專(zhuān)利名稱(chēng)：3d鏡頭和3d攝像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鏡頭和攝像系統(tǒng)，尤其涉及可以實(shí)現(xiàn)3D影像以及視頻拍攝的3D鏡頭，以及基于上述鏡頭進(jìn)行拍攝的攝像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
立體視覺(jué)的產(chǎn)生原理為:人類(lèi)擁有2只眼睛，人類(lèi)看同一物體時(shí)，由于所處的角度有略微不同，兩只眼睛看到的圖像略有差別，經(jīng)過(guò)大腦處理，從而形成能生動(dòng)感知距離、方位的立體視覺(jué)。為了模擬人類(lèi)的立體視覺(jué)，產(chǎn)生了立體拍攝，具體的使用兩臺(tái)攝影機(jī)來(lái)模擬人的雙眼，從而實(shí)現(xiàn)立體影像的拍攝。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了雙鏡頭一體的DV機(jī)，如索尼PMW-TD300，但是這種一體機(jī)的畫(huà)質(zhì)和靈活性是很有限的，僅僅局限在民用領(lǐng)域，而專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域全部還是雙機(jī)組合方式。現(xiàn)有技術(shù)中兩個(gè)攝影機(jī)的設(shè)置方式主要有兩種:并列式和垂直式。并列式攝影支架的設(shè)置方式如圖9所示，兩臺(tái)攝影機(jī)平行架設(shè)在攝影支架12上，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本相對(duì)低廉的特點(diǎn)。但是由于攝影機(jī)的機(jī)身往往比較大，以至于在2臺(tái)攝影機(jī)平行緊靠在一起的情況下，由于機(jī)身的寬度，仍然很難使雙鏡頭軸距達(dá)到立體拍攝中常用的2-7cm。并列式攝影支架只適合較遠(yuǎn)物體的拍攝。為了解決兩臺(tái)攝影機(jī)的雙鏡頭軸距無(wú)法進(jìn)一步縮小的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了垂直式攝影支架，如圖10所示。垂直式攝 影支架包括一塊50%透射、50%反射的半透鏡13，一臺(tái)攝影機(jī)位于支架的水平位置，另外一臺(tái)攝影機(jī)位于支架垂直位置，半透鏡位于兩臺(tái)攝影機(jī)的夾角之間。在垂直式攝影支架上，兩臺(tái)攝影機(jī)可以互不干擾的自由調(diào)整位置，自由改變雙鏡頭軸心的距離。但是，垂直式攝影支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，機(jī)械結(jié)構(gòu)不容易做到高可靠性，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)性和高效率拍攝，也無(wú)法使用大廣角鏡頭和濾鏡等攝影附件，造價(jià)也很高，再加上雙鏡頭的同步機(jī)構(gòu)和攝像機(jī)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)整體售價(jià)從幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)人民幣不
坐寸ο此外，發(fā)明人還在申請(qǐng)?zhí)枮?01210326382.8的發(fā)明專(zhuān)利里公開(kāi)了 “一種攝影支架”，其具體技術(shù)方案為(見(jiàn)圖11): 一種攝影支架，包括支撐平臺(tái)，所述支撐平臺(tái)至少支撐第一反射鏡和第二反射鏡，所述第一反射鏡和第二反射鏡橫向交叉排列；所述支撐平臺(tái)還支撐所述第一攝影機(jī)(150)和第二攝影機(jī)(160)，使得所述第一攝影機(jī)(150)和第二攝影機(jī)(160)的鏡頭相對(duì)放置，并且錯(cuò)開(kāi)一定的距離，由第一反射鏡(120)將被拍攝景物光線反射到第一攝影機(jī)(150)的鏡頭，以及由第二反射鏡(130)將被拍攝景物光線反射到第二攝影機(jī)(160)的鏡頭。