本发明涉及成像技术领域，尤指一种双视场镜头。
背景技术：
随着视频监控领域地不断优化升级，热成像技术在夜视、防火、温度监控等领域的独特优势越来越被认可，热成像镜头作为热成像系统中的重要元件也在不断更新形态，以满足越来越多样化的使用需求。其中，双视场镜头可以满足大场景搜索，和快速(1秒内)放大可疑目标的需求，在边界防范和森林防火领域一直广受好评。
如图1所示，为目前所使用的双视场镜头的结构示意图，的由广角视场(短焦)向长焦视场转换时，是以增加一个切换镜组的方式，从而在增加该切换镜组之后可以改变整个光学系统的光焦度，实现从一个焦距向另一个焦距的改变。这种双视场镜头结构紧凑，切换迅速，现阶段使用率很高。然而，上述结构的双视场镜头在设计之初就需要综合考虑两个焦距下各个镜组的光焦度分配，这会使方案变复杂，增加加工制造成本；并且，考虑到两个镜头兼容性，其中一个镜头在某个焦距的像质必然会有所妥协，成像质量不佳。另外在改变视场时对加入镜片的位置要求严格，需要同时兼顾平行度、镜组间隔、镜组同轴度等多个参数，因此，镜头调校难度大。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种双视场镜头，用以减小镜头调校难度，提高成像质量。
本发明实施例提供一种双视场镜头，包括：光路转向组件、第一透镜组、第二透镜组以及视场切换组件；其中，
所述第一透镜组，用于对第一视场的入射光进行会聚成像；
所述第二透镜组，用于对第二视场的入射光进行会聚成像；
所述第一透镜组与所述第二透镜组的等效焦距不相等；
所述光路转向组件，用于接收第一视场的入射光并将所述第一视场的入射光向所述第一透镜组反射；
所述视场切换组件位于所述第一透镜组背离所述光路转向组件的一侧，且位于所述第二透镜组的像方一侧；所述视场切换组件，用于在所述第一视场和所述第二视场中对其中一个切换后的视场的会聚光进行反射；
对所述第一视场进行成像的光学系统以及对所述第二视场进行成像的光学系统的像方焦平面相互重合。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，所述像方焦平面与所述第一透镜组的主光轴相互平行；
所述视场切换组件，用于在所述第二视场切换为所述第一视场时插入到光路中，将所述第一透镜组出射的会聚光反射至所述像方焦平面。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，所述像方焦平面与所述第二透镜组的主光轴相互平行；
所述视场切换组件，用于在所述第一视场切换为所述第二视场时插入到光路中，将所述第二透镜组出射的会聚光反射至所述像方焦平面。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，所述第一透镜组包括：沿所述第一视场的光入射方向依次设置的第一透镜，第二透镜以及第三透镜；
所述第一透镜和所述第三透镜的光焦度为正，所述第二透镜的光焦度为负。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，所述第一透镜为非球面透镜。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，所述第二透镜组包括：沿所述第二视场的光入射方向依次设置的第四透镜，第五透镜以及第六透镜；
所述第四透镜和所述第六透镜的光焦度为正，所述第五透镜的光焦度为负。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，所述第四透镜为非球面透镜。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，所述光路转向组件为平面反射镜、曲面反射镜或棱镜中的一种或组合。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，所述视场切换组件为平面反射镜、曲面反射镜或棱镜中的一种或组合。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，所述第一透镜组以及所述第二透镜组中的透镜材料为锗系玻璃、硅系玻璃或硫系玻璃。