CN218446173U - 一种用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，从相机镜头的物体空间到像面依次为：第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、镜筒、镜帽，第十镜片和镜头成像面之间设置有芯片保护玻璃；所有镜片像面和物面均镀有BBAR膜；第五镜片为滤光片，部分镜片之间设置有隔圈，部分隔圈和镜筒之间设置有密封固定圈。本实用新型镜头的畸变小，能有效拍出最真实的照片。对每个光学镜片都做防光线反射的涂层处理，在光学镜面表面镀上BBAR膜以减少反射光。在光学设计过程中，综合考虑增加镜片数量、调整排布、优化形状及材料，使用全玻璃镜头，保证了镜头稳定性。

Description

一种用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头

技术领域

本实用新型涉及一种高像素全景大视场监控相机镜头，具体涉及一种结构简单、成像质量高、拍摄的覆盖范围广，能有效拍出最真实照片的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头。

背景技术

虚拟现实技术(Virtual Reality，简称VR)是指结合多领域前沿技术(计算机图形技术、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术、人工智能技术等)，借助专业设备，让用户进入虚拟空间，实时感知和操作，从而获得身临其境的真实感受。

光学镜头是VR/AR常规组件，目前市面上的产品，都存在视场角小、畸变严重、鬼影杂光现象严重、价格高等问题。目前在售的所有VR镜头的镜片都是单镜片，但限于能用于优化的参数过少，镜片的成像质量很难提高，色散畸变这类像差，单镜片几乎是无法消除的，为此，镜片组的方案是未来的VR头盔中镜片的发展趋势，它除了能极大提升成像质量以外，还可以实现左右镜片分别调节屈光度，使得左右眼近视度数不同的人也能体验虚拟现实的真实感。

大部分厂商的FOV都在100°左右，人眼水平最大视角甚至可以超过180度，镜片FOV尺寸越大，人眼会越不容易注意到透镜边缘，沉浸感更好，镜片边缘图像的清晰度常常被用户诟病，这正是由于光学设计中的轴外像差所致，离开中心区域稍远一些，其成像质量就大幅下降，造成边缘图像模糊，目前市面上的镜头镀膜工艺落后，造成镜头杂光鬼影现象严重，导致成像质量大幅度降低；结构设计不合理，导致成像画面扭曲变形，产生畸变，画面严重失真，都大大降低了VR使用者的体验感受。

传统技术的缺点：

1、传统技术制造的镜头在强光下拍摄时会产生鬼影；

2、传统技术制造的、镜头光圈较小，在暗光环境下拍摄出的画面质量很差，不适合全天候使用；

3、传统技术制造的镜头强度较低，在相对恶劣的条件下使用，易发生损坏。

导致上述缺点的原因：

1、相机的镜头是由多枚镜片构成的，镜片则是采用玻璃或塑料等材料制造，如果不进行特殊处理，镜头表面会反射大约5％左右的入射光线。当强光进入镜头时，各枚镜片和相机内部会产生多次反射，并在金属子件表面进行反射，从而在实际拍摄中我们所看到的现象便是鬼影。

2、将镜头做成大光圈受很多因数的制约，孔越大，成像清晰需要的镜片越复杂，且每种镜头结构都有其极限光圈，光圈越大的结构也越复杂，而复杂的结构又会带来很多负面影响。其中影响最大的有：①多次反射带来的损失②装配精度的要求非常高。

3、塑料镜片的环境耐久性和成像稳定性差，在极端环境中长时间使用会出现像质下降。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种结构简单、成像质量高、拍摄的覆盖范围广，能有效拍出最真实照片的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，所述用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头包括：第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、光阑孔面、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、镜筒、镜帽，第十镜片和镜头成像面之间设置有芯片保护玻璃；从相机镜头的物体空间到像面依次为：第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、光阑孔面、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、芯片保护玻璃、镜头成像面；第十镜片为滤光片物面。