該在先專(zhuān)利雖然具有一定革新性，可以實(shí)現(xiàn)良好的立體拍攝效果，但是仍然是利用兩臺(tái)攝像機(jī)(包括兩臺(tái)機(jī)身和兩個(gè)鏡頭)進(jìn)行拍攝，系統(tǒng)尚未實(shí)現(xiàn)高度的緊湊性，尤其是兩個(gè)鏡頭的同步控制難以精準(zhǔn)。目前現(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)了少數(shù)可以實(shí)現(xiàn)3D拍攝的單鏡頭方案，極大的簡(jiǎn)化拍攝的設(shè)備。但是現(xiàn)有的單鏡頭方案仍然存在諸多的問(wèn)題，比如，索尼公司所設(shè)計(jì)的3D單鏡頭利用后組透鏡的偏移來(lái)實(shí)現(xiàn)視差，導(dǎo)致前組透鏡和后組透鏡不同軸，進(jìn)而導(dǎo)致畫(huà)質(zhì)劣化，并且所形成的視差很小，難以滿(mǎn)足更高的拍攝要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了可以實(shí)現(xiàn)3D影像以及視頻拍攝的3D鏡頭，以及基于該鏡頭的3D攝像系統(tǒng)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種3D鏡頭，包括:一第一透鏡組件，其具有一第一光軸，用于接收被拍攝物體的光線；—對(duì)光圈，所述一對(duì)光圈設(shè)置于所述第一透鏡組件的后側(cè)，且至少一個(gè)光圈的軸線與所述第一光軸不相交或不重合，以使第一透鏡組件的透射光分別通過(guò)一對(duì)光圈，并分別成一左眼圖像和一右眼圖像，左眼圖像和右眼圖像之間具有視差。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭中，一對(duì)光圈的軸線和第一光軸之間的距離之和d為O< d ^ 100mm。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭中，所述一對(duì)光圈相對(duì)于所述第一光軸對(duì)稱(chēng)分布，一對(duì)光圈的軸線均平行于所述第一光軸。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭，還包括:一對(duì)第一反射鏡，一對(duì)第一反射鏡分別設(shè)置在一對(duì)光圈的后側(cè)，各第一反射鏡與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳 播。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭，還包括:一第一反射鏡，其設(shè)置在其中一個(gè)光圈的后側(cè)，與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播，而使由另一個(gè)光圈通過(guò)的光線沿該光圈的軸線的方向向外傳播。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭中，其中一個(gè)光圈的軸線與第一光軸為異面垂直，另一個(gè)光圈的軸線與第一光軸平行，且所述其中一個(gè)光圈的軸線與所述另一個(gè)光圈的軸線不在同一平面上，或者，其中一個(gè)光圈的軸線與第一光軸為異面垂直，另一個(gè)光圈的軸線與第一光軸重
八 口 ο優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭，還包括:一半透鏡，其設(shè)置在所述第一透鏡組件和所述一對(duì)光圈之間，其反射面與所述其中一個(gè)光圈的軸線成45度，以使透射光的一部分經(jīng)反射后通過(guò)所述其中一個(gè)光圈，另一部分經(jīng)透射后通過(guò)所述另一個(gè)光圈，所述半透鏡的透射率為0.5。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭，還包括:至少一個(gè)玻璃板體，一個(gè)玻璃板體設(shè)置在一個(gè)光圈的后側(cè)，與該光圈的軸線之間的角度α為0° < α <90°，以使通過(guò)該光圈的光線發(fā)生偏移。一種3D攝像系統(tǒng)，包括:所述的3D鏡頭；
