CN103581509A - 镜头结构及其摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镜头结构及其摄像装置。镜头结构包含传动模块、第一摄像模块、第二摄像模块及驱动模块。传动模块包含相互啮合的第一传动齿轮及第二传动齿轮。第一摄像模块可具有第一传动部，第一传动部与第一传动齿轮相啮合。第二摄像模块可具有第二传动部，第二传动部与第二传动齿轮相啮合。驱动模块可连结传动模块，以驱动第一传动齿轮或第二传动齿轮进行顺向转动，并连动第二传动齿轮或第一传动齿轮进行反向转动。藉此，使第一摄像模块及第二摄像模块转向改变镜头的光角，以达到光学上改变三维效果的目的。

Description

镜头结构及其摄像装置

技术领域

本发明涉及一种镜头结构及其摄像装置，特别涉及一种可通过驱动模块带动以改变两个摄像模块的光角，进而改变立体影像效果的镜头结构及其摄像装置。

背景技术

随着科技的发展，原本以传统相机拍摄平面照片的方式已面临新的挑战，取而代之的是利用特殊镜头设计以拍摄3D立体影像的立体摄像装置。值得一提的是，立体影像相较于平面影像除了带给使用者更佳的娱乐效果之外，也带给使用者新的体验感。因此诸如电影、电视等视觉娱乐也逐渐改为立体影像，而电影院、电视等拨放器，也更新为可播放立体影像的兼容设备。

立体摄像装置是依据人类通过双眼产生具立体感影像的原理而设计，其大多在相机本体上配置左右两个镜头，以分别进行影像的拍摄后合成，藉此模拟人类的左右眼拍摄影像，从而营造出观看人物或景象的立体感。

然而，目前立体摄像装置的两个镜头的光角大多为固定式设计，而由于镜头光角为固定式，使得正视差与负视差也为固定。因此，在实际拍摄时，碍于相机先天结构设计上的限制，导致得到的三维效果大多变得呆板且无变化。

综观前述问题，本发明的发明人思索并设计一种镜头结构及其摄像装置，以针对现有技术的缺失加以改善，进而增进产业上的实施利用。

发明内容

有鉴于上述已知技术的问题，本发明的目的就是在于提供一种镜头结构及其摄像装置，以解决镜头光角固定，使得正视差与负视差也为固定，而导致得到的三维效果呆板且无变化的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

根据本发明的目的，提出一种镜头结构，其包含传动模块、第一摄像模块、第二摄像模块及驱动模块。传动模块包含相互啮合的第一传动齿轮及第二传动齿轮。第一摄像模块具有第一传动部，第一传动部与第一传动齿轮相啮合。第二摄像模块具有第二传动部，第二传动部与第二传动齿轮相啮合。驱动模块连结传动模块，以驱动第一传动齿轮或第二传动齿轮进行顺向转动，并连动第二传动齿轮或第一传动齿轮进行反向转动。

优选地，传动模块还可包含：蜗杆及减速齿轮组。蜗杆可连结驱动模块，且由驱动模块带动蜗杆转动。减速齿轮组可包含第一减速齿轮、第二减速齿轮及第三减速齿轮。第一减速齿轮与蜗杆相啮合，第二减速齿轮可与第一减速齿轮同轴，且第二减速齿轮的齿数少于第一减速齿轮的齿数。第三减速齿轮可与第二减速齿轮相啮合。其中，第三减速齿轮可与第一传动齿轮或第二传动齿轮相啮合；当启动驱动模块时，驱动模块可依序先带动蜗杆，接着蜗杆带动减速齿轮组，最后减速齿轮组带动第一传动齿轮或第二传动齿轮转动。

优选地，镜头结构还可包含影像合成模块。第一摄像模块产生第一影像，第二摄像模块产生一第二影像。影像合成模块可将第一影像及第二影像合成为三维影像。

优选地，当第一摄像模块的光轴与第二摄像模块的光轴的夹角逐渐地缩小时，以合成为凹入式三维影像；当夹角逐渐地变大时，以合成为凸出式三维影像。

优选地，镜头结构还可包含定位传感单元及定位传感轮。定位传感轮可与第一传动齿轮或第二传动齿轮同轴设置，且具有定位缺口。定位传感单元可设于对应定位缺口的位置，且传感定位缺口的一侧，以发出对应的定位传感信号。

