CN220289940U - 图像捕获设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及图像捕获设备。描述了相机的配件镜头结构。例如，图像捕获设备可以包括：母镜头组件，其包括第一镜头堆叠；图像传感器，其被定位在母镜头组件的第一端处并且被配置为基于通过第一镜头堆叠而入射在图像传感器上的光来检测图像；转换镜头组件，其包括第二镜头堆叠，其中第二镜头堆叠是无焦的；以及转换镜头安装装置，其被配置为在母镜头组件的第二端上方与图像传感器相对的位置将转换镜头组件可移除地附接到图像捕获设备，使得入射在第二镜头堆叠的外镜头上的光将通过第二镜头堆叠和第一镜头堆叠被折射到图像传感器。

Description

图像捕获设备
技术领域
本公开涉及配件镜头结构。
背景技术
诸如相机之类的图像捕获设备可以将内容捕获为图像(例如，静止图像或视频帧)。光可以经由镜头而被接收和聚焦并且可以由图像传感器转换为电子图像信号。图像信号可以由图像信号处理器(ISP)处理以形成图像，该图像可以被存储和/或编码。在一些实现方式中，多个图像或视频帧可以包括空间上相邻或重叠的内容。有时使用配件镜头来改变图像捕获设备的镜头堆叠(例如，镜头的堆叠)的视场或放大因子是有帮助的。例如，变焦镜头或长焦镜头可以被附接到一些相机以改变相机的放大水平或视场。
实用新型内容
本文公开了配件镜头结构的实现方式。
在第一方面，本说明书中描述的主题可以被体现在图像捕获设备中，该图像捕获设备包括：母镜头组件，其包括第一镜头堆叠；图像传感器，其被定位在母镜头组件的第一端处并且被配置为基于通过第一镜头堆叠而入射在图像传感器上的光来检测图像；转换镜头组件，其包括第二镜头堆叠，其中第二镜头堆叠是无焦的；以及转换镜头安装装置，其被配置为在母镜头组件的第二端上方与图像传感器相对的位置将转换镜头组件可移除地附接到图像捕获设备，使得入射在第二镜头堆叠的外镜头上的光将通过第二镜头堆叠和第一镜头堆叠而被折射到图像传感器。
在第一方面中，转换镜头组件的出射光瞳的尺寸被设计成过填充母镜头组件的对应入射光瞳。出射光瞳的尺寸被设计成过填充对应入射光瞳的量可以超过转换镜头安装装置的安装公差。出射光瞳的尺寸被设计成过填充对应入射光瞳的量可以超过用于将第二镜头堆叠对准到转换镜头安装装置的一部分的制造公差。出射光瞳的尺寸被设计成过填充对应入射光瞳的量可以超过用于将第一镜头堆叠对准到转换镜头安装装置的一部分的制造公差。转换镜头组件可以具有比母镜头组件更宽的视场。转换镜头组件的外镜头可以是鱼眼镜头。转换镜头组件的外镜头可以是超半球形的。转换镜头安装装置可以包括卡口机构，该卡口机构被配置为使得能够将转换镜头组件附接到图像捕获设备。当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的最佳图像平面可以与当从图像捕获设备中移除转换镜头组件时单独的第一镜头堆叠的最佳图像平面相同。当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的相对孔径可以与当从图像捕获设备中移除转换镜头组件时单独的第一镜头堆叠的相对孔径相同。第一方面可以包括本段中描述的特征的任意组合。
在第二方面，本说明书中描述的主题可以被体现在图像捕获设备中，该图像捕获设备包括：母镜头组件，其包括第一镜头堆叠；图像传感器，其被定位在母镜头组件的第一端处并且被配置为基于通过第一镜头堆叠而入射在图像传感器上的光来检测图像；转换镜头组件，其包括第二镜头堆叠；以及转换镜头安装装置，其被配置为在母镜头组件的第二端上方与图像传感器相对的位置将转换镜头组件可移除地附接到图像捕获设备，使得入射在第二镜头堆叠的外镜头上的光将通过第二镜头堆叠和第一镜头堆叠被折射到图像传感器，其中当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的最佳图像平面与当从图像捕获设备中移除转换镜头组件时单独的第一镜头堆叠的最佳图像平面相同。
在第二方面中，当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的像圈可以内切(inscribed)在图像传感器的感光区域内。当从图像捕获设备中移除转换镜头组件时，单独的第一镜头堆叠的像圈可以包括图像传感器的感光区域。转换镜头组件可以具有比母镜头组件更宽的视场。当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的相对孔径可以与当从图像捕获设备中移除转换镜头组件时单独的第一镜头堆叠的相对孔径相同。第二方面可以包括本段中描述的特征的任意组合。
在第三方面，本说明书中描述的主题可以被体现在图像捕获设备中，该图像捕获设备包括：母镜头组件，其包括第一镜头堆叠；图像传感器，其被定位在母镜头组件的第一端处并且被配置为基于通过第一镜头堆叠而入射在图像传感器上的光来检测图像；转换镜头组件，其包括第二镜头堆叠；以及转换镜头安装装置，其被配置为在母镜头组件的第二端上方与图像传感器相对的位置将转换镜头组件可移除地附接到图像捕获设备，使得入射在第二镜头堆叠的外镜头上的光将通过第二镜头堆叠和第一镜头堆叠被折射到图像传感器，其中当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的相对孔径与当从图像捕获设备中移除转换镜头组件时单独的第一镜头堆叠的相对孔径相同。
在第三方面中，当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的像圈可以内切在图像传感器的感光区域内。当从图像捕获设备中移除转换镜头组件时，单独的第一镜头堆叠的像圈可以包括图像传感器的感光区域。转换镜头组件可以具有比母镜头组件更宽的视场。第三方面可以包括本段中描述的特征的任意组合。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开。需要强调的是，根据惯例，附图的各种特征不是按比例绘制的。相反，为清楚起见，各种特征的尺寸被任意扩大或缩小。
图1A-图1B是图像捕获设备的一个示例的等距视图。
图2A-图2B是图像捕获设备的另一个示例的等距视图。
图2C是图2A-图2B的图像捕获设备的俯视图。
图2D是图2C的图像捕获设备的局部横截面图。
图3是图像捕获设备的电子组件的框图。
图4A是图像捕获设备中的母镜头组件的一个示例的框图。
图4B是与母镜头组件可移除地组合以修改图像捕获设备的光学属性的转换镜头组件的一个示例的框图。
图5A是图像捕获设备中的母镜头组件的入射光瞳的一个示例的图示。
图5B是图像捕获设备中的转换镜头组件的出射光瞳和母镜头组件的对应入射光瞳的一个示例的图示。
图5C是图像捕获设备中的无焦的转换镜头组件的出射光瞳和母镜头组件的对应入射光瞳的一个示例的图示。
图6A是与对应于母镜头组件的视场的像圈重叠的图像传感器的图示。
图6B是与对应于与母镜头组件组合的转换镜头组件的视场的像圈重叠的图像传感器的图示。
图7是母镜头组件的镜头堆叠的一个示例的图示。
图8是转换镜头组件和母镜头组件的镜头堆叠的组合的一个示例的图示。
图9是转换镜头组件和母镜头组件的镜头堆叠的组合的一个示例的图示。
图10是转换镜头组件和母镜头组件的镜头堆叠的组合的一个示例的图示。
具体实施方式
本文描述了用于图像捕获设备的配件镜头结构。可附接/可拆卸的镜头系统可以针对不同使用场景而提供两种不同的视场和放大率。配件镜头中的一些镜头是对安装错误不敏感的转换镜头组件。例如，转换镜头组件可以是无焦的。例如，转换镜头组件可以具有尺寸被设计成过填充与其组合的母镜头组件的对应入射光瞳的出射光瞳。配件镜头中的一些镜头是被配置为保留与其组合的母镜头组件的最佳图像平面的转换镜头组件。配件镜头中的一些镜头是被配置为保留与其组合的母镜头组件的相对孔径的转换镜头组件。
对于高图像质量的相机镜头或镜头群组，物理安装公差或装配公差通常非常严格。例如，可能期望设计配件镜头群组，并且这个配件镜头群组可以被附接到现有的相机镜头或从现有的相机镜头上拆卸，使得可以针对特定的相机操作模式而改变相机的视场角。当将此配件镜头群组附接到已被嵌入在相机中的镜头群组时，两个镜头群组需要在x、y、z平移和倾斜方向上很好地机械对准，使得在具有或没有可移除镜头群组的情况下，可以保持良好的图像质量。这些严格的安装公差可能会使相机和配件镜头变得昂贵并且难以附接和拆卸。本公开描述了设计相机镜头群组的方法，使得可移除镜头群组(即，配件镜头)可以以宽松的安装公差被附接到嵌入式相机镜头群组，而不会在附接配件镜头时损害图像质量。设计示例也被呈现。
被称为母镜头的嵌入有高质量镜头群组的高质量相机，可以形成特定的视场角和放大率。可能期望以这样的方式设计包括配件镜头群组或堆叠的配件镜头组件，即，该配件镜头群组可以容易地(例如，不使用工具)被附接到相机或从相机上拆卸。当配件镜头群组被附接到相机时，配件镜头与母镜头的组合可以提供更宽的视场角和更小的放大率，使得可以实现超流畅的操作模式。然而，配件镜头群组和母镜头群组之间的物理对准通常很严格从而保持良好的图像质量。这些严格的安装公差可能会使相机和配件镜头变得昂贵和/或难以附接和拆卸。本公开描述了以这样的方式设计配件镜头群组及其与母镜头群组的组合的方法，即，配件镜头和母镜头之间的安装/对准公差是宽松的，同时在附接配件镜头时保持图像质量。母镜头可以具有宽视场角并且可以在镜头元件内部具有光阑孔径。因此，入射光瞳的尺寸、位置和取向可能会随视场而变化。
在一些实现方式中，配件镜头将被配置为无焦镜头系统，并且其出射光瞳可以在x、y、z位置和倾斜方向上与跨视场的母镜头的对应入射光瞳相匹配。配件镜头群组的出射光瞳的尺寸可以被设计成大于母镜头的对应入射光瞳，这样，即使配件镜头在x、y、z方向上移动，从配件镜头出射光瞳出射的波前仍然大到足以过填充母镜头的入射光瞳。由于来自任何场点并且从配件镜头出射的波前具有高质量，所以在其进入母镜头的入射光瞳并通过母镜头之后，其可以被聚焦到母镜头的图像平面上。通过对配件镜头使用无焦配置，配件镜头群组和母镜头群组的组合的图像质量可以对配件镜头的温度变化和装配误差不敏感，进一步降低配件镜头成本。
例如，描述了紧凑型相机镜头系统设计，其中一组镜头组件(例如，配件镜头)可以被附接到另一组镜头(例如，基础镜头)或从其中拆卸，使得可以更改相机系统的视角和放大率。将配件镜头附接到基础镜头时，配件镜头安装公差可能会非常宽松，使得能够实现相机的更低成本的材料和/或制造方法。
