一种全景成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种全景成像装置，包括外壳以及N个光学成像单元，每个光学成像单元包括棱镜和多个透镜组，视场角大于360/N度，N为光学成像单元的个数，且N大于等于3；在每个成像单元的中心位置使用棱镜等光学元件，一光学成像单元的第一透镜组和本光学成像单元或另一光学成像单元的成像器件相邻布置，能够有效缩短实际光程，实现以较小的光学结构尺寸得到全视场范围的高质量成像，进一步利用各视场边缘图像的重叠性，通过图像匹配处理和合成方式完成全景图像的合成，使得本实用新型专利技术的全景图像装置具有优良的便携特性和成像特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种全景(360度空间)成像装置，具体涉及一种通过至少三透镜组分别成像于成像面上从而合成无像差全景图像的成像装置。
技术介绍
随着处理器技术和传感器技术的飞速发展，处理大数据量的全景图像数据变得越来越容易实现，带动了诸如虚拟现实(VirtualReality)系统，增强现实(AugmentedReality)系统的消费电子化应用。同时，对于用户体验的卓越追求，使诸如谷歌(google)街景、Here地图等应用大量的拍摄街景图像以提供基于某一位置或某一视角下的全景图片，以帮助用户足不出户即可了解目标处的情况，识别建筑物等，极大方便了用户的生活。另外一方面，路面交通的复杂度随着机动车的增长，建筑物的增加和城市的日益膨胀也变得突出，城市管理者、机动车生产厂商和驾驶者也希望更多的了解路面实时情况，以尽量全面的数据为基础，利用大数据等技术优化城市交通，避免拥堵和事故。由此，全景成像装置应运而生，广泛的应用于拍摄VR/AR用原始图像，街景图像，交通监测，安全监控等领域。不同于以往技术中需要通过移动摄像机镜头获得多幅动态拍摄下的图片帧而拼接获得全景图像的方式，全景成像装置利用分布于空间范围(大都以空间上球面分布)内的多个成像透镜组分别成像于相应像面上的图像传感器，再利用图像处理技术将多个图像传感器上的图像进行合成，获得全景图像。这样的全景成像装置拍摄全景图像时无需摄像机镜头运动，拍摄的图像质量高，系统稳定性好，而且获得全景图片的时间明显缩短，类似的产品Giroptic360cam、ICRealTechAllie、bulbcam等已经在众多众筹平台上亮相，Nokia、Samsung等著名国际厂商也相继发布了OZO、gear360等全景相机。虽然这些产品已经从各种方面优化了成像效果，但受限于光学系统设计的不足，依然无法获得比较友好的全景图像质量，图像合成中造成的无法依靠软件处理消除的畸变使用户在观看这样的图像时存在不适感，影响了用户体验。并且，为了保证成像角度尽可能覆盖较宽的范围从而尽量少的使用光学镜头并减少合像次数，当光学等效距离无法再缩短的情况下，即使利用了折光元件，这些全景成像装置都不可避免的具有一定的体积，对于消费者而言，其携带和使用都造成了一定的负担，装配在其他位置也需要一定的空间，限制了这些产品的广泛普及应用。
技术实现思路
本技术旨在提供一种小体积的全景成像装置，在镜头中心位置使用棱镜等光学元件，用于对成像空间进行360度全视场角(全景)成像。根据本专利技术的全景成像装置，无需摄像头进行运动即可完成全景成像，且交叉视场区的角度重叠较小，能够利用尽可能少的视场边缘图像信息进行合像，成像质量高，消耗图像处理装置的资源少，在充分满足便携式需求的前提下，可以用有限的电池容量支持更长的使用时间。根据本技术的一种全景成像装置，包括外壳以及N个光学成像单元，相邻的光学成像单元的视场范围有重叠；其中，所述每个光学成像单元包括第一透镜组，中间棱镜，第二透镜组和成像器件，相应视场内的光依次经由第一透镜组，中间棱镜，第二透镜组而成像在成像器件上；每个光学成像单元的视场角大于360/N度，N为光学成像单元的个数，且N大于等于3；沿外壳的外周预定方向上，一光学成像单元的第一透镜组和本光学成像单元或另一光学成像单元的成像器件相邻布置。作为一种实施方式，光学成像单元的个数N等于3，外壳呈类球状，在类球状的外周预定方向上，依次布置有第一光学成像单元的第一透镜组，第三光学成像单元的成像器件，第二光学成像单元的第一透镜组，第一光学成像单元的成像器件，第三光学成像单元的第一透镜组，以及第二光学成像单元的成像器件；所述第一、第二、第三光学成像单元的光轴在中心处相交。优选的，三个光学成像单元的中间棱镜构成一整体棱镜，所述整体棱镜为一等边六棱镜柱或一不等边六棱镜柱。所述的不等边六棱镜由长边-短边顺序重复3次排列而成，所述长边与各对透镜组相对，所述短边与各成像单元相对。作为一种变形方式，光学成像单元的个数N等于3时，在类球状的外周预定方向上，依次布置有第一光学成像单元的第一透镜组，第一光学成像单元的成像器件，第二光学成像单元的第一透镜组，第二光学成像单元的成像器件，第三光学成像单元的第一透镜组，以及第三光学成像单元的成像器件；所述第一、第二、第三光学成像单元的光轴延伸线可中心处相交。在另外的实施例中，每个光学成像单元的中间棱镜均为一五棱镜，所述五棱镜包括面对第一透镜组的第一面和面向成像器件的第二面；从每一光学成像单元第一透镜组入射的光在所述五棱镜的第四面上反射到所述成像单元；五棱镜的第一面和第二面也可以为球面。