单目立体摄像机的制作方法

本发明涉及一种单目立体摄像机，更具体地，涉及一种单目立体摄像机，该单目立体摄像机可以通过将能够进行近距离扩展拍摄的微距镜头用于第三成像镜头组件，或者通过与第二成像镜头组件结合而具有微距镜头的特性的长焦镜头，而可以使用各种第一成像镜头组件，可以减少暗角现象，并且可以减少摄像机的总长度；并且该单目立体摄像机可以通过从与调整光轴相关的参数中去除重复的或者可替换的调整参数，并且使在拍摄期间将要调整的参数与一旦调整之后在拍摄期间会被固定的调整参数彼此区分开而以简单的结构操作和运行。

背景技术：

一种立体摄像机，其能够使用两个摄像机从对象同时获得左眼图像和右眼图像，通常包括用于从对象获得左眼图像的左眼摄像机，用于从对象获得右眼图像的右眼摄像机，以及用于支撑左眼摄像机和右眼摄像机的立体摄像机机架(rig)。

立体摄像机机架主要分为平行型(水平型)和垂直型。平行型立体摄像机机架相对于对象彼此平行地支撑左眼摄像机和右眼摄像机，使得左眼摄像机和右眼摄像机通过从对象接收光而单独地获取图像。

根据垂直型立体摄像机机架，如图1所示，左眼摄像机4和右眼摄像机2彼此垂直地布置，其中右眼摄像机2布置在从半反射镜H反射的光轴上，并且左眼摄像机4布置在通过半反射镜H的光轴上，使得左眼摄像机4和右眼摄像机2可以通过经由半反射镜H间接地接收来自对象1的光来获取图像3和图像5。

特别地，与平行型立体摄像机相比，垂直型立体摄像机可以在平面中减小体积，因此当需要摄像机的大移动半径时，例如当摄像机安装在占美摇臂(jimmy jib)上时，它非常有用于拍摄。

垂直型立体摄像机机架必须能够牢固地固定摄像机2和摄像机4并且需要精确地调整摄像机2和摄像机4的位置和角度以调整由左眼摄像机4和右眼摄像机2获取的图像3与图像5之间的会聚角和双目视差‘d’；然而，为了拍摄效果，摄像机频繁地移动，因此在拍摄期间难以调整摄像机2和摄像机4的位置和角度。

在韩国专利号1214855(标题为“具有半反射镜箱的立体摄像机机架”)中公开了用于解决这个问题的设计。

立体摄像机机架将左眼摄像机4和右眼摄像机2中的任一个或两者保持在调整模块中，并且使用调整模块来调整双目视差。也就是说，调整模块执行通过在调整模块中直线移动摄像机来调整双目视差‘d’的功能和通过转动摄像机来调整会聚角的功能。

然而，使用调整模块调整双目视差和会聚角是复杂的，因此难以在实际拍摄地点使用调整模块。此外，存在调整模块的结构非常复杂的另一个问题，因此制造困难并且制造成本高。

另一方面，第一成像镜头6可以在立体摄像机机架中布置在半反射镜H的前面。根据对象1的类型、与对象2的距离和拍摄目的，第一成像镜头6会聚来自对象1的光并且第一成像镜头6应当被适当地选择，但是第一成像镜头6的可用类型受到摄像机2和摄像机4的成像板的尺寸和位置以及镜头的限制。因此，为了更广泛地选择并使用最适合于拍摄的第一成像镜头6，需要改进立体摄像机的配置。

技术实现要素：

技术问题

本发明致力于解决这些问题，并且本发明的一个目的是提供一种单目立体摄像机，其可以配备有可用于第一成像镜头组件的更多种类的镜头。

本发明的另一个目的是提供一种能够容易、快速且简单地调整双目视差、会聚角(摆动)、倾斜、滚动和摄像机位置的单目立体摄像机。

技术方案

为了解决这些问题，根据本发明的单目立体摄像机包括：第一成像镜头组件10；半反射镜H，反射通过第一成像镜头组件10的光的至少一部分并透射剩余的光；第二成像镜头组件，与所述第三成像镜头组件结合来使所述第三成像镜头组件31和41的焦点向前移动，放大在第一成像镜头组件10后方形成的虚像，并且减小色差和像场曲率；第一摄像机30，包括使从半反射镜H反射的光成像的成像镜头组件31；以及第二摄像机40，包括用于确定通过半反射镜H的光的第三成像镜头组件41。第三成像镜头组件31和41彼此垂直地布设。

所述第二成像镜头组件可以布置在第一成像镜头组件10与半反射镜H之间或者布置在半反射镜H与第三成像镜头组件31和41之间。

当所述第三成像镜头组件31和41是能够执行近距离扩展拍摄的微距镜头时，可以选择性地设置第二成像镜头组件。也就是说，当所述第三成像镜头组件31和41是能够在没有暗角的情况下充分地放大第一成像镜头组件后方的虚像的微距镜头时，可以不设置第二成像镜头组件。

当第三成像镜头组件31和41是普通长焦镜头时，它们与第二成像镜头组件结合来用作微距镜头，使得可以对通过第一成像镜头组件的图像进行近距离扩展拍摄。放大率取决于在第一成像镜头组件10后方形成的虚像的大小、摄像机30和40中的成像板36和46的尺寸以及整个系统的长度(从第一成像镜头组件至成像板的光路的总长度)。

根据本发明的单目立体摄像机包括：第一成像镜头组件10；半反射镜H，反射通过第一成像镜头组件10的光的至少一部分并透射剩余的光；反射机构(reflecting mechanism)，反射从半反射镜H反射的光或通过半反射镜H的光中的至少任一种，使得从半反射镜H反射的光和通过半反射镜H的光彼此平行；第三成像镜头组件341，使从半反射镜H反射的光成像；第三成像镜头组件331，使通过半反射镜H的光成像并且布置成与第三成像镜头组件341平行；以及第二成像镜头组件，能够通过放大通过第一成像镜头组件10的图像并且使第三成像镜头组件的焦点向前移动来最终放大在第一成像镜头组件10后方形成的图像。

