CN103154816A - 用于静态摄影的可变三维照相机组件 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式提供一种用于静态摄影的可变三维照相机组件。该组件包括壳体（5），该壳体用以封装用于捕获和投影左眼视景和右眼视景的两个照相机（1,2）。可动伸缩臂（12,22）固定到所述壳体（5）并且固定有两个物镜（15,25）。所述臂（12,22）以手动的方式移动或者利用机动控制装置移动，以能够将物镜（15,25）同时会聚在期望目标上。由照相机（1,2）捕获的图像被传送通过两个目镜（11,21）而投影为3D图像。单个公共控制单元（6）调节图像处理单元（3），该图像处理单元设置用于同时三维观察目标物体（4）的图像。水平平行指示器系统（7）布置成水平地保持照相机。设置多位置主透镜/棱镜/反射镜复合单元（LMPC4），以精确地调节所述会聚，从而改进三维效果。

Description

用于静态摄影的可变三维照相机组件

技术领域

本文的实施方式总体涉及摄影领域，并且具体地涉及3D照相机系统。本文的实施方式更具体地涉及具有用于静态摄影的双照相机的可变3D照相机组件。

背景技术

3D成像或立体影像是一种能够记录三维视觉信息或者在图像中产生深度错觉的技术。人类视觉使用几个暗示来确定感知到的场景中的相对深度。这些暗示中一些如下：立体影像、眼球的调节、一个物体被另一个物体阻塞、已知尺寸的物体的被包围的视角、线性透视、竖直位置、浊度、减饱和度、变蓝度、以及质地图案细节的变化。除了前两个暗示之外的所有暗示存在于传统的两维图像中，诸如绘画、照片和电视。立体影像是通过向每个眼球呈现略微不同的图像而对照片、电影或者其它二维图像中的深度错觉的增强。

右图片和左图片之间的差异是人类大脑用于感知图像的深度的最重要的视觉信息。差异越大，深度感知就越深。

传统的立体影像照片包括从一对2D图像开始而产生3D错觉。增强大脑中的深度感知的最容易的方式是向观察者的眼睛提供两种不同的图像（代表相同物体的两个视景），提供近似等于两个眼睛在双眼视觉中自然接收的视景的某种偏差。

21世纪初标志着数字照相时代的到来。引入了立体透镜，通过使用特殊的双透镜来拍摄两个图像并且通过单个透镜引导这两个图像以将这两个图像并排地捕获在胶片上，所述立体透镜能够将普通胶片照相机变为立体照相机。通过利用一机构在托架上安装两个照相机（略微间隔开），能够同时拍摄照片。用于照相机控制的精确方法还允许开发多支架（multi-rig）立体照相机，在所述多支架立体照相机中，不同的场景深度片段利用不同的轴向间设置被捕捉。然后将片段的图像组合在一起形成最终的立体图像对。这允许场景的重要区域被更好地予以立体示意，而不太重要的区域被赋予较小的深度赋值。

已存在这样的照相机，该照相机具有双照相机系统，该双照相机系统基于视差现象操作。这样的照相机的检测头保持平行并且绝不会聚。存在两个照相机及其视觉输入源的横向分离。因此，目标处于其中一个照相机的视场之外。在其它照相机中，两个照相机的轴线分散并且它们大体上涉及产生3D虚拟现实环境和模型，而不是3D形式或视景。

而且在一些双照相机系统中，两个照相机被固定被保持在一起，而使得照相机之间的距离保持固定。因此整个照相机系统已被调节以用于从不同角度拍摄图像。而且，这些照相机系统具有单个目镜，这影响所述照相机系统的功能。

因此，需要这样的一种照相机系统，该照相机系统具有双照相机装置，在该双照相机装置中，照相机能够调节并且彼此独立地移动，以提供物体的3D视景。

上述的缺点、不利之处以及问题在本文得以解决，这将通过阅读下列说明得以理解。

发明内容

实施方式的目的

本文的实施方式的主要目的是提出一种3D照相机组件，该组件具有两个图像捕获装置，其中，照相机进入光路独立地移动，以提供物体的增强3D视景。

本文的实施方式的另一目的是提出一种3D照相机组件，其中两个图像捕获装置分离且彼此独立地操作。

本文的实施方式的又一目的是提出一种3D照相机组件，以直接提供物体的3D视景，而不使用任何计算机程序来处理视觉数据。

本文的实施方式的又一目的是提出一种3D照相机组件，以便于光线的会聚，从而确保将视景以不同角度同时锁定在目标上。

本文的实施方式的又一目的是提出一种具有非平行光轴的3D照相机组件。

本文的实施方式的又一目的是提出一种3D照相机组件，其中，由左照相机和右照相机在目标上的角度的不同造成的差异用于3D效果。

本文的实施方式的又一目的是提出一种3D照相机组件，其中物镜间有效距离是可变的。

从结合附图的下列详细说明将容易清楚本文的实施方式的这些和其它目的和优点。

发明概要

本文的实施方式提供一种三维照相机组件。根据本文的一个实施方式，可变3D照相机组件包括壳体。第一照相机单元被组装在壳体内，以用于通过左眼观察目标物体。第二照相机单元被组装在壳体内，以用于通过右眼观察目标物体。设置共用、共享的控制单元，以用于调节第一照相机和第二照相机。安装水平平行指示器以将第一照相机和第二照相机保持在水平高度处。设置图像处理单元，用于目标物体的同时三维观察。

