專利名稱：光學(xué)裝置和成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)裝置和成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
如例如在下面的專利文獻(xiàn)1中所描述的，已知一種獲取具有較少模糊的圖像的技術(shù)，該技術(shù)通過移動(dòng)校正鏡頭以改變光軸角度，從而抵消圖像模糊以進(jìn)行相機(jī)移動(dòng)校正。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP 9-171204 (A)

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題有許多模糊校正機(jī)構(gòu)的例子，其中通過在與光軸正交的方向上使得攝取鏡頭中的一部分鏡頭(校正光學(xué)系統(tǒng))位移以改變光軸角度來抵消圖像模糊。在這種情況下，校正光學(xué)系統(tǒng)需要進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)。在當(dāng)相機(jī)被握在手中時(shí)和當(dāng)相機(jī)被安裝在支架等上時(shí)出現(xiàn)模糊的兩種情況中，模糊速度趨向于在振動(dòng)幅度的中心附近較大，而在最大幅度附近較小。 因而，進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)的校正光學(xué)系統(tǒng)有必要相應(yīng)地使光軸附近的光學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度最大化，在出現(xiàn)最大模糊校正量的最大幅度變近時(shí)快速減小運(yùn)動(dòng)速度，在最大模糊校正位置處將運(yùn)動(dòng)速度設(shè)置為0，然后反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向。然而，上述操作構(gòu)成致動(dòng)器的負(fù)擔(dān)。尤其當(dāng)振動(dòng)頻率增大時(shí)，出現(xiàn)操作速度的延遲，使得模糊校正機(jī)構(gòu)難以跟隨，并且出現(xiàn)了可能無法實(shí)現(xiàn)期望的模糊校正操作的問題。在大多數(shù)結(jié)構(gòu)中，模糊校正機(jī)構(gòu)被包含在攝取鏡頭(taking lens)中，并且對(duì)于鏡頭可換相機(jī) (例如單反鏡頭相機(jī))來說，存在難以利用除了具有模糊校正機(jī)構(gòu)的鏡頭以外的鏡頭實(shí)現(xiàn)模糊校正功能的問題。另外，為了容易地獲取全景圖像，在搖動(dòng)(panning)相機(jī)的同時(shí)拍攝圖像。在這種情況下，在使相機(jī)停止后拍攝圖像，然后在搖動(dòng)方向上再次移動(dòng)相機(jī)，從而導(dǎo)致拍照時(shí)間較長的問題。而且，相機(jī)在搖動(dòng)方向上被反復(fù)移動(dòng)和停止，這必然要增大驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(馬達(dá))的大小，導(dǎo)致了設(shè)備更復(fù)雜和成本更高的問題。鑒于上述問題作出了本發(fā)明，本發(fā)明試圖提供一種能夠利用簡單構(gòu)造進(jìn)行模糊校正的新型的、改進(jìn)的光學(xué)裝置和成像設(shè)備。問題的解決方案為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種光學(xué)裝置，包括第一光學(xué)元件和與第一光學(xué)元件相鄰布置的第二光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件包括以預(yù)定角度與旋轉(zhuǎn)軸相交的第一表面和與旋轉(zhuǎn)軸正交的第二表面并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，該第二光學(xué)元件包括第三表面和第四表面并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸向與第一光學(xué)元件相反的方向旋轉(zhuǎn)，第三表面和第四表面分別與第一表面和第二表面相對(duì)在第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件之間的旋轉(zhuǎn)軸上的一點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系。第一表面可以由兩個(gè)表面形成，這兩個(gè)表面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的傾斜朝向在包括旋轉(zhuǎn)軸的邊界表面中是相反的，并且與第一表面相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸上的點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系的第四表面可以由兩個(gè)表面形成，這兩個(gè)表面與第一表面的兩個(gè)表面相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸上的所述點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系。第一和第二光學(xué)元件可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸在預(yù)定旋轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。光學(xué)裝置可以被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，處于攝取鏡頭的光軸和旋轉(zhuǎn)軸相重合，從而允許已穿過第一和第二光學(xué)元件的光束進(jìn)入攝取鏡頭的狀態(tài)。光學(xué)裝置可以被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，處于攝取鏡頭的光軸和旋轉(zhuǎn)軸相偏移，從而允許已穿過第一和第二光學(xué)元件的光束進(jìn)入攝取鏡頭的狀態(tài)。光學(xué)裝置可以被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，并且在移動(dòng)的同時(shí)攝取鏡頭拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期可以是同步的。光學(xué)裝置可以被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，并且在旋轉(zhuǎn)光軸的朝向的同時(shí)攝取鏡頭拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期可以是同步的。光學(xué)裝置可以被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，在旋轉(zhuǎn)光軸的朝向的同時(shí)攝取鏡頭拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期可以是同步的，并且光軸的朝向在攝取鏡頭的每幀內(nèi)的改變量與當(dāng)?shù)谝缓偷诙鈱W(xué)元件旋轉(zhuǎn)180°時(shí)的光束偏轉(zhuǎn)量可以一致。