CN201965322U

CN201965322U - 光学模组

Info

Publication number: CN201965322U
Application number: CN2011200220709U
Authority: CN
Inventors: 郑复华
Original assignee: AMCHAEL VISUAL Tech CORP
Current assignee: AMCHAEL VISUAL Tech CORP
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-01-24

Abstract

一种光学模组，应用于一立体影像撷取装置中，其主要由数个反射面，组成一反射式的取像路径，使影像被撷取后，可依取像路径进入到一影像感测器中，并被所述的影像感测器接收，以转换成影像资讯；又，本实用新型所揭露的光学模组，主要是使影像感测器可同步撷取数个不同视角的影像，并使被撷取的各影像在解析后，能由一成像系统计算出实际的影像深度以及产生影像深度图。

Description

光学模组

技术领域

本实用新型关于一种光学模组，应用于一个影像撷取装置中，尤指一种可在取像时，同步撷取数个相异视角的影像，并于解析后能产生影像的深度资讯(depth map)的光学模组。

背景技术

3D立体影像的呈现及应用的技术，目前已逐渐为市场上有关影像显示的主流，例如显示器、影片等媒体，其主要为视觉增添立体的感官享受，而另一种应用，则在于科学实验的检测中，应用取像及成像的技术的串连，使得检测的结果可产生3D立体影像的呈像，以增加检测结果的清晰性、及协助提升判断性，例如生物细胞的检测，若能将检测而得的影像结果立体化，则有助于实验者观察到细胞更清晰的变化；请参阅图1，图中所示为现有的取像系统的示意图，此种取像系统10主要以两个取像装置101、102对一物体103进行同步取像，其中，取像装置101由左方取得物体103的左视角影像，而另一取像装置102则同步由右方取得物体103的右视角影像，在取得影像之后，则由取像路径进入到一影像感测器104，再经由一影像处理系统进行运算后进行影像合成，以形成一重叠的立体影像103’(请搭配参阅图2)，图中所示为一影像合成的示意图，如图2，因在取像时，应用了两个取像装置101、102分别取得物体的左视角影像L103及右视角影像R103，经运算、还原及合成后，产生重叠的立体影像(Stereoscopic image)103’。

承上，此乃大部份应用于产生立体影像的取像方法，当然这当中另包含了如何去运算取像后所得的资讯、还原及重组、降低失真等技术，唯，此技术因为不在本实用新型的讨论范围内，故于此不加赘述；此类型的系统所产生的立体影像103’，在视觉上已大略可呈现立体的效果，但，仍属于平面的合成影像，其主要是利用两眼视差的原理，让成像看起来呈现立体感，但，在影像的深度资讯(一般俗称景深)的部份，即无法具体呈现，从其成像原理可知，其是利用同轴水平进行取像，再将取像结果进行重叠，故呈现的立体影像在实际上仍属平面的呈现，故在影像的深度资讯的效果上，此类型的取像系统并无法完成；如此一来，在整体视觉画面呈现上，观看者仍需借助相关的辅具，例如应用俗称的3D立体眼镜，利用偏光的原理，才能看见影像的立体效果，其不便性将会造成3D立体影像应用技术的发展受到限制。

实用新型内容

有鉴于上述的问题，本发明人依多年来从事相关技术及产品开发的经验，针对3D立体取像及成像的原理及应用，进行相关性的研究及分析，以期能开发出最适切的解决方案；缘此，本实用新型主要的目的在于提供一种利用光学设计，使得取像系统在取像时，可同时以多视角方位取得一物体的影像，而借助多视角方位的差异，进而取得包含影像各个像素(pixel)位置的深度的资讯，以达到影像在配合深度图(depth map)后，具有影像深度效果，使观看者在裸眼的情况下，即可观看到立体影像的光学模组。

为达上述目的，本实用新型主要是于取像路径中，设计一个反射式的光学模组，而所述的光学模组可使取像系统在进行取像作业时，以多视角的方位，同步取得左视角影像、右视角影像以及正中位置视角的影像，并使这些资讯可同时被一影像感测装置撷取，如此，所被撷取的各视角的影像图，经一成像系统进行运算、还原及合成后，除可产生一个多视角重叠的立体影像外，并可产生具有良好的影像深度资讯的深度图(depth map)。

