CN112291448A - 小视点间距视图拍摄获取系统 - Google Patents

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CN112291448A CN201910630959.6A CN201910630959A CN112291448A CN 112291448 A CN112291448 A CN 112291448A CN 201910630959 A CN201910630959 A CN 201910630959A CN 112291448 A CN112291448 A CN 112291448A
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Abstract

本发明公开一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，各单目子系统分别包括：两个或更多的单结构图像获取组件，偏转分光器件，同步对焦控制单元；其中，各单结构图像获取组件和偏转分光器件设置为使得各成像透镜光心本身或它们关于偏转分光器件的像点，空间相邻间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸。通过类似于传统相机结构的单结构图像获取组件和偏转分光器件的结合，或者设计不同于传统相机结构的复合结构图像获取组件，本专利利用不同图像获取组件的物像关系，或/和光心接近实体透镜边缘的成像透镜，或/和光学参数可控的成像透镜，设计可以实现小视点间距视图拍摄获取的光学系统。

Description

小视点间距视图拍摄获取系统
技术领域
本发明涉及三维显示，更具体涉及一种相邻视点间距小于或等于观察者瞳孔直径的小视点间距视图拍摄获取系统。
背景技术
传统体视三维显示技术，通过向观察者双目分别投射一个对应视图，基于双目视差实现三维显示。该过程中，双目各自对应视图，可以通过间距为观察者双目间距的两个相机，即传统双相机系统，进行拍摄获取。体视技术通过双目视向在出屏距离上的会聚，触发观察者大脑形成空间3D视觉，但同时为了清晰地看到双目各自对应的视图，观察者需要将他/她的眼睛聚焦于显示面，由此存在双目会聚距离和单目聚焦距离的不一致。在自然观察真实物体的时候，来自于真实物点的圆锥状光束覆盖观察者各目，这种圆锥状光束使观察者双目会聚于该物点的同时，各目也自然聚焦于该物点。也即是说，自然情况下观察真实的空间场景，聚焦距离和会聚距离是一致的。体视技术固有的这种单目聚焦距离和双目会聚距离的不一致，即聚焦-会聚冲突，违反了人体进化的生理习惯。实际上，该聚焦-会聚冲突正是观影3D视觉时产生视疲劳的主要原因。为了克服传统体视技术固有聚焦-会聚冲突导致的视疲劳，向观察者双目分别投射两个或两个以上的视图，是极具前景的一种三维显示技术路线。但该技术路线实施过程中，观察者各目所需两个或两个以上的视图，其对应视点需为小间距排列，即相邻视点间距需要等于或小于观察者瞳孔直径。实际上，由于相机本身物理尺寸的限制，两个或多个相机无法通过在空间的直接小间距排列实现上述观察者各目所需的两个或多个小视点间距视图的拍摄获取。
发明内容
采用单结构图像获取组件和偏转分光器件的结合，或者设计不同于传统相机结构的复合结构图像获取组件，本发明利用不同图像获取组件的物像关系，或/和光心接近实体透镜边缘的成像透镜，或/和光学参数时序变化的可控成像透镜，提出了可以实现小视点间距视图拍摄获取的光学系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统各单目子系统分别包括：
两个或更多的单结构图像获取组件，各单结构图像获取组件包括将光信号转换为电信号的一个光电芯片，将场景成像至光电芯片的一个成像透镜，以及成像参数调节单元；
其中，各成像透镜包括至少一个具有位相调节功能的组件，比如镜片，所述成像参数调节单元通过调节成像透镜组件间距改变其焦距，或/和通过调节成像透镜光心和光电芯片之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件，将外部场景入射光偏转分光至各单结构图像获取组件；
其中，各单结构图像获取组件和偏转分光器件的空间位置关系，被设置为使得各成像透镜光心本身或它们关于偏转分光器件的像点，空间相邻间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸；
同步对焦控制单元，在成像参数调节单元需要发生动作时，控制所有单结构图像获取组件的成像参数调节单元根据外部触发发生同步联动，以保证各单结构图像获取组件对焦深度的同步变化。
进一步地，各单目子系统还分别包括一个或多个光特性调制单元，用于调制所述偏转分光器件入射光的光特性，使得该入射光的光特性能够与该偏转分光器件的分光特性配合，以均匀化不同图像获取组件接收到的光强。
本发明还提供如下技术方案：
一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，各单目子系统分别包括：
一个基础型复合结构图像获取组件，该基础型复合结构图像获取组件包括两个将光信号转换为电信号的光电芯片、分别成像外部场景至所述两个光电芯片的两个对应成像透镜、成像参数调节单元，以及挡光板，用于阻挡过各成像透镜的光进入非对应的光电芯片；
其中各成像透镜包括至少一个具有位相调节功能的组件，比如镜片，所述成像参数调节单元通过调节成像透镜组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜光心和光电芯片之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
