CN117706858A - 一种三维图像采集装置、相关设备以及方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种三维图像采集装置、相关设备以及方法，用于在提高图像传感器的像素利用率的情况下，实现三维图像的采集。该三维图像采集装置的第一镜头组用于将待拍摄对象反射的第一光束传输至光偏转模块。第二镜头组用于将待拍摄对象反射的第二光束传输至光偏转模块。光偏转模块用于偏转第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束，光偏转模块还用于偏转第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束，每路第一子光束入射至图像传感器的第一成像区域，每路第二子光束入射至图像传感器的第二成像区域，任意位置相邻的两个第一成像区域之间，包括第二成像区域。

Description

一种三维图像采集装置、相关设备以及方法

技术领域

本申请涉及立体显示技术领域，尤其涉及一种三维图像采集装置、相关设备以及方法。

背景技术

人的双眼因为相距有一定距离，所以在看特定事物的时候，用左眼看到的图像和用右眼看到的图像的观看角度不同，这样将观看角度不同的两个图像在大脑里合成后就会形成三维(3-dimension，3D)图像。

已有的3D拍摄系统包括左眼信号光采集系统和右眼信号光采集系统。左眼信号光采集系统和右眼信号光采集系统模拟人的眼睛，分别采集左眼信号光和右眼信号光。图像传感器通过对左眼信号光和右眼信号光的成像处理以获取3D图像。

左眼信号光和右眼信号光，分别入射至图像传感器的两侧。左眼信号光在图像传感器上的覆盖范围和右眼信号光在图像传感器上的覆盖范围之间，存在未被信号光覆盖的像素。未被信号光覆盖的像素未用于3D成像，造成了图像传感器像素的浪费。

发明内容

本申请实施例提供了一种三维图像采集装置、相关设备以及方法，其用于在提高图像传感器的像素利用率的情况下，实现三维图像的采集。

本申请实施例第一方面提供了一种三维图像采集装置，所述三维图像采集装置包括所述三维图像采集装置包括第一镜头组、第二镜头组以及光偏转模块；所述第一镜头组用于将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述光偏转模块；所述第二镜头组用于将所述待拍摄对象反射的第二光束传输至所述光偏转模块；所述光偏转模块用于偏转所述第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束，所述光偏转模块还用于偏转所述第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束，每路所述第一子光束入射至图像传感器的第一成像区域，每路所述第二子光束入射至所述图像传感器的第二成像区域，任意位置相邻的两个所述第一成像区域之间，包括所述第二成像区域。

采用本方面所示的三维图像采集装置，图像传感器能够根据多路第一子光束的成像以及多路第二子光束的成像，形成三维图像。由于光偏转模块对第一光束的传输方向和第二光束的传输方向的偏转作用，导致光偏转模块输出的多路第一子光束分别入射图像传感器的多个第一成像区域。且光偏转模块输出的多路第二子光束分别入射图像传感器的多个第二成像区域。多个第一成像区域和多个第二成像区域呈互相穿插式排列。由于光偏转模块对第一光束和第二光束的传输方向的偏转作用，降低了图像传感器未用于成像的像素的数量，提高了图像传感器所包括的像素的利用率。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第一光束以第一入射角度入射所述光偏转模块，所述第二光束以第二入射角度入射所述光偏转模块，所述第一入射角度不同于所述第二入射角度。

采用本实现方式，在第一入射角度和第二入射角度不同的情况下，有效的保证了多个第一成像区域和多个第二成像区域呈互相穿插式排列。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第一入射角度和所述第二入射角度，正负相反。

采用本实现方式，在第一入射角度和第二入射角度的正负不同的情况下，有效的保证了多路第一子光束分别入射图像传感器的多个第一成像区域，且保证了光偏转模块输出的多路第二子光束分别入射图像传感器的多个第二成像区域。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述图像传感器包括多个所述第一成像区域，和/或，所述图像传感器包括多个所述第二成像区域。

采用本实现方式，多个第一成像区域和多个第二成像区域的穿插式排列，提高了图像传感器所包括的像素的利用率。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述光偏转模块包括多个子偏转模块，所述图像传感器包括像素阵列；目标子偏转模块对应目标第一成像区域和目标第二成像区域，所述目标子偏转模块为所述多个子模块中的一个，所述目标第一成像区域为多个所述第一成像区域中的一个，所述目标第二成像区域为多个所述第二成像区域中的一个，所述目标第一成像区域和所述目标第二成像区域位置相邻；从所述目标子偏转模块出射的所述第一子光束入射所述目标第一成像区域，从所述目标子偏转模块出射的所述第二子光束入射所述目标第二成像区域，所述目标第一成像区域包括所述像素阵列的至少一列像素，所述目标第二成像区域包括所述像素阵列的至少一列像素。

采用本实现方式，保证了图像传感器的第一成像区域和第二成像区域能够呈穿插式排列，提高了图像传感器所包括的像素的利用率。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述目标第一成像区域包括所述像素阵列的第i列像素，所述目标第二成像区域包括所述像素阵列的第i+1列像素，所述i为不小于1的任意自然数。

采用本实现方式，能够保证第一子光束入射像素阵列的奇数列像素，还能够保证第二子光束入射像素阵列的偶数列像素，保证了第一子光束入射的第一成像区域和第二子光束入射的第二成像区域之间呈互相穿插式排列。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述目标子偏转模块正投影，与所述第i列像素以及所述第i+1列像素的正投影重合。

采用本实现方式，降低了图像传感器中未用于成像的像素数量，保证了图像传感器像素的利用率。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述目标子偏转模块正投影位于，所述像素阵列中的第i列像素的正投影以及第i+1列像素的正投影的覆盖范围内。

采用本实现方式，保证了图像传感器能够成功对第一子光束以及第二子光束的成像。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置还包括驱动装置，所述驱动装置与所述第一镜头组和/或所述第二镜头组连接，所述驱动装置用于改变所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离。

采用本实现方式，所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离能够调节，保证了采集到的三维图像的立体效果。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述驱动装置用于根据所述三维图像采集装置与所述待拍摄对象之间的第二距离改变所述第一距离，其中，所述第二距离与所述第一距离之间呈正相关关系。

采用本实现方式，基于三维图像采集装置与待拍摄对象之间的第二距离改变第一距离的长度，从而在保证三维图像采集装置能够成功拍摄待拍摄对象的同时，提高采集到的三维图像的立体效果。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第一镜头组包括第一透镜组和第一反射镜组，所述第二镜头组包括第二透镜组和第二反射镜组；所述第一透镜组用于将所述待拍摄对象反射的所述第一光束传输至所述第一反射镜组；所述第二透镜组用于将所述待拍摄对象反射的所述第二光束传输至所述第二反射镜组；所述第一反射镜组用于向所述光偏转模块反射所述第一光束；所述第二反射镜组用于向所述光偏转模块反射所述第二光束。

采用本实现方式，保证了第一光束和第二光束，能够成功传输至光偏转模块，从而保证了三维图像采集装置能够成功拍摄待拍摄对象。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置用于与电子设备连接，所述电子设备包括成像镜头组以及所述图像传感器，所述三维图像采集装置还包括位于所述光偏转模块和所述成像镜头组之间的中继镜头组，所述中继镜头组用于将所述第一子光束传输至所述第一成像区域，所述中继镜头组还用于将所述第二子光束传输至所述第二成像区域。

采用本实现方式，在电子设备无需配置三维相机的情况下，即可通过三维图像采集装置获取使得电子设备获取三维图像。

基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述中继镜头组的等效焦距与所述成像镜头组的等效焦距的比值，等于所述光偏转模块正投影与所述图像传感器正投影的比值。

采用本实现方式，能够对第一子光束和第二子光束进行扩束或缩束的方式，有效的保证电子设备的图像传感器成功的拍摄待拍摄对象，以保证所拍摄的三维图像的清晰度以及图像传感器的像素的利用率。

本申请实施例第二方面提供了一种三维图像采集方法，所述方法应用于三维图像采集装置，所述三维图像采集装置包括第一镜头组、第二镜头组以及光偏转模块，所述方法包括：通过所述第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述光偏转模块；通过第二镜头组将所述待拍摄对象反射的第二光束传输至所述光偏转模块；通过所述光偏转模块偏转所述第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束；通过所述光偏转模块偏转所述第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束，每路所述第一子光束入射至图像传感器的第一成像区域，每路所述第二子光束入射至所述图像传感器的第二成像区域，任意位置相邻的两个所述第一成像区域之间，包括所述第二成像区域。

