球形相机透镜系统、相机系统和透镜组件的制作方法

本发明涉及光学和图像捕获领域。特别地，本发明涉及透镜组件和相机透镜系统，例如用于捕获球形、半球形或至少部分为球形的视场。特别地，本发明涉及全景和/或球形静态和动态图像捕获以及相机系统。

背景技术：

在全景摄影中，重要的是在透镜系统上建立无视差点(npp)。在用标准相机拍摄全景图像的同时，期望相机围绕穿过该点的轴线旋转。这是所期望的，以避免由于角位移误差(视差)而出现在拼接输出图像上的伪影(artefact)。

视差是沿两个不同视线观察的对象(关于处于不同距离的对象)的视位置的位移或差异。

虽然存在相当简单的解决方案来通过在旋转轴线上前后移动相机直到角误差减小来避免全景摄影中的视差，但是当涉及到动态影像捕获时，由于透镜系统必须彼此相邻放置，所以仍然存在该问题。

当前解决方案需要通过使用拼接算法而大量使用后处理，并且当前设备不能提供令人满意的结果，特别是当涉及距相机不同距离处的多个感兴趣对象的全景电影时。

题为“omni-directionalcameradesignforvideoconferencing”的us7,298,392公开了一种使用指向内部并通过反射表面捕获场景的相机的系统。n侧反射表面以360度反射其周围环境，其中每个均与n侧反射表面的不同侧相关联的n个相机被对准以在投影的入射光瞳(非视差点)相对于彼此具有较小非零距离。

题为“capturingpanoramicorsemi-panoramic3dscenes”的wo2012/0136388描述了使用以能够捕获全景图像的方式布置的多个相机和反射表面的解决方案以及立体(3d)全景图像。

技术实现要素：

需要用于提供具有减少的视差伪影的全景成像的装置和方法。

因此，本发明提供一种用于相机的透镜组件，该透镜组件具有从对象侧到图像侧的光路，透镜组件包括：第一透镜组，具有第一光轴并包括第一主透镜；孔径光阑；以及可选的光重定向构件。如果存在光重定向构件，则其布置在第一透镜组和孔径光阑之间，使得光路包括第一光路段和第二光路段。第一光路段和第二光路段形成例如大于30度的角度。透镜组件可以具有小于160度的水平视场，例如小于135度，例如在5度至135度范围内。

此外，提供一种相机透镜系统，该相机透镜系统包括第一透镜组件和可选的第二透镜组件，其中，第一透镜组件是如本文所述的透镜组件，并且具有沿第一光轴具有第一虚拟位置的第一入射光瞳，第二透镜组件是如本文所述的透镜组件，并且具有沿第二透镜组件的第一光轴具有第二虚拟位置的第二入射光瞳。第一透镜组件和第二透镜组件可以布置成使得第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的距离小于10mm。优选地，第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的距离小于7mm，例如小于3mm。

本透镜组件和相机透镜系统能够以减小的视差误差或在没有视差误差的情况下捕获全景球面或至少半球形动态图像。因此，显著降低对耗时的后处理(拼接和/或插补)的需求。

本发明还公开一种相机系统，其包括如本文所述的相机透镜系统。此外，相机系统包括一个或多个图像检测器，其具有第一检测器区域和第二检测器区域，其中，第一透镜组件的第一图像平面由第一检测器区域记录，并且第二透镜组件的第二图像平面由第二检测器区域记录。

本发明的重要优点在于提供具有高像素角密度的相机。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。附图示出实现本发明的一种方式，并且不应被解释为限于落入所附权利要求的范围内的其他可能的实施例。

图1示出根据本发明的示例性透镜组件；

图2示出图1中的透镜组件的截面图；

图3示出相机透镜系统的一部分的俯视图；

图4示出相机透镜系统的一部分的立体图；

图5示出相机透镜系统的示例性第五透镜组件；

图6示出第一主透镜的侧视图；以及

图7示出示例性相机系统的立体剖视图。

具体实施方式

透镜组件包括一个或多个透镜组，各透镜组包括一个或多个透镜。透镜组具有光轴。透镜包括在透镜中心处具有厚度的第一表面和第二表面，该厚度是沿主轴在第一和第二表面之间的距离。第一表面是光接收表面，第二表面是光离开表面。换句话说，透镜的第一表面面向对象侧，并且透镜的第二表面面向图像侧。两个透镜之间的距离是沿光轴在透镜的第二表面与相邻透镜的第一表面之间的距离。

透镜组件包括第一透镜组。第一透镜组可以包括一个或多个，例如多个第一透镜。

第一透镜组包括第一主透镜。第一主透镜的第一表面可以是凸面或平面。第一主透镜的第二表面可以是凹面或平面。第一主透镜的第一表面和/或第一主透镜的第二表面可以是球形的。第一主透镜的第一表面半径r1,1,1(曲率)可以在1mm至500mm的范围内，例如在10mm至100mm的范围内。第一主透镜的第一表面半径r1,1,1(曲率)可以在30mm至70mm的范围内，例如在40mm至60mm的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，第一主透镜的第一表面半径r1,1,1为50mm。第一主透镜的第二表面半径r1,1,2(曲率)可以在2mm至600mm的范围内，例如在10mm至200mm的范围内。第一主透镜的第二表面半径r1,1,2(曲率)可以在50mm至100mm的范围内，例如在65mm至85mm的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，第一主透镜的第二表面半径r1,1,2(曲率)为73.82mm。