所述第二成像镜头组件可以布置在第一成像镜头组件10与半反射镜H之间或者布置在半反射镜H与第三成像镜头组件341和331之间。

当所述第三成像镜头组件341和331是能够执行近距离扩展拍摄的微距镜头时，可以设置或不设置第二成像镜头组件。

当第三成像镜头组件341和331是普通长焦镜头时，第三成像镜头组件341和331可以通过与第二成像镜头组件结合来用作微距镜头来最终放大通过第一成像镜头组件的图像。

此外，第三成像镜头组件341和331可以分别安装在同一摄像机主体350或多个摄像机主体上。

在单目水平机架型立体摄像机中，第一成像镜头组件10和半反射镜H可以构成适配器机构(adaptor mechanism)，第三成像镜头组件331和341以及摄像机主体可以构成摄像机单元，并且适配器机构可以可分离地安装在摄像机单元上。因此，通过将适配器机构安装在现有产品(摄像机单元)上，能够实现本发明。

在本发明中，光圈(diaphragms)32和42可以分别设置在第三成像镜头组件上，并且可以不为第一成像镜头组件10设置光圈。此外，即使具有光圈的镜头用于第一成像镜头组件10，也会在第一成像镜头组件10中的光圈打开的情况下进行拍摄。

根据本发明的单目垂直机架型立体摄像机可以包括：倾斜单元600，使第一摄像机30绕y轴旋转；第一摆动单元500，使第一摄像机30绕x轴旋转；第一位置调整单元110、第二位置调整单元120和第三位置调整单元130，能够选择性地使第一摄像机30沿着所述x轴、所述y轴和z轴直线地移动以调整所述第一摄像机30的位置；第二摆动单元700，使第二摄像机40绕所述z轴旋转；滚动单元800，使第二摄像机40绕所述x轴旋转；以及第四位置调整单元140、第五位置调整单元150和第六位置调整单元160，能够选择性地使第二摄像机40沿着所述x轴、所述y轴和所述z轴移动以调整第二摄像机40的位置。作为参考，第一成像镜头组件10可以布设在所述x轴方向上，光可以在所述x轴方向上行进，所述x轴、所述y轴和所述z轴可以是彼此垂直的三个轴。

即，单目垂直机架型立体摄像机不包括使第一摄像机30围绕所述z轴旋转的滚动单元以及使第二摄像机40围绕所述y轴旋转的倾斜单元。

倾斜单元600、第一摆动单元500和第二摆动单元700以及滚动单元800可以具有相同的配置。也就是说，它们可以包括：基架510，基架510具有为凹曲面的顶部，具有形成在所述顶部的椭圆形孔512，并且具有围绕所述椭圆形孔512的引导凸起513；顶架550，具有为装配至所述曲面的凸表面的底部并且具有形成在顶架550一侧处的螺栓孔；滑轨560，布置在所述顶部上以通过引导凸起513引导而滑动，并且在滑轨560一侧处具有耦接槽561；直移单元，包括能够在椭圆形孔512内沿着椭圆形孔512直线移动并具有在顶部上形成的半球形槽的移动块571，具有半球形形状并且能够在所述槽内自由摇摆的中枢件(hub)572，以及下端耦接至中枢件572且上端耦接至所述顶架的连接销573；以及致动单元580，布置在所述基架510上并通过推动或拉动移动块571而使移动块571直线移动。

当插入螺栓孔551中的调整螺栓553插入到耦接槽561中并按压滑轨560时，顶架550固定至基架510，并且当调整螺栓553不按压滑轨560时，顶架550可以相对于基架510滑动。

所述第二位置调整单元120和第五位置调整单元150可以选择性地使所述第一摄像机30和第二摄像机40沿着所述y轴移动，

所述第二位置调整单元120和第五位置调整单元150均可包括：下块126；上块121，可滑动地布置在下块126上；弹性构件129，使下块126和上块121连接至彼此；移动构件，通过推动上块121而使上块121移动；以及固定构件，使上块121相对于下块126固定。

所述移动构件可以克服弹性构件129的弹力而使上块121滑动，并且在所述滑动之后可以使用所述固定构件使上块121固定至下块126。

技术效果

根据本发明的单目立体摄像机具有以下效果。

首先，可以在宽范围内选择可用于第一成像镜头组件的镜头。

第二，可以容易、快速并且简单地调整双目视差、会聚角(摆动)、倾斜、滚动和摄像机位置。

附图说明

图1是示出垂直型立体摄像机机架的配置的视图。

图2是示出根据本发明的第一实施例的立体摄像机的配置的视图。

图3a至3c是示出本发明的第二成像镜头的作用的视图。

图4是示出根据本发明的第二实施例的立体摄像机的配置的视图。

图5是示出根据本发明第三实施例的立体摄像机的配置的视图。

图6是示出根据本发明的第四实施例的立体摄像机的配置的视图。

图7是示出根据本发明的第一实施例的立体摄像机的透视图。

图8和图9是示出图6所示的立体摄像机的内部结构的透视图。

图10是示出图7所示的立体摄像机中的第一摄像机、倾斜单元、第一摆动单元和第一位置调整单元的透视图。

图11是图10的后视图。

图12是示出图7所示的立体摄像机中的第二摄像机、第二摆动单元和第二位置调整单元的透视图。

图13是示出用于第一摄像机和第二摄像机的基板和用于调整y方向上位置的位置调整单元的透视图。

图14是沿图13所示的A-A'线截取的剖视图。

图15是沿图13的B-B'线截取的剖视图。

图16是示出图7所示的立体摄像机中的第一摆动单元的透视图。

图17和18是示出图16所示的第一摆动单元的分解透视图。

图19是示出图17所示的第一摆动单元的操作的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明。在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为限于典型的含义或字典定义，而是应该基于发明人可以适当地定义术语的概念以最适当地描述他或她知道的用于实施本发明的最佳方法所依据的规则被解释为具有与本发明的技术范围相关的含义和概念。因此，本发明的实施例和附图中描述的配置仅仅是实施例，而不代表本发明的所有技术精神。因此，本发明应被解释为包括在提交本申请时包括在本发明的精神和范围内的所有改变、等同物和替代物。

