具有双采样透镜的单轴立体成像装置制造方法及图纸

一种立体成像器，包括透镜，该透镜具有前透镜组合件、后透镜组合件、以及两个采样透镜。采样透镜在所述前透镜组件和所述后透镜组合件之间布置在所述透镜的光轴的对侧，并靠近所述透镜的孔径面。立体成像器可以包括第一孔径和第二孔径，该各孔径可以是可变孔径。第一和第二孔径布置在所述透镜的所述孔径面内，并且与所述第一和第二采样透镜大致成直线。采样透镜可以与所述孔径离轴。所述透镜可以形成双高斯透镜，以抑制光学像差并联接至小型成像传感器。两个采样透镜允许成像器在传感器上形成具有在透镜的视场内的物体的不同透视图的两个图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有双采样透镜的单轴立体成像装置交叉引用的相关申请本专利技术可以与2012年1月13日提交的第61/586,736号的主题名称为“单光径合成立体成像器”的我们的临时申请相结合，并通过引用并入本文中。
本专利技术概括地涉及立体成像。特别地，本专利技术涉及一种用于对使用双采样透镜的立体成像装置中单光径的不同部分进行采样的单透镜布置。
技术介绍
立体视觉现象，或称立体影像，与具有双目视觉的人类或动物对在场景中感知深度的能力直接相关。这是通过人类大脑同时处理两组存在些许不同的二维光数据时产生的感受效果。通过独立的人类观测者所体验的该现象，是基于这样的事实，即在观测者双眼的视网膜形成的图像存在些许不同。通过人类观测者所观测到的在场景中的点物体在左视网膜中成像的图像与右视网膜上的相同场景中成像的图像相比存在些许不同的角度。最初，通过使用取自两个独立的相机的图像创建立体影像。工作(特别是在视频图像领域)导向这样的系统：两个完整的成像系统永久合并为单个立体取景器。这样的取景器典型地具有提供两条光径的双光轴和成对的物镜光学子系统。它们典型地具有用于右眼视图的一个光轴以及用于左眼视图的一个光轴以产生两幅完整图像，一幅用于右眼透视图且一幅用于左眼透视图，并排在两个成像传感器上。立体成像系统的一些实施中具有围绕中心光轴的单光径。为了获得立体图像对，这样的系统对上述单个成像路径中的光的不同部分(表示成像系统的透镜视场的不同透视图)进行采样。可利用不同方法对单个成像路径中的光的两个部分进行采样。在一些实施中，作为例子，利用互助的正交线性偏光器以对单个成像路径中的光的两个大致互斥的单独部分进行采样。然后该光基于偏振状态而可选地被引导至合适的成像传感器。在一些实施中，利用在同时记录它们的同时可以区分两种偏振状态的成像传感器。而在其他实施中，将光从单个成像路径的两个部分引导至不同的成像传感器。单个成像路径立体系统的永久挑战之一是，即使这种类型的设备的尺寸缩减，也要确保来自单个成像路径的两个部分的两个独立形成的图像具有良好的光学成像性能。在这方面，这些基于光的偏振状态而区分两个图像的系统承受的固有缺陷在于，在偏振过程中有用光的大部分被故意丢弃。因此，改进的系统将避免使用光的偏振来分离两个图像，并将有效地与小型成像传感器联接。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方案，提供一种立体成像器，其包括透镜，该透镜具有：沿着光轴布置的前透镜组合件；沿着光轴布置的后透镜组合件；以及第一采样透镜和第二采样透镜，该第一采样透镜和第二采样透镜在前透镜组合件和后透镜组合件之间布置在光轴的对侧，并接近透镜的孔径面。立体成像器进一步包括第一孔径和第二孔径，第一孔径和第二孔径布置在透镜的孔径面内，并且分别与第一采样透镜和第二采样透镜大致成直线。第一孔径和第二孔径以孔径间距而分离，并且，第一孔径和第二孔径可以配置为允许通过改变孔径间距而改变成像器的立体影像。透镜可以配置为允许第一采样透镜和第二采样透镜分别配合第一孔径和第二孔径而移动。第一孔径和第二孔径可以是可变孔径。第一采样透镜可以包括第一前组件采样透镜和第一后组件采样透镜，第一前组件采样透镜布置在第一孔径和前透镜组合件之间并靠近第一孔径，第一后组件采样透镜布置在第一孔径和后透镜组合件之间并靠近第一孔径。第二采样透镜可以包括第二前组件采样透镜和第二后组件采样透镜，第二前组件采样透镜布置在第二孔径和前透镜组合件之间并靠近第二孔径，第二后组件采样透镜布置在第二孔径和后透镜组合件之间并靠近第二孔径。立体成像器还包括沿着透镜的光轴布置在透镜后面的成像传感器，传感器能操作以接收来自透镜的第一图像和第二图像，其中，第一图像通过由第一采样透镜从透镜的视场的光的第一部分所采样的光而形成，并且，第二图像通过由第二采样透镜从透镜的视场的光的第二部分所采样的光而形成。