一種引導(dǎo)反射到孔徑的全平反射鏡及其全景光學(xué)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及單次全景光學(xué)裝置，以及，更具體地，涉及一種引導(dǎo)反射到全景光學(xué)裝置的孔徑的全平反射鏡及其全景光學(xué)裝置。
【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(lái)解決這個(gè)問(wèn)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(lái)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(guò)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)以采集比正常視場(chǎng)寬的場(chǎng)景；再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)采集全景場(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)組件的單次解決方案中，根據(jù)情況已經(jīng)采取了多種方法。經(jīng)常地，這些組件允許采集環(huán)境的單一的360度圖像。傳統(tǒng)的全景單次照相機(jī)在圖像傳感器的前方放置倒置的彎曲反射表面，以在將光束引導(dǎo)至圖像傳感器之前對(duì)其進(jìn)行反射，但是這些方法導(dǎo)致物理配置笨重，并產(chǎn)生缺少高保真度的歪曲的360度圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一方面描述了一種單次全景照相機(jī)，其是一種具有二次曲面反射器，反射鏡和一組光學(xué)組件的全景光學(xué)裝置。所述二次曲面反射器具有圓錐形狀，其從寬基座到頂端逐漸變細(xì)，該頂端具有孔徑。所述反射鏡位于全景光學(xué)裝置的垂懸罩的腔內(nèi)，該反射鏡定位在與該二次曲面反射器的橫截面大致平行的平面內(nèi)。非折射的反射鏡的中心基本上位于孔徑正上方，反射鏡所在的腔壁包括吸收雜散光的高吸收材料，雜散光是從二次曲面反射器和反射鏡反射的光，但不是一被反射鏡首次反射就被引導(dǎo)傳輸穿過(guò)孔徑的光，通過(guò)腔壁吸收雜散光可以最小化從反射鏡二次反射出去的光束穿過(guò)該孔徑。該光學(xué)組件被至少部分的定位在所述二次曲面反射器的體積區(qū)域內(nèi)，該光學(xué)組件將光束聚焦穿過(guò)該孔徑。換句話說(shuō)，該非反射表面用于最小化不需要的反射傳送至該孔徑。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)方面描述了一種單次全景照相機(jī)光學(xué)組件。該光學(xué)組件包括凹在全景光學(xué)照相機(jī)裝置的垂懸罩的腔內(nèi)的反射鏡，該反射鏡定位在與該全景光學(xué)照相機(jī)裝置的二次曲面反射器的圓形橫截面大致平行的平面內(nèi)。非折射反射鏡的中心基本上位于該二次曲面反射器的孔徑的正上方，反射鏡所凹在的腔壁包括吸收雜散光的高吸收材料，雜散光是從二次曲面反射器和反射鏡反射的光，但不是一被反射鏡首次反射就被引導(dǎo)傳輸穿過(guò)孔徑的光，通過(guò)腔壁吸收雜散光可以最小化光束從反射鏡二次反射出去穿過(guò)該孔徑。該光學(xué)組件還包括具有圓形橫截面的透明外殼，垂懸罩的最頂部固定在該透明外殼的最頂部；透明外殼的最底部可固定到支撐該二次曲面反射器的結(jié)構(gòu)上，當(dāng)固定到該結(jié)構(gòu)時(shí)，該透明外殼的內(nèi)部體積包括二次曲面反射器和該反射鏡。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1A示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的全景光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1B示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的全景光學(xué)裝置的二次曲面反射器和全平反射鏡的角度和位置不意圖；
圖1C示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的全景光學(xué)裝置的最頂部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1D示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的全景光學(xué)裝置的最頂部的內(nèi)部視圖。
[0007]圖1E示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的全景光學(xué)裝置的最頂部的另一結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1F和G不出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的全平反射鏡的平視圖和側(cè)視圖；
圖1H，1I，1J，1K，1L和1M示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的全景光學(xué)裝置的光線反射圖；
圖2A示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的具有垂懸罩的全景光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2B示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的全景光學(xué)裝置的一組光學(xué)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的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；
圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例中，在不同角度被垂懸罩遮擋的環(huán)境光線的軌跡圖；
圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例中，用于將垂懸罩連接至全景光學(xué)裝置上的一組實(shí)施例和垂懸罩的示例性結(jié)構(gòu)；
圖6示出本發(fā)明一實(shí)施例公開(kāi)的用于單次全景照相機(jī)的流程圖。
[0008]附圖標(biāo)記說(shuō)明:110-全景光學(xué)裝置，111-圓柱形垂懸罩，112-基部，113-透明側(cè)邊，114-全平反射鏡，116- 二次曲面反射器，118-孔徑，150、152、154-光線，232-垂懸罩，210-間隔圈，220- 二次曲面反射器，222-孔徑，230-反射鏡，240-光學(xué)組件，250-圖像傳感器，255-連接器，272-孔徑光闌，274-元件A，276-元件B，278-元件C，280-元件D，282-元件E，284-元件F，286-濾波器，288-視場(chǎng)致平器，290-傳感器；
312-光線，320- 二次曲面反射器，322-孔徑光闌，330-反射鏡，340-光學(xué)組件，350-傳感器，422、430_環(huán)境光，424、432_垂懸罩，440-間隔圈；