在一个或多个示例性透镜组件中，r1,1,1大于或小于r1,1,2。在一个或多个示例性透镜组件中，r1,1,2在1.1*r1,1,1至10*r1,1,1的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，r1,1,2在1.2*r1,1,1至2*r1,1,1的范围内。

透镜表面可以由二次曲线常数k和曲率半径r限定。

第一主透镜的第一表面和/或第一主透镜的第二表面可以是非球面的，例如抛物线形或双曲线形或长椭球形。非球面透镜可以减少透镜元件的数量，从而使得具有更少部件的相机透镜系统/相机系统更紧凑。

第一主透镜的第一表面可以是具有二次曲线常数k1,1,1<-1的双曲线表面。第一主透镜的一个或多个示例性第一表面可以具有在-20至-5范围内的二次曲线常数k1,1,1，例如在-8至-12的范围内。第一主透镜的一个或多个示例性第一表面可以是双曲线形并且具有在20mm至200mm范围内的曲率半径r1,1,1。在一个或多个示例性透镜组件中，k1,1,1＝-1(抛物线)。第一主透镜的第一表面可以是双曲线表面，其中k1,1,1＝-10并且r1,1,1＝32mm。

第一主透镜的第二表面可以是具有二次曲线常数0>k1,1,2>-1的长椭球形(长椭圆形)。第一辅透镜的一个或多个示例性第二表面可以具有在-0.9至-0.5范围内的二次曲线常数k1,1,2。在一个或多个示例性透镜组件中，k1,1,2＝-1或k1,1,2＝0或k1,1,2<-1。第一主透镜的一个或多个示例性第二表面可以是长椭球形并且具有在2mm至20mm的范围内的曲率半径r1,1,2。第一主透镜的第二表面可以是长椭球形，其中k1,1,2＝-0.7和r1,1,2＝6.87mm。

第一主透镜可以包括一个或多个侧表面。侧表面可以是平面。第一主透镜可以包括具有第一侧法线ni,1的第一侧表面si,1以及具有第二侧法线ni,2的第二侧表面si,2。第一主透镜可以包括具有第三侧法线ni,3的第三侧表面si,3和/或具有第四侧法线ni,4的第四侧表面si,4，其中i是第i个透镜组件的索引。第一侧法线与第一光轴之间的第一角度可以在10度至90度的范围内。第二侧法线与第一光轴之间的第二角度可以在10度至90度的范围内。第三侧法线与第一光轴之间的第三角度可以在10度至90度的范围内。第四侧法线与第一光轴之间的第四角度可以在10度至90度的范围内。具有侧表面的第一主透镜实现更紧凑的相机设计。此外，第一主透镜的侧表面能够进一步减小透镜组件的入射光瞳之间的距离。在一个或多个示例性透镜组件中，第一角度为45度或者在20度到45度的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，第二角度为45度或者在20度到45度的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，第三角度为45度或者在20度到45度的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，第四角度为45度或者在20度到45度的范围内。

第一主透镜的侧表面(例如第一侧表面和/或第二侧表面)可以涂覆有涂层。第一主透镜的第三侧表面和/或第四侧表面可以涂覆有涂层。涂层可以是非反射的或基本上非反射的，例如，反射少于5％的入射光。涂层可以是非透射的或基本上非透射的，例如，透射少于5％的入射光。涂层可以是吸收涂层，例如，包括氮化钛和/或氮化铌。涂覆的侧表面减少或防止内部反射和/或减少或防止光从一个透镜组件到另一透镜组件的交叉(cross-over)。

第一主透镜的厚度可以在约1mm至50mm的范围内，例如在10mm至约30mm的范围内。第一主透镜的厚度t1,1可以在20mm至22mm的范围内，例如约21.2mm。

第一主透镜可以由折射率在1.4至2.0范围内的材料制成，例如在1.55至1.65范围内。例如，对于非可见应用，可以采用更高的折射率，例如，高达5。

透镜组件包括孔径光阑。孔径光阑具有带有所需尺寸和形状的孔。孔可以是方形或矩形，例如，具有圆角。孔可以是圆形、椭圆形或其他合适的形状。

透镜组件包括光重定向构件。光重定向构件可以是或包括镜子或棱镜。光重定向构件可以包括第一反射表面。第一反射表面可以是平面。在一个或多个示例性透镜组件中，第一反射表面是平面并且具有法线，其中，法线和第一光轴之间的角度在15度至75度的范围内，例如在40度至50度的范围内，优选为45度。第一反射表面可以是梯形。梯形形状的第一反射表面能够使相机透镜系统紧凑，特别是对于具有5个透镜组件的相机系统。第一反射表面可以是弯曲的。第一反射表面的面积可以在1mm²至1.500mm²的范围内，例如在50至150mm²的范围内。

光重定向构件重新引导光路以在两个光路段之间形成角度。因此，透镜组件的入射光瞳沿第一透镜组的第一光轴具有虚拟位置。透镜组件的光重定向构件使得能够使用具有重叠或重合入射光瞳的多个透镜组件。

第一透镜组可以包括第一辅透镜。第一辅透镜可以布置在第一主透镜和光重定向构件之间。第一辅透镜的第一表面可以是凸面的。第一辅透镜的第一表面可以是凹面或平面。第一辅透镜的第二表面可以是凹面的。第一辅透镜的第二表面可以是凸面或平面。第一辅透镜的第一表面和/或第一辅透镜的第二表面可以是球形的。第一辅透镜的第一表面半径r1,2,1(曲率)可以在20mm至50mm的范围内。第一辅透镜的第二表面半径r1,2,2(曲率)可以在5mm至15mm的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，r1,2,1大于或小于r1,2,2。

