專(zhuān)利名稱(chēng)：全景透鏡及使用該全景透鏡的全景拍攝系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全景透鏡及使用該全景透鏡的全景拍攝系統(tǒng)。
技術(shù)背景
現(xiàn)有全景拍攝系統(tǒng)內(nèi)的全景透鏡通常包括呈凸透鏡狀形成的環(huán)形入光面、與所述 環(huán)形入光面面對(duì)地呈環(huán)狀形成的環(huán)形反射面、設(shè)置于所述環(huán)形入光面的環(huán)內(nèi)中央處的圓形 反射面及設(shè)置于所述環(huán)形反射面的環(huán)狀中央處的圓形出光面。成像光線由所述環(huán)形入光面 射入后經(jīng)過(guò)所述環(huán)形反射面及圓形反射面的反射從所述圓形出光面射出。所述環(huán)形反射面 上通過(guò)鍍反射膜來(lái)反射成像光線。然而，在所述環(huán)形反射面上進(jìn)行鍍膜的難度較高，大幅地 提高制造全景透鏡的成本。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種制造成本低的全境透鏡及使用該全景透鏡的全景拍攝 系統(tǒng)。
一種全景透鏡，其包括可使成像光線從360度折射進(jìn)入的呈凸透鏡狀鼓起的環(huán)形 入光面、與環(huán)形入光面外圓周邊緣相連接，且向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的環(huán)形反射面、與環(huán)形入 光面內(nèi)圓周邊緣相連接的圓形反射面及與環(huán)形反射面內(nèi)圓周邊緣相連接的圓形出光面。所 述環(huán)形反射面的中央處形成有向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的反射部。所述成像光線進(jìn)入全景透鏡 后經(jīng)由環(huán)形反射面及圓形反射面的反射從圓形出光面射出。同一成像光線分別在所述環(huán)形 入光面和環(huán)形反射面上的折射點(diǎn)和反射點(diǎn)的切面之間的夾角與該成像光線在環(huán)形入光面 上的折射角之和大于所述全景透鏡與空氣之間的全反射臨界角，以使得從環(huán)形入光面入射 的光線在環(huán)形反射面上發(fā)生全反射。
一種全景拍攝系統(tǒng)，其從物側(cè)到像側(cè)依次包括全景透鏡、中繼透鏡、拍攝裝置及顯 示裝置。該全景透鏡包括可使成像光線從360度射入的呈凸透鏡狀鼓起的環(huán)形入光面、與 所述環(huán)形入光面外圓周邊緣相連接，且向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的環(huán)形反射面、與環(huán)形入光面 內(nèi)圓周邊緣相連接的圓形反射面及與環(huán)形反射面內(nèi)圓周邊緣相連接的圓形出光面。該環(huán)形 反射面的中央處形成有向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的反射部。同一成像光線分別在所述環(huán)形入光 面和環(huán)形反射面上的折射點(diǎn)和反射點(diǎn)的切面之間的夾角與該成像光線在環(huán)形入光面上的 折射角之和大于所述全景透鏡與空氣之間的全反射臨界角，以使得從環(huán)形入光面入射的光 線在環(huán)形反射面上發(fā)生全反射。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的全景透鏡及使用該全景透鏡的全景拍攝系統(tǒng)根 據(jù)實(shí)現(xiàn)全發(fā)射的條件來(lái)設(shè)置所述環(huán)形入光面及環(huán)形反射面的位置關(guān)系，以使得從所述環(huán)形 入光面入射的成像光線在所述環(huán)形反射面上發(fā)生全反射從而不需要在所述環(huán)形反射面上 鍍反射膜，降低所述全景透鏡的制作難度，減少所述全景透鏡的制作成本。

圖1為本發(fā)明實(shí)施方式提供的全景拍攝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中全景拍攝系統(tǒng)的的全景透鏡的局部光路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施方式提供一種全景拍攝系統(tǒng)1，其從物側(cè)0到像側(cè)I依次 包括全景透鏡10、中繼透鏡12、拍攝裝置14及顯示裝置16。直線OI為該全景拍攝系統(tǒng)1 的光軸。
所述全景透鏡10由光學(xué)玻璃或透鏡樹(shù)脂等形成，所述全景透鏡10的幾何對(duì)稱(chēng)軸 線與所述全景透鏡10的光軸OI共軸。所述全景透鏡10包括環(huán)形入光面S1、環(huán)形反射面 S2>圓形反射面104及圓形出光面、。
所述環(huán)形入光面S1近似于一個(gè)圓臺(tái)體的側(cè)面，其包括位于所述環(huán)形入光面S1 —端 的第一內(nèi)圓周邊緣IOOa及位于所述環(huán)形入光面S1另一端且與所述第一內(nèi)圓周邊緣IOOa平 行相對(duì)的第一外圓周邊緣100b。以物側(cè)方向?yàn)閰⒄?，所述環(huán)形入光面S1具有正曲率半徑，其 向外呈凸透鏡狀鼓起以使環(huán)繞所述環(huán)形入光面S1的光線從360度投射到環(huán)形入光面S1上。
