CN107357115A - 多单元全方位图像采集复合镜头 - Google Patents

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Abstract

一种多单元全方位图像采集复合镜头，各单元分别具有一覆盖该单元结构的透明壳罩，该透明壳罩顶部设有一摄像镜头，以及一由二个凸面反射镜构成的用于将摄像镜头周围及部分后方景物反射至所述摄像镜头的反射镜对；各所述反射镜对中的二个凸面反射镜形状相同，凸面向外地对称设置在所述光轴两侧，且同时位于各自所述复合镜头单元中摄像镜头的视角范围内。各单元以互不遮挡摄像镜头前方视野的方式方向相反地设置在基座两侧；或者，四个基座以两两90度水平邻接方式构成两组，且两组以互不遮挡前方视野的方式位置相对地垂直层叠邻接。结构简单，利于微型化，设置在诸如内窥镜、手机、穿戴设备、运动行驶记录、航拍等部位而不会影响产品的基本外观，亦可作为特殊的摄像设备用于全方位监控、摄影机等图像采集领域。

Description

多单元全方位图像采集复合镜头
技术领域
本发明涉及光学镜头结构，特别是多单元全方位图像采集复合镜头。
背景技术
本申请基于本申请人作为专利权人的在先专利CN205787326U“全方位图像采集复合镜头”的改进与进一步应用方式。如图1所示，一种全方位图像采集复合镜头，包括基座10，一覆盖在该基座10上的透明壳罩3，一摄像镜头1安装在该透明壳罩3顶部，由二个形状相同凸面朝外设置的凸面反射镜2构成的反射镜对，该反射镜对以所述摄像镜头1光轴C为中心对称设置在所述摄像镜头1的视野范围内，用于将摄像镜头1周围，包括摄像镜头1后方的部分景物反射至所述摄像镜头1；所述摄像镜头1具有一大于∠aob(其中o为摄像镜头1光学节点；a、b为摄像镜头1自o点向视野方向延长线与凸面反射镜2轮廓线的外切点)角度的预设光学视角，并据此确定了一前方视野；所述对称设置的凸面反射镜2之间具有一可使所述摄像镜头1能够直接获取其前方视野范围内景物的光孔100。
由于所述反射镜对位于摄像镜头1前方，会遮挡部分前方视野；而摄像镜头本身也可能对后方景物产生局部遮挡。此外，凸面反射镜边缘的图象畸变与光学渐晕对还原真实影像的后期图象处理也有不利的影响。因此，在所述复合镜头的单独应用中尚无法对整个球面范围的影像进行无遮挡的完美采集，而如果采用将多组上述复合镜头简单地进行对置设置的方式进行影像的同时采集，又存在多个复合镜头单元相互遮挡干扰的问题，仍不能将球面范围的影像充分完整地同时采集。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多单元全方位图像采集复合镜头，以克服上述在先专利的不足，以用于整个球面视野范围的无遮挡图像采集。上述在先专利所描述的复合镜头作为本申请的复合镜头单元加以采用。
根据本发明，一种双单元全方位图像采集复合镜头，包括一第一复合镜头单元和一第二复合镜头单元，并分别具有第一光轴C1、第二光轴C2；所述各复合镜头单元分别具有一覆盖该单元结构的透明壳罩，各所述透明壳罩顶部均设有一摄像镜头；两所述第一复合镜头单元(I)和第二复合镜头单元(II)朝向相反并使所述两复合镜头单元的第一光轴C1、第二光轴C2相互平行并错开一位置以使各自所包含的摄像镜头前方视野不被相互遮挡地设置在一基座(110)两侧；所述基座上开设有用于各摄像镜头向前方直接取景的光孔；所述两复合镜头单元分别具有一由二个凸面反射镜构成的用于将摄像镜头周围及部分后方景物反射至所述摄像镜头的反射镜对；各所述反射镜对中的二个凸面反射镜形状相同，凸面向外地对称设置在所述光轴两侧，且同时位于各自所述复合镜头单元中摄像镜头的视角范围内。
进一步地，所述第一复合镜头单元和第二复合镜头单元以结构长轴与所述基座长轴同向的形式纵向排列在所述基座两侧。
进一步地，所述第一复合镜头单元和第二复合镜头单元以结构长轴垂直于所述基座长轴的形式横向地排列在所述基座两侧。
进一步地，所述凸面反射镜为球面反射镜。
进一步地，所述凸面反射镜为抛物面反射镜。
进一步地，所述凸面反射镜为双曲面反射镜。
进一步地，所述基座周边设有辅助摄像镜头。
进一步地，所述辅助摄像镜头设置在基座两端。
进一步地，所述辅助摄像镜头设置在基座两侧。
一种多单元全方位图像采集复合镜头，包括设置在四个基座上的四个复合镜头单元，两个所述基座及设置其上的复合镜头单元以90度水平邻接构成一组，反射镜对朝外；两组以互不遮挡前方视野的方式位置相对地垂直层叠邻接。
