CN103685886A - 图像捕获系统和成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种图像捕获系统，其包括两个结构相同的成像系统，每个成像系统具有一广角镜头和成像传感器，该广角镜头具有大于180度的视场角，且从物侧开始依次排列有前镜组、反射表面和后镜组，前镜组的光轴通过反射表面向后镜组弯曲，该成像传感器通过将成像系统摄取的图像结合在一起获得立体角弧度为4π的图像。两个广角镜头的每个包括前镜组和后镜组之间的反射表面，该反射表面由两个成像系统共用。这减小了两个广角镜头前镜组最接近物侧的镜片之间的间距从而减小了两个广角镜头最大视场角之间的距离。

Description

图像捕获系统和成像光学系统
技术领域
本发明涉及图像捕获系统和具体地为全向的图像捕获系统，以及成像光学系统。
背景技术
作为全向的同时摄取图像的图像捕获系统，已知有利用两个广角镜头来实现的(参考日本专利申请公开2010-271675和日本专利3290993)。
这种全向的图像捕获系统可以同时获取全方位的图像信息(以一个4π弧度的立体角)，因此可有效地使用到安全监控照相机、车载照相机或类似物中。
例如，在新闻报导或类似的领域中，需要利用小尺寸的全向的图像捕获系统在“手持条件”记录高精度、高质量的图像信息。
可拍摄一张全向的天气状态的图像并用来分析天气信息。
此外，可拍摄一张风景画信息并用于广告和艺术领域的推广。
在这样的图像捕获系统中，两个广角镜头结合在一起使用，其每一个具有超过180度的视场角(称为“鱼眼镜头”)。
广角镜头分别摄取的图像由相同的或单独的成像装置转换为电信号并对电信号进行处理，从而可获得全向的图像。
日本专利申请公开2010-271675和日本专利3290993都没有公开广角镜头本身的特殊结构。
此外，上述或类似专利文件中描述的图像捕获系统，通过每个图像光学系统的每个图像信息光通量由单独的光导装置(路径转换装置或反射光学器件)引导到成像装置。
如上所述，由于每个广角镜头中均使用光导装置，减小两个广角镜头的“最大视场角间的间距”具有困难。“最大视场角间的间距”将在后文描述。
当每个均超过180度视场角的两个广角镜头结合在一起时，一间隔部分显现出来，在该间隔部分中进入每个广角镜头的最大视场角光通量不互相重叠。
存在于“进入每个广角镜头的最大视场角光通量不互相重叠的间隔部分”的目标图像不能被摄取。
此后，该“间隔部分”被称为“不能成像间隔部分”。无需说明，该不能成像间隔部分应尽可能的小。
减小上述具有大“最大视场角间隔”的不能成像间隔部分是困难的。
为了减小具有大的最大视场角间隔的图像捕获系统中的不能成像间隔部分，两个广角镜头的大视场角需结合在一起。这导致了对镜头的严格的设计条件。
此外，关于可被拍摄到的目标物，位于最大视场角的目标和位于无穷远处的目标的视差是不同的。这会导致成像元件大幅移动。这一点后文将会描述。
日本专利申请公开2010-271675和日本专利3290993都没有描述广角镜头本身的特殊结构，并且也完全未公开不能成像间隔部分和视差之类的问题。
发明内容
本发明目的在于实现一个新的全向的图像捕获系统，该系统可有效解决上述问题。
