TWI393991B - Stereoscopic image capture device and its application of symmetrical prism array - Google Patents

Description

立體影像擷取裝置及其應用之對稱式稜鏡陣列

一種拍攝立體影像的影像擷取裝置，尤指一種可以同時擷取兩個方向的影像以供影像擷取裝置處理的元件。

多媒體技術的發展，已從聲音、平面影像發展到立體影像，立體影像由於具有臨場感，可呈現更真實的面對面感覺，在通訊、多媒體娛樂等上，極具發展潛力。

目前要形成立體影像，需要擷取物體不同視角的影像對，而擷取影像對的方法，主要有使用單鏡頭與雙鏡頭拍攝兩種。

雙鏡頭的拍攝方式，就如同目前習知的雙鏡頭立體攝影機，如「圖1」所示，主要是根據雙眼觀看物體的原理，將兩組鏡組1依水平的方式坐落在左右兩端，透過2組鏡組1同步擷取物體的影像，但若使用此種拍攝方式所需的鏡組體積及重量皆為原來的2倍，其在成本與攜帶便利性上皆難以滿足需求。

而單鏡頭擷取影像的方法，如「圖2」所示，主要是使用1台照相機2依水平位移的方式對同一目標拍攝2次，此拍攝方式需要有精準的水平控制才能確保影像視差誤差降至最小，藉此才能達到最佳化的立體效果。或者，如「圖3」所示，亦也有於鏡頭3前加裝一稜鏡4，藉由稜鏡4的折射，可經由一次拍攝就可以擷取在同一張照片上有兩個具有視差的影像，以構成立體影像。

然此外加稜鏡的方式，會有體積龐大，難以應用小型化的影像擷取裝置上，且其對於加工精度的要求高，製造成本高昂，難以普及應用於各種影像擷取裝置上。

爰是，本發明的主要目的在於揭露一種可收集兩個不同角度的影像(光)，且製造成本低的對稱式稜鏡陣列。

本發明的次要目的在於將該對稱式稜鏡陣列應用於影像擷取裝置上，讓影像擷取裝置可以同時取得兩個不同角度的影像，並藉由影像擷取裝置的整合運算，而形成立體影像。

基於上述目的，本發明揭露一種對稱式稜鏡陣列，其對稱式稜鏡陣列具有複數直角三角稜鏡，該複數直角三角稜鏡的長邊連成一線且沿著一光入射面設置，且該複數直角三角稜鏡相對一中心對稱線左右對稱，並該複數直角三角稜鏡的斜邊的法線方向遠離該中心對稱線。

據此對稱式稜鏡陣列可以擷取兩個方向的光，其裝設在一影像擷取裝置的鏡頭之前時，即可同時擷取兩個方向的影像，其再經過影像擷取裝置的影像處理之後，即可顯示立體之影像。

為使　貴委員對本發明之特徵、目的及功效，有更加深入之瞭解與認同，茲列舉較佳實施例並配合圖式說明如后：請參閱「圖4」所示，本發明的對稱式稜鏡陣列10，其包含複數直角三角稜鏡11與一平板玻璃12，該複數直角三角稜鏡11的長邊連成一線且沿著一光入射面101設置，且該複數直角三角稜鏡11黏貼該平板玻璃12的表面上，又該複數直角三角稜鏡11相對一中心對稱線102左右對稱，並該複數直角三角稜鏡11的斜邊的法線方向遠離該中心對稱線102。

請再參閱「圖5」與「圖6」所示，對稱式稜鏡陣列10應用於一立體影像擷取裝置20上，並可用於擷取一物體30的立體影像，立體影像擷取裝置20包含一影像擷取單元21、一儲存單元22、一控制單元23、一影像處理單元24與一立體顯示單元25。其中該影像擷取單元21包含一影像感應元件211、一透鏡元件212，該影像感應元件211可以為電荷耦合元件或是互補式金屬氧化半導體。而該對稱式稜鏡陣列10正對該影像擷取單元21的該透鏡元件212設置，且該透鏡元件212聚光成像於該影像感應元件211上；而該儲存單元22與該影像擷取單元21連接，該控制單元23與該儲存單元22、該影像擷取單元21連接。

據此該對稱式稜鏡陣列10擷取該物體30的兩個方向的影像，以輸入該影像擷取單元21，並藉由該透鏡元件212的聚焦成像於該影像感應元件211上，又經該控制單元23的控制擷取出一影像對資料，並儲存該影像對資料於該儲存單元22，以讓該影像處理單元24處理該影像對資料而得到一立體影像，又可藉該立體顯示單元25顯示該立體影像。

請再一併參閱「圖7」所示，該立體影像擷取裝置20更可包含一殼體40A，該殼體40A供容置該影像擷取單元21、該儲存單元22、該控制單元23與該影像處理單元24，且該殼體40A為攝影機外殼，亦即本發明可實施於攝影機上，讓攝影機拍攝立體影像。