其中所述基础型复合结构图像获取单元两个成像透镜光心间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸，具有该特性的基础型复合结构图像获取单元被定义为I型复合结构图像获取单元。
本发明还提供如下技术方案：
一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统所述各单目子系统分别包括两个或更多的基础型复合结构图像获取组件，每个基础型复合结构图像获取组件分别包括两个将光信号转换为电信号的光电芯片、分别成像外部场景至所述两个光电芯片的两个对应成像透镜、成像参数调节单元，以及挡光板，用于阻挡过各成像透镜的光进入非对应的光电芯片；
其中各成像透镜包括至少一个具有位相调节功能的组件，比如镜片，所述成像参数调节单元通过调节成像透镜组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜光心和光电芯片之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件，用于将外部场景入射光分光至各基础型复合结构图像获取组件，
其中所述单目子系统中，两个或更多的基础型复合结构图像获取组件与偏转分光器件的空间位置关系被设置为使得各成像透镜光心本身或它们关于偏转分光器件的像点，空间相邻间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸，具有该特性的基础型复合结构图像获取单元被定义为II型复合结构图像获取单元；
同步对焦控制单元，在成像参数调节单元需要发生动作时，控制所有II型复合结构图像获取组件的成像参数调节单元发生同步联动，以保证各II型复合结构图像获取组件对焦深度的同步变化。
进一步地，所述各单目子系统还分别包括：一个或多个光特性调制单元，用于调制所述偏转分光器件入射光的光特性，和该偏转分光器件的分光特性配合，以均匀化不同II型复合结构图像获取组件接收到的光强。
本发明还提供如下技术方案：
一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，各单目子系统分别包括：
一个III型复合结构图像获取组件，该III型复合结构图像获取组件包括将光信号转换为电信号的共用光电芯片、分别成像外部场景至所述共用光电芯片的两个成像透镜、成像参数调节单元；
其中该共用光电芯片包括多个光电转换单元，该多个光电转换单元划分为间插排列的两个光电转换单元组，该两个光电转换单元组分别与两个成像透镜一一对应；每个光电转换单元组被设置为只能接收具有指定的光特性的光束并且不同光电转换单元组所能接收的光束的光特性不同，所述III型复合结构图像获取组件还包括光特性调制器，该光特性调制器用于分别调制过各成像透镜的光束，使得过各成像透镜的光束分别具有与该成像透镜对应的光电转换单元组所能接收光束的光特性；
其中各成像透镜包括至少一个具有位相调节功能的组件，比如镜片，所述成像参数调节单元通过调节成像透镜组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜光心和共用光电芯片之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
其中所述III型复合结构图像获取单元的两个成像透镜光心间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸。
本发明还提供如下技术方案：
一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统所述各单目子系统分别包括：两个或更多的IV型复合结构图像获取组件，每个IV型复合结构图像获取组件包括将光信号转换为电信号的共用光电芯片、分别成像外部场景至所述共用光电芯片的两个成像透镜、成像参数调节单元；
其中该共用光电芯片包括多个光电转换单元，该多个光电转换单元划分为间插排列的两个光电转换单元组，该两个光电转换单元组分别与两个成像透镜一一对应；每个光电转换单元组被设置为只能接收具有指定的光特性的光束并且不同光电转换单元组所能接收的光束的光特性不同，所述IV型复合结构图像获取组件还包括光特性调制器，该光特性调制器用于分别调制过各成像透镜的光束，使得过各成像透镜的光束分别具有与该成像透镜对应的光电转换单元组所能接收光束的光特性。
其中各成像透镜包括至少一个具有位相调节功能的组件，比如镜片，所述成像参数调节单元通过调节成像透镜组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜光心和共用光电芯片之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件，将外部场景入射光分光至各IV型复合结构图像获取组件；
其中所述两个或更多的IV型复合结构图像获取组件与偏转分光器件的空间位置关系被设置为使得各成像透镜光心本身或它们关于偏转分光器件的像点，空间相邻间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸；
同步对焦控制单元，在成像参数调节单元需要发生动作时，控制所有IV型复合结构图像获取组件的成像参数调节单元根据外部触发发生同步联动，以保证各IV型复合结构图像获取组件对焦深度的同步变化。
进一步地，所述各单目子系统还分别包括：一个或多个光特性调制单元，用于调制所述偏转分光器件入射光的光特性，和该偏转分光器件的分光特性配合，以均匀化不同IV型复合结构图像获取组件接收到的光强。
本发明还提供如下技术方案：
一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，各单目子系统包括：