兩個(gè)成像設(shè)備，兩個(gè)成像設(shè)備分別用于形成左眼圖像和右眼圖像。 一種3D鏡頭，包括:一第三透鏡組件，其包括由兩個(gè)透鏡組件部分構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，各透鏡組件部分具有一個(gè)第三光軸，兩個(gè)第三光軸彼此平行，兩個(gè)透鏡組件部分分別用于接收兩路被拍攝物體的光線，且兩路透射光分別成一左眼圖像和一右眼圖像，左眼圖像和右眼圖像之間具有視差。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭，還包括:一對(duì)光圈，分別設(shè)置在一個(gè)透鏡組件部分的后側(cè)，且各光圈的軸線與一個(gè)透鏡組件部分的第三光軸平行或重合，一對(duì)光圈相對(duì)兩個(gè)透鏡組件的對(duì)稱(chēng)線對(duì)稱(chēng)分布，一對(duì)光圈的軸線之間的距離d為O < d彡100mm。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭，還包括:一對(duì)第二反射鏡，一對(duì)第二反射鏡分別設(shè)置在一對(duì)光圈的后側(cè)，各第一反射鏡與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭，還包括:一第二反射鏡，其設(shè)置在其中一個(gè)光圈的后側(cè)，與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播，而使由另一個(gè)光圈通過(guò)的光線沿該光圈的軸線的方向向外傳播。優(yōu)選的是，所述的3D鏡頭，還包括:至少一個(gè)玻璃板體，一個(gè)玻璃板體設(shè)置在一個(gè)光圈的后側(cè)，與該光圈的軸線所成的角度β為0° < β <90°，以使經(jīng)過(guò)該光圈的光線發(fā)生偏移。一種3D攝像系統(tǒng)，包括:所述的3D鏡頭；兩個(gè)成像設(shè)備，兩個(gè)成像設(shè)備分別用于形成左眼圖像和右眼圖像。本發(fā)明所述的3D鏡頭在第一透鏡組件的后側(cè)設(shè)置一對(duì)光圈，第一透鏡組件具有一個(gè)第一光軸，其中至少一個(gè)光圈的軸線與第一光軸不相交，兩個(gè)光圈的位置可以看做是人兩個(gè)眼睛的位置，因此，分別通過(guò)兩個(gè)光圈的兩路光所最終形成的是同一被拍攝物體的不同視角的圖像，即具有視差的左眼圖像和右眼圖像。本發(fā)明所述的基于上述3D鏡頭的3D攝像系統(tǒng)包括有一對(duì)成像設(shè)備，分別用于形成左眼圖像和右眼圖像。本發(fā)明所述的3D鏡頭的第三透鏡組件具有兩個(gè)透鏡組件部分，各透鏡組件部分具有一個(gè)第三光軸，即兩個(gè)透鏡組件部分可以被視作人的兩個(gè)眼睛，分別通過(guò)兩個(gè)透鏡組件部分的兩路光最終形成的是同一被拍攝物體的不同視角的圖像，即具有視差的左眼圖像和右眼圖像。
本發(fā)明所述的基于上述3D鏡頭的3D攝像系統(tǒng)包括有一對(duì)成像設(shè)備，分別用于形成左眼圖像和右眼圖像。本發(fā)明通過(guò)一個(gè)鏡頭就實(shí)現(xiàn)了 3D影像和視頻的拍攝，極大的簡(jiǎn)化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)。對(duì)于兩種3D鏡頭,兩個(gè)光圈的相對(duì)位置可以人為設(shè)置；兩個(gè)光圈的相對(duì)位置決定了視差，可以獲得良好的拍攝效果。3D鏡頭的軸距在O-1OOmm的范圍內(nèi)，可以滿(mǎn)足多種拍攝要求。本發(fā)明所述的兩種3D鏡頭均可以與濾鏡、灰片等攝影附件配合使用，以實(shí)現(xiàn)特殊鏡頭的拍攝。此外，兩種3D鏡頭均可以通過(guò)至少一個(gè)玻璃板體調(diào)整左眼圖像和右眼圖像的水平關(guān)系。第一種3D鏡頭的焦平面就是3D零視差平面，不需要再對(duì)零視差平面進(jìn)行調(diào)整，拍攝起來(lái)非常便利，也符合觀看3D的習(xí)慣。第一種3D鏡頭適合視差較小的情況，第二種3D鏡頭則適用于視差較大的情況。