本方面有益效果的说明，请参见第一方面所示，具体不做赘述。

基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述通过所述第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述光偏转模块包括：通过所述第一镜头组将所述第一光束以第一入射角度入射所述光偏转模块；所述通过第二镜头组将所述待拍摄对象反射的第二光束传输至所述光偏转模块包括：通过所述第二镜头组将所述第二光束以第二入射角度入射所述光偏转模块，所述第一入射角度不同于所述第二入射角度。

基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述光偏转模块包括多个子偏转模块，所述通过所述光偏转模块偏转所述第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束包括：通过目标子偏转模块将所述第一子光束入射目标第一成像区域，所述目标子偏转模块对应所述目标第一成像区域，所述目标子偏转模块为所述多个子模块中的一个，所述目标第一成像区域为多个所述第一成像区域中的一个，所述目标第一成像区域包括所述图像传感器像素阵列的至少一列像素；所述通过所述光偏转模块偏转所述第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束包括：通过所述目标子偏转模块将所述第二子光束入射目标第二成像区域，所述目标子偏转模块对应所述目标第二成像区域，所述目标第二成像区域为多个所述第二成像区域中的一个，所述目标第二成像区域包括所述像素阵列的至少一列像素，所述目标第一成像区域和所述目标第二成像区域位置相邻。

基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述目标第一成像区域包括所述像素阵列的第i列像素，所述目标第二成像区域包括所述像素阵列的第i+1列像素，所述i为不小于1的任意自然数。

基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置还包括驱动装置，所述通过所述第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述光偏转模块之前，所述方法还包括：通过所述驱动装置改变所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离。

基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述通过所述驱动装置改变所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离包括：根据所述三维图像采集装置与所述待拍摄对象之间的第二距离，通过所述驱动装置改变所述第一距离，其中，所述第二距离与所述第一距离之间呈正相关关系。

基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置用于与电子设备连接，所述电子设备包括成像镜头组以及所述图像传感器，所述三维图像采集装置还包括位于所述光偏转模块和所述成像镜头组之间的中继镜头组，所述通过所述光偏转模块偏转所述第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束之后，所述方法还包括：通过所述中继镜头组将所述第一子光束传输至所述第一成像区域；所述通过所述光偏转模块偏转所述第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束之后，所述方法还包括：通过所述中继镜头组将所述第二子光束传输至所述第二成像区域。

本申请实施例第三方面提供了一种三维图像拍摄设备，所述三维图像拍摄设备包括图像传感器、处理器以及如第一方面任一项所述的三维图像采集装置；所述图像传感器用于根据入射至所述第一成像区域的多路所述第一子光束获取第一视角图像；所述图像传感器用于根据入射至所述第二成像区域的多路所述第二子光束获取第二视角图像；所述处理器用于根据所述第一视角图像和所述第二视角图像获取三维图像。

本方面有益效果的说明，请参见第一方面所示，具体不做赘述。

本申请实施例第四方面提供了一种三维图像观看设备，包括显示模组以及如上述第三方面所示的三维图像拍摄设备；所述三维图像拍摄设备用于向所述显示模组发送所述三维图像；所述显示模组用于根据所述第一视角图像获取多路第一出射光束，还用于根据所述第二视角图像获取多路第二出射光束；所述显示模组还用于向空间中的第一视角观看区域传输所述多路第一出射光束，以及向空间中的第二视角观看区域传输所述多路第二输出光束，所述第一视角观看区域不同于所述第二视角观看区域。

本方面有益效果的说明，请参见第一方面所示，具体不做赘述。

基于第四方面，一种可选的实现方式中，所述显示模组包括显示屏幕以及光投影模块；所述显示屏幕用于显示所述三维图像；所述光投影模块用于投影所述显示屏幕已显示的所述三维图像，获取所述多路第一出射光束和所述多路第二出射光束。

附图说明

图1a为本申请实施例提供的三维图像采集装置的整体结构示例图；

图1b为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第一种示例图；

图1c为本申请实施例提供的第一镜头组的视场和第二镜头组的视场的示例图；

图2a为本申请实施例提供的光偏转模块和图像传感器的第一种结构示例图；

图2b为本申请实施例提供的三维图像采集装置拍摄待拍摄对象的第二种示例图；

图3为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第一种实施例结构示例图；

图4a为本申请实施例提供的光偏转模块和图像传感器的第二种结构示例图；

图4b为本申请实施例提供的三维图像采集装置拍摄待拍摄对象的第二种示例图；

图5为本申请实施例提供的柱状透镜、第i列像素以及第i+1列像素的正投影示例图；

图6a为本申请实施例提供的第一子光束和第二子光束入射像素阵列的第一种示例图；

图6b为本申请实施例提供的第一子光束和第二子光束入射像素阵列的第二种示例图；

图7a为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第二种实施例结构示例图；

图7b为本申请实施例提供的第一子光束和第二子光束入射像素阵列的第三种示例图；

图7c为本申请实施例提供的第一子光束和第二子光束入射像素阵列的第四种示例图；

图8a为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第三种示例图；

图8b为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第一距离的示例图；

图9为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第四种示例图；

图10为本申请实施例提供的三维图像拍摄设备的示例图；

图11a为本申请实施例提供的三维图像观看设备的第一种结构示例图；

图11b为本申请实施例提供的三维图像观看设备的第一种结构示例图；

图12为本申请实施例提供的三维图像采集方法的第一种执行步骤流程图；

图13为本申请实施例提供的三维图像采集方法的第二种执行步骤流程图；

图14为本申请实施例提供的三维图像采集方法的第三种执行步骤流程图；

图15为本申请实施例提供的三维图像采集方法的第四种执行步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请提供了一种基于立体显示技术的三维图像采集装置。立体显示技术基于双目视差理论。双目视差理论是指，人类的双眼可以观察到客观世界的三维立体信息，是因为当人类的双目观察物体时，同一物体在左右眼中分别产生视差不同的左眼视图图像和右眼视图图像。人类的大脑对左眼视图图像和右眼视图图像构成三维图像。而且三维图像采集装置能够实现3D裸眼式显示。3D裸眼式显示是指，利用人类两眼具有视差的特性，在不需要任何辅助设备(如3D眼镜，头盔等)的情况下，直接观看左眼视图图像和右眼视图图像即可获得具有空间、深度的逼真立体图像。

图1a为本申请实施例提供的三维图像采集装置的整体结构示例图。图1b为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第一种示例图。本实施例所示的三维图像采集装置100包括第一镜头组101、第二镜头组102以及光偏转模块104。

本实施例所示的三维图像采集装置100的采集装置本体103用于固定第一镜头组101和第二镜头组102。所述第一镜头组101用于将待拍摄对象110反射的第一光束111传输至所述光偏转模块104。所述第二镜头组102用于将同一待拍摄对象110反射的第二光束112传输至所述光偏转模块104。所述第一光束111的传输方向经由光偏转模块104的偏转后，在图像传感器上形成左眼视图图像。所述第二光束112的传输方向经由光偏转模块104的偏转后，在图像传感器上形成右眼视图图像。本实施例所示的三维图像采集装置100可包括该图像传感器，或，三维图像采集装置100不包括该图像传感器，具体在本实施例中不做限定。本实施例所示的光偏转模块104为能够偏转光束的传输方向的光器件，例如，光偏转模块104可为柱状透镜阵列。该柱状透镜阵列400还可称之为柱镜光栅。又如，光偏转模块104也可为液晶阵列。三维图像采集装置可利用电场控制液晶阵列所包括的液晶的排列状态，以实现对第一光束传输方向的偏转以及实现对第二光束传输方向的偏转。

本实施例所示的第一镜头组101用于将第一光束111在图像传感器上成实像，第二镜头组102用于将第二光束112在图像传感器上成实像。该图像传感器可为电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)或互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)。以下对第一镜头组101如何保证待拍摄对象110在图像传感器上形成实像，以及保证第二镜头组102如何保证待拍摄对象110在图像传感器上形成实像的条件进行说明：

条件1：图1c为本申请实施例提供的第一镜头组的视场和第二镜头组的视场的示例图。所述第一镜头组101的视场和所述第二镜头组102的视场之间具有重叠区域131。所述待拍摄对象110位于所述重叠区域131，以保证待拍摄对象110反射的第一光束111能够成功反射至第一镜头组101，还能够保证待拍摄对象110反射的第二光束112能够成功反射至第二镜头组102，从而保证第一光束111和第二光束112能够分别形成左眼视图图像和右眼视图图像。其中，视场还可称视场角(field of view，FOV)。以第一镜头组101的视场为例，以第一镜头组101为顶点，以可通过第一镜头组101的两条最边缘光线构成的夹角，称为视场角132。可以理解，第一镜头组101的视场角132大小决定了第一镜头组101的视野范围。对第二镜头组102的视场角133的说明，请参见第一镜头组101视场角132的说明，具体不做赘述。