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的双视场镜头，包括：光路转向组件、第一透镜组、第二透镜组以及视场切换组件；其中，第一透镜组，用于对第一视场的入射光进行会聚成像；第二透镜组，用于对第二视场的入射光进行会聚成像；第一透镜组与第二透镜组的等效焦距不相等；光路转向组件，用于接收第一视场的入射光并将第一视场的入射光向第一透镜组反射；视场切换组件位于第一透镜组背离光路转向组件的一侧，且位于第二透镜组的像方一侧；视场切换组件，用于在第一视场和第二视场中对其中一个切换后的视场的会聚光进行反射；对第一视场进行成像的光学系统以及对第二视场进行成像的光学系统的像方焦平面相互重合。采用两个等效焦距不相等的透镜组对两种不同的视场进行成像，没有共用的透镜，因此两个透镜组互不影响，两个视场所对应的各透镜的焦距可以独立设计，像质不需要妥协，两个视场的成像质量更好；在进行视场切换时利用插入的视场切换组件的反射作用，因此只需要考虑其光轴的平行度，不需要考虑同轴度，降低了镜头的调校难度。
附图说明
图1为现有技术中的双视场镜头的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的双视场镜头的结构示意图之一；
图3a为图2中的双视场镜头的拆分光路图之一；
图3b为图2中的双视场镜头的拆分光路图之二；
图4为本发明实施例提供的双视场镜头的结构示意图之二；
图5为本发明实施例提供的双视场镜头的结构示意图之三；
图6为本发明实施例提供的双视场镜头的结构示意图之四；
图7为本发明实施例提供的多视场镜头的结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种双视场镜头，用以减小镜头调校难度，提高成像质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
下面结合附图，对本发明实施例提供的双视场镜头。其中，附图中各部件的厚度和形状不反映显示装置的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的双视场镜头，如图2所示，包括：光路转向组件21、第一透镜组22、视场切换组件23以及第二透镜组24。
在具体实施时，第一透镜组21，用于对第一视场view1的入射光进行会聚成像；
第二透镜组24，用于对第二视场view2的入射光进行会聚成像。
其中，第一透镜组21与第二透镜组24的等效焦距不相等。
进一步地，光路转向组件21，用于接收第一视场view1的入射光并将第一视场view1的入射光向第一透镜组22反射；
视场切换组件23位于第一透镜组22背离光路转向组件21的一侧，且位于第二透镜组24的像方一侧；视场切换组件23，用于在第一视场view1和第二视场view2中对其中一种视场切换后的会聚光进行反射。
在本发明实施例中，对第一视场view1进行成像的光学系统(以图2所示结构为例，对第一视场进行成像的光学系统为光路转向组件21、第一透镜组22和视场切换组件23)以及对第二视场view2进行成像的光学系统(第二透镜组24)的像方焦平面fp相互重合。
在实际应用中，上述的第一透镜组22和第二透镜组24的等效焦距不相等，可以分别作为两个不同视场的成像镜头，通过光路转向组件21和视场切换组件23对光路进行折转，在进行视场切换时利用插入的视场切换组件的反射作用，因此只需要考虑其光轴的平行度，不需要考虑同轴度，降低了镜头的调校难度。通过控制视场切换组件23的插入或移除可以对镜头的等效焦距进行选择，从而实现快速、稳定的切换视场。并且第一透镜组22以及第二透镜组24单独作为一个视场的成像镜头，两都之间没有共用的透镜，因此两个透镜组互不影响，两个视场所对应的各透镜的焦距可以独立设计，像质不需要妥协，两个视场的成像质量更好。
需要说明的是，上述的对第一视场进行成像的光学系统为沿主光轴方向依次设置的光路转向组件21、第一透镜组22和视场切换组件23；对第二视场进行成像的光学系统为第二透镜组24。这两个光学系统的像方焦平面相互重合，是指透镜组的会聚光线在经过视场切换组件之后的成像位置相同，由于视场切换组件的加入，使得经过透镜组的光线的传播方向发生改变。而将两个光学系统的像方焦平面设置在相同的位置，可以方便图像采集装置的设置，即将图像采集装置设置在像方焦平面的位置即可对两个视场的图像进行采集。
在具体实施时，根据上述的第一透镜组以及第二透镜组的等效焦距的大小，可以选择等效焦距较大的透镜组作为长焦视场的成像透镜组，另一个等效焦距较小的透镜组则可作为广角视场(短焦视场)的成像透镜组。以图2所示的结构为例，上述的第一视场view1可为长焦视场，第二视场view2可为广角视场。那么，上述的视场切换组件23在广角视场切换到长焦视场时插入到光路中，使得长焦视场内的入射光线通过光路转向组件21和视场切换组件23的反射作用在像方焦平面fp内进行成像。
