CN102193158B - 承载装置及具有该承载装置的成像系统 - Google Patents

承载装置及具有该承载装置的成像系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种承载装置，其用于承载多个光学元件，每个光学元件均包括光学有效面。该承载装置包括用于承载该多个光学元件的载台及固定组件，该固定组件包括斜面。该固定组件用于将该多个光学元件固定在该载台上，且该固定组件的斜面相贴该多个光学有效面以确保该多个光学有效面处于同一平面上。所述承载装置，通过固定组件将多个光学元件固定在载台上，且该固定组件的斜面确保每个光学元件的光学有效面处于同一平面上，从而该多个光学元件不易错位。本发明还涉及一种具有该承载装置的成像系统。

Description

承载装置及具有该承载装置的成像系统
技术领域
本发明涉及一种光学成像技术，尤其涉及一种基于多个摄像装置的承载装置及具有该承载装置的成像系统。
背景技术
目前，为了拍摄某一物体的整体且细节的影像，可将整排摄像装置排列在一起组成一个成像系统，同时对该被拍摄物体进行取像及影像处理，也就是所谓的数组影像。一般地，该成像系统利用交错排列的多个光学元件(如平面镜、直角棱镜)改变来自被拍摄物体的部分或者全部光线的传播方向，从而可以将原本需要排成一排的多个摄像装置分散，为摄像装置之间争取了空间。同时，由于位于同一排的摄像装置的取像范围之间都可以留下间隙，因为这些间隙正好由其它排摄像装置的取像范围来填补，如此便有效地解决了因为摄像装置尺寸限制而导致不能取得完整影像的问题，从而取得被拍摄物体完整且高精度影像。
然而，在取像过程中该交错排列的多个光学元件很容易因为人为因素(如晃动)而出现错位，导致以相同排列方式排列的多个光学元件的多个光学有效面(如平面镜的反射面、直角棱镜的斜面)不能处于同一平面上，使得该成像系统的影像精度随之降低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种多个光学元件不易错位的承载装置。
一种承载装置，其用于承载多个光学元件，每个光学元件均包括光学有效面。该承载装置包括用于承载该多个光学元件的载台及固定组件，该固定组件包括斜面。该固定组件用于将该多个光学元件固定在该载台上，且该固定组件的斜面相贴该多个光学有效面以确保该多个光学有效面处于同一平面上。
所述承载装置，通过固定组件将多个光学元件固定在载台上，且该固定组件的斜面确保每个光学元件的光学有效面处于同一平面上，从而多个光学元件不易错位。
有鉴于此，还有必要提供一种影像精度较佳的成像系统。
一种成像系统，其包括多个摄像装置、多个光学元件及用于承载多个光学元件的承载装置。该多个摄像装置通过该多个光学元件对被拍摄物体取像。每个光学元件均包括光学有效面，该多个光学有效面用于改变来自该被拍摄物体光线的传播方向。该承载装置包括载台及固定组件，该固定组件包括斜面。该固定组件用于将该多个光学元件固定在该载台上，且该固定组件的斜面相贴该多个光学有效面以确保该多个光学有效面处于同一平面上。
所述成像系统，其承载装置通过固定组件将多个光学元件固定在载台上，且该固定组件的斜面确保每个光学元件的光学有效面处于同一平面上，从而多个光学元件不易错位，进而多个摄像装置对被拍摄物体的同时取像不易受影响，进而提高该成像系统的影像精度。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的成像系统的立体示意图。
图2为图1中的成像系统的承载装置立体分解示意图。
图3为图1中的成像系统的承载装置的另一个视角的立体分解示意图。
图4为图1中的成像系统的承载装置的局部剖面示意图。
图5为本发明第二实施方式提供的成像系统的立体示意图。
图6为本发明第三实施方式提供的成像系统的立体示意图。
主要元件符号说明
成像系统            200、200a、200b
承载装置            100、100a、100b
第一摄像装置        211
第二摄像装置        221
光学元件            10、10a
第一光学元件        101、101a
第二光学元件           104、104a
载台                   11
固定组件               12
固定块                 16
弹性垫                 17
