CN111007693B

CN111007693B - 广角摄像装置

Info

Publication number: CN111007693B
Application number: CN201911303958.7A
Authority: CN
Inventors: 颜士杰
Original assignee: Luxvisions Innovation Ltd
Current assignee: Luxvisions Innovation Ltd
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: US20210185226A1; US11272101B2; CN111007693A; TW202115482A; TWI746300B

Abstract

本申请公开了一种广角摄像装置，其包括分光模块、第一成像模块以及第二成像模块。分光模块包括分光镜座、第一光学镜和第二光学镜，第一光学镜和第二光学镜分别设置于分光镜座的相对设置第一侧壁与第二侧壁上，外部光线通过第一光学镜和第二光学镜分成第一光线以及第二光线。第一成像模块与所述第一光学镜对应，并且接收第一光线以产生第一影像。第二成像模块与第二光学镜对应，并且接收第二光线以产生第二影像。第一影像和第二影像合成为广角影像，分光模块能相对于第一成像模块或/及第二成像模块移动，本申请的广角摄像装置可解决现有技术的广角影像会有桶状畸变的问题。

Description

广角摄像装置

技术领域

本申请涉及摄像装置的技术领域，尤其涉及一种广角摄像装置。

背景技术

广角影像一般可由广角镜头或鱼眼镜头取得。虽然广角镜头可创造空间感，但是由广角镜头所形成的影像边缘处会有收缩的现象，而在影像中央的部分会有凸出的现象，使影像形成像木桶一样的形状，称为桶状畸变，也称为负型扭曲。其主要的原因来自于像差，就是各色光经过透镜时，因为各色光有不同的折射率，所以造成各色光被透镜折射后的成像点与光轴的距离不同，其侧向放大率也随之不同。广角镜头的视野范围大于100度时，影像的边缘会产生扭曲。

发明内容

本申请实施例提供一种广角摄像装置，解决目前以广角镜头所撷取的广角影像产生桶状畸变的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

提供了一种广角摄像装置，其包括：分光模块、第一成像模块以及第二成像模块。分光模块包括分光镜座、第一光学镜和第二光学镜，所述第一光学镜和所述第二光学镜分别设置于所述分光镜座的相对设置第一侧壁与第二侧壁上，外部光线通过所述第一光学镜和所述第二光学镜分成第一光线以及第二光线。第一成像模块与所述第一光学镜对应，并且接收所述第一光线以产生第一影像。第二成像模块与所述第二光学镜对应，并且接收所述第二光线以产生第二影像。所述第一影像和所述第二影像合成为广角影像，所述分光模块能相对于所述第一成像模块或/及所述第二成像模块移动。

在本申请实施例中，通过使外部光线经过分光模块的第一光学镜和第二光学镜后分成第一光线及第二光线，然后由视野范围较小的第一成像模块与第二成像模块分别形成第一影像和第二影像，最后将第一影像和第二影像拼接而形成广角影像，从而解决桶状畸变的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请的第一实施例的广角摄像装置的示意图；

图2是本申请的第一实施例的广角摄像装置的使用状态图；

图3是本申请的第二实施例的广角摄像装置的使用状态图；

图4是本申请的第三实施例的广角摄像装置的使用状态图；

图5是本申请的第四实施例的广角摄像装置的示意图；

图6是本申请的第五实施例的广角摄像装置的使用状态图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1及图2，其是本申请第一实施例的广角摄像装置的示意图及使用状态图；如图所示，本实施例提供一种形成广角影像的广角摄像装置100，广角摄像装置100包括分光模块10、第一成像模块20以及第二成像模块30。分光模块10包括分光镜座11、第一光学镜12和第二光学镜13。第一光学镜12和第二光学镜13分别设置在分光镜座11的相对设置的第一侧壁111与第二侧壁112上。第一成像模块20与第一光学镜12对应，并且接收所述第一光线B1以产生第一影像I1。第二成像模块30与第二光学镜13对应，并且接收第二光线B2以产生第二影像I2。第一影像I1和第二影像I2合成为广角影像Iw，分光模块10能相对于第一成像模块20或/及第二成像模块30移动。