共用、共享的控制单元调节第一照相机单元和第二照相机的操作，以用多个角度捕获目标物体的图像，以提供三维视角并且以增大目标物体的三维图像的深度感知的程度。

第一照相机单元包括左目镜和左臂，所述左目镜和左臂通过多个可伸缩延伸的第一组筒连接到壳体。设置用于左臂的第一机动控制系统。在左臂中设置一个或更多个肘，以用于左臂的向前旋转。左透镜/反射镜/棱镜复合装置组装在左臂的一端中。设置左侧显示屏，以显示由第一照相机单元捕获的目标物体的图像。一个或多个左侧反射镜设置为用于向左目镜引导光线。第一机动控制系统调节第一照相机单元的操作，从而通过调节左臂的弯曲角度来调节左物镜的运动以将光线会聚在目标物体上，用于将目标物体的图像同时显示在左目镜和左侧显示屏上。

第二照相机单元包括右目镜和右臂，所述右目镜和右臂通过多个可伸缩延伸的第二组筒连接到壳体。设置用于右臂的第二机动控制系统。在右臂中设置一个或更多个肘，以用于右臂的向前旋转。右透镜/反射镜/棱镜复合装置组装在右臂的一端中。设置右侧显示屏，以显示由第二照相机单元捕获的目标物体的图像。设置一个或更多个右侧反射镜，用于通过右物镜和右目镜将光线从目标物体引导到右侧显示屏。

第二机动控制系统调节第二照相机单元的操作，从而通过调节右臂的弯曲角度来调节右物镜的运动以将光线会聚在目标物体上，用于将目标物体的图像同时显示在右目镜和右侧显示屏上。

还配置用于左臂和右臂的公共机动控制装置。

图像处理单元包括反射镜、棱镜、透镜和图像记录装置。

第一照相机单元和第二照相机单元共用单个光轴，以用于将图像聚焦在照相胶片上，以用于将图像显示在左侧显示屏和右侧显示屏上，或者用于将图像记录并存储在存储装置上。第一照相机单元的光轴和第二照相机单元的光轴调节成会聚在目标物体上。

左臂和右臂附接到壳体并且分别与第一照相机单元和第二照相机单元联接。左臂和右臂同步地、独立地、手动地或自动地、对称地以及非对称地移动，以用于聚焦目标物体。

第一照相机单元中的光路的长度和第二照相机单元中的光路的长度基于目标物体距第一照相机单元和第二照相机单元的距离而改变，以用于增强3D效果。左物镜和右物镜包括作为标线（graticule）布置的玻璃和透镜中的至少一个。左物镜和右物镜分别光学耦合到左目镜和右目镜。

所述组件还包括平面偏振滤光器，该平面偏振滤光器分别竖直/水平地取向在第一照相机单元和第二照相机单元的光路中。

第一照相机单元中的第一机动控制系统和第二照相机单元中的第二机动控制系统基于图像处理单元的输出而操作，以控制左臂的运动、右臂的运动、左臂的弯曲角度以及右臂的弯曲角度。

所述组件还包括用于第一照相机单元和第二照相机单元的可移动可调节的多位置主透镜、棱镜、透镜和反射镜复合单元（LMPC4）。

右臂和左臂具有多个关节，以向外和向外移动左臂和右臂，从而聚焦在目标物体上。右臂和左臂由金属和光纤中的至少一种制成。机电驱动单元控制LMPC4、左臂和右臂的运动。

所述组件还包括用于户外3D静态摄影的主从照相机系统。主从照相机控制系统中的主照相机通过有线网络、无线网络、因特网/内联网、广域网（WAN）、局域网（LAN）控制主从控制系统中的从照相机。主照相机包括控制面板，用于调节从照相机的取向以使其与目标物体对准。

根据本文的一个实施方式，所述组件包括单个照相机，该单个照相机具有平面偏振滤光器、或者用于3D静态摄影的单个充电耦合装置（CCD）或者图像传感器。

左臂和右臂被调节成在将左臂和右臂保持在固定状态的情况下聚焦在目标物体上。

左侧显示屏和右侧显示屏选自包括如下的组：液晶显示（LCD）屏；发光二极管（LED）显示屏；和等离子显示屏（PDP）。

所述组件包括：壳体，以容纳用于左眼观察和右眼观察目标物体的两个照相机；公共控制装置，该公共控制装置用于调节第一照相机和第二照相机；水平平行指示器，该水平平行指示器用于将第一照相机和第二照相机相对于目标物体保持在水平高度处；以及可变图像处理单元，该可变图像处理单元用于目标物体的同时三维观察。

