一种引导反射到孔径的全平反射镜及其全景光学装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及单次全景光学装置，以及，更具体地，涉及一种引导反射到全景光学装置的孔径的全平反射镜及其全景光学装置。
【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)以采集比正常视场宽的场景；再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采集全景场景。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]在使用全景光学组件的单次解决方案中，根据情况已经采取了多种方法。经常地，这些组件允许采集环境的单一的360度图像。传统的全景单次照相机在图像传感器的前方放置倒置的弯曲反射表面，以在将光束引导至图像传感器之前对其进行反射，但是这些方法导致物理配置笨重，并产生缺少高保真度的歪曲的360度图像。
【发明内容】
[0004]本发明的一方面描述了一种单次全景照相机，其是一种具有二次曲面反射器，反射镜和一组光学组件的全景光学装置。所述二次曲面反射器具有圆锥形状，其从宽基座到顶端逐渐变细，该顶端具有孔径。所述反射镜位于全景光学装置的垂悬罩的腔内，该反射镜定位在与该二次曲面反射器的横截面大致平行的平面内。非折射的反射镜的中心基本上位于孔径正上方，反射镜所在的腔壁包括吸收杂散光的高吸收材料，杂散光是从二次曲面反射器和反射镜反射的光，但不是一被反射镜首次反射就被引导传输穿过孔径的光，通过腔壁吸收杂散光可以最小化从反射镜二次反射出去的光束穿过该孔径。该光学组件被至少部分的定位在所述二次曲面反射器的体积区域内，该光学组件将光束聚焦穿过该孔径。换句话说，该非反射表面用于最小化不需要的反射传送至该孔径。
[0005]本发明的另一个方面描述了一种单次全景照相机光学组件。该光学组件包括凹在全景光学照相机装置的垂悬罩的腔内的反射镜，该反射镜定位在与该全景光学照相机装置的二次曲面反射器的圆形横截面大致平行的平面内。非折射反射镜的中心基本上位于该二次曲面反射器的孔径的正上方，反射镜所凹在的腔壁包括吸收杂散光的高吸收材料，杂散光是从二次曲面反射器和反射镜反射的光，但不是一被反射镜首次反射就被引导传输穿过孔径的光，通过腔壁吸收杂散光可以最小化光束从反射镜二次反射出去穿过该孔径。该光学组件还包括具有圆形横截面的透明外壳，垂悬罩的最顶部固定在该透明外壳的最顶部；透明外壳的最底部可固定到支撑该二次曲面反射器的结构上，当固定到该结构时，该透明外壳的内部体积包括二次曲面反射器和该反射镜。
【附图说明】
[0006]图1A示出本发明一实施例公开的全景光学装置的结构示意图；
图1B示出本发明一实施例公开的全景光学装置的二次曲面反射器和全平反射镜的角度和位置不意图；
图1C示出本发明一实施例公开的全景光学装置的最顶部结构示意图；
图1D示出本发明一实施例公开的全景光学装置的最顶部的内部视图。
[0007]图1E示出本发明一实施例公开的全景光学装置的最顶部的另一结构示意图；
图1F和G不出本发明一实施例公开的全平反射镜的平视图和侧视图；
图1H，1I，1J，1K，1L和1M示出本发明一实施例公开的全景光学装置的光线反射图；
图2A示出本发明一实施例公开的具有垂悬罩的全景光学装置的结构示意图；
图2B示出本发明一实施例公开的全景光学装置的一组光学组件的结构示意图；
图3示出本发明一实施例公开的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；
图4示出本发明一实施例中，在不同角度被垂悬罩遮挡的环境光线的轨迹图；
图5示出本发明一实施例中，用于将垂悬罩连接至全景光学装置上的一组实施例和垂悬罩的示例性结构；
图6示出本发明一实施例公开的用于单次全景照相机的流程图。
[0008]附图标记说明:110-全景光学装置，111-圆柱形垂悬罩，112-基部，113-透明侧边，114-全平反射镜，116- 二次曲面反射器，118-孔径，150、152、154-光线，232-垂悬罩，210-间隔圈，220- 二次曲面反射器，222-孔径，230-反射镜，240-光学组件，250-图像传感器，255-连接器，272-孔径光阑，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-滤波器，288-视场致平器，290-传感器；
312-光线，320- 二次曲面反射器，322-孔径光阑，330-反射镜，340-光学组件，350-传感器，422、430_环境光，424、432_垂悬罩，440-间隔圈；
510、540_实施例，512-垂悬罩，514-基部，516-连接区域，520-二次曲面反射器，542-反射镜，544-悬臂梁，550-圆锥横截面，554、556-角，558-距离，560-深度，552、557、562、564-尺寸，570-腔；
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-光线穿过孔径到达限制光束穿过的孔径光阑，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坦的焦平面上，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。
【具体实施方式】
[0009]本发明是一种利用全平反射镜以引导离开二次曲面表面(例如，抛物线，双曲线，或者椭圆反射表面)的反射穿过二次曲面表面的顶端的孔径的解决方案。所述全平反射镜被定位平行于二次曲面表面的圆形横截面，所述全平反射镜定位在腔内。在一个实施例中，所述全平反射镜具有基本上圆形的形状，如全平反射镜凹在其内的腔一样。该腔壁可以是黑色的或者涂敷了任意的光吸收材料以吸收杂散光，对杂散光的吸收确保二次反射(从全平反射镜反射两次或多次)不被位于孔径相对侧的传感器接收。所述全平反射镜可以是高抛光的，基本上是平面，反射表面(例如，在一个实施例中是高抛光的不锈钢表面)；所述全平反射镜可没有玻璃表面以减小折射。
[0010]所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明可以具体实现为以下形式，即:可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
[0011 ] 可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合，计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质；计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、可擦式可编程只读存储器(EPR0M或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0012]计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码，这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0013]计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合，可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明各个方面的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完