[0001] 本实用新型涉及立体视觉系统领域， 尤其涉及一种立体视觉摄像头。

背景技术

[0002] 立体摄像是表现景物三维空间的一种摄像方法 ， 通过制作两幅不同视点的影像 模拟双目观看， 以达到三维效果。 立体摄像的拍摄工具有专用立体拍摄设备， 该立体拍摄设备可以是立体照相机或者立体摄 像机， 或者在单镜头相机或者单 镜头摄像机上装配立体附加镜作为立体拍摄设 备， 也可以将两个或者两个以上 的单镜头相机或者单镜头摄像机进行改造， 使两个设备同步进行拍摄。

[0003] 目前， 常用的立体视觉系统是双摄像机视觉系统， 如图 1所示。

[0004] 图 1中 101为两个摄像头， 包括了透镜组 102和数字成像器件 103.其中， 两个摄像 头内部的透镜组 102包含凸透镜、 凹透镜、 平凸镜等等， 在双摄像机立体成像系 统中起到了关键作用， 既能约束入射光又能聚焦、 传递入射光； 数字成像器件 1 03为每个摄像头内置的数字成像器件， 一般以 CCD最为常见， 此外， 104表示入 射光线。 该系统成像的原理是由两个透镜同吋对同一物 体两个不同角度进行图 像信息采集， 通过透镜组传给数字成像器件 103， 再由电脑将两个数字成像器件 103中的图像数据进行整合重建， 最终得到一个三维图像。

[0005] 虽然上述的方式能够得到三维图像， 但是由于两个摄像头前后左右难以精确固 定， 且难以同吋拍摄等问题， 会造成取样误差， 实际操作不方便等问题， 进而 给成像造成误差， 成像效果不好。

技术问题

[0006] 有鉴于此， 本实用新型提供一种立体视觉摄像头， 用于解决现有技术中两个摄 像头不易同步拍摄， 成像效果差的问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0007] 第一方面， 本实用新型实施例提供一种立体视觉摄像头， 所述摄像头包括一个 数字成像器件以及两个完全相同的透镜组， 两个所述透镜组并列排列且间距固 定为人眼间距， 所述摄像头还包括： 两个棱镜组， 所述棱镜组中包含至少一个 三角棱镜， 两个所述棱镜组分别位于两个所述透镜组后面 ， 且同吋位于所述数 字成像器件前面。

[0008] 在第一方面第一种可行的实现方式中， 所述棱镜组包含两个相同的直角三角棱 镜， 两个所述直角三角棱镜直角边相邻且构成菱形 。

[0009] 结合第一方面第一种可行的实现方式， 在第一方面第二种可行的实现方式中， 在所述棱镜组中， 所述直角三角棱镜相邻的直角边与所述数字成 像器件垂直。

[0010] 结合第一方面第一种可行的实现方式， 在第一方面第三种可行的实现方式中， 所述直角三角棱镜的斜面包含增透膜。

[0011] 在第一方面第四种可行的实现方式中， 所述棱镜组包含一个直角三角棱镜和一 个平面镜， 所述直角三角棱镜与所述平面镜并列排列， 且所述平面镜与所述直 角三角棱镜的斜面平行。

[0012] 结合第一方面第四种可行的实现方式， 在第一方面第五种可行的实现方式中， 所述直角三角棱镜的一条直角边与所述数字成 像器件垂直， 且另一条直角边与 所述数字成像器件平行。

[0013] 结合第一方面第四种可行的实现方式， 在第一方面第六种可行的实现方式中， 所述平面镜对着所述直角三角棱镜的面上包含 增透膜， 所述直角三角棱镜的斜 面包含增透膜。

[0014] 结合第一方面第一种可行的实现方式或者第一 方面第四种可行的实现方式， 在 第一方面第七种可行的实现方式中， 所述直角三角棱镜为等腰直角三角棱镜。

[0015] 在第一方面第八种可行的实现方式中， 所述透镜组的视场角为 -10度至 10度的 范围内。

[0016] 结合第一方面第八种可行的实现方式， 在第一方面第九种可行的实现方式中， 所述透镜组的通光面包含增透膜。

[0017] 从以上技术方案可以看出， 本实用新型实施例具有以下优点：

[0018] 摄像头中包含两个棱镜组， 每个棱镜组中包含至少一个三角棱镜， 且两个棱镜 组分别位于两个透镜组后面， 且同吋位于数字成像器件前面， 通过在一个镜头 中设置两个透镜组及两个棱镜组， 使得能够通过一个镜头拍摄用于制作立体图 像的图像， 避免两个镜头拍摄带来的不能同步及成像效果 差的问题。