如上所述本发明的目的和效果是增加可用于第一成像镜头的镜头可选择范围，并且容易、快速且简单地调整双目视差、会聚角(摆动)、倾斜、滚动和摄像机位置。下面将顺序描述用于两个对象的配置和效果。此外，本文所述的术语“成像镜头组件”可以是一个镜头，但也可以由两个或更多个镜头组成。

1.用于增加可用于第一成像镜头的镜头选择范围的配置

(1)第一实施例

图2是示出根据本发明的第一实施例的立体摄像机的配置的视图。

参考附图，立体摄像机100是单目垂直机架，其中第一摄像机30和第二摄像机40彼此垂直地布设。详细地，立体摄像机100包括第一成像镜头组件10、布置在第一成像镜头组件10后面的第二成像镜头组件20、半反射镜H、布置在从半反射镜H反射的光轴上的第一摄像机30，以及布置在通过半反射镜H的光轴上的第二摄像机40。

第一成像镜头组件10会聚来自对象8的光。第一成像镜头组件10是可更换的，并且配备有考虑了拍摄对象、对象类型和与对象的距离等而选择的适当镜头。

第二成像镜头组件20与第三成像镜头组件31和41结合，接近焦点并减小色差和像场曲率。此外，第二成像镜头组件20可以在连接半反射镜H和第一成像镜头组件10的光轴上执行辅助焦点调整，以使第二成像镜头组件20可前后移动，使得在拍摄时可以将焦点调整至第一成像镜头组件10的焦点范围之外的对象。当主对象位于第一成像镜头组件10的焦点调整范围外但与之接近时，通过使第二成像镜头组件20朝向第三成像镜头组件31和41移动而可以将焦点调整至靠近对象。此外，当主对象位于远离第一成像镜头组件10的焦点调整范围时，通过使第二成像镜头组件20朝向第一成像镜头组件10移动而可以将焦点调整至位于焦点范围外并远离焦点范围的对象。

第一摄像机30包括第三成像镜头组件31和摄像机主体35。此外，第二摄像机40包括第三成像镜头组件41和摄像机主体45。成像板36和46分别布置在摄像机主体35和45中。

第三成像镜头组件31使从半反射镜H反射的光成像，并且第三成像镜头组件41使通过半反射镜H的光成像。

可以进行近距离扩展拍摄的微距镜头可以用作第三成像镜头组件31和41的基本镜头(base lens)。当通过将微距镜头用于第三成像镜头组件31和41来确保足够的放大率时，可以去除第二成像镜头组件20。

当长焦镜头用于第三成像镜头组件31和41时，第三成像镜头组件31和41与第二成像镜头组件20组合地用作微距镜头。

为了将各种镜头用于第一成像镜头组件10，可以使用第二成像镜头组件20和第三成像镜头组件31和41来放大在第一成像镜头组件10后面形成的虚像。

为此，当限制为调整成像板36与第三成像镜头组件31之间的距离以及成像板46与第三成像镜头组件41之间的距离时，可以通过将用于第三成像镜头组件31和41的长焦镜头与第二成像镜头组件20一起使用来放大并拍摄由第一成像镜头组件10形成的图像，从而可以进行特写拍摄。或者，可以通过使用用于第三成像镜头组件31和41的宏观型镜头(macro-type lens)(能够执行近距离扩展拍摄的镜头)并且另外使用第二成像镜头组件20以便进一步接近焦点，并且通过赋予第二成像镜头组件20校正色差和像场曲率的功能，来最终放大并拍摄在第一成像镜头组件10后面形成的虚像。

特别地，当摄像机成像板36和46的尺寸大于由第一成像镜头组件10形成的第一虚焦点表面上的图像9的尺寸时。通过使用能够执行近距离扩展拍摄的微距镜头作为第三成像镜头组件31和41，可以减少暗角并增加第一成像镜头组件10的选择范围。

此外，通过使用能够执行近距离扩展拍摄的微距镜头作为第三成像镜头组件31和41，与使用长焦镜头相比，可以减小从第一成像镜头组件10到摄像机成像板36和46的整个系统的尺寸。

另一方面，尽管可以使用具有较高放大率的镜头(具有短焦距的镜头)用于第二成像镜头组件20以便实现上述效果，但是通过使用能够执行近距离扩展拍摄的镜头用于第三成像镜头组件31和41，而不是增加第二成像镜头组件20的放大率，可以实现具有较少失真和高质量的结果。

另一方面，根据本发明，光圈32和42可以分别设置在第三成像镜头组件31和41上，并且可以不为第一成像镜头组件10设置光圈。此外，即使具有光圈的镜头用于第一成像镜头组件10，也在第一成像镜头组件10中的光圈打开的情况下进行拍摄。该配置具有防止暗角的效果。

同时，如上所述，当通过使用微距镜头用于第三成像镜头组件31和41来确保足够的放大率时，可以去除第二成像镜头组件20，或者当长焦镜头用于第三成像镜头组件31和41时，第三成像镜头组件31和41和第二成像镜头组件20彼此结合来用作微距镜头，并且下面参考图3a至图3c描述与该配置相关的第二成像镜头组件20的功能。

尽管半反射镜H和第一摄像机30在图3a至图3c中未示出，但是可以用于理解当第二成像镜头组件20安装和未安装时的情况之间的差异。

图3a示出了安装第二成像镜头组件20的情况，图3b示出了未安装第二成像镜头组件20的情况。第二成像镜头组件20使第三成像镜头组件41的焦点向前移动，即，将第三成像镜头组件41的焦点移动到图中的右侧，从而可以减小整个系统(从第一成像镜头组件10到成像板46)的长度(第一成像镜头组件的位置可以向右移动)。

详细地，第三成像镜头组件41的焦点应该在由第一成像镜头组件10形成的虚像(9)处，因此当使用被制造为能够执行近距离扩展拍摄的镜头(例如，微距镜头)用于第三成像镜头组件41时，或当使用普通长焦镜头(具有共同焦点调整位置值的镜头)时，也可以通过使用第二成像镜头组件20使第三成像镜头组件41的焦点向前移动。

