CN1198163C

CN1198163C - 全景摄影透镜

Info

Publication number: CN1198163C
Application number: CNB021041261A
Authority: CN
Inventors: 土肥贞
Original assignee: TACHIYAMA YOKAI CO Ltd
Current assignee: Lishan Corporation System Research Institute
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP3377995B1; EP1321793A2; US6646818B2; JP2003167193A; US20030099045A1; EP1321793B1; CN1421724A; DE60229104D1; ATE409880T1; TW578008B; EP1321793A3; SG104961A1; KR100496312B1; KR20030044748A

Abstract

本发明涉及一种全景摄影透镜，其包括大致呈凸透镜状形成的环状的光入射面；按照基本与光入射面面对的方式呈环状形成的、将光朝向内侧反射地形成为凹面镜状的第1反射面；设置于光入射面的环内的中央部，将来自第1反射面的反射光朝向所述第1反射面的环的内侧部分反射的第2反射面；以及位于第1反射面的环内中央部，与第2反射面面对，使光透过的光射出面。在光入射面上从透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在与入射到光入射面经折射、在透镜内部行进的拍摄光的光路一致地行进的光的光路之中，在朝向光入射面的光路上，设置不对光进行正反射的非反射部。

Description

全景摄影透镜

技术领域

本发明涉及全景摄影透镜，该全景摄影透镜可将360°的侧向视野作为环状图象进行拍摄。

背景技术

目前，作为可一次性地拍摄360°的视野的全景摄影透镜，包括USP4566763号公报，USP5473474号公报公开的透镜。该全景摄影透镜1如图1所示，通过光学玻璃或透明树脂等的透光性的材料，绕作为透镜的中心轴的光轴，旋转对称地形成。该全景摄影透镜1包括使侧面的光从360°全周射入的环状的光入射面2；与光入射面2邻接大致相对地形成环状，将光反射到透镜1内的第1反射面3；设置于光入射面2的环内的中央部，将来自第1反射面3的反射光朝向第1反射面3的环的内侧部分反射的第2反射面4。在第1反射面3的环内中央部，在与第2反射面4相对的位置，形成使来自第2反射面4的光透过的光射出面5。光射入面2呈朝向侧方鼓起的凸透镜状，其中心部的第2反射面4呈凹面状，透镜1的内面侧形成凸面镜状的反射面。另外，与光入射面2邻接的第1反射面3也呈朝向侧方鼓起的凸面状，透镜1的内面形成朝向第2反射面4的方向的环状的凹面镜的反射面。光射出面5呈适合的凹面、凸面、或平面状。

采用该全景摄影透镜1的全景拍摄系统如图1所示，由全景摄影适配器10，以及安装有该全景摄影适配器10的录象机等摄影装置8形成，该全景摄影适配器10具有全景摄影透镜1，以及设置于其光轴上的成像用的传递透镜6。摄影装置8由捕捉图象的透镜系统9，设置于成像位置的CCD等摄影元件7，以及其它的图中未示出的必要的控制部等形成。

通过全景摄影透镜1捕捉的360°的全景风景11的图象借助摄影装置8的摄影元件7，转换为电信号，将其在液晶、CRT等各种监视器中显示。

该全景摄影透镜1在如图1所示的、使光入射面2朝向上方而设置全景摄影适配器10的情况下，如果360°的全景风景11的入射光中的最下方的光L1射入全景摄影透镜1的光入射面2，则在光入射面2上折射，在对面的第1反射面3上将其朝向第2反射面4反射，接着在第2反射面4上进行反射，从光射出面5射出，通过转向透镜6在靠近摄影元件7的周边的部分成像。另外，在来自全景风景11的入射光中的最上方的光L2射入光入射面2时，在全景摄影透镜1的光入射面2上折射，在对面的第1反射面2上将其朝向第2反射面4反射，另外，在第2反射面4上反射，使其从光射出面5射出，通过转向透镜6，在靠近摄影元件7的中央部的部分成像。如上所述，全景风景11在摄影元件7上呈环状成像，作为环状的二维图象12，显示在监视器14中。