优选地，镜头结构还可包含处理模块及步数传感单元。步数传感单元可传感驱动模块的步数，以产生步数信号。处理模块可依据步数信号、定位传感信号或其组合控制驱动模块。

优选地，处理模块可具有第一预设步数；当处理模块接收定位传感信号时，驱动模块开始作动，处理模块判断步数信号符合第一预设步数，则处理模块可控制驱动模块停止作动。

优选地，处理模块可具有步数范围，待驱动模块经第一预设步数而停止作动后，处理模块则依据步数范围控制驱动模块继续作动，进而限制第一摄像模块及第二摄像模块的转动范围。

此外，根据本发明的目的，另提出一种摄像装置，其包含传动模块、第一摄像模块、第二摄像模块、驱动模块、处理模块、影像合成模块及显示模块。传动模块包含相互啮合的第一传动齿轮及第二传动齿轮。第一摄像模块具有第一传动部，第一传动部与第一传动齿轮相啮合，且第一摄像模块产生第一影像。第二摄像模块具有第二传动部，第二传动部与第二传动齿轮相啮合，且第二摄像模块产生第二影像。驱动模块连结传动模块，以驱动第一传动齿轮或第二传动齿轮进行顺向转动，并连动第二传动齿轮或第一传动齿轮进行反向转动。处理模块控制驱动模块启停作动。影像合成模块将第一影像及第二影像合成为三维影像。显示模块显示三维影像。

本发明的有益效果是：承上所述，依本发明的镜头结构及其摄像装置，其可具有一或多个下述优点：

(1) 此镜头结构及其摄像装置可通过驱动模块带动第一摄像模块及第二摄像模块转向以改变光角，藉此可改变立体影像效果。

(2) 此镜头结构及其摄像装置可通过处理模块依据步数侦测单元及定位传感单元控制驱动单元带动第一摄像模块及第二摄像模块转动，藉此可避免第一摄像模块及第二摄像模块转动角度过大，而导致齿轮损坏或产生转动误差。

附图说明

图1为本发明的镜头结构的分解示意图。

图2为本发明的镜头结构的组合示意图。

图3为三维影像的光学原理示意图。

图4为本发明的摄像装置的示意图。

图5为本发明的摄像装置的成像方块图。

附图标号：1、3：镜头结构；11：传动模块；111：第一传动齿轮；112：第二传动齿轮；113：蜗杆；114：减速齿轮组；1141：第一减速齿轮；1142：第二减速齿轮；1143：第三减速齿轮；12、22：第一摄像模块；121：第一传动部；13、23：第二摄像模块；131：第二传动部；14：驱动模块；15：定位传感单元；16：定位传感轮；161：定位缺口；2：摄像装置；221：第一影像；231：第二影像；24：影像合成模块；241：三维影像；25：显示模块；5：目标物；6：屏幕；θ：光角。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明的镜头结构及其摄像装置的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同组件是以相同的符号标示来说明。

请一并参阅图1及图2；图1为本发明的镜头结构的分解示意图；图2为本发明的镜头结构的组合示意图。如图所示，本发明的一种镜头结构1可应用于数字相机(Digital Camera)、数字摄影机(Digital Video Camera)或具有摄像功能的电子装置，其包含了传动模块11、第一摄像模块12、第二摄像模块13及驱动模块14。传动模块11包含相互啮合的第一传动齿轮111及第二传动齿轮112，其中第一传动齿轮111及第二传动齿轮112的尺寸、齿数与齿距可相互对应。第一摄像模块12具有第一传动部121，而第一传动部121与第一传动齿轮111相互啮合。第二摄像模块13可具有第二传动部131，而第二传动部131与第二传动齿轮112相互啮合，且第二传动部131的齿数与齿距可对应于第一传动部121。驱动模块14连结传动模块11，以驱动第一传动齿轮111或第二传动齿轮112进行顺向转动，进而连动第二传动齿轮112或第一传动齿轮111进行反向转动。顺带一提的是，第一摄像模块12及第二摄像模块13可分别包含镜头，如定焦镜、感光组件，如互补式金氧半导体组件(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)或电荷耦合组件(Charge-Coupled-Device, CCD)、模拟/数字电路及影像处理器，而此为所属技术领域人员所熟知，在此便不再赘述。