第一照相机包括：左目镜；左臂，该左臂通过伸缩延伸筒连接到壳体；用于左臂的机动控制系统；用于左臂的向前旋转的一个或更多个左肘；左物镜，该左物镜组装在伸缩突出的左臂的端部处；左LCD屏幕；以及用于引导光线的一个或更多个左侧反射镜。左物镜被调节，以通过借助机动控制系统调节左臂的弯曲角度来会聚来自目标物体的光线，以用于将目标物体同时显示在左目镜和左LCD屏幕上。类似地，第二照相机包括：右目镜；右臂，该右臂通过伸缩延伸筒连接到壳体；用于右臂的机动控制系统；用于右臂的向前旋转的一个或更多个右肘；右物镜，该右物镜组装在伸缩突出的右臂的端部处；右LCD屏幕；以及用于引导光线的一个或更多个右侧反射镜。右物镜被调节，以通过借助机动控制系统调节右臂的弯曲角度来会聚来自目标物体的光线，以用于将目标物体同时显示在右目镜和右LCD屏幕上。

第一照相机和第二照相机的目镜布置成用于观察可动的图片，从而基于从左物镜和右物镜供给的图像能够将目镜间距调节成照相机操作者的眼间距。在左照相机和右照相机的输入光路中设置平面偏振滤光镜。平面偏振滤光镜为竖直/水平取向。为每个照相机设置图像处理单元。照相机的机动控制装置基于图像处理单元的输出被调节，以控制臂的运动和弯曲角度，从而确保两个物镜都同时会聚在单个期望目标上，以观察通过两个照相机获得的图像。

采用公共控制装置以调节两个照相机。公共控制装置执行自动聚焦操作并且调节光圈和快门速度等。设置水平指示器/水平平行指示器来将照相机保持在水平高度处，以避免任何视差误差。该组件具有独特光图像图片处理系统，该独特光图像图片处理系统设置有反射镜、棱镜、透镜和图像记录装置。

图像记录装置是数字记录装置，或者图像被记录在照相胶片上。图像捕获装置可以是电荷耦合装置或者图像传感装置。

第一照相机和第二照相机的臂以伸缩的方式突出于壳体之外。这些臂具有多个彼此独立地移动的关节和肘。这些臂同步地、独立地、手动或者自动地、对称地以及非对称地移动，以聚焦目标。因此臂的长度能够基于目标距照相机的距离以及3D效果增强的需要而变化。机动控制装置控制臂的运动，以调节会聚的长度和角度，并且水平或水平平行指示器系统将照相机保持在水平高度处。在左光输入通路和右光输入通路中存在竖直或水平取向的平面偏振滤光器。

在两个照相机的公共光轴上在壳体内部布置有多位置主透镜/棱镜/反射镜复合单元（LMPC4）。LMPC4是可移动可调节的。LMPC4是位于各臂上的图片或图像传送套件。LMPC4固定在照相机壳体中，该LMPC4将图像聚焦在照相胶片上或LCD上或任何存储装置上。LMPC4的位置能够改变。当右臂和左臂对称或非对称地同步移动时，LMPC4的位置从X1Y1（最靠近照相机）改变至X2Y2（最远离照相机）。臂具有多个关节，以允许这些臂向外（远离照相机）以及向内移动，以聚焦在目标上。这些臂由金属或者光纤或者其它材料的组合形成。右臂和左臂的长度基于目标距照相机的距离以及3D效果的增强的需要而改变。使用机电驱动单元来移动主LMPC4和臂。在先的LMPC4安装在能够绕竖直轴线旋转的平台上，以能够进行细微调节，从而用于左光学介质、右光学介质的精确会聚。随着会聚的程度的增大，3D效果也增大。LMPC4安装成能够在左光学介质、右光学介质之间共用。LMPC4还能够安装在各个臂上。

提供单个公共控制系统来控制两个（左和右）光学系统的左图像处理单元、右图像处理单元、捕获装置和串（string）装置。由单个控制系统控制的各个其它功能为自动聚焦、光圈调节、快门速度调节等。

采用可变图像处理单元（IPU）来同时三维观察目标。IPU是由反射镜、棱镜、透镜以及图像记录装置的制成的独特光图像图片处理系统。图像记录装置能够是数字的，或者如根据本发明的各个实施方式那样能够是照相胶片。