第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片的像面和物面均镀有BBAR膜。

第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片均固定安装在镜筒内。

第一镜片与镜筒配合的部分的镜筒上设置有镜筒倒钩部分。

第二镜片像面的上下两端与第三镜片物面的上下两端紧贴。

第一镜片和镜筒之间设置有第一隔圈。

第一镜片和第二镜片之间设置有第二隔圈。

第四镜片的物面和镜筒之间设置有第三隔圈。

第四镜片和第五镜片之间设置有第四隔圈。

第五镜片和第六镜片之间设置有第五隔圈。

第六镜片和第七镜片之间设置有第六隔圈。

第八镜片的上下两端和镜筒之间设置有第七隔圈。

第九镜片的物面的上下两端和镜筒之间设置有第八隔圈。

镜筒和镜帽之间设置有密封隔圈。

在本实用新型的具体实施例子中，所述第一镜片的物面为球面，曲率半径为27.9452mm，第一镜片的中心厚度为1.5mm；第一镜片的像面为球面，曲率半径为12.655mm，第一镜片的像面距离第二镜片物面的中心顶点的距离为4.533mm。

在本实用新型的具体实施例子中，所述第二镜片的物面为球面，曲率半径为19.4470mm，第二镜片的中心厚度为1.0mm；第二镜片的像面为球面，曲率半径为8.3299mm，第二镜片的像面距离第三镜片物面的中心顶点的距离为6.356mm。

在本实用新型的具体实施例子中，所述第三镜片的物面为球面，曲率半径为-50.0000mm，第三镜片的中心厚度为1.00mm；第三镜片的像面为球面，曲率半径为8.0298mm，第三镜片的像面距离第四镜片物面的中心顶点的距离为9.863mm。

在本实用新型的具体实施例子中，所述第四镜片的物面为球面，曲率半径为31.8445mm，第四镜片的中心厚度为2.50mm；第四镜片的像面为球面，曲率半径为-31.8445mm，第四镜片的像面距离第五镜片物面的中心顶点的距离为0.174mm。

在本实用新型的具体实施例子中，所述第五镜片的物面为球面，曲率半径为9.7260mm，第五镜片的中心厚度为2.0mm；第五镜片的像面为球面，曲率半径为13.7894mm，第五镜片的像面距离光阑孔面的距离为5.898mm；光阑孔面为虚拟面，距离下第六镜片物面的中心顶点0.079mm。

在本实用新型的具体实施例子中，所述第六镜片的物面为平面，第六镜片的中心厚度为1.00mm；第六镜片的像面为球面，曲率半径为-15.9539mm，第六镜片的像面距离第七镜片物面的中心顶点的距离为0.1mm。

在本实用新型的具体实施例子中，所述第七镜片的物面为球面，曲率半径为14.1277mm，第七镜片的中心厚度为2.544mm；第七镜片的像面为球面，曲率半径为-5.2238mm，第七镜片的像面距离第八镜片物面的中心顶点的距离为0。

在本实用新型的具体实施例子中，所述第八镜片的物面为球面，曲率半径为-5.2238mm，第八镜片的中心厚度为0.50mm；第八镜片的像面为球面，曲率半径为-279.153mm，第八镜片的像面距离第九镜片物面的中心顶点的距离为4.574mm。

在本实用新型的具体实施例子中，所述第九镜片的物面为平面，第九镜片的中心厚度为1.700mm；第九镜片的像面为球面，曲率半径为-16.486mm，第九镜片的像面距离第十镜片物面的中心顶点的距离为0.5mm。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头有如下优点：本实用新型的镜筒使用铝材AL6061，既减轻了重量，又提高了镜头的强度，且表面进行氧化和发黑，可以有效吸收杂散光的反射。

本实用新型镜片部分表面镀BBAR膜以减少反射光，在很大程度上吸收并分散了镜头内部产生的杂散光，使像面的杂散光能量大幅减少。

本实用新型镜头的畸变小，能有效拍出最真实的照片。

本实用新型在光学设计过程中，综合考虑增加镜片数量、调整排布、优化形状及材料，使用全玻璃镜头，保证了镜头的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的成像光路示意图。