承上所述，传动模块11还可包含蜗杆113及减速齿轮组114。蜗杆113可连结驱动模块14，且由驱动模块14带动蜗杆113转动，并连动减速齿轮组114。值得一提的是，本发明是通过蜗杆113具有高减速比的特性，以达到使驱动模块14减速的目的。减速齿轮组114可包含第一减速齿轮1141、第二减速齿轮1142及第三减速齿轮1143。第一减速齿轮1141可与蜗杆113相互啮合；第二减速齿轮1142可与第一减速齿轮1141同轴转动，且利用第二减速齿轮1142的齿数少于第一减速齿轮的齿数的配置，达到减速的目的；第三减速齿轮1143可与第二减速齿轮1142相互啮合。其中第三减速齿轮1143可与第一传动齿轮111或第二传动齿轮112相啮合；当启动驱动模块14时，驱动模块14可依序先带动蜗杆113，接着蜗杆113带动减速齿轮组114，再接着减速齿轮组114带动第一传动齿轮111或第二传动齿轮112转动，并连动第二传动齿轮112或第一传动齿轮111，最后带动第一摄像模块12及第二摄像模块13做相互反向的转动以调整光角。

如此一来，即可在控制第一摄像模块12及第二摄像模块13转动时，避免因马达转速过高而造成控制不易的问题。换言之，通过蜗杆113及减速齿轮组114的设置搭配，以达到将马达转速减速的目的。然而，有关于利用蜗杆113及齿轮减速的原理(如减速比)是为所属技术领域人员所熟知，在此便不再赘述。

续言之，本发明的第一摄像模块12可产生第一影像，而第二摄像模块13可产生第二影像。而由于本发明的镜头结构1还可包含影像合成模块(图未示)，因此，便可通过影像合成模块将第一影像及第二影像合成为三维影像。

请配合参阅图3，其为三维影像的光学原理示意图。如图所示，第一摄像模块12的光轴与第二摄像模块13的光轴的夹角为光角θ，此光角θ的焦点位置为目标物5的所在位置，而此时影像落在屏幕6上。当第一摄像模块12的光轴与第二摄像模块13的光轴的光角θ逐渐地缩小时，也为被摄物在正视差方向也就是落在目标物后方时，影像合成模块合成第一影像及第二影像后，将会产生凹入式三维影像；换言之，实际观赏时影像会落在屏幕6之内。而当光角θ逐渐地变大时，也为被摄物在负视差方向也就是落在目标物5前方时，影像合成模块合成第一影像及第二影像后，将会产生凸出式三维影像；换言之，实际观赏时影像会落在屏幕6之外。更进一步地说，当光角θ改变时，被摄物在实际观赏时的影像的三维效果也会随之改变；也就是说被摄物的三维效果将可由使用者的意愿调整变更。藉此，克服已知技术中因两个镜头的光角为固定设计，而导致得到的三维效果变得呆板且无变化的缺点。顺带一提，上述的光学成像的原理为所属技术领域具通常知识者所熟知，在此便不再加以着墨。

复请一并参阅图1及图2。如图所示，本发明的镜头结构还可包含定位传感单元15及定位传感轮16。定位传感轮16可与第一传动齿轮111或第二传动齿轮112同轴设置，且具有定位缺口161；而定位传感单元15，如位置传感器(Position Indicator, PI)，可设于对应定位缺口161的位置，且传感定位缺口161的一侧，以发出对应的定位传感信号。换言之，当驱动模块14带动第一摄像模块12及第二摄像模块13转动的同时，定位传感轮16也在跟着转动。因此，当定位传感单元15发出定位传感信号，则表示第一摄像模块12及第二摄像模块13转至一定点位置。