根据本文的一个实施方式，提供一种会聚追踪目标十字，该会聚追踪目标十字在左右图像处理单元（IPU）中具有圆。还能够使用的其它追踪系统包括激光、光等。

根据本文的一个实施方式，3D照相机的各个组件如下：数字传感器芯片/胶片；透镜；取景器/LCD屏；快门；闪光灯；存储卡；自动聚焦机构、图像稳定机构、控制装置；电池存储区；OEM；透镜圈；用于存储的控制装置；灯；环境光传感器；扬声器；电力开关；一/二闪光；PC/AV端子；三脚架插座；电力用按钮或控制装置；变焦装置；快门释放装置；包括回车和确定（ok）的菜单；位移装置；以及标准导航（mean navigator）。

因此3D照相机组件的各个实施方式能够将物镜的会聚程度调节至期望水平，并且能够容易、有效和精确地改变右入射光束和右入射光束的光间距，以增强3D效果。

根据本文的一个实施方式，设置主从照相机系统，以用于户外3D摄影。照相机系统包括主照相机。主照相机通过有线网络、无线网络、因特网/内联网、广域网（WAN）、局域网（LAN）远程地控制从照相机，该从照相机放置在距主照相机较长距离（以米计）。主照相机通过有线网络或者无线网络远程地控制从照相机。主照相机具有控制面板，该控制面板用于调节从照相机在空间上的取向，以使其朝向目标取向。该从照相机能够沿所有方向移动。所有照相机设置与主照相机同步。两个照相机之间的距离是可变的。这两个照相机还能够用作单个静态独立照相机。主照相机和从照相机的所有其它构造与用于静态摄影的可变3D照相机类似。

根据本文的一个实施方式，图像能够被直接观察或者投影在平坦屏幕上。投影在平坦屏幕上的图像通过3D护目镜或者平面偏振玻璃被观察。图像能够投影在LCD监视器上并且通过3D护目镜或者平面偏振玻璃被观察。

根据本文的一个实施方式，左臂和右臂的用于聚焦在目标物体上的运动或调节由操作者手动地执行或者由左马达和右马达分别电动地执行。

根据本发明的一个实施方式，左臂和右臂远离照相机最大程度的伸出增大了由左通路和右通路在物体处包围的角度。

根据本文的一个实施方式，左臂和右臂朝向照相机的退回减小了左光学器件和右光学器件之间的距离，并且减小了物体的左视觉通路和右视觉通路之间的角度，从而导致目标物体的减小的深度感知。

根据本文的一个实施方式，左臂和右臂退回以及突出以聚焦在目标物体上。在左臂和右臂中采用的一个或更多个肘有助于左臂和右臂的向前旋转，以聚焦在目标物体上。

根据本文的一个实施方式，第一照相机和第二照相机的左物镜/LMPC和右物镜/LMPC被移动或调节，从而将左臂和右臂保持在固定位置处，以聚焦在目标物体上。

根据本文的一个实施方式，具有平面偏振滤光器和单个CCD或图像传感器的单个照相机能够用于拍摄2D静态摄影。

当结合下列说明和附图考虑时将更好地认识和理解本文的实施方式的这些和其它方面。然而，应理解，虽然示出了优选实施方式和其多个具体细节，但下列说明仅为了示意并且不是为了限制而被给出。在不脱离本文的实施方式的精神的情况下，可以在实施方式的范围内进行许多变化和修改，并且本文的实施方式包括所有这些修改。

附图说明

本领域技术人员从本文的优选实施方式的下列说明和附图将清楚其它目的、特征和优点，附图中：

图1A至1B图示了根据本文的一个实施方式的3D照相机的侧视图，示出了各种特征。

图2图示了根据本文的一个实施方式的3D照相机的侧视图，该照相机具有左臂和右臂的多个伸缩关节和肘。

图3图示了根据本文的一个实施方式的主从照相机系统，该照相机系统具有用于户外3D静态摄影的大间距。

尽管在一些图中示出本文的实施方式的具体特征，但在其它图中未示出这些具体特征。仅是为了方便才如此，因为每个特征可以与根据本文的实施方式的任何其它特征或所有其它特征相结合。

具体实施方式

在下列的详细说明中，对形成为本申请的一部分的附图进行说明，并且其中可以被实践的具体实施方式为了示意而示出。这些实施方式被足够详细地描述，以使本领域技术人员能够实现这些实施方式，并且应理解，在不脱离这些实施方式的范围的情况下可以进行逻辑、机械和其它方面的变化。因此下列详细说明不被认为是限制意义的。