510、540_實(shí)施例，512-垂懸罩，514-基部，516-連接區(qū)域，520-二次曲面反射器，542-反射鏡，544-懸臂梁，550-圓錐橫截面，554、556-角，558-距離，560-深度，552、557、562、564-尺寸，570-腔；
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-光線穿過(guò)孔徑到達(dá)限制光束穿過(guò)的孔徑光闌，630-光束穿過(guò)用于減少光束發(fā)散的凸面元件，635-光束穿過(guò)第一個(gè)雙膠合透鏡，640-光束穿過(guò)第二個(gè)雙膠合透鏡，645-光束穿過(guò)凸面元件以增加光束的匯聚，650-光束穿過(guò)用于阻止不需要的波長(zhǎng)的濾波器，655-光束穿過(guò)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坦的焦平面上，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。
【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明是一種利用全平反射鏡以引導(dǎo)離開(kāi)二次曲面表面(例如，拋物線，雙曲線，或者橢圓反射表面)的反射穿過(guò)二次曲面表面的頂端的孔徑的解決方案。所述全平反射鏡被定位平行于二次曲面表面的圓形橫截面，所述全平反射鏡定位在腔內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述全平反射鏡具有基本上圓形的形狀，如全平反射鏡凹在其內(nèi)的腔一樣。該腔壁可以是黑色的或者涂敷了任意的光吸收材料以吸收雜散光，對(duì)雜散光的吸收確保二次反射(從全平反射鏡反射兩次或多次)不被位于孔徑相對(duì)側(cè)的傳感器接收。所述全平反射鏡可以是高拋光的，基本上是平面，反射表面(例如，在一個(gè)實(shí)施例中是高拋光的不銹鋼表面)；所述全平反射鏡可沒(méi)有玻璃表面以減小折射。
[0010]所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可以具體實(shí)現(xiàn)為以下形式，即:可以是完全的硬件、也可以是完全的軟件(包括固件、駐留軟件、微代碼等)，還可以是硬件和軟件結(jié)合的形式，本文一般稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”。此外，在一些實(shí)施例中，本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中包含計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼。
[0011 ] 可以采用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)的任意組合，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)介質(zhì)或者計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)；計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)例如可以是，但不限于，電、磁、光、電磁、紅外線、或半導(dǎo)體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者任意以上的組合。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的更具體的例子(非窮舉的列表)包括:具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線的電連接、便攜式計(jì)算機(jī)磁盤、硬盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(R0M)、可擦式可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M或閃存)、光纖、便攜式緊湊磁盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、光存儲(chǔ)器件、磁存儲(chǔ)器件、或者上述的任意合適的組合。在本文件中，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以是任何包含或存儲(chǔ)程序的有形介質(zhì)，該程序可以被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用。
[0012]計(jì)算機(jī)可讀的信號(hào)介質(zhì)可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數(shù)據(jù)信號(hào)，其中承載了計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼，這種傳播的數(shù)據(jù)信號(hào)可以采用多種形式，包括但不限于電磁信號(hào)、光信號(hào)或上述的任意合適的組合。計(jì)算機(jī)可讀的信號(hào)介質(zhì)還可以是計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)以外的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以發(fā)送、傳播或者傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用的程序。
[0013]計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上包含的程序代碼可以用任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)傳輸，包括但不限于無(wú)線、電線、光纜、RF等等，或者上述的任意合適的組合，可以以一種或多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言或其組合來(lái)編寫用于執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)方面的操作的計(jì)算機(jī)程序代碼，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言包括面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，諸如Java、Smalltalk、C++，還包括常規(guī)的過(guò)程式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，諸如“C”語(yǔ)言或類似的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。程序代碼可以完全地在用戶計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、部分地在用戶計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、作為一個(gè)獨(dú)立的軟件包執(zhí)行、部分在用戶計(jì)算機(jī)上部分在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、或者完