CN205160708U - 一种立体视觉摄像头 - Google Patents

Abstract

一种立体视觉摄像头，包括：一个数字成像器件以及两个完全相同的透镜组，该透镜组并列排列且间距固定为人眼间距，此外，摄像头还包含两个棱镜组，每个棱镜组中包含至少一个三角棱镜，且两个棱镜组分别位于两个透镜组后面，且同时位于数字成像器件前面，通过在一个镜头中设置两个透镜组及两个棱镜组，使得能够通过一个摄像头拍摄用于制作立体图像的素材，避免两个镜头拍摄带来的不能同步及成像效果差的问题。

Description

一种立体视觉摄像头

技术领域

本实用新型涉及立体视觉系统领域，尤其涉及一种立体视觉摄像头。

背景技术

立体摄像是表现景物三维空间的一种摄像方法，通过制作两幅不同视点的影像模拟双目观看，以达到三维效果。立体摄像的拍摄工具有专用立体拍摄设备，该立体拍摄设备可以是立体照相机或者立体摄像机，或者在单镜头相机或者单镜头摄像机上装配立体附加镜作为立体拍摄设备，也可以将两个或者两个以上的单镜头相机或者单镜头摄像机进行改造，使两个设备同步进行拍摄。

目前，常用的立体视觉系统是双摄像机视觉系统，如图1所示。

图1中101为两个摄像头，包括了透镜组102和数字成像器件103.其中，两个摄像头内部的透镜组102包含凸透镜、凹透镜、平凸镜等等，在双摄像机立体成像系统中起到了关键作用，既能约束入射光又能聚焦、传递入射光；数字成像器件103为每个摄像头内置的数字成像器件，一般以CCD最为常见，此外，104表示入射光线。该系统成像的原理是由两个透镜同时对同一物体两个不同角度进行图像信息采集，通过透镜组传给数字成像器件103，再由电脑将两个数字成像器件103中的图像数据进行整合重建，最终得到一个三维图像。

虽然上述的方式能够得到三维图像，但是由于两个摄像头前后左右难以精确固定，且难以同时拍摄等问题，会造成取样误差，实际操作不方便等问题，进而给成像造成误差，成像效果不好。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种立体视觉摄像头，用于解决现有技术中两个摄像头不易同步拍摄，成像效果差的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供一种立体视觉摄像头，所述摄像头包括一个数字成像器件以及两个完全相同的透镜组，两个所述透镜组并列排列且间距固定为人眼间距，所述摄像头还包括：两个棱镜组，所述棱镜组中包含至少一个三角棱镜，两个所述棱镜组分别位于两个所述透镜组后面，且同时位于所述数字成像器件前面。

在第一方面第一种可行的实现方式中，所述棱镜组包含两个相同的直角三角棱镜，两个所述直角三角棱镜直角边相邻且构成菱形。

结合第一方面第一种可行的实现方式，在第一方面第二种可行的实现方式中，在所述棱镜组中，所述直角三角棱镜相邻的直角边与所述数字成像器件垂直。

结合第一方面第一种可行的实现方式，在第一方面第三种可行的实现方式中，所述直角三角棱镜的斜面包含增透膜。

在第一方面第四种可行的实现方式中，所述棱镜组包含一个直角三角棱镜和一个平面镜，所述直角三角棱镜与所述平面镜并列排列，且所述平面镜与所述直角三角棱镜的斜面平行。

结合第一方面第四种可行的实现方式，在第一方面第五种可行的实现方式中，所述直角三角棱镜的一条直角边与所述数字成像器件垂直，且另一条直角边与所述数字成像器件平行。

结合第一方面第四种可行的实现方式，在第一方面第六种可行的实现方式中，所述平面镜对着所述直角三角棱镜的面上包含增透膜，所述直角三角棱镜的斜面包含增透膜。

结合第一方面第一种可行的实现方式或者第一方面第四种可行的实现方式，在第一方面第七种可行的实现方式中，所述直角三角棱镜为等腰直角三角棱镜。

在第一方面第八种可行的实现方式中，所述透镜组的视场角为-10度至10度的范围内。

结合第一方面第八种可行的实现方式，在第一方面第九种可行的实现方式中，所述透镜组的通光面包含增透膜。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

摄像头中包含两个棱镜组，每个棱镜组中包含至少一个三角棱镜，且两个棱镜组分别位于两个透镜组后面，且同时位于数字成像器件前面，通过在一个镜头中设置两个透镜组及两个棱镜组，使得能够通过一个镜头拍摄用于制作立体图像的图像，避免两个镜头拍摄带来的不能同步及成像效果差的问题。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

