CN102866572A - 三维成像装置 - Google Patents

Abstract

一种能调整两拍摄镜头的拍摄角度的三维成像装置，其中藉由三维成像装置中的驱动装置来调整两拍摄镜头的拍摄角度交于拍摄物的前面或后面，使拍摄出的三维画面产生前景或后景的三维效果，并使三维画面效果能更多元化，表现方式更丰富。

Description

三维成像装置

技术领域

本发明是有关于一种具有三维(3D)显示功能的装置，特别是有关一种三维成像的影像撷取装置，例如：照相机及摄影机等。

背景技术

近年来由于三维(或称3D/Three Dimensional；以下用3D表示三维)电影盛行，人们对于3D影片的需求日趋增多。相对的3D产品亦从电影转至LCD产业。首先，人类为什么能通过视觉看出深度、并感觉到立体感，最主要的一点就是，人眼的视觉是可以感觉出深度的，也就是“深度知觉(depth perception)”；而有了深度的信息后，才能判断出立体空间中的相对位置。由于人的两个眼睛的位置不一样，一般人两眼间距约5到7公分，所以看到的东西会有两眼视差(binocular parallax)，而人脑会再将这两个影像做融合(convergence)，而产生出立体的感觉；而这就是所谓的“binocular cues”。另外，人类亦可从眼睛对远近焦距的调适(accommodation)、动态视差(motion parallax)、透视(perspective)或光影等来判断物体的远近，亦即使人类只有单眼亦可判断远近。

因此，为了使在2D(2维/Two Dimensional)平面的影片变成3D立体感的影片，必须使人类左、右的眼睛分别看到不同的影像(即是一般视物的两眼视差)，在经由大脑融合，2D影片即可变为栩栩如生的3D影片。

在现有技术中，是运用快门镜(shutter glasses)，此种技术的基本原理就是，在屏幕上以两倍的频率交互地显示左眼和右眼的影像，而眼镜则会去动态地屏蔽使用者的左眼和右眼，在屏幕显示左眼影像时遮住右眼、在屏幕显示右眼影像时遮住左眼，以此达到让两眼看到各自不同的影像。虽然在这种状况下，没有两只眼睛是同时看到影像的，但是由于人眼的视觉暂留等机制的效果，还是能感觉到两眼都有看到各自不同的影像，进而产生立体感。

而为了拍摄3D照片，一般市面上皆为配置两个固定角度的镜头来进行拍摄。但由于镜头的拍摄角度为固定，因此一般3D照相机皆为“后景”拍摄，而无法用“前景”拍摄；且在拍摄时，会由于拍摄距离限制的关系，导致拍摄出来的3D画面的效果表现差强人意。

因此，本发明提供一种可调整拍摄角度的3D成像装置，使本发明的3D成像装置在拍摄时，能任意调整两个拍摄镜头的拍摄角度，因此能任意调整为“后景”拍摄或“前景”拍摄，而在拍摄3D效果的照片时，其3D表现方式能更加多元化，增加3D照片的效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一主要目的在于提供一种三维成像装置，由调整两个拍摄镜头的拍摄角度，能任意调整为“后景”拍摄或“前景”拍摄，可更容易拍摄出更多元化的3D效果的3D照片。

本发明的另一主要目的在于提供一种三维成像装置，由调整两个拍摄镜头的拍摄角度，可以拍摄近距离的“前景”，可拍摄出清晰及更多元化的3D效果的3D照片。

依据上述目的，本发明提供一种三维成像装置，包括：一机身，具有一前板面及相对于前板面的后板面，且前板面具有一对开口；一对转动模块，是平行配置于机身中；其中，每一转动模块包括：一内筒，由一物镜固定部及一光学元件模块固定部连接而形成，内筒的位于物镜固定部的一第一自由端为开口状及位于光学元件模块固定部的一第二自由端为开口状，而物镜固定部是配置于机身的开口处；一外筒，是置于内筒的光学元件模块固定部外，并与内筒连接；一对镜头模块，是分别配置于第一转动模块及第二转动模块中；其中，每一镜头模块包括：一物镜，是配置于内筒的第一自由端处；一棱镜，是配置于内筒中的物镜固定部及光学元件模块固定部中，并与物镜呈平行配置；一对感光元件，是分别配置于每一内筒的第二自由端为开口处，并与棱镜呈垂直配置；一整合元件，配置于机身中，并与对感光元件电性连接；一显示屏幕，是配置于机身的后板面上，并与整合元件电性连接；及一驱动装置，是配置于机身中，并与对转动模块相连接；其中由驱动装置来驱动对转动模块，使对转动模块的转动，并可使对转动模块的转动角度相交于一焦点上。