請再一併參閱「圖8」與「圖9」所示，該殼體40B亦可以為手機外殼，或者該殼體40C亦可以為相機外殼，又或者可以為任何可以安裝該立體影像擷取裝置20的資訊設備，以讓具該立體影像擷取裝置20的各種資訊設備都可以拍設立體影像，以滿足所需。

如上所述，本發明揭露一種使用對稱式稜鏡陣列10的影像擷取裝置，其藉由對稱式稜鏡陣列10來擷取兩個方向的光，亦即可同時擷取兩個方向的影像，因此其所擷取出來的影像對，沒有影像視差誤差的問題，其再經過影像擷取裝置的影像處理之後，即可顯示立體之影像，又對稱式稜鏡陣列10為微光學結構，因此可輕易的微型化，其可降低成本，並適用於各種影像擷取裝置，可滿足使用上的需求。

惟上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

習知

1．．．鏡組

2．．．照相機

3．．．鏡頭

4．．．稜鏡

本發明

10．．．對稱式稜鏡陣列

11．．．直角三角稜鏡

12．．．平板玻璃

101．．．光入射面

102．．．中心對稱線

20．．．立體影像擷取裝置

21．．．影像擷取單元

211．．．影像感應元件

212．．．透鏡元件

22．．．儲存單元

23．．．控制單元

24．．．影像處理單元

25．．．立體顯示單元

30．．．物體

40A、40B、40C．．．殼體

圖1，習知雙鏡頭立體攝影機。

圖2，習知單鏡頭擷取影像方法示意圖。

圖3，習知鏡頭前加裝一稜鏡示意圖。

圖4，本發明對稱式稜鏡陣列結構俯視圖。

圖5，本發明影像擷取裝置功能方塊圖。

圖6，本發明影像擷取裝置擷取影像示意圖。

圖7，本發明影像擷取裝置實施圖一。

圖8，本發明影像擷取裝置實施圖二。

圖9，本發明影像擷取裝置實施圖三。

10．．．對稱式稜鏡陣列

11．．．直角三角稜鏡

12．．．平板玻璃

101．．．光入射面

102．．．中心對稱線

Claims (10)

1. 一種對稱式稜鏡陣列，其包含：複數直角三角稜鏡，該複數直角三角稜鏡的長邊連成一線且沿著一光入射面設置，且該複數直角三角稜鏡相對一中心對稱線左右對稱，並該複數直角三角稜鏡的斜邊的法線方向遠離該中心對稱線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式稜鏡陣列，其中更包含一平板玻璃，該複數直角三角稜鏡黏貼該平板玻璃的表面上。
3. 一種立體影像擷取裝置，用於擷取一物體的立體影像，其包含：一對稱式稜鏡陣列，該對稱式稜鏡陣列包含複數直角三角稜鏡，該複數直角三角稜鏡的長邊連成一線且沿著一光入射面設置，且該複數直角三角稜鏡相對一中心對稱線左右對稱，並該複數直角三角稜鏡的斜邊的法線方向遠離該中心對稱線；一影像擷取單元，該影像擷取單元包含一影像感應元件、一透鏡元件，該對稱式稜鏡陣列正對該影像擷取單元的該透鏡元件設置，且該透鏡元件聚光成像於該影像感應元件上；一儲存單元，該儲存單元與該影像擷取單元連接；一控制單元，該控制單元與該儲存單元、該影像擷取單元連接，該對稱式稜鏡陣列擷取該物體的兩個方向的影像，以輸入該影像擷取單元，並藉由該透鏡元件的聚焦成像於該影像感應元件上，又經該控制單元的控制擷取出一影像對資料，並儲存該影像對資料於該儲存單元；一影像處理單元，該影像處理單元處理該影像對資料以得到一立體影像。
4. 如申請專利範圍第3項所述之立體影像擷取裝置，其中該影像感應元件為電荷耦合元件。
5. 如申請專利範圍第3項所述之立體影像擷取裝置，其中該影像感應元件為互補式金屬氧化半導體。
6. 如申請專利範圍第3項所述之立體影像擷取裝置，其中更包含一立體顯示單元，該立體顯示單元顯示該立體影像。
7. 如申請專利範圍第3項所述之立體影像擷取裝置，其中更包含一殼體，該殼體供容置該影像擷取單元、該儲存單元、該控制單元與該影像處理單元。
8. 如申請專利範圍第7項所述之立體影像擷取裝置，其中該殼體為手機外殼。
9. 如申請專利範圍第7項所述之立體影像擷取裝置，其中該殼體為相機外殼。
10. 如申請專利範圍第7項所述之立體影像擷取裝置，其中該殼體為攝影機外殼。