发明的有益效果

有益效果

[0019] 为让本实用新型的上述和其他目的、 特征和优点能更明显易懂， 下文特举较佳 实施例， 并配合所附图式， 作详细说明如下。

对附图的简要说明

附图说明

[0020] 通过阅读参照一下附图所作的对非限制性实施 例所作的详细描述， 本实用新型 的其他特征、 目的和有点将会更加明显：

[0021] 图 1为现有技术中双摄像视觉系统的机构图；

[0022] 图 2为本实用新型实施例中立体视觉摄像头的结� �的一个示意图；

[0023] 图 3为本实用新型实施例中立体视觉摄像头的结� �的另一示意图。

本发明的实施方式

[0024] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步 的详细说明。 可以理解的是， 此 处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用 新型， 而非对该实用新型的限定 。 另外还需要说明的是， 为了便于描述， 附图中仅示出了与有关实用新型相关 的部分。

[0025] 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本实用新型中的实施例及实施例中的特征 可以相互结合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实 用新型。

[0026] 在本实用新型实施例中， 立体视觉摄像头包括一个数字成像器件以及两 个完全 相同的透镜组， 两个透镜组并列排列且间距固定为人眼间距， 且摄像头还包括 ： 两个棱镜组， 棱镜组中包含至少一个三角棱镜， 两个棱镜组分别位于两个透 镜组后面， 且同吋位于数字成像器件前面。

[0027] 需要说明的是， 在实际应用中， 数字成像器件、 透镜组和棱镜组都将按照预先 设置的位置由金属支架固定， 保持固定间距及位置。 [0028] 其中， 棱镜组可以是包含两个完全相同的直角三角棱 镜， 也可以是由一个直角 三角棱镜和一个平面镜构成， 下面将具体的进行介绍。

[0029] 请参阅图 2， 为本实用新型实施例中立体视觉摄像头的结构 的实施例， 包括： 一个数字成像器件 103及两个完全相同的透镜组 102， 该两个透镜组 102并列排列 且间距固定为人眼间距， 此外， 摄像头还包括两个棱镜组 201， 该棱镜组中包含 两个相同的直角三角棱镜 202， 该两个直角三角棱镜 202的直角边相邻且构成菱 形。

[0030] 在本实用新型实施例中， 该两个直角三角棱镜 202相邻的直角边与数字成像器 件 103垂直， 且该两个直角三角棱镜 202的另外两条直角边均与数字成像器件 103 平行。

[0031] 优选的， 该两个直角三角棱镜 202的斜面包含增透膜， 该增透膜是通过镀膜的 方式镀到直角三角棱镜 202的斜面上的， 该斜面为直角三角棱镜 202的通光面， 通过在通光面上镀一层增透膜， 能够减小光线的反射损耗。

[0032] 优选的， 该两个直角三角棱镜 202均为等腰直角三角棱镜， 使得光线能够在直 角三角棱镜 202内发生全反射。

[0033] 在本实用新型实施例中， 数字成像器件 103是电荷耦合元件 （Charge-coupled Device, CCD) ， 也可以称为 CCD图像传感， 或者图像控制器。 优选尺寸为 6m m〜8mm。

[0034] 在本实用新型实施例中， 透镜组 102的视场角在 -10度至 10度的范围内， 在使用 该摄像头拍摄物体吋， 要求被拍摄的物体与摄像头保持一定的距离。 且为了减 小光线的反射损耗， 该透镜组 102的通光面包含增透膜。

[0035] 其中， 透镜组 102包含并列排列的平凹透镜 203、 第一平凸透镜 204、 第二平凹 透镜 205。

[0036] 其中， 平凹透镜 203是一个左平右凹的透镜， 光线自左向右通过该透镜， 其主 要功能是对入射光线进行初步的整合， 将视场角内倾斜度较大的入射光整合成 角度偏差小的光， 供后续透镜使用。

[0037] 其中， 第一平凸透镜 204是一个左平右凸的透镜， 该透镜的主要功能是传递平 凹透镜 203整合后的光线， 同吋对光线有聚焦功能， 能够更好的供第二平凸透镜 205使用， 为了和第二平凸透镜 205匹配， 第一平凸透镜 204的凸面曲率半径和第 二平凸透镜 205的凸面曲率半径相同， 且该曲率半径略小于平凹透镜 203的凹面 曲率半径。

[0038] 其中， 平凸透镜 205是一个左凸右平的透镜， 该透镜的功能是再次对经过平凹 透镜 203及第一平凸透镜 204处理过的光线进行聚焦优化处理， 以供后续的棱镜 组 201使用。

[0039] 进一步的， 在本实用新型实施例中， 透镜组 102和棱镜组 201的材料均为 BK7。

[0040] 在本实用新型实施例中， 摄像头包含两个棱镜组， 且每一个棱镜组包含两个完 全一样的直角三角棱镜， 使得能够同吋获取对同一个物体不同方向拍摄 的图像 ， 避免现有技术中通过两个摄像头拍摄带来的视 差问题， 且操作方便， 成像效 果更好。

[0041] 为了更好的理解本实用新型实施例中图 2所示实施例描述的摄像头， 下面将详 细描述光线在该摄像头中的传输过程， 包括：

[0042] 1) 如图 2所示， 箭头的方向即为光线在摄像头中的传输的方向 ， 具有一定视角 的入射光线 104进入透镜组 102， 且入射光线 104的视角小于摄像头的最大视角； [0043] 2) 对于右眼光路， 入射光线 104通过透镜后压缩视角， 变为平行出射光， 进入 棱镜组 201 ;