本发明有益效果：本发明将两个复合镜头单元方向相反地设置，在某一复合镜头单元采集反射影像的同时，对侧复合镜头单元则通过摄像镜头进行相同方向图像的直接采集，使摄像镜头自身遮挡的部分后方影像被另一个摄像镜头完整地采集，可最大限度地涵盖包括摄像镜头后方的球面视野范围，充分弥补各复合镜头单元由于结构遮挡带来的视野范围不完整的缺陷，从而得到完整的球面影像；为了保障侧方影像采集的质量，更可采用将多个(本发明为四个)复合镜头单元以层叠错列的形式从四个方向同时采集全景图像；基于空间和成本限制，亦可将侧方取景以直接取景的辅助摄像镜头方式设置，对两复合镜头单元交界面范围附近的景物进行无畸变直接采集；据此可充分弥补侧方影像采集存在的图象畸变过大，光学渐晕严重等缺陷，为后期图象处理的精准带来极大便利。本发明复合镜头具有极简单的光学和机械结构，可以制作得非常纤小，有利于设置在诸如内窥镜、手机、汽车车身、精密设备等要求微型化的部位而不会影响产品的基本外观，亦可作为特殊的摄像设备用于全方位监控、全景摄影机等图像采集领域。
附图说明
图1是本发明所采用的复合镜头单元结构及取景原理示意图；
图2是本发明双单元全方位图像采集复合镜头采用纵向排列形式的结构示意图；其中(A)为主视图，(B)为侧视图，(C)为俯视图；
图3是本发明双单元全方位图像采集复合镜头采用横向排列形式的结构示意图；其中(A)为主视图，(B)为侧视图，(C)为俯视图；
图4是本发明四单元全方位图像采集复合镜头排列形式的结构示意图；其中(A)为基座排列形式示意图，(B)为侧视图，(C)为俯视图；
附图标记说明：摄像镜头1，基座10(10n)，光孔100(100n)，凸面反射镜2，透明壳罩3，第一复合镜头单元I，第二复合镜头单元II，基座110，第一光孔111，第二光孔112，第一摄像镜头11，第二摄像镜头12，第三摄像镜头13，第四摄像镜头14，第一凸面反射镜21，第二凸面反射镜22，第一透明壳罩31，第二透明壳罩32。
具体实施方式
图1展示了作为本发明全方位图像采集复合镜头一单元的结构及原理，可参阅本申请人的在先实用新型专利CN205787326U“全方位图像采集复合镜头”的全面描述，以及本申请说明书背景技术部分的概述。
实施例一
参阅图2(A)、(B)和(C)，第一复合镜头单元I和第二复合镜头单元II以镜头视野方向相反地沿基座110的结构长轴方向纵向布置，即沿摄像镜头与两侧凸面反射镜排列次序延长线的方向与基座110的结构长轴方向一致地排列在基座110的两侧；基座110开设有第一光孔111和第二光孔112，分别用于第一摄像镜头11和第二摄像镜头12的前方视野取景；所述第一摄像镜头11和第二摄像镜头12分别具有第一光轴C1和第二光轴C2，其同时也是第一复合镜头单元I和第二复合镜头单元II的光轴；所述各单元中分别包括由第一凸面反射镜21构成的反射镜对，和一由第二凸面反射镜22构成的反射镜对，所述反射镜对分别由两个形状相同的凸面，优选为球面的反射镜构成，二凸面反射镜以所述光轴为中心对称设置在所述摄像镜头的前方视角范围内，用于将所述摄像镜头周围及后方的部分景物反射至所述摄像镜头中；所述基座110上在所述反射镜对之间具有一可使所述摄像镜头直接获取其前方视野范围内景物的第一光孔111和第二光孔112；第一复合镜头单元I和第二复合镜头单元II朝向相反地设置在所述基座110的两侧，所述第一光轴C1和第二光轴C2相互平行并相互错开一距离，使所述摄像镜头的前方视野不被相互遮挡；所述第一摄像镜头11、第二摄像镜头12分别设置在一第一透明壳罩31和一第二透明壳罩32上，以将摄像镜头固定在合适的空间位置且不遮挡周围景物。所述基座110的两端和侧面均可设置辅助取景的辅助摄像镜头，图2(B)中展示了在基座110一端设置的第三摄像镜头13。辅助摄像镜头的设置可对两复合镜头单元交界面范围附近的景物进行无畸变直接采集，更有利于进一步补偿复合镜头单元对两侧景物采集能力相对薄弱(如畸变较大、光学渐晕程度严重)的缺陷，并为后期的图像校正提供标准使之更为准确。
实施例二
参阅图3(A)、(B)和(C)，不同于图2展示的结构之处在于，第一复合镜头单元I和第二复合镜头单元II的长轴，即沿摄像镜头与两侧反射镜排列次序的方向垂直于所述基座110的长轴，横向地排列在所述基座110两侧。同样，基座110两侧也可设置辅助摄像镜头，即图3(A)、(B)所示的第三摄像镜头13、第四摄像镜头14，其分别具有相应的第三光轴C3和第四光轴C4。该实施例中复合镜头单元本身的结构与实施例一中的完全相同。
据此，在某一复合镜头单元采集反射影像的同时，对侧复合镜头单元则直接通过摄像镜头进行相同方向图像的采集，使摄像镜头自身遮挡的部分后方影像被另一个摄像镜头完整地采集，得到完整的球面影像。
实施例三
参阅图4(A)、(B)和(C)，本实施例中复合镜头单元与前面实施例中的相同，简洁起见，不再对各所述单元中的具体结构进行描述。本实施例具有四个基座10n，并各自具有用于通过摄像镜头直接取景的光孔100n，以如图4(A)所示的每两个所述基座10n以90度水平邻接构成一组，本组的两光轴Cn相互垂直交叉于一平面上，两组相对位置的光轴两两平行并错开一定距离，即另一组的两光轴垂直交叉于另一平面上，两平面具有一间距，以不遮挡另一组前方视野的方式层叠邻接，整个组合的基座系统在垂直投影上形成等边矩形。据此，设置在所述基座10n上的四个复合镜头单元In也两两以90度水平邻接构成一组，反射镜对朝外；两组以互不遮挡前方视野的方式层叠错列垂直邻接，对水平四个方向上无差别地采集影像。