例如，本公开描述了紧凑型相机镜头系统的设计。该镜头系统由两个镜头组件群组所组成。一个镜头组件群组，被称为母镜头，可以被永久嵌入在相机中，而另一个镜头组件群组，被称为配件镜头，可以由用户可移除地附接到相机或从相机上拆卸，并且可以自动与基础镜头对准。当配件镜头不在相机上时，相机可以具有更小的视场角和更大的放大率。当配件镜头被附接到相机时，相机可以具有更大的视场角并生成更小的放大率，使得超流畅的操作成为可能。在一些实现方式中，可以在不损害影响图像质量的情况下以宽松的安装公差将配件镜头附接到基础镜头，从而降低成本和配件镜头以及易于安装成为可能。
图1A-图1B是图像捕获设备100的一个示例的等距视图。图像捕获设备100可以包括主体102、被结构化在主体102的前表面上的镜头104、在主体102的前表面上的各种指示器(诸如发光二极管(LED)、显示器等等)、各种输入机构(诸如按钮、开关和/或触摸屏)以及在主体102内部用于经由镜头104捕获图像和/或执行其他功能的电子器件(诸如成像电子器件、电力电子器件等)。镜头104被配置为接收入射在镜头104上的光并将接收到的光引导到主体102内部的图像传感器上。图像捕获设备100可以被配置为捕获图像和视频并存储所捕获的图像和视频以供后续显示或回放。
图像捕获设备100可以包括LED或其他形式的指示器106以指示图像捕获设备100的状态，以及液晶显示器(LCD)或其他形式的显示器108以显示状态信息，诸如电池寿命、相机模式、经过时间等等。图像捕获设备100还可以包括模式按钮110和快门按钮112，它们被配置为允许图像捕获设备100的用户与图像捕获设备100交互。例如，模式按钮110和快门按钮112可以被用于开启和关闭图像捕获设备100、滚动通过模式和设置、以及选择模式和改变设置。图像捕获设备100可以包括附加的按钮或接口(未示出)以支持和/或控制附加的功能。
图像捕获设备100可以包括(例如，使用铰链机构116)耦合到主体102的门114。门114可以使用闩锁机构118而被固定到主体102，闩锁机构118在通常与铰链机构116相对的位置处可释放地接合主体102。门114还可以包括密封件120和电池接口122。当门114处于打开位置时，提供对输入输出(I/O)接口124的访问以用于连接到如下所述的外部设备或与外部设备通信，以及连接到用于放置和更换电池(未示出)的电池插座126。电池插座126包括用于电池和图像捕获设备100之间的电力传送的可操作连接(未示出)。当门114处于闭合位置时，密封件120接合凸缘(未示出)或其他接口以提供环境密封，并且电池接口122接合电池以将电池固定在电池插座126中。门114也可以具有移除位置(未示出)，其中整个门114与图像捕获设备100分离，即，其中铰链机构116和闩锁机构118都与主体102脱离以允许门114从图像捕获设备100移除。
图像捕获设备100可以包括前表面上的麦克风128和侧表面上的另一个麦克风130。图像捕获设备100可以包括在其他表面上的其他麦克风(未示出)。麦克风128、130可以被配置为与记录视频一起或与视频记录分开地接收和记录音频信号。图像捕获设备100可以包括在图像捕获设备100的底表面上的扬声器132。图像捕获设备100可以包括在其他表面上的其他扬声器(未示出)。扬声器132可以被配置为回放所记录的音频或发出与通知相关联的声音。
图像捕获设备100的前表面可以包括排水通道134。图像捕获设备100的底表面可以包括互连机构136，以用于将图像捕获设备100连接到手柄或其他固定设备。在图1B中所示的示例中，互连机构136包括折叠突起，该折叠突起被配置为在如图所示的嵌套或折叠位置与伸展或打开位置(未示出)之间移动，这便于将突起耦合到其他设备(诸如手柄、安装件、夹子或类似设备)的配合突起。
图像捕获设备100可以包括交互式显示器138，其允许与图像捕获设备100交互，同时在图像捕获设备100的表面上显示信息。
图1A-图1B的图像捕获设备100包括包围并保护内部电子器件的外部。在本示例中，外部包括形成矩形长方体的六个表面(即，正面、左面、右面、背面、顶面和底面)。此外，图像捕获设备100的前表面和后表面均为矩形。在其他实施例中，外部可以具有不同的形状。图像捕获设备100可以由诸如塑料、铝、钢或玻璃纤维之类的刚性材料制成。图像捕获设备100可以包括不同于这里所描述的那些特征的特征。例如，图像捕获设备100可以包括附加的按钮或不同的接口特征，诸如可以向图像捕获设备100添加功能特征的可互换镜头、冷靴和热靴。
图像捕获设备100可以包括各种类型的图像传感器，诸如电荷耦合器件(CCD)传感器、有源像素传感器(APS)、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、N型金属-氧化物半导体(NMOS)传感器和/或任何其他图像传感器或图像传感器的组合。
尽管未图示，但是在各种实施例中，图像捕获设备100可以包括其他附加电子组件(例如，图像处理器、相机片上系统(SoC)等)，其可以被包括在图像捕获设备100的主体102内的一个或多个电路板上。
图像捕获设备100可以经由有线或无线计算通信链路(例如，I/O接口124)来与外部设备(诸如外部用户接口设备(未示出))连接或通信。可以使用任意数目的计算通信链路。计算通信链路可以是直接计算通信链路或间接计算通信链路，诸如可以使用包括另一设备或网络(诸如互联网)之类的链路。
在一些实现方式中，计算通信链路可以是Wi-Fi链路、红外链路、蓝牙(BT)链路、蜂窝链路、ZigBee链路、近场通信(NFC)链路诸如ISO/IEC 20643协议链路、高级网络技术互操作性(ANT+)链路和/或任何其他无线通信链路或链路组合。
在一些实现方式中，计算通信链路可以是HDMI链路、USB链路、数字视频接口链路、显示端口接口链路(诸如视频电子标准协会(VESA)数字显示接口链路)、以太网链路、Thunderbolt链路和/或其他有线计算通信链路。
图像捕获设备100可以经由计算通信链路将诸如全景图像之类的图像或其部分传输到外部用户接口设备，并且外部用户接口设备可以存储全景图像、处理全景图像、显示全景图像或其组合。
外部用户接口设备可以是计算设备，诸如智能手机、平板电脑、平板手机、智能手表、便携式计算机、个人计算设备和/或被配置为接收用户输入的另一设备或设备组合，经由计算通信链路与图像捕获设备100通信信息，或者接收用户输入并经由计算通信链路与图像捕获设备100通信信息。
外部用户接口设备可以显示或以其他方式呈现由图像捕获设备100获取的诸如图像或视频之类的内容。例如，外部用户接口设备的显示器可以是进入到由图像捕获设备100捕获或创建的全景图像或视频表示的三维空间中的视口。
外部用户接口设备可以将诸如元数据之类的信息传达到图像捕获设备100。例如，外部用户接口设备可以将外部用户接口设备相对于已定义的坐标系的取向信息发送到图像捕获设备100，使得图像捕获设备100可以确定外部用户接口设备相对于图像捕获设备100的取向。
基于所确定的取向，图像捕获设备100可以识别由图像捕获设备100捕获的全景图像或视频的一部分以供图像捕获设备100发送到外部用户接口设备以用于作为视口呈现。在一些实现方式中，基于所确定的取向，图像捕获设备100可以确定外部用户接口设备的位置和/或用于观看全景图像或视频的一部分的尺寸。
外部用户接口设备可以实现或执行一个或多个应用以管理或控制图像捕获设备100。例如，外部用户接口设备可以包括用于控制相机配置、视频获取、视频显示或图像捕获设备100的任何其他可配置或可控制方面的应用。
诸如经由应用，诸如响应于用户输入，用户接口设备可以诸如经由基于云的或社交媒体服务而生成和共享一个或多个图像，或短视频剪辑。在一些实现方式中，外部用户接口设备诸如经由应用可以诸如响应于用户输入而远程控制图像捕获设备100。
诸如经由应用，外部用户接口设备可以在由图像捕获设备100捕获图像或视频同时显示由图像捕获设备100捕获的未处理或最少处理的图像或视频，诸如用于拍摄取景或实时预览并且这可以响应于用户输入而被执行。在一些实现方式中，诸如经由应用，外部用户接口设备可以诸如响应于用户输入或用户手势用标签或精彩片段来标记与图像捕获设备100捕获图像或视频同时进行的一个或多个关键时刻。
诸如经由应用，诸如响应于用户输入，外部用户接口设备可以显示或以其他方式呈现与图像或视频相关联的标记或标签。例如，可以在相机胶卷应用中呈现标记以用于位置查看和/或视频精彩片段的回放。
诸如经由应用，外部用户接口设备可以无线地控制相机软件、硬件或两者。例如，外部用户接口设备可以包括用户可访问的基于web的图形接口，以用于选择来自图像捕获设备100的实况或先前记录的视频流，以用于显示在外部用户接口设备上。
响应于用户输入，外部用户接口设备可以接收指示用户设置的信息，诸如图像分辨率设置(例如，3840像素乘以2160像素)、帧速率设置(例如，每秒60帧(fps))、位置设置和/或上下文设置(其可以指示诸如山地自行车之类的活动)，并且可以将设置或相关信息传达到图像捕获设备100。
图像捕获设备100可以包括一个或多个镜头组件，诸如图4的母镜头组件410和转换镜头组件460。例如，镜头104可以是母镜头组件410的外镜头，并且可以使用转换镜头安装装置470而在镜头104上方的位置将转换镜头组件460可移除地附接到图像捕获设备。
图2A-图2B图示了图像捕获设备200的另一个示例。图像捕获设备200包括主体202和设置在主体202的相对表面上的两个相机镜头204和206，例如，以背对背的配置、Janus配置或偏移Janus配置。图像捕获设备200的主体202可以由诸如塑料、铝、钢或玻璃纤维之类的刚性材料制成。
图像捕获设备200包括在主体202表面的正面上的各种指示器(诸如LED、显示器等)、各种输入机构(诸如按钮、开关和触摸屏机构)以及在主体202内部被配置为支持经由两个相机镜头204和206进行图像捕获和/或执行其他成像功能的电子器件(例如，成像电子器件、电力电子器件等)。
图像捕获设备200包括例如LED 208、210的各种指示器，以指示图像捕获设备100的状态。图像捕获设备200可以包括模式按钮212和快门按钮214，它们被配置为允许图像捕获设备200的用户与图像捕获设备200交互，以开启图像捕获设备200，以及以其他方式配置图像捕获设备200的操作模式。然而，应该理解，在备选实施例中，图像捕获设备200可以包括附加的按钮或输入以支持和/或控制附加的功能。
图像捕获设备200可以包括互连机构216，以用于将图像捕获设备200连接到手柄或其他固定设备。在图2A和图2B所示的示例中，互连机构216包括折叠突起，该折叠突起被配置为在嵌套或折叠位置(未示出)与如图所示的伸展或打开位置之间移动，这便于将突起耦合到其他设备(例如手柄、安装件、夹子或类似设备)的配合突起。