为了实现上述目标，本发明的一个实施例提供了一图像捕获系统，其由两个具有相同结构的成像系统结合在一起，该成像系统的每一个包括超过180度视场角的广角镜头和用于摄取由该广角镜头形成的图像的成像传感器，该图像捕获系统通过将各成像系统摄取的图像结合在一起获得立体角弧度为4π的图像，其中每个成像系统的广角镜头包括从物侧到像侧排列的前镜组、反射表面和后镜组，且前镜组的光轴通过反射表面向后镜组弯曲，两个广角镜头结合在一起，使得两个前镜组的光轴一致或相互临近，且两个前镜组的方向相互反向，两个后镜组的光轴相互平行且两个后镜组的方向相互反向，作为反射膜的反射表面设为两个广角镜头共用，设为共用的反射膜组成了反射表面元件，由光学等效的两个透明元件共有，该光学等效的两个透明元件将共用的反射膜夹在其中，反射表面元件由共用主体管部件保持，两个广角镜头的每个前镜组和每个后镜组安装到该主体管部件上。
附图说明
图1是分别表明组成图像捕获系统的两个成像系统的视图。
图2是用于解释视差和不能成像间隔的视图。
图3是表明最大视场角和视差之间关系的图表。
图4是广角镜头的一特例的球差的视图。
图5是广角镜头的该特例的场曲的视图。
图6是广角镜头的该特例的彗差的视图。
图7是表明广角镜头的该特例的OTF特性的图表。
图8是另一个表明广角镜头的该特例的OTF特性的图表。
图9是表明反射表面元件一实例的视图。
图10A和10B是用于解释反射表面元件和将其组装到管部主体的组件。
图11A和11B是用于解释管部主体的视图。
图12是表明组成反射表面元件的直角棱镜和图像信息光通量间关系的视图。
具体实施方式
下文将描述一实施例。
图1示出了组成一个图像捕获系统的两个成像系统的实例。
换句话说，组成图像捕获系统的两个成像系统为图中示出的成像系统A和成像系统B。该成像系统A和B具有相同的结构。
成像系统A、B的每一个都具有“具有大于180度视场角的广角镜头和摄取由广角镜头形成的图像的成像传感器”。
该成像传感器是“二维固体成像元件”。
该成像系统A的广角镜头包括前镜组、反射表面和后镜组。
该“前镜组”由透镜LA1到LA3组成，并且“后镜组”由透镜LA4到LA7组成。参考数值PA表示“直角棱镜”。
孔径光阑SA设置在透镜LA4的物侧。
该成像系统B的广角镜头包括前镜组、反射表面和后镜组。
该“前镜组”由透镜LB1到LB3组成，并且“后镜组”由透镜LB4到LB7组成。参考数值PB表示“直角棱镜”。
孔径光阑SB设置在透镜LB4的物侧。
上述两个广角镜头的“前镜组”具有负折射率，且其中的“后镜组”具有正折射率。
之后将会描述该直角棱镜PA、PB和该“反射表面”。
成像系统A中的广角镜头的“组成前镜组的透镜”是从物侧由三个透镜按照如下方式排列的。
换句话说，该镜组是由玻璃材料制成的负弯月透镜LA1，由塑料制成的负透镜LA2和由玻璃制成的负弯月透镜LA3构成的。
其中构成后镜组的透镜是从孔径光阑SA侧由四个透镜按照如下方式排列的。
换句话说，该镜组是由玻璃制成的双凸透镜LA4、由玻璃制成的接合的双凸透镜LA5和双凹透镜LA6、和由塑料制成的双凸透镜LA7构成的。
成像系统B中的广角镜头的“组成前镜组的透镜”是从物侧由三个透镜按照如下方式排列的。
换句话说，该镜组是，从物侧开始顺序，由玻璃材料制成的负弯月透镜LB1、由塑料制成的负透镜LB2和由玻璃制成的负弯月透镜LB3构成的。
其中构成后镜组的透镜是从孔径光阑SB侧由四个透镜按照如下方式排列的。
换句话说，该镜组是由玻璃制成的双凸透镜LB4、由玻璃制成的“接合的双凸透镜LB5和双凹透镜LB6”、和由塑料制成的双凸透镜LB7构成的。
在上述成像系统A、B中，由塑料制成的该负透镜LA2和LB2及该双凸透镜LA7和LB7中的每一个具有“双非球面”。
进一步，其他由玻璃制成的透镜是球面透镜。
上述广角镜头的前侧主点的位置分别位于透镜LA2和LA3、LB2和LB3之间。
成像系统A、B中每个前镜组光轴和反射表面的交叉点到前侧主点之间的距离在图1中由“d1，d2”表示。