光學(xué)裝置可以被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的前面的物側(cè)、被布置在攝取鏡頭的后面的圖像形成表面?zhèn)?、或者被布置在攝取鏡頭的內(nèi)部。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種成像設(shè)備，包括光學(xué)元件、攝取鏡頭和圖像傳感器，光學(xué)元件包括第一光學(xué)元件和與第一光學(xué)元件相鄰布置的第二光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件包括以預(yù)定角度與旋轉(zhuǎn)軸相交的第一表面和與旋轉(zhuǎn)軸正交的第二表面并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，該第二光學(xué)元件包括第三表面和第四表面并且在與第一光學(xué)元件相反的方向上圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，第三表面和第四表面分別與第一表面和第二表面相對(duì)在第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件之間的旋轉(zhuǎn)軸上的一點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系，攝取鏡頭借助穿過光學(xué)元件的光束來形成物像，圖像傳感器具有成像表面，由攝取鏡頭在該成像表面上形成物像。第一光學(xué)元件的第一表面可以由兩個(gè)表面形成，這兩個(gè)表面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的傾斜朝向在包括旋轉(zhuǎn)軸的邊界表面中是相反的，并且與第一表面相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸上的點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系的第四表面可以由兩個(gè)表面形成，這兩個(gè)表面與第一表面的兩個(gè)表面相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸上的所述點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系。第一和第二光學(xué)元件可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸在預(yù)定旋轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。攝取鏡頭的光軸和旋轉(zhuǎn)軸可以相匹配。攝取鏡頭的光軸和旋轉(zhuǎn)軸可以相偏移?？梢栽谝苿?dòng)的同時(shí)逐幀地拍攝物體的圖像，并且拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期可以是同步的?？梢栽谛D(zhuǎn)攝取鏡頭的光軸的朝向的同時(shí)逐幀地拍攝物體的圖像，并且拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期可以是同步的。
可以在旋轉(zhuǎn)攝取鏡頭的光軸的朝向的同時(shí)逐幀地拍攝物體的圖像，并且光軸的朝向在每一幀的改變量可以與當(dāng)?shù)谝缓偷诙鈱W(xué)元件旋轉(zhuǎn)180°時(shí)的光束偏轉(zhuǎn)量一致。本發(fā)明的有利效果根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠利用簡單構(gòu)造進(jìn)行模糊校正的新型的、改進(jìn)的光學(xué)裝置和成像設(shè)備。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)單元的示意圖。圖2是示出光學(xué)單元的濾光鏡的示意圖。圖3是示出濾光鏡如何旋轉(zhuǎn)的示意圖。圖4是示出當(dāng)圖3中的初始狀態(tài)被定義為0°并且濾光鏡102和濾光鏡110位于-90°、+90°和+180°的每個(gè)旋轉(zhuǎn)角時(shí)光束如何被折射的概況的示意圖。圖5是示出根據(jù)鏡頭旋轉(zhuǎn)角(-90°、0°、+90°和+180° )在水平方向和垂直方向上的光軸角度位移的示意圖。圖6是圖示當(dāng)鏡頭旋轉(zhuǎn)角為0°時(shí)和當(dāng)鏡頭旋轉(zhuǎn)角為180°時(shí)光束為何不在垂直方向Ocz平面)上被大幅度折射的示意圖。圖7是示出濾光鏡被附接在攝取鏡頭之前的例子的示意圖。圖8是圖示當(dāng)濾光鏡被附接在另一濾光鏡的頂部時(shí)，光束偏轉(zhuǎn)角θ、濾光鏡垂直角α和濾光鏡折射率η的關(guān)系的示意圖。圖9是利用箭頭向量示出在垂直方向OCZ平面)和水平方向( 平面)的每一個(gè)上濾光鏡的表面折射光束的能力的示意圖。圖10是詳細(xì)圖示光軸偏轉(zhuǎn)角的示意圖。圖11是示出利用根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)單元如何拍攝全景圖像的示意圖。圖12是示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)單元的構(gòu)造的示意圖。圖13是示出根據(jù)第二實(shí)施例的濾光鏡的構(gòu)造的示意圖。圖14是示出當(dāng)濾光鏡旋轉(zhuǎn)角的初始狀態(tài)被定義為0°并且濾光鏡旋轉(zhuǎn)了-90°、 +90°和+180°的角度時(shí)光束如何被折射的概況的示意圖。圖15是圖示根據(jù)第三實(shí)施例的模糊校正方法的特性圖。圖16是示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)濾波器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。圖17是示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)濾波器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。圖18是示出光學(xué)濾波器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的濾光鏡的截面圖的示意圖。圖19是示出光學(xué)濾波器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的濾光鏡的截面圖的示意圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。注意，在該說明書和附圖中， 具有基本相同的功能和結(jié)構(gòu)的元件被用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略對(duì)其重復(fù)的說明。注意，將按照以下順序進(jìn)行描述。1.第一實(shí)施例(通過旋轉(zhuǎn)濾光鏡進(jìn)行模糊校正的構(gòu)造示例)2.第二實(shí)施例(光軸偏轉(zhuǎn)角處于一個(gè)方向的構(gòu)造示例)
