TWI461824B - 立體取像裝置 - Google Patents
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Description
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，可通過顯示技術向觀看者顯示立體圖像。由於影像感測器成本較高，而每個成像模組都需採用一個影像感測器，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，其包括一第一鏡頭模組；一第二鏡頭模組，該第二鏡頭模組和該第一鏡頭模組相分開且並排設置；僅一個影像感測器，該影像感測器用以同時感測經該第一鏡頭模組及該第二鏡頭模組入射的光線；以及一鏡片組，該鏡片組用於將入射至該第一鏡頭模組和該第二鏡頭模組的光線匯成一束光線入射至該影像感測器。
相對於先前技術，本發明提供之立體取像裝置採用鏡片組將入射到兩個並排的鏡頭模組的光線匯成一束光線導入一個影像感測器，從而降低該立體取像裝置的成本，縮小其體積，由於該立體取像裝置記錄了兩個視角下的圖像，因此可用於形成立體圖像。
以下將結合圖式對本發明作進一步詳細說明。
請參閱圖1，本發明第一實施例提供的立體取像裝置10包括一第一鏡頭模組12，一第二鏡頭模組14，一個影像感測器16及鏡片組20。
第二鏡頭模組14和該第一鏡頭模組12並排位於同一水平線，並相隔預設距離，例如，相距65mm。該第一鏡頭模組12具有第一光軸I，該第二鏡頭模組14具有第二光軸II。該第一光軸I和第二光軸II平行。
該影像感測器16具有中心法線III，該影像感測器16用以同時感測入射經該第一鏡頭模組12及該第二鏡頭模組14入射的光線。該影像感測器16可為CCD(Charge Coupled Device, 電荷耦合組件感測器)或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 互補性金屬氧化物感測器)，其用於將光信號轉換為電信號。
該鏡片組20用於將入射至該第一鏡頭模組12和該第二鏡頭模組14的光線導向至該影像感測器16。
具體地，該鏡片組20包括一第一反射鏡21，一第二反射鏡22以及一棱鏡23。
該第一反射鏡21位於該第一鏡頭模組12的光路中以反射進入該第一鏡頭模組12的光線，該第二反射鏡22位於該第二鏡頭模組14的光路中以反射進入該第二鏡頭模組14的光線。在本實施例中，該第一反射鏡21的中心位於該該第一光軸I，且相對該第一光軸I傾斜一第一預定角度。該第二反射鏡22的中心位於該第二光軸II，且相對該第二光軸II傾斜一第二預定角度。
該棱鏡23為十字分色棱鏡(Cross Dichroic Prism，或稱X cube)，係由四個主截面為等腰直角三角形的三棱鏡黏合而成的立方體結構，可將來自多個入射方向的光線經過反射或透射而匯成一束光線射出該棱鏡23。
該棱鏡23位於該第一反射鏡21的反射光路和該第二反射鏡22的反射光路中。
該第一反射鏡21用以將入射至該第一鏡頭模組12的光線直接反射至該棱鏡23。該第二反射鏡22用以將入射至該第二鏡頭模組14的光線直接反射至該棱鏡23。該棱鏡23用於將入射至該棱鏡23的光線匯成一束光線反射至該影像感測器16。
在本實施例中，該第一反射鏡21相對該第一光軸I傾斜45度，該第二反射鏡22相對該第二光軸亦傾斜45度，以使入射該第一鏡頭模組12、第二鏡頭模組14的光線以垂直於原入射方向的方向反射至該棱鏡23。該棱鏡23以該中心法線III為中心放置，從而將兩束入射光線的光路改變90度後出射該棱鏡23至該影像感測器16。
第一光軸I、第二光軸II和中心法線III在同一平面或者相互平行。
優選地，該第一光軸I和該第二光軸II關於該中心法線III對稱，該第一反射鏡21和該第二反射鏡22關於該中心法線III對稱。
優選地，入射該第一鏡頭模組12的光線和入射該第二鏡頭模組14的光線到該影像感測器16所經過的路線長度相等。