通过阅读参照一下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其他特征、目的和有点将会更加明显：

图1为现有技术中双摄像视觉系统的机构图；

图2为本实用新型实施例中立体视觉摄像头的结构的一个示意图；

图3为本实用新型实施例中立体视觉摄像头的结构的另一示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在本实用新型实施例中，立体视觉摄像头包括一个数字成像器件以及两个完全相同的透镜组，两个透镜组并列排列且间距固定为人眼间距，且摄像头还包括：两个棱镜组，棱镜组中包含至少一个三角棱镜，两个棱镜组分别位于两个透镜组后面，且同时位于数字成像器件前面。

需要说明的是，在实际应用中，数字成像器件、透镜组和棱镜组都将按照预先设置的位置由金属支架固定，保持固定间距及位置。

其中，棱镜组可以是包含两个完全相同的直角三角棱镜，也可以是由一个直角三角棱镜和一个平面镜构成，下面将具体的进行介绍。

请参阅图2，为本实用新型实施例中立体视觉摄像头的结构的实施例，包括：一个数字成像器件103及两个完全相同的透镜组102，该两个透镜组102并列排列且间距固定为人眼间距，此外，摄像头还包括两个棱镜组201，该棱镜组中包含两个相同的直角三角棱镜202，该两个直角三角棱镜202的直角边相邻且构成菱形。

在本实用新型实施例中，该两个直角三角棱镜202相邻的直角边与数字成像器件103垂直，且该两个直角三角棱镜202的另外两条直角边均与数字成像器件103平行。

优选的，该两个直角三角棱镜202的斜面包含增透膜，该增透膜是通过镀膜的方式镀到直角三角棱镜202的斜面上的，该斜面为直角三角棱镜202的通光面，通过在通光面上镀一层增透膜，能够减小光线的反射损耗。

优选的，该两个直角三角棱镜202均为等腰直角三角棱镜，使得光线能够在直角三角棱镜202内发生全反射。

在本实用新型实施例中，数字成像器件103是电荷耦合元件(Charge-coupledDevice，CCD)，也可以称为CCD图像传感，或者图像控制器。优选尺寸为6mm～8mm。

在本实用新型实施例中，透镜组102的视场角在-10度至10度的范围内，在使用该摄像头拍摄物体时，要求被拍摄的物体与摄像头保持一定的距离。且为了减小光线的反射损耗，该透镜组102的通光面包含增透膜。

其中，透镜组102包含并列排列的平凹透镜203、第一平凸透镜204、第二平凹透镜205。

其中，平凹透镜203是一个左平右凹的透镜，光线自左向右通过该透镜，其主要功能是对入射光线进行初步的整合，将视场角内倾斜度较大的入射光整合成角度偏差小的光，供后续透镜使用。

其中，第一平凸透镜204是一个左平右凸的透镜，该透镜的主要功能是传递平凹透镜203整合后的光线，同时对光线有聚焦功能，能够更好的供第二平凸透镜205使用，为了和第二平凸透镜205匹配，第一平凸透镜204的凸面曲率半径和第二平凸透镜205的凸面曲率半径相同，且该曲率半径略小于平凹透镜203的凹面曲率半径。

其中，平凸透镜205是一个左凸右平的透镜，该透镜的功能是再次对经过平凹透镜203及第一平凸透镜204处理过的光线进行聚焦优化处理，以供后续的棱镜组201使用。

进一步的，在本实用新型实施例中，透镜组102和棱镜组201的材料均为BK7。

在本实用新型实施例中，摄像头包含两个棱镜组，且每一个棱镜组包含两个完全一样的直角三角棱镜，使得能够同时获取对同一个物体不同方向拍摄的图像，避免现有技术中通过两个摄像头拍摄带来的视差问题，且操作方便，成像效果更好。

为了更好的理解本实用新型实施例中图2所示实施例描述的摄像头，下面将详细描述光线在该摄像头中的传输过程，包括：

1)如图2所示，箭头的方向即为光线在摄像头中的传输的方向，具有一定视角的入射光线104进入透镜组102，且入射光线104的视角小于摄像头的最大视角；

2)对于右眼光路，入射光线104通过透镜后压缩视角，变为平行出射光，进入棱镜组201；

3)光线在棱镜组201的两个直角三角棱镜202内经过反射产生平移，出射棱镜组201；

4)光线进入数字成像器件103，且落在数字成像器件103的右侧区域，此外，左眼光路与右眼光路相似，最后进入数字成像器件103的左侧区域。

请参阅图3，为本实用新型实施例中立体视觉摄像头的结构的实施例，包括：一个数字成像器件103及两个完全相同的透镜组102，该两个透镜组102并列排列且间距固定为人眼间距，此外，摄像头还包括两个棱镜组301且该棱镜组包含一个直角三角棱镜202和一个平面镜302，且该直角三角棱镜202与平面镜302并列排列，且平面镜302与直角三角棱镜202的斜面平行。