3.第三實(shí)施例(旋轉(zhuǎn)濾光鏡被驅(qū)動(dòng)為往復(fù)的構(gòu)造示例)4.使濾光鏡旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造示例<1.第一實(shí)施例>圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)單元100的示意圖。如圖1所示，光學(xué)單元100包括玻璃濾光鏡102和110。濾光鏡102和110中每一個(gè)的外圓周是以光軸1000 (Z 軸)為中心軸的圓柱表面。圖2是示出濾光鏡102的示意圖。將基于圖2描述入射在濾光鏡102上的光的折射。從圖2中的左側(cè)入射的光束103被濾光鏡102折射，并從圖2的右側(cè)出射，成為沿著光軸1000的光束104。光束103入射的濾光鏡102的表面105是通過傾斜地切割圓柱體而獲得的平面。 光束104出射的表面106是與光軸1000正交的表面。X、Y和Z方向被如圖2所示地定義， 并且表面105的法線假定處于)(Ζ平面。當(dāng)濾光鏡102被)(Ζ平面切割時(shí)，表面105的切割平面線和表面106的切割平面線形成了一個(gè)楔形，而不是平行的。另一方面，當(dāng)濾光鏡102被H平面切割時(shí)，表面105的切割平面線和表面106的切割平面線變得平行。因而，當(dāng)入射在表面105上的光束103被折射到X方向(沿著)(Ζ平面的方向)上時(shí)，光束103沿直線行進(jìn)，而在Y方向(沿著H平面的方向)上不被折射。如果濾光鏡102繞光軸1000旋轉(zhuǎn)，則光束的折射方向可以在所有方向上自由調(diào)節(jié)。在圖1中，濾光鏡102和濾光鏡110具有相同的形狀，并且由相同的材料制成。如圖1所示，濾光鏡110被布置為相對(duì)于光軸1000上的點(diǎn)123與濾光鏡102點(diǎn)對(duì)稱，以構(gòu)成根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)單元100。濾光鏡110具有通過傾斜地切割圓柱體而獲得的表面115 和與光軸1000正交的表面116。根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)單元100允許從濾光鏡102出射的光束進(jìn)入濾光鏡110并再次被濾光鏡110折射。如果濾光鏡102如上所述繞光軸1000旋轉(zhuǎn)，則光束的折射方向可以在圍繞光軸1000的所有方向上隨意調(diào)節(jié)。類似地，如果濾光鏡110繞光軸1000旋轉(zhuǎn)，則光束的折射方向可以在圍繞光軸1000的所有方向上隨意調(diào)節(jié)。根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)單元100 利用了這一特點(diǎn)，并且通過相對(duì)地旋轉(zhuǎn)濾光鏡102和濾光鏡110來使入射光束在特定方向上折射。圖3是示出濾光鏡102和濾光鏡110如何旋轉(zhuǎn)的示意圖。圖3示出了作為基準(zhǔn)的初始狀態(tài)，表面105的法線位于)(Ζ平面上并且表面115的法線也位于)(Ζ平面上。在該狀態(tài)中，濾光鏡102的表面105和濾光鏡110的表面115平行。在根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)單元100中，濾光鏡102和濾光鏡110從作為初始狀態(tài)的圖1中所示的狀態(tài)開始、以相同速度在相反方向上圍繞光軸1000旋轉(zhuǎn)。如圖3所示，濾光鏡102在箭頭111方向(當(dāng)從Z軸的負(fù)側(cè)(物側(cè))看時(shí)是順時(shí)針方向)上旋轉(zhuǎn)，并且濾光鏡110在箭頭112方向(當(dāng)從Z軸的負(fù)側(cè)(物側(cè))看時(shí)是逆時(shí)針方向)上旋轉(zhuǎn)。圖4給出了當(dāng)圖3中的初始狀態(tài)被定義為0°并且濾光鏡102和濾光鏡110位于-90°、+90°和+180°各個(gè)旋轉(zhuǎn)角時(shí)光束如何被折射的概況。圖4中所示的垂直方向示出了從圖2或3中Y軸方向上的正側(cè)看光學(xué)單元100的狀態(tài)，并且示出了光束如何在TL平面上被折射。圖4中所示的水平方向示出了從圖2或3中X軸方向的負(fù)側(cè)看光學(xué)單元100 的狀態(tài)，并且示出了光束如何在H平面上被折射。對(duì)于-90°、+90°和+180°的旋轉(zhuǎn)角，濾光鏡102的旋轉(zhuǎn)方向(圖3中的箭頭111方向)被定義為正方向。濾光鏡102和濾光鏡110被布置在攝取鏡頭124的前側(cè)(物側(cè))。攝取鏡頭IM 是在諸如CCD和CMOS之類的圖像傳感器123的成像表面(圖像形成表面)上形成物像的鏡頭，并且包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)透鏡。如圖4所示，攝取鏡頭IM被布置為使得攝取鏡頭IM 的光軸與光學(xué)單元100的光軸1000重合。光學(xué)單元100可以布置在攝取鏡頭124的內(nèi)部， 在這種情況下光學(xué)單元100被布置在攝取鏡頭124的多個(gè)光學(xué)透鏡之間?；蛘?，光學(xué)單元 100可以布置在攝取鏡頭IM和圖像傳感器123的圖像形成表面之間。無論怎樣，可以形成后面將描述的光軸偏轉(zhuǎn)角從而可以進(jìn)行模糊校正。如圖4所示，如果鏡頭旋轉(zhuǎn)角為0 °，則在水平方向上(在H平面上)，表面105和表面115的法線位于TL平面上，因而光束在TL平面上不被折射。到達(dá)圖像傳感器123的中心的光束從光軸1000的方向進(jìn)入光學(xué)單元100，變?yōu)榇┻^攝取鏡頭124的光束216。當(dāng)鏡頭旋轉(zhuǎn)角為0°時(shí)，在垂直方向上(在)(Z平面上)，光束被濾光鏡102和濾光鏡110在)(Z平面上輕微折射，但是如后面所述，折射量非常小。因而，同樣在垂直方向上， 到達(dá)圖像傳感器123的中心的光束與光軸1000平行地進(jìn)入光學(xué)單元100，變?yōu)榇┻^攝取鏡頭124的光束215。當(dāng)鏡頭旋轉(zhuǎn)角為+90°時(shí)，表面105和表面115的法線位于H平面上，因而光束被濾光鏡102和濾光鏡110在水平方向上(在H平面上)折射，如圖4所示。到達(dá)圖像傳感器123的中心的光束以相對(duì)于光軸1000的角度θ進(jìn)入濾光鏡102，變?yōu)榇┻^攝取鏡頭 124的光束218。當(dāng)鏡頭旋轉(zhuǎn)角為+90°時(shí)，在垂直方向中(在)(Ζ平面上)，表面105和表面115的法線位于TL平面上，因而光束在TL平面上不被折射。到達(dá)圖像傳感器123的中心的光束從光軸1000的方向進(jìn)入光學(xué)單元100，變?yōu)榇┻^攝取鏡頭124的光束217。當(dāng)鏡頭旋轉(zhuǎn)角為+180°時(shí)，在水平方向中(在H平面上)，表面105和表面115 的法線位于TL平面上，因而光束在TL平面上不被折射。到達(dá)圖像傳感器123的中心的光束從光軸1000的方向進(jìn)入光學(xué)單元100，變?yōu)榇┻^攝取鏡頭124的光束220。當(dāng)鏡頭旋轉(zhuǎn)角為+180°時(shí)，光束被濾光鏡102和濾光鏡110在垂直方向上(在)(Ζ平面上)輕微折射， 但是如后面所述，折射量是非常小的。因而，同樣在垂直方向上，到達(dá)圖像傳感器123的中心的光束變?yōu)榕c光軸1000平行入射的光束219。當(dāng)鏡頭旋轉(zhuǎn)角為-90°時(shí)，表面105和表面115的法線位于H平面上，因而光束被濾光鏡102和濾光鏡110在水平方向上(在H平面上)折射，如圖4所示。到達(dá)圖像傳感器123的中心的光束以相對(duì)于光軸的角度θ進(jìn)入濾光鏡102，變?yōu)榇┻^攝取鏡頭124的光束214。當(dāng)鏡頭旋轉(zhuǎn)角為-90°時(shí)，在垂直方向中(在)(Ζ平面上)，表面105和表面115的法線位于YZ平面上，因而光束在TL平面上不被折射。到達(dá)圖像傳感器123的中心的光束從光軸1000的方向進(jìn)入光學(xué)單元100，變?yōu)榇┻^攝取鏡頭124的光束213。圖5示出了根據(jù)鏡頭旋轉(zhuǎn)角(-90°、0°、+90°和+180° )在水平方向和垂直方向上的光軸角度位移。光軸角度位移是被光學(xué)單元100移動(dòng)的攝取鏡頭124的光軸的朝向。例如，如參考圖4所述，在+90°的水平方向上，以相對(duì)于光軸1000的角度θ進(jìn)入濾光鏡102的光束218到達(dá)圖像傳感器123的中心。因而，如果僅使用了攝取鏡頭IM而未使用光學(xué)單元100，則當(dāng)攝取鏡頭124的朝向傾斜角度θ時(shí)獲得相同的效果。希望利用光軸角度位移作為模糊角度校正量來進(jìn)行模糊校正。
