全景影像采集装置的制作方法

本发明涉及影像技术领域，具体涉及一种全景影像采集装置。

背景技术：

通常将能够采集周围360度的一个环形区域的影像的装置称为全景影像采集装置。随着数码影像技术的发展，尤其是像素数量和图像处理能力的不断提高，全景影像采集装置的使用越来越普遍。

目前已有的全景影像技术包括如下几种：

1. 采用普通影像采集装置绕轴进行旋转拍摄，然后对影像进行无缝拼接以获得全景影像。这种方式需要进行大量的图像拼接计算，难以保证实时性，且对同一位置不能进行连续拍摄，难以记录连贯的视频。

2. 在感光器件的前端装设鱼眼镜头，利用其超广角来进行全景成像。由于鱼眼镜头具有很大的畸变，难以获得高质量的影像还原效果。

3. 采用反射镜获取全景影像，如图1所示，来自拍摄区域AA的光线经过旋转对称的弧面反射镜BB和CC的反射后，进入感光模块DD进行成像。这种技术的畸变较小，但需要设置离散的反射元件，安装精度不易控制，且实际进入感光模块的光量较少，难以获得清晰的影像。

此外，还有一种反折射镜头（catadioptric lens），其光路与图1比较近似，但设计为主要用于接收平行光以实现望远，而不用于获取全景影像。

因此，仍希望发展能够提供更好效果的全景影像采集装置。

技术实现要素：

依据本发明提供一种全景影像采集装置，包括折反射镜头组和感光模块；其中，折反射镜头组包括一个或两个以上透镜元件，具有一个反射面和至少一个用于会聚入射光的折射面，反射面沿光线入射的方向设置于全部折射面之后，使得入射光经过各个透镜元件后被反射，并再次经过各个透镜元件后射出；感光模块包括一感光器件，用于感应经折反射镜头组会聚的光线。

依据本发明的全景影像采集装置，采用折射与反射相结合的折反射镜头组来收集入射光，光线在反射前先进行一次会聚，在反射后又再次进行会聚，能够成倍提升与反射面相配合的折射面的会聚效果；一方面使得装置设计更为紧凑，有助于减小尺寸；另一方面与先反射再聚光的已有技术相比，在相同反射镜面积的情况下，大大增加了感光模块获得光线的能力，有助于获得清晰的影像，提高分辨率。

以下结合附图，对依据本发明的具体示例进行详细说明。

附图说明

图1是现有全景影像技术之一的光路示意图；

图2是依据本发明的实施例1的全景影像采集装置的示意图；

图3是实施例1中影像还原方式示意图；

图4是依据本发明的实施例2的全景影像采集装置的示意图；

图5是依据本发明的实施例3的全景影像采集装置的示意图；

图6是依据本发明的实施例4的全景影像采集装置的示意图；

图7是依据本发明的实施例5的全景影像采集装置的示意图。

具体实施方式

实施例1

依据本发明的全景影像采集装置的一种实施方式可参考图2，包括折反射镜头组110，感光模块120。

本实施例中折反射镜头组具有简单的结构，由一个透镜元件111组成，具有一个反射面112和一个用于会聚入射光的折射面113，反射面设置于透镜元件111的背面，例如通过在透镜元件背面镀反射膜的方式来设置反射面，所称背面指透镜元件上与光线入射的面相对的另一面。值得一提的是，在依赖反射面来收集全景光线的现有装置中，会聚光线的能力主要依赖于反射面的曲面形状，而在本发明中，由于反射面与折射面相结合，主要依靠被反射面增强的折射面来进行会聚，因此反射面可以采用各种更易于加工的形状，例如平面、圆周对称的凹面或凸面等。

在其他实施方式中，根据光路设计以及性能的需要，折反射镜头组可以具有变化的结构，例如，可具有两个以上的折射面。在具有多个折射面的情况下，应将反射面沿光线入射的方向设置于全部折射面之后，使得入射光经过各个透镜元件后被反射，并再次经过各个透镜元件后射出。在具有多个折射面的情况下，折反射镜头组可以由两个以上透镜元件组成，反射面设置在最后一个透镜元件的背面；或者，折反射镜头组可以由一个以上的透镜元件以及一个独立的反光元件组成，反射面由独立的反光元件来提供。折反射镜头组的焦距可以是固定的，也可以具有手动或自动调节的功能。