此外一提，本发明的镜头结构1还可包含处理模块(图未示)(如中央处理器(Central Processing Unit, CPU)、微处理器(Micro-Processing Unit)、微控制器、可程序逻辑门阵列或一具有可程序化的集成电路)及步数传感单元(图未示)。步数传感单元可传感驱动模块14的步数，以产生步数信号；处理模块则可依据步数信号、定位传感信号或其组合控制驱动模块14。简言之，处理模块是依据步数信号及定位传感信号以判断第一摄像模块12及第二摄像模块13的转动范围及位置，以利后续操控。上述中，有关定位传感的原理为所属技术领域人员所熟知，在此便不再赘述。

值得注意的是，本发明的镜头结构1的传动模块11具有若干个齿轮，而齿轮之间具有间隙，因此使得动模块在转动时会因间隙产生误差。

为解决上述的问题，再加上由于每个镜头结构1的传动模块11所产生的齿轮间隙不尽相同，进而转动时产生的误差也不相同，因此需对各镜头结构1进行校正作业，以使误差影响降至最小。校正作业是设定一目标物距离进行对焦，首先由定位传感单元15传感定位缺口161的一侧，定位缺口116的一侧在此为校正用的归零点，也代表校正作业的起始点，待处理模块接收到定位传感信号(代表目前已位于归零点上)时，便操控驱动单元14(马达)运转，且步数传感单元开始传感马达的步数，再待镜头结构1对焦于目标物后，便停止驱动模块14运转及步数传感，而此时步数传感单元依测得的步数(由归零点开始传感至对焦于目标物后，马达所转的步数)产生步数信号，并传至处理模块储存。

上述的处理模块，可具有第一预设步数，当处理模块接收定位传感信号时，便控制14驱动模块开始作动，当处理模块依据步数信号判断已到达第一预设步数时，则处理模块便控制驱动模块14停止作动。换言之，假设镜头结构1设于摄像装置内，当摄像装置开机时，定位传感单元15将先传感寻找归零点(定位传感轮161)的一侧，待产生定位传感信号后，处理模块便操控驱动模块(马达)运转，并转到第一预设步数后停下，其中，第一预设步数为上述校正作业时所获得的步数信号。更进一步的说，本发明的镜头结构1可在开机时寻找到归零点，以避免第一摄像模块12及第二摄像模块13未回到归零点便开始转动，接着再操控驱动模块14转动第一预设步数，使镜头结构1对焦于固定距离，固定距离为校正作业时所用的目标物距离。

值得一提的是，当执行关机动作时，定位传感单元15也可传感归零点位置，并发出一定位传感信号至处理模块，用以确认关机后，第一摄像模块12及第二摄像模块13(镜头)有转回归零点，避免开机时造成对焦起点的镜头位置产生误差。

承上所述，处理模块优选地可具有步数范围，待驱动模块14转动第一预设步数且停止作动后，处理模块则依据步数范围限制驱动模块14作动步数，进而控制第一摄像模块12及第二摄像模块13的转动范围。换言之，通过步数范围的限制，以防止第一摄像模块12及第二摄像模块13转动角度过大，而超出最大转动范围，进而导致传动模块11磨损而产生误差，以及损坏机壳等问题发生。

为更加清楚了解本发明的技术特征，以下提出第二实施例作进一步地举例说明，同时也将镜头结构设置于摄像装置中，如数字相机(Digital Camera)、数字摄影机(Digital Video Camera)或具有摄像功能的电子装置，藉以作为示例，但不应以此为限。