圖1為本發(fā)明所述的兩種3D攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述的共軸式3D鏡頭的成像原理圖；圖3為本發(fā)明所述的共軸式3D鏡頭的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明所述的共軸式3D鏡頭的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明所述的共軸式3D鏡頭的實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明所述的共軸式3D鏡頭的實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7 (a)為本發(fā)明所述的分軸式3D鏡頭的俯視圖，圖7(b)為本發(fā)明所述的分軸式3D鏡頭的前視圖；圖8為本發(fā)明所述的一個(gè)玻璃板體在共軸式3D鏡頭中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為現(xiàn)有技術(shù)中并列式攝影支架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為現(xiàn)有技術(shù)中垂直式攝影支架的結(jié)構(gòu)示意
圖11為在先申請(qǐng)的攝像支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。如圖1所示，本發(fā)明提供一種3D鏡頭，包括:一第一透鏡組件，其具有一第一光軸，用于接收被拍攝物體的光線；一對(duì)光圈，所述一對(duì)光圈設(shè)置于所述第一透鏡組件的后偵牝且至少一個(gè)光圈的軸線與所述第一光軸不相交或不重合，以使第一透鏡組件的透射光分別通過(guò)一對(duì)光圈，并分別成一左眼圖像和一右眼圖像，左眼圖像和右眼圖像之間具有視差。所述的3D鏡頭中，一對(duì)光圈的軸線和第一光軸之間的距離之和(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為軸距)d 為 0<d< 100mm。以下將基于僅具有一個(gè)第一光軸的第一透鏡組件的3D鏡頭稱(chēng)為共軸式3D鏡頭。在共軸式3D鏡頭中，被拍攝物體的光線進(jìn)入至第一透鏡組件，并分別通過(guò)兩個(gè)光圈。本發(fā)明以?xún)蓚€(gè)光圈模擬人的兩個(gè)眼睛，即通過(guò)兩個(gè)光圈的兩路光最終形成的兩個(gè)視角的圖像，分別為左眼圖像和右眼圖像。兩個(gè)光圈的相對(duì)位置決定了左眼圖像和右眼圖像的視差。視差形成的過(guò)程如圖2所示，對(duì)于物體2，其通過(guò)光圈I和光圈2所成的像應(yīng)該是在攝像系統(tǒng)的焦平面的后方，即其在攝像系統(tǒng)的焦平面上分別有兩個(gè)像，這兩個(gè)像用A和B表示；對(duì)于物體1，其通過(guò)光圈I和光圈2所成的像在焦平面上重合為一個(gè)像，這個(gè)像用C表示。在本發(fā)明中，就將上述焦平面作為零視差平面，而物體2的像A和像B之間的距離就為視差，像A和像B分別位于左眼圖像和右眼圖像上。
對(duì)于共軸式3D鏡頭，分別將通過(guò)兩個(gè)光圈的光稱(chēng)為左光路和右光路，分別對(duì)應(yīng)左眼圖像和右眼圖像。為了形成視差，兩個(gè)光圈中，至少有一個(gè)光圈的軸線與第一光軸是不相交的或不重合。光圈的軸線指的是通過(guò)光圈的中心的直線。在實(shí)施例一中(如圖3所示)，兩個(gè)光圈2設(shè)置在第一透鏡組件I的后側(cè)，且兩個(gè)光圈相對(duì)于第一光軸對(duì)稱(chēng)分布，一對(duì)光圈的軸線均平行于第一光軸。此時(shí)，一對(duì)光圈的軸線之間的距離d為O < d彡100mm，決定了視差。在實(shí)施例二中(如圖4所示)，兩個(gè)光圈也可以這樣設(shè)置:其中一個(gè)光圈2的軸線與第一光軸為異面垂直，另一個(gè)光圈3的軸線與第一光軸重合。圖3中，其中一個(gè)光圈的軸線實(shí)際是位于第一光軸的沿垂直于紙面向內(nèi)延伸的一側(cè)。