图像捕获设备200可以包括音频组件218、220、222，诸如麦克风，其被配置为结合记录视频来接收和记录音频信号(例如，语音或其他音频命令)。例如，使用扬声器，音频组件218、220、222还可以被配置为回放音频信号或提供通知或警告。音频组件218、220、222的放置可以在图像捕获设备200的若干表面中的一个或多个表面上。在图2A和图2B的示例中，图像捕获设备200包括三个音频组件218、220、222，其中音频组件218位于图像捕获设备200的正表面上，音频组件220位于图像捕获设备200的侧表面上，并且音频组件222位于图像捕获设备200的背表面上。针对音频组件的其他数目和配置也是可能的。
图像捕获设备200可以包括交互式显示器224，其允许与图像捕获设备200进行交互，同时在图像捕获设备200的表面上显示信息。交互式显示器224可以包括I/O接口，接收触摸输入，在视频捕获期间显示图像信息，和/或向用户提供状态信息。由交互式显示器224提供的状态信息可以包括电池功率电平、存储卡容量、录制视频所经过的时间等。
图像捕获设备200可以包括释放机构225，其接收用户输入以便改变图像捕获设备200的门(未示出)的位置。释放机构225可以被用于打开门(未示出)以便接近电池、电池插座、I/O接口、存储卡接口等(未示出)，这些类似于关于图1A和图1B的图像捕获设备100描述的组件。
在一些实施例中，本文所描述的图像捕获设备200包括不同于所描述的那些特征的特征。例如，代替I/O接口和交互式显示器224，图像捕获设备200可以包括附加的接口或不同的接口特征。例如，图像捕获设备200可以包括附加的按钮或不同的接口特征，诸如可以向图像捕获设备200添加功能特征的可互换镜头、冷靴和热靴。
图2C是图2A-图2B的图像捕获设备200的俯视图。图2D是图2C的图像捕获设备200的局部横截面图。图像捕获设备200被配置为捕获球面图像，并且相应地包括第一图像捕获设备226和第二图像捕获设备228。第一图像捕获设备226定义第一视场230并且包括接收光并将光引导到第一图像传感器232上的镜头204。类似地，第二图像捕获设备228定义第二视场234并且包括接收光并将光引导到第二图像传感器236上的镜头206。为了促进球面图像的捕获，图像捕获设备226和228(以及相关组件)可以以背对背(Janus)配置来布置，使得镜头204、206面向大体相反的方向。
镜头204、206的视场230、234被示出在虚线指示的边界238、240的上方和下方。在第一镜头204后面，第一图像传感器232可以从进入第一镜头204的光捕获第一超半球形图像平面，并且在第二镜头206后面，第二图像传感器236可以从进入第二镜头206的光捕获第二超半球形图像平面。
诸如盲点242、244之类的一个或多个区域可以在镜头204、206的视场230、234之外，以便定义“盲区”。在盲区中，光线可能会被镜头204、206和对应的图像传感器232、236遮挡，并且盲点242、244中的内容可能会从捕获中被忽略。在一些实现方式中，图像捕获设备226、228可以被配置为最小化盲点242、244。
视场230、234可以重叠。靠近图像捕获设备200的拼合点246、248，即，视场230、234重叠的位置，在本文中可以被称为重叠点或拼合点。远离拼合点246、248的相应镜头204、206捕获的内容可以重叠。
可以组合由相应图像传感器232、236同时捕获的图像以形成组合图像。生成组合图像可以包括将由相应图像传感器232、236捕获的重叠区域相关，对准所捕获的视场230、234，以及将图像拼合在一起以形成连贯的组合图像。
镜头204、206、图像传感器232、236或两者的对准的轻微变化，诸如位置和/或倾斜，可以改变它们的相应视场230、234的相对位置和拼合点246、248的位置。对准的变化可能影响盲点242、244的尺寸，这可以包括不均匀地改变盲点242、244的尺寸。
诸如拼合点246、248的位置之类的指示图像捕获设备226、228的对准的不完整或不准确的信息可能会降低生成组合图像的准确性、效率或两者。在一些实现方式中，图像捕获设备200可以维持指示镜头204、206和图像传感器232、236的位置和取向的信息，使得视场230、234、拼合点246、248或两者都可以被准确地确定；所维持的信息可以提高生成组合图像的准确性、效率或两者。
镜头204、206可以彼此横向偏移，可以偏离图像捕获设备200的中心轴，或者可以横向偏移和偏离中心轴。与具有背对背镜头的图像捕获设备相比，诸如沿着同一轴对准的镜头，包括横向偏移镜头的图像捕获设备可以包括相对于固定镜头的镜筒的长度而显著减小的厚度。例如，图像捕获设备200的总厚度可以接近单个镜筒的长度，与背对背镜头配置中的单个镜筒长度的两倍相反。减小镜头204、206之间的横向距离可以改进视场230、234中的重叠。在另一个实施例(未示出)中，镜头204、206可以沿着公共成像轴被对准。
由图像捕获设备226、228捕获的图像或帧可以被组合、合并或拼合在一起以产生组合图像，诸如球面或全景图像，其可以是等矩形平面图像。在一些实现方式中，生成组合图像可以包括使用包括降噪、色调映射、白平衡或其他图像校正的技术。在一些实现方式中，沿着拼合边界的像素可以被准确地匹配以最小化边界不连续性。
图像捕获设备200可以包括一个或多个镜头组件作为图像捕获设备226、228的组件，诸如图4的母镜头组件410和转换镜头组件460。
图3是图像捕获设备300的电子组件的框图。图像捕获设备300可以是单镜头图像捕获设备、多镜头图像捕获设备或其变体，包括具有多种能力的图像捕获设备，诸如可互换集成传感器镜头组件的使用。图像捕获设备300的描述也适用于图1A-图1B和2A-图2D的图像捕获设备100、200。
图像捕获设备300包括主体302，主体302包括电子组件，诸如捕获组件310、处理装置320、数据接口组件330、移动传感器340、电力组件350和/或用户接口组件360。
捕获组件310包括用于捕获图像的一个或多个图像传感器312和用于捕获音频的一个或多个麦克风314。
(多个)图像传感器312被配置为检测特定光谱(例如，可见光谱或红外光谱)的光并且将构成图像的信息传达为电信号(例如，模拟或数字信号)。(多个)图像传感器312检测通过耦合或连接到主体302的镜头入射的光。(多个)图像传感器312可以是任何合适类型的图像传感器，诸如电荷耦合器件(CCD)传感器、有源像素传感器(APS)、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、N型金属氧化物半导体(NMOS)传感器和/或任何其他图像传感器或图像传感器的组合。来自(多个)图像传感器312的图像信号可以经由总线380而被传递到图像捕获设备300的其他电子组件，诸如传递到处理装置320。在一些实现方式中，(多个)图像传感器312包括数字到模拟转换器。图像捕获设备300的多镜头变体可以包括多个图像传感器312。
(多个)麦克风314被配置为检测声音，可以结合捕获图像来记录声音以形成视频。(多个)麦克风314还可以检测声音以便接收可听命令以控制图像捕获设备300。
处理装置320可以被配置为执行图像信号处理(例如，过滤、色调映射、拼合和/或编码)以基于来自(多个)图像传感器312的图像数据来生成输出图像。处理装置320可以包括具有单个或多个处理核心的一个或多个处理器。在一些实现方式中，处理装置320可以包括专用集成电路(ASIC)。例如，处理装置320可以包括定制图像信号处理器。处理装置320可以经由总线380与图像捕获设备300的其他组件(诸如(多个)图像传感器312)交换数据(例如，图像数据)。
处理装置320可以包括存储器，诸如随机存取存储器(RAM)装置、闪存或另一种合适类型的存储装置，诸如非暂态计算机可读存储器。处理装置320的存储器可以包括可以由处理装置320的一个或多个处理器访问的可执行指令和数据。例如，处理装置320可以包括一个或多个动态随机存取存储器(DRAM)模块，诸如双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)。在一些实现方式中，处理装置320可以包括数字信号处理器(DSP)。多于一个的处理装置也可以存在或与图像捕获设备300相关联。
数据接口组件330实现图像捕获设备300与其他电子设备(诸如遥控器、智能手机、平板电脑、膝上型电脑、台式电脑或存储设备)之间的通信。例如，数据接口组件330可以被用于接收命令以操作图像捕获设备300、将图像数据传送到其他电子设备、和/或将其他信号或信息传送到图像捕获设备300或从图像捕获设备300传送其他信号或信息。数据接口组件330可以被配置用于有线和/或无线通信。例如，数据接口组件330可以包括为图像捕获设备提供有线通信的I/O接口332，其可以是USB接口(例如，USB类型C)、高清多媒体接口(HDMI)或FireWire接口。数据接口组件330可以包括为图像捕获设备300提供无线通信的无线数据接口334，诸如蓝牙接口、ZigBee接口和/或Wi-Fi接口。数据接口组件330可以包括存储接口336，诸如存储卡槽，其被配置为接收存储设备(例如，存储卡)并且可操作地耦合到存储设备(例如，存储卡)以用于与图像捕获设备300进行数据传送(例如，以用于存储所捕获的图像和/或所记录的音频和视频)。
移动传感器340可以检测图像捕获设备300的位置和移动。移动传感器340可以包括位置传感器342、加速度计344或陀螺仪346。
诸如全球定位系统(GPS)传感器之类的位置传感器342被用于确定图像捕获设备300的位置。诸如三轴加速度计之类的加速度计344测量图像捕获设备300的线性运动(例如，线性加速度)。诸如三轴陀螺仪之类的陀螺仪346测量图像捕获设备300的旋转运动(例如，旋转速率)。其他类型的移动传感器340也可以存在或与图像捕获设备300相关联。
电力组件350可以接收、存储和/或提供用于操作图像捕获设备300的电力。电力组件350可以包括电池接口352和电池354。电池接口352例如利用导电触点而可操作地耦合到电池354，以将电力从电池354传送到图像捕获设备300的其他电子组件。电力组件350还可以包括外部接口356，并且电力组件350可以经由外部接口356从诸如墙上插头或外部电池之类的外部源接收电力，以用于操作图像捕获设备300和/或为图像捕获设备300的电池354充电。在一些实现方式中，外部接口356可以是I/O接口332。在这样的实现方式中，I/O接口332可以使电力组件350能够通过有线数据接口组件(例如USB类型-C缆线)接收来自外部源的电力。