本文的各个实施方式提供了三维照相机组件。该组件包括：壳体，该壳体用于容纳用于左眼和右眼的两个照相机，从而观察目标物体；公共控制装置，该公共控制装置用于调节第一照相机和第二照相机；水平平行指示器，该指示器用于相对于目标物体将第一照相机和第二照相机保持在水平高度处；以及可变图像处理单元，该可变图像处理单元用于目标物体的同时三维观察。第一照相机包括：左目镜；左臂，该左臂通过伸缩延伸筒连接到壳体；用于左臂的机动控制系统；一个或更多个用于左臂的向前旋转的左肘；左物镜，该左物镜组装在伸缩突出左臂的端部处；左LCD屏幕；以及一个或更多个用于引导光线的左侧反射镜。左物镜被调节，以通过借助机动控制系统调节左臂的弯曲角度而将光线会聚在目标物体上，以用于将目标物体同时显示在左目镜和左LCD屏幕上。类似地，第二照相机包括：右目镜；右臂，该右臂通过伸缩延伸筒连接到壳体；用于右臂的机动控制系统；一个或更多个用于右臂的向前旋转的右肘；右物镜，该右物镜组装在伸缩突出右臂的端部处；右LCD屏幕；以及一个或更多个用于引导光线的右侧反射镜。右物镜被调节，以通过借助机动控制系统调节右臂的弯曲角度而将光线会聚在目标物体上，以用于将目标物体同时显示在右目镜和右LCD屏幕上。

第一照相机和第二照相机的目镜被布置成用于观察可动图片，从而基于从左物镜和右物镜供给的图像能够将目镜间距调节成照相机操作者的眼间距。在左照相机和右照相机的输入光路中设置平面偏振滤光镜。平面偏振滤光镜为竖直/水平取向。为每个照相机设置图像处理单元。照相机的机动控制装置基于图像处理单元的输出被调节，以控制臂的运动和弯曲角度，从而确保两个物镜都同时会聚在单个期望目标上，以观察通过两个照相机获得的图像。

采用公共控制装置以调节两个照相机。公共控制装置执行自动聚焦操作并且调节光圈和快门速度等。设置水平指示器/水平平行指示器来将照相机保持在水平高度处，以避免任何视差误差。该组件具有独特光图像图片处理系统，该独特光图像图片处理系统设置有反射镜、棱镜、透镜和图像记录装置。

图像记录装置是数字记录装置，或者图像被记录在照相胶片上。图像捕获装置可以是电荷耦合装置或者图像传感装置。

第一照相机和第二照相机的臂以伸缩的方式突出于壳体之外。这些臂具有多个彼此独立地移动的关节和肘。这些臂同步地、独立地、手动或者自动地、对称地以及非对称地移动，以聚焦目标。因此臂的长度能够基于目标距照相机的距离以及3D效果增强的需要而变化。机动控制装置控制臂的运动，以调节臂的长度和会聚角度，并且水平/水平平行指示器系统将照相机保持在水平高度处。在左右光输入通路中存在竖直或水平取向的平面偏振滤光器。

在两个照相机的公共光轴上在壳体内部布置有多位置主透镜/棱镜/反射镜复合单元（LMPC4）。LMPC4是可移动调节的。LMPC4是存在于各臂上的图片或图像传送套件。LMPC4固定在照相机壳体中，该LMPC4将图像聚焦在照相胶片上或LCD上或任何存储装置上。LMPC4的位置能够改变。当右臂和左臂对称或非对称地同步移动时，LMPC4的位置从最靠近照相机的位置改变至最远离照相机的位置。臂具有多个关节，以允许这些臂向外以及向内移动，以聚焦在目标上。这些臂由金属或者光纤或者其它材料的组合形成。右臂和左臂的长度基于目标距照相机的距离以及3D效果的增强的需要而改变。使用机电驱动单元来移动主LMPC4和臂。在先的LMPC4安装在能够绕竖直轴线旋转的平台上，以能够进行用于左右光学介质的精确会聚的细微调节。随着会聚的程度的增大，3D效果也增大。LMPC4安装成能够在左右光学介质之间共享。LMPC4也能够安装在各个臂上。

提供单个公共控制系统来控制两个（左和右）光学系统的左图像处理单元、右图像处理单元、捕获装置和串装置。由单个控制系统控制的各个其它功能为自动聚焦、光圈调节、快门速度调节等。

采用可变图像处理单元（IPU）来同时三维观察目标。IPU是由反射镜、棱镜、透镜以及图像记录装置制成的独特光图像图片处理系统。图像记录装置能够是数字的，或者如根据本发明的各个实施方式那样能够是照相胶片。

根据本文的一个实施方式，提供一种会聚追踪目标十字，该会聚追踪目标十字在左右图像处理单元（IPU）中具有圆。还能够使用的其它追踪系统包括激光、光等。

根据本文的一个实施方式，设置有主-从照相机系统用于户外3D摄影。照相机系统包括主照相机。主照相机通过有线网络、无线网络、因特网/内联网、广域网（WAN）、局域网（LAN）远程地控制从照相机，该从照相机放置在距主照相机较长距离（以米计）。主照相机通过有线网络或者无线网络远程地控制从照相机。主照相机具有控制面板，该控制面板用于调节从照相机在空间上的取向，以使其朝向目标取向。该从照相机能够沿所有方向移动。所有照相机设置与主照相机同步。两个照相机之间的距离是可变的。这两个照相机还能够用作单个静态独立照相机。主照相机和从照相机的所有其它构造与用于静态摄影的可变3D照相机类似。

