CN109343202A - 一种全景镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全景镜头，包括依次设置的第一透镜、散光组件、光阑、第二透镜、聚光组件以及第三透镜，所述散光组件和所述聚光组件的焦点偏移相互补偿，所述第一透镜和第二透镜为玻璃材质，物侧的光线依次经所述第一透镜、所述聚光组件、所述光阑、所述第二透镜、所述散光组件以及所述第三透镜传输至像侧成像。本发明提供的全景镜头可通过聚光组件与散光组件相互间的焦点偏移补偿，以低成本保证镜头的整体成像质量，并极大地提高了全景镜头的环境适应性。

Description

一种全景镜头

技术领域

本发明涉及光学器件领域，特别涉及一种全景镜头。

背景技术

全景镜头广泛应用于监控及车载系统，随着应用需要的不断提升，对于小体积低成本镜头的需求越来越大。全景镜头对环境极为敏感，在现有技术中，能够在高温或低温环境中清晰成像的全景镜头均为玻璃镜片，成本很高，且镜片数目多，不利于小型化；塑胶镜片成本低，但环境适应性差，在高温或低温环境中的成像质量无法满足使用要求；塑胶镜片与玻璃镜片的组合可以在提高环境适应性的同时能够保证较低的生产成本，但现有的组合镜头只是将塑胶镜片与玻璃镜片简单组合，其环境适应性依旧没有得到改善。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种全景镜头，旨在解决由塑胶镜片与玻璃镜片的组合全景镜头环境适应性差的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种全景镜头，包括依次设置的第一透镜、散光组件、光阑、第二透镜、聚光组件以及第三透镜，所述散光组件和所述聚光组件的焦点偏移相互补偿，所述第一透镜和第二透镜为玻璃材质，物侧的光线依次经所述第一透镜、所述聚光组件、所述光阑、所述第二透镜、所述散光组件以及所述第三透镜传输至像侧成像。

优选的，所述散光组件包括沿光线传输方向依次设置的第一负透镜和第一正透镜，所述聚光组件包括从沿光线传输方向依次设置的第二正透镜和第二负透镜。

优选的，所述第一负透镜、所述第一正透镜、所述第二正透镜和所述第二负透镜为塑胶镜片。

优选的，所述第一负透镜为双凹面结构；所述第一正透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第二正透镜为双凸面结构；所述第二负透镜的物侧面为凹面，像侧面的近轴侧为凸面。

优选的，所述第一透镜的光焦度为负，所述第二透镜及所述第三透镜的光焦度为正。

优选的，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第三透镜物侧面的近轴侧为凸面，像侧面的近轴侧为凹面。

优选的，所述第一透镜的像侧面所在的曲面与所述全景镜头光轴的交点为C点，所述C点与所述曲面的端点所在的平面之间的距离与所述第一透镜中心厚度的比值为1.5～2.5。

优选的，所述全景镜头的焦距与所述第一负透镜的焦距的比值为-0.6～-0.5；所述全景镜头的焦距与所述第一正透镜的焦距的比值为0.35～0.45；所述全景镜头的焦距与所述第二透镜的焦距的比值为0.35～0.45；所述全景镜头的焦距与所述第二正透镜的焦距的比值为0.4～0.5；所述全景镜头的焦距与所述第二负透镜的焦距的比值为-0.5～-0.4；所述全景镜头的焦距与所述第三透镜的焦距的比值为0.2～0.3。

优选的，所述全景镜头还包括滤光片，所述滤光片处于第三透镜的出光侧。

优选的，所述全景镜头的总长小于9.9mm。

本发明技术方案通过在以玻璃为材质的第一透镜及第二透镜之间设置散光组件，在第二透镜与第三透镜之间设置聚光组件，由于以玻璃为材质的第一透镜及第二透镜受温度的影响极小，聚光组件与散光组件受温度影响后的焦点偏移可以相互补偿，使得全景镜头即使受到温度的影响，也可通过聚光组件与散光组件相互间的焦点偏移补偿保证镜头的整体成像质量，极大地提高了全景镜头的环境适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明全景镜头的一实施例的结构示意图；

图2为本发明全景镜头的调制传递函数曲线图；

图3为本发明全景镜头的点列图；

图4为本发明全景镜头的畸变图；

图5为本发明全景镜头的倍率色差图；

图6为本发明全景镜头的照度图；

图7为本发明全景镜头常温下的离焦曲线图；

图8为本发明全景镜头在-20℃的离焦曲线图；

图9为本发明全景镜头在60℃的离焦曲线图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	第一透镜	42	第二负透镜
20	散光组件	50	第三透镜
				21	第一负透镜	60	滤光片
22	第一正透镜	70	保护平板
				30	第二透镜	80	光阑
40	聚光组件	90	像面
				41	第二正透镜