上述现有技术存在下述问题，即，从全景摄影透镜1的光入射面2射入的光的一部分形成耀斑或重影，射入摄影元件7。该耀斑等现象，如图2(a)所示，是在正规的拍摄光L0的透镜内的光路上，混有作为耀斑而作用的来自外部的杂光Ln而产生的。该杂光Ln如图2(a)所示，从全景摄影透镜1的光入射面2射入，在全景摄影透镜1内，在第1反射面3或第2反射面4上反射，然后，杂光Ln的大部分从光入射面2再次向外射出。但是，杂光Ln中的极小部分的杂光Ln1在全景摄影透镜1内的光入射面2上进行内面反射，按照与正规的拍摄光L0的透镜内的光路刚好保持一致的方式行进。因此，作为该杂光Ln的一部分的杂光Ln1在光入射面2上内面反射后，与正规的拍摄光L0的光路保持一致，直至摄影元件7，形成耀斑或重影。

杂光Ln的侵入路径除了上述的以外，还如图2(b)所示，在全景摄影透镜1内，反复进行若干次反射后，通过在光入射面2上的内面反射，与正规的拍摄光L0的入射光路保持一致，有产生耀斑的杂光Ln2。此外，如图2(c)所示，在全景摄影透镜1内，进行1次反射后，通过在光入射面2上的内面反射，与正规的拍摄光L0的入射光路保持一致，有产生耀斑的杂光Ln3等。

这样的耀斑或重影，特别是在通过全景摄影透镜1从360°的外周射入光的情况下，一部分较强的光容易作为杂光Ln而作用。另外，在作为监视照相机等而采用该全景拍摄系统时，具有该耀斑或重影对光量调节造成影响，使拍摄图象的品质变差等弊端。

发明内容

本发明是针对上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种全景摄影透镜，该全景摄影透镜可通过简单的结构，确实抑制造成耀斑或重影的杂光。

本发明涉及一种全景摄影透镜，该全景摄影透镜由光学玻璃或透明树脂等透光性材料形成，绕透镜中心的光轴旋转对称地形成，其包括可从360°全周射入侧向光的、形成鼓起且大致呈凸透镜状的环状的光入射面；按照基本与该光入射面面对的方式呈环状且向外方鼓起地形成的、将光朝向该透镜内侧反射地形成为凹面镜状的第1反射面；设置于上述光入射面的环内的中央部，将来自上述第1反射面的反射光朝向上述第1反射面的环的内侧部分反射的凸面镜状的第2反射面；以及位于第1反射面的环内中央部，与上述第2反射面面对，使来自上述第2反射面的光透过的光射出面。该全景摄影透镜在上述光入射面上从上述透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在与入射到上述光入射面经折射、在透镜内部行进的拍摄光的光路一致地行进的光的光路之中，在朝向上述光入射面的光路上，设置不对光进行正反射的非反射部。

本发明的上述非反射部是由吸收光且不反射光的形成黑色或暗色的光吸收部，或按照对光进行漫反射且不在特定方向上进行正反射的方式在粗糙面上形成的漫反射部，或者将上述光吸收部与漫反射部组合而形成的。

上述非反射部为从上述全景摄影透镜的光射出面朝向第2反射面，相对该透镜的光轴旋转对称地形成的圆筒或圆锥台等筒状的孔，该孔相对连接光入射面的上述第1反射面一侧的端缘部的线，位于光射出面一侧。