一个V型复合结构图像获取组件，该V型复合结构图像获取组件包括将光信号转换为电信号的光电芯片，分别将场景成像至光电芯片的两个成像透镜，和与该两个成像透镜分别对应的两个可时序开关的时序开关光阀，该时序开关光阀能够在相邻的两个时间点，依次仅允许一个成像透镜的孔径通光，以及成像参数调节单元；
各成像透镜包括至少一个具有位相调节功能的组件，比如镜片，所述成像参数调节单元通过调节成像透镜组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜光心和光电芯片之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
其中所述V型复合结构图像获取单元的两个成像透镜光心间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸。
本发明还提供如下技术方案：
一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统所述各单目子系统分别包括：两个或更多的VI型复合结构图像获取组件，每个VI型复合结构图像获取组件包括将光信号转换为电信号的光电芯片，分别将场景成像至光电芯片的两个成像透镜，和与该两个成像透镜分别对应的两个可时序开关的时序开关光阀，该时序开关光阀能够在相邻的两个时间点，依次仅允许一个成像透镜的孔径通光，以及成像参数调节单元；
各成像透镜包括至少一个具有位相调节功能的组件，比如镜片，所述成像参数调节单元通过调节成像透镜组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜光心和光电芯片之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件，将外部场景入射光分光至各VI型复合结构图像获取组件，
其中所述两个或更多的VI型复合结构图像获取组件与偏转分光器件的空间位置关系被设置为使得各成像透镜光心本身或它们关于偏转分光器件的像点，空间相邻间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸；
同步对焦控制单元，在成像参数调节单元需要发生动作时，控制所有VI型复合结构图像获取组件的成像参数调节单元根据外部触发发生同步联动，以保证各VI型复合结构图像获取组件对焦深度的同步变化。
进一步地，所述各单目子系统还分别包括：一个或多个光特性调制单元，用于调制所述偏转分光器件入射光的光特性，和该偏转分光器件的分光特性配合，以均匀化不同VI型复合结构图像获取组件接收到的光强。
本发明还提供如下技术方案：
一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统所述各单目子系统包括：
一个VII型复合结构图像获取组件，该VII型复合结构图像获取组件包括将光信号转换为电信号的光电芯片，将场景成像至光电芯片的可控成像透镜，可控成像透镜能够被时序地控制使得其在相邻的N个时间点，对应每一个时间点分别具有一个时序光心且每个时序光心的位置不同，以及成像参数调节单元，其中N≧2；
其中该成像参数调节单元调节可控成像透镜时序光心和光电芯片之间的距离，以实现对不同空间深度的对焦；
其中所述可控成像透镜被设置为其各时序光心相邻空间间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸。
本发明还提供如下技术方案：
一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统所述各单目子系统分别包括：两个或更多的VIII型复合结构图像获取组件，每个VIII型复合结构图像获取组件包括将光信号转换为电信号的光电芯片，将场景成像至光电芯片的可控成像透镜，可控成像透镜能够被时序地控制使得其在相邻的N个时间点，对应每一个时间点分别具有一个时序光心且每个时序光心的位置不同，以及成像参数调节单元，其中N≧2；
其中该成像参数调节单元调节可控成像透镜时序光心和光电芯片之间的距离，以实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件，用于将外部场景入射光分光至不同的VIII型复合结构图像获取组件；
其中所述两个或更多的VIII型复合结构图像获取组件和偏转分光器件的空间位置被设置为使得各时序光心本身或它们关于偏转分光器件的像点，相邻空间间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸；
同步对焦控制单元，在成像参数调节单元需要发生动作时，控制所有VIII型复合结构图像获取组件的成像参数调节单元根据外部触发发生同步联动，以保证各VIII型复合结构图像获取组件对焦深度的同步变化。
进一步地，所述各单目子系统还分别包括：一个或多个光特性调制单元，用于调制所述偏转分光器件入射光的光特性，和该偏转分光器件的分光特性配合，以均匀化不同VIII型复合结构图像获取组件接收到的光强。
本发明的的有益效果是：本发明通过利用不同图像获取组件的物像关系，或/和光心接近实体透镜边缘的成像透镜，或/和光学参数时序变化的可控成像透镜，实现观察者单目所需的两个或多个小视点间距视图的拍摄获取。
本发明实施例的细节在附图或以下描述中进行体现。本发明的其它特性、目的和优点通过下述描述、附图和权利要求而变得更为明显。
附图说明
附图用于帮助更好地理解本发明，也是本说明书的一部分。这些对实施例进行图解的附图和描述一起用以阐述本发明的原理。
图1传统体视三维显示的平行轴双结构图像获取光学系统。
图2传统体视三维显示的交叉轴双结构图像获取光学系统。
图3包含成像参数调节单元的单结构图像获取组件。
图4针对观察者单眼的平行轴排列单结构图像获取组件，小间距放置时物理结构的空间不相容示意图。
图5针对观察者单眼的交叉轴排列单结构图像获取组件，小间距放置时物理结构的空间不相容示意图。