用户接口组件360可以允许用户与图像捕获设备300交互，例如，向用户提供输出并从用户接收输入。用户接口组件360可以包括视觉输出组件362以视觉地传达信息和/或向用户呈现所捕获的图像。视觉输出组件362可以包括一个或多个灯364和/或多个显示器366。(多个)显示器366可以被配置作为接收来自用户的输入的触摸屏。用户接口组件360还可以包括一个或多个扬声器368。(多个)扬声器368可以充当音频输出组件，其向用户可听地传达信息和/或呈现所记录的音频。用户接口组件360还可以包括一个或多个物理输入接口370，其由用户物理地操纵以向图像捕获设备300提供输入。物理输入接口370可以例如被配置作为按钮、切换开关或开关。用户接口组件360也可以被认为包括(多个)麦克风314，如虚线所指示，并且(多个)麦克风314可以用于接收来自用户的音频输入，诸如语音命令。
图像捕获设备300可以使用一个或多个镜头组件以将光线折射至一个或多个图像传感器312以用于捕获图像，诸如图4的母镜头组件410及转换镜头组件460。
图4A是图像捕获设备中包括母镜头组件410的系统400的一个示例的框图。母镜头组件410包括第一镜头堆叠(例如，图7的母镜头组件700的镜头堆叠、图9的母镜头组件920的镜头堆叠、或图10的母镜头组件1020的镜头堆叠)。系统400还包括图像传感器420，其被定位在母镜头组件410的第一端412处并且被配置为基于通过第一镜头堆叠入射到图像传感器420上的光来检测图像。例如，系统400可以是图像捕获设备100的一部分。例如，镜头104可以是母镜头组件410的外镜头。例如，系统400可以是图像捕获设备200的一部分。例如，镜头204或镜头206可以是母镜头组件410的外镜头。母镜头组件410的外镜头可以被定位在母镜头组件410的第二端414处。可以基于在第二端414处进入母镜头组件410、穿过第一镜头堆叠并在第一端412处离开母镜头组件410以撞击图像传感器420的光使用图像传感器420来捕获图像。
图4B是系统450的一个示例的框图，系统450包括与母镜头组件410可移除地组合以修改图像捕获设备的光学属性的转换镜头组件460。转换镜头组件460包括第二镜头堆叠(例如，图8的转换镜头组件810的镜头堆叠、图9的转换镜头组件910的镜头堆叠、或图10的转换镜头组件1010的镜头堆叠)。系统450包括转换镜头安装装置470，其被配置为在母镜头组件410的第二端414上方与图像传感器420相多对的位置将转换镜头组件460可移除地附接到图像捕获设备(例如，图像捕获设备100)，使得入射在第二镜头堆叠的外镜头上的光将通过第二镜头堆叠和第一镜头堆叠被折射到图像传感器420。多种类型的转换镜头安装装置470可以被使用。例如，转换镜头安装装置470可以包括卡口机构，该卡口机构被配置为使得能够将转换镜头组件460附接到图像捕获设备。例如，转换镜头安装装置470可以包括卡环机构，该卡环机构被配置为使得能够将转换镜头组件460附接到图像捕获设备。例如，转换镜头安装装置470可以包括螺纹机构，该螺纹机构被配置为使得能够将转换镜头组件附接到图像捕获设备。
在一些实现方式中，转换镜头组件460具有比母镜头组件410更宽的视场。例如，转换镜头组件460可以可移除地被附接到图像捕获设备以扩大图像捕获设备的视场(例如，以将视场从153度改变为175度)。例如，转换镜头组件460的外镜头可以是鱼眼镜头。例如，转换镜头组件460的外镜头可以是超半球形的。在一些实现方式中，当转换镜头组件460被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的像圈内切在图像传感器420的感光区域内。在一些实现方式中，当从图像捕获设备移除转换镜头组件460时，单独的第一镜头堆叠的像圈包括图像传感器420的感光区域。例如，像圈可以随着转换镜头组件460的附接而变化，如关于图6A-图6B所述。
在一些实现方式中，第二镜头堆叠是无焦的。第二镜头堆叠可以具有无限焦距。无焦的第二镜头堆叠有助于使组合第一镜头堆叠和第二镜头堆叠的系统450的图像质量对转换镜头组件相对于母镜头组件410的安装或对准误差不敏感。例如，作为安装误差的函数的调制传递函数(MTF)的变化可能很小。例如，转换镜头组件460的出射光瞳的尺寸被设计成过填充母镜头组件410的对应入射光瞳。在一些实现方式中，出射光瞳的尺寸被设计成过填充对应入射光瞳的量超过转换镜头安装装置470的安装公差。例如，出射光瞳的尺寸被设计成过填充对应入射光瞳的量可能超过用于将第二镜头堆叠对准到转换镜头安装装置470的一部分的制造公差。例如，出射光瞳的尺寸被设计成过填充对应入射光瞳的量可能超过用于将第一镜头堆叠对准到转换镜头安装装置470的一部分的制造公差。例如，在转换镜头组件460中的第二镜头堆叠可以被配置为降低图像质量对安装误差的敏感度，如关于图5A-图5C所描述的。使用具有无焦的第二镜头堆叠的转换镜头组件460也可以帮助使图像质量对温度变化具有鲁棒性。
在一些实现方式中，当转换镜头组件460被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的最佳图像平面与当从图像捕获设备移除转换镜头组件460时单独的第一镜头堆叠的最佳图像平面相同。最佳图像平面是通过第一镜头堆叠或组合镜头堆叠的光所聚焦的平面。例如，最佳图像平面可以对应于图像传感器420的表面。例如，通过基于母镜头组件中的第一镜头堆叠的光学参数来约束第二镜头堆叠的光学参数，具有转换镜头组件460的最佳图像平面可以与没有转换镜头组件460的最佳图像平面匹配。
在一些实现方式中，当转换镜头组件460被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的相对孔径与当从图像捕获设备移除转换镜头组件460时单独的第一镜头堆叠的相对孔径相同。例如，通过基于母镜头组件中的第一镜头堆叠的光学参数来约束第二镜头堆叠的光学参数，具有转换镜头组件460的相对孔径可以与没有转换镜头组件460的相对孔径匹配。
图5A-图5C图示了用于设计转换镜头组件以允许宽松的安装公差同时维持一致的图像质量的原理(例如，在广泛的横向安装误差范围内的一致的调制传递函数(MTF)曲线)。
图5A是图像捕获设备中的母镜头组件的入射光瞳的一个示例的图示。在该第一种场景500中，使用母镜头组件而不使用转换镜头组件来捕获图像。光线520通过穿过母镜头组件的入射光瞳512入射在母镜头510上。对于母镜头510，只有具有给定尺寸和形状的输入波前530(诸如平坦的，意味着无限远处的物体)才能进入母镜头510的入射光瞳512并且很好地聚焦在图像平面上。这可能是适用于转换镜头组件的母镜头510的要求。如果母镜头510是针对无限远物距(即，平坦的波前530)设计的，那么对于其他形状的波前，诸如球面，可能表明物体处于有限距离处，并且波前则可能在图像平面处散焦或聚焦不佳。类似地，关于波前尺寸，只有撞击入射光瞳的波前部分将穿过母镜头510并聚焦在图像平面上。
图5B是图像捕获设备中的转换镜头组件的出射光瞳和母镜头组件的对应入射光瞳的一个示例的图示。在该第二种场景540中，母镜头组件与转换镜头组件550一起使用以捕获图像，但是转换镜头设计(例如，被设计为忽略安装公差影响)仅使来自转换镜头组件550的输出波前560的一部分满足对入射光瞳512的输入波前530的上述要求。光线520入射到转换镜头组件550上，一些光线522从转换镜头组件550出射，并且这些光线中的一些光线524穿过母镜头组件的入射光瞳512。在第二种场景540中，由于转换镜头组件550没有安装误差，输出波前560的平坦部分作为输入波前530进入母镜头510的入射光瞳512，穿过母镜头510并且在没有图像退化的情况下被聚焦在图像平面上。然而，输出波前560在诸如由输出波前560的弯曲区域所图示的其他区域的形状将不满足上述要求。如果转换镜头组件550被横向平移(例如，由于组件的安装误差或制造公差)，则输出波前560的非预期部分(例如，弯曲区域)将进入入射光瞳512，穿过母镜头510并且可能在图像平面上聚焦不佳/不正确。为此，转换镜头组件550的横向安装误差可能降低图像质量。
图5C是图像捕获设备中的无焦的转换镜头组件的出射光瞳和母镜头组件的对应入射光瞳的一个示例的图示。在该第三种场景570中，母镜头组件与转换镜头组件580一起使用以捕获图像，并且转换镜头组件580是无焦的，其中出射光瞳被调整尺寸使得来自转换镜头组件580的输出波前590满足对输入波前530在比母镜头组件的入射光瞳512更大的区域上的上述要求。光线520入射到转换镜头组件580上，并且一些光线522从转换镜头组件580出射，并且这些光线中的一些光线524穿过母镜头组件的入射光瞳512。由于输出波前590的质量区域超过入射光瞳512的区域，如果转换镜头组件580被横向移动(例如，由于组件的安装误差或制造公差)，则进入母镜头组件的入射光瞳512的波前形状仍满足对输入波前530的上述要求，并且在没有转换镜头组件580的情况下，光线也将被聚焦在图像平面上。
在图5A-图5C中，为了清楚起见，仅描绘了轴上场的入射光瞳512。出射光瞳过填充对应入射光瞳的无焦设计可以被应用于所有场。例如，对于一些智能手机镜头，光阑孔径位于母镜头510的前面，并且因此入射光瞳512对于所有场都是相同的。针对转换镜头组件580的设计标准可以被设置为用来自转换镜头组件580的所有出射光瞳过填充该入射光瞳，从而为转换镜头组件580的安装误差提供余量或公差。在孔径光阑位于母镜头510后面的情况下，入射光瞳将随场而变化，并且因此可以在母镜头组件的一组不同入射光瞳上确定针对期望的过填充水平的设计标准。
例如，转换镜头组件580的出射光瞳的尺寸可以被设计成过填充母镜头组件的对应入射光瞳。在一些实现方式中，出射光瞳的尺寸被设计成过填充对应入射光瞳的量超过转换镜头安装装置的安装公差。在一些实现方式中，出射光瞳的尺寸被设计成过填充对应入射光瞳的量超过用于将第二镜头堆叠对准到转换镜头安装装置的一部分的制造公差。在一些实现方式中，出射光瞳的尺寸被设计成过填充对应入射光瞳的量超过用于将第一镜头堆叠对准到转换镜头安装装置的一部分的制造公差。
图6A-图6B描绘了具有能够提供两个不同视场角和放大率的可附接和可拆卸的高质量成像镜头系统的图像捕获设备中的像圈的修改。