经由本发明所提供的设计，拍摄者不需移动即能在同一定点拍摄出“前景”及“后景”的3D画面。且经由转动模块的调整，使拍摄出的3D画面效果能更多元化，表现方式更丰富。

本发明的再一主要目的在于提供一种三维成像照相机，由配置于机身的两镜头前的透明基板，可达到防尘、防刮等作用，以保护镜头。

依据上述目的，本发明提供一种三维成像装置，包括：一机身，具有一前板面及相对于前板面的后板面，且前板面具有一开口；一对转动模块，是平行配置于机身中；其中，每一转动模块包括：一内筒，由一物镜固定部及一光学元件模块固定部连接而形成，内筒的位于物镜固定部的一第一自由端及位于光学元件模块固定部的一第二自由端为开口状，而物镜固定部是配置于机身的开口处；一外筒，是置于内筒的光学元件模块固定部外，并与内筒连接；一对镜头模块，是分别配置于第一转动模块及第二转动模块中；其中，每一镜头模块包括：一物镜，是配置于内筒的第一自由端处；一棱镜，是配置于内筒中的物镜固定部及光学元件模块固定部中，并与物镜呈平行配置；一对感光元件，是分别配置于每一内筒的第二自由端为开口处，并与棱镜呈垂直配置；一整合元件，配置于机身中，并与对感光元件电性连接；一显示屏幕，是配置于机身的后板面上，并与整合元件电性连接；一驱动装置，是配置于机身中，并与对转动模块相连接，其中藉由驱动装置来驱动对转动模块，使对转动模块的转动，并可使对转动模块的转动角度相交于一焦点上；及一透明基板，是封闭机身上的开口。

经由本发明所提供的设计，可在不影响两镜头转动的情况下，提供镜头多一层保护措施。

附图说明

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下，其中：

图1是为本发明的3D成像装置透视示意图；

图2是为本发明的3D成像装置另一实施例的透视示意图；

图3是为本发明的3D成像装置的转动模块驱动的透视示意图；

图4A是为本发明3D成像装置的前景拍摄示意图；

图4B是为本发明3D成像装置的后景拍摄示意图；

图5是为本发明3D成像装置的成像示意图；

图6是为本发明的3D成像装置的照片档案示意图。

具体实施方式

由于本发明是揭露一种3D成像装置，其中所利用到的一些与成像装置有关的镜头模块、变焦模块及感光元件等，是利用现有技术来达成，故在下述说明中，并不作完整描述。此外，于下述内文中的法庭，亦并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅在表达与本发明特征有关的示意图。

首先，请参阅图1，是为本发明的3D成像装置透视示意图。如图1所示，3D成像装置，包括：一机身10，具有一前板面101及相对于前板面101的后板面103，且前板面101具有一第一开口1011及一第二开口1013；一第一转动模块20及一第二转动模块22，是配置于机身10中，且第一转动模块20及第二转动模块22是相应地配置于第一开口1011及第二开口1013处，使得光能够从第一转动模块20及第二转动模块22通过第一开口1011及第二开口1013传至3D成像装置中；其中，第一转动模块20包括：一第一内筒201，具有一第一物镜固定部2011及一第一光学元件模块固定部2013，第一物镜固定部2011及第一光学元件模块固定部2013为圆桶状，且相互连接为近似L形的直角状且两端呈开口状，同时，再将第一物镜固定部2011配置于第一开口1011处；一第一外筒203，其两端呈开口状，是配置于第一内筒201的第一光学元件模块固定部2013外，并与第一光学元件模块固定部2013连接；及一第一感光元件307，是配置于第一内筒201底部的开口处，用以将光转换成影像。第二转动模块22包括：一第二内筒221，具有一第二物镜固定部2211及一第二光学元件模块固定部2213，第二物镜固定部2211及第二光学元件模块固定部2213为圆桶状，且相互连接为近似L形的直角状且两端呈开口状，并同样地将第二物镜固定部2211配置于第二开口1013处；一第二外筒223，其两端呈开口状，是配置于第二内筒221的第二光学元件模块固定部2213外，并与第二光学元件模块部2213连接；及一第二感光元件327，是配置于第二内筒221底部的开口处，用以将光转换成影像。此外，在本发明中所使用的第一感光元件307及第二感光元件327可以是电耦合影像感测元件或是互补式金属氧化半导体影像感测元件。