在上述构思下，本实用新型的光学模组，组构于一个取像系统中，供该取像系统的一个取像装置同时以多方位视角对物体进行取像，以提供计算该物件影像的深度图所需的资讯，由该取像装置撷取后所产生的多个视角影像，经过该光学模组后，由一个影像感测装置接收，该光学模组包括：

由该待取像物件至一个左侧第一反射面再至一个左侧第二反射面、再至该影像感测装置之间，形成一个左侧取像路径；

由该待取像物件至一个右侧第一反射面再至一个右侧第二反射面、再至该影像感测装置之间，形成一个右侧取像路径；以及

由该待取像物件至该影像感测装置之间，形成一个中央取像路径。

本实用新型的有益技术效果：本实用新型提供一种利用光学设计，使得取像系统在取像时，可同时取得场景的多视角影像，而借助多视方位的差异，进而取得包含影像各个像素(pixel)位置的深度的资讯，以达到影像在与深度图(depth map)组合后，具有影像深度效果，使观看者在裸眼的情况下，即可观看到立体影像的光学模组的目的。

为使本实用新型的结构组成、实施、及其达成的功效，以下列说明搭配附图，请参阅。

附图说明

图1为现有的取像系统的示意图。

图2为一合成影像的示意图。

图3为本实用新型的组成示意图。

图4为本实用新型实施后的成像示意图。

图5为本实用新型的另一较佳实施例(一)。

图6为本实用新型的另一较佳实施例(二)。

图7为本实用新型的另一较佳实施例(三)。

图8为本实用新型的另一较佳实施例(四)。

图9-图12为本实用新型的另一较佳实施例(五)至(八)。

图13为本实用新型的另一较佳实施例(九)。

图14为本实用新型的另一较佳实施例(十)。

图15为本实用新型的另一较佳实施例(十一)。

【主要元件符号说明】

10取像系统 101取像装置 102取像装置

103物体 104影像感测器 103’立体影像

20光学模组 L201左侧第一反射面 L202左侧第二反射面

L203左侧凹面透镜 L11左侧取像路径 L103左视角影像

LI01右视角影像 R201右侧第一反射面 R202右侧第二反射面

R203右侧凹面透镜 R11右侧取像路径 R103右视角影像

RI01右视角影像 M01中央透镜 M201中央透镜

M202中央凹面透镜 M11中央取像路径 MI01中央视角影像

I01合成影像 30取像系统 301影像感测装置

40待取像物件 50光学模组 501取像端

502相对端 503套设部 60成像系统

601运算 602还原 603合成

604输出

具体实施方式

请参阅图3，图中所示为本实用新型的组成示意图，如图所示，本实用新型所称的光学模组20，主要可供应用于一取像系统30中，如图，取像系统30主要由一影像感测装置301、以及本实用新型所称的光学模组20所组构而成，其中，影像感测装置301可例如为一CCD或CMOS SENSOR，又，所述的光学模组20主要由一左侧第一反射面L201、一左侧第二反射面L202、一右侧第一反射面R 201以及一右侧第二反射面R202所组构而成；请再参阅图中所示，由待取像物件40至左侧第一反射面L201至左侧第二反射面L202、再至影像感测装置301之间，形成一左侧取像路径L11；又，由待取像物件40至右侧第一反射面L201至右侧第二反射面L202、再至影像感测装置301之间，形成一右侧取像路径R11；再者，由待取像物件40至影像感测装置301之间，形成一中央取像路径M11，该中央取像路径M11位于左侧第二反射面L202以及右侧第二反射面R202之间；请再参阅图中所示，当取像系统30欲对一待取像物件40进行取像时，其取像路径至少同时包括左侧取像路径L11、右侧取像路径R11以及中央取像路径M11等三个方位的视角；如图，当取像系统30对待取像物件40进行取像时，可通过由一取像装置(例如相机镜头)对待取像物件40进行取像，其中：

