CN113820837B - 广角镜头及其组装方法和全景影像镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种广角镜头及其组装方法和全景影像镜头，该广角镜头包括：前镜群组件、后镜群组件以及镜座；前镜群组件包括前镜筒、设于前镜筒入射口的前透镜组以及设于前镜筒内的反射镜；后镜群组件包括后镜筒和设于后镜筒内的后透镜组；其中，后镜群组件设于前镜群组件的光线射出端，反射镜用于将从前透镜组入射的光线反射至后透镜组，前透镜组的光轴与后透镜组的光轴之间的夹角为92°～96°。该广角镜头提高了整个镜头的成像品质，与此同时，减小了镜头的厚度，满足了用户的使用需求，有利于大范围的推广与使用。

Description

广角镜头及其组装方法和全景影像镜头

技术领域

本发明涉及镜头技术领域，特别涉及一种广角镜头及其组装方法和全景影像镜头。

背景技术

近几年，随着虚拟现实技术的普及以及全景直播的兴起，记录360度全景影像的相机开始呈现爆发式增长。目前市面上出现的全景相机多是采用两个大于180度视场角的镜头，无需转动相机取景，直接拍摄完后在相机内可以自动拼接合成全景照片，大大方便了用户的拍摄和使用。

但是，消费者对于全景相机的成像质量和重量体积又提出了新的需求，为了满足广大消费者的使用需求，迫切地需要研制出一种既能够提供高品质成像又轻薄便携的全景影像镜头。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种广角镜头及其组装方法和全景影像镜头，以解决现有技术当中全景影像镜头的成像品质低和侧面厚度较厚的问题。

本发明第一方面提出了一种广角镜头，包括：前镜群组件、后镜群组件以及镜座；

所述前镜群组件包括前镜筒、设于所述前镜筒入射口的前透镜组以及设于所述前镜筒内的反射镜；

所述后镜群组件包括后镜筒和设于所述后镜筒内的后透镜组；

其中，所述后镜群组件设于所述前镜群组件的光线射出端，所述反射镜用于将从所述前透镜组入射的光线反射至所述后透镜组，所述前透镜组的光轴与所述后透镜组的光轴之间的夹角为92°～96°。

本发明的有益效果是：通过将前透镜组设置在前镜筒的入射口，将后透镜组设置在前镜筒的出射口，与此同时，将反射镜设置在前透镜组与后透镜组之间，并且前透镜组的光轴与后透镜组的光轴两者之间的夹角大于90度。使用时，内置于前镜筒内的反射镜能够将从前透镜组入射的光线反射至后透镜组，从而能够进行初步成像，进一步的，通过将后透镜组与前透镜组两者的光轴角度调整至92°至96°之间，进而能够扩大后镜筒与前镜筒两者之间的间隙，以方便使用调心设备，最终提高整个镜头的成像品质，与此同时，减小了镜头的厚度，满足了用户的使用需求，有利于大范围的推广与使用。

优选的，所述前镜群组件与所述后镜群组件之间固定连接，所述前镜群组件与所述镜座之间紧固连接，所述后镜群组件与所述镜座之间压紧固定。

优选的，所述后镜筒与所述镜座之间设有后密封圈。

优选的，所述后镜筒的末端设有定向圈。

优选的，所述定向圈采用弹性材料制成。

优选的，所述反射镜为平面反射镜或者棱柱反射镜。

优选的，所述镜座与所述前镜筒之间设有相互配合的紧固连接机构。

本发明第二方面提出了一种全景影像镜头，具体包括：

两个如上面所述的广角镜头，该全景影像镜头由两个所述广角镜头对称拼接而成。

本发明第三方面提出了一种应用于上述广角镜头的组装方法，该方法具体包括：

1）准备前镜群组件、后镜群组件和镜座；其中所述前镜群组件包括前镜筒、设于所述前镜筒入射口的前透镜组以及设于所述前镜筒内的反射镜；所述后镜群组件包括后镜筒和设于所述后镜筒内的后透镜组；