接着，请再参考图1，一第一镜头模块30及一第二镜头模块32，是分别配置于第一转动模块20及第二转动模块22中；其中，第一镜头模块30包括：一第一物镜301，是配置于第一内筒201的第一物镜固定部2011中，一第一棱镜303，是配置于第一内筒201中的第一物镜固定部2011及第一光学元件模块固定部2013连接的直角处，并与第一物镜301的光轴X呈平行配置；一第一光学元件模块305，是配置于第一内筒201的第一光学元件模块固定部2013中，并与第一物镜301的光轴X呈垂直配置；而在本发明的实施例中，第一光学元件模块305可以是多个光学元件所形成的变焦模块；很明显地，此变焦模块是配置于第一内筒201的第一光学元件模块固部2013中，且配置于第一棱镜303及第一感光元件307之间。第二镜头模块32包括：一第二物镜321，是配置于第二内筒221的第二物镜固定部2211中，一第二棱镜323，是配置于第二内筒221中的第二物镜固定部2211及第二光学元件模块固定部2213连接的直角处，并与第二物镜321的光轴X呈平行配置；一第二光学元件模块325，是配置于第二内筒221的第二光学元件模块固定部2213中，并与第二物镜321的光轴X呈垂直配置；同样地，在本发明的实施例中，第二光学元件模块325可以是多个光学元件所形成的变焦模块，其配置的构造与第一光学元件模块307相同，使得第二光学元件模块325配置于第二棱镜323及第二感光元件327之间。一整合元件40，是配置于机身10中，分别与第一感光元件307及第二感光元件327电性连接，用以将经过第一转动模块20及第二转动模块22的光在第一感光元件307及第二感光元件327所成的影像整合成一具有3D效果的影像；一显示屏幕50，是配置于机身10的后板面103上，并与整合元件40电性连接。其中，第一转动模块20及第二转动模块22是成平行配置于机身中，而两者之间的间距为3-8公分(以光轴X距离来计算)。在本实施例中，间距以6.5公分为最佳实施例，但本发明并不对此加以限定。

请再参阅图1，光线沿着光轴X由第一转动模块20的第一物镜301射入，并经由第一棱镜303的反射，将光轴X以90°往下射入第一变焦模块305，最后，投影射入至第一感光元件307中；同时，光线也会沿着光轴X亦由第二转动模块22的第二物镜321射入，并经由第二棱镜323的反射，将光轴X以90°往下射入第二变焦模块325，最后，投影射入至第二感光元件327中。

接着，请参阅图2，是为本发明的3D成像装置另一实施例的透视示意图。如图2所示，本实施例的其3D成像装置的构造上述的图1相同，故不再重复赘述；而其差异处在于图1实施例的机身10的前板面101的第一开口1011及第二开口1013处，以一长条窗口1015代替两开口，并于窗口1015处配置一透明基板12，此透明基板12可将第一转动模块20及第二转动模块22完全包覆于机身10中，且不妨碍镜头拍摄，可达到防尘及防刮等功效。

接着，请参阅图3，是为本发明的3D成像装置的转动模块驱动的透视示意图。如图3所示，本发明是经由一配置于机身10上部的镜头调整装置70以及一配置于机身10的驱动装置60来驱动第一转动模块20及第二转动模块22转变角度；其中镜头调整装置70与驱动装置是电性连接在一起。在本实施例中，驱动装置60包括一线性马达，此线性马达与一第一螺杆601及一第二螺杆603枢接，而第一螺杆601及第二螺杆603再分别与一第一齿动件205及一第二齿动件225囓合，而此第一齿动件205及一第二齿动件225再分别与第一转动模块20及第二转动模块22的第一外筒203及第二外筒223囓合。固当使用者经由镜头调整装置70来控制线性马达转动时，可以分别带动第一螺杆601及第二螺杆603旋转，并由第一螺杆601及第二螺杆603旋转来分别带动第一齿动件205及第二齿动件225转变角度，使得第一外筒203及第二外筒223可以转变角度。例如：在本发明的一实施例中，第一螺杆601及第二螺杆603上的螺旋状沟槽(未显示于图中)互为相反的螺旋状，因此，当驱动装置60的线性马达作动时，第一螺杆601及第二螺杆603会一起转动，并会带动第一齿动件205及第二齿动件225以互为相对方向转动，使得整个第一转动模块20及整个第二转动模块22随着第一齿动件205及第二齿动件225进行相对方向转动，因此本发明的第一转动模块20及第二转动模块22便会同时向内或同时向外转动。很明显地，本发明的主要技术手段是由驱动装置60来驱动第一转动模块20及第二转动模块22进行相对角度的调整，因此可以拍摄出具有3D效果的影像。此外，本发明的驱动装置60中，并不限定是使用线性马达来带动螺杆及齿动件，其只要能够具有驱动第一转动模块20及第二转动模块22进行相对角度的调整的其它驱动装置均可适用于本发明的3D成像装置中；再者，本发明对驱动装置60配置于机身10的位置也并不加以限制。

