CN102063006B - 一种3d立体影像拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种3D立体影像拍摄装置，包括固定支脚、框形反光罩和支架，框形反光罩的上方和后方分别设有第一、第二摄像机组件，两组摄像机组件的镜头的安装位置呈直角90°，框形反光罩内设有一块半透明半反光的第一45°斜角玻璃；框形反光罩顶部和背部为具有弹性的风琴状皱褶条；框形反光罩上各设有一推杆驱动两个摄像机组件实现横向移动，两摄像机组件同步移动并向相反方向移动，推杆由同步电机驱动，同步电机由数字程序控制单元控制开或关；支架上设有立体显示器和控制每组摄像机组件同步对焦或变焦的驱动控制器和步进电机；支架上还设有设有一连接电源的模块，模块分别连接同步电机、驱动控制器、步进电机、立体显示器、两摄像机组件。

Description

一种3D立体影像拍摄装置

技术领域：

本发明涉及一种3D立体影像拍摄装置，尤其涉及一种能够快速精确对焦、变焦、可令镜头自动移动的3D立体影像拍摄装置。

背景技术：

随着科技日新月异的发展，多媒体的视觉图像从二维图像逐渐发展到三维图像、四维图像等，丰富了人们的人常生活和带来视觉效果的震撼，通常人们称三维图像为3D，四维图像为4D等。现有的3D立体影像拍摄设备虽已陆续投入到电影或电视等行业的工作中，但现有的3D立体影像拍摄设备基本存在着拍摄麻烦、拍摄器材成本高等缺陷。尤其对于3D立体影像拍摄设备的镜头的对焦和变焦的需操作往往比较麻烦，对焦和变焦的精度难以达到准确，且每一次对焦和变焦都需要相当的一段时间才能完成，费时又费力；且现有的3D立体影像拍摄设备中控制镜头的对焦和变焦的装置极易损坏，其使用时间和寿命较短，增加了拍摄的成本。另外，现有的3D立体影像拍摄设备的镜头需要横向移动时，需要用人手来控制移动，这就增加了拍摄时的人手和操作的复杂性，而且镜头的位移距离需要重复多次的移动才能达到准确。

综上所述，针对现有技术的3D立体影像拍摄设备中存在的诸多缺陷，本申请人一直致力于对3D立体影像拍摄设备装置的结构改良和开发，希望能够研发一种能够令镜头快速对焦、变焦的3D立体影像拍摄装置，同时也解决镜头移动距离的准确性等问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种3D立体影像拍摄装置，具有操作简便、轻松、对焦和变焦简便准确、拍摄效果良好等优点。

本发明解决现有3D立体影像拍摄装置的技术方案是：一种3D立体影像拍摄装置，包括设有万向轮的拍摄固定支脚及位于拍摄固定支脚上方的框形反光罩和支架，框形反光罩的上方和后方分别设有第一摄像机组件和第二摄像机组件，框形发光罩的顶部和后部各设有一个圆孔，每个圆孔各自对应每组摄像机组件的镜头，每组镜头伸入到对应的圆孔内，两组摄像机组件的镜头的安装位置呈直角90°，其中前述的框形反光罩内设有一块半透明半反光的第一45°斜角玻璃，第一45°斜角玻璃与每组摄像机组件的镜头焦点线的夹角都呈45°；所述的框形反光罩顶部和背部为具有弹性的风琴状皱褶条，圆孔设于皱褶条上；所述的框形反光罩上各设有一推杆驱动两个摄像机组件与风琴状皱褶条的圆孔实现横向移动，两摄像机组件同步移动并向相反方向移动，推杆由设于框形反光罩上的同步电机驱动，同步电机由数字程序控制单元控制开或关；所述的支架上设有立体显示器和控制每组摄像机组件同步对焦或变焦的手动对焦及变焦装置，手动对焦及变焦装置由驱动控制器和步进电机组成；所述的支架上还设有一盒体，盒体内设有一连接电源的模块，模块分别连接数字程序控制单元、同步电机、驱动控制器、步进电机、立体显示器、两摄像机组件。驱动控制器连接步进电机，步进电机连接每组摄像机组件的镜头，通过驱动控制器调节步进电机来控制两个镜头的同步对焦或变焦，达到同步对焦或变焦准确、快速。另外，框形反光罩顶部和背部均为皱褶条，可同时令两圆孔的位置产生位移，配合第一、第二摄像机组件和镜头的移动，利用推杆和同步电机的驱动，令第一、第二摄像机组件和镜头和圆孔可同步位移，并两者的位移方向相反。风琴状皱褶条的设置能够在调节立体感强弱时也能保持遮光和阻光，能阻挡外界的光线射入到框形反光罩内，从而提高拍摄的质量。另外，模块的作用相当于处理器，模块收到各部件的输入指令，模块根据输入指令输出输出指令到相应的部件中，实现拍摄装置拍摄时的不同要求。本发明的拍摄装置采用数字脉冲调速与同步控制，从而实现双镜头同步稳定地得到不同的立体感强弱调节，采用数字微电脑脉冲微步进控制技术，能同时同步调节对焦与变焦，并保持双机对焦与变焦100％同步精准。另外，本发明还采用一体化的中控处理盒(即模块)，将所有电控与信号处理集与一身，更简洁，更方便。