Claims (10)

1.一种双单元全方位图像采集复合镜头，包括一第一复合镜头单元(I)和一第二复合镜头单元(II)，并分别具有第一光轴C1、第二光轴C2，其特征在于，所述各复合镜头单元分别具有一覆盖该单元结构的透明壳罩，该透明壳罩顶部设有一摄像镜头；两所述第一复合镜头单元(I)和第二复合镜头单元(II)朝向相反地设置在一基座(110)两侧，并使所述两复合镜头单元的第一光轴C1、第二光轴C2相互平行并错开一位置以使各自所包含的摄像镜头前方视野不被相互遮挡，所述基座(110)上开设有用于各摄像镜头向前方直接取景的光孔；所述两复合镜头单元分别具有一由二个凸面反射镜构成的用于将摄像镜头周围及部分后方景物反射至所述摄像镜头的反射镜对；各所述反射镜对中的二个凸面反射镜形状相同，凸面向外地对称设置在所述光轴两侧，且同时位于各自所述复合镜头单元中摄像镜头的视角范围内。
2.根据权利要求1所述双单元全方位图像采集复合镜头，其特征在于，所述第一复合镜头单元(I)和第二复合镜头单元(II)以结构长轴与所述基座(110)长轴同向的形式纵向排列在所述基座(110)两侧。
3.根据权利要求1所述双单元全方位图像采集复合镜头，其特征在于，所述第一复合镜头单元(I)和第二复合镜头单元(II)以结构长轴垂直于所述基座(110)长轴的形式横向地排列在所述基座(110)两侧。
4.根据权利要求1所述双单元全方位图像采集复合镜头，其特征在于，所述凸面反射镜为球面反射镜。
5.根据权利要求1所述双单元全方位图像采集复合镜头，其特征在于，所述凸面反射镜为抛物面反射镜。
6.根据权利要求1所述双单元全方位图像采集复合镜头，其特征在于，所述凸面反射镜为双曲面反射镜。
7.根据权利要求1所述双单元全方位图像采集复合镜头，其特征在于，所述基座(110)周边设有辅助摄像镜头。
8.根据权利要求8所述双单元全方位图像采集复合镜头，其特征在于，所述辅助摄像镜头设置在基座(110)两端。
9.根据权利要求8所述双单元全方位图像采集复合镜头，其特征在于，所述辅助摄像镜头设置在基座(110)两侧。
10.一种多单元全方位图像采集复合镜头，包括设置在四个基座(10n)上的四个复合镜头单元(In)，两个所述基座(10n)及设置其上的复合镜头单元(In)以90度水平邻接构成一组，反射镜对朝外；两组以互不遮挡前方视野的方式位置相对地垂直层叠邻接。
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