条件2：待拍摄对象110和第一镜头组101之间的物距大于第一镜头组101的2倍焦距，且待拍摄对象110在图像传感器上的成像在第一镜头组101的1倍焦距和2倍焦距之间，以保证待拍摄对象110反射的第一光束111能够在图像传感器上形成实像。同样的，待拍摄对象110和第二镜头组102之间的物距大于第二镜头组102的2倍焦距，且待拍摄对象110在图像传感器上的成像在第二镜头组102的1倍焦距和2倍焦距之间，以保证待拍摄对象110反射的第二光束112能够在图像传感器上形成实像。

所述第一镜头组101出射的第一光束111的传输方向经由光偏转模块104的偏转，并分出多个第一子光束。从光偏转模块104出射的多路第一子光束入射至图像传感器。同样的，所述第二镜头组102出射的第二光束112的传输方向经由光偏转模块104的偏转，并分出多路第二子光束。从光偏转模块104出射的多路第二子光束入射至图像传感器。

图2a为本申请实施例提供的光偏转模块和图像传感器的第一种结构示例图。图像传感器200用于接收来自光偏转模块104的偏转后的多路第一子光束和多路第二子光束。图像传感器200包括像素阵列。图像传感器200的像素阵列将所接收到的多路第一子光束和多路第二子光束转换为电信号。像素阵列根据多路第一子光束所转换的电信号能够形成左眼视图图像。像素阵列根据多路第二子光束所转换的电信号能够形成右眼视图图像。

本实施例所示的三维图像采集装置，能够使得多路第一子光束和多路第二子光束聚焦至图像传感器200的像素阵列上，而且多路第一子光束入射在像素阵列上的位置和多路第二子光束入射在像素阵列上的位置，呈互相穿插式排列。具体的，本实施例所示的光偏转模块104能够偏转所输出的多路第一子光束的传输方向，以及偏转所输出的多路第二子光束的传输方向，以保证多路第一子光束入射在像素阵列上的位置和多路第二子光束入射在像素阵列上的位置，呈互相穿插式排列。

图像传感器200的像素阵列包括多个第一成像区域以及多个第二成像区域。如图2a所示，像素阵列包括沿方向Y排布的多列像素。第一成像区域为像素阵列中的至少一列像素。第二成像区域为像素阵列中的至少一列像素。第一成像区域和第二成像区域互不重合。例如，第一成像区域包括像素阵列中的一列像素。第二成像区域包括像素阵列中的另一列像素。参见图2b所示的示例，图2b为本申请实施例提供的三维图像采集装置拍摄待拍摄对象的第二种示例图。图像传感器200的像素阵列在XY平面内排列。沿方向Z，光偏转模块104位于图像传感器200的像素阵列的上方，以保证经由光偏转模块104偏转后的第一子光束和第二子光束能够成功传输至像素阵列。方向Z垂直于XY平面。

像素阵列包括10列像素。其中，第一列像素231、第三列像素233、第五列像素235、第七列像素237以及第九列像素239分别为第一成像区域。而第二列像素232、第四列像素234、第六列像素236、第八列像素238以及第十列像素240分别为第二成像区域。可以理解，本示例所示的像素阵列中，第一成像区域为像素阵列所包括的奇数列像素。第二成像区域为像素阵列所包括的偶数列像素。又如，第一成像区域包括像素阵列中彼此相邻的多列像素。第二成像区域包括像素阵列中彼此相邻的多列像素。本实施例对每个第一成像区域所包括的像素阵列的列数以及对每个第二成像区域所包括的像素阵列的列数均不做限定。

需明确的是，本实施例对第一成像区域和第二成像区域在像素阵列中的排列方式不做限定，只要任意位置相邻的两个所述第一成像区域之间，包括至少一个第二成像区域即可，以使像素阵列中的多个第一成像区域和多个第二成像区域呈穿插式排列的方式。

本实施例中，光偏转模块104出射的每路第一子光束传输至第一成像区域。光偏转模块104出射的每路第二子光束传输至第二成像区域。图像传感器200的第一成像区域所包括的像素将第一子光束转换为用于形成左眼视图图像的电信号。图像传感器200的第二成像区域所包括的像素将第二子光束转换为用于形成右眼视图图像的电信号。根据用于形成左眼视图图像的电信号和用于形成右眼视图图像的电信号获取用于形成三维图像的电信号。在显示屏幕获取到该用于形成三维图像的电信号的情况下，显示屏幕即可显示三维图像。

采用本实施例所示的三维图像采集装置，由于光偏转模块104对第一光束的传输方向和第二光束的传输方向的偏转作用，导致光偏转模块104输出的多路第一子光束入射图像传感器的多个第一成像区域。且光偏转模块104输出的多路第二子光束入射图像传感器的多个第二成像区域。多个第一成像区域和多个第二成像区域呈互相穿插式排列。由于光偏转模块对第一光束和第二光束的传输方向的偏转作用，降低了图像传感器未用于成像的像素的数量，提高了图像传感器所包括的像素的利用率。

继续参见图2b对本实施例所示的第一成像区域和第二成像区域的排列方式进行具体说明。光偏转模块104出射的每路第一子光束传输至一个第一成像区域，不同的第一子光束传输至不用的第一成像区域。同样的，光偏转模块104出射的每路第二子光束传输至一个第二成像区域，不同的第二子光束传输至不同的第二成像区域。图像传感器200的第一成像区域所包括的像素将第一子光束转换为用于形成左眼视图图像的电信号。图像传感器200的第二成像区域所包括的像素将第二子光束转换为用于形成右眼视图图像的电信号。具体的，光偏转模块104输出的一路第一子光束201传输至第一列像素231上。而光偏转模块104输出的一路第二子光束211传输至第二列像素232上，依次类推，光偏转模块104输出的一路第一子光束202传输至第九列像素239上，光偏转模块104输出的一路第二子光束212传输至第十列像素240上。第一列像素231、第三列像素233、第五列像素235、第七列像素237以及第九列像素239将所接收到的第一子光束转换为用于形成左眼视图图像221的电信号。而第二列像素232、第四列像素234、第六列像素236、第八列像素238以及第十列像素240将所接收到的第二子光束转换为用于形成右眼视图图像222的电信号。

结合图3对本实施例提供的三维图像采集装置的可选结构进行说明，其中，图3为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第一种实施例结构示例图。本实施例所示的第一镜头组包括第一透镜组和第一反射镜组。本实施例以第一透镜组包括第一透镜301为例，本实施例对第一透镜组包括的透镜的数量不做限定。具体的，本示例以第一透镜301为凸透镜为例。第一反射镜组包括一个或多个反射镜。例如，第一反射镜组包括第一反射镜302和第二反射镜303。第一透镜301出射的第一光束331依次经由第一反射镜302和第二反射镜303的反射，传输至光偏转模块321。第一光束331的传输方向经由光偏转模块321偏转后的第一光束能够在图像传感器322上成实像。本实施例以三维图像采集装置包括该图像传感器322为例。本实施例对第一反射镜组所包括的反射镜的数量不做限定。本实施例以第一反射镜组包括一个或多个反射镜为例。在其他示例中，该第一反射镜组可为具有一个或多个反射面的反射棱镜。第一透镜301出射的第一光束331依次经由反射棱镜的反射面的反射以成功传输至光偏转模块321。本实施例对反射面的结构不做限定，例如，反射面可为平面结构，又如反射面可为曲面等。本实施例以第一镜头组包括第一反射镜组为例，在其他示例中，该第一镜头组也可仅包括第一透镜组。第一透镜组所出射的第一光束能够不经由第一反射镜组的反射，直接传输至光偏转模块321。

本实施例所示的第二镜头组包括第二透镜组和第二反射镜组。对第二透镜组和第二反射镜组的说明，请参见第一透镜组和第一反射镜组的说明，具体不做赘述。可以理解，经由第二反射镜组的反射，第二光束332能够成功传输至光偏转模块321。

本实施例所示的从第一反射镜组出射的第一光束331传输至光偏转模块321之间的光路上，还包括聚焦透镜组320。该聚焦透镜组320可包括一个或多个透镜，以从第一反射镜组出射的第一光束331聚焦至光偏转模块321。从第二反射镜组出射的第二光束332传输至光偏转模块321之间的光路上，也包括该聚焦透镜组320。从第二反射镜组出射的第二光束332聚焦至光偏转模块321。

以下对光偏转模块的具体结构进行说明，图4a为本申请实施例提供的光偏转模块和图像传感器的第二种结构示例图。本实施例所示的光偏转模块包括多个子偏转模块。同一子偏转模块用于将第一光束偏转至第一成像区域，还用于将第二光束偏转至第二成像区域。本实施例以光偏转模块为柱状透镜阵列400为例。本实施例还以图像传感器322的像素阵列沿方向Y排列成多列为例，则柱状透镜阵列400包括多个柱状透镜，且多个柱状透镜也沿方向Y并列排列而成。为使得柱状透镜阵列400输出的多路第一子光束和多路第二子光束能够聚焦至图像传感器322，则沿方向Z，图像传感器322和柱状透镜阵列400之间的间距等于柱状透镜阵列400的焦距。

结合图4b所示，图4b为本申请实施例提供的三维图像采集装置拍摄待拍摄对象的第二种示例图。柱状透镜阵列400包括周期性排列而成的多个柱状透镜。具体的，每个柱状透镜具有用于接收来自第一镜头组101的第一光束331(如图4b所示的虚线对应的光束为例)和来自第二镜头组102的第二光束332(如图4b所示的实线对应的光束为例)的入光面411。每个柱状透镜的入光面411在YZ平面内的横截面是圆弧形的圆柱面。本实施例所示的柱状透镜阵列400利用每个柱状透镜的偏转作用，偏转第一光束331的传输方向后，将第一子光束传输至图像传感器322的第一成像区域，偏转第二光束332的传输方向后，将第二子光束传输至图像传感器322的第二成像区域。

每个柱状透镜为实现对光束传输方向的偏转作用，则每个柱状透镜的中心处厚度最大，向两端逐渐缩小。因此，每个柱状透镜实际上是入光面411为圆柱面的凸透镜。可以理解，每个柱状透镜的入光面411的曲率大小与该柱状透镜的焦距呈正相关关系。即，每个柱状透镜的入光面411的曲率越大，则该柱状透镜的焦距越大。每个柱状透镜具有出光面412。柱状透镜偏转后的第一子光束和第二子光束，从柱状透镜的出光面412出射，以传输至图像传感器322。

本实施例以图2b所示为例，即每个第一成像区域包括图像传感器的一列像素，每个第二成像区域包括图像传感器的一列像素为例，那么，图像传感器所包括的像素阵列中，一个柱状透镜的正投影，与图像传感器像素阵列的第i列像素正投影以及第i+1列像素正投影重合。其中，所述i为不小于1的任意自然数。参见图5所示，其中，图5为本申请实施例提供的柱状透镜、第i列像素以及第i+1列像素的正投影示例图。

参见正投影示例511所示，以柱状透镜431为例，单独对该柱状透镜431进行投影，以使柱状透镜431在投影面500上具有第一正投影501。该柱状透镜431可为柱状透镜阵列所包括的第一个柱状透镜。该投影面500平行于平面XY。具体的，通过相互平行且垂直于平面XY的投射线，投射柱状透镜431，以在投影面500上获取柱状透镜431的第一正投影501。

参见正投影示例512所示，在i的取值为1的情况下，单独对像素阵列的第一列像素231以及第二列像素232进行投影，以使第一列像素231在投影面500上具有第二正投影502。像素阵列的第二列像素232在投影面500上具有第三正投影503。对像素阵列的说明，请参见图2a和图2b的说明，具体不做赘述。获取第二正投影502以及获取第三正投影503的说明，请参见获取第一正投影501的说明，具体不做赘述。

参见正投影示例513所示，同时对柱状透镜431、像素阵列的第一列像素231以及第二列像素232进行投影，则柱状透镜431的第一正投影501，与第二正投影502以及第三正投影503重合。可以理解，柱状透镜431的第一正投影501，与第二正投影502以及第三正投影503重合是指，沿方向Y，第一正投影501的宽度等于第二正投影502的宽度和第三正投影503的宽度之和。沿方向X，第一正投影501的长度等于第二正投影502的长度和第三正投影503的长度之和。

本实施例以柱状透镜431的第一正投影501，与第二正投影502以及第三正投影503重合为例，在其他示例中，该柱状透镜431的第一正投影可位于，所述像素阵列中的第i列像素的第二正投影以及第i+1列像素的第三正投影的覆盖范围内。第一正投影位于第二正投影和第三正投影的覆盖范围内是指，沿方向Y，第一正投影的宽度大于第二正投影的宽度和第三正投影的宽度之和。沿方向X，第一正投影的长度大于第二正投影的长度和第三正投影的长度之和，以保证第一子光束能够成功在第i列像素上成像，并保证第二子光束能够成功在第i+1列像素上成像。

基于本实施例所示的三维图像采集装置，能够提高图像传感器所获取到的左眼视图图像和右眼视图图像的清晰度。即偏转第一光束的传输方向所获取到的第一子光束入射像素阵列的奇数列像素，而偏转第二光束的传输方向所获取到的第二子光束入射像素阵列的偶数列像素。

本实施例以像素阵列包括沿方向Y排布的多列像素。且柱状透镜阵列包括沿方向Y排布的多列柱状透镜为例。在其他示例中，像素阵列也可包括沿方向X排布的多列像素。且柱状透镜阵列包括沿方向X排布的多列柱状透镜，具体在本实施例中不做限定，只要柱状透镜阵列所包括的多个柱状透镜和像素阵列所包括多个像素，分别沿相同方向，排布呈多列即可。

结合图6a所示说明第一子光束和第二子光束入射像素阵列的过程进行说明，其中，图6a为本申请实施例提供的第一子光束和第二子光束入射像素阵列的第一种示例图。

柱状透镜431接收第一光束331和第二光束332。柱状透镜431偏转第一光束331的传输方向，并分出第一子光束601。柱状透镜431偏转第二光束332的传输方向，并分出第二子光束602。本示例所示以柱状透镜431的出光面与像素阵列的第一列像素231和第二列像素232贴合为例。本示例所述的第一子光束601入射第一列像素231(即第一成像区域)。第二子光束602入射第二列像素232(即第二成像区域)。可以理解，图6a所示的示例中，第一成像区域为像素阵列所包括的奇数列像素。第二成像区域为像素阵列所包括的偶数列像素。

第一光束331以第一入射角度入射所述柱状透镜431，所述第二光束332以第二入射角度入射所述柱状透镜431，所述第一入射角度不同于所述第二入射角度。在第一入射角度不同于第二入射角度的情况下，保证了第一子光束601入射第一列像素231以及保证第二子光束602入射第二列像素232。其中，第一入射角度为所述第一光束331与垂直像素阵列的方向600之间的锐角。可以理解，垂直像素阵列的方向600为图6a所示的方向Z。第二入射角度为第二光束332与垂直像素阵列的方向600之间的锐角。

具体的，所述第一光束331入射至柱状透镜431的入射方向，相对于垂直像素阵列的方向600顺时针入射。所述第二光束332入射至柱状透镜431的入射方向，相对于垂直像素阵列的方向600逆时针入射。若以顺时针方向入射柱状透镜431的角度为正角，以逆时针方向入射柱状透镜431的角度为负角为例，则本实施例所示的所述第一入射角度为正角，所述第二入射角度为负角。可以理解，第一入射角度和第二入射角度的正负相反，也代表第一入射角度不同于第二入射角度。第一入射角度的绝对值和第二入射角度的绝对值之间的大小关系不做限定。例如，本实施例所示的第一入射角度的绝对值等于第二入射角度的绝对值。又如，第一入射角度的绝对值小于第二入射角度的绝对值。又如，第一入射角度的绝对值大于第二入射角度的绝对值。可以理解，本实施例所示的第一入射角度的绝对值为小于90度的任一角度，且第二入射角度的绝对值为小于90度的任一角度。对柱状透镜阵列所包括的其他柱状透镜偏转过程的说明，请参见柱状透镜431偏转的说明，具体不做赘述。

在第一入射角度不同于第二入射角度的情况下，经由柱状透镜阵列的偏转作用，能够使得第一光束，偏转后入射像素阵列的奇数列像素，还能够使得第二光束，偏转后入射像素阵列的偶数列像素。保证了第一子光束和第二子光束发送至不同列像素的情况下，有效的避免了第一子光束和第二子光束之间的串扰。

