CN207586522U - 全景成像系统和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了全景成像系统和电子设备，该全景成像系统包括主体筒部件和两组鱼眼镜头，每组鱼眼镜头包括前镜组、等腰直角反射棱镜和后镜组，主体筒部件包括用于容纳前镜组的前镜端、用于容纳后镜组的后镜端和用于容纳由两个等腰直角反射棱镜胶合而成的胶合棱镜的空腔，空腔的与前镜端和后镜端均不接触的一侧设置有开口，胶合棱镜经由开口被放置在空腔中。该全景成像系统装配简单、成本低。

Description

全景成像系统和电子设备

技术领域

本申请实施例涉及光学领域，具体涉及光学成像系统技术领域，尤其涉及全景成像系统和电子设备。

背景技术

全景成像是指一次性收录整个球形空间的所有图像信息，具体地，是利用物理光学的球面镜透射加反射原理一次性将水平360°和垂直360°的三维立体空间的图像信息成像，然后通过软件进行转换，以人眼习惯的方式呈现出画面。

由于全景图像能给浏览者三维立体的空间感觉，带来身临其境的真实感，因此，被广泛应用于各种场景，例如，监控、产品展示、视频教学、影音娱乐、虚拟现实等。

现有技术的全景成像系统通常由多个广角镜头拼接而成，例如，由3个以上的广角镜头拼接而成，从而使得全景成像系统结构复杂、组装难度大。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种全景成像系统和电子设备。

第一方面，本申请实施例提供了一种全景成像系统，包括主体筒部件和两组鱼眼镜头；每组鱼眼镜头包括前镜组、等腰直角反射棱镜和后镜组，前镜组位于等腰直角反射棱镜的入光面侧，后镜组位于等腰直角反射棱镜的出光面侧，等腰直角反射棱镜的入光面和出光面垂直，两个等腰直角反射棱镜的反射面相胶合形成胶合棱镜，两组鱼眼镜头的前镜组对齐于垂直光轴上并且关于水平光轴对称，两组鱼眼镜头的后镜组对齐于水平光轴上并且关于垂直光轴对称；主体筒部件包括两个筒状的前镜端、两个筒状的后镜端以及设置在两个前镜端之间和两个后镜端之间的空腔，两个前镜端对齐于垂直光轴，两个后镜端对齐于水平光轴，前镜端用于容纳前镜组，后镜端用于容纳后镜组；空腔的与前镜端和后镜端均不接触的一侧设置有开口，胶合棱镜经由开口被放置在空腔中。

在一些实施例中，其中一个前镜端靠近空腔的一侧设置有第一承靠面，其中一个后镜端靠近空腔的一侧设置有第二承靠面；第一承靠面具有与空腔连通的通孔，第二承靠面具有与空腔连通的通孔；其中一个等腰直角反射棱镜包括第一直角面和第二直角面，第一直角面承靠在第一承靠面上，第二直角面承靠在第二承靠面上；其中，第一直角面的光通量有效直径大于第二直角面的光通量有效直径；第一直角面与第一承靠面相接触的部分位于第一直角面的光通量有效直径之外，第二直角面与第二承靠面相接触的部分位于第二直角面的光通量有效直径之外。

在一些实施例中，另一个前镜端靠近空腔的一侧设置有第一间隔面，另一个后镜端靠近空腔的一侧设置有第二间隔面；第一间隔面具有与空腔连通的通孔，第二间隔面具有与空腔连通的通孔；第一间隔面与另一个等腰直角反射棱镜的入光面之间具有第一间隙，第二间隔面与该等腰直角反射棱镜的出光面之间具有第二间隙。

在一些实施例中，主体筒部件还包括至少一个凹槽，凹槽在第三方向上延伸，胶合棱镜的沿第三方向延伸的边缘位于凹槽内，第三方向与水平光轴和垂直光轴垂直；胶合棱镜通过设置于凹槽内的粘结剂粘结在主体筒部件上；凹槽设置在以下区域中的至少一个处：第一承靠面与第二承靠面相交的区域；第一承靠面与第二间隔面相交的区域；第二承靠面与第一间隔面相交的区域；以及第一间隔面与第二间隔面相交的区域。