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请一并参照图1-9，本发明提出了一种全景镜头，所述全景镜头包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜10、散光组件20、光阑80、第二透镜30、聚光组件40以及第三透镜50，所述散光组件20和所述聚光组件40的焦点偏移相互补偿，所述第一透镜10和第二透镜30为玻璃材质。光线从物侧依次射入所述第一透镜10、聚光组件20、光阑80、第二透镜30、散光组件20以及第三透镜50传输至像侧成像。

在本实施例中，第一透镜10与第二透镜30为玻璃材质，相对于塑胶镜片，玻璃透镜的光学性能受温度变化的影响小，散光组件20与聚光组件40分别设置于第二透镜30的两侧，当温度发生变化时，散光组件20与聚光组件40的光学性能均会受到影响，但由于散光组件20具有散光作用，而聚光组件40具有聚光作用，可以相互补偿因温度产生的焦点偏移，使得全景镜头即使受到温度的影响，也可保证镜头的整体成像质量。如，当温度变化后，散光组件20由于受到温度上升的影响，其光焦度亦会随之变化，散光组件20对光的折射性能随之减弱或增强；而聚光组件40的光焦度变化方向与散光组件20刚好相反，因散光组件20的焦点偏移而产生的光路变化刚好被聚光组件40的焦点偏移纠正，而第一透镜10与第二透镜30为玻璃材质，第三透镜50的光焦度小，使得温度变化对第一透镜10与第二透镜30及第三透镜50的影响很小，因而全景镜头的整体成像质量受到温度变化的影响很小，保证了全景镜头良好的环境适应能力，在-20℃～60°的温度范围内均可清晰成像。如图7-9所示，从图中可以看到，相较于常温，全景镜头在-20℃及60°时成像的清晰度略有下降，但整体的光学性能变化不大。

所述全景镜头满足关系式：IH/(f*tan(HFOV))<0.1，其中，HFOV为全景镜头的最大视场的一半，IH为全景镜头的半像高，f为全景镜头的有效焦距。该关系式使得全景镜头能够在像侧清晰成像，保证全景镜头的高分辨率。

所述全景镜头还包括从物侧至像侧依次排列的滤光片60及保护平板70，且所述滤光片60及保护平板70均处于第三透镜50的像侧，即处于第三透镜50的出光侧。其中，滤光片60起滤光作用，使得成像不失真，使全景镜头能够高度还原物侧拍摄的实物，保证成像质量；保护平板70为一片玻璃平板，保护平板70的出光侧设置有传感器(图中未标示)及像面90，保护平板70的主要功能是对传感器及像面90起保护作用。

在本实施例中，由于玻璃的硬度较高，第一透镜10除了对射入其中的光路起偏折作用外，还能够保护设置于第一透镜10出光侧的光路元件不受外界损坏。

由于光阑80对全景镜头的视场及进入镜头的光线强弱有直接的影响，光阑80的位置会影响全景镜头的体积及视场范围；在较佳实施例中，光阑80处于散光组件20及第二透镜30之间，有利于缩小镜头的长度及直径。全景镜头的整体长度满足如下关系式：TTL<9.9mm，其中，TTL是全景镜头第一透镜10的入光面到像面90在光轴上的距离，即，所述全景镜头的总长小于9.9mm。所述全景镜头的视场为212°，相对孔径为1/1.96。

所述聚光组件40包括从物侧至像侧依次设置的第一负透镜21和第一正透镜22，所述散光组件20包括从物侧至像侧依次设置的第二正透镜41和第二负透镜42。

在本实施例中，第一透镜10的物侧面为凸面，像侧面为凹面，如图1所示，第一透镜10为负透镜，即光经过第一透镜10后发散的角度变大；光从第一透镜10射出后进入散光组件20，散光组件20的整体光焦度为负，散光组件20对来自第一透镜10的光进一步发散后从光阑80进入第二透镜30；第二透镜30的光焦度为正，其物侧面为凹面，像侧面为凸面，对光起会聚作用，即光经过第二透镜30后发散的角度变小；然后光进入聚光组件40，聚光组件40的整体光焦度为正，对光具有会聚作用；其后，光进入第三透镜50，第三透镜50的光焦度为正，其物侧面及像侧面均具有至少一反曲点，如图1所示，第三透镜50物侧面的近轴侧为凸面，像侧面的近轴侧为凹面，自反曲点处，第三透镜50开始向物侧面凸出。

