集成的全景和前向光学装置、系统以及全向信号处理方法制造方法及图纸

公开了一种集成了前向和全景场的装置、系统及方法，包括：初级反射器，该初级反射器包括关于前向场的凸面，在凸面的至少一部分上发生反射；次级反射器，相对于前向场来说，该次级反射器位于初级反射器的前方，在其面对后面的表面的至少一部分上朝向所述初级反射器发生反射；在初级反射器中的初级反射器孔，该孔基本上以装置的光轴为中心；以及在次级反射器中的次级反射器孔，该孔基本上以光轴中心。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种全向光学系统的领域。该光学系统由无缝地集成在单一平面上的全景和前向两条路径组成。全部视场由前向视场和全景视场组成。
技术介绍
有许多提供全向成像的光学系统的现有技术。本专利技术具有一些独特的特性，其不被任何现有技术所包含，并且总体上说为成像系统和全向光学元件提供独特的新能力。Jeffrey Charles具有几个关于该主题的美国专利，包括US6333826和US6449103，BeHereCorporation 具有几个美国专利，包括 US6392687、US6424377 和 US6480229，以及 RemoteReality具有的美国专利6611282。 Jeffrey Charles的专利只集中在全景视场，并致力于使用于近场应用的视场最大化。Charles的专利包括通过利用超环(torroidal)形反射器接近远场逐渐变细的大约60度的前面排除区域。虽然该排除区域最终消失成为全景区域边界会合的一个点，但是这对于越过在图像的处理或判读中所会聚的点的重叠区域的专利是没有任何用的。包含前向光学器件以对该前面排除区域成像的较少公开没有提到如何去匹配结合的图像的放大率或相对F/#的细节。也不存在判读或处理重叠图像的手段。仅包括的前向取景镜头并不能自动地使其得到容易地可判读的图像。该光学系统的焦点位于重叠之前的近场。虽然这里提供包括前向取景光学器件来对前方排除区域成像，但是这也仅是其中前方区域和全景区域不存在间隙或不存在重叠的一个点(或一个径向距离)。BeHere技术同样集中在全景视场上并只通过改变反射器的形状尽可能地将全景尽可能远地延伸。通过在抛物面反射器的顶点放置凹坑(dimple)，可在远场内实现超越次级反射器的成像。这些专利技术没有提供用于在近场进行前向成像的手段。Remote Reality的专利技术是利用两个反射器构造声称达到260°垂直视场的超宽角度全景成像装置。该专利技术包括沿着光轴未定义的盲点。虽然具有大致平坦和消像散的像平面，但是该专利技术要求单个观察点。下面是上述每个专利的一些主要细节。Jeffrey R. Charles 的 US6333826 Omniramic Optical System Having CentralCoverage Means Which Is Associated With a Camera，Projector or Similar Article 一个或两个反射器实施例 两个反射器实施例产生前方排除区域 60度 产生环形图像 利用超环形初级反射器以使得前方排除区域的最小化 实现具有三角形前方排除区域、超越点、环形图像中的重叠的远场成像 说明书中的公开(第26列，第57行-第27列，第9行)只在次级反射镜透明区域前面使用附加透镜来对大于或等于前方排除区域的区域成像，以产生同心图像 重叠图像以产生3D信息 崖点环形图像边缘的最大化，前方排除区域的最小化，远场成像，区域的重叠以产生3-D图像信息Jeffrey R. Charles 的 US6449103 Solid Catadioptric OmnidirectionalOptical System Having Central Coverage Means Which is Associated with a Camera,Projector, Medical Instrument or Similar Article 具有初级和次级内反射器和作为凸折射面的外表面的固体光学基底 初级反射器的形状和外折射面的结合允许对所述光学系统前方的有限距离的点成像-从而只允许远场成像-但是同样受到那个有限点之外的图像重叠 可能是非常难以至是不可能制造的凸起折射面的目的是延伸全景视场的边缘 权利要求31-36涉及具有初级和次级内反射器的固体光学基底，其中次级反射 器具有带有凹表面或透镜的透明中心区域，以对中心排除区域成像BeHere Corp.的 US6392687 Method and Apparatus for Implementing aPanoptic Camera System 两个反射器的设计 由在顶点具有凹坑的抛物面形状组成的主反射器，使得该主反射器可以采集来自第二反射器后面的光线 描述两个在一起的照相机以看见整个球面和立体视觉展示全景的照相机 类似于Charle的专利，仍然保留了一个刚刚超出次级反射器的不可见区域BeHere Corp.