具体地，如图3a和图3b所示的光路图，如图3a所示为第一视场view1成像的光路原理图，第一视场view1(长焦视场)的光线首先入射到光路转向组件21上，由光路转向组件21将第一视场view1的入射光反射到第一透镜组22，由第一透镜组22对光线进行会聚成像，再入射到视场切换组件23，由视场切换组件23将光线反射到像方焦平面fp上。如图3b所示为第二视场view2成像的光路原理图，第二视场view2(广角视场)的光线直接经过第二透镜组24进行成像，最终由设置在像方焦平面fp上的图像采焦装置采集成像。图2所示的结构中两个透镜组可以分时地对两个视场进行成像，在第一视场进行成像时，第二视场的光线不能经过视场切换组件而达到像方焦平面；而当第二视场进行成像时，第一视场的光线不能到达像方焦平面。并且上述第一透镜组以及第二透镜组并没有公用的透镜，因此不需要为彼此的成像有所妥协。并且针对两个透镜组的焦距选择上，可以自由组合，并且可以针对单个透镜组的焦距进行最合理的优化，减少设计难度。
在一种可实施的方式中，如图2所示，像方焦平面fp与第一透镜组22的主光轴相互平行；则视场切换组件23，用于在第二视场view2切换为第一视场view1时插入到光路中，将第一透镜组22出射的会聚光反射至像方焦平面fp。
在另一种可实施的方式中，如图4所示，焦平面fp与第二透镜组24的主光轴相互平行；则视场切换组件23，用于在第一视场view1切换为第二视场view2时插入到光路中，将第二透镜组24出射的会聚光反射至像方焦平面fp。
在实际应用中，可根据图像采集装置所在的位置来相应地设置像方焦平面fp的位置，从而可采用上述任一设置方式来放置视场切换组件。视场切换组件23既可以用于反射第一透镜组22出射光，也可以用于反射第二透镜组24的出射光，在此不做限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，如图2和图4所示，第一透镜组22包括：沿第一视场view1的光入射方向依次设置的第一透镜l1，第二透镜l2以及第三透镜l3；其中，第一透镜l1和第三透镜l3的光焦度为正，第二透镜l2的光焦度为负。
在实际应用中，上述的第一透镜l1、第二透镜l2以及第三透镜l3按照如图2和图4所示的结构设置可等效为一会聚透镜，用于对第一视场view1进行成像，设置多个透镜组合的形式可以消除像差，提高成像质量。
进一步地，第一透镜组22中的第一透镜l1可为非球面透镜。例如，第一透镜l1可采用对称非球面透镜，而其它透镜(第二透镜l2以及第三透镜l3)均采用球面透镜。该对称非球面透镜可以改善象散、彗差与畸变，从而进一步提高成像质量。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，如图2和图4所示，第二透镜组24包括：沿第二视场view2的光入射方向依次设置的第四透镜l4，第五透镜l5以及第六透镜l6；其中，第四透镜l4和第六透镜l6的光焦度为正，第五透镜l5的光焦度为负。
同样地，上述的第四透镜l4、第五透镜l5以及第六透镜l6按照如图2和图4所示的结构设置可等效为一会聚透镜，用于对第二视场view2进行成像，设置多个透镜组合的形式可以消除像差，提高成像质量。
进一步地，第二透镜组24中的第四透镜l4可为非球面透镜。例如，第四透镜l4可采用对称非球面透镜，而其它透镜(第五透镜l5以及第三透镜l6)均采用球面透镜。该对称非球面透镜可以改善象散、彗差与畸变，从而进一步提高成像质量。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，光路转向组件21可为平面反射镜、曲面反射镜或棱镜中的一种或组合。
同样地，视场切换组件24可为平面反射镜、曲面反射镜或棱镜中的一种或组合。
其中，曲面反射镜可为球面反射镜或自由曲面反射镜；棱镜可为直角棱镜等。采用单片平面反射镜时有利于简化对投影镜头光路的调整，在本发明实施例中仅以单片平面反射镜作为光路转向组件21以及视场切换组件24进行举例说明，在实际应用中可采用上述各种形式的反射镜、棱镜或其结合进行光路的折转，在此不做限定。当采用平面反射镜作为光路转向组件21和视场切换组件23时，平面反射镜的一端可以连接固定，而另一端可根据需要沿着固定端进行旋转，以使平面反射镜在成像需要时被插入到光路中，而在成像不需要时由光路中撤出。