由于成像系统A、B具有相同的结构，所以d1=d2。
上述直角棱镜PA、PB较佳由“对d线具有大于1.8的折射率的材料”制成的。上述直角棱镜PA、PB每一个将前镜组的光内部反射到后镜组。
相应地，每个广角镜头的每个图像信息的光通量穿过直角棱镜PA、PB内部。
上述棱镜如上所述由折射率较高的材料制成，导致棱镜中的“光学上的光程”比实际的路径长度要长，从而使增加光束被弯曲的地方的距离成为可能。
这使得“从前镜组到后镜组之间的光程”在前镜组、直角棱镜和后镜组中比机械光程长，从而可以小尺寸的形式制成所述广角镜头。
此外，直角棱镜PA、PB设置在近孔径光阑SA、SB的位置，通过孔径光阑SA、SB的光通量的直径较窄，从而可以选用小尺寸的直角棱镜，进而可减小广角镜头之间的间隔。
直角棱镜PA、PB中的每一个以这种方式设置在前镜组和后镜组之间。
所述广角镜头的前镜组具有接收“具有大于180度视场的”光束的功能，且其中的后镜组可有效地“校正被形成的图像的像差”。
在每个广角镜头的后镜组的像侧设置有成像传感器。在附图1中，参考数值ISA和ISB分别表示上述成像传感器的成像表面。
在每个成像表面ISA、ISB的广角镜头侧示出的参考数值F表示用于成像传感器的各种滤波片和盖片。
顺便提及，在附图1中，虽然直角棱镜PA、PB是分开示出的，其目的是为了清晰表达每个成像系统A、B的结构。
在实际的图像捕获系统中，作为每个成像系统A、B中广角镜头的组成部件的直角棱镜PA、PB，它们的倾斜面相互连接在一起。
单独的广角镜头的“反射表面”组成了两个广角镜头共有的反射膜，并且该反射膜被夹在光学等效的两个透明元件(直角棱镜PA、PB)之间。
换句话说，反射膜形成在直角棱镜PA、PB的倾斜表面之间，且该反射膜被夹在所述直角棱镜PA、PB倾斜表面间。
在该状态下，该反射膜和直角棱镜PA、PB形成一体并组成“两个广角镜头共用的反射表面元件”。
进一步的，如下所述，该反射表面元件由两个广角镜头的“安装有独立的前镜组和独立的后镜组的共用主体管状部件”来保持。
这种结构使得成像系统A、B中入射光轴方向的宽度得以减小。
该结构的效果之后将会描述。
附图2以简化的方式表示图像捕获系统。
换句话说，在附图2中，参考数值A1、B1表示在两个广角镜头的前镜组中“最接近物体侧的透镜表面(图1中LA1、LB1的物侧透镜表面)”。
此外，参考数值A2、B2以简化地方式表示了两个广角镜头的后镜组，且参考数值SNA、SNB表示成像系统A、B的成像传感器。
参考数值PA、PB表示直角棱镜，并且参考数值RF表示“反射表面”。
参考数值LMA表示以最大视场角进入成像系统A的广角镜头的最大视场角光束，且参考数值LMB表示以最大视场角进入成像系统B的广角镜头的最大视场角光束。
最大视场角光束LMA和LMB之间的交叉点设位P，且P点和一个平面间的距离设为R，该平面经过前镜组最接近物侧的平面B1和光轴AX的交叉点位置Q并且与入射光轴垂直。
此外，交叉点位置Q和一平面间的距离设定为L，该平面经过点P且和光轴AX平行。
此外，前镜组的最大视场角光束LMA、LMB的入射光位置之间的距离设定为MGK。
该距离MGK，表示如上所述的“最大视场角之间的距离”。
如图所示，“由点P和最大视场角光束LMA、LMB围绕的空间部分”是如上所述的“不能成像间隔部分”。
两个广角镜头都不能以不能成像间隔部分中存在的物体发出的光作为成像光来摄取。
若不能成像间隔部分变大，则全向的图像捕获系统摄取的图像信息变少。据此，需要减小不能成像间隔部分。
不能成像间隔部分的尺寸是由如上所述的距离R、L和最大视场角之间的距离MGK来表示的。
