[发明专利]集成的全景和前向光学装置、系统以及全向信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全向光学系统的领域。该光学系统由无缝地集成在单一平面上的全景和前向两条路径组成。全部视场由前向视场和全景视场组成。

背景技术

有许多提供全向成像的光学系统的现有技术。本发明具有一些独特的特性，其不被任何现有技术所包含，并且总体上说为成像系统和全向光学元件提供独特的新能力。Jeffrey Charles具有几个关于该主题的美国专利，包括US6333826和US6449103，BeHere Corporation具有几个美国专利，包括US6392687、US6424377和US6480229，以及Remote Reality具有的美国专利6611282。

Jeffrey Charles的专利只集中在全景视场，并致力于使用于近场应用的视场最大化。Charles的专利包括通过利用超环(torroidal)形反射器接近远场逐渐变细的大约60度的前面排除区域。虽然该排除区域最终消失成为全景区域边界会合的一个点，但是这对于越过在图像的处理或判读中所会聚的点的重叠区域的专利是没有任何用的。包含前向光学器件以对该前面排除区域成像的较少公开没有提到如何去匹配结合的图像的放大率或相对F/#的细节。也不存在判读或处理重叠图像的手段。仅包括的前向取景镜头并不能自动地使其得到容易地可判读的图像。该光学系统的焦点位于重叠之前的近场。虽然这里提供包括前向取景光学器件来对前方排除区域成像，但是这也仅是其中前方区域和全景区域不存在间隙或不存在重叠的一个点(或一个径向距离)。

BeHere技术同样集中在全景视场上并只通过改变反射器的形状尽可能地将全景尽可能远地延伸。通过在抛物面反射器的顶点放置凹坑(dimple)，可在远场内实现超越次级反射器的成像。这些发明没有提供用于在近场进行前向成像的手段。

Remote Reality的发明是利用两个反射器构造声称达到260°垂直视场的超宽角度全景成像装置。该发明包括沿着光轴未定义的盲点。虽然具有大致平坦和消像散的像平面，但是该发明要求单个观察点。

下面是上述每个专利的一些主要细节。

Jeffrey R.Charles的US6333826：Omniramic Optical System Having Central Coverage Means Which Is Associated With a Camera，Projector or Similar Article

·一个或两个反射器实施例

·两个反射器实施例产生前方排除区域～60度

·产生环形图像

·利用超环形初级反射器以使得前方排除区域的最小化

·实现具有三角形前方排除区域、超越点、环形图像中的重叠的远场成像

·说明书中的公开(第26列，第57行-第27列，第9行)只在次级反射镜透明区域前面使用附加透镜来对大于或等于前方排除区域的区域成像，以产生同心图像

·重叠图像以产生3D信息

·焦点：环形图像边缘的最大化，前方排除区域的最小化，远场成像，区域的重叠以产生3-D图像信息

Jeffrey R.Charles的US6449103：Solid Catadioptric Omnidirectional Optical System Having Central Coverage Means Which is Associated with a Camera，Projector，Medical Instrument or Similar Article

·具有初级和次级内反射器和作为凸折射面的外表面的固体光学基底

·初级反射器的形状和外折射面的结合允许对所述光学系统前方的有限距离的点成像-从而只允许远场成像-但是同样受到那个有限点之外的图像重叠

·可能是非常难以至是不可能制造的凸起折射面的目的是延伸全景视场的边缘

·权利要求31-36涉及具有初级和次级内反射器的固体光学基底，其中次级反射器具有带有凹表面或透镜的透明中心区域，以对中心排除区域成像

BeHere Corp.的US6392687：Method and Apparatus for Implementing a Panoptic Camera System

·两个反射器的设计

·由在顶点具有凹坑的抛物面形状组成的主反射器，使得该主反射器可以采集来自第二反射器后面的光线