定位件                 18
承载面                 110
通光口                 112
第一固定件             122、122a、122b
第二固定件             123、123a、123b
第三固定件             124
第四固定件             125
第一收容槽             131
第二收容槽             133
定位孔                 1210
第一退让槽             135
第二退让槽             137
光线                   L
具体实施方式
请参阅图1，其为第一实施方式中承载装置100的结构示意图。该承载装置100应用于成像系统200中。该成像系统200还包括多个第一摄像装置211、多个第二摄像装置221及多个光学元件10。
多个第一摄像装置211及多个第二摄像装置221用于通过多个光学元件10同时对被拍摄物体取像。多个第一摄像装置211排成一排且取像方向一致，为方便描述，下称其为：第一排摄像装置。多个第二摄像装置221也排成一排且取像方向一致，下称其为：第二排摄像装置。第一排摄像装置的排列方向与多个第一摄像装置211的取向方向垂直，且平行于第二排摄像装置的排列方向。多个第一摄像装置211的取向方向与多个第二摄像装置221的取向方向相互平行，因此多个第一摄像装置211及多个第二摄像装置221形成阵列排列方式。
多个光学元件10位于多个第一摄像装置211、多个第二摄像装置221与该被拍摄物体之间的光路中，每个光学元件10均包括光学有效面，该光学有效面用于改变来自该被拍摄物体光线的传播方向。多个光学元件10包括多个第一光学元件101及多个第二光学元件104，在本实施方式中，该多个光学元件10为多个直角棱镜，每个直角棱镜的斜面为该光学有效面。多个第一光学元件101排成一排且多个第一光学元件101的多个光学有效面处于同一平面(定义为第一平面)上，下称其为：第一排光学元件。多个第二光学元件104也排成一排且多个第二光学元件104的多个光学有效面也处于同一平面(定义为第二平面)上，下称其为：第二排光学元件。多个第一光学元件101与多个第二光学元件104交错排列，该第一平面与该第二平面垂直，从而多个第一光学元件101与多个第二光学元件104的多个光学有效面的中心位置处于同一直线上。在本实施方式中，多个第一光学元件101以及多个第二光学元件104均由玻璃材料制成，当然，也可以由其它材料制成，如塑胶材料。
请一并参阅图2，承载装置100包括载台11及固定组件12。载台11包括承载面110，该承载面110上开设有通光口112，该通光口112贯穿该载台11。该承载面110用于承载第一排光学元件与第二排光学元件，多个第一光学元件101以及多个第二光学元件104的一个直角面与承载面110相贴，从而每个第一光学元件101以及每个第二光学元件104的光学有效面均与承载面110呈45度。第一排光学元件与第二光学元件均横跨在通光口112上。来自被拍摄物体的光线穿过通光口112后射入每个光学元件10的直角面，在光学有效面全反射后从另一个直角面射出，投射到多个第一摄像装置211及多个第二摄像装置221中。
固定组件12用于将第一排光学元件与第二排光学元件固定在载台11上，且多个第一光学元件101的多个光学有效面处于第一平面上，多个第二光学元件104的多个光学有效面处于第二平面上。固定组件12包括第一固定件122、第二固定件123、第三固定件124、第四固定件125、多个固定块16、多个弹性垫17及多个定位件18。
第一固定件122与第二固定件123相对设置在载台11的承载面110上，分别位于通光口112的两侧。第一固定件122与第二固定件123用于共同挟持第一排光学元件与第二排光学元件，以将多个光学元件10固定在载台11上，同时保证多个第一光学元件101的多个光学有效面处于第一平面上，多个第二光学元件104的多个光学有效面处于第二平面上。在本实施方式中，第一固定件122与第二固定件123在载台11上的固定方式采用螺钉螺合的固定方式，当然，该第一固定件122与该第二固定件123也可以采用粘合的方式固定在载台11上。