2）将所述前镜群组件固定在调心设备的固定端；

3）将所述后镜群组件固定在调心设备的移动端，并通过所述后镜群组件上的定位筋进行预定位，使得所述后镜群组件的光轴与所述前镜群组件的光轴之间的夹角为92°～96°；

4）将所述后镜群组件与所述前镜群组件通过调心设备进行主动校准；

5）将所述后镜群组件与所述前镜群组件之间固定连接，使得所述后镜群组件与所述前镜群组件的相对位置维持在主动校准后的相对位置；

6）将后密封圈套在所述后镜筒上，所述镜座套在所述后镜筒上并与所述前镜筒紧固连接，通过所述后密封圈将所述后镜群组件压紧于所述前镜群组件；

7）将定向圈安装在所述后镜筒的末端，以形成所述广角镜头。

其中，上述广角镜头的组装方法中，所述步骤2）和步骤3）中，所述前镜群组件与所述后镜群组件的固定方式可以互相调整。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的广角镜头在第一视角下的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的广角镜头在第二视角下的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的广角镜头中的前透镜组的光轴与后透镜组的光轴之间的夹角示意图；

图4为本发明第一实施例提供的广角镜头中的前镜群组件的结构示意图；

图5为本发明第一实施例提供的广角镜头中的前镜群组件的爆炸示意图；

图6为本发明第一实施例提供的广角镜头中的后镜群组件的结构示意图；

图7为本发明第一实施例提供的广角镜头中的后镜群组件的爆炸示意图；

图8为本发明第二实施例提供的全景影像镜头的结构示意图；

图9为本发明第二实施例提供的全景影像镜头的剖视图；

图10为本发明第二实施例提供的全景影像镜头中的前透镜组的光轴与后透镜组的光轴之间的夹角在90°状态下的剖视图；

图11为本发明第二实施例提供的全景影像镜头中的前透镜组的光轴与后透镜组的光轴之间的夹角在92°状态下的剖视图；

图12为本发明第二实施例提供的全景影像镜头中的前透镜组的光轴与后透镜组的光轴之间的夹角在94°状态下的剖视图；

图13为本发明第二实施例提供的全景影像镜头中的前透镜组的光轴与后透镜组的光轴之间的夹角在96°状态下的剖视图。

主要元件符号说明：

前镜群组件	10	后镜群组件	20
				镜座	30	前镜筒	11
前透镜组	12	反射镜	13
				后镜筒	21	后透镜组	22
前密封圈	14	锁压圈	15
				密封槽	111	容置通道	112
泡棉隔圈	222	定向圈	24
				安装孔	31	定位筋	211
透镜	221	后密封圈	23

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图7，所示为本发明第一实施例提供的广角镜头，该广角镜头主要由前镜群组件10、后镜群组件20以及镜座30组成。

具体的：本实施例提供的广角镜头包括：前镜群组件10、后镜群组件20以及镜座30；

所述前镜群组件10包括前镜筒11、设于前镜筒11入射口的前透镜组12以及设于前镜筒11内的反射镜13；

后镜群组件20包括后镜筒21和设于后镜筒21内的后透镜组22；

其中，后镜群组件20设于前镜群组件10的光线射出端，反射镜13用于将从前透镜组12入射的光线反射至后透镜组22，前透镜组12的光轴与后透镜组22的光轴之间的夹角为92°～96°。

其中，所述前镜群组件与所述后镜群组件之间固定连接，所述前镜群组件与所述镜座之间紧固连接，所述后镜群组件与所述镜座之间压紧固定。

在本实施例中，如图1至图3所示，需要说明的是，该广角镜头的主体结构为前镜群组件10、后镜群组件20以及镜座30，其中，前镜群组件10包括用于安装透镜的前镜筒11，该前镜筒11为两端均为通孔的空心结构，其一端为光线入射口，对应的，另一端为光线出射口，并且前镜筒11与镜座30连接。因此，在本实施例中，为了便于实施，将前透镜组12安装在前镜筒11的入射口处，并用于光学成像。

在本实施例中，为了便于将前镜筒11安装在镜座30上，在镜座30与前镜筒11之间设有相互配合的紧固连接机构，具体的，该紧固连接机构包括设置在前镜筒11上的若干第一螺纹孔，设置在镜座30上的若干定位柱，以及开设在该定位柱上的第二螺纹孔，其中，上述第一螺纹孔的孔位与第二螺纹孔的孔位相对应，最后通过螺钉能够将前镜筒11紧固在镜座30上。