在一些实施例中，前镜组和/或后镜组与胶合棱镜彼此接触。

在一些实施例中，前镜组和/或后镜组与胶合棱镜不接触。

在一些实施例中，前镜组包括至少一个光学元件；前镜组中最靠近胶合棱镜的光学元件向胶合棱镜的正投影位于胶合棱镜的范围之内。

在一些实施例中，两个等腰直角反射棱镜的反射面尺寸相同。

在一些实施例中，水平光轴与垂直光轴的交点与胶合棱镜的几何中心重合。

在一些实施例中，等腰直角反射棱镜的两个三角形面之间的距离与等腰直角反射棱镜的三角形面的直角边的长度不相等。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括摄像头，摄像头包括上述全景成像系统。

本申请实施例提供的全景成像系统和电子设备，采用两组鱼眼镜头并通过等腰直角反射棱镜折转光线，减少了镜头数量和每组鱼眼镜头的结构尺寸，并且通过一体化结构的主体筒部件对鱼眼镜头进行固定和保护，装配简单、成本低。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请一个实施例的全景成像系统的示意性结构图；

图2是图1所示全景成像系统的主体筒部件的立体结构示意图；

图3是图2所示主体筒部件的剖面结构示意图；

图4是图2所示主体筒部件的俯视结构示意图；

图5是图1所示全景成像系统的俯视结构示意图；

图6是本申请一个实施例的全景成像系统的胶合棱镜的结构示意图；

图7是本申请一个实施例的电子设备的示意性结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1和图2，图1示出了本申请一个实施例的全景成像系统100的示意性结构图，图2是图1所示全景成像系统100的主体筒部件的立体结构示意图。

如图1和图2所示，全景成像系统100包括主体筒部件和安装在主体筒部件中的两组鱼眼镜头。每组鱼眼镜头的视场角大于180°，例如，190°、200°等，两组鱼眼镜头的视场角之和超过360°。两组鱼眼镜头可分别接收来自两个对称的半球物空间的入射光线，并在各自的成像面上形成这两个半球物空间的图像，并通过图像拼接处理最终生成整个球形物空间的全景图像。

其中一组鱼眼镜头包括由物侧至像侧依次排列的前镜组11a、等腰直角反射棱镜13a和后镜组12a，前镜组11a位于等腰直角反射棱镜13a的入光面侧，后镜组12a位于等腰直角反射棱镜13a的出光面侧，等腰直角反射棱镜13a的入光面和出光面相互垂直。

类似地，另一组鱼眼镜头包括由物侧至像侧依次排列的前镜组11b、等腰直角反射棱镜13b和后镜组12b，前镜组11b位于等腰直角反射棱镜13b的入光面侧，后镜组12b位于等腰直角反射棱镜13b的出光面侧，等腰直角反射棱镜13b的入光面和出光面也相互垂直。

两个等腰直角反射棱镜13a和13b的反射面相胶合形成胶合棱镜，前镜组11a和11b对齐于垂直光轴上并且关于水平光轴对称，后镜组12a和12b对齐于水平光轴上并且关于垂直光轴对称。其中，水平光轴与垂直光轴相互垂直。

本实施例的全景成像系统100进行图像采集时，前镜组11a和11b接收的入射光线经过等腰直接反射棱镜13a和13b进行90度折转之后入射到后镜组12a和12b中，使得后镜组12a/12b相对于前镜组11a/11b被折转90度，不仅实现了两组鱼眼镜头的对称设置，还在一定程度上缩小了每组鱼眼镜头的结构长度。

主体筒部件可包括两个前镜端14a、14b和两个后镜端15a、15b以及设置在两个前镜端14a、14b之间和两个后镜端15a、15b之间的空腔16。

前镜端14a、14b呈筒状，分别用于容纳前镜组11a和11b，并且两个前镜端14a、14b对齐于垂直光轴。后镜端15a、15b也呈筒状，分别用于容纳后镜组12a和12b，并且两个后镜端15a、15b对齐于水平光轴。

空腔16的与前镜端14a、14b和后镜端15a、15b均不接触的一侧设置有开口，两个等腰直角反射棱镜13a和13b胶合而成的胶合棱镜经由开口被放置在空腔中。

本实施例中，全景成像系统采用视场角大于180°的两组鱼眼镜头，减少了镜头的数量，并且通过等腰三角直角棱镜进行光线折转，减小了每组鱼眼镜头的结构尺寸并使两组鱼眼镜头对称地设置于中空的主体筒部件中以形成一体化结构，有效地对两组鱼眼镜头进行固定和保护；另外，一体化的主体筒部件易于加工和组装，从而降低了全景成像系统的生产成本。