图6基于单结构图像获取组件的平行轴单目子系统及对应双目系统。
图7基于单结构图像获取组件的交叉轴单目子系统。
图8平行轴单目子系统的交叉排列。
图9交叉轴单目子系统的平行排列。
图10含更多单结构图像获取组件和偏转分光器件的平行轴单目子系统结构。
图11含更多单结构图像获取组件和偏转分光器件的交叉轴单目子系统结构。
图12成像透镜光轴平行设置的基础型复合结构图像获取组件。
图13单目子系统中II型复合结构图像获取组件透镜光心或其像点的排列方式。
图14成像透镜光轴相交设置的基础型型复合结构图像获取组件。
图15采用共用光电芯片的III型复合结构图像获取组件。
图16 V型复合结构图像获取组件。
图17 VII型复合结构图像获取组件。
具体实施方式
本发明所述方法，采用单结构图像获取组件和偏转分光器件的结合，或者设计不同于传统相机结构的复合结构图像获取组件，利用不同图像获取组件的物像关系，或/和光心接近实体透镜边缘的成像透镜，或/和光学参数时序变化的可控成像透镜，实现视点间距小于或等于观察者瞳孔直径的小视点间距视图拍摄获取的光学系统。
基于传统体视技术进行三维显示时，所需图像源基于图1所示结构，由两个单结构图像获取组件10和10′，分别对场景进行拍摄获取。以Oc为原点的坐标，用于对场景进行空间坐标标识。各单结构图像获取组件，比如单结构图像获取组件10，由将光信号转换为电信号的光电芯片11和将场景成像至该光电芯片11的成像透镜12组成，其中成像透镜12可以是单透镜，也可以是多片镜片组合而成的复合透镜。该两个单结构图像获取组件10和10′，其成像透镜12和12′的光心OL和OR，以间距等于观察者双目间距De-e的方式设计，以保证该两个单结构图像获取组件10和10′所拍摄获取视图，分别对应观察者的双目。图1所示结构中，两个单结构图像获取组件的成像透镜12和12′，其光轴保持平行，是一种平行轴结构。两个单结构图像获取组件也可以是交叉轴结构，如图2所示，双目对应的两个单结构图像获取组件10和10′，其成像透镜12和12′的光轴，都指向场景分布坐标原点Oc。
在图1和图2中，单结构图像获取组件还包括成像参数调节单元，如图3的成像参数调节单元13。该参数调节结构13可以通过调节成像透镜12光心O和光电芯片11之间的距离，以实现拍摄过程中，实现对不同深度场景的对焦；在成像透镜12由多片镜片组成时，也可以进一步的通过调节其镜片间距，改变成像透镜12焦距。不同的图像获取组件的成像参数调节单元，可以通过同步对焦控制单元14进行连接，在需要调节对应成像透镜焦距或改变对焦场景深度时，通过外部触发控制所有单结构图像获取组件的成像参数调节单元发生同步联动，以保证各单结构图像获取组件对焦深度及其成像透镜焦距变化的同步变化。该外部触发可以是拍摄人员对其中一个成像参数调节单元发生的手动调节动作，也可以是系统收到的变焦控制信号，如光学自动对焦机构给系统发出的对焦信号。
该控制单元14参见图3。另外，为了图示的清晰下述包括单结构图像获取组件的各图像获取组件的图示中，该参数调节结构13及控制单元14不再画出，其所起功能也不再累述。
为了克服传统体视技术的聚焦-会聚冲突问题，采用向观察者双目分别投射两个或两个以上视图的技术路径时，观察者各目需要的视图，其对应视点中，相邻视点需要为小间距排列，即相邻视点间距小于或等于观察者瞳孔直径Dp。以下部分所述小间距视点，即指相邻视点间距等于或小于观察者瞳孔直径的视点分布，该相邻视点间距的具体值δd≦Dp，下文将不再累述。由于相机本身物理尺寸的限制导致的空间不相容，如图4和图5所示，该小间距视点视图，无法直接通过单结构图像获取组件的空间小间距放置来进行拍摄获取。
为了实现上述小间距视点视图的拍摄获取，针对观察者一只眼睛，可以引入至少一个偏转分光器件，通过该至少一个偏转分光器件，组合两个或两个以上的单结构图像获取组件，形成该眼睛对应的单目子系统。如图6，针对观察者左眼，引入具有反射和透射功能的偏转分光器件20，分光外部环境入射光，引导它们分别入射单结构图像获取组件10和10′。设计单结构图像获取组件10、10′和该偏转分光器件20的空间位置关系，使单结构图像获取组件10′投影透镜12′的光心O′关于该偏转分光器件20的像IO′，和单结构图像获取组件10投影透镜12的光心O的间距小于或等于观察者瞳孔直径，即为小间距δd。这样，经偏转分光器件20，单结构图像获取组件10和10′可以实现小间距视点视图的拍摄获取。对称的，设计单结构图像获取组件10″和10″′及偏转分光器件20′的组合而成的单目子系统给观察者右眼。左右眼对应结构以双目间距De-e进行间距设置。
图6所示双目系统中，以处于图片上部的单目子系统为例，其单结构图像获取组件10和10′的光轴，经偏转分光器件20，是以平行轴的结构进行设计的，称之为平行轴单目子系统。实际上，各单目子系统，其各单结构图像获取组件也可以采用交叉轴结构，如图7所示，称之为交叉轴单目子系统。该交叉轴单目子系统中，各投影透镜的光心或其关于偏转分光器件的像的距离，也需要小间距排列。图7所示交叉轴单目子系统，可以用来代替图2中各单目对应结构。
实际上，观察者双目对应的两个平行轴单目子系统，也可以被设计为交叉排列，如图8；同样，观察者双目对应的两个交叉轴单目子系统，也可以被设计为平行排列，如图9。在图9中，交叉轴单目子系统中不同单结构图像获取组件中，经偏转分光器件，各成像透镜的光轴指向不再是场景分布坐标原点Oc。
上述各单目子系统中，仅以两个单结构图像获取组件和一个偏转分光器件的组合为例进行说明。实际上，该单目子系统可以包含更多的单结构图像获取组件或/和更多的偏转分光器件，如图10和图11所示。各单目子系统中，各单结构图像获取组件和偏转分光器件的空间位置设计，要保证各成像透镜光心本身或它们关于偏转分光器件的像点之间的小间距排列。