作为对前述技术方案的进一步设计：前述的立体显示器内设置有两块显示屏，显示屏内设有可调节偏振角度的偏振镜片，两块显示屏成一直角，两块显示屏之间设有一半透明半反光的第二45°斜角玻璃把两显示屏分隔。在每块显示屏内加入偏振镜片，并调整其偏振角度。从第一摄像机组件和第二摄像机组件同时拍摄的投影图像传输到立体显示器内，第一摄像机组件传输的是倒立的投影图像，第二摄像机组件传输的是正立的投影图像，倒立的投影图像传输到平放的显示屏，从平放显示屏射出的投影图像为横向光投影，横向光投影直射向第二45°斜角玻璃，从第二45°斜角玻璃反射出的投影图像为与原横向光投影成直角的横向偏振光投影；正立的投影图像传输到竖放的显示屏，从竖放显示屏射出的投影图像为竖向光投影，竖向光投影直射向第二45°斜角玻璃，从第二45°斜角玻璃射出的竖向光投影不变，其竖向光投影即为竖向偏振光投影，从第二45°斜角玻璃射出的横向偏振光投影和竖向偏振光投影的光线交叉成90°；人带着3D偏振眼镜观看立体显示器，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到竖向偏振光投影的投影图像，右眼只能看到横向偏振光投影的投影图像，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。

作为对前述技术方案的更进一步设计：支架上设有两对称的横向滑轴，横向滑轴上设有由推杆驱动并可沿横向滑轴滑动的滑块，滑块上设有承托摄像机组件的滑座；滑座上以调节螺母与滑块卡接，以调节螺母控制滑座竖立于滑块上的距离；所述的滑块底部设有对称的纵向滑轨连接固定风琴状皱褶条，两纵向滑轨上各设有由步进电机控制驱动的齿轮对焦器，齿轮对焦器与摄像机组件上设有的齿纹对焦环配合，各纵向滑轨与风琴状皱褶条的连接是通过二条连杆连接，二条连杆上分别设有第一、第二调节螺栓调节连杆与连杆之间、连杆与纵向滑轨之间的固定位置；所述的齿轮对焦器套于纵向滑轨上并可前后滑动，对焦器上设有可根据摄像机组件上镜头的大小而调节齿轮对焦器固定角度和滑动的第三调节螺栓；所述两横向滑轨之间的距离和两纵向滑轨之间的距离都为120mm。对焦器采用的是100级红外光无触点细分，更保证了对焦与变焦同步的精准度与可靠性。

