立体摄像装置以及立体摄像方法制造方法及图纸

本公开提供了一种立体摄像装置以及立体摄像方法，该立体摄像装置包括无焦光学系统的目标光学系统，其包括将对象形成为真实图像或虚拟图像并且布置在相同光轴上的两个或更多个透镜组；多个摄像光学系统，其允许从所述目标光学系统的不同路径发出的多个对象光束通过多个单独的透镜组成像为单独的图像；以及多个摄像元件，其与多个摄像光学系统对应地设置，并且将通过多个摄像光学系统成像的图像转换为图像信号。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及拍摄立体图像的立体摄像装置和立体摄像方法，更具体地涉及调节有效摄像机之间的距离与有效会聚的技术。
技术介绍
在相关领域的双目型立体摄像装置中，作为要拍摄的物体的对象的右图像和左图像通过布置在左右方向两个方向上的摄像机拍摄，从而得到双目立体图像。此时，左右摄像机之间的距离(摄像镜头之间的距离)(基线长度，IAD(轴间距离))和会聚对于所得到的双目立体图像的立体效果或者舒适的视差范围具有很大的影响。在相关领域的双目立体摄像装置中，通过实际地改变左右摄像机的布置来进行摄像机之间的距离的调节，并且也通 过调节摄像机本身的布局或者通过各个摄像机的镜头控制来进行摄像机的会聚的调节。对于摄像机之间的距离，通过调节(缩小)安装在摄像机中的镜头或摄像元件的尺寸使距离缩短存在限制。因此，通过安装在叫做平台(rig)的架子上的半反射镜、分别利用左右摄像机来拍摄反射光和透射光，从而可以在不引起摄像机之间的物理干渉的情况下缩小摄像机之间的距离。此外，对于摄像机的会聚，可以以下面的方法作为示例，即其中左右摄像机的光轴相互平行地布置的平行方法，以及其中使左右摄像机的光轴与要拍摄的物体(其在显示是位于屏幕上)的深度(会聚点)相符地彼此交叉的方法。当调节立体图像从显示屏幕的前凸量或内陷量时，摄像机的会聚是必要的调节项目。当前，通过以物理的方式直接改变左右摄像机的方向、或者采用分别调节左右镜头中的光路的方式，或者以图像处理的方式使左右图像的像素位置彼此偏离的方式来调节会聚。这里，对于双目立体摄像装置，在图29中示出了其中在左右摄像机的前面布置一个目标光学系统的配置。在图29中，将目标光学系统201表不为ー个凸透镜,其中目标光学系统能够使图像形成在位于摄像光学系统(image pickup optical system)内的像平面上。此外,将摄像光学系统202R和202L分别表示为左凸透镜和右凸透镜，并且指出目标光学系统201不是无焦光学系统。图29是从上侧观察的立体摄像装置的示图，并且图示了在拍摄从目标光学系统201的中心轴稍微向右侧偏移的对象211至216的情况下、成像到左摄像机(拍摄右眼图像的摄像元件(image pickup device) 203L)的对象图像的位置。对象211至216是包括位于前后方向上的四个对象、以及相对于位于中心附近的对象212分别在左侧和右侧并排布置的两个对象的六个对象。当以对象214作为示例进行描述时，连接对象214与目标光学系统201的中心的线、与平行于目标光学系统201的中心轴从对象214入射并被折射的光束的交叉点，是通过目标光学系统201得到的像位置214-1。在该像位置214-1处的图像通过摄像光学系统202L在像位置214i处成像。以这种方式，对象211至216的图像分别通过像位置211-1至216-1在像位置211i至216i处成像。由于成像后的对象图像的位置布置在与像平面204垂直的线上，因此考虑使透射通过对象211至216的光束透射通过瞳孔(由于对象相对于目标光学系统201的中心轴位于右侧，因此是右眼瞳孔)。虽然在图29中未示出，但是对于左眼图像的图像，可以考虑以同样的方式透射通过瞳孔的对象的布局。此时，根据目标光学系统201的后侧焦点位置为顶角的相似三角形的相似比、以物IAD的fl/(L-fl)倍得到作为有效IAD的距离ed。这里，L表示目标光学系统201与摄像光学系统202R和202L的主平面之间的距离，fl表示目标光学系统201的焦距。此外，在图29中，f3表示摄像光学系统202R和202L的焦距，并且d表示从目标光学系统201的主平面到对象212的距离。在图29的立体摄像装置中，其优势在于有效IAD距离ed可以小于物理IAD，但像平面204的傾斜度与焦平面205的傾斜度不同，从而存在整个平面上的聚焦不简单的问题。日本未审查专利申请公开No.2003-5313公开ー种包括具有聚焦功能的目标光学 系统和摄像光学系统的立体摄像装置，其中摄像光学系统使得从目标光学系统的不同路径发出的对象的多个光束成像、来作为视差图像。在摄像光学系统中，各个光学系统的光轴布置在相同的平面上并且在该平面中的各个光学系统的焦点位置处相互交叉，并且目标光学系统的光轴也布置在该平面中。
技术实现思路