第一主透镜和第一辅透镜之间的距离d1,1可以在10mm至30mm的范围内，例如在18mm至22mm的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，距离d1,1约为19.3mm。

第一辅透镜的第一表面和/或第一辅透镜的第二表面可以是非球面的，例如抛物线形或双曲线形或长椭球形。非球面透镜可以减少透镜元件的数量，从而使得具有更少部件的相机透镜系统/相机系统更紧凑。

第一辅透镜的第一表面可以是具有二次曲线常数k1,2,1<-1的双曲线表面。第一辅透镜的一个或多个示例性第一表面可以具有在-20至-5范围内的二次曲线常数k1,2,1，例如在-8至-12的范围内。第一辅透镜的一个或多个示例性第一表面可以是双曲线形，并且具有在20mm至50mm范围内的曲率半径r1,2,1，例如30mm至35mm。在一个或多个示例性透镜组件中，k1,2,1＝-1或k1,2,1＝0。第一辅透镜的第一表面可以是双曲线表面，其中k1,2,1＝-10并且r1,2,1＝32mm。

第一辅透镜的第二表面可以是具有二次曲线常数0>k1,2,2>-1的长椭球形(长椭圆形)。第一辅透镜的一个或多个示例性第二表面可以具有在-0.9至-0.5范围内的二次曲线常数k1,2,2。在一个或多个示例性透镜组件中，k1,2,2＝-1或k1,2,2＝0或k1,2,2<-1。第一辅透镜的一个或多个示例性第二表面可以是长椭球形并且具有在2mm至20mm的范围内的曲率半径r1,2,2，例如在5mm至15mm的范围内。第一辅透镜的第二表面可以是长椭球形，其中k1,2,2＝-0.7并且r1,2,2＝6.87mm。

第一主透镜可以具有在约10mm至约30mm范围内的厚度。第一主透镜的厚度t1,1可以在20mm至22mm的范围内，例如约21.2mm。

第一辅透镜可以具有在约1mm至约10mm范围内的厚度。第一辅透镜的厚度t1,2可以在2mm至5mm的范围内，例如约3mm。

第一辅透镜可以由折射率在1.4至2.0的范围内的材料制成，例如在1.6至1.7的范围内。

透镜组件可以包括第二透镜组。第二透镜组包括第二主透镜和/或第二辅透镜。孔径光阑可以布置在光重定向构件和第二主透镜之间。在一个或多个示例性透镜组件中，第二透镜组包括第二三级透镜和/或第二四级透镜。

第二主透镜的第一表面可以是凹面的。第二主透镜的第二表面可以是凸面的。第二主透镜的第一表面和/或第二主透镜的第二表面可以是非球面的，例如抛物线形或双曲线形或长椭球形。第一主透镜的第一表面和/或第一主透镜的第二表面可以是球形的。

第二主透镜可以具有在约0.5mm至约10mm范围内的厚度。第二主透镜的厚度t2,1可以在1mm至3mm的范围内，例如约1.3mm。

第二主透镜可以由折射率在1.4到2.0的范围内的材料制成，例如在1.55到1.65的范围内。第二辅透镜可以由折射率在1.4至2.0的范围内的材料制成，例如在1.55至1.65的范围内。

第二辅透镜可以布置在第二主透镜之后。第二辅透镜的第一表面和第二表面可以是凸面的。第二辅透镜的第二表面可以是凹面的。第二辅透镜的第一表面和/或第二辅透镜的第二表面可以是球形的。第二辅透镜的第一表面半径r2,2,1可以在10mm至40mm的范围内，例如在20mm至30mm的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，第二辅透镜的第一表面半径r2,2,1为24mm。第二辅透镜的第二表面半径r2,2,2可以在-60mm至-20mm的范围内，例如在-50mm至-70mm的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，第二辅透镜的第二表面半径r2,2,2为-42mm。在一个或多个示例性透镜组件中，│r2,2,1│小于│r2,2,2│。在一个或多个示例性透镜组件中，│r2,2,2│在1.2*r2,2,1至2.2*r2,2,1的范围内。

第二主透镜和第二辅透镜之间的距离d2,1可以小于3mm，例如，在0.01mm至2mm的范围内，例如在0.05mm至0.5mm的范围内。在一个或多个示例性透镜组件中，距离d1,1在0.06mm至0.12mm的范围内，例如，约0.09mm。第二辅透镜可以具有在1mm至15mm的范围内的厚度，例如在3mm至9mm的范围内。第二辅透镜的厚度t2,2可以在5mm至7mm的范围内，例如约6mm。

透镜组件可以包括第三透镜组。第三透镜组包括第三主透镜和/或第三辅透镜。第三透镜组或至少第三主透镜可以布置在光重定向构件和孔径光阑之间。孔径光阑可以布置在第二透镜组和第三透镜组之间。

透镜组件可以具有从对象侧到图像侧的等距映射。

表1示出示例性透镜组件l1、...、l5的特性。应注意，对于一个示例性透镜组件，一个或多个特性(例如，半径和/或k值)可以与另一示例性透镜组件的一个或多个半径组合。例如，透镜组件的第一透镜组的半径(例如l1)可以与另一透镜组件的第二透镜组的半径(例如l4)组合。