所述環(huán)形反射面&具有與所述環(huán)形入光面S1相類(lèi)似的形狀，其包括位于所述環(huán)形 反射面& 一端的第二內(nèi)圓周邊緣10 及位于所述環(huán)形反射面&另一端且與所述第二內(nèi)圓 周邊緣10 平行相對(duì)的第二外圓周邊緣102b。所述環(huán)形反射面&的第二外圓周邊緣102b 與所述環(huán)形入光面S1的第一外圓周邊緣IOOb相連接。以物側(cè)方向?yàn)閰⒄?，所述環(huán)形反射面 S2具有正曲率半徑，其向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入以將由相鄰的環(huán)形入光面S1折射進(jìn)入的成像光 線反射至所述圓形反射面104上。
所述圓形反射面104與所述環(huán)形入光面S1的第一內(nèi)圓周邊緣IOOa相連接，其包括 反射部10 及連接部104b。所述光軸OI穿過(guò)所述圓形反射面104的幾何對(duì)稱(chēng)中心。所述 圓形反射面104的中央處向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入以形成所述反射部10如。所述反射部10 為一內(nèi)凹曲面S3，以物側(cè)方向?yàn)閰⒄?，所述?nèi)凹曲面&具有負(fù)曲率半徑。所述反射部10 的外圍形成平面圓環(huán)狀的連接部104b，所述連接部104b用于連接所述環(huán)形入光面S1與圓 形反射面104上的反射部104a。所述反射部10 上鍍有反射膜，以將從所述環(huán)形反射面& 反射過(guò)來(lái)的成像光線L進(jìn)一步反射至所述圓形出光面、。
所述圓形出光面、與所述環(huán)形反射面&的第二內(nèi)圓周邊緣10 相連接。所述光 軸OI穿過(guò)所述圓形出光面、的幾何對(duì)稱(chēng)中心。以物側(cè)方向?yàn)閰⒄?，所述圓形出光面、具 有負(fù)曲率半徑，其向外呈凸透鏡狀鼓起以將由所述圓形反射面104反射過(guò)來(lái)的成像光線折 射出所述全景透鏡10。
所述中繼透鏡12為一正屈光度透鏡，其包括靠近物側(cè)0的入光面&及靠近像側(cè)I 的出光面&。以物側(cè)方向?yàn)閰⒄?，所述入光?amp;及所述出光面&均具有正曲率半徑。所述 中繼透鏡12用于將從全景透鏡10射出的成像光線朝光軸OI匯聚。
所述拍攝裝置14包括成像透鏡組140及設(shè)置于所述成像透鏡組140的成像位置 處的影像感測(cè)器，如電荷耦合器件圖像傳感器(CCD，Charge Coupled Device)或互補(bǔ)金屬 氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器(CMOS, Complementary Metal Oxide Semiconductor)以及其他 圖中未示出的必要的控制元件。
所述全景透鏡10所捕捉的360度全景風(fēng)景11經(jīng)過(guò)中繼透鏡12和成像透鏡組14 后于所述影像感測(cè)器142上成像。所述影像感測(cè)器142將形成的全景圖像轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電 信號(hào)，并液晶、CRT等各種顯示裝置16進(jìn)行顯示。
如圖2所示，其為成像光線在所述環(huán)形入光面S1與所述環(huán)形反射面&之間的光路 圖。所述成像光線L由所述環(huán)形入光面S1上的任意點(diǎn)A折射進(jìn)入全景透鏡10內(nèi)部再于所 述環(huán)形反射面&上的一點(diǎn)B上進(jìn)行全反射。其中，Sa為經(jīng)過(guò)所述折射點(diǎn)A的切面，Sb為經(jīng) 過(guò)所述反射點(diǎn)B的切面，F(xiàn)1為折射點(diǎn)A的法線，F(xiàn)2為反射點(diǎn)B的法線，Z 1為所述成像光線 L于折射點(diǎn)A處的折射角，Z 3為所述成像光線L于反射點(diǎn)B處的入射角，Z 2為Z 3的余 角，Z 5為切面Sa與切面&的夾角，Z 4為Z 5的余角。所述法線F1與所述切面&相交于 D。根據(jù)圖2中所表示的幾何關(guān)系可得到方程式
權(quán)利要求
1.一種全景透鏡，其包括可使成像光線從360度折射進(jìn)入的呈凸透鏡狀鼓起的環(huán)形入 光面、與所述環(huán)形入光面外圓周邊緣相連接，且向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的環(huán)形反射面、與所述 環(huán)形入光面內(nèi)圓周邊緣相連接的圓形反射面及與所述環(huán)形反射面內(nèi)圓周邊緣相連接的圓 形出光面，所述環(huán)形反射面的中央處形成有向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的反射部，所述成像光線 進(jìn)入全景透鏡后經(jīng)由環(huán)形反射面及圓形反射面的反射從圓形出光面射出，同一成像光線分 別在所述環(huán)形入光面和環(huán)形反射面上的折射點(diǎn)和反射點(diǎn)的切面之間的夾角與該成像光線 在環(huán)形入光面上的折射角之和大于所述全景透鏡與空氣之間的全反射臨界角，以使得從所 述環(huán)形入光面入射的成像光線在所述環(huán)形反射面上發(fā)生全反射。
