三维摄像透镜系统技术方案

本发明专利技术提供了一种三维摄像透镜系统，它具有这样的结构，即其中设置了左和右影像传感透镜，并且对光进行合成以在单各ＣＣＤ（电荷耦合器件）上成像，从而防止光强损失。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于拍摄三维影像的三维摄像透镜系统，更具体地涉及 一种三维摄像透镜系统，在它的结构中提供了左和右影像传感透镜，并且将光合成在单一CCD (电荷耦合器件)上成像，从而防止光强损失。
技术介绍
现如今，随着对三维影像的重要性的认识，不仅在国内而且在世界 范围内进行了各种研究。然而，尽管各种研究有所进展，但这些研究主要侧重于显示。因此， 对三维影像拍摄设备的研究几乎没有进展。具有讽刺意义的是，尽管认识到了三维影像的重要性，但是人们通 常认为影像拍摄是利用两套透镜系统同时进行的。然而，在实际当中，使用两套透镜系统会比使用一套透镜系统带来 更多的问题。第一，如图1所示，当两套透镜系统100各由透镜120和主体110 构成时，很难维持与人的眼点(eyespot)距离相等的距离。第二，两套透镜系统100很难用电路进行合成。第三，在成本方面，使用两套透镜系统100造成成本增加。此外， 很难统一操作变焦透镜和调焦透镜。此外，不容易附加例如电机等装置。第四，在大特写(extreme close-up)的情况下拍摄物体140时，用 两套透镜系统100不能精确地实现角度调整。另外，由于电机和装置(未 示出)必须额外附加，透镜系统的尺寸变大。第五，当透镜系统向中心部分倾斜以拍摄附近物体的影像时，会产 生梯形失真。这就导致产生所谓的纵视差，其中左影像和右影像彼此不 重合。在实际当中，HD (高分辨率)等级的广播透镜最初并不是针对三维 拍摄用途而制造的。因此，透镜较厚(通常透镜的外径大于等于95mm)， 并且其主体为此厚度的1.5倍。因此，两套透镜系统100彼此间隔开大于 眼点距离(约65mm)的距离。结果，再现大特写拍摄的影像时，影像不 能被人眼清晰地识别。此外，由于透镜系统100体积大和重量大，不容 易实现影像拍摄。为了解决使用两套透镜系统100进行三维影像拍摄时发生的问题， 部分地开发了一种三维摄像透镜系统，其中在一套透镜系统中包括双目 透镜(binocular lenses)。例如，如图2A和2B所示，可在常规摄像机200上附接具有双目复 式(duplex)结构的免调焦转接器(adapter)透镜系统210。对于这种结构，转接器是在不知道已有摄像机的透镜能力的情况下 设计出的。因此，组装之后不能得到足够的分辨率。此外，如果拍摄宽 像角影像，则因为角度在摄像机透镜的前部变得较宽而难以保持双目距 离(65醒)。另外，当摄像机200中内置的变焦透镜的焦距发生变化时，主光的 入射点，g卩，入瞳位置发生变化。因此，对于由4个透镜组L1， L2， L3 和L4组成的转接器透镜系统，入瞳必须根据变焦透镜要求的入瞳变化而 改变。由于转接器透镜系统不能对此进行补偿，所以产生了这样一种现象 (黑框)，即，形成的视角不够大，因此周围看上去是黑的。为了校准左右光束，使用了分束器(用于合成从反射镜M1， M2和 M3反射的两束光的装置)。因此，仅有50%的光束可用，而损失了其余 的50%光束。根据这种结构，局限性在于获得的三维影像的影像质量较低。 除了上述结构之外，如图3所示，变焦透镜310由4个透镜组构成用于调焦的第一透镜组311;用于修改和补偿放大率的第二透镜组312;第三透镜组313以及作为主透镜组的第四透镜组317。变焦透镜310的第三透镜组313后面设置有孔径单元(未示出)。孔径单元后面设置有全反射棱镜315和长条棱镜(X-cube) 316。孔径单元设置在第三透镜组313后面、全反射棱镜315前面。几乎 接触到孔径单元的位置处设置有旋转盘314，由此当左影像的光透过孔径 单元时右影像的光被遮蔽，而当右影像的光透过孔径单元时左影像的光 被遮蔽。因此，在CCD (未示出)上交替地形成左影像和右影像。当物体位于无穷远时两个光轴(聚散度观察物体时的角度)是平 行的。另一方面，当物体位于较近位置时，通过利用位于变焦透镜310 的第三透镜组313后面的全反射棱镜315的旋转，聚散度随着位于较近 位置的物体而改变。