本發(fā)明涉及影像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全景影像采集裝置。

背景技術(shù)：

通常將能夠采集周圍360度的一個(gè)環(huán)形區(qū)域的影像的裝置稱為全景影像采集裝置。隨著數(shù)碼影像技術(shù)的發(fā)展，尤其是像素?cái)?shù)量和圖像處理能力的不斷提高，全景影像采集裝置的使用越來越普遍。

目前已有的全景影像技術(shù)包括如下幾種：

1. 采用普通影像采集裝置繞軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拍攝，然后對(duì)影像進(jìn)行無縫拼接以獲得全景影像。這種方式需要進(jìn)行大量的圖像拼接計(jì)算，難以保證實(shí)時(shí)性，且對(duì)同一位置不能進(jìn)行連續(xù)拍攝，難以記錄連貫的視頻。

2. 在感光器件的前端裝設(shè)魚眼鏡頭，利用其超廣角來進(jìn)行全景成像。由于魚眼鏡頭具有很大的畸變，難以獲得高質(zhì)量的影像還原效果。

3. 采用反射鏡獲取全景影像，如圖1所示，來自拍攝區(qū)域AA的光線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的弧面反射鏡BB和CC的反射后，進(jìn)入感光模塊DD進(jìn)行成像。這種技術(shù)的畸變較小，但需要設(shè)置離散的反射元件，安裝精度不易控制，且實(shí)際進(jìn)入感光模塊的光量較少，難以獲得清晰的影像。

此外，還有一種反折射鏡頭（catadioptric lens），其光路與圖1比較近似，但設(shè)計(jì)為主要用于接收平行光以實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)，而不用于獲取全景影像。

因此，仍希望發(fā)展能夠提供更好效果的全景影像采集裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

依據(jù)本發(fā)明提供一種全景影像采集裝置，包括折反射鏡頭組和感光模塊；其中，折反射鏡頭組包括一個(gè)或兩個(gè)以上透鏡元件，具有一個(gè)反射面和至少一個(gè)用于會(huì)聚入射光的折射面，反射面沿光線入射的方向設(shè)置于全部折射面之后，使得入射光經(jīng)過各個(gè)透鏡元件后被反射，并再次經(jīng)過各個(gè)透鏡元件后射出；感光模塊包括一感光器件，用于感應(yīng)經(jīng)折反射鏡頭組會(huì)聚的光線。

依據(jù)本發(fā)明的全景影像采集裝置，采用折射與反射相結(jié)合的折反射鏡頭組來收集入射光，光線在反射前先進(jìn)行一次會(huì)聚，在反射后又再次進(jìn)行會(huì)聚，能夠成倍提升與反射面相配合的折射面的會(huì)聚效果；一方面使得裝置設(shè)計(jì)更為緊湊，有助于減小尺寸；另一方面與先反射再聚光的已有技術(shù)相比，在相同反射鏡面積的情況下，大大增加了感光模塊獲得光線的能力，有助于獲得清晰的影像，提高分辨率。

以下結(jié)合附圖，對(duì)依據(jù)本發(fā)明的具體示例進(jìn)行詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有全景影像技術(shù)之一的光路示意圖；

圖2是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的全景影像采集裝置的示意圖；

圖3是實(shí)施例1中影像還原方式示意圖；

圖4是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的全景影像采集裝置的示意圖；

圖5是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的全景影像采集裝置的示意圖；

圖6是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的全景影像采集裝置的示意圖；

圖7是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的全景影像采集裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

依據(jù)本發(fā)明的全景影像采集裝置的一種實(shí)施方式可參考圖2，包括折反射鏡頭組110，感光模塊120。

本實(shí)施例中折反射鏡頭組具有簡單的結(jié)構(gòu)，由一個(gè)透鏡元件111組成，具有一個(gè)反射面112和一個(gè)用于會(huì)聚入射光的折射面113，反射面設(shè)置于透鏡元件111的背面，例如通過在透鏡元件背面鍍反射膜的方式來設(shè)置反射面，所稱背面指透鏡元件上與光線入射的面相對(duì)的另一面。值得一提的是，在依賴反射面來收集全景光線的現(xiàn)有裝置中，會(huì)聚光線的能力主要依賴于反射面的曲面形狀，而在本發(fā)明中，由于反射面與折射面相結(jié)合，主要依靠被反射面增強(qiáng)的折射面來進(jìn)行會(huì)聚，因此反射面可以采用各種更易于加工的形狀，例如平面、圓周對(duì)稱的凹面或凸面等。