(1)左侧部份由取像装置进行取像后，偏左侧视角的影像资讯，会先经由左侧第一反射面L201、反射至左侧第二反射面L202、再反射至影像感测装置301；

(2)右侧部份由取像装置进行取像后，偏右侧视角的影像资讯，会先经由右侧第一反射面R201、反射至右侧第二反射面R202、再反射至影像感测装置301；

(3)中央部份(正视取像)部份，由取像装置进行取像后，中央视角影像的部份资讯，会经由左侧第二反射面L202及右侧第二反射面R202之间的空隙，直射至影像感测装置301；

(4)承上，左、右侧及中央位置的取像过程可同步完成，且在取像的过程中，同步取得计算影像中各个像素(pixel)深度所需的资讯。

接续以上说明，请搭配参阅图4，图中所示为本实用新型实施流程示意图，如图，当取像系统30通过由本实用新型所称的光学模组20进行影像撷取后，影像感测装置301会将所取得的影像资讯，经取像系统30资讯连接至一成像系统60后，进行运算601、还原602及合成603后，产生一合成影像I01，再进行输出604，所述的输出604包括输出静态影像或动态影像，其中，由于取像系统30借助光学模组20所取得的影像资讯由多个方位的视角取得，其影像资讯至少包含了一左视角影像LI01、一右视角影像RI01，一中央视角影像(central view)MI01，且包含了各个像素(pixel)位置的深度资讯，经由成像系统60进行运算601程序后，可运算及还原出影像中，各个不同视角所取得的影像资讯，且包含了影像的深度资讯，故所产生的合成影像I01在输出后，裸眼即可因以不同方位的视角观看，而看到影像呈现立体化的视觉效果；承上，由于目前的运算技术诸多，且非为本实用新型所欲陈述的重点，于此不多加赘述。

请参阅图5，图中所示为本实用新型的另一较佳实施例(一)，如图中所示，本实用新型进一步于左侧第二反射面L202及右侧第二反射面R202的前方，组设有一左侧凹面透镜L203、一右侧凹面透镜R203、以及一中央透镜M201，其中；

(1)左侧凹面透镜L203设置于待取像物件40至左侧第一反射面L201的取像路径中；

(2)右侧凹面透镜R203系设置于待取像物件40至右侧第一反射面R201的取像路径中；

(3)中央透镜M201设置于中央取像路径M11中；

(4)承上，左侧凹面透镜L203及右侧凹面透镜R 203的应用，在于可使取像时的角度可以增加或缩减，同一应用，请同搭配参照图6，图中所示为本实用新型的另一较佳实施例(二)，如图所示，原中央透镜M201亦可根据需求而以一中央凹面透镜M202置换；请同步参阅图7及图8，其分别为本实用新型的另一较佳实施例(三)、(四)，如图中所示，各凹面透镜、透镜可以一体成型的方式制成；承上，请搭配参阅图9至图12，各图分别对应于图5至图8，其分别为本实用新型的另一较佳实施例(五)至(八)，各图为透镜反向的应用。

请参阅图13，图中所示为本实用新型的另一较佳实施例(九)，如图所示，其应用本实用新型的技术延伸，而制成一个一体成型的光学模组50，如图所示，其本体呈多边形，具有一取像端501(接近待取像物件40的一端)，另一相对端502则接近于影像感测装置301，请再参阅图中所示，光学模组50的本体内，至少形成有一左侧第一反射面L 201、一左侧第二反射面L202、一右侧第一反射面R201以及一右侧第二反射面R202，各反射面可为电镀成型面，即经由加工(例如电镀等)形成一具有反射效果的面(如平面、曲面或经光学设计过的不规则面，或亦可为一反射镜)，使各反射面具有反射光、影像的作用，其待取像物件40至左侧第一反射面L201至左侧第二反射面L202、再至影像感测装置301之间，形成一左侧取像路径L11；又，待取像物件40至右侧第一反射面R201至右侧第二反射面R202、再至影像感测装置301之间，形成一右侧取像路径R11；再者，待取像物件40至影像感测装置301之间，形成一中央取像路径M11，中央取像路径M11位于左侧第二反射面L202以及右侧第二反射面R202之间；再请参阅图中所示，取像端501亦可依取像角度的需求，在左侧取像路径L11、右侧取像路径R11、中央取像路径M11之间，成型有一个以上的凹面透镜或平透镜或凸面透镜(如图中所示的L203、R203)，又，所述的凹面透镜或平面透镜，依取像角度需求成型，非为限制本实用新型的权利范围；又，相对端502可进一步成型有一套设部503，使整个光学模组50的相对端502，可直接套覆于影像感测装置301，其套合完成后，如同图14，图中所示为本实用新型的另一较佳实施例(十)。

