TWI396930B - A 3D image camera with adjustable parallax - Google Patents

Description

一種可調整視差之3D影像攝影裝置

本發明為一種可調整視差之3D影像攝影裝置，主要係對裝置有多鏡頭之3D影像攝影裝置，透過一可移動及旋轉鏡頭之機構設計，可改變及調整各鏡頭間之立體基距及匯聚角度，以達拍攝取得最佳視差3D影像之目的。

如圖1所示，係人眼立體視覺構成特徵之示意圖。一般人的左、右眼1、2，係將其左、右視線3、4投射且匯聚於一視點(View Point)，方能觀看到該視點週遭之立體空間5。該立體空間5之形成，係透過人腦立體視覺之功能，對左、右眼1、2視網膜上之左、右成像(令其各自為左、右眼影像6、7)，做立體視覺之合成。即如圖2所示，該左、右眼影像6、7，於水平方向上，對於該立體空間5中，某一點8之對應成像位置8’、8”，具有些微差異之現象，該現象即稱為水平視差(Horizontal Parallax)，簡稱為視差，係構成立體視覺最重要之因素。如前述圖1所示，該視差之強弱，係決定於立體基距S(Stereo Base)、與匯聚角度θ(Convergence Angle)之大小。人眼係透過不斷改變匯聚角度，以查知空間之大小、與遠近。由於人的兩眼間距係為一固定之值，亦即人的視覺系統無法改變立體基距，是以對於較遠處之空間，因匯聚角度已接近為零之程度，該左、右眼影像6、7之視差幾乎為零，所以無法分辨遠物之縱深。

如圖3所示，係習知雙視景立體拍攝裝置之示意圖。該習知雙視景立體拍攝裝置10(如富士通產品FinePix Real 3D System)，係具有兩固定之鏡頭11、12，且該兩鏡頭11、12之光軸13、14係為平行。是以，該習知雙視景立體拍攝裝置10之立體基距S係為固定、且匯聚角度θ為0度，亦即該習知雙視景立體拍攝裝置10，於拍攝立體影像時，無法根據被拍物之遠近，以適當改變視差之效果。如此之光學架構所取得之立體影像，不合乎眼睛的生理現象，無法真實地重現一自然之3D影像。

針對習知技術之不足，本發明為一種可調整視差之3D影像攝影裝置，主要係對裝置有多鏡頭之3D影像攝影裝置，透過一可移動及旋轉鏡頭之機構設計，可改變及調整各鏡頭間之立體基距及匯聚角度，以達簡單拍攝取得最佳視差3D影像之目的。

如圖4所示，係本發明為一種可調整視差之3D影像攝影裝置設計概念之示意圖。該設計概念，係對於習知之多鏡頭3D影像拍攝裝置20(只圖示雙鏡頭)，主要係針對該攝影鏡頭21、22，提出一機構之設計，令該攝影鏡頭21、22之光軸23、24，可做水平方向(X軸)之旋轉、及移動，即可根據被拍物之遠近，以改變及調整各鏡頭間之立體基距S及匯聚角度θ，以達拍攝取得最佳視差3D影像之目的。

如圖5~7所示，係單一個可旋轉、及移動鏡頭機構設計之示意圖(圖5為分解側視圖、圖6為正視圖、圖7為結合側視圖)。該單一個可旋轉、及移動鏡頭機構，主要係由一鏡頭模組30、一固定板機構40、兩滑動旋轉機構50、及兩固定滑軌機構60所構成。

該鏡頭模組30，係裝置固定於該固定板機構40，係由一透鏡模組32、一影像感應控制線路板34、及一軟排線36所構成。該透鏡模組32，係為習知具有光學透鏡、快門、對焦機構(未示於圖上)所構成之透鏡模組，係組裝固定於該影像感應控制線路板34之上；該影像感應控制線路板34，主要係裝置有一影像感應器及控制線路(未示於圖上)，以控制及讀取該透鏡模組32之成像(影像)；該軟排線36，係為一軟性之傳輸線材所構成，係連接該影像感應控制線路板34，可作為影像資料及影像控制訊號之傳輸。因該透鏡模組、該影像感應控制線路，係為常用影像拍攝之元件與技術，是以不再說明其細部之構成與功效。

