立體成像設備制造技術

本發明專利技術公開了一種立體成像設備，包括：物鏡光學系統，獲取從對象發射的光線，并且將所述光線引導到下游的部件；分離光學系統，具有部分反射表面，所述部分反射表面反射通過所述物鏡光學系統引導的光線的一部分，并且透射一部分；第一圖像形成光學系統，布置在從所述分離光學系統反射的光線傳播的路徑上，并且將所反射的光線聚焦以形成視差圖像；第二圖像形成光學系統，布置在通過所述分離光學系統的光線傳播的路徑上，并且將所透射的光線聚焦以形成視差圖像；第一成像裝置，將由所述第一圖像形成光學系統形成的視差圖像轉換為圖像信號；以及第二成像裝置，將由所述第二圖像形成光學系統形成的視差圖像轉換為圖像信號。

【技術實現步驟摘要】
本公開涉及捕獲立體圖像的立體 成像設備，并且具體涉及用于減小用于捕獲立體視頻圖像的兩個透鏡之間的距離的技術。
技術介紹
近些年來，越來越期望能夠捕獲3D (立體)視頻圖像的相機(立體成像設備)。已知的立體成像設備的一個示例基于并排(side-by-side)方法，其中，兩個相機被布置為使得相機的透鏡基線彼此平行(平行雙透鏡方法)。這種類型的立體成像設備適合于使用例如至少65mm的長基線長度(IAD :軸間距離)的成像或適合于對遠處對象成像。另一方面，為了捕獲近處對象的圖像，基線長度(以下稱為“IAD”)需要是范圍從大約10至40mm的短長度。其原因是當通過使用導致兩個相機的大會聚角的長IAD來捕獲近處對象的圖像時，在屏幕上表達的立體圖像的深度超過觀眾可以舒適地觀看立體圖像的范圍。在該情況下，觀看立體圖像的觀眾不利地感覺到疲勞、惡心或者感到不舒適。然而，在基于并排布置兩個相機的光學系統和成像器的并排方法的立體成像設備中，兩個相機可以物理地彼此干擾，這防止IAD比兩個相機之間的最小距離短，該最小距離由光學系統和成像器之間的位置關系確定。相對比的，基于分束器方法(半反射鏡方法)的立體成像設備可以使用短的IAD。在基于將由半反射鏡分離的圖像光線引導到兩個成像單元的分束器方法的立體成像設備中，該兩個成像單元被布置為使得其透鏡光軸在半反射鏡表面上以直角彼此相交。即，因為兩個成像單元將不物理地彼此干擾，所以IAD可以甚至被減小為O。然而，基于在被稱為臺架(rig)的基座上安裝兩個成像單元的分束器方法的立體成像設備整體大且重。而且，半反射鏡的邊緣應當不出現在兩個成像單元的每個的視場內，半反射鏡的大小需要與成像單元中的透鏡的直徑成比例地很大，這導致在立體成像設備的成本的增大。而且，在臺架上安裝成像單元的立體成像設備中，每當捕獲圖像時，通常要求設置IAD、會聚角及其他參數和對準(alignment)，以及其他調整，導致極其繁重的工作。為了解決如上所述的問題,近些年來已經嘗試通過在單個殼(enclosure)中包含用于基于并排方法捕獲圖像的兩個透鏡來配置集成的立體成像設備。如此配置的立體成像設備通常不要求任何裝配或對準。而且，可以容易地在現場成像和材料收集應用中攜帶這種類型的緊湊立體成像設備，并且可以在短的設置時間段中將該立體成像設備迅速地準備好成像。例如，JP-A-9-46729描述了在單個殼中包含兩個透鏡的立體成像設備。
技術實現思路