第一固定件122与第二固定件123的相对表面均为斜面，第一固定件122的斜面与第二平面平行，第二固定件123的斜面与第一平面平行。在本实施方式中，第一固定件122与第二固定件123的斜面均为45度斜面，多个光学元件10的光学有效面亦为45度斜面(即第一平面与第二平面均为45度斜面)，从而第一固定件122与第二固定件123的斜面可相贴在对应的光学元件10的光学有效面上。第一固定件122上开设有分别用于收容多个第一光学元件101的多个第一收容槽131，第二固定件123上开设有分别用于收容多个第二光学元件104的多个第二收容槽133。每个第一收容槽131与第二固定件123的45度斜面相对的槽面上，以及每个第二收容槽133与第一固定件122的45度斜面相对的槽面上均开设有定位孔1210。该多个定位孔1210分别用于供多个定位件18通过。在本实施方式中，定位孔1210为螺孔，定位件18为螺栓，从而螺栓与螺孔通过螺合的方式配合。第一固定件122的多个第一收容槽131收容多个第一光学元件101时，第一固定件122的45度斜面抵压每个第二光学元件104的45度光学有效面，相同地，第二固定件123的多个第二收容槽133收容多个第二光学元件104时，第二固定件123的45度斜面压持每个第一光学元件101的45度光学有效面。
请结合图3，第一固定件122上还开设有第一退让槽135，该第一退让槽135与多个第一收容槽131均相通。该第一退让槽135用于收容多个第二光学元件104的45度光学有效面靠近承载面110的多个端部，从而保证多个第二光学元件104的45度光学有效面与第一固定件122的45度斜面能充分有效地接触。第二固定件123上还开设有第二退让槽137，该第二退让槽137与多个第二收容槽133均相通。该第二退让槽137用于收容多个第一光学元件101的45度光学有效面靠近承载面110的多个端部，从而保证多个第一光学元件101的45度光学有效面与第二固定件123的45度斜面能充分有效地接触。当然，该第一退让槽135与该第二退让槽137也可以不设置。
每个第一收容槽131与每个第一光学元件101之间，以及每个第二收容槽133与每个第二光学元件104之间均依次设置固定块16及弹性垫17。每个定位件18穿过对应的定位孔1210与对应的固定块16接触，并通过对应的固定块16、对应的弹性垫17将对应的光学元件10紧固在第一固定件122与第二固定件123之间。每个固定块16均用于均衡来自对应的定位件18的压力，使对应的光学元件10受力均衡。每个弹性垫17用于提供缓冲空间，缓冲来自对应的固定块16的压力，同时避免固定块16磨损对应的光学元件10。每个弹性垫17由质地比光学元件10的质地软的材料制成，例如橡胶垫，从而弹性垫17可以防止光学元件10在挟持过程中受到刮伤，另外，弹性垫17还可以通过与光学元件10的紧密接触，使光学元件10受力更加均匀。该承载装置100的其它元件的材料没有特殊要求，当然，该承载装置100上的与光学元件10相接触的部分的材料不能选用与光学元件10可发生化学反应的材料，以免光学元件10受到腐蚀。
可以理解，多个固定块16、多个弹性垫17可以不设置，每个定位件18穿过对应的定位孔1210直接将对应的光学元件10紧固在第一固定件122与第二固定件123之间。
第三固定件124与第四固定件125相对设置于载台11的承载面110上，分别位于通光口112两端部。该第三固定件124紧靠第一固定件122与第二固定件123的一端，该第四固定件125紧靠第一固定件122与第二固定件123的另一端。第三固定件124、第四固定件125用于与第一固定件122、第二固定件123共同挟持第一排光学元件与第二排光学元件，从而巩固第一排光学元件与第二排光学元件的固定方式。特别的，可以防止位于两边的光学元件10脱离第一固定件122和第二固定件123的夹持。可以理解，第三固定件124与第四固定件125也可以不设置。其他实施例中，第一固定件122、第二固定件123、第三固定件124及第四固定件125可一体成型。
请结合图4，组装时，先将第一固定件122(或第二固定件123)固定在载台11的承载面110上。接着，将多个固定块16、多个弹性垫17依次分别收容于对应的第一收容槽131(或第二收容槽133)内。之后，将交错排列的第一排光学元件与第二排光学元件横跨在承载面110的通光口112上，且多个第一收容槽131(或第二收容槽133)收容第一排光学元件(或第二排光学元件)，第一固定件122(或第二固定件123)的45度斜面相贴第二排光学元件(或第一排光学元件)的45度光学有效面。然后，参照之前步骤，安装第二固定件123(或第一固定件122)、多个固定块16、多个弹性垫17，从而第一固定件122与第二固定件123挟持交错排列的第一排光学元件与第二排光学元件，第一固定件122的45度斜面压持第二排光学元件的45度光学有效面，第二固定件123的45度斜面压持第一排光学元件的45度光学有效面。此后，将多个定位件18穿过对应的定位孔1210与对应的固定块16接触，并通过对应的固定块16、对应的弹性垫17将对应的光学元件10紧固在第一固定件122与第二固定件123之间。最后，将第三固定件124、第四固定件125固定，并与第一固定件122、第二固定件123共同挟持交错排列的第一排光学元件与第二排光学元件。