如果在图3a所示的情况下获得正常图像，则在图3b所示的情况下不能获得正常图像，因为第三成像镜头组件41的焦点的位置和由第一成像镜头组件10形成的虚像9的位置不一致。在这种情况下，需要使第一成像镜头组件10背离第三成像镜头组件41移动，但是在这种情况下产生暗角。

(2)第二实施例

图4是示出根据本发明的第二实施例的立体摄像机的配置的视图。图4中的附图标记的参考标号表示在图2至图3c中由相同的附图标记表示的相同的部件。

参考附图，立体摄像机200是单目垂直机架，其中第一摄像机30和第二摄像机40彼此垂直地布设。详细地，立体摄像机200包括第一成像镜头组件10、布置在第一成像镜头组件10后面的第二成像镜头组件21和22、半反射镜H、布置在从半反射镜H反射的光轴上的第一摄像机30，以及布置在通过半反射镜H的光轴上的第二摄像机40。

与立体摄像机100相比，除了第二成像镜头组件21和22布置在半反射镜H后，立体摄像机200与立体摄像机100相同。因此，从半反射镜H反射的光通过第二成像镜头组件21进入第三成像镜头组件31，而通过半反射镜H的光通过第二成像镜头组件22进入第三成像镜头组件41。

此外，立体摄像机200与立体摄像机100的相同之处在于：微距镜头或长焦镜头可以用于第三成像镜头组件31和41，当微距镜头用于第三成像镜头组件31和41时，可以去除第二成像镜头组件21和22，并且当将长焦镜头用于第三成像镜头组件31和41时，通过第三成像镜头组件31和41与第二成像镜头组件21和22的结合来接近焦点。

然而，与立体摄像机100不同，立体摄像机200可以不配备用于在光轴上向前移动第二成像镜头组件21和22的装置，这是因为单独调整左眼镜头和右眼镜头的焦点所需的时间的损失大于通过移动第二成像镜头组件21和22而随时可以获得确保扩大焦点范围所获得的优点。

(3)第三实施例

图5是示出根据本发明第三实施例的立体摄像机的配置的视图。图5中的附图标记的参考标号表示在图2至图4中由相同的附图标记表示的相同的部件。

参考附图，为单目水平机架的立体摄像机300包括适配器机构和摄像机单元。

适配器机构包括第一成像镜头组件10，布置在第一成像镜头组件10后面的半反射镜H，反射机构以及第二成像镜头组件21和22。

反射机构反射从半反射镜H反射的光和通过半反射镜H的光中的任一种，使得从半反射镜H反射的光和通过半反射镜H的光彼此平行。

图5示出了反射机构的示例，其中反射机构可以包括将通过半反射镜H的光反射至第三成像镜头组件331的反射镜363和365以及将从半反射镜H反射的光反射到第三成像镜头组件341的反射镜361。

因此，通过第一成像镜头组件10的一些光在通过半反射镜H之后由反射镜363和365反射，然后进入第二成像镜头组件21，并且通过第一成像镜头组件10的剩余光由半反射镜H和反射镜361顺序地反射，然后行进到第二成像镜头组件22中。

摄像机单元包括第三成像镜头组331和341以及摄像机主体350。通过第二成像镜头组件21的光行进到第三成像镜头组件331中，而通过第二成像镜头组件22的光行进到第三成像镜头组件341中。

此外，立体摄像机300与立体摄像机100和200的相同之处在于：微距镜头或长焦镜头可以用于第三成像镜头组件331和341，当微距镜头用于第三成像镜头组件331和341时，可以去除第二成像镜头组件21和22，并且当将长焦镜头用于第三成像镜头组件331和341时，通过第三成像镜头组件331和341与第二成像镜头组件21和22的结合来接近焦点。

同时，摄像机单元在图中是集成双目类型，但是它可以由两个摄像机组成，这对于本领域技术人员将是显而易见的。

摄像机单元可以是双目立体摄像机(即，可以是集成双目立体摄像机或者可以由两个摄像机组成)或水平机架。适配器机构可以可分离地安装在摄像机单元上。因此，该实施例可以通过将适配器机构可分离地安装在作为现有立体摄像机的双目立体摄像机或水平机架上来实现。将适配器机构可分离地安装在摄像机单元上的构造在本领域中是公知的，并且本领域技术人员可以容易地实现，因此在此不进行描述。

(4)第四实施例

图6是示出根据本发明的第四实施例的立体摄像机的配置的视图。图6中的附图标记的参考标号表示在图2至图5中由相同的附图标记表示的相同的部件。

参考附图，立体摄像机400包括适配器机构和摄像机单元。与立体摄像机300相比，除了第二成像镜头组件20布置在半反射镜H前之外，立体摄像机400与立体摄像机300相同。因此，通过第一成像镜头组件10的一些光由半反射镜H和反射镜361反射，然后行进到第三成像镜头组件341中，而通过第一成像镜头组件10的剩余光在通过半反射镜H之后由反射镜363和365反射，然后进入第三成像镜头组件331。

此外，立体摄像机400与立体摄像机300的相同之处在于：微距镜头或长焦镜头可以用于第三成像镜头组件331和341，当微镜头用于第三成像镜头组件331和341时，可以去除第二成像镜头组件20，并且当长焦镜头用于第三成像镜头组件331和341时，通过第三成像镜头组件331和341与第二成像镜头组件20的结合来接近焦点。

类似于第三实施例，摄像机单元可以是双目立体摄像机(即，可以是集成双目立体摄像机或者可以由两个摄像机组成)或水平机架。适配器机构可以可分离地安装在摄像机单元上。因此，该实施例可以通过将适配器机构可分离地安装在作为现有立体摄像机的双目立体摄像机或水平机架上来实现。

2.用于容易、快速、简单地调整双目视差、会聚角(摆动)、倾斜、滚动和摄像机位置的配置

(1)在单目垂直型机架立体摄像机中调整光轴的部分。

如下文所描述的，为了使用图1所示的单目垂直型机架立体摄像机拍摄立体图像，与双目水平型和双目垂直型不同，就需要调整左眼摄像机4和右眼摄像机2、半反射镜H和下文将描述的主镜筒(图1中未示出)的光轴。