表1，示例性透镜组件的特性。

在本发明中，r1,1,1表示第一主透镜的第一表面的半径(曲率)，r1,1,2表示第一主透镜的第二表面的半径(曲率)，r1,2,1表示第一辅透镜的第一表面的半径(曲率)，r1,2,2表示第一辅透镜的第二表面的半径(曲率)，r2,1,1表示第二主透镜的第一表面的半径(曲率)，r2,1,2表示第二主透镜的第二表面的半径(曲率)，r2,2,1表示第二辅透镜的第一表面的半径(曲率)，并且r2,2,2表示第二辅透镜的第二表面的半径(曲率)。此外，t1,1表示第一主透镜的厚度，t1,2表示第一辅透镜的厚度，t2,1表示第二主透镜的厚度，t2,2表示第二辅透镜的厚度，d1,1表示第一主透镜和第一辅透镜之间的距离，d2,1表示第二主透镜和第二辅透镜之间的距离。k1,1,1表示第一主透镜的第一表面的二次曲线常数，k1,1,2表示第一主透镜的第二表面的二次曲线常数，k1,2,1表示第一辅透镜的第一表面的二次曲线常数，k1,2,2表示第一辅透镜的第二表面的二次曲线常数，k2,1,1表示第二辅透镜的第一表面的二次曲线常数，k2,1,2表示第二主透镜的第二表面的二次曲线常数，k2,2,1表示第二辅透镜的第一表面的二次曲线常数，k2,2,2表示第二辅透镜的第二表面的二次曲线常数。

相机透镜系统包括第一透镜组件和/或第二透镜组件。第一透镜组件可以具有大于90度的水平视场。第一透镜组件可以具有在90至96度范围内的水平视场。第一透镜组件可以具有在60至65度范围内的水平视场。第一透镜组件可以具有在8度至160度的垂直视场，例如在40至96度的范围内。第一透镜组件可以具有在90至96度范围内的垂直视场。第一透镜组件可以具有在60至66度范围内的垂直视场。

第二透镜组件可以具有大于90度的水平视场。第二透镜组件可以具有在90至96度范围内的水平视场。第二透镜组件可以具有在60至66度范围内的水平视场。第二透镜组件可以具有在8度至160度的垂直视场，例如在40至96度的范围内。第二透镜组件可以具有在90至96度范围内的垂直视场。第二透镜组件可以具有在60至66度范围内的垂直视场。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，第一透镜组件的第二光路段和第二透镜组件的第二光路段平行并指向同一方向。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，第一主透镜中的一个或多个的第一角度可以等于或小于90-[360/(2*n)]度，其中n是相机透镜系统中水平透镜组件的数量。例如，对于具有四个水平透镜组件(例如，每一个都具有在90度到96度范围内的水平视场)的相机透镜系统，一个或多个第一主透镜的第一角度可以为45度或者在20度到45度的范围内。例如，对于具有六个水平透镜组件(例如，每一个都具有在60度至66度范围内的水平视场)的相机透镜系统，一个或多个第一主透镜的第一角度可以为60度或者在35度到60度的范围内。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，第一主透镜中的一个或多个的第二角度和/或第三角度可以等于或小于90-[360/(2*n)]度，其中n是相机透镜系统中水平透镜组件的数量。例如，对于具有四个水平透镜组件(例如，每一个都具有在90度到96度范围内的水平视场)的相机透镜系统，一个或多个第一主透镜的第二角度和/或第三角度可以为45度或者在20度到45度的范围内。例如，对于具有六个水平透镜组件(例如，每一个都具有在60度到66度范围内的水平视场)的相机透镜系统，一个或多个第一主透镜的第二角度和/或第三角度可以为60度或者在35度到60度的范围内。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，一个透镜组件的侧表面面向和/或平行于另一透镜组件的侧表面。例如，侧表面s1,1可以面向和/或平行于侧表面s2,3，即n1,1和n2,3点在相反的方向上。在一个或多个示例性相机透镜系统中，侧法线n1,1和n2,3之间的角度大于135度，例如，大于170度。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，侧法线n2,1和n3,3之间的角度大于135度，例如，大于170度。在一个或多个示例性相机透镜系统中，侧法线n3,1和n4,3之间的角度大于135度，例如，大于170度。在一个或多个示例性相机透镜系统中，侧法线n4,1和n1,3之间的角度大于135度，例如，大于170度。在一个或多个示例性相机透镜系统中，侧法线n1,2和n5,1之间的角度大于135度，例如，大于170度。在一个或多个示例性相机透镜系统中，侧法线n2,2和n5,2之间的角度大于135度，例如，大于170度。在一个或多个示例性相机透镜系统中，侧法线n3,2和n5,3之间的角度大于135度，例如，大于170度。在一个或多个示例性相机透镜系统中，侧法线n4,2和n5,4之间的角度大于135度，例如，大于170度。

相机透镜系统可以包括支承相机透镜系统中的不同透镜的框架或框架组件。框架可以包括一个或多个壁，例如，用于光学地分离不同透镜组件的至少一部分。在透镜组件的第一主透镜之间具有壁的框架使得相机能够具有从一个透镜组件到另一透镜组件的减少的光学交叉。此外，框架有助于相机系统或相机透镜系统的精度和准确组装。

