TWI493277B - 立體取像裝置 - Google Patents

Description

立體取像裝置

本發明涉及攝影技術，尤其涉及立體攝像技術所使用的立體取像裝置。

習知的一種立體取像裝置包括有兩個成像模組及一個圖像處理器。兩個成像模組模仿人的雙眼，拍攝圖像。圖像處理器處理兩個成像模組拍攝的圖像將其合成，可通過顯示技術顯示於一顯示器上，觀看者通過裸眼或配戴偏光眼鏡可觀察到立體圖像。每個成像模組均包括一個鏡頭部及一個影像感測器，導致此種立體取像裝置成本高，體積大。

有鑒於此，有必要提供一種成本低、體積小之立體取像裝置。

一種立體取像裝置，其包括一鏡頭、一分光稜鏡、兩個影像感測器及一影像處理器。該鏡頭用於接收外界光線。該分光稜鏡包括相互交叉的第一反射透射面和第二反射透射面，所述第一反射透射面和第二反射透射面分別用於反射來自該鏡頭模組的兩個不同視角的光線，以使兩個不同視角的光線相背傳播。該兩個影像感測器分別設置於該第一反射透射面和第二反射透射面的用於反射光線的一側，用於接收經該分光稜鏡反射的來自兩個不同視角的光線，以產生不同視角的圖像。該影像處理器用於接收並處理來 自兩個影像感測器的圖像資訊以產生立體圖像資訊。

相對於先前技術，本發明提供之立體取像裝置僅具有一個鏡頭，減小了立體取像裝置的體積，同時節約了成本。

100，200，300‧‧‧立體取像裝置

10‧‧‧導光系統

12‧‧‧鏡頭模組

14‧‧‧分光稜鏡

16‧‧‧影像感測器

18‧‧‧影像處理器

102‧‧‧第一導光管

104‧‧‧第二導光管

106‧‧‧第三導光管

108‧‧‧第四導光管

110‧‧‧第一反射鏡

112‧‧‧第二反射鏡

142‧‧‧反射透射面

162‧‧‧感光面

圖1係本發明第一實施例提供的立體取像裝置的立體結構示意圖。

圖2係圖1中的立體取像裝置的立體剖面示意圖。

圖3係本發明第二實施例提供的立體取像裝置的截面結構示意圖。

圖4係本發明第三實施例提供的立體取像裝置的截面結構示意圖。

以下將結合圖式對本發明作進一步詳細說明。

請參閱圖1和圖2，本發明第一實施例提供的立體取像裝置100包括一導光系統10、一鏡頭模組12、一分光稜鏡14、兩個影像感測器16以及一影像處理器18。

該導光系統10包括一第一導光管102、一第二導光管104、兩個第三導光管106、兩個第四導光管108、一第一反射鏡110及兩個第二反射鏡112。該第一導光管102與該第二導光管104相連接且延伸方向相互垂直，第一導光管102的一端開口，另一端與第二導光管104的一端連接且相連通。該第二導光管104的另一端與兩個第三導光管106的一端分別連接並相連通，且第二導光管104的延伸方向與兩個第三導光管106的延伸方向分別垂直。該兩個第三 導光管106自第二導光管104的端部分別向相背離的方向延伸，兩個第三導光管106遠離第二導光管104的端部分別與該兩個第四導光管108的一端連接且連通，該兩個第四導光管108的延伸方向相互平行且位於兩個第三導光管106的同一側，兩個第四導光管108的另一端開口。

該第一反射鏡110位於該第一導光管102與該第二導光管104的交界處，用於將第一導光管102內的光線導入至第二導光管104，本實施中，該第一反射鏡110與第一導光管102和第二導光管104所成的角度均為45度；該兩個第二反射鏡112分別位於兩個第三導光管106與對應的第四導光管108的交界處，用於將第三導光管106的光線導入至對應的第四導光管108內，本實施例中，該第二反射鏡112與第三導光管106及第四導光管108所成的角度均為45度。

該鏡頭模組12設置於該第一導光管102內，第一導光管102的開口端為鏡頭模組12的進光端，光線自第一導光管102的開口端進入鏡頭模組12，鏡頭模組12的光軸與第一導光管102的延伸方向平行。本實施例中，該第一反射鏡110與該鏡頭模組12的光軸及第二導光管104所成的角度均為45度，如此則外界光線以與鏡頭模組12的光軸平行的方向進入鏡頭模組12並藉由第一反射鏡110反射後，可沿平行於第二導光管104的延伸方向的方向傳播。