在其他實(shí)施方式中，根據(jù)光路設(shè)計(jì)以及性能的需要，折反射鏡頭組可以具有變化的結(jié)構(gòu)，例如，可具有兩個(gè)以上的折射面。在具有多個(gè)折射面的情況下，應(yīng)將反射面沿光線入射的方向設(shè)置于全部折射面之后，使得入射光經(jīng)過各個(gè)透鏡元件后被反射，并再次經(jīng)過各個(gè)透鏡元件后射出。在具有多個(gè)折射面的情況下，折反射鏡頭組可以由兩個(gè)以上透鏡元件組成，反射面設(shè)置在最后一個(gè)透鏡元件的背面；或者，折反射鏡頭組可以由一個(gè)以上的透鏡元件以及一個(gè)獨(dú)立的反光元件組成，反射面由獨(dú)立的反光元件來提供。折反射鏡頭組的焦距可以是固定的，也可以具有手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。

感光模塊120包括感光器件121和用于固定的底座122，感光器件121用于感應(yīng)經(jīng)折反射鏡頭組110會(huì)聚的光線。本實(shí)施例中感光模塊具有簡單的結(jié)構(gòu)，沒有額外的鏡頭組，除了配套結(jié)構(gòu)（例如防塵罩或安裝配件等）以外，用于影像采集功能的元件僅有感光器件。在其他實(shí)施方式中，感光模塊也可具有自身的鏡頭組。

為便于將分離的折反射鏡頭組與感光模塊按照預(yù)定的光路進(jìn)行固定，本實(shí)施例還包括鏡頭支撐件130。本實(shí)施例對(duì)鏡頭支撐件的材質(zhì)和形狀不作限定，只要能夠在實(shí)現(xiàn)固定功能的同時(shí)盡量不妨礙周圍的光線進(jìn)入折反射鏡頭組即可。例如，由于本實(shí)施例中折反射鏡頭組與感光模塊具有相同的光軸L1，因此鏡頭支撐件130整體可呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀，例如圓筒形、旋轉(zhuǎn)拋物面形、圓球面形或橢球面形等，折反射鏡頭組固定在鏡頭支撐件的一端，而感光模塊固定在另一端，二者同軸固定；鏡頭支撐件可采用透明材料制成，或者采用多個(gè)細(xì)長桿件圍成（稀疏的）鳥籠狀，若細(xì)長桿件采用不透明的材質(zhì)，桿件的直徑以及疏密程度以盡量不對(duì)成像效果造成實(shí)質(zhì)性影響為好。在其他實(shí)施例中，也可以省去鏡頭支撐件，將感光模塊與折反射鏡頭組集成為一體，詳見實(shí)施例3。

為提供更豐富和優(yōu)秀的功能，本實(shí)施例還包含以下列出的附加元件，在其他實(shí)施方式中，可以根據(jù)應(yīng)用的需要選擇性地只包含其中的一種或幾種，不再贅述。

移動(dòng)式紅外濾鏡140，固定于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支撐141之上，以可移動(dòng)的方式設(shè)置于折反射鏡頭組110與所述感光器件121之間。當(dāng)需要采集彩色影像時(shí)，例如在白天或有其他外部可見照明光源的情況下，移動(dòng)式紅外濾鏡可被移動(dòng)到感光器件121的光路上以便濾掉紅外光而更好地獲得彩色。而當(dāng)需要拍攝紅外照片，例如夜晚或外部光線弱時(shí)，移動(dòng)式紅外濾鏡被從感光器件121的光路上移開，以提高感光器件對(duì)紅外光的感應(yīng)能力。

