CN205545596U - 镜头模组及具有其的拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种镜头模组及具有其的拍摄装置。镜头模组包括：多个镜头、反射镜组件和多个图像传感器。多个镜头沿周向呈环形排布，每个镜头均具有外端和内端，多个镜头的内端环绕的区域为中心区域。反射镜组件设在中心区域内。多个图像传感器中至少一个设在所述中心区域外，多个图像传感器与多个镜头一一对应设置，每个图像传感器接收相应的镜头经反射镜组件反射出的光线。根据本实用新型的镜头模组，可适当减小中心区域的周向尺寸，这样在排布时多个镜头的相互距离拉近，从而能缩短不同镜头的光心节点之间的距离。这样一来，不同镜头拍摄的图像重叠缝合破损区缩小，提高了图像拍摄质量。

Description

镜头模组及具有其的拍摄装置

技术领域

本实用新型涉及拍照技术设备领域，尤其是涉及一种镜头模组及具有其的拍摄装置。

背景技术

近年来相机领域的开发与完善已经上升至全新高度，并进入全景相机时代。全景相机的工作原理是对现有场景进行多角度环视拍摄，之后将数据传输至服务器以对拍摄过的图像进行后期缝合，然后将缝合后的数据提供给播放程序进行三维场景的立体播放，做到真正的无死角摄影。其关键技术在于对多个镜头拍摄后照片缝合产生误差接缝或错位的问题的控制。相关技术公开的全景相机产品应用的镜头缝合技术大约有如下几种拼合方式：

1.单镜头移动式：利用单镜头的旋转移动对现有场景进行720°的分别拍摄后进行图像缝合。其缺点是由于各个方向拍照时间不同步，使图像缝合时出现时间差，图像出现残影和重叠问题，严重影响全景拍摄效果。

2.单镜头广角式：利用大广角单鱼眼镜头垂直放置对现有场景进行360°的一次拍摄，不经缝合直接输出图像。其缺点是拍摄范围有限，且因只有一个镜头拍摄，图像边缘会产生非常大的图像畸变，严重影响画质和分辨率。

3.多镜头固定式：通过两个以上镜头圆周排列同时进行拍摄并将图像进行缝合。其缺点是镜头摆放位置角度对全景相机拍摄图像的缝合影响很大。

实用新型内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

为本领域普通技术人员所知的是，如图1所示，光心节点唯一(即观察点唯一)的视角所形成的光路范围是完美的扇形。又如图2所示，拥有非唯一的光心节点(即观察点为两个)的视角所形成的光路却是破损的，并且不同光心节点的视角会有重合区。该重叠缝合破损区会随着光心节点相互之间的距离的放大而放大，并成正比增长，也就是说，多个镜头的光心节点离的越近，越能保证成像质量。相关技术公开的多镜头的拍摄图像缝合的光心节点受空间限制无法进一步靠近，容易造成拍摄景物失真。

为此，本实用新型旨在提供一种镜头模组，该镜头模组包括多个镜头，并可缩短多个镜头的光心节点的距离以提高图像拍摄质量。

本实用新型的另一个目的在于提供一种具有上述镜头模组的拍摄装置。

根据本实用新型实施例的镜头模组，包括：多个镜头，所述多个镜头沿周向呈环形排布，每个所述镜头均具有外端和内端，所述多个镜头的所述内端环绕的区域为中心区域；反射镜组件，所述反射镜组件设在所述中心区域内；多个图像传感器，所述多个图像传感器中至少一个设在所述中心区域外，所述多个图像传感器与所述多个镜头一一对应设置，每个所述图像传感器接收相应的所述镜头经所述反射镜组件反射出的光线。

根据本实用新型实施例的镜头模组，通过将至少一个图像传感器设置在多个镜头的内端合围成的中心区域以外，可适当减小中心区域的周向尺寸，这样在排布时多个镜头的相互距离拉近，从而能缩短不同镜头的光心节点之间的距离。这样一来，不同镜头拍摄的图像重叠缝合破损区缩小，提高了图像拍摄质量。