具体的，在本实施例中，为了便于前透镜组12的安装，如图5所示，需要指出的是，前镜群组件10还包括前密封圈14以及锁压圈15，更具体的，在前镜筒11的入射口处设有密封槽111，安装时，前密封圈14设于密封槽111的底部，进一步的，前透镜组12设于前密封圈14的顶部，最后，锁压圈15设于前透镜组12的外围并与前镜筒11的入射口连接。在本实施例中，为了便于实施，锁压圈15通过螺纹连接与前镜筒11的入射口固定连接在一起，在其他情况下，还可以通过粘接以及卡接等固定方式连接在一起，都在本实施例的保护范围之内。

进一步的，在本实施例中，为了便于反射镜13的安装，如图5所示，在前镜筒11的中部设有容置通道112，并且该容置通道112的底面与水平面的夹角大于0度、小于45度，从而能够调整反射镜13的反射面与前透镜组12的光轴两者之间夹角的大小，以及调整反射镜13的反射面与后透镜组22的光轴两者之间夹角的大小，并且反射镜13的尺寸与容置通道112的尺寸适配，以提高装配的精度。

在本实施例中，如图3所示，需要说明的是，通过将容置通道112的底面与水平面的夹角设置为大于0度、小于45度，与之对应的，能够使前透镜组12的光轴与反射镜13的反射面的夹角小于45度，即出射光线的反射角大于45度，同理，也能够使后透镜组22的光轴与反射镜13的反射面的夹角小于45度，即出射光线的反射角大于45度，从而最终能够呈现出如图3所示的效果，即前透镜组12的光轴与后透镜组22的光轴之间的夹角大于90度，优选的，在本实施例中，前透镜组12的光轴与后透镜组22的光轴之间的夹角为94度。

另外，在本实施例中，如图6和图7所示，需要说明的是，后透镜组22安装在前镜筒11的光线出射口处，为了便于后透镜组22的安装，该后镜群组件20还包括后密封圈23以及定向圈24，实施时，如图2所示，在镜座30的中部开设有安装孔31，具体的，为圆形通孔，安装时，后镜筒21设于安装孔31上，将后透镜组22安装在后镜筒21内，用于光学成像，再将后密封圈23设于后镜筒21与镜座30之间，用于密封两者之间的间隙，最后将定向圈24套设在后镜筒21的下端部，具体的，套设在后镜筒21的末端，并与镜座30连接，从而能够通过定向圈24将后镜筒21锁紧在镜座30上，以完成后镜群组件20的安装。

进一步的，在本实施例中，在后镜筒21的外壁上设有定位筋211，该定位筋211用于方便主动调整时操作。为了便于实施，后透镜组22包括若干透镜221以及泡棉隔圈222，相邻两个透镜221之间均设有一个泡棉隔圈222，通过此种安装方式可以有效减缓温度变化导致的形变，并能够在镜头受到碰撞时起到缓冲的作用以对透镜进行保护。另外，定向圈24采用弹性材料制成，可以有效减少在温度发生突变时，后镜筒尾部产生的位移。并且为了便于实施，反射镜13为平面反射镜或者棱柱反射镜。在本实施例中，优选的，反射镜13为平面反射镜。

在具体实施时：1.通过点胶的方式将反射镜13固定在前镜筒11的容置通道112内，再将前透镜组12装入前镜筒11内并通过点胶的方式固定，将前密封圈14置于前镜筒11的密封槽111中，最后在锁压圈15的内螺纹上涂抹适量的密封胶后安装在前镜筒11的入射口的外壁上，以保证前透镜组12压紧前密封圈14，起到防水密封的作用。

2.后透镜组22依次装入后镜筒21内通过点胶的方式固定。

3.将前镜群组件10固定在调心设备的固定端上，将装有后透镜组22的后镜筒21固定在调心设备的活动端上，用后镜筒21的外壁上的定位筋211进行定位。

4.装有后透镜组22的后镜筒21与前镜群组件10通过主动对准技术调整后，将装有后透镜组22的后镜筒21与前镜群组件10装配在一起，并通过胶水固化连接。

5.将后密封圈23套在在后镜筒21外壁的承载面上，用于密封后镜筒21外壁的承载面与镜座30间的间隙，再通过螺丝锁紧前镜筒11与镜座30将后镜筒21通过后密封圈23压紧在前镜筒11的容置通道112的底面上。

6.将定向圈24装配到后镜筒21的底部，用于密封后镜筒21底部与镜座30间的间隙。

需要说明的是，上述的实施过程只是为了说明本申请的可实施性，但这并不代表本申请的广角镜头只有上述唯一一种实施流程，相反的，只要能够将本申请的广角镜头实施起来，都可以被纳入本申请的可行实施方案。