本实施例所示的图像传感器的第一成像区域和第二成像区域的排列也可参见图6b所示，其中，图6b为本申请实施例提供的第一子光束和第二子光束入射像素阵列的第二种示例图。本示例所示的柱状透镜611对应图像传感器的四列像素，如第一列像素631、第二列像素632、第三列像素633以及第四列像素634。其中，第一成像区域包括第一列像素631和第二列像素632。第二成像区域包括第三列像素633和第四列像素634。柱状透镜611接收第一光束331和第二光束332。柱状透镜431偏转一部分第一光束331的传输方向，并分出第一子光束612。该第一子光束612入射至第一成像区域中的第一列像素631。柱状透镜431偏转另一部分第一光束331的传输方向，并分出第一子光束613。该第一子光束613入射至第一成像区域中的第二列像素632。柱状透镜611偏转一部分第二光束332的传输方向，并分出第二子光束614。该第二子光束614入射至第二成像区域中的第三列像素633。柱状透镜611偏转另一部分第二光束332的传输方向，并分出第二子光束615。该第二子光束615入射至第二成像区域中的第四列像素634。图6a和图6b仅为第一成像区域和第二成像区域的示例图，不做限定，只要每个柱状透镜对应相邻的第一成像区域和第二成像区域即可。

上述实施例以第一入射角度和第二入射角度的正负不同为例。那么，第一镜头组101和第二镜头组102位于垂直于光偏转模块321方向的两侧。例如，以垂直于光偏转模块321的方向为对称轴，第一镜头组101和第二镜头组102位于该对称轴的两侧。本实施例所示的三维图像采集装置的结构也可参见图7a所示，其中，图7a为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第二种实施例结构示例图。本实施例所示的三维图像采集装置包括第一镜头组741、第二镜头组742、光偏转模块745以及图像传感器746，各器件的具体说明，请参见图3对应的说明，具体不做赘述。本实施例所示的第一镜头组741以及第二镜头组742位于垂直于光偏转模块745方向的同侧。图7a所示以第一镜头组741以及第二镜头组742位于垂直于光偏转模块745方向的左侧为例，在其他示例中，第一镜头组741以及第二镜头组742位于垂直于光偏转模块745方向的右侧，具体不做限定，只要待拍摄对象反射的第一光束741能够传输至光偏转模块745，且待拍摄对象反射的第二光束744能够传输至光偏转模块745即可。

在第一镜头组741以及第二镜头组742位于垂直于光偏转模块745方向的左侧的示例下，第一光束743以及第二光束744相对于垂直像素阵列的方向，以逆时针偏转方向入射光偏转模块745。即，图7a所示的示例中，第一入射角度和第二入射角度均为负角。在其他示例中，第一入射角度和第二入射角度也可均为正角。因本实施例所示的第一镜头组741以及第二镜头组742位于垂直于光偏转模块745方向的同侧，无需使得第一镜头组741和第二镜头组742对称设置在光偏转模块745的两侧，提升了三维图像采集装置集成度。

在第一入射角度和第二入射角度的正负相同的情况下，一个柱状透镜的正投影，与像素阵列中的第i列像素的正投影、第i+1列像素的正投影，所述第i+2列像素的正投影以及所述第i+3列像素的正投影重合，所述i为不小于1的自然数。可选的，该柱状透镜的正投影可位于，所述像素阵列中的第i列像素的正投影、第i+1列像素的正投影，所述第i+2列像素的正投影以及所述第i+3列像素的正投影的覆盖范围内。具体说明请参见图5对应的说明，具体不做赘述

结合图7b所示说明第一子光束和第二子光束入射像素阵列的过程进行说明。其中，图7b为本申请实施例提供的第一子光束和第二子光束入射像素阵列的第三种示例图。

柱状透镜431接收第一光束和第二光束。柱状透镜431的说明请参见图6a对应的说明，具体不做赘述。本实施例所示的柱状透镜431对应像素阵列的四列像素，即柱状透镜431对应像素阵列的第一列像素711、第二列像素712、第三列像素713以及第四列像素714。柱状透镜431偏转第一光束701的传输方向，并分出第一子光束703。柱状透镜431偏转第二光束702的传输方向，并分出第二子光束704。图7b所示以第一入射角度和第二入射角度均为正角为例，且本实施例还以第一光束701入射柱状透镜431的第一入射角度大于第二光束702入射柱状透镜431的第二入射角度。第一入射角度和第二入射角度的说明，请参见图6a对应的说明，具体不做赘述。在第一光束701入射柱状透镜431的第一入射角度大于第二光束702入射柱状透镜431的第二入射角度的情况下，会导致柱状透镜431偏转第一子光束703的偏转角大于柱状透镜431偏转第二子光束704的偏转角，使得第一子光束703入射像素阵列的第一列像素711，且第二子光束704入射像素阵列的第二列像素712。在其他示例中，在第一光束入射柱状透镜的第一入射角度小于第二光束入射柱状透镜的第二入射角度的情况下，会导致柱状透镜偏转第一子光束的偏转角小于柱状透镜偏转第二子光束的偏转角，使得第一子光束入射像素阵列的第二列像素，且第二子光束入射像素阵列的第一列像素。

继续参见图7c所示，其中，图7c为本申请实施例提供的第一子光束和第二子光束入射像素阵列的第四种示例图。柱状透镜431接收第一光束和第二光束。柱状透镜431的说明请参见图6a对应的说明，具体不做赘述。本实施例所示的柱状透镜431对应像素阵列的四列像素，即柱状透镜431对应像素阵列的第一列像素711、第二列像素712、第三列像素713以及第四列像素714。柱状透镜431偏转第一光束731的传输方向，并分出第一子光束732。柱状透镜431偏转第二光束733的传输方向，并分出第二子光束734。图7c所示以第一入射角度和第二入射角度均为负角为例，且本实施例还以第一光束731入射柱状透镜431的第一入射角度的绝对值大于第二光束733入射柱状透镜431的第二入射角度的绝对值。第一入射角度和第二入射角度的说明，请参见图6a对应的说明，具体不做赘述。第一光束731经由柱状透镜431的偏转，并分出第一子光束732。第二光束733经由柱状透镜431的偏转，并分出第二子光束734。其中，柱状透镜431偏转第一子光束732的偏转角大于偏转第二子光束734的偏转角，使得第一子光束732入射像素阵列的第四列像素714，且第二子光束734入射像素阵列的第三列像素713。在其他示例中，若第一入射角度的绝对值小于第二入射角度的绝对值，则柱状透镜431偏转第一子光束的偏转角小于偏转第二子光束的偏转角，导致第一子光束入射像素阵列的第三列像素713，且第二子光束入射像素阵列的第四列像素714。

上述实施例以光偏转模块为柱状透镜阵列为例，在其他示例中，光偏转模块也可为液晶阵列。液晶阵列实现对第一光束传输方向的偏转以及实现对第二光束传输方向的偏转，具体偏转过程的说明，请参见柱状透镜阵列对第一光束传输方向的偏转以及对第二光束传输方向偏转的说明，具体不做赘述。

图8a所示的三维图像采集装置能够改变基线长度。其中，图8a为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第三种示例图。本实施例所示的三维图像采集装置800包括第一镜头组804、第二镜头组805以及光偏转模块806，具体说明请参见图1b对应的说明，具体不做赘述。

本实施例所示的三维图像采集装置800还包括驱动装置810，该驱动装置810与第一镜头组804和第二镜头组805中的至少一个连接。本实施例以驱动装置810同时与第一镜头组804和第二镜头组805连接为例。驱动装置810通过改变第一镜头组804和第二镜头组805之间的第一距离的方式，改变三维图像采集装置的基线。其中，在第一镜头组804能够成功接收到待拍摄对象802反射的第一光束807且第二镜头组805能够成功接收到待拍摄对象802反射的第二光束803的情况下，第一镜头组804和第二镜头组805之间的基线长度(即第一距离)与三维图像的立体效果呈正相关关系。三维图像采集装置800根据第一光束807和第二光束803获取三维图像的说明，请参见上述实施例的说明，具体不做赘述。可以理解，基线长度越长，则三维图像的立体效果越强，同样的，基线长度越短，则三维图像的立体效果越差。

本实施例对驱动装置810的实现类型不做限定，只要该驱动装置810能够驱动第一镜头组804和第二镜头组805中的至少一个的位置，以改变第一镜头组804和第二镜头组805之间的基线长度即可。例如，该驱动装置810可为电力驱动类型、液压驱动类型或机械驱动类型等。

参见图8b所示对第一距离进行说明，其中，图8b为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第一距离的示例图。第一透镜组包括第一透镜301，第二镜头组包括第二透镜304。本实施例所示的基线长度为所述第一透镜301的中心点和第二透镜304的中心点之间的间距。若第一透镜组包括多个透镜，第二透镜组包括多个透镜，那么，基线长度为第一透镜组的等效中心点和第二透镜组所包括的等效中心点之间的间距。即，驱动装置810可通过驱动第一透镜组和第二透镜组中的至少一个的位置，以改变基线长度。