在本实施例的一些可选的实现方式中，其中一个前镜端靠近空腔的一侧设置有第一承靠面，其中一个后镜端靠近空腔的一侧设置有第二承靠面，如图3所示，其示出了图2所示主体筒部件的剖面结构示意图。

在图3中，前镜端14a靠近空腔(例如，图2中的空腔16)的一侧设置有第一承靠面S1，后镜端15a靠近空腔的一侧设置有第二承靠面S2。其中，第一承靠面S1具有与空腔连通的通孔(例如，图2中的通孔CH)，第二承靠面S2也具有与空腔连通的通孔(例如，图2中的通孔CH)。

等腰直角反射棱镜13a包括第一直角面和第二直角面，第一直角面承靠在第一承靠面S1上，所述第二直角面承靠在第二承靠面S2上。其中，第一直角面为入光面，与前镜组14a相对设置，第二直角面为出光面，与后镜组15a相对设置，第一直角面的光通量有效直径大于第二直角面的光通量有效直径。在这里，第一直角面与第一承靠面S1相接触的部分位于第一直角面的光通量有效直径之外，第二直角面与第二承靠面S2相接触的部分位于第二直角面的光通量有效直径之外。这样，可以保证光线不会被第一承靠面S1和第二承靠面S2遮挡而导致成像质量下降。

在本实施例的一些可选的实现方式中，另一个前镜端靠近空腔的一侧设置有第一间隔面，另一个后镜端靠近空腔的一侧设置有第二间隔面，如图4所示，其示出了图2所示主体筒部件的俯视结构示意图。

在图4中，前镜端14b靠近空腔(例如，图2中的空腔16)的一侧设置有第一间隔面S3，后镜端15b靠近空腔的一侧设置有第二间隔面S4。其中，第一间隔面S3具有与空腔连通的通孔(未示出)，第二间隔面S4也具有与空腔连通的通孔(未示出)。

第一间隔面S3与等腰直角反射棱镜13b的入光面之间具有第一间隙，第二间隔面S4与等腰直角反射棱镜13b的出光面之间具有第二间隙。也就是说，前镜端14a和14b关于水平光轴HL不对称，后镜端15a和15b关于垂直光轴VL不对称。这里，第一间隙和第二间隙可以相等或不相等，本申请对此不做限定。

本实施例的全景成像系统在进行装配时，将胶合棱镜放置在第一承靠面S1上，并紧贴第二承靠面S2，由于等腰直角反射棱镜13a和13b粘合而成的胶合棱镜与前镜端14b和后镜端15b之间具有间隙，可以很容易地将胶合棱镜放置到空腔中。

在本实施例的一些可选的实现方式中，主体筒部件还包括至少一个凹槽18，凹槽18在第三方向上延伸，胶合棱镜的边缘(沿第三方向延伸的边缘，例如，胶合棱镜的四个直角边)位于凹槽18内。这里，第三方向与垂直光轴VL和水平光轴HL垂直。

凹槽18可设置在以下区域中的至少一个处：第一承靠面S1与第二承靠面S2相交的区域、第一承靠面S1与第二间隔面S4相交的区域、第二承靠面S2与第一间隔面S3相交的区域以及第一间隔面S3与第二间隔面S4相交的区域。

凹槽18中设置有粘结剂，胶合棱镜通过粘结剂粘结在主体筒部件上。具体地，在装配过程中，首先将胶合棱镜承靠在第一承靠面S1和第二承靠面S2上，然后在凹槽18中加入粘结剂(例如，胶水)并固化，以固定胶合棱镜，这样，不仅可以可靠地固定胶合棱镜，而且能简化胶合棱镜的装配过程，并降低全景成像系统的生产成本。

在本实施例的一些可选的实现方式中，前镜组和/或后镜组与胶合棱镜彼此接触。

例如，前镜端14a和14b与胶合棱镜彼此接触，后镜端15a和15b与胶合棱镜彼此接触。这样可以尽量缩小前镜端14a和14b的对物面(即，两个前镜组11a和11b的物侧面)之间的距离，以减小光学系统由于自身镜头遮挡而不能成像的区域。

