用于全景光學(xué)裝置的光組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及全景光學(xué)裝置，更具體地涉及用于全景光學(xué)裝置的光組件。
【背景技術(shù)】
[0002]在全景照相機(jī)中提供高質(zhì)量的光學(xué)器件是具有挑戰(zhàn)性的。目前，業(yè)界已經(jīng)采取不同的方法來解決這個(gè)問題。其中，一種方法是移動(dòng)透鏡并隨著透鏡的移動(dòng)拍攝一組圖像，隨著時(shí)間的推移該組圖像覆蓋一個(gè)視場(chǎng)，來自移動(dòng)透鏡的圖像被合并以形成全景場(chǎng)景；另一種方法是形成多個(gè)不同照相機(jī)的透鏡的陣列，并將通過該透鏡陣列所拍攝的圖像合并成單一的圖像;還有一種方法是利用超廣角鏡頭(例如，魚眼透鏡)拍攝比正常視場(chǎng)寬的場(chǎng)景;還有一種方法是利用全景光學(xué)裝置單次(利用單個(gè)鏡頭的離散時(shí)間點(diǎn))產(chǎn)生360度水平視場(chǎng)。后一種方法有時(shí)被稱作“單次”全景裝置，其利用單個(gè)鏡頭在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)拍攝全景場(chǎng)景。根據(jù)使用情況的不同，這些方法中的每一種都具有優(yōu)缺點(diǎn)。
[0003]在使用全景光學(xué)元件的單次解決方案中，根據(jù)情況已經(jīng)采取了多種方法。圖1(現(xiàn)有技術(shù))中示出的一種方法利用位于桿110的端部的半球型反射鏡120。所述桿110有時(shí)與照相機(jī)鏡頭的濾鏡螺紋連接，隨著半球型反射鏡120接近桿110的中心，其逐漸變細(xì)到一個(gè)點(diǎn)，半球型反射鏡120在該中心處與桿110連接。通過這種技術(shù)所拍攝的圖像會(huì)失真，但可以利用數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)進(jìn)行軟件修正。
[0004]圖2(現(xiàn)有技術(shù))中示出不同的單次方法，其利用連接至透明的間隔圈210的拋物面反射鏡220。隨著拋物面反射鏡220接近透鏡，其逐漸變細(xì)到一個(gè)點(diǎn)，DSP軟件/固件可用于校正從拋物面反射鏡220反射出去的光所造成的失真。
[0005]常見的全景單次解決方案(諸如圖1和圖2中所示的那些)不能夠產(chǎn)生高保真度(HD)圖像，并且被高度地限制在它們的垂直視場(chǎng)內(nèi)，不能夠產(chǎn)生高保真度圖像(指的是1080線的高清視頻(HDV)標(biāo)準(zhǔn))導(dǎo)致一部分來自表面膨脹的反射鏡的光學(xué)擴(kuò)散器。此外，常見的全景單次解決方案具有360度的水平視場(chǎng)和受限的垂直視場(chǎng)，所述垂直視場(chǎng)和保真度基于反射來自單個(gè)的半球型反射鏡120的光或者在被透鏡/傳感器拍攝之前將光從單一的拋物面反射鏡220反射出去的光學(xué)器件而受到限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的一個(gè)方面描述了一種全景光學(xué)裝置，其包括二次曲面反射器，反射鏡，以及一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件的組合。所述二次曲面反射器具有圓錐形狀，其從寬底部到頂端逐漸變細(xì)，所述頂端包括孔徑。所述反射鏡定位在該裝置內(nèi)，位于與圓錐形狀的圓形橫截面近似平行的平面內(nèi)；該反射鏡將通過二次曲面反射器反射的環(huán)境光反射到孔徑內(nèi)或者將從孔徑發(fā)射的光反射到二次曲面反射器上。所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件的組合被至少部分的定位在二次曲面反射器的體積區(qū)域內(nèi)，該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件對(duì)穿過孔徑的光進(jìn)行聚焦。
[0007]本實(shí)用新型的另一個(gè)方面描述了一種包括二次曲面反射器和反射鏡的裝置。該二次曲面反射器具有圓錐形狀，其從寬基部到頂端逐漸變細(xì)，所述頂端包括孔徑。該反射鏡定位在該裝置內(nèi)，位于與圓錐形狀的圓形橫截面近似平行的平面內(nèi)；該反射鏡將通過二次曲面反射器反射的環(huán)境光反射到孔徑內(nèi)或者將從孔徑發(fā)射的光反射到二次曲面反射器上。
[0008]本實(shí)用新型的另一個(gè)方面描述了一種包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件的組合，圖像傳感器的裝置。該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件至少部分定位在二次曲面反射器的體積區(qū)域內(nèi)；該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件對(duì)穿過孔徑的光進(jìn)行聚焦。該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件的組合包括至少一個(gè)雙合透鏡和視場(chǎng)致平器;其中，該至少一個(gè)雙合透鏡包括一個(gè)與一個(gè)凹面元件連接在一起的凸面元件，該凸面和凹面部分彼此面對(duì)。該至少一個(gè)雙合透鏡產(chǎn)生匯聚光束，并校正否則會(huì)造成不同顏色聚焦在不同平面和位置處的色差。該視場(chǎng)致平器校正二次曲面反射器所產(chǎn)生的場(chǎng)曲率，以允許光學(xué)圖像基本上位于平坦的焦平面上。該圖像傳感器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，所述光學(xué)圖像是由該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件的組合聚焦，由該圖像傳感器接收的光束產(chǎn)生的。