根据本专利技术的另一种实施方式，光学成像单元的个数N等于4，所述四个光学成像单元的中间棱镜形成为一整体棱镜，整体棱镜形成为球状，所述外壳也呈球状，整体棱镜位于所述外壳的中心位置，各光学成像单元的光轴在所述整体棱镜的中心点相交，且各光学成像单元的光轴之间在空间上呈120度角。作为变形的方式，当光学成像单元的个数N等于4时，所述整体棱镜可以一正八面体棱镜；由第M光学成像单元的第一透镜组出射的光入射所述正八面体棱镜的一入射面，并从所述正八面体棱镜的与上述入射面平行的出射面出射进入第M光学成像单元的第二透镜组，其中M为1-4中任一数字。在此方式下，外壳可以为大致球状，第一、第二和第三光学成像单元的光轴在球状的预定圆周上呈约120度平面角度，第四光学成像单元的光轴与第一、第二或第三光学成像单元的光轴之间在空间上呈约120度角。根据本技术的全景成像装置，可以在较小的球状或类球状体积内实现设置多组高像质的光学成像单元，中间棱镜的使用有效减小了每组成像单元的光路所需的空间尺寸；借助较小的视场边缘图像信息进行合像，显著降低了图像处理装置的运算负担，在采用高压缩比的图像处理算法时可以支持更长的拍摄时间，具有良好的用户体验。附图说明图1为根据本专利技术第一实施例的全景成像装置的截面示意图图2(a)、(b)为根据本专利技术第一实施例的全景成像装置的中间棱镜示意图图3为根据本专利技术第一实施例的变形例的示意图图4为根据本专利技术第二实施例的全景成像装置的立体图图5为根据本专利技术第二实施例的变形例的示意图图6为根据本专利技术的全景成像装置的另一种空间布置方式俯视图具体实施方式以下对本专利技术示例性实施例进行详细的描述以解释本专利技术，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。除非有明确的表示，本领域技术人员应当理解的，第一、第二等词汇仅理解为区分不同的部分，而不包含顺序的限定性作用，并且，在不同的实施例中，同样被称为第一部分的组件结构也可以是不相同的。根据本专利技术第一实施例的全景成像装置，如图1所示，包括三套光学组件，各套光学组件A11-A13的光轴在同一平面上，且相互之间呈大约120度角，分别面向不同方向的成像区域，且成像区域范围边缘彼此有重叠，优选的，光学组件(以光轴计)A11-A13可以具有相同的光学结构，这样的设置方式将简化成像装置的光学组件生产和组装过程，并且可以减轻后续图像处理中合成图像的难度。一种示例性的光学组件A11为广角镜头，包括第一透镜组(1)和第二透镜组(2)，其中第一透镜组靠近物侧，而第二透镜组靠近像侧，第一透镜组和和第二透镜组之间具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全景成像装置，包括外壳以及N个光学成像单元，相邻的光学成像单元的视场范围有重叠；其特征在于，所述每个光学成像单元包括第一透镜组(1)，中间棱镜(M)，第二透镜组(2)和成像器件(3)，相应视场内的光依次经由第一透镜组，中间棱镜，第二透镜组而成像在成像器件上；每个光学成像单元的视场角大于360/N度，N为光学成像单元的个数，且N大于等于3；沿外壳的外周预定方向上，一光学成像单元的第一透镜组和本光学成像单元或另一光学成像单元的成像器件相邻布置。

【技术特征摘要】
1.一种全景成像装置，包括外壳以及N个光学成像单元，相邻的光学成像单元的视场范围有重叠；其特征在于，所述每个光学成像单元包括第一透镜组(1)，中间棱镜(M)，第二透镜组(2)和成像器件(3)，相应视场内的光依次经由第一透镜组，中间棱镜，第二透镜组而成像在成像器件上；每个光学成像单元的视场角大于360/N度，N为光学成像单元的个数，且N大于等于3；沿外壳的外周预定方向上，一光学成像单元的第一透镜组和本光学成像单元或另一光学成像单元的成像器件相邻布置。2.如权利要求1所述的全景成像装置，其特征在于，所述光学成像单元的个数N等于3，所述外壳呈类球状，在类球状的外周预定方向上，依次布置有第一光学成像单元的第一透镜组，第三光学成像单元的成像器件，第二光学成像单元的第一透镜组，第一光学成像单元的成像器件，第三光学成像单元的第一透镜组，以及第二光学成像单元的成像器件；所述第一、第二、第三光学成像单元的光轴在中心处相交。3.如权利要求2所述的全景成像装置，其特征在于，所述三个光学成像单元的中间棱镜构成一整体棱镜，所述整体棱镜为一等边六棱镜柱。4.如权利要求2所述的全景成像装置，其特征在于，所述三个光学成像单元的中间棱镜构成一整体棱镜，所述整体棱镜为一不等边六棱镜柱，所述不等边六棱镜由长边-短边顺序重复3次排列而成，所述长边与各对透镜组相对，所述短边与各成像单元相对。5.如权利要求1所述的全景成像装置，其特征在于，所述光学成像单元的个数N等于3，所述外壳呈类球状，在类球状的外周预定方向上，依次布置有第一光学成像单元的第一透镜组，第一光学成像单元的成像器件，第二光学成像单元的第一透镜组，第二光学成像单元的成像器件，第三光学成像单...

【专利技术属性】
技术研发人员：程德文，
申请(专利权)人：北京耐德佳显示技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11