请一并参阅图4及图5；图4为本发明的摄像装置的示意图；图5为本发明的摄像装置的成像方块图。本实施例与前述类似，其类似的部分在此不再赘述。如图所示，本发明的摄像装置2，包含传动模块11、第一摄像模块22、第二摄像模块23、驱动模块14、处理模块(图未示)、影像合成模块24及显示模块25。传动模块11包含相互啮合的第一传动齿轮111及第二传动齿轮112。第一摄像模块22可具有第一传动部121，第一传动部121与第一传动齿轮111相啮合，且第一摄像模块22可产生第一影像221。第二摄像模块23可具有第二传动部131，第二传动部131与第二传动齿轮112相啮合，且第二摄像模块23可产生第二影像231。驱动模块14可连结传动模块11，以驱动第一传动齿轮111或第二传动齿轮112进行顺向转动，并连动第二传动齿轮112或第一传动齿轮111进行反向转动。处理模块可控制驱动模块14启停作动。影像合成模块24可将第一影像221及第二影像231合成为三维影像241。显示模块25可显示由影像合成模块24合成的三维影像241。

在本实施例中，本发明的摄像装置是以数字摄影机(Digital Video Camera)为示范态样，但不以此为限。首先，上述的本发明的镜头结构3设于数字摄影机中，而有关于镜头结构3的详细说明以及实施方式已于前一实施例中描述过，因此为了简略说明便不再赘述。

承上所述，当数字摄影机于制造完成后会执行校正作业，完成校正作业之后，凡启动数字摄影机，处理模块便会操控驱动模块14运转，并使第一摄像模块22及第二摄像模块23对焦于一固定距离。除此之外，数字摄影机对焦于一固定距离后，处理模块将控制第一摄像模块22及第二摄像模块23进行一定范围内的转动。

当摄像装置2(数字摄影机)开机后，处理模块便会操控驱动模块14作动，以使第一摄像模块22及第二摄像模块23对焦于一固定距离。进行拍摄时，第一摄像模块22及第二摄像模块23在步数范围的限制内进行调整，拍摄过程中，分别由第一摄像模块22及第二摄像模块23产生第一影像221及第二影像231，再由影像合成模块24进行影像合成以产生三维影像241，并将三维影像241显示于显示模块25中以供预览观赏。上述有关于影像合成的原理也为本领域技术人员所熟知，在此不再多加赘述。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求书中。

Claims (15)

1.一种镜头结构，其特征在于，它包含：

传动模块，其包含相互啮合的第一传动齿轮及第二传动齿轮；

第一摄像模块，具有第一传动部，所述第一传动部与所述第一传动齿轮相啮合；

第二摄像模块，具有第二传动部，所述第二传动部与所述第二传动齿轮相啮合；以及

驱动模块，连结所述传动模块，以驱动所述第一传动齿轮或所述第二传动齿轮进行顺向转动，并连动所述第二传动齿轮或所述第一传动齿轮进行反向转动。

2.根据权利要求1所述的镜头结构，其特征在于，所述传动模块还包含：

蜗杆，连结所述驱动模块，且由所述驱动模块带动所述蜗杆转动；以及

减速齿轮组，包含第一减速齿轮、第二减速齿轮及第三减速齿轮，所述第一减速齿轮与所述蜗杆相啮合，所述第二减速齿轮与所述第一减速齿轮同轴，且所述第二减速齿轮的齿数少于所述第一减速齿轮的齿数，所述第三减速齿轮与所述第二减速齿轮相啮合；

其中，所述第三减速齿轮与所述第一传动齿轮或所述第二传动齿轮相啮合，当启动所述驱动模块时，所述驱动模块依序先带动所述蜗杆，接着所述蜗杆带动所述减速齿轮组，最后所述减速齿轮组带动所述第一传动齿轮或所述第二传动齿轮转动。

3.根据权利要求2所述的镜头结构，其特征在于，还包含影像合成模块，所述第一摄像模块产生第一影像，所述第二摄像模块产生第二影像，所述影像合成模块将所述第一影像及所述第二影像合成为三维影像。

4.根据权利要求3所述的镜头结构，其特征在于，当所述第一摄像模块的光轴与所述第二摄像模块的光轴的夹角逐渐地缩小时，以合成为凹入式三维影像，当所述夹角逐渐地变大时，以合成为凸出式三维影像。