再接着，请参阅图4A及图4B，是为本发明3D成像装置的前景拍摄及后景拍摄示意图。如图4A所示，当镜头调整装置70配置在机身10上时，可由对镜头调整装置70的调整(如：将镜头调整装置70调向右边)，控制并使得第一转动模块20及第二转动模块22的拍摄角度的交点1(即光轴X的交会点)相交于拍摄物3之后，接着，再以另一调整装置(未显示于图中)分别调整第一镜头模块30及一第二镜头模块32对拍摄物3的焦距，使得拍摄物3能够清晰地成像在第一感光元件307及第二感光元件327上，并可由显示屏幕50上看出其对焦后拍摄出来的画面为一个“前景”画面；而“前景”画面是指画面的3D物体会由显示屏幕50画面中产生跳出(POPUP)的3D视觉效果。接着，如图4B所示，当前述调整配置在机身上的镜头调整装置70(如：将镜头调整装置70调向左边)，控制并使得第一转动模块20及第二转动模块22的拍摄角度的交点1(即光轴X的交会点)相交于拍摄物3之前，接着，再分别调整第一镜头模块30及一第二镜头模块32对拍摄物3的焦距，使得拍摄物3能够清晰地成像在第一感光元件307及第二感光元件327上，并可由显示屏幕50上看出其对焦后拍摄出来的画面为“后景”画面；而“后景”画面是指画面虽然呈现3D效果，但其3D效果是在显示屏幕50中呈现拍摄物3在纵深处的立体形式，并非画面中的拍摄物3体跳出屏幕的视觉效果。在此要强调，本发明由此调整第一镜头模块30及一第二镜头模块32的构造，使得本发明的3D成像装置可在相同定点拍摄出“前景”及“后景”的3D画面，而不必再以拍摄者移动的方式来拍摄3D画面；特别是对于“前景”画面的拍摄，其可以近距离地拍摄，故可以依据拍摄者选择跳出的3D视觉效果而拍摄出清晰及更多元化的3D效果的3D照片。

接着，请参阅图5，是为本发明3D成像装置的成像示意图，如图5所示，沿光轴X由第一镜头模块30射入第一感光元件307中的光影像会形成第一画面；而沿光轴X由第二镜头模块32射入第二感光元件327中的光影像会形成第二画面。当第一画面及第二画面形成后，会将两画面传至整合元件40(请参阅图1)来做整合。整合元件40会由第一画面及第二画面中辨别画面是属于右画面501或左画面503；接着，经由整合元件40的整合，将右画面501及左画面503合成一3D画面505，之后再将3D画面505传送至机身10的后板面103的显示屏幕50上显示。为了使显示屏幕50上的3D画面505可让观看者直接看到3D效果，因此，显示屏幕50上还配置有偏光膜(未显示于图中)，使得观看者裸视就能看到显示屏幕50上的3D画面；此外，为了使显示屏幕50可以裸视3D技术，本发明的裸视3D技术还包括：视差屏障式(Parallax Barriers)、柱状透镜式(Lenticular Lenses)或指向光源式(Directional Backlight)等技术。由三维裸视技术，使显示屏幕50在裸视状态下，即能看见3D影像。另外，经由本发明的第一转动模块20及第二转动模块22的转动，而造成上述所说明的“前景”及“后景”的3D效果，因此在观看显示屏幕50上的3D画面505时，亦会有“前景”及“后景”的3D效果。

