CN1731235A - 广角拍摄设备和光学器件 - Google Patents

Abstract

一种广角拍摄设备，包括：凸面结构，其反射来自于外面的光；凹面结构，其具有第一偏振器件，让来自于外面的光透射并反射被凸面结构反射的光。所述凹面结构位于凹面结构前面。该设备还包括第二偏振器件，其让被凹面结构反射的光透射并遮蔽透过凹面结构的直接光束。第二偏振器件位于凹面结构所反射的光聚集到的部分。该设备还包括图像拍摄器件，其接收透过第二偏振器件的光并拍摄图像。

Description

广角拍摄设备和光学器件

技术领域

本发明涉及用于拍摄广角图像的广角拍摄设备和构成拍摄设备的光学器件。更具体地说，它涉及用于内置在车辆、门电话等中用于检查安全状况的广角拍摄设备等。

背景技术

图1是用于解释过去的广角拍摄设备的示图。过去的广角拍摄设备51具有圆锥反射镜52和照相机单元(camera unit)53。照相机单元53具有用于将光聚焦到焦点的针孔和二维图像传感器55。

设备51还有照相机处理单元56和转换处理单元57，其用于处理在图像传感器55拍摄的图像数据。

在过去的广角拍摄设备51中，照相机单元53的图像传感器55接收被反射镜52反射的光L，以拍摄图像。因此，图像传感器55拍摄半圆形图像58。

照相机处理单元56接收并处理来自于图像传感器55的图像数据，以传输半圆形图像58的数据。转换处理单元57基于半圆形图像的圆心对半圆形图像58的数据到矩形图像59的数据进行坐标转换，从而可以使它的角度测量和离圆心的距离与矩形图像一致。这样可以从半圆形图像转换成矩形图像。

另外，在日本专利申请公布No.2003-163819中提出通过组合多个反射镜能够拍摄广角图像的广角拍摄设备。

发明内容

通常，二维图像传感器具有矩形图像拍摄范围。但是，上述二维图像传感器使用圆锥反射镜拍摄半圆形图像。这使得没有利用任何感光元件，由此降低使用效率，以降低其感光度。

在对半圆形图像到矩形图像的数据进行坐标转换时，接近半圆形图像圆心的部分转换成较小的图像，从而可以看见粗图像。因此，所转换的矩形图像通过降低其远离圆心部分的清晰度完全平衡，以使远离圆心的部分与靠近圆心的部分的粗糙度协调一致。

因此，在这种使用圆锥反射镜的过去的广角拍摄设备中，期望提高图像的清晰度。过去的广角拍摄设备包括转换处理单元，从而造成其成本增加。

通过组合多个反射镜而能够拍摄广角图像的过去的广角拍摄设备，在拍摄图像时如果直接光束入射到二维图像传感器，可见性较差。因此，它还具有遮光板，从而造成许多盲点。

需要提供用于拍摄广角图像并且没有用于拍摄图像的转换处理的简单结构的广角拍摄设备、和构成该拍摄设备的光学器件。

根据本发明的一个实施例，提供一种广角拍摄设备。该设备具有凸面结构，其反射来自于外面的光。该设备还具有凹面结构，包括第一偏振器件，其让来自于外面的光透射并反射被凸面结构反射的光。凹面结构位于凸面结构前面。该设备还具有第二偏振器件，其让被凹面结构反射的光透射并遮蔽透过凹面结构的直接光束。第二偏振器件位于聚集被凹面结构所反射的光的光入射部分。该设备还具有接收透过第二偏振器件光并拍摄图像的图像拍摄器件。

根据本发明另一方面，提供一种光学器件。光学器件具有凸面结构，其反射来自于外面的光。光学器件还具有凹面结构，具有第一偏振器件，其让来自于外面的光透射并反射被凸面结构所反射的光。凹面结构位于凸面结构前面。

光学器件还具有第二偏振器件，其让被凹面结构所反射的光透射并遮蔽透过凹面结构的直接光束。第二偏振器件位于会聚被凹面结构所反射的光的部分。

根据本发明的实施例，在广角拍摄设备和构成该拍摄设备的光学器件中，来自于外面的光透过凹面结构并入射到凸面结构。入射到凸面结构的光朝凹面结构反射。然后，凹面结构朝第二偏振器件反射从凸面结构入射的光。