图6A是与对应于母镜头组件的视场的像圈620重叠的图像传感器610的图示。在该第一使用场景600中，仅使用母镜头组件折射感测光来捕获图像。例如，图像传感器可以具有1/2.3英寸的传感器格式或2/3英寸的传感器格式。例如，图像传感器610可以是具有母镜头的相机的一部分，该母镜头被配置为可以提供具有大约95.2度(V)x123.6度(H)x153度(D)的视场角的高质量和稳定的图像。为了获得超高平滑模式成像，可能非常期望设计具有更大视场角(FOV)的相机及其镜头(例如，175度和内切在图像传感器610的两个长边上的像圈，如图6B中所图示)。一种方法是设计全新的镜头和相机。另一种方法是设计转换镜头组件(例如，配件镜头)。该配件镜头可以容易地从主相机中拆卸和附接。当该转换镜头组件(例如，转换镜头组件460)(例如，使用转换镜头安装装置470)被附接到主相机时，其将原始镜头系统转换为更大角度的FOV和更小的图像格式。这样，用户可以更灵活地选择适合使用场景的相机模式。
该申请描述了一种镜头系统，其由两个物理上可分离的镜头组件组成。一种被称为母镜头组件，被永久地嵌入在相机中，并且提供较小角度的FOV和较大的图像格式。另一种是配件镜头，被称为转换镜头组件。该转换镜头组件在被附接到相机时可以提供较大角度的FOV和较小的图像格式。该转换镜头组件可以被设计成使得组合镜头系统的图像质量对转换镜头组件的安装误差不敏感。此外，转换镜头组件可以被设计成使得最佳图像平面在有或没有转换镜头组件的情况下不改变并且相对孔径在有或没有转换镜头组件的情况下不改变。
图6B是图像传感器610与对应于与母镜头组件组合的转换镜头组件的视场的像圈660重叠的图示。在该第二使用场景650中，使用转换镜头组件和母镜头组件的组合将感测光折射到图像传感器610来捕获图像。图像传感器610是图像捕获设备的一部分，该图像捕获设备包括：包括第一镜头堆叠的母镜头组件；图像传感器610，其被定位在母镜头组件的第一端处，并且被配置为基于通过第一镜头堆叠而入射到图像传感器610上的光来检测图像；包括第二镜头堆叠的转换镜头组件；以及转换镜头安装装置，其被配置为在母镜头组件的第二端上方与图像传感器610相对的位置将转换镜头组件可移除地附接到图像捕获设备，使得入射到第二镜头堆叠的外镜头上的光将通过第二镜头堆叠和第一镜头堆叠而被折射到图像传感器610。在该第二使用场景650中，当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的像圈660内切在图像传感器610的感光区域内。在一些实现方式中，当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的最佳图像平面与当从图像捕获设备移除转换镜头组件时单独的第一镜头堆叠的最佳图像平面相同。在一些实现方式中，当转换镜头组件被附接到图像捕获设备时，与第一镜头堆叠相组合的第二镜头堆叠的相对孔径与当从图像捕获设备中移除转换镜头组件时单独的第一镜头堆叠的相对孔径相同。
在图6A的第一使用场景600中，当从图像捕获设备移除转换镜头组件时，单独的第一镜头堆叠的像圈620包括图像传感器610的感光区域。转换镜头组件可以具有比母镜头组件更宽的视场。例如，图6A的像圈620可以对应于153度的对角线视场，而图6B的像圈660可以对应于175的度对角线视场。
图7是母镜头组件700的镜头堆叠的一个示例的图示。母镜头组件700包括镜头堆叠，从外到内，包括L1镜头710、L2镜头712、L3镜头714、L4镜头716、L5镜头718、L6镜头720、L7镜头722和L8镜头724。镜头堆叠(710-724)被配置为将入射在L1镜头710上的光聚焦在图像平面730上，其可以对应于图像传感器(例如，图像传感器420)的感光表面。折射光还穿过传感器盖板玻璃732以及被定位在L4镜头716和L5镜头718之间的孔径光阑734。
例如，母镜头组件700可以具有18毫米(mm)的总轨道长度、2.5的相对孔径(F/#)、2.711mm的焦距、455纳米(nm)至661nm的设计波长、1/2.3英寸的传感器格、95.2°(V)x123.6°(H)x153°(D)的视场角、7.85mm的像圈、以及最大像圈处15°的主光线角。
母镜头组件700的基本结构是具有关于孔径光阑的对称配置的反向长焦镜头。因此，可以大致抵消三阶像散、三阶场曲和三阶横向色。L8镜头724的非球面项可以被用于获得指定的主光线角。负元件L1镜头710和L2镜头712可以被用于减少光瞳像差。L1镜头710、L3镜头714、L5镜头718、L6镜头720和L7镜头722是球面元件。L2镜头712、L4镜头716和L8镜头724是非球面元件。L1镜头710、L2镜头712、L3镜头714、L4镜头716、L5镜头718、L6镜头720、L7镜头722和L8镜头724可以由玻璃制成(例如，分别利用H-ZLAF75A(nd＝1.904，vd＝31.3)、MC-FCD1-M20(nd＝1.497，vd＝81.5)、H-K9L(nd＝1.517，vd＝64.2)、MC-TAFD307(nd＝1.882，vd＝37.2)、H-FK61B(nd＝1.491，vd＝81.6)、H-ZPK2(nd＝1.603，vd＝65.5)、H-ZF50(nd＝1.741，vd＝27.8)和MC-FCD1-M20(nd＝1.497，vd＝81.5))。在一些实现方式中，这些玻璃可以用折射率和阿贝数来替换。L1镜头710的材料可以由较硬的玻璃制成，以具有更好的抗划伤质量。
例如，Ll镜头710可以是球面的并且由H-ZLAF75A(折射率为1.904，阿贝数为31.3)制成，其中外(物体侧)曲率半径为9.49736415毫米(mm)，外净半直径为4.70000000，内(传感器侧)曲率半径为3.21222787mm，内净半直径为2.90000000，并且中心厚度为0.540100mm。L1镜头710和L2镜头712之间的气隙具有1.095871mm中心厚度。例如，L2镜头712甚至可以是非球面的，并且由MC-FCD1-M20(折射率为1.497，阿贝数为81.5)制成，其中外(物体侧)曲率半径为4.40140323mm，外净半直径为3.00000000，外锥常数为0.820148，外四阶系数为1.872683x10^-3，外六阶系数为-2.20047988x10^-3，外八阶系数为4.286681x10^-4，外十阶系数为-4.468952x10^-5，外十二阶系数为1.773196x10^-6，内(传感器侧)曲率半径为2.10529873mm，内净半直径为2.20000000，内锥常数为-0.542206，内四阶系数为5.324835x10^-3，内六阶系数为-2.81974387x10^-3，内八阶系数为3.350900x10^-4，内十阶系数为5.740625x10^-5，内十二阶系数为-1.286993x10^-5，并且中心厚度为0.436021mm。L2镜头712和L3镜头714之间的气隙具有中心厚度为2.133758mm。例如，L3镜头714可以是球面的，并且由H-K9L(折射率为1.517，阿贝数为64.2)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-3.48837677mm，外净半直径为2.10000000，内(传感器侧)曲率半径为-14.84280098mm，内净半直径为2.00000000，并且中心厚度为0.374719mm。L3镜头714和L4镜头716之间的气隙具有0.083910mm的中心厚度。例如，L4镜头716甚至可以是非球面的，并且由MC-TAFD307(折射率为1.882，阿贝数为37.2)制成，其中外(物体侧)曲率半径为7.21888162mm，外净半直径为2.20000000，外锥常数为2.102011，外四阶系数为1.150114x10^-4，外六阶系数为8.208919x10^-5，外八阶系数为1.018711x10^-4，外十阶系数为-2.736738x10^-5，外十二阶系数为3.415871x10^-6，内(传感器侧)曲率半径为-6.92894328mm，内净半直径为1.53080015，内锥常数为14.597079，内四阶系数为0.010338，内六阶系数为9.473713x10^-4，内八阶系数为9.976586x10^-4，内十阶系数为-5.270709x10^-4，内十二阶系数为1.633868x10^-4，中心厚度为2.043145mm。L4镜头716和L5镜头718之间的气隙具有0.161574mm中心厚度。例如，孔径光阑734可以具有0.859133mm的厚度和1.32600000的净半直径。例如，L5镜头718可以是球面的，并且由H-FK61B(具有1.491的折射率和81.6的阿贝数)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-58.89618128mm，外净半直径为1.80000000，内(传感器侧)曲率半径为-3.43121656mm，内净半直径为2.20000000，并且中心厚度为1.469225mm。L5镜头718和L6镜头720之间的气隙具有0.077602mm的中心厚度。例如，L6镜头720可以是球面的，并且由H-ZPK2A(具有1.603的折射率和65.5的阿贝数)制成，其中外(物体侧)曲率半径为16.53944085mm，外净半直径为2.40000000，内(传感器侧)曲率半径为-2.68988785mm，内净半直径为2.40000000，并且中心厚度为2.172732mm。例如，L7镜头722可以是球面的，并且由H-ZF50(折射率为1.741，阿贝数为27.8)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-2.68988785mm，外净半直径为2.40000000，内(传感器侧)曲率半径为6.49948177mm，内净半直径为3.00000000，并且中心厚度为0.358236mm。L7镜头722和L8镜头724之间的气隙具有0.294461mm的中心厚度。例如，L8镜头724甚至可以是非球面的，并且由MC-FCD1-M20(折射率为1.497，阿贝数为81.5)制成，其中外(物体侧)曲率半径为5.89752468mm，外净半直径为3.20000000，外锥常数为0.933104，外四阶系数为-3.28534081x10^-3，外六阶系数为1.101686x10^-4，外八阶系数为-1.04554681x10^-5，外十阶系数为-2.316863x10^-8，外十二阶系数为1.899045x10^-8，内(传感器侧)曲率半径为-6.65269847mm，内净半直径为3.60000000，内锥常数为-1.605373，内四阶系数为1.286707x10^-3，内六阶系数为-2.69852468x10^-4，内八阶系数为3.488667x10^-5，内十阶系数为-3.167066x10^-6，内十二阶系数为9.373795x10^-8，并且中心厚度为2.659567mm。L8镜头724和传感器盖板玻璃732之间的气隙具有1.472662mm的中心厚度。传感器盖板玻璃732可以由H-K9L(折射率1.517，阿贝数64.2)制成，并且具有0.500000mm的厚度和4.00000000的净半直径。传感器盖板玻璃732和图像平面730之间的气隙具有1.26732mm的厚度。