①左眼摄像机(4)：左眼摄像机(4)必须具有应能够左右(在y方向上)移动、前后(在x方向上)移动以调整图像的大小以及上下(在z方向上)移动的光轴。此外，左眼摄像机(4)的光轴应当能够左右摆动(绕z轴旋转(转动))，上下倾斜(绕y轴旋转(转动))，并且在滚动(绕x轴旋转(转动))时进行调整，以准备左眼摄像机4和右眼摄像机2的水平度不同的情况。此外，左眼摄像机4的焦点应该是可调整的。

②右眼摄像机(2)：类似于左眼摄像机4的右眼摄像机(4)必须具有应当能够左右移动、前后移动以调整图像的大小以及上下移动的光轴。此外，右眼摄像机(2)的光轴应当能够左右摆动(绕x轴旋转(转动))，上下倾斜(绕y轴旋转(转动))，并且在滚动(绕z轴旋转(转动))时进行调整，以准备左眼摄像机4和右眼摄像机2的水平度不同的情况。

③半反射镜H：半反射镜必须透射至少一部分光并以直角反射剩余的光，因此应当相对于光轴精确地安装在45°处，但是由于实际生产误差而难以精确地拟合角度和位置，因此角度应当是可调整的。因此，半反射镜H应当能够倾斜以调整角度，并且由于由左眼摄像机4和右眼摄像机2形成的图像的水平性可能不同，所以半反射镜H可能被转动或可能由于半反射镜H的厚度误差而产生误差，并且因此，半反射镜H应当能够前后移动。

④主镜筒：主镜筒是仅单目型可以具有的调整参数，第一成像镜头组件6的位置应当能够前后移动，并且镜筒应能够上下(在z轴方向上)和左右(在y轴方向上)移动。此外，主镜筒应该能够左右摆动和上下倾斜，并且焦点应该是可调整的。

这些功能在下表1中被简要示出。表1示出了当使用双目垂直机架型立体摄像机拍摄立体图像时应该调整的参数。

[表1]

如表1所示，当制造垂直机架使得可以调整所有调整参数时，由于参数可能发生的情况的数量大，所以发生n个光学调整失败的可能性较高。参数可以具有正值和负值两个值，因此所有情况的数量是，

2ⁿ＝2²³＝8,388,608

因此，获得的情况的数量为8,388,608，但是除了正值和负值之外，参数实际上可以为零，因此可以获得3²³种情况的数量。

基本上不可能在拍摄现场于短时间内处理所有情况。因此，申请人认识到开发能够有效地调整单目垂直机架型立体摄像机的光轴的技术的强烈需要，并且从广泛的研究中发现，通过从上述调整参数中去除重复或可替换的调整参数，可以有效地调整光轴，并因此实现了本发明。

(2)重复的和可替换的参数的分析

①左眼摄像机

前后移动(在x方向上)：用于向前和向后移动左眼摄像机4的调整装置调整左、右图像以适合尺寸，所以它是必要的并且是不可替换的。然而，当需要减小整个摄像机的重量时，该装置可以仅安装在左眼摄像机4和右眼摄像机2中的任一个上。

左右移动(在y方向上)：因为双目视差应当进行调整，左右移动摄像机是必要的，并且应当在拍摄期间随时执行。该功能在一些情况下仅应用于双目垂直型的左眼和右眼摄像机中的任何一个，但是应该应用于单目垂直型的两个摄像机4和2。

上下移动(在z方向上)：这对于单目垂直机架的特性是必要的，但一旦摄像机固定在拍摄期间就是不需要的。

左右摆动(绕z轴旋转)：这对于调整会聚点(调整会聚角)是必要的。这对于左眼摄像机4和右眼摄像机2两者都是必要的。

上下倾斜(绕y轴旋转)：这对于左眼摄像机4和右眼摄像机2中的至少一个是必要的，并且当其应用于接收从半反射镜H反射的光的摄像机2时，其可以用于补偿半反射镜H的安装角度的误差，因此可以通过将该功能应用于接收反射光的摄像机(右眼摄像机2)来去除用于调整半反射镜H的倾斜的装置。在这种情况下，重要的是安装摄像机，使得摄像机可以在与主光轴相同的方向(摄像机的位置值中的x轴)上前后移动。

滚动(绕x轴旋转)：用于在同一水平面执行调整左图像和右图像的滚动可以应用于左眼摄像机4和右眼摄像机2中的任一个或半反射镜H，以调整左图像和右图像。用于调整滚动的装置安装在左眼摄像机4和右眼摄像机2上，可以去除半反射镜H的滚动功能。

调焦：调整基础镜头(左眼摄像机4和右眼摄像机2的第三成像镜头组件)的焦点的功能是必要的。然而，在拍摄期间，可以仅调整主镜头(第一成像镜头组件)的焦点而不频繁调整基础镜头的焦点。

②右眼摄像机

前后移动(在z轴方向上)：用于前后移动右眼摄像机2的调整装置调整左、右图像以适合尺寸，所以它是必要的，不可替换的。然而，当需要减小整个摄像机的重量时，该装置可以仅安装在左眼摄像机4和右眼摄像机2中的任一个上。

左右移动(在y轴方向上)：因为双目视差应当进行调整，左右移动摄像机是必要的，并且应当在拍摄期间随时执行。该功能在一些情况下仅应用于双目垂直型的左眼和右眼摄像机中的任何一个，但是应该应用于单目垂直型的两个摄像机4和2。

上下移动(在x轴方向上)：这对于单目垂直机架的特性是必要的，但一旦摄像机固定在拍摄期间就是不需要的。

左右摆动(绕x轴旋转)：这对于调整会聚点是必要的。这对于左眼摄像机4和右眼摄像机2两者都是必要的，并且在拍摄期间随时都是可调整的。

上下倾斜(绕y轴旋转)：这对于左眼摄像机4和右眼摄像机2中的至少一个是必要的，并且当其应用于接收从半反射镜H反射的光的摄像机2时，其可以用于补偿半反射镜H的安装角度的误差，因此可以通过将该功能应用于接收反射光的摄像机(右眼摄像机2)来去除用于调整半反射镜H的倾斜的装置。在这种情况下，重要的是安装摄像机，使得摄像机可以在与主光轴相同的方向(摄像机的位置值中的x轴)上前后移动。