如果R、L和MGK中的任意距离增加，则不能成像间隔部分变大。减小这些距离的方法如下。
第一个方法是减小距离L。为了单独地执行该方法，需增大广角镜头的视场角。
广角镜头的视场角的增加需要严格的镜头设计，且视场角的增加会导致大的“视差”。
第二个方法是减小距离R。
当广角镜头的视场角设为θ，距离R和L之间的关系表示如下：
L=-R·tan θ
据此，如果距离R减小，由两个广角镜头拍摄的图像处距离L变短，且不能成像间隔部分也变小。
为了减小距离R，最好减小最大视场角之间的距离MGK。
为了减小最大视场角之间的距离MGK，在本实施例中，将成像系统A、B的广角镜头中的反射表面设为共用是“最为有效”的。
该反射膜夹在直角棱镜PA、PB的倾斜表面之间，与直角棱镜PA、PB形成一体，使得最大视场角之间的距离MGK减小且距离R减小。
“视差”将在此描述。
在本实施方式的图像捕获系统中，由具有大于180度视场角的广角镜头捕获的两个图像通过校准结合在一起获得立体角弧度为4π的图像。
上文描述的“视差”代表两个图像由校准结合在一起的“重叠量”。
如本实施方式中的全向的图像捕获系统，该结合的“合成图像”受到视差的影响且该“最大视场角视差”引起图像偏移。
当该视差转换为角度并被设定为角θ，该视差θ与物距和最大视场角距离MGK具有函数关系。
例如，当物距为20cm时执行校准，如果最大视场角间的距离为35mm，无穷远距离图像的视差为5度。
换句话说，该无穷远距离图像偏移5度。
例如，当成像传感器使用5000000像素，该像素相互垂直布置为2592*1944(像素)阵列。
由该广角镜头在该矩形区域形成一图像，该图像(为圆形)的直径变为1994像素，换句话说，大约2000像素。
假设该广角镜头的视场角为200度，分配给每一度的像素数为2000(像素)／200(度)=10(像素)／度。
在这种情况下，如上所述的“该5度视差”导致该无穷远图像偏移50个像素。
图3示出了在之前描述的情形下，当设定的成像范围从物距为20cm到无穷远时，两个结合在一起的图像的连接处的偏移量θ的改变。
该水平轴代表最大视场角之间的距离(其在附图中表示为最大视场角光束之间的距离)。
该纵轴代表偏移“角θ(其为“视差”)”。在附图中表示为偏移角θ，其与最大视场角间距成线性比例增加。
该结合的两个图像的“重叠区域”随着视差的增大而增加。
这导致了除了重叠部分之外的“从周围到光轴”部分的像素密度较低，从而导致合成图像的分辨率较低。
如上所述的本实施例中的图像捕获系统，该反射表面元件配置为反射膜夹在直角棱镜PA、PB的倾斜表面之间，且该反射膜和一个直角棱镜是一体成形。
这使得两个广角镜头的反射表面之间的距离为0，从而减小了最大视场角之间的距离和视差。
将描述涉及广角镜头的一个特例。
下面描述的数据涉及图1示出的两个成像系统A、B。由于成像系统A、B的“结构相同”，下面的数据适用与每个单独的成像系统。
距离d1表示成像系统A的广角镜头中“入瞳和直角棱镜PA的反射表面在光轴上的距离”。
距离d2表示成像系统B的广角镜头中“入瞳和直角棱镜PB的反射表面在光轴上的距离”。
在下文中，f表示整个系统的焦距，No表示F数，且ω代表视场角。
从物侧开始的“表面数字”1到23，这些数字表示透镜表面，入射和出射面以及棱镜的反射面、光阑表面、滤光片表面或成像传感器表面。
“R”表示每个表面的曲率，并代表球面的“近轴曲率”。
“D”代表表面间距，“Nd”代表d线的折射率，且“vd”代表阿贝系数。此外，物距为无穷远。长度度量的单位为“mm”。
“特例”
