CN110737078A - 一种用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头 - Google Patents

Abstract

一种用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头(1)，其设置于两个对称布置且具有一间隙的凸面反射镜(2)之间，其特征在于：所述摄像镜头(1)包括同轴布置的一环形透镜(10)组和一位于所述环形透镜组(10)内的中间透镜组(11)；所述两透镜组具有不同的预设焦距；所述环形透镜组(10)用于摄取所述全方位图像采集复合镜头中各凸面反射镜(2)的反射影像；所述中间透镜组(11)用于穿过所述各凸面反射镜(2)之间的间隙摄取所述摄像镜头(1)前方的影像。可以很好地扩大前后景深范围并获得无畸变的前方影像，同时很好地克服了影像渐晕效应过大的缺陷。

Description

一种用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头

技术领域

本发明涉及光学镜头结构，特别是用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头。

背景技术

根据本申请人的在先申请(公开号：CN107561821A，公开日：2018年1月9日；WO2018001231A1，公开日：2018年1月4日)，一种全方位图像采集复合镜头(参见图1、2)，包括一摄像镜头，其具有一预设的光学视角并据此确定了一前方视野；多个形状相同的凸面反射镜以所述摄像镜头光轴c为中心对称设置在所述摄像镜头的上述前方视野范围内，用于将摄像镜头周围及部分摄像镜头后方的景物反射至所述摄像镜头；所述对称设置的凸面反射镜之间具有一可使所述摄像镜头能够直接获取其正前方一定范围内景物的反射镜间隙。

上述申请通过对称布置的多个凸面反射镜取代传统的设置于摄像镜头前方的单个凸面反射镜，不会遮挡摄像镜头正前方的视野范围；多个凸面反射镜视野范围的适当重叠不会遗漏周边环景的任何方向；通过选取合适的摄像镜头的焦距、视角、孔径，以及适当调节多个凸面反射镜的曲率、倾角、位置与镜面口径，即可最大限度地涵盖甚至包括摄像镜头后方的大部分球面视野范围；通过摄像镜头直接摄取前方视野范围景像的同时，通过视野中设置的凸面反射镜摄取周边与摄像镜头后方视野的景像，达到基本涵盖整个球面的视野的技术效果。由于原始图像直接采集于几何光学成像系统。申请人发现，上述系统中的摄像镜头在采用传统的简单几何光学结构时，尤其是当采用相对孔径较大的大口径摄像镜头的情况下，根据传统几何光学理论，镜头相对孔径、焦距和前后景深等指标在实用性能上很难完美协调兼顾，即上述一项指标的升高，可能导致另一项指标的下降。而且，凸面反射镜远离摄像镜头的下边缘区域反射影像畸变很大，同时，所述下边缘区域与上边缘区域的光学反射效率相差也很大，所获得的影像光学渐晕效应明显。这些光学缺陷目前都很难通过后期处理完美校正。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头，以克服在先结构的缺陷，在获得球面全景技术效果的同时，以较简单的光学结构，在一预设焦距下更好地达到增加镜头相对孔径，景深广阔，并同时获得一高清晰、无畸变的中心部位影像的技术效果。

一种用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头，其设置于两个对称布置且具有一间隙的凸面反射镜之间，所述摄像镜头包括同轴布置的一环形透镜组和一位于所述环形透镜组内的中间透镜组；所述两透镜组具有不同的预设焦距；所述环形透镜组用于摄取所述各凸面反射镜的反射影像；所述中间透镜组用于穿过所述各凸面反射镜之间的间隙摄取所述摄像镜头前方的影像。

其中，所述环形透镜组为微距透镜组。

其中，中间透镜组为广角透镜组。

其中，中间透镜组的成像为一21∶9的矩形。

其中，中间透镜组的成像为一16∶9的矩形。

本申请有益效果：本申请的双焦距摄像镜头采用不同焦距并同轴设置的两组透镜分别摄取凸面反射镜的周边环境(包括摄像镜头后方)的反射影像和前方影像，在采用环形微距透镜组采集反射影像时，微距透镜组可以很好地扩大前后景深范围，特别是近景范围的清晰度并较好地校正各类光学像差；而中间设置广角透镜组，可穿过凸面反射镜之间的间隙，在与凸面反射镜布置的纵列线正交方向上获得尽可能大的视角且无畸变的影像，且很好地在特定方位上克服了影像的渐晕效应。

为了使本申请的内容更容易被清楚的理解，下面根据本申请的具体实施例并结合附图对本申请作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明背景技术所涉及的全方位图像采集复合镜头面对景物方向的结构示意图；

图2是本发明背景技术所涉及的全方位图像采集复合镜头面对摄像镜头方向的结构示意图；

图3是本发明摄像镜头透镜组结构剖视示意图；

图4是采用本发明摄像镜头的全方位图像采集复合镜头光学视角示意图，图1中A向；

图5是采用本发明摄像镜头的全方位图像采集复合镜头光学视角示意图，图1中B向；

图6是采用本发明摄像镜头的全方位图像采集复合镜头所摄取的一种像面形式。

附图标记说明：摄像镜头1，环形透镜组10，反射视野10’，中间透镜组11，前方视野11’，凸面反射镜2，透明壳罩3，基座4，前方通孔40，理论像面1’，反射像面100，直射像面110，系统光轴c。