作为对前述技术方案的再进一步设计：前述的第一、第二摄像机组件分别设有限制镜头对焦或变焦的自锁器，自锁器与模块连接。当不需要镜头对焦或变焦时，启动自锁器就能令镜头的同步对焦与变焦会被锁住，镜头处于比较紧的状态，在极其恶劣的摄制环境下都能可靠地操作，不易被吾动。需然在锁定时也能正常对焦与变焦，但启动自锁器后在不调节镜头时比较耗电。

另外，驱动控制器上设有限定镜头不会调节过位的两限位螺栓，驱动控制器上还固定有位于两限位螺栓之间的限位条。限位螺栓和限位条的设置保证了镜头不会调节过位，也可限位前后焦调节。

前述的支架上还设有至少两条万向连杆，万向连杆分为两节，万向连杆分别连接有一个立体显示器。万向连杆的作用在于能够因不同的环境或工作需要，调整立体显示器的观察角度和使用位置，万向连杆也可应用到驱动控制器上，用以调整驱动控制器的使用位置或对其更换等。万向连杆使立体显示器的监视角度或驱动控制器的使用角度更随意，更灵活。

前述的立体显示器设置有两个，两个立体显示器的尺寸大小不一；尺寸较大的立体显示器为提供给总导演观看的大立体显示器，尺寸较小的立体显示器为提供给拍摄者观看的小立体显示器，小立体显示器同时可设有两个或两个以上，方便更多的工作人员观看。该小尺寸的立体显示器为小型立体监视器，采用偏振式与独有的光学处理技术，使摄影师也能实现立体监视，从而得到更高质量的拍摄，并有大尺寸的立体显示器，可用于导演监视。

前述的风琴状皱褶条可左右伸缩0-20cm。风琴状皱褶条的伸缩距离是因其框形反光罩的宽度而定，如皱褶条被压缩太紧或拉长太长，会造成风琴状皱褶的损坏，且容易造成风琴状皱褶条的复位困难。

前述的框形反光罩左右两侧内壁设有防反光黑板，框形反光罩的长度为30-80cm，高度为20-60cm。

另外，3D立体影像拍摄装置的操作原理为：模块接受到驱动控制器的对焦或变焦的输入指令，就会输出输出指令控制步进电机对两组镜头进行同步的调焦或对焦；模块接受到数字程序控制单元的输入指令，就会输出输出指令启动同步电机，同步电机驱动推杆推动各自对应的摄像机组件，实现两组摄像机组件的同步位移；自锁器也通过模块作为处理器以上述的相应原理实现其功能；两组摄像机组件拍摄的投影图像也通过模块传输到一大一小的立体显示器。

综上所述，本发明的3D立体影像拍摄装置使用简便，与现有技术的3D立体影像拍摄装置相比，本发明的3D立体影像拍摄装置具有如下优点：

1.本发明的3D立体影像拍摄装置能够快速、准确的对焦、变焦，控制镜头对焦或变焦的手动对焦及变焦装置结构简单、体积小，操作简便快捷。

2.本发明的第一、第二摄像机组件和风琴状皱褶条设有的圆孔能够实现位移的同步，移动的距离准确，驱动它们位移的数字程序控制单元和推杆结构较为简单，安装十分方便；且风琴状皱褶条自身具有弹性，复位也较为容易。