F=0.75，No=2.14，ω=190度
表面数 R D Nd vd
1 17.1 1.2 1.834807 42.725324
2 7.4 2.27
3* -1809 0.8 1.531131 55.753858
4* 4.58 2
5 17.1 0.7 1.639999 60.078127
6 2.5 1.6
7 ∞ 0.3
8 ∞ 5 1.834000 37.160487
9 ∞ 1.92
10 ∞(孔径光阑) 0.15
11 93.2 1.06 1.922860 18.896912
12 -6.56 1.0
13 3.37 1.86 1.754998 52.321434
14 -3 0.7 1.922860 18.896912
15 3 0.3
16* 2.7 1.97 1.531131 55.753858
17* -2.19 0.8
18 ∞ 0.4 1.516330 64.142022
19 ∞ 0
20 ∞ 0.3 1.516330 64.142022
21 ∞ 0.3
22 成像表面
球面
上述数据中表面具有“*”(前镜组中第二个透镜的两个表面和后镜组中最后一个透镜的两个表面)的为球面。
球面的形状可由如下已知的公式来表示。
X = CH 2 / [ 1 + { 1 - ( 1 + K ) C 2 H 2 } ] + A 4 · H 4 + A 6 · H 6 + A 8 · H 8 + A 10 · H 10 + A 12 · H 12 + A 14 · H 14
在该公式中，C代表近轴曲率半径(近轴曲率)的倒数，H代表从光轴开始的高度，K代表圆锥常数，A1或类似数代表每一阶的球面系数，且X代表光轴方向的球面的数量。
该形状通过带入近轴曲率半径R、圆锥常数K和球面系数A1到A14等上述参数来确定。
上述实例的球面参数如下。
第3表面
4th：0.001612
6th：-5.66534e-6
8th：-1.99066e-7
10th：3.69959e-10
12th：6.47915e-12
第4表面
4th：-0.00211
6th：1.66793e-4
8th：9.34249e-6
10th：-4.44101e-7
12th：-2.96463e-10
第16表面
4th：-0.006934
6th：-1.10559e-3
8th：5.33603e-4
10th：-1.09372e-4
12th：1.80753-5
14th：-1.52252e-7
第17表面
4th：0.041954
6th：-2.99841e-3
8th：-4.27219e-4
10th：3.426519e-4
12th：-7.19338e-6
14th：-1.69417e-7
在上述球面所示中，例如“-1.69417e-7”表示“1.69417×1-7”。
此外，“4th到14th”分别表示“A4到A14”。
该实例中的广角镜头满足“d1=d2=d=6mm”。
此外，从最接近物侧的表面到直角棱镜反射表面的距离DA满足DA=8.87mm。
据此，若反射表面为两个广角镜头共用，两个广角镜头前镜组的最接近物侧的表面在光轴上的距离为8.87×2=17.74mm。
从该距离，得到最大视场角之间的距离为17mm。
附图3所示，在最大视场角之间的距离为17mm的情况下，视差θ为“2.4度”，且无穷远图像的移动量也下降到24个像素。
此外，由于d1+d2=2d1，反射表面为共用可以减小两个广角镜头主点间的间距。这样也可减小视差。
图4是上述特例中的广角镜头球差的视图，此外，图5是场曲的视图。图6是彗差的视图。