滚动(绕z轴旋转)：用于在同一水平面调整左图像和右图像的滚动，并且重要的是将该功能应用于左眼摄像机4和右眼摄像机2中的任一个或半反射镜H，以便调整左图像和右图像。用于调整滚动的装置安装在左眼摄像机4或右眼摄像机2上，因此可以去除半反射镜H的滚动功能。

调焦：调整基础镜头(左眼摄像机4和右眼摄像机2的第三成像镜头组件)的焦点的功能是必要的。然而，在拍摄期间，可以仅调整主镜头(第一成像镜头组件)的焦点而不频繁调整基础镜头的焦点。

③半反射镜

前后移动(在x轴方向)：使半反射镜H前后移动的调整装置是必要的，但是当接收反射光的摄像机(右眼摄像机2)被赋予倾斜功能并且所述摄像机可以在光轴方向(x轴方向)上移动时，可以去除用于使半反射镜H前后移动的调整装置。一旦移动摄像机后，就无需移动摄像机。

滚动(绕x轴旋转)：尽管可以使用半反射镜H的滚动功能来拟合左图像和右图像的水平性，但是当用于调整滚动的装置安装在摄像机上时，可以去除用于调整半反射镜H的滚动的装置。

上下倾斜(绕y轴旋转)：可以调整半反射镜H的倾斜，以便补偿半反射镜H的安装误差，但是当在接收反射光的摄像机(右眼摄像机2)上安装用于移动摄像机(在x轴方向上)的装置和用于调整上下倾斜(绕y轴旋转)的装置时，可以去除半反射镜H的倾斜功能。

④主镜筒

前后移动(在x轴方向上)：由于位置误差，镜筒应当能够向前和向后移动，但是该功能可以由调整摄像机的焦点的功能来代替，因此它可以被去除。

上下移动(在z轴方向上)：在准备左眼摄像机4和右眼摄像机2的光轴与垂直方向上的镜筒的光轴不对准的情况时赋予该功能是有利的。当左眼摄像机4和右眼摄像机2可以垂直移动时，可以去除该功能，但是当左眼摄像机4和右眼摄像机2的光轴彼此对准并且主镜筒的光轴处于不同的高度时，该功能可以用于更容易地调整。主镜筒在拍摄过程中一旦调整好就被固定。

左右移动(在y轴方向上)：去除左右移动主镜筒的功能是有利的，因为左眼摄像机4和右眼摄像机2频繁地左右移动，并且该功能应当能够在拍摄期间的任何时间执行。

左右摆动(绕z轴旋转)：当用于调整左右移动和左右摆动的装置安装在左眼摄像机4和右眼摄像机2上时，可以去除该功能。

上下倾斜(绕y轴旋转)：该功能可以通过上下移动和倾斜摄像机4和2的功能来代替。

调焦：调整主镜筒的焦点的功能可以通过可以扩大主镜头(第一成像镜头组件)的焦点区域(focus area)的装置来实现。

这些功能在下表2中被简要示出。表2示出了当使用单目垂直机架型的立体摄像机拍摄立体图像时重复的和可替换的参数以及不重复的和不可替换的参数。

[表2]

A：应随时调整的参数

B：一旦调整就可以固定的参数

C：可去除的参数

参考表2，应用于左眼摄像机的参数中的随时应当执行的参数为左右移动、左右摆动和水平滚动，而前后移动、上下移动和调整焦点是一旦被执行在执行拍摄时就不进行调整的参数。

对于右眼摄像机，左右移动、左右摆动和上下倾斜是应当随时执行的参数，而前后移动、上下移动和调整焦点一旦执行就不再执行。对于主镜筒，焦点应随时可调，并且应能够执行上下移动，使得主镜筒被设计并制造成一旦被调整就被固定。

根据该研究，可以看出，实质上在拍摄期间需要随时调整的参数的数量是2ⁿ＝2⁷＝128。此外，当去除调整主镜筒的焦点的参数时，调整参数减少到六十四。

以下描述用于基本上实现研究结果的单目垂直机架型的立体摄像机。也就是说，将在下文中描述单目垂直机架型的立体摄像机，在所述单目垂直机架型的立体摄像机中左眼摄像机可以前后和左右移动以及上下移动，可以水平滚动，并具有可调整的焦点(即，左眼摄像机不需要上下倾斜)，并且右眼摄像机可以前后和左右移动以及上下移动，可以左右摆动，可以上下倾斜，并具有可调焦点(即，右眼摄像机不需要水平滚动)，。

图7是示出根据本发明的第一实施例的立体摄像机的透视图，并且图8和图9是示出立体摄像机的内部结构的透视图。

立体摄像机100是根据上述立体摄像机的第一实施例的立体摄像机，并且具有用于容易、快速且简单地调整双目视差、会聚角(摆动)、倾斜和滚动的配置。

参考附图，立体摄像机100包括第一成像镜头组件10，第二成像镜头组件20，布置在第二成像镜头组件20后面的半反射镜H，使从半反射镜H反射的光成像的第一摄像机30(右眼摄像机)，以及使通过半反射镜H的光成像的第二摄像机40(左眼摄像机)。在这些部件中，上面描述了第一成像镜头组件10和第二成像镜头组件20，镜筒15和半反射镜H，并且本领域技术人员可以容易地知道安装结构，因此在这种情况下不进行描述。

第一摄像机30包括第三成像镜头组件31和摄像机主体35。

作为基础镜头的第三成像镜头组件31使得从半反射镜H反射的光成像。成像板36布置在摄像机主体35中。可以执行近距离扩展拍摄的微距镜头应用于上述本发明中的第三成像镜头组件31。第三成像镜头组件31可以包括光圈32。