將基于圖5描述光軸角度位移。如參考圖4所述，在垂直方向上(在)(Z平面上)， 以-90°、0°、+90°和+180°的任意鏡頭旋轉(zhuǎn)角，進(jìn)入光學(xué)單元100的光束在)(Z平面上不被折射。因而，如圖5所示，無論旋轉(zhuǎn)角如何，垂直方向上的光軸角度位移一般為0。另一方面，在水平方向上(在H平面上)，如圖5所示，光軸角度位移隨濾光鏡102 和濾光鏡110的旋轉(zhuǎn)呈現(xiàn)正弦曲線。因而，光軸角度位移在0°和180°時(shí)為0，在-90°時(shí)取最小值(-θ )，而在+90°時(shí)取最大值(θ )。因而，根據(jù)本實(shí)施例中的光學(xué)單元100，光軸的位移僅發(fā)生在H平面上。因此，如圖5中的水平圖所示，通過根據(jù)濾光鏡102和濾光鏡110的相對(duì)旋轉(zhuǎn)改變光軸的朝向，光軸的朝向僅可以在Π平面上改變。利用這一原理，當(dāng)包括攝取鏡頭124和光學(xué)單元100的光學(xué)系統(tǒng)的朝向在^平面上改變時(shí)，由于光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)而引起的圖像傳感器123上被攝物的移動(dòng)可以通過在移動(dòng)方向的相反方向上改變光軸的朝向而被抵消，這可以應(yīng)用于移動(dòng)校正。如上所述，光束在0°的鏡頭旋轉(zhuǎn)角時(shí)在垂直方向上(在)(Ζ平面上)被輕微折射， 并且在180°的鏡頭旋轉(zhuǎn)角時(shí)在垂直方向上(在)(Ζ平面上)被輕微折射，但是不被大幅度地折射。將基于圖6描述這一點(diǎn)。在圖6中，從被攝物入射的物空間的光束215如上所述在穿過攝取鏡頭124的光軸之后到達(dá)圖像傳感器的中心123。在箭頭方向上行進(jìn)的光束215 在濾光鏡102的表面105上的點(diǎn)132處以入射角Al進(jìn)入濾光鏡102，并且在根據(jù)Snell定律被折射到出射角Al’之后行進(jìn)穿過濾光鏡102。然后，光束215以入射角Α2到達(dá)濾光鏡 102的表面106上的點(diǎn)131處且以出射角Α2’從該點(diǎn)出射。然后，光束215在表面116上的點(diǎn)133處以入射角A3和出射角A3’進(jìn)入濾光鏡110。然后，光束215以入射角Α4到達(dá)濾光鏡110的表面115上的點(diǎn)134處且以出射角Α4’從該點(diǎn)出射。在圖6中，直線137是平面105的法線，直線138是平面106的法線，直線139是平面116的法線，并且直線140是平面115的法線。平面106和平面116是平行的并且與攝取鏡頭1 的光軸正交。平面105和平面115是平行的并且濾光鏡102的折射率和濾光鏡110的折射率相同。因而，Α2，= A3、Α2 = A3，及Al，= Α4成立，因而Al = Α4，成立。 法線137和法線140是平行的，因而光束215和攝取鏡頭124的光軸變得平行。盡管在光束215和攝取鏡頭IM的光軸之間可能出現(xiàn)輕微的光軸平移(在與光軸正交的方向上的偏移)，但是由于光軸平移而引起的圖像偏移小于由于光軸角度改變而引起的圖像偏移。尤其是，當(dāng)諸如風(fēng)景之類的相對(duì)遠(yuǎn)距離的視場被攝取時(shí)，光軸平移的影響是很小的。接下來，將基于圖7描述當(dāng)光束在+90°的鏡頭旋轉(zhuǎn)角時(shí)在水平方向(在H平面上)等中發(fā)生彎曲的原理。圖7示出了這樣的情況，其中僅濾光鏡102被設(shè)置在攝取鏡頭 1 之前。光束Ll以相對(duì)于光軸1000的角度θ進(jìn)入濾光鏡102，并且在到達(dá)圖像傳感器的中心123之前在攝取鏡頭124的光軸上行進(jìn)。如果濾光鏡102的垂直角為α且其折射率為η，則由于Snell定律下式成立，其中η是濾光鏡102的折射率。1 * sin ( θ + α ) = η * sin α如果θ+α是足夠小的值，則θ+α = η * α成立，因而獲得了 θ = α (η_1)。 例如，如果η= 1.5并且α位移士 4°，則光束偏轉(zhuǎn)角θ變?yōu)?°。因此，在圖4中水平方向上以+90°或-90°時(shí)，如果濾光鏡102的垂直角和濾光鏡110的垂直角的總和為α，則光束偏轉(zhuǎn)角由θ = α (η-1)給定。
如果濾光鏡102和濾光鏡110重疊，則光束偏轉(zhuǎn)角變?yōu)閳D7中的光束偏轉(zhuǎn)角的兩倍。圖8是圖示當(dāng)濾光鏡102和濾光鏡110重疊時(shí)，光束偏轉(zhuǎn)角θ、濾光鏡垂直角α和濾光鏡折射率η的關(guān)系的示意圖。與圖7類似，假定光從左向右行進(jìn)。直線1004是與光軸1000平行的直線。由于 Snell定律下式成立。1 * sinCl = η * sinCl，(1)η * sinC2 = 1 * sinC2，(2)1 * sinC2，= η * sinC3，(3)η * sinC4 = 1 * sin α (4)根據(jù)等式⑵和(3)，下式成立η * sinC2 = η * sinC3，因而，C2和C3，等于或小于90°，因此，得到C2 = C3，。另外，Cl，_a= C2 = C3，和 a-C4 = C2 = C3，成立，因而，得到 Cl，_a = a-C4。 等式(1)變?yōu)閟inCl = n * sin O * a-C4)，并且如果角度足夠小，則得到Cl = n * (2
a -C4) (5)。從等式⑷得到sinC4 = 1/n * sin a，并且如果角度足夠小，則得到C4 = a/ η (6)。從等式(5)和(6)得到Cl = 2 * η * α-α ,因而偏轉(zhuǎn)角θ = Cl-α，得到θ = 2 a (n-1)。如果 η = 1. 5，則得到 θ = a。在圖4中水平方向上0°和180°的鏡頭旋轉(zhuǎn)角和垂直方向上-90°和+90°的鏡頭旋轉(zhuǎn)角時(shí)，濾光鏡102的表面105和濾光鏡110的表面115相對(duì)于與光軸正交的表面的輪廓線變得與光軸正交，因而光束偏轉(zhuǎn)角θ變?yōu)?。接下來，將基于圖9進(jìn)一步描述光束偏轉(zhuǎn)角。圖9通過箭頭向量(光束偏轉(zhuǎn)向量在)(Ζ平面和H平面上的分量)示出了在垂直方向OCZ平面)和水平方向αζ平面)的每一個(gè)上表面105和表面115折射光束的能力。表面105和表面115對(duì)光束的折射量分別由 XZ平面和TL平面上表面105和表面115的傾斜來確定。在垂直⑴方向上以-45°時(shí)，濾光鏡102的表面105和濾光鏡110的表面115具有大小相同(如果表面105相對(duì)于與光軸正交的表面的輪廓線被繪出的話，)(Ζ平面上輪廓線的間距相同)、方向相反的傾斜。換句話說，當(dāng)考慮到折射光束的能力時(shí)，濾光鏡102的表面105和濾光鏡110的表面115具有相反方向和相同標(biāo)量的向量，從而使得在Y方向上彎曲光軸的能力抵消并且垂直(Y)方向上的光束偏轉(zhuǎn)角θ變?yōu)?。這也適用于垂直Y方向上 +45°的情形，另外，在垂直方向上以任意角度，光束偏轉(zhuǎn)角θ都變?yōu)?。