該分光稜鏡14的結構與十字分光稜鏡相類似，其為長方體狀，內部具有兩個相交叉的反射透射面142，且相交線與第二導光管104的延伸方向垂直。兩個反射透射面142相互傾斜，即兩個反射透射面142所成的角度不等於90度，兩個反射透射面142與第二導光 管104的延伸方向夾角相等，本實施例中，兩個反射透射面142與第二導光管104的延伸方向的夾角之和大於90度。可以理解，兩個反射透射面142與第二導光管104的延伸方向的夾角之和還可小於90度，並不以本實施例為限。該分光稜鏡14可由四個三稜鏡相互黏接而成，相鄰三稜鏡的交界面形成分光稜鏡14的反射透射面142，即反射透射面142既可以作為反射面，也可以透過光線。

該兩個影像感測器16分別位於兩個第四導光管108的開口端，該兩個影像感測器16分別具有一面向該第二反射鏡112的感光面162，用於感測由第二反射鏡112反射的光線，形成圖像。本實施例中，該感光面162與第四導光管108的延伸方向垂直。

該影像處理器18與兩個影像感測器16分別電連接，用於接收影像感測器16的影像資訊並處理，最終形成待顯示的立體影像資訊。

如圖2所示，光線在立體取像裝置100內部的傳播路線如下所述：光線經過鏡頭模組12後進入第一導光管102內，然後經第一反射鏡110反射後進入第二導光管104，之後進入位於第二導光管104端部的分光稜鏡14內，並經分光稜鏡14內部的兩個反射透射面142分別反射後進入兩個第三導光管106，再經位於第三導光管106端部的第二反射鏡112反射後進入第四導光管，最終分別照射至位於第四導光管108端部的影像感測器16，影像感測器16感測光線並將形成影像資訊，由於分光稜鏡14的兩個反射透射面142與第二導光管104的夾角大於90度，由光學原理可知，兩個反射透射面142反射第二導光管104內不同入射方向的光線到達第二反射鏡112，即進入第四導光管108並照射至影像處理器18的光線為來自鏡頭模組12的兩個不同視角的光線(相當於雙眼視差光線) 。該影像處理器18處理來自兩個影像感測器16的不同視角的光線，最終得到待顯示的立體影像資訊。

需要說明的係，光線經過鏡頭模組12後，又分別經過第一反射鏡110、分光稜鏡14及第二反射鏡112三次反射，根據光學知識可知，該影像感測器16感測後形成的圖像為實際被拍物體的鏡像，因此該影像處理器18在進行圖像合成前，還需將每個圖像進行鏡像處理。

本實施例的立體取像裝置100利用了分光稜鏡14將不同視角的光線進行分離，僅採用一個鏡頭模組12即可實現立體影像的攝取，因此減小了立體取像裝置100的體積，降低了成本。

可以理解，該分光稜鏡14的兩個反射透射面142的夾角也可以為90度，此時只需將兩個第三導光管106的延伸方向與所述第二導光管104的延伸方向傾斜(即非平行和非垂直)一預定角度，由反射原理，即可使兩個影像感測器16感測到來自鏡頭模組12的不同視角的光線。

如圖3所示，本發明第二實施例提供一種立體取像裝置200，其與第一實施例的立體取像裝置100相近似，不同之處在於，立體取像裝置200省略了第一導光管102及第一反射鏡110，而將鏡頭模組12設置於第二導光管104內，且鏡頭模組12的光軸與該第二導光管104的延伸方向平行。本實施例中，由於光線在進入影像感測器16之前經過兩次反射，因此該影像處理器18無需在進行圖像合成前對每個圖像進行鏡像處理。

如圖4所示，本發明第三實施例提供一種立體取像裝置300，其與 第一實施例的立體取像裝置100相近似，不同之處在於，立體取像裝置300省略了第四導光管108及第二反射鏡112，而將影像感測器16設置於第三導光管106的端部，並使影像感測器16的感光面162垂直於第三導光管106的延伸方向。本實施例中，由於光線在進入影像感測器16之前經過兩次反射，因此該影像處理器18無需在進行圖像合成前對每個圖像進行鏡像處理。