該固定板機構40，主要係為一平板所構成，於上下兩端中心處，各裝置有一圓柱狀之軸心42、並於中心處，設置有一適當大小之開口44，可讓該軟性排線36穿過該固定板機構40。該兩滑動旋轉機構50，係各自由一滑動機構51、及一旋轉機構52所構成，該滑動機構51，係可由一滑動台所構成，其上則裝置有該旋轉機構52。該旋轉機構52係可由一精密微型之滾珠軸承所構成，用以連接該圓柱狀之軸心42，並可讓該固定板機構40，以該圓柱狀之軸心42為中心軸，做水平旋轉之操作。

該兩固定滑軌機構60，係各自由一精密微型之線性滑軌所構成，以連接該滑動機構51，並可讓該滑動機構51做水平移動之操作。另外，該兩固定滑軌機構60，係可各自固定於拍攝裝置之機殼上(未示於圖上)。是以，透過上述之結構，該鏡頭模組30，可對該旋轉機構52做水平旋轉之操作，而對該固定滑軌機構60做水平移動之操作。該精密微型之滾珠軸承、該滑動台及該精密微型之線性滑軌，皆為一般精密工業常用之機械元件，是以不再說明其細部之構成與功效。

如圖8、9所示，係本發明為一種可調整視差之3D影像攝影裝置之示意圖(圖8為正視圖、圖9為側視剖面圖)。

該可調整視差之3D影像攝影裝置100，主要係由一攝影主裝置110、及多數個可旋轉及移動鏡頭元件25(如5個)所構成。該攝影主裝置110，係由一機殼裝置120、一主線路板130、及一位置刻度140所構成。該機殼裝置120，係具有一般習知攝影裝置同樣結構之機殼，即為於機殼上裝置有快門按鈕、螢幕、閃光燈具、觀景窗、操作功能按鍵鈕、無線傳輸模組、紅外線傳輸模組、記憶卡插口、USB連接口、電源連接口等結構。另外，該機殼裝置120，亦具有適當之機構，可裝置固定該多數個可旋轉及移動鏡頭元件25中之該兩固定滑軌機構60。

如圖10所示，該主線路板130，係具有與一般習知攝影裝置相同之影像拍攝控制線路，即該主線路板130係設置有微處理器、記憶體控制、螢幕驅動、I/O控制等線路(圖中未示)，透過該軟排線36以連接該影像感應控制線路板34，以達對所有該影像感應控制線路板34及該透鏡模組32，做同步攝影及讀取影像資料之功效。以上所述之該攝影主裝置110，係為一般習知之攝影技術，是以不再說明其細部之構成與功效。

該位置刻度140，係刻畫在該機殼裝置120與各鏡頭模組30上之適當處，係可幫助使用者設定各鏡頭模組30之位置，以快速確定各鏡頭模組30間之立體基距。另外，各鏡頭模組30間匯聚角度調整之方法，詳述於中華民國專利案號：I243595以及中華民國專利申請案號：098113124，是以不再贅述。

綜上所述，本發明為一種可調整視差之3D影像攝影裝置，主要係對裝置有多鏡頭之3D影像攝影裝置，透過一可移動及旋轉透鏡之機構設計，提供使用者一可調整各鏡頭間之立體基距及匯聚角度，以達拍攝取得最佳視差3D影像之目的。