3.框形反光罩上设有的万向连杆，可根据使用者的不同要求，调整立体显示器和手动对焦及变焦装置的使用角度和使用位置，具有较强的人性化。

附图说明：

图1是本发明实施例的3D立体影像拍摄装置的示意图。

图2是本发明实施例的3D立体影像拍摄装置的另一示意图。

图3是本发明实施例的3D立体影像拍摄装置的分解图。

图4是本发明实施例的摄像机组件的镜头的示意图。

图5是本发明实施例的横向滑轴和纵向滑轨的示意图。

图6是本发明实施例的立体显示器的示意图。

图7是本发明实施例的模板接受和输出指令的流程图。

具体实施方式：

下面结合附图给出本发明的最佳实施例。

本发明的实施例涉及到一种3D立体影像拍摄装置，其装置的具体结构为：如图1、图2、图3所示，本实施例的3D拍摄装置包括一设有万向轮的拍摄固定支脚1及位于拍摄固定支脚上方的框形反光罩17和支架2，框形反光罩的前部为镂空结构，框形反光罩的左右两侧内壁都设有防反光黑板16，框形反光罩的长度为30cm，高度为20cm。框形反光罩的上方和后方分别设有第一摄像机组件3和第二摄像机组件4，框形发光罩的顶部和后部各设有一个圆孔5，每个圆孔各自对应每组摄像机组件的镜头，每组镜头伸入到对应的圆孔内，两组摄像机组件的镜头的安装位置呈直角90°，框形反光罩内设有一块半透明半反光的第一45°斜角玻璃6，第一45°斜角玻璃把框形反光罩分为两个不同的空间区域，第一45°斜角玻璃与每组摄像机组件的镜头焦点线的夹角都呈45°。

前述的框形反光罩顶部和背部为具有弹性的风琴状皱褶条7，风琴状皱褶条可左右伸缩0-20cm，圆孔设于皱褶条上；框形反光罩上各设有一推杆8驱动两个摄像机组件与风琴状皱褶条的圆孔实现横向移动，两摄像机组件同步移动并向相反方向移动，推杆由设于框形反光罩上的同步电机9驱动，同步电机由数字程序控制单元12控制开或关。如图3所示，支架上设有立体显示器15和控制每组摄像机组件同步对焦或变焦的手动对焦及变焦装置，手动对焦及变焦装置由驱动控制器11和步进电机10组成；支架上还设有一盒体，盒体内设有一连接电源的模块13，模块分别连接数字程序控制单元、同步电机、驱动控制器、步进电机、立体显示器、两摄像机组件。驱动控制器连接步进电机，步进电机连接每组摄像机组件的镜头，通过驱动控制器调节步进电机来控制两个镜头的同步对焦或变焦，达到同步对焦或变焦准确、快速。另外，框形反光罩顶部和背部均为皱褶条，可同时令两圆孔的位置产生位移，配合第一、第二摄像机组件的镜头的移动，利用推杆和同步电机的驱动，令第一、第二摄像机组件的镜头和圆孔可同步位移，并两者的位移方向相反。风琴状皱褶条还能阻挡外界的光线射入到框形反光罩内，从而提高拍摄的质量。另外，模块的作用相当于处理器，模块收到各部件的输入指令，模块根据输入指令输出输出指令到相应的部件中，实现拍摄装置拍摄时的不同要求。

如图6所示，前述的立体显示器内设置有两块显示屏19，显示屏内设有可调节偏振角度的偏振镜片，两块显示屏成一直角，两块显示屏之间设有一半透明半反光的第二45°斜角玻璃32把两显示屏分隔；在每块显示屏内加入偏振镜片，并调整其偏振角度。从第一摄像机组件和第二摄像机组件同时拍摄的投影图像传输到立体显示器内，第一摄像机组件传输的是倒立的投影图像，第二摄像机组件传输的是正立的投影图像，倒立的投影图像传输到平放的显示屏，从平放显示屏射出的投影图像为横向光投影，横向光投影直射向第二45°斜角玻璃，从第二45°斜角玻璃反射出的投影图像为与原横向光投影成直角的横向偏振光投影；正立的投影图像传输到竖放的显示屏，从竖放显示屏射出的投影图像为竖向光投影，竖向光投影直射向第二45°斜角玻璃，从第二45°斜角玻璃射出的竖向光投影不变，其竖向光投影即为竖向偏振光投影，从第二45°斜角玻璃射出的横向偏振光投影和竖向偏振光投影的光线交叉成90°；人带着3D偏振眼镜观看立体显示器，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到竖向偏振光投影的投影图像，右眼只能看到横向偏振光投影的投影图像，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。