為收容上述第一鏡頭模組12、第二鏡頭模組14、鏡片組20等，該立體取像裝置10還包括一第一導光管101，一第二導光管102，一第三導光管103以及一第四導光管104。每個導光管為中空圓柱體或中空長方體結構。
該第一導光管101和該第二導光管102並排，該第三導光管103與該第一、第二導光管101、102垂直相通。該第四導光管104與該第三導光管103垂直。
該第一導光管101用於收容該第一鏡頭模組12，該第二導光管102用於收容該第二鏡頭模組14。該第一反射鏡21位於該第一導光管101與該第三導光管103相通處，該第二反射鏡22位於該第二導光管102與該第三導光管103相通處，該棱鏡23位於該第三導光管103內且位於該第一反射鏡21和該第二反射鏡22之間，該第四導光管104與該第三導光管103相通於該棱鏡23所處位置。
優選地，該棱鏡23位於該第三導光管103的中點。
該影像感測器16位於該第四導光管104內部或外部，且與該棱鏡23相對以接收由該棱鏡23反射之光線。
該第一鏡頭模組12還包括一第一快門120，該第二鏡頭模組14還包括一第二快門140，該第一快門120與該第二快門140同時打開或閉合以同時取得射入兩個鏡頭模組的光線。
請參閱圖2、圖3及圖4，本發明第二實施例提供的立體取像裝置30包括一第一鏡頭模組32，一第二鏡頭模組34，影像感測器36及鏡片組。
該鏡片組包括一第一反射鏡41，一第二反射鏡42，一第三反射鏡43，一第四反射鏡44以及一棱鏡45。
第一反射鏡41位於該第一鏡頭模組32的光路，第三反射鏡43位於該第一反射鏡41的反射光路，第二反射鏡42位於該第二鏡頭模組34的光路，該第四反射鏡44位於該第二反射鏡42的反射光路。棱鏡45位於該第三反射鏡43和該第四反射鏡44的反射光路。優選地，棱鏡45還以該影像感測器36的中心法線III為中心放置。
本發明第二實施例提供的立體取像裝置30和立體取像裝置10基本相同，不同之處在於：光軸I和光軸II在同一平面，並與該中心法線III基本垂直，是另一種形態的立體取像裝置30，其主要通過增加兩個反射鏡使得光線的傳播方向發生三次反射後進入影像感測器36。
入射至該第一鏡頭模組32的光線依次被該第一、第三反射鏡41、43反射至該棱鏡45。入射至該第二鏡頭模組34的光線依次被該第二、第四反射鏡42、44反射至該棱鏡45。該棱鏡45將兩束光線反射至該影像感測器36。
為收容第一鏡頭模組32，一第二鏡頭模組34及鏡片組，該立體取像裝置還包括一第一導光管301，一第二導光管302，一第三導光管303以及一第四導光管304。
該第三導光管303與該第一、第二導光管301、302垂直相通。該第四導光管304與該第三導光管303垂直。
該第一導光管301為一大致為「L」型之中空管體，第一導光管301的直角處設有第一反射鏡41，在該第一導光管301與該第三導光管303相通處設置第三反射鏡43。該第二導光管302與該第一導光管301關於中心法線III對稱，因此不再贅述。
該第四導光管304與該第三導光管303垂直相通於該棱鏡45所處位置，該影像感測器36可以位於該第四導光管304內部或外部，且與該棱鏡45相對以接收由該棱鏡45反射之光線。本實施例中，該影像感測器36位於該第四導光管304外部。
本發明實施例提供的立體取像裝置均採用鏡片組將入射到兩個鏡頭模組的光線匯成一束光線導入一個影像感測器，從而降低成本，縮小體積。由於該影像感測器同時記錄了兩個角度的圖像，且視角略有差別，因此在在顯示時可通過軟體處理或者硬體配合的方式將該圖像釋放為兩個視角下的圖像，從而使得觀看圖像或影像的觀察者看到立體顯示效果。
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。
10、30．．．立體取像裝置
12、32．．．第一鏡頭模組
14、34．．．第二鏡頭模組
16、36．．．影像感測器
20．．．鏡片組
21、41．．．第一反射鏡
22、42．．．第二反射鏡
43．．．第三反射鏡
44．．．第四反射鏡
23、45．．．棱鏡
101、401．．．第一導光管
102、402．．．第二導光管
103、403．．．第三導光管