另一方面，在水平X方向上以-45°時(shí)，由濾光鏡102和濾光鏡110引起的彎曲光束的能力具有相反方向且不同標(biāo)量的向量，因而剩余有在負(fù)方向上彎曲光束的能力，從而引起負(fù)的光束偏轉(zhuǎn)角。在水平X方向上以+45°或+90°時(shí)，由濾光鏡102和濾光鏡110引起的彎曲光束的能力具有相反方向且不同標(biāo)量的向量，因而剩余有在正方向上彎曲光束的能力，從而引起正的光束偏轉(zhuǎn)角。將基于圖10更詳細(xì)描述光束偏轉(zhuǎn)角。圖10示出了與鏡頭旋轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的濾光鏡 102和濾光鏡110折射光束(成為光束偏轉(zhuǎn)向量)的能力。在圖10中，濾光鏡102的光束偏轉(zhuǎn)向量被示為實(shí)線箭頭，濾光鏡110的光束偏轉(zhuǎn)向量被示為虛線箭頭，并且每個(gè)向量指示光束折射的方向。圖10示出了以下狀態(tài)當(dāng)從Z軸的正方向看時(shí)，隨著濾光鏡102的旋轉(zhuǎn)，作為濾光鏡102的光束偏轉(zhuǎn)向量的實(shí)線箭頭逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn)動(dòng)了 360°。因此，在0° 位于時(shí)鐘12點(diǎn)的實(shí)線的光束偏轉(zhuǎn)向量通過在紙面上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)360°而轉(zhuǎn)一圈。另一方面，隨著濾光鏡110的旋轉(zhuǎn)，作為濾光鏡110的光束偏轉(zhuǎn)向量的虛線箭頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn)動(dòng)了 360°。因此，隨著濾光鏡110的旋轉(zhuǎn)，在0°位于時(shí)鐘的6點(diǎn)的虛線的光束偏轉(zhuǎn)向量通過在紙面上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)了 360°。因此，從圖10清楚可見，作為這兩個(gè)向量的總和的總偏轉(zhuǎn)向量當(dāng)從Y方向上(在 )(Z平面上)看時(shí)和當(dāng)從X方向上(在H平面上)看時(shí)始終相互抵消，另一方面AZ平面上的分量彼此相加。因此，在垂直方向和水平方向中的每一個(gè)上，獲得了圖5中所示的特性。 如果濾光鏡旋轉(zhuǎn)角(時(shí)鐘的12點(diǎn)的方向被設(shè)置為基準(zhǔn)0，并且濾光鏡102的旋轉(zhuǎn)方向被定義為正方向)為β并且濾光鏡102和110的最大偏轉(zhuǎn)角分別為L，則水平方向上的總偏轉(zhuǎn)角Y可以由下面的等式(2)表達(dá)y = 2L cos(^ + 31 /2) (2)圖11是示出如何利用根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)單元100拍攝全景圖像的示意圖。如圖11所示，在搖動(dòng)方向上移動(dòng)相機(jī)500的同時(shí)圖像傳感器123獲取圖像，在相機(jī)500中，光學(xué)單元100、攝取鏡頭IM和圖像傳感器123被形成為一體。為了獲取沒有模糊的全景圖像，在不使相機(jī)500停止的情況下進(jìn)行搖動(dòng)來拍攝圖像。相機(jī)500的幀率被定義為C幀/秒。然后，相機(jī)以如下方式被搖動(dòng)1/C秒中的移動(dòng)角變?yōu)棣?。如果在濾光鏡旋轉(zhuǎn)角從-90°變?yōu)?90°的同時(shí)光軸偏轉(zhuǎn)角位移為Θ1，并且該位移是在搖動(dòng)方向的相反方向上引起的，則相機(jī)500的位移角被光軸偏轉(zhuǎn)角抵消。因而，通過在搖動(dòng)相機(jī)500的同時(shí)在圖11中所示的圖像A、B和C中每一個(gè)的中心位置附近點(diǎn)擊快門，可以連續(xù)獲得沒有模糊的全景圖像。在箭頭Al的方向上搖動(dòng)相機(jī)的同時(shí)連續(xù)拍攝圖像 A、圖像B、圖像C...之后，通過合成這些圖像可以形成全景照片。因而，根據(jù)本實(shí)施例的配置，通過與相機(jī)500的旋轉(zhuǎn)同步地旋轉(zhuǎn)濾光鏡102和濾光鏡110，可以在不停止相機(jī)500的情況下連續(xù)地拍攝圖像A、B、C...。因此，不需要為每幅圖像停止相機(jī)500，從而可以明顯地減少拍攝全景圖像所需的時(shí)間。因此，例如，通過利用遠(yuǎn)距離攝影機(jī)在寬范圍內(nèi)連續(xù)拍攝圖像，可以考慮諸如通過在短時(shí)間內(nèi)獲取遠(yuǎn)處區(qū)域的全景圖像來進(jìn)行監(jiān)視的應(yīng)用。此外，不需要為每幅圖像停止相機(jī)500，因此不需要使用大的馬達(dá)，從而可以簡單地配置系統(tǒng)并且可以減少功耗。因?yàn)楣廨S位移發(fā)生在與相機(jī)500的搖動(dòng)方向相同的方向上，所以難以在濾光鏡旋轉(zhuǎn)角+90°和-90°之間進(jìn)行移動(dòng)校正。因而，與濾光鏡旋轉(zhuǎn)角+90°至-90°相對(duì)應(yīng)的相機(jī)幀不被用于全景圖像，并且通過重疊從濾光鏡旋轉(zhuǎn)角-90°至+90°獲得的圖像來生成全景圖像。另外，如圖11所示，如果相機(jī)在相反方向(箭頭A2方向)上搖動(dòng)，則濾光鏡旋轉(zhuǎn)方向不改變，與濾光鏡旋轉(zhuǎn)角-90°至+90°相對(duì)應(yīng)的相機(jī)幀不被用于全景圖像，并且通過重疊從濾光鏡旋轉(zhuǎn)角+90°至-90°獲得的圖像來生成全景圖像。如上所述，相機(jī)500移動(dòng)帶來的模糊可以通過與相機(jī)500的移動(dòng)同步地旋轉(zhuǎn)光學(xué)單元100來校正。因此，例如當(dāng)通過使相機(jī)500往復(fù)來拍攝矩形全景圖像時(shí)，可以獲取沒有模糊的圖像。
根據(jù)本實(shí)施例，如上所述，通過在相同方向上濾光鏡102和110的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)模糊校正，并且還可以解決高頻振動(dòng)。此外，振動(dòng)波形接近于正弦波，因而可以容易地進(jìn)行可靠的模糊校正。另外，可以通過旋轉(zhuǎn)濾光鏡102和110進(jìn)行模糊校正，因而可以更容易地制成可移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且還可以提高耐用性并縮減成本。尤其是對(duì)于偏移鏡頭系統(tǒng)(它是模糊校正的主流)，有必要使鏡頭直線往復(fù)以進(jìn)行模糊校正，并且對(duì)高頻振動(dòng)的控制是難以實(shí)施的，但是根據(jù)本實(shí)施例，可以進(jìn)行與高頻振動(dòng)相對(duì)應(yīng)的模糊校正。另外，當(dāng)在一直搖動(dòng)相機(jī)500的同時(shí)拍攝全景圖像時(shí)，可以通過旋轉(zhuǎn)濾光鏡102和 110來進(jìn)行模糊校正，從而還可以拍攝360°全景圖像。當(dāng)寬范圍圖像(它是通過粘貼在相機(jī)被安裝在諸如車輛和飛機(jī)之類的移動(dòng)單元中之后的圖像和主要是在與行駛方向正交的方向上的風(fēng)景照而獲得的)被攝取時(shí)，通過應(yīng)用根據(jù)本實(shí)施例的全景拍照技術(shù)以實(shí)現(xiàn)縮短的拍照時(shí)間，可使高速移動(dòng)拍照成為可能。