上述非反射部按照从上述全景摄影透镜的光射出面朝向上述第2反射面的相对侧突出的方式形成，其为相对该透镜的光轴旋转对称地形成的筒状孔的侧周面。

上述非反射部在上述全景摄影透镜的光射出面的周缘部和第1反射面中的至少1方上以光射出面的光轴为中心形成为环状。

上述非反射部设置在形成于上述全景摄影透镜的光入射面与第1反射面之间的上述全景摄影透镜的侧周面上。

附图说明

图1为表示全景摄影透镜的原理的示意图；

图2为表示现有技术的全景摄影透镜的光的透射状态的纵向截面图；

图3为表示本发明的第1实施方式的全景摄影透镜的截面图；

图4为表示本发明的第2实施方式的全景摄影透镜的截面图；

图5为表示本发明的第3实施方式的全景摄影透镜的截面图；

图6为表示本发明的第4实施方式的全景摄影透镜的截面图；

图7为表示本发明的第5实施方式的全景摄影透镜的截面图；

图8为表示本发明的第5实施方式的全景摄影透镜的变换实例的截面图；

图9为表示本发明的第6实施方式的全景摄影透镜的截面图；

图10为表示本发明的第6实施方式的全景摄影透镜的另一变换实例的截面图；

图11为表示本发明的第6实施方式的全景摄影透镜的又一变换实例的截面图。

具体实施方式

下面根据附图，对本发明的实施方式进行说明。图3为表示本发明的第1实施方式的图，该实施方式的全景摄影透镜20由光学玻璃或透镜用的透明树脂等形成，其绕透镜中心的光轴而旋转对称地形成。该全景摄影透镜20包括从360°全周使侧向光入射的环状的光入射面22，从而能够一次性地拍摄360°的视野。光入射面22呈朝向侧方鼓起的凸透镜状。形成与该光入射面22邻接，将从环状的光入射面22射入的光朝向透镜20内反射的第1反射面23。在环状的光入射面22的环内中央部处，设置有将来自第1反射面23的反射光向第1反射面23的环的内侧反射的第2反射面24。第1反射面23呈朝向侧方鼓起的凸面状，第1反射面23的透镜20的内面侧形成朝向第2反射面24方向的环状的凹面镜的反射面。第2反射面24呈凹面状，透镜20的内面侧形成凸面镜状的反射面。另外，在环状的第1反射面23的环内中央部，在与第2反射面24面对的位置，形成使来自第2反射面24的光透过的光射出面25。

光入射面22，第1光反射面23，以及第2光反射面24呈球面或以适合的形式设定的非球面形状，以便使360°的全景图象的拍摄光从光射出面25射出。光射出面25对应于光学系统，呈凹面、凸面、或平面状。

该全景摄影透镜20用于与图1相同的全景拍摄系统，其设置于全景摄影适配器10上，可通过录象机等摄影装置进行360°的拍摄。

本实施方式的全景摄影透镜20在上述光入射面22上从透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在与入射到光入射面22经折射、在透镜内部行进的拍摄光的光路一致地行进的光的光路之中，在朝向上述光入射面22的光路上，设置不对光进行正反射的非反射部26。非反射部26为圆筒状的孔28，其从光射出面25朝向第2反射面24、相对作为该全景摄影透镜20的旋转中心轴的光轴旋转对称地形成。该孔28形成在不妨碍摄影光L0的行进通路的位置，相对连接光入射面22的第1反射面23一侧的端缘部的线，位于光射出面25一侧，在本实施方式中，该孔的深度为该全景摄影透镜20的厚度的约1/2。

非反射部26是由吸收光且不反射光的呈黑色或暗色的光吸收部，或按照对光进行漫反射且不向特定方向进行正反射的方式形成的漫反射部，或者将上述光吸收部与漫反射部组合而形成的，其根据用途适当地选择。

本实施方式的全景摄影透镜20的制造这样进行，在光学玻璃的情况下，在将其形成规定形状后，对光入射面22，第1反射面23，第2反射面24，光射出面25进行研磨，在第1反射面23，第2反射面24的表面上，通过真空蒸镀等方式，形成作为光反射膜的金属薄膜。另外，在此工序之前或之后，进行下述处理，即对非反射部26的孔28进行钻孔加工，根据需要，适当地对内面进行粗糙面加工，以黑色或暗色覆盖表面。