需明确的是，在驱动装置810改变第一镜头组和第二镜头组中的至少一个的位置情况下，还需要保证第一反射镜组能够成功将第一光束传输至光偏转模块，以及保证第二反射镜组能够成功将第二光束传输至光偏转模块。可选的，若第一透镜组和第一反射镜组相对位置固定以形成该第一镜头组。第二透镜组和第二反射镜组相对位置固定以形成第二镜头组。那么，驱动装置810可通过驱动第一镜头组和第二镜头组中的至少一个的位置，以改变基线长度。

本实施例中，可基于三维图像采集装置与待拍摄对象之间的第二距离改变基线长度，从而在保证三维图像采集装置能够成功拍摄待拍摄对象的同时，提高采集到的三维图像的立体效果。为此，需要保证三维图像采集装置与待拍摄对象之间的第二距离与基线长度之间呈正相关关系。可以理解，若第二距离提高的情况下，三维图像采集装置可提高基线长度。同样的，若第二距离降低的情况下，三维图像采集装置可降低基线长度。

其中，第二距离可为第一透镜组与待拍摄对象之间的距离。如图8b所示的第一透镜301与待拍摄对象之间的距离。若第一透镜组包括多个透镜，则第二距离可为第一透镜组的等效中心点与待拍摄对象之间的距离。又如，第二距离为第二透镜组与待拍摄对象之间的距离。如图8b所示的第二透镜302与待拍摄对象之间的距离。若第二透镜组包括多个透镜，则第二距离可为第二透镜组的等效中心点与待拍摄对象之间的距离。又如，第二距离为第一透镜组和第二透镜组之间的中心点与待拍摄对象之间的距离。若第一透镜组和第二透镜组均包括多个透镜，则第二距离为第一透镜组的等效中心点和第二透镜组的等效中心点之间连线的中心点与待拍摄对象之间的距离。可选的，三维图像采集装置还可包括距离探测器，该距离探测器用于探测三维图像采集装置与待拍摄对象之间的第二距离。该距离探测器与驱动装置810连接，以使驱动装置810能够根据距离探测器探测到的第二距离，对应调整基线长度。

图9为本申请实施例提供的三维图像采集装置的第四种示例图。本实施例所示的三维图像采集装置无需设置图像传感器，而是复用电子设备的传感器。具体的，三维图像采集装置900包括第一镜头组、第二镜头组以及光偏转模块901，对第一镜头组、第二镜头组以及光偏转模块901的具体说明，请参见上述实施例所示，具体不做赘述。本实施例所示的三维图像采集装置900还包括中继镜头组902。该中继镜头组902包括一个或多个中继镜头。用于成三维图像的电子设备910可以是任何移动或便携式电子设备，包括但不限于智能手机、移动电脑或平板电脑等。电子设备910包括成像镜头组912以及图像传感器911。

为保证传输方向经由光偏转模块901偏转后的第一子光束903以及经由光偏转模块901偏转后的第二子光束904能够在电子设备910所包括的图像传感器911上成实像，则本实施例所示的光偏转模块901位于中继镜头组902的前等效焦点处。中继镜头组902的后等效焦点与成像镜头组912的前等效焦点重合。图像传感器911位于成像镜头组912的后等效焦点处。

可以理解，本实施例所示的三维图像采集装置能够将多路第一子光束在电子设备包括的图像传感器上形成左眼视图图像。三维图像采集装置还能够将多路第二子光束在电子设备包括的图像传感器上形成右眼视图图像。电子设备即可根据左眼视图图像和右眼视图图像获取3D图像。可见，在电子设备无需配置3D相机的情况下，即可通过三维图像采集装置获取3D图像。

本实施例所示的三维图像采集装置，若在XY平面内，图像传感器911的正投影位于光偏转模块901的正投影的覆盖范围内，且光偏转模块901的正投影大于图像传感器911的正投影的情况下，那么，光偏转模块901所出射的部分第一子光束和第二子光束会入射在图像传感器911的表面之外。入射在图像传感器911的表面之外的第一子光束和第二子光束无法在图像传感器911上成像，造成了图像传感器911上所形成的3D图像清晰度下降。若在XY平面内，光偏转模块901的正投影小于图像传感器911的正投影的情况下，那么，导致光偏转模块901出射的第一子光束和第二子光束仅会入射至图像传感器911的部分像素上，造成了图像传感器911像素的浪费。

为此，本实施例所示的中继镜头组902的等效焦距与成像镜头组912的等效焦距的比值，等于光偏转模块901的正投影与图像传感器911的正投影的比值。那么，当光偏转模块901的正投影大于图像传感器911的正投影的情况下，中继镜头组902与成像镜头组912能够对用于形成左眼视图图像的多路第一子光束进行缩束以及对用于形成右眼视图图像的多路第二子光束进行缩束，以保证图像传感器911上所形成的3D图像清晰度。而当光偏转模块901的正投影小于图像传感器911的正投影的情况下，中继镜头组902与成像镜头组912能够对用于形成左眼视图图像的多路第一子光束进行扩束以及对用于形成右眼视图图像的多路第二子光束进行扩束，以保证图像传感器911的像素的利用率。

图10为本申请实施例提供的三维图像拍摄设备的示例图。本实施例所示的三维图像拍摄设备能够拍摄3D图像。本实施例所示的三维图像拍摄设备可为3D相机，智能手机，笔记本电脑，平板电脑，可穿戴式设备等。

本实施例所示的三维图像拍摄设备1000包括第一镜头组1001、第二镜头组1002、光转换模块1003以及图像传感器1004。具体说明请参见上述实施例所示，具体不做赘述。本实施例所示的三维图像拍摄设备1000还包括依次连接的图像传感器1004、模数转换器(analog to digital converter，A/D)1005以及图像处理器1006。图像传感器1004用于根据多路第一子光束转换为第一模拟电信号。所述第一模拟电信号用于获取第一视角图像(如左眼视图图像)。图像传感器1004还用于根据多路第二子光束转换为第二模拟电信号(如右眼视图图像)。本示例以第一视角图像为左眼视图图像，第二视角图像为右眼视图图像为例，在其他示例中，第一视角图像也可为左眼视图图像，而第二视角图像为右眼视图图像，具体在本实施例中不做限定。A/D1005用于将第一模拟电信号转换为第一数字电信号。A/D1005用于将第二模拟电信号转换为第二数字电信号。图像处理器1006用于根据第一数字电信号和第二数字电信号获取3D图像信号。可选的，若本实施例所示的三维图像拍摄设备1000还包括显示屏幕1007，则图像处理器1006用于向显示屏幕1007发送3D图像信号。显示屏幕1007根据3D图像信号显示3D图像。

本实施例所示的A/D1005以及图像处理器1006可由一个或多个处理器实现。处理器可以是一个或多个图形处理器(graphics processing unit，GPU)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、专用集成芯片(application specificintegrated circuit，ASIC)、系统芯片(system on chip，SoC)、中央处理器(centralprocessor unit，CPU)、网络处理器(network processor，NP)、数字信号处理电路(digitalsignal processor，DSP)、微控制器(micro controller unit，MCU)，可编程控制器(programmable logic device，PLD)或其它集成芯片，或者上述芯片或者处理器的任意组合等。

显示屏幕1007可为液晶显示器(liquid crystal display，LCD)或有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)。

结合图11a所示，对本申请实施例提供的三维图像观看设备的结构进行说明，其中，图11a为本申请实施例提供的三维图像观看设备的第一种结构示例图。

本实施例所示的三维图像观看设备包括三维图像拍摄设备1141。该三维图像拍摄设备1141的具体说明请参见图10所示的，具体不做赘述。本实施例所示的三维图像显示设备还包括与三维图像拍摄设备1141连接的显示模组1142。其中，所述三维图像拍摄设备1141用于向所述显示模组1142发送三维图像。所述显示模组1142用于根据所述三维图像的第一视角图像获取多路第一出射光束。例如，该第一视角图像可为左眼视图图像。所述显示模组1142还用于根据所述三维图像的第二视角图像获取多路第二出射光束。例如，该第二视角图像可为右眼视图图像。所述显示模组1142还用于向空间中的第一视角观看区域传输所述多路第一出射光束，以及向空间中的第二视角观看区域传输所述多路第二输出光束，所述第一视角观看区域不同于所述第二视角观看区域。传输至第一视角观看区域的多路第一出射光束和传输至第二视角观看区域的多路第二出射光束，能够形成3D图像。

具体参见图11b对三维图像观看设备的具体结构进行说明，其中，图11b为本申请实施例提供的三维图像观看设备的第二种结构示例图。

具体的，本实施例所示的显示模组1142包括显示屏幕1007以及光投影模块。其中，所述显示屏幕1007包括像素阵列。在图像传感器的像素阵列包括的多个像素沿方向Y排布的呈多列的情况下，本实施例所示的显示屏幕1007所包括的像素阵列也沿Y方向排布呈多列。可以理解，显示屏幕1007包括的多个像素与图像传感器包括的多个像素，沿相同方向排布呈多列。