然而，仍然基于并排方法的、如此集成的立體成像設備在IAD調整中具有限制。SP，最小IAD仍然被限制到由光學系統和成像器之間的位置關系確定的特定距離。鑒于上面的情況，期望實現利用短IAD的成像以及立體成像設備的尺寸減小。本公開的一個實施例涉及一種立體成像設備，包括物鏡光學系統、分離光學系統、第一圖像形成光學系統、第二圖像形成光學系統、第一成像裝置和第二成像裝置，并且如上所述的部件的每一個的配置和功能如下所述物鏡光學系統獲取從對象發射的光線，并且將所述光線引導到下游的部件。所述分離光學系統具有部分反射表面，所述部分反射表面反射通過所述物鏡光學系統引導的光線的一部分，并且透射其一部分。所述第一圖像形成光學系統被布置在從所述分離光學系統反射的光線沿其傳播的路徑上，并且將所述反射的光線聚焦以形成視差圖像。所述第二圖像形成光學系統被布置在穿過所述分離光學系統的光線沿其傳播的路徑上，并且將透射的光線聚焦以形成視差圖像。所述第一成像裝置將由所述第一圖像形成光學系統形成的視差圖像轉換為圖像信號。所述第二成像裝置將由所述第二圖像形成光學系統形成的視差圖像轉換為圖像信號。 因為如上所述的配置防止所述第一和第二圖像形成光學系統物理地彼此干擾，所以可以減小所述IAD。而且，將所述分離光學系統布置在所述物鏡光學系統的下游的位置中允許減小所述分離光學系統的大小，由此可以因此減小整個立體成像設備的大小。根據本公開的實施例，可以通過使用短IAD來執行成像，并且可以減小設備的大小。附圖說明圖IA和IB是示出根據本公開的第一實施例的立體成像設備的配置的示例的示意圖，圖IA是側視圖，并且圖IB是頂視圖。圖2是示出根據本公開的第一實施例的、在傳播通過具有圖像形成能力的物鏡光學系統之后入射在圖像形成光學系統上的光線的光路的示例的光路圖；圖3A和3B是示出根據本公開的第一實施例的、在傳播通過接收從對象發射的光線并且輸出大體平行的光線的物鏡光學系統后入射在圖像形成光學系統上的光線的光路的示例的光路圖，圖3A是從對象上的單個點發射并到達圖像形成光學系統的光線的光路圖，并且圖3B是通過所述圖像形成光學系統中的透鏡的中心的光線的光路圖；圖4A和4B描述了根據本公開的第一實施例的立體成像設備中執行的變焦(zooming)的示例，圖4A示出在廣角低放大率下的透鏡的位置的示例，并且圖4B示出在窄角高放大率下的透鏡的位置的示例；圖5A和5B描述了根據本公開的第一實施例的立體成像設備中執行的聚焦(focusing)的示例，圖5A示出其中將聚焦位置向對象移動的情況，并且圖5B示出其中將聚焦位置向圖像移動的情況；圖6是示出根據本專利技術的第一實施例布置圖像形成光學系統之一和半反射鏡的角度的示例的側視圖；圖7是示出根據本公開的第一實施例的變型I的立體成像設備的配置的示例的側視圖；圖8A和SB是根據本公開的第一實施例的變型2的立體成像設備的配置的示例的不意圖，圖8A是側視圖，并且圖8B是頂視圖；圖9是示出根據本公開的第一實施例的變型3的立體成像設備的配置的示例的側視圖IOA和IOB是示出根據本公開的第二實施例的立體成像設備的配置的示例的示意圖，圖IOA是頂視圖，并且圖IOB是側視圖；圖11是示出根據本公開的第二實施例的立體成像設備的配置的示例的透視圖；圖12A和12B是示出根據本公開的第二實施例的變型I的立體成像設備的配置的不例的不意圖，圖12A是頂視圖，并且圖12B是側視圖；圖13是示出根據本公開的第二實施例的變型I的立體成像設備的配置的示例的透視圖；圖14A和14B是示出根據本公開的第二實施例的變型2的立體成像設備的配置的不例的不意圖，圖14A是頂視圖，并且圖14B是側視圖；圖15是示出根據本公開的第二實施例的變型2的立體成像設備的配置的示例的 透視圖；并且圖16是示出根據本公開的第三實施例的立體成像設備的配置的示例的頂視圖。