TWI531211B - 立體成像裝置 - Google Patents

Description

立體成像裝置

本發明涉及一種立體成像裝置。

現有的立體成像裝置一般包括兩個鏡頭模組、兩個與所述兩個鏡頭模組一一對應的影像感測器、以及一個處理器。使用時，所述兩個鏡頭模組模擬左右眼，分別從不同角度傳送同一物體的影像至對應的影像感測器，各影像感測器記錄影像並將影像傳輸至處理器，由處理器將上述不同角度的影像合成為該物體的立體圖像。由於影像感測器成本較高，而每個鏡頭模組都需要採用一個影像感測器，導致現有的立體視覺成像裝置的成本高，且體積大。

有鑒於此，有必要提供一種成本低、體積小的立體成像裝置。

一種立體成像裝置，其包括兩個鏡頭模組、兩個第一導光管、一個反光元件、一個馬達、一個影像感測器及一個控制晶片。所述兩個第一導光管均包括入光端及出光端，所述入光端分別與對應的鏡頭模組連接，所述兩個出光端相對設置。所述反光元件位於所述兩個出光端之間，所述影像感測器朝向所述反光元件設置。所述馬達與所述反光元件連接，用於轉動所述反光元件，所述馬達及所述影像感測器均電性耦合至所述控制晶片。所述控制晶片用於控制所述馬達轉動所述反光元件以將所述兩個第一導光管出 射的光線輪流反射至所述影像感測器，所述影像感測器用於將輪流入射的所述兩個第一導光管的光線轉化為影像，並將所述影像傳輸至所述控制晶片。

本發明通過應用控制晶片控制馬達轉動反光元件，從而可以用一個影像感測器實現立體攝影，相對於現有的一個鏡頭模組對應一個影像感測器可以減少影像感測器數量，縮小立體成像裝置的體積。

100‧‧‧立體成像裝置

10‧‧‧基座

11‧‧‧平板件

11a‧‧‧第一通孔

11b‧‧‧第二通孔

12‧‧‧頂面

13‧‧‧側面

13a‧‧‧凹槽

20‧‧‧鏡頭模組

21‧‧‧套筒

22‧‧‧透鏡模組

30‧‧‧快門

40‧‧‧第一導光管

40a‧‧‧入光端

40b‧‧‧出光端

41‧‧‧垂直導光管

42‧‧‧水平導光管

43‧‧‧第一反光鏡

44‧‧‧第二反光鏡

50‧‧‧反光元件

51‧‧‧反射面

52‧‧‧連接件

52a‧‧‧軸孔

60‧‧‧第二導光管

61‧‧‧前壁

62‧‧‧圓孔

70‧‧‧馬達

71‧‧‧馬達軸

80‧‧‧影像感測器

90‧‧‧控制晶片

圖1為本發明立體成像裝置的立體組合圖；圖2為圖1所示的立體成像裝置的分解圖；圖3為圖1所示的立體成像裝置另一視角的分解圖。

下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。

請參閱圖1及圖2，本發明提供的立體成像裝置100，其包括一基座10、一平板件11、兩個鏡頭模組20、兩個快門30、兩個第一導光管40、一個反光元件50、一個第二導光管60、一個馬達70、一個影像感測器80及一個控制晶片90。

所述基座10包括頂面12及相鄰的側面13。所述側面13開設有用於卡持所述影像感測器80的一個凹槽13a。所述平板件11固設於所述頂面12上。本實施方式中，所述平板件11係矩形板材。所述平板件11上開設有用於部分收容鏡頭模組20的第一通孔11a，以及用於容設閃光燈(未圖示)的第二通孔11b。所述平板件11也可與所述基座10一體成型。

所述兩個鏡頭模組20固設於所述基座10頂面12上，所述兩個鏡頭模組20分別與所述兩個第一通孔11a同軸設置。本實施方式中，所述鏡頭模組20包括一中空狀套筒21及容設於套筒21內的透鏡模組22，所述透鏡模組22由三個透鏡組成。所述中空狀套筒21內部的收容空間呈階梯狀，所述透鏡模組22容設於中空狀套筒21內半徑較小的收容空間內。所述快門30容設於中空狀套筒21內半徑較大的收容空間內。

所述快門30可以係機械快門或者係電子快門，本實施方式中為電子快門。快門30設置於透鏡模組22的後方，為鏡後快門設計。可以理解的係，所述快門30也可以設置於透鏡模組22的透鏡之間。