第二偏振器件透射被凸面结构和凹面结构反射的光，以形成入射到图像拍摄器件的光。第二偏振器件还遮蔽透过凹面结构的直接光束。

因此，根据本发明广角拍摄设备的实施例，该设备广泛地接收在其凸面和凹面的光，从而图像拍摄器件可以拍摄矩形图像，因此，省略其畸变校正功能。这样允许去除具有畸变校正功能的转换处理单元，从而降低其生产成本。

另外，根据本发明广角拍摄设备的实施例，可以利用任何感光元件，从而使图像拍摄器件中的像素使用效率更高，以允许获得具有高分辨率的图像。另外，凹面结构透射来自于外面的光，从而不形成盲点。

根据本发明的光学器件的实施例，通过利用凸面和凹面结构的反射和偏振，以广泛地接收入射光，光学器件可以由反射镜和偏振膜构成。这样可以实现具有简单结构的光学器件，从而减小其尺寸和降低其生产成本。

本说明书的结论部分具体指出并直接要求本发明的主题。但是，本领域的技术人员通过结合附图阅读说明书的其余部分，最能理解本发明的结构和操作方法，以及其其它的优点和目的，其中相似的附图标记指的是相似的元件。

附图说明

图1是表示相关技术的广角拍摄设备的结构的图；

图2A是根据本发明广角拍摄设备的第一实施例的透视图，用于表示其结构；

图2B是其平面图；

图2C是沿图2B所示的2C-2C剖面线的剖面图；

图3是表示涉及光的电场和磁场的传播状态的图；

图4A是根据本发明的广角拍摄设备的第一实施例的平面图，用于表示其重要部分的结构和操作；

图4B是表示在偏振状态的转换处理的示意图；

图5A-5F各表示1/4波长延迟片的操作原理图；

图6是表示用于广角拍摄设备实施例的控制系统示例的框图；

图7是表示入射角和光路之间关系的图；

图8A是表示水平方向像差校正原理的图；

图8B是表示垂直方向像差校正原理的图；

图9A是根据本发明广角拍摄设备第二实施例的平面图，用于表示其结构；

图9B是表示在偏振状态的转换处理的图；

图10A是根据本发明广角拍摄设备第三实施例的透视图，用于表示其结构；

图10B是其平面图；

图10C是沿图10B所示的剖面线10C-10C的剖面图；

图11A是根据本发明广角拍摄设备第一实施例的具体示例的剖面图；

图11B是沿图11A所示的剖面线11B-11B的剖面图；

图12A是根据本发明广角拍摄设备第一实施例的另一示例的剖面图，用于表示其结构；

图12B是沿图12A所示的剖面线12B-12B的剖面图；

图13是表示应用根据本发明的广角拍摄设备实施例的应用示例的图；和

图14是表示应用根据本发明的广角拍摄设备实施例的另一应用示例的图。

具体实施方式

下面根据附图描述本发明的广角拍摄设备和光学器件的优选实施例。

[广角拍摄设备实施例的结构]

图2A-2C表示根据本发明第一实施例的广角拍摄设备1a的结构。图2A是广角拍摄设备1a的透射图。图2B是其平面图。图2C是沿图2B所示的剖面线2C-2C的剖面图。应该指出，广角拍摄设备的光学器件如图2A-2C的图形所示。

广角拍摄设备1a具有光学器件2a和照相机单元3a。首先，在下面描述光学器件2a的结构。

光学器件2a具有中空结构，例如，其中围墙形的反射凸面结构5作为凸面结构设置在其内部，即，在照相机单元3a这侧，而围墙形透射和反射凹面结构4作为凹面结构设置在其外面。这些围墙形反射凸面结构5和围墙形透射与反射凹面结构4分别具有水平曲率，但是，没有垂直曲率，从而向上直立。在下文中，这种结构称为“围墙形”部件。

表面结构4的前内表面形成为凹面。其紧挨着凹前内表面的左端和右端的内表面分别形成平面。由反射型线偏振膜和λ/4延迟膜组成的第一偏振膜6(后面将描述)作为第一偏振装置位于表面结构4的整个内表面，从而表面结构4的前内表面可以形成为反射凹面7。

围墙形反射凸面结构5与表面4的内表面相对。表面结构5的外表面形成反射凸面8。例如，反射凸面8构成反射镜。反射凸面8具有凸形的弯曲形式，其左端和右端的结构分别在光学器件2a的侧端朝外伸展并侧面相对，围绕其中心的部分面对前面。反射凸面8朝表面结构4的反射凹面7反射透过表面结构4的光。