具体地，所述多个图像传感器均设在所述中心区域外。由此，最大限度地减小了中心区域的大小，从而能尽可能地拉近不同镜头之间的距离，进一步提高镜头模组的拍摄质量。

有利地，所述反射镜组件的对应每个所述镜头的反射面设在相应镜头的光心节点上。从而有利于减小反射镜组件的尺寸，进一步减小中心区域的尺寸，利于提高镜头模组的拍摄质量。

具体地，所述反射镜组件包括多个独立加工的反射镜，所述多个反射镜与所述多个镜头一一对应设置。由此，可方便针对每个镜头进行反射面角度较正，从而保证每个反射镜的反射面与相应镜头的位置精确，提高成像质量。

优选地，每个所述反射镜均为直角三棱镜。由此，反射镜反射效率高，直角三棱镜更容易安装，对机械应力具有更好的稳定性和强度。

在一些实施例中，所述镜头为两个，所述两个镜头相对设置，对应的所述图像传感器为两个。

具体地，所述两个镜头和对应两个所述图像传感器沿周向环绕所述反射镜组件排布。

在另一些实施例中，所述镜头为三个，所述三个镜头沿周向均匀间隔分布，对应的所述图像传感器为三个。

具体地，三个所述图像传感器中的两个分别设在所述反射镜组件的轴向上的两侧，三个所述图像传感器中的其余一个设在相邻两个所述镜头之间。由此，三个图像传感器与镜头排布更加紧凑，减小了镜头模组的整体尺寸。

根据本实用新型实施例的拍摄装置，包括根据本实用新型上述实施例所述的镜头模组。由此，不同镜头的光心节点之间距离得到缩短，从而可将拍摄的多个图像的重叠缝合破损区缩小，提高了拍摄装置的成像质量。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是一个观察点视角范围示意图；

图2是两个观察点视角范围示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的镜头模组的结构示意图；

图4是根据本实用新型另一个实施例的镜头模组的结构示意图；

图5是相关技术公开的镜头模组的结构示意图；

图6是相关技术公开的镜头模组与本实用新型实施例的相邻镜头节点距离对比图。

附图标记：

本专利申请中：

镜头模组100、镜头1、镜头的外端a、镜头的内端b、第一镜头11、第二镜头12、第三镜头13、中心区域Q、中心线L、光心节点O、前节点O1、后节点O2、反射镜组件2、反射镜20、图像传感器3；

相关技术公开的镜头模组结构中：镜头1’、图像传感器3’、光心节点O’、前节点O1’、后节点O2’。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图3-图6描述根据本实用新型实施例的镜头模组100。

根据本实用新型实施例的镜头模组100，如图3和图4所示，包括：多个镜头1、反射镜组件2和多个图像传感器3。

多个镜头1沿周向呈环形排布，每个镜头1均具有外端a和内端b，多个镜头1的内端b环绕的区域为中心区域Q，反射镜组件2设在中心区域Q内。这里，为方便描述，假设镜头模组100具有中心线L，多个镜头1环绕镜头模组100的中心线L排布，在下文的说明中环绕中心线L的方向称为周向，平行于中心线L的方向称为轴向。每个镜头1的内端b指的是镜头1的朝向中心线L的一端，每个镜头1的外端a指的是镜头1的远离中心线L的一端，中心线L位于中心区域Q的中心位置处。

多个图像传感器3中至少一个设在中心区域Q外，多个图像传感器3与多个镜头1一一对应设置，每个图像传感器3接收相应的镜头1经反射镜组件2反射出的光线。

也就是说，反射镜组件2对应每个镜头1设有反射面。对于每个镜头1而言，光线通过镜头1的外端a射入，然后通过镜头1折射后从镜头1的内端b射出，并射向反射镜组件2上对应的反射面上，反射面将镜头1的入射光线反射至相应的图像传感器3上。