感光模块120包括感光器件121和用于固定的底座122，感光器件121用于感应经折反射镜头组110会聚的光线。本实施例中感光模块具有简单的结构，没有额外的镜头组，除了配套结构（例如防尘罩或安装配件等）以外，用于影像采集功能的元件仅有感光器件。在其他实施方式中，感光模块也可具有自身的镜头组。

为便于将分离的折反射镜头组与感光模块按照预定的光路进行固定，本实施例还包括镜头支撑件130。本实施例对镜头支撑件的材质和形状不作限定，只要能够在实现固定功能的同时尽量不妨碍周围的光线进入折反射镜头组即可。例如，由于本实施例中折反射镜头组与感光模块具有相同的光轴L1，因此镜头支撑件130整体可呈旋转对称的形状，例如圆筒形、旋转抛物面形、圆球面形或椭球面形等，折反射镜头组固定在镜头支撑件的一端，而感光模块固定在另一端，二者同轴固定；镜头支撑件可采用透明材料制成，或者采用多个细长杆件围成（稀疏的）鸟笼状，若细长杆件采用不透明的材质，杆件的直径以及疏密程度以尽量不对成像效果造成实质性影响为好。在其他实施例中，也可以省去镜头支撑件，将感光模块与折反射镜头组集成为一体，详见实施例3。

为提供更丰富和优秀的功能，本实施例还包含以下列出的附加元件，在其他实施方式中，可以根据应用的需要选择性地只包含其中的一种或几种，不再赘述。

移动式红外滤镜140，固定于电机驱动的旋转支撑141之上，以可移动的方式设置于折反射镜头组110与所述感光器件121之间。当需要采集彩色影像时，例如在白天或有其他外部可见照明光源的情况下，移动式红外滤镜可被移动到感光器件121的光路上以便滤掉红外光而更好地获得彩色。而当需要拍摄红外照片，例如夜晚或外部光线弱时，移动式红外滤镜被从感光器件121的光路上移开，以提高感光器件对红外光的感应能力。

影像处理器（未图示），用于将感光器件采集的圆饼状的全景影像还原成圆筒状影像。如图3所示，可以通过例如坐标变换以及插值计算等方法，将感光器件拍摄到的圆饼状影像V1还原成连续的圆筒状影像V2。

显示屏150，用于显示感光器件采集的影像，例如，显示感光器件采集的原始影像或者显示影像处理器还原后的影像（可分段展示）。本实施例中显示屏的法线垂直于感光器件的光轴。在其他实施例中，根据应用场景的需要，显示屏的法线也可平行于感光器件的光轴，或者与影像采集装置分离设置，仅通过数据连接。为便于用户查看全景影像，显示屏可优选采用触摸屏，图3中所示圆筒状影像的部分或全部可展示在显示屏上，用户通过手指的滑动或触摸查看感兴趣的部分以及对显示比例进行调整。

实施例2

依据本发明的全景影像采集装置的另一种实施方式可参考图4，包括折反射镜头组210，感光模块220和镜头支撑件230。

折反射镜头组210包括两个透镜元件，反射面211设置在最后一个透镜元件的背面，因此有三个折射面212、213、214。依据本发明的折反射镜头组的透镜元件数量可以为2至4个，既便于设计和制造，又不会具有过高的复杂度。

感光模块220除感光器件221和用于固定的底座222之外，还包括第二镜头组223，设置于感光器件之前，光线经过第二镜头组后被感光器件感应。感光模块中增加设置的第二镜头组一方面能够进一步增强聚光能力，另一方面也扩展了光学设计的自由度。本实施例中，第二镜头组具有两个透镜元件，优选地，其中任意一个透镜元件具有自动对焦功能，从而可降低整个装置对于制造和安装精度的要求。