在光学器件2a中，光入射部分9设置在表面结构5的中部。遮光板10也设置在表面结构4中部的前外表面。遮光板10作为遮光装置设置在光入射部分9的前面，从而遮蔽从光学器件2a前面入的光，以防止光直接入射到光入射部分9。

接下来，照相机单元3a作为图像拍摄装置具有第二偏振膜11、用于像差校正(aberration correction)的围墙形凹透镜12、凸透镜13和二维图像传感器14。照相机单元3a用位于光入射部分9的第二偏振膜11连接光学器件2a。

第二偏振膜11作为第二偏振装置包括线偏振膜和λ/4延迟膜(在后面描述)，以选择透射的光。围墙形凹透镜12对透过第二偏振膜11的光进行像差校正。然后，凸透镜13将光聚焦在二维图像传感器14上。

下面将描述在光学器件2a和照相机单元3a中使用的偏振膜的结构。图3是表示涉及光的电场和磁场的传播状态的图。光定义为由脉冲电场E和垂直于电场E的方向脉冲的磁场H组成，众所周知，光是脉冲方向垂直于其传播方向的横波。

电场通常分解为Ex和Ey成分。如果它们具有相同的相位，产生线偏振光。如果它们具有相位差，产生椭圆偏振光。应该指出，椭圆偏振光在下面的描述中描述为圆偏振光。

图4A和4B表示根据本发明广角拍摄设备1a的第一实施例的主要部分的结构和操作。图4A是其透视图，图4B表示在偏振状态的转换处理。

如图4A所示，设置在表面结构4上的第一偏振膜6具有反射型线偏振膜6a和λ/4延迟膜6b。设置在光入射部分的第二偏振膜11具有λ/4延迟膜11a和线偏振膜11b。

第一偏振膜6的λ/4延迟膜6b和第二偏振膜11的λ/4延迟膜11a称为1/4波长延迟片。1/4波长延迟片将透射光的电场Ex或Ey成分的相位延迟或提前1/4波长(π/2)，从而让透射光的偏振状态被转换。

图5A-5F各表示1/4波长延迟片的操作原理图。如果其偏振方向与X或Y轴不一致的线偏振光L1入射到1/4波长延迟片16，片16将线偏振光L1转换成例如顺时针方向的圆形偏振光Lc，并输出它，如图5A所示。

例如，如图5B所示，如果其偏振方向与Y轴倾斜-45度的线偏振光L1入射到1/4波长延迟片16，该片16将线偏振光L1转换成具有占用时间周期的逆时针旋转的圆形偏振光Lc1。

另外，如果其偏振方向倾斜于Y轴大约45度的线偏振光L1入射到1/4波长延迟片16，该片16将线偏振光L1转换成顺时针旋转的圆偏振光Lc2，如图5C所示。

如果圆偏振光Lc2入射到1/4波长延迟片16，该片16将圆偏振光Lc转换成线偏振光L1并将其输出，如图5D所示。

例如，如图5E所示，如果逆时针旋转的圆偏振光Lc1入射到1/4波长延迟片16，该片16将这种圆偏振光Lc1转换成线偏振光L1，其偏振方向倾斜于Y轴约45度。

另外，如果顺时针旋转的圆偏振光Lc2入射到1/4波长延迟片16，该片16将这种圆偏振光Lc2转换成线偏振光L1，其偏振方向倾斜于Y轴约-45度，如图5F所示。

第一偏振膜6的反射型线偏振膜6a和第二偏振膜11的线偏振膜11b称为偏振器，如图4B所示。偏振器仅透射入射光一个方向的电场成分。应该指出，反射型线偏振膜6a的偏振面垂直于线偏振膜11b的偏振面。

在第一偏振膜6中，线偏振膜6a位于围墙形透射和反射凹面结构4这侧，1/4延迟膜6b面对围墙形反射凸面结构5。如图4B所示，如果光L从外面入射到表面结构4，线偏振膜6a仅透射具有一个偏振方向(例如，垂直方向)的线偏振光L110。然后，根据其偏振方向，1/4延迟膜6b将该线偏振光L110转换成圆偏振光Lc10，例如，顺时针方向的偏振光。