下面是本实用新型中标号对应的名称：

第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5、第六镜片6、第七镜片7、第八镜片8、第九镜片9、第十镜片10、第一隔圈11、第二隔圈12、第三隔圈13、第四隔圈14、第五隔圈15、第六隔圈16、第七隔圈17、第八隔圈18、镜筒19、密封隔圈20、镜筒倒钩部分21、芯片保护玻璃22、镜头成像面23、镜帽24。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

图1为本实用新型的整体结构示意图，图2为本实用新型的成像光路示意图，如图1和2所示，本实用新型提供的一种用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，包括：第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5、光阑孔面、第六镜片6、第七镜片7、第八镜片8、第九镜片9、第十镜片10、镜筒19、镜帽24，第十镜片10和镜头成像面23之间设置有芯片保护玻璃22；从相机镜头的物体空间到像面依次为：第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5、光阑孔面、第六镜片6、第七镜片7、第八镜片8、第九镜片9、第十镜片10、芯片保护玻璃22、镜头成像面23；第十镜片为滤光片物面。

第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5、第六镜片6、第七镜片7、第八镜片8、第九镜片9、第十镜片10的像面和物面均镀有BBAR膜。

第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5、第六镜片6、第七镜片7、第八镜片8、第九镜片9、第十镜片10均固定安装在镜筒内。

第一镜片与镜筒配合的部分的镜筒上设置有镜筒倒钩部分21。

第二镜片2像面的上下两端与第三镜片3物面的上下两端紧贴。

第一镜片1和镜筒19之间设置有第一隔圈11，第一镜片1和第二镜片2之间设置有第二隔圈12，第四镜片4的物面和镜筒19之间设置有第三隔圈13，第四镜片4和第五镜片5之间设置有第四隔圈14，第五镜片5和第六镜片6之间设置有第五隔圈15，第六镜片6和第七镜片7之间设置有第六隔圈16，第八镜片8的上下两端和镜筒19之间设置有第七隔圈17，第九镜片9的物面的上下两端和镜筒19之间设置有第八隔圈18，在具体的实施过程中，镜筒19和镜帽24之间设置有密封隔圈20，参见图1。

下面是一个具体的实施例子：

表格1中列出了该设计的详细参数，第一行列举了该镜头的主要参数焦距f＝3.3mm，光圈F/#＝2.4，光学轨迹总长TTL＝50

表格1的标题栏中列出了：“表面”，“类型”，“曲率半径”，“厚度”，“折射率”和“阿贝系数”。镜片元件材料由折射率和阿贝系数来定义的。在表格1中，“折射率”列中的一个空白单元格表示其旁边的“厚度”单元格里的值是到下一个镜片表面顶点的距离。“折射率”列提供的是镜片材料在波长588nm时的折射率。

在以下的文字描述和表格中，镜片1为第一镜片，镜片2为第二镜片，镜片3为第三镜片，镜片4为第四镜片，镜片5为第五镜片、镜片6为第六镜片6、镜片7为第七镜片7、镜片8为第八镜片8、镜片9为第九镜片9、镜片10为第十镜片10。

在表格1中，物面曲率半径为无穷大，即平面，距离下一表面(镜片1物面)中心顶点无穷远。

表面1为镜片1物面，该面为球面，曲率半径为27.9452mm，距离下一表面(镜片1像面)中心顶点1.5mm，即镜片1中心厚度为1.5mm，折射率为1.78590，阿贝系数44.19。

表面2为镜片1像面，该面为球面，曲率半径为12.655mm，距离下一表面(镜片2物面)4.533mm。

表面3为镜片2物面，该面为球面，曲率半径为19.4470mm，距离下一表面(镜片2像面)中心顶点1.0mm，即镜片2中心厚度为1.0mm，折射率为1.774，阿贝系数44.9。

