CN106707456A - 一种全景鱼眼镜头的主筒、全景鱼眼镜头及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全景鱼眼镜头的主筒、全景鱼眼镜头及成像方法，所述主筒包括：第一主筒部分、第二主筒部分、斜板；所述第一主筒部分、第二主筒部分为两个直角契形，所述直角契形与直角棱镜相匹配；所述斜板为设定厚度的薄板；所述第一主筒部分与第二主筒部分是分开的，两者的斜面通过斜板隔开。采用了两个主筒部分放置两个直角棱镜，斜板将两个主筒部分进行隔离，从而使得两个直角棱镜未直接接触，使得在生产过程中，容易安装和调整棱镜，提高生产效率；两个直角棱镜是可以单独进行调节的，而不会受到另一个直角棱镜的影响。

Description

一种全景鱼眼镜头的主筒、全景鱼眼镜头及成像方法

技术领域

本发明涉及全景鱼眼镜头，尤其涉及的是一种全景鱼眼镜头的主筒、全景鱼眼镜头及成像方法。

背景技术

作为最新的全景拍摄技术，已知有利用两个广角镜头来实现的（参考专利CN201310556595）。在这样的全景镜头中，两个广角镜头背靠背结合在一起，其每一个具有超过180度的视场角，每个镜头的图像信息通过特有的光导装置引导到成像装置。两个广角镜头分别摄取的图像由相同的或单独的成像装置转换为电信号并对电信号进行处理，从而可获得全景图像。这种全景镜头可以快速获得全方位的图像信息，可以有效的使用到车载全景监控、安全监控、便携式的全景装置或类似物中。

其中光导装置的设计及结构对成像质量及稳定性具有关键影响，尤其在涉及小型化的全景镜头时，为了获取高质量的成像质量，光导装置的大小、结构成为行业技术难点。

参考专利CN201310556595中的全景镜头的光导装置，两个表面尺寸不同的透明元件邻接组成，该透明元件组通过共用主体管部件保持。其中两个透明元件将共用的反射膜夹在其中，主体管部件通过开设的斜槽对透明元件组进行固定。

但上述光导装置中，反射面共面使两组光路产生关联，会造成公差向另一面光路累计，如反射元件加工偏大或偏小，则必然会使一边光路偏大，一边偏小），从而导致两组光学系统成像质量差异大，增加反射元件加工难度。

透明元件大小不同且共用反射元件，需要预先拼接，再放置在主体管中进行固定，对镜头的组装加工精度要求非常高。

主体管内的放置的斜槽属于软性材质，对透明元件的固定不够牢固，容易发生变形，影响全景成像功能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全景鱼眼镜头的主筒、全景鱼眼镜头及成像方法，采用两个主筒部分放置两个直角棱镜，斜板将两个主筒部分进行隔离，避免了两直角棱镜的反射面共面并两棱镜贴合后存在偏差时，不易调整。使得两组光学系统成像质量基本一致。

本发明的技术方案如下：

一种全景鱼眼镜头的主筒，其中，所述主筒包括：第一主筒部分、第二主筒部分、斜板；

所述第一主筒部分、第二主筒部分为两个直角契形，所述直角契形与直角棱镜相匹配；所述斜板为设定厚度的薄板；

所述第一主筒部分与第二主筒部分是分开的，两者的斜面通过斜板隔开。

所述的全景鱼眼镜头的主筒，其中，所述斜板为具有反射功能的反射元件。

所述的全景鱼眼镜头的主筒，其中，所述斜板为不具有反射功能的元件时，在斜板与直角棱镜接触的两个背对面或直角棱镜的斜面贴上反射元件。

所述的全景鱼眼镜头的主筒，其中，所述斜板为实体板或空心板。

所述的全景鱼眼镜头的主筒，其中，所述第一主筒部分及第二主筒部分的斜边角分别设置有倒角槽。

所述的全景鱼眼镜头的主筒，其中，所述斜板与主筒一体成型或单独安装在主筒中。

一种全景鱼眼镜头，其中，所述系统包括：两组单镜头光学系统；

所述单镜头光学系统包括：用于进行光线反射的直角棱镜、设置在直角棱镜第一直角面前方的用于吸收外界入射光的第一负透镜、依次设置在直角棱镜第二直角面前方的用于校正光学系统色差的由第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜构成的透镜组、用于校正光学系统像差的第三正透镜；

