專利名稱：一種雙目立體攝像機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及攝像機領(lǐng)域，具體為一種基線長度和會聚角度可調(diào)的雙目立體攝 像機。
背景技術(shù)：
在我們的日常生活中，呈現(xiàn)在我們眼前的世界是有遠近、縱深感覺的立體世界。這 是因為在觀看空間某個對象時，人的雙眼是從左右兩邊不同的角度來進行觀察的，被觀察 的物體在人的左右眼視網(wǎng)膜上的成像存在略微的差異，這種差異就是兩眼的視差。視差的 產(chǎn)生是由于人的左右眼之間有一定的距離，大約為60 70mm。視差的產(chǎn)生對立體視覺的形 成有著非常重要的作用。隨著新一輪3D熱潮的到來，越來越多的人感受到3D影像正在慢慢滲入到我們的 日常生活之中。3D顯示將會是下一代顯示技術(shù)的主流方向之一，而目前我們能接觸到的僅 僅是幾部3D電影而已，3D片源的缺少是阻礙3D影像普及的重要因素之一。因此立體攝像 機的發(fā)展和技術(shù)的成熟化，將會極大地推動3D顯示技術(shù)在在廣告?zhèn)髅健⒔ㄖO(shè)計、娛樂游 戲、醫(yī)學(xué)成像、教育培訓(xùn)、軍事仿真等領(lǐng)域的發(fā)展。立體攝像機是立體圖像獲取的重要工具，是立體顯示技術(shù)的基礎(chǔ)。雙攝像機系統(tǒng) 采用兩臺攝像機獲取立體圖像對。雙攝像機可以同時獲得兩個相對獨立的視頻圖像，體積 相對較小，結(jié)構(gòu)簡單，而且可仿生于人眼睛觀察物體的方式。通過兩部相隔一定距離的攝像機來實現(xiàn)對3D場景取像，就是雙目成像。雙目成 像是最簡單的模擬人雙眼感知3D景物的成像方式。與人的雙眼觀看3D景物時相同，當(dāng)用 雙目立體攝像機記錄3D景物時，先要把兩部攝像機的光軸匯聚于感興趣的物體上，這時稱 兩部攝像機光軸的交點為匯聚點，匯聚點到兩部攝像機透鏡中心連線中心的距離為匯聚距 離。當(dāng)匯聚距離非常遠時，兩部攝像機的光軸近乎平行，可認為匯聚點在無窮遠處，匯聚距 離為無窮大。因此雙目攝像系統(tǒng)有平行攝像模式和匯聚攝像模式兩攝像機平行放置時，光軸間的距離稱為基線長度，匯聚方式放置時，光軸間的夾 角稱為會聚角度?；€長度及會聚角度決定了左右兩幅圖像的視差大小，進而影響到觀察 者的立體感覺。目前，雙目立體攝像機普遍存在著基線長度或者會聚角度不可調(diào)節(jié)的問題。拍攝 遠處立體影像時，通常兩攝像機采用平行放置的模式。而在卻換到近景時又要求兩攝像機 采用匯聚放置模式，以增大立體區(qū)域。因此，成熟的立體攝像機必須包含有基線長度和會聚 角度調(diào)節(jié)的功能，以獲取合適視差的立體影像，同時具備結(jié)構(gòu)簡單，體積較小的特征。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種雙目立體攝像機，通過相互垂直的導(dǎo)軌和轉(zhuǎn)向臂導(dǎo) 軌，以解決傳統(tǒng)技術(shù)的雙目立體攝像機基線長度和會聚角度不可調(diào)的問題。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為[0010]一種雙目立體攝像機，包括有底座，底座上設(shè)置有兩個基座，基座上分別安裝還有 攝像機，所述攝像機上均安裝有調(diào)焦鏡頭，且調(diào)焦鏡頭的光軸相互平行，其特征在于所述 底座中設(shè)置有分別與調(diào)焦鏡頭之間的基線平行的導(dǎo)軌，有兩個滑塊分別滑動安裝在導(dǎo)軌 上，所述導(dǎo)軌之間設(shè)置有與導(dǎo)軌平行的螺桿，所述螺桿兩端分別成型有旋向相反的螺紋段， 所述滑塊中間分別安裝有與螺桿螺紋段對應(yīng)配合的螺母，且滑塊通過螺母分別各自螺合在 螺桿兩端螺紋段外，所述滑塊上還分別轉(zhuǎn)動安裝有轉(zhuǎn)盤，所述基座分別一一對應(yīng)安裝在轉(zhuǎn) 盤頂部，所述轉(zhuǎn)盤頂部還分別設(shè)置有短軸且兩個轉(zhuǎn)盤的短軸相互對稱；兩轉(zhuǎn)盤之間的導(dǎo)軌 上方還設(shè)置有分別與調(diào)焦鏡頭光軸平行的轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌、與轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌平行的轉(zhuǎn)向臂螺桿， 有轉(zhuǎn)向臂滑動安裝在轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌上，且轉(zhuǎn)向臂中有內(nèi)螺孔，所述轉(zhuǎn)向臂通過內(nèi)螺孔螺合在 轉(zhuǎn)向臂螺桿螺紋段，所述轉(zhuǎn)向臂兩側(cè)分別連接有長邊與所述導(dǎo)軌平行的長條形孔套，所述 長條形孔套各自套在轉(zhuǎn)向臂對應(yīng)側(cè)轉(zhuǎn)盤頂部的短軸外。