立体成像器还包括控制器，其用于为来自传感器的第一图像和第二图像提取图像数据，第一图像数据表示透镜的视场中的物体的第一透视图，而第二图像数据表示物体的第二透视图。成像传感器可以包括布置为接收第一图像的第一组件传感器、和布置为接收第二图像的第二组件传感器。第一采样透镜和第二采样透镜的至少其中之一的焦距可以小于前透镜组合件和后透镜组合件的组合在第一采样透镜和第二采样透镜不在时的焦距的一半。第一采样透镜和第二采样透镜的其中之一、前透镜组合件以及后透镜组合件的组合的焦距可以小于前透镜组合件和后透镜组合件的组合在第一采样透镜和第二采样透镜不在时的焦距。前透镜组合件和后透镜组合件可以共同形成双高斯透镜。在其他实施例中，前透镜组合件和后透镜组合件共同形成变焦透镜。在本专利技术的其他实施例中，其他透镜组合对于前透镜组合件和后透镜组合件来说也是可能的。透镜在其变焦操作中可以配置为允许第一采样透镜和第二采样透镜分别配合第一孔径和第二孔径而移动。在本专利技术的又一个实施例中，立体成像器包括：第一采样透镜和第二采样透镜，其布置在光轴的对侧；传感器，沿着光轴布置在采样透镜后面；以及后透镜组合件，其沿着采样透镜和传感器之间的光轴而布置，并且配置为将第一采样透镜采集的光在传感器上形成第一图像，以及将第二采样透镜采集的光在传感器上形成第二图像。立体成像器可以进一步包括前透镜组合件，其沿着光轴靠近第一采样透镜和第二采样透镜而布置，前透镜组合件具有视场，并且前透镜组合件配置为从视场的第一部分提供由第一采样透镜采集的光，以及从视场的第二部分提供由第二采样透镜采集的光。立体成像器可以包括第一孔径和第二孔径，第一孔径布置在前透镜组合件和后透镜组合件之间并且与第一采样透镜大致成直线，第二孔径布置在前透镜组合件和后透镜组合件之间并且与第二采样透镜大致成直线。第一孔径和第二孔径是可变孔径。第一采样透镜可以包括第一前组件采样透镜和第一后组件采样透镜，第一前组件采样透镜布置在第一孔径和前透镜组合件之间并靠近第一孔径，第一后组件采样透镜布置在第一孔径和后透镜组合件之间并靠近第一孔径。第二采样透镜可以包括第二前组件采样透镜和第二后组件采样透镜，第二前组件采样透镜布置在第二孔径和前透镜组合件之间并靠近第二孔径，第二后组件采样透镜布置在第二孔径和后透镜组合件之间并靠近第二孔径。立体成像器可以进一步包括控制器，其用于对来自传感器的第一图像和第二图像提取图像数据，第一图像数据表示透镜的视场中的物体的第一透视图，而第二图像数据表示物体的第二透视图。第一采样透镜和第二采样透镜的至少其中之一的焦距可以小于前透镜组合件和后透镜组合件的组合在第一采样透镜和第二采样透镜不在时的焦距的一半。第一采样透镜和第二采样透镜之一、前透镜组合件以及后透镜组合件的组合的焦距可以小于前透镜组合件和后透镜组合件的组合在第一采样透镜和第二采样透镜不在时的焦距。前透镜组合件和后透镜组合件共同形成双高斯透镜。成像传感器可以包括布置为接收第一图像的第一组件传感器和布置为接收第二图像的第二组件传感器。在另一个实施例中，第一采样透镜和第二采样透镜可以布置为分别与第一孔径和第二孔径相靠近、重叠并离轴，且可以配置为配合孔径而移动，并且还可以相对于孔径而移动。这允许自由选择在传感器的何处形成第一和第二图像。根据本专利技术的第二方案，提供一种用于在成像传感器上形成立体图像对的方法，该立体图像对包括提供在沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体成像器，包括透镜和沿着所述透镜的光轴布置在所述透镜后面的成像传感器，所述透镜包括：沿着所述光轴布置的前透镜组合件和沿着所述光轴布置的后透镜组合件；以及第一采样透镜和第二采样透镜，其在所述前透镜组合件和所述后透镜组合件之间布置在所述光轴的对侧，并靠近所述透镜的孔径面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.09 US 61/532,984;2012.01.13 US 61/586,7381.一种立体成像器，包括透镜和沿着所述透镜的光轴布置在所述透镜后面的成像传感器，所述透镜包括：沿着所述光轴布置的前透镜组合件和沿着所述光轴布置的后透镜组合件；第一采样透镜和第二采样透镜，其在所述前透镜组合件和所述后透镜组合件之间布置在所述光轴的对侧，并靠近所述透镜的孔径面；以及第一孔径和第二孔径，所述第一孔径和所述第二孔径布置在所述透镜的所述孔径面内，其中，所述第一采样透镜包括第一前组件采样透镜和第一后组件采样透镜，所述第一前组件采样透镜布置在所述第一孔径和所述前透镜组合件之间并靠近所述第一孔径，所述第一后组件采样透镜布置在所述第一孔径和所述后透镜组合件之间并靠近所述第一孔径；以及其中，所述第二采样透镜包括第二前组件采样透镜和第二后组件采样透镜，所述第二前组件采样透镜布置在所述第二孔径和所述前透镜组合件之间并靠近所述第二孔径，所述第二后组件采样透镜布置在所述第二孔径和所述后透镜组合件之间并靠近所述第二孔径。