可以理解，立體取像裝置100還可以根據需要同時省略第一導光管102、第四導光管108、第一反射鏡110及第二反射鏡112，並不限於本發明的實施例。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧立體取像裝置

12‧‧‧鏡頭模組

14‧‧‧分光稜鏡

16‧‧‧影像感測器

18‧‧‧影像處理器

102‧‧‧第一導光管

104‧‧‧第二導光管

106‧‧‧第三導光管

108‧‧‧第四導光管

110‧‧‧第一反射鏡

112‧‧‧第二反射鏡

142‧‧‧反射透射面

162‧‧‧感光面

Claims (10)

1. 一種立體取像裝置，其包括：一鏡頭模組，用於接收外界光線；一分光稜鏡，該分光稜鏡包括一相互交叉的第一反射透射面和第二反射透射面，所述第一反射透射面和第二反射透射面分別用於反射來自該鏡頭模組的兩個不同視角的光線，以使兩個不同視角的光線相背傳播；兩個影像感測器，分別設置於該第一反射透射面和第二反射透射面的用於反射光線的一側，用於接收經該分光稜鏡反射的來自兩個不同視角的光線，以產生不同視角的圖像；及一個影像處理器，該影像處理器用於接收並處理來自兩個影像感測器的圖像資訊以產生立體圖像資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體取像裝置，其中，該立體取像裝置進一步包括一第一導光管，該鏡頭模組設置於該第一導光管的一端，該第一導光管的延伸方向與該鏡頭模組的光軸平行。
3. 如申請專利範圍第2項所述之立體取像裝置，其中，該立體取像裝置進一步包括一第二導光管，該第二導光管的一端與該第一導光管的與該鏡頭模組相對的另一端連接並導通，該第二導光管的延伸方向與該第一導光管的延伸方向垂直，該第一導光管與該第二導光管的交界處設置一第一反射鏡，該第一反射鏡的反射面與該第一導光管和第二導光管的延伸方向所成的角度均為45度，用於將進入該第一導光管的光線反射至該第二導光管。
4. 如申請專利範圍第3項所述之立體取像裝置，其中，該第二導光管的與該第一反射鏡的另一端與該分光稜鏡相對，且該第二導光管的延伸方向與 該兩個反射透射面所成的角度相同。
5. 如申請專利範圍第4項所述之立體取像裝置，其中，該立體取像裝置進一步包括兩個第三導光管，該兩個第三導光管的一端分別與該分光稜鏡的相對兩側相對，該兩個第三導光管用於將該兩個反射透射面反射的光線分別導入該兩個影像感測器。
6. 如申請專利範圍第5項所述之立體取像裝置，其中，該兩個第三導光管的延伸方向相互平行且與該第二導光管的延伸方向垂直，該第一反射透射面與該第二反射透射面相互傾斜。
7. 如申請專利範圍第2項所述之立體取像裝置，其中，該分光稜鏡設置於該第一導光管的另一端，且該兩個反射透鏡面與該第一導光管的延伸方向所成的角度相等。
8. 如申請專利範圍第7項所述之立體取像裝置，其中，該立體取像裝置進一步包括兩個第三導光管，該兩個第三導光管的一端分別與該分光稜鏡的相對兩側相對，該兩個第三導光管的延伸方向相互平行且與該第一導光管的延伸方向垂直，該兩個第三導光管用於將該兩個反射透射面反射的光線分別導入該兩個影像感測器，該第一反射透射面與該第二反射透射面相互傾斜。
9. 如申請專利範圍第6或8項所述之立體取像裝置，其中，該立體取像裝置進一步包括兩個第四導光管，該兩個第四導光管的一端分別與該兩個第三導光管的相對的另一端連接並連通，該第四導光管的延伸方向垂直於該第三導光管，每個該第三導光管與對應的該第四導光管的交界處具有一第二反射鏡，該第二反射鏡的反射面與該第三導光管和第四導光管所在的角度均為45度，以反射該第三導光管內的光線進入該第四導光管，該兩個影像感測器分別設置於該兩個第四導光管的另一端，以接收自該第三導光管傳送至該第四導光管的光線。
10. 如申請專利範圍第5項所述之立體取像裝置，其中，該兩個影像感測器分別設置於該兩個第三導光管的另一端，用於接收自該兩個反射透射面反射進入該第三導光管的光線。