的 IJS6424377 Panoramic Camera 单个反射器设计-反射镜为抛物面圆锥形 包括成像照相机、像散校正透镜、场整平透镜和物镜 在同一平面上形成镶嵌图案的多个传感器以实现所需要的分辨率 替换的实施例的2个反射器设计-容纳在抛物面反射镜内的照相机 替换的实施例的单个或2个反射器设计，而抛物面反射器是具有折射性能的透明材料的弯曲块的内表面 包括转换到直角坐标的环形图像显示技术 要求用于采集全景图像的装置 要求具有抛物面的第一反射器和与反射镜上的入射角线性地成比例的光采集的装置BeHere Corporation 的 US6480229 Panoramic Camera 结合有分束器的单个反射器凸起的反射镜以发送环形图像到两个不同的电子图像采集设备 替换的实施例2个反射器设计-容纳在抛物面反射镜内的照相机，替换的实施例的单个和2个反射器设计，而抛物面反射器是具有折射性能的透明材料的弯曲块的内表面 包括转换到直角坐标的环形图像显示技术Remote Reality 的 US6611282 :Super Wide-Angle Panoramic ImagingApparatus 两个反射器构造，初级反射器是双曲面而次级反射器是凹面 实现达到260°垂直视场，该视场包括沿着光轴直接位于次级反射器后面的未定义的盲点 要求图像是没有场曲效应和像散效应的 次级反射器是椭球体或球面反射器 替换的实施例包括容纳在固体光学块内的反射元件 图像可映射到笛卡尔坐标系统内其他限定本领域的一般状态而不是特别相关的现有技术包括=Wasson等人的US6621516Panoramic Pipe Inspector ；Geng 的 US6744569Method and Apparatus forOmnidirectional 3-D Imaging ；Garcia 的 US6789908 Confocal Ellipsoidal MirrorSystem for Wide Field of View Imaging ；Luken 等人的 US6791598Methods andApparatus for Information Capture and Stereoscopic Display of Panoramic Images ；Kumata 等人的 US6793356an Omnidirectional Vision Sensor ；Gao 等人的 US6809887anApparatus and Method for Acquiring Uniform-Resolution Panoramic Images;以及Mojaver 等人的 US6833843 a Panor本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2004.02.06 US 60/542,7361.一种结合前向和全景场的装置，包括 初级反射器，所述初级反射器包括关于前向场的凸面，在所述凸面的至少一部分上发生反射； 次级反射器，相对于所述前方场来说，所述次级反射器位于所述初级反射器的前方，在其面对后面的表面的至少一部分上朝向所述初级反射器发生反射； 在所述初级反射器中的初级反射器孔，该孔基本上以所述装置的光轴为中心；以及 在所述次级反射器中的次级反射器孔，该孔基本上以所述光轴为中心。2.根据权利要求I的装置，还包括 至少一个基本上以所述光轴为中心的场汇聚元件，所述场汇聚元件相对于所述前向场而位于所述次级反射器的前方。3.根据权利要求2的装置 所述至少一个场汇聚元件包括至少两个场汇聚元件，其中至少一个所述场汇聚元件可沿着所述光轴移动。4.根据权利要求I的装置，还包括 至少一个基本上以所述光轴为中心的场聚焦元件，所述场聚焦元件相对于所述前向场而位于所述初级反射器的后方。5.根据权利要求I的装置，还包括 至少一个基本上以所述光轴为中心的远焦元件，所述远焦元件相对于所述前向场而位于所述初级反射器的后方。6.根据权利要求I的装置，还包括 至少一个基本上以所述光轴为中心的场汇聚元件，所述场汇聚元件相对于所述前向场而位于所述次级反射器的前方；以及 至少一个基本上以所述光轴为中心的场聚焦元件，所述场聚焦元件相对于所述前向场而位于所述初级反射器的后方。7.根据权利要求6的装置，其中 将所述初级反射器，所述次级反射器，至少一个场汇聚元件和所述至少一个场聚焦元件相结合配置成将所述前向和全景场之间基本上无缝的边界投影到检测平面上。8.根据权利要求6的装置，还包括 基本上位于所述至少一个场聚焦元件的焦平面内的探测器。9.根据权利要求8的装置，所述探测器包括光学探测器。10.根据权利要求8的装置，所述探测器包括红外探测器。11.根据权利要求8的装置，所述探测器包括用于通信波的探测器。12.根据权利要求I的装置 所述初级反射器的所述凸面包括基本上球面的几何结构。13.根据权利要求I的装置 所述初级反射器的所述凸面包括基本上双曲线的几何结构。14.根据权利要求I的装置 所述初级反射器的所述凸面包括基本上抛物线的几何结构。15.根据权利要求I的装置其中所述次级反射器孔的直径大于所述所述初级反射器孔的直径。16.根据权利要求I的装置 所述次级反射器包括面向后面朝向所述初级反射器的基本上平坦的几何结构。17.根据权利要求I的装置 所述次级反射器包括面向后面朝向所述初级反射器的凹的几何结构。18.根据权利要求I的装置 所述次级反射器包括面向后面朝向所述初级反射器的凸的几何结构。19.根据权利要求I的装置 其中所述初级反射器可以相对于所述光轴而倾斜。20.根据权利要求I的装置 其中所述前向和全景场包括可见光谱中的光场。21.根据权利要求I的装置 其中所述前向和全景场包括红外光谱中的光场。22.根据权利要求I的装置 其中所述前向和全景场包括电磁波。23.根据权利要求I的装置 其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔·希姆库赖特，马嘉因，贾森·E·史密斯，
申请(专利权)人：因特科学公司，
类型：发明
国别省市：