值得一提的是，作为一种优选的实施方式，第二镜头组可采用能够独立成像到感光器件的镜头组，相应地，镜头支撑件与折反射镜头组固定连接，镜头支撑件与感光模块以可拆卸的方式连接。这意味着，依据本发明的全景影像采集装置可以是具有双功能的装置，当加装折反射镜头组时可采集全景影像，当拆除折反射镜头组时，感光模块同样可作为普通的影像采集装置来使用。换言之，可通过在现有相机上加装折反射镜头组来低成本地实现全景影像采集装置。

具体地，参考图4，可以在感光模块的外部结构（例如底座222或与之等效的壳体和支撑结构等）上设置有安装卡槽2221，镜头支撑件230具有与之相匹配的连接结构，可拆卸地固定于安装卡槽中。通过这种方式，可以实现折反射镜头组高精度的安装，也便于拆卸以进行功能的转换。

实施例3

依据本发明的全景影像采集装置的另一种实施方式可参考图5，包括折反射镜头组310和感光模块320。

本实施例提供一种非常紧凑的结构，感光模块直接安装于折反射镜头组，从而可省去镜头支撑件。具体地，本实施例折反射镜头组由三个透镜元件组成，最前端的透镜元件的顶部具有凹陷，感光模块固定在该凹陷中，所称最前端的透镜元件，指在沿光线入射方向上的第一个透镜元件。感光模块320除感光器件321和用于固定的底座322之外，还包括第二镜头组323，用于自动对焦。由于最前端的透镜元件的顶部需要设置便于安装感光模块的凹陷，因此其最前端的折射面312（指在沿光线入射方向上的第一个折射面）具有复合式的曲面形状，整体曲面形状旋转对称，中心区域的曲面高度低于周围区域的曲面高度。为便于光学设计以及加工，低洼部分的曲面与周围的曲面之间可以是断崖式的非连续变化，如图5所示；在其他实施例中，也可以采用其他的凹陷形状，例如相对光滑的连续变化的形状。

本实施例的全景影像采集装置不仅省去了镜头支撑件，使得装置尺寸能够进一步缩小，并且由于避免了镜头支撑件的干扰，成像品质能够得到进一步提升。

为便于吸顶式的安装，可以通过在镜头中钻孔的方式来生成线路通道324，用于布置感光模块的供电和信号传输线路。当然，采用外部走线；或者采用无线的供电及数据传输方式，从而省去镜头中的线路通道或外部引线也是可以的。

实施例4

依据本发明的全景影像采集装置的另一种实施方式可参考图6，包括折反射镜头组410，感光模块420和镜头支撑件430。

本实施例与实施例2的区别主要在于还包括光路偏转元件460，设置于折反射镜头组410与感光模块420之间的光路上，使得折反射镜头组的光轴L2与感光模块的光轴L3不平行。由于光路发生偏转，镜头支撑件可安装在额外的固定座470上，固定座相对于感光模块固定（具体固定方式未图示）。其他部件的描述可参照实施例2。

在实际应用中，有时需要在观察方向（物镜光轴）与感光模块的光轴之间形成夹角，即需要对光路进行转向，可采用本实施例结构来满足这种需求。光路偏转元件460具体可采用例如平面反射镜或棱镜。本实施例装置也可称为潜望式全景影像采集装置。

实施例5

依据本发明的全景影像采集装置的另一种实施方式可参考图7，包括折反射镜头组510和感光模块520。

本实施例提供一种分离式的安装结构，其中反射镜头组与感光模块相比具有较大的尺寸，在这种情况下，反射镜头组可采用较少的透镜元件，例如一个。大尺寸的反射式透镜安装于天花板F1，小尺寸的感光模块安装于地板F2，天花板与地板之间的建筑支撑结构即充当为镜头支撑件（未图示）。为提供更好的聚光及对焦能力，本实施例中的感光模块除感光器件521之外优选还包括能够自动对焦的第二镜头组523。

采用本实施例结构，影像采集区间为折反射镜头组和感光模块之间的完整空间，避免了相对紧凑安装时由于感光模块和/或支撑结构的遮挡所产生的少量的盲区。

以上应用具体示例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，应该理解，以上实施方式只是用于帮助理解本发明，而不应理解为对本发明的限制。对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，可以对上述具体实施方式进行变化。