根据本文的一个实施方式，左臂和右臂的用于聚焦在目标物体上的运动或调节由操作者手动地执行或者由左马达和右马达分别电动地执行。

根据本文的一个实施方式，图像能够被直接观察或者投影在平坦屏幕上。投影在平坦屏幕上上的图像通过3D护目镜或者平面偏振玻璃被观察。图像能够投影在LCD监视器上并且通过3D护目镜或者平面偏振玻璃被观察。

根据本发明的一个实施方式，左臂和右臂的远离照相机最大程度的拉伸增大了悬置在物体处的左通路和右通路。

根据本文的一个实施方式，左臂和右臂朝向照相机的退回减小了左光学器件和右光学器件之间的距离，并且减小了物体的左视觉通路和右视觉通路之间的角度，从而导致目标物体的减小的深度感知。

根据本文的一个实施方式，左臂和右臂退回以及突出以聚焦在目标物体上。在左臂和右臂中采用的一个或更多个肘有助于左臂和右臂的向前旋转，以聚焦在目标物体上。

根据本文的一个实施方式，第一照相机和第二照相机的左物镜和右物镜被移动或调节，从而将左臂和右臂保持在固定位置处，以聚焦在目标物体上。

根据本文的一个实施方式，具有平面偏振滤光器和单个CCD或图像传感器的单个照相机能够用于进行3D静态摄影。

图1A至1B图示出根据本文一个实施方式的3D照相机的俯视图，示出了各种特征。如图1A至1B所示，壳体具有两个照相机，即：左照相机1和右照相机2。左照相机1具有左目镜11，并且右照相机2具有右目镜21。左臂12和右臂22通过伸缩关节和肘14和24连接到壳体5。物镜15和25为左臂12和右臂22而设置在左臂12和右臂22的较远端处，以聚焦在目标物体4上。物镜15和25由透镜或玻璃的标线以及网格的组件形成。物镜15和25通过两个臂12和22与两个照相机1和2光学耦合。左臂12和右臂22的运动由左马达13和右马达23单独地分别控制。光线借助于反射镜16a和16b引导到左照相机1中的物镜15。类似地，在右照相机2中，光线借助反射镜26a和26b被引导到物镜25。两个照相机1和2能独立地移动，以从不同的角度捕获目标物体4的不同视景。采用用于控制左照相机1和右照相机2的公共控制装置6的系统。采用可变图像处理单元3以同时观察目标物体4的3D图像。采用水平指示器7用于将左照相机1相对于右照相机2保持水平。3D照相机组件还包括用于同步左照相机1和右照相机2的左右同步器。可变3D照相机组件还包括位于壳体5上的左LCD17和右LCD27，以显示目标物体4。

可变图像处理单元3还包括用于左照相机1和右照相机2的多位置初步透镜、棱镜或者反射镜复合单元（LMPC4）。LMPC4可动可调节。LMPC4固定在照相机壳体5中，该LMPC4将图像聚焦在胶片、LCD、或者任何存储装置上。LMPC4的位置能够改变。当左臂12和右臂22对称或者非对称地同步移动时，在先的LMPC4的位置从X1Y1（最接近照相机）改变到X2Y2（最远离照相机），如图1B所示。臂12和22具有多个关节，从而允许这些臂向外（远离照相机）以及向内（更接近照相机）移动，从而聚焦在目标物体4上。左臂12和右臂22的长度基于目标物体距照相机的距离以及基于3D效果增强的需要而改变。采用机电驱动单元来移动主LMPC4和臂12与22。LMPC4安装在能够绕竖直轴线旋转的平台上，从而赋予其细微调节的能力，而用于精确会聚，所述LMPC4在左照相机1和右照相机2之间共用。随着会聚的程度的增大，3D效果也增大。

根据本文的一个实施方式，能够将LMPC4的套件分别放置在左臂12和右臂22上，以针对左照相机1和右照相机2独立地操作。

图2图示出根据本文的一个实施方式的3D照相机的侧视图，该3D照相机具有用于左臂和右臂的多个伸缩关节和肘。如图2所示，壳体具有两个照相机，即：左照相机1和右照相机2。左照相机1具有左目镜11，并且右照相机2具有右目镜21。左臂12和右臂22通过多个伸缩关节和肘14和24连接到壳体5。物镜15和25为左臂12和右臂22而设置在左臂12和右臂22的较远端处，以聚焦在目标物体4上。物镜15和25由透镜或玻璃的标线以及网格的组件形成。物镜15和25通过两个臂12和22与两个照相机1和2光学耦合。左臂12和右臂22的运动由左马达13和右马达23单独地分别控制。光线借助于反射镜16a和16b引导到左照相机1中的物镜15。类似地，在右照相机2中，光线借助反射镜26a和26b被引导到物镜25。两个照相机1和2能独立地移动，以从不同的角度捕获目标物体4的不同视景。采用用于控制左照相机1和右照相机2的公共控制装置6的系统。采用可变图像处理单元3以同时观察目标物体4的3D图像。采用水平指示器7用于将左照相机1相对于右照相机2保持水平。3D照相机组件还包括用于同步左照相机1和右照相机2的左同步器和右同步器。可变3D照相机组件还包括位于壳体5上的左LCD17和右LCD27，以显示目标物体4。