图7图8的每一个示出了OTF(光学转换函数)特征，图7的横轴表示“空间频率”，图8的横轴表示半视场角的“度数”。
从这些图可以明显看出，该特例中的广角镜头具有很好的性能。
以这种方式，图像捕获系统中的两个广角镜头的反射表面为共用，且反射表面夹在两个透明元件(直角棱镜PA、PB)之间被一体地形成反射表面元件。
据此，根据上面的说明，视差可被有效减小。
然而，由于反射表面设为共用，下述内容需要注意。
换句话说，如果每个广角镜头分别包括一个反射表面，每个反射表面需在一个广角镜头中相对于前镜组和后镜组确保位置的准确性。
然而，如果反射表面为两个广角镜头共用，该共用的反射表面需相对于每个广角镜头确保前镜组和后镜组之间的位置关系。
换句话说，反射表面的倾斜或位置误差会影像两个广角镜头。
一反射膜作为反射表面与直角棱镜PA、PB一体形成构成反射表面元件，且其性能有赖于一用于装配的光学元件。
该问题可按如下方式解决。
换句话说，两个广角镜头公用的反射膜被光学等效的两个透明元件夹在其中。
将反射膜夹在其中的两个透明元件具有“与反射膜邻接的不同的表面尺寸”，且一个表面上的“来自于光通量反射区域的区域”具有较大的接触面积被设为自由表面部分。
若该极小的反射膜膜厚可被忽略，该自由表面部分是“与反射表面相同的表面”。
因此，与自由表面部分邻接的邻接表面形成在用于保持该反射表面元件的主体管部件上，且该自由表面部分被邻接到该邻接表面，从而将该邻接表面相对于该主体管部件对准。
可使得反射表面与主体管部件“直接对准”。
同时，两个广角镜头的前镜组和后镜组高精度对准且安装到主体管部件。
据此，如上所述，安装到主体管部件上的该反射表面元件的反射表面与两个广角镜头分别高精度对准。
用于该具体实施例中的这种方式将在下文进行解释。
图9是解释反射表面元件的视图。为了解释方便，参考数值200和300表示两个直角棱镜。
该直角棱镜200、300用于上述广角镜头的特例中，它们由相同的材料制成，折射率为1.834，阿贝系数为37.160487。
直角棱镜200、300的倾斜表面由铝涂层形成了反射表面。注意，为了简化示图“反射表面”未示出。
该直角棱镜200、300通过粘结剂连接并固定在一起，它们之间的间距包括反射膜在内小于等于5μm。
直角棱镜200、300中形成棱镜角的两个棱镜平面是“入射表面和反射表面”，且对这些表面进行防反射处理。
直角棱镜200、300中的直角棱镜200中“棱镜平面连接形成直角的脊线方向的长度”比直角棱镜300长。
这使得直角棱镜200(两个端侧部分均在上述脊线方向)的倾斜平面投影到直角棱镜300的倾斜表面之外。
在图9中，由参考数值201A、201B表示的部分是“突出部分”，其是“自由表面部分”。该自由表面部分201A、201B是与“反射表面”相同的表面。
图10A是表示反射表面元件的视图，其中反射表面元件以上述“脊线方向”为竖直方向放置。该反射表面元件安装到该主体管部件。
注意，在图10A中，反射表面元件的直角棱镜200、300之间连接表面的端部为倒角。
图10B示出了反射表面元件安装到主体管部件100，其作为说明示图。该主体管部件100被包括后镜组光轴且与前镜组光轴平行的的虚拟表面切开。
图11A、11B中的每个显示了主体管部件100的一部分，其中该反射表面元件安装到该主体管部件100上。
图11A是透视图，图11B是正视图。
图11B中正视图的竖直方向是“两个广角镜头后镜组的光轴方向”，且每个前镜组沿着与该附图垂直的方向安装到该主体管部件100的孔部。
该主体管部件100在其容纳反射表面元件的反射表面处形成有台，且该台的表面是邻接表面101A、101B。
