立体成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了立体成像装置，包括：前侧光学构件，其由非无焦光学系统形成，所述前侧构件形成对象的像；多个后侧光学构件，其不仅布置在所述前侧光学构件形成所述对象的像所在的平面的下游，而且还以使得所述多个后侧光学构件的光轴与所述前侧光学构件的光轴基本平行但不重合的方式定位，所述多个后侧光学构件对由所述前侧光学构件形成的实像进行再聚焦；以及成像器件，其接收由所述后侧光学构件聚焦的光线以产生成像信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及拍摄立体图像的在摄影机或任意其他相似装置中使用的立体成像装置。
技术介绍
设置有两个独立的成像透镜的摄像机已经被用于拍摄立体图像。如 JP-A-2006-162990所述，这种类型的摄像机通过使用两个成像透镜中的一个拍摄用于右眼 的图像并使用另一个成像透镜拍摄用于左眼的图像来获得两个视差图像。观察者可以其左 眼和右眼分别接收图像时观察到立体图像。期望这样的立体图像不仅用于娱乐而且还用于医疗和其他相似领域，并且已经提 出了许多形式的立体成像装置。图5是示出典型的立体成像装置的示例的立体图。立体成像装置500包括拍摄用 于左眼的图像的成像单元3L和拍摄用于右眼的图像的成像单元3R。存在用于将所拍摄的 两个图像作为立体图像呈现的许多方法。例如，通过使用相异的偏振光通量来投射左右图像，并且观察图像的观察者佩戴 具有在左右透镜的位置布置与相异的偏振光通量对应的偏振过滤片的眼镜。这样被供应到 左右眼镜的图像形成了立体图像。为了使所拍摄的图像具有立体感，需要根据要距成像的对象的距离来产生左右图 像之间的视差。通过拍摄用于左眼的图像的成像单元3L中的透镜IL的光学中心2L与拍 摄用于右眼的图像的成像单元3R中的透镜IR的光学中心2R之间的距离L，来确定左右图 像之间的视差。为了拍摄最终有效地呈现立体感的图像，需要对远处的对象增大L，并对近处的对 象减小L，使得视差减小。通常，认为L优选地被设定为距要拍摄的对象的距离的约1/30。表1基于上述假 定示出了距对象的距离与L之间的示例性关系。表 1 上述立体成像装置中的一些具有变焦功能。JP-A-2001-33900揭示了一种技术，用 于将两个成像透镜与齿轮进行连接并且在变焦操作期间两个成像齿轮的操作环同步地转动。JP-A-8-317424揭示了一种技术，用于通过使用焦距检测器来判定并控制在变焦 操作中由于制造处理时不良的组装精度导致的左右成像光学系统的光轴的偏差的量，来校 正所述偏差。
技术实现思路
另一方面，为了拍摄高质量图像，通常镜头的壳体趋于尺寸增大。此外，为了拍摄 明亮的图像，需要使用大数值孔径的透镜，其通常是大直径的透镜。更长焦距的透镜也具有 更大的直径。例如，当在近摄模式下使用具有大直径透镜的立体成像装置以使近处的对象成像 时，在一些情况下发生以下问题因为每个透镜的直径均较大，所有如图5所示的左右镜筒 4L、4R或镜头壳体5L、5R彼此撞击或干扰。在此情况下，左右透镜之间的中心对中心距离L 会不能随着距对象的距离的减小而减小。结果，距离L不可避免地大于合适值。在此情况下，左右图像之间的视差不必要地 较大，导致不自然的夸张的立体图像。较大的L使得左右镜头的视场彼此重叠的区域变窄。在此情况下，两个镜头不能 在近范围内对同一对象成像，反而会不利地对不同对象成像。为了避免这种状况，需要使得两个镜头向内倾斜使得其光轴倾斜。虽然左右视场 彼此重叠的区域可以因此变得足够大，但是过大的会聚角阻碍了自然的立体图像的产生。4当左右镜头中的每一者均具有变焦透镜时，产生另一个问题。具体而言，当随着变 焦操作拍摄视频图像时，除非以左右透镜的视角同步变化的方式进行变焦操作，否则得到 的立体图像将不自然。因此在变焦操作期间需要精确地保持左右透镜的视角彼此相等。为此，如 JP-A-2001-33900和JP-A-8-317424所述，通常要求复杂的机构和处理。当距对象的距离较 短时，此目的更难实现。因此，期望提供一种立体成像装置，尤其在近范围近摄成像时能够根据距对象的 距离拍摄具有两者之间合适的视差的左右图像以获得高质量的立体图像。还期望提供一种立体成像装置，能够容易地在变焦或其他操作期间以左右视角保 持一致的方式拍摄图像。