例如，在装配过程中，首先，可将胶合棱镜固定到空腔(例如，图2的空腔16)中并使之紧贴第一承靠面S1和第二承靠面S2；然后，可将前镜组11a和11b分别装配到前镜端14a和14b中并压合到胶合棱镜上，可将后镜组12a和12b分别装配到后镜端15a和15b中并压合到胶合棱镜上。

在本实施例的一些可选的实现方式中，前镜组和/或后镜组与胶合棱镜不接触。

在本实施例的一些可选的实现方式中，前镜组包括至少一个光学元件，前镜组中最靠近胶合棱镜的光学元件向胶合棱镜的正投影位于胶合棱镜的范围之内，如图5所示，其示出了图1所示全景成像系统的俯视结构示意图。

在图5中，前镜组11a/11b可包括至少一个光学元件，其中，光学元件111为前镜组11a/11b中最靠近胶合棱镜的光学元件。光学元件111的外径(即，光学元件111在水平光轴方向上的长度)L2小于胶合棱镜的直角边边长L1，并且光学元件111向胶合棱镜的正投影位于胶合棱镜的范围之内，从而可以保证前镜组11a/11b接收的外部光线不会入射到胶合棱镜的入光面之外而导致成像质量下降。

尽管图5示出了光学元件111设置在前镜组11a/11b的台阶上，与胶合棱镜不接触，但这仅仅是示意性的。可以理解的是，光学元件111可以与胶合棱镜彼此接触，本领域的技术人员可以根据实际应用场景的需要进行设置。

在本实施例的一些可选的实现方式中，两个等腰直角反射棱镜13a和13b的反射面的尺寸相同。通过将两个等腰直角反射棱镜13a和13b设计为反射面尺寸相同，并将两个反射面胶合在一起，在保证同样尺寸的有效反射面积的情况下，有效减小了全景成像系统的尺寸。

在本实施例的一些可选的实现方式中，水平光轴HL与垂直光轴VL的交点与胶合棱镜的几何中心O重合，如图4和图5所示。通过将前镜组11a和11b排布于垂直光轴VL上、后镜组12a和12b排布于水平光轴HL上，并使两个光轴垂直相交于胶合棱镜的几何中心O，便于后镜组12a和12b接收反射后的光线，使鱼眼镜头中的各光学元件排列更加紧凑，从而进一步减小全景成像系统的尺寸，同时避免光线在传输过程中产生不必要的损耗，保证成像效果。

在本实施例的一些可选的实现方式中，等腰直角反射棱镜的两个三角形面之间的距离与等腰直角反射棱镜的三角形面的直角边的长度不相等，如图6所示，其示出了本申请一个实施例的全景成像系统的胶合棱镜的结构示意图。

在图6中，等腰直角反射棱镜(例如，图1中的等腰直角反射棱镜13a/13b)的两个平行的三角形面之间的距离PT与等腰直角反射棱镜的三角形面的直角边长度PW长度不同。在实际的应用场景中，本领域的技术人员可以根据光线入射到胶合棱镜的光通量有效直径以及全景成像系统的结构、尺寸需要来对直角边长度PW和两个三角形面之间的距离PT进行设计。

本实施例的全景成像系统具有一体化的主体筒结构，易于装配并且成本较低。

本申请实施例还提供了一种电子设备700，如图7所示。其中，电子设备700可包括摄像头701，摄像头701包括上述实施例描述的全景成像系统。本领域的技术人员应当理解，电子设备700除了包括如上的全景成像系统之外，还可以包括一些其它的公知的结构。为了不模糊本申请的重点，将不再对这些公知的结构进行进一步描述。

本申请的电子设备可以是任何包含如上的全景成像系统的设备，包括但不限于如图7所示的智能手机700、行车记录仪、全景相机等等。只要电子设备包含了本申请公开的全景成像系统的结构，便视为落入了本申请的保护范围之内。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (11)