在本发明实施例提供的上述双视场镜头中，第一透镜组22以及第二透镜组24中的透镜材料可为锗系玻璃、硅系玻璃或硫系玻璃。无热化原理主要是使用对温度变化不敏感材料来制作透镜，使得透镜在不同的工作温度情况下形变小，尤其在长波段(例如红外波段)变形量较小的情况下，可应用于热成像。本发明实施例提供的上述双视场镜头中，可采用硫系玻璃、锗系玻璃或硅系玻璃来制作镜片，且该镜片可以设置在系统中任意位置，根据光学方案不同来选择。例如，在成像系统中尺寸最小的透镜的形变对于整体成像系统的影响较大，则可以将尺寸最小的透镜采用上述材料进行制作。根据实际检测可以在-40～80℃工作温度范围内，焦面相对位移小于0.01mm，实现无热化热成像。相比于现有技术中的双视场镜头，本发明实施例提供的上述双视场镜头针对两个视场单独使用两个透镜组，因此仅需要针对单个透镜组分别进行无热化设计即可，从而降低了设计难度，同时提高了成像质量。
作为一种简单的镜头结构，如图5所示，仅采用平面反射镜作为上述的光路转向组件21和视场切换组件23，且仅采用单片会聚透镜作为上述的第一透镜组22以及第二透镜组24。采用单片透镜进行成像时原理简单，便于调节，在两片透镜的焦距不相等的情况下即可实现双视场成像的要求。然而在一些应用场景中，改变单片透镜的制作材料以及曲率等参数以不足以使其具有更大的焦距和更小的像差时，仍需采用透镜组的形式制作双视场镜头。在实际应用中，应该根据实际需要灵活设置透镜形式，在此不做限定。
此外，为了使对长焦视场进行成像的透镜组具有更大的等效焦距，如图6所示，可以在光路转向组件21的前方增加第三透镜组25，该第三透镜组25可为望远系统等。由于在光路转向组件21的前方增加透镜组，因此对光路转向组件(如图6所示的平面反射镜)的精度要求更高，那么在实际应用中，还需要综合考虑，适应性的调整与之配合的组件的参数，在此不做限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种多视场镜头，其结构如图7所示，仍以平面反射镜作为光路转向组件以及视场切换组件进行说明，其中，图7中的单透镜均为透镜组所等效的透镜形式，为方便说明仅以第一透镜、第二透镜，第三透镜代替相应的透镜组进和说明。
图7所示的镜头结构可以对三个不同焦距的视场进行成像。在第一视场view1进行成像时，可将第二视场的平面反射镜21’旋转以撤出光路中，使得第一透镜22对第一视场view1的入射光进行成像，并由平面反射镜23将成像反射到像方焦平面fp，由图像采集装置进行采集；当第二视场view2进行成像时，可将第一视场的平面反射镜21旋转以使第一视场的光线不能入射到平面反射镜23，而仅由第二透镜22’对第二视场view2的成像会聚光线入射到平面反射镜23，再由平面反射镜23将成像反射到像方焦平面fp；当第三视场view3进行成像时，可将平面反射镜23旋转使其撤出光路中，从而使得第三视场view3的入射光经过第三透镜24的成像直接到达像方焦平面fp。
本发明实施例仅以三个视场的多视场镜头为例说明本发明构思，而根据本发明构思设置更多的光路以实现更多视场转换的多视场镜头也属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供的双视场镜头，包括：光路转向组件、第一透镜组、第二透镜组以及视场切换组件；其中，第一透镜组，用于对第一视场的入射光进行会聚成像；第二透镜组，用于对第二视场的入射光进行会聚成像；第一透镜组与第二透镜组的等效焦距不相等；光路转向组件，用于接收第一视场的入射光并将第一视场的入射光向第一透镜组反射；视场切换组件位于第一透镜组背离光路转向组件的一侧，且位于第二透镜组的像方一侧；视场切换组件，用于在第一视场和第二视场中对其中一个切换后的视场的会聚光进行反射；对第一视场进行成像的光学系统以及对第二视场进行成像的光学系统的像方焦平面相互重合。采用两个等效焦距不相等的透镜组对两种不同的视场进行成像，没有共用的透镜，因此两个透镜组互不影响，两个视场所对应的各透镜的焦距可以独立设计，像质不需要妥协，两个视场的成像质量更好；在进行视场切换时利用插入的视场切换组件的反射作用，因此只需要考虑其光轴的平行度，不需要考虑同轴度，降低了镜头的调校难度。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。