【附圖說明】
[0009]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的一種單次全景光學(xué)裝置，其具有位于細(xì)桿端部的半球型反射鏡。
[0010]圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中的一種單次全景光學(xué)裝置，其具有連接至透明的間隔圈的拋物面反射鏡。
[0011]圖3所示為根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的具有二次曲面反射器和反射鏡的全景光學(xué)
目.ο
[0012]圖4所示為根據(jù)本公開的實(shí)施例在不同角度從二次曲面反射器反射出去的光的光線軌跡圖。
[0013]圖5所示為根據(jù)本公開的實(shí)施例的全景光學(xué)裝置的位于孔徑和圖像傳感器之間的光學(xué)元件。
[0014]圖6所示為根據(jù)本公開的實(shí)施例的一種單次全景照相機(jī)的流程圖。
[0015]圖7所示為根據(jù)本公開的實(shí)施例的一種全景光發(fā)射裝置的流程圖。
[0016]附圖標(biāo)記說明:120-半球型反射鏡，110-桿，220-拋物面反射鏡，210、310-間隔圈，330、430_反射鏡，320、420_ 二次曲面反射器，322-孔徑，340、440_光學(xué)元件，350-圖像傳感器，355-連接器，422、512_孔徑光闌，450、530_傳感器，514-元件A，516-元件B，518-元件C，520-元件D，522-元件E，524-元件F，526-濾波器，528-視場(chǎng)致平器；
[0017]605-對(duì)圖像拍攝裝置供電并將其激活，610-環(huán)境光在360水平視場(chǎng)內(nèi)擊中二次曲面反射器，615-環(huán)境光反射進(jìn)入圖像拍攝裝置的反射鏡，620-從反射鏡反射出的光進(jìn)入二次曲面反射器的孔徑，625-光束穿過孔徑到達(dá)用于限制光束穿的孔徑光闌，630-光束穿過用于減少光束發(fā)散的凸面元件，635-光束穿過第一個(gè)雙膠合透鏡，640-光束穿過第二個(gè)雙膠合透鏡，645-光束穿過凸面元件以增加光束的匯聚，650-光束穿過用于阻止不需要的波長(zhǎng)的濾波器，655-光束穿過用于校正二次曲面反射器內(nèi)的虛像中的極端場(chǎng)曲率的視場(chǎng)致平器以使得圖像位于基本上是平的焦平面上，660-光學(xué)傳感器將由于光被聚焦在光學(xué)傳感器的光感表面上所形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，665-電信號(hào)被傳送至用于存儲(chǔ)和/或進(jìn)一步處理的存儲(chǔ)器中；
[0018]705-對(duì)光發(fā)射裝置供電并激活，710-處理器產(chǎn)生用于圖像或燈光的電信號(hào)，715-微型投影儀芯片組合/或光發(fā)射元件將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光輻射，720-光學(xué)發(fā)射穿過一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件以聚焦光束，725-輻射離開光學(xué)元件以穿過孔徑，730-輻射從反射鏡反射出去，735-來自反射鏡的輻射從二次曲面反射器反射出去，740:從光發(fā)射裝置產(chǎn)生的輻射在360水平視場(chǎng)內(nèi)發(fā)射到環(huán)境中。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型是用于全景光學(xué)裝置的解決方案。所述全景光學(xué)裝置可以是能夠在360度水平視場(chǎng)內(nèi)拍攝圖像或者視頻的單次圖像拍攝裝置，全景光學(xué)裝置使用在其頂部?jī)?nèi)具有孔徑的二次曲面反射器(例如，拋物線，雙曲線，或者橢圓反射鏡)。光束從該二次曲面反射器反射出至反射鏡，其反射光束通過孔徑;位于孔徑的反射鏡的相反側(cè)的圖像傳感器接收和處理反射光束，圖像傳感器所拍攝的圖像可利用多種數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)經(jīng)由軟件/固件算法進(jìn)行操作，從而最終產(chǎn)生全景圖像。
[0020]在不同的實(shí)施例中，全景光學(xué)裝置的圖像傳感器可被替換為光發(fā)射光源，諸如微型投影儀或者一組彩色發(fā)光二極管(LEDs)。當(dāng)配置為微型投影儀時(shí)，全景光學(xué)裝置可以回放由單次照相機(jī)所捕獲的圖像；當(dāng)配置具有發(fā)光二極管時(shí)，該全景光學(xué)裝置可在360度水平視場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生時(shí)控的/間隔排