S．．．立體基距

θ．．．匯聚角度

1．．．左眼

2．．．右眼

3．．．左視線

4．．．右視線

5．．．立體空間

6．．．左眼影像

7．．．右眼影像

8．．．某一點

8’、8”．．．對應成像位置

10．．．習知雙視景立體拍攝裝置

11、12．．．鏡頭

13、14．．．光軸

20．．．習知之多鏡頭3D影像拍攝裝置

21、22．．．攝影鏡頭

23、24．．．光軸

25．．．多數個可旋轉及移動鏡頭元件

30．．．鏡頭模組

32．．．透鏡模組

34．．．影像感應控制線路板

36．．．一軟排線

40．．．固定板機構

42．．．圓柱狀之軸心

44．．．開口

50．．．滑動旋轉機構

51．．．滑動機構

52．．．旋轉機構

60．．．固定滑軌機構

100．．．可調整視差之3D影像攝影裝置

110．．．攝影主裝置

120．．．機殼裝置

130．．．主線路板

140．．．位置刻度

圖1係為習知多視景3D影像獲取方式之示意圖；

圖2係為一立體空間透過左、右眼影像所形成立體視覺之合成圖；

圖3係為習知雙視景立體拍攝裝置之示意圖；

圖4係為本發明為一種可調整視差之3D影像攝影裝置設計概念之示意圖；

圖5~7係為單一個可旋轉、及移動鏡頭機構設計之示意圖(圖5為分解側視圖、圖6為正視圖、圖7為結合側視圖)；

圖8、9所示係為本發明一種可調整視差之3D影像攝影裝置之示意圖(圖8為正視圖、圖9為側視剖面圖)；

圖10係為本發明影像拍攝控制線路方塊示意圖。

25．．．多數個可旋轉及移動鏡頭元件

30．．．鏡頭模組

32．．．透鏡模組

34．．．影像感應控制線路板

36．．．一軟排線

40．．．固定板機構

42．．．圓柱狀之軸心

44．．．開口

50．．．滑動旋轉機構

51．．．滑動機構

52．．．旋轉機構

60．．．固定滑軌機構

Claims (3)

1. 一種可調整視差之3D影像攝影裝置，主要係由下列元件所構成：多數個可旋轉及移動鏡頭元件，每一個可旋轉及移動鏡頭元件，係具有一可水平位移及水平旋轉之機構，改變及調整各鏡頭元件間之一立體基距及一匯聚角度，以達拍攝取得最佳視差3D影像；該可旋轉及移動鏡頭元件，主要係由下列元件所構成：一鏡頭模組，包括有下列：一透鏡模組，係為一光學透鏡、一快門、一對焦機構所構成之一透鏡模組，係組裝固定於該影像感應控制線路板之上；一影像感應控制線路板，主要係裝置有一影像感應器及控制線路，以控制及讀取該透鏡模組之成像；一軟排線，係為一軟性之傳輸線材所構成，係連接該影像感應控制線路板與主線路板，作為影像資料及影像控制訊號之傳輸；一固定板機構，主要係為一平板所構成，用以裝置固定該鏡頭模組，且於上下兩端中心處，各裝置有一圓柱狀之軸心、並於中心處，設置有一適當大小之開口，讓該軟性排線穿過該固定板機構；兩滑動旋轉機構，係包括有下列：一滑動機構，係由一滑動台所構成，其上則裝置有該旋轉機構；一旋轉機構，係用以連接裝置該圓柱狀之軸心，並 可讓該固定板機構，以該圓柱狀之軸心為中心軸，做水平旋轉之操作；以及兩固定滑軌機構，係各自由一滑動機構所構成，該滑動機構，係由一線性滑軌所構成，以連接裝置該滑動台，並讓該滑動台做水平移動之操作；該兩固定滑軌機構，係各自固定於拍攝裝置之機殼上，透過上述之結構，該滑動台可對該固定滑軌機構做水平移動之操作；一攝影主裝置，係可裝置固定該多數個可旋轉及移動鏡頭元件，並可對該多數個可旋轉及移動鏡頭元件，做同步攝影及影像資料讀取之控制；該攝影主裝置，主要係由下列元件所構成：一機殼裝置，係為一機殼，並於該機殼上裝置有快門按鈕、螢幕、閃光燈具、觀景窗、操作功能按鍵鈕、無線傳輸模組、紅外線傳輸模組、記憶卡插口、USB連接口、電源連接口等結構，另該機殼裝置，亦具有適當之機構，裝置固定該多數個可旋轉及移動鏡頭元件中之該兩固定滑軌機構；一主線路板，係為一影像拍攝控制線路，係設置有微處理器、記憶體控制、螢幕驅動、I/O控制等線路，並透過該軟排線以連接該影像感應控制線路板，以達對所有該影像感應控制線路板及該透鏡模組，做同步攝影及讀取影像資料；以及一位置刻度，係刻畫在該機殼裝置之適當處，以快速確定各鏡頭模組間之該立體基距。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可調整視差之3D影像攝影裝置，其中該多數個可旋轉及移動鏡頭元件，是由2個、或2個以上之數目所構成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可調整視差之3D影像攝影裝置，其中該每一個可旋轉及移動鏡頭模組上，係刻畫有一刻度，以配合該機殼裝置之位置刻度，以快速確定各鏡頭模組間之該立體基距。