另外，在全景摄影透镜20为树脂透镜的情况下，在也形成非反射部26的全景摄影透镜20的形状的模具中，注射透明树脂进行一体成型。然后，与光学玻璃的情况相同，进行下述处理，即在第1反射面23，第2反射面24的表面上，通过真空蒸镀等方式，形成作为光反射膜的金属薄膜，在此工序之前或之后，根据需要，针对非反射部26的孔28，对内面进行适当的粗糙面加工，以黑色或暗色覆盖表面。另外，也可在孔28中填充有不反射光的材料的状态下完成成型。

此实施方式的全景摄影透镜20在光入射面22上从透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在朝向光入射面22的光路上设置非反射部26，从而与成为正规图象的拍射光L0的透镜内的光路一致，因此，与拍射光L0的透镜内的光路一致地在光入射面22上从透镜内到透镜内进行局部内面反射的杂光Ln0只有来自非反射部26的光。另外，延伸到非反射部26的来自透镜之外的杂光被非反射部26遮挡，与拍射光L0的透镜内的光路保持一致而不进入光入射面22。另外，由于该非反射部26为黑色或暗色，在粗糙面上形成，故来自此处的杂光Ln0几乎为零，或仅为微量漫反射的光。由光入射面22的内面反射的杂光Ln0可按照完全不对拍射图象造成影响的程度，无限地趋近于0。另外，非反射部26不与光行进的光路重合的杂光，不是与拍摄光L0的透镜内的光路保持一致地、在光入射面22上从透镜内朝向透镜内实现内面反射的光，故其不成为拍摄光L0的杂光。

如果采用本实施方式的全景摄影透镜20，可通过非反射部26，抑制造成耀斑或重影的杂光Ln0，拍射图象可为没有杂光的纯净的图象，可使图象质量提高。由此，可提高监视照相机等的拍摄精度，即使在较暗的场所，或复杂的图象的情况下，仍可进行良好的拍射。另外，上述孔28也可呈朝向开口部而扩张的圆锥台状，特别是在对树脂透镜进行成型的情况下较适合。

下面根据图4，对本发明的第2实施方式的全景摄影透镜30进行说明。在这里，与上述实施方式相同的部件采用同一标号，故省略对其的说明。在本实施方式中，全景摄影透镜在光入射面22上从透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在与入射到所述光入射面22经折射、在透镜内部行进的拍摄光L0的光路一致地行进的光的光路之中，在朝向光入射面22的光路上，设置不对光进行正反射的非反射部32。非反射部32按照从全景摄影透镜30的光射出面25，朝向第2反射面24的相反侧突出的方式形成。该非反射部32为从第1反射面23的端缘部朝向第2反射面24一侧的圆筒状的孔，形成凹状，该圆筒状凹部34的内侧面作为非反射部32设置，圆筒状凹部34的底面作为光射出面25而形成。

此外，非反射部32的底面的开口端缘部呈从第1反射面23的端缘部突出的环状，该环状部36形成用于将全景象摄影透镜30安装于图1所示的全景象摄影适配器10上的安装部。

该圆筒状凹部34和环状部36也按照相对全景象摄影透镜30的光轴旋转对称的方式形成。另外，本实施方式的非反射部32的圆筒状凹部34的侧周面和环状部36的端面也呈黑色或暗色，在适合的粗糙面上形成。

还有，在本实施方式的全景象摄影透镜30中，在光入射面22与第1反射面23的边界部一体形成凸缘部38。该凸缘部38形成用于将该全景象摄影透镜30安装在全景象摄影适配器上的定位部和支承部。