在本实用新型实施例中，棱镜组301中的直角三角棱镜202的一条直角边与数字成像器件103垂直，且该直角三角棱镜202的另一条直角边与数字成像器件103平行。

优选的，在本实用新型实施例中，为了减小光线的反射损耗，平面镜302对着直角三角棱镜202的面上包含增透膜，且直角三角棱镜202的斜面也包含增透膜，其中，增透膜是通过镀膜的方式镀在直角三角棱镜202的斜面上及平面镜302的面上的。

优选的，在本实用新型实施例中，直角三角棱镜202为等腰直角三角棱镜，使得光线能够在直角三角棱镜202内发生全反射。

在本实用新型实施例中，透镜组102的视场角在-10度至10度的范围内。此外，为了减少光线损耗，透镜组102通光面包含增透膜。

其中，透镜组102包含并列排列的平凹透镜203、第一平凸透镜204、第二平凹透镜205。

其中，平凹透镜203是一个左平右凹的透镜，光线自左向右通过该透镜，其主要功能是对入射光线进行初步的整合，将视场角内倾斜度较大的入射光整合成角度偏差小的光，供后续透镜使用。

其中，第一平凸透镜204是一个左平右凸的透镜，该透镜的主要功能是传递平凹透镜203整合后的光线，同时对光线有聚焦功能，能够更好的供第二平凸透镜205使用，为了和第二平凸透镜205匹配，第一平凸透镜204的凸面曲率半径和第二平凸透镜205的凸面曲率半径相同，且该曲率半径略小于平凹透镜203的凹面曲率半径。

其中，平凸透镜205是一个左凸右平的透镜，该透镜的功能是再次对经过平凹透镜203及第一平凸透镜204处理过的光线进行聚焦优化处理，以供后续的棱镜组301使用。

进一步的，在本实用新型实施例中，透镜组102和棱镜组201的材料均为BK7。

在本实用新型实施例中，数字成像器件103是CCD，也可以称为CCD图像传感，或者图像控制器。优选尺寸为6mm～8mm。

在本实用新型实施例中，摄像头包含两个棱镜组，且每一个棱镜组都包含一个直角三角棱镜和一个平面镜，使得能够在同一个摄像头中同时获取对同一物体不同方向拍摄的图像，避免现有技术中通过两个摄像头拍摄带来的视差问题，且操作方便，成像效果更好。

为了更好的理解本实用新型实施例中图3所示实施例描述的摄像头，下面将详细描述光线在该摄像头中的传输过程，包括：

1)如图3所示，箭头的方向即为光线在摄像头中的传输的方向，具有一定视角的入射光线104进入透镜组102，且入射光线104的视角小于摄像头的最大视角；

2)对于右眼光路，入射光线104通过透镜后压缩视角，变为平行出射光，进入棱镜组201；

3)光线在棱镜组201的直角三角棱镜202内经过反射至平面镜302，且由平面镜302反射，且反射之后产生平移，出射棱镜组201；

4)光线进入数字成像器件103，且落在数字成像器件103的右侧区域，此外，左眼光路与右眼光路相似，最后进入数字成像器件103的左侧区域。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种立体视觉摄像头，所述摄像头包括一个数字成像器件以及两个完全相同的透镜组，两个所述透镜组并列排列且间距固定为人眼间距，其特征在于：

所述摄像头还包括：两个棱镜组，每个所述棱镜组中包含至少一个三角棱镜，两个所述棱镜组分别位于两个所述透镜组后面，且同时位于所述数字成像器件前面。

2.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述棱镜组包含两个相同的直角三角棱镜，两个所述直角三角棱镜直角边相邻且构成菱形。

3.根据权利要求2所述的摄像头，其特征在于，在所述棱镜组中，所述直角三角棱镜相邻的直角边与所述数字成像器件垂直。

4.根据权利要求2所述的摄像头，其特征在于，所述直角三角棱镜的斜面包含增透膜。

5.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述棱镜组包含一个直角三角棱镜和一个平面镜，所述直角三角棱镜与所述平面镜并列排列，且所述平面镜与所述直角三角棱镜的斜面平行。

6.根据权利要求5所述的摄像头，其特征在于，所述直角三角棱镜的一条直角边与所述数字成像器件垂直，且另一条直角边与所述数字成像器件平行。

7.根据权利要求5所述的摄像头，其特征在于，所述平面镜对着所述直角三角棱镜的面上包含增透膜，所述直角三角棱镜的斜面包含增透膜。

8.根据权利要求2或5所述的摄像头，其特征在于，所述直角三角棱镜为等腰直角三角棱镜。

9.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述透镜组的视场角为-10度至10度的范围内。

10.根据权利要求9所述的摄像头，其特征在于，所述透镜组的通光面包含增透膜。