所述两组单镜头光学系统分别通过如权利要求1所述的斜板的两个斜面与各自对应的直角棱镜斜面接触进行固定；所述直角棱镜与对应的如权利要求1所述的主筒部分相匹配；

两组依次设置的第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜以第一光轴镜像对称；两个第一负透镜以第二光轴镜像对称。

所述的全景鱼眼镜头，其中，

所述第一负透镜的中心线与其对应的直角棱镜直角面的中心线共线；所述依次设置在直角棱镜另一直角边前方的第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜的中心线共线，且与其对应的直角棱镜直角面的中心线共线。

所述的全景鱼眼镜头，其中，

直角棱镜的斜面与其对应的主筒部分的斜面接触；直角棱镜的第二直角面与其对应的主筒部分的第一直角面接触。

一种全景鱼眼镜头的成像方法，其中，

所述第一负透镜吸收外界的入射光；经过第一负透镜的入射光通过直角棱镜的斜面进行反射，并反射到由第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜构成的用于校正光学系统色差的透镜组；经过透镜组的光线进入校正光学系统像差的第三正透镜；光线通过第三正透镜出射到成像平面进行成像。

本发明所提供的一种全景鱼眼镜头的主筒、全景鱼眼镜头及成像方法，由于采用了两个主筒部分放置两个直角棱镜，斜板将两个主筒部分进行隔离，从而使得两个直角棱镜未直接接触，在两直角棱镜存在安装误差时，可以对各个棱镜进行单独调整，使得两组光学系统成像质量基本一致。斜板将两个主筒部分进行隔离，使得在生产过程中，容易安装和调整直角棱镜，提高生产效率，也同时使得在维修其中一组光路的上的镜片组中的直角棱镜时，可以单独进行拆除和维修而不会影响到另一光组的镜片组的直角棱镜，维修方便简单。

附图说明

图1是本发明中全景鱼眼镜头的主筒的结构图。

图2是本发明中全景鱼眼镜头的结构图。

图3是本发明中直角棱镜的结构图。

图4是本发明中主筒在第一视角的结构图。

图5是本发明中主筒在第二视角的结构图。

图6是本发明中全景鱼眼镜头的光学示意图。

具体实施方式

本发明提供一种全景鱼眼镜头的主筒、全景鱼眼镜头及成像方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明通过改进现有技术中全景鱼眼镜头的两个直角棱镜的安装方式，使得在生产过程中，容易安装和调整棱镜，提高生产效率，也同时使得在维修其中一组光路的上的镜片组中的直角棱镜时，可以单独进行拆除和维修而不会影响到另一光组的镜片组的直角棱镜，维修方便简单。

本发明主要进行改进的部分即是全景鱼眼镜头的主筒，该主筒采用对角斜板结构，即是通过在主筒的对角线的位置加装一个斜板，避免了两直角棱镜的反射面共面并且两反射面共面的棱镜贴合后存在偏差时不易调整。

如图1所示，为本发明提供的全景鱼眼镜头的主筒的结构图，所述主筒包括：第一主筒部分L17、第二主筒部分L27、斜板L8；第一主筒部分L17和第二主筒部分L27为形状相同的直角契形，该直角契形与直角棱镜相匹配。即是，该直角契形内部形状与其对应的直角棱镜的形状完全一致，直角棱镜可以完全放置于直角契形的内部区域。