此外，諸如模糊校正單元之類的光學(xué)單元100可以被附接在現(xiàn)有的攝取鏡頭之前，從而可以向各種鏡頭添加模糊校正功能。<2.第二實(shí)施例>接下來，將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例是一種當(dāng)在相同方向搖動(dòng)相機(jī) 500(而不停止相機(jī)500)的同時(shí)拍攝圖像時(shí)、尤其適合于連續(xù)拍攝360°全景圖像或者從諸如車輛之類的移動(dòng)單元拍攝外部風(fēng)景的圖像的技術(shù)，用以容易地獲取全景圖像。圖12是示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)單元300的構(gòu)造的示意圖。根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)單元300通過重疊濾光鏡302和濾光鏡310來形成。圖13是示出濾光鏡302的構(gòu)造的示意圖。濾光鏡302通過以下方式獲得按照穿過濾光鏡102的中心軸并且穿過表面 105相對(duì)于與中心軸正交的表面的最高點(diǎn)P的平面來切割第一實(shí)施例中的濾光鏡102，并且一側(cè)的兩個(gè)切割部分被制備為在相對(duì)于中心軸鏡像反轉(zhuǎn)之后在切割平面處結(jié)合這兩個(gè)部分。因而，濾光鏡302的第一表面(物側(cè)上的表面)由具有不同傾斜朝向的兩個(gè)表面305形成。與第一實(shí)施例中的表面106類似，濾光鏡302的第二表面306是與中心軸正交的表面。 濾光鏡310具有與濾光鏡302相同的形狀，并且與第一實(shí)施例中類似，被布置在相對(duì)中心軸 1100上的點(diǎn)123與濾光鏡302呈點(diǎn)對(duì)稱的位置處以構(gòu)成根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)單元300。與第一實(shí)施例類似，濾光鏡302在箭頭111方向上旋轉(zhuǎn)，并且濾光鏡310以相同速度在由箭頭 112指示的相反方向上旋轉(zhuǎn)。圖14示出了當(dāng)濾光鏡旋轉(zhuǎn)角的初始狀態(tài)被定義為0°并且濾光鏡302和濾光鏡 310旋轉(zhuǎn)了-90°、+90°和+180°的角度時(shí)光束如何被折射的概況。如圖14所示，濾光鏡旋轉(zhuǎn)軸1100和攝取鏡頭124的光軸1000在第二實(shí)施例中平行，但是并不重合并且相對(duì)于彼此偏移了預(yù)定距離。與圖4類似，圖14中所示的垂直方向示出了從圖12中的Y軸方向的正側(cè)看光學(xué)單元300的狀態(tài)0(Z平面上的截面圖)，并且示出了光束如何在XL平面上被折射。圖14中所示的水平方向示出了從圖12中的X軸方向的負(fù)側(cè)看光學(xué)單元300的狀態(tài)( 平面上的截面圖)，并且示出了光束如何在TL平面上被折射。光學(xué)單元300折射光束的的基本原理與第一實(shí)施例中光學(xué)單元100的原理基本相同。在根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)單元300中，當(dāng)濾光鏡302的結(jié)合表面隨著濾光鏡302的旋轉(zhuǎn)而穿過攝取鏡頭124的光軸時(shí)，入射在攝取鏡頭IM上的光束所穿過的表面在兩個(gè)表面305之間切換。同時(shí)，當(dāng)濾光鏡310的結(jié)合表面隨著濾光鏡310的旋轉(zhuǎn)而穿過攝取鏡頭IM 的光軸時(shí)，入射在攝取鏡頭1 上的光束所穿過的表面在兩個(gè)表面315之間切換。該切換被配置為發(fā)生在-90°和+90°的位置處。因而，在-90°和+90°的位置處，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例中的光學(xué)單元100的濾光鏡102和濾光鏡110瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)180°時(shí)的情況相同的效果。盡管濾光鏡旋轉(zhuǎn)軸1100和攝取鏡頭124的光軸1000在第二實(shí)施例中偏移，但是伴隨濾光鏡302和310的旋轉(zhuǎn)在表面305和表面315之間的空間關(guān)系(光束偏轉(zhuǎn)向量)仍然類似于第一實(shí)施例中表面105和表面115之間的關(guān)系。因此，濾光鏡旋轉(zhuǎn)軸和攝取鏡頭 124的光軸在第一實(shí)施例中也可以偏移。如圖14所示，在垂直方向OCZ平面)上，入射在攝取鏡頭IM上的光束所穿過的濾光鏡302的第一表面305和濾光鏡310的第二表面316具有相反方向的傾斜和相等的Y 方向分量，或者是平行的。因而，其向量處于相反方向上，并且其標(biāo)量相同，因此，在Y方向上彎曲光軸的能力抵消，并且光束偏轉(zhuǎn)角θ變?yōu)?。另一方面，在水平方向上，基于在第一實(shí)施例中描述的原理，光軸根據(jù)濾光鏡302 和濾光鏡310的旋轉(zhuǎn)角被折射。與第一實(shí)施例的差異在于光束偏轉(zhuǎn)角θ在+90°時(shí)從最大正位移改變?yōu)樽钚∝?fù)位移。類似地，在-90°時(shí)，光束偏轉(zhuǎn)角θ從最大正位移改變?yōu)樽钚∝?fù)位移。因而，如圖14所示，在水平方向上的光束偏轉(zhuǎn)角θ繪出了“鋸齒型”特性，其中光束偏轉(zhuǎn)角θ在-90°時(shí)取最小值并且增大直至+90°，并且當(dāng)超過+90°時(shí)，光束偏轉(zhuǎn)角θ 再次取最小值并且增大直至-90° (270° )。當(dāng)與圖11類似地?cái)z取全景照片時(shí)，如果相機(jī)500的幀率是C幀/秒，則相機(jī)500以如下方式被搖動(dòng)l/c秒中的移動(dòng)角變?yōu)棣?。如果在濾光鏡旋轉(zhuǎn)角從-90°改變?yōu)?90° 的同時(shí)光軸偏轉(zhuǎn)角位移為θ 1，并且該位移是在搖動(dòng)方向的相反方向上引起的，則在搖動(dòng)相機(jī)500的同時(shí)連續(xù)攝取的所有幀中可以獲得沒有模糊的圖像。換句話說，盡管第一實(shí)施例中的光學(xué)單元100難以進(jìn)行模糊校正(因?yàn)樵跒V光鏡旋轉(zhuǎn)角+90°至-90°時(shí)在與相機(jī)500 的搖動(dòng)方向相同的方向上發(fā)生光軸位移)，但是可以連續(xù)地獲得沒有模糊的圖像而不需要進(jìn)行幀間稀疏，因?yàn)樵诠鈱W(xué)單元300中光軸位移始終發(fā)生在相同的方向上。當(dāng)應(yīng)拍攝360°全景圖像時(shí)，如果相機(jī)一直以固定速度旋轉(zhuǎn)的話(就像燈塔的照明)，就可以在每個(gè)預(yù)定角度連續(xù)拍攝沒有模糊的圖像。另外，當(dāng)相機(jī)被安裝在諸如車輛之類的移動(dòng)單元上以拍攝外部圖像時(shí)，通過使濾光鏡旋轉(zhuǎn)速度與移動(dòng)單元的速度同步可以連續(xù)獲取沒有模糊的圖像。<3.第三實(shí)施例〉在第三實(shí)施例中，將描述一種當(dāng)用手持或肩扛的相機(jī)攝像時(shí)抑制相機(jī)移動(dòng)的方法的例子，或者一種當(dāng)監(jiān)控相機(jī)等被固定并安裝在一結(jié)構(gòu)上時(shí)抑制由于風(fēng)等所引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)所導(dǎo)致的相機(jī)移動(dòng)的方法的例子。當(dāng)相機(jī)被握在手中時(shí)抑制移動(dòng)的光軸偏轉(zhuǎn)角一般被認(rèn)為對(duì)于相當(dāng)小的移動(dòng)大約是0.014°，對(duì)于相當(dāng)大的移動(dòng)大約是0.028°，并且對(duì)于非常大的移動(dòng)大約是0.056°。對(duì)于超遠(yuǎn)距監(jiān)視相機(jī)(其水平視角為1°或更小)，存在以下例子， 其中抑制移動(dòng)的光軸偏轉(zhuǎn)角被設(shè)置為大約0. 02°。當(dāng)通過將相機(jī)握在手中或者將相機(jī)扛在肩上來拍攝圖像或者監(jiān)視相機(jī)等被固定并安裝在一結(jié)構(gòu)上時(shí)所必需的光軸偏轉(zhuǎn)角也可以被認(rèn)為一般是0.1°或更小。