在本实施例中，分光模块10、第一成像模块20以及第二成像模块30可安装在壳体40中，壳体40包括收光口41，分光模块10设置在邻近于收光口41的位置，在分光模块10的两侧各形成一个光路通道，在各光路通道中分别安装第一成像模块20以及第二成像模块30。外部光线B经由收光口41进入广角摄像装置100后，由分光模块10分成第一光线B1以及第二光线B2，第一光线B1以及第二光线B2经由分光模块10两侧的光路通道分别进入第一成像模块20以及第二成像模块30。壳体40仅为示例说明，本申请不限于上述壳体40的结构。以下对分光模块10、第一成像模块20以及第二成像模块30的详细结构做说明。

在本实施例中，分光镜座11呈截面为三角形的长形体(三棱柱体)，第一侧壁111与第二侧壁112分别为分光镜座11的两个斜壁，前述壳体40内部的两个光路通道对应于分光镜座11的第一侧壁111与第二侧壁112。

另外，在本实施例中，第一光学镜12和第二光学镜13为棱镜，例如其为直角棱镜，其可使用玻璃或塑料制成。第一光学镜12的斜面设置在第一侧壁111以形成第一反射面121，第一光学镜12的两侧面，其邻近于收光口41者成为外部光线B的第一入射面122，其邻近于第一成像模块20者成为第一光线B1出射的第一出射面123，第一反射面121与第一入射面122间形成第一夹角θ1。第二光学镜13的斜面设置在第二侧壁112以形成第二反射面131，第二光学镜13的两侧面，其邻近于收光口41者成为外部光线B的第二入射面132，其邻近于第二成像模块30者成为第二光线B2出射的第二出射面133，第二反射面131与第二入射面132间形成第二夹角θ2。在本实施例中，第一夹角θ1及第二夹角θ2均为45度。在其他实施例中，第一夹角θ1及第二夹角θ2可以是30度或60度。通过使用具有不同第一夹角θ1及第二夹角θ2的第一光学镜12和第二光学镜13可以使入射的光线产生不同的折射方向，从而形成以不同反射方向反射的第一光线B1及第二光线B2，以适配于不同位置的第一成像模块20以及第二成像模块30。第一夹角θ1的范围可以是30度至60度，第二夹角θ2的范围可以是30度至60度。

另外，本实施例的广角摄像装置100的收光方向L1定义为垂直于收光口41的方向，第一侧壁111与收光方向L1之间形成第一倾角φ1，第二侧壁112与收光方向L1之间形成第二倾角φ2。在本实施例中，第一倾角φ1等于第二倾角φ2。例如第一倾角φ1与第二倾角φ2均为30度。在其他实施例中，第一倾角φ1与第二倾角φ2可以是彼此相异的角度，也就是第一侧壁111及第二侧壁112可形成不同的倾斜程度，这同样也起了形成以不同反射方向反射的第一光线B1及第二光线B2，以适配于不同位置的第一成像模块20以及第二成像模块30的效果。

外部光线B通过收光口41后由第一光学镜12和第二光学镜13分成第一光线B1以及第二光线B2。第一成像模块20与第一光学镜12对应，第二成像模块30与第二光学镜13对应。第一光线B1以及第二光线B2进入上述光路通道并分别进入第一成像模块20以及第二成像模块30。

第一成像模块20包括第一透镜组21以及第一光传感器22。第一光线B1通过第一透镜组21后成像于第一光传感器22，并产生第一影像I1。第二成像模块30包括第二透镜组31以及第二光传感器32。第二光线B2通过第二透镜组31后成像于第二光传感器32，并产生第二影像I2。第一透镜组21的视野范围可限制在70度至80度，同样地，第二透镜组31的视野范围可限制在70度至80度，这样能避免第一影像I1与第二影像I2产生如现有技术的桶状畸变，而且又能得到较大的视野范围，这样第一影像I1与第二影像I2合成后可以得到无桶状畸变的广角影像。第一光传感器22可以是彩色光传感器、单色光传感器或飞行时间传感器(ToF sensor)，第二光传感器32可以是彩色光传感器、单色光传感器或飞行时间传感器。因此，第一光传感器22及第二光传感器32可以都是彩色光传感器，或者是第一光传感器22是彩色光传感器且第二光传感器32是单色光传感器，或者是第一光传感器22是彩色光传感器且第二光传感器32是飞行时间传感器。