具體實施例方式下面將描述根據本公開的實施例的立體成像設備。以下面的順序來進行該描述。I.第一實施例(兩個圖像形成光學系統和與其對應的成像裝置被布置為使得其光軸彼此平行的情況)2.第二實施例(兩個圖像形成光學系統和與其對應的成像裝置被布置為使得其光軸彼此相交的情況)3.第三實施例(設置多個圖像形成光學系統和與其對應的成像裝置的情況)〈I.根據第一實施例的立體成像設備的配置的示例〉[1-1.立體成像設備的配置的示例]將首先參考圖IA和IB至5A和5B來描述根據本公開的第一實施例的立體成像設備的配置的示例。圖IA是根據本實施例的立體成像設備I的側視圖，并且圖IB是立體成像設備I的頂視圖。立體成像設備I包括物鏡光學系統10、作為分離光學系統的半反射鏡20、以及成像單元3R和3L，如圖IA和IB中所示。物鏡光學系統10具有大量的透鏡組，每一個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種立體成像設備，包括：物鏡光學系統，獲取從對象發射的光線，并且將所述光線引導到下游的部件；分離光學系統，具有部分反射表面，所述部分反射表面反射通過所述物鏡光學系統引導的光線的一部分，并且透射一部分；第一圖像形成光學系統，布置在從所述分離光學系統反射的光線傳播的路徑上，并且將所反射的光線聚焦以形成視差圖像；第二圖像形成光學系統，布置在通過所述分離光學系統的光線傳播的路徑上，并且將所透射的光線聚焦以形成視差圖像；第一成像裝置，將由所述第一圖像形成光學系統形成的視差圖像轉換為圖像信號；以及第二成像裝置，將由所述第二圖像形成光學系統形成的視差圖像轉換為圖像信號。

【技術特征摘要】
2011.07.26 JP 2011-1632451.一種立體成像設備，包括 物鏡光學系統，獲取從對象發射的光線，并且將所述光線引導到下游的部件； 分離光學系統，具有部分反射表面，所述部分反射表面反射通過所述物鏡光學系統引導的光線的一部分，并且透射一部分； 第一圖像形成光學系統，布置在從所述分離光學系統反射的光線傳播的路徑上，并且將所反射的光線聚焦以形成視差圖像； 第二圖像形成光學系統，布置在通過所述分離光學系統的光線傳播的路徑上，并且將所透射的光線聚焦以形成視差圖像； 第一成像裝置，將由所述第一圖像形成光學系統形成的視差圖像轉換為圖像信號；以及 第二成像裝置，將由所述第二圖像形成光學系統形成的視差圖像轉換為圖像信號。2.根據權利要求I所述的立體成像設備， 其中，所述物鏡光學系統具有聚焦調整功能和/或變焦調整功能。3.根據權利要求2所述的立體成像設備， 其中，所述第一圖像形成光學系統在角度上被布置為使得入射在所述分離光學系統的部分反射表面上的光線的入射角等于從所述分離光學系統的部分反射表面反射且沿著所述第一圖像形成光學系統的光軸入射的光線的反射角。4.根據權利要求3所述的立體成像設備， 其中，所述第一圖像形成光學系統被布置為使得沿著所述第一圖像形成光學系統的光軸的虛擬光線在從所述分離光學系統反射后傳播所沿著的路徑與所述物鏡光學系統的光軸基本平行，并且所述路徑通過從所述物鏡光學系統的光軸偏移預定距離的位置；并且，所述第二圖像形成光學系統被布置為使得...

【專利技術屬性】
技術研發人員：山田正裕，青木直，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：