所述的一種雙目立體攝像機，其特征在于所述導(dǎo)軌上的滑塊未安裝螺母時，在滑 塊中開有內(nèi)螺紋孔與所述螺桿的螺紋段對應(yīng)配合。所述的一種雙目立體攝像機，其特征在于所述螺桿、轉(zhuǎn)向臂螺桿的端頭分別穿過 底座側(cè)壁，其穿過底座側(cè)壁的端頭分別安裝有手輪。所述的一種雙目立體攝像機，其特征在于所述攝像機為CCD攝像機，或者是CMOS 攝像機。所述的一種雙目立體攝像機，其特征在于所述調(diào)焦鏡頭通過其C/CS接口與攝像 機連接。本實用新型包括兩個圖像采集單元(CCD或CMOS)，基座，采用滑塊和導(dǎo)軌的基線 長度調(diào)節(jié)部分，采用轉(zhuǎn)向臂和轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌的會聚角度調(diào)節(jié)部分。具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、 易于調(diào)節(jié)、無需使用電動裝置等優(yōu)點。本實用新型中，將兩攝像機分別安裝于基座上，攝像機配有調(diào)焦鏡頭用以聚焦不 同距離的景物，基座通過螺釘與轉(zhuǎn)盤相連接?？紤]到拍攝情況的不同，機械結(jié)構(gòu)要能使兩攝 像機沿水平軸方向的導(dǎo)軌作相向平移，并可以繞各自光軸作相向轉(zhuǎn)動。導(dǎo)軌之間的螺桿端 頭安裝的手輪用以調(diào)節(jié)兩攝像機的基線長度，轉(zhuǎn)向臂螺桿端頭安裝的手輪用來調(diào)節(jié)兩攝像 機的會聚角度。首先是兩攝像機沿水平方向的導(dǎo)軌作相向運動。這種相向的平移可以通過螺桿上 的正、反螺紋傳動來實現(xiàn)。螺桿的兩端分別加工有左旋及右旋螺紋，對應(yīng)的螺母分別為左旋 及右旋螺母，這樣，在螺母不轉(zhuǎn)的前提下，轉(zhuǎn)動螺桿，兩側(cè)的螺母即可沿螺桿作相向運動。為 保證運動的方向性及平穩(wěn)性。設(shè)置兩個導(dǎo)軌，滑塊安裝于導(dǎo)軌上，螺母安裝在滑塊中。轉(zhuǎn)動 螺桿，兩側(cè)的螺母將帶動滑塊沿水平方向的導(dǎo)軌相向運動。兩滑塊相向運動而不是單獨運 動，主要是為了保證二者的視覺中心基本保持不變。為了使兩攝像機繞各自光軸作相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸安裝于滑塊上，轉(zhuǎn)盤的邊 緣安裝有短軸。轉(zhuǎn)向臂上帶有螺紋孔，這樣，轉(zhuǎn)向臂螺桿的旋轉(zhuǎn)可帶動轉(zhuǎn)向臂沿轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌 移動。轉(zhuǎn)向臂兩側(cè)的長條形孔套在轉(zhuǎn)盤的短軸上，孔的方向與對稱水平移運動的方向一致， 這樣，轉(zhuǎn)向臂的存在不會對前面的相向平移運動產(chǎn)生影響，而當(dāng)轉(zhuǎn)向臂沿轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌平移 時，可帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，且兩側(cè)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動方向是相對的。以上兩種運動的調(diào)節(jié)是通過螺桿和轉(zhuǎn)向臂螺桿實現(xiàn)的，螺桿、轉(zhuǎn)向臂螺桿伸出殼體的一端安裝有手輪。通過手輪的轉(zhuǎn)動，可以方便調(diào)節(jié)兩攝像機的基線長度和會聚角度，獲 得具有合適視差的立體影像。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的優(yōu)點是僅利用機械結(jié)構(gòu)就能夠方便、靈活地調(diào)節(jié)兩 攝像機的基線長度和會聚角度，無需采用電動裝置來實現(xiàn)攝像機的移動和轉(zhuǎn)動，體積較小。 而且本實用新型的機械結(jié)構(gòu)巧妙，可將兩攝像機集成在一個裝置內(nèi)，制成產(chǎn)品。