第一摄像机30是右眼摄像机，所以它可以前后(在x方向上)、左右(在y方向上)以及上下(在z方向上)移动，可以左右摆动(绕x轴旋转(或转动))，并且可以上下倾斜(绕y轴旋转(或转动))，并且可以调整其焦距。

前后、左右和上下移动由第一位置调整单元110、第二位置调整单元120和第三位置调整单元130执行。

第一位置调整单元110使第一摄像机30前后(在x方向上)移动。如图10和图11所示，第一位置调整单元110包括固定到壳体101上的基板111以及形成在壳体101中的椭圆形孔103。

基板111是具有在一侧形成的螺栓孔113的平板，并且第二位置调整单元120布置在基板111上。

穿过壳体101形成的椭圆形孔103向前和向后(在x方向上)伸长。椭圆形孔103分别对应于螺栓孔113。因此，通过将螺栓(图中未示出)固定在穿过椭圆形孔103的螺栓孔113中，可以将基板111固定到壳体101上。如果需要前后移动基板111，则用户只需松开螺栓，前后移动基板111，然后再次拧紧螺栓。

第二位置调整单元120使第一摄像机30左右移动(在y方向上)。如图13至图15所示，第二位置调整单元120包括：上块121和下块126；连接下块126和上块121的弹性构件129；移动构件，通过推动所述移动构件来移动上块121；以及固定构件，使上块121相对于下块126固定。

下块126固定至基板111的顶部。上块121布置在下块126的顶部上并且可以相对于下块126滑动。

下导向杆126a纵向地布置在下块126中，并且上导向杆121a纵向地布置在上块121中。在上导向杆121a和下导向杆126a的彼此相对的侧面上形成三角形凹槽，并且具有正方形横截面的杆121b装配在侧面的凹槽中。杆(rod)121b引导上块121相对于下块126滑动。

弹性构件129的一端由下块126的台阶126c支撑，另一端由上块121的台阶121c支撑。弹性构件129施加使台阶121c和126c彼此远离的力，即，推动台阶121c和126c的力。

移动构件包括支撑件123和固定到支撑件123上的螺纹量规124。

支撑件123耦接至下块126的一侧。螺纹量规124包括套管124a和当套管124a旋转时直线移动的心轴124b。因为心轴124b可以非常精确地移动，所以螺纹量规124用于微米蚀刻，并且因此，这里不提供螺纹量规124的详细描述。

心轴124b的一端与上块121的一侧接触。当套筒124a旋转时，心轴124b克服弹性构件129施加的推力向前移动，因此第一摄像机30移动。

当套筒124a在与上述方向相反的方向上旋转时，心轴124向后移动，其中上块121的侧面可以通过由弹性构件129施加的推力而保持与心轴124b接触。

固定构件包括垂直地布置在下块126的一侧上的固定板127a，固定至上块121的一侧的螺杆127b，以及与螺杆127b结合的旋钮127c。

椭圆形孔127d穿过固定板127a形成，并且螺杆127b穿过椭圆形孔127d设置。在螺杆127b的外侧形成有螺纹，在旋钮127c的内侧上形成有与螺杆的所述螺纹嵌合的螺纹。

因此，当通过旋转旋钮127c使旋钮127c从固定板127a松开时，上块121可以相对于下块126滑动。此外，当通过以相反方向旋转旋钮127c将旋钮127c按压至固定板127a时，上块121通过固定板127a与上块121之间的摩擦力而固定在该位置。

为了调整双目视差，旋钮127c转动以从固定板127a松开，并且套筒124a旋转使得心轴124b克服弹性构件129的推力向前移动或通过弹性构件129的推力向后移动，从而第一摄像机30可以移动。在第一摄像机30移动之后，旋钮127c以相反方向旋转以按压固定板127a，从而将上块121固定在该位置。

第一摆动单元500布置在第二位置调整单元120上。第一摆动单元500绕x轴转动(或转动)第一摄像机30。

如图16至图18所示，第一摆动单元500包括基架510，可以在基架510上滑动的顶架550，布置在基架510的顶部上的滑轨560，用于使顶架550滑动的直线运动单元，以及用于致动直线运动单元的致动单元580。

基架510的顶部是弯曲的凹面，并且穿过基架的侧面形成通孔511。在基架510的中心形成有椭圆形孔512，并且椭圆形孔与通孔511连接。在椭圆形孔512的周围形成有引导凸起513。

顶架550的底部装配至弯曲表面，并且穿过顶架550的侧面形成多个螺栓孔551。由于顶架550的底部装配至弯曲表面，所以当顶架550在基架510上滑动时，顶架550沿着将在下面描述的曲线移动。

滑轨560可滑动地布置在引导凸起513的侧面处。滑轨560的底部形成为装配至弯曲表面，并且多个耦接槽561形成在滑轨560的侧面上。

当插入螺栓孔551中的调整螺栓553插入到耦接孔553中并将滑轨560按压至引导凸起513时，顶架550固定到基架510上。此外，当调整螺栓553插入到耦接槽561中而不按压滑轨560时，顶架550可以与滑轨560一起相对于基架510滑动。

直移单元包括可滑动地布置在椭圆形孔512中的移动块571和用于连接移动块571和顶架550的连接销573。此外，致动单元580包括布置在基架510的一侧上的耦接块581和穿过耦接块581布置的螺纹量规585。

在耦接块581中形成有通孔，并且当耦接块581与基架510结合时，所述通孔连接到通孔511。

螺纹量规585包括套筒和当套筒旋转时直线移动的心轴，但是上面描述了螺纹量规，因此在这种情况下不提供详细描述。

如图17至19所示，移动块571连接到心轴的一端，因此当心轴前后移动时，移动块571在椭圆形孔512中直线移动。在移动块571的顶部形成半圆形槽，并且半球形中枢件572位于该槽中。中枢件572可以在凹槽中自由地摇摆。

连接销573具有装配在中枢件572中的下端和耦接至顶架550的上端。当移动块571从图19a所示的位置向前或向后移动时，中枢件572可以与槽接触地自由摇摆，并且因此，顶架550在基架510的顶部上滑动。

