用于全景光学装置的光组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及全景光学装置，更具体地涉及用于全景光学装置的光组件。
【背景技术】
[0002]在全景照相机中提供高质量的光学器件是具有挑战性的。目前，业界已经采取不同的方法来解决这个问题。其中，一种方法是移动透镜并随着透镜的移动拍摄一组图像，随着时间的推移该组图像覆盖一个视场，来自移动透镜的图像被合并以形成全景场景；另一种方法是形成多个不同照相机的透镜的阵列，并将通过该透镜阵列所拍摄的图像合并成单一的图像;还有一种方法是利用超广角镜头(例如，鱼眼透镜)拍摄比正常视场宽的场景;还有一种方法是利用全景光学装置单次(利用单个镜头的离散时间点)产生360度水平视场。后一种方法有时被称作“单次”全景装置，其利用单个镜头在一个时间点拍摄全景场景。根据使用情况的不同，这些方法中的每一种都具有优缺点。
[0003]在使用全景光学元件的单次解决方案中，根据情况已经采取了多种方法。图1(现有技术)中示出的一种方法利用位于杆110的端部的半球型反射镜120。所述杆110有时与照相机镜头的滤镜螺纹连接，随着半球型反射镜120接近杆110的中心，其逐渐变细到一个点，半球型反射镜120在该中心处与杆110连接。通过这种技术所拍摄的图像会失真，但可以利用数字信号处理(DSP)技术进行软件修正。
[0004]图2(现有技术)中示出不同的单次方法，其利用连接至透明的间隔圈210的抛物面反射镜220。随着抛物面反射镜220接近透镜，其逐渐变细到一个点，DSP软件/固件可用于校正从抛物面反射镜220反射出去的光所造成的失真。
[0005]常见的全景单次解决方案(诸如图1和图2中所示的那些)不能够产生高保真度(HD)图像，并且被高度地限制在它们的垂直视场内，不能够产生高保真度图像(指的是1080线的高清视频(HDV)标准)导致一部分来自表面膨胀的反射镜的光学扩散器。此外，常见的全景单次解决方案具有360度的水平视场和受限的垂直视场，所述垂直视场和保真度基于反射来自单个的半球型反射镜120的光或者在被透镜/传感器拍摄之前将光从单一的抛物面反射镜220反射出去的光学器件而受到限制。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的一个方面描述了一种全景光学装置，其包括二次曲面反射器，反射镜，以及一个或多个光学元件的组合。所述二次曲面反射器具有圆锥形状，其从宽底部到顶端逐渐变细，所述顶端包括孔径。所述反射镜定位在该装置内，位于与圆锥形状的圆形横截面近似平行的平面内；该反射镜将通过二次曲面反射器反射的环境光反射到孔径内或者将从孔径发射的光反射到二次曲面反射器上。所述一个或多个光学元件的组合被至少部分的定位在二次曲面反射器的体积区域内，该一个或多个光学元件对穿过孔径的光进行聚焦。
[0007]本实用新型的另一个方面描述了一种包括二次曲面反射器和反射镜的装置。该二次曲面反射器具有圆锥形状，其从宽基部到顶端逐渐变细，所述顶端包括孔径。该反射镜定位在该装置内，位于与圆锥形状的圆形横截面近似平行的平面内；该反射镜将通过二次曲面反射器反射的环境光反射到孔径内或者将从孔径发射的光反射到二次曲面反射器上。
[0008]本实用新型的另一个方面描述了一种包括一个或多个光学元件的组合，图像传感器的装置。该一个或多个光学元件至少部分定位在二次曲面反射器的体积区域内；该一个或多个光学元件对穿过孔径的光进行聚焦。该一个或多个光学元件的组合包括至少一个双合透镜和视场致平器;其中，该至少一个双合透镜包括一个与一个凹面元件连接在一起的凸面元件，该凸面和凹面部分彼此面对。该至少一个双合透镜产生汇聚光束，并校正否则会造成不同颜色聚焦在不同平面和位置处的色差。该视场致平器校正二次曲面反射器所产生的场曲率，以允许光学图像基本上位于平坦的焦平面上。该图像传感器将光学图像转变成电信号，所述光学图像是由该一个或多个光学元件的组合聚焦，由该图像传感器接收的光束产生的。
【附图说明】
[0009]图1所示为现有技术中的一种单次全景光学装置，其具有位于细杆端部的半球型反射镜。
[0010]图2所示为现有技术中的一种单次全景光学装置，其具有连接至透明的间隔圈的抛物面反射镜。
[0011]图3所示为根据本实用新型的实施例的具有二次曲面反射器和反射镜的全景光学
目.ο
[0012]图4所示为根据本公开的实施例在不同角度从二次曲面反射器反射出去的光的光线轨迹图。
[0013]图5所示为根据本公开的实施例的全景光学装置的位于孔径和图像传感器之间的光学元件。
[0014]图6所示为根据本公开的实施例的一种单次全景照相机的流程图。
[0015]图7所示为根据本公开的实施例的一种全景光发射装置的流程图。
[0016]附图标记说明:120-半球型反射镜，110-杆，220-抛物面反射镜，210、310-间隔圈，330、430_反射镜，320、420_ 二次曲面反射器，322-孔径，340、440_光学元件，350-图像传感器，355-连接器，422、512_孔径光阑，450、530_传感器，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-滤波器，528-视场致平器；
[0017]605-对图像拍摄装置供电并将其激活，610-环境光在360水平视场内击中二次曲面反射器，615-环境光反射进入图像拍摄装置的反射镜，620-从反射镜反射出的光进入二次曲面反射器的孔径，625-光束穿过孔径到达用于限制光束穿的孔径光阑，630-光束穿过用于减少光束发散的凸面元件，635-光束穿过第一个双胶合透镜，640-光束穿过第二个双胶合透镜，645-光束穿过凸面元件以增加光束的汇聚，650-光束穿过用于阻止不需要的波长的滤波器，655-光束穿过用于校正二次曲面反射器内的虚像中的极端场曲率的视场致平器以使得图像位于基本上是平的焦平面上，660-光学传感器将由于光被聚焦在光学传感器的光感表面上所形成的光学图像转变成电信号，665-电信号被传送至用于存储和/或进一步处理的存储器中；
[0018]705-对光发射装置供电并激活，710-处理器产生用于图像或灯光的电信号，715-微型投影仪芯片组合/或光发射元件将电信号转变成光辐射，720-光学发射穿过一个或多个光学元件以聚焦光束，725-辐射离开光学元件以穿过孔径，730-辐射从反射镜反射出去，735-来自反射镜的辐射从二次曲面反射器反射出去，740:从光发射装置产生的辐射在360水平视场内发射到环境中。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型是用于全景光学装置的解决方案。所述全景光学装置可以是能够在360度水平视场内拍摄图像或者视频的单次图像拍摄装置，全景光学装置使用在其顶部内具有孔径的二次曲面反射器(例如，抛物线，双曲线，或者椭圆反射镜)。光束从该二次曲面反射器反射出至反射镜，其反射光束通过孔径;位于孔径的反射镜的相反侧的图像传感器接收和处理反射光束，图像传感器所拍摄的图像可利用多种数字信号处理(DSP)技术经由软件/固件算法进行操作，从而最终产生全景图像。
[0020]在不同的实施例中，全景光学装置的图像传感器可被替换为光发射光源，诸如微型投影仪或者一组彩色发光二极管(LEDs)。当配置为微型投影仪时，全景光学装置可以回放由单次照相机所捕获的图像；当配置具有发光二极管时，该全景光学装置可在360度水平视场内产生时控的/间隔排