第一主筒部分L17与第二主筒部分L27是分开的，两者的斜面相对，第一主筒部分斜面为第一斜面S12、第二主筒部分斜面为第二斜面S22,即是第一斜面S12与第二斜面S22相对。两者的斜面存在一定的距离，两个斜面是通过斜板隔开，两斜面间的距离即是斜板的厚度。第一斜面S12、第二斜面S22同时也是斜板的两个背对面，所述两个背对面分别与对应的直角棱镜的斜面接触。

第一主筒部分及第二主筒部分的斜边角分别设置有倒角槽。主筒部分设置的倒角槽扩大了直角棱镜与安装套的接触面，有利于固定直角棱镜，有利于点胶固定直角棱镜的棱角，安装更加精确。

斜板L8为具有一定厚度的薄板，该厚度可以进行设定，斜板L8的厚度的大小并不直接影响其在主筒中将第一主筒部分L17与第二主筒部分L27进行隔开的作用。斜板的两个背对面第一斜面S12、第二斜面S22的形状可以是正方形、长方形或圆形，该面的形状不做限定，只需该斜面的大小能完全隔离两路光路即可。

主筒采用对角斜板结构，通过在主筒的对角线的位置加装一个斜板。针对斜板是否为具有反射功能的反射元件，可以采用两种方式避免两反射面共面。当斜板为具有反射功能的反射元件时，两路光路的反射面为斜板的第一斜面S12、第二斜面S22，通过反射面的全反射实现两路光路的隔离，使得两个反射面不共面。当斜板为不具有反射功能的元件时，在斜板与直角棱镜接触的两个背对面或者直角棱镜的斜面贴上反射元件，同样可以实现两个反射面不共面。

斜板可以选择实体板，实体板可以增加主筒的强度，及斜板具有反射功能的反射元件；也可以选择空心板，减少主筒的重量。斜板可以与主筒一体成型或者单独安装在主筒中；斜板与主筒一体成型时，有利于斜板在主筒中的设计精度，从而使得安装于主筒中的直角棱镜安装精度更高；在斜板可活动地单独安装于主筒中时，可以随意的变换不同厚度的斜板，以致适应不同规格的直角棱镜。

基于上述的主筒结构，本发明还提供了一种包括上述主筒结构的全景鱼眼镜头，如图2所示，为本发明中全景鱼眼镜头的结构图。

该全景鱼眼镜头由两组单镜头的光学系统组合构成，两组单镜头光学系统分别主筒斜板的两个斜面与各自对应的直角棱镜斜面接触进行固定；所述直角棱镜与主筒部分相匹配。每组单镜头的光学系统可以单独接收超过180度视场角的光线，两组单镜头光学系统即能实现全景镜头的全景视角。

结合图2，对每组单镜头光学系统的各个光学元件进行详细的介绍。

单镜头光学系统主要包括直角棱镜、第一负透镜、第二负透镜、第一正透镜、第二正透镜、第三正透镜。以图2中全景鱼眼镜头结构图所示，其中第一组单镜头光学系统的光学元件为第一负透镜L11、直角棱镜L12、第一正透镜L13、第二正透镜L14、第二负透镜L15、第三正透镜L16; 第二组单镜头光学系统的光学元件为第一负透镜L21、直角棱镜L22、第一正透镜L23、第二正透镜L24、第二负透镜L25、第三正透镜L26。

直角棱镜用于进行光线反射，设置在直角棱镜第一直角面前方的第一负透镜用于吸收外界入射光，依次设置在直角棱镜第二直角面前方的由第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜构成的透镜组用于校正光学系统色差、第三正透镜用于校正光学系统像差。

所述两组单镜头光学系统分别通过斜板的两个斜面与各自对应的直角棱镜斜面接触进行固定；所述直角棱镜与对应的主筒部分相匹配；两组依次设置的第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜以第一光轴镜像对称；两个第一负透镜以第二光轴镜像对称。

第一负透镜与直角棱镜的第一直角面重合的中心线为第一光轴；第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜与直角棱镜的第二直角面重合的中心线为第二光轴。