通过偏转分光器件20，在一个单目子系统中，引入多个单结构图像获取组件10时，可以通过设计各偏转分光器件的反射光和透射光光强比，以均匀化拍摄获得各视图的光强。这个过程，也可以通过引入光特性调制单元30于各偏转分光器件前，通过调制各偏转分光器件入射光的光特性来实现。如图11所示，以偏振分光镜作为偏转分光器件20和20′，通过光特性调制单元30和30′改变偏转分光器件20和20′入射光的偏光方向，可以实现偏转分光器件20′的透射光强2倍于反射光强，偏转分光器件20的透射率和反射率设计为相同，从而实现单结构图像获取组件10、10′和10″拍摄获取视图光强的大致一致。在下述实施例中，若存在偏转分光器件，在可行的情况下，都可以通过引入光特性调制单元来实现获取视图光强的均匀化，以下不再累述。
进一步，上述实施例仅以分别对应观察者双目的两个单目子系统为例进行说明。实际上，所述小视点间距视图拍摄获取系统，可以包含有更多个上述单目子系统，为更多的观察者，或者为观察者在更多的可能空间位置，进行对应小视点间距的视图拍摄获取。
上述单结构图像获取组件，其结构类似于传统相机，一个单结构图像获取组件，只能获得一个视点对应的视图。进一步设计可获取两个或多个视点对应视图的组合结构图像获取组件，在其视点间距满足要求的前提下，代替上述各单目子系统的单结构图像获取组件，或者上述各单目子系统本身。
其中的基础型复合结构图像获取组件40如图12所示，包括两个将光信号转换为电信号的光电芯片11和11′，分别对外部场景成像的两个成像透镜12和12′，其和上述两个光电芯片11和11′分别一一对应，及挡光板42和成像参数调节单元13。沿两个成像透镜12交界线，置挡光板42，用于避免过各成像透镜的光进入非对应的光电芯片。成像参数调节单元13调节成像透镜12和12′光心和11和11′之间的距离，以在成像时对空间不同深度进行对焦。在成像透镜12和12′分别由镜片组组成时，该成像参数调节单元13可以进一步地调节成像透镜12和12′组成镜片之间的间距，以改变成像透镜12和12′的焦距。在一个单目子系统只采用一个基础型复合结构图像获取组件40时，该基础型复合结构命名为I型复合结构图像获取组件，其特征在于，该I型复合结构图像获取组件两个成像透镜的光心为小间距排列，即该两个光心之间的距离小于或等于观察者瞳孔直径。由此导致I型复合结构图像获取组件的两个实体透镜可能为非完整的圆形结构，而是在两个透镜之间存在一个直线的交线，如图12所示。该I型复合结构图像获取组件可以克服上述关于图4和图5的问题，直接作为一个单目子系统，进行小间距视点视图摄取。
类似于图6至图11中的单结构图像获取组件10，多个基础型复合结构图像获取组件40也可以通过偏转分光器件20进行组合。即用基础型复合结构图像获取组件40代替图6至图11所示各单目子系统的单结构图像获取组件10。该情况下的基础型复合结构图像获取组件40命名为II型复合结构图像获取单元。其不同于上述I型复合结构图像获取单元之处在于：同一单目子系统中，各II型复合结构图像获取组件成像透镜光心本身或它们关于对应偏转分光器件的像点，相邻点的空间间距δd等于或小于观察者瞳孔直径尺寸。具体地，以两个II型复合结构图像获取组件和一个偏转分光器件组成的单目子系统为例，如图13。O和O′为其中一个II型复合结构图像获取组件两个成像透镜的光心，IO″和IO″′为另一个II型复合结构图像获取组件两个成像透镜的光心关于偏转分光器件的像。它们的空间位置关系分为两种情况。第一种情况如图13(a)，来自同一个II型复合结构图像获取组件的光心O和O′相邻，来自另一个II型复合结构图像获取组件的光心的像点IO″和IO″′也相邻。该第一种情况下，同一II型复合结构图像获取组件的成像透镜光心间距为小间距δd，此时的II型复合结构图像获取组件，和上述I型复合结构图像获取组件具有相同的特性。但另一种情况下，II型复合结构图像获取组件是不同于上述I型复合结构图像获取组件的。如图13(b)，其中O和IO″相邻，O′和IO″′相邻。同一II型复合结构图像获取组件的成像透镜光心的间距也可以是非小间距的，也即大于观察者瞳孔直径，只要同一单目子系统所有II型复合结构图像获取组件的成像透镜光心本身，或它们关于对应偏转分光器件的像点，相邻点间距为等于或小于观察者瞳孔直径尺寸的小间距δd。通过引入偏转分光器件及其它器件，以II型复合结构图像获取组件代替图6至图11中单结构图像获取组件，基于类似过程，实现小间距视点视图拍摄获取。
上述I型复合结构图像获取组件和II型复合结构图像获取组件所基于的基础型复合结构图像获取组件，在示例图12中，两成像透镜12和12′的光轴被设计为平行状态。它们也可以被设置为相交状态的，如图14。
上述I型和II型复合结构图像获取组件所基于的基础型复合结构图像获取组件，包含两个成像透镜12和12′，分别对应两个光电芯片11和11′。该两个光电芯片11和11′，可以由一个共用光电芯片代替，如图15中的光电芯片110。图15为采用共用光电芯片结构的III型复合结构图像获取组件50。该光电芯片110上的光电转换单元分为间插排列的两个光电转换单元组，比如奇数列转换单元为一个光电转换单元组，其只能接收某些光学特性的光，比如垂直偏振光，偶数列转换单元为另一个光电转换单元组，其只能接收水平偏振光，但不能接收垂直偏振光。置光特性调制单元30于成像透镜12附近，使经该成像透镜12的光仅为垂直偏振光；置光特性调制单元30′于成像透镜12′附件，使经该成像透镜12′的光仅为水平偏振光。则，该共用光电芯片110的功能相当于两个分别对应成像透镜12和成像透镜12′的等效光电芯片。该III型复合结构图像获取组件50可以代替上述I型复合结构图像获取组件，作为单目子系统进行小间距视点视图摄取，此时III型复合结构图像获取组件中两个成像透镜12光心间距为小间距δd。