在镜头模组100使用时，镜头模组100与图像处理器电连接(图未示出)。多个图像传感器3在分别接收多个镜头1采集的图像后，将数据传递至图像处理器，由图像处理器进行多个图像拼合。

在本实用新型实施例中，通过将至少一个图像传感器3设置在中心区域Q以外，可适当减小中心区域Q的周向尺寸，这样在排布时多个镜头1的相互距离拉近，从而能缩短不同镜头1的光心节点O之间的距离。

需要说明的是，光心节点是指镜头的光学中心，穿过此点的光线不会发生折射。当镜头有多个光心节点时，靠近镜头外端的光心节点为前节点，靠近镜头内端的光心节点为后节点。如图4中，每个镜头1具有两个光心节点O，两个光心节点O分别为前节点O1和后节点O2。

在上文提及的“不同光心节点的视角会有重合区。该重叠缝合破损区会随着光心节点相互之间的距离的放大而放大”中，计算光心节点相互之间的距离时计算的是镜头的同一类光心节点之间的距离，如图4中光心节点O相互之间的距离可以是不同镜头1的前节点O1之间的距离，或者可以是不同镜头1的后节点O2之间的距离。在本领域中，提及光心节点的视角时光心节点通常指的是镜头的前节点。也就是说，多个镜头的前节点离的越近，越能保证成像质量。

如果将多个图像传感器均设在多个镜头的内端环绕的中心区域内，则中心区域的尺寸势必要足够大以同时容纳多个图像传感器。例如在图5所示的相关技术公开的镜头模组的示例中，镜头1’为三个，对应三个镜头1’设有三个图像传感器3’。三个镜头1’呈360度环形阵列排布，三个图像传感器3’在三个镜头1’的内端之间也呈360度环形阵列排布。这样拍摄时光线通过镜头1’采集图像，然后三个镜头1’分别将图像直接传给对应的图像传感器3’。图像传感器3’的尺寸较大，中心区域还要容纳三个图像传感器3’的结构固定件，导致不同镜头1’的前节点O1’之间的距离较远，不同镜头1’的后节点O2’之间的距离也较远。

由于三个镜头1’的前节点O1’之间距离较远，造成了拍摄后的三张照片即使通过软件算法纠正，也会产生严重的景物失真、错位、曝光不均的问题，生成无法去除的缝合接缝，严重降低了图像质量。

而如果将多个图像传感器3中的至少一个设在中心区域Q之外，甚至如图3所示将多个图像传感器3均设在中心区域Q之外，中心区域Q内设置反射镜组件2来反射光线，那么中心区域Q的尺寸会大大缩小，不同镜头1的前节点O1之间的距离拉近。

这种图像传感器的位置变化对镜头的前节点距离尺寸的影响如图6所示。相关技术公开的三镜头镜头组件与本实用新型一个具体实施例的三镜头模组100的比较可以明显看出，在将图像传感器3’设在镜头1’内圈时，镜头1’的前节点O1’之间的距离为m。在将图像传感器3’移出镜头1’的内圈后，得到的一个具体实施例中，镜头1的前节点O1之间的距离缩短为n。图6中明显可以看出，距离n要远小于距离m。

根据本实用新型实施例的镜头模组100，通过将至少一个图像传感器3设置在多个镜头1的内端b合围成的中心区域Q以外，可适当减小中心区域Q的周向尺寸，这样在排布时多个镜头1的相互距离拉近，从而能缩短不同镜头1的光心节点O之间的距离。这样一来，不同镜头1拍摄的图像重叠缝合破损区缩小，提高了图像拍摄质量。

在本实用新型的一些实施例中，如图3和图4所示，多个图像传感器3均设在中心区域Q外。这样一来，最大限度地减小了中心区域Q的大小，从而能尽可能地拉近不同镜头1之间的距离，进一步提高镜头模组100的拍摄质量。