综上，本发明上述实施例当中的广角镜头在使用的过程中，通过内置于前镜筒内的反射镜能够将从前透镜组入射的光线反射至后透镜组，从而能够进行初步成像，进一步的，通过将后透镜组与前透镜组两者的光轴角度调整至92°至96°之间，进而能够扩大后镜筒与前镜筒两者之间的间隙，以方便使用调心设备，最终提高整个镜头的成像品质，与此同时，减小了镜头的厚度，满足了用户的使用需求，有利于大范围的推广与使用。

本发明第二实施例提供了一种全景影像镜头，在具体实施时，如图8和图9所示，该全景影像镜头包括两个如上述第一实施例提供的广角镜头，安装时，该全景影像镜头由两个上述广角镜头对称拼接而成。

进一步的，请参阅图10至图13，所示分别为前透镜组的光轴与后透镜组的光轴之间的夹角为90°、92°、94°和96°广角镜头组成的全景影像镜头剖视图。

现有的调心设备在进行主动校准工艺时需要一定的操作空间，因此在后镜群组件20与前镜群组件10进行主动校准时，需要将后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离控制在大于0.2mm的范围内。

并且为了方便镜座30的组装，同样需要将镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离控制在大于0.2mm的范围内。

因此，在广角镜头的组装过程中，需要控制上述两个最小距离。

图10为前透镜组12的光轴与后透镜组22的光轴之间的夹角为90°的广角镜头组成的全景影像镜头的剖视图。由于镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离小于后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离，因此在设计的时候，只要控制镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离大于0.2mm即可。在上述设计情况下，后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离达到0.8mm，远大于最小距离0.2mm。由上述的两个广角镜头组成的全景影像镜头的高度为30mm，厚度为30mm。

图11为前透镜组12的光轴与后透镜组22的光轴之间的夹角为92°的广角镜头组成的全景影像镜头的剖视图。通过调整后透镜组22的光轴与前透镜组12的光轴之间的夹角，使得后镜群组件20朝向前镜筒11的方向旋转，此时镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离增大，后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离减小，但镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离仍然小于后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离，因此在设计的时候，只要控制镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离大于0.2mm即可。在上述设计情况下，后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离减小到0.5mm。由上述的两个广角镜头组成的全景影像镜头的高度为30mm，厚度为29.4mm。

图12为前透镜组12的光轴与后透镜组22的光轴之间的夹角为94°的广角镜头组成的全景影像镜头的剖视图。继续调整后透镜组22的光轴与前透镜组12的光轴之间的夹角，使得后镜群组件20继续朝向前镜筒11的方向旋转，此时镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离继续增大，后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离继续减小，此时镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离与后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离基本相等。因此在设计的时候，控制镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离大于0.2mm。在上述设计情况下，后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离减小到0.3mm。由上述的两个广角镜头组成的全景影像镜头的高度为30mm，厚度为29mm。

图13为前透镜组12的光轴与后透镜组22的光轴之间的夹角为96°的广角镜头组成的全景影像镜头的剖视图。继续调整后透镜组22的光轴与前透镜组12的光轴之间的夹角，使得后镜群组件20继续朝向前镜筒11的方向旋转，此时镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离继续增大，后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离继续减小，此时镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离大于后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离。因此在设计的时候，只要控制后镜群组件20与前镜筒11外壁之间的最小距离大于0.2mm即可。在上述设计情况下，镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离增大到0.4mm。由上述的两个广角镜头组成的全景影像镜头的高度为29.8mm，厚度为30mm。

此时再继续增大前透镜组12的光轴与后透镜组22的光轴之间的夹角，将会导致镜座30与前镜筒11外壁之间的最小距离继续增大，不利于全景影像镜头的小型化。通过调整后透镜组22的光轴与前透镜组12的光轴之间的夹角可以发现，当前透镜组12的光轴与后透镜组22的光轴之间的夹角在94°时取得最佳效果。

本发明第三实施例还提供了一种用于组装上述第一实施例提供的广角镜头的方法，具体的，该方法包括以下步骤：

1）准备前镜群组件10、后镜群组件20和镜座30，其中前镜群组件10包括前镜筒11、设于前镜筒11入射口的前透镜组12以及设于前镜筒11内的反射镜13；后镜群组件20包括后镜筒21和设于后镜筒21内的后透镜组22；