請一併參閱圖2及圖3，所述兩個第一導光管40皆呈L型，其通過黏膠或其他本領域人員熟知的方式固定於所述基座10的側面13上，各第一導光管40開設有入光端40a及出光端40b。本實施方式中，所述第一導光管40包括垂直導光管41與水平導光管42。所述入光端40a為所述垂直導光管41的一端，所述入光端40a與所述套筒21密封連接，所述垂直導光管41的另一端密封連接至水平導光管42；所述水平導光管42另一端為出光端40b。所述出光端40b與所述第二導光管60密封連接。所述垂直導光管41在靠近所述入光端40a的內部設有第一反光鏡43，用於將經過快門30後的光線反射至垂直方向傳播，所述水平導光管42在靠近垂直導光管41的一端的內部設有第二反光鏡44，所述第二反光鏡44與所述水平導光管42之間的夾角為45度，從而將經第一反光鏡43反射過來的光線反射至水平方向，並投射至所述反光元件50上。本實施方式中，所述垂直導光管41與水平導光管42為分開製造的，並通過黏膠密封 對接。可以理解的係，所述第一導光管40也可以採用光纖傳像束傳輸圖像，從而省略第一反光鏡43及第二反光鏡44。所述垂直導光管41與所述水平導光管42也可為一體成型的結構。

所述反光元件50位於所述兩個第一導光管40的出光端40b之間，所述反光元件50用於將通過所述兩個第一導光管40的光線反射至所述影像感測器80。所述反光元件50可以係平面鏡或反射棱鏡。 本實施方式中，所述反光元件50係一前表面鍍銀的平面鏡。所述反光元件50包括反射面51及連接件52。為了不妨礙反射面51反光及保證反光元件50轉動時不偏心，所述連接件52固定於與所述反射面51相鄰的側面，並位於所述反光元件50的中心軸OO’上。當然，所述連接件52也可以固定於與所述反射面51相反的表面。所述連接件52具有一軸孔52a用於將所述反光元件50裝配到所述馬達70上。當所述反光元件50選擇反射棱鏡時，優選選全反射棱鏡。

本實施方式中，所述反光元件50收容於所述第二導光管60內。所述第二導光管60大致與水平導光管42垂直設置，且與水平導光管42密封對接。本實施方式中，所述第二導光管60呈頂端封閉、底端開口的筒狀，兩側壁上開有與水平導光管42相通的開口，前壁61上開有圓孔62。可以理解的係，所述第二導光管60也可以與其中之一的水平導光管42一體成型。所述反光元件50將從水平導光管42入射的光線改變90度角度，從所述第二導光管60射出。

所述馬達70係轉動馬達，本實施方式中，所述馬達70係步進馬達。所述馬達70與所述反光元件50連接，用於轉動所述反光元件50，所述馬達70電性耦合至所述控制晶片90。本實施方式中，所述 馬達70包括馬達軸71，所述馬達70固設於所述第二導光管60的前壁61上，所述馬達軸71穿過所述第二導光管60的圓孔62，固定於所述連接件52的軸孔52a內。

所述影像感測器80的邊緣插至凹槽13a內以固定所述影像感測器80，且與第二導光管60正對設置，用於接收從第二導光管60傳入的光線。所述影像感測器80可為CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合組件感測器)或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補性金屬氧化物感測器)，其用於將光訊號轉換為電訊號。

所述控制晶片90為一個ASIC晶片(Application Specific Integrated Circuit，專用積體電路)。所述控制晶片90通過黏膠等方式固定於所述第二水平導光管42上，其中控制晶片90也可以根據立體成像裝置100小型化的需求設置在其他位置。本實施方式中，所述控制晶片90固定於所述第二水平導光管42的頂部。 所述控制晶片90通過電路板佈線或其他方式與所述兩個快門30、馬達70及影像感測器80電性耦合，所述控制晶片90內預置有控制程式，當所述立體成像裝置100啟動拍攝模式時，所述控制晶片90用於控制所述馬達70轉動所述反光元件50，使得所述反光元件50的反射面51輪流對準所述兩個水平導光管42的出光端40b，以將所述兩個第一導光管40出射的光線輪流反射至所述影像感測器80。(此處輪流係指不中斷的交替進行。例如，時間為0至0.008秒時所述反射面51對準一個出光端40b，時間為0.008-0.016秒時所述反射面51對準另一個出光端40b，如此交替連續地進行曝光)。所述控制晶片90還用於對應所述反光元件50的轉動方向控制兩 個快門30進行輪流曝光以配合所述兩個鏡頭模組20及所述影像感測器80輪流拍攝影像。例如，時間為0至0.008秒時其中一個快門30進行曝光，時間為0.008-0.016秒時另一個快門30進行曝光。 所述影像感測器80將輪流拍攝的影像傳輸至所述控制晶片90。所述控制晶片90連接至一顯示裝置(未圖示)，控制晶片90將輪流拍攝的影像通過顯示裝置按影像拍攝的先後順序進行顯示。