第一影像I1及第二影像I2分别传送至数据处理/控制模块50，数据处理/控制模块50接收第一影像I1与第二影像I2后，传送至影像合成模块60，影像合成模块60将第一影像I1与第二影像I2合成为广角影像Iw。例如，影像合成模块60能够利用第一影像I1与第二影像I2相同的部分进行重迭而合成广角影像Iw。

另外，本实施例还包括驱动模块70，驱动模块70驱动分光模块10移动，分光模块10设置成能相对于第一成像模块20或第二成像模块30移动。例如可在壳体40与分光模块10上分别设置导槽和导轨，例如在壳体40上设置导槽，在分光模块10上设置导轨，壳体40与分光模块10通过导轨及导槽的配合而连接分光镜座11可由驱动模块70驱动通过导槽及导轨互相配合的结构的导引而做线性移动。或者是分光镜座11与壳体40以枢轴连接，分光镜座11由驱动模块70驱动以枢轴为中心旋转。

请参阅图3，其是本申请第二实施例的广角摄像装置的使用状态图。本实施例的部分组件与第一实施例相同，相同的组件给予相同的符号并省略其说明。本实施例的驱动模块70能驱动分光镜座11作线性移动，例如在壳体40中驱动模块70驱动分光镜座11作水平方向移动，而同时相对于第一成像模块20以及第二成像模块30作线性移动，例如第一成像模块20以及第二成像模块30都是静止，而分光镜座11作水平方向或垂直方向(图2中的左右方向或上下方向)的线性移动。在另一实施例中，驱动模块70驱动分光镜座11及第一成像模块20同步作水平方向移动，而第二成像模块30静止不动，或驱动模块70驱动分光镜座11及第二成像模块30同步作水平方向移动，而第一成像模块20静止不动。在本实施例中，驱动模块70可以是线性驱动器，例如步进电机。

请参阅图4，其是本申请第三实施例的广角摄像装置的使用状态图。本实施例的部分组件与第一实施例相同，相同的组件给予相同的符号并省略其说明。本实施例的驱动模块70能驱动分光镜座11旋转。例如在壳体40中驱动模块70驱动分光镜座11作顺时针或逆时针方向的转动，而同时相对于第一成像模块20以及第二成像模块30旋转。例如第一成像模块20以及第二成像模块30都是静止，而分光镜座11做顺时针或逆时针方向的转动。在另一实施例中，驱动模块70驱动分光镜座11及第一成像模块20同步做顺时针或逆时针方向的转动，而第二成像模块30静止不动，或驱动模块70驱动分光镜座11及第二成像模块30同步做顺时针或逆时针方向的转动，而第一成像模块20静止不动。在本实施例中，驱动模块70可以是旋转驱动器，例如音圈电机。

请参阅图5，其是本申请第四实施例的广角摄像装置的示意图。本实施例的部分组件与第一实施例相同，相同的组件给予相同的符号并省略其说明。本实施例的广角摄像装置100’与图1所示的实施例的差异在于本实施例的第一光学镜12’和第二光学镜13’为梯形棱镜。这样第一光线B1和第二光线B2的光路可以略做调整，以适配于不同结构的第一成像模块20以及第二成像模块30。除了梯形棱镜之外，第一光学镜12’和第二光学镜13’也可以是其他特异形状的棱镜，例如五角棱镜。

请参阅图6，其是本申请第五实施例的广角摄像装置的示意图。本实施例的部分组件与第一实施例相同，相同的组件给予相同的符号并省略其说明。本实施例的广角摄像装置100”与图1所示的实施例的差异在于本实施例的分光模块还10包括第一反射层14以及第二反射层15，第一反射层14设置于第一光学镜12与第一侧壁111之间，第二反射层15设置于第二光学镜13与第二侧壁112之间，外部光线B分别由第一反射层14及第二反射层15反射后形成第一光线B1以及第二光线B2。在本实施例中，第一反射层14及第二反射层15可分别形成于第一反射面121及第二反射面131，例如在第一反射面121及第二反射面131上形成金属镀膜。在另一实施例中，第一反射层14及第二反射层15可分别形成于分光镜座11的第一侧壁111及第二侧壁112，例如在第一侧壁111及第二侧壁112上形成金属镀层。