有利地，如图4所示，反射镜组件2的对应每个镜头1的反射面设在相应镜头1的光心节点O上。由于光束在光心节点O处汇聚点小，当反射镜组件2的反射面位于光心节点O处时所需的反射面面积较小。因此将反射镜组件2的反射面设在光心节点O处时，有利于减小反射镜组件2的尺寸，从而进一步减小中心区域Q的尺寸，利于提高镜头模组100的拍摄质量。

具体地，如图3和图4所示，反射镜组件2包括多个独立加工的反射镜20，多个反射镜20与多个镜头1一一对应设置，每个反射镜20均具有对应相应镜头1的反射面。将反射镜组件2设置成多个反射镜20，且多个反射镜20分别独立加工，有利于多个镜头1的定位，方便针对每个镜头1进行反射面角度较正，从而保证每个反射镜20的反射面与相应镜头1的位置精确，提高成像质量。

当然，本实用新型实施例的反射镜组件2的结构不限于此，只要能满足反射镜组件2具有对应不同镜头1的反射面，且该反射面能够准确地将镜头1的入射光线反射至相应的图像传感器3即可。例如当其中两个反射镜形成为一体成形件，或者同一个反射镜设有两个反射面，每个反射面对应一个镜头1设置。

优选地，每个反射镜20均为直角三棱镜。直角三棱镜可利用临界角特性，高效地将内部光线全部反射出。和普通的反射镜相比，直角三棱镜更容易安装，对机械应力具有更好的稳定性和强度。

当然，本实用新型实施例中反射镜20的类型也可不限于直角三棱镜，例如反射镜20还可以为五棱镜等。

具体地，如图4所示，反射镜组件2的对应每个镜头1的反射面与相应的镜头1的中心轴线呈45度夹角。这样一来，拍摄时光线通过镜头1采集图像，将形成的光路分别通过对应的反射面进行90度的反射后传给对应的图像传感器3。图像传感器3的表面与相应镜头1的中心轴线相平行，这种角度设置大大降低了镜头模组100的整体定位、安装难度。

下面参照图3和图4详细描述镜头模组100的不同具体实施例结构。可以理解的是，在不同实施例中，相同的标号表明相同的元器件或者具有相同功能的元器件。

实施例一

图3展示了实施例一中镜头模组100的结构。在实施例一中，镜头1为三个，三个镜头1沿周向均匀间隔分布，对应的图像传感器3为三个，三个镜头1的中心轴线之间的夹角分别为120度。其中，每个镜头1的视角均大于120度，镜头模组100可进行全景拍摄。

具体地，如图3所示，三个图像传感器3中的两个分别设在反射镜组件2的轴向上的两侧，也就是说，在平行于镜头模组100的中心线L的方向上，有两个图像传感器3位于反射镜组件2的两侧。另外一个设在相邻两个镜头1之间。这样一来，三个图像传感器3与镜头1排布更加紧凑，减小了镜头模组100的整体尺寸。

结合图3，镜头模组100包括第一镜头11、第二镜头12和第三镜头13，三个镜头1水平放置，三个镜头1以圆形阵列摆放，每两个镜头1之间的夹角为120°。镜头模组100包括三个直角三棱镜，三个直角三棱镜置于三个镜头1的之间位置处。其中一个直角三棱镜将第一镜头11的光路反射到下方图像传感器3上，另一个直角三棱镜将第二镜头12的光路反射到上方图像传感器3上，还有一个直角三棱镜将第三镜头13的光路反射到右方图像传感器3上。以此对应位置通过灌包进行封装为一体，形成三镜头1的镜头模组100。

当然，在实施例一中，三个图像传感器3的位置也可不限于图3所示的示例，例如，三个图像传感器3交错地设在三个镜头1之间，也就是说，周向上每两个镜头1之间设一个图像传感器3，这样也能合理安排图像传感器3的位置。

