[發明專利]3D鏡頭和3D攝像系統

有效

• 申請號: 201310162946.3
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103235479A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 張偉
• 申請（專利權）人: 張偉;苑璐
• 主分類號: G03B35/10
• 分類號: G03B35/10;G02B13/00;H04N5/225
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及鏡頭和攝像系統，尤其涉及可以實現3D影像以及視頻拍攝的3D鏡頭，以及基于上述鏡頭進行拍攝的攝像系統。

背景技術

立體視覺的產生原理為:人類擁有2只眼睛，人類看同一物體時，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，經過大腦處理，從而形成能生動感知距離、方位的立體視覺。

為了模擬人類的立體視覺，產生了立體拍攝，具體的使用兩臺攝影機來模擬人的雙眼，從而實現立體影像的拍攝。目前市場上已經出現了雙鏡頭一體的DV機，如索尼PMW-TD300，但是這種一體機的畫質和靈活性是很有限的，僅僅局限在民用領域，而專業領域全部還是雙機組合方式。

現有技術中兩個攝影機的設置方式主要有兩種:并列式和垂直式。

并列式攝影支架的設置方式如圖9所示，兩臺攝影機平行架設在攝影支架12上，具有結構簡單、成本相對低廉的特點。但是由于攝影機的機身往往比較大，以至于在2臺攝影機平行緊靠在一起的情況下，由于機身的寬度，仍然很難使雙鏡頭軸距達到立體拍攝中常用的2-7cm。并列式攝影支架只適合較遠物體的拍攝。

為了解決兩臺攝影機的雙鏡頭軸距無法進一步縮小的問題，設計了垂直式攝影支架，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13，一臺攝影機位于支架的水平位置，另外一臺攝影機位于支架垂直位置，半透鏡位于兩臺攝影機的夾角之間。在垂直式攝影支架上，兩臺攝影機可以互不干擾的自由調整位置，自由改變雙鏡頭軸心的距離。但是，垂直式攝影支架結構復雜，體積大，機械結構不容易做到高可靠性，而且無法實現高機動性和高效率拍攝，也無法使用大廣角鏡頭和濾鏡等攝影附件，造價也很高，再加上雙鏡頭的同步機構和攝像機姿態控制機構，系統整體售價從幾十萬到幾百萬人民幣不等。

此外，發明人還在申請號為201210326382.8的發明專利里公開了“一種攝影支架”，其具體技術方案為(見圖11):一種攝影支架，包括支撐平臺，所述支撐平臺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;所述支撐平臺還支撐所述第一攝影機(150)和第二攝影機(160)，使得所述第一攝影機(150)和第二攝影機(160)的鏡頭相對放置，并且錯開一定的距離，由第一反射鏡(120)將被拍攝景物光線反射到第一攝影機(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(160)的鏡頭。該在先專利雖然具有一定革新性，可以實現良好的立體拍攝效果，但是仍然是利用兩臺攝像機(包括兩臺機身和兩個鏡頭)進行拍攝，系統尚未實現高度的緊湊性，尤其是兩個鏡頭的同步控制難以精準。

目前現有技術中也出現了少數可以實現3D拍攝的單鏡頭方案，極大的簡化拍攝的設備。但是現有的單鏡頭方案仍然存在諸多的問題，比如，索尼公司所設計的3D單鏡頭利用后組透鏡的偏移來實現視差，導致前組透鏡和后組透鏡不同軸，進而導致畫質劣化，并且所形成的視差很小，難以滿足更高的拍攝要求。

發明內容

本發明提供了可以實現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。

本發明提供的技術方案為:

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;

一對光圈，所述一對光圈設置于所述第一透鏡組件的后側，且至少一個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一對光圈，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。

優選的是，所述的3D鏡頭中，一對光圈的軸線和第一光軸之間的距離之和d為0＜d≤100mm。

優選的是，所述的3D鏡頭中，所述一對光圈相對于所述第一光軸對稱分布，一對光圈的軸線均平行于所述第一光軸。

優選的是，所述的3D鏡頭，還包括:

一對第一反射鏡，一對第一反射鏡分別設置在一對光圈的后側，各第一反射鏡與一個光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播。

優選的是，所述的3D鏡頭，還包括:

一第一反射鏡，其設置在其中一個光圈的后側，與一個光圈的軸線成45度，以使由該光圈通過的光線沿垂直于該光圈的軸線的方向向外傳播，而使由另一個光圈通過的光線沿該光圈的軸線的方向向外傳播。

優選的是，所述的3D鏡頭中，

其中一個光圈的軸線與第一光軸為異面垂直，另一個光圈的軸線與第一光軸平行，且所述其中一個光圈的軸線與所述另一個光圈的軸線不在同一平面上，

或者，