104、404．．．第四導光管
120．．．第一快門
140．．．第二快門
圖1係本發明第一實施例提供的立體取像裝置的結構示意圖。
圖2係本發明第二實施例提供的立體取像裝置的立體結構示意圖。
圖3係圖2所示的立體取像裝置的III-III方向剖面示意圖。
圖4係圖2所示的立體取像裝置IV-IV方向剖面示意圖。
10．．．立體取像裝置
12．．．第一鏡頭模組
14．．．第二鏡頭模組
16．．．影像感測器
20．．．鏡片組
21．．．第一反射鏡
22．．．第二反射鏡
23．．．棱鏡
101．．．第一導光管
102．．．第二導光管
103．．．第三導光管
104．．．第四導光管
120．．．第一快門
140．．．第二快門
Claims (10)
- 一種立體取像裝置，其包括：
一第一鏡頭模組；
一第二鏡頭模組，該第二鏡頭模組和該第一鏡頭模組相分開且並排設置；
僅一個影像感測器，該影像感測器用以同時感測經該第一鏡頭模組及該第二鏡頭模組入射的光線；以及
一鏡片組，該鏡片組用於將入射至該第一鏡頭模組和該第二鏡頭模組的光線匯成一束光線入射至該影像感測器。 - 如申請專利範圍第1項所述之立體取像裝置，其中：該鏡片組包括一棱鏡，一第一反射鏡及一第二反射鏡，該第一反射鏡位於該第一鏡頭模組的光路，用以將入射該第一鏡頭模組的光線直接反射至該棱鏡；該第二反射鏡位於該第二鏡頭模組的光路，用以將入射該第二鏡頭模組的光線直接反射至該棱鏡；該棱鏡位於該第一反射鏡的反射光路且位於該第二反射鏡的反射光路，用於將入射至該棱鏡之光線匯成一束光線反射至該影像感測器。
- 如申請專利範圍第2項所述之立體取像裝置，其中：該第一鏡頭模組具有第一光軸，該第二鏡頭模組具有第二光軸，該第一反射鏡相對該第一光軸傾斜一第一預定角度，該第二反射鏡相對該第二光軸傾斜一第二預定角度。
- 如申請專利範圍第3項所述之立體取像裝置，其中：該第一預定角度和該第二預定角度相等。
- 如申請專利範圍第2項所述之立體取像裝置，其中：該影像感測器具有中心法線，該第一光軸和該第二光軸關於該中心法線對稱，該第一反射鏡和該第二反射鏡關於該中心法線對稱。
- 如申請專利範圍第2項所述之立體取像裝置，其中：入射該第一鏡頭模組的光線和入射該第二鏡頭模組的光線入射至該影像感測器，二者所經過的路線長度相等。
- 如申請專利範圍第2項所述之立體取像裝置，其中：該立體取像裝置還包括：
一第一導光管，該第一導光管用於收容該第一鏡頭模組；
一第二導光管，該第二導光管和該第一導光管並排，用於收容該第二鏡頭模組；
一第三導光管，該第三導光管與該第一、第二導光管垂直相通，該第一反射鏡位於該第一導光管與該第三導光管相通處，該第二反射鏡位於該第二導光管與該第三導光管相通處，該棱鏡位於該第三導光管內且位於該第一反射鏡和該第二反射鏡之間；以及
一第四導光管，該第四導光管與該第三導光管垂直相通於該棱鏡所處位置，該影像感測器位於該第四導光管內部或外部，且與該棱鏡相對以接收由該棱鏡反射之光線。 - 如申請專利範圍第1項所述之立體取像裝置，其中：該鏡片組包括：一棱鏡，一第一反射鏡，一第二反射鏡，一第三反射鏡及一第四反射鏡，該第一反射鏡位於該第一鏡頭模組的光路，該第三反射鏡位於該第一反射鏡的反射光路，入射該第一鏡頭模組的光線被該第一反射鏡和該第三反射鏡依次反射至該棱鏡；該第二反射鏡位於該第二鏡頭模組的光路，該第四反射鏡位於該第二反射鏡的反射光路，入射該第二鏡頭模組的光線被該第二反射鏡和該第四反射鏡依次反射至該棱鏡；該棱鏡位於該第三反射鏡及該第四反射鏡的反射光路，用於將入射至該棱鏡之光線匯成一束光線反射至該影像感測器。
- 如申請專利範圍第1項所述之立體取像裝置，其中：該影像感測器具有中心法線，該棱鏡以該中心法線為中心放置。
- 如申請專利範圍第1項所述之立體取像裝置，其中：該第一鏡頭模組還包括一第一快門，該第二鏡頭模組還包括一第二快門，該第一快門與該第二快門同時打開或閉合以同時取得射入該第一鏡頭模組和該第二鏡頭模組的光線。
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