立体成像设备制造技术

本发明专利技术公开了一种立体成像设备，包括：物镜光学系统，获取从对象发射的光线，并且将所述光线引导到下游的部件；分离光学系统，具有部分反射表面，所述部分反射表面反射通过所述物镜光学系统引导的光线的一部分，并且透射一部分；第一图像形成光学系统，布置在从所述分离光学系统反射的光线传播的路径上，并且将所反射的光线聚焦以形成视差图像；第二图像形成光学系统，布置在通过所述分离光学系统的光线传播的路径上，并且将所透射的光线聚焦以形成视差图像；第一成像装置，将由所述第一图像形成光学系统形成的视差图像转换为图像信号；以及第二成像装置，将由所述第二图像形成光学系统形成的视差图像转换为图像信号。

【技术实现步骤摘要】
本公开涉及捕获立体图像的立体 成像设备，并且具体涉及用于减小用于捕获立体视频图像的两个透镜之间的距离的技术。
技术介绍
近些年来，越来越期望能够捕获3D (立体)视频图像的相机(立体成像设备)。已知的立体成像设备的一个示例基于并排(side-by-side)方法，其中，两个相机被布置为使得相机的透镜基线彼此平行(平行双透镜方法)。这种类型的立体成像设备适合于使用例如至少65mm的长基线长度(IAD :轴间距离)的成像或适合于对远处对象成像。另一方面，为了捕获近处对象的图像，基线长度(以下称为“IAD”)需要是范围从大约10至40mm的短长度。其原因是当通过使用导致两个相机的大会聚角的长IAD来捕获近处对象的图像时，在屏幕上表达的立体图像的深度超过观众可以舒适地观看立体图像的范围。在该情况下，观看立体图像的观众不利地感觉到疲劳、恶心或者感到不舒适。然而，在基于并排布置两个相机的光学系统和成像器的并排方法的立体成像设备中，两个相机可以物理地彼此干扰，这防止IAD比两个相机之间的最小距离短，该最小距离由光学系统和成像器之间的位置关系确定。相对比的，基于分束器方法(半反射镜方法)的立体成像设备可以使用短的IAD。在基于将由半反射镜分离的图像光线引导到两个成像单元的分束器方法的立体成像设备中，该两个成像单元被布置为使得其透镜光轴在半反射镜表面上以直角彼此相交。即，因为两个成像单元将不物理地彼此干扰，所以IAD可以甚至被减小为O。然而，基于在被称为台架(rig)的基座上安装两个成像单元的分束器方法的立体成像设备整体大且重。而且，半反射镜的边缘应当不出现在两个成像单元的每个的视场内，半反射镜的大小需要与成像单元中的透镜的直径成比例地很大，这导致在立体成像设备的成本的增大。而且，在台架上安装成像单元的立体成像设备中，每当捕获图像时，通常要求设置IAD、会聚角及其他参数和对准(alignment)，以及其他调整，导致极其繁重的工作。为了解决如上所述的问题,近些年来已经尝试通过在单个壳(enclosure)中包含用于基于并排方法捕获图像的两个透镜来配置集成的立体成像设备。如此配置的立体成像设备通常不要求任何装配或对准。而且，可以容易地在现场成像和材料收集应用中携带这种类型的紧凑立体成像设备，并且可以在短的设置时间段中将该立体成像设备迅速地准备好成像。例如，JP-A-9-46729描述了在单个壳中包含两个透镜的立体成像设备。
技术实现思路
然而，仍然基于并排方法的、如此集成的立体成像设备在IAD调整中具有限制。SP，最小IAD仍然被限制到由光学系统和成像器之间的位置关系确定的特定距离。鉴于上面的情况，期望实现利用短IAD的成像以及立体成像设备的尺寸减小。本公开的一个实施例涉及一种立体成像设备，包括物镜光学系统、分离光学系统、第一图像形成光学系统、第二图像形成光学系统、第一成像装置和第二成像装置，并且如上所述的部件的每一个的配置和功能如下所述物镜光学系统获取从对象发射的光线，并且将所述光线引导到下游的部件。所述分离光学系统具有部分反射表面，所述部分反射表面反射通过所述物镜光学系统引导的光线的一部分，并且透射其一部分。所述第一图像形成光学系统被布置在从所述分离光学系统反射的光线沿其传播的路径上，并且将所述反射的光线聚焦以形成视差图像。所述第二图像形成光学系统被布置在穿过所述分离光学系统的光线沿其传播的路径上，并且将透射的光线聚焦以形成视差图像。所述第一成像装置将由所述第一图像形成光学系统形成的视差图像转换为图像信号。所述第二成像装置将由所述第二图像形成光学系统形成的视差图像转换为图像信号。 因为如上所述的配置防止所述第一和第二图像形成光学系统物理地彼此干扰，所以可以减小所述IAD。而且，将所述分离光学系统布置在所述物镜光学系统的下游的位置中允许减小所述分离光学系统的大小，由此可以因此减小整个立体成像设备的大小。根据本公开的实施例，可以通过使用短IAD来执行成像，并且可以减小设备的大小。附图说明图IA和IB是示出根据本公开的第一实施例的立体成像设备的配置的示例的示意图，图IA是侧视图，并且图IB是顶视图。图2是示出根据本公开的第一实施例的、在传播通过具有图像形成能力的物镜光学系统之后入射在图像形成光学系统上的光线的光路的示例的光路图；图3A和3B是示出根据本公开的第一实施例的、在传播通过接收从对象发射的光线并且输出大体平行的光线的物镜光学系统后入射在图像形成光学系统上的光线的光路的示例的光路图，图3A是从对象上的单个点发射并到达图像形成光学系统的光线的光路图，并且图3B是通过所述图像形成光学系统中的透镜的中心的光线的光路图；图4A和4B描述了根据本公开的第一实施例的立体成像设备中执行的变焦(zooming)的示例，图4A示出在广角低放大率下的透镜的位置的示例，并且图4B示出在窄角高放大率下的透镜的位置的示例；图5A和5B描述了根据本公开的第一实施例的立体成像设备中执行的聚焦(focusing)的示例，图5A示出其中将聚焦位置向对象移动的情况，并且图5B示出其中将聚焦位置向图像移动的情况；图6是示出根据本专利技术的第一实施例布置图像形成光学系统之一和半反射镜的角度的示例的侧视图；图7是示出根据本公开的第一实施例的变型I的立体成像设备的配置的示例的侧视图；图8A和SB是根据本公开的第一实施例的变型2的立体成像设备的配置的示例的不意图，图8A是侧视图，并且图8B是顶视图；图9是示出根据本公开的第一实施例的变型3的立体成像设备的配置的示例的侧视图IOA和IOB是示出根据本公开的第二实施例的立体成像设备的配置的示例的示意图，图IOA是顶视图，并且图IOB是侧视图；图11是示出根据本公开的第二实施例的立体成像设备的配置的示例的透视图；图12A和12B是示出根据本公开的第二实施例的变型I的立体成像设备的配置的不例的不意图，图12A是顶视图，并且图12B是侧视图；图13是示出根据本公开的第二实施例的变型I的立体成像设备的配置的示例的透视图；图14A和14B是示出根据本公开的第二实施例的变型2的立体成像设备的配置的不例的不意图，图14A是顶视图，并且图14B是侧视图；图15是示出根据本公开的第二实施例的变型2的立体成像设备的配置的示例的 透视图；并且图16是示出根据本公开的第三实施例的立体成像设备的配置的示例的顶视图。具体实施例方式下面将描述根据本公开的实施例的立体成像设备。以下面的顺序来进行该描述。I.第一实施例(两个图像形成光学系统和与其对应的成像装置被布置为使得其光轴彼此平行的情况)2.第二实施例(两个图像形成光学系统和与其对应的成像装置被布置为使得其光轴彼此相交的情况)3.第三实施例(设置多个图像形成光学系统和与其对应的成像装置的情况)〈I.根据第一实施例的立体成像设备的配置的示例〉[1-1.立体成像设备的配置的示例]将首先参考图IA和IB至5A和5B来描述根据本公开的第一实施例的立体成像设备的配置的示例。图IA是根据本实施例的立体成像设备I的侧视图，并且图IB是立体成像设备I的顶视图。立体成像设备I包括物镜光学系统10、作为分离光学系统的半反射镜20、以及成像单元3R和3L，如图IA和IB中所示。物镜光学系统10具有大量的透镜组，每一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体成像设备，包括：物镜光学系统，获取从对象发射的光线，并且将所述光线引导到下游的部件；分离光学系统，具有部分反射表面，所述部分反射表面反射通过所述物镜光学系统引导的光线的一部分，并且透射一部分；第一图像形成光学系统，布置在从所述分离光学系统反射的光线传播的路径上，并且将所反射的光线聚焦以形成视差图像；第二图像形成光学系统，布置在通过所述分离光学系统的光线传播的路径上，并且将所透射的光线聚焦以形成视差图像；第一成像装置，将由所述第一图像形成光学系统形成的视差图像转换为图像信号；以及第二成像装置，将由所述第二图像形成光学系统形成的视差图像转换为图像信号。

