[发明专利]单光路变形立体成像器

说明书

技术领域

本发明一般地涉及立体成像。更具体地，本发明涉及改变沿单光路的不同部分产生的场景的立体图像对的纵横比。

背景技术

立体视觉现象，或称立体视象(stereopsis)，与具有双目视觉的人类和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稍微不同的二维光数据时产生的知觉效果。通过未受协助的人类观测者所体验的该现象，是基于这样的事实，即观测者双眼形成的视网膜图像存在轻微不同。由人类观测者所观测到的在场景中的点对象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，存在位置上的轻微不同。

最初，通过使用两个独立的照相机拍摄的图像创建立体影像。工作(特别是在视频成像领域)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路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在两个成像传感器上并排产生两幅完整图像，一幅用于右眼视角且一幅用于左眼视角。

在每幅图像具有典型的4:3(水平：竖直)的风景画纵横比的情况下，需要具有该纵横比的两个成像传感器，以构成对昂贵的传感器的实际资产的最佳使用。将两幅图像并排投射到单个的4:3纵横比的成像传感器上，会浪费该昂贵的传感器的很大一部分。为了在这种安排中有效地使用单个的传感器，可以开发具有纵横比8:3的专门的双倍水平宽度的成像传感器。即使大纵横比(例如16:9)的传感器，也不能容许具有商业上可接受的纵横比的两幅图像在没有图像尺寸的缩减以及随之而来的传感器表面在竖直方向的损耗的情况下被并列捕捉。

在一些实现方案中，立体系统在该种安排的传感端的附近具有单光路。这种取景器最常见会被安排为允许两幅图像在同一个传感器中在时间上交替地被捕捉。这种方法采用同步时分的布置，在一个成像器中一个时刻只允许两幅视图中的一幅被成像。读出和显示装置被安排为，以允许显示器的人眼观察器能够观测到两幅图像的明显地连续显示的速率，交替显示左右图像中的一幅或另一幅，两幅图像为用于左眼的一幅图像以及用于右眼的另一幅图像。这种系统具有板载调制器以及驱动该调制器的电子设备的额外的负担，例如这些机械斩波、光阀或“液晶”类型。对于一幅特殊图像，这种布置还将有效光等分到各传感器，对信号的光电电路的信噪比性能带来负面结果。在使用偏振或其他滤波技术的情况下，存在额外的传输损耗。

然而，其他的单光路立体系统采用在相同的传感器区域内具有两组传感元件的专门的传感器，一组感测一种特征的光，另一组感测另一种特征的光。典型地，所述特征可以是偏振或色彩。然后，双眼的图像通过基于偏振或色彩的适当的滤波器被区分。在这种装置中使用非标准传感器仍然是商业竞争中的一个问题。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供了一种立体成像装置，所述装置使用沿着通过具有单光轴的前透镜组件的单光路得到的光，在单个图像传感器上形成变形立体图像对(anamorphic stereoscopic image pair)，该变形立体图像对包括第一图像和与所述第一图像具有不同视角的第二图像，所述装置包括：第一孔径和第二孔径，布置为接近所述前透镜组件的孔径平面，分别位于所述前透镜组件的光轴的相对的两侧，且被孔径间间隔隔开；至少一个变形元件，布置于所述单光路中；第一采样透镜，位于所述孔径平面与所述传感器之间且与所述第一孔径接近并重叠；第二采样透镜，位于所述孔径平面与所述传感器之间且与所述第二孔径接近并重叠；以及后透镜组件，布置于两个采样透镜和所述传感器之间，通过从所述第一采样透镜和第二采样透镜接收的光来在所述传感器上形成所述第一图像和第二图像。所述采样透镜可以被布置为引导从两个孔径接收的光，以通过所述后透镜组件在所述图像传感器的实质上不同的非重叠位置处，形成所述第一图像和第二图像。所述至少一个变形元件可以是所述两个采样透镜。在其他实施例中，所述至少一个变形元件可以是布置于所述光轴上的单个变形元件。所述第一采样透镜和第二采样透镜分别关于所述第一孔径和第二孔径离轴地布置，以通过所述后透镜组件，在所述图像传感器上形成竖直排列于彼此之上且实质上非重叠的所述第一图像和第二图像。在其他的实施例中，所述第一和第二采样透镜分别关于所述第一孔径和第二孔径离轴地布置，以通过所述后透镜组件，在所述图像传感器上形成彼此相邻地水平排列且实质上非重叠的所述第一图像和第二图像。