如上所述，第一摆动单元500绕x轴旋转(或转动)第一摄像机30，并且在下文中简要描述该过程。

首先，松开调整螺栓553，使得顶架550和滑轨560能够相对于基架510滑动。

接下来，如图19所示，当通过旋转螺纹量规585使移动块571在椭圆形孔512中前后移动时，顶架550沿着基架510的弯曲表面摆动。当顶架550摆动所需角度时，调整螺栓553被紧固以插入到耦接槽561中并将滑轨560按压至引导凸起513，从而将顶架550固定在该位置处。

另一方面，保持器170竖直地布置在顶架550的顶部上并且具有倾斜单元600。倾斜单元600具有与第一摆动单元500相同的结构，除了倾斜单元600垂直(在z轴方向上)布置之外。因此，当螺纹量规585旋转以倾斜时，顶架550围绕基架510上的y轴摆动(或转动)，并且因此，第一摄像机30也绕y轴旋转(或转动)。

第三位置调整单元130布置在倾斜单元600的顶架550上。第三位置调整单元130使第一摄像机30垂直地(在z轴方向上)移动。

第三位置调整单元130包括安装在顶架550上的调整块131，耦接至调整块131的固定螺栓133以及可滑动地垂直布置在调整块131上的滑动板135。导轨在滑动板135的一侧上垂直(在z轴方向上)形成，并且用于固定第一摄像机30的固定环137形成在滑动板135的相对侧上。

可以松开固定螺栓133，使得滑动板135可以垂直移动，或者可以拧紧从而固定滑动板135，并且用于紧固或松开固定螺栓133的构造对于本领域技术人员是公知的，使得他们可以容易地知道这种结构，因此在此不进行描述。

另一方面，图12是示出第二摄像机40的透视图。图12中的附图标记表示在图1至图11中由相同附图标记表示的相同部件。

第二摄像机40包括第三成像镜头组件41和摄像机主体45。

作为基本镜头的第三成像镜头组件41使通过半反射镜H的光成像。成像板46布置在摄像机主体45中。可以执行近距离扩展拍摄的微距镜头被用于上述本发明中的第三成像镜头组件41。第三成像镜头组件41可以包括光圈42。

第二摄像机40是左眼摄像机，所以它可以前后(在x方向上)、左右(在y方向上)并且上下(在z方向上)移动，可以左右摆动(围绕z轴旋转(或转动))，并且可以滚动(绕x轴旋转(或转动))，并且第二摄像机40的焦点是可调整的。

通过第四位置调整单元140、第五位置调整单元150和第六位置调整单元160执行前后、左右和上下移动。详细地，第四位置调整单元140使第二摄像机40前后(在x方向上)移动，第五位置调整单元150使第二摄像机4左右(在y方向上)移动，并且第六位置调整单元160使第二摄像机40上下(在z方向上)移动。

第五位置调整单元150布置在基板111上。基板111固定至上述壳体101。

与第一位置调整单元110相比，除了安装方向不同之外，第五位置调整单元在结构和操作过程方面与第一位置调整单元110相同。

也就是说，第五位置调整单元150具有图13至图15所示的结构。详细地，通过旋转套筒124a使上块121从固定板127a松开，使得上块121可以滑动，然后松开套筒124a，使得心轴124b克服弹性构件129的推力向前移动或者通过弹性构件120的推力向后移动，并且因此，第二摄像机40向左或向右移动。在第二摄像机40移动之后，套筒124a以相反方向旋转，使得心轴124b按压固定板127a，从而将上块121固定在该位置。

第二摆动单元700布置在上块121上。第二摆动单元700使第二摄像机40绕z轴旋转(或转动)。与第一摆动单元500相比，除了安装方向不同之外，第二摆动单元700在配置和操作过程中与第一摆动单元500相同。

也就是说，第二摆动单元700具有图16至19所示的结构。详细地，松开调整螺栓553，使得顶架550和滑轨560可以相对于基架510滑动，然后，通过旋转螺纹量规585使移动块571在椭圆形孔512中前后移动，由此顶架550在基架510的弯曲顶部上摆动。当顶架550完成摆动所需角度时，使调整螺栓553紧固以将滑轨560按压至引导凸起513，从而将顶架550固定在该位置。

同时，保持器170布置在顶架550的顶部。第六位置调整单元160布置在保持器170上并且使第二摄像机40上下移动。第六位置调整单元160具有相对于保持器170垂直(在z方向上)的多个椭圆形孔161和穿过椭圆形孔161固定在顶架550中的螺栓(未示出)。

松开螺栓，使得保持器170能够上下移动，调整第二摄像机40的垂直位置，然后再次拧紧螺栓，从而固定第二摄像机40的垂直位置。

滚动单元800布置在保持器170下方。滚动单元800使第二摄像机40绕x轴旋转(或转动)。与第一摆动单元500相比，除了安装方向不同之外，滚动单元800在配置和操作过程方面与第一摆动单元500相同。也就是说，滚动单元800具有图16至图19所示的结构。

第四位置调整单元140布置在滚动单元800的下方。第四位置调整单元140使第二摄像机40前后(在x轴方向上)移动。与第三位置调整单元130相比，除了安装方向不同之外，第四位置调整单元140在配置和操作过程方面与第三位置调整单元130相同。也就是说，松开固定螺栓133，使得滑动板135可以水平移动，第二摄像机40前后移动，然后通过拧紧固定螺栓133将第二摄像机40固定在该位置。

同时，假设使从半反射镜H反射的光成像的第一摄像机30是右眼摄像机并且使通过半反射镜H的光成像的第二摄像机40是左眼摄像机，但是可以改变该假设。也就是说，可以假设使从半反射镜H反射的光成像的第一摄像机30是左眼摄像机并且使通过半反射镜H的光成像的第二摄像机40是右眼摄像机；然而，这对于本领域技术人员将是显而易见的。

此外，尽管在上述说明中，左眼用摄像机40装配有滚动单元800，右眼用摄像机30未装配有滚动单元，但是可以通过使半反射镜H绕x轴旋转来替代摄像机上的滚动单元，而不是使左眼摄像机40和右眼摄像机30装配有滚动单元。