CN102298216A - 一种用于普通照相机或摄像机的立体镜头 - Google Patents

Abstract

本发明是在普通照相机(或摄像机)的镜头前附加的立体镜头，用于获取双目立体像。与传统附加立体镜头相比，可以保持照相机(或摄像机)的视角范围，同时减小附加镜头的体积和重量。本发明采用两组光学组件对应双目立体成像的左眼光路和右眼光路，每个光路包括发散透镜(或透镜组)、斜方棱镜(或采用两个平面反射镜构成的反射镜组)、拼接汇聚透镜(或透镜组)，实现压缩视角、平行光传输、平移、展宽视角、左右像拼接，最终实现将左眼光路和右眼光路的两个像拼接为一个像，再进入照相机(或摄像机)内成像，得到含有立体信息的图像。

Description

一种用于普通照相机或摄像机的立体镜头

技术领域

本发明涉及立体摄影领域，尤其涉及双目立体摄影成像设备，利用现有的单镜头摄影设备或系统(如普通照相机、普通摄像机)，通过在镜头前增加附加装置(即附加立体镜头)，获取双目立体成像信息。

背景技术

立体摄影是表现景物三维空间的一种摄影方法，通过摄制两幅不同视点的影像，模拟双目观看，以达到三维效果。立体摄影的拍摄工具有专用立体照相机(或立体摄像机)；也有在单镜头相机(或单镜头摄像机)上装配立体附加镜；也有利用两个(或以上)的单镜头相机(或单镜头摄像机)进行改造，使两个设备同步进行拍摄；也有运用普通照相机(或摄像机)左右移动的方法进行多次拍摄。

采用立体照相机(或立体摄像机)，成像效果好，但设备成本高，与传统照相(或摄像)器材的通用性差；采用两个(或以上)单镜头相机(或单镜头摄像机)进行改造，成像效果较好，但设备成本高、系统复杂、体积重量大、便携性差，而且实现两个设备同步的难度较大，采用普通照相机(或摄像机)左右移动的方法拍摄，移动距离和拍摄角度的控制难度很大，并且拍摄时间不同步，成像效果差。

采用传统的附加立体镜头，成本低、通用性好，但立体像的最大视角只能达到所附加的单镜头相机(或单镜头摄像机)的一半；而且，尽管牺牲了视角性能，但由于在立体镜头内，光线以一定的视角传输，为保证不进一步损失视角，产生光线平移的两个反射平面的尺寸大小不同，立体镜头的尺寸不得不做得很大，这将带来立体镜头体积和重量的增加，不利于安装和使用；若限制立体镜头的体积，则会进一步损失视角。另外，这种方案也无法采用可以降低装配难度的棱镜来实现光线平移。

发明内容

(一)本发明解决的技术问题

本发明利用现有的普通照相机(或摄像机)，通过在照相机(或摄像机)的镜头前附加立体镜头，获取双目立体成像信息。与传统的附加立体镜头相比，可以保持普通照相机(或摄像机)的视角范围，同时，还可以减小附加镜头的体积和重量。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明采用两组光学组件分别对应双目立体成像的左眼光路和右眼光路，每个光路的工作原理如下：

(1)通过物镜——即发散透镜(或透镜组)——压缩视角，使得具有一定视角的景物的入射光线，在进入立体镜头后，以平行光线的形式传播。

(2)通过采用斜方棱镜或采用两个平面反射镜构成的反射镜组，将平行光线平移，平移距离为双目立体成像左右眼间距的一半距离。

(3)通过目镜——即拼接汇聚透镜(或透镜组)——展宽视角，并拼接左眼光路和右眼光路的像，实现将目镜的平行入射光线转化成能够与普通照相机(或摄像机)视角相匹配的汇聚出射光线，并将左眼光路和右眼光路对应的两个像拼接成一个像。

通过上述压缩视角、平行光传输、平移、以及展宽视角、左右光路拼接，实现了在普通照相机(或摄像机)的镜头前，将左眼光路和右眼光路的两个像拼接为一个像，然后再进入普通照相机(或摄像机)的镜头，在照相机(或摄像机)内成像，所成图像的左侧为左眼光路的像，右侧为右眼光路的像。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、采用上述方法，解决了由于传统的在普通照相机(或摄像机)上附加立体镜头引起成像视角变小的问题。