使用所述立體成像裝置100對物體進行拍攝時，由控制晶片90控制兩個快門30輪流曝光以配合所述兩個鏡頭模組20、反光元件50及所述影像感測器80輪流拍攝影像，所述影像感測器80將輪流拍攝的影像傳輸至所述控制晶片90，控制晶片90將輪流拍攝的影像通過顯示裝置按影像拍攝的先後順序進行顯示。由於鏡頭模組20設置於立體成像裝置100的不同位置，因此對物體拍攝時，可以獲得不同角度的影像，由此可以通過顯示裝置獲得立體視覺效果。本發明立體成像裝置100優選地應用於攝像機，但也可以應用於照像機。

本發明通過應用控制晶片控制馬達轉動反光元件，從而可以用一個影像感測器實現立體攝影，相對於現有的一個鏡頭模組對應一個影像感測器可以減少影像感測器數量，縮小立體成像裝置的體積。

另外，本領域技術人員可在本發明精神內做其他變化，但是，凡依據本發明精神實質所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

100‧‧‧立體成像裝置

10‧‧‧基座

11‧‧‧平板件

11b‧‧‧第二通孔

12‧‧‧頂面

13‧‧‧側面

20‧‧‧鏡頭模組

21‧‧‧套筒

22‧‧‧透鏡模組

30‧‧‧快門

40‧‧‧第一導光管

50‧‧‧反光元件

60‧‧‧第二導光管

70‧‧‧馬達

80‧‧‧影像感測器

90‧‧‧控制晶片

Claims (10)

1. 一種立體成像裝置，其包括兩個鏡頭模組、兩個第一導光管、一個反光元件、一個馬達、一個影像感測器及一個控制晶片，所述兩個第一導光管均包括入光端及出光端，所述入光端分別與對應的鏡頭模組連接，所述兩個出光端相對設置，所述反光元件位於所述兩個出光端之間，所述影像感測器朝向所述反光元件設置，所述馬達與所述反光元件連接，用於轉動所述反光元件，所述馬達及所述影像感測器均電性耦合至所述控制晶片，所述控制晶片用於控制所述馬達轉動所述反光元件以將所述兩個第一導光管出射的光線輪流反射至所述影像感測器，所述影像感測器用於將輪流入射的所述兩個第一導光管的光線轉化為影像，並將所述影像傳輸至所述控制晶片。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體成像裝置，其中，所述立體成像裝置還包括第二導光管，所述第二導光管與所述兩個出光端連通，所述第二導光管還開設一出光口，所述出光口朝向所述影像感測器，所述反光元件收容於所述第二導光管內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之立體成像裝置，其中，所述馬達係步進馬達。
4. 如申請專利範圍第1項所述之立體成像裝置，其中，所述立體成像裝置還包括兩個快門，所述兩個快門分別容設於兩個鏡頭模組內，所述快門電性耦合至所述控制晶片，所述控制晶片控制所述兩個快門對應所述反光元件的轉動方向輪流曝光。
5. 如申請專利範圍第2項所述之立體成像裝置，其中，所述立體成像裝置還包括一基座，所述基座包括頂面及與頂面相鄰的側面，所述兩個鏡頭模 組並排固設於所述頂面上，所述第一導光管、所述第二導光管及所述影像感測器均固設於所述基座的側面上，所述控制晶片及控制馬達均固設於所述第二導光管的外壁上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之立體成像裝置，其中，所述反光元件係平面鏡。
7. 如申請專利範圍第5項所述之立體成像裝置，其中，所述反光元件係全反射棱鏡。
8. 如申請專利範圍第1項所述之立體成像裝置，其中，每一第一導光管設有垂直導光管及與垂直導光管垂直連接的水平導光管，所述垂直導光管鄰近鏡頭模組一端設有第一反光鏡，所述第一反光鏡用於將通過所述兩個鏡頭模組的光線反射至所述水平導光管，所述水平導光管與垂直導光管連接處設有第二反光鏡，所述第二反光鏡用於將通過所述兩個垂直導光管的光線反射至所述影像感測器。
9. 如申請專利範圍第8項所述之立體成像裝置，其中，所述反光元件位於所述兩個水平導光管之間。
10. 如申請專利範圍第5項所述之立體成像裝置，其中，所述第一導光管及所述第二導光管均採用光纖傳像束。