在這種情況下，不能簡(jiǎn)單的將兩個(gè)光圈的軸線之間的距離視作是決定視差的因素，而是需要分別計(jì)算其中一個(gè)光圈的軸線與第一光軸之間距離e和另一個(gè)光圈的軸線與第一光軸之間的距離f，e與f之和d為軸距，并且,0 < d ^ 100_。在與實(shí)施例二的情況較為類(lèi)似的實(shí)施例三中，兩個(gè)光圈還可以這樣設(shè)置:其中一個(gè)光圈10的軸線與第一光軸為異面垂直，另一個(gè)光圈11的軸線與第一光軸平行。此時(shí)，另一個(gè)光圈應(yīng)該與其中一個(gè)光圈不在同一平面上。如另一個(gè)光圈與其中一個(gè)光圈在同一平面上，即二者到達(dá)第一光軸的距離相等，將不能夠產(chǎn)生視差。光圈的位置幾乎可以處于整個(gè)鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的任何一個(gè)位置，但是考慮到制造難度和光學(xué)特性，會(huì)存在一個(gè)或多個(gè)光圈的最佳位置，比如在鏡片組中間較小直徑的鏡片處。所述的3D鏡頭，還包括:一對(duì)第一反射鏡，一對(duì)第一反射鏡分別設(shè)置在一對(duì)光圈的后側(cè)，各第一反射鏡與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播。所述的3D鏡頭，還包括:一第一反射鏡，其設(shè)置在其中一個(gè)光圈的后側(cè)，與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播，而使由另一個(gè)光圈通過(guò)的光線沿該光圈的軸線的方向向外傳播。所述的3D鏡頭，還包括:一半透鏡，其設(shè)置在所述第一透鏡組件和所述一對(duì)光圈之間，其反射面與所述其中一個(gè)光圈的軸線成45度，以使透射光的一部分經(jīng)反射后通過(guò)所述其中一個(gè)光圈，另一部分經(jīng)透射后通過(guò)所述另一個(gè)光圈，所述半透鏡的透射率為0.5。由于成像設(shè)備體積的限制，分別通過(guò)一對(duì)光圈的兩路光須通過(guò)第一反射鏡反射至成像設(shè)備。實(shí)施例一、實(shí)施例四和實(shí)施例五給出幾種第一反射鏡的具休實(shí)施方式。實(shí)施例一(見(jiàn)圖3)中，兩個(gè)第一反射鏡4分別位于一對(duì)光圈的后側(cè)(文中所指后側(cè)的含義是，相應(yīng)部件的出射光路一側(cè)，同時(shí)對(duì)應(yīng)于圖的右側(cè))，各第一反射鏡與一個(gè)光圈的軸線成45度，致使通過(guò)一個(gè)光圈的光線可以沿垂直于第一光軸的方向向外側(cè)傳播。并且，由于圖3中，一對(duì)第二反射鏡相互靠近的一條邊為平行，也就是在紙面內(nèi)對(duì)稱(chēng)分布的，左光路軸線與右光路軸線實(shí)際也在同一直線上。實(shí)施例四(見(jiàn)圖5)中，一對(duì)光圈是垂直于紙面分布的,且與實(shí)施例樣，是相對(duì)于第一光軸對(duì)稱(chēng)分布，光圈的軸線與第一光軸平行。此時(shí)，每個(gè)光圈對(duì)應(yīng)有一個(gè)第一反射鏡，此時(shí)，兩個(gè)第一反射鏡4相互靠近的一邊為交錯(cuò)的，也就是垂直于紙面交錯(cuò)分布，經(jīng)反射的左光路軸線和右光路軸線是在垂直 于第一光軸的平面內(nèi)相互平行的。
實(shí)施例五(見(jiàn)圖6)也與實(shí)施例一類(lèi)似，一對(duì)光圈是垂直于紙面分布的，此實(shí)施例中，僅在其中一個(gè)光圈的后側(cè)設(shè)置一個(gè)第一反射鏡4，且該第一反射鏡與其中一個(gè)光圈的軸線成45度，另一個(gè)光圈的后側(cè)不放置第一反射鏡，光直接通過(guò)進(jìn)行成像。實(shí)施例二如圖4所示，經(jīng)過(guò)第一透鏡組件I的透射光先由一半透鏡9進(jìn)行反射和透射，由于反射面與第一光軸成45度，反射光向上通過(guò)其中一個(gè)光圈10，透射光則通過(guò)另一個(gè)光圈11。此時(shí)，半透鏡的透射率為0.5，使得經(jīng)半透鏡反射和透射的光等量的通過(guò)兩個(gè)光闌。