2、采用上述方法，解决了传统附加立体镜头，为保持视角不再降低，体积大(同时引起重量大)的问题。

附图说明

图1是本发明提供的采用斜方棱镜实现光线平移的立体镜头的剖面图；

图2是本发明提供的采用两个平面反射镜构成的反射镜组实现光线平移的立体镜头的剖面图；

图3是本发明提供的光线在立体镜头的传输原理示意图；

图4是本发明提供的镀反射膜的三角镜原理示意图。

图1中，1.左右光路的发散透镜(或透镜组)，2.外壳，3.拼接汇聚透镜(或透镜组)，4.左右光路的斜方棱镜，5.与照相机(或摄像机)相连的螺纹接口。

图2中，1.左右光路的发散透镜(或透镜组)，2.外壳，3.拼接汇聚透镜(或透镜组)，4.左右光路的反射镜，5.与照相机(或摄像机)相连的螺纹接口，6.镀反射膜的三角镜，7.反射面。

图3中，1.具有一定视角的入射光线。

图4中，1.镀反射膜的三角镜，2.反射面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示实施例1，图1是本发明提供的采用斜方棱镜的立体镜头的水平剖面图，包括外壳2、左右光路的发散透镜(或透镜组)1、左右光路的斜方棱镜4、拼接汇聚透镜(或透镜组)3、与照相机(或摄像机)相连的螺纹接口5。

如图2所示实施例2，图2是本发明提供的采用两个平面反射镜构成的反射镜组的立体镜头的水平剖面图，包括外壳2、左右光路的发散透镜(或透镜组)1、左右光路的平面反射镜组、拼接汇聚透镜(或透镜组)3、与照相机(或摄像机)相连的螺纹接口5，其中左右光路的平面反射镜组由镀反射膜的三角镜6和两个平面镜4构成，对应四个反射面7。

镀反射膜的三角镜见附图4，镀反射膜的三角镜1在两个相交斜面上度镀反射膜，具有两个反射面2。

下面说明光线在立体镜头内的传输过程：

(1)如图3示，图3是本发明提供的光线在立体镜头中传输的原理示意图，具有一定视角的入射光线1进入镜头物镜，视角小于等于照相机(或摄像机)的最大视角；

(2)对于右眼光路，光线通过物镜后压缩视角，变为平行出射光，进入斜方棱镜或平面反射镜组；

(3)光线在斜方棱镜(实施例1)或平面反射镜组(实施例2)内，经两次反射后光线产生平移，出射斜方棱镜或平面反射镜组；

(4)光线进入镜头的目镜，将平行入射光线转化成能够与照相机(或摄像机)视角相匹配的汇聚出射光线后，进入照相机(或摄像机)的右侧区域；

(5)左眼光路与右眼光路相似，最后进入照相机(或摄像机)的左侧区域；

(6)目镜在汇聚光线的同时，完成左眼光路和右眼光路拼接，将左眼光路和右眼光路的两个像拼接为一个像，最终进入照相机(或摄像机)的镜头成像。

Claims (5)

1.一种用于普通照相机或摄像机的立体镜头，附加于普通照相机(或摄像机)的镜头前，由发散透镜、拼接汇聚透镜构成的透镜组以及棱镜(或平面反射镜组)组成，安装在普通照相机(或摄像机)的镜头前，在保持普通照相机(或摄像机)成像视角的前提下，实现立体成像。

2.如权利要求1所述的立体镜头，其特征在于：采用发散透镜(或透镜组)作为物镜，将具有一定视角的汇聚入射光线转化成平行出射光线。

3.如权利要求1所述的立体镜头，其特征在于：采用斜方棱镜将平行光线平移，或采用两个平面反射镜构成的反射镜组，将平行光线平移。

4.如权利要求1所述的立体镜头，其特征在于：采用拼接汇聚透镜(或透镜组)作为目镜，将入射的平行光线转化成能够与照相机视角相匹配的汇聚出射光线，并将左右两路光线拼接，得到由左眼光路和右眼光路的两个像拼接合成的一个像。

5.如权利要求1所述的立体镜头，其特征在于：采用两组权利要求2、3、4构成的光学组件，构成左眼光路和右眼观路，分别对应双目立体成像的左眼成像和右眼成像，将具有间距的左眼像和右眼像，分别通过两组光学组件进行视角转换、平移、拼接后，形成一个像，再进入普通照相机或摄像机的镜头，得到拼接在一起左眼像和右眼像。

Images