在第三實(shí)施例中，基于這些值使濾光鏡往復(fù)并旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行移動(dòng)校正。圖15是圖示根據(jù)第三實(shí)施例的模糊校正方法的特性圖。與第一實(shí)施例中的圖4類似，當(dāng)濾光鏡102和濾光鏡110被驅(qū)動(dòng)時(shí)，濾光鏡被控制為使濾光鏡102和濾光鏡110在圖15中的范圍B內(nèi)往復(fù)(通過將區(qū)域B設(shè)置為相機(jī)移動(dòng)的校正范圍)。然后，通過往復(fù)驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行精微角度(例如，0.1°或更小)的移動(dòng)校正。如果移動(dòng)校正在垂直方向以及水平方向上是必需的，則以相同方式構(gòu)成的光學(xué)單元100的一個(gè)或多個(gè)單元被設(shè)置在鏡頭之前，從而使穿過光學(xué)單元 100的兩個(gè)單元的光束進(jìn)入攝取鏡頭124。在這種情況下，光學(xué)單元100的一個(gè)單元進(jìn)行水平方向上的移動(dòng)校正，而光學(xué)單元100的另一個(gè)單元進(jìn)行垂直方向上的移動(dòng)校正，因而這兩個(gè)單元被布置為對(duì)光束折射的動(dòng)作有90°的方向差。<4.使濾光鏡旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造例〉接下來，將描述在包括上述光學(xué)濾波器300、攝取鏡頭IM和圖像傳感器123的相機(jī)中旋轉(zhuǎn)光學(xué)濾波器300的濾光鏡302和濾光鏡310的具體構(gòu)造。圖16和17是示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)濾波器300的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和攝取鏡頭IM作為例子的示意圖。如圖16和 17所示，光學(xué)濾波器300的濾光鏡302被放入支架400中。類似地，濾光鏡310被放入支架 410中。桿420在旋轉(zhuǎn)軸1100的位置處穿透濾光鏡302和濾光鏡310，濾光鏡302和濾光鏡310可繞桿420旋轉(zhuǎn)。齒輪402被設(shè)在支架400的外圓周上，并且齒輪412被設(shè)在支架 410的外圓周上。齒輪430與齒輪402嚙合，并且齒輪440與齒輪412嚙合。拍照單元450 包括攝取鏡頭1 和圖像傳感器123，并且攝取鏡頭124的光軸1000相對(duì)于桿420偏移預(yù)定量。在上述構(gòu)造中，來自馬達(dá)(未示出)的驅(qū)動(dòng)被傳輸?shù)烬X輪430和齒輪440以在彼此相反的方向上旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，通過在齒輪430和齒輪440之間插入一個(gè)空轉(zhuǎn)輪，齒輪430和齒輪440可以借助一個(gè)馬達(dá)在相反方向上以相同的速度旋轉(zhuǎn)。因此，驅(qū)動(dòng)力從齒輪430傳輸?shù)烬X輪402并從齒輪440傳輸?shù)烬X輪412，從而使得支架400所支撐的濾光鏡 302和支架410所支撐的濾光鏡310在彼此相反的方向上旋轉(zhuǎn)。圖18和19示出了濾光鏡302和濾光鏡310的截面圖，并且圖18示出了當(dāng)在0° 位置處從X方向的正側(cè)看濾光鏡302和濾光鏡310時(shí)的狀態(tài)。圖19示出了當(dāng)在90°位置處從X方向的正側(cè)看濾光鏡302和濾光鏡310時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)濾波器100被構(gòu)造時(shí)，濾光鏡102由支架400支撐，并且濾光鏡Iio由支架410支撐。然后，在旋轉(zhuǎn)中心不提供桿420的情況下可旋轉(zhuǎn)地支撐支架 400和支架410的外圓周，可以構(gòu)成光學(xué)濾波器100。同樣在這種情況下，通過從齒輪430 和440傳輸驅(qū)動(dòng)力，濾光鏡102和濾光鏡110可以在相反方向上旋轉(zhuǎn)。上面已參考附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)然本發(fā)明并不限于上述示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以找到在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的各種變更和修改，并且應(yīng)當(dāng)理解，它們很自然地落在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。附圖標(biāo)記列表100、300:光學(xué)單元102、110、302、310 濾光鏡105、106、115、116、305、306、315、316 表面123:圖像傳感器
124:攝取鏡頭500:相機(jī)
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，包括第一光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件包括以預(yù)定角度與旋轉(zhuǎn)軸相交的第一表面和與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的第二表面并且圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；以及與所述第一光學(xué)元件相鄰布置的第二光學(xué)元件，該第二光學(xué)元件包括第三表面和第四表面并且圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸向與所述第一光學(xué)元件相反的方向旋轉(zhuǎn)，所述第三表面和第四表面分別與所述第一表面和第二表面相對(duì)在所述第一光學(xué)元件和所述第二光學(xué)元件之間的所述旋轉(zhuǎn)軸上的一點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述第一表面由兩個(gè)表面形成，這兩個(gè)表面相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸的傾斜朝向在包括所述旋轉(zhuǎn)軸的邊界表面中是相反的，并且與所述第一表面相對(duì)所述旋轉(zhuǎn)軸上的所述點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系的第四表面由兩個(gè)表面形成，這兩個(gè)表面與所述第一表面的兩個(gè)表面相對(duì)所述旋轉(zhuǎn)軸上的所述點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述第一和第二光學(xué)元件圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸在預(yù)定旋轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)裝置被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，處于所述攝取鏡頭的光軸和所述旋轉(zhuǎn)軸相重合，從而允許已穿過所述第一和第二光學(xué)元件的光束進(jìn)入所述攝取鏡頭的狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)裝置被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，處于所述攝取鏡頭的光軸和所述旋轉(zhuǎn)軸相偏移，從而允許已穿過所述第一和第二光學(xué)元件的光束進(jìn)入所述攝取鏡頭的狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)裝置被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，并且在移動(dòng)的同時(shí)所述攝取鏡頭拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期是同步的。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)裝置被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，并且在旋轉(zhuǎn)光軸的朝向的同時(shí)所述攝取鏡頭拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期是同步的。
8.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)裝置被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的物側(cè)，在旋轉(zhuǎn)光軸的朝向的同時(shí)所述攝取鏡頭拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期是同步的，并且所述光軸的朝向在所述攝取鏡頭的每幀內(nèi)的改變量與當(dāng)?shù)谝缓偷诙鈱W(xué)元件旋轉(zhuǎn)180°時(shí)的光束偏轉(zhuǎn)量一致。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中所述光學(xué)裝置被布置在用于形成物像的攝取鏡頭的前面的物側(cè)、被布置在所述攝取鏡頭的后面的圖像形成表面?zhèn)?、或者被布置在所述攝取鏡頭的內(nèi)部。
10.一種成像設(shè)備，包括光學(xué)元件，包括第一光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件包括以預(yù)定角度與旋轉(zhuǎn)軸相交的第一表面和與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的第二表面并且圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；以及與所述第一光學(xué)元件相鄰布置的第二光學(xué)元件，該第二光學(xué)元件包括第三表面和第四表面并且圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸向與所述第一光學(xué)元件相反的方向旋轉(zhuǎn)，所述第三表面和第四表面分別與所述第一表面和第二表面相對(duì)在所述第一光學(xué)元件和所述第二光學(xué)元件之間的所述旋轉(zhuǎn)軸上的一點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系；攝取鏡頭，該攝取鏡頭借助穿過所述光學(xué)元件的光束形成物像；以及具有成像表面的圖像傳感器，由所述攝取鏡頭在所述成像表面上形成所述物像。
11.如權(quán)利要求10所述的成像設(shè)備，其中所述第一光學(xué)元件的第一表面由兩個(gè)表面形成，這兩個(gè)表面相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸的傾斜朝向在包括所述旋轉(zhuǎn)軸的邊界表面中是相反的，并且與所述第一表面相對(duì)所述旋轉(zhuǎn)軸上的所述點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系的第四表面由兩個(gè)表面形成，這兩個(gè)表面與所述第一表面的兩個(gè)表面相對(duì)所述旋轉(zhuǎn)軸上的所述點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系。
12.如權(quán)利要求10所述的成像設(shè)備，其中所述第一和第二光學(xué)元件圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸在預(yù)定旋轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
13.如權(quán)利要求10所述的成像設(shè)備，其中所述攝取鏡頭的光軸和所述旋轉(zhuǎn)軸相重合。
14.如權(quán)利要求11所述的成像設(shè)備，其中所述攝取鏡頭的光軸和所述旋轉(zhuǎn)軸相偏移。
15.如權(quán)利要求10所述的成像設(shè)備，其中在移動(dòng)的同時(shí)逐幀地拍攝物體的圖像，并且拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期是同步的。
16.如權(quán)利要求10所述的成像設(shè)備，其中在旋轉(zhuǎn)所述攝取鏡頭的光軸的朝向的同時(shí)逐幀地拍攝物體的圖像，并且拍攝每幀圖像的周期與第一和第二光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)周期是同步的。
17.如權(quán)利要求11所述的成像設(shè)備，其中在旋轉(zhuǎn)所述攝取鏡頭的光軸的朝向的同時(shí)逐幀地拍攝物體的圖像，并且所述光軸的朝向在每一幀的改變量與當(dāng)?shù)谝缓偷诙鈱W(xué)元件旋轉(zhuǎn)180°時(shí)的光束偏轉(zhuǎn)量一致。
全文摘要
本發(fā)明公開了光學(xué)裝置和成像設(shè)備。該光學(xué)裝置包括濾光鏡(102)和與濾光鏡(102)相鄰布置的濾光鏡(110)，濾光鏡(102)包括以預(yù)定角度與旋轉(zhuǎn)軸相交的第一表面(105)以及與旋轉(zhuǎn)軸正交的第二表面(106)并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，濾光鏡(110)包括第三表面(115)及第四表面(116)并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸向與濾光鏡(102)相反的方向旋轉(zhuǎn)，第三表面(115)和第四表面(116)分別與第一表面(105)及第二表面(106)相對(duì)濾光鏡之間的旋轉(zhuǎn)軸上的一點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱的空間關(guān)系。
文檔編號(hào)G03B37/00GK102216845SQ201080003182
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者吉川功一 申請(qǐng)人:索尼公司