圖1為本實用新型外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型內(nèi)部導(dǎo)軌及螺桿部分結(jié)構(gòu)散視圖。圖3為本實用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)組合圖。圖4為應(yīng)用本實用新型的攝錄和監(jiān)視系統(tǒng)。
具體實施方式
如圖1 圖3所示。一種雙目立體攝像機，包括有底座106，底座106上設(shè)置有兩 個基座103，基座103上分別安裝還有攝像機101，攝像機101上均安裝有調(diào)焦鏡頭102，且 調(diào)焦鏡頭102的光軸相互平行，底座中設(shè)置有分別與調(diào)焦鏡頭102之間的基線平行的導(dǎo)軌 204，有兩個滑塊201分別滑動安裝在導(dǎo)軌204上，導(dǎo)軌204之間設(shè)置有與導(dǎo)軌204平行的螺 桿202，螺桿202兩端分別成型有旋向相反的螺紋段，滑塊201中間分別安裝有與螺桿202 螺紋段對應(yīng)配合的螺母203，滑塊201通過壓板205固定住螺母203，且滑塊201通過螺母 203分別各自螺合在螺桿202兩端螺紋段外，滑塊201上還分別轉(zhuǎn)動安裝有轉(zhuǎn)盤301，基座 103分別一一對應(yīng)安裝在轉(zhuǎn)盤301頂部，轉(zhuǎn)盤301頂部還分別設(shè)置有短軸304且兩個轉(zhuǎn)盤 301的短軸304相互對稱；兩轉(zhuǎn)盤301之間的導(dǎo)軌204上方還設(shè)置有分別與調(diào)焦鏡頭102光 軸平行的轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌305、與轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌305平行的轉(zhuǎn)向臂螺桿302，有轉(zhuǎn)向臂303滑動安 裝在轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌305上，且轉(zhuǎn)向臂303中有內(nèi)螺孔，轉(zhuǎn)向臂303通過內(nèi)螺孔螺合在轉(zhuǎn)向臂螺 桿302螺紋段，轉(zhuǎn)向臂303兩側(cè)分別連接有長邊與導(dǎo)軌204平行的長條形孔套306，長條形 孔套306各自套在轉(zhuǎn)向臂303對應(yīng)側(cè)轉(zhuǎn)盤301頂部的短軸304外。導(dǎo)軌204上的滑塊201未安裝螺母時，在滑塊201中開有內(nèi)螺紋孔與螺桿202的螺 紋段對應(yīng)配合。螺桿202、轉(zhuǎn)向臂螺桿302的端頭分別穿過底座106側(cè)壁，其穿過底座106 側(cè)壁的端頭分別安裝有手輪104、105。攝像機101為CCD攝像機，或者是CMOS攝像機。調(diào) 焦鏡頭102通過其C/CS接口與攝像機101連接。如圖4所示。首先由同步控制模塊開啟兩攝像機的視頻采集系統(tǒng)，攝像機的輸出 信號通過復(fù)合視頻接口傳送給自由立體液晶顯示器(IXD)顯示出立體影像。兩攝像機101 分別裝在兩個基座103上，基座103通過螺釘與轉(zhuǎn)盤301相連接。拍攝遠景時，調(diào)節(jié)鏡頭 焦距和光圈大小，使兩攝像機101均能獲得亮度和清晰度一致的影像，轉(zhuǎn)動手輪104，由螺 桿202上的正、反螺紋傳動來實現(xiàn)兩攝像機101的相向運動，調(diào)節(jié)到合適的基線長度，由自 由立體IXD監(jiān)測立體影像的效果。拍攝近景時，可先調(diào)節(jié)基線到合適長度，然后再轉(zhuǎn)動手輪 105，轉(zhuǎn)向臂螺桿302的旋轉(zhuǎn)可帶動轉(zhuǎn)向臂303沿轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌305作軸向移動。轉(zhuǎn)向臂303 兩側(cè)的長條形孔套306套在轉(zhuǎn)盤301的短軸304上，長條形孔套306的方向與導(dǎo)軌204的 方向一致，這樣，轉(zhuǎn)向臂303的存在不會對前面的相向平移運動產(chǎn)生影響，而當(dāng)轉(zhuǎn)向臂303沿轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌305平移時，可帶動轉(zhuǎn)盤301轉(zhuǎn)動，從而帶動兩個攝像機101相向轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié) 它們之間的會聚角度，獲得最佳的立體區(qū)域和立體效果。