两组单镜头光学系统的结构是完全对称的，本发明只以其中一组单镜头光学系统为例，并以直角棱镜L12为基准对各个光学元件的位置关系进行解释。

如图3所示，为本发明中直角棱镜的结构图。所述直角棱镜L12的两个斜边角设置为倒角，倒角部分的设计使得直角棱镜的安装的精度和牢固度提高，提升了镜头的稳定性。所述直角棱镜L12通过其斜面与其对应的主筒斜板的斜面接触进行固定，对角斜板结构的主筒与直角棱镜L12相互匹配。对角斜板结构的主筒，能对直角棱镜进行精确安装，且结构简单，易于安装与拆卸，提高实用性和耐用性。优选的，直角棱镜为等腰直角棱镜。

直角棱镜L12包括第一直角面P11、第二直角面P12和斜面P13;直角棱镜L22包括第一直角面P21、第二直角面P22和斜面P23。

图4、图5为本发明主筒在不同视角的结构图。

所述第一主筒部分L17的第一直角面S11面向第一正透镜L13，且在该第一主筒部分L17的第一直角面S11上设置有圆孔。所述第二主筒部分L27的第一直角面S21面向第一正透镜L23，且在该第二主筒部分L27的第一直角面S21上设置有圆孔。该圆孔能确保光线进入依次设置的第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜的光路中。

所述第一主筒部分L17的斜面为S12; 所述第二主筒部分L27的斜面为S22。

本发明中直角棱镜L12的斜面P13与第一主筒部分L17的斜面S12接触；直角棱镜L12的第二直角面P12与第一主筒部分L17的第一直角面S11接触。直角棱镜L22的斜面P23与第二主筒部分L27的斜面S22接触；直角棱镜L22的第二直角面P22与第二主筒部分L27的第一直角面S21接触。直角棱镜与主筒对应面的接触完成了直角棱镜的安装。

通过第一负透镜L11压紧直角棱镜L12, 可以通过单独调整S12面的位置尺寸保证元件的偏芯和倾斜。同样，通过第一负透镜L21压紧直角棱镜L22, 可以通过单独调整S22面的位置尺寸保证元件的偏芯和倾斜。本发明中是两个分开的反射元件，不共面，可以在反射面的任意位置做定位，且可以单独调整其中任一个反射元件的偏芯和倾斜，互不影响。

此种定位方法避开了现有技术中直角棱镜L12的斜面P13与直角棱镜L22的斜面P23共面现象，实现运用物理方法将直角棱镜L12、直角棱镜L22分开使用，镜头的拆卸维修方便，一个直角棱镜的损坏不影响另一个棱镜的功能。直角棱镜L12与直角棱镜L22的形状可以做出一致的，可以实现共用，减少元件的种类，降低生产成本，减少加工难度；优选的，采用大小一致的镜头，结合主筒的结构，使得棱镜安装、定位更加简单，无需进行额外的接固工序。

第一负透镜L11设置在直角棱镜L12第一直角面前方;所述第一负透镜L11的中心线与其对应的直角棱镜L12第一直角面的中心线共线；

在直角棱镜L12的第二直角面P12前方依次设置有第一正透镜L13、第二正透镜L14、第二负透镜L15、第三正透镜L16。所述第一正透镜L13、第二正透镜L14、第二负透镜L15、第三正透镜L16的中心线共线，且与其对应的直角棱镜直角面的中心线共线。

在第三正透镜与成像平面之间还包括小压圈，用于压住镜片；在第三正透镜与第二负透镜之间包括隔圈1、在第二正透镜与第一正透镜之间包括隔圈2，用于隔离各个光学元件。

所述图6为本发明中全景鱼眼镜头的光学示意图。

如图6所示，外界的光线通过全景鱼眼镜头中第一负透镜进入该光学系统中，第一负透镜可接收的光线视角大于180度，光线依次经过直角棱镜、第一正透镜、第二正透镜、第一负透镜、第三正透镜形成图像显示在成像表面。两组单镜头光学系统的结合则能实现360度视角，可以快速获得全方位的图像信息，可以有效的使用到全景图像的应用中。