根据本文的一实施方式，在左臂和右臂上采用的伸缩接头和一个或更多个肘有助于左臂和右臂的向前旋转，以聚焦在目标物体上。伸缩左臂和右臂退回以及突出以聚焦在目标物体上，而左臂和右臂上的一个或更多个肘有助于左臂和右臂的向前旋转，以聚焦在目标物体上。

图3图示出作为本文一个实施方式的主从照相机，该主从照相机具有大间距以用于户外3D静态摄影。用于户外3D摄影的主从照相机包括安装在支架32上的主照相机31以及类似地安装在支架42上的从照相机41。从照相机41远离主照相机31定位。从照相机41放置在与主照相机41相距x米的距离处，如图3所示。照相机31和41提供远离地放置的目标物体4的3D视景。主照相机31设置有用于控制从照相机41的不同动作的控制面板33。主照相机31能够控制从照相机41的取向，用于聚焦远距离的目标物体4。两个照相机31和41之间的距离是可变的。从照相机42的所有照相机设置与主照相机31的同步。两个照相机31和41还用作单个静态独立照相机。主照相机31和从照相机41的所有其它构造与用于静态摄影的3D照相机类似。

根据本文的一个实施方式，目标物体4的图像能够被直接观察到或者投影在平坦屏幕上或LCD上。投影在平坦屏幕上的图像通过3D护目镜或者平面偏振玻璃被观察。图像还能够投影在LCD监视器上并且通过3D护目镜或者平面偏振玻璃观察。

因此3D照相机组件的各个实施方式能够将物镜的会聚程度调节成期望水平并且能够容易、有效且精确地改变左入射光束和右入射光束的光间距，以增强3D效果。

本文的实施方式的3D照相机允许直接观察目标物体的三维图像，因此不存在计算机系统来处理视觉数据。3D照相机的两个图像捕获装置单独并且独立于彼此操作，以提供操作便利性。本发明的3D照相机包括数字投影3D玻璃，该数字投影3D玻璃能够同时投影左图像和右图像。3D照相机具有结合会聚的设计，以确保目标的不同视景的同时锁定。本发明的3D照相机还允许容易且有效地捕获不同物体的3D图像。

目标物体从本发明的3D照相机形成的图像能够被直接观察到或者投影在平坦屏幕上。投影在平坦屏幕上的图像通过3D护目镜或者平面偏振玻璃观察到。该图像还能够被投影在LCD监控器上并且借助3D护目镜或者平面偏振玻璃来观察。本文的实施方式的照相机不使用软件程序来投影3D图像。

具体实施方式的前述说明因此完全揭示了本文的实施方式的总体性质，在不脱离一般理念的情况下，通过应用当前知识能够容易修改这些实施方式和/或使得这些实施方式适于各种应用，并且因此，这样的适配和修改应该并且旨在被理解为处于所公开的实施方式的等同物的意义和范围内。应理解，本文所采用的语句或者术语是为了说明而不是为了限制。因此，尽管本文的实施方式已针对优选实施方式进行了描述，但本领域技术人员将认识到，本文的实施方式能够在所附的权利要求的精神和范围内以修改的方式来实现。

尽管本文的实施方式借助各种具体实施方式被描述，但本领域技术人员应清楚，能够对本文的实施方式进行修改。然而，所有这些修改被视为在权利要求的范围内。

还应理解，所附的权利要求旨在覆盖本文所描述的实施方式的所有通用和具体特征以及实施方式的范围的所述陈述，这些陈述在语言上可以被认为落入这些范围内。

Claims (24)

1.一种可变3D照相机组件，该组件包括：

壳体；

第一照相机单元，该第一照相机单元组装在所述壳体内，以用于通过左眼观察目标物体；

第二照相机单元，该第二照相机单元组装在所述壳体内，以用于通过右眼观察所述目标物体；

控制单元，该控制单元用于调节第一照相机和第二照相机；

水平平行指示器，该水平平行指示器用于将所述第一照相机单元相对于所述第二照相机单元保持在水平高度处；

图像处理单元，该图像处理单元用于所述目标物体的同时三维观察；

其中，所述控制单元调节所述第一照相机单元和所述第二照相机单元的操作，以多角度地观察并捕获所述目标物体的图像，从而提供三维视角，并且增大所述目标物体的三维图像的深度感知程度。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一照相机单元包括：