实施例二

图4展示了实施例二中镜头模组100的结构。在实施例二中，镜头1为两个，两个镜头1相对设置，对应的图像传感器3为两个。两个镜头1的中心轴线之间的夹角为180度，每个镜头1的视角均大于180度，镜头模组100可进行全景拍摄。

具体地，两个镜头1和对应的两个图像传感器3沿周向环绕反射镜组件2排布。也就是说，两个镜头1和两个图像传感器3可以形成为大体十字形。这样，镜头模组100整体形成扁平的形状。

结合图4，镜头模组100包括第一镜头11和第二镜头12，两个镜头1水平放置。镜头模组100包括两个直角三棱镜，两个直角三棱镜置于两个镜头1的之间位置处。其中一个直角三棱镜将第一镜头11的光路反射到下方图像传感器3上，另一个直角三棱镜将第二镜头12的光路反射到上方图像传感器3上。以此对应位置通过灌包进行封装为一体，形成双镜头1的镜头模组100。

在上述不同实施例的镜头模组100中，光线通过镜头1中的凹凸镜进行折射形成光路，在通过后节点O2后用棱镜进行90度折射，之后投射到图像信息采集器上，然后通过软件算法将多张图片拼合成一张全景照片。其优势在于因采用了直角三棱镜对光路进行90度弯折的设计，并利用多镜头1空间上的特殊摆放方式，原来的必须要留出足够的图像传感器3及其配件的空间位置，用极小的棱镜作为替代。极大的缩短了多镜头1之间光心节点O的相互距离，解决了传统设备因图像传感器3的位置关系而无法进一步缩小各个光心节点O之间距离的问题。同时，本实用新型实施例可将重叠缝合破损区缩减到最小，进一步提高了全景拍摄时的成像质量。

根据本实用新型实施例的拍摄装置，包括根据本实用新型实施例的镜头模组100。

由于本实用新型实施例的拍摄装置包括了本实用新型上述实施例的镜头模组100，使得不同镜头1的光心节点O之间距离得到缩短，从而可将拍摄的多个图像的重叠缝合破损区缩小，提高了拍摄装置的成像质量。

当然，拍摄装置还可包括其他部件如快门、胶片、取景器等，这些部件的结构及工作原理等已为本领域普通技术人员所熟知，这里不再说明。

另外，镜头模组100与拍摄装置的其他部件的安装连接结构也可以由公开的现有技术直接得出，这里也不再说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”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个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“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实用新型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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种镜头模组，其特征在于，包括：

多个镜头，所述多个镜头沿周向呈环形排布，每个所述镜头均具有外端和内端，所述多个镜头的所述内端环绕的区域为中心区域；

反射镜组件，所述反射镜组件设在所述中心区域内；

多个图像传感器，所述多个图像传感器中至少一个设在所述中心区域外，所述多个图像传感器与所述多个镜头一一对应设置，每个所述图像传感器接收相应的所述镜头经所述反射镜组件反射出的光线。

2.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述多个图像传感器均设在所述中心区域外。

3.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述反射镜组件的对应每个所述镜头的反射面设在相应的所述镜头的光心节点上。

4.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述反射镜组件包括多个独立加工的反射镜，所述多个反射镜与所述多个镜头一一对应设置。

5.根据权利要求4所述的镜头模组，其特征在于，每个所述反射镜均为直角三棱镜。

6.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述镜头为两个，所述两个镜头相对设置，对应的所述图像传感器为两个。

7.根据权利要求6所述的镜头模组，其特征在于，所述两个镜头和对应的两个所述图像传感器沿周向环绕所述反射镜组件排布。

8.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述镜头为三个，所述三个镜头沿周向均匀间隔分布，对应的所述图像传感器为三个。

9.根据权利要求8所述的镜头模组，其特征在于，三个所述图像传感器中的两个分别设在所述反射镜组件的轴向上的两侧，三个所述图像传感器中的其余一个设在相邻两个所述镜头之间。

10.一种拍摄装置，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的镜头模组。