基于上述全景鱼眼镜头的结构，本发明还提供了一种全景鱼眼镜头的成像方法，所述第一负透镜吸收外界的入射光；经过第一负透镜的入射光通过直角棱镜的斜面进行反射，并反射到用于校正光学系统色差的由第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜构成的透镜组；经过透镜组的光线进入校正光学系统像差的第三正透镜；光线通过第三正透镜出射到成像平面进行成像。

综上所述，本发明采用了两个对角斜板结构的主筒放置两个直角棱镜，主筒的斜面将两个直角棱镜进行隔离，在两直角棱镜存在安装误差时，可以对各个棱镜进行单独调整，使得两组光学系统成像质量基本一致。斜板将两个主筒部分进行隔离，使得在生产过程中，容易安装和调整棱镜，提高生产效率，也同时使得在维修其中一组光路的上的镜片组中的直角棱镜时，可以单独进行拆除和维修而不会影响到另一光组的镜片组的直角棱镜，维修方便简单。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种全景鱼眼镜头的主筒，其特征在于，所述主筒包括：第一主筒部分、第二主筒部分、斜板；

所述第一主筒部分、第二主筒部分为两个直角契形，所述直角契形与直角棱镜相匹配；所述斜板为设定厚度的薄板；

所述第一主筒部分与第二主筒部分是分开的，两者通过斜板隔开。

2.根据权利要求1所述的全景鱼眼镜头的主筒，其特征在于，所述斜板为具有反射功能的反射元件。

3.根据权利要求1所述的全景鱼眼镜头的主筒，其特征在于，所述斜板为不具有反射功能的元件时，在斜板与直角棱镜接触的两个背对面或直角棱镜的斜面贴上反射元件。

4.根据权利要求2或3所述的全景鱼眼镜头的主筒，其特征在于，所述斜板为实体板或空心板。

5.根据权利要求1所述的全景鱼眼镜头的主筒，其特征在于，所述第一主筒部分及第二主筒部分的斜边角分别设置有倒角槽。

6.根据权利要求1所述的全景鱼眼镜头的主筒，其特征在于，所述斜板与主筒一体成型或单独安装在主筒中。

7.一种全景鱼眼镜头，其特征在于，所述系统包括：两组单镜头光学系统；

所述单镜头光学系统包括：用于进行光线反射的直角棱镜、设置在直角棱镜第一直角面前方的用于吸收外界入射光的第一负透镜、依次设置在直角棱镜第二直角面前方的用于校正光学系统色差的由第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜构成的透镜组、用于校正光学系统像差的第三正透镜；

所述两组单镜头光学系统分别通过如权利要求1所述的斜板的两个斜面与各自对应的直角棱镜斜面接触进行固定；所述直角棱镜与对应的如权利要求1所述的主筒部分相匹配；

两组依次设置的第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜以第一光轴镜像对称；两个第一负透镜以第二光轴镜像对称。

8.根据权利要求7所述的全景鱼眼镜头，其特征在于，

所述第一负透镜的中心线与其对应的直角棱镜直角面的中心线共线；所述依次设置在直角棱镜另一直角边前方的第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜的中心线共线，且与其对应的直角棱镜直角面的中心线共线。

9.根据权利要求7所述的全景鱼眼镜头，其特征在于，

直角棱镜的斜面与其对应的主筒部分的斜面接触；直角棱镜的第二直角面与其对应的主筒部分的第一直角面接触。

10.一种如权利要求7-9任一项所述的全景鱼眼镜头的成像方法，其特征在于，

所述第一负透镜吸收外界的入射光；经过第一负透镜的入射光通过直角棱镜的斜面进行反射，并反射到由第一正透镜、第二正透镜、第二负透镜构成的用于校正光学系统色差的透镜组；经过透镜组的光线进入校正光学系统像差的第三正透镜；光线通过第三正透镜出射到成像平面进行成像。