同样通过本实施方式的全景象摄影透镜30，可获得与上述实施方式相同的效果，另外，全景象摄影透镜30的安装也可通过环状部36和凸缘部38而容易、确实地进行。此外，通过一体形成于光入射面22与第1反射面23的边界部的凸缘部35，不需要在全景象摄影适配器等上安装时的支承部件，可扩大拍摄时的视角。另外，该圆筒状凹部34也可为朝向开口部扩大的圆锥台状，特别是在对树脂透镜成型时特别适合。另外，在用透明树脂将该全景象摄影透镜30成型时，通过在环状部36形成射出用门，可容易进行门的痕迹的处理。

下面根据图5，对本发明的第3实施方式的全景象摄影透镜40进行说明。在这里，与上述实施方式相同的部件采用同一标号，故省略对其说明。在本实施方式中，在光入射面22上从透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在与入射到所述光入射面22经折射、在透镜内部行进的拍摄光L0的光路一致地行进的光的光路之中，在朝向所述光入射面22的光路上，设置不对光进行正反射的非反射部42。非反射部42按照从全景象摄影透镜40的光射出面25，朝向第2反射面24的相反一侧突出的方式形成。该非反射部42形成于按照从第1反射面23的端缘部围绕光射出面25的方式突出的环状部46上，该环状部46形成用于将该全景象摄影透镜40固定在图1所示的全景象摄影适配器10上的安装部。由环状部46围绕的部分呈圆筒状的凹状，该圆筒状凹部44的内侧面和端面作为非反射部42而形成，圆筒状凹部44的底面形成光射出面25。环状部46相对全景象摄影透镜40的光轴而旋转对称地形成。此外，本实施方式的非反射部42也呈黑色或暗色，在适合的粗糙面上形成。

同样通过本实施方式的全景象摄影透镜40，可获得与上述实施方式相同的效果，另外，在全景象摄影适配器等上的安装也可通过环状部46而容易、确实地进行。该圆筒状凹部44也可呈朝向开口部扩大的圆锥台状，在将树脂透镜成型时特别适合。

下面通过图6，对本发明的第4实施方式的全景象摄影透镜50进行说明。在这里，与上述实施方式相同的部件采用同一标号，故省略对其的说明。在本实施方式中，在光入射面22上从透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在与入射到所述光入射面22经折射、在透镜内部行进的拍摄光L0的光路一致地行进的光的光路之中，在朝向光入射面22的光路上，设置不对光进行正反射的非反射部52。非反射部52形成于缺口部54上，该缺口部54是通过呈环状将全景象摄影透镜50的第1反射面23和光射出面25之间的部分切除而形成的。

该缺口部54按照围绕光射出面25的方式呈环状进行切口加工而形成，该缺口部54由与光射出面25平行的面，以及与该面垂直，呈圆筒状突出的面形成。该圆筒状的突出部分的端面形成光射出面25。另外，本实施方式的非反射部52也呈黑色或暗色，在适当的粗糙面上形成。

同样通过本实施方式的全景象摄影透镜50，可获得与上述实施方式相同的效果。

下面通过图7，对本发明的第5实施方式的全景象摄影透镜60进行说明。在这里，与上述实施方式相同的部件采用同一标号，故省略对其的说明。在本实施方式中，在光入射面22上从透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在与入射到所述光入射面22经折射、在透镜内部行进的拍摄光L0的光路一致地行进的光的光路之中，在朝向光入射面22的光路上，设置不对光进行正反射的非反射部62。非反射部62呈环状形成于与光射出面25为同一面上的周缘部的、第1反射面23的端缘部的内侧之间。本实施方式的非反射部62也呈黑色或暗色，在适当的粗糙面上形成。

通过本实施方式的全景象摄影透镜60，可获得与上述实施方式相同的效果。另外，如图8所示，在光射出面25为凸透镜状时，同样，也可在作为光射出面25的周缘部的、第1反射面23的周缘部的内侧，形成非反射部62。