然后，围墙形反射凸面结构5反射圆偏振光Lc10，从而可以形成逆时针旋转的反射圆偏振光Lc20。当反射光Lc20入射到第一偏振膜6上时，1/4延迟膜6b根据偏振方向(即，水平方向)将圆偏振光Lc20转换成线偏振光L120，其垂直于上述线偏振光L110垂直的偏振方向。然后，线偏振光L120被反射型线偏振膜6a反射。1/4延迟膜6b还将所反射的线偏振光L120转换成例如逆时针旋转的圆偏振光Lc30。圆偏振光Lc30入射到第二偏振膜11上。

在第二偏振膜11中，1/4延迟膜11a面对围墙形透射和反射凸面结构4。当来自于第一偏振膜6的圆偏振光Lc30入射到第二偏振膜11上时，1/4延迟膜11a根据偏振方向(即，水平方向)将圆偏振光Lc30转换成线偏振光L130。

因此，透过围墙形透射和反射凹面结构4和第二偏振膜6的圆偏振光诸如顺时针旋转的偏振光Lc10也入射到第二偏振膜11上。该偏振光称为“直接光束”。这种圆偏振光具有与被表面结构4和5反射并且入射到第二偏振膜11上的逆时针圆偏振光Lc30(称为“反射光束”)相反的旋转方向。

因此，当1/4延迟膜11a将直接光束和反射光束转换成它们的线偏振光时，它们的线偏振光的偏振方向彼此垂直。这样让线偏振膜11b仅透射反射光束，而遮蔽直接光束。

图6是表示用于根据本发明的广角拍摄设备实施例的控制系统示例的框图。在广角拍摄设备1a中，二维图像传感器14连接照相机处理单元15。设备1a从图像传感器14拍摄的数据获取图像。

因此，设备1a从光学器件2a光学地获取矩形图像20的数据，从而省略其畸变校正功能。这样可以省去具有畸变校正功能的转换处理单元57。

(广角拍摄设备的操作)

下面根据附图，特别是图4A和4B，描述根据本发明广角拍摄设备1a的第一实施例的操作。应该指出在这种情况下，当从设备1a看时，第一偏振膜6将从外面入射到表面结构4的光转换成顺时针旋转的圆偏振光。

从外面入射到表面结构4的光L方向的电场成分，如图4A所示，透过第一偏振膜6中的反射型线偏振膜6a，如图4B所示。应该指出，在这个操作示例中，上述方向的线偏振光称为“垂直”，垂直于上述方向的另一方向称为“水平”。

透过线偏振膜6a的线偏振光L110(垂直)被第一偏振膜6的1/4延迟膜6b转换成顺时针旋转的圆偏振光Lc10。那么，它源自表面结构4。

被第一偏振膜6的1/4延迟膜6b转换的具有顺时针旋转方向的圆偏振光Lc10又被表面结构5的反射凸面8反射，如图4A所示，从而使其传播方向逆转。

这种反射的圆偏振光Lc20具有逆时针旋转方向。然后，圆偏振光Lc20入射到表面结构4的反射凹面7。该圆偏振光Lc20被第一偏振膜6的1/4延迟膜6b转换成线偏振光L120(水平)。

然后，转换的线偏振光L120被反射型线偏振膜6a反射，因为线偏振光L120的偏振面垂直于表面结构4中反射型线偏振膜6b的偏振面。从而反射的线偏振光L120(水平)被1/4延迟膜6b转换成逆时针旋转的圆偏振光Lc30。那么，转换的圆偏振光Lc30源自表面结构4。

被线偏振膜6a反射的圆偏振光Lc30入射到光入射部分9。因为圆偏振光Lc30具有逆时针旋转方向，照相机单元3a的第二偏振膜11位于光入射部分9的位置，逆时针旋转方向的圆偏振光Lc30入射到1/4延迟膜11a。

圆偏振光Lc30被1/4延迟膜11a转换成线偏振光L130(水平)，从而它透过线偏振膜11b。透过第二偏振模11的线偏振光L130被围墙形凹透镜12校正像差，以通过凸透镜13将图像聚焦在二维图像传感器14上。

因此，从外面接收并透过围墙形透射和反射凹面结构4和第一偏振膜6的圆偏振光Lc10具有顺时针旋转方向。如果圆偏振光Lc10直接入射到光入射部分9，它被1/4延迟膜11a转换成线偏振光(垂直)。