综上所述，承载装置100通过固定组件12将交错排列的第一排光学元件与第二排光学元件固定在载台11上，从而能保证多个第一光学元件101的多个斜面处于第一平面上，多个第二光学元件104的多个光学有效面处于第二平面上，故，交错排列的第一排光学元件与第二排光学元件不易产生错位的情况。成像系统200工作时，来自被拍摄物体的光线L经由载台11的通光口112进入至交错排列的第一排光学元件与第二排光学元件的45度光学有效面，从而该来自被拍摄物体的光线L经过全反射后到达阵列排列的第一摄像装置211及第二摄像装置221，因而不会影响阵列排列的第一摄像装置211及第二摄像装置221对被拍摄物体的同时取像。因此，该成像系统200具有较佳的影像精度。
可以理解，光学元件10并不局限于第一实施方式中的直角棱镜。请参阅图5，其为第二实施方式中承载装置100a的结构示意图，该承载装置100a应用于成像系统200a中。第二实施方式提供的成像系统200a与第一实施方式提供的成像系统200的区别在于：(1)多个光学元件10a为多个平面镜，该多个光学元件10a的第一光学元件101a通过粘贴的方式固定在第二固定件123a的斜面上，该多个光学元件10a的第二光学元件104a通过粘贴的方式固定在第一固定件122a的斜面上；(2)承载装置100a没有设置第一实施方式中的多个固定块16、多个弹性垫17及多个定位件18。第二实施方式的成像系统200a具有与第一实施方式的成像系统200相同的有益效果。
请参阅图6，其为第三实施方式中承载装置100b的结构示意图，该承载装置100b应用于成像系统200b中。第三实施方式提供的成像系统200b与第一实施方式提供的成像系统200的区别在于：(1)承载装置100b包括多个第一光学元件101；(2)第一固定件122b没有设置第一实施方式中的斜面，也没有开设第一实施方式中的第一退让槽135；(3)第二固定件123b并未开设第一实施方式中的第二收容槽133；(4)成像系统200b包括多个第一摄像装置211。
第三实施方式的成像系统200b的有益效果为：承载装置100b通过第一固定件122b与第二固定件123b将多个第一光学元件101固定在载台11上，从而能保证多个第一光学元件101的多个光学有效面处于第一平面上，故，多个第一光学元件101不易产生错位的情况。成像系统200b工作时，来自被拍摄物体的光线L经由载台11的通光口112(图未示)进入至每个第一光学元件101的光学有效面，从而该来自被拍摄物体的光线L经过全反射后到达对应的第一摄像装置211，因而不会影响多个第一摄像装置211对被拍摄物体的同时取像。因此，该成像系统200b具有较佳的影像精度。可以理解，成像系统200b也可以保留多个第二摄像装置221以替换多个第一摄像装置211，承载装置100b也对应地做变更以适应该多个第二摄像装置221的变动。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种承载装置，其用于承载多个光学元件，每个光学元件均包括光学有效面，该承载装置包括用于承载该多个光学元件的载台，其特征在于：该承载装置还包括固定组件，该固定组件包括斜面，该固定组件用于将该多个光学元件固定在该载台上，且该固定组件包括可拆卸地、相对固定在该载台上的第一固定件及第二固定件，该第一固定件及该第二固定件用于共同挟持该多个光学元件，该斜面为第一固定件上与该第二固定件相对的表面，该第一固定件的斜面相贴该多个光学元件的多个光学有效面以确保该多个光学有效面处于同一平面上。
2.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，该载台包括承载面，该承载面上开设有贯穿该载台的通光口，该通光口用于传递光线至与该多个光学有效面上。
