[发明专利]全景成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种全景成像装置。

背景技术

已知有多种用于以大捕获角度或范围来捕获位于附近的图像的装置，例如用于监视汽车周围障碍物的监视器摄像机以及监视器系统。例如，一种已知的用于监视汽车周围三个方向(即前方、左方和右方)的摄像机装置使用安置在成像元件的光线进入侧的棱镜，使得棱镜折射或弯曲进入左右方向或范围的光线，从而在成像元件的预定区域中形成图像，同时基于从前面方向或范围进入而没有通过棱镜的光线，在成像元件的分离区域中形成图像。形成的左边和右边的图像以及形成的前面的图像分别显示在监视器屏幕上(参见例如日本特开2003-207836)。一种已知的广角成像装置使用多个光学成像单元，用于在成像平面或焦平面上形成光学图像，使得多个光学成像单元的光轴在透镜附近的一个点交叉，并且使相邻的光学成像单元的图像观察角度或范围不间断。各个光学成像单元捕获的图像被再生为全景图像，该全景图像显示在监视器屏幕上(参见例如日本特开2006-25340)。

已知的成像装置有很多问题有待解决。在引用的第一个专利公开中所描述的摄像机装置(日本特开2003-207836)能够在汽车的三个方向上(前方以及左方/右方)获取图像。但是，这些图像在监视器屏幕上显示为三个独立的图像，而不是再生为连续图像(全景图像)。此外，为了让摄像机装置能够监视较大范围，例如摄像机周围的180度，要求三个方向上的三个图像中的每一个都具有60度或更大的像角(picture angle)。这就要求采用所谓的广角镜头(wide-angle lens)作为成像透镜。但是，采用广角镜头可能导致在这样捕获的图像周围出现桶形失真(barrel distortion)。虽然可以对图像周围的桶形失真进行数字校正，但是要校正桶形失真就必须采用复杂的程序。

在引用的第二个专利公开中所描述的广角成像装置(日本特开2006-25340)能够根据各个光学成像单元捕获的图像来再生全景图像。在使用广角成像装置作为监视器摄像机时，能获得很好的监视功能而不会在图像之间出现所谓的死角(无成像区域)。但是，广角成像装置存在这样的问题：由于是三维地安置多个光学成像单元，它的整个体积可能变大。

发明内容

本发明的目的是提供一种全景成像装置，用于形成像角至少为大约180度的全景图像，而不需要使用捕获角大于60度的广角镜头，并且能够将多个图像组合为全景图像而不需要复杂的图像校正，也不会导致在相邻的图像之间留下不自然的过渡，此外，还能够减少整个装置的体积和厚度。

根据本发明的第一方案，上述目的通过这样的全景成像装置来实现，其包括：光学透镜系统，用于收集进入至少为180度的捕获角中的光线，以在预定焦平面上形成图像；成像器件，设置在所述焦平面上，用于将所述光学透镜系统形成的图像转换为电子图像信息；以及图像再生器件，用于对从所述成像器件获得的电子图像信息进行成像处理，以再生出全景图像。

所述光学透镜系统包括：光学透镜阵列；以及多个棱镜，设置在所述侧透镜的光线进入侧，用于弯曲和收集进入捕获角的划分的多对左和右范围内、由所述侧透镜接收的光线，且分别沿着所述左和右侧透镜的光轴引导所述光线，使所述光线指向所述左和右侧透镜。其中所述光学透镜阵列包括：中间透镜，具有光轴，所述中间透镜形成在一个平面上，用于接收进入捕获角的前方范围内的光线；以及多对左和右侧透镜，形成在所述一个平面上，分别位于所述中间透镜的左侧和右侧，所述多对左和右侧透镜的光轴与所述中间透镜的光轴平行，以分别接收进入捕获角的左和右范围内的光线，所述左和右范围被分成多对左和右范围，使得所述多对左和右侧透镜分别接收进入划分的多对左和右范围内的光线。

所述成像器件由光电检测器阵列形成，所述光电检测器阵列与所述光学透镜阵列平行并相距预定距离，用于捕获所述中间透镜以及所述左和右侧透镜形成的图像。此外，所述图像再生器件将由位于捕获角的前方范围内的所述中间透镜所形成的图像与分别由位于捕获角的划分的多对左和右范围内的所述多对左和右侧透镜所形成的图像相组合，从而再生出像角至少为180度的全景图像。

优选地，所述中间透镜和所述侧透镜接收的各光线为进入至少为180度的捕获角的小于大约60度的范围内的光线。