攝像組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種攝像組件的實(shí)施例,包括第一攝像單元和第二攝像單元:所述第一攝像單元包括第一透鏡組件和第一圖像傳感器,所述第一透鏡組件在所述第一圖像傳感器上呈實(shí)像;所述第二攝像單元包括第二透鏡組件和第二圖像傳感器,所述第二透鏡組件在所述第二圖像傳感器上呈實(shí)像;所述第一透鏡組件到所述第一圖像傳感器的光路和所述第二透鏡組件到所述第二圖像傳感器的光路有一共享區(qū)域。本實(shí)施例的有益效果是縮小了總體積。
【專利說明】攝像組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攝像組件,尤其是節(jié)省空間的、緊湊的攝像組件。
【背景技術(shù)】
[0002]專利US20120053407(名稱為:Multi_camera endoscope)描述了一種多攝像頭的人體內(nèi)窺鏡。圖1是已有專利的內(nèi)窺鏡示意圖,圖中三個攝像頭101的主光軸互為90°,通過增加了兩個側(cè)面的攝像頭從而擴(kuò)大視野空間。但三個攝像頭集成在內(nèi)窺鏡的前端,使內(nèi)窺鏡空間體積難以縮小。用于人體的內(nèi)窺鏡尺寸越大,對人體造成損傷的可能性也更大。長期以來一直希望內(nèi)窺鏡的功能越強(qiáng)但體積卻越小。除用于人體的內(nèi)窺鏡,便攜式設(shè)備、空間緊湊的電子設(shè)備也對攝像器件的體積很敏感。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種攝像組件,在集成兩個或者兩個以上的攝像單元的同時節(jié)省體積空間。
[0004]一種攝像組件實(shí)施例,包括第一攝像單元和第二攝像單元:所述第一攝像單元包括第一透鏡組件和第一圖像傳感器,所述第一透鏡組件在所述第一圖像傳感器上呈實(shí)像;所述第二攝像單元包括第二透鏡組件和第二圖像傳感器,所述第二透鏡組件在所述第二圖像傳感器上呈實(shí)像;所述第一透鏡組件到所述第一圖像傳感器的光路和所述第二透鏡組件到所述第二圖像傳感器的光路有一共享區(qū)域。本實(shí)施例的有益效果是縮小了總體積。
[0005]以首個實(shí)施例為基礎(chǔ),另一實(shí)施例還包括:所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的主光軸向量之間成90°夾角;還包括第三攝像單元,其主光軸向量與所述第一攝像單元、所述第二攝像單元的主光軸向量都成90°夾角。本實(shí)施例的有益效果是:縮小了總體積,可拍攝一個長方體頂角以內(nèi)的全景圖像。
[0006]以首個實(shí)施例為基礎(chǔ),又一實(shí)施例還包括:所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的主光軸向量之間成120°夾角;還包括第三攝像單元,其主光軸向量與所述第一攝像單元、所述第二攝像單元的主光軸向量都成120°夾角。本實(shí)施例的有益效果是:縮小了總體積,可拍攝360°環(huán)形全景圖像。
[0007]以首個實(shí)施例為基礎(chǔ),再一實(shí)施例還包括:所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的主光軸向量之間成約109.5°夾角;還包括第三攝像單元、第四攝像單元,所有攝像單元兩兩之間的主光軸向量都成約109.5°夾角。本實(shí)施例的有益效果是:縮小了總體積,可拍攝360°立體全景圖像。
[0008]以上為發(fā)明概要,還有其他的發(fā)明細(xì)節(jié)請參考【具體實(shí)施方式】部分。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是已有專利的內(nèi)窺鏡示意圖;
[0010]圖2是本發(fā)明攝像組件第一實(shí)施例示意圖;[0011]圖3是本發(fā)明攝像組件第二實(shí)施例示意圖;
[0012]圖4是本發(fā)明攝像組件第二實(shí)施例不意圖;