2）将前镜群组件10固定在调心设备的固定端；

3）将后镜群组件20固定在调心设备的移动端，并通过后镜群组件20上的定位筋211进行预定位，使得后镜群组件20的光轴与前镜群组件10的光轴之间的夹角为92°～96°；

4）将后镜群组件20与前镜群组件10通过调心设备进行主动校准；

5）将后镜群组件20与前镜群组件10之间固定连接，使得后镜群组件20与前镜群组件10的相对位置维持在主动校准后的相对位置；

6）将后密封圈23套在后镜筒21上，镜座30套在后镜筒21上并与前镜筒11紧固连接，通过后密封圈23将后镜群组件20压紧于前镜群组件10；

7）将定向圈24安装在后镜筒21的末端，以形成所述广角镜头。

其中，在上述广角镜头的组装方法中，所述步骤2）和步骤3）中，前镜群组件10与后镜群组件20的固定方式可以互相调整。

综上所述，本发明上述实施例当中的广角镜头及全景影像镜头在使用的过程中，通过内置于前镜筒11内的反射镜13能够将从前透镜组12入射的光线反射至后透镜组22，从而能够进行初步成像，进一步的，通过将后透镜组22与前透镜组12两者的光轴角度调整至92°至96°之间，进而能够扩大后镜筒21与前镜筒11两者之间的间隙，以方便使用调心设备，最终提高整个镜头的成像品质，与此同时，减小了镜头的厚度，满足了用户的使用需求，有利于大范围的推广与使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种全景影像镜头，其特征在于，所述全景影像镜头由两个广角镜头对称拼接而成，所述广角镜头包括：前镜群组件、后镜群组件以及镜座；

所述前镜群组件包括前镜筒、设于所述前镜筒入射口的前透镜组以及设于所述前镜筒内的反射镜；

所述后镜群组件包括后镜筒和设于所述后镜筒内的后透镜组；

所述前镜群组件与所述后镜群组件之间固定连接，所述前镜群组件与所述镜座之间紧固连接，所述后镜群组件与所述镜座之间压紧固定；

其中，所述后镜群组件设于所述前镜群组件的光线射出端，所述反射镜用于将从所述前透镜组入射的光线反射至所述后透镜组，所述前透镜组的光轴与所述后透镜组的光轴之间的夹角为92°～96°。

2.根据权利要求1所述的全景影像镜头，其特征在于：所述后镜筒与所述镜座之间设有后密封圈。

3.根据权利要求2所述的全景影像镜头，其特征在于：所述后镜筒的末端设有定向圈。

4.根据权利要求3所述的全景影像镜头，其特征在于：所述定向圈采用弹性材料制成。

5.根据权利要求1所述的全景影像镜头，其特征在于：所述反射镜为平面反射镜或者棱柱反射镜。

6.根据权利要求1所述的全景影像镜头，其特征在于：所述镜座与所述前镜筒之间设有相互配合的紧固连接机构。

7.一种应用于权利要求1所述的全景影像镜头的组装方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）准备前镜群组件、后镜群组件和镜座；其中所述前镜群组件包括前镜筒、设于所述前镜筒入射口的前透镜组以及设于所述前镜筒内的反射镜；所述后镜群组件包括后镜筒和设于所述后镜筒内的后透镜组；

2）将所述前镜群组件固定在调心设备的固定端；

3）将所述后镜群组件固定在调心设备的移动端，并通过所述后镜群组件上的定位筋进行预定位，使得所述后镜群组件的光轴与所述前镜群组件的光轴之间的夹角为92°～96°；

4）将所述后镜群组件与所述前镜群组件通过调心设备进行主动校准；

5）将所述后镜群组件与所述前镜群组件之间固定连接，使得所述后镜群组件与所述前镜群组件的相对位置维持在主动校准后的相对位置；

6）将后密封圈套在所述后镜筒上，所述镜座套在所述后镜筒上并与所述前镜筒紧固连接，通过所述后密封圈将所述后镜群组件压紧于所述前镜群组件；

7）将定向圈安装在所述后镜筒的末端，以形成所述广角镜头；

8）将两个所述广角镜头对称拼接成所述全景影像镜头。

8.根据权利要求7所述的组装方法，其特征在于，所述步骤2）和步骤3）中，所述前镜群组件与所述后镜群组件的固定方式可以互相调整。

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