[实用新型]三维成像装置及三维成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三维成像装置，利用该三维成像装置构建的三维成像系统。

背景技术

三维场景因纵深信息能被视觉感受而具有立体感，人眼之所以能够感受三维场景的立体感，是由于人眼的瞳距，即两眼之间的间距，从而对同一场景在同一时刻的观察视角存在差异，该差异也称为视差，两眼观察到的两幅具有视差的图像经视觉神经中枢的融合反射及视觉心理反应便产生了三维立体感。

早期的三维成像装置采用两块图像传感器进行成像，导致其体积大，不适合在内窥镜、特种监控器等对体积受到限制的成像系统中使用。

为尽量减小三维成像装置的体积，公布号为CN104935915A，公布日为2015年09月23日，名称为“成像装置、三维成像系统及三维成像方法”的专利文献中提供了一种减小三维成像装置体积的技术方案，其包括第一镜头、第二镜头及图像传感器；第一镜头与第二镜头用于在同时刻对同一场景进行取像，以获取存在视差的第一图像与第二图像；图像传感器的靶面被划分为第一感光区与第二感光区，第一感光区与第二感光区相互分离，即第一感光区与第二感光区为该图像传感器靶面上相互无重叠部分的两个区域，第一图像经第一镜头投射至第一感光区，第二图像经第二镜头投射至第二感光区。该成像装置由于只用了一块图像传感器，较之先前的技术方案体积相对减小且成本低。此外，其还提供一种以该成像装置构建的三维成像系统及可使用该三维成像系统进行成像的三维成像方法。

上述方案是在靶面一定的图像传感器上采用非全幅的成像方式，每幅图像的像素与全幅图像相比相差甚远。由于图像传感器获取的图像本身像素低的缘故，无论三维成像系统如何提高质量，也不能使图像的清晰度得以提高到理想的程度。

如何使三维成像装置在如同CN104935915A公布的方案同样具有体积较小优点的前提下，即只采用一块图像传感器的情形下，进一步提高图像清晰度、分辨率及成像画幅，使三维成像系统能获得更佳的三维图像显示，从而人们能在本实用新型提供的三维成像系统中观察到更加清晰的三维图像实景，获得更大的成像面积，是本实用新型要解决的首要任务。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种提高了成像清晰度的三维成像装置；

本实用新型的另一目的是提供一种以上述三维成像装置构建的三维成像系统。

为实现上述主要目的，本实用新型提供的三维成像装置包括第一镜头及第二镜头，一块图像传感器，第一偏转棱镜及第二偏转棱镜，第一光阀及第二光阀。第一镜头与第二镜头以光轴线相互平行的方式并排布置，第一镜头的光轴线与第二镜头的光轴线关于图像传感器靶面的法向中心线对称设置。第一偏转棱镜设置在第一镜头与图像传感器之间，用于将第一镜头获取的图像引至图像传感器的整个靶面，第二偏转棱镜设置在第二镜头与图像传感器之间，用于将第二镜头获取的图像引至图像传感器的整个靶面。第一光阀设置在第一镜头至图像传感器之间的光路上，第二光阀设置在第二镜头至图像传感器之间的光路上。第一光阀与第二光阀交替启闭。

进一步的方案是还包括成像调焦或变焦机构，成像调焦或变焦机构包括一个成像调焦或变焦致动器，成像调焦或变焦致动器用于同时驱动第一镜头及第二镜头进行同步调焦或变焦。

为实现上述另一目的，本实用新型提供的三维成像系统包括三维成像装置及处理器。三维成像装置包括第一镜头及第二镜头，一块图像传感器，第一偏转棱镜及第二偏转棱镜，第一光阀及第二光阀。第一镜头与第二镜头以光轴线相互平行的方式并排布置，第一镜头的光轴线与第二镜头的轴线关于图像传感器靶面的法向中心线对称设置。第一偏转棱镜设置在第一镜头与图像传感器之间，用于将第一镜头获取的图像引至图像传感器的整个靶面，第二偏转棱镜设置在第二镜头与图像传感器之间，用于将第二镜头获取的图像引至图像传感器的整个靶面。第一光阀设置在第一镜头至图像传感器之间的光路上，第二光阀设置在第二镜头至图像传感器之间的光路上。第一光阀与第二光阀交替启闭。处理器用于控制图像扫描，控制第一光阀与第二光阀交替启闭，控制图像分离、图像合成和畸形校正。还用于将一个启闭周期内第一镜头在图像传感器上投射的二维图像与第二镜头在图像传感器上投射的二维图像合成一幅三维图像。

进一步的方案是其中三维成像装置还包括成像调焦或变焦机构，成像调焦或变焦机构包括一个成像调焦或变焦致动器，成像调焦或变焦致动器用于同时驱动第一镜头及第二镜头进行同步调焦或变焦。