3.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，该第二固定件与该第一固定件相对的一侧开设有分别用于收容该多个光学元件的多个收容槽，该第二固定件的多个收容槽收容该多个光学元件时，该第一固定件的斜面相贴该多个光学元件的多个光学有效面。
4.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，该多个光学元件包括多个第一光学元件及多个第二光学元件，该多个第一光学元件排成一排且该多个第一光学元件的多个光学有效面处于第一平面上，该多个第二光学元件排成一排且该多个第二光学元件的多个光学有效面处于第二平面上，该多个第一光学元件与该多个第二光学元件交错排列，该第一平面与该第二平面垂直。
5.如权利要求4所述的承载装置，其特征在于，该固定组件包括可拆卸地、相对固定在该载台上的第一固定件及第二固定件，该第一固定件及该第二固定件用于共同挟持该多个交错排列的第一光学元件与第二光学元件，该第一固定件与该第二固定件的相对表面均为该斜面，该第一固定件上开设有分别用于收容多个第一光学元件的多个第一收容槽，该第二固定件上开设有分别用于收容多个第二光学元件的多个第二收容槽，该第一固定件的多个第一收容槽收容多个第一光学元件时，该第二固定件的斜面相贴该多个第一光学元件的多个光学有效面，该第二固定件的多个第二收容槽收容多个第二光学元件时，该第一固定件的斜面相贴该多个第二光学元件的多个光学有效面。
6.如权利要求5所述的承载装置，其特征在于，该固定组件还包括多个定位件，每个第一收容槽与该第二固定件相对的槽面上开设有定位孔，每个第二收容槽与该第一固定件相对的槽面也开设有定位孔，该多个定位孔分别用于收容该多个定位件。
7.如权利要求6所述的承载装置，其特征在于，该多个定位孔为螺孔，该多个定位件为螺栓，该多个定位件与该多个定位孔通过螺合的方式配合。
8.如权利要求5所述的承载装置，其特征在于，该第一固定件上还开设有第一退让槽，该第一退让槽与多个第一收容槽均相通，该第一退让槽用于收容每个第二光学元件的光学有效面靠近该载台的端部，该第二固定件上还开设有第二退让槽，该第二退让槽与多个第二收容槽均相通，该第二退让槽用于收容每个第一光学元件的光学有效面靠近该载台的端部。
9.如权利要求5所述的承载装置，其特征在于，该固定组件还包括多个固定块，该多个固定块分别设置于每个第一收容槽与对应的第一光学元件之间以及每个第二收容槽与对应的第二光学元件之间，每个定位件穿过对应的定位孔与对应的固定块接触，每个固定块均用于均衡来自该多个定位件的压力，使对应的第一光学元件或第二光学元件受力均衡。
10.如权利要求9所述的承载装置，其特征在于，该固定组件还包括多个弹性垫，该多个弹性垫分别设置于多个固定块与多个第一光学元件以及多个第二光学元件之间，每个定位件穿过对应的定位孔与对应的固定块接触，并通过对应的固定块、对应的弹性垫将对应的第一光学元件或第二光学元件紧固在该第一固定件与该第二固定件之间。
11.如权利要求5所述的承载装置，其特征在于，该固定组件还包括相对设置在该载台上的第三固定件及第四固定件，该第三固定件位于该第一固定件与该第二固定件的一端，该第四固定件位于该第一固定件与该第二固定件的另一端，该第三固定件、该第四固定件用于与该第一固定件、该第二固定件共同挟持交错排列的多个第一光学元件以及多个第二光学元件。
12.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，该多个光学元件为多个直角棱镜，该多个直角棱镜的多个斜面为该多个光学有效面。
13.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，该多个光学元件为多个平面镜。
14.一种成像系统，其包括多个摄像装置及多个光学元件，该多个摄像装置通过该多个光学元件对被拍摄物体取像，每个光学元件均包括光学有效面，该多个光学有效面用于改变来自该被拍摄物体光线的传播方向，其特征在于：该成像系统还包括用于承载多个光学元件的承载装置，该承载装置包括载台及固定组件，该固定组件包括斜面，该固定组件用于将该多个光学元件固定在该载台上，且该固定组件包括可拆卸地、相对固定在该载台上的第一固定件及第二固定件，该第一固定件及该第二固定件用于共同挟持该多个光学元件，该斜面为该第一固定件上与该第二固定件相对的表面，该第一固定件的斜面相贴该多个光学有效面以确保该多个光学有效面处于同一平面上。
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