本实施例以图像传感器的结构为图4b所示为例，则图像传感器的像素阵列中，奇数列像素为第一成像区域，而偶数列像素为第二成像区域。那么，显示屏幕1007的像素阵列中，奇数列像素用于显示第一成像区域所获取的第一视角图像(如左眼视图图像)。显示屏幕1007的像素阵列中，偶数列像素用于显示第二成像区域所获取的第二视角图像(如右眼视图图像)。

例如，图像传感器的像素阵列中的第一列像素231、第三列像素233、第五列像素235、第七列像素237以及第九列像素239分别为第一成像区域。在第一视角图像为左眼视图图像的情况下，第一列像素231用于获取第一左眼子图像、第三列像素233用于获取第二左眼子图像、第五列像素235用于获取第三左眼子图像、第七列像素237用于获取第四左眼子图像，第九列像素239用于获取第五左眼子图像。第一左眼子图像、第二左眼子图像、第三左眼子图像、第四左眼子图像以及第五左眼子图像能够拼接而成左眼视图图像。

那么，显示屏幕1007的第一列像素1101用于显示第一左眼子图像。显示屏幕1007的第三列像素1103用于显示第二左眼子图像。显示屏幕1007的第五列像素1105用于显示第三左眼子图像。显示屏幕1007的第七列像素1107用于显示第四左眼子图像。显示屏幕1007的第九列像素1109用于显示第五左眼子图像。

同样的，图像传感器的第二列像素232、第四列像素234、第六列像素236、第八列像素238以及第十列像素240为第二成像区域。在第二视角图像为右眼视图图像的情况下，第二列像素232用于获取第一右眼子图像。第四列像素234用于获取第二右眼子图像。第六列像素236用于获取第三右眼子图像。第八列像素238用于获取第四右眼子图像。第十列像素240用于获取第五右眼子图像。第一右眼子图像、第二右眼子图像、第三右眼子图像、第四右眼子图像以及第五右眼子图像能够拼接而成右眼视图图像。

那么，显示屏幕1007的第二列像素1102用于显示第一右眼子图像。显示屏幕1007的第四列像素1104用于显示第二右眼子图像。显示屏幕1007的第六列像素1106用于显示第三右眼子图像。显示屏幕1007的第八列像素1108用于显示第四右眼子图像。显示屏幕1007的第十列像素1110用于显示第五右眼子图像。

本实施例所示的三维图像观看设备还包括光投影模块。本实施例所示的光投影模块可为柱状透镜阵列或液晶阵列，本实施例以光投影模块为柱状透镜阵列1120为例。柱状透镜阵列1120的具有的入光面面向显示屏幕1007。柱状透镜阵列1120的具有的出光面背离显示屏幕1007。本实施例所示的柱状透镜阵列1120的具体说明，请参见图4a所示的说明，具体不做赘述。

显示屏幕1007与柱状透镜阵列1120之间的间距等于柱状透镜阵列1120的焦距。在图像传感器包括的多个像素和显示屏幕1007包括的多个像素，均沿方向Y排布呈多列的情况下，该柱状透镜阵列1120所包括的多个柱状透镜也沿方向Y排布呈多个。本实施例所示的以柱状透镜阵列1120包括五个柱状透镜为例，第一个柱状透镜对应显示屏幕1007的第一列像素1101和第二列像素1102，依次类推，柱状透镜阵列1120的最后一个柱状透镜对应显示屏幕1007的第九列像素1109和第十列像素1110，具体说明，请参见图4b以及图5所示的每个柱状透镜对应图像传感器的奇数列像素和偶数列像素对应的说明，具体不做赘述。

柱状透镜阵列1120投影显示屏幕1007的奇数列像素所显示的图像，以出射第一出射光束。柱状透镜阵列1120投影显示屏幕1007的偶数列像素所显示的图像，以出射第二出射光束。例如，柱状透镜阵列1120包括的第一个柱状透镜1121投影显示屏幕1007的第一列像素1101所显示的第一左眼子图像以获取第一出射光束。该柱状透镜1121还投影显示屏幕1007的第二列像素1102所显示的第一右眼子图像以获取第二出射光束。该柱状透镜1121沿不同的方向出射第一出射光束和第二出射光束，以使第一出射光束传输至空间中的第一视角观看区域1131，第二出射光束传输至空间中的第二观看区域1132。该第一视角观看区域1131和第二观看区域1132位于空间中的不同位置。对柱状透镜阵列所包括的其他柱状透镜出射第一出射光束和第二出射光束的说明，请参见柱状透镜1121的说明，具体不做赘述。

观看者的左眼能够在第一视角观看区域1131观看到由多路第一出射光束所形成的左眼视图图像。观看者的右眼能够在第二观看区域1132观看到由多路第二出射光束所形成的右眼视图图像。可以理解，观看者在第一视角观看区域1131仅能观看到显示屏幕奇数列所显示的左眼视图图像。观看者在第二视角观看区域1132仅能观看到显示屏幕偶数列所显示的右眼视图图像。那么，左眼视图图像和右眼视图图像在观看者的脑中合成具有空间、深度的逼真三维图像。

采用本实施例所示的三维图像观看设备，能够使得观看者成功的观看到三维图像。而且光投影模块不会遮挡显示屏幕，保证了观看者所观看的三维图像的亮度和清晰度。

图12为本申请实施例提供的三维图像采集方法的第一种执行步骤流程图。本实施例所示的方法的执行主体为三维图像采集装置。

步骤1201、第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至光偏转模块。

步骤1202、第二镜头组将待拍摄对象反射的第二光束传输至光偏转模块。

步骤1203、光偏转模块偏转第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束。

步骤1204、光偏转模块偏转第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束。

本实施例所示的步骤1201至步骤1204的执行过程以及有益效果的说明，请参见图1a、图1b、图1c、图2a以及图2b所示的说明，具体不做赘述。

结合图13所示说明光偏转模块偏转第一光束和第二光束的具体过程，其中，图13为本申请实施例提供的三维图像采集方法的第二种执行步骤流程图。

步骤1301、第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至光偏转模块。

步骤1302、第二镜头组将待拍摄对象反射的第二光束传输至光偏转模块。

本实施例所示的步骤1301至步骤1302的执行过程的说明，请参见图12对应的步骤1201至步骤1202，具体执行过程不做赘述。

步骤1303、目标子偏转模块偏转第一光束的传输方向，以使第一子光束入射像素阵列的第i列像素。

步骤1304、目标子偏转模块偏转第二光束的传输方向，以使第二子光束入射像素阵列的第i+1列像素。

本实施例所示的光偏转模块包括多个子偏转模块，本实施例所示的步骤1303至步骤1304所示的目标子偏转模块为光偏转模块所包括的任一子偏转模块。例如，若光偏转模块为柱状透镜阵列，则目标子偏转模块为柱状透镜阵列所包括的一个柱状透镜。本实施例所示的步骤1303至步骤1304执行过程的说明，以及本实施例有益效果的说明请参见图4a、图4b、图5以及图6a的说明，具体不做赘述。

采用本实施例所示的方法，一个目标子偏转模块能够即向像素阵列的第i列像素传输第一子光束还能够向像素阵列的第i+1列像素传输第二子光束，降低了图像传感器未用于成像的像素的数量，提高了图像传感器所包括的像素的利用率。

图14为本申请实施例提供的三维图像采集方法的第三种执行步骤流程图。

步骤1401、驱动装置改变第一镜头组和第二镜头组之间的第一距离。

本实施例所示的步骤1401的执行过程的说明，请参见图8a所示的实施例，具体不做赘述。

步骤1402、第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至光偏转模块。

步骤1403、第二镜头组将待拍摄对象反射的第二光束传输至光偏转模块。

步骤1404、光偏转模块偏转第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束。

步骤1405、光偏转模块偏转第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束。

本实施例所示的步骤1402至步骤1405的执行过程的说明，以及本实施例所示的有益效果的说明，请参见图12对应的步骤1202至步骤1204的执行过程，具体不做赘述。

图15为本申请实施例提供的三维图像采集方法的第四种执行步骤流程图。

步骤1501、第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至光偏转模块。

步骤1502、第二镜头组将待拍摄对象反射的第二光束传输至光偏转模块。

步骤1503、光偏转模块偏转第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束。

步骤1504、光偏转模块偏转第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束。

本实施例所示的步骤1501至步骤1504的执行过程的说明，请参见图12对应的步骤1201至步骤1204的说明，具体不做赘述。

步骤1505、中继镜头组将第一子光束传输至第一成像区域。

步骤1506、中继镜头组将第二子光束传输至第二成像区域。

本实施例所示的步骤1505至步骤1506的执行过程的说明，以及有益效果的说明，请参见图9对应的说明，具体执行过程不做赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (23)