作为一种实施例，所述散光组件20包括从物侧至像侧依次设置的第一负透镜21和第一正透镜22，所述聚光组件40包括从物侧至像侧依次设置的第二正透镜41和第二负透镜42。第一负透镜21、第一正透镜22、第二正透镜41、第二负透镜42及第三透镜50均为塑胶材质，具有相同的折射率范围，均处于1.45～1.75，玻璃材质的第一透镜10及第二透镜30的折射率均处于1.7～1.85。为保证较高的清晰度，第一透镜10的色散系数范围为30～50；第一负透镜21的色散系数范围为50～70，与第二正透镜41及第三透镜50的色散系数处于同一范围内；第一正透镜22与第二负透镜42的色散系数为20～30；第二透镜30的色散系数为40～60。

在本实施例中，第一负透镜21具有双凹面结构，其中物侧面从第一负透镜21的边缘开始凹陷，而像侧面的任何一处凹陷部位均与边缘存在一定的间距。第一正透镜22的物侧面为凸面，像侧面为凹面，且像侧面的任何一处凹陷部位均与边缘存在一定的间距。第二正透镜41的双面为凸面，第二负透镜42的物侧面为凹面，且物侧面的任何一处凹陷部位与边缘均存在一定的间距，像侧面为凸面，且像侧面具有至少一反曲点，自反曲点处，第二负透镜42的像侧面开始向像侧凸出，如图1所示，第二负透镜42像侧面的近轴侧为凸面。

为了保证物侧的实景能够在像侧清晰地成像，设第一透镜10的像侧面所在的曲面与所述全景镜头光轴的交点为C点，所述C点与所述曲面的端点所在的平面之间的距离与所述第一透镜10中心厚度的比值为1.5～2.5。

所述全景镜头的焦距与所述第一负透镜21的焦距的比值为-0.6～-0.5。

所述全景镜头的焦距与所述第一正透镜22的焦距的比值为0.35～0.45。

所述全景镜头的焦距与所述第二透镜30的焦距的比值为0.35～0.45。

所述全景镜头的焦距与所述第二正透镜41的焦距的比值为0.4～0.5。

所述全景镜头的焦距与所述第二负透镜42的焦距的比值为-0.5～-0.4。

所述全景镜头的焦距与所述第三透镜50的焦距的比值为0.2～0.3。

所述全景镜头的整体焦距为1.118mm，整体长度小于9.9mm，使得以本发明提供的全景镜头为摄像头的拍摄装置能够做到小体积、环境适应性好，且能够保证高分辨率，具有广泛的应用场合。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种全景镜头，其特征在于，所述全景镜头包括依次设置的第一透镜、散光组件、光阑、第二透镜、聚光组件以及第三透镜，所述散光组件和所述聚光组件的焦点偏移相互补偿，所述第一透镜和第二透镜为玻璃材质，物侧的光线依次经所述第一透镜、所述聚光组件、所述光阑、所述第二透镜、所述散光组件以及所述第三透镜传输至像侧成像。

2.如权利要求1所述的全景镜头，其特征在于，所述散光组件包括沿光线传输方向依次设置的第一负透镜和第一正透镜，所述聚光组件包括从沿光线传输方向依次设置的第二正透镜和第二负透镜。

3.如权利要求2所述的全景镜头，其特征在于，所述第一负透镜、所述第一正透镜、所述第二正透镜和所述第二负透镜为塑胶镜片。

4.如权利要求3所述的全景镜头，其特征在于，所述第一负透镜为双凹面结构；所述第一正透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第二正透镜为双凸面结构；所述第二负透镜的物侧面为凹面，像侧面的近轴侧为凸面。

5.如权利要求1所述的全景镜头，其特征在于，所述第一透镜的光焦度为负，所述第二透镜及所述第三透镜的光焦度为正。

6.如权利要求4所述的全景镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第三透镜物侧面的近轴侧为凸面，像侧面的近轴侧为凹面。

7.如权利要求1所述的全景镜头，其特征在于，所述第一透镜的像侧面所在的曲面与所述全景镜头光轴的交点为C点，所述C点与所述曲面的端点所在的平面之间的距离与所述第一透镜中心厚度的比值为1.5～2.5。

8.如权利要求2所述的全景镜头，其特征在于，所述全景镜头的焦距与所述第一负透镜的焦距的比值为-0.6～-0.5；所述全景镜头的焦距与所述第一正透镜的焦距的比值为0.35～0.45；所述全景镜头的焦距与所述第二透镜的焦距的比值为0.35～0.45；所述全景镜头的焦距与所述第二正透镜的焦距的比值为0.4～0.5；所述全景镜头的焦距与所述第二负透镜的焦距的比值为-0.5～-0.4；所述全景镜头的焦距与所述第三透镜的焦距的比值为0.2～0.3。

9.如权利要求1所述的全景镜头，其特征在于，所述全景镜头还包括滤光片，所述滤光片处于第三透镜的出光侧。

10.如权利要求1所述的全景镜头，其特征在于，所述全景镜头的总长小于9.9mm。