相机透镜系统可以包括两个、三个、四个、五个、六个或七个透镜组件。在一个或多个示例性相机透镜系统中，相机透镜系统包括八个或更多个透镜组件。

第一虚拟位置和第二虚拟位置之间的距离可以小于10mm，例如小于7mm，优选地小于3mm。第一虚拟位置和第二虚拟位置可以重合或至少部分地重叠。

相机透镜系统可以包括第三透镜组件，该第三透镜组件是如本文所述的透镜组件。相机透镜系统可以包括第四透镜组件，该第四透镜组件是如本文所述的透镜组件。第三透镜组件具有第三入射光瞳，其具有第三虚拟位置。第四透镜组件具有第四入射光瞳，其具有第四虚拟位置。第三虚拟位置与第四虚拟位置之间的距离可以小于10mm，例如小于7mm，优选地小于3mm。第三虚拟位置和/或第四虚拟位置可以与第一虚拟位置重合或至少部分地重叠。第三虚拟位置和第一虚拟位置之间的距离可以小于10mm，例如小于7mm，优选地小于3mm。第四虚拟位置和第一虚拟位置之间的距离可以小于10mm，例如小于7mm，优选地小于3mm。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，第一透镜组件的第二光路段和第三透镜组件的第二光路段平行并指向同一方向。在一个或多个示例性相机透镜系统中，第一透镜组件的第二光路段和第四透镜组件的第二光路段平行并指向同一方向。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，相机透镜系统包括如本文所述的四个透镜组件，其中，四个透镜组件中的每一个可以具有大于90度的水平视场。四个透镜组件中的每一个可以具有在90度至96度范围内的水平视场，例如约92度。四个透镜组件中的每一个可以具有在90度至96度范围内的垂直视场，例如约92度。可能希望减少视场重叠，例如，以避免冗余信息并优化像素角密度。第一透镜组件的第一光轴和第二透镜组件的第一光轴可以形成在85度至95度范围内的角度，例如90度。第一透镜组件的第一光轴和第三透镜组件的第一光轴可以形成小于5度的角度。第一透镜组件的第一光轴和第三透镜组件的第一光轴可以是平行的。第二透镜组件的第一光轴和第四透镜组件的第一光轴可以形成小于5度的角度。第二透镜组件的第一光轴和第四透镜组件的第一光轴可以是平行的。

相机透镜系统可以包括第五透镜组件，第五透镜组件包括第一透镜组和孔径光阑，第一透镜组具有第一光轴并包括第一主透镜。第一透镜组件的第一光轴和第五透镜组件的第一光轴可以形成在85度至95度范围内的角度，例如90度。第五透镜组件也可以表示为垂直透镜组件。第二透镜组件的第一光轴和第五透镜组件的第一光轴可以形成在85度至95度范围内的角度，例如90度。第三透镜组件的第一光轴和第五透镜组件的第一光轴可以形成在85度至95度范围内的角度，例如90度。第四透镜组件的第一光轴和第五透镜组件的第一光轴可以形成在85度至95度范围内的角度，例如90度。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，垂直透镜组件的第一主透镜的一个或多个侧角(例如第一角度、第二角度、第三角度和/或第四角度)可以等于或小于90-[360/(2*n)]度，其中，n是相机透镜系统中水平透镜组件的数量。例如，对于具有四个水平透镜组件(例如，每一个都具有在90度到96度范围内的水平视场)的相机透镜系统，一个或多个第一主透镜的第二角度和/或第三角度可以为45度或者在20度到45度的范围内。

第一透镜组件的第一光轴和第五透镜组件的第一光轴可以形成在55度至65度范围内的角度，例如60度。第二透镜组件的第一光轴和第五透镜组件的第一光轴可以形成在55度至65度范围内的角度，例如60度。第三透镜组件的第一光轴和第五透镜组件的第一光轴可以形成在55度至65度范围内的角度，例如60度。第四透镜组件的第一光轴和第五透镜组件的第一光轴可以形成在55度至65度范围内的角度，例如60度。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，透镜组件的第一主透镜的侧表面与另一透镜组件的第一主透镜的侧表面相邻和/或面向该另一透镜组件的第一主透镜的侧表面。例如，第一透镜组件的第一主透镜的第一侧表面可以与第二透镜组件的第一主透镜的第三侧表面相邻和/或面向该第二透镜组件的第一主透镜的第三侧表面。附加地或替代地，第二透镜组件的第一主透镜的第一侧表面可以与第三透镜组件的第一主透镜的第三侧表面相邻和/或面向该第三透镜组件的第一主透镜的第三侧表面。附加地或替代地，第三透镜组件的第一主透镜的第一侧表面可以与第四透镜组件的第一主透镜的第三侧表面相邻和/或面向该第四透镜组件的第一主透镜的第三侧表面。附加地或替代地，第四透镜组件的第一主透镜的第一侧表面可以与第一透镜组件的第一主透镜的第三侧表面相邻和/或面向该第一透镜组件的第一主透镜的第三侧表面。

第一透镜组件的第一主透镜的第二侧表面可以与第五透镜组件的第一主透镜的第一侧表面相邻和/或面向该第五透镜组件的第一主透镜的第一侧表面。第二透镜组件的第一主透镜的第二侧表面可以与第五透镜组件的第一主透镜的第二侧表面相邻和/或面向该第五透镜组件的第一主透镜的第二侧表面。第三透镜组件的第一主透镜的第二侧表面可以与第五透镜组件的第一主透镜的第三侧表面相邻和/或面向该第五透镜组件的第一主透镜的第三侧表面。第四透镜组件的第一主透镜的第二侧表面可以与第五透镜组件的第一主透镜的第四侧表面相邻和/或面向该第五透镜组件的第一主透镜的第四侧表面。