该邻接表面101A、101B相对于安装在主体管部件100上的两个广角镜头的前镜组和后镜组每个的位置和姿态都以高精度形成，且它们作为“反射表面位置”。
由直角棱镜200、300组成的反射表面元件中的自由表面部分201A和201B分别接触到邻接表面101A和101B。
这使得反射表面元件中的反射表面需要相对于每个广角镜头的前镜组和后镜组以要求的姿态安装。
按照上述方式，可确定反射表面的姿态。同时，该状态下的反射表面元件在“沿着反射表面的方向”可灵活移动。
当反射表面的姿态被适当固定的情况下，为了决定反射表面元件在主体管部件100中的位置，除了自由表面部分201A、201B，至少有一点需被固定。
在描述的该实施例中，直角棱镜200的出射面202A与第二邻接表面102A、102B接触，第二邻接表面102A、102B作为突出部分形成在主体管部件上并通过粘结剂连接在其上。
该直角棱镜200通过这种方式固定到主体管部件100上，且反射表面元件相对于主体管部件100的姿态被确定。
在该描述的实施例中，尽管主体管部件100具有两个作为第二邻接表面102A、102B的突出部分，也可提供至少一个第二邻接表面102A、102B。
在该描述的实施例中，直角棱镜200的出射面202A连接到第二邻接表面102A、102B上，其方式如下所述。
图12示出组成图像捕获系统(图1中的成像系统A)的成像系统的光路的视图。从前镜组进入的光通量在进入直角棱镜200时光通量的直径减小。
然后，进入直角棱镜200的光通量进一步减小并从出射面射出。据此，图像形成光通量(光通量有效直径)的光通量直径在入射面的时候大，在出射面的时候小。
因此，由于夹住反射膜的两个直角棱镜中的直角棱镜200，除了在出射表面202A上具有小光通量有效直径的光通量有效直径外的一部分与第二邻接表面接触。
以这种方式，光通量的外部周围就不会被作为第二邻接表面102A、102B的突出部分阻光。
特别地，在图12中，光通量的直径L1为3.8mm，L2为2.3mm，且直角棱镜200入射和出射表面一侧的长度为5mm。
通过这种方式，反射表面元件固定到主体管部件的部分作为反射表面。
据此，直角棱镜的尺寸改变，且大的直角棱镜的反射表面处设有自由表面部分且其接触到主体管部件的邻接表面上。
这使得由反射表面移动或弯曲引起的性能的变差不通过反射表面元件的外部精确度就能降低。
虽然上文描述了两个直角棱镜结合在一起作为反射表面元件，光学等效的两个透明元件并不仅限于直角棱镜，该光学等效的两个透明元件在它们之间夹有共用的反射膜。
例如，透明平行板可作为光学等效的两个透明元件使用，且反射膜可夹在它们之间。
同样在该情况下，一个透明平行板设置为较大从而在反射表面延伸部分形成自由表面部分，且该自由表面部分设置为与邻接表面接触从而确定透明平行板的位置。
总体来说，当反射膜被夹在上述两个透明平行板之间时，存在一种将反射表面精确定位的方法，而不需要未形成在反射表面延伸部分上的自由表面部分。
换句话说，通过这种方式来实现精确定位，该方式是不与透明平行板的反射表面接触的一侧的表面与主体管部件的邻接表面接触。
在这种情况下，当透明平行板的厚度为t，该主体管部件的接触表面形成在一个位置上，该位置从反射表面的一个理想位置沿竖直方向以t为间隔平行移动。
然而，在这种方法中，反射表面的位置精确度可能受到透明平行板的平行度或厚度偏差的影响，因为，该对齐使用的不是反射表面本身。
根据本发明实施例的全向的图像捕获系统，两个成像系统中的每个广角镜头结合在一起，包括前镜组和后镜组之间的反射表面，该反射表面设置为两个成像系统共用。