實(shí)施例一、實(shí)施例三和實(shí)施例四中，均在第一反射鏡4后設(shè)置有第二透鏡組件5,即經(jīng)過(guò)反射的兩路光分別進(jìn)入至第二透鏡組件；實(shí)施例二中，也在一對(duì)光圈后分別設(shè)置了一第二透鏡組件，實(shí)際上，第二透鏡組件的設(shè)置可以根據(jù)鏡頭的具體使用要求而定，如在長(zhǎng)焦鏡頭中需要設(shè)置第二透鏡組件，而在廣角鏡頭中則不需要再設(shè)置第二透鏡組件。此外，第一透鏡組件和第二透鏡組件的組成均可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)。本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)成像設(shè)備分別接收通過(guò)一對(duì)光圈的兩路光，并分別成一左眼圖像和一右眼圖像。帶 上3D眼鏡，就可以觀看到具有3D效果的圖像。為了調(diào)整左眼圖像和右眼圖像在水平方向的相互關(guān)系，本發(fā)明設(shè)置了玻璃板休，玻璃板體8的個(gè)數(shù)可以是兩個(gè)，即分別設(shè)置在一個(gè)光圈的后側(cè)；也可以是一個(gè)，設(shè)置在任一個(gè)光圈的后側(cè)。以一個(gè)玻璃板體為例，該玻璃板體具有一定的厚度和折射率，可以使通過(guò)其的光發(fā)生一定程度的偏移(如圖8所示)，其最終結(jié)果是改變了左眼圖像和右眼圖像的相對(duì)位置。再結(jié)合圖2來(lái)看，當(dāng)在光圈I后設(shè)置一個(gè)玻璃板體，通過(guò)調(diào)整該玻璃板體相對(duì)于光圈I的軸線的角度，則最終可以使物體2在焦平面上的像A和像B重合，此時(shí)，物體I在上述焦平面上，具有兩個(gè)像Cl和像C2，而此時(shí)，像Cl和像C2之間的距離為視差。圖8中，一個(gè)玻璃板體與其對(duì)應(yīng)的光圈的軸線之間的角度α為0° < α <90°。所述的3D鏡頭，還包括:至少一個(gè)玻璃板體，一個(gè)玻璃板體設(shè)置在一個(gè)光圈的后偵牝與該光圈的軸線之間的角度α為0° < α ^90°，以使通過(guò)該光圈的光線發(fā)生偏移。一種3D攝像系統(tǒng)，包括:所述的3D鏡頭；兩個(gè)成像設(shè)備，兩個(gè)成像設(shè)備分別用于形成左眼圖像和右眼圖像。成像設(shè)備可以是(XD、CMOS或者膠片。一種3D鏡頭，包括:一第三透鏡組件，其包括由兩個(gè)透鏡組件部分構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，各透鏡組件部分具有一個(gè)第三光軸，兩個(gè)第三光軸彼此平行，兩個(gè)透鏡組件部分分別用于接收兩路被拍攝物體的光線，且兩路透射光分別成一左眼圖像和一右眼圖像，左眼圖像和右眼圖像之間具有視差。所述的3D鏡頭，還包括:一對(duì)光圈，分別設(shè)置在一個(gè)透鏡組件部分的后側(cè)，且至少一個(gè)光圈的軸線與一個(gè)透鏡組件部分的第三光軸平行或重合，一對(duì)光圈的軸線之間的距離d 為 O < d < 100mm。以下將具有兩個(gè)第三光軸的第三透鏡組件6稱(chēng)為分軸式3D鏡頭，第三透鏡組件包括有兩個(gè)透鏡組件部分7，并且二者組成為一體結(jié)構(gòu)，兩個(gè)第三光軸彼此平行(如圖7(a)和圖7(b)所示)。兩個(gè)透鏡組件部分分別用于接收兩路被拍攝物體的光線，兩路光線可分別成具有視差的左眼圖像和右眼圖像。即在這種鏡頭中，通過(guò)第三透鏡組件就可以產(chǎn)生視差。將由第三透鏡組件形成的兩路光分別稱(chēng)為左光路和右光路。