影像處理器（未圖示），用于將感光器件采集的圓餅狀的全景影像還原成圓筒狀影像。如圖3所示，可以通過例如坐標(biāo)變換以及插值計(jì)算等方法，將感光器件拍攝到的圓餅狀影像V1還原成連續(xù)的圓筒狀影像V2。

顯示屏150，用于顯示感光器件采集的影像，例如，顯示感光器件采集的原始影像或者顯示影像處理器還原后的影像（可分段展示）。本實(shí)施例中顯示屏的法線垂直于感光器件的光軸。在其他實(shí)施例中，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的需要，顯示屏的法線也可平行于感光器件的光軸，或者與影像采集裝置分離設(shè)置，僅通過數(shù)據(jù)連接。為便于用戶查看全景影像，顯示屏可優(yōu)選采用觸摸屏，圖3中所示圓筒狀影像的部分或全部可展示在顯示屏上，用戶通過手指的滑動(dòng)或觸摸查看感興趣的部分以及對(duì)顯示比例進(jìn)行調(diào)整。

實(shí)施例2

依據(jù)本發(fā)明的全景影像采集裝置的另一種實(shí)施方式可參考圖4，包括折反射鏡頭組210，感光模塊220和鏡頭支撐件230。

折反射鏡頭組210包括兩個(gè)透鏡元件，反射面211設(shè)置在最后一個(gè)透鏡元件的背面，因此有三個(gè)折射面212、213、214。依據(jù)本發(fā)明的折反射鏡頭組的透鏡元件數(shù)量可以為2至4個(gè)，既便于設(shè)計(jì)和制造，又不會(huì)具有過高的復(fù)雜度。

感光模塊220除感光器件221和用于固定的底座222之外，還包括第二鏡頭組223，設(shè)置于感光器件之前，光線經(jīng)過第二鏡頭組后被感光器件感應(yīng)。感光模塊中增加設(shè)置的第二鏡頭組一方面能夠進(jìn)一步增強(qiáng)聚光能力，另一方面也擴(kuò)展了光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度。本實(shí)施例中，第二鏡頭組具有兩個(gè)透鏡元件，優(yōu)選地，其中任意一個(gè)透鏡元件具有自動(dòng)對(duì)焦功能，從而可降低整個(gè)裝置對(duì)于制造和安裝精度的要求。

值得一提的是，作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，第二鏡頭組可采用能夠獨(dú)立成像到感光器件的鏡頭組，相應(yīng)地，鏡頭支撐件與折反射鏡頭組固定連接，鏡頭支撐件與感光模塊以可拆卸的方式連接。這意味著，依據(jù)本發(fā)明的全景影像采集裝置可以是具有雙功能的裝置，當(dāng)加裝折反射鏡頭組時(shí)可采集全景影像，當(dāng)拆除折反射鏡頭組時(shí)，感光模塊同樣可作為普通的影像采集裝置來使用。換言之，可通過在現(xiàn)有相機(jī)上加裝折反射鏡頭組來低成本地實(shí)現(xiàn)全景影像采集裝置。

具體地，參考圖4，可以在感光模塊的外部結(jié)構(gòu)（例如底座222或與之等效的殼體和支撐結(jié)構(gòu)等）上設(shè)置有安裝卡槽2221，鏡頭支撐件230具有與之相匹配的連接結(jié)構(gòu)，可拆卸地固定于安裝卡槽中。通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)折反射鏡頭組高精度的安裝，也便于拆卸以進(jìn)行功能的轉(zhuǎn)換。