承上，请搭配参阅图15，图中所示为本实用新型的另一较佳实施例(十一)，如图，有关成型于取像端501的左侧第二反射面L202、右侧第二反射面R202、以及中央透镜M01，亦可依取像需求，选择成型为凹面状、平面状，或凹面、平面相互搭配的方式，图中所示即为其中一种实施方式，其左侧第二反射面L202及右侧第二反射面R202，可依反射角度的需求，成形为曲面状(具弧度)或平面状，而中央透镜M01则依取像角度需求，成型为平面状或曲面状(具弧度)。

综合上述可知，本实用新型所称的光学模组，其主要组构于一取像系统中，以形成一反射式的取像路径，使取像系统在影像撷取的过程中，可同时取得左视角影像、右视角影像以及中央位置视角影像，以提供影像中各个像素(pixel)位置的深度资讯，经一成像系统进行运算、还原及与深度图(depth map)组合后，达到使成像结果具有景深的视觉效果，使成像更具有立体感；依此可知，本实用新型其据以实施后，确实可以达到提供一种利用光学设计，使得取像系统在取像时，可同时取得场景的多视角影像，而借助多视方位的差异，进而取得包含影像各个像素(pixel)位置的深度的资讯，以达到影像在与深度图(depth map)组合后，具有影像深度效果，使观看者在裸眼的情况下，即可观看到立体影像的光学模组的目的。

以上所述者，仅为本实用新型的较佳的实施例而已，并非用以限定本实用新型实施的范围；任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型的精神与范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本实用新型的专利范围内。

Claims

1.一种光学模组，组构于一个取像系统中，供该取像系统的一个取像装置同时以多方位视角对待取像物件进行取像，以提供计算该物件影像的深度图所需的资讯，由该取像装置撷取后所产生的多个视角影像，经过该光学模组后，由一个影像感测装置接收，其特征在于该光学模组包括：

2.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于，一个左侧凹面透镜，设置于该待取像物件至该左侧第一反射面的取像路径中。

3.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于，一个右侧凹面透镜，设置于该待取像物件至该右侧第一反射面的取像路径中。

4.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于，一个中央透镜，设置于该中央取像路径中。

5.如权利要求4所述的光学模组，其特征在于，该中央透镜为一个凹面透镜。

6.一种光学模组，组构于一个取像系统中，该光学模组为一体成型，供该取像系统的一个取像装置，同时以多方位视角对待取像物件进行取像，以提供计算该物体影像的深度资讯所需的资讯，撷取后所产生的多个视角影像，经过该光学模组后，由一个影像感测装置接收，其特征在于该光学模组包括：

一个取像端，具有一个左侧第二反射面及一个右侧第二反射面；

一个相对端，成形有一个左侧第一反射面及一个右侧第一反射面；

由该待取像物件至该左侧第一反射面再至该左侧第二反射面之间，形成一个左侧取像路径；

由该待取像物件至该右侧第一反射面再至该右侧第二反射面之间，形成一个右侧取像路径；以及

7.如权利要求6所述的光学模组，其特征在于，该各反射面为电镀成型面。

8.如权利要求6所述的光学模组，其特征在于，该待测物件至该取像端之间成型有一个以上的凹面透镜或凸面透镜的任一种。

9.如权利要求6所述的光学模组，其特征在于，该相对端成型有一个套设部，供组设于该取像系统中的该影像感测装置。

10.如权利要求6所述的光学模组，其特征在于，该光学系统进一步与一个成像系统呈资讯连接。