表面4为镜片2像面，该面为球面，曲率半径为8.3299mm，距离下一表面(镜片3物面)6.356mm。

表面5为镜片3物面，该面为球面，曲率半径为-50.0000mm，该面中心顶点距离下一表面(镜片3像面)中心顶点1.00mm，即镜片3中心厚度1.00mm，折射率为1.59280，阿贝系数66.29。

表面6为镜片3的像面，该面为球面，曲率半径为8.0298mm，距离下一表面(镜片4物面)9.863mm。

表面7为镜片4物面，该面为球面，曲率半径为31.8445mm，该面中心顶点距离下一表面(镜片4像面)中心顶点2.50mm，即镜片4中心厚度2.50mm，折射率为1.83481，阿贝系数42.71。

表面8为镜片4像面，该面为球面，曲率半径为-31.8445mm，距离下一表面(镜片5物面)0.174mm。

表面9为镜片5物面，该面为球面，曲率半径为9.7260mm，该面中心顶点距离下一表面(镜片5像面)中心顶点2.0mm，即镜片5中心厚度2.0mm，折射率为1.77250，阿贝系数49.60。

表面10为镜片5像面，该面为球面，曲率半径为13.7894mm，距离下一表面(光阑孔面)5.898mm

表面11为光阑孔面，光阑孔为虚拟面，厚度无穷小,距离下一镜片表面(镜片6物面)中心顶点0.079mm。

表面12为镜片6物面；该面为平面，曲率半径为无穷大，距离下一表面(镜片6像面)中心顶点1.00mm；即镜片6中心厚度1.00mm，折射率为1.59280，阿贝系数68.29。

表面13为镜片6像面，该面为球面，曲率半径为-15.9539mm，距离下一表面(镜片7物面)中心顶点0.1mm。

表面14为镜片7物面，该面为球面，曲率半径为14.1277mm，该面中心顶点距离下一表面(镜片7像面或镜片8物面)中心顶点2.544mm，即镜片7中心厚度2.544mm，折射率为1.59280，阿贝系数68.29。

表面15为镜片7像面，由于该面与镜片8的物面间距为0且表面曲率半径相同，因此，表面15既为镜片7的像面亦为镜片8的物面，该面为球面，曲率半径为-5.2238mm，距离下一表面(镜片8像面)0.50mm，即镜片8的中心厚度为0.50mm，折射率为1.84666，阿贝系23.78。

表面16为镜片8像面，该面为球面，曲率半径为-279.153mm，距离下一表面(镜片9物面)中心顶点4.574mm。

表面17为镜片9物面；该面为平面，曲率半径为无穷大，距离下一表面(镜片9像面)中心顶点1.700mm；即镜片9中心厚度1.700mm，折射率为1.834813，阿贝系数42.743244。

表面18为镜片9像面，该面为球面，曲率半径为-16.486mm，距离下一表面(镜片9物面)中心顶点0.5mm。

表面19为滤光片物面，该面为平面，曲率半径无穷大，距离下一表面(滤光片像面)0.5000mm，即滤光片厚0.5000mm，折射率为1.516800，阿贝系数64.1673。

表面20为滤光片像面，该面为平面，曲率半径无穷大，距离下一表面(芯片保护玻璃物面)1.982mm。

表面21为芯片保护玻璃物面，该面为平面，曲率半径无穷大，距离下一表面(芯片保护玻璃像面)0.55mm，即芯片保护玻璃厚0.55mm，折射率为1.516800，阿贝系数64.1673。