2.如權(quán)利要求1所述的全景透鏡，其特征在于所述環(huán)形入光面包括第一內(nèi)圓周邊緣 及與所述第一內(nèi)圓周邊緣平行相對(duì)的第一外圓周邊緣，所述環(huán)形反射面包括第二內(nèi)圓周邊 緣及與所述第二內(nèi)圓周邊緣平行相對(duì)的第二外圓周邊緣，所述環(huán)形反射面的第二外圓周邊 緣與所述環(huán)形入光面的第一外圓周邊緣相連接，以物側(cè)方向?yàn)閰⒄?，所述環(huán)形入光面及環(huán) 形反射面均具有正曲率半徑。
3.如權(quán)利要求1所述的全景透鏡，其特征在于所述圓形反射面于反射部外圍形成一 平面圓環(huán)狀的連接部，所述連接部用于連接所述環(huán)形入光面與圓形反射面上的反射部，所 述反射部為一內(nèi)凹曲面，以物側(cè)方向?yàn)閰⒄眨鰞?nèi)凹曲面具有負(fù)曲率半徑且鍍有反射膜。
4.如權(quán)利要求1所述的全景透鏡，其特征在于以物側(cè)方向?yàn)閰⒄?，所述圓形出光面具 有負(fù)曲率半徑且向外呈凸透鏡狀鼓起。
5.一種全景拍攝系統(tǒng)，其從物側(cè)到像側(cè)依次包括全景透鏡、中繼透鏡、拍攝裝置及顯示 裝置，所述全景透鏡包括可使側(cè)向光從360度全周射入的呈凸透鏡狀鼓起的環(huán)形入光面、 與位于環(huán)形入光面一端的環(huán)形入光面外圓周邊緣相連接且向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的環(huán)形反 射面、與位于環(huán)形入光面另一端的環(huán)形入光面內(nèi)圓周邊緣相連接的圓形反射面及與位于環(huán) 形反射面一端的環(huán)形反射面內(nèi)圓周邊緣相連接的圓形出光面，所述環(huán)形反射面的中央處形 成有向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的反射部，同一成像光線分別在所述環(huán)形入光面和環(huán)形反射面上 的折射點(diǎn)和反射點(diǎn)的切面之間的夾角與該成像光線在環(huán)形入光面上的折射角之和大于所 述全景透鏡與空氣之間的全反射臨界角，以使得從所述環(huán)形入光面入射的成像光線在所述 環(huán)形反射面上發(fā)生全反射。
6.如權(quán)利要求5所述的全景透鏡，其特征在于所述圓形反射面于反射部外圍形成一 平面圓環(huán)狀的連接部，所述連接部用于連接所述環(huán)形入光面與圓形反射面上的反射部，所 述反射部為一內(nèi)凹曲面，以物側(cè)方向?yàn)閰⒄眨鰞?nèi)凹曲面具有負(fù)曲率半徑且鍍有反射膜。
7.如權(quán)利要求5所述的全景拍攝系統(tǒng)，其特征在于以物側(cè)方向參照，所述圓形出光面 具有負(fù)曲率半徑且向外呈凸透鏡狀鼓起。
8.如權(quán)利要求5所述的全景拍攝系統(tǒng)，其特征在于所述中繼透鏡為一正屈光度透鏡， 其包括靠近物側(cè)的入光面及靠近像側(cè)的出光面，以物側(cè)方向?yàn)閰⒄?，所述入光面及出光?均具有正曲率半徑。
9.如權(quán)利要求5所述的全景拍攝系統(tǒng)，其特征在于所述拍攝裝置包括成像透鏡組及 設(shè)置于所述成像透鏡組的成像位置處的影像感測(cè)器。
全文摘要
一種全景透鏡，其包括可使成像光線從360度折射進(jìn)入的呈凸透鏡狀鼓起的環(huán)形入光面、與環(huán)形入光面的外圓周邊緣相連接，且向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的環(huán)形反射面、與環(huán)形入光面的內(nèi)圓周邊緣相連接的圓形反射面及與環(huán)形反射面的內(nèi)圓周邊緣相連接的圓形出光面。該環(huán)形反射面的中央處形成有向內(nèi)呈凹透鏡狀陷入的反射部。該成像光線進(jìn)入全景透鏡后經(jīng)由環(huán)形反射面及圓形反射面的反射從圓形出光面射出。同一成像光線分別在環(huán)形入光面和環(huán)形反射面上的折射點(diǎn)和反射點(diǎn)的切面之間的夾角與該成像光線在環(huán)形入光面上的折射角之和大于該全景透鏡與空氣之間的全反射臨界角，以使得成像光線在環(huán)形反射面上發(fā)生全反射。本發(fā)明還涉及一種使用該全景透鏡的全景拍攝系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G03B37/00GK102033300SQ20091030800
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者葉信宗, 張煒修, 林光偉, 林玫君, 陳冠廷, 黃俊翔 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司