5.根据权利要求1所述的镜头结构，其特征在于，还包含定位传感单元及定位传感轮，所述定位传感轮与所述第一传动齿轮或所述第二传动齿轮同轴设置，且具有定位缺口，所述定位传感单元设于对应所述定位缺口的位置，且传感所述定位缺口的一侧，以发出对应的定位传感信号。

6.根据权利要求5所述的镜头结构，其特征在于，还包含处理模块及步数传感单元，所述步数传感单元传感所述驱动模块的步数，以产生步数信号，所述处理模块依据所述步数信号、所述定位传感信号或其组合控制所述驱动模块。

7.根据权利要求6所述的镜头结构，其特征在于，所述处理模块具有第一预设步数，当所述处理模块接收所述定位传感信号时，所述驱动模块开始作动，所述处理模块判断所述步数信号符合所述第一预设步数，则所述处理模块控制所述驱动模块停止作动。

8.根据权利要求7所述的镜头结构，其特征在于，所述处理模块具有步数范围，待所述驱动模块经所述第一预设步数而停止作动后，所述处理模块则依据所述步数范围控制所述驱动模块继续作动，进而限制所述第一摄像模块及所述第二摄像模块的转动范围。

9.一种摄像装置，其特征在于，它包含：

传动模块，其包含相互啮合的第一传动齿轮及第二传动齿轮；

第一摄像模块，具有第一传动部，所述第一传动部与所述第一传动齿轮相啮合，且所述第一摄像模块产生第一影像；

第二摄像模块，具有第二传动部，所述第二传动部与所述第二传动齿轮相啮合，且所述第二摄像模块产生第二影像；

驱动模块，连结所述传动模块，以驱动所述第一传动齿轮或所述第二传动齿轮进行顺向转动，并连动所述第二传动齿轮或所述第一传动齿轮进行反向转动；

处理模块，控制所述驱动模块启停作动； 

影像合成模块，将所述第一影像及所述第二影像合成为三维影像；以及

显示模块，显示所述三维影像。

10. 根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，所述传动模块还包含：

蜗杆，连结所述驱动模块，且由所述驱动模块带动所述蜗杆转动；以及

减速齿轮组，包含第一减速齿轮、第二减速齿轮及第三减速齿轮，所述第一减速齿轮与所述蜗杆相啮合，所述第二减速齿轮与所述第一减速齿轮同轴，且所述第二减速齿轮的齿数少于所述第一减速齿轮的齿数，所述第三减速齿轮与所述第二减速齿轮相啮合；

其中，所述第三减速齿轮与所述第一传动齿轮或所述第二传动齿轮相啮合，当启动所述驱动模块时，所述驱动模块依序先带动所述蜗杆，接着所述蜗杆带动所述减速齿轮组，最后所述减速齿轮组带动所述第一传动齿轮或所述第二传动齿轮转动。

11.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，当所述第一摄像模块的光轴与所述第二摄像模块的光轴的夹角逐渐地缩小时，以合成为凹入式三维影像，当所述夹角逐渐地变大时，以合成为凸出式三维影像。

12.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，还包含定位传感单元及定位传感轮，所述定位传感轮与所述第一传动齿轮或所述第二传动齿轮同轴设置，且具有定位缺口，所述定位传感单元设于对应所述定位缺口的位置，且传感所述定位缺口的一侧，以发出对应的定位传感信号。

13.根据权利要求12所述的摄像装置，其特征在于，还包含步数传感单元，所述步数传感单元传感所述驱动模块的步数，以产生步数信号，所述处理模块依据所述步数信号、所述定位传感信号或其组合控制所述驱动模块。

14.根据权利要求13所述的摄像装置，其特征在于，所述处理模块具有第一预设步数，当所述处理模块接收所述定位传感信号时，所述驱动模块开始作动，所述处理模块判断所述步数信号符合所述第一预设步数，则所述处理模块控制所述驱动模块停止作动。

15.根据权利要求14所述的摄像装置，其特征在于，所述处理模块具有步数范围，待所述驱动模块经所述第一预设步数而停止作动后，所述处理模块则依据所述步数范围控制所述驱动模块继续作动，进而限制所述第一摄像模块及所述第二摄像模块的转动范围。

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