[发明专利]具有双采样透镜的单轴立体成像装置

说明书

交叉引用的相关申请

本发明可以与2012年1月13日提交的第61/586,736号的主题名称为“单光径合成立体成像器”的我们的临时申请相结合，并通过引用并入本文中。

技术领域

本发明概括地涉及立体成像。特别地，本发明涉及一种用于对使用双采样透镜的立体成像装置中单光径的不同部分进行采样的单透镜布置。

背景技术

立体视觉现象，或称立体影像，与具有双目视觉的人类或动物对在场景中感知深度的能力直接相关。这是通过人类大脑同时处理两组存在些许不同的二维光数据时产生的感受效果。通过独立的人类观测者所体验的该现象，是基于这样的事实，即在观测者双眼的视网膜形成的图像存在些许不同。通过人类观测者所观测到的在场景中的点物体在左视网膜中成像的图像与右视网膜上的相同场景中成像的图像相比存在些许不同的角度。

最初，通过使用取自两个独立的相机的图像创建立体影像。工作(特别是在视频图像领域)导向这样的系统：两个完整的成像系统永久合并为单个立体取景器。这样的取景器典型地具有提供两条光径的双光轴和成对的物镜光学子系统。它们典型地具有用于右眼视图的一个光轴以及用于左眼视图的一个光轴以产生两幅完整图像，一幅用于右眼透视图且一幅用于左眼透视图，并排在两个成像传感器上。

立体成像系统的一些实施中具有围绕中心光轴的单光径。为了获得立体图像对，这样的系统对上述单个成像路径中的光的不同部分(表示成像系统的透镜视场的不同透视图)进行采样。可利用不同方法对单个成像路径中的光的两个部分进行采样。

在一些实施中，作为例子，利用互助的正交线性偏光器以对单个成像路径中的光的两个大致互斥的单独部分进行采样。然后该光基于偏振状态而可选地被引导至合适的成像传感器。在一些实施中，利用在同时记录它们的同时可以区分两种偏振状态的成像传感器。而在其他实施中，将光从单个成像路径的两个部分引导至不同的成像传感器。

单个成像路径立体系统的永久挑战之一是，即使这种类型的设备的尺寸缩减，也要确保来自单个成像路径的两个部分的两个独立形成的图像具有良好的光学成像性能。在这方面，这些基于光的偏振状态而区分两个图像的系统承受的固有缺陷在于，在偏振过程中有用光的大部分被故意丢弃。因此，改进的系统将避免使用光的偏振来分离两个图像，并将有效地与小型成像传感器联接。

发明内容

根据本发明的第一方案，提供一种立体成像器，其包括透镜，该透镜具有：沿着光轴布置的前透镜组合件；沿着光轴布置的后透镜组合件；以及第一采样透镜和第二采样透镜，该第一采样透镜和第二采样透镜在前透镜组合件和后透镜组合件之间布置在光轴的对侧，并接近透镜的孔径面。立体成像器进一步包括第一孔径和第二孔径，第一孔径和第二孔径布置在透镜的孔径面内，并且分别与第一采样透镜和第二采样透镜大致成直线。第一孔径和第二孔径以孔径间距而分离，并且，第一孔径和第二孔径可以配置为允许通过改变孔径间距而改变成像器的立体影像。透镜可以配置为允许第一采样透镜和第二采样透镜分别配合第一孔径和第二孔径而移动。第一孔径和第二孔径可以是可变孔径。

第一采样透镜可以包括第一前组件采样透镜和第一后组件采样透镜，第一前组件采样透镜布置在第一孔径和前透镜组合件之间并靠近第一孔径，第一后组件采样透镜布置在第一孔径和后透镜组合件之间并靠近第一孔径。第二采样透镜可以包括第二前组件采样透镜和第二后组件采样透镜，第二前组件采样透镜布置在第二孔径和前透镜组合件之间并靠近第二孔径，第二后组件采样透镜布置在第二孔径和后透镜组合件之间并靠近第二孔径。

立体成像器还包括沿着透镜的光轴布置在透镜后面的成像传感器，传感器能操作以接收来自透镜的第一图像和第二图像，其中，第一图像通过由第一采样透镜从透镜的视场的光的第一部分所采样的光而形成，并且，第二图像通过由第二采样透镜从透镜的视场的光的第二部分所采样的光而形成。立体成像器还包括控制器，其用于为来自传感器的第一图像和第二图像提取图像数据，第一图像数据表示透镜的视场中的物体的第一透视图，而第二图像数据表示物体的第二透视图。成像传感器可以包括布置为接收第一图像的第一组件传感器、和布置为接收第二图像的第二组件传感器。