[0044] 3) 光线在棱镜组 201的两个直角三角棱镜 202内经过反射产生平移， 出射棱镜 组 201 ;

[0045] 4) 光线进入数字成像器件 103， 且落在数字成像器件 103的右侧区域， 此外， 左眼光路与右眼光路相似， 最后进入数字成像器件 103的左侧区域。

[0046] 请参阅图 3， 为本实用新型实施例中立体视觉摄像头的结构 的实施例， 包括： 一个数字成像器件 103及两个完全相同的透镜组 102， 该两个透镜组 102并列排列 且间距固定为人眼间距， 此外， 摄像头还包括两个棱镜组 301且该棱镜组包含一 个直角三角棱镜 202和一个平面镜 302， 且该直角三角棱镜 202与平面镜 302并列 排列， 且平面镜 302与直角三角棱镜 202的斜面平行。

[0047] 在本实用新型实施例中， 棱镜组 301中的直角三角棱镜 202的一条直角边与数字 成像器件 103垂直， 且该直角三角棱镜 202的另一条直角边与数字成像器件 103平 行。

[0048] 优选的， 在本实用新型实施例中， 为了减小光线的反射损耗， 平面镜 302对着 直角三角棱镜 202的面上包含增透膜， 且直角三角棱镜 202的斜面也包含增透膜 ， 其中， 增透膜是通过镀膜的方式镀在直角三角棱镜 202的斜面上及平面镜 302 的面上的。

[0049] 优选的， 在本实用新型实施例中， 直角三角棱镜 202为等腰直角三角棱镜， 使 得光线能够在直角三角棱镜 202内发生全反射。

[0050] 在本实用新型实施例中， 透镜组 102的视场角在 -10度至 10度的范围内。 此外， 为了减少光线损耗， 透镜组 102通光面包含增透膜。

[0051] 其中， 透镜组 102包含并列排列的平凹透镜 203、 第一平凸透镜 204、 第二平凹 透镜 205。

[0052] 其中， 平凹透镜 203是一个左平右凹的透镜， 光线自左向右通过该透镜， 其主 要功能是对入射光线进行初步的整合， 将视场角内倾斜度较大的入射光整合成 角度偏差小的光， 供后续透镜使用。

[0053] 其中， 第一平凸透镜 204是一个左平右凸的透镜， 该透镜的主要功能是传递平 凹透镜 203整合后的光线， 同吋对光线有聚焦功能， 能够更好的供第二平凸透镜 205使用， 为了和第二平凸透镜 205匹配， 第一平凸透镜 204的凸面曲率半径和第 二平凸透镜 205的凸面曲率半径相同， 且该曲率半径略小于平凹透镜 203的凹面 曲率半径。

[0054] 其中， 平凸透镜 205是一个左凸右平的透镜， 该透镜的功能是再次对经过平凹 透镜 203及第一平凸透镜 204处理过的光线进行聚焦优化处理， 以供后续的棱镜 组 301使用。

[0055] 进一步的， 在本实用新型实施例中， 透镜组 102和棱镜组 201的材料均为 BK7。

[0056] 在本实用新型实施例中， 数字成像器件 103是 CCD , 也可以称为 CCD图像传感

， 或者图像控制器。 优选尺寸为 6mm~8mm。

[0057] 在本实用新型实施例中， 摄像头包含两个棱镜组， 且每一个棱镜组都包含一个 直角三角棱镜和一个平面镜， 使得能够在同一个摄像头中同吋获取对同一物 体 不同方向拍摄的图像， 避免现有技术中通过两个摄像头拍摄带来的视 差问题， 且操作方便， 成像效果更好。

[0058] 为了更好的理解本实用新型实施例中图 3所示实施例描述的摄像头， 下面将详 细描述光线在该摄像头中的传输过程， 包括：

[0059] 1) 如图 3所示， 箭头的方向即为光线在摄像头中的传输的方向 ， 具有一定视角 的入射光线 104进入透镜组 102， 且入射光线 104的视角小于摄像头的最大视角； [0060] 2) 对于右眼光路， 入射光线 104通过透镜后压缩视角， 变为平行出射光， 进入 棱镜组 201 ;

[0061] 3) 光线在棱镜组 201的直角三角棱镜 202内经过反射至平面镜 302， 且由平面镜 302反射， 且反射之后产生平移， 出射棱镜组 201 ;

[0062] 4) 光线进入数字成像器件 103， 且落在数字成像器件 103的右侧区域， 此外， 左眼光路与右眼光路相似， 最后进入数字成像器件 103的左侧区域。

[0063] 以上所述， 仅是本实用新型的较佳实施例而已， 并非对本实用新型作任何形式 上的限制， 虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上， 然而并非用以限定本实 用新型， 任何熟悉本专业的技术人员， 在不脱离本实用新型技术方案范围内， 当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或 修饰为等同变化的等效实施例， 但凡是未脱离本实用新型技术方案内容， 依据本实用新型的技术实质对以上实 施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰， 均仍属于本实用新型技术方案的 范围内。