相机系统可以包括第一检测器组件，其包括与第一透镜组件相关联的第一图像检测器。第一图像检测器可以与第二透镜组件相关联。第一图像检测器包括第一检测器区域，其中，第一透镜组件的第一图像平面由第一检测器区域通过第一透镜组件记录。第一图像检测器可以包括另外的检测器区域，例如，第二检测器区域和/或第三检测器区域，其中，另外的透镜组件(或多个组件)(例如，第二透镜组件和/或第三透镜组件)的另外的图像平面由另外的检测器区域通过另外的透镜组件(或多个组件)记录。因此，第一图像检测器可以利用相应的两个、三个或更多个检测器区域记录两个、三个或更多个透镜组件的图像平面。

相机系统可以包括第二检测器组件，其包括与第二透镜组件相关联的第二图像检测器。第二图像检测器包括第二检测器区域，其中，第二透镜组件的第二图像平面可选地由第二检测器区域通过第二透镜组件记录。

在相机系统中，至少第一检测器区域的第一检测器区域法线和第二检测器区域的第二检测器区域法线可以指向同一方向或至少形成小于15度的角度。第一检测器区域和第二检测器区域可以是平行的并且面向同一方向。

相机系统可以包括用于各透镜组件的单独的图像检测器/检测器组件。第一图像检测器和第二图像检测器可以位于同一平面中，即，图像检测器区域可以沿相机系统的中心轴线对齐。相机系统可以包括第三检测器组件，其包括第三图像检测器。第三图像检测器可以具有第三检测器区域，其中，第三检测器区域记录第三透镜组件的图像平面。相机系统可以包括第四检测器组件，其包括第四图像检测器。第四图像检测器可以具有第四检测器区域，其中，第四检测器区域记录第四透镜组件的图像平面。

图像检测器或图像检测器的检测器区域可以包括至少4k个像素，例如，排列成具有m×n像素的阵列。m可以至少为2048和/或n可以至少为2048。相机系统可以具有大于10的像素角密度(每视场角度的像素)。在一个或多个示例性相机系统中，像素角密度(每视场角度的像素)大于20或至少为50。在一个或多个示例性相机系统中，例如，对于具有fov小于30度(例如小于10度或在10至30度的范围内)的透镜组件的相机透镜系统，像素角密度(每视场角度的像素)可以大于100，约为200、300、400、500、600、700、800、900或甚至1000以上。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，第一透镜组件的第二光路段和第二透镜组件的第二光路段平行和/或形成小于5度的角度。在一个或多个示例性相机透镜系统中，第一透镜组件的第二光路段和第三透镜组件的第二光路段平行和/或形成小于5度的角度。在一个或多个示例性相机透镜系统中，第一透镜组件的第二光路段和第四透镜组件的第二光路段平行和/或形成小于5度的角度。第一透镜组件和第二透镜组件的第二光路段可以指向同一方向，即图像检测器的检测器区域面向同一方向。第一透镜组件和第三透镜组件的第二光路段可以指向同一方向，即图像检测器的检测器区域面向同一方向。第一透镜组件和第四透镜组件的第二光路段可以指向同一方向，即图像检测器的检测器区域面向同一方向。因此，可以提供用于两个或更多个透镜组件的单个图像检测器的使用。

在一个或多个示例性相机透镜系统中，第一透镜组件的第二光路段和第五透镜组件的第一光轴平行和/或形成小于5度的角度。

相机透镜系统可以具有360度的水平视场。相机透镜系统可以具有大于180度的垂直视场，例如至少270度。

图1示意性地示出用于相机的示例性透镜组件。透镜组件10具有从对象侧14到图像侧16的光路12。透镜组件10包括具有第一光轴20的第一透镜组18。第一透镜组18包括第一主透镜22和第一辅透镜24。此外，透镜组件10包括孔径光阑26和光重定向构件28。光重定向构件28布置在第一透镜组18和孔径光阑26之间，使得光路12包括第一光路段30和第二光路段32。第一光路段30和第二光路段32形成大于30度的角度vop，例如90度。

透镜组件10具有在45度至135度范围内的垂直视场，例如约92度。透镜组件10具有在45度至135度范围内的水平视场，例如约92度。

第一主透镜22具有凸球面形第一表面34和凹球面形第二表面36。第一主透镜22的第一表面半径r1,1,1可以在30mm至70mm的范围内，例如在40mm至60mm的范围内。在透镜组件10中，第一主透镜22的第一表面半径r1,1,1约为50mm(49.59mm)。第一主透镜的第二表面半径r1,1,2大于第一表面半径r1,1,1并且在50mm至100mm的范围内，例如在65mm至85mm的范围内。在透镜组件10中，第一主透镜22的第二表面半径r1,1,2约为74mm(73.82mm)。

第一主透镜22具有第一侧表面52、第二侧表面54、第三侧表面56以及可选的第四侧表面58。侧表面52、54、56、58是具有相应的第一侧法线、第二侧法线、第三侧法线以及第四侧法线的平面。

第一辅透镜24具有圆锥形/抛物线形第一表面38和圆锥形/抛物线形第二表面40。

透镜组件10包括第二透镜组42，该第二透镜组包括第二主透镜44，其中，孔径光阑26布置在光重定向构件28和第二主透镜44之间。换句话说，当光路从透镜组件的对象侧14到图像侧16时，第二主透镜44布置在孔径光阑26之后。