[0013]圖5是第三實(shí)施例的六棱柱鏡;
[0014]圖6是第四實(shí)施例四個攝像單元的主光軸布置示意圖;
[0015]圖7是第四實(shí)施例攝像單元之一的布局示意圖;
[0016]圖8是第四實(shí)施例四個攝像單元的鏡頭布局示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來說明本發(fā)明的實(shí)施方法。
[0018]圖2所示是本發(fā)明攝像組件第一實(shí)施例示意圖。第一攝像單元包括第一圖像傳感器201和第一透鏡組件,以203為主光軸(common optical axis)分布。所述第一攝像單元的拍攝方向朝向203的箭頭方向,本文將帶有拍攝方向的主光軸稱為主光軸向量。圖像傳感器為 CCD (Charge-coupled Device)圖像傳感器或者 CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor)圖像傳感器等等電子圖像傳感器。所述第一透鏡組件在所述第一圖像傳感器上呈實(shí)像。第二攝像單元包括第二圖像傳感器202和第二透鏡組件,沿主光軸向量204分布,所述第二透鏡組件在所述第二圖像傳感器上呈實(shí)像。第一攝像單元和第二攝像單元的部分光路相互交叉重疊,從而使兩個攝像單元總的空間體積變小。圖2中兩個攝像單元的共享區(qū)域內(nèi)還存在一個四棱柱鏡(prismsquare) 205。第一攝像單元使用四棱柱鏡205的上下兩個面對光路進(jìn)行調(diào)整,第二攝像單元使用四棱柱鏡205的左右兩個面對光路進(jìn)行調(diào)整。所述四棱柱鏡205的四個面可以磨成需要的曲面?;蛘吒鶕?jù)不同的光學(xué)設(shè)計(jì),使兩個攝像單元的共享區(qū)域內(nèi)沒有任何棱柱鏡。
[0019]所述兩個攝像單元還分別具有光路控制開關(guān)206、207,所述光路控制開關(guān)也可以是快門。當(dāng)兩個攝像單元拍攝圖像時,控制所述光路控制開關(guān)同一時刻只打開一路光路,避免另外一個光路中光線的散射干擾,以便在圖像傳感器201或202上呈一個清晰的實(shí)像。
[0020]本實(shí)施例中第一攝像單元和第二攝像單元的主光軸向量夾角是90°。其實(shí),透鏡組件和圖像傳感器越小、或它們的間距越大,第一攝像單元和第二攝像單元的主光軸向量夾角可以更大或更小,例如為45° -135°之間的任一角度。
[0021]圖3所示是本發(fā)明攝像組件第二實(shí)施例示意圖。圖中主體是一個內(nèi)窺鏡的端頭301,其上有三個攝像單元,它們的主光軸向量互為90°。所述三個攝像單元分別為:第一攝像單元、第二攝像單元、第三攝像單元,它們的鏡頭分別為302、303、304,它們的圖像傳感器分別為:305、306、307。只要三個攝像單元的視角足夠?qū)?,例如視角超過90°,本實(shí)施例就可拍攝一個長方體頂角以內(nèi)的全景圖像,如同在房間一角落看到的房內(nèi)全景圖像。所述三個攝像單元的鏡頭和圖像傳感器合圍區(qū)域是一個共享區(qū)域。因此,本實(shí)施例的攝像組件比已經(jīng)公開的專利US20120053407的三個獨(dú)立的攝像頭具有更小的總體積。同樣,本實(shí)施例的三個攝像單元均具有光路控制開關(guān)或者快門,避免其它攝像單元光路來的光線散射干擾。
[0022]本實(shí)施例中第一、二、三攝像單元的主光軸向量相互之間的夾角是90°。第一、二、三攝像單元的主光軸向量夾角還可以更大或更小,例如在45° -105°之間的任一角度。
[0023]圖4所示是本發(fā)明攝像組件第三實(shí)施例示意圖。三個攝像單元的主光軸向量分別為401、402、403,它們在同一個平面內(nèi),并相互成120°夾角。所述三個攝像單元的透鏡組件分別為404、405、406,所述三個攝像單元的圖像傳感器分別為407、408、409。所述三個透鏡組件為廣角鏡頭,本實(shí)施例攝像組件可以在所述平面內(nèi)進(jìn)行360°覆蓋,可拍攝環(huán)形全景圖像,每個攝像單元至少覆蓋120°的視角。所述三個攝像單元的透鏡組件和圖像傳感器合圍區(qū)域是共享區(qū)域。所述三個攝像單元的光路控制開關(guān)或者快門分別為410、411、412。