2.根据权利要求1所述的立体成像器，其中，所述第一孔径和第二孔径分别与所述第一采样透镜和所述第二采样透镜大致成直线，所述第一孔径和所述第二孔径以孔径间距而分离。3.根据权利要求2所述的立体成像器，其中，所述第一孔径和所述第二孔径配置为允许通过改变所述孔径间距而改变所述成像器的立体影像。4.根据权利要求2所述的立体成像器，其中，所述透镜配置为允许所述第一采样透镜和所述第二采样透镜分别配合所述第一孔径和所述第二孔径而移动。5.根据权利要求2所述的立体成像器，其中，所述第一孔径和所述第二孔径是可变孔径。6.根据权利要求1所述的立体成像器，其中，所述第一孔径和所述第二孔径以孔径间距而分离，而且所述第一采样透镜和所述第二采样透镜布置为与所述第一孔径和所述第二孔径相靠近、重叠并离轴。7.根据权利要求6所述的立体成像器，其中，所述第一孔径和所述第二孔径配置为允许通过改变所述孔径间距而改变所述成像器的立体影像。8.根据权利要求6所述的立体成像器，其中，所述透镜配置为允许所述第一采样透镜和所述第二采样透镜分别配合所述第一孔径和所述第二孔径而移动。9.根据权利要求6所述的立体成像器，其中，所述第一孔径和所述第二孔径是可变孔径。10.根据权利要求1所述的立体成像器，其中，所述传感器能操作以接收来自所述透镜的第一图像和第二图像，其中，所述第一图像通过由所述第一采样透镜从所述透镜的视场的光的第一部分所采样的光而形成，并且，所述第二图像通过由所述第二采样透镜从所述透镜的视场的光的第二部分所采样的光而形成。11.根据权利要求10所述的立体成像器，进一步包括控制器，其用于对来自所述传感器的所述第一图像和所述第二图像提取图像数据，第一图像数据表示所述透镜的视场中的物体的第一透视图，而第二图像数据表示所述物体的第二透视图。12.根据权利要求10所述的立体成像器，其中，所述传感器包括布置为接收所述第一图像的第一组件传感器、和布置为接收所述第二图像的第二组件传感器。13.根据权利要求1所述的立体成像器，其中，所述第一采样透镜和所述第二采样透镜的至少其中之一的焦距小于所述前透镜组合件和所述后透镜组合件的组合在所述第一采样透镜和所述第二采样透镜不在时的焦距的一半。14.根据权利要求1所述的立体成像器，其中，所述第一采样透镜和所述第二采样透镜的其中之一、所述前透镜组合件以及所述后透镜组合件的组合的焦距小于所述前透镜组合件和所述后透镜组合件的组合在所述第一采样透镜和所述第二采样透镜不在时的焦距。15.根据权利要求1所述的立体成像器，其中，所述前透镜组合件和所述后透镜组合件共同形成双高斯透镜。16.根据权利要求1所述的立体成像器，其中，所述前透镜组合件和所述后透镜组合件共同形成变焦透镜。17.一种立体成像器，包括：第一采样透镜和第二采样透镜，其布置在光轴的对侧；前透镜组合件，其沿着所述光轴靠近所述第一采样透镜和所述第二采样透镜而布置；传感器，沿着所述光轴布置在所述采样透镜后面；后透镜组合件，其沿着所述采样透镜和所述传感器之间的光轴而布置，并且配置为将所述第一采样透镜采集的光在所述传感器上形成第一图像，以及将所述第二采样透镜采集的光在所述传感器上形成第二图像；以及布置在所述前透镜组合件和所述后透镜组合件之间的第一孔径和第二孔径；其中，所述第一采样透镜包括第一前组件采样透镜和第一后组件采样透镜，所述第一前组件采样透镜布置在所述第一孔径和所述前透镜组合件之间并靠近所述第一孔径，所述第一后组件采样透镜布置在所述第一孔径和所述后透镜组合件之间并靠近所述第一孔径；其中，所述第二采样透镜包括第二前组件采样透镜和第二后组件采样透镜，所述第二前组件采样透镜布置在所述第二孔径和所述前透镜组合件之间并靠近所述第二孔径，所述第二后组件采样透镜布置在所述第二孔径和所述后透镜组合件之间并靠近所述第二孔径。18.根据权利要求17所述的立体成像器，其中，所述前透镜组合件具有视场，并且所述前透镜组合件配置为从所述视场的第一部分提供由所述第一采样透镜采集的光，以及从所述视场的第二部...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊奇罗·欣科达，托马斯·N·米切尔，
申请(专利权)人：管理前街不同收入阶层的前街投资管理有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA