CN108427185B - 可旋转光学系统 - Google Patents

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Abstract

一种可旋转的光学系统，从物侧到像侧依次包括：可旋转的第一透镜机构、具有两个旋转自由度的平面反射镜、固定设置的第二透镜机构以及图像传感器，平面反射镜的第一旋转自由度的旋转轴与第一透镜机构的光轴相交且垂直于第一透镜机构和第二透镜机构的光轴所组成的平面，平面反射镜的第二旋转自由度的旋转轴位于平面反射镜所在平面内、经过平面反射镜的中心且垂直于第一透镜机构和第二透镜机构的光轴所组成的平面；从而实现单镜头光路可变，使得单镜头能够拍摄的范围更广；本发明利用单个镜头中部分组件的旋转功能，让大口径、超长焦的镜头实现了旋转，扩大了其应用范围，且利用旋转特性，可以使用单镜头实现全景照片的拍摄。

Description

可旋转光学系统
技术领域
本发明涉及的是一种光学器件领域的技术，具体是一种可旋转的光学系统。
背景技术
目前市面上的光学镜头，光路都是固定的，这样一个镜头只能拍摄一个方向的景物。而全景影像的拍摄则需要两个甚至多个镜头同时工作。并且目前市面上的全景普遍使用短焦距的鱼眼镜头实现，这导致了所得影像细节不足。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷和不足，提出一种可旋转的光学系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明从物侧到像侧依次包括：可旋转的第一透镜机构、具有两个旋转自由度的平面反射镜、固定设置的第二透镜机构以及图像传感器，其中：平面反射镜的第一旋转自由度的旋转轴垂直于第一透镜机构和第二透镜机构的光轴所组成的平面，平面反射镜的第二旋转自由度的旋转轴位于平面反射镜所在平面内、经过平面反射镜的中心且垂直于第一透镜机构和第二透镜机构的光轴所组成的平面。
所述的第一旋转自由度用于调整平面反射镜位置，使得旋转后平面反射镜的中心位于第一透镜机构的光轴与第二透镜机构光轴的交点。
所述的第二旋转自由度用于调整平面反射镜的反射角度，使得从第一透镜机构收集来的光线能准确入射第二透镜机构，从而让旋转后的成像质量不受损失。
所述的第一透镜机构至少包括：一片镜片，且满足|f1|>2R1，其中：f1为第一透镜机构的焦距，R1为第一透镜机构中第一片镜片的有效半径值。
所述的第二透镜机构至少包括：一片镜片，且满足|f2|>2R2，其中：f2为第二透镜机构的总焦距，R2为第二透镜机构中第一片镜片的有效半径值。
所述的第一透镜机构的旋转轴与第一透镜机构和第二透镜机构的光轴所组成的平面垂直。
技术效果
与现有技术相比，本发明可以实现单镜头光路可变，使得单镜头能够拍摄的范围更广；本发明利用单个镜头中部分组件的旋转功能，让大口径、超长焦等重量较大、成本较高的镜头实现了旋转，扩大了其应用范围；本发明利用旋转特性，可以使用单镜头实现全景照片的拍摄。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2a和图2b分别为实施例1旋转60°和90°后的结构示意图；
图3为实施例1的性能示意图；
图4为实施例2的望远端结构示意图；
图5为实施例2的望远端性能示意图；
图6为实施例2的广角端结构示意图；
图7为实施例2的广角端性能示意图；
图中：第一透镜机构L1、平面反射镜M、第二透镜机构L2、保护玻璃CG、传感器IMG。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例从物侧到像侧依次包括：可旋转的第一透镜机构L1、具有两个旋转自由度的平面反射镜M、固定设置的第二透镜机构L2、红外滤光片IRCF、保护玻璃CG以及传感器IMG，其中：平面反射镜M的第一个旋转自由度的旋转轴垂直于第一透镜机构L1和第二透镜机构L2的光轴所组成的平面，第二个旋转自由度的旋转轴位于平面反射镜M所在平面内、经过平面反射镜M的中心且垂直于第一透镜机构L1和第二透镜机构L2的光轴所组成的平面。
本实施例中第一透镜机构L1包括：一片光焦度为正的球面镜片G1，第二透镜机构L2包括：一片光焦度为正的双胶合镜片G23、光阑STOP、光焦度为正的球面镜片G4和光焦度为负的球面镜片G5，其中：双胶合镜片G23由光焦度为正的G2镜片和光焦度为负的G3镜片组成。
所述的可旋转光学系统满足：
Figure GDA0004170803940000021
其中：SL1-M为第一透镜机构L1中最后一片镜片的后表面中心到平面反射镜M中心的距离，SM-L2为平面反射镜M中心到第二透镜机构L2的最后一片镜片的前表面中心的距离，DM为反射镜M最长对称轴的长度。
所述的第一透镜机构L1的旋转轴与第一透镜机构L1和第二透镜机构L2的光轴所组成的平面垂直。
如表1所示为实施例1的光学结构参数：
Figure GDA0004170803940000022
Figure GDA0004170803940000031
该实施例满足以下条件：
光圈数FNO＝6.0，焦距f＝62mm，视场角ω＝6.4°。
实施例2
如图4和图6所示，本实施例涉及一种变焦镜头，其从物侧到像侧依次包括：可旋转的第一透镜机构L1、具有两个旋转自由度的平面反射镜M、第二透镜机构L2、保护玻璃CG以及传感器IMG。
所述的第一透镜机构L1包括：固定镜片群Q1和移动镜片群Q2，其中：固定镜片群Q1包括具有负光焦度的第一镜片G1、具有负光焦度的第二镜片G2、具有正光焦度的第三镜片G3；移动镜片群Q2包括具有具有正光焦度的第四镜片G4，具有正光焦度的第五镜片G5，具有负光焦度的第六镜片G6，具有正光焦度的第七镜片G7，以及具有正光焦度的第八镜片G8。
所述的第二透镜机构L2包括：具有负光焦度的第九镜片G9。
如表2所示为实施例2的光学结构参数：
Figure GDA0004170803940000032
Figure GDA0004170803940000041
其中：D1和D2为s6和s7表面之间以及s16表面至M表面的空气间隔。
广角端 望远端
D1 24.06 5.44
D2 30.00 48.62
f 45 70
Fno 10.9 13.8
ω 23 13
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (1)

1.一种可旋转光学系统，其特征在于，从物侧到像侧依次包括：可旋转的第一透镜机构、具有两个旋转自由度的平面反射镜、固定设置的第二透镜机构以及图像传感器，其中：平面反射镜的第一旋转自由度的旋转轴垂直于第一透镜机构和第二透镜机构的光轴所组成的平面，平面反射镜的第二旋转自由度的旋转轴位于平面反射镜所在平面内、经过平面反射镜的中心且垂直于第一透镜机构和第二透镜机构的光轴所组成的平面；所述的第一透镜机构的旋转轴与第一透镜机构和第二透镜机构的光轴所组成的平面垂直；所述的第一旋转自由度用于调整平面反射镜位置，使得旋转后平面反射镜的中心位于第一透镜机构的光轴与第二透镜机构光轴的交点；
所述的第二旋转自由度用于调整平面反射镜的反射角度，使得从第一透镜机构收集来的光线能准确入射第二透镜机构，从而让旋转后的成像质量不受损失；
所述光学系统的参数满足：
Figure FDA0004170803930000011
Figure FDA0004170803930000021
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