IV型复合结构图像获取组件60具有和III型复合结构图像获取组件50一样的光学结构，和上述II型复合结构图像获取组件具有类似功能。如在图6～图11中，以IV型复合结构图像获取组件代替各单结构图像获取组件，以实现大小间距视点视图摄取。该IV型复合结构图像获取组件的特征在于，其成像透镜光心本身，或它们关于对应偏转分光器件的像点，相邻点间距为等于或小于观察者瞳孔直径尺寸的小间距δd，如图13所示示例。
图16所示为V型复合结构图像获取组件70，包括将光信号转换为电信号的一个光电芯片11，分别将场景成像至光电芯片11的两个成像透镜12和12′，和成像透镜12和12′分别对应的两个可时序开关的时序开关光阀71和71′，以及和上述单结构图像获取组件或I型复合结构图像获取组件中起相同作用的成像参数调节单元13。在相邻的两个时间点，时序开关光阀71和71′分别打开，每个时间点仅允许过一个成像透镜的光通过。基于该V型复合结构图像获取组件，可以在相邻的两个时间点，获得两个不同视点的视图。该V型复合结构图像获取组件70单独作为一个单目子系统，其两个成像透镜12光心间距为小间距δd。，VI型复合结构图像获取组件80具有和V型复合结构图像获取组件70一样的光学结构，并和上述II型复合结构图像获取组件具有类似功能。如在图6～图11中，以VI型复合结构图像获取组件代替各单结构图像获取组件，以实现大小间距视点视图摄取。该VI型复合结构图像获取组件的特征在于，其成像透镜光心本身，或它们关于对应偏转分光器件的像点，相邻点间距为等于或小于观察者瞳孔直径尺寸的小间距δd，如图13所示示例。
图17所示为VII型复合结构图像获取组件90，包括将光信号转换为电信号的一个光电芯片11，一个将场景成像至光电芯片11的、光心位置实时可调控的可控成像透镜91，以及同样的成像参数调节单元13。在相邻的N个时间点，可控成像透镜91的光心依次调控至不同时序光心，在光电芯片11上时序获得N个视点的视图。图17以N＝2为例，时间周期取Δt。该VII型复合结构图像获取组件可以单独作为一个单目子系统，此时其可控成像透镜91的N＝2时序光心间距为小间距δd。
VIII型复合结构图像获取组件100具有和VII型复合结构图像获取组件90一样的光学结构，并和上述II型复合结构图像获取组件具有类似功能。如在图6～图11中，以VIII型复合结构图像获取组件代替各单结构图像获取组件，以实现大小间距视点视图摄取。该VIII型复合结构图像获取组件的特征在于，其成像透镜光心本身，或它们关于对应偏转分光器件的像点，相邻点间距为等于或小于观察者瞳孔直径尺寸的小间距δd，如图13所示示例。
以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。比如，用以只允许特定特性光通过的互不容特性，并不局限于前文所述的特性。相应地，所有相关实施例都要处于下述权利要求项限定范畴内。

Claims (14)

1.一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，各单目子系统分别包括：
两个或更多的单结构图像获取组件(10)，各单结构图像获取组件(10)包括将光信号转换为电信号的一个光电芯片(11)，将场景成像至光电芯片(11)的一个成像透镜(12)，以及成像参数调节单元(13)；
其中，各成像透镜(12)包括至少一个具有位相调节功能的组件，所述成像参数调节单元(13)通过调节成像透镜(12)组件间距改变其焦距，或/和通过调节成像透镜(12)光心和光电芯片(11)之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件(20)，将外部场景入射光偏转分光至各单结构图像获取组件(10)；
其中，各单结构图像获取组件(10)和偏转分光器件(20)的空间位置关系，被设置为使得各成像透镜(12)光心本身或它们关于偏转分光器件(20)的像点，空间相邻间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸；
同步对焦控制单元(14)，在成像参数调节单元(13)需要发生动作时，控制所有单结构图像获取组件的成像参数调节单元根据外部触发发生同步联动，以保证各单结构图像获取组件对焦深度的同步变化。
2.根据权利要求1所述的小视点间距视图拍摄获取系统，其特征在于，各单目子系统还分别包括一个或多个光特性调制单元(30)，用于调制所述偏转分光器件(20)入射光的光特性，使得该入射光的光特性能够与该偏转分光器件(20)的分光特性配合，以均匀化不同图像获取组件(10)接收到的光强。
3.一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，各单目子系统分别包括：
一个基础型复合结构图像获取组件(40)，该基础型复合结构图像获取组件(40)包括两个将光信号转换为电信号的光电芯片(11)、分别成像外部场景至所述两个光电芯片(11)的两个对应成像透镜(12)、成像参数调节单元(13)，以及挡光板(42)，用于阻挡过各成像透镜(12)的光进入非对应的光电芯片(11)；
其中各成像透镜(12)包括至少一个具有位相调节功能的组件，所述成像参数调节单元(13)通过调节成像透镜(12)组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜(12)光心和光电芯片(11)之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
其中所述基础型复合结构图像获取单元(40)两个成像透镜(12)光心间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸，具有该特性的基础型复合结构图像获取单元(40)被定义为I型复合结构图像获取单元。