如图3、图5所示，前述的支架上设有两对称的横向滑轴20，横向滑轴上设有由推杆驱动并可沿横向滑轴滑动的滑块21，滑块上设有承托摄像机组件的滑座22；滑座上以调节螺母23与滑块卡接，以调节螺母控制滑座竖立于滑块上的距离；滑块底部设有对称的纵向滑轨25连接固定风琴状皱褶条，两纵向滑轨上各设有由步进电机控制驱动的齿轮对焦器26，齿轮对焦器与摄像机组件上设有的齿纹对焦环配合，各纵向滑轨与风琴状皱褶条的连接是通过二条连杆27连接，二条连杆上分别设有第一、第二调节螺栓28调节连杆与连杆之间、连杆与纵向滑轨之间的固定位置；所述的齿轮对焦器套于纵向滑轨上并可前后滑动，对焦器上设有可根据摄像机组件上镜头的大小而调节齿轮对焦器固定角度和滑动的第三调节螺栓29；所述两横向滑轨之间的距离和两纵向滑轨之间的距离都为120mm。对焦器采用的是100级红外光无触点细分，更保证了对焦与变焦同步的精准度与可靠性。

前述的第一、第二摄像机组件分别设有限制镜头对焦或变焦的自锁器18，自锁器与模块连接。当不需要镜头对焦或变焦时，启动自锁器就能令镜头的同步对焦与变焦会被锁住，镜头处于比较紧的状态，在极其恶劣的摄制环境下都能可靠地操作，不易被吾动。需然在锁定时也能正常对焦与变焦，但启动自锁器后转动在不调节镜头时比较耗电。

另外，如图4所示，前述的驱动控制器上设有限定镜头不会调节过位的两限位螺栓30，驱动控制器上还固定有位于两限位螺栓之间的限位条31。限位螺栓和限位条的设置保证了镜头不会调节过位，也可限位前后焦调节。

前述的支架上还设有三条万向连杆14，万向连杆分为两节，三条万向连杆分别连接有一大一小的立体显示器，小立体显示器设有两个，尺寸较大的立体显示器为提供给总导演观看的大立体显示器，尺寸较小的立体显示器为提供给拍摄者观看的小立体显示器；该小尺寸的立体显示器为小型立体监视器，采用偏振式与独有的光学处理技术，使摄影师也能实现立体监视，从而得到更高质量的拍摄，并有大尺寸的立体显示器，可用于导演监视。万向连杆的作用在于能够因不同的环境或工作需要，调整立体显示器的观察角度和使用位置，或者调整驱动控制器的使用位置或对其更换等；万向连杆使立体显示器的监视角度或驱动控制器的使用角度更随意，更灵活。

3D立体影像拍摄装置的操作原理为：如图7所示，模块接受到驱动控制器的对焦或变焦的输入指令，就会输出输出指令控制步进电机对两组镜头进行同步的调焦或对焦；模块接受到数字程序控制单元的输入指令，就会输出输出指令启动同步电机，同步电机驱动推杆推动各自对应的摄像机组件，实现两组摄像机组件的同步位移；自锁器也通过模块作为处理器以上述的相应原理实现其功能；两组摄像机组件拍摄的投影图像也通过模块传输到一大一小的立体显示器。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种3D立体影像拍摄装置，包括设有万向轮的拍摄固定支脚(1)及位于拍摄固定支脚上方的框形反光罩(17)和支架(2)，框形反光罩的上方和后方分别设有第一摄像机组件(3)和第二摄像机组件(4)，框形反光罩的顶部和后部各设有一个圆孔(5)，每个圆孔各自对应每组摄像机组件的镜头，每组镜头伸入到对应的圆孔内，两组摄像机组件的镜头的安装位置呈直角90°，其特征在于：所述的框形反光罩内设有一块半透明半反光的第一45°斜角玻璃(6)，第一45°斜角玻璃与每组摄像机组件的镜头焦点线的夹角都呈45°；所述的框形反光罩顶部和背部为具有弹性的风琴状皱褶条(7)，圆孔设于皱褶条上；所述的框形反光罩上各设有一推杆(8)驱动两个摄像机组件与风琴状皱褶条的圆孔实现横向移动，两摄像机组件同步移动并向相反方向移动，推杆由设于框形反光罩上的同步电机(9)驱动，同步电机由数字程序控制单元(12)控制开或关；所述的支架上设有立体显示器(15)和控制每组摄像机组件同步对焦或变焦的手动对焦及变焦装置，手动对焦及变焦装置由驱动控制器(11)和步进电机(10)组成；所述的支架上还设有一盒体，盒体内设有一连接电源的模块(13)，模块分别连接同步电机、驱动控制器、步进电机、立体显示器、两摄像机组件。