根据本专利技术的实施例，提供了一种立体成像装置，包括前侧光学构件，其由非无 焦光学系统形成，所述前侧构件形成对象的像。该立体成像装置还包括多个后侧光学构 件，其不仅布置在所述前侧光学构件形成所述对象的像所在的平面的下游，而且还以使得 所述多个后侧光学构件的光轴与所述前侧光学构件的光轴基本平行但不重合的方式定位， 所述多个后侧光学构件对由所述前侧光学构件形成的实像进行再聚焦。该立体成像装置还 包括成像器件，其接收由所述后侧光学构件聚焦的光线。上述构造允许源自对象并入射在前侧光学构件的光线划分为具有不同视差图像 信息的多组光线，并且将划分后的各组光线导引到各个后侧光学构件。根据上述本专利技术的实施例，多个后侧光学构件不仅布置在单镜头前侧光学构件形 成对象的像所在的平面的下游，而且还以使得多个后侧光学构件的光轴与前侧光学构件的 光轴平行但不重合的方式定位。上述构造允许源自对象并入射在前侧光学构件上的光线划 分为具有不同视差图像信息的多组光线，并且将划分后的各组光线导引到各个后侧光学构 件。因此，由单镜头前侧光学构件产生的图像光可以用于产生立体观察所用的成像信号，从 而能够以令人满意的方式执行三维成像。附图说明图1描绘了根据本专利技术的第一实施例的立体成像装置；图2描绘了根据本专利技术的第二实施例的立体成像装置；图3描绘了根据本专利技术的第三实施例的立体成像装置；图4描绘了根据本专利技术的第四实施例的立体成像装置；并且图5是现有技术的立体成像装置的示例的立体图。具体实施例方式以下将参考附图详细描述本专利技术的实施例。将以下述顺序进行说明1.第一实施例(图1)2.第二实施例(图2)3.第三实施例(图3)4 第四实施例(图4)5.变化方案1.第一实施例图1是示出根据本专利技术的第一实施例的立体成像装置100的构造的俯视图。图 1示出了光学系统和成像器件，但未示出对由成像器件产生的成像信号进行处理的处理电 路。对将在其他实施例中描述的图2以及其他视图也同样如此。本实施例中的立体成像装置100包括主透镜10，其是对来自对象的光进行汇集和 聚焦的前侧成像器。中继透镜31和32布置在主透镜10形成对象的实像所在的位置的下 游。中继透镜31和32每一者均对由主透镜10汇集的光进行再聚焦。接收来自对象的光 的成像器件41和45布置在中继透镜31和32形成对象的图像所在的位置上。成像器件41 和45每一者是CCD(电荷耦合器件)图像传感器、CMOS (互补金属氧化物半导体)图像传 感器或任意其他合适的图像传感器。成像器件41和45每一者接收图像光，将其转换为电成像信号，并输出得到的信 号。成像器件45输出用于右眼的成像信号，成像器件41输出用于左眼的成像信号。处理 电路(未示出)使用这两个成像信号来产生用于立体观察的图像信号。现在，使光线4是表示源自对象“a”并入射在主透镜10上的光通量的中心光线， 并且光线1和7是光线4周围的周边光线。相似地，使光线5是表示源自位于主透镜10的 光轴上的对象“b”并入射在主透镜10上的光通量的中心光线，并且光线2和8是光线5周 围的周边光线。此外，使光线6是表示源自对象“c”并入射在主透镜10上的光通量的中心 光线，并且光线3和9是光线6周围的周边光线。来自对象“a”的光线1、4和7通过主透镜10折射成为光线11、14和17，并被汇集 在像平面51上，像平面51是光线11、14和17被聚焦所在的平面。光线11接着入射在中继透镜32上并被聚焦到成像器件45上的点48中。光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体成像装置，包括：前侧光学构件，其由非无焦光学系统形成，所述前侧构件形成对象的像；多个后侧光学构件，其不仅布置在所述前侧光学构件形成所述对象的像所在的平面的下游，而且还以使得所述多个后侧光学构件的光轴与所述前侧光学构件的光轴基本平行但不重合的方式定位，所述多个后侧光学构件对由所述前侧光学构件形成的实像进行再聚焦；以及成像器件，其接收由所述后侧光学构件聚焦的光线以产生成像信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉川功一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]