第二透镜组42包括布置在第二主透镜44之后，即在第二主透镜和图像侧16之间的第二辅透镜46。

第二透镜组42可选地包括布置在第二辅透镜46之后的第二三级透镜48。

第二透镜组42可选地包括布置在第二三级透镜48之后的第二四级透镜50。

图2示出透镜组件10的截面的立体图。孔径光阑26具有直径在0.5mm至5mm范围内(例如1.56mm)的孔。

图3示出示例性相机透镜系统的俯视图。相机透镜系统100包括第一透镜组件10a、第二透镜组件10b、第三透镜组件10c和第四透镜组件10d。各透镜组件10a、10b、10c、10d都是透镜组件10的形式。相机透镜系统具有中心轴线x(参见图5)，并且透镜组件10a、10b、10c、10d分别布置有垂直于中心轴线x的第一光轴20a、20b、20c、20d。此外，布置透镜组件10a、10b、10c、10d，使得第一光轴20a与20b垂直，第一光轴20a与20c平行，第一光轴20b与20d平行，以及第一光轴20a与20d垂直。第一主透镜22a的第一侧表面面向第一主透镜22b的第三侧表面，并且第一主透镜22b的第一侧表面面向第一主透镜22c的第三侧表面。第一主透镜22c的第一侧表面面向第一主透镜22d的第三侧表面，并且第一主透镜22d的第一侧表面面向第一主透镜22a的第三侧表面。

然而，参见图4，相机透镜系统100包括出于说明的目的而未示出的第五透镜组件。

图4示出相机透镜系统100的剖视立体图。相机系统100包括第五透镜组件，该第五透镜组件包括第一透镜组，该第一透镜组具有与相机透镜系统的中心轴线平行且重合的第一光轴。第一透镜组包括第一主透镜22e和第一辅透镜24e。第五透镜组件包括布置在第一透镜组22e、24e之后的孔径光阑26e。包括第二主透镜44e和第二辅透镜46e的第二透镜组布置在孔径光阑26e之后。

图5示意性地示出用于相机透镜系统(例如，相机透镜系统100)的示例性第五透镜组件。第五透镜组件102具有从对象侧14到图像侧16的光路12。第五透镜组件102包括具有第一光轴20e的第一透镜组18。第一透镜组18包括第一主透镜22e和第一辅透镜24e。此外，第五透镜组件102包括在第一透镜组之后的孔径光阑26e。

第五透镜组件102具有在45度至135度范围内的垂直视场，例如约92度。第五透镜组件102具有在45度至135度范围内的水平视场，例如约92度。

第一主透镜22e具有凸球面形第一表面34e和凹球面形第二表面36e，并且对应于关于图1描述的第一主透镜22。

第一辅透镜24e对应于关于图1描述的第一辅透镜24。

第五透镜组件102包括在光路从第五透镜组件102的对象侧14到图像侧16时布置在孔径光阑26e之后的第二透镜组42。第五透镜组件的第二透镜组42对应于关于图1描述的透镜组件10的第二透镜组。

图6示出示例性第一主透镜的侧视图。第一主透镜22包括：具有第一侧法线ni,1的第一侧表面52,si,1；具有第二侧法线ni,2的第二侧表面54,si,2；具有第三侧法线ni,3(不可见)的第三侧表面si,3；以及可选的具有第四侧法线ni,4的第四侧表面58,si,4；其中i是第i个透镜组件的索引。侧法线ni,1、ni,2、ni,3、ni,4与光轴20之间的角度分别表示为v1、v2、v3和v4，并且每一个都在40度至45度的范围内。第一主透镜22的侧表面52、54、56、58涂有非反射和非透射涂层。

图7示出根据本发明的相机系统的立体剖视图。相机系统150包括具有第一透镜组件10a、第二透镜组件10b、第三透镜组件10c(未示出)、第四透镜组件10d(未示出)和第五透镜组件102的相机透镜系统100。此外，相机系统150包括第一检测器组件152a，该第一检测器组件包括与第一透镜组件10a相关联的第一图像检测器154a。第一图像检测器包括第一检测器区域，其中，第一透镜组件的第一图像平面由第一检测器区域通过第一透镜组件10a记录。

相机系统150包括第二检测器组件152b，该第二检测器组件包括与第二透镜组件10b相关联的第二图像检测器154a。第二图像检测器包括第二检测器区域，其中，第二透镜组件的第二图像平面由第二检测器区域通过第二透镜组件10b记录。

相机系统150包括第三检测器组件(未示出)，其包括与第三透镜组件(未示出)相关联的第三图像检测器(未示出)。第三图像检测器包括第三检测器区域，其中，第三透镜组件的第三图像平面由第三检测器区域通过第三透镜组件记录。

相机系统150包括第四检测器组件(未示出)，其包括与第四透镜组件(未示出)相关联的第四图像检测器(未示出)。第四图像检测器包括第四检测器区域，其中，第四透镜组件的第四图像平面由第四检测器区域通过第四透镜组件记录。

相机系统150包括第五检测器组件152e，该第五检测器组件包括与第五透镜组件102相关联的第五图像检测器154e。第五图像检测器包括第五检测器区域，其中，第五透镜组件的第五图像平面由第五检测器区域通过第五透镜组件10e记录。