本發(fā)明在上述第三透鏡組件的后側(cè)還設(shè)置了一對(duì)光圈，其目的在于，擴(kuò)大軸距的范圍。一對(duì)光圈分別設(shè)置在一個(gè)透鏡組件部分的后側(cè)，各光圈的軸線與第三光軸平行或重合，一對(duì)光圈相對(duì)兩個(gè)透鏡組件的對(duì)稱(chēng)線對(duì)稱(chēng)分布。實(shí)際上，共軸式3D鏡頭具有較小范圍的軸距，分軸式3D鏡頭則可以具有較大范圍的軸距。考慮到成像設(shè)備的體積，為了分別設(shè)置兩個(gè)成像設(shè)備，需要再設(shè)置第二反射鏡。實(shí)施例五、實(shí)施例六和實(shí)施例七給出了三種第二反射鏡的實(shí)施方式，上述各實(shí)施例可以參考實(shí)施例一、實(shí)施例三和實(shí)施例四。具體而言，實(shí)施例五中，一對(duì)第二反射鏡分別設(shè)置在一對(duì)光圈的后側(cè)，各第一反射鏡與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播。一對(duì)第二反射鏡相互靠近的一邊為平行，則左光路軸線和右光路軸線為在同一直線上；一對(duì)第二反射鏡相互靠近的一邊為交錯(cuò)的，則左光路軸線和右光路軸線為彼此平行的。實(shí)施例七中，一個(gè)第二反射鏡設(shè)置在其中一個(gè)光圈的后側(cè)，與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播，而使由另一個(gè)光圈通過(guò)的光線沿該光圈的軸線的方向向外傳播。所述的3D鏡頭，還包括:至少一個(gè)玻璃板體，一個(gè)玻璃板體設(shè)置在一個(gè)光圈的后偵牝與該光圈的軸線所成的角度β為0° < β <90°。分軸式3D鏡頭可以設(shè)置玻璃板體,實(shí)施方式與共軸式3D鏡頭一樣。一種3D攝像系統(tǒng)，包括:所述的3D鏡頭；兩個(gè)成像設(shè)備，兩個(gè)成像設(shè)各分別用于形成左眼圖像和右眼圖像。盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用 于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權(quán)利要求
1.一種3D鏡頭，其特征在于，包括: 一第一透鏡組件，其具有一第一光軸，用于接收被拍攝物體的光線； 一對(duì)光圈，所述一對(duì)光圈設(shè)置于所述第一透鏡組件的后側(cè)，且至少一個(gè)光圈的軸線與所述第一光軸不相交或不重合，以使第一透鏡組件的透射光分別通過(guò)一對(duì)光圈，并分別成一左眼圖像和一右眼圖像，左眼圖像和右眼圖像之間具有視差。
2.如權(quán)利要求1所述的3D鏡頭，其特征在于，一對(duì)光圈的軸線和第一光軸之間的距離之和 d 為 O < d < 100mm。
3.如權(quán)利要求2所述的3D鏡頭，其特征在于，所述一對(duì)光圈相對(duì)于所述第一光軸對(duì)稱(chēng)分布，一對(duì)光圈的軸線均平行于所述第一光軸。
4.如權(quán)利要求3所述的3D鏡頭，其特征在于，還包括: 一對(duì)第一反射鏡，一對(duì)第一反射鏡分別設(shè)置在一對(duì)光圈的后側(cè)，各第一反射鏡與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播。
5.如權(quán)利要求3所述的3D鏡頭，其特征在于，還包括: 一第一反射鏡，其設(shè)置在其中一個(gè)光圈的后側(cè)，與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播，而使由另一個(gè)光圈通過(guò)的光線沿該光圈的軸線的方向向外傳播。
6.如權(quán)利要求2所述的3D鏡頭，其特征在于， 其中一個(gè)光圈的軸線與第一光軸為異面垂直，另一個(gè)光圈的軸線與第一光軸平行，且所述其中一個(gè)光圈的軸線與所述另一個(gè)光圈的軸線不在同一平面上，· 或者， 其中一個(gè)光圈的軸線與第一光軸為異面垂直，另一個(gè)光圈的軸線與第一光軸重合。
7.如權(quán)利要求6所述的3D鏡頭，其特征在于，還包括: 一半透鏡，其設(shè)置在所述第一透鏡組件和所述一對(duì)光圈之間，其反射面與所述其中一個(gè)光圈的軸線成45度，以使透射光的一部分經(jīng)反射后通過(guò)所述其中一個(gè)光圈，另一部分經(jīng)透射后通過(guò)所述另一個(gè)光圈，所述半透鏡的透射率為0.5。
8.如權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的3D鏡頭，其特征在于，還包括: 至少一個(gè)玻璃板體，一個(gè)玻璃板體設(shè)置在一個(gè)光圈的后側(cè)，與該光圈的軸線之間的角度α為0° < α <90°，以使通過(guò)該光圈的光線發(fā)生偏移。