如上所述，第一偏振膜6的反射型线偏振膜6a偏振面垂直于第二偏振膜11的线偏振膜11b的偏振面。这样让透过表面结构4的直接光束被第二偏振膜11的线偏振膜11b遮蔽。

因此，第二偏振膜11使被表面结构5反射的光能够入射到照相机单元3a，不包括透过表面结构4的直接光束。

图7是表示入射角和光路之间关系的图。围墙形反射凸面结构5的反射凸面8具有凸形的弯曲形状，并且具有这样的结构：其右端和左端分别沿光学器件2a的侧端向外延伸并侧向面对，并且围绕其中部的部分面对前面。反射凸面8朝表面结构4的反射凹面7广泛反射入射光。

反射凹面7具有这种形状：被表面结构5的反射凸面8所反射的光能够入射到照相机单元3a。

在图7中，用实线表示广泛入射的入射光La。例如，从光学器件2a侧面入射的入射光La透过表面结构4并被表面结构5的反射凸面8侧面反射。

被反射凸面8的侧面部分反射的光La到达表面结构4的反射凹面7。当到达反射凹面7时，光La又被反射凹面7朝照相机单元3a反射。然后，光La入射到照相机单元3a并到达二维图像传感器14的侧端部。

因为围墙形透射和反射凹面结构4的右侧端和左侧端延伸过围墙形反射凸面结构5，通过结合图4A和4B所描述的偏振状态的转换，这样的光La能够入射到照相机单元3a。

另外，从照相机单元3a前面入射光Lb用虚线表示。考虑到从照相机单元3a前面入射的入射光Lb，遮光板10遮蔽部分光，而在遮光板10边缘外面的另一部分光透过表面结构4并被表面结构5的部分反射凸面8反射，所述部分位于光入射部分9的周围。

形成反射凸面8的这部分和表面结构4的反射凹面7的中部附近，从而被部分反射凸面8反射的光Lb可以朝表面结构4的反射凹面7的中部附近入射，到达反射凹面7的光Lb可以再次被反射凹面7朝照相机单元3a反射。然后，入射到照相机单元3a光Lb到达二维图像传感器14的中部附近。

另外，从照相机单元3a的前面和侧面之间中途入射的入射光Lc用交替的长短虚线表示。入射光Lc透过表面结构4并被表面结构5的反射凸面8的前部反射。被反射凸面8的前部反射的光Lc到达表面结构4的反射凹面7。当到达反射凹面7时，光Lc再次被反射凹面7朝照相机单元3a反射。然后，入射到照相机单元3a的光Lc到达二维图像传感器14。

因此，遮光板10使得直接光束被阻止入射到照相机单元3a，从遮光板10侧面入射的光可以实现水平的连续图像。图像可以有大约180度的水平视场角，从而可以拍摄基本上没有盲点的广角图像。

图8表示用于其像差校正的原理。图8A表示水平方向像差校正原理图。图8B表示垂直方向像差校正原理图。水平方向像差校正通过调整表面结构4的反射凹面7的曲率和表面结构5的反射凸面8的曲率来进行，从而在任何入射角照相机到物体的距离LH保持不变。换言之，通过调整反射凹面7和反射凸面8曲率，从照相机到物体的每条入射光的水平光路总长度保持不变，从而实现它们的水平像差校正。

通过调整照相机单元3a的凹透镜12的曲率进行垂直方向的像差校正，从而垂直方向照相机到物体距离可以与水平方向照相机到物体的距离LH相同。换言之，可以调整凹透镜12的曲率，使得从照相机到物体的每条入射光的垂直光路的总长彼此相同，垂直光路的总长与水平光路的总长相同。这样可以实现其垂直像差校正。

因此，这种水平和垂直方向的像差校正可以用高分辨率模式来拍摄高感光的广角图像。

如上所述，根据本发明广角拍摄设备1a的第一实施例，在设置围墙形透射和反射凹面结构4、第一偏振膜6、和围墙形反射凸面结构5的光学器件2a中，光在水平侧面方向被广泛地聚集并入射到照相机单元3a中。这样使在照相机单元3a中的二维图像传感器14获得的图像能够被水平压缩。但是，该图像具有与过去流行的照相机单元相同的视场。这样避免在控制框图中进行象过去的广角照相机那样的任何图像转换处理，如图6所示。