左目镜；

左臂，该左臂借助多个以伸缩的方式延伸的第一组筒连接到所述壳体；

用于所述左臂的第一机动控制系统；

一个或多个左肘，所述左肘用于使所述左臂向前旋转；

左物镜，该左物镜设置在所述左臂的一端处；

左侧显示屏；以及

一个或多个左侧反射镜，所述左侧反射镜用于向所述左目镜引导光线，

其中，所述第一机动控制系统调节所述第一照相机单元的操作，以通过调节所述左臂的弯曲角度来调节所述左物镜的运动从而将光线会聚在所述目标物体上，以用于将所述目标物体的图像同时显示在所述左目镜和所述左侧显示屏上。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第二照相机单元包括：

右目镜；

右臂，该右臂借助多个以伸缩的方式延伸的第二组筒连接到所述壳体；

用于所述右臂的第二机动控制系统；

一个或多个右肘，所述右肘用于使所述右臂向前旋转；

右物镜，该右物镜设置在所述右臂的一端处；

右侧显示屏；以及

一个或多个右侧反射镜，所述右侧反射镜用于引导光线，

其中，所述第二机动控制系统调节所述第二照相机单元的操作，以通过调节所述右臂的弯曲角度来调节所述右物镜的运动从而将光线会聚在所述目标物体上，以用于将所述目标物体的图像同时显示在所述右目镜和所述右侧显示屏上。

4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述图像处理单元包括反射镜、棱镜、透镜和图像记录装置。

5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一照相机单元和所述第二照相机单元不共用单条光轴来将图像聚焦在照相胶片上，将所述图像显示在所述左侧显示屏以及所述右侧显示屏上，或者将所述图像记录并存储在存储装置上。

6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一照相机单元的光轴和所述第二照相机单元的光轴被调节成会聚在所述目标物体上。

7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述左臂和所述右臂附接到所述壳体并且分别与所述第一照相机单元和所述第二照相机单元联接。

8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述左臂和所述右臂同步地、独立地、手动或自动地、对称以及非对称地移动，以聚焦所述目标物体。

9.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一照相机单元中的光路的长度以及所述第二照相机单元中的光路的长度基于所述目标物体距所述第一照相机单元和所述第二照相机单元的距离而改变，以用于增强3D效果。

10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述左LPMC和所述右LPMC包括布置成标线的玻璃和透镜中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的组件，其中，所述左物镜和所述右物镜包括布置成标线的玻璃和透镜中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的组件，其中，所述左物镜和所述右物镜分别光学耦合到所述左目镜和所述右目镜。

13.根据权利要求1所述的组件，该组件还包括平面偏振滤光器，所述平面偏振滤光器在所述第一照相机单元和所述第二照相机单元的光路中竖直/水平地取向。

14.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一照相机单元中的所述第一机动控制系统和所述第二照相机单元中的所述第二机动控制系统基于所述图像处理单元的输出来操作，以控制所述左臂的运动、所述右臂的运动、所述左臂的弯曲角度以及所述右臂的弯曲角度。

15.根据权利要求1所述的组件，该组件还包括用于所述第一照相机单元和所述第二照相机单元的能活动能调节的多位置主透镜、棱镜、透镜和反射镜复合单元，即LPMC4。

16.根据权利要求1所述的组件，其中，所述右臂和所述左臂具有多个关节，这多个关节用于向外和向内移动所述左臂和所述右臂，以聚焦在所述目标物体上。

17.根据权利要求1所述的组件，其中，所述右臂和所述左臂由金属和光纤中的至少一种制成。

18.根据权利要求1所述的组件，其中，机电驱动单元控制所述LMPC4、所述左臂和所述右臂的运动。

19.根据权利要求1所述的组件，该组件还包括用于户外3D静态摄影的主从照相机系统。

20.根据权利要求1所述的组件，其中，主从控制系统中的主照相机借助有线网络、无线网络、因特网、内联网、广域网（WAN）和局域网（LAN）控制主从控制系统中的从照相机。

21.根据权利要求1所述的组件，其中，主照相机包括控制面板，该控制面板用于调节所述从照相机的取向以使其与所述目标物体对准。

22.根据权利要求1所述的组件，该组件包括单个照相机，该单个照相机具有平面偏振滤光器、单个电荷耦合装置（CCD）、或者图像传感器，以用于2D静态摄影。

23.根据权利要求1所述的组件，其中，所述左物镜和所述右物镜在所述左臂和所述右臂保持处于静止状态的情况下被单独调节，以聚焦在所述目标物体上。

24.根据权利要求1所述的组件，其中，所述左侧显示屏和所述右侧显示屏选自包括如下的组：液晶显示（LCD）屏；发光二极管（LED）显示屏；以及等离子显示屏（PDP）。

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