图8是转换镜头组件810和母镜头组件700的镜头堆叠800的组合的一个示例的图示。转换镜头组件810被定位在母镜头组件700的一端处，与图像平面730相对。转换镜头组件810包括镜头堆叠，从外到内，包括L1镜头820、L2镜头822、L3镜头824和L4镜头826。镜头堆叠(820-826)被配置为将入射在L1镜头820上的光折射到母镜头组件700的L1镜头710上。
例如，转换镜头组件810和母镜头组件700的镜头组800的组合可以具有32.42毫米(mm)的总轨道长度、2.5的相对孔径(F/#)、1.79mm的焦距、455纳米(nm)至661nm的设计波长、1/2.3英寸的传感器规格、175°的视场角、4.73mm的像圈、以及最大像圈处15度的主光线角。因此，转换镜头组件810和母镜头组件700的镜头组800的组合可以将146°的视场角和8mm的像圈转换成175°的FOV角和4.75mm的像圈。
负元件，L1镜头820，可以主要被用于减少光瞳像差，这继而又可以有助于提高相对照明。此外，L1镜头820的形状也可以被用于减小最外表面的入射角，这继而又提高相对照明。L1镜头820是球面元件。L2镜头822、L3镜头824和L4镜头826是非球面元件。L1镜头820、L2镜头822、L3镜头824和L4镜头826全部由玻璃制成(例如，分别使用H-ZLAF55D、D-LAK6、D-ZF10和MC-LAC130)。在一些实现方式中，这些玻璃将用折射率和阿贝数来替换。L1镜头820的材料可以由较硬的玻璃制成，以具有更好的抗划伤质量。
例如，L1镜头820可以是球面的并且由H-ZLAF55D(折射率为1.835，阿贝数为42.7)制成，其中外(物体侧)曲率半径为28.582899毫米(mm)，外净半直径为11.30000000，内(传感器侧)曲率半径为9.346412mm，内净半直径为7.60000000，并且中心厚度为1.297369mm。L1镜头820和L2镜头822之间的气隙具有5.170662mm的中心厚度。例如，L2镜头822甚至可以是非球面的，并且由D-LAK6(折射率为1.694，阿贝数为53.2)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-234.237715mm，外净半直径为6.90000000，外锥常数为0.000000，外四阶系数为-6.006843x10^-4，外六阶系数为8.304294x10^-6，外八阶系数为-6.623375x10^-8，外十阶数系数3.557178x10^-10，外十二阶系数为0.000000，内(传感器侧)曲率半径为9.417115mm，内净半直径为6.00000000，内锥常数为0.000000，内四阶系数为-3.065922x10^-4，内六阶系数为6.231223x10^-6，内八阶系数为-6.457357x10^-7，内十阶系数9.106986x10^-9，内十二阶系数为0.000000，并且中心厚度为0.739228mm。L2镜头822和L3镜头824之间的气隙具有0.140128mm的中心厚度。例如，L3镜头824甚至可以是非球面的，并且由D-ZF10(折射率为1.689，阿贝数为31.1)制成，其中外(物体侧)曲率半径为8.111370mm，外净半直径为6.00000000，外锥常数为-0.382550，外四阶系数为-9.080117x10^-5，外六阶系数为-3.698359x10^-6，外八阶系数为-6.239522x10^-7，外十阶系数为1.291816x10^-8，外十二阶系数为-5.935574x10^-11，内(传感器侧)曲率半径为25.396013mm，内净半直径为5.00000000，内锥常数为7.330400，内四阶系数为-7.017480x10^-4，内六阶系数为7.097469x10^-5，内八阶系数为-3.087901x10^-6，内十阶系数为5.105846x10^-8，内十二阶系数为-2.070343x10^-10，并且中心厚度为4.231515mm。L3镜头824和L4镜头826之间的气隙具有0.129236mm的中心厚度。例如，L4镜头826甚至可以是非球面的，并且由MC-LAC130(折射率为1.694，阿贝数为53.2)制成，其中外(物体侧)曲率半径为23.270760mm，外净半直径为5.00000000，外锥常数为-5.289071，外四阶系数为6.816483x10^-4，外六阶系数为3.688348x10^-5，外八阶系数为-1.188804x10^-6，外十阶系数为-2.457534x10^-8，外十二阶系数为9.101118x10^-10，内(传感器侧)曲率半径为-26.342266mm，内净半直径为4.60000000，内锥常数为9.442880，内四阶系数为9.120000x10^-4，内六阶系数为-4.742257x10^-5，内八阶系数为2.413569x10^-6，内十阶系数为-8.141598x10^-8，内十二阶系数为1.133361x10^-9，并且中心厚度为2.316485mm。L4镜头826与母镜头组件700之间的气隙具有0.400000mm的中心厚度。
图9是转换镜头组件910和母镜头组件920的镜头堆叠900的组合的一个示例的图示。转换镜头组件910被定位在母镜头组件920的一端处，与图像平面940相对，光线被聚焦在图像平面940上以用于进行图像捕获。母镜头组件920包括镜头堆叠，从外到内，包括L1镜头922、L2镜头924、L3镜头926、L4镜头928、L5镜头930、L6镜头932和L7镜头934。镜头组(922-934)被配置为将入射在L1镜头922上的光聚焦在图像平面940上，图像平面940可以对应于图像传感器(例如，图像传感器420)的感光表面。折射光还穿过传感器盖板玻璃942以及被定位在L3镜头926和L4镜头928之间的孔径光阑944。转换镜头组件910包括镜头堆叠，从外到内，包括L1镜头950、L2镜头952、L3镜头954、L4镜头956和L5镜头958。镜头堆叠(950-958)被配置为将入射在L1镜头950上的光折射到母镜头组件920的L1镜头922上。
例如，转换镜头组件910和母镜头组件920的镜头堆叠900的组合可以具有2.6的相对孔径(F/#)和455纳米(nm)至661nm的设计波长。转换镜头组件910和母镜头组件920的镜头堆叠组900的组合可以将146°的视场角和8mm的像圈转换成175°的FOV角和4.75mm的像圈。
例如，L1镜头922可以是球面的，并且由H-LAK52(折射率为1.729，阿贝数为54.7)制成，其中外(物体侧)曲率半径为8.70939958毫米(mm)，外净半直径为5.20000000，内(传感器侧)曲率半径为3.56684622mm，内净半直径为3.30000000，并且中心厚度为0.60000000mm。L1镜头922和L2镜头924之间的气隙具有1.31369248mm的中心厚度。例如，L2镜头924甚至可以是非球面的，并且由M-FCD1(折射率为1.497，阿贝数为81.6)制成，其中外(物体侧)曲率半径为5.65209389mm，外净半直径为3.20000000，外锥常数为1.44139433，外四阶系数为-4.59278524x10^-3，外六阶系数为4.84077603x10^-4，外八阶系数为-3.32318588x10^-5，外十阶系数为9.45397400x10^-7，内(传感器侧)曲率半径为2.00423180mm，内净半直径为2.10000000，内锥常数为-0.67184274，内四阶系数为-2.02128287x10^-3，内六阶系数为3.72088346x10^-4，内八阶系数为2.00807798x10^-4，内十阶系数为-2.31692691x10^-6，并且中心厚度为0.70000000mm。L2镜头924和L3镜头926之间的气隙具有1.72813154mm的中心厚度。例如，L3镜头926甚至可以是非球面的，并且由M-TAFD305(折射率为1.851，阿贝数为40.1)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-5.42122861mm，外净半直径为2.00000000，外锥常数为1.85713465，外四阶系数为-4.82104127x10^-3，外六阶系数为2.09207939x10^-3，外八阶系数为-6.40621133x10^-5，外十阶系数为0.0000000，内(传感器侧)曲率半径为-7.20730301mm，内净半直径为2.00000000，内锥常数为-4.36076383，内四阶系数为1.84863366x10^-3，内六阶系数为3.73504961x10^-3，内八阶系数为-8.21828575x10^-4，内十阶系数为2.82263215x10^-4，并且中心厚度为1.15277270mm。L3镜头926和L4镜头928之间的气隙具有0.75084797mm的中心厚度。例如，孔径光阑944可以具有0.08908569mm的厚度和1.21260000的净半直径。例如，L4镜头928可以是球面的并且由H-LAK52(折射率为1.729，阿贝数为54.7)制成，其中外(物体侧)曲率半径为19.825340439毫米(mm)，外净半直径为1.50000000，内(传感器侧)曲率半径为-3.37704000mm，内净半直径为2.00000000，并且中心厚度为2.18000000mm。L4镜头928和L5镜头930之间的气隙具有0.63075491mm的中心厚度。