4.一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，所述各单目子系统分别包括两个或更多的基础型复合结构图像获取组件(40)，每个基础型复合结构图像获取组件(40)分别包括两个将光信号转换为电信号的光电芯片(11)、分别成像外部场景至所述两个光电芯片(11)的两个对应成像透镜(12)、成像参数调节单元(13)，以及挡光板(42)，用于阻挡过各成像透镜(12)的光进入非对应的光电芯片(11)；
其中各成像透镜(12)包括至少一个具有位相调节功能的组件，所述成像参数调节单元(13)通过调节成像透镜(12)组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜(12)光心和光电芯片(11)之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件(20)，用于将外部场景入射光分光至各基础型复合结构图像获取组件(40)，
其中所述单目子系统中，两个或更多的基础型复合结构图像获取组件(40)与偏转分光器件(20)的空间位置关系被设置为使得各成像透镜(12)光心本身或它们关于偏转分光器件(20)的像点，空间相邻间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸，具有该特性的基础型复合结构图像获取单元(40)被定义为II型复合结构图像获取单元；
同步对焦控制单元(14)，在成像参数调节单元(13)需要发生动作时，控制所有II型复合结构图像获取组件的成像参数调节单元发生同步联动，以保证各II型复合结构图像获取组件对焦深度的同步变化。
5.根据权利要求4所述的小视点间距视图拍摄获取系统，其特征在于，所述各单目子系统还分别包括：一个或多个光特性调制单元(30)，用于调制所述偏转分光器件(20)入射光的光特性，和该偏转分光器件(20)的分光特性配合，以均匀化不同II型复合结构图像获取组件接收到的光强。
6.一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，各单目子系统分别包括：
一个III型复合结构图像获取组件(50)，该III型复合结构图像获取组件(50)包括将光信号转换为电信号的共用光电芯片(110)、分别成像外部场景至所述共用光电芯片(110)的两个成像透镜(12)、成像参数调节单元(13)；
其中该共用光电芯片(110)包括多个光电转换单元，该多个光电转换单元划分为间插排列的两个光电转换单元组，该两个光电转换单元组分别与两个成像透镜一一对应；每个光电转换单元组被设置为只能接收具有指定的光特性的光束并且不同光电转换单元组所能接收的光束的光特性不同，所述III型复合结构图像获取组件(50)还包括光特性调制器，该光特性调制器用于分别调制过各成像透镜(12)的光束，使得过各成像透镜(12)的光束分别具有与该成像透镜对应的光电转换单元组所能接收光束的光特性；
其中各成像透镜(12)包括至少一个具有位相调节功能的组件，所述成像参数调节单元(13)通过调节成像透镜(12)组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜(12)光心和共用光电芯片(110)之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
其中所述III型复合结构图像获取单元(50)的两个成像透镜(12)光心间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸。
7.一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，所述各单目子系统分别包括：两个或更多的IV型复合结构图像获取组件(60)，每个IV型复合结构图像获取组件(60)包括将光信号转换为电信号的共用光电芯片(110)、分别成像外部场景至所述共用光电芯片(110)的两个成像透镜(12)、成像参数调节单元(13)；
其中该共用光电芯片(110)包括多个光电转换单元，该多个光电转换单元划分为间插排列的两个光电转换单元组，该两个光电转换单元组分别与两个成像透镜一一对应；每个光电转换单元组被设置为只能接收具有指定的光特性的光束并且不同光电转换单元组所能接收的光束的光特性不同，所述IV型复合结构图像获取组件(60)还包括光特性调制器，该光特性调制器用于分别调制过各成像透镜(12)的光束，使得过各成像透镜(12)的光束分别具有与该成像透镜对应的光电转换单元组所能接收光束的光特性。
其中各成像透镜(12)包括至少一个具有位相调节功能的组件，所述成像参数调节单元(13)通过调节成像透镜(12)组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜(12)光心和共用光电芯片(110)之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件(20)，将外部场景入射光分光至各IV型复合结构图像获取组件(60)；
其中所述两个或更多的IV型复合结构图像获取组件(60)与偏转分光器件(20)的空间位置关系被设置为使得各成像透镜(12)光心本身或它们关于偏转分光器件(20)的像点，空间相邻间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸；
同步对焦控制单元(14)，在成像参数调节单元(13)需要发生动作时，控制所有IV型复合结构图像获取组件(60)的成像参数调节单元根据外部触发发生同步联动，以保证各IV型复合结构图像获取组件(60)对焦深度的同步变化。
8.根据权利要求7所述的小视点间距视图拍摄获取系统，其特征在于，所述各单目子系统还分别包括：一个或多个光特性调制单元(30)，用于调制所述偏转分光器件(20)入射光的光特性，和该偏转分光器件(20)的分光特性配合，以均匀化不同IV型复合结构图像获取组件(60)接收到的光强。