[0024]本實(shí)施例中第一、二、三攝像單元的主光軸向量相互之間的夾角是120°。第一、二、三攝像單元的主光軸向量夾角還可以更小,例如在105° -120°之間的任一角度。
[0025]另一實(shí)施方式,圖4實(shí)施例的共享區(qū)域中還可以放置一個如圖5所示的六棱柱鏡(prism hexagon)。六個側(cè)面中相對的兩個面501、502用于其中一個攝像單元的光路。所述面501、502可以磨成需要的曲面。所述六棱柱鏡的其他側(cè)面依次類推。
[0026]又一實(shí)施方式,圖4中還可以增加第四攝像單元(圖中未示出),其主光軸向量垂直于紙面,和已有的三條主光軸向量401、402、403相垂直并交匯。第四攝像單元提供了額外的視角。所述四個攝像單元也有共享區(qū)域,節(jié)省了總的空間體積。又一實(shí)施方式,所述共享區(qū)域內(nèi)也可以放置如圖5所示的六棱柱鏡,第四攝像單元使用所述六棱柱鏡的上下兩個面503、504進(jìn)行光路調(diào)整,所述面503、504可以磨成需要的曲面。
[0027]上述實(shí)施例中的四個攝像單元的任意兩個或者任意三個都可以構(gòu)成本發(fā)明的攝像組件,提高了空間利用效率,縮小了總的體積。
[0028]圖6所示是本發(fā)明攝像組件第四實(shí)施例四個攝像單元的主光軸布置示意圖。四個攝像單元的主光軸向量601、602、603、604為從正四面體的中心點(diǎn)到各個頂點(diǎn)的向量,它們兩兩之間的夾角是約109.5°左右(更精確一些,是109.4712° )。
[0029]圖7所示是本發(fā)明攝像組件第四實(shí)施例攝像單元之一的布局示意圖。所示攝像單元由圖像傳感器702和透鏡組件701構(gòu)成,沿主光軸向量601布置,其拍攝方向朝向601的箭頭方向。為便于說明,在正四面體內(nèi)繪出垂直于四條主光軸向量601、602、603、604的八個平面,八個平面兩兩平行,它們合圍的區(qū)域構(gòu)成一個正八面體AB⑶EF。透鏡組件701的主平面(Principalplanes)和面ABC接近并平行,圖像傳感器702和面DEF接近并平行。面ABC、面DEF都與主光軸向量601垂直。
[0030]圖中為了清晰表示一個攝像單元的透鏡組件和圖像傳感器的位置,另外三個攝像單元沒有畫出。它們分別沿主光軸向量602、603、604分布,它們的拍攝方向朝向602、603、604的箭頭方向。它們中的一個攝像單元的透鏡組件的主平面和面CEF接近并平行,其圖像傳感器和面ABD接近并平行;另一個攝像單元的透鏡組件的主平面和面BDE接近并平行,其圖像傳感器和面ACF接近并平行;最后一個攝像單元的透鏡組件的主平面和面ADF接近并平行,其圖像傳感器和面BCE接近并平行。所述四個攝像單元的共享區(qū)域大致在正八面體ABCDEF 以內(nèi)。
[0031]圖8是第四實(shí)施例四個攝像單元的鏡頭布局示意圖。圖中示出了四個攝像單元的透鏡組件801、802、803、804。它們的主光軸向量分別為圖7中的601、602、603、604。只要四個攝像單元的取景視角足夠廣,例如取景視角達(dá)到或者超過109.5°,則四個攝像單元的組合可以拍攝到360°的立體全景圖像。本實(shí)施例的一次拍攝表示各個攝像單元在短時間之內(nèi)依次拍攝一幅圖像。通過數(shù)字圖像處理,對所述四個攝像單元一次拍攝的圖像進(jìn)行合并、拼接,生成全景圖。就可以得到任一方向或視角的圖像。[0032]如果四個攝像單元的廣角度不足以一次拍攝而得到全景圖像,但它們在空間上覆蓋四個等角度差的不同方向,從而避免出現(xiàn)大的單一盲區(qū)。當(dāng)本攝像組件以不同的轉(zhuǎn)動方向拍攝多次圖像時,可以通過數(shù)字圖像處理來合并、補(bǔ)充單次拍攝時留下的盲區(qū),從而提高獲得全景圖像的機(jī)會。在攝像單元廣角度不夠的情況下,本實(shí)施例通過動態(tài)方向拍攝更有利于獲取全景圖像。