表面22为芯片保护玻璃像面，该面为平面，曲率半径无穷大，距离下一表面(像面)1.050mm。

表面23为镜头成像面。

该光学设计的分辨率通过解像投影仪机台来进行测定：

第一圈Center(φ0)：200/200Lp/mm

第二圈(φ6)：160/160Lp/mm

第三圈(φ8)：160/125Lp/mm

本实用新型的镜筒使用铝材AL6061，既减轻了重量，又提高了镜头的强度，且表面进行氧化和发黑，可以有效吸收杂散光的反射。

本实用新型镜片部分表面镀BBAR膜以减少反射光，在很大程度上吸收并分散了镜头内部产生的杂散光，使像面的杂散光能量大幅减少。

本实用新型镜头的畸变小，能有效拍出最真实的照片。

本实用新型具有大光圈性，光圈大可以增大通光量，缩小景深，使画面更明亮，更大的相对亮度，利于夜景拍摄。

本实用新型在光学设计过程中，综合考虑增加镜片数量、调整排布、优化形状及材料，使用全玻璃镜头，保证了镜头的稳定性。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头包括：第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、光阑孔面、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、镜筒、镜帽，第十镜片和镜头成像面之间设置有芯片保护玻璃；从相机镜头的物体空间到像面依次为：第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、光阑孔面、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、芯片保护玻璃、镜头成像面；第十镜片为滤光片物面；

第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片的像面和物面均镀有BBAR膜；

第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片均固定安装在镜筒内；

第一镜片与镜筒配合的部分的镜筒上设置有镜筒倒钩部分；

第二镜片像面的上下两端与第三镜片物面的上下两端紧贴；

第一镜片和镜筒之间设置有第一隔圈；

第一镜片和第二镜片之间设置有第二隔圈；

第四镜片的物面和镜筒之间设置有第三隔圈；

第四镜片和第五镜片之间设置有第四隔圈；

第五镜片和第六镜片之间设置有第五隔圈；

第六镜片和第七镜片之间设置有第六隔圈；

第八镜片的上下两端和镜筒之间设置有第七隔圈；

第九镜片的物面的上下两端和镜筒之间设置有第八隔圈；

镜筒和镜帽之间设置有密封隔圈。

2.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述第一镜片的物面为球面，曲率半径为27.9452mm，第一镜片的中心厚度为1.5mm；第一镜片的像面为球面，曲率半径为12.655mm，第一镜片的像面距离第二镜片物面的中心顶点的距离为4.533mm。

3.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述第二镜片的物面为球面，曲率半径为19.4470mm，第二镜片的中心厚度为1.0mm；第二镜片的像面为球面，曲率半径为8.3299mm，第二镜片的像面距离第三镜片物面的中心顶点的距离为6.356mm。

4.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述第三镜片的物面为球面，曲率半径为-50.0000mm，第三镜片的中心厚度为1.00mm；第三镜片的像面为球面，曲率半径为8.0298mm，第三镜片的像面距离第四镜片物面的中心顶点的距离为9.863mm。

5.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述第四镜片的物面为球面，曲率半径为31.8445mm，第四镜片的中心厚度为2.50mm；第四镜片的像面为球面，曲率半径为-31.8445mm，第四镜片的像面距离第五镜片物面的中心顶点的距离为0.174mm。

6.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述第五镜片的物面为球面，曲率半径为9.7260mm，第五镜片的中心厚度为2.0mm；第五镜片的像面为球面，曲率半径为13.7894mm，第五镜片的像面距离光阑孔面的距离为5.898mm；光阑孔面为虚拟面，距离下第六镜片物面的中心顶点0.079mm。

7.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述第六镜片的物面为平面，第六镜片的中心厚度为1.00mm；第六镜片的像面为球面，曲率半径为-15.9539mm，第六镜片的像面距离第七镜片物面的中心顶点的距离为0.1mm。

8.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述第七镜片的物面为球面，曲率半径为14.1277mm，第七镜片的中心厚度为2.544mm；第七镜片的像面为球面，曲率半径为-5.2238mm，第七镜片的像面距离第八镜片物面的中心顶点的距离为0。

9.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述第八镜片的物面为球面，曲率半径为-5.2238mm，第八镜片的中心厚度为0.50mm；第八镜片的像面为球面，曲率半径为-279.153mm，第八镜片的像面距离第九镜片物面的中心顶点的距离为4.574mm。

10.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的高像素全景大视场监控相机镜头，其特征在于：所述第九镜片的物面为平面，第九镜片的中心厚度为1.700mm；第九镜片的像面为球面，曲率半径为-16.486mm，第九镜片的像面距离第十镜片物面的中心顶点的距离为0.5mm。

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