综上所述，本申请提供一种广角摄像装置，通过分光模块10将外部光线分成第一光线B1和第二光线B2，分别由视野范围较窄而不会产生桶状畸变的第一成像模块20及第二成像模块30接收成像而产生第一影像I1及第二影像I2，然后将第一影像I1及第二影像I2合成广角影像Iw。合成后的广角影像Iw不会有桶状畸变的问题。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims

1.一种广角摄像装置，其特征在于，包括：

分光模块，包括分光镜座、第一光学镜、第二光学镜、第一反射层以及第二反射层，所述第一光学镜和所述第二光学镜分别设置于所述分光镜座的相对设置的第一侧壁与第二侧壁上，所述第一反射层设置于所述第一光学镜与所述第一侧壁之间，所述第二反射层设置于所述第二光学镜与所述第二侧壁之间，所述第一光学镜还具有第一入射面，所述第一入射面与所述第一反射层之间具有第一夹角，所述第二光学镜还具有第二入射面，所述第二入射面与所述第二反射层之间具有第二夹角，所述第一夹角的角度为30度至60度，所述第二夹角的角度为30度至60度，外部光线通过所述第一光学镜和所述第二光学镜并分别由所述第一反射层及所述第二反射层反射后分成第一光线以及第二光线；

第一成像模块，与所述第一光学镜对应，并且接收所述第一光线，其中所述第一成像模块包括第一透镜组以及第一光传感器，所述第一透镜组的视野范围限制在70度至80度，且所述第一光线通过所述第一透镜组后成像于所述第一光传感器以产生第一影像；

第二成像模块，与所述第二光学镜对应，并且接收所述第二光线，其中所述第二成像模块包括第二透镜组以及第二光传感器，所述第二透镜组的视野范围限制在70度至80度，且所述第二光线通过所述第二透镜组后成像于所述第二光传感器以产生第二影像；

其中所述第一影像和所述第二影像合成为广角影像，所述分光模块能相对于所述第一成像模块或/及所述第二成像模块移动。

2.如权利要求1所述的广角摄像装置，其特征在于，所述第一光学镜和所述第二光学镜分别为棱镜。

3.如权利要求2所述的广角摄像装置，其特征在于，所述第一反射层设置于所述第一光学镜朝向所述第一侧壁的表面上或所述第一侧壁上；所述第二反射层设置于所述第二光学镜朝向所述第二侧壁的表面上或所述第二侧壁上。

4.如权利要求2所述的广角摄像装置，其特征在于，所述第一夹角的角度为45度。

5.如权利要求2所述的广角摄像装置，其特征在于，所述第二夹角的角度为45度。

6.如权利要求1所述的广角摄像装置，其特征在于，所述第一侧壁与所述广角摄像装置的收光方向之间具有第一倾角，所述第二侧壁与所述广角摄像装置的所述收光方向之间具有第二倾角。

7.如权利要求6所述的广角摄像装置，其特征在于，所述第一倾角等于所述第二倾角。

8.如权利要求1所述的广角摄像装置，其特征在于，其还包括驱动模块，所述驱动模块驱动所述分光模块移动。

9.如权利要求8所述的广角摄像装置，其特征在于，所述驱动模块包括线性驱动器，所述线性驱动器驱动所述分光模块相对于第一成像模块或/及所述第二成像模块作线性移动。

10.如权利要求8所述的广角摄像装置，其特征在于，所述驱动模块包括旋转驱动器，所述旋转驱动器驱动所述分光模块相对于第一成像模块或/及所述第二成像模块转动。

11.如权利要求1所述的广角摄像装置，其特征在于，所述第一光传感器为彩色光传感器、单色光传感器或飞行时间传感器(ToF sensor)。

12.如权利要求1所述的广角摄像装置，其特征在于，所述第二光传感器为彩色光传感器、单色光传感器或飞行时间传感器。