这减小了结合在一起的两个广角镜头的“前镜组中最接近物体侧镜片”之间的间距，从而减小了两个广角镜头的“最大视场角之间的距离”。
这不仅实现了图像捕获系统的小尺寸且减小了物体在最大视场角处和无穷远处的视差，从而实现了广角镜头的简易设计条件。
此外，可减小由视差引起的成像元件上的偏移。
尽管本发明已经以示例实施例的方式进行了描述，其并不限于此。本领域技术人员可以理解在不偏离由下述权利要求限定的本发明范围的情况下上述实施方式的各种变形都是可行的。

Claims (7)

1.一种图像捕获系统，其由两个具有相同结构的成像系统结合在一起构成，所述成像系统的每一个包括超过180度视场角的广角镜头和用于摄取由该广角镜头形成的图像的成像传感器，该图像捕获系统通过将各成像系统摄取的图像结合在一起获得立体角弧度为4π的图像，其中
每个成像系统的广角镜头包括从物侧到像侧排列的前镜组、反射表面和后镜组，且前镜组的光轴通过反射表面向后镜组弯曲，
两个广角镜头结合在一起，使得两个前镜组的光轴一致或相互临近，且两个前镜组的方向相互反向，两个后镜组的光轴相互平行且两个后镜组的方向相互反向，并且包括形成为反射膜的反射表面，所述反射膜设为两个广角镜头共用，
设为共用的反射膜组成了反射表面元件，其由光学等效的两个透明元件共有，该光学等效的两个透明元件将共用的反射膜夹在其中，
该反射表面元件由共用主体管部件保持，两个广角镜头的每个前镜组和每个后镜组安装到该主体管部件上。
2.如权利要求1所述的图像捕获系统，其中
该反射表面元件的两个透明元件邻接到反射膜上的表面且具有不同尺寸，
被邻接设置的具有大表面的透明元件在光通量反射区域以外的区域具有一自由表面部分，
保持反射表面元件的主体管部件中形成有与自由表面部分接触的邻接表面，和
该反射表面元件由主体管部件保持，由此该自由表面部分邻接在邻接表面上，从而将反射表面元件相对于主体管部件对齐。
3.如权利要求2所述的图像捕获系统，其中
反射表面元件中的两个透明元件为直角棱镜，且将反射膜夹在它们的倾斜表面之间，
在一起构成的直角的棱镜平面的脊线方向上，其中一个直角棱镜的长度大于另一个直角棱镜，和
该一个直角棱镜从另一个直角棱镜的倾斜表面突出的部分形成自由表面部分。
4.如权利要求3所述的图像捕获系统，其中
在其中夹持反射膜的两个直角棱镜中的一个的入射表面和出射表面中光通量有效直径较小的面中的一部分与形成在主体管部件上的第二邻接表面接触从而与主体管部件接触，该一部分在光通量有效直径外。
5.如权利要求4所述的图像捕获系统，其中
接触第二邻接表面的表面为出射面。
6.如权利要求4所述的全向的图像捕获系统，其中
在脊线方向具有较长长度的直角棱镜与主体管部件的第二邻接表面邻接。
7.一种用于如权利要求1所述的图像捕获系统的成像光学系统，该成像光学系统包括：
具有相同结构的两个广角镜头，每一个从物侧到像侧排列有前镜组、反射表面和后镜组，且前镜组的光轴通过反射表面向后镜组弯曲，其中
两个广角镜头结合在一起，使得两个前镜组的光轴一致或相互临近，且两个前镜组的方向相互反向，两个后镜组的光轴相互平行且两个后镜组的方向相互反向，并且包括形成为反射膜的反射表面，所述反射膜设置为两个广角镜头共用，
设为共用的反射膜组成了反射表面元件，其由光学等效的两个透明元件共有，该光学等效的两个透明元件将共用的反射膜夹在其中，
反射表面元件由共用主体管部件保持，两个广角镜头的各前镜组和各后镜组安装到该主体管部件上。
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