例如，L5镜头930可以是球面的，并且由FCD10A制成(折射率为1.459，阿贝数为90.2)，其中外(物体侧)曲率半径为12.10849785毫米(mm)，外净半直径为2.30000000，内(传感器侧)曲率半径为-2.63432238mm，内净半直径为2.30000000，并且中心厚度为2.21500000mm。例如，L6镜头932可以是球面的，并且由H-ZF11(折射率为1.699，阿贝数为30.1)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-2.63432238毫米(mm)，外半透明直径为2.30000000，内(传感器侧)曲率半径为8.25340439mm，内净半直径为2.80000000，并且中心厚度为2.40000000mm。L6镜头932和L7镜头934之间的气隙具有0.15957414mm的中心厚度。例如，L7镜头934甚至可以是非球面的，并且由M-FCD1(折射率为1.497，阿贝数为81.6)制成，其中外(物体侧)曲率半径为5.99484063mm，外净半直径为3.40000000，外锥常数为-6.68959873，外四阶系数为1.31181301x10^-3，外六阶系数为-3.59814344x10^-5，外八阶系数为1.64320946x10^-6，外十阶系数为-4.35500207x10^-7，内(传感器侧)曲率半径为-4.74375017mm，内净半直径为3.50000000，内锥常数为0.46708052，内四阶系数为3.85196164x10^-3，内六阶系数为-1.77306788x10^-6，内八阶系数为7.48252985x10^-6，内十阶系数为-4.90578581x10^-7，并且中心厚度为2.58957979mm。L7镜头934和传感器盖板玻璃942之间的气隙具有2.45980767mm的中心厚度。传感器盖板玻璃942可以由H-K9L(折射率1.517，阿贝数64.2)制成，并且具有0.500000mm的厚度，以及4.00000000的净半直径。传感器盖板玻璃942和图像平面940之间的气隙具有0.57666464mm的厚度。
例如，L1镜头950可以是球面的，并且由S-LAM60(折射率为1.743，阿贝数为49.3)制成，其中外(物体侧)曲率半径为116.213431毫米(mm)，内(传感器侧)曲率半径为21.198258mm，并且中心厚度为1.473042mm。L1镜头950和L2镜头952之间的气隙具有2.612586mm的中心厚度。例如，L2镜头952可以是球面的，并且由L-LAH84P(折射率为1.812，阿贝数为40.3)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-117.475051毫米(mm)，内(传感器侧))曲率半径为-165.438594mm，并且中心厚度为1.972658mm。L2镜头952和L3镜头954之间的气隙具有1.016621mm的中心厚度。例如，L3镜头954甚至可以是非球面的，并且由S-LAH52(折射率为1.800，阿贝数为42.2)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-34.530538mm，外锥常数为4.262552，外四阶系数为-1.517641x10^-5，外六阶系数为9.830603x10^-8，外八阶系数为1.048213x10^-9，外十阶系数为7.844601x10^-12，外十二阶系数为-6.821999x10^-14，内(传感器侧)曲率半径为35.905957mm，内锥常数为7.010751，内四阶系数为-8.243871x10^-5，内六阶系数为-3.146310x10^-8，内八阶系数为-1.368934x10^-9，内十阶系数为-2.305566x10^-11，内十二阶系数为5.504108x10^-14，并且中心厚度为2.291794mm。L3镜头954和L4镜头956之间的气隙具有0.021mm的中心厚度。例如，L4镜头956甚至可以是非球面的，并且由S-NBH55(折射率为1.80，阿贝数为29.8)制成，其中外(物体侧)曲率半径为21.028761mm，外锥常数为-4.027318，外四阶系数为-4.907778x10^-5，外六阶系数为-8.433146x10^-7，外八阶系数为-3.782694x10^-9，外十阶系数为-1.757296x10^-11，外十二阶系数为-5.096956x10^-13，内(传感器侧)曲率半径-1.088825x10^-8mm，内锥常数为-4.027318，内四阶系数为5.000605x10^-6，内六阶系数为2.303489x10^-7，内八阶系数为3.847545x10^-9，内十阶系数为-3.055654x10^-12，内十二阶系数为8.830747x10^-13，并且中心厚度为2.381920mm。L4镜头956和L5镜头958之间的气隙具有0.200767mm的中心厚度。例如，L5镜头958甚至可以是非球面的，并且由LAL56(折射率为1.678，阿贝数为50.7)制成，其中外(物体侧)曲率半径为57.842455mm，外锥常数为26.483279，外四阶系数为6.427073x10^-6，外六阶系数为5.981782x10^-8，外八阶系数为1.986217x10^-9，外十阶系数为-5.648558x10^-11，外十二阶系数为-1.109226x10^-12，内(传感器侧)曲率半径为-39.491579mm，内锥常数为21.519781，内四阶系数为-2.570974x10^-5，内六阶系数为-4.066230x10^-7，内八阶系数为6.249269x10^-9，内十阶系数为-4.008676x10^-11，内十二阶系数为-1.304408x10^-12，并且中心厚度为2.011961mm。L5镜头958与母镜头组件920之间的气隙具有0.400000mm的中心厚度。
图10是转换镜头组件1010和母镜头组件1020的镜头堆叠1000的组合的一个示例的图示。转换镜头组件1010被定位在母镜头组件1020的一端处，与图像平面940相对，光线被聚焦在图像平面940上以用于进行图像捕获。母镜头组件1020包括镜头堆叠，从外到内，包括L1镜头922、L2镜头924、L3镜头926、L4镜头928、L5镜头930、L6镜头932和L7镜头934。母镜头组件1020包括图9的母镜头组件920的镜头堆叠，并且添加了相机盖板玻璃1046。镜头堆叠(922-934)被配置为将入射在L1镜头922上的光聚焦在图像平面940上，图像平面940可以对应于图像传感器(例如，图像传感器420)的感光表面。折射光还穿过传感器盖板玻璃942、被定位在L3镜头926和L4镜头928之间的孔径光阑944、以及相机盖板玻璃1046。转换镜头组件1010包括镜头堆叠，从外到内，包括L1镜头1050、L2镜头1052、L3镜头1054、L4镜头1056、L5镜头1058和L6镜头1060。镜头堆叠(1050-1060)被配置为将入射在L1镜头1050上的光通过相机盖板玻璃1046折射到母镜头组件1020的L1镜头922上。
例如，转换镜头组件1010和母镜头组件1020的镜头堆叠1000的组合可以具有2.6的相对孔径(F/#)和455纳米(nm)至661nm的设计波长。转换镜头组件1010和母镜头组件1020的镜头堆叠1000的组合可以将146°的视场角和8mm的像圈转换成170°的视场角和4.75mm的像圈。
例如，Ll镜头1050可以是球面的，并且由S-LAL18(折射率为1.729，阿贝数为54.7)制成，其中外(物体侧)曲率半径为58.533932毫米(mm)，内(传感器侧)曲率半径为27.095852mm，并且中心厚度为1.736960mm。L1镜头1050和L2镜头1052之间的气隙具有2.000000mm的中心厚度。例如，L2镜头1052可以是球面的，并且由S-TIM25(折射率为1.673，阿贝数为32.1)制成，其中外(物体侧)曲率半径为49.537793毫米(mm)，内(传感器侧)曲率半径为55.923002mm，并且中心厚度为1.500000mm。L2镜头1052和L3镜头1054之间的气隙具有1.997098mm的中心厚度。例如，L3镜头1054可以是球面的，并且由S-LAH59(折射率为1.816，阿贝数为46.6)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-391.726885毫米(mm)，内(传感器侧))曲率半径为145.099172mm，并且中心厚度为1.199015mm。L3镜头1054和L4镜头1056之间的气隙具有2.001884mm的中心厚度。例如，L4镜头1056甚至可以是非球面的，并且由S-NBH57(折射率为1.850，阿贝数为30.0)制成，其中外(物体侧)曲率半径为-42.778003mm，外锥常数为5.342135，外四阶系数为-6.892025x10^-6，外六阶系数为-5.493958x10^-8，外八阶系数为6.953176x10^-11，外十阶系数为-1.508806x10^-14，外十二阶系数为1.611067x10^-15，外十四阶系数为1.151363x10^-16，内(传感器侧)曲率半径665.366557mm，内锥常数为-994.526144，内四阶系数为-1.270704x10^-5，内六阶系数为-5.532322x10^-8，内八阶系数为-1.191821x10^-10，内十阶系数为1.116886x10^-12，内十二阶系数为-7.176472x10^-15，内十四阶系数为-1.125246x10^-16，并且中心厚度为2.003888mm。L4镜头1056和L5镜头1058之间的气隙具有1.507238mm的中心厚度。例如，L5镜头1058甚至可以是非球面的，由S-NPH3(折射率为1.959，阿贝数为17.5)制成，外(物体侧)曲率半径为64.932073mm，外锥常数为-16.708640，外四阶系数为-1.298815x10^-5，外六阶系数为-8.758034x10^-8，外八阶系数为-5.125759x10^-10，外十阶系数为-3.927940x10^-12，外十二阶系数为3.671350x10^-14，外十四阶系数为5.744332x10^-16，内(传感器侧)曲率半径668.249903mm，内锥常数为996.159319，内四阶系数为-1.181719x10^-5，内六阶系数为7.873235x10^-8，内八阶系数为9.502605x10^-10，内十阶系数为5.824033x10^-12，内十二阶系数为1.263311x10^-13，内十四阶系数为-8.252160x10^-16，并且中心厚度为2.007680mm。L5镜头1058和L6镜头1060之间的气隙具有1.006621mm的中心厚度。例如，L6镜头1060甚至可以是非球面的，并且由S-LAL18(折射率为1.729，阿贝数为54.7)制成，其中外(物体侧)曲率半径为44.098341mm，外锥常数为3.020472，外四阶系数为4.413772x10^-6，外六阶系数为8.596087x10^-8，外八阶系数为-1.719820x10^-9，外十阶系数为1.699664x10^-11，外十二阶系数为2.696776x10^-13，外十四阶系数为3.756882x10^-15，内(传感器侧)曲率半径为-157.293657mm，内锥常数为481.971256，内四阶系数为-1.972156x10^-5，内六阶系数为-3.327397x10^-7，内八阶系数为-4.060257x10^-9，内十阶系数为-9.851074x10^-11，内十二阶系数为1.889099x10^-12，内十四阶系数为1.239042x10^-13，并且中心厚度为1.990646mm。L6镜头1060与母镜头组件1020之间的气隙具有0.400000mm的中心厚度。