由于长条棱镜316设置在第三透镜组313与第四透镜组317之间从 而对光进行合成，所以很难设计出具有较高放大率(高变焦比)的变焦 透镜。在实际当中，变焦比被限定到最大仅为初始值的3倍。根据这种结构，当透过双目透镜接收到的光320被用于由长条棱镜 316合成三维影像时，长条棱镜316的特征将待用光320的强度限制为最 大25%。例如，当开发的透镜的F数为2.8时，仅可用最大l/4的光强，因为 长条棱镜316被用于合成从左右侧发出的光。结果，得到F5.6的透镜。 此外，如果长条棱镜316制造得不是非常精确，就可能形成双重影像。为了解决长条棱镜316仅可使用25%光强的问题， 一种方法是在图 3的结构中并入分光器。利用分光器能够使用最多50%的光强。然而， 100%使用仍不可能。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种三维摄像透镜系统，其中通 过设置由从以下组中选择的元件构造的光透射器/反射器而不是长条棱镜 或分束器，可以获得较高变焦比和较高分辨率的三维影像，而不会损失 光强，所述组包括全反射镜和交替反射/透射的旋转盘、全反射镜和形成 反射镜的检流计，或全反射镜和数字反射镜。此外，利用一个孔径单元而不是利用双目透镜的两个孔径单元(未示出)获得了简单的结构。具 体来讲，在这种三维摄像透镜系统中，第一中继透镜的焦距被形成为等 于第二中继透镜的焦距，由此获得为1的放大率，并且经由第一中继透 镜透射的光平行地传播到第二中继透镜以进行平行入射。本专利技术的一个方面提供了一种三维摄像透镜系统，该系统包括设 置在其光学系统前部的前透镜；形成在前透镜后面的第一中继透镜；形成于第一中继透镜后面从而使左影像和右影像的光交替地透射或反射的 光透射器/反射器；形成在光透射器/反射器后面从而补偿入射光的影像质 量的第二中继透镜；形成在第二中继透镜后面从而将经由第二中继透镜 入射的经补偿的光的影像质量分为红、绿、蓝三原色分量的混色棱镜； 以及CCD，其中第一中继透镜的焦距被形成为等于第二中继透镜的焦距， 由此获得为1的放大率，因此第一中继透镜的前焦点位于从轴向观察光 时由前透镜形成的像点上，从而经由第一中继透镜透射的光平行地传播， 以平行地入射到第二中继透镜上，由此在像平面上形成焦点。在本专利技术的上述方面中，该光透射器/反射器可以用从由全反射镜和 旋转盘、全反射镜和检流计，或全反射镜和数字反射镜构成的组中选择 的元件来构成。另外，该前透镜可以由可拆装变焦透镜或定焦透镜来构成。 另外，该检流计可以有一个或两个反射镜，并且该反射镜可左/右或 上/下旋转。另外，该检流计可以被构造为使得该反射镜的角度为相对于经由中 继透镜入射的光成0。或45° 。另外，在该检流计中，当反射镜的角度为0°时左侧光可以透射并 被导向CCD，而当反射镜的角度为45°时右侧光可以反射并被导向 CCD。另外，该旋转盘可以有一个或多个孔。根据本专利技术的三维摄像透镜系统，利用从由全反射镜、旋转盘、检 流计和数字反射镜组成的组中选择的元件构造的、组合了具有相同焦距 并且放大率为1的第一中继透镜和第二中继透镜的光透射器/反射器，得到了可以在一个CCD上形成由前透镜形成的影像而不会损失光强的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维摄像透镜系统，该三维摄像透镜系统包括：　设置在其光学系统前部的前透镜；　形成在该前透镜后面的第一中继透镜；　形成于第一中继透镜后面从而使左影像和右影像的光交替地透射或反射的光透射器／反射器；　形成在该光透射器／反射器后面从而补偿入射光的影像质量的第二中继透镜；　形成在第二中继透镜后面从而将经由第二中继透镜入射的经补偿的光的影像质量分为红、绿、蓝三原色分量的混色棱镜；以及　ＣＣＤ，　其中第一中继透镜的焦距被形成为等于第二中继透镜的焦距，由此获得为１的放大率，因此第一中继透镜的前焦点位置位于从轴向观察光时由前透镜形成的像点上，从而经由第一中继透镜透射的光平行地传播，以平行地入射到第二中继透镜上，由此在像平面上形成焦点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晋澔，韩完教，
申请(专利权)人：郑晋澔，韩完教，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]