具体实施方式

图1展示了本发明背景技术所涉及的全方位图像采集复合镜头面对景物方向的结构。一基座4上具有一前方通孔40，两凸面反射镜2系通过一大致半球形的球面反射镜对称分割，并对称布置在所述前方通孔40的两侧边之外(本申请人前述在先申请有详细解释)，如图1 所示，该前方通孔40大致呈一矩形，两凸面反射镜2凸面朝向摄像镜头1方向，该摄像镜头 1架设在一覆盖在所述基座4上的半球形透明壳罩3的顶端(图4、5)，摄像镜头1可同时摄取凸面反射镜2的反射影像和通过前方通孔40的前方景像。前方通孔40对摄像镜头1同时也起到了前置光阑和遮光罩的作用。图2展示了图1所示全方位图像采集复合镜头面对摄像镜头1的结构，明显地，摄像镜头1可同时通过基座1上的前方通孔40获得一矩形的前方视野范围。本发明的改进之处在于，摄像镜头1的光学结构为一双焦距透镜组，包括同轴(光轴c)布置的一环形透镜组10和一位于环形透镜组10内的中间透镜组11；所述两透镜组具有不同的预设焦距。本实施例中，所述环形透镜组10采用可改善近距离成像素质的微距透镜组(例如工业或商品摄像镜头的“微距镜头”)结构，该环形透镜组10用于摄取凸面反射镜 2的反射影像；所述中间透镜组11用于穿过前方通孔40直接摄取前方景像。根据传统的光学结构设计，两组不同焦距的透镜组可具有相同的结像面(属于常用的技术手段，例如，单反相机即可在同一像面设定条件下更换不同焦距的镜头)，无需赘述。

参见图4、5，其中，图4为图1中A-向的光学视角示意图，图5为图1中B-向的光学视角示意图。本发明通过所述中间透镜组11摄取所述前方通孔40所限定的前方视角景像，本实施例中，中间透镜组11采用一足以涵盖所述前方通孔40所限定视野范围的广角透镜组(例如工业或商品摄像镜头中的“广角镜头”)结构。图中可见，环形透镜组10摄取所述凸面反射镜2的反射影像，具有一涵盖周边及摄像镜头1后方的半球形反射视野10’，中间透镜组11摄取前方通孔40所限定的前方景像，具有一前方视野11’，由于所述前方通孔40 的矩形形状限制，前方视野11’也为一矩形，本实施例中，该矩形长短边比例采用21∶9或 16∶9，进而使中间透镜组11的成像为一21∶9或16∶9的矩形。

需要强调的是，所述“微距镜头”和“广角镜头”的概念是相对的，其取决于镜头焦距、相对孔径以及结像面积之间相互关联的视觉效果，是实用中的相对概念，在几何光学理论上并没有一个确切的定义，因此，本发明所涉及的相关概念也是基于前述各关联参数的相互关系相应于同类结构的相对概念。

参见图6，本发明摄像镜头1所获得的一种像面形状，环形透镜组10可形成一理论像面 1’，具体实施中，可采用如该图中的两半圆形的反射像面100；而中间透镜组11所形成的矩形的直射像面110位于前述两半圆形的反射像面100之间，特别是当所述矩形的直射像面 110采用21∶9或16∶9的矩形影像时，可以达到最佳的视觉效果，符合普遍的使用习惯。根据目前常用的图像采集方式，像面通常设置电子感光传感装置，例如CCD、CMOS等，图像电子处理装置对所采集的原始图像进行后期处理，例如去重、叠加以及电子显示等均为公知的常用技术手段。

Claims (5)

1.一种用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头(1)，其设置于两个对称布置且具有一间隙的凸面反射镜(2)之间，所述摄像镜头(1)包括同轴布置的一环形透镜组(10)和一位于所述环形透镜组(10)内的中间透镜组(11)；所述两透镜组具有不同的预设焦距；所述环形透镜组(10)用于摄取所述各凸面反射镜的反射影像；所述中间透镜组(11)用于穿过所述各凸面反射镜(2)之间的间隙摄取所述摄像镜头(1)前方的影像。

2.根据权利要求1所述用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头(1)，其特征在于，所述环形透镜组(10)为微距透镜组。

3.根据权利要求1或2所述用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头(1)，其特征在于，所述中间透镜组(11)为广角透镜组。

4.据权利要求1所述用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头(1)，其特征在于，所述中间透镜组(11)的成像为一21∶9的矩形。

5.据权利要求1所述用于全方位图像采集复合镜头的双焦距摄像镜头(1)，其特征在于，所述中间透镜组(11)的成像为一16∶9的矩形。

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