虽然已经结合某些实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的实施例，相反，旨在涵盖包括在所附权利要求的范围内的各种修改和等同布置，该范围应得到最广泛的解释，以便涵盖法律允许的所有此类修改和等同结构。

Claims (30)

1.一种图像捕获设备，其特征在于，包括：
母镜头组件，包括第一镜头堆叠；
图像传感器，被定位在所述母镜头组件的第一端处并且被配置为基于通过所述第一镜头堆叠入射在所述图像传感器上的光来检测图像；
转换镜头组件，包括第二镜头堆叠，
其中所述第二镜头堆叠是无焦的，以及
其中组合的所述第一镜头堆叠与所述第二镜头堆叠的放大倍数比单独的所述第一镜头堆叠具有更小的放大倍数；以及转换镜头安装装置，被配置为在所述母镜头组件的第二端上方与所述图像传感器相对的位置将所述转换镜头组件可移除地附接到所述图像捕获设备，使得入射在所述第二镜头堆叠的外镜头上的光将通过所述第二镜头堆叠和所述第一镜头堆叠被折射到所述图像传感器。
2.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头组件的出射光瞳的尺寸被设计成过填充所述母镜头组件的对应入射光瞳。
3.根据权利要求2所述的图像捕获设备，其特征在于，所述出射光瞳的尺寸被设计成过填充所述对应入射光瞳的量超过所述转换镜头安装装置的安装公差。
4.根据权利要求2所述的图像捕获设备，其特征在于，所述出射光瞳的尺寸被设计成过填充所述对应入射光瞳的量超过用于将所述第二镜头堆叠对准到所述转换镜头安装装置的一部分的制造公差。
5.根据权利要求2所述的图像捕获设备，其特征在于，所述出射光瞳的尺寸被设计成过填充所述对应入射光瞳的量超过用于将所述第一镜头堆叠对准到所述转换镜头安装装置的一部分的制造公差。
6.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头组件具有比所述母镜头组件更宽的视场。
7.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头组件的所述外镜头是鱼眼镜头。
8.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头组件的所述外镜头是超半球形的。
9.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，当从所述图像捕获设备移除所述转换镜头组件时，单独的所述第一镜头堆叠的像圈包括所述图像传感器的感光区域。
10.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述第二镜头堆叠被配置为减小图像质量对安装误差的敏感度。
11.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述第二镜头堆叠被配置为减小图像质量对温度变化的敏感度。
12.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述母镜头在所述镜头元件内部具有光阑孔径。
13.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头安装装置包括：
卡口机构，被配置为使得能够将所述转换镜头组件附接到所述图像捕获设备。
14.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头安装装置包括：
卡环机构，被配置为使得能够将所述转换镜头组件附接到所述图像捕获设备。
15.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头安装装置包括：
螺纹机构，被配置为使得能够将所述转换镜头组件附接到所述图像捕获设备。
16.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠相组合的所述第二镜头堆叠的最佳图像平面与当从所述图像捕获设备移除所述转换镜头组件时单独的所述第一镜头堆叠的最佳图像平面相同。
17.根据权利要求16所述的图像捕获设备，其特征在于，所述最佳图像平面对应于所述图像传感器的表面。
18.根据权利要求1所述的图像捕获设备，其特征在于，当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠相组合的所述第二镜头堆叠的相对孔径与当从所述图像捕获设备中移除所述转换镜头组件时单独的所述第一镜头堆叠的相对孔径相同。
19.一种图像捕获设备，其特征在于，包括：
母镜头组件，包括第一镜头堆叠；
图像传感器，所述图像传感器被定位在所述母镜头组件的第一端处并且被配置为基于通过所述第一镜头堆叠而入射在所述图像传感器上的光来检测图像；
转换镜头组件，包括第二镜头堆叠；以及
转换镜头安装装置，被配置为在所述母镜头组件的第二端上方与所述图像传感器相对的位置将所述转换镜头组件可移除地附接到所述图像捕获设备，使得入射在所述第二镜头堆叠的外镜头上的光将通过所述第二镜头堆叠和所述第一镜头堆叠被折射到所述图像传感器，其中当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠相组合的所述第二镜头堆叠的最佳图像平面与当从所述图像捕获设备中移除所述转换镜头组件时单独的所述第一镜头堆叠的最佳图像平面相同。
20.根据权利要求19所述的图像捕获设备，其特征在于，当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠相组合的所述第二镜头堆叠的像圈内切在所述图像传感器的感光区域内。
21.根据权利要求19所述的图像捕获设备，其特征在于，当从所述图像捕获设备移除所述转换镜头组件时，单独的所述第一镜头堆叠的像圈包括所述图像传感器的感光区域。
22.根据权利要求19所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头组件具有比所述母镜头组件更宽的视场。
23.根据权利要求19所述的图像捕获设备，其特征在于，当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠相组合的所述第二镜头堆叠的相对孔径与当从所述图像捕获设备移除所述转换镜头组件时单独的所述第一镜头堆叠的相对孔径相同。
24.根据权利要求19所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头组件具有比所述母镜头组件更宽的视场，并且其中当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠组合的所述第二镜头堆叠的相对孔径与当从所述图像捕获设备移除所述转换镜头组件时单独的所述第一镜头堆叠的相对孔径相同。
25.一种图像捕获设备，其特征在于，包括：
母镜头组件，包括第一镜头堆叠；
图像传感器，被定位在所述母镜头组件的第一端处，并且被配置为基于穿过所述第一镜头堆叠入射到所述图像传感器上的光而检测图像；
转换镜头组件，包括第二镜头堆叠；以及
转换镜头安装装置，被配置为在所述母镜头组件的第二端上方与所述图像传感器相对的位置处将所述转换镜头组件可移除地附接到所述图像捕获设备，使得入射在所述第二镜头堆叠的外镜头上的光将通过所述第二镜头堆叠和所述第一镜头堆叠折射到所述图像传感器，其中当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠组合的所述第二镜头堆叠的相对孔径与当所述转换镜头组件从所述图像捕获设备移除时单独的所述第一镜头堆叠的相对孔径相同。
26.根据权利要求25所述的图像捕获设备，其特征在于，当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠组合的所述第二镜头堆叠的像圈内切在所述图像传感器的感光区域内。
27.根据权利要求25所述的图像捕获设备，其特征在于，当从所述图像捕获设备移除所述转换镜头组件时，单独的所述第一镜头堆叠的像圈包括所述图像传感器的感光区域。
28.根据权利要求25所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头组件具有比所述母镜头组件更宽的视场。
29.根据权利要求25所述的图像捕获设备，其特征在于，当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠组合的所述第二镜头堆叠的最佳图像平面与当从所述图像捕获设备移除所述转换镜头组件时单独的所述第一镜头堆叠的最佳图像平面相同。
30.根据权利要求25所述的图像捕获设备，其特征在于，所述转换镜头组件具有比所述母镜头组件更宽的视场，并且其中当所述转换镜头组件被附接到所述图像捕获设备时，与所述第一镜头堆叠组合的所述第二镜头堆叠的最佳图像平面与当从所述图像捕获设备移除所述转换镜头组件时单独的所述第一镜头堆叠的最佳图像平面相同。
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