實(shí)施例3

依據(jù)本發(fā)明的全景影像采集裝置的另一種實(shí)施方式可參考圖5，包括折反射鏡頭組310和感光模塊320。

本實(shí)施例提供一種非常緊湊的結(jié)構(gòu)，感光模塊直接安裝于折反射鏡頭組，從而可省去鏡頭支撐件。具體地，本實(shí)施例折反射鏡頭組由三個(gè)透鏡元件組成，最前端的透鏡元件的頂部具有凹陷，感光模塊固定在該凹陷中，所稱最前端的透鏡元件，指在沿光線入射方向上的第一個(gè)透鏡元件。感光模塊320除感光器件321和用于固定的底座322之外，還包括第二鏡頭組323，用于自動(dòng)對(duì)焦。由于最前端的透鏡元件的頂部需要設(shè)置便于安裝感光模塊的凹陷，因此其最前端的折射面312（指在沿光線入射方向上的第一個(gè)折射面）具有復(fù)合式的曲面形狀，整體曲面形狀旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，中心區(qū)域的曲面高度低于周圍區(qū)域的曲面高度。為便于光學(xué)設(shè)計(jì)以及加工，低洼部分的曲面與周圍的曲面之間可以是斷崖式的非連續(xù)變化，如圖5所示；在其他實(shí)施例中，也可以采用其他的凹陷形狀，例如相對(duì)光滑的連續(xù)變化的形狀。

本實(shí)施例的全景影像采集裝置不僅省去了鏡頭支撐件，使得裝置尺寸能夠進(jìn)一步縮小，并且由于避免了鏡頭支撐件的干擾，成像品質(zhì)能夠得到進(jìn)一步提升。

為便于吸頂式的安裝，可以通過在鏡頭中鉆孔的方式來生成線路通道324，用于布置感光模塊的供電和信號(hào)傳輸線路。當(dāng)然，采用外部走線；或者采用無線的供電及數(shù)據(jù)傳輸方式，從而省去鏡頭中的線路通道或外部引線也是可以的。

實(shí)施例4

依據(jù)本發(fā)明的全景影像采集裝置的另一種實(shí)施方式可參考圖6，包括折反射鏡頭組410，感光模塊420和鏡頭支撐件430。

本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別主要在于還包括光路偏轉(zhuǎn)元件460，設(shè)置于折反射鏡頭組410與感光模塊420之間的光路上，使得折反射鏡頭組的光軸L2與感光模塊的光軸L3不平行。由于光路發(fā)生偏轉(zhuǎn)，鏡頭支撐件可安裝在額外的固定座470上，固定座相對(duì)于感光模塊固定（具體固定方式未圖示）。其他部件的描述可參照實(shí)施例2。

在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)需要在觀察方向（物鏡光軸）與感光模塊的光軸之間形成夾角，即需要對(duì)光路進(jìn)行轉(zhuǎn)向，可采用本實(shí)施例結(jié)構(gòu)來滿足這種需求。光路偏轉(zhuǎn)元件460具體可采用例如平面反射鏡或棱鏡。本實(shí)施例裝置也可稱為潛望式全景影像采集裝置。

實(shí)施例5

依據(jù)本發(fā)明的全景影像采集裝置的另一種實(shí)施方式可參考圖7，包括折反射鏡頭組510和感光模塊520。

本實(shí)施例提供一種分離式的安裝結(jié)構(gòu)，其中反射鏡頭組與感光模塊相比具有較大的尺寸，在這種情況下，反射鏡頭組可采用較少的透鏡元件，例如一個(gè)。大尺寸的反射式透鏡安裝于天花板F1，小尺寸的感光模塊安裝于地板F2，天花板與地板之間的建筑支撐結(jié)構(gòu)即充當(dāng)為鏡頭支撐件（未圖示）。為提供更好的聚光及對(duì)焦能力，本實(shí)施例中的感光模塊除感光器件521之外優(yōu)選還包括能夠自動(dòng)對(duì)焦的第二鏡頭組523。

采用本實(shí)施例結(jié)構(gòu)，影像采集區(qū)間為折反射鏡頭組和感光模塊之間的完整空間，避免了相對(duì)緊湊安裝時(shí)由于感光模塊和/或支撐結(jié)構(gòu)的遮擋所產(chǎn)生的少量的盲區(qū)。

以上應(yīng)用具體示例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，應(yīng)該理解，以上實(shí)施方式只是用于幫助理解本發(fā)明，而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，可以對(duì)上述具體實(shí)施方式進(jìn)行變化。