2.根据权利要求1所述的拍摄装置，其特征在于：所述的立体显示器内设置有两块显示屏(19)，显示屏内设有可调节偏振角度的偏振镜片，两块显示屏成一直角，两块显示屏之间设有一半透明半反光的第二45°斜角玻璃(32)把两显示屏分隔；从第一摄像机组件和第二摄像机组件同时拍摄的投影图像传输到立体显示器内，第一摄像机组件传输的是倒立的投影图像，第二摄像机组件传输的是正立的投影图像，倒立的投影图像传输到平放的显示屏，从平放显示屏射出的投影图像为横向光投影，横向光投影直射向第二45°斜角玻璃，从第二45°斜角玻璃反射出的投影图像为与原横向光投影成直角的横向偏振光投影；正立的投影图像传输到竖放的显示屏，从竖放显示屏射出的投影图像为竖向光投影，竖向光投影直射向第二45°斜角玻璃，从第二45°斜角玻璃射出的竖向光投影不变，其竖向光投影即为竖向偏振光投影，从第二45°斜角玻璃射出的横向偏振光投影 和竖向偏振光投影的光线交叉成90°；人带着3D偏振眼镜观看立体显示器，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到竖向偏振光投影的投影图像，右眼只能看到横向偏振光投影的投影图像，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。

3.根据权利要求2所述的拍摄装置，其特征在于：所述的支架上设有两对称的横向滑轴(20)，横向滑轴上设有由推杆驱动并可沿横向滑轴滑动的滑块(21)，滑块上设有承托摄像机组件的滑座(22)；滑座上以调节螺母(23)与滑块卡接，以调节螺母控制滑座竖立于滑块上的距离；所述的滑块底部设有对称的纵向滑轨(25)连接固定风琴状皱褶条，两纵向滑轨上各设有由步进电机控制驱动的齿轮对焦器(26)，齿轮对焦器与摄像机组件上设有的齿纹对焦环配合，各纵向滑轨与风琴状皱褶条的连接是通过二条连杆(27)连接，二条连杆上分别设有第一、第二调节螺栓(28)调节连杆与连杆之间、连杆与纵向滑轨之间的固定位置；所述的齿轮对焦器套于纵向滑轨上并可前后滑动，对焦器上设有可根据摄像机组件上镜头的大小而调节齿轮对焦器固定角度和滑动的第三调节螺栓(29)；所述两横向滑轨之间的距离和两纵向滑轨之间的距离都为120mm。

4.根据权利要求3所述的拍摄装置，其特征在于：所述第一、第二摄像机组件分别设有限制镜头对焦或变焦的自锁器(18)，自锁器与模块连接。

5.根据权利要求4所述的拍摄装置，其特征在于：所述的驱动控制器上设有限定镜头不会调节过位的两限位螺栓(30)，驱动控制器上还固定有位于两限位螺栓之间的限位条(31)。

6.根据权利要求5所述的拍摄装置，其特征在于：所述的支架上还设有至少两条万向连杆(14)，万向连杆分为两节，万向连杆分别连接有一个立体显示器。

7.根据权利要求6所述的拍摄装置，其特征在于：所述的立体显示器设置有两个，两个立体显示器的尺寸大小不一。

8.根据权利要求7所述的拍摄装置，其特征在于：所述的风琴状皱褶条可左右伸缩0-20cm。

9.根据权利要求8所述的拍摄装置，其特征在于：所述的框形反光罩左右两侧内壁设有防反光黑板(16)，框形反光罩的长度为30-80cm，高度为20-60cm。 

Images