然而，在半反射镜方式的平台中，很难操作大尺度的装置，并且改善影响拍摄结果的半反射镜往往很昂贵。此外，左右摄像机的光轴彼此交叉的会聚点被设置为距离左右摄像机等距。因此，需要避免由于单独地调整左右摄像机而照常的左右摄像机在方向上的偏差，并且优选地通过ー个机构来进行调节。因此，对于针对每个拍摄场景需要被调整的摄像机之间的距离或者会聚，优选地允许通过尽可能简单地调节来改变距离和会聚。此外，在双目立体摄像装置中，需要在左右图像之间不产生除了可以根据深度上的差别而得到的左右视差以外的差别，并且需要精确地设置左右摄像机的相对关系。为了进行该设置，在利用半反射镜的平台中在拍摄之前需要时间来进行调节操作。此外，在目前的立体摄像机中，摄像机之间的距离是固定的，这导致了对拍摄范围的ー个限制。在包括作为摄像光学系统的多个摄像机的立体摄像装置中，期望在不改变多个摄像机的物理相对位置的情况下，容易地调节有效摄像机之间的距离和有效会聚。根据本公开的实施例，提供了ー种立体摄像装置，包括无焦光学系统的目标光学系统，其包括将对象形成为真实图像或虚拟图像并且布置在相同光轴上的两个或更多个透镜组；多个摄像光学系统，其允许从目标光学系统的不同路径发出的多个对象光束通过多个单独的透镜组成像为单独的图像；以及多个摄像元件，其与多个摄像光学系统对应地设置，并且将通过多个摄像光学系统成像的图像转换为图像信号。此外，在目标光学系统由包括对象侧透镜组和摄像光学系统侧透镜组的两个透镜组等效地构成的情况下，可以使得摄像光学系统侧的透镜组、与摄像光学系统具有彼此相同的焦平面，并且然后可以改变目标光学系统中的两个透镜组之间在光轴上的距离。根据本公开的本实施例的立体摄像装置，无焦光学系统的目标光学系统与包括多个光学系统的摄像光学系统组合，从而可以在不改变摄像光学系统之间的物理位置的情况下调节会聚，以给出瞳孔之间的有效距离(有效IAD)和零的有效视差。在目标光学系统是无焦光学系统的情况下，目标光学系统和摄像光学系统(不倾斜)的布局与有效IAD的调节没有关系。另ー方面，当假设目标光学系统由两个透镜组构成时，在使得摄像光学系统侧透镜组与摄像光学系统的透镜组具有彼此相同的焦平面的情况下，当改变目标光学系统的两个透镜组之间的距离吋，目标光学系统不会变为无焦光学系统，但可以在不改变有效IAD的同时改变会聚。根据本公开的实施例，可以在不改变设置有多个摄像光学系统和摄像元件的多个摄像机之间的物理相对位置的情况下、容易地调节有效摄像机之间的距离和有效会聚。附图说明 图IA和IB是图示了当前的立体摄像装置的基本配置示例的说明图，其中图IA从上侧图示了利用左右摄像机拍摄多个对象的情形，并且图IB图示了对象的图像位置反转的左图像和右图像；图2是图示了通过图IA和IB所示的立体摄像装置拍摄的左右图像被显示并且人观看这些图像的情形的说明图；图3A和3B是图示了利用立体摄像装置的彼此间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体摄像装置，包括：无焦光学系统的目标光学系统，其包括将对象形成为真实图像或虚拟图像并且布置在相同光轴上的两个或更多个透镜组；多个摄像光学系统，其允许从所述目标光学系统的不同路径发出的多个对象光束通过多个单独的透镜组成像为单独的图像；以及多个摄像元件，其与所述多个摄像光学系统对应地设置，并且将通过所述多个摄像光学系统成像的图像转换为图像信号。

【技术特征摘要】
2011.03.31 JP 2011-0813061.一种立体摄像装置，包括 无焦光学系统的目标光学系统，其包括将对象形成为真实图像或虚拟图像并且布置在相同光轴上的两个或更多个透镜组； 多个摄像光学系统，其允许从所述目标光学系统的不同路径发出的多个对象光束通过多个单独的透镜组成像为单独的图像；以及 多个摄像元件，其与所述多个摄像光学系统对应地设置，并且将通过所述多个摄像光学系统成像的图像转换为图像信号。2.根据权利要求I所述的立体摄像装置， 其中在所述目标光学系统由两个透镜组等效地构成的情况下，使得所述目标光学系统的透镜组当中的位于所述摄像光学系统侧的透镜组、与所述摄像光学系统的各个透镜组具有彼此相同的焦平面，并且改变所述目标光学系统的对象侧透镜组与所述摄像光学系统侧透镜组之间的在光轴上的距离。3.根据权利要求I所述的立体摄像装置， 其中在所述目标光学系统由两个透镜组等效地构成的情况下，第一透镜组和第二透镜组具有彼此相同的焦平面。4.根据权利要求3所述的立体摄像装置， 其中在所述第一透镜组和所述第二透镜组具有彼此相同的焦平面的状态下，所述目标光学系统的透镜组当中的位于所述摄像光学系统侧的所述第二透镜组、与所述摄像光学系统的各个光学系统具有彼此相同的焦平面。5.根据权利要求3所述的立体摄像装置，还包括 控制单元，其执行第一控制，所述第一控制通过改变所述第一透镜组与所述第二透镜组之间在光轴上的距离来使得所述第一透镜组和所述第二透镜组具有彼此相同的焦点。6.根据权利要求I所述的立体摄像装置，还包括 控制单元，其执行第二控制，所述第二控制通过改变所述目标光学系统的各个透镜组的焦距并且改变所述目标光学系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：永野秀敏，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：