另外，光学矩形图像入射到其中，二维图像传感器14的感光元件可以有效地利用，从而获得具有高精度和高感光度的图像。在这个实施例中，光学器件2a可以由反射镜和偏振膜构成。这样使器件以低价格制造并减小尺寸。特别是，它可以减小到具有约1-cm角度尺寸的零件。

[广角拍摄设备其它实施例的结构]

图9A和9B是根据本发明广角拍摄设备的第二实施例，用于表示其结构。图9A是广角拍摄设备1b的平面图，图9B表示在偏振状态其转换处理。

广角拍摄设备1b具有光学器件2b，其设置反射型线偏振膜16，作为在围墙形透射和反射凹面结构4上的偏振膜。该设备1b在其围墙形反射凸面结构5上还具有λ/4延迟膜17。另外，设备1b在其照相机单元3a(光入射部分9)上具有线偏振膜18。

应该指出，反射型线偏振膜16的偏振面垂直于线偏振膜18的偏振面。设备1b的其它结构与根据本发明广角拍摄设备第一实施例的结构相同。因此，省略其结构的详细描述。

下面将描述根据本发明广角拍摄设备1b第二实施例的操作。应该指出，从设备1b的前面看时，λ/4延迟膜17将从外面入射到表面结构4并透射的光转换成顺时针旋转的圆偏振光。

从外面入射到表面结构4的光L方向的电场成分，如图9A所示，透过反射型线偏振膜16，如图9B所示。应该指出，在这个操作示例中，上述方向的线偏振光称为“垂直”，垂直于上述方向的另一方向的线偏振光称为“水平”。

入射到表面结构4并透过线偏振膜16的线偏振光L140(垂直)入射到围墙形反射凸面结构5。在表面结构5中，λ/4延迟膜17将它转换成顺时针旋转的圆偏振光Lc40。然后，它被表面结构5的反射凸面8反射，如图9A所示，从而使得其传播方向逆转。

因此，如此反射的圆偏振光Lc50具有逆时针旋转方向。然后，反射的圆偏振光Lc50入射到λ/4延迟膜17上。该λ/4延迟膜17将圆偏振光Lc50转换成线偏振光L150(水平)。线偏振光L150源自表面结构5到表面结构4的反射凹面7。

然后，因为线偏振光L150的偏振面垂直于表面结构4中反射型线偏振膜16的偏振面，所转换的线偏振光L150被反射型线偏振膜16反射。然后，反射的线偏振光L160(水平)入射到光入射部分9。

位于光入射部分9的线偏振膜18的偏振面垂直于表面结构4中反射型线偏振膜16的偏振面。这样让被线偏振膜16反射并入射到光入射部分9的线偏振光L160(水平)透过线偏振膜18。透过偏振膜18的线偏振光L160被围墙形凹透镜12校正像差，以通过凸透镜13将图像聚焦在二维图像传感器14上。

因此，如上所述，线偏振光诸如从外面入射并透过围墙形透射和反射凹面结构4的线偏振光L140具有垂直偏振方向。因为线偏振膜18的偏振面垂直于线偏振膜16的偏振面，从表面结构4透射的直接光束被在光入射部分9的线偏振膜遮蔽。

因此，这样让被围墙形反射凸面结构5反射的光入射到照相机单元3a，不包括从外面透过表面结构4的直接光束。

图10A-10C示出根据本发明广角拍摄设备的第三实施例的结构。图10A表示该广角拍摄设备1c的透视图。图10B是其平面图。图10C是沿图10B所示的剖面线10C-10C的剖面图。

在第三实施例的广角拍摄设备1c中，照相机单元3c设置针孔19。这种具有针孔19的照相机单元3c具有大焦深，从而省略校正像差的凹透镜和凸透镜。

应该指出，第三实施例的广角拍摄设备1c的光学器件2a可以构成与第一实施例的广角拍摄设备1a的光学器件相同的结构。在这种情况下，第二偏振膜11位于针孔19的位置。

第三实施例的广角拍摄设备1c的光学器件2a的操作与相对于图4A和4B描述的光学器件2a相同。透过围墙形透射和反射凹面结构4的光被围墙形反射凸面结构5的反射凸面8反射。然后，反射的光被凹面结构4的反射凹面7反射。因此，被反射凹面7反射的光透过第二偏振膜11。从而透射的光通过针孔19将其聚焦而聚焦在二维图像传感器14上。