[0033]上述實(shí)施例中的四個攝像單元的任意兩個或者任意三個都可以構(gòu)成本發(fā)明的攝像組件,提高了空間利用效率,縮小了總的體積。
[0034]本發(fā)明攝像組件尤其適合于需要小型化/微型化的攝像系統(tǒng),例如,用于人體的內(nèi)窺鏡、口服式的照相膠囊、便攜裝置或者空間緊湊的電子設(shè)備。將本發(fā)明用于人體內(nèi)窺,需要有照明裝置輔助。更佳地,所述照明裝置為LED冷光源。更佳地,所述照明裝置為閃爍照明設(shè)備。更佳地,各個攝像單元具有單獨(dú)的照明裝置。如果攝像單元的照明裝置可控制絕大部分光線照射在自己的攝像區(qū)域,很少量光線進(jìn)入其他攝像單元的鏡頭,則前面所述光路控制開關(guān)也可以不設(shè)置。在這種情況下攝像單元可選用電子快門,不同于傳統(tǒng)的物理快門。
[0035]因?yàn)殓R頭的設(shè)計(jì),一般會有或多或少的成像失真。本發(fā)明又一實(shí)施方式,透鏡組件設(shè)計(jì)中盡量縮小攝像組件的總體積,但成像失真可能會變得更差,所述成像失真通過計(jì)算機(jī)圖像處理方式進(jìn)行修正。本發(fā)明也可以在縮小總體積和成像失真之間折中,只要最終獲得的圖像質(zhì)量滿足要求。
[0036]任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到變化或替換,都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像組件,包括第一攝像單元和第二攝像單元:所述第一攝像單元包括第一透鏡組件和第一圖像傳感器,所述第一透鏡組件在所述第一圖像傳感器上呈實(shí)像;所述第二攝像單元包括第二透鏡組件和第二圖像傳感器,所述第二透鏡組件在所述第二圖像傳感器上呈實(shí)像; 其特征在于:所述第一透鏡組件到所述第一圖像傳感器的光路和所述第二透鏡組件到所述第二圖像傳感器的光路有一共享區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像組件,其特征在于:所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的主光軸向量之間的夾角在45° -135°之間。
3.如權(quán)利要求2所述的攝像組件,其特征在于:還包括第三攝像單元,所述第一攝像單元、所述第二攝像單元和所述第三攝像單元兩兩之間的主光軸向量夾角在45° -120°之間。
4.如權(quán)利要求3所述的攝像組件,其特征在于:所述第一攝像單元、所述第二攝像單元和所述第三攝像單元兩兩之間的主光軸向量夾角為以下三個角度值之一:90°、約109.5。和 120。。
5.如權(quán)利要求3所述的攝像組件,其特征在于:所述第一攝像單元、所述第二攝像單元和所述第三攝像單元兩兩之間的主光軸向量夾角為120° ;還包括第四攝像單元,其主光軸向量與前述三個攝像單元的主光軸向量都成90°夾角。
6.如權(quán)利要求3所述的攝像組件,其特征在于:所述第一攝像單元、所述第二攝像單元和所述第三攝像單元兩兩之間的主光軸向量夾角為約109.5° ;還包括第四攝像單元,其主光軸向量與前述三個攝像單元的主光軸向量都成約109.5°夾角。
7.如權(quán)利要求1所述的攝像組件,其特征在于:所述共享區(qū)域有一棱柱鏡,所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的光路通過所述棱柱鏡。
8.如權(quán)利要求1-7所述的攝像組件,其特征在于:所述各個攝像單元具有單獨(dú)的照明裝置。
9.如權(quán)利要求1-7所述的攝像組件,其特征在于:所述各個攝像單元具有單獨(dú)的光路控制開關(guān)。
10.如權(quán)利要求1-7所述的攝像組件,其特征在于:所述各個攝像單元的光路通過所述共享區(qū)域。
【文檔編號】G03B35/00GK103780817SQ201410053122
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】劉焱 申請人:劉焱