權(quán)利要求1.一種雙目立體攝像機，包括有底座，底座上設(shè)置有兩個基座，基座上分別安裝還有攝 像機，所述攝像機上均安裝有調(diào)焦鏡頭，且調(diào)焦鏡頭的光軸相互平行，其特征在于所述底 座中設(shè)置有分別與調(diào)焦鏡頭之間的基線平行的導(dǎo)軌，有兩個滑塊分別滑動安裝在導(dǎo)軌上， 所述導(dǎo)軌之間設(shè)置有與導(dǎo)軌平行的螺桿，所述螺桿兩端分別成型有旋向相反的螺紋段，所 述滑塊中間分別安裝有與螺桿螺紋段對應(yīng)配合的螺母，且滑塊通過螺母分別各自螺合在螺 桿兩端螺紋段外，所述滑塊上還分別轉(zhuǎn)動安裝有轉(zhuǎn)盤，所述基座分別一一對應(yīng)安裝在轉(zhuǎn)盤 頂部，所述轉(zhuǎn)盤頂部還分別設(shè)置有短軸且兩個轉(zhuǎn)盤的短軸相互對稱；兩轉(zhuǎn)盤之間的導(dǎo)軌上 方還設(shè)置有分別與調(diào)焦鏡頭光軸平行的轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌、與轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌平行的轉(zhuǎn)向臂螺桿，有 轉(zhuǎn)向臂滑動安裝在轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌上，且轉(zhuǎn)向臂中有內(nèi)螺孔，所述轉(zhuǎn)向臂通過內(nèi)螺孔螺合在轉(zhuǎn) 向臂螺桿螺紋段，所述轉(zhuǎn)向臂兩側(cè)分別連接有長邊與所述導(dǎo)軌平行的長條形孔套，所述長 條形孔套各自套在轉(zhuǎn)向臂對應(yīng)側(cè)轉(zhuǎn)盤頂部的短軸外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙目立體攝像機，其特征在于所述螺桿、轉(zhuǎn)向臂螺桿的 端頭分別穿過底座側(cè)壁，其穿過底座側(cè)壁的端頭分別安裝有手輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙目立體攝像機，其特征在于所述攝像機為CCD攝像 機，或者是CMOS攝像機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙目立體攝像機，其特征在于所述調(diào)焦鏡頭通過其C/ CS接口與攝像機連接。
專利摘要本實用新型公開了一種雙目立體攝像機。包括兩臺攝像機，兩個調(diào)焦鏡頭，和機械部分。其中機械部分由基座，帶有左、右旋螺紋的螺桿及相應(yīng)的螺母，導(dǎo)軌，滑塊，轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向臂導(dǎo)軌和轉(zhuǎn)向臂螺桿等組成。兩攝像機分別固定在兩個基座上，通過螺釘與安裝在導(dǎo)軌上的轉(zhuǎn)盤相連接。轉(zhuǎn)動螺桿，通過螺母的移動，帶動滑塊的相向運動，從而改變兩攝像機的光軸間距。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向臂螺桿，由轉(zhuǎn)向臂帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使得連接在轉(zhuǎn)盤上的攝像機轉(zhuǎn)動來改變它們之間的會聚角度。
文檔編號G03B35/08GK201876664SQ20102028937
公開日2011年6月22日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者張濤, 張靜, 肖利峰, 鄭榮升 申請人:中航華東光電有限公司