另外，应该指出，第三实施例的广角拍摄设备1c可以构成具有第二实施例的广角拍摄设备1b的光学器件2b。

[广角拍摄设备实施例的具体示例]

图11A、11B、12A、和12B表示广角拍摄设备实施例的具体示例的结构。图11A是根据本发明第一实施例的广角拍摄设备1a的具体示例的截面图。图11B是沿图11A所示的剖面线11B-11B的剖面图。

图12A是根据本发明第一实施例的广角拍摄设备1a的另一具体示例的截面图。图12B是沿图12A所示的剖面线12B-12B的剖面图。

根据图11A和11B所示的广角拍摄设备1a的结构，围墙形透射和反射凹面结构4由透明玻璃或塑料材料制成。第一偏振膜6附着在表面结构4的整个后表面上。遮光板10附着到表面结构4的前表面上。

围墙形反射凹面结构5由塑料材料等制成。反射镜5a通过蒸发等形成于表面结构5上。然后，表面结构4和5用粘接剂相互粘接成整体，以构成光学器件2a。

应该指出，光学器件2a的顶面和底面被遮蔽。另外，第二偏振膜11例如附着到照相机单元3a的围墙形凹透镜12的前面。

根据图12A和12B所示的广角拍摄设备1a的结构，光学器件2a形成由透明玻璃、塑料材料等制成的光学块(optical block)。表面结构4形成于光学块的前表面侧。表面结构5形成于其后表面侧。

第一偏振膜6附着到表面结构4的前表面。遮光板10也附着到表面结构4的前面。反射镜5a形成于除了光入射部分9之外的表面结构5上。

应该指出，光学器件2a的顶面和底面被遮蔽。另外，例如，第二偏振膜11附着到光学器件2a中的光入射部分9的周围。

尽管根据图11A、11B、12A、和12B描述了第一实施例的广角拍摄设备1a的具体示例，本发明不限于此。第二和第三实施例的广角拍摄设备1b和1c的具体示例能够用第一实施例的广角拍摄设备1a具体示例的相同结构来实现。

例如，在广角拍摄设备1b中，反射镜5a能够形成于表面结构5上，并且λ/4延迟膜17可以附着到其上。

图13和14表示应用根据本发明的广角拍摄设备各个实施例的应用示例的图。

在图13所示的应用示例中，广角拍摄设备1(1a，1b，1c)安装到前车体上，例如，车辆50的保险杆。

广角拍摄设备1在水平方向具有差不多180度的视角1A。即使车辆朝窄十字路口行驶，车辆50没有进入十字路口广角拍摄设备1可以有很宽的视场角，从而让广角拍摄设备1应用于所谓的盲角照相机，由此进行左右方向的安全检查。

在图14所示的应用示例中，广角拍摄设备1，1(1a，1b，1c)除了安装到前车辆体例如车辆50的保险杆之外，还安装到安装在驾驶员席相对的门的后视镜周围部分。

各个广角拍摄设备1，1在其水平方向具有差不多180度的视场角，从而它可能间接地观察到车辆50前面和侧面的几乎整个区域。

因此，因为各个广角拍摄设备1，1在水平方向具有差不多180度的视场角1A，从而广角拍摄设备可以相对地拍摄很少盲点的图像，并且相对于就在车辆50前的部分和车辆50的一侧，各个图像没有任何变形。

根据本发明广角拍摄设备的上述实施例可以用于在车辆内内置的照相机，用于检查安全状况的门电话等。

因此，已经描述根据本发明的广角拍摄设备和光学器件的实施例。本发明能够实现具有简单结构的光学器件，从而减小其尺寸并降低其生产成本。本领域的技术人员应该理解，只要它们在附加的权利要求或其等同物的范围内，根据设计要求和其它因素可以产生各种变型、组合、次组合和替换。

本发明包括于2004年8月5日在日本专利局提交的日本专利申请JP2004-229669涉及的主题，其全部内容在此并入作为参考。

Claims (9)

1.一种广角拍摄设备，其包括：

一凸面结构，其反射来自于外面的光；

一凹面结构，其具有一第一偏振装置，用于让所述来自于外面的光透射，并反射被所述凸面结构反射的光，该凹面结构位于所述凸面结构前面；

一第二偏振装置，其用于让被所述凹面结构反射的光透射，并遮蔽透过所述凹面结构的直接光束，该第二偏振装置位于一光入射部分，所述凹面结构所反射的光聚集到该光入射部分；和