【技术特征摘要】
2011.07.26 JP 2011-1632451.一种立体成像设备，包括 物镜光学系统，获取从对象发射的光线，并且将所述光线引导到下游的部件； 分离光学系统，具有部分反射表面，所述部分反射表面反射通过所述物镜光学系统引导的光线的一部分，并且透射一部分； 第一图像形成光学系统，布置在从所述分离光学系统反射的光线传播的路径上，并且将所反射的光线聚焦以形成视差图像； 第二图像形成光学系统，布置在通过所述分离光学系统的光线传播的路径上，并且将所透射的光线聚焦以形成视差图像； 第一成像装置，将由所述第一图像形成光学系统形成的视差图像转换为图像信号；以及 第二成像装置，将由所述第二图像形成光学系统形成的视差图像转换为图像信号。2.根据权利要求I所述的立体成像设备， 其中，所述物镜光学系统具有聚焦调整功能和/或变焦调整功能。3.根据权利要求2所述的立体成像设备， 其中，所述第一图像形成光学系统在角度上被布置为使得入射在所述分离光学系统的部分反射表面上的光线的入射角等于从所述分离光学系统的部分反射表面反射且沿着所述第一图像形成光学系统的光轴入射的光线的反射角。4.根据权利要求3所述的立体成像设备， 其中，所述第一图像形成光学系统被布置为使得沿着所述第一图像形成光学系统的光轴的虚拟光线在从所述分离光学系统反射后传播所沿着的路径与所述物镜光学系统的光轴基本平行，并且所述路径通过从所述物镜光学系统的光轴偏移预定距离的位置；并且，所述第二图像形成光学系统被布置为使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田正裕，青木直，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：