.66,20.37
7 非球面 -0.711 2.216
8 球面 2.975 0.462 1.62,33.24
9 球面 -3.405 0.281
物面 平面 无限大 0.000
在表1中，表面序号1为第四透镜7的出光面，表面序号2为第四透镜7的入光面；表面序号3为第三透镜6的出光面，表面序号4为第第三透镜6的入光面；表面序号6 为第二透镜4的出光面，表面序号7为第二透镜4的入光面；表面序号9为第一透镜2 的出光面，表面序号10为第一透镜2的入光面。
本实用新型实施例中将反射器件设置在第二透镜组件的像侧面，即位于整个远心镜头的尾端，从而能够直接将将所述远心光束反射向预设置的方向目标物体投射出，实现远心光束投射角度的调整；本实用新型实施例中通过移动第二透镜组件进行远心镜头对焦平面的调节，使所述光源模组的离散准直光束进行失焦，也就是说，每个点光阵中的每点的大小都变大，当点的密度足够高时，所有点在失焦后就会连成一片，进而变成泛光输出，就可以实现点阵光和泛光输出之间的来回切换，从而能够通过单一光源实现两个光的投射，能够有效降低3D摄像头成本，便于实现3D摄像头的小型化。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (10)

1.一种潜望式远心镜头，其特征在于，包括沿光路顺次设置的第一透镜组件、第二透镜组件以及反射器件；
所述第一透镜组件包括第一透镜；所述第一透镜的像侧面布置有所述第二透镜组件；所述第二透镜组件的像侧面布置有所述反射器件；
所述第一透镜组件，用于接收远心光束，对所述远心光束进行会聚，以使所述远心光束会聚于第二透镜组件的光阑位置；
所述第二透镜组件，用于接收所述远心光束，并将所述远心光束投射至所述反射器件；
所述反射器件，用于将所述远心光束反射后向预设置的方向投射出。
2.根据权利要求1所述的潜望式远心镜头，其特征在于，所述反射器件设置在一转轴上，能够沿所述转轴转动，以将所述远心光束向预设置的方向投射出。
3.根据权利要求1所述的潜望式远心镜头，其特征在于，所述第二透镜组件包括沿光路顺次设置的第二透镜、第三透镜以及第四透镜；
所述第一透镜的像侧面布置有所述第二透镜，所述第二透镜的像侧面布置有所述第三透镜，所述第三透镜的像侧面布置有第四透镜。
4.根据权利要求3所述的潜望式远心镜头，其特征在于，所述第一透镜具有正的光焦度，物侧面和像侧面为凸面结构。
5.根据权利要求1所述的潜望式远心镜头，其特征在于，所述远心镜头的物面不同像高处的主光线均平行于所述第一透镜的光轴。
6.根据权利要求3所述的潜望式远心镜头，其特征在于，所述第二透镜具有正的光焦度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第三透镜具有正的光焦度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
所述第四透镜具有负的光焦度，物侧面为凹面，像侧面为凸面。
7.根据权利要求3所述的潜望式远心镜头，其特征在于，所述第二透镜与第三透镜之间设置有光阑，使的所述远心镜头满足以下条件式：
63°<FOV<102°
其中，FOV为所述远心镜头的视场角；
0.74<VP<1
其中，VP为所述远心镜头的视点深度；
∣Distortion∣<8％
其中，Distortion为光学***的光学畸变。
8.根据权利要求3所述的潜望式远心镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜采用非球面塑料镜片；
所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜的折射率nd满足以下公式：
1.62<nd<1.67
其中，nd为透镜在587.6nm波长下的折射率。
9.根据权利要求1所述的潜望式远心镜头，其特征在于，所述第二透镜组件能够沿光轴方向移动，改变第一透镜组件与第二透镜组件的光学距离来改变所述远心镜头的改变对焦平面，实现投射的离散准直光束由点光阵到面光阵之间的切换。
10.根据权利要求3所述的潜望式远心镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的光轴在同一直线上。
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