一图像拍摄装置，其用于接收透过所述第二偏振装置的光，并拍摄图像。

2.如权利要求1所述的广角拍摄设备，其中还包括用于遮蔽来自于前面的光的一遮光装置，所述遮光装置位于远离所述图像拍摄装置的所述凹面结构的一表面；

其中所述凸面结构和所述凹面结构朝所述第二偏振装置反射从除所述遮光装置之外的前面入射的光，以提供围绕所述图像拍摄装置中心的图像。

3.如权利要求1所述的广角拍摄设备，其中所述第一偏振装置包括：一偏振器，其让一第一方向的线偏振光透过并反射垂直于该第一方向的一第二方向的线偏振光，和一波长延迟片，其用于将所述线偏振光转换成圆偏振光；和

其中所述第二偏振装置包括：一波长延迟片，其用于将所述圆偏振光转换成线偏振光，和一偏振器，其让所述第二方向的线偏振光透过并反射所述第一方向的线偏振光。

4.如权利要求1所述的广角拍摄设备，其中所述第一偏振装置包括一偏振器，其让一第一方向的线偏振光透过并反射垂直于该第一方向的一第二方向的线偏振光；

其中所述第二偏振装置包括一偏振器，其让一第二方向的线偏振光透过并反射所述第一方向的线偏振光；和

其中一波长延迟片，其用于将从所述凹面结构出射的线偏振光转换成圆偏振光，使所转换的圆偏振光入射到所述凸面结构上，将被所述凸面结构所反射的圆偏振光转换成线偏振光，并使所转换的线偏振光入射到所述凹面结构，该波长延迟片设置在所述凸面结构和所述凹面结构之间。

5.一种广角拍摄设备，其包括：

一凸面结构，其反射来自于外面的光；

一凹面结构，其具有一第一偏振器件，让所述来自于外面的光透射并反射被所述凸面结构反射的光，该凹面结构位于所述凹面结构前面；

一第二偏振器件，其让被所述凹面结构反射的光透射并遮蔽透过所述凹面结构的直接光束，该第二偏振器件位于一光入射部分，所述凹面结构所反射的光聚集到该光入射部分；和

一图像拍摄器件，其接收透过所述第二偏振器件的光并拍摄图像。

6.光学器件，其包括：

一凸面结构，其反射来自于外面的光；

一凹面结构，其具有一第一偏振装置，用于让所述来自于外面的光透射并反射被所述凸面结构反射的光，该凹面结构位于所述凸面结构的前面；和

一第二偏振装置，用于让被所述凹面结构反射的光透射并遮蔽透过所述凹面结构的直接光束，该第二偏振装置位于所述凹面结构所反射的光聚集到的一部分。

7.如权利要求6所述的光学器件，其中所述第一偏振装置包括：一偏振器，其让一第一方向的线偏振光透射并反射垂直于该第一方向的一第二方向的线偏振光，和一波长延迟片，其用于将线偏振光转换成圆偏振光；和

其中所述第二偏振装置包括：一波长延迟片，其用于将所述圆偏振光转换成线偏振光，和一偏振器，其让所述第二方向的线偏振光透射并反射所述第一方向的线偏振光。

8.如权利要求6所述的光学器件，其中所述第一偏振装置包括一偏振器，其让一第一方向的线偏振光透射并反射垂直于该第一方向的一第二方向的线偏振光；

其中所述第二偏振装置包括一偏振器，其让所述第二方向的线偏振光透射并反射所述第一方向的线偏振光；和

其中一波长延迟片，其用于将从所述凹面结构出射的线偏振光转换成圆偏振光，使所转换的圆偏振光入射到所述凸面结构上，将被所述凸面结构所反射的圆偏振光转换成线偏振光，和使所转换的线偏振光入射到所述凹面结构上，该波长延迟片设置在所述凸面结构和所述凹面结构之间。

9.光学器件，其包括：

一凸面结构，其反射来自于外面的光；

一凹面结构，其具有一第一偏振器件，让所述来自于外面的光透射并反射被凸面结构所反射的光，该凹面结构位于所述凸面结构的前面；和

一第二偏振器件，其让被凹面结构所反射的光透射并遮蔽透过所述凹面结构的直接光束，该第二偏振器件位于所述凹面结构反射的光聚集到的一部分。

Images