9.一種3D攝像系統(tǒng)，其特征在于，包括: 如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的3D鏡頭； 兩個(gè)成像設(shè)備，兩個(gè)成像設(shè)備分別用于形成左眼圖像和右眼圖像。
10.一種3D鏡頭，其特征在于，包括: 一第三透鏡組件，其包括由兩個(gè)透鏡組件部分構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，各透鏡組件部分具有一個(gè)第三光軸，兩個(gè)第三光軸彼此平行，兩個(gè)透鏡組件部分分別用于接收兩路被拍攝物體的光線，且兩路透射光分別成一左眼圖像和一右眼圖像，左眼圖像和右眼圖像之間具有視差。
11.如權(quán)利要求10所述的3D鏡頭，其特征在于，還包括: 一對(duì)光圈，分別設(shè)置在一個(gè)透鏡組件部分的后側(cè)，且各光圈的軸線與一個(gè)透鏡組件部分的第三光軸平行或重合，一對(duì)光圈相對(duì)兩個(gè)透鏡組件的對(duì)稱(chēng)線對(duì)稱(chēng)分布，一對(duì)光圈的軸線之間的距離d為O < d彡100mm。
12.如權(quán)利要求11所述的3D鏡頭，其特征在于，還包括: 一對(duì)第二反射鏡，一對(duì)第二反射鏡分別設(shè)置在一對(duì)光圈的后側(cè)，各第一反射鏡與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播。
13.如權(quán)利要求11所述的3D鏡頭，其特征在于，還包括: 一第二反射鏡，其設(shè)置在其中一個(gè)光圈的后側(cè)，與一個(gè)光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過(guò)的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播，而使由另一個(gè)光圈通過(guò)的光線沿該光圈的軸線的方向向外傳播。
14.如權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的3D鏡頭，其特征在于，還包括: 至少一個(gè)玻璃板體，一個(gè)玻璃板體設(shè)置在一個(gè)光圈的后側(cè)，與該光圈的軸線所成的角度β為0° < β <90°，以使經(jīng)過(guò)該光圈的光線發(fā)生偏移。
15.一種3D攝像系統(tǒng)，其特征在于，包括: 如權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的3D鏡頭； 兩個(gè)成像設(shè)備，兩個(gè) 成像設(shè)備分別用于形成左眼圖像和右眼圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了3D鏡頭和3D攝像系統(tǒng)。3D鏡頭包括:一第一透鏡組件，其具有一第一光軸;一對(duì)光圈，所述一對(duì)光圈設(shè)置于所述第一透鏡組件的后側(cè)，且至少一個(gè)光圈的軸線與所述第一光軸不相交，以便第一透鏡組件的透射光分別通過(guò)一對(duì)光圈，并分別成一左眼圖像和一右眼圖像，左眼圖像和右眼圖像之間具有視差。3D鏡頭包括:一第三透鏡組件，其包括由兩個(gè)透鏡組件部分構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，各透鏡組件部分具有一個(gè)第三光軸，兩個(gè)第三光軸彼此平行，兩個(gè)透鏡組件部分分別用于接收兩路被拍攝物體的光線，且兩路透射光分別成一左眼圖像和一右眼圖像，左眼圖像和右眼圖像之間具有視差。本發(fā)明通過(guò)一個(gè)鏡頭就實(shí)現(xiàn)了3D影像和視頻的拍攝，極大的簡(jiǎn)化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G03B35/10GK103235479SQ20131016294
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月6日
發(fā)明者張偉 申請(qǐng)人:張偉, 苑璐