9.一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，各单目子系统包括：
一个V型复合结构图像获取组件(70)，该V型复合结构图像获取组件(70)包括将光信号转换为电信号的光电芯片(11)，分别将场景成像至光电芯片(11)的两个成像透镜(12)，和与该两个成像透镜分别对应的两个可时序开关的时序开关光阀(71)，该时序开关光阀(71)能够在相邻的两个时间点，依次仅允许一个成像透镜(12)的孔径通光，以及成像参数调节单元(13)；
各成像透镜(12)包括至少一个具有位相调节功能的组件，所述成像参数调节单元(13)通过调节成像透镜(12)组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜(12)光心和光电芯片(11)之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
其中所述V型复合结构图像获取单元(70)的两个成像透镜(12)光心间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸。
10.一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，所述各单目子系统分别包括：两个或更多的VI型复合结构图像获取组件(80)，每个VI型复合结构图像获取组件(80)包括将光信号转换为电信号的光电芯片(11)，分别将场景成像至光电芯片(11)的两个成像透镜(12)，和与该两个成像透镜分别对应的两个可时序开关的时序开关光阀(71)，该时序开关光阀(71)能够在相邻的两个时间点，依次仅允许一个成像透镜(12)的孔径通光，以及成像参数调节单元(13)；
各成像透镜(12)包括至少一个具有位相调节功能的组件，所述成像参数调节单元(13)通过调节成像透镜(12)组件间距，改变其焦距，或/和通过调节成像透镜(12)光心和光电芯片(11)之间距离，实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件(20)，将外部场景入射光分光至各VI型复合结构图像获取组件(80)，
其中所述两个或更多的VI型复合结构图像获取组件(80)与偏转分光器件(20)的空间位置关系被设置为使得各成像透镜(12)光心本身或它们关于偏转分光器件(20)的像点，空间相邻间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸；
同步对焦控制单元(14)，在成像参数调节单元(13)需要发生动作时，控制所有VI型复合结构图像获取组件的成像参数调节单元根据外部触发发生同步联动，以保证各VI型复合结构图像获取组件对焦深度的同步变化。
11.根据权利要求10所述的小视点间距视图拍摄获取系统，其特征在于，所述各单目子系统还分别包括：一个或多个光特性调制单元(30)，用于调制所述偏转分光器件(20)入射光的光特性，和该偏转分光器件(20)的分光特性配合，以均匀化不同VI型复合结构图像获取组件(80)接收到的光强。
12.一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，所述各单目子系统包括：
一个VII型复合结构图像获取组件(90)，该VII型复合结构图像获取组件(90)包括将光信号转换为电信号的光电芯片(11)，将场景成像至光电芯片(11)的可控成像透镜(91)，可控成像透镜(91)能够被时序地控制使得其在相邻的N个时间点，对应每一个时间点分别具有一个时序光心且每个时序光心的位置不同，以及成像参数调节单元(13)，其中N≧2；
其中该成像参数调节单元(13)调节可控成像透镜(91)时序光心和光电芯片(11)之间的距离，以实现对不同空间深度的对焦；
其中所述可控成像透镜(91)被设置为其各时序光心相邻空间间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸。
13.一种小视点间距视图拍摄获取系统，包括两个或更多的单目子系统，其特征在于，所述各单目子系统分别包括：两个或更多的VIII型复合结构图像获取组件(100)，每个VIII型复合结构图像获取组件(100)包括将光信号转换为电信号的光电芯片(11)，将场景成像至光电芯片(11)的可控成像透镜(91)，可控成像透镜(91)能够被时序地控制使得其在相邻的N个时间点，对应每一个时间点分别具有一个时序光心且每个时序光心的位置不同，以及成像参数调节单元(13)，其中N≧2；
其中该成像参数调节单元(13)调节可控成像透镜(91)时序光心和光电芯片(11)之间的距离，以实现对不同空间深度的对焦；
至少一个偏转分光器件(20)，用于将外部场景入射光分光至不同的VIII型复合结构图像获取组件(100)；
其中所述两个或更多的VIII型复合结构图像获取组件(100)和偏转分光器件(20)的空间位置被设置为使得各时序光心本身或它们关于偏转分光器件(20)的像点，相邻空间间距小于或等于观察者瞳孔直径尺寸；
同步对焦控制单元(14)，在成像参数调节单元(13)需要发生动作时，控制所有VIII型复合结构图像获取组件(100)的成像参数调节单元根据外部触发发生同步联动，以保证各VIII型复合结构图像获取组件对焦深度的同步变化。
14.根据权利要求13所述的小视点间距视图拍摄获取系统，其特征在于，所述各单目子系统还分别包括：一个或多个光特性调制单元(30)，用于调制所述偏转分光器件(20)入射光的光特性，和该偏转分光器件(20)的分光特性配合，以均匀化不同VIII型复合结构图像获取组件(100)接收到的光强。
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