再接着，请参阅图6，是为本发明的3D成像装置的照片档案示意图。如图6所示，为了符合3D显示规格，因此3D成像装置所拍摄出来的档案，皆符合HDMI 1.4规范。而所拍摄出来的照片文件传输至计算机端后，其照片档为右画面501与左画面503相连的连接照片507，而当需在计算机端观看3D画面505时，则可配合3D处理软件，将连接照片507处理为3D画面505以供观看。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本发明的权利要求范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种三维成像装置，包括：

一机身，具有一前板面及相对于该前板面的后板面，且该前板面具有一对开口；

一对转动模块，平行配置于该机身中；其中，每一该转动模块包括：

一内筒，由一物镜固定部及一光学元件模块固定部连接而形成，该内筒的位于该物镜固定部的一第一自由端为开口状及位于该光学元件模块固定部的一第二自由端为开口状，而该物镜固定部配置于该机身的该开口处；

一外筒，置于该内筒的该光学元件模块固定部外，并与该内筒连接；

一对镜头模块，分别配置于该第一转动模块及该第二转动模块中；其中，每一该镜头模块包括：

一物镜，配置于该内筒的该第一自由端处；

一棱镜，配置于该内筒中的该物镜固定部及该光学元件模块固定部中，并与该物镜呈平行配置；

一对感光元件，分别配置于该每一该内筒的该第二自由端为开口处，并与该棱镜呈垂直配置；

一整合元件，配置于该机身中，并与该对感光元件电性连接；

一显示屏幕，配置于该机身的该后板面上，并与该整合元件电性连接；及

一驱动装置，配置于该机身中，并与该对转动模块相连接；其中由该驱动装置来驱动该对转动模块，使该对转动模块转动，并可使该对转动模块的转动角度相交于一焦点上。

2.根据权利要求1所述的三维成像装置，其进一步包括一对变焦模块，分别配置于该内筒的该光学元件模块固定部中，并与该棱镜呈垂直配置，且配置于每一该棱镜及每一该感光元件之间。

3.根据权利要求1所述的三维成像装置，其中该驱动装置为一线性马达装置。

4.根据权利要求1所述的三维成像装置，其中该机身上进一步包含一镜头调整装置，并与该驱动装置电性连接。

5.一种三维成像装置，包括：

一机身，具有一前板面及相对于该前板面的后板面，且该前板面具有一开口；

一对转动模块，平行配置于该机身中；其中，每一该转动模块包括：

一内筒，由一物镜固定部及一光学元件模块固定部连接而形成，该内筒的位于该物镜固定部的一第一自由端及位于该光学元件模块固定部的一第二自由端为开口状，而该物镜固定部是配置于该机身的该开口处；

一外筒，置于该内筒的该光学元件模块固定部外，并与该内筒连接；

一对镜头模块，分别配置于该第一转动模块及该第二转动模块中；其中，每一该镜头模块包括：

一物镜，配置于该内筒的该第一自由端处；

一棱镜，配置于该内筒中的该物镜固定部及该光学元件模块固定部中，并与该物镜呈平行配置；

一对感光元件，分别配置于该每一该内筒的该第二自由端为开口处，并与该棱镜呈垂直配置；

一整合元件，配置于该机身中，并与该对感光元件电性连接；

一显示屏幕，配置于该机身的该后板面上，并与该整合元件电性连接；

一驱动装置，配置于该机身中，并与该对转动模块相连接，其中由该驱动装置来驱动该对转动模块，使该对转动模块转动，并可使该对转动模块的转动角度相交于一焦点上；及

一透明基板，封闭该机身上的该开口。

6.根据权利要求5所述的三维成像装置，其进一步包括一对变焦模块，分别配置于该内筒的该光学元件模块固定部中，并与该棱镜呈垂直配置，且配置于每一该棱镜及每一该感光元件之间。

7.根据权利要求5所述的三维成像装置，其中该驱动装置为一线性马达装置。

8.根据权利要求5所述的三维成像装置，其中该机身上进一步包含一镜头调整装置，并与该驱动装置电性连接。

9.根据权利要求1或5所述的三维成像装置，其中该第一感光元件及该第二感光元件为电耦合影像感测元件或是互补式金属氧化半导体影像感测元件。

10.根据权利要求1或5所述的三维成像装置，其中该第一转动模块及该第二转动模块的间距为3-8公分。

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