在一个或多个示例性相机系统中，图像检测器可以作为同一检测器组件的一部分安装，例如，安装在单个基板或印刷电路板上。

在图示的相机系统150中，至少第一图像检测器152a和第二图像检测器152b布置在同一平面中。至少第一检测器区域的第一检测器区域法线和第二检测器区域的第二检测器区域法线可以指向同一方向或至少形成小于15度的角度。在图示的相机系统150中，第一检测器区域的第一检测器区域法线、第二检测器区域的第二检测器区域法线、第三检测器区域的第三检测器区域法线、第四检测器区域的第四检测器区域法线以及第五检测器区域的第五检测器区域法线指向同一方向或至少在相应检测器区域法线之间形成小于15度的最大角度。

附图标记说明

10透镜组件

10a第一透镜组件

10b第二透镜组件

10c第三透镜组件

10d第四透镜组件

12光路

14对象侧

16图像侧

18第一透镜组

20第一光轴

20a第一透镜组件的第一透镜组的第一光轴

20b第二透镜组件的第一透镜组的第一光轴

20c第三透镜组件的第一透镜组的第一光轴

20d第四透镜组件的第一透镜组的第一光轴

20e第五透镜组件的第一透镜组的第一光轴

22第一主透镜

22a第一透镜组件的第一主透镜

22b第二透镜组件的第一主透镜

22c第三透镜组件的第一主透镜

22d第四透镜组件的第一主透镜

22e第五透镜组件的第一主透镜

24第一辅透镜

24a第一透镜组件的第一辅透镜

24b第二透镜组件的第一辅透镜

24c第三透镜组件的第一辅透镜

24d第四透镜组件的第一辅透镜

24e第五透镜组件的第一辅透镜

26孔径光阑

26a第一透镜组件的孔径光阑

26b第二透镜组件的孔径光阑

26e第五透镜组件的孔径光阑

28光重定向构件

28a第一透镜组件的光重定向构件

28b第二透镜组件的光重定向构件

28c第三透镜组件的光重定向构件

28d第四透镜组件的光重定向构件

30第一光路段

32第二光路段

34第一主透镜的第一表面

34a第一透镜组件的第一主透镜的第一表面

34b第二透镜组件的第一主透镜的第一表面

34c第三透镜组件的第一主透镜的第一表面

34d第四透镜组件的第一主透镜的第一表面

34e第五透镜组件的第一主透镜的第一表面

36第一主透镜的第二表面

36a第一透镜组件的第一主透镜的第二表面

36b第二透镜组件的第一主透镜的第二表面

36c第三透镜组件的第一主透镜的第二表面

36d第四透镜组件的第一主透镜的第二表面

36e第五透镜组件的第一主透镜的第二表面

38第一辅透镜的第一表面

40第一辅镜片的第二表面

42第二透镜组

44第二主透镜

44a第一透镜组件的第二主透镜

44b第二透镜组件的第二主透镜

44c第三透镜组件的第二主透镜

44d第四透镜组件的第二主透镜

46第二辅透镜

46a第一透镜组件的第二辅透镜

46b第二透镜组件的第二辅透镜

46e第五透镜组件的第二辅透镜

48第二三级透镜

50第二四级透镜

52第一主透镜的第一侧表面

52a第一透镜组件的第一主透镜的第一侧表面

52b第二透镜组件的第一主透镜的第一侧表面

52c第三透镜组件的第一主透镜的第一侧表面

52d第四透镜组件的第一主透镜的第一侧表面

52e第五透镜组件的第一主透镜的第一侧表面

54第一主透镜的第二侧表面

54a第一透镜组件的第一主透镜的第二侧表面

54b第二透镜组件的第一主透镜的第二侧表面

54c第三透镜组件的第一主透镜的第二侧表面

54d第四透镜组件的第一主透镜的第二侧表面

54e第五透镜组件的第一主透镜的第二侧表面

56第一主透镜的第三侧表面

56a第一透镜组件的第一主透镜的第三侧表面

56b第二透镜组件的第一主透镜的第三侧表面

56c第三透镜组件的第一主透镜的第三侧表面

56d第四透镜组件的第一主透镜的第三侧表面

56e第五透镜组件的第一主透镜的第三侧表面

58第一主透镜的第四侧表面

58a第一透镜组件的第一主透镜的第四侧表面

58b第二透镜组件的第一主透镜的第四侧表面

58c第三透镜组件的第一主透镜的第四侧表面

58d第四透镜组件的第一主透镜的第四侧表面

58e第五透镜组件的第一主透镜的第四侧表面

100相机透镜系统

102第五透镜组件

150相机系统

152a第一检测器组件

152b第二检测器组件

152e第五检测器组件

154a第一图像检测器

154b第二图像检测器

154e第五图像检测器

x中心轴线

vop第一光路段和第二光路段之间的角度

r1,1,1第一主透镜的第一表面的半径

r1,1,2第一主透镜的第二表面的半径

r1,2,1第一辅透镜的第一表面的半径

r1,2,2第一辅透镜的第二表面的半径

r2,1,1第二主透镜的第一表面的半径

r2,1,2第二主透镜的第二表面的半径

r2,2,1第二辅透镜的第一表面的半径

r2,2,2第二辅透镜的第二表面的半径

v1第一侧法线与第一光轴之间的第一角度

v2第二侧法线与第一光轴之间的第二角度

v3第三侧法线与第一光轴之间的第三角度

v4第四侧法线与第一光轴之间的第四角度