1.一种三维图像采集装置，其特征在于，所述三维图像采集装置包括第一镜头组、第二镜头组以及光偏转模块；

所述第一镜头组用于将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述光偏转模块；

所述第二镜头组用于将所述待拍摄对象反射的第二光束传输至所述光偏转模块；

所述光偏转模块用于偏转所述第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束，所述光偏转模块还用于偏转所述第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束，每路所述第一子光束入射至图像传感器的第一成像区域，每路所述第二子光束入射至所述图像传感器的第二成像区域，任意位置相邻的两个所述第一成像区域之间，包括所述第二成像区域。

2.根据权利要求1所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述第一光束以第一入射角度入射所述光偏转模块，所述第二光束以第二入射角度入射所述光偏转模块，所述第一入射角度不同于所述第二入射角度。

3.根据权利要求2所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述第一入射角度和所述第二入射角度，正负相反。

4.根据权利要求1至3任一项所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述图像传感器包括多个所述第一成像区域和多个所述第二成像区域。

5.根据权利要求4所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述光偏转模块包括多个子偏转模块，所述图像传感器包括像素阵列；目标子偏转模块对应目标第一成像区域和目标第二成像区域，所述目标子偏转模块为所述多个子模块中的一个，所述目标第一成像区域为多个所述第一成像区域中的一个，所述目标第二成像区域为多个所述第二成像区域中的一个，所述目标第一成像区域和所述目标第二成像区域位置相邻；

从所述目标子偏转模块出射的所述第一子光束入射所述目标第一成像区域，从所述目标子偏转模块出射的所述第二子光束入射所述目标第二成像区域，所述目标第一成像区域包括所述像素阵列的至少一列像素，所述目标第二成像区域包括所述像素阵列的至少一列像素。

6.根据权利要求5所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述目标第一成像区域包括所述像素阵列的第i列像素，所述目标第二成像区域包括所述像素阵列的第i+1列像素，所述i为不小于1的任意自然数。

7.根据权利要求6所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述目标子偏转模块正投影，与所述第i列像素以及所述第i+1列像素的正投影重合。

8.根据权利要求6所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述目标子偏转模块正投影位于，所述像素阵列中的第i列像素的正投影以及第i+1列像素的正投影的覆盖范围内。

9.根据权利要求1至8任一项所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述三维图像采集装置还包括驱动装置，所述驱动装置与所述第一镜头组和/或所述第二镜头组连接，所述驱动装置用于改变所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离。

10.根据权利要求9所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述驱动装置用于根据所述三维图像采集装置与所述待拍摄对象之间的第二距离改变所述第一距离，其中，所述第二距离与所述第一距离之间呈正相关关系。

11.根据权利要求1至10任一项所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述第一镜头组包括第一透镜组和第一反射镜组，所述第二镜头组包括第二透镜组和第二反射镜组；

所述第一透镜组用于将所述待拍摄对象反射的所述第一光束传输至所述第一反射镜组；

所述第二透镜组用于将所述待拍摄对象反射的所述第二光束传输至所述第二反射镜组；

所述第一反射镜组用于向所述光偏转模块反射所述第一光束；

所述第二反射镜组用于向所述光偏转模块反射所述第二光束。

12.根据权利要求1至11任一项所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述三维图像采集装置用于与电子设备连接，所述电子设备包括成像镜头组以及所述图像传感器，所述三维图像采集装置还包括位于所述光偏转模块和所述成像镜头组之间的中继镜头组，所述中继镜头组用于将所述第一子光束传输至所述第一成像区域，所述中继镜头组还用于将所述第二子光束传输至所述第二成像区域。

13.根据权利要求12所述的三维图像采集装置，其特征在于，所述中继镜头组的等效焦距与所述成像镜头组的等效焦距的比值，等于所述光偏转模块正投影与所述图像传感器正投影的比值。

14.一种三维图像采集方法，其特征在于，所述方法应用于三维图像采集装置，所述三维图像采集装置包括第一镜头组、第二镜头组以及光偏转模块，所述方法包括：

通过所述第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述光偏转模块；

通过第二镜头组将所述待拍摄对象反射的第二光束传输至所述光偏转模块；

通过所述光偏转模块偏转所述第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束；

通过所述光偏转模块偏转所述第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束，每路所述第一子光束入射至图像传感器的第一成像区域，每路所述第二子光束入射至所述图像传感器的第二成像区域，任意位置相邻的两个所述第一成像区域之间，包括所述第二成像区域。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述光偏转模块包括：

通过所述第一镜头组将所述第一光束以第一入射角度入射所述光偏转模块；

所述通过第二镜头组将所述待拍摄对象反射的第二光束传输至所述光偏转模块包括：

通过所述第二镜头组将所述第二光束以第二入射角度入射所述光偏转模块，所述第一入射角度不同于所述第二入射角度。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述光偏转模块包括多个子偏转模块，所述图像传感器包括多个所述第一成像区域和多个所述第二成像区域；所述通过所述光偏转模块偏转所述第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束包括：

通过目标子偏转模块将所述第一子光束入射目标第一成像区域，所述目标子偏转模块对应所述目标第一成像区域，所述目标子偏转模块为所述多个子模块中的一个，所述目标第一成像区域为多个所述第一成像区域中的一个，所述目标第一成像区域包括所述图像传感器像素阵列的至少一列像素；

所述通过所述光偏转模块偏转所述第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束包括：

通过所述目标子偏转模块将所述第二子光束入射目标第二成像区域，所述目标子偏转模块对应所述目标第二成像区域，所述目标第二成像区域为多个所述第二成像区域中的一个，所述目标第二成像区域包括所述像素阵列的至少一列像素，所述目标第一成像区域和所述目标第二成像区域位置相邻。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述目标第一成像区域包括所述像素阵列的第i列像素，所述目标第二成像区域包括所述像素阵列的第i+1列像素，所述i为不小于1的任意自然数。

18.根据权利要求14至17任一项所述的方法，其特征在于，所述三维图像采集装置还包括驱动装置，所述通过所述第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述光偏转模块之前，所述方法还包括：

通过所述驱动装置改变所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述通过所述驱动装置改变所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离包括：

根据所述三维图像采集装置与所述待拍摄对象之间的第二距离，通过所述驱动装置改变所述第一距离，其中，所述第二距离与所述第一距离之间呈正相关关系。

20.根据权利要求14至19任一项所述的方法，其特征在于，所述三维图像采集装置用于与电子设备连接，所述电子设备包括成像镜头组以及所述图像传感器，所述三维图像采集装置还包括位于所述光偏转模块和所述成像镜头组之间的中继镜头组，所述通过所述光偏转模块偏转所述第一光束的传输方向，并分出多路第一子光束之后，所述方法还包括：

通过所述中继镜头组将所述第一子光束传输至所述第一成像区域；

所述通过所述光偏转模块偏转所述第二光束的传输方向，并分出多路第二子光束之后，所述方法还包括：

通过所述中继镜头组将所述第二子光束传输至所述第二成像区域。

21.一种三维图像拍摄设备，其特征在于，所述三维图像拍摄设备包括图像传感器、处理器以及如权利要求1至13任一项所述的三维图像采集装置；

所述图像传感器用于根据入射至所述第一成像区域的所述多路第一子光束获取第一视角图像；

所述图像传感器用于根据入射至所述第二成像区域的所述多路第二子光束获取第二视角图像；

所述处理器用于根据所述第一视角图像和所述第二视角图像获取三维图像。

22.一种三维图像观看设备，其特征在于，包括显示模组以及如权利要求21所述的三维图像拍摄设备；

所述三维图像拍摄设备用于向所述显示模组发送所述三维图像；

所述显示模组用于根据所述第一视角图像获取多路第一出射光束，还用于根据所述第二视角图像获取多路第二出射光束；

所述显示模组还用于向空间中的第一视角观看区域传输所述多路第一出射光束，以及向空间中的第二视角观看区域传输所述多路第二输出光束，所述第一视角观看区域不同于所述第二视角观看区域。

23.根据权利要求22的三维图像观看设备，其特征在于，所述显示模组包括显示屏幕以及光投影模块；

所述显示屏幕用于显示所述三维图像；

所述光投影模块用于投影所述显示屏幕已显示的所述三维图像，获取所述多路第一出射光束和所述多路第二出射光束。