下面根据图9，对本发明的第6实施方式的全景摄影透镜70进行说明。在这里，与上述实施方式相同的部件采用同一标号，故省略对其的说明。在本实施方式中，光入射面22的曲率相对较小，全景摄影透镜70具有规定的厚度。光入射面22与第1反射面23之间的侧周面74作为不对光进行正反射的非反射部72而形成。该非反射部72设置于在光入射面22上从透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在与入射到光入射面22经折射、在透镜内部行进的拍摄光L0的光路一致地行进的光的光路之中，在朝向光入射面22的光路上。本实施方式的非反射部72也呈黑色或暗色，在适当的粗糙面上形成。

通过本实施方式的全景摄影透镜70，可获得与上述第1实施方式相同的效果。

此外，如图10所示，也可从全景摄影透镜70的侧周面74在第1反射面23的外缘部形成环状的非反射部72。另外，如图11所示，全景摄影透镜70的形状也可是这样的，通过从侧周面74的光射出面25一侧的端缘部与光射出面25平行的环状的平面部76，第1反射面23呈凸透镜状。在此情况下，平面部76也作为非反射部72而形成。

还有，本发明的全景摄影透镜不限于上述实施方式，非反射部的位置或形状可适当地设定为将上述各实施方式适当组合而形成的形状等。另外，透镜除了一体形成的类型，也可将多个透镜重叠，作为具有本发明的功能的透镜。

按照本发明的全景摄影透镜，通过非反射部可更确实地抑制形成耀斑或重影的杂光，可使拍射图象的品质提高。由此，可提高各种监视照相机等的拍射精度，即使在较暗的场所或对于复杂的图象，仍可进行良好的拍射，还可容易进行图象处理等。

Claims

1.一种全景摄影透镜，该全景摄影透镜绕光轴而旋转对称地形成，其包括可使侧向光射入的、鼓起而呈凸透镜状形成的环状的光入射面；与该光入射面面对地呈环状形成的、以向外鼓起的形状将光朝向内侧反射地形成为凹面镜状的第1反射面；设置于所述光入射面的环内的中央部，将来自所述第1反射面的反射光朝向所述第1反射面的环的内侧部分反射的第2反射面；以及位于所述第1反射面的环内中央部，与所述第2反射面面对，使来自所述第2反射面的光透过的光射出面，其特征在于：

在所述光入射面上从所述透镜内到透镜内一部分被内面反射的光的光路上，即在与入射到所述光入射面经折射、在透镜内部行进的拍摄光的光路一致地行进的光的光路之中，在朝向所述光入射面的光路上，设置不对光进行正反射的非反射部。

2.根据权利要求1所述的全景摄影透镜，其特征在于，所述非反射部为由吸收光且不反射光的呈黑色或暗色的光吸收部，或将所述非反射部的光漫反射的粗糙面上形成的漫反射部，或者将所述光吸收部与漫反射部组合而形成的。

3.根据权利要求2所述的全景摄影透镜，其特征在于，所述非反射部为从所述全景摄影透镜的光射出面朝向第2反射面，相对光轴旋转对称地形成的筒状的孔，该孔相对连接光入射面的所述第1反射面一侧的端缘部的线，位于光射出面一侧。

4.根据权利要求2所述的全景摄影透镜，其特征在于，所述非反射部按照从所述全景摄影透镜的光射出面朝向所述第2反射面的相对侧突出的方式形成，其呈相对该透镜的光轴旋转对称地形成的筒状。

5.根据权利要求2所述的全景摄影透镜，其特征在于，所述非反射部在所述全景摄影透镜中的光射出面和第1反射面中的至少一方上，以所述光射出面的光轴为中心呈环状地形成。

6.根据权利要求2所述的全景摄影透镜，其特征在于，所述非反射部形成在所述全景摄影透镜的光入射面与第1反射面之间，设置于所述全景摄影透镜的侧周面。