1.一种全景成像系统，其特征在于，包括主体筒部件和两组鱼眼镜头；

每组所述鱼眼镜头包括前镜组、等腰直角反射棱镜和后镜组，所述前镜组位于所述等腰直角反射棱镜的入光面侧，所述后镜组位于所述等腰直角反射棱镜的出光面侧，所述等腰直角反射棱镜的入光面和出光面垂直，两个所述等腰直角反射棱镜的反射面相胶合形成胶合棱镜，所述两组鱼眼镜头的前镜组对齐于垂直光轴上并且关于水平光轴对称，所述两组鱼眼镜头的后镜组对齐于所述水平光轴上并且关于所述垂直光轴对称；

所述主体筒部件包括两个筒状的前镜端、两个筒状的后镜端以及设置在两个所述前镜端之间和两个所述后镜端之间的空腔，两个所述前镜端对齐于垂直光轴，两个所述后镜端对齐于水平光轴，所述前镜端用于容纳所述前镜组，所述后镜端用于容纳所述后镜组；

所述空腔的与所述前镜端和所述后镜端均不接触的一侧设置有开口，所述胶合棱镜经由所述开口被放置在所述空腔中。

2.根据权利要求1所述的全景成像系统，其特征在于，其中一个所述前镜端靠近所述空腔的一侧设置有第一承靠面，其中一个所述后镜端靠近所述空腔的一侧设置有第二承靠面；

所述第一承靠面具有与所述空腔连通的通孔，所述第二承靠面具有与所述空腔连通的通孔；

其中一个所述等腰直角反射棱镜包括第一直角面和第二直角面，所述第一直角面承靠在所述第一承靠面上，所述第二直角面承靠在所述第二承靠面上；

其中，所述第一直角面的光通量有效直径大于所述第二直角面的光通量有效直径；

所述第一直角面与所述第一承靠面相接触的部分位于所述第一直角面的光通量有效直径之外，所述第二直角面与所述第二承靠面相接触的部分位于所述第二直角面的光通量有效直径之外。

3.根据权利要求2所述的全景成像系统，其特征在于，另一个所述前镜端靠近所述空腔的一侧设置有第一间隔面，另一个所述后镜端靠近所述空腔的一侧设置有第二间隔面；

所述第一间隔面具有与所述空腔连通的通孔，所述第二间隔面具有与所述空腔连通的通孔；

所述第一间隔面与另一个所述等腰直角反射棱镜的入光面之间具有第一间隙，所述第二间隔面与该等腰直角反射棱镜的出光面之间具有第二间隙。

4.根据权利要求3所述的全景成像系统，其特征在于，所述主体筒部件还包括至少一个凹槽，所述凹槽在第三方向上延伸，所述胶合棱镜的沿所述第三方向延伸的边缘位于所述凹槽内，所述第三方向与所述水平光轴和所述垂直光轴垂直；

所述胶合棱镜通过设置于所述凹槽内的粘结剂粘结在所述主体筒部件上；

所述凹槽设置在以下区域中的至少一个处：

所述第一承靠面与所述第二承靠面相交的区域；

所述第一承靠面与所述第二间隔面相交的区域；

所述第二承靠面与所述第一间隔面相交的区域；以及

所述第一间隔面与所述第二间隔面相交的区域。

5.根据权利要求1-4之一所述的全景成像系统，其特征在于，所述前镜组和/或所述后镜组与所述胶合棱镜彼此接触。

6.根据权利要求1-4之一所述的全景成像系统，其特征在于，所述前镜组和/或所述后镜组与所述胶合棱镜不接触。

7.根据权利要求1-4之一所述的全景成像系统，其特征在于，所述前镜组包括至少一个光学元件；

所述前镜组中最靠近所述胶合棱镜的光学元件向所述胶合棱镜的正投影位于所述胶合棱镜的范围之内。

8.根据权利要求1-4之一所述的全景成像系统，其特征在于，两个所述等腰直角反射棱镜的反射面尺寸相同。

9.根据权利要求8所述的全景成像系统，其特征在于，所述水平光轴与所述垂直光轴的交点与所述胶合棱镜的几何中心重合。

10.根据权利要求9所述的全景成像系统，其特征在于，所述等腰直角反射棱镜的两个三角形面之间的距离与所述等腰直角反射棱镜的三角形面的直角边的长度不相等。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括摄像头，所述摄像头包括如权利要求1-10任一项所述的全景成像系统。